JP5250951B2 - 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ロータ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、玉を複列に配置すると共に、これら両列の玉に、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、両列の玉のピッチ円直径や玉径を異ならせた構造が提案されている。

図４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、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。本明細書及び特許請求の範囲の全体で同じ。）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１５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４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９を形成している。又、この外周面側傾斜段部９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１０を形成している。そして、この小径段部１０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１１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１２ａ、１２ｂ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１３を、それぞれ設けている。又、上記両外輪軌道１２ａ、１２ｂのうち、軸方向外側の外輪軌道１２ａの直径は、同内側の外輪軌道１２ｂの直径よりも大きくしている。この為に図４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１２ａ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１４を形成している。上記両外輪軌道１２ａ、１２ｂ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１２ａ、１２ｂ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、上記両内輪軌道８ａ、８ｂ及び上記両外輪軌道１２ａ、１２ｂ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。

特許文献１〜５に記載された、両列の玉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、上記両外輪軌道１２ａ、１２ｂ部分に存在する熱処理硬化層の範囲に就いて考慮する必要がある。この点に就いて、以下に説明する。図４から明らかな通り、内周面に上記両外輪軌道１２ａ、１２ｂを形成した外輪３の径方向に関する肉厚は、軸方向外半部と軸方向内半部とで大きく異なる。具体的には、大きなピッチ円直径ＰＣＤ_ＯＵＴ を有する外側列に対応する軸方向外半部の肉厚Ｔ_ＯＵＴ が、小さなピッチ円直径ＰＣＤ_ＩＮを有する内側列に対応する軸方向内半部の肉厚Ｔ_ＩＮよりも小さく（Ｔ_ＯＵＴ ＜Ｔ_ＩＮ）なる。この為、上記両外輪軌道１２ａ、１２ｂ部分に硬化層を形成する為の熱処理の仕方を考慮しないと、上記外輪３に歪みを生じ易い。

又、図４に示す様な、外側列のピッチ円直径ＰＣＤ_ＯＵＴ と内側列のピッチ円直径ＰＣＤ_ＩＮとを異ならせる構造の場合、上記両外輪軌道１２ａ、１２ｂ部分が果たす役割は、両列のピッチ円直径が同じである、一般的な車輪支持用転がり軸受ユニットとは多少異なる。具体的には、直進又は直進に近い状態での走行時に加わるラジアル荷重の過半は、内側列の内輪軌道８ｂと外輪軌道１２ｂとの間に配置した玉４、４により支承する。これに対して、旋回走行時に加わるモーメントの過半は、外側列の内輪軌道８ａと外輪軌道１２ａとの間に配置した玉４、４により支承する。上記図４に示した構造で、最良の性能を発揮させる為には、上述の様な、両列の役目の相違に対応して、上記両外輪軌道１２ａ、１２ｂ部分に存在する熱処理硬化層の硬度及び厚さを適切に規制する必要がある。

但し、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、両列の玉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、両列の玉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の性状を適正にす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る構造に、最良の性能を発揮させる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４に示した従来構造と同様に、外輪と、ハブと、複数個の玉とを備える。
このうちの外輪は、炭素鋼製で、内周面にそれぞれ断面形状が円弧形である複列の外輪軌道を有する。
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それぞれ断面形状が円弧形である複列の内輪軌道を、それぞれ有する。
又、上記各玉は、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軸方向２個所位置で上記両外輪軌道を含む部分に、熱処理硬化層が形成されている。
そして、これら両外輪軌道部分に存在する熱処理硬化層同士が、上記外輪の内周面の軸方向中間部に存在する非硬化部分により、互いに分離している。
又、軸方向外側の上記外輪軌道部分の熱処理硬化層の厚さを、同内側の上記外輪軌道部分の熱処理硬化層の厚さよりも大きくしている。
又、上記外輪の内周面の軸方向中間部で上記両外輪軌道の間部分に、母線形状が円弧形である非円筒曲面部を存在させ、上記非硬化部分を、上記外輪の内周面の軸方向中間部でこの非円筒曲面部を含む部分に存在させている。
又、この非円筒曲面部と上記軸方向内側の外輪軌道との間部分に、この軸方向内側の外輪軌道部分の熱処理硬化層の厚さよりも大きな幅寸法を有する円筒面状の溝肩部を存在させ、この軸方向内側の外輪軌道部分の熱処理硬化層を、この溝肩部の軸方向外端縁に達しない状態で形成している。
更に、この軸方向内側の外輪軌道に関する上記各玉の接触角の方向に一致する荷重の作用線を、上記外輪と上記ハブとの間にアキシアル荷重が加わって上記接触角が大きくなった状態を含めて常に、上記外輪の外周面よりも内径側で、この外輪の外に出ない様にしている。

