(57)【要約】【課題】  熱処理後の旋削工程を不要とする車輪用転がり軸受装置を提供する。【解決手段】  外輪２の内周面に、複列の軌道２ａ，２ｂ間で軸方向に途切れるように浅く狭く形成されることにより残留応力を抑制する熱処理硬化層ｈを設ける。内軸についても同様である。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に形成された熱処理硬化層に複列の軌道が設けられている外輪と、
外周面に形成された熱処理硬化層に前記外輪の一方の軌道に対向する軌道が設けられている内軸と、
前記内軸に嵌着され、外周面に前記外輪の他方の軌道に対向する軌道が設けられている内輪と、
前記外輪の各軌道と、これらに対向する前記内軸の軌道及び前記内輪の軌道との間に装着される転動体とを備え、
前記外輪及び内軸の少なくとも一方に形成された熱処理硬化層は、複列の軌道間で軸方向に途切れるように浅く狭く形成されることにより残留応力を抑制するものであることを特徴とする車輪用転がり軸受装置。
【請求項２】
軸方向に途切れる部分の寸法は、４．０ｍｍ以上である請求項１記載の車輪用転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として自動車の非駆動輪を回転自在に支持する車輪用転がり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪用転がり軸受装置では、例えば外輪の軌道周辺に、高周波焼き入れにより硬化層が形成されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−４６４２号公報（第３頁、図１，図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、硬化層を形成するための焼き入れの結果、ワークの変形量が大きくなる。従って、所望の寸法に仕上げるためには、焼き入れ後の旋削工程が必要となる。
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、このような旋削工程を不要とする車輪用転がり軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の車輪用転がり軸受装置は、内周面に形成された熱処理硬化層に複列の軌道が設けられている外輪と、外周面に形成された熱処理硬化層に前記外輪の一方の軌道に対向する軌道が設けられている内軸と、前記内軸に嵌着され、外周面に前記外輪の他方の軌道に対向する軌道が設けられている内輪と、前記外輪の各軌道と、これらに対向する前記内軸の軌道及び前記内輪の軌道との間に装着される転動体とを備え、前記外輪及び内軸の少なくとも一方に形成された熱処理硬化層は、複列の軌道間で軸方向に途切れるように浅く狭く形成されることにより残留応力を抑制するものであることを特徴とする。
上記のような車輪用転がり軸受装置では、複列の軌道間で軸方向に途切れるように浅く狭く形成される熱処理硬化層により、組織変態と熱応力とによって発生する残留応力が抑制され、インロー外径寸法のばらつきが低減される。
【０００６】
上記車輪用転がり軸受装置において、軸方向に途切れる部分の寸法は、４．０ｍｍ以上であることが好ましい。
この場合、残留応力を確実に抑制することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の車輪用転がり軸受装置によれば、複列の軌道間で軸方向に途切れるように浅く狭く形成される熱処理硬化層により残留応力が抑制され、インロー外径寸法のばらつきが低減されるので、このような熱処理硬化層が形成された外輪や内軸については、その後の旋削工程を不要とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明の一実施形態による車輪用転がり軸受装置（以下、転がり軸受装置という。）の断面図である。この転がり軸受装置１は、複列アンギュラ玉軸受タイプのものであり、外輪２と、内軸３と、内輪４と、複数の玉からなる転動体５，６と、これらの転動体５，６をそれぞれ保持する保持器７，８と、外輪２と内軸３との隙間に設けられたシール９と、内軸２に螺着されたナット１０とを備えている。
【０００９】
上記外輪２は、車体側に固定される固定輪であり、その内周側には、複列の軌道２ａ，２ｂが形成されている。一方、回転輪は、内軸３及び内輪４である。内軸３の、軌道２ａに対向する箇所には、軌道３ａが形成されている。また、内輪４の、軌道２ｂに対向する箇所には、軌道４ｂが形成されている。
【００１０】
上記内軸３は、右側に、車輪取付用のフランジ部３ｂを備えている。フランジ部３ｂには車輪を固定するための４本のボルト１１が固定されている。また、内軸３の左端部には、ねじ部３ｃが形成されている。内輪４は、内軸３の左端近傍に形成された小径部３ｄの外周に嵌着され、ねじ部３ｃに螺着されるナット１０を締め付けることにより、内軸３に固定されている。
【００１１】
上記外輪２の軌道２ａ，２ｂを含む内周面、内軸３の軌道３ａを含む外周面、及び、内輪４を嵌着させる内軸３の外周面には、それぞれ高周波焼き入れにより熱処理硬化層が形成される。そこで、熱処理硬化層の層の深さや範囲、及び加熱条件を変化させて、外輪２について、熱処理硬化層ｈの主な寸法を調べた結果を、下記の表１及び図２に示す。表１の（ａ）〜（ｄ）が図２の（ａ）〜（ｄ）にそれぞれ対応している。（ａ）〜（ｄ）において、軌道２ａ，２ｂの接触角方向における熱処理硬化層ｈとして狙った深さｄｏ及び熱処理後に測定した深さｄｍは、それぞれ以下の通りとなっている。なお、従来より、ｄｍの値は２〜５ｍｍとされており、（ａ）はこの下限を下回る浅めを狙った参考データである。
（ａ）  ｄｏ＝２ｍｍ未満の浅め、ｄｍ＝１.９ｍｍ
