專利名稱：車輪用軸承裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輪轂組件式的多排圓錐滾子軸承型的車輪用軸承 裝置，本發(fā)明特別是涉及卡車、貨車等中的負(fù)荷容量較大的車輪 用軸承裝置，普通汽車的車輪用軸承裝置。
背景技術(shù)：
這樣的車輪用軸承裝置具有多種，但是，作為輕型貨車的應(yīng)用場(chǎng)合，像圖5所示的那樣，由輪轂圈和圓錐滾子軸承組合成的 2.5代的類型成為主流。在最近，人們開發(fā)了初載差異小，謀求重 量的減輕的圖6(A)、圖6(B)所示的3代的類型(比如，專利文獻(xiàn) 1)。在圖5所示的2.5代的類型中，多排軸承中的兩排的內(nèi)圏軌道 面33a、 33a獨(dú)立于帶有法蘭42的輪轂圈32而形成，形成于與輪 轂圏32嵌合的多排的內(nèi)圈33、 33上。相對(duì)該情況，在圖6(A)、 圖6(B)所示的3代的類型中，多排軸承中的單排的內(nèi)圈軌道面32al 直接形成于帶有法蘭42的輪轂圈32上，另 一排的內(nèi)圏軌道面32a2 獨(dú)立于輪轂圈32而形成，形成于與輪轂圏32嵌合的內(nèi)圈33上。 由于這些車輪用軸承裝置均承受來自輪胎接地點(diǎn)的彎矩荷 載，在與作為旋轉(zhuǎn)圈的輪轂圈32中的法蘭42的根部的軌道面33a、 32al鄰接的角部35A、 35B,產(chǎn)生較大的應(yīng)力，故分別采取疲勞強(qiáng) 度措施。即，在圖5所示的2.5代的類型中，作為強(qiáng)度措施，在上 述角部35A設(shè)置高頻淬火的硬化層40,并且作為避免應(yīng)力集中的 應(yīng)力減輕措施，增加上述角部35A的截面R(曲率半徑)。相對(duì)該情況，在圖6(A)、圖6(B)所示的3代的類型中，構(gòu)成 輪轂圏32的表面部中的法蘭部42的根部的密封部分(7 —少，乂 K)到內(nèi)圏嵌合面的表層部分為高頻淬火的硬化層41。另外，在第3代的類型中，像上述那樣，在輪轂圏32上直接 形成單排的內(nèi)圈軌道面32al,但是，像圖6(B)所示的那樣，設(shè)置 與圓錐滾子37的大端面接觸的大凸緣面36。在該大凸緣面36和 內(nèi)圈軌道面32al之間的角部35B上，設(shè)置由用于對(duì)各面進(jìn)行研磨 加工等的圓周槽形成的磨盲孔時(shí)的小直徑部(以下簡(jiǎn)稱為小直徑 部)38。該小直徑部38進(jìn)行小R(在R0.8 ~ R2mm的范圍內(nèi))的車 削加工，以便確保圓錐滾子37的大端面和輪轂圈32的大凸緣面 36的"l妄觸面積。專利文獻(xiàn)1:日本特開平11-51064號(hào)文獻(xiàn)在圖6(A)、圖6(B)所示的3代的類型中，由于輪轂圏32的法 蘭42的根部(特別是，滾子37的端面所接觸的大凸緣面36的根 部)的最大產(chǎn)生應(yīng)力增加，故必須對(duì)該部分采取疲勞強(qiáng)度措施。像 上述那樣，通過高頻淬火對(duì)該部分進(jìn)行強(qiáng)化處理。但是，由于大凸緣面36為與滾子端面的接觸面的內(nèi)側(cè)的部位， 故因滾子37的直徑而受到限制，不能夠像2.5代的場(chǎng)合那樣，增 加小直徑部38的截面R。由此，如果施加較大的彎矩負(fù)荷，則具 有在小直徑部38處產(chǎn)生應(yīng)力集中，以小直徑部38為起點(diǎn)而破損 的可能性。另外，上述的說明針對(duì)在輪轂圏上設(shè)置大凸緣面36的軸承形 式的場(chǎng)合而進(jìn)行了說明，在外圈上設(shè)置大凸緣面的軸承形式的場(chǎng) 合，在設(shè)置于外圏大凸緣面和軌道面之間的角部上的小直徑部處， 與上述相同，產(chǎn)生應(yīng)力集中的強(qiáng)度的不足。