(57)【要約】【課題】  ハブ輪の剛性および耐摩耗性を維持し、かつコストアップに繋がることなく内輪と軸部間でのクリープ発生の防止を図ることができる車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】  内方部材２が、軸部９ａのアウトボード側端の外周に車輪取付用のフランジ９ｂを有し前記軸部９ａが等速自在継手ステム１３ａ部の挿通用の貫通孔９ｃを有するハブ輪９と、このハブ輪９の前記軸部９ａのインボード側端外周に嵌合する内輪１０とでなる。ハブ輪９の内輪１０が嵌合する部分を、前記軸部９ａにおける他の部分よりも小径に形成された段差部状内輪嵌合部１１とし、前記ハブ輪９の軸部９ａおよび内輪１０に各列の軌道面４を形成し、前記軸部９ａの外周面に熱処理による表面硬化層１６が施されている。ハブ輪９の前記段差部状内輪嵌合部１１は、アウトボード側端の角部１１ａ付近を前記表面硬化層１６が施された部分とし、かつインボード側端から少なくとも一部の軸方向範囲を、非硬化処理部分１７とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に複列の軌道面を有する外方部材と、前記各軌道面に対向する軌道面を外周に有する内方部材と、これら対向する軌道面の間に介在した複列の転動体とを備え、前記内方部材が、軸部のアウトボード側端の外周に車輪取付用のフランジを有し前記軸部が等速自在継手ステム部の挿通用の貫通孔を有するハブ輪と、このハブ輪の前記軸部のインボード側端外周に嵌合する内輪とでなり、前記ハブ輪の内輪が嵌合する部分を、前記軸部における他の部分よりも小径に形成された段差部状内輪嵌合部とし、前記ハブ輪の軸部および内輪に各列の軌道面を形成し、前記軸部の外周面に熱処理による表面硬化層を施した車輪用軸受装置において、
前記ハブ輪の前記段差部状内輪嵌合部は、アウトボード側端の角部付近を前記表面硬化層が施された部分とし、かつインボード側端から少なくとも一部の軸方向範囲を、非硬化処理部分としたことを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ハブ輪の前記非硬化処理部分を、インボード側の軌道面における転動体接触位置よりもインボード側とした車輪用軸受装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記表面硬化層の表面硬さをＨＲＣ５０以上とし、非硬化処理部分の表面硬さをＨＲＣ１３〜３０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、自動車等の駆動輪となる車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来の駆動輪支持用の第３世代型の車輪用軸受装置を示す。この車輪用軸受装置は、外方部材２１と内方部材２２の対向する軌道面２３，２４間に複列の転動体２５を保持器２６で保持した状態で介在させ、上記内方部材２２を、軸部２７ａのアウトボード側端の外周に車輪取付用フランジ２７ｂを有するハブ輪２７と、このハブ輪２７のインボード側端の外周に嵌合した内輪２８とで構成したものである。ハブ輪２７のインボード側端は、内輪２８を加締めない形式である。上記軸部２７ａは、図示しない等速ジョイント外輪のステム部が挿通されてスプライン嵌合される貫通孔２７ｃを有し、スプライン嵌合された等速ジョイント外輪の段面が内輪２８のインボード側端面２８ａに押し当てられる。この状態で、前記ステム部先端にナット（図示せず）を螺合させることにより、等速ジョイント外輪とナットとにより内方部材が幅締めされる。
【０００３】
