(57)【要約】【課題】内輪に置き割れが発生するのを防止することができ、よって長寿命化及び信頼性の向上を図ることができる転がり軸受装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】複列玉軸受に予圧を付与するように、その内輪部材５の軸方向端面５ｂを押圧した状態で内輪部材５とハブホイール（軸体）とを一体回転可能に固定した転がり軸受装置において、上記軸方向端面５ｂの径方向外側の出隅部５ｅに応力を加えることにより、その出隅部５ｅの残留オーステナイトを予めマルテンサイト化する。【選択図】　　　図２
2004084809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪、外輪、及びこれら内外輪の間に配列した転動体を有する軸受と、前記内輪が外周側に取り付けられた軸体とを備え、前記内輪の軸方向端面を押圧した状態で前記内輪と前記軸体とを一体回転可能に固定した転がり軸受装置であって、
前記内輪における前記軸方向端面の径方向外側の出隅部に応力を加えることにより、その出隅部の残留オーステナイトをマルテンサイト化したことを特徴とする転がり軸受装置。
【請求項２】
前記出隅部に対して、バニシングを施すことにより応力を加えて、その出隅部の残留オーステナイトをマルテンサイト化したことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受装置。
【請求項３】
内輪、外輪、及びこれら内外輪の間に配列した転動体を有する軸受と、前記内輪が外周側に取り付けられた軸体とを備え、前記軸受に予圧を付与するよう前記内輪の軸方向端面を押圧した状態で前記内輪と前記軸体とを一体回転可能に固定した転がり軸受装置の製造方法であって、
前記内輪における前記軸方向端面の径方向外側の出隅部に対して、バニシング加工法によって応力を加え、その出隅部の残留オーステナイトをマルテンサイト化することを特徴とする転がり軸受装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車に搭載されたハブユニットなどに用いられる転がり軸受装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば車両用ハブユニットには、車輪やディスクブレーキ装置のディスクロータなどが取り付けられる軸体としてのハブホイールとこのハブホイールの外周側に装着され、これを支持する転がり軸受とを備えた転がり軸受装置が含まれている。このような転がり軸受装置では、例えば上記ハブホイールの円筒軸端部を径方向外向きに屈曲変形させ、上記軸受内輪の軸方向端面に対してかしめ付けることにより、その内輪端面を軸方向に押さえて軸受がハブホイールから脱落するのを防止するとともに、軸方向予圧を当該軸受に付与するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような転がり軸受装置では、軸受用鋼（例えばＳＵＪ２）やＳ５５Ｃなどの炭素鋼により内輪を形成し、さらに熱処理を施すことにより、内輪軌道面の強度を高めて軸受寿命を向上させている。また、上記熱処理では、若干の浸炭性雰囲気下あるいは少量のアンモニアガスを含んだ浸炭窒化性雰囲気下で加熱することによって、浸炭あるいは浸炭窒化した内輪を構成しその軌道面に表面損傷が生じるのを極力防いでいる場合もある。
ところが、上記のように浸炭あるいは浸炭窒化した内輪では、残留オーステナイト量が増大し、特にその角部に比較的多量（３０％前後）の残留オーステナイトが集中的に含まれることがあった。また、このような過多の残留オーステナイトを含んだ内輪をハブホイール軸端部に組み付けた状態で保管等の目的のために放置した場合、残留オーステナイトのマルテンサイトへの経年変化に伴って置き割れが内輪に発生し易かった。
【０００４】
具体的にいえば、図３に示すように、浸炭あるいは浸炭窒化した内輪５０では、残留オーステナイトを比較的多く含んだ化合物層（図のクロスハッチにて図示）が内輪表面から内部側に形成されている。とりわけ、軸方向端面５０ａと外周面５０ｂとに囲まれた角部である径方向外側の出隅部５０ｃ（図の二点鎖線円にて図示）では、上記軸方向端面５０ａ及び外周面５０ｂからの加熱と拡散とにより、残留オーステナイトを含んだ化合物層が他の箇所に比べて深く形成されている。この残留オーステナイトは、マルテンサイトに経年変化したときに、その体積が膨張する。
