(57)【要約】【課題】  ホイールや車体の取付用のねじ孔の強度、疲れ強さが向上し、自動車の旋回時等の繰り返し発生する高応力に対して耐久性に優れ、より大荷重に耐え、ねじ孔の雌ねじの摩耗も減少できて、ボルトの軸力低下・緩みを抑制でき、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。【解決手段】  ホイール取付孔１８が設けられた車輪取付用フランジ１７を有するハブ１４が鋼材の熱間鍛造品であり、ハブ１４のホイール取付孔１８の内面が非標準組織の部分３０とされ、前記非標準組織をレーザ焼入れにより得られた組織とした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項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有し、これら内方部材または外方部材の全体または一部を構成する部品に、車輪取付用または車体取付用のフランジを有し、いずれかのフランジにねじ孔が設けられた車輪用軸受装置において、
前記ねじ孔が設けられたフランジを有する部品が鋼材の熱間鍛造品であり、この部品は、母材部分が標準組織であって、この部品の前記ねじ孔の内面が非標準組織の部分とされ、前記非標準組織が、レーザ焼入れにより得られた組織である車輪用軸受装置。
【請求項２】
請求項１において、レーザ焼入れにより得られた組織である非標準組織が、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る車輪用軸受装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２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、このハブの外周に嵌合した少なくとも１つの内輪とでなり、前記車輪取付用フランジに前記ねじ孔が設けられ、前記ハブの前記ねじ孔の内面が非標準組織の部分とされた車輪用軸受装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３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、このハブの外周に嵌合した少なくとも１つの内輪とでなり、前記車輪取付用フランジに前記ねじ孔が設けられ、そのねじ孔がホイールを取り付け可能なものであり、前記ハブの前記ねじ孔の内面が非標準組織の部分とされた車輪用軸受装置。
【請求項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、このハブの外周に嵌合した少なくとも１つの内輪とでなり、前記車輪取付用フランジに前記ねじ孔が設けられ、そのねじ孔がブレーキロータを取り付け可能なものであり、前記ハブの前記ねじ孔の内面が非標準組織の部分とされた車輪用軸受装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記外方部材が車体取付用フランジを有し、前記外方部材の車体取付用フランジに前記ねじ圧入孔が設けられ、前記外方部材の前記ねじ孔の内面が非標準組織の部分とされた車輪用軸受装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記内方部材が、ハブと、このハブのインボード側端の外周に嵌合した１つの内輪とでなり、これらハブおよび内輪に各列の軌道面が形成されたものである車輪用軸受装置。
【請求項８】
請求項３ないし請求項５のいずれか１項において、前記内方部材がハブの外周に嵌合した複数の内輪を有し、前記ハブが軌道面を有さず、前記各内輪が軌道面を有する車輪用軸受装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、前記非標準組織の部分の硬さが２０ＨＲＣ以上４０ＨＲＣ以下であり、母材部分の標準組織の硬さが１３ＨＲＣ以上２５ＨＲＣ以下である車輪用軸受装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、前記非標準組織の部分の硬さが４０ＨＲＣ以上であり、母材部分の標準組織の硬さが１３ＨＲＣ以上２５ＨＲＣ以下である車輪用軸受装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項において、レーザ焼入れにより得られた組織である非標準組織が、ＹＡＧレーザ光を使用した焼入れにより得られた組織である車輪用軸受装置。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項において、レーザ焼入れにより得られた組織である非標準組織が、半導体レーザ光を使用した焼入れにより得られた組織である車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、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。
【背景技術】
