JP2014151703A - Wheel bearing device, and manufacturing method of wheel bearing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の車輪等を支持するための車輪用軸受装置であって、特にインホイールモータに用いられる車輪用軸受装置、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a wheel bearing device for supporting a wheel of a vehicle, and more particularly to a wheel bearing device used for an in-wheel motor and a manufacturing method thereof.
自動車等の車両には、車輪を支持するための車輪用軸受装置が用いられている。この車輪用軸受装置は、図6に示すように、車両のブレーキロータや車輪が取り付けられるフランジ100を有する内軸101と、車両側に固定され内軸101に同心に配置された外輪102と、内軸101と外輪102との間にそれぞれ転動自在に複列に配置された複数の玉103と、複数の玉103を周方向所定間隔に保持する保持器104と、を備えているものがある。
Wheel bearing devices for supporting wheels are used in vehicles such as automobiles. As shown in FIG. 6, the wheel bearing device includes an
内軸101の外周面には、玉103が転走する内輪軌道101aが形成されている。また、内軸の外周面には、内輪部材105が外嵌されている小径部106が形成されている。内輪軌道101aにおいては、玉103の転走によって摩耗が生じ、また、小径部6においては、玉103を介して繰り返し荷重が作用する。このため、内輪軌道101aや小径部106には、耐摩耗性や疲労強度を高めるべく、高周波焼入れによって硬化層が形成されている(例えば、特許文献1参照)。
An
ところで近年、電動モータを駆動源とする電動車両の普及が拡大している。このような電動車両には、ホイール(車輪)を直接駆動するインホイールモータが用いられることがある。
インホイールモータは、ホイールの内側、又はホイールの近傍に電動モータを配置し、この電動モータによってホイールを直接駆動するものである。インホイールモータが駆動する車輪についても、上記車輪用軸受装置が適用される。
By the way, in recent years, the spread of electric vehicles using an electric motor as a drive source is expanding. In such an electric vehicle, an in-wheel motor that directly drives a wheel (wheel) may be used.
An in-wheel motor has an electric motor disposed inside or in the vicinity of the wheel, and the wheel is directly driven by the electric motor. The wheel bearing device is also applied to a wheel driven by an in-wheel motor.
インホイールモータには、減速機構を介さずに電動モータの回転力をホイールに伝達するダイレクトドライブ方式と、減速機構を介して電動モータの回転力をホイールに伝達するギヤリダクション方式とがある。
これらの内、上記ギヤリダクション方式では、電動モータとホイールとの間といった限られた狭い空間に減速機構を配置する必要がある。このため、電動モータの出力軸に接続された太陽歯車を含んだ遊星歯車機構を車輪用軸受装置の内軸の内周側に設けることがある。
この場合、内軸の内周面には、当該内軸の内周側空間に配置される遊星歯車と噛み合う内歯車が形成される。内歯車は、その強度を確保するために高周波焼入れする必要がある。
In-wheel motors include a direct drive system that transmits the rotational force of the electric motor to the wheel without using a reduction mechanism, and a gear reduction system that transmits the rotational force of the electric motor to the wheel through a reduction mechanism.
Among these, in the gear reduction method, it is necessary to arrange a speed reduction mechanism in a limited narrow space between the electric motor and the wheel. For this reason, the planetary gear mechanism including the sun gear connected to the output shaft of the electric motor may be provided on the inner peripheral side of the inner shaft of the wheel bearing device.
In this case, an internal gear that meshes with the planetary gear disposed in the inner peripheral space of the inner shaft is formed on the inner peripheral surface of the inner shaft. The internal gear needs to be induction-hardened to ensure its strength.
しかし、内軸は、外周側に外輪が配置されたり、その外周面に内輪軌道が形成されるので外径寸法が制限される。よって、内周面に内歯車を形成すると、内軸の径方向の厚み寸法を薄肉に設定せざるを得ない等、内軸の径方向の厚み寸法を自由に設定することが困難となる。 However, the outer diameter of the inner shaft is limited because the outer ring is disposed on the outer peripheral side or the inner ring raceway is formed on the outer peripheral surface thereof. Therefore, when the internal gear is formed on the inner peripheral surface, it is difficult to freely set the radial thickness dimension of the inner shaft, for example, it is necessary to set the radial thickness dimension of the inner shaft to be thin.
