(57)【要約】【課題】  高応力や繰り返し応力に対して、十分な強度や疲れ強さが望まれる部分となるハブの等速ジョイントと結合する内径面のセレーションまたはスプラインを限定的に硬度アップさせることができ、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】  車輪取付用フランジ１７を有するハブ１４の母材部分が、鋼材の熱間鍛造で得られた標準組織であって、ハブ１４の貫通孔２１の内径面におけるセレーション２１ａまたはスプラインＳＰを設けた箇所の表面部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
2010089530.tif 000002
【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、前記内方部材が、車輪取付用フランジを有するハブおよびこのハブの軸部の外周に嵌合した少なくとも１つの内輪からなり、前記ハブが中心部に、等速ジョイントの継手部材のステム部を挿通させる貫通孔を有し、この貫通孔の内径面に前記ステム部に設けられたセレーションまたはスプラインと噛み合うセレーションまたはスプラインを有する車輪用軸受装置において、
前記ハブの母材部分が鋼材の熱間鍛造で得られた標準組織であり、前記ハブの前記貫通孔の内径面における前記セレーションまたはスプラインの形成部分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、前記ハブおよび内輪に各列の軌道面を有するものである車輪用軸受装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、前記ハブが軌道面を有せず、前記内輪が複列の軌道面を有するものである車輪用軸受装置。
【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以下である車輪用軸受装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記非標準組織の部分の硬度が４０ＨＲＣ以上であり、母材部分の標準組織の硬度が１３ＨＲＣ以上２５ＨＲＣ以下である車輪用軸受装置。
【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、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８】
請求項１ないし請求項６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】
車輪用軸受装置には、自動車の急旋回時等に応力が高くなる部位がある。特に、応力集中の生じる部位は、前記急旋回時の応力が高くなるときに強度が問題となる。
駆動輪支持用の車輪用軸受装置では、等速ジョイントのステム部と嵌合するハブの内径面セレーション部は、歯状となっているため、谷の部分が高応力となることがあり、また微細な変形・変位の繰り返しにより、ハブと等速ジョイントのセレーションの歯が擦れることにより摩耗する。これらの繰り返しにより、セレーションの歯の谷に亀裂が生じ、耐久性が低下する。また、摩耗が進み、歯が摩減し、駆動力が伝達できなくなったりする。
【０００３】
そのため、ハブのセレーションの設けられた内径面の強化を図ることを試みた。従来、前記セレーション部の強化対策ではないが、ハブの車輪取付用フランジのつけ根部や軸部外周面の疲れ強さの強化対策としては、上記車輪取付用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提案されている（例えば特許文献２）。
【０００４】
しかし、ショットピーニングでは、ハブの内径部が狭いことにより、作業に制限がある。また、高周波熱処理では、熱ひずみにより熱処理後の歯の精度が悪化し、等速ジョイントの組み込み荷重が大きくなったり、ガタが生じる等の問題がある。ハブの全体を調質して硬度アップをする方法（例えば特許文献３）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。
【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、赤熱中のハブの貫通孔の等速ジョイントと結合する内径面のセレーションまたはスプラインの形成部分を冷媒で冷却し、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２００４−１８２１２７号公報
【特許文献２】特開２００５−１４５３１３号公報
【特許文献３】特開２００５−００３０６１号公報
【特許文献４】特開２００７−０５１７４９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、目的としない部分や付近の薄肉部も硬化し、後の旋削加工で削りにくくなるなどの問題が発生する。例えば、薄肉部では３０〜３５ＨＲＣに硬化し、旋削刃具の寿命が低下することが考えられる。
【０００７】
この発明の目的は、高応力や繰り返し応力に対して、十分な強度や疲れ強さが望まれる部分となるハブの等速ジョイントと結合する内径面のセレーションまたはスプラインを限定的に硬度アップさせることができ、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、前記内方部材が、車輪取付用フランジを有するハブおよびこのハブの軸部の外周に嵌合した少なくとも１つの内輪からなり、前記ハブが中心部に、等速ジョイントの継手部材のステム部を挿通させる貫通孔を有し、この貫通孔の内径面に前記ステム部に設けられたセレーションまたはスプラインと噛み合うセレーションまたはスプラインを有する車輪用軸受装置において、
前記ハブの母材部分が鋼材の熱間鍛造で得られた標準組織であり、前記ハブの前記貫通孔の内径面における前記セレーションまたはスプラインの形成部分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。
