(57)【要約】【課題】転がり軸受装置において、内輪部材と軸体であるハブとの間での上記熱拡散のアンバランスを減少させ、安定した性能を有する転がり軸受を提供することを目的とする。【解決手段】軸体の外周に転がり軸受の内輪部材を外嵌し、この軸体の端部を半径方向に変形させることにより、前記内輪部材を軸に固定した転がり軸受装置において、軸体を形成する材料の線膨張係数が、内輪部材の線膨張係数より大きいことを特徴とする転がり軸受装置とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸体の外周に転がり軸受の内輪部材を外嵌し、この軸体の端部を半径方向に変形させることにより、前記内輪部材を軸に固定した転がり軸受装置において、軸体を形成する材料の線膨張係数が、内輪部材の線膨張係数より大きいことを特徴とする転がり軸受装置。
【請求項２】
内輪部材の材質がマルテンサイト系ステンレス鋼、軸体の材質がオーステナイト系ステンレスであることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受装置。
【請求項３】
内輪部材の材質がマルテンサイト系ステンレス鋼、軸体の材質が軸受鋼であることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受装置。
【請求項４】
内輪部材の材質が軸受鋼、軸体の材質がオーステナイト系ステンレス鋼であることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受装置。
【請求項５】
少なくとも軸体の外周における内輪部材勘合部、もしくは、少なくとも内輪部材の内周に表面硬化処理を施したことを特徴とする請求項１乃至４に記載の転がり軸受装置。
【請求項６】
表面硬化処理が、ダイヤモンドライクカーボンによるものであることを特徴とする請求項５に記載の転がり軸受装置。
【請求項７】
表面硬化処理が、セラミック材の溶射によるものであることを特徴とする請求項５に記載の転がり軸受装置。
【請求項８】
車両用のハブユニット軸受であることを特徴とする請求項１乃至７に記載の転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車軸用の軸受装置を含む転がり軸受装置に関し、特に、自動車の車軸を回転自在に保持するためのハブユニット軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１に、複列の軸受であり、車軸用の軸受装置の一例である車軸用ハブユニット軸受装置の一般的な構造を示す。この軸受１は、部品点数の削減や組み立て効率、組み立て後の回転精度の向上等の観点から、内輪部材２を軸体であるハブ３の内側端部（車体中央部側端部）４により加締めることにより組み立てが行われている。この加締め工程では、加締めと同時に、複列の軌道を有する軸受である軸受１に軸方向に予圧を付与して軸受１の剛性を高めている。軸受１は、前記加締めにより組み立て後、図１の例では、車軸５にナット６により取り付けられる。ただし、図示した以外にも、車軸５の代わりに等速ジョイントの端部に取り付けられることもある。また、駆動軸以外に用いられるハブユニット軸受装置では、車軸５等が貫通する取付穴の無い形態のものもある。
【０００３】
ハブ３に設けられたフランジ７には、タイヤ取り付け用のスタッドボルト８が複数本取り付けられている。ハブ３の軸方向中央部外周面には、内輪軌道９が一体に形成されている。外輪部材１０には、その内周に複列の外輪軌道１１，１１が形成されている。外輪軌道１１，１１と内輪軌道９，１２の間には、複数の転動体１３、及び転動体間隔を保持するための保持器１４が配置され、これらにより外輪部材１０に対してハブ３が回転自在に保持される。外輪部材１０の外周面にはフランジ部１５が設けられ、フランジ部１５はボルト１６等により車体側の懸架装置１７等に固定される。外輪部材１０とハブ３で形成される空間１８には、通常潤滑剤であるグリースが封入されている。さらに、外輪部材１０とハブ３で形成される空間１８に異物等が入り込まないように、また、空間１８からの潤滑剤の漏洩等を防止するために、シール装置１９，２０が取り付けられている。なお、ハブ３の内周面と車軸５の外周面は、いわゆるスプライン係合となっている。
【０００４】
図１に示す内輪部材２を加締める形式のハブユニット軸受装置は、組み立て等の効率がよいが、複列のうちの一方の内側軌道１２を有する内輪部材２とハブ３が一体ではなく、複列のうちのもう一方の内側軌道９がハブ３と一体に形成されているため、内輪軌道９からハブ３への熱伝導の度合いと、内輪軌道１２からハブ３への熱伝導の度合いが異なる場合がある。
【０００５】
