JP2008064268A - Rolling bearing unit for wheel support - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、自動車の車輪及びブレーキディスク等の制動用回転部材を懸架装置に対して回転自在に支持する為に使用する車輪支持用転がり軸受ユニットの改良に関する。 The present invention relates to an improvement of a rolling bearing unit for supporting a wheel used for rotatably supporting a rotating member for braking such as a wheel and a brake disk of an automobile with respect to a suspension device.
自動車の車輪及び制動用回転部材は、車輪支持用転がり軸受ユニットにより、懸架装置に対して回転自在に支持する。この様な車輪支持用転がり軸受ユニットには、自動車が旋回走行する際に大きなモーメントが加わる為、旋回走行時の安定性を確保する為には、大きなモーメント剛性を確保する必要がある。この為従来から、車輪支持用転がり軸受ユニットとして、転動体を複列に配置すると共に、これら両列の転動体に、予圧並びに背面組み合わせ型の接触角を付与した構造が、一般的に使用されている。更に近年、大型化を防止しつつ、より大きなモーメント剛性を確保する為に、例えば特許文献1〜5に記載されている様な、両列の転動体のピッチ円直径や転動体直径を異ならせた構造が提案されている。 The wheel of the automobile and the rotating member for braking are rotatably supported with respect to the suspension device by the wheel bearing rolling bearing unit. A large moment is applied to such a wheel-supporting rolling bearing unit when the automobile is turning. Therefore, in order to ensure stability during turning, it is necessary to ensure a large moment rigidity. For this reason, conventionally, as a rolling bearing unit for supporting a wheel, a structure in which rolling elements are arranged in a double row and a preload and a combined contact angle of the back surface are given to the rolling elements in both rows is generally used. ing. Furthermore, in recent years, in order to ensure a larger moment rigidity while preventing an increase in size, for example, as described in Patent Documents 1 to 5, the pitch circle diameters and the rolling element diameters of both rolling elements are made different. A proposed structure has been proposed.
図5は、このうちの特許文献4に記載された構造を示している。この車輪支持用転がり軸受ユニット1は、ハブ2と、外輪3と、それぞれが転動体である複数個の玉4、4とを備える。このうちのハブ2は、ハブ本体5と内輪6とを組み合わせて成る。更に、このハブ2は、外周面の軸方向外端(軸方向に関して外とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側を言い、各図の左側。反対に、車両の幅方向中央側となる各図の右側を、軸方向に関して内と言う。本明細書全体で同じ。)寄り部分に、車輪及び制動用回転部材を支持する為の取付フランジ7を、同じく中間部及び内端部に複列の内輪軌道8a、8bを、それぞれ形成している。これら両内輪軌道8a、8bのうち、軸方向外側の内輪軌道8aの直径は、同内側の内輪軌道8bの直径よりも大きくしている。尚、上記取付フランジ7には、複数本のスタッド9の基端部を固定し、この取付フランジ7に、ディスク等の制動用回転体や、車輪を構成するホイールを支持固定できる様にしている。
FIG. 5 shows the structure described in
上記両内輪軌道8a、8bの直径を異ならせる為に、図5に示した構造では、上記ハブ本体5の軸方向中間部外周面で上記外側の内輪軌道8aよりも少し軸方向内側に寄った部分に、軸方向内側に向かう程外径が小さくなる方向に傾斜した、外周面側傾斜段部10を形成している。又、この外周面側傾斜段部10よりも軸方向内側に寄った、上記ハブ本体5の軸方向内端部に、小径段部11を形成している。そして、この小径段部11に、外周面に上記軸方向内側の内輪軌道8bを形成した、上記内輪6を外嵌し、上記ハブ本体5の軸方向内端部に形成したかしめ部12により、この内輪6をこのハブ本体5に対し結合固定している。上記両内輪軌道8a、8bは、断面形状(母線形状)が円弧形で、互いに近付く程(ハブ2の軸方向中央に向う程)外径が小さくなる。
In order to make the diameters of the
又、前記外輪3は、内周面に複列の外輪軌道13a、13bを、外周面にこの外輪3を懸架装置に結合固定する為の結合フランジ14を、それぞれ設けている。又、上記両外輪軌道13a、13bのうち、軸方向外側の外輪軌道13aの直径は、同内側の外輪軌道13bの直径よりも大きくしている。この為に図5に示した構造では、上記外輪3の軸方向中間部内周面で上記外側の外輪軌道13aよりも少し軸方向内側に寄った部分に、軸方向内側に向かう程内径が小さくなる方向に傾斜した、内周面側傾斜段部15を形成している。上記両外輪軌道13a、13bは、断面形状(母線形状)が円弧形で、互いに近付く程(ハブ2の軸方向中央に向う程)内径が小さくなる。
