(57)【要約】【課題】  高応力や繰り返し応力に対して、強度や疲れ強さが望まれる部分となる車輪取付用フランジのハブボルト孔の座面周辺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、車輪取付用フランジ１７の側面におけるハブボルト孔１８の座面１８ｂおよびこの座面１８ｂの周辺が、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、車輪取付用フランジを有し、この車輪取付用フランジがハブボルトを挿通するハブボルト孔を有する車輪用軸受装置において、
前記車輪取付用フランジを有する部品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、前記車輪取付用フランジの側面における前記ハブボルト孔の座面およびこの座面の周辺が、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、前記車輪取付用フランジの側面における前記ハブボルト孔の周囲に、前記座面を構成する座繰り部を有する車輪用軸受装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、前記車輪取付用フランジの側面における前記ハブボルト孔の座面が旋削加工面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、このハブの軸部の外周に嵌合した内輪とでなる車輪用軸受装置。
【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、前記外方部材が、車輪取付用フランジを有する車輪用軸受装置。
【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、前記非標準組織の部分の硬度が２０ＨＲＣ以上４０ＨＲＣ以下であり、母材部分の硬度が１３ＨＲＣ以上２５ＨＲＣ以下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、前記非標準組織の部分の硬度が４０ＨＲＣ以上であり、母材部分の硬度が１３ＨＲＣ以上２５ＨＲＣ以下である車輪用軸受装置。
【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、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１０】
請求項１ないし請求項８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ハブボルトを圧入状態に取付けるハブボルト孔が設けられているものがあり、ホイールおよび制動部品が、前記車輪取付用フランジに重ねられて前記ハブボルトとホイールナットとの締め付けにより取付られる。
車輪取付用フランジのハブボルト孔の周囲の座面は、ボルト頭の密着性を良くするため、つまり締結時の軸力の安定のために、座繰りや旋削加工が施されているものが殆どである。
【０００３】
しかし、軸受の軽量化のために、小型化してくると、旋削加工部周囲や座繰りの隅Ｒ部が高応力となり、繰り返し疲労により亀裂が入るなどして耐久性が低下することがある。すなわち、車輪取付用フランジには、車両の急旋回により大きな振幅の撓みが生じて応力が大きくなり、このような大きな応力が、ハブボルト孔座面の旋削部分の周囲や座繰りの隅Ｒ部に繰り返し作用する。また、上記繰り返し応力により、座面とボルト頭との接触面に摩耗が生じ、軸力の低下を招く。そのため、ハブボルト孔の座面周辺の強化、および摩耗対策を施すことを試みた。従来、前記ハブボルト孔座面の強化対策ではないが、上記車輪取付用フランジの根元部の疲れ強さの強化対策として、ホイールおよび制動部品を案内するパイロット部との隅Ｒ部に、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（例えば特許文献２）が提案されており、それらの方法を適用することが考えられる。
【０００４】
上記した高周波熱処理は、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。例えば、ハブボルト孔の周囲の座面が座繰り加工されている場合、座繰りの隅Ｒ部は曲率半径Ｒ１．２程度であり、小さなものであることが多い。このような形状の場合、隅Ｒ部が十分硬化するように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】
また、高周波熱処理では、熱ひずみ等によってフランジの振れ精度劣化を生じることがある。また、ショットピーニングでは、前記座面のような凹部を加工する場合、加工に従いメディアが溜まることで加工箇所の表面にメディアが到達せず、メディア除去を行い複数回の加工が必要となることがある。
疲労強度を上げるために、部品全体を調質し、硬度アップをする方法（例えば特許文献３）もあるが、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、また、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。
【０００６】
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、赤熱中のハブの一部（車輪取付用フランジのハブボルト孔座面）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（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２００７−０３８８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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車輪取付用フランジのハブボルト孔の座面周辺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】
【０００９】
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、車輪取付用フランジを有し、この車輪取付用フランジがハブボルトを挿通するハブボルト孔を有する車輪用軸受装置において、
