(57)【要約】【課題】軽量・コンパクト化を図ると共に、安全性と信頼性を向上させた第４世代構造の車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】ハブ輪１と外側継手部材１０とが拡径加締により一体に塑性結合された第４世代構造の車輪用軸受装置において、ハブ輪１と外側継手部材１０の結合部２０の直径が、等速自在継手３における継手内輪１１のセレーション１１ａの直径よりも大径に設定されると共に、結合部２０の開口部がレーザ溶接により接合されているので、結合部２０の強度を継手内輪に連結されるドライブシャフトよりも高くすることができると共に、熱影響を抑えて深くシャープな接合部２４を得ることができ、軸受部の変形や硬度低下を防止することができる。【選択図】図１
2007270869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブ輪と複列の転がり軸受および等速自在継手がユニット化された車輪用軸受装置であって、
外周に懸架装置に取り付けられるための車体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と、
一端部に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に対向する一方の内側転走面と、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、およびこのハブ輪に嵌合され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された前記等速自在継手の外側継手部材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転動自在に収容された複列の転動体とを備え、
前記ハブ輪と外側継手部材のうち外径側の部材の内径に硬化した凹凸部が形成されると共に、前記ハブ輪と外側継手部材のうち内径側の部材の嵌合部を拡径させて前記凹凸部に食い込ませて加締め、前記ハブ輪と外側継手部材とが一体に塑性結合された車輪用軸受装置において、
前記ハブ輪と外側継手部材の結合部の直径が、前記等速自在継手における継手内輪のセレーションの直径よりも大径に設定されると共に、当該結合部の開口部が接合により一体に結合されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記ハブ輪の内径に硬化した凹凸部が形成されると共に、前記外側継手部材に中空状の軸部が突設され、この軸部を前記凹凸部に内嵌し、この嵌合部を拡径させて前記凹凸部に食い込ませて加締め、前記ハブ輪と外側継手部材とが一体に塑性結合されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記外側継手部材に中空状の肩部が連設され、この肩部の内径に硬化した凹凸部が形成されると共に、前記ハブ輪の小径段部を前記凹凸部に内嵌し、この嵌合部を拡径させて前記凹凸部に食い込ませて加締め、前記ハブ輪と外側継手部材とが一体に塑性結合されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記結合部の開口部が、レーザ溶接、アーク溶接、または電子ビーム溶接で結合されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記溶接がステンレス鋼等のワイヤーを供給して行われている請求項４に記載の車輪用軸受装置。
【請求項６】
前記結合部の開口部が摩擦攪拌接合で結合されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項７】
前記接合の際に予熱、後熱が実施されている請求項１乃至６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、詳しくは、ハブ輪と等速自在継手と複列の転がり軸受とをユニット化した第４世代構造の車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置は、複列の転がり軸受を単独に使用する第１世代と称される構造から、外方部材に車体取付フランジを一体に有する第２世代に進化し、さらに、車輪取付フランジを一体に有するハブ輪の外周に複列の転がり軸受の一方の内側転走面が一体に形成された第３世代、さらにはこのハブ輪に等速自在継手が一体結合され、この等速自在継手を構成する外側継手部材の外周に複列の転がり軸受の他方の内側転走面が一体に形成された第４世代のものまで開発されている。
【０００３】
図７は、第４世代の車輪用軸受装置の代表的な一例である。この車輪用軸受装置は、ハブ輪５１と複列の転がり軸受５２と等速自在継手５３とをユニット化して構成されている。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（図面左側）、中央寄り側をインナー側（図面右側）という。
【０００４】
ハブ輪５１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５４を一体に有し、その円周等配位置にハブボルト５６が植設されている。また、ハブ輪５１の内周面には凹凸部５５が形成され、高周波焼入れによって表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
