(57)【要約】【課題】  耐クリープ性を確保しつつ、かしめ部による軸力を最大限としうる転がり軸受装置を提供する。【解決手段】  外輪４と、外輪４の内周側に転動体５を介して配置された内輪部材６と、内輪部材６が外周側に取付けられるとともに該内輪部材６との接触部分に焼入れ部９を有する軸体２と、軸体２における軸方向一端側の端部を塑性変形させてかしめることにより形成され内輪部材６を軸方向に押さえ付けるかしめ部７と、を備え、焼入れ部９は、かしめ部７の近傍まで設けられている転がり軸受装置１である。焼入れ部９を設けるための焼入れ処理の軸方向設定範囲Ｚは、かしめ部７の変形開始点Ｐとの間に所定の軸方向幅ｄ２をおいた範囲に設定されている。またこの軸方向幅ｄ２は、焼入れ処理９の軸方向における誤差以上の幅とされている。【選択図】      図３
2006118603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と、前記外輪の内周側に転動体を介して配置された内輪部材と、前記内輪部材が外周側に取付けられるとともに該内輪部材との接触部分に焼入れ部を有する軸体と、前記軸体における軸方向一端側の端部を塑性変形させてかしめることにより形成され前記内輪部材を軸方向に押さえ付けるかしめ部と、を備え、前記焼入れ部は、前記かしめ部の近傍まで設けられている転がり軸受装置において、
前記焼入れ部を設けるための焼入れ処理の軸方向設定範囲は、前記かしめ部の変形開始点との間に所定の軸方向幅をおいた範囲に設定されるとともに、該軸方向幅は、前記焼入れ処理の軸方向における誤差以上の幅とされていることを特徴とする転がり軸受装置。
【請求項２】
外輪と、前記外輪の内周側に転動体を介して配置された内輪部材と、前記内輪部材が外周側に取付けられるとともに該内輪部材と接触する部分に焼入れ部を有する軸体と、前記軸体における軸方向一端側の端部を塑性変形させてかしめることにより形成され前記内輪部材を軸方向に押さえ付けるかしめ部と、を備え、前記焼入れ部は、前記かしめ部の近傍まで設けられている転がり軸受装置において、
前記焼入れ部が前記軸体の表面及び内部における前記塑性変形の影響領域に及ばないように、前記軸体の表面における前記焼入れ部の軸方向範囲は前記かしめ部の変形開始点との間に所定の軸方向幅をおいた範囲に設定されていることを特徴とする転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に搭載されるハブユニットなどに用いられる転がり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車用のハブユニットには、車輪やディスクブレーキ装置のディスクロータなどが取付けられる軸体としてのハブホイールと、このハブホイールの外周側に装着されこれを回動自在に支持する転がり軸受とを備えた転がり軸受装置が含まれている。このような転がり軸受装置では、例えば上記ハブホイールの円筒軸端部を径方向外向きに屈曲するように塑性変形させ、上記転がり軸受の内輪を軸方向に押さえ付けるかしめ部を設けることにより、軸受がハブホイールから脱落するのを防止するとともに、軸方向予圧を軸受に付与するようになっている。
【０００３】
特許文献１では、上記軸受のハブホイールにおいて、耐クリープ性を向上させるため、内輪部材が外嵌された外周面に焼入れをして硬化させる一方、かしめ部に加工される軸端部分は、屈曲変形しやすいように焼入れを施さないようにする技術が提案されている。焼入れ部は、内輪部材の外嵌領域においてできるだけ広く設けたほうが耐クリープ性を向上させる上で有利となるため、かしめ部の変形開始点（軸体の表面における屈曲変形の端点）まで、即ち、かしめ部と非かしめ部との境界位置まで、焼入れを施していた（特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−１８０２１２号公報（図１、第５頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術のように、焼入れ部の範囲を前記変形開始点までとし、該変形開始点よりも軸端側の部分は焼入れをしないと意図した場合でも、該焼入れ部がかしめ部による軸力（内輪部材を軸方向に押さえ付ける力）に影響を与える場合があることが今回判明した。すなわち、焼入れ部の範囲を前記変形開始点までに設定した場合でも、該焼入れ部を設けたことにより、前記軸力が低下することがわかった。