また、上記軸方向端面５０ａに軸体５１の軸端部５１ａをかしめ付けると、同図の矢印Ｐにて示す応力が発生して内輪５０の外周方向に引張応力が作用し、上記出隅部５０ｃに集中する。このように内輪５０の他の箇所に比べ残留オーステナイトがもともと多い上記出隅部５０ｃに、軸端部５１ａをかしめ付けることによって大きな引張応力が作用することとなり、内輪５０と軸体５１とを固定した状態で放置した場合に、残留オーステナイトが時間経過とともにマルテンサイト化して体積膨張を生じると、出隅部５０ｃでは例えば図のＡ点を起点とする置き割れが発生し、内輪５０ひいては転がり軸受装置の破損を生じた。
【０００５】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、内輪に置き割れが発生するのを防止することができ、よって長寿命化及び信頼性の向上を図ることができる転がり軸受装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の転がり軸受装置は、内輪、外輪、及びこれら内外輪の間に配列した転動体を有する軸受と、前記内輪が外周側に取り付けられた軸体とを備え、前記内輪の軸方向端面を押圧した状態で前記内輪と前記軸体とを一体回転可能に固定した転がり軸受装置であって、
前記内輪における前記軸方向端面の径方向外側の出隅部に応力を加えることにより、その出隅部の残留オーステナイトをマルテンサイト化したことを特徴とするものである（請求項１）。
【０００７】
上記のような転がり軸受装置における内輪では、上記出隅部に応力を加えることにより、その出隅部の残留オーステナイトを前もってマルテンサイト化しているので、上記残留オーステナイトの経年変化によるマルテンサイト化を防ぐことができ、このマルテンサイト化に起因する置き割れが当該内輪に発生するのを防止することができる。
【０００８】
また、上記転がり軸受装置（請求項１）において、前記出隅部に対して、バニシングを施すことにより応力を加えて、その出隅部の残留オーステナイトをマルテンサイト化することが好ましい（請求項２）。
この場合、上記バニシングは局部的な応力を容易に加えることができることから、出隅部の残留オーステナイトを効率よくマルテンサイト化することができる。
【０００９】
また、本発明の転がり軸受装置の製造方法は、内輪、外輪、及びこれら内外輪の間に配列した転動体を有する軸受と、前記内輪が外周側に取り付けられた軸体とを備え、前記軸受に予圧を付与するよう前記内輪の軸方向端面を押圧した状態で前記内輪と前記軸体とを一体回転可能に固定した転がり軸受装置の製造方法であって、
前記内輪における前記軸方向端面の径方向外側の出隅部に対して、バニシング加工法によって応力を加え、その出隅部の残留オーステナイトをマルテンサイト化することを特徴とするものである（請求項３）。
【００１０】
上記のような転がり軸受装置の製造方法では、バニシング加工法により、出隅部に存在している残留オーステナイトを予め強制的にマルテンサイト化しているので、上記残留オーステナイトの経年変化によるマルテンサイト化を防ぐことができ、このマルテンサイト化に起因する内輪の置き割れを防止することができる。また、このバニシング加工法は、局部的な応力を加え易いものであることから、上記残留オーステナイトのマルテンサイト化を効率よく行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の転がり軸受装置及びその製造方法の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、本発明を自動車等の車両に組み込まれる車両用ハブユニットに適用した場合を例示して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る転がり軸受装置を示す断面図である。図において、本実施形態の転がり軸受装置１は、軸体としてのハブホイール２の一端部側に設けられた円筒状の軸端部２ａと、ハブホイール２の外周側に取り付けられた転がり軸受としての複列玉軸受３とを具備している。上記ハブホイール２の軸端部２ａには、当該軸端部２ａの先端部分を径方向外向きに屈曲変形させたかしめ部２ａ１が形成されている。また、ハブホイール２には、軸端部２ａと同一径により構成された小径部２ｂ及び軸端部２ａより大きい外径を有する大径部２ｃが当該軸端部２ａから他端部側に向かって連続して設けられており、さらにハブホイール２はその他端部側に設けられたフランジ面２ｄに車輪などがボルト２ｅにより取り付けられるようになっている。
