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� �。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側 (図面右側)という。以下の説明は、車輪用軸� ��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。この車輪取付フランジ10� �円周方向等配には車輪を締結するためのハ� �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(またはスプライン)16が形成され、端部� �は雄ねじ17が形成されている。

 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の端部を� �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に対して分離� ��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、� ��定の温度範囲を強制空冷または恒温保持す� ��ことで冷却速度を制御し、トルースタイト� ��織またはソルバイト組織、またはトルース� ��イトおよびソルバイト組織の混合組織とし� ��、硬度がHRC23以上HRC35以下になっており、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� ��ウトボード側の付け根部、すなわち、ブレ� ��キロータ取付面19からブレーキロータ24の支 持面となる円筒状のパイロット部20に延びる� ��部21は、ブレーキロータ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。

 本実施形態において、ハブ輪1は、鍛造後 にトルースタイト組織またはソルバイト組織 、またはトルースタイトおよびソルバイト組 織の混合組織になるように制御冷却されるこ とで、硬度が23HRC以上35HRC以下になっている� �この処理により、従来のフェライト・パー� �イト組織に比べてほぼ同程度ながら組織は� �細化し、引張、曲げ、衝撃値等の機械的性� �が上昇して延性や靭性が高まる。このため� �従来の調質(焼入と高温焼戻)相当の高強度に できる。

 表面硬さを上げることにより機械的強度� ��向上するが、ここではハブ輪に、例えば、� ��質処理を施している。ただし、前記調質処� ��に必ずしも限定されるものではない。この� ��理後のハブ輪の表面硬さを35HRC以下に設定� �ている。何故なら、表面硬さを35HRCを超えて 設定すると切削等の加工性が低下すると共に 、熱処理変形が大きくなり、車輪取付フラン ジ10のブレーキロータ取付面19の面振れ精度� �劣化すると共に、硬さアップによって切削� �が低下してバイトの寿命が短くなるからで� �る。また、ハブボルト11が圧入されるボルト 孔11aの表面硬さがそのハブボルト11の表面硬� ��に近付き、ハブボルト11のセレーション11b� �潰れて固着力が著しく低下する恐れがある� �らである。

 換言すれば、ハブ輪1を前述のように制御 冷却することで、このハブ輪1の表面硬さを35 HRC以下に設定し、この後の工程の切削等の加 工性を良好にすることができる。その他以下 のような効果を奏する。これと共に、熱処理 変形を抑え、車輪取付フランジ10のブレーキ� ��ータ取付面19の面振れ精度が劣化すること� �防止することができる。しかも、表面硬さ� �大きくなり過ぎることに起因して切削性が� �下することを防止し、切削用のバイトの寿� �を表面硬さが35HRCを超えたものよりも長くす ることが可能となる。また、ハブボルト11が� ��入されるボルト孔11aの表面硬さと、そのハ� ��ボルト11の表面硬さとを離反させることが� �きるので、ハブボルト11のセレーション11bが 潰れることを未然に防止し、このハブボルト 11の固着力の低下を抑えることができる。

 さらに、前述した加締部12を形成する際、� �ブ輪1のインボード側端部の表面硬さが35HRC� �超えると、加工性が低下するばかりでなく� �塑性加工によって表面に微小クラックが発� �する恐れがあり、品質面でその信頼性が低� �する。塑性加工の面からは表面硬さが低い� �が好ましいが、18HRC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、高� ��波焼戻しによって、その表面硬さを18HRC以� �35HRC以下、好ましくは18HRC以上25HRC以下に設� �することにより信頼性が向上する。さらに� �従来のような鍛造後のままの未熱処理部に� �べ、加締部の硬さバラツキを抑制すること� �でき、また塑性加工によって表面に微小ク� �ックが発生する恐れがなくなり、一層品質� �でその信頼性が向上する。
 ハブ輪に調質処理を施すことなく、ハブ輪� ��素材である中炭素鋼を熱間鍛造後、所定の� ��度範囲を強制空冷または恒温保持すること� ��冷却速度を制御し、ハブ輪の表面硬さを35HR C以下に設定しても良い。この場合でも、本� �施形態と同様の効果を奏する。

 このように、ハブ輪1を鍛造後の冷却速度を 制御し、所望のミクロ組織すなわちトルース タイト組織またはソルバイト組織または前記 混合組織と、前述の表面硬さに設定すること により、車輪取付フランジ10の形状・寸法を� ��更することなく、現行の加工方法や既存設� ��のままで、回転曲げ疲労の最弱部となる隅� ��21の強度を高めることができる。
 また、この後にハブ輪1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� ��ータ取付面19の面振れ精度を、従来のもの� �比べ一層向上させることができる。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。

 表1はモデルリングつまり試験片を用いての 、S53C材における従来のフェライト・パーラ� �ト組織、調質組織(850℃加熱後油焼入し、400� ��焼戻と600℃焼戻)、本願の3種類の組織の10 ⁷ 回疲労強度比を示す。前記本願の組織とは、 表1において、試験片を鍛造後400℃までを200� �/分で冷却したもの、および試験片を鍛造後5 50℃で5分間保持後急冷したものである。
 この試験条件を表2に表す。この表2におい� �、試験片は、外径寸法38mm、内径寸法30mm、幅 寸法15mmのモデルリングを用意した。

