(57)【要約】      （修正有）【課題】熱処理層によりハブフランジの剛性やハブ輪の内輪嵌合面の耐クリープ性を向上させながら、内輪の加締固定を可能とし、かつ加締固定に起因する内輪の変形や軌道面の変形による寿命低下を防止できる車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】内方部材３は、外方部材２よりもアウトボード側の外周にハブフランジ２２を有するハブ輪４と、このハブ輪４のインボード側の端部外周に形成された内輪嵌合面４ａを有する内輪５とを有する。これらハブ輪４および内輪５に複列の転走面となる各列の転走面３ａが形成される。内輪５は、ハブ輪４の端部に突出させた円筒状部を外径側へ加締めてなる鍔状の加締部４ｃによりハブ輪４に固定する。ハブ輪４における熱処理層２０のインボード側の端部位置Ａは、内輪５のインボード側端部から８mm以下で、かつ内輪内径面の前記面取部５ａの縁よりも中央側とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に複列の転走面を有する外方部材と、この転走面に対向する複列の転走面を有する内方部材と、これら内外の部材の転走面間に介在した複列の転動体とを備え、
前記内方部材は、前記外方部材よりもアウトボード側の外周にハブフランジを有するハブ輪と、このハブ輪のインボード側の端部外周に形成された内輪嵌合面を有する内輪とを有し、これらハブ輪および内輪に上記複列の転走面となる各列転走面が形成され、
前記内輪は軸受外向きの端面と内周面との間に断面円弧状の面取部を有し、この内輪は、前記ハブ輪の端部に突出させた円筒状部を外径側へ加締てなる鍔状の加締部によりハブ輪に固定され、
前記ハブ輪における前記内輪嵌合面から前記ハブフランジの根元部にわたる表層部分に熱処理層が設けられ、
この熱処理層のインボード側の端部位置を、内輪のインボード側端部から８mm以下で、かつ内輪内径面の前記面取部の縁よりも中央側位置とした車輪用軸受装置。
【請求項２】
請求項１において、複列のアンギュラ玉軸受型とした車輪用軸受装置。
【請求項３】
請求項１において、複列の円すいころ軸受型とした車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハブ輪に内輪を加締部で固定した従動輪や駆動輪用の車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪用軸受装置において、第３世代型のものでは、ハブ輪のインボード側端に内輪を嵌合させ、複列の転走面における各列の転走面をハブ輪および内輪にそれぞれ設けたものとされている。
このような車輪用軸受装置において、円すいころ軸受型の例であるが、ハブ輪の表層部分におけるインボード側端からフランジの根元部にわたる部分を、高周波熱処理による硬化層としたものが提案されている（例えば特許文献１）。硬化層におけるフランジ根元部の付近の部分は、フランジの剛性を向上させるものである。特に、トラックやワゴン車等に用いられるような比較的負荷容量の大きな車輪用軸受装置では、フランジ部の剛性向上が望まれており、硬化層は上記要望を充足させる。硬化層における内輪の嵌合部分は、ハブ輪の内輪が嵌合する部分における耐クリープ性の向上のためである。
【０００３】
一方、第３世代の車輪用軸受装置において、内輪回転タイプのものでは、ハブ輪に嵌合される内輪を軸方向に締め付け固定する方式として、ハブ輪のインボード側端を加締めて固定するものが採用され、従動輪用等では主流になりつつある（例えば特許文献２）。
【特許文献１】特開平１１−５１０６４号公報
【特許文献２】特開２００３−４０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記加締めにより内輪を固定する車輪用軸受装置の場合、ハブ輪の内輪嵌合部に拡径（膨張）が発生し、その拡径が内輪に変形（フープや倒れ）等を生じさせる。その拡径量が過大になると、内輪の割れや軸受の寿命低下を来す。
