JP4797896B2 - 車輪支持用転がり軸受ユニット - Google Patents

Description

この発明は、自動車の車輪及びブレーキディスク等の制動用回転部材を懸架装置に対して回転自在に支持する為に使用する車輪支持用転がり軸受ユニットの改良に関する。

自動車の車輪及び制動用回転部材は、車輪支持用転がり軸受ユニットにより、懸架装置に対して回転自在に支持する。この様な車輪支持用転がり軸受ユニットには、自動車が旋回走行する際に大きなモーメントが加わる為、旋回走行時の安定性を確保する為には、大きなモーメント剛性を確保する必要がある。この為従来から、車輪支持用転がり軸受ユニットとして、転動体を複列に配置すると共に、これら両列の転動体に、予圧並びに背面組み合わせ型の接触角を付与した構造が、一般的に使用されている。更に近年、大型化を防止しつつ、より大きなモーメント剛性を確保する為に、例えば特許文献１〜５に記載されている様な、両列の転動体のピッチ円直径や転動体直径を異ならせた構造が提案されている。

図５は、このうちの特許文献４に記載された構造を示している。この車輪支持用転がり軸受ユニット１は、ハブ２と、外輪３と、それぞれが転動体である複数個の玉４、４とを備える。このうちのハブ２は、ハブ本体５と内輪６とを組み合わせて成る。更に、このハブ２は、外周面の軸方向外端（軸方向に関して外とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側を言い、各図の左側。反対に、車両の幅方向中央側となる各図の右側を、軸方向に関して内と言う。本明細書全体で同じ。）寄り部分に、車輪及び制動用回転部材を支持する為の取付フランジ７を、同じく中間部及び内端部に複列の内輪軌道８ａ、８ｂを、それぞれ形成している。これら両内輪軌道８ａ、８ｂのうち、軸方向外側の内輪軌道８ａの直径は、同内側の内輪軌道８ｂの直径よりも大きくしている。尚、上記取付フランジ７には、複数本のスタッド９の基端部を固定し、この取付フランジ７に、ディスク等の制動用回転体や、車輪を構成するホイールを支持固定できる様にしている。

上記両内輪軌道８ａ、８ｂの直径を異ならせる為に、図５に示した構造では、上記ハブ本体５の軸方向中間部外周面で上記外側の内輪軌道８ａよりも少し軸方向内側に寄った部分に、軸方向内側に向かう程外径が小さくなる方向に傾斜した、外周面側傾斜段部１０を形成している。又、この外周面側傾斜段部１０よりも軸方向内側に寄った、上記ハブ本体５の軸方向内端部に、小径段部１１を形成している。そして、この小径段部１１に、外周面に上記軸方向内側の内輪軌道８ｂを形成した、上記内輪６を外嵌し、上記ハブ本体５の軸方向内端部に形成したかしめ部１２により、この内輪６をこのハブ本体５に対し結合固定している。上記両内輪軌道８ａ、８ｂは、断面形状（母線形状）が円弧形で、互いに近付く程（ハブ２の軸方向中央に向う程）外径が小さくなる。

又、前記外輪３は、内周面に複列の外輪軌道１３ａ、１３ｂを、外周面にこの外輪３を懸架装置に結合固定する為の結合フランジ１４を、それぞれ設けている。又、上記両外輪軌道１３ａ、１３ｂのうち、軸方向外側の外輪軌道１３ａの直径は、同内側の外輪軌道１３ｂの直径よりも大きくしている。この為に図５に示した構造では、上記外輪３の軸方向中間部内周面で上記外側の外輪軌道１３ａよりも少し軸方向内側に寄った部分に、軸方向内側に向かう程内径が小さくなる方向に傾斜した、内周面側傾斜段部１５を形成している。上記両外輪軌道１３ａ、１３ｂは、断面形状（母線形状）が円弧形で、互いに近付く程（ハブ２の軸方向中央に向う程）内径が小さくなる。

