JP2011189771A - 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、ハブ輪の疲れ強さを高め、強度・耐久性の向上を図った車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】車輪取付フランジ６の基部６ａが円弧面に形成され、ハブ輪４に基部６ａ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が形成されると共に、ハブ輪４の端部にすり鉢状の凹所１３が鍛造加工によって形成され、この凹所１３の深さが基部６ａの位置に対応する付近までとされ、ハブ輪４の高周波焼入れ後、切削加工により、凹所１３からインナー側に漸次縮径するテーパ状で、深さが複列の転動体３列の間に設定された第１の応力緩和穴１４と、この第１の応力緩和穴１４よりも小径の第２の応力緩和穴１５が形成され、この第２の応力緩和穴１５の先端部が、内輪５の小端面が当接する肩部４ｃの位置に対応する付近に止められている。
【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、軽量・コンパクト化を図りつつ、ハブ輪の疲れ強さを高め、強度・耐久性の向上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、近年、省資源あるいは公害等の面から燃費向上に対する要求は厳しいものがある。自動車部品において、特に、車輪用軸受装置の軽量化はこうした要求に応える要因として注目され、強く望まれて久しい。しかし、一方、軽量化のためにハブ輪を中空構造にすることが考えられるが、この軽量化に伴い剛性の低下が生じる。すなわち、大きな荷重がかかった時にハブ輪に変形が生じ、異常振動や内側転走面の早期剥離、あるいは、ハブ輪に圧入された内輪とが相対回転する、所謂クリープが生じることがある。

こうした問題を解決したものとして、図８に示すような車輪用軸受装置が知られている。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５２ｂ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５２ａ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、５９によって転動自在に保持されている。また、外方部材５２とハブ輪５４との間の環状空間を密封するためにシール６０が装着されると共に、外方部材５２の端部内周面には、鋼鈑からプレス成形により形成された有底短円筒形状のカバー６１が装着されている。

ここで、ハブ輪５４は、小径段部５４ｂの内輪５５の嵌合面Ａのみに対応する部分に中実構造部６２が形成され、当該部分以外は中空構造部６３とされている。すなわち、面取り部５５ｂと嵌合面Ａとの境界を通る軸方向に直交する平面上に中実構造部６２の両端面６２ａ、６２ｂが設けられ、中実構造部６２の内端側にも新たに中空構造部６３が設けられている。そして、当該中空構造部６３は、ハブ輪５４の剛性を確保できる範囲で最大限の容積を有しており、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（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００７−２６９０６６号公報

こうした従来の車輪用軸受装置では、ハブ輪５４の中空構造部６３の容積が大きくなるにつれ軽量化を達成することができるが、ハブ輪５４の輪郭を高周波焼入れした時に生じる熱処理歪みが中空構造部６３へ引張残留応力として作用するため、回転曲げ負荷による応力振幅がこの中空構造部６３に作用した場合に、ハブ輪の中空構造部６３に亀裂が生じる恐れがある。また、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、ハブ輪の疲れ強さを高め、強度・耐久性の向上を図っ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状部を介して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転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の両端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、前記シールのうちアウター側のシールの摺接面となる前記車輪取付フランジのインナー側の基部が所定の曲率半径からなる円弧面に形成され、前記ハブ輪の内側転走面をはじめ、前記基部から小径段部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が形成されると共に、前記ハブ輪のアウター側の端部にすり鉢状の凹所が鍛造加工によって形成され、この凹所の深さが、前記ハブ輪のアウター側の端面から前記基部の位置に対応する付近までとされ、前記ハブ輪の高周波焼入れ後、前記凹所からさらにインナー側に応力緩和穴が切削加工により形成されている。

