CN102672094A - 车辆用滚动轴承装置的轴部件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆用滚动轴承装置的轴部件的制造方法。一种带凸缘轴部件的制造方法，带凸缘轴部件具有在外周面形成内圈轨道面的轴部、形成在该轴部的一端侧且供车轮的中心孔嵌入的嵌合轴部、以及位于轴部与嵌合轴部之间且向径向外侧呈放射状地延伸的车轮紧固用的多个凸缘部，其中，使用冷锻的锻模装置在嵌合轴部的中心部端面形成出锻造凹部，同时在轴部与嵌合轴部之间的外周面，在通过侧方挤出而形成出多个凸缘部时，凸缘部以下述状态形成，即：按照与凸缘部在侧方挤出加工后因回弹所引起的翘曲量相当的量，朝向与基于回弹的翘曲方向相反的方向弯曲。

Description

车辆用滚动轴承装置的轴部件的制造方法
技术领域
本发明涉及制造车辆用滚动轴承装置的轴部件(有时还称作毂轮)的方法。
背景技术
以往所知的车辆用滚动轴承装置的轴部件构成为，具有：外周面形成有内圈轨道面的轴部；形成于该轴部的一端侧的嵌合轴部；以及位于轴部与嵌合轴部之间且向径向外侧延伸的凸缘部。
作为使用冷锻的锻模装置来制造这种车辆用滚动轴承装置的轴部件的方法，例如公开在日本特开2006-111070号公报中。
在这种车辆用滚动轴承装置的轴部件的制造方法中，首先，将结构用碳素钢的圆形棒材按照规定长度切断而形成轴状原材。然后，对轴状原材进行退火处理(球状化退火处理)。通过冷锻的前方挤出对该轴状原材进行加工来形成一次成形品。
之后，如图9所示，将一次成形品161放入构成冷锻的侧方挤出加工锻模装置的第一成形模具171与第二成形模具172的型腔175内。然后，一边利用冲头173在一次成形品161的嵌合轴部130的中心部端面形成出锻造凹部135，一边将位于一次成形品161的轴部110与嵌合轴部130之间的部分向径向外侧挤出，来形成出具有凸缘部121的二次成形品(轴部件)162。
如上所述，在利用冷锻的侧方挤出加工来形成出凸缘部121的方法中，从第一、第二成形模具171、172的型腔175取出二次成形品(轴部件)162而开放时，如图10所示，由于冷锻的纤维流向(fiber flow)等引起的回弹(spring back)，造成二次成形品(轴部件)162的凸缘部121向轴部110侧翘曲。即，凸缘部121从图10的双点划线所示的直线状态翘曲成实线所示的弯曲状态。
因此，需要将凸缘部121的厚度形成为多出与翘曲量α相当的量，来设置旋削余量。
由此，由于多出与凸缘部121的翘曲量α相当的旋削量，造成材料利用率恶化，并且旋削加工需要耗费大量的时间。
发明内容
本发明的目的之一在于，提供一种通过抑制由冷锻后的回弹引起的凸缘部的翘曲，能够减少凸缘部的旋削余量的车辆用滚动轴承装置的轴部件的制造方法。
本发明的车辆用滚动轴承装置的轴部件的制造方法中，轴部件具有：轴部；形成于该轴部的一端侧的嵌合轴部；位于上述轴部与上述嵌合轴部之间且向径向外侧延伸的凸缘部，该车辆用滚动轴承装置的轴部件的制造方法的特征在于，
当使用冷锻的锻模装置在上述嵌合轴部的中心部端面形成出锻造凹部的同时、并且在上述轴部与上述嵌合轴部之间的外周面通过侧方挤出来形成出上述凸缘部时，上述凸缘部以下述状态形成，即：按照与上述凸缘部在侧方挤出加工后因回弹引起的翘曲量相当的量，朝向与基于上述回弹的翘曲方向相反的方向变形。
通过下述实施例以及实施方式的说明并参照附图，本发明前述其它特征及优势将变得显而易见，其中同样的标记用于表示同样的部件。
附图说明
