JP2010014256A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の直進走行時における転がり抵抗を抑えると共に、旋回走行時等の高負荷時における高剛性化を図って軸受寿命向上を達成した車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】複列アンギュラ玉軸受を構成する車輪用軸受装置において、アウター側のボール８ｂ列のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側のボール８ａ列のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径に設定され、大径側のボール８ｂ列のボール個数が小径側のボール８ａ列のボール個数よりも多く設定されると共に、小径側のボール８ａ列が鋼球で構成され、大径側のボール８ｂ列がセラミック製ボールで構成され、これらのセラミック製ボールが、Ｓｉ_６−ｚＡｌｚＯｚＮ_８−ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とし、残部不純物からなる焼結体で構成されている。
【選択図】図８

Description

本発明は、自動車等の車両の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、詳しくは、複列アンギュラ玉軸受で構成され、車両の直進走行時における転がり抵抗を抑えると共に、旋回走行時等の高負荷時における高剛性化を図って軸受寿命向上を達成した車輪用軸受装置に関するものである。

自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置は、低コスト化は言うまでもなく、燃費向上のための軽量・コンパクト化が進んでいる。これらの車輪用軸受装置は、ハブ輪と複列の転がり軸受とがユニット化して構成されており、その代表的なものとして、内方部材と外方部材共にフランジを一体に有し、複列の転がり軸受における一方の内側転走面がハブ輪に直接形成され、他方の内側転走面がハブ輪に圧入された別体の内輪に形成された、所謂第３世代と称される車輪用軸受装置が知られている。

図９に示すものは駆動輪側における第３世代の車輪用軸受装置であって、外方部材５１と内方部材５２およびこれら両部材間に収容された複列のボール５３とからなる。内方部材５２は、一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５４を一体に有し、外周に内側転走面５５ａと、この内側転走面５５ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部５５ｂが形成されたハブ輪５５、およびこのハブ輪５５の小径段部５５ｂに圧入され、外周に内側転走面５６ａが形成された内輪５６とからなる。また、車輪取付フランジ５４の円周等配位置には車輪を固定するためのハブボルト５７が植設されている。そして、ハブ輪５５の小径段部５５ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部５５ｃにより、ハブ輪５５に対して内輪５６が軸方向へ抜けるのを防止している。

外方部材５１は、外周に懸架装置５８に固定される車体取付フランジ５１ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面５１ａ、５１ａが一体に形成されている。この複列の外側転走面５１ａ、５１ａと、これら複列の外側転走面５１ａ、５１ａと対向する内方部材５２の内側転走面５５ａ、５６ａの間に保持器５９を介して複列のボール５３、５３が転動自在に収容されている。

ここで、内輪５６は、加締部５５ｃによってその外端面５６ｂが軸方向に押し込まれ、軸受に所定の予圧が付与されている。そして、ハブ輪５５の肩部５５ｄと内輪５６の内端面５６ｃとの間に所要の軸方向隙間６０が確保された状態で、内輪５６の外端面５６ｂと加締部５５ｃとの間に金属リング６１が弾性復元可能に軸方向に圧縮された状態で介装されている。

この金属リング６１は鉄系材料を素材として、環状本体６１ａの軸方向両端縁に径方向外向きの一対のフランジ６１ｂを備えた形状に形成され、軸方向に圧縮力がかからない非圧縮状態では軸方向に長い非圧縮形態をなし、圧縮状態では、環状本体６１ａは弾性変形域の範囲で径方向外向きに弾性復元可能に湾曲変形される。この金属リング６１により、各転走面が摩耗しても軸受に付与された初期の予圧を適正に保つことができ、耐荷重能力や寿命確保が図れる。
特開２００２−２１８４７号公報

然しながら、こうした従来の車輪用軸受装置にあっては、車両の旋回時に金属リング６１により付勢される予圧よりも大きなモーメント荷重が軸受に作用した場合、初期の予圧を確保することができず、所謂予圧抜けが発生して必要な耐荷重能力、すなわち、軸受剛性を得ることは難しい。したがって、この予圧抜けを防止するために、初期の予圧を高く設定する必要がある。この場合、旋回時の軸受剛性は確保できるが、車両の定常走行、すなわち、直進時での転がり抵抗が過度に大きくなって軸受異常昇温を招来せしめると共に、予圧量が過剰となって軸受の寿命が著しく低下してしまう恐れがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、車両の直進走行時における転がり抵抗を抑えると共に、旋回走行時等の高負荷時における高剛性化を図って軸受寿命向上を達成し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、内周に複列の円弧状の外側転走面が一体に形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の円弧状の内側転走面が形成された内方部材と、これら内方部材と前記外方部材の両転走面間に収容された複列のボール列と、これらボール列のボールを転動自在に収容する保持器とを備えた複列アンギュラ玉軸受を構成する車輪用軸受装置において、前記複列のボール列のうち一方のボール列が鋼球で構成され、他方のボール列がセラミック製ボールで構成されると共に、これらのセラミック製ボールが、Ｓｉ_６−ｚＡｌｚＯｚＮ_８−ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とし、残部不純物からなる焼結体で構成されている。

このように、複列アンギュラ玉軸受で構成された車輪用軸受装置において、複列のボール列のうち一方のボール列が鋼球で構成され、他方のボール列がセラミック製ボールで構成されると共に、これらのセラミック製ボールが、Ｓｉ_６−ｚＡｌｚＯｚＮ_８−ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とし、残部不純物からなる焼結体で構成されているので、初期の軸受予圧を確保しながら、転がり抵抗を抑えて回転トルクを低減させると共に、軸受の昇温を抑え、軸受の高剛性化、特に、車両の旋回走行時等の高負荷時における高剛性化を図って軸受寿命向上を達成した車輪用軸受装置を提供することができると共に、セラミック製ボールとしてこのような焼結体を採用することにより、充分な耐久性を安定して確保することが可能となる。

