JP5105859B2 - Wheel bearing device - Google Patents
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Description
本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、強度・耐久性と高精度・低コスト化という課題を解決して軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置に関するものである。 The present invention relates to a wheel bearing device for rotatably supporting a wheel of an automobile or the like, and in particular, a wheel bearing device that solves the problems of strength, durability, high accuracy, and low cost and extends the life of the bearing. It is about.
従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ輪を転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、駆動輪用と従動輪用とがある。構造上の理由から、駆動輪用では内輪回転方式が、従動輪用では内輪回転と外輪回転の両方式が一般的に採用されている。この車輪用軸受装置には、所望の軸受剛性を有し、ミスアライメントに対しても耐久性を発揮すると共に、燃費向上の観点から回転トルクが小さい複列アンギュラ玉軸受が多用されている。この複列アンギュラ玉軸受は、固定輪と回転輪との間に複数のボールを介在させ、このボールに所定の接触角を付与して固定輪および回転輪に接触させている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a wheel bearing device for supporting a wheel of an automobile or the like is such that a hub wheel for mounting a wheel is rotatably supported via a rolling bearing, and there are a drive wheel and a driven wheel. For structural reasons, an inner ring rotation method is generally used for driving wheels, and an inner ring rotation method and an outer ring rotation method are generally used for driven wheels. As the wheel bearing device, a double-row angular ball bearing having a desired bearing rigidity, exhibiting durability against misalignment, and having a small rotational torque from the viewpoint of improving fuel efficiency is often used. In this double row angular contact ball bearing, a plurality of balls are interposed between a fixed ring and a rotating ring, and a predetermined contact angle is given to the balls so as to contact the fixed ring and the rotating ring.
図3に示す車輪用軸受装置はこの代表的な一例である。この車輪用軸受装置は、内方部材51と外方部材60と複列のボール70、70とを備え、等速自在継手80が内方部材51に対して着脱自在に軸方向に締結されている。内方部材51は、ハブ輪52と別体の内輪53とからなり、このハブ輪52は一端部にブレーキロータRを介して車輪Wを取り付けるための車輪取付フランジ54を有し、他端部に内輪53が圧入する小径段部55が形成されている。また、ハブ輪52と内輪53の外周には内側転走面52a、53aが形成されている。また、ハブ輪52の車輪取付フランジ54には円周等配位置に車輪Wを固定するためのハブボルト56が植設されている。
The wheel bearing device shown in FIG. 3 is a typical example of this. This wheel bearing device includes an inner member 51, an
外方部材60は、外周にナックルNに装着するための車体取付フランジ60bを有し、内周には内側転走面52a、53aに対向する複列の転走面60a、60aが形成されている。これら転走面60a、52aと60a、53a間には複列のボール70、70が保持器71を介して転動自在に収容され、車体に対して車輪Wを回転自在に支承している。また、外方部材60の端部にはシール72、73が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩を防止すると共に、外部からの雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
The
等速自在継手80は、外側継手部材81と、図示しない内輪、ケージ、およびトルク伝達ボールからなる。外側継手部材81は、カップ状のマウス部82と、このマウス部82の底部をなす肩部83と、この肩部83から軸方向に延びる軸部84を一体に有し、この軸部84の外周にトルク伝達手段となるセレーション84aが転設されている。そして、内輪53の端面を外側継手部材81の肩部83に衝合させた状態で、軸部84の先端に螺合された固定ナット85により緊締し、内方部材51と外側継手部材81とが着脱自在に締結されている。
The constant velocity
ここで、内方部材51と外方部材60のうち、走行時に車輪Wと共に回転する内方部材51、すなわち、ハブ輪52および内輪53が炭素0.60〜0.80wt%を含む炭素鋼で形成されると共に、内側転走面52a、53aが高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されている。これにより、内方部材51の加工性を確保すると共に、転がり疲労寿命の向上を図っている。
こうした従来の車輪用軸受装置では、運転時に車輪取付フランジ54を介して内方部材51にモーメント荷重が負荷される。そして、内側転走面52a、53aにはこのモーメント荷重に伴う曲げ応力に加え、ボール70、70からの圧縮応力が加わり、この内方部材51を構成する金属材料の内部には、この曲げ応力に起因する引張応力と共に、圧縮応力に起因するせん断応力が同時に作用する。したがって、これらの引張応力とせん断応力に対する対策を施さないと耐久性を充分に確保することが難しくなる。
In such a conventional wheel bearing device, a moment load is applied to the inner member 51 via the
また、この種の車輪用軸受装置においては、車両が縁石等に衝突した場合にボール70を介して各転走面に圧痕が生じる恐れがある。この圧痕により異音が発生するだけでなく、所望の転がり疲労寿命が得られない恐れがある。
Further, in this type of wheel bearing device, when the vehicle collides with a curb or the like, there is a possibility that indentations may be generated on each rolling surface via the
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、耐衝撃性を向上させると共に、軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a wheel bearing device that improves impact resistance and extends the life of the bearing.
