JP2007152413A

JP2007152413A - 車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する軌道輪部材の製造方法

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Publication number: JP2007152413A
Application number: JP2005354469A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Kobayashi; 一登小林; Yutaka Yasuda; 裕安田; Seiji Otsuka; 清司大塚
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2025-12-08
Also published as: EP1970141A4; JP5040108B2; EP1970141A1; US20100011582A1; WO2007066634A1; CN101326024A; US8635775B2

Abstract

【課題】取付フランジ１５及び位置決め筒部１６を備えたハブ本体１３ａの内端部に小径段部１８を、冷間鍛造により精度良く、しかも安定して加工できる製造方法を実現する。
【解決手段】フローティングダイである下側ダイ３７と上側ダイ４３とにより中間素材４０の外周面を抑えた状態で、この中間素材４０を、下側パンチ３６と上側パンチ４６との間で押圧する。そして、この中間素材４０の一部を、この下側パンチ３６内に押し込み、上記小径段部１８を冷間塑性加工により形成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、車輪支持用ハブユニットを構成するハブを、低コストで精度良く加工できる、車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する軌道輪部材の製造方法の実現を図るものである。

自動車の車輪を構成するホイール１、及び、制動用回転部材であって制動装置であるディスクブレーキを構成するロータ２は、例えば図１８に示す様な構造により、懸架装置を構成するナックル３に回転自在に支持している。即ち、このナックル３に形成した円形の支持孔４部分に、車輪支持用ハブユニット５を構成する外輪６を、複数本のボルト７により固定している。一方、この車輪支持用ハブユニット５を構成するハブ８に上記ホイール１及びロータ２を、複数本のスタッド９とナット１０とにより結合固定している。又、上記外輪６の内周面には複列の外輪軌道１１ａ、１１ｂを、外周面には結合フランジ１２を、それぞれ形成している。この様な外輪６は、この結合フランジ１２を上記ナックル３に、上記各ボルト７で結合する事により、このナックル３に対し固定している。

又、上記ハブ８は、ハブ本体１３と内輪１４とから成る。このうち、本発明の製造方法の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する軌道輪部材である、ハブ本体１３の外周面の一部で、上記外輪６の外端開口から突出した部分に、特許請求の範囲に記載した外向フランジである、取付フランジ１５を形成している。尚、軸方向に関して「外」とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側となる、図１８、１９の左側を言う。反対に、自動車への組み付け状態で車両の幅方向中央側となる、図１８、１９の右側を、軸方向に関して「内」と言う。又、上記ハブ本体１３の外端部には、パイロット部と呼ばれる位置決め筒部１６を、このハブ本体１３と同心に設けている。上記ホイール１及びロータ２は、この位置決め筒部１６に外嵌する事により径方向の位置決めを図った状態で、上記取付フランジ１５の外側面に、上記各スタッド９とナット１０とにより結合固定している。

又、上記ハブ本体１３の外周面の中間部で、特許請求の範囲に記載した円筒面部のうちの大径部に相当する、中間部２６部分には、上記複列の外輪軌道１１ａ、１１ｂのうちの外側の外輪軌道１１ａに対向する、内輪軌道１７ａを形成している、又、同じく内端部には、特許請求の範囲に記載した円筒面部のうちの小径部に相当する、小径段部１８を形成している。この小径段部１８と、上記中間部２６と、これら両部１８、２６同士の間に存在する段差面３１とが、特許請求の範囲に記載した段付部を構成している。そして、このうちの小径段部１８に、上記内輪１４を外嵌している。この内輪１４の外周面には、上記複列の外輪軌道１１ａ、１１ｂのうちの内側の外輪軌道１１ｂに対向する、内輪軌道１７ｂを形成している。この様な内輪１４は、上記ハブ本体１３の内端部を径方向外方に塑性変形させて形成したかしめ部１９により、このハブ本体１３に対し固定している。そして、上記各外輪軌道１１ａ、１１ｂと上記各内輪軌道１７ａ、１７ｂとの間に転動体２０、２０を、それぞれ複数個ずつ転動自在に設けている。尚、図示の例では、上記各転動体２０、２０として玉を使用しているが、重量の嵩む自動車用のハブユニットの場合には、円すいころを使用する場合もある。又、上記各転動体２０、２０を設置した円筒状の空間の両端開口部は、それぞれシールリング２１ａ、２１ｂにより密閉している。

更に、図示の例は、駆動輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車及びＲＲ車の後輪、４ＷＤ車の全車輪）用の車輪支持用ハブユニット５である為、上記ハブ８の中心部に、スプライン孔２２を形成している。そして、このスプライン孔２２に、等速ジョイント用外輪２３の外端面に固設したスプライン軸２４を挿入している。これと共に、このスプライン軸２４の先端部にナット２５を螺合し、更に緊締する事により、上記ハブ本体１３を、このナット２５と上記等速ジョイント用外輪２３との間に挟持している。

次に、図１９は、従来から知られている車輪支持用ハブユニットの第２例として、従動輪（ＦＦ車の後輪、ＦＲ車及びＲＲ車の前輪）用のものを示している。この第２例の車輪支持用ハブユニット５ａは、従動輪用である為、ハブ８ａを構成するハブ本体１３ａの中心部にスプライン孔を設けていない。尚、図示の例では、内輪１４の内端面を、上記ハブ本体１３ａの内端部に設けたかしめ部１９により抑えているが、上記内輪１４の内端面は、上記ハブ本体１３ａの内端部に螺合したナットにより抑える事もできる。この場合には、上記ハブ本体１３ａの内端部に、上記ナットを螺合する為の雄ねじ部を設ける。その他の部分の構造及び作用は、上述した第１例の車輪支持用ハブユニット５の場合と同様である。

