(57)【要約】【課題】適切な防錆処理を施しさらなる軽量化を実現可能なハブユニット軸受を提供する。【解決手段】ハブユニット軸受１は、中心軸部の外周面に内輪３を一体化させたハブ２と、ハブ２の内輪３に転動体５を介して連結される外輪４とを備える。そして、少なくともハブユニット軸受１の外面の一部には、非鉄のショット材（例えば、鉄より貴な金属、鉄より卑な金属、熱可塑性樹脂など）を用いたショットピーニングによって防錆効果のある防錆被膜が形成されている。【選択図】      図１
2008018824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に軌道面を有する内方部材と、前記内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外方に配された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体とを備えるハブユニット軸受であって、
少なくとも外面の一部に、非鉄のショット材を用いたショットピーニングによって防錆効果のある防錆被膜が形成されていることを特徴とするハブユニット軸受。
【請求項２】
前記内方部材は、駆動軸部材が挿通固定されるハブと該ハブに外嵌された内輪とを有し、前記ハブの軸方向内側端部を径方向外方に塑性変形した加締め部によって前記内輪が当該ハブに加締め固定されており、前記加締め部に前記防錆被膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のハブユニット軸受。
【請求項３】
前記ショット材は、前記ショットピーニングの被施工面の材質より貴な金属、前記被施工面の材質より卑な金属及び熱可塑性樹脂の何れかであることを特徴とする請求項１に記載のハブユニット軸受。
【請求項４】
前記防錆被膜は、前記ショットピーニングの被施工面の材質より卑な金属層の上に硬質な金属層が形成された２層構造であることを特徴とする請求項１に記載のハブユニット軸受。
【請求項５】
前記防錆被膜は、前記ショットピーニングの被施工面の材質より卑な金属層の上に、前記被施工面の材質より貴な金属層が形成された２層構造であることを特徴とする請求項１に記載のハブユニット軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内方部材と外方部材と転動体とを有するホイール用のハブユニット軸受に関し、特に防錆処理を施して軽量化を実現するハブユニット軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のホイール用のハブユニット軸受は、内方部材と外方部材との間に複列の転動体を収容し、車体に対して車輪を回転自在に支持している（例えば、特許文献１参照）。
近年、このようなハブユニット軸受は、燃費向上や操安性向上のための軽量化を実現するため、可及的に余肉を排除したスリム化が進んでいる。
【特許文献１】特開２００３−１５４８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ホイール用ハブユニット軸受は、路面からの泥水が直接跳ねかかる環境で使用されるため、特に、降雪する地方においては、融雪剤による影響で、軸受は厳しい腐食環境に晒される。したがって、従来のホイール用ハブユニット軸受においては、錆代分を見込んだ設計を行う必要があり、薄肉化には限界がある。
そして、上記のように錆代分を見込んだ設計を行うと、その分軸受の質量が増加するため、車両重量が増加し省エネルギーや省資源に反したり、ばね下荷重の増加により、操安性低下や乗り心地低下といった悪影響が生じたりする。
【０００４】
これを防止するために、鍍金や塗膜で軸受ユニットの外面部を保護することで、防錆と軸受の薄肉化との両立を図ることが考えられる。しかしながら、ホイール用軸受ユニットにおいて、軸受ユニットの外面となる部材の一部には軌道面が形成され、軌道面部には軸受として適切な熱処理と高精度な研磨加工が施されているため、上記鍍金後の水素除去ベーキングや焼付け塗膜による加熱は好ましくなく、有効な防錆方法がなかった。
そこで、本発明は、適切な防錆処理を施しさらなる軽量化を実現可能なハブユニット軸受を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１に係るハブユニット軸受は、外周面に軌道面を有する内方部材と、前記内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外方に配された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体とを備えるハブユニット軸受であって、少なくとも外面の一部に、非鉄のショット材を用いたショットピーニングによって防錆効果のある防錆被膜が形成されていることを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２に係るハブユニット軸受は、請求項１に係る発明において、前記内方部材は、駆動軸部材が挿通固定されるハブと該ハブに外嵌された内輪とを有し、前記ハブの軸方向内側端部を径方向外方に塑性変形した加締め部によって前記内輪が当該ハブに加締め固定されており、前記加締め部に前記防錆被膜が形成されていることを特徴としている。
