(57)【要約】【課題】加工効率を向上させて低コスト化を図ると共に、熱処理で発生したスケールを除去し、軸受寿命と製品品質の向上を図った車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】外方部材１０が炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼からなり、複列の外側転走面１０ａ、１０ａからシール嵌合面１０ｄに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層１２が形成され、シール嵌合面１０ｄの硬化層１２が、外方部材１０の端面に露出せず端部に非硬化層ａが設けられると共に、複列の外側転走面１０ａ、１０ａが焼入れ鋼切削の後に超仕上げ加工によって所定の表面粗さに規制され、シール嵌合面１０ｄが焼入れ鋼切削によって表面粗さがＲａ０．６３以下に規制されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、
外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
この内方部材と前記外方部材の転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、
前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、
前記外方部材が炭素鋼からなり、前記複列の外側転走面から前記シールの嵌合面に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が形成され、前記複列の外側転走面とシールの嵌合面が焼入れ鋼切削によって所定の表面粗さに規制されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記シールの嵌合面の硬化層が、前記外方部材の端面に露出せず端部に非硬化層が設けられている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記外方部材の内径面に前記複列の外側転走面の硬化層が連続して形成されると共に、当該内径面が焼入れ鋼切削によって所定の寸法に形成されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
【請求項４】
内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、
外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
この内方部材と前記外方部材の転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、
前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、
前記外方部材が高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理され、前記複列の外側転走面とシールの嵌合面が焼入れ鋼切削によって所定の表面粗さに規制されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記外方部材の外径面が焼入れ鋼切削によって形成されている請求項４に記載の車輪用軸受装置。
【請求項６】
前記シールの嵌合面がＲａ０．６３以下の表面粗さに設定されている請求項１乃至５いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項７】
前記シールの嵌合面が総型の工具によって形成されている請求項１乃至６いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項８】
前記外方部材の内径面と複列の外側転走面との肩部が焼入れ鋼切削により所定の曲率半径からなる円弧状に形成され、その角部が滑らかに形成されている請求項１乃至７いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項９】
前記複列の外側転走面が前記焼入れ鋼切削の後に超仕上げ加工によって所定の表面粗さに規制されている請求項１乃至８いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項１０】
前記外方部材における炭素鋼が炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼である請求項１乃至３および６乃至９いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項１１】
前記硬化層の表面硬さが５８〜６４ＨＲＣの範囲である請求項１乃至３および６乃至１０いずれかに記載の車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車輪を支持する車輪用軸受装置に関するもので、詳しくは、熱処理で発生したスケールを除去し、軸受寿命と製品品質の向上を図った車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置は、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第１世代と称される構造から、外方部材の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第２世代構造、また、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第３世代構造までが量産化されると共に、さらにはハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側転走面を直接形成して軽量・コンパクト化された第４世代構造が開発されている。
【０００３】
