複列アンギュラ軸受
【課題】転動寿命の向上を図ることができ、しかもコストの低減を達成できる複列アンギュラ軸受を提供する。
【解決手段】外径面に内側転走面２８、２９を有する内輪２４Ａ、２４Ｂと、内径面に外側転走面２６、２７を有する外輪２５と、外輪２５の外側転走面２６、２７と内輪２４Ａ、２４Ｂの内側転走面２８、２９との間に転動自在に収容された転動体３０とを備えた複列アンギュラ軸受である。外輪２５と内輪２４との少なくとも一方を、マルテンサイト系ステンレス鋼を用いて冷間ローリングにて成形した塑性加工品としたものである。
【解決手段】外径面に内側転走面２８、２９を有する内輪２４Ａ、２４Ｂと、内径面に外側転走面２６、２７を有する外輪２５と、外輪２５の外側転走面２６、２７と内輪２４Ａ、２４Ｂの内側転走面２８、２９との間に転動自在に収容された転動体３０とを備えた複列アンギュラ軸受である。外輪２５と内輪２４との少なくとも一方を、マルテンサイト系ステンレス鋼を用いて冷間ローリングにて成形した塑性加工品としたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複列アンギュラ軸受に関し、特に自動車等の車両において車輪を車体に対して回転自在に支持するための車輪用軸受装置に最適な複列アンギュラ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車輪用軸受装置等に用いる複列アンギュラ軸受には、図１２に示すように、軸受１００は、内周に複列の外側転走面１２０、１２１が形成された外輪１０５と、外周に外側転走面に対向する内側転走面１１８、１１９が形成された一対の内輪１０８、１０９と、外輪１０５の外側転走面１２０、１２１と内輪１０８、１０９の内側転走面１１８、１１９との間に転動自在に収容された複列の転動体１２２とを備える。
【０００３】
外輪１０５と内輪１０８、１０９との間の軸方向開口部はシール部材Ｓ、Ｓにて塞がれている。このため、外輪１０５の内径面の軸方向の開口端部にシール装着溝１１０、１１１が設けられている。
【０００４】
内輪１０８、１０９は、大径部１１２と小径部１１３とを備え、大径部１１２と小径部１１３との間の連設部１１４の外径面に転走面１１８（１１９）が形成される。
【０００５】
外輪１０５は、一般的には、図１３に示すように、短円筒体の素材１５０を、クロスハッチングで示す範囲を削り成形することになる。この素材１５０は、図１４（ａ）に示すように、ファイバーフローＦが軸方向に延びている。このため、成形された外輪１０５においても図１４（ｂ）に示すように、ファイバーフローＦが軸方向に延びている。ファイバーフローとは、材料の組織の流れを言い、繊維状金属組織とも言う。
【０００６】
また、内輪１０８（１０９）も、図１５に示すように、短円筒体の素材１５１を、クロスハッチングで示す範囲を削り成形することになる。この際、この素材１５１は、図１６に示すように、ファイバーフローＦが軸方向に延びている。このため、成形された内輪１０８（１０９）においても、ファイバーフローＦが軸方向に延びている。
【０００７】
自動車の車輪用軸受装置等に用いる複列アンギュラ軸受では、耐食性が要求される。このため、軸受の外輪や内輪にステンレス鋼（ＪＩＳ ＳＵＳ４４０Ｃ）等が使用される。ＳＵＳ４４０Ｃ（マルテンサイト系ステンレス）は、焼入れ焼戻しを実施することにより、軸受用鋼として必要な硬度である５５ＨＲＣ以上の硬度を達成しつつ、所定の耐食性を確保可能な耐食軸受用鋼である。
【０００８】
しかし、近年の耐食軸受の用途の広がり等に伴い、耐食軸受に対して要求される耐食性のレベルはさらに上昇している。耐食性に優れた鋼としては、たとえばＪＩＳ ＳＵＳ３０４などのオーステナイト系ステンレス鋼が挙げられる。ＳＵＳ３０４は、ＳＵＳ４４０Ｃを超える耐食性を有しているため、耐食性の観点からはＳＵＳ４４０Ｃよりも優れている。
【０００９】
そこで、軸受の内輪や外輪にオーステナイト系ステンレス鋼を用いたものがある（特許文献１及び特許文献２）。
【特許文献１】特開２００１−３３００３８号公報
【特許文献２】特開２００２−１４７４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ＳＵＳ材は、軸受に一般的に使用されるＳＵＪ２等の鋼材と比べてＣｒ等の希少金属が多く含まれ、単価が高くコスト高となる。しかも、図１３に示すような成形方法では、外輪の形状として内径面に転走面やシール装着溝等を成形する必要があり、除去される重量（マテリアルロス＝投入重量−製品重量）が多くなり、その分材料コストが増加する。内輪においても、除去される重量が多くなり、その分材料コスト高となっていた。
【００１１】
また、図１４や図１６に示すような切削加工では、ファイバーフローが転走面において分断される。このため、転走面において亀裂や剥離が発生し易く、寿命が比較的短くなっていた。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みて、転動寿命の向上を図ることができ、しかもコストの低減を達成できる複列アンギュラ軸受を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の複列アンギュラ軸受は、外径面に転走面を有する内輪と、内径面に転走面を有する外輪と、外輪の外側転走面と内輪の内側転走面との間に転動自在に収容された転動体とを備えた複列アンギュラ軸受であって、外輪と内輪との少なくとも一方を、マルテンサイト系ステンレス鋼を用いて冷間ローリングにて成形した塑性加工品としたものである。ここで、冷間ローリング（冷間転造）とは、熱を加えずに冷たいまま（常温）で素材（ブランク）を回転させながら圧延していく加工方法である。すなわち、内外径がワーク（加工後の完成品）より小さな、基本的に内外径ストレートなブランク（素材）を、加工したい形状に設計された２つの治具（内径用と外径用）にはさんで回転させながら圧延（転造）し、ワークを形成する加工方法である。
【００１４】
本発明の複列アンギュラ軸受は、外輪と内輪との少なくとも一方を冷間ローリングにて成形した塑性加工品としたので、塑性加工品の歩留まりの向上等を図ることができる。すなわち、冷間ローリングは、素材の余計な部分を削り落としていく切削加工とは異なり、製品外径より細い素材を拡径して成形することができ、材料の無駄が生じない。また、加工時間が短いことと、工具が長寿命であることなどから、切削加工と比べて生産性が高くなる。さらに、使用する工具（成形ロール、マンドレル）は加工品に応じて取り替える必要があるが、安定した加工精度を得ることができる。さらには、切削加工とは異なり、ファイバーフローが切断されないため、転走面における亀裂や剥離等の発生を抑えることができ、製品として長寿命を図ることができる。
【００１５】
また、本発明の複列アンギュラ軸受は、マルテンサイト系ステンレス鋼を用いた塑性加工品であるので、焼入れ焼戻しにより高強度及び高硬度となる。
【００１６】
塑性加工品の転走面のファイバーフローの傾きが、転走面の肩部乃至その近傍を除いて、転走面の接線方向に対して１５°以下であるのが好ましい。ファイバーフローの傾きがこのようなものであれば、ファイバーフローは転走面形状に近い形で流れることになる。なお、ファイバーフローの傾きとは、転走面の曲率中心からファイバーフローの断面が析出している点までの直線で結び、その直線と前記点との交点における直線との直交線と、前記点でのファイバーフローの接線とが成す角度である。
【００１７】
塑性加工品は、Ｃ：０．９０〜１．２０重量％、Ｓｉ：１．０重量％以下、Ｍｎ：１．０重量％以下、Ｐ：０．０４０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ｎｉ：０．７５重量％以下、Ｃｒ：１６．０〜１８．０重量％、Ｍｏ：０．７５重量％以下を含むマルテンサイト系ステンレス鋼を球状化焼鈍したブランクを用い、塑性加工品の転走面のファイバーフローの傾きが、転走面の肩部乃至その近傍を除いて、転走面の接線方向に対して１５°以下であるとともに、少なくとも転走面の表面の硬度を焼入れ焼戻しにより５５〜６４ＨＲＣとするのが好ましい。
【００１８】
塑性加工品は、Ｃ：０．５０〜０．７５重量％、Ｓｉ：０．５重量％以下、Ｍｎ：１．０重量％以下、Ｐ：０．０３０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ｎｉ：０．６０重量％以下、Ｃｒ：１１．５〜１３．５重量％、Ｍｏ：０．５０重量％以下を含むマルテンサイト系ステンレス鋼を球状化焼鈍したブランクを用い、塑性加工品の転走面のファイバーフローの傾きが、転走面の肩部乃至その近傍を除いて、転走面の接線方向に対して１５°以下であるとともに、少なくとも転走面の表面の硬度を焼入れ焼戻しにより５５〜６４ＨＲＣとするのが好ましい。