The
前記各玉4、4は、前記両内輪軌道8a、8bと、上記両外輪軌道13a、13bとの間にそれぞれ複数個ずつ、転動自在に設けている。この状態で、複列に配置された上記各玉4、4には、予圧と共に背面組み合わせ型(DB型)の接触角を付与している。又、これら両列の玉4、4のピッチ円直径は、上記内輪軌道8a、8b及び上記両外輪軌道13a、13bの直径の差に応じて互いに異なっている。即ち、軸方向外側の列の各玉4、4(外側列)のピッチ円直径PCDOUT が、軸方向内側の列の各玉4、4(内側列)のピッチ円直径PCDINよりも大きく(PCDOUT >PCDIN)なっている。尚、図示の例では、転動体として玉4、4を使用しているが、重量の嵩む自動車用の転がり軸受ユニットの場合には、転動体として円すいころを使用する場合もある。
A plurality of
特許文献1〜5に記載された、両列の転動体のピッチ円直径を異ならせた車輪支持用転がり軸受ユニットの構造は上述の通りである。この様な構造の場合には、外側列のピッチ円直径PCDOUT を大きくできる分、モーメント剛性を大きくして、旋回走行時の走行安定性向上と、車輪支持用転がり軸受ユニットの耐久性向上とを図る為の設計が容易である。一方、内側列のピッチ円直径PCDINを大きくする必要がないので、懸架装置の一部(ナックルの取付孔)を特に大径化する必要はない。従って、この懸架装置部分等を特に大型化しなくても、上記走行安定性、並びに、耐久性向上を図れる。 The structure of the rolling bearing unit for supporting a wheel described in Patent Documents 1 to 5 in which the pitch circle diameters of the rolling elements in both rows are made different is as described above. In the case of such a structure, the moment circle rigidity can be increased as much as the pitch circle diameter PCD OUT of the outer row can be increased to improve the running stability during turning and the durability of the wheel bearing rolling bearing unit. Is easy to design. On the other hand, since it is not necessary to increase the pitch circle diameter PCD IN of the inner row, it is not necessary to increase the diameter of a part of the suspension device (knuckle mounting hole). Therefore, the traveling stability and the durability can be improved without particularly increasing the size of the suspension device.
但し、この様な車輪支持用転がり軸受ユニットの耐久性を十分に確保する為には、一般的な(外側列のピッチ円直径と内側列のピッチ円直径とが等しい)車輪支持用転がり軸受ユニットの場合と同様に、上記両外輪軌道13a、13bの転がり疲れ寿命を確保する事が重要である。ところが、図5に示した様な、両列の転動体のピッチ円直径を異ならせた車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、次の様な理由から、上記両外輪軌道13a、13bの転がり疲れ寿命を確保する事が、上記一般的な車輪支持用転がり軸受ユニットの場合に比べて難しい場合がある。この理由に就いて、以下に説明する。
However, in order to sufficiently ensure the durability of such a wheel support rolling bearing unit, a general wheel support rolling bearing unit (the pitch circle diameter of the outer row is equal to the pitch circle diameter of the inner row) As in the case of the above, it is important to ensure the rolling fatigue life of the
上記両外輪軌道13a、13bの転がり疲れ寿命を確保する為には、これら両外輪軌道13a、13b部分に圧縮応力を残留させる事が好ましい。残留圧縮応力は、ピーリング等の発生を抑えて、上記両外輪軌道13a、13bに早期剥離等の損傷が発生する事を防止し、これら両外輪軌道13a、13bの転がり疲れ寿命を確保する面から有効である。一方、これら両外輪軌道13a、13b部分に圧縮応力を残留させる為には、これら両外輪軌道13a、13b部分に設けた焼き入れ硬化層の周囲(焼き入れ硬化層と前記外輪3の外周面との間部分)に、未焼き入れの非硬化部分を残留させる事が好ましい。
In order to ensure the rolling fatigue life of the
即ち、上記両外輪軌道13a、13b部分に、高周波焼き入れ等の熱処理により硬化層を形成すると、この硬化層部分の金属組織が、マルテンサイト変態により僅かとは言え膨張する。この場合に、この硬化層の周囲部分に(マルテンサイト変態による膨張をしない)非硬化部分が存在すると、この硬化層がこの非硬化部分により抑え付けられて、内部に残留圧縮応力が発生する。この残留圧縮応力は、上述の様に転がり疲れ寿命の確保の面からも有利に働くが、この残留圧縮応力の大きさは、上記硬化層の周囲の非硬化部分の厚さが大きい程大きくなる。
That is, when a hardened layer is formed on both the