図８は、従来の車輪用軸受装置の代表的な一例を示している。この車輪用軸受装置は、内方部材５１と外方部材６０と複列のボール５６、５６とを備えている。内方部材５１はハブ輪５２と、このハブ輪５２に固定された別体の内輪５３とからなる。
【０００４】
ハブ輪５２は、一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５４を一体に有し、外周に一方の内側転走面５２ａと、この内側転走面５２ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部５２ｂが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション５２ｃが形成されている。車輪取付フランジ５４の円周等配位置には車輪を固定するためのハブボルト５５が圧入されている。内輪５３は、外周に他方の内側転走面５３ａが形成され、ハブ輪５２の小径段部５２ｂに圧入固定されている。
【０００５】
ハブ輪５２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、内側転走面５２ａをはじめ、シール５８が摺接するシールランド部５４ａから小径段部５２ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層６１が形成されている。一方、内輪５３は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。
【０００６】
外方部材６０は、外周に車体（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ６０ｂを一体に有し、内周に内方部材５１の内側転走面５２ａ、５３ａに対向する複列の外側転走面６０ａ、６０ａが形成されている。また、外方部材６０は、ハブ輪５２と同様、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面６０ａ、６０ａが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層６２が形成されている。そして、これら複列の外側転走面６０ａ、６０ａと内側転走面５２ａ、５３ａ間には保持器５７、５７で円周等配された複列のボール５６、５６がそれぞれ転動自在に収容されている。
【０００７】
外方部材６０と内方部材５１との間に形成された環状空間の開口部にはシール５８、５９が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
【０００８】
外方部材６０における硬化層６２のうち複列の外側転走面６０ａ、６０ａと、ハブ輪５２における硬化層６１のうちシールランド部５４ａ、内側転走面５２ａおよび小径段部５２ｂは、研削加工によって所定の寸法・精度に仕上げられ、硬化層６２、６１に付着したスケールが研削加工と同時に除去される。
【０００９】
ここで、外方部材６０において、図９（ａ）に示すように、前述した研削加工の前に、硬化層６２のうち研削加工される複列の外側転走面６０ａ、６０ａ以外の部位がショットブラスト加工によってスケールが除去されている。すなわち、外方部材６０の径方向内方に配置されたノズル６３から、回転自在にセットされた外方部材６０の内周面に向けて、スチールビーズ等のメディアを噴射させて行われる。これにより、内径面６０ｃ、シール嵌合面６０ｄ、このシール嵌合面６０ｄの隅部６４および肩部６５等、凹凸のある狭い部位の表面に付着したスケールが除去されると共に、それぞれの角部のバリ等も同時に除去されて滑らかに丸められる。したがって、スケールの脱落に起因する運転時の異音、異常振動、回転不調を確実に防止し、製品品質の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
【００１０】
また、ハブ輪５２においては、図９（ｂ）に示すように、硬化層６１のうち研削加工されるシールランド部５４ａ、内側転走面５２ａおよび小径段部５２ｂ以外の部位がショットブラスト加工によってスケールが除去される。すなわち、ハブ輪５２の径方向外方に配置されたノズル６３から、回転自在にセットされたハブ輪５２の外周面に向けて、メディアを噴射させて行われる。これにより、外径面６６、小径段部５２ｂの隅部６７および肩部６８、６９の表面に付着したスケールが除去されると共に、それぞれの角部のバリ等も同時に除去されて滑らかに丸められる（例えば、特許文献１参照。）。
【００１１】
なお、外方部材の複列の外側転走面およびこれら複列の外側転走面の間に位置する中間部分の全幅並びに両端のシール嵌合面に亙って高周波焼き入れにより硬化層を形成し、複列の外側転走面およびシール嵌合面を単一の成形砥石により同時に研削加工により仕上げることにより、仕上加工を能率良く、かつ精度良く行なうことができる（例えば、特許文献２参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−２８５４２４号公報
【特許文献２】特開平１０−２９９７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前述した前者の車輪用軸受装置において、例えば、外方部材６０では、研削加工の前に、硬化層６２のうち研削加工される複列の外側転走面６０ａ、６０ａ以外の部位がショットブラスト加工によってスケールが除去されるため、内径面６０ｃ、シール嵌合面６０ｄ、このシール嵌合面６０ｄの隅部６４および肩部６５等、凹凸のある狭い部位の表面に付着したスケールが除去されると共に、それぞれの角部のバリ等も同時に除去されて滑らかに丸められ、スケールの脱落に起因する運転時の異音、異常振動、回転不調を確実に防止することができる。
【００１４】
然しながら、こうした車輪用軸受装置では、複列の外側転走面６０ａ、６０ａの高周波誘導加熱による焼入れ工程の後のショットブラスト工程および研削工程と工程数が嵩み、製造コストが高騰すると共に、マスキングが不十分であるとショットブラスト加工によって飛散したメディアが外側転走面６０ａ、６０ａの研削加工の基準面となる外方部材６０の端面６０ｅにまで当たることで表面が荒れ、外側転走面６０ａ、６０ａの精度が悪化して軸受寿命が低下する恐れがあった。
