(57)【要約】【課題】  形状による制約を受けることなく、またハブサイズを大きくすることなく、ハブに必要な強度を得ることができる車輪用軸受装置、およびその製造方法を提供する。【解決手段】  この車輪用軸受装置は、車輪が取付けられるハブ１と、このハブ１を車軸１１に回転自在に支持する転がり軸受２Ａ，２Ｂとを備える。ハブ１の材料は、オーステンパ処理を施した球状黒鉛鋳鉄とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪が取付けられるハブ、およびこのハブを車軸に回転自在に支持する転がり軸受を備えた車輪用軸受装置において、前記ハブの材料を、オーステンパ処理を施した球状黒鉛鋳鉄とし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、前記転がり軸受は、前記ハブとは独立した内輪および外輪を有するものである車輪用軸受装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記ハブは、前記転がり軸受の外周に嵌合する軸受側ハブと、この軸受側ハブにボルト結合され前記車輪が取付けられるホイール側ハブとでなる車輪用軸受装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置の製造方法であって、前記ハブは、鋳造の後、オーステンパ処理を施し、前記ハブの完成形状に機械加工する車輪用軸受装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置の製造方法であって、前記ハブは、鋳造の後、機械加工における荒加工を施し、オーステンパ処理を施した後、機械加工における仕上げ加工を施す車輪用軸受装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車輪が取付けられるハブと、このハブを車軸に回転自在に支持する転がり軸受とを備えた車輪用軸受装置、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の車輪用軸受装置が大型車両用である場合、そのハブの材料として球状黒鉛鋳鉄等の鋳鉄を使用することが多い。しかし、鋳鉄は炭素鋼に比べて疲労強度、伸び、靭性が乏しい材料であるため、必要な強度を得ようとするとハブサイズを大きくするしかなかった。ところが、ハブサイズを大きくすると、重量が重くなるという問題がある。
そこで、ハブサイズを大きくする代わりに、例えば球状黒鉛鋳鉄からなるハブに高周波焼入れを施して強度アップを図ったものが提案されている（例えば特許文献１）。
なお、鋳鉄に比べて強度の高い炭素鋼を鍛造してハブを製作する場合もあるが、トラック等の大型車両用のハブではサイズが大きいため、鍛造に必要な負荷が大きすぎて鍛造での製作は困難である。
【特許文献１】特開平５−２８７４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
高周波焼入れによりハブの強度アップを図った特許文献１に開示の構成では、形状に関して以下に挙げるような制約を受ける場合がある。
・焼入れによる強度アップの必要箇所が２箇所以上あり、それら複数の強度アップ必要箇所が近接した場所にあって、かつ同時に焼入れができない場合、先に焼入れを行った部分は、後から焼入れを行う部分の熱影響を受けて、焼きなまされる可能性がある。
・焼入れをする箇所に角部があると、その角部が過加熱されて脱炭等の組織不良になる可能性がある。
【０００４】
この発明の目的は、形状による制約を受けることなく、またハブサイズを大きくすることなく、ハブに必要な強度を得ることができる車輪用軸受装置、およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の車輪用軸受装置は、車輪が取付けられるハブ、およびこのハブを車軸に回転自在に支持する転がり軸受を備えた車輪用軸受装置において、前記ハブの材料を、オーステンパ処理を施した球状黒鉛鋳鉄としたことを特徴とする。
