車輪用軸受装置
【課題】内方部材の熱処理時に、内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、内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】ハブ輪４の内側転走面４ａの大径端に円筒状の肩部１０が形成され、転動体３が転動する当該内側転走面４ａの終端から肩部１０にかけてテーパ面からなる環状の切欠き部１１が形成されると共に、内側転走面４ａの終端と切欠き部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、内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、研削加工、超仕上げ加工により所定の形状と面粗度に仕上げられる。
【解決手段】ハブ輪４の内側転走面４ａの大径端に円筒状の肩部１０が形成され、転動体３が転動する当該内側転走面４ａの終端から肩部１０にかけてテーパ面からなる環状の切欠き部１１が形成されると共に、内側転走面４ａの終端と切欠き部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、内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、研削加工、超仕上げ加工により所定の形状と面粗度に仕上げられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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５１は、図１２（ａ）に示すように、複列の外側転走面５１ａ、５１ｂ間に円筒状の肩部５２が鍛造加工により形成され、これら複列の外側転走面５１ａ、５１ｂ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５３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５１ａ、５１ｂから肩部５２にかけて焼入鋼切削により環状の切欠き部５４が形成されている。この切欠き部５４は、（ｂ）に示すように、少なくとも硬化層５３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５１ａ、５１ｂと肩部５２とのエッジ部５５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。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２６１３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、従来の外方部材５１では、切欠き部５４が少なくとも硬化層５３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５１ａ、５１ｂと肩部５２とのエッジ部５５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。
【０００７】
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５１ａ、５１ｂから乗り上げ、接触楕円の長径側頂点がエッジ部５５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さらなる小型化と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。
【０００８】
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５１ａ、５１ｂのエッジ部５５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。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。
【０００９】
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５５付近の高面圧による短寿命対策が求められている。
【００１０】
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、内方部材の熱処理時に、内側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、内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ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、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、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を備えた車輪用軸受装置において、前記内方部材の内側転走面の大径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内側転走面の終端から前記肩部にかけてテーパ面が形成されると共に、前記内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ている。
【００１２】
このように、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からなる内方部材を備えた車輪用軸受け装置において、内方部材の内側転走面の大径端に円筒状の肩部が形成され、転動体が転動する当該内側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、内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ているので、テーパ面によって転動体が転動する内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、内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、内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。
【００１３】
また、内側転走面の外径側の終端の溝底からの高さｈ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、転動体の直径をＤａとし、内側転走面の溝曲率半径Ｒａを、２Ｒａ＝１．０２〜１．０８Ｄａとした時、ｈ≦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。
【００１４】
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記内側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。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明のように、前記内側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。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明のように、前記内側転走面の外径側の終端の溝底からの高さｈ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、前記内側転走面の溝曲率半径Ｒａを、２Ｒａ＝１．０２〜１．０８Ｄａとした時、ｈ≦０．５０Ｄａに設定されていれば、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。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明のように、前記肩部の外径面の前記内側転走面の溝底からの高さＨが、前記転動体の直径をＤａとした時、Ｈ≦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。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明のように、前記テーパ面の傾斜角が、前記内側転走面の終端位置での当該内側転走面の接線と前記肩部の外径面で作る角度よりも小さく、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。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明のように、前記テーパ面の面仕上げが焼入れ後の内側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、内側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。
【００２０】
また、請求項８に記載の発明のように、前記肩部の外径面が前記内側転走面と同時に総型砥石によって研削されれば、さらに加工工数を削減することができる。
【００２１】
また、請求項９に記載の発明のように、前記ハブ輪の内側転走面の硬化層の軸方向深さが、当該内側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。
【００２２】
また、請求項１０に記載の発明のように、前記ハブ輪または外側継手部材が炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも前記内側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。
【００２３】
また、請求項１１に記載の発明のように、前記内輪が高炭素クロム軸受鋼で形成され、前記内側転走面を有する前記内輪が芯部まで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。
【００２４】
また、請求項１２に記載の発明のように、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、有効に軸受スペースを活用して外方部材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。