【００１５】
また、後者の車輪用軸受装置では、複列の外側転走面およびシール嵌合面を単一の成形砥石により同時に研削加工により仕上げることにより、仕上加工を能率良く、かつ精度良く行なうことができる反面、外側転走面の肩高さ（溝深さ）を大きく設定した場合、研削砥石の径差によって研削部の周速に違いが生じ、特に、周速が遅い肩部の精度が低下するだけでなく、研削焼けを起す恐れがあった。したがって、このように複列の外側転走面およびシール嵌合面を単一の成形砥石により同時に研削加工するような加工形態では、外側転走面の肩高さが規制され、大きなモーメント荷重が負荷される使用条件では、肩乗り上げが生じる恐れがあった。ここで、肩乗り上げとは、例えば、軸受に大きなモーメント荷重が負荷された時に、ボールと外側転走面との接触部に発生する接触楕円が内径部と外側転走面の角部からはみ出し、所謂エッジロードが発生する現象を言う。
【００１６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、加工効率を向上させて低コスト化を図ると共に、熱処理で発生したスケールを除去し、軸受寿命と製品品質の向上を図った車輪用軸受装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材が炭素鋼からなり、前記複列の外側転走面から前記シールの嵌合面に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が形成され、前記複列の外側転走面とシールの嵌合面が焼入れ鋼切削によって所定の表面粗さに規制されている。
【００１８】
このように、第１世代乃至第４世代構造の車輪用軸受装置において、外方部材が炭素鋼からなり、複列の外側転走面からシールの嵌合面に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が形成され、複列の外側転走面とシールの嵌合面が焼入れ鋼切削によって所定の表面粗さに規制されているので、シールの嵌合面の気密性が向上し、外部から雨水等が浸入するのを防止することができると共に、シール嵌合面の硬化層に付着したスケールが除去され、スケールの脱落に起因する運転時の異音、異常振動、回転不調を防止し、軸受寿命と製品品質の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。また、ドライ加工可能な焼入れ鋼切削によって、クーラントを使用する研削加工を廃止することができ、環境負荷の低減と工程、設備の削減により加工効率を向上させて低コスト化を図ることができると共に、外側転走面の肩高さを大きく設定しても肩部の精度が低下することもなく、研削焼けを起す恐れもないため、大きなモーメント荷重が負荷されても充分な軸受寿命を確保できると共に、研削ヌスミ等を設ける必要がなく、複雑な形状であっても連続して加工することができる。
【００１９】
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記シールの嵌合面の硬化層が、前記外方部材の端面に露出せず端部に非硬化層が設けられていれば、外方部材の靭性を高め、外方部材の端部に衝撃荷重が負荷された際に硬化層からクラックが発生するのを防止して外方部材の耐久性を向上させることができる。
【００２０】
また、請求項３に記載の発明のように、前記外方部材の内径面に前記複列の外側転走面の硬化層が連続して形成されると共に、当該内径面が焼入れ鋼切削によって所定の寸法に形成されていれば、硬化層に付着したスケールが除去されると共に、外方部材の強度を高めることができ、車輪が縁石等への乗り上げ時に過大なモーメント荷重が負荷されたとしても耐久性の低下を防止することができる。
【００２１】
また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材が高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理され、前記複列の外側転走面とシールの嵌合面が焼入れ鋼切削によって所定の表面粗さに規制されている。
【００２２】
このように、第１世代乃至第４世代構造の車輪用軸受装置において、外方部材が高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理され、複列の外側転走面とシールの嵌合面が焼入れ鋼切削によって所定の表面粗さに規制されているので、シールの嵌合面の気密性が向上し、外部から雨水等が浸入するのを防止することができると共に、熱処理によってシールの嵌合面に付着したスケールが除去され、スケールの脱落に起因する運転時の異音、異常振動、回転不調を防止し、軸受寿命と製品品質の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。また、外側転走面の肩高さを大きく設定しても肩部の精度が低下することもなく、また、研削焼けを起す恐れもないため、大きなモーメント荷重が負荷されても充分な軸受寿命を確保できると共に、研削ヌスミ等を設ける必要がなく、複雑な形状であっても連続して加工することができる。
【００２３】
また、請求項５に記載の発明のように、前記外方部材の外径面が焼入れ鋼切削によって形成されていれば、クーラントを使用する研削加工を廃止することができ、環境負荷の低減と工程、設備の削減により加工効率を一層向上させることができる。
【００２４】
また、請求項６に記載の発明のように、前記シールの嵌合面がＲａ０．６３以下の表面粗さに設定されていれば、嵌合面の気密性が向上して外部から雨水等が浸入するのを防止することができる。
【００２５】
また、請求項７に記載の発明のように、前記シールの嵌合面が総型の工具によって形成されていれば、切削時のリード目が生じず、嵌合面の気密性が一層向上する。