【０００２】
車輪用軸受装置において、ハブの車輪取付用フランジにタップ孔であるねじ孔を設け、このねじ孔にねじ込むホイールボルトでホイールや制動部品を取付けるようにしたものがある。また、外輪の車体取付用フランジに設けられる車体取付孔をねじ孔とし、車体の懸架装置のナックル等に、前記ねじ孔に螺着したボルトで取付けるものがある。
このような車輪取付用フランジや車体取付用フランジにねじ孔を設けたものでは、その雌ねじが、車両旋回時の繰り返し疲労に耐え、また縁石等の側面衝突時などの大荷重に耐える必要がある。
【０００３】
そのため、車輪取付用フランジおよび車体取付用フランジのねじ孔の強化を図ることを試みた。従来、ねじ孔の硬化対策ではないが、車輪用軸受装置の構成部品の疲労強度を上げるために、部品全体を鍛造後調質し、硬度を高める方法も提案されている（例えば特許文献１）。また、高周波熱処理を施す方法（例えば特許文献２）や、ショットピーニングを行う方法が提案されている（例えば特許文献３）。
【０００４】
しかし、車輪取付用フランジまたは車体取付用フランジの全体を調質して硬度アップをする方法の場合は、工程が増える上に、硬度アップにより全体の加工性、例えば、被削性や、加締め加工などの冷間加工性が低下し、ハブボルトの食い込み性低下によるスリップトルクの低下等が生じることがある。また、ショットピーニングでは、ねじ孔の内径部が狭いため作業に制限がある。高周波熱処理では、処理を施す部分の部品形状によっては採用できない場合がある。高周波熱処理を行うと、部品の一部が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るため、高周波熱処理を行なえない。
【０００５】
そこで、本発明者等は、前記ハブの熱間鍛造の工程中、あるいは工程の最後において、赤熱中の車輪取付用フランジまたは車体取付用フランジの一部（ねじ孔）を冷媒で冷却し、自己復熱や復熱保持焼戻しすることで、その部分に硬度アップとなる非標準組織を得る方法を提案している（例えば特許文献４）。
【特許文献１】特開２００５−００３０６１号公報
【特許文献２】特開２００４−１８２１２７号公報
【特許文献３】特開２００５−１４５３１３号公報
【特許文献４】特開２００７−５０８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、鍛造熱を利用する特許文献４に開示の技術の場合、非標準組織としたい部分以外の部分にも飛散した冷媒が及ぶことで、目的としない部分が硬化し、後の旋削加工で削りにくくなるなどの問題が発生する。
【０００７】
この発明の目的は、ホイールや車体の取付用のねじ孔の強度、疲れ強さが向上し、自動車の旋回時等の繰り返し発生する高応力に対して耐久性に優れ、より大荷重に耐え、ねじ孔の雌ねじの摩耗も減少できて、ボルトの軸力低下・緩みを抑制でき、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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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有し、これら内方部材または外方部材の全体または一部を構成する部品に、車輪取付用または車体取付用のフランジを有し、いずれかのフランジにねじ孔が設けられた車輪用軸受装置において、
前記ねじ孔が設けられたフランジを有する部品が鋼材の熱間鍛造品であり、この部品は、母材部分が標準組織であって、この部品の前記ねじ孔の内面が非標準組織の部分とされ、前記非標準組織が、レーザ焼入れにより得られた組織である。
なお、標準組織とは、焼ならし温度から除冷したときの組織、つまり鋼の組織を均一化するため、オーステナイト組織になるまで加熱した後、除冷することにより得られた組織のことをいう。
【０００９】
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。前記部品のねじ孔の内面が前記非標準組織の部分であるため、こ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、ねじ孔における強度、疲れ強さが向上し、自動車の旋回時等の高応力が繰り返し発生するときに、車輪取付用フランジまたは車体取付用フランジのねじ孔に亀裂が発生することが抑えられる。つまり、亀裂発生→応力発生部位の変位増加→車両の振動増加→ねじ孔の設けられた車輪用軸受装置の部品の耐久性低下という作用が抑えられて、長寿命化される。しかもボルトの抜けが抑えられる。また、非標準組織による硬度アップにより、大荷重時のねじ孔の損傷が抑えられて、より高荷重まで耐えることができる。さらにねじ孔の雌ねじの摩耗が減少でき、ボルトの軸力の低下・緩みが抑制できる。
このように、高強度化され、長寿命化できる。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、車輪用軸受装置が軽量となるため、自動車の軽量化が図れ、燃費の改善が可能となる。