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種車輪用軸承裝置，其可減輕在輪 轂圈或外圈的小直徑部處產(chǎn)生的應(yīng)力集中，可謀求反復(fù)疲勞強(qiáng)度 的提高。在本發(fā)明的車輪用軸承裝置中，輪轂圈在一端外周具有嵌合 多排圓錐滾子軸承的一排的內(nèi)圏的內(nèi)圈嵌合面，按照與該內(nèi)圈嵌 合面并列的方式具有另 一排的軌道面，并且在另 一端具有輪轂法 蘭，該輪轂圏和內(nèi)圏與外圈中的相對(duì)的軌道面之間介設(shè)由護(hù)圏保 持的多排圓錐滾子，上述輪轂圏或外圈具有與上述軌道面的輪轂 法蘭側(cè)鄰接、上述圓錐滾子的大端面所接觸的大凸緣面，沿該大 凸緣面和軌道面的角部具有由周向槽形成的小直徑部，在從碳素 鋼制的上述輪轂圏或外圏的表面部的至少上述軌道面到輪轂法蘭 的根部的部分，設(shè)置熱處理的硬化層，在上述硬化層的小直徑部 內(nèi)的表面進(jìn)行切削或研磨加工，由此，使該硬化層產(chǎn)生壓縮殘留 應(yīng)力。如果采用該方案，由于通過對(duì)上述小直徑部的表面進(jìn)行切削 或研磨加工，改善小直徑部?jī)?nèi)的表面粗糙度，另外，對(duì)硬化層施加壓縮殘余應(yīng)力，故可通過^J肖方式減纟爰在小直徑部作為4立應(yīng)力而集中地發(fā)生的應(yīng)力。由此，伴隨硬化層的形成，可謀求反復(fù)疲 勞的強(qiáng)度的提高。在本發(fā)明中，也可代替在上述硬化層的小直徑部?jī)?nèi)的表面上 進(jìn)行切削或研磨加工的方式，通過借助上述硬化層的形成后的研 磨或切削加工而形成小直徑部的方式，使上述硬化層的表面產(chǎn)生 壓縮殘留應(yīng)力。同樣在本方案的場(chǎng)合，由于在硬化層的形成之后，通過研磨或切削加工形成小直徑部，故在輪轂的硬化層的表面上施加壓縮 殘留應(yīng)力。由此，可通過抵消方式減緩在輪轂的法蘭根部，作為 拉應(yīng)力而集中地發(fā)生的應(yīng)力。由此，伴隨硬化層的形成，可謀求 反復(fù)疲勞的強(qiáng)度的提高。在本發(fā)明中，由上述圓周槽形成的小直徑部也可為截面呈半 圓形的槽。通過像這樣，通過使小直徑部的截面呈半圓形，可更 進(jìn)一步地減輕集中于輪轂法蘭的根部等處的應(yīng)力。在本發(fā)明中，上述硬化層也可為經(jīng)過作為上述熱處理的高頻 淬火處理的層。作為高頻淬火，淬火處理簡(jiǎn)單、硬化層的深度的 調(diào)整也可簡(jiǎn)單地進(jìn)行。在于硬化層形成之后，通過加工而形成小直徑部的場(chǎng)合，上 述硬化層可為經(jīng)過作為上述熱處理的高頻淬火處理的層，并且上 述小直徑部可小于上述硬化層的深度。最好，在小直徑部的硬化 層形成后的研磨加工或切削加工按照雖然在像上述那樣，在硬化 層的表面產(chǎn)生壓縮殘留應(yīng)力，但是，不將硬化層切斷的方式小于 硬化層的深度。


根據(jù)參考附圖的下面的優(yōu)選實(shí)施例的說明，會(huì)更加清楚地理 解本發(fā)明。但是，實(shí)施例和附圖用于單純的圖示和說明，不應(yīng)用 于確定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍由后附的權(quán)利要求的范圍確 定。在附圖中，多個(gè)附圖中的同一部件標(biāo)號(hào)表示同一部分。圖l(A)、圖l(B)分別為本發(fā)明的第1實(shí)施方式的車輪用軸承 裝置的縱向剖視圖，以及該圖l(A)的I部的部分放大剖視圖；圖2(A)、圖2(B)分別為本發(fā)明的第2實(shí)施方式的車輪用軸承裝置的剖視圖，以及該圖2(A)的II部的部分放大剖視圖；圖3為第1實(shí)施方式的變形實(shí)例的車輪用軸承裝置的部分放 大剖視圖；圖4為本發(fā)明的第3實(shí)施方式的車輪用軸承裝置的部分放大 剖視圖；圖5為過去實(shí)例的剖視圖；圖6(A)、圖6(B)分別為另外的已有實(shí)例的剖視圖和該圖6(A) 的IV部的部分放大剖視圖。
