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CN104736867A - 车轮用轴承装置及其制造方法 - Google Patents

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CN104736867A
CN104736867A CN201380052805.4A CN201380052805A CN104736867A CN 104736867 A CN104736867 A CN 104736867A CN 201380052805 A CN201380052805 A CN 201380052805A CN 104736867 A CN104736867 A CN 104736867A
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Abstract

一种车轮用轴承装置(1)，具备：外侧部件(2)，其在内周形成有多列外侧轨道面(7、7)；内侧部件(11)，其由设置有车轮安装凸缘(8)的轮毂圈(3)以及与形成于该轮毂圈(3)的外周的小径台阶部(10)嵌合的至少一个内圈(4)构成，且形成有与所述外侧轨道面(7、7)对置的多列内侧轨道面(9、9)；多个滚动体(5、5)，其组装于所述外侧轨道面(7、7)与内侧轨道面(9、9)之间，通过所述轮毂圈(3)的小径台阶部(10)的端部(26)向径向外侧塑性变形而成形的紧固部(17)使所述内圈(4)在轴向上固定，并且在所述紧固部(17)的端面通过塑性加工而成形有端面花键(18)，所述车轮用轴承装置的特征在于，在所述轮毂圈(3)的紧固部(17)成形前的小径台阶部(10)的端部(26)的外径(B)与内径(C)的平均直径设为M，所述端面花键(18)的外径设为S，所述轮毂圈(3)的材料所具有的延展性拉伸用比率表示的值设为α，基于加工方式的修正系数设为β时，满足S/M≤α×β的关系。

Description

车轮用轴承装置及其制造方法
技术领域
该发明涉及一种将汽车等车辆的驱动车轮支承为旋转自如的车轮用轴承装置及其制造方法。
背景技术
将汽车等的发动机动力向车轮传递的动力传递装置从发动机向车轮传递动力，并且除需要允许走行时的车辆的因跳动引起的角度位移、轴向位移以外，还需要允许用于车辆的转向的角度位移。因此，一般，汽车等的驱动轴具有如下结构，即，在差动装置侧(内盘侧)安装能够应对角度位移和轴向位移的滑动式等速万向联轴器，在驱动车轮侧(外盘侧)安装具有较大工作角的固定式等速万向联轴器，并通过轴将两等速万向联轴器连结。并且，上述的固定式等速万向联轴器与将驱动车轮支承为旋转自如的车轮用轴承装置连结。
近年来，对于汽车的耗油量改善的要求增强，强烈希望作为汽车部件之一的车轮用轴承装置的轻型化。一直以来具有各种与实现轻型化的车轮用轴承装置有关的方案，然而与此同时在汽车的组装现场或修补市场中，使组装、分解作业简化从而实现低成本化也成为重要的因素。
图9所示的车轮用轴承装置是满足这样的要求的代表性的例子。该车轮用轴承装置51构成为装卸自如地与等速万向联轴器81单元化。车轮用轴承装置51以外侧部件52、轮毂圈53、内圈54、作为滚动体的滚珠55、以及保持器56作为主要的结构。外侧部件52在其内周形成有多列外侧轨道面57、57，在外周一体地形成有用于安装于车身的转向节(省略图示)的车身安装凸缘52a。在轮毂圈53上，在一端部一体地形成有用于安装车轮(省略图示)的车轮安装凸缘58，在外周形成有与外侧部件52的多列外侧轨道面57、57的一方对置的内侧轨道面59、从该内侧轨道面59沿轴向延伸的圆筒状的小径台阶部60。内圈54被压入于该小径台阶部60中，在内圈54的外周形成有与外侧部件52的多列外侧轨道面57、57的另一方对置的内侧轨道面59。并且，由轮毂圈53和内圈54构成内侧部件61。在外侧部件52的多列外侧轨道面57、57与内侧部件61的多列内侧轨道面59、59之间以转动自如地方式组装有多个滚珠55、55，滚珠55在周向以规定间隔收容于保持器56。内圈54通过使轮毂圈53的小径台阶部60的端部向径向外侧塑性变形而形成的紧固部62而在轴向上被固定。并且，在紧固部62的端面形成有端面花键63。
