JP2005211929A - 材料歩留りの良好なユニットベアリングの横型鍛造機による製造方法 - Google Patents

材料歩留りの良好なユニットベアリングの横型鍛造機による製造方法 Download PDF

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/64—Special methods of manufacture

Abstract

【課題】 ダブルボールのユニットベアリングの外輪素形と内輪素形からなるタワー型の形状を単純化して横型鍛造機により高速鍛造可能とし、材料歩留り良好に外輪および内輪を親子打ち鍛造する。
【解決手段】 円柱状の鋼素材を据込み加工品１とし、さらにパンチにより周辺部上面を環状平面内に皿状窪みを予備成形し、これを横置きして横型鍛造機により外輪素形９と下段に外径および内径をそれぞれ外輪素形の外径および内径より狭小とし、かつ、底部に打抜き部を有する内輪素形１３を積み上げた親子鍛造品８に成形し、さらに外輪素形９と底面に打抜き部１７を有する内輪素形１３とに打抜き分離し、さらに打抜き部１７を打抜き除去し、一旦これらを熱処理した後、さらに切削加工してダブルボールベアリングの外輪１９および内輪２１に仕上げる製造方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は横型鍛造機によりユニットベアリング用のベアリングレースの製造方法に関する。
自動車の車輪支持用軸受として使用されるハブユニット軸受（例えば、特許文献１参照。）は、複雑な形状のベアリングレースをしているので、従来、このような複雑な形状の鍛造に適した縦型鍛造装置により製造されていた。特に、複列のボールの軌道輪を有するダブルボールベアリングの外輪と内輪からなるベアリングユニットにおいては、これらの外輪および内輪を一体とするタワー型の親子鍛造により一度に鍛造するものでは、特に形状が複雑であるので、この複雑な形状の製品鍛造に適した縦型鍛造機により熱間鍛造されている。
このように、複雑な形状の製品鍛造は、鍛造速度が遅いにもかかわらず、金型設計と製品形状の制限から縦型鍛造機により行われ、横型鍛造機は、比較的単純な形状を成形するものであるので、高速鍛造が可能であるにもかかわらず適用されることはなかった。
一方、テーパーベアリングの内外輪の製造では、内外輪を同時に製造する方法が内外輪同時にプレス熱間鍛造する方法で知られている（例えば、特許文献２参照。）。また、同じくテーパーベアリングの内外輪を同時に製造する方法が知られている（例えば、特許文献３参照。）。しかし、これらの方法はテーパーベアリングの製造に関するもので、本願発明が目的とする複数列にボールを配置したダブルボールベアリングのさらに複雑な形状の外輪および内輪を高速の横型鍛造機により製造するものではなかった。
特開２００３−２３２３７７号公報１ 特開昭５２−９６９６５号公報 特開昭５６−１１３８２７号公報
本発明が解決しようとする課題は、ダブルボールのユニットベアリングの外輪素形と内輪素形からなるタワー型の親子形状に単純化して横型鍛造機により高速鍛造可能とし、さらに外輪素形と内輪素形から外輪およびアンギュラータイプの内輪に材料歩留り良好に旋削仕上げし得る外輪素形と内輪素形とすることで、従来、行われなかった横型鍛造機で高速鍛造により材料歩留り良好に外輪および内輪を親子打ち鍛造する方法を提供することである。
上記の課題を解決するための本発明手段は、請求項１の発明では、円柱状の鋼素材を１番パンチと１番ダイの間で据込み加工により拡径した据込み加工品とし、拡径した据込み加工品を２番パンチにより周辺部上面を環状平面に内部を大内径と小内径の二段形状の傾斜内周壁を有し小内径内を平面の皿状窪みに予備成形し、次いで得られた予備成形品を外輪素形と該外輪素形の下段に外径および内径をそれぞれ外輪素形の内径より小径とし、かつ、底部に打抜き部を有する内輪素形を積み上げた形状の親子鍛造品に本成形し、該親子鍛造品を外輪素形と底面に打抜き部を有する内輪素形とに打抜き分離すると共に内輪素形の底部の打抜き部を打抜き除去し、得られた外輪素形および内輪素形を熱処理した後さらに切削加工してダブルボールベアリングの外輪および内輪に仕上げることを特徴とするユニットベアリングの外輪および内輪の横型鍛造機による製造方法である。
請求項２の発明では、上記の親子鍛造品は外輪素形の外径が一定であり、外輪素形高さの中央から下段の内輪素形までの外輪素形の肉厚が外輪素形高さの中央から上部の肉厚より厚く、さらに下段の内輪素形の外径が直上の外輪素形の内径より狭小であることを特徴とする請求項１の手段のユニットベアリングの外輪および内輪の横型鍛造機による製造方法である。
本願の発明の上記手段における作用効果を説明すると、リングの上下にボールを配置したダブルボールベアリングを製造する場合、本発明の手段では、外輪素形のリングの下段に続けて内輪素形を配し、その内輪素形の底部に打抜き部を設けたタワー型の親子形状としている。そして外輪素形のリングの高さの中央から上側の最上段の内径を最大の径としてその肉厚を最も薄いものとし、外輪素形のリングの高さの中央から下段までの外輪素形の内径を上記上側の内径よりやや狭小として肉厚を厚くし、これらの外輪素形に続く下段にさらに内径および外径をそれぞれより小径として底部に打抜き部を配した内輪素形を成形するものである。
