JP2011005963A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量・コンパクト化を図りつつ、高剛性化と軸受の長寿命化を図ると共に、ハブ輪の鍛造性を良好にして鍛造の金型寿命の向上と鍛造加工時の鍛造傷の発生を防止した車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】アウター側のボール３ａのピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側のボール３ｂ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３ａの外径ｄｏがインナー側のボール３ｂの外径ｄｉよりも小径に、かつ個数が多く設定されると共に、車輪取付フランジ６の基部６ｃが円弧面に形成され、ハブ輪１６のアウター側の端部に凹所１７が形成されて、この凹所１７と基部６ｃとの間の最小肉厚をＴ１、内側転走面１６ａと凹所１７との間の最小肉厚をＴ２、車輪取付フランジ６の肉厚をＴ３とした時、Ｔ３＜Ｔ１＜Ｔ２の関係になるように設定されている。
【選択図】図３

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、軽量・コンパクト化を図りつつ、高剛性化と軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置に関するものである。

従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ輪を転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、駆動輪用と従動輪用とがある。構造上の理由から、駆動輪用では内輪回転方式が、従動輪用では内輪回転と外輪回転の両方式が一般的に採用されている。この車輪用軸受装置には、所望の軸受剛性を有し、ミスアライメントに対しても耐久性を発揮すると共に、燃費向上の観点から回転トルクが小さい複列アンギュラ玉軸受が多用されている。この複列アンギュラ玉軸受は、固定輪と回転輪との間に複数のボールを介在させ、このボールに所定の接触角を付与して固定輪および回転輪に接触させている。

また、車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第１世代と称される構造から、外方部材の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第２世代構造、また、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第３世代構造、あるいは、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側転走面が直接形成された第４世代構造とに大別されている。

こうした車輪用軸受装置において、従来は両列の軸受が同一仕様のため、静止時には充分な剛性を有するが、車両の旋回時には必ずしも最適な剛性が得られていない。すなわち、静止時の車重は複列の転がり軸受の略中央に作用するように車輪との位置関係が決められているが、旋回時には、旋回方向の反対側（右旋回の場合は車両の左側）の車軸により大きなラジアル荷重やアキシアル荷重が負荷される。したがって、旋回時には、インナー側の軸受列よりもアウター側の軸受列の剛性を高めることが有効とされている。そこで、装置を大型化させることなく旋回時の剛性を向上させた車輪用軸受装置として、図５に示すものが知られている。

この車輪用軸受装置は、内方部材５１と外方部材５２、および両部材５１、５２間に転動自在に収容された複列のボール５３、５３とを備えている。内方部材５１は、ハブ輪５４と、このハブ輪５４に所定のシメシロを介して圧入された内輪５５とからなる。

ハブ輪５４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５６を一体に有し、外周に一方の内側転走面５４ａと、この内側転走面５４ａから軸方向に延びる軸状部５７を介して小径段部５４ｂが形成されている。一方、内輪５５は、外周に他方の内側転走面５５ａが形成され、ハブ輪５４の小径段部５４ｂに圧入されると共に、この小径段部５４ｂの端部を塑性変形させて形成した加締部５８によって軸方向に固定されている。

外方部材５２は、外周にナックル（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ５２ｃを一体に有し、内周にハブ輪５４の内側転走面５４ａに対向する一方の外側転走面５２ａと、内輪５５の内側転走面５５ａに対向する他方の外側転走面５２ｂが一体に形成されている。これら両転走面間に複列のボール５３、５３が収容され、保持器５９、６０によって転動自在に保持されている。

ここで、アウター側のボール５３のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側のボール５３のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径に設定されている。そして、複列のボール５３、５３の外径ｄは同じであるが、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５３列の個数がインナー側のボール５３列の個数よりも多く設定されている。また、ハブ輪５４の外周には、内側転走面５４ａからインナー側に向けて漸次小径となるカウンタ部６１から段部５７ａを介して一段小径に形成された軸状部５７、および内輪５５が突き合わされる肩部５７ｂを介して小径段部５４ｂが形成されている。

一方、外方部材５２において、ピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いに伴い、アウター側の外側転走面５２ａがインナー側の外側転走面５２ｂよりも拡径され、アウター側の外側転走面５２ａから円筒状の肩部６２と段部６２ａを介して小径側の肩部６３に続き、インナー側の外側転走面５２ｂが形成されている。

