JP6167836B2 - 車輪支持用ハブユニット - Google Patents

Description

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

自動車の車輪及び制動用回転部材は、車輪支持用ハブユニットにより、懸架装置に対して回転自在に支持する。この様な車輪支持用ハブユニットには、自動車が旋回走行する際に大きなモーメントが加わる為、旋回走行時の安定性を確保する為には、大きなモーメント剛性を確保する必要がある。この為、従来から、車輪支持用ハブユニットとして、転動体を複列に配置すると共に、これら両列の転動体に、予圧並びに背面組み合わせ型の接触角を付与した構造が、一般的に使用されている。図３は、この様な車輪支持用ハブユニットの１例として、特許文献１に記載されたものを示している。この車輪支持用ハブユニット１は、ハブ２と、外輪３と、複数個の第一の玉４ａ、４ａと、複数個の第二の玉４ｂ、４ｂとを備えている。

前記ハブ２は、ハブ本体５と内輪６とを組み合わせて成る。このうちのハブ本体５は、外周面の軸方向外端（軸方向に関して外とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側を言い、各図の左側。反対に、車両の幅方向中央側となる各図の右側を、軸方向に関して内と言う。本明細書及び特許請求の範囲全体で同じ。）寄り部分に取付フランジ７を、同じく軸方向中間部に外側内輪軌道８を、それぞれ直接形成されている。又、前記ハブ本体５の外周面の軸方向内端寄り部分には、小径段部９が形成されている。更に、このハブ本体５の外周面のうちで、前記取付フランジ７の基端寄り部分の軸方向内側面から前記小径段部９の軸方向内端寄り部分（図３に斜格子で示す部分）に、ハブ側硬化層１０が形成されている。

又、前記内輪６は、外周面に内側内輪軌道１１が形成されている。この様な内輪６は、前記小径段部９に締り嵌めで外嵌固定されると共に、この内輪６の軸方向内端面を、前記ハブ本体５の軸方向内端部に形成したかしめ部１２により抑え付けられている。尚、前記取付フランジ７には、複数本のスタッド１３の基端部を固定し、この取付フランジ７に、ディスクロータやブレーキドラム等の制動用回転体や、車輪を構成するホイールを支持固定できる様にしている。

又、前記外輪３は、内周面の軸方向に離隔した位置に、それぞれの断面形状（母線形状）が円弧形である外側外輪軌道１４と内側外輪軌道１５とが形成されている。又、前記外輪３の外周面に、前記外輪３を懸架装置に結合固定する為の結合フランジ１６が設けられている。又、前記外側、内側各外輪軌道１４、１５の転がり疲れ寿命を確保する為に、前記外輪３の内周面のうち、この外側外輪軌道１４部分（図３の斜格子で示す部分のうちの左側部分）に外側硬化層１７が、前記内側外輪軌道１５部分（図３に斜格子で示す部分のうちの右側部分）に内側硬化層１８が、それぞれ高周波焼き入れにより形成されている。尚、これら外側、内側各硬化層１７、１８の厚さ寸法（前記外側、内側各外輪軌道１４、１５の曲率半径方向の寸法）は、全長に亙りほぼ等しい。

又、前記各第一の玉４ａ、４ａは、前記外側内輪軌道８と、前記外側外輪軌道１４との間に転動自在に設けられており、外側玉列１９を構成している。
又、前記各第二の玉４ｂ、４ｂは、前記内側内輪軌道１１と前記内側外輪軌道１５との間に転動自在に設けられており、内側玉列２０を構成している。
この状態で、前記外側玉列１９を構成する各第一の玉４ａ、４ａに外側接触角θ_ｏを付与すると共に、前記内側玉列２０を構成する各第二の玉４ｂ、４ｂに内側接触角θ_ｉを付与する事により、これら外側、内側各玉列１９、２０を構成する前記各玉４ａ、４ｂに、予圧と共に背面組み合わせ型（ＤＢ型）の接触角を付与している。