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、具体的には、請求項２に記載した発明の様に、軸方向外側の列と軸方向内側の列との間での外輪軌道の熱処理硬化層の厚さの差を、０．２〜０．３mmとする。
或いは、請求項３に記載した発明の様に、軸方向外側の列の玉の直径を同内側の列の玉の直径よりも小さく、且つ、軸方向外側の列の玉の数を同内側の列の玉の数よりも多くする。
或いは、請求項４に記載した発明の様に、両列の玉のピッチ円直径を、何れも、当該列の玉の直径の６倍未満とする。

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、最良の性能を発揮させる事ができる。
即ち、両外輪軌道部分に存在する熱処理硬化層同士が、軸方向中間部に存在する非硬化部分により互いに分離している為、これら両外輪軌道部分に存在する硬化層を、それぞれに就いて最適な条件で熱処理できる。この為、これら両外輪軌道部分に存在する硬化層の性状を、それぞれの使用条件に合わせた最適なものにできる。
又、上記両外輪軌道部分に硬化層を形成する事に伴う外輪の変形を小さく抑え、この硬化層を形成する為の熱処理後に、この外輪の形状を整える為の仕上加工に要するコストを抑える事も可能になる。

又、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、両外輪軌道の間部分に非円筒曲面部を設けているので、これら両外輪軌道同士の間部分の熱伝達長さを長く、且つ、この間部分の放熱面積を広くして、これら両外輪軌道同士の間で、熱処理の為の熱が伝わりにくくできる。そして、これら両外輪軌道部分に存在する熱処理硬化層を最適な性状に、互いに独立して規制し易くできる。逆に言えば、これら両外輪軌道部分に存在する熱処理硬化層を、より最適な性状に規制できる。この場合に於いて、上記非円筒曲面部の母線形状を滑らかな円弧状とすれば、各玉から外輪にモーメントが、上記両外輪軌道部分から入力された場合に、この外輪の一部に過大な応力が発生する事を防止（応力を緩和）できる。

何れにしても、上述の様に、上記両外輪軌道部分に存在する熱処理硬化層を最適な性状に規制する場合に、本発明の様に、軸方向外側の外輪軌道部分の熱処理硬化層の厚さを、同内側の外輪軌道部分の熱処理硬化層の厚さよりも大きくする事により、外側列の外輪軌道の耐圧痕性の向上と、内側列の外輪軌道の転がり疲れ寿命の向上とを図れる。
即ち、前述した通り、直進又は直進に近い状態での走行時に加わるラジアル荷重の過半は内側列で支承し、旋回走行時に加わるモーメントの過半は外側列で支承する。従って、内側列の外輪軌道に関しては通常の使用条件下での転がり疲れ寿命の確保を、外側列の外輪軌道に関しては、大きなモーメントが加わった状態での耐圧痕性の確保を、それぞれ考慮する事が好ましい。

転がり軸受の技術分野で広く知られているＨｅｒｔｚの理論から明らかな通り、転がり疲れ寿命は動的剪断応力τ_ｏ が支配的であるのに対して、過大荷重入力時の耐圧痕性は静的剪断応力τ_ｓｔが支配的である。又、静的剪断応力τ_ｓｔの最大値は動的剪断応力τ_ｏ の最大値に比べて１．５倍程度深い位置に発生する。
又、本発明の様に、外側列のピッチ円直径が内側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の場合には、外輪の径方向に関する厚さは、内側列の外輪軌道に対応する部分で比較的大きく、外側列の外輪軌道に対応する部分で比較的小さくなる。
更に、これら外輪軌道部分に、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、転がり疲れ寿命の確保、耐圧痕性向上の何れ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。