在形成于车轮用轴承装置51的外侧部件52与内侧部件61之间的环状空间的开口部安装有密封件65、66，由此防止封入于轴承内部的润滑脂向外部的泄漏，雨水、灰尘等从外部侵入轴承内部。
另一方面，等速万向联轴器81被称为球笼型等速万向联轴器，以外侧联轴器部件82、内侧联轴器部件83、保持器84以及转矩传递滚珠85为主要结构。外侧联轴器部件82由杯状部86、与该杯状部86一体形成的底部87构成，在底部87形成有内螺纹88。在底部87的肩部89形成有端面花键90，与形成于轮毂圈53的紧固部62的端面的端面花键63啮合，由此来自驱动轴(省略图示)的旋转转矩经由等速万向联轴器81以及轮毂圈53向车轮安装凸缘58传递。
使等速万向联轴器81的外侧联轴器部件82与车轮用轴承装置51的轮毂圈53对置的两端面花键90、63啮合，并使紧固螺栓64与外侧联轴器部件82的底部87的内螺纹88螺合，通过该紧固螺栓64，车轮用轴承装置51与等速万向联轴器81结合固定。通过这种能够装卸的单元的结构，能够实现轻型·小型化，并且使分解、组装作业简化。在专利文献1中记载了这样的车轮用轴承装置的端面花键的成形方法。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-31682号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1中记载的端面花键的成形方法中，通过按压挤压冲头而成形，为了避免因轮毂圈的端部的加工硬化引起的成形的难度，将在轮毂圈的端部成形紧固部的工序、在紧固部的端面成形端面花键的工序分开，通过两个工序成形。因此，存在生产性变差，制造成本提高的问题。
为了在一个工序中成形紧固部与端面花键，可以考虑为了降低加工负荷而减少每摆动旋转一周的加工量。为此，即使尝试降低金属模的轴向上的移动速度、增加摆动旋转的速度，仍发现无法根本解决关于生产性的提高、稳定的品质、或紧固前的产品形状的设定方法等问题。
鉴于上述这种问题，本发明的目的在于提供一种能够可靠且容易地设定产品形状，并且具备能够以稳定的品质且低成本成形的端面花键车轮用轴承装置及其制造方法产品。
用于解决课题的手段
本发明人为了实现上述目的而进行了各种研究以及实验，其结果是，为了能够可靠且容易地设定产品形状，并且实现能够以稳定的品质且低成本成形的端面花键，通过规定轮毂圈的小径台阶部的内外径、成形后的端面花键外径等尺寸方面的因素、材料方面的因素以及基于加工方式的因素等多方面的因素的关系这种新的想法，而实现了本发明。
作为用于达成上述目的技术手段，本发明为一种车轮用轴承装置，具备：外侧部件，其在内周形成有多列外侧轨道面；内侧部件，其由设置有车轮安装凸缘的轮毂圈以及与形成于该轮毂圈的外周的小径台阶部嵌合的至少一个内圈构成，且形成有与所述外侧轨道面对置的多列内侧轨道面；多个滚动体，所述多个滚动体组装于所述外侧轨道面与所述内侧轨道面之间，通过所述轮毂圈的小径台阶部的端部向径向外侧塑性变形而成形的紧固部使所述内圈在轴向上固定，并且在所述紧固部的端面通过塑性加工而成形有端面花键，所述车轮用轴承装置的特征在于，在所述轮毂圈的紧固部成形前的小径台阶部的端部的外径与内径的平均直径设为M，所述端面花键的外径设为S，将所述轮毂圈的材料所具有的延展性拉伸用比率表示的值设为α，基于加工方式的修正系数设为β时，满足S/M≤α×β的关系。
另外，在本发明的制造方法中，所述车轮用轴承装置具备：外侧部件，其在内周形成有多列外侧轨道面；内侧部件，其由设置有车轮安装凸缘的轮毂圈以及与形成于该轮毂圈的外周的小径台阶部嵌合的至少一个内圈构成，且形成有与所述外侧轨道面对置的多列内侧轨道面；多个滚动体，所述多个滚动体组装于所述外侧轨道面与内侧轨道面之间，通过所述轮毂圈的小径台阶部的端部向径向外侧塑性变形而成形的紧固部使所述内圈在轴向上固定，并且在所述紧固部的端面通过塑性加工而成形有端面花键，所述车轮用轴承装置的制造方法的特征在于，在所述紧固部的成形前的小径台阶部的端部的外径与内径的平均直径设为M，所述成形后的端面花键的外径设为S，将所述轮毂圈的材料所具有的延展性拉伸用比率表示的值设为α，基于加工方式的修正系数设为β时，满足S/M≤α×β的关系，并且对于所述轮毂圈的中间产品，在一个工序中进行所述紧固部的成形和端面花键的成形。
