WO2012121244A1

WO2012121244A1 - 車輪用転がり軸受装置

Info

Publication number: WO2012121244A1
Application number: PCT/JP2012/055671
Authority: WO
Inventors: 一紀中尾
Original assignee: 株式会社ジェイテクト
Priority date: 2011-03-07
Filing date: 2012-03-06
Publication date: 2012-09-13
Also published as: EP2684711A1; JP2012183936A; CN103415399A; EP2684711A4

Abstract

　車輪用転がり軸受装置の軸部材に設けられたフランジ部は、外方フランジ部と、断面視で外方フランジ部より肉厚な内方フランジ部とを備える。内方フランジ部は、ハブボルトの座面部が配設される側のフランジ面形状が、径方向基端部位置から径方向の外方に向けて漸次肉薄となる凹曲面傾斜形状とされて形成される。凹曲面傾斜形状は、フランジ部の幅方向に関して、内方フランジ部の厚さが径方向の外方に向かって一様に小さくなる面形状として形成されている。

Description

車輪用転がり軸受装置

　この発明は車輪用転がり軸受装置に関する。

　従来より、外周面に内輪軌道面が形成される軸部と、この軸部の一端側に形成される嵌合軸部と、前記軸部と前記嵌合軸部との間に位置し、外径方向へ放射状に延出されてハブボルトが配置されるボルト孔が貫設される複数のフランジ部とを有する軸部材を備える車輪用転がり軸受装置は、例えば、特許文献１及び特許文献２に開示されており、知られている。
　これら特許文献１及び特許文献２に開示の車輪用転がり軸受装置の軸部材は、共に、冷間鍛造の側方押出加工による成形のものである。なお、従来より、車輪用転がり軸受装置の軸部材を熱間鍛造によって成形する製法も知られているが、この熱間鍛造の成形面は寸法精度が粗いことに加え、表面に酸化や脱炭が発生するため、成形面のうち寸法精度が要求される部位においては機械加工が必要であった。ところが、冷間鍛造によれば加工精度の高い車輪用転がり軸受装置の軸部材が得られることが知られている。また、冷間鍛造によれば車輪を締め付けるハブボルトが配置される位置にのみフランジ部を形成することができるため、従来の円板状に形成されたフランジ部に比べて重量軽減を図れる。

　ここで、特許文献１においては、車輪用転がり軸受装置の軸部材を軸方向断面で視た場合のフランジ部の肉厚形状が一定である。ここで、車輪用転がり軸受装置の軸部材の更なる重量軽減を鑑みると、この軸部材を軸方向断面で見た場合のフランジ部の肉厚形状について改善の余地がある。そのため、特許文献１における車輪用転がり軸受装置の軸部材のフランジ部について、肉薄形状に形成することで重量軽減を図ることも考えられる。
　ところが、この軸部材を構成する車輪用転がり軸受装置は、車輪を車体の懸架装置に対して回転可能に支持するために装着されるものである。そのため、車両の旋回時に伴う荷重は、上記した車輪用転がり軸受装置の軸部材に曲げ荷重として入力されて軸部材のフランジ部に繰返し応力が発生する。また、車両走行時等における車輪から作用する荷重は、軸部材のフランジ部のハブボルトを通じて入力され、かかる荷重に伴う応力がハブボルト近傍に集中する。このように、軸部材のフランジ部には、応力集中が顕著となる構造となっている。そのため、軸部材のフランジ部に応力が集中することを鑑みると、フランジ部の肉厚を一律に薄く形成すると、強度不足になるおそれがある。
　これに対し、特許文献２における車輪用転がり軸受装置の軸部材を軸方向断面で視た場合のフランジ部の肉厚形状は、基端部が肉厚に形成されると共に、ハブボルト座面部の配設される位置は、基端部に比して肉薄形状に形成されている。

日本国特開２００６－１１１０７０号公報日本国特開２００８－４５７１８号公報

　しかしながら、一般的な冷間鍛造による側方押出加工では、成形型に規制されずに側方に押出加工される場合、かかる側方押出部位の形状が、側方押出加工前の素材の外径と略同一の形状で押出加工されて、径方向外方に向かって凸型の形状となる。また、一般にフランジ部の基端部は、内輪軌道面に対向配置される外輪部材に備えられるシール部材の先端部が摺動するシール摺動面とされる部位である。ここで、特許文献２における車輪用転がり軸受装置の軸部材の基端部は、シール部材の先端部の摺動軌跡を確保する形状として軸部の中心軸と同じ中心軸の円形状とされている。すなわち、軸部材のフランジ部の基端部を径方向断面で視ると径方向外方に向かって凸型の形状となっている。そのため、フランジ部の基端部形状は、フランジ部の幅方向に対して一律な基端部形状とはならない。そうすると、車両の旋回時に伴う荷重や、車両走行時等における車輪から作用する荷重が軸部材に及ぼされると、この軸部材のフランジ部の基端部の一部に応力の局部的な集中（応力集中）が発生するおそれがある。