これらの事を考慮すれば、内側列の外輪軌道の熱処理硬化層に関しては、直進又は直進に近い状態での走行時に加わるラジアル荷重に基づく動的剪断応力τ_ｏ に関して、最も有利な厚さに規制する事が好ましい。この場合に、上記内側列の外輪軌道の熱処理硬化層の厚さを、直進又は直進に近い状態での走行時に加わるラジアル荷重に基づく動的剪断応力τ_ｏ の最大値に対応する深さよりも少しだけ大きくする事が好ましい。従って、上記内側列の外輪軌道の熱処理硬化層の厚さはあまり大きくする必要はない。この理由は、内側列の外輪軌道の熱処理硬化層の周囲には、比較的厚い非硬化部分が存在し、この熱処理硬化層内に、比較的大きな残留圧縮応力を発生させられる為である。

これに対して、外側列の外輪軌道の熱処理硬化層に関しては、旋回走行時に加わるモーメントに基づく過大荷重入力時の耐圧痕性を確保すべく、静的剪断応力τ_ｓｔに対応して、十分な厚さを確保する事が好ましい。
本発明の様に、軸方向外側の外輪軌道部分の熱処理硬化層の厚さを、同内側の外輪軌道部分の熱処理硬化層の厚さよりも大きくすれば、外側列の外輪軌道の耐圧痕性の向上と、内側列の外輪軌道の転がり疲れ寿命の向上とを図れる事になる。
この場合に、外輪の径方向に関する厚さが、外側列の外輪軌道に対応する部分で小さく、内側列の外輪軌道に対応する部分で大きい事は、軸方向外側の外輪軌道部分の熱処理硬化層の厚さを、同内側の外輪軌道部分の熱処理硬化層の厚さよりも大きくする面で有利である。この理由は、厚さが小さく、熱容量が小さい部分程、熱処理硬化層の厚さを大きくし易い為である。因に、外輪の外周面に形成した結合フランジ等の存在は、当該部分の熱容量が多くなる事から、その内径側に存在する軸方向内側の外輪軌道部分の熱処理硬化層の厚さを小さく抑える方向に作用する。
又、本発明の場合には、軸方向内側の外輪軌道部分の熱処理硬化層を、溝肩部の軸方向外端縁に達しない状態で形成している為、この熱処理硬化層の形成時に、この溝肩部の軸方向外端縁が過度に温度上昇する事を防止して、この軸方向外端縁部分の強度が低下する事を防止できる。
更に、本発明の場合には、荷重の作用線を、上記外輪の外周面よりも内径側で、この外輪の外に出ない様にしている為、内側列の玉による支持剛性を低下させたり、上記外輪の一部に過大な応力を発生させる事を防止できる。
尚、外側列と内側列との間での外輪軌道の熱処理硬化層の厚さの差は、外輪の形状及び厚さに基づいて設計的に定めるが、その絶対値はあまり大きなものではない。即ち、上記差の値は、請求項２に記載した発明の様に、０．２〜０．３mm程度の小さな値で足りる場合が多い。又、熱処理硬化層の厚さとは、上記両外輪軌道の表面（玉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。

