JP4034799B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置、特に、高剛性化と軸受の長寿命化と共に、軽量化を図った車輪用軸受装置に関するものである。

従来から自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置は、車輪を取り付けるためのハブ輪を転がり軸受を介して回転自在に支承するもので、駆動輪用と従動輪用とがある。構造上の理由から、駆動輪用では内輪回転方式が、従動輪用では内輪回転と外輪回転の両方式が一般的に採用されている。この車輪用軸受装置には、所望の軸受剛性を有し、ミスアライメントに対しても耐久性を発揮すると共に、燃費向上の観点から回転トルクが小さい複列アンギュラ玉軸受が多用されている。この複列アンギュラ玉軸受は、固定輪と回転輪との間に複数のボールを介在させ、このボールに所定の接触角を付与して固定輪および回転輪に接触させている。

また、車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第１世代と称される構造から、外方部材の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第２世代構造、また、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第３世代構造、あるいは、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側転走面が直接形成された第４世代構造とに大別されている。

こうした車輪用軸受装置において、従来は両列の軸受が同一仕様のため、静止時には充分な剛性を有するが、車両の旋回時には必ずしも最適な剛性が得られていない。すなわち、静止時の車重は複列の転がり軸受の略中央に作用するように車輪との位置関係が決められているが、旋回時には、旋回方向の反対側（右旋回の場合は車両の左側）の車軸により大きなラジアル荷重やアキシアル荷重が負荷される。したがって、旋回時には、インナー側の軸受列よりもアウター側の軸受列の剛性を高めることが有効とされている。そこで、装置を大型化させることなく旋回時の剛性を向上させた車輪用軸受装置として、図５に示すものが知られている。

この車輪用軸受装置５０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５１ｃを一体に有し、内周に複列の外側転走面５１ａ、５１ｂが形成された外方部材５１と、一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５３を一体に有し、外周に複列の外側転走面５１ａ、５１ｂに対向する一方の内側転走面５２ａと、この内側転走面５２ａから軸方向に延びる小径段部５２ｂが形成されたハブ輪５２、およびこのハブ輪５２の小径段部５２ｂに外嵌され、複列の外側転走面５１ａ、５１ｂに対向する他方の内側転走面５４ａが形成された内輪５４からなる内方部材５５と、これら両転走面間に収容された複列のボール５６、５７と、これら複列のボール５６、５７を転動自在に保持する保持器５８、５９とを備えた複列アンギュラ玉軸受で構成されている。

内輪５４は、ハブ輪５２の小径段部５２ｂを径方向外方に塑性変形させて形成した加締部５２ｃによって軸方向に固定されている。そして、外方部材５１と内方部材５５との間に形成される環状空間の開口部にシール６０、６１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、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。

ここで、アウター側のボール５６のピッチ円直径Ｄ１が、インナー側のボール５７のピッチ円直径Ｄ２よりも大径に設定されている。これに伴い、ハブ輪５２の内側転走面５２ａが内輪５４の内側転走面５４ａよりも拡径され、あわせて外方部材５１のアウター側の外側転走面５１ａがインナー側の外側転走面５１ｂよりも拡径されている。そして、アウター側のボール５６がインナー側のボール５７よりも多数収容されている。このように、各ピッチ円直径Ｄ１、Ｄ２をＤ１＞Ｄ２に設定することにより、車両の静止時だけでなく旋回時においても剛性が向上し、車輪用軸受装置５０の長寿命化を図ることができる。
特開２００４−１０８４４９号公報

こうした従来の車輪用軸受装置５０では、アウター側のボール５６のピッチ円直径Ｄ１がインナー側のボール５７のピッチ円直径Ｄ２よりも大径に設定され、これに伴い、ハブ輪５２の内側転走面５２ａが内輪５４の内側転走面５４ａよりも拡径されている。これによりアウター側の軸受列の剛性が向上し、車輪用軸受装置５０の長寿命化を図ることができるが、特に、車輪取付フランジ５３を介して曲げモーメント荷重が負荷されるハブ輪５２では、アウター側の内側転走面５２ａがインナー側の内側転走面５４ａより拡径されて形成されているため、アウター側の内側転走面５２ａとインナー側の内側転走面５４ａとの間に形成される段部６２に繰り返し曲げ応力が発生する。こうした曲げ応力は、断面が急激に縮径して変化する隅部６２ａ、６２ｂに集中して過大応力となり、ハブ輪５２の強度・耐久性が損なわれる恐れがあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、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同時に解決すると共に、強度・耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することを目的としている。