 表1によると、調質品である、試験片を850 ℃加熱後油焼入し600℃焼戻しした調質組織の 疲労強度比1.0で、試験片を850℃加熱後油焼入 し400℃焼戻しした調質組織の疲労強度比1.1で あるのに対し、本願の試験片を鍛造後400℃ま でを200℃/分で冷却したものは、疲労強度比0. 9で、本願の試験片を鍛造後550℃で5分間保持� ��急冷したものは、疲労強度比1.0であった。� ��の試験結果によると、本願のものは調質品� ��大きく変わらない疲労強度を示している。

 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54HRC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。

 図2は、本発明の第2の実施形態にかかる車� �用軸受装置の断面図である。この実施形態� �いわゆる第1世代の車輪用軸受装置で、前述� ��た実施形態と同一部位、同一部品、または� ��一の機能を有する部位には同じ符号を付け� ��その詳細な説明を省略する。
 この車輪用軸受装置は、ブレーキロータ24� �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、一� �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を有する車輪� �軸受28とを有している。この軸受28は車体の� ��持するナックル29に取り付けられ、図示外� �ドライ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� �転動体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制御冷却処理が施され� �表面硬さを23HRC以上35HRC以下に設定している� ��このように、ハブ輪25を鍛造後に例えば調� �処理を施し、所望の表面硬さに設定するこ� �により、車輪取付フランジ10の形状・寸法を 変更することなく、回転曲げ疲労の最弱部と なる隅部21の強度を高めることができる。た� ��し、このハブ輪25に調質処理を施すことな� �、ハブ輪25の素材である中炭素鋼を熱間鍛造 後、所定の温度範囲を強制空冷または恒温保 持することで冷却速度を制御し、ハブ輪25の� ��面硬さを35HRC以下に設定しても良い。この� �合でも、本実施形態と同様の効果を奏する� �

 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の実施形態の インボード側付け根部22と同様に、その曲率� ��径を可能な限り大きく設定し、この付け根� ��32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� �化層23(図中クロスハッチングで示す)が形成� ��れている。この構成も加わって、車輪取付� ��ランジ10に負荷される回転曲げ荷重に対し� �充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54HRC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� �されたセレーション9の表面にも高周波焼入� ��によって表面硬さを54HRC以上64HRC以下の範囲 に硬化層33(図中クロスハッチングで示す)が� �成されている。これにより、セレーション9� ��耐摩耗性が向上すると共に、強度アップに� ��りセレーション9の有効長さを短くすること ができ、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� �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2の 車輪用軸受装置によれば、図1の車輪用軸受� �置と同様の効果を奏する。

 図3は、本発明の第3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3世代の車輪用軸受装置で、前� ��した第1,第2の実施形態と同一部位、同一部� ��、または同一の機能を有する部位には同じ� ��号を付けてその詳細な説明を省略する。

 この車輪用軸受装置は、従動輪用であっ� ��、ハブ輪34と複列の転がり軸受35とをユニッ ト化した構造を備えている。複列の転がり軸 受35は、外方部材5と、ハブ輪34と、ハブ輪34� �小径段部1bに圧入された別体の内輪6と、複� �の転動体7、7を有している。

 この車輪用軸受装置では、内輪6をハブ輪 34の小径段部1bに圧入させた後、その小径段� �1bの端部を径方向外方に塑性変形させること により加締部12が形成され、この加締部12で� �ブ輪34に内輪6を軸方向に固定して複列の転� �り軸受35をユニット化している。このような ユニット化により、固定ナット等の締結手段 を使用せずとも複列の転がり軸受35の予圧管� ��を行なうことができる、所謂セルフリテイ� ��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。

 この車輪用軸受装置において、ハブ輪34� �、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制御冷却処理が施され� �表面硬さを23HRC以上35HRC以下に設定している� ��このように、ハブ輪34を鍛造後に制御冷却� �理を施し、所望の表面硬さに設定すること� �より、車輪取付フランジ10の形状・寸法を変 更することなく、回転曲げ疲労の最弱部とな る隅部21の強度を高めることができる。

 また、ハブ輪34の車輪取付フランジ10のイ ンボード側付け根部は、アウトボード側のシ ール8のシールランド22部となり、その曲率半 径を可能な限り大きく設定している。このシ ールランド部22から小径段部1bにわたって高� �波焼入れによって表面硬さを54HRC以上64HRC以� ��の範囲に硬化層23(図中クロスハッチングで� ��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と共に、車� ��取付フランジ10に負荷される回転曲げ荷重� �対して充分な機械的強度を発揮し、ハブ輪34 の耐久性が向上する。

 以上説明した車輪用軸受装置によれば、ハ� ��輪34の素材を熱間鍛造後に制御冷却処理を� �し、このハブ輪34の表面硬さを23HRC以上35HRC� �下に設定したので、車輪取付フランジ10の形 状・寸法を変更することなく、回転曲げ疲労 の最弱部となる隅部21の強度を高めることが� ��きる。その他図1に示す実施形態と同様の効 果を奏する。
 第3の実施形態では、ハブ輪34に車輪取付フ� ��ンジ10を一体に形成したものを例示したが� �これに限らず、外方部材に車輪取付フラン� �を一体に形成した外輪回転式の車輪用軸受� �置にも適用できることは言うまでもない。� �の場合、外方部材に調質処理を行なうこと� �なる。

 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。