(57)【要約】【課題】外輪の内側に配置される内軸に圧入された内輪において、軸受装置の性能の観点から適切な深さの硬化層が形成された軸受装置を提供する。【解決手段】軸受装置１０は、内周面に外輪軌道面１１４、１１５を有する筒状の外輪１と、外輪１の軸方向に延びる内軸２１と、内軸２１に軸方向に圧入され、外周面に内輪軌道面２３１を有する内輪２３と、外輪軌道面１１５と、内輪軌道面２３１の間に回転可能に配置される複数の転動体３とを備える。内輪２３は、内輪軌道面２３１に形成された硬化層２３ａと、硬化層以外の部分における硬化層より硬度が低い非硬化層とを含む。内輪２３と転動体３の接触角の方向Ｓにおける硬化層２３ａの深さｔと、接触角の方向Ｓにおける内輪２３の厚みＴは、０．１１＜ｔ／Ｔ＜０．４１で示す関係を有する。【選択図】図１
2018105471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に外輪軌道面を有する筒状の外輪と、
前記外輪と同軸に配置され、前記外輪の内側に一部が挿入される内軸と、
前記内軸の軸方向に圧入され、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
前記外輪軌道面と、前記内輪軌道面の間に回転可能に配置される複数の転動体とを備え、
前記内輪は、前記内輪軌道面に形成された硬化層と、前記硬化層以外の部分であって前記硬化層より硬度が低い非硬化層とを含み、
前記内輪と前記転動体の接触角の方向における前記硬化層の深さｔと、前記接触角の方向における前記内輪の厚みＴは、０．１１＜ｔ／Ｔ＜０．４１で示す関係を有する、軸受装置。
【請求項２】
前記内輪の前記軸方向内側の内側面は前記非硬化層であり、前記内輪の外周面において、前記内側面から距離Ａ（０ｍｍ≦Ａ≦２ｍｍ）の位置から前記内輪軌道面にかけて前記硬化層が形成される、請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
前記内軸は、前記内輪が圧入された方の端部を塑性変形させて前記内輪の前記軸方向の外側の外側面に接触させた加締部を有し、
前記内輪の前記硬化層は、前記内輪の前記外周面において、前記内輪軌道面から前記内輪の前記軸方向外側の外側面までの間に形成される、請求項１又は２に記載の軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、内軸、内軸に圧入された内輪、及び外輪を備える軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車輪用の軸受装置であるハブユニットは、外輪、内軸、内輪、及び複列の転動体を備える。外輪の内周面には、転動体が配置される複列の軌道面が形成される。内軸の一部は、外輪の内側に配置される。内軸の軸方向の端部に、内輪が圧入される。内軸と内輪の外周面には、それぞれ、軌道面が形成される。内軸は、車輪を取り付けるためのフランジを有する。
【０００３】
特開２００６−１１８６１０号公報（下記特許文献１）には、ハブユニットの内輪を中炭素鋼で形成することが記載されている。この内輪の正面側の端面から内側転送面にわたり高周波焼入れによって硬化層が形成される。また、特開２００７−３０３６５４号公報（下記特許文献２）には、内輪の外周面に、高周波焼入れによって硬化層を形成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１８６１０号公報
【特許文献２】特開２００７−３０３６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特開２００６−１１８６１０号公報及び特開２００７−３０３６５４号公報のいずれにおいても、内輪の硬化層の深さについての言及はない。本願発明者らは、内輪の硬化層の深さが、軸受装置の性能に影響を与える場合があることを見出した。