【００１０】
前記非標準組織の部分は、特に、レーザ焼入れにより得られるため、ねじ孔が設けられたフランジを有する部品の一部が局部的に高温になり過ぎることを未然に防止し、溶け落ちることもない。また、前記非標準組織とする部分を、ねじ孔の内面だけという限られた範囲にすると、前記部品全体を非標準組織とする場合と異なり、被削性や加締性等の加工性の低下が最小限に抑えられる。
【００１１】
したがって、前記部品全体のうちねじ孔の内面以外の大部分は、硬化せず、熱処理後の研削加工等を容易に且つ迅速に行うことができる。それ故、従来のものより、加工工数の低減を図り、製品１個あたりのサイクルタイムの向上を図ることが可能となる。換言すれば、従来のものより、工程増による生産性の低下を抑えることができる。また、研削砥石等の寿命を延ばし、製造コストの低減を図ることができる。また、ショットピーニングと異なり、ねじ孔の内径が狭くても光ファイバケーブル等をねじ孔に容易に通すことができる。したがって、ねじ孔の内径面の所定箇所にレーザ光を照射させることが可能となる。
【００１２】
レーザ焼入れにより得られた組織である非標準組織が、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っても良い。
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等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、非標準組織の部分の疲れ強さが向上し、通常の標準組織のみからなる部品に比べて、高い応力振幅に耐え、つまり高強度化され、長寿命化できる。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、車輪用軸受装置が軽量となるため、自動車の軽量化が図れ、燃費の改善が可能となる。
【００１３】
前記内方部材が、車輪取付用フランジを有するハブと、このハブの外周に嵌合した少なくとも１つの内輪とでなり、前記車輪取付用フランジに前記ねじ孔が設けられ、前記ハブの前記ねじ孔の内面が非標準組織の部分とされても良い。
前記内方部材が、車輪取付用フランジを有するハブと、このハブの外周に嵌合した少なくとも１つの内輪とでなり、前記車輪取付用フランジに前記ねじ孔が設けられ、そのねじ孔がホイールを取り付け可能なものであり、前記ハブの前記ねじ孔の内面が非標準組織の部分とされても良い。
前記内方部材が、車輪取付用フランジを有するハブと、このハブの外周に嵌合した少なくとも１つの内輪とでなり、前記車輪取付用フランジに前記ねじ孔が設けられ、そのねじ孔がブレーキロータを取り付け可能なものであり、前記ハブの前記ねじ孔の内面が非標準組織の部分とされても良い。
【００１４】
前記外方部材が車体取付用フランジを有し、前記外方部材の車体取付用フランジに前記ねじ圧入孔が設けられ、前記外方部材の前記ねじ孔の内面が非標準組織の部分とされても良い。
前記内方部材が、ハブと、このハブのインボード側端の外周に嵌合した１つの内輪とでなり、これらハブおよび内輪に各列の軌道面が形成されたものであっても良い。
前記内方部材がハブの外周に嵌合した複数の内輪を有し、前記ハブが軌道面を有さず、前記各内輪が軌道面を有するものであっても良い。
【００１５】
前記非標準組織の部分の硬度が２０ＨＲＣ以上４０ＨＲＣ以下であり、母材部分の標準組織の硬度が１３ＨＲＣ以上２５ＨＲＣ以下であっても良い。非標準組織の部分の硬さを２０ＨＲＣ以上４０ＨＲＣ以下とした場合は、靱性が優れたものとなる。この場合、高温焼戻しにより、非標準組織の部分の硬度が２０ＨＲＣ以上４０ＨＲＣ以下となるようにする。前記非標準組織の硬度が４０ＨＲＣ以上であり、母材部分の標準組織の硬度が１３ＨＲＣ以上２５ＨＲＣ以下であっても良い。非標準組織の硬度が４０ＨＲＣ以上とした場合、剛性等の強度、および疲れ強さを向上させることができる。
非標準組織の硬度が２０ＨＲＣ未満であると、強度および疲れ強さが不足し、２０ＨＲＣ以上４０ＨＲＣ以下の範囲では、靱性が優れるが、４０ＨＲＣを超える場合に比べて、剛性等の強度および疲れ強さは劣る。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。ハブの使用材料は炭素鋼（Ｃ量０．４〜０．８％）等であるが、Ｓ５３Ｃ等の場合、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。
前記非標準組織の部分の硬さが４０ＨＲＣ以上であり、母材部分の標準組織の硬さが１３ＨＲＣ以上２５ＨＲＣ以下であっても良い。非標準組織の硬度が４０ＨＲＣ以上とした場合、剛性等の強度、および疲れ強さを向上させることができる。
【００１６】
前記非標準組織の深さは、０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とするのが良い。０．１ｍｍ以下の場合では非標準組織が薄すぎ、効果が見込めない。また、１．５ｍｍ以上とすると、深く非標準組織を得るにはレーザ照射時間が長くなるため、照射範囲以外の部分も加熱され、照射後に照射範囲が急冷されにくくなり、硬度低下や組織の悪化、車輪取付フランジの振れ等の精度悪化、等の問題が生じやすくなる。
