WO2013035756A1 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外方部材の熱処理時に、外側転走面の肩部の過熱を抑制し、結晶の粗粒化を防止しつつ、外側転走面から転動体がはみ出して転動する際にも極端なエッジロードとなることも防止して軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供する。 【解決手段】外方部材２の複列の外側転走面２ａ、２ａ間に円筒状の肩部１０が形成され、転動体３が転動する当該外側転走面２ａの終端１３から肩部１０にかけて切欠き部１１がテーパ面に形成されると共に、外側転走面２ａの終端１３と切欠き部１１のエッジ部１１ａの角部が所定の曲率半径Ｒ１、Ｒ２からなる円弧状に形成され、終端１３側の曲率半径Ｒ１が切欠き部１１のエッジ部１１ａの曲率半径Ｒ２よりも大きく（Ｒ１＞Ｒ２）設定され、複列の外側転走面２ａが旋削加工された後、高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されている。

Description

車輪用軸受装置

　本発明は、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支承する車輪用軸受装置に関するものである。

　自動車等の車両の車輪用軸受装置には、駆動輪用のものと従動輪用のものとがある。特に、自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置は、低コスト化は言うまでもなく、燃費向上のための軽量化が進んでいる。

　従来の車輪用軸受装置では、外方部材の内周に複列の外側転走面が形成され、この複列の外側転走面間に肩部が形成されている。そして、車両の旋回走行時には、タイヤからのモーメント荷重により軸受内部で傾き、転動体が外側転走面の肩部を通過することがある。この種の外方部材は、例えば、Ｓ５３Ｃ等の中炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面が高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されるが、高周波焼入れ時に焼き割れ等が発生しないように熱処理条件や面取り部の形状・寸法を充分管理しても、オーバーヒート気味になり結晶粒が粗粒化してしまう恐れがあった。組織が粗粒化すると、転動疲労寿命の低下に繋がる。また、肩乗り上げ時、エッジロードによる短寿命を肩部の形状等で対策をしようとしても限界があった。ここで、肩乗り上げとは、ボールの接触楕円が外側転走面から外れる現象を言い、また、エッジロードとは、角部等に発生する過大な応力集中のことで、早期剥離の要因の一つとなる現象を言う。

　そこで、本出願人は、こうした問題を解決した車輪用軸受装置を提案している。この車輪用軸受装置の外方部材１０１は、図２５（ａ）に示すように、複列の外側転走面１０１ａ、１０１ｂ間に円筒状の肩部１０２が鍛造加工により形成され、これら複列の外側転走面１０１ａ、１０１ｂが旋削加工された後、高周波焼入れによって表面硬さを５８～６４ＨＲＣの範囲に硬化層１０３が形成されている（図中クロスハッチングにて示す）。そして、複列の外側転走面１０１ａ、１０１ｂから肩部１０２にかけて焼入鋼切削により環状の切欠き部１０４が形成されている。この切欠き部１０４は、（ｂ）に示すように、少なくとも硬化層１０３の範囲が全て除去されるように所定の幅に形成されている（図中二点鎖線にて示す）。これにより、高周波焼入れによって複列の外側転走面１０１ａ、１０１ｂと肩部１０２とのエッジ部１０５がオーバーヒートし、結晶粒が粗粒化して悪化していても確実に除去することができ、焼割れによる亀裂や欠けによる軸受の短寿命を防止することができる（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００８－２６１３８４号公報

　このように、従来の外方部材１０１では、切欠き部１０４が少なくとも硬化層１０３の範囲で全て除去されるように所定の幅に形成されているので、複列の外側転走面１０１ａ、１０１ｂと肩部１０２とのエッジ部１０５がオーバーヒートし、表面の結晶粒が粗粒化して悪化していても確実に除去することができ、焼割れによる亀裂や欠けによる軸受の短寿命を防止することができる。

　然しながら、車両の旋回走行時によるモーメント荷重で、ボールが外側転走面１０１ａ、１０１ｂから乗り上げ、接触楕円の長径側頂点がエッジ部１０５から脱落するとエッジロードが発生し、極端な高面圧となって大きく寿命が低下する。自動車の燃費向上のため車輪用軸受装置の更なる小型化、軽量化が要求されており、今後は特許文献１の手法ではエッジロード発生の対策としては不十分となることが考えられる。さらに、焼入鋼切削によって硬化層を除去する必要があり、工程数が増加するため、コスト高になる。

　また、粗粒化させないために、高周波焼入れ時に外側転走面１０１ａ、１０１ｂのエッジ部１０５付近が余り昇温しないようにするとしても、旋回走行時の高面圧に対応するためには、ある程度の深い硬化層が必要であり、粗粒化を防止しつつ、深い硬化層を形成することの両立は困難であった。

　ここで、焼入れ性の良い鋼種を選択することも考えられるが、材料規格が特殊となるため、他の材料との混入防止対策等でコストアップとなって好ましくない。したがって、現行の鋼種のままで、車両の旋回走行時のエッジ部１０５付近の高面圧による短寿命対策が求められている。

　本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、外方部材および内方部材の熱処理時に、転走面の肩部の過熱を抑制し、結晶の粗粒化を防止すると共に、転走面から転動体がはみ出して転動する際にも極端なエッジロードとなることも防止して軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供することを目的とする。

　係る目的を達成すべく、本発明は、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、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、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を備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材の外側転走面および内方部材の内側転走面のうち少なくとも一方の転走面の終端に円筒状の肩部が形成され、前記転動体が転動する当該転走面の終端から肩部にかけてテーパ面が形成されると共に、前記転走面が旋削加工された後、高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されている。

　このように、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、外周に複列の内側転走面が形成された内方部材とを備えた車輪用軸受装置において、外方部材の外側転走面および内方部材の内側転走面のうち少なくとも一方の転走面の終端に円筒状の肩部が形成され、転動体が転動する当該転走面の終端から肩部にかけてテーパ面が形成されると共に、転走面が旋削加工された後、高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されているので、テーパ面によって転動体が転動する転走面の終端から離れた位置にエッジ部を設け、高周波焼入れによって昇温される熱をこのエッジ部の方向へも逃がし、転走面の終端の近傍がオーバーヒートするのを防止することができる。すなわち、熱の影響で組織が粗粒化し易い部分をテーパ面に収め、転走面の終端の近傍の組織は粗粒化しないようにすることで、粗粒化した組織の高面圧による短寿命を防止することができる。

　好ましくは、本発明のように、前記転走面の終端と前記テーパ面のエッジ部の角部が所定の曲率半径Ｒ１、Ｒ２からなる円弧状に形成され、前記終端側の曲率半径Ｒ１が前記テーパ面のエッジ部の曲率半径Ｒ２よりも大きく（Ｒ１＞Ｒ２）設定されていれば、角部に高面圧がかかった時に、エッジロードが発生するのを防止することができる。

　また、本発明のように、前記転走面の終端部の硬化層の表面から１ｍｍ以内のオーステナイト結晶粒度が、前記テーパ面のエッジ部のオーステナイト結晶粒度よりも小さく設定されていれば、高面圧下での粗粒化による短寿命を防止し、軸受の長寿命化を図ることができる。

　また、本発明のように、前記外側転走面の内径側の終端の溝底からの高さｈｏが、前記車輪用軸受装置が適用される車両の旋回μ＝０．６で前記転動体がはみ出して転動しない高さ以上、かつ、前記転動体の直径をＤａとし、前記外側転走面の溝曲率半径Ｒａｏを、０．５１～０．５４Ｄａとした時、ｈｏ≦０．４５Ｄａに設定されていれば、外側転走面の研削加工において、研削焼けを起こすのを防止すると共に、転動体の肩乗り上げを防止し、軸受の長寿命化を図ることができる。

　また、本発明のように、前記肩部の内径面の前記外側転走面の溝底からの高さＨｏが、前記転動体の直径をＤａとした時、Ｈｏ≦０．５Ｄａに設定されていれば、保持器との干渉を防止すると共に、保持器の必要強度を維持しての設計や加工を容易にすることができる。

　また、本発明のように、前記テーパ面の傾斜角θｏが、前記外側転走面の終端位置での当該外側転走面の接線と前記肩部の内径面で作る角度αｏよりも小さく、３０°～７５°の範囲に設定されていれば、肩部の内径面と外側転走面の終端との距離が短くなって、結晶粒度が粗粒化されるのを防止し、エッジロードを低減させて軸受の長寿命化を図ることができると共に、肩部が小径になって質量が増加したり、保持器と干渉したりするのを防止することができる。

　また、本発明のように、前記内側転走面の外径側の終端の溝底からの高さｈｉが、前記車輪用軸受装置が適用される車両の旋回μ＝０．６で前記転動体がはみ出して転動しない高さ以上、かつ、前記転動体の直径をＤａとし、内側転走面の溝曲率半径Ｒａｉを、Ｒａｉ＝０．５１～０．５４Ｄａとした時、ｈｉ≦０．５０Ｄａに設定されていれば、内側転走面の終端から転動体がはみ出して転動する際にも、その荷重を受ける体積を大きくとり、肩部のエッジ部に比べ内側転走面の終端の角部が極端にエッジロードとなるのを防止することができる。また、内側転走面の研削加工において、研削焼けを起こすのを防止すると共に、転動体の肩乗り上げを防止し、軸受の長寿命化を図ることができる。

　また、本発明のように、前記肩部の外径面の内側転走面の溝底からの高さＨｉが、前記転動体の直径をＤａとした時、Ｈｉ≦０．６Ｄａに設定されていれば、アウター側のシールのスペースが制約されることなく、軽量化を図ることができる。

