(57)【要約】【課題】  ハブ２に外嵌した内輪３を、このハブ２に形成したかしめ部９により抑え付ける構造で、この内輪３に遅れ破壊が発生しにくい構造を実現する。【解決手段】  この内輪３の表面に加わるフープ応力を３００ＭＰａ以下とする。好ましくは、この内輪３の外周面と、この内輪３の軸方向両端面のうちで上記かしめ部９が設けられた側の端面とが交差する角部を、断面形状が円弧形で軸方向寸法及び径方向寸法が何れも１．０mm以上である凸曲面とする。且つ、上記かしめ部９の加工に伴って上記角部に加わるフープ応力を、４０〜３００ＭＰａの範囲に規制する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に第一の内輪軌道を一体又は別体の内輪を介して有する内径側部材と、この内径側部材の端部に外嵌された、外周面に第二の内輪軌道を有する鋼製の内輪と、内周面にこれら第一、第二の内輪軌道に対向する第一、第二の外輪軌道を有する外径側部材と、これら第一、第二の内輪軌道とこれら第一、第二の外輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつ設けられた転動体とを備え、上記内径側部材の端部で少なくともこの内径側部材に外嵌した内輪よりも突出した部分に形成した円筒部を直径方向外方にかしめ広げる事で形成したかしめ部により、上記内径側部材に外嵌した内輪をこの内径側部材に結合固定した車輪支持用転がり軸受ユニットに於いて、上記かしめ部の加工に伴って上記内輪の表面に加わるフープ応力が３００ＭＰａ以下である事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を一体又は別体の内輪を介して有する内径側部材と、この内径側部材の端部に外嵌された、外周面に第二の内輪軌道を有する鋼製の内輪と、内周面にこれら第一、第二の内輪軌道に対向する第一、第二の外輪軌道を有する外径側部材と、これら第一、第二の内輪軌道とこれら第一、第二の外輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつ設けられた転動体とを備え、上記内径側部材の端部で少なくともこの内径側部材に外嵌した内輪よりも突出した部分に形成した円筒部を直径方向外方にかしめ広げる事で形成したかしめ部により、上記内径側部材に外嵌した内輪をこの内径側部材に結合固定した車輪支持用転がり軸受ユニットに於いて、この内輪の外周面と、この内輪の軸方向両端面のうちで上記かしめ部が設けられた側の端面とが交差する角部に、上記かしめ部の加工に伴って上記角部に加わるフープ応力が、３００ＭＰａ以下である事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項３】
内輪の外周面と、この内輪の軸方向両端面のうちでかしめ部が設けられた側の端面とが交差する角部が、断面形状が円弧形で軸方向寸法及び径方向寸法が何れも１．０mm以上である凸曲面とされており、且つ、上記かしめ部の加工に伴って上記角部に加わるフープ応力が４０〜３００ＭＰａの範囲に規制されている、請求項２に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項４】
外周面に第一の内輪軌道を一体又は別体の内輪を介して有する内径側部材と、この内径側部材の端部に外嵌された、外周面に第二の内輪軌道を有する鋼製の内輪と、内周面にこれら第一、第二の内輪軌道に対向する第一、第二の外輪軌道を有する外径側部材と、これら第一、第二の内輪軌道とこれら第一、第二の外輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつ設けられた転動体とを備え、上記内径側部材の端部で少なくともこの内径側部材に外嵌した内輪よりも突出した部分に形成した円筒部を直径方向外方にかしめ広げる事で形成したかしめ部により、上記内径側部材に外嵌した内輪をこの内径側部材に結合固定した車輪支持用転がり軸受ユニットに於いて、この内輪の軸方向両端面のうちで上記かしめ部が設けられた側の端面のうちの少なくとも一部分に、円周方向の残留圧縮応力が存在する事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項５】
内輪の外周面と、この内輪の軸方向両端面のうちでかしめ部が設けられた側の端面とが交差する角部が、この内輪に焼き入れ、焼き戻しを含む熱処理を施した後に行なわれる、研削加工、旋削加工、バニシング加工のうちから選択される何れかの加工により、断面形状が円弧形で軸方向寸法及び径方向寸法が何れも１．０mm以上であって、表面から５０〜１００μｍの深さ部分の残留圧縮応力が２００ＭＰａ以上である凸曲面とされており、且つ、上記かしめ部の加工に伴って上記角部に加わるフープ応力が４０〜３５０ＭＰａの範囲に規制されている、請求項４に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項６】
凸曲面の軸方向寸法が１．５mm以上である、請求項３、５の何れかに記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項７】
角部の凸曲面の表面粗さを０．２μｍＲａ以下とした、請求項３、５、６の何れかに記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項８】
請求項４又は請求項５に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットを造る際に、表面を研削工程した後、かしめ部によりその端面を抑え付けられる以前の状態で、その両端面のうちのこのかしめ部側の端面に円周方向の圧縮応力が残留している内輪を使用する事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法。
【請求項９】
請求項４又は請求項５に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットを造る際に、熱処理後に、その両端面のうちのかしめ部側の端面に円周方向の圧縮応力が残留している内輪を使用する事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜７の何れかに記載した車輪支持用転がり軸受ユニットを造る際に、Ｘ線測定法により内輪に存在する残留応力を測定する事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車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の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車輪は、車輪支持用転がり軸受ユニットにより懸架装置に支持する。この様な車輪支持用転がり軸受ユニットのうち、部品点数の削減によるコスト低減と小型・軽量化とを目的として、ハブと内輪との結合固定にナットを使用しない構造が、例えば特許文献１に記載されている様に、従来から知られている。図１〜２は、この特許文献１に記載されて従来から知られている車輪支持用転がり軸受ユニット１を示している。