ところが、図5に示した様な、両列の転動体のピッチ円直径を異ならせた車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、上記外輪3の形状が特有である為、上記両外輪軌道13a、13b同士の間部分の径方向に関する厚さ寸法を大きくできる(この間部分の厚さ寸法が大きくなる)反面、上記両外輪軌道13a、13bを設けた部分で、径方向の厚さを確保する事が難しい場合がある。即ち、上記外輪3の外径に関しては、この外輪3の軸方向内端寄り部分を懸架装置を構成するナックルの支持孔に内嵌固定する必要上、この軸方向内端寄り部分で小さくなっている。これに対して、上記外輪3の内径に関しては、前記外側列のピッチ円直径PCDOUT を大きくする必要上、軸方向外端寄り部分で大きくなっている。一方、上記外輪3の軸方向内端寄り部分の内径を小さくする程度、並びに、この外輪3の軸方向外端寄り部分の外径を大きくする程度は、軽量化等、他の条件により限られている。従って、上記両列の転動体のピッチ円直径を異ならせた車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、上記外輪3の軸方向両端寄り部分で上記両外輪軌道13a、13bを設けた部分の厚さを確保する事が、一般的な車輪支持用転がり軸受ユニットに比べて難しくなる場合がある。
However, in the case of a rolling bearing unit for supporting a wheel in which the pitch circle diameters of the rolling elements in both rows are different as shown in FIG. 5, the shape of the
この結果、上記両列の転動体のピッチ円直径を異ならせた車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、上記両外輪軌道13a、13bの周囲部分に存在する非硬化部分の厚さを確保する事が難しくなる場合がある。これら両外輪軌道13a、13bの転がり疲れ寿命の確保は、これら両外輪軌道13a、13b部分に熱処理硬化層を形成する事で図るが、単に熱処理硬化層を形成しただけで、この熱処理硬化層に十分な残留圧縮応力を発生させない場合には、十分な転がり疲れ寿命を確保する事が難しい。前記特許文献1〜5の何れにも、この様な点に就いて記載されていない。特許文献6には、両列の転動体のピッチ円直径が等しい構造で、両外輪軌道部分に形成する熱処理硬化層を独立させる構造、並びに両外輪軌道部分に形成する熱処理硬化層を連続させる構造が記載されている。但し、上記特許文献6に記載された技術にしても、両列の転動体のピッチ円直径が異なる構造で、両列の外輪軌道部分の熱処理硬化層に十分な残留圧縮応力を発生させる事を示唆するものではない。
As a result, in the case of a wheel bearing rolling bearing unit in which the pitch circle diameters of the rolling elements in both rows are different, the thickness of the non-hardened portion existing in the peripheral portions of the
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、上述の様な事情に鑑み、外側列のピッチ円直径を内側列のピッチ円直径よりも大きくして、モーメント剛性を向上させる事ができ、しかも外輪の内周面に設けた複列の外輪軌道同士の間に位置し、径方向に関する厚さ寸法を十分に確保できる部分を有効利用して、これら両外輪軌道の転がり疲れ寿命を十分に確保できる構造を実現すべく発明したものである。 In consideration of the above-described circumstances, the wheel bearing rolling bearing unit of the present invention can increase the moment rigidity by making the pitch circle diameter of the outer row larger than the pitch circle diameter of the inner row. A structure that is located between the double row outer ring raceways provided on the inner peripheral surface, and that can effectively secure the rolling fatigue life of both outer ring raceways by effectively using the part that can sufficiently secure the thickness dimension in the radial direction. Invented to realize the above.
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、前述の図5に示した従来構造と同様に、外輪と、ハブと、複数個の転動体とを備える。
このうちの外輪は、炭素鋼製で、内周面に複列の外輪軌道を有する。
又、上記ハブは、外周面の軸方向外端部に車輪を支持固定する為の取付フランジを、同じく軸方向に関する中間部及び内端部に複列の内輪軌道を、それぞれ有する。
又、上記各転動体は、これら両内輪軌道と上記両外輪軌道との間に各列毎に複数個ずつ、予圧と背面組み合わせ型の接触角とを付与された状態で設けられている。
そして、軸方向外側の列のピッチ円直径が、同じく内側の列のピッチ円直径よりも大きい。
特に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、上記外輪の内周面のうちで、上記両外輪軌道部分と、上記外輪の内周面の軸方向中間部でこれら両外輪軌道同士の間部分とに、熱処理硬化層を形成している。そして、これら各部分の熱処理硬化層が連続して一体の(非硬化層により分割されていない)熱処理硬化層を形成している。
The wheel-supporting rolling bearing unit of the present invention includes an outer ring, a hub, and a plurality of rolling elements as in the conventional structure shown in FIG.
