JP2022149890A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周方向の広範囲、特に全体にわたりファイバ角が小さくされた車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】外方部材１はリブ部１Ｒと非リブ部１Ｚとを含む。リブ部１Ｒは第１取付フランジ１Ｂが外方部材１と一体として含まれる。第１取付フランジ１Ｂは、外方部材１の周方向に関する一部において、非リブ部１Ｚに対して径方向に突起するように含まれる。リブ部１Ｒと非リブ部１Ｚとの双方において、外輪軌道面に隣接するファイバフローが転動体との接点における外輪軌道面の接線との間でなす角度としてのファイバ角が均一である。【選択図】図３

Description

本開示は、車輪用軸受装置に関するものである。

軸受装置、特に車輪用の軸受装置においては、軌道面に剥離が起こる場合がある。当該剥離は、軸受の外輪などを構成する鋼材中の非金属介在物が軌道面に露出することが一因となる。非金属介在物が軌道面に露出した部分が剥離の起点となるためである。軌道面と、その近くでの炭素鋼のファイバフローとのなす角度であるファイバ角が大きければ、非金属介在物が軌道面に露出する可能性が高くなる。そこでファイバ角が極力小さくされ、非金属介在物に起因する軌道面の剥離を抑制することが望まれる。この観点から、ファイバ角が極力小さくなるように生産工程および製品形状が設計されることが好ましい。

ここで、たとえば外輪、内輪およびハブ輪からなるいわゆる第３世代の車輪用軸受装置においては、外輪のファイバフローが最もファイバ角が大きくなる傾向がある。そこで、特開２０１３－１１６６８９号公報（特許文献１）においては、外輪（外方部材）の製造において、鍛造工程の後に冷間ローリング加工によって外輪軌道面にファイバフローを沿わせ、外輪軌道面に交差するファイバフローの角度を小さくする技術が提案されている。

特開２０１３－１１６６８９号公報

ただし車輪用軸受の外輪等の全体におけるファイバフローの流れ（ファイバフローの延びる形状）は、外輪などの外方部材の鍛造工程および製品形状によるところが大きい。このため特開２０１３－１１６６８９号公報のように冷間ローリング加工のみがなされても、ファイバ角を小さくするよう制御するには不十分である。

そもそも特開２０１３－１１６６８９号公報に開示されるいわゆる第３世代の車輪用軸受装置においては、外方部材に相手部材（車体）を組み付けるための径方向外側への突起部であるリブ部が形成される。リブ部は外方部材の周方向の一部のみ形成され、周方向についてのリブ部以外の領域は非リブ部とされる。リブ部と非リブ部とは間ではファイバ角が全く異なる。鍛造時の鋼材の流れ方が異なるためである。

本開示は上記の課題に鑑みなされたものである。その目的は、周方向の広範囲、特に全体にわたりファイバ角が小さくされた車輪用軸受装置を提供することである。

本開示に従った車輪用軸受装置は、外方部材と、内方部材と、転動体とを備えている。外方部材は内周に外輪軌道面を含み、相手部材に組み付け可能である。内方部材は外周に内輪軌道面を含み、外方部材の内周側に対向する。転動体は外輪軌道面および内輪軌道面の間に配置される。外方部材はリブ部と、リブ部以外の非リブ部とを含む。リブ部は、取付フランジが外方部材と一体として含まれる。取付フランジは、外方部材の周方向に関する一部において、非リブ部に対して径方向に突起するように含まれる。リブ部と非リブ部との双方において、外輪軌道面に隣接するファイバフローが、転動体との接点における外輪軌道面の接線との間でなす角度としてのファイバ角が均一である。

本開示によれば、周方向の広範囲、特に全体にわたりファイバ角が小さくされた車輪用軸受装置を提供できる。

実施の形態１に係る車輪用軸受装置の構成を示す概略断面図である。 図１に示す車輪用軸受装置を構成する外方部材を抜き取った概略拡大断面図である。 図２の外方部材を矢印ＩＩＩの方向から見た態様を示す概略図である。 実施の形態１の車輪用軸受装置に含まれる外方部材の製造工程の第１工程を示す概略図である。 実施の形態１の車輪用軸受装置に含まれる外方部材の製造工程の第２工程を示す概略図である。 実施の形態１の車輪用軸受装置に含まれる外方部材の製造工程の第３工程を示す概略図である。 図６の工程の変形例を示す概略図である。 中間素材のうちリブが残存されるべき領域を、図２と同様に軸方向に沿うように見た断面図である。 中間素材のうちリブが除去されるべき領域を、図２と同様に軸方向に沿うように見た断面図である。 外方部材内における、外輪軌道面に隣接するファイバフローと、外輪軌道面に露出する非金属介在物との態様の第１例を示す概略図である。 外方部材内における、外輪軌道面に隣接するファイバフローと、外輪軌道面に露出する非金属介在物との態様の第２例を示す概略図である。 鍛造により形成されたリブ部におけるファイバフローを示す断面図である。 鍛造により形成された非リブ部におけるファイバフローを示す断面図である。 実施の形態２に係る車輪用軸受装置の構成を示す概略断面図である。

以下、本実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
まず図１～図３を用いて、本実施の形態の車輪用軸受装置の構成について説明する。図１は、実施の形態１に係る車輪用軸受装置の構成を示す概略断面図である。図２は、図１に示す車輪用軸受装置を構成する外方部材を抜き取った概略拡大断面図である。図３は、図２の外方部材を矢印ＩＩＩの方向から見た態様を示す概略図である。言い換えれば、図３中のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図が図２である。