　而して、本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、外周面に内輪軌道面が形成される軸部と、この軸部の一端側に形成される嵌合軸部と、前記軸部と前記嵌合軸部との間に位置し、外径方向へ放射状に延出されてハブボルトが配置されるボルト孔が貫設される複数のフランジ部とを有する軸部材を備える車輪用転がり軸受装置において、冷間鍛造によって形成されるフランジ部の強度を低下させることなく重量軽減を図り、且つ、フランジ部に入力される荷重によってフランジ部に発生する応力の局部的な集中（応力集中）を抑制することにある。

　上記課題を解決するために、本発明の態様における車輪用転がり軸受装置は次の手段をとる。
　本発明の一つの態様に係る車輪用転がり軸受装置は、外周面に内輪軌道面が形成される軸部と、この軸部の一端側に形成される嵌合軸部と、前記軸部と前記嵌合軸部との間に位置し、径方向の外方へ放射状に延出されてハブボルトが配置されるボルト孔が貫設される複数のフランジ部とを有する軸部材を備え、前記フランジ部は、冷間鍛造によって形成されており、前記フランジ部は、前記ボルト孔が貫設される径方向外方領域の外方フランジ部と、該外方フランジ部から前記径方向の内方に向けて連続形成される径方向内方領域の内方フランジ部とを備え、軸線方向断面で視て前記内方フランジ部は前記外方フランジ部より肉厚に形成されており、該内方フランジ部の肉厚形状は径方向基端部位置の前記径方向の一定長さの範囲がもっとも肉厚形状とされると共に前記径方向の外方に向けて漸次肉薄となるように、前記ハブボルトのボルト座面部が配設される側のフランジ面形状が、前記径方向基端部位置から前記径方向の外方に向けて漸次肉薄となる凹曲面傾斜形状とされて形成されており、前記内方フランジ部に形成される前記凹曲面傾斜形状は、前記フランジ部の延出方向に直交する幅方向に関して、前記内方フランジ部の厚さが径方向の外方に向かって一様に小さくなる面形状として形成されている。

　この態様によれば、軸線方向断面で視て内方フランジ部は外方フランジ部より肉厚に形成されている。そして、この内方フランジ部の肉厚形状は径方向基端部位置の径方向の一定長さの範囲がもっとも肉厚形状とされる。これにより、応力の集中しやすいフランジ部の基端部を肉厚形状とすることで、フランジ部の強度の低下を防ぐことができる。
　また、外方フランジ部を内方フランジ部に比べて肉薄に形成することで重量軽減を図ることができる。また、ハブボルトのボルト座面部が配設される側のフランジ面形状が、径方向基端部位置から径方向外方に向けて漸次肉薄となる凹曲面傾斜形状とされて形成されており、内方フランジ部に形成される凹曲面傾斜形状はフランジ部の延出方向に直交する幅方向に関して、前記内方フランジ部の厚さが径方向の外方に向かって一様に小さくなる面形状として形成されている。これにより、フランジ部の基端部形状は、径方向断面で視ると、フランジ部の幅方向に対して一律な基端部形状として形成されると共に、内方フランジ部から外方フランジ部に向けて急激な形状変化をすることなく凹曲面傾斜形状として形成されているため、フランジ部に発生する応力の局部的な集中（応力集中）を抑制することができる。以上より、フランジ部の強度を低下させることなく重量軽減を図り、且つ、フランジ部に入力される荷重によってフランジ部に発生する応力の局部的な集中（応力集中）を抑制することができる。

　本発明は上記態様の手段をとることにより、車輪用転がり軸受装置において、冷間鍛造によって形成されるフランジ部の強度を低下させることなく重量軽減を図り、且つ、フランジ部に入力される荷重によってフランジ部に発生する応力の局部的な集中（応力集中）を抑制することができる。

