(57)【要約】【課題】  ハブに内輪を加締める構造においてそれらのはめあい面の摩耗の発生を抑制することで内輪支持の安定化を図りクリープの防止を図ることができる車輪用軸受装置を提供すること。【解決手段】  内周に複数の転走面２８，２９を有する外方部材１１と、転走面２８，２９のそれぞれに対向する転走面２１，２０を外周に有する内方部材１２と、対向する転走面２８，２９，２１，２０間に組み込まれた転動体３１と、からなり、内方部材１２が、内輪１８とハブ１３とからなり、内輪１８とハブ１３とのそれぞれに１つずつの転走面２１，２０を有し、ハブ１３の外径面における内輪内径接触部２２と内輪端面接触部２４，２６との少なくとも一方に表面硬化処理を施した表面硬化処理面２３，２５，２７を有する車輪用軸受装置１０。【選択図】        図１
2007010062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に複数の転走面を有する外方部材と、前記転走面のそれぞれに対向する転走面を外周に有する内方部材と、対向する転走面間に組み込まれた転動体と、からなり、前記内方部材が、内輪とハブとからなり、前記内輪とハブとのそれぞれに１つずつの転走面を有する車輪用軸受装置において、
前記ハブの外径面における内輪内径接触部と内輪端面接触部との少なくとも一方に表面硬化処理を施した表面硬化処理面を有することを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記表面硬化処理面が、コーティング材としてダイアモンドライクカーボン薄膜材を用いたことを特徴とする請求項１に記載した車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記表面硬化処理面が、コーティング材としてセラミック系被膜材を用いたことを特徴とする請求項１に記載した車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車用ハブ軸受等の車輪を支持する車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用のアクスル装置では、部品点数の削減や製作コストの低減や組み立て性のアップから、ユニット化された車輪用軸受装置が提案されている。
【０００３】
従来の車輪用軸受装置の一例として、内輪が、ハブ端部を変形させることによって加締められてハブに一体にしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このような車輪用軸受装置は、ハブ、内輪、外輪、転動体、シール、ホイール、ナックル、ＣＶＪ（等速ジョイント）等で構成されており、内輪が、ハブ端面を変形させることによって加締められてハブに一体になっている。また、ホイールは、複数のボルトによって内輪に設けられたフランジに締結されている。このようにすることで、通常、内側の部材においてボルトによる締め付けを行うことにより予圧の管理を行っていたものを、加締めによる内輪の固定で、部品点数や製造工程数を少なくし、生産性を向上するようにしていた。ハブに内輪を加締める方法として、ハブ端部の曲げ加工が用いられており、これによって、内輪が固定されてハブと一体化する。
【０００５】
従来の車輪用軸受装置の他の一例として、内輪の外周面全体、外輪の内周面全体、および転動体の表面全体に、クロム薄膜からなる下地層、クロム＋カーボン薄膜からなる中間層、アルゴンを含有するＤＬＣ層を形成したものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
このような車輪用軸受装置では、高い接触圧力が付与されてもＤＬＣ層が剥離することがなく、高い耐摩耗性を得るようにしている。
【０００７】
従来の車輪用軸受装置のさらに他の一例として、外輪、内輪、転動体を被覆した硬質膜を、硬質非晶質炭素−水素−珪素膜であって珪素含有量が３０ａｔ％としたものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
このような車輪用軸受装置では、硬質膜を１０〜１００ｎｍの高さで平均幅３００ｎｍ以下の凹凸を有する窒素層上に形成することで耐摩耗性に加え、密着性が高く、早期剥離を起さないようにしている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−０４８１６９号公報（第４−５頁、図１）
【特許文献２】特開２００３−３１４５６０号公報（第３−４頁、図２）
【特許文献３】特開２００１−３０４２７５号公報（第２−４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、上記特許文献１では、ハブ端部の加締め加工において、円周方向に均一な加工であることや加工ひずみが十分に少ないことが望まれるが、ハブ部材の加工精度や加工ひずみによってハブ外径面の寸法精度が十分でないケースが発生することが想定される。
【００１１】