前記車輪取付用フランジを有する部品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、前記車輪取付用フランジの側面における前記ハブボルト孔の座面およびこの座面の周辺が、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。
【００１０】
自動車の旋回時には、車輪取付用フランジに大きな振幅の撓みが繰り返し生じ、この車輪取付用フランジのハブボルト孔の座面の周辺に大きな応力が作用する。特に、ハブボルト孔の周囲に座繰り部を有する場合や、座面が旋削加工面であってその周囲との間に段差等の角が生じている場合は、座繰り部の隅Ｒ部や、旋削加工面からなる座面の周囲に大きな応力が繰り返し発生する。
【００１１】
この構成によると、ハブボルト座面およびその周辺を非標準組織の部分としているため、これらの部分は、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、非標準組織とされたハブボルト孔の座面およびその周辺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車輪取付用フランジに比べて、高い応力振幅に耐え、長寿命化できる。つまり、車輪取付用フランジのハブボルト孔の座面の周辺に亀裂が発生することが抑制され、亀裂発生→車輪取付用フランジの変位増加→車両の振動増加→車輪用軸受装置の損傷、という作用が抑えられ、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。
【００１２】
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、座繰り部の隅Ｒ部や、座面の角部が高温になり過ぎることを未然に防止し、これら隅Ｒ部、角部が溶け落ちる等の問題を解消し得る。また、車輪取付用フランジのうち目的の箇所であるハブボルト座面およびその周辺だけを、レーザ焼入れにより限定的に熱処理し、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。また、ハブボルト孔が硬化することでハブボルトのセレーションが食い込まず、ハブボルトのスリップトルクが低下してホイールナット締付時にハブボルトがスリップし、締付け・取外しができなくなることもない。車輪取付用フランジを有する部品全体のうち、ハブボルト孔の座面およびその周辺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。
【００１３】
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車輪取付用フランジに比べて、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。
【００１４】
前記車輪取付用フランジの側面における前記ハブボルト孔の周囲に、前記座面を構成する座繰り部を有しても良い。また、前記車輪取付用フランジの側面における前記ハブボルト孔の座面が旋削加工面であっても良い。これらの場合、座繰り部の隅Ｒ部や、旋削加工面からなる座面の周囲に大きな応力が繰り返し発生するが、座面およびその周辺をレーザ焼入れにより非標準組織の部分としているため、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微細であり、また硬度が同等以上のものとなる。
【００１５】
前記内方部材が、車輪取付用フランジを有するハブと、このハブの軸部の外周に嵌合した内輪とでなる車輪用軸受装置であっても良い。この場合のハブは、例えば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く、また転動体の軌道面が形成されて複列軸受の一部を構成するものであっても良い。また、外方部材が、車輪取付用フランジを有する外輪回転型車輪用軸受装置であっても良い。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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】
【００１９】
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、車輪取付用フランジを有し、この車輪取付用フランジがハブボルトを挿通するハブボルト孔を有する車輪用軸受装置において、
前記車輪取付用フランジを有する部品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、前記車輪取付用フランジの側面における前記ハブボルト孔の座面およびこの座面の周辺が、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、強度や疲れ強さが望まれる部分となる車輪取付用フランジのハブボルト孔の座面周辺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】
【００２０】
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世代型の従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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。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。
【００２３】
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。ハブボルト孔１８には、車輪取付用フランジ１７のインボード側に座繰り部１８ａが設けられ、その座繰り部１８ａの底面がハブボルト１９の頭部１９ａを接触させる座面１８ｂとなる。座繰り部１８ａを設ける代わりに、座面１８ｂを旋削加工面としても良い。
【００２４】
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。
【００２５】
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、図２に示すように、ハブ１４の車輪取付用フランジ１７のハブボルト孔１８の座面１８ｂおよびその周辺部における表面が、非標準組織の部分３０とされている。座繰り部１８ａを設けた場合は、その座面１８ｂとなる座繰り部底面と座繰り部周壁との隅Ｒ部においても、非標準組織の部分３０とする。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。
