(57)【要約】【課題】  水の浸入による錆の生成や軌道面と転動体との間のグリースの流出による金属接触の可能性が懸念される環境で使用しても、振動や異音の発生を抑制することができる車輪支持用転がり軸受ユニットを提供する。【解決手段】  車輪支持用転がり軸受ユニット１であって、少なくとも第一及び第二の内輪軌道面７ａ，７ｂと第一及び第二の外輪軌道面１０ａ，１０ｂには、０．５μｍ以上２．５μｍ以下の厚さの酸化皮膜１４が形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に車輪を固定するための第一のフランジと第一の内輪軌道面とを有する第一の内輪と、該第一の内輪の端部に嵌合により一体固定され、外周面に第二の内輪軌道面を有する第二の内輪とを備える内方部材と、
該内方部材に外挿されると共に、外周面に懸架装置を支持するための第二のフランジと、内周面に前記第一及び第二の内輪軌道面に対向する第一及び第二の外輪軌道面とを備える外方部材と、
前記第一及び第二の内輪軌道面と前記第一及び第二の外輪軌道面との間に転動自在に配置された複数の転動体と、
を備えた車輪支持用転がり軸受ユニットであって、
少なくとも前記第一及び第二の内輪軌道面と前記第一及び第二の外輪軌道面には、０．５μｍ以上２．５μｍ以下の厚さの酸化皮膜が形成されていることを特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する車輪支持用転がり軸受ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車輪支持用転がり軸受ユニットは、外周面に二列の軌道面を有する内方部材と、内周面に該内方部材の二列の軌道面と対向する軌道面を有する外方部材と、内方部材と外方部材の二列の軌道輪間に設けられた転動体と、該転動体を等配するための保持器とを含んでいる。内方部材と外方部材の少なくとも一方は、フランジを有する場合が多く、フランジには懸架装置に該転がり軸受ユニットを支持するためのボルト孔が開けられている。
【０００３】
例えば、内方部材と外方部材の両方がフランジを有する場合、転がり軸受ユニットはフランジを有しない通常の転がり軸受と比較して複雑な形状をしており、熱間鍛造性、切削性、孔開け加工性の観点から、内方部材と外方部材は０．５質量％程度の炭素を含有する中炭素鋼からなり、高周波焼入れによって軌道面周辺を硬化させて使用する場合が多い。
【０００４】
また、内方部材がフランジを有する場合、内方部材は外周面にフランジと第一の内輪軌道面を有する第一の内輪と、外周面に第二の内輪軌道面を有する第二の内輪からなる。そして、車輪支持用転がり軸受ユニットが使用される際には、第一の内輪の第一の内輪軌道面よりも第二の内輪の第二の内輪軌道面の方に高い荷重が負荷されるため、第二の内輪は高炭素鋼を用い、熱処理により表面から芯部まで硬化させて使用する場合が多い。
【０００５】
ところで、第一の内輪及び第二の内輪は、ナットで締めて固定するか、或いは、第一の内輪の先端部を塑性変形させて第二の内輪の端部を加締める事によって固定する。これらの方法のうち、部品点数を少なくできる生産性の観点と、小型化、軽量化の観点から考えると、加締めによって固定する方が有利である。また、加締めによって固定する場合、第一の内輪の加締め部は焼入れせずに生のままで用い、また第一及び第二の内輪の加締め部の密着性を良くした方が、軸受の回転安定性が増し、転がり寿命が向上する。
【０００６】
通常の転がり軸受が使用される際には、軌道面に繰り返しの圧縮応力が転動体より掛かり、材料内部に対してせん断応力として作用する。従って、転がり軸受の長寿命化は、繰り返しせん断応力による転がり疲労の観点から対策が施されてきた。車輪支持用転がり軸受ユニットの長寿命化もこの考えに基づいている。
【０００７】
また、車輪支持用転がり軸受ユニットにおいては、一般の産業機械等とは異なり、自然環境で使用されるため、雨水や泥水等に晒される場合がある。このような場合、車輪支持用転がり軸受ユニットにおいて、腐食による錆を生じ、軸受寿命を低下させる虞があるため、通常、軸受部分に雨水や泥水等が侵入しないようにハブシールや蓋体が装着され、未然にこれらを防止するように対策されている。（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１１３８４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、車輪支持用転がり軸受ユニットにおいて、雨水や泥水等に晒される環境にある場合、シール等の技術によって水の侵入をある程度抑制する方法は考えられてはいるが、場合によっては、軸受の軌道面等に水分が浸入する可能性も考えられる。この軸受内部に侵入した水により軌道面と転動体の間にあるグリースが流され、軌道面と転動体が金属接触を引き起こしたり、また、軌道面に錆が生じることで、振動や異音の発生につながり、自動車の乗り心地を悪くする。