　また、本発明のように、前記テーパ面の傾斜角θｉが、内側転走面の終端位置での当該内側転走面の接線と肩部の外径面で作る角度αｉよりも小さく、４０°～８５°の範囲に設定されていれば、肩部の外径面と内側転走面の終端との距離が短くなって、結晶粒度が粗粒化されるのを防止し、エッジロードを低減させて軸受の長寿命化を図ることができると共に、肩部が大径になって質量が増加したり、シールの断面高さが減少したりするのを防止することができる。

　また、本発明のように、前記テーパ面の面仕上げが焼入れ後の転走面と同時に総型砥石による研削面とされていれば、熱処理によって付着した酸化スケールを確実に除去でき、転走面への酸化スケールの侵入による音響、振動悪化、酸化スケールの噛み込み圧痕からの破損を防止することができる。

　また、本発明のように、前記肩部の内径面または外径面が前記転走面と同時に総型砥石によって研削されれば、加工工数を削減することができる。

　また、本発明のように、前記転走面の硬化層の軸方向深さが、当該転走面の転動体との接触点位置から前記肩部にかけて軸方向に漸増するように形成されていれば、旋回走行時の高面圧に対応する充分な硬化層深さを確保することができ、軸受の長寿命化を図ることができる。

　また、本発明のように、前記外方部材が、外周に車体を取り付けるための車体取付フランジを一体にすると共に、前記内方部材が、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の一方に対向する内側転走面と、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の他方に対向する内側転走面が形成された内輪または等速自在継手の外側継手部材で構成されていても良い。

　また、本発明のように、前記外側継手部材と前記ハブ輪が一体に塑性結合されていても良い。

　また、本発明のように、前記外方部材またはハブ輪または外側継手部材が炭素０．４０～０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも転走面の表面硬さが５８～６４ＨＲＣの範囲に設定されていれば、所望の寿命を確保することができる。

　また、本発明のように、前記内輪が高炭素クロム軸受鋼で形成され、内側転走面を有する内輪が芯部まで５８～６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されていれば、所望の寿命を確保することができる。

　また、本発明のように、前記複列の転動体のうちアウター側の転動体のピッチ円直径がインナー側の転動体のピッチ円直径よりも大径に設定されていれば、アウター側の軸受列の剛性を高めると共に、負荷容量を増大せしめることができる。

　また、本発明のように、前記複列の転動体のうちアウター側の転動体の外径がインナー側の転動体の外径よりも小径に形成されると共に、アウター側の転動体の個数がインナー側の転動体の個数よりも多く設定されていれば、アウター側の軸受列の剛性を高めることができると共に、インナー側の軸受列の負荷容量を増大させることができる。

　本発明に係る車輪用軸受装置は、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、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、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を備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材の外側転走面および内方部材の内側転走面のうち少なくとも一方の転走面の終端に円筒状の肩部が形成され、前記転動体が転動する当該転走面の終端から肩部にかけてテーパ面が形成されると共に、前記転走面が旋削加工された後、高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されているので、テーパ面によって転動体が転動する外側転走面の終端から離れた位置にエッジ部を設け、高周波焼入れによって昇温される熱をこのエッジ部の方向へも逃がし、複列の外側転走面の終端の近傍がオーバーヒートするのを防止することができる。すなわち、熱の影響で組織が粗粒化し易い部分をテーパ面に収め、外側転走面の終端の近傍の組織は粗粒化しないようにすることで、粗粒化した組織の高面圧による短寿命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の外方部材単体を示す拡大断面図である。 図２の要部拡大図である。 図３の変形例を示す要部拡大図である。 図２の外方部材の硬化層を示す説明図である。 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。 図１０の外方部材単体を示す拡大断面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第７の実施形態を示す縦断面図である。 図１２の外方部材単体を示す拡大断面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第８の実施形態を示す縦断面図である。 図１４のハブ輪単体を示す拡大断面図である。 図１５の要部拡大図である。 図１６の変形例を示す要部拡大図である。 図１５のハブ輪の硬化層を示す説明図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第９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１０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１１の実施形態を示す縦断面図である。 図２１の内方部材単体を示す拡大断面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第１２の実施形態を示す縦断面図である。 図２３の内方部材単体を示す拡大断面図である。 （ａ）は、従来の車輪用軸受装置の外方部材単体を示す拡大断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。

　外周に車体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の一方に対向する内側転走面と、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所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する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を備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材の複列の外側転走面間に円筒状の肩部が形成され、前記転動体が転動する当該外側転走面の終端から前記肩部にかけて切欠き部がテーパ面に形成されると共に、前記外側転走面の終端と前記切欠き部のエッジ部の角部が所定の曲率半径Ｒ１、Ｒ２からなる円弧状に形成され、前記終端側の曲率半径Ｒ１が前記切欠き部のエッジ部の曲率半径Ｒ２よりも大きく（Ｒ１＞Ｒ２）設定され、前記複列の外側転走面が旋削加工された後、高周波焼入れによって所定の硬化層が形成され、その後、複列の外側転走面は、研削加工、そして超仕上げ加工により、所定の形状および面粗さに仕上げられる。

　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の外方部材単体を示す拡大断面図、図３は、図２の要部拡大図、図４は、図３の変形例を示す要部拡大図、図５は、図２の外方部材の硬化層を示す説明図である。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従動輪用の第３世代と称され、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を備えている。内方部材１は、ハブ輪４と、このハブ輪４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４は、アウター側の端部に車輪（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、この車輪取付フランジ６の円周等配位置に車輪を固定するためのハブボルト６ａが植設されている。また、ハブ輪４の外周には一方（アウター側）の内側転走面４ａが直接形成され、この内側転走面４ａから軸方向に延びる小径段部４ｂが形成されている。そして、外周に他方（インナー側）の内側転走面５ａが形成された内輪５がこの小径段部４ｂに圧入され、さらに、小径段部４ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部４ｃにより所定の軸受予圧が付与された状態で、ハブ輪４に対して内輪５が軸方向に固定され、背面合せタイプの複列アンギュラ玉軸受を構成している。

　ハブ輪４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、アウター側の内側転走面４ａをはじめ、後述するアウター側のシール８が摺接するシールランド部から小径段部４ｂに亙り高周波焼入れによって表面硬さを５８～６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。なお、加締部４ｃは、鍛造後の素材表面硬さ２５ＨＲＣ以下の未焼入れ部としている。一方、内輪５および転動体３は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８～６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。これにより、シールランド部の耐摩耗性が向上するだけでなくハブ輪４の強度が向上すると共に、内輪５の嵌合面におけるフレッティング摩耗が抑制されて耐久性が向上する。また、加締部４ｃの加工性を向上させ、塑性変形によるクラック等の発生を防止することができる。

　外方部材２は、外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ２ｂを一体に有し、内周に前記内方部材１の複列の内側転走面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。この外方部材２は、ハブ輪４と同様、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、それぞれの転走面２ａ、４ａと２ａ、５ａ間に複列の転動体３、３が収容され、保持器７、７によりこれら複列の転動体３、３が転動自在に保持されている。また、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開口部にはシール８、９が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、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。

　ここで、外方部材２は、図２に拡大して示すように、複列の外側転走面２ａ、２ａ間に円筒状の肩部１０が形成されると共に、この肩部１０の両端部に環状の切欠き部１１が形成されている。そして、複列の外側転走面２ａ、２ａが旋削加工された後、高周波焼入れによって表面硬さを５８～６４ＨＲＣの範囲に硬化層１２が形成されている（硬化層１２を図中クロスハッチングにて示す）。高周波焼入れの後、複列の外側転走面２ａ、２ａは、研削加工、そして超仕上げ加工により、所定の形状および面粗さに仕上げられる。

　外側転走面２ａの内径側の終端１３の溝底からの高さ、所謂溝深さｈｏは、この車輪用軸受装置が適用される車両の旋回μ＝０．６で転動体３がはみ出して転動しない高さ以上、好ましくは、旋回μ＝０．７で転動体３がはみ出して転動しない高さ以上、かつ、転動体３の直径をＤａとした時、ｈｏ≦０．４５Ｄａに設定されている。これにより、転動体３の肩乗り上げを防止し、軸受の長寿命化を図ることができる。ただし、外側転走面２ａの溝曲率半径Ｒａｏは、０．５１～０．５４Ｄａとする。ここで、旋回μとは、車両が旋回運動をするときタイヤにはコーナリングフォース、すなわち、各車輪にその旋回運動円の中心に向いて働く力が発生するが、この時のタイヤと路面の間の摩擦係数を示している。

　旋回μ＝０．６は急旋回で充分発生する可能性のある旋回μの値であり、それに対応する必要がある。また、ｈｏ≦０．４５Ｄａは、これ以上溝深さｈｏが深くなると、外側転走面２ａの研削加工を行う際、外方部材２と同軸で研削を行うと、肩部１０付近が砥石の側面で加工する状態となり、研削焼けを起こし易くなるから好ましくないからである。また、複列の外側転走面２ａ、２ａを片側ずつ接触角方向に砥石を傾斜させた状態で送りをかける、所謂アンギュラフィードで研削加工すれば、砥石の側面で加工する状態になり難いが、複列の外側転走面２ａ、２ａの同軸度や溝ピッチ寸法、あるいは溝径の左右相互さ等の精度が悪化して好ましくない。

