(57)【要約】      （修正有）【課題】ハブを構成するハブ本体の軸方向中間部の外周面からこのハブ本体の回転側フランジの軸方向内側面の基端部に掛けて焼入れ硬化層を形成する際、この回転側フランジに熱処理による変形が生じにくい構造、及びその製造方法を実現する。【解決手段】回転側フランジ１０ａに存在する焼入れ硬化層１７ａの径方向に関する他の部分との境界２１ａを、この回転側フランジ１０ａの段差部２０ａに配置する。又、この回転側フランジ１０ａに存在する前記焼入れ硬化層１７ａの軸方向外端と他の部分との境界を、この回転側フランジ１０ａの薄肉部１８ａの軸方向内側面の軸方向に関する位置Ｘよりも軸方向内側に配置する。【選択図】図１
2013001365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時にも回転しない外輪と、
外周面に複列の内輪軌道を有し、使用時に車輪と共に回転するハブと、
これら両内輪軌道と前記両外輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ、転動自在に設けられた転動体とを備え、
前記ハブは、ハブ本体と内輪とを結合固定して成るものであって、
このうちのハブ本体は、軸方向外端寄り部分の外周面に前記車輪を支持固定する為の回転側フランジを、軸方向中間部外周面に軸方向外側の内輪軌道を、それぞれ直接形成したものであり、前記回転側フランジの軸方向内側面の径方向中間部に全周に亙り、内径側の厚肉部と外径側の薄肉部とを連続させる、段差部を形成しており、
前記内輪は、外周面に軸方向内側の内輪軌道を形成したもので、前記ハブ本体の軸方向内端寄り部分に形成された小径段部に外嵌固定されており、
前記ハブ本体の外周面のうちで、少なくとも前記回転側フランジ寄りの内輪軌道からこの回転側フランジの内径寄り部分に掛けての部分に焼入れ硬化層を設けている車輪支持用ハブユニットに於いて、
前記回転側フランジに存在する前記焼入れ硬化層の径方向外端と他の部分との境界が、前記段差部に存在しており、前記焼入れ硬化層の軸方向外端と他の部分との境界が、前記回転側フランジの薄肉部の軸方向内側面の軸方向に関する位置よりも軸方向内側に存在している事を特徴とする車輪支持用ハブユニット。
【請求項２】
請求項１に記載した車輪支持用ハブユニットを造る為、炭素鋼製の素材に、常温で順次塑性変形させる冷間鍛造を施す工程を有する、車輪支持用ハブユニットの製造方法であって、前記素材に最初の塑性加工を施す以前にこの素材に軟化焼鈍処理を施し、各工程を経て造ったハブ本体に焼入れ硬化層を、高周波焼入れにより形成する事を特徴とする車輪支持用ハブユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、懸架装置に対し車輪を回転自在に支持する為の車輪支持用ハブユニットの改良に関する。具体的には、車輪支持用ハブユニットを構成するハブ本体の軸方向中間部外周面に高周波焼入れを施す際に、このハブ本体の軸方向外端寄り部分の外周面に設けられた回転側フランジに熱処理変形が生じる事を抑制できる構造、及びその製造方法を実現するものである。
【背景技術】
【０００２】
懸架装置に対して車輪を回転自在に支持する為に、例えば図２に示す様な、車輪支持用ハブユニット１が使用されている。この車輪支持用ハブユニット１は、外輪２の内径側にハブ３を、複数個の転動体４、４を介して回転自在に支持している。
【０００３】
このうちの外輪２は、内周面に複列の外輪軌道５、５を、外周面に、この外輪２を前記懸架装置を構成するナックルに結合固定する為の、外向フランジ状の取付部６を、それぞれ設けている。
【０００４】
又、前記ハブ３は、ハブ本体７と内輪８とを組み合わせて成り、外周面に複列の内輪軌道９ａ、９ｂを設けている。