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、内周に複列の外側転走面が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に対向する他方の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、前記複列のボールのうちアウター側のボールのピッチ円直径がインナー側のボールのピッチ円直径よりも大径に設定され、前記外方部材のアウター側の外側転走面から円筒状の大径側の肩部と段部を介して小径側の肩部に続き、インナー側の外側転走面が形成され、この外側転走面の溝底径と前記大径側の肩部の内径が略同一径に設定され、前記アウター側の外側転走面からインナー側の外側転走面に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が連続して形成されると共に、前記ハブ輪のアウター側の端部に凹所が形成され、かつ、前記ハブ輪の内側転走面と小径段部との間に、前記ハブ輪の内側転走面の溝底部から軸方向に延びる軸状部とテーパ状の段部が形成され、前記軸状部の外径が前記内輪の内側転走面の溝底径よりも大径に設定されており、前記内側転走面から前記小径段部に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が連続して形成されている。

このように、複列のアンギュラ玉軸受で構成され、一端部に車輪取付フランジを一体に有するハブ輪を備えた第３世代構造の車輪用軸受装置において、複列のボールのうちアウター側のボールのピッチ円直径がインナー側のボールのピッチ円直径よりも大径に設定され、外方部材のアウター側の外側転走面から円筒状の大径側の肩部と段部を介して小径側の肩部に続き、インナー側の外側転走面が形成され、この外側転走面の溝底径と大径側の肩部の内径が略同一径に設定され、アウター側の外側転走面からインナー側の外側転走面に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が連続して形成されると共に、ハブ輪のアウター側の端部に凹所が形成され、かつ、ハブ輪の内側転走面と小径段部との間に、ハブ輪の内側転走面の溝底部から軸方向に延びる軸状部とテーパ状の段部が形成され、軸状部の外径が内輪の内側転走面の溝底径よりも大径に設定されており、内側転走面から小径段部に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が連続して形成されているので、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同時に解決すると共に、強度・耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記複列のボールの外径が同じで、前記アウター側のボールの個数が前記インナー側のボールの個数よりも多く設定されていれば、高剛性化を図りながら所望の軸受寿命を確保することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記ハブ輪の内側転走面におけるボールの接触角方向の肉厚が、前記ハブ輪のボール接触径の０．２〜０．３の範囲に設定されていれば、使用条件に対応したハブ輪の強度・剛性を確保しつつ、軽量化を達成することができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記インナー側のボールのピッチ円直径ＰＣＤｉに対する当該ボールの外径ｄの割合ｄ／ＰＣＤｉが、０．１４≦（ｄ／ＰＣＤｉ）≦０．２５の範囲に規定されていれば、高剛性化を図りながら軸受寿命を確保することができる。

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に対向する他方の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転動自在に収容された複列のボールとを備え、前記ハブ輪の内側転走面をはじめ、前記車輪取付フランジのインナー側の基部から前記小径段部に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が形成された車輪用軸受装置において、前記複列のボールのうちアウター側のボールのピッチ円直径がインナー側のボールのピッチ円直径よりも大径に設定され、前記外方部材のアウター側の外側転走面から円筒状の大径側の肩部と段部を介して小径側の肩部に続き、インナー側の外側転走面が形成され、この外側転走面の溝底径と前記大径側の肩部の内径が略同一径に設定され、前記アウター側の外側転走面からインナー側の外側転走面に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が連続して形成されると共に、前記ハブ輪のアウター側の端部に凹所が形成され、かつ、前記ハブ輪の内側転走面と小径段部との間に、前記ハブ輪の内側転走面の溝底部から軸方向に延びる軸状部とテーパ状の段部が形成され、前記軸状部の外径が前記内輪の内側転走面の溝底径よりも大径に設定されており、前記内側転走面から前記小径段部に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が連続して形成されているので、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同時に解決すると共に、強度・耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。