【０００９】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、フランジを有する車輪支持用転がり軸受ユニットにおいて、水の浸入による錆の生成や軌道面と転動体との間のグリースの流出による金属接触の可能性が懸念される環境で使用しても、振動や異音の発生を抑制することができる車輪支持用転がり軸受ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  外周面に車輪を固定するための第一のフランジと第一の内輪軌道面とを有する第一の内輪と、該第一の内輪の端部に嵌合により一体固定され、外周面に第二の内輪軌道面を有する第二の内輪とを備える内方部材と、
該内方部材に外挿されると共に、外周面に懸架装置を支持するための第二のフランジと、内周面に前記第一及び第二の内輪軌道面に対向する第一及び第二の外輪軌道面とを備える外方部材と、
前記第一及び第二の内輪軌道面と前記第一及び第二の外輪軌道面との間に転動自在に配置された複数の転動体と
を備えた車輪支持用転がり軸受ユニットであって、
少なくとも前記第一及び第二の内輪軌道面と前記第一及び第二の外輪軌道面には、０．５μｍ以上２．５μｍ以下の厚さの酸化皮膜が形成されていることを特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
【００１１】
雨水、泥水等の腐食環境による、上記の振動や異音の発生に対する対策としては、錆の生成や転動体と軌道面が金属接触することを防ぐために軌道面に酸化皮膜を形成することが有効である。酸化皮膜の厚さは、０．５μｍ以上２．５μｍ以下であるように設定した。酸化皮膜の厚さが０．５μｍ未満であると、腐食抑制効果が小さく、また十分な金属接触を抑制することができないため、本発明の意図する効果を得ることができない。また、厚さが２．５μｍを越えると酸化皮膜処理に時間を要するため、生産性の面で不利益を生じることになる。
また、雨水や泥水が特に厳しい腐食環境で使用しても、振動や異音の発生を十分に抑制するためには、酸化皮膜の厚さを１．２μｍ以上２．５μｍ以下とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットによれば、少なくとも第一及び第二の内輪軌道面と第一及び第二の外輪軌道面には、０．５μｍ以上２．５μｍ以下の厚さの酸化皮膜が形成されているので、雨水や泥水のような腐食を伴う環境においても、錆の生成と金属接触を防ぎ、振動や異音の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係る車輪支持用転がり軸受ユニットについて図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態は、本発明の一例を示したものであって、本発明を限定するものではない。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態の車輪支持用転がり軸受ユニット１は、内方部材として、第一の内輪としての内輪２、第二の内輪としての内輪３、外方部材としての外輪４、及び複数の転動体５を備えており、内輪２の左端部には、車輪（図示せず）を固定するための第一のフランジとしての車輪支持用フランジ６が設けられている。
【００１５】
内輪２の右端部には小径断面８が形成されており、小径断面８に内輪３が嵌め込まれている。内輪２の右端部は円筒状に形成されており、円筒部９は径方向外方に加締め広げられて、内輪２と内輪３とが一体的に固定される。
【００１６】
内輪２の外周面の中間部及び内輪３の外周面には、それぞれ軌道面が形成され、第一の内輪軌道面７ａ及び第二の内輪軌道面７ｂとされている。また、外輪４の内周面には両内輪軌道面７ａ，７ｂと対向する第一の外輪軌道面１０ａと第二の外輪軌道面１０ｂが形成されている。さらに、第一及び第二の内輪軌道面７ａ，７ｂと第一及び第二の外輪軌道面１０ａ，１０ｂとの間には、それぞれ複列の転動体５が保持器１３を介して転動自在に配列されている。そして、外輪４の外周面には、車輪支持用フランジ６から離間する側の端部に、第二のフランジである懸架装置支持用フランジ１１が設けられている。
なお、図１の例では、内輪３は小外径面１２を有するが、これを有しないものを内輪３に用いてもよい。
【００１７】
このような車輪支持用転がり軸受ユニット１を自動車に組み付けるには、外輪４の懸架装置支持用フランジ１１を懸架装置（図示せず）に固定し、内輪２の車輪支持用フランジ６に車輪を固定する。これにより、車輪を懸架装置に対して回転自在に支持することができる。
【００１８】
このように構成された車輪支持用転がり軸受ユニット１において、外輪４と内輪２は炭素鋼Ｓ５３Ｃで構成され、また、内輪２の小径断面８に嵌合された内輪３は、軸受鋼ＳＵＪ２で構成される。さらに、転動体５は軸受鋼ＳＵＪ２で構成されており、そのピッチ径は４９ｍｍである。
【００１９】
内輪２の外周面には、車輪支持用フランジ６の付け根部から小径断面８にかけて誘導加熱装置によって高周波焼入れされた硬化層Ｔが形成されている。そして、第一及び第二の内輪軌道面７ａ，７ｂ及び第一及び第二の外輪軌道面１０ａ，１０ｂには酸化皮膜処理が施され、厚さ０．５μｍ以上２．５μｍ以下、好ましくは、１．２μｍ以上２．５μｍ以下に調整された酸化皮膜１４が形成されている。