【０００５】
本発明は、かかる状況に鑑みなされたものであり、耐クリープ性を確保しつつ、かしめ部による軸力を最大限としうる転がり軸受装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、外輪と、前記外輪の内周側に転動体を介して配置された内輪部材と、前記内輪部材が外周側に取付けられるとともに該内輪部材との接触部分に焼入れ部を有する軸体と、前記軸体における軸方向一端側の端部を塑性変形させてかしめることにより形成され前記内輪部材を軸方向に押さえ付けるかしめ部と、を備え、前記焼入れ部は、前記かしめ部の近傍まで設けられている転がり軸受装置において、前記焼入れ部を設けるための焼入れ処理の軸方向設定範囲は、前記かしめ部の変形開始点との間に所定の軸方向幅をおいた範囲に設定されるとともに、該軸方向幅は、前記焼入れ処理の軸方向における誤差以上の幅とされていることを特徴とする転がり軸受装置である。
このようにすると、焼入れ処理の誤差により焼入れ範囲がかしめ部側にずれた場合でも、焼入れによるかしめ部への影響が最小限に抑えられる。また、焼入れ部がかしめ部の近傍まで設けられているので、耐クリープ性は充分に確保される。
【０００７】
また、他の観点からみた本発明は、外輪と、前記外輪の内周側に転動体を介して配置された内輪部材と、前記内輪部材が外周側に取付けられるとともに該内輪部材と接触する部分に焼入れ部を有する軸体と、前記軸体における軸方向一端側の端部を塑性変形させてかしめることにより形成され前記内輪部材を軸方向に押さえ付けるかしめ部と、を備え、前記焼入れ部は、前記かしめ部の近傍まで設けられている転がり軸受装置において、前記焼入れ部が前記軸体の表面及び内部における前記塑性変形の影響領域に及ばないように、前記軸体の表面における前記焼入れ部の軸方向範囲は前記かしめ部の変形開始点との間に所定の軸方向幅をおいた範囲に設定されていることを特徴とする転がり軸受装置である。
この場合、軸体の表面のみならずその内部において塑性変形により影響を受ける領域を考慮して焼入れ範囲を設定しており、前記影響領域が焼入れされないこととなるので、焼入れによるかしめ部の軸力低下が防止される。また焼入れ部はかしめ部近傍まで設けられているので、耐クリープ性も十分に確保される。
【発明の効果】
【０００８】
焼入れ部をかしめ部近傍にまで設けつつ、該焼入れ部のかしめ部に対する影響を抑制しうる構成としたので、かしめ部による軸力を最大限としながら耐クリープ性も充分に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態である転がり軸受装置１の断面図である。この転がり軸受装置１は、所謂第三世代のハブユニットを構成している。即ち、軸体としてのハブホイール２はボルト２ａにより車輪が取付けられるフランジ部２ｂを一体的に有し、外輪４は車体の懸架装置等に取付けるためのボルト穴４ａを備えたフランジ部４ｂを一体的に有している。またこの転がり軸受装置１は、転動体としての玉５が複列に配列された転がり軸受としての複列玉軸受３を具備している。
【００１０】
ハブホイール２は、全体として略円筒状をなすとともに、その外周側には転動体である玉５を介して上記外輪４が配置されている。またハブホイール２は、その軸方向一端部に位置する小径部２ｃと、段差面２ｄを介して該小径部２ｃの軸方向他端側に連続して設けられた大径部２ｅとを有している。小径部２ｃの外周面２ｃ１には内輪部材６が外嵌しており、この内輪部材６はハブホイール２の軸方向一端側の端部に設けられたかしめ部７により軸方向他端側に押さえ付けられている。
【００１１】
複列玉軸受３の外輪軌道面は、軸方向一端側に位置する第一の外輪軌道面４ｃと、軸方向他端側に位置する第二の外輪軌道面４ｄとからなる。一方、複列玉軸受３の内輪軌道面は、上記内輪部材６の外周面をなし上記第一の外輪軌道面４ｃに対向する第一の内輪軌道面６ａと、上記大径部２ｅの外周面をなし上記第二の外輪軌道面４ｄに対向する第二の内輪軌道面２ｅ１とからなる。
【００１２】
