(57)【要約】【課題】過酷な環境下での耐久寿命を向上させた車輪軸受装置用転動部材、過酷な環境下でも長寿命な車輪軸受装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】車輪軸受装置用転動部材の製造方法は、鋼製部材準備工程と、浸炭または浸炭窒化焼入工程と、高周波焼入工程と、仕上げ工程とを備える。鋼製部材準備工程では、鋼からなり、車輪軸受装置用転動部材の概略形状に成形された鋼製部材が準備される。浸炭または浸炭窒化焼入工程では、鋼製部材に対して浸炭または浸炭窒化が実施された後、鋼製部材が焼入硬化される。高周波焼入工程では、車輪軸受装置用転動部材の転走面となる部分を含む領域がさらに焼入硬化されて、転走面となるべき面からの深さが０．３ｍｍ以下の領域における残留オーステナイト量が５０体積％以上７０体積％以下とされる。仕上げ工程では、鋼製部材に対して仕上げ加工が実施される。【選択図】図６
2007182609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼からなり、車輪軸受装置用転動部材の概略形状に成形された鋼製部材を準備する鋼製部材準備工程と、
前記鋼製部材に対して浸炭または浸炭窒化を実施した後、焼入硬化する焼入硬化工程と、
前記焼入硬化工程において焼入硬化された前記鋼製部材の一部の領域である、前記車輪軸受装置用転動部材の転走面となる部分を含む領域としての転走領域をさらに焼入硬化することにより、前記転走面となるべき面からの深さが０．３ｍｍ以下の前記鋼製部材の領域における残留オーステナイト量を５０体積％以上７０体積％以下とする部分焼入硬化工程と、
前記部分焼入硬化工程において前記転走領域が焼入硬化された前記鋼製部材に対して仕上げ加工を実施することにより、前記車輪軸受装置用転動部材を完成させる仕上げ工程とを備えた、車輪軸受装置用転動部材の製造方法。
【請求項２】
前記仕上げ工程では、前記仕上げ工程が実施されて完成した前記車輪軸受装置用転動部材において、前記転走面からの深さが０．３ｍｍ以下の領域における残留オーステナイト量が５０体積％以上７０体積％以下となり、
前記転走面からの深さが０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の領域における圧縮応力が２５０ＭＰａ以上となり、
前記車輪軸受装置用転動部材の表面からの深さが１ｍｍ以上の領域における残留オーステナイト量が１０体積％以下となるように、前記仕上げ加工が実施される、請求項１に記載の車輪軸受装置用転動部材の製造方法。
【請求項３】
前記部分焼入硬化工程よりも後であって、前記仕上げ工程よりも前に、前記部分焼入硬化工程において焼入硬化された前記鋼製部材の一部である前記転走面となる部分に対して、塑性加工を実施する部分塑性加工工程をさらに備えた、請求項１に記載の車輪軸受装置用転動部材の製造方法。
【請求項４】
前記仕上げ工程では、前記仕上げ工程が実施されて完成した前記車輪軸受装置用転動部材において、前記転走面からの深さが０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の領域における圧縮応力が５００ＭＰａ以上となり、
前記車輪軸受装置用転動部材の表面からの深さが１ｍｍ以上の領域における残留オーステナイト量が１０体積％以下となるように、前記仕上げ加工が実施される、請求項３に記載の車輪軸受装置用転動部材の製造方法。
【請求項５】
前記部分焼入硬化工程における加熱は、誘導加熱により実施される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車輪軸受装置用転動部材の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の車輪軸受装置用転動部材の製造方法により製造された、車輪軸受装置用転動部材。
【請求項７】
車輪軸受装置用転動部材において、他の車輪軸受装置用転動部材と接触する表面である転走面からの深さが０．３ｍｍ以下の領域における残留オーステナイト量が５０体積％以上７０体積％以下であり、
前記転走面からの深さが０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の領域における圧縮応力が２５０ＭＰａ以上であり、
表面からの深さが１ｍｍ以上の領域における残留オーステナイト量が１０体積％以下である、車輪軸受装置用転動部材。
【請求項８】
軌道部材と、
前記軌道部材に接触して配置される複数の転動体とを備え、
前記軌道部材および前記転動体の少なくともいずれか一方は、請求項６または７に記載の車輪軸受装置用転動部材である、車輪軸受装置。
【請求項９】
前記軌道部材は、
内周に転走面を有する外方部材と、
前記転走面に対向する転走面を有する内方部材とを含み、
前記外方部材および前記内方部材のいずれか一方に車輪取付けフランジが設けられ、
前記転動体は、前記外方部材と前記内方部材との間に介在し、前記転走面において前記外方部材および前記内方部材と接触する、請求項８に記載の車輪軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車輪軸受装置用転動部材の製造方法、車輪軸受装置用転動部材および車輪軸受装置に関し、より特定的には、大きな接触応力や軌道部材の肩部に転動体が乗り上げることにより剥離が発生するといった過酷な環境下においても長寿命な車輪軸受装置用転動部材の製造方法、車輪軸受装置用転動部材および車輪軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車などの輸送機器に用いられる車輪軸受装置が知られている。自動車の車輪軸受装置には、主に重力に基づくラジアル荷重が加わる。このラジアル荷重により、車輪軸受装置における軌道部材としての内輪および外輪と転動体との接触部の接触面圧が高くなる。さらに、自動車の旋回時の遠心力に基づいて、タイヤの外周面と路面との摩擦によって、タイヤの接地面を自動車の幅方向に対して中央側に押圧する方向（スラスト方向）の荷重が加わる。このスラスト方向の荷重は、ハブを曲げようとするモーメント荷重となるので、自動車の車輪軸受装置における転動体には、モーメント荷重とラジアル荷重とを合わせた荷重が加わる。モーメント荷重の方向とラジアル荷重の方向とが同じになる位置においては、車輪軸受装置における内輪および外輪と転動体との接触部の接触面圧がさらに高くなる。また、車輪軸受装置では、上述のように自動車の旋回時のモーメントが作用し、転動体が球形である場合には軌道部材の肩部に転動体が乗り上げるような状態になることがある。この場合、転動体や軌道部材において早期剥離が起き、結果的に車輪軸受装置の転動疲労寿命が短くなることがあった。また、最近の自動車の車輪軸受装置においては、小型化・軽量化が要求されている。そのため、車輪軸受装置を構成する軌道部材、転動体などの車輪軸受装置用転動部材に対しては、さらなる耐久寿命の長寿命化、特に過酷な環境下における転動疲労寿命の向上による長寿命化が求められている。
【０００３】
これに対し、転動部材の表層部の残留オーステナイト量や表面硬さ等を所定範囲に制御することにより、転動部材の転動疲労寿命を長寿命化させる提案がなされている。（たとえば特許文献１〜５参照）。
【特許文献１】特開２００５−９０６９３号公報
【特許文献２】特開２００４−１４４２７９号公報
【特許文献３】特開２００３−３４３５７７号公報
【特許文献４】特開２０００−２３４１４７号公報
【特許文献５】特開平１１−１０１２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、最近の車輪軸受装置に対する要求特性は更に厳しくなっており、上述のような耐久寿命向上の対策は、必ずしも十分とはいえない。また、車輪軸受装置が使用される自動車などの輸送機械の価格競争力を向上させるため、車輪軸受装置に対しても、低コスト化の要求がある。そのため、たとえば車輪軸受装置を構成する素材を高価な素材に変更することによる長寿命化は、前述の低コスト化の要求に反するものとなる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、製造コストの上昇を抑制しつつ、過酷な環境下における転動疲労寿命を向上させることにより耐久寿命を向上させた車輪軸受装置用転動部材、過酷な環境下においても長寿命な車輪軸受装置およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車輪軸受装置用転動部材の製造方法は、鋼製部材準備工程と、焼入硬化工程と、部分焼入硬化工程と、仕上げ工程とを備えている。鋼製部材準備工程では、鋼からなり、車輪軸受装置用転動部材の概略形状に成形された鋼製部材が準備される。焼入硬化工程では、鋼製部材に対して浸炭または浸炭窒化が実施された後、当該鋼製部材が焼入硬化される。さらに、部分焼入硬化工程では、焼入硬化工程において焼入硬化された鋼製部材の一部の領域である、車輪軸受装置用転動部材の転走面となる部分を含む領域としての転走領域がさらに焼入硬化されることにより、転走面となるべき面からの深さが０．３ｍｍ以下の鋼製部材の領域における残留オーステナイト量が５０体積％以上７０体積％以下とされる。仕上げ工程では、部分焼入硬化工程において転走領域が焼入硬化された鋼製部材に対して仕上げ加工が実施されることにより、車輪軸受装置用転動部材が完成する。
【０００７】
残留オーステナイトは、転動体と軌道部材との接触応力が大きくなるような動作環境や、転動体が球形である場合には軌道部材の肩部に転動体が乗り上げるような環境、あるいは潤滑油中に硬質の異物が混入する異物混入環境などの過酷な環境において使用される転動部材中に適量存在することにより、当該転動部材の転動疲労寿命を向上させる機能を有する。
【０００８】
転動部材の表層部における残留オーステナイト量は、浸炭または浸炭窒化などの熱処理により表層部における炭素濃度、または炭素濃度および窒素濃度を増加させた後、焼入を実施することにより増加させることができる。一般的条件で浸炭または浸炭窒化を実施した場合、鋼からなる転動部材の表層部における残留オーステナイト量は、最大４０体積％程度であり、それ以上の残留オーステナイト量を得るためには、浸炭温度を高くしたり、浸炭時間を長くしたりする等の特殊な浸炭条件または浸炭窒化条件等を採用する必要がある。そのため、残留オーステナイト量を増加させる条件で浸炭または浸炭窒化を実施すれば、転動部材の製造コストが上昇する。