又、請求項３に記載した発明の様に、軸方向外側の列の玉の直径を同内側の列の玉の直径よりも小さくすれば、外側列のピッチ円直径の増大を抑えつつ、この外側列を構成する玉の数を同内側の列の玉の数よりも多くして、更なるモーメント剛性の向上を図れる。尚、上記両列の玉の直径を変える事に伴って両列の玉の転動面に関する接触楕円の大きさが異なると、両列の外輪軌道の熱処理硬化層の最適厚さも異なる。この様な場合に、本発明の様に、両外輪軌道部分に存在する熱処理硬化層同士を互いに分離させれば、これら両外輪軌道部分に存在する熱処理硬化層の厚さを最適にし易い。
又、本発明は、請求項４に記載した発明の様な、両列の玉のピッチ円直径が、何れも、当該列の玉の直径の６倍未満である、比較的小型の車輪支持用転がり軸受ユニットで実施して、大きな効果を得られる。言い換えれば、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、本発明によらなくても、必要とする転がり疲れ寿命や耐圧痕性の確保を図れる場合が多い。

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１例を示している。尚、本発明の特徴は、外輪３の内周面に形成した複列の外輪軌道１２ａ、１２ｂ部分に形成した熱処理硬化層１６ａ、１６ｂを互いに独立してそれぞれの性状を最適にする点にある。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１２ａの断面形状（母線）の曲率半径を、内側列の内輪軌道８ｂ及び外輪軌道１２ｂ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、両列の玉４ａ、４ｂのピッチ円直径を、何れも、当該列の玉４ａ、４ｂの直径の６倍未満としている。その他の部分の構成及び作用は、前述の図４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３の内周面の軸方向一部で、上記複列の外輪軌道１２ａ、１２ｂを含む部分に上記熱処理硬化層１６ａ、１６ｂ（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。これら両熱処理硬化層１６ａ、１６ｂは、互いに独立した高周波熱処理により形成している。但し、これら両熱処理硬化層１６ａ、１６ｂの形成作業は、必ずしも時間的に前後して行なう必要はなく、別々に制御される複数の高周波加熱コイルを使用して、同時に行なっても良い。

又、上記両外輪軌道１２ａ、１２ｂの熱処理硬化層１６ａ、１６ｂ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１２ａ、１２ｂ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１６ａ、１６ｂからはみ出さない様に、その範囲を規制している。
何れにしても、軸方向外側の外輪軌道１２ａ部分の熱処理硬化層１６ａの厚さＴ_ａ を、同内側の外輪軌道１２ｂ部分の熱処理硬化層１６ｂの厚さＴ_ｂ よりも大きく（Ｔ_ａ ＞Ｔ_ｂ ）している。又、上記外輪３の内周面の軸方向中間部で、上記両外輪軌道１２ａ、１２ｂ部分に存在する熱処理硬化層１６ａ、１６ｂ同士の間部分に、非硬化部分１７が存在する。従ってこれら両熱処理硬化層１６ａ、１６ｂは、この非硬化部分１７により互いに分離されている。本例の場合には、この非硬化部分１７が、上記外輪３の内周面の軸方向中間部で上記両外輪軌道１２ａ、１２ｂの間部分に形成された、母線形状が円弧形である非円筒曲面部１８を含む部分に存在する。

尚、上記外輪３の中間部内周面で上記非円筒曲面部１８と内側の外輪軌道１２ｂとの間部分には、円筒面状の溝肩部２０が存在する。上記外輪３の軸方向に関する、この溝肩部２０の先端部は他の部分に比べて熱容量が小さい為、他の部分に比べて温度上昇し易い。そして、過度に温度上昇（オーバヒート）した場合には、結晶が粗大化して、上記溝肩部２０部分の強度が低下する他、この溝肩部２０に隣接する内側の外輪軌道１２ｂの転がり疲れ寿命が低下する。この為上記溝肩部２０の幅Ｗ_２０は、高周波焼き入れ時のオーバヒートを防止すべく、或る程度の熱容量を確保する為に必要な大きさを確保している。具体的には、上記内側の外輪軌道１２ｂ部分の熱処理硬化層１６ｂが上記溝肩部２０の外端縁にまで達しない様に、上記幅Ｗ_２０をこの熱処理硬化層１６ｂの厚さよりも大きくしている。