本発明の実施例に係る車輪用転がり軸受装置を示す軸方向断面図である。本発明の実施例に係る車輪用転がり軸受装置の軸部材を鍛造凹部側から示す平面図である。本発明の実施例に係る車輪用転がり軸受装置の軸部材を示す軸方向断面図である。本発明の実施例に係る車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造工程を示す説明図である。本発明の実施例に係る車輪用転がり軸受装置の軸部材において、軸状素材から軸部材を成形するまでの各工程による素材の形状の変化等を示す工程図である。図５（Ａ）は長尺丸棒材を示す工程の図であり、図５（Ｂ）は球状化焼鈍された長尺丸棒材の外周面の脱炭層がピーリング加工によって除去された長尺素材を示す工程の図であり、図５（Ｃ）は長尺素材が所定長さに切断された軸状素材を示す工程の図であり、図５（Ｄ）は被膜処理済みの軸状素材を示す工程の図であり、図５（Ｅ）は一次冷間鍛造品を示す工程の図であり、図５（Ｆ）は二次冷間鍛造品を示す工程の図であり、図５（Ｇ）は研磨済みの軸部材を示す工程の図である。本発明の実施例に係る車輪用転がり軸受装置の軸部材の全体斜視図である。本発明の実施例に係る車輪用転がり軸受装置の軸部材のフランジ部を拡大して示す軸方向断面図である。本発明の実施例に係る車輪用転がり軸受装置の軸部材のフランジ部の内方フランジ部を拡大して示す軸方向断面図である。本発明の実施例に係る車輪用転がり軸受装置の軸部材を軸部側から示す平面図である。

　この発明を実施するための形態について実施例にしたがって説明する。

　この発明の実施例を図１から図９にしたがって説明する。
　図１に示すように、車輪用転がり軸受装置Ａとしての車輪用ハブユニットは、車輪用転がり軸受装置Ａの軸部材１と、転がり軸受としての複列のアンギュラ玉軸受４１とを一体状に有してユニット化されている。
　この車輪用転がり軸受装置Ａの軸部材１は、軸部１０と、この軸部１０の一端側に形成されかつ軸部１０よりも大径で車輪（図示しない）の中心孔が嵌込まれる嵌合軸部３０と、軸部１０と嵌合軸部３０との間に位置するフランジ基部２３と、このフランジ基部２３の外周面に外径方向へ放射状に延出された複数のフランジ部２１とを一体に有する。
　そして、複数のフランジ部２１には、車輪を締め付けるハブボルト２７が圧入によって配置されるボルト孔２４が貫設されている。
　また、嵌合軸部３０には、フランジ部２１側にブレーキロータ５５に対応するブレーキロータ用嵌合部３１が形成され、先端側にブレーキロータ用嵌合部３１よりも若干小径で車輪に対応する車輪用嵌合部３２が形成されている。

　また、この実施例においては、車輪用転がり軸受装置Ａの軸部材１の軸部１０は、フランジ部２１側が大径で先端側が小径に形成された段軸状に形成され、軸部１０の大径部１１の外周面には、転がり軸受としての複列のアンギュラ玉軸受４１の一方の内輪軌道面１８が形成される。
　また、軸部１０の小径部１２の外周面には、他方の内輪軌道面４４を外周面に有する内輪体４２が嵌め込まれる。さらに、軸部１０の先端部には、小径部１２と同径の端軸部１５が延出されている。この端軸部１５の先端部が径方向外方へかしめられてかしめ部１７が形成されることによって小径部１２の外周面に内輪体４２が固定される。

　車輪用転がり軸受装置Ａの軸部材１の軸部１０の外周面には環状空間４９を保って外輪部材４５が配置される。
　外輪部材４５の内周面には、車輪用転がり軸受装置Ａの軸部材１の内輪軌道面１８、４４に対応する外輪軌道面４６、４７が軸方向に所定間隔を保って形成される。そして、内輪軌道面１８、４４と外輪軌道面４６、４７との間には、各複数個の転動体（玉）５０、５１が保持器５２、５３によって保持されてそれぞれ転動可能に配設される。
　なお、内輪軌道面１８、４４と外輪軌道面４６、４７との間に配設される各複数個の転動体（玉）５０、５１には、軸部１０の端軸部１５をかしめてかしめ部１７を形成する際のかしめ力に基づいて所要とする軸方向の予圧が付与される。
　また、外輪部材４５の外周面の軸方向中央部には車体側フランジ４８が一体に形成される。この車体側フランジ４８は、車両の懸架装置（図示しない）に支持されたナックル、キャリア等の車体側部材の取付面にボルトによって締結される。
　また、外輪部材４５の一端部内周面にはシール部材５６が圧入されて組み付けられ、このシール部材５６のリップ５８の先端部が、車輪用転がり軸受装置Ａの軸部材１の内輪軌道面１８の肩部に隣接して形成されたシール面１９に摺接される。

　次にフランジ部２１の形状について詳しく説明する。このフランジ部２１の形状の構成は、車輪用転がり軸受装置Ａの軸部材１の軸部１０に対し、「軸部側からみた平面視」と、「軸線方向断面で視た形状」に大別されるため、それぞれ以下に説明する。