外周にナックル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に対向する他方の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転動自在に収容された複列のボールとを備え、前記小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪が前記ハブ輪に対して軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記複列のボールのうちアウター側のボールのピッチ円直径がインナー側のボールのピッチ円直径よりも大径に設定され、前記外方部材のアウター側の外側転走面から円筒状の大径側の肩部と段部を介して小径側の肩部に続き、インナー側の外側転走面が形成され、この外側転走面の溝底径と前記大径側の肩部の内径が略同一径に設定され、前記アウター側の外側転走面からインナー側の外側転走面に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が連続して形成されると共に、前記ハブ輪のアウター側の端部に凹所が形成され、かつ、前記ハブ輪の内側転走面と小径段部との間に、前記ハブ輪の内側転走面の溝底部から軸方向に延びる軸状部とテーパ状の段部が形成され、前記軸状部の外径が前記内輪の内側転走面の溝底径よりも大径に設定されており、前記内側転走面から前記小径段部に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が連続して形成されている。

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のハブ輪の拡大断面図である。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（図面左側）、中央寄り側をインナー側（図面右側）という。

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ボール３、３とを備えている。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、一端部に車輪（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、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の溝底部から軸方向に延びるテーパ状の段部１１ａと軸状部１１ｂ、および内輪５が突き合わされる肩部１２を介して小径段部４ｂが形成されている。車輪取付フランジ６にはハブボルト６ａが例えば周方向等配に植設されると共に、これらハブボルト６ａ間には円孔６ｂが形成されている場合もある。この円孔６ｂは軽量化に寄与できるだけでなく、装置の組立・分解工程において、レンチ等の締結治具をこの円孔６ｂから挿入することができ作業を簡便化することができる。

内輪５は、外周に他方（インナー側）の内側転走面５ａが形成され、ハブ輪４の小径段部４ｂに圧入されると共に、この小径段部４ｂの端部を塑性変形させて形成した加締部４ｃによって軸方向に固定されている。なお、内輪５はＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れによって芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。

外方部材２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２ｃを一体に有し、内周にハブ輪４の内側転走面４ａに対向するアウター側の外側転走面２ａ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２ｂが一体に形成されている。これら両転走面間に複列のボール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。そして、複列のボール３、３には所定の接触角α（α＝３０〜４０°）が付与され、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。

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アウター側端部にはシール８が装着され、インナー側端部（内輪５）には車輪の回転速度を検出するための磁気エンコーダ９が固定されると共に、外方部材２の開口端部を覆うキャップ（図示せず）が装着されている。これらシール８およびキャップによって、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。

本実施形態では、アウター側のボール３のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側のボール３のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径に設定されている。また、複列のボール３、３の外径ｄは同じであるが、このピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いにより、アウター側のボール３の個数がインナー側のボール３の個数よりも多く設定されている。そして、ハブ輪４の外周には、内側転走面４ａからインナー側に向けて漸次小径となるカウンタ部１０と段部１１および内輪５が突き合わされる肩部１２を介して小径段部４ｂが形成されている。段部１１は、カウンタ部１０からインナー側に縮径するテーパ部１１ａと、このテーパ部１１ａと肩部１２間に形成された軸状部１１ｂからなる。そして、ピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いに伴い、ハブ輪４の内側転走面４ａは内輪５の内側転走面５ａよりも拡径され、この内側転走面５ａの溝底径と軸状部１１ｂの外径が略同一寸法に設定されている。

ハブ輪４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｃと内側転走面４ａをはじめ、カウンタ部１０から段部１１および内輪５が突き合わされる肩部１２を介して小径段部４ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層（図中クロスハッチングにて示す）１３が連続して形成されている。なお、加締部４ｃは鍛造加工後の表面硬さのままとされている。こうしたヒートパターンにより、シールランド部となる基部６ｃの耐摩耗性と、内輪５の嵌合部となる小径段部４ｂの耐フレッティング性が向上すると共に、車輪取付フランジ６を介してハブ輪４に繰り返し曲げモーメント荷重が負荷されても、充分な機械的強度と耐久性を発揮することができる。