【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。ハブの内径面のセレーションまたはスプラインの形成箇所は、歯状となっているため、自動車の旋回時などにハブに作用するモーメント荷重等により、谷の部分が高応力となることがあり、また微細な変形・変位の繰り返しにより、ハブと等速ジョイントのセレーションの歯が擦れることにより摩耗する。
しかし、このような繰り返し発生する高応力に対して、ハブのセレーションまたはスプラインの形成された内径面が、前記非標準組織とされていると、組織微細化や硬度アップによって強度や疲れ強さが向上し、セレーションまたはスプラインの歯谷から亀裂が発生することが抑制される。つまり、亀裂発生→応力発生部位の変位増加→亀裂の振動伸展→ハブの損傷、という作用が抑えられて、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、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。
さらには、上記非標準組織による硬度アップのため、セレーションまたはスプラインの摩耗が防止される。そのため、歯が摩減し、駆動力が伝達できなくなることが抑制される。
【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、ハブ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、溶け落ちる等の問題を解決し得る。また、ハブのうち目的の箇所である貫通孔の内径面だけを、レーザ焼入れにより局部的に熱処理し、硬度アップすることができるため、車輪取付用フランジ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を、貫通孔の内径面だけという限られた範囲にすると、ハブ全体の表面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、ハブ全体のうち貫通孔の内径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、ハブの貫通孔の内径が狭くても光ファイバケーブル等を貫通孔に容易に通すことができる。したがって、貫通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。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】
前記ハブおよび内輪に各列の軌道面を有するものであっても良い。また、前記ハブが軌道面を有せず、前記内輪が複列の軌道面を有するもの、つまりハブが、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い。
【００１４】
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度を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。
前記非標準組織の部分の硬度の下限は、硬度アップによる疲れ強さ向上のために、母材硬度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、標準組織部分の硬度は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。
なお、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。
【００１５】
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。
【００１６】
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】
【００１７】
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、前記内方部材が、車輪取付用フランジを有するハブおよびこのハブの軸部の外周に嵌合した少なくとも１つの内輪からなり、前記ハブが中心部に、等速ジョイントの継手部材のステム部を挿通させる貫通孔を有し、この貫通孔の内径面に前記ステム部に設けられたセレーションまたはスプラインと噛み合うセレーションまたはスプラインを有する車輪用軸受装置において、
前記ハブの母材部分が鋼材の熱間鍛造で得られた標準組織であり、前記ハブの前記貫通孔の内径面における前記セレーションまたはスプラインの形成部分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、高応力や繰り返し応力に対して、ハブの等速ジョイントと結合する内径面のセレーションまたはスプラインを限定的に硬度アップさせることができ、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】
【００１８】
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。
【００１９】
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（図１の左側）と呼び、車幅方向の中央寄りとなる側をインボード側（図１の右側）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。外方部材２の素材は、例えばＳ５３Ｃ等のＣ量が０．４ｗｔ％以上０．８ｗｔ％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。
【００２０】
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がシメシロを有した状態で圧入嵌合している。内輪１５の素材は、例えばＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼である。ただし、素材となる鋼材はＳＵＪ２に限定されるものではない。