【００１９】
ここで、球状化焼鈍とは、鋼中の炭化物を球状にし、均一に分散させる熱処理である。このため、球状化焼鈍を行うことによって、塑性加工や機械加工を容易にし、あるいは機械的性質を改善することができる。塑性加工品中の炭化物は、長径長さをａとし、短径長さをｂとしたときに、（ａ＋ｂ）／２≦５０μｍであるのが好ましく、特に、（ａ＋ｂ）／２≦３０μｍであるのが好ましい。
【００２０】
塑性加工品が外輪であれば、外径面の軸方向中央部に周方向溝（環状凹部）が設けられることになる。これは、塑性加工後の形状をほぼ均一の肉厚とすることで、冷間ローリングによる塑性加工時にブランクをほぼ均一に圧延することができるため、塑性加工を容易とすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の車輪用軸受装置では、冷間ローリング加工にて外輪や内輪が成形されるので、製品の歩留まり及び生産性の向上を図ることができて、コスト低減を達成できる。しかも、外輪や内輪は安定した加工精度及び長寿命を得ることができ、軸受の品質向上を達成できる。また、外輪や内輪の軽量化を図ることができて、自動車の低燃費化を達成できる。このように、円筒状の素材を削り出して成形しないので、切削加工での材料の除去量が減り、材料の無駄が少なくなって、コスト低減を図ることができる。
【００２２】
塑性加工品はマルテンサイト系ステンレス鋼であるので、焼入れ焼戻しにより高強度及び高硬度となる。このため、高品質の製品を提供できる。また、マルテンサイト系ステンレス鋼の耐食性は他の系統のステンレス鋼よりも一般に劣るが、ＳＵＪ２に比べて耐食性に優れ、自動車の車輪用軸受装置等に要求される耐食性に十分対応することができる。
【００２３】
塑性加工品の転走面のファイバーフローの傾きを、転走面の接線方向に対して１５°以下であるように設定することによって、ファイバーフローは転走面形状に近い形で流れることになる。これによって、転走面における亀裂や剥離等の発生を抑えることができ、製品として長寿命化を図ることができる。
【００２４】
Ｃ：０．９０〜１．２０重量％、Ｓｉ：１．０重量％以下、Ｍｎ：１．０重量％以下、Ｐ：０．０４０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ｎｉ：０．７５重量％以下、Ｃｒ：１６．０〜１８．０重量％、Ｍｏ：０．７５重量％以下を含むマルテンサイト系ステンレス鋼を球状化焼鈍したブランク、又は、Ｃ：０．５０〜０．７５重量％、Ｓｉ：０．５重量％以下、Ｍｎ：１．０重量％以下、Ｐ：０．０３０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ｎｉ：０．６０重量％以下、Ｃｒ：１１．５〜１３．５重量％、Ｍｏ：０．５０重量％以下を含むマルテンサイト系ステンレス鋼を球状化焼鈍したブランクを用いた場合、球状化焼鈍を行うことによって、塑性加工や機械加工を容易にし、あるいは機械的性質を改善することができる。このため、この軸受の生産性の向上を一層図ることができ、しかも、転走面の表面の硬度を焼入れ焼戻しにより５５〜６４ＨＲＣとすることによって、転動体が長期にわたって安定して転動することができる。
【００２５】
塑性加工品が外輪であれば、外径面の軸方向中央部に周方向溝（環状凹部）が設けられることになるので、塑性加工が容易となり、また、軽量化および低コスト化を図ることができる。また、塑性加工品中の炭化物を、長径長さをａとし、短径長さをｂとしたときに、（ａ＋ｂ）／２≦５０μｍと規定することによって、粗大な炭化物がなくなり、炭化物のサイズを小さくすることができる。このため、応力集中が生じても亀裂の発生を抑えることができ、しかも、転動時の騒音を少なくできる。さらに、加工精度の低下を防止でき、高品質の加工を行うことができる。特に、（ａ＋ｂ）／２≦３０μｍとすることによって、一層高品質のものを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下本発明の実施の形態を図１〜図１１に基づいて説明する。図１に第１実施形態の複列アンギュラ軸受を示し、軸受は、内周に複列の外側転走面２６、２７が形成された外輪２５と、外周に外輪２５の外側転走面２６、２７に対向する内側転走面２８、２９が形成された一対の内輪２４Ａ、２４Ｂと、外輪２５の外側転走面２６、２７と内輪２４Ａ、２４Ｂの内側転走面２８、２９との間に転動自在に収容された複列の転動体３０とを備える。転動体３０は外輪２５と内輪２４Ａ、２４Ｂとの間に介在される保持器３１に保持される。転がり軸受の両開口部（外輪２５と内輪２４Ａ、２４Ｂとの間の開口部）にはシール部材Ｓが装着されている。
【００２７】
外輪２５は、図２に示すように、外径面５０の軸方向中央部に環状凹部５１が形成され、これに対応して内径面５２の軸方向中央部に周方向凸部(膨出部)５３が設けられている。そして、この周方向凸部５３の両側に外側転走面２６、２７が形成され、さらに、外側転走面２６、２７の外側にシール装着溝５４、５５が形成されている。
【００２８】
一方の内輪２４Ａと、他方の内輪２４Ｂとは共通の部品にて構成できる。なお、この軸受２は、車輪用軸受装置に使用するものであるので、一方の内輪２４Ａをアウトボード側の内輪２４と呼び、他方の内輪２４Ｂをインボード側の内輪２４と呼ぶ。車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウトボード側（図面左側）と呼び、中央寄りをインボード側（図面右側）と呼ぶ。図１に示すように、内輪２４（２４Ａ、２４Ｂ）は、厚肉部８５と薄肉部８６とを有する短円筒体からなり、厚肉部８５と薄肉部８６との間の外径面に転走面２８（２９）が形成される。厚肉部８５の外径面がシール装着面６３となる。
【００２９】
次にこの転がり軸受の外輪２５の製造方法を説明する。この外輪製造方法は、図３に示すように、長尺状のパイプ材Ｐを所定寸に切断し旋削して、短寸の素材３４を成形する。その後、この素材３４に対して冷間ローリング加工を行うことになる。冷間ローリング（冷間転造）とは、熱を加えずに冷たいまま（常温）で素材（ブランク）を回転させながら圧延していく加工方法である。すなわち、内外径がワーク（加工後の完成品）より小さな、基本的に内外径ストレートなブランク（素材）を、加工したい形状に設計された２つの治具（内径用と外径用）にはさんで回転させながら圧延（転造）し、ワークを形成する加工方法である。
【００３０】
素材３４としては、Ｃ：０．９０〜１．２０重量％、Ｓｉ：１．０重量％以下、Ｍｎ：１．０重量％以下、Ｐ：０．０４０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ｎｉ：０．７５重量％以下、Ｃｒ：１６．０〜１８．０重量％、Ｍｏ：０．７５重量％以下を含むマルテンサイト系ステンレス鋼Ａを球状化焼鈍したものを使用することができる。ここで、球状化焼鈍とは、鋼中の炭化物を球状にし、均一に分散させる熱処理である。このため、球状化焼鈍を行うことによって、塑性加工や機械加工を容易にし、あるいは機械的性質を改善することができる。
【００３１】
この場合、Ｓｉ量を１．０重量％以下としたのは、冷間ローリング加工性の向上を図るためである。また、Ｃ量を０．９０〜１．２０重量％としたのは、軸受の外輪として必要な焼入れ焼戻し後の硬度を確保するためである。
【００３２】
また、素材３４としては、Ｃ：０．５０〜０．７５重量％、Ｓｉ：０．５重量％以下、Ｍｎ：１．０重量％以下、Ｐ：０．０３０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ｎｉ：０．６０重量％以下、Ｃｒ：１１．５〜１３．５重量％、Ｍｏ：０．５０重量％以下を含むマルテンサイト系ステンレス鋼Ｂを球状化焼鈍したものであってもよい。
【００３３】
この場合も、Ｓｉ量を０．５重量％以下としたのは、冷間ローリング加工性の向上を図るためである。また、Ｃ量を０．５０〜０．７５重量％としたのは、軸受の外輪として必要な焼入れ焼戻し後の硬度を確保するためである。なお、マルテンサイト系ステンレス鋼Ｂの場合、マルテンサイト系ステンレス鋼Ａよりも炭化物が小さくなる。
【００３４】