通过上述结构，能够在不被塑性加工条件影响的情况下，实现如下的车轮用轴承装置，其能够可靠且容易地设定产品形状，并且具备能够以稳定的品质且低成本成形的端面花键。另外，能够以稳定的品质且低成本成形车轮用轴承装置的端面花键。
具体而言，在端面花键通过旋转模式的摆动成形而形成的情况下，通过将基于加工方式的修正系数β设为1.15，能够可靠且容易地设定轮毂圈的产品形状，并且能够以稳定的品质得到端面花键。这里，旋转模式的摆动成形是指，绕被成形品(轮毂圈)的轴心保持恒定的倾斜角在公转方向上摆动运动而成形的方法。
在使用对含碳量0.4～0.6质量％的中碳钢进行了热锻的原材料来制作上述的轮毂圈的情况下，通过将用比率表示延展性拉伸的值α设为1.24，能够可靠且容易地设定轮毂圈的产品形状，并且能够以稳定的品质得到端面花键。
另外，从提高延展性极限的观点出发，通过对轮毂圈的原材料实施退火、或者对轮毂圈的原材料实施调质使结晶粒度成为7以上，能够将延展性拉伸用比率表示的值α设为大于1.24且在1.5以下。此时，能够增加可得到稳定品质的端面花键的轮毂圈的产品形状的设计自由度。
发明效果
根据本发明，能够在不被塑性加工条件影响的情况下，实现如下的车轮用轴承装置，其能够可靠且容易地设定产品形状，并且具备能够以稳定的品质且低成本成形的端面花键。另外，能够以稳定的品质且低成本成形车轮用轴承装置的端面花键。
附图说明
图1是表示关于本发明的车轮用轴承装置的第一实施方式的纵剖视图。
图2是将上述车轮用轴承装置放大表示的纵剖视图。
图3是表示成形于上述车轮用轴承装置的端面花键的图。
图4是表示上述车轮用轴承装置的中间产品的纵剖视图。
图5是表示关于本发明的车轮用轴承装置的制造方法的实施方式的纵剖视图。
图6是表示关于本发明的车轮用轴承装置的制造方法的实施方式的纵剖视图。
图7a是表示紧固前的轮毂圈的产品形状的纵剖视图。
图7b是表示端面花键成形后的轮毂圈的产品形状的纵剖视图。
图8是表示本发明的车轮用轴承装置的第二实施方式的纵剖视图。
图9是表示现有的车轮用轴承装置的纵剖视图。
具体实施方式
以下根据附图对本发明的实施方式进行说明。
根据图1～图3对本发明的车轮用轴承装置的第一实施方式进行说明。图1是表示将第一实施方式的车轮用轴承装置与等速万向联轴器结合的状态的纵剖视图。车轮用轴承装置1构成为装卸自如地与等速万向联轴器31单元化。车轮用轴承装置1以外侧部件2、轮毂圈3、内圈4、作为滚动体的滚珠5、以及保持器6作为主要结构，具备所谓的被称为第三代的结构。在以下的说明中，将在组装于车辆的状态下成为靠近车辆的外侧的一侧称为外侧(图1的左侧)，将成为靠近中央的一侧称为内侧(图1的右侧)。
外侧部件2在内周一体地形成有多列外侧轨道面7、7，在外周一体地形成有用于安装于车身的转向节(省略图示)的车身安装凸缘2a。内侧部件11由轮毂圈3和内圈4构成。轮毂圈3在其外周直接形成有与外侧部件2的多列外侧轨道面7、7的一方(外侧)对置的内侧轨道面9，在外侧的端部一体地形成有用于安装车轮(省略图示)的车轮安装凸缘8。在轮毂圈3的外周形成有从内侧轨道面9沿轴向向内侧延伸的圆筒状的小径台阶部10，内圈4以规定的过盈量被压入该小径台阶部10中。在内圈4的外周形成有与外侧部件2的多列外侧轨道面7、7的另一方(内侧)对置的内侧轨道面9。在外侧部件2的外侧轨道面7、7与内侧部件11的内侧轨道面9、9之间组装有多个滚珠5、5，滚珠5在周向上以规定间隔收容于保持器6。
在形成于外侧部件2与内侧部件11之间的环状空间的开口部安装有密封件15、16，由此防止封入于轴承内部的润滑脂的泄漏，雨水、灰尘等从外部向轴承内部侵入。
压入于轮毂圈3的小径台阶部10中的内圈4通过使小径台阶部10的端部向径向外侧塑性变形而形成的紧固部17，以被施加规定的轴承预压的状态相对于轮毂圈3在轴向上固定。在紧固部17的端面通过塑性加工而形成有端面花键18。