【０００３】
この従来から知られている車輪支持用転がり軸受ユニット１は、ハブ２と、内輪３と、外輪４と、複数個の転動体５、５とを備える。このうちの内径側部材であるハブ２の外周面の外端（軸方向に関して外とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側を言い、図１〜４の左、図５の下。反対に、車両の幅方向中央側を軸方向に関して内と言い、図１〜４の右、図５の上。）寄り部分には、車輪を支持する為の第一のフランジ６を形成している。又、このハブ２の中間部外周面には第一の内輪軌道７を、同じく内端部には外径寸法が小さくなった段部８を、それぞれ形成している。そして、上記内輪３をこの段部８に外嵌し、更にかしめ部９により固定している。尚、上記第一の内輪軌道７は、上記ハブ２の中間部外周面に直接形成する他、このハブ２の中間部に外嵌した別体の内輪の外周面に形成する場合もある。この様な場合には、上記ハブ２の端部でこの別体の内輪よりも軸方向内方に突出した部分が、上記内輪３を外嵌する為の段部となる。
【０００４】
又、上記ハブ２の内端部に、このかしめ部９を構成する為の円筒部１０を形成している。この円筒部１０の肉厚は、図３に示した、この円筒部１０を直径方向外方にかしめ広げる以前の状態で、先端縁に向かう程小さくなっている。この為上記ハブ２の内端面に、奥部に向かう程次第に内径が小さくなるテーパ孔１１を形成している。又、このハブ２は、上記円筒部１０を上記かしめ部９に加工する為の塑性加工が容易で、且つ上記第一の内輪軌道７等の必要部分の硬度を高周波焼き入れ等により十分に高くする事が可能な、Ｓ５３Ｃ、Ｓ５５Ｃ等の機械構造用炭素鋼により造っている。これに対して上記内輪３は、上記かしめ部９の加工に伴って加わる応力に対し十分な強度を有し、且つ、十分な転がり疲労寿命を有する、ＳＵＪ２、ＳＵＪ３等の高炭素クロム軸受鋼を、主として使用する。
【０００５】
上記ハブ２の内端部に上記内輪３を固定すべく、上述の様な円筒部１０の先端部をかしめ広げるには、上記ハブ２が軸方向にずれ動かない様に固定した状態で、図２に示す様に、押型１２を上記円筒部１０の先端部に強く押し付ける。この押型１２の先端面（図２の左端面）中央部には、上記円筒部１０の内側に押し込み自在な円錐台状の凸部１３を形成し、この凸部１３の周囲に断面円弧状の凹部１４を、この凸部１３の全周を囲む状態で形成している。尚、この凹部１４の断面形状は、この凹部１４により上記円筒部１０の先端部を塑性変形させる事で得られるかしめ部９の断面形状が、基端部から先端部に向かう程厚さ寸法が漸次小さくなり、特にこの厚さ寸法が先端部で急激に小さくなる様に、外径側に向かう程曲率半径が小さくなる複合曲面としている。
【０００６】
上述の様な形状並びに寸法の凸部１３と凹部１４とを有する押型１２を上記円筒部１０の先端部に押し付ければ、この円筒部１０の先端部を直径方向外方にかしめ広げて、上記かしめ部９を形成する事ができる。そして、このかしめ部９とハブ２の内端部に形成した段部８の段差面１５との間で上記内輪３を挟持して、この内輪３を上記ハブ２に固定できる。
【０００７】
一方、外径側部材である前記外輪４の内周面には、上記ハブ２の中間部外周面に形成した第一の内輪軌道７と対向する第一の外輪軌道１６、及び、上記内輪３の外周面に形成した第二の内輪軌道１７に対向する第二の外輪軌道１８を形成している。そして、これら第一、第二の内輪軌道７、１７と第一、第二の外輪軌道１６、１８との間に前記転動体５、５を、それぞれ保持器１９、１９により転動自在に保持した状態で、複数個ずつ設けている。尚、図示の例では、転動体５、５として玉を使用しているが、重量の嵩む自動車用の転がり軸受ユニットの場合には、これら転動体としてテーパころを使用する場合もある。上述の様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、上記外輪４の外周面に形成した第二のフランジ２０により、この外輪４を懸架装置に固定し、上記第一のフランジ６に車輪を固定する。この結果、この車輪を懸架装置に対し回転自在に支持する事ができる。
【０００８】
尚、図４に示す様に、外輪回転型の車輪支持用転がり軸受ユニット１ａの場合にも、かしめ部９ａにより内輪３ａを固定する構造がある。この車輪支持用転がり軸受ユニット１ａの場合、外径側部材であるハブ２ａの外端寄り部外周面に、車輪を支持固定する為の第一のフランジ６ａを設けている。又、このハブ２ａの内端部内周面には第一の外輪軌道１６ａを、中間部内周面には第二の外輪軌道１８ａを、それぞれ形成している。又、このハブ２ａの直径方向内側に設けた、内径側部材である軸部材２１の内端部に、懸架装置に固定する為の第二のフランジ２０ａを設けている。又、この軸部材２１の外周面で中間部内端寄り部分に、第一の内輪軌道７ａを直接形成すると共に、外端部に形成した段部８ａに、外周面に第二の内輪軌道１７ａを形成した上記内輪３ａを外嵌している。そして、上記軸部材２１の外端部でこの内輪３ａよりも軸方向外方に突出した部分に形成した円筒部１０ａを直径方向外方にかしめ広げる事で形成した上記かしめ部９ａにより、上記軸部材２１に外嵌した内輪３ａをこの軸部材２１に結合固定している。
【０００９】
又、上述の様に構成し作用する車輪支持用転がり軸受ユニット１、１ａを造るべく、前記円筒部１０、１０ａを塑性変形させて（かしめ広げて）前記かしめ部９、９ａを形成する作業を行なうのに好ましくは、図５に示す様な揺動プレス装置２２を使用する。この揺動プレス装置２２は、押型１２と、抑え治具２３と、ホルダ２４とを備える。図示の例は、図１に示した車輪支持用転がり軸受ユニット１を、上記揺動プレス装置２２に組み込んだ状態を示している。尚、内輪３ｂの形状は、上記図１に示した構造と異ならせている。即ち、この内輪３ｂは、内端面の外径側半部を軸方向に凹ませて、内端部を段付形状としている。上記円筒部１０をかしめ広げて上記かしめ部９を形成する際には、上記ホルダ２４を介してハブ２を上方に押圧しつつ、上記押型１２を揺動変位させる。即ち、この押型１２の中心軸と上記ハブ２の中心軸とを角度θだけ傾斜させた状態で、この押型１２を、このハブ２の中心軸を中心として揺動変位させる。
【００１０】