このうちのハブ本体７は、外周面の軸方向外端寄り（軸方向に関して外とは、懸架装置への組み付け状態で幅方向外側を言い、図１、２の左側）部分に、車輪を支持固定する為の回転側フランジ１０を、同じく軸方向内端寄り（軸方向に関して内とは、懸架装置への組み付け状態で幅方向中央側を言い、図１、２の右側）部分に小径段部１１を、それぞれ設けている。又、前記回転側フランジ１０は、この回転側フランジ１０の径方向内端部を、軸方向に関する厚さ寸法（肉厚）が大きい厚肉部１８としている。一方、前記回転側フランジ１０の中間部乃至外端部を、軸方向に関する厚さ寸法が、この厚肉部１８と比べて小さい薄肉部１９としている。そして、この厚肉部１８とこの薄肉部１９とを、前記回転側フランジ１０の軸方向内側面の内径寄り部分に全周に亙り設けた、段差部２０により連続させている。この様にして回転側フランジ１０を含む、前記ハブ本体７の重量増大を抑えつつ、この回転側フランジ１０の基端部（径方向内端部）の強度及び剛性を確保している。
【０００５】
又、前記内輪８は、この小径段部１１に外嵌した状態で、前記ハブ本体７の軸方向内端部を径方向外方に塑性変形させて成るかしめ部１２により、このハブ本体７に対し結合固定している。この様な車輪支持用ハブユニット１の使用時には、前記取付部６を懸架装置に結合固定すると共に、前記回転側フランジ１０に車輪を支持固定する事により、この懸架装置に対してこの車輪を回転自在に支持する。
【０００６】
上述の様な車輪支持用ハブユニット１を構成するハブ本体７を造るのに、材料の歩留向上や機械加工量の削減によるコスト低減等を目的として、冷間鍛造により造る事が考えられている。この様なハブ本体７を冷間鍛造により造る為の方法として、例えば特許文献１に記載された方法が知られている。図３は、この特許文献１に記載された、冷間鍛造により前記ハブ本体７を造る方法の１例を示している。この冷間鍛造による製造方法では、先ず、（Ａ）に示した円柱状の素材１３を用意する。この素材１３には、予め軟化焼鈍処理を施して、常温でも塑性変形し易くしておく。この様な素材１３に前方押し出し加工を施して、（Ｂ）に示す様な、段付の第一中間素材１４を得る。そして、この第一中間素材１４を、フローティングダイを使用した冷間鍛造加工（押し出し加工）により、（Ｃ）に示す様な第二中間素材１５とする。次いでこの第二中間素材１５に、軸方向外側のアンギュラ型の内輪軌道９ａ（図２参照）を設ける為の段差部等を形成する段付加工を施して、（Ｄ）に示す様な第三中間素材１６とする。更に、この第三中間素材１６に側方押し出し加工及び前記内輪軌道９ａを形成する加工を施して、（Ｅ）に示す様なハブ本体７とする。
【０００７】
この様にして造ったハブ本体７の必要箇所には、前記内輪８を結合固定するのに先立って、図２に斜格子で示す様に、焼入れ硬化層１７を形成する。即ち、前記ハブ本体７の外周面のうち、前記小径段部１１から前記内輪軌道９ａを含め、前記回転側フランジ１０の軸方向内側面内径寄り端部迄の部分に、前記焼入れ硬化層１７を形成する。この焼入れ硬化層１７のうち、前記小径段部１１部分は、この小径段部１１に外嵌固定した内輪８から加わる衝撃荷重に拘らず、この小径段部１１が塑性変形する事を防止する為に設ける。又、前記内輪軌道９ａ部分は、各転動体４、４から加わる荷重に拘らず、この内輪軌道９ａの転がり疲れ寿命を確保する為に設ける。又、前記回転側フランジ１０の軸方向内側面内径寄り端部には、車輪からこの回転側フランジ１０に加わるモーメントに拘らず、この回転側フランジ１０の基端部が塑性変形するのを防止する為に設ける。更に、前記小径段部１１と前記内輪軌道９ａとの間部分は、前記モーメント等により前記ハブ本体７の軸方向中間部が塑性変形するのを防止する為に設ける。
【０００８】