このように、ハブ輪の外周に内側転走面が直接形成された第３世代構造の車輪用軸受装置において、シールのうちアウター側のシールの摺接面となる車輪取付フランジのインナー側の基部が所定の曲率半径からなる円弧面に形成され、ハブ輪の内側転走面をはじめ、基部から小径段部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が形成されると共に、ハブ輪のアウター側の端部にすり鉢状の凹所が鍛造加工によって形成され、この凹所の深さが、ハブ輪のアウター側の端面から基部の位置に対応する付近までとされ、ハブ輪の高周波焼入れ後、凹所からさらにインナー側に応力緩和穴が切削加工により形成されているので、軽量・コンパクト化を図りつつ、中空状となるハブ輪の内径面の熱処理歪みによる残留引張応力を開放することができ、車両の旋回時に回転曲げモーメントが負荷されて繰り返し応力が作用しても、ハブ輪の疲れ強さを高め、強度・耐久性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。また、鍛造性を損なうことなく鍛造の金型寿命の向上を図ると共に、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、前記応力緩和穴の先端部が、前記内輪の小端面が当接する肩部の位置に対応する付近に止められていれば、断面急変形状となって応力集中が発生することなくハブ輪の強度・耐久性の向上を図ることができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記ハブ輪のアウター側の端部のうち少なくとも前記基部部分の最小肉厚と前記軸状部部分の最小肉厚が略等しくなるように前記応力緩和穴が所望の内径に設定されていれば、軽量・コンパクト化を図りつつ、ハブ輪の疲れ強さを高め、強度・耐久性の向上を図ることができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記応力緩和穴がインナー側に漸次縮径するテーパ状に形成されていても良い。

また、請求項５に記載の発明のように、前記応力緩和穴が、インナー側に漸次縮径するテーパ状に形成され、その深さが前記複列の転動体列の間に設定された第１の応力緩和穴と、この第１の応力緩和穴よりも小径の第２の応力緩和穴とで構成されていても良い。

また、請求項６に記載の発明のように、前記応力緩和穴が、円筒状でその深さが前記複列の転動体列の間に設定された第１の応力緩和穴と、この第１の応力緩和穴よりも小径の第２の応力緩和穴とで構成されていても良い。

また、請求項７に記載の発明のように、前記応力緩和穴の先端部が円弧状に形成されていても良い。

また、請求項８に記載の発明のように、前記応力緩和穴の先端部が切削加工時のセンタ穴となる円錐穴に形成されていても良い。

また、請求項９に記載の発明のように、前記ハブ輪がＣ０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成されると共に、予め調質処理が施され、その表面硬さが３５ＨＲＣ以下に設定されていれば、組織が粒状化し、引張、曲げ、衝撃値等の機械的性質が上昇して延性や靭性が高まると共に、熱処理変形を抑制することができ、切削等の加工性を向上させることができる。

また、請求項１０に記載の発明のように、前記ハブ輪の少なくとも内径面にショットピーニングによる表面改質で圧縮残留応力が付与されていれば、所望の形状・寸法のまま疲れ強さを一層増大させることができる。

また、請求項１１に記載の発明のように、前記ハブ輪の内径部に発泡樹脂が充填されていれば、軽量化や応力緩和効果を阻害することなく、中空部に雨水やダスト等が侵入し、ハブ輪の内径部に堆積して発錆するのを確実に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状部を介して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転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の両端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、前記シールのうちアウター側のシールの摺接面となる前記車輪取付フランジのインナー側の基部が所定の曲率半径からなる円弧面に形成され、前記ハブ輪の内側転走面をはじめ、前記基部から小径段部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が形成されると共に、前記ハブ輪のアウター側の端部にすり鉢状の凹所が鍛造加工によって形成され、この凹所の深さが、前記ハブ輪のアウター側の端面から前記基部の位置に対応する付近までとされ、前記ハブ輪の高周波焼入れ後、前記凹所からさらにインナー側に応力緩和穴が切削加工により形成されているので、軽量・コンパクト化を図りつつ、中空状となるハブ輪の内径面の熱処理歪みによる残留引張応力を開放することができ、車両の旋回時に回転曲げモーメントが負荷されて繰り返し応力が作用しても、ハブ輪の疲れ強さを高め、強度・耐久性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。また、鍛造性を損なうことなく鍛造の金型寿命の向上を図ると共に、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。 本発明に係るハブ輪の応力緩和効果を示すグッドマン線図である。 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。 本発明に係る車輪用軸受装置の第４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５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６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。