　[車輪用転がり軸受装置Ａの軸部材１の軸部１０側からみた平面視において]
　図３、図６及び図９に図示されるように、このフランジ部２１は、概略、内方フランジ部２１ａと外方フランジ部２１ｄとから構成されている。この外方フランジ部２１ｄは、ボルト孔２４が貫設される径方向外方領域に配置形成される部位である。また、内方フランジ部２１ａは、外方フランジ部２１ｄから径方向内方に向けて連続形成される径方向内方領域に配置形成される部位である。また、内方フランジ部２１ａと外方フランジ部２１ｄは、軸部１０の軸線方向断面で視て、内方フランジ部２１ａが外方フランジ部２１ｄより肉厚に形成されている。

　図３及び図６に図示されるように、この内方フランジ部２１ａの肉厚形状は径方向基端部位置の径方向の一定長さの範囲がもっとも肉厚形状とされると共に径方向外方に向けて漸次肉薄となるように形成されている。詳しくは、ハブボルト２７のボルト座面部２７ａ（図３参照）が支持されるボルト座面支持面２１ｅ側のフランジ面の形状が、軸部１０の径方向基端部位置では、この軸部１０に対して垂直、且つ、径方向に一定長さの垂直面２１ｂの形状に形成されている。更に、垂直面２１ｂの形状の基端部位置から径方向外方に向けて漸次肉薄となる凹曲面部２１ｃ（凹曲面傾斜形状）の形状とされることにより形成されている。
　この凹曲面部２１ｃ（凹曲面傾斜形状）は、複数のフランジ部２１に貫設されたボルト孔２４の中心を結んでできるピッチ円Ｐ上のボルト孔２４の中心を通る法線Ｎ（フランジ部２１の延出方向）に直交する幅方向に関して、前記内方フランジ部の厚さが径方向の外方に向かって一様に小さくなる面形状として形成されている。なお、反対側のフランジ面であるローター支持面２２は、前記垂直面２１ｂに平行な垂直面形状となっている。

　図９に図示されるように、内方フランジ部２１ａに形成される凹曲面部２１ｃ（凹曲面傾斜形状）と外方フランジ部２１ｄとの第１のフランジ面接合部位２１ｆは、車輪用転がり軸受装置Ａの軸部材１を軸部１０側からみた平面視において、ハブボルト２７のボルト孔２４を囲う凹状曲線部として形成されている。詳しくは、凹状曲線部は、ボルト孔２４の半径より大きい曲率半径Ｒ１の単一の円弧形状で形成されており、この曲率半径Ｒ１の中心は、ボルト孔２４の中心と同一位置で形成されている。この曲率半径Ｒ１の中心は、ボルト孔２４の中心と同一位置に限られず、複数のフランジ部２１に貫設されたボルト孔２４の中心を結んでできるピッチ円Ｐ上のボルト孔２４の中心を通る法線Ｎ（フランジ部２１の延出方向）上におけるピッチ円Ｐの外径側に位置しているものであってもよい。
　また、内方フランジ部２１ａの凹曲面部２１ｃ（凹曲面傾斜形状）と垂直面２１ｂとの第２のフランジ面接合部位２１ｇは、法線Ｎ（フランジ部２１の延出方向）に対し直交する直線部として形成されている。
　この第１のフランジ面接合部位２１ｆは、ボルト孔２４の中心と同一中心であり、ボルト孔２４より大きい単一の円弧形状であることが望ましい。また、凹状曲線部は、単一の円弧形状に限られず、複合円弧で構成されているものでもよい。

　[軸部１０の軸線方向断面で視たフランジ部２１の形状]
　図７及び図８に図示されるように、軸部１０の軸線方向断面で視て、フランジ部２１の基端部位置である垂直面２１ｂから外方フランジ部２１ｄまでの間のフランジ面形状は、曲率半径Ｒ５の凹曲面で漸次肉薄となる凹曲面部２１ｃ（凹曲面傾斜形状）として形成されている。この凹曲面部２１ｃ（凹曲面傾斜形状）は、フランジ部２１の幅方向に連続して形成されている。すなわち、法線Ｎ（フランジ部２１の延出方向）に対し直交する方向に向かって連続して形成されている（図６参照）。なお、凹曲面部２１ｃ（凹曲面傾斜形状）の曲率半径Ｒ５は、後述する凹曲面部２１ｈの曲率半径Ｒ２より大きい関係で形成されている。
　また、凹曲面部２１ｃ（凹曲面傾斜形状）から外方フランジ部２１ｄへの接続は、凹曲面部２１ｈの形状を備えて構成されると共に、凹曲面部２１ｈに対する径方向内方側には、凹曲面部２１ｈと連続して接合される凸曲面部２１ｉを備えて構成されている。詳しくは、凹曲面部２１ｃ（凹曲面傾斜形状）とボルト座面支持面２１ｅの間の接合（すなわち、第１のフランジ面接合部位２１ｆ）は、軸部１０の軸線方向断面で視て、ボルト座面支持面２１ｅと曲率半径Ｒ２の凹曲面部２１ｈが接合されると共に、この凹曲面部２１ｈの径方向内方側が曲率半径Ｒ３の凸曲面部２１ｉによって凹曲面部２１ｃ（凹曲面傾斜形状）と接合されている。ここで、この凸曲面部２１ｉの曲率半径Ｒ３は、凹曲面部２１ｈの曲率半径Ｒ２より小さい関係で形成されている。これにより、内方フランジ部２１ａの凹曲面部２１ｃ（凹曲面傾斜形状）方が、外方フランジ部２１ｄのボルト座面支持面２１ｅより肉厚とされた段差形状として形成されている。
　また、垂直面２１ｂと凹曲面部２１ｃ（凹曲面傾斜形状）との間の接合（すなわち、第２のフランジ面接合部位２１ｇ）は、軸部１０の軸線方向断面で視て、曲率半径Ｒ４の凸曲面部２１ｊによって接合されている。この凸曲面部２１ｊの曲率半径Ｒ４は、応力集中を防ぐために、凸曲面形状とされており適宜の曲率半径を選択できるものであり、本実施例の凸曲面部２１ｊの曲率半径Ｒ４は、凸曲面部２１ｉの曲率半径Ｒ３と同じ曲率半径が選択されている。