このように、外輪素形および内輪素形からなるタワー型の親子形状を単純化した形状とし、外輪素形および内輪素形を分離した後に切削により外輪および内輪に仕上げることで、これまで適用できないとされてきた横型鍛造機で鍛造可能となった結果、縦型鍛造機による場合に比し、一層高速でタワー製品を鍛造することができ、製造効率を高めることとなった。
本発明のダブルボールベアリングであるユニットベアリングの外輪および内輪の横型鍛造機による製造方法は、従来、外輪と内輪を別々に熱間鍛造して外輪素形および内輪素形としていたが、これらを親子形状に外輪素形と内輪素形の一体型に積上げ、かつ、単純化したタワー形状として高速の横型鍛造機の適用を可能として熱間鍛造により親子形状鍛造品とし、さらにこの親子形状鍛造品を外輪素形および内輪素形に分離した後、それらを切削加工することで、ユニットベアリングの外輪および内輪の製造工程を減少するとともに歩留りの向上が可能で熱間鍛造での加工速度を高速化することができるなど、低価格製造が実現するという点で本発明は優れた効果を奏するものである。
本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しながら説明する。図１は本発明における熱間鍛造により据込み鍛造品から内輪素形を積み重ねた親子鍛造品に鍛造する工程を示す断面図である。図２は外輪素形および内輪素形から本発明のユニットベアリングの外輪および内輪の製造を説明する図である。
図１に示す本発明の製造工程に沿って、本願発明におけるダブルボールベアリングからなるユニットボールベアリングの外輪および内輪の製造方法を説明する。ＪＩＳで規定する高炭素クロム鋼のＳＵＪ２からなる棒鋼を１１５０℃〜１２００℃の鍛造温度に加熱し、熱間でラムストローク３００ｍｍの横型鍛造機により切断して得た円柱状の鋼素材を平型である１番パンチおよび１番ダイの間で据込み加工により拡径し、例えば、直径が７４ｍｍで高さが２６ｍｍの据込み加工品１とする。次いで、拡径した据込み加工品１をパンチにより周辺部上面を外径７５ｍｍ、内径６３ｍｍの環状平面３とし、内部を大内径と小内径の二段形状の傾斜内周壁４を有し、小内径内を平面の皿状窪み５からなる予備成形品２に予備成形する。下段の小内径内壁の上端５は環状平面３から１０ｍｍ下方に位置し、小内径内壁の上端５の内径は５０ｍｍで、小内径内壁の上端５から皿状窪み６までの深さは１３ｍｍで、皿状窪み６から下面７までは１１ｍｍの肉厚とし、二段形状の傾斜内周壁４は、例えば、上段の傾斜内周壁の傾斜角度が片側で５〜１５度で、下段の傾斜内周壁の傾斜角度が上段傾斜角度より大きい予備成形品２とする。
次いで、外輪素形９と内輪素形１３からなるタワー型の親子鍛造品８に鍛造する。この場合、タワー型の親子鍛造品８は、タワーの高さ５９ｍｍ、外輪素形９の外径７７ｍｍ、その上面は内径６６ｍｍで肉厚５ｍｍの環状上面１０を有し、環状上面１０から傾斜角度が片側２度で縮径して１５ｍｍ下方でさらに内部にＲ３ｍｍのアールで縮径し上部段差部１１となり、さらに傾斜角度が片側１．５度で縮径してさらに１１ｍｍ下方で再びＲ３ｍｍのアールで縮径して内径６０ｍｍから内径３９ｍｍの下部段差部１２となり外輪素形９を形成している。これに合わせて、外輪素形９の環状上面１０から４４ｍｍ下方で外径は縮径してＲ３ｍｍのアールを設けて４９ｍｍの外径となり、内輪素形１３の外径となっている。内輪素形１３はさらに９ｍｍの深さ下部段差部１２からＲ３ｍｍのアールで窪んで１４ｍｍの皿状窪み１４の平面となり、この皿状窪み１４の平面から下部の打抜き部１７の下面１５までの肉厚は９ｍｍとなっている。
次いで、この親子鍛造品８を点線１６の部分でポンチにより打抜き外輪素形９と底面に打抜き部１７を有する内輪素形１３に分離する。さらに内輪素形１３からポンチにより点線１８の部分で打抜き、打抜き部１７を内輪素形１３から分離する。得られた外輪素形９と内輪素形１３を一旦熱処理して焼なました後、さらに外輪素形９から切削加工して２列のボール溝２０を有する外輪１９を完成し、内輪素形１３から切削加工してボール押さえ２２を外径に有するアンギュラータイプの内輪２１にそれぞれ仕上げて完成する。
得られた外輪１９および内輪２１を用いて１個のダブルボールベアリングとして組み立てるとき、１個の外輪１９に対しては２個の内輪２１が上下から対象に組み合わされて使用されることとなる。従って、このような場合には、別途に１個の内輪２１のみを熱間鍛造により製造しておき、これを上記の親子鍛造品８から得られたそれぞれ１個の外輪１９および１個の内輪２１とを組み合わせて１個のダブルボールベアリングに組み立てるものとする。なお、自動車のハブ組立体のユニットベアリングとする場合は、適宜の車軸やハブ軸などが１個の外輪１９および１個の内輪２１とを組み合わされて使用されることとなる。
本発明における熱間鍛造により据込み鍛造品から内輪素形を積み重ねた親子鍛造品に鍛造する工程を示す断面図である。 外輪素形および内輪素形から本発明のユニットベアリングの外輪および内輪の製造を説明する図である。
符号の説明
１ 据込み加工品
２ 予備成形品
３ 環状平面
４ 傾斜内周壁
５ 小内径内壁の上端
６ 皿状窪み
７ 下面
８ 親子鍛造品
９ 外輪素形
１０ 環状状面
１１ 上部段差部
１２ 下部段差部
１３ 内輪素形
１４ 皿状窪み
１５ 下面
１６ 点線
１７ 打抜き部
１８ 点線
１９ 外輪
２０ ボール溝
２１ 内輪
２２ ボール押さえ

