特許第6620444号(P6620444)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6620444
(24)【登録日】2019年11月29日
(45)【発行日】2019年12月18日
(54)【発明の名称】軌道輪及び車両用軸受の製造方法
(51)【国際特許分類】
   F16C 33/64 20060101AFI20191209BHJP
   F16C 19/18 20060101ALI20191209BHJP
   F16C 33/62 20060101ALI20191209BHJP
   B60B 35/02 20060101ALI20191209BHJP
【FI】
   F16C33/64
   F16C19/18
   F16C33/62
   B60B35/02 L
【請求項の数】5
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2015-143969(P2015-143969)
(22)【出願日】2015年7月21日
(65)【公開番号】特開2017-25996(P2017-25996A)
(43)【公開日】2017年2月2日
【審査請求日】2018年6月15日
(73)【特許権者】
【識別番号】000001247
【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト
(74)【代理人】
【識別番号】100125704
【弁理士】
【氏名又は名称】坂根 剛
(74)【代理人】
【識別番号】100104444
【弁理士】
【氏名又は名称】上羽 秀敏
(74)【代理人】
【識別番号】100112715
【弁理士】
【氏名又は名称】松山 隆夫
(74)【代理人】
【識別番号】100120662
【弁理士】
【氏名又は名称】川上 桂子
(74)【代理人】
【識別番号】100195903
【弁理士】
【氏名又は名称】植木 博子
(72)【発明者】
【氏名】デーアス ベーバリ
(72)【発明者】
【氏名】吉岡 祐一
(72)【発明者】
【氏名】山根 伸志
【審査官】 藤村 聖子
(56)【参考文献】
【文献】 特開2013−112011(JP,A)
【文献】 特開2008−128420(JP,A)
【文献】 特開2007−186109(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F16C 19/00−19/56
F16C 33/30−33/66
B60B 35/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両用軸受の軌道輪の製造方法であって、
内周面又は外周面に軌道面を有する鋼製の軌道部材を準備する工程と、
前記軌道部材の内周面及び外周面のうち前記軌道面を有しない面に、軽合金を含む材料を鋳込んで軽合金部を形成する工程と、
形成された前記軽合金部を前記軽合金の融点以下の温度に設定された冷媒を用いて冷却しながら、前記軌道面に高周波焼入れを施す工程と、
を備える、軌道輪の製造方法。
【請求項2】
請求項1に記載の軌道輪の製造方法であって、
前記軽合金部は、表面に凹凸形状を有する、軌道輪の製造方法。
【請求項3】
請求項2に記載の軌道輪の製造方法であって、
前記軌道部材は、内周面に前記軌道面を有し、
前記軽合金部は、
前記軌道部材の外周面を覆う筒状部と、
前記筒状部の外周面から径方向外方に突出するフランジ部と、
前記フランジ部を支持するように前記フランジ部の表面に配置されるリブ部と、
を含む、軌道輪の製造方法。
【請求項4】
車両用軸受の軌道輪の製造方法であって、
内周面に軌道面を有する鋼製の軌道部材を準備する工程と、
前記軌道部材の前記軌道面を有しない外周面に、軽合金を含む材料を鋳込んで軽合金部を形成する工程と、
形成された前記軽合金部を冷却しながら、前記軌道面に高周波焼入れを施す工程と、
を備え、
前記軽合金部は、表面に凹凸形状を有し、
前記軽合金部は、
前記軌道部材の外周面を覆い、径方向内方に窪む凹部及び/又は径方向の貫通孔を有する筒状部と、
前記筒状部の外周面から径方向外方に突出するフランジ部と、
を含む、軌道輪の製造方法。
【請求項5】
車両用軸受の製造方法であって、
軌道輪としての外輪及び内軸を製造する工程と、
前記内軸の外周に前記外輪を配置するとともに前記内軸と前記外輪との間に複数の転動体を配置して組み立てる工程と、
を備え、