図１を参照して、本実施の形態に係る車輪用軸受装置１０は、図示されない車両の車体に組み付け可能である。以下では車輪用軸受装置１０が車体に組み付けられた状態で、車両の幅方向の外側寄りとなる側をアウター側ＯＴとし、車両の幅方向の中央寄りとなる側をインナー側ＩＮとする。すなわち図１では車輪用軸受装置１０の左側がアウター側ＯＴであり、車輪用軸受装置１０の径方向外側に図示されない車輪が取り付けられている。ここでの径方向は、概ね図１での上下方向に相当し、軸方向ＡＸを示す鎖線を中心とする仮想の円環形状の径の方向である。

車輪用軸受装置１０が車体に組みつけられた際に、車輪用軸受装置１０は軸方向ＡＸに沿って延びることができる。軸方向ＡＸは車輪用軸受装置１０が組み付けられる車輪が車体に対してハンドルで旋回されていないまっすぐの状態においては、車体の幅方向（図１の左右方向）である。軸方向ＡＸは車輪用軸受装置１０単独の幅方向（図１の左右方向）である。また図１では車輪用軸受装置１０の右側がインナー側ＩＮであり、車輪用軸受装置１０の右側が車体の中央側となる。したがって図１での右端よりさらに右側の図示されない領域に、車輪用軸受装置１０が取り付けられる車輪と対となる他の車輪が取り付けられる。

図１の車輪用軸受装置１０は、軸方向ＡＸが図示される位置を中心とする仮想の円環形状の径方向に並ぶように、外方部材１と、内方部材２と、転動体３とを主に備えている。

外方部材１は、単一の部材からなっている。外方部材１は、概ね環状の部材である。外方部材１は、内周に外輪軌道面１Ａを含んでいる。外方部材１の内周とは、径方向についての内側の環状の部分、つまり外方部材１のうち軸方向ＡＸを示す鎖線に最も近い部分である。外方部材１には、外輪軌道面１Ａが複列に形成されている。すなわち外輪軌道面１Ａは、軸方向ＡＸに沿って互いに間隔をあけて複数（図１では２列）形成されている。外輪軌道面１Ａは軸方向ＡＸを示す鎖線から径方向に一定距離だけ離れた位置に１周、円環形状を有するように形成されている。外方部材１は、図示されない車両の車体（相手部材）に組み付け可能である。これにより車輪用軸受装置１０が当該車両に組み付け可能である。

内方部材２は、概ね環状の部材である。内方部材２は、外方部材１の内周側に対向している。つまり内方部材２は、少なくとも後述の第２取付フランジ４Ｂなど一部の領域を除き、径方向について外方部材１と間隔をあけて外方部材１よりも軸方向ＡＸに近い側に配置されている。内方部材２は、２つの部材を含んでいる。すなわち内方部材２は、第１内方部材としてのハブ輪４と、第２内方部材としての内輪２Ｄとを含んでいる。ハブ輪４は、外周に内輪軌道面４Ａを含んでいる。内輪２Ｄは、外周に内輪軌道面２Ａを含んでいる。図１において内輪軌道面４Ａは内輪軌道面２Ａよりもアウター側ＯＴに配置される。内方部材２の外周とは、径方向についての外側の環状の部分、つまり内方部材２のうち軸方向ＡＸを示す鎖線から最も遠い部分である。内輪軌道面４Ａと内輪軌道面２Ａとは、軸方向ＡＸにおいて隣り合う。内輪軌道面２Ａおよび内輪軌道面４Ａは１列ずつ（合計２列）、いずれも軸方向ＡＸを示す鎖線から径方向に一定距離だけ離れた位置に１周、円環形状を有するように形成されている。

転動体３は、外輪軌道面１Ａ上ならびに、内輪軌道面２Ａおよび内輪軌道面４Ａのいずれかの上に配置されている。具体的には、複数の転動体３の各々は、外輪軌道面１Ａと、内輪軌道面２Ａおよび内輪軌道面４Ａのいずれかとの間に配置されている。別の観点から言えば、複数の転動体３の各々は、外輪軌道面１Ａ上に設けられている。同様に、複数の転動体３の各々は、内輪軌道面２Ａおよび内輪軌道面４Ａのいずれかの上に設けられている。複数の転動体３の各々は、外輪軌道面１Ａと内輪軌道面２Ａ，４Ａとの間で転動するように構成されている。複数の転動体３の各々は、保持器５により周方向に所定のピッチで配置される。これにより、円環状の外輪軌道面１Ａ上および内輪軌道面２Ａ，４Ａ上において転動自在に保持されている。複数の転動体３の各々は、外輪軌道面１Ａおよび内輪軌道面２Ａ，４Ａの周方向に沿って回転可能に構成されている。以上の構成により、外方部材１および内方部材２は、互いに相対的に回転可能となっている。