【００２６】
また、請求項８に記載の発明のように、前記外方部材の内径面と複列の外側転走面との肩部が焼入れ鋼切削により所定の曲率半径からなる円弧状に形成され、その角部が滑らかに形成されていれば、転動疲労寿命の低下を防止すると共に、肩乗り上げがあってもエッジロードが発生するのを抑制することができ、軸受の長寿命化を図ることができる。
【００２７】
また、請求項９に記載の発明のように、前記複列の外側転走面が前記焼入れ鋼切削の後に超仕上げ加工によって所定の表面粗さに規制されていれば、転動体の転動による騒音の発生を抑え、音響特性を向上させることができる。
【００２８】
また、請求項１０に記載の発明のように、前記外方部材における炭素鋼が炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼であれば良い。
【００２９】
また、請求項１１に記載の発明のように、前記硬化層の表面硬さが５８〜６４ＨＲＣの範囲が好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材が炭素鋼からなり、前記複列の外側転走面から前記シールの嵌合面に亙って高周波焼入れによって所定の硬化層が形成され、前記複列の外側転走面とシールの嵌合面が焼入れ鋼切削によって所定の表面粗さに規制されているので、嵌合面の気密性が向上し、外部から雨水等が浸入するのを防止することができると共に、シール嵌合面の硬化層に付着したスケールが除去され、スケールの脱落に起因する運転時の異音、異常振動、回転不調を防止し、軸受寿命と製品品質の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。また、ドライ加工可能な焼入れ鋼切削によって、クーラントを使用する研削加工を廃止することができ、環境負荷の低減と工程、設備の削減により加工効率を向上させて低コスト化を図ることができると共に、外側転走面の肩高さを大きく設定しても肩部の精度が低下することもなく、研削焼けを起す恐れもないため、大きなモーメント荷重が負荷されても充分な軸受寿命を確保できると共に、研削ヌスミ等を設ける必要がなく、複雑な形状であっても連続して加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１の外方部材単体を示す拡大断面図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【図４】本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。
【図５】図４の外方部材単体を示す拡大断面図である。
【図６】本発明に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。
【図７】図６の拡大断面図である。
【図８】従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
【図９】（ａ）は、図８の外方部材の研削加工を示す説明図である。（ｂ）は、図８のハブ輪の研削加工を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
外周に車体に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体と、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールとを備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材が炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼からなり、前記複列の外側転走面から前記シールの嵌合面に亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層が形成され、前記シールの嵌合面の硬化層が、前記外方部材の端面に露出せず端部に非硬化層が設けられると共に、前記複列の外側転走面が焼入れ鋼切削の後に超仕上げ加工によって所定の表面粗さに規制され、前記シールの嵌合面が焼入れ鋼切削によって表面粗さがＲａ０．６３以下に規制されている。
【実施例１】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の外方部材単体を示す拡大断面図、図３は、図２の要部拡大図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側（図１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。
【００３４】
この車輪用軸受装置は駆動輪用で第３世代構造をなし、内方部材１と外方部材１０と複列の転動体（ボール）６、６とを備えている。内方部材１はハブ輪２と、このハブ輪２に固定された別体の内輪３とからなる。
【００３５】
ハブ輪２は、アウター側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ４を一体に有し、外周に一方（アウター側）の内側転走面２ａと、この内側転走面２ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部２ｂが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション（またはスプライン）２ｃが形成されている。車輪取付フランジ４の円周等配位置には車輪を固定するためのハブボルト５が圧入されている。内輪３は、外周に他方（インナー側）の内側転走面３ａが形成され、ハブ輪２の小径段部２ｂに所定のシメシロを介して圧入固定されている。
【００３６】
