(57)【要約】【課題】重量軽減を図ることができ、成形性が良好で、高周波焼き入れによって軌道輪に必要な表面硬さを得られる車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】  車輪用軸受装置を構成するフランジ付き軸部材１は、丸棒状の鋼材を所要長さに切断した軸状素材６０を冷間鍛造することにより形成され、外径方向へ放射状に延出された複数のフランジ部２１を有する。このフランジ部２１は、冷間鍛造により中心部端面に鍛造凹部３３が形成される際の側方押出加工によって形成される。そして、軸状素材６０には、炭素の質量含有率が０．４７％〜０．５８％、チタンの質量含有率が２０ｐｐｍ〜３０ｐｐｍ、銅の質量含有率が０．１０％〜０．２０％、ニッケルの質量含有率が０．１０％〜０．２０％、モリブデンの質量含有率が０．７５％〜０．８５％、硫黄の質量含有率が０．００５％以下の全ての条件を満たす鋼材を使用する。【選択図】図４
2010188834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受が組み付けられる軸部と、この軸部の一端側に形成されかつ車輪の中心孔が嵌め込まれる嵌合軸部と、前記軸部と前記嵌合軸部との間に位置する外周面に外径方向へ放射状に延出されかつ前記車輪を締め付けるハブボルトが配置されるボルト孔が貫設された複数のフランジ部とを有するフランジ付き軸部材を備えた車輪用軸受装置であって、
前記フランジ付き軸部材が、炭素の質量含有率が０．４７％〜０．５８％の鋼材で構成されており、
前記フランジ部は、冷間鍛造によって前記嵌合軸部の中心部端面に鍛造凹部が形成される際の側方押出加工によって形成されることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車輪用軸受装置であって、
前記フランジ付き軸部材が、チタンの質量含有率が２０ｐｐｍ〜３０ｐｐｍの鋼材で構成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車輪用軸受装置であって、
前記フランジ付き軸部材が、銅、ニッケル及びモリブデンの質量含有率について、銅の質量含有率が０．１０％〜０．２０％、ニッケルの質量含有率が０．１０％〜０．２０％、モリブデンの質量含有率が０．７５％〜０．８５％の少なくともいずれか１つを満たし、かつ、いずれの質量含有率も前記の範囲の上限を越えない鋼材で構成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかの請求項に記載の車輪用軸受装置であって、
前記フランジ付き軸部材が、硫黄の質量含有率が０．００５％以下の鋼材で構成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪用軸受装置においては、転がり軸受が組み付けられる軸部と、この軸部の一端に形成されかつ前記軸部よりも大径で車輪の中心孔が嵌め込まれる嵌合軸部と、軸部と嵌合軸部との間に位置する外周面に外径方向へ放射状に延出されかつ車輪を締め付けるハブボルトが配置されるボルト孔が貫設された複数のフランジ部とを有するフランジ付き軸部材（ハブホイールと呼ばれることもある）を備えた構造のものがある。
このような構造の車輪用軸受装置は、例えば、特許文献１に開示されている。
その構成は、フランジ付き軸部材（ハブホイール）が円筒管を母材として冷間鍛造により整形されると共に、この冷間鍛造した母材の一方の軸端部の円周方向複数箇所が径方向外向きに切り起こされることにより、複数のフランジ部（切り起こし片）が形成される。さらに、母材の一方の軸端部には、複数のフランジ部の間に軸方向に沿った形状で残存する複数の舌片よりなる嵌合軸部（車輪が嵌め込まれて位置決めされる）が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２５８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示されたような車輪用軸受装置においては、円筒管を母材として冷間鍛造により整形された鍛造品の一方の軸端部に切り起こし片よりなる複数のフランジ部が形成されて、フランジ付き軸部材が構成される。