　このように、実施例に係る車輪用転がり軸受装置Ａによれば、軸線方向断面で視て内方フランジ部２１ａは外方フランジ部２１ｄより肉厚に形成されている。そして、この内方フランジ部２１ａの肉厚形状は径方向基端部位置の径方向の一定長さの範囲がもっとも肉厚形状とされる。これにより、応力の集中しやすいフランジ部２１の基端部を肉厚形状とすることで、フランジ部２１の強度の低下を防ぐことができる。
　また、外方フランジ部２１ｄを内方フランジ部２１ａに比べて肉薄に形成することで重量軽減を図ることができる。また、ハブボルト２７のボルト座面部２７ａが配設される側のフランジ面形状が、径方向基端部位置から径方向外方に向けて漸次肉薄となる凹曲面部２１ｃ（凹曲面傾斜形状）とされて形成されており、内方フランジ部２１ａに形成される凹曲面部２１ｃ（凹曲面傾斜形状）はフランジ部２１の延出方向に直交する幅方向に関して、前記内方フランジ部の厚さが径方向の外方に向かって一様に小さくなる面形状として形成されている。これにより、フランジ部２１の基端部形状は、径方向断面で視ると、フランジ部２１の幅方向に対して一律な基端部形状として形成されると共に、内方フランジ部２１ａから外方フランジ部２１ｄに向けて急激な形状変化をすることなく凹曲面部２１ｃ（凹曲面傾斜形状）として形成されているため、フランジ部２１に発生する応力の局部的な集中（応力集中）を抑制することができる。以上より、フランジ部２１の強度を低下させることなく重量軽減を図り、且つ、フランジ部２１に入力される荷重によってフランジ部２１に発生する応力の局部的な集中（応力集中）を抑制することができる。

　また、外方フランジ部２１ｄと内方フランジ部２１ａとの境界部の第１のフランジ面接合部位２１ｆは、ハブボルト２７のボルト座面部２７ａを囲う形状の、内方フランジ部２１ａの方が外方フランジ部２１ｄより肉厚とされた段差形状として形成されている。これにより、ハブボルト２７の中心から第１のフランジ面接合部位２１ｆまでの距離のばらつきを小さくすることができるため、フランジ部２１に入力される荷重によって発生する応力の局部的な集中（応力集中）を抑制することができると共に、ハブボルト２７のボルト座面部２７ａの部位を肉薄に形成することで、重量軽減を図ることができる。

　また、凹状曲線部は、ボルト孔２４の半径より大きい曲率半径Ｒ１の単一の円弧形状で形成されており、円弧形状の曲率半径Ｒ１の中心は、法線Ｎ（フランジ部２１の延出方向）上における、ボルト孔２４の中心又は、ピッチ円Ｐの外径側に位置することが望ましい。これにより、形状を複雑にすることなく、フランジ部２１に入力される荷重によって発生する応力の局部的な集中（応力集中）を抑制することができる。

　また、図８に図示されるように、凸曲面部２１ｉと凹曲面部２１ｈとを連続して配設することで、凹曲面部２１ｃ（凹曲面傾斜形状）がボルト座面支持面２１ｅと干渉することなく、凹曲面部２１ｃ（凹曲面傾斜形状）の配設位置を変えて、内方フランジ部２１ａの凹曲面部２１ｃ（凹曲面傾斜形状）の部位の肉厚を増加することができる。すなわち、一般的な冷間鍛造の形成において、内方フランジの傾斜面とボルト座面支持面２１ｅを接合した形状は、図８の図中、仮想線で示した位置となり、かかる仮想線の傾斜面と嵌合軸部の基端部の間の距離Ｔ２としている。これに対し、本実施例においては、凸曲面部２１ｉと凹曲面部２１ｈとを連続して配設することで、凹曲面部２１ｃ（凹曲面傾斜形状）と嵌合軸部３０の基端部の間の距離Ｔ１は、Ｔ２より肉厚とすることができる。また、凹曲面部２１ｈの曲率半径Ｒ２は、凸曲面部２１ｉの曲率半径Ｒ３より大きいため、ハブボルト２７から入力される荷重に伴って発生する応力集中を抑制することができる。

