JP2006142916A - 車輪支持用転がり軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 フランジの薄肉化を実現しつつフランジの面振れを抑制でき、且つ、現行形状のユニットの代換品としても使用可能な車輪支持用転がり軸受ユニットを低コストで提供する。
【解決手段】 車輪支持用転がり軸受ユニットのハブ輪１及び外輪を、Ｃ含有率が０．４５質量％以上０．６０質量％以下、Ｓｉ含有率が０．２０質量％以上１．５質量％以下、Ｍｎ含有率が０．６０質量％以上１．２質量％以下、Ｃｒ含有率が０．０３質量％以上０．８質量％以下の鋼からなる素材に対して熱間加工により所定形状に粗成形する。次に、ハブ輪１の外周面に形成される車輪取付用フランジ１２を、冷間鍛造により所定形状に成形する。次に、ハブ輪１及び外輪３に焼入れ処理及び焼戻し処理を施す。そして、車輪取付用フランジ１２をなす鋼のオーステナイト結晶粒の長軸の短軸に対する比を２以上２０以下とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車等の車輪と、この車輪と共に回転する制動用回転体（例えば、ブレーキロータやブレーキドラム）とを支持する車輪支持用転がり軸受ユニットに関する。

この種の車輪支持用転がり軸受ユニットとしては、図６に示すように、ハブ輪１０と、内輪２０と、外輪３０と、複数の転動体４０と、を備えているものが知られている。
ハブ輪１０のアウトボード側（自動車への組み付け状態で車幅方向外側の端部であり、図６では左端部を指す）には、パイロット部１１０と車輪取付用フランジ１２０が設けられている。この車輪取付用フランジ１２０の側面には、図示しない車輪及びブレーキロータを取付るためのハブボルト６０が周方向に略等間隔で複数設けられている。

一方、ハブ輪１０のインボード側（自動車への組み付け状態で車幅方向内側の端部であり、図６では右端部を指す）には、小径段部１３０が形成されている。この小径段部１３０には、内輪２０が嵌合している。そして、ハブ輪１０の軸方向の中間部外周面と内輪２０の外周面には、それぞれ内輪軌道面１０ａ，２０ａが形成されている。
また、ハブ輪１０のインボード側の先端は円筒状に形成されており、この円筒部（かしめ部）を径方向外方にかしめ拡げることにより、ハブ輪１０の小径段部１３０に嵌合する内輪２０が所定位置に固定されている。なお、内輪２０は、かしめの他、ナットでの締結によって必要な与圧を加えることもある。

外輪３０の内周面には、ハブ輪１０及び内輪２０の内輪軌道面１０ａ，２０ａに対応する複列の外輪軌道面３０ａ，３０ｂが形成されている。この外輪３０において、ハブ輪１０の車輪取付用フランジ１２０から離間する側の端部には、懸架装置取付用フランジ３１０が設けられている。
そして、ハブ輪１０及び内輪２０に形成された内輪軌道面１０ａ，２０ａと、外輪３０に形成された外輪軌道面３０ａ，３０ｂとの間には、複数の転動体４０が保持器５０を介して転動可能に配設されている。

なお、図６においては、転動体４０として玉を用いた場合について説明しているが、重量の嵩む車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、転動体４０としてテーパころを使用する場合もある。
上記構成の車輪支持用転がり軸受ユニットを自動車に組み付けるには、非回転側である外輪３０の懸架装置取付用フランジ３１０を図示しない懸架装置に固定し、回転側であるハブ輪１０の車輪取付用フランジ１２０に、ハブボルト６０を介して、図示しないブレーキロータ及び車輪を固定する。これにより、車輪を懸架装置に対して回転自在に支持することができる。

