JP5105723B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Description

この発明は、乗用車用や貨物車用等の高強度化を図った車輪用軸受装置に関する。

車輪用軸受装置において、ハブの車輪取付用フランジには、ハブボルトを圧入状態に取付けるボルト孔が設けられており、ホイールおよび制動部品が、前記車輪取付用フランジに重ねて前記ハブボルトとナットとの締め付けにより取付られる。
車輪取付用フランジのボルト孔の周囲の座面は、ボルト頭の密着性を良くするため、つまり締結時の軸力の安定のために、座繰りや旋削加工が施されているものが殆どである。

しかし、軸受の軽量化のために、小型化してくると、旋削加工部周囲や座繰りの隅Ｒ部が高応力となり、繰り返し疲労により亀裂が入るなどして耐久性が低下することがある。すなわち、車輪取付用フランジには、車両の急旋回により大きな振幅の撓みが生じて応力が大きくなり、このような大きな応力が、ハブボルト孔座面の旋削部分の周囲や座繰りの隅Ｒ部に繰り返し作用する。また、上記繰り返し応力により、座面とボルト頭との接触面に摩耗が生じ、軸力の低下を招く。そのため、ハブボルト孔の座面周辺の強化、および摩耗対策を施すことを試みた。

従来、ハブボルト孔の座面周辺の強化を図る適切な提案例はないが、同様に高い繰り返し応力が発生する車輪取付用フランジの根元部の疲労強度の強化対策としては、上記フランジの根元部などに、高周波熱処理を施す方法（例えば特許文献１）や、ショットピーニングを行う方法がある（例えば特許文献２）。また、疲労強度を上げるために、部品全体を調質し、硬度を高める方法も提案されている（例えば特許文献３）。

図１４は、従来の第３世代型の車輪用軸受装置におけるハブの一般的な製造方法の例を示す。同図（Ａ）に示すバー材Ｗ０を所定寸法に切断して、１個のハブの素材となるビレットＷ１を得る（同図（Ｂ））。ビレットＷ１は、熱間鍛造の工程として、複数の工程（鍛造１パス、鍛造２パス、鍛造３パス）を経て、次第にハブの形状に近づけ、最終鍛造工程でハブのおおまかな形状となる鍛造仕上がり品Ｗ４を得る（同図（Ｃ）〜（Ｅ））。

鍛造仕上がり品Ｗ４は、スケール落としのためのショットブラストを行い、必要に応じて焼準または調質を行い（同図（Ｆ））、その後、旋削（同図（Ｇ））、および軌道面等の高周波熱処理（同図（Ｈ））を行う。必要なものは、フランジ面等の二次旋削を行う（同図（Ｉ））。この後、研削を行ってハブ１４を仕上げ、車輪用軸受装置として組み立てる。
特開２００４−１８２１２７号公報 特開２００５−１４５３１３号公報 特開２００５−００３０６１号公報

従来の疲労強度向上のための高周波熱処理や、ショットピーニング、またはハブ全体の調質等による硬化を行うと、ハブボルトのセレーションが食い込むボルト孔内面までが硬化されることになり、ハブボルトのセレーションの食い込みができなくなったり、食い込みが浅くなることがある。そのため、ホイール固定時の締め付けスリップトルクが低下するという問題が生じる。

また、高周波熱処理では、座面の隅Ｒ部が小さいと、局部的に高温になり過ぎて溶け落ちるなどの問題が生じ、処理が行えない場合がある。さらに、高周波熱処理やショットピーニングなどでは、工程が増えたり、熱ひずみ等によってフランジの振れ精度劣化を生じることがある。
図１４に示した従来方法では、ハブ１４の全体の疲れ強さの向上のために、焼準または調質を行うが、これら焼準または調質の工程の増加のために、生産に手間が掛かるうえ、鍛造が完了して冷却された後に再度の加熱を行うことになるため、消費エネルギも多くなる。

一方、近年、燃費の向上、環境への負荷の低減のために、車輪用軸受装置においても、小型、軽量化が強く望まれており、応力緩和のために、ボルト座面の隅Ｒを拡大する方法をとることが難しくなっている。つまり、疲れ強さを向上し、寿命を維持しながら、小型、軽量化を図ることが必要となる。