前記外輪及び前記内軸の少なくとも一方は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の軌道輪の製造方法によって製造される、車両用軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、軌道輪及び軸受の製造方法に関する。より詳しくは、車両用軸受の軌道輪の製造方法、及び当該製造方法によって製造された軌道輪を用いた車両用軸受の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、ハブユニットと称される車両用軸受は、一対の軌道輪と、複数の転動体とを備えている。一方の軌道輪は、内周面に軌道面を有する。他方の軌道輪は、外周面に軌道面を有する。一対の軌道輪は、軌道面同士が対向するように同軸に配置される。互いに対向する軌道面には、複数の転動体が配置される。
【0003】
近年、ハブユニットを軽量化するための様々な技術が提案されている。例えば、特許文献1には、外側部材及び内側部材を備えるハブユニットが開示されている。外側部材は、内側部材の外周に配置される。外側部材の一部は非鉄金属製である。より詳細には、外側部材において、軌道面を含む外輪は鋼で構成され、外輪の外周に配置される外枠部材は軽合金複合材料で構成されている。このため、外側部材及びハブユニットが軽量化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2012−87917号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1において、外側部材は、軽合金複合材料を外輪の外周に鋳込んで外枠部材を形成した後、外輪の軌道面に対して高周波焼入れを施すことによって製造される。しかしながら、このような製造方法では、高周波焼入れの際、高周波焼入れの熱が外輪を介して外枠部材に伝達されるため、一旦形成された外枠部材が溶融してしまうという問題が生じ得る。
【0006】
本開示は、軌道輪に含まれる軽合金部が形成後に溶融するのを抑制することができる車両用軸受の軌道輪及び車両用軸受の各製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示に係る車両用軸受の軌道輪の製造方法は、内周面又は外周面に軌道面を有する鋼製の軌道部材を準備する工程と、軌道部材の内周面及び外周面のうち軌道面を有しない面に、軽合金を含む材料を鋳込んで軽合金部を形成する工程と、形成された軽合金部を冷却しながら、軌道面に高周波焼入れを施す工程とを備える。
【0008】
本開示に係る車両用軸受の製造方法は、軌道輪としての外輪及び内軸を製造する工程と、内軸の外周に外輪を配置するとともに内軸と外輪との間に複数の転動体を配置して組み立てる工程とを備える。外輪及び内軸の少なくとも一方は、上記軌道輪の製造方法によって製造される。
【発明の効果】
【0009】
本開示に係る車両用軸受の軌道輪及び車両用軸受の各製造方法によれば、軌道輪に含まれる軽合金部が形成後に溶融するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1図1は、第1実施形態に係る車両用軸受の縦断面図である。
図2A図2Aは、図1に示す軸受に含まれる外輪の製造方法の一工程を示す図である。
図2B図2Bは、図1に示す軸受に含まれる外輪の製造方法において、図2Aに示す工程の後に行われる工程を示す図である。
図2C図2Cは、図1に示す軸受に含まれる外輪の製造方法において、図2Bに示す工程の後に行われる工程を示す図である。
図2D図2Dは、図1に示す軸受に含まれる外輪の製造方法において、図2Cに示す工程の後に行われる工程を示す図である。
図3図3は、第1実施形態の変形例に係る外輪の部分斜視図である。
図4図4は、第1実施形態の他の変形例に係る外輪の部分斜視図である。
図5図5は、図4に示す外輪の部分縦断面図である。
図6図6は、第2実施形態に係る車両用軸受の縦断面図である。
図7A図7Aは、図6に示す軸受に含まれる内軸の製造方法の一工程を示す図である。
図7B図7Bは、図6に示す軸受に含まれる内軸の製造方法において、図7Aに示す工程の後に行われる工程を示す図である。
図7C図7Cは、図6に示す軸受に含まれる内軸の製造方法において、図7Bに示す工程の後に行われる工程を示す図である。
図7D図7Dは、図6に示す軸受に含まれる内軸の製造方法において、図7Cに示す工程の後に行われる工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
実施形態に係る車両用軸受の軌道輪の製造方法は、内周面又は外周面に軌道面を有する鋼製の軌道部材を準備する工程と、軌道部材の内周面及び外周面のうち軌道面を有しない面に、軽合金を含む材料を鋳込んで軽合金部を形成する工程と、形成された軽合金部を冷却しながら、軌道面に高周波焼入れを施す工程とを備える。
【0012】