特に、上記したようにハブ輪の表層部分に硬化層を設けた車輪用軸受装置では、従来、ハブ輪における硬化層の軸方向範囲を、内輪の寸法や形状に関係なく全て同じ範囲に設定していたため、内輪の形状によっては、加締めによるハブ輪の拡径によりフープ応力が大きくなるものがあった。
【０００５】
この発明の目的は、熱処理層によりハブフランジの剛性やハブ輪の内輪嵌合面の耐クリープ性を向上させながら、内輪の加締固定を可能とし、かつ加締固定に起因する内輪の変形や軌道面の変形による寿命低下を防止できる車輪用軸受装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の転走面を有する外方部材と、この転走面に対向する複列の転走面を有する内方部材と、これら内外の部材の転走面間に介在した複列の転動体とを備える。前記内方部材は、前記外方部材よりもアウトボード側の外周にハブフランジを有するハブ輪と、このハブ輪のインボード側の端部外周に形成された内輪嵌合面を有する内輪とを有する。これらハブ輪および内輪に上記複列の転走面となる各列の転走面が形成され、前記内輪は軸受外向きの端面と内周面との間に断面円弧状の面取部を有し、この内輪は、前記ハブ輪の端部に突出させた円筒状部を外径側へ加締てなる鍔状の加締部によりハブ輪に固定される。この構成の車輪用軸受装置において、前記ハブ輪における前記内輪嵌合面から前記ハブフランジの根元部にわたる表層部分に熱処理層を設け、この熱処理層のインボード側の端部位置を、内輪のインボード側端部から８mm以下で、かつ内輪内径面の前記面取部の縁よりも中央側位置としている。
【０００７】
この構成によると、ハブ輪における内輪嵌合面からハブフランジの根元部にわたる表層部分に熱処理層が設けられているので、車輪回りの剛性が向上し、かつハブ輪の内輪嵌合面の耐クリープ性が向上する。ハブ輪の熱処理層は、インボード側の端部位置が、内輪のインボート側端面からアウトボード側に向けた８mm以下の範囲内と、端面近くまで設けられているため、加締め加工によるハブ輪の内輪嵌合面での拡径量を小さくできると共に、拡径部分の開始位置を加締部側に近づけることができる。その結果、加締め加工に伴う内輪の変形、および内輪の外周に形成される転走面の変形を抑えることができ、長寿命化が可能となると共に、フープ応力の低減により内輪の割れも防止できる。また、熱処理層のインボード側の端部位置は、内輪における面取部の内端縁よりは中央側寄りとされているので、硬い熱処理層があっても、加締め加工により熱処理層にクラックが生じることを防ぐことができる。
【０００８】
この発明において、前記車輪用軸受装置は、複列のアンギュラ玉軸受型のものであっても、複列の円すいころ軸受型のものであっても良い。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の転走面を有する外方部材と、この転走面に対向する複列の転走面を有する内方部材と、これら内外の部材の転走面間に介在した複列の転動体とを備え、前記内方部材は、前記外方部材よりもアウトボード側の外周にハブフランジを有するハブ輪と、このハブ輪のインボード側の端部外周に形成された内輪嵌合面を有する内輪とを有し、これらハブ輪および内輪に上記複列の転走面となる各列転走面が形成され、前記内輪は軸受外向きの端面と内周面との間に断面円弧状の面取部を有し、この内輪は、前記ハブ輪の端部に突出させた円筒状部を外径側へ加締てなる鍔状の加締部によりハブ輪に固定され、前記ハブ輪における前記内輪嵌合面から前記ハブフランジの根元部にわたる表層部分に熱処理層が設けられ、この熱処理層のインボード側の端部位置を、内輪のインボード側端部から８mm以下で、かつ内輪内径面の前記面取部の縁よりも中央側位置としたため、熱処理層によりハブフランジの剛性やハブ輪の内輪嵌合面の耐クリープ性を向上させながら、内輪の加締固定を可能とし、かつ加締固定に起因する内輪の変形や軌道面の変形による寿命低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図５と共に説明する。この車輪用軸受装置は、第３世代型で複列アンギュラ玉軸受形式としたものである。なお、この明細書において、車輪用軸受装置を車両に取付けた状態で車両の車幅方向外側寄りとなる側をアウトボード側と言い、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。図１では、左側がアウトボード側、右側がインボード側となる。
