(57)【要約】【課題】ハブ輪フランジの基端部の強度向上が図れる車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】この車輪用軸受装置１は、内周に転走面２ａを有する外輪２と、この転走面２ａに対向する転走面３ａを外周に有するハブ輪３と、これら転走面２ａ，３ａ間に介在した複数の転動体５とを備える。上記ハブ輪３はアウター側の端部付近の外周にハブフランジ２２を有し、このハブフランジ２２のアウター側の側面にブレーキロータとタイヤホイールとが重ねて取付けられる。上記ハブフランジ２２の基端部のアウター側の側面部から、この側面部付近のハブ輪３の外周面部とに渡る範囲Ｂには熱処理硬化層２０Ｂが設けられる。ハブ輪３の材料は炭素鋼の生材であり、上記熱処理硬化層２０Ｂは、高周波熱処理による硬化層で表面硬さが５８ＨＲＣ以上とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に転走面を有する外輪と、この転走面に対向する転走面が外周に直接に設けられまたは外周に嵌合した内輪に設けられたハブ輪と、これら転走面間に介在した複数の転動体とを備え、上記ハブ輪はアウター側の端部付近の外周にハブフランジを有し、このハブフランジのアウター側の側面にブレーキロータとタイヤホイールとが重ねて取付けられる車輪用軸受装置において、上記ハブフランジの基端部のアウター側の側面部から、この側面部付近のハブ輪の外周面部とに渡る範囲に、熱処理硬化層を設け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、ハブ輪の材料が炭素鋼の生材であって、上記熱処理硬化層は、高周波熱処理による硬化層であって、表面硬さが５８ＨＲＣ以上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、上記ハブ輪の外周における上記転走面の形成部分または上記内輪が嵌合する部分から、上記ハブフランジの基端部のインナー側の側面部にわたる範囲に、表面硬さが５８ＨＲＣ以上の熱処理硬化層を設けた車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ハブユニット形式の車輪用軸受装置に関し、特に、トラック，ワゴン車等における比較的負荷容量の大きい車輪用軸受装置や、一般乗用車の車輪用軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
乗用車用の車輪用軸受装置は、第１世代と呼ばれるシール付き複列軸受を単独で使用するものから、外輪がフランジ付きとなったハブユニット形式の第２世代のものへと進化し、さらに内外輪共にフランジを有する第３世代のものから、等速ジョイントを一体化した第４世代のものまで開発されている。第３世代のものでは、複列軸受における片列の内輪軌道面をハブ輪に直接に形成し、もう片列の内輪軌道面は、ハブ輪と別体に形成されてハブ輪に嵌合する内輪により形成している。
【０００３】
この種の車輪用軸受装置では、車両の荷重および旋回横荷重がタイヤ接地面からタイヤホイールを介してハブ輪のフランジ部から軌道面に負荷されるが、ハブ輪の材料としては一般的に炭素鋼（Ｓ５０Ｃ〜Ｓ７０Ｃ相当）の生材（表面硬さ１５〜２５ＨＲＣ）を使用することから、上記負荷に対する強度不足が生じる恐れがある。
【０００４】
そこで、本出願人は、第３世代のホイール軸受において、ハブ輪の表面部における内輪軌道面からフランジの根元部および内輪嵌合面にわたる部分を、高周波熱処理で表面硬さ５８ＨＲＣ以上の硬化層としたものを開発した（例えば特許文献１）。
これにより、ハブ輪のフランジ部の強度を向上させることができ、車両旋回時のフランジ変形量を低下させることができると共に、ハブ輪と内輪との嵌合面におけるフレッティング摩耗を防止でき、車輪回りの剛性，強度の向上を図ることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−５１０６４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、最近の車輪はタイヤホイールの剛性が高くなっており、ハブ輪のフランジにおけるブレーキロータ案内面の基端部の応力も高くなる傾向にあるので、上記構成の車輪用軸受装置では、ハブ輪のフランジにおける上記基端部が強度不足になる恐れが有る。
【０００７】