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項1記載の発明は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジが一体に形成されたハブ輪を有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体列とを備えた車輪用軸受装置において、前記複列の転動体列のうちアウター側の転動体列のピッチ円直径がインナー側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定されると共に、少なくとも前記外方部材とハブ輪が炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、前記各転走面が表面硬さを58〜64HRCの範囲に最大せん断応力の5倍の硬化層が形成され、さらにこれら硬化層における有効硬化層深さが最小2mmで、金属組織のオーステナイト結晶粒の粒度番号が7番以上に設定されて車両旋回時に0.8G相当の荷重に耐えられるようにした。
In order to achieve the object, the invention according to
このように、複列の転動体列を備えた第1乃至第4世代構造の車輪用軸受装置において、複列の転動体列のうちアウター側の転動体列のピッチ円直径がインナー側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定されると共に、少なくとも外方部材とハブ輪が炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、各転走面が表面硬さを58〜64HRCの範囲に最大せん断応力の5倍の硬化層が形成され、さらにこれら硬化層における有効硬化層深さが最小2mmで、金属組織のオーステナイト結晶粒の粒度番号が7番以上に設定されて車両旋回時に0.8G相当の荷重に耐えられるようにしたので、有効に軸受スペースを活用してインナー側に比べアウター側部分の軸受剛性を増大させて軸受の長寿命化を図ると共に、軸受部材が所定の鋼材に高周波焼入れ等により所定の硬化層が形成されているので、耐圧痕耐性を確保しつつ軸受の長寿命化を一層図ることができる。
As described above, in the wheel bearing device having the first to fourth generation structures including the double row rolling element rows, the pitch circle diameter of the outer side rolling element row of the double row rolling element rows is set to the inner side rolling element. The diameter is set larger than the pitch circle diameter of the moving body row, and at least the outer member and the hub wheel are formed of medium-high carbon steel containing carbon of 0.40 to 0.80 wt%, and each rolling surface has surface hardness. A hardened
好ましくは、請求項2に記載の発明のように、前記複列の転動体列の転動体サイズが同じで、前記アウター側の転動体列の転動体数が前記インナー側の転動体列の転動体数よりも多く設定されていれば、高剛性化を図りながらさらに軸受寿命を確保することができる。
Preferably, as in the invention described in
また、請求項3に記載の発明のように、前記外方部材とハブ輪が、Siが0.5〜1.0wt%、Mnが0.1〜2.0wt%、Crが0.4〜1.0wt%、Oが0.003wt%以下を含有し、残部がFeおよび不可避不純物を有する中高炭素鋼で形成されていれば、加工性を確保すると共に、焼入れ性を高めて転がり疲労寿命を向上させることができる。
Further, as in the invention according to
また、請求項4に記載の発明のように、前記外方部材とハブ輪に、Vが0.01〜0.15wt%添加されていれば、熱処理時のオーステナイト結晶粒の成長を抑えて微細化させると共に、鋼中で高硬度の炭化物が形成され、耐摩耗性と転がり疲労寿命を向上させることができる。
Further, as in the invention described in
また、請求項5に記載の発明のように、前記内方部材が、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪からなり、この内輪が、前記小径段部の端部を径方向に塑性変形させて形成した加締部により軸方向に固定されると共に、前記ハブ輪の前記車輪取付フランジ側の端部にすり鉢状の凹所が形成され、この凹所の深さが少なくとも前記ハブ輪の内側転走面の溝底付近とされ、前記ハブ輪のアウター側の端部が当該凹所に対応して略均一な肉厚となるように形成されていれば、装置の剛性を確保すると共に、軽量・コンパクト化を図ることができる。