図１および図２、図３を参照して、図１の車輪用軸受装置１０は、いわゆる第３世代の車輪用軸受装置である。すなわち図１～図３の車輪用軸受装置１０の外方部材１は、リブ部１Ｒと、非リブ部１Ｚとを含んでいる。リブ部１Ｒは、周方向について第１取付フランジ１Ｂ（取付フランジ）が形成されている領域である。第１取付フランジ１Ｂは、外方部材１の周方向、すなわち図３にて鎖線で示す円形の周方向に関する一部に形成されている。第１取付フランジ１Ｂは、非リブ部１Ｚに対して径方向のたとえば外側に突起するように延びている。つまりリブ部１Ｒは、それ以外の非リブ部１Ｚに比べて、最外部が径方向の外側まで延びた領域である。リブ部１Ｒにおいては、第１取付フランジ１Ｂが外方部材１と一体として含まれている。非リブ部１Ｚはリブ部１Ｒ以外の領域であり、外方部材１の（径方向の）最外部にリブ部１Ｒが形成されない領域である。以上のように、周方向について第１取付フランジ１Ｂが形成される領域の全体（第１取付フランジ１Ｂが形成される領域よりも径方向内側の領域を含む）をリブ部１Ｒと称している。また周方向についてリブ部１Ｒ以外の第１取付フランジ１Ｂが形成されない領域の、径方向内側の領域を含む全体を非リブ部１Ｚと称している。

リブ部１Ｒは、外方部材１の周方向について間隔をあけて１つ以上（図３では４つ）形成されている。このため複数すなわち４つのリブ部１Ｒは、周方向について互いに間隔をあけて形成されている。ただし４つのリブ部１Ｒは、周方向について必ずしも等間隔ずつ離れるように形成されなくてもよい。周方向について隣り合う１対のリブ部１Ｒの間の領域は非リブ部１Ｚである。図３においては上側２つのリブ部１Ｒの周方向中央同士の間隔、および下側２つのリブ部１Ｒの周方向中央同士の間隔（第１間隔）はほぼ等しい。左上のリブ部１Ｒと左下のリブ部１Ｒとの周方向中央同士の間隔、および右上のリブ部１Ｒと右下のリブ部１Ｒとの周方向中央同士の間隔（第２間隔）はほぼ等しい。しかし第１間隔と第２間隔とは等しくなく、第２間隔の方が第１間隔よりも大きい。このような構成であってもよい。ただし第１間隔と第２間隔とが互いに等しく、たとえば４つのリブ部１Ｒが周方向に位相９０°ずつ間隔をあけて形成されてもよい。またリブ部１Ｒの数は４つに限らず任意である。たとえばリブ部１Ｒの数は６つであっても、８つであってもよい。

リブ部１Ｒは、外方部材１をたとえば車体（相手部材）に取り付け可能とするために設けられた、外方部材１の径方向外側への突起部である。このため外方部材１は回転せず固定される。リブ部１Ｒには、図示されないナックルに締結されるネジ部１Ｃが形成されている。

外方部材１は炭素鋼などの鋼材により形成される。このため外方部材１は、材料組織にファイバフローが複数形成されている。複数のファイバフローの一部は外輪軌道面１Ａを通るように形成されている。つまり複数のファイバフローの一部は外輪軌道面１Ａに交差している。後述する通り、図１、図２が示す軸方向ＡＸを通る断面図にて、リブ部１Ｒと非リブ部１Ｚの双方において、外輪軌道面１Ａに隣接するファイバフローが、転動体３との接点における外輪軌道面１Ａの接線との間でなす角度としてのファイバ角が均一である。特に、たとえばリブ部１Ｒと非リブ部１Ｚとの双方における外方部材１の全周において、外輪軌道面１Ａに隣接するファイバフローの外輪軌道面１Ａに交差する点での接線と、その点での外輪軌道面１Ａの接線との間でなす角度が均一であることが好ましい。

再度図１を参照して、いわゆる第３世代である車輪用軸受装置１０の内方部材２は、第２取付フランジ４Ｂを一体として含んでいる。つまり内方部材２を構成するハブ輪４には第２取付フランジ４Ｂが形成されている。第２取付フランジ４Ｂは、ハブ輪４（内方部材２）を図示されない車輪に取り付け可能とするために設けられた、ハブ輪４の径方向外側への突起部である。このため内方部材２は回転可能とされる。ハブ輪４は、第２取付フランジ４Ｂを一体として有している。ただし図示されないが、内方部材２を構成する内輪２Ｄに第２取付フランジ４Ｂが一体に形成されてもよい。第２取付フランジ４Ｂは、ハブ輪４（または内輪２Ｄ）の外周の複数箇所に形成されることが好ましい。第２取付フランジ４Ｂは、たとえば外方部材１の周方向に位相９０°ずつ間隔をあけて４つ形成されていることが好ましい。ただし第２取付フランジ４Ｂの形成される数はこれに限らず任意である。第２取付フランジ４Ｂには貫通孔４Ｃが形成されている。貫通孔４Ｃを貫通するように、車輪を取り付けるためのハブボルト８が配置可能となっている。ハブボルト８は図示されない車輪のたとえばホイールと、軸方向ＡＸから見たときに重なるように配置されている。これによりハブボルト８は当該ホイールに固定されている。

内方部材２の特にハブ輪４の軸方向ＡＸを示す鎖線周りには軸貫通孔４Ｇが形成されている。たとえば車輪用軸受装置１０が駆動輪に取り付けられる場合には、軸貫通孔４Ｇを貫通するように車軸が配置され、車軸に連結される等速自在継手が設けられる。等速自在継手は、図示されないエンジンまたはディファレンシャルギアに接続される。これによりエンジンの動力などが車輪用軸受装置１０から車輪に伝えられる。ただし車輪用軸受装置１０が従動輪に取り付けられる場合には、ハブ輪４に軸貫通孔４Ｇが形成されてもよいが、形成されなくてもよい。従動輪用のハブ輪４に軸貫通孔４Ｇを形成すれば、ハブ輪４を含む車輪用軸受装置１０を軽量化できる。