前記各玉４、４は、前記両内輪軌道８ａ、８ｂと、上記両外輪軌道１３ａ、１３ｂとの間にそれぞれ複数個ずつ、転動自在に設けている。この状態で、複列に配置された上記各玉４、４には、予圧と共に背面組み合わせ型（ＤＢ型）の接触角を付与している。又、これら両列の玉４、４のピッチ円直径は、上記内輪軌道８ａ、８ｂ及び上記両外輪軌道１３ａ、１３ｂの直径の差に応じて互いに異なっている。即ち、軸方向外側の列の各玉４、４（外側列）のピッチ円直径ＰＣＤ_OUT が、軸方向内側の列の各玉４、４（内側列）のピッチ円直径ＰＣＤ_INよりも大きく（ＰＣＤ_OUT ＞ＰＣＤ_IN）なっている。尚、図示の例では、転動体として玉４、４を使用しているが、重量の嵩む自動車用の転がり軸受ユニットの場合には、転動体として円すいころを使用する場合もある。

特許文献１〜５に記載された、両列の転動体のピッチ円直径を異ならせた車輪支持用転がり軸受ユニットの構造は上述の通りである。この様な構造の場合には、外側列のピッチ円直径ＰＣＤ_OUT を大きくできる分、モーメント剛性を大きくして、旋回走行時の走行安定性向上と、車輪支持用転がり軸受ユニットの耐久性向上とを図る為の設計が容易である。一方、内側列のピッチ円直径ＰＣＤ_INを大きくする必要がないので、懸架装置の一部（ナックルの取付孔）を特に大径化する必要はない。従って、この懸架装置部分等を特に大型化しなくても、上記走行安定性、並びに、耐久性向上を図れる。

但し、この様な車輪支持用転がり軸受ユニットの耐久性を十分に確保する為には、一般的な（外側列のピッチ円直径と内側列のピッチ円直径とが等しい）車輪支持用転がり軸受ユニットの場合と同様に、上記両外輪軌道１３ａ、１３ｂの転がり疲れ寿命を確保する事が重要である。ところが、図５に示した様な、両列の転動体のピッチ円直径を異ならせた車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、次の様な理由から、上記両外輪軌道１３ａ、１３ｂの転がり疲れ寿命を確保する事が、上記一般的な車輪支持用転がり軸受ユニットの場合に比べて難しい場合がある。この理由に就いて、以下に説明する。

上記両外輪軌道１３ａ、１３ｂの転がり疲れ寿命を確保する為には、これら両外輪軌道１３ａ、１３ｂ部分に圧縮応力を残留させる事が好ましい。残留圧縮応力は、ピーリング等の発生を抑えて、上記両外輪軌道１３ａ、１３ｂに早期剥離等の損傷が発生する事を防止し、これら両外輪軌道１３ａ、１３ｂの転がり疲れ寿命を確保する面から有効である。一方、これら両外輪軌道１３ａ、１３ｂ部分に圧縮応力を残留させる為には、これら両外輪軌道１３ａ、１３ｂ部分に設けた焼き入れ硬化層の周囲（焼き入れ硬化層と前記外輪３の外周面との間部分）に、未焼き入れの非硬化部分を残留させる事が好ましい。

即ち、上記両外輪軌道１３ａ、１３ｂ部分に、高周波焼き入れ等の熱処理により硬化層を形成すると、この硬化層部分の金属組織が、マルテンサイト変態により僅かとは言え膨張する。この場合に、この硬化層の周囲部分に（マルテンサイト変態による膨張をしない）非硬化部分が存在すると、この硬化層がこの非硬化部分により抑え付けられて、内部に残留圧縮応力が発生する。この残留圧縮応力は、上述の様に転がり疲れ寿命の確保の面からも有利に働くが、この残留圧縮応力の大きさは、上記硬化層の周囲の非硬化部分の厚さが大きい程大きくなる。