　また、肩部１０の内径面の溝底からの高さＨｏは、Ｈｏ≦０．５Ｄａに設定されている。これ以上、肩部１０の内径面が小さくなると、保持器７との干渉が生じるだけでなく、保持器７の必要強度を維持しての設計や加工が難しくなるからである。

　切欠き部１１は所定の傾斜角θｏからなるテーパ面に形成されている。このように、切欠き部１１によって転動体３が転動する外側転走面２ａの終端１３から離れた位置にエッジ部１１ａを設け、高周波焼入れによって昇温される熱をこのエッジ部１１ａの方向へも逃がし、複列の外側転走面２ａ、２ａの終端１３の近傍がオーバーヒートするのを防止することができる。すなわち、熱の影響で組織が粗粒化し易い部分をテーパ面からなる切欠き部１１に収め、外側転走面２ａの終端１３の近傍の組織は粗粒化しないようにすることで、高面圧下での粗粒化した組織の短寿命を防止することができる。

　また、車両の旋回μ＝０．６で転動体がはみ出して転動しない高さ以上、かつ、転動体の直径をＤａとし、外側転走面の溝曲率半径Ｒａｏを、０．５１～０．５４Ｄａとした時、ｈｏ≦０．４５Ｄａに設定されていれば、転動体３が転動する外側転走面２ａの終端１３から肩部１０にかけて切欠き部１１がテーパ面に形成され、外側転走面２ａの終端１３から転動体３がはみ出して転動する際にも、その荷重を受ける体積を大きくとり、肩部１０のエッジ部１１ａに比べ外側転走面２ａの終端１３の角部が極端にエッジロードとなるのを防止することができる。

　ここで、硬化される硬化層１２について、外側転走面２ａの終端１３より外径側（図２中の細かいクロスハッチングの範囲）において表面から１ｍｍ以内、すなわち旋回μ＝０．７で最大せん断応力深さを十分に許容できる深さ以内では、ＪＩＳ　Ｇ０５５１で規定されるオーステナイト結晶粒度番号が、硬化層１２の外側転走面２ａの終端１３より内径側（図２中の粗いクロスハッチングの範囲）、すなわちエッジ部１１ａ近傍、における表面から１ｍｍ以内の最も粗粒であるオーステナイト結晶粒度番号よりも、大きく設定されている。具体的には、硬化層１２のエッジ部１１ａの表面から１ｍｍ以内の最も粗粒であるオーステナイト結晶粒度番号が２番（結晶粒の大きさが約１５０μｍ）に対し、外側転走面２ａの終端１３より外径側における表面から１ｍｍ以内のオーステナイト結晶粒度番号が５番（結晶粒の大きさが約６０μｍ）に細粒化されている。これにより、軸受の長寿命化を図ることができる。

　切欠き部１１の傾斜角θｏは、図３に拡大して示すように、外側転走面２ａの終端１３位置での外側転走面２ａの接線１４と肩部１０の内径面で作る角度αｏよりも小さく、θｏ＝３０°～７５°の範囲に設定されている。この傾斜角θｏが３０°未満では、肩部１０の内径面と外側転走面２ａの終端１３との距離が短くなって、粗粒化防止効果が薄れると共に、エッジロード低減効果が低くなる。一方、傾斜角θｏが７５°を超えると、肩部１０が小径になり、質量の増加や保持器７との干渉が問題となって好ましくない。

　切欠き部１１のテーパ面の面仕上げは、焼入れ前の旋削による旋削面、あるいは、焼入れ後の焼入れ鋼切削による旋削面であっても良いが、ここでは、焼入れ後の外側転走面２ａと同時に総型砥石による研削面とされている。これにより、熱処理によって付着した酸化スケールを確実に除去でき、外側転走面２ａへの酸化スケールの侵入による音響、振動悪化、酸化スケールの噛み込み圧痕からの破損を防止することができる。また、焼入れ鋼切削であれば、研削と同様、酸化スケールを除去できるが、その後に外側転走面２ａの研削加工が必要となるため、研削工程も行なわなければならない作業効率を考えればそのメリットは少ない。さらに、肩部１０の内径面も前述した外側転走面２ａと切欠き部１１と同時に総型砥石によって研削されれば、酸化スケールをより確実に除去できる。

　図４に、図３の変形例を示す。なお、この実施形態は、前述した実施形態と基本的には外側転走面２ａの終端１３ａと肩部１０の切欠き部１１’のエッジ部１１ｂの形状が異なるだけで、その他同一部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

　転動体３が転動する外側転走面２ａの終端１３ａから肩部１０にかけて切欠き部１１’がテーパ面に形成され、終端１３ａおよび切欠き部１１’のエッジ部１１ｂの角部が所定の曲率半径Ｒ１、Ｒ２からなる円弧状に形成されている。そして、終端１３ａの曲率半径Ｒ１が切欠き部１１’のエッジ部１１ｂの曲率半径Ｒ２よりも大きく（Ｒ１＞Ｒ２）設定されている。これにより、前述した実施形態と同様、高周波焼入れによって昇温される熱をこのエッジ部１１ｂの方向へも逃がし、複列の外側転走面２ａ、２ａの終端１３ａの近傍がオーバーヒートするのを防止することができると共に、角部に高面圧がかかった時に、エッジロードが発生するのを防止することができる。

　ここで、外側転走面２ａの終端１３ａおよび切欠き部１１’のエッジ部１１ｂの角部は、焼入れ前の旋削による旋削面、あるいは、焼入れ後の焼入れ鋼切削による旋削面であっても良いが、ここでは、焼入れ後の外側転走面２ａと同時に総型砥石による研削面とされている。これにより、転動体３が外側転走面２ａの終端１３ａを乗り越えて転動した際に、転動体３自体に傷が付くのを防止でき、また、エッジ部をなくすことで過大荷重が負荷された時、クラック発生の起点となるのを防止することができる。

　図５は、図２の外方部材２の硬化層１２を示す説明図である。本実施形態における外方部材２の硬化層１２は、その軸方向深さが外側転走面２ａの転動体３との接触点Ｐｏ位置から肩部１０にかけて軸方向に漸増するように形成されている。すなわち、高周波焼入れする際の誘導加熱用のコイルを適切な形状とし、また、コイルに作用する電流を制御し、例えば、硬化層１２の軸方向深さＡ～Ｅが、Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ＜Ｅの関係になるように設定されている。これにより、旋回走行時の高面圧に対応する充分な硬化層深さを確保することができ、軸受の長寿命化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、前述した第１の実施形態（図１）と基本的にはハブ輪の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

　この車輪用軸受装置は駆動輪用の第３世代と称され、内方部材１５と外方部材２、および両部材１５、２間に転動自在に収容された複列の転動体３、３を備えている。内方部材１５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。

　ハブ輪１６は、アウター側の端部に車輪取付フランジ６を一体に有し、この車輪取付フランジ６の円周等配位置に車輪を固定するためのハブボルト６ａが植設されている。また、ハブ輪１６の外周には一方（アウター側）の内側転走面４ａが直接形成され、この内側転走面４ａから軸方向に延びる小径段部４ｂが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）１６ａが形成されている。そして、外周に他方（インナー側）の内側転走面５ａが形成された内輪５がこの小径段部４ｂに圧入され、この小径段部４ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部４ｃにより所定の軸受予圧が付与された状態で、ハブ輪１６に対して内輪５が軸方向に固定されている。

　ハブ輪１６はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、アウター側の内側転走面４ａをはじめ、アウター側のシール８が摺接するシールランド部から小径段部４ｂに亙り高周波焼入れによって表面硬さを５８～６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。

　外方部材２は、外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ２ｂを一体に有し、内周に前記内方部材１５の複列の内側転走面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。この外方部材２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面２ａ、２ａが旋削加工された後、高周波焼入れによって表面硬さを５８～６４ＨＲＣの範囲に硬化層１２が形成されている（硬化層１２を図中クロスハッチングにて示す）。その後、複列の外側転走面２ａ、２ａは、研削加工、そして超仕上げ加工により、所定の形状および面粗度に仕上げられる。

　ここで、外方部材２は、複列の外側転走面２ａ、２ａ間に円筒状の肩部１０が形成されると共に、この肩部１０の両端部に環状の切欠き部１１が形成されている。切欠き部１１は所定の傾斜角θｏからなるテーパ面に形成されている。これにより、高周波焼入れによって昇温される熱をこのエッジ部１１ａの方向へも逃がし、複列の外側転走面２ａ、２ａの終端１３の近傍がオーバーヒートするのを防止することができる。すなわち、熱の影響で組織が粗粒化し易い部分をテーパ面からなる切欠き部１１に収め、外側転走面２ａの終端１３の近傍の組織は粗粒化しないようにすることで、粗粒化した組織の高面圧による短寿命を防止することができる。また、車両の旋回μ＝０．６で転動体がはみ出して転動しない高さ以上、かつ、転動体の直径をＤａとし、外側転走面の溝曲率半径Ｒａｏを、０．５１～０．５４Ｄａとした時、ｈｏ≦０．４５Ｄａに設定されていれば、外側転走面２ａの終端１３から転動体３がはみ出して転動する際にも、その荷重を受ける体積を大きくとり、肩部１０のエッジ部１１ａに比べ外側転走面２ａの終端１３の角部が極端にエッジロードとなるのを防止することができる。

　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、前述した実施形態（図１、６）と基本的には軸受部の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

