(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である車輪取付用フランジ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が鋼材の熱間鍛造品であり、このハブ１４は、母材部分が標準組織であって、車輪取付用フランジ１７の表面に非標準組織を有し、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、前記車輪取付用フランジの表面に非標準組織を有し、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、前記非標準組織の部分が、前記車輪取付用フランジの根元部である車輪用軸受装置。
【請求項３】
請求項１において、前記非標準組織の部分が、前記車輪取付用フランジの車輪取付面の反対側の側面である車輪用軸受装置。
【請求項４】
請求項１において、前記非標準組織の部分が、前記車輪取付用フランジの両側面または全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、ハブと、このハブの軸部の外周に嵌合した内輪とでなり、前記車輪取付用フランジを有する部品が前記ハブである車輪用軸受装置。
【請求項６】
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、車体取付用フランジを有する車輪用軸受装置において、
前記車体取付用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、前記車体取付用フランジの表面に非標準組織を有し、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７】
請求項６において、前記非標準組織の部分が、前記車体取付用フランジの根元部である車輪用軸受装置。
【請求項８】
請求項６において、前記非標準組織の部分が、前記車体取付用フランジの車体取付面の反対側の側面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、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、焼戻マンテル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１０】
請求項１ないし請求項９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１１】
請求項１ないし請求項９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１２】
請求項１ないし請求項１１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１３】
請求項１ないし請求項１１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の付け根部などは、車両の急旋回時に応力が大きくなる。そのため、損傷対策として疲れ強さを向上させる対策として、上記フランジの付け根部などに、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ある（例えば特許文献２）。
【０００３】
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、車輪取付用フランジの付け根部の側面には、ブレーキやホイールを案内するパイロット部が突出していて、フランジとパイロット部間の隅の曲率半径が小さかったり、またパイロット部が切欠を介して円周方向に分散した爪状となっている場合等がある。このような形状の場合、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。
【０００４】
また、高周波熱処理やショットピーニングなどでは、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。
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、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、赤熱中のハブの一部（車輪取付用フランジの付け根部、同フランジのボルト孔座面、パイロット部の内周側部分等）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４〜８）。なお、硬度アップの方法として、ハブパイロット部の内径面を旋削して硬化層を得る方法（例えば特許文献９）もある。
【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２００７−２２４６４号公報
【特許文献５】特開２００７−３８８９９号公報
【特許文献６】特開２００７−３８８０４号公報
【特許文献７】特開２００７−３８８０３号公報
【特許文献８】特開２００７−３８８０５号公報
【特許文献９】特開２００５−１４５３１３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４〜８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冷媒が及ぶことで、目的としない部分やハブパイロット部などの他の薄肉部が硬化し、後の旋削加工で削りにくくなるなどの問題が発生する。例えば、薄肉部であるハブパイロット部では、全体が３０〜３５ＲＨＣに硬化し、旋削刃具の寿命が低下する。
【０００７】
この発明の目的は、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である車輪取付用フランジ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。
この発明の他の目的は、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である車体取付用フランジ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】
この発明の第１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、前記車輪取付用フランジの表面に非標準組織を有し、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】
自動車の旋回時等には、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、このフランジの根元部には高応力が繰り返し発生する。このような繰り返し発生する高応力に対して、車輪取付用フランジの表面が前記の非標準組織であると、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、車輪取付用フランジの表面に亀裂が発生することが抑制される。