ハブ輪２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面２ａをはじめ、後述するシール８が摺接するシールランド部４ａから小径段部２ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層１１（図中クロスハッチングにて示す）が形成されている。こうした高周波焼入れによりハブ輪２の強度が向上すると共に、内輪３の嵌合面におけるフレッティングが防止されて耐久性が向上する。一方、内輪３は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。
【００３７】
外方部材１０は、外周に車体（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ１０ｂを一体に有し、内周に内方部材１の内側転走面２ａ、３ａに対向する複列の外側転走面１０ａ、１０ａが形成されている。また、外方部材１０は、ハブ輪２と同様、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面１０ａ、１０ａが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層１２（図中クロスハッチングにて示す）が形成されている。そして、これら複列の外側転走面１０ａ、１０ａと内側転走面２ａ、３ａ間には保持器７、７で円周等配された複列の転動体６、６がそれぞれ転動自在に収容されている。
【００３８】
また、外方部材１０と内方部材１との間に形成された環状空間の開口部にはシール８、９が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
【００３９】
ここで、本実施形態では、外方部材１０において、図２に示すように、硬化層１２が複列の外側転走面１０ａ、１０ａからシール嵌合面１０ｄ、１０ｄに亙って形成されており、複列の外側転走面１０ａ、１０ａおよびシール嵌合面１０ｄ、１０ｄが焼入れ鋼切削され、シール嵌合面１０ｄ、１０ｄがＲａ０．６３以下の表面粗さに規制されている。そして、複列の外側転走面１０ａ、１０ａがさらに超仕上げ加工によって所定の表面粗さに規制され、転動体６の転動による騒音の発生を抑え、音響特性を向上させている。切削加工用の工具としてはＣＢＮ（Ｃｕｂｉｃ  Ｂｏｒｏｎ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）焼結体からなるワイパーチップ付きの工具を例示できる。なお、Ｒａは、ＪＩＳの粗さ形状パラメータの一つで（ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４）、算術平均粗さのことで、平均線から絶対値偏差の平均値を言う。
【００４０】
これにより、ドライ加工可能な焼入れ鋼切削によって、クーラントを使用する研削加工を廃止することができ、環境負荷の低減と工程、設備の削減により加工効率を向上させて低コスト化を図ることができると共に、複列の外側転走面１０ａ、１０ａおよびシール嵌合面１０ｄ、１０ｄの硬化層１２に付着したスケールが除去され、スケールの脱落に起因する運転時の異音、異常振動、回転不調を防止し、軸受寿命と製品品質の向上を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
【００４１】
なお、ここでは、シール嵌合面１０ｄ、１０ｄの硬化層１２は、外方部材１０の端面に露出させず端部の面取り部で止め、端部に非硬化層ａが設けられている。これにより、外方部材１０の靭性を高め、外方部材１０の端部に衝撃荷重が負荷された際に硬化層１２からクラックが発生するのを防止して外方部材１０の耐久性を向上させることができる。
【００４２】
さらに、図３に拡大して示すように、焼入れ鋼切削によって外側転走面１０ａと内径面１０ｃの肩部ｂが曲率半径ｒからなる円弧状に形成され、その角部が滑らかに形成されている。この肩部ｂは凸形状であるため、高周波焼入れ時にオーバーヒートして組織が粗粒化し易い部位であるが、このように肩部ｂが焼入れ鋼切削によって粗粒化した部位を除去することにより、転動疲労寿命の低下を防止すると共に、外側転走面１０ａと転動体６との接触により生じる接触楕円が角部にかかる、所謂肩乗り上げがあってもエッジロードが発生するのを抑制することができ、軸受の長寿命化を図ることができる。
【００４３】
さらに、従来のように、外側転走面１０ａとシール嵌合面１０ｄを単一の成形砥石により同時に研削加工する加工形態に比べ、外側転走面の肩高さを大きく設定しても肩部の精度が低下することもなく、また、研削焼けを起す恐れもないため、大きなモーメント荷重が負荷されても充分な軸受寿命を確保できると共に、研削ヌスミ等を設ける必要がなく、複雑な形状であっても連続して加工することができ、加工効率を向上させて低コスト化を図ることができる。
【実施例２】
【００４４】
図４は、本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図、図５は、図４の外方部材単体を示す拡大断面図である。なお、前述した実施形態と同一部品、同一部位あるいは同一機能を有する部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４５】
この車輪用軸受装置は従動輪用で外輪回転タイプの第２世代構造をなし、外方部材（ハブ輪）１３と一対の内輪３、３と複列の転動体６、６とを備えている。外方部材１３は、アウター側の端部に車輪取付フランジ４を一体に有し、内周に複列の外側転走面１０ａ、１０ａが形成されている。そして、これら複列の外側転走面１０ａ、１０ａと内側転走面３ａ、３ａ間には保持器７、７で円周等配された複列の転動体６、６がそれぞれ転動自在に収容されている。また、外方部材１３と一対の内輪３、３との間に形成された環状空間の開口部にはシール１４、１５が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
【００４６】