【００２５】
また、請求項１３に記載の発明のように、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、前記アウター側の転動体の個数が前記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。
【発明の効果】
【００２６】
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、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を備えた車輪用軸受装置において、前記内方部材の内側転走面の大径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内側転走面の終端から前記肩部にかけてテーパ面が形成されると共に、前記内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ているので、テーパ面によって転動体が転動する内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、内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、内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。また、内側転走面の外径側の終端の溝底からの高さｈ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、転動体の直径をＤａとし、内側転走面の溝曲率半径Ｒａを、２Ｒａ＝１．０２〜１．０６８Ｄａとした時、ｈ≦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。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】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２】図１のハブ輪単体を示す拡大断面図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【図４】図３の変形例を示す要部拡大図である。
【図５】図２のハブ輪の硬化層を示す説明図である。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】図８の内方部材単体を示す拡大断面図である。
【図１０】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。
【図１１】図１０の内方部材単体を示す拡大断面図である。
【図１２】（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。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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、前記ハブ輪の内側転走面の大径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内側転走面の終端から前記肩部にかけてテーパ面が形成されると共に、前記内側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、前記内側転走面が旋削加工された後、高周波焼入れ、もしくは加熱炉によってズブ焼入れによって所定の硬化層が形成され、その後、複列の内側転走面が、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。
【実施例１】
【００２９】
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のハブ輪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のハブ輪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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
ハブ輪４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％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。
【００３３】
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０．４０〜０．８０ｗｔ％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。
【００３４】
ここで、ハブ輪４は、図２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）１０が形成されると共に、この肩部１０と内側転走面４ａの大径端との交差部に環状の切欠き部１１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１２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。
【００３５】
内側転走面４ａの外径側の終端１３の溝底からの高さ、所謂溝深さｈ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、ｈ≦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Ｒａは、２Ｒａ＝１．０２〜１．０８Ｄａ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。
【００３６】
旋回μ＝０．６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、ｈ≦０．５０Ｄａは、これ以上溝深さｈが深くなると、内側転走面４ａの研削加工を行う際、ハブ輪４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、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、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、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。
【００３７】
また、肩部１０の外径面の溝底からの高さＨは、Ｈ≦０．６０Ｄａに設定されている。これ以上、肩部１０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。
【００３８】
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。このように、切欠き部１１によって転動体３が転動する内側転走面４ａ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、内側転走面４ａ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。
【００３９】
また、内側転走面の外径側の終端の溝底からの高さｈ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、転動体の直径をＤａとし、内側転走面の溝曲率半径Ｒａを、２Ｒａ＝１．０２〜１．０８Ｄａとした時、ｈ≦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４１ａ、５ａ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、内側転走面４１ａ、５ａ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に比べ内側転走面４１ａ、５ａ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。
【００４０】
ここで、高周波焼入れによって硬化される硬化層１２について、内側転走面４１ａ、５ａ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の内側転走面４１ａ,５ａ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、内側転走面４１ａ、５ａ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。
【００４１】
切欠き部１１の傾斜角θは、図３に拡大して示すように、内側転走面４ａの終端１３位置での内側転走面４ａの接線１４と基部１０の外径面で作る角度αよりも小さく、θ＝４０°〜８５°の範囲に設定されている。この傾斜角θが４０°未満では、基部１０の外径面と内側転走面４ａ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θが８５°を超えると、基部１０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。
【００４２】
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、基部１０の外径面も前述した内側転走面４ａ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。
【００４３】
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内側転走面４ａの終端１３ａと基部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。
【００４４】
転動体３が転動する内側転走面４ａ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、内側転走面４ａ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。