このような車輪支持用転がり軸受ユニットにおいては、転がり疲れ寿命，曲げ疲れ強度，引っ張り降伏強度，耐摩耗性等の強度を確保しつつ、旋削性，穿孔性等の切削性や、内輪２０を固定する際のかしめ加工性等の冷間加工性を備える必要がある。
このため、ハブ輪１０及び外輪３０は、Ｓ５５Ｃ等の機械構造用炭素鋼を熱間鍛造・放冷した後に旋削等により所定形状に加工されるとともに、ハブ輪１０の車輪取付用フランジ１２０のインボード側の付け根部から内輪軌道面１０ａ，２０ａを経て小径段部１３０に至るまでの領域には、高周波焼入れが施され、表面硬さがＨＲＣ５８以上の入れ硬化層７０を形成することが一般的に行われている。

ところで、回転側のハブ輪１０に形成された車輪取付用フランジ１２０は、ブレーキロータ等の制動用回転体や車輪を取付るための基準面となる。しかしながら、近年、軽量化を目的として車輪取付用フランジ１２０の薄肉化が進むにつれて、ハブボルト６０で締結する際に加わるトルクにより、ハブボルト６０のボルト用穴の周囲に、車輪取付用フランジ１２０をなす鋼の降伏強度以上の応力が発生し、基準面となるフランジ面にミクロンオーダーの塑性変形が生じる場合がある。フランジ面に塑性変形が生じると、ハブ輪１０の回転軸に対して車輪取付用フランジ１２０が直角に保持されなくなり、車輪取付用フランジ１２０の面振れが発生するため、自動車の制動時に不快な騒音を伴う振動（ジャダー）の発生が誘発される。

よって、近年、車輪取付用フランジ１２０には、上述した薄肉化に加えて、ハブ輪１０及び外輪３０のそれぞれに対して、数１０ミクロン程度或いは１０ミクロン以内に面振れを制御することが要求されてきている。
このような車輪取付用フランジ１２０の面振れは、上述したように、ハブボルト６０の締結時におけるフランジ面の塑性変形に加えて、切削時の加工精度により生じることが知られている。

ここで、車輪取付用フランジ１２０の薄肉化を実現しつつ、フランジ面に塑性変形を生じ難くするための手段として、素材をなす鋼中のＣ含有率を高くしたり、強度向上元素であるＳｉ，Ｍｎ，Ｖを添加することにより、車輪取付用フランジ１２０をなす鋼の降伏強度を高くする手段が考えられるが、コストの上昇が避けられない。
特許文献１には、低コストでフランジ面の塑性変形を生じ難くするために、車輪取付用フランジのアウトボード側付け根部分（例えば、フランジ面からパイロット部に延びる隅部）に表面硬化層を形成することが提案されている。

また、特許文献２及び特許文献３には、切削時の加工精度を向上させるために、ハブ輪及び外輪を冷間鍛造により成形することが提案されている。
特開２００２−８７００８号公報 特開平７−３１７７７７号公報 特開２００３−２５８０３号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の手段では、表面硬化層を形成する際の熱処理の条件によっては、フランジ面に塑性変形が生じるという不具合がある。
また、上述した特許文献２及び特許文献３に記載の手段では、冷間鍛造時の成形量の大きな部分に割れが生じて十分な強度が得られないおそれがある。また、ハブ輪及び外輪の全面を冷間鍛造で成形することで、最終的に完成するユニットが現行のユニット形状と異なってしまい、現行形状のユニットの代換品として使用できないという不具合がある。
そこで、本発明は、このような不具合を解消するためになされたものであり、フランジの薄肉化を実現しつつフランジの面振れを抑制でき、且つ、現行形状のユニットの代換品としても使用可能な車輪支持用転がり軸受ユニットを低コストで提供することを課題としている。