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状部を介して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転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の両端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、前記シールのうちアウター側のシールの摺接面となる前記車輪取付フランジのインナー側の基部が所定の曲率半径からなる円弧面に形成され、前記ハブ輪の内側転走面をはじめ、前記基部から小径段部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が形成されると共に、前記ハブ輪のアウター側の端部にすり鉢状の凹所が鍛造加工によって形成され、この凹所の深さが、前記ハブ輪のアウター側の端面から前記基部の位置に対応する付近までとされ、前記ハブ輪の高周波焼入れ後、前記凹所からさらにインナー側に応力緩和穴が切削加工により形成され、この応力緩和穴が、インナー側に漸次縮径するテーパ状に形成され、その深さが前記複列の転動体列の間に設定された第１の応力緩和穴と、この第１の応力緩和穴よりも小径の第２の応力緩和穴とで構成され、この第２の応力緩和穴の先端部が、前記内輪の小端面が当接する肩部の位置に対応する付近に止められている。

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、本発明に係るハブ輪の応力緩和効果を示すグッドマン線図である。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転動体（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花弁状の車輪取付フランジ６を一体に有し、所定の曲率半径からなる円弧面に形成された車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ａを介して外周に一方（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（図示せず）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Ｃ０．４０〜０．８０ｗｔ％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６ａ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転動体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Ｃ０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面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の開口部にはシール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。

なお、本実施形態では、転動体３にボールを使用した複列アンギュラ玉軸受で構成された車輪用軸受装置を例示したが、これに限らず、例えば、転動体３に円錐ころを用いた複列円錐ころ軸受で構成されていても良い。また、車輪取付フランジ６が花弁状のものを例示したが、外径形状はこれに限らず、一般的な円形形状であっても良い。

ここで、ハブ輪４のアウター側端部にすり鉢状の凹所１３が鍛造加工によって形成されている。この凹所１３の深さは、ハブ輪４のアウター側の端面から車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ａの位置に対応する付近までとされている。そして、前述したハブ輪４の外周面の高周波焼入れ後、旋盤あるいはドリル等の切削加工により、この凹所１３からさらにインナー側に、第１の応力緩和穴１４と、この第１の応力緩和穴１４よりも小径の第２の応力緩和穴１５が形成されている。第１の応力緩和穴１４は、インナー側に漸次縮径するテーパ状に形成され、その深さが複列の転動体３、３列の間に設定されると共に、第２の応力緩和穴１５の深さ（先端部）は、断面急変形状となって応力集中が発生しないように、内輪５の小端面が当接する肩部４ｃの位置に対応する付近に止められている。

また、ハブ輪４のアウター側の端部、すなわち、基部６ａ部分の最小肉厚Ｌ０と内側転走面４ａ部分の最小肉厚Ｌ１および軸状部７部分の最小肉厚Ｌ２が略等しくなるように第１の応力緩和穴１４と第２の応力緩和穴１５が所望の内径に設定されている。これにより、軽量・コンパクト化を図りつつ、中空状となるハブ輪４の内径面の熱処理歪みによる残留引張応力を開放することができ、車両の旋回時に回転曲げモーメントが負荷されて繰り返し応力が作用しても、ハブ輪４の疲れ強さを高め、強度・耐久性の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。また、鍛造性を損なうことなく鍛造の金型寿命の向上を図ると共に、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。

本実施形態では、ハブ輪４は、予め高周波による４００℃以上の高温焼戻しをして、トルースタイトまたはソルバイト組織にする、所謂調質処理が施されている。この調質処理により組織は粒状化し、引張、曲げ、衝撃値等の機械的性質が上昇して延性や靭性が高まる。ここでは、ハブ輪４の調質処理後の表面硬さが３５ＨＲＣ以下に設定されている。これにより、熱処理変形を抑制することができ、切削等の加工性を向上させることができると共に、強度、疲れ強さをさらに高めることができる。