【００１２】
上記複列玉軸受３は、一対の外輪軌道面４ａ，４ｂが設けられ、車体側に取り付けられる単一の外輪４と、一方の外輪軌道面４ａに対向する内輪軌道面５ａが設けられ、内周面が上記小径部２ｂの外周面２ｂ１に密接するよう挿嵌された内輪部材５とを備えており、上記大径部２ｃの外周面２ｃ１を、他方の外輪軌道面４ｂに対向する内輪軌道面として用いている。また、この複列玉軸受３には、互いに対向する内外輪軌道面に転動自在に配列された転動体としてのボール６ａ，６ｂ及びこれらのボール６ａ，６ｂをそれぞれ周方向に所定間隔で保持する保持器７ａ，７ｂが設けられている。また、上記複列玉軸受３の軸方向両端部には、シール部材８ａ，８ｂが取り付けられており、内外輪間の環状開口部をシールするようになっている。
【００１３】
上記内輪部材５は、ＳＵＪ２（高炭素クロム鋼）等の軸受用鋼またはＳ５５Ｃ等の炭素鋼により形成されたものであり、これらの素材鋼に熱処理を適宜施し、場合によっては浸炭あるいは浸炭窒化することでその軌道面５ａの強度を高めるとともに、軸受使用中に混入した異物などによる摩耗や圧こん等の表面損傷が軌道面５ａに発生するのを極力抑えるよう構成されている。また、図２に示すように、内輪部材５の軸方向端面５ｂには上記かしめ部２ａ１がかしめ付けられており、当該軸方向端面５ｂを上記大径部２ｃ側に押圧して、複列玉軸受３に所望の予圧を軸方向に付与するとともに、当該軸受３がハブホイール２から抜け出るのを防ぐようになっている。また、この内輪部材５には、円筒面５ｃ１と円環面５ｃ２とで構成され、図示しない回転速度センサなどを取付可能に構成された段差部５ｃと、上記内輪軌道面５ａと円環面５ｃ２との間に設けられ、上記シール部材８ａ（図１）が取り付けられた外周面５ｄとが形成されている。
また、この内輪部材５では、上記軸方向端面５ｂと円筒面５ｃ１とで規定される径方向外側の出隅部５ｅ（図の二点鎖線円にて囲んだ範囲）に対して、バニシング（ディープローリング）加工法や転造加工法などによって応力を加えることにより、この出隅部５ｅの残留オーステナイトを前もってマルテンサイト化している。
【００１４】
詳細にいえば、例えば軸受用鋼により形成した内輪部材５に対して、炉内炭素濃度（Ｃ・Ｐ）＝１．１〜１．４％、１時間当たりのアンモニアガス供給量＝７〜１１ＣＦＨ（Ｃｕｂｉｃ　Ｆｏｏｔ　ｐｅｒ　Ｈｏｕｒ）の雰囲気下において８５０〜９３０℃で５時間加熱し、その後８００〜８３０℃に降温した状態で３０分保持する。続いて、６０〜１００℃の油中に焼入れ（油冷）し、１６０〜２００℃で２時間焼戻した後、空冷することにより浸炭窒化した内輪部材５を製作し、上記段差部５ｃ及び外周面５ｄを除く外周表面に研磨を施すことで上記内輪軌道面５ａを仕上げる。
【００１５】
また、上記出隅部５ｅに対しては、例えばバニシング加工装置を用いてバニシングを行うことにより、応力を加える。この加えた応力により、出隅部５ｅに存在する残留オーステナイトには熱エネルギーが付与され、当該残留オーステナイトはマルテンサイトに変態する。また、上記バニシング加工装置では、例えばセラミック製の球状の押圧治具が用いられていることから点接触により応力を加えることができる。それ故、転造加工法などの押圧部材を線接触させる方法に比べて局部的な応力を容易に与えることができ、上記残留オーステナイトのマルテンサイト変態を効率よく行わせて、出隅部５ｅでのマルテンサイト化を短時間で終了することができる。
【００１６】
以上のように、本実施形態の転がり軸受装置１及びその製造方法では、上記出隅部５ｅに応力を加えることにより、その出隅部５ｅの残留オーステナイトを予め強制的にマルテンサイトに変態させている。これにより、上記従来例と異なり、置き割れの起点となる出隅部５ｅの残留オーステナイトがマルテンサイトに経年変化するのを防ぐことができる。この結果、上記かしめ部２ａ１が内輪部材５の軸方向端面５ｂにかしめ付けられた状態（押圧状態）で転がり軸受装置１が放置された場合でも、置き割れが内輪部材５に発生するのを防止することができ、内輪部材５、ひいては転がり軸受装置１に早期不具合が生じるのを防いで信頼性を向上することができる。