ここで、ハブ輪５４のアウター側端部にすり鉢状の凹所６４が形成されている。この凹所６４は鍛造加工によって形成され、その深さは、アウター側の内側転走面５４ａの溝底付近までとされ、この凹所６４に対応してハブ輪５４のアウター側の肉厚が略均一となるように形成されている。車輪取付フランジ５６にモーメント荷重が負荷された場合、アウター側のボール５３の接触角αを起点としてハブ輪５４が変形すると考えられるため、図６に拡大して示すように、シールランド部となる車輪取付フランジ５６の基部５６ａは所定の曲率半径からなる円弧面に形成されているが、この基部５６ａの最小肉厚ｔ１と、その部位の直径ｄ１との関係が、０．２≦ｔ１／ｄ１≦０．３の範囲に設定されると共に、内側転走面５４ａにおけるボール５３の接触角α方向の肉厚ｔ２と、その部位の直径（ボール接触径）ｄ２との関係が、０．２≦ｔ２／ｄ２≦０．３の範囲に設定されている。これにより、使用条件に対応したハブ輪５４の強度・剛性を確保しつつ、軽量化を達成することができる。

特開２００７−１１３７１８号公報

こうした従来の車輪用軸受装置では、ハブ輪５４のアウター側端部にすり鉢状の凹所６４が鍛造加工によって形成されると共に、この凹所６４に対応してアウター側の端部の肉厚が略均一となるように設定され、軽量・コンパクト化と高剛性化を図っている。然しながら、アウター側の端部の肉厚が略均一となるように凹所６４が形成されているため、鍛造加工による素材の肉の流れが悪くなって鍛造性が低下するだけでなく、鍛造の金型寿命の低下や鍛造加工時に鍛造傷が発生する恐れがあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、軽量・コンパクト化を図りつつ、高剛性化と軸受の長寿命化を図ると共に、ハブ輪の鍛造性を良好にして鍛造の金型寿命の向上と鍛造加工時の鍛造傷の発生を防止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記載の発明は、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、外周に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の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列のボールと、前記外方部材とハブ輪との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記シールの摺接面となる前記車輪取付フランジの基部が所定の曲率半径からなる円弧面に形成されると共に、前記ハブ輪のアウター側の端部に凹所が形成され、この凹所と前記基部との間の最小肉厚をＴ１、前記内側転走面と凹所との間の最小肉厚をＴ２、前記車輪取付フランジの肉厚をＴ３とした時、Ｔ３＜Ｔ１＜Ｔ２の関係になるように設定されている。

このように、シールの摺接面となる車輪取付フランジの基部が所定の曲率半径からなる円弧面に形成されると共に、ハブ輪のアウター側の端部に凹所が形成され、この凹所と基部との間の最小肉厚をＴ１、内側転走面と凹所との間の最小肉厚をＴ２、車輪取付フランジの肉厚をＴ３とした時、Ｔ３＜Ｔ１＜Ｔ２の関係になるように設定されているので、ハブ輪のアウター側の端部が、軸心から径方向外方に向って、素材が肉厚の部分から肉薄の部分へと一定の方向性をもってスムーズに流れ、鍛造性を向上させることができ、軽量化を図りつつ、ハブ輪の強度・剛性を確保すると共に、鍛造の金型寿命の向上と鍛造加工時に鍛造傷が発生するのを防止することができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記複列のボールのうちアウター側のボールのピッチ円直径がインナー側のボールのピッチ円直径よりも大径に設定されていれば、ピッチ円直径の違いにより、有効に軸受スペースを活用してハブ輪の強度・剛性を増すことができ、ハブ輪の耐久性を向上させることができると共に、アウター側のボールのピッチ円直径が拡径した分複列の軸受の作用点距離が拡大し、全体の軸受剛性と寿命を向上させることができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記アウター側のボールの外径が前記インナー側のボールの外径よりも小径に設定されると共に、前記アウター側のボールの個数が前記インナー側のボールの個数よりも多く設定されていれば、外方部材の外径の拡径を抑えつつ、高剛性化を図りながら軸受寿命を高めることができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記ハブ輪の小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部によって前記内輪が軸方向に固定されると共に、前記ハブ輪が炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、前記内側転走面をはじめ前記基部から前記小径段部に亙り高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理され、前記加締部が鍛造後の素材表面硬さ１３〜３０ＨＲＣの未焼入れ部とされていれば、軽量・コンパクト化を図ると共に、加締加工に伴って加締部に亀裂が発生するのを抑えると共に、加締部の強度を高めてハブ輪の耐久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、前記ハブ輪のフェライト結晶粒の粒度番号が３以上に設定されていれば、結晶粒の大きさが小さく、亀裂の伝播経路となり得るそれぞれの結晶粒界の長さが短くなるため、加工時の亀裂発生を抑えることにより強度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、前記ハブ輪が、Ｃが０．５０〜０．７０ｗｔ％、Ｍｎが０．１〜２．０ｗｔ％、Ｃｒが１．０ｗｔ％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物を有する中高炭素鋼で形成されていれば、加締加工性を確保すると共に、焼入れ性を高めて転がり疲労寿命を向上させることができる。

