JP2005180627A - 車輪支持用軸受ユニット用軌道輪及びその製造方法と車輪支持用軸受ユニット - Google Patents

車輪支持用軸受ユニット用軌道輪及びその製造方法と車輪支持用軸受ユニット Download PDF

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Abstract

【課題】 外輪4bを厳しい条件下で使用する場合でも、各外輪軌道10、10に早期剥離が発生する事を防止し、更に、これら各外輪軌道10、10部分の焼き入れ性の向上を図る事により、耐久性の確保を図る。
【解決手段】 外輪4bの中心軸を含む切断面での、複数の輪状のフローラインが中心から外側に向かって重なって成る略年輪状のファイバーフローのうち、最も中心部に位置するフローラインにより、その外縁を規定される内側部分が、軸方向に関して1対の外輪軌道10、10から外れたこれら両外輪軌道10、10同士の間に位置する様に、鍛造加工を施す。
【選択図】 図1

Description

この発明は、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する車輪支持用軸受ユニットと、この車輪支持用軸受ユニットに組み込んで、車輪又は懸架装置の一部を結合固定する車輪支持用軸受ユニット用軌道輪及びその製造方法の改良に関する。
自動車の車輪を懸架装置に対し回転自在に支持する為に、例えば図9〜10に示す様な車輪支持用軸受ユニット1、1aが広く使用されている。このうちの図9に示した第1例の車輪支持用軸受ユニット1は、ハブ輪2と、内輪3と、外輪4と、複数個の玉5、5とを備える。このうちのハブ輪2の外周面の外端部(軸方向に関して外とは、自動車への組み付け状態で幅方向外寄りとなる側を言い、図9〜10の左側。反対に幅方向中央寄りとなる側を、軸方向に関する内と言い、図9〜10の右側。本明細書全体で同じ。)には、車輪を支持する為の回転側フランジ6を形成している。又、このハブ輪2の中間部外周面には第一の内輪軌道7aを、同じく内端部には外径寸法が小さくなった段部8を、それぞれ形成している。そして、この段部8に、外周面に第二の内輪軌道7bを形成した、上記内輪3を外嵌している。又、この内輪3の内端面は、上記ハブ輪2の内端部に形成した円筒部を直径方向外方にかしめ広げる事で形成したかしめ部9により抑え付けて、上記内輪3を上記ハブ輪2の所定位置に固定している。尚、これら内輪3及びハブ輪2が、請求項7に記載した内輪相当部材に相当する。又、上記外輪4の内周面には複列の外輪軌道10、10を形成し、これら両外輪軌道10、10と上記両内輪軌道7a、7bとの間に上記各玉5、5を、それぞれ複数個ずつ転動自在に設けている。更に、上記外輪4の外周面の内端寄り部分に、懸架装置の一部に結合固定する為の固定側フランジ11を形成している。
次に、図10に示した第2例の車輪支持用軸受ユニット1aは、図示しない支持軸に外嵌された状態で回転しない1対の内輪3a、3aの周囲に、外周面に車輪を結合固定する為の回転側フランジ6aを形成した外輪4aを配置している。そして、この外輪4aの内周面に形成した外輪軌道10a、10aと上記各内輪3a、3aの外周面に形成した各内輪軌道7、7との間に、それぞれ複数個ずつの玉5、5を設けている。尚、図10に示した構造の場合には、上記1対の内輪3a、3aが、請求項7に記載した内輪相当部材に相当する。
上述の様な車輪支持用軸受ユニット1、1aを自動車に組み付けるには、外輪4の外周面に形成した固定側フランジ11をナックル等の懸架装置の構成部品にねじ止め固定する事により(図9の構造の場合)、或は1対の内輪3a、3aを支持軸に外嵌固定する事により(図10の構造の場合)、静止輪である上記外輪4或は内輪3a、3aを懸架装置に支持する。又、ハブ輪2の外周面に形成した回転側フランジ6(図9の構造の場合)、或は外輪4aの外周面に形成した回転側フランジ6a(図10の構造の場合)に、車輪を固定する。この結果、この車輪を懸架装置に対し回転自在に支持する事ができる。