上記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。
【００１０】
前記非標準組織の部分は、レーザ焼入れにより得られるため、パイロット部等の一部が高温になり過ぎることを未然に防止し、部品の一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表面だけを、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の振れ精度等を高精度に維持することが可能となる。車輪取付用フランジを有する部品全体のうち、車輪取付用フランジの表面以外の大部分は、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。
【００１１】
上記第１の発明の車輪用軸受装置において、前記非標準組織の部分が、前記車輪取付用フランジの根元部であっても良い。ここで言う根元部は、車輪取付用フランジの側面だけでなく、車輪取付用フランジの付近の部分を含む意味である。
自動車の旋回時等には、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根元部には高応力が繰り返し発生する。このような繰り返し発生する高応力に対して、車輪取付用フランジの根元部が前記の非標準組織であると、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、車輪取付用フランジの根元部に亀裂が発生することが抑制される。
【００１２】
上記第１の発明の車輪用軸受装置において、前記非標準組織の部分が、前記車輪取付用フランジの車輪取付面の反対側の側面であっても良い。車輪取付用フランジの車輪取付面と反対側の側面の場合、根元部は必ずしも非標準組織の部分としなくても良い。この場合も、繰り返し発生する高応力に対して、強度や疲れ強さが向上する。
【００１３】
また、上記第１の発明の車輪用軸受装置において、前記非標準組織の部分が、前記車輪取付用フランジの両側面または全面であっても良い。車輪取付用フランジの車輪取付面には、通常、ブレーキディスクが重ねて取付けられるが、車輪取付用フランジの組織微細化や硬度アップにより、ブレーキディスクとのフレッティングによりフランジ面が摩耗して面精度が悪化することが抑えられる。そのため、ブレーキの使用感の悪化、例えばジャダーやキックバック等も抑えられる。
【００１４】
この発明において、前記内方部材が、ハブと、このハブの軸部の外周に嵌合した内輪とでなり、前記車輪取付用フランジを有する部品が前記ハブであっても良い。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い。
【００１５】
この発明の第２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、車体取付用フランジを有する車輪用軸受装置において、
前記車体取付用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、前記車体取付用フランジの表面に非標準組織を有し、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っても良い。
【００１６】
車体に取付けるための車体取付用フランジにおいても、車輪取付用フランジと同じく、自動車の旋回時等に高応力が繰り返し発生する。この繰り返し応力に対して、車体取付用フランジの表面の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、高い応力振幅に耐え、長寿命化できる。そのため、小型，軽量化が図れ、製品製作の投入重量が削減されて、コストの削減が図れる。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。その他第１の発明の同様の作用効果を奏する。
【００１７】
この構成の場合に、前記非標準組織の部分が、前記車体取付用フランジの根元部であっても良く、また前記非標準組織の部分が、前記車体取付用フランジの車体取付面の反対側の側面であっても、前記車体取付用フランジの両側面または全面であっても良い。ここで言う根元部は、車体取付用フランジだけでなく、このフランジの付近の部分を含む意味である。
車体取付用フランジの場合も、車輪取付用フランジと同様に、そのフランジの根元部に大きな繰り返し応力が発生するため、根元部を前記非標準組織とすることによる強度や疲れ強さの向上、長寿命化の効果が得られる。車体取付用フランジの車体取付面と反対側の側面を前記非標準組織とした場合も、強度や疲れ強さの向上、長寿命化の効果が得られる。車体取付用フランジの両側面または全面を前記非標準組織とした場合は、このフランジとナックル等の接触面におけるフレッティング摩耗が、前記非標準組織の組織微細化や硬度アップにより抑えられる。
【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、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
または車体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。
【００１９】
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、高温焼き戻しにより、硬度が２０ＨＲＣ以上４０ＨＲＣ以下となるようにする。
【００２０】
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。
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。非標準組織
の深さが０．１ｍｍ未満の場合では非標準組織が薄すぎ、効果が見込めない。また、非標
準組織の深さを１．５ｍｍより大きくすると、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。
【００２１】
この発明の上記各構成の車輪用軸受装置において、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】
【００２２】
この発明の第１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を鋼材の熱間鍛造品とし、この部品は、母材部分が標準組織であって、前記車輪取付用フランジの表面に非標準組織を有し、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ものであるため、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である車輪取付用フランジ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。
【００２３】
この発明の第２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、車体取付用フランジを有する車輪用軸受装置において、