【０００５】
複列の転がり軸受５２は、外方部材５７と内方部材５８と複列のボール５９、５９とを備えている。外方部材５７は、外周に懸架装置（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ５７ｂを一体に有し、内周には複列の外側転走面５７ａ、５７ａが形成されている。一方、内方部材５８は、ハブ輪５１と、このハブ輪５１の小径段部５１ｂに突合せ状態に内嵌された外側継手部材６３とからなる。ハブ輪５１および外側継手部材６３の外周にはアウトボード側の内側転走面５１ａ、６３ａがそれぞれ直接形成され、複列のボール５９、５９がこれら転走面５７ａ、５１ａと５７ａ、６３ａ間にそれぞれ収容され、保持器６０、６０で転動自在に保持されている。また、複列の転がり軸受５２の端部にはシール６１、６２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、外部からの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。
【０００６】
等速自在継手５３は、外側継手部材６３と継手内輪６４とケージ６５およびトルク伝達ボール６６とを備えている。外側継手部材６３は、カップ状のマウス部６７と、このマウス部６７の底部をなす肩部６８と、この肩部６８から軸方向に延びる中空の軸部６９を一体に有している。この軸部６９の外周には、前記ハブ輪５１の小径段部５１ｂに内嵌されるインロウ部６９ａと、このインロウ部６９ａからさらに軸方向に延びる嵌合部６９ｂが形成されている。そして、軸部６９の内径にマンドレル等の拡径治具を押し込んで嵌合部６９ｂを拡径し、嵌合部６９ｂをハブ輪５１の凹凸部５５に食い込ませて加締め、ハブ輪５１と外側継手部材６３とが一体に塑性結合されている。これにより、軽量・コンパクト化を図ると共に、大きなモーメント荷重が負荷されても結合部の緩みを長期間に亘って防止し、耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。
【特許文献１】特開２００１−１８６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
こうした従来の車輪用軸受装置では、軸部６９の嵌合部６９ｂを拡径させてハブ輪５１の凹凸部５５に食い込ませ、ハブ輪５１と外側継手部材６３とを一体に塑性結合しているが、結合部の加締強度が弱いと、図中二点鎖線にて示すように、外側継手部材６３に対してハブ輪５１が変位して軸方向に移動する恐れがある。この場合、ハブ輪５１に取り付けられた車輪がハブ輪５１と共に車両から脱落してしまうことになる。この従来の車輪用軸受装置において、こうした万一の時にも、安全な方向でシステムが作動する、所謂フェールセーフの面での改善が望まれている。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、軽量・コンパクト化を図ると共に、安全性と信頼性を向上させた第４世代構造の車輪用軸受装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、ハブ輪と複列の転がり軸受および等速自在継手がユニット化された車輪用軸受装置であって、外周に懸架装置に取り付けられるための車体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と、一端部に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に対向する一方の内側転走面と、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、およびこのハブ輪に嵌合され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された前記等速自在継手の外側継手部材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転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記ハブ輪と外側継手部材のうち外径側の部材の内径に硬化した凹凸部が形成されると共に、前記ハブ輪と外側継手部材のうち内径側の部材の嵌合部を拡径させて前記凹凸部に食い込ませて加締め、前記ハブ輪と外側継手部材とが一体に塑性結合された車輪用軸受装置において、前記ハブ輪と外側継手部材の結合部の直径が、前記等速自在継手における継手内輪のセレーションの直径よりも大径に設定されると共に、当該結合部の開口部が接合により一体に結合されている。
【００１０】