すなわち、軸受回転時に内輪軌道９と転動体１２の接触部で発生した熱は、内輪軌道面から内輪軌道９と一体であるハブ３に比較的早期に伝熱して行くため、内輪軌道９と転動体１２の接触部に蓄熱されてしまうことは少ない。しかし、内輪部材２の内輪軌道１２と転動体１３との接触部の熱は、内輪部材２とハブ３との境界面を通してハブ３に伝熱して行くことになるため、内輪部材２とハブ３との間の伝熱が悪くなりやすい。このような伝熱効率のアンバランスが大きくなると、複列の内輪軌道を形成している内輪軌道９と内輪軌道１２との間の温度差が大きくなってしまうことがある。内輪軌道９と内輪軌道１２との間で温度が異なると、内輪軌道９と内輪軌道１２の熱膨張の度合いが異なることになり、列間の回転精度等に差が出る等の影響が考えられる。
【０００６】
また、内輪部材２の側の発熱においては、内輪部材２からハブ３へ伝熱が適切ではない場合、転動体１３を介しての放熱は比較的小さいため、内輪部材２に蓄熱されることになる。その場合、内輪部材２の内周の膨張の度合いが、ハブ３の外周の膨張の度合いに対して大きくなる。極端な場合は、内輪部材２の内周面とハブ３の外周面との間の熱抵抗が大きくなり、境界面を介しての伝熱がさらに少なくなることとなる。加えて、内輪部材２が膨張することにより、内輪部材２の内輪軌道１２と、転動体１３と、対応する外輪軌道１１で形成される軸受内部すきまが小さくなり、転動体１３と内輪軌道１２との接触面圧が上昇し、益々発熱しやすくなってしまうという悪循環に陥る可能性も考えられる。
【０００７】
さらには、内輪軌道１２と転動体１３との間での焼き付きまで至らずとも、内輪部材２とハブ３との嵌めあいが緩くなり、最悪の場合、内輪部材２とハブ３の間での相対的な周方向の滑り、いわゆるクリープを招くことにもなる。
【０００８】
加締めによる嵌めあい部が受ける上記のような発熱による影響を最小限にするものとして、特許文献１に示されるものがある。これは、線膨張係数の差を利用するものの、ハウジング部分との嵌めあい部分が考慮されているのみであり、軸体と内輪部材の問題は考慮されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１０６２１４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、内輪部材と軸体との間での上記熱伝導を良好に保ち、安定した性能を有する転がり軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための第一の発明は、軸体の外周に転がり軸受の内輪部材を外嵌し、この軸体の端部を半径方向に変形させることにより、前記内輪部材を軸に固定した転がり軸受装置において、軸体を形成する材料の線膨張係数が、内輪部材の線膨張係数より大きいことを特徴とする転がり軸受装置とするものである。
【００１２】
軸体の線膨張係数が内輪部材の線膨張係数より大きいため、熱の影響をそれぞれ受けた場合において、軸体と内輪部材との間の嵌めあい隙間、あるいは、軸体と内輪部材間の非接触面積の増大を抑制することができる。そのため、内輪部材の熱は、効率よく軸体に伝熱して行き、熱による上記焼き付きの発生や、軸体であるハブと内輪部材との相対的なすべりの発生の可能性を低減することができる。
【００１３】
第二の発明は、前記転がり軸受装置において、内輪部材の材質をマルテンサイト系ステンレス鋼、軸体の材質をオーステナイト系ステンレス鋼としたものである。マルテンサイト系ステンレス鋼とオーステナイト系ステンレス鋼の線膨張率の差により、前記同様に、熱による焼き付きの発生や相対的なすべりの発生の可能性を低減することができる。
【００１４】
第三の発明は、前記転がり軸受装置において、内輪部材の材質をマルテンサイト系ステンレス鋼、軸体の材質を軸受鋼としたものである。マルテンサイト系ステンレス鋼と軸受鋼の線膨張率の差により、前記同様に、熱による焼き付きの発生や相対的なすべりの発生の可能性を低減することができる。
【００１５】
第四の発明は、内輪部材の材質を軸受鋼、軸体の材質をオーステナイト系ステンレス鋼としたものである。軸受鋼とオーステナイト系ステンレス鋼との線膨張率の差により、前記同様に、熱による焼き付きの発生や、軸体であるハブと内輪部材との相対的なすべりの発生の可能性を低減することができる。
【００１６】
第五の発明は、前記転がり軸受装置において、少なくとも軸体の外周における内輪部材勘合部、もしくは、少なくとも内輪部材の内周に表面硬化処理を施したものである。表面硬化処理により、万が一軸体であるハブと内輪部材との相対的なすべりが発生したとしても、軸体もしくは内輪部材の嵌めあい部の損傷を抑制し、転がり軸受装置が定常状態に復帰した場合に機能を損なわずに使用を継続することが可能となる。
【００１７】
第六の発明は、前記表面硬化処理が、ダイヤモンドライクカーボンによるものであることを特徴とする。ダイヤモンドライクカーボンは、数μｍ〜数十ｎｍという薄膜であり、熱伝導への影響がわずかであるにも関わらず、耐摩耗性、耐久性に優れた薄膜であり好適に使用できる。