Further, as in the invention described in
本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジが一体に形成されたハブ輪を有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体列とを備えた車輪用軸受装置において、前記複列の転動体列のうちアウター側の転動体列のピッチ円直径がインナー側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定されると共に、少なくとも前記外方部材とハブ輪が炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、前記各転走面が表面硬さを58〜64HRCの範囲に最大せん断応力の5倍の硬化層が形成され、さらにこれら硬化層における有効硬化層深さが最小2mmで、金属組織のオーステナイト結晶粒の粒度番号が7番以上に設定されて車両旋回時に0.8G相当の荷重に耐えられるようにしたので、有効に軸受スペースを活用してインナー側に比べアウター側部分の軸受剛性を増大させて軸受の長寿命化を図ると共に、軸受部材が所定の鋼材に高周波焼入れ等により所定の硬化層が形成されているので、耐圧痕耐性を確保しつつ軸受の長寿命化を一層図ることができる。
The wheel bearing device according to the present invention has an outer member having a double row outer raceway formed on the inner periphery and a hub wheel integrally formed with a wheel mounting flange for mounting the wheel at one end. And an inner member in which an inner rolling surface facing the outer rolling surface of the double row is formed on the outer periphery, and the inner member and the outer member are rotatably accommodated between both rolling surfaces. In the wheel bearing device including the double row rolling element row, the pitch circle diameter of the outer side rolling element row of the double row rolling element row is larger than the pitch circle diameter of the inner side rolling element row. The outer member and the hub wheel are formed of medium-high carbon steel containing carbon of 0.40 to 0.80 wt%, and each rolling surface has a surface hardness in the range of 58 to 64 HRC. 5 times the hardened layer of the maximum shear stress is formed, more effectively cured in the curing layer In minimum 2mm depth, so is set to the seventh or the grain size number of austenite crystal grains of the metal structure in the to withstand the load of the corresponding 0.8G when the vehicle turns, the inner leverage effectively bearing space Compared to the side, the bearing rigidity of the outer side part is increased to extend the life of the bearing, and the bearing member is formed with a predetermined hardened layer by induction hardening etc. on a predetermined steel material, ensuring resistance to pressure marks. In addition, the life of the bearing can be further increased.