この構成によると、ハブの全体を、オーステンパ処理を施した球状黒鉛鋳鉄としているので、高周波焼入れして強度アップを図る場合のように形状による制約を受けず、またハブサイズを大きくすることなく、したがって重量を増加させることなく、ハブの疲労強度、伸び、靱性を高めて、ハブに必要な強度を得ることができる。
【０００６】
この発明において、前記転がり軸受は、前記ハブとは独立した内輪および外輪を有するものであっても良い。
【０００７】
この発明において、前記ハブは、前記転がり軸受の外周に嵌合する軸受側ハブと、この軸受側ハブにボルト結合され前記車輪が取付けられるホイール側ハブとでなるものであっても良い。
【０００８】
この発明の第１の車輪用軸受装置の製造方法は、この発明の車輪用軸受装置の製造方法であって、前記ハブは、鋳造の後、オーステンパ処理を施し、前記ハブの完成形状に機械加工する方法である。
オーステンパ処理を施した後に切削加工が容易である場合には、このようにオーステンパ処理を施した後に、ハブを完成形状に機械加工すると、加工の工数を低減できる。
【０００９】
この発明の第２の車輪用軸受装置の製造方法は、この発明の車輪用軸受装置の製造方法であって、前記ハブは、鋳造の後、機械加工における荒加工を施し、オーステンパ処理を施した後、機械加工における仕上げ加工を施す方法である。
オーステンパ処理を施した後の硬さが高く切削加工が困難であれば、このように鋳造した後のハブに機械加工における荒加工を施してから、オーステンパ処理を施し、その後に機械加工における仕上げ加工を行うと言う手順とすることにより、強度アップしたハブをを容易に製造することができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の車輪用軸受装置は、車輪が取付けられるハブ、およびこのハブを車軸に回転自在に支持する転がり軸受を備えた車輪用軸受装置において、前記ハブの材料を、オーステンパ処理を施した球状黒鉛鋳鉄としたため、形状による制約を受けることなく、またハブザイズを大きくすることなく、ハブに必要な強度を得ることができる。
この発明における第１の車輪用軸受装置の製造方法は、この発明の車輪用軸受装置の製造方法であって、前記ハブは、鋳造の後、オーステンパ処理を施し、前記ハブの完成形状に機械加工する方法としたため、オーステンパ処理を施した後に切削加工が容易である場合に、加工の工数を低減して強度アップされたハブを製造することができる。
この発明の第２の車輪用軸受装置の製造方法は、この発明の車輪用軸受装置の製造方法であって、前記ハブは、鋳造の後、機械加工における荒加工を施し、オーステンパ処理を施した後、前記ハブの完成形状に仕上げ加工する方法としたため、オーステンパ処理を施した後の硬さが高く切削加工が困難であっても、強度アップしたハブを容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明の第１の実施形態を図１と共に説明する。この車輪用軸受装置は従動輪の支持用であり、ハブ１と、このハブ１を車軸１１に回転自在に支持する２個の転がり軸受２Ａ，２Ｂとでなる。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向外側寄りとなる側をアウトボード側と言い、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。      
【００１２】
ハブ１は、アウトボード側端の外周に突出する車輪取付用のフランジ１ａを有する。フランジ１ａの円周方向の複数箇所にボルト孔１２が設けられ、ホイール締結用のボルト（図示せず）が取付けられる。
【００１３】
２列の転がり軸受２Ａ，２Ｂは、アウトボード側およびインボード側に分離して配置される。各列の転がり軸受２Ａ，２Ｂは、それぞれハブ１とは独立した内輪３および外輪４と、内輪３の軌道面５と外輪４の軌道面６との間に介在した転動体７とを有する。各列の転動体７は、それぞれ環状の保持器８に設けられたポケット内に保持されている。転動体７は円すいころからなり、アウトボード側の転がり軸受２Ａとインボード側の転がり軸受２Ｂが背面合わせとされる。