具體實(shí)施方式
根據(jù)圖l(A)、圖l(B)，對(duì)本發(fā)明的第1實(shí)施方式進(jìn)行說明。 該車輪用軸承裝置為輪轂組件式，并且為多排圓錐滾子軸承形式， 為所謂的第3代型。該車輪用軸承裝置1為驅(qū)動(dòng)輪支承用的實(shí)例， 包括輪轂圈2和外圈4。該輪穀圈2在一端外周具有嵌合單排的單 獨(dú)體的內(nèi)圏3的內(nèi)圈嵌合面2a，按照與該內(nèi)圏嵌合面2a鄰接的方 式具有另一排軌道面2b,在另 一端外周具有車輪安裝用的輪轂法 蘭22。上述一端構(gòu)成內(nèi)側(cè)，另一端為外側(cè)。在本說明書中，將在 安裝于車輛上的狀態(tài)，靠近車輛的車寬方向的外側(cè)的 一 側(cè)稱為外 側(cè)，將靠近車寬方向的內(nèi)側(cè)的 一側(cè)稱為內(nèi)側(cè)。在輪轂圈2的內(nèi)圏嵌合面2a和內(nèi)圈軌道面2b之間，形成內(nèi) 圈3的小直徑端嵌入的深度的高差。另一部件的內(nèi)圈3為形成單 排的內(nèi)圈軌道面3b的部件。兩排的圓錐滾子5按照小直徑端相互 面對(duì)的方式設(shè)置，對(duì)各排通過護(hù)圈6保持。輪轂圈2和內(nèi)圈3按 照與相應(yīng)的軌道面2b、 3b的兩側(cè)鄰接的方式，設(shè)置與錐型滾子5 的大端面接觸的大凸緣面2d、 3d，與和圓錐滾子5的小端面接觸的小凸緣面2c、 3c。夕卜圈4為具有兩排的外圏軌道面4b、 4b的4九道圏，在外徑面 上設(shè)置由法蘭部形成的安裝部4a。在外圈4中，在大端側(cè)和小端 側(cè)這兩者中，不具有與軌道面4b鄰接的凸緣面。在外圈4的兩端， 設(shè)置將內(nèi)外圏之間密封的密封件7。外圈4通過穿過安裝部4a的 孔的轉(zhuǎn)向節(jié)螺栓10，安裝于車體側(cè)的懸架裝置中的轉(zhuǎn)向節(jié)28上。專侖轂圈2在中心部具有通孔23,穿過均速聯(lián)軸節(jié)24中的一個(gè) 聯(lián)軸節(jié)部件的聯(lián)軸節(jié)外圈25的桿部25a。在桿部25a的前端的陽 螺紋部中擰入螺母26,由此，在該螺母26和聯(lián)軸節(jié)外圈25的臺(tái) 階面25b之間，輪轂圈2和內(nèi)圏3沿軸向緊固。在輪轂法蘭22中， 開設(shè)有壓入輪轂螺栓8的螺栓插孔11,與輪轂法蘭22重合的制動(dòng) 部件和輪胎輪(均在圖中未示出)通過與輪轂螺栓8螺合的輪轂螺 母(圖中未示出)，安裝于輪轂法蘭22上。另外，輪轂圈2也為下述的類型，其中，比如，像圖3所示 的那樣，在比輪轂圈2的內(nèi)圈嵌合面2a更靠近端部的一側(cè)，設(shè)置 按壓內(nèi)圏3的幅面的法蘭狀的壓緊部2f,通過該壓緊部2f,沿軸 向?qū)?nèi)圈3緊固。此外，輪轂圏2像圖所示的那樣，也可不具有小凸緣。像圖l(B)以放大方式所示的那樣，在輪轂圏2的大凸緣面2d 和軌道面2b之間的角部，設(shè)置由圓周槽形成的小直徑部2e。該小 直徑部2e由剖面呈圓弧狀的槽形成。