JP2012087917A - ハブユニット軸受、ハブユニット軸受用外側部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハブユニット軸受の外側部材の製造方法として、回転中に高温になっても別部材である外輪が強固に一体化された状態が確保でき、外輪軌道面の強度も確保できる外側部材が得られる方法を提供する。
【解決手段】先ず、外周面に凹部２１ｂを有する外輪２１を鋳型に配置した状態で、鋳型に溶融非鉄金属を流し込む鋳造工程により、外輪２１が一体化された外側部材２を作製する。次に、鋳造工程後の外輪２１の軌道面２１ａに高周波焼入れを行い、さらに焼戻しを行う。
【選択図】図１

Description

この発明は、車輪側部材を固定するフランジが車軸を内嵌するハブに一体化され、前記ハブの外周面に内輪軌道を有する内側部材と、内周面に複列の外輪軌道を有し、車体側部材を固定する車体側部材固定部が外周部に形成された外側部材と、前記内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に配置された転動体と、を備えたハブユニット軸受に関する。

近年、自動車の燃費を向上するために、軽量化を目的とした車輪支持用軸受のユニット化が進んでいる。
特許文献１には、ユニット化された車輪支持用軸受（ハブユニット軸受）を構成する前記外側部材の一例として、別部材である外輪（軌道部材）を鋳造時に一体成形したハブ一体ドラムを使用することが記載されている。この例では、ハブ一体ドラムを鋳鉄製とし、外輪（軌道部材）を、構造用炭素鋼、高炭素クロム軸受鋼、合金鋼等で形成している。

特許文献２には、前記外側部材の内周面に、複列の外輪軌道が直接形成されている外側部材を備えたハブユニット軸受が記載されている。また、車輪回転数検出手段の作動安定性を高める目的で、前記外側部材を用いず、車体側部材（ナックル）の内周面に別部材の外輪を圧入する例が記載されている。

特開２０１０−１９５２５０号公報 特開２００１−１４６１０１号公報

特許文献１に記載された方法では、ハブ一体ドラムの鋳造時に外輪が高温にさらされることで、外輪が焼戻しされた状態となって、外輪軌道面の強度が低下するという問題がある。
特許文献２に記載された外輪を圧入する方法では、ハブユニット軸受の回転中に高温になると、車体側部材と圧入された外輪との線膨張係数の違いで、外輪が車体側部材に対して強固に一体化された状態が確保できなくなる恐れがある。
この発明の課題は、ハブユニット軸受の外側部材の製造方法として、回転中に高温になっても別部材である外輪が強固に一体化された状態が確保でき、外輪軌道面の強度も確保できる外側部材が得られる方法を提供することである。

上記課題を解決するために、この発明のハブユニット軸受用外側部材の製造方法は、車輪側部材を固定するフランジが車軸を内嵌するハブに一体化され、前記ハブの外周面に内輪軌道を有する内側部材と、内周面に複列の外輪軌道を有し、車体側部材を固定する車体側部材固定部が外周部に形成された外側部材と、前記内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に配置された転動体と、を備えたハブユニット軸受の前記外側部材の製造方法であって、外周面に凹部を有する複数の外輪を鋳型に配置した状態で、前記鋳型に溶融非鉄金属を流し込んで鋳造する工程と、前記外側部材に一体化されている複数の外輪の軌道面に高周波焼入れを行った後に焼戻しを行う工程と、を有することを特徴とする。

この発明の方法によれば、前記複数の外輪が外周面に凹部を有することで、前記鋳造工程時に溶融非鉄金属が前記凹部に入り込むため、前記複数の外輪が前記外側部材と強固に一体化される。また、前記複数の外輪の軌道面の強度は、前記鋳造工程で高温にさらされることで（焼戻しされた状態となって）低下するが、前記高周波焼入れを行うことにより高くなるため、必要な強度が確保される。

前記非鉄金属としては、アルミニウムまたはマグネシウムを含有する軽合金と強化材である硬質粒子とを含む軽合金複合材料を使用することが好ましい。これにより、前記外側部材を軽量化しながら十分な剛性が得られる。
前記軽合金複合材料としては、前記硬質粒子の割合が１０体積％以上７０体積％以下であるものを使用することが好ましい。
前記軽合金複合材料としては、ヤング率が１００ＧＰａ以上であり、線膨張係数が２０×１０^-6／℃以下であるものを使用することが好ましい。これにより、熱膨張に伴うクリープの発生や予圧抜けが抑制される。

この発明のハブユニット軸受用外側部材の製造方法によれば、回転中に高温になっても別部材である複数の外輪が強固に一体化された状態が確保でき、外輪軌道面の強度も確保できる外側部材を得ることができる。
この発明の方法で製造された外側部材は、複数の外輪が強固に一体化され、外輪軌道面の強度も確保されているため、この外側部材を使用することでハブユニット軸受の転動寿命を長くすることができる。

この発明の一実施形態に相当するハブユニット軸受を示す断面図である。 図１のハブユニット軸受を構成する外側部材を示す断面図である。 図２の外側部材を構成する外輪を示す斜視図である。 外周面の凹部の形状が図３とは異なる外輪の例を示す斜視図である。

以下、この発明の実施形態について説明する。
この実施形態のハブユニット軸受は、図１に示すように、内側部材１と、外側部材２と、玉（転動体）３と、保持器４と、シール５，６とで構成され、玉３が転動する軌道を二列備えている。
内側部材１は、軌道溝１１ａを有する内輪１１、車軸を内嵌するハブ１２、および車輪側部材をボルト８で固定するフランジ１３が一体化された部材の、フランジ１３と反対側の端部に内輪１０が固定されたものである。内輪１０は、軌道溝１０ａを有し、前記端部に設けた凹周部１４に外嵌されて、ハブ１２の先端部１２ａをかしめることで固定されている。これらの軌道溝１１ａ，１０ａが、二列の内輪軌道を成している。

