JP2008064261A - 車輪支持用転がり軸受ユニットの外輪の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複列に配置した転動体のピッチ円直径が互いに異なる車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する外輪の形状が特殊である事を利用して、この外輪を造る際に生じるスクラップの量を少なく抑えられる製造方法を実現する。
【解決手段】筒状部２０ａ及び底板部２１ｂを有する第二中間素材１９ｂの底板部２１ｂの中央部に貫通孔２７を形成する。次いで、この底板部２１ｂのうちでこの貫通孔２７の周囲に存在する部分を、上記筒状部２０ａと軸方向反対側に曲げ起こす、バーリング加工を施す。そして、上記底板部２１ｂを、この筒状部２０ａよりも小径で、且つ、段差部２８を介してこの筒状部２０ａと連続する小径筒状部２９とする。その後、この筒状部２０ａの内周面に大径の外輪軌道を、この小径筒状部２９の内周面に小径の外輪軌道を、それぞれ形成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動車の車輪及びブレーキディスク等の制動用回転部材を懸架装置に対して回転自在に支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する外輪の製造方法の改良に関する。特に本発明は、複列に配置した転動体のピッチ円直径が互いに異なる車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する外輪を造る際の材料の歩留を向上させて、この外輪の製造コスト、延てはこの外輪を組み込んだ車輪支持用転がり軸受ユニットの製造コストの低減を図る事を意図したものである。

自動車の車輪及び制動用回転部材は、車輪支持用転がり軸受ユニットにより、懸架装置に対して回転自在に支持する。この様な車輪支持用転がり軸受ユニットには、自動車が旋回走行する際に大きなモーメントが加わる為、旋回走行時の安定性を確保する為には、大きなモーメント剛性を確保する必要がある。この為従来から、車輪支持用転がり軸受ユニットとして、転動体を複列に配置すると共に、これら両列の転動体に、予圧並びに背面組み合わせ型の接触角を付与した構造が、一般的に使用されている。更に近年、大型化を防止しつつ、より大きなモーメント剛性を確保する為に、例えば特許文献１〜５に記載されている様な、両列の転動体のピッチ円直径や転動体直径を異ならせた構造が提案されている。

図２は、このうちの特許文献４に記載された構造を示している。この車輪支持用転がり軸受ユニット１は、ハブ２と、外輪３と、それぞれが転動体である複数個の玉４、４とを備える。このうちのハブ２は、ハブ本体５と内輪６とを組み合わせて成る。更に、このハブ２は、外周面の軸方向外端（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を言い、図１〜３の左側。反対に、車両の幅方向中央側となる図１〜３の右側を、軸方向に関して内と言う。本明細書全体で同じ。）寄り部分に、車輪及び制動用回転部材を支持する為の取付フランジ７を、同じく中間部及び内端部に複列の内輪軌道８ａ、８ｂを、それぞれ形成している。これら両内輪軌道８ａ、８ｂのうち、軸方向外側列の内輪軌道８ａの直径は、同内側列の内輪軌道８ｂの直径よりも大きくしている。尚、上記取付フランジ７には、複数本のスタッド９の基端部を固定し、この取付フランジ７に、ディスク等の制動用回転体や、車輪を構成するホイールを支持固定できる様にしている。

上記両内輪軌道８ａ、８ｂの直径を異ならせる為に、図２に示した構造では、上記ハブ本体５の軸方向中間部外周面で上記外側列の内輪軌道８ａよりも少し軸方向内側に寄った部分に、軸方向内側に向かう程外径が小さくなる方向に傾斜した、外周面側傾斜段部１０を形成している。又、この外周面側傾斜段部１０よりも軸方向内側に寄った、上記ハブ本体５の軸方向内端部に、小径段部１１を形成している。そして、この小径段部１１に、外周面に上記軸方向内側列の内輪軌道８ｂを形成した、上記内輪６を外嵌し、上記ハブ本体５の軸方向内端部に形成したかしめ部１２により、この内輪６を上記小径段部１１の軸方向外端部に存在する段差面１３に向け抑え付けている。この状態で上記内輪６を、上記ハブ本体５に対し結合固定している。上記両内輪軌道８ａ、８ｂは、断面形状（母線形状）が円弧形で、互いに近付く程（ハブ２の軸方向中央に向う程）外径が小さくなる。

又、前記外輪３は、内周面に複列の外輪軌道１４ａ、１４ｂを、外周面にこの外輪３を懸架装置に結合固定する為の結合フランジ１５を、それぞれ設けている。又、上記両外輪軌道１４ａ、１４ｂのうち、軸方向外側の外輪軌道１４ａの直径は、同内側の外輪軌道１４ｂの直径よりも大きくしている。この為に図２に示した構造では、上記外輪３の軸方向中間部内周面で上記外側の外輪軌道１４ａよりも少し軸方向内側に寄った部分に、軸方向内側に向かう程内径が小さくなる方向に傾斜した、内周面側傾斜段部１６を形成している。上記両外輪軌道１４ａ、１４ｂは、断面形状（母線形状）が円弧形で、互いに近付く程（ハブ２の軸方向中央に向う程）内径が小さくなる。