Claims (2)

  1. 横型高速鍛造機において円柱状の鋼素材を１番パンチと１番ダイの間で据込み加工により拡径した据込み加工品とし、拡径した据込み加工品を２番パンチにより周辺部上面を環状平面に内部を大内径と小内径の二段形状の傾斜内周壁を有し小内径内を平面の皿状窪みに予備成形し、次いで得られた予備成形品を外輪素形と該外輪素形の下段に外径および内径をそれぞれ外輪素形の内径より小径とし、かつ、底部に打抜き部を有する内輪素形を積み上げた形状の親子鍛造品に本成形し、該親子鍛造品を外輪素形と底面に打抜き部を有する内輪素形とに打抜き分離すると共に内輪素形の底部の打抜き部を打抜き除去し、得られた外輪素形および内輪素形を熱処理した後さらに切削加工してダブルボールベアリングの外輪および内輪に仕上げることを特徴とするユニットベアリングの外輪および内輪の横型鍛造機による製造方法。
  2. 親子鍛造品は外輪素形の外径が一定であり、外輪素形高さの中央から下段の内輪素形までの外輪素形の肉厚が外輪素形高さの中央から上部の肉厚より厚く、さらに下段の内輪素形の外径が直上の外輪素形の内径より狭小であることを特徴とする請求項１に記載のユニットベアリングの外輪および内輪の横型鍛造機による製造方法。
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