(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブホイールの外周面における車両アウタ側に一体形成される径方向外向きのフランジの外面にディスクブレーキ装置のディスクロータや車輪が取り付けられ、かつ、ハブホイールにおいて前記フランジよりも車両インナ側の外周に複列転がり軸受が、また、ハブホイールに等速ジョイントがそれぞれ取り付けられる車両用ハブユニットであって、
前記複列転がり軸受において、前記等速ジョイントの発生する熱が伝導されることにより昇温する、車両インナ側に位置する列の転動体群の軌道面が焼入れおよび焼き戻しを含む熱処理により硬化されており、前記熱処理の焼き戻し温度を、前記等速ジョイントから発生する熱による昇温時の温度以上で、かつ焼き戻し後の軌道面の硬さが転がり軸受としての耐久性を有するよう、２００〜２３０℃の範囲に設定することにより、前記軌道面の硬さをロックウェル硬さ（ＨＲＣ）６０よりも低くかつ５８以上の範囲に設定した、ことを特徴とする車両用ハブユニット。
【請求項２】
ハブホイールの外周面における車両アウタ側に一体形成される径方向外向きのフランジの外面にディスクブレーキ装置のディスクロータや車輪が取り付けられ、かつ、ハブホイールにおいて前記フランジよりも車両インナ側の外周に複列転がり軸受が、また、ハブホイールに等速ジョイントがそれぞれ取り付けられる車両用ハブユニットであって、
前記複列転がり軸受が、車両インナ側に位置する列の転動体群の軌道面を有する単一の内輪と、車両アウタ側に位置する列の転動体群の軌道面として前記ハブホイールの外周面を利用する構成であり、
前記等速ジョイントの発生する熱が伝導されることにより昇温する前記内輪の軌道面が焼入れおよび焼き戻しを含む熱処理により硬化されており、前記熱処理の焼き戻し温度を、前記等速ジョイントから発生する熱による昇温時の温度以上で、かつ焼き戻し後の軌道面の硬さが転がり軸受としての耐久性を有するよう、２００〜２３０℃の範囲に設定することにより、前記内輪の軌道面のロックウェル硬さ（ＨＲＣ）を６０よりも低くかつ５８以上の範囲に設定した、ことを特徴とする車両用ハブユニット。
【請求項３】
ハブホイールの外周面における車両アウタ側に一体形成される径方向外向きのフランジの外面にディスクブレーキ装置のディスクロータや車輪が取り付けられ、かつ、ハブホイールにおいて前記フランジよりも車両インナ側の外周に複列転がり軸受が、また、ハブホイールに等速ジョイントがそれぞれ取り付けられる車両用ハブユニットであって、
前記複列転がり軸受が、車両アウタ側に位置する列の転動体群の軌道面として前記ハブホイールの外周面を利用するとともに、車両インナ側に位置する列の転動体群の軌道面として前記等速ジョイントにおける外輪の外周面を利用する構成であり、
前記等速ジョイントの発生する熱が伝導されることにより昇温する、前記等速ジョイントにおける外輪の軌道面が焼入れおよび焼き戻しを含む熱処理により硬化されており、前記熱処理の焼き戻し温度を、前記等速ジョイントから発生する熱による昇温時の温度以上で、かつ焼き戻し後の軌道面の硬さが転がり軸受としての耐久性を有するよう、２００〜２３０℃の範囲に設定することにより、前記等速ジョイントにおける外輪の軌道面のロックウェル硬さ（ＨＲＣ）を６０よりも低くかつ５８以上の範囲に設定した、ことを特徴とする車両用ハブユニット。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかの車両用ハブユニットにおいて、
前記複列転がり軸受の転動体が、セラミックスで形成されている、ことを特徴とする車両用ハブユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複列転がり軸受と等速ジョイントを組み込んで駆動輪側に用いられるタイプのハブユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述した駆動輪タイプのハブユニットは、例えば本発明の実施形態で提示した図１や図２のように、ハブホイール１の外周に複列転がり軸受２が、また、ハブホイール１に対して複列転がり軸受２と近接した状態で等速ジョイント３がそれぞれ取り付けられた構成になっている。
【０００３】
