(57)【要約】【課題】外側列の転動体のピッチ円直径ＰＣＤout と内側列の転動体のピッチ円直径ＰＣＤinとが異なる車輪支持用転がり軸受ユニット１で、外輪３及びハブ２の肉厚（直径）増大を抑えつつ、これら外輪３及びハブ２の周面に存在する、外周面側、内周面側両段差部１０、１６の強度を確保できる構造を実現する。【解決手段】上記外周面側、内周面側両段差部１０、１６の表面層部分に熱処理硬化処理層を形成する。更に、これら両両段差部１０、１６の表面層部分に熱処理硬化処理層の表面を研削加工して、この表面を平滑面とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に複列の外輪軌道を有する外輪と、外周面の軸方向外端部に車輪を支持固定する為の取付フランジを、同じく軸方向に関する中間部及び内端寄り部分に複列の内輪軌道を、それぞれ有するハブと、これら両内輪軌道と上記両外輪軌道との間に各列毎に複数個ずつ設けられた転動体とを備え、軸方向外側の列のピッチ円直径と軸方向内側の列のピッチ円直径とが異なり、上記ハブは、中間部外周面に軸方向外側の列の内輪軌道を直接形成したハブ本体と、外周面に軸方向内側の列の内輪軌道を形成し、このハブ本体の軸方向内端寄り部分に結合固定された内輪部材とから成るものであり、このハブ本体の外周面の軸方向中間部で上記軸方向外側の列の内輪軌道と上記内輪部材の外周面との間に、外径が互いに異なる軸方向外側の列の内輪軌道部分と軸方向内端寄り部分とを連続させる外周面側段差部を、上記外輪の内周面の軸方向中間部で上記複列の外輪軌道の間部分に、内径が互いに異なる、軸方向外側の列の外輪軌道を形成した部分と軸方向内側の列の外輪軌道を形成した部分とを連続させる内周面側段差部を、それぞれ形成している車輪支持用転がり軸受ユニットに於いて、この内周面側段差部と上記外周面側段差部との両方の段差部の表面層部分に、熱処理硬化処理層を形成した事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項２】
内周面に複列の外輪軌道を有する外輪と、外周面の軸方向外端部に車輪を支持固定する為の取付フランジを、同じく軸方向に関する中間部及び内端寄り部分に複列の内輪軌道を、それぞれ有するハブと、これら両内輪軌道と上記両外輪軌道との間に各列毎に複数個ずつ設けられた転動体とを備え、軸方向外側の列のピッチ円直径と軸方向内側の列のピッチ円直径とが異なり、上記ハブは、中間部外周面に軸方向外側の列の内輪軌道を直接形成したハブ本体と、外周面に軸方向内側の列の内輪軌道を形成し、このハブ本体の軸方向内端寄り部分に結合固定された内輪部材とから成るものであり、このハブ本体の外周面の軸方向中間部で上記軸方向外側の列の内輪軌道と上記内輪部材の外周面との間に、外径が互いに異なる軸方向外側の列の内輪軌道部分と軸方向内端寄り部分とを連続させる外周面側段差部を、上記外輪の内周面の軸方向中間部で上記複列の外輪軌道の間部分に、内径が互いに異なる、軸方向外側の列の外輪軌道を形成した部分と軸方向内側の列の外輪軌道を形成した部分とを連続させる内周面側段差部を、それぞれ形成している車輪支持用転がり軸受ユニットに於いて、この内周面側段差部の表面と上記外周面側段差部の表面との両方の表面を、研削加工による平滑面とした事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項３】
内周面側段差部と外周面側段差部との両方の段差部の表面層部分に熱処理硬化処理層を形成すると共に、これら両段差部の表面を、研削加工による平滑面とした、請求項１に記載した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】
