(57)【要約】【課題】軌道輪に含まれる軽合金部が形成後に溶融するのを抑制することができる車両用軸受の軌道輪及び車両用軸受の各製造方法を提供する。【解決手段】車両用軸受の軌道輪（１１）の製造方法は、内周面又は外周面に軌道面（１１１ａ，１１１ｂ）を有し、鋼を含む材料で形成された軌道部材（１１１）を準備する工程と、軌道面（１１１ａ，１１１ｂ）を高周波誘導加熱する工程と、軌道部材（１１１）の内周面及び外周面のうち軌道面（１１１ａ，１１１ｂ）を有しない面に、軽合金を含む材料を鋳込む工程とを備える。高周波誘導加熱工程が終了した後に、軽合金を含む材料を硬化させて軽合金部（１１２）を形成する。【選択図】図２Ｄ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用軸受の軌道輪の製造方法であって、
内周面又は外周面に軌道面を有し、鋼を含む材料で形成された軌道部材を準備する工程と、
前記軌道面を高周波誘導加熱する工程と、
前記軌道部材の内周面及び外周面のうち前記軌道面を有しない面に、軽合金を含む材料を鋳込む工程と、
を備え、
前記高周波誘導加熱する工程が終了した後に、前記軽合金を含む材料を硬化させて軽合金部を形成する、軌道輪の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の軌道輪の製造方法であって、
前記軽合金を含む材料を鋳込む工程は、前記高周波誘導加熱する工程が終了した後、硬化層が生成される温度以下まで前記軌道面が冷却される前に行われる、軌道輪の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の軌道輪の製造方法であって、
前記軽合金を含む材料を鋳込む工程は、前記高周波誘導加熱する工程の直後又は前記高周波誘導加熱する工程と同時に行われる、軌道輪の製造方法。
【請求項４】
車両用軸受の製造方法であって、
軌道輪としての外輪及び内軸を製造する工程と、
前記内軸の外周に前記外輪を配置するとともに前記内軸と前記外輪との間に複数の転動体を配置して組み立てる工程と、
を備え、
前記外輪及び前記内軸の少なくとも一方は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の軌道輪の製造方法によって製造される、車両用軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、軌道輪及び軸受の製造方法に関する。より詳しくは、車両用軸受の軌道輪の製造方法、及び当該製造方法によって製造された軌道輪を用いた車両用軸受の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ハブユニットと称される車両用軸受は、一対の軌道輪と、複数の転動体とを備えている。一方の軌道輪は、内周面に軌道面を有する。他方の軌道輪は、外周面に軌道面を有する。一対の軌道輪は、軌道面同士が対向するように同軸に配置される。互いに対向する軌道面には、複数の転動体が配置される。
【０００３】
近年、ハブユニットを軽量化するための様々な技術が提案されている。例えば、特許文献１には、外側部材及び内側部材を備えるハブユニットが開示されている。外側部材は、内側部材の外周に配置される。外側部材の一部は非鉄金属製である。より詳細には、外側部材において、軌道面を含む外輪は鋼で構成され、外輪の外周に配置される外枠部材は軽合金複合材料で構成されている。このため、外側部材及びハブユニットが軽量化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−８７９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１において、外側部材は、軽合金複合材料を外輪の外周に鋳込んで外枠部材を形成した後、外輪の軌道面に対して高周波焼入れを施すことによって製造される。しかしながら、このような製造方法では、高周波焼入れの際、高周波焼入れの熱が外輪を介して外枠部材に伝達されるため、一旦形成された外枠部材が溶融してしまうという問題が生じ得る。
【０００６】
本開示は、軌道輪に含まれる軽合金部が形成後に溶融するのを抑制することができる車両用軸受の軌道輪及び車両用軸受の各製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る車両用軸受の軌道輪の製造方法は、内周面又は外周面に軌道面を有し、鋼を含む材料で形成された軌道部材を準備する工程と、軌道面を高周波誘導加熱する工程と、軌道部材の内周面及び外周面のうち軌道面を有しない面に、軽合金を含む材料を鋳込む工程とを備える。高周波誘導加熱する工程が終了した後に、軽合金を含む材料を硬化させて軽合金部を形成する。
【０００８】