そこで、本願は、外輪の内側に配置される内軸に圧入された内輪において、軸受装置の性能の観点から適切な深さの硬化層が形成された軸受装置を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係る軸受装置は、内周面に外輪軌道面を有する筒状の外輪と、前記外輪の軸方向に延びる内軸と、前記内軸に前記軸方向に圧入され、外周面（すなわち外径面）に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面と、前記内輪軌道面の間に回転可能に配置される複数の転動体とを備える。前記内輪は、前記内輪軌道面に形成された硬化層と、前記硬化層以外の部分における硬化層より硬度が低い非硬化層とを含み、前記内輪と前記転動体の接触角の方向における前記硬化層の深さｔと、前記接触角の方向における前記内輪の厚みＴは、０．１１＜ｔ／Ｔ＜０．４１で示す関係を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、外輪の内側に配置される内軸に圧入された内輪において、軸受装置の性能の観点から適切な深さの硬化層が形成された軸受装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係る軸受の軸中心線を通る平面における断面図である。
【図２】図２は、図１における内輪の拡大図である。
【図３】図３は、内輪の硬化層の残留圧縮応力の測定結果を示すグラフである。
【図４】図４は、硬化層の残留圧縮応力と、軸受の寿命との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、軸受の使用時における内輪の内部のせん断応力分布を示すグラフである。
【図６】図６は、内輪の外周面において、内側面から２ｍｍ以上にわたって硬化層が形成されない場合の内輪の構成例を示す図である。
【図７】図７は、距離Ａを変化させた時の座屈量を示すグラフである。
【図８】図８は、図２における距離Ａを０にした場合の変形例を示す図である。
【図９】図９は、硬化層の形成例を示す図である。
【図１０】図１０は、硬化層の他の形成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（構成１）
実施形態における構成１に係る軸受装置は、内周面に外輪軌道面を有する筒状の外輪と、前記外輪の軸方向に延びる内軸と、前記内軸に前記軸方向に圧入され、外周面（すなわち外径面）に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面と、前記内輪軌道面の間に回転可能に配置される複数の転動体とを備える。前記内輪は、前記内輪軌道面に形成された硬化層と、前記硬化層以外の部分における硬化層より硬度が低い非硬化層とを含み、前記内輪と前記転動体の接触角の方向における前記硬化層の深さｔと、前記接触角の方向における前記内輪の厚みＴは、０．１１＜ｔ／Ｔ＜０．４１で示す関係を有する。
【００１０】
例えば、ハブユニット等の軸受装置では、内軸に圧入された内輪と、内軸及び内輪の径方向外側を囲む外輪との間に転動体が配置される。これらの外輪、内軸、内輪及び転動体の構成及び配置によって、内輪と転動体との接触角が決まる。接触角は、軸受装置に求められる機能に応じて様々に設定可能である。
【００１１】
発明者は、内輪と転動体との接触角の方向における内輪軌道面の硬化層の深さに注目した。接触角の方向における硬化層の深さが軸受の性能に及ぼす影響について研究した。その結果、接触角の方向における内輪の厚みＴに対する硬化層の深さｔの比（ｔ／Ｔ）が、内輪の残留圧縮応力に関連することがわかった。さらに、発明者は、この比（ｔ／Ｔ）によって内輪の残留圧縮応力を調整し、軸受の性能を調べた。その結果、この比（ｔ／Ｔ）を適切な範囲内に設定することで、残留圧縮応力を適切化し、もって軸受の耐久性能を向上できることを見出した。
【００１２】
具体的には、上記構成１において、内輪と転動体の接触角の方向における硬化層の深さｔと、接触角の方向における前記内輪の厚みＴを、０．１１＜ｔ／Ｔ＜０．４１で示す関係とすることで、残留圧縮応力を適切な範囲にすることができることを見出した。残留圧縮応力を適切な範囲にすることにより、軸受装置の耐久性能が向上する。
【００１３】