　次に、この実施例に係る車輪用転がり軸受装置Ａの軸部材の製造方法を製造する方法を図４と図５（Ａ）～図５（Ｇ）にしたがって説明する。
　この実施例に係る車輪用転がり軸受装置Ａの軸部材の製造方法は、図４に示すように、準備工程と、ショットブラスト工程と、被膜処理工程と、冷間鍛造工程と、旋削工程と、焼入工程と、研磨工程とを備えている。

　先ず、準備工程において、球状化焼鈍処理され、ピーリング加工によって脱炭層が除去された長尺素材６１が所定長さに切断されてなる軸状素材６２を準備する。
　すなわち、熱間圧延によって製造される炭素量０．５％前後の構造用炭素鋼（例えば、Ｓ４５Ｃ、Ｓ５０Ｃ、Ｓ５５Ｃ等）よりなる長尺丸棒材６０を、球状化焼鈍（軟化焼鈍）処理する（図５（Ａ）参照）。
　その後、長尺丸棒材６０の外周面の脱炭層（熱間圧延及び球状化焼鈍によって発生する脱炭層）をピーリング加工によって除去して長尺素材６１を形成する（図５（Ｂ）参照）。
　そして、長尺素材６１を所定長さに切断することによって軸状素材６２を形成する（図５（Ｃ）参照）。

　次に、ショットブラスト工程において、ショットブラスト装置によって軸状素材６２の表面の凹凸、錆、切断面のバリ等を除去する。

　次に、被膜処理工程において、軸状素材６２の表面に潤滑剤の被膜処理によって潤滑剤被膜を形成する。
　例えば、軸状素材６２の表面に潤滑剤としてのリン酸塩を塗布して潤滑剤被膜（リン酸塩被膜）を形成することによって被膜処理済み軸状素材６３を形成する（図５（Ｄ）参照）。
　軸状素材６２の表面に潤滑剤被膜を形成することによって、冷間鍛造の成形型と素材（材料）との間に生じる摩擦力を低減する。
　準備工程で焼鈍処理され、かつ被膜処理工程において被膜処理された被膜処理済み軸状素材６３は、冷間鍛造性に優れた素材となる。

　次に、冷間鍛造工程においては、一次冷間鍛造工程と二次冷間鍛造工程を備える。
　一次冷間鍛造工程において、冷間鍛造の前方押出加工の鍛造型装置（図示しない）を用いて被膜処理済み軸状素材６３を前方押出加工し、これによって、軸部（大径部１１、小径部１２及び端軸部１５を含む）１０と、中間軸部（フランジ基部２３と嵌合軸部３０の一部を形成する）２０と、嵌合軸部（この状態では鍛造凹部３５やブレーキロータ用嵌合部３１が形成されていない）３０を形成し、冷間鍛造の前方押出加工による一次冷間鍛造品６４を製作する（図５（Ｅ）参照）。

　次に、二次冷間鍛造工程において、冷間鍛造の側方押出加工の鍛造型装置（図示しない）を用いて一次冷間鍛造品６４の嵌合軸部３０の中心部端面に鍛造凹部３５を形成しながら軸部１０と嵌合軸部３０との間に位置する中間軸部（フランジ基部２３）２０の外周面に複数のフランジ部２１を放射状に形成し、二次冷間鍛造品６５を製作する（図５（Ｆ）参照）。

　次に、旋削工程において、二次冷間鍛造品（軸部材１）６５の一部、例えば、フランジ部２１の一側面のローター支持面２２と、嵌合軸部３０の端面３３とを必要に応じて旋削加工し、フランジ部２１にボルト孔２４を孔明け加工する（図３及び図５（Ｇ）参照）。
　また、フランジ部２１の一側面のローター支持面２２は必要に応じて旋削加工される。さらに、嵌合軸部３０のブレーキロータ用嵌合部３１及び車輪用嵌合部３２においても必要に応じて旋削加工される。なお、嵌合軸部３０のブレーキロータ用嵌合部３１及び車輪用嵌合部３２は、二次成形品６５を冷間鍛造する際に同時に形成することも可能である。