このように、ハブ輪と外側継手部材とが一体に塑性結合された第４世代構造の車輪用軸受装置において、ハブ輪と外側継手部材の結合部の直径が、等速自在継手における継手内輪のセレーションの直径よりも大径に設定されると共に、当該結合部の開口部が接合により一体に結合されているので、結合部の強度を継手内輪に連結されるドライブシャフトよりも高くすることができると共に、万一、結合部に強度バラツキがあったとしても安全な方向でシステムが作動するフェールセーフ機構を備え、安全性と信頼性を向上させた第４世代構造の車輪用軸受装置を提供することができる。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明のように、前記ハブ輪の内径に硬化した凹凸部が形成されると共に、前記外側継手部材に中空状の軸部が突設され、この軸部を前記凹凸部に内嵌し、この嵌合部を拡径させて前記凹凸部に食い込ませて加締め、前記ハブ輪と外側継手部材とが一体に塑性結合されていても良いし、また、請求項３に記載の発明のように、前記外側継手部材に中空状の肩部が連設され、この肩部の内径に硬化した凹凸部が形成されると共に、前記ハブ輪の小径段部を前記凹凸部に内嵌し、この嵌合部を拡径させて前記凹凸部に食い込ませて加締め、前記ハブ輪と外側継手部材とが一体に塑性結合されていても良い。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明のように、前記結合部の開口部が、レーザ溶接、アーク溶接、または電子ビーム溶接で結合されていても良い。
【００１３】
好ましくは、請求項５に記載の発明のように、前記溶接がステンレス鋼等のワイヤーを供給して行われていれば、熱影響を抑えて深くシャープな接合部を得ることができ、軸受部の変形や硬度低下を防止することができる。
【００１４】
また、請求項６に記載の発明のように、前記結合部の開口部が摩擦攪拌接合で結合されていれば、残留応力や接合による変形を抑えることができると共に、その接合部の金属組織が微細結晶組織となって接合部の強度を高めることができる。
【００１５】
また、請求項７に記載の発明のように、前記接合の際に、予熱、後熱が実施されていれば、中炭素鋼等の比較的炭素量を多く含む材料を用いても焼割れが発生するのを防止できると共に、溶接時の溶け込みが深くなり、接合部の強度を高めることができる。また、溶接後の接合部の組織の安定化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る車輪用軸受装置は、ハブ輪と複列の転がり軸受および等速自在継手がユニット化された車輪用軸受装置であって、外周に懸架装置に取り付けられるための車体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と、一端部に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に対向する一方の内側転走面と、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、およびこのハブ輪に嵌合され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された前記等速自在継手の外側継手部材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転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記ハブ輪と外側継手部材のうち外径側の部材の内径に硬化した凹凸部が形成されると共に、前記ハブ輪と外側継手部材のうち内径側の部材の嵌合部を拡径させて前記凹凸部に食い込ませて加締め、前記ハブ輪と外側継手部材とが一体に塑性結合された車輪用軸受装置において、前記ハブ輪と外側継手部材の結合部の直径が、前記等速自在継手における継手内輪のセレーションの直径よりも大径に設定されると共に、当該結合部の開口部が接合により一体に結合されているので、結合部の強度を継手内輪に連結されるドライブシャフトよりも高くすることができると共に、万一、結合部に強度バラツキがあったとしても安全な方向でシステムが作動するフェールセーフ機構を備え、安全性と信頼性を向上させた第４世代構造の車輪用軸受装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
ハブ輪と複列の転がり軸受および等速自在継手がユニット化された車輪用軸受装置であって、外周に懸架装置に取り付けられるための車体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と、一端部に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に対向する一方の内側転走面と、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、および外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延び、前記ハブ輪に内嵌される中空状の軸部が一体に形成された前記等速自在継手の外側継手部材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転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記ハブ輪の内周に硬化した凹凸部が形成されると共に、前記外側継手部材の軸部がこの凹凸部に内嵌され、この嵌合部を拡径させて前記凹凸部に食い込ませて加締め、前記ハブ輪と外側継手部材とが一体に塑性結合された車輪用軸受装置において、前記ハブ輪と外側継手部材の結合部の直径が、前記等速自在継手における継手内輪のセレーションの直径よりも大径に設定されると共に、当該結合部の開口部がレーザ溶接により接合されている。