冷間ローリング工程では、図４に示すようなローリング装置にて冷間ローリング加工を行う。ローリング装置は、内径用のマンドレル４７と、外径用の成形ロール４８とを備える。マンドレル４７の外周面に、外輪２５の内径面を成形する外輪内径面成形部６７が形成され、成形ロール４８の外径面に、外輪２５の外径面を成形する外輪外径面成形部６８が形成されている。
【００３５】
外輪内径面成形部６７は、転走面成形部６７ａ、６７ａと、シール溝成形部６７ｂ，６７ｂとを備える。また、外輪外径面成形部６８は、環状凹部成形部６８ａと、外径面成形部６８ｂ、６８ｂとを備える。
【００３６】
この場合、マンドレル４７に、図５（ａ）に示す円筒状の素材３４を外嵌し、マンドレル４７と成形ロール４８とで素材３４を挟んだ状態で、成形ロール４８をその軸心廻りに回転させる。これによって、外輪２５を成形することができる。
【００３７】
ところで、素材３４におけるファイバーフローＦは、図５（ａ）に示すように、軸方向に沿った流れとなっている。このため、冷間ローリングにて成形された外輪２５のファイバーフローＦは、図５（ｂ）に示すような流れになっている。
【００３８】
この場合、図６に示すように、塑性加工品の転走面のファイバーフローの傾きが転走面２６（２７）の肩部乃至その近傍を除いて、転走面２６（２７）の接線方向に対して１５°以下である。すなわち、転走面２６（２７）の曲率中心Ｏ（図５（ｂ）参照）からファイバーフローＦの断面が析出している点Ｐ１までの直線Ｌで結び、その直線Ｌと点Ｐ１との交点における直線Ｌとの直交線Ｔと、点Ｐ１でのファイバーフローＦの接線Ｔ１とが成す角度αが１５°以下であることである。
【００３９】
また、塑性加工品である外輪２５中の炭化物は、長径長さをａとし、短径長さをｂとしたときに、（ａ＋ｂ）／２≦５０μｍである。図７に示すように、長径長さとは長手方向の最大長さであり、短径長さとは短手方向（長手方向と直交する方向）の長さの最大長さである。
【００４０】
素材３４としては、図８（ａ）に示すような形状のものであってもよい。すなわち、図８に示す素材３４は、その外径面３４ａが円筒面であるが、その内径面３４ｂが軸方向中央部の小径部３７と、この小径部３７の両側に設けられる中径部３８ａ、３８ｂと、軸方向端部に設けられる大径部３９ａ、３９ｂとを備える。
【００４１】
この素材３４を使用すれば、中径部３８ａ、３８ｂが転走面２６、２７を構成し、大径部３９ａ、３９ｂがシール装着溝５４、５５を構成することになる。このため、各部位の変形量を小さくでき、加工性の向上を図ることができる。また、この素材３４におけるファイバーフローＦは、図８（ａ）に示すように、軸方向に沿った流れとなっている。このため、冷間ローリングにて成形された外輪２５のファイバーフローＦは、図８（ｂ）に示すような流れになっている。
【００４２】
また、小径部３７にて第１の周方向凸隆部３５が形成され、中径部３８ａ、３８ｂにて第２の周方向凸隆部３６が形成される。そして、この第１の周方向凸隆部３５が転走面２６、２７間の肩部７１を構成することになり、第２の周方向凸隆部３５にてカウンタボア７２（各転走面２６、２７におけるシール装着溝５４、５５側に形成される肩部）を構成することになる。
【００４３】
このように、ブランク３４が内径面に転走面間の肩部７１を構成する周方向凸隆部３５を備えたものであれば、外輪肩部（軌道面肩部）の充足具合がよくなり、微小クラックの発生を抑えることができる。これにより、車両の旋回走行時にタイヤからのモーメント荷重により軸受が傾き、転動体３０が肩部７１の近くを通る場合にも、微小クラックがないため、転動寿命に悪影響を与えることがない。しかも肩部７１の不充足により、乗上げ状況に個体差が発生することもない。
【００４４】
カウンタボア７２の段が圧延（ローリング）開始時にマンドレル４７の凹部（カウンタボア形成部７５、７５（図４参照））に入ることで、素材３４が成形ロール４８とマンドレル４７の空間の幅方向の丁度中央に位置することができ、圧延初期の挙動が安定する。これにより、圧延が左右均等にされることになり、充足具合も左右均等となる。すなわち、クラックが発生し易い場所を充足させることができる。成形された製品は高品質となる。
【００４５】
しかも、「充足不足を解消するために、ブランクの肉厚を大として、転走面の肩部等を成形し、その後、旋削する」という従来において行われていた作業を行うことがなくなって、生産性の向上及びコスト低減を図ることができる。
【００４６】
ローリング加工後は、加熱炉や高周波加熱等で焼入れ焼戻しして表面硬化させた後、切削加工を行う。この場合、軸方向端部のシール装着溝５４、５５、転走面２６、２７、両端面５６、５７、及び外径面５０の切削を行う。このため、これらの切削を焼入鋼切削と呼ぶことができる。すなわち、焼入鋼切削は、単に切削のことであり、切削は通常生材の状態で行うので、熱処理後（焼入れ焼戻し後）の切削であることを明確にするために焼入鋼切削と称した。焼入れ焼戻し後に切削を行うため、素材の熱処理変形をこの切削過程で除去することができる。焼入れ焼戻しを行うと、引張残留応力が残り易く、そのままでは疲労強度が低下する。このため、表面を切削すれば、最表面部に圧縮残留応力を付与させることができ、これにより疲労強度が向上する。この場合、少なくとも転走面２６、２７の底面の硬度を５５〜６４ＨＲＣとする。切削加工の後は、シール装着溝５４、５５、転走面２６、２７、外径面５０の研削加工を行ない、その後軸受に組み立てる。研削加工時には、両端面５６、５７も研削してもよい。また、加工工程を、熱処理後の焼入鋼切削ではなく、ローリング加工後に生材の状態で旋削を行う。従来の工程としてもよい。
【００４７】
本発明の複列アンギュラ軸受では、冷間ローリング加工にて外輪２５が成形されるので、製品の歩留まり及び生産性の向上を図ることができて、コスト低減を達成できる。しかも、外輪２５は安定した加工精度及び長寿命を得ることができ、軸受の品質向上を達成できる。また、外輪２５の軽量化を図ることができて、自動車の低燃費化を達成できる。このように、円筒状の素材を削り出して成形しないので、切削加工での材料の除去量が減り、材料の無駄が少なくなって、コスト低減を図ることができる。
【００４８】
塑性加工品はマルテンサイト系ステンレス鋼であるので、焼入れ焼戻しにより高強度及び高硬度となる。このため、高品質の製品を提供できる。また、マルテンサイト系ステンレス鋼の耐食性は他の系統のステンレス鋼よりも一般に劣るが、ＳＵＪ２に比べて耐食性に優れ、自動車の車輪用軸受装置等に要求される耐食性に十分対応することができる。
【００４９】
塑性加工品の転走面のファイバーフローＦの傾きを、転走面２６、２７の接線方向に対して１５°以下であるように設定することによって、ファイバーフローＦは転走面形状に近い形で流れることになる。これによって、転走面２６、２７における亀裂や剥離等の発生を抑えることができ、製品として長寿命化を図ることができる。
【００５０】
マルテンサイト系ステンレス鋼を球状化焼鈍したブランクを用いた場合、球状化焼鈍を行うことによって、塑性加工や機械加工を容易にし、あるいは機械的性質を改善することができる。このため、この軸受の生産性の向上を一層図ることができ、しかも、転走面の表面の硬度を焼入れ焼戻しにより５５〜６４ＨＲＣとすることによって、転動体が長期にわたって安定して転動することができる。
【００５１】
ところで、大きな炭化物（共晶炭化物）が存在すると、そこに応力集中すれば、亀裂が発生し易くなくなる。長径長さをａとし、短径長さをｂとしたときに、（ａ＋ｂ）／２≦５０μｍと規定することによって、炭化物のサイズを小さくすることができる。このため、応力集中が生じても亀裂の発生を抑えることができ、しかも、転動時の騒音を少なくできる。さらに、加工精度の低下を防止でき、高品質の加工を行うことができる。特に、（ａ＋ｂ）／２≦３０μｍとすることによって、一層高品質のものを提供できる。
【００５２】
次に図９は第２実施形態を示し、この場合、内輪２４Ａ、２４Ｂも冷間ローリング加工にて成形している。内輪２４（２４Ａ、２４Ｂ）は、大径部６０と、小径部６１と、大径部６０と小径部６１との間のテーパ状部６２とからなる。この場合、大径部６０の外径面がシール装着面６３となり、テーパ状部６２の外径面が内側転走面２８（２９）となる。
【００５３】
内輪２４も、外輪２５と同様、ほぼ内輪２４の形状となった素形状の内輪素材を、冷間ローリングにより成形する。この素材を、加熱炉や高周波加熱等で焼入れ焼戻しして表面硬化させた後、切削加工を行う。すなわち、焼入鋼切削を行う。この場合、内径面、両端面６５、６６、シール装着面６３、及び内側転走面２８（２９）が焼入鋼切削される。切削加工は、熱処理後の焼入鋼切削ではなく、ローリング加工後に生材の状態で旋削を行なう、従来の工程としてもよい。
