JP2009216231A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼製の軸受と軽合金製のナックルとの組み合せによってナックルに電食が発生するのを防止すると共に、処理工程の簡略化と処理時間の短縮化を図って低コスト化を実現させた車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】外周に軽合金製のナックル１０に取り付けられるための車体取付フランジ２ｂを一体に有する外方部材２を備え、このナックル１０に内嵌されて車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置において、外方部材２の車体取付フランジ２ｂからインナー側に軸方向に延びる外周面１１と、車体取付フランジ２ｂのインナー側の側面１２およびその外周面１３に、着色用染料が混入されたアクリル系合成樹脂の紫外線硬化塗料からなる絶縁皮膜Ｚが形成されているので、ナックル１０に電食が発生するのを防止すると共に、絶縁皮膜Ｚの処理工程の簡略化と処理時間の短縮化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、懸架装置を構成するナックルがアルミ合金等の軽合金からなり、このナックルに嵌合される外方部材との間に生じる電位差によって電食を起こすのを防止した車輪用軸受装置に関するものである。

自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支承する車輪用軸受装置において、最近、車両の軽量化を狙って、懸架装置を構成するナックル（図示せず）にアルミ合金やマグネシウム合金等の軽合金が使用される場合が増えてきている。一方、ナックルに嵌合される軸受は、所望の強度および転がり疲労寿命を確保するため、軸受鋼や浸炭鋼、あるいは高炭素鋼等で形成されている。このナックルを従来の鋼製からアルミ合金製のものに変更することによりバネ下重量の大幅な軽減ができるが、これには厄介な問題が内在している。すなわち、軸受とナックルが、お互い接触させた状態で２種の金属が腐食環境にさらされた場合、電位差の低い方の金属（この場合、アルミ合金製のナックル）はアノード（陽極）となって早期に腐食を起こす。こうした異種金属の組み合せによる腐食、所謂、ガルバニック腐食によって、ナックルは早期に電食を起こし、耐久性が著しく低下する。

こうした問題を解決したものとして、図４に示す車輪用軸受装置が知られている。この車輪用軸受装置は、ハブ輪５１と、このハブ輪５１に圧入され、ナックル５２に対してハブ輪５１を回転自在に支承する車輪用軸受５３とを主たる構成としている。ハブ輪５１は、アウター側の端部に車輪ＷおよびブレーキロータＢを取り付けるための車輪取付フランジ５４と、この車輪取付フランジ５４から軸方向に延びる円筒状の小径段部５５が形成されている。車輪取付フランジ５４には車輪ＷおよびブレーキロータＢを締結するハブボルト５４ａが周方向等配に植設されている。また、ハブ輪５１の内周面にはトルク伝達用のセレーション５６が形成されると共に、小径段部５５の外周面には車輪用軸受５３が圧入されている。

車輪用軸受５３は、等速自在継手５７を構成する外側継手部材５８の肩部５９とハブ輪５１とで挟持された状態で固定されている。外側継手部材５８は、肩部５９から軸方向に延びるステム部６０が一体に形成され、このステム部６０の外周には、ハブ輪５１のセレーション５６に係合するセレーション６０ａとねじ部６０ｂが形成されている。そして、このねじ部６０ｂに固定ナット６１が所定の締付トルクで締結され、ハブ輪５１と外側継手部材５８が着脱可能に連結されると共に、エンジンからのトルクが図示しないドライブシャフトおよび等速自在継手５７、およびこのステム部６０のセレーション６０ａを介してハブ輪５１に伝達される。

車輪用軸受５３は、外周にアルミ合金製のナックル５２に固定される車体取付フランジ６２ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面６２ａ、６２ａが形成された外方部材６２と、外周に複列の外側転走面６２ａ、６２ａに対向する内側転走面５１ａ、６３ａが形成されたハブ輪５１と内輪６３とからなる内方部材６５と、これらの両転走面６２ａ、５１ａおよび６２ａ、６３ａ間に転動自在に収容された複列のボール６４、６４とを備えている。

ナックル５２との接触面となる外方部材６２の外径面部分および車体取付フランジ６２ｂの側面に、６価クロムフリークロメイトからなる電食防止皮膜６６が形成されている。この電食防止皮膜６６により、電食の発生が抑制され、かつ環境に対する有害物質を含まない表面処理からなる車輪用軸受５３を提供することができる。
特開２００５−１８０４８２号公報

