(57)【要約】【課題】転動疲労寿命及び機械的強度に優れ安価な車輪支持用転がり軸受ユニットを提供する。【解決手段】車輪支持用転がり軸受ユニット１の内輪３は、炭素，ケイ素，マンガン，クロム，及び銅を所定量含有する合金鋼で構成され、浸炭処理又は浸炭窒化処理と焼入れと焼戻しとが施されたものである。また、内輪３が有する第二内側軌道面２０ｂに形成されたビッカース硬さＨｖ６５３以上の硬化層の深さｙ（ｍｍ）と、内輪３の最大外径Ｄ1 （ｍｍ）及び内径Ｄ3 （ｍｍ）とが、ｙ／｛（Ｄ1 −Ｄ3 ）／２｝≧０．０１５なる数式を満足する。さらに、第二内側軌道面２０ｂの残留オーステナイト量は３０体積％未満である。さらに、第二内側軌道面２０ｂから深さ０．３５ｍｍの位置までの表層部分のトルースタイト量は５体積％以下である。【選択図】  図１
2006226373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に第一内側軌道面を有するハブ輪と外周面に第二内側軌道面を有する内輪とが一体的に固定されてなる内側部材と、前記第一内側軌道面に対向する第一外側軌道面と前記第二内側軌道面に対向する第二外側軌道面とを有し前記内側部材の外側に配置された外側部材と、前記第一内側軌道面と前記第一外側軌道面との間及び前記第二内側軌道面と前記第二外側軌道面との間に転動自在に配置された転動体と、を備えるとともに、前記内側部材及び前記外側部材の一方が回転輪、他方が固定輪とされる車輪支持用転がり軸受ユニットにおいて、前記内輪が下記の５つの条件を満足することを特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
条件１：炭素の含有量が０．４５質量％以上０．６５質量％以下、ケイ素の含有量が０．２質量％以上０．５質量％以下、マンガンの含有量が０．６質量％以上１質量％以下、クロムの含有量と銅の含有量との和が０．０５質量％以上０．５質量％以下である合金鋼で構成されている。
条件２：浸炭処理又は浸炭窒化処理と焼入れと焼戻しとが施されたものである。
条件３：前記第二内側軌道面に形成されたビッカース硬さＨｖ６５３以上の硬化層の深さｙ（ｍｍ）と、前記内輪の最大外径Ｄ1 （ｍｍ）及び内径Ｄ3 （ｍｍ）とが、ｙ／｛（Ｄ1 −Ｄ3 ）／２｝≧０．０１５なる数式を満足する。
条件４：前記第二内側軌道面の残留オーステナイト量は３０体積％未満である。
条件５：前記第二内側軌道面から深さ０．３５ｍｍの位置までの表層部分のトルースタイト量は５体積％以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する車輪支持用転がり軸受ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する車輪支持用転がり軸受ユニットは、外周面に複列の軌道面を有する内側部材（回転輪）と、内周面に複列の軌道面を有する外側部材（固定輪）と、内側部材の軌道面と外側部材の軌道面との間に転動自在に配された複数の転動体と、を備えている。また、内側部材の外周面には、車輪を取り付けるためのフランジが設けられ、外側部材の外周面には、懸架装置を取り付けるためのフランジが設けられている。
【０００３】
図３は、従来から広く使用されている車輪支持用転がり軸受ユニットの構造を示す断面図である。この車輪支持用転がり軸受ユニット１０１は、ハブ輪１０２と、内輪１０３と、外輪１０４と、二列の転動体１０５，１０５と、を備えており、ハブ輪１０２の外周面の外端側部分には、図示しない車輪を支持するための車輪取り付け用フランジ１１０が設けられている。
【０００４】
なお、本明細書においては、車輪支持用転がり軸受ユニットを自動車等の車両に取り付けた状態において、車両の幅方向外側を向いた部分を外端側部分と称し、幅方向中央側を向いた部分を内端側部分と称する。すなわち、図３においては、左側が外端側となり、右側が内端側となる。