なお、ハブ輪４の少なくとも内径面にショットピーニングによる表面改質で圧縮残留応力を付与しても良いし、調質処理とショットピーニングを組み合せても良い。これにより、所望の形状・寸法のまま疲れ強さを一層増大させることができる。

図２に示すように、ハブ輪４の疲労限度、すなわち、破断応力を横軸の交点として、応力振幅と平均応力で表される修正グッドマン線図でも明らかなように、前述した応力緩和穴１４、１５を形成することにより、この種の応力緩和穴がないものに比べ、繰返し応力を低減させることができる。

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である。なお、この実施形態は、前述した実施形態（図１）と基本的にはハブ輪の応力緩和穴の構成が異なるだけで、その他同一の部位、同一の部品、あるいは同一の機能を有する部品や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１６と外方部材２、および両部材１６、２間に転動自在に収容された複列の転動体３、３とを備えている。内方部材１６は、ハブ輪１７と、このハブ輪１７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。

ハブ輪１７はＳ５３Ｃ等のＣ０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、アウター側の端部にすり鉢状の凹所１３が鍛造加工によって形成されている。ハブ輪１７の外周面の高周波焼入れ後、旋盤あるいはドリル等の切削加工により、この凹所１３からさらにインナー側に応力緩和穴１８が形成されている。この応力緩和穴１８はインナー側に漸次縮径するテーパ状に形成され、その深さが肩部４ｃの位置に対応する付近に止められている。そして、ハブ輪１７のアウター側の端部、すなわち、基部６ａ部分の最小肉厚Ｌ０と軸状部７部分の最小肉厚Ｌ２が略等しくなるように応力緩和穴１８が所望の内径に設定されている。これにより、軽量・コンパクト化を図りつつ、ハブ輪１７の内径面の熱処理歪みによる残留引張応力を開放することができ、車両の旋回時に回転曲げモーメントが負荷されて繰り返し応力が作用しても、ハブ輪１７の疲れ強さを高め、強度・耐久性の向上を図ることができる。

なお、本実施形態では、中空状のハブ輪１７の内径部に発泡樹脂１９が充填されている。これにより、軽量化や応力緩和効果を阻害することなく、中空部に雨水やダスト等が侵入し、ハブ輪１７の内径部に堆積して発錆するのを確実に防止することができる。ここで、発泡樹脂１９としては、発泡ウレタン、発泡ポリエチレン、ポリアミド樹脂等からなるＰＰ（ポリプロピレン）樹脂、硬質ウレタン、発泡ウレタン等のウレタン樹脂を例示することができる。

図４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、前述した第１の実施形態（図１）と基本的にはハブ輪の応力緩和穴の形状が一部異なるだけで、その他同一の部位、同一の部品、あるいは同一の機能を有する部品や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２０と外方部材２、および両部材２０、２間に転動自在に収容された複列の転動体３、３とを備えている。内方部材２０は、ハブ輪２１と、このハブ輪２１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。

ハブ輪２１はＳ５３Ｃ等のＣ０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、アウター側の端部にすり鉢状の凹所１３が鍛造加工によって形成されている。ハブ輪２１の外周面の高周波焼入れ後、旋盤あるいはドリル等の切削加工により、この凹所１３からさらにインナー側に、円筒状の第１の応力緩和穴２２と第２の応力緩和穴１５が形成されている。この第１の応力緩和穴２２の深さが複列の転動体３、３列の間に設定されると共に、第２の応力緩和穴１５の先端部が肩部４ｃの位置に対応する付近に止められている。そして、ハブ輪２１のアウター側の端部、すなわち、基部６ａ部分の最小肉厚Ｌ０と内側転走面４ａ部分の最小肉厚Ｌ１および軸状部７部分の最小肉厚Ｌ２が略等しくなるように第１の応力緩和穴２２と第２の応力緩和穴１５が所望の内径に設定されている。これにより、前述した実施形態と同様、軽量・コンパクト化を図りつつ、ハブ輪２１の内径面の熱処理歪みによる残留引張応力を開放することができ、車両の旋回時に回転曲げモーメントが負荷されて繰り返し応力が作用しても、ハブ輪２１の疲れ強さを高め、強度・耐久性の向上を図ることができる。