ところで、上述した様な各車輪支持用ハブユニット５、５ａの場合、何れの構造の場合も、ハブ本体１３、１３ａの外周面に、外端部側から、位置決め筒部１６と、取付フランジ１５と、外側の外輪軌道１７ａを設ける為の中間部２６と、内輪１４を外嵌固定する為の小径段部１８とを形成している。この様な各部を加工する為の方法としては、熱間鍛造或いは冷間鍛造等の塑性加工の他、切削加工等が考えられる。但し、加工能率を良好にし、材料の歩留を確保して、コスト低減を図る為には、塑性加工で行なう事が好ましい。又、塑性加工のうちで熱間鍛造は、被加工物を軟らかい状態で加工できる為、成形荷重を小さく抑えられる反面、熱膨張量差等を考慮して、受型と押型との嵌合部の公差を大きくする必要がある等、加工品の形状精度及び寸法精度を確保しにくい。又、熱間鍛造の場合には、表面に脱炭層が生じる為、熱処理により表面を硬化させる必要がある部分の場合には、熱間鍛造の後、上記脱炭層を除去する為の切削加工が必要になる。この切削加工による取り代は或る程度嵩む為、この切削加工により、加工能率が低下するだけでなく材料の歩留も悪化し、上記ハブ本体１３、１３ａの加工コストが嵩む原因になる。

この為上記熱間鍛造は、上記位置決め筒部１６や上記取付フランジ１５の加工には利用できても、上記小径段部１８の加工には、コストを考慮した場合には利用できない。この理由は、この小径段部１８は、上記内輪１４を適正な締め代の締り嵌めで外嵌固定する必要上、寸法精度が要求されるのと、この内輪１４との嵌合面にフレッチング摩耗が発生するのを防止する為、表面に焼き入れ硬化層を形成する為である。これらの事を考慮した場合に上記小径段部１８は、冷間での塑性加工或いは切削（旋削）加工により形成する事になる。このうちの切削加工は、高精度の小径段部１８を得られる反面、コストが嵩む。

これに対して、上記小径段部１８の加工を、冷間鍛造の１種である扱き加工により行なう事が考えられる。この場合には、図２０の（Ａ）に示す様に、ハブ本体に加工すべき素材２７を、パンチ２８によりダイ２９内に押し込み、同図の（Ｂ）に示す様に、この素材２７の押し込み方向先端部に、小径段部１８を形成する。但し、この様な扱き加工によりこの小径段部１８を加工する為には、上記ダイ２９内への押し込み前の外径Ｄ_B と押し込み後の外径Ｄ_A との差（Ｄ_B −Ｄ_A ）が小さい事、及び、上記ダイ２９のアプローチ角θが小さい事が必要である。何れかの条件を満たさない場合には、上記素材２７を上記ダイ２９に押し込む事ができない。具体的には、図２０の（Ｃ）に示す様に、この素材２７がこのダイ２９内に押し込まれず、軸方向に圧縮されてしまう。この為、従来から知られている方法のままでは、上記小径段部１８を冷間鍛造により加工する事は難しい。

尚、特許文献１〜３には、位置決め筒部と、取付フランジと、中間部と、小径段部とを備えたハブの構造に関する発明が記載されている。但し、上記特許文献１〜３に記載された発明は、何れも、位置決め筒部や取付フランジを容易に加工若しくは設置できる様にする為の構造に関するものであり、ハブの内端部に小径段部を、冷間鍛造により加工できる様にする技術を示唆するものではない。

特開２００３−２５８０３号公報特開２００３−２９１６０４号公報特開２００４−７４８１５号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、例えば外向フランジ及び位置決め筒部を備えたハブ本体の内端部に小径段部を、冷間鍛造により精度良く、しかも安定して加工できる製造方法を実現すべく発明したものである。

本発明の製造方法の対象となる、車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する軌道輪部材は、外向フランジと、位置決め筒部と、段付部とを備える。
このうちの外向フランジは、上記軌道輪部材の外周面の一部に設けられている。
又、上記位置決め筒部は、上記外向フランジの軸方向片側に設けられている。
更に、上記段付部は、この外向フランジに関して上記位置決め筒部と軸方向反対側部分の外周面に設けられており、この外向フランジ側の大径部及びこの外向フランジから遠い側の小径部を備える。

上述の様な軌道輪部材を造る為の、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する軌道輪部材の製造方法は、先ず、この軌道輪部材を造る為の、少なくとも上記段付部の大径部の外径に一致する外径を有する円筒面部を備えた金属製素材を用意する。尚、これら両外径は、必ずしも完全に一致する必要はない。加工に伴う僅かな変形を考慮して、実質的に一致すれば良い事は、勿論である。
そして、上記金属製素材を加温する事なく（冷間のまま）、上記円筒面部のうちで上記外向フランジと反対側の面である先端面を、上記小径部の外径に一致する内径を有する受側パンチに突き当てる。同時に、上記円筒面部の外周面の少なくとも一部を、上記外向フランジに向いた弾力を付与された状態でこの円筒面部の軸方向に変位可能に支持されたフローティングダイの内周面により支承する。次いで、上記円筒面部の外周面の少なくとも一部をこのフローティングダイの内周面により支承した状態で、上記金属製素材のうちで上記受側パンチに突き当てられた面と反対側の面である基端面を押し側パンチにより、この受側パンチに向け押圧する。そして、上記円筒面部の一部をこの受側パンチ内に押し込み、上記小径部を冷間塑性加工により形成する。

尚、本発明の特徴は、上述の様に、段付部を構成する小径部の加工を、低コストで精度良く行なうべく、この小径部の加工を、フローティングダイを使用して冷間鍛造加工により行なう点にある。本発明を実施する場合に、上記小径部を加工する作業と、前記外向フランジ及び位置決め筒部を形成する作業との前後は問わない。又、これら外向フランジ及び位置決め筒部の加工方法も特に問わない。
例えば、請求項２に記載した様に、金属製素材として、予め外向フランジ及び位置決め筒部を鍛造加工により形成した中間素材を使用する事ができる。この場合には、押し側パンチによりこの中間素材の円筒面部の一部を受側パンチ内に押し込む作業を、上記外向フランジ及び位置決め筒部の表面を、この円筒面部の外周面を抑え付けているフローティングダイとは別体で、このフローティングダイと共に軸方向に移動する第二のフローティングダイにより抑え付けた状態で行なう。
或いは、請求項３に記載した様に、金属製素材として、未だ外向フランジ及び位置決め筒部を形成していない、少なくとも軸方向の一部が円柱状の素材を使用する事もできる。この場合には、この素材の一部外周面をフローティングダイにより抑えつつ小径部を加工して中間素材とした後、この中間素材の残部外周面に上記外向フランジ及び位置決め筒部を形成する。

