(57)【要約】【課題】コストの低減および部品管理の容易化を図るとともに、誤組付けの防止を図りながら、ハブ輪の強度を向上させることにより安全性の高いハブユニット軸受を提供する。【解決手段】車輪取り付け用のフランジ９と、内輪取り付け用の軸部３とを備えてなるハブ輪１と、前記軸部３に組み込まれる複数個の内輪１９ａ，１９ｂと、前記内輪１９ａ，１９ｂの径方向外方にて、前記内輪１９ａ，１９ｂと相対回転可能に配される外輪１３と、前記内輪１９ａ，１９ｂと前記外輪１３との間に組み込まれる複数個の転動体２５と、からなるハブユニット軸受であって、前記ハブ輪１は、ハブ輪１の外周面を構成する材料である中炭素鋼３１よりも展延性の高い低炭素鋼３３からなる芯部５を一体成形して構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪取り付け用のフランジと、内輪取り付け用の軸部とを備えてなるハブ輪と、前記軸部に組み込まれる複数個の内輪と、前記内輪の径方向外方にて、前記内輪と相対回転可能に配される外輪と、前記内輪と前記外輪との間に組み込まれる複数個の転動体と、からなるハブユニット軸受であって、
前記ハブ輪は、前記ハブ輪の外周面を構成する材料よりも展延性の高い材料からなる芯部を一体成形により設けていることを特徴とするハブユニット軸受。
【請求項２】
前記芯部は、低炭素鋼からなることを特徴とする請求項１に記載のハブユニット軸受。
【請求項３】
前記芯部は、棒材から切断加工して成形されたビレットを鍛造加工することによりハブ輪に一体成形されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のハブユニット軸受。
【請求項４】
前記内輪と、前記外輪と、前記転動体とが、内輪回転式の円すいころ軸受を構成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のハブユニット軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の車輪を懸架装置に対して支承するハブユニット軸受であって、ハブ輪の軸端部を加締めることにより、ハブ輪の外周に別体の内輪を軸方向に固定してなるハブユニット軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軸方向外側に車輪取り付け用フランジ（以下、ハブフランジという。）１１０が突設されたハブ輪１００と、前記ハブ輪１００の外周に組み込まれる２個の別体内輪２００，２００と、前記別体内輪２００，２００の径方向外方にて相対回転可能に配される外輪３００と、前記内輪２００，２００と外輪３００との間に組み込まれる複数個の転動体４００からなり、前記ハブ輪１００の軸方向内側の軸端部１０１を加締めて前記内輪２００，２００を軸方向に固定して一体化され、内輪２００が回転するハブユニット軸受が一般に知られている（図４参照。）。
なお、軸方向に関して、本願では車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側（図面左側）を外側、中央寄り（図面右側）を内側という。
【０００３】
この様なハブユニット軸受では、ハブ輪１００のハブフランジ１１０から軌道面に掛けて負荷が掛かるが、一般的なハブ輪の材料では強度不足が生じる虞があることから、ハブ輪１００にあっては、外側列内輪２００ａの外端面２０１が対向する面部、すなわちハブフランジ１１０の根元部１０２から内側列内輪２００ｂの嵌合面１０３に至るまで、高周波熱処理で表面硬化層７００を設けることにより、ハブ輪１００の強度向上を図ろうとしている。
【０００４】
しかし、ハブフランジ根元部１０２の隅Ｒ部１１１は、路面反力による応力が高くなる部位であるとともに、高周波コイルに対して被加熱部が大きくなるので、硬化層が浅くなり強度上の弱点となりやすいという虞を有していた。
特に、軸受部分に円すいころ軸受を採用している場合、内輪の剛性が高いので、前記隅Ｒ部１１１の応力が高まり、クラックが発生しやすいといった課題を有していたものである。
【０００５】
そこで、特許文献１では、外側列内輪２００ａの主面取５００を内側列内輪２００ｂの主面取６００より大きくして隅Ｒ部１１１の強度を向上し、クラックの発生とその伝播を防止して、ハブ輪１００の破損を防止している。
しかし、この結果、２個の別体内輪の互換性がなくなり、それぞれ別個に成形・用意しなければならずコスト高を招く要因となっていたとともに、部品管理も倍に増えてしまう結果、管理コスト・管理煩雑さを招く要因ともなっていた。さらに、軸受組立時の誤組付けに繋がる虞もあり、改良が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７―２１１７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みなされたものであり、その課題とするところは、コストの低減および部品管理の容易化を図るとともに、誤組付けの防止を図りながら、ハブ輪の強度を向上させることにより安全性の高いハブユニット軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を達成するために、第一の本発明は、車輪取り付け用のフランジと、内輪取り付け用の軸部とを備えてなるハブ輪と、前記軸部に組み込まれる複数個の内輪と、前記内輪の径方向外方にて、前記内輪と相対回転可能に配される外輪と、前記内輪と前記外輪との間に組み込まれる複数個の転動体と、からなるハブユニット軸受であって、