上記軌道輪の製造方法では、軌道輪の軽量化のため、軽合金を含む材料によって軽合金部が軌道部材に形成される。軽合金部が形成された後、高周波焼入れによって軌道部材の軌道面が硬化される。高周波焼入れは、形成された軽合金部を冷却しながら行われる。このため、高周波焼入れの間、軌道部材を伝達する高周波焼入れの熱によって軽合金部の温度が上昇するのを抑制することができる。よって、軽合金部が形成後に溶融するのを抑制することができる。
【0013】
軽合金部は、表面に凹凸形状を有していてもよい。
【0014】
表面に凹凸形状を有する軽合金部は、凹凸形状を有しない軽合金部と比較して、表面積が大きくなり、熱伝達率が向上する。このため、高周波焼入れ中の軽合金部の冷却を効率的に行うことができる。よって、一旦形成された軽合金部が高周波焼入れの熱によって溶融するのをより確実に抑制することができる。
【0015】
軌道部材は、内周面に軌道面を有していてもよい。軽合金部は、筒状部と、フランジ部と、リブ部とを含むことができる。筒状部は、軌道部材の外周面を覆う。フランジ部は、筒状部の外周面から径方向外方に突出する。リブ部は、フランジ部を支持するようにフランジ部の表面に配置される。
【0016】
軽合金部の一部であるフランジ部の表面にリブ部を設けることにより、軽合金部の表面積が大きくなり、軽合金部の熱伝達率が向上する。よって、軌道面に高周波焼入れが施されている間、軽合金部を効率的に冷却することができ、軽合金部の溶融をより確実に抑制することができる。また、フランジ部をリブ部によって支持することにより、フランジ部の強度を向上させることができる。
【0017】
軌道部材は、内周面に軌道面を有していてもよい。この場合、軽合金部は、筒状部と、フランジ部とを含んでいてもよい。筒状部は、軌道部材の外周面を覆う。筒状部は、径方向内方に窪む凹部及び/又は径方向の貫通孔を有する。フランジ部は、筒状部の外周面から径方向外方に突出する。
【0018】
軽合金部の一部である筒状部に凹部及び貫通孔の少なくとも一方を設けることにより、軽合金部の表面積が大きくなり、軽合金部の熱伝達率が向上する。よって、軌道面に高周波焼入れが施されている間、軽合金部を効率的に冷却することができ、軽合金部の溶融をより確実に抑制することができる。
【0019】
筒状部と軌道部材との境界部分は、高周波焼入れの熱が伝達しやすく、特に溶融しやすい。しかしながら、径方向の貫通孔を筒状部に設ければ、貫通孔を介して、筒状部と軌道部材との境界部分に直接冷媒を供給することが可能となる。径方向内方に窪む凹部を筒状部に設けた場合も、凹部を介して、筒状部と軌道部材との境界部分の近傍まで冷媒を到達させることができる。よって、このような凹部及び/又は貫通孔によれば、筒状部と軌道部材との境界部分を効果的に冷却することができ、当該部分の溶融を効果的に抑制することができる。
【0020】
実施形態に係る車両用軸受の製造方法は、軌道輪としての外輪及び内軸を製造する工程と、内軸の外周に外輪を配置するとともに内軸と外輪との間に複数の転動体を配置して組み立てる工程とを備える。外輪及び内軸の少なくとも一方は、上記軌道輪の製造方法によって製造される。
【0021】
上記車両用軸受の製造方法では、軌道輪としての外輪及び内軸の少なくとも一方は、上記実施形態に係る軌道輪の製造方法によって製造される。つまり、外輪及び/又は内軸を製造する際、軌道面に対する高周波焼入れは、軌道部材に形成されている軽合金部を冷却しながら行われる。よって、外輪及び/又は内軸において、高周波焼入れの熱によって軽合金部が形成後に溶融するのを抑制することができる。
【0022】
<実施形態>
以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。図中同一及び相当する構成については同一の符号を付し、同じ説明を繰り返さない。説明の便宜上、各図において、構成を簡略化又は模式化して示したり、一部の構成を省略して示したりする場合がある。
【0023】
[第1実施形態]
(全体構成)
図1は、直線X1を通る平面で第1実施形態に係る車両用軸受10を切断した断面図である。直線X1は、軸受10の軸心である。以下、直線X1が延びる方向を軸受10の軸方向又は単に軸方向と称する。軸受10において、車両に取り付けたときに車体に近い方をインナ側、車体から遠い方をアウタ側と称する。
【0024】
図1に示す車両用軸受10は、ハブユニットとも称される。軸受10は、外輪11と、内軸12と、複数の転動体13,14と、シール部材15,16とを備える。外輪11及び内軸12は、軸受10に含まれる一対の軌道輪である。
【0025】
外輪11は、軌道部材111と、軽合金部112とを備える。軌道部材111は、直線X1を軸心とする筒状をなす。軽合金部112は、軌道部材111の外周に配置される。
【0026】
軌道部材111は、内周面に軌道面111a,111bを有する。軌道面111a,111bは、それぞれ、直線X1を軸心とする環状面である。軌道面111aは、軌道面111bよりもインナ側に配置されている。
【0027】