又、本発明を実施する場合に、例えば請求項４に記載した様に、外向フランジの厚さ寸法を仕上げる為のフランジ仕上工程を備える事もできる。このフランジ仕上工程では、上記外向フランジに、この外向フランジの基部を含む部分を軸方向に圧縮して塑性変形させる据え込み加工を施す事により、この外向フランジの厚さ寸法を縮める。
或いは、請求項５に記載した様に、位置決め筒部の外径を仕上げる為の筒部仕上工程を備える事もできる。この筒部仕上工程では、仕上げ後の値よりも大きな外径を有する素筒部に冷間で扱き加工を施す事により、この素筒部の外径を縮めて、上記位置決め筒部とする。又は、請求項６に記載した様に、仕上げ後の値より小さくした素筒部の内径を拡げる事もできる。

上述の様に構成する本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する軌道輪部材の製造方法によれば、例えば外向フランジ及び位置決め筒部を備えたハブの内端部に、小径段部の様な小径部を、冷間鍛造により精度良く、しかも安定して加工できる。
即ち、この小径部を冷間鍛造により加工する為、型及び被加工物（金属製素材）の熱膨張差等に基づく寸法誤差を極く小さく抑えて、寸法精度を良好にできる。又、被加工物である金属製素材の外周面をフローティングダイにより抑えた状態で、この金属製素材を押し側パンチにより受側パンチに押し込むので、この金属製素材が、前述の図２０の（Ｃ）に示す様に、径方向外方に変形する事がない。この為、この金属製素材の外径と上記小径部の外径との差が大きかったり（断面積の減少率が大きかったり）、この小径部と残りの部分とを連続させる段差部の傾斜が急である様な場合（段差部が軸心に対し直角若しくは直角に近い場合）にも、上記小径部の加工を安定して行なえる。

又、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する軌道輪部材の製造方法によれば、上記小径部の加工を、上記外向フランジ及び位置決め筒部の加工との前後を問わずに行なえる。この為、請求項２に記載した様に、加工量が多くなるこれら外向フランジ及び位置決め筒部の加工を、予め（上記小径部の加工に先立って）熱間鍛造により行なっておく事もできる。或いは、鍛造加工の一種である据え込み加工を複数回に分けて行なう事により、冷間で上記外向フランジ及び位置決め筒部を形成しておく事もできる。又、やはり鍛造加工の一種である側方押し出し加工を行なう事により、冷間で上記外向フランジを形成しておく事もできる。更には、上記据え込み加工と側方押し出し加工とを組み合わせて、上記外向フランジ及び位置決め筒部を形成しておく事もできる。何れの方法によっても、これら外向フランジ及び位置決め筒部の加工を、容易に、しかも亀裂等の損傷を生じる可能性を極く少なく抑えて、歩留り良く行なえる。
但し、上記外向フランジ及び位置決め筒部の加工は、請求項３に記載した様に、上記小径部の加工後に行なう事もできる。この場合に於ける、上記外向フランジ及び位置決め筒部の加工は、上述の様な冷間鍛造加工により行なう。何れにしても、各部の加工の順序を自由に設定できる為、各加工時に、加工装置内の荷重バランスを良好にできて、加工精度の確保と加工装置の耐久性確保とを図る面で有利になる。

又、請求項４に記載した様に、外向フランジの厚さ寸法を据え込み加工により適正値にする為のフランジ仕上工程を、或いは請求項５、６に記載した様に、位置決め筒部の内外径を扱き加工により適正値にする為の筒部仕上工程を備えれば、低コストで、上記外向フランジ及び位置決め筒部の形状精度及び寸法精度を良好にできる。即ち、上記据え込み加工或いは扱き加工によれば、形状精度及び寸法精度を良好にする為に一般的に行なわれている旋削加工による場合よりも、加工サイクルを短くすると共に材料の歩留りを良好にする等により、仕上加工に要するコストの低減を図れる。又、加工硬化により、加工部分の強度（硬度）を向上させる事もできる。

［実施の形態の第１例］
図１は、請求項１、２に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例は、前述の図１９に示した様な従動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットを構成するハブ本体（軌道輪部材）１３ａを、本発明の製造方法により製造する事を意図したものである。尚、上記図１中、右半部は加工開始直前の状態を、左半部は加工終了直後の状態を、それぞれ示している。先ず、製造装置に就いて説明する。

プレス加工機のテーブル（図示省略）の上面に固定する基台３２の上面に、保持筒３３を固定している。又、この保持筒３３の下端部内側に抑え板３４を固定し、この抑え板３４の中心孔３５の内側に、特許請求の範囲に記載した受側パンチに相当する、円筒状の下側パンチ３６の下端部を支持固定している。又、上記保持筒３３の上部内側に、特許請求の範囲に記載したフローティングダイに相当する、厚肉円筒状の下側ダイ３７を、上記保持筒３３の軸方向の変位（昇降）を可能に保持している。そして、この下側ダイ３７の下面と上記抑え板３４の上面との間に、圧縮コイルばね、ゴムの如きエラストマー等の弾性部材３８を挟持して、上記下側ダイ３７に、上方に向かう弾力を付与している。上記下側パンチ３６の上部はこの下側ダイ３７の中心孔３９に、密に、且つ、軸方向の変位を可能な状態で挿入している。又、この下側ダイ３７の上面で上記中心孔３９の周囲部分に、中間素材４０の外周面に形成した、特許請求の範囲に記載した外向フランジに相当する取付フランジ１５の片半部（使用状態で内半部）を嵌合自在な、下側凹部４１を形成している。尚、上記下側ダイ３７に上方に向く弾力を付与する為には、上記弾性部材３８による他、ガス圧或いは油圧を利用しても良い。