ハブ１と車軸１１の間に形成される環状空間のアウトボード側端は、ハブ１の内周のアウトボード側端に圧入して取付けられるカバー９により密封されている。また、前記環状空間のインボード側端は、車軸１１の外周に嵌合されてインボード側の転がり軸受２Ｂの内輪３の幅面に押し当てられる内輪間座１３の外周と、ハブ１の内周のインボード側端との間に介在させたシール１０によって密封されている。
【００１４】
ハブ１の材料には、オーステンパ処理を施して基地組織をベイナイト化したオーステンパ球状黒鉛鋳鉄（ＡＤＩ：Austemper Ductile Cast Iron）が用いれる。球状黒鉛鋳鉄は強度・靭性に優れた構造材であることが知られているが、オーステンパ球状黒鉛鋳鉄は球状黒鉛鋳鉄よりもさらに優れた強度・靭性・耐磨耗性等を備えている。例えば、引張強さで比較すると、球状黒鉛鋳鉄が最大８０kgf/mm2 （７８４ＭＰａ）であるのに対し、オーステンパ球状黒鉛鋳鉄は最大１５０kgf/mm2 （１４７０ＭＰａ）である。
【００１５】
ハブ１の製造では、鋳造の後、オーステンパ処理を施し、ハブ１の完成形状に機械加工する。オーステンパ処理は、鉄系材料の恒温変態を利用した熱処理法である。球状黒鉛鋳鉄を用いてハブ１を鋳造成形した後、これをオーステナイト領域まで加熱し、パーライト領域に入らないように塩浴または鉛−ビスマス浴中に焼入れ、ここで組織がベイナイトに変化するまで保持する。その後、ハブ１を浴から取出して室温まで冷却する。熱浴における保持温度が高ければ、羽毛状組織の上部ベイナイトが生成され、保持温度が低ければ、針状組織の下部ベイナイトが生成される。恒温変態中に、未変態オーステナイトが固溶炭素量増大により安定化し、室温冷却後も残留する。この残留オーステナイトは応力誘起変態現象を示し、一定以上の応力が加えられると、マルテンサイトに変態して硬化する。したがって、残留オーステナイトは伸び・靭性・疲労強度の向上に有効である。ただし、難加工の容易となるため、残留オーステナイトを完全にベイナイト化する場合もある。
【００１６】
上記したハブ１の製造手順は、オーステンパ処理を施した後の切削加工が容易である場合に採用できる。このような手順でハブ１を製造することにより、加工の工数を低減できる。オーステンパ処理を施した後の硬さが高く切削加工が困難であれば、鋳造した後のハブ１に機械加工における荒加工を施してから、オーステンパ処理を施し、その後に機械加工における仕上げ加工を行うと言う手順でハブ１を製造しても良い。
【００１７】
この構成の車輪用軸受装置によると、ハブ１の全体を、オーステンパ処理を施した球状黒鉛鋳鉄としたので、高周波焼入れして強度アップを図る場合のように形状による制約を受けずに、またハブサイズを大きくすることなく、したがって重量を増加させることなく、ハブ１の疲労強度、伸び、靱性を高めて、ハブ１に必要な強度を得ることができる。
【００１８】
図２は、この発明の第２の実施形態を示す。この車輪用軸受装置も従動輪の支持用であり、ハブ１と、このハブ１を車軸１１に回転自在に支持する２列の転がり軸受２Ａ，２Ｂとでなる。転動体７が円すいころからなり、アウトボード側の転がり軸受２Ａとインボード側の転がり軸受２Ｂが背面合わせとなる複列円すいころ軸受に構成されていることは、図１の第１の実施形態の場合と同様である。２列の転がり軸受２Ａ，２Ｂの各内輪３は隣接して配置されるが、各外輪４は分離して配置される。
【００１９】
ハブ１と車軸１１の間に形成される環状空間のアウトボード側端は、ハブ１のアウトボード側端にボルト１４により取付けられるカバー９Ａで覆うと共に、アウトボード側転がり軸受２Ａの内輪３の外周とハブ１の内周との間に介在させたシール１５とにより密封されている。また、前記環状空間のインボード側端は、インボード側転がり軸受２Ｂの内輪３の外周とハブ１の内周のインボード側端との間に介在させたシール１０Ａによって密封されている。転がり軸受２Ａ，２Ｂの両列の内輪３は、車軸１１のインボード側に設けられた軸方向に向く段差面１１ａと、車軸１１の端部に螺合されるナット１６とで軸方向に締め付けて軸方向に位置決めされる。ハブ１の材料がオーステンパ球状黒鉛鋳鉄からなること、およびその他の構成は第１の実施形態の場合と同様である。
【００２０】
