(57)【要約】【課題】  内輪がハブ輪に加締め固定された車輪支持用転がり軸受ユニットにおいて、転がり疲れ寿命を長くする。【解決手段】  車輪支持用転がり軸受ユニットの内輪２において、第二の内輪軌道面２ａをなす表層部のオーステナイト結晶粒度Ｓγと、前記表層部に存在する炭化物の最大粒径ＳｃとがＳγ−１５Ｓｃ＋２≧０を満たすようにするとともに、芯部の硬さをＨｖ２５０以上Ｈｖ４５０とし、且つ、第二の内輪軌道面２ａ及びハブ輪１０への嵌合面２ｂをなす表層部の硬さを芯部の硬さよりも大きくし、さらに、内輪２の小外径面２１に残存するフープ応力値を１５０ＭＰａ以上２６０ＭＰａとする。【選択図】        図１
2006329287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に第一の内輪軌道面が形成されたハブ輪と、このハブ輪の端部に加締めにより外嵌され且つ外周面に第二の内輪軌道面が形成された内輪と、内周面に前記第一及び第二の内輪軌道面に対応する複列の外輪軌道面が形成された外輪と、前記第一及び第二の内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に転動自在に配設された複数の転動体と、を備えた車輪支持用転がり軸受ユニットにおいて、
前記内輪は、
前記第二の内輪軌道面をなす表層部のオーステナイト結晶粒度Ｓγと、前記表層部に存在する炭化物の最大粒径ＳｃとがＳγ−１５Ｓｃ＋２≧０を満たしているとともに、
その芯部の硬さがＨｖ２５０以上Ｈｖ４５０以下で、且つ、前記第二の内輪軌道面及び前記ハブ輪への嵌合面をなす表層部の硬さが前記芯部の硬さよりも大きく、
さらに、残存するフープ応力値が１５０ＭＰａ以上２６０ＭＰａ以下となっていることを特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項２】
外周面に第一の内輪軌道面が形成されたハブ輪と、このハブ輪の端部に加締めにより外嵌され且つ外周面に第二の内輪軌道面が形成された内輪と、内周面に前記第一及び第二の内輪軌道面に対応する複列の外輪軌道面が形成された外輪と、前記第一及び第二の内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に転動自在に配設された複数の転動体と、を備えた車輪支持用転がり軸受ユニットの前記内輪を製造する方法において、
鋼からなる素材に対してオーステナイト域に加熱した後に、オーステナイト再結晶温度以上で塑性加工を行い、さらに、焼入れ及び高温焼戻しを行う第一の熱処理工程と、前記第二の内輪軌道面及び前記ハブ輪への嵌合面に、高周波焼入れ及び焼戻しを行う第二の熱処理工程と、をこの順で施すことにより、
前記第二の内輪軌道面をなす表層部のオーステナイト結晶粒度Ｓγと、前記表層部に存在する炭化物の最大粒径ＳｃとがＳγ−１５Ｓｃ＋２≧０を満たすようにするとともに、  その芯部の硬さがＨｖ２５０以上Ｈｖ４５０以下で、且つ、前記第二の内輪軌道面及び前記ハブ輪への嵌合面をなす表層部の硬さが前記芯部の硬さよりも大きく、
さらに、残存するフープ応力値が１５０ＭＰａ以上２６０ＭＰａ以下となるようにすることを特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニットの内輪の製造方法。
【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ための車輪支持用転がり軸受ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の車輪支持用転がり軸受ユニットとしては、図９に示すように、ハブ輪１０と、内輪２０と、外輪３０と、複数の転動体４０と、保持器５０と、を備えているものが知られている。
ハブ輪１０のアウトボード側（自動車への組み付け状態で車幅方向外側の端部であり、図９では左端部を指す）には、パイロット部１１と車輪取付用フランジ１２が設けられている。この車輪取付用フランジ１２の側面には、図示しない車輪及びブレーキロータを取り付けるハブボルト６０用のボルト穴が、周方向に略等間隔で複数設けられている。