ところで、車両が走行する際、車輪支持用ハブユニットに加わるモーメントに基づいて、外輪軌道の表層下には、所謂動的せん断応力と静的せん断応力と呼ばれる２種類のせん断応力が発生する。
このうちの動的せん断応力は、外輪軌道の表層部から浅い位置に発生し、絶対値は小さいが振幅が大きい応力である為、転がり疲れ寿命に影響するものである。
一方、静的せん断応力は、前記動的せん断応力の最大値（動的最大せん断応力）が発生する位置よりも深い位置に発生し、絶対値が大きいが振幅が小さい応力である為、転がり疲れ寿命への影響は少ないが、外輪軌道表面に圧痕が発生する原因となる事が知られている。
従来、車輪支持用ハブユニットの負荷容量は、車両の通常走行時に発生するモーメントに基づく動的せん断応力が軸受の耐久性（転がり疲れ寿命）に対して支配的になる領域で設定されてきた。
一方、近年、扁平率が低いタイヤの普及により、車輪支持用ハブユニットには、例えば街路や駐車場のハンプ（段差）の乗り越えの際、駐車場の車止めにタイヤを当てる、或いは、縁石に乗り上げる際等に、タイヤのリム部が直接対象物と当たる事で、衝撃荷重が入力される事が多くなった。この衝撃荷重に基づいて、外輪軌道の表層化には静的せん断応力の最大値（静的最大せん断応力）が瞬間的に発生し、圧痕発生の原因となる。この様に、外輪軌道に圧痕が発生すると異音の原因となるばかりでなく、軸受に圧痕起点の剥離を発生させる可能性がある。

前述の様な車輪支持用ハブユニット１の場合、前記モーメントは、タイヤ設置点と車輪支持用ハブユニット１との位置関係により、外側玉列１９及び内側玉列２０に分配され、これら各玉列１９、２０を構成する第一、第二の各玉４ａ、４ｂにより支承される。
一方、前記衝撃荷重の多くは、鉛直方向成分が大きい為、前記内側玉列２０を構成する各第二の玉４ｂ、４ｂによって支承される。
従って、前記外側外輪軌道１４の耐久性の向上を図る為には、前記外側硬化層１７の厚さを、動的最大せん断応力が発生する深さを考慮して規定すれば事足りるが、前記内側外輪軌道１５の耐久性の向上を図る場合には、前記内側硬化層１８の厚さを、静的最大せん断応力が発生する深さを考慮して規定する必要がある。
尚、ヘルツの弾性接触理論によれば、静的最大せん断応力が発生する、外輪軌道の表層部からの深さ位置は、動的最大せん断応力が発生する深さ位置の約１．５倍程度深くなる事が知られている。

しかしながら、前記特許文献１に記載された車輪支持用ハブユニット１の場合、前記各外側、内側各硬化層１７、１８が、互いに前記外輪３の中心軸に直交する仮想平面に関して、ほぼ対称な形状を有しており、前記各硬化層１７、１８の厚さは互いにほぼ等しく、前記外側、内側各外輪軌道１４、１５に発生する各応力の最大値（動的最大せん断応力或いは静的最大せん断応力）の深さを考慮して規定されたものではない。尚、外側、内側各硬化層の厚さ寸法が全長に亙りほぼ等しい構造の場合、この厚さ寸法を、静的最大せん断応力が発生する深さに合わせて規定する事も考えられる。但し、この場合、静的最大せん断応力が殆ど発生しない外側硬化層の厚さ寸法が必要以上に大きくなり、この外側硬化層の外径側に存在する非硬化部分の厚さ寸法を確保し難くなる。この非硬化部分は、高周波焼入れ後にマルテンサイトに変態して膨張した前記外側硬化層部分を外径側から抑え付け、この外側硬化層部分に残留圧縮応力を生じさせ、この外側硬化層に金属疲労を発生し難しくする役目を有する。従って、前記非硬化部分の厚さ寸法の確保が難しくなる結果、この外側硬化層部分の転がり疲れ寿命が低下する可能性がある。

又、特許文献２には、外輪の内周面のうち、外側、内側各外輪軌道部分と、これら外側、内側各外輪軌道同士の間部分とに、軸方向に連続した硬化層が形成された車輪支持用ハブユニットに関する発明が記載されている。この様な発明によれば、前記外側、内側各外輪軌道同士の間部分の外径側に存在する非硬化層部分で発生する圧縮力を、前記外側、内側各外輪軌道部分の外側、内側各硬化層に伝えて、これら外側、内側各硬化層部分の残留圧縮応力を確保する事ができる。但し、この様な発明に関しても、外側、内側各硬化層の厚さを、外側、内側各外輪軌道に発生する応力（動的最大せん断応力或いは静的最大せん断応力）の深さに応じて規定してはいない。