この発明の目的は、車両旋回時などの高応力や繰り返し応力に対して、車輪取付用フランジのハブボルト孔座面の周辺の強度や疲れ強さを向上させることができ、また座面の摩耗が低減でき、かつ工程増による生産性の低下が抑えられる車輪用軸受装置を提供することである。

この発明の車輪用軸受装置は、複列の転動体を介して互いに回転自在な内方部材および外方部材を備え、前記内方部材および外方部材のいずれか一方が、車輪取付用フランジを有し、前記車輪取付用フランジがハブボルトを挿通するボルト孔を有する車輪用軸受装置において、
前記車輪取付用フランジを有する部材が、鋼材の熱間鍛造品であって母材部分がフェライト・パーライト組織である標準組織であり、前記車輪取付用フランジの側面における前記ボルト孔の座面およびこの座面の周辺が、非標準組織の部分とされ、前記非標準組織が、微細フェライト・パーライト組織、上部ベイナイト組織、下部ベイナイト組織、焼戻マルテンサイト組織のうちのいずれか、もしくは少なくともこれらの組織のうちの２種類以上の混合組織であり、前記微細フェライト・パーライト組織はフェライト・パーライト組織の焼準によって得られる組織であることを特徴とする。

前記非標準組織は、例えば、熱間鍛造の工程中または工程の最後に冷却して自己復熱させるかまたは復熱保持焼戻しをすることで得られた組織である。
具体的には、前記微細フェライト・パーライト組織は、前記熱間鍛造工程の最後に、前記部品に冷媒を浴びせることで部分的に冷却することにより得られる。または、熱間鍛造工程が複数段階の鍛造工程からなる場合に、最終段階の鍛造工程の前に冷却を行い、その後に最終段階の鍛造工程を行うことで得られる。前記焼戻マルテンサイト組織は、熱間鍛造工程の最後に、前記部品を部分的に、マルテンサイト・スタート・ポイント以下まで冷却し、その後、復熱焼戻しを行うことで得られる。前記上部ベイナイト組織および下部ベイナイト組織は、熱間鍛造工程の最後に、所定の冷却速度に制御し、室温程度まで冷却することで得られる。下部ベイナイト組織は、上部ベイナイト組織の場合よりも冷却速度を遅くすることで得られる。

前記車輪取付用フランジは、その側面における前記ボルト孔の周囲に、前記座面を構成する座繰り部を有するものであっても良い。また、前記車輪取付用フランジの側面における前記ボルト孔の座面が旋削加工面であっても良い。

この構成の車輪用軸受装置によると、次の作用が得られる。自動車の旋回時等には、車輪取付用フランジに大きな振幅の撓みが繰り返し生じ、このフランジのボルト孔の座面の周辺に大きな応力が作用する。特に、ボルト孔の周囲に座繰り部を有する場合や、座面が旋削加工面であってその周囲との間に段差等の角が生じている場合は、座繰り部の隅や、旋削加工面からなる座面の周囲に大きな応力が繰り返し発生する。
しかし、座面およびその周辺を非標準組織としており、この非標準組織とした上記微細フェライト・パーライト組織、上部ベイナイト組織、下部ベイナイト組織、焼戻マルテンサイト組織のうちのいずれか、もしくは少なくともこれらの組織のうちの２種類以上の混合組織の非標準組織の部分は、標準組織からなる母材部分に比べて組織が微細であり、また硬度が同等以上のものとなる。