前記各玉４、４は、前記両内輪軌道８ａ、８ｂと、上記両外輪軌道１４ａ、１４ｂとの間にそれぞれ複数個ずつ、転動自在に設けている。この状態で、複列に配置された上記各玉４、４には、予圧と共に背面組み合わせ型（ＤＢ型）の接触角を付与している。又、これら両列の玉４、４のピッチ円直径は、上記内輪軌道８ａ、８ｂ及び上記両外輪軌道１４ａ、１４ｂの直径の差に応じて互いに異なっている。即ち、軸方向外側の列の各玉４、４（外側列）のピッチ円直径ＰＣＤ_OUT が、軸方向内側の列の各玉４、４（内側列）のピッチ円直径ＰＣＤ_INよりも大きく（ＰＣＤ_OUT ＞ＰＣＤ_IN）なっている。

特許文献１〜５に記載された、両列の転動体のピッチ円直径を異ならせた車輪支持用転がり軸受ユニットの構造は上述の通りである。この様な構造の場合には、外側列のピッチ円直径ＰＣＤ_OUT を大きくできる分、モーメント剛性を大きくして、旋回走行時の走行安定性向上と、車輪支持用転がり軸受ユニットの耐久性向上とを図る為の設計が容易になる。一方、内側列のピッチ円直径ＰＣＤ_INを大きくする必要がないので、懸架装置の一部（ナックルの取付孔）を特に大径化する必要はない。従って、この懸架装置部分等を特に大型化しなくても、上記走行安定性、並びに、耐久性向上を図れる。

尚、上述の図２に示した構造では、複列に配置された玉４、４の直径を等しくしているが、図３に示した車輪支持用転がり軸受ユニット１ａの様に、外側列の玉４ａ、４ａの直径を、内側列の玉４ｂ、４ｂの直径よりも小さくする構造も、従来から知られている。この様な図３に示した従来構造の第２例の場合には、外側列の玉４ａ、４ａの数を内側列の玉４ｂ、４ｂの数よりも十分に多くして、この外側列の剛性を内側列の剛性よりも高くする程度をより顕著にしている。更に、図示の各例では、転動体として玉４、４（４ａ、４ｂ）を使用しているが、重量の嵩む自動車用の転がり軸受ユニットの場合には、転動体として円すいころを使用する場合もある。

上述の様な車輪支持用転がり軸受ユニット１、１ａを構成する外輪３を造るには、一般的な、内外両列の転動体のピッチ円直径が同じ車輪支持用転がり軸受を構成する外輪の場合と同様、図４の（Ａ）→（Ｅ）に示す様な工程で、炭素製の素材に熱間鍛造加工を施す事が考えられる。尚、この図４の上段は斜視図を、中段は軸方向から見た平面図を、下段は中心軸を含む切断面に関する断面図を、それぞれ表している。

先ず、長尺材を所定長さに切断する事により、（Ａ）に示す様な、円柱状の素材１７を形成する。次いで、この素材１７を軸方向に押し潰して直径を拡げる据え込み加工により、（Ｂ）に示す様な、ビヤ樽型の第一中間素材１８を形成する。
その後、この第一中間素材１８を、受型と押型とを備えた金型内で塑性変形させる型成形加工を施す事により、（Ｃ）に示す様な第二中間素材１９とする。この第二中間素材１９は、筒状部２０及びこの筒状部２０の一端部（図４の上端部）を塞いだ底板部２１を有する。又、この筒状部２０の一端部外周面には、結合フランジ１５（図２〜３参照）となるべき素フランジ部２２を形成する。又、この素フランジ部２２の外周縁には、余肉によるバリ２３が形成される。
上記第二中間素材１９には、上記底板部２１を除去する為の打ち抜き加工を施す事により、（Ｄ）に示す様な、筒状部２０の両端が開口した、第三中間素材２４とする。
この第三中間素材２４には、素フランジ部２２の外周縁に存在するバリ２３を除去するトリミングを施す事により、（Ｅ）に示す様な第四中間素材２５とする。
更に、この第四中間素材２５に、上記筒状部２０の内周面の軸方向２個所位置に複列の外輪軌道を形成すると共に、上記素フランジ部２２を上記結合フランジ１５に加工する仕上加工を施して、内周面に複列の外輪軌道を、外周面に結合フランジ１５を、それぞれ有する外輪とする。