また、請求項７に記載の発明のように、前記ハブ輪に含有されるＳが０．０２ｗｔ％以下に規制されていれば、延性が低下するのを抑制でき、加締加工によって加締部に亀裂が発生するのを防止することができる。

また、請求項８に記載の発明のように、前記ハブ輪に含有されるＳｉが０．２ｗｔ％以下に規制されていれば、延性が低下するのを抑制でき、加締加工によって加締部に亀裂が発生するのを防止することができる。

本発明に係る車輪用軸受装置は、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、外周に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の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列のボールと、前記外方部材とハブ輪との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記シールの摺接面となる前記車輪取付フランジの基部が所定の曲率半径からなる円弧面に形成されると共に、前記ハブ輪のアウター側の端部に凹所が形成され、この凹所と前記基部との間の最小肉厚をＴ１、前記内側転走面と凹所との間の最小肉厚をＴ２、前記車輪取付フランジの肉厚をＴ３とした時、Ｔ３＜Ｔ１＜Ｔ２の関係になるように設定されているので、ハブ輪のアウター側の端部が、軸心から径方向外方に向って、素材が肉厚の部分から肉薄の部分へと一定の方向性をもってスムーズに流れ、鍛造性を向上させることができ、軽量化を図りつつ、ハブ輪の強度・剛性を確保すると共に、鍛造の金型寿命の向上と鍛造加工時に鍛造傷が発生するのを防止することができる。

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。 図１の鍛造加工時のハブ輪を示す模式図である。 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。 図３の鍛造加工時のハブ輪を示す模式図である。 従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。 図５のハブ輪単体を示す要部拡大図である。

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、外周に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の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列のボールと、前記外方部材とハブ輪との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備え、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記複列のボールのうちアウター側のボールのピッチ円直径がインナー側のボールのピッチ円直径よりも大径に設定され、前記アウター側のボールの外径が前記インナー側のボールの外径よりも小径に、かつ前記アウター側のボールの個数が前記インナー側のボールの個数よりも多く設定されると共に、前記シールの摺接面となる前記車輪取付フランジの基部が所定の曲率半径からなる円弧面に形成され、前記ハブ輪のアウター側の端部に凹所が形成されて、この凹所と前記基部との間の最小肉厚をＴ１、前記内側転走面と凹所との間の最小肉厚をＴ２、前記車輪取付フランジの肉厚をＴ３とした時、Ｔ３＜Ｔ１＜Ｔ２の関係になるように設定されている。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づ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、図２は、図１の鍛造加工時のハブ輪を示す模式図である。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第３世代と呼称される従動輪用であって、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ボール３、３とを備えている。内方部材１は、ハブ輪４と、このハブ輪４に圧入された内輪５とからなる。

ハブ輪４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軸状部７を介して小径段部４ｂ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ると共に、これらハブボルト６ａ間には円孔６ｂが形成されている。

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されると共に、この小径段部４ｂの端部を塑性変形させて形成した加締部８によって軸方向に固定されている。

ハブ輪４はＳ５３Ｃ等のＣ（炭素）０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、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６ｃ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の範囲に所定の硬化層１０（図中クロスハッチングにて示す）が形成されている。なお、加締部８は鍛造加工後の表面硬さのままとされている。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と共に、加締加工時に微小なクラック等の発生がなく加締部８の塑性加工をスムーズに行うことができる。なお、内輪５およびボール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、外周にナックル（図示せず）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、内周に内方部材１の内側転走面４ａ、５ａに対向する複列の外側転走面２ａ、２ａが一体に形成されている。これら両転走面間に複列のボール３、３が収容され、保持器９、９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。そして、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アウター側端部にはシール１１が装着され、インナー側端部（内輪５）には車輪の回転速度を検出するための磁気エンコーダ１２が固定されると共に、外方部材２の開口端部を覆うキャップ（図示せず）が装着されている。これらシール１１およびキャップによって、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。