このような組織微細化や硬度アップにより、非標準組織とされたボルト孔の座面およびその周辺の強度や疲れ強さが向上し、通常の標準組織のみからなる車輪取付用フランジに比べて、高い応力振幅に耐え、長寿命化できる。つまり、車輪取付用フランジのボルト孔の座面の周辺に亀裂が発生することが抑制され、亀裂発生→車輪取付用フランジの変位増加→車両の振動増加→車輪用軸受装置の損傷、という作用が抑えられ、長寿命化される。そのため、通常の標準組織の車輪用軸受装置に比べて、小型化、および軽量化が図れる。したがって、車輪用軸受装置の製品製作の投入重量が削減されて、コストの削減が図れ、安価に提供することが可能となる。
また、座面が非標準組織とされて硬度が高くなっているため、摩耗が軽減され、座面の摩耗によるハブボルトの軸力の低下が防止される。
鋳造時の表面付近のみが、非標準組織であるため、その硬度アップは表面付近のみであり、ハブボルトのセレーションの食い込みや、ボルトスリップトルクには影響をおよぼさない。

前記非標準組織の部分は、熱間鍛造の工程中または工程の最後に冷却することで得られるため、簡易な処理の追加で済み、工程増による生産性の低下が抑えられる。また、熱間鍛造の熱を利用するため、組織の改質のための処理に用いるエネルギが削減できる。
前記非標準組織とする部分は、車輪取付用フランジを有する部材の全体の表面としても良いが、ボルト孔の座面およびその周辺という必要箇所のみとすると、被削性などの加工性の低下が最小限に抑えられる。

この発明における車輪用軸受装置は、車輪取付用フランジを有し、ハブボルトを挿通するボルト孔を有するものであれば良く、各種の形式のものに適用できる。例えば、前記内方部材が、車輪取付用フランジを有するハブと、このハブの軸部の外周に嵌合した内輪とでなる車輪用軸受装置であっても良い。この場合のハブは、例えば複列軸受からなる軸受の完成品とは独立した部品のハブであっても良く、また転動体の軌道面が形成されて複列軸受の一部を構成するものであっても良い。また、外方部材が、車輪取付用フランジを有する外輪回転型車輪用軸受装置であっても良い。

この発明の前記各構成の車輪用軸受装置において、非標準組織の部分、および標準組織の部分の硬さは、適宜設定すれば良いが、例えば、非標準組織の硬さを２０〜４０ＨＲＣとし、母材部分の硬さを１３〜２５ＨＲＣとしても良い。
非標準組織の部分の硬さの下限は、硬度アップによる疲れ強さ向上のために、母材硬さの中央程度の値となる２０ＨＲＣ以上、できれば２５ＨＲＣ以上とすることが好ましい。非標準組織の部分の硬さの上限は、被削性確保のために４０ＨＲＣ以下であることが好ましい。
使用材料は炭素鋼（Ｃ量０．４〜０．８％）であるが、Ｓ５３Ｃの場合、標準組織部分の硬さは、１３〜２５ＨＲＣとなる。加締等の冷間加工を行う場合や、ハブボルトを圧入する部分等を考慮すると、最大で２５ＨＲＣとすることが好ましい。

なお、前記各構成の車輪用軸受装置において、熱間鍛造工程の最後に冷却することで得られる組織としたものは、通常の熱間鍛造品を再加熱したものを冷却しても良い。

この発明の車輪用軸受装置は、複列の転動体を介して互いに回転自在な内方部材および外方部材を備え、前記内方部材および外方部材のいずれか一方が、車輪取付用フランジを有し、前記車輪取付用フランジがハブボルトを挿通するボルト孔を有する車輪用軸受装置において、
前記車輪取付用フランジを有する部材が、鋼材の熱間鍛造品であって母材部分がフェライト・パーライト組織である標準組織であり、前記車輪取付用フランジの側面における前記ボルト孔の座面およびこの座面の周辺が、非標準組織の部分とされ、前記非標準組織が、微細フェライト・パーライト組織、上部ベイナイト組織、下部ベイナイト組織、焼戻マルテンサイト組織のうちのいずれか、もしくは少なくともこれらの組織のうちの２種類以上の混合組織であり、前記微細フェライト・パーライト組織はフェライト・パーライト組織の焼準によって得られる組織であるため、車両旋回時などの高応力や繰り返し応力に対して、車輪取付用フランジのハブボルト孔座面の周辺の強度や疲れ強さを向上させることができ、また座面の摩耗が低減でき、かつ工程増による生産性の低下を抑えることができる。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図５と共に説明する。図１は車輪用軸受装置の一例を示しており、この例は第３世代型の従動輪支持用に適用するものである。この車輪用軸受装置は、複列の転動体３を介して互いに回転自在な内方部材１および外方部材２を有し、転動体３は各列毎に保持器４により保持されている。ここで言う複列とは、２列以上のことを言い、３列以上であっても良いが、図示の例では２列とされている。内方部材１および外方部材２は、それぞれ複列の軌道面６，７および軌道面８，９を有している。この車輪用軸受装置は、複列アンギュラ玉軸受型とされていて、転動体３はボールからなり、軌道面６，７は、接触角が外向きとなるように形成されている。内方部材１と外方部材２との間の軸受空間の両端は、シール１０，１１により密封されている。