前記車体取付用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、前記車体取付用フランジの表面に非標準組織を有し、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である車体取付用フランジ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】
【００２４】
この発明の第１の実施形態を図１および図２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。
【００２５】
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、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。
【００２６】
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。
【００２７】
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ボルト圧入孔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。
【００２８】
なお、従動輪用の車輪用軸受装置では、例えば図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。
【００２９】
図１，図２（Ａ），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り、このうち、ハブ１４の車輪取付用フランジ１７の根元部における表面が、非標準組織部分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、レーザ焼入れすることで得られた組織であり、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。
【００３０】
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０．４ｗｔ
％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。前記旋削加工が施された車輪取付用フランジ１７の根元部における表面がレーザ焼入れにより硬化される。
図２（Ｂ）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を合わせ、その硬化対象箇所の表面Ｓ１から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。
【００３１】
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。
【００３２】
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エキシマレーザを適用することも可能である。
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。ただし、発振波長は必ずしも８０８ｎｍに限定されるものではない。また、
異なる発振波長の半導体レーザを用いて一つの被加工物をレーザ焼入れすることも可能で
ある。
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。
半導体レーザと共に、マイクロレンズアレイ、集光レンズ、及びビームスプリッター等
の少なくともいずれか一つを含むミラー系を用いてレーザ焼入れすることも可能である。
このようなミラー系を用いて被加工物をレーザ焼入れする場合、レーザ光のエネルギーロ
スを低減することができる。しかも、ミラー系を制御して所定の加工面を順次レーザ焼入
れする場合、被加工物に対しレーザヘッドノズル等を相対的に移動させる移動機構等を省
略することができる。この場合、設備費用の低減を図ることが可能となる。
【００３３】
このレーザ焼入れでは、前記車輪取付用フランジ１７の根元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、高温焼戻しにより硬化範囲の表面硬度が２０〜４０ＨＲＣ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１３〜２５ＨＲＣ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、２０〜４０ＨＲＣ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などの研削が行なわれ、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。
【００３４】
なお、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、非標準組織部分３０が、シールランド５や軌道面６，８，９の距離が近いものでは、高周波焼入れの後にレーザ焼入れを行うのがよい。シールランド５や軌道面６，８，９と非標準組織部分３０の距離が近いと、レーザ焼入れを先に行うと、後に行なうシールランド５や軌道面６，８，９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がある。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。
【００３５】
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。車輪取付用フランジ１７を有する部品であるハブ１４が鋼材の熱間鍛造品であり、このハブ１４は、母材部分が標準組織であって、その一部である車輪取付用フランジ１７の根元部の表面部分３０に非標準組織を有し、その非標準組織が、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である車輪取付用フランジ１７の根元部の強度や疲れ強さを向上させることができる。しかも、車輪取付用フランジ１７の根元部だけを限定的に硬度アップできるので、他の部分が硬化して、後の旋削加工で削りにくくなるなどの問題が発生せず、工程増による生産性の低下が抑えられる。
【００３６】
特に、この実施形態では、車輪取付用フランジ１７の根元部の表面部分３０を非標準組織とし、その非標準組織を、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した場合は、車輪取付用フランジ１７の根元部の強度が向上し、長寿命化が得られる。すなわち、自動車の旋回時等には、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、このフランジ１７の根元部には高応力が繰り返し発生する。このような繰り返し発生する高応力に対して、車輪取付用フランジ１７の根元部の表面部分３０が前記の非標準組織であると、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り、これらの組織微細化や硬度アップによって疲れ強さが向上する。そのため、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、高強度化されて、高い応力振幅に耐え、車輪取付用フランジ１７の根元部に亀裂が発生することが抑制され、長寿命化できる。つまり、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。