この発明は、自動車の車輪及びブレーキディスク等の制動用回転部材を懸架装置に対して回転自在に支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニットの改良に関する。特に本発明は、複列に配置した転動体のピッチ円直径が互いに異なる車輪支持用転がり軸受ユニットで、十分な耐久性を確保できる構造を実現する事を意図したものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車輪及び制動用回転部材は、車輪支持用転がり軸受ユニットにより、懸架装置に対して回転自在に支持する。この様な車輪支持用転がり軸受ユニットには、自動車が旋回走行する際に大きなモーメントが加わる為、旋回走行時の安定性を確保する為には、大きなモーメント剛性を確保する必要がある。この為従来から、車輪支持用転がり軸受ユニットとして、転動体を複列に配置すると共に、これら両列の転動体に、予圧並びに背面組み合わせ型（ＤＢ型）の接触角を付与した構造が、一般的に使用されている。更に近年、大型化を防止しつつ、より大きなモーメント剛性を確保する為に、例えば特許文献１〜５に記載されている様な、両列の転動体のピッチ円直径（ＰＣＤ）を異ならせた構造（異径ＰＣＤ構造）が提案されている。
【０００３】
この様な異径ＰＣＤ構造の車輪支持用転がり軸受ユニットの１例に就いて、本発明の実施の形態の第１例を示す図１により説明する。この車輪支持用転がり軸受ユニット１は、ハブ２と、外輪３と、それぞれが転動体である複数個の玉４、４とを備える。このうちのハブ２は、ハブ本体５と内輪６とを組み合わせて成る。更に、このハブ２は、外周面の軸方向外端（軸方向に関して外とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側を言い、各図の左側。反対に、車両の幅方向中央側となる各図の右側を、軸方向に関して内と言う。本明細書及び特許請求の範囲全体で同じ。）寄り部分に、車輪及び制動用回転部材を支持する為の取付フランジ７を、同じく中間部及び内端部に複列の内輪軌道８ａ、８ｂを、それぞれ形成している。これら両内輪軌道８ａ、８ｂのうち、軸方向外側列の内輪軌道８ａの直径は、同内側列の内輪軌道８ｂの直径よりも大きくしている。尚、上記取付フランジ７には、複数本のスタッド９の基端部を固定し、この取付フランジ７に、ディスク等の制動用回転体や、車輪を構成するホイールを支持固定できる様にしている。
【０００４】
上記両内輪軌道８ａ、８ｂの直径を異ならせる為に、図１に示した構造では、上記ハブ本体５の軸方向中間部外周面で上記外側列の内輪軌道８ａよりも少し軸方向内側に寄った部分に、外径が小さい軸方向内側部分と外径が大きい軸方向外側部分とを連続させる、外周面側段差部１０を形成している。又、この外周面側段差部１０よりも軸方向内側に寄った、上記ハブ本体５の軸方向内端部に、小径段部１１を形成している。そして、この小径段部１１に、外周面に上記軸方向内側列の内輪軌道８ｂを形成した、上記内輪６を外嵌し、上記ハブ本体５の軸方向内端部に形成したかしめ部１２により、この内輪６を上記小径段部１１の軸方向外端部に存在する段差面１３に向け抑え付けている。この状態で上記内輪６を、上記ハブ本体５に対し結合固定している。上記両内輪軌道８ａ、８ｂは、断面形状（母線形状）が円弧形で、互いに近付く程（ハブ２の軸方向中央に向う程）外径が小さくなる。
【０００５】
又、前記外輪３は、内周面に複列の外輪軌道１４ａ、１４ｂを、外周面にこの外輪３を懸架装置に結合固定する為の結合フランジ１５を、それぞれ設けている。又、上記両外輪軌道１４ａ、１４ｂのうち、軸方向外側の外輪軌道１４ａの直径は、同内側の外輪軌道１４ｂの直径よりも大きくしている。この為に図１に示した構造では、上記外輪３の軸方向中間部内周面で上記外側の外輪軌道１４ａよりも少し軸方向内側に寄った部分に、軸方向内側に向かう程内径が小さくなる方向に傾斜した、内周面側段差部１６を形成している。上記両外輪軌道１４ａ、１４ｂは、断面形状（母線形状）が円弧形で、互いに近付く程（ハブ２の軸方向中央に向う程）内径が小さくなる。