上述の様な車輪支持用軸受ユニット1、1aを構成する外輪4、4aは、一般的に、軸受鋼及び炭素鋼により造っている。この外輪4、4aの製造時には、所定長さに切断した丸棒状(円柱状)の素材を、高周波誘導加熱等により所定の温度迄加熱してから、熱間鍛造加工により所定の形状とする。そして、放冷した後、この素材に、熱処理や研削加工等を施す事により、各部の形状を仕上げて、上記外輪4、4aとする。
一方、上記車輪支持用軸受ユニット1、1aを構成する外輪4、4aを、円筒状の素材(パイプ素材)に旋削加工を施す事により造る事も考えられる。但し、上述の図9〜10に示した車輪支持用軸受ユニット1、1aの様に、外輪4、4aの外周面に、懸架装置の構成部品を結合固定する為の固定側フランジ11(図9の構造の場合)、或は車輪を結合固定する為の回転側フランジ6a(図10の構造の場合)を直接形成して、上記外輪4、4aをフランジ一体型とする場合には、円筒状の素材に旋削加工を施す事により造ると、素材の削り代が多くなり、歩留りが大きく悪化する。そこで、従来から、上述の図9〜10に示した様な車輪支持用軸受ユニット1、1aを構成する外輪4、4aは、一般的に、丸棒状の素材に鍛造加工を施す事により造っている。又、この様にして外輪4、4aを製造する場合には、外輪軌道10、10aの剥離寿命を或る程度長くできると、一般的に考えられている。
これに対して、本発明者が行なった実験によると、車輪支持用軸受ユニット1、1aの実際の使用時には、上記外輪軌道10、10aに早期剥離が発生する場合がある事が分かった。又、この外輪軌道10、10aの早期剥離は、外輪4、4aを円筒状の素材に旋削加工を施す事により造る場合よりも、外輪4、4aを丸棒状の素材に鍛造加工を施す事により造る場合の方が多くなった。この理由を、本発明者は次の様に考えた。即ち、車輪支持用軸受ユニット1、1aでは、一般的に、複数の玉5、5を設置した内部空間の両端部を密封装置により密封する事により、外部からこの内部空間内への、塵芥、水等の異物の侵入を防止している。但し、車輪支持用軸受ユニット1、1aを、雨天時等の雨水、泥水等の異物が多くかかる様な厳しい条件下で使用した場合には、上記密封装置を設けた場合でも、上記内部空間内に水分が、極くまれに侵入する可能性がある。そして、この異物がこの内部空間内に侵入する事が、上記外輪軌道10、10aに早期剥離が生じて、車輪支持用軸受ユニット1、1aの耐久性が低下する原因となる事が分かった。
又、鍛造加工を施した金属材料の結晶は、変形して繋った様な状態(ファイバーフロー)となる。本発明者が、上記外輪4、4aの中心軸を含む切断面に生じるこのファイバーフローを、専用のエッチング液等を用いて観察したところ、この外輪4、4aを丸棒状の素材に鍛造加工を施す事により造った場合に、上記ファイバーフローが、複数の輪状のフローラインが中心から外側に向かって重なって成る略年輪状に現れた(従来の製造方法により造った外輪4のファイバーフローを示す、後述する図4参照)。又、このファイバーフローで、上記複数のフローラインのうちの内側寄りのフローラインによりその外縁を規定される内側部分が、外輪軌道10、10a付近に位置していた。この内側部分には、非金属介在物や偏析が多く生じる。このうちの非金属介在物は、水が混入する可能性がある車輪支持用軸受ユニット1、1aを構成する外輪4、4a等の軌道輪に特有の問題である、外輪軌道10、10a等の軌道面に早期剥離が発生する原因となる。例えば、この外輪軌道10、10a付近に上記非金属介在物が存在すると、この非金属介在物を起点として、この外輪軌道10、10aに剥離が早期に生じ易くなり、軸受寿命の低下を招く原因となる。そこで、本発明者は、上記内側寄りのフローラインによりその外縁を規定される内側部分が上記外輪軌道10、10a付近に位置する事が、外輪4、4aを丸棒状の素材に旋削加工を施す事により造る場合に、上記外輪軌道10、10aに早期剥離が生じる事が多くなる原因であると考えた。