また、発明者は、ｔ／Ｔを、０．１１＜ｔ／Ｔ＜０．２５とすることで、残留圧縮応力を、耐久性の観点からより適切な範囲にすることができることを見出した。そのため、内輪と転動体の接触角の方向における硬化層の深さｔと、接触角の方向における前記内輪の厚みＴは、０．１１＜ｔ／Ｔ＜０．２５で示す関係を有する態様としてもよい。これにより、耐久性の観点から、内輪の残留圧縮応力をより好ましい範囲にすることができる。
【００１４】
接触角は、軸受中心軸に垂直な平面（ラジアル平面）と内輪によって転動体に伝えられる力の合力の作用線（呼び作用線）とがなす角度である。接触角の方向は、接触面に対して内輪によって転動体に伝えられる力の合力の作用線の方向となる。接触角は、軸受装置の設計において設計値として決められることが多い。この場合、設計値として決められた接触角を、本発明における「接触角」としてもよい。設計値として決められた接触角は、例えば、製品としての軸受装置の説明書、仕様書又はスペック表等に記載されることがある。なお、接触角が０度の場合もある。
【００１５】
内輪の硬化層は、他の部分すなわち非硬化層より硬度が高くなっている部分である。一例として、ビッカース硬さで５００Ｈｖ以上の部分を硬化層とすることができる。上記構成１では、内輪の外周面において少なくとも内輪軌道面を含む領域に硬化層が形成される。内輪の外周面以外の面の少なくとも一部に硬化層が形成されてもよい。硬化層は、例えば、高周波焼入れによって形成することができる。
【００１６】
硬化層の深さは、ＪＩＳ０５５９：２００８に記載の測定方法で測定された硬化層深さとする。本発明については、ＪＩＳ０５５９：２００８に記載の硬さ試験による測定方法又は、マクロ組織試験による測定方法の少なくともいずれかの測定による硬化層深さｔが、上記式０．１１＜ｔ／Ｔ＜０．４１の関係を満たせばよい。
【００１７】
（構成２）
上記構成１において、前記内輪の前記軸方向内側の内側面は前記非硬化層としてもよい。この場合、前記内輪の外周面において、前記内側面から距離Ａの位置から前記内輪軌道面にかけて前記硬化層が形成されてもよい。ここで、距離Ａは、（０ｍｍ≦Ａ≦２ｍｍ）とする（構成２）。これにより、内輪を内軸に向かって押す軸方向の荷重が内輪にかけられた場合に、内輪の軸方向の内側すなわち内軸に近い方の端部が座屈しにくくなる。また、硬化層が前記内輪の前記軸方向内側の内側面に形成されないので、硬化層を形成するための装置が複雑にならなくて済む。さらに、硬化層を形成するのに要するエネルギーも少なくなる。その結果、加工にかかるコスト及びエネルギーの低減と、軸受の性能（耐久性等）の確保とを両立させることができる。
【００１８】
なお、内輪の外周面と内側面との境の表面が曲面となっている、すなわちＲが形成されている場合、曲面と内側面との境、すなわちＲの内側面に近い方の端を、内側面の端として上記距離Ａが決められる。すなわち、内輪の外周面と内側面との境の曲面は、外周面に含まれるものとする。
【００１９】
（構成３）
上記構成１又は構成２において、前記内軸は、前記内輪が圧入された方の端部を塑性変形させて前記内輪の前記軸方向の外側の外側面に接触させた加締部を有してもよい。この場合、前記内輪の前記硬化層は、前記内輪の前記外周面において、前記内輪軌道面から前記内輪の前記軸方向外側の外側面までの間に形成してもよい（構成３）。これにより、内輪を内軸に向かって押す軸方向の荷重が内輪にかけられた場合に、内輪の軸方向の内側の端部が座屈しにくくなる。すなわち、加締め等による加締部の形成時に軸方向の負荷荷重が直接かかる内輪の軸方向外側の外側面まで硬化層とすることで、内輪の軸方向端部の座屈が発生しにくくなる。その結果、例えば、座屈によって軸受装置のアキシアル隙間（アキシアル内部隙間）が小さくなり過ぎるのが抑えられる。
【００２０】
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。
【００２１】
＜実施形態＞
（全体構成）
図１は、実施形態１に係る軸受装置１０の中心軸を通る平面における断面図である。軸受装置１０は、一例として、車両用軸受装置である。軸受装置１０において、Ａは車両への取付状態において車体に近い方すなわち車幅方向内側の端、Ｂは車両への取付状態において車体から遠い方すなわち車幅方向外側の端である。以後、軸受装置１０において、車体により近い位置を軸方向の車両内方、車体からより遠い位置を軸方向の車両外方と称する場合がある。
