(57)【要約】【課題】外側外輪軌道及び内側外輪軌道の高周波焼入れの有効硬化層深さを、それぞれが受ける荷重の特性に合わせて適正に設定できる車輪用軸受ユニットの外輪部材及びこれを用いた車輪用軸受ユニットを提供する。【解決手段】車輪用軸受ユニット１０の外輪部材１１は、鋼材を鍛造して一体成形され、ナックル１に固定可能な懸架用フランジ部１７を外周側に有し、内周面に高周波焼入れが施された車体外側の外側外輪軌道１８及び車体内側の内側外輪軌道１９を形成し、外側外輪軌道１８及び内側外輪軌道１９に沿って配置された玉１６を介して回転側部材１２を回転自在に支持する。外側外輪軌道１８及び内側外輪軌道１９の高周波焼入れによる有効硬化層深さＤ１，Ｄ２は互いに異なる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材を鍛造して一体成形され、懸架装置に固定可能なフランジ部を外周側に有し、内周面に車体外側の外側外輪軌道及び車体内側の内側外輪軌道を形成し、前記外側外輪軌道及び前記内側外輪軌道に沿って配置された転動体を介して回転側部材を回転自在に支持する車輪用軸受ユニットの外輪部材において、
前記外側外輪軌道及び前記内側外輪軌道には高周波焼入れが施されており、
前記外側外輪軌道及び前記内側外輪軌道の高周波焼入れによる有効硬化層深さが互いに異なることを特徴とする車輪用軸受ユニットの外輪部材。
【請求項２】
前記外側外輪軌道の有効硬化層深さは、前記内側外輪軌道の有効硬化層深さに比べて浅いことを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受ユニットの外輪部材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の車輪用軸受ユニットの外輪部材と、外周面に外側内輪軌道及び内側内輪軌道を有する前記回転側部材と、前記外側外輪軌道と前記外側内輪軌道との間、及び前記内側外輪軌道と前記内側内輪軌道との間に配置された前記転動体とを備えることを特徴とする車輪用軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の懸架装置に取り付けられて車輪を回転自在に支持する車輪用軸受ユニットの外輪部材及びこれを用いた車輪用軸受ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の懸架装置に取り付けられて車輪を回転自在に支持する車輪用軸受ユニットとして、懸架装置に固定されるフランジ部を外周側に有し内周面に外側外輪軌道及び内側外輪軌道が形成された固定側の外輪部材と、車輪が取り付けられ、外周面に外側内輪軌道及び内側内輪軌道を有するハブと、外側外輪軌道と外側内輪軌道との間、及び内側外輪軌道と内側内輪軌道との間に複数個ずつ設けられた複列の転動体と、を有するものがある。
【０００３】
このような車輪用軸受ユニットに用いられる外輪部材は、鋼材を鍛造して一体成形された素材を旋削し、その後、外側外輪軌道及び内側外輪軌道に高周波焼入れを施したものがある（例えば特許文献１，２参照）。高周波焼入れにより形成された硬化層は、硬度が高く塑性変形しにくくなる反面、靭性が乏しくなって割れやすくなるので、軸受としての靭性を残すように焼入れにより硬化されない生の部分を残している。車輪用軸受ユニットでは、事故や縁石乗り上げ等による過大なモーメント荷重の入力があっても破断しないように、靭性を残すことは重要である。特許文献１及び２に示された高周波焼入れの有効硬化層のパターンは、有効硬化層深さも含めて外側外輪軌道及び内側外輪軌道で対称となっている。
【特許文献１】特開平８−２７０６５９号公報（第３図）
【特許文献２】特開平９−４６４２号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば、通常の車両諸元の自動車において常識的な運転を行った場合には内側外輪軌道の方が外側外輪軌道よりも大きな荷重を受けることになり、しかも、フランジ部の位置による肉厚の相違等で、外側外輪軌道及び内側外輪軌道の受ける荷重の特性は異なっている。このため、上記のように、有効硬化層深さが外側外輪軌道及び内側外輪軌道で同等であると、受ける荷重の特性に適正な設定であるとは言い難い。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、外側外輪軌道及び内側外輪軌道の高周波焼入れの有効硬化層深さを、それぞれが受ける荷重の特性に合わせて適正に設定できる車輪用軸受ユニットの外輪部材及びこれを用いた車輪用軸受ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の上記目的は、以下の構成によって達成される。
