(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状軸端を有する軸体の外周に転がり軸受を外嵌装着し、前記筒状軸端を径方向外向きに屈曲変形させて転がり軸受の内輪の端面に押し付ける形態にかしめて転がり軸受を抜け止めした軸受装置において、
前記内輪の内周角部が丸く所定の曲率半径で面取されており、
前記内輪の軌道面からの最大深さが最大せん断応力深さの８倍以上の領域を軌道面周辺領域とし、前記内周角部からの深さが前記曲率半径以上でかつ前記軌道面周辺領域にかからない領域を内周角部周辺領域とし、
前記内周角部周辺領域が、かしめ時にかかる荷重を塑性的に吸収し得るように、前記軌道面周辺領域のビッカース硬度を５００以上とし、前記内周角部周辺領域のビッカース硬度を４００以下とした、ことを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
請求項１の軸受装置において、
前記内輪が、その軌道面の耐摩耗性や強度向上のために、全体的に熱処理により硬化されており、
前記内輪の内周角部周辺領域が、前記熱処理後の局部的な焼き戻し処理により低硬度化されている、ことを特徴とする軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸体に転がり軸受を装着してなる軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の軸受装置の一例としての車両用ハブユニットは、ハブホイールと、このハブホイールの軸方向中間に外装される転がり軸受とを有し、このハブホイールの一方軸端側外周にディスクブレーキ装置のディスクロータや車輪を取り付けるための径方向外向きの取付用フランジを、また、他方軸端を円筒状軸端構造としたものがある。
【０００３】
かかる車両用ハブユニットにおいては、前記軸体の円筒状軸端にかしめ具をあてがってローリングさせることにより前記円筒状軸端を径方向外向きに変形させて前記軸受の内輪の端面にかしめつけることで、内輪に所要の予圧としての圧縮応力を付与しその抜け止めを行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のかしめ形態は、内輪端面に相当に大きなかしめ荷重がかかるから、従来のように内輪の外表面全体が硬化処理されていると、内輪はそのかしめ荷重で変形され、特に軸受の転がり特性に重要なその軌道面にまでその変形が及ぶおそれがある。
【０００５】
したがって、本発明は、軸受装置において、内輪の構造を改善し、前記かしめによるその変形を抑制可能とすることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明第１の軸受装置は、筒状軸端を有する軸体の外周に転がり軸受を外嵌装着し、前記筒状軸端を径方向外向きに屈曲変形させて転がり軸受の内輪の端面に押し付ける形態にかしめて転がり軸受を抜け止めした軸受装置において、前記内輪の内周角部が丸く所定の曲率半径で面取されており、前記内輪の軌道面からの最大深さが最大せん断応力深さの８倍以上の領域を軌道面周辺領域とし、前記内周角部からの深さが前記曲率半径以上でかつ前記軌道面周辺領域にかからない領域を内周角部周辺領域とし、前記内周角部周辺領域が、かしめ時にかかる荷重を塑性的に吸収し得るように、前記軌道面周辺領域のビッカース硬度を５００以上とし、前記内周角部周辺領域のビッカース硬度を４００以下としたことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明第１によると、軸端の径方向外向きへのかしめつけにより内輪にかかるかしめ荷重は、その内周角部周辺領域により吸収されるから、内輪の特に軌道面はそのかしめ荷重で変形されるおそれが抑制され、軸受の転がり特性の低下を効果的に防止することができる。
また、内輪領域を内周角部周辺領域と軌道面周辺領域とにわけてそれぞれの硬度を設定できるので、軌道面における転動体による摩耗を防止できる軌道面硬度にすることができる一方で、内周角部周辺領域の硬度が低いから、前記かしめ荷重は、内周角部周辺領域で吸収される結果、内輪の軌道面はそのかしめ荷重で変形されるおそれが確実に抑制されて軸受の転がり特性の低下を効果的に防止することができる。
【０００８】
本発明第２の軸受装置は、内輪が、その軌道面の耐摩耗性や強度向上のために、全体的に熱処理により硬化されており、内輪の内周角部周辺領域が、前記熱処理後の局部的な焼き戻し処理により低硬度化されているものである。