【０００６】
前記各玉４、４は、前記両内輪軌道８ａ、８ｂと、上記両外輪軌道１４ａ、１４ｂとの間にそれぞれ複数個ずつ、転動自在に設けている。この状態で、複列に配置された上記各玉４、４には、予圧と共に背面組み合わせ型の接触角を付与している。又、これら両列の玉４、４のピッチ円直径は、上記内輪軌道８ａ、８ｂ及び上記両外輪軌道１４ａ、１４ｂの直径の差に応じて互いに異なっている。即ち、軸方向外側の列の各玉４、４（外側列）のピッチ円直径ＰＣＤOUT が、軸方向内側の列の各玉４、４（内側列）のピッチ円直径ＰＣＤINよりも大きく（ＰＣＤOUT ＞ＰＣＤIN）なっている。
【０００７】
特許文献１〜５に記載される等により従来から知られている、両列の転動体のピッチ円直径を異ならせた車輪支持用転がり軸受ユニットの構造は上述の通りである。この様な構造の場合には、外側列のピッチ円直径ＰＣＤOUT を大きくできる分、モーメント剛性を大きくして、旋回走行時の走行安定性向上と、車輪支持用転がり軸受ユニットの耐久性向上とを図る為の設計が容易になる。一方、内側列のピッチ円直径ＰＣＤINを大きくする必要がないので、懸架装置の一部（ナックルの取付孔）を特に大径化する必要はない。従って、この懸架装置部分等を特に大型化しなくても、上記走行安定性、並びに、耐久性向上を図れる。
【０００８】
又、上述の図１に示した構造では、外側列の玉の直径を、内側列の玉の直径よりも小さくしている。この様な、外側列の玉の直径を小さくする事により、外側列の玉の数を内側列の玉の数よりも十分に多くして、この外側列の剛性を内側列の剛性よりも高くする程度をより顕著にしている。尚、図示の例では、転動体として玉４、４を使用しているが、重量の嵩む自動車用の転がり軸受ユニットの場合には、転動体として円すいころを使用する場合もある。
【０００９】
上述の様な車輪支持用転がり軸受ユニット１の場合、転動体のピッチ円直径が外側列と内側列とで互いに等しい、一般的な車輪支持用転がり軸受ユニットの場合とは異なり、ハブ２の軸方向中間部外周面に外周面側段差部１０が、外輪３の軸方向中間部内周面に内周面側段差部１６が、それぞれ存在する。そして、この外輪３と上記ハブ２との間に作用するモーメントを上記両列の転動体で支承する場合に、上記両段差部１０、１６に大きな応力が生じる。そして、この様な応力は、自動車の走行に伴って繰り返し加わるので、上記両段差部１０、１６部分は、耐久性確保の面から厳しい状態に置かれる。この為、これら両段差部１０、１６部分から、亀裂、破断等の損傷が発生しない様にすべく、これら両段差部１０、１６部分の強度を十分に確保する必要がある。
【００１０】
但し、強度を確保する為に、上記外輪３及び上記ハブ２の肉厚（直径）を大きくすると、上記車輪支持用転がり軸受ユニット１の重量が増大する。この車輪支持用転がり軸受ユニット１は、懸架装置を構成するばねよりも路面側に存在する、所謂ばね下荷重になり、少しの重量増大も、乗り心地やタイヤの接地性を中心とする走行性能に悪影響を及ぼす。従って、上記外輪３及び上記ハブ２の肉厚（直径）増大を抑えつつ、上記両段差部１０、１６部分の強度を確保できる構造の実現が望まれる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−２３２３４３号公報
【特許文献２】特開２００４−１０８４４９号公報
【特許文献３】特開２００４−３４５４３９号公報
【特許文献４】特開２００６−１３７３６５号公報
【特許文献５】国際公開ＷＯ２００５／０６５０７７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、外側列の転動体のピッチ円直径と内側列の転動体のピッチ円直径とが異なる車輪支持用転がり軸受ユニットで、外輪及びハブの肉厚（直径）増大を抑えつつ、これら外輪及びハブの周面に存在する段差部の強度を確保できる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは何れも、前述した従来から知られている車輪支持用転がり軸受ユニットと同様に、外輪と、ハブと、複数個の転動体とを備える。
