WO2005088146A1

WO2005088146A1 - 車輪用軸受装置

Info

Publication number: WO2005088146A1
Application number: PCT/JP2005/003575
Authority: WO
Inventors: Isao Hirai; Takayasu Takubo; Kazuhiko Yoshida
Original assignee: Ntn Corporation
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2005-03-03
Publication date: 2005-09-22
Also published as: CN1930402A; JP3974115B2; ATE509206T1; CN1930402B; JP2005256898A; EP1731776A4; EP1731776A1; US7824106B2; EP1731776B1; US20070201783A1

Abstract

　加締め加工を行なっても割れを生じる恐れがなく品質上の管理が容易である車輪用軸受装置が得られる。内周に複列の転走面を有する外輪（３）と、転走面に対向する転走面を有する内方部材と、対向する複列の転走面間に介在するボール（１）とを有し、内方部材は、ハブ輪（４）と内輪（２）とからなり、ハブ輪（４）に加締め加工がされて内輪（２）と結合され、少なくとも加締め部（４ｂ）のオーステナイト粒の粒度番号が６番以上である。

Description

明細書

車輪用軸受装置

技術分野

[0001] 本発明は車輪用軸受装置に関し、より具体的には、車輪用軸受装置におけるハブ輪など、加締め加工を行なう部品を含む車輪用軸受装置に関するものである。

背景技術

[0002] ハブベアリング (HUB)は、車体に対してタイヤ（車輪)を回転自在に支持する車輪用軸受装置である。また、等速自在継手（CVJ: Constant Velocity Joint)は、ェンジン力ゝらの回転を車輪に伝達するトルク伝達装置である。これらの HUBおよび CVJ は、製造において次の問題を有する。

(1)段付形状となっており加工率が高い。

(2)転走面を有するため高周波焼入れ後に高い硬度を必要とする部分がある。このため炭素含有率が高い鋼、たとえば S53C、 SAE1050を用いるので、加工における変形抵抗が高くなる。

[0003] 上記の事情より、冷間鍛造および温間鍛造が困難なので熱間鍛造が広く用いられる。熱間鍛造の場合、 1000°C以上の高温で鍛造されるため鍛造後のミクロ組織が粗大化する。

[0004] 一般に、上記車輪用軸受装置においては大きな荷重が繰り返し負荷されるため、上記熱間鍛造後に、焼入れ処理を施すことにより十分な強度を車輪用軸受装置の部品に付与している。これら車輪用軸受装置では、転動体を両側から挟む外方部材 (外輪)と内方部材（内輪)とを有するが、内方部材が、第 1および第 2の 2つの内方部材、たとえばノヽブ輪および内輪によって構成される。部品点数の削減等を推進するため、上記 2つの内方部材を結合する結合手段として、加締め加工が用いられている。

[0005] 熱間鍛造後に上記のように焼入れ処理を施すと著しく硬化するため、加締め加工に支障をきたす。このため、加締め加工によって塑性変形する部分については、上記焼入れ処理において焼入れが行なわれないようにする車輪支持用転がり軸受ュニットが提案されて、る (特開平 11-129703号公報 (特許文献 1) )。上記の方法によれば、加締め加工により塑性変形する部分には焼入れ処理を行ないので、その部分の硬度は低くなる。

特許文献 1：特開平 11—129703号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] し力しながら、上記の加締め加工が行われ塑性変形する部分の組織は熱間鍛造まま（生のまま)であり、組織は粗大である。

[0007] 図 16は、従動輪用の車輪用軸受装置 110を示す図である。ハブ輪 104および内輪 102と、外輪 103との間にボール 101が配置されている。外輪 103にはフランジ 10 3aが設けられ、このフランジ 103aには図示していない車体（ナックル）に固定されるためのボルトが貫孔するようにボルト孔 112aが設けられて!/、る。ハブ輪 104の車輪取付けフランジ 104aの先に配置したハブボルト 111によりハブ輪 104と、図示していないタイヤとを連結する。

[0008] ハブ輪 104のインボード側（車輪取付けフランジ 104aとは反対側）の端部は、内輪 102と結合されるように加締め加工され、その結果、ハブ輪 104と内輪 102とは加締め部 104bによって結合される。上記のように粗大化したミクロ組織では延性が低いため加締め加工の際に割れが生じやすぐ加締め加工には細心の注意を払い加工条件などを決める必要があり、品質保証上、全品検査を行なう必要があった。