尚、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献1がある。
特再WO99/34023号公報
本発明の車輪支持用軸受ユニット用軌道輪及びその製造方法と車輪支持用軸受ユニットは、上述の様な事情に鑑みて、車輪支持用軸受ユニット用軌道輪を丸棒状の素材に鍛造加工を施す事により造る場合で、この車輪支持用軸受ユニット用軌道輪を上述の様な厳しい条件下で使用する場合でも、軌道面に早期剥離が発生する事を防止して、耐久性を十分に確保すべく発明したものである。
本発明の車輪支持用軸受ユニット用軌道輪及びその製造方法と車輪支持用軸受ユニットのうち、請求項1に記載した車輪支持用軸受ユニット用軌道輪は、内周面と外周面とのうちの一方の周面に、それぞれ複数の玉が転動する1対の軌道面を形成し、外周面に車輪又は懸架装置の一部を結合固定する為のフランジを設けた車輪支持用軸受ユニット用軌道輪である。又、中心軸を含む切断面のうちの少なくとも一面での、複数の輪状のフローラインが中心から外側に向かって重なって成る略年輪状のファイバーフローのうち、最も中心部に位置するフローラインにより、その外縁を規定される内側部分を、軸方向に関して上記1対の軌道面から外れたこれら両軌道面同士の間に位置させている。
又、請求項3に記載した車輪支持用軸受ユニット用軌道輪の製造方法は、上述の請求項1に記載した車輪支持用軸受ユニット用軌道輪の製造方法であって、この車輪支持用軸受ユニット用軌道輪の中心軸を含む切断面のうちの少なくとも一面で、複数の輪状のフローラインが中心から外側に向かって重なって成る略年輪状のファイバーフローのうち、最も中心部に位置するフローラインにより、その外縁を規定される内側部分が、軸方向に関して1対の軌道面を形成すべき部分から外れたこれら両軌道面を形成すべき部分同士の間に位置する様に鍛造加工を施す。
又、請求項5に記載した車輪支持用軸受ユニットは、1対の軌道面が、それぞれ内周面に形成された1対の外輪軌道であり、使用時に外輪となる、上述の請求項1に記載した車輪支持用軸受ユニット用軌道輪と、外周面にこれら各外輪軌道と対向する1対の内輪軌道を有し、この車輪支持用軸受ユニット用軌道輪の内側にこの車輪支持用軸受ユニット用軌道輪と同心に配置された内輪相当部材と、上記各外輪軌道と各内輪軌道との間に設けられた複数個の玉とを備える。
上述の様に構成する本発明の車輪支持用軸受ユニット用軌道輪及びその製造方法と車輪支持用軸受ユニットによれば、得られる車輪支持用軸受ユニット用軌道輪及び車輪支持用軸受ユニットで、車輪支持用軸受ユニット用軌道輪を丸棒状の素材に鍛造加工を施す事により造る場合でも、各軌道面付近に非金属介在物を生じにくくできる。この為、前述の様な厳しい条件下で使用する場合でも、これら各軌道面での早期剥離の発生を防止して、耐久性を十分に確保できる。又、これら各軌道面付近に偏析も生じにくくできる為、これら各軌道面部分の焼き入れ性の向上を図れる。この為、高周波焼き入れの様にこれら各軌道面部分に短時間で焼き入れを行なう場合でも、これら各軌道面を良好に硬化させ易くなり、耐久性をより高くできる。
又、好ましくは、請求項2に記載した様に、上述の請求項1に記載した車輪支持用軸受ユニット用軌道輪に於いて、1対の軌道面を、それぞれ内周面に形成された1対の外輪軌道とする。又、外周面の一部で、これら1対の外輪軌道から外れたこれら両外輪軌道同士の間に対応する部分にフランジを形成する。
又、好ましくは、請求項4に記載した様に、上述の請求項2に記載した車輪支持用軸受ユニット用軌道輪の製造方法であって、鍛造加工時に、外周面の一部で、1対の外輪軌道を形成すべき部分から外れたこれら両外輪軌道を形成すべき部分同士の間に対応する部分にフランジを形成する。