【０００３】
一方、ハブ輪１０のインボード側（自動車への組み付け状態で車幅方向内側の端部であり、図９では右端部を指す）には、小径段部１３が形成されている。この小径段部１３には、内輪２０が外嵌されている。また、ハブ輪１０の軸方向の中間部外周面には、第一の内輪軌道面１０ａが形成されている。
また、ハブ輪１０のインボード側の先端には、円筒状の加締め部１４が形成されており、この加締め部１４を径方向外方に加締め拡げることにより、ハブ輪１０の小径段部１３に内輪２０が固定されている。
【０００４】
内輪２０の外周面には、第二の内輪軌道面２０ａが形成されており、内輪２０の内周面には、ハブ輪１０への嵌合面２０ｂが形成されている。また、内輪２０のインボード側の端部には、小外径面２１が形成されている。
外輪３０の内周面には、第一及び第二の内輪軌道面１０ａ，２０ａに対応する複列の外輪軌道面３０ａ，３０ｂが形成されている。この外輪３０において、ハブ輪１０の車輪取付用フランジ１２から離間する側の端部には、懸架装置取付用フランジ３１が設けられている。
【０００５】
そして、第一及び第二の内輪軌道面１０ａ，２０ａと、外輪軌道面３０ａ，３０ｂとの間には、複数の転動体４０が保持器５０を介して転動自在に配設されている。
上記構成の車輪支持用転がり軸受ユニットを自動車に組み付けるには、非回転側である外輪３０の懸架装置取付用フランジ３１を図示しない懸架装置に固定し、回転側であるハブ輪１０の車輪取付用フランジ１２に、図示しないブレーキロータ及び車輪を固定する。これにより、車輪を懸架装置に対して回転自在に支持することができる。
【０００６】
ところで、近年、部品点数を低減することによる生産性の観点や、ユニットの小型化及び軽量化の観点から、内輪のハブ輪への固定を、ナットの締結ではなく、上述したように加締めにより行う車輪支持用転がり軸受ユニットが増加しつつある。
このため、この車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する転動部品においては、必要な転がり疲れ寿命を得るための強度と、内輪をハブ輪に固定する際の加締め加工性とがともに要求されている。
【０００７】
特許文献１では、転がり疲れ寿命及び加締め加工性をともに備えるために、Ｃ含有率が０．９５〜１．１０％の鋼に対して芯部まで焼入れ硬化させた内輪と、Ｃ含有率が０．５〜０．８％の炭素鋼を用いて、軌道面から小径段部に及ぶ領域に表面硬化層を形成し、且つ、加締め部の加締め前の表面硬さをＨＲＣ１２〜２５（Ｈｖ２１０〜２６５）としたハブ輪と、を備えた車輪支持用転がり軸受ユニットが提案されている。
【０００８】
また、上述した車輪支持用転がり軸受ユニットにおいては、内輪とハブ輪との嵌合部分でクリープ摩耗を生じ難くするために、内輪とハブ輪との密着性を向上させることが要求されている。
特許文献２では、内輪をハブ輪に安定して加締め固定するために、加締め前後の内輪の外径寸法を測定して、その膨張量により、加締め部の軸力を管理することが提案されている。
【特許文献１】特開２００２−２１８５８号公報
【特許文献２】特開２００３−１３９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、内輪をハブ輪に加締め固定すると、その加締め時に内輪に作用するフープ応力（円周方向に引っ張られる応力）が加締め後にも残存する場合があり、第二の内輪軌道面の強度が低下して転がり疲れ寿命が短くなったり、異音発生を引き起こす場合がある。  しかしながら、上述した特許文献１及び特許文献２に記載の技術には、いずれも加締め後に内輪に残存するフープ応力に対しての考慮がなされておらず、内輪がハブ輪に加締め固定された車輪支持用転がり軸受ユニットの転がり疲れ寿命を長くするという点でさらなる改善の余地がある。