Out of these, the outer ring is made of carbon steel and has a double row outer ring raceway on the inner peripheral surface.
The hub has a mounting flange for supporting and fixing the wheel at the axially outer end portion of the outer peripheral surface, and double row inner ring raceways at the intermediate and inner end portions in the axial direction.
Each of the rolling elements is provided with a preload and a back contact type contact angle between each of the inner ring raceways and the outer ring raceways for each row.
The pitch circle diameter of the outer row in the axial direction is larger than the pitch circle diameter of the inner row.
In particular, in the rolling bearing unit for supporting a wheel of the present invention, the outer ring raceways are arranged between the outer ring raceway portions and the axially intermediate portion of the outer circumference of the outer race. A heat-treated and hardened layer is formed between the intermediate portions. And the heat-treatment hardening layer of these each part forms the heat treatment hardening layer continuously (it is not divided | segmented by the non-hardening layer) continuously.
上述の様な本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットを実施する場合に好ましくは、請求求項2に記載した様に、上記両外輪軌道同士の間部分の熱処理硬化層を、上記両列の外輪軌道の断面形状に共通する接線を母線とする仮想円すい筒面よりも、径方向内側部分にのみ存在させる。
或いは、請求項3に記載した様に、上記外輪の内周面のうちで両外輪軌道同士の間部分の断面形状を、直線又は滑らかな曲線を連続させた形状とする。
When the rolling bearing unit for supporting a wheel according to the present invention as described above is implemented, preferably, the heat treatment hardened layer between the outer ring raceways is formed as the outer ring in both rows as described in claim 2. It exists only in the radially inner portion of the virtual conical cylindrical surface having a tangent common to the cross-sectional shape of the track as a generating line.
Alternatively, as described in
上述の様に構成する本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットによれば、外側列のピッチ円直径を内側列のピッチ円直径よりも大きくして、モーメント剛性を向上させる事ができる構造で、外輪の内周面に設けた複列の外輪軌道同士の間部分を有効利用する事により、これら両外輪軌道部分に形成した熱処理硬化層に十分な残留圧縮応力を発生させて、これら両外輪軌道の転がり疲れ寿命を十分に確保できる。この理由に就いて、以下に説明する。 According to the rolling bearing unit for supporting a wheel of the present invention configured as described above, the outer ring has a structure that can increase the moment stiffness by making the pitch circle diameter of the outer row larger than the pitch circle diameter of the inner row. By effectively using the portion between the double row outer ring raceways provided on the inner peripheral surface of the outer circumferential raceway, sufficient residual compressive stress is generated in the heat treatment hardened layer formed on both outer ring raceway portions, A sufficient rolling fatigue life can be secured. The reason will be described below.
上記外輪の内周面部分に、高周波焼き入れ等の熱処理により硬化層を形成すると、前述した様に、この硬化層部分の金属組織が、マルテンサイト変態により僅かとは言え膨張する。そして、この硬化層の周囲部分に非硬化部分が存在すると、この硬化層がこの非硬化部分により抑え付けられて、内部に残留圧縮応力が発生する。前述した様に、上記両外輪軌道部分に形成した熱処理硬化層に十分な残留圧縮応力を発生させる為には、上記外輪の周囲部分に十分な厚さを有する非硬化部分を存在させれば良いが、やはり前述した理由により、この周囲部分の非硬化部分の厚さを確保する事は難しい場合がある。 When a hardened layer is formed on the inner peripheral surface portion of the outer ring by heat treatment such as induction hardening, as described above, the metal structure of the hardened layer portion expands albeit slightly due to martensitic transformation. And when a non-hardened part exists in the surrounding part of this hardened layer, this hardened layer will be suppressed by this non-hardened part, and a residual compressive stress will generate | occur | produce inside. As described above, in order to generate a sufficient residual compressive stress in the heat-treated hardened layer formed on both outer ring raceway portions, it is only necessary to have a non-hardened portion having a sufficient thickness around the outer ring. However, for the reasons described above, it may be difficult to ensure the thickness of the uncured portion in the surrounding portion.
