(57)【要約】【課題】衝撃荷重が加わった場合でも、この衝撃荷重を支承する外輪軌道面に圧痕が発生するのを防止可能なハブユニット軸受を提供する。【解決手段】外輪３ａとハブ本体５ａは、それぞれ炭素量が０．３〜０．７ｗｔ％である中炭素鋼に鍛造加工を施す事により成形され、各外輪軌道面１４ａ，１５ａと外側内輪軌道面８ａには、それぞれ高周波焼入れ後に焼き戻しを施す事により熱処理硬化層が形成されている。各外輪軌道面１４ａ，１５ａの硬さは、外側内輪軌道面８ａよりも硬く形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に複列の外輪軌道面を有する外輪と、外周面に複列の内輪軌道面を有するハブと、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、を備え、
前記ハブが、外周面の軸方向外端寄り部分に回転側フランジを、外周面の軸方向中間部に外側内輪軌道面を形成したハブ本体と、外周面に内側内輪軌道面を形成した内輪と、を組み合わせて構成されている、ハブユニット軸受であって、
前記外輪軌道面が、前記外側内輪軌道面よりも硬い事を特徴とするハブユニット軸受。
【請求項２】
前記外輪と前記ハブ本体は、それぞれ中炭素鋼に鍛造加工を施す事により成形され、前記外輪の炭素量が、前記ハブ本体の炭素量よりも多い、請求項１に記載したハブユニット軸受。
【請求項３】
前記外輪軌道面と前記外側内輪軌道面には、それぞれ高周波焼入れ後に焼き戻しを施す事により熱処理硬化層が形成されており、前記外輪軌道面の焼き戻し温度が、前記外側内輪軌道面の焼き戻し温度よりも低い、請求項１又は２に記載したハブユニット軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の車輪及びブレーキディスク等の制動用回転部材を、懸架装置に対して回転自在に支持する為に使用する、ハブユニット軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車の車輪及び制動用回転部材を懸架装置に対して回転自在に支持する為に、ハブユニット軸受が使用されている。ハブユニット軸受の従来構造の１例（特許文献１参照）として、図２に示したハブユニット軸受１は、ハブ２と、外輪３と、転動体である複数個の玉４とを備えている。
【０００３】
ハブ２は、ハブ本体５と内輪６とを組み合わせて構成されている。ハブ本体５の外周面には、軸方向外端寄り部分に取付フランジ７が、軸方向中間部に外側内輪軌道面８が、軸方向内端寄り部分に小径段部９が、それぞれ形成されている。ハブ２の中心部には、スプライン孔１０が形成されている。尚、軸方向に関して外とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側を言い、各図の左側となる。反対に、車両の幅方向中央側を、軸方向に関して内と言い、各図の右側となる。
【０００４】
取付フランジ７には、複数本のスタッド１３の基端部が固定されており、取付フランジ７に、ブレーキディスクやブレーキドラム等の制動用回転部材や、車輪を構成するホイールを支持固定できる様にしている。
内輪６の外周面には、内側内輪軌道面１１が形成されている。内輪６は、小径段部９に締り嵌めで外嵌固定されると共に、内輪６の軸方向内端面を、ハブ本体５の軸方向内端部に形成したかしめ部１２により抑え付けられている。
【０００５】
外輪３の内周面には、軸方向に離隔した位置に、外側外輪軌道面１４と内側外輪軌道面１５とが形成されている。外輪３の外周面には、懸架装置を構成するナックル１６に密着した状態で結合固定される固定側フランジ１７が設けられている。
各玉４は、外側内輪軌道面８と外側外輪軌道面１４との間、及び内側内輪軌道面１１と内側外輪軌道面１５との間に、それぞれ転動自在に設けられている。
【０００６】