この発明の目的は、ハブ輪フランジの基端部の強度向上が図れる車輪用軸受装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の車輪用軸受装置は、内周に転走面を有する外輪と、この転走面に対向する転走面が外周に直接に設けられまたは外周に嵌合した内輪に設けられたハブ輪と、これら転走面間に介在した複数の転動体とを備え、上記ハブ輪はアウター側の端部付近の外周にハブフランジを有し、このハブフランジのアウター側の側面にブレーキロータとタイヤホイールとが重ねて取付けられる車輪用軸受装置において、上記ハブフランジの基端部のアウター側の側面部から、この側面部付近のハブ輪の外周面部とに渡る範囲に、熱処理硬化層を設けたものである。
この構成によると、ハブフランジのアウター側の側面部から、この側面部付近のハブ輪の外周面部とにわたる範囲に、熱処理硬化層が設けられているので、ブレーキロータとタイヤホイールとが重ねて取付けられる上記ハブフランジの基端部の強度が向上する。そのため、剛性の高いタイヤホイールが用いられることでフランジ基端部の応力が高くなっても、フランジ基端部が破損するのを防止することができる。
【０００９】
上記ハブ輪の材料が炭素鋼の生材であって、上記熱処理硬化層は、高周波熱処理による硬化層としても良い。その硬化層の表面硬さは５８ＨＲＣ以上としても良い。高周波熱処理によると、必要な箇所だけの熱処理硬化層の形成が容易に行える。
【００１０】
この発明において、上記ハブ輪の外周における上記転走面の形成部分または上記内輪が嵌合する部分から、上記ハブフランジの基端部のインナー側の側面部にわたる範囲に、表面硬さ５８ＨＲＣ以上の熱処理硬化層を設けても良い。
この構成の場合、ハブフランジの両面に熱処理硬化層が設けられるため、ハブフランジの強度がより一層向上し、車両旋回時等のフランジ変形量が低下し、車両の車輪廻りの剛性の向上となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図３と共に説明する。この車輪用軸受装置は、ハブユニット形式で、かつ複列のアンギュラ玉軸受形式としたものである。この車輪用軸受装置１は、従動輪の支持に適用した例であって、図１に示すように、複列の転走面２ａを内周に有する外輪２と、この転走面２ａに対向する複列の転走面３ａを外周に有する内輪４付きのハブ輪３と、これら転走面２ａ，３ａ間に介在した転動体５とを備える。外輪２の両端には内外輪間を密封するオイルシール等のシール７が設けられている。ハブ輪３は、アウター側の端部付近の外周にハブフランジ２２を有し、このハブフランジ２２よりインナー側に隣接する部分の外周にアウター列の転走面３ａを有し、さらにインナー側の端部の外周に内輪嵌合面３ｂを有する。この内輪嵌合面３ｂに片列の内輪４が嵌合して、その内輪４の外周に有する転走面３ａが、ハブ輪３のインナー列の転走面３ａとされる。図２に示すように、ハブフランジ２２には、このハブフランジ２２の孔を貫通するハブボルト８、およびこのハブボルト８に螺合するハブナット９により、ブレーキロータ２３と車輪２４のタイヤホイール２４ａとが重ねて取付けられる。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。ハブ輪３の内輪嵌合面３ｂのさらにインナー側の端部は、内輪４の幅面を押し付けるフランジ状の加締部３ｃとされており、この加締部３ｃにより内輪４が軸方向に締め付け固定される。
【００１２】
外輪２は、外径面にフランジからなる取付部２ｂが設けられ、図２のように、この取付部２ｂの孔を貫通するナックルボルト１０により、車体側の懸架装置におけるナックル２５に上記取付部２ｂで取付けられる。
【００１３】
ハブ輪３は炭素鋼の生材からなり、その外径面側の表面部における内輪嵌合面３ｂからフランジ根元部２２ａにわたる部分Ａと、ハブフランジ２２の基端部のアウター側の側面部から、この側面分付近のハブ輪３の外周面部とにわたる部分Ｂとに、高周波熱処理による熱処理硬化層２０Ａ，２０Ｂが設けられている。ハブ輪３の素材となる炭素鋼は、例えばＪＩＳ規格のＳ５０Ｃ〜Ｓ７０Ｃに相当する炭素鋼が用いられ、例えば１５〜２５ＨＲＣの生材とされる。上記各熱処理硬化層２０Ａ，２０Ｂは、表面硬さが５８ＨＲＣ以上で所定の深さの層とされる。熱処理硬化層２０Ａ，２０Ｂの表面硬さの上限は、例えば６０ＨＲＣとされる。熱処理硬化層２０Ａと熱処理硬化層２０Ｂは、互いに異なる表面硬さとしても良い。例えば、熱処理硬化層２０Ａを熱処理硬化層２０Ｂよりも硬くしても良く、またこれとは逆に熱処理硬化層２０Ｂを熱処理硬化層２０Ａよりも硬くしても良い。
【００１４】
図３は、この車輪用軸受装置１の組立工程を示す。まず、単体の外輪２（図３（Ａ））に、ボールと保持器の組み込み部品１５を組み込み（同図（Ｂ））、そのアウタ側にシール７を組み込む（同図（Ｃ））。このように組み立てた部品に、ハブ輪３を組み込み（同図（Ｄ））、このハブ輪３に片列の内輪４を組み込んでから（同図（Ｅ））、インナー側シール７を組み込み（同図（Ｆ））ハブ輪３の一端（インナー側端）を加締める。これにより、内輪４の幅面を押し付ける加締部３ｃを形成することで（同図（Ｇ））、図１のように車輪用軸受装置１が完成する。