本開示に係る車両用軸受の製造方法は、軌道輪としての外輪及び内軸を製造する工程と、内軸の外周に外輪を配置するとともに内軸と外輪との間に複数の転動体を配置して組み立てる工程とを備える。外輪及び内軸の少なくとも一方は、上記軌道輪の製造方法によって製造される。
【発明の効果】
【０００９】
本開示に係る車両用軸受の軌道輪及び車両用軸受の各製造方法によれば、軌道輪に含まれる軽合金部が形成後に溶融するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１実施形態に係る車両用軸受の縦断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１に示す軸受に含まれる外輪の製造方法の一工程を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図１に示す軸受に含まれる外輪の製造方法において、図２Ａに示す工程の後に行われる工程を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図１に示す軸受に含まれる外輪の製造方法において、図２Ｂに示す工程の後に行われる工程を示す図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、図１に示す軸受に含まれる外輪の製造方法において、図２Ｃに示す工程の後に行われる工程を示す図である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、図１に示す軸受に含まれる外輪の製造方法において、図２Ｄに示す工程の後に行われる工程を示す図である。
【図３】図３は、第２実施形態に係る車両用軸受の縦断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図３に示す軸受に含まれる内軸の製造方法の一工程を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図３に示す軸受に含まれる内軸の製造方法において、図４Ａに示す工程の後に行われる工程を示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図３に示す軸受に含まれる内軸の製造方法において、図４Ｂに示す工程の後に行われる工程を示す図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、図３に示す軸受に含まれる内軸の製造方法において、図４Ｃに示す工程の後に行われる工程を示す図である。
【図４Ｅ】図４Ｅは、図３に示す軸受に含まれる内軸の製造方法において、図４Ｄに示す工程の後に行われる工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施形態に係る車両用軸受の軌道輪の製造方法は、内周面又は外周面に軌道面を有し、鋼を含む材料で形成された軌道部材を準備する工程と、軌道面を高周波誘導加熱する工程と、軌道部材の内周面及び外周面のうち軌道面を有しない面に、軽合金を含む材料を鋳込む工程とを備える。高周波誘導加熱する工程が終了した後に、軽合金を含む材料を硬化させて軽合金部を形成する（第１の特徴）。
【００１２】
第１の特徴に係る軌道輪の製造方法では、軌道部材の内周面又は外周面に鋳込んだ軽合金を含む材料によって軽合金部を形成する。軽合金部は、軌道面の高周波誘導加熱が終了した後で軽合金を含む材料を硬化することにより、形成される。このため、高周波誘導加熱の熱が一旦形成された軽合金部に影響を与えることがない。よって、軽合金部が形成後に溶融するのを抑制することができる。
【００１３】
軽合金を含む材料を鋳込む工程は、高周波誘導加熱する工程が終了した後、硬化層が生成される温度以下まで軌道面が冷却される前に行われてもよい（第２の特徴）。
【００１４】
例えば、高周波誘導加熱後の冷却によって軌道面に硬化層が生成された後、軽合金を含む材料を定着させるために軌道部材を加熱した場合、この加熱によって一旦生成された硬化層の組成が変化する可能性がある。一方、第２の特徴によれば、高周波誘導加熱の終了後、硬化層が生成される温度まで軌道面が冷却される前に、軽合金を含む材料の鋳込みを開始する。このため、軽合金を含む材料の鋳込みに際して軌道部材を加熱した場合に、一旦生成された硬化層の組成が変化するという事態を防止することができる。
【００１５】
軽合金を含む材料を鋳込む工程は、高周波誘導加熱する工程の直後又は高周波誘導加熱する工程と同時に行われてもよい（第３の特徴）。
【００１６】