外側部材２は、図２に示すように、二列の外輪２１と、外輪２１が内周面に配置された円筒状の外枠部材２２と、外枠部材２２の外周に一体に形成されたフランジ（車体側部材固定部）２３とからなる。フランジ２３に、車体の懸架装置（車体側部材）を固定するボルト穴２３ａが形成されている。
外輪２１の内周面に軌道溝２１ａが形成され、外周面に凹部２１ｂが形成されている。凹部２１ｂは、図３に示すように、外輪２１の外周面の幅方向（軸受の軸方向）中央部に所定幅（例えば、外輪の幅の１／３程度）で、周方向全体に等間隔で多数形成されている。

外側部材２は、二列の外輪２１を鋳型に配置した状態で、この鋳型に溶融非鉄金属を流し込む鋳造工程を行った後、外輪２１の軌道面２１ａに高周波焼入れ工程を行い、次いで焼戻し工程を行い、さらに旋削、穿孔、研削等を行うことで製造されたものである。
例えば、溶融非鉄金属として、アルミニウム合金ＡＣ８Ａにホウ酸アルミニウム粒子（硬質粒子）を４０〜７０体積％を含有させた軽合金複合材料を使用し、高炭素クロム軸受鋼第二種（ＳＵＪ２）製の外輪２１を用いた場合は、各工程の条件を例えば以下のように設定する。
鋳造工程：溶融非鉄金属の温度を６００〜６７０℃とする。
高周波焼入れ工程：硬化層深さが２ｍｍ以上になるまで行う。
焼戻し工程：１６０〜１８０℃で１．５〜２．０時間保持する。

外側部材２が上述の方法で製造されることにより、鋳造工程で外輪２の凹部２１ｂに溶融非鉄金属が入り込むため、二列の外輪２が外側部材２と強固に一体化される。また、二列の外輪２の軌道溝２１ａの強度は、鋳造工程で高温にさらされることで（焼戻しされた状態となって）低下するが、高周波焼入れ工程を行うことにより高くなるため、必要な強度が確保される。

よって、この実施形態の外側部材２は、回転中に高温になっても別部材である二列の外輪２１が強固に一体化された状態が確保でき、外輪軌道面２１ａの強度も確保できるため、この外側部材２を備えた図１のハブユニット軸受は、転動寿命が長いものとなる。
なお、上記実施形態では、図３に示すように、外輪２１として、幅が狭い凹部２１ｂが周方向全体に等間隔で多数形成されているものを使用しているが、図４に示すように、幅方向に沿った切り込み状の凹部２１ｂが、周方向全体に１個または２個以上形成されているものを使用してもよい。

１ 内側部材
１０ 内輪
１０ａ 内輪軌道
１１ ハブに直接形成された内輪
１１ａ 内輪軌道
１２ ハブ
１２ａ ハブの先端部
１３ フランジ
１３ａ フランジのボルト穴
１４ 内輪を嵌める凹周部
２ 外側部材
２１ 外輪
２１ａ 外輪の軌道溝（軌道面）
２１ｂ 凹部
２２ 外枠部材
２３ａ 懸架装置（車体側部材）を固定するボルト穴
２３ フランジ
３ 玉（転動体）
４ 保持器
５ シール
６ シール
８ 車輪側部材を固定するボルト

特許文献１に記載された方法では、ハブ一体ドラムの鋳造時に外輪が高温にさらされることで、外輪が焼戻しされた状態となって、外輪軌道面の強度が低下するという問題がある。
特許文献２に記載された外輪を圧入する方法では、ハブユニット軸受の回転中に高温になると、車体側部材と圧入された外輪との線膨張係数の違いで、外輪が車体側部材に対して強固に一体化された状態が確保できなくなる恐れがある。
この発明の課題は、ハブユニット軸受の外側部材の製造方法として、回転中に高温になっても別部材である外輪が強固に一体化された状態が確保でき、外輪軌道面の強度も確保できる外側部材が得られる方法を提供することである。

Claims (3)

1. 車輪側部材を固定するフランジが車軸を内嵌するハブに一体化され、前記ハブの外周面に内輪軌道を有する内側部材と、
   内周面に複列の外輪軌道を有し、車体側部材を固定する車体側部材固定部が外周部に形成された外側部材と、
   前記内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に配置された転動体と、を備えたハブユニット軸受の前記外側部材の製造方法であって、
   外周面に凹部を有する複数の外輪を鋳型に配置した状態で、前記鋳型に溶融非鉄金属を流し込んで鋳造する工程と、
   前記外側部材に一体化されている複数の外輪の軌道面に高周波焼入れを行った後に焼戻しを行う工程と、
   を有することを特徴とするハブユニット軸受用外側部材の製造方法。
2. 前記非鉄金属として、アルミニウムまたはマグネシウムを含有する軽合金と強化材である硬質粒子とを含む軽合金複合材料を使用する請求項１記載のハブユニット軸受用外側部材の製造方法。
3. 車輪側部材を固定するフランジが車軸を内嵌するハブに一体化され、前記ハブの外周面に内輪軌道を有する内側部材と、
   内周面に複列の外輪軌道を有し、車体側部材を固定する車体側部材固定部が外周部に形成された外側部材と、
   前記内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に配置された転動体と、を備えたハブユニット軸受であって、
   前記外側部材は、外周面に凹部を有する複数の外輪を鋳型に配置した状態で、前記鋳型に溶融非鉄金属を流し込む鋳造工程と、前記鋳造工程後の前記複数の外輪の軌道面に高周波焼入れを行った後に焼戻しを行う工程と、を経て製造されたものであることを特徴とするハブユニット軸受。

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