このような課題を解決するために、本発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットは、外周面に内輪軌道面が形成されたハブ輪と、このハブ輪の端部に外嵌され且つその外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記ハブ輪の内輪軌道面及び前記内輪の内輪軌道面に対応する複列の外輪軌道面が形成された外輪と、前記内輪軌道面及び前記外輪軌道面間に転動自在に配設された複数の転動体と、を備え、前記ハブ輪及び前記外輪のうち回転側となる軌道輪の外周面にはフランジが形成され、このフランジの側面に制動用回転体と車輪とが固定された状態で使用される車輪支持用転がり軸受ユニットにおいて、少なくとも前記回転側となる軌道輪は、Ｃ含有率が０．４５質量％以上０．６０質量％以下、Ｓｉ含有率が０．２０質量％以上１．５質量％以下、Ｍｎ含有率が０．６０質量％以上１．２質量％以下、Ｃｒ含有率が０．０３質量％以上０．８質量％以下の合金鋼からなる素材に対して熱間加工により所定形状に成形が施された後、さらに前記フランジに対して冷間加工による成形が施され、その後焼入れ処理及び焼戻し処理が施されて得られ、前記フランジは、オーステナイト結晶粒の長軸の短軸に対する比が２以上２０以下となっていることを特徴とするものである。
なお、本発明において「オーステナイト結晶粒」とは、初析フェライトに囲まれたパーライトの結晶粒の平均値を指す。このオーステナイト結晶粒は、フランジの表面又は断面を腐食させることで現出する。

以下、本発明に係る各数値限定の理由について詳細に説明する。
〔Ｃ含有率：０．４５質量％以上０．６０質量％以下〕
Ｃ（炭素）は、鋼に必要な強度と寿命を付与する作用を有する。この作用を得るために、Ｃ含有率は０．４５質量％以上とする。
一方、Ｃ含有率が多過ぎると、冷間加工時の変形抵抗が大きくなり、変形に伴う割れ発生確率が高くなる。よって、Ｃ含有率は０．６０質量％以下とする。

〔Ｓｉ含有率：０．２０質量％以上１．５質量％以下〕
Ｓｉ（ケイ素）は、製鋼時に脱酸剤としての作用を有するとともに、転がり疲れ寿命を向上させる作用を有する。これらの作用を得るために、Ｓｉ含有率は０．２０質量％以上とする。
一方、Ｓｉ含有率が多過ぎると、冷間加工時の変形抵抗が大きくなり、変形に伴う割れ発生確率が高くなる。よって、Ｓｉ含有率は１．５質量％以下とする。

〔Ｍｎ含有率：０．６０質量％以上１．２質量％以下〕
Ｍｎ（マンガン）は、Ｓｉと同様に、製鋼時に脱酸剤としての作用を有する他、焼入れ性を向上させる作用を有する。これらの作用を得るために、Ｍｎ含有率は０．６０質量％以上とする。
一方、Ｍｎ含有率が多過ぎると、冷間加工時の変形抵抗が大きくなり、変形に伴う割れ発生確率が高くなる。よって、Ｍｎ含有率は１．２質量％以下とする。

〔Ｃｒ含有率：０．０３質量％以上０．８質量％以下〕
Ｃｒ（クロム）は、焼入れ性を向上させる作用を有する。この作用を得るために、Ｃｒ含有率は０．０３質量％以上とする。
一方、Ｃｒ含有率が多過ぎると、短時間の加熱処理で行われる高周波焼入れ処理を施すことが難しくなる。よって、Ｃｒ含有率は０．８質量％以下とする。

〔鋼のその他の構成成分について〕
本発明で使用する鋼は、上述した必須成分（Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒ）以外は実質的にＦｅ（鉄）からなるが、不可避不純物として、Ｓ（硫黄），Ｐ（リン），Ａｌ（アルミニウム），Ｔｉ（チタン），Ｏ（酸素）等がコストの著しい上昇を招かない範囲で含有されていてもよい。
そして、上述した特定の鋼からなる素材に対して熱間加工により所定形状に粗成形を施した後、さらにフランジに対して以下に示す冷間加工による成形を施し、その後焼入れ処理及び焼戻し処理を施すことで、フランジのオーステナイト結晶粒の長軸の短軸に対する比（以下、「長軸／短軸比」と記す。）を特定する。

〔冷間加工について〕
冷間加工の種類としては、例えば、冷間鍛造や冷間ローリングが挙げられる。ここで、冷間加工の処理温度が高くなり過ぎると、転位の回復が生じて冷間加工で付与した強度が再び低下することになる。よって、冷間加工は、４００℃以下の温度で行うことが好ましい。また、歪み時効硬化を得るために、冷間加工を施した後に、さらに２００℃程度まで加熱することが好ましい。さらに、加工効率等を考慮して、フランジに加えて、ハブ輪のパイロット部に同時に冷間加工による成形を行うことが好ましい。

