(57)【要約】      （修正有）【課題】ハブの軽量化を図りながら、高応力や繰り返し応力に対して、ハブ軸部の強度や疲れ強さを向上させることができ、かつ改質のためのエネルギコストの増大や工程増による生産性の低下が抑えられる車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】複列の転動体３を介して互いに回転自在な内方部材１および外方部材２を有する。内方部材１を構成するハブ１４の中心側の部分は、軸方向に凹む凹部４０とされる。ハブ１４は鋼材の熱間鍛造品であり、母材部分が標準組織であって、凹部４０の内面に非標準組織の部分３０が設けられる。非標準組織は、微細フェライト・パーライト組織、微細フェライト・セメンタイト組織、ベイナイト組織、焼戻し組織、および粒状パーライト組織のうちのいずれかとする。非標準組織は、例えば、熱間鍛造の工程中または工程の最後に冷却して自己復熱させるかまたは復熱保持焼戻しをすることで得られた組織である。【選択図】図１
2007038804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複列の転動体を介して互いに回転自在な内方部材および外方部材を備え、前記内方部材が、車輪取付用フランジを有するハブと、このハブの軸部の外周に嵌合した内輪とでなり、前記ハブがアウトボード側の端面に、前記車輪取付用フランジの根元部から突出してホイールおよび制動部品を案内するパイロット部を有し、前記ハブのアウトボード側の端面における前記パイロット部よりも中心側の部分が、軸方向に凹む凹部となった車輪用軸受装置において、  前記ハブが鋼材の熱間鍛造品であり、このハブは、母材部分が標準組織であって、前記端面の凹部内の表面に非標準組織の部分を有し、前記非標準組織が、微細フェライト・パーライト組織、上部ベイナイト組織、下部ベイナイト組織、焼戻マルテンサイト組織のうちのいずれか、もしくは少なくともこれらの組織のうちの２種類以上の混合組織であることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
複列の転動体を介して互いに回転自在な内方部材および外方部材を備え、前記内方部材が、車輪取付用フランジを有するハブと、このハブの軸部の外周に嵌合した内輪とでなり、前記ハブがアウトボード側の端面に、前記車輪取付用フランジの根元部から突出してホイールおよび制動部品を案内するパイロット部を有し、前記ハブのアウトボード側の端面における前記パイロット部よりも中心側の部分が、軸方向に凹む凹部となった車輪用軸受装置において、前記非標準組織が、熱間鍛造の工程中または工程の最後に冷却して自己復熱させるかまたは復熱保持焼戻しをすることで得られた組織であることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記凹部は、ハブの軸心部に至るに従い深くなる形状であって、最深部が前記車輪取付用フランジの位置と同等かまたはこの車輪取付用フランジよりも軸方向に深く凹んだものである車輪用軸受装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記非標準組織の部分が、前記凹部の略全面である車輪用軸受装置。
【請求項５】
請求項３において、前記非標準組織の部分が、前記凹部の底側部分である車輪用軸受装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記内方部材が、ハブとこのハブのインボード側端の外周に嵌合した内輪とでなり、これらハブおよび内輪に各列の軌道面が形成されたものである車輪用軸受装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記ハブが軌道面を有せず、前記内輪が複列の軌道面を有するものである車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、乗用車用や貨物車用等の高強度化を図った車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従動輪用の車輪用軸受装置において、ハブのアウトボード側の端面には、軽量化などのために、軸方向に凹む凹部が形成されている。このような凹部が深く形成されたものでは、ハブの軸部における前記凹部の外周部分の強度が不足することがある。すなわち、前記凹部の外周部分は、車輪取付用フランジの付け根部となるが、この車輪取付用フランジの付け根部は、車両の急旋回時等に高応力が繰り返し発生する。