このうちの外輪は、内周面に複列の外輪軌道を有する。
又、上記ハブは、外周面の軸方向外端部に車輪を支持固定する為の取付フランジを、同じく軸方向に関する中間部及び内端部に複列の内輪軌道を、それぞれ有する。
又、上記各転動体は、これら両内輪軌道と上記両外輪軌道との間に各列毎に複数個ずつ、背面組み合わせ型の接触角を付与された状態で設けられている。
そして、軸方向外側の列のピッチ円直径と軸方向内側の列のピッチ円直径とを互いに異ならせている。
又、上記ハブは、中間部外周面に軸方向外側の列の内輪軌道を直接形成したハブ本体と、外周面に軸方向内側の列の内輪軌道を形成し、このハブ本体の軸方向内端寄り部分に結合固定された内輪部材とから成る。
又、上記ハブ本体の外周面の軸方向中間部で上記軸方向外側の列の内輪軌道と上記内輪部材の外周面との間に、外径が互いに異なる軸方向外側の列の内輪軌道部分と軸方向内端寄り部分とを連続させる、外周面側段差部を形成している。
更に、上記外輪の内周面の軸方向中間部で上記複列の外輪軌道の間部分に、内径が互いに異なる軸方向外側の列の外輪軌道を形成した部分と軸方向内側の列の外輪軌道を形成した部分とを連続させる、内周面側段差部を形成している。
【００１４】
特に、請求項１に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、上記内周面側段差部と上記外周面側段差部との両方の段差部の表面層部分に、熱処理硬化処理層を形成している。
又、請求項２に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、上記内周面側段差部の表面と上記外周面側段差部の表面との両方の表面を、研削加工による平滑面としている。
更に、請求項３に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、上記内周面側段差部と外周面側段差部との両方の段差部の表面層部分に熱処理硬化処理層を形成すると共に、これら両段差部の表面を、研削加工による平滑面としている。
【発明の効果】
【００１５】
上述の様な構成を有する本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットによれば、外輪及びハブの肉厚（直径）増大を抑えつつ、これら外輪及びハブの周面に存在する段差部の強度を確保できる。
先ず、熱処理硬化層は、上記段差部の変形を抑えて、モーメントを負荷した状態でこの段差部に生じる応力を低く抑える事に寄与する。
又、平滑面は、段差部の表面に、亀裂発生の起点となる微小凹部をなくす事で、破断に結び付く亀裂が発生するのを抑える事に寄与する。
従って、上記熱処理硬化層と平滑面との何れかを（好ましくは両方を）採用する事により、重量増大を抑えつつ、異径ＰＣＤ構造の車輪支持用転がり軸受ユニットの耐久性向上を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１〜５は、全請求項に対応する、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例を含めて本発明の特徴は、外側列の転動体のピッチ円直径と内側列の転動体のピッチ円直径とが異なる車輪支持用転がり軸受ユニットで、外輪３及びハブ２の重量増大を抑えつつ、この外輪３の内周面の軸方向中間部に形成した内周面側段差部１６と、上記ハブ２の外周面の軸方向中間部に形成した外周面側段差部１０とに、亀裂等の損傷が発生しにくくすべく、これら各段差部１６、１０の性状を工夫する点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述した従来構造と同様であるから、重複する説明を省略し、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００１７】