また、車輪支持用フランジ６は、装置使用時に曲げ応力を受けるために靭性が要求されることから、塑性変形による割れや靭性の低下を防止するように非調質のままとされている。
【００２０】
従って、上記のように構成された車輪支持用転がり軸受ユニット１は、第一及び第二の内輪軌道面７ａ，７ｂと第一及び第二の外輪軌道面１０ａ，１０ｂには、０．５μｍ以上２．５μｍ以下の厚さの酸化皮膜１４が形成されているので、雨水や泥水に晒され、腐食を伴う環境においても、錆の生成と金属接触を防ぎ、振動や異音の発生を抑制する効果を有する。
なお、図１の例では、転動体５として玉を用いているが、重量の嵩む車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、転動体５としてテーパころを使用する場合もある。
【実施例】
【００２１】
図１と略同一構造の車輪支持用転がり軸受ユニット１を用いて、回転試験を行った。ここで、内輪２は、炭素を０．５質量％程度含有する鋼を用い、内輪３と転動体５は、軸受鋼ＳＵＪ２を、保持器１３は、樹脂製保持器を用いた。また、転動体５のピッチ径は４９ｍｍである。
【００２２】
上記軌道面７ａ，７ｂ，１０ａ，１０ｂには、表１に示すように、各サンプルにおいて酸化皮膜１４を形成し、その際の酸化皮膜１４の厚さを測定し、寿命に対する影響について調査した。酸化皮膜１４の形成は、アルカリ水溶液中に軌道輪（内輪２，３及び外輪４）を浸漬して四酸化三鉄皮膜を軌道面に形成する黒染め処理を行った。なお、酸化皮膜１４の厚さは黒染め処理時間を変化させ、その時の厚さと生産性を対応させ、表１に記載した。
【００２３】
このように製作した車輪支持用転がり軸受ユニット１は、外輪４を固定し内輪２，３を回転させた状態において、次の条件で回転試験を行った。
ラジアル荷重：６５００Ｎ
アキシアル荷重：３９００Ｎ
回転速度：１０００ｍｉｎ−１
【００２４】
試験は錆を伴う腐食環境を再現するため、ＪＩＳ  Ｚ  ２３７１に基づき試験温度を３５℃に保ち、５％塩水を噴霧しながら行った。なお、車輪支持用転がり軸受ユニットにおいては、錆の生成や金属接触が生じた場合、その振動が問題となる。そこで、車輪支持用転がり軸受ユニットの寿命は、回転試験機に振動計を取り付け、試験開始時の３倍の値を許容振動値とし、その振動計の値が、試験開始から許容振動値になるまでの時間を測定し、寿命とした。
【００２５】
試験結果を表１及び図２に示す。なお、表１及び図２に示した許容振動値までの時間比（寿命比）の数値は、最も寿命が短かった比較例１を１．０とした場合の相対値で示してある。
【００２６】
【表１】
2006144828.tif 000003
【００２７】
実施例１〜６では、本発明で規定する所定の酸化皮膜１４が軌道輪に形成されている。  よって、腐食による錆を伴う環境で使用される場合においても、寿命が良好である。また、実施例３〜６は錆の生成が特に少なく、より長寿命であった。従って、厚さ１．２μｍ以上の酸化皮膜１４が軌道輪に形成されることで、特に厳しい腐食環境においても、さらに長寿命な車輪支持用転がり軸受ユニットとすることができる。
【００２８】
一方、比較例１及び比較例２は、酸化皮膜１４の厚さが薄いため錆の生成と金属接触を十分に防ぐことができず、寿命が短かった。また、比較例３と比較例４は寿命比を考慮すると、実施例１〜６と同様に十分な長寿命を示しているが、比較例４の黒染め処理時間は実施例１に比べて１０倍以上を要するため、生産性が非常に低いことが示唆される。
【００２９】
このように長寿命化と生産性といった二面から考慮すると、前記軌道面が０．５μｍ以上の厚さの酸化皮膜１４が形成されていることで、錆の生成と金属接触が防止され、前記軸受ユニットの寿命は長寿命化するが、酸化皮膜の厚さが１．２μｍ以上の場合には長寿命効果にあまり差が現れないため、生産性を考えると酸化皮膜１４の厚さは２．５μｍ以下が望ましいと考えられる。
【００３０】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態の一例である車輪支持用転がり軸受ユニットを説明するための部分断面図である。
【図２】車輪支持用転がり軸受ユニットの転がり寿命と酸化皮膜厚さとの相関を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１          車輪支持用転がり軸受ユニット
２          内輪（第一の内輪）
３          内輪（第二の内輪）
４          外輪
５          転動体
６          車輪支持用フランジ（第一のフランジ）
７ａ        第一の内輪軌道面
７ｂ        第二の内輪軌道面
１０ａ      第一の外輪軌道面
１０ｂ      第二の外輪軌道面
１１        懸架装置支持用フランジ（第二のフランジ）
１４        酸化皮膜
【図１】
2006144828.tif 000004
【図２】
2006144828.tif 000005