以下、本発明の実施の形態を図面に基づ� ��て詳細に説明する。図1は、本発明の第1の� �施形態に係る車輪用軸受装置の断面図であ� �。図2は、同車輪用軸受装置の要部の拡大断� ��図であり、図2(a)は、内輪の面取りと隅R部� �の関係を表す拡大断面図、図2(b)は、ハブ輪� ��セレーションの一部を表す拡大断面図であ� ��。なお、以下の説明では、車両に組み付け� ��状態で車両の外側寄りとなる側をアウトボ� ��ド側(図面左側)、中央寄り側をインボード� �(図面右側)という。以下の説明は、車輪用軸 受装置の製造方法についての説明をも含む。

 この車輪用軸受装置は、駆動輪用であっ� ��、ハブ輪1と複列の転がり軸受2とをユニッ� �化し、ハブ輪1の内周に等速自在継手4の外側 継手部材40を、セレーションを介してトルク� ��達可能に嵌合した構造を備えている。

 複列の転がり軸受2は、内周に複列の外側 転走面5a、5aが形成され、外周には車体(図示� ��ず)に固定される車体取付フランジ5bを一体� ��有する外方部材5と、この外側転走面5a、5a� �対向する複列の内側転走面のうち、一方の� �側転走面1aが外周に直接形成されたハブ輪1� �、ハブ輪1の小径段部1bに圧入され、他方の� �側転走面6aが外周に形成された内輪6と、前� �外側転走面5a、5aと内側転走面1a、6a間に収容 された複列の転動体7、7を有している。複列� ��転動体7、7は、図示しない保持器によって� �動自在に保持されている。ハブ輪1および内� ��6が内方部材3を形成している。また、複列� �転がり軸受2の端部にはシール8、8が装着さ� �、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩� �、外部からの雨水やダスト等の侵入を防止� �ている。

 ハブ輪1は、中心部に挿入孔42を有し、内� ��にトルク伝達用のセレーション(またはスプ ライン)9が形成されると共に、アウトボード� ��の端部外周には、ブレーキロータ24と共に� �輪WHを取付けるための車輪取付フランジ10を� ��体に有している。前記ハブ輪1のセレーショ ン9は、図2(b)に示すように、歯溝の溝底HSの� �面形状が円弧状つまり隅Rに形成されている� ��このセレーション9の前記溝底HSの断面形状� ��成す溝底円弧つまり隅Rの曲率半径Hmrを0.2mm� ��上0.8mm以下に規制している。また、前記車� �取付フランジ10の円周方向等配には車輪を締 結するためのハブボルト11が植設されている� ��

 この車輪用軸受装置では、別体の内輪6を ハブ輪1の小径段部1bに圧入させた後、その小 径段部1bの端部を径方向外方に塑性変形させ� ��ことにより加締部12が形成され、この加締� �12でハブ輪1に対して内輪6を軸方向に固定し� ��複列の転がり軸受2とハブ輪1とをユニット� �している。このようなユニット化により、� �定ナット等の締結手段を使用せずとも複列� �転がり軸受2の予圧管理を行なうことができ� ��、所謂セルフリテイン構造の第3世代の車輪 用軸受装置を提供することができる。ここで は転動体7、7をボールとした複列アンギュラ� ��軸受を例示したが、これに限らず転動体に� ��すいころを使用した複列円すいころ軸受で� ��っても良い。

 等速自在継手4は、外側継手部材40と、図� ��しない内側継手部材と、この内側継手部材� ��外側継手部材40間に収容されたトルク伝達� �ールと、このトルク伝達ボールを円周方向� �配に保持するケージとを備えている。外側� �手部材40は、カップ状のマウス部13と、この� ��ウス部13の底部をなす肩部14と、この肩部14� ��ら軸方向に延びるステム部15を一体に有し� �いる。このステム部15の外周面にはセレーシ ョン部16が形成され、端部には雄ねじ17が形� �されている。