ハブユニット軸受１を自動車に組み付ける場合には、固定側フランジ１７のフランジ側取付孔１８に軸方向外側から挿通したボルト１９を、ナックル１６に形成したねじ孔２０に螺合する事により、外輪３をナックル１６に結合固定する。さらに、等速ジョイントに結合した駆動軸であるスプライン軸（図示せず）を、スプライン孔１０に係合させる。
【０００７】
ところで、車両が走行する際、ハブユニット軸受１に加わる荷重（回転モーメントに基づく荷重、または衝撃荷重）に基づいて、外輪３の外側外輪軌道面１４及び内側外輪軌道面１５の表層下に、所謂動的せん断応力と静的せん断応力と呼ばれる２種類のせん断応力が発生する。
動的せん断応力は、各外輪軌道面１４、１５の表層部から浅い位置に発生し、絶対値は小さいが繰り返し応力である為、転がり疲れ寿命に影響する。
一方、静的せん断応力は、動的せん断応力の最大値（動的最大せん断応力）が発生する位置よりも深い位置に発生し、絶対値が大きい応力である為、各外輪軌道面１４、１５の表面に圧痕が発生する原因となる事が知られている。
【０００８】
近年、扁平率が低いタイヤの普及により、ハブユニット軸受１には、例えば街路や駐車場の段差をタイヤが乗り越えた際、駐車場の車止めにタイヤが当たった際、またはタイヤが縁石に乗り上げた際等に、ホイールのリム部が直接対象物に当たる事で、衝撃荷重（突き上げ荷重）が入力される事が多くなっている。この為、衝撃荷重に基づいて、軌道面の表層下には静的せん断応力の最大値（静的最大せん断応力）が瞬間的に発生し、圧痕発生の原因となる。この様に、軌道面に圧痕が発生すると異音の原因となるばかりでなく、軌道面に圧痕起点の剥離を発生させる原因となる。
【０００９】
上述した問題を回避する為に、例えば特許文献２には、内輪の肩高さを規制する（高くする）事により、車両の運転中に縁石乗り上げ等で過大なモーメント荷重が入力された場合でも、ボールの接触楕円が肩部に乗り上げて肩部に圧痕が発生するのを防止する、ハブユニット軸受が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１２−２２８９０９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１９６４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、高中速走行時に段差面を乗り越えた場合等では、横力が少なく鉛直方向が主成分となる衝撃荷重が発生する。この場合には、接触角は小さくなる方向に移動（接触楕円が肩部とは反対方向に移動）するので、特許文献２に開示された構造では軌道面の圧痕の発生を必ずしも防止できない。
Ｈｅｒｔｚの弾性接触理論によれば、軌道面の圧痕は、静的最大せん断応力の発生部が降伏して変形する事で発生するので、接触部の面圧が低いほど、または軌道面が硬いほど発生しにくくなる。しかし、Ｈｅｒｔｚの弾性接触理論が、ロックウェル硬さがＨＲＣ５８以上の無限厚さの軌道面を想定した理論であるのに対して、ハブユニット軸受１の外輪３とハブ本体５は、肉薄である上に、高周波熱処理により表面部分のみに熱処理硬層を形成した構造となっている。この為、実際に発生する軌道面の圧痕は、理論値よりも大きくなりやすい。また、同じ炭素量（例えば、０．３〜０．７ｗｔ％）の中炭素鋼に同じ高周波熱処理を施して、外輪３とハブ本体５とを製造した場合、ハブ本体５に比べて肉薄である外輪３は、接触部の面圧が低いにもかかわらず、理論とは逆に、ハブ本体５よりも圧痕が深くなる傾向が見られる。この様に、ハブ本体５と比べて、外輪３の耐圧痕性は十分ではなかった。
