(57)【要約】【課題】熱処理により組織が悪化した部位をなくすと共に、潤滑性を向上させて軸受の長寿命化を図っ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、１０ｂが一体に形成された外方部材１５を備え、複列の外側転走面１０ａ、１０ｂに高周波焼入れにより表面に所定の硬化層１２からなる硬化処理が施されている車輪用軸受装置において、外方部材１５の複列の外側転走面１０ａ、１０ｂ間に円筒状の肩部１６が鍛造加工により形成され、複列の外側転走面１０ａ、１０ｂから肩部１６にかけて環状の切欠き部１７が硬化処理後に焼入れ鋼切削により形成され、この切欠き部１７が、少なくとも硬化層１２の範囲が全て除去されるように所定の幅に形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に車体に取り付けられるための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一体に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、
この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備え、
前記複列の外側転走面が高周波焼入れにより表面に所定の硬化層からなる硬化処理が施された車輪用軸受装置において、
前記外方部材の複列の外側転走面間に円筒状の肩部が鍛造加工により形成され、この肩部が前記硬化処理後に機械加工されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記複列の外側転走面から肩部にかけて環状の切欠き部が形成され、この切欠き部が、少なくとも前記硬化層の範囲が全て除去されるように所定の幅に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】
前記複列の外側転走面から肩部にかけてのエッジ部に所定の面取り部が前記硬化処理後に機械加工により形成されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記機械加工が焼入鋼切削である請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記機械加工が前記複列の外側転走面と同時に行われる研削加工である請求項１乃至３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に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両の車輪用軸受装置には、駆動輪用のものと従動輪用のものとがある。特に、自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置は、低コスト化は言うまでもなく、燃費向上のための軽量化が進んでいる。その従来構造の代表的な一例として、図６に示すような従動輪用の車輪用軸受装置が知られている。
【０００３】
この車輪用軸受装置は、ハブ輪５０と、このハブ輪５０に固定された車輪用軸受５１とからなり、第２世代と称されている。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ター側、中央寄り側をインナー側という。
【０００４】
ハブ輪５０は、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、この車輪取付フランジ５２から軸方向に延びる軸部５３と、この軸部５３の端部に雄ねじ５３ａが形成されている。
【０００５】
車輪用軸受５１は、内周に複列の外側転走面５４ａ、５４ｂが形成された外方部材５４と、外周にこれら複列の外側転走面５４ａ、５４ｂに対向する内側転走面５５ａ、５５ｂが形成された一対の内輪５５、５５と、両転走面間に保持器５７を介して転動自在に収容された複列のボール５６、５６とを備え、複列のアンギュラ玉軸受を構成している。この車輪用軸受５１は、雄ねじ５３ａに緊締された固定ナット５８によりハブ輪５０に着脱可能に固定されている。
【０００６】
外方部材５４は、外周に車体（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ５４ｃが一体に形成されている。この車体取付フランジ５４ｃは、通常、負荷荷重が大きくなるインナー側に寄せてほぼインナー側の外側転走面５４ａに対応する位置に形成されている。そして、このインナー側の外側転走面５４ａから肩部（内径部）５９にかけてのエッジ部に面取り部６０が形成され、アウター側の外側転走面５４ｂから肩部５９にかけてのエッジ部には面取り部が形成されていない。
【０００７】
外方部材５４の複列の外側転走面５４ａ、５４ｂには高周波焼入れによって硬化処理が施されるが、この場合、車体取付フランジ５４ｃに近いインナー側の外側転走面５４ａは熱が奪われ易く、すなわち、アウター側の外側転走面５４ｂに比べ、インナー側の外側転走面５４ａに焼きが入り難くなる。したがって、比較的強めの条件で焼入れが行われるが、インナー側の外側転走面５４ａから肩部５９にかけてのエッジ部に面取り部６０が形成されているので、このエッジ部に熱が集中して組織が悪化するのを防止することができる。