外方部材１と内方部材２との間の空間は、シール部７で密封されている。シール部７は、外方部材１の軸方向ＡＸの左端部および右端部の双方に配置されている。シール部７で密封された空間が軸受内部空間を構成する。シール部７は、たとえば外方部材１の内面１Ｍ，１Ｎに装着される。

図２を再度参照して、外方部材１は図１のように設置されたときの軸方向ＡＸを通る断面において、以下に述べる形状および寸法の特徴を有することが好ましい。なおここで述べる各部分は、周方向について１周、円環形状となるように形成されている。ただしリブ部１Ｒは例外的に、周方向の一部の領域のみに配置される。外方部材１は、リブ部１Ｒ、非リブ部１Ｚともに、径方向の外側において径方向に延びる部分の付根部（径方向の最も内側）に、湾曲部１Ｆ，１Ｇを有している。特に外方部材１が径方向に沿って延びる部分（リブ部１Ｒを含む）のアウター側ＯＴに湾曲部１Ｆが、インナー側ＩＮに湾曲部１Ｇが、形成されている。湾曲部１Ｆ，１Ｇは曲面（球面の一部）の形状を有する凹部である。湾曲部１Ｆは径方向内側に向けてややインナー側ＩＮによるように、図１において傾斜した断面形状を有していてもよい。湾曲部１Ｇは径方向内側に向けてややアウター側ＯＴによるように、図２において傾斜した断面形状を有していてもよい。

湾曲部１Ｇのインナー側ＩＮには、湾曲部１Ｇに連なるように、外面１Ｈが形成されている。湾曲部１Ｆのアウター側ＯＴには、湾曲部１Ｆに連なるように、外面１Ｉが形成されている。外面１Ｉのアウター側ＯＴには、屈曲部１２を介して、外面１Ｉに連なるように傾斜面１Ｊが形成されている。屈曲部１２は図２の断面にて折れ曲がった点状の境界にすぎないため、傾斜面１Ｊは外面１Ｉに連なるように隣接している。傾斜面１Ｊのアウター側ＯＴには、屈曲部１２を介して外面１Ｋが形成されている。外面１Ｋは外面１Ｈよりも径方向内側に配置される。

外方部材１のインナー側ＩＮの端部には内面１Ｍが、アウター側ＯＴの端部には内面１Ｎが形成されている。これらは外面よりも径方向内側に配置される。径方向内側は、インナー側ＩＮからアウター側ＯＴへ、内面１Ｍ、湾曲部１Ｌ、カウンタボアＣＢ、外輪軌道面１Ａ、内面１Ｓ、外輪軌道面１Ａ、カウンタボアＣＢ，湾曲部１Ｑ、内面１Ｎの順に並んでいる。カウンタボアＣＢは、外方部材１の内周を形成する面が部分的に径方向の内側に突起する部分である。内面１Ｓは内面１Ｍ，１Ｎよりも径方向内側に配置される。

外面１Ｈ，１Ｉ，１Ｋおよび内面１Ｍ，１Ｎ，１Ｓは、軸方向ＡＸに沿って円筒形状に延びている。傾斜面１Ｊは軸方向ＡＸに対して傾斜するように円錐の側面形状として延びている。

外方部材１のリブ部１Ｒは、図１のように軸方向ＡＸについて、中央よりもややインナー側ＩＮに寄るように固定可能な形状とされてもよい。ただし図１とは逆に、リブ部１Ｒは軸方向ＡＸについて中央よりもややアウター側ＯＴに寄るように車体に固定されてもよい。またリブ部１Ｒは、径方向の最外周が、アウター側ＯＴの端部において曲面状であり、インナー側ＩＮの端部においてほぼ直角に交わる平面状であってもよい。さらに、外方部材１のリブ部１Ｒは、軸方向ＡＸに延びる寸法が、外方部材１全体の軸方向ＡＸについての寸法（左端部と右端部との距離）の１／５以上であることが好ましい。そのなかでもリブ部１Ｒの軸方向ＡＸ寸法は、外方部材１全体の軸方向ＡＸ寸法のたとえば２５％以上であることが好ましく、３０％以上であってもよい。ただしリブ部１Ｒの軸方向ＡＸの寸法Ｔ１と、非リブ部１Ｚの軸方向ＡＸの寸法Ｔ２とは同じでもよいが異なってもよい。またリブ部１Ｒの第１取付フランジ１Ｂの付根部である湾曲部１Ｆの曲面を球面としたときの半径Ｒ１は、非リブ部１Ｚの最外部に近い付根部である湾曲部１Ｆの曲面を球面としたときの半径Ｒ２に対して、同じでもよいが異なってもよい。

以上のように図２に示す外方部材１の形状および寸法の特徴について説明したが、本実施の形態に適用可能な外方部材１の形状および寸法はこれに限られない。

次に、図４～図９を用いて、本実施の形態の車輪用軸受装置の製造方法について説明する。

図４は、実施の形態１の車輪用軸受装置に含まれる外方部材の製造工程の第１工程を示す概略図である。図４を参照して、外方部材１は、以下のように製造される。たとえば炭素鋼からなる円柱形状のバー材２０が準備される。バー材２０の内部には、たとえばその延在方向に均一に、ファイバフローＦＦが多数通っている。