【００１２】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、衝撃荷重が加わった場合に、この衝撃荷重を支承する外輪軌道面に圧痕が発生するのを防止可能なハブユニット軸受を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成する為に、本発明のハブユニット軸受は、内周面に複列の外輪軌道面を有する外輪と、外周面に複列の内輪軌道面を有するハブと、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、を備え、前記ハブが、外周面の軸方向外端寄り部分に回転側フランジを、外周面の軸方向中間部に外側内輪軌道面を形成したハブ本体と、外周面に内側内輪軌道面を形成した内輪と、を組み合わせて構成されている。
【００１４】
特に、本発明のハブユニット軸受は、前記外輪軌道面が、前記外側内輪軌道面よりも硬い。
更に、前記外輪と前記ハブ本体は、それぞれ中炭素鋼に鍛造加工を施す事により成形され、前記外輪の炭素量が、前記ハブ本体の炭素量よりも多い。
または、前記外輪軌道面と前記外側内輪軌道面には、それぞれ高周波焼入れ後に焼き戻しを施す事により熱処理硬化層が形成されており、前記外輪軌道面の焼き戻し温度が、前記外側内輪軌道面の焼き戻し温度よりも低い。
【発明の効果】
【００１５】
上述の様な本発明によれば、衝撃荷重（突き上げ荷重）が加わった場合に、この衝撃荷重を支承する外輪軌道面に圧痕が発生する事の防止を図れる。
即ち、本発明のハブユニット軸受では、外輪の素材（中炭素鋼）の炭素量を、ハブ本体の素材（中炭素鋼）の炭素量よりも多くすると共に、外輪軌道面の高周波焼入れ後の焼き戻し温度を、バブ本体の焼き戻し温度よりも低くすることで、熱処理硬化層の硬さに差を付けている。具体的には、外輪軌道面に形成される熱処理硬化層を、ハブ本体の外側内輪軌道面に形成される熱処理硬化層と比べて硬くしている。本構成により、外輪軌道面に圧痕が発生する事を防止して、ハブユニット軸受としての耐圧痕性を向上している。
尚、鍛造加工度の低い外輪の炭素量を増やしても、外輪の加工性が悪化する事は無い。また、ブレーキディスクからの熱の影響が少なく、冷却性がよい外輪の焼き戻し温度を下げても、外輪が熱変形する事は無い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態を示す、ハブユニット軸受の断面図。
【図２】従来構造の例を示す、ハブユニット軸受の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係わるハブユニット軸受１ａを示している。尚、本実施形態の特徴は、ハブユニット軸受１ａを構成する外輪３ａと、ハブ２ａを構成するハブ本体５ａの構成を工夫した点にある。この特徴部分以外の構成は、前述した図２に示したハブユニット軸受１の構成とほぼ同様である。従って、同等部分には同一符号を付し、以下、本実施形態の特徴部分を中心に説明する。
【００１８】
本実施形態のハブユニット軸受１ａは、内周面に複列の外輪軌道面１４ａ，１５ａを有する外輪３ａと、外周面に複列の内輪軌道面８ａ，１１を有するハブ２ａと、各外輪軌道面１４ａ，１５ａと各内輪軌道面８ａ，１１との間に転動自在に設けられた複数個の転動体である玉４とを備えている。
【００１９】
ハブ２ａは、外周面の軸方向中間部に外側内輪軌道面８ａを形成したハブ本体５ａと、外周面に内側内輪軌道面１１を形成した内輪６とを組み合わせて構成されている。ハブ本体５ａは、外周面の軸方向外端寄り部分に回転側フランジ７を有し、軸方向内端寄り部分に形成した小径段部９に内輪６を外嵌固定している。尚、本実施形態は従動輪用のハブユニット軸受である為、図２に示したスプライン孔１０は設けられていない。
【００２０】
内輪６は、使用時に回転曲げ応力が作用しないので、素材としてＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼が使用され、所謂ズブ焼きにより芯部まで熱処理が施されている。軸受鋼には球状セメンタイトが含まれており、ハブユニット軸受１ａに大きな衝撃荷重が負荷された場合、球状セメンタイトの働きにより圧縮応力が分散されるので、内輪６に大きな圧痕が発生する可能性は低い。