如图1所示，等速万向联轴器31为被称为球笼型等速万向联轴器的构件，其以外侧联轴器部件32、内侧联轴器部件33、保持器34以及转矩传递滚珠35作为主要的结构。外侧联轴器部件32由杯状部36和底部37构成，杯状部36在球状内周面38上形成有沿轴向的延伸的多个轨道槽39。内侧联轴器部件33在球状外周面42上形成有沿轴向延伸的多个轨道槽43。在外侧联轴器部件32的轨道槽39和与之对置的内侧联轴器部件33的轨道槽43之间组装有滚珠35。保持器34具有分别与外侧联轴器部件32的球状内周面38和内侧联轴器部件33的球状外周面42嵌合的球状外周面54以及球状内周面44，由此收容滚珠35。
在外侧联轴器部件32的底部37的肩部45形成有与车轮用轴承装置1的端面花键18啮合的端面花键40，在联轴器的轴心位置形成有内螺纹41。将紧固螺栓45插入车轮用轴承装置1的轮毂圈3的内周孔，并与内螺纹41螺合，在使两端面花键18、40啮合的状态下进行结合固定。由此，车轮用轴承装置1与等速万向联轴器31成为能够装卸的单元。
外侧联轴器部件32由S53C等含有0.40～0.60重量％的碳的中碳钢构成，虽然省略图示，但在轨道槽39、球状内周面38等上通过高频淬火而形成有表面硬度为HRC58～62左右的规定的硬化层。另外，内侧联轴器部件33以及保持器34由SCM材料、SCr材料等的渗碳用钢形成，内侧联轴器部件33的轨道槽43、球状外周面42、保持器34的表面通过渗碳淬火而硬化处理至HRC58～62左右的硬度。
在图2中示出将车轮用轴承装置1放大后的纵剖面。外侧部件2以及轮毂圈3均由S53C等含有0.40～0.60重量％的碳的中碳钢构成。外侧部件2的多列外侧轨道面7、7通过高频淬火而形成有使表面硬度为HRC58～62左右的规定的硬化层(用交叉剖面线图示)。轮毂圈3在从成为外侧的密封件15的密封区域部的车轮安装凸缘8的基部12跨至小径台阶部10的外周面上通过高频淬火而形成有表面硬度为HRC58～62左右的硬化层(用交叉剖面线图示)。由此，轮毂圈3提高了密封区域部的耐磨损性，并且相对于车轮安装凸缘8所负载的旋转载荷具有足够的机械强度以及耐久性。在紧固部17上未形成有硬化层，通过成形时的加工硬化而成为HRC15～25左右的硬度。
内圈4以及滚珠5由SUJ2等高碳铬轴承钢形成，通过完全淬火直至芯部硬化处理至HRC58～62左右的硬度。
在图3中示出形成于车轮用轴承装置1的端面花键18的详细情况。由于形成于等速万向联轴器31的端面花键40也基本相同，因此省略说明。端面花键18以放射状形成有多个齿18a，齿18a的剖面随着趋向于半径方向的外侧而增大。对于包括四轮驱动车在内的乘用车中所使用车轮用轴承装置1的端面花键18，其花键外径S〔参照图7(b)〕为φ45～70mm左右，齿18a的模数为1～3mm左右，压力角为20°～30°左右的范围。对于本实施方式的车轮用轴承装置1的端面花键的具体特征，在后述的关于本发明的制造方法的实施方式中进行详细说明。
接下来，根据图4～图6对关于本发明的车轮用轴承装置的制造方法的实施方式进行说明。图4是表示将轮毂圈3的小径台阶部10的端部紧固前的状态的纵剖视图。在轮毂圈3的外侧组装有外侧部件2、滚珠5、保持器6、内圈4以及密封件15、16。小径台阶部10的内侧端部26形成为圆筒状，在端部形成有圆弧状的倒角部26a、26b。在小径台阶部20的内侧端部26没有形成硬化层，为HRC13～20左右的硬度。
通过旋转模式的摆动成形机将图4的状态的车轮用轴承装置的中间产品1’成形为轮毂圈3的小径台阶部10的内侧端部26的紧固部17以及端面花键18。根据图5以及图6对紧固部17以及端面花键18的摆动成形进行说明。如图5所示，轮毂圈3以车轮安装凸缘8的外侧的侧面8a抵接于设置有多个定位销19的基台20上的状态纵向地载置于该基台20上，并通过使定位销19插嵌于压入到车轮安装凸缘8的轮毂螺栓的插入孔8b而被支承固定。