〔オーステナイト結晶粒の長軸／短軸比：２以上２０以下〕
フェライト／パーライト組織を有する炭素鋼に対して冷間加工を施すと、炭素鋼の結晶粒が変形して、オーステナイト結晶粒の長軸／短軸比が変化する。通常の熱間加工（例えば、熱間鍛造や熱間ローリング）を施した後に放冷した場合には、オーステナイト結晶粒の長軸／短軸比が１となるが、結晶粒が変形して上述した長軸／短軸比が大きくなるほど強度が向上する。本発明では、車輪支持用転がり軸受ユニットのフランジとして必要な強度（転がり疲れ寿命や変形抵抗）を得るために、フランジをなす鋼のオーステナイト結晶粒の長軸／短軸比を２以上とする。

一方、オーステナイト結晶粒の長軸／短軸比が大きくなり過ぎると、素材をなす鋼の伸び限界値を超えるおそれがあるとともに、冷間加工に伴う割れ発生確率が高くなる。よって、フランジをなす鋼のオーステナイト結晶粒の長軸／短軸比は２０以下とする。なお、加工率の増加とともに加工に対する変形抵抗は大きくなり、冷間加工に伴う割れ発生確率が増加するため、フランジをなす鋼のオーステナイト結晶粒の長軸／短軸比は２以上１０以下とすることが好ましい。

本発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットによれば、ハブ輪及び外輪のうち回転側となる軌道輪を、特定の鋼に対して熱間加工により所定形状に成形した後、この軌道輪の外周面に形成されるフランジに対してさらに冷間加工による成形を施し、その後焼入れ処理及び焼戻し処理を施すことで、フランジをなす鋼のオーステナイト結晶粒の長軸／短軸比を特定したことにより、フランジの塑性変形を抑制し、且つ、フランジの加工精度が向上するため、フランジの面振れを防止できる。

また、軌道輪を特定の合金鋼から形成したことにより、車輪支持用転がり軸受ユニットには、転がり疲れ寿命，曲げ疲れ強度，引っ張り降伏強度，耐摩耗性等の強度も付与できる。
さらに、軌道輪全体ではなく、特にフランジの成形を冷間加工で行っているため、フランジの切削性を向上できるとともに、車輪支持用転がり軸受ユニット全体の形状を現行形状に維持できる。
すなわち、本発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットによれば、フランジの薄肉化を実現しつつフランジの面振れを抑制でき、且つ、現行形状のユニットの代換品として使用可能な車輪支持用転がり軸受ユニットを低コストで得ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの一例を示す断面図である。
この車輪支持用転がり軸受ユニットは、図１に示すように、ハブ輪（回転側の軌道輪）１と、内輪２と、外輪３と、複数の転動体４と、から構成されている。
ハブ輪１のアウトボード側（自動車への組み付け状態で車幅方向外側の端部であり、図１では左端部を指す）には、パイロット部１１と車輪取付用フランジ１２が設けられている。この車輪取付用フランジ１２は、ハブ輪１の外周面に設けられており、その側面には、図示しない車輪やブレーキロータ（制動用回転体）を取付るためのハブボルト６が周方向に略等間隔で複数設けられている。そして、このハブボルト６によって、車輪取付用フランジ１２のアウトボード側の側面に、車輪やブレーキロータが取り付けられる。

一方、ハブ輪１のインボード側（自動車への組み付け状態で車幅方向内側の端部であり、図１では右端部を指す）には、小径段部１３が形成されている。この小径段部１３には、内輪２が嵌合しており、この内輪２の外周面とハブ輪１の軸方向の中間部外周面には、それぞれ内輪軌道面１ａ，２ａが形成されている。また、ハブ輪１のインボード側の先端は円筒状に形成されており、この円筒部を径方向外方にかしめ拡げることにより、ハブ輪１の小径段部１３に嵌合する内輪２が所定位置に固定されている。