図２は、かしめ部７付近の拡大図である。内輪部材６が外嵌される前の段階では、かしめ部７は形成されておらず、図１及び図２に仮想線で示すように、小径部２ｃはその軸方向一端側端部まで連続した円筒状とされている。よって、外周面２ｃ１も該端部まで同一径で連続しており、内輪部材６の取付けが許容された形状を呈している。この状態においてハブホイール２の一端側から内輪部材６を取付け、次いで該端部を径方向外側に屈曲するように塑性変形させることにより（図２の矢印参照）、かしめ部７が形成され、且つ該かしめ部７が内輪部材６を軸方向に押さえ付けた状態となる。内輪部材６は、かしめ部７により軸方向他端側に向かって軸力を受け、ハブホイール２の段差面２ｄに押し付けられている。なお、かしめ部７を形成させるための塑性変形は、一般に揺動鍛造によりなされるが、冷間にて揺動鍛造すると加工硬化によりかしめ部７の剛性が高まるので好ましい。
【００１３】
図２においてハッチングで示す部分には、焼入れが施された焼入れ部９が設けられている。なお、図２及び後述の図３においては、理解しやすい図とするため、断面図に用いるハッチングを省略して焼入れ部９を散点模様で示している。焼入れ部９の範囲は、ハブホイール２の表面において、第二の内輪軌道面２ｅ１の周辺（図示省略）から、小径部２ｃ表面における点αにまで至っている。つまりこの点αは、軸体としてのハブホイール２の表面における焼入れ部９の最も軸方向一端側に位置する境界点である。焼入れ部９のうち、内輪部材６内周面との接触面に位置する部分の軸方向長さＸ（図２参照）は、焼入れ部９の境界位置αがかしめ部７の近傍にまで至っているため短くなりすぎることがない。よって、耐クリープ性が充分に確保されている。
【００１４】
ハブホイール２の表面における焼入れ部９の軸方向範囲Ｙは、軸体であるハブホイール２の表面及び内部における前記塑性変形の影響領域に及ばないように、かしめ部７の変形開始点Ｐとの間に所定の軸方向幅ｄ１をおいた範囲とされている（図２参照）。
塑性変形の影響領域とは、かしめ部７を形成するための塑性変形により影響を受ける全ての領域であり、かしめ部７及びその周辺の表面及び内部に存在する領域である。この場合の影響とは、例えば変形、応力の発生、すべりの発生等が挙げられる。影響領域か否かは、ＦＥＭ（有限要素法）によるシミュレーションや、顕微鏡等による断面観察などで把握することができる。また、焼入れ部９か否かについては、ハブホイール２の表面においては硬度を測定することにより判断でき、ハブホイール２の内部については断面カットサンプルの硬度を測定したり、あるいはＦＥＭ（有限要素法）によるシミュレーションや顕微鏡等による断面観察をしたりすることで把握することができる。
なお、図２および図３においては、焼入れ部９の領域（散点模様の領域）を一定厚みｆを有する領域として模式的に図示しているが、実際には、焼入れ部９の領域は、熱処理の条件や素材の不均一性等様々な要因により複雑な内部形状を呈する場合がある。
【００１５】
影響領域は、ハブホイール２の材質や、塑性加工時における加工温度あるいは加工速度等といった諸条件に影響されて変化するが、通常は、外見上変形している部分のみならずその外側領域（周辺領域）にも存在しているものといえる。即ち、図２の断面図において、前記塑性変形により外見上変形している部分は、小径部２ｃの外周面２ｃ１上におけるかしめ部７の端点である変形開始点Ｐと、小径部２ｃの内周面２ｃ２上におけるかしめ部７の端点である内周側変形開始点Ｇとをむすぶ線Ｌよりも軸方向一端側の部分であるが、前記影響領域は、上記線Ｌよりも軸方向他端側（かしめ部７の外側）にまで存在しているといえる。なぜなら、前記塑性変形に伴い、例えば変形開始点Ｐ近傍では圧縮が起こり、内周側変形開始点Ｇ近傍では伸長が起こっており、かかる圧縮あるいは伸長の影響は前記線Ｌよりもかしめ部７側の部分に留まらずその外側（軸方向他端側）にも及ぶからである。一方、焼入れ部９も所定の深さｆ（図２および図３参照）をもってハブホイール２の内部にまで至っている。したがって、仮に焼入れ部９の境界点αと変形開始点Ｐとを一致させたとすると、ハブホイール２の内部において、前記影響領域と焼入れ部９とが干渉してしまうこととなる。かかる干渉を防止すべく、小径部２ｃの外周面２ｃ１における焼入れ部９の境界点αと、焼入れ部９の変形開始点Ｐとの間に所定の軸方向幅ｄ１をおいた構成としている。
【００１６】
前記軸方向幅ｄ１を設けることにより、ハブホイール２の表面のみならず、その内部においても、前記影響領域と焼入れ部９の領域とが互いに干渉しないようにすることで、かしめ部７の焼入れ部９による影響を無くし、かしめ部７による軸力を最大限に高めることができる。