高周波誘導加熱後の軌道面の温度は、所望の硬度の硬化層を得るという観点から、安定して変化することが好ましい。第３の特徴によれば、高周波誘導加熱の直後、軌道面の温度を維持した状態で、軌道部材に対する軽合金を含む材料の鋳込みが開始される。あるいは、軌道面の高周波誘導加熱と同時に、軌道部材に対して軽合金を含む材料が鋳込まれる。このため、高周波誘導加熱後に軌道部材を再加熱する必要がない。よって、高周波誘導加熱後の軌道面の温度が大幅に上下せず、所望の硬度の軌道面を得ることが可能となる。
【００１７】
実施形態に係る車両用軸受の製造方法は、軌道輪としての外輪及び内軸を製造する工程と、内軸の外周に外輪を配置するとともに内軸と外輪との間に複数の転動体を配置して組み立てる工程とを備える。外輪及び内軸の少なくとも一方は、上記軌道輪の製造方法によって製造される。
【００１８】
上記車両用軸受の製造方法では、軌道輪としての外輪及び内軸の少なくとも一方は、上記実施形態に係る軌道輪の製造方法によって製造される。つまり、外輪及び／又は内軸を製造する際、外輪及び／又は内軸の軽合金部は、軌道面の高周波誘導加熱が終了した後で形成される。よって、外輪及び／又は内軸において、形成後の軽合金部が高周波誘導加熱の熱によって溶融するのを抑制することができる。
【００１９】
＜実施形態＞
以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。図中同一及び相当する構成については同一の符号を付し、同じ説明を繰り返さない。説明の便宜上、各図において、構成を簡略化又は模式化して示したり、一部の構成を省略して示したりする場合がある。
【００２０】
［第１実施形態］
（全体構成）
図１は、直線Ｘ１を通る平面で第１実施形態に係る車両用軸受１０を切断した断面図である。直線Ｘ１は、軸受１０の軸心である。以下、直線Ｘ１が延びる方向を軸受１０の軸方向又は単に軸方向と称する。軸受１０において、車両に取り付けたときに車体に近い方をインナ側、車体から遠い方をアウタ側と称する。
【００２１】
図１に示す車両用軸受１０は、ハブユニットとも称される。軸受１０は、外輪１１と、内軸１２と、複数の転動体１３，１４と、シール部材１５，１６とを備える。外輪１１及び内軸１２は、軸受１０に含まれる一対の軌道輪である。
【００２２】
外輪１１は、軌道部材１１１と、軽合金部１１２とを備える。軌道部材１１１は、直線Ｘ１を軸心とする筒状をなす。軽合金部１１２は、軌道部材１１１の外周に配置される。
【００２３】
軌道部材１１１は、内周面に軌道面１１１ａ，１１１ｂを有する。軌道面１１１ａ，１１１ｂは、それぞれ、直線Ｘ１を軸心とする環状面である。軌道面１１１ａは、軌道面１１１ｂよりもインナ側に配置されている。
【００２４】
軌道部材１１１は、鋼を含む材料（以下、鋼材料という）で形成されている。すなわち、軌道部材１１１は、鉄及び／又は鉄合金を含む材料で構成されている。軌道部材１１１は、例えば、Ｓ５５Ｃ等の炭素鋼や、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼で構成することができる。
【００２５】
軽合金部１１２は、軌道部材１１１の外周面に設けられている。軌道部材１１１の外周面は、軌道面１１１ａ，１１１ｂを有しない面である。軽合金部１１２は、筒状部１１２ａと、フランジ部１１２ｂとを含む。
【００２６】
筒状部１１２ａは、直線Ｘ１を軸心とする。筒状部１１２ａは、軌道部材１１１の外周面を覆うように、軌道部材１１１と同軸に配置される。第１実施形態において、筒状部１１２ａの軸方向の長さは、軌道部材１１１の軸方向の長さよりも長い。このため、筒状部１１２ａは、軌道部材１１１の外周面の全体を覆っている。ただし、筒状部１１２ａは、軌道部材１１１の外周面の少なくとも一部を覆っていればよい。
【００２７】
フランジ部１１２ｂは、筒状部１１２ａの外周面から径方向外方に突出する。フランジ部１１２ｂは、直線Ｘ１を軸心とする概略環状をなす。フランジ部１１２ｂは、締結孔１１２ｈを有する。図１には表れていないが、フランジ部１１２ｂには、複数の締結孔１１２ｈが設けられている。フランジ部１１２ｂには、各締結孔１１２ｈ及びボルトやナット等の締結部材を利用して、懸架装置（図示略）が取り付けられる。
【００２８】
軽合金部１１２は、軽合金を含む材料（以下、軽合金材料という）で構成されている。軽合金としては、例えば、アルミニウム合金やマグネシウム合金、チタン合金等が挙げられる。軽合金は、例えば、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）や、ＭＭＣ（金属マトリクス複合材）等、軽合金以外の材料と組み合わせて用いることもできる。すなわち、軽合金部１１２は、その全部が軽合金で構成されていてもよいし、軽合金とその他の材料とによって構成されていてもよい。
【００２９】
内軸１２は、本体部１２１と、フランジ部１２２とを備える。内軸１２は、外輪１１の軌道部材１１１と同様、鋼材料で構成することができる。
