(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミ合金製のナックルに固定するための車体取付フランジを外周に有し、内周に複列の転走面を有する外方部材と、一端に車輪取付フランジを有し、上記転走面のそれぞれに対向する転走面を形成した内方部材と、これら対向する転走面間に介在させた複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用の転がり軸受において、
上記外方部材の上記ナックルとの接触面に、６価クロムフリークロメイトを使用した電食防止皮膜を設け、この電食防止皮膜は、車体取付フランジの外周面と、車体取付フランジのナックル当接側となる側面と、外方部材の外径面におけるナックルが外嵌する外径面部分とにわたり連続して設けられ、前記電食防止皮膜が、母材表面に設けられた第１のめっき層と、この第１のめっき層の外面に重ねて設けられた６価クロムフリークロメイトの皮膜層と、この皮膜層の外面に重ねて設けられたコーティング層とを設けたものであることを特徴とする車輪用の転がり軸受。
【請求項２】
請求項１において、前記コーティング層は熱硬化型コーティング材のコーティング層である車輪用の転がり軸受。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記第１のめっき層が亜鉛ニッケルめっきである車輪用の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アルミ合金製のハウジングに設置される転がり軸受に関し、特に、自動車等の車輪を支持する車輪用転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支持する車輪用転がり軸受は、燃費向上のための軽量化が進んでいる。近年、車輪用転がり軸受では、さらなる軽量化の追求により、可及的に余肉を排除しスリム化すること、および可鍛鋳鉄等からなるナックルに代え、アルミ合金製ナックルを採用することが普及している。
アルミ合金は比重が鋼の略１／３であるから、鋼に比べて不足する剛性を補うために厚肉構造に形成したとしても、少なくとも従来の鋼製ナックルの重量を半減できる。また、アルミ合金特有の課題とされていた肉厚差から生じる巣の発生も、近年の鋳造技術の進歩によって強度に支障のない程度に抑制することが可能となり、将来、アルミ合金製ナックルの普及が拡大すると期待されている。なお、上記ナックルは、車輪用転がり軸受に対する軸受ハウジングとなる。
【０００３】
アルミ合金製ナックルは軽量化に寄与する反面、車輪用転がり軸受における外方部材と金属同士の電位差を生じる材質の関係となる。そのため、外方部材におけるナックルとの接触面に泥塩水等がかかると、電池が形成され、電極腐食が発生する。電極腐食が発生すると、その接触面で固着することがあり、補修点検時の作業性が阻害される。この電極腐食は、絶縁材を介在させると防止することができるが、部品点数が増加し、そのため部品管理が煩雑となるうえ、車輪用転がり軸受のナックルへの組付けに手間がかかる。
また、車輪のタイヤに蓄積された静電気は、内方部材から、転動体、外方部材およびナックルを介して車体に流れるが、内方部材および外方部材の転走面と転動体との間で潤滑油膜が不十分なときに、この部分でスパークが発生し、車両に搭載されたラジオにノイズが発生するという問題点が有る。
【０００４】
上記の電極腐食発生の課題は、車輪用転がり軸受に限らず、アルミ合金製ハウジングに設置されて軌道輪とハウジングとの接触面に泥塩水等がかかる条件下で使用される転がり軸受に共通の課題となる。
【０００５】