輪轂圏2為碳素鋼制(相當(dāng)于JIS規(guī)格的S40C S80C),在從 其外徑側(cè)的表面部中的內(nèi)圈嵌合面2a到法蘭部22的根部的部分， 通過熱處理而形成規(guī)定深度的硬化層20。該熱處理為比如高頻淬 火。在該熱處理后，在輪轂圏2的大凸緣面2d和軌道面2b之間 的小直徑部2e的內(nèi)面，進(jìn)行作為切削的 一種的車削，或進(jìn)行研磨 加工。即，小直徑部2e通過車削而加工形成，但是，在上述熱處 理之后，進(jìn)行車削精加工或研磨精加工。如果采用本方案的車輪用軸承裝置，由于在輪轂圈2的表面 部的4九道面2b到4侖轂法蘭部22的才艮部的部分，形成熱處理的硬_ 化層20，故輪穀2的強(qiáng)度提高。由于硬化層20在本實(shí)例的場(chǎng)合， 在內(nèi)圈嵌合面2a的范圍內(nèi)形成，故輪轂圈2的強(qiáng)度進(jìn)一步增加。還有，在輪轂圈2的大凸緣面2d和軌道面2b之間的小直徑 部2e的內(nèi)面，在形成硬化層20之后，進(jìn)行車削加工或研磨加工， 由此，在研磨加工的場(chǎng)合，改善小直徑部2e內(nèi)的表面粗糙度，另 外，通過車削或研磨加工，使硬化層20產(chǎn)生壓縮殘留應(yīng)力。由此， 輪毅圈2的反復(fù)疲勞強(qiáng)度提高。上述大凸緣面2d和內(nèi)圏軌道面2b 之間的小直徑部2e為位于輪轂法蘭部22的根部，作用有較大的 彎矩荷載的部位，另外因小直徑部2e的剖面R小，產(chǎn)生應(yīng)力集中 的部位，通過像上述那樣施加壓縮殘留應(yīng)力，可通過抵消的方式 減緩作為張拉應(yīng)力而集中發(fā)生的應(yīng)力。由此，伴隨硬化層20的形 成，可謀求輪轂圏2的反復(fù)疲勞的強(qiáng)度的提高。此外，在本實(shí)施方式中，由于上述小直徑部2e為剖面呈半圓 狀的槽，故可更進(jìn)一步減緩集中于輪轂法蘭22的根部的應(yīng)力。再有，由于硬化層20為高頻淬火，故淬火處理簡(jiǎn)單，硬化層 20的深度、處理范圍的調(diào)整可簡(jiǎn)單地進(jìn)行。表1表示發(fā)明產(chǎn)品(實(shí)施方式產(chǎn)品)和過去產(chǎn)品的反復(fù)疲勞極 限的數(shù)據(jù)。實(shí)施方式品為在硬化層20的高頻熱處理的形成后，對(duì) 小直徑部2e內(nèi)部進(jìn)行研磨精加工的實(shí)例。過去產(chǎn)品為對(duì)小直徑部2e進(jìn)行車削精加工后，進(jìn)行硬化層20的高頻熱處理而形成的產(chǎn) 實(shí)施方式品和過去產(chǎn)品就其它方面來i兌，是相同的。 (表1)反復(fù)疲勞極限試驗(yàn)數(shù)據(jù)類型疲勞極限(MPa)高頻熱處理后，研磨精加工(發(fā)明產(chǎn)品)830車削精加工后，高頻熱處理(過去產(chǎn)品)560像該表1所示的那樣而知道，在已有制品中，疲勞極限為560MPa,但是，在實(shí)施方式制品中，疲勞極限進(jìn)一步提高到 830MPa,熱處理后的研磨精加工對(duì)于疲勞強(qiáng)度的提高是有效的。圖2(A)、圖2(B)表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式。該車輪用軸承 裝置適用于從動(dòng)輪用，在圖l(A)、圖l(B)所示的第1實(shí)施方式中， 輪穀2不具有通孔23。另外，內(nèi)側(cè)排的圓錐滾子5的大端面所接 觸的大凸緣面4d設(shè)置于外圏4上。輪轂2不具有大凸緣面。此外， 在輪轂圏2上，與圖1(A)、圖l(B)的實(shí)施方式相同，形成熱處理 的硬化層20，雖然關(guān)于這一點(diǎn)的圖示省略。