ハブ輪１０２の内端側部分には外径の小さい円筒部１１１が形成されており、該円筒部１１１に内輪１０３が圧入されている。そして、内輪１０３よりも内端側に突出している円筒部１１１の先端部分が径方向外方に加締め広げられて、内輪１０３とハブ輪１０２とが一体的に固定されている。
【０００５】
ハブ輪１０２の外周面の軸方向中間部及び内輪１０３の外周面には、それぞれ軌道面が形成され、内側軌道面１２０ａ，１２０ｂとされている。また、外輪１０４の内周面には両内側軌道面１２０ａ，１２０ｂに対応する外側軌道面１２１ａ，１２１ｂが形成されている。さらに、内側軌道面１２０ａ，１２０ｂと外側軌道面１２１ａ，１２１ｂとの間には、それぞれ複数の転動体１０５が転動自在に配置されている。
【０００６】
また、ハブ輪１０２の外周面のうち、円筒部１１１の外端に形成された段差部１１２の近傍から内側軌道面１２０ａの近傍までの部分には、高周波焼入れによる硬化層１２２が形成されており、優れた転動疲労寿命，静的強度，及び耐摩耗性が付与されるように、表面硬さがＨＲＣ５８以上とされている。そして、外輪１０４の外周面には、車輪取り付け用フランジ１１０から離間する側の端部に、懸架装置取り付け用フランジ１１３が設けられている。
このような車輪支持用転がり軸受ユニット１０１を自動車に組み付けるには、懸架装置取り付け用フランジ１１３を懸架装置に固定し、車輪を車輪取り付け用フランジ１１０に固定する。その結果、車輪支持用転がり軸受ユニット１０１によって車輪が懸架装置に対し回転自在に支持される。
【０００７】
上記のような構造の車輪支持用転がり軸受ユニット１０１において、内輪１０３は、外輪１０４やハブ輪１０２とは異なりフランジを有していない単純な形状であり、また高い構造的強度が必要とされないので、軸受鋼（ＳＵＪ２）で構成されることが多かった。ところが、内輪とハブ輪，外輪とは異なる素材で構成され、しかも内輪を構成する軸受鋼は高価であることから、車輪支持用転がり軸受ユニットは製造コストが高い場合があった。よって、低コスト化のために、内輪をハブ輪，外輪と同一の素材で構成することが望まれていた。
【特許文献１】特開２００１−２４８６５０号公報
【特許文献２】特開２００３−１９４０７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ハブ輪，外輪の素材は焼入性が非常に低いので、内輪全体に焼入れを施すと軌道面付近に硬さの低い不完全焼入れ組織が生じる可能性が高い。特許文献１に記載のように内輪の軌道面に高周波焼入れを施せば転動疲労強度は確保できるが、芯部は極端に軟質であるため、車輪支持用転がり軸受ユニットに特有の曲げモーメントが負荷された場合に構造的強度が不足するという問題があった。
また、特許文献２には、浸炭窒化処理を施した内輪を用いた車輪支持用転がり軸受ユニットが記載されているが、焼入性の低い炭素鋼を用いた場合の寿命の問題を解決できるか否かは不明である。
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、転動疲労寿命及び機械的強度に優れ安価な車輪支持用転がり軸受ユニットを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の車輪支持用転がり軸受ユニットは、外周面に第一内側軌道面を有するハブ輪と外周面に第二内側軌道面を有する内輪とが一体的に固定されてなる内側部材と、前記第一内側軌道面に対向する第一外側軌道面と前記第二内側軌道面に対向する第二外側軌道面とを有し前記内側部材の外側に配置された外側部材と、前記第一内側軌道面と前記第一外側軌道面との間及び前記第二内側軌道面と前記第二外側軌道面との間に転動自在に配置された転動体と、を備えるとともに、前記内側部材及び前記外側部材の一方が回転輪、他方が固定輪とされる車輪支持用転がり軸受ユニットにおいて、前記内輪が下記の５つの条件を満足することを特徴とする。
【００１０】
条件１：炭素の含有量が０．４５質量％以上０．６５質量％以下、ケイ素の含有量が０．２質量％以上０．５質量％以下、マンガンの含有量が０．６質量％以上１質量％以下、クロムの含有量と銅の含有量との和が０．０５質量％以上０．５質量％以下である合金鋼で構成されている。