摆动成形机的紧固工具21具备：冲头24，其在一端面的中央部突出设置有凸部22，在从该凸部22的周边到外周部的范围内形成有用于塑性加工端面花键18的齿形23；摆动轴25，其中心轴A相对于轮毂圈3的轴心L具有规定的倾斜角γ。摆动轴25绕轮毂圈3的轴心L保持恒定的倾斜角γ在公转方向上进行摆动运动，且设置有止动件(省略图示)以在端面花键18的成形时相对于轮毂圈3不会偏移。另外，冲头24还以无法旋转的方式固定于摆动轴25，以使得冲头24的相位不会相对于轮毂圈3偏移。倾斜角γ设定为4°～6°的范围。
冲头24的凸部22形成为，相对于小径台阶部10的内侧端部26的圆筒状内径26c具有规定的倾斜角θ并与内侧端部26抵接。倾斜角θ设定为15°～35°的范围。
在上述结构中，通过使支承固定有轮毂圈3的基台20上升，从而使紧固工具21进入轮毂圈3的内侧端部26的圆筒状内径26c，将冲头24以规定的加工力向内侧端部26按压，并且绕轮毂圈3的轴心L以恒定的倾斜角γ在公转方向上摆动运动。通过该摆动运动，如图6所示，内侧端部26向半径方向外侧塑性变形而形成紧固部17，同时在紧固部17的端面形成端面花键18。另外，通过紧固部17的下侧面与内圈4的端面4a抵接，内圈4以被施加了规定的轴承预压的状态相对于轮毂圈3在轴向上固定。旋转模式的摆动成形是指，如上所述，绕轮毂圈3的轴心L保持恒定的倾斜角γ在公转方向上摆动运动而成形的方法。
这里，对作为本发明的特征性的结构的具有稳定的品质且能够以低成本成形的端面花键18进行详细说明。在本发明中，鉴于端面花键18的成形为塑性加工，着眼于在延展性方面受限，而进行了研究。
根据图7对具体的内容进行说明。图7(a)是表示紧固前的轮毂圈3的小径台阶部10的内侧端部26的纵剖视图，图7(b)是表示端面花键成形后的轮毂圈3的小径台阶部10的内侧端部26的纵剖视图。在图7中，为了易于观察内侧端部26的状态，组装于轮毂圈3上的车轮用轴承装置的外侧部件、内圈、滚珠、保持器、密封件以虚线示出。
一般，在利用了塑性变形的成形的情况下，为了稳定地制造，如果考虑加工硬化，则需要设为被加工物的延展性极限以下的加工度。但是，一般材料的延展性极限通过单轴拉伸试验得到，但在摆动成形的情况下，为了提高延展性极限需要引入修正系数。另外，当然也可以试试用于提高延展性极限的热处理。
考虑了上述的重要因素，在各种条件下进行实验的结果为，发现通过设为如下的产品形状，即，图7(a)所示的轮毂圈3的紧固前的小径台阶部10的内盘侧端部18的外径B与内径C的平均直径M〔M＝(B+C)/2〕、图7(b)所示的端面花键的外径S、将轮毂圈3的材料所具有的延展性拉伸用比率表示的值α以及基于加工方式的修正系数β满足S/M≤α×β的关系，能够成形出稳定品质的端面花键。这里，将端面花键的外径S与内盘侧端部26的平均直径M之比S/M称为扩径比。另外，将材料所具有的延展性拉伸用比率表示的值α乘以基于成形方法的修正系数β而得到的α×β称为实际延展性极限。
例如，本实施方式的对含有0.4～0.6重量％的碳的中碳钢进行热锻后的轮毂圈原材料的延展性拉伸为24％，如果用比率表示该延展性拉伸则为1.24。该1.24为用比率表示延展性拉伸的值α，为基于轮毂圈3的材料所具有的延展性拉伸的延展性极限。另外，实际上，在根据实验结果求出利用旋转模式的摆动成形来成形端面花键的情况下的扩径比S/M的延展性极限时为1.43。由此，将旋转模式的摆动成形中的基于加工方式的修正系数β确定为β＝1.43/1.24≈1.15。
根据以上内容，使用由对含有0.4～0.6重量％的碳的中碳钢进行热锻后的轮毂圈原材料制作出的中间产品1’的旋转模式的摆动成形的实际延展性极限α×β为1.43，作为扩径比S/M的产品形状，只要实际延展性极限α×β在1.43以下则能够顺利地实现端面花键18的成形。在该情况下，能够在一个工序中进行内盘侧端部26的紧固与端面花键18的成形。
如上述那样，在不被加工条件影响的情况下，作为扩径比S/M的产品形状，只要实际延展性极限α×β在1.43以下，则能够实现顺利地成形且稳定品质的端面花键18，因此能够可靠且容易地设定轮毂圈的小径台阶部的内盘侧端部的产品形状。
另外，根据提高延展性极限的观点而进行实验的结果为，确认通过对轮毂圈的原材料实施退火、或者对轮毂圈的原材料实施调质使结晶粒度为7以上，能够使用比率表示延展性拉伸的值α大于1.24且在1.5以下。此时，能够增加可得到稳定品质的端面花键的轮毂圈的产品形状的设计自由度。