【０００９】
これに対し、本発明者は、車輪軸受装置用転動部材における残留オーステナイト量を容易に増加させる方法について鋭意検討を行なった。その結果、以下の方法により車輪軸受装置用転動部材の表層部のうち必要な部位、たとえば車輪軸受装置用転動部材の転動疲労強度に大きな影響を及ぼす転走面からの深さが０．３ｍｍ以下の領域における残留オーステナイト量を容易に増加させることが可能であることが明らかとなった。
【００１０】
すなわち、まず、浸炭または浸炭窒化を実施することにより車輪軸受装置用転動部材の表層部における炭素量、または炭素量および窒素量を増加させる。そして、車輪軸受装置用転動部材の転走面となる部分を含む領域としての転走領域を再加熱することにより、当該領域に他の元素と化合した析出物として存在する炭素および窒素を鋼組織中に固溶させた上で、急冷することにより焼入硬化を実施する。これにより、容易に転走面となるべき面からの深さが０．３ｍｍ以下の領域における残留オーステナイト量を５０体積％以上７０体積％以下に上昇させることができる。すなわち、本発明の車輪軸受装置用転動部材の製造方法によれば、容易に、かつ製造コストの上昇を抑制しつつ、転走面からの深さが０．３ｍｍ以下の領域における残留オーステナイト量の多い、具体的には残留オーステナイト量が５０体積％以上７０体積％以下の車輪軸受装置用転動部材を製造することができる。
【００１１】
上記車輪軸受装置用転動部材の製造方法において好ましくは、仕上げ工程では、仕上げ工程が実施されて完成した車輪軸受装置用転動部材において、転走面からの深さが０．３ｍｍ以下の領域における残留オーステナイト量が５０体積％以上７０体積％以下となり、転走面からの深さが０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の領域における圧縮応力が２５０ＭＰａ以上となり、車輪軸受装置用転動部材の表面からの深さが１ｍｍ以上の領域における残留オーステナイト量が１０体積％以下となるように、仕上げ加工が実施される。
【００１２】
上述のように、残留オーステナイトは、車輪軸受装置用転動部材の転動疲労寿命を向上させる機能を有する。一方、残留オーステナイトは、車輪軸受装置用転動部材の使用中において、経時的にマルテンサイトに変態する。そして、当該変態は体積変化を伴うため、残留オーステナイトは、車輪軸受装置用転動部材の寸法安定性を悪化させる原因となり、車輪軸受装置用転動部材の耐久寿命に悪影響を及ぼすおそれがある。また、残留オーステナイトはマルテンサイトに比べて硬度が低いため、残留オーステナイトが多くなりすぎると、車輪軸受装置用転動部材に必要な硬度が得られず、車輪軸受装置用転動部材の転動疲労寿命や耐摩耗性が低下して、耐久寿命が短寿命化するおそれもある。
【００１３】
本発明者は、車輪軸受装置用転動部材の残留オーステナイト量、圧縮応力、経時寸法変化および硬度と耐久寿命との関係を詳細に検討したところ、以下のような知見を得た。すなわち、車輪軸受装置用転動部材において、転走面からの深さが０．３ｍｍ以下の領域における残留オーステナイト量を極めて多い状態、具体的には５０体積％以上７０体積％以下とすることにより、車輪軸受装置用転動部材の使用中に転走面の近傍において、比較的硬度の低い残留オーステナイトが塑性変形する。この塑性変形により、転走面は、負荷される応力が緩和されるように変形するとともに、当該変形に誘起されて残留オーステナイトがマルテンサイトに変態する。その結果、当該変形部分の硬度が上昇し、かつ転走面付近に圧縮応力が生じるため、転動疲労寿命が向上し、車輪軸受装置用転動部材の耐久寿命が向上する（残留オーステナイトの自己強化能）。特に、転走面のうち負荷応力の高い領域、たとえばエッジロードの生じる領域においては、上記効果が顕著となる。そのため、転走面に負荷応力の高い領域が生じるような車輪軸受装置用転動部材において、耐久寿命向上の効果が大きい。
【００１４】
また、転走面からの深さが０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の領域における圧縮応力を２５０ＭＰａ以上とすることにより、車輪軸受装置用転動部材の転動疲労寿命が向上する。すなわち、一般に、車輪軸受装置用転動部材の仕上げ工程において転走面に対して実施される研削、研磨などの仕上げ加工の影響により、転走面には圧縮応力が生じる場合がある。しかし、転走面（表面）だけでなく、転走面からの深さが０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の領域における圧縮応力が車輪軸受装置用転動部材の転動疲労寿命に大きな影響を及ぼし、当該領域における圧縮応力を２５０ＭＰａ以上とすることにより、転動疲労寿命が大幅に向上する。これは、転走面（表面）だけでなく、転走面直下の領域における、転動疲労による亀裂の発生および伝播が抑制されるためであると考えられる。
【００１５】
さらに、車輪軸受装置用転動部材の表面からの深さが１ｍｍ以上の領域における残留オーステナイト量を１０体積％以下とすることにより、硬度の低い残留オーステナイト量が芯部において抑制され、車輪軸受装置用転動部材全体として十分な剛性が確保される。また、車輪軸受装置用転動部材の芯部における、変態による体積変化を抑制することにより、車輪軸受装置用転動部材全体としての経時寸法変化を抑制することができる。
【００１６】
ここで、転走面からの深さが０．３ｍｍ以下の領域における残留オーステナイト量が５０体積％未満では、上記残留オーステナイトの自己強化能が十分ではなく、７０体積％を超えると残留オーステナイトの塑性変形およびマルテンサイトへの変態に起因して、転走面の十分な精度の確保が困難となる。そのため、転走面からの深さが０．３ｍｍ以下の領域における残留オーステナイト量は上述のように５０体積％以上７０体積％以下とすることが好ましい。また、特に過酷な条件下で使用される車輪軸受装置用転動部材においては、上記残留オーステナイト量は６０体積％以上７０体積％以下とすることが、より好ましい。
【００１７】
さらに、上記車輪軸受装置用転動部材の製造方法において、残留オーステナイト量が５０体積％以上７０体積％以下となる領域が転走面からの深さが０．３ｍｍ以下の転走面表層領域に限定され、転走面表層領域を除く表面領域での表面からの深さが１ｍｍ未満の領域の残留オーステナイト量が４０体積％以下となるように、仕上げ工程が実施されてもよい。
【００１８】
これにより、転動疲労寿命および耐摩耗性に大きな影響を与える転走面表層領域において必要十分な残留オーステナイト量を確保して、前述の残留オーステナイトの自己強化能を発揮させることができる。一方、残留オーステナイト量の非常に多い領域を転走面表層領域のみに限定し、転走面表層領域を除く表面領域での表面からの深さが１ｍｍ未満の領域における残留オーステナイト量を抑制することにより、車輪軸受装置用転動部材全体の経時寸法変化を実用上十分な範囲に抑制することができる。その結果、車輪軸受装置用転動部材の耐久寿命を一層向上させることができる。より寸法安定性を向上させるためには、転走面表層領域を除く表面領域での表面からの深さが１ｍｍ未満の領域における残留オーステナイト量を３０体積％以下とすることが好ましい。
【００１９】
なお、本発明の車輪軸受装置用転動部材の製造方法によれば、部分焼入硬化工程において転走面となるべき面からの深さが０．３ｍｍ以下の領域における残留オーステナイト量が５０体積％以上７０体積％以下とされている。したがって、仕上げ工程における研削、研磨などの仕上げ加工による加工誘起変態等により、残留オーステナイト量を５０体積％未満に低下させないことにより、表面から所定の深さまで上述の残留オーステナイト量５０体積％以上７０体積％以下の条件を満たすことができる。
【００２０】
また、車輪軸受装置用転動部材の表面では加工誘起変態により残留オーステナイト量が５０体積％以下になる場合があるが、その場合でも加工の影響がなくなる領域である表面からの深さが５０μｍの領域において５０体積％以上の残留オーステナイトがあればよい。すなわち、転走面となるべき面からの深さが０．３ｍｍ以下の領域全体として、残留オーステナイト量が５０体積％以上７０体積％以下となっていれば、上記残留オーステナイト量の条件は満たされる。
【００２１】
また、仕上げ工程における研削、研磨などの仕上げ加工の条件を調整することにより、上述の圧縮応力の条件を満たすことができる。さらに、車輪軸受装置用転動部材の素材として炭素鋼、浸炭鋼、軸受鋼などを選択し、焼入硬化工程における浸炭または浸炭窒化の条件を適切に設定することにより、上述の車輪軸受装置用転動部材の表面からの深さが１ｍｍ以上の領域における残留オーステナイト量を１０体積％以下とする、との条件を満たすことができる。上記残留オーステナイト量および圧縮応力の条件を満たすための製造条件は、車輪軸受装置用転動部材の大きさ、形状等を考慮して、実験的に決定することができる。
【００２２】
本発明の車輪軸受装置用転動部材の製造方法において好ましくは、部分焼入硬化工程よりも後であって、仕上げ工程よりも前に、部分焼入硬化工程において転走領域が焼入硬化された鋼製部材の一部である転走面となる部分に対して、塑性加工を実施する部分塑性加工工程をさらに備えている。
【００２３】
これにより、車輪軸受装置用転動部材の使用により、転走面が十分な塑性変形を受けない用途においても、予め塑性加工を施しておくことにより、残留オーステナイトの自己強化能の発揮を補助し、車輪軸受装置用転動部材の耐久寿命を向上させることができる。
【００２４】
本発明の車輪軸受装置用転動部材の製造方法において好ましくは、仕上げ工程では、仕上げ工程が実施されて完成した車輪軸受装置用転動部材において、転走面からの深さが０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の領域における圧縮応力が５００ＭＰａ以上となり、車輪軸受装置用転動部材の表面からの深さが１ｍｍ以上の領域における残留オーステナイト量が１０体積％以下となるように、仕上げ加工が実施される。
【００２５】