【００３７】
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、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。
【００３８】
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、パイロット部の一部等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２（Ｂ）に示すように、車輪取付用フランジ１７のアウトボード側の表面部１７ａ、隅部１７ｂ、パイロット部２０の外周面２０ａａにわたって、レーザヘッドノズルＬＮを移動させると共に、レーザ光の出力、デフォーカス量Ｌ１、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、パイロット部２０の一部分等が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消し得る。
【００３９】
また、非標準組織の部分が従来の高周波熱処理やショットピーニング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のうち非標準組織の部分３０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。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。
【００４０】
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のうち非標準組織の部分３０だけを限定的にレーザ焼入れしている。このため、被削性などの加工性の低下が最小限に抑えられる。
【００４１】
図３は、この発明における他の実施形態を示す。この実施形態は、図１および図２と共に説明した第１の実施形態において、非標準組織とする部分３０を増やしたものである。この実施形態では、ハブ１４の車輪取付用フランジ１７の両側面の全体と、この車輪取付用フランジ１７のアウトボード側の側面からその根元部におけるブレーキパイロット２０ａの外周面に渡る範囲を、非標準組織の部分３０としている。
また、外方部材２における車体取付用フランジ１２の車体取付側の側面とは反対側の側面であるアウトボード側の側面の全体と、車体取付用フランジ１２よりもアウトボード側における外方部材２の外径面の全体とに渡る範囲を、非標準組織の部分３０としている。さらに、車体取付用フランジ１２の車体取付側の側面であるインボード側の側面における根元部の表面を、非標準組織の部分３０としている。
【００４２】
これらの非標準組織の部分３０は、ハブ１４の場合と同様に、レーザ焼入れすることで、前記非標準組織を得た部分である。非標準組織は、第１の実施形態で挙げた各例と同じである。その他の構成は第１の実施形態と同じである。
【００４３】
この構成の場合、車輪取付用フランジ１７の両側面の全体を非標準組織の部分３０としたため、車輪取付用フランジ１７の全体が高強度化され、より一層長寿命化される。また、車輪取付用フランジ１７の車輪取付面となるアウトボード側の側面には、ブレーキディスク（図示せず）が重ねて取付けられるが、車輪取付用フランジ１７の表面の組織微細化や硬度アップにより、ブレーキディスクとのフレッティングによりフランジ面が摩耗して面精度が悪化することが抑えられる。そのため、ブレーキの使用感の悪化、例えばジャダーやキックバック等も抑えられる。
【００４４】
外方部材２の車体取付用フランジ１２においても、自動車の旋回時等には大きな振幅の撓みが繰り返し生じ、このフランジ１２の根元部には高応力が繰り返し発生する。しかし、この実施形態では、車体取付用フランジ１２の根元部やアウトボード側の側面の全体に非標準組織の部分３０を設けているため、その組織微細化や硬度アップにより、非標準組織の部分３０の強度や疲れ強さが向上し、高い応力振幅に耐え、長寿命化できる。そのため、車輪用軸受装置のより一層の小型，軽量化が図れ、製品製作の投入重量が削減されて、コストの削減が図れる。
なお、この実施形態において、各部の非標準組織の部分３０は、いずれか一つ、または任意の組み合わせとなる複数の部分３０を選択的に設けても良い。
【００４５】
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、前述したように、ハブ１４が、図１の実施形態における貫通孔２１を有しないものとされる。また、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。
図４の実施形態において、非標準組織の部分３０は、同図（Ｂ）に示すように、車輪取付用フランジ１７の根元部の表面だけとしても良い。また、同図（Ａ）のように、図３の例と同じく、車輪取付用フランジ１７の両側の側面の全面や、外方部材２における図３の例と同様の各部に非標準組織となる部分３０を設けても良い。
非標準組織の部分３０を設けたことによる効果は、図１の例と同じである。また、図４の例のような加締部１４ｂを有する車輪用軸受装置の場合、レーザ焼入れにより非標準組織の部分３０を得るようにすると、加締部１４ｂが硬化されず、加締作業の障害とならない。
【００４６】
図５ないし図１２は、それぞれこの発明の他の実施形態を示す。各図において、（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ非標準組織の部分３０を設ける箇所が異なる例を示す。これらの各実施形態においても、非標準組織の部分３０を設けることで、そ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、あるいは硬度アップによりフレッティング摩耗等が軽減されるという効果が得られる。
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および図２と共に説明した第１の実施形態と同じである。また、これらの各実施形態において、非標準組織とした部分３０が複数箇所にある場合、各部の非標準組織の部分３０は、いずれか一つ、または任意の組み合わせとなる複数の部分３０を選択的に設けても良い。
【００４７】
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。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体の部品からなる。