像圖2(B)以放大方式所示的那樣，在外圈4的大凸緣面4d和 外圈軌道面4b之間的角部，設(shè)置由圓周槽形成的小直徑部4e。該 小直徑部4e由截面呈圓弧狀的槽形成。外圈4與輪轂圈2相同，為碳素鋼制(相當(dāng)于JIS規(guī)格的S40C ~ S80C),在從該內(nèi)徑側(cè)的表面部中的各軌道面4b，到密封件安裝部 附近的范圍或整體上，形成熱處理的規(guī)定深度的硬化層20A。該 熱處理比如為高頻淬火。在該熱處理后，對(duì)外圈4的大凸緣面4d 與軌道面4b之間的小直徑部4e的內(nèi)面進(jìn)行研磨加工。即，小直 徑部4e通過車削而加工，^旦是，在上述熱處理之后，進(jìn)行研磨精加工。另外，在本實(shí)施方式中，內(nèi)圈3與圖3的變形實(shí)例相同，通 過設(shè)置于輪轂圏2上的壓緊部2f而固定于輪轂圈2上。圖2(A)、 圖2(B)的實(shí)施方式的其它的結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方式相同。如果采用該方案的車輪用軸承裝置，由于在外圏4的大凸緣 面4d和外圏軌道面4b之間的小直徑部4e的內(nèi)面，在硬化層20A 的形成之后進(jìn)行研磨加工，故改善小直徑部4e內(nèi)的表面粗糙度， 另外，通過研磨加工使硬化層20A產(chǎn)生壓縮殘留應(yīng)力。由此，外 圈4的反復(fù)疲勞強(qiáng)度提高。圖4表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式。該圖4為圖3中的IV部的 放大剖視圖。本實(shí)施方式為與圖l(A)、圖l(B) —起說明的第1實(shí) 施方式的部分放大剖視圖。在本實(shí)施方式中，在高頻淬火等的熱 處理的硬化層20的形成之后，通過研磨或切削加工，形成設(shè)置于 輪轂圈2的大凸緣面2d和軌道面2b之間的圓周槽狀的小直徑部 2e。即，未在形成硬化層29之前形成小直徑部2e,在形成硬化層 20之后形成小直徑部2e。通過該研磨或切削加工，使硬化層20 的表面產(chǎn)生壓縮殘留應(yīng)力。小直徑部2e的深度小于硬化層20的 深度。本實(shí)施方式的其它的方案與圖3的實(shí)施方式相同。此外， 其它的方案也可與圖l(A)、圖l(B)的實(shí)施方式相同。像這樣，在形成硬化層20之后，即使在通過研磨或切削加工 形成小直徑部2e的情況下，對(duì)硬化層20的表面施加壓縮殘留應(yīng) 力。由此，輪轂2的反復(fù)疲勞強(qiáng)度提高。在上述大凸緣面2d和軌 道面2b之間的小直徑部2e為位于輪轂法蘭22的根部，作用較大 的彎矩荷載的部位，另外，為因小直徑部2e的截面R小而產(chǎn)生應(yīng) 力集中的部位，但是，通過像上述那樣，施加壓縮殘留應(yīng)力，可 通過抵消方式減小拉應(yīng)力集中地產(chǎn)生的應(yīng)力。由此，伴隨硬化層20的形成，可謀求輪轂圏2的反復(fù)疲勞的強(qiáng)度的提高。在對(duì)小直 徑部2e進(jìn)^亍研磨加工的場(chǎng)合，還改善小直徑部2e內(nèi)的表面相4造 度，反復(fù)疲勞強(qiáng)度進(jìn)一步提高。由于小直徑部2e的深度比硬化層20的深度小，故沒有硬化 層20為小直徑部2e切斷，其強(qiáng)度降低的情況。另外，同樣在圖2(A)、圖2(B)所示的外圏4中，也可在由大 凸緣面4d和軌道面4b之間的角部的圓周槽形成的小直徑部4e中， 硬化層20A的形成之后，通過研磨或切削加工使硬化層20的表面 產(chǎn)生壓縮殘留應(yīng)力。