内軸の径方向の厚み寸法を比較的薄肉に設定した場合、高周波焼入れによって、外周面側の焼入れと、内周面側の内歯車の焼入れとを同時に行えば、加えられた熱の拡散経路が制限されてしまい、加熱部分に熱が留まってしまう。このため、内軸が厚み方向の全域に亘って焼入れされ、硬化してしまうおそれがある。厚み方向の全域に亘って硬化してしまうと、内軸全体としての靭性が低下し、耐衝撃性を低下させてしまう。
一方、外周面の焼入れと、内周面の内歯車の焼入れとを別々に行えば、熱の留まりは改善されるが、先に焼入れを行うことで得られた硬化層が後の焼入れ時の加熱によって焼き戻され、先に焼入れを行った部分の硬化層の硬さを低下させてしまうおそれがある。この場合、焼き戻された硬化層については、必要な硬さが得られない場合がある。
When the radial dimension of the inner shaft is set to be relatively thin, the diffusion path of the applied heat can be achieved by simultaneously quenching the outer peripheral surface and the inner gear on the inner peripheral surface by induction hardening. Is limited, and heat remains in the heated portion. For this reason, there exists a possibility that an inner shaft may be hardened over the whole area of a thickness direction, and may harden | cure. If it is cured over the entire region in the thickness direction, the toughness of the entire inner shaft is lowered, and the impact resistance is lowered.
On the other hand, if the quenching of the outer peripheral surface and the quenching of the inner gear of the inner peripheral surface are performed separately, the heat retention is improved, but the hardened layer obtained by performing the quenching first is the There is a possibility that the hardness of the hardened layer of the portion that has been tempered by heating and previously quenched is reduced. In this case, the necessary hardness may not be obtained for the tempered cured layer.
上記のように、内軸の靭性が低下すると、軸受装置全体としての強度低下を招く。また、硬化層について必要な硬さが得られ無ければ、軸受装置の装置寿命の低下を招く。
つまり、内周面に歯車が形成されている内軸は、適切に熱処理を行うことが困難であり、適切に熱処理が行われないと、装置全体の強度低下及び寿命低下の原因となる。
As described above, when the toughness of the inner shaft is reduced, the strength of the entire bearing device is reduced. Further, if the required hardness of the hardened layer is not obtained, the life of the bearing device is reduced.
That is, it is difficult to appropriately heat-treat the inner shaft on which the gear is formed on the inner peripheral surface, and if the heat treatment is not properly performed, the strength and life of the entire apparatus are reduced.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、内周面に歯車が形成されている内軸の熱処理を適切に行うことができ、装置全体としての強度低下及び寿命低下を抑制できる車輪用軸受装置、及び車輪用軸受装置の製造方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, can heat-process the inner shaft in which the gearwheel is formed in the internal peripheral surface appropriately, and can suppress the intensity | strength fall and lifetime fall as the whole apparatus. It aims at providing the manufacturing method of the bearing device for wheels, and the bearing device for wheels.
本発明は、軸方向一端部に車輪が取り付けられる円筒状の内軸と、複列の転動体を介在した状態で前記内軸の外周外方に同心配置された外輪と、前記複列の転動体の内、軸方向他端側に位置する列の転動体の軌道が外周に形成されているとともに前記内軸の他端部外周面に外嵌された内輪部材と、を備えた車輪用軸受装置において、前記内軸の内周面には、内歯車が形成され、前記内輪部材が外嵌されている前記内軸の他端部外周面の半径と、前記内軸の内周面に形成されている内歯車の歯底の最外半径との差が2.5mm以上に設定され、前記内輪部材が外嵌されている前記内軸の他端部外周面、及び前記内軸の内周面に形成されている内歯車には高周波焼入れによって硬化層が形成され、前記内軸の他端部外周面に形成された硬化層と、前記内歯車の歯底に形成された硬化層との間には、前記内軸の靭性を確保するための未硬化層が設けられていることを特徴としている。 The present invention includes a cylindrical inner shaft to which a wheel is attached at one end in the axial direction, an outer ring concentrically arranged on the outer periphery of the inner shaft in a state where a double row rolling element is interposed, and the double row rolling. A wheel bearing comprising: an inner ring member formed on an outer periphery of a raceway of a row of rolling elements located on the other axial end side of the moving body and externally fitted to the outer peripheral surface of the other end portion of the inner shaft. In the device, an inner gear is formed on an inner peripheral surface of the inner shaft, and a radius of the outer peripheral surface of the other end portion of the inner shaft on which the inner ring member is fitted and formed on an inner peripheral surface of the inner shaft. The difference from the outermost radius of the tooth bottom of the inner gear being set is 2.5 mm or more, the outer peripheral surface of the other end of the inner shaft on which the inner ring member is fitted, and the inner periphery of the inner shaft A hardened layer is formed on the internal gear formed on the surface by induction hardening, a hardened layer formed on the outer peripheral surface of the other end of the inner shaft, and Between the serial inner teeth bottom formed cured layer of the gear, is characterized in that uncured layer for securing the toughness of the inner shaft.