これによって、車輪用軸受装置（主にフランジ付き軸部材）の重量軽減を図ることが可能となる。
しかしながら、フランジ付き軸部材の各部の肉厚が均一となり、複数のフランジ部の根元部近傍の強度を高めることが困難となる場合がある。
そこで、フランジ付き軸部材の製造においてはフランジ部の根元部近傍の強度を高めることができる成形性の良さが求められる。また、フランジ付き軸部材は内輪側の軌道面を提供するため、成形後の高周波焼き入れによって軌道輪としての表面硬さを得られることが必要である。
【０００５】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、重量軽減を図ることができ、成形性が良好で、高周波焼き入れによって軌道輪に必要な表面硬さを得ることができる車輪用軸受装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明にかかる車輪用軸受装置は次の手段をとる。
まず、本発明の第１の発明は、転がり軸受が組み付けられる軸部と、この軸部の一端側に形成されかつ車輪の中心孔が嵌め込まれる嵌合軸部と、前記軸部と前記嵌合軸部との間に位置する外周面に外径方向へ放射状に延出されかつ前記車輪を締め付けるハブボルトが配置されるボルト孔が貫設された複数のフランジ部とを有するフランジ付き軸部材を備えた車輪用軸受装置であって、
前記フランジ付き軸部材が、炭素の質量含有率が０．４７％〜０．５８％の鋼材で構成されており、
前記フランジ部は、冷間鍛造によって前記嵌合軸部の中心部端面に鍛造凹部が形成される際の側方押出加工によって形成されることを特徴とする。
【０００７】
この第１の発明によれば、冷間鍛造により複数のフランジ部を放射状に延出する構成のため、車両用軸受装置の軽量化を図ることができる。そして、冷間鍛造ではフランジ部の根元部近傍を肉厚に成形することが容易であり、フランジ部の根元部近傍の強度を高めることができる。
また、フランジ付き軸部材が、炭素の質量含有率が０．４７％〜０．５８％の鋼材で構成されているので、冷間鍛造時の成形性が良好であり、高周波焼き入れ後は軌道輪に必要な表面硬さを得ることができる。
なお、炭素の質量含有率が０．４７％未満の場合は、鋼材が軟らかで、冷間鍛造時の成形性は良好であるが、高周波焼き入れをしても軌道輪に必要な表面硬さが得られない。そして、炭素の質量含有率が０．５８％を越えると、鋼材が硬くもろくなるため、冷間鍛造による加工に適さない。
【０００８】
次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る車輪用軸受装置であって、前記フランジ付き軸部材が、チタンの質量含有率が２０ｐｐｍ〜３０ｐｐｍの鋼材で構成されていることを特徴とする。
この第２の発明によれば、フランジ付き軸部材が、チタンの質量含有率が２０ｐｐｍ〜３０ｐｐｍの鋼材で構成されており、鋼材の結晶粒度の粗大化が防止されるので、冷間鍛造時の成形性が良好となる。
なお、チタンの質量含有率が３０ｐｐｍを越えると、チタンが析出して軸受のボールを傷つけてしまうことがあるので好ましくない。
【０００９】
次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係る車輪用軸受装置であって、前記フランジ付き軸部材が、銅、ニッケル及びモリブデンの質量含有率について、銅の質量含有率が０．１０％〜０．２０％、ニッケルの質量含有率が０．１０％〜０．２０％、モリブデンの質量含有率が０．７５％〜０．８５％の少なくともいずれか１つを満たし、かつ、いずれの質量含有率も前記の範囲の上限を越えない鋼材で構成されていることを特徴とする。
この第３の発明によれば、フランジ付き軸部材が、銅、ニッケル及びモリブデンの質量含有率について、銅の質量含有率が０．１０％〜０．２０％、ニッケルの質量含有率が０．１０％〜０．２０％、モリブデンの質量含有率が０．７５％〜０．８５％の少なくともいずれか１つを満たし、かつ、いずれの質量含有率も前記の範囲の上限を越えない鋼材で構成されており、鋼材の結晶粒度が細かくなるため、冷間鍛造時の成形性が良好となる。