ところが、図５に示した様な、両列の転動体のピッチ円直径を異ならせた車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、上記外輪３の形状が特有である為、上記両外輪軌道１３ａ、１３ｂ同士の間部分の径方向に関する厚さ寸法を大きくできる（この間部分の厚さ寸法が大きくなる）反面、上記両外輪軌道１３ａ、１３ｂを設けた部分で、径方向の厚さを確保する事が難しい場合がある。即ち、上記外輪３の外径に関しては、この外輪３の軸方向内端寄り部分を懸架装置を構成するナックルの支持孔に内嵌固定する必要上、この軸方向内端寄り部分で小さくなっている。これに対して、上記外輪３の内径に関しては、前記外側列のピッチ円直径ＰＣＤ_OUT を大きくする必要上、軸方向外端寄り部分で大きくなっている。一方、上記外輪３の軸方向内端寄り部分の内径を小さくする程度、並びに、この外輪３の軸方向外端寄り部分の外径を大きくする程度は、軽量化等、他の条件により限られている。従って、上記両列の転動体のピッチ円直径を異ならせた車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、上記外輪３の軸方向両端寄り部分で上記両外輪軌道１３ａ、１３ｂを設けた部分の厚さを確保する事が、一般的な車輪支持用転がり軸受ユニットに比べて難しくなる場合がある。

この結果、上記両列の転動体のピッチ円直径を異ならせた車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、上記両外輪軌道１３ａ、１３ｂの周囲部分に存在する非硬化部分の厚さを確保する事が難しくなる場合がある。これら両外輪軌道１３ａ、１３ｂの転がり疲れ寿命の確保は、これら両外輪軌道１３ａ、１３ｂ部分に熱処理硬化層を形成する事で図るが、単に熱処理硬化層を形成しただけで、この熱処理硬化層に十分な残留圧縮応力を発生させない場合には、十分な転がり疲れ寿命を確保する事が難しい。前記特許文献１〜５の何れにも、この様な点に就いて記載されていない。特許文献６には、両列の転動体のピッチ円直径が等しい構造で、両外輪軌道部分に形成する熱処理硬化層を独立させる構造、並びに両外輪軌道部分に形成する熱処理硬化層を連続させる構造が記載されている。但し、上記特許文献６に記載された技術にしても、両列の転動体のピッチ円直径が異なる構造で、両列の外輪軌道部分の熱処理硬化層に十分な残留圧縮応力を発生させる事を示唆するものではない。

特開２００３−２３２３４３号公報 特開２００４−１０８４４９号公報 特開２００４−３４５４３９号公報 特開２００６−１３７３６５号公報 国際公開ＷＯ２００５／０６５０７７ 実開平３−２２１２４号公報

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、上述の様な事情に鑑み、外側列のピッチ円直径を内側列のピッチ円直径よりも大きくして、モーメント剛性を向上させる事ができ、しかも外輪の内周面に設けた複列の外輪軌道同士の間に位置し、径方向に関する厚さ寸法を十分に確保できる部分を有効利用して、これら両外輪軌道の転がり疲れ寿命を十分に確保できる構造を実現すべく発明したものである。

本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、前述の図５に示した従来構造と同様に、外輪と、ハブと、複数個の転動体とを備える。
このうちの外輪は、炭素鋼製で、内周面に複列の外輪軌道を、外周面に円周方向の一部分が径方向外方に突出した形状を有する結合フランジを、それぞれ有し、使用時にも回転しない。
又、上記ハブは、外周面の軸方向外端部に車輪を支持固定する為の取付フランジを、同じく軸方向に関する中間部及び内端部に複列の内輪軌道を、それぞれ有し、使用時に回転する。
又、上記各転動体は、これら両内輪軌道と上記両外輪軌道との間に各列毎に複数個ずつ、予圧と背面組み合わせ型の接触角とを付与された状態で設けられている。
そして、軸方向外側の列のピッチ円直径が、同じく内側の列のピッチ円直径よりも大きい。
特に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、上記外輪の内周面のうちで、上記両外輪軌道部分と、上記外輪の内周面の軸方向中間部でこれら両外輪軌道同士の間部分とに、熱処理硬化層を形成している。そして、これら各部分の熱処理硬化層を連続させて、一体の（非硬化層により分割されていない）熱処理硬化層を形成している。
そして、上記両外輪軌道同士の間部分の熱処理硬化層を、上記両列の外輪軌道の断面形状に共通する接線を母線とする仮想円すい筒面よりも径方向内側部分にのみ、存在させている。
又、上記外輪の内周面のうちで上記両外輪軌道同士の間部分の断面形状を、直線又は滑らかな曲線を連続させた形状としている。
又、上記各転動体を玉とし、上記両列の玉のうち、軸方向外側の列にある玉の直径を、軸方向内側の列にある玉の直径よりも小さく、且つ、この軸方向外側の列にある玉の数を、この軸方向内側の列にある玉の数よりも多くしている。
更に、上記両列の玉のピッチ円直径を、それぞれの列にある玉の直径の６倍未満としている。