一方、外方部材２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２ａがインナー側の外側転走面２ｂよりも拡径され、アウター側の外側転走面２ａから円筒状の肩部１４と段部１５を介して小径側の肩部１６に続き、インナー側の外側転走面２ｂが形成されている。そして、この外側転走面２ｂの溝底径と大径側の肩部１４の内径が略同一寸法に設定されている。

外方部材２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼で形成され、アウター側の外側転走面２ａから円筒状の肩部１４と段部１５および小径側の肩部１６を介してインナー側の外側転走面２ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層（図中クロスハッチングにて示す）１７が連続して形成されている。こうしたヒートパターンにより、外方部材２に繰り返し曲げモーメント荷重が負荷されても、充分な機械的強度と耐久性を発揮することができる。

また、本実施形態では、アウター側部分の軸受剛性を向上させた上で、インナー側のボール３のピッチ円直径ＰＣＤｉに対するボール３の外径ｄの割合ｄ／ＰＣＤｉが所定の範囲、ここでは、０．１４≦（ｄ／ＰＣＤｉ）≦０．２５の範囲に規定されている。すなわち、ピッチ円直径ＰＣＤｉが同じであっても、ボール３の外径ｄを小さくして個数を増やすことにより軸受剛性が高くなるため、剛性の面からはボール３の外径ｄが小さい方が好ましいとされている。ところが、ボール３の外径ｄが小さくなる程転動疲労寿命の方が低下するため、寿命の面からはボール３の外径ｄが大きい方が好ましい。ここで、ピッチ円直径ＰＣＤｉとボール３の外径ｄの関係をＦＥＭ解析（有限要素法による解析）により求めた結果、ｄ／ＰＣＤｉが０．２５を超えた場合、車輪用軸受装置としては剛性の向上にならない。一方、ｄ／ＰＣＤｉが０．１４未満であると、車輪用軸受装置として転動疲労寿命が不足することが判った。したがって、アウター側のボール３のピッチ円直径ＰＣＤｏを拡径させてアウター側部分の軸受剛性を向上させた上で、インナー側のボール３のピッチ円直径ＰＣＤｉとボール３の外径ｄとの関係を、０．１４≦（ｄ／ＰＣＤｉ）≦０．２５の範囲に規定することにより、高剛性化を図りながら軸受寿命を確保することができる。

また、ハブ輪４のアウター側端部には、鍛造加工によってすり鉢状の凹所１８が形成されている。この凹所１８の深さは、アウター側の内側転走面４ａの溝底付近までとされ、ハブ輪４のアウター側の肉厚が略均一となるように、ハブ輪４の外郭形状に沿ってそれに対応する形状に形成されている。車輪取付フランジ６にモーメント荷重が負荷された場合、アウター側のボール３の接触角αを起点としてハブ輪４が変形すると考えられるため、本実施形態では、この接触角αよりもアウター側の肉厚が所定の範囲に形成されている。

図２に拡大して示すように、シールランド部となる車輪取付フランジ６の基部６ｃは所定の曲率半径からなる円弧面に形成されているが、この基部６ｃの最小肉厚ｔ１と、その部位の直径ｄ１との関係からハブ輪４の剛性をＦＥＭ解析により求めた結果、０．２≦ｔ１／ｄ１≦０．３の範囲に最小肉厚ｔ１を設定することにより、使用条件に対応したハブ輪４の剛性を確保しつつ、軽量化を達成することができる。すなわち、基部６ｃの最小肉厚ｔ１が、その部位の直径ｄ１の２０％未満になると変形が大きくなり所望の剛性が得られない。一方、最小肉厚ｔ１が直径ｄ１の３０％を超えても大幅な剛性の増加が認められず、反って重量アップを招来して好ましくない。さらに、焼き割れを防止するために、この基部６ｃの最小肉厚ｔ１は、硬化層１３の硬化層深さの２倍以上に設定されている。なお、ここでは硬化層深さが２〜５ｍｍ（３．５ｍｍ程度）の範囲に設定されている。

また、車輪取付フランジ６の基部６ｃと同様、内側転走面４ａにおけるボール３の接触角α方向の肉厚ｔ２と、その部位の直径（ボール接触径）ｄ２との関係も、０．２≦ｔ２／ｄ２≦０．３の範囲で、かつ、肉厚ｔ２が硬化層深さの２倍以上に設定されている。