外方部材２は、全体が一体の一つの部品からなり、幅方向の任意の位置に車体取付用フランジ１２が設けられている。外方部材２の車体取付用フランジ１２よりもインボード側の外径面部分は、車体の懸架装置となるナックル（図示せず）が嵌合する面となる。なお、この明細書で、車体に取付けた状態で車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車幅方向の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。車体取付用フランジ１２の円周方向の複数箇所には、ボルト挿通孔またはねじ孔からなる車体取付孔１３が設けられている。

内方部材１は、ハブ１４と、このハブ１４の軸部１４ａのインボード側端の外周に嵌合した内輪１５との２つの部品で構成される。これらハブ１４および内輪１５に、内方部材１側の上記各軌道面６，７がそれぞれ形成されている。ハブ１４の軸部１４ａの外周におけるインボード側端には、段差を持って小径となる内輪嵌合面１６が設けられ、この内輪嵌合面１６に内輪１５が嵌合している。内輪１５は、ハブ１４の軸部１４ａのインボード側端を外径側へ加締めた加締部１４ｂによって、ハブ１４に対して軸方向に固定されている。

ハブ１４は、軸部１４ａのアウトボード側端の外周に車輪取付用フランジ１７を有しており、この車輪取付用フランジ１７の円周方向複数箇所に設けられた各ボルト孔１８に、ハブボルト１９が圧入状態に取付けられている。ボルト孔１８には、車輪取付用フランジ１７のインボード側に座繰り部１８ａが設けられ、その座繰り部１８ａの底面がハブボルト１９の頭部１９ａを接触させる座面１８ｂとなる。座繰り部１８ａを設ける代わりに、座面１８ｂを旋削加工面としても良い。

ハブ１４の車輪取付用フランジ１７の根元部からは、ハブ１４と同心の円環状のパイロット部２０が突出している。パイロット部２０は、車輪取付用フランジ１７のアウトボード側の側面に重ねて取付けられるブレーキディスクを案内する部分となるブレーキパイロット２０ａと、このブレーキパイロット２０ａよりもアウトボード側に突出するホイールパイロット２０ｂとからなる。なお、パイロット部２０は、円周方向複数箇所に切欠が設けられて複数個に分割されたものであっても良い。

内方部材１を構成する部品であるハブ１４、内輪１５、および外方部材２は、いずれも鋼材の熱間鍛造品であり、このうち、ハブ１４の車輪取付用フランジ１７のボルト孔１８の座面１８ｂおよびその周辺部における表面が、非標準組織の部分３０とされている。座繰り部１８ａを設けた場合は、その座面１８ｂとなる座繰り部底面と座繰り部周壁との隅部においても、非標準組織の部分３０とする。ハブ１４の母材部分は標準組織である。非標準組織部分３０の非標準組織は、熱間鍛造工程の途中または最後に、冷媒を浴びせることで、ハブ１４を局部的に冷却することなどで得た組織であり、例えば、微細フェライト・パーライト組織、上部ベイナイト組織、下部ベイナイト組織、焼戻マルテンサイト組織のうちのいずれか、もしくは少なくともこれらの組織のうちの２種類以上の混合組織とされる。