これらの好ましい構成によれば、車輪支持用軸受ユニット用軌道輪を丸棒状の素材に鍛造加工を施す事により造る場合に、鍛造加工後に、この素材の中心軸を含む切断面のうちの少なくとも一面で、略年輪状のファイバーフローの複数のフローラインのうち、内側寄りのフローラインによりその外縁を規定される内側部分が、各軌道面を形成すべき部分付近に迄伸びる事を防止できる。この為、より効果的に、各軌道面での早期剥離の発生を防止できると共に、これら各軌道面部分の焼き入れ性の向上を図れる。
図1〜3は、請求項1、3、5に対応する、本発明の実施例1を示している。本実施例は、前述の図9に示した車輪支持用軸受ユニット1を構成する外輪4bに、本発明を適用している。尚、本実施例の特徴は、車輪支持用軸受ユニット用軌道輪である、外輪4bを丸棒状の素材に鍛造加工を施す事により造る場合で、この外輪4bを上述の様な厳しい条件下で使用する場合でも、耐久性を十分に確保すべく、この外輪4bの中心軸を含む切断面のうちの少なくとも一面での、ファイバーフローの性状を考慮した点にある。上記外輪4b及びこの外輪4bを組み込んだ車輪支持用軸受ユニット1の基本的構成は、前述の図9に示した従来構造の第1例の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して重複する説明及び図示は省略し、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。又、図2に示す素材12及び各第一〜第三中間素材13〜15の上下方向は、図1に示す外輪4b及び図3に示す第三中間素材15の左右方向と対応している。
上記外輪4bは、中心軸を含む切断面での、複数の輪状のフローラインが中心から外側に向かって重なって成る略年輪状のファイバーフローのうち、最も中心部に位置するフローラインにより、その外縁を規定される内側部分(図1に梨地で示すイ部)を(好ましくは、この内側部分の総てを)、軸方向に関して上記1対の外輪軌道10、10から外れたこれら両外輪軌道10、10同士の間に位置させている。
次に、この様に構成する外輪4bを製造する方法を、図2を用いて説明する。先ず、第一工程として、外輪4bを構成する為の、軸受鋼及び炭素鋼製で軸方向寸法が長い丸棒状の素材12に、加熱しつつ、軸方向に圧縮する据え込み加工を施す。そして、この据え込み加工により、軸方向寸法が短く且つ直径が大きい短円柱状の第一中間素材13を得る。次いで、第二工程として、この第一中間素材13に鍛造加工を施して、外輪4b(図1)の大まかな形状を有し、固定側フランジ11を形成した第二中間素材14を得る。本実施例の場合には、上記第二工程で、この第二中間素材14の軸方向両端面の中心部に、それぞれ凹部19a、19bを設ける。又、後工程で打ち抜き加工により打ち抜くべき円板部17を、この第二中間素材14の両凹部19a、19bの間部分で、軸方向に関して1対の外輪軌道10、10(図1)を形成すべき部分同士の間部分に設ける。
次いで、第三工程として、上記第二中間素材14の中間部に設けた円板部17を打ち抜く打ち抜き加工を施す事により、第三中間素材15を得る。又、上記第二工程を上述の様に構成する事により、図3に示す様に、この第三中間素材15の中心軸を含む切断面で、複数の輪が中心から外側に向かって重なって成る略年輪状のファイバーフローのうち、最も中心部に位置するフローラインにより、その外縁を規定される内側部分(図3に梨地で示すイ部)が、軸方向に関して1対の外輪軌道10、10を形成すべき部分から外れたこれら両外輪軌道10、10を形成すべき部分同士の間に位置する様に、鍛造加工が施される。次いで、上記第三行程で得た上記第三中間素材15に熱処理を施した後、この第三中間素材15の中心部に設けた孔部18の内周面で軸方向両端寄り部分に、研削加工を施す事により、外輪軌道10、10等を形成して、図1に示す様な外輪4bの完成品とする。