[0009] タイヤ力伝達される繰り返し変位は、タイヤとの接続部分である車輪取付けフランジ 104aの根元部 104ηに大きな繰り返し応力を発生させる。このため、車輪用軸受装置を軽量ィ匕するため車輪取付けフランジ 104aをアーム形状などにすると、焼入れされて、な、熱間鍛造ままの粗大化したミクロ組織では耐久性が低下して亀裂を発生する。この結果、破断にいたることが生じ、軽量ィ匕が困難となる。

課題を解決するための手段

[0010] 本発明は、熱間鍛造のままで加締め加工しても割れを生じ難ぐ加工条件等を容易に決めることができ、品質管理上の管理も容易である車輪用軸受装置を提供することを第 1の目的とする。また、車輪取付けフランジをアーム形状としても耐久性が低下せず、軽量化が容易である車輪用軸受装置の提供を第 2の目的とする。

[0011] 本発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の転走面を有する外方部材と、転走面に対向する転走面を有する内方部材と、対向する複列の転走面間に介在する転動体とを有し、上記の内方部材は、第 1内方部材と第 2内方部材とからなる。この車輪用軸受装置は、第 1内方部材を加締めることによって第 1内方部材と第 2内方部材とを結合させ、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置である。そして、少なくとも加締め部のオーステナイト粒の粒度番号が 6番以上である。

[0012] この構成により、組織が微細化されるため延性が向上するので、加締め加工を行なつても割れを生じる恐れがなく品質上も管理が容易となる。

[0013] また、上記のオーステナイト粒の粒度番号は、加締め加工などの塑性カ卩ェがなされていると、塑性変形により組織の流動が生じるので、塑性変形される前の粒度番号を V、、、加締め後の粒度測定は塑性変形された部分を除!、た加締め部の根元部分であって糸且織の流動が生じて!/ヽな、箇所で行う。

[0014] なお、上記のオーステナイト粒は、焼入れされた鋼におけるオーステナイト粒と異なり、オーステナイト粒界力もフェライトを生成したミクロ組織を対象としている。この場合において、網目状フェライトがオーステナイト粒界に沿って生成するのでオーステナイト粒界はその網目状フライトからその配置が推測され、容易に測定することができる。測定は、ミクロ組織を JIS標準図と比較して行なってもよいし、直線をランダムに引き、その推測したオーステナイト粒界との交点の間の平均距離を求めてもよい。発明の効果

[0015] このように、本発明によれば、加締め加工を行なっても割れを生じる恐れがなく品質上も管理が容易となり、また、車輪取付けフランジをアーム形状としても耐久性が低下せず、軽量化が容易である車輪用軸受装置を提供できる。

図面の簡単な説明

[0016] [図 1]本発明の実施の形態における車輪用軸受装置を示す図である。

[図 2]本発明の実施の形態における車輪用軸受装置の部品の製造方法を示す図である。

[図 3]本発明の実施の形態における鋼を熱間鍛造し、放冷して得られる鋼のミクロ組織を示す模式図である。

[図 4]機械構造用炭素鋼 S53Cを熱間鍛造し、放冷して得られるミクロ組織の模式図である。

[図 5]本発明の実施の形態におけるさらに別の車輪用軸受装置を示す図である。

[図 6]本発明の実施の形態にぉ、て等速自在継手を組み合わせて形成した車輪用軸受装置を示す図である。

[図 7]本発明の実施例 1における本発明例 1のミクロ組織を示す図である。

[図 8]本発明の実施例 1における本発明例 2のミクロ組織を示す図である。

[図 9]本発明の実施例 1における本発明例 3のミクロ組織を示す図である。

[図 10]本発明の実施例 1における本発明例 4のミクロ組織を示す図である。

[図 11]本発明の実施例 1における比較例 1のミクロ組織を示す図である。

[図 12]本発明の実施例 1における本発明例 5のミクロ組織を示す図である。

[図 13]本発明の実施例 1における本発明例 6のミクロ組織を示す図である。

[図 14]本発明の実施例 3における引張試験の絞りを示す図である。

[図 15]本発明の実施例 3における回転曲げ疲れ試験の結果を示す図である。

[図 16]従来の車輪用軸受装置における問題点の 1つを示す図である。

符号の説明

[0017] 1 ボール (転動体）、 2 内輪、 2a 転走面、 3 外輪、 3a 転走面、 4 ハブ輪、 4a 転走面、 4b 加締め部、 4c 非切削部、 4d 車輪取付けフランジ、 4h 表面硬化層、 4n 車輪取付けフランジの根元部、 4s ハブ輪段差壁、 10 車輪用軸受装置、 11 ノヽブボノレト、 12 ボノレト、 12a 雌ねじ、 15 ナックノレ、 21 ローラ（転動体）、 31 等速自在継手のボール、 32 等速自在継手の内輪、 33 等速自在継手の外側継手部、 33a 等速自在継手の軸部 (スプライン部）、 34 等速自在継手のケージ、 35 シャフト、 50 等速自在継手。