図３は、ハブ１４の製造工程のうち、熱間鍛造工程を示し、図４はハブ１４の熱間鍛造後の製造工程を示す。
図３（Ａ）に示すように、ハブ１４の１個分の素材となるビレットＷ１が、バー材（図示せず）を定寸に切断することで準備される。このビレットＷ１は、熱間鍛造の工程として、複数の工程、ここでは鍛造１パス、鍛造２パス、鍛造３パスを経て、次第にハブの形状に近づけ、最終鍛造工程（鍛造３パス）で、ハブ１４のおおまかな形状となる鍛造仕上がり品となる素材Ｗ４を得る（同図（Ｂ）〜（Ｄ））。

鍛造仕上がりの素材Ｗ４は、図４（Ａ）のように旋削され、軌道面６および内輪嵌合面１６が高周波熱処理される（同図（Ｂ））。この後、軌道面６などの研削が行われる（同図（Ｄ））。必要なものは、研削の前に車輪取付用フランジ１７の表面等の二次旋削が行われる（同図（Ｃ））。軌道面の研削の完了したハブ１４は、車輪用軸受装置に組み立てられる（同図（Ｅ））。

ハブ１４の前記非標準組織の部分３０は、図３（Ｄ）に示すように、鍛造工程の終了時に、改質対象箇所に冷媒を部分的に吹き付けることにより改質され、または図３（Ｃ）のように最終鍛造工程（鍛造３パス）の前の鍛造工程（鍛造２パス）の終了後に、改質対象箇所に冷媒を部分的に吹き付けることにより改質される。

冷媒は、液体、そのミストや気体、例えば、油、または低温エアー等が用いられる。また、冷媒には、用途に応じて、潤滑剤、メディア、防錆剤などを混入し、素材の潤滑・離型効果、金型の摩耗防止、冷却効果、鍛造後のショットブラスト等によるスケール落としの省略、防錆効果等を得るようにしても良い。

冷媒の吹き付け時は、全周に均一に冷却が行われるように、ハブ１４となる素材Ｗ３，Ｗ４を、その軸心回りに回転させながら、冷媒を吹き付けても良い。また、素材Ｗ３，Ｗ４は回転させずに、冷媒吹付け装置（図示せず）を回転させても良い。
冷媒の吹き付けは、噴出し孔を多数開けたリング状の冷却ジャケット（図示せず）を使用しても良いし、またハブ１４となる素材Ｗ３，Ｗ４を回転させるのであれば、１箇所のノズルから吹き付けるものであっても良い。

冷却時にハブ１４となる素材Ｗ３，Ｗ４を回転させる場合は、縦軸，横軸のどちらでも良い。また、冷媒の噴出し方向も、回転縦軸のときに上向き，下向きのいずれとしても良く、回転横軸のときに横向きの他、いずれの方向としても良い。

冷却時のハブ１４となる素材Ｗ３，Ｗ４の保持方法は、冷却部が均一に冷却されるのを阻害しなければ良く、軸部１４ａの保持、車輪取付用フランジ１７の外径部の保持、パイロット部２０の外径部または内径部の保持等としても良い。ハブ１４が、後に図６と共に説明する駆動輪用のように中心に貫通孔２１を有するものである場合は、この貫通孔２１をガイドとしてセンタリング保持するようにしても良い。

冷却により、非標準組織部分３０の組織を、前記微細フェライト・パーライト組織、上部ベイナイト組織、下部ベイナイト組織、焼戻マルテンサイト組織のうちのいずれか、もしくは少なくともこれらの組織のうちの２種類以上の混合組織にするかは、図５と共に示すように、冷却方法によって選択することができる。
図５において、横軸は時間の経過を、縦軸は温度を示す。図中のＡ₃ は、Ａ₃ 変態点となる温度、Ａ₁ はＡ₁ 変態点となる温度である。Ｍ_s はマルテンサイト・スタート・ポイント（以下「Ｍ_s 点」と称す）であり、Ｍ_f はマルテンサイト・フィニッシュ・ポイント（以下「Ｍ_f 点」と称す）である。
素材となる鋼材は、例えばＳ５３Ｃ等のＣ量が０．４〜０．８％の炭素鋼である。

