(57)【要約】【課題】第１の内輪と第２の内輪との加締め部の密着性を高めて転がり寿命の向上を図る。【解決手段】内方部材と外方部材４との間に複数の転動体５が配設され、前記内方部材及び前記外方部材４の内のいずれか一方が回転輪とされると共に、他方が固定輪とされたフランジ付軸受装置１において、前記内方部材が、フランジ６を有する第１の内輪２と、該第１の内輪２のインボード側に加締め固定される第２の内輪３とを備え、前記第２の内輪３の軌道面７ｂの表面硬さをＨｖ６５３以上とすると共に、該第２の内輪３のインボード側の端部の硬さをＨｖ４５０以下とする。【選択図】      図１
2004347035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内方部材と外方部材との間に複数の転動体が配設され、前記内方部材及び前記外方部材の内のいずれか一方が回転輪とされると共に、他方が固定輪とされたフランジ付軸受装置において、
前記内方部材が、フランジを有する第１の内輪と、該第１の内輪のインボード側に固定される第２の内輪とを備え、前記第２の内輪の軌道面の表面硬さをＨｖ６５３以上とすると共に、該第２の内輪のインボード側の端部の硬さをＨｖ４５０以下としたことを特徴とするフランジ付軸受装置。
【請求項２】
前記第２の内輪の全体に焼入れ焼戻し処理を施した後に、該第２の内輪のインボード側の端部にのみ部分的に焼戻し処理を施したことを特徴とする請求項１記載のフランジ付軸受装置。
【請求項３】
前記第２の内輪のインボード側の端部の硬さを、前記第１の内輪のインボード側の先端部の硬さより大きくしたことを特徴とする請求項１又は２記載のフランジ付軸受装置。
【請求項４】
前記第２の内輪のインボード側の端部の硬さをＨｖ３００以上としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のフランジ付軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フランジ付軸受装置に関し、特に、自動車の車輪を懸架装置に対し回転自在に支持するための車輪支持用のフランジ付軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の車輪支持に用いられる軸受装置は、外周部に二列の軌道面を有する内方部材と、該内方部材の二列の軌道面に対応する二列の軌道面を内周部に有する外方部材と、両二列の軌道面間に転動自在に介装された転動体と、該転動体を等配するための保持器とを備える。
二列の軌道面を有する内方部材は、軸受装置の組立性の観点から、第１の内輪と、該第１の内輪のインボード側に固定される第２の内輪とで構成され、各内輪にそれぞれ一列ずつ軌道面が設けられている。また、内方部材及び外方部材の内の少なくとも一方には、車輪側又は車体側に取り付けるためのフランジが設けられており、該フランジには車輪側又は車体側に固定するためのボルト穴が形成され、フランジを持たない通常の転がり軸受と比較して、複雑な形状をしている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
従って、前記フランジを有する内方部材及び／又は外方部材は、熱間鍛造性、切削性、穴あけ加工性の観点から、０．５重量％程度のＣを含む中炭素鋼を素材とし、高周波焼入れによって軌道面周辺の表面を硬化させて使用する場合が多い。一方、フランジを持たない内方部材又は外方部材は、通常の転がり軸受と同様に、炉加熱焼入れを行い、表面から芯部まで硬化されて使用される。
【０００４】
ところで、内方部材がフランジを有する場合、内方部材は、フランジを有する第１の内輪と、該第１の内輪のインボード側の端部に固定される第２の内輪とから構成される。第１の内輪と第２の内輪は、走行中に離れないように、ナットで締めて固定するか、或いはフランジを持つ第１の内輪のインボード側の先端部を塑性変形させて第２の内輪のインボード側の端部に加締めることによって固定する。