外周にナックルに取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列のボール列とを備え、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記複列のボール列のうちアウター側のボール列のピッチ円直径がインナー側のボール列のピッチ円直径よりも大径に設定され、かつ、複列のボール列のボール径が同じで、前記アウター側のボール列のボール個数が前記インナー側のボール列のボール個数よりも多く設定されていると共に、前記外方部材とハブ輪が炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、前記各転走面が高周波焼入れにより表面硬さを58〜64HRCの範囲に最大せん断応力の5倍の硬化層が形成され、さらにこれら硬化層における有効硬化層深さが最小2mmで、金属組織のオーステナイト結晶粒の粒度番号が7番以上に設定されて車両旋回時に0.8G相当の荷重に耐えられるようにした。
A body mounting flange for mounting to the knuckle on the outer periphery is integrated, an outer member with a double row outer raceway formed on the inner periphery, and a wheel mounting flange for mounting the wheel on one end is integrated. A hub wheel having one inner rolling surface facing the outer rolling surface of the double row on the outer periphery, a small diameter step portion extending in the axial direction from the inner rolling surface, and a small diameter of the hub wheel An inner member consisting of an inner ring that is press-fitted into a stepped portion and has the other inner rolling surface facing the outer rolling surface of the double row on the outer periphery, and both rolling of the inner member and the outer member The inner ring is fixed in the axial direction by a caulking portion formed by plastically deforming an end portion of the small-diameter step portion radially outward. In the wheel bearing device according to the present invention, the outer side ball row of the double row ball row is picked up. The circle diameter is set to be larger than the pitch circle diameter of the inner side ball row, the ball diameters of the double row ball row are the same, and the number of balls in the outer side ball row is the same as the inner side ball row. The outer member and the hub ring are made of medium-high carbon steel containing carbon of 0.40 to 0.80 wt%, and each rolling surface is surface hardened by induction hardening. A
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図、図2は、オーステナイトの結晶粒度と衝撃値との関係を示すグラフである。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側(図面左側)、中央寄り側をインナー側(図面右側)という。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a wheel bearing device according to the present invention, and FIG. 2 is a graph showing the relationship between austenite grain size and impact value. In the following description, the side closer to the outer side of the vehicle in a state assembled to the vehicle is referred to as the outer side (left side in the drawing), and the side closer to the center is referred to as the inner side (right side in the drawing).
この車輪用軸受装置は第3世代と呼称される従動輪用であって、内方部材1と外方部材2、および両部材1、2間に転動自在に収容された複列の転動体(ボール)3、3列とを備えている。内方部材1は、ハブ輪4と、このハブ輪4に所定のシメシロを介して圧入された内輪5とからなる。
This wheel bearing device is for a driven wheel referred to as a third generation, and is a double row rolling element housed in a freely rollable manner between the
ハブ輪4は、アウター側の端部に車輪(図示せず)を取り付けるための車輪取付フランジ6を一体に有し、外周に一方(アウター側)の内側転走面4aと、この内側転走面4aから軸方向に延びる軸状部7を介して小径段部4bが形成されている。車輪取付フランジ6にはハブボルト6aが周方向等配に植設されると共に、これらハブボルト6a間には円孔6bが形成されている。この円孔6bは軽量化に寄与できるだけでなく、装置の組立・分解工程において、レンチ等の締結治具をこの円孔6bから挿入することができ作業を簡便化することができる。
The
内輪5は、外周に他方(インナー側)の内側転走面5aが形成され、ハブ輪4の小径段部4bに圧入されて背面合せタイプの複列アンギュラ玉軸受を構成すると共に、小径段部4bの端部を塑性変形させて形成した加締部4cによって軸方向に固定されている。なお、内輪5および転動体3はSUJ2等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。