【実施例１】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づ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は、図１の車輪用軸受装置の製造方法を示す説明図、図３は、他の製造方法を示す説明図である。
【００１９】
この車輪用軸受装置は、ハブ輪１と複列の転がり軸受２および等速自在継手３をユニット化して構成され、第４世代と称される構成を備えている。複列の転がり軸受２は、外方部材４と内方部材５、および両部材間に収容された複列の転動体（ボール）６、６とを備えている。
【００２０】
外方部材４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、ナックル（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ４ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面４ａ、４ａが形成されている。そして、これら複列の外側転走面４ａ、４ａが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
【００２１】
内方部材５は、ハブ輪１と、このハブ輪１に内嵌された後述する外側継手部材１０とを備えている。ハブ輪１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７を一体に有し、外周に複列の外側転走面４ａ、４ａに対向する一方（アウター側）の内側転走面１ａと、この内側転走面１ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部１ｂが形成されている。車輪取付フランジ７の周方向等配には車輪を固定するハブボルト８が植設されている。ハブ輪１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、内側転走面１ａをはじめ、車輪取付フランジ７の基部から小径段部１ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
【００２２】
ここで、ハブ輪１の内周には高周波焼入れによって硬化された凹凸部９が形成されている。この凹凸部９はアヤメローレット状に形成され、旋削等により独立して形成された複数の環状溝と、ブローチ加工等により形成された複数の軸方向溝とを略直交させて構成した交叉溝、あるいは、互いに傾斜した螺旋溝で構成した交叉溝からなる。また、凹凸部９の凸部は良好な食い込み性を確保するために、その先端部が三角形状等の尖塔形状に形成されている。
【００２３】
等速自在継手３は、外側継手部材１０と、内周にトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）１１ａが形成された継手内輪１１と、ケージ１２およびトルク伝達ボール１３とからなる。外側継手部材１０は、カップ状のマウス部１４と、このマウス部１４の底部をなす肩部１５と、この肩部１５から軸方向に延びる中空状の軸部１６が一体に形成されている。肩部１５の外周には、前記外方部材４の複列の外側転走面４ａ、４ａに対向する他方（インナー側）の内側転走面１０ａが形成されている。また、軸部１６には、ハブ輪１の小径段部１ｂに所定のシメシロを介して円筒嵌合するインロウ部１６ａと、このインロウ部１６ａの端部に嵌合部１６ｂがそれぞれ形成されている。
【００２４】
外側継手部材１０はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、内側転走面１０ａをはじめ、肩部１５の外周から軸部１６のインロウ部１６ａに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。なお、嵌合部１６ｂは鍛造後の表面硬さの生のままとされている。
【００２５】
外方部材４と内方部材５のそれぞれの転走面４ａ、１ａと４ａ、１０ａ間に複列の転動体６、６が収容され、保持器１７、１７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４と内方部材５との間に形成される環状空間の開口部にはシール１８、１９が装着され、軸受内部に封入し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。なお、ここでは、複列の転がり軸受２として転動体６にボールを用いた複列アンギュラ玉軸受で構成されたものを例示したが、これに限らず、例えば、転動体に円すいころを用いた複列円すいころ軸受で構成されていても良い。
【００２６】
ここで、ハブ輪１に外側継手部材１０の軸部１６が所定のシメシロで圧入され、小径段部１ｂの端面に外側継手部材１０の肩部１５が衝合された状態で、嵌合部１６ｂの内径にマンドレル等の拡径治具をアウター側に押し込んで嵌合部１６ｂを拡径し、この嵌合部１６ｂをハブ輪１の凹凸部９に食い込ませて加締め、ハブ輪１と外側継手部材１０が一体に塑性結合されている。この結合部２０の直径は、継手内輪１１のセレーション１１ａの直径よりも大径に設定されている。これにより、結合部２０の強度を継手内輪１１に連結されるドライブシャフト（図示せず）よりも高くすることができると共に、結合部２０の緩みを防止し、長期間に亙って初期に設定された予圧を維持することができる。符号２１は、外側継手部材１０の肩部１５に内嵌されたエンドキャップで、継手内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から継手内部に雨水やダスト等の異物が侵入するのを防止している。