なお、銅、ニッケル、モリブデンのいずれかの含有率が上記の範囲の上限を超えると、添加する金属のコストアップとなり、高周波焼き入れによって必要な表面硬さが得られにくくなるため好ましくない。
【００１０】
次に、本発明の第４の発明は、上記第１の発明〜第３の発明のいずれかの発明に係る車輪用軸受装置であって、前記フランジ付き軸部材が、硫黄の質量含有率が０．００５％以下の鋼材で構成されていることを特徴とする。
この第４の発明によれば、前記フランジ付き軸部材が、硫黄の質量含有率が０．００５％以下の鋼材で構成されており、鋼材がもろく割れやすくなることがないので、冷間鍛造時の成形性が良好となる。
【発明の効果】
【００１１】
上述の本発明の各発明によれば、次の効果が得られる。
まず、上述の第１の発明によれば、冷間鍛造により複数のフランジ部を放射状に延出する構成のため、車両用軸受装置の軽量化を図ることができる。そして、フランジ部の根元部近傍を肉厚に成形することが容易でありランジ部の根元部近傍の強度を確保することができる。
また、フランジ付き軸部材が、炭素の質量含有率が０．４７％〜０．５８％の鋼材で構成されているので、冷間鍛造時の成形性が良好で、高周波焼き入れ後は軌道輪に必要な表面硬さを得ることができる。
次に上述の第２の発明によれば、フランジ付き軸部材が、チタンの質量含有率が２０ｐｐｍ〜３０ｐｐｍの鋼材で構成されており、鋼材の結晶粒度の粗大化を防止されるので、冷間鍛造時の成形性が良好となる。
次に上述の第３の発明によれば、フランジ付き軸部材が、銅、ニッケル及びモリブデンの質量含有率について、銅の質量含有率が０．１０％〜０．２０％、ニッケルの質量含有率が０．１０％〜０．２０％、モリブデンの質量含有率が０．７５％〜０．８５％の少なくともいずれか１つを満たし、かつ、いずれの質量含有率も前記の範囲の上限を越えない鋼材で構成されており、鋼材の結晶粒度が細かくなるため、冷間鍛造時の成形性が良好となる。
次に上述の第４の発明によれば、前記フランジ付き軸部材が、硫黄の質量含有率が０．００５％以下の鋼材で構成されており、鋼材がもろく割れやすくなることがないので、冷間鍛造時の成形性が良好となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施例１に係る車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【図２】同じくフランジ付き軸部材を示す縦断面図である。
【図３】同じくフランジ付き軸部材を嵌合軸部側から示す平面図である。
【図４】同じくフランジ付き軸部材の製造工程を示す説明図である。
【図５】同じく冷間鍛造の第１、第２の両成形型のキャビティに一次成形品がセットされて型閉じした状態を示す縦断面図である。
【図６】同じくパンチによって一次成形品の嵌合軸部の端面に鍛造凹部を形成しながら複数のフランジ部を側方押出加工によって形成する状態を示す縦断面図である。
【図７】同じく第１、第２の両成形型のキャビティのフランジ成形部を拡大して示す縦断面図である。
【図８】同じく冷間鍛造の二次成形品を嵌合軸部側から示す平面図である。
【図９】変形例１のフランジ付き軸部材の側面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ位置における断面図である。
【図１１】変形例２のフランジ付き軸部材の平面図である。
【図１２】図１１のＢ−Ｂ位置における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【実施例１】
【００１４】
先ず、この発明の実施例１に係る車輪用軸受装置とその製造方法を図１〜図８にしたがって説明する。
図１に示すように、車輪用軸受装置としての車輪用ハブユニットは、フランジ付き軸部材（ハブホイール）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。