【００３０】
本体部１２１は、直線Ｘ１を軸心とする概略柱状をなすが、その一部が中空である。具体的には、本体部１２１は、インナ側及びアウタ側の各端面に凹部が形成されている。本体部１２１は、外輪１１に挿入されている。本体部１２１は、外周面に軌道面１２１ａを有する。軌道面１２１ａは、直線Ｘ１を軸心とする環状面である。軌道面１２１ａは、外輪１１が有する軌道面１１１ｂと対向する。
【００３１】
本体部１２１のインナ側の端部の外周には、内輪１７が装着されている。内輪１７は、直線Ｘ１を軸心とする筒状をなす。内輪１７の外周面には、軌道面１７ａが設けられている。軌道面１７ａは、直線Ｘ１を軸心とする環状面である。軌道面１７ａは、外輪１１が有する軌道面１１１ａと対向する。
【００３２】
フランジ部１２２は、本体部１２１の外周面から径方向外方に突出する。フランジ部１２２は、直線Ｘ１を軸心とする概略環状をなす。フランジ部１２２は、締結孔１２２ｈを有する。図１には表れていないが、フランジ部１２２には、複数の締結孔１２２ｈが設けられている。フランジ部１２２には、各締結孔１２２ｈ及びボルトやナット等の締結部材を利用して、ディスクホイール（図示略）やブレーキディスク（図示略）等が取り付けられる。
【００３３】
外輪１１の内周面と内軸１２の外周面との間には、軸受内部空間Ｓ１が形成されている。複数の転動体１３，１４は、軸受内部空間Ｓ１に配置されている。より具体的には、複数の転動体１３は、外輪１１の軌道部材１１１が有する軌道面１１１ａと、内輪１７が有する軌道面１７ａとに接触して配置される。複数の転動体１４は、軌道部材１１１が有する軌道面１１１ｂと、内軸１２の本体部１２１が有する軌道面１２１ａとに接触して配置される。
【００３４】
シール部材１５，１６は、軸受内部空間Ｓ１を密封する。シール部材１５，１６は、それぞれ、直線Ｘ１を軸心とする概略環状をなす。シール部材１５は、軸受内部空間Ｓ１のインナ側の端部を封鎖する。シール部材１６は、軸受内部空間Ｓ１のアウタ側の端部を封鎖する。
【００３５】
（製造方法）
以下、上述のように構成された車両用軸受１０の製造方法について説明する。ただし、軸受１０の製造方法は、以下で説明する態様に限定されるものではない。
【００３６】
軸受１０の製造方法は、外輪１１及び内軸１２をそれぞれ製造する工程と、複数の転動体１３，１４、シール部材１５，１６、及び内輪１７を準備する工程と、各部材を組み立てる工程とを含む。各部材を組み立てる工程では、内軸１２の外周に外輪１１を配置するとともに、内軸１２と外輪１１との間に複数の転動体１３，１４を配置する。より詳細には、内軸１２をインナ側の端から内輪１７に圧入した後、内軸１２のインナ側の端部をかしめることで内軸１２に内輪１７を装着する。さらに、内軸１２及び内輪１７の外周に転動体１３，１４及び外輪１１を配置する。その後、シール部材１５，１６によって軸受内部空間Ｓ１を密封する。
【００３７】
第１実施形態では、外輪１１を製造する方法について特に詳しく説明する。図２Ａ〜図２Ｅは、外輪１１を製造するための各工程を説明する図である。ただし、図２Ａ〜図２Ｅに示す各工程は、あくまで一例である。
【００３８】
図２Ａに示すように、まず、軌道部材１１１を準備する。軌道部材１１１は、例えば、軸受鋼を切削加工することによって作製される。
【００３９】
次に、図２Ｂに示すように、軌道部材１１１の周りに型３を配置する。型３は、複数の部分に分割された分割型である。型３は、図２Ｂに示す部分３１ａ〜３１ｊと、後述する部分３２ａ，３２ｂとを含む。この時点では、軌道部材１１１の周りには部分３１ａ〜３１ｊのみが配置されている。
【００４０】
続いて、軌道面１１１ａ，１１１ｂに高周波誘導加熱を施す。具体的には、図２Ｃに示すように、軌道部材１１１の内部に高周波装置４を配置し、高周波装置４が発生させる高周波の交流電流によって軌道面１１１ａ，１１１ｂの誘導加熱を行う。
【００４１】
軌道面１１１ａ，１１１ｂの加熱温度は、Ａｃ１変態点（加熱時、オーステナイトが生成し始める温度）以上、あるいはＡｃ３変態点（加熱時、フェライトがオーステナイトへの変態を完了する温度）以上とすることができる。軌道面１１１ａ，１１１ｂは、例えば９００℃程度に加熱される。軌道面１１１ａ，１１１ｂの熱は、軌道部材１１１の他の部分にも伝達される。例えば、軌道面１１１ａ，１１１ｂの加熱温度が９００℃程度である場合、軌道部材１１１の外周面の温度は７００℃程度となる。
【００４２】