外輪３の内周面には、ハブ輪１及び内輪２に形成された内輪軌道面１ａ，２ａに対応する外輪軌道面３ａ，３ｂが形成されている。また、ハブ輪１の車輪取付用フランジ１１から離間する側の外輪３の端部には、懸架装置取付用フランジ３１が設けられている。
そして、ハブ輪１及び内輪２に形成された内輪軌道面１ａ，２ａと、外輪３に形成された複列の外輪軌道面３ａ，３ｂとの間には、複数の転動体４が保持器５を介して転動可能に配設されている。

本実施形態では、ハブ輪１及び外輪３を、表１に示す各組成の鋼からなる素材に対して、１１００〜１２００℃の熱間鍛造（熱間加工）にて粗成形した後、ハブ輪１のアウトボード側に位置するパイロット部１１と車輪取付用フランジ１２に対して、表２に示す各温度で冷間鍛造（冷間加工）して成形を行った。そして、ハブ輪１及び外輪３の各軌道面１ａ，３ａに対して、１０００℃で３秒間保持することによる高周波焼入れを行った後、１６０〜１８０℃で２時間保持することによる焼戻しを行い、さらに最終研削仕上げを行った。なお、表２に示すＮｏ．２８では、表１に示す組成の鋼からなる素材に対して、５００℃の温間鍛造（温間加工）にて成形した後放冷し、さらに切削加工を行うことで仕上げた。

このようにして得られたハブ輪１の車輪支持用フランジ１２において、オーステナイト結晶粒の長軸／短軸比の測定と、フランジ面振れによる変形抵抗試験と、ドリル穿孔試験とを、以下に示すようにして行った。
〔オーステナイト結晶粒の長軸／短軸比の測定について〕
まず、車輪取付用フランジ１２をハブボルト６のＰＣＤ（ピッチ円直径）位置で切り出して、その断面に鏡面仕上げを施した。次に、鏡面仕上げが施された断面を３％のピクリン酸アルコール溶液で腐食させた。そして、腐食後の断面を、走査型電子顕微鏡で観察し、検査対象として５ｍｍ² の範囲に存在するオーステナイト結晶粒の長軸と短軸の平均値を測定し、その長軸／短軸比を算出した。

〔変形抵抗試験について〕
車輪支持用フランジ１２のフランジ面振れを検証するために、ハブボルト６の締結時に加わるトルクによるフランジ面の変形抵抗値を測定する変形抵抗試験を行った。具体的にはまず、車輪取付け用フランジ１２に、ハブボルト６を介してハブ輪１のみを、トルク１２０Ｎ・ｍで締結した。その後、ハブボルト６を取りはずして、ハブボルト６のボルト孔のＰＣＤ位置においてフランジ面の変形抵抗値を測定した。そして、その最大変位値と最小変位値の差を最大面振れ量とし、その逆数を変形抵抗値として定義した。この結果は、Ｎｏ．２８の変形抵抗値を１．０とした時の比として、表２に併せて示した。

〔ドリル穿孔試験について〕
車輪支持用フランジ１２の切削性を検証するために、車輪支持用フランジ１２のボルト孔を加工する際の工具の寿命を測定するドリル穿孔試験を行った。具体的には、工具として直径４ｍｍの超硬ドリルを用いて、回転数：１５００ｍｉｎ^-1、送り量：０．１ｍｍ／ｒｅｖ、穴あけ深さ：１０ｍｍ、無潤滑条件下で車輪支持用フランジ１２へのボルト孔の加工を工具に破損が生じるまで行った。そして、破損が生じるまでの時間を工具寿命として定義した。この結果は、Ｎｏ．２８の工具寿命よりも長かった場合には「○」、短かった場合には「×」として、表２に併せて示した。
次に、上述のようにして得られたハブ輪１及び外輪３と、その他の部品（通常品）とを用いて車輪支持用転がり軸受ユニットを完成させた。
そして、完成後の車輪支持用転がり軸受ユニットに対して、曲げ疲れ寿命試験と転がり疲れ寿命試験とを、それぞれ以下のようにして行った。