【０００５】
部品点数を少なくできる生産性の観点と、小型化、軽量化の観点から考えると、加締めによって固定する方法が有利である。前記加締めによる固定を採用する場合、第１の内輪のインボード側の先端部と第２の内輪のインボード側の端部との密着性を良くした方が、軸受の回転安定性が増し、転がり寿命が向上する。
【０００６】
【特許文献１】
特公平８−３３３３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の第１の内輪のインボード側の先端部の加締め部は、塑性加工性の観点から硬さがＨｖ２００〜３００程度である一方で、第２の内輪の硬さはＨｖ６５０〜７５０程度であり、両者の硬さが異なるため、第１の内輪を塑性変形によって第２の内輪に加締めた際の密着性には限界があり、嵌め合いが不十分の場合は、転がり寿命が低下する虞れがある。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、第１の内輪と第２の内輪との加締め部の密着性を高めて転がり寿命の向上を図ることができるフランジ付軸受装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内方部材と外方部材との間に複数の転動体が配設され、前記内方部材及び前記外方部材の内のいずれか一方が回転輪とされると共に、他方が固定輪とされたフランジ付軸受装置において、
前記内方部材が、フランジを有する第１の内輪と、該第１の内輪のインボード側に固定される第２の内輪とを備え、前記第２の内輪の軌道面の表面硬さをＨｖ６５３以上とすると共に、該第２の内輪のインボード側の端部の硬さをＨｖ４５０以下としたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記第２の内輪の全体に焼入れ焼戻し処理を施した後に、該第２の内輪のインボード側の端部にのみ部分的に焼戻し処理を施したことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２において、前記第２の内輪のインボード側の端部の硬さを、前記第１の内輪のインボード側の先端部の硬さより大きくしたことを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記第２の内輪のインボード側の端部の硬さをＨｖ３００以上としたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の一例である車輪支持用のフランジ付軸受装置を説明するための要部断面図、図２は第２の内輪のインボード側の端部硬さと転がり寿命との関係を示すグラフ図である。
本発明の実施の形態の一例である車輪支持用のフランジ付軸受装置１は、図１に示すように、第１の内輪としてのハブ輪２、第２の内輪としての内輪３、外方部材としての外輪４及び複数の転動体５を備えており、ハブ輪２の外周面のアウトボード側の端部（自動車への組み付け状態で車幅方向外側の端部：図１の左端部）には、車輪を支持するための車輪取付用フランジ６が設けられている。
【００１１】
ハブ輪２のインボード側の端部（図１の右端部）には小径段部８が形成されており、該小径段部８に嵌め込まれた内輪３の外周面及びハブ輪２の軸方向の中間部外周面にはそれぞれ軌道面が形成されて複列の軌道面７ａ，７ｂとされている。ハブ輪２の外周面には、車輪取付用フランジ６の付け根部から小径段部８にかけて誘導加熱装置によって高周波焼き入れされた硬化層Ｔが形成されている。ハブ輪２のインボード側の先端部は円筒状に形成されており、該円筒部９を塑性変形させて径方向外方に加締め広げることにより、内輪３をハブ輪２に加締め固定している。
【００１２】
車輪取付用フランジ６は、装置使用時に曲げ応力を受けるため、靭性が要求されることから、塑性変形による割れや靭性の低下を防止するため、高周波焼き入れはされず、好ましくは、硬さがＨｖ１８０〜３００程度とされている。また、ハブ輪２の軌道面７ａは、装置使用時に転動体５からの高い面圧を受けて高い硬さが必要となることから、好ましくは、表面硬さがＨｖ６５３以上とされている。