ところで、前記焼入れ硬化層１７のうちの、前記回転フランジ部１０に形成された部分と、他の部分（前記冷間鍛造の側方押し出し加工により加工硬化した部分）との境界部分には、前記焼入れ硬化層１７を形成する際の熱により、前記側方押し出し加工により生じた残留応力が開放された部分、並びに、焼鈍により硬度低下が生じた層が存在する事が知られている。この様に残留応力が開放された部分（前記焼入れ硬化層１７を形成された部分と、他の部分との径方向に関する境界２１）が、前記図２に示す様に前記回転フランジ１０の基端部に存在すると、この回転フランジ１０に熱処理変形が生じる可能性がある。
又、この回転側フランジ１０の基端部は、使用時にこの回転側フランジ１０に加わるモーメントを支承する部分であり、高い強度及び剛性を確保する事が要求される。従って、前述した様に硬度低下が生じた部分（前記焼入れ硬化層を形成された部分と、他の部分との径方向に関する境界２１）が、前記図２に示す様に前記回転フランジ１０の基端部に存在すると、この回転フランジ１０の強度及び剛性が不足する可能性がある。
【０００９】
又、高周波焼入れ等の熱硬化処理により前記焼入れ硬化層１７が形成された部分では、所謂マルテンサイト変態による体積膨張を生じる事が知られている。この為、前記焼入れ硬化層１７が、前記図２に示す様に、前記回転フランジ１０の薄肉部１９の軸方向内側面の軸方向に関する位置Ｘよりも外側に存在する（この回転フランジ１０の薄肉部１９と径方向に関して重畳する位置に存在する）と、前記体積膨張の影響が、この回転側フランジ１０の変形として現れ易くなる。尚、前記焼入れ硬化層１７を、前記回転側フランジ１０の軸方向内側面内径寄り端部まで形成せずに、前記ハブ本体７の軸方向中間部外周面のみに形成すれば上述した問題は殆ど生じない。但し、この場合には、前記回転側フランジ１０の基端部の曲げ剛性の確保が難しくなる。又、耐摩耗性確保の為に、前記外輪２の内周面の軸方向外端に設けたシールリング２２を構成するシール部材のシールリップを、前記ハブ本体７の前記焼入れ硬化層１７を形成した軸方向中間部外周面側にのみ摺接する構造とする必要がある。この様な構造では、異物が前記外輪２の内径側に存在する空間の、比較的内側部分にまで入り込む。この為、前記図２に示したシールリング２２の様に、各シールリップが、前記回転側フランジ１０の軸方向内側面内径寄り端部、及び前記ハブ本体７の軸方向中間部外周面と摺接する構造と比べて、シール性能が低下してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−１５２４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、ハブを構成するハブ本体の軸方向中間部の外周面からこのハブ本体の回転側フランジの軸方向内側面内径寄り端部に掛けて焼入れ硬化層を形成する際、この回転側フランジに熱処理による変形が生じにくい構造、及びその製造方法を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の車輪支持用ハブユニットは、外輪と、ハブと、複数個の転動体とを備える。
このうちの、外輪は、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時にも回転しない。
又、前記ハブは、外周面に複列の内輪軌道を有し、使用時に車輪と共に回転するもので、ハブ本体と内輪とを結合固定して成る。このうちのハブ本体は、軸方向外端寄り部分の外周面に前記車輪を支持固定する為の回転側フランジを、軸方向中間部外周面に軸方向外側の内輪軌道を、それぞれ直接形成している。又、この回転側フランジは、この回転側フランジの軸方向内側面の径方向中間部に全周に亙り、内径側の厚肉部と外径側の薄肉部とを連続させる、段差部が形成されている。