【０００９】
本発明第２によると、前記かしめ荷重は、局部的な焼き戻し処理により低硬度化されている内周角部周辺領域で吸収されるから、内輪の特に軌道面はそのかしめ荷重で変形されるおそれが抑制され、軸受の転がり特性の低下を効果的に防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。この実施形態では軸受装置として車両用ハブユニットが適用されるが、本発明はこの車両用ハブユニットに限定されるものではない。
【００１３】
図１ないし図４を参照して、本発明の実施形態に従う車両用ハブユニットについて説明する。
【００１４】
図１は、かしめ作業前の車両用ハブユニットの縦断側面図、図２は、かしめ作業後の車両用ハブユニットの縦断側面図、図３は、かしめ作業中における車両用ハブユニットの縦断側面図、図４は、軸受内輪端面に対する軸端かしめの説明に供する車両用ハブユニット要部の拡大断面図、図５は、内輪各部領域における硬度を示す図である。
【００１５】
図例の車両用ハブユニット１０は、ハブホイール１１およびアンギュラ玉軸受１２を備える。
【００１６】
ハブホイール１１は、不図示の車輪が取り付けられる径方向外向きのフランジ１３と、アンギュラ玉軸受２がその外周の軸受嵌合領域に固定される中空軸１４とを有する。
【００１７】
アンギュラ玉軸受１２は、斜接形式の転がり軸受の一例としての複列外向きの形式であって、中空軸１４の小径外周面に外嵌される単一軌道を有する内輪１５と、二列の軌道溝を有する単一の外輪１６と、二列で配設される複数の玉１７と、二つの冠形保持器１８とを備えており、ハブホイール１１の中空軸１４の大径外周面を一方内輪とする構成になっている。内輪１５は、一般的な単列アンギュラ玉軸受の内輪をそのまま流用している。
【００１８】
外輪１６の外周には、径方向外向きのフランジ１９が設けられている。
【００１９】
ハブユニット１０は、中空軸１４の円筒状の軸端１４ａが図１の状態から図２の状態に内輪１５の端面にかしめつけられた後、車両のドライブシャフト２０とシャフトケース２１との間に取り付けられる。つまり、ハブホイール１１の中空軸１４内周のスプライン部１４ｂとドライブシャフト２０外周のスプライン部２０ａとが嵌合されてナット２２により結合され、軸受１２の外輪１６のフランジ１９がシャフトケース２１にボルト２３により非回転に結合される。
【００２０】
前記かしめは、図３で示すように、ハブホイール１１の中空軸１４の外周に内輪１５を圧入により外嵌装着してから、その軸端１４ａを、かしめ治具２４を用いてローリングかしめする。このとき、かしめ治具２４の先端を軸端１４ａにあてがい一点鎖線Ｌ回りにローリングさせる。これにより、軸端１４ａは、径方向外向きに屈曲変形されて内輪１５の端面にかしめつけられる。
【００２１】
次に、本実施形態の特徴について図４および図５を参照して説明する。
【００２２】
アンギュラ玉軸受１２において、その内輪１５は、高炭素クロム軸受鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＪ−２）または機械構造用炭素鋼（ＪＩＳ規格Ｓ５５Ｃ）を母材としている。
【００２３】
内輪１５の内周角部１５ａは、丸く中心Ｏから曲率半径ｒで面取りされている。この面取りは、テーパ状の面取りとしてもよい。ただし、丸い面取りにしていれば、中空軸１４の軸端１４ａとの密着性が良好となり、かしめ荷重の付与性が良好となる。
【００２４】
内輪１５の内周角部１５ａにおいて、中心Ｏから径方向の線と内周角部１５ａとの交点である面取始点１５ａ１は、中空軸１４の軸端１４ａを径方向外向きに屈曲させるときの屈曲始点となる。なお、１５ａ２は、面取終点である。
【００２５】
そして、中空軸１４の軸端１４ａは、径方向外向きに屈曲されて、その屈曲角度は図４（ａ）の０度から図４（ｂ）の４５度に到達するとともに、さらに図４（ｃ）で示すようにそれ以上の屈曲角度で屈曲されていく。
【００２６】
このとき、図４（ｂ）の屈曲角度が４５度において軸端１４ａと内周角部１５ａとの接点Ｂからの深さＨ１が前記曲率半径ｒ以上有する内周角部周辺領域３０を設定する。
【００２７】
内周角部周辺領域３０の前記深さＨ１を曲率半径ｒ１以上とする理由は、荷重を効果的に吸収する範囲を面取始点１５ａ１および面取終点１５ａ２より広くする必要があるからである。
【００２８】