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、内輪がハブ輪に加締め固定された車輪支持用転がり軸受ユニットにおいて、転がり疲れ寿命を長くすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような課題を解決するために、本発明者が鋭意検討を重ねた結果、内輪にフープ応力が残存する場合でも、金属組織を構成する結晶子（パケットやブロック等）を微細にすると、局所的な応力集中が抑制されて、転がり疲れ寿命を長くできることを見出した。しかしながら、上述した結晶子の大きさを定量的に表現することは難しいことから、本発明者がさらなる鋭意検討を重ねた結果、オーステナイト結晶粒径及び炭化物粒径が、結晶子の大きさと相対関係を持つことを見出した。また、本発明者は、転がり疲れ寿命を短くする根本的要因であるフープ応力の適切な値についても鋭意検討を重ね、本発明を完成させた。
【００１１】
すなわち、本発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットは、外周面に第一の内輪軌道面が形成されたハブ輪と、このハブ輪の端部に加締めにより外嵌され且つ外周面に第二の内輪軌道面が形成された内輪と、内周面に前記第一及び第二の内輪軌道面に対応する複列の外輪軌道面が形成された外輪と、前記第一及び第二の内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に転動自在に配設された複数の転動体と、を備えた車輪支持用転がり軸受ユニットにおいて、前記内輪は、前記第二の内輪軌道面をなす表層部のオーステナイト結晶粒度Ｓγと、前記表層部に存在する炭化物の最大粒径ＳｃとがＳγ−１５Ｓｃ＋２≧０を満たしているとともに、その芯部の硬さがＨｖ２５０以上Ｈｖ４５０以下で、且つ、前記第二の内輪軌道面及び前記ハブ輪への嵌合面をなす表層部の硬さが前記芯部の硬さよりも大きく、さらに、残存するフープ応力値が１５０ＭＰａ以上２６０ＭＰａ以下となっていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットによれば、内輪として、第二の内輪軌道面をなす表層部のオーステナイト結晶粒度と、前記表層部に存在する炭化物の最大粒径とが特定の式を満たすことで、第二の内輪軌道面をなす表層部の金属組織を微細にしたものを用いることにより、第二の内輪軌道面で局所的な応力集中が生じ難くなるため、転がり疲れ寿命を長くできる。
また、内輪として、芯部の硬さと、第二の内輪軌道面及びハブ輪への嵌合面をなす表層部の硬さと、残存するフープ応力値とがさらに特定されたものを用いることで、内輪に必要な強度と加締め加工性とがともに付与されるため、車輪支持用転がり軸受ユニットの転がり疲れ寿命を長くできる。
【００１３】
本発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの内輪の製造方法は、外周面に第一の内輪軌道面が形成されたハブ輪と、このハブ輪の端部に加締めにより外嵌され且つ外周面に第二の内輪軌道面が形成された内輪と、内周面に前記第一及び第二の内輪軌道面に対応する複列の外輪軌道面が形成された外輪と、前記第一及び第二の内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に転動自在に配設された複数の転動体と、を備えた車輪支持用転がり軸受ユニットの前記内輪を製造する方法において、鋼からなる素材に対してオーステナイト域（約７８０℃以上）に加熱した後に、オーステナイト再結晶温度（約７８０℃）以上で塑性加工を行い、さらに、焼入れ及び高温焼戻し（約４００℃以上）を行う第一の熱処理工程と、前記第二の内輪軌道面及び前記ハブ輪への嵌合面に、高周波焼入れ及び焼戻しを行う第二の熱処理工程と、をこの順で施すことにより、前記第二の内輪軌道面をなす表層部のオーステナイト結晶粒度Ｓγと、前記表層部に存在する炭化物の最大粒径ＳｃとがＳγ−１５Ｓｃ＋２≧０を満たすようにするとともに、その芯部の硬さがＨｖ２５０以上Ｈｖ４５０以下で、且つ、前記第二の内輪軌道面及び前記ハブ輪への嵌合面をなす表層部の硬さが前記芯部の硬さよりも大きく、さらに、残存するフープ応力値が１５０ＭＰａ以上２６０ＭＰａ以下となるようにすることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの内輪の製造方法によれば、第一の熱処理を行うことにより、金属組織中に歪みが導入されつつオーステナイトの再結晶が開始して、再結晶時にオーステナイトの核が形成される箇所や炭化物が析出される箇所が増加し、オーステナイト結晶粒径及び炭化物粒径が微細なマルテンサイト結晶が得られる。よって、パケットやブロック等の結晶子も微細にできるため、第二の内輪軌道面で局所的な応力集中が生じ難くなる。また、この第一の熱処理において、高温焼戻しを行うことにより、内輪の芯部に優れた靱性を付与できる。
