(57)【要約】【課題】内輪に作用するフープ応力が３００ＭＰａを超える場合において、腐食環境下での使用による内輪の水素脆化割れの発生を抑制することができる軸受用内輪の取付構造及び車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】内輪７にハブ輪６を挿通させ、ハブ輪６の挿通端部をかしめてハブ輪６に内輪７を取り付ける構造において、内輪７は、３００ＭＰａを超えるフープ応力が作用する状態でハブ輪６に取り付けられ、かつ０．５０質量％以上１．５０質量％以下のクロムを含有する浸炭鋼によって形成されている。【選択図】図１
2013155842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転動体を転動させる内輪を有する転がり軸受を介して車体側にハブ輪を回転可能に支持する車輪用軸受装置において、前記内輪に前記ハブ輪を挿通させ、前記ハブ輪の車体側挿通端部及び車輪側挿通端部のうち車体側挿通端部を前記内輪の車体側端面へかしめることにより、前記ハブ輪に前記内輪を取り付ける構造であって、
前記内輪は、３００ＭＰａを超えるフープ応力が作用する状態で前記ハブ輪に取り付けられ、かつ０．５０質量％以上１．５０質量％以下のクロムを含有する浸炭鋼によって形成されている
軸受用内輪の取付構造。
【請求項２】
請求項１に記載の軸受用内輪の取付構造を用いて構成された車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受用内輪の取付構造及び車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車輪用軸受装置として、中心軸線の回りに回転可能なハブ輪と、このハブ輪を車体側に回転可能に支持する玉軸受とを備えたものがある（例えば特許文献１）。
【０００３】
このような車輪用軸受装置において、ハブ輪に対する玉軸受の取り付けは、図２（ａ）に示すように玉軸受１００（内輪１０１，外輪１０２及び転動体１０３）の内輪１０１にハブ輪１０４を挿通させ、図２（ｂ）に示すようにハブ輪１０４の挿通端部１０４ａを内輪１０１の端面１０１ａへかしめることにより行われる。
【０００４】
ところで、この種の車輪用軸受装置においては、腐食環境下での使用に対する耐食性を得る目的から、例えば３質量％以上１５質量％以下のクロム（Ｃｒ）を含有する合金鋼によって内輪１０１を形成し、内輪１０１に作用するフープ応力σｆを１５０ＭＰａ≦σｆ≦３００ＭＰａに管理することが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１３３７６８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示す車輪用軸受装置によると、内輪１０１に作用するフープ応力が３００ＭＰａを超える場合には、転動体１０３の転動による繰り返しの剪断応力に加えて過大なフープ応力が内輪１０１に作用するため、転がり疲労によって転がり寿命が低下するばかりか、酸化膜の破壊によって錆の生成も促進され、腐食環境下での使用によって内輪１０１がいわゆる水素脆化割れ（水素脆化による内輪割れ）する虞がある。
【０００７】
従って、本発明の目的は、内輪に作用するフープ応力が３００ＭＰａを超える場合において、腐食環境での使用による内輪の水素脆化割れの発生を抑制することができる軸受用内輪の取付構造及び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】
【０００８】
本発明者は、内輪に作用するフープ応力が３００ＭＰａを超える場合において、腐食環境下での使用による内輪の水素脆化割れの発生を抑制することができる軸受用内輪の取付構造及び車輪用軸受装置を得るための検討を開始したが、その過程において次に示す手段を採用すると、上記した所望の効果をもつ軸受用内輪の取付構造及び車輪用軸受装置が得られることを見出した。
【０００９】
（１）本発明は、上記目的を達成するために、転動体を転動させる内輪を有する転がり軸受を介して車体側にハブ輪を回転可能に支持する車輪用軸受装置において、前記内輪に前記ハブ輪を挿通させ、前記ハブ輪の車体側挿通端部及び車輪側挿通端部のうち車体側挿通端部を前記内輪の車体側端面へかしめることにより、前記ハブ輪に前記内輪を取り付ける構造であって、前記内輪は、３００ＭＰａを超えるフープ応力が作用する状態で前記ハブ輪に取り付けられ、かつ０．５０質量％以上１．５０質量％以下のクロムを含有する浸炭鋼によって形成されている軸受用内輪の取付構造。