【００４５】
ここで、内側転走面４ａ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。
【００４６】
図５は、図２のハブ輪４の硬化層１２を示す説明図である。本実施形態におけるハブ輪４の硬化層１２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Ｐ位置から基部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。
【実施例２】
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
ハブ輪１６はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％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１２が形成されている（図中クロスハッチングにて示す）。
【００５１】
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Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％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の範囲に硬化処理が施され、その後、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。
【００５２】
ここで、ハブ輪１６は、内側転走面４ａの大径端に円筒状の肩部１０が形成されると共に、この肩部１０と内側転走面４ａの交差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、内側転走面４１ａ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、内側転走面４ａ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。
【００５３】
また、内側転走面４１ａの外径側の終端１３の溝底からの高さｈ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の溝曲率半径Ｒａを、２Ｒａ＝１．０２〜１．０８Ｄａとした時、ｈ≦０．５０Ｄａに設定されていれば、内側転走面４１ａ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に比べ内側転走面４１ａ、５ａ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。
【実施例３】
【００５４】
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。
【００５５】
この車輪用軸受装置は第４世代と称され、内方部材１７と外方部材２、および両部材１７、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１７は、ハブ輪１８と、このハブ輪１８に内嵌された後述する等速自在継手１９を構成する外側継手部材２０とを備えている。
【００５６】
ハブ輪１８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１８はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％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。
【００５７】
ここで、ハブ輪１８の内周には高周波焼入れによって硬化された凹凸部２１が形成されている。この凹凸部２１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２１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。
【００５８】
等速自在継手１９は、外側継手部材２０と継手内輪２２とケージ２３およびトルク伝達ボール２４とからなる。外側継手部材２０は、カップ状のマウス部２５と、このマウス部２５の底部をなす肩部２６と、この肩部２６から軸方向に延びる中空状の軸部２７が一体に形成されている。肩部２６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２７には、ハブ輪１８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２７ａと、このインロウ部２７ａの端部に嵌合部２７ｂがそれぞれ形成されている。
【００５９】
外側継手部材２０はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面２０ａをはじめ、肩部２６の外周から軸部２７のインロウ部２７ａ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２７ｂは鍛造後の表面硬さの生のままとされている。
【００６０】
外方部材２と内方部材１７のそれぞれの転走面２ａ、４ａと２ａ、２０ａ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１７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。
【００６１】
ここで、ハブ輪１８に外側継手部材２０の軸部２７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２０の肩部２６が衝合されて所定の予圧が付与された状態で、嵌合部２７ｂの内径にマンドレル等の拡径治具をアウター側に押し込んで嵌合部２７ｂを拡径し、この嵌合部２７ｂをハブ輪１８の凹凸部２１に食い込ませて加締め、ハブ輪１８と外側継手部材２０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２８、２９は、ハブ輪１８の開口端部および外側継手部材２０の肩部２６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。
【００６２】
ここで、ハブ輪１８は、内側転走面４ａの大径端に円筒状の肩部１０が鍛造加工により形成されると共に、この肩部１０と内側転走面４ａの交差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に逃がし、内側転走面４ａの終端１３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１１に収め、内側転走面４ａの終端１３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。
【００６３】
また、外側継手部材２０もハブ輪１８と同様、肩部２６が形成されると共に、この肩部２６と内側転走面２０ａの交差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、内側転走面２０ａ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、内側転走面２０ａ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、内側転走面２０ａの外径側の終端１３の溝底からの高さｈ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２０ａの溝曲率半径Ｒａを、２Ｒａ＝１．０２〜１．０８Ｄａとした時、ｈ≦０．５０Ｄａに設定されていれば、内側転走面２０ａ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に比べ内側転走面２０ａ、５ａ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。
【実施例４】
【００６４】
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）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。
【００６５】
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３０と外方部材３１、および両部材３０、３１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３０は、ハブ輪３２と、このハブ輪３２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。
【００６６】
ハブ輪３２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３２ａと、この内側転走面３２ａから軸方向に延びる軸状部３３を介して小径段部４ｂが形成されている。
【００６７】
ハブ輪３２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面３２ａ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。
【００６８】
外方部材３１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３２の内側転走面３２ａに対向するアウター側の外側転走面３１ａ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。
【００６９】
この外方部材３１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面３１ａ、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３１と内方部材３０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。
【００７０】