なお、図１に示す例では、複列転がり軸受２が、車両インナ側に位置する列の玉２２群の軌道面を有する単一の内輪２５を有していて、車両アウタ側に位置する列の玉２２群の軌道面としてハブホイール１の外周面を利用する構成になっているが、前記両方の軌道面については、耐久性を考慮していずれもロックウェル硬さ（ＨＲＣ）で６０以上に設定している。
【０００４】
上記硬化処理については、焼入れおよび焼き戻しを含む熱処理を行うが、前記焼き戻し温度を１５０〜１８０℃の範囲に設定することにより、ロックウェル硬さ（ＨＲＣ）で６０以上に設定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、複列転がり軸受２の近傍に等速ジョイント３を配設している関係より、複列転がり軸受２の車両インナ側に対して等速ジョイント３から発生する熱が伝導されやすく、複列転がり軸受２の車両インナ側の内輪２５が上述した焼き戻し温度以上になって硬度低下が発生するなど、耐熱性、耐摩耗性、転がり疲労寿命、寸法安定性が低下する結果になっている。
【０００６】
なお、本発明の他の実施形態で提示した図２の構成の場合にも、上記同様の不具合が指摘される。つまり、図２の例では、等速ジョイント３における外輪３１の外周面を複列転がり軸受２の車両インナ側内輪として利用する形態になっている。
【０００７】
このような事情に鑑み、本発明は、等速ジョイントを組み込んだハブユニットにおいて、複列転がり軸受の車両インナ側に配置される転動体群の軌道面や車両インナ側に配置される転動体群の軌道面の熱劣化を防止して、品質安定化を図ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明第１の車両用ハブユニットは、ハブホイールの外周面における車両アウタ側に一体形成される径方向外向きのフランジの外面にディスクブレーキ装置のディスクロータや車輪が取り付けられ、かつ、ハブホイールにおいて前記フランジよりも車両インナ側の外周に複列転がり軸受が、また、ハブホイールに等速ジョイントがそれぞれ取り付けられるもので、前記複列転がり軸受において、前記等速ジョイントの発生する熱が伝導されることにより昇温する、車両インナ側に位置する列の転動体群の軌道面が焼入れおよび焼き戻しを含む熱処理により硬化されており、前記熱処理の焼き戻し温度を、前記等速ジョイントから発生する熱による昇温時の温度以上で、かつ焼き戻し後の軌道面の硬さが転がり軸受としての耐久性を有するよう、２００〜２３０℃の範囲に設定することにより、前記軌道面の硬さをロックウェル硬さ（ＨＲＣ）６０よりも低くかつ５８以上の範囲に設定した、ことを特徴としている。
【０００９】
本発明第２の車両用ハブユニットは、ハブホイールの外周面における車両アウタ側に一体形成される径方向外向きのフランジの外面にディスクブレーキ装置のディスクロータや車輪が取り付けられ、かつ、ハブホイールにおいて前記フランジよりも車両インナ側の外周に複列転がり軸受が、また、ハブホイールに等速ジョイントがそれぞれ取り付けられる車両用ハブユニットであって、
前記複列転がり軸受が、車両インナ側に位置する列の転動体群の軌道面を有する単一の内輪と、車両アウタ側に位置する列の転動体群の軌道面として前記ハブホイールの外周面を利用する構成であり、
前記等速ジョイントの発生する熱が伝導されることにより昇温する前記内輪の軌道面が焼入れおよび焼き戻しを含む熱処理により硬化されており、前記熱処理の焼き戻し温度を、前記等速ジョイントから発生する熱による昇温時の温度以上で、かつ焼き戻し後の軌道面の硬さが転がり軸受としての耐久性を有するよう、２００〜２３０℃の範囲に設定することにより、前記内輪の軌道面のロックウェル硬さ（ＨＲＣ）を６０よりも低くかつ５８以上の範囲に設定した、ことを特徴としている。
【００１１】
本発明第３の車両用ハブユニットは、ハブホイールの外周面における車両アウタ側に一体形成される径方向外向きのフランジの外面にディスクブレーキ装置のディスクロータや車輪が取り付けられ、かつ、ハブホイールにおいて前記フランジよりも車両インナ側の外周に複列転がり軸受が、また、ハブホイールに等速ジョイントがそれぞれ取り付けられるもので、前記複列転がり軸受が、車両アウタ側に位置する列の転動体群の軌道面として前記ハブホイールの外周面を利用するとともに、車両インナ側に位置する列の転動体群の軌道面として前記等速ジョイントにおける外輪の外周面を利用する構成であり、前記等速ジョイントの発生する熱が伝導されることにより昇温する、前記等速ジョイントにおける外輪の軌道面が焼入れおよび焼き戻しを含む熱処理により硬化されており、前記熱処理の焼き戻し温度を、前記等速ジョイントから発生する熱による昇温時の温度以上で、かつ焼き戻し後の軌道面の硬さが転がり軸受としての耐久性を有するよう、２００〜２３０℃の範囲に設定することにより、前記等速ジョイントにおける外輪の軌道面のロックウェル硬さ（ＨＲＣ）を６０よりも低くかつ５８以上の範囲に設定した、ことを特徴としている。