図５において、曲線(0) に示すように、部品を鍛造温度Ｔ１（Ａ₃ 変態点よりも高い）から単に空冷すると、従来の鍛造による組織である標準組織、すなわちフェライト・パーライト組織となる。

曲線(1) は、非標準組織として微細フェライト・パーライト組織を得る場合の冷却曲線である。熱間鍛造工程の最後、つまり熱間鍛造を終えて冷却されるまでの間に、図３（Ｄ）のように冷媒を浴びせることで改質対象の部品（素材）を部分的に冷却し、冷却時間を制限して、冷却後に自己復熱させることにより、前記非標準組織として微細フェライト・パーライト組織が得られる。微細フェライト・パーライト組織は、焼準によって得られる組織、つまり焼準組織である。

曲線(2) は、非標準組織として微細フェライト・パーライト組織を得る場合の別の冷却曲線を示す。この場合、図３のように熱間鍛造工程が複数段階の鍛造工程からなるときに、最終段階の鍛造工程（図３（Ｄ））の前（図３（Ｃ））に、部品（素材Ｗ３）の一部または全体の冷却を行い、その後に最終段階の鍛造工程（図３（Ｄ））を行う。最終鍛造工程は、前記冷却の後の自己復熱の途中などで行われる。これにより、冷却後に鍛造工程の一つが加わることで、動的な歪みが与えられ、微細フェライト・パーライト組織が得られる。

曲線(3) ，(4) は、それぞれ非標準組織として、調質組織である焼戻マルテンサイト組織を得る場合の冷却曲線を示す。熱間鍛造工程の最後に部品を部分的にＭ_s 点以下でＭ_f 点以上の範囲まで冷却し、その後、所定温度範囲内で復熱焼戻しを行うことで、非標準組織として調質組織、すなわち焼戻マルテンサイト組織が得られる。復熱焼戻しの温度を約５００〜６００℃程度とすると、組織はソルバイトとなる。復熱焼戻しの温度を約３５０〜４００℃程度とすると、組織はトルースタイトとなる。

曲線(5) ，(6) は、それぞれ非標準組織として上部ベイナイトおよび下部ベイナイトを得る場合の冷却曲線を示す。熱間鍛造工程の最後に、制御冷却として、焼入れの冷却速度（マルテンサイトが生成する冷却速度）よりややゆっくり冷却することで、組織は上部ベイナイトとなる。この冷却速度よりもさらにゆっくりとした冷却速度の焼入れを行うと、組織は下部ベイナイトとなる。

なお、図５では各種の冷却方法を述べたが、図１の例におけるハブボルト座面１８ｂのように局部的に非標準組織の部分３０を設ける場合は、図５の各曲線(1) 〜(6) で示す冷却方法のうち、曲線(1) 〜(4) に示す方法が好ましい。部品の全体の表面を非標準組織の部分３０とする場合は、冷却曲線(5) , (6) に示す方法であってもよい。

この構成の車輪用軸受装置によると、次の作用効果が得られる。自動車の旋回時には、車輪取付用フランジ１７に大きな振幅の撓みが繰り返し生じ、このフランジ１７のボルト孔１８の座面１８ｂの周辺に大きな応力が作用する。特に、ボルト孔１７の周囲に座繰り部１８ａを有する場合や、座面１８ｂが旋削加工面であってその周囲との間に段差等の角が生じている場合は、座繰り部１８ａの隅や、旋削加工面からなる座面１８ｂの周囲に大きな応力が繰り返し発生する。
しかし、座面１８ｂおよびその周辺を非標準組織の部分３０としており、この非標準組織とした上記微細フェライト・パーライト組織、上部ベイナイト組織、下部ベイナイト組織、焼戻マルテンサイト組織のうちのいずれか、もしくは少なくともこれらの組織のうちの２種類以上の混合組織の非標準組織の部分３０は、標準組織からなる母材部分に比べて組織が微細であり、また硬度が同等以上のものとなる。