さらに、請求項３に係るハブユニット軸受は、請求項１に係る発明において、前記ショット材は、前記ショットピーニングの被施工面の材質より貴な金属、前記被施工面の材質より卑な金属及び熱可塑性樹脂の何れかであることを特徴としている。
【０００７】
また、請求項４に係るハブユニット軸受は、請求項１に係る発明において、前記防錆被膜は、前記ショットピーニングの被施工面の材質より卑な金属層の上に硬質な金属層が形成された２層構造であることを特徴としている。
さらにまた、請求項５に係るハブユニット軸受は、請求項１に係る発明において、前記防錆被膜は、前記ショットピーニングの被施工面の材質より卑な金属層の上に、前記被施工面の材質より貴な金属層が形成された２層構造であることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るハブユニット軸受によれば、少なくとも外面の一部に非鉄のショット材を用いたショットピーニング加工を施して防錆被膜を形成するので、錆代分を見込んだ設計をする必要がなくなり軽量化を実現することができ、燃費向上と操安性向上とを実現することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る軸受ユニットの一実施形態の構造を示す縦断面図である。ここでは、本発明を従動輪用の軸受ユニットに適用した場合を示している。
なお、以降の説明においては、ハブユニット軸受を自動車等の車両に取り付けた状態において、車幅方向外側を向いた部分を外端側部分と称し、車幅方向中央側を向いた部分を内端側部分と称する。すなわち、図１においては、左側が外端側となり、右側が内端側となる。
【００１０】
図中、符号１はハブユニット軸受であり、このハブユニット軸受１は、ハブ２と、内輪３と、外輪４と、二列の転動体５とを備えており、ハブ２の外周面の外端側部分には、図示しない車輪側部材（車輪やブレーキロータ）を取り付けるための車輪取り付け用フランジ６が設けられている。
また、ハブ２の内端側部分には外径の小さい円筒部８が形成されており、該円筒部８に内輪３が圧入されている。そして、内輪３よりも内端側に突出している円筒部８の先端部分８ａが径方向外方に塑性変形されて、内輪３とハブ２とが一体的に加締め固定されている。
【００１１】
ハブ２の外周面の軸方向中間部及び内輪３の外周面には、それぞれ軌道面が形成され、内輪軌道面２０ａ，２０ｂとされている。また、外輪４の内周面には両内輪軌道面２０ａ，２０ｂに対応する外輪軌道面２１ａ，２１ｂが形成されている。さらに、内輪軌道面２０ａ，２０ｂと外輪軌道面２１ａ，２１ｂとの間には、それぞれ複数の転動体５が転動自在に配置されており、内輪３とハブ２とが一体的に固定されたものが外輪４の内側で回転自在とされている。
【００１２】
なお、各転動体５は、それぞれ保持器９によって転動自在に保持されている。また、乗用車のような比較的軽量の車両用のハブユニット軸受の場合には、転動体として玉が使用されることが多いが、重量が嵩む車両用のハブユニット軸受の場合には、転動体としてころが使用される場合が多い。例えば、大型自動車用のハブユニット軸受の場合には円すいころ、鉄道車両用のハブユニット軸受の場合には円すいころ又は円筒ころが使用される場合が多い。
【００１３】
さらに、外輪４の外端側部分の内周面とハブ２の中間部の外周面との間には、シール部材１２が設けられている。また、外輪４の内端側の開口部はカバー１４で塞がれており、水、塵埃等の異物の侵入防止が図られている。
そして、外輪４の外周面には、車輪取り付け用フランジ６から離間する側の端部に、図示しない車体側部材（懸架装置）を取り付けるための懸架装置取り付け用フランジ１０が設けられている。
【００１４】
このようなハブユニット軸受１を自動車に組み付けるには、懸架装置取り付け用フランジ１０により外輪４を図示しない懸架装置に固定し、車輪を車輪取り付け用フランジ６に固定する。その結果、ハブユニット軸受１によって車輪が懸架装置に対し回転自在に支持される。
また、このハブユニット軸受１の外面（図中、二点鎖線部）には、非鉄のショット材を用いたショットピーニングによる防錆被膜が形成されている。
この図１において、ハブ２及び内輪３が内方部材に相当し、外輪４が外方部材に相当している。
【００１５】