包括四轮驱动车在内的乘用车中所使用的车轮用轴承装置的端面花键集中于其花键外径S为φ45～70mm左右、齿的模数为1～3mm左右、压力角为20°～30°左右的范围，因此作为产品形状，将扩径比S/M设为1.43以下的基准能够在各种车型中通用。
在本实施方式中，根据实验结果求出通过旋转模式的摆动成形来成形端面花键时的扩径比S/M的延展性极限，但是并不局限于此，在通过其他塑性加工成形端面花键的情况下，也能够通过相同的实验，求出扩径比S/M的延展性极限，也能够确定基于加工方式的修正系数β。由此，在其他塑性加工中，也能够可靠且容易地设定轮毂圈的小径台阶部的内盘侧端部的产品形状。
接下来，根据图8对关于本发明的车轮用轴承装置的第二实施方式进行说明。图8是本实施方式的车轮用轴承装置的纵剖视图。该实施方式基本上仅内侧部件的结构与上述的第一实施方式不同，因此对具有相同的功能的部位标注相同的附图标记。
该车轮用轴承装置1以外侧部件2、轮毂圈3’、一对内圈4、4’、滚珠5以及保持器6作为主要的结构，具备所谓的被称为第二代的结构。外侧部件2在内周一体地形成有多列外侧轨道面7、7，在外周一体地形成有用于安装于车身的转向节(省略图示)的车身安装凸缘2a。内侧部件11由轮毂圈3’和一对内圈4、4’构成。在内圈4、4’的外周形成有与外侧部件2的多列外侧轨道面7、7对置的内侧轨道面9、9。轮毂圈3’在外侧的端部一体地形成有用于安装车轮(省略图示)的车轮安装凸缘8，并形成有从该车轮安装凸缘8经由肩部8c沿轴向延伸的圆筒状的小径台阶部10。一对内圈4、4’以规定的过盈量压入轮毂圈3’的小径台阶部10直至与肩部8c抵接，通过使小径台阶部10的内侧端部26向半径方向外侧塑性变形而形成的紧固部17，由此以被施加了规定的轴向预压的状态在轴向上固定。在紧固部17的端面通过塑性加工而形成有端面花键18。在外侧部件2的外侧轨道面7、7与内侧部件11的内侧轨道面9、9之间组装有多个滚珠5、5，滚珠5在周向上以规定间隔收容于保持器6。
在形成于外侧部件2与内侧部件11之间的环状空间的开口部安装有密封件15、16，由此防止封入于轴承内部的润滑脂的泄漏，雨水、灰尘等从外部向轴承内部侵入。
虽然省略图示，但本实施方式的车轮用轴承装置1也构成为以装卸自如的方式与等速万向联轴器单元化。与第一实施方式相同，在外侧联轴器部件的底部的肩部形成有与车轮用轴承装置1的端面花键18啮合的端面花键，将紧固螺栓插入车轮用轴承装置1的轮毂圈3’的内周孔，在使两端面花键啮合的状态下进行结合固定。
外侧部件2以及轮毂圈3’均由S53C等含有0.40～0.60重量％的碳的中碳钢构成。外侧部件2的多列外侧轨道面7、7形成有通过高频淬火而使表面硬度为HRC58～62左右的规定的硬化层(用交叉剖面线图示)。轮毂圈3’在从外侧的车轮安装凸缘8的肩部8c到小径台阶部10的范围内的外周面通过高频淬火而形成有表面硬度为HRC58～62左右的硬化层(用交叉剖面线图示)。由此，对于负载于车轮安装凸缘8的旋转弯曲载荷具有足够的机械强度以及耐久性。紧固部17未形成有硬化层，通过成形时的加工硬化而形成为HRC15～25左右的硬度。
内圈4、4’以及滚珠5由SUJ2等高碳铬轴承钢形成，通过完全淬火直至芯部硬化处理至HRC58～62左右的硬度。
在本实施方式中，与第一实施方式相同，成为如下的产品形状，即，轮毂圈3’的紧固前的小径台阶部10的内盘侧端部26的平均直径M、端面花键18的外径S、将轮毂圈3’的材料所具有的延展性拉伸用比率表示的值α、以及基于加工方式的修正系数β满足S/M≤α×β的关系，由此成形出稳定品质的端面花键。端面花键18的诸要素、摆动成形等与第一实施方式以及制造方法的实施方式相同，因此省略重复说明。
【实施例】
以下对本发明的实施例进行说明。在各实施例中，使用由含碳量为0.53重量％的中碳钢即S53C材料构成并进行了热锻的轮毂圈原材料，制作第一实施方式的车轮用轴承装置1的轮毂圈。为了调查该轮毂圈的延展性极限，基于JIS Z2241中规定的金属材料拉伸试验方法，实施拉伸试验。作为试料数量n＝3的测定结果的平均而得到断裂拉伸24.0％。如果将该值换算成比率则为α＝1.24。另外，对于端面花键的诸要素而言，通过不同的三个诸要素来实施。