一方、上記基台３２の上方に設けた、プレス加工機のラム（図示省略）の下面に取り付け固定する取付板４２の下面に、特許請求の範囲に記載した第二のフローティングダイに相当する、上側ダイ４３を支持固定している。この上側ダイ４３には、上記中間素材４０の上端部（使用状態で外端部）に設けた位置決め筒部１６を密に内嵌できる中心孔４４を形成している。又、上記上側ダイ４３の下面でこの中心孔４４の周囲部分には、上記取付フランジ１５の他半部（使用状態で外半部）を嵌合自在な、上側凹部４５を形成している。更に、上記上側ダイ４３の内側に、特許請求の範囲に記載した押し側パンチに相当する、上側パンチ４６を固定している。この上側パンチ４６は、円筒状の外径側パンチ４７と、円柱状の内径側パンチ４８とから成る。そして、このうちの外径側パンチ４７の先端面（下端面）により上記位置決め筒部１６の先端面（使用状態で外端面）を、上記内径側パンチ４８の先端面（下端面）により上記中間素材４０の軸方向端面（使用状態で外端面）のうちで上記位置決め筒部１６に囲まれた部分を、同時に押圧する様に、上記外径側、内径側両パンチ４７、４８の先端部（下端部）の形状及び寸法を、上記中間素材４０の上端部（使用状態で外端部）の形状及び寸法との関係で規制している。

更に、他の各部の寸法を、次の様に規制している。先ず、上記取付フランジ１５の他半部を上記上側凹部４５に嵌合した状態で、上記上側パンチ４６の先端面（下端面）が、上記位置決め筒部１６の先端面（使用状態で外端面）に突き当たる様に、各部の寸法を規制している。又、上記下側ダイ３７の上面と上記上側ダイ４３の下面とを突き合わせた状態で、上記下側凹部４１と上記上側凹部４５との間に上記取付フランジ１５が密に収まる様に、これら両凹部４１、４５の形状及び寸法を規制している。又、上記下側ダイ３７の中心孔３９の内径は、上記中間素材４０の軸方向中間部に存在する円筒面部４９の外径に（押し込み可能な微小隙間分を除き）実質的に一致している。更に、前記下側パンチ３６の内径は、加工すべき小径段部１８の外径に（塑性加工時に生じる材料及びこの下側パンチ３６のスプリングバック分を考慮した上で）実質的に一致している。更に、各部の軸方向寸法に関しても、上記中間素材４０（図１の右半部）及びハブ本体１３ａ（同左半部）の軸方向寸法に合わせて、適切に規制している。

次に、上述の様な構成を有する製造装置により、上記中間素材４０を上記ハブ本体１３ａに加工する工程に就いて説明する。先ず、この中間素材４０を、図１の右半部に示す様に、上記下側ダイ３７と上記上側ダイ４３との間にセットする。上記中間素材４０は、予め上記取付フランジ１５及び前記位置決め筒部１６を、上半部（使用状態で外半部）に熱間鍛造加工により形成したもので、下半部（使用状態で内半部）が、加工すべき円筒面部４９（乃至小径段部１８）である。この様な中間素材４０を上記下側ダイ３７の内側に、プレス加工機のラムと共に上記上側ダイ４３及び上記上側パンチ４６を上昇させた状態で、上記円筒面部４９の側から挿入する。この挿入作業により、上記取付フランジ１５の片半部が上記下側凹部４１に嵌合すると共に、上記円筒面部４９の先端面外径寄り部分が上記下側パンチ３６の上端面に突き当たる。この状態で、上記中間素材４０のセット作業（加工作業の準備）が完了する。

そこで、それ迄上昇していた上記ラムを下降させ、先ず、図１の右半部に示す様に、上記下側ダイ３７の上面外径寄り部分と、前記上側ダイ４３の下面外径寄り部分とを突き合わせる。次いで、上記ラムを更に下降させ、前記上側パンチ４６により上記中間素材４０を、上記下側パンチ３６に向け、強く押圧する。この結果、この中間素材４０の下半部に存在する上記円筒面部４９の先端部（下端部）が、塑性変形しつつ上記下側パンチ３６内に押し込まれ、図１の左半部に示す様に、前記小径段部１８が形成される。その後、上記ラムを再び上昇させて、この小径段部１８を形成された上記ハブ本体１３ａを取り出し、この小径段部１８の表面を焼き入れ硬化する等の必要な仕上加工を施してから、他の部材と組み合わせ、前述の図１９に示す様な、従動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットとする。尚、上記製造装置には、加工後の上記ハブ本体１３ａを上記下側ダイ３７から押し出す為のカウンターパンチを設ける事が好ましい。プレス加工の分野でカウンターパンチは周知であるから、図示並びに詳しい説明は省略する。

上述の様にして上記ハブ本体１３ａを造れば、予め熱間鍛造加工により前記取付フランジ１５及び位置決め筒部１６を形成した中間素材４０の内端部に上記小径段部１８を、冷間鍛造により精度良く、しかも安定して加工できる。
即ち、上記小径段部１８を、上記中間素材４０を加熱せずに常温のまま塑性変形させる、冷間鍛造により加工する為、この中間素材４０及び前記下側パンチ３６の熱膨張差等に基づく寸法誤差を極く小さく抑えて、寸法精度を良好にできる。又、被加工物である上記中間素材４０乃至上記ハブ本体１３ａの外周面を、上記取付フランジ１５と上記位置決め筒部１６と上記円筒面部４９とを含み、フローティングダイである上記下側ダイ３７及び上記上側ダイ４３により抑えた状態で加工を行なうので、上記中間素材４０乃至上記ハブ本体１３ａが、前述の図２０の（Ｃ）に示す様に、径方向外方に変形する事がない。この為、上記円筒面部４９と上記小径段部１８との外径差が大きく、しかも、この小径段部１８とこの円筒面部４９のうちの残り部分とを連続させる段差面の傾斜が急であっても、この小径段部１８の加工を安定して行なえる。