【００１３】
本発明第４の車両用ハブユニットは、上記第１ないし３のいずれかの構成において、前記複列転がり軸受の転動体が、セラミックスで形成されている、ことを特徴としている。
【００１４】
要するに、本発明では、複列転がり軸受において車両インナ側つまり等速ジョイント側に配置される内輪の軌道面、または複列転がり軸受における車両インナ側内輪となる部分の軌道面について、硬化処理時の焼き戻し温度を従来例よりも高く設定して、硬度を適度に設定している。これにより、等速ジョイントから発生する熱が伝導されやすい複列転がり軸受の内輪の軌道面や当該内輪となる部分の軌道面について、耐熱性、耐摩耗性、転がり疲労寿命、寸法安定性が可及的に高められることになる。
【００１５】
なお、第２の構成と第３の構成との相違は、車両用ハブユニットとしての前提構成である。
【００１６】
また、第４の構成のように、複列転がり軸受の転動体をセラミックスとすれば、転動体自身の耐熱性が向上するうえ、複列転がり軸受と等速ジョイントとの間での熱の伝導を遮断できることになり、相乗的な昇温を抑制できるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施形態に係る車両用ハブユニットの断面図である。
【００１９】
図例の車両用ハブユニットは、自動車の駆動輪側に使用されるタイプであって、ハブホイール１と、複列転がり軸受２と、等速ジョイント３とを備えている。
【００２０】
ハブホイール１は、中空構造となっており、その外周面の軸方向中間部には径方向外向きのフランジ１１が形成され、また、中空部内周面の所要領域にはメススプライン（図示省略）が形成され、外周面の内端部寄りには複列転がり軸受２における片方列の玉２２群の軌道面１２が形成された構成となっている。
【００２１】
複列転がり軸受２は、二列の軌道溝を有する単一の外輪２１と、二列で配設される転動体としての複数の玉２２と、二つの冠形保持器２３とから構成されており、本来必要な２つの内輪については、一方は上述したようにハブホイール１の軌道面を利用し、他方の内輪２５のみを備えた構成となっている。
【００２２】
等速ジョイント３は、周知のツェッパタイプ（バーフィールド型）等速ジョイントと呼ばれるものとされ、外輪３１、内輪３２、玉３３および保持器３４などから構成されている。外輪３１は、内輪３２、玉３３および保持器３４などが収納配設される椀形部３５と、この椀形部３５の小径側に一体に連接される軸部３６とから構成されている。
【００２３】
なお、上記ハブホイール１の外周面に複列転がり軸受２が取り付けられ、また、ハブホイール１の内周に対して等速ジョイント３の軸部３６をスプライン嵌合させるとともに、この軸部３６の車両アウタ側軸端にナット３７を螺合することにより、複列転がり軸受２と近接した状態で等速ジョイント３が取り付けられる。
【００２４】
そして、ハブホイール１のフランジ１１に対してディスクブレーキ装置のディスクロータ４および車輪（図示省略）があてがわれて複数のボルト１３により装着される。また、複列転がり軸受２の外輪２１に設けてある径方向外向きのフランジ２４が、車体５などにボルト止めされる。さらに、等速ジョイント３の内輪３２に対してシャフト６がスプライン嵌合されて止め輪３８などで抜け止め固定される。前述のシャフト６の他端側は、図示しない別の等速ジョイントを介して車両のデファレンシャル装置に取り付けられる。なお、７はブレーキパッドである。
【００２５】
このような車両用ハブユニットでは、シャフト６の回転動力が、等速ジョイント３を介してハブホイール１に取り付けられてある車輪（図示省略）に対して伝達される。
【００２６】
ところで、上述したような等速ジョイント３を組み込んだ車両用ハブユニットでは、それの動作に伴う発熱により複列転がり軸受２が温度上昇しやすくなることを考慮し、その熱劣化を防止するように以下で説明するような工夫を施している。