また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、内周に複列の円弧状の外側転走面が一体に形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の円弧状の内側転走面が形成された内方部材と、これら内方部材と前記外方部材の両転走面間に収容された複列のボール列と、これらボール列のボールを転動自在に収容する保持器とを備えた複列アンギュラ玉軸受を構成する車輪用軸受装置において、前記複列のボール列のうち一方のボール列が鋼球で構成され、他方のボール列がセラミック製ボールで構成されると共に、これらのセラミック製ボールが、Ｓｉ_６−ｚＡｌｚＯｚＮ_８−ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とし、残部焼結助剤および不可逆的不純物からなる焼結体で構成されている。

このように、複列アンギュラ玉軸受で構成された車輪用軸受装置において、複列のボール列のうち一方のボール列が鋼球で構成され、他方のボール列がセラミック製ボールで構成されると共に、これらのセラミック製ボールが、Ｓｉ_６−ｚＡｌｚＯｚＮ_８−ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とし、残部焼結助剤および不可逆的不純物からなる焼結体で構成されているので、初期の軸受予圧を確保しながら、転がり抵抗を抑えて回転トルクを低減させると共に、軸受の昇温を抑え、軸受の高剛性化、特に、車両の旋回走行時等の高負荷時における高剛性化を図って軸受寿命向上を達成した車輪用軸受装置を提供することができると共に、セラミック製ボールとしてこのような焼結体を採用することにより、容易に焼結体の気孔率を低下させることが可能となり、充分な耐久性を安定して確保することが可能となる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記複列のボール列のピッチ円直径が異なり、大径側のボール列のボール個数が小径側のボール列のボール個数よりも多く設定されていれば、軸受剛性を増大させることができ、軸受の長寿命化を図ることができる。

好ましくは、請求項４に記載の発明のように、前記大径側のボール列がセラミック製ボールで構成されていれば、一層軸受剛性を増大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、前記セラミック製ボールの表面に内部よりも緻密性の高い層である緻密層が形成されていれば、セラミック製ボールの転動疲労寿命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、前記緻密層の断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率が７％以下に設定されていれば、緻密性が高く、転動疲労寿命が向上する。

また、請求項７に記載の発明のように、前記緻密層の表面を含む領域に、前記緻密層内の他の領域よりもさらに緻密性の高い層である高緻密層が形成されていれば、転動疲労寿命がより一層向上する。

また、請求項８に記載の発明のように、前記高緻密層の断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率が３．５％以下に設定されていれば、転動疲労寿命がより一層向上する。

本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の円弧状の外側転走面が一体に形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の円弧状の内側転走面が形成された内方部材と、これら内方部材と前記外方部材の両転走面間に収容された複列のボール列と、これらボール列のボールを転動自在に収容する保持器とを備えた複列アンギュラ玉軸受を構成する車輪用軸受装置において、前記複列のボール列のうち一方のボール列が鋼球で構成され、他方のボール列がセラミック製ボールで構成されると共に、これらのセラミック製ボールが、Ｓｉ_６−ｚＡｌｚＯｚＮ_８−ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とし、残部不純物からなる焼結体で構成されているので、初期の軸受予圧を確保しながら、転がり抵抗を抑えて回転トルクを低減させると共に、軸受の昇温を抑え、軸受の高剛性化、特に、車両の旋回走行時等の高負荷時における高剛性化を図って軸受寿命向上を達成した車輪用軸受装置を提供することができると共に、セラミック製ボールとしてこのような焼結体を採用することにより、充分な耐久性を安定して確保することが可能となる。

外周に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、内周に複列の円弧状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の一方に対向する円弧状の内側転走面と、この内側転走面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所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する円弧状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の両転走面間に収容された複列のボール列と、これらボール列のボールを転動自在に収容する保持器とを備えた複列アンギュラ玉軸受を構成する車輪用軸受装置において、前記複列のボール列のうちアウター側のボール列のピッチ円直径がインナー側のボール列のピッチ円直径よりも大径に設定され、前記大径側のボール列のボール個数が小径側のボール列のボール個数よりも多く設定されると共に、前記小径側のボール列が鋼球で構成され、前記大径側のボール列がセラミック製ボールで構成され、これらのセラミック製ボールが、Ｓｉ_６−ｚＡｌｚＯｚＮ_８−ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とし、残部不純物からなる焼結体で構成されている。

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。

この車輪用軸受装置は、内方部材１と外方部材１０、および両部材１、１０間に転動自在に収容された複列のボール８ａ、８ｂとを備えている。内方部材１は、ハブ輪２と、このハブ輪２に圧入された内輪３とからなる。

ハブ輪２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４を一体に有し、外周に一方（アウター側）の内側転走面２ａと、この内側転走面２ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部２ｂ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）５が形成されている。車輪取付フランジ４の円周等配位置には車輪を取り付けるハブボルト６が植設されている。

ハブ輪２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面２ａをはじめ、アウター側のシール１１が摺接するシールランド部から小径段部２ｂに亙り高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。そして、ハブ輪２の小径段部２ｂに内輪３が所定のシメシロを介して圧入され、小径段部２ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部７によって、所定の軸受予圧が付与された状態で内輪３が軸方向に固定されている。なお、加締部７は鍛造後の表面硬さのままの未焼入れ部とされている。また、内輪３はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、外周に他方（インナー側）の内側転走面３ａが形成されてズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

外方部材１０は、外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ１０ｂを一体に有し、内周には前記内方部材１の内側転走面２ａ、３ａに対向する複列の外側転走面１０ａ、１０ａが一体に形成されている。外方部材１０はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面１０ａ１０ａ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。そして、それぞれの転走面１０ａ、２ａと１０ａ、３ａ間に複列のボール８ａ、８ｂが保持器９、９を介して転動自在に収容されている。また、外方部材１０の端部にはシール１１、１２が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩を防止すると共に、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。