【００２７】
本実施形態では、ハブ輪１と外側継手部材１０が拡径加締によって一体に塑性結合されると共に、レーザ溶接によってその結合部２０のアウター側の端部がさらに接合されている。このレーザ溶接は、図２に示すように、結合部２０に集光ユニット２２で集光された高エネルギー密度のレーザ光２３を照射し、接合部２４の温度を急激に上昇させて局部的な溶融・凝固を起させて行われる。
【００２８】
そして、結合部２０に沿って周方向に集光ユニット１９を移動させ、ハブ輪１と外側継手部材１０の結合部２０が全周に亙って接合される。なお、ここでは、接合部２４を結合部２０の全周に亙って設けるようにしたが、周方向に複数箇所に所定の長さに亙って設けるようにしても良い。これにより、溶接時間を短縮し、溶接による熱影響を最小限に抑制することができる。
【００２９】
さらに、本実施形態では、溶接欠陥が発生しやすい中炭素鋼を含む溶接であるため、高周波誘導加熱によってハブ輪１と外側継手部材１０との結合部２０における開口部が溶接前に予熱が行われている。この予熱時間は１０ｓｅｃ．程度で、予熱温度は３００℃以下、硬化処理されている車輪取付フランジ７の基部から小径段部１ｂに亙って高周波焼入れしている部分を焼戻し温度以下の１６０〜１８０℃の範囲に設定するのが良い。この溶接前の予熱によって比較的炭素量を多く含む材料を用いても割れ等の溶接欠陥が発生するのを防止できると共に、予熱による入熱の増加により溶接時の溶け込みが深くなり、接合部２４の強度を高めることができる。また、溶接後の接合部２４の組織の安定化を図るために後熱を行うのが好ましい。
【００３０】
また、溶接時、レーザ照射により生じたキーホールにワイヤー（図示せず）が供給されている。このワイヤーは、例えば、Ｃｒ（クロム）１１ｗｔ％以上およびＮｉ（ニッケル）１６ｗｔ％以下のステンレス鋼フラックスワイヤーからなる。このようにワイヤーを供給しながら溶接を行うことにより、接合部２４の材料組成の改善、すなわち、接合部２４における材料組成のオーステナイトを残存させてマルテンサイト化を防止し、予熱および後熱を実施することなく接合部２４に発生する変態割れや凝固割れ等の欠陥を防止することができる。また、接合部２４の発錆を抑制して長期間に亙って接合部２４および拡径加締による結合部２０の強度を維持することができる。なお、ワイヤーが溶接部に多く供給できるように、ハブ輪１と外側継手部材１０の結合部２０の開口部に矩形状の凹部２５を設けて接合しても良い。また、（ｂ）に示すように、ハブ輪１と外側継手部材１０の結合部２０の開口部に開先部２６を設けても良い。
【００３１】
以上詳述したように、本実施形態では、ハブ輪１と外側継手部材１０の結合部２０の開口部にレーザ溶接によって接合部２４が設けられているので、熱影響を抑えて深くシャープな接合部２４を得ることができ、軸受部の変形や硬度低下を防止することができると共に、万一、結合部２０に強度バラツキがあったとしても安全な方向でシステムが作動するフェールセーフ機構を備えている。したがって、繰り返し負荷されるモーメント荷重に対しても充分な耐久性を有する結合部２０が得られ、安全性と信頼性を向上させた第４世代構造の車輪用軸受装置を提供することができる。
【００３２】
ハブ輪１と外側継手部材１０の結合部２０におけるフェールセーフ機構は、こうしたレーザ溶接による接合部２４に限らず、図３に示すように、摩擦攪拌接合、所謂ＦＳＷ（Ｆｒｉｃｔｉｏｎ  Ｓｔｉｒ  Ｗｅｌｄｉｎｇ）により接合しても良い。なお、前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同一機能を有する部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３３】
このＦＳＷは固相接合法の一つで、先端にプローブ２７ａのある回転子２７を回転させながら突き合わせ接合部に押込み、摩擦熱によって軟化した部材を攪拌（塑性流動化）して接合するものである。ＦＳＷは固相接合であるので、一般的なアーク溶接等と比較して残留応力や接合による変形を抑えることができると共に、その接合部２８の金属組織が微細結晶組織となって接合部２８の強度を高めることができる。また、接合される部材は、プローブ２７ａよりも軟らかい材質であれば良く、接合される部材が異種金属同士の接合も可能といった特徴を有している。
【００３４】
次に、ハブ輪１と外側継手部材１０の接合方法について説明する。
まず、ハブ輪１と外側継手部材１０の結合部２０における開口部にピン状のプローブ２７ａを所定の接触圧で当接させる。プローブ２７ａは、接合部材、ここでは、ハブ輪１および外側継手部材１０よりも硬質で、かつ接合時に発生する摩擦熱に耐える耐熱材料からなり、円柱状の回転子２７の端部軸線上に突出して一体に形成されている。そして、この回転子２７を高速回転させることによりこのプローブ２７ａも高速回転され、接触による摩擦熱により接触部分が軟化可塑化する。さらに、プローブ２７ａを押付けて結合部２０の内部に挿入していく。
【００３５】