【００２１】
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ハブボルト孔１８に、ハブボルト１９が圧入状態に取付けられている。
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。
【００２２】
ハブ１４の中心部には、等速ジョイント３１の片方の継手部材３２となる外輪のステム部３２ａを挿通させる貫通孔２１が設けられている。ステム部３２ａは、セレーション軸からなり、貫通孔２１の内径面は、インボード側端の付近等を除き、ステム部３２ａのセレーションと噛み合うセレーション２１ａが設けられている。なお、ステム部３２ａをスプライン軸とし、ハブ１４のセレーション２１ａの代わりにスプラインＳＰを設けても良い。
ハブ１４のアウトボード側の端面における前記貫通孔２１の開口周縁は、前記ステム部３２ａの先端の雄ねじ部に螺着したナット３３またはその下に敷かれる座金３４が接する座面３５となる。ナット３３の締め付けによって、継手部材３２の段面３２ｂが内輪１５の端面に押し付けられ、車輪用軸受装置と等速ジョイント３１との結合が行われる。
【００２３】
ハブ１４の前記座面３５は、座繰り部３６の底面からなる。ハブ１４のアウトボード側の端面には、パイロット部２０よりも内径側に凹部３７が設けられていて、前記座繰り部３６は、この凹部３７の底部に設けられている。凹部３７の形成により、前記パイロット部２０は円筒状となっている。
凹部３７の内面は、鍛造肌又は旋削加工面であり、座繰り部３６の内面つまり底面および周面は、旋削加工面とされている。座繰り部３６は、図示のような深く形成したものに限らず、鍛造肌の部分が削られた程度の深さのものであっても良い。
【００２４】
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は、貫通孔２１の内径面におけるセレーション２１ａを設けた箇所の表面部が、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。
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。
【００２５】
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。前記旋削加工が施されたハブ１４のセレーション２１ａを設けた箇所の表面部が、レーザ焼入れにより硬化される。前記素材となる鋼材は、例えばＳ５３Ｃ等のＣ量が０．４％ｗｔ以上０．８ｗｔ％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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
このレーザ焼入れでは、ハブ１４のセレーション２１ａを設けた箇所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、軌道面等の高周波焼入れの前に高温焼戻しを行い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や内輪嵌合面１６、シール１０の接触面等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。
【００３０】
上記ハブ１４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。特に、ハブ１４における軌道面６や内輪嵌合面１６と貫通孔２１の内径面におけるセレーション２１ａを設けた箇所の表面部の距離が近いものでは、軌道面６等の高周波焼入れの後にレーザ焼入れを行うのが良い。軌道面６や内輪嵌合面１６と貫通孔２１の内径面におけるセレーション２１ａを設けた箇所の表面部の距離が近い場合、貫通孔２１の内径面におけるセレーション２１ａを設けた箇所の表面部へのレーザ焼入れを先に行うと、後に行なう軌道面６等の高周波焼入れによる熱がレーザ焼入れ部を高温で焼戻すこととなり、レーザ焼入れ部の硬度が低下することとなる。そのため、熱影響範囲の広い高周波焼入れを先に行い、熱影響範囲の狭いレーザ焼入れを後に行うことで、レーザ焼入れ部（貫通孔２１の内径面におけるセレーション２１ａを設けた箇所の表面部）の硬度を確保することができる。また、焼戻しは、ハブ１４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。
【００３１】
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の内径面のセレーション２１ａの形成箇所は、歯状となっているため、自動車の旋回時などにハブ１４に作用するモーメント荷重等により、谷の部分が高応力となることがあり、また微細な変形・変位の繰り返しにより、ハブ１４と等速ジョイント３１のセレーション２１ａの歯が擦れることにより摩耗する。
しかし、このような繰り返し発生する高応力に対して、ハブ１４のセレーション２１ａの形成された内径面が、前記非標準組織の部分３０とされていると、組織微細化や硬度アップによって強度や疲れ強さが向上し、セレーション２１ａの歯谷から亀裂が発生することが抑制される。つまり、亀裂発生→応力発生部位の変位増加→亀裂の伸展→ハブの破損、という作用が抑えられて、長寿命化される。
【００３２】
すなわち、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。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。
また、上記非標準組織による硬度アップのため、セレーション２１ａの摩耗が防止される。そのため、歯が摩減し、駆動力が伝達できなくなることが抑制される。
【００３３】