本実施形態では、アウター側のボール３のピッチ円直径ＰＣＤｏとインナー側のボール３のピッチ円直径ＰＣＤｉが同一に設定されると共に、複列のボール３、３の外径ｄｏ、ｄｉと個数Ｚｏ、Ｚｉが同じに設定されている。また、ハブ輪４の外周には、内側転走面４ａからインナー側に向けて漸次小径となるカウンタ部７ａから軸状部７、および内輪５が突き合わされる肩部７ｂを介して小径段部４ｂが形成されている。

ここで、ハブ輪４のアウター側端部にすり鉢状の凹所１３が形成されている。この凹所１３は鍛造加工によって形成され、その深さは、車輪取付フランジ６の略中央付近までとされ、この凹所１３に対応してハブ輪４のアウター側の肉厚が所定の関係になるように設定されている。本実施形態では、図２に示すように、シールランド部となる車輪取付フランジ６の基部６ｃが所定の曲率半径からなる円弧面に形成され、この基部６ｃと凹所１３との間の最小肉厚Ｔ１と、内側転走面４ａと凹所１３との間の最小肉厚Ｔ２と、車輪取付フランジ６の肉厚Ｔ３との関係が、Ｔ３＜Ｔ１＜Ｔ２に設定されている。このように、ハブ輪４のアウター側の端部が、図中矢印にて示すように、軸心から径方向外方に向って、素材が肉厚の部分から肉薄の部分へと一定の方向性をもってスムーズに流れ、鍛造性を向上させることができる。これにより、軽量化を図りつつ、ハブ輪４の強度・剛性を確保すると共に、鍛造の金型寿命の向上と鍛造加工時に鍛造傷が発生するのを防止することができる。

また、ハブ輪４は、前述したように、Ｃが０．４０〜０．８０ｗｔ％、好ましくは、０．５０〜０．７０ｗｔ％を含有しているが、その他、Ｍｎが０．１〜２．０ｗｔ％、Ｃｒが１．０ｗｔ％以下、Ｓｉが０．２ｗｔ％以下、Ｓが０．０２ｗｔ％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物を有する中高炭素鋼で形成されている。また、Ｃ以外の合金元素としてＭｎ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｓが添加されるが、このうちＭｎは、鋼の焼入れ性を向上させ、所定の硬化層１０を形成するために０．１〜２．０ｗｔ％添加されている。０．１ｗｔ％未満では、高周波焼入れによる硬化層１０の厚さが充分確保されず、また、２．０ｗｔ％を超えると加工性が低下して好ましくない。

Ｃｒは１．０ｗｔ％以下添加されている。１．０ｗｔ％を超えると加工性が低下するので好ましくない。また、Ｓｉは、Ｍｎ、Ｃｒと同様、焼入れ性を向上させる作用があるが、塑性加工時の延性が低下することになるため、ここでは０．２ｗｔ％以下に規制されている。

この種のハブ輪４の素材となる中高炭素鋼では、熱間鍛造時の高温状態ではオーステナイト組織となっており、このオーステナイト時の結晶粒の大きさは高温時の温度や保持時間等によって決まるが、この状態から温度が下降しても結晶粒の大きさは変わることなく、組織のみがオーステナイト組織からパーライト組織に変態する。この温度下降時の組織としては、フェライト組織＋パーライト組織となっており、フェライトがパーライト組織の粒界（外周）に析出した状態となっている。

ここで、本実施形態では、ハブ輪４のフェライト結晶粒度が３以上に規制されている。このフェライト結晶粒度とは、ＪＩＳ規格Ｇ０５５１に規定された試験方法により判定される結晶粒度の粒度番号で、所謂旧フェライト結晶粒の粒度番号を意味し、フェライト結晶粒に囲まれたパーライト組織の大きさを指す。具体的には、硝酸エタノール溶液にてフェライトを腐食させて粒界を現出させ、その結晶粒の大きさを観察して計測される。

このように、ハブ輪４の素材のフェライト結晶粒度を３以上に規制することにより、小径段部４ｂの端部を塑性変形させて加締部８を形成する際、亀裂の伝播経路となり得るそれぞれの結晶粒界の長さが短くなるため、加工時の亀裂発生を抑えることにより強度を向上させることができる。