ハブ輪３２の外郭形状は、内側転走面３２ａの溝底部からカウンタ部３４と、このカウンタ部３４から軸方向に延びる軸状部３３を介して段部３３ａおよび内輪５が突き合わされる肩部３３ｂを介して小径段部４ｂに続いている。また、ハブ輪３２のアウター側の端部にはすり鉢状の凹所３５が形成されている。この凹所３５の深さは内側転走面３２ａの溝底付近までの深さとされ、ハブ輪３２のアウター側が略均一な肉厚となっている。
【００７１】
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３１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３２のアウター側端部に凹所３５が外郭形状に沿って形成され、ハブ輪３２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。
【００７２】
外方部材３１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３１ａがインナー側の外側転走面２ａよりも拡径して形成され、アウター側の外側転走面３１ａから円筒状の大径側の肩部３６と段部３６ａを介して小径側の肩部３７に続き、インナー側の外側転走面２ａに到っている。
【００７３】
また、図９に示すように、ハブ輪３２の基部１０および内輪５の肩部（外径）５ｂの内側転走面３２ａ、５ａ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、内側転走面３２ａ、５ａ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、内側転走面３２ａ、５ａ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。
【００７４】
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３２ａ、５ａ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に比べ内側転走面４１ａ、５ａ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し、軸受の長寿命化を図ることができる。
【実施例５】
【００７５】
図１０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）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。
【００７６】
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。
【００７７】
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３３を介して小径段部４ｂが形成されている。
【００７８】
ハブ輪４１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％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。
【００７９】
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。
【００８０】
この外方部材４０はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％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。
【００８１】
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３４と、このカウンタ部３４から軸方向に延びる軸状部３３を介して内輪５が突き合わされる肩部３３ｂ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３５が形成されている。
【００８２】
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３５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。
【００８３】
また、図１１に示すように、ハブ輪４１の肩部１０と内輪５の肩部５ｂ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、内側転走面４１ａ、５ａ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、内側転走面４１ａ、５ａ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。
【００８４】
また、内側転走面４１ａ、５ａの外径側の終端の溝底からの高さｈが、車輪用軸受装置が適用される車両の旋回μ＝０．６で３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４１ａ、５ａの溝曲率半径Ｒａを、２Ｒａ＝１．０２〜１．０８Ｄａとした時、ｈ≦０．５０Ｄａに設定されていれば、内側転走面４１ａ、５ａ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に比べ内側転走面４１ａ、５ａ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。
【００８５】
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。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
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。
【符号の説明】
【００８７】
１、１５、１７、３０、３９ 内方部材
２、３１、４０ 外方部材
２ａ、３１ａ、４０ａ 外側転走面
２ｂ 車体取付フランジ
３、３’ 転動体
４、１６、１８、３２、４１ ハブ輪
４ａ、５ａ、２０ａ、３２ａ、４１ａ 内側転走面
４ｂ 小径段部
４ｃ 加締部
５ 内輪
５ｂ 内輪の肩部
６ 車輪取付フランジ
６ａ ハブボルト
７、７’ 保持器
８、９ シール
１０ 車輪取付フランジのインナー側の基部
１１、１１’ 切欠き部
１１ａ、１１ｂ エッジ部
１２ 硬化層
１３、１３’、１３ａ 内側転走面の終端
１４ 内側転走面の接線
１６ａ セレーション
１９ 等速自在継手
２０ 外側継手部材
２１ 凹凸部
２２ 継手内輪
２３ ケージ
２４ トルク伝達用ボール
２５ マウス部
２６、３６、３７ 肩部
２７ 軸部
２７ａ インロウ部
２７ｂ 嵌合部
２８、２９ エンドキャップ
３３ 軸状部
３３ａ、３６ａ 段部
３４ カウンタ部
３５ 凹所
５１ 外方部材
５１ａ、５１ｂ 外側転走面
５２ 肩部
５３ 硬化層
５４ 切欠き部
５５ 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
ｈ 内側転走面の外径側の終端の溝底からの高さ
Ｈ 基部の内径面の溝底からの高さ
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 内側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
Ｒａ 内側転走面の曲率半径
α 内側転走面の接線と基部の外径面で作る角度
θ 切欠き部の傾斜角
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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５１は、図１２（ａ）に示すように、複列の外側転走面５１ａ、５１ｂ間に円筒状の肩部５２が鍛造加工により形成され、これら複列の外側転走面５１ａ、５１ｂ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５３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５１ａ、５１ｂから肩部５２にかけて焼入鋼切削により環状の切欠き部５４が形成されている。この切欠き部５４は、（ｂ）に示すように、少なくとも硬化層５３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５１ａ、５１ｂと肩部５２とのエッジ部５５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。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２６１３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、従来の外方部材５１では、切欠き部５４が少なくとも硬化層５３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５１ａ、５１ｂと肩部５２とのエッジ部５５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。
【０００７】
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５１ａ、５１ｂから乗り上げ、接触楕円の長径側頂点がエッジ部５５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さらなる小型化と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。
【０００８】
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５１ａ、５１ｂのエッジ部５５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。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。
【０００９】
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５５付近の高面圧による短寿命対策が求められている。
【００１０】