〔曲げ疲れ寿命試験について〕
車輪取付け用フランジ１２にハブボルト６を介して車輪を固定し、アウトボード側から車輪に対して０．９Ｇ相当の旋回荷重（図１に示すＬ１）を付与した状態で、１００時間を上限として、車輪取付用フランジ１２に疲労破壊が生じるまで車輪を回転させた。そして、疲労破壊が生じるまでの時間を曲げ疲れ寿命として定義した。この結果は、Ｎｏ．２８の曲げ疲れ寿命を１．０とした時の比として、表２に併せて示した。

〔転がり疲れ寿命試験について〕
車輪支持用転がり軸受ユニットの転がり面１ａ，２ａ，３ａ，３ｂに、４０００Ｎのラジアル荷重（図１に示すＬ２）を付与した状態で、１００時間を上限として、ハブ輪１又は外輪３に破損が生じるまで車輪支持用転がり軸受ユニットの運転を行った。そして、破損が生じるまでの時間を転がり疲れ寿命として定義した。この結果は、Ｎｏ．２８の転がり疲れ寿命よりも長かったものを「○」、短かったものを「×」として、表２に併せて示した。

表２に示すように、本発明例であるＮｏ．１〜Ｎｏ．２７では、比較例であるＮｏ．２８〜Ｎｏ．３７と比べて、十分な変形抵抗性，ドリル穿孔性，曲げ疲れ寿命，転がり疲れ寿命を全て備えていることが分かる。つまり、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２７では、ドリル穿孔性および転がり疲れ寿命がいずれもＮｏ．２８よりも良好であり、変形抵抗性及び曲げ疲れ寿命がいずれもＮｏ．２８の１．０倍以上である。

特に、車輪取付用フランジ１２に対する冷間鍛造の加工温度を４００℃以下で行ったＮｏ．１〜Ｎｏ．２６では、加工温度を４００℃超過で行ったＮｏ．２７と比べて、変形抵抗性及び曲げ疲れ寿命がいずれも優れている。
また、車輪取付用フランジ１２に対する冷間鍛造を行った後、さらに１５０℃〜２５０℃程度で加熱処理を行うことにより、変形抵抗性がＮｏ．２８の３．８倍以上となっていることが分かる。

一方、ハブ輪１を本発明の鋼種Ｓ−１で構成したが、車輪取付用フランジ１２のオーステナイト結晶粒の長軸／短軸比が本発明の範囲超過のＮｏ．２９では、同一の鋼種Ｓ−１で構成し、且つ、上述したオーステナイト結晶粒の長軸／短軸比が本発明の範囲内のＮｏ．１〜Ｎｏ．２７と比べて、曲げ疲れ寿命が短くなっていた。
さらに、ハブ輪１を、Ｃ含有率，Ｓｉ含有率，Ｍｎ含有率，Ｃｒ含有率がそれぞれ本発明の範囲未満の鋼種Ｈ−１，３，５，７で構成したＮｏ．３０，３２，３４，３６では、いずれも転がり疲れ寿命がＮｏ．２８よりも短くなっていた。

さらに、ハブ輪１を、Ｃ含有率，Ｓｉ含有率，Ｍｎ含有率，Ｃｒ含有率がそれぞれ本発明の範囲超過の鋼種Ｈ−２，４，６，８で構成したＮｏ．３１，３３，３５，３７では、いずれもドリル穿孔性がＮｏ．２８よりも不良であり、曲げ疲れ寿命がＮｏ．２８の０．１倍であった。
表２に示すＮｏ．６〜Ｎｏ．１２，Ｎｏ．２８〜Ｎｏ．２９の結果を用いて、車輪取付用フランジのオーステナイト結晶粒の長軸／短軸比と、フランジ面の変形抵抗性との関係を示す図２のグラフを作成した。

図２に示すように、車輪取付用フランジのオーステナイト結晶粒の長軸／短軸比を２以上とすることにより、フランジ面に優れた変形抵抗性が得られ、Ｎｏ．２８の１．６倍以上となっていることが分かる。
また、表２に示すＮｏ．６〜Ｎｏ．１２，Ｎｏ．２８〜Ｎｏ．２９の結果を用いて、車輪取付用フランジのオーステナイト結晶粒の長軸／短軸比と、曲げ疲れ寿命との関係を示す図３のグラフを作成した。