【０００３】
そのため、破損対策として疲れ強さを向上させるために、上記凹部の内面に高周波熱処理を施す方法やショットピーニングを行う方法（例えば特許文献１）が提案されている。
また、疲労強度を上げるために、部品全体を調質し、硬度を高める方法も提案されている（例えば特許文献２）。
【０００４】
図１１は、従来の第３世代型の車輪用軸受装置におけるハブの一般的な製造方法の例を示す。同図（Ａ）に示すバー材Ｗ０を所定寸法に切断して、１個のハブの素材となるビレットＷ１を得る（同図（Ｂ））。ビレットＷ１は、熱間鍛造の工程として、複数の工程（鍛造１パス、鍛造２パス、鍛造３パス）を経て、次第にハブの形状に近づけ、最終鍛造工程で、ハブのおおまかな形状となる鍛造仕上がりの素材Ｗ４を得る（同図（Ｃ）〜（Ｅ））。
【０００５】
鍛造仕上がりの素材Ｗ４は、スケール落としのためのショットブラストを行い、必要に応じて焼準または調質を行い（同図（Ｆ））、その後、旋削（同図（Ｇ））、および軌道面等の高周波熱処理（同図（Ｈ））を行う。必要なものは、フランジ面等の二次旋削を行う（同図（Ｉ））。この後、研削を行ってハブ１４を仕上げ、車輪用軸受装置として組み立てる。
【特許文献１】特開２００５−１４５３１３号公報
【特許文献２】特開２００５−００３０６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の疲れ強さ向上のための高周波熱処理は、ハブの鍛造および旋削加工を終えた後に行われる。そのため、高周波熱処理では、工程が増えたり、熱ひずみ等によって車輪取付用フランジの振れ精度を劣化させる恐れもある。
【０００７】
また、ショットピーニングでは、工程が増えるという問題がある。
部品全体を調質して硬度アップをする方法の場合は、工程が増える上に、硬度アップにより全体の加工性（例えば、被削性や、加締め加工などの冷間加工性）が低下し、ハブボルトの食い込み性低下によるスリップトルクの低下等が生じることがある。
【０００８】
図１１に示した従来方法では、ハブ１４の全体の疲れ強さの向上のために、焼準または調質を行うが、これら焼準または調質の工程の増加のために、生産に手間が掛かるうえ、鍛造が完了して冷却された後に再度の加熱を行うことになるため、消費エネルギも多くなる。焼準や調質を省く場合もあるが、これらを省くと、組織の結晶粒が大きくて、強度、靱性が低下し、疲れ強さの弱いものとなる。
【０００９】
また、近年、燃費の向上、環境への負荷の低減のために、車輪用軸受装置においても、小型、軽量化が強く望まれており、疲れ強さ、寿命を維持しながら、小型、軽量化を図ることが必要となる。そのため、ハブ端面の凹部は、可能な範囲で大きくすることが必要となる。
【００１０】
この発明の目的は、ハブの端面に凹部を設けて軽量化を図りながら、高応力や繰り返し応力に対して、ハブ軸部の前記凹部付近の強度や疲れ強さを向上させることができ、かつ改質のためのエネルギコストの増大や工程増による生産性の低下が抑えられる車輪用軸受装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の車輪用軸受装置は、複列の転動体を介して互いに回転自在な内方部材および外方部材を備え、前記内方部材が、車輪取付用フランジを有するハブと、このハブの軸部の外周に嵌合した内輪とでなり、前記ハブがアウトボード側の端面に、前記車輪取付用フランジの根元部から突出してホイールおよび制動部品を案内するパイロット部を有し、前記ハブのアウトボード側の端面における前記パイロット部よりも中心側の部分が、軸方向に凹む凹部となった車輪用軸受装置において、前記ハブが鋼材の熱間鍛造品であり、このハブは、母材部分が標準組織であって、前記端面の凹部内の表面に非標準組織の部分を有し、前記非標準組織が、微細フェライト・パーライト組織、上部ベイナイト組織、下部ベイナイト組織、焼戻マルテンサイト組織のうちのいずれか、もしくは少なくともこれらの組織のうちの２種類以上の混合組織のうちのいずれかであることを特徴とする。なおここで言うハブは、軸受とは独立した部品のハブであっても、また軌道面が形成されて軸受の一部を構成するハブであっても良い。