発明を実施するための最良の形態

[0018] 次に図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。図 1は本発明の実施の形態である車輪用軸受装置 10であり、従動輪用のものを示している。ハブ輪 4と内輪 2との結合は、内輪 2を締め付けるように行なうハブ輪 4に対する加締め加工によつてなされる。またノヽブ輪に非切削部を有する。図 1において、外輪 3はボルト 12を雌ねじ部 12aに螺合され、ナックル 15と連結される。 2列の複数のボール 1は、外輪 3の複列の転走面 3a、内輪 2の転走面 2aおよびノヽブ輪 4の転走面 4aによって配置される。転走面にはボール力高荷重が印加されるので高周波焼入れ等によって表面硬化層を形成する。図 1において、ハブ輪 4の転走面を含む表層に高周波焼入して形成した表面硬化層 4hのみを表示する力ハブ輪 4だけでなく外輪 3や内輪 2にも、図示して!/ヽな!ヽが表面硬化層は形成される。

[0019] ハブ輪 4には、ハブボルト 11が配置され、図示していないタイヤに連結され回転自在に支持する。図 1に示す構造では、ハブボルト 11の孔は車輪取付けフランジ 4dに設けられる。軽量化のため、車輪取付けフランジ 4dを、各ハブボルトごとのアームとする構造を採用する場合もある。

[0020] 図 1において、ハブ輪 4は、車輪取付けフランジのインボード側の表面 4cおよび中央部外側の面 4cは、非切削加工の面である。これらの面では表面性状や寸法精度はそれほど重要ではな、ので、非切削仕上げにより製造コストを低減して!/、る。

[0021] 上述のように、内輪 2はハブ輪 4の加締め部 4bにより加締められ、ハブ輪 4の段差壁 4sに押し付けられた状態でノヽブ輪 4に結合される。本実施の形態では、ハブ輪 4 が第 1内方部材であり、内輪 2が第 2内方部材である。加締め加工には揺動加締め法が用いられる。この揺動加締めにおいて、高周波焼入れされていない部分、特に加締め部 4bにおいては、ミクロ組織におけるオーステナイト粒の粒度番号は 6番以上と微細にされている。このことによって熱間鍛造のままで加締め加工しても割れを生じ難くすることができる。

[0022] 図 1において、ハブ輪 4および外輪 3が、粒状フェライト生成鋼材を用いて形成される。このため、ハブ輪 4および外輪 3は、焼準の有無によらず延性および靭性に富む。この結果、後の図 4に示す粗大なミクロ組織ではクラックを発生しやすいのに対して、やはり後の図 3に示す粒状フェライトを含むフェライトパーライト組織ではクラックの発生を抑制することができる。加締め加工にぉ、てクラックなどを生じることなく加締めることができる。また、車輪取付けフランジの根元部 4nにおいて、使用中に繰り返し荷重で亀裂を発生することはな、。 [0023] 図 2は、本発明の実施の形態の車輪用軸受装置の部品を製造する方法を示す図である。炭素 C : 0.45— 0.70質量⁰ /₀、ならびに V、 Nbおよび Tiのうちの少なくとも 1種を合計で 0.3質量％以下含む鋼素材 (以下、「粒状フライト生成鋼材」と記す)を熱間鍛造のための加熱温度、たとえば 1080°C程度に加熱して熱間鍛造し、放冷する。この段階で、上記部品のおよその形状は形成される。この後、切削加工により、寸法精度や仕上がり表面精度 (粗度など)を要する部分を精密に仕上げる。この後、上記切削加工された表面の所定部に高周波焼入れを行ない表面硬化させる。

[0024] 上述したように、 V、 Nb、 Tiの少なくとも 1種力もなる元素の合計は、 0.3質量％を超えると必要な靭性、延性を確保しにくくなるので 0.3質量％以下とする。しかし、上記合計が 0.01質量％未満では、十分な分散密度でフェライト核生成サイトを形成することができないので 0.01質量％以上とすることができる。より確実な効果を得るためには 0.02質量％以上としてもよ、。