上述の様に構成する本実施例の製造方法により造る車輪支持用軸受ユニット用軌道輪とこの車輪支持用軸受ユニット用軌道輪を組み込んだ車輪支持用軸受ユニットによれば、得られる外輪4b及び車輪支持用軸受ユニット1(図9参照)で、各外輪軌道10、10に早期剥離が生じる事を防止できると共に、各外輪軌道10、10付近の焼き入れ性の向上を図れる。次に、この理由に就いて詳しく説明する。先ず、前述の図9に示した従来の車輪支持用軸受ユニット1に組み込む、図4に示す従来の外輪4の製造方法に就いて、図5を用いて説明する。この従来の外輪4の製造方法の場合、先ず、第一工程として、外輪4を構成する為の、軸方向寸法が長い丸棒状の素材12に、加熱ししつつ据え込み加工を施す。そして、この据え込み加工により、軸方向寸法が短く且つ直径が大きい短円柱状の第一中間素材13を得る。次いで、第二工程として、この第一中間素材13に鍛造加工を施して、外輪4の大まかな形状を有する第二中間素材14aを得る。従来の外輪4の製造方法の場合には、この第二中間素材14aの軸方向内端面(図5の上端面)の中心部に凹部20を設けると共に、後工程で打ち抜くべき円板部17をこの第二中間素材14aの軸方向外端部(図5の下端部)に設けている。次いで、第三工程として、この第二中間素材14aに設けた円板部17を打ち抜く打ち抜き加工を施す事により、図6に詳示する第三中間素材15aを得る。次いで、この第三中間素材15aに熱処理を施した後、この第三中間素材15aに設けた孔部18の内周面で軸方向両端寄り部分に、研削加工を施す事により、1対の外輪軌道10、10等を形成して、図4に示す外輪4の完成品とする。
この様な従来の製造方法により得られる外輪4の場合には、図6に示す様に、第三中間素材15aで、中心軸を含む切断面での、複数の輪状のフローラインが中心から外側に向かって重なって成る略年輪状のファイバーフローのうち、最も中心部に位置するフローラインによりその外縁を規定される内側部分(図6に梨地で示すロ部)が、1対の外輪軌道10、10を形成すべき部分付近に位置し易くなる。即ち、従来の外輪4の製造方法の場合には、上記第二工程で、第二中間素材14aの中心部で軸方向外端部(図5の下端部)に後工程で打ち抜くべき板部17を設けている。この為、上記第二中間素材14aで、上記ファイバーフローのうち、最も中心部に位置するフローラインによりその外縁を規定される内側部分が、上記板部17付近に位置し易くなる。そして、図6に示す様に、上記第三中間素材15aで上記1対の外輪軌道10、10のうちの板部17側(図6の左側)の外輪軌道10を形成すべき付近に、上記ファイバーフローの内側部分が位置し易くなる。更に、従来の外輪4の製造方法の場合には、上記第二中間素材14aで、軸方向に関して上記板部17と反対側の内端部(図5の上端部)の外周面に、上記固定側フランジ11を設けている。この為、上記複数のフローラインのうち、内側寄りのフローラインによりその外縁を規定される内側寄り部分が、上記固定側フランジ11側(図5の上側)に片寄り易くなる。この為、図6に示す上記第三中間素材15aで、上記1対の外輪軌道10、10のうち、上記固定側フランジ11側(図6の右側)の外輪軌道10を形成すべき部分に迄、上記ファイバーフローの内側寄り部分が位置し易くなる。これらの結果、図4に示す外輪4の完成品で、上記各外輪軌道10、10の形成位置付近に、上記ファイバーフローの内側寄り部分が位置し易くなる。
上記ファイバーフローの内側寄り部分は、このファイバーフローの外側寄り部分に比べて、非金属介在物や偏析が多く生じる。又、上記外輪4を組み込んだ車輪支持用軸受ユニット1は、自動車用の車輪を懸架装置に対し支持した状態で使用する。この車輪支持用軸受ユニット1を自動車の雨天走行時等、厳しい条件下で使用した場合で、この車輪支持用軸受ユニット1の内部空間に雨水、泥水等の水分が侵入した場合には、上記外輪軌道10、10付近に上記非金属介在物が多く存在する事により、この非金属介在物を起点として、これら各外輪軌道10、10に早期剥離が生じ易くなり、軸受寿命の低下を招く原因となる。