【００２２】
軸受装置１０は、外輪１と、内方部材２と、複数の転動体３，４とを備える。外輪１及び内方部材２は、軸受装置１０の軌道輪である。図１に示す例では、外輪１は、固定輪であり、内方部材２は、外輪の内周側に設けられる回転軸（回転輪）である。転動体３，４は、外輪１と内方部材２との間に回転可能な状態で配置される。
【００２３】
外輪１は、筒状をなす。外輪１の内周面は、複列の外輪軌道面１１４、１１５が形成される。外輪１は、フランジ１２を備える。フランジ１２は、外輪１の外周面から径方向外方に突出する。フランジ１２は、貫通孔（図示せず）を有する。フランジ１２の貫通孔には、懸架装置（図示略）の一部が挿入される。これにより、フランジ１２は懸架装置に取り付けられる。フランジ１２は、外輪１と一体的に形成される。
【００２４】
内方部材２は、内軸２１と内輪２３と含む。内軸２１の外周面には、内軸軌道面２１４が形成される。内軸２１は、軸方向に延びる。内軸２１の一部は、外輪１の内側に挿入される。より具体的には、内軸２１の一部は、外輪１の径方向内方に配置されている。内軸２１は、外輪１と同軸に配置される。
【００２５】
内軸２１の外輪１に囲まれていない部分には、フランジ２２が設けられる。フランジ２２は、軸受装置１０の軸方向において、外輪１のフランジ１２よりも車両外方に位置している。フランジ２２は、内軸２１の外周面から径方向外方へ突出する。フランジ２２は、複数の締結孔２２２を有する。各締結孔２２２には、ディスクホイール（図示略）やブレーキディスク（図示略）等をフランジ２２に取り付けるため、ボルト等の締結部材が挿入される。フランジ２２は、内軸２１と一体的に形成される。
【００２６】
内輪２３は、内軸２１の外周面に固定されている。内輪２３は、軸受装置１０の軸を中心とする環状をなす。内輪２３は、内軸２１の軸方向の端部であって、径方向の寸法が他の部分より小さくなっている部分に圧入される。すなわち、内軸２１の軸方向の両端部のうち、内輪２３が圧入される方の端部の径方向の寸法は、反対側の端部の径方向寸法より小さい。内輪２３は、内軸２１及び外輪１と同軸に配置される。内軸２１の内輪２３が圧入された端部には加締部２１２が形成される。加締部２１２は、内軸２１の端部が径方向外方に塑性変形されて内輪２３の軸方向外側の外側面に接している部分である。内輪２３は、内軸２１に対して軸方向に移動しないように固定される。
【００２７】
内輪２３の外周面には、内輪軌道面２３１が形成される。内輪軌道面２３１は、それぞれ、軸受装置１０の軸を中心とする環状をなす。内輪軌道面２３１は、軸受装置１０の軸方向において、内軸軌道面２１４よりも車両内方に配置される。内輪軌道面２３１は、複列の外輪軌道面１１４，１１５のうち一方の外輪軌道面１１５と対向する。内軸軌道面２１４は、複列の外輪軌道面１１４，１１５のうち他方の外輪軌道面１１４と対向する。
【００２８】
複数の転動体３，４は、外輪１と内方部材２との間に配置される。より具体的には、複数の転動体３は、外輪軌道面１１５と、内輪軌道面２３１との間に配置される。複数の転動体４は、外輪軌道面１１４と、内軸軌道面２１４との間に配置される。
【００２９】
軸受装置１０は、同じ軌道面を転動する複数の転動体３又は４同士が衝突しないように保持する保持器５を備える。保持器５は、軸受装置１０の軸と略同軸の円環状をなす。保持器５は、複数の転動体の間に挿入される複数の柱部を有する。隣り合う柱部の間に、転動体３又は４を保持するポケットが形成される。
【００３０】
軸受装置１０には、外輪１と内方部材２との間の空間を、外部の空間と隔離するシール６が設けられる。シール６は、外輪１と内方部材２との間の空間の一部を埋める。シール６は、環状をなす。
【００３１】
外輪１、内軸２１及び内輪２３は、一例として炭素鋼で形成することができる。この場合、炭素鋼は、例えば、炭素０．４０〜０．８０重量％を含む炭素鋼とすることができる。例えば、Ｓ５５Ｃ等のＪＩＳ規格で定められた機械構造用炭素鋼を、外輪１、内軸２１及び内輪２３の材料に用いることができる。なお、外輪１、内軸２１及び内輪２３の材料は、必ずしも同じでなくてもよい。