図５は、実施の形態１の車輪用軸受装置に含まれる外方部材の製造工程の第２工程を示す概略図である。図５を参照して、図４のバー材２０が加熱されながら、たとえば上下方向に縮むように圧縮加工される。その後に当該バー材２０が鍛造加工される。これにより中間素材１１が形成される。中間素材１１は外方部材１の完成品の外形に比較的近い形状を有している。中間素材１１は周方向の全周に、最終的に第１取付フランジ１Ｂとなるべき領域としてのリブ１１Ｂが形成されている。また図示されないが、図中最も内側の円形よりも内側の空洞部分には、打ち抜き部とされる円板部が形成されてもよい。

図６は、実施の形態１の車輪用軸受装置に含まれる外方部材の製造工程の第３工程を示す概略図である。図６を参照して、リブ部１Ｒとなるべき領域のリブ１１Ｂを残して、それ以外の非リブ部１Ｚとなるべき領域のリブ１１Ｂが、打ち抜き加工により除去される。打ち抜き部とされる円板部が形成される場合はこの部分も打ち抜かれ、除去されることによりたとえば図２の内面１Ｓ（または内面１Ｓを形成するためのニアネットシェイプ）が露出される。これにより点線で示す余分なリブ１１Ｂが除去され、必要な領域のみにリブ１１Ｂが残存する。このリブ１１Ｂが残存したものが第１取付フランジ１Ｂである。なお打ち抜きにより除去される余分なリブ１１Ｂは、部分的に欠けを生じても問題ない。

その後、旋削加工により、さらに余分な領域が除去されてもよい。その他の工程については一般公知の方法により形成される。以上により、図１～図３に示す形状の外方部材１が形成される。

図７は、図６の工程の変形例を示す概略図である。たとえば図６においては、鍛造による中間素材１１の成型時に、残存されるべきリブ１１Ｂの中心Ｏに対する径が、除去されるべきリブ１１Ｂの中心Ｏに対する径と（ほぼ）同一とされる。このように中間素材１１が成型されることが好ましい。しかし図７を参照して、鍛造による中間素材１１の成型時に、残存されるべきリブ１１Ｂの中心Ｏに対する半径Ｒ３が、除去されるべきリブ１１Ｂの中心Ｏに対する半径Ｒ４と異なるようにされてもよい。具体的には、半径Ｒ４が半径Ｒ３よりも小さくされてもよい。

図８は、中間素材のうちリブが残存されるべき領域を、図２と同様に軸方向に沿うように見た断面図である。図９は、中間素材のうちリブが除去されるべき領域を、図２と同様に軸方向に沿うように見た断面図である。図８および図９を参照して、鍛造により成型される中間素材１１は、残存されるべきリブ１１Ｂの厚みＴ３と、除去されるべきリブ１１Ｂの厚みＴ４とが（ほぼ）同一とされることが好ましい。しかし厚みＴ３と厚みＴ４とは異なるようにされてもよい。具体的には、厚みＴ４が厚みＴ３より薄くされてもよい。これにより、完成品の外方部材１は、非リブ部１Ｚの径方向の最外部での厚みＴ２（図２参照）が、リブ部１Ｒの第１取付フランジ１Ｂの径方向の最外部での厚みＴ１（図２参照）よりも薄くなってもよい。

また中間素材１１は、残存されるべきリブ１１Ｂの付根部の曲面を球面の一部としたときの半径Ｒ５と、除去されるべきリブ１１Ｂの付根部の曲面の半径Ｒ６とが（ほぼ）同一とされることが好ましい。しかし半径Ｒ５と半径Ｒ６とは異なるようにされてもよい。具体的には、半径Ｒ６が半径Ｒ５よりも小さくてもよい。これにより、完成品の外方部材１は、非リブ部１Ｚの最外部に近い付根部の半径Ｒ２が、リブ部１Ｒの第１取付フランジ１Ｂの付根部の半径Ｒ１よりも小さくなってもよい。

次に図１０～図１３を参照しながら、本実施の形態の作用効果について説明する。
図１０は、外方部材内における、外輪軌道面に隣接するファイバフローと、外輪軌道面に露出する非金属介在物との態様の第１例を示す概略図である。図１１は、外方部材内における、外輪軌道面に隣接するファイバフローと、外輪軌道面に露出する非金属介在物との態様の第２例を示す概略図である。図１０および図１１を参照して、鋼材中の非金属介在物４１は、鍛造工程時にファイバフローＦＦの延びる方向に沿って引き延ばされる。図１０においては、ファイバフローＦＦが外輪軌道面１Ａに交差する点におけるファイバフローＦＦの外輪軌道面１Ａの接線（図１０の左右方向）とのなす角度であるファイバ角が９０°である。一方、図１１においては、上記のように定義されるファイバ角が１０°である。深さＷ１は深さＷ２より大きい。図１０のようにファイバ角が大きい方が、図１１のようにファイバ角が小さい場合よりも、非金属介在物４１が外輪軌道面１Ａ上に露出し、この部分を起点とする剥離が生じやすくなる。このためファイバ角がなるべく小さくなるように外方部材１が加工されることが好ましい。

より正確には、特に完成品におけるファイバ角は以下のように定義される。転動体３と外輪軌道面１Ａとの接点における外輪軌道面１Ａの接線をＬ１とする。当該接点と転動体３の中心とを結ぶ直線と、外輪軌道面１Ａに隣接する（最も近い）ファイバフローＦＦとの交点におけるファイバフローＦＦの接線をＬ２とする。接線Ｌ１と接線Ｌ２とのなす角度がファイバ角である。中間素材１１のファイバ角は、転動体３と外輪軌道面１Ａとの接点となるべき位置に隣接する位置での接線をＬ１と仮定し、そこに隣接するファイバフローとのなす角度で近似される。