〔实施例1〕
将端面花键的诸要素设为齿数31、压力角27.5°、齿底R0.8mm。作为成形前的被成形部的形状，将轮毂圈的小径台阶部的内盘侧端部26的外径B设为φ42mm，将内径C设为φ29.6mm，即将平均直径M设为φ35.8mm。作为成形后的端面花键的外径S在φ50～55mm的范围内以标准程度成形之后，对被成形部进行观察，并对产生的裂缝长度进行观察。在表1中示出实施例1的扩径比S/M不同的各试料的结果。
【表1】
通过表1可知，试料A-1～A-5未产生裂缝。试料A-5的扩径比S/M为1.43，由此可知只要产品形状扩径比S/M为1.43以下，则能够顺利地成形。
〔实施例2〕
将端面花键的诸要素设为与实施例1相同的齿数31、压力角27.5°、齿底R0.8mm。作为成形前的被成形部的形状，将轮毂圈的小径台阶部的内盘侧端部26的外径B设为φ46mm，将内径C设为φ33.6mm，即将平均直径M设为φ39.8mm。作为成形后的端面花键的外径S在φ50～58mm的范围内以标准左右成形后，对被成形部进行观察，并对产生的裂缝长度进行观察。在表2中示出实施例2的扩径比S/M不同的各试料的结果。
【表2】
通过表2可知，试料B-1～B-7未产生裂缝。试料B-7的扩径比S/M为1.43，由此可知与实施例1相同，只要产品形状扩径比S/M为1.43以下，则能够顺利地成形。
〔实施例3〕
将端面花键的诸要素设为齿数37、压力角27.5°、齿底R0.8mm。作为成形前的被成形部的形状，将轮毂圈的小径台阶部的内盘侧端部26的外径B设为φ53mm，将内径C设为φ38.6mm，即将平均直径M设为φ45.8mm。作为成形后的端面花键的外径S在φ59～67mm的范围内以标准程度成形之后，对被成形部进行观察，并对产生的裂缝长度进行观察。在表3中示出实施例3的扩径比S/M不同的各试料的结果。
【表3】
通过表3可知，在试料C-1～C-8未产生裂缝。试料C-8的扩径比S/M为1.43，由此可知与实施例1、实施例2相同，只要产品形状扩径比S/M为1.43以下，则能够顺利地成形。
包括四轮驱动车在内的乘用车中所使用的车轮用轴承装置的端面花键集中于其花键外径S为φ45～70mm左右、齿的模数为1～3mm左右、压力角为20°～30°左右的范围，因此根据实施例1～3的结果，可知作为能够顺利地成形的产品形状，将扩径比S/M设为1.43以下的基准能够在各种车型中通用。
另外，在实施例1～3中，示出了通过旋转模式的摆动成形来成形端面花键时的扩径比S/M的延展性极限的实验结果，但在通过其他塑性加工来成形端面花键时，也能够通过相同的实验，求出扩径比S/M的延展性极限，也能够确定基于加工方式的修正系数β。由此，在其他塑性加工中，也能够可靠且容易地设定轮毂圈的小径台阶部的内盘侧端部的产品形状。
在各实施方式的车轮用轴承装置中，例示了对于滚动体使用滚珠的多列角接触球轴承，但并不限定于此，也可以为对于滚动体使用圆锥滚子的多列圆锥滚子轴承。
各实施方式的车轮用轴承装置并不限定于具有将发动机动力向车轮传递的动力传递装置的汽车等车辆，当然也能够在具有将电动机动力、或电动机动力和发动机动力双方向车轮传递的动力传递装置的汽车等车辆、即电动汽车、混合动力车等中使用。
对于各实施方式的车轮用轴承装置而言，例示了以外侧部件、轮毂圈、一列内圈、滚珠以及保持器作为主要的结构的第三代、和以外侧部件、轮毂圈、一对内圈、滚珠以及保持器作为主要的结构的第二代的车轮用轴承装置，但是并不限定于此，也可以为不具有车身安装凸缘的第一代的轴承。
作为各实施方式的以能够装卸的方式与车轮用轴承装置单元化的等速万向联轴器，例示了球笼型固定式等速万向联轴器，但是并不限定于此，也能够适当使用无跟切型固定式等速万向联轴器、作为滑动式的双圈型等速万向联轴器、十字型等速万向联轴器、三球销型等速万向联轴器等。
本发明并不被上述实施方式进行任何限定，在不脱离本发明的主旨的范围内，当然能够以各种方式来实施，本发明的范围由权利要求书示出，并且包括与权利要求书的记载等同的含义以及范围内的全部的变更。
符号说明