【００２６】
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座繰り加工を含む旋削加工が施される。この旋削加工が施された車輪取付用フランジ１７の側面における、ハブボルト孔１８の座面１８ｂおよびその周辺部における表面が、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０．４ｗｔ％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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
このレーザ焼入れでは、前記車輪取付用フランジ１７の側面における、ハブボルト孔１８の座面１８ｂおよびその周辺部の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。
但し、ハブボルト孔１８の座面１８ｂおよびその周辺部をレーザ焼入れする場合においても、ハブボルト１９のスリップトルク低下を防ぐために、ハブボルト穴１８におけるハブボルト１９のセレーション嵌合部の硬度が２５ＨＲＣ以下となるように、非標準組織部分３０の範囲を調整する。
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。
【００３１】
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におけるシール１０の接触面とハブボルト孔１８の座面１８ｂ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。シール接触面とハブボルト孔１８の座面１８ｂの距離が近い場合、ハブボルト孔１８の座面１８ｂおよびその周辺部へのレーザ焼入れを先に行うと、後に行なうシール接触面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（ハブボルト孔１８の座面１８ｂおよびその周辺部）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。
【００３２】
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。
自動車の旋回時には、車輪取付用フランジ１７に大きな振幅の撓みが繰り返し生じ、この車輪取付用フランジ１７のハブボルト孔１８の座面１８ｂの周辺に大きな応力が作用する。特に、ハブボルト孔１８の周囲に座繰り部１８ａを有する場合や、座面１８ｂが旋削加工面であってその周囲との間に段差等の角が生じている場合は、座繰り部１８ａの隅Ｒ部や、旋削加工面からなる座面１８ｂの周囲に大きな応力が繰り返し発生する。
しかし、座面１８ｂおよびその周辺を非標準組織の部分３０としており、この非標準組織とした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。
【００３３】
このような組織微細化や硬度アップにより、非標準組織とされたハブボルト孔１８の座面１８ｂおよびその周辺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車輪取付用フランジ１７に比べて、高い応力振幅に耐え、長寿命化できる。つまり、車輪取付用フランジ１７のハブボルト孔１８の座面１８ｂの周辺に亀裂が発生することが抑制され、亀裂発生→車輪取付用フランジ１７の変位増加→車両の振動増加→車輪用軸受装置の損傷、という作用が抑えられ、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。
更に、座面１８ｂが非標準組織とされて硬度が高くなっているため、摩耗が軽減され、座面１８ｂの摩耗によるハブボルト１９の軸力の低下が抑制される。
【００３４】
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、座繰り部１８ａの隅Ｒ部や、座面１８ｂの角部１８ｂａ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、座繰り部１８ａの隅Ｒ部１８ａａ、縁部１８ａｂ、座面１８ｂの角部１８ｂａ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、座繰り部１８ａの隅Ｒ部１８ａａ及び縁部１８ａｂや、座面１８ｂの角部１８ｂａが高温になり過ぎることを未然に防止し、これら隅Ｒ部１８ａａ、縁部１８ａｂ、および角部１８ｂａが溶け落ちる等の問題を解消し得る。
【００３５】
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、車輪取付用フランジ１７のうち目的の部分（ハブボルト孔１８の座面１８ｂおよびその周辺部）だけを、レーザ焼入れにより限定して熱処理し非標準組織の部分３０とすることができる。したがって、車輪取付用フランジ１７の振れ精度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。
【００３６】
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（ハブボルト孔１８の座面１８ｂおよびその周辺部）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ハブボルト孔１８の座面１８ｂおよびその周辺だけを限定的に硬度アップすることができる。この座面１８ｂの「周辺」とは、図３に示すように、座繰り部１８ａの隅Ｒ部１８ａａから縁部１８ａｂにわたる円筒面と、縁部１８ａｂから半径方向外方に所定小距離Ｌ３延びる環状面と、前記角部１８ｂａからハブボルト孔１８内に沿って所定小距離Ｌ４延びる円筒面とを含む。ハブボルトのセレーションの食い込みを阻害しないように、Ｌ４はハブボルト孔１８の面取部に収める。ハブ１４全体のうち、ハブボルト孔１８の座面１８ｂおよびその周辺以外の大部分は硬化せず、前記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。
【００３７】
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。
【００３８】
図４は、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。この第２の実施形態においても、図１ないし図３に示す第１の実施形態の場合と同様に、車輪取付用フランジ１７の側面におけるハブボルト孔１８の座面１８ｂおよびこの座面１８ｂの周辺が、前記非標準組織の部分３０とされ、前記非標準組織が特にレーザ焼入れにより得られた組織となっている。