ここで、第３世代の車輪用軸受装置のように第１取付フランジ１Ｂが形成される外方部材１は、リブ部１Ｒと非リブ部１Ｚとを有する。図１２は、鍛造により形成されたリブ部におけるファイバフローを示す断面図である。図１３は、鍛造により形成された非リブ部におけるファイバフローを示す断面図である。たとえば図４のように、全体において延在方向に沿ってファイバフローＦＦが均一に通るバー材２０を鍛造してリブ部と非リブ部との双方が形成される場合を考える。この場合、図１２および図１３を参照して、図１２のようにリブ１１Ｂが残存しリブ部１Ｒとなるべき領域におけるファイバフローＦＦと、図１３のように非リブ部１Ｚとなるべき領域におけるファイバフローＦＦとの形状（通り方）がまったく異なる。この差は、リブ部と非リブ部との最外部の形状の差により、両者間で鍛造時における材料の流れ方が異なるためである。

図１２および図１３においては外輪軌道面１Ａに近い形状を有する外表面１１Ａが形成されている。外表面１１Ａは最終的に外輪軌道面１Ａとなる、外輪軌道面１Ａのニアネットシェイプである。図１３の非リブ部での外表面１１Ａに隣接するファイバフローＦＦは、図１２のリブ部での外表面１１Ａに隣接するファイバフローＦＦに比べて、外表面１１Ａの接線とのなす角度（ファイバ角）が大きい。リブ部の位置、外輪軌道面１Ａの位置などによって、ファイバ角は上記のような大小関係となることがある。

以上のように、鍛造工程によりリブ部と非リブ部とが形成された中間素材１１においては、リブ部と非リブ部との間でファイバ角が大きく異なる。したがって当該中間素材１１から形成された外方部材１は、外輪軌道面１Ａのファイバ角が、周方向についての異なる領域間で大きく異なり、均一とならない。このため特に非リブ部においてファイバ角を小さくすることは困難である。

さらに、第３世代の車輪用軸受装置１０の外方部材１は、ファイバ角が、鍛造工程時に投入するバー材２０（図４参照）の寸法、打ち抜き加工がされる位置に応じて変化する。このことからも、鍛造工程時に形成される中間素材のファイバ角を制御することは困難である。たとえば円柱形状であるバー材２０の底面の直径を変更すれば、形成される外方部材１のファイバ角に影響する。しかし材料メーカーおよび材質によって、購入できるバー材２０の底面の直径は変わるため当該直径の値には制約がある。また打ち抜き加工がされる位置は、打ち抜き加工時の材料の流れを考慮して、材料が欠ける不具合が起こるリスクが小さくなるように設定する必要がある。このため打ち抜き加工がされる位置も自由に制御することはできず制約がある。これらの制約があるため、ファイバ角を制御することは困難である。

以上の観点から、本実施の形態において形成される車輪用軸受装置１０は、外方部材１と、内方部材２と、転動体３とを備えている。外方部材１は内周に外輪軌道面１Ａを含み、相手部材に組み付け可能である。内方部材２は外周に内輪軌道面２Ａ，４Ａを含み、外方部材１の内周側に対向する。転動体３は外輪軌道面１Ａおよび内輪軌道面２Ａ，４Ａの間に配置される。外方部材１は、第１取付フランジ１Ｂが外方部材１と一体として含まれるリブ部１Ｒと、リブ部１Ｒ以外の非リブ部１Ｚとを含む。第１取付フランジ１Ｂは、外方部材１の周方向に関する一部において、非リブ部１Ｚに対して径方向に突起するように含まれる。リブ部１Ｒと非リブ部１Ｚとの双方において、外輪軌道面１Ａに隣接するファイバフローＦＦが、転動体３との接点における外輪軌道面１Ａの接線との間でなす角度としてのファイバ角が均一である。

図５～図６の工程に示すように、中間素材１１を鍛造する際には周方向の全周においてリブ１１Ｂを形成し、これを一部の領域のみ残存させてリブ部１Ｒを形成し、他の領域についてはリブ１１Ｂが除去された非リブ部１Ｚとする。ここで、バー材２０（図４参照）の状態でのファイバフローＦＦは全体において延在方向に沿って均一に通っている。このためこれにより、リブ部１Ｒと非リブ部１Ｚの双方にて、図１２のようにファイバフローＦＦが形成される。非リブ部１Ｚとなるべき領域にも鍛造工程においてはリブ１１Ｂが形成されるために、リブ部１Ｒとなるべき領域と同様に材料が流れ、全周での材料の流れ方を均一にできるためである。このため非リブ部１Ｚであっても、図１２のリブ部１Ｒと同様に、図１３に比べて外表面１１Ａにおけるファイバ角を小さくすることができる。したがって外方部材１は周方向の全周において均一に、ファイバ角の小さい領域を形成できる。その結果、比較的周方向の領域間のファイバ角のばらつきが小さくなるように形成できる。