特開２００５−２１４２２９号公報 特開２００８−６４２６８号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑み、外側、内側各外輪軌道のそれぞれに加わる力或いは荷重（モーメント或いは衝撃荷重）に基づき発生する応力の最大値（動的最大せん断応力或いは静的最大せん断応力）が発生する深さに基づいて、外側硬化層及び内側硬化層の厚さ寸法を規定する事により、前記外側、内側各外輪軌道の耐久性の向上を個別に、且つ、それぞれの軌道に就いて適正に図れる車輪支持用ハブユニットの構造を実現すべく発明したものである。

本発明の車輪支持用ハブユニットは、外輪と、ハブと、それぞれ複数個ずつの第一、第二の玉とを備えている。
このうちの外輪は、内周面に、それぞれの断面形状が円弧形である外側外輪軌道と内側外輪軌道とを有する。
又、前記ハブは、外周面の軸方向外端寄り部分に車輪を支持固定する為の取付フランジを、同じく軸方向中間部に外側内輪軌道を、同じく軸方向内端部に内側内輪軌道を、それぞれ有する。
又、前記各第一の玉は、前記外側内輪軌道と前記外側外輪軌道との間に転動自在に設けられており、外側玉列を構成している。
又、前記各第二の玉は、前記内側内輪軌道と前記内側外輪軌道との間に転動自在に設けられており、内側玉列を構成している。
又、前記外側玉列を構成する各第一の玉に外側接触角θ_ｏを付与すると共に、前記内側玉列を構成する各第二の玉に内側接触角θ_ｉを付与する事により、これら外側、内側各玉列を構成する各玉に、予圧と共に背面組み合わせ型の接触角を付与している。
更に、前記外輪の内周面のうち、前記外側外輪軌道部分に周方向に連続する外側硬化層を、前記内側外輪軌道部分に周方向に連続する内側硬化層を、軸方向に関するこれら外側、内側各硬化層同士の間部分に周方向に連続する中間硬化層を、軸方向に連続する状態で形成している。

特に、本発明の車輪支持用ハブユニットに於いては、前記内側硬化層の前記内側接触角θ_ｉ方向の厚さ寸法Ｔ_ｉが、前記外側硬化層の外側接触角θ_ｏ方向の厚さ寸法Ｔ_ｏよりも大きい（Ｔ_ｉ＞Ｔ_ｏ）。
又、前記外側硬化層のうち、θ_ｏ±１０度の範囲に相当する部分の、前記外側外輪軌道の曲率半径方向に関する厚さ寸法が、軸方向内方に向かうほど大きくなる。
更に、前記内側硬化層のうち、θ_ｉ±１０度の範囲に相当する部分の、前記内側外輪軌道の曲率半径方向に関する厚さ寸法が、この内側外輪軌道の軸方向内方に向かうほど大きくなる。

上述の様な本発明の車輪支持用ハブユニットを実施する場合に例えば、請求項２に記載した発明の様に、前記ハブを、ハブ本体と、このハブ本体の軸方向内端寄り部分に形成された小径段部に外嵌固定した内輪とにより構成する。
又、前記ハブ本体は、外周面の軸方向外端寄り部分に前記取付フランジを、同じく軸方向中間部に前記外側内輪軌道を、それぞれ直接形成したものとする。
更に、前記ハブ本体の外周面のうち、少なくとも前記外側内輪軌道部分にハブ側硬化層を形成する。
そして、前記内側硬化層の前記内側接触角θ_ｉ方向の厚さ寸法、及び、前記外側硬化層の前記外側接触角θ_ｏ方向の厚さ寸法を、前記ハブ側硬化層のこの外側接触角θ_ｏ方向の厚さ寸法よりも大きくする。
又、上述の様な請求項２に記載した発明を実施する場合に例えば、請求項３に記載した発明の様に、前記外輪を構成する金属材料の炭素濃度を、前記ハブ本体を構成する金属材料の炭素濃度よりも高くする。

上述の様に本発明の場合、内側外輪軌道部分に形成した内側硬化層の内側接触角θ_ｉ方向の厚さ寸法Ｔ_ｉを、外側外輪軌道部分に形成した外側硬化層の外側接触角θ_ｏ方向の厚さ寸法Ｔ_ｏよりも大きくしている。この為、旋回時のモーメントに基づいて発生する動的せん断応力に対する外側外輪軌道の耐久性の向上を図ると共に、瞬間的に発生する衝撃荷重に基づいて発生する静的せん断荷重に対する内側外輪軌道の耐久性の向上を図る事ができる。