【００３２】
外輪１の外輪軌道面１１４、１１５を含む表面は、高周波焼入れによって、硬化層が形成される。内軸２１の内軸軌道面２１４を含む表面は、高周波焼入れによって、硬化層が形成される。内輪２３の内輪軌道面２３１を含む表面は、高周波焼入れによって、硬化層が形成される。
【００３３】
（内輪の構成例）
図２は、図１における内輪２３の拡大図である。内輪２３の表面は、径方向外側の外周面（２３１、２３２及び２３３）、軸方向内側の内側面２３４、軸方向外側の外側面２３５、及び、径方向内側の内周面２３６を含む。内輪２３の外周面は、内輪軌道面２３１に加えて、内輪軌道面２３１と内側面２３４との間の領域２３２、及び、内輪軌道面２３１と外側面２３５との間の領域２３３を含む。図２に示すように、内輪２３の外周面において、内輪軌道面２３１を含む領域には、高周波焼入れによって硬化層２３ａが形成される。内輪２３の硬化層２３ａ以外の部分は、非硬化層２３ｂとなっている。
【００３４】
硬化層２３ａの硬度は、非硬化層２３ｂの硬度より高くなっている。例えば、硬化層２３ａの硬度を５８〜６４ＨＲＣとすることができる。非硬化層２３ｂの硬度を、１５〜２０ＨＲＣとすることができる。或いは、硬化層２３ａのビッカース硬さを５００Ｈｖ以上とすることができる。非硬化層２３ｂのビッカース硬さを５００Ｈｖ未満とすることができる。
【００３５】
図２では、内輪２３と転動体３との接触角の方向を一点鎖線Ｓで示している。接触角の方向における硬化層２３ａの深さｔと、接触角の方向における内輪２３の厚みＴの比（ｔ／Ｔ）は、０．１１＜ｔ／Ｔ＜０．４１となっている。これにより、内輪２３の残留圧縮応力を耐久性の観点から好ましい範囲にすることができる。
【００３６】
図３は、内輪２３の硬化層２３ａの残留圧縮応力の測定結果を示すグラフである。図３のグラフの縦軸は、内輪２３の硬化層２３ａの残留圧縮応力を示す。縦軸の上に行くほど、残留圧縮応力が高くなる。すなわち、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３である。横軸は、内輪２３の接触角の方向における硬化層２３ａの深さｔと、接触角の方向における内輪２３の厚みＴの比（ｔ／Ｔ）を示す。図３に示す測定結果では、ｔ／Ｔが小さくなるにつれて、残留圧縮応力が大きくなっている。すなわち、図３の測定結果は、接触角の方向において、硬化層が浅くなるにつれて、硬化層の残留圧縮応力は大きくなることを示している。
【００３７】
図４は、硬化層２３ａの残留圧縮応力と、軸受の寿命との関係を示すグラフである。図４に示すグラフの縦軸は、硬化層２３ａの残留圧縮応力を示す。縦軸の上に行くほど、残留圧縮応力が高くなる。横軸は、軸受装置１０の寿命を示す。横軸の右に行くほど、寿命は長くなる。軸受装置１０の寿命は、内輪２３の内輪軌道面２３１に剥離が生じるまでの軸受装置１０の回転数である。図４に示すグラフは、内輪２３の硬化層２３ａの残留圧縮応力が大きくなる程、軸受装置１０の寿命が長くなることを示している。
【００３８】
図４では、残留圧縮応力の大きさがレベルＬ１以上であれば、軸受装置１０の寿命は、要求される寿命レベルＪ１以上となる。図３では、ｔ／Ｔが０．４１より小さい場合に、残留圧縮応力がレベルＬ１以上となる。すなわち、ｔ／Ｔ＜０．４１とすることで、軸受の寿命の観点から残留圧縮応力を好ましい範囲に設定することができる。
【００３９】
また、図４では、残留圧縮応力がＬ１〜Ｌ２の区間における残留圧縮応力に対する寿命の伸び率（傾き）より、Ｌ２〜Ｌ３の区間における残留圧縮応力に対する寿命の伸び率（傾き）が高くなっている。図３によれば、Ｌ２は、ｔ／Ｔ＝０．２５付近における残留圧縮応力である。ｔ／Ｔ＝０．２５は、圧痕が生じにくくなるレベルである。圧痕は、剥離の原因となる場合がある。ｔ／Ｔ＜０．２５となり、残留圧縮応力がＬ２より大きくなると、圧痕が生じにくくなり、寿命の伸び率が高くなると考えられる。このように、ｔ／Ｔ＜０．２５とすることで、軸受の寿命の観点から残留圧縮応力をより好ましい範囲に設定することができる。