【００５４】
また、内輪２４の素材としても、外輪２５の素材と同様のマルテンサイト系ステンレス鋼を、球状化焼鈍したものを用いる。また、少なくとも転走面２８（２９）の硬度を５５〜６４ＨＲＣとする。
【００５５】
このため、この図９に示す軸受では、外輪２５に加え、内輪２４Ａ、２４Ｂもマルテンサイト系ステンレス鋼を用いて冷間ローリングにて成形した塑性加工品としているので、内輪２４Ａ、２４Ｂに対して、前記外輪２５が有する効果と同様の作用効果を奏する。このため、極めて高品質の軸受を、低価格で提供できる。
【００５６】
また、前記成形方法では、素材として一個の内輪を取り出すものであるが、一つの素材にて一対の内輪を取り出すものであってもよい。すなわち、一対の内輪の取り出し可能な図１０に示すような円筒体の素材７０を成形して、図１１（ａ）に示すように、冷間ローリングにて内輪構成素材７３（一対の内輪が一体連結された形状のもの）を成形する。すなわち、この内輪構成素材７３は、軸方向中央の円筒状の本体部７４と、この本体部７４の両端にテーパ状部７５ａ、７５ｂを介して連設される端部大径部７６ａ、７６ｂとを有する円筒体から構成される。
【００５７】
このように構成した内輪構成素材７３をその軸方向中央で切断して、一対の内輪２４（２４Ａ）、２４（２４Ｂ）を成形する。すなわち、中央線Ｌ１に沿って内輪構成素材７３を切断することになる。この際、内輪構成素材７３を、加熱炉や高周波加熱等で焼入れ焼戻しして表面硬化させた後、切断及び切削加工を行う。端部大径部７６ａが内輪２４の大径部６０となり、小径の本体部７４が内輪２４の小径部６１となり、テーパ部７５ａの外径面が内輪２４の内側転走面２８（２９）となる。また、内径面、両端面６５、６６、シール装着面６３、及び内側転走面２８（２９）が焼入鋼切削される。なお、内輪構成素材７３を２つに切断する作業は、熱処理前であっても熱処理後であってもよい。また、切削加工は、熱処理後の焼入鋼切削ではなく、ローリング加工後に生材の状態で旋削を行なう、従来の工程としてもよい。
【００５８】
内輪構成素材７３としては、図１１（ｂ）に示すような形状のものであってもよい。図１１（ｂ）に示す内輪構成素材７３は、軸方向中央部の大径部７７と、この大径部７７の両端にテーパ部７８ａ、７８ｂを介して連設される端部小径部７９ａ、７９ｂとを有する円筒体から構成される。
【００５９】
塑性加工による成形後に中央線Ｌ１に沿って内輪構成素材７３を切断することになる。この際、内輪構成素材７３を、加熱炉や高周波加熱等で焼入れ焼戻しして表面硬化させた後、切断及び切削加工を行う。なお、内輪構成素材７３を２つに切断する作業は、熱処理前であっても熱処理後であってもよい。また、切削加工は、熱処理後の焼入鋼切削ではなく、ローリング加工後に生材の状態で旋削を行なう、従来の工程としてもよい。また、図１１（ａ）に示す内輪構成素材７３では、その切断端面が小径側の端面６６となるのに対して、図１１（ｂ）に示す内輪構成素材７３では、その切断端面が大径側の端面６５となる。
【００６０】
このように、図１０に示すような素材７０を使用すれば、一度に一対の内輪２４を成形することができ、生産性の向上を図ることができる。
【００６１】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、前記実施形態では、外輪２５を成形するブランクとして、前記実施形態では、パイプ材にて成形していたが、丸棒状のバー材を所定寸に切断し、この切断片を熱間鍛造等にて成形するようにしてもよい。また、内輪２４にマルテンサイト系ステンレス鋼を用いて冷間ローリングにて成形した塑性加工品とすれば、外輪２５に図１２に示す従来の外輪１０５を用いたものであってもよい。なお、この複列アンギュラ軸受の用途として、車輪用軸受装置に限るものではなく、複列アンギュラ軸受を使用する種々の装置や機構に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１実施形態を示す複列アンギュラ軸受の断面図である。
【図２】前記複列アンギュラ軸受の外輪の拡大断面図である。
【図３】前記複列アンギュラ軸受の外輪の製造工程図である。
【図４】前記複列アンギュラ軸受の外輪を成形する冷間ローリング加工機の簡略図である。
【図５】ファイバーフローを示し、（ａ）は素材の簡略断面図であり、（ｂ）は製品の簡略断面図である。
【図６】外輪の要部のファイバーフローを示す簡略図である。
【図７】炭化物の簡略図である。
【図８】他の形状の素材を用いた場合のファイバーフローを示し、（ａ）は素材の簡略断面図であり、（ｂ）は製品の簡略断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態を示す複列アンギュラ軸受の断面図である。
【図１０】前記図９に示す複列アンギュラ軸受の内輪を成形するための素材を示す簡略図である。
【図１１】図９に示す複列アンギュラ軸受の内輪を成形するための内輪構成素材を示し、（ａ）は第１の内輪構成素材の簡略断面図であり、（ｂ）は第２の内輪構成素材の簡略断面図である。
【図１２】従来の複列アンギュラ軸受の断面図である。
【図１３】従来の複列アンギュラ軸受の外輪の製造方法を示す断面図である。
【図１４】ファイバーフローを示し、（ａ）は素材の簡略断面図であり、（ｂ）は製品の簡略断面図である。
【図１５】従来の複列アンギュラ軸受の内輪の製造方法を示す断面図である。
【図１６】従来の複列アンギュラ軸受の内輪のファイバーフローを示す簡略図である。
【符号の説明】
【００６３】
２４ 内輪
２４Ａ 内輪
２４Ｂ 内輪
２５ 外輪
２６、２７ 外側転走面
２８、２９ 内側転走面
３０ 転動体
５０ 外径面
５１ 環状凹部
７１ 肩部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複列アンギュラ軸受に関し、特に自動車等の車両において車輪を車体に対して回転自在に支持するための車輪用軸受装置に最適な複列アンギュラ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車輪用軸受装置等に用いる複列アンギュラ軸受には、図１２に示すように、軸受１００は、内周に複列の外側転走面１２０、１２１が形成された外輪１０５と、外周に外側転走面に対向する内側転走面１１８、１１９が形成された一対の内輪１０８、１０９と、外輪１０５の外側転走面１２０、１２１と内輪１０８、１０９の内側転走面１１８、１１９との間に転動自在に収容された複列の転動体１２２とを備える。
【０００３】
外輪１０５と内輪１０８、１０９との間の軸方向開口部はシール部材Ｓ、Ｓにて塞がれている。このため、外輪１０５の内径面の軸方向の開口端部にシール装着溝１１０、１１１が設けられている。
【０００４】
内輪１０８、１０９は、大径部１１２と小径部１１３とを備え、大径部１１２と小径部１１３との間の連設部１１４の外径面に転走面１１８（１１９）が形成される。
【０００５】
外輪１０５は、一般的には、図１３に示すように、短円筒体の素材１５０を、クロスハッチングで示す範囲を削り成形することになる。この素材１５０は、図１４（ａ）に示すように、ファイバーフローＦが軸方向に延びている。このため、成形された外輪１０５においても図１４（ｂ）に示すように、ファイバーフローＦが軸方向に延びている。ファイバーフローとは、材料の組織の流れを言い、繊維状金属組織とも言う。
【０００６】
また、内輪１０８（１０９）も、図１５に示すように、短円筒体の素材１５１を、クロスハッチングで示す範囲を削り成形することになる。この際、この素材１５１は、図１６に示すように、ファイバーフローＦが軸方向に延びている。このため、成形された内輪１０８（１０９）においても、ファイバーフローＦが軸方向に延びている。
【０００７】
自動車の車輪用軸受装置等に用いる複列アンギュラ軸受では、耐食性が要求される。このため、軸受の外輪や内輪にステンレス鋼（ＪＩＳ ＳＵＳ４４０Ｃ）等が使用される。ＳＵＳ４４０Ｃ（マルテンサイト系ステンレス）は、焼入れ焼戻しを実施することにより、軸受用鋼として必要な硬度である５５ＨＲＣ以上の硬度を達成しつつ、所定の耐食性を確保可能な耐食軸受用鋼である。
【０００８】