図３は、この発明の第３の実施形態を示す。この車輪用軸受装置も従動輪の支持用であり、ハブ１と、このハブ１を車軸１１に回転自在に支持する転がり軸受２とでなる。転がり軸受２は、複列円すいころ軸受であり、内周に複列の軌道面６が形成された一体部品の外輪４と、これら軌道面６に対向する軌道面５がそれぞれ形成された一対の内輪３，３からなる。
【００２１】
ハブ１と車軸１１の間に形成される環状空間のアウトボード側端は、ハブ１の内周のアウトボード側端に圧入して取付けられるカバー９で覆うと共に、アウトボード側の内輪３の外周と外輪４の内周のアウトボード側端との間に介在させたシール１５とにより密封されている。また、前記環状空間のインボード側端は、インボード側の内輪３の外周と外輪４の内周のインボード側端との間に介在させたシール１０Ｂによって密封されている。転がり軸受２の両列の内輪３は、車軸１１のインボード側に設けられた軸方向に向く段差面１１ａと、車軸１１の端部に螺合されるナット１６とで軸方向に締め付けて軸方向に位置決めされる。また、両列の内輪３は、その両内周に跨がる連結環１７によって連結されている。外輪４は、ハブ１の内周のアウトボード側に形成された軸方向に向く段差面１ｂと、ハブ１の内周のインボード側に嵌着された止め輪２１とで挟まれて軸方向に位置決めされる。その他の構成は図１に示した第１の実施形態の場合と同様である。
【００２２】
図４は、この発明の第４の実施形態を示す。この車輪用軸受装置も従動輪の支持用であり、ハブ１と、このハブ１を車軸１１に回転自在に支持する転がり軸受２とでなる。ハブ１は、転がり軸受２の外周に嵌合する軸受側ハブ１Ａと、車輪取付用のフランジ１ａを有するホイール側ハブ１Ｂとでなる。ホイール側ハブ１Ｂは、ブレーキロータ１８を介して、軸受側ハブ１Ａのアウトボード側に配置され、ブレーキロータ１８と共にボルト２０で軸受側ハブ１Ａに結合される。ハブ１の材料は、軸受側ハブ１Ａおよびホイール側ハブ１Ｂとも、オーステンパ球状黒鉛鋳鉄からなる。
転がり軸受２は、図３の実施形態の場合と同様に、複列円すいころ軸受であり、内周に複列の軌道面６が形成された一体部品の外輪４と、これら軌道面６に対向する軌道面５がそれぞれ形成された一対の分割型の内輪３，３からなる。
【００２３】
軸受側ハブ１Ａと車軸１１の間に形成される環状空間のアウトボード側端は、ホイール側ハブ１Ｂの側面で覆うと共に、アウトボード側の内輪３の外周と外輪４の内周のアウトボード側端との間に介在させたシール１５とにより密封されている。また、前記環状空間のインボード側端は、インボード側の内輪３の外周と外輪４の内周のインボード側端との間に介在させたシール１０Ｂによって密封されている。転がり軸受２の両列の内輪３は、車軸１１のインボード側に設けられた軸方向に向く段差面１１ａと、車軸１１の端部に螺合されるナット１６とで締め付けて軸方向に位置決めされる。また、両列の内輪３は、その両内周に跨がる連結環１７によって連結されている。外輪４は、軸受側ハブ１Ａの内周のアウトボード側に形成された軸方向に向く段差面１ｂと、軸受側ハブ１Ａの内周のインボード側に嵌着された止め輪２１とで挟まれて軸方向に位置決めされる。その他の構成は図１に示した第１の実施形態の場合と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】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である。
【図２】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３】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４】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】
【００２５】
１…ハブ
１Ａ…軸受側ハブ
１Ｂ…ホイール側ハブ
１ａ…車輪取付用フランジ
２，２Ａ，２Ｂ…転がり軸受
３…内輪
４…外輪
１１…車軸
１３…内輪間座
１５…シール
１８…ブレーキロータ
【図１】
2007331560.tif 000003
【図２】
2007331560.tif 000004
【図３】
2007331560.tif 000005
【図４】
2007331560.tif 000006