尚、本例の様に、上記取付フランジ１５と上記位置決め筒部１６との一方又は双方を予め（熱間鍛造によるか冷間鍛造によるかを問わず）形成した後、上記小径段部１８の加工を行なう場合に、この小径段部１８の加工の容易化を図る為に、上記中間素材４０を焼鈍（中間焼鈍）する事が考えられる。この様な中間焼鈍を行なうと、予め形成しておいた上記取付フランジ１５と上記位置決め筒部１６との一方又は双方の強度が不足する事も考えられる。そこで、この様な（中間焼鈍を行なう）場合には、上記取付フランジ１５と上記位置決め筒部１６との一方又は双方を、完成後の大きさよりも少し大きく形成しておき、中間焼鈍後（上記小径段部１８の加工との前後は問わない）に冷間で完成後の大きさまで塑性加工すれば、加工硬化により、上記取付フランジ１５と上記位置決め筒部１６との一方又は双方の強度を、必要な値にまで高くできる。

この様な、加工硬化により上記取付フランジ１５と上記位置決め筒部１６との一方又は双方の強度を確保する方法としては、例えば、取付フランジ１５に関しては、請求項４に記載した方法を採用できる。即ち、この取付フランジ１５の厚さ寸法を（適正値よりも大きな寸法から縮めて）適正値にする為のフランジ仕上工程を備える。より具体的には、このフランジ仕上工程で上記取付フランジ１５に、この取付フランジ１５の基部（径方向内端部）を含む部分を軸方向に圧縮して塑性変形させる据え込み加工を施す。そして、上記取付フランジ１５の厚さ寸法を上記適正値にすると同時に、少なくともこの取付フランジ１５の基部の強度を、必要とする値にまで高くする。

又、上記位置決め筒部１６に関しては、請求項５又は請求項６に記載した方法を採用できる。即ち、この位置決め筒部１６の内外径を（内径に関しては適正値よりも小さな寸法から拡げ、外径に関しては適正値よりも大きな寸法から縮めて）適正値にする為の筒部仕上工程を備える。より具体的には、この筒部仕上工程で上記位置決め筒部１６に、上記適正値よりも大きな外径と同じく小さな内径とを有する素筒部に冷間で扱き加工を施す。そして、この素筒部の内外径を適正値すると共に強度を向上させて、上記位置決め筒部１６とする。

［実施の形態の第２例］
図２も、請求項１、２に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例は、前述の図１８に示した様な駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットを構成するハブ本体（軌道輪部材）１３を、本発明の製造方法により製造する事を意図したものである。この為に本例の場合には、製造装置を構成する抑え板３４ａの中心孔３５ａに、円柱状のマンドレル５０の基端部（下端部）を支持固定し、この抑え板３４ａの上面でこのマンドレル５０の周囲に、円筒状の下側パンチ３６ａの基端部（下端部）を、このマンドレル５０と同心に固定している。又、その外周面に小径段部１８を形成すべき中間素材４０ａは、中心孔５１を有する円筒状としている。尚、この中心孔５１は、未だ単なる円孔とする（雌スプラインは後から加工する）事が、加工後の上記ハブ本体１３の取り出しを容易にする面からは好ましい。但し、仮に既に雌スプラインが形成されている場合には、上記マンドレル５０の外周面に、この雌スプラインと係合する雄スプラインを形成する事が、加工に伴ってこの雌スプラインが変形するのを防止する面からは好ましい。

上述の様な製造装置を使用して、上記中間素材４０ａを上記ハブ本体１３に加工する作業は、この中間素材４０ａの中心孔５１に上記マンドレル５０を挿入する以外、上述した第１例と同様にして行なう。本例の場合には、このマンドレル５０により、上記中間素材４０ａを上記ハブ本体１３に加工する過程で、この中間素材４０ａの円筒面部４９ａが内径側に変形する事を防止する。その他の構成及び作用は、上述した第１例の場合と同様であるから、重複する説明は省略する。

［軌道輪部材の全加工工程に就いて］
前述した通り、本発明を実施する場合に、小径段部１８を加工する作業と、取付フランジ１５及び位置決め筒部１６を形成する作業との前後は問わない。又、これら取付フランジ１５及び位置決め筒部１６の加工方法も特に問わない。そこで、軌道輪部材である、従動輪用のハブ本体１３ａの全加工工程と、上記取付フランジ１５及び位置決め筒部１６の加工方法との具体例の幾つかに就いて、以下に説明する。尚、駆動輪用のハブ１３本体に就いても、小径段部１８の加工時に上述したマンドレル５０を使用する点以外、従動輪用とほぼ同様に実施できる。

［全工程の第１例］
図３の（Ａ）に示した円柱状の素材５２に前方押し出し加工を施して、同図の（Ｂ）に示す様な、段付の第一中間素材５３を得る。そして、この第一中間素材５３を、特許請求の範囲に記載した金属製素材として、本発明の製造方法、即ち、フローティングダイを使用した冷間鍛造加工（押し出し加工）を実施し、同図の（Ｃ）に示す様な第二中間素材５４とする。次いでこの第二中間素材５４に、軸方向外側のアンギュラ型の内輪軌道１７ａ（図１９参照）を設ける為の段差部等を形成する段付加工を施して、同図の（Ｄ）に示す様な第三中間素材５５とする。更に、この第三中間素材５５に側方押し出し加工及び上記内輪軌道１７ａを形成する加工を施して、同図の（Ｅ）に示す様なハブ本体１３ａとする。