軌道面１１１ａ，１１１ｂを所定時間加熱した後、図２Ｄに示すように、軌道部材１１１の内部から高周波装置４を取り除く。加熱された軌道面１１１ａ，１１１ｂからの熱伝達により、軌道部材１１１は全体的に高温になっている。この軌道部材１１１が冷めないうちに、軌道部材１１１の外周面に対する軽合金材料の鋳込みを開始する。具体的には、型３のうち部分３１ｂ，３１ｃ，３１ｇ，３１ｈに代えて部分３２ａ，３２ｂを軌道部材１１１の周りに配置し、溶融させた軽合金材料を型３内に流し込む。型３に流し込まれる軽合金材料の温度（鋳込温度）は、使用する軽合金材料の融点等に応じて適宜決定することができる。例えば、軽合金材料がアルミニウム合金を主体とする材料である場合、鋳込温度は約７３０℃とすることができる。
【００４３】
軽合金材料を鋳込む際、軌道部材１１１に軽合金材料を定着させるために、軌道部材１１１の温度をある程度高くする必要がある。以下、軽合金材料を鋳込む際の軌道部材１１１の温度を軽合金定着温度と称する。軽合金定着温度は、例えば、２００℃〜３００℃である。
【００４４】
上述したように、高周波誘導加熱によって軌道部材１１１の温度は上昇する。しかしながら、例えば、高周波誘導加熱の終了後に一定時間が経過すると、軌道部材１１１が自然冷却されてその温度が低下する。高周波誘導加熱の後に軌道部材１１１の温度が軽合金定着温度未満まで低下した場合、軽合金材料の鋳込みに際し、軌道部材１１１を再加熱する必要がある。
【００４５】
高周波誘導加熱の終了後の冷却によって軌道面１１１ａ，１１１ｂに硬化層が生成され始めている場合、軌道部材１１１を再加熱すると、一旦生成された硬化層の組成が変化する「焼きなまり」が生じ得る。このため、本実施形態では、再加熱による焼きなまりが生じ得る温度まで軌道面１１１ａ，１１１ｂが冷め切らないうちに、軽合金材料の鋳込みが開始される。すなわち、硬化層が生成される温度（硬化層生成温度）以下に軌道面１１１ａ，１１１ｂが冷却されてしまう前に軽合金材料の鋳込みを開始する。高周波誘導加熱の後、軌道面１１１ａ，１１１ｂに硬化層が生成される温度は、例えば２００℃である。この場合、軌道面１１１ａ，１１１ｂの温度が２００℃以下まで低下する前に、軽合金材料の鋳込みを開始する。
【００４６】
硬化層生成温度は、例えば、軌道面１１１ａ，１１１ｂにおいてマルテンサイトが生成される温度である。よって、軌道部材１１１がＭＳ変態点（冷却の間にオーステナイトがマルテンサイトに変態し始める温度）以下まで冷却される前に、軽合金材料の鋳込みを開始することができる。より正確には、高周波誘導加熱が終了した後、軌道面１１１ａ，１１１ｂの温度がＭＳ変態点以下になる前に、軽合金材料の鋳込みを開始することができる。硬化層生成温度は、通常、軽合金定着温度以下である。
【００４７】
軽合金材料の鋳込みは、高周波誘導加熱の終了直後に開始されることが好ましい。つまり、高周波誘導加熱工程と軽合金材料の鋳込み工程とを連続して実施することが好ましい。例えば、高周波誘導加熱の終了後、軌道部材１１１の温度が少なくとも軽合金定着温度以上であるうちに、軽合金材料の鋳込みが開始される。この場合、軽合金材料の鋳込みに際し、軌道部材１１１を改めて加熱する必要はない。
【００４８】
高周波誘導加熱の終了後、一定時間が経過した後に軽合金材料の鋳込みを開始する場合、軌道部材１１１の温度が軽合金定着温度未満に低下することがある。ただし、軌道面１１１ａ，１１１ｂの温度は、硬化層生成温度以下まで低下させないように留意する。高周波誘導加熱の終了後、軌道面１１１ａ，１１１ｂの温度が硬化層生成温度よりも高いものの、軌道部材１１１の温度が軽合金定着温度未満まで低下している場合は、軌道部材１１１を軽合金定着温度以上に再加熱する。
【００４９】
軽合金材料を鋳込んだ後、この軽合金材料を自然冷却又は強制冷却して硬化させることにより、軽合金部１１２を形成する。このとき、軌道部材１１１の温度も低下し、軌道面１１１ａ，１１１ｂにおいて硬化層が生成される。その後、図２Ｅに示すように、軌道部材１１１及び軽合金部１１２の周りから型３を取り除く。
【００５０】
特に図示しないが、型３は、フランジ部１１２ｂの各締結孔１１２ｈに対応する形状を有していてもよい。この場合、軽合金部１１２の鋳込み形成工程で各締結孔１１２ｈが形成される。型３が各締結孔１１２ｈに対応する形状を有しない場合、鋳込み形成工程よりも後の工程で、フランジ部１１２ｂを機械加工して各締結孔１１２ｈを形成すればよい。
【００５１】
最後に、必要に応じて軌道面１１１ａ，１１１ｂの研磨や研削を行う。これにより、外輪１１が完成する。
【００５２】
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、軌道面１１１ａ，１１１ｂに対する高周波誘導加熱が終了した後で、軌道部材１１１の外周面に軽合金材料が鋳込まれ、軽合金部１１２が形成される。つまり、軽合金部１１２が形成される前に高周波誘導加熱が終了しているため、高周波誘導加熱の熱が形成後の軽合金部１１２に影響を与えることはない。よって、軽合金部１１２が形成後に溶融するのを防止することができる。