軌道部材111は、鋼製である。すなわち、軌道部材111は、鉄合金で構成されている。軌道部材111は、例えば、S55C等の炭素鋼や、SUJ2等の高炭素クロム軸受鋼で構成することができる。
【0028】
軽合金部112は、軌道部材111の外周面に設けられている。軌道部材111の外周面は、軌道面111a,111bを有しない面である。軽合金部112は、筒状部112aと、フランジ部112bとを含む。
【0029】
筒状部112aは、直線X1を軸心とする。筒状部112aは、軌道部材111の外周面を覆うように、軌道部材111と同軸に配置される。第1実施形態において、筒状部112aの軸方向の長さは、軌道部材111の軸方向の長さよりも長い。このため、筒状部112aは、軌道部材111の外周面の全体を覆っている。ただし、筒状部112aは、軌道部材111の外周面の少なくとも一部を覆っていればよい。
【0030】
フランジ部112bは、筒状部112aの外周面から径方向外方に突出する。フランジ部112bは、直線X1を軸心とする概略環状をなす。フランジ部112bは、締結孔112hを有する。図1には表れていないが、フランジ部112bには、複数の締結孔112hが設けられている。フランジ部112bには、各締結孔112h及びボルトやナット等の締結部材を利用して、懸架装置(図示略)が取り付けられる。
【0031】
軽合金部112は、軽合金を含む材料(以下、軽合金材料という)で構成されている。軽合金としては、例えば、アルミニウム合金やマグネシウム合金、チタン合金等が挙げられる。軽合金は、例えば、CFRP(炭素繊維強化プラスチック)や、MMC(金属マトリクス複合材)等、軽合金以外の材料と組み合わせて用いることもできる。すなわち、軽合金部112は、その全部が軽合金で構成されていてもよいし、軽合金とその他の材料とによって構成されていてもよい。
【0032】
内軸12は、本体部121と、フランジ部122とを備える。内軸12は、外輪11の軌道部材111と同様、軸受鋼で構成することができる。
【0033】
本体部121は、直線X1を軸心とする概略柱状をなすが、その一部が中空である。具体的には、本体部121は、インナ側及びアウタ側の各端面に凹部が形成されている。本体部121は、外輪11に挿入されている。本体部121は、外周面に軌道面121aを有する。軌道面121aは、直線X1を軸心とする環状面である。軌道面121aは、外輪11が有する軌道面111bと対向する。
【0034】
本体部121のインナ側の端部の外周には、内輪17が装着されている。内輪17は、直線X1を軸心とする筒状をなす。内輪17の外周面には、軌道面17aが設けられている。軌道面17aは、直線X1を軸心とする環状面である。軌道面17aは、外輪11が有する軌道面111aと対向する。
【0035】
フランジ部122は、本体部121の外周面から径方向外方に突出する。フランジ部122は、直線X1を軸心とする概略環状をなす。フランジ部122は、締結孔122hを有する。図1には表れていないが、フランジ部122には、複数の締結孔122hが設けられている。フランジ部122には、各締結孔122h及びボルトやナット等の締結部材を利用して、ディスクホイール(図示略)やブレーキディスク(図示略)等が取り付けられる。
【0036】
外輪11の内周面と内軸12の外周面との間には、軸受内部空間S1が形成されている。複数の転動体13,14は、軸受内部空間S1に配置されている。より具体的には、複数の転動体13は、外輪11の軌道部材111が有する軌道面111aと、内輪17が有する軌道面17aとに接触して配置される。複数の転動体14は、軌道部材111が有する軌道面111bと、内軸12の本体部121が有する軌道面121aとに接触して配置される。
【0037】
シール部材15,16は、軸受内部空間S1を密封する。シール部材15,16は、それぞれ、直線X1を軸心とする概略環状をなす。シール部材15は、軸受内部空間S1のインナ側の端部を封鎖する。シール部材16は、軸受内部空間S1のアウタ側の端部を封鎖する。
【0038】
(製造方法)
以下、上述のように構成された車両用軸受10の製造方法について説明する。ただし、軸受10の製造方法は、以下で説明する態様に限定されるものではない。
【0039】
軸受10の製造方法は、外輪11及び内軸12をそれぞれ製造する工程と、複数の転動体13,14、シール部材15,16、及び内輪17を準備する工程と、各部材を組み立てる工程とを含む。各部材を組み立てる工程では、内軸12の外周に外輪11を配置するとともに、内軸12と外輪11との間に複数の転動体13,14を配置する。より詳細には、内軸12をインナ側の端から内輪17に圧入した後、内軸12のインナ側の端部をかしめることで内軸12に内輪17を装着する。さらに、内軸12及び内輪17の外周に転動体13,14及び外輪11を配置する。その後、シール部材15,16によって軸受内部空間S1を密封する。