（１）  鋼材を鍛造して一体成形され、懸架装置に固定可能なフランジ部を外周側に有し、内周面に車体外側の外側外輪軌道及び車体内側の内側外輪軌道を形成し、外側外輪軌道及び内側外輪軌道に沿って配置された転動体を介して回転側部材を回転自在に支持する車輪用軸受ユニットの外輪部材において、
外側外輪軌道及び内側外輪軌道には高周波焼入れが施されており、
外側外輪軌道及び内側外輪軌道の高周波焼入れによる有効硬化層深さが互いに異なることを特徴とする車輪用軸受ユニットの外輪部材。
（２）  外側外輪軌道の有効硬化層深さは、内側外輪軌道の有効硬化層深さに比べて浅いことを特徴とする（１）に記載の車輪用軸受ユニットの外輪部材。
（３）  （１）又は（２）に記載の車輪用軸受ユニットの外輪部材と、外周面に外側内輪軌道及び内側内輪軌道を有する回転側部材と、外側外輪軌道と外側内輪軌道との間、及び内側外輪軌道と内側内輪軌道との間に配置された転動体とを備えることを特徴とする車輪用軸受ユニット。
【０００７】
なお、本発明の回転側部材は、ハブ輪に取り付けられる外側内輪軌道及び内側内輪軌道がそれぞれ形成される一対の内輪を少なくとも有する構成、或は、内側内輪軌道を有する内輪と、この内輪が取り付けられる外側内輪軌道を有するハブ輪とを有する構成を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の車輪用軸受ユニットの外輪部材及び車輪用軸受ユニットによれば、外側外輪軌道及び内側外輪軌道の高周波焼入れによる有効硬化層深さが互いに異なるため、それぞれが受ける荷重の特性に合わせて、外側外輪軌道及び内側外輪軌道の高周波焼入れの有効硬化層深さを適正に設定することができる。
【０００９】
特に、外側外輪軌道の有効硬化層深さは、内側外輪軌道の有効硬化層深さに比べて浅いので、通常の車両諸元の自動車において常識的な運転を行った場合に大きな荷重を受けることになる内側外輪軌道は、その有効硬化層深さが深くなることで硬度が高められ塑性変形しにくくなる。また、内側外輪軌道の有効硬化層深さを厚くしても、外側外輪軌道の有効硬化層深さが浅いので、靭性を確保しつつ車体外側の外輪部材の肉厚を薄くでき、軸受ユニットの軽量化、コストの低減、また、ブレーキ部品等の周辺部品との干渉を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態に係る車輪用軸受ユニットについて図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態の車輪用軸受ユニット１０は、懸架装置を構成するナックル１に対して、回転側部材１２に取り付けられた図示しない車輪を回転自在に支持する。車輪用軸受ユニット１０は、固定輪である外輪部材１１と、回転輪である一対の内輪１３，１４及びハブ輪１５とを備える回転側部材１２と、複数の転動体である玉１６と、を備える。
【００１２】
外輪部材１１は、ボルト２によってナックル１に固定可能な懸架用フランジ部１７をインボード側（車体内側）の外周側に有し、内周面にアウトボード側（車体外側）の外側外輪軌道１８及びインボード側の内側外輪軌道１９が形成されている。
【００１３】
一対の内輪１３，１４には、外側外輪軌道１８に対向する外側内輪軌道２０及び内側外輪軌道１９に対向する内側内輪軌道２１がそれぞれ形成され、玉１６は、外側外輪軌道１８と外側内輪軌道２０との間、及び内側外輪軌道１９と内側内輪軌道２１との間に保持器２２に保持された状態で転動自在に複列に配置される。なお、車体外側に配置される玉１６と、車体内側に配置される玉１６の各ピッチ円直径（Ｐ．Ｃ．Ｄ．）は、略同径である。
【００１４】
ハブ輪１５は、アウトボード側の外周側に、ボルト３によって図示しないホイール部材やブレーキ部材を取り付ける車輪用フランジ部２３を有し、また、インボード側の端部を径方向外方に加締め広げた加締め部２４によって、その外周面に外嵌された一対の内輪１３，１４を結合固定する。
【００１５】