【００５３】
第１実施形態では、高周波誘導加熱の終了後、硬化層が生成される温度以下に軌道面１１１ａ，１１１ｂが冷却される前に、軌道部材１１１の外周面に対する軽合金材料の鋳込みを開始する。すなわち、軌道面１１１ａ，１１１ｂに硬化層が生成されないうちに、軌道部材１１１の外周面に軽合金材料が鋳込まれる。よって、軽合金材料の鋳込みの際、軽合金材料を定着させるために軌道部材１１１を加熱した場合であっても、この加熱によって硬化層の組成が変化するという事態は生じない。すなわち、軌道面１１１ａ，１１１ｂに焼きなまりが生じるのを防止することができる。
【００５４】
高周波誘導加熱の直後は、軌道部材１１１は高温になっている。よって、高周波誘導加熱の直後に軽合金材料の鋳込みを行えば、軽合金材料を定着させるために軌道部材１１１を改めて加熱する必要はない。この場合、高周波誘導加熱の後、軌道部材１１１の温度を大幅に上下させることなく安定して変化させられるため、所望の硬度の軌道面１１１ａ，１１１ｂを得やすくなる。また、軽合金材料の鋳込みに際して軌道部材１１１を再加熱する必要がないため、エネルギーコストを節約することもできる。
【００５５】
第１実施形態では、高周波誘導加熱の終了後、軌道部材１１１が冷める前に軽合金材料の鋳込みを行う。つまり、軌道部材１１１が温度低下によって熱収縮しないうちに軽合金材料が鋳込まれ、軽合金部１１２が形成される。よって、常温時における軌道部材１１１と軽合金部１１２との見かけ上の締め代を小さくすることができる。見かけ上の締め代は、互いに嵌まり合う前の状態における軌道部材１１１の外径と軽合金部１１２の内径との差である。これにより、軽合金部１１２における残留応力が小さくなり、軽合金部１１２の割れの発生を抑制することができる。
【００５６】
［第２実施形態］
（全体構成）
図３は、直線Ｘ２を通る平面で第２実施形態に係る車両用軸受２０を切断した断面図である。直線Ｘ２は、軸受２０の軸心である。以下、直線Ｘ２が延びる方向を軸受２０の軸方向又は単に軸方向と称する。軸受２０において、車両に取り付けたときに車体に近い方をインナ側、車体から遠い方をアウタ側と称する。
【００５７】
図３に示す車両用軸受２０は、ハブユニットとも称される。軸受２０は、外輪２１と、内軸２２と、複数の転動体２３，２４と、シール部材２５，２６とを備える。外輪２１及び内軸２２は、軸受２０に含まれる一対の軌道輪である。
【００５８】
外輪２１は、第１実施形態に係る外輪１１の軌道部材１１１と同様の鋼材料で構成することができる。外輪２１は、本体部２１１と、フランジ部２１２とを含む。
【００５９】
本体部２１１は、直線Ｘ２を軸心とする筒状をなす。本体部２１１は、内周面に軌道面２１１ａ，２１１ｂを有する。
【００６０】
フランジ部２１２は、本体部２１１の外周面から径方向外方に突出する。フランジ部２１２は、直線Ｘ２を軸心とする概略環状をなす。フランジ部２１２は、懸架装置（図示略）を取り付けるための複数の締結孔２１２ｈを有する。
【００６１】
内軸２２は、軌道部材２２１と、軽合金部２２２とを備える。軌道部材２２１及び軽合金部２２２は、それぞれ、第１実施形態に係る外輪１１の軌道部材１１１及び軽合金部１１２と同様の材料で構成される。
【００６２】
軌道部材２２１は、筒状部２２１ａと、フランジ部２２１ｂとを含む。筒状部２２１ａは、直線Ｘ２を軸心とする筒状をなす。筒状部２２１ａの外周面には、軌道面２２１ｃが設けられている。軌道面２２１ｃは、直線Ｘ２を軸心とする環状面である。軌道面２２１ｃは、外輪２１が有する軌道面２１１ｂと対向する。
【００６３】
筒状部２２１ａのインナ側の端部の外周には、内輪２７が装着されている。内輪２７は、第１実施形態に係る内輪１７と同様の構成を有する。内輪２７の軌道面２７ａは、外輪２１が有する軌道面２１１ａと対向する。
【００６４】
フランジ部２２１ｂは、筒状部２２１ａから径方向外方に突出する。フランジ部２２１ｂは、筒状部２２１ａのアウタ側の端部に接続されている。フランジ部２２１ｂは、直線Ｘ２を軸心とする概略環状をなす。フランジ部２２１ｂは、ディスクホイール（図示略）やブレーキディスク（図示略）等を取り付けるための複数の締結孔２２１ｈを有する。
【００６５】
軽合金部２２２は、軌道部材２２１の内周面に設けられる。軌道部材２２１の内周面は、軌道面２２１ｃを有しない。軽合金部２２２は、軌道部材２２１の内周面をアウタ側から覆うように形成されている。軌道部材２２１の内周面のうちインナ側の部分は、軽合金部２２２から露出している。軽合金部２２２のアウタ側の端面には、凹部２２２ａが設けられている。
【００６６】
第１実施形態と同様、複数の転動体２３，２４は、外輪２１の内周面と内軸２２の外周面との間の軸受内部空間Ｓ２に配置されている。複数の転動体２３は、外輪２１の軌道面２１１ａ及び内輪２７の軌道面２７ａに接触して配置される。複数の転動体２４は、外輪２１の軌道面２１１ｂ及び内軸２２の軌道面２２１ｃに接触して配置される。