転走面からの深さが０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の領域における圧縮応力が５００ＭＰａ以上とされることにより、転動疲労による亀裂の発生および伝播が抑制され、車輪軸受装置用転動部材の転動疲労寿命を向上させることができる。また、芯部の残留オーステナイト量を抑制することにより、車輪軸受装置用転動部材全体としての剛性および寸法安定性を確保することができる。
【００２６】
なお、上記圧縮応力の条件は、上述のように部分塑性加工工程を適切な条件で実施した上で、研削、研磨などの仕上げ加工の条件を適切に選択することにより、すなわち実験的に最適な条件を決定することにより、達成することができる。また、上述の車輪軸受装置用転動部材の表面からの深さが１ｍｍ以上の領域における残留オーステナイト量を１０体積％以下とする、との条件は、車輪軸受装置用転動部材の素材の選択、焼入硬化工程における浸炭または浸炭窒化の条件の適正化により、達成することができる。
【００２７】
本発明の車輪軸受装置用転動部材の製造方法において好ましくは、部分焼入硬化工程における加熱は、誘導加熱により実施される。部分加熱が比較的容易な誘導加熱、たとえば高周波加熱を部分焼入硬化工程における加熱方法に採用することにより、比較的容易に車輪軸受装置用転動部材の転走面となる部分の近傍のみを加熱して焼入を実施することができる。
【００２８】
本発明の一の局面における車輪軸受装置用転動部材は、上述の車輪軸受装置用転動部材の製造方法により製造されている。上述の車輪軸受装置用転動部材の製造方法により製造されることにより、製造コストの上昇が抑制されつつ、過酷な環境下における耐久寿命が向上した車輪軸受装置用転動部材を提供することができる。
【００２９】
本発明の一の局面における車輪軸受装置は、軌道部材と、軌道部材に接触して配置される複数の転動体とを備えている。そして、当該軌道部材および転動体の少なくともいずれか一方は、上述の車輪軸受装置用転動部材である。
【００３０】
本発明の一の局面における車輪軸受装置によれば、上述の優れた特性を有する車輪軸受装置用転動部材を備えているため、製造コストの上昇が抑制されつつ、過酷な環境下においても長寿命な車輪軸受装置を提供することができる。
【００３１】
本発明の他の局面における車輪軸受装置用転動部材は、車輪軸受装置用転動部材において、他の車輪軸受装置用転動部材と接触する表面である転走面からの深さが０．３ｍｍ以下の領域における残留オーステナイト量が５０体積％以上７０体積％以下であり、転走面からの深さが０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の領域における圧縮応力が２５０ＭＰａ以上であり、表面からの深さが１ｍｍ以上の領域における残留オーステナイト量が１０体積％以下である。
【００３２】
上述のように、残留オーステナイトは、車輪軸受装置用転動部材の転動疲労寿命を向上させる機能を有する一方で、寸法安定性の悪化や硬度低下の原因となる。本発明の車輪軸受装置用転動部材によれば、転走面からの深さが０．３ｍｍ以下の領域における残留オーステナイト量を５０体積％以上７０体積％以下とすることにより、残留オーステナイトの自己強化能を活用し、車輪軸受装置用転動部材の耐久寿命を向上させることができる。特に、転走面に負荷応力の高い領域が生じるような車輪軸受装置用転動部材において、耐久寿命向上の効果が大きい。
【００３３】
なお、転走面直下の領域における残留オーステナイト量が５０体積％未満となっている場合でも、転走面となるべき面からの深さが０．３ｍｍ以下の領域全体として、残留オーステナイト量が５０体積％以上７０体積％以下となっていれば、上記残留オーステナイト量の条件は満たされる。また、転走面からの深さが０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の領域における圧縮応力を２５０ＭＰａ以上とすることにより、車輪軸受装置用転動部材の転動疲労寿命が向上する。さらに、車輪軸受装置用転動部材の表面からの深さが１ｍｍ以上の領域における残留オーステナイト量を１０体積％以下とすることにより、車輪軸受装置用転動部材全体としての剛性が確保されるとともに、経時寸法変化を抑制することができる。
【００３４】
ここで、転走面からの深さが０．３ｍｍ以下の領域における残留オーステナイト量が５０体積％未満では、上記残留オーステナイトの自己強化が十分ではなく、７０体積％を超えると転走面の十分な精度の確保が困難となる。そのため、転走面からの深さが０．３ｍｍ以下の領域における残留オーステナイト量は上述のように５０体積％以上７０体積％以下とすることが好ましい。
【００３５】
さらに、上記車輪軸受装置用転動部材において、残留オーステナイト量が５０体積％以上７０体積％以下となる領域が転走面からの深さが０．３ｍｍ以下の転走面表層領域に限定され、転走面表層領域を除く表面領域での表面からの深さが１ｍｍ未満の領域の残留オーステナイト量が４０体積％以下とされてもよい。
【００３６】
これにより、耐久寿命に大きな影響を与える転走面表層領域において必要十分な残留オーステナイト量を確保して、前述の残留オーステナイトの自己強化能を発揮させることができる。一方、残留オーステナイト量の非常に多い領域を転走面表層領域のみに限定し、転走面表層領域を除く表面領域での表面からの深さが１ｍｍ未満の領域における残留オーステナイト量を抑制することにより、車輪軸受装置用転動部材全体の経時寸法変化を実用上十分な範囲に抑制することができる。その結果、車輪軸受装置用転動部材の耐久寿命を一層向上させることができる。より寸法安定性を向上させるためには、転走面表層領域を除く表面領域での表面からの深さが１ｍｍ未満の領域における残留オーステナイト量を３０体積％以下とすることが好ましい。
【００３７】
本発明の他の局面における車輪軸受装置は、軌道部材と、軌道部材に接触して配置される複数の転動体とを備えている。そして、軌道部材および転動体の少なくともいずれか一方は、上述の本発明の他の局面における車輪軸受装置用転動部材である。
【００３８】
また、上記他の局面における車輪軸受装置において、軌道部材は、内周に転走面を有する外方部材と、外方部材における転走面に対向する転走面を有する内方部材とを含むことが好ましい。外方部材および内方部材のいずれか一方に車輪取付けフランジが設けられることが好ましい。転動体は、外方部材と内方部材との間に介在し、転走面において外方部材および内方部材と接触することが好ましい。
【００３９】
本発明の他の局面における車輪軸受装置によれば、上述の優れた特性を有する車輪軸受装置用転動部材を備えているため、過酷な環境下においても長寿命な車輪軸受装置を提供することができる。
【００４０】
ここで、残留オーステナイト量の測定は、たとえばＸ線回折計（ＸＲＤ）を用いて、マルテンサイトα（２１１）面とオーステナイトγ（２２０）面との回折強度とを測定することにより、算出することができる。また、圧縮応力の測定は、たとえばＸ線応力測定装置により転走面に平行な方向の応力を簡単に測定することができる。
【発明の効果】
【００４１】
以上の説明から明らかなように、本発明の車輪軸受装置用転動部材および車輪軸受装置の製造方法によれば、製造コストの上昇を抑制しつつ、過酷な環境下における耐久寿命を向上させた車輪軸受装置用転動部材および過酷な環境下においても長寿命な車輪軸受装置を製造することができる。また、本発明の車輪軸受装置用転動部材および車輪軸受装置によれば、過酷な環境下における耐久寿命を向上させた車輪軸受装置用転動部材および過酷な環境下においても長寿命な車輪軸受装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００４３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における車輪軸受装置を示す概略断面図である。図２は、図１の要部拡大図である。
【００４４】
図１および図２を参照して、車輪軸受装置１０は、ホイール２８およびタイヤ２９などの回転側部材を、外方部材４などの固定側部材に対して回転可能に支持するものである。この車輪軸受装置１０は、外方部材４と、内方部材１と、転動体である複数個の円すいころ５ａ、５ｂとを備えている。外方部材４は内方部材１の周囲に配置されている。円すいころ５ａ、５ｂは内方部材１と外方部材４との間に介在している。
【００４５】
外方部材４は、内周面に複列の転走面４ａ、４ｂを有している。本実施の形態においては、複列の転走面４ａ、４ｂは、外方部材４の内周面に直接形成されている。
【００４６】
内方部材１は、ハブ輪２と内輪３ａ、３ｂとからなる。ハブ輪２の外周面の中央部には内輪３ａがハブ輪２に外嵌固定されている。ハブ輪２の外周面の内端側（図２中右側）には内輪３ｂがハブ輪２に外嵌固定されている。これにより、ハブ輪２と内輪３ａ、３ｂとは一体化して内方部材１を形成している。内方部材１は、複列の転走面４ａ、４ｂの各々に対向する複列の転走面７ａ、７ｂを有している。転走面４ａ、４ｂおよび転走面７ａ、７ｂにより形成される転走面はテーパ状である。本実施の形態においては、複列の転走面７ａ、７ｂは、内輪３ａ、３ｂの外周面に形成されている。
【００４７】
第１列（図２中中央部）の円すいころ５ａは、第１の保持器１７ａにより転動自在に保持されて、外方部材４と内輪３ａとの間に固定されている。第２列（図２中右側）の円すいころ５ｂは、第２の保持器１７ｂにより転動自在に保持されて、外方部材４と内輪３ｂとの間に固定されている。この構成により、内方部材１は外方部材４に対して回転自在に保持されている。
【００４８】
ハブ輪２の中心部にはスプライン孔１５が設けられていて、等速ジョイントのステム軸２７がスプライン孔１５に係合可能となっている。また、ハブ輪２の軸方向外側（図２中左側）には、車輪取付けフランジ８が設けられている。車輪取付けフランジ８に嵌合されたハブボルト２０によって、ホイール２８およびタイヤ２９がハブ輪２に回転支持されている。また、外方部材４は外周面の軸方向中央部に車体取付けフランジ９を有している。車体取付けフランジ９により、外方部材４はナックルなどの懸架装置（図示なし）に固定されている。
【００４９】
なお、外方部材４の内周面の両端部とハブ輪２の外周面の中央部および内端部との間には、シールリング１９ａ、１９ｂが設置されている。これにより、円すいころ５ａ、５ｂが保持されている空間と外部とが遮断されている。