The
ハブ輪4はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面4aをはじめ、車輪取付フランジ6のインナー側の基部6cから小径段部4bに亙って高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に所定の硬化層8が形成されている(図中上半部にクロスハッチングにて示す)。なお、加締部4cは鍛造加工後の表面硬さのままとされている。これにより、車輪取付フランジ6に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有し、内輪5の嵌合部となる小径段部4bの耐フレッティング性が向上すると共に、微小なクラック等の発生がなく加締部4cの塑性加工をスムーズに行うことができる。
The
外方部材2は、外周にナックル(図示せず)に取り付けられるための車体取付フランジ2cを一体に有し、内周にハブ輪4の内側転走面4aに対向するアウター側の外側転走面2aと、内輪5の内側転走面5aに対向するインナー側の外側転走面2bが一体に形成されている。これら両転走面間に複列の転動体3、3列が収容され、保持器9、10によって転動自在に保持されている。そして、外方部材2と内方部材1との間に形成される環状空間の開口部にはシール11、12が装着され、軸受内部に封入されたグリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
The
外方部材2はS53C等の炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面2a、2bが高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に所定の硬化層13が形成されている(図中上半部にクロスハッチングにて示す)。なお、ここでは、転動体3にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず、転動体3に円錐ころを使用した複列円錐ころ軸受であっても良い。また、従動輪側の第3世代構造に限らず、第1および第2世代、あるいは第4世代構造であっても良い。
The
本実施形態では、アウター側の転動体3列のピッチ円直径PCDoがインナー側の転動体3列のピッチ円直径PCDiよりも大径に設定されている。そして、転動体3、3のサイズは同じであるが、このピッチ円直径PCDo、PCDiの違いにより、アウター側の転動体3列の転動体数がインナー側の転動体3列の転動体数よりも多く設定されている。これにより、有効に軸受スペースを活用してインナー側に比べアウター側部分の軸受剛性を増大させることができ、軸受の長寿命化を図ることができる。
In the present embodiment, the pitch circle diameter PCDo of the three outer rolling elements is set to be larger than the pitch circle diameter PCDi of the inner three rolling elements. The sizes of the rolling
ハブ輪4の外郭形状は、内側転走面4aの溝底部からカウンタ部15と、このカウンタ部15から円弧状の段部7aを介して軸方向に延びる軸状部7、および内輪5が突き合わされる肩部7bを介して小径段部4bに続いている。また、ハブ輪4のアウター側端部に軸方向に延びるすり鉢状の凹所14が形成されている。この凹所14は鍛造加工によって形成され、その深さは、少なくともアウター側の内側転走面4aの溝底付近までとされ、この凹所14に対応してハブ輪4のアウター側の肉厚が略均一となるように形成されている。
The outer shape of the
一方、外方部材2において、ピッチ円直径PCDo、PCDiの違いに伴い、アウター側の外側転走面2aがインナー側の外側転走面2bよりも拡径して形成され、アウター側の外側転走面2aから円筒状の肩部16とテーパ状の段部16aを介してインナー側の外側転走面2bの肩部17が形成されている。
On the other hand, in the
なお、この種の車輪用軸受装置では、通常、車両旋回時に0.8G(加速度)相当の荷重にも耐えられるようにハブ輪4および外方部材2が設計されているが、この場合、内側転走面4aおよび複列の外側転走面2a、2bには転動体3との接触により、0.4mm程度の深さに最大せん断応力が発生する。したがって、所望の転動疲労寿命を満足させるには、少なくともこの最大せん断応力の5倍程度の硬化層8、13が必要になるため、有効硬化層深さは最小2mmとなる。さらに、この最小深さに加えて高周波焼入れによる硬化層8、13のバラツキを考慮する必要がある。したがって、ハブ輪4および外方部材2には、所望の転動疲労寿命を満足させるために、少なくとも内側転走面4aおよび複列の外側転走面2a、2bに最大せん断応力の5倍程度の硬化層8、13、すなわち、最小深さ2mmに加え、高周波焼入れによるバラツキを考慮して有効硬化層深さは3.5mmに設定されている。
In this type of wheel bearing device, the
ここで、ハブ輪4および外方部材2は、前述したように、Cが0.40〜0.80wt%、好ましくは、0.70〜0.80wt%を含有しているが、その他、Siが0.5〜1.0wt%、Mnが0.1〜2.0wt%、Crが0.4〜1.0wt%、Oが0.003wt%以下を含有し、残部がFeおよび不可避不純物を有する中高炭素鋼で形成されている。そして、各転走面の硬化層8、13の表面から深さ0.1mm位置部分の硬さがHv670以上に設定されると共に、これら硬化層8、13における金属組織のオーステナイト結晶粒の粒度番号が、ASTM(アメリカ材料試験協会)粒度番号で7番以上に設定されている。
Here, as described above, the
なお、オーステナイト結晶粒は、対象とする部材の試料に対して、エッチング等、粒界を顕出する処理を施して観察することができる粒界であれば良い。前記ASTM粒度番号以外に、旧オーステナイト結晶粒の粒度番号と呼ぶ場合がある。測定は、ASTM測定法やJIS規格(JIS G 0551 鋼のオーステナイト結晶粒度試験方法)の粒度番号の平均値から平均粒径に換算して求める。 In addition, the austenite crystal grain should just be a grain boundary which can give and observe the process which reveals a grain boundary, such as an etching, with respect to the sample of the object member. In addition to the ASTM grain size number, it may be referred to as a prior austenite grain size number. The measurement is carried out by converting the average value of the particle size numbers in the ASTM measurement method and JIS standard (JIS G 0551 steel austenite grain size test method) into an average particle size.