このような課題に対して、車輪用転がり軸受におけるアルミ合金製のナックルとの接触面、例えば外方部材のフランジ部分に、Ｚｎ−Ｎｉめっきと、６価クロム含有のクロメート処理とを施し、電食防止の対策とされている（例えば、特願２００２−２６６０５１号）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の電食防止用のクロメート処理におけるクロメートには、環境に有害な６価クロムが含まれている。近年、環境問題の高揚に伴って、６価クロムの使用を規制しようとする傾向にある。例えば、欧州環境規制により、６価クロムは使用できなくなる。このため、現状のＺｎ−Ｎｉめっき，クロメート処理併用のものと同等以上の耐食性能を有し、かつ６価クロムを含まない表面処理の適用が望まれる。
【０００７】
この発明の目的は、アルミ合金製ハウジングに用いた場合の電食の発生が抑制され、かつ表面処理に環境に対する有害物質を含まない転がり軸受を提供することである。
この発明の他の目的は、車輪用転がり軸受において、そのアルミ合金製ナックルとの接
触面での電食の発生が抑制され、かつ表面処理に環境に対する有害物質を含まないものを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
軸受の軌道輪は一般に鋼材であるため、ハウジングがアルミ合金製であると、互いに電位差を生じる金属材同士の関係となる。しかし、軌道輪のハウジングとの接触面に電食防止皮膜が設けられていると、アルミ合金製のナックルと鋼製の外方部材との当接面に泥塩水等がかかっても、電池が形成されることがなく、電極腐食が防止される。また電食防止皮膜を設けるため、別部材の絶縁材を介在させる場合と異なり、部品点数の増加がなく、部品管理の煩雑化や組付け性の低下が回避される。
電食防止皮膜には、６価クロムフリークロメイトを使用したため、６価クロムによる有害性のないものにできる。試験によると、６価クロムフリークロメイトを使用しても、下地処理のめっき層等を適宜選定することで、６価クロム含有クロメート使用の電食防止皮膜よりも、電食防止性に優れたものとできることが確認された。
【００１０】
この発明の転がり軸受は、車輪用の転がり軸受に適用できる。この発明の車輪用転がり軸受は、アルミ合金製のナックルに固定するための車体取付フランジを外周に有し、内周に複列の転走面を有する外方部材と、一端に車輪取付フランジを有し、上記転走面のそれぞれに対向する転走面を形成した内方部材と、これら対向する転走面間に介在させた複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用転がり軸受において、上記外方部材の上記ナックルとの接触面に、６価クロムフリークロメイトを使用した電食防止皮膜を設け、この電食防止皮膜は、車体取付フランジの外周面と、車体取付フランジのナックル当接側となる側面と、外方部材の外径面におけるナックルが外嵌する外径面部分とにわたり連続して設けられ、前記電食防止皮膜が、母材表面に設けられた第１のめっき層と、この第１のめっき層の外面に重ねて設けられた６価クロムフリークロメイトの皮膜層と、この皮膜層の外面に重ねて設けられたコーティング層とを設けたものであることを特徴とする。
【００１１】
自動車では軽量化が望まれ、その車輪用転がり軸受を取付けるナックルは、アルミ合金製のものが増えてきている。また、車輪用転がり軸受は、塩泥水がかかる厳しい条件下で使用されるため、アルミ合金製のナックルを使用すると、電池成形による電極腐食の問題が生じ易い。そのため、電食防止処理の要望が強い。生産性向上のために、別部材となる電気絶縁材を介在させることが難しく、また環境面への配慮も厳しく要求される。これらのため、この発明における６価クロムフリークロメイト使用の電食防止皮膜を設けたことによる電食発生の抑制、有害物質排除等の効果が、より効果的に発揮される。
【００１２】
６価クロムフリークロメイトの皮膜層は、母材表面のめっき層に重ねて施されることにより、その電食発生の抑制効果が優れたものとなる。
【００１３】
前記電食防止皮膜は、母材表面に設けられた第１のめっき層と、この第１のめっき層の外面に重ねて設けられた６価クロムフリークロメイトの皮膜層と、この皮膜層の外面に重ねて設けられたコーティング層との３層構造を有する。前記第１のめっき層は、例えば亜鉛ニッケルめっきの層とする。