【００５０】
次に、車輪軸受装置１０を構成する車輪軸受装置用転動部材としての内輪３ａ、３ｂ、円すいころ５ａ、および外方部材４について説明する。図３は、車輪軸受装置用転動部材としての内輪３ａ、３ｂの構成を示す概略断面図である。図４は、車輪軸受装置用転動部材としての円すいころ５ａの構成を示す概略断面図である。図５は、車輪軸受装置用転動部材としての外方部材４の構成を示す概略断面図である。
【００５１】
図３を参照して、車輪軸受装置用転動部材としての内輪３ａ、３ｂは、内輪３ａ、３ｂにおいて、他の車輪軸受装置用転動部材である転動体としての円すいころ５ａ、５ｂと接触する表面である転走面としての内輪溝表面３０Ａからの深さが０．３ｍｍ以下の領域である内輪溝表層領域３０Ｂにおける残留オーステナイト量が５０体積％以上７０体積％以下であり、内輪溝表面３０Ａからの深さが０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の領域における圧縮応力が２５０ＭＰａ以上であり、表面からの深さが１ｍｍ以上の領域である内輪芯部領域３０Ｄにおける残留オーステナイト量が１０体積％以下である。
【００５２】
さらに、実施の形態１の内輪３ａ、３ｂにおいて、残留オーステナイト量が５０体積％以上７０体積％以下となる領域は内輪溝表層領域３０Ｂに限定されており、内輪溝表層領域３０Ｂを除く表面領域での表面からの深さが１ｍｍ未満の領域である内輪表層部３０Ｃの残留オーステナイト量は４０体積％以下とされている。
【００５３】
実施の形態１の内輪３ａ、３ｂによれば、内輪溝表層領域３０Ｂにおける残留オーステナイト量を５０体積％以上７０体積％以下とすることにより、残留オーステナイトの自己強化能を活用し、内輪３ａ、３ｂの耐久寿命を向上させることができる。すなわち、車輪軸受装置１０が運転されることにより、比較的硬度の低い残留オーステナイトが塑性変形する。この塑性変形により、内輪溝表面３０Ａは、負荷される応力が緩和されるように変形するとともに、当該変形に誘起されて残留オーステナイトがマルテンサイトに変態する。その結果、当該変形部分の硬度が上昇し、かつ内輪溝表面３０Ａ付近に圧縮応力が生じるため、内輪３ａ、３ｂの転動疲労寿命が向上する（残留オーステナイトの自己強化能）。特に、内輪溝表面３０Ａのうち負荷応力の高い領域、たとえばエッジロードの生じる領域においては、上記効果が顕著となり、内輪溝表面３０Ａに負荷応力の高い領域が生じるような内輪３ａ、３ｂにおいて、転動疲労寿命向上の効果が大きい。
【００５４】
また、実施の形態１の内輪３ａ、３ｂにおいては、内輪溝表面３０Ａからの深さが０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の領域における圧縮応力が２５０ＭＰａ以上とされることにより、内輪３ａ、３ｂの転動疲労寿命が向上する。すなわち、内輪溝表面３０Ａだけでなく、転動疲労寿命に大きな影響を及ぼす内輪溝表面３０Ａからの深さが０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の領域における圧縮応力を２５０ＭＰａ以上とすることにより、転動疲労寿命が大幅に向上する。なお、車輪軸受装置１０が運転されることにより、内輪溝表面３０Ａおよびその直下の領域は塑性加工を受け、残留オーステナイトのマルテンサイト変態が進行する。この体積膨張を伴う変態により、内輪溝表面３０Ａからの深さが０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の領域における圧縮応力が一層上昇して転動疲労寿命の向上に寄与する。
【００５５】
さらに、実施の形態１の内輪３ａ、３ｂにおいては、内輪芯部領域３０Ｄにおける残留オーステナイト量が１０体積％以下とされることにより、内輪３ａ、３ｂ全体として十分な剛性が確保されるとともに、経時寸法変化を抑制することができる。
【００５６】
さらに、実施の形態１の内輪３ａ、３ｂにおいては、残留オーステナイト量が５０体積％以上７０体積％以下となる領域は内輪溝表層領域３０Ｂに限定されるとともに、内輪表層部３０Ｃの残留オーステナイト量は４０体積％以下とされている。そのため、転動疲労寿命に大きな影響を与える内輪溝表層領域３０Ｂにおいて必要十分な残留オーステナイトが確保されることにより、残留オーステナイトの自己強化能が発揮されるとともに、内輪表層部３０Ｃにおける残留オーステナイト量が抑制されることにより、内輪３ａ、３ｂの十分な寸法安定性と硬度が確保される。その結果、内輪３ａ、３ｂの転動疲労寿命が一層向上している。
【００５７】
次に、車輪軸受装置１０を構成する軌道部材としての円すいころ５ａについて説明する。なお、図２に示された円すいころ５ａ、５ｂは基本的に同じ構成であるため、以下では円すいころ５ａを例として、図４を用いてその構成を説明する。
【００５８】
図４を参照して、車輪軸受装置用転動部材としての円すいころ５ａは、円すいころ５ａにおいて、他の車輪軸受装置用転動部材である軌道部材としての内輪３ａ、３ｂおよび外方部材４と接触する表面である接触面としてのころ側部表面５０Ａからの深さが０．３ｍｍ以下の領域であるころ側部表層領域５０Ｂにおける残留オーステナイト量が５０体積％以上７０体積％以下である。また、ころ側部表面５０Ａからの深さが０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の領域における圧縮応力が２５０ＭＰａ以上であり、表面からの深さが１ｍｍ以上の領域であるころ芯部領域５０Ｄにおける残留オーステナイト量が１０体積％以下である。
【００５９】
さらに、実施の形態１の円すいころ５ａにおいて、残留オーステナイト量が５０体積％以上７０体積％以下となる領域はころ側部表層領域５０Ｂに限定されており、ころ側部表層領域５０Ｂを除く表面領域での表面からの深さが１ｍｍ未満の領域であるころ表層部５０Ｃの残留オーステナイト量は４０体積％以下とされている。
【００６０】
実施の形態１の円すいころ５ａによれば、ころ側部表層領域５０Ｂにおける残留オーステナイト量を５０体積％以上７０体積％以下とすることにより、残留オーステナイトの自己強化能を活用し、円すいころ５ａの耐久寿命を向上させることができる。つまり、上述した内輪３ａ、３ｂと同様の構成を有していることから、円すいころ５ａの耐久寿命は向上している。
【００６１】
次に、車輪軸受装置１０を構成する軌道部材としての外方部材４について説明する。図５を参照して、実施の形態１の軌道部材としての外方部材４は、基本的には図３に基づいて説明した内輪３ａ、３ｂと同様の構成および効果を有している。すなわち、外方部材４は、内輪３ａ、３ｂにおける内輪溝表面３０Ａに該当する外方部材転走面表面４０Ａ、内輪溝表層領域３０Ｂに該当する外方部材転走面表層領域４０Ｂ、内輪表層部３０Ｃに該当する外方部材表層部４０Ｃ、内輪芯部領域３０Ｄに該当する外方部材芯部領域４０Ｄを有している。そして、内輪３ａ、３ｂと同様の構成を有していることにより、外方部材４の耐久寿命は向上している。
【００６２】
次に、実施の形態１における車輪軸受装置用転動部材としての内輪３ａ、３ｂ、円すいころ５ａ、５ｂおよび外方部材４、および車輪軸受装置１０の製造方法について説明する。図６は実施の形態１における内輪、円すいころ、外方部材および車輪軸受装置の製造方法の概略を示す図である。図６を参照して、実施の形態１における内輪３ａ、３ｂ、円すいころ５ａ、５ｂ、外方部材４および車輪軸受装置１０の製造方法について説明する。
【００６３】
図６を参照して、まず、鋼からなり、内輪３ａ、３ｂまたは円すいころ５ａ、５ｂまたは外方部材４の概略形状に成形された鋼製部材を準備する鋼製部材準備工程が実施される。具体的には、浸炭鋼、炭素鋼、軸受鋼等の鋼からなる棒鋼などの素材に対して鍛造、旋削などの加工が実施されることにより、図１および図２に示した内輪３ａ、３ｂ、円すいころ５ａ、５ｂまたは外方部材４の概略形状に成形された鋼製部材が準備される。
【００６４】
次に、図６を参照して、上記鋼製部材に対して浸炭窒化を実施した後、焼入硬化する焼入硬化工程としての浸炭窒化焼入工程と、浸炭窒化焼入工程において焼入硬化された鋼製部材の一部の領域である、内輪３ａ、３ｂまたは外方部材４の転走面となる部分を含む領域としての転走領域、あるいは円すいころ５ａ、５ｂの内輪３ａ、３ｂおよび外方部材４と接触する部分であるころ側部をさらに焼入硬化することにより、転走面となるべき面（あるいはころ側部の表面）からの深さが０．３ｍｍ以下の鋼製部材の領域における残留オーステナイト量を５０体積％以上７０体積％以下とする部分焼入硬化工程としての高周波焼入工程とを含む熱処理工程が実施される。この熱処理工程の詳細については後述する。
【００６５】
次に、図６を参照して、仕上げ工程が実施される。具体的には、熱処理工程が実施された鋼製部材に対して研削加工などの仕上げ加工が実施されることにより、内輪３ａ、３ｂ、または円すいころ５ａ、５ｂ、または外方部材４が仕上げられる。これにより、実施の形態１の内輪３ａ、３ｂまたは円すいころ５ａ、５ｂまたは外方部材４が完成する。
【００６６】
さらに、図６を参照して、組立て工程が実施される。具体的には、たとえば図１を参照して、内輪３ａ、３ｂ、円すいころ５ａ、５ｂ、外方部材４、さらに別途準備された保持器１７ａ、１７ｂ、シールリング１９ａ、１９ｂ、ハブ輪２などを組み合わせることにより、車輪軸受装置１０が組み立てられる。
【００６７】
次に、熱処理工程について詳細に説明する。図７は実施の形態１における車輪軸受装置用転動部材としての内輪３ａ、３ｂ、円すいころ５ａ、５ｂ、外方部材４および車輪軸受装置１０の製造方法に含まれる内輪、円すいころおよび外方部材の熱処理工程の詳細を説明するための図である。図７において、横方向は時間を示しており右に行くほど時間が経過していることを示している。また、図７において、縦方向は温度を示しており上に行くほど温度が高いことを示している。図７を参照して、実施の形態１の鋼製部材に対して実施される熱処理工程の詳細を説明する。
【００６８】