[0025] なお、上記の鋼は、上記の炭素、 V、 Nb、 Ti以外に焼入性を保証した構造用鋼鋼材（H鋼: JISG4052)に示される代表鋼種と同等の Si、 Mnを含み、さらに Ni: 0.25 質量％以下、 Cr: 1.25質量％以下、 Mo : 0.45質量％以下を含んでもよい。とくに Cr : 0.10— 0.40質量％含むことができる。 Crは焼入性向上、焼戻軟化抵抗向上などに有効であるが、その効果を明確にするためには 0.1質量％以上必要である。しかし、 0.40質量％を超えると熱間鍛造性が低下し、熱間鍛造にお!、て高コストとなるので 0 .40質量以下とするのがよ、。

[0026] 上記の切削加工する工程では、非切削加工部分を残して切削加工することができる。この方法により切削加工する部分を、仕上げ精度上必要な部分に限定して、他の部分は非切削加工部分とすることができる。この結果、切削工程のコストを低減することがでさる。

[0027] 図 3は、上記鋼を熱間鍛造し、放冷したときに得られるミクロ組織の模式図である。

V、 Nb、 Tiの少なくとも 1種を含む鋼では、熱間鍛造前の加熱において 1000°C以上で未固溶の炭窒化物があり、これらがオーステナイト粒界の移動に対してピン止め作用を及ぼし、オーステナイト粒の粗大化に歯止めをかける。また、温度降下しながら熱間加工組織が再結晶する際にも微細な炭窒化物が析出し、オーステナイト粒の成長の抵抗となる。そして、熱間鍛造後、放冷中、オーステナイトから、温度低下につれまずフェライト変態が生じ、次いでパーライト変態が生じる。このとき上記粒状フェライト生成鋼材に特有なことは、フライト変態が促進され、フライトの面積率が増大するとともに、粒状フェライトが高い比率で生成することである。このため、パーライト粒は実質的にフェライトに分断され、微細化される。上記のように粒状フェライトが促進されるのは、熱間鍛造の再結晶中、またはその後の放冷の際、 V、 Nb、 Tiの炭窒化物が生成し、その炭窒化物などを核サイトとしてフェライト変態が生じるからである。これら炭窒化物等はオーステナイト粒界にもオーステナイト粒内にも析出するので、粒状フェライトは粒内にも粒界にも生じる。図 3において、オーステナイト粒界において上記炭窒化物等を核とすることなく粒界に沿って生成するフライトもある。

[0028] 粒状フェライトは、その形状力も判断できる。粒内に位置するフェライトは粒状フェライトである。粒界に粒状フェライトが生成してもよい。網目状フェライトは粒界に沿って生成し、粒状というよりバンド状に生成する。フェライトの面積率は、ミクロ組織におけるフェライトとパーライトとの識別の容易さから市販の面積率自動測定装置などを用いて測定できる。また、光学顕微鏡視野内の任意直線のフェライト内にある部分の比率を求めて平均をとつても測定することができる。

[0029] 上記 Nb、 Tiを含まな、炭素鋼の熱間鍛造-放冷後のミクロ組織の模式図を図 4 に示す。図 4によれば、放冷中、フェライトはまずオーステナイト粒界に網目状に生成し、その後、オーステナイトがパーライトに変態する。このためパーライトは、図 3のパ一ライトに比べて粗大な大きさとなる。また、フェライト変態が促進されないためにフエライト面積率は図 3のミクロ組織より小さくなる。

[0030] 図 1におけるハブ輪 4および外輪 3は、上記フェライト生成鋼材を用いるので、焼準することなく鍛造のままでオーステナイト結晶粒度番号が 6番以上である。焼準することなく熱間鍛造ままであることは、非切削部の酸ィ匕表面のスケールの複合構成を解析することによって特定することができる。また、鋼中には A1が通常含まれ、 A1は窒素と結合して A1Nを形成する。 A1Nは熱間鍛造温度で鋼中に固溶し、焼準温度で比較的速く析出する。熱間鍛造後に焼準を行なわない場合、 A1Nを形成しないで鋼中に固溶状態で存在する A1の量が増大するので A1の態別分析を行なうことにより特定することができる。

[0031] アルミは、アルミキルド鋼の場合、溶製時に脱酸剤として添加して作用させ、酸ィ匕物など非金属介在物となり排出される。非金属介在物として排出されないアルミは鋼中において、固溶アルミおよび窒化アルミ A1Nの形態で存在する。すなわち酸可溶ァルミ（sol Al: soluble Aluminum)の形態で存在する。この sol A1は 0.015wt%以上含有するのが好ましいが、過剰になると A1Nも含めて非金属介在物の増加を招き、延性の低下を引き起こすため、 0.05wt%以下が好ましい。