ハブ２の軸方向中間部外周面で、軸方向外側の内輪軌道８ａから小径段部１１に掛けての部分には、図２に示す様に外周面側熱処理硬化層１７を、全周に亙り連続する状態で形成している。又、この外周面側熱処理硬化層１７は、内輪軌道８ａ部分に存在する軸方向外端部分から、小径段部１１部分に存在する軸方向内端部分まで、切れ目なく連続している。従って、上記外周面側段差部１０部分にも、上記外周面側熱処理硬化層１７が存在する。この様な外周面側熱処理硬化層１７は、高周波加熱コイルにより必要部分（この外周面側熱処理硬化層１７を形成すべき部分）を加熱した後、焼き入れ油に浸漬する等により急冷する事で形成する。上記高周波加熱コイルとしては、上記必要部分の形状に見合った形状を有するものを使用するが、この様な高周波加熱コイルを造る事は容易で、上記外周面側熱処理硬化層１７を形成する事に伴うコスト上昇は僅かで済む。
【００１８】
上述の様な外周面側熱処理硬化層１７を形成した、上記ハブ２の軸方向中間部外周面で、軸方向外側の内輪軌道８ａから小径段部１１に掛けての部分には、表面を平滑にする為の研削加工を施す。この研削加工は、図３に示す様に、ロータリドレッサと呼ばれる回転砥石１８を使用して行なう。この回転砥石１８は、上記ハブ２の軸方向中間部外周面で上記外周面側熱処理硬化層１７を形成した部分に見合う（母線形状が一致する）外周面形状を有する。この様な回転砥石１８による研削加工により、上記外周面側熱処理硬化層１７を形成した部分を平滑面とする。上記回転砥石１８に関しても、製造は容易であり、この外周面側熱処理硬化層１７の表面を平滑面とする事に伴うコスト上昇は僅かで済む。
【００１９】
一方、外輪３の軸方向中間部内周面で、両列の外輪軌道１４ａ、１４ｂ及びこれら両外輪軌道１４ａ、１４ｂ同士の間に存在する内周面側段差部１６に掛けての部分には、図４に示す様に内周面側熱処理硬化層１９を、全周に亙り連続する状態で形成している。又、この熱処理硬化層１９は、上記両外輪軌道１４ａ、１４ｂ及びこれら両外輪軌道１４ａ、１４ｂの間部分に、前記内周面側段差部１６部分を含み、切れ目なく連続している。従って、この内周面側段差部１６部分にも、上記内周面側熱処理硬化層１９が存在する。この様な内周面側熱処理硬化層１９に就いても、高周波加熱コイルにより必要部分（この内周面側熱処理硬化層１９を形成すべき部分）を加熱した後、焼き入れ油に浸漬する等により急冷する事で形成するが、上記外周面側熱処理硬化層１７の場合と同様に、上記熱処理硬化層１９を形成する事に伴うコスト上昇は僅かで済む。
【００２０】
上述の様な内周面側熱処理硬化層１９を形成した、上記外輪３の軸方向中間部内周面で、上記両列の外輪軌道１４ａ、１４ｂ及びこれら両外輪軌道１４ａ、１４ｂ同士の間に存在する内周面側段差部１６に掛けての部分には、表面を平滑にする為の研削加工を施す。この研削加工は、図５に示す様に、ロータリドレッサと呼ばれる回転砥石２０を使用して行なう。この回転砥石２０は、上記外輪３の軸方向中間部内周面で上記内周面側熱処理硬化層１９を形成した部分に見合う（母線形状が一致する）外周面形状を有する。この様な回転砥石２０による研削加工により、上記内周面側熱処理硬化層１９を形成した部分を平滑面とする。上記回転砥石２０に関しても、製造は容易であり、この内周面側熱処理硬化層１９の表面を平滑面とする事に伴うコスト上昇は僅かで済む。
【００２１】