このようなトップコーティングとなるコーティング層を設けて３層構造とすることで、６価クロムフリークロメイトの皮膜層による電食発生の抑制効果がより一層優れたものとなる。
試験の結果、第１のめっき層を亜鉛ニッケルめっきとし、上記３層構造とした場合、同じく３層構造で６価クロム含有クロメート使用した食防止皮膜よりも、電食防止性に優れたものとできることが確認された。
前記コーティング層は熱硬化型コーティング材のコーティング層であっても良い。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の車輪用転がり軸受は、外方部材のナックルとの接触面に、６価クロムフリークロメイトを使用した電食防止皮膜を設け、この電食防止皮膜は、車体取付フランジの外周面と、車体取付フランジのナックル当接側となる側面と、外方部材の外径面におけるナックルが外嵌する外径面部分とにわたり連続して設けられ、前記電食防止皮膜が、母材表面に設けられた第１のめっき層と、この第１のめっき層の外面に重ねて設けられた６価クロムフリークロメイトの皮膜層と、この皮膜層の外面に重ねて設けられたコーティング層とを設けたものであるため、アルミ合金製ナックルに用いても電食の発生が抑制され、また電食防止皮膜に有害物質を含まないものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明の第１の実施形態を図１と共に説明する。この実施形態は、車輪用転がり軸受に適用した例である。この車輪用転がり軸受は、内輪回転タイプで、かつ駆動輪支持用のものであり、また第３世代型のものである。
【００１６】
図１に示すように、この発明の第１の実施形態である車輪用転がり軸受は、内周に複列の転走面４を有する外方部材１と、これら転走面４にそれぞれ対向する転走面５を有する内方部材２と、これら複列の転走面４，５間に介在させた複列の転動体３とを備える。転動体３はボールからなり、各列毎に保持器６で保持されている。各転走面４，５は、断面が円弧状であって、背面合わせとなるように接触角が形成され、この車輪用転がり軸受は複列のアンギュラ玉軸受とされている。内外の部材２，１間に形成される環状空間のアウトボード側およびインボード側の各開口端部は、それぞれ接触式のシール７，８で密封されている。なお、アウトボード側とは車体に取付けた場合に車体外側に位置する側であり、インボード側は車体内側に位置する側である。
【００１７】
外方部材１は、固定側の部材となるものであって、ナックル１４に固定するための車体取付フランジ１ａを、外周における軸方向のアウトボード側寄り位置に有する。車体取付フランジ１ａは、円周方向の複数箇所に取付孔２１を有している。取付孔２１はねじ孔とされている。
【００１８】
内方部材２は、回転側の部材となるものであって、車輪取付フランジ２ａを有するハブ輪２Ａと、このハブ輪２Ａの端部外径に嵌合した別体の内輪２Ｂとで構成されている。ハブ輪２Ａおよび内輪構成部材２Ｂに各列の転走面５がそれぞれ形成される。車輪取付フランジ２ａは内方部材２のアウトボード側端部に位置しており、この車輪取付フランジ２ａよりもアウトボード側に突出して、ブレーキパイロット部２２およびホイールパイロット部２３が設けられている。この車輪取付フランジ２ａに、ブレーキロータ１５を介して車輪１６のリムがボルト１８で取付けらる。ブレーキパイロット部２２およびホイールパイロット部２３は、それぞれブレーキロータ１５および車輪１６のリムの内径面に嵌合して位置決めを行う部分である。
ハブ輪２Ａの内径孔には、駆動軸における等速ジョイント２５の外側継手部材２５ａにおける軸部２６が挿通されている。軸部２６は、先端が雄ねじ部とされ、ナット２７でハ
ブ輪２Ａに締め付け固定されている。
【００１９】