【００１３】
外輪４の内周面には前記複列の軌道面７ａ，７ｂに対応する複列の軌道面１０ａ，１０ｂが形成されており、また、外輪４の前記車輪取付用フランジ６から離間する側の端部には懸架装置取付用フランジ１１が設けられている。そして、複列の軌道面７ａ，７ｂと複列の軌道面１０ａ，１０ｂとの間にそれぞれ複数の転動体５が転動可能に配設されている。
【００１４】
尚、図示の例では、転動体５として玉を使用しているが、重量の嵩むフランジ付軸受装置の場合には、転動体５としてテーパころを使用する場合もある。
上述の様なフランジ付軸受装置１を自動車に組み付けるには、外輪４の懸架装置取付用フランジ１１を懸架装置に固定し、ハブ輪２の車輪取付用フランジ６に車輪を固定する。これにより、車輪を懸架装置に対して回転自在に支持することができる。
【００１５】
ところで、ハブ輪２の小径段部８に嵌合された内輪３は、該内輪３のインボード側の端部にハブ輪２のインボード側の円筒部９を加締めることによってハブ林２に固定されているが、加締める際には、ハブ輪２の円筒部９が内輪３のインボード側の端部に密着するように合い円筒部９を塑性変形させる必要がある。
ここで、この実施の形態では、内輪３のインボード側の端部の硬さをＨｖ４５０以下にして、ハブ輪２の円筒部９との硬さの差を従来より小さくしている。これにより、ハブ輪２の円筒部９を加締めて塑性変形させた際に、円筒部９の塑性変形された曲面に対して内輪３のインボード側の端部もわずかに塑性変形するため、両者の密着性が向上し、この結果、軌道部の回転が安定して転がり寿命の向上を図ることができる。なお、好ましくは、生産上の安定性を加味して、内輪３のインボード側の端部の硬さをＨｖ４００以下とすることによって、安定した加締め部の密着性を得ることができる。
【００１６】
内輪３のインボード側の端部の硬さがＨｖ４５０を超える場合は、密着性を向上させる効果が少ないため転がり寿命の向上効果も少なくなる。
また、好ましくは、内輪３の全体に焼入れ焼戻し処理を施した後に、該内輪３のインボード側の端部のみに部分的に焼戻し処理を施すようにする。例えば、内輪３の軌道面７ｂ以外が生（熱処理を行わず未硬化）の場合は、硬さが低すぎるため、ハブ輪２の円筒部９を加締めた際に、内輪３が過大に変形する場合がある。この場合、軌道面７ｂにも弾性変形が生じて転がり寿命が低下する虞れがある。従って、好ましくは、内輪３の全体に焼入焼戻し処理を施した後に、インボード側の端部のみに部分的に焼戻し処理を施すようにする。
【００１７】
さらに、好ましくは、内輪３のインボード側の端部の硬さをハブ輪２の円筒部９の硬さより大きし、より好ましくは、内輪３のインボード側の端部の硬さをＨｖ３００以上とする。このようにすることで、加締め時のハブ輪２の円筒部９と内輪３のインボード側の端部との密着性向上と、内輪３の変形防止を両立させることができる。
【００１８】
一方、内輪３の軌道面７ｂには高面圧が作用するため、転がり寿命を確保するためには硬さが必要である。従って、内輪３の軌道面７ｂの硬さは、Ｈｖ６５３以上、好ましくは、より安定して良好な転がり寿命を得るために、Ｈｖ６９７以上とする。内輪３の軌道面７ｂの硬さが、Ｈｖ６５３未満の場合には、硬さが不足するため、転がり寿命が低下する。
【００１９】
次に、内輪３の軌道面７ｂの硬さと、内輪３のインボード側の端部の硬さを異なる値とする方法の一例を述べる。
内輪３に用いる鋼材は、軌道面７ｂの転がり寿命を確保するため、Ｃを０．７重量％以上含むＳＵＪ２などの軸受鋼を用いることが好ましい。前記鋼材を熱間鍛造した後、旋削加工をし、所定のリング形状とする。それを炉内で、８００〜９００°Ｃから選択される所定の温度で加熱保持後、油焼入れし、さらに、１５０〜３００°Ｃから選択される所定の温度で第一の焼き戻しを行い、全体をＨｖ６５３以上に硬化処理する。
