(57)【要約】【課題】  車輪取付フランジのフレッティング摩耗を防止することにより、車両のＮＶＨを抑制し、かつ操縦安定性を向上させた車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】  内周に複列の外側転走面１０ａが形成された外方部材１０と、一端部に車輪取付フランジ４を一体に有し、外周に一方の内側転走面２ａと、これから軸方向に延びる小径段部２ｂが形成されたハブ輪２、および小径段部２ｂに圧入され、他方の内側転走面３ａが形成された内輪３とからなる内方部材１と、この内方部材１と外方部材１０の両転走面間に転動自在に収容された転動体６とを備えた車輪用軸受装置において、車輪取付フランジ４のフランジ側面４ａ、およびこのフランジ側面４ａからブレーキパイロット部１１に亙って所定の硬化層１２が形成されている。これにより、フレッティング摩耗を防止してブレーキロータの面振れの劣化を抑制することができる。【選択図】図１
2006036112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、
外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
この内方部材および前記外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、
前記内方部材または外方部材のいずれか一方に車輪およびブレーキロータが取り付けられる車輪取付フランジが一体に設けられた車輪用軸受装置において、
前記車輪取付フランジのアウトボード側のフランジ側面に所定の硬化層が形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記フランジ側面からアウトボード側に延びる円筒状のブレーキパイロット部に亙る隅部に所定の硬化層が形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記車輪取付フランジの円周等配にハブボルトが圧入されるボルト挿通孔が穿設され、このボルト挿通孔の前記フランジ側面側の開口部で前記硬化層が止まっている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記ボルト挿通孔の内径が、前記ハブボルトの基部との間に径方向すきまが介在するように設定されている請求項３に記載の車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記フランジ側面が硬化処理後に仕上げ加工され、固定部材となる前記内方部材または外方部材を基準に回転駆動させた状態で、ブレーキロータを取り付ける前記フランジ側面の面振れが規格値内に規制されている請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、操縦安定性の向上を図った車輪用軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、省資源あるいは公害等の面から燃費向上に対する要求は厳しいものがある。自動車部品において、中でも車輪軸受装置の軽量化はこうした要求に応える要因として注目され、軽量化に対する要求は益々増大してきている。従来から軽量化を図った車輪用軸受装置に関する提案は種々のものがあるが、それと共に車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置においては、この軽量化と一面では相反するＮＶＨ（ノイズ・バイブレーション・ハーシュネス）を抑制し、かつ操縦安定性を向上させることも重要な要因となっている。
【０００３】
このＮＶＨの中でも特に、車両の低速走行時にブレーキを作動させた時に発生する低周波の不快な騒音、所謂ブレーキジャダーに関しては、未だその明確な原因が究明されていないが、その一つの要因として、ブレーキロータを取り付けるフランジ側面の面振れが挙げられる。この種の車輪用軸受装置は、車輪軸受メーカーから自動車メーカーの自動車組立工場に納入され、その車輪取付フランジのフランジ側面には、自動車組立工場において別部品として納入されたブレーキロータがボルトによって固定される。ところが、組立後に、このブレーキロータの側面に面振れがあると、高速走行における制動時の振動の原因となったり、ブレーキの偏摩耗の原因になったりする。また、面振れの程度によっては、低速走行でも振動が発生する場合がある。
【０００４】
こうした問題を解決したものとして、本出願人は図４に示すような車輪用軸受装置を提案している。この車輪用軸受装置は、外周に懸架装置（図示せず）に取り付けられる車体取付フランジ５１ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面５１ａ、５１ａが形成された外方部材５１と、一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５２を一体に有し、外周に前記複列の外側転走面５１ａ、５１ａに対向する一方の内側転走面５３ａと、この内側転走面５３ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部５３ｂが形成されたハブ輪５３、およびこのハブ輪５３の小径段部５３ｂに圧入され、外周に前記複列の外側転走面５１ａ、５１ａに対向する他方の内側転走面５４ａが形成された内輪５４とからなる内方部材５５と、この内方部材５５と外方部材５１との間に転動自在に介装された複列の転動体（ボール）５６、５６と、外方部材５１の両端部に装着されたシール５７、５７とからなる。
【０００５】
車輪取付フランジ５２には、周方向等配に車輪を固定するためのハブボルト５８が植設され、車輪取付フランジ５２のアウトボード側にブレーキロータ５９を支持する円筒状のブレーキパイロット部６０と、このブレーキパイロット部６０からさらにアウトボード側にホイールパイロット部６１が一体に形成されている。そして、フランジ側面５２ａにブレーキロータ５９がボルト６２によって固定される。