上述の様な本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットを実施する場合に好ましくは、請求求項２に記載した発明の様に、軸方向外側の外輪軌道の内径側に配置した上記各玉に対する荷重の作用方向と、径方向に関して熱処理硬化層の外側に存在する非硬化部分から、この熱処理硬化層の一部に存在する軸方向外側の外輪軌道に加わる圧縮応力の作用方向との交差角を、軸方向内側の外輪軌道の内径側に配置した上記各玉に対する荷重の作用方向と、上記非硬化部分から、この軸方向内側の外輪軌道に加わる圧縮応力の作用方向との交差角よりも小さくする。

上述の様に構成する本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットによれば、外側列のピッチ円直径を内側列のピッチ円直径よりも大きくして、モーメント剛性を向上させる事ができる構造で、外輪の内周面に設けた複列の外輪軌道同士の間部分を有効利用する事により、これら両外輪軌道部分に形成した熱処理硬化層に十分な残留圧縮応力を発生させて、これら両外輪軌道の転がり疲れ寿命を十分に確保できる。この理由に就いて、以下に説明する。

上記外輪の内周面部分に、高周波焼き入れ等の熱処理により硬化層を形成すると、前述した様に、この硬化層部分の金属組織が、マルテンサイト変態により僅かとは言え膨張する。そして、この硬化層の周囲部分に非硬化部分が存在すると、この硬化層がこの非硬化部分により抑え付けられて、内部に残留圧縮応力が発生する。前述した様に、上記両外輪軌道部分に形成した熱処理硬化層に十分な残留圧縮応力を発生させる為には、上記外輪の周囲部分に十分な厚さを有する非硬化部分を存在させれば良いが、やはり前述した理由により、この周囲部分の非硬化部分の厚さを確保する事は難しい場合がある。

一方、複列に配置した転動体に背面組み合わせ型の接触角を付与する車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、上記外輪の軸方向中間部で上記両外輪軌道の間部分の厚さは、これら両外輪軌道の厚さに比べて大きくできる。そこで、これら両外輪軌道部分だけでなく上記間部分の内周面にも熱処理硬化層を形成すれば、この間部分を利用して、上記両外輪軌道部分に生じる残留圧縮応力を大きくできる。即ち、この間部分の内周面に熱処理硬化層を形成すると、この間部分に関しても、熱処理硬化層の周囲部分が外径側に押される状態となり、その反作用として、この周囲部分から径方向内方に向いた力が加わる。そして、この径方向内方に向いた力は、上記間部分の内周面に形成した熱処理硬化層だけでなく、上記両外輪軌道部分に形成した熱処理硬化層にも伝わる。この結果、これら両外輪軌道部分の残留圧縮応力がその分だけ（各外輪軌道部分に形成した熱処理硬化層により生じる残留圧縮応力に、上記間部分から伝わる、径方向内方に向いた力により生じる残留圧縮応力が足される分だけ）増大し、これら両外輪軌道の転がり疲れ寿命が向上する。尚、熱処理硬化層の厚さとは、上記外輪の内周面（外輪軌道に関しては、転動体の転動面と転がり接触する部分）から、予め設定した所定の硬さの値となる深さ迄の距離（例えば、表面部分の、より高い硬度が、次第に低下してＨｖ５００となる迄の距離）とする。