【００１５】
また、本発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法によれば、第二の熱処理を行うことにより、オーステナイト結晶粒径を粗大化することなく、第二の内輪軌道面と、ハブ輪への嵌合面に硬化層を形成できる。
ここで、内輪の芯部の硬さがＨｖ４５０超過であると、芯部に十分な靱性が得られず、転がり疲れ寿命を長くできない。一方、内輪の芯部の硬さがＨｖ２５０未満とするには、第一の熱処理における焼戻し温度をオーステナイト変態点（約７８０℃）以上に必要があるため、第一の熱処理における焼戻し時にオーステナイトの再結晶が起こり、前工程においてオーステナイト再結晶温度以上で塑性加工を施したことによる微細化効果が無効になる。よって、内輪の芯部の硬さは、Ｈｖ２５０以上Ｈｖ４５０以下とすることが好ましく、切削加工性の観点からＨｖ２５０以上Ｈｖ３５０以下とすることがさらに好ましい。
【００１６】
また、内輪に残存するフープ応力値が２６０ＭＰａ超過であると、転がり疲れ寿命が短くなるとともに、車輪支持用転がり軸受ユニットの運転時における異音発生が懸念される。一方、内輪に残存するフープ応力値が１５０ＭＰａ未満であると、ハブ輪の小径段部と内輪の嵌合面との密着性が十分に得られず、クリープ、ガタ、乗り上げ等の不具合が生じて、転がり疲れ寿命が短くなる。
【００１７】
なお、本発明において「オーステナイト結晶粒度」とは、ＪＩＳ  Ｇ  ０５５１に規定されたものを指す。
さらに、本発明において「炭化物の最大粒径」とは、有限視野中に存在する炭化物のうち、粒径の大きいものから上位５個の平均粒径を指す。
さらに、本発明において「表層部」とは、表面から所定深さ（例えば、１００μｍ）までの部分を指し、「芯部」とは、表面から所定深さ（例えば、３ｍｍ）を超える部分を指す。
【００１８】
さらに、本発明において「内輪に残存するフープ応力値」とは、例えば、内輪に小外径面が形成されている場合にはその小外径面に残存するフープ応力値を指し、内輪に小外径面が形成されていない場合には最外径面に残存するフープ応力値を指す。
さらに、本発明の「塑性加工」の種類としては、特に限定されないが、例えば、熱間ローリング成形や熱間鍛造が挙げられる。
さらに、本発明で用いる鋼としては、特に限定されないが、車輪支持用転がり軸受ユニット用の内輪として必要な転がり疲れ寿命を得るために、Ｃ含有率が０．５質量％以上の鋼を用いることが好ましい。
【００１９】
さらに、本発明で用いる熱処理としては、第一及び第二の熱処理工程を順に行い、且つ、これらの熱処理の効果に悪影響を与えないものであれば、第一及び第二の熱処理工程の間や、第一の熱処理工程の前や第二の熱処理工程の後に適宜他の処理を加えてもよい。
例えば、第一の熱処理工程の前処理として、「オーステナイト域に加熱した後に放冷する処理（焼ならし処理）を行う工程」を加えてもよい。これにより、第一の熱処理工程前の素材を微細なパーライト組織にすることができるため、最終的に微細な炭化物を有する組織になり易くなる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットによれば、内輪として、第二の内輪軌道面をなす表層部の金属組織と、芯部の硬さと、第二の内輪軌道面及びハブ輪への嵌合面をなす表層部の硬さと、フープ応力値とが特定されたものを用いることにより、内輪がハブ輪に加締め固定されることで、内輪にフープ応力が残存している場合でも、転がり疲れ寿命を長くできる。
【００２１】