等速自在継手１３は、外側継手部材１４と継手内輪１５とケージ１６およびトルク伝達ボール１７を備えている。外側継手部材１４は、カップ状のマウス部１８と、このマウス部１８の底部をなす肩部１９と、この肩部１９から軸方向に延びるステム部２０を一体に有している。また、マウス部１８の内周および継手内輪１５の外周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝１８ａ、１５ａがそれぞれ形成され、固定型の等速自在継手１３を構成している。外側継手部材１４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、トラック溝１８ａをはじめ、肩部１９からステム部２０の基部に亙る外周面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。

ステム部２０は、外周にハブ輪２のセレーション５に係合するセレーション（またはスプライン）２０ａと、このセレーション２０ａの端部に雄ねじ２０ｂが形成されている。組立は、加締部７に肩部１９が衝合するまで、内方部材１にこのステム部２０が嵌挿され、加締部７と肩部１９とが突き合わせ状態で、雄ねじ２０ｂに固定ナット２１が螺合され、内方部材１と外側継手部材１４が軸方向に分離可能に締結されている。

ここで、複列のボール列のうちアウター側のボール列のボールが、ＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼製等からなる鋼球８ａで構成されると共に、インナー側のボール列のボールが、窒化ケイ素等からなるセラミック製ボール８ｂで構成されている。本実施形態では、このセラミック製ボール８ｂがβサイアロン焼結体で構成されている。窒化ケイ素やサイアロン等からなるセラミックスは、鋼に比べ製造コストが高いため、近年、転がり軸受の構成部品としてβサイアロン焼結体が注目されている（例えば、特開２００４−９１２７２号、特開２００５−７５６５２号、特開２００５−１９４１５４号参照）。

本実施形態では、このβサイアロン焼結体が、Ｓｉ_６−ｚＡｌｚＯｚＮ_８−ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とし、残部不純物からなる焼結体で構成されている。前記不純物は、原料に由来するもの、あるいは製造工程において混入するものを含む不可逆的不純物を含んでいる。

なお、セラミック製ボール８ｂが、Ｓｉ_６−ｚＡｌｚＯｚＮ_８−ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とし、残部焼結助剤および不可逆的不純物からなる焼結体で構成されていても良い。焼結助剤としては、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、希土類元素の酸化物、窒化物、酸窒化物のうち少なくとも一種類以上を選択することができる。また、焼結助剤は、焼結体のうち２０質量％以下とすることが望ましい。

この焼結体は、前述したｚの値（以下、ｚ値という）が、０．１以上となる種々の組成を有するものが製造可能であるが、一般的に、転動疲労寿命に大きな影響を与える表面硬さは、製造の容易なｚ値４．０以下の範囲において殆ど変化しない。然しながら、βサイアロンを主成分とするセラミック製ボール８ｂの転動疲労寿命と、βサイアロンの組成との関係を詳細に調査した結果、後述するβサイアロンを主成分とする焼結体からなるセラミック製ボール８ｂにおいては、ｚ値が３．５を超えると転動疲労寿命が大幅に低下することが判った。

具体的には、ｚ値が０．１以上３．５以下の範囲においては、転動疲労寿命はほぼ同等で、転がり軸受の運転時間が所定時間を越えると、セラミック製ボール８ｂの表面に剥離が発生して破損に至る。これに対し、ｚ値が３．５を超えるとセラミック製ボール８ｂが摩耗し易くなり、これに起因して転動疲労寿命が大幅に低下する。すなわち、ｚ値が３．５を超えると転動疲労寿命が大幅に低下するという現象が明らかとなった。

次に、複列のボールの素材となる窒化ケイ素、高炭素クロム鋼（ＳＵＪ２）、およびβサイアロン焼結体の特性を比較したものを表１に示す。この表から判るように、窒化ケイ素およびβサイアロン焼結体は、高炭素クロム鋼に比べヤング率、表面硬さが高く、また、線膨張係数が著しく小さい。すなわち、複列のボールの素材として採用した場合、高い剛性が得られると共に、軸受昇温時の寸法変化量を抑えることができる。

本出願人は、通常の鋼球と比べてセラミック製ボールが、線膨張係数をはじめこれらの特性が異なることに着目し、複列のボール列のうち一方のボール列が鋼球で構成され、他方のボール列がセラミック製ボールで構成されることにより、初期の軸受予圧を確保しながら、転がり抵抗を抑えて回転トルクを低減させると共に、軸受の昇温を抑え、軸受の高剛性化、特に、車両の旋回走行時等の高負荷時における高剛性化を図って軸受寿命向上を達成した車輪用軸受装置を提供することができる。

具体的には、鋼球８ａとセラミック製ボール８ｂの外径をそれぞれｄ１、ｄ２とし、初期状態を同一径とした場合、車両の停止状態から直進時（〜１００ｋｍ／ｈ）、すなわち、軸受に負荷される荷重が小さく、温度上昇が小さい時には、鋼球８ａとセラミック製ボール８ｂの外径の径差は初期の状態のままのｄ１＝ｄ２となり、荷重は鋼球８ａとセラミック製ボール８ｂの両方で負荷されることになる。

一方、車両の旋回時、すなわち、大きなモーメント荷重が軸受に負荷され、温度上昇が大きくなる時には、鋼球８ａとセラミック製ボール８ｂの線膨張係数の差によって鋼球８ａの方がセラミック製ボール８ｂに比べて大きく膨張し、ｄ１＞ｄ２の状態となる。この場合、軸受すきまが減少して荷重は鋼球８ａとセラミック製ボール８ｂの両方で負荷されることになる。すなわち、鋼球８ａの膨張によって外方部材１０がアウター側に微動し、アウター側の外側転走面１０ａとセラミック製ボール８ｂとのすきまが減少し、鋼球８ａとセラミック製ボール８ｂと複列の外側転走面１０ａ、１０ａとが均等に接触することになる。