【００２７】
この実施形態では、ハブホイール１の軌道面がロックウェル硬さ（ＨＲＣ）で６０付近に、また、複列転がり軸受２の内輪２５における軌道面がロックウェル硬さ（ＨＲＣ）で前記数値よりも低くかつ５８以上の範囲にそれぞれ設定されている、ことを特徴としている。
【００２８】
ハブホイール１は、下記する高炭素鋼材を母材としたものであり、複列転がり軸受２の内輪２５は、ＪＩＳ規格でのＳＵＪ−２などの軸受鋼を母材としたものであり、ハブホイール１の外周面および内輪２５の軌道面が焼入れおよび焼き戻しを含む熱処理により硬化されている。
【００２９】
なお、前述の高炭素鋼材としては、例えばＪＩＳ規格でのＳＵＪ−２、Ｓ５０Ｃ、Ｓ５３Ｃ、Ｓ５５Ｃや、ＳＡＥ規格での１０５０、１０５３、１０５５、１０６０、５２１００などが挙げられる。
【００３０】
次に、ハブホイール１に対する熱処理については、まず、焼入れ工程において、雰囲気温度を７８０〜９００℃の範囲、好ましくは８３０℃とした状態で、０．５〜３時間行い、焼き戻し工程では、雰囲気温度を１５０〜２００℃の範囲、好ましくは１８０℃とした状態で、２時間行う。これにより、表面硬度は、ＨＲＣ５９〜６１とすることができる。
【００３１】
一方、複列転がり軸受２の内輪２５に対する熱処理については、まず、焼入れ工程において、雰囲気温度を７８０〜９００℃の範囲、好ましくは８３０℃とした状態で、０．５〜３時間行い、焼き戻し工程では、雰囲気温度を２００〜２３０℃の範囲、好ましくは２２０℃とした状態で、２時間行う。これにより、表面硬度は、ＨＲＣ５８〜５９とすることができる。
【００３２】
以上説明した実施形態では、ハブホイール１と内輪２５の軌道面における耐熱性、耐摩耗性、転がり疲労寿命、寸法安定性を向上させるようにしているから、複列転がり軸受２の車両インナ側に対して等速ジョイント３から発生する熱が伝導されることによって、複列転がり軸受２が例えば２００℃以上に昇温しても、複列転がり軸受２の熱劣化を防止して、品質安定化を図ることができる。
【００３３】
図２は本発明の他の実施形態に係る車両用ハブユニットの断面図である。上記実施形態では、ハブホイール１に対して等速ジョイント３の外輪３１における軸部３６を固定するためにナット３７を用いていたが、この実施形態では、等速ジョイント３の外輪３１における軸部３６を中空凹状に形成し、この軸端を径方向外向きに屈曲させてハブホイール１の端面に対してかしめつける形態にしている。
【００３４】
また、この実施形態では、複列転がり軸受２に備える唯一の内輪２５を用いずに等速ジョイント３の外輪３１における椀形部３５の外周面で代用する形態にしている。この変更に合わせて、複列転がり軸受２の車両インナ側に、接触型のシール４０と非接触型のシール５０とを配設している。
【００３５】
接触型のシール４０は、芯金４１に弾性体からなるリップ４２を被着した構成であり、芯金４１が複列転がり軸受２の外輪２１の内周面肩部に対して圧入により嵌合され、リップ４２が等速ジョイント３の外輪３１における椀形部３５の外周面に対して接触されている。
【００３６】
非接触型のシール５０は、コ字形の金環からなり、等速ジョイント３の外輪３１における椀形部３５の外周面に対して圧入により嵌合されていて、当該シール５０の内部空間に対して上記接触型のシール４０の芯金４１において軸方向に延びる環状部４３が微小隙間を介して対向する形態で挿入されている。
【００３７】
このような構成の車両用ハブユニットでは、複列転がり軸受２における一方列の玉２２群の軌道を等速ジョイント３の外輪３１における椀形部３５の外周面としている関係より、等速ジョイント３の外輪３１が熱的な影響をうけやすくなっている。
【００３８】
そこで、この実施形態でも、上記実施形態と同様に、ハブホイール１の軌道面がロックウェル硬さ（ＨＲＣ）で６０付近に、また、等速ジョイント３の外輪３１における椀形部３５の外周面（複列転がり軸受２の内輪軌道となる面）がロックウェル硬さ（ＨＲＣ）で前記数値よりも低くかつ５８以上の範囲にそれぞれ設定されている、ことを特徴としている。この硬度を得るには、上記実施形態と同様の素材や熱処理が施される。
【００３９】