バー材２０のファイバフローＦＦが均一に流れていれば、バー材２０の鍛造により、ファイバフローＦＦは材料の流れに合わせるように変形する。このためバー材２０のファイバフローＦＦが均一であれば、鍛造工程において全周に均一にリブ１１Ｂが形成されることで、全周にわたって均一にファイバフローＦＦが変形する。このため後工程にてニアネットシェイプの外表面１１Ａ（図１２参照）が旋削加工されたとしても、リブ部１Ｒと非リブ部１Ｚとの双方において旋削後の完成品の外輪軌道面１Ａに交差するファイバフローＦＦの流れは同様（均一）となる。したがって上記製法により、リブ部１Ｒと非リブ部１Ｚとの双方において、リブ部１Ｒと同等にファイバ角の小さいファイバフローＦＦの流れを形成できる。これにより、周方向の広範囲にわたり、外輪軌道面１Ａの剥離を抑制する効果が高められる。

ここで、リブ部１Ｒと非リブ部１Ｚとの双方においてファイバ角が「均一」とは、以下のように定義される。図２の上側に示すリブ部１Ｒと非リブ部１Ｚとのそれぞれの外輪軌道面１Ａ上の１点に隣接するファイバフローＦＦのファイバ角が上記のように測定される。このときたとえば図２での測定点Ｐ１および測定点Ｐ２のように、断面図における各外輪軌道面１Ａのほぼ同じ位置（転動体３との接点）を測定点として測定される。リブ部１Ｒと非リブ部１Ｚとのそれぞれについて測定される点数は１点以上の任意であるが、リブ部１Ｒと非リブ部１Ｚとのそれぞれについて同数ずつ測定される。リブ部１Ｒと非リブ部１Ｚとを併せた複数のファイバ角の測定値（ファイバ角）のうち最大値と最小値との差（ばらつき）が１０°以下であることを、リブ部１Ｒと非リブ部１Ｚとの間でファイバ角が均一であると定義する。

なおリブ部１Ｒでのファイバ角（の測定値）と、非リブ部１Ｚでのファイバ角（の測定値）はいずれも１５°以下であることが好ましい。すなわち上記のようにリブ部１Ｒと非リブ部１Ｚとのそれぞれについて同数点ずつ測定されたファイバ角は、いずれも１５°以下（測定値のうち最大のものでも１５°以下）であることが好ましい。このようにすれば、リブ部１Ｒ、非リブ部１Ｚにかかわらずファイバ角を均一に小さくすることができる。このため外方部材１の周方向の広範囲（リブ部１Ｒと非リブ部１Ｚとを含む）にわたり、外輪軌道面１Ａの剥離を抑制する効果が高められる。

上記車輪用軸受装置１０は以下の構成を有してもよい。上記外方部材１には、軸方向ＡＸに沿って複列の外輪軌道面１Ａが含まれる。複列の外輪軌道面１Ａのそれぞれの、リブ部１Ｒおよび非リブ部１Ｚに対して個別に、上記と同様の定義および測定方法の下で、ファイバ角（の測定値）が求められる。この結果として得られる、複列を併せた外輪軌道面１Ａにおいて、リブ部１Ｒと非リブ部１Ｚとを併せたファイバ角のばらつきは１０°以下である。複列の外輪軌道面１Ａにおいて、リブ部１Ｒでのファイバ角（の測定値）と、非リブ部１Ｚでのファイバ角（の測定値）はいずれも１５°以下であることが好ましい。つまりたとえば２列の外輪軌道面１Ａを有する場合、当該２列のそれぞれについて測定されるため、１列の場合に比べて測定点の数が２倍になる。

このようにすれば、複列の外輪軌道面１Ａのそれぞれについて同様に、ファイバ角を均一にし、外輪軌道面１Ａの剥離を抑制する効果が高められる。このため外方部材１の全体にわたり、外輪軌道面１Ａの剥離を抑制する効果が高められる。

上記車輪用軸受装置１０は、特に外方部材の全周において前記ファイバ角が均一であることが好ましい。より具体的には、たとえば外方部材１の全周に渡って、リブ部１Ｒと同等にファイバ角の小さいファイバフローＦＦの流れを形成できる。これにより、リブ部１Ｒであるか非リブ部１Ｚであるかにかかわらず、周方向の全体にわたり、外輪軌道面１Ａの剥離を抑制する効果が高められる。

ここで、外方部材１の「全周において」とは、図２のリブ部１Ｒと非リブ部１Ｚとのそれぞれを１点以上ずつ含むように、周方向に間隔をあけて合計１０点以上ずつについて測定することを意味する。「全周において」の定義においてはリブ部１Ｒでの測定点数と非リブ部１Ｚでの測定点数とは同数でなくてもよい。周方向に隣り合う２つの測定点間の角度（位相）はすべて等しくなくてもよい。ただし周方向の広範囲をまんべんなく測定する観点から、周方向に隣り合う２つの測定点間の角度（位相）は４５°以下とする。以上は転動体３の数が１０個を超える場合についてである。転動体３の数が１０個以下であれば、すべての転動体３の外輪軌道面１Ａとの接点を用いて１点ずつ測定される。上記と同様に各測定点でのファイバ角の測定値が求められ、それらのうち最大値と最小値との差（ばらつき）が１０°以下であることを、ファイバ角が全周において均一であると定義する。

なお複列の外輪軌道面１Ａのそれぞれの全周において、（リブ部１Ｒと非リブ部１Ｚとにかかわらず）上記のようにファイバ角が「均一」、すなわちばらつき（最大値と最小値との差）が１０°以下であり、いずれのファイバ角も１５°以下であることがより好ましい。