又、前記内輪は、外周面に軸方向内側の内輪軌道を形成したもので、前記ハブ本体の軸方向内端寄り部分に形成された小径段部に外嵌固定されている。
更に、前記ハブ本体の外周面のうちで、少なくとも前記回転側フランジ寄りの内輪軌道からこの回転側フランジの内径寄り部分に掛けての部分に焼入れ硬化層を設けている。
【００１３】
特に本発明の車輪支持用ハブユニットに於いては、前記回転側フランジに存在する前記焼入れ硬化層の径方向に関する他の部分（焼入れ硬化せずに生のままの部分）との境界（前記回転側フランジの軸方向内側面に露出している境界）が、前記段差部に存在している。更に、前記回転側フランジの内部に存在する、前記焼入れ硬化層の軸方向外端と他の部分との境界が、前記回転側フランジの薄肉部の軸方向内側面の軸方向に関する位置よりも軸方向内側に存在している。即ち、前記回転側フランジに存在する前記焼入れ硬化層と、この回転側フランジの薄肉部とは、径方向に関して重畳していない。
尚、前記境界とは、前記焼入れ硬化層から前記他の部分に向かうにつれて、硬度が次第に低下してＨＶ５００となる点を言う。
【００１４】
又、請求項２に記載した車輪支持用ハブユニットの製造方法の発明は、上述の様な請求項１に記載した車輪支持用ハブユニットを造る為、炭素鋼製の素材に、常温で順次塑性変形させる冷間鍛造を施す工程を有する。
特に、請求項２に記載した車輪支持用ハブユニットの製造方法では、前記素材に最初の塑性加工を施す以前に、この素材に軟化焼鈍処理を施す。そして、各工程を経て造ったハブ本体に焼入れ硬化層を、高周波焼入れにより形成する。
【発明の効果】
【００１５】
前述の様に構成する本発明によれば、ハブ本体の軸方向中間部外周面に高周波焼入れにより焼入れ硬化層を形成する際に、回転側フランジに熱処理変形が生じる事を抑制すると共に、この回転側フランジの強度及び剛性を高く保つ事ができる。
即ち、本発明の場合には、前記焼入れ硬化層のうちの、前記回転側フランジに形成した部分の径方向外端と、他の部分との境界を、前記段差部に存在させている。この為、前記焼入れ硬化層を形成する際の熱により、冷間鍛造の側方押し出し加工により生じた残留応力が開放される層を、前記段差部に配置できる。言い換えれば、この残留応力が開放される層が、前記回転側フランジのうちで、車輪等を支持固定する為の薄肉部に存在しない。その結果、前記残留応力の開放に基づく熱処理変形の影響を前記段差部により吸収して、前記回転側フランジのうちの薄肉部に、この熱処理変形の影響が及ぶ事を抑えられる。
又、前記焼入れ硬化層を形成した後、この焼入れ硬化層を形成した部分に研削加工を施す際、この研削加工の熱により、前記焼入れ硬化層の残留応力状態に変化が生じた場合でも、この変化の影響を前記段差部で吸収して、前記回転側フランジにこの変形の影響が及ぶ事を抑えられる。
又、前記焼入れ硬化層を形成する際の熱により硬度低下が生じた部分が、前記回転側フランジのうちの薄肉部に存在しない為、この薄肉部の強度及び剛性を高く保つ事ができる。
【００１６】
又、前記焼入れ硬化層のうちの、前記回転側フランジに形成した部分の軸方向外端と他の部分との境界を、この回転側フランジの薄肉部の軸方向内側面の軸方向に関する位置よりも軸方向内側に存在させている。この為、前記焼入れ硬化層を形成する際の熱により、この焼入れ硬化層が形成された部分の体積が膨張した場合でも、この体積膨張の影響が、前記薄肉部に及ぶ事を抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態の１例の車輪支持用ハブユニットのハブを構成するハブ本体を示す断面図。
【図２】従来構造の車輪支持用ハブユニットの構造を示す断面図。