図７を参照して、鋼製部材準備工程において準備された鋼製部材はＡ１点以上の温度である８００℃以上９００℃以下の温度、たとえば８５０℃に加熱され、３０分間以上３００分間以下の時間、たとえば１２０分間保持される。このとき、ＲＸガスおよびエンリッチガスにアンモニア（ＮＨ３）を添加した雰囲気において加熱されることにより、鋼製部材の表層部の炭素濃度および窒素濃度が所望の濃度に調整される。その後、鋼製部材が、たとえば１００℃の油中に浸漬されることにより（油冷）、Ａ１点以上の温度からＭｓ点以下の温度に冷却される。以上のように、鋼製部材が焼入硬化される浸炭窒化焼入工程が実施される。
【００６９】
この浸炭窒化焼入工程において、内輪表層部３０Ｃ、ころ表層部５０Ｃおよび外方部材表層部４０Ｃの残留オーステナイト量が１５体積％以上４０体積％以下、より好ましくは１５体積％以上３０体積％以下となり、かつ内輪芯部領域３０Ｄ、ころ芯部領域５０Ｄおよび外方部材芯部領域４０Ｄの残留オーステナイト量が１０体積％以下となるように、鋼製部材の表層部の炭素濃度および窒素濃度が調整される。なお、内輪表層部３０Ｃ、ころ表層部５０Ｃおよび外方部材表層部４０Ｃの残留オーステナイト量は、少ないほど寸法安定性に優れるため４０体積％以下、好ましくは３０体積％以下であるが、後述する高周波焼入工程において内輪溝表層領域３０Ｂ、ころ側部表装領域５０Ｂおよび外方部材転走面表層領域４０Ｂの残留オーステナイト量を５０体積％以上とするためには、１５体積％以上であることが好ましい。
【００７０】
ここで、Ａ１点とは鋼を加熱した場合に、鋼の組織がフェライトからオーステナイトに変態を開始する温度に相当する点をいう。また、Ｍｓ点とはオーステナイト化した鋼が冷却される際に、マルテンサイト化を開始する温度に相当する点をいう。
【００７１】
さらに、焼入硬化された鋼製部材はＡ１点以下の温度である１５０℃以上７００℃以下の温度、たとえば１８０℃に加熱され、３０分間以上２００分間以下の時間、たとえば１２０分間保持されて、その後室温の空気中で冷却される（空冷）。これにより、第１の焼戻工程が完了する。ここで、車輪軸受装置用転動部材の剛性を重視する場合、焼戻による大幅な硬度の低下を回避するため、上記焼戻の温度は１５０℃以上２５０℃以下とすることが好ましい。また、第１の焼戻工程よりも後に転走領域以外の領域に対してかしめ加工などの塑性加工が実施される場合、加工の容易性を重視して、上記焼戻の温度は５００℃以上７００℃以下とすることが好ましい。
【００７２】
次に、図７を参照して、第１の焼戻工程が完了した鋼製部材に対しては、内輪溝表層領域３０Ｂ、ころ側部表層領域５０Ｂおよび外方部材転走面表層領域４０Ｂを含む領域を高周波加熱により、Ａ１点以上の温度である８００℃以上１０００℃以下の温度に加熱し、０．１秒間以上３秒間以下の時間、たとえば０．５秒間保持した後、水を吹き付けることにより冷却する高周波焼入工程が実施される。高周波加熱は、周波数および出力を調整することにより、比較的容易に目的の部位のみを局所的に加熱することが可能である。そのため、高周波加熱は本発明の製造方法における部分焼入硬化工程における加熱方法として好適である。
【００７３】
なお、所望の熱処理を実施するためには、上述の周波数、出力、加熱時間等を調整することにより、最適な加熱条件を実験的に決定することができる。特に本方法では、表層の浅い領域のみに残留オーステナイトを多くする必要があるので、被処理物を局部的に高温にすることが可能な高い周波数、たとえば１００ｋＨｚ以上１５０ｋＨｚ以下での短時間、たとえば０．１秒以上１秒以下の加熱が望ましい。この高周波焼入工程において、内輪溝表層領域３０Ｂ、ころ側部表層領域５０Ｂおよび外方部材転走面表層領域４０Ｂとなる領域の炭化物等が固溶することにより、ＭＳ点が低下して当該領域の残留オーステナイト量を５０体積％以上７０体積％以下とすることが可能になる。また、当該領域におけるＭＳ点が芯部領域に比べて低くなるため、内輪溝表面３０Ａ、ころ側部表面５０Ａおよび外方部材転走面表面４０Ａからの深さが０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の領域における圧縮応力を２５０ＭＰａ以上とすることが可能となる。その後、第１の焼戻工程と同様の条件で第２の焼戻工程が実施される。
【００７４】
以上の手順により、実施の形態１における車輪軸受装置用転動部材としての内輪、円すいころおよび外方部材、および車輪軸受装置の製造方法に含まれる内輪、円すいころおよび外方部材の熱処理工程は完了する。当該熱処理工程を含む車輪軸受装置の製造方法により、実施の形態１の内輪、円すいころおよび外方部材、および車輪軸受装置を製造することができる。
【００７５】
（実施の形態２）
図８は、本発明の一実施の形態である実施の形態２の車輪軸受装置用転動部材を備えた車輪軸受装置１０の構成を示す概略断面図である。また、図９は、図８に示した車輪軸受装置を構成する内方部材の概略断面図である。図８および図９を参照して、本発明の実施の形態２における車輪軸受装置用転動部材を備えた車輪軸受装置１０の構成について説明する。
【００７６】
図８を参照して、本実施の形態における車輪軸受装置１０においては、複列の転走面７ａは、ハブ輪２の外周面に直接形成されている。つまり、車輪取付けフランジ８が形成されたハブ輪２において、その外周面には１つの転走面７ａが形成されている。そして、当該転走面７ａと隣接する位置には、内輪３ｂを設置するための凹部がハブ輪２の外周面に形成されている。当該凹部に内輪３ｂが嵌めこまれている。内輪３ｂの外周面とハブ輪２の外周面とはなめらかに連続しており、内方部材１の外周面を構成している。ハブ輪２のハブ輪２に形成された転走面７ａに接触するように、円すいころ５ａが配置されている。そのため、ハブ輪２と内輪３ｂとからなる軌道部材としての内方部材１が本発明による車輪軸受装置用転動部材に該当する。
【００７７】
なお、これ以外の構成については図１および図２に示す実施の形態１の構成とほぼ同じであり、同様の効果を得ることができるため、同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明は繰返さない。
【００７８】
次に、車輪軸受装置１０が備える内方部材１の構成について説明する。なお、車輪軸受け装置１０の円すいころ５ａ、５ｂ、外方部材４は、図４、図５に示した実施の形態１の円すいころ５ａおよび外方部材４と同じ構成であるため、その説明は繰り返さない。
【００７９】
図９を参照して、実施の形態２の車輪軸受装置用転動部材としての内方部材１は、内輪３ｂおよびハブ輪２からなる。内輪３ｂの構成は基本的に図３に示した本発明の実施の形態１における内輪３ｂと同様の構成および効果を備えている。また、ハブ輪２も、基本的に内輪３ｂと同様の構成を備えている。具体的には、車輪軸受装置用転動部材としての内方部材１を構成するハブ輪２は、ハブ輪２において、他の車輪軸受装置用転動部材である転動体としての円すいころ５ａと接触する表面である転走面としてのハブ輪溝表面３１Ａからの深さが０．３ｍｍ以下の領域であるハブ輪溝表層領域３１Ｂにおける残留オーステナイト量が５０体積％以上７０体積％以下である。また、ハブ輪溝表面３１Ａからの深さが０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の領域における圧縮応力が２５０ＭＰａ以上であり、表面からの深さが１ｍｍ以上の領域であるハブ輪芯部領域３１Ｄにおける残留オーステナイト量が１０体積％以下である。
【００８０】
さらに、実施の形態２のハブ輪２において、残留オーステナイト量が５０体積％以上７０体積％以下となる領域はハブ輪溝表層領域３１Ｂに限定されており、ハブ輪溝表層領域３１Ｂを除く表面領域での表面からの深さが１ｍｍ未満の領域であるハブ輪表層部３１Ｃの残留オーステナイト量は４０体積％以下とされている。このような構成のハブ輪２と内輪３ｂとからなる内方部材１を軌道部材として用いた車輪軸受装置１０によっても、本発明の実施の形態１における図１および図２に示した車輪軸受装置１０と同様の効果を得ることができる。
【００８１】
次に、図８に示した車輪軸受装置１０を構成する車輪軸受装置用転動部材としての内方部材１を構成する内輪３ｂおよびハブ輪２、円すいころ５ａ、５ｂ、および外方部材４の製造方法を説明する。
【００８２】
図１０は、実施の形態２における内方部材を構成する内輪およびハブ輪、円すいころ、外方部材および車輪軸受装置の製造方法の概略を示す図である。また、図１１は実施の形態２における内方部材を構成する内輪およびハブ輪、円すいころ、外方部材および車輪軸受装置の製造方法に含まれる内方部材を構成する内輪およびハブ輪、円すいころ、および外方部材の熱処理工程の詳細を説明するための図である。図１１において、横方向は時間を示しており右に行くほど時間が経過していることを示している。また、図１１において、縦方向は温度を示しており上に行くほど温度が高いことを示している。図１０および図１１を参照して、実施の形態２の内方部材を構成する内輪およびハブ輪、円すいころ、外方部材および車輪軸受装置の製造方法を説明する。
【００８３】
図１０を参照して、実施の形態２の内方部材を構成する内輪およびハブ輪、円すいころ、外方部材および車輪軸受装置の製造方法は、基本的には図６に基づいて説明した実施の形態１の内輪、円すいころ、外方部材および車輪軸受装置の製造方法と同様の構成を有している。しかし、実施の形態２では、熱処理工程において浸炭窒化焼入工程に代えて浸炭焼入工程が実施される点、および熱処理工程において焼入硬化された鋼製部材の一部である転走面となる部分に対して、塑性加工を実施する部分塑性加工工程としてのショットピーニング工程が実施される点で、実施の形態１とは異なっている。以下、当該相違点について説明する。
【００８４】
図１０を参照して、浸炭焼入工程では、図１１に示すように、鋼製部材準備工程において準備された鋼製部材がＡ１点以上の温度である９００℃以上１０００℃以下の温度、たとえば９４０℃に加熱され、１５０分間以上６００分間以下の時間、たとえば４８０分間保持される浸炭・拡散工程が実施される。このとき、ＲＸガスを含む浸炭ガスの雰囲気中において加熱されることにより、鋼製部材の表層部の炭素濃度が所望の濃度に調整される。その後、鋼製部材がＡ１点以上の温度である７８０℃以上８８０℃以下の温度、たとえば８４０℃に保持され、たとえば１００℃の油中に浸漬されることにより（油冷）、Ａ１点以上の温度からＭｓ点以下の温度に冷却される焼入工程が実施される。以上のようにして、鋼製部材が焼入硬化される浸炭焼入工程が実施される。この浸炭焼入工程において、ハブ輪表層部３１Ｃ、内輪表層部３０Ｃ、ころ表層部５０Ｃおよび外方部材表層部４０Ｃの残留オーステナイト量が１５体積％以上４０体積％以下、より好ましくは１５体積％以上３０体積％以下となり、かつハブ輪芯部領域３１Ｄ、内輪芯部領域３１Ｄ、ころ芯部領域５０Ｄおよび外方部材芯部領域４０Ｄの残留オーステナイト量が１０体積％以下となるように、鋼製部材の表層部の炭素濃度が調整される。