こうした構成の車輪用軸受装置では、アウター側のボール３のピッチ円直径ＰＣＤｏがインナー側のボール３のピッチ円直径ＰＣＤｉよりも大径に設定され、ボール３の個数もアウター側の個数がインナー側よりも多く設定されているため、インナー側に比べアウター側部分の軸受剛性が増大し、軸受の長寿命化を図ることができる。さらに、ハブ輪４のアウター側端部にハブ輪４の外郭形状に沿って凹所１８が形成されると共に、ハブ輪４のアウター側の肉厚ｔ１、ｔ２が所定の範囲に設定されて略均一になるように形成され、ハブ輪４の基部６ｃから段部１１を介して小径段部４ｂに亙って硬化層１３が連続して形成されているので、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同時に解決すると共に、強度・耐久性を向上させた車輪用軸受装置を提供することができる。

図３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、図４は、図３のハブ輪の拡大断面図である。なお、本実施形態は、前述した実施形態（図１）と基本的にはハブ輪の構成が異なるだけで、その他同一の部位、同一の部品、あるいは同一の機能を有する部位には同じ符号を付けてその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１９と外方部材２、および両部材１９、２間に転動自在に収容された複列のボール３、３とを備えている。内方部材１９は、ハブ輪２０と、このハブ輪２０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２０のアウター側の端部には前述したすり鉢状の凹所１８（二点鎖線にて示す）よりさらに深い凹所２１がハブ輪２０の外殻形状に沿って形成されている。また、ハブ輪２０の外周には、内側転走面４ａの溝底部から軸方向に延びる軸状部２２とテーパ状の段部２３、および内輪５が突き合わされる肩部１２を介して小径段部４ｂが形成されている。そして、ピッチ円直径ＰＣＤｏ、ＰＣＤｉの違いに伴い、ハブ輪２０の内側転走面４ａが内輪５の内側転走面５ａよりも拡径され、軸状部２２の外径がこの内側転走面５ａの溝底径よりも大径に設定されている。

この凹所２１の深さは、内側転走面４ａの溝底部を越え、段部２３付近までの深さとされ、ハブ輪２０のアウター側の肉厚が略均一になるように形成されている。すなわち、図４に拡大して示すように、本実施形態では、シールランド部となる車輪取付フランジ６の基部６ｃの最小肉厚ｔ１および内側転走面４ａにおける接触角α方向の肉厚ｔ２が、内側転走面４ａの最小肉厚（溝底径ｄ０位置での肉厚）ｔ０よりも大きく設定されると共に、前述した実施形態と同様、基部６ｃの最小肉厚ｔ１および接触角α方向の肉厚ｔ２が、その部位の直径ｄ１、ｄ２の０．２〜０．３の範囲に、かつ、硬化層１３の深さの２倍以上に設定されている。さらに、凹所２１の底部の肉厚ｔ３が、接触角αよりアウター側の肉厚ｔ１、ｔ２と略同一に形成されているため、ハブ輪２０の剛性を確保すると共に、一層の軽量化を達成することができる。

ハブ輪２０はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼からなり、車輪取付フランジ６のインナー側の基部６ｃと内側転走面４ａをはじめ、軸状部２２から段部２３および肩部１２を介して小径段部４ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層（図中クロスハッチングにて示す）２４が連続して形成されている。こうしたヒートパターンにより、前述した実施形態と同様、車輪取付フランジ６を介して段部２３を有するハブ輪２０に繰り返し曲げモーメント荷重が負荷されても、充分な機械的強度と耐久性を発揮することができる。

なお、前述した実施形態では、複列のボール３、３の外径ｄを同一としたものについて説明したが、各々のボール３、３の外径ｄが異なるものとしても良い。例えば、アウター側に配置されるボール３をインナー側に配置されるボール３よりも外径ｄを小さくし、ボール個数を多く設定しても良い。

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、第３世代構造の従動輪側の車輪用軸受装置に適用することができる。

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のハブ輪の拡大断面図である。 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。 図３のハブ輪の拡大断面図である。 従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。