【００２０】
その後、内輪３のインボード側端部のみを、誘導加熱装置を用いて、４００°Ｃを超える温度まで部分的に加熱することにより、第二の焼き戻しを行い、硬さをＨｖ４５０以下にする。
誘導加熱によって第二の焼き戻しをした後、旋削加工あるいは研削加工によって完成形状に加工する。なお、前記炉による第一の焼き戻しと、前記誘導加熱装置による第二の焼き戻しの間に、所定の部位を旋削加工あるいは研削加工してもよい。
【００２１】
【実施例】
図１と略同一構造で転動体ピッチ径４９ｍｍのフランジ付軸受装置を製作した。外輪４およびハブ輪２は、Ｃを０．５０〜０．６０重量％含む鋼を用い、内輪３および転動体５は、軸受鋼ＳＵＪ２を用い、保持器は、樹脂製保持器を用いた。また、ハブ輪２の円筒部９の加締め部の硬さはＨｖ２００〜３００とした。
内輪３は、前記鋼材を熱間鍛造した後、旋削加工で所定のリング形状とし、それを炉温度８２０〜８４０°Ｃで加熱保持後、油焼入れし、種々の温度で焼き戻しを行い、内輪３全体の硬さを調整した。
【００２２】
次に、内輪３のアウトボード側の端面を研削加工した後、誘導加熱装置を用いて、インボード側の端部のみを加熱することにより、部分的に焼き戻しを行い、インボード側の端部の硬さを調整した。その後、旋削加工および研削加工によって、完成形状に加工した。
表１に、本発明例である実施例と比較例について、内輪３の軌道面７ｂの硬さとインボード側の端部硬さを示す。
【００２３】
【表１】
2004347035.tif 000003
【００２４】
製作したフランジ付軸受装置について次の条件で回転試験を行った。
ラジアル荷重：６５００Ｎ
アキシアル荷重：３９００Ｎ
回転速度：１０００ｍｉｎ−１
試験は、試験機に設置した振動計の値が試験開始時の値よりも３倍になった時点を軸受装置の寿命と判定した。
表１および図２に、回転試験での転がり寿命を示す。表１の転がり寿命比は、内輪３の軌道面７ｂの硬さとインボード側の端部硬さに有意な差が無い比較例１１の転がり寿命を１．０として表したものである
本発明例である実施例１〜８は、内輪３の軌道面７ｂの表面硬さ及びインボード側の端部の硬さが、本発明範囲内であるため、転がり寿命が向上している。特に、インボード側の端部硬さがＨｖ４００以下の範囲では、転がり寿命向上の効果が著しく大きい。
【００２５】
これに対し、比較例１１〜１５は、内輪３のインボード側の端部硬さが本発明範囲外であるため、ハブ輪２の円筒部９と内輪３のインボード側端部との密着性を向上させる効果が小さく、転がり寿命向上の効果が小さい。
また、比較例１６および１７は、内輪３のインボード側の端部硬さは本発明範囲内であるが、内輪３の軌道面７ｂの硬さが本発明範囲より小さいため、内輪３の軌道面７ｂと転動体５との接触点に発生する高い面圧に耐えられず、転がり寿命が低下している。
以上より、内輪３の軌道面７ｂの表面硬さ及びインボード側の端部硬さが本発明範囲にすることにより、ハブ輪２の円筒部９と内輪３のインボード側端部との密着性を向上させる効果得られ、転がり寿命を向上させることができる。
【００２６】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、本発明によれば、第１の内輪と第２の内輪との加締め部の密着性を高めることができるので、軌道部の回転が安定して転がり寿命の向上を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例である車輪支持用のフランジ付軸受装置を説明するための要部断面図である。
【図２】第２の内輪のインボード側の端部硬さと転がり寿命との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１…フランジ付軸受装置
２…ハブ輪（第１の内輪）
３…内輪（第２の内輪）
４…外輪（外方部材）
５…転動体
６…フランジ
【図１】
2004347035.tif 000004
【図２】
2004347035.tif 000005