　この車輪用軸受装置は従動輪用の第２世代と称され、外方部材１７と一対の内輪５、５および両部材間に転動自在に収容された複列の転動体３、３を備えている。

　外方部材１７は、アウター側の端部に車輪取付フランジ６を一体に有し、内周に複列の外側転走面２ａ、２ａが一体に形成されている。この外方部材１７はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面２ａ、２ａが旋削加工された後、高周波焼入れによって表面硬さを５８～６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。高周波焼入れの後、複列の外側転走面２ａ、２ａは、研削加工、そして超仕上げ加工により、所定の形状および面粗度に仕上げられる。

　ここで、外方部材１７は、複列の外側転走面２ａ、２ａ間に円筒状の肩部１０が形成されると共に、この肩部１０の両端部に環状の切欠き部１１が形成されている。切欠き部１１は、前述した実施形態と同様、所定の傾斜角θｏからなるテーパ面に形成されている。これにより、高周波焼入れによって昇温される熱をこのエッジ部１１ａの方向へも逃がし、複列の外側転走面２ａ、２ａの終端１３の近傍がオーバーヒートするのを防止することができる。すなわち、熱の影響で組織が粗粒化し易い部分をテーパ面からなる切欠き部１１に収め、外側転走面２ａの終端１３の近傍の組織は粗粒化しないようにすることで、粗粒化した組織の高面圧による短寿命を防止することができる。

　また、車両の旋回μ＝０．６で転動体がはみ出して転動しない高さ以上、かつ、転動体の直径をＤａとし、外側転走面の溝曲率半径Ｒａｏを、０．５１～０．５４Ｄａとした時、ｈｏ≦０．４５Ｄａに設定されていれば、外側転走面２ａの終端１３から転動体３がはみ出して転動する際にも、その荷重を受ける体積を大きくとり、肩部１０のエッジ部１１ａに比べ外側転走面２ａの終端１３の角部が極端にエッジロードとなるのを防止することができる。

　図８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、前述した実施形態（図１、６）と基本的には軸受部の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

　この車輪用軸受装置は駆動輪用の第４世代と称され、内方部材１８と外方部材２、および両部材１８、２間に転動自在に収容された複列の転動体３、３を備えている。内方部材１８は、ハブ輪１９と、このハブ輪１９に内嵌された後述する等速自在継手２０を構成する外側継手部材２１とを備えている。

　ハブ輪１９は、アウター側の端部に車輪取付フランジ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円筒状の小径段部４ｂが形成されている。ハブ輪１９はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０重量％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の範囲に硬化処理されている。

　ここで、ハブ輪１９の内周には高周波焼入れによって硬化された凹凸部２２が形成されている。この凹凸部２２はアヤメローレット状に形成され、旋削等により独立して形成された複数の環状溝と、ブローチ加工等により形成された複数の軸方向溝とを略直交させて構成した交叉溝、あるいは、互いに傾斜した螺旋溝で構成した交叉溝からなる。また、凹凸部２２の凸部は良好な食い込み性を確保するために、その先端部が三角形状等の尖塔形状に形成されている。

　等速自在継手２０は、外側継手部材２１と継手内輪２３とケージ２４およびトルク伝達ボール２５とからなる。外側継手部材２１は、カップ状のマウス部２６と、このマウス部２６の底部をなす肩部２７と、この肩部２７から軸方向に延びる中空状の軸部２８が一体に形成されている。肩部２７の外周には、前記外方部材２の複列の外側転走面２ａ、２ａに対向する他方（インナー側）の内側転走面２１ａが形成されている。また、軸部２８には、ハブ輪１９の小径段部４ｂに所定のシメシロを介して円筒嵌合するインロウ部２８ａと、このインロウ部２８ａの端部に嵌合部２８ｂがそれぞれ形成されている。

　外側継手部材２１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面２１ａをはじめ、肩部２７の外周から軸部２８のインロウ部２８ａに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８～６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。なお、嵌合部２８ｂは鍛造後の表面硬さの生のままとされている。

　外方部材２と内方部材１８のそれぞれの転走面２ａ、４ａと２ａ、２１ａ間に複列の転動体３、３が収容され、保持器７、７によりこれら複列の転動体３、３が転動自在に保持されている。また、外方部材２と内方部材１８との間に形成される環状空間の開口部にはシール８、９が装着され、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩と、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。

　ここで、ハブ輪１９に外側継手部材２１の軸部２８が所定のシメシロで圧入され、小径段部４ｂの端面に外側継手部材２１の肩部２７が衝合されて所定の予圧が付与された状態で、嵌合部２８ｂの内径にマンドレル等の拡径治具をインナー側からアウター側に向けて押し通すことで嵌合部２８ｂを拡径し、この嵌合部２８ｂをハブ輪１９の凹凸部２２に食い込ませて加締め、ハブ輪１９と外側継手部材２１が一体に塑性結合されている。これにより、装置の軽量・コンパクト化を図ると共に、大きなモーメント荷重が負荷されても結合部の緩みを長期間に亘って防止し、耐久性を向上させることができる。符号２９、３０は、ハブ輪１９の開口端部および外側継手部材２１の肩部２７に内嵌されたエンドキャップで、継手内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から継手内部に雨水やダスト等の異物が侵入するのを防止している。

　外方部材２は、外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ２ｂを一体に有し、内周に前記内方部材１８の複列の内側転走面４ａ、２１ａ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。この外方部材２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面２ａ、２ａが旋削加工された後、高周波焼入れによって表面硬さを５８～６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。高周波焼入れの後、複列の外側転走面２ａ、２ａは、研削加工、そして超仕上げ加工により、所定の形状および面粗度に仕上げられる。

　ここで、外方部材２は、複列の外側転走面２ａ、２ａ間に円筒状の肩部１０が形成されると共に、この肩部１０の両端部に環状の切欠き部１１が形成されている。切欠き部１１は所定の傾斜角θからなるテーパ面に形成されている。これにより、高周波焼入れによって昇温される熱をこのエッジ部１１ａの方向へも逃がし、複列の外側転走面２ａ、２ａの終端１３の近傍がオーバーヒートするのを防止することができる。すなわち、熱の影響で組織が粗粒化し易い部分をテーパ面からなる切欠き部１１に収め、外側転走面２ａの終端１３の近傍の組織は粗粒化しないようにすることで、粗粒化した組織の高面圧による短寿命を防止することができる。

　また、車両の旋回μ＝０．６で転動体がはみ出して転動しない高さ以上、かつ、転動体の直径をＤａとし、外側転走面の溝曲率半径Ｒａｏを、０．５１～０．５４Ｄａとした時、ｈｏ≦０．４５Ｄａに設定されていれば、外側転走面２ａの終端１３から転動体３がはみ出して転動する際にも、その荷重を受ける体積を大きくとり、肩部１０のエッジ部１１ａに比べ外側転走面２ａの終端１３の角部が極端にエッジロードとなるのを防止することができる。

　図９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、前述した実施形態（図１、６）と基本的には軸受部の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

　この車輪用軸受装置は第１世代と称され、外方部材３１と一対の内輪５、５および両部材間に転動自在に収容された複列の転動体３、３を備えている。

　外方部材３１は、内周に複列の外側転走面３１ａ、３１ａが一体に形成されている。この外方部材３１はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、複列の外側転走面３１ａ、３１ａが旋削加工された後、高周波コイルによる加熱または加熱炉による加熱によりズブ焼入れにより芯部まで５８～６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。ズブ焼入れの後、複列の外側転走面３１ａ、３１ａは、研削加工、そして超仕上げ加工により、所定の形状および面粗度に仕上げられる。

　ここで、外方部材３１は、複列の外側転走面３１ａ、３１ａ間に円筒状の肩部１０が形成されると共に、この肩部１０の両端部に環状の切欠き部１１が形成されている。切欠き部１１は所定の傾斜角θｏからなるテーパ面に形成されている。これにより、高周波焼入れによってズブ焼入れされる場合には、昇温される熱をこのエッジ部１１ａの方向へも逃がし、複列の外側転走面３１ａ、３１ａの終端１３の近傍がオーバーヒートするのを防止することができる。すなわち、熱の影響で組織が粗粒化し易い部分をテーパ面からなる切欠き部１１に収め、外側転走面３１ａの終端１３の近傍の組織は粗粒化しないようにすることで、粗粒化した組織の高面圧による短寿命を防止することができる。

　また、車両の旋回μ＝０．６で転動体がはみ出して転動しない高さ以上、かつ、転動体の直径をＤａとし、外側転走面の溝曲率半径Ｒａｏを、０．５１～０．５４Ｄａとした時、ｈｏ≦０．４５Ｄａに設定されていれば、加熱炉によってズブ焼入れされる場合には、上記の部分的なオーバーヒートは発生しないが、高周波コイルによる加熱によりズブ焼入れされる場合と共に、外側転走面３１ａの終端１３から転動体３がはみ出して転動する際にも、その荷重を受ける体積を大きくとり、肩部１０のエッジ部１１ａに比べ外側転走面３１ａの終端１３の角部が極端にエッジロードとなるのを防止し、軸受の長寿命化を図ることができる。

　図１０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、前述した実施形態（図１）と基本的には複列の転動体の左右のピッチ円直径が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

　この車輪用軸受装置は従動輪用の第３世代と呼称され、内方部材３２と外方部材３３、および両部材３２、３３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３２は、ハブ輪３４と、このハブ輪３４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３４は、アウター側の端部に車輪取付フランジ６を一体に有し、外周に一方（アウター側）の内側転走面３４ａと、この内側転走面３４ａから軸方向に延びる軸状部３５を介して小径段部４ｂが形成されている。