图1为表示利用本发明的实施例1所涉及的车辆用滚动轴承装置的轴部件的制造方法所制造出的轴部件被组装于车辆用滚动轴承装置的状态的轴向剖视图。
图2为从锻造凹部侧示出本发明的实施例1所涉及的轴部件的图1的II向视图。
图3为沿着图2的III-III线的轴部件的轴向剖视图。
图4为按照从本发明的实施例1所涉及的轴状原材制造车辆用滚动轴承装置的轴部件的工序的顺序表示的工序图。图4的(A)表示轴状原材。图4的(B)表示一次冷锻品。图4的(C)表示二次冷锻品。图4的(D)表示完成旋削、研磨的轴部件。
图5为对本发明的实施例1所涉及的轴状原材，示出向侧方挤出的锻模装置的第一、第二两成形模具的型腔放入一次成形品并进行合模的状态的轴向剖视图。
图6为对本发明的实施例1所涉及的轴状原材，示出利用冲头在一次成形品的嵌合轴部的端面一边形成出锻造凹部一边通过侧方挤出而形成出多个凸缘部的状态的轴向剖视图。
图7为对本发明的实施例1所涉及的轴状原材，将第一、第二两成形模具的型腔的凸缘成形部进行放大表示的轴向剖视图。
图8为对本发明的实施例1所涉及的轴状原材，示出从侧方挤出锻模装置取出而开放时二次成形品(轴部件)的凸缘部由于回弹而变得平坦的状态的轴向剖视图。
图9为对轴状原材，示出在放置于现有侧方挤出锻模装置的第一、第二两成形模具的型腔内的一次成形品的嵌合轴部的端面，一边形成出锻造凹部一边通过侧方挤出加工形成出多个凸缘部的状态的轴向剖视图。
图10为对轴状原材，示出从现有侧方挤出的锻模装置取出而开放时二次成形品(轴部件)的凸缘部由于回弹而向轴部侧翘曲的状态的轴向剖视图。
具体实施方式
按照实施例，对本发明的实施方式进行说明。
按照图1～图3，对具备本发明的实施例1所涉及的轴部件的车辆用滚动轴承装置进行说明。
如图1所示，车辆用滚动轴承装置(车轮用轮毂单元)所采用的轴部件(有时还称作毂轮)1一体地具有轴部10、嵌合轴部30、凸缘基部23以及多个凸缘部21。上述嵌合轴部30形成于上述轴部10的一端侧、直径大于轴部10且被嵌入车轮(未图示)的中心孔。上述凸缘基部23位于轴部10与嵌合轴部30之间。上述多个凸缘部21在上述凸缘基部23的外周面向径向外侧呈放射状地延伸。
在本实施例1中，轴部件1的轴部10形成为，凸缘部21侧形成大径、前端侧形成小径的阶梯轴状，并且在轴部10的大径部11的外周面形成有多排滚动轴承(多排角接触球轴承)41的一方的内圈轨道面18。
在轴部10的小径部12的外周面嵌入有内圈体42，该内圈体42在外周面具有另一方的内圈轨道面44。并且，在轴部10的前端部，延伸出与小径部12相同直径的端轴部15。该端轴部15的前端部向径向外侧被凿紧而形成凿紧部17，从而在小径部12的外周面固定内圈体42。
在轴部件1的轴部10的外周面确保环状空间来配置外圈部件45。
在外圈部件45的内周面，沿着轴向保持规定间隔而形成有与轴部件1的内圈轨道面18、44对应的外圈轨道面46、47。在内圈轨道面18、44与外圈轨道面46、47之间，各多个滚动体(滚珠)50、51被配设成由保持器52、53保持而能够各自滚动。
在配设于内圈轨道面18、44与外圈轨道面46、47之间的各多个滚动体(滚珠)50、51，基于对轴部10的端轴部15进行凿紧而形成凿紧部17时的凿紧力而被施加所需要的轴向的预压。
在外圈部件45的外周面一体地形成有车身侧凸缘48。该车身侧凸缘48通过螺栓而紧固在由车辆的悬架装置(未图示)所支持的转向节、支架等车身侧部件的安装面。