　次に、焼入（焼き入れ、焼き戻し）工程において、図３と、図５（Ｇ）の網掛け部分に示すように、二次冷間鍛造品６５の内輪軌道面１８を含む所要部分を高周波焼き入れによって部分的に焼入処理する。
　例えば、二次冷間鍛造品６５の軸部１０の内輪軌道面１８と、この内輪軌道面１８に隣接する大径部１１の一部と、小径部１２の外周面と、大径部１１と小径部１２との間の段差面とを高周波焼き入れした後、焼き戻する。

　最後に、研磨工程において、二次冷間鍛造品６５の内輪軌道面１８を含む焼き入れ部分の表面（図３と、図５（Ｇ）に示す網掛け部分の表面）を研磨加工して軸部材１を形成する。

　最後に、図１に示すように、車輪用転がり軸受装置Ａの軸部材１の軸部１０の外周面に、複数個の玉５０、５１と保持器５２、５３と外輪部材４５とがそれぞれ組み込まれる。
　そして、軸部１０の小径部１２の外周面に内輪体４２が嵌め込まれた後、端軸部１５の先端部が径方向外方へかしめられてかしめ部１７が形成されることによって小径部１２の外周面に内輪体４２が固定される。
　また、車輪用転がり軸受装置Ａの軸部材１の軸部１０の外周面にアンギュラ玉軸受４１が組み付けられる前、又は後において、フランジ部２１のボルト孔２４のボルト座面支持面２１ｅ側からハブボルト２７が圧入されることによってフランジ部２１にハブボルト２７が固定される。これをもって車輪用転がり軸受装置Ａが製造される。

　なお、図示は省略するが、内輪体４２の外周面には、速度センサ（図示省略）に対応する被検出部（図示省略）を周方向に有するパルサーリング（図示省略）が必要に応じて圧入固定される。この場合、外輪部材４５の端部内周面には、有蓋筒状のカバー部材（図示省略）が圧入固定され、このカバー部材（図示省略）の蓋板部（図示省略）に速度センサ（図示省略）が、その検出部をパルサーリング（図示省略）の被検出部（図示省略）に臨ませて取り付けられる。

　この実施例に係る車輪用転がり軸受装置Ａの軸部材１の製造方法は上述したように構成される。
　したがって、先ず、準備工程において、熱間圧延製の構造用炭素鋼よりなる長尺丸棒材６０が球状化焼鈍処理された後、長尺丸棒材６０の外周面の脱炭層がピーリング加工によって除去された長尺素材６１が所定長さに切断されてなる軸状素材６２を準備する。
　そして、脱炭層が除去された軸状素材６２を用い、この軸状素材６２を被膜処理工程と、冷間鍛造工程と、旋削工程と、焼入処理工程と、研磨工程との各工程を順に経ることによって、軸部材１を製造することができる。
　この結果、冷間鍛造後に、二次冷間鍛造品６５の脱炭層を旋削加工によって除去する工程を不要とすることができため、二次冷間鍛造品６５の表面の旋削取り代を必要最小限に抑えて軸部材１を容易に製造することができる。

　また、球状化率が５０～８０％の範囲内で焼鈍処理されている軸状素材６２を用いることによって冷間鍛造性を確保しながら、焼き入れ性の低下を防止することができる。
　すなわち、球状化率が５０％よりも低い場合には、冷間鍛造性が低下して軸部材１を所望とする形状に形成することができなくなる恐れがある。また、球状化率が８０％よりも高い場合には、冷間鍛造後の二次冷間鍛造品６５の所要とする部分を焼き入れする際に要する時間や電力が増加する不具合が発生するが、球状化率が５０～８０％の範囲内で焼鈍処理されている軸状素材６２を用いることによって前記不具合を解消することができる。

　また、一般的な冷間鍛造による側方押出加工では、成形型に規制されずに側方に押出加工される場合、かかる側方押出部位の形状が、押出加工前の素材の外径と略同一の形状（本実施例においては、図５に示す一次冷間鍛造品６４の中間軸部２０の外径）で押出加工されて、径方向外方に向かって凸型の形状を成している。そのため、径方向外方に向かって凹状の形状や、複雑な形状を形成する場合には、成形型で形状を規制して形成する必要があるが、側方押出成形部位と成形型の摩擦力が増すため、成形面の割れ等の成形不良を考慮しなければならず、成形に困難性を有していた。
　ところが、本実施例において冷間鍛造の押出加工を施す素材として用いられる被膜処理済み軸状素材６３は、炭素成分を球状化させる球状化焼鈍を施して材料の延性が向上されており、且つ、リン酸塩被膜をすることで冷間鍛造の成形型との間に生じる摩擦力が低減されたものである。そのため、第１のフランジ面接合部位２１ｆを上記のような形状とすることができる。