　ハブ輪３４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面３４ａをはじめ、車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｂ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の範囲に硬化処理されている。

　外方部材３３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、内周にハブ輪３４の内側転走面３４ａに対向するアウター側の外側転走面３３ａと、内輪５の内側転走面５ａに対向するインナー側の外側転走面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７’、７によって転動自在に保持されている。

　この外方部材３３はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面３３ａ、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３３と内方部材３２との間に形成される環状空間の開口部にはシール８、９が装着され、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。

　ハブ輪３４の外郭形状は、内側転走面３４ａの溝底部からカウンタ部３６と、このカウンタ部３６から軸方向に延びる軸状部３５を介して段部３５ａおよび内輪５が突き合わされる肩部３５ｂを介して小径段部４ｂに続いている。また、ハブ輪３４のアウター側の端部にはすり鉢状の凹所３７が形成されている。この凹所３７の深さは内側転走面３４ａの溝底付近までの深さとされ、ハブ輪３４のアウター側が略均一な肉厚となっている。

　本実施形態では、アウター側の転動体３’のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径に設定されている。そして、アウター側の転動体３’の外径ｄｏがインナー側の転動体３の外径ｄｉよりも小径に形成されている。そして、ピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いにより、アウター側の転動体３’の個数がインナー側の転動体３の個数よりも多く設定されている。これにより、有効に軸受スペースを活用して外方部材３３の外径を大きくすることなく、アウター側の軸受列の剛性を高めると共に、負荷容量を増大せしめることができる。さらに、ハブ輪３４のアウター側端部に凹所３７が外郭形状に沿って形成され、ハブ輪３４のアウター側が均一な肉厚に設定されているので、装置の軽量・コンパクト化と高剛性化という、相反する課題を解決することができる。

　外方部材３３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３３ａがインナー側の外側転走面２ａよりも大径に形成され、アウター側の外側転走面３３ａから円筒状の大径側の肩部３８と段部３８ａを介して小径側の肩部１０に続き、インナー側の外側転走面２ａに到っている。

　また、図１１に示すように、外方部材３３の大径側の肩部３８および小径側の肩部１０の外側転走面３３ａ、２ａ側の端部にそれぞれ環状の切欠き部１１”、１１が形成されている。切欠き部１１”、１１は所定の傾斜角θｏからなるテーパ面に形成されている。これにより、高周波焼入れによって昇温される熱をこのエッジ部１１ａの方向へも逃がし、複列の外側転走面３３ａ、２ａの終端１３’、１３の近傍がオーバーヒートするのを防止することができる。すなわち、熱の影響で組織が粗粒化し易い部分をテーパ面からなる切欠き部１１”、１１に収め、外側転走面３３ａ、２ａの終端１３’、１３の近傍の組織は粗粒化しないようにすることで、粗粒化した組織の高面圧による短寿命を防止することができる。

　また、車両の旋回μ＝０．６で転動体がはみ出して転動しない高さ以上、かつ、転動体の直径をＤａとし、外側転走面の溝曲率半径Ｒａｏを、０．５１～０．５４Ｄａとした時、ｈｏ≦０．４５Ｄａに設定されていれば、外側転走面３３ａ、２ａの終端１３’、１３から転動体３がはみ出して転動する際にも、その荷重を受ける体積を大きくとり、肩部１０のエッジ部１１ａに比べ外側転走面３３ａ、２ａの終端１３’、１３の角部が極端にエッジロードとなるのを防止することができる。

　図１２は、本発明に係る車輪用軸受装置の第７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）と基本的には複列の転動体の左右の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

　この車輪用軸受装置は従動輪用の第３世代と呼称され、内方部材３９と外方部材４０、および両部材３９、４０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３９は、ハブ輪４１と、このハブ輪４１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４１は、アウター側の端部に車輪取付フランジ６を一体に有し、外周に一方（アウター側）の内側転走面４１ａと、この内側転走面４１ａから軸方向に延びる軸状部３５を介して小径段部４ｂが形成されている。

　ハブ輪４１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面４１ａをはじめ、車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｂ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の範囲に硬化処理されている。

　外方部材４０は、外周に車体取付フランジ２ｂを一体に有し、内周にハブ輪４１の内側転走面４１ａに対向するアウター側の外側転走面４０ａと、内輪５の内側転走面５ａに対向するインナー側の外側転走面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７’、７によって転動自在に保持されている。

　この外方部材４０はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面４０ａ、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４０と内方部材３９との間に形成される環状空間の開口部にはシール８、９が装着され、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。

　ハブ輪４１の外郭形状は、内側転走面４１ａの溝底部からカウンタ部３６と、このカウンタ部３６から軸方向に延びる軸状部３５を介して内輪５が突き合わされる肩部３５ｂを介して小径段部４ｂに続いている。また、ハブ輪４１のアウター側の端部にはすり鉢状の凹所３７が形成されている。

　本実施形態では、アウター側の転動体３’のピッチ円直径ＰＣＤｏとインナー側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｉが同一に設定されている。そして、アウター側の転動体３’の外径ｄｏがインナー側の転動体３の外径ｄｉよりも小径に形成されている。そして、転動体３’、３の外径ｄｏ、ｄｉの違いにより、アウター側の転動体３’の個数がインナー側の転動体３の個数よりも多く設定されている。これにより、アウター側の軸受列の剛性を高めることができると共に、インナー側の軸受列の負荷容量を増大させることができる。さらに、ハブ輪４１のアウター側端部に凹所３７が外郭形状に沿って形成され、ハブ輪４１のアウター側が均一な肉厚に設定されているので、装置の軽量・コンパクト化と高剛性化という、相反する課題を解決することができる。

　また、図１３に示すように、外方部材４０の肩部１０の両端部に環状の切欠き部１１”、１１が形成されている。切欠き部１１”、１１は所定の傾斜角θｏからなるテーパ面に形成されている。これにより、高周波焼入れによって昇温される熱をこのエッジ部１１ａの方向へも逃がし、複列の外側転走面４０ａ、２ａの終端１３’、１３の近傍がオーバーヒートするのを防止することができる。すなわち、熱の影響で組織が粗粒化し易い部分をテーパ面からなる切欠き部１１”、１１に収め、外側転走面４０ａ、２ａの終端１３’、１３の近傍の組織は粗粒化しないようにすることで、粗粒化した組織の高面圧による短寿命を防止することができる。

　また、車両の旋回μ＝０．６で転動体がはみ出して転動しない高さ以上、かつ、転動体の直径をＤａとし、外側転走面の溝曲率半径Ｒａｏを、０．５１～０．５４Ｄａとした時、ｈｏ≦０．４５Ｄａに設定されていれば、外側転走面４０ａ、２ａの終端１３’、１３から転動体３がはみ出して転動する際にも、その荷重を受ける体積を大きくとり、肩部１０のエッジ部１１ａに比べ外側転走面４０ａ、２ａの終端１３’、１３の角部が極端にエッジロードとなるのを防止することができる。

　図１４は、本発明に係る車輪用軸受装置の第８の実施形態を示す縦断面図、図１５は、図１４のハブ輪単体を示す拡大断面図、図１６は、図１５の要部拡大図、図１７は、図１６の変形例を示す要部拡大図、図１８は、図１５のハブ輪の硬化層を示す説明図である。なお、この実施形態は、前述した第１の実施形態（図１）と基本的には内方部材の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

　この車輪用軸受装置は従動輪用の第３世代と称され、内方部材４２と外方部材２、および両部材４２、２間に転動自在に収容された複列の転動体３、３を備えている。内方部材４２は、ハブ輪４３と、このハブ輪４３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４３は、アウター側の端部に車輪取付フランジ６を一体に有し、この車輪取付フランジ６の円周等配位置に車輪を固定するためのハブボルト６ａが植設されている。また、ハブ輪４３の外周には一方（アウター側）の内側転走面４ａが直接形成され、この内側転走面４ａから軸方向に延びる小径段部４ｂが形成されている。そして、外周に他方（インナー側）の内側転走面５ａが形成された内輪５がこの小径段部４ｂに圧入され、さらに、小径段部４ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部４ｃにより所定の軸受予圧が付与された状態で、ハブ輪４３に対して内輪５が軸方向に固定され、背面合せタイプの複列アンギュラ玉軸受を構成している。

　ハブ輪４３はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、アウター側の内側転走面４ａをはじめ、アウター側のシール８が摺接するシールランド部から小径段部４ｂに亙り高周波焼入れによって表面硬さを５８～６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。なお、加締部４ｃは、鍛造後の素材表面硬さ２５ＨＲＣ以下の未焼入れ部としている。

　ここで、ハブ輪４３は、図１５に拡大して示すように、内側転走面４ａの大径端に円筒状の肩部（基部）４４が形成されると共に、この肩部４４と内側転走面４ａの大径端との交差部に環状の切欠き部４５が形成されている。そして、内側転走面４ａが旋削加工された後、高周波焼入れによって表面硬さを５８～６４ＨＲＣの範囲に硬化層４６が形成されている（図中クロスハッチングにて示す）。その後、高周波焼入れ、もしくは加熱炉によってズブ焼入れされ、複列の内側転走面４ａ、５ａが、研削加工、そして超仕上げ加工により、所定の形状および面粗度に仕上げられる。