【００６７】
シール部材２５，２６は、直線Ｘ２を軸心とする環状をなし、軸受内部空間Ｓ２を密封する。シール部材２５，２６は、それぞれ、軸受内部空間Ｓ２のインナ側の端部及びアウタ側の端部を封鎖する。
【００６８】
（製造方法）
以下、上述のように構成された車両用軸受２０の製造方法について説明する。ただし、軸受２０の製造方法は、以下で説明する態様に限定されるものではない。
【００６９】
軸受２０の製造方法は、外輪２１及び内軸２２をそれぞれ製造する工程と、複数の転動体２３，２４、シール部材２５，２６、及び内輪２７を準備する工程と、各部材を組み立てる工程とを含む。各部材を組み立てる工程は、第１実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００７０】
第２実施形態では、内軸２２を製造方法について特に詳しく説明する。図４Ａ〜図４Ｅは、内軸２２を製造するための各工程を説明する図である。ただし、図４Ａ〜図４Ｅに示す各工程は、あくまで一例である。
【００７１】
図４Ａに示すように、まず、軌道部材２２１を準備する。軌道部材２２１は、例えば、軸受鋼を切削加工することによって作製される。
【００７２】
次に、図４Ｂに示すように、軌道部材２２１の周りに型５を配置する。型５は、複数の部分５ａ〜５ｄに分割された分割型である。
【００７３】
軌道部材２２１の周りに型５を配置した状態で、軌道面２２１ｃに高周波誘導加熱を施す。具体的には、図４Ｃに示すように、軌道部材２２１の筒状部２２１ａの外周に高周波装置６を配置し、高周波装置６が発生させる高周波の交流電流によって軌道面２２１ｃの誘導加熱を行う。軌道面２２１ｃの加熱温度は、第１実施形態で説明した通りである。
【００７４】
軌道面２２１ｃを所定時間加熱した後、筒状部２２１ａの外周から高周波装置６を取り除く。そして、図２Ｄに示すように、軌道部材２２１の内周面に対する軽合金材料の鋳込みを開始する。軽合金材料の鋳込温度は、第１実施形態と同様である。
【００７５】
加熱された軌道面２２１ｃからの熱伝達により、軌道部材２２１は全体的に高温になる。軽合金材料の鋳込みは、軌道部材２２１が冷めないうちに行われる。すなわち、高周波誘導加熱の終了後、硬化層生成温度以下に軌道面２２１ｃが冷却される前に軽合金材料の鋳込みが開始される。硬化層生成温度は、第１実施形態で説明した通りである。軽合金材料を鋳込むときの軌道部材２２１の温度、つまり、軽合金定着温度も第１実施形態と同様である。
【００７６】
第１実施形態と同様、軽合金材料の鋳込みは、好ましくは高周波誘導加熱の終了直後に開始される。高周波誘導加熱の終了後、軌道部材２２１の温度が少なくとも軽合金定着温度以上であるうちに、軽合金材料の鋳込みを開始することが好ましい。この場合、軽合金材料の鋳込みに際し、軌道部材２２１を改めて加熱する必要はない。
【００７７】
高周波誘導加熱の終了後に一定時間が経過し、軌道部材２２１の温度が軽合金定着温度未満まで低下している場合は、軌道部材２２１を軽合金定着温度以上に加熱する。ただし、高周波誘導加熱の終了後、軽合金材料の鋳込みをすぐに行わない場合であっても、軌道面２２１ｃの温度が硬化層生成温度以下に低下しないように留意する。
【００７８】
軽合金材料を鋳込んだ後、この軽合金材料を冷却して硬化させることにより、軽合金部２２２を形成する。このとき、軌道部材２２１の温度も低下し、軌道面２２１ｃに硬化層が生成される。その後、図４Ｅに示すように、軌道部材２２１及び軽合金部２２２の周りから型５を取り除く。
【００７９】
最後に、必要に応じて軌道面２２１ｃの研磨や研削を行う。これにより、内軸２２が完成する。
【００８０】
（第２実施形態の効果）
第２実施形態においても、軌道面２２１ｃに対する高周波誘導加熱が終了した後で、軌道部材２２１の内周面に軽合金材料が鋳込まれ、軽合金部２２２が形成される。このため、第１実施形態と同様に、形成後の軽合金部２２２が高周波誘導加熱の熱の影響を受けることがない。よって、軽合金部２２２が形成後に溶融するのを防止することができる。
【００８１】
第２実施形態では、高周波誘導加熱の終了後、硬化層が生成される温度以下に軌道面２２１ｃが冷却される前に、軌道部材２２１の内周面に軽合金材料が鋳込まれる。硬化層の生成前に軽合金材料を鋳込むため、鋳込みの際の軌道部材２２１の再加熱によって硬化層の組成が変化することはない。よって、軌道面２２１ｃに焼きなまりが生じるのを防止することができる。
【００８２】