次に、このセラミック製ボール８ｂの製造方法について説明する。セラミック製ボール８ｂの製造方法においては、転動疲労寿命を低下させる欠陥の発生を抑制する目的で、熱間静水圧焼結法（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓ；ＨＩＰ）やガス圧焼結法（Ｇａｓ Ｐｒｅｓｓｕｒｅｄ Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ；ＧＰＳ）等の加圧焼結法（通常１０ＭＰａ以上の圧力下で焼結を行う方法）による焼結が採用されるのが一般的であるが、加圧焼結法を採用した製造方法では、製造コストの上昇が懸念されると共に、セラミック製ボール８ｂの表層部に材質が変質した異常層が形成される恐れがある。そのため、セラミック製ボール８ｂの仕上げ加工において、当該異常層を除去する必要が生じ、製造コストが上昇する。一方、加圧焼結法を採用しない場合、セラミック製ボール８ｂの気孔率が増加して欠陥が発生し、転動疲労寿命が低下するという問題点があった。

こうした問題に対し、本出願人は、βサイアロンからなる成形体を１ＭＰａ以下の圧力下で焼結して製造することにより、充分な耐久性を安定して確保することが可能なセラミック製ボール８ｂを安価に製造することができる。すなわち、図２に示すように、まず、βサイアロンの粉末を準備するβサイアロン粉末準備工程が実施される。このβサイアロン粉末準備工程においては、例えば、焼結合成法を採用した製造工程により、安価にβサイアロンの粉末を製造することができる。

次に、βサイアロン粉末準備工程において準備されたβサイアロンの粉末と焼結助剤を添加して混合する混合工程が実施される。この混合工程は、焼結助剤を添加しない場合は省略することができる。

そして、βサイアロンの粉末と焼結助剤との混合物を、セラミック製ボール８ｂの概略形状に成形する成形工程が実施される。具体的には、βサイアロンの粉末と焼結助剤との混合物に、プレス成形、鋳込み成形、押出し成形、転動造粒等の成形手法を適用することにより、セラミック製ボール８ｂの概略形状に成形された成形体が作製される。

その後、成形体の表面が加工されることにより、焼結後に所望のボール形状に近い形状になるよう成形される焼結前加工工程が実施される。具体的には、グリーン体加工等の加工手法を適用することにより、ボール形状により近い形状になるよう成形される。この焼結前加工工程は、成形工程において、成形体が形成された段階で、焼結後に所望のボール形状により近い形状が得られる状態である場合には省略することができる。

次に、成形体が、１ＭＰａ以下の圧力下で焼結される焼結工程が実施される。具体的には、成形体が、ヒータ加熱、マイクロ波やミリ波による電磁波加熱等の加熱方法により加熱されて焼結されることにより、略球形の焼結体が作製される。焼結は、不活性ガス雰囲気中または窒素と酸素との混合ガス雰囲気中において、１５５０℃以上１８００℃以下の温度領域に成形体が加熱されることにより実施される。これにより、βサイアロンの分解や組織変化を抑制することができる。また、このβサイアロンからなる成形体が焼結される工程では、１５５０℃以上１８００℃以下の温度領域で行われるが、１５５０℃未満では、焼結による緻密化が進み難いため、成形体が焼結される温度は１５５０℃以上が好ましい。一方、１８００℃を超えると、βサイアロン結晶粒の粗大化による焼結体の機械的特性の低下が懸念されるため、１８００℃以下が好ましい。なお、不活性ガスとしては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、窒素等が採用可能であるが、製造コスト低減の観点から、窒素が採用されることが好ましい。

次に、焼結工程において作製された焼結体の表面が加工され、当該表面を含む領域が除去される仕上げ加工が実施されることにより、セラミック製ボール８ｂを完成させる仕上げ工程が実施される。具体的には、焼結工程において作製された焼結体の表面を研削およびラッピング等によって所望の形状・寸法あるいは表面粗さに仕上げ加工される。

ここで、焼結工程における焼結により、焼結体の表面から厚み５００μｍ程度の領域には、図３に模式的に示すように、内部８ｂ０よりも緻密性が高く、断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率が７％以下である緻密層８ｂ１が形成される。すなわち、焼結体において、気孔率の低い（密度の高い）層が形成される。さらに、焼結体の表面から厚み１５０μｍ程度の領域には、緻密層内の他の領域よりもさらに緻密性が高く、断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率が３．５％以下である高緻密層８ｂ２が形成されている。したがって、仕上げ工程においては、除去される焼結体の厚みは、特に、転動面となるべき領域において１５０μｍ以下とすることが好ましい。これにより、高緻密層８ｂ２を残存させ、セラミック製ボール８ｂの転動疲労寿命を向上させることができる。

本出願人は、前述したｚ値のうち種々の値を有するβサイアロン焼結体からなるとセラミック製ボールを有する深溝玉軸受を作製し、ｚ値と転動疲労寿命（耐久性）との関係を検証する試験を行った。試験の手順は以下の通りである。

まず、試験の対象となる試験軸受の作製方法について説明する。はじめに、焼結合成法でｚ値を０．１〜４．０の範囲で作製したβサイアロンの粉末を準備し、前述の図２に基づいて説明したセラミック製ボールの製造方法と同様の方法で、ｚ値が０．１〜４．０であるセラミック製ボールを作製した。具体的には、まず、サブミクロンに微細化されたβサイアロン粉末と、焼結助剤としての酸化アルミニウム（住友化学株式会社製、ＡＫＰ３０）および酸化イットリウム（Ｈ．Ｃ．Ｓｔｒａｒｃｋ社製、Ｙｔｔｒｉｕｍ ｏｘｉｄｅ ｇｒａｄｅ Ｃ）とをボールミルを用いて湿式混合により混合した。その後、スプレードライヤーにて造粒を実施して造粒粉を製造した。当該造粒粉を金型で球体に成形し、さらに冷間静水圧成形（ＣＩＰ）で加圧を行って球体の成形体を得た。