条件２：浸炭処理又は浸炭窒化処理と焼入れと焼戻しとが施されたものである。
条件３：前記第二内側軌道面に形成されたビッカース硬さＨｖ６５３以上の硬化層の深さｙ（ｍｍ）と、前記内輪の最大外径Ｄ1 （ｍｍ）及び内径Ｄ3 （ｍｍ）とが、ｙ／｛（Ｄ1 −Ｄ3 ）／２｝≧０．０１５なる数式を満足する。
条件４：前記第二内側軌道面の残留オーステナイト量は３０体積％未満である。
条件５：前記第二内側軌道面から深さ０．３５ｍｍの位置までの表層部分のトルースタイト量は５体積％以下である。
【００１１】
通常、内輪は接触角を持たせるために非対称な形状となっており、肉厚が一定ではない。また、内輪に優れた転動疲労寿命を付与するためには、その軌道面に完全な焼入れ硬化層を形成する必要がある。さらに、内輪は圧入によりハブ輪に固定されているので、ハブ輪の外周面との嵌め合い面となる内輪の内径面は、塑性変形やクリープが生じないような強度を有している必要がある。
【００１２】
そこで、内輪に浸炭処理又は浸炭窒化処理を施し、さらに焼入れを施すことにより、表面には高強度を、芯部には比較的高い焼入れ硬さを付与することができ、前述したような転動疲労寿命や強度を満足する内輪が得られる。上記のような熱処理を施すと、表面に高い残留圧縮応力が付与されるので、全体焼入れを施した場合よりも高強度化，長寿命化を図ることができるのである。なお、浸炭処理よりも浸炭窒化処理を施したものの方が、表面に存在する窒素の作用により焼入性が優れている。
また、内輪の形状、特に肉厚は、車輪支持用転がり軸受ユニットを取り付ける車両の質量によって大きく変化し、それにより硬化層の特性と芯部の機械的強度も変化する。よって、適切な特性を有する硬化層を形成することが重要となる。
【００１３】
以下に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットについて、前述の各数値（合金鋼中の合金元素の含有量，残留オーステナイト量等）の臨界的意義を中心に詳細に説明する。
〔内輪の肉厚について〕
内輪の有効肉厚ｔeff は、ｔeff ＝｛（Ｄ1 ＋Ｄ2 ）／２−Ｄ3 ｝／２なる数式で定義される。なお、前述したように内輪は肉厚が一定ではない形状であるため、複数の外径を有している（図２を参照）。Ｄ1 （ｍｍ）は内輪の外径のうち最大のものであり、Ｄ2 （ｍｍ）は内輪の外径のうち最小のものであり、Ｄ3 （ｍｍ）は内輪の内径である。
【００１４】
この有効肉厚ｔeff が１４ｍｍ以下であると、内輪の芯部まで必要な硬さが得られやすいので、曲げモーメント負荷に対する抵抗力が高まるとともに、内輪を拡径させる方向の力が負荷されても割れが生じにくくなる。有効肉厚ｔeff が１４ｍｍを超えると、浸炭処理又は浸炭窒化処理が施されていない芯部の硬さが不十分となるおそれがある。一方、有効肉厚ｔeff が４ｍｍ未満であると、内輪をハブ輪に固定するための加締めにより、変形が生じるおそれがある。よって、内輪の有効肉厚ｔeff は、４ｍｍ以上１４ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００１５】
〔硬化層の深さと内輪の寸法との関係について〕
内輪の第二内側軌道面には、ビッカース硬さＨｖ６５３以上の硬化層が形成されているが、硬化層の深さｙ（ｍｍ）と、内輪の最大外径Ｄ1 （ｍｍ）及び内径Ｄ3 （ｍｍ）とは、ｙ／｛（Ｄ1 −Ｄ3 ）／２｝≧０．０１５なる数式を満足する必要がある。
前記数式を満足する内輪は、軌道面上を転動体が転動した際に生じる繰り返し剪断応力に対して、十分な強度を有するとともに、優れた転動疲労寿命を有する。また、表面を起点とした割れや変形が生じにくい。前記数式を満足しない内輪は、焼入れが不十分であり、不完全焼入れ組織を有しているので、転動疲労寿命が不十分である場合がある。
【００１６】
〔第二内側軌道面の残留オーステナイト量について〕