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、内方部材の熱処理時に、内側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、内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ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、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、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を備えた車輪用軸受装置において、前記内方部材の内側転走面の大径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内側転走面の終端から前記肩部にかけてテーパ面が形成されると共に、前記内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ている。
【００１２】
このように、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からなる内方部材を備えた車輪用軸受け装置において、内方部材の内側転走面の大径端に円筒状の肩部が形成され、転動体が転動する当該内側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、内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ているので、テーパ面によって転動体が転動する内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、内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、内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。
【００１３】
また、内側転走面の外径側の終端の溝底からの高さｈ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、転動体の直径をＤａとし、内側転走面の溝曲率半径Ｒａを、２Ｒａ＝１．０２〜１．０８Ｄａとした時、ｈ≦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。
【００１４】
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記内側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。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明のように、前記内側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。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明のように、前記内側転走面の外径側の終端の溝底からの高さｈ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、前記内側転走面の溝曲率半径Ｒａを、２Ｒａ＝１．０２〜１．０８Ｄａとした時、ｈ≦０．５０Ｄａに設定されていれば、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。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明のように、前記肩部の外径面の前記内側転走面の溝底からの高さＨが、前記転動体の直径をＤａとした時、Ｈ≦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。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明のように、前記テーパ面の傾斜角が、前記内側転走面の終端位置での当該内側転走面の接線と前記肩部の外径面で作る角度よりも小さく、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。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明のように、前記テーパ面の面仕上げが焼入れ後の内側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、内側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。
【００２０】
また、請求項８に記載の発明のように、前記肩部の外径面が前記内側転走面と同時に総型砥石によって研削されれば、さらに加工工数を削減することができる。
【００２１】
また、請求項９に記載の発明のように、前記ハブ輪の内側転走面の硬化層の軸方向深さが、当該内側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。
【００２２】
また、請求項１０に記載の発明のように、前記ハブ輪または外側継手部材が炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも前記内側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。
【００２３】
また、請求項１１に記載の発明のように、前記内輪が高炭素クロム軸受鋼で形成され、前記内側転走面を有する前記内輪が芯部まで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。
【００２４】
また、請求項１２に記載の発明のように、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、有効に軸受スペースを活用して外方部材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。
【００２５】
また、請求項１３に記載の発明のように、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、前記アウター側の転動体の個数が前記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。
【発明の効果】
【００２６】
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、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を備えた車輪用軸受装置において、前記内方部材の内側転走面の大径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内側転走面の終端から前記肩部にかけてテーパ面が形成されると共に、前記内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ているので、テーパ面によって転動体が転動する内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、内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、内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。また、内側転走面の外径側の終端の溝底からの高さｈ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、転動体の直径をＤａとし、内側転走面の溝曲率半径Ｒａを、２Ｒａ＝１．０２〜１．０６８Ｄａとした時、ｈ≦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。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】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２】図１のハブ輪単体を示す拡大断面図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【図４】図３の変形例を示す要部拡大図である。
【図５】図２のハブ輪の硬化層を示す説明図である。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】図８の内方部材単体を示す拡大断面図である。
【図１０】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。
【図１１】図１０の内方部材単体を示す拡大断面図である。
【図１２】（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。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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、前記ハブ輪の内側転走面の大径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内側転走面の終端から前記肩部にかけてテーパ面が形成されると共に、前記内側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、前記内側転走面が旋削加工された後、高周波焼入れ、もしくは加熱炉によってズブ焼入れによって所定の硬化層が形成され、その後、複列の内側転走面が、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。
【実施例１】
【００２９】
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のハブ輪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のハブ輪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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