この様な揺動プレスにより上記かしめ部９を形成する際には、上記押型１２の円周方向の一部が上記円筒部１０を押圧する事になり、上記かしめ部９の加工作業は部分的に且つ円周方向に連続して進行する事になる。この為、一般的な鍛造加工により上記かしめ部９を形成する場合に比べて、加工時に上記円筒部１０に加える荷重を小さくできる。尚、上記抑え治具２３は、上記押型１２によるかしめ部９の加工時に内輪３及び上記ハブ２が径方向に振れる事を防止する。
【００１１】
又、図４に示した様な、外輪回転型の上記車輪支持用転がり軸受ユニット１ａのかしめ部９ａを形成する場合には、この車輪支持用転がり軸受ユニット１ａを揺動プレス装置２２に、上述した場合と軸方向に関して逆に設置する。そして、抑え治具２３により内輪３ａ及び軸部材２１を固定し、この軸部材２１の外端部に設けた円筒部１０ａを押型１２によりかしめ広げる事で、上記かしめ部９ａを形成する。
【００１２】
上述の様にかしめ部９、９ａを形成する際に無理な力が加わった場合等に、亀裂等の損傷が発生する場合がある。このかしめ部９、９ａの形成に伴う亀裂等の損傷の発生を防ぐ為、例えば、特許文献２〜３に記載されている様な技術がある。このうちの特許文献２に記載された技術では、内輪の端部内周面に傾斜面を形成する事により、かしめ部を形成すべき円筒部の変形量を小さくして、かしめ作業に伴って無理な力が加わりにくくしている。又、特許文献３に記載された技術では、かしめ部を形成すべき円筒部を構成する炭素鋼の結晶粒の平均断面を小さくして、かしめ部の形成に伴って亀裂等の損傷が発生する事を防止している。
【００１３】
上記特許文献２〜３に記載された従来技術は、上記かしめ部９、９ａを含むハブ２或は軸部材２１に亀裂等の損傷が発生するのを防止する事を意図している。但し、十分な耐久性及び信頼性を有する車輪支持用転がり軸受ユニットを得る為には、上記かしめ部９、９ａによりその端面を抑え付けられる内輪３、３ａ、３ｂに関しても、損傷防止の為の配慮を行なう必要がある。即ち、上記かしめ部９、９ａの加工に伴って上記内輪３、３ａ、３ｂには、大きなフープ応力（円周方向の引っ張り力）が加わる。そして、この内輪３、３ａ、３ｂの形状が不適正であったり、或は上記フープ応力が過大である場合には、この内輪３、３ａ、３ｂに亀裂が発生する。一方、前記ハブ２或は前記軸部材２１に対するこの内輪３、３ａ、３ｂの支持強度を確保する為には、上記フープ応力を或る程度大きくする事は避けられない。又、上記かしめ部９、９ａを形成した後の状態で上記内輪３、３ａ、３ｂには、前記転動体５、５に予圧を付与する事に伴い、上記フープ応力に加えて、軸方向に関する圧縮応力も加わる。
【００１４】
ところで、一般に、高炭素クロム軸受鋼の如き高強度鋼等の高強度材料により造られた部材に大きな荷重を付加すると、遅れ破壊と呼ばれる現象が発生する事が、従来から知られている。この遅れ破壊と呼ばれる現象は、当該部材の破損が荷重を付加した後直ちには発生せず、荷重が負荷されてから相当時間経過後に突然破壊する現象で、特に、引っ張り強度が１．２ＧＰａ以上、硬さがＨＲＣ４０以上の高強度材料の場合に、遅れ破壊感受性（遅れ破壊の発生し易さ）が増加するとされている。又、遅れ破壊強度は、水分の存在下で低下する（遅れ破壊が発生し易くなる）事も、従来から知られている。例えば、非特許文献１には、引っ張り強度が１．５〜２ＧＰａ程度の高強度鋼の場合、水中に１００時間浸漬した場合の遅れ破壊強度は、乾燥下での同強度に比べて１／３〜１／４にまで低下する事が記載されている。
【００１５】
本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、ハブ２或は軸部材２１に外嵌した内輪３、３ａは、従動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニット場合には外輪４或はハブ２ａの開口端部を塞いだカバー２５（図１参照、図４には省略）により、駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合にはシールリング（図示省略）により、それぞれ外部空間と遮断されている。従って、基本的には、上記内輪３、３ａに雨水等の水分が付着する事はないが、長期間に亙る使用に伴って上記外輪４或はハブ２ａと上記カバー２５との間の微小隙間から水が侵入したり、或は上記シールリングのシール性が低下した場合には、上記内輪３、３ａに水分が付着する可能性を完全に否定する事はできない。又、コスト低減及び重量軽減を考慮した場合、上記カバー２５を省略する事も考えられ、この場合には、上記内輪３、３ａに水分が付着する事は避けられない。
【００１６】
何れにしても、この内輪３、３ａに、遅れ破壊に基づく亀裂等の損傷が発生した場合、車輪支持用転がり軸受ユニットの運転時に大きな振動が発生し、この車輪支持用転がり軸受ユニットを組み込んだ自動車が早期に走行不能になる可能性がある。この様な事情を考慮した場合、図１、４に記載した様に、ハブ２或は軸部材２１に外嵌した内輪３、３ａをかしめ部９、９ａにより抑え付ける構造の耐久性をより一層向上させる為に、この内輪３、３ａに遅れ破壊が発生しにくい構造を実現する事が必要になる。
【００１７】
上記内輪３、３ａに遅れ破壊に結び付く様なフープ応力が生じる事を防止する為の技術として従来から、特許文献４、５に記載されたものが知られている。これら各特許文献に記載された従来技術は、かしめ部に加工する為の円筒部の先半部外周面に小径部を形成し、この小径部の端部を上記内輪の端面よりもこの内輪の中間寄りに位置させるものである。この様な構成を採用する事で、上記円筒部の径を広げた場合に上記内輪に加わるフープ応力を、或る程度小さくできる。この様な特許文献４、５に記載された従来技術によれば、上記内輪の端部に生じるフープ応力の低減を図れるが、それだけでは、この内輪に関する遅れ破壊の防止効果が必ずしも十分とは言えない。何となれば、上記特許文献４、５に記載された技術により、上記内輪の端部に加わるフープ応力の低減を図れても、この部分に、遅れ破壊の防止効果が大きい圧縮応力を生じさせる事はできない。又、上記特許文献４、５には、上記内輪の端部に生じるフープ応力をどの程度に抑えれば、上記遅れ破壊を十分に防止できるかは開示されていない。従って、上記特許文献４、５に記載された技術を採用したとしても、円筒部をかしめ部を加工する際に、この円筒部に加える荷重を適正に規制しない限り、上記遅れ破壊を十分に防止できない。
【００１８】
【特許文献１】特開平１１−１２９７０３号公報
【特許文献２】特開平１０−９５２０３号公報
【特許文献３】特開２００１−２３９８０３号公報
【特許文献４】特開２００２−１３９０６０号公報
【特許文献５】特開２００１−１３０２１０号公報