　なお、上記の態様に係る車輪用転がり軸受装置は、上述した第１の態様において、前記外方フランジ部と前記内方フランジ部との境界部のフランジ面形状は、前記ハブボルトの前記ボルト座面部を囲う形状の、前記内方フランジ部の方が前記外方フランジ部より肉厚とされた段差形状として形成されていることが望ましい。

　この構成によれば、外方フランジ部と内方フランジ部との境界部のフランジ面形状は、ハブボルトのボルト座面部を囲う形状の、内方フランジ部の方が外方フランジ部より肉厚とされた段差形状として形成されている。これにより、ハブボルトの中心から外方フランジ部と内方フランジ部との境界部までの距離のばらつきを小さくすることができるため、フランジ部に入力される荷重によって発生する応力の局部的な集中（応力集中）を抑制することができると共に、ハブボルトのボルト座面部の部位を肉薄に形成することで、重量軽減を図ることができる。

　以上、本発明の実施形態について実施例について説明したが、本発明の車輪用転がり軸受装置は、本実施の形態に限定されず、その他各種の形態で実施することができるものである。

１　　車輪用転がり軸受装置の軸部材
１０　軸部
１１　軸部の大径部
１２　軸部の小径部
１５　軸部の端軸部
１７　かしめ部
１８　内輪軌道面
１９　シール面
２０　中間軸部
２１　フランジ部
２１ａ内方フランジ部
２１ｂ垂直面
２１ｃ凹曲面部（凹曲面傾斜形状）
２１ｄ外方フランジ部
２１ｅボルト座面支持面
２１ｆ第１のフランジ面接合部位
２１ｇ第２のフランジ面接合部位
２１ｈ凹曲面部
２１ｉ凸曲面部
２１ｊ凸曲面部
２２　ローター支持面
２３　フランジ基部
２４　ボルト孔
２７　ハブボルト
２７ａボルト座面部
３０　嵌合軸部
３１　ブレーキロータ用嵌合部
３２　車輪用嵌合部
３３　嵌合軸部の端面
３５　鍛造凹部
３６　潤滑剤被膜
４１　アンギュラ玉軸受
４２　内輪体
４４　内輪軌道面
４５　外輪部材
４６　外輪軌道面
４７　外輪軌道面
４８　車体側フランジ
４９　環状空間
５２　保持器
５３　保持器
５５　ブレーキロータ
５６　シール部材
５８　リップ
６０　長尺丸棒材
６１　長尺素材
６２　軸状素材
６３　被膜処理済み軸状素材
６４　一次冷間鍛造品
６５　二次冷間鍛造品
Ａ　　車輪用転がり軸受装置
Ｔ１　凹曲面部と嵌合軸部の基端部の間の距離
Ｔ２　通常形成される傾斜面と嵌合軸部の基端部の間の距離
Ｒ１　円弧形状の曲率半径
Ｒ２　凹曲面部の曲率半径
Ｒ３　凸曲面部の曲率半径
Ｒ４　凸曲面部の曲率半径
Ｒ５　凹曲面部の曲率半径

Claims

　外周面に内輪軌道面が形成される軸部と、
　この軸部の一端側に形成される嵌合軸部と、
　前記軸部と前記嵌合軸部との間に位置し、径方向の外方へ放射状に延出されてハブボルトが配置されるボルト孔が貫設される複数のフランジ部と
を有する軸部材を備え、
　前記フランジ部は、冷間鍛造によって形成されており、
　前記フランジ部は、
　　前記ボルト孔が貫設される径方向外方領域の外方フランジ部と、
　　該外方フランジ部から前記径方向の内方に向けて連続形成される径方向内方領域の内方フランジ部と
を備え、
　軸線方向断面で視て前記内方フランジ部は前記外方フランジ部より肉厚に形成されており、
　該内方フランジ部の肉厚形状は径方向基端部位置の前記径方向の一定長さの範囲がもっとも肉厚形状とされると共に前記径方向の外方に向けて漸次肉薄となるように、前記ハブボルトのボルト座面部が配設される側のフランジ面形状が、前記径方向基端部位置から前記径方向の外方に向けて漸次肉薄となる凹曲面傾斜形状とされて形成されており、
　前記内方フランジ部に形成される前記凹曲面傾斜形状は、前記フランジ部の延出方向に直交する幅方向に関して、前記内方フランジ部の厚さが径方向の外方に向かって一様に小さくなる面形状として形成されている、
　車輪用転がり軸受装置。
　請求項１に記載の車輪用転がり軸受装置であって、
　前記外方フランジ部と前記内方フランジ部との境界部のフランジ面形状は、前記ハブボルトの前記ボルト座面部を囲う形状の、前記内方フランジ部の方が前記外方フランジ部より肉厚とされた段差形状として形成されている、
　車輪用転がり軸受装置。