このように、硬化層8、13において、硬さおよびオーステナイト結晶粒は、鋼材の性質を左右する因子の一つで、硬さが高くなるほど、また、オーステナイト結晶粒が微細なほど衝撃値が高くなると言われている。図2に示すように、ASTM結晶粒度7のものは4に比べて同じ表面硬さでも衝撃値が2.5倍も高くなっている。
Thus, in the
本実施形態では、各転走面の硬化層8、13の表面から深さ0.1mm位置部分の硬さがHv670以上に設定されているので、各転動体3を介して加わる圧縮応力に伴う各転走面の弾性変形量を抑制することができ、また、各転走面に加わるせん断応力を抑えることができる。また、これら硬化層8、13における金属組織のオーステナイト結晶粒の粒度番号が、粒度番号で7番以上に設定されているので、車輪取付フランジ6を介して負荷されるモーメント荷重に伴う曲げ応力、引張応力に対して耐久性が向上すると共に、オーステナイトの結晶の粒界に生じる応力集中が緩和され、疲労亀裂が開口し難くなって転がり疲労寿命の向上を図り、かつ、耐衝撃値を上げて耐圧痕耐性を高めることができる。
In the present embodiment, since the hardness of the portion at a depth of 0.1 mm from the surface of the
なお、オーステナイトの結晶の粒径を小さくするために、本実施形態では、熱間鍛造の加熱温度を所定の温度範囲に設定されている。すなわち、硬化層8、13を形成する高周波焼入れ時の加熱温度が900〜1100℃に設定されている。この加熱温度が1100℃を超えると、オーステナイトの結晶粒の粒径が成長して粗大化し、また、900℃未満では、金属組織が充分に軟化せず、加工性が著しく低下するからである。
In the present embodiment, the heating temperature for hot forging is set to a predetermined temperature range in order to reduce the grain size of the austenite crystal. That is, the heating temperature at the time of induction hardening for forming the
C以外の合金元素としてMn、Si、Cr、S、Oが添加されるが、このうちMnは、鋼の焼入れ性を向上させ、前述した所定の硬化層を形成するために0.1〜2.0wt%添加されている。0.1wt%未満では、高周波焼入れによる硬化層の厚さが充分確保されず、また、2.0wt%を超えると加工性が低下して好ましくない。 Mn, Si, Cr, S, and O are added as alloy elements other than C. Among these, Mn is 0.1 to 2 in order to improve the hardenability of the steel and form the predetermined hardened layer described above. 0.0 wt% is added. If it is less than 0.1 wt%, the thickness of the cured layer cannot be sufficiently secured by induction hardening, and if it exceeds 2.0 wt%, the workability is lowered, which is not preferable.
Siは、焼入れ性を向上させると共に、マルテンサイトを強化して転がり疲労寿命を向上させる作用があるため、0.5〜1.0wt%添加されている。0.5wt%未満では、焼入れ性の効果が発揮されず、また、1.0wt%を超えると加工性が低下するだけでなく、鍛造後の脱炭が増えて好ましくない。 Si has an effect of improving hardenability and strengthening martensite to improve rolling fatigue life, so 0.5 to 1.0 wt% is added. If it is less than 0.5 wt%, the effect of hardenability is not exhibited, and if it exceeds 1.0 wt%, not only the workability is lowered, but decarburization after forging is increased, which is not preferable.
Crは、Siと同様、焼入れ性を向上させると共に、マルテンサイトを強化して転がり疲労寿命を向上させる作用があるため、0.4〜1.0wt%添加されている。0.4wt%未満では、焼入れ性の効果が発揮されず、また、1.0wt%を超えると加工性が低下するので好ましくない。 Cr, like Si, improves hardenability and strengthens martensite to improve the rolling fatigue life, so 0.4 to 1.0 wt% is added. If it is less than 0.4 wt%, the effect of hardenability is not exhibited, and if it exceeds 1.0 wt%, the workability is lowered, which is not preferable.