ファイバ角は、図１０および図１１のように外輪軌道面１Ａの断面をエッチングすることによりファイバフローＦＦを現出させた後に、たとえば画像処理により実測される。

以上の、１０°以下が好ましいとされる「ばらつき」は、８°以下であることがより好ましく、その中でも７°以下であることが好ましい。さらに当該ばらつきは、５°以下であることがいっそう好ましい。またファイバ角の測定値は１５°以下のなかでも、１０°以下であることがより好ましく、その中でも７°以下であることが好ましい。さらに当該ファイバ角は５°以下であることがより好ましい。

本実施の形態におけるいわゆる第３世代の車輪用軸受装置１０は、外方部材１の外周にリブ部１Ｒが一体形成され、かつハブ輪４の外周に内輪軌道面４Ａが直接形成されている。第３世代の車輪用軸受装置１０は、相手部材と取り付けるための部材が外輪および内輪と一体化されることにより、車輪用軸受装置１０の構成の簡略化およびコスト低減が可能となる。

（実施の形態２）
図１４は、実施の形態２に係る車輪用軸受装置の構成を示す概略断面図である。図１４を参照して、本実施の形態に係る車輪用軸受装置１０は、大筋で実施の形態１の車輪用軸受装置１０と同様の構成を有する。このため図１４において実施の形態１と同一の構成要素には実施の形態１と同一の符号を付し、機能等の特徴が同様である限りその説明を繰り返さない。特に記さない限り、実施の形態１に記載した事項は実施の形態２についても同様に成立する。

図１４の車輪用軸受装置１０は、いわゆる第２世代の車輪用軸受装置である。すなわち車輪用軸受装置１０を構成する車輪用軸受は、外方部材１と、内方部材としての内輪２Ｄと、転動体３とを備えている。内輪２Ｄは軸方向ＡＸにおいて隣り合うように複列（２列）形成されており、それぞれの内輪２Ｄに１列ずつ、内輪軌道面２Ａが形成されている。ハブ輪４は内方部材とは別の部材として配置されており、ハブ輪４には内輪軌道面は形成されていない。ただし外方部材１は実施の形態１と同様に、たとえば車体に取り付け可能にするための第１取付フランジ１Ｂを一体として含んでおり、ここにネジ部１Ｃが形成されている。外方部材１の形状や寸法の特徴は実施の形態１と同様であってもよいし、異なっていてもよい。

なお本実施の形態の第２世代としての外方部材１は、第１取付フランジ１Ｂとして、車体取付フランジを有する構成であってもよいが、車輪取付フランジを有する構成であってもよい。この場合、外方部材が回転可能であり、内輪が固定輪として用いられる。

本実施の形態のように第２世代の車輪用軸受装置１０は、外方部材１の外周に第１取付フランジが一体形成されている。このような第２世代の車輪用軸受装置１０の外方部材１も、実施の形態１の外方部材１と同様の特徴を有する構成とすることにより、実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。

以上に述べた各実施の形態（に含まれる各例）に記載した特徴を、技術的に矛盾のない範囲で適宜組み合わせるように適用してもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 外方部材、１Ａ 外輪軌道面、１Ｂ 第１取付フランジ、１Ｃ ネジ部、１Ｄ 外輪、１Ｆ，１Ｇ，１Ｌ，１Ｑ 湾曲部、１Ｈ，１Ｉ，１Ｋ 外面、１Ｊ 傾斜面、１Ｍ，１Ｎ，１Ｓ 内面、１Ｚ 非リブ部、２ 内方部材、２Ａ，４Ａ 内輪軌道面、２Ｄ 内輪、３ 転動体、４ ハブ輪、４Ｂ 第２取付フランジ、４Ｃ 貫通孔、４Ｇ 軸貫通孔、５ 保持器、７ シール部、８ ハブボルト、１０ 車輪用軸受装置、１１ 中間素材、１１Ａ 外表面、１１Ｂ リブ、１２ 屈曲部、２０ バー材、４１ 非金属介在物、ＣＢ カウンタボア、ＦＦ ファイバフロー、ＩＮ インナー側、ＯＴ アウター側。

Claims (4)

1. 内周に外輪軌道面を含み、相手部材に組み付け可能な外方部材と、
   外周に内輪軌道面を含み、前記外方部材の内周側に対向する内方部材と、
   前記外輪軌道面および前記内輪軌道面の間に配置される転動体とを備え、
   前記外方部材は、取付フランジが前記外方部材と一体として含まれるリブ部と、前記リブ部以外の非リブ部とを含み、
   前記取付フランジは、前記外方部材の周方向に関する一部において、前記非リブ部に対して径方向に突起するように含まれ、
   前記リブ部と前記非リブ部との双方において、前記外輪軌道面に隣接するファイバフローが、前記転動体との接点における前記外輪軌道面の接線との間でなす角度としてのファイバ角が均一である、車輪用軸受装置。
2. 前記リブ部と前記非リブ部とを併せた前記ファイバ角のばらつきは１０°以下であり、
   前記リブ部での前記ファイバ角と、前記非リブ部での前記ファイバ角はいずれも１５°以下である、請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記外方部材には、前記軸方向に沿って複列の前記外輪軌道面が含まれ、
   前記複列の外輪軌道面において、前記リブ部と前記非リブ部とを併せた前記ファイバ角のばらつきは１０°以下であり、
   前記複列の外輪軌道面において、前記リブ部での前記ファイバ角と、前記非リブ部での前記ファイバ角はいずれも１５°以下である、請求項２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記外方部材の全周において前記ファイバ角が均一である、請求項１～３のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。

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