その後、結合部２０に沿って周方向にプローブ２７ａを移動させる。すると、プローブ２７ａの回転により、プローブ２７ａとの接触部近傍が摩擦熱によって軟化し、かつ攪拌されると共に、プローブ２７ａの移動によって、軟化攪拌部分がプローブ２７ａの進行圧力を受けてプローブ２７ａの通過した凹所を埋めるようにプローブ２７ａの進行方向後方へと回り込むように塑性流動する。そして、摩擦熱を急速に失って接合部２８が冷却固化される。この状態が順次プローブ２７ａの移動に伴って繰り返され、ハブ輪１と外側継手部材１０の結合部２０が全周に亙って接合される。
【００３６】
ここで、プローブ２７ａが挿入された状態で、回転子２７の肩部２７ｂを結合部２０の開口部に接触させるのが好ましい。これにより、肩部２７ｂの接触によって軟化を促進させることができので、接合中の軟化部分における素材の飛散を抑え、均一な接合部２８の表面が得られる。
【実施例２】
【００３７】
図４は、本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図、図５は、図４の車輪用軸受装置の製造方法を示す説明図である。なお、前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同一機能を有する部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３８】
この車輪用軸受装置は、ハブ輪２９と複列の転がり軸受３０および等速自在継手３１がユニット化して構成され、第４世代と称される構成を備えている。複列の転がり軸受３０は、外方部材４と内方部材３２、および両部材４、３２間に収容された複列の転動体６、６とを備えている。
【００３９】
内方部材３２は、ハブ輪２９と、このハブ輪２９に内嵌された外側継手部材３３とを備えている。ハブ輪２９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７を一体に有し、外周に複列の外側転走面４ａ、４ａに対向する一方（アウター側）の内側転走面１ａと、この内側転走面１ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部２９ａが形成されている。ハブ輪２９はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、車輪取付フランジ７の基部および内側転走面１ａが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。なお、小径段部２９ａは鍛造後の表面硬さの生のままとされている。
【００４０】
等速自在継手３１は、外側継手部材３３と、図示しない継手内輪、ケージ、およびトルク伝達ボールとからなる。外側継手部材３３は、カップ状のマウス部１４と、このマウス部１４のから円筒状の肩部３４が連設されている。肩部３４の外周には、前記外方部材４の複列の外側転走面４ａ、４ａに対向する他方（インナー側）の内側転走面１０ａが形成されている。また、肩部３４の内径には高周波焼入れによって硬化された凹凸部９が形成されている。
【００４１】
外側継手部材３３はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、肩部３４の外周および内側転走面１０ａが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。
【００４２】
ここで、ハブ輪２９の小径段部２９ａに外側継手部材３３の肩部３４が外嵌され、ハブ輪２９にこの肩部３４の端面が衝合された状態で、ハブ輪２９の内径にマンドレル等の拡径治具をアウター側に押し込んで小径段部２９ａを拡径し、この小径段部２９ａを肩部３４の凹凸部９に食い込ませて加締め、ハブ輪２９と外側継手部材３３が一体に塑性結合されている。この結合部３５の直径は、前述した実施形態と同様、図示しない継手内輪のセレーションの直径よりも大径に設定されている。これにより、結合部３５の強度をドライブシャフト（図示せず）よりも高くすることができると共に、結合部３５の緩みを防止し、長期間に亙って初期に設定された予圧を維持することができる。
【００４３】
本実施形態では、ハブ輪２９と外側継手部材３３が拡径加締によって一体に塑性結合されると共に、レーザ溶接によってその結合部３５の開口部が接合されている。このレーザ溶接は、図５に示すように、結合部３５の開口部に集光ユニット２２を対向させ、この集光ユニット２２で集光されたレーザ光２３を照射すると共に、結合部３５に沿って周方向に集光ユニット２２を移動させ、ハブ輪２９と外側継手部材３３の結合部３５が全周に亙って接合される。なお、接合部３６は全周に亙って設けるようにしたが、周方向に複数箇所に所定の長さに亙って設けるようにしても良い。これにより、溶接時間を短縮し、溶接による熱影響を最小限に抑制することができる。
【００４４】
さらに、前述した実施形態と同様、溶接部欠陥が発生しやすい中炭素鋼を含む溶接であるため、高周波誘導加熱によってハブ輪２９と外側継手部材３３の結合部３５の開口部が溶接前の予熱と、溶接後の後熱が行なわれている。これにより、溶接時の溶け込みが深くなり、溶接欠陥を防止して接合部３６の強度を高めることができると共に、溶接後の接合部３６の組織の安定化を図ることができる。
【００４５】