一方、複列に配置した転動体に背面組み合わせ型の接触角を付与する車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、上記外輪の軸方向中間部で上記両外輪軌道の間部分の厚さは、これら両外輪軌道の厚さに比べて大きくできる。そこで、これら両外輪軌道部分だけでなく上記間部分の内周面にも熱処理硬化層を形成すれば、この間部分を利用して、上記両外輪軌道部分に生じる残留圧縮応力を大きくできる。即ち、この間部分の内周面に熱処理硬化層を形成すると、この間部分に関しても、熱処理硬化層の周囲部分が外径側に押される状態となり、その反作用として、この周囲部分から径方向内方に向いた力が加わる。そして、この径方向内方に向いた力は、上記間部分の内周面に形成した熱処理硬化層だけでなく、上記両外輪軌道部分に形成した熱処理硬化層にも伝わる。この結果、これら両外輪軌道部分の残留圧縮応力がその分だけ(各外輪軌道部分に形成した熱処理硬化層により生じる残留圧縮応力に、上記間部分から伝わる、径方向内方に向いた力により生じる残留圧縮応力が足される分だけ)増大し、これら両外輪軌道の転がり疲れ寿命が向上する。尚、熱処理硬化層の厚さとは、上記外輪の内周面(外輪軌道に関しては、転動体の転動面と転がり接触する部分)から、予め設定した所定の硬さの値となる深さ迄の距離(例えば、表面部分の、より高い硬度が、次第に低下してHv500となる迄の距離)とする。 On the other hand, in the case of a rolling bearing unit for supporting a wheel that gives a contact angle of the rear combination type to rolling elements arranged in a double row, the thickness of the portion between the outer ring raceways in the axial direction intermediate part of the outer ring It can be made larger than the thickness of the outer ring raceway. Therefore, if a heat treatment hardened layer is formed not only on the outer ring raceway portions but also on the inner peripheral surface of the intermediate portion, the residual compressive stress generated in the outer ring raceway portions can be increased using the intermediate portion. That is, when the heat treatment cured layer is formed on the inner peripheral surface of the intermediate portion, the peripheral portion of the heat treatment hardened layer is also pushed to the outer diameter side with respect to the intermediate portion, and as a reaction, the peripheral portion is radially inward from the peripheral portion. Adds the right power. The force directed inward in the radial direction is transmitted not only to the heat treatment hardened layer formed on the inner peripheral surface of the intermediate portion but also to the heat treatment hardened layer formed on both outer ring raceway portions. As a result, the residual compressive stress of these outer ring raceway portions is generated by that amount (the residual compressive stress generated by the heat-treated hardened layer formed on each outer ring raceway portion is caused by the radially inward force transmitted from the above-mentioned portion. As the residual compressive stress is added, the rolling fatigue life of both outer ring raceways is improved. The thickness of the heat-treated hardened layer is from the inner peripheral surface of the outer ring (for the outer ring raceway, the portion that is in rolling contact with the rolling surface of the rolling element) to a depth at which a predetermined hardness value is set. (For example, the distance until the higher hardness of the surface portion gradually decreases to Hv500).
特に、請求項2に記載した様に、上記両外輪軌道同士の間部分の熱処理硬化層を、上記両外輪軌道の断面形状に共通する接線を母線とする仮想円すい筒面よりも径方向内側部分にのみ存在させれば、上記間部分に生じた、径方向内方に向いた力を、上記両外輪軌道部分に形成した熱処理硬化層のうちで各転動体と転がり接触する部分に効果的に伝達できる。即ち、本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、上記各転動体に背面組み合わせ型の接触角を付与しており、これら各転動体は、上記両外輪軌道のうちで上記間部分寄り部分に転がり接触する。この間部分の非硬化部分に生じた、径方向内方に向いた力を、上記両外輪軌道のうちでこの間部分寄り部分に伝達する為には、この間部分の未硬化部分(残留圧縮応力を生じた部分)を、できるだけ径方向内側寄り部分に迄設ける事が好ましい。逆に言えば、上記間部分の熱処理硬化層が上記仮想円すい筒面よりも径方向外側に迄存在すると、この熱処理硬化層にブロックされる形で、上記非硬化部分に生じた、径方向内方に向いた力が、上記両外輪軌道のうちでこの間部分寄り部分に伝達されにくくなる。 In particular, as described in claim 2, the heat treatment hardened layer between the two outer ring raceways is a radially inner portion of a virtual conical cylindrical surface having a tangent line common to the cross-sectional shape of the two outer ring raceways as a generating line. In the heat treatment hardened layer formed on the outer ring raceway portions, the radially inwardly generated force generated in the intermediate portion is effectively applied to the portions that are in rolling contact with the rolling elements. Can communicate. That is, in the case of a rolling bearing unit for supporting a wheel that is a subject of the present invention, a contact angle of a back combination type is given to each of the rolling elements, and each of these rolling elements is the above-mentioned among the both outer ring raceways. Rolling contact with the part near the gap. In order to transmit the radially inward force generated in the non-hardened part of the intermediate part to the part near the intermediate part of the outer ring raceway, the unhardened part (residual compressive stress is generated) It is preferable to provide the portion as far as possible in the radially inner portion. In other words, if the heat-treated cured layer in the intermediate portion exists to the outside in the radial direction with respect to the virtual conical cylindrical surface, the heat-cured layer is blocked by the heat-cured cured layer and is generated in the non-cured portion. The force directed in the direction is less likely to be transmitted to a portion closer to the portion between the outer ring raceways.