1   车轮用轴承装置
2   外侧部件
2a  车身安装凸缘
3   轮毂圈
4   内圈
5   滚珠
6   保持器
7   外侧轨道面
8   车轮安装凸缘
9   内侧轨道面
10  小径台阶部
11  内侧部件
17  紧固部
18  端面花键
26  内侧端部
31  等速万向联轴器
32  外侧联轴器部件
33  内侧联轴器部件
34  保持器
35  转矩传递滚珠
40  端面花键
A   摆动轴
B   内盘侧端部的外径
C   内盘侧端部的内径
L   轮毂圈的轴心
M   内盘侧端部的平均直径
S   端面花键的外径
α  将材料所具有延展性拉伸用比率表示的值
β  基于加工方式的修正系数

Claims (10)

1.一种车轮用轴承装置，具备：
外侧部件，其在内周形成有多列外侧轨道面；
内侧部件，其由设置有车轮安装凸缘的轮毂圈以及与形成于该轮毂圈的外周的小径台阶部嵌合的至少一个内圈构成，且形成有与所述外侧轨道面对置的多列内侧轨道面；
多个滚动体，所述多个滚动体组装于所述外侧轨道面与所述内侧轨道面之间，
通过所述轮毂圈的小径台阶部的端部向径向外侧塑性变形而成形的紧固部使所述内圈在轴向上固定，并且在所述紧固部的端面通过塑性加工而成形有端面花键，
所述车轮用轴承装置的特征在于，
在所述轮毂圈的紧固部成形前的小径台阶部的端部的外径与内径的平均直径设为M，所述端面花键的外径设为S，将所述轮毂圈的材料所具有的延展性拉伸用比率表示的值设为α，基于加工方式的修正系数设为β时，满足S/M≤α×β的关系。
2.根据权利要求1所述的车轮用轴承装置，其特征在于，
所述端面花键通过摆动成形而形成，基于成形方法的修正系数β设为1.15。
3.根据权利要求1或2所述的车轮用轴承装置，其特征在于，
所述轮毂圈使用对含碳量0.4～0.6质量％的中碳钢进行了热锻的原材料，且将所述延展性拉伸用比率表示的值α设为1.24。
4.根据权利要求1或2所述的车轮用轴承装置，其特征在于，
对所述轮毂圈实施退火，且将所述延展性拉伸用比率表示的值α设为大于1.24且在1.5以下。
5.根据权利要求1或2所述的车轮用轴承装置，其特征在于，
对所述轮毂圈实施调质使结晶粒度成为7以上，将所述延展性拉伸用比率表示的值α设为大于1.24且在1.5以下。
6.一种车轮用轴承装置的制造方法，所述车轮用轴承装置具备：
外侧部件，其在内周形成有多列外侧轨道面；
内侧部件，其由设置有车轮安装凸缘的轮毂圈以及与形成于该轮毂圈的外周的小径台阶部嵌合的至少一个内圈构成，且形成有与所述外侧轨道面对置的多列内侧轨道面；
多个滚动体，所述多个滚动体组装于所述外侧轨道面与内侧轨道面之间，
通过所述轮毂圈的小径台阶部的端部向径向外侧塑性变形而成形的紧固部使所述内圈在轴向上固定，并且在所述紧固部的端面通过塑性加工而成形有端面花键，
所述车轮用轴承装置的制造方法的特征在于，
在所述紧固部的成形前的小径台阶部的端部的外径与内径的平均直径设为M，所述成形后的端面花键的外径设为S，将所述轮毂圈的材料所具有的延展性拉伸用比率表示的值设为α，基于加工方式的修正系数设为β时，满足S/M≤α×β的关系，并且在一个工序中进行所述紧固部的成形和端面花键的成形。
7.根据权利要求6所述的车轮用轴承装置的制造方法，其特征在于，
通过摆动成形进行所述紧固部与所述端面花键的成形，所述基于加工方式的修正系数β设为1.15。
8.根据权利要求6或7所述的车轮用轴承装置的制造方法，其特征在于，
使用对含有0.4～0.6质量％的碳的中碳钢进行了热锻的原材料来制作所述轮毂圈，且将所述延展性拉伸用比率表示的值α设为1.24。
9.根据权利要求6或7所述的车轮用轴承装置的制造方法，其特征在于，
对所述轮毂圈的原材料实施退火，且将所述延展性拉伸用比率表示的值α设为大于1.24且在1.5以下。
10.根据权利要求6或7所述的车轮用轴承装置的制造方法，其特征在于，
对所述轮毂圈的原材料实施调质使结晶粒度成为7以上，将所述延展性拉伸用比率表示的值α设为大于1.24且在1.5以下。
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