JP2008168315A - 自動車の車軸支持用軌道輪の外輪用リング素形材の製造方法およびその製品 - Google Patents

Abstract

【課題】横型鍛造機により、冷間リングローリング加工用のブランクを鍛造した後、このブランクを冷間リングローリング加工して複列軌道輪の外輪用リングを製造する場合に、リング素形材の端面や表面部の鋼素材の不充足を解消して端面にバリや表面部に素材のマクレ込みが無いようにする。
【解決手段】外輪用リング素形材の環状突起部２と内面平坦部３との重量配分を最適化する。
【選択図】図２

Description

この発明は自動車の車軸支持用の複列軌道輪の外輪用リング素形材の製造方法およびその製品に関する。

従来から自動車の車軸を支持する部材として、内面の中央部に軸心方向に突出する環状突起部を有する複列軌道輪は、自動車の車軸を支持する部材として広く使用されている。この複列軌道輪における外輪用リング素形材は多様な方法により製造されている。その方法として、鍛造により粗成形を行い粗成形品であるブランクとし、次いでこの粗成形によるブランクを冷間リングローリング加工により冷間リングローリング製品とすることが一般的である。ところで、このため適用する鍛造機には、縦型鍛造機と横型鍛造機がある。

このうち、縦型鍛造機により粗成形品であるブランクを製造することは可能であり、しかも、縦型鍛造であれば、冷間リングローリング加工工程なしの鍛造のみで外輪用リング素形材をニアネットシェイプ製造することが可能である。しかし、この縦型鍛造機は歩留りが低く、生産性が悪いという問題があった。そこで、縦型鍛造で粗成形を行った後、冷間リングローリング加工工程により複列軌道輪における外輪用リング素形材を、縦型鍛造以外の多様な方法により製造することもできるが、この場合は生産コストが高くなる問題があった。

一方、横型鍛造機によるブランクを粗成形した後に、冷間リングローリング加工により外輪用リング素形材に成形する場合、従来の粗成形品であるブランクでは、冷間リングローリング加工時に素材の不充足による要求形状が達成できない問題や、バリあるいはマクレ込みなどの発生による品質異常が発生するなどの問題があった。

従来の技術として、鍛造後に冷間リングローリング加工後の熱処理を工夫することにより、真円度の精度を高める手法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この方法は鍛造後に冷間リングローリング加工により軌道輪を製造する方法であるが、本発明における複列軌道輪の外輪用リング素形材の製造方法と技術的に異なる方法である。

さらに、鍛造後に冷間リングローリング加工を実施することにより軌道輪を製造する方法が開発されている（例えば、特許文献２参照。）。しかし、この方法も本発明における複列軌道輪の外輪用リング素形材の製造方法と技術的に相違する方法である。

一方、本発明と同様に複列軌道輪の製造方法に関する発明が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。しかし、この方法における鍛造による素形材の形状は、本発明において重要な鍛造による素形材の形状と相違するものである。

特開平１１−１４０５４３号公報 特開２００２−０７９３４７号公報 特開平１０−０８５８９０号公報

本願の発明が解決しようとする課題は、自動車の車軸支持用の複列軌道輪の外輪用リング素形材の製造において、外輪用リング素形材の端面や表面部における鋼素材の不充足を解消し、さらに端面に発生するバリのないあるいは表面部における素形材のマクレ込みのない複列軌道輪の外輪用リング素形材を生産コストを安価に製造し提供することである。

そこで、上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明の手段では、高生産性である横型鍛造機により、鋼素材から冷間リングローリング加工用のブランクを鍛造した後、このブランクを冷間リングローリング加工して良好な品質を満足する複列軌道輪の外輪用リング素形材の内面平坦部と環状突起部との重量配分を最適化した外輪用リング素形材に製造する。ブランクにおける内面平坦部相当部位と環状突起部相当部位の重量配分すなわち体積配分を最適化することで、冷間リングローリング加工時の成形不良を回避し、良好な品質を満足し、かつ高生産性の横型鍛造機で製造できることで、外輪用リング素形材を安価に供給することを可能とする。

請求項２の発明の手段では、請求項１の発明の手段において、冷間リングローリング加工製品の外輪用リング素形材の内面平坦部の重量をＱ₁、環状突起部の重量をＱ₂で示し、ブランクの内面平坦部相当部位の重量をｑ₁、環状突起部相当部位の重量をｑ₂で示すとき、重量配分が充分でなかった場合は、冷間リングローリング加工時に、未充填（不充足）部分や、バリの発生や、円形度不良などの成形不良が生じる。そこで、冷間リングローリング加工製品である外輪用リング素形材のそれぞれの重量は、ブランクの相当部位のそれぞれの重量に対して、理想的には０．９５Ｑ₁≦ｑ₁≦１．０５Ｑ₁および０．９５Ｑ₂≦ｑ₂≦１．０５Ｑ₂となるように、幅方向および径方向の形状を設定する。