引き続き当該成形体に対して一次焼結として常圧焼結を行った後、圧力２００ＭＰａの窒素雰囲気中でＨＩＰ処理することで焼結球体を製造した。次に、当該焼結球体にラッピング加工を行い、３／８インチセラミック球（ＪＩＳ等級 Ｇ５）とした。そして、別途準備した軸受鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＪ２）製の軌道輪との組み合わせで、ＪＩＳ規格６２０６型番の深溝玉軸受を作製した。すなわち、ｚ値が０である鋼球もβサイアロンからなるセラミック球と同様の方法で作製し、同様に深溝玉軸受として組み立てた（比較例Ａ）。

次に、試験条件について説明する。前述のように作製されたＪＩＳ規格６２０６型番の深溝玉軸受に対し、最大接触面圧Ｐｍａｘ：３．２ＧＰａ、軸受回転数：２０００ｒｐｍ、潤滑：タービン油ＶＧ６８（清浄油）の循環給油、試験温度：室温の条件下で運転する疲労試験を行った。そして、振動検出装置により運転中の軸受の振動を監視し、各ボールに破損が発生して軸受の振動が所定値を超えた時点で試験を中止すると共に、運転開始から中止までの時間を当該軸受の寿命として記録した。また、試験中止後、軸受を分解して各ボールの破損状態を確認した。その結果を表２に示す。

表２においては、各実施例および比較例における寿命が、比較例Ａ（窒化ケイ素）における寿命を１とした寿命比で表されている。また、破損形態は、ボールの表面に剥離が発生した場合「剥離」、剥離が発生することなく表面が摩耗して試験が中止された場合「摩耗」と記載されている。

表２を参照して、ｚ値が０．１以上３．５以下となっている本発明の実施例Ａ〜Ｈでは、比較例Ａと比較して遜色ない寿命を有している。また、破損形態も窒化ケイ素の場合と同様に、「剥離」となっている。これに対し、ｚ値が３．５を超え、本発明の範囲外となっている比較例Ｂでは、寿命が大幅に低下すると共に、ボールに摩耗が観察される。すなわち、ボールにおける摩耗が影響し、寿命が大幅に低下したものと考えられる。さらに、ｚ値が４．０である比較例Ｃにおいては、極めて短時間にボールの摩耗が進行し、軸受の耐久性が著しく低下しているのが判る。

このように、ｚ値が０．１以上３．５以下の範囲においては、βサイアロン焼結体からなるボールを備えた転がり軸受の耐久性は、窒化ケイ素の焼結体からなるボールを備えた転がり軸受とほぼ同等であることが判る。これに対し、ｚ値が３．５を超えるとボールが摩耗し易くなり、これに起因して転動疲労寿命が大幅に低下する。さらに、ｚ値が大きくなると、βサイアロンからなるボールの破損原因が「剥離」から「摩耗」に変化し、転動疲労寿命が著しく低下することが明らかとなった。すなわち、ｚ値を０．１以上３．５以下とすることにより、安価でありながら、充分な耐久性を安定して確保することができる。

なお、表２を参照して、ｚ値が３を超える３．５の実施例Ｈにおいては、ボールには僅かな摩耗が発生しており、寿命も実施例Ａ〜Ｇに比べて低下している。このことから、充分な耐久性を安定して確保するためには、ｚ値は３以下とすることが望ましいと言える。

また、前述した試験結果から、窒化ケイ素からなるボールと同等以上の耐久性を得るには、ｚ値は２以下とすることが好ましく、１．５以下とすることがより好ましい。一方、焼結合成を採用した製造工程による、βサイアロン粉体の作製の容易性を考慮すると、充分に自己発熱による反応が期待できるｚ値である０．５以上とすることが好ましい。

次に、本発明のボールの断面における緻密層および高緻密層の形成状態を調査する試験を行なった。試験の手順は以下の通りである。

はじめに、焼結合成法で作製した組成が、Ｓｉ_５ＡｌｚＯＮ_７であるβサイアロンの粉末（株式会社イスマンジェイ製、商品名メラミックス）を準備し、図２に基づいて説明した製造方法と同様の方法で、一辺が略１０ｍｍの立方体試験片を作製した。具体的な製造方法は以下の通りである。

まず、サブミクロンに微細化されたβサイアロン粉末と、焼結助剤としての酸化アルミニウム（住友化学株式会社製、ＡＫＰ３０）および酸化イットリウム（Ｈ．Ｃ．Ｓｔｒａｒｃｋ社製、Ｙｔｔｒｉｕｍ ｏｘｉｄｅ ｇｒａｄｅ Ｃ）とをボールミルを用いて湿式混合により混合した。その後、スプレードライヤーにて造粒を実施して造粒粉を製造した。当該造粒粉を金型で球体に成形し、さらにＣＩＰで加圧を行って球体の成形体を得た。

引き続き当該成形体を圧力４ＭＰａの窒素雰囲気中で１６５０℃に加熱して焼結することで立方体試験片を作製した。その後、当該試験片を切断し、この切断された面をダイヤモンドラップ盤でラッピングした後、酸化クロムラップ盤による鏡面ラッピングを実施することにより、立方体の中心を含む観察用の断面を形成した。そして、当該断面を光学顕微鏡（株式会社ニコン製、マイクロフォト−ＦＸＡ）の斜光で観察し、倍率５０倍のインスタント写真（フジフィルム株式会社製 ＦＰ−１００Ｂ）を撮影した。その後、得られた写真の画像を、スキャナーを用いて（解像度３００ＤＰＩ）パーソナルコンピューターに取り込んだ。そして、画像処理ソフト（三谷商事株式会社製 ＷｉｎＲＯＯＦ）を用いて輝度閾値による２値化処理を行って白色領域の面積率を測定した（２値化分離閾値：１４０）。