前記ハブ輪２７の内輪２８が嵌合する部分は、前記軸部２７ａにおける他の部分よりも小径に形成された段差部状の内輪嵌合部２７ｄとし、前記ハブ輪２７の軸部２７ａおよび内輪２８に、内方部材側の各列の軌道面２４を形成している。そして、前記車輪取付用フランジ２７ｂの立上り基部からインボード側端部にかけての軌道面２４および内輪嵌合部２７ｄを含む軸部２７ａの外周面には、高周波熱処理による表面硬化層２９が施されている。このような表面硬化層２９を施すことにより、軸部２７ａの剛性，強度が高められ、またハブ輪２７の内輪嵌合部２７ｄの耐摩耗性が向上する。
【０００４】
ところで、車輪用軸受装置においては、一般に操舵時や加速時に大きなモーメント荷重が作用することがあり、ハブ輪軸部と内輪との間に回転方向へのすべりを生じる、いわゆるクリープが起こることがある。図４の例では、ハブ輪２７の内輪嵌合部２７ｄと内輪２８との間でクリープが起こり易くなる。
そのため、従来から、ハブ輪軸部と内輪との締代を十分に確保することによりクリープの発生を防止していたが、締代を大きくし過ぎると、内輪軌道面に働く円周方向の引張応力が過大となり、耐久性が損なわれる。このような理由で、締代を大きくすることに限界がある。
【０００５】
このため、特許文献１や特許文献２に開示された車輪用軸受装置では、ハブ輪に複列の内輪を嵌合させた第２世代型の車輪用軸受装置ではあるが、ハブ輪と内輪との嵌合部にセレーションを設け、回転方向の相対回転を防止している。図５は特許文献１の軸受構造におけるセレーションが設けられた部分の断面図を示し、ハブ輪軸部３０の外周面３０ａと内輪３１の内周面３１ａとの間に相互に噛合うセレーション３０ｂ，３１ｂが形成されている。
【特許文献１】特開平７−２７１３５号公報
【特許文献２】特開２００３−１３００６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１や特許文献２の車輪用軸受装置の場合、ハブ輪軸部と内輪との嵌合部にセレーション加工が施されているため、内輪の軌道面が変形し、短寿命に繋がる可能性がある。また、ハブ輪軸部と内輪との嵌合部にセレーション加工を施すため、コストアップにも繋がる。このようなセレーション加工を、図４に示す車輪用軸受装置における内輪２８と段差部状内輪嵌合部２７ｄとの間に施す場合でも、内輪２８の軌道面２４が変形して短寿命となり、同様にコストアップに繋がることになる。
【０００７】
この発明の目的は、ハブ輪の剛性，強度および耐摩耗性を維持し、かつコストアップに繋がることなく、ハブ輪軸部と内輪間でのクリープ発生の防止を図ることが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】
【０００８】
この発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、前記各軌道面に対向する軌道面を外周に有する内方部材と、これら対向する軌道面の間に介在した複列の転動体とを備え、前記内方部材が、軸部のアウトボード側端の外周に車輪取付用のフランジを有し前記軸部が等速自在継手ステム部の挿通用の貫通孔を有するハブ輪と、このハブ輪の前記軸部のインボード側端外周に嵌合する内輪とでなり、ハブ輪の内輪が嵌合する部分を、前記軸部における他の部分よりも小径に形成された段差部状内輪嵌合部とし、前記ハブ輪の軸部および内輪に各列の軌道面を形成し、前記軸部の外周面に熱処理による表面硬化層を施した車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の前記段差部状内輪嵌合部は、アウトボード側端の角部付近を前記表面硬化層が施された部分とし、かつインボード側端から少なくとも一部の軸方向範囲を、非硬化処理部分としたことを特徴とする。
【０００９】
この構成によると、内方部材は、外方部材に対して複列の転動体を介して回転自在に支持される。等速自在継手ステム部からハブ輪に回転駆動力が伝達され、車輪取付用フランジを経て、これに取付けられた車輪の回転駆動がなされる。ハブ輪の軸部の外周面には熱処理による表面硬化層が施されているから、ハブ輪軸部の剛性，強度が向上する