上記構成の車輪用軸受装置では、内軸の他端部外周面に形成された硬化層と、内歯車の歯底に形成された硬化層との間に、内軸の靭性を確保するための未硬化層が設けられている。このため、内軸の靭性の低下を抑制することができる。
また、上記車輪用軸受装置では、内軸の他端部外周面の硬化層と、内歯車の歯底の硬化層との間に、未硬化層が存在するように焼入れが行われている。よって、一方周面側の硬化層を形成する際の焼入れによる加熱の影響が、他方周面側の硬化層に及ぶのが抑制される。この結果、両硬化層において必要な表面硬さを確保することができる。
以上のように、本発明によれば、内軸の熱処理を適切に行うことができる。これによって、内軸の靭性の低下を抑制しかつ必要な表面硬さを確保することができ、装置全体の強度低下及び寿命低下を抑制できる。
In the wheel bearing device having the above-described configuration, the inner shaft is secured between the hardened layer formed on the outer peripheral surface of the other end portion of the inner shaft and the hardened layer formed on the tooth bottom of the internal gear. An uncured layer is provided. For this reason, the fall of the toughness of an inner shaft can be suppressed.
Moreover, in the said wheel bearing apparatus, hardening is performed so that an unhardened layer exists between the hardened layer of the other end part outer peripheral surface of an inner shaft, and the hardened layer of the bottom of an internal gear. Therefore, it is suppressed that the influence of the heating by quenching at the time of forming the hardened layer on the one peripheral surface side reaches the hardened layer on the other peripheral surface side. As a result, the required surface hardness can be ensured in both cured layers.
As described above, according to the present invention, the inner shaft can be appropriately heat-treated. As a result, it is possible to suppress a decrease in the toughness of the inner shaft and ensure the necessary surface hardness, and it is possible to suppress a decrease in strength and a decrease in life of the entire apparatus.
本発明の車輪用軸受装置によれば、内周面に歯車が形成されている内軸の熱処理を適切に行うことができ、装置全体としての強度低下及び寿命低下を抑制できる。 According to the wheel bearing device of the present invention, it is possible to appropriately perform the heat treatment of the inner shaft on which the gear is formed on the inner peripheral surface, and it is possible to suppress the strength reduction and the life reduction of the entire device.
次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図1は、一実施形態に係る車輪用軸受装置1の断面図である。この車輪用軸受装置1は、電気自動車などの電動車両に用いられるインホイールモータ(図示せず)が駆動する駆動輪(車輪、図示せず)を車体に対して回転自在に支持する軸受装置として用いられるものである。 Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a wheel bearing device 1 according to an embodiment. The wheel bearing device 1 is a bearing device that rotatably supports a drive wheel (wheel, not shown) driven by an in-wheel motor (not shown) used in an electric vehicle such as an electric vehicle with respect to a vehicle body. It is used.
この車輪用軸受装置1は、円筒状の内軸2と、内軸2の外周側に同心に配置された外輪3と、複列に配置され内軸2と外輪3との間に転動自在に介在している複数の転動体としての玉4と、複列の玉4をそれぞれ周方向に保持する一対の保持器5とを備えており、複列のアンギュラ玉軸受を構成している。
The wheel bearing device 1 includes a cylindrical
外輪3は、例えば、S50Cや、SCM440等の炭素含有量が0.4wt%以上の機械構造用炭素鋼や機械構造用合金鋼を用いて形成された円筒状の部材である。
外輪3の外周面には、駆動輪を一体回転可能に固定するための固定部材3cが突設されている。つまり、外輪3は、前記駆動輪が取り付けられる車軸であるとともに、車輪用軸受装置1の回転輪を構成している。
外輪3の内周面には、複列の玉4が転動する第1および第2外輪軌道3a,3bが形成されている。
The
On the outer peripheral surface of the
First and second
内軸2も、外輪3と同様、例えば、S50Cや、SCM440等の炭素含有量が0.4wt%以上の機械構造用炭素鋼や機械構造用合金鋼を用いて形成された軸方向に沿う円筒状の部材である。
内輪2の軸方向一端部には、車輪用軸受装置1を車両側のナックル等に固定するためのフランジ2cが形成されている。つまり、内輪2は、車体側に固定される固定輪を構成している。
内軸2の外周面には、第1外輪軌道3aに対向する第1内輪軌道2aが形成されている。内軸2の他端部には、第1内輪軌道2aよりも小径の小径部6が形成されている。この小径部6には、第2外輪軌道3bに対向する第2内輪軌道2bが外周面に形成された円環状の内輪部材7が外嵌されている。
内輪部材7は、その端面7aが、内軸2の外周面と小径部6とをつなぐ段差面8に当接した状態で圧入、固定されている。