しかし、近年の耐食軸受の用途の広がり等に伴い、耐食軸受に対して要求される耐食性のレベルはさらに上昇している。耐食性に優れた鋼としては、たとえばＪＩＳ ＳＵＳ３０４などのオーステナイト系ステンレス鋼が挙げられる。ＳＵＳ３０４は、ＳＵＳ４４０Ｃを超える耐食性を有しているため、耐食性の観点からはＳＵＳ４４０Ｃよりも優れている。
【０００９】
そこで、軸受の内輪や外輪にオーステナイト系ステンレス鋼を用いたものがある（特許文献１及び特許文献２）。
【特許文献１】特開２００１−３３００３８号公報
【特許文献２】特開２００２−１４７４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ＳＵＳ材は、軸受に一般的に使用されるＳＵＪ２等の鋼材と比べてＣｒ等の希少金属が多く含まれ、単価が高くコスト高となる。しかも、図１３に示すような成形方法では、外輪の形状として内径面に転走面やシール装着溝等を成形する必要があり、除去される重量（マテリアルロス＝投入重量−製品重量）が多くなり、その分材料コストが増加する。内輪においても、除去される重量が多くなり、その分材料コスト高となっていた。
【００１１】
また、図１４や図１６に示すような切削加工では、ファイバーフローが転走面において分断される。このため、転走面において亀裂や剥離が発生し易く、寿命が比較的短くなっていた。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みて、転動寿命の向上を図ることができ、しかもコストの低減を達成できる複列アンギュラ軸受を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の複列アンギュラ軸受は、外径面に転走面を有する内輪と、内径面に転走面を有する外輪と、外輪の外側転走面と内輪の内側転走面との間に転動自在に収容された転動体とを備えた複列アンギュラ軸受であって、外輪と内輪との少なくとも一方を、マルテンサイト系ステンレス鋼を用いて冷間ローリングにて成形した塑性加工品としたものである。ここで、冷間ローリング（冷間転造）とは、熱を加えずに冷たいまま（常温）で素材（ブランク）を回転させながら圧延していく加工方法である。すなわち、内外径がワーク（加工後の完成品）より小さな、基本的に内外径ストレートなブランク（素材）を、加工したい形状に設計された２つの治具（内径用と外径用）にはさんで回転させながら圧延（転造）し、ワークを形成する加工方法である。
【００１４】
本発明の複列アンギュラ軸受は、外輪と内輪との少なくとも一方を冷間ローリングにて成形した塑性加工品としたので、塑性加工品の歩留まりの向上等を図ることができる。すなわち、冷間ローリングは、素材の余計な部分を削り落としていく切削加工とは異なり、製品外径より細い素材を拡径して成形することができ、材料の無駄が生じない。また、加工時間が短いことと、工具が長寿命であることなどから、切削加工と比べて生産性が高くなる。さらに、使用する工具（成形ロール、マンドレル）は加工品に応じて取り替える必要があるが、安定した加工精度を得ることができる。さらには、切削加工とは異なり、ファイバーフローが切断されないため、転走面における亀裂や剥離等の発生を抑えることができ、製品として長寿命を図ることができる。
【００１５】
また、本発明の複列アンギュラ軸受は、マルテンサイト系ステンレス鋼を用いた塑性加工品であるので、焼入れ焼戻しにより高強度及び高硬度となる。
【００１６】
塑性加工品の転走面のファイバーフローの傾きが、転走面の肩部乃至その近傍を除いて、転走面の接線方向に対して１５°以下であるのが好ましい。ファイバーフローの傾きがこのようなものであれば、ファイバーフローは転走面形状に近い形で流れることになる。なお、ファイバーフローの傾きとは、転走面の曲率中心からファイバーフローの断面が析出している点までの直線で結び、その直線と前記点との交点における直線との直交線と、前記点でのファイバーフローの接線とが成す角度である。
【００１７】
塑性加工品は、Ｃ：０．９０〜１．２０重量％、Ｓｉ：１．０重量％以下、Ｍｎ：１．０重量％以下、Ｐ：０．０４０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ｎｉ：０．７５重量％以下、Ｃｒ：１６．０〜１８．０重量％、Ｍｏ：０．７５重量％以下を含むマルテンサイト系ステンレス鋼を球状化焼鈍したブランクを用い、塑性加工品の転走面のファイバーフローの傾きが、転走面の肩部乃至その近傍を除いて、転走面の接線方向に対して１５°以下であるとともに、少なくとも転走面の表面の硬度を焼入れ焼戻しにより５５〜６４ＨＲＣとするのが好ましい。
【００１８】
塑性加工品は、Ｃ：０．５０〜０．７５重量％、Ｓｉ：０．５重量％以下、Ｍｎ：１．０重量％以下、Ｐ：０．０３０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ｎｉ：０．６０重量％以下、Ｃｒ：１１．５〜１３．５重量％、Ｍｏ：０．５０重量％以下を含むマルテンサイト系ステンレス鋼を球状化焼鈍したブランクを用い、塑性加工品の転走面のファイバーフローの傾きが、転走面の肩部乃至その近傍を除いて、転走面の接線方向に対して１５°以下であるとともに、少なくとも転走面の表面の硬度を焼入れ焼戻しにより５５〜６４ＨＲＣとするのが好ましい。
【００１９】
ここで、球状化焼鈍とは、鋼中の炭化物を球状にし、均一に分散させる熱処理である。このため、球状化焼鈍を行うことによって、塑性加工や機械加工を容易にし、あるいは機械的性質を改善することができる。塑性加工品中の炭化物は、長径長さをａとし、短径長さをｂとしたときに、（ａ＋ｂ）／２≦５０μｍであるのが好ましく、特に、（ａ＋ｂ）／２≦３０μｍであるのが好ましい。
【００２０】
塑性加工品が外輪であれば、外径面の軸方向中央部に周方向溝（環状凹部）が設けられることになる。これは、塑性加工後の形状をほぼ均一の肉厚とすることで、冷間ローリングによる塑性加工時にブランクをほぼ均一に圧延することができるため、塑性加工を容易とすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の車輪用軸受装置では、冷間ローリング加工にて外輪や内輪が成形されるので、製品の歩留まり及び生産性の向上を図ることができて、コスト低減を達成できる。しかも、外輪や内輪は安定した加工精度及び長寿命を得ることができ、軸受の品質向上を達成できる。また、外輪や内輪の軽量化を図ることができて、自動車の低燃費化を達成できる。このように、円筒状の素材を削り出して成形しないので、切削加工での材料の除去量が減り、材料の無駄が少なくなって、コスト低減を図ることができる。
【００２２】
塑性加工品はマルテンサイト系ステンレス鋼であるので、焼入れ焼戻しにより高強度及び高硬度となる。このため、高品質の製品を提供できる。また、マルテンサイト系ステンレス鋼の耐食性は他の系統のステンレス鋼よりも一般に劣るが、ＳＵＪ２に比べて耐食性に優れ、自動車の車輪用軸受装置等に要求される耐食性に十分対応することができる。
【００２３】
塑性加工品の転走面のファイバーフローの傾きを、転走面の接線方向に対して１５°以下であるように設定することによって、ファイバーフローは転走面形状に近い形で流れることになる。これによって、転走面における亀裂や剥離等の発生を抑えることができ、製品として長寿命化を図ることができる。
【００２４】
Ｃ：０．９０〜１．２０重量％、Ｓｉ：１．０重量％以下、Ｍｎ：１．０重量％以下、Ｐ：０．０４０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ｎｉ：０．７５重量％以下、Ｃｒ：１６．０〜１８．０重量％、Ｍｏ：０．７５重量％以下を含むマルテンサイト系ステンレス鋼を球状化焼鈍したブランク、又は、Ｃ：０．５０〜０．７５重量％、Ｓｉ：０．５重量％以下、Ｍｎ：１．０重量％以下、Ｐ：０．０３０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ｎｉ：０．６０重量％以下、Ｃｒ：１１．５〜１３．５重量％、Ｍｏ：０．５０重量％以下を含むマルテンサイト系ステンレス鋼を球状化焼鈍したブランクを用いた場合、球状化焼鈍を行うことによって、塑性加工や機械加工を容易にし、あるいは機械的性質を改善することができる。このため、この軸受の生産性の向上を一層図ることができ、しかも、転走面の表面の硬度を焼入れ焼戻しにより５５〜６４ＨＲＣとすることによって、転動体が長期にわたって安定して転動することができる。
【００２５】