 外側継手部材40のステム部15をハブ輪1の� �入孔42に内嵌し、ハブ輪1に形成されたセレ� �ション9とステム部15のセレーション部16を係 合させることにより、トルク伝達可能として いる。そして、肩部14の端面をハブ輪1の加締 部12に衝合させた状態で、ステム部15の端部� �固定ナット18により締結することにより、等 速自在継手4は複列の転がり軸受2に対して分� ��可能に固定されている。

 この車輪用軸受装置において、ハブ輪1は 、日本工業規格、略称JIS:Japanese Industrial Stan dardsで規定される、例えばS53C等の炭素0.40wt%� �上0.80wt%以下を含む中炭素鋼を熱間鍛造後、� ��述する結晶粒度を8番以上にする調質処理ま たは空冷が施され、その後旋削加工によって 所望の形状・寸法に形成されている。車輪取 付フランジ10におけるアウトボード側の付け� ��部、すなわち、ブレーキロータ取付面19か� �ブレーキロータ24の支持面となる円筒状のパ イロット部20に延びる隅部21は、ブレーキロ� �タ24が干渉しない程度の曲率半径を有する円 弧面またはヌスミに形成されている。また、 図2(a)に示すように、内輪6が突き合される軸� ��の小径段部1bには、シールランド部22、内側 転走面1a、小径段部1bの外径と同時研削され� �内輪6の面取り6bと干渉しない隅R部1baが形成� ��れている。

 本実施形態において、ハブ輪1は、例えば、 1050℃以上1300℃以下の温度範囲で熱間鍛造さ� ��た後に、一旦常温まで放冷された後、400℃� ��上の高温焼戻し(好ましくは800℃以上900℃以 下の温度範囲で1時間以上3時間以下の保持時� ��で焼入れ→冷却→400℃以上700以下で1時間以 上3時間以下の保持時間で焼戻しを行う。)を� ��て、トルースタイト組織またはソルバイト� ��織にする、所謂調質処理が施されている。� ��の調質処理により、組織は結晶粒度8番以上 に粒状化し、引張、曲げ、衝撃値等の機械的 性質が上昇して延性や靭性が高まる。前記結 晶粒度とは、顕微鏡観察断面で表された結晶 粒の大きさと同義であり、これを比較法また は切断法によって求めた結晶粒度番号Nで表� �ている。この検証粒度番号Nは、JISのG0551ま� �はISO6431に規定されている。ここで結晶粒度� ��号Nとは、対象物を倍率100倍で観察したとき に断面積1mm ² あたりの結晶粒の数mを用いて、m=8×2 ^N から定義される。
 前述の表面硬さを上げることにより機械的� ��度は向上するが、ここでは調質処理後の表� ��硬さを20HRC以上35HRC以下に設定している。何 故なら、表面硬さを35HRCを超えて設定すると� ��硬さアップによって切削性が低下してバイ� ��やブローチの寿命が短くなると共に切削加� ��において車輪取付フランジ10のブレーキロ� �タ取付面19の面振れ精度およびセレーション の精度が劣化するからである。また、ハブボ ルト11が圧入されるボルト孔11aの表面硬さが� ��のハブボルト11の表面硬さに近付き、ハブ� �ルト11のセレーション11bが潰れて固着力が著 しく低下する恐れがあるからである。

 さらに、前述した加締部12を形成する際� �ハブ輪1のインボード側端部の表面硬さが35HR Cを超えると、加工性が低下するばかりでな� �、塑性加工によって表面に微小クラックが� �生する恐れがあり、品質面でその信頼性が� �下する。塑性加工の面からは表面硬さが低� �方が好ましいが、20HRC未満では十分な機械的 強度が得られない。この加締部12において、� ��の表面硬さを20HRC以上35HRC以下、好ましくは 20HRC以上25HRC以下に設定することにより信頼� �が向上する。

 このように、ハブ輪1を鍛造後に結晶粒度 を8番以上にする例えば、調質処理を施し、� �望の表面硬さに設定することと、図2(b)に示� ��ように、特に、ハブ輪1のセレーション9の� �底HSの断面形状を成す溝底円弧の歯元半径寸 法(JIS B 1603「インボリュートスプライン 歯 面合わせ、一般事項、諸元及び検査」等参照 )、つまり曲率半径Hmrを0.2mm以上0.8mm以下に規� ��することにより、以下のような作用、効果� ��奏する。