【非特許文献１】松山晋作、「遅れ破壊」、日刊工業新聞社、１９８９年８月３１日、Ｐ．６７、図４．１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、ハブ或は軸部材等の内径側部材に外嵌した内輪を、この内径側部材に形成したかしめ部により抑え付ける構造で、この内輪に遅れ破壊が発生しにくい構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは何れも、外周面に第一の内輪軌道を一体又は別体の内輪を介して有する内径側部材と、この内径側部材の端部に外嵌された、外周面に第二の内輪軌道を有する鋼製の内輪と、内周面にこれら第一、第二の内輪軌道に対向する第一、第二の外輪軌道を有する外径側部材と、これら第一、第二の内輪軌道とこれら第一、第二の外輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつ設けられた転動体とを備える。そして、上記内径側部材の端部で少なくともこの内径側部材に外嵌した内輪よりも突出した部分に形成した円筒部を直径方向外方にかしめ広げる事で形成したかしめ部により、上記内径側部材に外嵌した内輪をこの内径側部材に結合固定している。
【００２１】
そして、請求項１に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、上記かしめ部の加工に伴って上記内輪の表面に加わるフープ応力を３００ＭＰａ以下としている。
又、請求項２に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、上記内輪の外周面と、この内輪の軸方向両端面のうちで上記かしめ部が設けられた側の端面とが交差する角部に、上記かしめ部の加工に伴って上記角部に加わるフープ応力を、３００ＭＰａ以下としている。
更に、請求項４に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、上記内輪の軸方向両端面のうちで上記かしめ部が設けられた側の端面のうちの少なくとも一部分（好ましくは全周）に、円周方向の残留圧縮応力が存在する。尚、この端面に圧縮応力を残留させる為には、上記内輪に施す熱処理工程と研削工程との加工条件を適宜選定する。そして、この内輪の端面をかしめ部で抑え付ける以前の、この内輪単体の端面、この端面の周縁部に形成した面取り部に、円周方向の強い圧縮応力を残留させる。
【発明の効果】
【００２２】
上述の様に構成する本発明によれば、かしめ部により抑え付けられた鋼製の内輪に遅れ破壊が発生しにくくして、車輪支持用転がり軸受ユニットの耐久性をより一層向上させる事ができる。
即ち、本発明者は、腐食環境下で、それぞれ残留応力が異なる複数種類の車輪支持用転がり軸受ユニットの耐久性に関する試験を行ない、内輪の表面にどの程度のフープ応力  が残留した場合に、遅れ破壊が生じるのかを評価した。その結果、このフープ応力が４００〜８００ＭＰａになると、遅れ破壊が生じる可能性が高くなる事が分かった。尚、このフープ応力が８００ＭＰａを越えると、腐蝕環境下でなくても破壊（遅れ破壊でなく、通常の破壊）が生じる可能性が高くなる。
これに対して請求項１、２に記載した発明の場合には、上記フープ応力を３００ＭＰａ以下に抑えているので、上記内輪に、一般的な破壊は勿論、遅れ破壊が生じる事も十分に防止できる。
【００２３】
更に、請求項４に記載した発明の様に、かしめ部を設けた側の内輪の端面に円周方向の残留圧縮応力が存在させれば、仮に亀裂等の損傷が発生しても、この残留圧縮応力が、この損傷を塞ぐ方向の力として加わる。この為、上記一般的な破壊は勿論、遅れ破壊が生じる事もより確実に防止できる。
即ち、上記かしめ部によりその端面を抑え付ける以前の、内輪単体の状態で、この内輪の端面に強い圧縮応力を残留させておけば、この内輪の端面をかしめ部により抑え付けた以後の状態でも、この内輪の端面に圧縮応力を残留させる事ができる。上記かしめ部の加工条件によっては、この内輪の端面の圧縮応力が一部若しくは全周に亙って消滅し、消滅した部分にフープ応力が生じる場合もあるが、その場合でも、このフープ応力を３００ＭＰａ以下に抑える事は容易である。即ち、上記請求項４に記載した発明を実施しようとして、上記内輪の端面に残留させた圧縮応力が消滅したとしても、上記請求項１、２の発明を確実に実施できる。従って、上記内輪の熱処理工程及び研削工程の条件を適切に選定する事で、腐食環境下でも、亀裂が発生せず、仮に、ミクロの亀裂が発生したとしても、この亀裂がマクロの亀裂に進展しない構造を実現できる。
【００２４】
因に、熱処理工程、研削工程で初期残留圧縮応力が無い場合には、上記かしめ部の加工に伴って上記内輪に径方向外方に加わる力が、そのままフープ応力となる。従って、かしめ加工以前に内輪の端面に圧縮応力を残留させない場合には、かしめ加工後にこの内輪の端面に加わるフープ応力を３００ＭＰａ以下に抑える為、このかしめ加工の条件設定に厳密さを要求される事になる。
【００２５】
尚、上記熱処理工程で発生する残留応力は、変態応力と熱応力との２種類の応力に基づくものである。本発明を実施する場合に影響のある変態応力は、オーステナイト（ＦＣＣ）→マルテンサイト（ＢＣＣ）変態の為、表面が残留引っ張り応力になる。これに対して熱応力は、熱収縮が表面から内部へと変化する為、表面が圧縮の残留応力になる。従って、本発明を実施する場合には、内輪形状、内輪材質、熱処理条件を適切に選定する事により、熱応力が変態応力に勝る条件を設定し、表面に圧縮応力を残留させる。
【００２６】
又、研削工程で発生する残留応力は、「砥粒の切削作用」、「砥粒のバニッシュ作用」、「熱の作用」の３種類の作用に基づくものである。このうちの「砥粒の切削作用」及び「熱の作用」は、残留引っ張り応力に結び付く。特に、この砥粒の切れが悪い（砥粒の角部が鋭利でなく、切削抵抗が大きい場合）場合には、残留引っ張り応力が大きくなる。これに対して、「砥粒のバニッシュ作用」は、残留圧縮応力になる。従って、研削の条件を適切に選定すれば、「砥粒の切削作用」に基づく引っ張り応力が小さくなり、「砥粒のバニッシュ作用」に基づく圧縮応力が勝り、研削加工後の内輪に圧縮応力を残留させる事ができる。尚、熱の影響は、冷却によってできる限り小さくする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
請求項２に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項３に記載した様に、内輪の外周面と、この内輪の軸方向両端面のうちでかしめ部が設けられた側の端面とが交差する角部を、断面形状が円弧形で軸方向寸法及び径方向寸法が何れも１．０mm以上である凸曲面とし、且つ、上記かしめ部の加工に伴って上記角部に加わるフープ応力を４０〜３００ＭＰａの範囲に規制する。
【００２８】