【０００６】
ここで、固定部材となる外方部材５１を基準に回転駆動させた状態で、ブレーキロータ５９を取り付けるフランジ側面５２ａの面振れが規格値内、例えば５０μｍ以下に規制されているので信頼性が高く、また、ブレーキロータ５９を取り付ける時、または後に、面倒なブレーキロータ５９の振れ調整を行なう必要がなくなる。
【特許文献１】特開２０００−２０３２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
こうした従来の車輪用軸受装置は、ブレーキロータ５９を取り付けるフランジ側面５２ａの面振れが規格値内に規制されているので信頼性が高く、また、ブレーキロータ５９を取り付ける時、または後に面倒なブレーキロータ５９の振れ調整を行なう必要がない。しかし、自動車のＮＶＨ対策に対する要求は益々厳しくなり、出荷時にこの面振れの規制をするだけではこの厳しくなってきているＮＶＨを抑制することは難しくなってきている。すなわち、運転中にブレーキロータ５９と車輪取付フランジ５２間の微小すべりによるフレッティング摩耗が発生し、ブレーキロータ５９のガタが進行する。特に、高負荷下では大きなモーメント荷重がこの車輪取付フランジ５２に負荷され、繰り返し変形する状況においてはフレッティング摩耗を完全に防止することは難しい。こうした車輪取付フランジ５２のフレッティング摩耗によりブレーキロータ５９の面振れが増大し、ブレーキジャダーを誘発する恐れがあった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、車輪取付フランジのフレッティング摩耗を防止することにより車両のＮＶＨを抑制し、かつ操縦安定性を向上させた車輪用軸受装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材および前記外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記内方部材または外方部材のいずれか一方に車輪およびブレーキロータが取り付けられる車輪取付フランジが一体に設けられた車輪用軸受装置において、前記車輪取付フランジのアウトボード側のフランジ側面に所定の硬化層が形成されている構成を採用した。
【００１０】
このように、内方部材または外方部材のいずれか一方に車輪およびブレーキロータが取り付けられる車輪取付フランジが一体に設けられた車輪用軸受装置において、車輪取付フランジのアウトボード側のフランジ側面に所定の硬化層が形成されているので、フレッティング摩耗を防止してブレーキロータの面振れの劣化を抑制することができる。これにより、車両のＮＶＨを抑制し、かつ操縦安定性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。
【００１１】
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記フランジ側面からアウトボード側に延びる円筒状のブレーキパイロット部に亙る隅部に所定の硬化層が形成されていれば、装置に大きなモーメント荷重が負荷されて繰り返し引張応力が生じても、この隅部の表面に圧縮残留応力が形成され、車輪取付フランジの強度・耐久性を一層向上させることができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、前記車輪取付フランジの円周等配にハブボルトが圧入されるボルト挿通孔が穿設され、このボルト挿通孔の前記フランジ側面側の開口部で前記硬化層が止まっているので、内周面の硬さは鍛造後の生のままとなってハブボルトの表面硬さより充分低くなり、ハブボルトのナールを容易に食い込ませることができる。
【００１３】
好ましくは、請求項４に記載の発明のように、前記ボルト挿通孔の内径が、前記ハブボルトの基部との間に径方向すきまが介在するように設定されていれば、ボルト圧入力が過大になって組立作業性が低下するようなことはない。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、前記フランジ側面が硬化処理後に仕上げ加工され、固定部材となる前記内方部材または外方部材を基準に回転駆動させた状態で、ブレーキロータを取り付ける前記フランジ側面の面振れが規格値内に規制されているので、車両のＮＶＨを抑制すると共に、ブレーキの偏摩耗を防止することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材および前記外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記内方部材または外方部材のいずれか一方に車輪およびブレーキロータが取り付けられる車輪取付フランジが一体に設けられた車輪用軸受装置において、前記車輪取付フランジのアウトボード側のフランジ側面に所定の硬化層が形成されているので、フレッティング摩耗を防止してブレーキロータの面振れの劣化を抑制することができる。したがって、車両のＮＶＨを抑制し、かつ操縦安定性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
外周に車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪とからなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、前記車輪取付フランジのアウトボード側のフランジ側面、およびこのフランジ側面からブレーキパイロット部に亙って所定の硬化層が形成されている。
【実施例１】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は図１の要部拡大図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウトボード側（図面左側）、中央寄り側をインボード側（図面右側）という。