上述の様に、前記外側、内側各外輪軌道部分に形成した外側、内側各硬化層の厚さ寸法を個別に規定している理由は、次の通りである。
前記外側外輪軌道は、旋回走行時のモーメントを主に支承する為、この外側外輪軌道の耐久性（外側硬化層の厚さ寸法）は、このモーメントに基づいて発生する動的せん断応力を考慮して規定するのが好ましい。即ち、この動的せん断応力の最大値は、前記外側外輪軌道の表層部から浅い位置に繰り返し発生する。この為、この動的せん断応力に対する耐久性を確保する場合、前記外側硬化層の厚さ寸法を、それほど大きくする必要はない。この様に、外側硬化層の厚さ寸法を必要以上に大きくしなければ、この外側硬化層よりも径方向外方に存在する非硬化部分を大きく確保して、この外側硬化層部分の残留圧縮応力を確保する事ができる。

一方、前記内側外輪軌道は、瞬間的に加わる衝撃荷重を主に支承する為、この内側外輪軌道の耐久性（内側硬化層の厚さ寸法）は、この衝撃荷重に基づいて発生する静的せん断応力を考慮して規定するのが好ましい。そして、この静的せん断応力の最大値は、前記内側外輪軌道の表層部から、動的せん断応力の最大値に比べて深い位置に発生する。この為、静的せん断応力に対する耐久性を確保する場合、内側硬化層の厚さ寸法を、動的せん断応力を考慮して規定した外側硬化層の厚さ寸法よりも大きくする必要がある。

又、本発明の場合、前記外側硬化層のうち、θ_ｏ±１０度の範囲に相当する部分の、前記外側外輪軌道の曲率半径方向に関する厚さ寸法を、軸方向内方に向かうほど大きくすると共に、前記内側硬化層のうち、θ_ｉ±１０度の範囲に相当する部分の、前記内側外輪軌道の曲率半径方向に関する厚さ寸法を、軸方向内方に向かうほど大きくしている。この為、大きなモーメント荷重が加わり、前記外側玉列の接触角が大きくなる方向に変位した場合、或いは、衝撃荷重が加わり、前記内側玉列の各玉の接触角が小さくなる方向に変位した場合に、変位後の接触角位置に於ける、前記外側、内側各硬化層の厚さ寸法を適切に確保する事ができる。この結果、これら外側、内側各硬化層の厚さ寸法を全長（軸方向に関する全幅）に亙って大きくする事なく、前記外側、内側各外輪軌道の耐久性を、それぞれ十分に確保する事ができる。又、前記外側、内側各硬化層の厚さ寸法が徒に大きくならない為、前記外側、内側各硬化層の外径側に存在する非硬化層部分を大きく確保して、これら外側、内側各硬化層部分の残留圧縮応力を確保し易くなる。

本発明の実施の形態の１例を示す、車輪支持用ハブユニットの断面図。 同じく、図１のＸ部拡大図。 従来構造の１例を示す、車輪支持用ハブユニットの断面図。

［実施の形態の１例］
図１〜２は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例の特徴は、車輪支持用ハブユニット１ａを構成する外輪３ａの内周面に形成した硬化層２１（図１〜２に斜格子で示した部分）の構造を工夫した点にある。この特徴部分以外の構造は、前述した図３に示した従来の車輪支持用ハブユニット１の構造とほぼ同様である。従って、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略若しくは接略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の車輪支持用ハブユニット１ａを構成する外輪３ａには、前述の従来構造と同様、内周面の軸方向に離隔した位置に、それぞれの断面形状（母線形状）が円弧形である外側外輪軌道１４ａと、内側外輪軌道１５ａとが形成されている。又、前記外輪３ａの外周面に、この外輪３ａを懸架装置に結合固定する為の結合フランジ１６が設けられている。

又、前記外輪３ａの内周面のうち、前記外側外輪軌道１４ａ部分から前記内側外輪軌道１５ａ部分に亙り、高周波焼入れにより硬化層２１が形成されている。この様な硬化層２１は、外側硬化層１７ａと、内側硬化層１８ａと、中間硬化層２２とにより構成されている。
このうちの外側硬化層１７ａは、前記外輪３ａの内周面のうち、前記外側外輪軌道１４ａ部分に、全周に亙り形成されている。又、前記内側硬化層１８ａは、前記外輪３ａの内周面のうち、前記内側外輪軌道１５ａ部分に、全周に亙り形成されている。更に、前記中間硬化層２２は、前記外輪３ａの内周面のうち、軸方向に関するこれら外側、内側各硬化層１７ａ、１８ａ同士の間部分に、これら外側、内側各硬化層１７ａ、１８ａ同士を軸方向に連続させた状態で、全周に亙り形成されている。