【００１２】
前記非標準組織は、例えば、熱間鍛造の工程中または工程の最後に冷却して自己復熱させるかまたは復熱保持焼戻しをすることで得られた組織である。
具体的には、前記微細フェライト・パーライト組織は、前記熱間鍛造工程の最後に、前記部品に冷媒を浴びせることで部分的に冷却することにより得られる。または、熱間鍛造工程が複数段階の鍛造工程からなる場合に、最終段階の鍛造工程の前に冷却を行い、その後に最終段階の鍛造工程を行うことで得られる。前記焼戻マルテンサイト組織は、熱間鍛造工程の最後に、前記部品を部分的に、マルテンサイト・スタート・ポイント以下まで冷却し、その後、復熱焼戻しを行うことで得られる。前記上部ベイナイト組織および下部ベイナイト組織は、熱間鍛造工程の最後に、所定の冷却速度に制御し、室温程度まで冷却することで得られる。下部ベイナイト組織は、上部ベイナイト組織の場合よりも冷却速度を遅くすることで得られる。
【００１３】
この構成の車輪用軸受装置によると、次の作用が得られる。ハブの端面に凹部を設けたため、ハブの軽量化が図れる。この場合に、ハブ端面の凹部は、ハブの車輪取付用フランジの内周に位置し、自動車の旋回時等には、車輪取付用フランジに大きな振幅の撓みが繰り返し生じる。前記フランジの根元部であるハブの軸部には、車輪取付用フランジの撓みにって高応力が繰り返し発生する。ハブ軸部の上記フランジ根元部は上記凹部の周囲であるため、凹部を深くすると強度確保が難しい。しかし、このような繰り返し発生する高応力に対して、ハブ端面の凹部の内面が前記非標準組織であると、組織微細化や硬度アップによって強度や疲れ強さが向上し、上記凹部から亀裂が発生することが抑制される。つまり、亀裂発生→車輪取付用フランジの変位増加→車両の振動増加→車輪用軸受装置の損傷、という作用が抑えられ、長寿命化される。そのため、ハブ端面の凹部を十分に大きくして軽量化を図りながら、高応力や繰り返し応力に対して、ハブ軸部の前記凹部付近の強度や疲れ強さを向上させることができる。
【００１４】
すなわち、上記微細フェライト・パーライト組織、上部ベイナイト組織、下部ベイナイト組織、焼戻マルテンサイト組織のうちのいずれか、もしくは少なくともこれらの組織のうちの２種類以上の混合組織の非標準組織の部分は、標準組織からなる母材部分に比べて組織が微細であり、また硬度が同等以上のものとなる。このような組織微細化や硬度アップにより、非標準組織の部分の強度や疲れ強さが向上し、通常の標準組織のみからなるハブに比べて、高い応力振幅に耐え、つまり高強度化され、長寿命化できる。そのため、通常の標準組織の車輪用軸受装置に比べて軽量化が図れる。したがって、車輪用軸受装置の製品製作の投入重量が削減されて、コストの削減が図れ、安価に提供することが可能となる。
【００１５】
前記非標準組織の部分は、熱間鍛造の工程中または工程の最後に冷却することで得られるため、簡易な処理の追加で済み、工程増による生産性の低下が抑えられる。また、熱間鍛造の熱を利用するため、組織の改質のための処理に用いるエネルギが削減できる。また、高周波熱処理等の場合における熱ひずみの問題が生じない。
前記非標準組織とする部分は、少なくともハブ端面の凹部内に設ければ良く、例えばハブの全体の表面に設けても良いが、凹部内だけという限られた範囲にすると、ハブの全体の表面を非標準組織とする場合と異なり、被削性や加締性などの加工性の低下が最小限に抑えられる。
【００１６】
前記ハブ端面の凹部は、ハブの軸心部に至るに従い深くなる形状であって、最深部が前記車輪取付用フランジの位置と同等かまたはこの車輪取付用フランジよりも軸方向に深く凹んだものであっても良い。このような深い凹部であっても、その内面に前記非標準組織の部分を設けることで、強度や疲れ強さを確保することができる。
【００１７】
ハブ端面の凹部に設ける前記非標準組織の部分は、前記凹部の略全面であっても良く、また前記凹部の底側部分であっても良い。この底側部分は、例えば深さの中央よりも底側の部分である。
強度や疲れ強さの向上の点からは、非標準組織の部分を凹部の略全面に設けることが好ましいが、凹部の内面で強度が必要となる箇所が、凹部の底側部分である場合は、底側部分のみに前記非標準組織の部分を設けても、高応力や繰り返し応力に対して強度や疲れ強さを向上させることができる。