前記ハブ輪は、前記ハブ輪の外周面を構成する材料よりも展延性の高い材料からなる芯部を一体成形により設けていることを特徴とするハブユニット軸受としたことである。
【０００９】
第二の本発明は、第一の本発明において、前記芯部は、低炭素鋼からなることを特徴とするハブユニット軸受としたことである。
【００１０】
第三の本発明は、第一の本発明又は第二の本発明において、前記芯部は、棒材から切断加工して成形されたビレットを鍛造加工することによりハブ輪に一体成形されていることを特徴とするハブユニット軸受としたことである。
【００１１】
第四の本発明は、第一の本発明乃至第三の本発明のいずれかにおいて、前記内輪と、前記外輪と、前記転動体とが、内輪回転式の円すいころ軸受を構成することを特徴とするハブユニット軸受としたことである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コストの低減および部品管理の容易化を図るとともに、誤組付けの防止を図りながら、ハブ輪の強度を向上させることにより安全性の高いハブユニット軸受を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明ハブユニット軸受の一実施形態を示す概略縦断面図である。
【図２】本実施形態のハブユニット軸受を構成するハブ輪の概略縦断面図である。
【図３】本実施形態のハブユニット軸受を構成するハブ輪の製造過程の一例を示す概略図である。
【図４】特許文献１に開示のハブユニット軸受を示す概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図に基づいて説明する。
なお、本実施形態は本発明の一実施形態であって何等これに限定解釈されるものではなく、本発明の範囲内で設計変更可能である。
【００１５】
本実施形態は、自動車の車輪を懸架装置に対して支承する本発明ハブユニット軸受の一実施形態で、ハブユニット軸受は、ハブ輪１と内輪回転式の円すいころ軸受１１とにより構成される。
円すいころ軸受１１は、前記ハブ輪１の内輪取付用の軸部３に組み込まれる複数個の内輪１９，１９と、前記内輪１９，１９の外方にて、前記内輪１９，１９と相対回転可能に配される外輪１３と、前記内輪１９，１９と外輪１３との間に組み込まれる複数個の転動体２５とで構成されている。
なお、図中４０は、軸方向外側に備えられ、軸方向外側の外内輪間隙を密封するパックシール等のシール部材の概略を示し、図中５０は、軸方向内側に備えられ、外輪１３の軸方向内端側に内嵌されて、軸受の内端側開口部の全体を密封するカバー部材を示し、これらシール部材４０とカバー部材５０によって軸受内部空間を密閉している。本実施形態では、軸方向内側の別体内輪１９ｂの内端側に外嵌される磁気エンコーダ６０を、カバー部材を介して図示しないセンサで検出するため、カバー部材の材質にはオーステナイト系ステンレス等の非磁性材料を用いている。
【００１６】
ハブ輪１は、軸中央部分に低炭素鋼からなる芯部５を一体成形してなり、軸方向外側には、ホイール・ブレーキディスクが取り付けられる車輪取り付け用フランジ（ハブフランジ）９がハブ輪１の中心軸Ｘ１と直交する方向で外方に向けて突設されるとともに、ハブフランジ９の根元部９ａから連続して軸方向に設けられる内輪取り付け用の円筒状の軸部３を備えて構成されている。
また、本実施形態では、ハブフランジ９の根元部９ａから内側列内輪１９ｂの嵌合面３ａに至るまで、高周波熱処理で表面硬化層１０を設けて構成されている。
【００１７】
ハブ輪１の軸部３には、内輪回転式の円すいころ軸受１１が備えられている。
円すいころ軸受１１は、単一の外輪１３と、前記外輪１３の内径よりも小径の外径を有し、それぞれの端部を突き合せて配設される外側列内輪１９ａ(１９)と内側列内輪１９ｂ(１９)の２個の別体の内輪と、前記外輪１３の内径側に複列で形成されている外輪軌道１７，１７と、前記別体の内輪１９ａ（１９），１９ｂ（１９）のそれぞれの外径側に形成されている内輪軌道２１，２１と、前記外輪軌道１７，１７と内輪軌道２１，２１の間に、保持器２３，２３を介して組み込まれる複数個の転動体（円すいころ）２５で構成されている。
【００１８】
前記外側列内輪１９ａと内側列内輪１９ｂは、ハブ輪１の軸部３の外周に嵌合して配置するとともに、前記ハブ輪１の軸方向内側の軸端部８を加締めることにより、前記外側列内輪１９ａの軸方向外側の端部２７をハブフランジ９の根元部９ａに当接させて軸方向に固定している。