Similarly to the
A
A first
The
第1内輪軌道2aと、第1外輪軌道3aとの間、及び、第1内輪軌道2aよりも軸方向他端側に位置する第2内輪軌道2bと、第2外輪軌道3bとの間には、それぞれ上述の複数の玉4が転動自在に配置されている。
Between the first
上記内軸2の外周面側に形成されている第1内輪軌道2aでは、玉4の転走によって摩耗が生じ、また、小径部6においては、玉4を介して繰り返し荷重が作用する。よって、第1内輪軌道2aの外周表面、及び小径部6の外周表面には、耐摩耗性や疲労強度を高めることを目的として高周波焼入れによる硬化層が形成されている。
In the first
以上の構成によって、車輪用軸受装置1は、内軸2が車体側に固定されることで、外輪3に固定される前記駆動輪を車体に対して回転自在に支持する。
With the above configuration, the wheel bearing device 1 supports the drive wheel fixed to the
また、内軸2の内周面には、歯車10が形成されている。歯車10は、前記インホイールモータの回転力を駆動輪に伝達するためのものである。内軸2の内周側には、インホイールモータが備えている電動モータが出力する回転力によって駆動される太陽歯車(図示せず)と、この太陽歯車及び歯車10の両方に噛み合う複数の遊星歯車(図示せず)とが配置される。つまり、内軸2の内周側には、電動モータの回転力を減速するための遊星歯車機構が設けられる。歯車10は、この遊星歯車機構の内歯車を構成している。
A
電動モータが出力する回転力は、前記遊星歯車機構によって減速され、内軸2の軸方向他端側から外側に突出して駆動輪と一体回転可能に結合された伝達シャフトに伝達される。これによって、駆動輪は、電動モータの回転力によって駆動される。
The rotational force output by the electric motor is decelerated by the planetary gear mechanism, and is transmitted to a transmission shaft that protrudes outward from the other axial end of the
また、内軸2の内周面側に形成されている歯車10についても、耐摩耗性や疲労強度を高めるため、歯部表面に高周波焼入れによる硬化層が形成されている。
つまり、内軸2は、外周面側及び内周面側から高周波焼入れが行われる。
Moreover, also about the
That is, the
ここで、内軸2は、外周側に外輪3が配置されたり、外周面に第1内輪軌道2aが形成されたりするので、その外径寸法が制限される。さらに、内軸2は、内周側にも遊星歯車機構を構成する歯車10が形成されている。このため、内軸2の径方向の厚み寸法は、外輪3の寸法や、遊星歯車機構の寸法によって制限され、自由に設定することが困難である。このため、内軸の径方向の厚み寸法は、比較的薄肉に設定されている。
Here, the outer diameter of the
上記のように径方向の厚み寸法が比較的薄肉の内軸2に対して、外周面及び内周面の両方から同時に高周波焼入れを行えば、熱は逃げ場がなく留まってしまうため、内軸2が厚み方向の全域に亘って硬化してしまうおそれがある。
このため、本実施形態では、内軸2を製造する際、外周面側の焼入れと、内周面側の焼入れとを別々に行う。
If induction hardening is performed simultaneously on both the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the
For this reason, in this embodiment, when manufacturing the
図2は、内軸2の製造工程の一部を示したフローチャートである。
内軸2を製造するには、まず、素材から円筒状とされた内軸2の粗形品の形成を行う(ステップS1)。
次いで、粗形品に対して機械加工を行い、第1内輪軌道2a、及び小径部6を形成する(ステップS2)。
そして、ステップS2にて形成した第1内輪軌道2a、及び小径部6に対して外周側から加熱コイルを接近させて高周波焼入れを行い、内軸2の外周面側の必要な部分に硬化層を形成する(ステップS3)。
FIG. 2 is a flowchart showing a part of the manufacturing process of the
In order to manufacture the
Next, the rough shape product is machined to form the first
Then, induction heating is performed by bringing the heating coil closer to the first
その後、内周面側の歯車10を形成するための歯切加工を行い(ステップS4)、内周側から加熱コイルを接近させて高周波焼入れを行い、歯車10の表面部に硬化層を形成する(ステップS5)。
Thereafter, gear cutting for forming the
本実施形態では、外周面側の高周波焼入れを行った後に(ステップS3)、内周面側の歯切加工を行うので、ステップS4において形成される歯車10には、少なくとも外周面側の高周波焼入れの加熱で生じる歪が生じることはない。これによって、歯車10の歪量をできるだけ小さく抑えることができる。
In the present embodiment, after performing induction hardening on the outer peripheral surface side (step S3), gear cutting on the inner peripheral surface side is performed, so that the
図3は、外周面側及び内周面側から高周波焼入れが行われた内軸2の断面図であり、内軸2に形成された硬化層のプロファイルを示している。
図3に示すように、内軸2の外周面側には、第1硬化層L1と、第2硬化層L2とが形成されている。第1硬化層L1は、フランジ2cの基端部から第1内輪軌道2aに亘って形成されている。第1硬化層L1は、フランジ2cの基端部の疲労強度向上、及び第1内輪軌道2aの耐摩耗性向上のために形成されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
As shown in FIG. 3, a first hardened layer L <b> 1 and a second hardened layer L <b> 2 are formed on the outer peripheral surface side of the
第2硬化層L2は、段差面8から小径部6の外周面に亘って形成されている。第2硬化層L2は、小径部6の疲労強度向上のために形成されている。
また、内軸2の内周面側には、歯車10の歯面に沿って第3硬化層L3が形成されている。第3硬化層L3は、歯車10の耐摩耗性、及び疲労強度向上のために形成されている。
なお、図3において示す各硬化層は、焼入れによって、内軸2を形成している素材の生地に対して物理的又は化学的性質の差異が区別可能な範囲を示している。より具体的には、素材の生地の断面硬さに対して、焼入れによる断面硬さが上昇していると判断される範囲を硬化層として示している。
The second hardened layer L2 is formed from the