然しながら、こうした従来の車輪用軸受装置は、電食の発生が抑制され、かつ表面処理自体が環境に対する有害物質を含まないという特徴を備えているが、電食防止皮膜６６を形成するための工程、すなわち、６価クロムフリークロメイトからなるメッキ処理は処理工程が多く、また、処理時間も長いことからコスト高騰を招くという問題を抱えていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、鋼製の軸受と軽合金製のナックルとの組み合せによってナックルに電食が発生するのを防止すると共に、処理工程の簡略化と処理時間の短縮化を図って低コスト化を実現させた車輪用軸受装置を提供することを目的としている。

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、軽合金製のナックルに内嵌され、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周にこの車輪取付フランジから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材間に転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材の少なくとも前記ナックルと当接する外表面に紫外線硬化塗料からなる絶縁皮膜が形成されている。

このように、軽合金製のナックルに内嵌され、車輪を回転自在に支承する第１乃至第４世代構造の車輪用軸受装置において、外方部材の少なくともナックルと当接する外表面に紫外線硬化塗料からなる絶縁皮膜が形成されているので、鋼製の外方部材と軽合金製のナックルとの組み合せによってナックルに電食が発生するのを防止すると共に、処理工程の簡略化と処理時間の短縮化を図って低コスト化を実現させた車輪用軸受装置を提供することができる。

また、請求項２の発明のように、前記外方部材の外周に前記ナックルに取り付けられるための車体取付フランジが一体に形成され、この車体取付フランジの外周面に前記絶縁皮膜が形成されていれば、確実にナックルの電食発生を防止することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記紫外線硬化塗料がアクリル系の合成樹脂でも良い。

また、請求項４に記載の発明のように、前記紫外線硬化塗料が真空蒸着用紫外線硬化塗料であれば密着性を向上させることができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記紫外線硬化塗料がプライマーで下塗りした後に塗布されていれば、防錆力を備えると共に、さらに密着性を向上させることができる。

また、請求項６に記載の発明のように、前記紫外線硬化塗料に着色用の染料や顔料が混入されていれば、塗布ムラや塗布範囲を目視によって検査・管理することができ、作業性を向上させると共に、品質精度や信頼性を向上させることができる。

本発明に係る車輪用軸受装置は、軽合金製のナックルに内嵌され、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周にこの車輪取付フランジから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材間に転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材の少なくとも前記ナックルと当接する外表面に紫外線硬化塗料からなる絶縁皮膜が形成されているので、鋼製の外方部材と軽合金製のナックルとの組み合せによってナックルに電食が発生するのを防止すると共に、処理工程の簡略化と処理時間の短縮化を図って低コスト化を実現させた車輪用軸受装置を提供することができる。

外周に軽合金製のナックルに取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材間に転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材のインナー側の前記ナックルとの当接面と、前記車体取付フランジのインナー側の側面およびその外周面に、着色用染料が混入されたアクリル系合成樹脂の紫外線硬化塗料からなる絶縁皮膜が形成されている。

以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側（図１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。

車輪用軸受は、前述した従来と同様、図示しないが、等速自在継手を構成する外側継手部材の肩部とハブ輪４とで挟持された状態で固定され、外側継手部材が着脱可能に連結されると共に、エンジンからのトルクがドライブシャフトおよび等速自在継手を介してハブ輪４に伝達される。この車輪用軸受装置は第３世代と呼称される駆動輪用であって、内方部材１と外方部材２、および両部材１、２間に転動自在に収容された複列の転動体（ボール）３、３を備えている。内方部材１は、ハブ輪４と、このハブ輪４に固定された内輪５とからなる。

ハブ輪４は、アウター側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ６を一体に有し、外周に一方（アウター側）の内側転走面４ａと、この内側転走面４ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部４ｂが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）４ｃが形成されている。車輪取付フランジ６にはハブボルト６ａが周方向等配に植設されている。内輪５は、外周に他方（インナー側）の内側転走面５ａが形成され、ハブ輪４の小径段部４ｂに所定のシメシロを介して圧入固定されている。

ハブ輪４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面４ａをはじめ、車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｂから小径段部４ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。これにより、車輪取付フランジ６に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有し、内輪５の嵌合部となる小径段部４ｂの耐フレッティング性が向上する。なお、内輪５および転動体３はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