又、上記「偏析」とは、材料の成分が不均一になっている部分であり、ミクロ的に焼き入れ性の良好な部分と不良な部分とが混在する。この様な偏析が多く生じた素材を焼き入れする場合、例えば、炉中に於ける焼き入れの様に、高温状態を一定時間保持する焼き入れを行なう場合には、内部の炭素が十分拡散される為、得られた素材の表面硬さが不十分になる事は少ない。但し、上記偏析が多く生じた素材に、高周波焼き入れの様に短時間で加熱する焼き入れを施す場合には、素材の焼き入れ性が不良になるだけでなく、得られた素材で炭素の拡散が不十分になる。この為、ミクロ組織的にマルテンサイト変態を多く生じさせる事が難しくなり、一部に不完全焼き入れ層が現れる。この不完全焼き入れ層をなくす為に、高周波焼き入れの条件を厳密に設定する事も考えられるが、この条件を厳密に設定する事は面倒である。
前述した様に、従来の製造方法により外輪4を製造する場合には、各外輪軌道10、10の形成位置付近に、前記ファイバーフローの内側寄り部分が位置し易くなる。この為、これら各外輪軌道10、10付近に偏析が多く生じ易くなり、これら各外輪軌道10、10部分に高周波焼き入れ等の短時間の焼き入れを施す場合に、これら各外輪軌道10、10のミクロ組織を適正化する事が難しくなる。
これに対して、本実施例の場合には、各外輪軌道10、10の形成位置付近に、ファイバーフローの内側寄り部分を位置しにくくできる。即ち、本実施例の製造方法により得られる外輪4aの場合には、前述の図2に示した様に、前記第二中間素材14を得る為の第二工程で、この第二中間素材14aの軸方向中間部で、軸方向に関して1対の外輪軌道10、10を形成すべき部分同士の間部分に、後工程で打ち抜くべき板部17を設けている。この為、上記第二中間素材14で、上記ファイバーフローのうち、最も中心部に位置するフローラインによりその外縁を規定される内側部分が、上記1対の外輪軌道10、10を形成すべき部分同士の間に位置し易くなる。従って、得られる外輪4の完成品で、軸方向に関して上記1対の外輪軌道10、10から外れたこれら両外輪軌道10、10同士の間に、上記内側部分が位置し易くなる。逆に言えば、これら各外輪軌道10、10付近に、この内側部分が位置しにくくなる。
この為、本実施例の場合には、上記各外輪軌道10、10の形成位置付近に、ファイバーフローの内側寄り部分を位置しにくくできる。従って、これら各外輪軌道10、10の形成位置付近に非金属介在物を生じにくくでき、上述の様な厳しい条件下で使用する場合でも、上記各外輪軌道10、10での早期剥離の発生を防止して、耐久性を十分に確保できる。更に、これら各外輪軌道10、10の形成位置付近に偏析を生じにくくできる為、これら各外輪軌道10、10部分の焼き入れ性の向上を図れる。この為、高周波焼き入れの様に短時間でこれら各外輪軌道10、10部分の焼き入れを行なう場合でも、これら各外輪軌道10、10を良好に硬化させ易くなり、耐久性をより高くできる。
次に、図7〜8は、請求項1〜5の総てに対応する、本発明の実施例2を示している。本実施例の場合には、外輪4cの外周面で、1対の外輪軌道10、10から外れたこれら外輪軌道10、10同士の間に対応する部分に、固定側フランジ11を設けている。そしてこの構成により、上記外輪4cの中心軸を含む切断面での、複数の輪状のフローラインが中心から外側に向かって重なって成る略年輪状のファイバーフローのうち、最も中心部に位置するフローラインにより、その外縁を規定される内側部分(図7に梨地で示すハ部)を(好ましくは、この内側部分の総てを)、軸方向に関して1対の外輪軌道10、10から外れたこれら両外輪軌道10、10同士の間に位置させている。
この様な本実施例の車輪支持用軸受ユニット用軌道輪を造る為に、図8に示す様に、第二中間素材14bを得る為の第二工程の鍛造加工時に、この第二中間素材14bの外周面の一部で、上記1対の外輪軌道10、10を形成すべき部分から外れたこれら両外輪軌道10、10を形成すべき部分同士の間に対応する部分に、固定側フランジ11を形成する。そして、この構成により、得られる外輪4cの中心軸を含む切断面で、軸方向に関して上記1対の外輪軌道10、10を形成すべき部分から外れたこれら両外輪軌道10、10を形成すべき部分同士の間に上記内側部分が位置する様に、鍛造加工が施される。