【００３９】
この第２の実施形態に係る車輪用軸受装置は、図１および図２に示す第１の実施形態における車輪用軸受装置を、駆動輪支持用としたものである。この実施形態では、ハブ１４の中心部に、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。内輪１５のハブ１４に対する軸方向の固定は、図１および図２に示す実施形態における加締部１４ｂを設けずに、上記等速ジョイント外輪における段面を内輪１５の端面に当接させ、ステム部先端にねじ込んだナット（図示せず）の締め付けによって行われる。第２の実施形態に係る車輪用軸受装置においても、図１ないし図３に示す第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００４０】
図５は、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。こ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１５ａ、１５ｂとからなる。内輪１５ａ、１５ｂは各列毎に設けられている。外方部材２は、一つの１体の部品からなる。第３の実施形態に係る車輪用軸受装置においても、図１ないし図３に示す第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００４１】
図６は、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。この車輪用軸受装置は、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１５ａ、１５ｂ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。
【００４２】
図７は、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。こ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１５ａ、１５ｂとからなる。内輪１５ａ、１５ｂは各列毎に設けられていて、インボード側の内輪１５ｂの方が、アウトボード側の内輪１５ａよりも、厚さおよび軸方向寸法が大きいものでも良い。また、内輪１５ａ、１５ｂ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。この第５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。この図７の車輪用軸受装置においても、図１ないし図３に示す第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００４３】
図８は、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。この車輪用軸受装置は、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。
この図８の車輪用軸受装置においても、図１ないし図３に示す第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００４４】
図９は、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。この車輪用軸受装置は、図８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１５ａ、１５ｂ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１５ａ、１５ｂは同じ大きさとされ、内輪１５ａ、１５ｂ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。この図９の車輪用軸受装置においても、図１ないし図３に示す第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００４５】
図１０は、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。こ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。この車輪用軸受装置においても、図１ないし図３に示す第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００４６】
図１１は、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。この車輪用軸受装置は、第２世代型の外輪回転型のものであり、内方部材１は複列の内輪１５ａ、１５ｂからなる。外方部材２は、車輪取付用フランジ１７およびパイロット部２０を有する。この車輪用軸受装置においても、図１ないし図３に示す第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【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】同ハブの車輪取付用フランジ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】
【００４８】
１…内方部材
２…外方部材
３…転動体
１４…ハブ
１４ａ…軸部
１５、１５ａ、１５ｂ…内輪
１７…車輪取付用フランジ
１８…ハブボルト孔
１８ａ…座繰り部
１８ｂ…座面
１９…ハブボルト
３０…非標準組織の部分
【図１】
2010058575.tif 000003
【図２】
2010058575.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010058575.tif 000006
【図５】
2010058575.tif 000007
【図６】
2010058575.tif 000008
【図７】
2010058575.tif 000009
【図８】
2010058575.tif 000010
【図９】
2010058575.tif 000011
【図１０】
2010058575.tif 000012
【図１１】
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