【特許文献１】特許第３８２１９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような従来の車輪用軸受装置では、比較的強めの条件で焼入れが行われるインナー側の外側転走面５４ａにおいて、この外側転走面５４ａから肩部５９にかけてのエッジ部に面取り部６０が形成されているので、エッジ部に熱が集中して組織が悪化するのを防止することができる。然しながら、高周波焼入れ時に焼き割れ等が発生しないように熱処理条件や面取り部６０の形状・寸法を充分管理しても、オーバーヒート気味になり結晶粒が粗粒化してしまう恐れがあった。組織が粗粒化すると、転動疲労寿命の低下に繋がる。また、肩乗り上げ時、エッジロードによる短寿命を肩部の形状等で対策をしようとしても限界があった。ここで、肩乗り上げとは、ボール５６の接触楕円が外側転走面５４ａから外れる現象を言い、また、エッジロードとは、角部等に発生する過大な応力集中のことで、早期剥離の要因の一つとなる現象を言う。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、熱処理により組織が悪化した部位をなくすと共に、潤滑性を向上させて軸受の長寿命化を図った車輪用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】
【００１０】
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、外周に車体に取り付けられるための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一体に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、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記複列の外側転走面が高周波焼入れにより表面に所定の硬化層からなる硬化処理が施された車輪用軸受装置において、前記外方部材の複列の外側転走面間に円筒状の肩部が鍛造加工により形成され、この肩部が前記硬化処理後に機械加工されている。
【００１１】
このように、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材を備え、複列の外側転走面に高周波焼入れにより表面に所定の硬化層からなる硬化処理が施されている車輪用軸受装置において、外方部材の複列の外側転走面間に円筒状の肩部が鍛造加工により形成され、この肩部が硬化処理後に機械加工されているので、高周波焼入れによって複列の外側転走面と肩部とのエッジ部がオーバーヒートし、表面の結晶粒が粗粒化して悪化していても確実に除去することができ、焼割れによる亀裂や欠けによる軸受の短寿命を防止することができると共に、鍛造肌部の脱炭による炭素量の違いにより焼入れ時の収縮量が異なる肩部に焼割れが発生するのを防止することができる。
【００１２】
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記複列の外側転走面から肩部にかけて環状の切欠き部が形成され、この切欠き部が、少なくとも前記硬化層の範囲が全て除去されるように所定の幅に形成されていれば、切欠き部がグリースポケットの機能を発揮し、軸受内部に封入されたグリースが重力および遠心力でこの切欠き部に沿ってスムーズに複列の外側転走面に移動するため、潤滑環境を良好な状態に維持することができ、軸受の長寿命化を図ることができる。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明のように、前記複列の外側転走面から肩部にかけてのエッジ部に所定の面取り部が前記硬化処理後に機械加工により形成されていれば、肩乗り上げによりエッジ部にエッジロードが発生するのを防止すると共に、エッジ部に熱が集中して組織が悪化するのを防止することができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明のように、前記機械加工が焼入鋼切削であっても良いし、また、請求項５に記載の発明のように、前記機械加工が前記複列の外側転走面と同時に行われる研削加工であっても良い。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る車輪用軸受装置は、外周に車体に取り付けられるための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一体に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、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記複列の外側転走面が高周波焼入れにより表面に所定の硬化層からなる硬化処理が施された車輪用軸受装置において、前記外方部材の複列の外側転走面間に円筒状の肩部が鍛造加工により形成され、この肩部が前記硬化処理後に機械加工されているので、高周波焼入れによって複列の外側転走面と肩部とのエッジ部がオーバーヒートし、表面の結晶粒が粗粒化して悪化していても確実に除去することができ、焼割れによる亀裂や欠けによる軸受の短寿命を防止することができると共に、鍛造肌部の脱炭による炭素量の違いにより焼入れ時の収縮量が異なる肩部に焼割れが発生するのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
外周に車体に取り付けられるための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一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための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の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる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所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪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保持器を介して転動自在に収容された複列のボールとを備え、前記複列の外側転走面が高周波焼入れにより表面に所定の硬化層からなる硬化処理が施された車輪用軸受装置において、前記外方部材の複列の外側転走面間に円筒状の肩部が鍛造加工により形成され、前記複列の外側転走面から肩部にかけて環状の切欠き部が前記硬化処理後に焼入れ鋼切削により形成され、この切欠き部が、少なくとも前記硬化層の範囲が全て除去されるように所定の幅に形成されている。