【００１８】
この車輪用軸受装置は、内方部材１と外方部材１０、および両部材１、１０間に転動自在に収容された複列の転動体（ボール）６、６とを備えている。内方部材１は、ハブ輪２と、このハブ輪２に所定のシメシロを介して圧入された別体の内輪３とからなる。
【００１９】
ハブ輪２は、アウトボード側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ４を一体に有し、この車輪取付フランジ４の円周等配位置には車輪を固定するためのハブボルト５が植設されている。また、ハブ輪２の外周には内側転走面２ａと、この内側転走面２ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部２ｂが形成されている。そして、外周に内側転走面３ａが形成された内輪３がこの小径段部２ｂに圧入されている。
【００２０】
外方部材１０は、外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ１０ｂを一体に有し、内周には複列の外側転走面１０ａ、１０ａが形成されている。そして、それぞれの転走面１０ａ、２ａと１０ａ、３ａ間に複列の転動体６、６が収容され、保持器７、７によりこれら複列の転動体６、６が転動自在に保持されている。また、外方部材１０の端部にはシール８、９が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
【００２１】
ここでは、ハブ輪２の外周に直接内側転走面２ａが形成された第３世代と呼称される車輪用軸受装置を例示したが、本発明に係る車輪用軸受装置はこうした構造に限定されず、例えば、図示はしないが、ハブ輪の小径段部に一対の内輪を圧入した、第１世代あるいは第２世代構造であっても良い。なお、転動体６、６をボールとした複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず転動体に円すいころを使用した複列円すいころ軸受であっても良い。
【００２２】
ハブ輪２は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、アウトボード側の内側転走面２ａをはじめ、アウトボード側のシール８が摺接するシールランド部、および小径段部２ｂに亙り高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。また、外方部材１０は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、複列の外側転走面１０ａ、１０ａが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
【００２３】
ここで、ハブ輪２における車輪取付フランジ４のフランジ側面４ａ、およびこのフランジ側面４ａからブレーキパイロット部１１に亙って、高周波焼入れによって表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層１２が形成されている（図中クロスハッチングで示す）。ブレーキパイロット部１１は、フランジ側面４ａからアウトボード側に延びる円筒状に形成されブレーキロータ（図示せず）を支持しているが、このブレーキパイロット部１１とフランジ側面４ａの隅部１１ａには、装置に大きなモーメント荷重が負荷された時、繰り返し引張応力が生じる部位である。したがって、この隅部１１ａに硬化層１２を形成することにより表面に圧縮残留応力が形成され、車輪取付フランジ４の強度・耐久性を一層向上させることができる。
【００２４】
本実施形態では、硬化層１２の深さは０．５〜３．０ｍｍの範囲に規制され、ハブボルト５が圧入されるボルト挿通孔１３の内周面に硬化層が及ばないと共に、車輪取付フランジ４の熱処理変形を抑制するためにコンセントリング（図示せず）を使用し、予め中周波電力による予熱工程の後、超短時間（１秒前後）の高周波電力によって所望の焼入れパターンを確保している。
【００２５】
また、図２に拡大して示すように、ハブボルト５が圧入されるボルト挿通孔１３の内周面は、フランジ側面４ａ側の開口部１３ａのみ硬化層１２が形成され、実質的に内周面は鍛造後の生のままとなっている。また、ボルト挿通孔１３の内径は、ハブボルト５の基部５ａとの間に径方向すきまが介在するように設定されている。これにより、ボルト挿通孔１３にハブボルト５のナール５ｂが容易に食い込むと共に、ボルト圧入力が過大になって組立作業性が低下するようなことはない。
【００２６】
さらに、車輪取付フランジ４におけるフランジ側面４ａの硬化処理後、車輪取付フランジ４のフランジ側面４ａが切削等により仕上げ加工され、従来と同様、固定部材となる外方部材１０を基準に回転駆動させた状態で、ブレーキロータを取り付けるフランジ側面４ａの面振れが規格値内、例えば５０μｍ以下に規制されている。
【００２７】
なお、車両組立時、車輪取付フランジ４のフランジ側面４ａとブレーキロータ（図示せず）間に潤滑グリース等の潤滑剤を介在させることにより、フレッティング摩耗の促進を一層抑制することができる。
【００２８】
本実施形態では、ハブ輪２における車輪取付フランジ４のフランジ側面４ａ、およびこのフランジ側面４ａからブレーキパイロット部１１に亙って所定の硬化層１２が形成され、フレッティング摩耗を防止してブレーキロータの面振れの劣化を抑制すると共に、フランジ側面４ａの硬化処理後にこのフランジ側面４ａが仕上げ加工され、固定部材となる外方部材１０を基準に回転駆動させた状態で、ブレーキロータを取り付けるフランジ側面４ａの面振れが規格値内に規制されているので、車両のＮＶＨを抑制し、かつ操縦安定性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。
【実施例２】
【００２９】