次に、試験結果について説明する。図４は、試験片の観察用の断面を光学顕微鏡の斜光で撮影した写真である。また、図５は、図４の写真の画像を、画像処理ソフトを用いて輝度閾値により２値化処理した状態を示す一例である。また、図６は、図４の写真の画像を、画像処理ソフトを用いて輝度閾値により２値化処理する際に、画像処理を行う領域（評価領域）を示す図である。図４において、写真上側が試験片の表面側であり、上端が表面である。

図４および図５を参照して、本発明の球体と同様の製造方法により作製された試験片は、表面を含む領域に内部よりも白色領域の少ない層が形成されていることが判る。そして、図６に示すように、撮影された写真の画像を試験片の最表面からの距離に応じて３つの領域（最表面からの距離が１５０μｍ以内の領域、１５０μｍを超え００μｍ以内の領域、５００μｍを超え８００μｍ以内の領域）に分け、領域毎に画像解析を行って白色領域の面積率を算出したところ、表３に示すような結果が得られた。表３においては、図６に示した各領域を１視野として、無作為に撮影された５枚の写真から得られる５視野における白色領域の面積率の、平均値と最大値とが示されている。

表３を参照して、白色領域の面積率は、内部において１８．５％であったのに対し、表面からの深さが５００μｍ以下である領域においては３．７％、表面からの深さが１５０μｍ以下の領域においては１．２％となっていた。このことから、試験片は、表面を含む領域に内部よりも白色領域の少ない緻密層および高緻密層が形成されていることが確認された。

次に、当該成形体に対して焼結後の加工代が所定の寸法となるようにグリーン加工を行い、引き続き当該成形体を圧力０．４ＭＰａの窒素雰囲気中で１６５０℃に加熱して焼結することで焼結球体を製造した。次に、当該焼結球体にラッピング加工を行い、３／８インチセラミック球（ＪＩＳ等級 Ｇ５）とした。そして、別途準備した軸受鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＪ２）製の軌道輪との組み合わせで、ＪＩＳ規格６２０６型番の深溝玉軸受を作製した。ここで、焼結球体に対するラッピング加工により除去される焼結球体の厚み（加工代）を８段階に変化させ、８種類の軸受を作製した（実施例Ａ〜Ｈ）。一方、比較のため、窒化ケイ素および焼結助剤からなる原料粉末を用いて、前述した方法と同様、ラッピング加工を行い、別途準備した軸受鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＪ２）製の軌道輪と組み合わせて、ＪＩＳ規格６２０６型番の深溝玉軸受を作製した（比較例Ａ）。なお、ラッピング加工による加工代は０．２５ｍｍとした。

次に、試験条件について説明する。前述のように作製されたＪＩＳ規格６２０６型番の深溝玉軸受に対し、最大接触面圧Ｐｍａｘ：３．２ＧＰａ、軸受回転数：２０００ｒｐｍ、潤滑：タービン油ＶＧ６８（清浄油）の循環給油、試験温度：室温、の条件下で運転する疲労試験を行った。そして、振動検出装置により運転中の軸受の振動を監視し、各ボールに破損が発生して軸受の振動が所定値を超えた時点で試験を中止すると共に、運転開始から中止までの時間を当該軸受の寿命として記録した。なお、試験数は実施例、比較例ともに１５個ずつとし、そのＬ_１０寿命を算出した上で、比較例Ａに対する寿命比で耐久性を評価した。表４にその試験結果を示す。ここで、Ｌ_１０寿命とは、一群の同じ軸受を同じ条件で個々に運転したとき、そのうちの９０％の軸受が材料の転がり疲れによる損傷を起こさずに回転できる総回転数、あるいは、一定回転速度では総回転時間をいう。

表４から判るように、実施例の軸受寿命は、その製造コスト等を考慮するといずれも良好であると言える。そして、加工代を０．５ｍｍ以下とすることにより、ボールの表面に緻密層を残存させた実施例Ｄ〜Ｇの軸受寿命は、比較例Ａの軸受寿命の１．５〜２倍程度となっていた。さらに、加工代を０．１５ｍｍ以下とすることにより、ボールの表面に高緻密層を残存させた実施例Ａ〜Ｃの軸受寿命は、比較例Ａの３倍程度となっていた。このことから、本発明のボールを備えた軸受は、耐久性において優れていることが確認された。そして、ボールの加工代を０．５ｍｍ以下として、表面に緻密層を残存させることによって寿命が向上し、ボールの加工代を０．１５ｍｍ以下として、表面に高緻密層を残存させることによって寿命がさらに向上することが判った。

図７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、この実施形態は、前述した実施形態と基本的には軸受部の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

この車輪用軸受装置は、ハブ輪２３と複列の転がり軸受２４および等速自在継手２５とがユニット化され第４世代構造を構成している。複列の転がり軸受２４は、外方部材１０と内方部材２２と複列のボール８ａ、８ｂとを備えている。