【００１８】
前記内方部材が、ハブとこのハブのインボード側端の外周に嵌合した内輪とでなり、これらハブおよび内輪に各列の軌道面が形成されたものであっても良い。
また、前記ハブは、例えば複列軸受からなる軸受の完成品とは独立した部品のハブであっても良い。すなわち、前記ハブが軌道面を有せず、前記内輪が複列の軌道面を有するものであってもよい。
【００１９】
この発明の前記各構成の車輪用軸受装置において、非標準組織の部分、および標準組織の部分の硬さは、適宜設定すれば良いが、例えば、非標準組織の硬さを２０〜４０ＨＲＣとし、母材部分の硬さを１３〜２５ＨＲＣとしても良い。
非標準組織の部分の硬さの下限は、硬度アップによる疲れ強さ向上のために、母材硬さの中央程度の値となる２０ＨＲＣ以上、できれば２５ＨＲＣ以上とすることが好ましい。非標準組織の部分の硬さの上限は、被削性確保のために４０ＨＲＣ以下であることが好ましい。
使用材料は炭素鋼（Ｃ量０．４〜０．８％）であるが、Ｓ５３Ｃ等の場合、標準組織部分の硬さは１３〜２５ＨＲＣとなる。加締等の冷間加工を行う場合や、ハブボルトを圧入する部分等を考慮すると、最大で２５ＨＲＣとすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
この発明の車輪用軸受装置は、複列の転動体を介して互いに回転自在な内方部材および外方部材を備え、前記内方部材が、車輪取付用フランジを有するハブと、このハブの軸部の外周に嵌合した内輪とでなり、前記ハブがアウトボード側の端面に、前記車輪取付用フランジの根元部から突出してホイールおよび制動部品を案内するパイロット部を有し、前記ハブのアウトボード側の端面における前記パイロット部よりも中心側の部分が、軸方向に凹む凹部となった車輪用軸受装置において、前記ハブが鋼材の熱間鍛造品であり、このハブは、母材部分が標準組織であって、前記端面の凹部内の表面に非標準組織の部分を有し、前記非標準組織が、微細フェライト・パーライト組織、上部ベイナイト組織、下部ベイナイト組織、焼戻マルテンサイト組織のうちのいずれか、もしくは少なくともこれらの組織のうちの２種類以上の混合組織のうちのいずれかであり、または前記非標準組織が、熱間鍛造の工程中または工程の最後に冷却して自己復熱させるかまたは復熱保持焼戻しをすることで得られた組織であるため、ハブの端面に凹部を設けて軽量化を図りながら、高応力や繰り返し応力に対して、ハブ軸部の前記凹部付近の強度や疲れ強さを向上させることができ、かつ改質のためのエネルギコストの増大や工程増による生産性の低下を抑えることができる。
【００２１】
なお、この発明の上記各構成の車輪用軸受装置において、熱間鍛造工程の最後に冷却することで得られる組織としたものは、通常の熱間鍛造品を再加熱したものを冷却しても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図５と共に説明する。図１は車輪用軸受装置の一例を示しており、この例は第３世代型の従動輪支持用に適用するものである。この車輪用軸受装置は、複列の転動体３を介して互いに回転自在な内方部材１および外方部材２を有し、転動体３は各列毎に保持器４により保持されている。ここで言う複列とは、２列以上のことを言い、３列以上であっても良いが、図示の例では２列とされている。内方部材１および外方部材２は、それぞれ複列の軌道面６，７および軌道面８，９を有している。この車輪用軸受装置は、複列アンギュラ玉軸受型とされていて、転動体３はボールからなり、軌道面６，７は、接触角が外向きとなるように形成されている。内方部材１と外方部材２との間の軸受空間の両端は、シール１０，１１により密封されている。
【００２３】
外方部材２は、全体が一体の一つの部品からなり、幅方向の任意の位置に車体取付用フランジ１２が設けられている。外方部材２の車体取付用フランジ１２よりもインボード側の外径面部分は、車体の懸架装置となるナックル（図示せず）が嵌合する面となる。なお、この明細書で、車体に取付けた状態で車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車幅方向の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。車体取付用フランジ１２の円周方向の複数箇所には、ボルト挿通孔またはねじ孔からなる車体取付孔１３が設けられている。