尚、本例の場合も、外側玉列１９を構成する各第一の玉４ａ、４ａに外側接触角θ_ｏを付与すると共に、前記内側玉列２０を構成する各第二の玉４ｂ、４ｂに内側接触角θ_ｉを付与する事により、これら外側、内側各玉列１９、２０を構成する前記各玉４ａ、４ｂに、予圧と共に背面組み合わせ型（ＤＢ型）の接触角（初期接触角）を付与している。

又、本例の場合、前記内側硬化層１８ａの前記内側接触角θ_ｉ方向に関する厚さ寸法Ｔ_ｉ（図１〜２に一点鎖線α_１で示す位置の厚さ寸法）を、前記外側硬化層１７ａの外側接触角θ_ｏ方向の厚さ寸法Ｔ_ｏ（図１〜２に一点鎖線β_１で示す位置の厚さ寸法）よりも大きくしている（Ｔ_ｏ＜Ｔ_ｉ）。尚、前述した様に、ヘルツの弾性接触理論によれば、衝撃荷重に基づく静的最大せん断応力が発生する外輪軌道の表層部からの深さ位置は、概ね外輪軌道と玉との接触楕円の短半径の０．６倍の位置となり、モーメントに基づく動的最大せん断応力が発生する深さ位置は、概ね外輪軌道と玉との接触楕円の短半径の０．４倍の位置となる事から、静的最大せん断応力が発生する深さ位置の方が、動的最大せん断応力が発生する深さ位置よりも約１．５倍程度深くなる。この様な観点から、Ｔ_ｉ≒１．５Ｔ_ｏとするのが好ましい。

又、前記外側硬化層１７ａのうち、θ_ｏ±１０度の範囲に相当する部分の、前記外側外輪軌道１４ａの曲率半径方向に関する厚さ寸法を、軸方向内方に向かうほど大きくしている。即ち、前記外側硬化層１７ａのうち、θ_ｏ−１０度の位置（図１〜２に一点鎖線β_２で示す位置）に相当する部分の、前記外側外輪軌道１４ａの曲率半径方向に関する厚さ寸法をＴ_ｏ２とし、θ_ｏ＋１０度の位置（図１〜２に一点鎖線β_３で示す位置）に相当する部分の、前記内側外輪軌道１４ａの曲率半径方向に関する厚さ寸法をＴ_ｏ３とした場合に、Ｔ_ｏ２＜Ｔ_ｏ＜Ｔ_ｏ３の関係を満たす様にしている。
尚、モーメントの増加により各玉の接触角θが変化する際に、これら各玉で支承する荷重は、１／ｃｏｓθに比例する。
車輪支持用ハブユニットの初期接触角（内側接触角θ_ｉ、外側接触角θ_ｏ）が一般的に３０〜４０度である事を考えれば、接触角が１０度変化した場合の、前記各玉が支承する荷重の変化は、８〜１９％であり、前述の様に接触楕円の大きさ（長半径及び短半径の長さ）は、玉が支承する荷重の１／３乗に比例する事を考慮すれば、Ｔ_ｏ／Ｔ_ｏ２は１．０８〜１．１２の範囲、Ｔ_ｏ３／Ｔ_ｏは１．１３〜１．１９の範囲となる。

又、前記内側硬化層１８ａのうち、θ_ｉ±１０度の範囲に相当する部分の、前記内側外輪軌道１５ａの曲率半径方向に関する厚さ寸法を、この内側外輪軌道１５ａの軸方向内方に向かうほど大きくしている。即ち、前記内側硬化層１８ａのうち、θ_ｉ−１０度の位置（図１〜２に一点鎖線α_２で示す位置）に相当する部分の、前記内側外輪軌道１５ａの曲率半径方向に関する厚さ寸法をＴ_ｉ２とし、θ_ｉ＋１０度の位置（図１〜２に一点鎖線α_３で示す位置）に相当する部分の、前記内側外輪軌道１５ａの曲率半径方向に関する厚さ寸法をＴ_ｉ３とした場合に、Ｔ_ｉ３＜Ｔ_ｉ＜Ｔ_ｉ２の関係を満たす様にしている。
ラジアル荷重の増加により各玉の接触角θが変化する際に、これら各玉が支承する荷重は、ｃｏｓθの３／２乗に比例する。
車輪支持用ハブユニットの初期接触角（内側接触角θ_ｉ、外側接触角θ_ｏ）が一般的に３０〜４０度であり、接触楕円の大きさ（長半径及び短半径の長さ）は、玉が支承する荷重の１／３乗に比例する事を考慮すれば、Ｔ_ｉ２／Ｔ_ｉは１．０４〜１．０６の範囲、Ｔ_ｉ／Ｔ_ｉ３は１．０６〜１．０８の範囲となる。
尚、前記外側硬化層１７ａの厚さ寸法と前記内側硬化層１８ａの厚さ寸法は、前述した様に、Ｔ_ｉ≒１．５Ｔ_ｏである為、前記各寸法を例えば、Ｔ_ｏ２＜Ｔ_ｏ＜Ｔ_ｏ３＜Ｔ_ｉ３＜Ｔ_ｉ＜Ｔ_ｉ２の様な関係に規制する事もできる。