[0032] 上記 sol Alのうちの固溶 Alの状態の Alと、 A1Nの状態の Alとを区別する態別分析を、熱間鍛造のままの製品と、その後焼準した製品とで行なう。そして、両者の結果を比較して、固溶 A1の比率が高いほうを熱間鍛造のままの製品と特定することができる。熱間鍛造のままの製品と、その後焼準した製品とについて、一度そのような標準測定をしておけばそのデータに基づいて、両者を特定することができる。

[0033] 図 5は、本発明の他の実施の形態である、転動体にローラ 21を用いた駆動輪用の車輪用軸受装置 10を示す図である。この車輪用軸受装置 10では、ハブ輪 4には転走面は設けられず、外輪 3と 2つの内輪 2とに転走面 2a, 3aが設けられる。外輪 3およびハブ輪 4は、上記粒状フェライト生成鋼材により製造され、内輪 2およびローラ 21は JISSUJ2を用いて製造される。なお、本実施の形態では、ハブ輪 4が第 1内方部材であり、 2つの内輪 2が第 2内方部材である。

[0034] ハブ輪 4に転走面は設けられないが、内輪 2を介在して力かる荷重に対応するために 2つの内輪 2と当接する表面には高周波焼入れにより表面硬化層 4hが形成される

[0035] 2つの内輪 2は、ハブ輪 4を加締め加工することによって得られる加締め部 4bによつてハブ輪 4の段差壁 4sに押し付けられ固定される。

[0036] ハブ輪 4の加締め部 4bの加締め前のオーステナイト粒の粒度番号は 6番以上である。また、ハブ輪 4は粒状フェライト生成鋼材により製造される。

[0037] 図 6は本発明の他の実施の形態である車輪用軸受装置 10を示す、駆動用の車輪用軸受装置であり、等速自在継手 50が組み合わされ、等速自在継手 50が車輪用軸受装置の内輪 2を兼ねる構造を示す図である。等速自在継手 50は、内輪 32と、外輪に相当する外側継手部 33と、上記外側継手部 33と内輪 32との間にケージ 34によつて保持されるトルク伝達ボール 31とを備える。等速自在継手 50から回転力がハブ輪 4に伝達され、さらにハブ輪 4力ハブボルト 11によって連結されるタイヤに伝達される。等速自在継手 50の外側継手部 33の軸部 33aの端部が拡径加締めによりハブ輪 4に固定される。本実施の形態では等速自在継手 50の外側継手部材 33が第 1内方部材であり、ハブ輪 4が第 2内方部材である。外側継手部材 33の軸部 33aのオーステナイト粒の粒度番号は 6番以上である。この組み合わせにおいて、ハブ輪 4、外輪 3および車輪用軸受装置 10の内輪 2を兼ねる等速自在継手 50の上記外側継手部 3 3は、上記粒状フェライト生成鋼材により製造される。

[0038] (実施例 1)

次に実際に機械的性質およびミクロ組織を調査した結果について説明する。表 1に本発明の実施例 1に用いた鋼材の組成を示す。本発明例の各鋼は、 S53Cをベースにして改良をカ卩えている、組成上の特徴は次の通りである。本発明例 3、 4では低 Mn とした上で、 Vなどを含有させる点に特徴がある。

(本発明例 1) S53C相当 +V: 0.08質量％

(本発明例 2) S53C相当 +Ti: 0.07質量％

(本発明例 3) 低 Mn(0.25質量％) +V: 0.09質量％

(本発明例 4) 低 Mn(0.24質量％) +V: 0.04質量％+Ti: 0.06質量％

(比較例 1、本発明例 5, 6) S53C

[0039] [表 1]

また、製造方法は次の通りである。

(本発明例 1一 4) 1020°C加熱熱間鍛造まま (比較例 1) 1020°C加熱熱間鍛造まま (本発明例 5)： 1020°C加熱熱間鍛造 +焼準

(本発明例 6) : 950°C加熱熱間鍛造まま

比較例 6は、 V、 Ti、 Nbを含まず熱間鍛造温度を極端に低下させた点に特徴がある。熱間鍛造温度を 950°C程度まで低下させると変形抵抗が増大し、鍛造型の寿命が短命化するので製造現場では採用が難、が、熱間鍛造された鋼の性能を調査する目的で行なった。

[0041] 上記本発明例および比較例のミクロ糸且織を、図 7—図 13に示す。まず、図 11に示す比較例 1のミクロ組織では、熱間鍛造ままであることを反映して、組織は粗大であり (縮尺度に注意）、フェライトはほとんど全てがオーステナイト粒界沿って生成した網目状フェライトといってよい。これに比して図 12に示す焼準を加えた本発明例 5のミク口組織では、組織は粒界に沿うひも状フェライトだけでなく粒状 (塊状)のフェライトが認められ、ミクロ組織も非常に微細である。また、図 13に示す 950°C加熱鍛造した本発明例 6では、熱間鍛造ままであるにも拘わらず焼準を行なった本発明例 5と同等のミクロ組織が得られている。