【0040】
第1実施形態では、外輪11を製造する方法について特に詳しく説明する。図2A図2Dは、図1に示す外輪11を製造するための各工程を説明する図である。ただし、図2A図2Dに示す各工程は、あくまで一例である。
【0041】
図2Aに示すように、まず、軌道部材111を準備する。軌道部材111は、例えば、軸受鋼を切削加工することによって作製される。
【0042】
続いて、図2Bに示すように、軌道部材111の外周面に軽合金材料を鋳込んで軽合金部112を形成する。具体的には、軌道部材111の周りに、軽合金部112の形状に応じた型3を配置する。型3は、複数の部分3a〜3hに分割された分割型である。溶融させた軽合金材料を型3内に流し込み、軽合金部112を成形する。その後、軌道部材111及び軽合金部112の周りから型3を取り除く。
【0043】
型3に流し込まれる軽合金材料の温度(鋳込温度)は、使用する軽合金材料の融点等に応じて適宜決定することができる。例えば、軽合金材料がアルミニウム合金を主体とする材料である場合、鋳込温度は約730℃とすることができる。軽合金材料を鋳込む際、軌道部材111の温度もある程度高くする必要がある。例えば、軽合金材料がアルミニウム合金を主体とする材料である場合、軌道部材111は、少なくとも200℃〜300℃まで加熱される。
【0044】
特に図示しないが、型3は、フランジ部112bの各締結孔112hに対応する形状を有していてもよい。この場合、軽合金部112の鋳込み成形工程で各締結孔112hが形成される。型3が各締結孔112hに対応する形状を有しない場合、鋳込み成形工程よりも後の工程で、フランジ部112bを機械加工して各締結孔112hを形成すればよい。
【0045】
次に、図2Cに示すように、軌道部材111の軌道面111a,111bに高周波焼入れを施す。具体的には、軌道部材111の内部に高周波装置4を配置し、高周波装置4が発生させる高周波の交流電流によって軌道面111a,111bの誘導加熱を行う。これにより、軌道面111a,111bに硬化層が形成される。特に限定されるものではないが、高周波焼入れの温度は、例えば、900℃程度とすることができる。
【0046】
軌道面111a,111bに対する高周波焼入れは、軌道部材111の外周面に形成された軽合金部112を冷却しながら行われる。軽合金部112は、高周波焼入れ工程の間、連続して冷却されることが好ましい。ただし、高周波焼入れ工程の間の軽合金部112の冷却は、断続的に行うこともできる。
【0047】
図2Cでは、軽合金部112の外周に水をかけることにより、軽合金部112が冷却されている。ただし、軽合金部112を冷却する方法は、水冷に限られない。例えば、水以外の液体による液冷や空冷で軽合金部112を冷却することもできる。あるいは、磁気冷却等で軽合金部112を冷却してもよい。
【0048】
軽合金部112の冷却に使用される液体や気体等の冷媒の温度は、軽合金部112が含有する軽合金の融点以下に設定される。冷媒の温度は、軽合金部112の温度が軽合金の融点に達するのを防止するため、軽合金の融点よりも所定温度低いことがより好ましい。例えば、冷媒の温度は、軽合金部112が含有する軽合金の融点よりも1℃低く設定することができる。
【0049】
図2Cでは、軽合金部112に対し、軸方向の一方側から冷媒である水が供給されている。しかしながら、冷媒は、軽合金部112の全体に均一に供給されてもよい。ただし、少なくとも、軽合金部112において軌道面111a,111bと対応する部分、つまり軸方向の位置が軌道面111a,111bと実質的に一致する部分には、冷媒が直接供給されることが好ましい。
【0050】
高周波焼入れによって軌道面111a,111bに硬化層を形成した後、図2Dに示すように、軌道部材111の内部から高周波装置4を取り除く。その後、必要に応じて軌道面111a,111bの研磨や研削を行う。これにより、外輪11が完成する。
【0051】
(第1実施形態の効果)
第1実施形態では、外輪11の製造に際し、軌道部材111に形成された軽合金部112を冷却しながら、軌道面111a,111bに対して高周波焼入れを施している。このため、軌道部材111を伝達する高周波焼入れの熱により、軽合金部112が高温になるのを抑制することができる。よって、一旦形成された軽合金部112を溶融させることなく、軽合金部112により軽量化された外輪11及び軸受10を製造することができる。
【0052】
(第1実施形態の変形例)
軽合金部112の形状を工夫することにより、高周波焼入れ工程での軽合金部112の冷却効果をより向上させることができる。例えば、鋳込み成形工程(図2B)において、表面に凹凸形状を有する軽合金部112を形成してもよい。この場合、凹凸形状によって軽合金部112の表面積が大きくなり、軽合金部112の熱伝達率が高くなる。このため、高周波焼入れ工程において軽合金部112をより効率的に冷却することが可能となり、軽合金部112の溶融をより確実に抑制することができる。