図５は、本発明に係る車輪用軸受装置の第４の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した第２の実施形態（図３）と基本的にはハブ輪の応力緩和穴の形状が一部異なるだけで、その他同一の部位、同一の部品、あるいは同一の機能を有する部品や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２３と外方部材２、および両部材２３、２間に転動自在に収容された複列の転動体３、３とを備えている。内方部材２３は、ハブ輪２４と、このハブ輪２４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。

ハブ輪２４はＳ５３Ｃ等のＣ０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、アウター側の端部にすり鉢状の凹所１３が鍛造加工によって形成されている。ハブ輪２３の外周面の高周波焼入れ後、旋盤あるいはドリル等の切削加工により、この凹所１３からさらにインナー側に応力緩和穴２５が形成されている。この応力緩和穴２５はインナー側に漸次縮径するテーパ状に、その先端部が円弧状に形成され、肩部４ｃの位置に対応する付近に止められている。そして、ハブ輪２４のアウター側の端部、すなわち、基部６ａ部分の肉厚Ｌ０と軸状部７部分の肉厚Ｌ２が略等しくなるように応力緩和穴２５が所望の内径に設定されている。ハブ輪２４の内径面の熱処理歪みによる残留引張応力を開放することができると共に、肩部４ｃに対して断面急変形状となって応力集中が発生するのを防止し、車両の旋回時に回転曲げモーメントが負荷されて繰り返し応力が作用しても、ハブ輪２４の疲れ強さを高め、強度・耐久性の向上を図ることができる。

図６は、本発明に係る車輪用軸受装置の第５の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した第２の実施形態（図３）と基本的にはハブ輪の応力緩和穴の形状が異なるだけで、その他同一の部位、同一の部品、あるいは同一の機能を有する部品や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２６と外方部材２、および両部材２６、２間に転動自在に収容された複列の転動体３、３とを備えている。内方部材２６は、ハブ輪２７と、このハブ輪２７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。

ハブ輪２７はＳ５３Ｃ等のＣ０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、アウター側の端部にすり鉢状の凹所１３が鍛造加工によって形成されている。ハブ輪２６の外周面の高周波焼入れ後、旋盤あるいはドリル等の切削加工により、この凹所１３からさらにインナー側に円筒状の応力緩和穴２８が形成され、その深さが肩部４ｃの位置に対応する付近に止められている。そして、ハブ輪２７のアウター側の端部、すなわち、基部６ａ部分の最小肉厚Ｌ０と内側転走面４ａ部分の最小肉厚Ｌ１および軸状部７部分の最小肉厚Ｌ２が略等しくなるように応力緩和穴２８が所望の内径に設定されている。これにより、簡素な形状で加工効率を高めて低コスト化を図りつつ、ハブ輪２７の内径面の熱処理歪みによる残留引張応力を効果的に開放することができる。

図７は、本発明に係る車輪用軸受装置の第６の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した第５の実施形態（図６）と基本的にはハブ輪の応力緩和穴の形状が一部異なるだけで、その他同一の部位、同一の部品、あるいは同一の機能を有する部品や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２９と外方部材２、および両部材２９、２間に転動自在に収容された複列の転動体３、３とを備えている。内方部材２９は、ハブ輪３０と、このハブ輪３０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。

ハブ輪３０はＳ５３Ｃ等のＣ０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、アウター側の端部にすり鉢状の凹所１３が鍛造加工によって形成されている。ハブ輪３０の外周面の高周波焼入れ後、旋盤あるいはドリル等の切削加工により、この凹所１３からさらにインナー側に円筒状の応力緩和穴３１が形成されている。この応力緩和穴３１は、その深さが肩部４ｃの位置に対応する付近に止められ、ハブ輪３０のアウター側の端部、すなわち、基部６ａ部分の最小肉厚Ｌ０と内側転走面４ａ部分の最小肉厚Ｌ１および軸状部７部分の肉厚Ｌ２が略等しくなるように応力緩和穴３１が所望の内径に設定されている。さらに、先端部に切削加工時のセンタ穴となる円錐穴３１ａが形成されている。これにより、さらに加工効率を高めて低コスト化を図りつつ、ハブ輪３０の内径面の熱処理歪みによる残留引張応力を効果的に開放することができる。