このような組織微細化や硬度アップにより、非標準組織とされたボルト孔１８の座面１８ｂおよびその周辺の強度や疲れ強さが向上し、通常の標準組織のみからなる車輪取付用フランジ１７に比べて、高い応力振幅に耐え、長寿命化できる。つまり、車輪取付用フランジ１７にボルト孔１８の座面１８ｂの周辺に亀裂が発生することが抑制され、亀裂発生→車輪取付用フランジ１７の変位増加→車両の振動増加→車輪用軸受装置の損傷、という作用が抑えられ、長寿命化される。そのため、通常の標準組織の車輪用軸受装置に比べて、小型化、および軽量化が図れる。したがって、車輪用軸受装置の製品製作の投入重量が削減されて、コストの削減が図れ、安価に提供することが可能となる。
また、座面１８ｂが非標準組織とされて硬度が高くなっているため、摩耗が軽減され、座面１８ｂの摩耗によるハブボルト１９の軸力の低下が抑制される。

前記非標準組織の部分３０は、熱間鍛造の工程中または工程の最後に冷却することで得られるため、簡易な処理の追加で済み、工程増による生産性の低下が抑えられる。また、熱間鍛造の熱を利用するため、組織の改質のための処理に用いるエネルギが削減できる。 前記非標準組織とする部分３０は、ハブ１４の全体の表面としても良いが、ボルト孔１８の座面１８ｂおよびその周辺という必要箇所のみとすると、被削性や、加締部１４ｂの加締加工などの加工性の低下が最小限に抑えられる。

高周波熱処理と異なり、ボルト孔１８が座繰り部１８ａを有していて、その座面１８ｂとなる座繰り部底面と座繰り部側壁面との間の隅が角張っていても、過熱による溶け落ち等の問題を生じることなく、改質の処理が行える。

図６ないし図１３は、それぞれこの発明の他の実施形態を示す。これらの各実施形態においても、車輪取付用フランジ１７の側面におけるボルト孔１８の座面１８ｂおよびこの座面１８ｂの周辺が、前記非標準組織の部分３０とされることで、その組織微細化や硬度アップにより、強度や疲れ強さが向上し、長寿命化できる。また、座面１８ｂの摩耗が軽減され、摩耗によるハブボルト１９の軸力の低下が防止される。これらの各実施形態においても、第１の実施形態と同様に、ボルト孔１８に座繰り部を設けても良く、またボルト孔１８の座面１８ｂを旋削加工面としても良い。
なお、これらの各実施形態において、特に説明した事項の他は、図１ないし図５と共に説明した第１の実施形態と同じである。

図６は、図１の実施形態における車輪用軸受装置を、駆動輪支持用としたものである。この実施形態では、ハブ１４の中心部に、等速ジョイントの外輪のステム部（図示せず）を挿通させる貫通孔２１が設けられている。内輪１５のハブ１４に対する軸方向の固定は、図１の例における加締部１４ｂを設けずに、上記等速ジョイント外輪における段面を内輪１５の幅面に当接させ、ステム部先端にねじ込んだナット（図示せず）の締め付けによって行われる。

図７の車輪用軸受装置は、駆動輪支持用の円すいころ軸受型のものであって、内方部材１が、ハブ１４と、このハブ１４の軸部１４ａの外周に嵌合した複列の内輪１５とからなる。内輪１５は各列毎に設けられている。外方部材２は、一つの１体の部品からなる。

図８は、図７の例の車輪用軸受装置を従動輪支持用としたものであり、ハブ１４は中央の貫通孔２１を有しないものとされている。また、内輪１５は、ハブ１４の加締部１４ｂによってハブ１４に固定されている。その他の構成は、図７の例と同じである。

図９の車輪用軸受装置は、駆動輪支持用のアンギュラ玉軸受型のものであって、内方部材１が、ハブ１４と、このハブ１４の軸部１４ａの外周に嵌合した複列の内輪１５とからなる。内輪１５は各列毎に設けられていて、インボード側の内輪１５の方が、アウトボード側の内輪１５よりも、厚さおよび軸方向寸法が大きいものでも良い。また、内輪１５は、ハブ１４に設けられた加締部１４ｂでハブ１４に軸方向に固定されている。外方部材２は、一つの一体の部品からなり、外径面は全体に渡って円筒状面とされ、図１の例における車体取付用フランジ１２は有していない。