但し、上記間部分の内周面部分に設ける熱処理硬化層の厚さが、この間部分の未硬化部分に、十分に大きな、径方向内方に向いた力を生じさせられる程度の寸法(例えば、一般的な乗用車用の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合で、1〜2mm程度)である事が条件となる。これらの事を考慮すれば、上記間部分の熱処理硬化層を上記仮想円すい筒面よりも径方向内側部分にのみ設ける事により、上記目的を高次元で達成する事ができる。尚、上記間部分に形成する熱処理硬化層の厚さを過度に(上記仮想円すい筒面よりも径方向外側に達する程度に迄)大きくする事は、この間部分の未硬化部分の厚さを確保する面と、この間部分と上記両外輪軌道との境界部(溝肩部)にオーバーヒートによる粗大な結晶粒が生じるのを防止する面からも好ましくない。因に、この粗大な結晶粒の出現は、上記溝肩部の脆化による耐久性低下の原因となる等、品質保持の面から好ましくない。 However, the thickness of the heat-cured layer provided on the inner peripheral surface portion of the intermediate portion is sufficiently large to generate a radially inward force on the uncured portion of the intermediate portion (for example, It is a condition that it is about 1 to 2 mm in the case of a rolling bearing unit for supporting a wheel for a general passenger car. If these things are considered, the said objective can be achieved in a high dimension by providing the heat treatment hardening layer of the said intermediate part only in the radial direction inner side rather than the said virtual conical cylinder surface. It should be noted that excessively increasing the thickness of the heat-treated cured layer formed in the intermediate portion (to the extent that it reaches the outside in the radial direction from the virtual conical cylinder surface) ensures the thickness of the uncured portion in the intermediate portion. This is also undesirable from the viewpoint of preventing the formation of coarse crystal grains due to overheating at the boundary surface (groove shoulder) between this surface and the outer ring raceway. For this reason, the appearance of the coarse crystal grains is not preferable from the standpoint of maintaining the quality, for example, causing a decrease in durability due to the embrittlement of the groove shoulder.
又、本発明を実施する場合に、請求項3に記載した様に、前記外輪の内周面のうちで上記両外輪軌道同士の間部分の断面形状を、直線又は滑らかな曲線を連続させた形状とすれば、これら両外輪軌道同士の間部分の熱伝達長さを短く、且つ、この間部分の放熱面積を狭くして、これら両外輪軌道及び間部分を、同時に且つ均一に加熱し易くできる。そして、これら両外輪軌道及び間部分に、均一な熱処理硬化層を形成し易くできる。
Further, when carrying out the present invention, as described in
図1〜3は、全部の請求項に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。尚、本発明の特徴は、外輪3aの内周面に形成した複列の外輪軌道13a、13b部分及びこれら両外輪軌道13a、13bの間部分16に、熱処理硬化層17a、17b、17cを互いに連続させて(これら各熱処理硬化層17a、17b、17cを一体として)形成する点にある。又、本例の場合には、上記外輪3aの軸方向中間部内周面で上記間部分16に対応する部分の断面形状(母線形状)を直線としている。従って、この内周面の形状は、軸方向外側に向かう程内径が大きくなる方向に傾斜した、部分円すい状凹面である。尚、上記間部分16の両端部と上記両外輪軌道13a、13bの端部との連続部にそれぞれ存在する折れ曲がり部の角度は、できるだけ大きく(鈍角に)する事が好ましい。この理由は、上記各熱処理硬化層17a、17b、17cの焼き入れの際に、上記連続部がオーバーヒートして、前述の様な粗大な結晶粒が生じるのを防止する為である。