【００４０】
図５は、軸受装置１０の使用時における内輪２３の内部のせん断応力分布を示すグラフである。図５に示すグラフにおいて、縦軸はせん断応力を示す。横軸は、接触角方向の内輪軌道面２３１からの深さｄを示す。この例では、接触角の方向における内輪２３の厚みＴに対する深さｄの比を、横軸としている。図５において、内輪２３の母材すなわち硬化されていない材料のせん断強さのレベルをＦ１で示している。図５のグラフでは、ｄ／Ｔが０．１１より小さい領域において、内輪２３の内部のせん断応力が、母材のせん断強さレベルを超えている。そのため、０．１１≧ｄ／Ｔの領域で、母材を硬化することが好ましい。すなわち、硬化層の接触角の方向における深さｔ／Ｔを、０．１１より大きくする（０．１１＜ｔ／Ｔとする）ことが好ましい。なお、内輪２３の材料をＳ５５Ｃとした場合、内輪の母材のせん断強さは、約５６０ＭＰａ程度となる。母材のせん断強さは、非硬化層２３ｂのせん断強さと略同じである。
【００４１】
図２に示す例では、内輪２３の軸方向内側の内側面２３４に硬化層は形成されない。すなわち、内側面２３４は、非硬化層２３ｂに含まれる。内側面２３４は、内輪２３の軸方向の側面のうち内軸２１と接触する軸方向内側の面である。内輪２３の軸方向の側面のうち加締部２１２と接触する軸方向外側の面が、外側面２３５である。外側面２３５は、内輪２３の軸方向外側の側面である。外側面２３５に、硬化層は形成されない。すなわち、外側面２３５は、非硬化層に含まれる。内輪２３の内周面２３６に、硬化層は形成されない。すなわち、内周面２３６は、非硬化層に含まれる。
【００４２】
内輪２３の外周面のうち内輪軌道面２３１と、内側面２３４との間の領域２３２の少なくとも一部に硬化層が形成される。この例では、内輪２３の外周面において、内側面２３４から距離Ａの位置から内輪軌道面２３１にかけて硬化層２３ａが形成される。ここで、距離Ａは、０ｍｍ≦Ａ≦２ｍｍとすることができる。すなわち、内輪２３の外周面において、内側面２３４から距離Ａが２ｍｍ以下の領域に、硬化層２３ａの端が含まれる。これにより、外周面において、内輪軌道面２３１と内側面２３４の間の領域で、硬化層２３ａが形成されていない部分は、内側面２３４から２ｍｍ以下の領域に限られる。すなわち、内輪２３の外周面において内輪軌道面２３１から内側面２３４の近くまで硬化層２３ａが形成される。そのため、内側面２３４が座屈しにくくなる。
【００４３】
図６は、内輪の外周面において、内側面から２ｍｍ以上にわたって硬化層が形成されない場合の内輪の構成例を示す図である。図６に示す内輪５３の外周面おいて、内側面と硬化層５３ａの端との距離Ａが、２ｍｍを超えている。内側面から２ｍｍ以上の領域において、硬化層が形成されない。軸受装置１０は、予圧として、内輪５３に軸方向の力を付した状態で使用される場合がある。例えば、加締部２１２から内輪５３に対して、軸方向の力Ｙ１が付される。この軸方向の力Ｙ１により、内輪２３の内側面に近い領域であって硬化層が形成されない部分５３ｃは、座屈しやすくなる。また、加締部を形成する際に、内側面の内軸２１と接する部分の面圧が高くなる。そのため、内側面付近で、座屈が起こりやすくなる。
【００４４】
図２に示す内輪２３も、図６に示す内輪５３も、いずれも、内側面側の端部は、他の部分より軸方向に垂直な断面の断面積が小さくなっている。そのため、内側面２３４のうち内軸２１に接する端面は、内輪軌道面２３１を通り軸方向に垂直な面の断面積より小さい。そのため、内輪２３の内側面２３４において、内軸２１に接する面の面積が小さくなる。これにより、内軸２１と接する端面の面圧が高くなる。そのため、内輪２３の内側面側の端部は、座屈しやすくなる。内輪２３の軸方向の端部が座屈すると、軸受装置１０のアキシアル隙間が小さくなる。特に、座屈量が５μｍを超えると、アキシアル隙間に影響を及ぼす。
【００４５】