A third hardened layer L <b> 3 is formed on the inner peripheral surface side of the
In addition, each hardening layer shown in FIG. 3 has shown the range which can distinguish the difference of a physical or chemical property with respect to the material | dough of the raw material which forms the
図3に示すように、小径部6は、軸方向において、歯車10が形成されている部分と重複している。従って、小径部6の外周面6aと、歯車10の歯底10aとの間の寸法Tは、他の部分における径方向の厚み寸法と比較して最も小さくなっている。
なお、この寸法Tは、内軸2における小径部6の外周面6a(他端部外周面)の半径と、内軸2の内周面に形成されている歯車10の歯底10aの最外半径との差である。
As shown in FIG. 3, the
This dimension T is determined by the radius of the outer
ここで、本実施形態の車輪用軸受装置1では、寸法Tが2.5mmに設定されている。
また、内軸2における小径部6の外周面6aに形成された第2硬化層L2、及び歯車10に形成された第3硬化層L3の歯底10aの部分は、それぞれ個別に高周波焼入れを行ったときの互いの全硬化層深さを合計したときの合計値が2.5mmより所定量小さい値となるように形成されている。このため、内軸2における小径部6の外周面6aの第2硬化層L2と、歯車10の第3硬化層L3との間には、両硬化層L2,L3が及ばない範囲が存在している。つまり、両硬化層L2,L3の間には、熱処理前の素材の硬さを維持している未硬化層Sが内軸2の径方向断面に設けられている。これによって、内軸2の径方向全域が硬化されるのが防止され、内軸2の靭性の低下が抑制される。
Here, in the wheel bearing device 1 of the present embodiment, the dimension T is set to 2.5 mm.
In addition, the second hardened layer L2 formed on the outer
このように、内軸2の径方向断面において、両硬化層L2,L3の間には、内軸2の靭性を確保するための未硬化層Sが形成されている。
なお、全硬化層深さとは、硬化層の表面から、硬化層と、内軸2を形成している素材の生地との物理的又は化学的性質の差異が区別できない位置までの距離をいう。
Thus, in the radial cross section of the
The total hardened layer depth refers to a distance from the surface of the hardened layer to a position where a difference in physical or chemical properties between the hardened layer and the material cloth forming the
本実施形態の内軸2は、図2で説明したように、まず外周面側の硬化層(第1硬化層L1、及び第2硬化層L2)を高周波焼入れによって形成した後に、内周面側の硬化層(第3硬化層L3)を高周波焼入れによって形成する。
As described with reference to FIG. 2, the
本実施形態の内軸2は、外周側に外輪3が配置されるとともに、内周側に前記遊星歯車機構が配置されるので、径方向の厚み寸法の設定が制限される。このため、内軸2の厚み寸法は、比較的薄肉に設定せざるを得ない。
比較的薄肉に設定された内軸2に対して、例えば、外周面側の高周波焼入れと、内周面側の高周波焼入れとを同時に行えば、加えられた熱の拡散経路が制限されてしまい、加熱部分に熱が留まってしまう。このため、内軸2が厚み方向全域に亘って焼入れされ、硬化してしまうおそれが生じる。厚み方向の全域に亘って硬化してしまうと、内軸2全体としての靭性が低下し、耐衝撃性を低下させてしまう。
In the
For the
この点、本実施形態では、上述のように、外周面側の硬化層(第1硬化層L1、及び第2硬化層L2)を形成した後に、内周面側の硬化層(第3硬化層L3)を形成するといったように、外周面側の焼入れと、内周面側の焼入れとを別工程として行うので、加熱時の熱の拡散経路を確保でき、加熱部分に熱が留まってしまうのを抑制することができる。この結果、内軸2が厚み方向全域に亘って焼入れ、硬化してしまうのを抑制できる。
In this respect, in the present embodiment, as described above, after forming the outer peripheral surface side hardened layer (first hardened layer L1 and second hardened layer L2), the inner peripheral surface side hardened layer (third hardened layer). As L3) is formed, quenching on the outer peripheral surface side and quenching on the inner peripheral surface side are performed as separate processes, so that a heat diffusion path during heating can be secured and heat remains in the heated portion. Can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the
さらに、内軸2が厚み方向全域に亘って焼入れ、硬化してしまうのを抑制できることで、上述のように、両硬化層L2,L3を形成する際に未硬化層Sを内軸2の径方向断面に設けることができ、内軸2全体としての靭性、及び耐衝撃性の低下を抑制することができる。
Furthermore, since the
一方、先に焼入れを行うことで得られた硬化層(第1硬化層L1、及び第2硬化層L2)が後の焼入れ時の加熱によって焼き戻され、先に焼入れを行った硬化層の硬さを低下させてしまうおそれがある。この場合、焼き戻された硬化層については、必要な硬さが得られない場合がある。 On the other hand, the hardened layers (first hardened layer L1 and second hardened layer L2) obtained by first quenching are tempered by heating during subsequent quenching, and the hardened hardened layer that has been previously hardened is hardened. There is a risk of reducing the thickness. In this case, the necessary hardness may not be obtained for the tempered cured layer.