フランジ付き軸部材１は、外周面に転がり軸受としての複列のアンギュラ玉軸受４１が組み付けられる軸部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）の中心孔が嵌め込まれる嵌合軸部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２０ａと、このフランジ基部２０ａの外周面に外径方向へ放射状に延出されかつ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が先端寄り部分に貫設された複数のフランジ部２１とを一体に有する。
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よりも若干小径の車輪用嵌合部３２が形成されている。
【００１５】
この実施例１において、フランジ付き軸部材１の軸部１０の外周面には環状の隙間を保って外輪部材４５が配置され、この外輪部材４５の内周面の軸方向に所定間隔を保って形成された両軌道面４６、４７と、軸部１０側の両軌道面４３、４４との間に転動体としての複数個の玉５０、５１が保持器５２、５３によって保持されてそれぞれ組み込まれることで複列のアンギュラ玉軸受４１が構成されている。
また、この実施例１においては、フランジ付き軸部材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の外周面に一方の軌道面４３が形成されている。
また、軸部１０の小径部１２の外周面には内輪体４２が嵌め込まれ、この内輪体４２の外周面に他方の軌道面４４が形成されている。
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の端面中心部には軸端凹部１６が形成され、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。
【００１６】
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、車輪用ハブユニットは、車体側フランジ４８において、車体側部材、例えば、車両の懸架装置（図示しない）に支持されたナックル、又はキャリアの取付面にボルトによって連結される。
【００１７】
図２と図３に示すように、フランジ付き軸部材１の複数のフランジ部２１は、冷間鍛造によって嵌合軸部３０の中心部端面に鍛造凹部３３が形成される際の側方押出加工によって形成される。また、フランジ部２１の根元部（基部）及びその近傍（以下、単に根元部近傍という）の一側（フランジ部２１のローター支持面２２を車外側面としたときに車内側面をなる側）には車内側に向けて突出された厚肉部２３が形成されている。
さらに、厚肉部２３はフランジ部２１の根元部（基部）側から同フランジ部２１のボルト孔２４側に向かって漸次減少する傾斜状に形成されている。この厚肉部２３の傾斜面２３ａの傾斜角度（フランジ付き軸部材１の回転中心軸Sと直交する円環状平坦面２３ｃに対する角度）θ１は冷間鍛造時の材料流れや成形後の脱型を考慮すると、２０°≦θ１≦４５°の関係に設定されることが望ましい。
【００１８】
また、図３に示すように、各フランジ部２１の幅方向両側面の根元部に応力が集中して作用することがないように、各フランジ部２１の幅方向両側面の根元部はフランジ基部２０ａの外周面に向かってしだいに幅広となる湾曲面（円弧面も含む）２１ｂをなして、フランジ基部２０ａの外周面に連続している。
また、図３に示すように、各フランジ部２１の先端面は、嵌合軸部３０のブレーキローター用嵌合部３１（図１参照）の直径寸法の約半分の半径をもつ円弧面２１ａに形成されている。すなわち、ブレーキローター用嵌合部３１の直径寸法をφＰとし、フランジ部２１の先端の円弧面２１ａの半径寸法をｒＱとしたときに、φＰ／２≒ｒＱとなるように形成されている。
【００１９】
上述したように構成されるこの発明の実施例１に係る車輪用軸受装置において、冷間鍛造の側方押出加工によって軸部１０と嵌合軸部３０との間に位置するフランジ基部２０ａの外周面に複数のフランジ部２１を放射状に形成することによって、重量軽減を図ることができる。