なお、点αはかしめ部７の近傍まで設けられている必要があるが、更に好ましくは、上記点αと変形開始点Ｐとの軸方向距離ｄ１は５ｍｍ以上８ｍｍ以下が好ましい。この軸方向距離ｄ１が５ｍｍより小さいと、上記影響領域と焼入れ部９の領域とが干渉する可能性が高くなり、８ｍｍより大きいと、焼入れ部９のうち内輪部材６内周面との接触面に位置する部分の軸方向長さＸ（図２参照）が短くなって耐クリープ性が低下しやすくなるからである。
【００１７】
また、本実施形態では、塑性変形の影響領域を考慮したことに加えて、焼入れ処理の軸方向における誤差を考慮している。
図３は、図２と同じくかしめ部７付近の断面図であり、焼入れ処理の誤差に関して説明するための図である。
焼入れ処理は、高周波焼入れ、浸炭焼入れ、レーザ焼入れ等の周知の方法から選択することができるが、いずれの方法の場合においても、設定された焼入れの範囲と、実際に焼入れされる範囲との間には誤差が生ずる。たとえば高周波焼入れであれば、誘導コイルの内部に被加熱体となるハブホイール２を所定位置まで挿入して誘導加熱することにより焼入れを行うが、上記誤差の原因としては、この挿入位置の誤差、ハブホイール２の材質の誤差等から生ずる発熱温度や発熱領域の誤差等が考えられる。かかる誤差よって焼入れ部９の軸方向範囲Ｙ（図３参照）がかしめ部７よりにずれた場合、かしめ部７の軸力を低下させる要因となる。
【００１８】
これに対して本実施形態では、焼入れ部９をかしめ部７の近傍（変形開始点Ｐの近傍）まで設けるとともに、焼入れ部９を設けるための焼入れ処理の軸方向設定範囲Ｚは、かしめ部７の変形開始点Ｐとの間に所定の軸方向幅ｄ２（図３参照）をおいた範囲に設定され、該軸方向幅ｄ２は、焼入れ処理の軸方向における誤差以上の幅とされている。このようにすると、焼入れ処理の誤差により焼入れ範囲Ｙがかしめ部７側に軸方向距離ｒだけずれた図３のような場合でも、焼入れによるかしめ部７への影響が最小限に抑えられ、かしめ部７の軸力が低下しにくくなる。一方焼入れ部９がかしめ部７の近傍まで設けられているので、耐クリープ性は充分に確保されやすくなる。
【００１９】
なお、例えば高周波焼入れの場合、焼入れ処理の軸方向における誤差は１．５ｍｍ〜２ｍｍ程度であるから、この場合上記所定の軸方向幅ｄ２は１．５ｍｍ〜２ｍｍとするのが好ましい。この軸方向幅ｄ２が大きすぎると、焼入れ部９のうち内輪部材６内周面との接触面に位置する部分の軸方向長さＸ（図２参照）が短くなって耐クリープ性が低下しやすくなり、小さすぎると焼入れ部９の影響がかしめ部７に及び軸力が低下しやすくなるからである。
【００２０】
なお、上記実施形態では、かしめ部７と内輪部材６とが当接していたが、かしめ部７と内輪部材６との間に別部材が介在していてもよい。また、上記実施形態では、第二の内輪軌道面２ｅ１はハブホイール２の外周面上とされていたが、このような場合の他、内輪部材６の軸方向他端側に位置しハブホイール２とは別体である第二の内輪部材を設け、この第二の内輪部材の外周面を第二の内輪軌道面とした構成を採ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態である転がり軸受装置の断面図である。
【図２】図１におけるかしめ部付近の断面図であり、塑性変形の影響領域に関して説明するための図である。
【図３】図１におけるかしめ部付近の断面図であり、焼入れ処理の軸方向における誤差に関して説明するための図である。
【符号の説明】
【００２２】
１      転がり軸受装置
２      ハブホイール（軸体）
３      複列玉軸受
４      外輪
５      玉（転動体）
６      内輪部材
７      かしめ部
９      焼入れ部
Ｐ      変形開始点
Ｙ      ハブホイール（軸体）の表面における焼入れ部の軸方向範囲
ｄ１    ハブホイール（軸体）の表面における焼入れ部の軸方向範囲と変形開始点との間の軸方向幅
ｄ２    焼入れ部を設けるための焼入れ処理の軸方向設定範囲と変形開始点との間の軸方向幅
【図１】
2006118603.tif 000003
【図２】
2006118603.tif 000004
【図３】
2006118603.tif 000005