上記角部は、上記かしめ部により抑え付けられた鋼製の内輪の外周面と、この内輪の軸方向両端面のうちで上記かしめ部が設けられた側の端面とが交差する角部の総てを言う。例えば、図６（Ａ）に示す様に、端部に段差を持たない内輪３であれば、上記角部はイの１個所のみとなる。これに対して、同図（Ｂ）に示す様に、端部に段差を設けた内輪３ｂであれば、上記角部はロ、ハの２個所となる。何れにしても、角部の断面形状を、図７に示す様な円弧形とし、この円弧形部分の軸方向寸法Ｘ及び径方向寸法Ｙを、何れも１．０mm以上確保する。
【００２９】
上述の様に構成すれば、更に上記内輪に遅れ破壊が発生しにくくできる。この理由に就いて、以下に説明する。
上記かしめ部を形成すべく、内径側部材の端部に形成した円筒部を塑性変形させる際に上記内輪には、径方向外方に向いた大きな力が加わり、その結果、この内輪の一部で上記かしめ部が設けられる側の端部に大きな引っ張り応力が、円周方向に作用する。そして、上記かしめ部を加工する為の荷重が除かれた後に於いても上記内輪の端部には、前述したフープ応力が残留する。
【００３０】
この状態で、上記内輪を構成する鋼のうちで上記端部に水素が侵入すると、上記遅れ破壊が発生し易くなる。この遅れ破壊は、静的な荷重が加わった状態で、腐食等の影響により鋼中に水素が侵入した場合に生じる現象であり、上記フープ応力が上記静的荷重に相当する。このフープ応力は、上記かしめ部に対向する上記内輪の端部のうち、内径側で大きく、外径側程小さくなる。従って、上記フープ応力（静的荷重）の面からのみ考えれば、上記内輪の端部のうちの内径側部分から、上記遅れ破壊が発生し易くなるものと考えられる。
【００３１】
但し、上記内輪の端部のうちの内径側部分は、上記かしめ部により覆われて水分が付着する事がなく、カバーやシールリングによるシール性が損なわれた場合（或は、コスト低減、重量軽減等の為にカバーを省略した場合）でも、水素侵入の原因となる腐食が発生しない。又、上記内径側部分には、上記かしめ部を密着させる為に、元々曲率半径の大きな凸曲面が存在する為、全体として大きなフープ応力が生じていても、この応力が緩和されて、部分的に集中する事がない。従って、上記内輪の端部のうちの内径側部分は、上記遅れ破壊の起点とはなりにくい。
【００３２】
これに対して、上記内輪の端部のうちの外径側部分で、この内輪の外周面と軸方向端面とが交差する角部の断面形状は、曲率半径が極小さい為、上記フープ応力が部分的に集中し易い。又、この角部は上記かしめ部により覆われる事がなく、上記カバーやシールリングによるシール性が損なわれた場合には、水素侵入の原因となる腐食が発生し易い。この為、上記角部は、遅れ破壊発生の起点となり易い。特に、前述の図５に示した構造の様に、内端面の外径側半部を軸方向に凹ませて内端部を段付形状とした内輪３ｂの場合、この内輪３ｂの内端部に存在する２個所の角部のうちの内径側の角部は、比較的大きなフープ応力が加わる事から、上記遅れ破壊の起点となり易い。又、何れの角部に関しても、他の部分に比べて熱容量が小さく、焼き入れ時の冷却速度が大きい為、マルテンサイト変態時に引っ張りの変態応力が残存し易く、この面からも、上記角部が遅れ破壊の起点になり易い原因の一つと考えられる。
【００３３】
この様にして発生する遅れ破壊に対して、請求項３に記載した発明の場合には、上記内輪の外周面と軸方向端面とが交差する角部を、断面形状が円弧形で、軸方向寸法及び径方向寸法が何れも１．０mm以上である凸曲面としている為、上記かしめ部の加工に基づくフープ応力、及び、上記変態応力が、上記角部に引っ張り応力として集中する事を緩和できる。この結果、上記内輪全体としての、遅れ破壊に対する強度が高くなる。又、上記かしめ部の加工に伴って上記角部に加わるフープ応力を４０〜３００ＭＰａの範囲に規制しているので、内径側部材に対する上記内輪の支持強度を確保しつつ、この内輪に遅れ破壊が発生する事を有効に防止できる。上記フープ応力を４０ＭＰａ未満に抑えようとすると、上記かしめ部による上記内輪の支持強度を十分に確保する事が難しくなる。反対に、上記フープ応力が３００ＭＰａを越えた場合には、上記角部を上記凸曲面としても、それだけでは、遅れ破壊の発生防止を十分に図る事が難しくなる。
【００３４】
又、請求項４に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項５に記載した様に、内輪の外周面と、この内輪の軸方向両端面のうちでかしめ部が設けられた側の端面とが交差する角部を、この内輪に焼き入れ、焼き戻しを含む熱処理を施した後に行なわれる、研削加工、旋削加工（ターニング加工）、バニシング加工のうちから選択される何れかの加工により、断面形状が円弧形で軸方向寸法及び径方向寸法が何れも１．０mm以上であって、表面から５０〜１００μｍの深さ部分の残留圧縮応力が２００ＭＰａ以上（好ましくは５００ＭＰａ）である凸曲面とする。且つ、上記かしめ部の加工に伴って上記角部に加わるフープ応力を、４０〜３５０ＭＰａの範囲に規制する。
【００３５】
この様な請求項５に記載した発明の場合には、上記フープ応力の上限値を３５０ＭＰａまで高くする事ができる。即ち、上記部分の残留圧縮応力を確保すれば、上記フープ応力が多少大きくても、このフープ応力に基づく遅れ破壊の発生を抑えられる。言い換えれば、上記部分に圧縮応力を残留させる事で、同じフープ応力が存在する場合に、上記遅れ破壊の発生防止効果がより向上する。
【００３６】
又、請求項３、５に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項６に記載した様に、凸曲面の軸方向寸法Ｘを１．５mm以上とする。
この様に構成すれば、フープ応力に基づく角部への応力集中をより一層緩和して、この角部から遅れ破壊が発生する事を、より効果的に防止できる。
更に、請求項３、５、６に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項７に記載した様に、上記角部の凸曲面の表面粗さを０．２μｍＲａ以下とする。
この様にすれば、上記角部の表面の一部に応力が集中する事を防止して、より優れた、上記遅れ破壊の防止効果を得られる。
【実施例１】
【００３７】
本発明の効果を確認する為に行なった第一の実験に就いて説明する。
この実験では、前述の図１に示した様な従動輪用車輪支持用転がり軸受ユニット（４９ＢＷＫＨ１７、転動体直径＝１／２インチ、ピッチ円直径＝４９mm、転動体の作用点間距離＝６６．１mm）を構成する内輪３の内端面外周縁（角部）の断面形状を、下記の表１に示す様に種々異ならせると共に、この内輪３の内端面を抑え付ける為のかしめ部９を加工する際の荷重を種々変える事により、この内輪３の角部に残留するフープ応力を、表１に示す様に種々異ならせた。この内輪２は、高炭素クロム軸受鋼２種（ＳＵＪ２）製とし、８２０〜８４０℃に加熱保持後、焼き入れ、焼き戻しを行ない、硬度をＨＲＣ５８〜６２としたものを用いた。尚、実施例１５〜２８に示した１４種類の試料は、実施例１に示した試料に、焼き入れ、焼き戻し後にターニング加工を施す事により、角部の断面を所望の形状に加工すると共に、表面から５０〜１００μｍの深さ部分に、表１に示す様な圧縮応力を残留させたものである。