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、外周に一方の内側転走面が直接形成された従動輪側の第３世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。

１、１６、２０、２３、２６、２９ 内方部材
２ 外方部材
２ａ 外側転走面
２ｂ 車体取付フランジ
３ 転動体
４、１７、２１、２４、２７ ハブ輪
４ａ、５ａ 内側転走面
４ｂ 小径段部
４ｃ 肩部
５ 内輪
６ 車輪取付フランジ
６ａ 車輪取付フランジのインナー側の基部
７ 軸状部
８ 加締部
９ 保持器
１０ 硬化層
１１ シール
１２ 磁気エンコーダ
１３ 凹所
１４、２２ 第１の応力緩和穴
１５ 第２の応力緩和穴
１８、２５、２８、３１ 応力緩和穴
１９ 発泡樹脂
３１ａ 円錐穴
５１ 内方部材
５２ 外方部材
５２ａ 外側転走面
５２ｂ 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
５５ｂ 面取り部
５６ 車輪取付フランジ
５７ 軸状部
５８ 加締部
５９ 保持器
６０ シール
６１ カバー
６２ 中実構造部
６２ａ、６２ｂ 中実構造部の端面
６３ 中空構造部
Ａ 嵌合面
Ｌ０ 基部部分の最小肉厚
Ｌ１ 内側転走面部分の最小肉厚
Ｌ２ 軸状部の最小肉厚

Claims (11)

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状部を介して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転動体と、
   前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の両端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、
   前記シールのうちアウター側のシールの摺接面となる前記車輪取付フランジのインナー側の基部が所定の曲率半径からなる円弧面に形成され、前記ハブ輪の内側転走面をはじめ、前記基部から小径段部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が形成されると共に、前記ハブ輪のアウター側の端部にすり鉢状の凹所が鍛造加工によって形成され、この凹所の深さが、前記ハブ輪のアウター側の端面から前記基部の位置に対応する付近までとされ、前記ハブ輪の高周波焼入れ後、前記凹所からさらにインナー側に応力緩和穴が切削加工により形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記応力緩和穴の先端部が、前記内輪の小端面が当接する肩部の位置に対応する付近に止められている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記ハブ輪のアウター側の端部のうち少なくとも前記基部部分の最小肉厚と前記軸状部部分の最小肉厚が略等しくなるように前記応力緩和穴が所望の内径に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. 前記応力緩和穴がインナー側に漸次縮径するテーパ状に形成されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
5. 前記応力緩和穴が、インナー側に漸次縮径するテーパ状に形成され、その深さが前記複列の転動体列の間に設定された第１の応力緩和穴と、この第１の応力緩和穴よりも小径の第２の応力緩和穴とで構成されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
6. 前記応力緩和穴が、円筒状でその深さが前記複列の転動体列の間に設定された第１の応力緩和穴と、この第１の応力緩和穴よりも小径の第２の応力緩和穴とで構成されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
7. 前記応力緩和穴の先端部が円弧状に形成されている請求項１乃至６いずれかに記載の車輪用軸受装置。
8. 前記応力緩和穴の先端部が切削加工時のセンタ穴となる円錐穴に形成されている請求項１乃至６いずれかに記載の車輪用軸受装置。
9. 前記ハブ輪がＣ０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成されると共に、予め調質処理が施され、その表面硬さが３５ＨＲＣ以下に設定されている請求項１乃至８いずれかに記載の車輪用軸受装置。
10. 前記ハブ輪の少なくとも内径面にショットピーニングによる表面改質で圧縮残留応力が付与されている請求項１乃至９いずれかに記載の車輪用軸受装置。
11. 前記ハブ輪の内径部に発泡樹脂が充填されている請求項１乃至１０いずれかに記載の車輪用軸受装置。

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