また、図２に示すように、フランジ部２１の根元部近傍の一側に厚肉部２３を形成することによって、フランジ部２１の根元部近傍の強度を良好に高めることができ、耐久性に優れる。
【００２０】
次に、前記実施例１に係る車輪用軸受装置の製造方法を図４〜図７にしたがって説明する。
図４に示すように、構造用炭素鋼（例えば、Ｓ４５Ｃ、Ｓ５０Ｃ、Ｓ５５Ｃ等の炭素量０．５％前後の炭素鋼が望ましい）の丸棒状の鋼材を所要長さに切断して軸状素材６０を形成する。
【００２１】
実施例１では、軸状素材６０には、炭素の質量含有率が０．４７％〜０．５８％、チタンの質量含有率が２０ｐｐｍ〜３０ｐｐｍ、銅の質量含有率が０．１０％〜０．２０％、ニッケルの質量含有率が０．１０％〜０．２０％、モリブデンの質量含有率が０．７５％〜０．８５％、硫黄の質量含有率が０．００５％以下の全ての条件を満たした鋼材を使用している。炭素等の含有率が上記の範囲の鋼材は、冷間鍛造時の成形性が良好で、高周波焼き入れ後は軌道輪に必要な表面硬さを得ることができるので、フランジ付き軸部材１を構成する鋼材として好ましい。
【００２２】
次に、軸状素材６０を、例えば８００℃前後に加熱した後、冷却し焼鈍する。
その後、冷間鍛造の前方押出加工の鍛造型装置（図示しない）を用いて軸状素材６０を前方押出加工し、これによって、軸部１０（大径部１１、小径部１２及び端軸部１５（この状態では軸端凹部１６が形成されていない）を含む）と、中間軸部２０と、嵌合軸部３０（この状態では鍛造凹部３３やブレーキロータ用嵌合部３１が形成されていない）を形成し、冷間鍛造の前方押出加工による一次成形品６１を製作する。
【００２３】
次に、図４〜図７に示すように、冷間鍛造の側方押出加工の鍛造型装置７０によって嵌合軸部３０の中心部端面に鍛造凹部３３を形成しながら一次成形品６１の軸部１０と嵌合軸部３０との間に位置する中間軸部２０の外周面に複数のフランジ部２１を放射状に形成し、二次成形品６２を製作する。
【００２４】
図５〜図７に示すように、冷間鍛造の側方押出加工の鍛造型装置７０において、第１、第２の両成形型７１、７２の間には、一次成形品６１がセットされかつ複数のフランジ部２１を側方押出加工によって形成するための複数のフランジ成形部７８を放射状に有するキャビティ７５が形成される。
このフランジ成形部７８は、第１、第２の両成形型７１、７２にそれぞれ形成された成型溝部７６、７７によって構成されている。
すなわち、第１、第２の両成形型７１、７２の成型溝部７６、７７の上下両壁面の案内面８０、８１の対向間隔がフランジ部２１の板厚寸法と同等の大きさに設定され、両側壁面の案内面（図示しない）の対向間隔がフランジ部２１の幅寸法と同等の大きさに設定されている。そして、フランジ成形部７８の横断面形状は、フランジ部２１の横断面形状と同じ形状に形成されている。
【００２５】
また、図７に示すように、この実施例１において、第１成形型７１の成型溝部７６の材料流入側には、フランジ部２１の厚肉部２３を形成するための厚肉部成形用溝部８２が形成されている。この厚肉部成形用溝部８２の底面は、フランジ部２１の根元部側からボルト孔２４側に向かって漸次減少する傾斜面８２ａに形成されて案内面８０に連続している。
また、厚肉部成形用溝部８２底面の傾斜面８２ａの傾斜角度θ２は、フランジ部２１の肉厚部２３の傾斜面２３ａの傾斜角度θ１と同じ、すなわち「２０°≦θ２≦４５°」の関係に設定される。
また、図６及び図７に示すように、成型溝部７６、７７によって構成されるフランジ成形部７８の径方向の長さ寸法は、フランジ部２１の先端の円弧面２１ａが当たらない長さ寸法をもって設定されている。
【００２６】
ここで、実施例１におけるフランジ部２１及びフランジ基部２０ａの軸方向から見た面積に関する特徴について説明する。図８の斜線部は、冷間鍛造の二次成形において、フランジ部２１が延出される外径円の範囲内で第１成形型７１と第２成形型７２が接触する範囲を示す。言い換えれば、フランジ部２１が肉抜きされた部分である。
ここで、フランジ部２１の外径をφＡ、フランジ部２１の根元のフランジ基部２０ａの外径をφＢ、フランジ部２１の周方向の幅をＣ、フランジ部２１の数をＮとし、フランジ部２１及びフランジ基部２０ａの軸方向から見た面積（フランジ投影部の面積）をＳｆ、フランジ部２１の外径円の面積をＳａとすると、