残留オーステナイトが軌道面に存在すると転動疲労寿命が向上するので、内輪の表面の残留オーステナイト量は多い方が好ましい。しかしながら、ハブ輪との嵌め合い面である内径面に存在する残留オーステナイト量が多いと、寸法安定性の低下やクリープの原因となるので、内輪の表面の残留オーステナイト量があまり多いと問題がある。よって、第二内側軌道面の残留オーステナイト量は、３０体積％未満とする必要がある。ただし、優れた転動疲労寿命を得るためには、第二内側軌道面の残留オーステナイト量は１０体積％以上とすることが好ましい。
【００１７】
〔表層部分のトルースタイト量について〕
内輪を構成する前述の合金鋼は中炭素鋼であるので、高炭素鋼を用いた場合よりも芯部の炭素濃度が低い。そのため、芯部の耐力が低下して表面部分に負荷される応力が高まるので、表面部分が十分な強度を有していないと、揺動加締め等の加締め時に負荷される加締め荷重によって衝撃破壊が生じる場合がある。よって、前述したｙ／｛（Ｄ1 −Ｄ3 ）／２｝≧０．０１５なる数式を満足するような深さｙを有する硬化層が表面に形成されている必要があり、さらに、第二内側軌道面から深さ０．３５ｍｍの位置までの表層部分のトルースタイト量は５体積％以下とする必要がある。そうすれば、加締め荷重に対する強度を、より高めることができる。
【００１８】
なお、硬化層の旧オーステナイト結晶粒の平均粒径（日本工業規格ＪＩＳ  Ｇ０５５１に規定の方法で測定された旧オーステナイト結晶粒度）を１９μｍ以下とすることにより、加締め荷重に対する強度を、さらに高めることができる。また、浸炭処理を施した場合の硬化層の炭素濃度を０．７質量％以上１．２質量％以下とし、浸炭窒化処理を施した場合の硬化層の炭素濃度を０．７質量％以上１．２質量％以下、窒素濃度を０．０５質量％以上０．３質量％以下とすることにより、転動疲労寿命及び加締め荷重に対する強度を、より高めることができる。さらに、曲げモーメントが負荷されるような環境下における強度をより高めるためには、芯部硬さをＨｖ５００以上とすることが好ましい。
【００１９】
〔炭素の含有量について〕
本発明における炭素（Ｃ）の役割は、浸炭処理時間（又は浸炭窒化処理時間）の短時間化及び芯部硬さの確保である。炭素の含有量が０．４５質量％未満であると、浸炭処理時間（又は浸炭窒化処理時間）が長時間となる場合がある。一方、炭素の含有量が０．６５質量％超過であると、中炭素鋼特有の良好な切削性が損なわれるとともに、表面と芯部との炭素濃度の勾配が小さくなるため、付与される残留圧縮応力は低炭素濃度側の芯部よりも高炭素濃度側の表面の方が小さくなってしまう。よって、合金鋼中の炭素の含有量は、０．４５質量％以上０．６５質量％以下とする必要がある。
【００２０】
〔ケイ素の含有量について〕
ケイ素（Ｓｉ）は、合金鋼の焼入性を向上させる作用を有しているので、０．２質量％以上含有する必要がある。ただし、０．５質量％を超えると、浸炭処理（又は浸炭窒化処理）を阻害する作用や粒界酸化を促進する作用が生じるおそれがある。さらに、ケイ素がフェライト中に固溶して、合金鋼の切削性が低下するおそれがある。よって、合金鋼中のケイ素の含有量は、０．２質量％以上０．５質量％以下とする必要がある。
【００２１】
〔マンガンの含有量について〕
マンガン（Ｍｎ）は、ケイ素と同様に合金鋼の焼入性を向上させる作用を有しているので、０．６質量％以上含有する必要がある。ただし、１質量％を超えると、強度が高くなりすぎて合金鋼の切削性が低下するおそれがある。よって、合金鋼中のマンガンの含有量は、０．６質量％以上１質量％以下とする必要がある。
【００２２】
〔クロムの含有量と銅の含有量との和について〕
クロム（Ｃｒ）及び銅（Ｃｕ）は、合金鋼の焼入性を向上させる作用を有しているので、両者合計で０．０５質量％以上含有する必要がある。ただし、０．５質量％を超えると、合金鋼の切削性が低下するおそれがある。よって、合金鋼中のクロムの含有量と銅の含有量との和は、０．０５質量％以上０．５質量％以下とする必要がある。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、転動疲労寿命及び機械的強度に優れるとともに安価である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの一実施形態の構造を示す断面図である。