【００３８】
【表１】
2005098475.tif 000003
【００３９】
尚、本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットには、通常、カバー２５及びシールリング２６が装着され、上記内輪３の設置部分を含めて、内部へ雨水や泥水の侵入を防止する構成となっている。又、転動体５、５設置部分にはグリースが充填され、このグリースの一部が上記内輪３の表面にも付着して、この内輪３が水に濡れにくい状態となっている。但し、実験では、上記カバー２５及びシールリング２６を除き、上記グリースも充填せずに、上記内輪３が濡れ易い状態とした。そして、上記表１に示した、本発明の技術的範囲に属する２８種類の試料（実施例１〜２８）と、本発明の技術的範囲からは外れる９種類の試料（比較例１〜９）との、合計３７種類の試料を、水道水に浸漬した。この結果、これら３７種類の試料の総てに就いて、上記内輪３に遅れ破壊は発生しなかった。
【００４０】
次いで、上記各試料（水道水に浸漬した試料そのもの）に、更に以下の条件で同様の浸漬試験を施した。
試験条件
試験溶液  ：  ２０％チオシアン酸アンモニウム水溶液（ＮＨ4 ＣＮＳ）
温度    ：  ５０℃±１℃
試験時間  ：  ２００時間
この試験条件は、プレストレストコンクリートに用いられる鋼線、鋼棒（ＰＣ鋼と称する）の水素による遅れ破壊を評価する標準試験と同一条件であって、車輪支持用転がり軸受ユニットにとって実際の環境を再現するものではない（実際の使用環境よりも厳しい）。但し、水素脆性に基づく遅れ破壊に関する耐性を評価できる有効な手法である。
【００４１】
この様な条件で行なった耐久試験の結果を、前記表１及び図８、９に示した。これら図８、９は、前記角部の断面形状と、フープ応力との関係を示すもので、図８は実施例１〜１４（角部の表層部に残留圧縮応力が存在しないもの）及び比較例１〜９に関するものを、図９は実施例１５〜２８（角部の表層部に残留圧縮応力が存在するもの）及び比較例１〜９に関するものを、それぞれ示している。又、図８、９で、「●」印は、２００時間経過時にも内輪３に遅れ破壊は発生しなかった事を、「○」印は、２００時間経過する以前に内輪３に遅れ破壊が発生した事を、それぞれ表している。又、図８、９の縦軸はフープ応力の大きさを、横軸は角部の断面形状の円弧形部分の軸方向寸法Ｘと径方向寸法Ｙとの平均値｛（Ｘ＋Ｙ）／２｝を、それぞれ表している。
前述の様な条件で行なった実験の結果を表した、前記表１及び図８、９から明らかな通り、本発明によれば、ハブ或は軸部材等の内径側部材に外嵌した内輪を、この内径側部材に形成したかしめ部により抑え付ける構造で、この内輪に遅れ破壊が発生しにくい構造を実現できる。
【実施例２】
【００４２】
本発明の効果を確認する為に行なった第二の実験、並びに、遅れ破壊防止に関する効果が優れた車輪支持用転がり軸受ユニットの具体的製造方法に就いて説明する。この第二の実験の場合も、上述した第一の実験の場合と同様に、図１に示した車輪支持用転がり軸受ユニットからカバー２５及びシールリング２６を除き、グリースも充填せずに、内輪３が濡れ易い状態のものを使用して、腐食環境下の耐久試験を行なった。本実施例の場合には、車輪支持用転がり軸受ユニットを、関東ローム粉を混ぜた塩水に浸した。この様な実験の結果、上記内輪３の表面に、４００〜８００ＭＰａの円周方向の引っ張り応力（フープ応力）が残留していると、この内輪３に亀裂が生じる場合がある事が分かった。尚、この内輪３に亀裂が生じるに至る、残留引っ張り応力の値は、最小４００ＭＰａから最大８００ＭＰａと、車輪支持用転がり軸受ユニットの名番（大きさ）によって、値のバラツキがあった。但し、残留引っ張り応力が４００ＭＰａ以下であれば、上記の様な腐食環境下でも、上記内輪３に亀裂が発生し、更に進展する事はなかった。
【００４３】
この様な腐食環境下の試験を行なった結果から、安全率を見込んで、内輪表面に残留する円周方向の引っ張り応力（フープ応力）を３００ＭＰａ以下（請求項１に記載した発明の条件）に抑えれば、車輪用軸受ユニットの使用状態として一般的に考えられる環境下であれば、上記内輪に遅れ破壊が発生する事を十分に防止できる事が分かる。尚、本発明が、残留応力のうちの円周方向の成分に着目してなした理由は、かしめ部９の加工に伴って上記内輪３に、円周方向の引っ張り応力（フープ応力）が加わり、この引っ張り応力が亀裂等の破壊に結び付く為である。尚、上記実験に使用した上記内輪３は、単体の状態（この内輪３をハブ２に圧入外嵌する以前の状態）で、初期応力が全く残留していないものを使用した。
【００４４】
この様な内輪３を上記ハブ２に外嵌し、更にかしめ部９によりその内端面を抑え付けた状態に就いて、コンピュータシミュレーションすると、上記かしめ部９側の端部に、円周方向の引っ張り応力（フープ応力）が生じる事が分かる。又、この円周方向の残留引っ張り応力は、上記内輪３の端面部分で最大になる事も分かる。この様に内輪３の表面に残留する円周方向の応力の大きさには、この内輪３に関して順次施される、熱処理工程、研削工程、かしめ工程の３種類の工程が大きく影響する。これら各工程の間で施される他の工程は、上記応力に殆ど影響を及ぼさない。又、上記３種類の工程のうちで、かしめ工程は、上記内輪３の端部に、破壊に関して悪影響を及ぼす円周方向の引っ張り応力を生じさせるのみであり、破壊防止に繋がる圧縮応力を生じさせる事はない。これに対して、残りの２種類の工程、即ち、熱処理工程と研削工程とに関しては、加工条件を適切に選定する事で、上記内輪３の表面に円周方向の圧縮応力を残留させる事ができる。
【００４５】
この様に、最後に行なうかしめ工程では、上記内輪３の表面に円周方向の引っ張り応力が生じる傾向になる。従って、このかしめ工程を終了した後の状態で、上記内輪３の表面に残留する円周方向の引っ張り応力（フープ応力）を３００ＭＰａ以下に抑え、好ましくは円周方向に圧縮応力を残留させる為には、上記熱処理工程と上記研削工程とのうちの少なくとも一方の工程で、上記内輪３単体の端面、特に、この内輪３単体での面取り部に、円周方向の大きな圧縮応力を残留させる必要がある。そして、上記かしめ工程で引っ張り側に作用する応力以上に、上記熱処理工程と上記研削工程とで、上記内輪３の単体に圧縮応力を残留させれば、上記かしめ工程の後、この内輪３に大きな圧縮応力を残留させる事が可能になる。
【００４６】