 この隅Rの曲率半径Hmrが0.2mmより小さいと� ��ハブ輪内径部の弾性変形によって、それぞ� ��の歯の繋ぎ部つまり溝底に集中するし、不� ��合を生じるおそれがある。逆に、隅Rの半径 寸法が0.8mmより大きいと、係合させる等速自� ��継手13のセレーション部16の外径が隅Rつま� �溝底HSに不所望に干渉してしまい、ハブ輪1� �セレーション9と前記セレーション部16とを� �適に面接触させることができない。これに� �り、ハブ輪1のセレーション9に前記セレーシ ョン部16を円滑に挿入することができないだ� ��でなく圧痕が付く。この圧痕に応力が集中� ��、不具合を生じるおそれがある。

 本実施形態では、ハブ輪1のうちセレーシ ョン9の隅Rの曲率半径Hmrを0.2mm以上に規制し� �ので、ハブ輪内径部の弾性変形によって、� �レーション9のそれぞれの歯の繋ぎ部つまり� ��底に集中する応力を緩和することができる� ��これと共に、セレーション9の隅Rの半径寸� �を0.8mm以下に規制したので、係合させる等速 自在継手13のセレーション部16の外径が隅Rつ� ��り溝底HSに不所望に干渉することを確実に� �止し、ハブ輪1のセレーション9と前記セレー ション部16とを好適に面接触させることが可� ��となる。これにより、ハブ輪1のセレーショ ン9に前記セレーション部16を円滑に挿入する ことが可能となり、挿入時および駆動時の圧 痕発生を防止することができる。それ故、こ のような圧痕に起因する応力集中を未然に防 止することができる。

 したがって、車輪取付フランジ10の形状� �寸法や軸部の肉厚を変更することなく、現� �の加工方法や既存設備のままで、回転曲げ� �労の最弱部となる隅部21の強度や軸部の強度 を高めることができる。また、鍛造、調質後 に旋削加工を行なうことにより、車輪取付フ ランジ10のブレーキロータ取付面19の面振れ� �度を、従来のものに比べ一層向上させるこ� �ができる。さらに、加締部12においては、塑 性加工時の加工性を低下させることなく、ク ラック発生を抑制することができ、品質面の 信頼性を維持することができる。

 前記ハブ輪1の鍛造後の調質処理は、調質 炉に入れて行なう全面調質について説明した が、これに限らず、切削加工後に例えば、車 輪取付フランジ10の隅部21、内径セレーショ� �部および加締部12に相当するハブ輪1のイン� �ード側端部のみを高周波によって加熱し、� �望の表面硬さが得られる部分調質処理を施� �ても良い。この場合、切削等の加工性を考� �する必要はなく、例えば、車輪取付フラン� �10の隅部21とセレーション9を含む内径部の表 面硬さを20HRC以上40HRC以下、加締部12の表面硬 さを20HRC以上25HRC以下というように、所定の� �位を適宜所望の表面硬さに設定することが� �きる。

 また、ハブ輪1は、アウトボード側の内側 転走面1aをはじめ、シール8が摺接するシール ランド部22、および小径段部1bに、高周波焼� �れによって表面硬さを54HRC以上64HRC以下の範� ��に硬化層23(図中クロスハッチングで示す)が 形成されている。これにより、シールランド 部22は、耐摩耗性が向上するばかりでなく、� ��輪取付フランジ10に負荷される回転曲げ荷� �に対して、充分な機械的強度を有し、ハブ� �1の耐久性が向上する。小径段部1bに圧入さ� �る内輪6は、JISで規定される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58HRC以上64HRC以下の範囲で硬化処理され� �いる。

 一方、外方部材5は、ハブ輪1と同様にS53C� ��の炭素0.40wt%以上0.80wt%以下を含む中炭素鋼� �形成され、複列の外側転走面5a、5aをはじめ� ��シール8、8が嵌合する端部内径面は、高周� �焼入れによって表面硬さを54HRC以上64HRC以下� ��範囲に硬化処理されている。