図３に示すように、車輪取付用フランジのオーステナイト結晶粒の長軸／短軸比を２以上とすることにより、優れた曲げ疲れ寿命が得られ、Ｎｏ．２８の２．０倍以上となっていることが分かる。
さらに、表２に示すＮｏ．１〜Ｎｏ．５，Ｎｏ．２８の結果を用いて、車輪取付用フランジに対する冷間加工温度と、フランジ面の変形抵抗性との関係を示す図４のグラフを作成した。

図４に示すように、冷間加工温度が４００℃を超えると、フランジ面の変形抵抗性が劣り、Ｎｏ．２８の１．６倍未満となっていることが分かる。
さらに、表２に示すＮｏ．１〜Ｎｏ．５，Ｎｏ．２８の結果を用いて、車輪取付用フランジに対する冷間加工温度と、曲げ疲れ寿命との関係を示す図５のグラフを作成した。
図５に示すように、冷間加工温度が４００℃を超えると、曲げ疲れ寿命が短くなり、Ｎｏ．２８の３．０倍未満となっていることが分かる。

以上の結果より、ハブ輪１を本発明の範囲内の鋼で構成し、且つ、車輪取付用フランジ１２のオーステナイト結晶粒の長軸／短軸比を２以上２０以下とすることにより、転がり疲れ寿命や曲げ疲れ寿命等の強度や、ドリル穿孔性等の切削性を十分に備えつつ、フランジ面の変形抵抗性を十分に備えることができる。よって、駆動時に必要な強度を備えつつ、制動時にジャダーの発生し難い車輪支持用転がり軸受ユニットが得られる。

本発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの一例を示す断面図である。 車輪取付用フランジのオーステナイト結晶粒の長軸／短軸比と、フランジ面の変形抵抗性との関係を示すグラフである。 車輪取付用フランジのオーステナイト結晶粒の長軸／短軸比と、曲げ疲れ寿命との関係を示すグラフである。 車輪取付用フランジに対する冷間加工温度と、フランジ面の変形抵抗性との関係を示すグラフである。 車輪取付用フランジに対する冷間加工温度と、曲げ疲れ寿命との関係を示すグラフである。 従来の車輪支持用転がり軸受ユニットの一例を示す断面図である。

符号の説明

１ ハブ輪
２ 内輪
３ 外輪
４ 玉（転動体）
５ 保持器
６ ハブボルト
１１ パイロット部
１２ 車輪取付用フランジ
３１ 懸架装置取付用フランジ

Claims (2)

1. 外周面に内輪軌道面が形成されたハブ輪と、このハブ輪の端部に外嵌され且つその外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記ハブ輪の内輪軌道面及び前記内輪の内輪軌道面に対応する複列の外輪軌道面が形成された外輪と、前記内輪軌道面及び前記外輪軌道面間に転動自在に配設された複数の転動体と、を備え、前記ハブ輪及び前記外輪のうち回転側となる軌道輪の外周面にはフランジが形成され、このフランジの側面に制動用回転体と車輪とが固定された状態で使用される車輪支持用転がり軸受ユニットにおいて、
   少なくとも前記回転側となる軌道輪は、Ｃ含有率が０．４５質量％以上０．６０質量％以下、Ｓｉ含有率が０．２０質量％以上１．５質量％以下、Ｍｎ含有率が０．６０質量％以上１．２質量％以下、Ｃｒ含有率が０．０３質量％以上０．８質量％以下の鋼からなる素材に対して熱間加工により所定形状に成形が施された後、さらに前記フランジに対して冷間加工による成形が施され、その後焼入れ処理及び焼戻し処理が施されて得られ、
   前記フランジは、オーステナイト結晶粒の長軸の短軸に対する比が２以上２０以下となっていることを特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
2. 前記冷間加工は、４００℃以下の条件で施されることを特徴とする請求項１に記載の車輪支持用転がり軸受ユニット。

Images