【００８５】
図１０を参照して、ショットピーニング工程では、前述のように熱処理工程において焼入硬化された鋼製部材の一部である、ハブ輪溝表面３１Ａ、内輪溝表面３０Ａ、ころ側部表面５０Ａおよび外方部材転走面表面４０Ａとなる部分に対して、ショットピーニングが実施されることにより、塑性加工が実施される。これにより、高周波焼入工程において５０体積％以上７０体積％以下とされたハブ輪溝表層領域３１Ｂ、内輪溝表層領域３０Ｂ、ころ側部溝表層領域５０Ｂおよび外方部材転走面表層領域４０Ｂの残留オーステナイトの一部がショットピーニングによる塑性加工に誘起されてマルテンサイトに変態する。その結果、残留オーステナイト量が、たとえば２５体積％以上４５体積％以下に減少するとともに、ハブ輪溝表面３１Ａ、内輪溝表面３０Ａ、ころ側部表面５０Ａおよび外方部材４０Ａからの深さが０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の領域における圧縮応力が５００ＭＰａ以上に上昇する。
【００８６】
以上のように、浸炭および部分焼入硬化工程としての高周波焼入と、ショットピーニングなどの塑性加工とを組み合わせることにより、転走面直下に残留オーステナイト量の極めて多い領域を形成した上で、転走面付近を塑性加工することにより、比較的多い残留オーステナイト量を確保しつつ、転走面付近に高い圧縮応力を生じさせることができる。その結果、車輪軸受装置１０に負荷される荷重が比較的小さく、車輪軸受装置１０の運転によってのみでは、実施の形態１のように残留オーステナイトの自己強化能を十分に活用できない場合であっても、上述のように比較的多い残留オーステナイト量を確保しつつ、転走面付近に高い圧縮応力を生じさせることができる。その結果、車輪軸受装置１０の寿命を向上させることができる。
【００８７】
（実施の形態３）
図１２は、本発明の実施の形態３における車輪軸受装置の一部を示す概略断面図である。図１３は、図１２に示した車輪軸受装置を構成する内方部材の一部である内輪の概略断面図である。図１４は、図１２に示した車輪軸受装置を構成する外輪の概略断面図である。図１２〜図１４を参照して、本発明の実施の形態３における車輪軸受装置用転動部材を備えた車輪軸受装置の構成について説明する。
【００８８】
図１２を参照して、本実施の形態における車輪軸受装置１０においては、外方部材が外輪１４となっている。外方部材である外輪１４は、ナックルなどの懸架装置に圧入固定されている。複列の転走面４ａ、４ｂは、外輪１４の内周面に形成されている。内方部材は、図示しないハブ輪と内輪３ａ、３ｂとからなる。なお、これ以外の構成については図１および図２に示す実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８９】
次に、車輪軸受装置１０が備える内輪３ａ、３ｂおよび外輪１４の構成について説明する。なお、車輪軸受け装置１０の円すいころ５ａ、５ｂは、図４に示した実施の形態１の円すいころ５ａと同じ構成であるため、その説明は繰り返さない。
【００９０】
図１３を参照して、実施の形態３の車輪軸受装置用転動部材としての内輪３ａ、３ｂの構成は、基本的に図３に示した本発明の実施の形態１における内輪３ａ、３ｂと同様の構成および効果を備えている。具体的には、内輪３ａ、３ｂにおいて、他の車輪軸受装置用転動部材である転動体としての円すいころ５ａ、５ｂと接触する表面である転走面としての内輪溝表面３０Ａからの深さが０．３ｍｍ以下の領域である内輪溝表層領域３０Ｂにおける残留オーステナイト量が５０体積％以上７０体積％以下であり、内輪溝表面３０Ａからの深さが０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の領域における圧縮応力が２５０ＭＰａ以上であり、表面からの深さが１ｍｍ以上の領域である内輪芯部領域３０Ｄにおける残留オーステナイト量が１０体積％以下である。
【００９１】
さらに、実施の形態３の内輪３ａ、３ｂにおいて、残留オーステナイト量が５０体積％以上７０体積％以下となる領域は内輪溝表層領域３０Ｂに限定されており、内輪溝表層領域３０Ｂを除く表面領域での表面からの深さが１ｍｍ未満の領域である内輪表層部３０Ｃの残留オーステナイト量は４０体積％以下とされている。
【００９２】
次に、車輪軸受装置１０を構成する軌道部材としての外輪１４について説明する。図１４を参照して、実施の形態３の軌道部材としての外輪１４は、基本的には図１３に基づいて説明した内輪３ａ、３ｂと同様の構成および効果を有している。すなわち、外輪１４は、内輪３ａ、３ｂにおける内輪溝表面３０Ａに該当する外輪転走面表面４４Ａ、内輪溝表層領域３０Ｂに該当する外輪転走面表層領域４４Ｂ、内輪表層部３０Ｃに該当する外輪表層部４４Ｃ、内輪芯部領域３０Ｄに該当する外輪芯部領域４４Ｄを有している。そして、内輪３ａ、３ｂと同様の構成を有していることにより、外輪１４の耐久寿命は向上している。
【００９３】
（実施の形態４）
図１５は、本発明の実施の形態４における車輪軸受装置を示す概略断面図である。図１６は、図１５に示した車輪軸受装置を構成する内方部材の一部である内輪の概略断面図である。図１７は、図１５に示した車輪軸受装置を構成する外方部材の概略断面図である。図１５〜図１７を参照して、本発明の実施の形態４における車輪軸受装置用転動部材を備えた車輪軸受装置の構成について説明する。
【００９４】
図１５を参照して、本実施の形態における車輪軸受装置１０は、外方部材４と、内方部材１と、複数個の玉５ｃ、５ｄとを備えている。第１列（図１５の中央部）の玉５ｃは、第１の保持器１７ａにより転動自在に保持されて、外方部材４と内輪３ａとの間に固定されている。第２列（図１５の右側）の玉５ｄは、第２の保持器１７ｂにより転動自在に保持されて、外方部材４と内輪３ｂとの間に固定されている。外方部材４の内周面には、断面形状が玉５ｃ、５ｄの断面形状に添った曲面状である２列の転走面４ａ、４ｂが形成されている。また、内輪３ａ、３ｂの外周面には、断面形状が玉５ｃ、５ｄの断面形状に添った曲面状である２列の転走面７ａ、７ｂが形成されている。内輪３ａ、３ｂに形成された転走面７ａ、７ｂの壁面は、それぞれ玉５ｃ、５ｄの組の外周側を保持できるように、シールリング１９ａ、１９ｂ側に向かうにつれて外方部材４側に伸びている。また、外報部材４の転走面４ａ、４ｂの壁面は、それぞれの玉５ｃ、５ｄの組の内周側を保持できるように、玉５ｃ、５ｄの間において内輪３ａ、３ｂ側に延びるように形成されている。
【００９５】
なお、これ以外の構成については図１および図２に示す実施の形態１の構成とほぼ同じである。
【００９６】
図１６を参照して、実施の形態４の車輪軸受装置用転動部材としての内輪３ａ、３ｂの構成は、基本的に図３に示した本発明の実施の形態１における内輪３ａ、３ｂと同様の構成および効果を備えている。ただし、上述のように転動体として玉５ｃ、５ｄを用いているため、転走面４ａ、４ｂの断面形状が曲面状である点が異なっている。具体的には、内輪３ａ、３ｂにおいて、他の車輪軸受装置用転動部材である転動体としての玉５ｃ、５ｄと接触する表面である転走面としての内輪転走面表面３２Ａからの深さが０．３ｍｍ以下の領域である内輪転走面表層領域３２Ｂにおける残留オーステナイト量が５０体積％以上７０体積％以下であり、内輪転走面表面３２Ａからの深さが０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の領域における圧縮応力が２５０ＭＰａ以上であり、表面からの深さが１ｍｍ以上の領域である内輪芯部領域３２Ｄにおける残留オーステナイト量が１０体積％以下である。
【００９７】
さらに、実施の形態４の内輪３ａ、３ｂにおいて、残留オーステナイト量が５０体積％以上７０体積％以下となる領域は内輪転走面表層領域３２Ｂに限定されており、内輪転走面表層領域３２Ｂを除く表面領域での表面からの深さが１ｍｍ未満の領域である内輪表層部３２Ｃの残留オーステナイト量は４０体積％以下とされている。
【００９８】
次に、車輪軸受装置１０を構成する軌道部材としての外方部材４について説明する。図１７を参照して、実施の形態４の軌道部材としての外方部材４は、基本的には図１６に基づいて説明した内輪３ａ、３ｂと同様の構成および効果を有している。すなわち、外方部材４は、内輪３ａ、３ｂにおける内輪転走面表面３２Ａに該当する外方部材転走面表面４０Ａ、内輪転走面表層領域３２Ｂに該当する外方部材転走面表層領域４０Ｂ、内輪表層部３２Ｃに該当する外方部材表層部４０Ｃ、内輪芯部領域３２Ｄに該当する外方部材芯部領域４０Ｄを有している。そして、内輪３ａ、３ｂと同様の構成を有していることにより、外方部材４の耐久寿命は向上している。
【００９９】
（実施の形態５）
図１８は、本発明の実施の形態５における車輪軸受装置の一部を示す概略断面図である。図１９は、図１８に示した車輪軸受装置を構成する外輪の概略断面図である。図１８および図１９を参照して、本発明の実施の形態５における車輪軸受装置用転動部材を備えた車輪軸受装置の構成について説明する。
【０１００】
図１８を参照して、本実施の形態における車輪軸受装置１０においては、外方部材が外輪１４となっている。外方部材である外輪１４は、ナックルなどの懸架装置に圧入固定されている。複列の転走面４ａ、４ｂは、外輪１４の内周面に形成されている。内方部材は、図１５に示した車輪軸受装置１０などと同様に、図示しないハブ輪と内輪３ａ、３ｂとからなる。
【０１０１】
なお、これ以外の構成については図１５に示す実施の形態４の構成とほぼ同じであるため、同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明は繰返さない。
【０１０２】