【００１７】
レーザ焼入れにより得られた組織である非標準組織が、ＹＡＧレーザ光を使用した焼入れにより得られた組織であっても良い。ＹＡＧレーザ光によると、レーザ光の波長を短いものとできて、浸透性に優れ、被加工物深く加工することができる。
また、レーザ焼入れにより得られた組織である非標準組織が、半導体レーザ光を使用し
た焼入れにより得られた組織であっても良い。半導体レーザは、エネルギー変換効率が高
いため大規模な冷却機構が不要であること、ミラー系が不要であること等の理由から、装
置を小型化できる。さらに、半導体レーザ光の波長は可視光であるため、加工面での反射
率が低く、低出力でもレーザ加工が可能となる利点もある。また、レーザ光の強度分布を
矩形状とできるため、大面積の焼入れを効率よく行うことができる。それ故、前記ＹＡＧ
レーザ光や赤外線レーザ光を用いるものよりも、被加工物１個あたりのレーザ焼入れに要
する時間短縮を、さらに図ることが可能となり、工数低減を図ることが可能となる。しか
も、ＹＡＧレーザ光等よりもレーザ出力の低減を図ることができるため、エネルギーコス
トの低減を図ることができる。また、非標準組織が、半導体レーザ光を使用した焼入れに
より得られた組織である場合、レーザ光の吸収を上げるための吸収剤を被加工物に塗布す
る必要がなくなり、その分、工数低減を図ることが可能となる。なお、半導体レーザと共
にミラー系を用いてレーザ焼入れすることも可能である。
【発明の効果】
【００１８】
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有し、これら内方部材または外方部材の全体または一部を構成する部品に、車輪取付用または車体取付用のフランジを有し、いずれかのフランジにねじ孔が設けられた車輪用軸受装置において、
前記ねじ孔が設けられたフランジを有する部品が鋼材の熱間鍛造品であり、この部品は、母材部分が標準組織であって、この部品の前記ねじ孔の内面が非標準組織の部分とされ、前記非標準組織が、レーザ焼入れにより得られた組織であるため、ホイールや車体の取付用のねじ孔の強度、疲れ強さが向上し、自動車の旋回時等の繰り返し発生する高応力に対して耐久性に優れ、より大荷重に耐え、ねじ孔の雌ねじの摩耗も減少できて、ボルトの軸力低下・緩みを抑制でき、かつ工程増による生産性の低下が抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図３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世代型の駆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。
【００２０】
外方部材２は軸受外輪となるものであって、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、内面が雌ねじとなるねじ孔からなる車体取付孔１３が設けられている。
【００２１】
図１、図２に示すように、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。ハブ１４の中心部には、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。
【００２２】
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、内面が雌ねじとなるねじ孔からなるホイール取付孔１８が設けられている。各ホイール取付孔１８には、ホイールボルト（図示せず）がねじ込まれ、車輪取付用フランジ１７のアウトボード側の側面に重ねられたホイールＨＬが前記ホイールボルトで固定される。
【００２３】
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ロータＢＲ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。
【００２４】
なお、従動輪用の車輪用軸受装置では、図４に示すように、ハブ１４は図１の例における貫通孔２１を有しないものとされる。また、図４の例の従動輪用の車輪用軸受装置では、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。
【００２５】
図１，図２，図４において、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る。このうち、ハブ１４の車輪取付用フランジ１７のねじ孔からなるホイール取付孔１８の内面が非標準組織の部分３０とされている。また、外方部材２の車体取付用フランジ１２におけるねじ孔からなる車体取付孔１３の内面が非標準組織の部分３０とされている。ハブ１４の母材部分は標準組織である。これら非標準組織の部分３０は、ハブ１４または外方部材２に局部的に設けられたものである。