また、溶接時、レーザ照射により生じたキーホールにワイヤー（図示せず）が供給されている。このワイヤーは、例えば、Ｃｒ（クロム）１１ｗｔ％以上およびＮｉ（ニッケル）１６ｗｔ％以下のステンレス鋼フラックスワイヤーからなる。このようにワイヤーを供給しながら溶接を行うことにより、接合部３６の材料組成の改善、すなわち、接合部３６における材料組成のオーステナイトを残存させてマルテンサイト化を防止し、予熱および後熱を実施することなく接合部３６に発生する変態割れや凝固割れ等の欠陥を防止することができる。
【００４６】
本実施形態では、ハブ輪２９と外側継手部材３３の結合部３５における開口部にレーザ溶接によって接合部３６が設けられているので、熱影響を抑えて深くシャープな接合部３６を得ることができ、軸受部の変形や硬度低下を防止することができると共に、万一、結合部３５に強度バラツキがあったとしても安全な方向でシステムが作動するフェールセーフ機構を備えている。
【００４７】
なお、接合方法はこれ以外にも、前述した摩擦攪拌接合をはじめ、電子ビーム溶接やアーク溶接等を例示することができる。但し、このアーク溶接の場合、軸受部への熱影響を防止するため、結合部の全周を接合するのではなくポイント溶接が好ましい。
【００４８】
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】
【００４９】
本発明に係る車輪用軸受装置は、ハブ輪と等速自在継手と複列の転がり軸受とがユニット化された第４世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【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】図１の車輪用軸受装置の製造方法を示す説明図である。
【図３】同上、他の製造方法を示す説明図である。
【図４】本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。
【図５】図４の車輪用軸受装置の製造方法を示す説明図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る接合部の実施態様を示す要部拡大図である。
【図７】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】
【００５１】
１、２９・・・・・・・・・ハブ輪
１ａ、１０ａ・・・・・・・内側転走面
１ｂ、２９ａ・・・・・・・小径段部
２、３０・・・・・・・・・複列の転がり軸受
３、３１・・・・・・・・・等速自在継手
４・・・・・・・・・・・・外方部材
４ａ・・・・・・・・・・・外側転走面
４ｂ・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
５、３２・・・・・・・・・内方部材
６・・・・・・・・・・・・転動体
７・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
８・・・・・・・・・・・・ハブボルト
９・・・・・・・・・・・・凹凸部
１０、３３・・・・・・・・外側継手部材
１１・・・・・・・・・・・継手内輪
１１ａ・・・・・・・・・・セレーション
１２・・・・・・・・・・・ケージ
１３・・・・・・・・・・・トルク伝達ボール
１４・・・・・・・・・・・マウス部
１５、２７ｂ、３４・・・・肩部
１６・・・・・・・・・・・軸部
１６ａ・・・・・・・・・・インロウ部
１６ｂ・・・・・・・・・・嵌合部
１７・・・・・・・・・・・保持器
１８、１９・・・・・・・・シール
２０、３５・・・・・・・・結合部
２１・・・・・・・・・・・エンドキャップ
２２・・・・・・・・・・・集光ユニット
２３・・・・・・・・・・・レーザ光
２４、２８、３６・・・・・接合部
２５・・・・・・・・・・・凹部
２６・・・・・・・・・・・開先部
２７・・・・・・・・・・・回転子
２７ａ・・・・・・・・・・プローブ
５１・・・・・・・・・・・ハブ輪
５１ａ、６３ａ・・・・・・内側転走面
５２・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
５３・・・・・・・・・・・等速自在継手
５４・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５５・・・・・・・・・・・凹凸部
５６・・・・・・・・・・・ハブボルト
５７・・・・・・・・・・・外方部材
５７ａ・・・・・・・・・・外側転走面
５７ｂ・・・・・・・・・・車体取付フランジ
５８・・・・・・・・・・・内方部材
５９・・・・・・・・・・・ボール
６０・・・・・・・・・・・保持器
６１、６２・・・・・・・・シール
６３・・・・・・・・・・・外側継手部材
６４・・・・・・・・・・・継手内輪
６５・・・・・・・・・・・ケージ
６６・・・・・・・・・・・トルク伝達ボール
６７・・・・・・・・・・・マウス部
６８・・・・・・・・・・・肩部
６９・・・・・・・・・・・軸部
６９ａ・・・・・・・・・・インロウ部
６９ｂ・・・・・・・・・・嵌合部
【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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