そのため、上記特許文献１では、図３に示すように、ハブ１００に形成されたハブ外径はめあい部１０１に加締部１０２によって固定された内輪１０３において、ハブ１００の外径面１０４の真円度が悪くなると、はめあいすきまが不均一になり、はめあい面積が減少する。このように、はめあい面積が減少した状態で、稼働時に大きな荷重がかかると、内輪１０３とハブ外径はめあい部１０１との接触面における局部的な面圧の増大と、ハブ外径はめあい部１０１全体としての剛性の低下によって、内輪１０２とハブ外径はめあい部１０１にすべり摩擦が起こり、摩耗やクリープが発生やすくなる。このような不具合は、ハブ１００の外径面１０４の寸法精度あるいは形状が十分な状態でない場合に発生すると考えられる。
【００１２】
上記特許文献２及び上記特許文献３は、上記特許文献１における問題点を解決するために考えられたものであるが、ハブの外径面には表面処理が施されていないために、自動車用ハブ軸受等のハブに内輪を加締める場合、はめあい面の摩耗を完全に抑制することができない。
【００１３】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ハブに内輪を加締める構造においてそれらのはめあい面の摩耗の発生を抑制することで内輪支持の安定化を図りクリープの防止を図ることができる車輪用軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複数の転走面を有する外方部材と、前記転走面のそれぞれに対向する転走面を外周に有する内方部材と、対向する転走面間に組み込まれた転動体と、からなり、前記内方部材が、内輪とハブとからなり、前記内輪とハブとのそれぞれに１つずつの転走面を有する車輪用軸受装置において、前記ハブの外径面における内輪内径接触部と内輪端面接触部との少なくとも一方に表面硬化処理を施した表面硬化処理面を有することを特徴としている。
【００１５】
上記（１）に記載の発明によれば、ハブの外径面における内輪内径接触部と内輪端面接触部との少なくとも一方に表面硬化処理を施した表面硬化処理面を有するために、ハブの外径面における内輪内径接触部と内輪端面接触部との硬度及び耐摩耗性が向上する。従って、ハブに内輪を加締める構造においてそれらのはめあい面の摩耗の発生を抑制することで内輪支持の安定化を図り、クリープの防止を図ることができる。ここで、表面硬化処理を施す箇所をハブの外径面における内輪接触面のみにすることによって、表面硬化処理の容易な実施とコスト低減を図ることができる。
【００１６】
（２）また、本発明に係る車輪用軸受装置は、上記（１）に記載した車輪用軸受装置において、前記表面硬化処理面が、コーティング材としてダイアモンドライクカーボン薄膜材を用いたことを特徴としている。
【００１７】
上記（２）に記載の発明によれば、表面硬化処理面がダイアモンドライクカーボン薄膜材であるために、ダイアモンドライクカーボン薄膜の特性によって、耐摩耗性の向上に加えて、硬度、耐摺動性などを向上させることができ、また、コーティング処理温度も２００℃以下と比較的低い温度で行うことができる。
【００１８】
（３）また、本発明に係る車輪用軸受装置は、上記（１）に記載した車輪用軸受装置において、前記表面硬化処理面が、コーティング材としてセラミック系被膜材を用いたことを特徴としている。
【００１９】
上記（３）に記載の発明によれば、表面硬化処理面にセラミック系被膜材を適用すれば、セラミック系被膜の特性によって、耐摩耗性の向上に加えて、硬度、耐摺動性、耐食性などを向上させることができ、また、改良の目的に応じてセラミック系被膜材を選定することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の車輪用軸受装置によれば、内輪とハブ外径はめあい部とにすべり摩擦が起こって摩耗やクリープが発生しやすい、ハブに内輪を加締める構造に用いた場合にはめあい面の摩耗の発生を抑制できない、という問題を解消でき、これにより、ハブに内輪を加締める構造においてそれらのはめあい面の摩耗の発生を抑制することで内輪支持の安定化を図りクリープの防止を図ることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る好適な実施の形態例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一実施形態を示す全体断面図、図２は図１に示す車輪用軸受装置におけるハブと内輪との要部拡大断面図である。
【００２２】
図１，図２に示すように、本発明の一実施形態である車輪用軸受装置１０は、回転輪である内方部材１１と、固定輪である外方部材１２と、を備えており、内方部材１１に内嵌された駆動軸（等速ジョイント軸（ＣＶＪ））５１を有して駆動輪用に用いられる。
【００２３】