【００１０】
（２）本発明は、上記目的を達成するために、上記（１）に記載の軸受用内輪の取付構造を用いて構成された車輪用軸受装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、内輪に作用するフープ応力が３００ＭＰａを超える場合において、腐食環境下での使用による内輪の水素脆化割れの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る車輪用軸受装置の全体を説明するために示す断面図。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、軸受用内輪の取付方法を説明するために示す断面図。（ａ）は軸受用内輪の取付前を、また（ｂ）は軸受用内輪の取付後をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[実施の形態]
（車輪用軸受装置の全体構成）
図１は車輪用軸受装置の全体を示す。図１に示すように、車輪用軸受装置１は、例えば駆動輪用軸受装置からなり、中心軸線Ｏの回りに回転可能な内方部材２と、この内方部材２の外周囲に配置された外方部材３と、この外方部材３と内方部材２との間に介在する複列の転動体４，５とを備え、車体（図示せず）と車輪（図示せず）との間に配置されている。そして、車輪用軸受装置１は、内輪７（後述），外方部材３及び転動体４，５を有する転がり軸受（円すいころ軸受）を介して車体（車両インナ）側にハブ輪６を回転可能に支持するように構成されている。円すいころ軸受は、後述するパルサーリング９，ＡＢＳセンサ１０，ころ保持器１１・１３及びシール部材１２・１４等と共に軸受アッシー（図示せず）を構成する。
【００１４】
（内方部材２の構成）
内方部材２は、ハブ輪６及び内輪７からなり、中心軸線Ｏ上に回転可能に配置されている。
【００１５】
ハブ輪６は、各外径が互いに異なる大小２つの胴部６ａ，６ｂ（大径の胴部６ａ，小径の胴部６ｂ）を有し、ドライブシャフト（図示せず）に等速自在継手（図示せず）等を介してトルク伝達可能に連結され、かつナット止めされ、全体が例えば中炭素鋼からなる円筒状の成形体によって形成されている。ハブ輪６には、中心軸線Ｏに沿って両方向に開口する貫通孔６ｃが設けられている。貫通孔６ｃの内周部には、等速自在継手のステム（図示せず）を連結するためのセレーション（図示せず）が形成されている。
【００１６】
大径の胴部６ａは、ハブ輪６の車輪側（図１の左側）に配置されている。大径の胴部６ａには、その外周面に車輪側で突出し、車輪（図示せず）を取り付けるための円環状の車輪取付用フランジ６０ａが一体に設けられている。車輪取付用フランジ６０ａには、円周方向に並列し、かつハブボルト８を挿通させる複数のボルト挿通孔６００ａ（１個のみ図示）が設けられている。
【００１７】
小径の胴部６ｂは、径方向に開口する円環状の凹部６０ｂを外周面に有し、ハブ輪６の車体側（図１の右側）に配置されている。そして、小径の胴部６ｂは、内輪７を挿通し、これら両挿通端部（図１において、右側の車体側挿通端部及び左側の車輪側挿通端部）のうち車体側挿通端部を内輪７（第２の内輪部材７１）の車体側端面７１ｂへかしめて（塑性変形させて）かしめ部６２ｂを形成することにより、凹部６０ｂに内輪７を取り付けるように構成されている。
【００１８】
一方、内輪７は、第１の内輪部材７０及び第２の内輪部材７１からなり、中心軸線Ｏ方向に互いに並列して配置され、かつハブ輪６の凹部６０ｂ内に３００ＭＰａを超えるフープ応力σｆ（σｆ≧３００ＭＰａ）が作用する状態で取り付けられ、全体がクロム（Ｃｒ）を含有する浸炭鋼からなる円筒状の成形体によって形成されている。Ｃｒの含有量は、０．５０質量％以上１．５０質量％以下に設定されている。これにより、内輪７において、疲労強度（転動体１０３による転がり強度）が高められるとともに、耐食性が得られる。また、内輪７は、３００ＭＰａを超えるフープ応力σｆが作用する状態でハブ輪６に取り付けられているため、ハブ輪６に対する取り付けが強固に行われる。