1 to 3 show a first example of an embodiment of the present invention corresponding to all claims. The feature of the present invention is that the heat treatment hardened
又、図示の例では、外側列の玉4a、4aの直径(例えば、約10.3mm)を、内側列の玉4b、4bの直径(例えば、約11.1mm)よりも小さくして、外側列の玉4a、4aの数(例えば15個)を、内側列の玉4b、4bの数(例えば11個)よりも多くしている。これに合わせて、外側列の内輪軌道8a及び外輪軌道13aの断面形状(母線形状)の曲率半径を、内側列の内輪軌道8b及び外輪軌道13bの断面形状の曲率半径よりも小さくしている。又、外側列の玉4a、4aのピッチ円直径を例えば60mmとし、内側列の玉4b、4bのピッチ円直径を例えば50mmとしている。要するに、本発明は、外側、内側両列の玉4a、4bに関して、何れも、ピッチ円直径が玉の直径の6倍未満である構造に適用して、両列の外輪軌道13a、13bの転がり疲れ寿命確保を図る面から有効である。逆に言えば、ピッチ円直径を玉の直径の6倍以上に大きくできる様な、比較的大型の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、両列の外輪軌道の周囲に、十分な厚さの未硬化部分を設け易いので、本発明によらなくても(勿論、本発明を適用する事で、より優れた耐久性を確保する事は自由であるが)、転がり疲れ寿命の確保を行なう設計は、比較的容易である。その他の部分の構成及び作用は、前述の図5に示した従来構造と同様であるから、同等部分に関する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本発明及び本例の特徴部分を中心に説明する。
In the illustrated example, the
図2に示す様に、上記外輪3aの内周面の軸方向両端部を除く部分で、上記複列の外輪軌道13a、13b及び上記間部分16を含む部分に上記熱処理硬化層17a、17b、17c(斜格子で示した部分)を、高周波焼き入れにより、それぞれ全周に亙って形成している。これら各熱処理硬化層17a、17b、17cは、上記外輪3aの内周面に倣う外周面形状を有する一体型の高周波加熱コイルにより、上記両外輪軌道13a、13b及び上記間部分16を同時に加熱する、高周波熱処理により形成している。説明の為、上記各熱処理硬化層17a、17b、17cに別個の符号を付しているが、これら各熱処理硬化層17a、17b、17cは互いに連続した一体型で、各部の厚さが異なる以外、均質である。
As shown in FIG. 2, the heat treatment hardened layers 17 a, 17 b, 17 b, 17 b, 17 b, and a portion including the double row
上記各熱処理硬化層17a、17b、17cのうち、上記両外輪軌道13a、13b部分の熱処理硬化層17a、17bを形成する範囲は、車輪支持用転がり軸受ユニットに加わるモーメントやアキシアル荷重に拘らず、上記各玉4a、4bの転動面と上記両外輪軌道13a、13bとの転がり接触部に存在する接触楕円が上記両熱処理硬化層17a、17bからはみ出さない様に、その範囲を規制している。又、上記両外輪軌道13a、13b部分の熱処理硬化層17a、17bの厚さは、これら両外輪軌道13a、13bの転がり疲れ寿命及び耐圧痕性を確保する面から規制している。これら両外輪軌道13a、13b部分の熱処理硬化層17a、17bの厚さTa、Tbは、転がり軸受の技術分野で広く知られているHertzの理論等により決定するが、例えば、一般的な乗用車用の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合で、2〜3mm程度とする。
Of the heat treatment hardened
これに対して、上記間部分16の熱処理硬化層17cの厚さTcに関しては、この間部分16のうちでこの熱処理硬化層17cの周囲に存在する未硬化部分18に、この熱処理硬化層17cの加工に伴って生じ、且つ、上記両外輪軌道13a、13b部分の熱処理硬化層17a、17bに伝達される、径方向内方に向いた力をできるだけ大きくする面から規制する。これらの事を考慮すれば、上記熱処理硬化層17cの厚さTcは、前述した通り、一般的な乗用車用の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合で、1〜2mm程度が適切である。少なくとも、上記熱処理硬化層17cの厚さTcは、この熱処理硬化層17cが、上記両外輪軌道13a、13bの断面形状に共通する接線αを母線とする仮想円すい筒面よりも径方向外方に迄達しない程度に収める。
On the other hand, regarding the thickness Tc of the heat treatment hardened
一方、やはり炭素鋼製であるハブ本体5の外周面に関しては、図3に示す様に、取付フランジ7の基端部内側面から小径段部11にかけての部分に熱処理硬化層19(斜格子で示した部分)を、軸方向外側の内輪軌道8a部分を含めて、軸方向に連続した状態で、全周に亙り形成している。上記焼き入れ硬化層19に関しても、高周波焼き入れにより形成している。上記小径段部11には、図1に示す様に、軸受鋼製で全体を焼き入れ硬化した(所謂ズブ焼きした)内輪6を外嵌し、かしめ部12により上記ハブ本体5に対し結合固定している。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the outer peripheral surface of the