図３は、本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す正面図、図４は図３の縦断面図である。なお、この実施形態は第２世代の外輪回転タイプの車輪用軸受装置で、前述した実施形態と同一部位、同一部品、あるいは同一の機能を有する部位には同じ符号を付けてその詳細な説明を省略する。
【００３０】
この車輪用軸受装置は従動輪用であって、図示しない固定軸に装着され、車輪（図示せず）を固定するハブ輪（外方部材）１４と一対の内輪（内方部材）１５、１５と、これらハブ輪１４と内輪１５間に保持器１６によって転動自在に支持された複列の転動体（円すいころ）１７、１７とを備えている。ハブ輪１４の両端部にはシール１８、１９が装着され、軸受内部に封入されたグリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内に侵入するのを防止している。
【００３１】
ハブ輪１４は、アウトボード側の端部外周に車輪およびブレーキロータ（図示せず）を取付けるための車輪取付フランジ２０が一体形成され、内周に複列のテーパ面からなる外側転走面１４ａ、１４ａが直接形成されている。車輪取付フランジ２０は、インボード側の基部２１に複数のリブ２１ａが形成され、軽量化を図りつつ回転曲げ疲労強度を向上させている。また、車輪取付フランジ２０の円周方向等配にはハブボルト（図示せず）を螺着するためのねじ孔２２が形成されている。
【００３２】
一方、一対の内輪１５は、外周に前記複列の外側転走面１４ａ、１４ａに対向する内側転走面１５ａが形成されている。複列の転動体１７、１７は、これら外側転走面１４ａと内側転走面１５ａとの環状空間内にそれぞれ収容され、内輪１５の大径側に形成された大鍔１５ｂによってガイドされながら転動自在に支持されている。また、一対の内輪１５、１５の小径側内周面には環状溝２３が形成され、鋼板プレス製の断面略コの字状に形成された連結環２４が装着されている。この連結環２４によって一対の内輪１５、１５は軸方向に一体固定され、分解組立時の作業性が向上すると共に、分解時の不具合、例えば、補修時、アウトボード側の軸受部だけが引き抜かれ、インボード側の軸受部が固定軸に残るといった不具合を防止することができる。
【００３３】
また、ハブ輪１４の複列の外側転走面１４ａには高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。必要に応じてシール１８、１９が嵌合される端部内周面にも硬化層が形成される。一方、内輪１５はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。
【００３４】
ハブ輪１４は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼を熱間鍛造後、旋削加工によって所望の形状・寸法に形成され、その後、フランジ側面２０ａに高周波焼入れによって表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層２５が形成されている（図中クロスハッチングで示す）。そして、前述した実施形態と同様、ねじ孔２２には硬化層２５が及ばないように焼入れパターンが規制されている。これにより、フランジ側面２０ａのフレッティング摩耗を防止し、ブレーキロータの面触れを抑制すると共に、車輪取付フランジ２０の基部２１およびインボード側の端部外周等の最弱部となる部位の回転曲げ疲労強度をはじめ機械的強度が増大してハブ輪１４の耐久性を向上させる。
【００３５】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明に係る車輪用軸受装置は、駆動輪用あるいは従動輪用の第１世代乃至第３世代の車輪用軸受装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】同上、要部拡大図である。
【図３】本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す正面図である。
【図４】従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・・・・・・・・内方部材
２、１４・・・・・・・ハブ輪
２ａ、３ａ、１５ａ・・内側転走面
２ｂ・・・・・・・・・小径段部
３、１５・・・・・・・内輪
４、２０・・・・・・・車輪取付フランジ
４ａ、２０ａ・・・・・フランジ側面
５・・・・・・・・・・ハブボルト
５ａ、２１・・・・・・基部
５ｂ・・・・・・・・・ナール部
６、１７・・・・・・・転動体
７、１６・・・・・・・保持器
８、１８・・・・・・・アウトボード側のシール
９、１９・・・・・・・インボード側のシール
１０・・・・・・・・・外方部材
１０ａ、１４ａ・・・・外側転走面
１０ｂ・・・・・・・・車体取付フランジ
１１・・・・・・・・・ブレーキパイロット部
１２、２５・・・・・・硬化層
１５ｂ・・・・・・・・大鍔
２１ａ・・・・・・・・リブ
２２・・・・・・・・・ねじ孔
２３・・・・・・・・・環状溝
２４・・・・・・・・・連結環
５１・・・・・・・・・外方部材
５１ａ・・・・・・・・外側転走面
５１ｂ・・・・・・・・車体取付フランジ
５２・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５２ａ・・・・・・・・フランジ側面
５３・・・・・・・・・ハブ輪
５３ａ、５４ａ・・・・内側転走面
５３ｂ・・・・・・・・小径段部
５４・・・・・・・・・内輪
５５・・・・・・・・・内方部材
５６・・・・・・・・・転動体
５７・・・・・・・・・シール
５８・・・・・・・・・ハブボルト
５９・・・・・・・・・ブレーキロータ
６０・・・・・・・・・ブレーキパイロット部
６１・・・・・・・・・ホイールパイロット部
６２・・・・・・・・・ボルト
【図１】
2006036112.tif 000003
【図２】
2006036112.tif 000004
【図３】
2006036112.tif 000005
【図４】
2006036112.tif 000006