【００２１】
ハブ本体５ａは、素材として炭素量が０．３〜０．７ｗｔ％である中炭素鋼で形成されており、外側内輪軌道面８ａを含み、回転側フランジ７の軸方向内側面の根元部分から小径段部９に亘る外周面に、高周波焼入れ後に焼き戻しを施す事によってハブ熱処理硬化層２１が形成されている。
外輪３ａは、ハブ本体５ａと同様に、素材として炭素量が０．３〜０．７ｗｔ％である中炭素鋼で形成されており、外側外輪軌道面１４ａと内側外輪軌道面１５ａを含んだ内周面に、高周波焼入れ後に焼き戻しを施す事によって外輪熱処理硬化層２２が形成されている。
【００２２】
外輪３ａ及びハブ本体５ａの素材として、引張り応力を低下させる球状セメンタイトを持たない中炭素鋼を使用しているので、回転曲げに強く、特に、回転側フランジ７に作用する回転曲げ応力に対して、必要な機械的強度を確保している。一方、球状セメンタイトの働きによる圧縮応力の分散作用がないので、内輪６と比較して、衝撃荷重により軌道面に圧痕が発生しやすい。
【００２３】
本実施形態では、外輪３ａ及びハブ本体５ａの素材として同じ中炭素鋼を用いるのではなく、外輪３ａの素材の炭素量を、ハブ本体５ａの素材の炭素量よりも高くしている。具体的には、外輪３ａの素材として機械構造用炭素鋼であるＳ５５Ｃを使用し、ハブ本体５ａの素材として機械構造用炭素鋼であるＳ５３Ｃを使用している。更に、外輪熱処理硬化層２２の高周波焼入れ後の焼き戻し温度を、ハブ熱処理硬化層２１の高周波焼入れ後の焼き戻し温度よりも低くしている。これにより、各外輪軌道面１４ａ，１５ａの外輪熱処理硬化層２２の硬さを、外側内輪軌道面８ａのハブ熱処理硬化層２１の硬さよりも硬くしている。
また、外輪３ａは、素材の炭素量を高くして、焼き戻し温度を低くしているので、外輪熱処理硬化層２２の外径側に存在する非熱処理硬化部の強度が上昇する為、さらに圧痕の発生を抑制する事ができる。
【００２４】
素材の炭素量が上がると鍛造抵抗が上昇して、鍛造加工の成形性が若干低下するが、外輪３ａは、ハブ本体５ａよりも鍛造加工度が低いので、炭素量を増やしても加工性が大きく落ちる事はない。また、外輪３ａは、ブレーキディスクからの熱の影響が少なく、懸架装置に密着固定されて冷却性もよいので、外輪３ａの焼き戻し温度を下げても、熱変形は起こり難い。
以上の様に、外輪熱処理硬化層２２を、ハブ熱処理硬化層２１よりも硬くすることで、外輪３ａの、ひいてはハブユニット軸受１ａの耐圧痕性を向上させる事ができる。
尚、図１の実施形態は、従動輪用のハブユニット軸受１ａの例を示しているが、本発明は、図２に示した様なスプライン孔１０を設けた駆動輪用のハブユニット軸受にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明のハブユニット軸受は、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為に使用する事ができる。
【符号の説明】
【００２６】
１、１ａ  車輪支持用ハブユニット
２、２ａ  ハブ
３、３ａ  外輪
４  玉
５、５ａ  ハブ本体
６  内輪
７  取付フランジ
８，８ａ  外側内輪軌道
９    小径段部
１０  スプライン孔
１１  内側内輪軌道
１２  かしめ部
１３  スタッド
１４、１４ａ  外側外輪軌道
１５、１５ａ  内側外輪軌道
１６  ナックル
１７  固定側フランジ
１８  フランジ側取付孔
１９  ボルト
２０  ねじ孔
２１  ハブ熱処理硬化層
２２  外輪熱処理硬化層
【図１】
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【図２】
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