【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（ａ）は、図１の外方部材単体を示す拡大断面図、（ｂ）は、（ａ）の変形例を示す拡大断面図である。
【００１８】
この車輪用軸受装置は従動輪側の第３世代と称され、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内輪３とからなる。
【００１９】
ハブ輪２は、アウター側の端部に車輪（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の外周には一方（アウター側）の内側転走面２ａが直接形成され、この内側転走面２ａから軸方向に延びる小径段部２ｂが形成されている。そして、外周に他方（インナー側）の内側転走面３ａが形成された内輪３がこの小径段部２ｂに圧入され、さらに、小径段部２ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部２ｃにより内輪３が軸方向に固定され、背面合せタイプの複列アンギュラ玉軸受を構成している。
【００２０】
ハブ輪２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、アウター側の内側転走面２ａをはじめ、後述するアウター側のシール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の範囲に硬化処理が施されている。なお、加締部２ｃは、鍛造後の素材表面硬さ２５ＨＲＣ以下の未焼入れ部としている。一方、内輪３および転動体６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。これにより、シールランド部の耐摩耗性が向上するだけでなくハブ輪２の強度が向上すると共に、内輪３の嵌合面におけるフレッティング摩耗が抑制されて耐久性が向上する。また、加締部２ｃの加工性を向上させ、塑性変形によるクラック等の発生を防止することができる。
【００２１】
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１０ｃを一体に有し、内周に前記内方部材１の複列の内側転走面３ａ、２ａに対向する複列の外側転走面１０ａ、１０ｂが一体に形成されている。この外方部材１０は、ハブ輪２と同様、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、それぞれの転走面１０ｂ、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と内方部材１との間に形成される環状空間の開口部にはシール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。
【００２２】
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、外方部材の外周に車体取付フランジを有し、ハブ輪の小径段部に一対の内輪が圧入された第２世代構造をはじめ、等速自在継手の外側継手部材がユニット化された第４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６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。
【００２３】
ここで、外方部材１０は、図２（ａ）に拡大して示すように、複列の外側転走面１０ａ、１０ｂ間に円筒状の肩部１１が鍛造加工により形成されている。そして、複列の外側転走面１０ａ、１０ｂが旋削加工された後、高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣ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にて示す）。さらに、本実施形態では、肩部１１が焼入鋼切削等の機械加工により所定の内径寸法に形成されている（図中二点鎖線にて示す）。これにより、高周波焼入れによって複列の外側転走面１０ａ、１０ｂと肩部１１とのエッジ部１３がオーバーヒートし、表面の結晶粒が粗粒化して悪化していても確実に除去することができ、焼割れによる亀裂や欠けによる軸受の短寿命を防止することができると共に、鍛造肌部の脱炭による炭素量の違いにより焼入れ時の収縮量が異なる肩部１１に焼割れが発生するのを防止することができる。
【００２４】
図２（ｂ）に、（ａ）の変形例を示すが、ここでは、複列の外側転走面１０ａ、１０ｂが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層１２が形成され（図中クロスハッチングにて示す）、その後、焼入鋼切削により肩部１１と複列の外側転走面１０ａ、１０ｂから肩部１１にかけてのエッジ部に所定の曲率半径Ｒからなる円弧状の面取り部１４が形成されている（図中二点鎖線にて示す）。これにより、肩乗り上げによりエッジ部にエッジロードが発生するのを防止すると共に、エッジ部に熱が集中して組織が悪化するのを防止することができる。ここで、面取り部１４の曲率半径Ｒは０．１５〜２．０Ｒ、好ましくは、０．４５〜０．７Ｒの範囲に設定され、各繋ぎ部が滑らかに形成されている。この曲率半径Ｒが０．１５Ｒ未満となれば、転動体６に擦り傷がつき易くなってしまい、一方、曲率半径Ｒが２．０Ｒを超えると、転動体６の接触楕円が乗り上げて外側転走面１０ａ、１０ｂから外れ易くなって好ましくない。
【００２５】