内方部材２２は、ハブ輪２３と、このハブ輪２３に内嵌された後述する外側継手部材２６を指している。ハブ輪２３は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、外周にアウター側の内側転走面２ａと、この内側転走面２ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部２３ｂが形成されると共に、内周に凹凸部２３ａが形成され、熱処理によって表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの設定が比較的容易にできる高周波誘導加熱による焼入れが好適である。なお、凹凸部２３ａはアヤメローレット状に形成され、旋削等により独立して形成された複数の環状溝と、ブローチ加工等により形成された複数の軸方向溝とを略直交させて構成した交叉溝、あるいは、互いに傾斜した螺旋溝で構成した交叉溝からなる。また、凹凸部２３ａの凸部は良好な食い込み性を確保するために、その先端部が三角形状等の尖塔形状に形成されている。

等速自在継手２５は、外側継手部材２６と継手内輪１５、ケージ１６、およびトルク伝達ボール１７とからなる。外側継手部材２６はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、カップ状のマウス部１８と、このマウス部１８の底部をなす肩部２７と、この肩部２７から軸方向に延びる円筒状のステム部２８が一体に形成されている。このステム部２８は、ハブ輪２３の小径段部２３ｂに所定の径方向すきまを介して円筒嵌合するインロウ部２８ａと、このインロウ部２８ａの端部に嵌合部２８ｂがそれぞれ形成されている。

また、肩部２７の外周にはインナー側の内側転走面２７ａが直接形成され、この内側転走面２７ａおよびステム部２８に亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。ここで、嵌合部２８ｂは鍛造後の生のままとされている。

外側継手部材２６の肩部２７にハブ輪２３の小径段部２３ｂの端面が衝合され、突合せ状態になるまでハブ輪２３にステム部２８が内嵌される。そして、このステム部２８における嵌合部２８ｂの内径にマンドレル等の拡径治具を押し込んで嵌合部２８ｂを拡径し、この嵌合部２８ｂをハブ輪２３の凹凸部２３ａに食い込ませて加締め、ハブ輪２３と外側継手部材２６とを一体に塑性結合させている。なお、中空のステム部２８にはエンドキャップ２９が装着され、マウス部１８内に封入されたグリースが外部に漏洩するのを防止している。また、図示はしないが、ハブ輪２３の開口端部にもエンドキャップが装着され、塑性結合部に雨水等が浸入してその部位が発錆するのを防止している。

本実施形態においても前述した実施形態と同様、アウター側のボール列が鋼球８ａで構成され、インナー側のボール列がセラミック製ボール８ｂで構成されると共に、これらのセラミック製ボールが、Ｓｉ_６−ｚＡｌｚＯｚＮ_８−ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とし、残部不純物あるいは残部焼結助剤および不可逆的不純物からなる焼結体で構成されているので、初期の軸受予圧を確保しながら、転がり抵抗を抑えて回転トルクを低減させると共に、軸受の昇温を抑え、軸受の高剛性化、特に、車両の旋回走行時等の高負荷時における高剛性化を図って軸受寿命向上を達成した車輪用軸受装置を提供することができると共に、セラミック製ボールとしてこのような焼結体を採用することにより、充分な耐久性を安定して確保することが可能となる。

図８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、この実施形態は、従動輪側の第３世代構造の車輪用軸受装置で、前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

この車輪用軸受装置は、内方部材２９と外方部材３０、および両部材２９、３０間に転動自在に収容された複列のボール８ａ、８ｂとを備えている。内方部材２９は、ハブ輪３１と、このハブ輪３１に圧入された内輪３とからなる。

ハブ輪３１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４を一体に有し、外周に一方（アウター側）の内側転走面３１ａと、この内側転走面３１ａから軸状部３１ｂを介して軸方向に延びる小径段部３１ｃが形成されている。

ハブ輪３１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面３１ａをはじめ、アウター側のシール１１が摺接するシールランド部から小径段部３１ｃに亙り高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。そして、ハブ輪３１の小径段部３１ｃに内輪３が所定のシメシロを介して圧入され、小径段部３１ｃの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部７によって、所定の軸受予圧が付与された状態で内輪３が軸方向に固定されている。

外方部材３０は、外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ１０ｂを一体に有し、内周には前記内方部材２９の内側転走面３１ａ、３ａに対向する複列の外側転走面３０ａ、３０ｂが一体に形成されている。外方部材３０はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面３０ａ、３０ｂ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。そして、それぞれの転走面３０ａ、３１ａと３０ｂ、３ａ間に複列のボール８ａ、８ｂが保持器９ａ、９を介して転動自在に収容されている。

本実施形態では、アウター側のボール８ｂ列のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側の転動体８ａ列のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径に設定されている。このピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いにより、アウター側のボール８ｂ列のボール個数Ｚｏがインナー側のボール８ａ列のボール個数Ｚｉよりも多く設定されている（Ｚｏ＞Ｚｉ）。これにより、インナー側に比べアウター側部分の軸受剛性を増大させることができ、軸受の長寿命化を図ることができる。

ここで、本実施形態では、アウター側のボール列のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側のボール列のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径に設定され、アウター側のボール列のボール個数Ｚｏがインナー側のボール列のボール個数Ｚｉよりも多く設定されると共に、アウター側のボール列がセラミック製ボール８ｂで構成され、これらのセラミック製ボールが、Ｓｉ_６−ｚＡｌｚＯｚＮ_８−ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とし、残部不純物あるいは残部焼結助剤および不可逆的不純物からなる焼結体で構成されているので、軸受剛性を増大させることができ、軸受の長寿命化を図ることができると共に、初期の軸受予圧を確保しながら、転がり抵抗を抑えて回転トルクを低減させると共に、軸受の昇温を抑え、軸受の高剛性化、特に、車両の旋回走行時等の高負荷時における高剛性化を図ることができる。

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、複列アンギュラ玉軸受で構成された第１世代乃至第４世代構造の車輪用軸受装置に適用できる。