外方部材２は、外周にアルミ合金製のナックル１０に取り付けられるための車体取付フランジ２ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面２ａ、２ａが一体に形成されている。そして、内方部材１と外方部材２の両転走面間に複列の転動体３、３が収容され、保持器７、７によって転動自在に保持されている。

この外方部材２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面２ａ、２ａが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。また、外方部材２と内方部材１との間に形成される環状空間の開口部にはシール８、９が装着され、軸受内部に封入されたグリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。なお、ここでは、転動体３をボールとした複列アンギュラ玉軸受を例示したが、これに限らず転動体に円すいころを使用した複列円すいころ軸受であっても良い。

ここで、アルミ合金等の軽合金製のナックル１０に取り付けられる外方部材２は、少なくともナックル１０に当接する外周面１１、すなわち、車体取付フランジ２ｂからインナー側に軸方向に延びる外周面１１と、車体取付フランジ２ｂのインナー側の側面１２およびその外周面１３に紫外線（ＵＶ）硬化塗料からなる絶縁皮膜Ｚ（図中クロスハッチングにて示す）が形成されている。これにより、鋼製の外方部材２と軽合金製のナックル１０との組み合せによってナックル１０に電食が発生するのを防止することができる。

この絶縁皮膜Ｚは以下に説明する手順によって形成されている。すなわち、外方部材２の所定の部位に紫外線硬化塗料が塗布され、これに紫外線を照射して瞬時に塗膜を硬化させる。紫外線硬化塗料は、重合性二重結合を有するアクリル系オリゴマー、モノマー、光重合開始剤、染料や顔料、消泡剤、レベリング剤等の添加剤からなる樹脂系塗料で、紫外線を照射することによって光化学反応を起し、秒単位で硬化するものである。

この紫外線硬化塗料は紫外線を照射しない限り硬化しないため、塗料の保存状態で揮発することがなく、また、照射前であれば、塗布ミスの修理や修復が可能となって、実質的に不良率をゼロに抑えることができる。紫外線硬化に使用する光源は、波長が１００〜４００ｎｍ（ナノメータ）、好ましくは、２００〜４００ｎｍの範囲にある紫外線で、高圧水銀ランプやメタルハイランドランプ等から得られる、なお、これらの光源は使用する塗料等により使い分けることができる。

このようにして形成された絶縁皮膜Ｚは、紫外線を照射することによって完了するため製品温度の上昇がなく、したがって、製品への熱影響がなく、また、瞬時に硬化するため、生産工程における後工程への影響もない。紫外線硬化塗料は、略透明であるが、これに着色用の染料や顔料を混入させることにより、塗布ムラや塗布範囲を目視によって検査・管理することができ、作業性を向上させると共に、品質精度や信頼性を向上させることができる。また、真空蒸着用紫外線硬化塗料を使用することにより、密着性を向上させることができるが、防錆力を備えた下塗塗料であるプライマーを使用することにより、さらに密着性を向上させることができる。

この絶縁皮膜Ｚを形成する工程は、脱脂→塗布（浸漬、スプレー吹き付け、刷毛塗り等）、→塗料中の有機分を取り除くセッティング（例えば、４０℃で３〜５分程度放置）→紫外線照射（例えば、１０秒程度）、そして常温放置で常温に下がれば硬化が完了するため、ナックル１０と外方部材２との間で良好な絶縁性が得られると共に、従来のメッキ処理に比べて工程を簡略化することができ、また、処理時間も短縮することができるので、低コスト化を実現させた車輪用軸受装置を提供することができる。

図２は、本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。なお、本実施形態は、前述した第１の実施形態と基本的には軸受の構成が異なるのみで、その他前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同一機能を有する部品や部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

この車輪用軸受装置は第２世代と呼称される駆動輪用であって、ハブ輪１４と、このハブ輪１４に圧入固定された車輪用軸受１５とからなる。車輪用軸受１５は、外方部材２と、一対の内輪５、５、および両部材２、５間に転動自在に収容された複列の転動体３、３を備えている。また、外方部材２と内輪５との間に形成される環状空間の開口部にはシール９、９が装着され、軸受内部に封入されたグリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。

ハブ輪１４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、アウター側の端部に車輪取付フランジ６を一体に有し、この車輪取付フランジ６から軸方向に延びる円筒状の小径段部４ｂが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション４ｃが形成されている。そして、車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｂから小径段部４ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