ナックル１４は、車体（図示せず）に取付けられた部材であって、この車輪用転がり軸受に対して軸受ハウジングとなる。ナックル１４は、軸受嵌合孔１４ａを有し、この軸受嵌合孔１４ａの外周に沿う周方向複数箇所に、ボルト挿通孔１４ｂが設けられている。外方部材１は、外径面における車体取付フランジ１ａよりもインボード側の部分がナックル１４の軸受取付孔１４ａに嵌合し、車体取付フランジ１ａがナックル１４の側面に当接する状態で、ボルト１９（図１）によりナックル１４に取付けられる。ボルト１９は、ナックル１４のボルト挿通孔１４ｂに挿通され、ねじ軸部分が車体取付フランジ１ａの取付孔２１に螺合する。
ナックル１４は、アルミ合金製である。車輪用転がり軸受の外方部材１、内方部材２、および転動体３は、炭素鋼または高炭素クロム鋼等の鋼製である。
【００２０】
図２に示すように、外方部材１におけるナックル１４との接触面には、電食防止皮膜１７が設けられている。この電食防止皮膜１７は、外方部材１の外径面におけるナックル１４が外嵌する外径面部分、および車体取付フランジ１ａのナックル当接側となる片側の側面にわたり、連続して設けられている。すなわち、電食防止皮膜１７は、外方部材１の外径面覆い部分１７1 と、フランジ覆い部分１７2 とを有する。
また、内方部材２のハブ輪２Ａにおける車輪取付フランジ２ａの外面、および各パイロット部２２，２３にも、電食防止皮膜１７が設けられている。この内方部材２側の電食防止皮膜１７は、車輪取付フランジ２ａのブレーキロータ当接面覆い部分１７3 と、各パイロット部覆い部分１７4 とを有する。
【００２１】
電食防止皮膜１７は、６価クロムフリークロメイトを使用したものとされる。この電食防止皮膜１７は、例えば図３（Ａ）に示すように、外方部材１等の母材２８の表面に設けられた第１のめっき層１７ａと、このめっき層１７ａの外面に重ねて設けられた６価クロムフリークロメイトの皮膜層１７ｂと、この皮膜層１７ｂの外面に重ねて設けられた熱硬化型コーティング材のコーティング層１７ｃとを設けた３層構造のものとされる。熱硬化型コーティング材には低温熱硬化型コーティング材が用いられる。低温熱硬化型コーティング材としては一液性低温熱硬化型コーティング材等が用いられる。
電食防止皮膜１７は、参考提案例として、図３（Ｂ）に示すように、第１のめっき層１７ａと６価クロムフリークロメイトの皮膜層１７ｂとでなる２層構造としても良い。
【００２２】
電食防止皮膜１７の具体例として、次の各例のものが用いられる。括弧内は各層の材質を示す。
・（Ｚｎ−Ｎｉめっき）＋（６価クロムフリークロメイト）＋（低温熱硬化型コーティング）
・（Ｚｎ−Ｎｉめっき）＋（６価クロムフリークロメイト）
・（Ｚｎめっき）＋（６価クロムフリークロメイト）＋（低温熱硬化型コーティング）
・（Ｚｎめっき）＋（６価クロムフリークロメイト）
・（Ｚｎ−Ｎｉ−Ｆｅめっき）＋（６価クロムフリークロメイト）＋（低温熱硬化型コーティング）
・（Ｚｎ−Ｎｉ−Ｆｅめっき）＋（６価クロムフリークロメイト）
・（カドミウムめっき）＋（６価クロムフリークロメイト）＋（低温熱硬化型コーティング）
・（カドミウムめっき）＋（６価クロムフリークロメイト）
【００２３】
６価クロムフリークロメイトの主成分としては、次の２種類が挙げられる。
・硝酸クロム＋無機塩
・硫酸クロム＋無機塩
上記無機塩としては、硝酸塩、硫酸塩、および塩酸塩のいずれを用いても良い。
【００２４】
なお、一般のクロメートの主成分は、無水クロム酸（または重クロム酸）＋無機塩（硝酸、硫酸、塩酸）である。その無水クロム酸（または重クロム酸）に、６価クロムが入っている。
６価クロムフリークロメイトは、一般の６価クロム含有のクロメイトに対して、無水クロム酸（または重クロム酸）の代わりに、６価クロムを含まない硝酸クロムまたは硫酸クロムを用いたものである。
【００２５】