又、本例の場合、前述した従来構造と同様に、車輪支持用ハブユニット１ａを構成するハブ２ａを、ハブ本体５ａと内輪６ａとを組み合わせて構成している。このうちのハブ本体５ａは、外周面の軸方向外端寄り部分に取付フランジ７ａを、同じく軸方向中間部に外側内輪軌道８ａを、それぞれ直接形成されている。又、前記ハブ本体５ａの外周面の軸方向内端寄り部分には、小径段部９ａが形成されている。更に、このハブ本体５ａの外周面のうちで、前記取付フランジ７ａの基端寄り部分の軸方向内側面から前記小径段部９ａの軸方向中間部に、ハブ側硬化層１０ａ（図１〜２に斜格子で示す部分）が形成されている。

又、前記内輪６ａは、外周面に内側内輪軌道１１ａが形成されている。この様な内輪６ａは、前記小径段部９ａに締り嵌めで外嵌固定されると共に、この内輪６ａの軸方向内端面を、前記ハブ本体５ａの軸方向内端部に形成したかしめ部１２ａにより抑え付けられている。尚、前記内輪６ａは、全体を加熱した状態で焼き入れ油に浸漬する、所謂ずぶ焼き入れを施されている。

又、本例の場合、前記外輪３ａの内側硬化層１８ａの内側接触角θ_ｉ方向の厚さ寸法Ｔ_ｉ、及び、この外輪３ａの外側硬化層１７ａの外側接触角θ_ｏ方向の厚さ寸法Ｔ_ｏを、前記ハブ側硬化層１０ａのこの外側接触角θ_ｏ方向の厚さ寸法Ｔ_ｈよりも大きくしている。即ち、前記厚さ寸法Ｔ_ｉ、Ｔ_ｏ、Ｔ_ｈは、Ｔ_ｈ＜Ｔ_ｏ＜Ｔ_ｉの関係を満たしている。

この様に、前記ハブ側硬化層１０ａの外側接触角θ_ｏ方向の厚さ寸法Ｔ_ｈを、前記厚さＴ_ｉ、Ｔ_ｏ、と比べて小さくした理由は、次の通りである。
前記ハブ本体５ａは、中空或いは中実の軸部材の外周面に前記外側内輪軌道８ａが形成されている為、モーメント及び荷重を支承するのに有利な構造であり、又、前記ハブ本体５ａのこの外側内輪軌道８ａに相当する部分は、肉厚である為、この外側内輪軌道８ａ部分に圧縮応力を発生させ易い。この結果前記ハブ側硬化層１０ａの厚さ寸法Ｔ_ｈをそれほど大きくしなくても、耐久性を確保し易い。従って、前記ハブ側硬化層１０ａに関する厚さ寸法Ｔ_ｈを小さく抑えられる。
又、この外側内輪軌道８ａと前記各玉４ａ、４ａとの接触部分の接触楕円の短半径が小さく、動的最大せん断応力が発生する深さ（接触楕円の短半径の０．４倍程度の深さ）、及び、静的最大せん断応力が発生する深さ（接触楕円の短半径の０．６倍程度の深さ）が浅い為、前記ハブ側硬化層１０ａの厚さ寸法をそれほど大きくしなくても、前記両応力に対する耐久性を確保できる。
尚、本例の場合、前記外輪３ａを構成する金属材料の炭素濃度を、前記ハブ本体５ａを構成する金属材料の炭素濃度よりも高くしている。具体的には例えば、このハブ本体５ａを、機械構造用炭素鋼（例えば、Ｓ５３Ｃ〜Ｓ５５Ｃ等）とし、前記外輪３ａを炭素量０．６〜０．７％の中炭素鋼（例えば、ＳＡＥ１０７０等）とする。