本発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの内輪の製造方法によれば、鋼からなる素材に特定の熱処理を施すことにより、第二の内輪軌道面をなす表層部の構成と、芯部の硬さと、第二の内輪軌道面及びハブ輪への嵌合面をなす表層部の硬さと、フープ応力値とが特定された内輪を製造することにより、内輪がハブ輪に加締め固定されることで、内輪にフープ応力が残存している場合でも、転がり疲れ寿命の長い車輪支持用転がり軸受ユニットを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
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例を示す断面図である。
なお、本実施形態では、上述した図９に示す車輪支持用転がり軸受ユニットと内輪２０の構成のみが異なるため、それ以外は同じ符号を付して説明を省略した。
本実施形態における内輪２は、図１に示すように、第二の内輪軌道面２ａと、ハブ輪１への嵌合面２ｂをなす表層部に、硬化層２Ａが形成されている。
【００２３】
この内輪２は、以下に示す手順で作製した。
まず、ＳＵＪ２からなる素材に対して、図２に示す熱処理を施した。
具体的には、図２に示すように、まず、オーステナイト域（７８０〜８４０℃）で１０〜３０分間保持した後、オーステナイト再結晶温度（約７８０℃）以上で熱間鍛造（塑性加工）を施して所定形状に加工した。次に、焼入れを行った後、４５０〜７７０℃で６０〜１２０分間保持することによる高温焼戻しを行った（第一の熱処理）。
【００２４】
次に、旋削加工を施した。
次に、第二の内輪軌道面２ａ及びハブ輪１０への嵌合面２ｂに対して、高周波加熱により再度オーステナイト域（７８０℃以上）に加熱した後に焼入れを行い、さらに、１７０〜２４０℃で９０〜１２０分間保持することによる焼戻しを行った（第二の熱処理）。
そして、研削加工及び超仕上げ加工を施して、内輪２を完成させた。
【００２５】
ここで、第二の内輪軌道面２ａをなす表層部（表面から１００μｍの深さまでの部分）は、オーステナイト結晶粒度Ｓγと炭化物の最大粒径ＳｃとがＳγ−１５Ｓｃ＋２≧０を満たすものとした。
また、第二の内輪軌道面２ａ及びハブ輪１０への嵌合面２ｂをなす表層部の硬さはＨｖ６５３以上とし、芯部の硬さはＨｖ２５０以上Ｈｖ４５０以下とした。
【００２６】
さらに、硬化層２Ａは、少なくとも表面から０．５ｍｍの深さまではＨｖ６５３以上とし、少なくとも表面から１．５ｍｍの深さまではＨｖ５００以上とした。
さらに、内輪２の小外径面２１に加締め後に残存するフープ応力値は、１５０ＭＰａ以上２６０ＭＰａ以下とした。
このような車輪支持用転がり軸受ユニットは、第二の内輪軌道面２ａ及びハブ輪１０への嵌合面２ｂをなす表層部や芯部に必要な強度及び加締め加工性が備えられ、且つ、第二の内輪軌道面２ａに局所的な応力集中が生じ難い内輪２が用いられていることにより、内輪２にフープ応力が残存している場合でも、転がり疲れ寿命を長くできる。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明の効果について検証した結果を示す。
〔第一実施例〕
まず、ＳＵＪ２製の円板状試験片（φ５２ｍｍ×厚さ６ｍｍ）に対して、上述した図２と同様の熱処理を施した後、旋削加工、研削加工、及び超仕上げ加工を施した。
そして、この試験片の表層部（表面から１００μｍの深さまでの部分）のオーステナイト結晶粒度と、表層部に存在する炭化物の最大粒径とを、以下に示すようにして算出した。
【００２８】
オーステナイト結晶粒度は、以下のようにして算出した。まず、表面をエッチングしてオーステナイト結晶粒界を現出させた後、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により１０００〜３０００倍に拡大して写真を撮影した。次に、この写真を用いて、オーステナイト結晶粒径を測定してその平均値を算出し、ＪＩＳ  Ｇ  ０５５１に規定されたオーステナイト結晶粒度測定方法を用いてオーステナイト結晶粒度を算出した。
【００２９】