（ｂ）  ｄｏ＝２.０ｍｍ、ｄｍ＝２.０，２.２ｍｍ
（ｃ）  ｄｏ＝２.５ｍｍ、ｄｍ＝２.４，２.５ｍｍ
（ｄ）  ｄｏ＝３.５ｍｍ、ｄｍ＝３.４，３.５ｍｍ
また、上記ｄｍの値の他、その他の各部の熱処理硬化層ｈの主要な寸法を図中に示す。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
図２及び表１において、（ａ）は浅めの狙いであるが、（ｂ）〜（ｄ）と比較すると加熱のエネルギー（電流の２乗に比例）が小さく、その代わりに加熱時間は長目に設定されている。この結果、（ａ）は、複列の軌道２ａ，２ｂ間の軸方向において熱処理硬化層ｈがつながっている。一方、（ｂ）〜（ｄ）は、（ａ）と比較すると加熱のエネルギーが大きく、かつ、加熱時間は短めに設定されている。すなわち、高出力によって、より短時間で迅速に焼き入れする設定である。この結果、複列の軌道２ａ，２ｂ間で軸方向に熱処理硬化層ｈが途切れ、不連続になっている。
【００１４】
表１における最下欄に、外輪２のインロー外径寸法Ｄ１（図１）のばらつき及びその評価を記載している。外輪２のインロー外径寸法Ｄ１のばらつきは、規格では５４μｍ以下とされており、（ａ）は不適であるが、（ｂ）〜（ｄ）は規格値を下回る良好な結果となっている。また、（ｂ）及び（ｃ）に関しては、規格値の１／２という高レベルな目標から見た評価も良好である。これは、複列の軌道間で軸方向に熱処理硬化層ｈが途切れるように浅く狭く形成されることによって、残留応力（変態応力、熱応力）が抑制された結果であると解される。また、（ａ）は浅め狙いにもかかわらず、熱処理硬化層ｈが途切れていないために、残留応力が十分に抑制されなかったものと解される。すなわち、熱処理硬化層ｈが途切れるように浅く狭く焼き入れをすることが残留応力の抑制に寄与するが、単に浅くしても熱処理硬化層ｈがつながっていれば残留応力の抑制に寄与せず、インロー外径寸法Ｄ１のばらつきが大きくなる。
【００１５】
また、（ｂ）〜（ｄ）においては、狙う深さがこの順に深くなるので、加熱時間もそれに応じて長くなり、その結果、（ｄ）の場合には、（ｂ），（ｃ）に比べて、熱処理硬化層ｈの途切れている部分の軸方向寸法Ｘが小さくなっている。（ｄ）よりさらに深くすると、熱処理硬化層ｈが途切れている状態が確実に確保されにくくなる。従って、軌道の接触角方向における熱処理硬化層は、複列の軌道間で軸方向に途切れるように２．０〜３．５ｍｍで浅く狭く形成され、これにより残留応力を抑制するものであることが好ましい。
【００１６】
同様に、内軸３について、インロー外径寸法Ｄ２（図１）のばらつき及びフランジ部３ｂの倒れの評価結果を表２及び図３に示す。表２の（ａ）〜（ｃ）が図３の（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ対応している。なお、熱処理の条件については省略する。
【００１７】
【表２】
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【００１８】
表２及び図３より、規格値ベースの評価はいずれも良好であるが、規格値の１／２の高レベルな目標から見た評価では、（ｃ）のみが良好となる。（ａ）と（ｃ）とは軌道３ａの接触角方向の熱処理硬化層ｈの深さはほぼ同じであるが、インロー外径寸法Ｄ２のばらつきやフランジ部３ｂの倒れの数値は大きく異なっている。これは、外輪２の場合と同様に、複列の軌道（他方の軌道は内輪４の軌道４ｂに対応する軸方向の位置とする。）間で軸方向に熱処理硬化層ｈが途切れるように浅く狭く形成されることによって、残留応力が抑制された結果であると解される。また、（ｂ）は（ａ）や（ｃ）よりも浅め狙いにもかかわらず、熱処理硬化層ｈが途切れていないために、残留応力が十分に抑制されなかったものと解される。
【００１９】
以上のように、外輪２、内軸３のいずれの場合も、熱処理硬化層ｈが途切れるように浅く狭く焼き入れをすることが残留応力の抑制に寄与するが、単に浅くしても熱処理硬化層ｈがつながっていれば残留応力の抑制に寄与せず、インロー外径寸法Ｄ１，Ｄ２のばらつきやフランジ部３ｂの倒れが大きくなる。すなわち、熱処理硬化層ｈが途切れるように浅く狭く焼き入れをして残留応力を抑制し、インロー外径寸法Ｄ１，Ｄ２のばらつきやフランジ部３ｂの倒れを低減することにより、外輪２及び内軸３の双方について、その後の旋削工程を不要とすることができる。
また、残留応力を確実に抑制するため、熱処理硬化層ｈの途切れている部分の軸方向寸法Ｘは、外輪２については図２の（ｂ）〜（ｄ）における下限値以上、具体的には４．０ｍｍ以上が適切である。これは、内軸３についてもほぼ同一である。
【００２０】
なお、上記のように複列軌道間で軸方向に途切れる熱処理硬化層は、外輪２及び内軸３の双方について形成されることが好ましいが、いずれか一方にのみこのような熱処理硬化層を形成し、他方は従来通りとしても、一方の旋削工程が省略できる点で工程削減の効果は得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態による車輪用転がり軸受装置の断面図である。
【図２】外輪の熱処理硬化層の状態を示す図である。
【図３】内軸の熱処理硬化層の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    車輪用転がり軸受装置
２    外輪
２ａ，２ｂ    軌道
３    内軸
３ａ  軌道
４    内輪
４ｂ  軌道
５，６    転動体
ｈ    熱処理硬化層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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