上述の様に構成する本実施例の製造方法により造る車輪支持用軸受ユニット用軌道輪とこの車輪支持用軸受ユニット用軌道輪を組み込んだ車輪支持用軸受ユニットの場合も、上述した実施例1の場合と同様に、各外輪軌道10、10付近に、非金属介在物及び偏析を生じにくくできる。この為、前述の様な厳しい条件下で使用する場合でも、上記各外輪軌道10、10での早期剥離の発生を防止して、耐久性を十分に確保できる。又、これら各外輪軌道10、10部分の焼き入れ性の向上を図れる為、高周波焼き入れの様にこれら各外輪軌道10、10部分に短時間で焼き入れを行なう場合でも、これら各外輪軌道10、10を良好に硬化させ易くなり、耐久性をより高くできる。特に、本実施例の場合には、第二中間素材14bの外周面で、上記1対の外輪軌道10、10を形成すべき部分同士の間に対応する部分に固定側フランジ11を形成している。この為、上記ファイバーフローのフローラインのうち、内側寄りのフローラインによりその外縁を規定される内側部分が、上記各外輪軌道10、10を形成すべき部分付近に迄伸びる事を防止できる。この為、より効果的に、各外輪軌道10、10での早期剥離の発生を防止できると共に、これら各外輪軌道10、10部分の焼き入れ性の向上を図れる。
その他の構成及び作用は、上述の実施例1の場合と同様である為、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
次に、本発明者が本発明の効果を確認すべく行なった実験に就いて説明する。実験は、前述の図2に示した実施例1の製造方法により造り、ファイバーフローが図1に示したものと同様になった外輪4b(実施品1)と、上述の図8に示した実施例2の製造方法により造り、ファイバーフローが図7に示したものと同様になった外輪4c(実施品2)と、前述の図5に示した製造方法により造り、ファイバーフローが図4に示したものと同様になった外輪4(従来品)とを、それぞれ車輪支持用軸受ユニット1(図9参照)に組み込んだものを用いて行なった。そして、実験は、実施例1、2及び従来品を、それぞれ組み込んだ車輪支持用軸受ユニット1で、軸受寿命を測定した。又、実験では、車輪支持用軸受ユニット1の内部を潤滑するグリースに水を微量点滴混入させたものを使用して、所定のラジアル荷重を加えた状態で、ハブ輪2及び内輪3を、外輪4b、4c、4に対し所定の速度で回転させ続けた。そして、振動センサにより検出される振動値を検出し、異常があった場合に、各外輪軌道10、10を観察して、これら各外輪軌道10、10の少なくとも何れかに剥離が確認された状態で、剥離寿命に達したとして実験を終了した。この様な実験は、実施例1、2及び従来品で、それぞれ複数個ずつ行なってワイブル確率分布により、L10寿命(90%の確率の信頼度の軸受寿命)とL50寿命(50%の確率の信頼度の軸受寿命)とを求めた。表1は、この様にして行なった実験結果を示している。
尚、表1中、「L10寿命比」は、従来品のL10寿命に対する実施品1、2のL10寿命の比を、「L50寿命比」は、従来品のL50寿命に対する実施品1、2のL50寿命の比を、それぞれ表している。表1に示した実験結果から明らかな様に、実施品1、2の場合には、L10寿命及びL50寿命を、従来品に対して向上させる事ができ、特に、L10寿命は、従来品の場合の5倍にも長くできた。
以上説明した様に、本発明によれば、前述した様な厳しい条件下で使用する場合でも車輪支持用軸受ユニット用軌道輪及びこれを組み込んだ車輪支持用軸受ユニットの耐久性を十分に確保できるが、これは、車輪支持用軸受ユニット用軌道輪の鍛造加工後に、軸方向に関して1対の軌道面を形成すべき部分同士の間に、偏析が多く集中する偏析中心部を位置させる事ができる為である。言い換えれば、本発明の構成以外でも、車輪支持用軸受ユニット用軌道輪の鍛造加工時に、この車輪支持用軸受ユニット用軌道輪のうち、軸方向に関して1対の軌道面を形成すべき部分同士の間に偏析中心部を位置させる様に、鍛造加工を施す構成を採用すれば、本発明と同様の効果を得られる。