このように、ハブ輪４が中高炭素鋼で形成され、塑性加工時の延性を阻害する恐れがあるＳｉとＳの添加量を規制すると共に、フェライト結晶粒度を３以上に規制することにより、鍛造性を良好にしつつ、加締加工に伴う加締部８の亀裂発生を抑えると共に、加締部８の強度を高めてハブ輪４の耐久性を確保した車輪用軸受装置を提供することができる。

図３は、本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図、図４は、図３の鍛造加工時のハブ輪を示す模式図である。なお、前述した実施形態（図１）と同一の部位、同一の部品、あるいは同一の機能を有する部位には同じ符号を付けてその詳細な説明を省略する。

この車輪用軸受装置は第３世代と呼称される従動輪用であって、内方部材１４と外方部材１５、および両部材１４、１５間に転動自在に収容された複列のボール３ａ、３ｂとを備えている。内方部材１４は、ハブ輪１６と、このハブ輪１６に所定のシメシロを介して圧入された内輪５とからなる。

本実施形態では、アウター側のボール３ａのピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側のボール３ｂのピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径に設定されている（ＰＣＤｏ＞ＰＣＤｉ）。そして、アウター側のボール３ａの外径ｄｏがインナー側のボール３ｂの外径ｄｉよりも小径に設定され（ｄｏ＜ｄｉ）、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３ａの個数Ｚｏがインナー側のボール３ｂの個数Ｚｉよりも多く設定されている（Ｚｏ＞Ｚｉ）。また、ピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いに伴い、ハブ輪１６の内側転走面１６ａが内輪５の内側転走面５ａよりも拡径され、軸状部１８の外径がこの内側転走面５ａの溝底径よりも大径に設定されている。これにより、ピッチ円直径の違いにより、有効に軸受スペースを活用してハブ輪の強度・剛性を増すことができ、ハブ輪１６の耐久性を向上させることができると共に、アウター側のボール３ａのピッチ円直径ＰＣＤｏが拡径した分複列の軸受の作用点距離が拡大し、外方部材１５の外径の拡径を抑えつつ、全体の軸受剛性と寿命を向上させることができる。

ハブ輪１６のアウター側の端部にすり鉢状の凹所１７が形成されている。ハブ輪１６の外周には、内側転走面１６ａの溝底部から軸方向に延びる軸状部１８とテーパ状の段部１９、および内輪５が突き合わされる肩部７ｂを介して小径段部４ｂが形成されている。また、ハブ輪１６はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼からなり、内側転走面１６ａをはじめ、車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｃ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の範囲に所定の硬化層１０（図中クロスハッチングにて示す）が形成されている。

一方、外方部材１５は、外周に車体取付フランジ２ｂを一体に有し、内周に内方部材１４の内側転走面１６ａ、５ａに対向する複列の外側転走面１５ａ、１５ｂが一体に形成されている。これら両転走面間に複列のボール３ａ、３ｂが収容され、保持器２２、９によって転動自在に保持されている。そして、ピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いに伴い、アウター側の外側転走面１５ａがインナー側の外側転走面１５ｂよりも拡径され、アウター側の外側転走面１５ａから円筒状の肩部２０と段部２０ａを介して小径側の肩部２１に続き、インナー側の外側転走面１５ｂが形成されている。また、この外側転走面１５ｂの溝底径と大径側の肩部２０の内径が略同一寸法に設定されている。

また、外方部材１５はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼からなり、少なくとも複列の外側転走面１５ａ、１５ｂが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化処理が施されている。

ここで、ハブ輪１６の凹所１７は、内側転走面１６ａの溝底部付近までの深さとされ、ハブ輪１６の外郭形状は、この凹所１７に対応して肉厚が所定の関係になるように設定されている。すなわち、図４に示すように、アウター側のボール３ａのピッチ円直径ＰＣＤｏの拡径化に伴い、前述した実施形態よりも凹所１７の深さがインナー側に深く形成され、車輪取付フランジ６の基部６ｃと凹所１７との間の最小肉厚Ｔ１と、内側転走面１６ａと凹所１７との間の最小肉厚Ｔ２と、車輪取付フランジ６の肉厚Ｔ３との関係が、Ｔ３＜Ｔ１＜Ｔ２に設定されている。これにより、前述した実施形態と同様、ハブ輪１６のアウター側の端部が、図中矢印にて示すように、軸心から径方向外方に向って、素材が肉厚の部分から肉薄の部分へと一定の方向性をもってスムーズに流れ、鍛造性を向上させることができる。