図１０は、図９の例の車輪用軸受装置を従動輪支持用としたものであり、ハブ１４は中央の貫通孔２１を有しないものとされている。その他の構成は図９の例と同じである。

図１１の車輪用軸受装置は、図１０の車輪用軸受装置と同じく、内方部材１が、ハブ１４と、このハブ１４の軸部１４ａの外周に嵌合した複列の内輪１５とからなる。外方部材２は一つの一体の部品からなるものであって、車体取付用フランジ１２を有しないものとされている。この例では、２個の内輪１５は同じ大きさとされ、内輪１５のハブ１４に対する軸方向の固定は、加締によらずに、ハブ１４に結合される等速ジョイント（図示せず）で行われる。

図１２の車輪用軸受装置は、第４世代型のものであり、内方部材１が、ハブ１４と、等速ジョイント３１の一方の継手部材である継手外輪３２とで構成され、ハブ１４および継手外輪３２に各列の軌道面６，７が形成されている。外方部材２は一つの部品からなり、車体取付用フランジ１２を有している。

図１３の車輪用軸受装置は、第２世代型の外輪回転型のものであり、内方部材１は複列の内輪１５からなる。外方部材２は、車輪取付用フランジ１７およびパイロット部２０を有する。

なお、前記各実施形態で、熱間鍛造工程の最後を冷却することで得られるとしたものは通常の熱間鍛造品を加熱したものを冷却しても良い。

この発明の第１の実施形態に係る車輪用軸受装置を示す断面図である。 同車輪用軸受装置のハブの断面図である。 同車輪用軸受装置のハブの鍛造工程の工程説明図である。 同車輪用軸受装置のハブの鍛造後の工程の工程説明図である。 熱間鍛造された部品の各種非標準組織を得る冷却曲線の説明図である。 この発明の他の実施形態に係る車輪用軸受装置の部分断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。 従来の車輪用軸受装置のハブの鍛造工程およびその後の工程を示す工程説明図である。

符号の説明

１…内方部材
２…外方部材
３…転動体
６〜９…軌道面
１２…車体取付用フランジ
１４…ハブ
１４ａ…軸部
１４ｂ…加締部
１５…内輪
１７…車輪取付用フランジ
１８…ボルト孔
１８ａ…座繰り部
１８ｂ…座面
１９…ハブボルト
２０…パイロット部
３０…非標準組織となる部分

Claims (6)

1. 複列の転動体を介して互いに回転自在な内方部材および外方部材を備え、前記内方部材および外方部材のいずれか一方が、車輪取付用フランジを有し、前記車輪取付用フランジがハブボルトを挿通するボルト孔を有する車輪用軸受装置において、
   前記車輪取付用フランジを有する部材が、鋼材の熱間鍛造品であって母材部分がフェライト・パーライト組織である標準組織であり、前記車輪取付用フランジの側面における前記ボルト孔の座面およびこの座面の周辺が、非標準組織の部分とされ、前記非標準組織が、微細フェライト・パーライト組織、上部ベイナイト組織、下部ベイナイト組織、焼戻マルテンサイト組織のうちのいずれか、もしくは少なくともこれらの組織のうちの２種類以上の混合組織であり、前記微細フェライト・パーライト組織はフェライト・パーライト組織の焼準によって得られる組織であることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 請求項１において、前記非標準組織が、熱間鍛造の工程中または工程の最後に冷却して自己保持復熱させるかまたは復熱焼戻しをすることで得られた組織である車輪用軸受装置。
3. 請求項１または請求項２において、前記車輪取付用フランジの側面における前記ボルト孔の周囲に、前記座面を構成する座繰り部を有する車輪用軸受装置。
4. 請求項１または請求項２において、前記車輪取付用フランジの側面における前記ボルト孔の座面が旋削加工面である車輪用軸受装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記内方部材が、車輪取付用フランジを有するハブと、このハブの軸部の外周に嵌合した内輪とでなる車輪用軸受装置。
6. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記外方部材が、車輪取付用フランジを有する車輪用軸受装置。

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