ハブ輪４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％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。
【００３３】
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０．４０〜０．８０ｗｔ％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。
【００３４】
ここで、ハブ輪４は、図２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）１０が形成されると共に、この肩部１０と内側転走面４ａの大径端との交差部に環状の切欠き部１１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１２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。
【００３５】
内側転走面４ａの外径側の終端１３の溝底からの高さ、所謂溝深さｈ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、ｈ≦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Ｒａは、２Ｒａ＝１．０２〜１．０８Ｄａ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。
【００３６】
旋回μ＝０．６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、ｈ≦０．５０Ｄａは、これ以上溝深さｈが深くなると、内側転走面４ａの研削加工を行う際、ハブ輪４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、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、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、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。
【００３７】
また、肩部１０の外径面の溝底からの高さＨは、Ｈ≦０．６０Ｄａに設定されている。これ以上、肩部１０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。
【００３８】
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。このように、切欠き部１１によって転動体３が転動する内側転走面４ａ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、内側転走面４ａ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。
【００３９】
また、内側転走面の外径側の終端の溝底からの高さｈ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、転動体の直径をＤａとし、内側転走面の溝曲率半径Ｒａを、２Ｒａ＝１．０２〜１．０８Ｄａとした時、ｈ≦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４１ａ、５ａ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、内側転走面４１ａ、５ａ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に比べ内側転走面４１ａ、５ａ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。
【００４０】
ここで、高周波焼入れによって硬化される硬化層１２について、内側転走面４１ａ、５ａ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の内側転走面４１ａ,５ａ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、内側転走面４１ａ、５ａ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。
【００４１】
切欠き部１１の傾斜角θは、図３に拡大して示すように、内側転走面４ａの終端１３位置での内側転走面４ａの接線１４と基部１０の外径面で作る角度αよりも小さく、θ＝４０°〜８５°の範囲に設定されている。この傾斜角θが４０°未満では、基部１０の外径面と内側転走面４ａ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θが８５°を超えると、基部１０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。
【００４２】
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、基部１０の外径面も前述した内側転走面４ａ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。
【００４３】
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内側転走面４ａの終端１３ａと基部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。
【００４４】
転動体３が転動する内側転走面４ａ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、内側転走面４ａ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。
【００４５】
ここで、内側転走面４ａ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。
【００４６】
図５は、図２のハブ輪４の硬化層１２を示す説明図である。本実施形態におけるハブ輪４の硬化層１２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Ｐ位置から基部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。
【実施例２】
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
ハブ輪１６はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％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１２が形成されている（図中クロスハッチングにて示す）。
【００５１】
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Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％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の範囲に硬化処理が施され、その後、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。
【００５２】
ここで、ハブ輪１６は、内側転走面４ａの大径端に円筒状の肩部１０が形成されると共に、この肩部１０と内側転走面４ａの交差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、内側転走面４１ａ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、内側転走面４ａ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。
【００５３】
また、内側転走面４１ａの外径側の終端１３の溝底からの高さｈ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の溝曲率半径Ｒａを、２Ｒａ＝１．０２〜１．０８Ｄａとした時、ｈ≦０．５０Ｄａに設定されていれば、内側転走面４１ａ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に比べ内側転走面４１ａ、５ａ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。
【実施例３】
【００５４】
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。
【００５５】
この車輪用軸受装置は第４世代と称され、内方部材１７と外方部材２、および両部材１７、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１７は、ハブ輪１８と、このハブ輪１８に内嵌された後述する等速自在継手１９を構成する外側継手部材２０とを備えている。
【００５６】
ハブ輪１８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１８はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％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。
【００５７】
ここで、ハブ輪１８の内周には高周波焼入れによって硬化された凹凸部２１が形成されている。この凹凸部２１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２１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。
【００５８】