【0053】
ここでの凹凸形状は、冷却効率を高めるために意図的に形成される付加的な形状を意味し、外輪11において機能上必須の形状を含まない。例えば、筒状部112aから突出するフランジ部112bは、懸架装置等を取り付けるために必須の形状であり、冷却効率を高めるために意図的に形成された凹凸形状ではない。凹凸形状には、軽合金部112の表面の一部を窪ませたり出っ張らせたりすることによって得られる形状だけではなく、軽合金部112に孔を設けることによって得られる形状等も含まれる。
【0054】
以下、表面に凹凸形状を有する軽合金部の具体例について、図3図5を参照しつつ説明する。
【0055】
第1実施形態の変形例に係る外輪11Aを図3に示す。図3は、軸心を通る平面で切断された外輪11Aを部分的に示す斜視図である。
【0056】
外輪11Aは、第1実施形態と異なる形状の軽合金部112Aを有する。よって、鋳込み成形工程(図2B)では、軽合金部112Aに対応する型(図示略)が使用される。
【0057】
軽合金部112Aは、第1実施形態と同様に、筒状部112Aaと、フランジ部112Abとを含む。軽合金部112Aは、さらに、複数のリブ部112Acを含んでいる。
【0058】
複数のリブ部112Acは、フランジ部112Abのアウタ側の表面に配置されている。複数のリブ部112Acは、軽合金部112Aの周方向に並んでいる。複数のリブ部112Acは、等間隔に配置されている。ただし、複数のリブ部112Acは、不等間隔に配置されていてもよい。
【0059】
各リブ部112Acは、フランジ部112Abをアウタ側から支持するように形成される。より詳細には、各リブ部112Acは、フランジ部112Abのアウタ側の表面と筒状部112Aaの外周面とを連結するように形成されている。各リブ部112Acは、フランジ部112Abのアウタ側の表面の外周縁部から筒状部112Aaの外周面まで延びている。このような各リブ部112Acにより、フランジ部112Abを補強し、フランジ部112Abの強度を向上させることができる。
【0060】
リブ部112Acの数、大きさ、及び/又は形状は、特に限定されるものではない。例えば、凹凸形状を有しない第1実施形態の軽合金部112の表面積に対し、軽合金部112Aの表面積が30%以上増加するように、リブ部112Acの数、大きさ、及び/又は形状を決定することができる。
【0061】
軽合金部112Aに複数のリブ部112Acを設けることにより、軽合金部112Aの表面積が第1実施形態の軽合金部112の表面積よりも大きくなり、軽合金部112Aの熱伝達率が向上する。よって、高周波焼入れ工程の間、軽合金部112Aの表面に供給される冷媒によって軽合金部112Aを効率的に冷却することができる。その結果、一旦形成された軽合金部112Aが溶融するのをより確実に抑制することができる。
【0062】
第1実施形態の他の変形例に係る外輪11Bを図4及び図5に示す。図4は、軸心を通る平面で切断された外輪11Bを部分的に示す斜視図である。図5は、軸心(直線X1)を通る平面で切断された外輪11Bの半分を示す断面図である。
【0063】
外輪11Bは、第1実施形態と異なる形状の軽合金部112Bを有する。よって、鋳込み成形工程(図2B)では、軽合金部112Bに対応する型(図示略)が使用される。
【0064】
軽合金部112Bは、筒状部112Baと、フランジ部112Bbとを含む。軽合金部112Bは、筒状部112Baの構成が第1実施形態の軽合金部112と異なる。
【0065】
筒状部112Baは、複数の貫通孔112Bc,112Bdを有する。複数の貫通孔112Bc,112Bdは、それぞれ、筒状部112Baを径方向に貫通する。複数の貫通孔112Bc,112Bdは、それぞれ、軌道面111a,111bと対応する位置において、筒状部112Baの周方向に並んでいる。つまり、複数の貫通孔112Bcは、軌道面111aに沿って配置されている。複数の貫通孔112Bdは、軌道面111bに沿って配置されている。
【0066】
貫通孔112Bc,112Bdの数、大きさ、形状、位置、及び/又は間隔は、特に限定されるものではない。図4では、各貫通孔112Bc,112Bdの形状は正円形状であるが、例えば、楕円形状や多角形状等であってもよい。また、貫通孔112Bc,112Bdの数は、複数でなくてもよい。さらに、図4では、複数の貫通孔112Bc,112Bdは、それぞれ等間隔に配置されているが、不等間隔に配置されていてもよい。
【0067】