塑性加工品が外輪であれば、外径面の軸方向中央部に周方向溝（環状凹部）が設けられることになるので、塑性加工が容易となり、また、軽量化および低コスト化を図ることができる。また、塑性加工品中の炭化物を、長径長さをａとし、短径長さをｂとしたときに、（ａ＋ｂ）／２≦５０μｍと規定することによって、粗大な炭化物がなくなり、炭化物のサイズを小さくすることができる。このため、応力集中が生じても亀裂の発生を抑えることができ、しかも、転動時の騒音を少なくできる。さらに、加工精度の低下を防止でき、高品質の加工を行うことができる。特に、（ａ＋ｂ）／２≦３０μｍとすることによって、一層高品質のものを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下本発明の実施の形態を図１〜図１１に基づいて説明する。図１に第１実施形態の複列アンギュラ軸受を示し、軸受は、内周に複列の外側転走面２６、２７が形成された外輪２５と、外周に外輪２５の外側転走面２６、２７に対向する内側転走面２８、２９が形成された一対の内輪２４Ａ、２４Ｂと、外輪２５の外側転走面２６、２７と内輪２４Ａ、２４Ｂの内側転走面２８、２９との間に転動自在に収容された複列の転動体３０とを備える。転動体３０は外輪２５と内輪２４Ａ、２４Ｂとの間に介在される保持器３１に保持される。転がり軸受の両開口部（外輪２５と内輪２４Ａ、２４Ｂとの間の開口部）にはシール部材Ｓが装着されている。
【００２７】
外輪２５は、図２に示すように、外径面５０の軸方向中央部に環状凹部５１が形成され、これに対応して内径面５２の軸方向中央部に周方向凸部(膨出部)５３が設けられている。そして、この周方向凸部５３の両側に外側転走面２６、２７が形成され、さらに、外側転走面２６、２７の外側にシール装着溝５４、５５が形成されている。
【００２８】
一方の内輪２４Ａと、他方の内輪２４Ｂとは共通の部品にて構成できる。なお、この軸受２は、車輪用軸受装置に使用するものであるので、一方の内輪２４Ａをアウトボード側の内輪２４と呼び、他方の内輪２４Ｂをインボード側の内輪２４と呼ぶ。車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウトボード側（図面左側）と呼び、中央寄りをインボード側（図面右側）と呼ぶ。図１に示すように、内輪２４（２４Ａ、２４Ｂ）は、厚肉部８５と薄肉部８６とを有する短円筒体からなり、厚肉部８５と薄肉部８６との間の外径面に転走面２８（２９）が形成される。厚肉部８５の外径面がシール装着面６３となる。
【００２９】
次にこの転がり軸受の外輪２５の製造方法を説明する。この外輪製造方法は、図３に示すように、長尺状のパイプ材Ｐを所定寸に切断し旋削して、短寸の素材３４を成形する。その後、この素材３４に対して冷間ローリング加工を行うことになる。冷間ローリング（冷間転造）とは、熱を加えずに冷たいまま（常温）で素材（ブランク）を回転させながら圧延していく加工方法である。すなわち、内外径がワーク（加工後の完成品）より小さな、基本的に内外径ストレートなブランク（素材）を、加工したい形状に設計された２つの治具（内径用と外径用）にはさんで回転させながら圧延（転造）し、ワークを形成する加工方法である。
【００３０】
素材３４としては、Ｃ：０．９０〜１．２０重量％、Ｓｉ：１．０重量％以下、Ｍｎ：１．０重量％以下、Ｐ：０．０４０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ｎｉ：０．７５重量％以下、Ｃｒ：１６．０〜１８．０重量％、Ｍｏ：０．７５重量％以下を含むマルテンサイト系ステンレス鋼Ａを球状化焼鈍したものを使用することができる。ここで、球状化焼鈍とは、鋼中の炭化物を球状にし、均一に分散させる熱処理である。このため、球状化焼鈍を行うことによって、塑性加工や機械加工を容易にし、あるいは機械的性質を改善することができる。
【００３１】
この場合、Ｓｉ量を１．０重量％以下としたのは、冷間ローリング加工性の向上を図るためである。また、Ｃ量を０．９０〜１．２０重量％としたのは、軸受の外輪として必要な焼入れ焼戻し後の硬度を確保するためである。
【００３２】
また、素材３４としては、Ｃ：０．５０〜０．７５重量％、Ｓｉ：０．５重量％以下、Ｍｎ：１．０重量％以下、Ｐ：０．０３０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ｎｉ：０．６０重量％以下、Ｃｒ：１１．５〜１３．５重量％、Ｍｏ：０．５０重量％以下を含むマルテンサイト系ステンレス鋼Ｂを球状化焼鈍したものであってもよい。
【００３３】
この場合も、Ｓｉ量を０．５重量％以下としたのは、冷間ローリング加工性の向上を図るためである。また、Ｃ量を０．５０〜０．７５重量％としたのは、軸受の外輪として必要な焼入れ焼戻し後の硬度を確保するためである。なお、マルテンサイト系ステンレス鋼Ｂの場合、マルテンサイト系ステンレス鋼Ａよりも炭化物が小さくなる。
【００３４】
冷間ローリング工程では、図４に示すようなローリング装置にて冷間ローリング加工を行う。ローリング装置は、内径用のマンドレル４７と、外径用の成形ロール４８とを備える。マンドレル４７の外周面に、外輪２５の内径面を成形する外輪内径面成形部６７が形成され、成形ロール４８の外径面に、外輪２５の外径面を成形する外輪外径面成形部６８が形成されている。
【００３５】
外輪内径面成形部６７は、転走面成形部６７ａ、６７ａと、シール溝成形部６７ｂ，６７ｂとを備える。また、外輪外径面成形部６８は、環状凹部成形部６８ａと、外径面成形部６８ｂ、６８ｂとを備える。
【００３６】
この場合、マンドレル４７に、図５（ａ）に示す円筒状の素材３４を外嵌し、マンドレル４７と成形ロール４８とで素材３４を挟んだ状態で、成形ロール４８をその軸心廻りに回転させる。これによって、外輪２５を成形することができる。
【００３７】
ところで、素材３４におけるファイバーフローＦは、図５（ａ）に示すように、軸方向に沿った流れとなっている。このため、冷間ローリングにて成形された外輪２５のファイバーフローＦは、図５（ｂ）に示すような流れになっている。
【００３８】
この場合、図６に示すように、塑性加工品の転走面のファイバーフローの傾きが転走面２６（２７）の肩部乃至その近傍を除いて、転走面２６（２７）の接線方向に対して１５°以下である。すなわち、転走面２６（２７）の曲率中心Ｏ（図５（ｂ）参照）からファイバーフローＦの断面が析出している点Ｐ１までの直線Ｌで結び、その直線Ｌと点Ｐ１との交点における直線Ｌとの直交線Ｔと、点Ｐ１でのファイバーフローＦの接線Ｔ１とが成す角度αが１５°以下であることである。
【００３９】
また、塑性加工品である外輪２５中の炭化物は、長径長さをａとし、短径長さをｂとしたときに、（ａ＋ｂ）／２≦５０μｍである。図７に示すように、長径長さとは長手方向の最大長さであり、短径長さとは短手方向（長手方向と直交する方向）の長さの最大長さである。
【００４０】
素材３４としては、図８（ａ）に示すような形状のものであってもよい。すなわち、図８に示す素材３４は、その外径面３４ａが円筒面であるが、その内径面３４ｂが軸方向中央部の小径部３７と、この小径部３７の両側に設けられる中径部３８ａ、３８ｂと、軸方向端部に設けられる大径部３９ａ、３９ｂとを備える。
【００４１】
この素材３４を使用すれば、中径部３８ａ、３８ｂが転走面２６、２７を構成し、大径部３９ａ、３９ｂがシール装着溝５４、５５を構成することになる。このため、各部位の変形量を小さくでき、加工性の向上を図ることができる。また、この素材３４におけるファイバーフローＦは、図８（ａ）に示すように、軸方向に沿った流れとなっている。このため、冷間ローリングにて成形された外輪２５のファイバーフローＦは、図８（ｂ）に示すような流れになっている。
【００４２】
また、小径部３７にて第１の周方向凸隆部３５が形成され、中径部３８ａ、３８ｂにて第２の周方向凸隆部３６が形成される。そして、この第１の周方向凸隆部３５が転走面２６、２７間の肩部７１を構成することになり、第２の周方向凸隆部３５にてカウンタボア７２（各転走面２６、２７におけるシール装着溝５４、５５側に形成される肩部）を構成することになる。
【００４３】
このように、ブランク３４が内径面に転走面間の肩部７１を構成する周方向凸隆部３５を備えたものであれば、外輪肩部（軌道面肩部）の充足具合がよくなり、微小クラックの発生を抑えることができる。これにより、車両の旋回走行時にタイヤからのモーメント荷重により軸受が傾き、転動体３０が肩部７１の近くを通る場合にも、微小クラックがないため、転動寿命に悪影響を与えることがない。しかも肩部７１の不充足により、乗上げ状況に個体差が発生することもない。