これに対して、本実施形態の車輪用軸受装置1では、第2硬化層L2、及び第3硬化層L3は、それぞれ個別に高周波焼入れを行ったときの互いの全硬化層深さを合計したときの合計値が2.5mmより所定量小さい値となるように、高周波焼入れを行う。これによって、内軸2における小径部6の外周面6aの第2硬化層L2と、歯車10の第3硬化層L3との間に、両硬化層が及ばない範囲である未硬化層Sが存在するように焼入れが行われる。よって、一方周面側の硬化層を形成する際の焼入れによる加熱の影響が、他方周面側の硬化層に及ぶのが抑制される。この結果、両硬化層L2,L3において、必要な表面硬さを確保することができる。
On the other hand, in the wheel bearing device 1 of the present embodiment, the second hardened layer L2 and the third hardened layer L3 are obtained by adding up the total hardened layer depth when induction hardening is performed individually. Induction hardening is performed so that the total value at that time is a predetermined amount smaller than 2.5 mm. As a result, an uncured layer S that does not reach both of the hardened layers exists between the second hardened layer L2 on the outer
なお、第2硬化層L2を形成するための高周波焼入れの焼入れ条件、及び第3硬化層L3を形成するために高周波焼入れの焼入れ条件は、各硬化層として必要な表面硬さを得つつ、上述の全硬化層深さが得られるように設定されている。 In addition, the quenching conditions of induction hardening for forming the second cured layer L2 and the quenching conditions of induction hardening for forming the third cured layer L3 are as described above while obtaining the surface hardness necessary for each cured layer. The total hardened layer depth is set to be obtained.
図4は、図3中、IV−IV線上の断面硬さ分布を測定した結果の一例を示すグラフである。なお、IV−IV線は、内軸2の歯底10aの径方向最外部分を通過している。図中、縦軸は、内軸2の断面硬さ、横軸は、小径部6の外周面6aからの径方向深さ寸法(mm)を示している。
FIG. 4 is a graph showing an example of the result of measuring the cross-sectional hardness distribution on the IV-IV line in FIG. The IV-IV line passes through the radially outermost portion of the
図中、内軸2を形成している素材の生地の硬さとみなすことができる硬さH1以下の部分は、小径部6の外周面6aからの径方向深さ寸法が約1mm〜1.8mm程度の範囲である。この範囲は、図3にて示した未硬化層Sに相当する。未硬化層Sの範囲外は、第2硬化層L2及び第3硬化層L3に相当する。
In the figure, the portion having a hardness H1 or less that can be regarded as the hardness of the material forming the
また、小径部6の外周面6aの表面近傍の断面硬さ、及び歯車10の歯底10a表面近傍の断面硬さは、それぞれの表面において必要な断面硬さとして予め定められている値H2,H3よりも大きい値となっている。
Further, the cross-sectional hardness near the surface of the outer
このように、本実施形態の内軸2は、未硬化層Sを内軸2の径方向断面に設けることで、内軸2全体としての靭性、及び耐衝撃性の低下が抑制されるとともに、内軸2における必要な表面硬さが確保される。
As described above, the
以上のように、本発明の車輪用軸受装置1によれば、内軸2の熱処理が適切に行われる。これによって、内軸2の靭性の低下を抑制しかつ必要な表面硬さを確保することができ、装置1全体の強度低下及び寿命低下を抑制できる。
As described above, according to the wheel bearing device 1 of the present invention, the heat treatment of the
なお、本実施形態では、小径部6の外周面6aと、歯車10の歯底10aとの間の寸法Tを2.5mmと設定したが、2.5mm以上であれば、未硬化層Sを内軸2の径方向断面に設けることが可能である。よって、前記寸法Tは2.5mm以上の範囲で設定することができる。
In the present embodiment, the dimension T between the outer
ただし、内軸2の厚み寸法は、上述のように、外輪3や遊星歯車機構の存在によって、設定可能な値が制限され、比較的薄肉に設定せざるを得ない。さらに、内軸2は、できるだけ軽量であることが望ましい。このため、前記寸法Tは、5mm以下に設定することが好ましく、これによって、内軸2を無駄に厚肉にすることなく、軽量なものとすることができる。
However, the thickness dimension of the
また、上記実施形態では、複列のアンギュラ玉軸受を構成する車輪用軸受装置1を示したが、例えば、複列の円すいころ軸受を構成する車輪用軸受装置にも適用できる。 Moreover, in the said embodiment, although the wheel bearing apparatus 1 which comprises a double row angular ball bearing was shown, it is applicable also to the wheel bearing apparatus which comprises a double row tapered roller bearing, for example.