　内側転走面４ａの外径側の終端４７の溝底からの高さ、所謂溝深さｈｉは、この車輪用軸受装置が適用される車両の旋回μ＝０．６で転動体３がはみ出して転動しない高さ以上、好ましくは、旋回μ＝０．７で転動体３がはみ出して転動しない高さ以上、かつ、転動体３の直径をＤａとした時、ｈｉ≦０．５０Ｄａに設定されている。これにより、転動体３の肩乗り上げを防止し、軸受の長寿命化を図ることができる。ただし、内側転走面４ａの溝曲率半径Ｒａｉは、２Ｒａｉ＝１．０２～１．０８Ｄａ（Ｒａｉ＝０．５１～０．５４Ｄａ）とする。

　旋回μ＝０．６は急旋回で充分発生する可能性のある旋回μの値であり、それに対応する必要がある。また、ｈｉ≦０．５０Ｄａは、これ以上溝深さｈｉが深くなると、内側転走面４ａの研削加工を行う際、ハブ輪４３と同軸で研削を行うと、肩部４４付近が砥石の側面で加工する状態となり、研削焼けを起こし易くなるから好ましくないからである。また、内側転走面４ａの接触角方向に砥石を傾斜させた状態で送りをかけるアンギュラフィードで研削加工すれば、砥石の側面で加工する状態になり難いが、内側転走面４ａの同軸度や溝ピッチ寸法（溝底と基準面の寸法）等の精度が悪化して好ましくない。

　また、肩部４４の外径面の溝底からの高さＨｉは、Ｈｉ≦０．６０Ｄａに設定されている。これ以上、肩部４４の外径面が大きくなると、アウター側のシール８のスペースが制約されて設計自由度がなくなると共に、重量が増して軽量化を阻害して好ましくない。

　切欠き部４５は所定の傾斜角θｉからなるテーパ面に形成されている。このように、切欠き部４５によって転動体３が転動する内側転走面４ａの終端４７から離れた位置にエッジ部４５ａを設け、高周波焼入れによって昇温される熱をこのエッジ部４５ａの方向へも逃がし、内側転走面４ａの終端４７の近傍がオーバーヒートするのを防止することができる。すなわち、熱の影響で組織が粗粒化し易い部分をテーパ面からなる切欠き部４５に収め、内側転走面４ａの終端の近傍の組織は粗粒化しないようにすることで、粗粒化した組織の高面圧による短寿命を防止することができる。

　また、内側転走面４ａの外径側の終端４７の溝底からの高さｈｉが、車輪用軸受装置が適用される車両の旋回μ＝０．６で転動体がはみ出して転動しない高さ以上、または、転動体３の直径をＤａとし、内側転走面４ａの溝曲率半径Ｒａｉを、２Ｒａｉ＝１．０２～１．０８Ｄａ（Ｒａｉ＝０．５１～０．５４Ｄａ）とした時、ｈｉ≦０．５０Ｄａに設定されていれば、転動体３が転動する内側転走面４ａ、５ａの終端４７から肩部４４にかけて切欠き部４５がテーパ面に形成され、内側転走面４ａ、５ａの終端４７から転動体３がはみ出して転動する際にも、その荷重を受ける体積を大きくとり、肩部４４のエッジ部４５ａに比べ内側転走面４ａ、５ａの終端４７の角部が極端にエッジロードとなるのを防止することができる。

　ここで、高周波焼入れによって硬化される硬化層４６について、内側転走面４ａ、５ａの終端４７より外径側（図１５中の細かいクロスハッチングの範囲）において表面から１ｍｍ以内、すなわち旋回μ＝０．７で最大せん断応力深さを十分に許容できる深さ以内では、ＪＩＳ－Ｇ０５５１で規定されるオーステナイト結晶粒度番号が、硬化層４６の内側転走面４ａ、５ａの終端４７より内径側（図１５中の粗いクロスハッチングの範囲）、すなわちエッジ部４５ａ近傍、における表面から１ｍｍ以内の最も粗粒であるオーステナイト結晶粒度番号よりも、大きく設定されている。具体的には、硬化層４６のエッジ部４５ａの表面から１ｍｍ以内の最も粗粒であるオーステナイト結晶粒度番号が２番（結晶粒の大きさが約１５０μｍ）に対し、内側転走面４ａ、５ａの終端４７より外径側における表面から１ｍｍ以内のオーステナイト結晶粒度番号が５番（結晶粒の大きさが略６０μｍ）に細粒化されている。これにより、軸受の長寿命化を図ることができる。

　切欠き部４５の傾斜角θｉは、図１６に拡大して示すように、内側転走面４ａの終端４７位置での内側転走面４ａの接線４８と肩部４４の外径面で作る角度αｉよりも小さく、θｉ＝４０°～８５°の範囲に設定されている。この傾斜角θｉが４０°未満では、肩部４４の外径面と内側転走面４ａの終端４７との距離が短くなって、粗粒化防止効果が薄れると共に、エッジロード低減効果が低くなる。一方、傾斜角θｉが８５°を超えると、肩部４４が大径になり、質量の増加やシール断面が小さくなって好ましくない。

　切欠き部４５のテーパ面の面仕上げは、焼入れ前の旋削による旋削面、あるいは、焼入れ後の焼入れ鋼切削による旋削面であっても良いが、ここでは、焼入れ後の内側転走面４ａと同時に総型砥石による研削面とされている。これにより、熱処理によって付着した酸化スケールを確実に除去でき、内側転走面４ａへの酸化スケールの侵入による音響、振動悪化、酸化スケールの噛み込み圧痕からの破損を防止することができる。また、焼入れ鋼切削であれば、研削と同様、酸化スケールを除去できるが、その後に内側転走面４ａの研削加工が必要となるため、研削工程も行なわなければならない作業効率を考えればそのメリットは少ない。さらに、肩部４４の外径面も前述した内側転走面４ａと切欠き部４５と同時に総型砥石によって研削されれば、酸化スケールをより確実に除去できる。

　図１７に、図１６の変形例を示す。なお、この実施形態は、前述した実施形態と基本的には内側転走面４ａの終端４７と肩部４４の切欠き部４５のエッジ部４５ａの形状が異なるだけで、その他同一部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

　転動体３が転動する内側転走面４ａの終端４７ａから肩部４４にかけて切欠き部４５’がテーパ面に形成され、終端４７ａおよび切欠き部４５’のエッジ部４５ｂの角部が所定の曲率半径Ｒ１、Ｒ２からなる円弧状に形成されている。そして、終端４７ａの曲率半径Ｒ１が切欠き部４５’のエッジ部４５ｂの曲率半径Ｒ２よりも大きく（Ｒ１＞Ｒ２）設定されている。これにより、前述した実施形態と同様、高周波焼入れによって昇温される熱をこのエッジ部４５ｂの方向へも逃がし、内側転走面４ａの終端４７ａの近傍がオーバーヒートするのを防止することができると共に、角部に高面圧がかかった時に、エッジロードが発生するのを防止することができる。

　ここで、内側転走面４ａの終端４７ａおよび切欠き部４５’のエッジ部４５ｂの角部は、焼入れ前の旋削による旋削面、あるいは、焼入れ後の焼入れ鋼切削による旋削面であっても良いが、ここでは、焼入れ後の内側転走面４ａと同時に総型砥石による研削面とされている。これにより、転動体３が内側転走面４ａの終端４７ａを乗り越えて転動した際に、転動体３自体に傷が付くのを防止でき、また、エッジ部をなくすことで過大荷重が負荷された時、クラック発生の起点となるのを防止することができる。

　図１８は、図１５のハブ輪４３の硬化層４６を示す説明図である。本実施形態におけるハブ輪４３の硬化層４６は、その軸方向深さが内側転走面４ａの転動体３との接触点Ｐｉ位置から肩部４４にかけて軸方向に漸増するように形成されている。すなわち、高周波焼入れする際の誘導加熱用のコイルを適切な形状とし、また、コイルに作用する電流を制御し、例えば、硬化層４６の軸方向深さＡ～Ｅが、Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ＜Ｅの関係になるように設定されている。これにより、旋回走行時の高面圧に対応する充分な硬化層深さを確保することができ、軸受の長寿命化を図ることができる。

　図１９は、本発明に係る車輪用軸受装置の第９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８の実施形態（図１４）と基本的にはハブ輪の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

　この車輪用軸受装置は駆動輪用の第３世代と称され、内方部材４９と外方部材２、および両部材４９、２間に転動自在に収容された複列の転動体３、３を備えている。内方部材４９は、ハブ輪５０と、このハブ輪５０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５０は、アウター側の端部に車輪取付フランジ６を一体に有し、この車輪取付フランジ６の円周等配位置に車輪を固定するためのハブボルト６ａが植設されている。また、ハブ輪５０の外周には一方（アウター側）の内側転走面４ａが直接形成され、この内側転走面４ａから軸方向に延びる小径段部４ｂが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）１６ａが形成されている。そして、外周に他方（インナー側）の内側転走面５ａが形成された内輪５がこの小径段部４ｂに圧入され、この小径段部４ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部４ｃにより所定の軸受予圧が付与された状態で、ハブ輪５０に対して内輪５が軸方向に固定されている。

　ハブ輪５０はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、アウター側の内側転走面４ａをはじめ、アウター側のシール８が摺接するシールランド部から小径段部４ｂに亙り高周波焼入れによって表面硬さを５８～６４ＨＲＣの範囲に硬化層４６が形成されている（図中クロスハッチングにて示す）。