【００１９】
本実施形態の外輪１３は、外周面の所定位置に、ハブユニット軸受を車体側に取り付けるための外輪フランジ１５が、外輪１３の中心軸（ハブ輪の中心軸Ｘ１と同じ）と直交する方向で外方に向けて突設されている。
【００２０】
本実施形態の外側列内輪１９ａと内側列内輪１９ｂは、同一形態の内輪が使用可能である。すなわち、本実施形態によれば、従来のようにそれぞれの内輪の主面取を変える必要性もないため、２個の別体内輪の互換性があり、それぞれ別個に成形・用意する必要性もないため、コスト高を招く虞もない。また部品管理も簡易であるため、管理コスト・管理煩雑さを招く虞もない。さらに、軸受組立時の誤組付けに繋がる虞もない。
【００２１】
ここで本実施形態にて採用されるハブ輪１の一実施形態について詳述する。
本実施形態のハブ輪１は、ビレット３０を熱間鍛造により成形した後、旋削、高周波熱処理を施し、研削して図２に示す最終形状に仕上げられる。
図３は、本実施形態で採用されるハブ輪１の鍛造工程の一例の概略図を示す。
なお、据え込み工程や型鍛造工程は複数回行われることもある。
【００２２】
本実施形態で用いられるビレット３０は、例えばハブ輪材料であるＳ５３ＣやＳ５５Ｃなどの中炭素鋼３１の棒材を切断して円筒状に形成する。そしてそのビレット３０の中央部を所定深さで円筒形状に繰り抜き、そして、その繰り抜き領域に、Ｓ２０ＣやＳ２５Ｃなどの低炭素鋼３３の芯部材料を圧入して構成している。
なお、本実施形態で示す中炭素鋼と低炭素鋼は本発明の一実施形態であってこれに限定解釈されるものではなく本発明の範囲内で設計変更可能である。
【００２３】
そして、このように構成したビレット３０を、熱間鍛造の最終工程終了時まで表面の温度がＡ３変態点以上（例えば８００℃）の温度を保てる様に、加熱して（通常は１１００℃位）熱間鍛造を行う。
【００２４】
低炭素鋼の場合、Ａ３変態点は中炭素鋼より５０〜１００℃程度高くなるが、低炭素鋼３３からなる芯部５は内部にある為冷めにくく、表面と内部では１００℃以上の差がつくため、このビレット３０を用いる場合でも初期の加熱温度を高める必要はなく、加熱による脱炭や、酸化スラッジの発生度合いは通常の中炭素鋼ビレットと変わる事はない。
【００２５】
加熱されたビレット３０は、据え込み工程で潰されて素材径が増加する（図３（ｂ））。
図３では開放型での据え込み形状を示すが、半密閉型で据え込んだり、開放型で据え込み後に半密閉型で再度据え込んだりして、ベル形状へ据え込むことも可能である。
【００２６】
据え込み後の素材は、型鍛造（半密封型鍛造や密封型鍛造を含む）でニアネット（near net）に成形されるが、この時点で、芯部５のフランジ側３３ａ，３３ａは広がり、ハブフランジ９の根元部９ａに深く浸透し、中炭素鋼３１部分と不離の状態となる。
【００２７】
鍛造の完成品は冷却速度を管理された状態で空冷され、所定の硬さの鍛造完成品となる。
鍛造完成品は、冷却後、旋削等の機械加工により形が整えられ、外側列内輪１９ａの端部（外端面）２７の対向面（ハブフランジ根元部９ａ）から内側列内輪１９ｂの嵌合面３ａに至る範囲（被加締め部８を除く軸部３）が高周波熱処理されて表面硬化層１０を形成し、そして研削により所定の最終形状に仕上げられる（図２及び図３（ｃ）の状態）。
【００２８】
この様にして製作したハブ輪１には、ハブフランジ９の根元部９ａに深く浸透した低炭素鋼３３の芯部５が一体成形により設けられることとなり、芯部５と中炭素鋼３１の境界部分は鍛造により密着はするものの、金属組織はつながっていないので、路面反力によりハブ輪１のハブフランジ根元部９ａの隅Ｒ部９ｂにクラックが発生しても境界部分で止まり、クラックがキャビティ側に伝播し、ハブ輪１が直ちに破損することはない。
このハブ輪１を用いてハブユニット軸受を構成することで、安全性の向上したハブユニット軸受を得る事が出来、特に円すいハブユニット軸受において高い効果が得られる。
なお、本実施形態では、上述のとおり、従動輪用のハブユニット軸受を想定しているが、型鍛造或は旋削等の機械加工によりハブ輪を中空に仕上げ、切削工具であるブローチで内径にスプラインを形成すれば駆動輪用のハブ輪とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本実施形態では、従動輪用のハブユニット軸受に適用した場合について説明したが、本発明は、駆動輪用のハブユニット軸受にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ハブ輪
３  内輪取り付け用の軸部
５  芯部
８  軸方向内側の軸端部
９  車輪取り付け用フランジ
１３  外輪
１９ａ  外側列内輪
１９ｂ  内側列内輪
２５  転動体
３１  ハブ輪材料（中炭素鋼）
３３  低炭素鋼
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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