特に本発明の場合には、上記両外輪軌道同士の間部分の熱処理硬化層を、上記両外輪軌道の断面形状に共通する接線を母線とする仮想円すい筒面よりも径方向内側部分にのみ存在させているので、上記間部分に生じた、径方向内方に向いた力を、上記両外輪軌道部分に形成した熱処理硬化層のうちで各転動体と転がり接触する部分に効果的に伝達できる。即ち、本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、上記各転動体に背面組み合わせ型の接触角を付与しており、これら各転動体は、上記両外輪軌道のうちで上記間部分寄り部分に転がり接触する。この間部分の非硬化部分に生じた、径方向内方に向いた力を、上記両外輪軌道のうちでこの間部分寄り部分に伝達する為には、この間部分の未硬化部分（残留圧縮応力を生じた部分）を、できるだけ径方向内側寄り部分に迄設ける事が好ましい。逆に言えば、上記間部分の熱処理硬化層が上記仮想円すい筒面よりも径方向外側に迄存在すると、この熱処理硬化層にブロックされる形で、上記非硬化部分に生じた、径方向内方に向いた力が、上記両外輪軌道のうちでこの間部分寄り部分に伝達されにくくなる。

但し、上記間部分の内周面部分に設ける熱処理硬化層の厚さが、この間部分の未硬化部分に、十分に大きな、径方向内方に向いた力を生じさせられる程度の寸法（例えば、一般的な乗用車用の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合で、１〜２mm程度）である事が条件となる。これらの事を考慮すれば、上記間部分の熱処理硬化層を上記仮想円すい筒面よりも径方向内側部分にのみ設ける事により、上記目的を高次元で達成する事ができる。尚、上記間部分に形成する熱処理硬化層の厚さを過度に（上記仮想円すい筒面よりも径方向外側に達する程度に迄）大きくする事は、この間部分の未硬化部分の厚さを確保する面と、この間部分と上記両外輪軌道との境界部（溝肩部）にオーバーヒートによる粗大な結晶粒が生じるのを防止する面からも好ましくない。因に、この粗大な結晶粒の出現は、上記溝肩部の脆化による耐久性低下の原因となる等、品質保持の面から好ましくない。

又、本発明の場合には、前記外輪の内周面のうちで上記両外輪軌道同士の間部分の断面形状を、直線又は滑らかな曲線を連続させた形状としているので、これら両外輪軌道同士の間部分の熱伝達長さを短く、且つ、この間部分の放熱面積を狭くして、これら両外輪軌道及び間部分を、同時に且つ均一に加熱し易くできる。そして、これら両外輪軌道及び間部分に、均一な熱処理硬化層を形成し易くできる。

図１〜３は、全部の請求項に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本発明の特徴は、外輪３ａの内周面に形成した複列の外輪軌道１３ａ、１３ｂ部分及びこれら両外輪軌道１３ａ、１３ｂの間部分１６に、熱処理硬化層１７ａ、１７ｂ、１７ｃを互いに連続させて（これら各熱処理硬化層１７ａ、１７ｂ、１７ｃを一体として）形成する点にある。又、本例の場合には、上記外輪３ａの軸方向中間部内周面で上記間部分１６に対応する部分の断面形状（母線形状）を直線としている。従って、この内周面の形状は、軸方向外側に向かう程内径が大きくなる方向に傾斜した、部分円すい状凹面である。尚、上記間部分１６の両端部と上記両外輪軌道１３ａ、１３ｂの端部との連続部にそれぞれ存在する折れ曲がり部の角度は、できるだけ大きく（鈍角に）する事が好ましい。この理由は、上記各熱処理硬化層１７ａ、１７ｂ、１７ｃの焼き入れの際に、上記連続部がオーバーヒートして、前述の様な粗大な結晶粒が生じるのを防止する為である。