【００１５】
この構成によると、ハブ輪３が炭素鋼製で、そのハブ輪３の外径表面部における内輪嵌合面３ｂからフランジ根元部２２ａにわたる部分に、表面硬さ５８ＨＲＣ以上の熱処理硬化層２０Ａを設けているので、フランジ２２部分の硬度が向上し、車両旋回時のハブフランジ２２の変形量が低下する。そのため、車両の車輪回りの剛性の向上となる。また、ハブ輪３の上記熱処理硬化層２０Ａは内輪嵌合面３ｃまで拡大されているため、内輪４の内径面とハブ輪３の外径面とに発生するフレッティング摩耗を最小限に抑えることができる。そのため、フレッティング摩耗の発生により、内輪４とハブ輪３の嵌合面に、錆、摩耗粉、かじり等が生じて、内輪４を損傷するということがなく、耐久性を向上させることができる。
【００１６】
また、ハブフランジ２２の基端部のアウター側の側面部から、この側面部付近のハブ輪３の外周面部とにわたる範囲Ｂにも、表面硬さ５８ＨＲＣ以上の熱処理硬化層２０Ｂが設けられているので、ブレーキロータ２３とタイヤホイール２４ａとが重ねて取付けられる上記ハブフランジ２２の基端部の強度が向上することになる。そのため、剛性の高いタイヤホイール２４ａが用いられることでフランジ基端部の応力が高くなっても、フランジ基端部が破損することが防止される。
なお、硬さと両振り疲労限度の関係について説明すると、一般的に硬さと疲労限とは相関があり、硬さが高い程、高い応力に耐える事が出来る。機械構造用炭素鋼の生材（２０ＨＲＣ前後）と高周波熱処理（表面硬さ５８ＨＲＣ）とを比較すると、繰返し１００万回転以上を有する応力限度は生材で３００ＭＰａ、高周波熱処理材で６１０ＭＰａと生材の約２倍の応力に耐える結果が得られる。
【００１７】
図４は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態の車輪用軸受装置１Ａは、図１〜図３に示す第１の実施形態において、ハブ輪３の内輪嵌合面３ｂからフランジ根元部２２ａにわたる部分Ａに熱処理硬化層２０Ａを設けていたのに替えて、フランジ根元部２２ａを除外し内輪嵌合面３ｂからアウター側列の転走面３ａまでの範囲Ａ’に限定して熱処理硬化層２０Ａを設けたものである。ハブフランジ２２の基端部のアウター側の側面部から、この側面分付近のハブ輪３の外周面部とにわたる部分Ｂに、熱処理硬化層２０Ｂが設けられていること、およびその他の構成は第１の実施形態の場合と同じである。
【００１８】
図５は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の車輪用軸受装置１Ｂは、駆動輪の支持に適用した例であって、ハブ輪３には、等速自在継手１１の一端（例えば外輪）が連結され、その他端（例えば内輪）が駆動軸（図示せず）に連結される。その他の構成は従動輪の支持に適用した複列アンギュラ玉軸受形式の自動車用ホイール軸受である図４の実施形態の場合と同じである。
【００１９】
図６は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の車輪用軸受装置１Ｃは、従動輪の支持に適用した複列アンギュラ玉軸受形式の自動車用ホイール軸受である図４の実施形態において、転動体５をボールから円すいころに替えて複列円すいころ軸受形式としたものである。その他の構成は図４の実施形態の場合と同じである。
【００２０】
図７は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の車輪用軸受装置１Ｄは、駆動輪の支持に適用した複列アンギュラ玉軸受形式の自動車用ホイール軸受である図５の実施形態において、転動体５をボールから円すいころに替えて複列円すいころ軸受形式としたものである。その他の構成は図５の実施形態の場合と同じである。
【００２１】
図８は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の車輪用軸受装置１Ｅは、従動輪の支持に適用した複列アンギュラ玉軸受形式の自動車用ホイール軸受である図４の実施形態において、その軸受内輪を、各転動体列の転走面３ａ，３ａがそれぞれ形成された一対の分割型の内輪４Ａ，４Ｂで構成したものである。これら内輪４Ａ，４Ｂはハブ輪３の軸部外周の内輪嵌合面３ｂに嵌合される。すなわち、ハブ輪３の内輪嵌合面３ｂは両内輪４Ａ，４Ｂにまたがる範囲にわたって形成され、この範囲Ａ”に熱処理硬化層２０Ａが設けられる。その他の構成は図４の実施形態の場合と同じである。
【００２２】