【００２６】
図２（Ａ）に示すように、車輪取付用フランジ１７におけるホイール取付孔１８の内面１８ａが非標準組織の部分３０とされている。この非標準組織の部分３０は、ハブ１４に局部的に設けられたものであり、車輪取付用フランジ１７におけるホイール取付孔１８の内面１８ａから半径方向外方側へ所定小距離Ｌａ（Ｌａは、例えば車輪取付用フランジ１７の厚みの１／２程度）延びる範囲が、非標準組織の部分３０とされている。ただし、非標準組織の部分３０は、前記範囲に限定されるものではない。例えば、非標準組織の部分３０を、ホイール取付孔１８の内面１８ａから半径方向外方に数十μｍ至る範囲としても良い。
また、図２（Ｂ）に示すように、車体取付用フランジ１２における車体取付孔１３の内面１３ａから半径方向外方側へ所定小距離Ｌｂ（Ｌｂは、例えば車体取付用フランジ１２の厚みの１／２程度）延びる範囲が、非標準組織の部分３０とされている。ただし、非標準組織の部分３０は、前記範囲に限定されるものではない。例えば、非標準組織の部分３０を、車体取付孔１３の内面１３ａから半径方向外方に数十μｍ至る範囲としても良い。
【００２７】
非標準組織部分３０の非標準組織は、レーザ焼入れにより得た組織であり、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。なお、後の各実施形態においても、非標準組織の部分３０は、特に説明しない場合においても、レーザ焼入れすることで得られた組織である。
【００２８】
ハブ１４の製造工程は、例えば、鍛造→旋削→レーザ焼入れ→軌道面等高周波焼入れ→焼戻し→研削→組立の順序で行なわれる。
すなわち、ハブ１４の素材は熱間鍛造により鍛造仕上がり品とされ、この鍛造仕上がり品に旋削加工が施される。前記素材となる鋼材は、例えばＳ５３Ｃ等のＣ量が０．４％以上０．８％以下の炭素鋼である。ただし、素材となる鋼材はＳ５３Ｃに限定されるものではない。前記旋削加工が施されたハブ１４のホイール取付孔１８の内面１８ａ、および車体取付孔１３の内面１３ａが、レーザ焼入れにより硬化される。
【００２９】
図３に示すように、レーザ焼入れは、高エネルギーのレーザ光を硬化させたい箇所に照射し、加熱後自己急冷することで、対象箇所の表層を焼入れ硬化するものである。ここでは、レーザ光としてＹＡＧレーザ光が使用され、その出力、デフォーカス量Ｌ１、送り速度、発振形態を調整することで、加工面表層を溶融させることなく硬化させるようにしている。レーザ光の前記発振形態としては、レーザ光を連続的に発振させる方式と、レーザ光を断続的に発振させる方式とがある。前記デフォーカス量Ｌ１は、硬化対象箇所の表面Ｓ１に集光レンズの焦点ｆ１を一旦合わせ、その硬化対象箇所の表面Ｓ１から、ＹＡＧレーザ発振器のレーザヘッドノズルＬＮを離間させる値である。このようにレーザヘッドノズルＬＮを硬化対象箇所から離間させて、レンズ等で集光したレーザ光を、焦点ｆ１をやや外して硬化対象箇所の表面Ｓ１に照射している。この場合、レーザ光の焦点ｆ１で表面Ｓ１に照射させる場合に比べて、硬化対象箇所の表面Ｓ１におけるレーザ光のスポット径が大きくなり、硬化対象箇所の比較的広い面に略均一に入熱させることができる。それ故、被加工物１個あたりのレーザ焼入れに要する時間短縮を図り、工数低減を図ることが可能となる。
【００３０】
ＹＡＧレーザ光を使用する場合、レーザ光の波長を、例えば１．０６μｍと短いものとできて、浸透性に優れ、被加工物深く加工することができる。ただし、レーザ光の波長は１．０６μｍに限定されるものではない。また、ＹＡＧレーザ発振器により生成されたレーザ光を図示外の光ファイバケーブルによって、レーザヘッドノズルＬＮに誘導しても良い。この場合において、レーザヘッドノズルＬＮを進行方向Ｌ２に対して所定角度α（αは例えば５度）つけた状態に配置することが望ましい。この場合、光ファイバケーブルから出射したレーザ光が金属表面で反射し、反射光が前記光ファイバケーブルに再入射することを防止することができる。したがって、光ファイバケーブルを保護することが可能となる。
【００３１】
また、レーザ光の送り速度を調整する際、例えば、前記レーザヘッドノズルＬＮを図示外のロボットアームの先端に取付けても良い。このロボットアームを硬化対象箇所に対して相対的に移動させてこの移動速度を調整することが可能である。なお、固定式のレーザヘッドノズルＬＮに対して、被加工物を相対的に移動させてレーザ焼入れしても良い。前記ＹＡＧレーザの代替手段として半導体レーザを適用することも可能である。半導体レーザ光を使用する場合は、レーザ光の波長として例えば８０８ｎｍのものを使用することができる。
【００３２】