[0042] 図 7—図 10に示すように、 V、 Tiなどを含有させた鋼材である本発明例 1一 4では、熱間鍛造ままであるにも拘わらずミクロ組織は非常に微細であり、粒状フェライトの数が多ぐしたがって粒状フェライトの分散密度が高い。また、フェライトの面積率が増大して、る。とくに本発明例 4のミクロ組織が微細化されて、る。

[0043] 上記の試験体の試験結果を表 2に示す。引張試験は、 HUBの製品から切り出した引張試験片を用い、試験を行った。

[0044] [表 2]

0450 面積率粒径硬さの絞り向上率引張強さ

仕様図フェライ卜（%) (粒度番号）変化率 (%) (%) 向上分 (MPa)

本発明例 1 V添加鍛造まま 21 7.0 +1 14 11 図 7 本発明例 2 Ti添加鍛造まま 17 6.8 +2 12.5 13 図 8 本発明例 3 (開発鋼 1)鍛造まま 24 7.7 - 7 20 15 図 9 本発明例 4 (開発鑭 2)鍛造まま 28 8.0 -6 15 16 図 10 比較例 1 熱間鍛造まま（現行） 12 3.0 基準基準基準図 " 本発明例 5 焼準追加 20 7.0 -7 15 10 図 12 本発明例 6 950°C熱間鍛造まま 22 6.5 -4 11 9 図 13

4では同じ熱間鍛造ままであるにも拘わらず 15%以上を満たしている。焼準を加えた本発明例 5および 950°C熱間鍛造のままの本発明例 6においても、やはりフェライト面積率 15%以上を満たす。表 2に示す「粒径」は、網目状フェライトでおよその輪郭が描かれるオーステナイト粒の粒径である力比較例 1が粒度番号 3.0であるのに比して本発明例 1一 6では 6.5以上が得られ、ミクロ組織が微細化されることを示している。

[0046] オーステナイト粒の測定は、たとえば、ミクロ組織の網目状フェライトの中にオーステナイト粒界があつたとして、そのようなオーステナイト粒界を記入したミクロ組織写真 ISに規定する粒径の標準図とを比べて、求めることができる。すなわち、網目状フエライトが非常に細い幅でオーステナイト粒界に沿って生成する場合、その網目状フエライトをオーステナイト粒界とみなして測定することができる。また、網目状フェライトのオーステナイト粒界に沿うフェライトの幅が比較的広い場合には、オーステナイト粒界をそのフェライトに沿ってその幅内に想定して、またはミクロ写真に実際に記入して測定することができる。ミクロ写真中の網目状フェライトに沿ってその幅内にオーステナイト粒界を書き込むことは容易である。

[0047] 硬さの変化率は、比較例 1を基準に硬化するか（+ )または軟化するか (一)を示す指標である。本発明例 1、 2において、基準に比してフェライト面積率が増えるにも拘わらず硬さの変化率がプラスになるのは、ミクロ組織が実質的に非常に微細化されること、 Vまたは T浙出物が分散し分散強化されることなどが考えられる。本発明例 3、 4では、これら Vおよび Zまたは Tiが含まれるにも拘わらず軟ィ匕するのは Mnが低くされるためである。とくに本発明例 3の軟ィ匕が大きい。これを反映して本発明例 3の絞りの上昇は顕著である。他の本発明例 1、 2、 4一 6についても比較例 1に比べ 10%以上の絞り向上率が得られる。

[0048] 引張強さの向上分は、本発明例 1一 6はいずれも比較例 1に比べ 9%以上の向上が得られるが、とくに本発明例 3、 4の向上が目立つ。

[0049] 引張試験により得られる絞りは、加締め加工における変形能および割れ性と相関があり、絞りが大きいほうが望ましい。また、引張強さおよび絞りは、製品の曲げ強度特性と対応する。 [0050] 上記実施例 1より、本発明例 1一 6は比較例 1に比べフェライト面積率を多くしォーステナイト粒度番号を 6以上としてミクロ組織は非常に微細であるため、強度、加工性、曲げ強度の向上を得ることができることが確認された。さらに本発明例 3、 4は焼準を加えたものと比べても優れた強度、加工性を備えることが判明した。

[0051] (実施例 2)