【００４４】
カウンタボア７２の段が圧延（ローリング）開始時にマンドレル４７の凹部（カウンタボア形成部７５、７５（図４参照））に入ることで、素材３４が成形ロール４８とマンドレル４７の空間の幅方向の丁度中央に位置することができ、圧延初期の挙動が安定する。これにより、圧延が左右均等にされることになり、充足具合も左右均等となる。すなわち、クラックが発生し易い場所を充足させることができる。成形された製品は高品質となる。
【００４５】
しかも、「充足不足を解消するために、ブランクの肉厚を大として、転走面の肩部等を成形し、その後、旋削する」という従来において行われていた作業を行うことがなくなって、生産性の向上及びコスト低減を図ることができる。
【００４６】
ローリング加工後は、加熱炉や高周波加熱等で焼入れ焼戻しして表面硬化させた後、切削加工を行う。この場合、軸方向端部のシール装着溝５４、５５、転走面２６、２７、両端面５６、５７、及び外径面５０の切削を行う。このため、これらの切削を焼入鋼切削と呼ぶことができる。すなわち、焼入鋼切削は、単に切削のことであり、切削は通常生材の状態で行うので、熱処理後（焼入れ焼戻し後）の切削であることを明確にするために焼入鋼切削と称した。焼入れ焼戻し後に切削を行うため、素材の熱処理変形をこの切削過程で除去することができる。焼入れ焼戻しを行うと、引張残留応力が残り易く、そのままでは疲労強度が低下する。このため、表面を切削すれば、最表面部に圧縮残留応力を付与させることができ、これにより疲労強度が向上する。この場合、少なくとも転走面２６、２７の底面の硬度を５５〜６４ＨＲＣとする。切削加工の後は、シール装着溝５４、５５、転走面２６、２７、外径面５０の研削加工を行ない、その後軸受に組み立てる。研削加工時には、両端面５６、５７も研削してもよい。また、加工工程を、熱処理後の焼入鋼切削ではなく、ローリング加工後に生材の状態で旋削を行う。従来の工程としてもよい。
【００４７】
本発明の複列アンギュラ軸受では、冷間ローリング加工にて外輪２５が成形されるので、製品の歩留まり及び生産性の向上を図ることができて、コスト低減を達成できる。しかも、外輪２５は安定した加工精度及び長寿命を得ることができ、軸受の品質向上を達成できる。また、外輪２５の軽量化を図ることができて、自動車の低燃費化を達成できる。このように、円筒状の素材を削り出して成形しないので、切削加工での材料の除去量が減り、材料の無駄が少なくなって、コスト低減を図ることができる。
【００４８】
塑性加工品はマルテンサイト系ステンレス鋼であるので、焼入れ焼戻しにより高強度及び高硬度となる。このため、高品質の製品を提供できる。また、マルテンサイト系ステンレス鋼の耐食性は他の系統のステンレス鋼よりも一般に劣るが、ＳＵＪ２に比べて耐食性に優れ、自動車の車輪用軸受装置等に要求される耐食性に十分対応することができる。
【００４９】
塑性加工品の転走面のファイバーフローＦの傾きを、転走面２６、２７の接線方向に対して１５°以下であるように設定することによって、ファイバーフローＦは転走面形状に近い形で流れることになる。これによって、転走面２６、２７における亀裂や剥離等の発生を抑えることができ、製品として長寿命化を図ることができる。
【００５０】
マルテンサイト系ステンレス鋼を球状化焼鈍したブランクを用いた場合、球状化焼鈍を行うことによって、塑性加工や機械加工を容易にし、あるいは機械的性質を改善することができる。このため、この軸受の生産性の向上を一層図ることができ、しかも、転走面の表面の硬度を焼入れ焼戻しにより５５〜６４ＨＲＣとすることによって、転動体が長期にわたって安定して転動することができる。
【００５１】
ところで、大きな炭化物（共晶炭化物）が存在すると、そこに応力集中すれば、亀裂が発生し易くなくなる。長径長さをａとし、短径長さをｂとしたときに、（ａ＋ｂ）／２≦５０μｍと規定することによって、炭化物のサイズを小さくすることができる。このため、応力集中が生じても亀裂の発生を抑えることができ、しかも、転動時の騒音を少なくできる。さらに、加工精度の低下を防止でき、高品質の加工を行うことができる。特に、（ａ＋ｂ）／２≦３０μｍとすることによって、一層高品質のものを提供できる。
【００５２】
次に図９は第２実施形態を示し、この場合、内輪２４Ａ、２４Ｂも冷間ローリング加工にて成形している。内輪２４（２４Ａ、２４Ｂ）は、大径部６０と、小径部６１と、大径部６０と小径部６１との間のテーパ状部６２とからなる。この場合、大径部６０の外径面がシール装着面６３となり、テーパ状部６２の外径面が内側転走面２８（２９）となる。
【００５３】
内輪２４も、外輪２５と同様、ほぼ内輪２４の形状となった素形状の内輪素材を、冷間ローリングにより成形する。この素材を、加熱炉や高周波加熱等で焼入れ焼戻しして表面硬化させた後、切削加工を行う。すなわち、焼入鋼切削を行う。この場合、内径面、両端面６５、６６、シール装着面６３、及び内側転走面２８（２９）が焼入鋼切削される。切削加工は、熱処理後の焼入鋼切削ではなく、ローリング加工後に生材の状態で旋削を行なう、従来の工程としてもよい。
【００５４】
また、内輪２４の素材としても、外輪２５の素材と同様のマルテンサイト系ステンレス鋼を、球状化焼鈍したものを用いる。また、少なくとも転走面２８（２９）の硬度を５５〜６４ＨＲＣとする。
【００５５】
このため、この図９に示す軸受では、外輪２５に加え、内輪２４Ａ、２４Ｂもマルテンサイト系ステンレス鋼を用いて冷間ローリングにて成形した塑性加工品としているので、内輪２４Ａ、２４Ｂに対して、前記外輪２５が有する効果と同様の作用効果を奏する。このため、極めて高品質の軸受を、低価格で提供できる。
【００５６】
また、前記成形方法では、素材として一個の内輪を取り出すものであるが、一つの素材にて一対の内輪を取り出すものであってもよい。すなわち、一対の内輪の取り出し可能な図１０に示すような円筒体の素材７０を成形して、図１１（ａ）に示すように、冷間ローリングにて内輪構成素材７３（一対の内輪が一体連結された形状のもの）を成形する。すなわち、この内輪構成素材７３は、軸方向中央の円筒状の本体部７４と、この本体部７４の両端にテーパ状部７５ａ、７５ｂを介して連設される端部大径部７６ａ、７６ｂとを有する円筒体から構成される。
【００５７】
このように構成した内輪構成素材７３をその軸方向中央で切断して、一対の内輪２４（２４Ａ）、２４（２４Ｂ）を成形する。すなわち、中央線Ｌ１に沿って内輪構成素材７３を切断することになる。この際、内輪構成素材７３を、加熱炉や高周波加熱等で焼入れ焼戻しして表面硬化させた後、切断及び切削加工を行う。端部大径部７６ａが内輪２４の大径部６０となり、小径の本体部７４が内輪２４の小径部６１となり、テーパ部７５ａの外径面が内輪２４の内側転走面２８（２９）となる。また、内径面、両端面６５、６６、シール装着面６３、及び内側転走面２８（２９）が焼入鋼切削される。なお、内輪構成素材７３を２つに切断する作業は、熱処理前であっても熱処理後であってもよい。また、切削加工は、熱処理後の焼入鋼切削ではなく、ローリング加工後に生材の状態で旋削を行なう、従来の工程としてもよい。
【００５８】
内輪構成素材７３としては、図１１（ｂ）に示すような形状のものであってもよい。図１１（ｂ）に示す内輪構成素材７３は、軸方向中央部の大径部７７と、この大径部７７の両端にテーパ部７８ａ、７８ｂを介して連設される端部小径部７９ａ、７９ｂとを有する円筒体から構成される。
【００５９】
塑性加工による成形後に中央線Ｌ１に沿って内輪構成素材７３を切断することになる。この際、内輪構成素材７３を、加熱炉や高周波加熱等で焼入れ焼戻しして表面硬化させた後、切断及び切削加工を行う。なお、内輪構成素材７３を２つに切断する作業は、熱処理前であっても熱処理後であってもよい。また、切削加工は、熱処理後の焼入鋼切削ではなく、ローリング加工後に生材の状態で旋削を行なう、従来の工程としてもよい。また、図１１（ａ）に示す内輪構成素材７３では、その切断端面が小径側の端面６６となるのに対して、図１１（ｂ）に示す内輪構成素材７３では、その切断端面が大径側の端面６５となる。
【００６０】
このように、図１０に示すような素材７０を使用すれば、一度に一対の内輪２４を成形することができ、生産性の向上を図ることができる。