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。 本発明に係るセラミック製ボールの製造方法を示す概略図である。 本発明に係るセラミック製ボールの断面を示す模式図である。 本発明に係るセラミック製ボールの試験片の観察用の断面を光学顕微鏡の斜光で撮影した写真である。 図４の写真の画像を、画像処理ソフトを用いて輝度閾値により２値化処理した状態を示す一例である。 図４の写真の画像を、画像処理送付とを用いて輝度閾値により２値化処理する際に、画像処理を行う領域を示す図である。 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、２２、２９・・・・・・・・・・内方部材
２、２３、３１・・・・・・・・・・ハブ輪
２ａ、３ａ、２７ａ、３１ａ・・・・内側転走面
２ｂ、２３ｂ、３１ｃ・・・・・・・小径段部
３・・・・・・・・・・・・・・・・内輪
４・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５、２０ａ・・・・・・・・・・・・セレーション
６・・・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
７・・・・・・・・・・・・・・・・加締部
８ａ・・・・・・・・・・・・・・・鋼球
８ｂ・・・・・・・・・・・・・・・セラミック製ボール
８ｂ０・・・・・・・・・・・・・・内部
８ｂ１・・・・・・・・・・・・・・緻密層
８ｂ２・・・・・・・・・・・・・・高緻密層
９、９ａ・・・・・・・・・・・・・保持器
１０、３０・・・・・・・・・・・・外方部材
１０ａ、３０ａ、３０ｂ・・・・・・外側転走面
１０ｂ・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
１１・・・・・・・・・・・・・・・アウター側のシール
１２・・・・・・・・・・・・・・・インナー側のシール
１３、２５・・・・・・・・・・・・等速自在継手
１４、２６・・・・・・・・・・・・外側継手部材
１５・・・・・・・・・・・・・・・継手内輪
１５ａ、１８ａ・・・・・・・・・・トラック溝
１６・・・・・・・・・・・・・・・ケージ
１７・・・・・・・・・・・・・・・トルク伝達ボール
１８・・・・・・・・・・・・・・・マウス部
１９、２７・・・・・・・・・・・・肩部
２０、２８・・・・・・・・・・・・ステム部
２０ｂ・・・・・・・・・・・・・・雄ねじ
２１・・・・・・・・・・・・・・・固定ナット
２４・・・・・・・・・・・・・・・複列の転がり軸受
２８ａ・・・・・・・・・・・・・・インロウ部
２８ｂ・・・・・・・・・・・・・・嵌合部
２９・・・・・・・・・・・・・・・エンドキャップ
３１ｂ・・・・・・・・・・・・・・軸状部
５１・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
５１ａ・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
５１ｂ・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
５２・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
５３・・・・・・・・・・・・・・・ボール
５４・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５５・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
５５ａ、５６ａ・・・・・・・・・・内側転走面
５５ｂ・・・・・・・・・・・・・・小径段部
５５ｃ・・・・・・・・・・・・・・加締部
５５ｄ・・・・・・・・・・・・・・肩部
５６・・・・・・・・・・・・・・・内輪
５６ｂ・・・・・・・・・・・・・・外端面
５６ｃ・・・・・・・・・・・・・・内端面
５７・・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
５８・・・・・・・・・・・・・・・懸架装置
５９・・・・・・・・・・・・・・・保持器
６０・・・・・・・・・・・・・・・軸方向隙間
６１・・・・・・・・・・・・・・・金属リング
６１ａ・・・・・・・・・・・・・・環状本体
６１ｂ・・・・・・・・・・・・・・フランジ
ＰＣＤｉ・・・・・・・・・・・・・インナー側のボール列のピッチ円直径
ＰＣＤｏ・・・・・・・・・・・・・アウター側のボール列のピッチ円直径
Ｚｉ・・・・・・・・・・・・・・・インナー側のボール列のボール個数
Ｚｏ・・・・・・・・・・・・・・・アウター側のボール列のボール個数

Claims (8)

1. 内周に複列の円弧状の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
   外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の円弧状の内側転走面が形成された内方部材と、
   これら内方部材と前記外方部材の両転走面間に収容された複列のボール列と、
   これらボール列のボールを転動自在に収容する保持器とを備えた複列アンギュラ玉軸受を構成する車輪用軸受装置において、
   前記複列のボール列のうち一方のボール列が鋼球で構成され、他方のボール列がセラミック製ボールで構成されると共に、これらのセラミック製ボールが、Ｓｉ_６−ｚＡｌｚＯｚＮ_８−ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とし、残部不純物からなる焼結体で構成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 内周に複列の円弧状の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
   外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の円弧状の内側転走面が形成された内方部材と、
   これら内方部材と前記外方部材の両転走面間に収容された複列のボール列と、
   これらボール列のボールを転動自在に収容する保持器とを備えた複列アンギュラ玉軸受を構成する車輪用軸受装置において、
   前記複列のボール列のうち一方のボール列が鋼球で構成され、他方のボール列がセラミック製ボールで構成されると共に、これらのセラミック製ボールが、Ｓｉ_６−ｚＡｌｚＯｚＮ_８−ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とし、残部焼結助剤および不可逆的不純物からなる焼結体で構成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
3. 前記複列のボール列のピッチ円直径が異なり、大径側のボール列のボール個数が小径側のボール列のボール個数よりも多く設定されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記大径側のボール列が前記セラミック製ボールで構成されている請求項３に記載の車輪用軸受装置。
5. 前記セラミック製ボールの表面に内部よりも緻密性の高い層である緻密層が形成されている請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。
6. 前記緻密層の断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される
   白色領域の面積率が７％以下に設定されている請求項５に記載の車輪用軸受装置。
7. 前記緻密層の表面を含む領域に、前記緻密層内の他の領域よりもさらに緻密性の高い層である高緻密層が形成されている請求項５または６に記載の車輪用軸受装置。
8. 前記高緻密層の断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察され
   る白色領域の面積率が３．５％以下に設定されている請求項７に記載の車輪用軸受装置。