Ｓｆ＝Ｎ×Ｃ×（１／２）×（φＡ−φＢ）＋（φＢ／２）×（φＢ／２）×π
Ｓａ＝（φＡ／２）×（φＡ／２）×π
と表すことができ、実施例１では、二次成形品６２のＳｆ／Ｓａが０．５３〜０．５６の範囲とされている。
【００２７】
このＳｆ／Ｓａは、フランジ部２１が延出される外径円の範囲内における第１成形型７１と第２成形型７２が非接触となる面積の外径円の面積に対する比率を表している。
このＳｆ／Ｓａが大きいほど、フランジ投影部の比率が大きくなるため鋼材の流動面積が大きくなり、押出加工による鋼材の流動性が良くなるため成形性が向上する。一方、Ｓｆ／Ｓａが大きいほど、第１成形型７１と第２成形型７２が接触面積が小さくなり狭い面積で型圧を支えることが必要となるため型に対する負荷が増大する。
また、Ｓｆ／Ｓａが小さいほど、フランジ投影部の割合が大小さくなるため鋼材の流動面積が狭くなり、押出加工による鋼材の流動性が悪くなるため成形性が低下する。一方、Ｓｆ／Ｓａが小さいほど、第１成形型７１と第２成形型７２の接触面積が大きくなるため広い面積で型圧を支えればよいので型に対する負荷が減少する。
なお、Ｓｆ／Ｓａが異なる構成について試験した結果、Ｓｆ／Ｓａが０．６より大きい場合は、金型の接触面積が狭く、狭い面積で型圧を支えることが必要となり型が割れやすくなることがわかった。また、Ｓｆ／Ｓａが０．５より小さい場合は、鋼材の流動面積が狭くなり鋼材の流動性が悪くなるためフランジ部の成形性が悪くなり、フランジ部が予定した形状に成形されにくくなることがわかった。よって、Ｓｆ／Ｓａは０．５以上かつ０．６以下のとすることが好ましい。
【００２８】
次に、二次成形の手順を説明する。先ず、図５に示すように、鍛造型装置７０の第１成形型（下型）７１と第２成形型（上型）７２のうち、第１成形型７１に一次成形品６１をセットし、第１成形型７１に対し第２成形型７２を型閉じする。
その後、図６と図７に示すように、パンチ７３を一次成形品６１の嵌合軸部３０の中心部端面に向けて下降し、パンチ７３の先端部７４によって嵌合軸部３０の中心部端面に鍛造凹部３３を形成しながら一次成形品６１の軸部１０と嵌合軸部３０との間に位置する中間軸部２０の外周面を、第１、第２の両成形型７１、７２に形成されたキャビティ７５のフランジ成形部７８に側方押出することによって複数のフランジ部２１を形成すると共に、フランジ部２１の根元部近傍の一側に厚肉部２３を形成し、これによって側方押出加工による二次成形品６２を製作する。
【００２９】
次に、二次成形品６２の旋削が必要な各部を旋削加工する。そして、旋削加工によって、例えば、図２に示される各フランジ部２１にボルト孔２４を形成すると共に、ボルト孔２４の両端開口部に第１、第２の両面取り部２５、２６を形成する。さらに、軸部１０の端軸部１５に軸端凹部１６を形成する。
その後、二次成形品６２を焼き入れした後、軸部１０の大径部１１の軌道面４３やフランジ部２１のローター支持面２２等を旋削加工、または、研磨加工することで完成品となるフランジ付き軸部材１を製作する。
【００３０】
最後に、図１に示すように、フランジ付き軸部材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、図２に示すように、フランジ付き軸部材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の第１面取り部２５側からハブボルト２７の軸部２９が挿入され、軸部２９のセレーション軸部２９ａがボルト孔２４に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軸受装置が製造される。
【００３１】
なお、図１に示すように、内輪体４２の外周面には、速度センサ９０に対応する被検出部９５を周方向に有するパルサーリング９６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９１が圧入固定され、このカバー部材９１の蓋板部９２に速度センサ９０が、その検出部をパルサーリング９６の被検出部９５に臨ませて取り付けられる。