在外圈部件45的一端部内周面压入而组织密封部件56，该密封部件56的唇形物58的前端部与密封面19滑动接触，该密封面19形成为与轴部件1的内圈轨道面18的肩部相邻。
轴部件1的多个凸缘部21通过在嵌合轴部30的中心部端面形成出锻造凹部35时的冷锻的侧方挤出加工来形成。在与凸缘部21的凸缘基部23的外周连续的部分的一侧(将凸缘部21的转子支承面22设为车外侧面时成为车内侧面的侧)，形成有向车内侧突出的厚壁部23a，该厚壁部23a形成为从凸缘基部23侧朝向前端侧逐渐减少的倾斜状面或者弯曲面。
在多个凸缘部21以贯通的方式设有螺栓孔24，紧固车轮的轮毂螺栓27通过压入而被配置于该螺栓孔24中。
在嵌合轴部30，在凸缘部21侧形成有与制动盘55对应的制动盘用嵌合部31，并且在嵌合轴部30的前端侧以稍小于制动盘用嵌合部31的直径形成有与车轮对应的车轮用嵌合部32。
接下来，按照图4～图7，对上述实施例1所涉及的车辆用滚动轴承装置的轴部件的制造方法进行说明。
如图4所示，准备将结构用碳素钢(例如，优选S45C、S50C、S55C等碳素量0.5％左右的碳素钢)的圆形棒材按照所需要的长度进行切断而得的轴状原材60。
该轴状原材60，例如在被加热到800℃左右的温度后，被冷却而进行球状化退火处理。
轴状原材60优选为，在其表面涂敷作为润滑剂的磷酸盐来形成润滑剂覆膜(磷酸盐覆膜)。
之后，在冷锻的前方挤出工序(一次冷锻工序)中，使用前方挤出用的锻模装置(未图示)对轴状原材60进行前方挤出加工，由此，形成出轴部(包含大径部11、小径部12及端轴部15)10、中间轴部(形成凸缘基部23和嵌合轴部30的一部分)20和嵌合轴部(在该状态下不形成锻造凹部35、制动盘用嵌合部31)30，从而利用冷锻的前方挤出加工来制作一次成形品61(参照图4的(A))。
接着，在冷锻的侧方挤出工序(二次冷锻工序)中，使用侧方挤出用的锻模(闭塞铸造模具)装置70一边在一次成形品61的嵌合轴部30的中心部端面形成出锻造凹部35，一边在位于轴部10与嵌合轴部30之间的中间轴部(凸缘基部23)20的外周面呈放射状地形成出多个凸缘部21，从而制作二次成形品62(参照图4的(C))。
如图5～图7所示，在冷锻的侧方挤出加工的锻模装置70中，在第一、第二这两个成形模具71、72之间，形成具有呈放射状的多个凸缘成形部80的型腔75，该型腔75用于放置一次成形品61且通过侧方挤出加工形成多个凸缘部21。
该凸缘成形部80由分别形成在第一、第二两个成形模具71、72的弯曲沟部81、82构成。
即，第一、第二两成形模具71、72的弯曲沟部81、82的上下两壁面(底面)，按照与凸缘部21的因侧方挤出加工后的回弹而引起的翘曲量β相当的量β1、β2，朝向与基于回弹的翘曲方向相反的方向弯曲的状态形成，并且与凸缘部21的板厚尺寸保持相等的间隔而形成。
换而言之，下模具即第一成形模具71的弯曲沟部81的底面形成为随着朝向径向外侧逐渐变浅的弯曲面，上模具即第二成形模具72的弯曲沟部82的底面形成为随着朝向径向外侧逐渐变深的弯曲面。
第一、第二两成形模具71、72的弯曲沟部81、82的宽度尺寸设定为，与凸缘部21的宽度尺寸相等的大小。
在本实施例1中，在第一成形模具71的弯曲沟部81的材料流入侧形成有厚壁部成形用沟部83，该厚壁部成形用沟部83与沿着凸缘基部23的外周部连续的厚壁部23a对应。
在凸缘部21的一侧面形成有厚壁部23a，相反面形成为构成转子支承面22的平坦面。由此，凸缘部21的两个面形成为不对称。因此，在冷加工的闭塞锻造时，转子支承面22侧的材料流动快，厚壁部23a侧的材料流动慢，因此由于基于闭塞锻造的侧方挤出加工后的回弹，凸缘部21向厚壁部23a侧翘起。