ショットピーニング加工は、非鉄のショット材を適用し、そのショット材を投射装置のショットノズルから噴射してハブユニット軸受１の外周面（以下、母材ともいう）に衝突させることにより行う。そして、母材上に衝突したときのショット材と母材面との微小滑りによる摩擦熱で当該ショット材の表面を溶融し、ハブユニット軸受１の外周面上に付着させて被膜形成するようになっている。
【００１６】
ここで、ショット材としては、ハブユニット軸受１の外周面（ショットピーニングの被施工面）の材質である鉄系材料に対して防錆効果や犠牲防錆効果を持つ材料、例えば、錫、二硫化モリブデン、黄銅、青銅などの銅系合金、亜鉛又は熱可塑性樹脂を適用する。
錫、銅系合金などの鉄より貴な金属は鉄よりも錆びにくいため、ハブユニット軸受の外周面に、当該ハブユニット軸受を構成する金属材料の主成分である鉄よりも貴な金属によって被膜を形成すれば、当該外周面が保護されて発錆が抑制される。
【００１７】
また、亜鉛などの鉄より卑な金属は、鉄系材料に対して犠牲防錆効果がある。したがって、ハブユニット軸受の外周面に、当該ハブユニット軸受を構成する金属材料の主成分である鉄よりも卑な金属によって被膜を形成すれば、錆が発生しやすいような環境下でも亜鉛が優先的に溶け出し（自己犠牲型防錆作用）、ハブユニット軸受中の鉄が溶出して錆となることが抑制される。これにより、ハブユニット軸受部の防錆効果が得られる。
【００１８】
さらに、熱可塑性樹脂は防錆性に優れているため、ハブユニット軸受の外周面に熱可塑性樹脂によって被膜を形成すれば、高い防錆効果が得られる。
このようなショットピーニング加工による被膜形成は、電気鍍金や化学鍍金のように処理過程において水素が発生することがないので、遅れ破壊や白色剥離の心配がない。また、溶融鍍金のように処理過程において高温に曝されることがないので、母材の硬さ低下や表面組織の変質を生じさせることなく防錆被膜を形成することができる。
【００１９】
さらに、加工表面にはショットピーニングの効果で圧縮残留応力層が形成されるため、被施工面であるハブユニット軸受１の外面の強度を高めることができる。
ところで、ホイール用ハブユニット軸受は、路面からの泥水が直接跳ねかかる環境で使用されている。特に、降雪する地方においては、融雪剤による影響で、軸受は厳しい腐食環境に晒される。したがって、従来のホイール用ハブユニット軸受においては、錆代分を見込んだ設計を行う必要があった。
【００２０】
しかしながら、上記のように錆代分を見込んだ設計を行うと、その分軸受の質量が増加することになる。ホイール用ハブユニット軸受はばね下荷重であるため、当該質量の増加には以下の２つのデメリットがある。
（１）車両重量が増加し、省エネルギーや省資源に反する。
（２）ばね下荷重の増加により、操安性低下及び乗り心地低下の悪影響がある。
これを防止するために、鍍金や塗膜で軸受ユニットの外面部を保護することで、防錆と軸受の薄肉化との両立を図ることが考えられる。しかしながら、ホイール用軸受ユニットにおいて、軸受ユニットの外面となる部材の一部には軌道面が形成され、軌道面部には軸受として適切な熱処理と高精度な研磨加工が施されているため、上記鍍金後の水素除去ベーキングや焼付け塗膜による加熱は好ましくない。
【００２１】
このように、軸受ユニットの有効な防錆方法がなく、軸受ユニットの薄肉化、軽量化には限界があった。
これに対して、本実施形態では、ハブユニット軸受１の外周面に非鉄のショット材、具体的にはハブユニット軸受１の外周面の材質に対して防錆効果や犠牲防錆効果を持つ材料を用いてショットピーニング加工を施し、防錆被膜を形成する。
これにより、鍍金とは異なり、水素チャージによる遅れ破壊や高温処理による母材の硬さ低下等の心配をすることなく適切に防錆被膜を形成することができ、軸受の錆代分を見込まずに強度設計を行うことができる。その結果、軸受の薄肉化及び軽量化を実現することができる。
【００２２】
また、ショットピーニング加工表面に残留圧縮応力層を生成することができるので、材料強度を高め、なおいっそうの軸受の薄肉化を図ることができる。
このように、上記実施形態では、ハブユニット軸受の薄肉化及び軽量化を実現することができるので、車両重量の軽減による省エネルギーと、ばね下荷重の低減による操安性及び乗り心地の向上とを実現することができる。
なお、上記実施形態においては、本発明を従動輪用のハブユニット軸受に適用する場合について説明したが、図２や図３に示すような駆動輪用のハブユニット軸受に適用することもできる。
【００２３】
ここで、図２に示す駆動輪用のハブユニット軸受１０１は、ハブ１０２と、内輪１０３と、外輪１０４と、二列の転動体１０５とを備えており、ハブ１０２の外周面の外端側部分には、図示しない車輪側部材を取り付けるための車輪取り付け用フランジ１０６が設けられている。
ここで、ハブ１０２は軸中心に挿通された軸孔に図示しない駆動軸部材（等速ジョイント）が挿通固定される駆動輪用のハブであり、内端側部分には外径の小さい円筒部１０８が形成されて、ここに内輪１０３が圧入されている。