本発明の実施例1の製造方法により得られる外輪の半部断面の外形と、この断面に観察されるファイバーフローとを示す図。 同じく外輪を構成する素材と、実施例1の製造方法により得られる第一〜第三中間素材とを、工程順に示す略断面図。 第三工程により得られる第三中間素材の半部断面の外形と、この断面に観察されるファイバーフローとを示す図。 従来の製造方法により得られる外輪の半部断面の外形と、この断面に観察されるファイバーフローとを示す図。 同じく外輪を構成する素材と、従来の製造方法により得られる第一〜第三中間素材とを、工程順に示す略断面図。 従来の製造方法の第三工程により得られる第三中間素材の半部断面の外形と、この断面に観察されるファイバーフローとを示す図。 本発明の実施例2の製造方法により得られる外輪の半部断面の外形と、この断面に観察されるファイバーフローとを示す図。 同じく外輪を構成する素材と、実施例2の製造方法により得られる第一〜第三中間素材とを、工程順に示す略断面図。 車輪支持用軸受ユニットの従来構造の第1例を示す半部断面図。 同第2例を示す半部断面図。
符号の説明
1、1a 車輪支持用軸受ユニット
2 ハブ輪
3、3a 内輪
4、4a、4b 外輪
5 玉
6、6a 回転側フランジ
7、7a、7b 内輪軌道
8 段部
9 かしめ部
10、10a 外輪軌道
11 固定側フランジ
12 素材
13 第一中間素材
14、14a、14b 第二中間素材
15、15a、15b 第三中間素材
17 円板部
18 孔部
19a、19b 凹部
20 凹部

Claims (5)

  1. 内周面と外周面とのうちの一方の周面に、それぞれ複数の玉が転動する1対の軌道面を形成し、外周面に車輪又は懸架装置の一部を結合固定する為のフランジを設けた車輪支持用軸受ユニット用軌道輪であって、中心軸を含む切断面のうちの少なくとも一面での、複数の輪状のフローラインが中心から外側に向かって重なって成る略年輪状のファイバーフローのうち、最も中心部に位置するフローラインにより、その外縁を規定される内側部分を、軸方向に関して上記1対の軌道面から外れたこれら両軌道面同士の間に位置させた車輪支持用軸受ユニット用軌道輪。
  2. 1対の軌道面がそれぞれ内周面に形成された外輪軌道であり、外周面の一部で、これら1対の外輪軌道から外れたこれら両外輪軌道同士の間に対応する部分にフランジを形成している、請求項1に記載した車輪支持用軸受ユニット用軌道輪
  3. 請求項1に記載した車輪支持用軸受ユニット用軌道輪の製造方法であって、この車輪支持用軸受ユニット用軌道輪の中心軸を含む切断面のうちの少なくとも一面で、複数の輪状のフローラインが中心から外側に向かって重なって成る略年輪状のファイバーフローのうち、最も中心部に位置するフローラインにより、その外縁を規定される内側部分が、軸方向に関して1対の軌道面を形成すべき部分から外れたこれら両軌道面を形成すべき部分同士の間に位置する様に鍛造加工を施す、車輪支持用軸受ユニット用軌道輪の製造方法。
  4. 請求項2に記載した車輪支持用軸受ユニット用軌道輪の製造方法であって、鍛造加工時に、外周面の一部で、1対の外輪軌道を形成すべき部分から外れたこれら両外輪軌道を形成すべき部分同士の間に対応する部分にフランジを形成する、車輪支持用軸受ユニット用軌道輪の製造方法。
  5. 1対の軌道面が、それぞれ内周面に形成された1対の外輪軌道であり、使用時に外輪となる、請求項1〜2の何れかに記載した車輪支持用軸受ユニット用軌道輪と、外周面にこれら各外輪軌道と対向する1対の内輪軌道を有し、この車輪支持用軸受ユニット用軌道輪の内側にこの車輪支持用軸受ユニット用軌道輪と同心に配置された内輪相当部材と、上記各外輪軌道と各内輪軌道との間に設けられた複数個の玉とを備えた車輪支持用軸受ユニット。
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