図１の車輪支持用転がり軸受ユニット１は、ハブ輪２と、内輪３と、外輪４と、二列の転動体５，５と、を備えており、ハブ輪２の外周面の外端側部分には、図示しない車輪を支持するための車輪取り付け用フランジ１０が設けられている。そして、外輪４の外周面には、車輪取り付け用フランジ１０から離間する側の端部に、懸架装置取り付け用フランジ１３が設けられている。
【００２５】
ハブ輪２の内端側部分には外径の小さい円筒部１１が形成されており、該円筒部１１に内輪３が圧入されている。そして、内輪３よりも内端側に突出している円筒部１１の先端部分が径方向外方に加締め広げられて、内輪３とハブ輪２とが一体的に固定されている。ただし、内輪３とハブ輪２とを、ナットにより一体的に固定してもよい。この場合には、ナットによって内輪３に必要な予圧を付与することができる。なお、内輪３とハブ輪２とが一体的に固定されたものが、本発明の構成要件である内側部材に相当し、外輪４が本発明の構成要件である外側部材に相当する。
【００２６】
ハブ輪２の外周面の軸方向中間部及び内輪３の外周面には、それぞれ軌道面が形成されており、ハブ輪２の軌道面は第一内側軌道面２０ａ、内輪３の軌道面は第二内側軌道面２０ｂとされている。また、外輪４の内周面には、前記両内側軌道面２０ａ，２０ｂに対向する軌道面が形成されており、第一内側軌道面２０ａに対向する軌道面は第一外側軌道面２１ａ、第二内側軌道面２０ｂに対向する軌道面は第二外側軌道面２１ｂとされている。さらに、第一内側軌道面２０ａと第一外側軌道面２１ａとの間、及び、第二内側軌道面２０ｂと第二外側軌道面２１ｂとの間には、それぞれ複数の転動体５が転動自在に配置されている。
【００２７】
また、ハブ輪２の外周面のうち、円筒部１１の外端に形成された段差部１２の近傍から第一内側軌道面２０ａの近傍までの部分には、高周波焼入れによる硬化層２２が形成されており、優れた転動疲労寿命，静的強度，及び耐摩耗性が付与されるように、表面硬さがＨＲＣ５８以上とされている。
このような車輪支持用転がり軸受ユニット１を自動車に組み付けるには、懸架装置取り付け用フランジ１３を懸架装置に固定し、車輪を車輪取り付け用フランジ１０に固定する。その結果、車輪支持用転がり軸受ユニット１によって車輪が懸架装置に対し回転自在に支持される。すなわち、内輪３とハブ輪２とが一体的に固定されたものが、回転輪となり、外輪４が固定輪となる。
【００２８】
この車輪支持用転がり軸受ユニット１においては、ハブ輪２，内輪３，及び外輪４は、炭素の含有量が０．４５質量％以上０．６５質量％以下、ケイ素の含有量が０．２質量％以上０．５質量％以下、マンガンの含有量が０．６質量％以上１質量％以下、クロムの含有量と銅の含有量との和が０．０５質量％以上０．５質量％以下である合金鋼で構成されている。
【００２９】
そして、内輪３には浸炭処理又は浸炭窒化処理と焼入れと焼戻しとが施され、第二内側軌道面２０ｂには浸炭処理又は浸炭窒化処理による硬化層（図示せず）が形成されている。なお、内輪３には、焼入れ，焼戻しの後に研磨を施すとよい。
この浸炭処理又は浸炭窒化処理による硬化層は、ビッカース硬さＨｖが６５３以上であり、この硬化層の深さｙ（ｍｍ）と内輪３の最大外径Ｄ1 （ｍｍ）及び内径Ｄ3 （ｍｍ）とが、ｙ／｛（Ｄ1 −Ｄ3 ）／２｝≧０．０１５なる数式を満足するようになっている。また、第二内側軌道面２０ｂの残留オーステナイト量は３０体積％未満である。さらに、第二内側軌道面２０ｂから深さ０．３５ｍｍの位置までの表層部分のトルースタイト量は５体積％以下である。
【００３０】
このような構成から、内輪３は転動疲労寿命及び機械的強度に優れている。よって、車輪支持用転がり軸受ユニット１も転動疲労寿命及び機械的強度に優れている。また、ハブ輪２，内輪３，及び外輪４が同一の素材で構成されているので、車輪支持用転がり軸受ユニット１は安価に製造することができる。