高周波誘導加熱の直後、軌道部材２２１は高温になっている。高周波誘導加熱の直後に軽合金材料の鋳込みを行えば、軽合金材料を定着させるために軌道部材２２１を改めて加熱する必要はない。この場合、高周波誘導加熱の後、軌道部材２２１の温度が大幅に上下せず、安定して変化する。このため、所望の硬度の軌道面２２１ｃを得やすくなる。また、軌道部材２２１を再加熱する必要がないため、エネルギーコストを節約することもできる。
【００８３】
第２実施形態においても、高周波誘導加熱の終了後、軌道部材２２１が温度低下によって熱収縮しないうちに軽合金材料を鋳込み、軽合金部２２２を形成する。このため、常温時における軌道部材２２１と軽合金部２２２との見かけ上の締め代が小さくなる。よって、軽合金部２２２における残留応力が小さくなり、軽合金部２２２の割れの発生を抑制することができる。
【００８４】
［変形例］
以上、実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００８５】
上記各実施形態では、高周波誘導加熱が終了した後に、軌道部材の外周面又は内周面に対して軽合金材料を鋳込んでいる。しかしながら、高周波誘導加熱と同時に軽合金材料の鋳込みを行ってもよい。
【００８６】
例えば、高周波装置によって軌道面を加熱しながら、軌道部材の周りに配置された型内に軽合金材料を鋳込んでもよい。このとき、高周波誘導加熱及び軽合金材料の鋳込みは、実質的に同時に開始されてもよいし、いずれか一方が先に開始されてもよい。いずれにしても、高周波誘導加熱の終了後に軽合金材料が硬化され、軽合金部が形成されればよい。軽合金部の最終的な形成が高周波誘導加熱の終了よりも後であれば、高周波誘導加熱の熱による軽合金部の溶融を防止することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１０，２０：車両用軸受
１１：外輪（軌道輪）
１１１：軌道部材
１１１ａ，１１１ｂ：軌道面
１１２：軽合金部
２２：内軸（軌道輪）
２２１：軌道部材
２２１ｃ：軌道面
２２２：軽合金部
【図１】
2020073810.tif 000003
【図２Ａ】
2020073810.tif 000004
【図２Ｂ】
2020073810.tif 000005
【図２Ｃ】
2020073810.tif 000006
【図２Ｄ】
2020073810.tif 000007
【図２Ｅ】
2020073810.tif 000008
【図３】
2020073810.tif 000009
【図４Ａ】
2020073810.tif 000010
【図４Ｂ】
2020073810.tif 000011
【図４Ｃ】
2020073810.tif 000012
【図４Ｄ】
2020073810.tif 000013
【図４Ｅ】
2020073810.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月27日(2019.8.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用軸受の軌道輪の製造方法であって、
内周面又は外周面に軌道面を有し、鋼を含む材料で形成された軌道部材を準備する工程と、
オーステナイトが生成し始める温度あるいはフェライトがオーステナイトへの変態を完了する温度を目標温度とすると、前記軌道面を前記目標温度以上に高周波誘導加熱する工程と、
前記軌道部材の内周面及び外周面のうち前記軌道面を有しない面に、軽合金を含む材料を鋳込む工程と、
を備え、
前記軌道面は、前記高周波誘導加熱する工程において前記目標温度以上に達した後に冷却され、
前記軌道面に硬化層が生成される温度以下まで前記軌道面が冷却される前に、前記軽合金を含む材料を鋳込む工程が行われ、その後、前記軽合金を含む材料を硬化させて軽合金部を形成する、軌道輪の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の軌道輪の製造方法であって、
前記軽合金を含む材料を鋳込む工程は、前記高周波誘導加熱する工程が終了した後、硬化層が生成される温度以下まで前記軌道面が冷却される前に行われる、軌道輪の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の軌道輪の製造方法であって、
前記軽合金を含む材料を鋳込む工程は、前記高周波誘導加熱する工程の直後又は前記高周波誘導加熱する工程と同時に行われる、軌道輪の製造方法。
【請求項４】
車両用軸受の製造方法であって、
軌道輪としての外輪及び内軸を製造する工程と、
前記内軸の外周に前記外輪を配置するとともに前記内軸と前記外輪との間に複数の転動体を配置して組み立てる工程と、
を備え、
前記外輪及び前記内軸の少なくとも一方は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の軌道輪の製造方法によって製造される、車両用軸受の製造方法。