軽合金部112Bに複数の貫通孔112Bc,112Bdを設けることにより、軽合金部112Bの表面積は、第1実施形態の軽合金部112の表面積よりも大きくなり、軽合金部112Bの熱伝達率が向上する。よって、高周波焼入れ工程の間、軽合金部112Bの表面に供給される冷媒によって軽合金部112Bを効率的に冷却することができる。その結果、一旦形成された軽合金部112Bが溶融するのをより確実に抑制することができる。
【0068】
軽合金部112Bでは、各貫通孔112Bc,112Bdが筒状部112Baを径方向に貫通しているため、軽合金部112Bに供給された冷媒は、各貫通孔112Bc,112Bdを介して筒状部112Baと軌道部材111との境界部分に到達する。よって、特に高周波焼入れの熱が伝達されやすい筒状部112Baと軌道部材111との境界部分を直接的に冷却することができ、当該部分の溶融を抑制することができる。
【0069】
図4では、筒状部112Baには、径方向に貫通する貫通孔112Bc,112Bdのみが設けられている。ただし、筒状部112Baには、貫通孔112Bc,112Bdに代えて、又は貫通孔112Bc,112Bdとともに、径方向内方に窪む1以上の凹部が設けられていてもよい。このような凹部を筒状部112Baに設けた場合であっても、軽合金部112Bの表面積を大きくすることができるため、高周波焼入れ工程における軽合金部112Bの冷却効果を高めることができる。さらに、径方向内方に窪む凹部を介して筒状部112Baと軌道部材111との境界部分の近傍を冷却することもでき、当該部分の溶融を抑制することができる。
【0070】
表面に凹凸形状が形成される軽合金部は、図3図5に示すものに限定されない。例えば、鋳込み成形工程において、フランジ部を支持するリブ部と、筒状部において径方向内方に窪む凹部及び/又は径方向の貫通孔との双方を軽合金部に形成してもよい。鋳込み成形工程において、図3図5に示すリブ部及び貫通孔以外の凸部、凹部、又は孔を軽合金部に形成することもできる。
【0071】
[第2実施形態]
(全体構成)
図6は、直線X2を通る平面で第2実施形態に係る車両用軸受20を切断した断面図である。直線X2は、軸受20の軸心である。以下、直線X2が延びる方向を軸受20の軸方向又は単に軸方向と称する。軸受20において、車両に取り付けたときに車体に近い方をインナ側、車体から遠い方をアウタ側と称する。
【0072】
図6に示す車両用軸受20は、ハブユニットとも称される。軸受20は、外輪21と、内軸22と、複数の転動体23,24と、シール部材25,26とを備える。外輪21及び内軸22は、軸受20に含まれる一対の軌道輪である。
【0073】
外輪21は、第1実施形態に係る外輪11の軌道部材111と同様の軸受鋼で構成することができる。外輪21は、本体部211と、フランジ部212とを含む。
【0074】
本体部211は、直線X2を軸心とする筒状をなす。本体部211は、内周面に軌道面211a,211bを有する。
【0075】
フランジ部212は、本体部211の外周面から径方向外方に突出する。フランジ部212は、直線X2を軸心とする概略環状をなす。フランジ部212は、懸架装置(図示略)を取り付けるための複数の締結孔212hを有する。
【0076】
内軸22は、鋼製の軌道部材221と、軽合金部222とを備える。軌道部材221は、第1実施形態に係る外輪11の軌道部材111と同様の軸受鋼で構成することができる。軽合金部222は、第1実施形態に係る外輪11の軽合金部112と同様の軽合金材料で構成される。
【0077】
軌道部材221は、筒状部221aと、フランジ部221bとを含む。筒状部221aは、直線X2を軸心とする筒状をなす。筒状部221aの外周面には、軌道面221cが設けられている。軌道面221cは、直線X2を軸心とする環状面である。軌道面221cは、外輪21が有する軌道面211bと対向する。
【0078】
筒状部221aのインナ側の端部の外周には、内輪27が装着されている。内輪27は、第1実施形態に係る内輪17と同様の構成を有する。内輪27の軌道面27aは、外輪21が有する軌道面211aと対向する。
【0079】
フランジ部221bは、筒状部221aから径方向外方に突出する。フランジ部221bは、筒状部221aのアウタ側の端部に接続されている。フランジ部221bは、直線X2を軸心とする概略環状をなす。フランジ部221bは、ディスクホイール(図示略)やブレーキディスク(図示略)等を取り付けるための複数の締結孔221hを有する。
【0080】
軽合金部222は、軌道部材221の内周面に設けられる。軌道部材221の内周面は、軌道面221cを有しない。軽合金部222は、軌道部材221の内周面をアウタ側から覆うように形成されている。軌道部材221の内周面のうちインナ側の部分は、軽合金部222から露出している。軽合金部222のアウタ側の端面には、凹部222aが設けられている。
【0081】