発明者は、外周面における内側面と硬化層の端との距離Ａが座屈量に影響することを見出した。図７は、距離Ａを変化させた時の座屈量を示すグラフである。ここで、座屈量は、内側面２３４が内輪２３の内方への凹んだ時の内側面２３４の軸方向の変位とした。図７に示す測定結果は、内輪２３の内側面２３４から外周面の硬化層２３ａの端までの距離Ａが大きくなる程、内側面２３４付近の座屈量が大きくなることを示している。距離Ａを２ｍｍ以下にすることで、座屈量が５μｍ以下にすることができる。発明者は、この測定結果から得られる知見に基づき、座屈が起こりにくくする内輪の外周面における硬化層の分布構成に想到した。具体的には、図２に示すように、距離Ａを２ｍｍ以下とすることで、内輪２３の内側面２３４を含む内輪２３の端部を座屈しにくくすることができる。また、座屈量を、アキシアル隙間に影響のない範囲にすることができる。
【００４６】
図８は、図２における距離Ａを０にした場合の変形例を示す図である。図８に示す例は、内輪２３の外周面において、内側面２３４から内輪軌道面２３１にかけて硬化層２３ａが形成される。内側面２３４には硬化層２３ａは形成されない。これにより、硬化層２３ａを形成する範囲を抑えながらも、効率よく内輪２３の耐久性及び強度を確保することができる。すなわち、内輪２３の外周面において硬化層２３ａが内輪軌道面２３１と内側面２３４の間の領域全体に設けられるため、より内輪２３の端部が座屈しにくくなる。また、内側面２３４は硬化層２３ａが形成されないので、焼入れ工程が簡単になる。例えば、コイルを用いて高周波焼入れをする場合、内輪２３の外周面にコイルを配置すればよい。ゆえに、外周面及び内側面２３４の両方にわたってコイルを配置する必要がない。その結果、製造コストを抑えることができる。このように、コイルを用いた高周波焼入れによって硬化層２３ａを形成することで、内輪２３の加工に関するコスト及びエネルギーを少なくできる。その結果、低コスト、低エネルギーを図りつつ、耐久性を維持させることができる。
【００４７】
図８に示す例では、内輪２３の外周面と内側面２３４の境界付近の表面は曲面２３２ｒになっている。すなわち、外周面と内側面２３４の間の稜線すなわち角は、Ｒ（湾曲部）が形成され、丸みを帯びている。このような場合、内輪２３の外周面と内側面２３４の間の曲面２３２ｒの部分すなわち湾曲部は外周面に含まれるものとして、距離Ａが決められる。すなわち、距離Ａは、湾曲部の内側面２３４側の端部ａを基準として決められる。
【００４８】
なお、内側面２３４に硬化層２３ａが形成されない態様は、厳密に内側面２３４に一切の硬化層２３ａが形成されない場合に限られない。内側面２３４の一部に硬化層２３ａが形成されていても、硬化層２３ａの範囲が、製造上の誤差を認められる程度であれば、内側面２３４に硬化層２３ａが形成されていないとみなすことができる。
【００４９】
図９は、硬化層２３ａの形成例を示す図である。図９に示す例では、内輪２３の硬化層２３ａは、内輪２３の外周面において、内輪軌道面２３１から内輪２３の軸方向外側の外側面２３５までの間に形成される。すなわち、外周面において外側面２３５と内輪軌道面２３１の間の領域２３３に硬化層２３ａが形成される。これにより、加締部２１２から外側面２３５に加わる軸方向の荷重に対する内輪２３の強度を高めることができる。
【００５０】
内輪２３の内輪軌道面２３１の外径は、軸方向外側へ行く程大きくなっている。これにより、内輪２３の軸方向内側端すなわち内側面２３４の外径より、軸方向外側端すなわち外側面２３５の外径の方が大きくなっている。図９に示す例では、内輪軌道面２３１と外側面２３５の間の部分の外径は、他の部分の外径より大きくなっている。硬化層２３ａは、この外径が他の部分より大きくなっている部分の外周面（２３３）に形成される。
【００５１】
図９に示す例では、外側面２３５の一部に硬化層２３ａが形成されている。外側面２３５において、外周面との境界から所定の距離の領域に硬化層２３ａが形成される。図１０は、硬化層２３ａの他の形成例を示す図である。図１０に示す例では、外側面２３５の加締部２１２に覆われる部分に硬化層２３ａが形成される。外側面２３５において、硬化層２３ａは、外周面との境界から加締部２１２と接する部分まで達し、さらに、加締部２１２と接する部分にも形成される。加締め荷重（応力）が直接かかる部分に硬化層２３ａが設けられる。これにより、加締部２１２から受ける荷重に対する強度をより高めることができる。なお、外側面２３５の全体にわたって硬化層２３ａが形成されてもよい。