図９は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の車輪用軸受装置１Ｆは、駆動輪の支持に適用した複列アンギュラ玉軸受形式の自動車用ホイール軸受である図５の実施形態において、その軸受内輪を、各転動体列の転走面３ａ，３ａがそれぞれ形成された一対の分割型の内輪４Ａ，４Ｂで構成したものである。これら内輪４Ａ，４Ｂはハブ輪３の軸部外周の内輪嵌合面３ｂに嵌合される。すなわち、ハブ輪３の内輪嵌合面３ｂは両内輪４Ａ，４Ｂにまたがる範囲にわたって形成され、この範囲Ａ”に熱処理硬化層２０Ａが設けられる。その他の構成は図５の実施形態の場合と同じである。
【００２３】
図１０は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の車輪用軸受装置１Ｇは、従動輪の支持に適用した複列アンギュラ玉軸受形式の自動車用ホイール軸受である図８の実施形態において、転動体をボールから円すいころに替えて複列円すいころ軸受形式としたものである。その軸受内輪を、各転動体列の転走面３ａ，３ａがそれぞれ形成された一対の分割型の内輪４Ａ，４Ｂで構成したこと、およびその他の構成は図８の実施形態の場合と同じである。
【００２４】
図１１は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の車輪用軸受装置１Ｈは、駆動輪の支持に適用した複列アンギュラ玉軸受形式の自動車用ホイール軸受である図９の実施形態において、転動体をボールから円すいころに替えて複列円すいころ軸受形式としたものである。その軸受内輪を、各転動体列の転走面３ａ，３ａがそれぞれ形成された一対の分割型の内輪４Ａ，４Ｂで構成したこと、およびその他の構成は図９の実施形態の場合と同じである。
【００２５】
【発明の効果】
この発明の車輪用軸受装置は、内周に転走面を有する外輪と、この転走面に対向する転走面が外周に直接に設けられまたは外周に嵌合した内輪に設けられたハブ輪と、これら転走面間に介在した複数の転動体とを備え、上記ハブ輪はアウター側の端部付近の外周にハブフランジを有し、このハブフランジのアウター側の側面にブレーキロータとタイヤホイールとが重ねて取付けられる車輪用軸受装置において、上記ハブフランジの基端部のアウター側の側面部から、この側面部付近のハブ輪の外周面部とに渡る範囲に、熱処理硬化層を設けたものであるため、ブレーキロータとタイヤホイールとが重ねて取付けられる上記ハブフランジの基端部の強度が向上することになり、剛性の高いタイヤホイールが用いられることでフランジ基端部の応力が高くなっても、フランジ基端部が強度不足となることが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はこの発明の第１の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図、（Ｂ）は（Ａ）における一部Ｃの拡大図である。
【図２】同車輪用軸受装置による従動輪支持構造を示す断面図である。
【図３】同車輪用軸受装置の組み立て過程の工程説明図である。
【図４】この発明の他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。
【図７】この発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。
【図８】この発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。
【図９】この発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。
【図１０】この発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。
【図１１】この発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。
【符号の説明】
１…車輪用軸受装置
２…外輪
３…ハブ輪
２ａ，３ａ…転走面
３ｂ…内輪嵌合面
４…内輪
５…転動体
２０Ｂ…熱処理硬化層
２２…ハブフランジ
２３…ブレーキロータ
２４ａ…タイヤホイール
【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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【図８】
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【図９】
2004182127.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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