上述の様にして造られる、本例の車輪支持用転がり軸受ユニットによれば、上記外輪及び前記ハブ２の肉厚（直径）増大を抑えつつ、これら外輪３及びハブ２の周面に存在する段差部１０、１６の強度を確保できる。即ち、これら外輪３とハブ２との間にモーメントが加わった場合でも、上記両段差部１０、１６の表面寄り部分に存在する、上記外周面側、内周面側両熱処理硬化層１７、１９の存在に基づき、上記両段差部１０、１６の変形が抑えられる。この結果、モーメントを負荷した状態でこれら両段差部１０、１６に生じる応力を低く抑えて、これら両段差部１０、１６を含む、上記外輪３及びハブ２の疲れ寿命を向上させられる。又、上記外周面側、内周面側両熱処理硬化層１７、１９の表面は平滑面であり、これら両熱処理硬化層１７、１９により覆われた上記両段差部１０、１６の表面に、亀裂発生の起点となる微小凹部が存在しない状態となる。この結果、破断に結び付く亀裂が発生するのを抑えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、軸方向外側の列のピッチ円直径と軸方向内側の列のピッチ円直径とが異なる車輪支持用転がり軸受ユニットであれば、上述した図１〜５様な構造に限らずに実施できる。
例えば、図６は、ハブ本体５ａの中心部にスプライン孔２１を設け、このハブ本体５ａの小径段部１１に外嵌した内輪６の軸方向内端面を、ハブ２ａに対し結合固定する等速ジョイントのハウジング（図示せず）の軸方向外端面で抑え付ける構造を示している。この様な構造でも、外周面側、内周面側両段差部１０、１６の表面部分（図６に破線α、βを付した部分）に、外周面側、内周面側両熱処理硬化層を形成すると共に、当該部分を平滑面とする事で、重量増大を抑えつつ、異径ＰＣＤ構造の車輪支持用転がり軸受ユニットの耐久性向上を図れる。
【００２３】
又、図７は、ハブ本体５ｂの軸方向内側部分に結合する内輪部材が、等速ジョイントのハウジング２２及びスプライン軸２３を兼ねている構造を示している。この様な構造でも、外周面側、内周面側両段差部１０、１６の表面部分（図７に破線α、βを付した部分）に、外周面側、内周面側両熱処理硬化層を形成すると共に、当該部分を平滑面とする事で、重量増大を抑えつつ、異径ＰＣＤ構造の車輪支持用転がり軸受ユニットの耐久性向上を図れる。
更には、図示はしないが、内側列の転動体のピッチ円直径が外側列の転動体のピッチ円直径よりも大きい構造に関して、本発明を実施する事もできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットの１例を示す断面図。
【図２】ハブ本体を取り出して示す断面図。
【図３】このハブ本体の軸方向中間部外周面に研削加工を施す状態を示す断面図。
【図４】外輪を取り出して示す断面図。
【図５】この外輪の軸方向中間部内周面に研削加工を施す状態を示す断面図。
【図６】本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットの第２例を示す半部断面図。
【図７】同第３例を示す半部断面図。
【００２５】
１    車輪支持用転がり軸受ユニット
２、２ａ  ハブ
３    外輪
４    玉
５、５ａ、５ｂ  ハブ本体
６    内輪
７    取付フランジ
８ａ、８ｂ  内輪軌道
９    スタッド
１０    外周面側段差部
１１    小径段部
１２    かしめ部
１３    段差面
１４ａ、１４ｂ  外輪軌道
１５    結合フランジ
１６    内周面側段差部
１７    外周面側熱処理硬化層
１８    回転砥石
１９    内周面側熱処理硬化層
２０    回転砥石
２１    スプライン孔
２２    ハウジング
２３    スプライン軸
【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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【図７】
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