【００５２】
本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、上記構成１において、前記内軸の前記外輪に覆われてない部分に、径方向外方に突出するフランジが設けられてもよい。外輪の外周面に、径方向外方に突出するフランジが設けられてもよい。また、軸受装置は、保持器を備えてもよい。保持器は、前記外輪と前記内輪の間に配置される。保持器は、複数の転動体をそれぞれ保持する複数のポケットを有する。また、前記内軸の前記内輪が圧入される部分は、前記内軸の他の部分より径方向の寸法が小さくなっていてもよい。すなわち、前記内軸の軸方向端部であって、径方向の寸法が他の部分より小さくなっている端部に前記内輪が圧入されてもよい。
【００５３】
前記内軸の外周面は、内軸軌道面を含んでもよい。この場合、外輪の内周面（すなわち内径面）は、複数の外輪軌道面を含む。複数の外輪軌道面のうちの１つと、前記内軸軌道面の間に複数の転動体が配置される。複数の外輪軌道面のうちの他の１つと、前記内輪軌道面の間に複数の転動体が配置される。
【００５４】
上記構成１の軸受装置は、例えば、車輪用軸受装置とすることができる。すなわち、構成１の軸受装置は、車両用のハブユニットであってもよい。
【００５５】
図２、図８〜図１０に示す例では、内輪２３の外周面における硬化層２３ａの深さは、略均一である。内輪２３の外周面における硬化層２３ａの深さは均一でなくてもよい。例えば、内輪２３の外周面において、内輪軌道面２３１における硬化層２３ａの深さと、内輪軌道面２３１以外の領域の硬化層２３ａの深さが異なっていてよい。
【００５６】
図２、図８〜図１０に示す例は、内輪２３の内側面２３４に硬化層が形成されない場合の例である。これに対して、内輪の内側面２３４の少なくとも一部に硬化層が形成されてもよい。また、内輪２３の内周面２３６に硬化層が形成されてもよい。
【００５７】
上記軸受装置１０では、高周波焼入れによって内輪２３の表面に硬化層が形成される。高周波焼入れ以外の焼入れ、例えば、浸炭、窒化、浸硫、噴射焼入れ、又は炎焼入れ等によって、内輪２３の表面に硬化層を形成してもよい。
【００５８】
上記実施形態では、内輪２３を炭素鋼と形成している。内輪２３の材料は、炭素鋼に限られない。例えば、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼等を内輪２３の材料に用いることができる。
【００５９】
上記実施形態の軸受装置１０は、転動体３、４が玉すなわち球体である玉軸受である。本発明の軸受装置は、玉軸受に限られない。例えば、復列の転導体の一方は玉、他方は円錐ころ又は円筒ころとしてもよい。
【００６０】
上記実施形態の軸受装置１０は、車両用のハブユニットである。上記の軸受装置１０は、例えば、従動輪用の軸受装置として用いることができる。しかし、本発明の軸受装置は、従動輪用の軸受装置に限られない。例えば、本発明は、駆動輪用の軸受装置に適用できる。また、本発明の軸受装置は、車両用の軸受装置に限られない。車両以外の機械に用いられる軸受装置にも本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００６１】
１：外輪
１１４、１１５：外輪軌道面
２：内方部材
２１：内軸
２１２：加締部
２１４：内軸軌道面
２３：内輪
２３１：内輪軌道面
２３ａ：硬化層
２３ｂ：非硬化層
２３４：内側面
２３５：外側面
【図１】
2018105471.tif 000003
【図２】
2018105471.tif 000004
【図３】
2018105471.tif 000005
【図４】
2018105471.tif 000006
【図５】
2018105471.tif 000007
【図６】
2018105471.tif 000008
【図７】
2018105471.tif 000009
【図８】
2018105471.tif 000010
【図９】
2018105471.tif 000011
【図１０】
2018105471.tif 000012