 以上、ここでは、ハブ輪1の製造工程を、熱 間鍛造→調質→1次旋削(仕上がり形状に近い� ��郭形状に旋削する工程)・ボルト穴加工→高 周波焼入れ→2次旋削(車輪取付フランジ10の� �レーキロータ取付面19と内径部等を仕上げ旋 削する工程)→ブローチ加工を有する工程と� �て説明したが、これに限らず、熱間鍛造→� �質→旋削・ボルト穴加工→高周波焼入れ→� �ローチ加工または熱間鍛造→旋削・ボルト� �加工→ブローチ加工→高周波焼入れを有す� �工程としても良く、製造ラインの構成に適� �合わせて作業の効率化を図ることができる� �例えば、ハブ輪1を鍛造後に調質処理を施し� ��所望の表面硬さに設定するのに代えて、ハ� ��輪1を鍛造後空冷し、所望の表面硬さに設定 し、さらに、ハブ輪1のセレーション9におけ� ��溝底HSの断面形状を成す溝底円弧の曲率半� �Hmrを0.2mm以上0.8mm以下に規制するようにして� ��良い。この場合にも、本実施形態と同様の� ��用、効果を奏する。
 さらに耐久性を高めるため前述の加工後に� ��レーキロータ取付面59の隅部61とセレーショ ン9を含む内径部にショットピーニング処理SP を行うこととしてもよい。
 ショットピーニング処理SPとはショットと� �ばれる粒径数10μmから1.3mm程度の硬質な小球� ��、投射装置により加速噴射させ、被加工部� ��または部位に高速で衝突させる冷間加工方� ��であり、被加工部品または部位の表層部は� ��工硬化され、残留圧縮応力が生成される。� ��近ではWPC(Wide Peening Cleaning)処理、微粒子ピ ーニング(Fine Paticle Peening:FPP)があり、ショ� �トピーニング処理とは区別されているが、� �義な意味ではショットピーニング処理に相� �するものであり、ショットピーニング処理� �この様な加工方法を用いるものとする。
 例えば、ハブ輪1のインボード側内径面にシ ョットノズルを配置して、ハブ輪1を回転さ� �ながら、30μm以上80μm以下の鋼球を圧力0.3MPa� ��上0.5MPa以下の範囲で加速噴射させ、照射時� ��10秒以上30秒以下の範囲で衝突させる、いわ ゆるノズル式ショットピーニング処理を行う ことにより、表層部の硬さが24HRC以上40HRC以� �に硬化され、表層部残留圧縮応力は400MPa以� �600MPa以下が生成されるため、さらにハブ輪1� ��耐久性が向上する。

 図3は、本発明の第2の実施形態にかかる� �輪用軸受装置の断面図である。この実施形� �はいわゆる第1世代の車輪用軸受装置である� ��以下の説明においては、各形態で先行する� ��態で説明している事項に対応している部分� ��は同一の参照符を付し、重複する説明を略� ��る場合がある。構成の一部のみを説明して� ��る場合、構成の他の部分は、先行して説明� ��ている形態と同様とする。実施の各形態で� ��体的に説明している部分の組合せばかりで� ��なく、特に組合せに支障が生じなければ、� ��施の形態同士を部分的に組合せることも可� ��である。

 この車輪用軸受装置は、ブレーキロータ2 4と共に図示外の車輪を固定するハブ輪25と、 このハブ輪25を回転自在に支持し、外輪26、� �対の内輪27、27、および内外輪27、26間に転動 自在に収容された複列の転動体7を有する車� �用軸受28とを有している。この軸受28は車体� ��ナックル29に取り付けられ、図示外のドラ� �ブシャフトの動力をハブ輪25に伝達する等速 自在継手4が連結されている。ここでは転動� �7、7をボールとした複列アンギュラ玉軸受を 例示したが、これに限らず転動体に円すいこ ろを使用した複列円すいころ軸受であっても 良い。

 車輪用軸受28の外輪26は、ナックル29に内� ��され、止め輪30によって軸方向に位置決め� �定されている。一方、一対の内輪27、27は、� ��ブ輪25に形成された円筒状の小径段部31に圧 入され、インボード側の内輪27の大径側端面� ��外側継手部材40の肩部14に衝合させた状態で 、ステム部15の端部を固定ナット18で締結す� �ことにより、等速自在継手4は分離可能に固� ��されている。