上記側方押し出し加工は、例えば特願２００４−２９８５８５号に開示されている方法により行なう。即ち、図４に示す様に、上記第三中間素材５５を押型５６と受型５７との間で軸方向に押圧しつつ、金属材料を径方向外方に逃がし（フローさせて）、取付フランジ１５及び位置決め筒部１６を形成する。上記図４中の右半部は加工開始直前の状態を、同じく左半部は加工終了直後の状態を、それぞれ示している。尚、側方押し出し加工の詳細に就いては、上記特願２００４−２９８５８５号に詳しく記載されており、本発明の要旨とも関係しない為、詳しい説明は省略する。

［全工程の第２例］
図５の（Ａ）に示した円柱状の素材５２に前方押し出し加工を施して、同図の（Ｂ）に示す様な、段付の第一中間素材５３を得る。そして、この第一中間素材５３を、特許請求の範囲に記載した金属製素材として、本発明の製造方法、即ち、フローティングダイを使用した冷間鍛造加工（押し出し加工）を実施し、同図の（Ｃ）に示す様な第二中間素材５４とする。次いでこの第二中間素材５４に、同図の（Ｄ）→（Ｅ）→（Ｆ）→（Ｇ）に示す様に、複数段の据え込み加工を施して、各段の中間素材とした後、素取付フランジ５８の外周縁部の余肉をトリミングにより除去して、同図の（Ｈ）に示す様なハブ本体１３ａとする。

上記各段の据え込み加工は、例えば特願２００４−３３５５３４号に開示されている方法により行なう。即ち、図６に示す様に｛図６は、図５のうちの、ほぼ（Ｆ）→（Ｇ）の工程に対応｝、上記各段の中間素材を押型５９と受型６０との間で軸方向に押圧しつつ、金属材料を径方向外方に逃がし（フローさせて）、取付フランジ１５及び位置決め筒部１６を形成する。尚、上記各段の据え込み加工の詳細に就いては、上記特願２００４−３３５５３４号に詳しく記載されており、本発明の要旨とも関係しない為、詳しい説明は省略する。

［全工程の第３例］
図７の（Ａ）に示した円柱状の素材５２ａに、何れも熱間鍛造加工の一種である頭部据え込み加工｛同図の（Ｂ）｝、頭部後方押し出し加工｛同図の（Ｃ）｝、据え込み加工を順次施して、同図の（Ｄ）に示す様な予備中間素材６１を得る。そして、この予備中間素材６１を、特許請求の範囲に記載した金属製素材として、本発明の製造方法、即ち、フローティングダイを使用した冷間鍛造加工（押し出し加工）を実施し、同図の（Ｅ）に示した中間素材４０を得る。この中間素材４０も、特許請求の範囲に記載した金属製素材であり、前述の実施の形態の第１例の中間素材４０でもある。そこで、この中間素材４０に、前述の図１に示した実施の形態の第１例の如き、フローティングダイを使用した冷間鍛造加工（押し出し加工）を施して、同図の（Ｆ）に示す様なハブ本体１３ａとする。即ち、本例の場合には、本発明の製造方法を、前後２回実施する。

［全工程の第４例］
図８の（Ａ）に示した円柱状の素材５２ａに、何れも熱間鍛造加工の一種である複数段階の据え込み加工を順次施して、同図の（Ｅ）に示す様な予備中間素材６１ａを得る。そして、この予備中間素材６１ａを、特許請求の範囲に記載した金属製素材として、本発明の製造方法を実施し、同図の（Ｆ）に示した中間素材４０を得る。この中間素材４０も、特許請求の範囲に記載した金属製素材であり、前述の実施の形態の第１例の中間素材４０でもある。そこで、この中間素材４０に、前述の図１に示した実施の形態の第１例の如き、フローティングダイを使用した冷間鍛造加工（押し出し加工）加工を施して、同図の（Ｇ）に示す様なハブ本体１３ａとする。即ち、本例の場合も、本発明の製造方法を、前後２回実施する。

［全工程の第５例］
図９の（Ａ）に示した円柱状の素材５２に、何れも冷間鍛造加工の一種である側方押し出し加工｛同図の（Ｂ）｝、据え込み加工｛同図の（Ｃ）｝を順次施して、同図の（Ｃ）に示す様な予備中間素材６１ｂを得る。そして、この予備中間素材６１ｂを、特許請求の範囲に記載した金属製素材として、本発明の製造方法を実施し、同図の（Ｄ）に示した中間素材４０を得る。この中間素材４０も、特許請求の範囲に記載した金属製素材であり、前述の実施の形態の第１例の中間素材４０でもある。そこで、この中間素材４０に、前述の図１に示した実施の形態の第１例の如き、フローティングダイを使用した冷間鍛造加工（押し出し加工）加工を施して、同図の（Ｅ）に示す様なハブ本体１３ａとする。即ち、本例の場合も、本発明の製造方法を、前後２回実施する。

［全工程の第６例］
図１０の（Ａ）に示した円柱状の素材５２に、何れも冷間鍛造加工の一種である前方押し出し加工｛同図の（Ｂ）｝、側方押し出し加工｛同図の（Ｃ）｝、据え込み加工｛同図の（Ｄ）｝を順次施して、同図の（Ｄ）に示す様な中間素材４０を得る。そして、この中間素材４０を、特許請求の範囲に記載した金属製素材として、本発明の製造方法を実施し、同図の（Ｅ）に示す様なハブ本体１３ａとする。

［全工程の第７例］
図１１の（Ａ）に示した円柱状の素材５２に、同図の（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）→（Ｅ）に示す様に、何れも冷間鍛造加工の一種である複数段の据え込み加工を施して、同図の（Ｅ）に示す様な予備中間素材６１ｃを得る。そして、この予備中間素材６１ｃを、特許請求の範囲に記載した金属製素材として、本発明の製造方法を実施し、同図の（Ｆ）に示した中間素材４０を得る。この中間素材４０も、特許請求の範囲に記載した金属製素材であり、前述の実施の形態の第１例の中間素材４０でもある。そこで、この中間素材４０に、前述の図１に示した実施の形態の第１例の如き、フローティングダイを使用した冷間鍛造加工（押し出し加工）加工を施して、同図の（Ｇ）に示す様なハブ本体１３ａとする。即ち、本例の場合も、本発明の製造方法を、前後２回実施する。