このレーザ焼入れでは、ハブ１４のホイール取付孔１８の内面１８ａ、および外方部材２の車体取付孔１３の内面１３ａにおける強度および疲れ強さを向上させる場合は、硬化範囲（非標準組織部分３０）の表面硬度が４０ＨＲＣ以上となるようにされる。靱性が必要となる場合は、高温焼戻しにより硬化範囲の表面硬度が２０ＨＲＣ以上４０ＨＲＣ以下となるようにするのが望ましい。なお、ハブ１４、外方部材２の母材部分は標準組織部分であり、この母材部分の硬度は１３ＨＲＣ以上２５ＨＲＣ以下とされる。非標準組織の硬度が２０ＨＲＣ未満であると、強度および疲れ強さが不足し、２０ＨＲＣ以上４０ＨＲＣ以下の範囲では、靱性が優れるが、４０ＨＲＣを超える場合に比べて、剛性等の強度および疲れ強さは劣る。
この後、軌道面６等や内輪嵌合面１６の高周波焼入れが行なわれ、焼戻しされる。この後、軌道面６等の研削が行なわれ、研削の完了したハブ１４が車輪用軸受装置に組み立てられる。
【００３３】
上記ハブ１４、外方部材２の製造工程において、レーザ焼入れと高周波焼入れの順序は逆であっても良い。また、焼戻しは、ハブ１４、外方部材２を加熱炉に入れて全体加熱を行うものであっても、高周波加熱によるものであっても、出力、デフォーカス量、送り速度を調整したレーザ光による加熱で部分的に焼戻しするものであっても良い。
【００３４】
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。ハブ１４のホイール取付孔１８の内面１８ａ、および車体取付孔１３の内面１３ａが前記非標準組織の部分３０であるため、これら内面１８ａ，１３ａの組織が微細化し、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、ねじ孔における強度、疲れ強さが向上し、自動車の旋回時等の高応力が繰り返し発生するときに、車輪取付用フランジ１７および車体取付用フランジ１２の各ねじ孔に亀裂が発生することが抑えられる。つまり、亀裂発生→応力発生部位の変位増加→車両の振動増加→ねじ孔の設けられた車輪用軸受装置の部品の耐久性低下という作用が抑えられて、長寿命化される。しかもボルトの抜けが抑えられる。
【００３５】
また、非標準組織による硬度アップにより、大荷重時のねじ孔の損傷が抑えられて、より高荷重まで耐えることができる。さらにねじ孔の雌ねじの摩耗が減少でき、ボルトの軸力の低下・緩みが抑制できる。また、所望の締付トルクを得ることができる。
このように、高強度化され、長寿命化できる。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、車輪用軸受装置が軽量となるため、自動車の軽量化が図れ、燃費の改善が可能となる。
【００３６】
前記非標準組織の部分３０は、特に、レーザ焼入れにより得られるため、ホイール取付孔１８が設けられた車輪取付用フランジ１７を有するハブ１４の一部、外方部材２の一部が局部的に高温になり過ぎることを未然に防止し、溶け落ちることもない。また、車輪取付用フランジ１７の振れ精度等を高精度に維持することが可能となる。前記非標準組織とする部分３０を、ホイール取付孔１８の内面１８ａ、車体取付孔１３の内面１３ａだけという限られた範囲にすると、前記ハブ１４全体、外方部材２全体を非標準組織とする場合と異なり、被削性や加締性等の加工性の低下が最小限に抑えられる。
【００３７】
したがって、ハブ１４全体のうちホイール取付孔１８の内面１８ａ以外の大部分は、硬化せず、焼戻し後の研削加工等を容易に且つ迅速に行うことができる。また、外方部材２全体のうち車体取付孔１３の内面１３ａ以外の大部分は、硬化せず、焼戻し後の研削加工等を容易に且つ迅速に行うことができる。それ故、従来のものより、加工工数の低減を図り、製品１個あたりのサイクルタイムの向上を図ることが可能となる。換言すれば、従来のものより、工程増による生産性の低下を抑えることができる。また、研削砥石等の寿命を延ばし、製造コストの低減を図ることができる。また、ショットピーニングと異なり、ホイール取付孔１８や車体取付孔１３の内径が狭くても光ファイバケーブル等をこれら取付孔１８，１３に容易に通すことができる。したがって、取付孔１８，１３の内径面の所定箇所にレーザ光を照射させることが可能となる。
【００３８】
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、非標準組織の部分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ハブに比べて、高い応力振幅に耐え、つまり高強度化され、長寿命化できる。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。
図１に示す第１の実施形態において、車体取付孔１３を雌ねじを有しないボルト挿通孔とし、このボルト挿通孔の内面を非標準組織の部分３０とすると共に、ホイール取付孔１８をねじ孔としてその内面１８ａを非標準組織の部分３０としても良い。また、図１に示す第１の実施形態において、ホイール取付孔１８および車体取付孔１３の少なくともいずれか一方または両方を、ボルト圧入孔としてセレーションを有するハブボルトを圧入するものとしても良い。
【００３９】
この発明の他の実施形態を図４ないし図１１と共に説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００４０】