〔実施例〕
以下に、実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。種々の車輪支持用転がり軸受ユニットを用意して、後述する各種性能を評価した。
【００３１】
【表１】
2006226373.tif 000003
【００３２】
【表２】
2006226373.tif 000004
【００３３】
【表３】
2006226373.tif 000005
【００３４】
【表４】
2006226373.tif 000006
【００３５】
まず、内輪について説明する。表１〜４に示すような合金元素を有する合金鋼（残部は鉄及び不可避の不純物である）に、熱間鍛造及び旋削加工を施し、表１〜４に示す寸法の内輪を成形した。これに表１〜４に示す条件の浸炭窒化処理（雰囲気はＲＸガスとエンリッチガスと１〜９％のアンモニアである）を施した後に、６０〜９０℃（比較例３のみ１５０℃）の油を用いて油冷して焼入れを施した。そして、１６０〜１９０℃で２時間保持した後に空冷して、焼戻しを施した。さらに、軌道面及び内径面に研磨を施して内輪を完成させた。なお、実施例９及び比較例６，７については、８４０℃での二次焼入れをさらに施してある。
【００３６】
得られた内輪の各種性状（硬化層の深さｙ，芯部硬さＨｖ等）を評価した結果を表５〜８に示す。なお、硬化層の深さｙは、内輪を破断し、軌道面の幅方向中央部の硬さをビッカース硬度計（測定荷重は９８Ｎ）で測定することにより求めたものである。また、式値とは、前述の数式ｙ／｛（Ｄ1 −Ｄ3 ）／２｝から算出される値を意味する。さらに、軌道面の残留オーステナイト量は、Ｘ線回折法により測定したものである。
【００３７】
さらに、軌道面においてトルースタイトが発生する限界深さは、以下のようにして求めたものである。内輪の軌道面部分を研磨した後、腐食液（３％ピクリン酸アルコール溶液）に浸漬して腐食させ、顕微鏡で軌道面部分をミクロ組織観察した。そして、画像解析により、トルースタイト量が５体積％以下となる深さ位置を求めた。
さらに、硬化層の旧オーステナイト結晶粒の平均粒径は、以下のようにして求めたものである。内輪の軌道面部分を研磨した後、腐食液（５％ピクリン酸水溶液に塩化第二鉄を溶解させたもの）に浸漬して腐食させ、軌道面部分の旧オーステナイト結晶粒を出現させた。そして、日本工業規格ＪＩＳ  Ｇ０５５１の規定に基づいて、旧オーステナイト結晶粒の平均粒径を測定した。
【００３８】
【表５】
2006226373.tif 000007
【００３９】
【表６】
2006226373.tif 000008
【００４０】
【表７】
2006226373.tif 000009
【００４１】
【表８】
2006226373.tif 000010
【００４２】
ハブ輪及び外輪は、炭素の含有量が０．４５質量％以上０．６５質量％以下、ケイ素の含有量が０．２質量％以上０．５質量％以下、マンガンの含有量が０．６質量％以上１質量％以下、クロムの含有量と銅の含有量との和が０．０５質量％以上０．５質量％以下であり、残部が鉄及び不可避の不純物である合金鋼で構成されている。そして、鍛造，旋削加工，高周波焼入れ，焼戻し，及び研削加工を施して、ハブ輪及び外輪を完成させた。
このようにして製造した内輪をハブ輪の円筒部に圧入し、内輪から突出している円筒部の先端部分を揺動加締めにて径方向外方に加締め広げて、内輪とハブ輪とを一体的に固定した。そして、この一体的に固定したものと転動体及び外輪とを組み立てて、車輪支持用転がり軸受ユニットを製造した。
【００４３】
得られた車輪支持用転がり軸受ユニットについて、下記の４つの性能を評価した。評価方法を以下に説明する。
〔寿命試験について〕
下記の条件で車輪支持用転がり軸受ユニットを回転させ、振動が試験初期の２倍となるまでの時間を寿命とした。ただし、形状から算出される計算寿命の５倍の時間回転させても寿命に至らなかった場合は、試験を打ち切った。結果を表５〜８に示す。なお、表５〜８に記載の寿命試験の結果（寿命）は、前記計算寿命を１とした場合の相対値で示してある。