ハブ輪の段差部状内輪嵌合部については、アウトボード側端の角部付近を前記表面硬化層が施された部分としているから、旋回荷重負荷時に最も大きな応力が発生するこの角部付近が強化され、この部分の損傷等の発生が防止される。また、段差部状内輪嵌合部のインボード側端から少なくとも一部の軸方向範囲を、非硬化処理部分としているから、内輪の圧入時や旋回負荷時に非硬化処理部分の極表層が塑性変形し、真実接触面積が増加する。これにより嵌合部の摩擦係数が大きくなり、内輪とハブ輪の周方向の相対回転の抑制がなされ、耐クリープ性が向上する。
【００１０】
この発明において、前記ハブ輪の前記非硬化処理部分を、インボード側の軌道面における転動体接触位置よりもインボード側としても良い。非硬化処理部分を、インボード側の軌道面における転動体接触位置よりもインボード側とすることにより、内輪の軌道面に対する非硬化処理部分の影響を少なくし、内輪の軌道面の変形等の発生を抑えることができる。
【００１１】
この発明において、前記表面硬化層の表面硬さをＨＲＣ５０以上とし、非硬化処理部分の表面硬さをＨＲＣ１３〜３０としても良い。表面硬化層の表面硬さがＨＲＣ５０未満の場合、剛性、耐摩耗性が低下する傾向となり、特に、旋回荷重負荷時に最も大きな応力が発生する前記段差部状内輪嵌合部の角部付近においては、その強化が十分になされなくなる傾向となる。また、非硬化処理部分の表面硬さがＨＲＣ１３未満の場合、摩擦係数が大きくなり過ぎ、内輪の軌道面が変形する可能性も生じる。一方、非硬化処理部分の表面硬さがＨＲＣ３０を超えた場合、クリープを防止するに十分な摩擦係数の増大が望めなくなる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、前記各軌道面に対向する軌道面を外周に有する内方部材と、これら対向する軌道面の間に介在した複列の転動体とを備え、前記内方部材が、軸部のアウトボード側端の外周に車輪取付用のフランジを有し前記軸部が等速自在継手ステム部の挿通用の貫通孔を有するハブ輪と、このハブ輪の前記軸部のインボード側端外周に嵌合する内輪とでなり、ハブ輪の内輪が嵌合する部分を、前記軸部における他の部分よりも小径に形成された段差部状内輪嵌合部とし、ハブ輪の軸部および内輪に各列の軌道面を形成し、前記軸部の外周面に熱処理による表面硬化層を施した車輪用軸受装置において、ハブ輪の前記段差部状内輪嵌合部は、アウトボード側端の角部付近を前記表面硬化層が施された部分とし、かつインボード側端から少なくとも一部の軸方向範囲を、非硬化処理部分としたため、表面硬化層の形成によるハブ輪の剛性，強度，耐摩耗性を維持しながら、コストアップに繋がることなく、ハブ輪軸部と内輪間でのクリープ発生の防止を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明の一実施形態を図１と共に説明する。この実施形態は、第３世代型の内輪回転タイプで、かつ駆動輪支持用の車輪用軸受装置に適用したものである。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向外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言う。
この車輪用軸受装置Ａは、内周に複列の軌道面３を形成した外方部材１と、これら軌道面３に対向する軌道面４を形成した内方部材２と、これら外方部材１および内方部材２の軌道面３，４間に介在した複列の転動体５とで構成される。この車輪用軸受装置Ａは、複列のアンギュラ玉軸受型とされていて、転動体５はボールからなり、各列毎に保持器６で保持されている。上記各軌道面３，４は、断面円弧状であり、各軌道面３，４はボール接触角θが背面合わせとなるように形成されている。外方部材１と内方部材２との間の軸受空間の両端は、シール７，８によりそれぞれ密封されている。
【００１４】