炭化物の最大粒径は、以下のようにして算出した。まず、上述と同様に表面をエッチングしてオーステナイト結晶粒界を現出させた後、ＳＥＭにより５０００〜１００００倍に拡大して写真を撮影した。そして、この写真を用いて、１視野中に存在する炭化物のうち最も粒径が大きな炭化物から順に５個選択し、その平均値を算出した。
また、この試験片の芯部の硬さ（表面から３ｍｍの深さを超える部分）を、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４に規定されたビッカース硬さ試験法により測定した。
【００３０】
これらの結果に基づいて、芯部の硬さと、表層部のオーステナイト結晶粒度との関係を示す図３のグラフを作成した。また、芯部の硬さと、表層部に存在する炭化物の最大粒径との関係を示す図４のグラフを作成した。
図３及び図４に示すように、芯部の硬さがＨｖ２５０未満になると、オーステナイト結晶粒度が小さく（オーステナイト結晶粒径が大きく）、炭化物の最大粒径も大きくなるため、微細な金属組織が得られなくなる。これにより、芯部の硬さをＨｖ２５０以上とすることで、微細な金属組織が得られることが分かった。
【００３１】
〔第二実施例〕  
まず、図１で示した車輪支持用転がり軸受ユニット用の内輪を、ＳＵＪ２からなる素材に対して表１に示す各熱処理を施した後、研削加工及び超仕上げ加工をこの順で施すことにより作製した。
なお、表１に示す「熱処理Ａ」とは、上述した図２に示す熱処理を指す。
また、表１に示す「熱処理Ｂ」とは、図５に示す熱処理を指す。具体的には、上述した図２に示す第一の熱処理の前処理として、オーステナイト域（９００〜１０００℃）で１０〜３０分間保持した後に放冷する処理（焼ならし処理）が行われた熱処理を指す。
【００３２】
さらに、表１に示す「熱処理Ｃ」とは、図６に示す熱処理を指す。具体的には、図５に示す焼ならし処理を行った後に、オーステナイト域（７８０〜８４０℃）で１０〜３０分間保持した後、オーステナイト再結晶温度（約７８０℃）以上で熱間鍛造を施して所定形状に加工した後焼入れを行い、さらに、１７０〜２４０℃の低温で９０〜１２０分間保持することによる焼戻しが行われた熱処理を指す。
【００３３】
さらに、表１に示す「熱処理Ｄ」とは、図７に示す熱処理を指す。具体的には、オーステナイト域（７８０℃以上）で１０〜３０分間加熱した後焼入れを行い、さらに１７０〜２４０℃の低温で９０〜１２０分間加熱保持することによる焼戻しが行われた熱処理を指す。
このようにして得られた内輪において、第二の内輪軌道面をなす表層部（表面から１００μｍの深さまでの部分）のオーステナイト結晶粒度Ｓγと、表層部に存在する炭化物の最大粒径Ｓｃと、芯部（表面から３ｍｍの深さを超える部分）の硬さと、を上述した第一実施例と同様の方法で算出した。これらの結果は、表１に併せて示す。
【００３４】
なお、第二の内輪軌道面及びハブ輪への嵌合面をなす表層部の硬さは、いずれもＨｖ６５３以上とした。
そして、得られた内輪を、Ｃ含有率が０．５０質量％以上０．６０質量％以下である鋼製のハブ輪のインボード側の先端に外嵌させた後、ハブ輪の加締め部を径方向外方に加締め拡げることにより、ハブ輪の小径段部に内輪を固定した。このとき、加締め時の加締め荷重を調節することで、加締め後に内輪の小外径面に残存するフープ応力値を、表１に示すように種々変更させた。このフープ応力値は、以下に示すようにして算出した。
【００３５】
フープ応力値σｈは、内輪の小外径面の加締め前の外径寸法φＤ１と、加締め後の外径寸法φＤ２とを測定し、下記式（１）を用いて算出した。なお、下記式（１）中のＥは、内輪２をなす鋼からなる素材の弾性係数である。
σｈ＝Ｅ×（φＤ２−φＤ１）／φＤ１                            ・・・（１）
そして、内輪が固定されたハブ輪と、ハブ輪と同じ鋼製の外輪と、ＳＵＪ２製の玉と、玉のピッチ径が４９ｍｍである樹脂製の保持器と、その他の部品（市販品）とを用いて、図１に示す車輪支持用転がり軸受ユニットを組み立てて、以下に示す条件で寿命試験を行った。
【００３６】
この寿命試験は、車輪支持用転がり軸受ユニットに取り付けた振動計の値が試験開始時の３倍になるまで車輪支持用転がり軸受ユニットの運転を行い、震動計の値が試験開始時の３倍になるまでの累積応力繰り返し回転数を寿命とした。