【００１９】
第１の内輪部材７０は、複列の転動体４，５の車輪側列の転動体４を転動させる第１の内側軌道面７０ａ、及びこの第１の内側軌道面７０ａに仕切部７０ｂを介して並列するリング取付面７０ｃを有し、内輪７の車輪側に中心軸線Ｏに沿って配置されている。
【００２０】
第１の内側軌道面７０ａは、第１の内輪部材７０の車輪側に配置されている。また、第１の内側軌道面７０ａは、第１の内輪部材７０の外周部に円環状の凹溝７０ｄを形成することにより、その溝底に設けられている。第１の内側軌道面７０ａの外径は、車体側から車輪側に向かって漸次大きくなる寸法に設定されている。
【００２１】
仕切部７０ｂは、第１の内輪部材７０の軸線方向略中央部に配置されている。また、仕切部７０ｂは、第１の内側軌道面７０ａの最小外径及びリング取付面７０ｃの外径よりも大きい外径をもつ略均一な円筒状の胴部によって形成されている。
【００２２】
リング取付面７０ｃは、第１の内輪部材７０の車体側に配置されている。リング取付面７０ｃには、円周方向に沿って凹部及び凸部（共に図示せず）を交互に形成してなる回転速度検出用リングとしてのパルサーリング９が圧入して取り付けられている。パルサーリング９としては、例えばフェライト系のステンレス鋼粉を用いた焼結金属が用いられる。
【００２３】
第２の内輪部材７１は、第１の内側軌道面７０ａにリング取付面７０ｃを介して並列し、かつ複列の転動体４，５のうち車体側列の転動体５を転動させる第２の内側軌道面７１ａを有し、第１の内輪部材７０の車体側に中心軸線Ｏに沿って配置されている。
【００２４】
第２の内側軌道面７１ａは、第２の内輪部材７１の軸線方向略中央部に配置されている。また、第２の内側軌道面７１ａは、第２の内輪部材７１の外周部に円環状の凹溝７１ｄを形成することにより、その溝底に設けられている。第２の内側軌道面７１ａの外径は、車輪側から車体側に向かって漸次大きくなる寸法に設定されている。
【００２５】
（外方部材３の構成）
外方部材３は、複列の転動体４，５をそれぞれ転動させる外側軌道面３ａ，３ｂを有し、車体側に懸架装置（図示せず）の構成部品としてのナックル（図示せず）を介して取り付けられ、全体が中心軸線Ｏの両方向に開口する例えば中炭素鋼からなる円筒状の成形体によって形成されている。そして、外方部材３は、車輪用軸受装置１の外輪として機能するように構成されている。
【００２６】
外方部材３には、その内外周面に開口し、かつＡＢＳ（Anti-Lock Brake System）センサ１０を取り付けるためのセンサ取付孔３ｃが設けられている。ＡＢＳセンサ１０は、その検出部がパルサーリング９の外周面に対応する位置に配置され、パルサーリング９と共に車軸の回転速度を検出するように構成されている。ＡＢＳセンサ１０としては、例えばホール素子や磁気抵抗素子など磁気検出素子が用いられる。
【００２７】
（複列の転動体４，５の構成）
車輪側列の転動体４は、円すいころからなり、第１の内輪部材７０における第１の内側軌道面７０ａと外方部材３の外側軌道面３ａとの間に介在して配置され、かつころ保持器１１によって転動可能に保持されている。転動体４の車輪側には、第１の内輪部材７０の外周面と外方部材３の内周面との間に介在する車輪側のシール部材１２が配置されている。
【００２８】
車体側列の転動体５は、円すいころからなり、第２の内輪部材７１の第２の内側軌道面７１ａと外方部材３の外側軌道面３ｂとの間に介在して配置され、かつころ保持器１３（図示せず）によって転動可能に保持されている。転動体５の車体側には、第２の内輪部材７１の外周面と外方部材３の内周面との間に介在する車体側のシール部材１４が配置されている。
【００２９】
（車輪用軸受装置１における内輪７の取付方法）
本実施の形態に示す車輪用軸受装置１のハブ輪６に対する内輪７の取り付けは、次に示すようにして行われる。すなわち、予め組み立てられた軸受アッシー（パルサーリング９，ＡＢＳセンサ１０，ころ保持器１１・１３及びシール部材１２・１４等からなる組立体）の内輪７に素材としてのハブ輪６を挿通させ、このハブ輪６の車体側挿通端部及び車輪側挿通端部のうち車体側挿通端部を第２の内輪部材７１の車体側端面７１ｂにかしめる。この際、ハブ輪６のかしめは、３００ＭＰａを超えるフープ応力σｆを内輪７に発生させた状態で行われる。