この内周角部周辺領域３０は、クロスハッチングで示された前記接点Ｂを中心とした半径Ｈ１の扇形領域となる。そして、この内周角部周辺領域３０におけるビッカース硬度Ｈｖは、かしめ時にかかる歪変形力を塑性的に吸収し得る硬度としてその表面層で４００以下に設定されている。ここで、表面層とは表面から１ｍｍ程度の深さにおける層のことである。
【００２９】
内周角部周辺領域３０のビッカース硬度を表面層で規定するのは、誘導加熱で硬度を下げることが考えられるので内部より表面の硬度が低くなるからである。
【００３０】
ここで、３１は、軌道面周辺領域であって軌道面１５ｂから接触角方向の深さＨ０を有したクロスハッチングで示される領域であり、ビッカース硬度Ｈｖで５００以上で、特に、軌道面１５ｂで８００程度とされている。この場合、最大せん断応力深さＺ０に対して軌道面周辺領域３１の深さＨ０は、Ｈ０≧８・Ｚ０とされている。
【００３１】
このことを図５を参照して説明すると、図５の縦軸は、ビッカース硬度Ｈｖを示す、横軸は、内周角部周辺領域３０と、軌道面周辺領域３１それぞれの深さを示している。
【００３２】
図５によると、Ａは、軌道面周辺領域３１において、軌道面１５ｂ上の深さ位置を、ｚ０は、最大せん断応力深さの位置を、Ｈ０は、最大せん断応力深さｚ０の８倍以上の位置にある軌道面周辺領域３１の最大深さ位置を、それぞれ、示している。軌道面周辺領域３１のビッカース硬度Ｈｖは５００以上となる。
【００３３】
軌道面周辺領域３１の最大深さ位置Ｈ０を、最大せん断応力深さの位置ｚ０の８倍以上とするのは、軸受の転がり寿命はせん断応力が影響しており、実験的に８倍以上と確認されているからである。
【００３４】
内周角部周辺領域３０のビッカース硬度Ｈｖを４００以下とし、また軌道面周辺領域３１のビッカース硬度Ｈｖを５００以上となるのは、軌道面周辺領域３１側が寿命において、また、内周角部周辺領域３０側が荷重吸収において必要な数値だからである。
【００３５】
Ｂは、内周角部周辺領域３０において、内周角部１５ａ上の深さ位置を、ｒは、内周角部１５ａから半径ｒの深さ位置を、Ｈ１は、内周角部周辺領域３０の最大深さ位置を、それぞれ、示してている。
【００３６】
こうした内輪１５は、軌道面１５ｂの耐摩耗性や強度向上のために、内周角部周辺領域３０および軌道面周辺領域３１を含めた全体が焼き入れなどの熱処理により硬化され、そして、内周角部周辺領域３０が、その熱処理後の局部的な誘導加熱などの焼き戻し処理により低硬度化されていることで、図５で示される硬度の関係を有している。
【００３７】
以上の構造により、本実施形態の車両用ハブユニットの場合、中空軸１４の軸端１４ａのかしめ時におけるかしめ荷重は、内輪１４の低硬度化された内周角部周辺領域３０の塑性変形で吸収される結果、かしめ過程において内輪１５の軌道面１５ｂに歪を発生させずに済むようになる。
【００３８】
なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００３９】
（１）上記実施形態では、軸受装置として車両の特に駆動輪用のハブユニットを例に挙げたが、従動輪用のハブユニットとしたり、あるいは自動車などのスライドドアのガイドローラならびにその他の軸受装置全般とすることができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の場合、内輪における内周角部周辺領域が、かしめ時にかかる荷重を塑性的に吸収し得る硬度に設定されているから、内輪端面にかかるかしめ荷重は、内周角部周辺領域に吸収されることにより、内輪の軌道面がかしめ荷重で変形されるおそれが抑制され、軸受の転がり特性の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】かしめ作業前の車両用ハブユニットの縦断側面図
【図２】かしめ作業後の車両用ハブユニットの縦断側面図
【図３】かしめ作業中における車両用ハブユニットの縦断側面図
【図４】軸受内輪端面に対する軸端かしめの説明に供する車両用ハブユニット要部の拡大断面図
【図５】内輪各部領域における硬度を示す図
【符号の説明】
１０  車両用ハブユニット
１１  ハブホイール
１２  アンギュラ玉軸受
１４  中空軸
１４ａ  中空軸の軸端
１５  アンギュラ玉軸受の内輪
１５ａ  内輪の内周角部
１５ｂ  内輪の軌道面
３０  内周角部周辺領域
３１  軌道面周辺領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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