この結果は、各車輪支持用転がり軸受ユニットにおいて、ワイブル分布関数に基づくＬ10寿命を計算し、最も短寿命であったＮｏ．１７の寿命を１とした時の比として、表１に併せて示した。
＜寿命試験条件＞
ラジアル荷重：６５００Ｎ
アキシャル荷重：３９００Ｎ
回転速度：１０００ｍｉｎ-1
【００３７】
【表１】
2006329287.tif 000003
【００３８】
表１に示すように、本発明例であるＮｏ．１〜Ｎｏ．９の内輪を備えた車輪支持用転がり軸受ユニットでは、比較例であるＮｏ．１０〜Ｎｏ．１７の内輪を備えた車輪支持用転がり軸受ユニットと比較して転がり疲れ寿命が長く、いずれもＮｏ．１７の３．０倍以上の寿命が得られた。
一方、Ｎｏ．１０では、内輪の小外径面に残存するフープ応力値が大きいため、第二の内輪軌道面で局所的な応力集中が生じた。
また、Ｎｏ．１１では、内輪の小外径面に残存するフープ応力値が小さく、ハブ輪と内輪との密着性が不十分であったため、ハブ輪の小径段部及び内輪の嵌合面でクリープ摩耗が生じた。
【００３９】
さらに、Ｎｏ．１２及びＮｏ．１３では、内輪の芯部の硬さが大きく、内輪の芯部に十分な靱性が得られなかったため、寿命が短かった。
さらに、Ｎｏ．１４〜Ｎｏ．１７では、第二の内輪軌道面をなす表層部の構成が本発明の式を満たさなかったため、第二の内輪軌道面で局所的な応力集中が生じた。
【００４０】
次に、表１に示すＮｏ．１〜Ｎｏ．１７の結果に基づいて、第二の内輪軌道面をなす表層部のオーステナイト結晶粒度Ｓγと、表層部に存在する炭化物の最大粒径Ｓｃとの関係を示す図８のグラフを作成した。
図８に示すように、オーステナイト結晶粒度Ｓγと炭化物の最大粒径ＳｃとがＳγ−１５Ｓｃ＋２≧０を満たすと、Ｎｏ．１７の３．０倍以上の寿命が得られていることが分かる。
【００４１】
以上の結果より、内輪がハブ輪に加締め固定された車輪支持用転がり軸受において、第二の内輪軌道面をなす表層部の金属組織と、芯部の硬さと、第二の内輪軌道面及びハブ輪への嵌合面をなす表層部の硬さと、フープ応力値とが特定された内輪を用いることにより、転がり疲れ寿命を長くできることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの一例を示す断面図である。
【図２】本実施形態で適用した本発明の熱処理を示す模式図である。
【図３】芯部の硬さと、表層部のオーステナイト結晶粒度との関係を示すグラフである。
【図４】芯部の硬さと、表層部に存在する炭化物の最大粒径との関係を示すグラフである。
【図５】本実施形態で適用した本発明の熱処理を示す模式図である。
【図６】本実施形態で適用した比較の熱処理を示す模式図である。
【図７】本実施形態で適用した比較の熱処理を示す模式図である。
【図８】表層部のオーステナイト結晶粒度Ｓγ及び表層部に存在する炭化物の最大粒径Ｓｃの関係と、寿命を示すグラフである。
【図９】従来の車輪支持用転がり軸受ユニットの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０…ハブ輪
１０ａ…第一の内輪軌道面
１１…パイロット部
１２…車輪取付用フランジ
１３…小径段部
１４…加締め部
２，２０…内輪
２ａ，２０ａ…第二の内輪軌道面
２ｂ，２０ｂ…ハブ輪への嵌合面
２Ａ…硬化層
２１…小外径面
３０…外輪
３０ａ，３０ｂ…外輪軌道面    
３１…懸架装置取付用フランジ
４０…玉（転動体）
５０…保持器
６０…ハブボルト
【図１】
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【図２】
2006329287.tif 000005
【図３】
2006329287.tif 000006
【図４】
2006329287.tif 000007
【図５】
2006329287.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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