外方部材１は固定側の部材となるものであって、車体の懸架装置（図示せず）におけるナックルに取付けるフランジ（図には現れていない）を外周に有し、全体が一体の部品とされている。内方部材２は、回転側の部材となるものであって、軸部９ａ、およびこの軸部９ａの外周に車輪取付用のハブフランジ９ｂを有するハブ輪９と、ハブ輪９の軸部９ａのインボード側端の外周に嵌合した内輪１０とでなる。これらハブ輪９および内輪１０に前記各列の軌道面４が形成されている。ハブ輪９の軸部９ａは、中心に後記する等速自在継手ステム部を挿通するための貫通孔９ｃを有している。
【００１５】
ハブ輪９の軸部９ａのインボード側端外周には、軸部９ａにおける他の部分よりも小径に形成された段差部状の内輪嵌合部１１が形成され、この内輪嵌合部１１に内輪１０が嵌合されている。ハブ輪９の前記貫通孔９ｃはスプライン孔とされ、等速自在継手１２の片方の継手部材となる外輪１３のステム部１３ａがこの貫通孔９ｃに挿通され、ステム部１３ａと貫通孔９ｃとがスプライン嵌合される。ステム部１３ａの先端に螺合するナット１４の締め付けにより、等速自在継手１２に内方部材２が結合される。この結合の際、等速自在継手外輪１３に設けられたアウトボード側に向く段面１３ｂが、内輪１０のインボード側に向く端面１０ａに押し付けられ、等速自在継手外輪１３とナット１４とで内方部材２が幅締めされる。
車輪取付用のフランジ９ｂはハブ輪９のアウトボード側端に位置しており、このフランジ９ｂにブレーキロータを介して車輪（いずれも図示せず）がボルト１５によって取付けられる。
【００１６】
ハブ輪９は軸受鋼等の鋼材からなり、その軸部９ａにおける、フランジ９ｂの立上り基部からインボード側端部の近傍に至る外周面には、焼入れ等の高周波熱処理が施された表面硬化層１６が形成されている。この表面硬化層１６は、ハブ輪９に形成された軌道面をおよび内輪嵌合部１１のアウトボード側角部１１ａを含んでおり、その表面硬さはＨＲＣ５０以上とされている。また、内輪嵌合部１１のインボード側端から軸方向のアウトボード側範囲Ｌ１は、非硬化処理部分１７とされている。非硬化処理部分１７は、ハブ輪９の素材のままの生材の部分であり、その表面硬さは、例えばＨＲＣ１３〜３０とされる。
【００１７】
このように、ハブ輪９の軸部９ａの外周面に、表面硬化層１６が施されているため、ハブ輪９の剛性，強度が向上する。表面硬化層１６は、ハブフランジ９ｂの立上り基部にも程されているので、ハブフランジ９ｂの耐久性が確保される。ハブ輪９の軌道面４では、表面硬化層１６によって、軌道面として必要な耐久性・耐磨耗性が確保される。
ハブ輪軸部９ａの内輪嵌合部１１においては、少なくともアウトボード側端の角部付近を表面硬化層１６が施された部分としているため、特に、旋回荷重負荷時に最も大きな応力が発生する内輪嵌合部１１のアウトボード側角部１１ａの剛性，耐久性も向上する。表面硬化層１６における、内輪嵌合部１１の部分は、内輪１０との摩擦接触に対する耐摩耗性の向上にも寄与する。
【００１８】
内輪嵌合部１１におけるインボード側端から少なくとも一部の軸方向範囲Ｌ１は、非硬化処理部分１７とされているので、内輪１０の圧入時や旋回荷重負荷時に、内輪１０の内周面との摩擦接触により極表層が塑性変形し、真実接触面積が増加する。ここに、真実接触点では、分子間力による凝着が起こっているので、２つの物質にずれの力を加えてすべり運動を起こさせるにはその凝着を切らなければならない。したがって、最大静摩擦力Ｆは、単位面積当たりの凝着を切るのに必要な力であるせん断強さをτ、真実接触面積をＡとすると、Ｆ＝τＡであらわすことができる。これにより、内輪１０とハブ輪９との嵌合部の摩擦係数が大きくなり、内輪１０とハブ輪９との周方向の相対回転が抑制され、耐クリープ性能の向上を簡易に図ることができる。したがって、セレーションを形成する場合のように、内輪１０の軌道面２４が変形して短寿命に繋がったり、コストアップに繋がったりするような懸念がない。
【００１９】