【図３】ハブ本体の製造方法の１例を工程順に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態の１例を示している。本発明の車輪支持用ハブユニットの特徴は、ハブを構成するハブ本体７ａの軸方向中間部の外周面からこのハブ本体７ａの回転側フランジ１０ａの軸方向内側面の基端部に掛けて形成する焼入れ硬化層１７ａと、この回転側フランジ１０ａとの位置関係を工夫した点にある。この特徴部分以外の構造は、前記図２に示した構造を含め、従来から知られている車輪支持用ハブユニットの構造とほぼ同様である。又、前記ハブ本体７ａの製造方法は、前記図３を用いて説明した従来から考えられている製造方法と同様である。この為、従来と同様に構成する部分に就いては、図示並びに説明を、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００１９】
本例の車輪支持用ハブユニットは、前記図２に示した従来構造と同様の基本構造を有している（図２参照）。
又、この車輪支持用ハブユニットを構成するハブ本体７ａは、前記図３を用いて説明した従来から考えられている製造方法と同様に、例えば、Ｓ５０Ｃ〜Ｓ５８Ｃ程度（一般的にはＳ５３Ｃ又はＳ５５Ｃ、ＪＩＳ  Ｇ  ４０５１）の機械構造用炭素鋼製の素材を冷間鍛造により塑性変形させる事により造る。
【００２０】
特に、本例の車輪支持用ハブユニットの場合、前記ハブ本体７ａの軸方向中間部の外周面からこのハブ本体７ａの回転側フランジ１０ａの軸方向内側面の基端部に掛けて形成した焼入れ硬化層１７ａのうちの、この回転側フランジ１０ａに形成した部分の径方向外端と、他の部分、即ち、焼入れ硬化せずに生のままである部分との境界２１ａが、前記回転側フランジ１０ａの軸方向内側面の基端寄り部分に形成した段差部２０ａの軸方向に関するほぼ中央位置に存在している。尚、焼入れ硬化層と、他の部分との境界とは、この焼入れ硬化層からこの他の部分に向かうにつれて、硬度が次第に低下してＨＶ５００となる点を言う。又、前記境界２１ａは、この段差部２０ａのうちの何れの位置に存在させる事もできる。但し、この境界２１ａに存在する、側方押し出し加工{図３（Ｅ）参照｝により生じた残留応力が開放されると共に、焼鈍による硬度低下が生じた層の厚さを考慮して、本例の様に、前記段差部２０ａの軸方向に関するほぼ中央位置に存在させる事が好ましい。
【００２１】
又、前記焼入れ硬化層１７ａのうちの、前記回転側フランジ１０ａに形成した部分の軸方向外端と、他の部分との軸方向に関する境界が、前記回転側フランジ１０ａの薄肉部１９ａの軸方向内側面の軸方向に関する位置Ｘよりも軸方向内側に存在している。即ち、前記焼入れ硬化層１７ａと、前記薄肉部１９ａとは、径方向に関して重畳していない。
尚、本例の場合、前記図２に示すハブ本体７の構造と比べて、前記回転側フランジ１０ａの薄肉部１９ａの軸方向に関する寸法を小さくしている。言い換えれば、前記ハブ本体７の構造と比べて、前記回転側フランジ１０ａの薄肉部１９ａの、この回転側フランジ１０ａの厚肉部１８ａに対する軸方向に関する寸法比を小さくしている。この為、前記ハブ本体７の構造と比べて、より一層の軽量化を図れると共に、前述した側方押し出し加工｛図３（Ｅ）参照｝の際、押圧部材に加える力を小さく抑えられる。
【００２２】
上述の様な焼入れ硬化層１７ａは、高周波焼入れにより形成する。又、この高周波焼入れは、この焼入れ硬化層１７ａのうちの前記回転フランジ１０ａに形成した部分と、他の部分との境界を前述した様に規制する為に、前記焼入れ硬化層１７ａを形成する為の高周波焼入れの為のコイル（高周波加熱コイル）の出力、形状、寸法を考慮しつつ、その設置位置を規制して行う。尚、前記高周波焼入れを行う際、前記ハブ本体７ａの軸方向外側の内径側に設けた凹部２３、或は前記回転側フランジ１７ａの軸方向外側面に冷却水を接触させる等して冷やしながら行えば、前記回転フランジ１０ａに形成した焼入れ硬化層１７ａと他の部分との境界を、前述した様に規制し易い。