上述の図４に示した様な製造方法により、前述の図２〜３に示した様な、複列に配置した転動体のピッチ円直径が互いに異なる車輪支持用転がり軸受ユニット１、１ａを構成する外輪３を造る場合、上記図４の（Ｃ）に示した、型成形加工完了後の状態で、図５に示す様な形状の第二中間素材１９ａを得る。この第二中間素材１９ａは、底板部２１ａを、軸方向一端部（図５の右端部）よりも軸方向中央に少し寄った部分（図５に斜格子で示した部分）に設けており、軸方向に関して、上記底板部２１ａの両側で、直径を異ならせている。この様な第二中間素材１９ａには、この底板部２１ａを除去する為の打ち抜き加工を施すと共に、外周面から突出したバリ２３を除去した後、内周面２個所位置に存在する湾曲面部２６ａ、２６ｂに研削等の仕上加工を施して、上記外輪３とする。

図５に示す様な第二中間素材１９ａからこの外輪３を造るには、上記バリ２３部分だけでなく、上記底板部２１ａ部分全体に就いても、スクラップとして廃棄される為、材料の歩留が悪く、上記外輪３の製造コストが嵩む。ところで、本発明の製造方法の対象となる外輪３に関しては、一般的な車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する外輪と形状が大きく異なる。この為、この形状の相違を利用して、スクラップの量を少なく抑えられる製造方法を実現できれば、上記外輪３の製造コストを抑える事ができる。

特開２００３−２３２３４３号公報 特開２００４−１０８４４９号公報 特開２００４−３４５４３９号公報 特開２００６−１３７３６５号公報 国際公開ＷＯ２００５／０６５０７７

本発明は、上述の様な事情に鑑み、複列に配置した転動体のピッチ円直径が互いに異なる車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する外輪の形状が特殊である事を利用して、この外輪を造る際に生じるスクラップの量を少なく抑えられ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外輪は、前述の図２〜３に示した車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する外輪３と同様に、内周面に互いに内径が異なる複列の外輪軌道１４ａ、１４ｂを有する。
この様な外輪３を造る為に本発明の製造方法では、先ず、前述の図４の（Ａ）→（Ｂ）に示す様に、円柱状の素材１７を軸方向に押し潰して直径を拡げる据え込み加工により、第一中間素材１８を形成する。この様な据え込み加工は、加工荷重を小さく抑える為に、好ましくは請求項２に記載した様に、熱間鍛造加工により行なう。

その後、前述の図４の（Ｂ）→（Ｃ）に示す様に、上記第一中間素材１８を金型内で塑性変形させる型成形加工を施す事により、図１の（Ａ）に示す様な、筒状部２０ａ及びこの筒状部２０ａの一端部を塞いだ底板部２１ｂを有する第二中間素材１９ｂとする。この様な第二中間素材１９ｂの形状に関しては、受型と押型との形状を工夫する事により、容易に加工できる。上記型成形加工に関しても、加工荷重を小さく抑えると共に、得られる第二中間素材１９ｂに亀裂等の損傷を生じさせない為に、好ましくは請求項２に記載した様に、熱間鍛造加工により行なう。
上記第二中間素材１９ｂを形成したならば、次いで、プレス加工機によりパンチを押圧する等で行なう中抜き加工により、図１の（Ａ）に斜格子で示した上記底板部２１ｂの中央部に、貫通孔２７を形成し、第三中間素材とする。

その後、この第三中間素材を構成する底板部２１ｂのうちで、上記貫通孔２７の周囲に存在する部分にバーリング加工を施して、この部分を、図１の（Ａ）の実線状態から鎖線で示す状態に迄、上記筒状部２０ａと軸方向反対側に曲げ起こす。この様なバーリング加工に関しても、好ましくは熱間により行なう。
この様なバーリング加工により、図１の（Ｂ）に示す様な第四中間素材２５ａを得られる。即ち、上記底板部２１ｂを上記筒状部２０ａと軸方向反対側に、全周に亙って折り曲げる事により、この底板部２１ｂが、この筒状部２０ａよりも小径で、且つ、段差部２８を介してこの筒状部２０ａと連続する小径筒状部２９となる。