［全工程の第８例］
図１２の（Ａ）に示した円柱状の素材５２に冷間鍛造加工の一種である前方押し出し加工を施して、同図の（Ｂ）に示す様な、段付の第一中間素材５３とした後、この第一中間素材５３に同図の（Ｃ）→（Ｄ）→（Ｅ）→（Ｆ）に示す様に、何れも冷間鍛造加工の一種である複数段の据え込み加工を施して、同図の（Ｆ）に示す様な中間素材４０を得る。この中間素材４０は、特許請求の範囲に記載した金属製素材であり、前述の実施の形態の第１例の中間素材４０でもある。そこで、この中間素材４０に、前述の図１に示した実施の形態の第１例の如き、フローティングダイを使用した冷間鍛造加工（押し出し加工）加工を施して、同図の（Ｇ）に示す様なハブ本体１３ａとする。

［軌道輪部材の仕上工程に就いて］
前述した通り、中間素材を焼鈍（中間焼鈍）した場合には、取付フランジ１５と位置決め筒部１６との一方又は双方を、完成後の大きさよりも少し大きく形成しておき、中間焼鈍後に冷間で完成後の大きさまで塑性加工し、加工硬化により、上記取付フランジ１５と上記位置決め筒部１６との一方又は双方の強度を、必要な値にまで高くする事が考えられる。この様な目的で行なう仕上加工工程の具体例の幾つかに就いて、以下に説明する。

［仕上工程の第１例］
図１３の（Ａ）に示す様な、厚さＴ₁ なる円形の取付フランジ１５を得る為、同図の（Ｂ）に示す様に、この取付フランジ１５の基端部（内径側端部）の厚さＴ₃ を、同図の（Ｃ）に示した、完成後の基端部の厚さＴ₂ よりも大きく（Ｔ₁ ≦Ｔ₂ ＜Ｔ₃ ）しておく。そして、上記中間焼鈍後、据え込み加工により上記取付フランジ１５の基端部｛同図の（Ｂ）の上段に示す図の斜格子部｝を軸方向に押圧して、この基端部の厚さ寸法をＴ₂ に迄縮め、この取付フランジ１５の基端部の寸法精度を確保すると同時に、この基端部の強度を向上させる。

［仕上工程の第２例］
図１４の（Ａ）に示す様な、厚さＴ₁ なる放射状の取付フランジ１５ａを得る為、同図の（Ｂ）に示す様に、この取付フランジ１５ａの基端部（内径側端部）の厚さＴ₃ を、同図の（Ｃ）に示した、完成後の基端部の厚さＴ₂ よりも大きく（Ｔ₁ ≦Ｔ₂ ＜Ｔ₃ ）しておく。そして、上記中間焼鈍後、据え込み加工により上記取付フランジ１５ａの基端部｛同図の（Ｂ）の上段に示す図の斜格子部｝を軸方向に押圧して、この基端部の厚さ寸法をＴ₂ に迄縮め、この取付フランジ１５ａの基端部の寸法精度を確保すると同時に、この基端部の強度を向上させる。

［仕上工程の第３例］
図１５の（Ａ）に示す様な、基準となる部分の厚さがＴ₁ で、外周縁部に厚さ寸法が小さくなった部分が存在する取付フランジ１５ｂを得る為、同図の（Ｂ）に示す様に、この取付フランジ１５ｂの基端部（内径側端部）の厚さＴ₃ を、同図の（Ｃ）に示した、完成後の基端部の厚さＴ₂ よりも大きく（Ｔ₁ ≦Ｔ₂ ＜Ｔ₃ ）しておく。そして、上記中間焼鈍後、据え込み加工により上記取付フランジ１５ｂの基端部｛同図の（Ｂ）の上段に示す図の斜格子部｝を軸方向に押圧して、この基端部の厚さ寸法をＴ₂ に迄縮め、この取付フランジ１５ｂの基端部の寸法精度を確保すると同時に、この基端部の強度を向上させる。

［仕上工程の第４例］
図１６の（Ａ）に示す様な、基準となる部分の厚さがＴ₁ 、ｔ₁ で、厚さ寸法が互いに異なる部分が存在し、且つ、この基準となる部分の厚さＴ₁ 、ｔ₁ なる部分が円周方向に不連続である（円周方向に関して交互に存在する）取付フランジ１５ｃを得る為、同図の（Ｂ）に示す様に、この取付フランジ１５ｃの基端部（内径側端部）の厚さＴ₃ 、ｔ₃ を、同図の（Ｃ）に示した、完成後の基端部の厚さＴ₂ 、ｔ₂ よりも大きく（Ｔ₁ ≦Ｔ₂ ＜Ｔ₃ 、ｔ₁ ≦ｔ₂ ＜ｔ₃ ）しておく。そして、上記中間焼鈍後、据え込み加工により上記取付フランジ１５ｃの基端部｛同図の（Ｂ）の上段に示す図の斜格子部｝を軸方向に押圧して、この基端部の厚さ寸法をＴ₂ 、ｔ₂ に迄縮め、この取付フランジ１５ｃの基端部の寸法精度を確保すると同時に、この基端部の強度を向上させる。

［仕上工程の第５例］
図１７の（Ａ）に示す様な、外径がＤ₁ なる位置決め筒部１６の外径を適正値にする為に、同図の（Ｂ）に示す様に、この適正値Ｄ₁ よりも大きな外径Ｄ₂ を有する素筒部６２に冷間で扱き加工を施す事により、この素筒部６２の外径をＤ₃ （＝Ｄ₁ ）迄縮めて、同図の（Ｃ）に示す様な、外径を適正値とした上記位置決め筒部１６とする。この様にして得られた位置決め筒部１６は、外径Ｄ₃ （＝Ｄ₁ ）が適正値であると同時に、加工硬化により十分な強度を得られる。尚、図示の例では、上記位置決め筒部１６の先端部の外径を、上記適正値Ｄ₃ （＝Ｄ₁ ）よりも小さな、Ｄ₄ なる値として、この位置決め筒部１６の先端部の強度をより一層向上させると共に、この位置決め筒部に、ホイール等を外嵌し易くしている。