【００１８】
第七の発明は、前記表面硬化処理が、セラミック材の溶射によるものであることを特徴とする。セラミック材の溶射による被膜も耐摩耗性、耐久性に優れた薄膜とすることが可能であり、好適に使用できる。なお、溶射の作業効率や、溶射後の後加工の観点からは、セラミック材の溶射による場合は、軸体であるハブ３の外周面に溶射することが好ましいが、ハブ３の内側端部４は加締め加工により変形させられるため、内輪部材２の内周面にこれら表面硬化処理を施すことが適切である。その他の表面硬化処理として、鋼材表面層の窒化処理、浸炭窒化処理、浸硫窒化処理も使用でき、これらの窒化処理とダイヤモンドライクカーボン、セラミック材溶射との組合せも好適に適用できる。
【００１９】
第八の発明は、前記転がり軸受装置が、車両用のハブユニット軸受装置であることを特徴とする。自動車の車軸の回転支持に用いられるハブユニット軸受装置においては、本発明の転がり軸受装置とすることで、高い信頼性を得ることが可能である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の転がり軸受装置によれば、軸受からの発熱の影響を少ないものとすることができ、より安定した性能を長期に渡り発揮する転がり軸受装置の提供が可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来の車軸用ハブユニット軸受の断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明においては、図1に示す従来の車軸用ハブユニット軸受装置のハブ３と内輪部材２の材質に特徴があるため、図１を用いて実施形態を説明する。尚、軸受装置の形状・構造については図１の形態に限定されるものではない。
【００２３】
第一の実施形態では、軸体であるハブ３を高炭素クロム鋼からなる軸受鋼、具体的にはＳＵＪ２で形成し、内輪部材２をマルテンサイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ４４０Ｃで形成した。ＳＵＪ２の線膨張係数は１２〜１３×１０−６／Ｋであり、ＳＵＳ４４０Ｃの線膨張係数は１０〜１１×１０−６／Ｋである。
【００２４】
軸体であるハブ３の線膨張率の方が大きいため、内輪軌道９と転動体１３の接触部、及び、内輪軌道１２と転動体１３の接触部で発熱があった場合、内輪軌道９とハブ３が一体構造のため比較的すみやかに熱がハブ３へ伝導して行き、ハブ３は熱膨張することになる。一方、内輪軌道１２を有する内輪部材２とハブ３は別体のため、内輪部材２とハブ３の嵌めあい面を介して内輪軌道１２と転動体１３の接触部の熱がハブ３に伝導することになり、比較的伝熱状態が悪く、内輪部材２に蓄熱されやすい。
【００２５】
しかしながら、前述の通り、相対的にハブ３の方の線膨張係数が大きく、大きく膨張するため、内輪部材２とハブ３の嵌めあい面に隙間等が発生することなく、良好な伝熱状態が維持される。そのため、軸受性能が影響を受けることは無い。
【００２６】
第二の実施形態では、軸体であるハブ３をオーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３１６で形成し、内輪部材２をＳＵＪ２で形成した。ＳＵＪ２の線膨張係数は１２〜１３×１０−６／Ｋであり、ＳＵＳ３１６の線膨張係数は１５〜１７×１０−６／Ｋである。
【００２７】
第三の実施形態では。軸体であるハブ３をＳＵＳ３１６、内輪部材３をＳＵＳ４４０Ｃで形成した。ＳＵＳ３１６の線膨張係数は１５〜１７×１０−６／Ｋであり、ＳＵＳ４４０Ｃの線膨張係数は１０〜１１×１０−６／Ｋである。
【００２８】
第一〜第三の実施形態において、マルテンサイト系ステンレス鋼としては、上記以外にＳＵＳ４０３等が、軸受鋼としてはＳＵＪ１，ＳＵＪ３等が、オーステナイト系ステンレス鋼としてはＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４等も使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、転がり軸受として各種機械装置に使用可能であり、特に、自動車の車軸を回転支持するための車軸用ハブユニット軸受装置として好適に使用できる。
【符号の説明】
【００３０】
１  軸受
２  内輪部材
３  ハブ
４  内側端部
５  車軸
６  ナット
７  フランジ
８  スタッドボルト
９  内輪軌道
１０  外輪部材
１１  外輪軌道
１２  内輪軌道
１３  転動体
１４  保持器
１５  フランジ部
１６  ボルト
１７  懸架装置
１８  空間
１９  シール装置
２０  シール装置
【図１】
2011052707.tif 000003