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。非標準組織の部分が従来の高周波熱処理により得られたものであると、ハブ１４の内径面のセレーション２１ａの形成箇所は、歯状となっているため、セレーション２１ａの一部が局部的に高温になり過ぎて溶け落ちる等の問題が生じ得る。これに対して、本実施形態のものでは、非標準組織の部分３０をレーザ焼入れする際、例えば、図３に示すように、レーザヘッドノズルＬＮを、セレーション２１ａに臨む位置またはこれらの位置付近に相対的に移動させたとき、レーザ光の出力、デフォーカス量、および、発振形態の少なくともいずれか一つを変化させる。これにより、セレーション２１ａが高温になり過ぎることを未然に防止し、これらセレーション２１ａが溶け落ちる等の問題を解消し得る。
また、非標準組織の部分が従来の高周波熱処理により得られたものであると、車輪取付用フランジ１７の大部分が熱処理等されてしまい、熱ひずみ等によって車輪取付用フランジ１７の振れ精度劣化を生じることがあり得る。これに対して、本実施形態のものでは、ハブ１４のうち目的の貫通孔２１の内径面だけを、レーザ焼入れにより限定して熱処理することができるため、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。それ故、この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の振れ精度をも高精度に維持することができる。
また、従来の、疲労強度を上げるべくハブ１４全体を調質すると、硬度アップによりハブ１４全体の加工性が低下するが、本実施形態のものでは、車輪取付用フランジ１７のうち目的の部分だけを限定的にレーザ焼入れし非標準組織の部分３０としている。したがって、非標準組織とされた貫通孔２１の内径面だけを限定的に硬度アップすることができる。ハブ１４全体の表面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。
【００３４】
したがって、ハブ１４全体のうち貫通孔２１の内径面以外の大部分は、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、ハブ１４の貫通孔２１の内径が狭くても光ファイバケーブル等を貫通孔２１に容易に通すことができる。したがって、貫通孔２１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。
【００３５】
この発明の他の実施形態を図と共に説明する。
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。
【００３６】
図４ないし図６は、それぞれ他の実施形態を示す。これらの各実施形態においても、ハブ１４の貫通孔２１の内径面におけるセレーション２１ａの形成部分を非標準組織の部分３０とし、前記非標準組織はレーザ焼入れにより得られた組織としている。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。また、セレーション２１ａの形成部分の硬度アップによりセレーション２１ａの摩耗等が軽減される。
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３と共に説明した実施形態と同じである。
【００３７】
図４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体の部品からなり、車体取付用フランジ１２を有している。この実施形態によると、図１の車輪用軸受装置と同様の作用効果を奏する。
【００３８】
図５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、図４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、図１の例の車体取付用フランジ１２を有せず、全体に渡って円筒面状とされている。この実施形態の外方部材２の素材は、例えばＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼である。ただし、素材となる鋼材はＳＵＪ２に限定されるものではない。この例では、２個の内輪１５は同じ大きさとされている。この実施形態によると、図１の車輪用軸受装置と同様の作用効果を奏する。
【００３９】
図６の車輪用軸受装置は、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。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。この図６の実施形態に係る車輪用軸受装置においても、図１の車輪用軸受装置と同様の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【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ハブの断面図である。
【図３】同ハブの要部をレーザ焼入れする例を表す図であり、（ａ）は同ハブの要部をアキシアル平面で切断して視た断面図、（ｂ）は同ハブの要部をラジアル平面で切断して視た断面図である。
【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。
【符号の説明】
【００４１】
１…内方部材
２…外方部材
３…転動体
６〜９…軌道面
１４…ハブ
１４ａ…軸部
１５…内輪
１７…車輪取付用フランジ
２１…貫通孔
２１ａ…セレーション
３０…非標準組織となる部分
３１…等速ジョイント
３２…継手部材
３２ａ…ステム部
ＳＰ…スプライン
【図１】
2010089530.tif 000003
【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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