【００６１】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、前記実施形態では、外輪２５を成形するブランクとして、前記実施形態では、パイプ材にて成形していたが、丸棒状のバー材を所定寸に切断し、この切断片を熱間鍛造等にて成形するようにしてもよい。また、内輪２４にマルテンサイト系ステンレス鋼を用いて冷間ローリングにて成形した塑性加工品とすれば、外輪２５に図１２に示す従来の外輪１０５を用いたものであってもよい。なお、この複列アンギュラ軸受の用途として、車輪用軸受装置に限るものではなく、複列アンギュラ軸受を使用する種々の装置や機構に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１実施形態を示す複列アンギュラ軸受の断面図である。
【図２】前記複列アンギュラ軸受の外輪の拡大断面図である。
【図３】前記複列アンギュラ軸受の外輪の製造工程図である。
【図４】前記複列アンギュラ軸受の外輪を成形する冷間ローリング加工機の簡略図である。
【図５】ファイバーフローを示し、（ａ）は素材の簡略断面図であり、（ｂ）は製品の簡略断面図である。
【図６】外輪の要部のファイバーフローを示す簡略図である。
【図７】炭化物の簡略図である。
【図８】他の形状の素材を用いた場合のファイバーフローを示し、（ａ）は素材の簡略断面図であり、（ｂ）は製品の簡略断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態を示す複列アンギュラ軸受の断面図である。
【図１０】前記図９に示す複列アンギュラ軸受の内輪を成形するための素材を示す簡略図である。
【図１１】図９に示す複列アンギュラ軸受の内輪を成形するための内輪構成素材を示し、（ａ）は第１の内輪構成素材の簡略断面図であり、（ｂ）は第２の内輪構成素材の簡略断面図である。
【図１２】従来の複列アンギュラ軸受の断面図である。
【図１３】従来の複列アンギュラ軸受の外輪の製造方法を示す断面図である。
【図１４】ファイバーフローを示し、（ａ）は素材の簡略断面図であり、（ｂ）は製品の簡略断面図である。
【図１５】従来の複列アンギュラ軸受の内輪の製造方法を示す断面図である。
【図１６】従来の複列アンギュラ軸受の内輪のファイバーフローを示す簡略図である。
【符号の説明】
【００６３】
２４ 内輪
２４Ａ 内輪
２４Ｂ 内輪
２５ 外輪
２６、２７ 外側転走面
２８、２９ 内側転走面
３０ 転動体
５０ 外径面
５１ 環状凹部
７１ 肩部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径面に転走面を有する内輪と、内径面に転走面を有する外輪と、外輪の外側転走面と内輪の内側転走面との間に転動自在に収容された転動体とを備えた複列アンギュラ軸受であって、外輪と内輪との少なくとも一方を、マルテンサイト系ステンレス鋼を用いて冷間ローリングにて成形した塑性加工品としたことを特徴とする複列アンギュラ軸受。
【請求項２】
前記塑性加工品の転走面のファイバーフローの傾きが、転走面の肩部乃至その近傍を除いて、転走面の接線方向に対して１５°以下であることを特徴とする請求項１に記載の複列アンギュラ軸受。
【請求項３】
前記塑性加工品は、Ｃ：０．９０〜１．２０重量％、Ｓｉ：１．０重量％以下、Ｍｎ：１．０重量％以下、Ｐ：０．０４０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ｎｉ：０．７５重量％以下、Ｃｒ：１６．０〜１８．０重量％、Ｍｏ：０．７５重量％以下を含むマルテンサイト系ステンレス鋼を球状化焼鈍したブランクを用い、塑性加工品の転走面のファイバーフローの傾きが、転走面の肩部乃至その近傍を除いて、転走面の接線方向に対して１５°以下であるとともに、少なくとも転走面の表面の硬度を焼入れ焼戻しにより５５〜６４ＨＲＣとしたことを特徴とする請求項１に記載の複列アンギュラ軸受。
【請求項４】
塑性加工品は、Ｃ：０．５０〜０．７５重量％、Ｓｉ：０．５重量％以下、Ｍｎ：１．０重量％以下、Ｐ：０．０３０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ｎｉ：０．６０重量％以下、Ｃｒ：１１．５〜１３．５重量％、Ｍｏ：０．５０重量％以下を含むマルテンサイト系ステンレス鋼を球状化焼鈍したブランクを用い、塑性加工品の転走面のファイバーフローの傾きが、転走面の肩部乃至その近傍を除いて、転走面の接線方向に対して１５°以下であるとともに、少なくとも転走面の表面の硬度を焼入れ焼戻しにより５５〜６４ＨＲＣとしたことを特徴とする請求項１に記載の複列アンギュラ軸受。
【請求項５】
前記塑性加工品が外輪であり、この外輪の外径面の軸方向中央部に周方向溝が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の複列アンギュラ軸受。
【請求項６】
前記塑性加工品中の炭化物は、長径長さをａとし、短径長さをｂとしたときに、（ａ＋ｂ）／２≦５０μｍであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の複列アンギュラ軸受。
【請求項７】
前記塑性加工品中の炭化物は、長径長さをａとし、短径長さをｂとしたときに、（ａ＋ｂ）／２≦３０μｍであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の複列アンギュラ軸受。
【請求項１】
外径面に転走面を有する内輪と、内径面に転走面を有する外輪と、外輪の外側転走面と内輪の内側転走面との間に転動自在に収容された転動体とを備えた複列アンギュラ軸受であって、外輪と内輪との少なくとも一方を、マルテンサイト系ステンレス鋼を用いて冷間ローリングにて成形した塑性加工品としたことを特徴とする複列アンギュラ軸受。
【請求項２】
前記塑性加工品の転走面のファイバーフローの傾きが、転走面の肩部乃至その近傍を除いて、転走面の接線方向に対して１５°以下であることを特徴とする請求項１に記載の複列アンギュラ軸受。
【請求項３】
前記塑性加工品は、Ｃ：０．９０〜１．２０重量％、Ｓｉ：１．０重量％以下、Ｍｎ：１．０重量％以下、Ｐ：０．０４０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ｎｉ：０．７５重量％以下、Ｃｒ：１６．０〜１８．０重量％、Ｍｏ：０．７５重量％以下を含むマルテンサイト系ステンレス鋼を球状化焼鈍したブランクを用い、塑性加工品の転走面のファイバーフローの傾きが、転走面の肩部乃至その近傍を除いて、転走面の接線方向に対して１５°以下であるとともに、少なくとも転走面の表面の硬度を焼入れ焼戻しにより５５〜６４ＨＲＣとしたことを特徴とする請求項１に記載の複列アンギュラ軸受。
【請求項４】
塑性加工品は、Ｃ：０．５０〜０．７５重量％、Ｓｉ：０．５重量％以下、Ｍｎ：１．０重量％以下、Ｐ：０．０３０重量％以下、Ｓ：０．０３０重量％以下、Ｎｉ：０．６０重量％以下、Ｃｒ：１１．５〜１３．５重量％、Ｍｏ：０．５０重量％以下を含むマルテンサイト系ステンレス鋼を球状化焼鈍したブランクを用い、塑性加工品の転走面のファイバーフローの傾きが、転走面の肩部乃至その近傍を除いて、転走面の接線方向に対して１５°以下であるとともに、少なくとも転走面の表面の硬度を焼入れ焼戻しにより５５〜６４ＨＲＣとしたことを特徴とする請求項１に記載の複列アンギュラ軸受。
【請求項５】
前記塑性加工品が外輪であり、この外輪の外径面の軸方向中央部に周方向溝が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の複列アンギュラ軸受。
【請求項６】
前記塑性加工品中の炭化物は、長径長さをａとし、短径長さをｂとしたときに、（ａ＋ｂ）／２≦５０μｍであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の複列アンギュラ軸受。
【請求項７】
前記塑性加工品中の炭化物は、長径長さをａとし、短径長さをｂとしたときに、（ａ＋ｂ）／２≦３０μｍであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の複列アンギュラ軸受。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−１９７８９９（Ｐ２００９−１９７８９９Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４０１１４（Ｐ２００８−４０１１４）
【出願日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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