そこで、車輪支持用転がり軸受ユニットの完成後、上記内輪３に大きな円周方向の引っ張り応力（フープ応力）が残留しない様にする為に好ましい、熱処理工程、研削工程、かしめ工程の条件の具体例に就いて説明する。尚、上記内輪３の残留応力の測定は、Ｘ線により行なった。Ｘ線の測定面積は、２mm×２mmの正方形の範囲内とし、実測した応力値は、この範囲内の平均値とした。又、深さ方向の測定範囲は約１０μｍとした。
【００４７】
［熱処理工程］
内輪３は、高炭素クロム軸受鋼２種（ＪＩＳ  ＳＵＪ２）に準ずるもので、Ｏ．９〜１．１０重量％のＣと、ｌ．２０〜１．６５重量％のＣｒとを含むものとした。熱処理後に、この様な内輪３に圧縮応力を残留させる為に、この内輪３を、８２０〜８６０℃で焼き入れした後、油により急冷した。次いで、１７０〜１８０℃で焼き戻してから空冷した。尚、上記内輪３単体の搬送は、ベルトコンベアで行なった。この様な条件で行なった熱処理工程の後、上記内輪３に、次の表２に示す様な、円周方向に関する応力が残留した。この応力は、引っ張り応力を正の値としており、この応力が「−」であるとは、当該応力が圧縮応力である事を表している。
【００４８】
【表２】
2005098475.tif 000004
【００４９】
この様な表２のうち、左欄は、上記内輪３単体の端面に発生する円周方向の残留応力を表している。上述の様な熱処理の結果、この端面に、−２００〜−４００ＭＰａと、大きな圧縮応力が残留している事が分かる。尚、上記表２の右欄は、上記内輪３単体の端部外周縁部の面取り部分に発生した、円周方向の残留応力である。この面取り部分に関しては、円周方向の引っ張り応力が残留したが、その値は、＋１００ＭＰａ以下の小さな値であった。この様に、内輪３の端面側でも、場所により残留応力が圧縮応力になったり、逆に引っ張り応力になったりする理由は、次の通りである。
【００５０】
上記内輪３の端部外周縁部の面取り部分は曲率半径が小さい為、当該部分の容積に比べて表面積が相対的に広い。上記熱処理の際には、上記内輪３の表面が油に接触する事で冷却されるが、その表面が相対的に広いと冷却速度が速くなる。これに対して、上記内輪３の端面は、曲率半径が上記面取り部の曲率半径に比べ遥かに非常に大きい（実質的に無限大である）為、当該部分の容積に比べて表面積が相対的に狭い。従って、上記熱処理の際には、上記内輪３の端面の径方向中間部は、上記面取り部分に比べ、冷却速度が遅くなる。そして、冷却速度、延ては熱収縮速度が速いこの面取り部分には引っ張り応力が残留し、熱収縮速度が遅い端面の径方向中間部には圧縮応力が残留する。上記面取り部に引っ張り応力が残留した場合でも、その値が小さければあまり問題とはならない。但し、熱処理工程後に、上記内輪３単体の面取り部分に、２００ＭＰａ以上の引っ張り応力が残留する場合には、前述の実施例１の様に、面取り部分の径方向及び軸方向の寸法を大きくする等して、この面取り部分の冷却速度を遅くする。
【００５１】
［研削工程］
上記内輪３単体への研削加工は、図１０に示す様に、上下２個の砥石２７ａ、２７ｂを備えた両頭研削盤により行ない、上記内輪３の軸方向両端面を研削する。この両頭研削盤を表した図１０の上下方向は実際の上下方向と一致しており、上記両砥石２７ａ、２７ｂは、互いに同心で鉛直方向に配置された回転軸を中心として回転する。そして、図１１に示す様なロータリキャリア２８により、上記両砥石２７ａ、２７ｂ同士の間に、上記内輪３の搬入、搬出を行なう。この内輪３は、図１０に示す様に、軸方向両端面のうちの面積の広い側の端面を下側の砥石２７ａで研削し、面積の狭い側の端面を上側の砥石２７ｂで研削する。従って、この上側の砥石２７ｂによる削り代は、下側の砥石２７ａの削り代に比べて少なくなる。この様に、削り代が少ない上記上側の砥石２７ｂの回転速度は、削り代が多い下側の砥石２７ａの回転速度よりも遅くする。例えば、上側の砥石２７ｂの回転速度は、１００〜１２００ｍｉｎ-1、更に好ましくは５００〜８００ｍｉｎ-1とし、下側の砥石２７ａの回転速度は、８００〜１２００ｍｉｎ-1、更に好ましくは８００〜１０００ｍｉｎ-1とする。研削加工の間中、上記両砥石２７ａ、２７ｂの回転速度は一定とするが、必要に応じてこれら両砥石２７ａ、２７ｂの回転速度は可変にする。そして、研削加工を施した上記内輪３の表面性状を観察しながら、適切な表面性状を得られる様に、適宜調節する。上記両砥石２７ａ、２７ｂの回転速度は、上記内輪３が組み込まれる車輪支持用転がり軸受ユニットの名番により変える場合もある。
【００５２】
上記両砥石２７ａ、２７ｂが、図１０、１１の上側から見て時計方向に回転すると仮定した場合、上記ロータリーキャリア２８は反時計回りに回転する。そして、このロータリキャリア２８のポケット２９、２９に保持された上記内輪３は、上記両砥石２７ａ、２７ｂの外径側から入ってこれら両砥石２７ａ、２７ｂの上下両面同士の間を通過し、外径側に出る。この場合、上記ロータリキャリア２８による、上記内輪３の搬送速度は、５〜２５mm／sec である。又、このロータリキャリア２８により搬送される内輪３が、上記両砥石２７ａ、２７ｂの上下両面同士の間に円滑に入り込む様に、上側の砥石２７ｂを下側の砥石２７ａに対し僅かに傾斜させて、入口部分でのこれら両砥石２７ａ、２７ｂ同士の間隔を、出口部分での間隔に比べて１０〜２０μｍ広くしている。又、上記内輪３は上記各ポケット２９、２９内に、それぞれの中心軸回りの回転自在に保持される。従って、研削加工中に上記内輪３は、その両端面と上記両砥石２７ａ、２７ｂとの摩擦により回転する場合がある。そして、この両端面に生じる研削目は、一方向に揃ったり、ハッチング状にになったりと、様々な模様になる。
【００５３】
上記両砥石２７ａ、２７ｂの回転方向は、通常は同じ方向である。但し、上記内輪３の両端面である研削面に、だれ、くすみ等が生じた場合には、下側の砥石２７ａを、回転速度を一定としたまま、逆方向に回転（逆回転）させる。この下側の砥石２７ａを逆回転させる事で、研削性が向上し、良好な研削面を得られる。この下側の砥石２７ａの回転方向を変えても、研削面のだれやくすみを改善できない場合は、上記両砥石２７ａ、２７ｂにドレッシングを施す。
【００５４】
尚、上記両砥石２７ａ、２７ｂの仕様としては、次の値が適切である。
「上側の砥石２７ｂ」
粒度  ：  ７０〜９０
結合度  ：  Ｃ、Ｄ、Ｅ（下側の砥石２７ａに対し２〜７段階下げる場合がある）
組織  ：  １１〜１３（通常よりも軟らかくする）
結合剤  ：  レジノイド
「下側の砥石２７ａ」
粒度  ：  ９０〜１２０
結合度  ：  Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌ
組織  ：  １１〜１３（通常よりも軟らかくする）
結合剤  ：  レジノイド
【００５５】