次に、内軸2における小径部6の外周面6aの表面硬さに対して、小径部6の外周面6aと、歯車10の歯底10aとの間の寸法Tが及ぼす影響について検証した試験結果について説明する。
試験方法としては、上記実施形態にて説明した車輪用軸受装置1の内軸2について、前記寸法Tを1.5mm〜5.5mmの範囲で0.5mmごとに設定したものを、図2に示した工程にしたがって形成した。
なお、内軸2の形成に用いた材料としては、S55Cを用いた。また、内軸2の外周面側に第2硬化層L2を形成する際の高周波焼入れの条件、及び内周面側に第3硬化層L3を形成する際の高周波焼入れの条件は、下記表1の通りである。冷却剤としては、水を用いた。
Next, the test which verified about the influence which the dimension T between the outer
As a test method, for the
Note that S55C was used as the material used to form the
上記のようにして得た各内軸2における小径部の6外周面6aの表面硬さ(ロックウェル硬さ)を測定し、それぞれ比較した。
The surface hardness (Rockwell hardness) of the 6 outer
図5は、小径部6の外周面6aの表面硬さに対して、前記寸法Tが及ぼす影響を示したグラフである。図中、縦軸は、小径部6の外周面6aの表面硬さ、横軸は、小径部6の外周面6aから歯底10aまでの寸法Tを示している。
FIG. 5 is a graph showing the influence of the dimension T on the surface hardness of the outer
図中、寸法Tが2.5mm以上の場合、外周面6aの表面硬さは、外周面6aとして必要な硬さの値を上回っている。また、寸法Tが、2.5mm以上の場合、その硬さの値がほぼ一定となっている。これは、高周波焼入れの条件が、外周面6aとして必要な硬さが得られるように設定されており、寸法Tが2.5mm以上では、高周波焼入れの設定によって定まる目標硬さが得られている。
In the figure, when the dimension T is 2.5 mm or more, the surface hardness of the outer
一方、寸法Tが1.5mm、及び2mmの場合、外周面6aの表面硬さは、外周面6aとして必要な表面硬さの値を下回っている。これは、外周面側の第2硬化層L2の形成後、内周面側の第3硬化層L3を高周波焼入れによって形成する際に、高周波焼入れによる熱が外周面側に伝わり、第2硬化層L2が焼き戻されている。
第2硬化層L2は、第3硬化層L3を形成するための高周波焼入れによる加熱によって焼き戻され、必要な表面硬さの値を下回る値にまで表面硬さが低下している。
つまり、寸法Tが1.5mm、及び2mmの場合、内軸2の径方向の厚みが少ないために、内周側からの加熱が外周面にまで伝導し、第2硬化層L2の表面硬さを低下させている。
On the other hand, when the dimension T is 1.5 mm and 2 mm, the surface hardness of the outer
The second hardened layer L2 is tempered by heating by induction hardening for forming the third hardened layer L3, and the surface hardness is reduced to a value lower than the required surface hardness value.
That is, when the dimension T is 1.5 mm and 2 mm, since the radial thickness of the
この結果から、寸法Tを2.5mm以上に設定することで、一方周面側の硬化層を形成する際の高周波焼入れによる加熱の影響が、他方周面側の硬化層に及ぶのが抑制でき、両硬化層において、必要な表面硬さを確保することができることが明らかとなった。 From this result, by setting the dimension T to 2.5 mm or more, the influence of heating by induction hardening when forming the hardened layer on the one peripheral surface side can be suppressed from reaching the hardened layer on the other peripheral surface side. It was revealed that the required surface hardness can be secured in both cured layers.