又、図示の例では、外側列の玉４ａ、４ａの直径（例えば、約１０．３mm）を、内側列の玉４ｂ、４ｂの直径（例えば、約１１．１mm）よりも小さくして、外側列の玉４ａ、４ａの数（例えば１５個）を、内側列の玉４ｂ、４ｂの数（例えば１１個）よりも多くしている。これに合わせて、外側列の内輪軌道８ａ及び外輪軌道１３ａの断面形状（母線形状）の曲率半径を、内側列の内輪軌道８ｂ及び外輪軌道１３ｂの断面形状の曲率半径よりも小さくしている。又、外側列の玉４ａ、４ａのピッチ円直径を例えば６０mmとし、内側列の玉４ｂ、４ｂのピッチ円直径を例えば５０mmとしている。要するに、本発明は、外側、内側両列の玉４ａ、４ｂに関して、何れも、ピッチ円直径が玉の直径の６倍未満である構造に適用して、両列の外輪軌道１３ａ、１３ｂの転がり疲れ寿命確保を図る面から有効である。逆に言えば、ピッチ円直径を玉の直径の６倍以上に大きくできる様な、比較的大型の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、両列の外輪軌道の周囲に、十分な厚さの未硬化部分を設け易いので、本発明によらなくても、転がり疲れ寿命の確保を行なう設計は、比較的容易である。その他の部分の構成及び作用は、前述の図５に示した従来構造と同様であるから、同等部分に関する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本発明及び本例の特徴部分を中心に説明する。

図２に示す様に、上記外輪３ａの内周面の軸方向両端部を除く部分で、上記複列の外輪軌道１３ａ、１３ｂ及び上記間部分１６を含む部分に上記熱処理硬化層１７ａ、１７ｂ、１７ｃ（斜格子で示した部分）を、高周波焼き入れにより、それぞれ全周に亙って形成している。これら各熱処理硬化層１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、上記外輪３ａの内周面に倣う外周面形状を有する一体型の高周波加熱コイルにより、上記両外輪軌道１３ａ、１３ｂ及び上記間部分１６を同時に加熱する、高周波熱処理により形成している。説明の為、上記各熱処理硬化層１７ａ、１７ｂ、１７ｃに別個の符号を付しているが、これら各熱処理硬化層１７ａ、１７ｂ、１７ｃは互いに連続した一体型で、各部の厚さが異なる以外、均質である。

上記各熱処理硬化層１７ａ、１７ｂ、１７ｃのうち、上記両外輪軌道１３ａ、１３ｂ部分の熱処理硬化層１７ａ、１７ｂを形成する範囲は、車輪支持用転がり軸受ユニットに加わるモーメントやアキシアル荷重に拘らず、上記各玉４ａ、４ｂの転動面と上記両外輪軌道１３ａ、１３ｂとの転がり接触部に存在する接触楕円が上記両熱処理硬化層１７ａ、１７ｂからはみ出さない様に、その範囲を規制している。又、上記両外輪軌道１３ａ、１３ｂ部分の熱処理硬化層１７ａ、１７ｂの厚さは、これら両外輪軌道１３ａ、１３ｂの転がり疲れ寿命及び耐圧痕性を確保する面から規制している。これら両外輪軌道１３ａ、１３ｂ部分の熱処理硬化層１７ａ、１７ｂの厚さＴａ、Ｔｂは、転がり軸受の技術分野で広く知られているＨｅｒｔｚの理論等により決定するが、例えば、一般的な乗用車用の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合で、２〜３mm程度とする。

これに対して、上記間部分１６の熱処理硬化層１７ｃの厚さＴｃに関しては、この間部分１６のうちでこの熱処理硬化層１７ｃの周囲に存在する未硬化部分１８に、この熱処理硬化層１７ｃの加工に伴って生じ、且つ、上記両外輪軌道１３ａ、１３ｂ部分の熱処理硬化層１７ａ、１７ｂに伝達される、径方向内方に向いた力をできるだけ大きくする面から規制する。これらの事を考慮すれば、上記熱処理硬化層１７ｃの厚さＴｃは、前述した通り、一般的な乗用車用の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合で、１〜２mm程度が適切である。少なくとも、上記熱処理硬化層１７ｃの厚さＴｃは、この熱処理硬化層１７ｃが、上記両外輪軌道１３ａ、１３ｂの断面形状に共通する接線αを母線とする仮想円すい筒面よりも径方向外方に迄達しない程度に収める。