Sは、鋼中でMnS等の非金属介在物を形成し、硬化層における剥離の起点となる恐れがあるため、可能な限り少ない方が好ましいため、0.03wt%以下に規制されている。また、Oにおいても、鋼中でAl2等の非金属介在物を形成し転がり疲労寿命に悪影響を及ぼすため、0.003wt%以下に規制されている。 Since S forms non-metallic inclusions such as MnS in steel and may become a starting point of peeling in the hardened layer, it is preferably as small as possible, so is regulated to 0.03 wt% or less. Also in O, since non-metallic inclusions such as Al 2 are formed in steel and adversely affect the rolling fatigue life, it is regulated to 0.003 wt% or less.
さらに、ここでは、オーステナイトの結晶粒の成長を抑えて微細化させる合金元素が添加されている。具体的には、Vが0.01〜0.15wt%添加されている。このVは、鋼中で高硬度の炭化物が形成され、耐摩耗性を向上させると共に、転がり疲労寿命を向上させるのに効果的である。Vの含有量が0.15wt%を越えると加工性が低下すると共に、0.01wt%未満では、寿命向上の効果が発揮されない。このV以外にVと同様の作用をするNbあるいはTiを同量添加しても良い。 Furthermore, here, an alloying element is added which suppresses the growth of austenite crystal grains and refines them. Specifically, 0.01 to 0.15 wt% of V is added. This V is effective in forming a hard carbide in steel and improving wear resistance and rolling fatigue life. If the V content exceeds 0.15 wt%, the workability decreases, and if it is less than 0.01 wt%, the effect of improving the life is not exhibited. In addition to this V, the same amount of Nb or Ti that acts similarly to V may be added.
このように、本実施形態では、アウター側の転動体3列のピッチ円直径PCDoがインナー側の転動体3列のピッチ円直径PCDiよりも大径に設定され、このピッチ円直径PCDo、PCDiの違いにより、アウター側の転動体3列の転動体数がインナー側の転動体3列の転動体数よりも多く設定されているので、有効に軸受スペースを活用してインナー側に比べアウター側部分の軸受剛性を増大させてマクロ的に軸受の長寿命化を図ると共に、軸受部材が所定の鋼材に高周波焼入れ等により所定の硬化層が形成されているので、耐圧痕耐性を確保しつつミクロ的に軸受の長寿命化を図ることができる。 Thus, in this embodiment, the pitch circle diameter PCDo of the three outer rolling elements is set larger than the pitch circle diameter PCDi of the inner three rolling elements, and the pitch circle diameters PCDo, PCDi Due to the difference, the number of rolling elements in the outer three rolling elements is set to be larger than the number of rolling elements in the inner three rolling elements. The bearing rigidity is increased to increase the bearing life in a macro manner, and the bearing member is formed with a predetermined hardened layer by induction hardening or the like on a predetermined steel material. In addition, the life of the bearing can be extended.
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to such an embodiment, and is merely an example, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Of course, the scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further, the equivalent meanings described in the scope of claims and all modifications within the scope of the scope of the present invention are included. Including.
本発明に係る車輪用軸受装置は、駆動輪用、従動輪用に拘わらず、第1乃至第4世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。 The wheel bearing device according to the present invention can be applied to a wheel bearing device having a first to fourth generation structure regardless of whether it is for driving wheels or driven wheels.