次に上記車輪用軸受装置のハブ輪や外輪の製造に用、られる鋼を用、て耐久性試験を行なった。本試験は、ハブ輪のハブボルト孔から中心に寄った位置の、フランジまたはアームの根元部における繰り返し応力に対する寿命を検証する試験ということができる。本発明例として用いた鋼は、 C : 0.6質量％、 Si: 0.57質量％、 Mn: 0.8 質量⁰ /₀、 P : 0.015質量⁰ /₀、 S : 0.017質量⁰ /₀、 Cr: 0.25質量⁰ /₀、 V: 0.15質量％を含む鋼である。比較例として用いた鋼は、市販の JISG4051に規定する機械構造用炭素鋼 S53Cを用いた。

[0052] 上記本発明例の鋼材および比較例の鋼材を、図 2に示すように熱間鍛造し、放冷した後試験片を作製した。焼準はどちらも行なわな力つた。

[0053] 試験は、 JISZ2241に規定する引張試験における絞りにより加締めの加工性を評価し、ま^ JISZ2274に規定する回転曲げ疲れ試験に拠り、ハブ輪に力かる繰り返し応力に対する耐久性を評価した。引張試験における試験片は、平行部長さ 15mm X直径 5mmの丸棒試験片を用い、回転曲げ疲れ試験における試験片は 1号試験片 (JISZ2274)を用いた。

[0054] 引張試験における絞りの結果を図 14に、また回転曲げ疲れ試験の結果を図 15に示す。比較例の絞りが 39%であるのに対して、本発明例の絞りは 44%に大きく向上している。絞りと加締め加工性とは強い相関があり、図 14に示す程度の絞りの向上により、加締め加工性は大幅に向上する。

[0055] また、図 15に示す回転曲げ疲れ試験結果によれば、本発明例の回転曲げ疲れ強さが比較例に比べて 3割程度向上することが検証された。

[0056] 上記の結果によれば、焼準を行うことなく熱間鍛造ままの鋼を用いて軸受の部品を製造することにより、耐久性に優れた部品を製造し、それらを組み上げて優れた性能の軸受を安価に製造することが可能である。また、とくにハブ輪などを加締め加工を行なう場合には、クラックなどを生じることなく加締め加工を行なうことが可能である。

[0057] 次に上に述べた記実施の形態および実施例も含めて、本発明の実施の形態例を羅列的に以下に説明する。

[0058] 上記の加締められる、第 1内方部材のフェライト面積率が 10— 30体積％であり、粒状フェライトを含むことができる。

[0059] この構成により、上記第 1内方部材は軟化され、さらに延性を向上することができる

。このため、より強力卩ェの加締め加工を行なっても割れを生じることがなくなる。

[0060] 上記の第 1内方部材がハブ輪であり、第 2内方部材が内輪であり、そのハブ輪の端部を加締めて内輪と結合することができる。また、第 2内方部材がハブ輪であり、第 1 内方部材が等速自在継手の外側継手部材であり、外側継手部材の軸部はハブ輪の内径孔に揷通し、該軸部を拡径加締めすることによりハブ輪と結合することができる。

[0061] 上記の構成により、車輪用軸受装置の軽量化を確保した上で、車輪用軸受としての高信頼性を達成することができる。

[0062] また、上記の第 1または第 2内方部材であるハブ輪が、車輪取付け用フランジを有し、ハブ輪の焼入れされて、な、部分のオーステナイト粒の粒度番号を 6番以上とすることがでさる。

[0063] 上記の構成により、車輪取付けフランジの耐久性を向上させることができ、たとえば車輪取付けフランジをアーム形状としても耐久性が低下せず、軽量化を容易に達成することが可能になる。

[0064] 上記の鋼（粒状フェライト生成鋼材）は、 Si: 0.15— 0.7質量％、 Mn: 0.1— 0.5質量⁰ /₀および V： 0.04— 0.15質量⁰ /₀を含むことができる。

[0065] この構成によれば、熱間鍛造において脱炭深さを抑制し、 V炭窒化物による作用によりフェライトの生成を促進されて粒状フェライトを含む組織を得ることができる。このためミクロ組織を実質的に微細化できる。

[0066] Si : 0.15— 0.7質量⁰ /₀

Siが 0.15質量％未満では焼入性が低ぐ強度を十分確保することができない。また

、 Siが 0.7質量％を超えると熱間鍛造の際に脱炭を促進して深い脱炭層を形成するため、 Siは 0.7質量％以下とする。脱炭層をより一層抑制するためには、 Siは 0.5質量％以下とすることができ、さらに脱炭層を避けるためには 0.4質量％以下とするのがよい。