同図（Ｂ）は、ハブ１４の車輪取付用フランジ１７の根元部を非標準組織の部分３０とした例である。同図（Ａ）は、図３の例と同じく、車輪取付用フランジ１７の両側面、外方部材２における車体取付用フランジ１２の反車体取付側の側面であるアウトボード側の側面から外径面に渡る部分、および車体取付用フランジ１２のインボード側の側面における根元部に、非標準組織の部分３０が設けてある。
【００４８】
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。
【００４９】
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でも良い。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。
同図（Ｂ）は、ハブ１４の車輪取付用フランジ１７の根元部を非標準組織の部分３０とした例である。同図（Ａ）は、車輪取付用フランジ１７の両側面と、外方部材２における外径面を、非標準組織の部分３０としている。
同図（Ａ）のように、外方部材２における外径面を、非標準組織の部分３０とした場合は、外方部材２を固定するナックル（図示せず）と外方部材２との嵌合面におけるフレッティング摩耗が、外径面の非標準組織の部分３０の硬度が高いことによって抑えられる。      
【００５０】
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。
【００５１】
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。非標準組織とする部分３０は、図７の例と同じである。
【００５２】
図１０の車輪用軸受装置は、第２世代型の内輪回転タイプのものであり、外方部材２が車体取付用フランジ１２を有するものとされ、内方部材１は、複列の内輪１５と、この内輪１５を軸部の外周に嵌合させるハブ（図示せず）とでなる。ハブは、図９の例と同様に車輪取付用フランジを有するものである。
同図（Ａ）の例では、外方部材２の車体取付用フランジ１２の反車体取付側の側面であるアウトボード側の側面から外径面に渡る部分、および車体取付用フランジ１２のインボード側の側面における根元部に非標準組織の部分３０が設けられている。
同図（Ｂ）の例では、車体取付用フランジ１２の根元部に非標準組織の部分３０が設けられている。
なお、内輪１５を嵌合させるハブ（図示せず）は、図９等の例と同じく、車輪取付用フランジ１７の根元部、または両側面に非標準組織の部分３０を設けても良い。
【００５３】
図１１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。
同図（Ｂ）は、ハブ１４の車輪取付用フランジ１７の根元部を非標準組織の部分３０とした例である。同図（Ａ）は、車輪取付用フランジ１７の両側面と、外方部材２における車体取付用フランジ１２の反車体取付側の側面であるアウトボード側の側面から外径面に渡る部分、および車体取付用フランジ１２のインボード側の側面における根元部に非標準組織の部分３０とした例である。
【００５４】
図１２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、内方部材１は複列の内輪１５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を有している。
同図（Ｂ）は、外方部材２の車輪取付用フランジ１７の根元部を非標準組織の部分３０とした例である。同図（Ａ）は、車輪取付用フランジ１７の両側面と、外方部材２における外径面を、非標準組織の部分３０とした例である。
【００５５】
なお、前記各実施形態は、いずれも内方部材１または外方部材２を構成する部品の表面に部分的に非標準組織の部分３０を設けるようにしたが、これら内方部材１または外方部材２を構成する部品、例えばハブ１４や、外方部材２等の表面の全体を非標準組織の部分３０としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る車輪用軸受装置を示す断面図である。
【図２】同車輪用軸受装置のハブを示し、図２（Ａ）は同ハブの断面図、図２（Ｂ）は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３】この発明の他の実施形態に係る車輪用軸受装置の部分断面図である。
【図４】この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図、およびその変形例の部分断面図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図、およびその変形例の部分断面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図、およびその変形例の部分断面図である。
【図７】この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図、およびその変形例の部分断面図である。
【図８】この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図、およびその変形例の部分断面図である。
【図９】この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図、およびその変形例の部分断面図である。
【図１０】この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図、およびその変形例の部分断面図である。
【図１１】この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図、およびその変形例の部分断面図である。
【図１２】この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図、およびその変形例の断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１…内方部材
２…外方部材（部品）
３…転動体
６〜９…軌道面
１２…車体取付用フランジ
１４…ハブ（部品）
１４ａ…軸部
１５…内輪（部品）
１７…車輪取付用フランジ
３０…非標準組織となる部分
【図１】
2010058574.tif 000003
【図２】
2010058574.tif 000004
【図３】
2010058574.tif 000005
【図４】
2010058574.tif 000006
【図５】
2010058574.tif 000007
【図６】
2010058574.tif 000008
【図７】
2010058574.tif 000009
【図８】
2010058574.tif 000010
【図９】
2010058574.tif 000011
【図１０】
2010058574.tif 000012
【図１１】
2010058574.tif 000013
【図１２】
2010058574.tif 000014