【００２４】
内方部材１は、ハブ１４と、このハブ１４の軸部１４ａのインボード側端の外周に嵌合した内輪１５との２つの部品で構成される。これらハブ１４および内輪１５に、内方部材１側の上記各軌道面６，７がそれぞれ形成されている。ハブ１４の軸部１４ａの外周におけるインボード側端には、段差を持って小径となる内輪嵌合面１６が設けられ、この内輪嵌合面１６に内輪１５が嵌合している。内輪１５は、ハブ１４の軸部１４ａのインボード側端を外径側へ加締めた加締部１４ｂによって、ハブ１４に対して軸方向に固定されている。
【００２５】
ハブ１４は、軸部１４ａのアウトボード側端の外周に車輪取付用フランジ１７を有しており、この車輪取付用フランジ１７の円周方向複数箇所に設けられた各ボルト圧入孔１８に、ハブボルト１９が圧入状態に取付けられている。
ハブ１４の車輪取付用フランジ１７の根元部からは、ハブ１４と同心の円環状のパイロット部２０が突出している。パイロット部２０は、車輪取付用フランジ１７のアウトボード側の側面に重ねて取付けられるブレーキディスクを案内する部分となるブレーキパイロット２０ａと、このブレーキパイロット２０ａよりもアウトボード側に突出するホイールパイロット２０ｂとからなる。なお、パイロット部２０は、円周方向複数箇所に切欠が設けられて複数個に分割されたものであっても良い。
【００２６】
ハブ１４のアウトボード側の端面におけるパイロット部２０よりも中心側の部分は、軸方向に凹む凹部４０とされている。凹部４０は、ハブ１４の軸心部に至るに従い深くなる凹球面状とされ、底側部分４０ｂが開口側部分４０ａよりも曲率半径の小さな球面状となっていてもよい。この凹部４０は、最深部が車輪取付用フランジ１７のインボード側の側面よりも軸方向に深く凹んでいて、ハブ１４のアウトボード側の軌道面６の付近の軸方向位置に達している。底側部分４０ｂと開口側部分４０ａの境界は、車輪取付用フランジ１７のインボード側の側面の軸方向位置付近に位置している。
【００２７】
内方部材１を構成する部品であるハブ１４、内輪１５、および外方部材２は、いずれも鋼材の熱間鍛造品である。このうち、ハブ１４は、端面の凹部４０の内面の略全面が、非標準組織の部分３０とされている。ハブ１４の母材部分は標準組織である。非標準組織部分３０の非標準組織は、熱間鍛造工程の途中または最後に、冷媒を浴びせることで、ハブ１４を局部的に冷却することなどで得た組織であり、例えば、微細フェライト・パーライト組織、上部ベイナイト組織、下部ベイナイト組織、焼戻マルテンサイト組織のうちのいずれか、もしくは少なくともこれらの組織のうちの２種類以上の混合組織とされる。
【００２８】
図３は、ハブ１４の製造工程のうち、熱間鍛造工程を示し、図４はハブ１４の熱間鍛造後の製造工程を示す。
図３（Ａ）に示すように、ハブ１４の１個分の素材となるビレットＷ１が、バー材（図示せず）を定寸に切断することで準備される。このビレットＷ１は、熱間鍛造の工程として、複数の工程、ここでは鍛造１パス、鍛造２パス、鍛造３パスを経て、次第にハブの形状に近づけ、最終鍛造工程（鍛造３パス）で、ハブ１４のおおまかな形状となる鍛造仕上がり品である素材Ｗ４を得る（同図（Ｂ）〜（Ｄ））。
【００２９】
鍛造仕上がりの素材Ｗ４は、図４（Ａ）のように旋削され、軌道面６および内輪嵌合面１６が高周波熱処理される（同図（Ｂ））。この後、軌道面６などの研削が行われる（同図（Ｄ））。必要なものは、研削の前に車輪取付用フランジ１７の表面等の二次旋削が行われる（同図（Ｃ））。軌道面の研削の完了したハブ１４は、車輪用軸受装置に組み立てられる（同図（Ｅ））。
【００３０】
ハブ１４の前記非標準組織の部分３０は、図３（Ｄ）に示すように、鍛造工程の終了時に、改質対象箇所であるハブ端面の凹部４０に冷媒を部分的に吹き付けることにより改質され、または図３（Ｃ）のように最終鍛造工程（鍛造３パス）の前の鍛造工程（鍛造２パス）の終了後に、改質対象箇所に冷媒を部分的に吹き付けることにより改質される。
【００３１】
冷媒は、液体、そのミストや気体、例えば、油、または低温エアー等が用いられる。また、冷媒には、用途に応じて、潤滑剤、メディア、防錆剤などを混入し、素材の潤滑・離型効果、金型の摩耗防止、冷却効果、鍛造後のショットブラスト等によるスケール落としの省略、防錆効果等を得るようにしても良い。