また、外輪部材１１の軸方向一端部の内周面と内輪１３のアウトボート側端部の外周面との間、外輪部材１１の軸方向他端部の内周面と内輪１４のインボード側端部の外周面との間には、それぞれシール部材２５、２６が配置されており、外部から軸受内部に異物が侵入するのを防止している。
【００１６】
即ち、本実施形態の車輪用軸受ユニットは、懸架用フランジ部１７が外輪部材１１と一体に成形され、一対の内輪１３，１４がハブ輪１５と別体に形成された、所謂、第２世代の車輪用軸受ユニットであり、ハブ輪１５は中実に形成されて従動輪用として使用される。
【００１７】
外輪部材１１は、機械構造用鋼材を鍛造した後、鍛造後の素材を旋削し、さらに、内周面の外側外輪軌道１７、内側外輪軌道１８及び両外輪軌道１７，１８間の中間部２７に高周波焼入れを施すことで、一体成形される。
【００１８】
外輪部材１１の内周面の高周波焼入れは、図２に示すコイル３０を用いて行なわれる。コイル３０は、外側外輪軌道１８に倣った形状を有する加熱部３１と、内側外輪軌道１９に倣った形状を有する加熱部３２と、中間部２７の形状に倣った形状を有する加熱部３３とを有し、これら加熱部３１，３２，３３はそれぞれ独立して高周波電流を通電制御可能となっており、加熱量を独立して制御可能となっている。
【００１９】
本実施形態では、外輪部材１１の形状に合わせて応力的な見地から、外側外輪軌道１８に高周波焼入れにより形成される硬化層１８ａの有効硬化層深さＤ１と、内側外輪軌道１９に高周波焼入れにより形成される硬化層１９ａの有効硬化層深さＤ２とが、それぞれ適切となるように、加熱部３１，３２への高周波電流の通電を制御する。
【００２０】
つまり、外側外輪軌道１８はその軸方向位置での外輪部材１１の肉厚を考慮し、内側外輪軌道１９はその軸方向位置での外輪部材１１の肉厚と、近傍に形成された懸架用フランジ部１７の位置と、懸架用フランジ部１７とナックルパイロット部２８の位置関係とを考慮して、外側外輪軌道１８の有効硬化層深さＤ１と内側外輪軌道１９の有効硬化層深さＤ２とが適切となるように、すなわちＨｅｒｔｚの弾性接触論による静的最大せん断応力やＬｕｎｄｂｅｒｇ／Ｐａｌｍｇｒｅｎの動的最大せん断応力に耐えうる硬化層深さが得られるように加熱する。
【００２１】
上記形状の外輪部材１１では、外側外輪軌道１８の有効硬化層深さＤ１と内側外輪軌道１９の有効硬化層深さＤ２とが互いに異なるように、具体的には、内側外輪軌道１９の有効硬化層深さＤ２に比べて外側外輪軌道１８の有効硬化層深さＤ１が浅くなるように、例えば、加熱部３１への高周波電流の通電時間を加熱部３２への高周波電流の通電時間よりも短くする等の制御を行う。なお、加熱部３１，３２への高周波電流の通電時間を各々に制御する代わりに、加熱部５６，５７への高周波電流値を各々に制御する等、種々の制御が適用可能である。
【００２２】
このように熱処理を行うことで、外側外輪軌道１８には、これと略同心の断面円弧形状となる硬化層１８ａが形成され、内側外輪軌道１９には、これと略同心の断面円弧形状となる硬化層１９ａが形成されることになる。
【００２３】
以上の実施形態によれば、外輪部材１１の外側外輪軌道１８の高周波焼入れによる硬化層１８ａ及び内側外輪軌道１９の高周波焼入れによる硬化層１９ａの有効硬化層深さＤ１，Ｄ２が互いに異なるため、各外輪軌道１８，１９の軸方向位置での肉厚や懸架用フランジ部１７の位置等で異なる荷重の特性に合わせて、外側外輪軌道１８及び内側外輪軌道１９の高周波焼入れの有効硬化層深さＤ１，Ｄ２を適正に設定することができる。
【００２４】
特に、外側外輪軌道１８の有効硬化層深さＤ１は、内側外輪軌道１９の有効硬化層深さＤ２に比べて浅いので、通常の車両諸元の自動車において常識的な運転を行った場合に大きな荷重を受けることになる内側外輪軌道１９は、その有効硬化層深さが深くなることで硬度が高められ塑性変形しにくくなる。
【００２５】
また、内側外輪軌道１９の有効硬化層深さを厚くしても、外側外輪軌道１８の有効硬化層深さが浅いので、靭性を確保しつつ車体外側の外輪部材１１の肉厚を薄くでき、軸受ユニットの軽量化、コストの低減、また、ブレーキ部品等の周辺部品との干渉を防止することができる。
【００２６】