また、この他に、複列転がり軸受２のすべての玉２２を、セラミックスで形成している。このセラミックスとしては、窒化けい素（Ｓｉ3Ｎ4）を主体とし、焼結助剤として、イットリア（Ｙ2Ｏ3）およびアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、その他、適宜、窒化アルミ（ＡｌＮ）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）を用いたセラミックスの他、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）や炭化けい素（ＳｉＣ）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、窒化アルミ（ＡｌＮ）などを添加する。具体的に、例えば窒化けい素（Ｓｉ3Ｎ4）を主体とし、焼結助剤として、イットリア（Ｙ2Ｏ3）を１．５〜５．５ｗｔ％、窒化アルミ（ＡｌＮ）を１〜２ｗｔ％、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を２〜４．５ｗｔ％、酸化チタン（ＴｉＯ2）を０．５〜１．０ｗｔ％の割合で添加したものとすることができる。
【００４０】
このように、ハブホイール１の外周面を複列転がり軸受２の車両アウタ側内輪として利用するとともに、等速ジョイント３における外輪３１の外周面を複列転がり軸受２の車両インナ側内輪として利用する形態では、等速ジョイント３と複列転がり軸受２とが近づいた配置となるために、熱が相互に伝導しやすくなって相乗的に昇温しやすくなるといえるが、上述したようにハブホイール１や椀形部３５の硬度関係を特定すれば、それらの熱劣化が抑制されることになり、複列転がり軸受２の耐熱性、耐摩耗性、転がり疲労寿命、寸法安定性を向上することになる。
【００４１】
また、上述したように複列転がり軸受２の玉２２をセラミックスとしていれば、玉２２自身の耐熱性が向上するうえ、複列転がり軸受２と等速ジョイント３との間での熱の伝導を遮断できることになり、相乗的な昇温を抑制できるようになり、複列転がり軸受２の寿命向上を図るうえでより有利となる。
【００４２】
なお、上記実施形態で示した車両用ハブユニットの細部の構成については、いろいろな変形が可能であるが、それらのすべてに本発明を適用できる。また、図１に示した実施形態においても、複列転がり軸受２の玉２２を上述したセラミックスで形成するようにしてもよい。
【００４３】
また、例えば上記実施形態では、炭素鋼材に普通焼入れ、焼き戻しを施したものを例示しているが、熱処理については誘導加熱焼入れ、焼き戻しを施すようにしてもよい。さらに、ハブホイール１、複列転がり軸受２の内輪２５、等速ジョイント３の外輪３１における椀形部３５について合金鋼（ＳＣｒ４２０Ｈ、ＳＣＭ４２０Ｈ、ＳＮＣＭ２２０Ｈ、ＳＮＣＭ４２０Ｈ、ＳＮＣＭ８１５、ＳＡＥ４３２０、ＳＡＥ５１２０）とし、それに浸炭焼入れ、焼き戻しを施す形態とすることができる。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１ないし４の発明では、複列転がり軸受の車両インナ側に配置される転動体群の軌道面についての耐熱性、耐摩耗性、転がり疲労寿命、寸法安定性を可及的に高めることが可能になるなど、長寿命化を達成できるようになる。
【００４５】
特に、請求項４の発明のように、複列転がり軸受の転動体をセラミックスとすれば、転動体自身の耐熱性が向上するうえ、複列転がり軸受と等速ジョイントとの間での熱の伝導を遮断できることになり、相乗的な昇温を抑制できるようになり、複列転がり軸受の寿命向上を図るうえでより有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用ハブユニットの断面図
【図２】本発明の他の実施形態に係る車両用ハブユニットの断面図
【符号の説明】
１      ハブホイール
１１      ハブホイールのフランジ
２      複列転がり軸受
２２      複列転がり軸受の玉
２５      複列転がり軸受の内輪
３      等速ジョイント
３１      等速ジョイントの外輪
３６      等速ジョイントの外輪における軸部
４      ディスクロータ
５      車体
６      入力軸としてのシャフト
【図１】
0004013462.tif 000002
【図２】
0004013462.tif 000003