 この車輪用軸受装置において、ハブ輪25� �、S53C等の炭素0.40wt%以上0.80wt%以下を含む中� �素鋼を熱間鍛造後に結晶粒度8番以上に全面� ��質処理が施され、表面硬さを20HRC以上35HRC以 下に設定している。このように、ハブ輪25を� ��造後に結晶粒度8番以上に調質処理を施し、 所望の表面硬さに設定すると共に、図2(b)に� �すように、ハブ輪25の内径部のセレーション の溝底HSの断面形状を成す溝底円弧の曲率半� ��Hmrを0.2mm以上0.8mm以下に規制することにより 、車輪取付フランジ10の形状・寸法を変更す� ��ことなく、回転曲げ疲労の最弱部となる隅� ��21および軸部の強度を高めることができる� �

 さらに、ハブ輪25の車輪取付フランジ10の インボード側付け根部32は、第1実施形態のイ ンボード側付け根部22と同様に、その曲率半� ��を可能な限り大きく設定し、この付け根部3 2から小径段部31にわたって高周波焼入れによ って表面硬さを54HRC以上64HRC以下の範囲に硬� �層23(図中クロスハッチングで示す)が形成さ� ��ている。この構成も加わって、車輪取付フ� ��ンジ10に負荷される回転曲げ荷重に対して� �分な機械的強度を発揮し、ハブ輪25の耐久性 が向上する。

 小径段部31に圧入される一対の内輪27、27� ��、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58HRC以上64HRC以下の� �囲で硬化処理されている。この小径段部31に 所定の硬化層23が形成されていることにより� ��内輪27、27との間の嵌合面に発生するフレッ ティング摩耗を最小限に抑えることができる 。そのため、このフレッティング摩耗の発生 により、内輪27、27の嵌合面に、錆、摩耗、� �たはかじり等が生じて内輪27、27を損傷する� ��いうことがなくなり、耐久性を向上させる� ��とができる。

 なお、ハブ輪25の内周面に形成されたセ� �ーション9の表面には図2(b)に示したものと同 様に車輪取付フランジ10の形状・寸法や軸部� ��肉厚を変更することなく、回転曲げ疲労の� ��弱となる隅部21の強度や軸部の強度を高め� �ことができ、セレーション9の隅Rの曲率半径 Hmrを0.2mm以上に規制したので、ハブ輪内径部� ��弾性変形によって、セレーション9のそれぞ れの歯の繋ぎ部つまり溝底に集中する応力を 緩和することができる。これと共に、セレー ション9の隅Rの半径寸法を0.8mm以下に規制し� �ので、係合させる等速自在継手4のセレーシ� ��ン部16の外径が隅Rつまり溝底HSに不所望に� �渉することを確実に防止し、ハブ輪1のセレ� ��ション9と前記セレーション部16とを好適に� ��接触させることが可能となる。これにより� ��ハブ輪25のセレーション9に前記セレーショ� ��部16を円滑に挿入することが可能となり、� �入時および駆動時の圧痕発生を防止するこ� �ができる。それ故、このような圧痕に起因� �る応力集中を未然に防止することができ、� �輪取付フランジ10の形状・寸法や軸部の肉厚 を変更することなく、回転曲げ疲労の最弱と なる隅部21の強度や軸部の強度を高めること� ��でき、ハブ輪25の小型・軽量化に寄与する� �とができる。一方、外輪26は、内輪27と同様� ��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54HRC以上64HRC以下の範� �で硬化処理されている。以上説明した図3の� ��輪用軸受装置によれば、図1の車輪用軸受装 置と同様の効果を奏する。

 以上、本発明の実施の形態について説明� ��行ったが、本発明はこうした実施の形態に� ��等限定されるものではなく、あくまで例示� ��あって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内� ��おいて、さらに種々なる形態で実施し得る� ��とは勿論のことであり、本発明の範囲は、� ��許請求の範囲の記載によって示され、さら� ��特許請求の範囲に記載の均等の意味、およ� ��範囲内のすべての変更を含む。