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、第３世代構造の従動輪側の車輪用軸受装置に適用することができる。

１、１４ 内方部材
２、１５ 外方部材
２ａ 外側転走面
２ｂ 車体取付フランジ
３ ボール
３ａ アウター側のボール
３ｂ インナー側のボール
４、１６ ハブ輪
４ａ、５ａ、１６ａ 内側転走面
４ｂ 小径段部
５ 内輪
６ 車輪取付フランジ
６ａ ハブボルト
６ｂ 円孔
６ｃ 基部
６ｄ 車輪取付フランジのアウター側の側面
７、１８ 軸状部
７ａ カウンタ部
７ｂ、２０、２１ 肩部
８ 加締部
９、２２ 保持器
１０ 硬化層
１１ シール
１２ 磁気エンコーダ
１３、１７ 凹所
１５ａ アウター側の外側転走面
１５ｂ インナー側の外側転走面
１９、２０ａ 段部
５１ 内方部材
５２ 外方部材
５２ａ アウター側の外側転走面
５２ｂ インナー側の外側転走面
５２ｃ 車体取付フランジ
５３ ボール
５４ ハブ輪
５４ａ、５５ａ 内側転走面
５４ｂ 小径段部
５５ 内輪
５６ 車輪取付フランジ
５６ａ 基部
５７ 軸状部
５７ａ、６２ａ 段部
５７ｂ、６２、６３ 肩部
５８ 加締部
５９、６０ 保持器
６１ カウンタ部
６４ 凹所
ｄ ボールの外径
ｄｉ インナー側のボールの外径
ｄｏ アウター側のボールの外径
ｄ１ 車輪取付フランジの基部における最小肉厚部の直径
ｄ２ アウター側の内側転走面におけるボール接触径
ＰＣＤｏ アウター側のボールのピッチ円直径
ＰＣＤｉ インナー側のボールのピッチ円直径
ｔ１ 基部の最小肉厚
ｔ２ 内側転走面における接触角方向の肉厚
Ｔ１ 基部と凹所との間の最小肉厚
Ｔ２ 内側転走面と凹所との間の最小肉厚
Ｔ３ 車輪取付フランジの肉厚
α 接触角

Claims (8)

1. 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、外周に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の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列のボールと、
   前記外方部材とハブ輪との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、
   前記シールの摺接面となる前記車輪取付フランジの基部が所定の曲率半径からなる円弧面に形成されると共に、前記ハブ輪のアウター側の端部に凹所が形成され、この凹所と前記基部との間の最小肉厚をＴ１、前記内側転走面と凹所との間の最小肉厚をＴ２、前記車輪取付フランジの肉厚をＴ３とした時、Ｔ３＜Ｔ１＜Ｔ２の関係になるように設定されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記複列のボールのうちアウター側のボールのピッチ円直径がインナー側のボールのピッチ円直径よりも大径に設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記アウター側のボールの外径が前記インナー側のボールの外径よりも小径に設定されると共に、前記アウター側のボールの個数が前記インナー側のボールの個数よりも多く設定されている請求項２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記ハブ輪の小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部によって前記内輪が軸方向に固定されると共に、前記ハブ輪が炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、前記内側転走面をはじめ前記基部から前記小径段部に亙り高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理され、前記加締部が鍛造後の素材表面硬さ１３〜３０ＨＲＣの未焼入れ部とされている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
5. 前記ハブ輪のフェライト結晶粒の粒度番号が３以上に設定されている請求項４に記載の車輪用軸受装置。
6. 前記ハブ輪が、Ｃが０．５０〜０．７０ｗｔ％、Ｍｎが０．１〜２．０ｗｔ％、Ｃｒが１．０ｗｔ％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物を有する中高炭素鋼で形成されている請求項４または５に記載の車輪用軸受装置。
7. 前記ハブ輪に含有されるＳが０．０２ｗｔ％以下に規制されている請求項６に記載の車輪用軸受装置。
8. 前記ハブ輪に含有されるＳｉが０．２ｗｔ％以下に規制されている請求項６または７に記載の車輪用軸受装置。

Images