1:車輪用軸受装置 2:内軸 3:外輪 4:玉(転動体)
6:小径部 6a:外周面(他端部外周面) 7:内輪部材
10:歯車(内歯車) 10a:歯底
L2:第2硬化層 L3:第3硬化層 S:未硬化層
1: Wheel bearing device 2: Inner shaft 3: Outer ring 4: Ball (rolling element)
6:
Claims (3)
複列の転動体を介在した状態で前記内軸の外周外方に同心配置された外輪と、
前記複列の転動体の内、軸方向他端側に位置する列の転動体の軌道が外周に形成されているとともに前記内軸の他端部外周面に外嵌された内輪部材と、を備えた車輪用軸受装置において、
前記内軸の内周面には、内歯車が形成され、
前記内輪部材が外嵌されている前記内軸の他端部外周面の半径と、前記内軸の内周面に形成されている内歯車の歯底の最外半径との差が2.5mm以上に設定され、
前記内輪部材が外嵌されている前記内軸の他端部外周面、及び前記内軸の内周面に形成されている内歯車には高周波焼入れによって硬化層が形成され、
前記内軸の他端部外周面に形成された硬化層と、前記内歯車の歯底に形成された硬化層との間には、前記内軸の靭性を確保するための未硬化層が設けられていることを特徴とする車輪用軸受装置。 A cylindrical inner shaft with wheels attached to one axial end;
An outer ring arranged concentrically on the outer periphery of the inner shaft with a double row of rolling elements interposed therebetween;
An inner ring member that is formed on the outer periphery of the row of rolling elements located on the other end side in the axial direction of the double row rolling elements and is fitted on the outer peripheral surface of the other end of the inner shaft. In the wheel bearing device provided,
An internal gear is formed on the inner peripheral surface of the inner shaft,
The difference between the radius of the outer peripheral surface of the other end of the inner shaft on which the inner ring member is fitted and the outermost radius of the tooth bottom of the internal gear formed on the inner peripheral surface of the inner shaft is 2.5 mm. Set to above,
A hardened layer is formed by induction hardening on the outer peripheral surface of the other end portion of the inner shaft on which the inner ring member is fitted, and the inner gear formed on the inner peripheral surface of the inner shaft.
An uncured layer is provided between the hardened layer formed on the outer peripheral surface of the other end of the inner shaft and the hardened layer formed on the tooth bottom of the internal gear to ensure the toughness of the inner shaft. A bearing device for a wheel, characterized in that
複列の転動体を介在した状態で前記内軸の外周外方に同心配置された外輪と、
前記複列の転動体の内、軸方向他端側に位置する列の転動体の軌道が外周に形成されているとともに前記内軸の他端部外周面に外嵌された内輪部材と、を備え、
前記内軸の内周面に内歯車が形成されている車輪用軸受装置の製造方法において、
前記内軸の粗形品の外周面に対して、前記内輪部材が外嵌される前記内軸の他端部外周面を形成する第1工程と、
前記他端部外周面に高周波焼入れを行うことで硬化層を形成する第2工程と、
前記内軸の粗形品の内周面に対して、前記内歯車を形成する第3工程と、
前記内歯車に対して高周波焼入れを行うことで硬化層を形成する第4工程と、を含み、
前記第1工程によって形成される前記内軸の他端部外周面の半径と、前記第3工程によって形成される内歯車の歯底の最外半径との差が2.5mm以上に設定され、
前記第2工程によって前記内軸の他端部外周面に形成された硬化層と、前記第4工程によって前記内歯車の歯底に形成された硬化層との間には、前記内軸の靭性を確保するための未硬化層が設けられていることを特徴とする車輪用軸受装置の製造方法。 A cylindrical inner shaft with wheels attached to one axial end;
An outer ring arranged concentrically on the outer periphery of the inner shaft with a double row of rolling elements interposed therebetween;
An inner ring member that is formed on the outer periphery of the row of rolling elements located on the other end side in the axial direction of the double row rolling elements and is fitted on the outer peripheral surface of the other end of the inner shaft. Prepared,
In the method of manufacturing a wheel bearing device in which an internal gear is formed on the inner peripheral surface of the inner shaft,
A first step of forming an outer peripheral surface of the other end portion of the inner shaft on which the inner ring member is fitted, with respect to an outer peripheral surface of the rough shaped product of the inner shaft;
A second step of forming a hardened layer by induction hardening on the outer peripheral surface of the other end;
A third step of forming the internal gear with respect to the inner peripheral surface of the rough shaped product of the inner shaft;
A fourth step of forming a hardened layer by performing induction hardening on the internal gear,
The difference between the radius of the outer peripheral surface of the other end portion of the inner shaft formed by the first step and the outermost radius of the tooth bottom of the internal gear formed by the third step is set to 2.5 mm or more,
The toughness of the inner shaft is between the hardened layer formed on the outer peripheral surface of the other end of the inner shaft by the second step and the hardened layer formed on the tooth bottom of the internal gear by the fourth step. A method for manufacturing a wheel bearing device, characterized in that an uncured layer is provided for securing the wheel.
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