内方部材１１はハブ輪１３を有し、ハブ輪１３の軸線上には、セレーションンを介して駆動軸５１を結合させるための挿通孔１４が軸方向に貫通して設けられている。また、ハブ輪１３の軸方向外側端部（自動車への組み付け状態で車幅方向外側の端部）には、車輪取付用フランジ１５が設けられており、この車輪取付用フランジ１５には、その軸方向外側の側面にホイール５２及びディスクブレーキロータ（不図示）を取り付けるための複数のハブボルト１６が周方向に略等間隔でセレーション固定されている。このハブ輪１３は、内方部材１１にホイール５２及びディスクブレーキロータを組み付ける際の中心位置合せに用いられる。
【００２４】
また、ハブ輪１３の軸方向内側端部（自動車への組み付け状態で車幅方向内側の端部）には小径段部１７が形成されており、この小径段部１７に内輪（別体内輪）１８が揺動加締め部１９によってハブ輪１３に加締め固定されている。内輪１８の外周面には転走面である内輪軌道２０が形成され、また、ハブ輪１３の軸方向の中間部外周面には内輪１８の内輪軌道２０と同一面上に内輪軌道２１が形成されている。
【００２５】
そして、ハブ輪１３は、小径段部１７における、内輪１８とのはめあい部である、内輪１８の外径接触部（内輪内径接触部）２２に表面硬化処理を施した表面硬化処理面２３が形成されているととともに、内輪１８の軸方向外側端部（自動車への組み付け状態で車幅方向外側の端部）との端面接触部２４に表面硬化処理を施した表面硬化処理面２５が形成されており、更に、内輪１８の軸方向内側端部（自動車への組み付け状態で車幅方向内側の端部）との端面接触部２６に表面硬化処理を施した表面硬化処理面２７が形成されている。
【００２６】
ハブ輪１３は、小径段部１７における、内輪１８とのはめあい部である、外径接触部２２と、端面接触部２４，２６と、に表面硬化処理を施した表面硬化処理面２３，２５，２７が形成されるために、これらの箇所の硬度や耐摩耗性を向上させることができる。それによって、内輪１８と、小径段部１７とにおけるクリープを防止することができる。
【００２７】
なお、小径段部１７において、ラジアル面における局部荷重による不具合解消のみを目的とする場合には、表面硬化処理を施す箇所をハブ外径面の内輪接触面のラジアル面である外径接触部２２に限定することが有効であり、これによって、表面硬化処理を容易にすることができるとともに、コスト低下に結びつく。
【００２８】
また、表面硬化処理面２３，２５，２７は、上記の箇所に加えて、内輪１８内径面および端面において、ハブの外径面及び加締め部と接触する箇所に適用することも有効である。
【００２９】
ここで、表面材質の点から摩耗しにくくする表面処理としては、従来から行われている浸炭処理や浸炭窒化処理などの熱処理もあるが、耐摺動性、耐摩耗性の向上に、よりよい効果が得られる手段として、近年、実用化されてきている表面硬化処理が好ましい。これによって、ハブ輪１３の内輪１８とのはめあい面における摩擦係数が十分に小さくなることで、ハブ輪１３の内輪１８とのはめあい面の耐摩耗性や硬度を向上させることができる。
【００３０】
表面硬化処理面２３，２５，２７は、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）薄膜材によるコーティング膜である。ダイアモンドライクカーボン薄膜材によるコーティング膜は、耐摩耗性においてＴｉ合金を上回るとともに、コーティング処理の温度が通常２００℃以下と、Ｔｉ合金などのコーティング処理温度より低い。このため、通常、軸受用に使用されるマルテンサイト系ステンレス鋼や高速度鋼が焼入れ・焼戻しによって得られた硬さなどの特性が、コーティング処理時の熱的影響によって変わらないといった長所を持つ。これによって、設計に準じた軸受形状や軸受すきま、また、それに応じた軸受性能特性が維持される。また、マルテンサイトステンレス鋼や高速度鋼のような高合金鋼にも適用可能であることも軸受部材への適用における長所として挙げられる。最近では、密着性の向上したダイアモンドライクカーボン薄膜も開発されており、高速、高荷重域での回転部摺動部等へ適用可能である。
【００３１】
また、表面硬化処理面２３，２５，２７のコーティング層は、上述したダイアモンドライクカーボン薄膜材に代えて、Ｔｉ合金をはじめとするセラミック系被膜材を用いても良い。
【００３２】
セラミック系被膜材としては、ＴｉＣ，ＴｉＣｎ，ＴｉＡｌＮ，ＴｉＣ，ＣｒＮ或いは、ＴｉＣ／ＴｉＮ，ＴｉＣ／ＴｉＣＮ／Ａｌ２Ｏ３，ＴｉＣ／Ａｌ２Ｏ３，ＴｉＣ／ＴｉＣｎ／Ｔｉｃ／Ａｌ２Ｏ３（ＴｉＣ：炭化物、ＴｉＮ：窒化物、ＴｉＣＮ：炭窒化物、Ａｌ２Ｏ３：酸化物）を複層多重被膜にして用いることができる。ＴｉＮ，ＴｉＡｌＮ，ＴｉＣＮまたはこれらの合金を基盤とした多層コート被膜などのＴｉ合金系のコーティング膜は、高い硬度、低摩擦および強い密着性を有しており、摩耗や傷が生じにくくなる効果がある。  
【００３３】
この中で、ＴｉＮやＴｉＣ／ＴｉＮの多層コート膜は、摩耗や剥離の防止において優れている。また、ＴｉＣ／ＴｉＣＮ／Ａｌ２Ｏ３，ＴｉＣ／Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＮ，ＴｉＣ／ＴｉＣＮ／ＴｉＣ／Ａｌ２Ｏ３などの多層コート膜は、耐摩擦性向上や凝着防止に優れている。性能値の具体例を挙げると、硬度においては、ＴｉＮ膜が２，０００〜２，４００（ＨＶ）、ＴｉＡｌＮ膜が２，３００〜２，８００（ＨＶ）、ＴｉＣＮ膜が３，０００〜３，５００（ＨＶ）であり、摩擦係数としては、ＴｉＮ膜が０．４〜０．４５、ＴｉＣＮ膜が０．１２〜０．１５とＴｉ合金の種類によって性能は異なる。