外方部材１３はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０重量％を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面１０ａ、１０ａが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層１６が形成されている。
【００４７】
ここで、外方部材１３において、図５に示すように、硬化層１６が複列の外側転走面１０ａ、１０ａからシール嵌合面１０ｄ、１３ａに亙って形成されており、複列の外側転走面１０ａ、１０ａおよびシール嵌合面１０ｄ、１３ａが焼入れ鋼切削されている。このシール嵌合面１０ｄ、１３ａはＲａ０．６３以下の表面粗さに規制されると共に、複列の外側転走面１０ａ、１０ａが超仕上げ加工によって所定の表面粗さに規制されている。シール嵌合面１０ｄ、１３ａの硬化層１６は、インナー側では外方部材１３の端面に露出させず端部の面取り部で止められ、端部に非硬化層ａが設けられている。また、アウター側では、シール嵌合面１３ａを越え、パイロット部１７の手前まで設けられている。これにより、本実施形態では、外方部材１３の靭性を高め、外方部材１３の端部やパイロット部１７に衝撃荷重が負荷された際に硬化層１６からクラックが発生するのを防止して外方部材１３の耐久性を向上させることができる。
【００４８】
さらに本実施形態では、硬化層１６は、内径面１３ｂにも複列の外側転走面１０ａ、１０ａの硬化層１６が連続して形成されると共に、焼入れ鋼切削によって所定の寸法に形成されている。これにより、外方部材１３の強度を高めることができ、車輪が縁石等への乗り上げ時に過大なモーメント荷重が負荷されたとしても耐久性の低下を防止することができる。
【実施例３】
【００４９】
図６は、本発明に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図、図７は、図６の拡大断面図である。なお、前述した実施形態と同一部品、同一部位あるいは同一機能を有する部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５０】
この車輪用軸受１８は第１世代と称され、転走面を持たないハブ輪（図示せず）に外嵌されて車輪用軸受装置を構成している。この車輪用軸受１８は、内周に複列の外側転走面１９ａ、１９ａが形成された外方部材１９と、この外方部材１９に内挿され、外周に前記複列の外側転走面１９ａ、１９ａに対向する内側転走面３ａが形成された一対の内輪３、３と、両転走面間に収容された複列の転動体６、６と、これら複列の転動体６、６を転動自在に保持する保持器７とを備えている。また、外方部材１９の両端部にはシール２０、９が装着され、軸受内部に封入されたグリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
【００５１】
外方部材１９はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。そして熱処理後、外方部材１９の少なくとも内周面、すなわち、複列の外側転走面１９ａ、１９ａとシール嵌合面１９ｂ、１９ｂが焼入れ鋼切削によってＲａ０．６３以下の表面粗さに規制されると共に、複列の外側転走面１９ａ、１９ａがさらに超仕上げ加工によって所定の表面粗さに規制されている。
【００５２】
ここで、シール嵌合面１９ｂ、１９ｂが総型の工具（バイト）によって形成されている。これにより、チップによる切削時のリード目が生じず、シール嵌合面１９ｂ、１９ｂの気密性が向上して外部から雨水等が浸入するのを防止することができる。
【００５３】
なお、外方部材１９の内周面に限らず外径面も焼入れ鋼切削によって形成しても良い。これにより、クーラントを使用する研削加工を廃止することができ、環境負荷の低減と工程、設備の削減により加工効率を一層向上させることができる。ただし、外方部材１９の端面は複列の外側転走面１９ａ、１９ａ等の基準面となるため、別工程で研削加工により形成するのが好ましい。
【００５４】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、例えば、第１および第２の実施形態は、外方部材に車輪取付フランジを有する外輪回転タイプでも良く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことである。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る車輪用軸受装置は、第１世代乃至第４世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  内方部材
２  ハブ輪
２ａ、３ａ  内側転走面
２ｂ  小径段部
２ｃ  セレーション
３  内輪
４  車輪取付フランジ
４ａ  シールランド部
５  ハブボルト
６  転動体
７  保持器
８、９、１４、１５、２０  シール
１０、１３、１９  外方部材
１０ａ、１９ａ  外側転走面
１０ｂ  車体取付フランジ
１０ｃ、１３ｂ  内径面
１０ｄ、１３ａ、１９ｂ  シール嵌合面
１１、１２、１６  硬化層
１７  パイロット部
１８  車輪用軸受
５１  内方部材
５２  ハブ輪
５２ａ、５３ａ  内側転走面
５２ｂ  小径段部
５２ｃ  セレーション
５３  内輪
５４  車輪取付フランジ
５４ａ  シールランド部
５５  ハブボルト
５６  ボール
５７  保持器
５８、５９  シール
６０  外方部材
６０ａ  外側転走面
６０ｂ  車体取付フランジ
６０ｃ  内径面
６０ｄ  シール嵌合面
６０ｅ  端面
６１、６２  硬化層
６３  ノズル
６４、６７  隅部
６５、６８、６９  肩部
６６  外径面
ａ  非硬化層
ｂ  肩部
ｒ  曲率半径
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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