【００３２】
前記したように構成されるこの発明の実施例１に係る車輪用軸受装置の製造方法において、フランジ部２１の根元部近傍の厚肉部２３側と反対側に対応する部分にフランジ部２１と第２成形型７２の成型溝部７７との間に隙間Ｓ２を保持する逃がし部８４が形成される。このため、パンチ７３の先端部７４によって嵌合軸部３０の中心部端面に鍛造凹部３３を形成しながらフランジ部２１を形成する際の冷間鍛造の材料流動時における材料と第２成形型７２の成型溝部７７との間の接触摩擦力を逃がし部８４に相当する分だけ軽減することができる。これによって、成形型、特に、第２成形型７２の摩耗を軽減して型寿命の向上を図ることが可能となる。
【００３３】
また、この実施例１において、図５〜図７に示すように、第１成形型７１は、その成型溝部７６に逃がし部がない型構造とすることによって、冷間鍛造のファイバーフローに沿う材料流動性によるフランジ部２１の厚肉部２３側へ向かう「そり」の発生を良好に抑制することができる。
すなわち、冷間鍛造においては、ファイバーフローに沿う材料流動性によってフランジ部２１に、厚肉部２３側へ向かうそりが発生しやすくなる特性がある。このフランジ部２１の厚肉部２３側へ向かうそりによって、例えば、フランジ部２１のローター支持面２２の全面を平坦面に仕上げ加工することが困難となる恐れがある。フランジ部２１のローター支持面２２の全面が平坦面に仕上げ加工されていない場合、例えば、ブレーキロータ５５の取り付けが不安定となることが想定される。しかしながら、前述したようにフランジ部２１の厚肉部２３側へ向かう「そり」の発生を抑制することで、フランジ部２１のローター支持面２２の全面を平坦面に仕上げ加工すること容易となり、ブレーキロータ５５を安定よく取り付けることが可能となる。
【００３４】
また、実施例１において、フランジ付き軸部材１の素材となる軸状素材６０には、炭素の質量含有率が０．４７％〜０．５８％、チタンの質量含有率が２０ｐｐｍ〜３０ｐｐｍ、銅の質量含有率が０．１０％〜０．２０％、ニッケルの質量含有率が０．１０％〜０．２０％、モリブデンの質量含有率が０．７５％〜０．８５％、硫黄の質量含有率が０．００５％以下の全ての条件を満たした鋼材を使用している。そのため、軸状素材６０は、冷間鍛造による成形性が良好である。また、フランジ付き軸部材１に成形し、必要な旋削加工を施し高周波焼き入れをした後は、軌道輪に必要な表面硬さを得ることができる。
【００３５】
ここで、炭素の質量含有率が０．４７％未満の場合は、鋼材が軟らかで、冷間鍛造時の成形性は良好であるが、高周波焼き入れをしても軌道輪に必要な表面硬さが得られない。そして、炭素の質量含有率が０．５８を越えると、鋼材が硬くもろくなるため、冷間鍛造による加工に適さない。そのため、少なくとも、炭素の質量含有率が０．４７％〜０．５８％であることが必要である。
そして、チタンは、鋼材の結晶粒度の粗大化を防止する性質があり、チタンの質量含有率が２０ｐｐｍ〜３０ｐｐｍであれば、鋼材の結晶粒度の粗大化を防止されるので、冷間鍛造時の成形性が良好となり、好ましい。
なお、チタンの質量含有率が３０ｐｐｍを越えると、チタンが析出して軸受のボールを傷つけてしまうことがあり、好ましくない。
そして、銅、ニッケル、モリブデンについては、含有量が多いほど鋼材の結晶粒度が細かくなり鋼材が軟らかくなる性質がある。そこで、銅の質量含有率が０．１０％〜０．２０％、ニッケルの質量含有率が０．１０％〜０．２０％、モリブデンの質量含有率が０．７５％〜０．８５％の少なくともいずれか１つを満たせば、鋼材の結晶粒度が細かくなるため、冷間鍛造時の成形性が良好となる。なお、銅、ニッケル、モリブデンのいずれかの含有率が上記の範囲の上限を超えると、添加する銅、ニッケル、モリブデンによりコストアップとなり、高周波焼き入れによって必要な表面硬さが得られ難くなるため好ましくない。
また、硫黄は、含有量が多いほど鋼材がもろくなり割れやすくなる性質がある。硫黄の質量含有率が０．００５％以下であれば、鋼材がもろく割れやすくなることがないので、冷間鍛造時の成形性が良好となる。なお、硫黄の質量含有量が０．００５％を越えると、鋼材がもろく割れやすくなるため好ましくない。