1・・・・・・・・・・・内方部材
2・・・・・・・・・・・外方部材
3・・・・・・・・・・・転動体
4・・・・・・・・・・・ハブ輪
4a、5a・・・・・・・内側転走面
4b・・・・・・・・・・小径段部
4c・・・・・・・・・・加締部
5・・・・・・・・・・・内輪
6・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
6a・・・・・・・・・・ハブボルト
6b・・・・・・・・・・円孔
6c・・・・・・・・・・基部
7・・・・・・・・・・・軸状部
7a、7c・・・・・・・段部
7b、16、17・・・・肩部
8、13・・・・・・・・硬化層
9、10・・・・・・・・保持器
11、12・・・・・・・シール
14・・・・・・・・・・凹所
15・・・・・・・・・・カウンタ部
51・・・・・・・・・・内方部材
52・・・・・・・・・・ハブ輪
52a、53a・・・・・内側転走面
53・・・・・・・・・・内輪
54・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
55・・・・・・・・・・小径段部
56・・・・・・・・・・ハブボルト
60・・・・・・・・・・外方部材
60a・・・・・・・・・外側転走面
60b・・・・・・・・・車体取付フランジ
70・・・・・・・・・・ボール
71・・・・・・・・・・保持器
72、73・・・・・・・シール
80・・・・・・・・・・等速自在継手
81・・・・・・・・・・外側継手部材
82・・・・・・・・・・マウス部
83・・・・・・・・・・肩部
84・・・・・・・・・・軸部
84a・・・・・・・・・セレーション
85・・・・・・・・・・固定ナット
N・・・・・・・・・・・ナックル
PCDi・・・・・・・・インナー側の転動体群のピッチ円直径
PCDo・・・・・・・・アウター側の転動体群のピッチ円直径
R・・・・・・・・・・・ブレーキロータ
W・・・・・・・・・・・車輪
1 ...
Claims (5)
一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジが一体に形成されたハブ輪を有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された内方部材と、
この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体列とを備えた車輪用軸受装置において、
前記複列の転動体列のうちアウター側の転動体列のピッチ円直径がインナー側の転動体列のピッチ円直径よりも大径に設定されると共に、少なくとも前記外方部材とハブ輪が炭素0.40〜0.80wt%を含む中高炭素鋼で形成され、前記各転走面が表面硬さを58〜64HRCの範囲に最大せん断応力の5倍の硬化層が形成され、さらにこれら硬化層における有効硬化層深さが最小2mmで、金属組織のオーステナイト結晶粒の粒度番号が7番以上に設定されて車両旋回時に0.8G相当の荷重に耐えられるようにしたことを特徴とする車輪用軸受装置。 An outer member having a double row outer raceway formed on the inner periphery;
An inner member having a hub wheel integrally formed with a wheel mounting flange for mounting a wheel at one end, and an inner rolling surface facing the outer rolling surface of the double row on the outer periphery;
In the wheel bearing device comprising the inner member and a double row rolling element row that is slidably accommodated between both rolling surfaces of the outer member,
The pitch circle diameter of the outer rolling element row of the double row rolling element rows is set to be larger than the pitch circle diameter of the inner rolling element row, and at least the outer member and the hub ring are made of carbon. It is formed of medium to high carbon steel containing 0.40 to 0.80 wt%, and each of the rolling surfaces has a surface hardness of 58 to 64 HRC and a hardened layer 5 times the maximum shear stress is formed. The effective hardened layer depth at the minimum is 2 mm, and the grain size number of the austenite crystal grains of the metal structure is set to 7 or more so that it can withstand a load equivalent to 0.8 G when turning the vehicle . Bearing device.
The inner member integrally has a wheel mounting flange at one end, one inner rolling surface facing the outer rolling surface of the double row on the outer periphery, and a small diameter extending in the axial direction from the inner rolling surface. A hub ring having a stepped portion and an inner ring press-fitted into a small-diameter stepped portion of the hub ring and having the other inner rolling surface facing the outer rolling surface of the double row on the outer periphery. Is fixed in the axial direction by a caulking portion formed by plastically deforming the end portion of the small-diameter stepped portion in the radial direction, and a mortar-shaped recess is formed at the end of the hub wheel on the wheel mounting flange side. The depth of the recess is at least near the groove bottom of the inner raceway surface of the hub wheel, and the outer end of the hub wheel has a substantially uniform thickness corresponding to the recess. The wheel bearing device according to any one of claims 1 to 4, wherein the wheel bearing device is formed as described above.
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