【００１７】
尚、本願発明の発明者等によれば、上記製造条件で加熱硬化した内輪部材５の出隅部５ｅの残留オーストナイト量は応力を加えることによって３０％前後の値から５％程度に低減し置き割れが内輪部材５に発生しないことが確認されている。
また、出隅部５ｅの残留オーステナイト量を低減する方法としては、研磨や切削などの物理的な手法で出隅部５ｅの一部分を取り除くこと、または内輪部材５の製造条件変更などの化学的な手法、例えば炉内炭素濃度を低くしたり、サブゼロ処理などを実施したりすることで内輪製造時での残留オーステナイト量を少なくすることが考えられる。しかしながら、上記物理的な手法では、バイトなどの治具を用いて熱処理硬化を施した内輪部材５に切削などを行うことからその治具寿命を短くしたり、作業能率を向上できずに本発明での応力を加える方法に比べはるかに時間を要したりする。また、上記化学的な手法では、内輪部材５の含有炭素量などが低減して強度不足を招いたり、当該部材５の製造工程に要する時間が長くなったりする。
【００１８】
尚、上記の説明では、軸端部２ａのかしめ部２ａ１を内輪部材５の軸方向端面５ａにかしめ付けることにより、ハブホイール（軸体）２と内輪部材５とを一体回転可能に連結した車両用ハブユニットに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、軸受と、その軸受内輪が外周側に取り付けられた軸体とを備え、上記軸受に予圧を付与するようその内輪の軸方向端面を押圧した状態で当該内輪と軸体とを一体回転可能に固定した各種転がり軸受装置に適用することができる。例えば、複列のアンギュラ玉軸受の内輪内周部を回転体（軸体）の外周部に挿嵌するとともに、その回転体の一方の軸端部側に設けたねじ部に螺合したナットにより内輪軸方向端面を回転体の他方側に押圧した状態で内輪と回転体とを一体回転可能に固定した転がり軸受装置にも適用することができる。
【００１９】
また、上記の説明では、段差部５ｃを設けた内輪部材５において、その段差部５ｃの円筒面５ｃ１と軸方向端面５ｂとで規定される出隅部５ｅに応力を加える構成について説明したが、本発明は内輪の押圧される軸方向端面の径方向外側の出隅部に対して応力を加えて、その出隅部の残留オーステナイトをマルテンサイトに前もって変態させるものであればよく、例えば段差部を設けていない内輪（図３）における軸方向端面の径方向外側の出隅部に対して応力を加え、残留オーステナイトを予めマルテンサイト化する構成でもよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
請求項１の転がり軸受装置によれば、上記残留オーステナイトのマルテンサイトへの経年変化に起因する置き割れが内輪に発生するのを防止できるので、当該転がり軸受装置の長寿命化及び信頼性の向上を図ることができる。
【００２１】
また、請求項２の転がり軸受装置によれば、上記出隅部の残留オーステナイトを効率よくマルテンサイト化することができるので、上記置き割れの発生を効果的に防止することができ、当該軸受装置の長寿命化及び信頼性向上をより確実に行うことができる。
【００２２】
また、請求項３の転がり軸受装置の製造方法によれば、上記出隅部の残留オーステナイトのマルテンサイト化を効率よく行うことができるので、残留オーステナイトのマルテンサイト化に起因する内輪の置き割れを確実に防止することができ、長寿命で信頼性の高い転がり軸受装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る転がり軸受装置を示す断面図である。
【図２】上記転がり軸受装置での内輪と軸体との連結部分を示す拡大断面図である。
【図３】従来の転がり軸受装置での内輪と軸体との連結部分を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１　転がり軸受装置
２　ハブホイール（軸体）
３　複列玉軸受
４　外輪
５　内輪部材
５ｂ　軸方向端面
５ｅ　出隅部
６ａ，６ｂ　ボール（転動体）
【図１】
2004084809.tif 000003
【図２】
2004084809.tif 000004
【図３】
2004084809.tif 000005