上述の様に本例の車輪支持用ハブユニット１ａの場合、前記内側外輪軌道１５ａ部分に形成した内側硬化層１８ａの、内側接触角θ_ｉ方向の厚さ寸法Ｔ_ｉを、前記外側外輪軌道１４ａ部分に形成した外側硬化層１７ａの、外側接触角θ_ｏ方向の厚さ寸法Ｔ_ｏよりも大きくしている（Ｔ_ｏ＜Ｔ_ｉ）。この為、旋回時のモーメントに基づいて発生する動的せん断応力に対する前記外側外輪軌道１４ａの耐久性の向上を図ると共に、瞬間的に発生する衝撃荷重に基づいて発生する静的せん断荷重に対する前記内側外輪軌道１５ａの耐久性の向上を図る事ができる。

上述の様に、前記外側、内側各外輪軌道１４ａ、１５ａ部分に形成した外側、内側各硬化層１７ａ、１８ａの厚さ寸法を個別に規定している理由は、次の通りである。
前記外側外輪軌道１４ａは、旋回時のモーメントを主に支承する為、この外側外輪軌道１４ａの耐久性（外側硬化層１７ａの厚さ寸法）は、このモーメントに基づいて発生する動的最大せん断応力を考慮して規定するのが好ましい。そして、この動的せん断応力の最大値は、前記外側外輪軌道１５ａの表層部から浅い位置に繰り返し発生する。この為、この動的せん断応力に対する耐久性を確保する場合、前記外側硬化層１７ａの厚さ寸法を、それほど大きくする必要はない。この様に、この外側硬化層１７ａの厚さ寸法を必要以上に大きくしなければ、この外側硬化層よりも径方向外方に存在する非硬化部分を大きく確保して、この外側硬化層部分の残留圧縮応力を確保する事もできる。

一方、前記内側外輪軌道１５ａは、瞬間的に加わる衝撃荷重を主に支承する為、この内側外輪軌道１５ａの耐久性（内側硬化層１８ａの厚さ寸法）は、この衝撃荷重に基づいて発生する静的せん断応力の最大値を考慮して規定するのが好ましい。そして、この静的せん断応力の最大値は、前記内側外輪軌道１５ａの表層部から、動的せん断応力の最大値と比べて深い位置に発生する。この為、この静的せん断応力に対する耐久性を確保する場合、前記内側硬化層１８ａの厚さ寸法を、動的せん断応力を考慮して規定した前記外側硬化層１７ａの厚さ寸法よりも大きくする必要がある。

又、本例の場合、前記外側硬化層１７ａのうち、θ_ｏ±１０度の範囲に相当する部分の、前記外側外輪軌道１４ａの曲率半径方向に関する厚さ寸法を、軸方向内方に向かうほど大きくすると共に、前記内側硬化層１８ａのうち、θ_ｉ±１０度の範囲に相当する部分の、前記内側外輪軌道１５ａの曲率半径方向に関する厚さ寸法を、この内側外輪軌道１５ａの軸方向内方に向かうほど大きくしている。この為、衝撃荷重が加わった際、前記外側玉列１９の各玉４ａ、４ａの接触角が大きくなる方向に変位し、前記内側玉列２０の各玉４ｂ、４ｂの接触角が小さくなる方向に変位した場合でも、変位後の接触角位置に於ける、前記外側、内側各硬化層１７ａ、１８ａの厚さを適切に規制する事により、これら外側、内側各硬化層１７ａ、１８ａの厚さを全長に亙って大きくする事なく、前記外側、内側各外輪軌道１４ａ、１５ａそれぞれの耐久性を十分に確保する事ができる。この結果、前記外側、内側各硬化層１７ａ、１８ａの外径側に存在する非硬化層部分を大きく確保して、これら外側、内側各硬化層１７ａ、１８ａ部分の残留圧縮応力を大きく確保できる。