つまり、外側外輪軌道１８と内側外輪軌道１９とで高周波焼入れの有効硬化層深さＤ１，Ｄ２が同じであると、内側外輪軌道１９で必要な有効硬化層深さＤ２を得ようとした場合に、懸架用フランジ部１７がないことから肉厚が薄い外側外輪軌道１８側で温度が上がりすぎて金属組織が粗大化して脆くなったり転がり疲れ寿命が低下したりすることになるが、外側外輪軌道１８で厚肉化を図らなくても、このような問題を生じることがなくなる。
【００２７】
また、外側外輪軌道１８用の加熱部３１と内側外輪軌道１９用の加熱部３２とを別々に制御できるため、コイル３０の設計が容易となり、両外輪軌道１８，１９の過熱も避けることができ、車輪用軸受ユニット１１の熱処理品質の向上に繋がる。
【００２８】
なお、本発明は上述した実施形態のものに限定されるものでなく、適宜、変更、改良等が可能である。
【００２９】
上記実施形態では、両列の玉のピッチ円直径を略同径としているが、両列の玉のピッチ円直径を互いに異ならせてもよく、本発明は、このようにピッチ円直径が異なる外側外輪軌道及び内側外輪軌道を有する外輪部材にも適用可能である。
【００３０】
また、上記実施形態の車輪用軸受ユニットでは、転動体として玉を用いた複列玉軸受が用いられたが、本発明は、図３に示す車輪用軸受ユニットのように、転動体としてころ１６ａを用いた複列ころ軸受に適用されてもよい。
【００３１】
さらに、上記実施形態の第２世代の車輪用軸受ユニットにおいて、回転側部材は、ハブ輪に取り付けられ、外側内輪軌道及び内側内輪軌道がそれぞれ形成される一対の内輪を少なくとも有する構成であればよく、即ち、一対の内輪１３，１４とハブ輪１５とがユニット化されてない状態で顧客に納入して、顧客側で一対の内輪１３，１４とハブ輪１５とを組み立ててもよく、或は、一対の内輪１３，１４とハブ輪とをユニット化した状態で顧客に納入してもよい。
【００３２】
加えて、上記実施形態は、従動輪に適用される内輪回転の第２世代の車輪用軸受ユニットについて説明したが、本発明は、懸架用フランジ部１７、外側外輪軌道１８及び内側外輪軌道１９が一体成形される外輪部材１１を用いるものであればよく、種々の車輪用軸受ユニットにも適用可能である。
【００３３】
即ち、本発明は、中空のハブ輪に等速ジョイントのシャフトが嵌合される駆動輪用の第２世代の車輪用軸受ユニットであってもよく、或は、回転側部材が内側内輪軌道を有する内輪と、内輪が取り付けられ、外側内輪軌道を有するハブ輪とを有する、所謂、第３世代の車輪用軸受ユニットであってもよい。
【００３４】
具体的に、第３世代の車輪用軸受ユニットでは、図４及び図５に示す従動輪用、或は、図６及び図７に示す駆動輪用の軸受ユニットのように、内側内輪軌道２１を有する内輪１４が、外側内輪軌道２０を有する中実或は中空のハブ輪１５の小径段部１５ａにボルト締め、或は加締めによって取り付けられる。
【００３５】
なお、図４及び図５に示す従動輪用の軸受ユニットでは、図１のようなシール部材２６をインボード側に設けてもよいが、外輪部材１１のナックルパイロット部２８の内周面に内嵌されるカバー部材２９を設けて、インボード側開口を封止している。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る車輪用軸受ユニットを示す断面図である。
【図２】図１の外輪部材に高周波焼入れが施される過程を示す断面図である。
【図３】転動体としてころが用いられた他の第２世代の従動輪用軸受ユニットの断面図である。
【図４】本発明の外輪部材が適用される第３世代の従動輪用軸受ユニットの断面図である。
【図５】本発明の外輪部材が適用される他の第３世代の従動輪用軸受ユニットの断面図である。
【図６】本発明の外輪部材が適用される第３世代の駆動輪用軸受ユニットの断面図である。
【図７】本発明の外輪部材が適用される他の第３世代の駆動輪用軸受ユニットの断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  車輪用軸受ユニット
１１  外輪部材
１２  回転側部材
１３  内輪
１４  内輪
１５  ハブ輪
１６  玉（転動体）
１７  懸架用フランジ部（フランジ部）
１８  外側外輪軌道
１９  内側外輪軌道
２０  外側内輪軌道
２１  内側内輪軌道
Ｄ１，Ｄ２  有効硬化層深さ
【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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