一方、やはり炭素鋼製であるハブ本体５の外周面に関しては、図３に示す様に、取付フランジ７の基端部内側面から小径段部１１にかけての部分に熱処理硬化層１９（斜格子で示した部分）を、軸方向外側の内輪軌道８ａ部分を含めて、軸方向に連続した状態で、全周に亙り形成している。上記熱処理硬化層１９に関しても、高周波焼き入れにより形成している。上記小径段部１１には、図１に示す様に、軸受鋼製で全体を焼き入れ硬化した（所謂ズブ焼きした）内輪６を外嵌し、かしめ部１２により上記ハブ本体５に対し結合固定している。

上述の様に構成する本例の車輪支持用転がり軸受ユニットは、前述の［発明の効果］部分で説明した理由により、外側列のピッチ円直径を内側列のピッチ円直径よりも大きくし、モーメント剛性を向上させる事ができる構造で、外輪３ａの内周面に形成した複列の外輪軌道１３ａ、１３ｂの転がり疲れ寿命を十分に確保できる。要約すれば、十分な厚さ寸法を有する前記間部分１６の内周面部分に熱処理硬化層１７ｃを形成し、この間部分１６でこの熱処理硬化層１７ｃの周囲に存在する未硬化部分１８に、十分に大きな、径方向内方に向いた力を発生させ、この力を、図２に複数の矢印で示す様に、上記未硬化部分１８から径方向内方に向け作用させる。即ち、この未硬化部分１８部分で発生した力が、上記間部分１６の熱処理硬化層１７ｃだけでなく、上記両外輪軌道１３ａ、１３ｂ部分の熱処理硬化層１７ａ、１７ｂも、径方向内方に押圧する。この結果、これら両外輪軌道１３ａ、１３ｂ部分の熱処理硬化層１７ａ、１７ｂにも残留圧縮応力が発生し、これら両外輪軌道１３ａ、１３ｂの転がり疲れ寿命が向上する。

この為、比較的小型で、これら外輪軌道１３ａ、１３ｂ部分の熱処理硬化層１７ａ、１７ｂの周囲に存在する未硬化部分の厚さ寸法を十分に確保できない車輪支持用転がり軸受ユニットの場合にも、当該車輪支持用転がり軸受ユニットを組み込んだ自動車の車輪支持部の耐久性向上を図れる。特に、上記間部分１６は、全体に亙って、外側列の外輪軌道１３ａに向う程内径が大きくなる方向に傾斜している為、図２の各矢印の分力が軸方向外方に作用する事から明らかな様に、上記外側列の外輪軌道１３ａ部分に形成した熱処理硬化層１７ａに、大きな残留圧縮応力を生じさせる事ができる。そして、この外側列の外輪軌道１３ａ部分の径方向に関する厚さを小さく抑え、車輪支持用転がり軸受ユニットの為の設計を行ない易くできる。

［実施の形態の第２例］
図４は、やはり全部の請求項に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、両列の外輪軌道１３ａ、１３ｂの端部と間部分１６ａの両端部との間に、それぞれ円筒面部２０ａ、２０ｂを形成している。これら両円筒面部２０ａ、２０ｂのうち、内側列の外輪軌道１３ｂに隣接して設けた円筒面部２０ｂの存在により、この内側列の外輪軌道１３ｂの端部に存在する連続部の折れ曲がり部の角度を、上述した第１例の場合よりも大きくできる。そして、各熱処理硬化層１７ａ、１７ｂ、１７ｃの焼き入れの際に、上記連続部がオーバーヒートする事を防止できる。尚、以上の説明から明らかな通り、外側列の外輪軌道１３ａに隣接して設けた円筒面部２０ａに関しては、オーバーヒート防止の面からは、省略しても良い。要は、外輪３ａの内周面のうちで上記各熱処理硬化層１７ａ、１７ｂ、１７ｃを形成する部分に、急な｛折れ曲がり角度が９０度以下で、曲率半径が極く小さい（例えば１mm以下）である｝変曲点を設けずに、上記オーバーヒートを防止する。但し、上記外側の円筒面部２０ａに関しては、設ける事で、上記外側列の外輪軌道１３ａの肩高さを確保して、玉の転動面の乗り上げを防止する面からは有効である。その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例の場合と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。