【００３２】
冷媒の吹き付け時は、全周に均一に冷却が行われるように、ハブ１４となる素材Ｗ４を、その軸心回りに回転させながら、冷媒を吹き付けても良い。また、素材Ｗ４は回転させずに、冷媒吹付け装置（図示せず）を回転させても良い。
冷媒の吹き付けは、噴出し孔を多数開けたリング状の冷却ジャケット（図示せず）を使用しても良いし、またハブ１４となる素材Ｗ４を回転させるのであれば、１箇所のノズルから吹き付けるものであっても良い。
【００３３】
冷却時にハブ１４となる素材Ｗ４を回転させる場合は、縦軸，横軸のどちらでも良い。また、冷媒の噴出し方向も、回転縦軸のときに上向き，下向きのいずれとしても良く、回転横軸のときに横向きの他、いずれの方向としても良い。なお、図１の例のようなハブ１４のパイロット部２０の内径側の貫通していない凹部４０を冷却する場合は、冷媒が溜まらないように、上向きに噴出するのが良い。図３（Ｄ）では下向きに噴出させるように図示しているが、この図とは上下逆にする。
【００３４】
冷却時のハブ１４となる素材Ｗ４の保持方法は、冷却部が均一に冷却されるのを阻害しなければ良く、軸部１４ａの保持、車輪取付用フランジ１７の外径部の保持、パイロット部２０の外径部または内径部の保持等としても良い。
【００３５】
冷却により、非標準組織部分３０の組織を、前記微細フェライト・パーライト組織、上部ベイナイト組織、下部ベイナイト組織、焼戻マルテンサイト組織のうちのいずれか、もしくは少なくともこれらの組織のうちの２種類以上の混合組織のうちのいずれにするかは、図５と共に示すように、冷却方法によって選択することができる。
図５において、横軸は時間の経過を、縦軸は温度を示す。図中のＡ3 は、Ａ3 変態点となる温度、Ａ1 はＡ1 変態点となる温度である。Ｍs はマルテンサイト・スタート・ポイント（以下「Ｍs 点」と称す）であり、Ｍf はマルテンサイト・フィニッシュ・ポイント（以下「Ｍf 点」と称す）である。
素材となる鋼材は、例えばＳ５３Ｃ等のＣ量が０．４〜０．８％の炭素鋼である。
【００３６】
図５において、曲線(0) に示すように、部品を鍛造温度Ｔ１（Ａ3 変態点よりも高い）から単に空冷すると、従来の鍛造による組織である標準組織、すなわちフェライト・パーライト組織となる。
【００３７】
曲線(1) は、非標準組織として微細フェライト・パーライト組織を得る場合の冷却曲線である。熱間鍛造工程の最後、つまり熱間鍛造を終えて冷却されるまでの間に、図３（Ｄ）のように冷媒を浴びせることで改質対象の部品（素材）を部分的に冷却し、冷却時間を制限して、冷却後に自己復熱させることにより、前記非標準組織として微細フェライト・パーライト組織が得られる。微細フェライト・パーライト組織は、焼準によって得られる組織、つまり焼準組織である。
【００３８】
曲線(2) は、非標準組織として微細フェライト・パーライト組織を得る場合の別の冷却曲線を示す。この場合、図３のように熱間鍛造工程が複数段階の鍛造工程からなるときに、最終段階の鍛造工程（図３（Ｄ））の前（図３（Ｃ））に、部品（素材Ｗ３）の一部または全体の冷却を行い、その後に最終段階の鍛造工程（図３（Ｄ））を行う。最終鍛造工程は、前記冷却の後の自己復熱の途中などで行われる。これにより、冷却後に鍛造工程の一つが加わることで、動的な歪みが与えられ、微細フェライト・パーライト組織が得られる。
【００３９】
曲線(3) ，(4) は、それぞれ非標準組織として、調質組織である焼戻マルテンサイト組織を得る場合の冷却曲線を示す。熱間鍛造工程の最後に、部品を部分的にＭs 点以下でＭf 点以上の範囲まで冷却し、その後、所定温度範囲内で復熱焼戻しを行うことで、非標準組織として調質組織、すなわち焼戻マルテンサイト組織が得られる。復熱焼戻しの温度を約５００〜６００℃程度とすると、組織はソルバイトとなる。復熱焼戻しの温度を約３５０〜４００℃程度とすると、組織はトルースタイトとなる。
【００４０】
曲線(5) ，(6) は、それぞれ非標準組織として上部ベイナイトおよび下部ベイナイトを得る場合の冷却曲線を示す。熱間鍛造工程の最後に、制御冷却として、焼入れの冷却速度（マルテンサイトが生成する冷却速度）よりややゆっくり冷却することで、組織は上部ベイナイトとなる。この冷却速度よりもさらにゆっくりとした冷却速度の焼入れを行うと、組織は下部ベイナイトとなる。