この様にして、上記第四中間素材２５ａを形成したならば、その後、上記筒状部２０ａの内周面に前記複列の外輪軌道１４ａ、１４ｂのうちの大径の外輪軌道１４ａを、上記小径筒状部２９の内周面に上記複列の外輪軌道１４ａ、１４ｂのうちの小径の外輪軌道１４ｂを、それぞれ形成する。これら両外輪軌道１４ａ、１４ｂの加工方法に就いては、本発明の要点ではなく、特に問わない。但し、大径の外輪軌道１４ａに関しては、上記第二中間素材１９ｂを造る過程で、上記筒状部２０ａの内周面に湾曲面部２６ａを形成しておき、上記第四中間素材２５ａを形成した後、この湾曲面部２６ａに旋削、研磨等の仕上加工を施せば、良質の外輪軌道１４ａを低コストで造れる。又、小径の外輪軌道１４ｂに関しては、請求項３に記載した様に、上記小径筒状部２９の先半部内周面を径方向外方に押圧する事によりこの小径筒状部２９の先半部の内径を、図１の（Ｂ）に実線で示した状態から同じく鎖線で示す状態に迄拡げると共に、この小径筒状部２９の先半部と基半部との間に、段差部である湾曲面部２６ｂを形成する事が好ましい。そして、湾曲面部２６ｂに旋削、研磨等の仕上加工を施せば、良質の外輪軌道１４ｂを低コストで造れる。

上述の様な構成を有する本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの外輪の製造方法によれば、複列に配置した転動体のピッチ円直径が互いに異なる車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する外輪の形状が特殊である事を利用して、この外輪を造る際に生じるスクラップの量を少なく抑えられる。
即ち、図１の（Ａ）に示した貫通孔２７の打ち抜きに伴って生じるスクラップの量と、前述の図５に示した、底板部２１ａ全体を打ち抜くのに伴って生じるスクラップの量とを比較すれば明らかな通り、本発明の製造方法によれば、外輪を造る際に生じるスクラップの量を少なく抑えて、この外輪、延てはこの外輪を含んで構成する車輪支持用転がり軸受ユニットの製造コストの低減を図れる。

本発明は、前述の図２〜３に示す様な、複列に配置した玉４、４ａ、４ｂのピッチ円直径が互いに異なる車輪支持用転がり軸受ユニット１、１ａを構成する外輪３を造るのに好適である。この車輪支持用転がり軸受ユニット１、１ａの構造及び作用に就いては前述した通りであるし、上記外輪３を造る方法に就いては上述した通りであるから、重複する説明は省略する。

本発明の製造方法を工程順に示す断面図。 本発明の製造方法対象となる、従来から知られている構造の第１例を示す断面図。 同第２例を示す断面図。 一般的な車輪支持用転がり軸受ユニットの外輪の製造方法を工程順に示す図。 従来から知られている、一般的な外輪の製造方法を工程順に説明する為の図。

１、１ａ 車輪支持用転がり軸受ユニット
２ ハブ
３ 外輪
４、４ａ、４ｂ 玉
５ ハブ本体
６ 内輪
７ 取付フランジ
８ａ、８ｂ 内輪軌道
９ スタッド
１０ 外周面側傾斜段部
１１ 小径段部
１２ かしめ部
１３ 段差面
１４ａ、１４ｂ 外輪軌道
１５ 結合フランジ
１６ 内周面側傾斜段部
１７ 素材
１８ 第一中間素材
１９、１９ａ、１９ｂ 第二中間素材
２０、２０ａ 筒状部
２１、２１ａ、２１ｂ 底板部
２２ 素フランジ部
２３ バリ
２４ 第三中間素材
２５、２５ａ 第四中間素材
２６ａ、２６ｂ 湾曲面部
２７ 貫通孔
２８ 段差部
２９ 小径筒状部

Claims (3)

1. 内周面に互いに内径が異なる複列の外輪軌道を有する外輪の製造方法であって、円柱状の素材を軸方向に押し潰して直径を拡げる据え込み加工により第一中間素材を形成した後、この第一中間素材を金型内で塑性変形させる型成形加工を施す事により、筒状部及びこの筒状部の一端部を塞いだ底板部を有する第二中間素材とし、次いで、この底板部の中央部に貫通孔を形成する中抜き加工を施す事により第三中間素材としてから、この底板部のうちでこの貫通孔の周囲に存在する部分を、上記筒状部と軸方向反対側に曲げ起こすバーリング加工を施す事により、上記底板部を、この筒状部よりも小径で、且つ、段差部を介してこの筒状部と連続する小径筒状部とする事により第四中間素材とした後、この筒状部の内周面に上記複列の外輪軌道のうちの大径の外輪軌道を、上記小径筒状部の内周面に上記複列の外輪軌道のうちの小径の外輪軌道を、それぞれ形成する、車輪支持用転がり軸受ユニットの外輪の製造方法。
2. 据え込み加工及び型成形加工が、何れも熱間鍛造である、請求項１に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの外輪の製造方法。
3. 小径筒状部の先半部内周面を径方向外方に押圧する事により、この小径筒状部の先半部の内径を拡げると共にこの小径筒状部の先半部と基半部との間に段差部を形成し、この段差部に小径の外輪軌道を形成する、請求項１〜２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の外輪の製造方法。
   

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