　ここで、ハブ輪５０は、前述した実施形態と同様、内側転走面４ａの大径端に円筒状の肩部４４が形成されると共に、この肩部４４と内側転走面４ａの交差部に環状の切欠き部４５が形成されている。切欠き部４５は所定の傾斜角θｉからなるテーパ面に形成されている。これにより、高周波焼入れによって昇温される熱をこのエッジ部４５ａの方向へも逃がし、内側転走面４ａの終端４７の近傍がオーバーヒートするのを防止することができる。すなわち、熱の影響で組織が粗粒化し易い部分をテーパ面からなる切欠き部４５に収め、内側転走面４ａの終端４７の近傍の組織は粗粒化しないようにすることで、粗粒化した組織の高面圧による短寿命を防止することができる。

　また、内側転走面４ａの外径側の終端４７の溝底からの高さｈｉが、車輪用軸受装置が適用される車両の旋回μ＝０．６で転動体３がはみ出して転動しない高さ以上、または、転動体３の直径をＤａとし、内側転走面４ａの溝曲率半径Ｒａｉを、Ｒａｉ＝０．５１～０．５４Ｄａとした時、ｈｉ≦０．５０Ｄａに設定されていれば、内側転走面４ａの終端４７から転動体３がはみ出して転動する際にも、その荷重を受ける体積を大きくとり、肩部４４のエッジ部４５ａに比べ内側転走面４ａ、５ａの終端４７の角部が極端にエッジロードとなるのを防止することができる。

　図２０は、本発明に係る車輪用軸受装置の第１０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１４、１９）と基本的には軸受部の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

　この車輪用軸受装置は第４世代と称され、内方部材５１と外方部材２、および両部材５１、２間に転動自在に収容された複列の転動体３、３を備えている。内方部材５１は、ハブ輪５２と、このハブ輪５２に内嵌された後述する等速自在継手５３を構成する外側継手部材５４とを備えている。

　ハブ輪５２は、アウター側の端部に車輪取付フランジ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円筒状の小径段部５２ａが形成されている。ハブ輪５２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０重量％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の肩部（基部）４４から小径段部５２ａに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８～６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

　ここで、ハブ輪５２の内周には高周波焼入れによって硬化された凹凸部２２が形成されている。この凹凸部２２はアヤメローレット状に形成され、旋削等により独立して形成された複数の環状溝と、ブローチ加工等により形成された複数の軸方向溝とを略直交させて構成した交叉溝、あるいは、互いに傾斜した螺旋溝で構成した交叉溝からなる。また、凹凸部２２の凸部は良好な食い込み性を確保するために、その先端部が三角形状等の尖塔形状に形成されている。

　等速自在継手５３は、外側継手部材５４と継手内輪２３とケージ２４およびトルク伝達ボール２５とからなる。外側継手部材５４は、カップ状のマウス部２６と、このマウス部２６の底部をなす肩部２７と、この肩部２７から軸方向に延びる中空状の軸部２８が一体に形成されている。肩部２７の外周には、前記外方部材２の複列の外側転走面２ａ、２ａに対向する他方（インナー側）の内側転走面５４ａが形成されている。また、軸部２８には、ハブ輪５２の小径段部５２ａに所定のシメシロを介して円筒嵌合するインロウ部２８ａと、このインロウ部２８ａの端部に嵌合部２８ｂがそれぞれ形成されている。

　外側継手部材５４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面５４ａをはじめ、肩部２７の外周から軸部２８のインロウ部２８ａに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８～６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。なお、嵌合部２８ｂは鍛造後の表面硬さの生のままとされている。

　ここで、ハブ輪５２は、前述した実施形態と同様、内側転走面４ａの大径端に円筒状の肩部４４が鍛造加工により形成されると共に、この肩部４４と内側転走面４ａの交差部に環状の切欠き部４５が形成されている。切欠き部４５は所定の傾斜角θｉからなるテーパ面に形成されている。これにより、高周波焼入れによって昇温される熱をこのエッジ部４５ａに逃がし、内側転走面４ａの終端４７がオーバーヒートするのを防止することができる。すなわち、熱の影響で粗粒化し易い部分をテーパ面からなる切欠き部４５に収め、内側転走面４ａの終端４７は粗粒化しないようにすることで、高面圧下での粗粒化による短寿命を防止することができる。

　また、外側継手部材５４もハブ輪５２と同様、肩部２７が形成されると共に、この肩部２７と内側転走面５４ａの交差部に環状の切欠き部４５が形成されている。切欠き部４５は所定の傾斜角θｉからなるテーパ面に形成されている。これにより、高周波焼入れによって昇温される熱をこのエッジ部４５ａの方向へも逃がし、内側転走面５４ａの終端４７の近傍がオーバーヒートするのを防止することができる。すなわち、熱の影響で組織が粗粒化し易い部分をテーパ面からなる切欠き部４５に収め、内側転走面５４ａの終端４７の近傍の組織は粗粒化しないようにすることで、粗粒化した組織の高面圧による短寿命を防止することができる。また、内側転走面５４ａの外径側の終端４７の溝底からの高さｈｉが、車輪用軸受装置が適用される車両の旋回μ＝０．６で転動体３がはみ出して転動しない高さ以上、または、転動体３の直径をＤａとし、内側転走面５４ａの溝曲率半径Ｒａｉを、Ｒａｉ＝０．５１～０．５４Ｄａとした時、ｈｉ≦０．５０Ｄａに設定されていれば、内側転走面５４ａの終端４７から転動体３がはみ出して転動する際にも、その荷重を受ける体積を大きくとり、肩部２７のエッジ部４５ａに比べ内側転走面５４ａの終端４７の角部が極端にエッジロードとなるのを防止することができる。

　図２１は、本発明に係る車輪用軸受装置の第１１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６の実施形態（図１０）と基本的には内方部材の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して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５５と外方部材３３、および両部材５５、３３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５５は、ハブ輪５６と、このハブ輪５６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５６は、アウター側の端部に車輪取付フランジ６を一体に有し、外周に一方（アウター側）の内側転走面３４ａと、この内側転走面３４ａから軸方向に延びる軸状部３５を介して小径段部４ｂが形成されている。

　ハブ輪５６はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面３４ａをはじめ、車輪取付フランジ６のインナー側の肩部（基部）４４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の範囲に硬化処理されている。

　ハブ輪５６の外郭形状は、内側転走面３４ａの溝底部からカウンタ部３６と、このカウンタ部３６から軸方向に延びる軸状部３５を介して段部３５ａおよび内輪５が突き合わされる肩部３５ｂを介して小径段部４ｂに続いている。また、ハブ輪５６のアウター側の端部にはすり鉢状の凹所３７が形成されている。この凹所３７の深さは内側転走面３４ａの溝底付近までの深さとされ、ハブ輪５６のアウター側が略均一な肉厚となっている。

　本実施形態では、アウター側の転動体３’のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径に設定されている。そして、アウター側の転動体３’の外径ｄｏがインナー側の転動体３の外径ｄｉよりも小径に形成されている。そして、ピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いにより、アウター側の転動体３’の個数がインナー側の転動体３の個数よりも多く設定されている。これにより、有効に軸受スペースを活用して外方部材３３の外径を大きくすることなく、アウター側の軸受列の剛性を高めると共に、負荷容量を増大せしめることができる。さらに、ハブ輪５６のアウター側端部に凹所３７が外郭形状に沿って形成され、ハブ輪５６のアウター側が均一な肉厚に設定されているので、装置の軽量・コンパクト化と高剛性化という、相反する課題を解決することができる。

　図２２に示すように、ハブ輪５６の肩部４４および内輪５の肩部（外径）５ｂの内側転走面３４ａ、５ａの端部にそれぞれ環状の切欠き部４５’、４５が形成されている。切欠き部４５’、４５は所定の傾斜角θｉからなるテーパ面に形成されている。これにより、高周波焼入れによって昇温される熱をこのエッジ部４５ａの方向へも逃がし、内側転走面３４ａ、５ａの終端４７’、４７の近傍がオーバーヒートするのを防止することができる。すなわち、熱の影響で組織が粗粒化し易い部分をテーパ面からなる切欠き部４５’、４５に収め、内側転走面３４ａ、５ａの終端４７’、４７の近傍の組織は粗粒化しないようにすることで、粗粒化した組織の高面圧による短寿命を防止することができる。

　また、加熱炉によってズブ焼入れされる場合には、前述した部分的なオーバーヒートは発生しないが、高周波コイルによる加熱によりズブ焼入れされる場合と共に、内側転走面３４ａ、５ａの終端４７から転動体３がはみ出して転動する際にも、その荷重を受ける体積を大きくとり、肩部４４のエッジ部４５ａに比べ内側転走面３４ａ、５ａの終端４７、４７’の角部が極端にエッジロードとなるのを防止し、軸受の長寿命化を図ることができる。

　図２３は、本発明に係る車輪用軸受装置の第１２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７の実施形態（図１２）と基本的には内方部材の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して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５７と外方部材４０、および両部材５７、４０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５７は、ハブ輪５８と、このハブ輪５８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５８は、アウター側の端部に車輪取付フランジ６を一体に有し、外周に一方（アウター側）の内側転走面４１ａと、この内側転走面４１ａから軸方向に延びる軸状部３５を介して小径段部４ｂが形成されている。

　ハブ輪５８はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０～０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面４１ａをはじめ、車輪取付フランジ６のインナー側の肩部４４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の範囲に硬化処理されている。高周波焼入れの後、複列の内側転走面４１ａ、５ａが、研削加工、そして、超仕上げ加工により、所定の形状および面粗度に仕上げられる。