符号の説明

１、１９・・・・・・・・・・・・・内方部材
２・・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
３・・・・・・・・・・・・・・・・ボール
４、２０・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
４ａ、５ａ・・・・・・・・・・・・内側転走面
４ｂ・・・・・・・・・・・・・・・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・・・・・・・・・・・・・・・円孔
６ｃ・・・・・・・・・・・・・・・基部
７・・・・・・・・・・・・・・・・保持器
８・・・・・・・・・・・・・・・・シール
９・・・・・・・・・・・・・・・・磁気エンコーダ
１０・・・・・・・・・・・・・・・カウンタ部
１１、１５・・・・・・・・・・・・段部
１１ａ、２３・・・・・・・・・・・テーパ部
１１ｂ、２２・・・・・・・・・・・軸状部
１２、１４、１６・・・・・・・・・肩部
１３、１７、２４・・・・・・・・・硬化層
１８、２１・・・・・・・・・・・・凹所
５０・・・・・・・・・・・・・・・車輪用軸受装置
５１・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
５１ａ・・・・・・・・・・・・・・アウター側の外側転走面
５１ｂ・・・・・・・・・・・・・・インナー側の外側転走面
５１ｃ・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
５２・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
５２ａ、５４ａ・・・・・・・・・・内側転走面
５２ｂ・・・・・・・・・・・・・・小径段部
５２ｃ・・・・・・・・・・・・・・加締部
５３・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
５４・・・・・・・・・・・・・・・内輪
５５・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
５６、５７・・・・・・・・・・・・ボール
５８、５９・・・・・・・・・・・・保持器
６０、６１・・・・・・・・・・・・シール
６２・・・・・・・・・・・・・・・段部
６２ａ、６２ｂ・・・・・・・・・・隅部
ｄ・・・・・・・・・・・・・・・・ボールの外径
ｄ０・・・・・・・・・・・・・・・アウター側の転走面の溝底径
ｄ１・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジの基部における最小肉厚部の直径
ｄ２・・・・・・・・・・・・・・・アウター側の内側転走面におけるボール接触径
Ｄ１・・・・・・・・・・・・・・・アウター側のボールのピッチ円直径
Ｄ２・・・・・・・・・・・・・・・インナー側のボールのピッチ円直径
ＰＣＤｏ・・・・・・・・・・・・・アウター側のボールのピッチ円直径
ＰＣＤｉ・・・・・・・・・・・・・インナー側のボールのピッチ円直径
ｔ０・・・・・・・・・・・・・・・アウター側の内側転走面における溝底部の肉厚
ｔ１・・・・・・・・・・・・・・・基部の最小肉厚
ｔ２・・・・・・・・・・・・・・・内側転走面における接触角方向の肉厚
ｔ３・・・・・・・・・・・・・・・凹所の底部の肉厚
α・・・・・・・・・・・・・・・・接触角

Claims (4)

1. 内周に複列の外側転走面が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に対向する他方の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、
   前記複列のボールのうちアウター側のボールのピッチ円直径がインナー側のボールのピッチ円直径よりも大径に設定され、前記外方部材のアウター側の外側転走面から円筒状の大径側の肩部と段部を介して小径側の肩部に続き、インナー側の外側転走面が形成され、この外側転走面の溝底径と前記大径側の肩部の内径が略同一径に設定され、前記アウター側の外側転走面からインナー側の外側転走面に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が連続して形成されると共に、前記ハブ輪のアウター側の端部に凹所が形成され、かつ、前記ハブ輪の内側転走面と小径段部との間に、前記ハブ輪の内側転走面の溝底部から軸方向に延びる軸状部とテーパ状の段部が形成され、前記軸状部の外径が前記内輪の内側転走面の溝底径よりも大径に設定されており、前記内側転走面から前記小径段部に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が連続して形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記複列のボールの外径が同じで、前記アウター側のボールの個数が前記インナー側のボールの個数よりも多く設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記ハブ輪の内側転走面におけるボールの接触角方向の肉厚が、前記ハブ輪のボール接触径の０．２〜０．３の範囲に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. 前記インナー側のボールのピッチ円直径ＰＣＤｉに対する当該ボールの外径ｄの割合ｄ／ＰＣＤｉが、０．１４≦（ｄ／ＰＣＤｉ）≦０．２５の範囲に規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。
   

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