【００２４】
ハブ１０２の外周面の軸方向中間部及び内輪１０３の外周面にそれぞれ形成された内輪軌道面１２０ａ，１２０ｂと、外輪４の内周面に両内輪軌道面１２０ａ，１２０ｂに対応するように形成された外輪軌道面１２１ａ，１２１ｂとの間には、それぞれ複数の転動体１０５が転動自在に配置されており、内輪１０３及びハブ１０２が外輪１０４の内側で回転自在とされている。なお、各転動体１０５は、それぞれ保持器１０９によって転動自在に保持されている。
【００２５】
さらに、外輪１０４の内端側部分の内周面と内輪１０３の内端側部分の外周面との間、並びに外輪１０４の外端側部分の内周面とハブ１０２の中間部の外周面との間には、それぞれシール部材１１２が設けられている。
また、外輪１０４の外周面には、車輪取り付け用フランジ１０６から離間する側の端部に、図示しない車体側部材（懸架装置）を取り付けるための懸架装置取り付け用フランジ１１０が設けられている。
このような駆動輪用のハブユニット軸受１０１においても、二点鎖線に示すように、外周面に上述した非鉄のショット材を用いたショットピーニングによる防錆被膜を形成すれば、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
図３に示す駆動輪用のハブユニット軸受２０１は、図２に示すハブユニット軸受１０１において、ハブ１０２と内輪１０３とが加締め固定されていることを除いては図２のハブユニット軸受１０１と同様の構成を有する。したがって、図２のハブユニット軸受１０１と同様の構成を有する部分には同一符号を付し、構成の異なる部分を中心に説明する。
【００２７】
このハブユニット軸受２０１では、ハブ１０２の内端側部分に外径の小さい円筒部１０８が形成されており、該円筒部１０８に内輪１０３が圧入されている。そして、内輪１０３よりも内端側に突出している円筒部１０８の先端部分１０８ａが径方向外方に塑性変形された加締め部により、内輪１０３とハブ１０２とが一体的に加締め固定されている。
ここでは、二点鎖線に示すように、外周面に加えて上記加締め部にも非鉄のショット材を用いたショットピーニングによる防錆被膜を形成する。
【００２８】
このハブユニット軸受２０１のように、内輪１０３を加締め固定している場合、内輪１０３及びハブ１０２の加締め部に高い応力が残留しているため、この加締め部に防錆処置を施さないと、この部分が発錆しやすい。特に発錆により孔食が発生すると、そこが応力の集中源となり破損するおそれがある。
したがって、加締め部に上記の方法により防錆被膜を形成することにより発錆を防止して、応力が集中することに起因する破損を防止することができ、ハブユニット軸受の商品性向上を実現することができる。
【００２９】
なお、上記実施形態においては、１回のショットピーニング加工によって単層の防錆被膜を形成する場合ついて説明したが、異なる複数のショット材を用いて複数回の加工を行い、複層の被膜を形成することもできる。
例えば、防錆被膜を２層構造とし、表面側をニッケル、コバルト、クロムなど硬質な金属による被膜とし、母材側を亜鉛など犠牲防錆効果のある鉄より卑な金属による被膜とすることができる。これにより、表面硬質層が飛び石などによる傷を防止し、内側の犠牲防食層が軸受の酸化を防ぐというような役割分担が可能となる。
【００３０】
他にも、表面層を錫やニッケルなど鉄より貴な金属による被膜とし、内側層を亜鉛など鉄より卑な金属による被膜とすることができる。これにより、卑な金属の犠牲防食による溶出消耗を防止して、より高い防錆効果が得られる。
このように、防錆被膜を複層にすることで、単層では得られない効果を得ることができる。
なお、上記実施形態においては、図１〜３に示すように第３世代のハブユニット軸受（日本精工株式会社製ハブIIIタイプ) に本発明を適用する場合について説明したが、あらゆる世代のハブユニット軸受に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態におけるハブユニット軸受（従動輪用）の構造を示す断面図である。
【図２】本発明を適用するハブユニット軸受（駆動輪用）の別の例を示す断面図である。
【図３】本発明を適用するハブユニット軸受（駆動輪用）の別の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…ハブユニット軸受、２…ハブ、３…内輪、４…外輪、５…転動体、６…車輪取り付け用フランジ、９…保持器、１０…懸架装置取り付け用フランジ、１２…シール部材、２０ａ…内輪軌道面、２０ｂ…内輪軌道面、２１ａ…外輪軌道面、２１ｂ…外輪軌道面
【図１】
2008018824.tif 000003
【図２】
2008018824.tif 000004
【図３】
2008018824.tif 000005