【００３６】
［変形例１］
次に、変形例１に係る車輪用軸受装置について説明する。変形例１では、図９に示すとおり、フランジ付き軸部材１Ａのフランジ部２１Ａの形状が実施例１と異なっている。変形例１では、図１０に示すとおり、フランジ部２１Ａは周方向の断面が凸型形状とされ、ハブボルト２７の座面の幅の範囲が肉厚部６３とされ、周方向の両端は肉薄部６４とされている。これにより、ハブボルト２７の必要嵌合長さを確保し、かつ、車輪外側のブレーキロータのバックアップとして必要な当たり面の面積を確保して、フランジ部２１Ａの体積の削減を図っている。また、図１０に示すとおり、フランジ部２１Ａの周方向断面に現れる角部は全てＲ２以上の鋳造Ｒとし、金型の寿命向上を図っている。なお、フランジ付き軸部材１Ａの材質、フランジ部２１Ａ以外の形状及びフランジ付き軸部材１Ａの製造方法は実施例１のフランジ付き軸部材１と共通であるため、詳細な説明は省略する。
この変形例１によれば、フランジ部の強度を損なわずに、さらに軽量化が可能である。
【００３７】
［変形例２］
次に、変形例２に係る車輪用軸受装置について説明する。変形例２では、図１１に示すとおり、フランジ付き軸部材１Ｂの嵌合軸部３０Ｂの形状及び、フランジ部２１Ｂの根元部近傍の形状が実施例１と異なっている。変形例２では、嵌合軸部３０Ｂは、フランジ部２１Ｂの根元部付近が肉厚とされ、他の部分は肉薄とされている。そして、嵌合軸部３０Ｂの内径面がフランジ部２１Ｂの数に対応した多角形状とされている。そして、嵌合軸部３０Ｂの内径面を形成する鍛造凹部３３Ｂの隅部３２ａは円弧状とされており、隅部３２ａの半径ｒ１と、嵌合軸部３０Ｂのブレーキロータ用嵌合部３１Ｂの外径側の半径ｒ２をほぼ等しく設定して、冷間鍛造におけるパンチ寿命の確保を図っている。
そして、嵌合軸部３０Ｂの外径側でフランジ部２１Ｂが形成されない位置には鍔状のフランジ基部２０ｂが形成されており、フランジ部２１Ｂの根元部近傍はフランジ基部２０ｂと滑らかに接続されてフランジ基部２０ｂと一体化されている。なお、フランジ付き軸部材１Ｂの材質、フランジ部２１Ｂとその根元部近傍を除いた部分の形状は実施例１と共通であり、フランジ付き軸部材１Ｂの製造方法も実施例１のフランジ付き軸部材１と共通であるため、詳細な説明は省略する。
この変形例２によれば、フランジ部２１Ｂへの鋼材の流動性を確保し、かつ、比較的繰り返し応力のかかりにくいフランジ部２１Ｂの根元部近傍以外の部分で嵌合軸部３０Ｂを肉薄化することが可能であり、フランジ付き軸部材１Ｂの強度確保と軽量化の両立が可能である。また、フランジ部２１Ｂの根元部近傍とフランジ基部２０ｂを一体化することにより、フランジ部２１Ｂの根元部にかかる応力の分散をはかることができる。
【００３８】
なお、この発明は前記実施例や変形例に限定するものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。
【符号の説明】
【００３９】
１、１Ａ、１Ｂ       フランジ付き軸部材
１０   軸部
１１   大径部
１２   小径部
２０   中間軸部
２０ａ、２０ｂ       フランジ基部
２１、２１Ａ、２１Ｂ フランジ部
２２   ローター支持面
２３   厚肉部
２４   ボルト孔
２７   ハブボルト
３０、３０Ｂ  嵌合軸部
３３、３３Ｂ  鍛造凹部
４１   アンギュラ玉軸受（転がり軸受）
４５   外輪部材
６１   一次成形品
６２   二次成形品
６３   肉厚部
６４   肉薄部
７０   鍛造型装置
７１   第１成形型
７２   第２成形型
７３   パンチ
７５   キャビティ
７８   フランジ成形部
８０、８１    案内面
８４   逃がし部
φＡ   フランジ部の外径
φＢ   フランジ基部の外径
Ｃ     フランジ部の周方向の幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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