通过试验求解由该回弹引起的凸缘部21的翘曲量β的平均值，并基于此，弯曲与翘曲量β相当的量β1、β2来形成第一、第二两成形模具71、72的弯曲沟部81、82的上下两壁面的弯曲面。
首先，如图5所示，向锻模装置70的第一成形模具(下模具)71和第二成形模具(上模具)72中的、第一成形模具71放入一次成形品61，使第二成形模具72对第一成形模具71合模。
之后，如图6和图7所示，使冲头73朝向一次成形品61的嵌合轴部30的中心部端面下降。然后，利用冲头73的前端部74一边在嵌合轴部30的中心部端面形成出锻造凹部35，一边将一次成形品61的位于轴部10与嵌合轴部30之间的中间轴部20的外周面，向由第一、第二两成形模具71、72形成的型腔75的凸缘成形部80进行侧方挤出。由此，形成出在基端部具有凸缘基部23及厚壁部23a的多个凸缘部21，来制造二次成形品(轴部件1的旋削、研磨前的成形品)62。
在上述那样构成的本发明的实施例1所涉及的车辆用滚动轴承装置的轴部件的制造方法中，构成型腔75的凸缘成形部80的弯曲沟部81、82的上下两壁面，以下述状态形成，即：朝向与基于回弹的翘曲方向相反的方向，弯曲与凸缘部21的侧方挤出加工后的回弹引起的翘曲量相当的量。
于是，在通过侧方挤出而形成多个凸缘部21时，凸缘部21以下述状态形成，即：朝向与基于回弹的翘曲方向相反的方向，弯曲与凸缘部21的由侧方挤出加工后的回弹引起的翘曲量β相当的量β1、β2(参照图7和图8的双点划线)。
由此，在将锻模装置70的第一成形模具71和第二成形模具72开模后，取出二次成形品(相当于轴部件1)62开放时，如图8的实线所示，由于朝向与凸缘部21的锻造成形时的弯曲方向相反方向的回弹，凸缘部21成为与轴部10的轴线正交的平坦部。
由于能够如上述那样抑制凸缘部21的翘曲，所以能够降低凸缘部21的旋削余量，实现材料利用率的提高，并且旋削加工变得容易，对于成本降低效果明显。
对二次成形品62的需要旋削的各部分例如嵌合轴部30的端面33、凸缘部21的螺栓孔24等进行旋削加工。对于凸缘部21的一侧面的转子支承面22则根据需要进行旋削加工。并且，对于嵌合轴部30的制动盘用嵌合部31及车轮用嵌合部32也根据需要进行旋削加工。其中，嵌合轴部30的制动盘用嵌合部31及车轮用嵌合部32，还可在对二次成形品62进行冷锻时同时形成。
最后，对二次成形品62的轴部10的内圈轨道面18、与该内圈轨道面18邻接的大径部11的一部分、小径部12的外周面、以及大径部11与小径部12之间的阶梯面进行热处理(高频淬火之后回火)后，对其热处理部分进行研磨加工来制作轴部件1。
本发明不限于上述实施例1，在不脱离本发明的主旨的范围内，还可按照各种方式实施。

Claims (1)

1.一种车辆用滚动轴承装置的轴部件的制造方法，所述轴部件具有：轴部；形成于该轴部的一端侧的嵌合轴部；位于上述轴部与上述嵌合轴部之间且向径向外侧延伸的凸缘部，
该车辆用滚动轴承装置的轴部件的制造方法的特征在于，
当使用冷锻的锻模装置在上述嵌合轴部的中心部端面形成出锻造凹部的同时、在上述轴部与上述嵌合轴部之间的外周面通过侧方挤出来形成上述凸缘部时，上述凸缘部以下述状态形成，即：按照与上述凸缘部在侧方挤出加工后因回弹所引起的翘曲量相当的量，朝向与基于上述回弹的翘曲的方向相反的方向变形。
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