本実施形態において、外方部材２は、ナックル（図示せず）に当接する外周面、すなわち、車体取付フランジ２ｂからインナー側に軸方向に延びる外周面１１とインナー側の側面１２およびその外周面１３に紫外線硬化塗料からなる絶縁皮膜Ｚ（図中クロスハッチングにて示す）が形成されている。これにより、鋼製の外方部材２と軽合金製のナックルとの組み合せによってナックルに電食が発生するのを防止することができる。

図３は、本発明に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。なお、本実施形態は、前述した第１の実施形態と基本的には軸受の構成が異なるのみで、その他前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同一機能を有する部品や部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

この車輪用軸受装置は第１世代と呼称される駆動輪用であって、ハブ輪１４と、このハブ輪１４に圧入固定された車輪用軸受１６とからなる。車輪用軸受１６は、内周に複列の外側転走面２ａ、２ａが一体に形成された円筒状の外方部材１７と、一対の内輪５、５、および両部材１７、５間に転動自在に収容された複列の転動体３、３を備えている。外方部材１７はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

本実施形態において、外方部材１７は、ナックル（図示せず）に当接する外周面１７ａをはじめ、両端面１７ｂ、１７ｂに紫外線硬化塗料からなる絶縁皮膜Ｚ（図中クロスハッチングにて示す）が形成されている。これにより、鋼製の外方部材１７と軽合金製のナックルとの組み合せによってナックルに電食が発生するのを防止することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明に係る車輪用軸受装置は、アルミ合金等の軽合金からなるナックルに支持固定される第１乃至第４世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。

本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。 従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。

符号の説明

１・・・・・・・・・内方部材
２、１７・・・・・・外方部材
３・・・・・・・・・転動体
４、１４・・・・・・ハブ輪
４ａ、５ａ・・・・・内側転走面
４ｂ・・・・・・・・小径段部
４ｃ・・・・・・・・セレーション
５・・・・・・・・・内輪
６・・・・・・・・・車輪取付フランジ
６ａ・・・・・・・・ハブボルト
６ｂ・・・・・・・・基部
７・・・・・・・・・保持器
８、９・・・・・・・シール
１０・・・・・・・・ナックル
１１・・・・・・・・車体取付フランジからインナー側に軸方向に延びる外周面
１２・・・・・・・・車体取付フランジのインナー側の側面
１３・・・・・・・・車体取付フランジの外周面
１５、１６・・・・・車輪用軸受
１７ａ・・・・・・・外方部材の外周面
１７ｂ・・・・・・・外方部材の端面
５１・・・・・・・・ハブ輪
５１ａ、６３ａ・・・内側転走面
５２・・・・・・・・ナックル
５３・・・・・・・・車輪用軸受
５４・・・・・・・・車輪取付フランジ
５５・・・・・・・・小径段部
５６、６０ａ・・・・セレーション
５７・・・・・・・・等速自在継手
５８・・・・・・・・外側継手部材
５９・・・・・・・・肩部
６０・・・・・・・・ステム部
６０ｂ・・・・・・・ねじ部
６１・・・・・・・・固定ナット
６２・・・・・・・・外方部材
６２ａ・・・・・・・外側転走面
６２ｂ・・・・・・・車体取付フランジ
６３・・・・・・・・内輪
６４・・・・・・・・ボール
６５・・・・・・・・内方部材
６６・・・・・・・・電食防止皮膜
Ｂ・・・・・・・・・ブレーキロータ
Ｗ・・・・・・・・・車輪
Ｚ・・・・・・・・・絶縁皮膜

Claims (6)

1. 軽合金製のナックルに内嵌され、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
   一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周にこの車輪取付フランジから軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された内輪または等速自在継手の外側継手部材からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
   この内方部材と前記外方部材間に転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、
   前記外方部材の少なくとも前記ナックルと当接する外表面に紫外線硬化塗料からなる絶縁皮膜が形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記外方部材の外周に前記ナックルに取り付けられるための車体取付フランジが一体に形成され、この車体取付フランジの外周面に前記絶縁皮膜が形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記紫外線硬化塗料がアクリル系の合成樹脂からなる請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記紫外線硬化塗料が真空蒸着用紫外線硬化塗料である請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
5. 前記紫外線硬化塗料がプライマーで下塗りした後に塗布されている請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。
6. 前記紫外線硬化塗料に着色用の染料や顔料が混入されている請求項１乃至５いずれかに記載の車輪用軸受装置。

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