第1実施形態と同様、複数の転動体23,24は、外輪21の内周面と内軸22の外周面との間の軸受内部空間S2に配置されている。複数の転動体23は、外輪21の軌道面211a及び内輪27の軌道面27aに接触して配置される。複数の転動体24は、外輪21の軌道面211b及び内軸22の軌道面221cに接触して配置される。
【0082】
シール部材25,26は、直線X2を軸心とする環状をなし、軸受内部空間S2を密封する。シール部材25,26は、それぞれ、軸受内部空間S2のインナ側の端部及びアウタ側の端部を封鎖する。
【0083】
(製造方法)
以下、上述のように構成された車両用軸受20の製造方法について説明する。ただし、軸受20の製造方法は、以下で説明する態様に限定されるものではない。
【0084】
軸受20の製造方法は、外輪21及び内軸22をそれぞれ製造する工程と、複数の転動体23,24、シール部材25,26、及び内輪27を準備する工程と、各部材を組み立てる工程とを含む。各部材を組み立てる工程は、第1実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【0085】
第2実施形態では、内軸22を製造方法について特に詳しく説明する。図7A図7Dは、図6に示す内軸22を製造するための各工程を説明する図である。ただし、図7A図7Dに示す各工程は、あくまで一例である。
【0086】
図7Aに示すように、まず、軌道部材221を準備する。軌道部材221は、例えば、軸受鋼を切削加工することによって作製される。
【0087】
続いて、図7Bに示すように、軌道部221の内周面に軽合金材料を鋳込んで軽合金部112を形成する。具体的には、軌道部材221の周りに、軽合金部222の形状に応じた型5を配置する。型5は、複数の部分5a〜5dに分割された分割型である。溶融させた軽合金材料を型5内に流し込み、軽合金部222を成形する。その後、軌道部材221及び軽合金部222の周りから型5を取り除く。鋳込み成形工程における軽合金材料の鋳込温度及び軌道部材221の温度は、第1実施形態と同様に決定することができる。
【0088】
次に、図7Cに示すように、軌道部材221の筒状部221aの外周に高周波装置6を配置し、第1実施形態と同様に、軌道面221cに高周波焼入れを施す。高周波焼入れは、軌道部材221の内周面に形成された軽合金部222を冷却しながら行われる。例えば、軽合金部222に対して軸方向の両側から水をかけながら、軌道面221cの高周波焼入れを行う。ただし、第1実施形態において説明したように、軽合金部222の冷却方法は水冷に限定されるものではない。
【0089】
高周波焼入れによって軌道面221cに硬化層を形成した後、図7Dに示すように、高周波装置6を取り除く。その後、必要に応じて軌道面221cの研磨や研削を行う。これにより、内軸22が完成する。
【0090】
(第2実施形態の効果)
第2実施形態では、内軸22の製造に際し、軌道部材221に形成された軽合金部222を冷却しながら、軌道面221cに対して高周波焼入れを施している。このため、軌道部材221を伝達する高周波焼入れの熱により、軽合金部222が高温になるのを抑制することができる。よって、一旦形成された軽合金部222を溶融させることなく、軽合金部222により軽量化された内軸22及び軸受20を製造することができる。
【0091】
(第2実施形態の変形例)
第2実施形態に係る内軸22の製造に際し、鋳込み成形工程において、軽合金部222の表面に凹凸形状を形成してもよい。すなわち、鋳込み成形工程において、軽合金部222のインナ側の表面及びアウタ側の表面の少なくとも一方に凸部や凹部を形成し、軽合金部222の表面積を増大させてもよい。これにより、高周波焼入れ工程における軽合金部222の冷却効果を高めることができる。
【0092】
第2実施形態に係る軸受20では、内軸22が軽合金部222を有し、外輪21は軽合金部を有していない。しかしながら、外輪21の一部を軽合金材料で構成することもできる。例えば、第1実施形態に係る外輪11と、第2実施形態に係る内軸22とを組み合わせて車両用軸受を製造することができる。
【0093】
[変形例]
以上、各実施形態について説明したが、本開示は上記各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【0094】
10,20:車両用軸受
11,11A,11B:外輪(軌道輪)
111:軌道部材
111a,111b:軌道面
112,112A,112B:軽合金部
112a,112Aa,112Ba:筒状部
112b,112Ab,112Bb:フランジ部
112Ac:リブ部
112Bc,112Bd:貫通孔
22:内軸(軌道輪)
221:軌道部材
221c:軌道面
222:軽合金部
図1
図2A
図2B
図2C
図2D
図3
図4
図5
図6
図7A
図7B
図7C
図7D