なお、内輪１０は、表面から芯部までの全体を高周波熱処理により硬化させたものとしても良い。内輪１０は小部品であって軌道面４を有し、かつハブ輪９に内径面が嵌合することから、内輪１０の表面から芯部までの全体を硬化させたものとすることで転動寿命に優れ、かつ上記軸部９ａの表面硬化層１６とも相俟って、嵌合面の耐摩耗性に優れたものとできる。
【００２０】
図２に示す車輪用軸受装置Ｂは、上記表面硬化層１６が施された範囲が異なるだけで他の構成は上記車輪用軸受装置Ａと同様である。したがって、等速自在継手の図示を省略すると共に、共通部分には同一の符号を付している。この実施形態では、表面硬化層１６の施与範囲を、フランジ９ｂの立上り基部から内輪嵌合部１１内のアウトボード側角部１１ａ付近までとして、非硬化処理部分１７を図１の実施形態よりも大きく確保している。
【００２１】
この実施形態の場合、非硬化処理部分１７の範囲が、上記実施形態より大きく確保されているから、真実接触面積の増加に伴う内輪１０とハブ輪９との嵌合部の摩擦係数がより大きくなり、耐クリープ性能をより一層向上させることができる。非硬化処理部分１７の範囲を広げているが、内輪嵌合部１１におけるアウトボード側角部１１ａ付近は表面硬化層１６を設けているので、旋回荷重負荷時に最も大きな応力が発生する内輪嵌合部１１のアウトボード側角部１１ａの剛性，耐久性は確保される。
【００２２】
図３に示す車輪用軸受装置Ｃは、上記表面硬化層１６が施された範囲が図１や図２の各例とはさらに異ならせているが、他の構成は上記車輪用軸受装置Ａ，Ｂと同様である。したがって、ここでも等速自在継手の図示を省略すると共に、共通部分には同一の符号を付している。この実施形態の場合、表面硬化層１６の施与範囲が、フランジ９ｂの立上り基部から内輪１０の軌道面４における転動体５の接触位置Ｐよりも範囲Ｌ２分だけインボード側に寄った位置Ｐ１までの範囲とされている。非硬化処理部分１７は、上記の位置Ｐ１から軸部９ａのインボード側端までの範囲としている。
【００２３】
この実施形態の場合、内輪嵌合部１１のアウトボード側角部１１ａ付近は表面硬化層１６の施与範囲に含まれているので、上記同様この部分の剛性，耐久性が向上する。また、表面硬化層１６の施与範囲が、内輪１０の軌道面４における転動体接触位置Ｐよりも範囲Ｌ２分インボード側に寄った位置Ｐ１まで及んでいるから、内輪１０の軌道面４に対する非硬化処理部分１７による上述のような悪影響が回避される。そして、非硬化処理部分１７による耐クリープ性能の向上効果も上記同様に発現される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の車輪用軸受装置の一実施形態の断面図である。
【図２】この発明の車輪用軸受装置の他の実施形態の断面図である。
【図３】この発明の車輪用軸受装置のさらに他の実施形態の断面図である。
【図４】従来の車輪用軸受装置の一例を示す断面図である。
【図５】従来の車輪用軸受装置における軸部と内輪との嵌合部に形成されたセレーション部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…外方部材
２…内方部材
３…軌道面
４…軌道面
５…転動体
９…ハブ輪
９ａ…軸部
９ｂ…フランジ
９ｃ…貫通孔
１０…内輪
１１…段差状内輪嵌合部
１１ａ…アウトボード側端の角部
１２…等速自在継手
１３ａ…等速自在継手ステム部
１６…表面硬化層
１７…非硬化処理部分
Ａ…車輪用軸受装置
Ｂ…車輪用軸受装置
Ｃ…車輪用軸受装置
Ｐ…転動体接触位置
【図１】
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【図２】
2008116025.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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