本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。 外輪軌道部分の熱処理硬化層の範囲を説明する為、外輪のみを取り出して示す部分断面図。 内輪軌道及び小径段部の熱処理硬化層の範囲を説明する為、ハブ本体のみを取り出して示す部分断面図。 本発明の実施の形態の第２例を示す、図２と同様の図。 従来構造の１例を示す断面図。

符号の説明

１ 車輪支持用転がり軸受ユニット
２ ハブ
３、３ａ 外輪
４、４ａ、４ｂ 玉
５ ハブ本体
６ 内輪
７ 取付フランジ
８ａ、８ｂ 内輪軌道
９ スタッド
１０ 外周面側傾斜段部
１１ 小径段部
１２ かしめ部
１３ａ、１３ｂ 外輪軌道
１４ 結合フランジ
１５ 内周面側傾斜段部
１６、１６ａ 間部分
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ 熱処理硬化層
１８ 未硬化部分
１９ 熱処理硬化層
２０ａ、２０ｂ 円筒面部

Claims (2)

1. 内周面に複列の外輪軌道を、外周面に円周方向の一部分が径方向外方に突出した形状を有する結合フランジを、それぞれ有し、使用時にも回転しない、炭素鋼製の外輪と、外周面の軸方向外端部に車輪を支持固定する為の取付フランジを、同じく軸方向に関する中間部及び内端部に複列の内輪軌道を、それぞれ有し、使用時に回転するハブと、これら両内輪軌道と上記両外輪軌道との間に各列毎に複数個ずつ、背面組み合わせ型の接触角を付与された状態で設けられた転動体とを備え、軸方向外側の列のピッチ円直径が軸方向内側の列のピッチ円直径よりも大きい車輪支持用転がり軸受ユニットに於いて、
   上記外輪の内周面のうちで、上記両外輪軌道部分と、この外輪の内周面の軸方向中間部でこれら両外輪軌道同士の間部分とに、熱処理硬化層が形成されていて、これら各部分の熱処理硬化層が連続して一体の熱処理硬化層を形成しており、
   上記両外輪軌道同士の間部分の熱処理硬化層が、上記両列の外輪軌道の断面形状に共通する接線を母線とする仮想円すい筒面よりも径方向内側部分にのみ存在しており、
   上記外輪の内周面のうちで上記両外輪軌道同士の間部分の断面形状を、直線又は滑らかな曲線を連続させた形状としており、
   上記各転動体が玉であって、上記両列の玉のうち、軸方向外側の列にある玉の直径が、軸方向内側の列にある玉の直径よりも小さく、且つ、この軸方向外側の列にある玉の数が、この軸方向内側の列にある玉の数よりも多くなっており、
   更に、上記両列の玉のピッチ円直径は、それぞれの列にある玉の直径の６倍未満である事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
2. 軸方向外側の外輪軌道の内径側に配置した各玉に対する荷重の作用方向と、径方向に関して熱処理硬化層の外側に存在する非硬化部分から、この熱処理硬化層の一部に存在する軸方向外側の外輪軌道に加わる圧縮応力の作用方向との交差角は、
   軸方向内側の外輪軌道の内径側に配置した各玉に対する荷重の作用方向と、上記非硬化部分から、この軸方向内側の外輪軌道に加わる圧縮応力の作用方向との交差角よりも小さい、
   請求項１に記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。

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