【００４１】
なお、図５では各種の冷却方法を述べたが、図１の例におけるハブ１４の凹部４０内に非標準組織の部分３０を設ける場合は、図５の各曲線(1) 〜(6) で示す冷却方法のうち、曲線(1) 〜(4) に示す方法が好ましい。また、冷却曲線(5) , (6) に示す方法であってもよい。
【００４２】
この構成の車輪用軸受装置によると、次の作用効果が得られる。ハブ１４の端面の凹部４０内の表面を非標準組織の部分３０とし、その非標準組織を、微細フェライト・パーライト組織、上部ベイナイト組織、下部ベイナイト組織、焼戻マルテンサイト組織のうちのいずれか、もしくは少なくともこれらの組織のうちの２種類以上の混合組織としたため、凹部４０の内面とハブ１４の軸部外周面との間の部分１４ｃの強度が向上し、長寿命化が得られる。すなわち、自動車の旋回時等には、車輪取付用フランジ１７に大きな振幅の撓みが繰り返し生じ、このフランジ１７の根元部には高応力が繰り返し発生する。この根元部となるハブ１４の軸部１４ａにおける凹部４０の外周の部分１４ｃにも高応力が繰り返し発生する。このような繰り返し発生する高応力に対して、凹部４０の内面部分３０が非標準組織であると、標準組織からなる母材部分に比べて組織が微細であり、また硬度が同等以上のものとなり、これらの組織微細化や硬度アップによって強度や疲れ強さが向上する。そのため、通常の標準組織のみからなるハブに比べて、高強度化されて、高い応力振幅に耐え、凹部外周部分１４ｃに亀裂が発生することが抑制され、長寿命化できる。つまり、亀裂発生→車輪取付用フランジ１７の変位増加→車両の振動増加→車輪用軸受装置の損傷、という作用が抑えられ、長寿命化される。
このため、凹部４０をできるだけ大きくして軽量化を図りながら、高応力や繰り返し応力に対して、ハブ軸部１４ｂの前記凹部外周部分１４ｃの強度や疲れ強さを向上させることができる。
【００４３】
そのため、通常の標準組織の車輪用軸受装置に比べて、軽量化が図れ、したがって、車輪用軸受装置の製品製作の投入重量が削減されて、コストの削減が図れ、安価に提供することが可能となる。
【００４４】
前記非標準組織の部分３０は、熱間鍛造の工程中または工程の最後に冷却することで得られるため、簡易な処理の追加で済み、工程増による生産性の低下が抑えられる。例えば焼準や調質を行う場合に比べて、工程が簡略化できる。また、熱間鍛造の熱を利用するため、高周波熱処理等と異なり、組織の改質のための処理に用いるエネルギが削減できる。また、高周波熱処理等の場合における熱ひずみの問題が生じない。
非標準組織とする部分３０は、凹部４０の内面であるため、ハブ１４の他の部分の被削性や、加締部１４ｂの加締性などの加工性の低下が最小限に抑えられる。
【００４５】
なお、上記実施形態では、ハブ１４の端面の凹部４０内の略全面を非標準組織の部分３０としたが、非標準組織の部分３０は、例えば図６に示すように、凹部４０の底側部分４０ｂだけとしても良い。この例では、具体的には、車輪取付用フランジ１７のインボード側の側面の付近から、凹部４０の最深部の付近までの環状の内面部分を非標準組織の部分３０としている。また、上記のように凹部４０における曲率半径の異なる２つの凹球面で形成されるうちの曲率半径の小さな部分である底側部分４０ｂに非標準組織の部分３０を設けている。
車輪取付用フランジ１７からの繰り返し応力が作用する部分は、凹部４０の外周部分１７ｃのうち、主に車輪取付用フランジ１７と軌道面６の間の部分であるため、上記のように底側部分４０ｂのみに前記非標準組織の部分３０を設けても、車輪取付用フランジ１７を介して作用する高応力や繰り返し応力に対して強度や疲れ強さを向上させることができる。
【００４６】
図７ないし図１０は、それぞれこの発明の他の実施形態を示す。これらの各実施形態においても、凹部４０の内面に非標準組織の部分３０を設けたことにより、ハブ１４の端面に凹部４０を設けて軽量化を図りながら、高応力や繰り返し応力に対して、ハブ軸部１４ｂの前記凹部４０の付近の強度や疲れ強さを向上させることができ、かつ改質のためのエネルギコストの増大や工程増による生産性の低下が抑えられる。