【００１１】
この車輪用軸受装置１は、従動輪の支持に適用した例であって、図１（Ａ）に示すように、複列の転走面２ａを内周に有する外方部材２と、この転走面２ａに対向する複列の転走面３ａを外周に有する内方部材３と、これら内外の部材３，２の転走面３ａ，２ａ間に介在した複列の転動体６とを備える。転動体６はボールからなり、各列毎に保持器７で保持されている。
【００１２】
内方部材３は、アウトボード側の端部付近の外周にハブフランジ２２を有するハブ輪４と、このハブ輪４のインボード側の端部外周に嵌合する内輪５を有する。ハブ輪４は、ハブフランジ２２よりインボード側に隣接する部分の外周にアウトボード側列の転走面３ａを有し、さらにインボード側の端部外周に内輪嵌合面４ａを有する。内輪嵌合面４ａは円筒面とその一端の段面とでなる。この内輪嵌合面４ａに上記内輪５が嵌合する。この内輪５の外周に有する転走面３ａが、内方部材３のインボード側列の転走面３ａとされる。内輪５は、その軸受外向きの端面と内周面との角に、断面円弧状の面取部５ａを有する。
ハブ輪４のハブフランジ２２には、図２に示すように、このハブフランジ２２の孔を貫通するハブボルト８、およびこのハブボルト８に螺合するハブナット９により、ブレーキロータ２３と車輪２４のタイヤホイール２４ａとが重ねて取付けられる。
【００１３】
外方部材２は、図２のように、外径面にフランジからなる取付部２ｂが設けられ、この取付部２ｂの孔を貫通するナックルボルト１０により、車体側の懸架装置におけるナックル２５に取付部２ｂが取付けられる。外方部材２の両端には、内外の部材３，２間を密封するオイルシール等のシール１１が設けられている。
【００１４】
図３に実線で示すように、ハブ輪４の上記内輪嵌合面４ａのさらにインボード側の端部は、内輪組み込み前は円筒状部４ｂとされていて、ハブ輪４に内輪５を組み込んでから、図１（Ａ）のように前記円筒状部４ｂが外径側へ加締められて内輪５の幅面を押し付ける鍔状の加締部４ｃとされる。
この加締め作業は、図４に示す揺動加締により行われる。この揺動加締は、図３および図４（Ａ）に示すようにハブ輪４に突出させておいた円筒状部４ｂを、加締工具３０の揺動により拡径させる方法である。加締工具３０は、上記円筒状部４ｂに先端が嵌まる先端小径部３０ａ、および円筒状部４ｂの先端面に当接する肩部３０ｂを有しており、車輪用軸受装置の中心Ｏ回りに、工具中心Ｏ１が円すい面の軌跡となるように、傾斜姿勢で回転させることで、前記揺動を行わせる。
【００１５】
ハブ輪４は、炭素鋼製（ＪＩＳ規格のＳ５０Ｃ〜Ｓ７０Ｃ相当）であり、その内輪嵌合面４ａからハブフランジ２２の根元部２２ａにわたる表層部分に、高周波焼入等の高周波熱処理により、所定深さの熱処理層２０が設けられている。この熱処理層２０の表面硬さは５８〜６０ＨＲＣとされている。この熱処理層２０の深さは、０．５mm以上とされている。
図１（Ｂ）に拡大して示すように、上記熱処理層２０のインボード側の端部位置Ａは、内輪５のインボート側端面５ｂからアウトボード側に向けた８mm以下の範囲内で、かつ内輪５における面取部５ａの内端縁Ｂよりも中央側寄りとされている。
【００１６】
この構成の車輪用軸受装置１によると、ハブ輪４が炭素鋼製で、そのハブ輪４における内輪嵌合面４ａからハブフランジ２２の根元部２２ａにわたる表層部分に熱処理層２０が設けられているので、ハブフランジ２２の部分の剛性が向上し、車両旋回時のハブフランジ２２の変形量が低下する。そのため、車輪回りの剛性の向上となる。熱処理層２０は内輪嵌合面４ａに渡って設けられているため、耐クリープ性が向上する。
【００１７】