図１９を参照して、実施の形態５の車輪軸受装置用転動部材としての外輪１４の構成は、基本的に図１４に示した本発明の実施の形態３における外輪１４と同様の構成および効果を備えている。具体的には、外輪１４において、他の車輪軸受装置用転動部材である転動体としての円すいころ５ａ、５ｂと接触する表面である転走面としての外輪溝表面４４Ａからの深さが０．３ｍｍ以下の領域である外輪溝表層領域４４Ｂにおける残留オーステナイト量が５０体積％以上７０体積％以下であり、外輪溝表面４４Ａからの深さが０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の領域における圧縮応力が２５０ＭＰａ以上であり、表面からの深さが１ｍｍ以上の領域である外輪芯部領域４４Ｄにおける残留オーステナイト量が１０体積％以下である。
【０１０３】
さらに、実施の形態５の外輪１４において、残留オーステナイト量が５０体積％以上７０体積％以下となる領域は外輪溝表層領域４４Ｂに限定されており、外輪溝表層領域４４Ｂを除く表面領域での表面からの深さが１ｍｍ未満の領域である外輪表層部４４Ｃの残留オーステナイト量は４０体積％以下とされている。
【０１０４】
なお、実施の形態５の車輪軸受装置用転動部材としての内輪３ａ、３ｂの構成は、基本的に図１６に示した本発明の実施の形態４における内輪３ａ、３ｂと同様の構成および効果を備えている。
【０１０５】
（実施の形態６）
図２０は、本発明の実施の形態６における車輪軸受装置を示す概略断面図である。図２１は、図２０に示した車輪軸受装置を構成する内方部材としての内輪の概略断面図である。図２２は、図２０に示した車輪軸受装置を構成する外方部材の概略断面図である。図２０〜図２２を参照して、本発明の実施の形態６における車輪軸受装置用転動部材を備えた車輪軸受装置の構成について説明する。
【０１０６】
図２０を参照して、図１５などに示した車輪軸受装置と同様に、本実施の形態における車輪軸受装置１０は、外方部材４と、内方部材１と、複数個の玉５ｃ、５ｄとを備えている。図２０に示した車輪軸受装置１０は、図１５に示した車輪軸受装置と基本的に同様の構成を備えるが、外方部材４に車輪取付けフランジ８が設けられている点が異なる。
【０１０７】
次に、図２１および図２２を参照して、図２０に示した車輪軸受装置１０を構成する内方部材１の一部である内輪３ａ、３ｂと、外方部材４との構成を説明する。図２１を参照して、実施の形態６の車輪軸受装置用転動部材としての内輪３ａ、３ｂの構成は、基本的に図１６に示した本発明の実施の形態４における内輪３ａ、３ｂと同様の構成および効果を備えている。ただし、図１６に示した内輪３ａ、３ｂよりも、図２１に示した内輪３ａ、３ｂは玉５ｃ、５ｄの直径に対してその長さが相対的に長くなっている。つまり、図２０に示した車輪軸受装置１０では、玉５ｃ、５ｄの間の距離が図１５に示した車輪軸受装置１０における当該距離より長くなっている。
【０１０８】
次に、車輪軸受装置１０を構成する軌道部材としての外方部材４について説明する。図２２を参照して、実施の形態６の軌道部材としての外方部材４は、基本的には図１６に基づいて説明した内輪３ａ、３ｂと同様の構成および効果を有している。すなわち、外方部材４は、内輪３ａ、３ｂにおける内輪転走面表面３２Ａに該当する外方部材転走面表面４０Ａ、内輪転走面表層領域３２Ｂに該当する外方部材転走面表層領域４０Ｂ、内輪表層部３２Ｃに該当する外方部材表層部４０Ｃ、内輪芯部領域３２Ｄに該当する外方部材芯部領域４０Ｄを有している。そして、内輪３ａ、３ｂと同様の構成を有していることにより、外方部材４の耐久寿命は向上している。なお、図２２に示した外方部材４においては、先に述べたように車輪取付けフランジ８が形成されており、その車輪取付けフランジ８に形成された開口部にハブボルト２０（図２０参照）が挿入、固定される。
【０１０９】
なお、上記実施の形態１〜実施の形態６においては、本発明の車輪軸受装置および車輪軸受装置用転動部材の一例として自動車用の車輪軸受装置１０およびこれらが備える転動部材について説明したが、本発明の車輪軸受装置および車輪軸受装置用転動部材はこれらに限られない。また、本発明の車輪軸受装置用転動部材および車輪軸受装置の製造方法に含まれる熱処理工程において実施される浸炭工程および浸炭窒化工程は、そのいずれか一方を任意に選択することができる。また、本発明の車輪軸受装置用転動部材および車輪軸受装置の製造方法においては、ショットピーニングおよびローリング加工などの部分塑性加工工程を実施するか否かは、車輪軸受装置用転動部材および車輪軸受装置の使用環境、すなわち車輪軸受装置用転動部材および車輪軸受装置が使用されることによって残留オーステナイトの自己強化能を十分に活用できる使用環境であるか否かにより、決定することができる。
【実施例１】
【０１１０】
以下、本発明の実施例１について説明する。本発明の車輪軸受装置が受ける転動疲労を想定し、本発明の車輪軸受装置用転動部材と同様の製造方法により製造されたころ軸受内輪と本発明の範囲外の製造方法により製造されたころ軸受内輪とについて転動疲労寿命を比較する試験を行なった。試験の手順は以下のとおりである。
【０１１１】
まず、試験の対象となる試験片（ころ軸受内輪）の作製方法について説明する。実施例の試験片の作製は、実施の形態１および実施の形態２において説明した車輪軸受装置用転動部材の製造方法と同様の方法により作製した。素材の鋼として、ＪＩＳ  ＳＵＪ２およびＪＩＳ  ＳＣｒ４２０を採用した。まず、ＪＩＳ  ＳＵＪ２からなる棒鋼およびＪＩＳ  ＳＣｒ４２０からなる棒鋼に対して、旋削加工などを実施することにより、円筒ころ軸受ＮＪ２０６（外径φ６２ｍｍ、内径φ３０ｍｍ、幅１６ｍｍ）のころ軸受内輪の概略形状を有する鋼製部材を作製した。そして、焼入硬化工程として、ＪＩＳ  ＳＵＪ２からなる鋼製部材（実施例１Ａ〜１Ｄ）に対しては浸炭窒化焼入、ＪＩＳ  ＳＣｒ４２０からなる鋼製部材（実施例１Ｅ〜１Ｈ）に対しては浸炭焼入を実施した。浸炭窒化焼入は、当該鋼製部材をＲＸガスに５％のＮＨ３を添加した雰囲気中で８５０℃に加熱し、１２０分間保持した後、１００℃の油中に浸漬することにより実施した。一方、浸炭焼入は、当該鋼製部材を、ＲＸガスを含む浸炭ガス雰囲気中で９５０℃に加熱し、４８０分間保持した後、８５０℃に降温し、その後１００℃の油中に浸漬することにより実施した。
【０１１２】
さらに、焼入硬化工程が実施された鋼製部材に対して当該鋼製部材を１８０℃に加熱し、１２０分間保持することにより、第１の焼戻工程を実施した。そして、当該鋼製部材に対して、周波数８０ｋＨｚの条件で、電流を制御することにより、転走面付近（転走面下１ｍｍ程度の領域）を高周波焼入する部分焼入硬化工程を実施した。この結果、極表層部（転走面下約０．３ｍｍ程度までの領域）において残留オーステナイト量が多い領域が形成された。その後、第１の焼戻工程と同様の条件で第２の焼戻工程を実施した。そして、一部の試験片（実施例１Ｃ、１Ｄ、１Ｇ、１Ｈ）に対しては、ショットピーニングを実施することにより部分塑性加工工程を実施した。さらに、転走面の研削加工等の仕上げ加工を実施することにより、実施例の試験片を完成させた。
【０１１３】
一方、比較例の試験片の作製は、上記実施例の試験片と基本的には同様の方法で作製した。ただし、比較例の試験片では焼入硬化工程として、光輝熱処理（焼入：８５０℃で５０分間加熱後、１００℃の油に浸漬することにより焼入、焼戻し：１８０℃で１２０分保持）を採用した試験片も作製した（比較例１Ａ）。また、比較例の試験片に対しては、部分焼入硬化工程は実施されていない。
【０１１４】
次に、試験条件について説明する。相手試験片としてのころが試験片であるころ軸受内輪の転走面に接触するようにころおよび内輪をセットし、荷重１０ｋＮ、回転速度２０００回転／分、潤滑油はタービンＶＧ５６の条件の下で試験片を回転させた。そして、試験片に剥離が生じるまでの時間を試験片寿命とした。そして、各試験片について１０個ずつ試験を実施し、得られた試験片寿命を統計的に処理することにより、試験片のうち１０％が剥離すると推定される寿命である１０％寿命（Ｌ１０寿命）を算出した。なお、試験に用いたころとしては、エッジロードが発生しないようなクラウニングころ、およびエッジロードが発生すると考えられるストレートころの２種類を用いた。
【０１１５】
【表１】
2007182609.tif 000003
【０１１６】
表１に実施例１におけるクラウニングころを用いた場合での試験片および試験結果を示す。表１において、残留オーステナイト量および転走面硬度は、試験片の転走面における残留オーステナイト量および硬度を示している。また、表１において、圧縮応力は、転走面下０．０５ｍｍの領域における圧縮応力の大きさを示している。
【０１１７】
表１を参照して、実施例の試験片のうちショットピーニングを実施していないものについては、残留オーステナイト量が５２体積％以上７０体積％以下、転走面硬度が４６０ＨＶ以上６００ＨＶ以下、圧縮応力が２９０ＭＰａ以上４６０ＭＰａ以下となっている。一方、実施例の試験片のうちショットピーニングを実施したものについては、残留オーステナイト量が２７体積％以上４２体積％以下に低下するとともに、転走面硬度が７３０ＨＶ以上８３０ＨＶ以下、圧縮応力が７５０ＭＰａ以上９００ＭＰａ以下に上昇している。これは、転走面付近における残留オーステナイトがショットピーニングによる塑性加工の影響によりマルテンサイトに変態したためであると考えられる。そして、ショットピーニングを実施した試験片の寿命は、ショットピーニングを実施しない試験片の寿命に比べて長寿命となる傾向にあることが分かる。
【０１１８】
【表２】
2007182609.tif 000004
【０１１９】
表２に実施例１におけるストレートころを用いた場合での試験片および試験結果を示す。表２に示された各項目は、基本的に表１と同様である。すなわち、表２において、残留オーステナイト量および転走面硬度は、試験片の転走面における残留オーステナイト量および硬度を示している。また、表２において、圧縮応力は、転走面下０．０５ｍｍの領域における圧縮応力の大きさを示している。
【０１２０】