荷重条件：動等価荷重Ｐ／基本動定格荷重Ｃ＝０．６
回転速度：１０００ｍｉｎ-1
【００４４】
〔回転曲げ試験について〕
４００Ｎ・ｍの曲げモーメントを負荷しつつ、寿命試験と同様の条件で車輪支持用転がり軸受ユニットを回転させ、内輪が破断するまでの回転数を寿命とした。ただし、１００万回回転させても寿命に至らなかった場合は、試験を打ち切った。寿命（回転数）を表５〜８に示す。
【００４５】
〔割れ試験について〕
内輪をハブ輪の円筒部に圧入し、内輪から突出している円筒部の先端部分を揺動加締めにて径方向外方に加締め広げて、内輪とハブ輪とを一体的に固定するが、この際には内輪に径方向外方（拡径方向）の荷重が負荷されることとなるので、過大な荷重が負荷されると内輪に割れが生じる場合がある。そこで、種々の加締め荷重で揺動加締めを行って、割れが生じる加締め荷重を求めた。揺動加締めの条件は、揺動角５°、回転速度５００ｍｉｎ-1であり、通常の加締め条件よりも高負荷且つ高速である。
結果を表５〜８に示す。なお、表５〜８に記載の割れ試験の結果（割れが生じた加締め荷重）は、実施例９の内輪に割れが生じた加締め荷重を１とした場合の相対値で示してある。実施例９の内輪に割れが生じた加締め荷重の１．２倍の加締め荷重でも割れが生じなかった場合は、その時点で試験を打ち切った。
【００４６】
〔切削試験について〕
熱処理前の内輪について下記の条件で切削を行い、工具の寿命を測定した。使用した工具は超硬バイトであり、潤滑油は切削油である。結果を表５〜８に示す。表５〜８においては、工具の寿命が実施例９の寿命の０．８倍以上であった場合は○印、０．５倍以下であった場合は×印で示してある。
回転速度：３０００ｍｉｎ-1
送り量  ：０．１ｍｍ／ｒｅｖ
【００４７】
表５〜８から分かるように、実施例１〜１８は、比較例１〜１６と比べて各種性能が優れていた。比較例１は、浸炭処理条件が高温であったため、浸炭ムラが有り、また不完全焼入れ組織が発生した。比較例２は、硬化層の旧オーステナイト結晶粒の平均粒径が大きく、軌道面の残留オーステナイト量が多かった。比較例３は、焼入れ時の油冷温度が不適であり、比較例４〜７は、浸炭窒化処理条件が不適であったため、不完全焼入れ組織が発生したり、十分な硬化層が得られなかったりした。比較例８は、内輪の有効肉厚ｔeff が１５ｍｍと厚かったので、十分な硬化層が得られなかった。
【００４８】
比較例９は、炭素の含有量が多すぎるため切削性が悪く、且つ、大きな残留圧縮応力を付与することができなかった。比較例１０は、炭素の含有量が少なすぎるため、芯部硬さが低かった。比較例１１，１３，１５は、ケイ素の含有量、マンガンの含有量、又は、クロムの含有量と銅の含有量との和が多すぎるため、切削性に問題があった。比較例１２，１４，１６は、ケイ素の含有量、マンガンの含有量、又は、クロムの含有量と銅の含有量との和が少なすぎるため、良好な転動疲労が得られなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの一実施形態の構造を示す断面図である。
【図２】内輪の形状，寸法を説明する断面図である。
【図３】従来の車輪支持用転がり軸受ユニットの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１      車輪支持用転がり軸受ユニット
２      ハブ輪
３      内輪
４      外輪
５      転動体
１０      車輪取り付け用フランジ
１３      懸架装置取り付け用フランジ
２０ａ    第一内側軌道面
２０ｂ    第二内側軌道面
２１ａ    第一外側軌道面
２１ｂ    第二外側軌道面
【図１】
2006226373.tif 000011
【図２】
2006226373.tif 000012
【図３】
2006226373.tif 000013