なお、これらの各実施形態において、特に説明した事項の他は、図１ないし図５と共に説明した第１の実施形態と同じである。
また、図７ないし図１０の各例は、凹部４０の内面の略全体に非標準組織の部分３０を設けた例を示したが、これら図７ないし図１０の各例において、図６の例と同様に凹部４０内の一部である底側部分４０ｂのみに非標準組織の部分３０を設けても良い。
【００４７】
図７の車輪用軸受装置は、従動輪支持用のアンギュラ玉軸受型のものであって、内方部材１が、ハブ１４と、このハブ１４の軸部１４ａの外周に嵌合した複列の内輪１５とからなる。内輪１５は各列毎に設けられていて、インボード側の内輪１５の方が、アウトボード側の内輪１５よりも、厚さおよび軸方向寸法が大きいものとされている。また、内輪１５は、ハブ１４に設けられた加締部１４ｂでハブ１４に軸方向に固定されている。外方部材２は、一つの一体の部品からなり、外径面は全体に渡って円筒状面とされ、図１の例における車体取付用フランジ１２は有していない。
【００４８】
図８の車輪用軸受装置は、従動輪支持用の円すいころ軸受型のものであって、内方部材１が、ハブ１４と、このハブ１４の軸部１４ａの外周に嵌合した複列の内輪１５とからなる。内輪１５は各列毎に設けられている。外方部材１は、一つの１体の部品からなる。
【００４９】
図９の車輪用軸受装置は、図７の例と同じく、従動輪支持用のアンギュラ玉軸受型のものであって、内方部材１が、ハブ１４と、このハブ１４の軸部１４ａの外周に嵌合した複列の内輪１５とからなる。内輪１５は各列毎に設けられている。この例では、両列の内輪１５が同じ大きさのものとされている。その他の構成は図７の例と同じである。
【００５０】
図１０の車輪用軸受装置は、図９の例において、外方部材２が外周に車体取付用フランジ１２を有するものとしたものである。その他の構成は、図９の例と同じである。
【００５１】
なお、前記各実施形態は、いずれも内方部材１を構成する部品の表面に部分的に非標準組織の部分３０を設けるようにしたが、内方部材１を構成する部品、ハブ１４の表面の全体を非標準組織の部分３０としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る車輪用軸受装置を示す断面図である。
【図２】同車輪用軸受装置のハブの断面図である。
【図３】同車輪用軸受装置のハブの鍛造工程の工程説明図である。
【図４】同車輪用軸受装置のハブの鍛造後の工程の工程説明図である。
【図５】熱間鍛造された部品の各種非標準組織を得る冷却曲線の説明図である。
【図６】この発明の他の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。
【図７】さらに他の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。
【図８】さらに他の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。
【図９】さらに他の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。
【図１０】さらに他の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。
【図１１】従来の車輪用軸受装置のハブの鍛造工程およびその後の工程を示す工程説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１…内方部材
２…外方部材
３…転動体
６〜９…軌道面
１２…車体取付用フランジ
１４…ハブ
１４ａ…軸部
１４ｂ…加締部
１４ｃ…凹部内面とハブ軸部外周面との間の部分
１５…内輪
１７…車輪取付用フランジ
２０…パイロット部
３０…非標準組織となる部分
４０…凹部
４０ｂ…底側部分
【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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【図１０】
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【図１１】
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