この構成の車輪用転がり軸受によると、外方部材１とナックル１４とは、外方部材１が鋼材であり、ナックル１４がアルミ合金製であるため、互いに電位差を生じる金属材同士の関係となる。しかし、外方部材１のナックル１４との接触面が電食防止皮膜１７で覆われているため、上記接触面に泥塩水等がかかっても、電池が成形されることがない。したがって、上記接触面に電極腐食が生じることが防止される。また電食防止皮膜１７を設けるため、別部材の絶縁材を介在させる場合と異なり、部品点数の増加がなく、部品管理の煩雑化や組付け性の低下が回避される。電食防止皮膜１７には、６価クロムフリークロメイトを使用したため、６価クロムによる有害性のないものにできる。また試験によると、６価クロムフリークロメイトを使用しても、第１のめっき層１７ａ等を適宜選定することで、６価クロム含有クロメート使用の電食防止皮膜よりも、電食防止性に優れたものとできることが確認された。
【００２６】
また、この実施形態では、ハブ輪２Ａの車輪取付フランジ２ａおよびパイロット部２２，２３にも電食防止皮膜１７を設けたため、ブレーキロータ１５にアルミ合金性のものを使用しても、ブレーキロータ１５とハブ輪２Ａとの接触面で電極腐食が生じることが防止される。この接触面の電極腐食が生じると、自動車の使用後の補修時に、ブレーキロータ１５がハブ輪２Ａに付着して離れず、取り外しが困難になることがあるが、上記接触面の電極腐食を防止することで、このような補修時のブレーキロータ１５の取り外し性の困難が解消される。なお、ブレーキロータ１５についても、軽量化のためにアルミ合金製のものの使用が増えると考えられる。
【００２７】
図４は、この発明における他の実施形態を示す。この実施形態は、図１ないし図３に示す第１の実施形態の車輪用転がり軸受において、従動輪用としたものである。従動輪用であるため、ハブ輪２Ａは中心部に内径孔を有していない。内輪２Ｂのハブ輪２Ａへの固定は、ハブ輪２Ａに設けた加締部２ｂで行っている。この例においても、外方部材１のナックル１４（図１参照）に対する接触面、およびハブ輪２Ａにおける車輪取付用フランジ２ａのブレーキロータ接触面および各パイロット部２２，２３の表面に電食防止皮膜１７を施している。電食防止皮膜１７の重なり構成，材質は、第１の実施形態に示した各例のものが使用できる。この実施形態におけるその他の構成は、第１の実施形態と同じであるので、対応部分に同一符号を付してその説明を省略する。なお、この実施形態の場合、車輪取付フランジ１ａは、外方部材１の外周における軸方向の中間位置に設けられている。
【００２８】
図５は、この発明におけるさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図１ないし図３に示す第１の実施形態の車輪用転がり軸受において、同じく駆動輪支持用であるが、第２世代型のものとしてある。この実施形態では、内方部材２が、ハブ輪２Ｃと、このハブ輪２Ｃの外周に嵌合させた２個の内輪２Ｄ，２Ｅとからなり、これら２個の内輪２Ｄ，２Ｅに各列の軌道面５が形成されている。外方部材１は、第１の実施形態と同じく一体の部材であり、車体取付用フランジ１ａを有している。
この例においても、外方部材１のナックル１４に対する接触面、並びにハブ輪２Ｃにおける車輪取付用フランジ２ａのブレーキロータ接触面および各パイロット部２２，２３に電食防止皮膜１７を施している。電食防止皮膜１７の重なり構成，材質は、第１の実施形
態に示した各例のものか使用できる。この実施形態におけるその他の構成は、第１の実施形態と同じであるので、対応部分に同一符号を付してその説明を省略する。なお、この実施形態の場合、車輪取付フランジ１ａは、外方部材１の外周における軸方向の中間位置に設けられている。また、図１ないし図５の実施形態において転動体３をボールで示したが円すいころであってもよい。
【００２９】
図６は、この発明におけるさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、深溝玉軸受に適用した例を示す。この転がり軸受は、それぞれ軌道輪となる外輪３１と内輪３２の対向する軌道面３４，３５の間にボールからなる複数の転動体３３を介在させてある。複数の転動体３３は、保持器３６により保持される。外輪３１と内輪３２の間の軸受空間の両端は、外輪３１に取付けられたシール３７，３７により密閉される。外輪３１，内輪３２，および転動体３３の材質は鋼製である。
【００３０】