【００３４】
また、表面硬化処理面２３，２５，２７のコーティング層は、上述したダイアモンドライクカーボン薄膜材やセラミック系被膜材に代えて、浸硫窒化などの表面処理も有効である。
【００３５】
外方部材１２の内周面には、ハブ輪１３の内輪軌道２１に対向する転走面である外輪軌道２８及び内輪１８の内輪軌道２０に対向する転走面である外輪軌道２９が形成されており、また、外方部材１２には、懸架装置取付用フランジ３０が設けられている。そして、複列の内輪軌道２１，２０と複列の外輪軌道２８，２９との間にそれぞれ複数の転動体である玉３１が保持器（不図示）を介して周方向に転動可能に配設されている。懸架装置取付用フランジ３０には、ナックルアーム５３がボルト３２によって固定されている。
【００３６】
そして、外方部材１２の軸方向内側端部と内方部材１１の内輪１８との間、外方部材１２の軸方向外側端部と内方部材１１のハブ輪１３との間、ハブ輪１３の軸方向内側端部と駆動軸５１との間には、シール装置３３，３４，３５が装着されている。
【００３７】
このような車輪用軸受装置１０は、ハブ輪１３の挿通孔１４にエンジン側の駆動軸５１がスプライン結合され、懸架装置取付用フランジ３０にナックルアーム５３がボルト止めされ、ハブ輪１３の車輪取付用フランジ１５にホイール５２及びディスクブレーキロータがボルト止めされて車体に搭載される。そして、駆動軸５１から与えられた回転動力によりハブ輪１３がホイール５２とともに回転されることで車両を走行させる。そして、ハブ輪１３が回転する際に、ハブ輪１３の内輪軌道２１と外方部材１２の外輪軌道２８及び内輪１８の内輪軌道２０と外方部材１２の外輪軌道２９との間で玉３１が回転することで、ハブ輪３１を回転自在に支持する。このとき、内輪１８は、ハブ輪１３の小径段部１７における表面硬化処理面２３，２５，２７によって安定して支持される。
【００３８】
上述した車輪用軸受装置１０によれば、ハブ輪１３の小径段部１７における、内輪１８の外径接触部２２と、内輪１８の端面接触部２４，２６とに、表面硬化処理を施した表面硬化処理面２３，２５，２７が形成されているために、ハブ輪１３の小径段部１７における、内輪１８の外径接触部２２と、内輪１８の端面接触部２４，２６と、の硬度及び耐摩耗性が向上する。これにより、ハブ輪１３に内輪１８を加締める構造においてそれらのはめあい面の摩耗の発生を抑制することで内輪１８支持の安定化を図り、クリープの防止を図ることができる。
【００３９】
また、車輪用軸受装置１０によれば、表面硬化処理面２３，２５，２７がダイアモンドライクカーボン薄膜材であるために、ダイアモンドライクカーボン薄膜の特性によって、耐摩耗性の向上に加えて、硬度、耐摺動性などを向上させることができ、また、コーティング処理温度も２００℃以下と比較的低い温度で行うことができる。
【００４０】
また、車輪用軸受装置１０によれば、表面硬化処理面２３，２５，２７にセラミック系被膜材を用いれば、セラミック系被膜の特性によって、耐摩耗性の向上に加えて、硬度、耐摺動性、耐食性などを向上させることができ、また、改良の目的に応じてセラミック系被膜材を選定することができる。
【００４１】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。例えば、図示した前輪駆動（ＦＷＤ）用、全輪駆動（ＡＷＤ）用に代えて、ハブ輪に駆動軸を結合しないで、後輪駆動（ＲＷＤ）車の前輪用として用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す全体断面図である。
【図２】図１に示した車輪用軸受装置におけるハブと内輪との要部拡大断面図である。
【図３】従来の車輪用軸受装置におけるハブと内輪との拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０              車輪用軸受装置
１１              内方部材
１２              外方部材
１３              ハブ輪（ハブ）
１８              内輪
２０              内輪軌道（転走面）
２１              内輪軌道（転走面）
２２              外径接触部（内輪内径接触部）
２３，２５，２７  表面硬化処理面
２４，２６        端面接触部（内輪端面接触部）
２８              外輪軌道（転走面）
２９              外輪軌道（転走面）
３１              玉（転動体）
【図１】
2007010062.tif 000003
【図２】
2007010062.tif 000004
【図３】
2007010062.tif 000005