【００３０】
このようにして、ハブ輪６の車体側挿通端部がかしめられると、ハブ輪６にかしめ部６２ｂが形成され、ハブ輪６に対して内輪７が強固に取り付けられる。
【００３１】
このように構成された車輪用軸受装置１においては、内輪７が浸炭鋼によって形成されているため、例えば軸受鋼に比べて表面に圧縮残留応力を有し、疲労強度が向上する。
【００３２】
また、内輪７のクロム含有量が０．５０質量％以上１．５０質量％以下に設定されているため、内輪７が耐食性を有し、腐食環境下での使用によっても錆の生成が促進されない。なお、内輪７の材料としての浸炭鋼において、クロム含有量が０．５０質量％未満である場合には腐食抑制効果が不十分であり、一方クロム含有量が１．５０質量％よりも大きい場合には内輪７の加工性及び表面硬さが低下する。
【００３３】
そして、ハブ輪６に対する内輪７の取付時（ハブ輪６のかしめ時）に内輪７に作用するフープ応力σｆが３００ＭＰａを超えても、疲労強度の向上によって転がり寿命が低下せず、また車輪用軸受装置１の腐食環境下での使用によっても内輪７が腐食されない。
【００３４】
従って、本実施の形態においては、ハブ輪６に対する内輪７の取付時に内輪７に作用するフープ応力σｆが３００ＭＰａを超える場合においても内輪７の水素脆化割れの発生を抑制することができる。
【００３５】
このことは、各材料が互いに異なる複数種の内輪７を用意し、これら各種内輪７のハブ輪６に対する取付時にそれぞれフープ応力σｆが３００ＭＰａを含む種々の大きさとなるようにかしめ力を調整して得られた複数種の車輪用軸受装置１を腐食環境下で使用して実施する幾多の実験によって確認されている。
【００３６】
これより、内輪７に浸炭鋼（０．５０質量％以上１．５０質量％以下のクロム含有量）を用いた場合の限界フープ応力（車輪用軸受装置１の腐食環境下での使用によって内輪７に水素脆化割れが生じない上限のフープ応力）は、内輪７に他の材料（例えば軸受鋼）を用いた場合の限界フープ応力よりも高いことが知得された。
【００３７】
[実施の形態の効果]
以上説明した実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。
【００３８】
ハブ輪６に対する内輪７の取付時にハブ輪６から作用するフープ応力σｆが３００ＭＰａを超えても、疲労強度の向上によって転がり寿命が低下せず、また車輪用軸受装置１の腐食環境下での使用によっても内輪７が腐食されないため、内輪７に作用するフープ応力σｆが３００ＭＰａを超える場合においても内輪７の水素脆化割れの発生を抑制することができる。
【００３９】
以上、本発明の軸受用内輪の取付構造及び車輪用軸受装置を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。
【００４０】
（１）上記実施の形態では、転がり軸受が転動体４，５を円すいころとする円すいころ軸受である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば転動体を円筒ローラとする他のころ軸受でもよく、また転動体をボール（玉）とする玉軸受からなる転がり軸受であってもよい。
【００４１】
（２）上記実施の形態では、駆動輪用軸受装置に適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、従動輪用軸受装置にも上記実施の形態と同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１…車輪用軸受装置、２…内方部材、３…外方部材、３ａ，３ｂ…外側軌道面、３ｃ…センサ取付孔、４，５…転動体、６…ハブ輪、６ａ…大径の胴部、６０ａ…車輪取付用フランジ、６００ａ…ボルト挿通孔、６ｂ…小径の胴部、６０ｂ…凹部、６２ｂ…かしめ部、６ｃ…貫通孔、７…内輪、７０…第１の内輪部材、７０ａ…第１の内側軌道面、７０ｂ…仕切部、７０ｃ…リング取付面、７０ｄ…凹溝、７１…第２の内輪部材、７１ａ…第２の内側軌道面、７１ｂ…車体側端面、７１ｄ…凹溝、８…ハブボルト、９…パルサーリング、１０…ＡＢＳセンサ、１１…ころ保持器、１２…シール部材、１３…ころ保持器、１４…シール部材
【図１】
2013155842.tif 000003
【図２】
2013155842.tif 000004