表２を参照して、実施例の試験片のうちショットピーニングを実施していないものについては、残留オーステナイト量が５２体積％以上７０体積％以下、転走面硬度が４６０ＨＶ以上６００ＨＶ以下、圧縮応力が２９０ＭＰａ以上４６０ＭＰａ以下となっている。一方、実施例の試験片のうちショットピーニングを実施したものについては、残留オーステナイト量が３９体積％以上４２体積％以下に低下するとともに、転走面硬度が７３０ＨＶ以上７５０ＨＶ以下、圧縮応力が７５０ＭＰａ以上８５０ＭＰａ以下に上昇している。これは、上述した表１に示した試験片の場合と同様に、転走面付近における残留オーステナイトがショットピーニングによる塑性加工の影響によりマルテンサイトに変態したためであると考えられる。そして、表１の場合と同様に、ショットピーニングを実施した試験片の寿命は、ショットピーニングを実施しない試験片の寿命に比べて長寿命となる傾向にあることが分かる。
【０１２１】
上述した表１、表２のいずれの場合についても、実施例の試験片の寿命を比較例の試験片の寿命と比較すると、ショットピーニングを実施した試験片およびショットピーニングを実施しない試験片の両方において、同一の鋼種では、実施例の試験片の寿命が比較例の試験片の寿命を上回っている。このことから、本発明の車輪軸受装置用転動部材と同様の構成を有する実施例のころ軸受内輪は従来のころ軸受内輪である比較例のころ軸受内輪よりも長寿命であることが確認される。なお、実施例のころ軸受内輪のうち、ショットピーニングを行なわなかったものは転走面近傍領域において残留オーステナイト量が極めて多い状態（５０体積％以上）となっているが、転動疲労寿命試験中の残留オーステナイトの塑性変形およびマルテンサイト化に伴う回転の振れの増加は数μｍ以下であった。これは、残留オーステナイト量が極めて多い領域が転走面近傍領域に限定されているためであると考えられる。したがって、本発明の車輪軸受装置用転動部材における残留オーステナイトに起因した寸法安定性の低下は、実用上問題のない範囲であると考えられる。
【実施例２】
【０１２２】
以下、本発明の実施例２について説明する。本発明の車輪軸受装置が適用された自動車の旋回時などに発生するモーメントに起因して、軌道部材の肩部に転動体が乗り上げるような状態に対する本発明の効果を確認した。具体的には、実際のアンギュラ軸受について、内輪の転走面表層部、特に肩部に残留オーステナイトの多い層を形成した試験試料としての軸受内輪を準備した。なお、実施例２における試験試料としての軸受を構成する部材（内輪）の熱処理条件は、上述した実施例１における本発明の実施例および比較例の熱処理条件と同様である。そして、このように準備した本発明の実施例としての軸受と比較例としての軸受とについて、上述した車両の旋回を模擬した高ラジアル／アキシアル合成荷重条件での試験を行ない、転走面肩部への転動体（鋼球）の乗り上げが起きたときの軸受寿命を比較した。試験の手順は以下のとおりである。
【０１２３】
実施例２の実施例および比較例の試験試料の作製方法は、上述したように実施例１と基本的には同様である。また、この試験に用いたアンギュラユニット軸受は、図１８に示した軸受と同様の構成を有しており、そのサイズは内径φ３５ｍｍ、外径φ６４ｍｍ、幅４３ｍｍである。
【０１２４】
アンギュラユニット軸受の材料としてはＪＩＳ  ＳＵＪ２を用いた。また、一部の試験試料（本発明の実施例３Ｂ）についてはショットピーニングを実施することにより部分塑性加工工程を実施した。
【０１２５】
上述した試験試料について、ラジアル荷重６．０５ｋＮ、アキシアル荷重４．８４ｋＮ、軸受の回転速度４００回転／分、内輪と転動体としての鋼球間の接触面圧が４４８２ＭＰａという条件において、実施例１と同様にその寿命を測定した。その結果を表３に示す。
【０１２６】
【表３】
2007182609.tif 000005
【０１２７】
表３では、基本的に表１および表２と同様の項目についてデータを示しているが、最も右側の欄に破損時の主な損傷の形態も示している。表３から分かるように、本発明の実施例は比較例より長寿命になっている。また、比較例において相対的に長寿命であるとの結果を示した試験試料（比較例３Ｂ）の破損の形態にも見られるように、比較的長寿命となった軸受では破損形態として鋼球が剥離する形態が多いと考えられる。しかし、このような鋼球の剥離が起きた破損形態の軸受においても、比較例より実施例の試料の方が長寿命化している。これは、内輪に施した本発明による熱処理が、当該内輪と接触する鋼球の長寿命化にも寄与していると考えられる。このような現象の理由としては、内輪の転走面の肩部などにおいて、応力集中を避けるような形状変化が起き、その結果、鋼球と内輪との接触部における接触面圧が局所的に増大することを防止しているためであると考えられる。
【０１２８】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明の車輪軸受装置用転動部材、車輪軸受装置およびその製造方法は、過酷な環境下で使用される車輪軸受装置用転動部材、車輪軸受装置およびその製造方法に特に有利に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の実施の形態１における車輪軸受装置を示す概略断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】車輪軸受装置用転動部材としての内輪の構成を示す概略断面図である。
【図４】車輪軸受装置用転動部材としての円すいころの構成を示す概略断面図である。
【図５】車輪軸受装置用転動部材としての外方部材の構成を示す概略断面図である。
【図６】実施の形態１における内輪、円すいころ、外方部材および車輪軸受装置の製造方法の概略を示す図である。
【図７】実施の形態１における車輪軸受装置用転動部材としての内輪、円すいころ、外方部材および車輪軸受装置の製造方法に含まれる内輪、円すいころおよび外方部材の熱処理工程の詳細を説明するための図である。
【図８】実施の形態２の車輪軸受装置用転動部材を備えた車輪軸受装置の構成を示す概略断面図である。
【図９】図８に示した車輪軸受装置を構成する内方部材の概略断面図である。
【図１０】実施の形態２における内方部材を構成する内輪およびハブ輪、円すいころ、外方部材および車輪軸受装置の製造方法の概略を示す図である。
【図１１】実施の形態２における内方部材を構成する内輪およびハブ輪、円すいころ、外方部材および車輪軸受装置の製造方法に含まれる内方部材を構成する内輪およびハブ輪、円すいころ、および外方部材の熱処理工程の詳細を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施の形態３における車輪軸受装置の一部を示す概略断面図である。
【図１３】図１２に示した車輪軸受装置を構成する内方部材の一部である内輪の概略断面図である。
【図１４】図１２に示した車輪軸受装置を構成する外輪の概略断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態４における車輪軸受装置を示す概略断面図である。
【図１６】図１５に示した車輪軸受装置を構成する内方部材の一部である内輪の概略断面図である。
【図１７】図１５に示した車輪軸受装置を構成する外方部材の概略断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態５における車輪軸受装置の一部を示す概略断面図である。
【図１９】図１８に示した車輪軸受装置を構成する外輪の概略断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態６における車輪軸受装置を示す概略断面図である。
【図２１】図２０に示した車輪軸受装置を構成する内方部材としての内輪の概略断面図である。
【図２２】図２０に示した車輪軸受装置を構成する外方部材の概略断面図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１  内方部材、２  ハブ輪、３ａ，３ｂ  内輪、４  外方部材、４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂ  転走面、５ａ，５ｂ  円すいころ、５ｃ，５ｄ  玉、８  車輪取付けフランジ、９  車体取付けフランジ、１０  車輪軸受装置、１４  外輪、１５  スプライン孔、１７ａ，１７ｂ  保持器、１９ａ，１９ｂ  シールリング、２０  ハブボルト、２７  ステム軸、２８  ホイール、２９  タイヤ、３０Ａ  内輪溝表面、３０Ｂ  内輪溝表層領域、３０Ｃ，３２Ｃ  内輪表層部、３０Ｄ，３２Ｄ  内輪芯部領域、３１Ａ  ハブ輪溝表面、３１Ｂ  ハブ輪溝表層領域、３１Ｃ  ハブ輪表層部、３１Ｄ  ハブ輪芯部領域、３２Ａ  内輪転走面表面、３２Ｂ  内輪転走面表層領域、４０Ａ  外方部材転走面表面、４０Ｂ  外方部材転走面表層領域、４０Ｃ  外方部材表層部、４０Ｄ  外方部材芯部領域、４４Ａ  外輪転走面表面、４４Ｂ  外輪転走面表層領域、４４Ｃ  外輪表層部、４４Ｄ  外輪芯部領域、５０Ａ  ころ側部表面、５０Ｂ  ころ側部表層領域、５０Ｃ  ころ表層部、５０Ｄ  ころ芯部領域。
【図１】
2007182609.tif 000006
【図２】
2007182609.tif 000007
【図３】
2007182609.tif 000008
【図４】
2007182609.tif 000009
【図５】
2007182609.tif 000010
【図６】
2007182609.tif 000011
【図７】
2007182609.tif 000012
【図８】
2007182609.tif 000013
【図９】
2007182609.tif 000014
【図１０】
2007182609.tif 000015
【図１１】
2007182609.tif 000016
【図１２】
2007182609.tif 000017
【図１３】
2007182609.tif 000018
【図１４】
2007182609.tif 000019
【図１５】
2007182609.tif 000020
【図１６】
2007182609.tif 000021
【図１７】
2007182609.tif 000022
【図１８】
2007182609.tif 000023
【図１９】
2007182609.tif 000024
【図２０】
2007182609.tif 000025
【図２１】
2007182609.tif 000026
【図２２】
2007182609.tif 000027