等速自在継手１９は、外側継手部材２０と継手内輪２２とケージ２３およびトルク伝達ボール２４とからなる。外側継手部材２０は、カップ状のマウス部２５と、このマウス部２５の底部をなす肩部２６と、この肩部２６から軸方向に延びる中空状の軸部２７が一体に形成されている。肩部２６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２７には、ハブ輪１８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２７ａと、このインロウ部２７ａの端部に嵌合部２７ｂがそれぞれ形成されている。
【００５９】
外側継手部材２０はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面２０ａをはじめ、肩部２６の外周から軸部２７のインロウ部２７ａ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２７ｂは鍛造後の表面硬さの生のままとされている。
【００６０】
外方部材２と内方部材１７のそれぞれの転走面２ａ、４ａと２ａ、２０ａ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１７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。
【００６１】
ここで、ハブ輪１８に外側継手部材２０の軸部２７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２０の肩部２６が衝合されて所定の予圧が付与された状態で、嵌合部２７ｂの内径にマンドレル等の拡径治具をアウター側に押し込んで嵌合部２７ｂを拡径し、この嵌合部２７ｂをハブ輪１８の凹凸部２１に食い込ませて加締め、ハブ輪１８と外側継手部材２０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２８、２９は、ハブ輪１８の開口端部および外側継手部材２０の肩部２６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。
【００６２】
ここで、ハブ輪１８は、内側転走面４ａの大径端に円筒状の肩部１０が鍛造加工により形成されると共に、この肩部１０と内側転走面４ａの交差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に逃がし、内側転走面４ａの終端１３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１１に収め、内側転走面４ａの終端１３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。
【００６３】
また、外側継手部材２０もハブ輪１８と同様、肩部２６が形成されると共に、この肩部２６と内側転走面２０ａの交差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、内側転走面２０ａ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、内側転走面２０ａ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、内側転走面２０ａの外径側の終端１３の溝底からの高さｈ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２０ａの溝曲率半径Ｒａを、２Ｒａ＝１．０２〜１．０８Ｄａとした時、ｈ≦０．５０Ｄａに設定されていれば、内側転走面２０ａ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に比べ内側転走面２０ａ、５ａ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。
【実施例４】
【００６４】
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）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。
【００６５】
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３０と外方部材３１、および両部材３０、３１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３０は、ハブ輪３２と、このハブ輪３２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。
【００６６】
ハブ輪３２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３２ａと、この内側転走面３２ａから軸方向に延びる軸状部３３を介して小径段部４ｂが形成されている。
【００６７】
ハブ輪３２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面３２ａ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。
【００６８】
外方部材３１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３２の内側転走面３２ａに対向するアウター側の外側転走面３１ａ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。
【００６９】
この外方部材３１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面３１ａ、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３１と内方部材３０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。
【００７０】
ハブ輪３２の外郭形状は、内側転走面３２ａの溝底部からカウンタ部３４と、このカウンタ部３４から軸方向に延びる軸状部３３を介して段部３３ａおよび内輪５が突き合わされる肩部３３ｂを介して小径段部４ｂに続いている。また、ハブ輪３２のアウター側の端部にはすり鉢状の凹所３５が形成されている。この凹所３５の深さは内側転走面３２ａの溝底付近までの深さとされ、ハブ輪３２のアウター側が略均一な肉厚となっている。
【００７１】
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３１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３２のアウター側端部に凹所３５が外郭形状に沿って形成され、ハブ輪３２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。
【００７２】
外方部材３１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３１ａがインナー側の外側転走面２ａよりも拡径して形成され、アウター側の外側転走面３１ａから円筒状の大径側の肩部３６と段部３６ａを介して小径側の肩部３７に続き、インナー側の外側転走面２ａに到っている。
【００７３】
また、図９に示すように、ハブ輪３２の基部１０および内輪５の肩部（外径）５ｂの内側転走面３２ａ、５ａ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、内側転走面３２ａ、５ａ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、内側転走面３２ａ、５ａ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。
【００７４】
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３２ａ、５ａ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に比べ内側転走面４１ａ、５ａ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し、軸受の長寿命化を図ることができる。
【実施例５】
【００７５】
図１０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）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。
【００７６】
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。
【００７７】
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３３を介して小径段部４ｂが形成されている。
【００７８】
ハブ輪４１はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％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。
【００７９】
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。
【００８０】
この外方部材４０はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％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。
【００８１】
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３４と、このカウンタ部３４から軸方向に延びる軸状部３３を介して内輪５が突き合わされる肩部３３ｂ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３５が形成されている。
【００８２】
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３５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。
【００８３】
また、図１１に示すように、ハブ輪４１の肩部１０と内輪５の肩部５ｂ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、内側転走面４１ａ、５ａ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、内側転走面４１ａ、５ａ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。