【００２３】
前述の様に構成する本例の車輪支持用ハブユニットによれば、前記ハブ本体７ａの軸方向中間部外周面に高周波焼入れにより前記焼入れ硬化層１７ａを形成する際、前記回転側フランジ１０ａに熱処理変形が生じる事を抑制すると共に、この回転側フランジ１０ａの強度及び剛性を高く保つ事ができる。
即ち、本例の場合には、前記焼入れ硬化層１７ａのうちの、前記回転側フランジ１０ａに形成した部分と、他の部分との境界２１ａを、この回転側フランジ１０ａの段差部２０ａに配置している。この為、前記焼入れ硬化層１７ａを形成する際の熱により、冷間鍛造による側方押し出し加工に伴って生じた残留応力が開放される層を、前記回転側フランジ１０ａの段差部２０ａに配置できる。言い換えれば、前記残留応力が開放される層が、前記回転側フランジ１０ａのうちで変形し易い、前記薄肉部１９ａに存在しない。その結果、前記残留応力の開放に基づく熱処理変形の影響を前記段差部２０ａで吸収して、前記回転フランジ１０ａのうちで、車輪等を支持する部分である、前記薄肉部１９ａに前記熱処理変形の影響が及ぶ事を抑えられる。
又、前記焼入れ硬化層１７ａを形成した後、この焼入れ硬化層１７ａを形成した部分に研削加工を施す際、この研削加工の熱により、この焼入れ硬化層１７ａの残留応力状態に変化が生じた場合でも、この変化の影響を前記段差部２０ａで吸収して、前記薄肉部１９ａに、この変化の影響が及ぶ事を抑えられる。
【００２４】
又、前記焼入れ硬化層１７ａを形成する際の熱により硬度低下が生じた部分が、前記薄肉部１９ａに存在しない為、前記回転側フランジ１０ａの基端部の強度及び剛性を高く保つ事ができる。
この様にして前記回転側フランジ１０ａの強度及び剛性を高く保つ事ができれば、前記ハブ本体７ａの軸方向内端部にかしめ部１２（図２参照）を形成する作業を、前記回転側フランジ１０ａの軸方向外側面を、軸方向の荷重を支承する為の支承面等に押し付けた状態で行う事ができる。その結果、前記かしめ部１２を形成する作業を、前記ハブ本体７ａの凹部２３を、前記支承面等に押し付けた状態で行う場合と比べて、前記かしめ部１２を形成する作業を安定して行う事ができる。
【００２５】
更に、前記焼入れ硬化層１７ａのうちの、前記回転側フランジ１０ａに存在する部分の軸方向外端と、他の部分との境界を、この回転側フランジ１０ａの薄肉部１９ａの軸方向内側面の軸方向に関する位置Ｘよりも軸方向内側に存在させている。この為、前記焼入れ硬化層１７ａを形成する際の熱により、この焼入れ硬化層１７ａが形成された部分の体積が膨張した場合でも、この体積膨張の影響が、前記回転側フランジ１０ａのうちの薄肉部１９ａに及ぶ事を抑えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
前述した実施の形態では、ハブ本体を冷間鍛造により成形しているが、このハブ本体を温間鍛造により成形する事もできる。
【符号の説明】
【００２７】
１  車輪支持用ハブユニット
２  外輪
３  ハブ
４  転動体
５  外輪軌道
６  取付部
７、７ａ  ハブ本体
８  内輪
９ａ、９ｂ  内輪軌道
１０、１０ａ  回転側フランジ
１１  小径段部
１２  かしめ部
１３  素材
１４  第一中間素材
１５  第二中間素材
１６  第三中間素材
１７、１７ａ  焼入れ硬化層
１８  厚肉部
１９、１９ａ  薄肉部
２０、２０ａ  段差部
２１、２１ａ  境界
２２  シールリング
２３  凹部
【図１】
2013001365.tif 000003
【図２】
2013001365.tif 000004
【図３】
2013001365.tif 000005