　本実施形態では、アウター側の転動体３’のピッチ円直径ＰＣＤｏとインナー側の転動体３のピッチ円直径ＰＣＤｉが同一に設定されている。そして、アウター側の転動体３’の外径ｄｏがインナー側の転動体３の外径ｄｉよりも小径に形成されている。そして、転動体３’、３の外径ｄｏ、ｄｉの違いにより、アウター側の転動体３’の個数がインナー側の転動体３の個数よりも多く設定されている。これにより、アウター側の軸受列の剛性を高めることができると共に、インナー側の軸受列の負荷容量を増大させることができる。さらに、ハブ輪５８のアウター側端部に凹所３７が外郭形状に沿って形成され、ハブ輪５８のアウター側が均一な肉厚に設定されているので、装置の軽量・コンパクト化と高剛性化という、相反する課題を解決することができる。

　また、図２４に示すように、ハブ輪５８の肩部４４と内輪５の肩部５ｂに環状の切欠き部４５’、４５が形成されている。切欠き部４５’、４５は所定の傾斜角θｉからなるテーパ面に形成されている。これにより、高周波焼入れによって昇温される熱をこのエッジ部４５ａの方向へも逃がし、内側転走面４１ａ、５ａの終端４７’、４７の近傍がオーバーヒートするのを防止することができる。すなわち、熱の影響で組織が粗粒化し易い部分をテーパ面からなる切欠き部４５’、４５に収め、内側転走面４１ａ、５ａの終端４７’、４７の近傍の組織は粗粒化しないようにすることで、粗粒化した組織の高面圧による短寿命を防止することができる。

　また、内側転走面４１ａ、５ａの外径側の終端４７’、４７の溝底からの高さｈｉが、車輪用軸受装置が適用される車両の旋回μ＝０．６で転動体３がはみ出して転動しない高さ以上、または、転動体３の直径をＤａとし、内側転走面４１ａ、５ａの溝曲率半径Ｒａｉを、Ｒａｉ＝０．５１～０．５４Ｄａとした時、ｈｉ≦０．５０Ｄａに設定されていれば、内側転走面４１ａ、５ａの終端４７から転動体３がはみ出して転動する際にも、その荷重を受ける体積を大きくとり、肩部４４のエッジ部４５ａに比べ内側転走面４１ａ、５ａの終端４７’、４７の角部が極端にエッジロードとなるのを防止することができる。

　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、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、外周に複列の内側転走面が形成された内方部材とを備える第１世代乃至第４世代構造の車輪用軸受装置に適用できる。

１、１５、１８、３２、３９、４２、４９、５１、５５、５７　内方部材
２、１７、３１、３３、４０　外方部材
２ａ、３１ａ、３３ａ、４０ａ　外側転走面
２ｂ　車体取付フランジ
３、３’　転動体
４、１６、１９、３４、４１、４３、５０、５２、５６、５８　ハブ輪
４ａ、５ａ、２１ａ、３４ａ、４１ａ、５４ａ　内側転走面
４ｂ、５２ａ　小径段部
４ｃ　加締部
５　内輪
６　車輪取付フランジ
６ａ　ハブボルト
６ｂ　車輪取付フランジのインナー側の基部
７、７’　保持器
８、９　シール
１０、２７、３５ｂ、３８、４４　肩部
１１、１１’、１１”、４５、４５’　切欠き部
１１ａ、１１ｂ、４５ａ、４５ｂ　エッジ部
１２、４６　硬化層
１３、１３’、１３ａ　外側転走面の終端
１４　外側転走面の接線
１６ａ　セレーション
２０、５３　等速自在継手
２１、５４　外側継手部材
２２　凹凸部
２３　継手内輪
２４　ケージ
２５　トルク伝達用ボール
２６　マウス部
２８　軸部
２８ａ　インロウ部
２８ｂ　嵌合部
２９、３０　エンドキャップ
３５　軸状部
３５ａ、３８ａ　段部
３６　カウンタ部
３７　凹所
４７、４７’、４７ａ　内側転走面の終端
４８　内側転走面の接線
１０１　外方部材
１０１ａ、１０１ｂ　外側転走面
１０２　肩部
１０３　硬化層
１０４　切欠き部
１０５　エッジ部
Ａ～Ｅ　硬化層の軸方向深さ
ｄｉ　インナー側の転動体の外径
ｄｏ　アウター側の転動体の外径
Ｄａ　転動体の直径
ｈｉ　内側転走面の内径側の終端の溝底からの高さ
ｈｏ　外側転走面の内径側の終端の溝底からの高さ
Ｈｉ　ハブ輪の肩部の内径面の溝底からの高さ
Ｈｏ　外方部材の肩部の内径面の溝底からの高さ
Ｐｏ　外側転走面の転動体との接触点
Ｐｉ　内側転走面の転動体との接触点
ＰＣＤｉ　インナー側の転動体のピッチ円直径
ＰＣＤｏ　アウター側の転動体のピッチ円直径
Ｒ１　転走面の終端の角部の曲率半径
Ｒ２　切欠き部のエッジ部の角部の曲率半径
Ｒａｉ　内側転走面の曲率半径
Ｒａｏ　外側転走面の曲率半径
αｉ　内側転走面の接線と肩部の外径面で作る角度
αｏ　外側転走面の接線と肩部の内径面で作る角度
θｉ　内側転走面の切欠き部の傾斜角
θｏ　外側転走面の切欠き部の傾斜角

Claims (18)

1. 　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、
   　外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
   　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を備えた車輪用軸受装置において、
   　前記外方部材の外側転走面および内方部材の内側転走面のうち少なくとも一方の転走面の終端に円筒状の肩部が形成され、前記転動体が転動する当該転走面の終端から肩部にかけてテーパ面が形成されると共に、
   　前記転走面が旋削加工された後、高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 　前記転走面の終端と前記テーパ面のエッジ部の角部が所定の曲率半径Ｒ１、Ｒ２からなる円弧状に形成され、前記終端側の曲率半径Ｒ１が前記テーパ面のエッジ部の曲率半径Ｒ２よりも大きく（Ｒ１＞Ｒ２）設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 　前記転走面の終端部の硬化層の表面から１ｍｍ以内のオーステナイト結晶粒度が、前記テーパ面のエッジ部のオーステナイト結晶粒度よりも小さく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. 　前記外側転走面の内径側の終端の溝底からの高さｈｏが、前記車輪用軸受装置が適用される車両の旋回μ＝０．６で前記転動体がはみ出して転動しない高さ以上、かつ、前記転動体の直径をＤａとし、前記外側転走面の溝曲率半径Ｒａｏを、０．５１～０．５４Ｄａとした時、ｈｏ≦０．４５Ｄａに設定されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
5. 　前記肩部の内径面の前記外側転走面の溝底からの高さＨｏが、前記転動体の直径をＤａとした時、Ｈｏ≦０．５Ｄａに設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
6. 　前記テーパ面の傾斜角θｏが、前記外側転走面の終端位置での当該外側転走面の接線と前記肩部の内径面で作る角度αｏよりも小さく、３０°～７５°の範囲に設定されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
7. 　前記内側転走面の外径側の終端の溝底からの高さｈｉが、前記車輪用軸受装置が適用される車両の旋回μ＝０．６で前記転動体がはみ出して転動しない高さ以上、かつ、前記転動体の直径をＤａとし、内側転走面の溝曲率半径Ｒａｉを、Ｒａｉ＝０．５１～０．５４Ｄａとした時、ｈｉ≦０．５０Ｄａに設定されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
8. 　前記肩部の外径面の内側転走面の溝底からの高さＨｉが、前記転動体の直径をＤａとした時、Ｈｉ≦０．６Ｄａに設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
9. 　前記テーパ面の傾斜角θｉが、内側転走面の終端位置での当該内側転走面の接線と肩部の外径面で作る角度αｉよりも小さく、４０°～８５°の範囲に設定されている請求項１乃至３いずれかに記載の車輪用軸受装置。
10. 　前記テーパ面の面仕上げが焼入れ後の前記転走面と同時に総型砥石による研削面とされている請求項１乃至３および６、９いずれかに記載の車輪用軸受装置。
11. 　前記肩部の内径面または外径面が前記転走面と同時に総型砥石によって研削される請求項１、５、６、８および９いずれかに記載の車輪用軸受装置。
12. 　前記転走面の硬化層の軸方向深さが、当該転走面の転動体との接触点位置から前記肩部にかけて軸方向に漸増するように形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
13. 　前記外方部材が、外周に車体を取り付けるための車体取付フランジを一体にすると共に、前記内方部材が、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の一方に対向する内側転走面と、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の他方に対向する内側転走面が形成された内輪または等速自在継手の外側継手部材で構成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
14. 　前記外側継手部材と前記ハブ輪が一体に塑性結合されている請求項１３に記載の車輪用軸受装置。
15. 　前記外方部材またはハブ輪または外側継手部材が炭素０．４０～０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも転走面の表面硬さが５８～６４ＨＲＣの範囲に設定されている請求項１、１３および１４いずれかに記載の車輪用軸受装置。
16. 　前記内輪が高炭素クロム軸受鋼で形成され、内側転走面を有する内輪が芯部まで５８～６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている請求項１３に記載の車輪用軸受装置。
17. 　前記複列の転動体のうちアウター側の転動体のピッチ円直径がインナー側の転動体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。
18. 　前記複列の転動体のうちアウター側の転動体の外径がインナー側の転動体の外径よりも小径に形成されると共に、アウター側の転動体の個数がインナー側の転動体の個数よりも多く設定されている請求項１または１７に記載の車輪用軸受装置。

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