この転がり軸受は、アルミ合金製のハウジング４４の内径面に外輪３１の外径面が嵌合して取付けられる。この外輪３１におけるハウジング４４との接触面に、６価クロムフリークロメイトを使用した電食防止皮膜１７が設けられている。外輪３１に電食防止皮膜１７を設ける範囲は、外径面だけであっても良いが、外径面から両側の幅面にわたる範囲としてある。電食防止皮膜１７の重なり構成，材質は、第１の実施形態と共に前述した各例のものが使用できる。
【００３１】
このような深溝玉軸受であっても、アルミ合金製ハウジング４４に設置されて外輪３１とハウジング４４との接触面に泥塩水等がかかる条件下で使用される場合に、電食の発生の問題がある。この問題を、電食防止皮膜１７によって解消することができる。電食防止皮膜１７は、上記各実施形態と同じく６価クロムフリークロメイトを使用したものであるため、６価クロムによる有害性のないものにでき、また、電食防止性に優れたものとできる。
【００３２】
なお、この発明は、転がり軸受一般に適用することができ、例えば円すいころ軸受や、円筒ころ軸受等にも適用することができる。
【００３３】
次ぎに、試験例を説明する。車輪用転がり軸受における外方部材１に電食防止皮膜１７を施したものについて、塩水噴霧を行い、その噴霧後、９６０時間経過するまでの外観観察を行った。
試験条件は、ＪＩＳ  Ｚ２３７１に準拠した塩水噴霧試験であり、塩水濃度は５ｗ％、雰囲気温度は３５℃とした。
供試体としては、図４の実施形態にかかる車輪用転がり軸受における外方部材１について、その電食防止皮膜１７を、（Ｚｎ−Ｎｉめっき）＋（６価クロムフリークロメイト）＋（低温熱硬化型コーティング）とした実施例と、この実施例に対して電食防止皮膜１７を（Ｚｎ−Ｎｉめっき）＋（６価クロム含有クロメイト）＋（低温熱硬化型コーティング）に変えた比較例とにつき行った。
試験結果を、評点方法と共に表１に示す。
【００３４】
【表１】
0004606427.tif 000002
【００３５】
上記の表１より、噴霧後２４０時間経過の時点までは、比較例となる６価クロム含有クロメイト使用のものの方が錆の発生が少ない点で優れているが、４８０時間経過した後では、９６０時間経過の時点においても、逆に実施例における６価クロムフリークロメイト使用のものの方が錆の発生が少なく、優れていることがわかる。
これより、実際の使用を考えると、６価クロムフリークロメイトを使用した実施例品の方が電食防止性に優れていると考えられる。なお、電食防止皮膜１７の具体例として示した他の皮膜についても同様の結果を得られたが、ここでは省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の一実施形態にかかる車輪用転がり軸受による車輪支持構造を示す断面図である。
【図２】同車輪用転がり軸受の断面図である。
【図３】同軸受の電食防止皮膜の各例を示す部分拡大断面図である。
【図４】この発明の他の実施形態における車輪用転がり軸受を示す断面図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用転がり軸受による車輪支持構造を示す断面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態の転がり軸受を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…外方部材
１ａ…車体取付フランジ
２…内方部材
２ａ…車輪取付フランジ
２Ａ…ハブ輪
３…転動体
４，５…転走面
１４…アルミ合金製のナックル
１７…電食防止皮膜
３１…外輪（軌道輪）
３２…内輪（軌道輪）
３３…転動体
４４…アルミ合金製のハウジング
【図１】
0004606427.tif 000003
【図２】
0004606427.tif 000004
【図３】
0004606427.tif 000005
【図４】
0004606427.tif 000006
【図５】
0004606427.tif 000007
【図６】
0004606427.tif 000008