如上所述，參照附圖，對(duì)適合的實(shí)施例進(jìn)行了說明，但是， 如果是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在觀看本說明書之后，容易在顯 然的范圍內(nèi)想到各種變更和修改方案。于是，這樣的變更和修改解釋為由權(quán)利要求確定的發(fā)明的范 圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種車輪用軸承裝置，其中，輪轂圈在一端外周具有嵌合多排圓錐滾子軸承的一排的內(nèi)圈的內(nèi)圈嵌合面，按照與該內(nèi)圈嵌合面并列的方式具有另一排的軌道面，并且在另一端具有輪轂法蘭，該輪轂圈和內(nèi)圈與外圈中的相對(duì)的軌道面之間介設(shè)由護(hù)圈保持的多排圓錐滾子，上述輪轂圈或外圈具有與上述軌道面的輪轂法蘭側(cè)鄰接、上述圓錐滾子的大端面所接觸的大凸緣面，沿該大凸緣面和軌道面的角部具有由周向槽形成的小直徑部，在從碳素鋼制的上述輪轂圈或外圈的表面部的至少上述軌道面到輪轂法蘭的根部的部分，設(shè)置熱處理的硬化層；在上述硬化層的上述小直徑部?jī)?nèi)的表面進(jìn)行切削或研磨加工，由此，使該硬化層產(chǎn)生壓縮殘留應(yīng)力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪用軸承裝置，其中，代替在上述 硬化層的小直徑部?jī)?nèi)的表面上進(jìn)行切削或研磨加工的方式，通過 借助上述硬化層的形成后的研磨或切削加工而形成上述小直徑部 的方式，使上述硬化層的表面產(chǎn)生壓縮殘留應(yīng)力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輪用軸承裝置，其中，上述小直徑 部淺于上述硬化層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪用軸承裝置，其中，由上述周向 槽形成的小直徑部為截面呈半圓形狀槽。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪用軸承裝置，其中，上述硬化層 為經(jīng)過作為上述熱處理的高頻淬火而形成的層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪用軸承裝置，其中，上述硬化層 設(shè)置于從上述輪轂圈的內(nèi)圈嵌合面，經(jīng)過軌道面到輪轂法蘭的根 部的部分。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可減輕在輪轂圈的小直徑部處產(chǎn)生的應(yīng)力集中，可謀求反復(fù)疲勞強(qiáng)度的提高的第3代的車輪用軸承裝置。在從在碳素鋼制的輪轂圈(2)的表面部的至少軌道面(2a)，到法蘭根部的部分，設(shè)置熱處理的硬化層(20)。沿硬化層(20)的軌道面(2b)和滾子(5)的端面所接觸的大凸緣面(2d)的角部，設(shè)置由周向槽形成的小直徑部(2e)。該小直徑部(2e)通過車削加工而形成，在形成硬化層(20)后，通過對(duì)內(nèi)面進(jìn)行切削或研磨加工，在硬化層(20)中施加壓縮殘留應(yīng)力。
文檔編號(hào)F16C33/62GK101258334SQ200680032829
公開日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2006年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月9日
發(fā)明者大槻壽志, 藤村啟 申請(qǐng)人:Ntn株式會(huì)社