又、本例の場合、前記外輪３ａを構成する金属材料の炭素濃度を、前記ハブ本体５ａを構成する金属材料の炭素濃度よりも高くしている。この様にして、例えば、熱処理の際の表面加熱温度を、前記外輪３ａと前記ハブ本体５ａとで同じ加熱温度にした場合でも、この外輪３ａの方が深くまで硬化する様にしている。又、炭素濃度が高い前記外輪３ａの方がマルテンサイトの比率が高くなり、この外輪３ａに形成した前記外側、内側各硬化層１７ａ、１８ａの硬度を、前記ハブ本体５ａに形成したハブ側硬化層１０ａの硬度よりも高くし易い。更に、炭素量の多い金属材料を用いれば、この金属材料の強度が高くなり、残留圧縮応力を大きくする事もできる。この結果、前記外側、内側各硬化層１７ａ、１８ａをバックアップして、内部起点破壊（例えば、ケースクラッシュ等）の発生を防止する事もできる。

１、１ａ 車輪支持用ハブユニット
２、２ａ ハブ
３、３ａ 外輪
４ａ、４ｂ 玉
５、５ａ ハブ本体
６、６ａ 内輪
７、７ａ 取付フランジ
８、８ａ 外側内輪軌道
９、９ａ 小径段部
１０、１０ａ ハブ側硬化層
１１、１１ａ 内側内輪軌道
１２、１２ａ かしめ部
１３ スタッド
１４、１４ａ 外側外輪軌道
１５、１５ａ 内側外輪軌道
１６ 結合フランジ
１７、１７ａ 外側硬化層
１８、１８ａ 内側硬化層
１９ 外側玉列
２０ 内側玉列
２１ 硬化層
２２ 中間硬化層
２３ 底部
２４ 軸方向内端縁
２５ 底部
２６ 軸方向外端縁

Claims (3)

1. 内周面にそれぞれの断面形状が円弧形である、外側外輪軌道と内側外輪軌道とを有する外輪と、
   外周面の軸方向外端寄り部分に車輪を支持固定する為の取付フランジを、同じく軸方向中間部に外側内輪軌道を、同じく軸方向内端部に内側内輪軌道を、それぞれ有するハブと、
   前記外側外輪軌道と前記外側内輪軌道との間に転動自在に設けられた、外側玉列を構成する複数個の第一の玉と、
   前記内側外輪軌道と前記内側内輪軌道との間に転動自在に設けられた、内側玉列を構成する複数個の第二の玉とを備え、
   前記外側玉列を構成する各第一の玉に外側接触角θ_ｏを付与すると共に、前記内側玉列を構成する各第二の玉に内側接触角θ_ｉを付与する事により、これら外側、内側各玉列を構成する前記各玉に背面組み合わせ型の接触角を付与しており、
   前記外輪の内周面のうち、前記外側外輪軌道部分に外側硬化層が、前記内側外輪軌道部分に内側硬化層が、軸方向に関するこれら外側、内側各硬化層同士の間部分に中間硬化層が、軸方向に連続した状態で形成されている車輪支持用ハブユニットに於いて、
   前記内側硬化層の前記内側接触角θ_ｉ方向の厚さ寸法Ｔ_ｉが、前記外側硬化層の外側接触角θ_ｏ方向の厚さ寸法Ｔ_ｏよりも大きく、
   前記外側硬化層のうち、θ_ｏ±１０度の範囲に相当する部分の、前記外側外輪軌道の曲率半径方向に関する厚さ寸法が、軸方向内方に向かうほど大きく、
   前記内側硬化層のうち、θ_ｉ±１０度の範囲に相当する部分の、前記内側外輪軌道の曲率半径方向に関する厚さ寸法が、この内側外輪軌道の軸方向内方に向かうほど大きい事を特徴とする車輪支持用ハブユニット。
2. 前記ハブが、ハブ本体と、このハブ本体の軸方向内端寄り部分に形成された小径段部に外嵌固定された内輪とから成るものであって、
   前記ハブ本体は、外周面の軸方向外端寄り部分に前記取付フランジを、同じく軸方向中間部に前記外側内輪軌道を、それぞれ直接形成されたものであり、
   前記ハブ本体の外周面のうちで、少なくとも前記外側内輪軌道部分にハブ側硬化層が形成されており、
   前記内側硬化層の前記内側接触角θ_ｉ方向の厚さ寸法、及び、前記外側硬化層の前記外側接触角θ_ｏ方向の厚さ寸法が、前記ハブ側硬化層のこの外側接触角θ_ｏ方向の厚さ寸法よりも大きい、請求項１に記載した車輪支持用ハブユニット。
3. 前記外輪を構成する金属材料の炭素濃度が、前記ハブ本体を構成する金属材料の炭素濃度よりも高い、請求項２に記載した車輪支持用ハブユニット。
   
   

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