【００８４】
また、内側転走面４１ａ、５ａの外径側の終端の溝底からの高さｈが、車輪用軸受装置が適用される車両の旋回μ＝０．６で３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４１ａ、５ａの溝曲率半径Ｒａを、２Ｒａ＝１．０２〜１．０８Ｄａとした時、ｈ≦０．５０Ｄａに設定されていれば、内側転走面４１ａ、５ａ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に比べ内側転走面４１ａ、５ａ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。
【００８５】
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。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
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。
【符号の説明】
【００８７】
１、１５、１７、３０、３９ 内方部材
２、３１、４０ 外方部材
２ａ、３１ａ、４０ａ 外側転走面
２ｂ 車体取付フランジ
３、３’ 転動体
４、１６、１８、３２、４１ ハブ輪
４ａ、５ａ、２０ａ、３２ａ、４１ａ 内側転走面
４ｂ 小径段部
４ｃ 加締部
５ 内輪
５ｂ 内輪の肩部
６ 車輪取付フランジ
６ａ ハブボルト
７、７’ 保持器
８、９ シール
１０ 車輪取付フランジのインナー側の基部
１１、１１’ 切欠き部
１１ａ、１１ｂ エッジ部
１２ 硬化層
１３、１３’、１３ａ 内側転走面の終端
１４ 内側転走面の接線
１６ａ セレーション
１９ 等速自在継手
２０ 外側継手部材
２１ 凹凸部
２２ 継手内輪
２３ ケージ
２４ トルク伝達用ボール
２５ マウス部
２６、３６、３７ 肩部
２７ 軸部
２７ａ インロウ部
２７ｂ 嵌合部
２８、２９ エンドキャップ
３３ 軸状部
３３ａ、３６ａ 段部
３４ カウンタ部
３５ 凹所
５１ 外方部材
５１ａ、５１ｂ 外側転走面
５２ 肩部
５３ 硬化層
５４ 切欠き部
５５ 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
ｈ 内側転走面の外径側の終端の溝底からの高さ
Ｈ 基部の内径面の溝底からの高さ
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 内側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
Ｒａ 内側転走面の曲率半径
α 内側転走面の接線と基部の外径面で作る角度
θ 切欠き部の傾斜角
【特許請求の範囲】
【請求項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、
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を備えた車輪用軸受装置において、
前記内方部材の内側転走面の大径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内側転走面の終端から前記肩部にかけてテーパ面が形成されると共に、前記内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ていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記内側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。
【請求項３】
前記内側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。
【請求項４】
前記内側転走面の外径側の終端の溝底からの高さｈ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、前記内側転走面の溝曲率半径Ｒａを、２Ｒａ＝１．０２〜１．０８Ｄａとした時、ｈ≦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。
【請求項５】
前記肩部の外径面の前記内側転走面の溝底からの高さＨが、前記転動体の直径をＤａとした時、Ｈ≦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。
【請求項６】
前記テーパ面の傾斜角が、前記内側転走面の終端位置での当該内側転走面の接線と前記肩部の外径面で作る角度よりも小さく、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。
【請求項７】
前記テーパ面の面仕上げが焼入れ後の内側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および請求項６に記載の車輪用軸受装置。
【請求項８】
前記肩部の外径面が前記内側転走面と同時に総型砥石によって研削される請求項１または５に記載の車輪用軸受装置。
【請求項９】
前記ハブ輪の内側転走面の硬化層の軸方向深さが、当該内側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。
【請求項１０】
前記ハブ輪または外側継手部材が炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも前記内側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に記載の車輪用軸受装置。
【請求項１１】
前記内輪が高炭素クロム軸受鋼で形成され、前記内側転走面を有する前記内輪が芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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、前記アウター側の転動体の個数が前記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１２に記載の車輪用軸受装置。
【請求項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、
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を備えた車輪用軸受装置において、
前記内方部材の内側転走面の大径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内側転走面の終端から前記肩部にかけてテーパ面が形成されると共に、前記内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ていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記内側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。
【請求項３】
前記内側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。
【請求項４】
前記内側転走面の外径側の終端の溝底からの高さｈ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、前記内側転走面の溝曲率半径Ｒａを、２Ｒａ＝１．０２〜１．０８Ｄａとした時、ｈ≦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。
【請求項５】
前記肩部の外径面の前記内側転走面の溝底からの高さＨが、前記転動体の直径をＤａとした時、Ｈ≦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。
【請求項６】
前記テーパ面の傾斜角が、前記内側転走面の終端位置での当該内側転走面の接線と前記肩部の外径面で作る角度よりも小さく、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。
【請求項７】
前記テーパ面の面仕上げが焼入れ後の内側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および請求項６に記載の車輪用軸受装置。
【請求項８】
前記肩部の外径面が前記内側転走面と同時に総型砥石によって研削される請求項１または５に記載の車輪用軸受装置。
【請求項９】
前記ハブ輪の内側転走面の硬化層の軸方向深さが、当該内側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。
【請求項１０】
前記ハブ輪または外側継手部材が炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも前記内側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に記載の車輪用軸受装置。
【請求項１１】
前記内輪が高炭素クロム軸受鋼で形成され、前記内側転走面を有する前記内輪が芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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、前記アウター側の転動体の個数が前記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１２に記載の車輪用軸受装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−７６４２４（Ｐ２０１３−７６４２４Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１４９６４（Ｐ２０１１−２１４９６４）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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