本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。同第２例を示す断面図。軌道輪部材の全加工工程の第１例を順番に示す断面図及び端面図。側方押し出し加工の実施状況の１例を示す断面図。軌道輪部材の全加工工程の第２例を順番に示す断面図及び端面図。据え込み加工の実施状況の１例を示す断面図。軌道輪部材の全加工工程の第３例を順番に示す断面図及び端面図。同第４例を順番に示す断面図及び端面図。同第５例を順番に示す断面図及び端面図。同第６例を順番に示す断面図及び端面図。同第７例を順番に示す断面図及び端面図。同第８例を順番に示す断面図及び端面図。軌道輪部材の仕上工程の第１例を説明する為の断面図及び端面図。同第２例を説明する為の断面図及び端面図。同第３例を説明する為の断面図及び端面図。同第４例を説明する為の断面図及び端面図。同第５例を説明する為の断面図。駆動輪用の車輪支持用ハブユニットの１例を、ナックルに組み付けた状態で示す断面図。従動輪用の車輪支持用ハブユニットの１例を示す断面図。扱き加工によりハブを形成する状態に就いて示す断面図。

符号の説明

１ホイール
２ロータ
３ナックル
４支持孔
５、５ａ車輪支持用ハブユニット
６外輪
７ボルト
８、８ａハブ
９スタッド
１０ナット
１１ａ、１１ｂ外輪軌道
１２結合フランジ
１３、１３ａハブ本体
１４、１４ａ内輪
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ取付フランジ
１６位置決め筒部
１７ａ、１７ｂ内輪軌道
１８小径段部
１９かしめ部
２０転動体
２１ａ、２１ｂシールリング
２２スプライン孔
２３等速ジョイント用外輪
２４スプライン軸
２５ナット
２６中間部
２７素材
２８パンチ
２９ダイ
３１段差面
３２基台
３３保持筒
３４、３４ａ抑え板
３５、３５ａ中心孔
３６、３６ａ下側パンチ
３７下側ダイ
３８弾性部材
３９中心孔
４０、４０ａ中間素材
４１下側凹部
４２取付板
４３上側ダイ
４４中心孔
４５上側凹部
４６上側パンチ
４７外径側パンチ
４８内径側パンチ
４９、４９ａ円筒面部
５０マンドレル
５１中心孔
５２、５２ａ素材
５３第一中間素材
５４第二中間素材
５５第三中間素材
５６押型
５７受型
５８素取付フランジ
５９押型
６０受型
６１、６１ａ、６１ｂ、６１ｃ予備中間素材
６２素筒部

Claims

外周面の一部に設けられた外向フランジと、この外向フランジの軸方向片側に設けられた位置決め筒部と、この外向フランジに関してこの位置決め筒部と軸方向反対側部分の外周面に設けられた、この外向フランジ側の大径部及びこの外向フランジから遠い側の小径部を備えた段付部とを備え、車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する軌道輪部材の製造方法であって、この軌道輪部材を造る為の、少なくとも上記段付部の大径部の外径に一致する外径を有する円筒面部を備えた金属製素材を用意し、この金属製素材を加温する事なく、この円筒面部のうちで上記外向フランジと反対側の面である先端面を、上記小径部の外径に一致する内径を有する受側パンチに突き当てると共に、上記円筒面部の外周面の少なくとも一部を、上記外向フランジに向いた弾力を付与された状態でこの円筒面部の軸方向に変位可能に支持されたフローティングダイの内周面により支承した状態で、上記金属製素材のうちで上記受側パンチに突き当てられた面と反対側の面である基端面を、押し側パンチによりこの受側パンチに向け押圧して、上記円筒面部の一部をこの受側パンチ内に押し込み、上記小径部を冷間塑性加工により形成する車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する軌道輪部材の製造方法。
金属製素材が、予め外向フランジ及び位置決め筒部を鍛造加工により形成した中間素材であり、押し側パンチによりこの中間素材の円筒面部の一部を受側パンチ内に押し込む作業を、上記外向フランジ及び位置決め筒部の表面を、この円筒面部の外周面を抑え付けているフローティングダイとは別体で、このフローティングダイと共に軸方向に移動する第二のフローティングダイにより抑え付けた状態で行なう、請求項１に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する軌道輪部材の製造方法。
金属製素材が、未だ外向フランジ及び位置決め筒部を形成していない、少なくとも軸方向の一部が円柱状の素材であり、この素材の一部外周面をフローティングダイにより抑えつつ小径部を加工して中間素材とした後、この中間素材の残部外周面に上記外向フランジ及び位置決め筒部を形成する、請求項１に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する軌道輪部材の製造方法。
外向フランジの厚さ寸法を仕上げる為のフランジ仕上工程を備え、このフランジ仕上工程でこの外向フランジに、この外向フランジの基部を含む部分を軸方向に圧縮して塑性変形させる据え込み加工を施す事により、この外向フランジの厚さ寸法を縮める、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する軌道輪部材の製造方法。
位置決め筒部の外径を仕上げる為の筒部仕上工程を備え、この筒部仕上工程では、仕上げ後の値よりも大きな外径を有する素筒部に冷間で扱き加工を施す事により、この素筒部の外径を縮めて、上記位置決め筒部とする、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する軌道輪部材の製造方法。
位置決め筒部の内径を仕上げる為の筒部仕上工程を備え、この筒部仕上工程では、仕上げ後の値よりも小さな内径を有する素筒部に冷間で扱き加工を施す事により、この素筒部の内径を拡げて、上記位置決め筒部とする、請求項１〜５のうちの何れか１項に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する軌道輪部材の製造方法。