なお、ここでは、面取り部１４は円弧状の、所謂Ｒ面取りを例示したが、これに限らず、肩部１１に対して３０〜５０°の範囲で傾斜した、所謂Ｃ面取りであっても良い。また、焼入鋼切削により面取り部１４を形成したが、研削加工により複列の外側転走面１０ａ、１０ｂと同時に形成しても良い。
【実施例２】
【００２６】
図３（ａ）は、本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す外方部材単体の拡大断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図、図４（ａ）は、図３（ａ）の外方部材単体の変形例を示す拡大断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。なお、この実施形態は、前述した第１の実施形態（図２）と肩部の形状のみが異なるだけで、その他同一部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２７】
外方部材１５は、複列の外側転走面１０ａ、１０ｂ間に円筒状の肩部１６が鍛造加工により形成され、これら複列の外側転走面１０ａ、１０ｂが旋削加工された後、高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣ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にて示す）。そして、複列の外側転走面１０ａ、１０ｂから肩部１６にかけて焼入鋼切削により環状の切欠き部１７が形成されている。この切欠き部１７は、（ｂ）に示すように、少なくとも硬化層１２の範囲が全て除去されるように所定の幅に形成されている（図中二点鎖線にて示す）。これにより、高周波焼入れによって複列の外側転走面１０ａ、１０ｂと肩部１６とのエッジ部１３がオーバーヒートし、表面の結晶粒が粗粒化して悪化していても確実に除去することができ、焼割れによる亀裂や欠けによる軸受の短寿命を防止することができる。
【００２８】
図４（ａ）に図３（ａ）の変形例を示す。ここでは、複列の外側転走面１０ａ、１０ｂが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層１２が形成され（図中クロスハッチングにて示す）、その後、焼入鋼切削により複列の外側転走面１０ａ、１０ｂから肩部１６にかけてのエッジ部に面取り部１４と、この面取り部１４から肩部１６に亙って所定の幅で焼入鋼切削により環状の切欠き部１７とが形成されている（図中二点鎖線にて示す）。これにより、肩乗り上げによりエッジ部にエッジロードが発生するのを防止すると共に、潤滑環境を良好な状態に維持することができ、軸受の長寿命化を一層図ることができる。
【００２９】
また、図５に示すように、この切欠き部１７がグリースポケットの機能を発揮し、軸受内部に封入されたグリースが重力および遠心力でこの切欠き部１７に沿ってスムーズに複列の外側転走面１０ａ、１０ｂに移動するため、潤滑環境を良好な状態に維持することができ、軸受の長寿命化を図ることができる。
【００３０】
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】
【００３１】
本発明に係る車輪用軸受装置は、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を備える第２世代乃至第４世代構造の車輪用軸受装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【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】（ａ）は、図１の外方部材単体を示す拡大断面図である。  （ｂ）は、（ａ）の変形例を示す拡大断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す外方部材単体の拡大断面図である。  （ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。
【図４】（ａ）は、図３（ａ）の外方部材単体の変形例を示す拡大断面図である。  （ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。
【図５】本発明に係る車輪用軸受装置のグリースの流れを示す説明図である。
【図６】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】
【００３３】
１・・・・・・・・・内方部材
２・・・・・・・・・ハブ輪
２ａ、３ａ・・・・・内側転走面
２ｂ・・・・・・・・小径段部
２ｃ・・・・・・・・加締部
３・・・・・・・・・内輪
４・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５・・・・・・・・・ハブボルト
６・・・・・・・・・転動体
７・・・・・・・・・保持器
８、９・・・・・・・シール
１０、１５・・・・・外方部材
１０ａ、１０ｂ・・・外側転走面
１０ｃ・・・・・・・車体取付フランジ
１１、１６・・・・・肩部
１２・・・・・・・・硬化層
１３・・・・・・・・エッジ部
１４・・・・・・・・面取り部
１７・・・・・・・・切欠き部
５０・・・・・・・・ハブ輪
５１・・・・・・・・車輪用軸受
５２・・・・・・・・車輪取付フランジ
５３・・・・・・・・軸部
５３ａ・・・・・・・雄ねじ
５４・・・・・・・・外方部材
５４ａ、５４ｂ・・・外側転走面
５４ｃ・・・・・・・車体取付フランジ
５５・・・・・・・・内輪
５５ａ、５５ｂ・・・内側転走面
５６・・・・・・・・ボール
５７・・・・・・・・保持器
５８・・・・・・・・固定ナット
５９・・・・・・・・肩部
６０・・・・・・・・面取り部
Ｒ・・・・・・・・・曲率半径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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