また、ハブ輪４の熱処理層２０は、インボード側の端部位置Ａが、内輪５のインボート側端面５ｂからアウトボード側に向けた８mm以下の範囲内とされ、インボート側端面５ｂの近くまで設けられているため、加締め加工によるハブ輪４の内輪嵌合面４ａでの拡径量を小さくできると共に、図３に示す拡径部分４ａａの開始位置ｂを加締部４ｃ側に近づけることができる。その結果、加締め加工に伴う内輪５の変形、および内輪５の外周に形成される転走面３ａの変形を抑えることができ、長寿命化が可能となると共に、フープ応力の低減により、内輪５の過大応力も防止できる。
また、上記熱処理層２０のインボード側の端部位置Ａは、内輪５における面取部５ａの内端縁Ｂよりも中央側寄りとされているので、加締め加工により熱処理層２０にクラックが生じることを防ぐことができる。
【００１８】
図５は、各加締め仕様Ａ〜Ｃの車輪用軸受装置において、前記ハブ輪４における熱処理層２０のインボード側の端部位置Ａを異ならせて、その端部位置Ａとハブ輪４の拡径量（２×Δｃ）との関係を求めたグラフを示す。各加締め仕様Ａ〜Ｃの車輪用軸受装置における上記端部位置Ａの変更値と拡径量減少値を次の表１に示す。また、ハブ輪４の拡径量と内輪５５の外径面のフープ応力の関係を求めたグラフを図６に示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
ここでは、各加締め仕様Ａ〜Ｃの車輪用軸受装置において、その内輪５の幅寸法は共に２２mmであり、内輪５のインボード側端面（内輪大端面）５ｂから熱処理層２０の端部位置Ａまでの距離ａ（図３）を、８〜１２mmの間で変更した。言い換えると、ハブ輪４における内輪５の突き当て面４ｄ（図３）から熱処理層２０の端部位置Ａまでの距離を１０〜１４mmの間で変更した。
【００２１】
図５のグラフから、３種類の加締め仕様Ａ〜Ｃの車輪用軸受装置において、内輪５のインボード側端面５ｂから熱処理層２０の端部位置Ａまでの距離ａが８mmの場合と１２mmの場合で拡径量を比較すると、８mmの場合の方が１２mmの場合に比べて拡径量が約３０％低減されていることが分かる（表１参照）。また、図６のグラフによると、加締による拡径量と内輪外径面のフープ応力には良い相関があることから、拡径量の減少によりフープ応力は確実に低減できたと言える。
【００２２】
図７は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態の車輪用軸受装置１Ａは、円すいころ軸受型とした例を示す。この実施形態は、アンギュラ玉軸受形式である図１〜図６の第１の実施形態において、転動体６をボールから円すいころに替え、各転走面２ａ，３ａを円すい面としたものである。その他の構成は第１の実施形態の場合と同じである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（Ａ）はこの発明の第１の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図、（Ｂ）は（Ａ）における部分拡大図である。
【図２】同車輪用軸受装置による従動輪支持構造を示す断面図である。
【図３】ハブ輪における熱処理層のインボード側の端部位置の説明図である。
【図４】揺動加締の説明図である。
【図５】各加締め仕様の車輪用軸受における熱処理層の端部位置とハブ輪の拡径量との関係を示すグラフである。
【図６】加締によるハブ輪の拡径量と内輪外径面のフープ応力との関係を示すグラフである。
【図７】この発明の他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１…車輪用軸受装置
２…外方部材
２ａ…転走面
３…内方部材
３ａ…転走面
４…ハブ輪
４ａ…内輪嵌合面
４ｂ…円筒状部
４ｃ…加締部
５…内輪
５ａ…面取部
５ｂ…内輪インボード側端面
６…転動体
２０…熱処理層
２２…ハブフランジ
２２ａ…根元部
Ａ…熱処理層インボード側端部位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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