上述の様に構成する本例の車輪支持用転がり軸受ユニットは、前述の[発明の効果]部分で説明した理由により、外側列のピッチ円直径を内側列のピッチ円直径よりも大きくし、モーメント剛性を向上させる事ができる構造で、外輪3aの内周面に形成した複列の外輪軌道13a、13bの転がり疲れ寿命を十分に確保できる。要約すれば、十分な厚さ寸法を有する前記間部分16の内周面部分に熱処理硬化層17cを形成し、この間部分16でこの熱処理硬化層17cの周囲に存在する未硬化部分18に、十分に大きな、径方向内方に向いた力を発生させ、この力を、図2に複数の矢印で示す様に、上記未硬化部分18から径方向内方に向け作用させる。即ち、この未硬化部分18部分で発生した力が、上記間部分16の熱処理硬化層17cだけでなく、上記両外輪軌道13a、13b部分の熱処理硬化層17a、17bも、径方向内方に押圧する。この結果、これら両外輪軌道13a、13b部分の熱処理硬化層17a、17bにも残留圧縮応力が発生し、これら両外輪軌道13a、13bの転がり疲れ寿命が向上する。
The wheel support rolling bearing unit of the present example configured as described above has a pitch circle diameter of the outer row larger than that of the inner row for the reason explained in the above [Effects of the invention], and a moment With the structure capable of improving the rigidity, it is possible to sufficiently ensure the rolling fatigue life of the double row
この為、比較的小型で、これら外輪軌道13a、13b部分の熱処理硬化層17a、17bの周囲に存在する未硬化部分の厚さ寸法を十分に確保できない車輪支持用転がり軸受ユニットの場合にも、当該車輪支持用転がり軸受ユニットを組み込んだ自動車の車輪支持部の耐久性向上を図れる。特に、上記間部分16は、全体に亙って、外側列の外輪軌道13aに向う程内径が大きくなる方向に傾斜している為、図2の各矢印の分力が軸方向外方に作用する事から明らかな様に、上記外側列の外輪軌道13a部分に形成した熱処理硬化層17aに、大きな残留圧縮応力を生じさせる事ができる。そして、この外側列の外輪軌道13a部分の径方向に関する厚さを小さく抑え、車輪支持用転がり軸受ユニットの為の設計を行ない易くできる。
For this reason, even in the case of a wheel bearing rolling bearing unit that is relatively small and cannot sufficiently secure the thickness dimension of the uncured portion existing around the heat-treated cured
[実施の形態の第2例]
図4は、やはり全部の請求項に対応する、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の場合には、両列の外輪軌道13a、13bの端部と間部分16aの両端部との間に、それぞれ円筒面部20a、20bを形成している。これら両円筒面部20a、20bのうち、内側列の外輪軌道13bに隣接して設けた円筒面部20bの存在により、この内側列の外輪軌道13bの端部に存在する連続部の折れ曲がり部の角度を、上述した第1例の場合よりも大きくできる。そして、各熱処理硬化層17a、17b、17cの焼き入れの際に、上記連続部がオーバーヒートする事を防止できる。尚、以上の説明から明らかな通り、外側列の外輪軌道13aに隣接して設けた円筒面部20aに関しては、オーバーヒート防止の面からは、省略しても良い。要は、外輪3aの内周面のうちで上記各熱処理硬化層17a、17b、17cを形成する部分に、急な{折れ曲がり角度が90度以下で、曲率半径が極く小さい(例えば1mm以下)である}変曲点を設けずに、上記オーバーヒートを防止する。但し、上記外側の円筒面部20aに関しては、設ける事で、上記外側列の外輪軌道13aの肩高さを確保して、玉の転動面の乗り上げを防止する面からは有効である。その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第1例の場合と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。
[Second Example of Embodiment]
FIG. 4 shows a second example of an embodiment of the invention which also corresponds to all claims. In the case of this example,
1 車輪支持用転がり軸受ユニット
2 ハブ
3、3a 外輪
4、4a、4b 玉
5 ハブ本体
6 内輪
7 取付フランジ
8a、8b 内輪軌道
9 スタッド
10 外周面側傾斜段部
11 小径段部
12 かしめ部
13a、13b 外輪軌道
14 結合フランジ
15 内周面側傾斜段部
16、16a 間部分
17a、17b、17c 熱処理硬化層
18 未硬化部分
19 熱処理硬化層
20a、20b 円筒面部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wheel support rolling bearing unit 2
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