又、上記非円筒曲面部１８の曲率半径は、上記外輪３の軽量化と、強度及び剛性の確保との両立を図る面から規制する。軽量化のみを考慮した場合には、上記溝肩部２０の軸方向外側に隣接する部分を、図２に鎖線αで示す様に、上記外輪３の中心軸に直交する方向に存在する円輪面と円筒面とを直角に交差させた形状とする事が考えられる。但し、この様な形状を採用した場合には、上記外輪３にモーメントが加わった場合に、上記円輪面と上記円筒面との交差部に応力が集中し、当該部分から亀裂等の損傷を発生し易くなる。又、車輪支持用転がり軸受ユニットに大きなアキシアル荷重が加わる等により、内側の外輪軌道１２ｂと前記各玉４ｂ、４ｂとの接触角が図２に鎖線βで示す様に大きくなった場合に、この鎖線βの方向に一致する、荷重の作用線が、上記外輪３の肉盗み部（上記円輪面よりも軸方向外側で上記円筒面よりも径方向内側）を通過する状態になる。この様な状態は、内側列の玉４ｂ、４ｂによる支持剛性を低下させたり、上記外輪３の一部に過大な応力を発生させる原因となる為、好ましくない。これらの事を考慮して、上記非円筒曲面部１８の曲率半径は、上記接触角が大きくなった場合でも、この接触角の延長線が上記外輪３の外周面よりも内径側で、この外輪３の外に出ない様に規制する。

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１０にかけての部分には熱処理硬化層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１０には、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１１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、最良の性能を発揮させる事ができる。この為、比較的小型の自動車の車輪を支持する為に利用して、当該自動車の走行性能の向上を図れる。

本発明の実施の形態の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。 従来構造の１例を示す断面図。

１ 車輪支持用転がり軸受ユニット
２ ハブ
３ 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 外周面側傾斜段部
１０ 小径段部
１１ かしめ部
１２ａ、１２ｂ 外輪軌道
１３ 結合フランジ
１４ 内周面側傾斜段部
１５ スタッド
１６ａ、１６ｂ 熱処理硬化層
１７ 非硬化部分
１８ 非円筒曲面部
１９ 熱処理硬化層
２０ 溝肩部

Claims (4)

1. 内周面にそれぞれ断面形状が円弧形である複列の外輪軌道を有する、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それぞれ断面形状が円弧形である複列の内輪軌道を、それぞれ有するハブと、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玉とを備え、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軸方向２個所位置で上記両外輪軌道を含む部分に熱処理硬化層が形成されており、これら両外輪軌道部分に存在する熱処理硬化層同士が、上記外輪の内周面の軸方向中間部に存在する非硬化部分により、互いに分離していて、且つ、軸方向外側の上記外輪軌道部分の熱処理硬化層の厚さが、同内側の上記外輪軌道部分の熱処理硬化層の厚さよりも大きく、上記外輪の内周面の軸方向中間部で上記両外輪軌道の間部分に、母線形状が円弧形である非円筒曲面部が存在し、上記非硬化部分が、上記外輪の内周面の軸方向中間部でこの非円筒曲面部を含む部分に存在し、この非円筒曲面部と上記軸方向内側の外輪軌道との間部分に、この軸方向内側の外輪軌道部分の熱処理硬化層の厚さよりも大きな幅寸法を有する円筒面状の溝肩部が存在して、この軸方向内側の外輪軌道部分の熱処理硬化層がこの溝肩部の軸方向外端縁に達しない状態で形成されており、この軸方向内側の外輪軌道に関する上記各玉の接触角の方向に一致する荷重の作用線が、上記外輪と上記ハブとの間にアキシアル荷重が加わって上記接触角が大きくなった状態を含めて常に、上記外輪の外周面よりも内径側で、この外輪の外に出ない事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
2. 軸方向外側の列と軸方向内側の列との間での外輪軌道の熱処理硬化層の厚さの差が、０．２〜０．３mmである、請求項１に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
3. 軸方向外側の列の玉の直径が同内側の列の玉の直径よりも小さく、且つ、軸方向外側の列の玉の数が同内側の列の玉の数よりも多い、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
4. 両列の玉のピッチ円直径が、何れも、当該列の玉の直径の６倍未満である、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。

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