図４ないし図１１の各実施形態においても、各ねじ孔からなるホイール取付孔１８または車体取付孔１３の内面を非標準組織の部分３０とし、この非標準組織の部分３０は、レーザ焼入れにより得られたものである。非標準組織の部分３０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。前記硬度アップにより、これらホイール取付孔１８または車体取付孔１３の雌ねじの摩耗が軽減され、ホイールボルトや車体取付ボルトの軸力の低下・緩みが抑制できる。これらの各実施形態においても、車輪取付用フランジ１７および車体取付用フランジ１２の両方を有するもの（図４、図５、図６、図１０の各実施形態）においては、そのいずれか片方の孔、つまりホイール取付孔１８または車体取付孔１３のいずれか片方のみをねじ孔としてそのねじ孔の内面を非標準組織の部分３０としても良い。また、ホイール取付孔１８および車体取付孔１３の少なくともいずれか一方または両方を、ボルト圧入孔としてセレーションを有するハブボルトを圧入するものとしても良い。
【００４１】
図４は、図１の実施形態における車輪用軸受装置を、従動輪支持用としたものである。この実施形態では、ハブ１４が中心部に貫通孔２１を有していない。その他の構成は、図１の例と同様であり、図１と同様の作用効果を奏する。
図５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。ハブ１４は車輪取付用フランジ１７を有している。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体の部品からなり、車体取付用フランジ１２を有している。この車輪用軸受装置は、内輪１５、外方部材２、および転動体３等からなる複列軸受からなる完成品の軸受とは別部品としてハブ１４が設けられている。
【００４２】
図６は、図５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５の例と同じである。
図７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とされている。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。
【００４３】
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。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、図７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。
【００４４】
図１０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１１の車輪用軸受装置は、第２世代型の外輪回転タイプのものであり、外方部材２が車輪取付用フランジ１７を有しており、内方部材１は、複列の内輪１５からなる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。
【図２】同車輪用軸受装置の部品の断面図であり、図２（Ａ）はハブの断面図、図２（Ｂ）は外方部材の断面図である。
【図３】同ハブの要部をレーザ焼入れする例を表す図である。
【図４】この発明の第２の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。
【図５】この発明の第３の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。
【図６】この発明の第４の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。
【図７】この発明の第５の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。
【図８】この発明の第６の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。
【図９】この発明の第７の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。
【図１０】この発明の第８の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。
【図１１】この発明の第９の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
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
１３…車体取付孔
１４…ハブ
１５…内輪
１７…車輪取付用フランジ
１８…ホイール取付孔
３０…非標準組織となる部分
【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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