[0067] Mn: 0.1—0.5質量％

Mnが 0.1質量％未満では鋼中の硫黄（S)を MnSとして固定できな!/、ために熱間鍛造の際にひび割れ等を生じやすいの 0.1質量％以上とする。 Mnは焼入性を向上させ、鋼中に固溶して鋼を強靭化するとともに、転動寿命に有益な残留オーステナイトを増やす。しかし、 Mnは炭化物中にも固溶して炭化物の硬度を高める作用があり鋼の硬度上昇に有効である。したがって、強靭化を重視する場合、 0.25質量％以上含むのがよい。しかし、 0.5質量％を超えると、熱間鍛造後の放冷時にフェライト生成を抑制し硬化組織となりやすく、切削加工や加締め加工性などに支障をきたすので 0 .5質量％以下とすることができる。

[0068] V : 0.04— 0.15質量⁰ /₀

V炭化物、 V窒化物または V炭窒化物は、熱間鍛造前の加熱によりオーステナイト中にほとんど固溶する力熱間鍛造後放冷中に析出し、フライト核発生サイトとして機能する。これら V析出物はオーステナイト粒内の介在物等の上に析出し、さらにこの V析出物を核にフライトが生成する。すなわち粒状フライトの生成を促進し、その結果、フェライト面積率を増加させる。上記作用は V0.04質量％以上により得ることができる。さらに確実の上記作用を得るためには 0.06質量％含むことが望ましい。また、 Vが 0.15質量％を超えると上記の効果が飽和するので、 0.15質量％以下とする。

[0069] なお、不純物元素は、 P : 0.030質量％以下、 S : 0.035質量％以下とするのがよい。不純物元素である Pおよび Sは、鋼の機械的性質を劣化させるので、軸受用鋼としては低いほどよい。しかし、 Pおよび Sを非常に低下させるには高度の精鍊設備と十分な精鍊時間が必要であり、その精鍊設備の操業に伴う電力費や精鍊反応用原料費が増大し、大きなコストアップ要因となる。したがって、 Pおよび Sの上限値は軸受材料としての機械的性質の劣化を許容しうる清浄度規制 CFISG4051)を満たす水準とすることができる。

[0070] 上記の軸受を構成する少なくとも 1つの部品力切削加工されていない非切削加工部分を有することができる。

[0071] 切削加工が精度上不要な個所は切削加工を省略し、製造費用を抑制することができる。この場合、黒皮部分では脱炭層が抑制されていることが重要であり、疲労亀裂の発生等を抑制することができる。このためには Si含有率を低目にするのがよい。

[0072] 今回開示された実施の形態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請求の範囲によって示され、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

[0073] 本発明の車輪用軸受装置を用いることにより、高信頼性の部品を安価に製造し、その部品を加締め加工して軸受に組み上げるので高信頼性の車輪用軸受装置を安価に提供することができる。このため、自動車を含め輸送機械装置の車輪用軸受装置などに用途が拡大することが期待される。

Claims

請求の範囲

[1] 内周に複列の転走面（3a)を有する外方部材（3)と、前記転走面（3a)に対向する転走面（2a、 4a)を有する内方部材（2、 33、 4)と、前記対向する複列の転走面間に介在する転動体（1)とを有し、

前記内方部材 (2、 33、 4)は、第 1内方部材 (4、 33)と第 2内方部材 (2、 4)とからなり、

前記第 1内方部材 (4、 33)を加締めることによって前記第 1内方部材 (4、 33)と第 2 内方部材（2、 4)とを結合させ、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置（10)において、

少なくとも前記加締め部 (4b)のオーステナイト粒の粒度番号が 6番以上である、車輪用軸受装置（10)。

[2] 前記加締められる、前記第 1内方部材 (4、 33)のフェライト面積率が 10— 30体積 %であり、粒状フライトを含む、請求項 1に記載の車輪用軸受装置（10)。

[3] 前記第 1内方部材がハブ輪 (4)であり、前記第 2内方部材が内輪 (2)であり、そのハブ輪 (4)の端部を加締めて内輪 (2)と結合する、請求項 1に記載の車輪用軸受装置（10)。

[4] 前記第 2内方部材がハブ輪 (4)であり、前記第 1内方部材が等速ジョイント（50)の外側継手部材 (33)であり、前記外側継手部材（33)の軸部はハブ輪 (4)の内径孔に挿通し、該軸部を拡径加締めすることによりハブ輪 (4)と結合する、請求項 1に記載の車輪用軸受装置。

[5] 前記第 1または第 2内方部材であるハブ輪 (4)が、車輪用取付けフランジ (4d)を有し、そのハブ輪の焼入れされて、な、部分のオーステナイト粒の粒度番号が 6番以上である、請求項 1に記載の車輪用軸受装置。