上述の様な条件で、上記内輪３の両端面に研削加工を施せば、砥粒の切削作用や熱の作用が小さく、砥粒のバニッシュ作用が大きくなる。そして、上記内輪３単体の端面、この内輪３単体の面取り部分に、次の表３に示す様に、円周方向に関して大きな圧縮応力を残留させる事ができる。
【００５６】
【表３】
2005098475.tif 000005
【００５７】
即ち、この表３の左欄に示す様に、上記内輪３単体の端面に、円周方向に関して、−６００ＭＰａ以上の、大きな圧縮応力を残留させる事ができた。更に、前述した熱処理工程を終了した段階で、円周方向に関する応力が若干の引っ張り応力であった、上記内輪３単体の面取り部分も、上記表３の右欄に示す様に、−２００ＭＰａ以上の圧縮応力が残留する状態となった。
【００５８】
［かしめ工程］
車輪支持用転がり軸受ユニットの端部に形成した円筒部１０を径方向外方に塑性変形させてかしめ部９とするかしめ加工は、ローリングプレス機（揺動プレス機）により行なう。揺動角度は１〜１０度の範囲内から適宜選択するが、特に２〜５度の範囲が好ましい。揺動回転数は１００〜１５００ min-1の範囲内で適宜選択するが、上記車輪支持用転がり軸受ユニットの名番によって変える。多くの場合、２００〜１０００ min-1の範囲内で設定する。又、上記揺動回転数は、かしめ品質を一定にする為、かしめ加工の進行に伴って変化させる事もできる。
【００５９】
何れにしても、上記かしめ工程では、上記円筒部１０を上記かしめ部９に加工するのに伴って、加工部が径方向外方に塑性変形する。この為、この加工部の周囲に外嵌された上記内輪３が、径方向に押し広げられる傾向になる。この結果、上記かしめ加工の進行に伴ってこの内輪３に、円周方向の引っ張り応力が加わる。前記表２、３に示した様に、熱処理工程及び研削工程により、上記内輪３の単体には、円周方向に関して大きな圧縮応力が残留している。従って、この内輪３の損傷防止を図る面からは、上記かしめ工程で、上記熱処理工程及び研磨工程でこの内輪３に生じさせた圧縮応力がどの程度まで減少するか（引っ張り応力を低く抑えられるか）が重要になる。次の表４に、上記かしめ加工後に、上記内輪３端面、及びこの内輪３面取り部分に存在する、円周方向の残留応力の値を示している。
【００６０】
【表４】
2005098475.tif 000006
【００６１】
この表４の左欄から明らかな通り、かしめ加工後の状態で、上記内輪３の端面には、円周方向に関して、−３００ＭＰａ以上の、大きな圧縮応力が残留している。この様に、上記内輪３の端面に圧縮応力を残留させれば、腐食環境下でも、この内輪３の端面に亀裂が生じる事はない。又、上記表４の右欄は、かしめ加工後の状態で、上記内輪３の端面外周縁部の面取り部分に存在する、円周方向の応力の状態を示している。この面取り部分の残留応力は引っ張り応力であるが、２００ＭＰａ以下の小さな値に抑えられている。前述した腐食環境下の試験から明らかな通り、円周方向の残留引っ張り応力（フープ応力）の値が４００ＭＰａ以下であれば、通常考えられる使用状態での、腐蝕に基づく遅れ破壊の発生は防止できる。従って、上記面取り部分に存在する残留引っ張り応力に拘らず、上記内輪３に遅れ破壊等の損傷が発生する事はない。特に、上記内輪３の端面と同様、この内輪３の表面は、上記面取り部を除く殆どの部分に、円周方向に関して圧縮応力が残留している。引っ張り応力が残留するのは、尖っている僅かな部分のみである。しかも、この部分の引っ張り残留応力が、安全を見た値である、３００ＭＰａ以下に抑えられているので、腐食環境下でも、上記損傷の発生を防止できる。
【００６２】
尚、上記内輪３の表面に圧縮応力を残留させる方法としては、前述した様に、この内輪３にバニシング加工やショットプラストを施す事も考えられ、何れの場合も、腐食環境下に於ける損傷防止の面から効果を得られる。
又、残留応力に関するＸ線測定データを示した表２〜４の値は、測定結果の代表例である。
更に、本発明を実施する構造は、前述の図１に示した構造に限らず、前述の図４に示した構造、更には、図示はしないが、駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットも対象となる。何れの構造でも、かしめ部で内輪を抑え付ける構造であれば、本発明の作用・効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットの第１例を示す半部断面図。
【図２】この第１例の構造の製造時に内輪を固定する為、ハブの内端部をかしめ広げる状態を示す部分拡大断面図。
【図３】同じくハブの内端部をかしめ広げる以前の状態で示す部分拡大断面図。
【図４】本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットの第２例を示す断面図。
【図５】揺動プレス装置によりハブの内端部をかしめ広げる状態を示す要部縦断面図。
【図６】内輪の断面形状の２例を示す部分断面図。
【図７】角部の断面形状を示す部分拡大断面図。
【図８】角部に圧縮応力を残留させない状態での、この角部の断面形状とフープ応力とが遅れ破壊に及ぼす影響を示すグラフ。
【図９】角部に圧縮応力を残留させた状態での、この角部の断面形状とフープ応力とが遅れ破壊に及ぼす影響を示すグラフ。
【図１０】内輪の両端面を研削する為の装置の略断面図。
【図１１】同じく略斜視図。
【符号の説明】
【００６４】
１、１ａ  車輪支持用転がり軸受ユニット
２、２ａ  ハブ
３、３ａ、３ｂ  内輪
４    外輪
５    転動体
６、６ａ  第一のフランジ
７、７ａ  第一の内輪軌道
８、８ａ  段部
９、９ａ、９ｂ  かしめ部
１０、１０ａ  円筒部
１１    テーパ孔
１２    押型
１３    凸部
１４    凹部
１５    段差面
１６、１６ａ  第一の外輪軌道
１７、１７ａ  第二の内輪軌道
１８、１８ａ  第二の外輪軌道
１９    保持器
２０、２０ａ  第二のフランジ
２１    軸部材
２２    揺動プレス装置
２３    抑え治具
２４    ホルダ
２５    カバー
２６    シールリング
２７ａ、２７ｂ  砥石
２８    ロータリキャリア
２９    ポケット
【図１】
2005098475.tif 000007
【図２】
2005098475.tif 000008
【図３】
2005098475.tif 000009
【図４】
2005098475.tif 000010
【図５】
2005098475.tif 000011
【図６】
2005098475.tif 000012
【図７】
2005098475.tif 000013
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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