請求項３の発明の手段では、さらに冷間リングローリング加工製品である外輪用リング素形材の全幅をＷで示し、ブランクの全幅をｗで示すとき、ブランクの全幅ｗは、０．９３Ｗ≦ｗ≦０．９８Ｗとする。この理由はｗ＜０．９３Ｗの場合、冷間リングローリング加工時に、端面に不充足が生じるからである。一方、ｗ＞０．９８Ｗの場合には、バリの発生が大きくなり、品質要求を満たさなくなり、さらにダイスの焼付きの原因となるからである。なお、本発明において、内面平坦部の重量Ｑ₁とは、図３にＱ₁として示すように、環状突起部の頂点の平坦部に至るまでの斜面部を含む平坦部分の重量であり、環状突起部の重量Ｑ₂とは、図３にＱ₂として示すように、環状突起部の頂点の平坦部分の重量であり、外輪用リング素形材の全幅Ｗとは図３に矢印で示すリングの端部間の範囲をいう。

請求項４の発明の手段では、さらに冷間リングローリング加工製品である外輪用リング素形材の内径のブランクの内径に対する拡径比すなわち拡管比を１．３〜１．７とする。この拡管比を１．３〜１．７とする理由は、拡管比＜１．３の場合は、冷間リングローリング加工時に環状突起部および外周面が不充足となる。拡管比＞１．７の場合は、冷間リングローリング加工により製品にクラックの発生や金型への焼き付きや真円度不良などが発生する。また、焼き付きにより金型の寿命が短命となる。

請求項５の発明の手段では、上記の請求項１〜５のいずれかの手段の横型鍛造機による製造方法により製造の鋼材からなる冷間リングローリング加工製品である自動車の車軸支持用軌道輪の外輪用リング素形材である。

本発明の上記の各発明の手段とすることで、自動車の車軸支持用の複列軌道輪の外輪用リング素形材を未充填の部分を生じることなく、さらにバリの発生やクラックによるマクレ込みや円形度の不良などの成形不良のない安定した品質の製品を安価に製造することができ、さらに鍛造金型への焼き付きをなくして金型寿命を延ばすことができるなど、本発明は優れた効果を奏するものである。

以下に図面および表を参照して、本願発明の実施の形態について説明する。この外輪用リング素形材の鋼材はＪＩＳに規定のＳＵＪ２とする。この鋼材からなる棒鋼材を切断してなる棒鋼片を多段の横型鍛造機により順次に多段に鍛造して冷間リングローリング加工用の素形のブランクとし、このブランクを冷間ローリング加工して外輪用リング素形材とした。この得られた外輪用リング素形材は複列軌道輪の外輪用リング素形材であり、その内面平坦部の重量をＱ₁、環状突起部の重量をＱ₂とし、これらのブランクの各相当部位の重量をｑ₁、ｑ₂とし、さらに、幅方向および径方向の形状を設定し、冷間リングローリング加工製品のリング幅をＷとし、ブランク幅をｗとする。さらに冷間リングローリング素材内径とブランク内径比を拡管比として、上記の外輪用リング素形材の各請求項の手段に規定する条件を満たすものを本発明例１〜３とし、これらの条件を満足しないものを比較例Ａ〜Ｈとして表１に示した。なお、条件の欄の網掛けで示す部分は本発明の範囲を満足しないことを示す。

表１の結果、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３の本発明例１〜本発明例３は実施結果の欄に見られるように、実施数の全２５個が全て合格であり、不良数は０すなわち不良率は０であった。なお、表１において、Ｑ₁＝１００．５ｇ、Ｑ₂＝９８．２ｇ、Ｗ＝３４．４ｍｍである。

これらに対し、Ｎｏ．４の比較例Ａはブランクのｑ₁の重量が超えていたので、図１の（ｂ）に示すように製品１の端面にバリ６が大きく出て不良率は１２％であった。Ｎｏ．５の比較例Ｂはブランクのｑ₁の重量が不足であったので、図１の（ａ）に示すように製品の端面に欠肉４があり不良率は６０％であった。Ｎｏ．６の比較例Ｃは環状突起部相当部位のｑ₂の重量が大き過ぎ、このため製品の外形が小となり図１の（ｃ）に示すように外形に欠肉４生じ、不良率が２８％であった。Ｎｏ．７の比較例Ｄは逆にｑ₂の重量が小さすぎ、製品の環状突起部２が不充足となり図１の（ｃ）に示すように欠肉５が生じ、さらに外周不充足となり図１の（ｃ）に示すように欠肉４が生じ不良率は７２％と高かった。Ｎｏ．８の比較例Ｅはｑ₂のブランク幅ｗが適性条件の上限値の０．９８Ｗよりも大き過ぎ、図１の（ｂ）に示すように製品の端面にバリ６が生じ、不良率が２０％であった。Ｎｏ．９の比較例Ｆはｑ₂のブランク幅ｗが適性条件の下限値の０．９３Ｗよりも小さ過ぎ、図１の（ａ）に示すように製品の端面が不充足となって欠肉４が生じ、不良率は５２％であった。Ｎｏ．１０の比較例Ｇは拡管比が下限値の１．３よりも小さ過ぎ、製品の環状突起部２が不充足となり、図１の（ｃ）に示すように環状突起部２に欠肉５が生じ、さらに外周不充足となり図１の（ｃ）に示すように欠肉４が生じ、不良率は７６％と高かった。Ｎｏ．１１の比較例Ｈは拡管比が上限値の１．７よりも大き過ぎ、製品にクラックが発生し、図１の（ｄ）に示すようにマクレ込み７が生じ、不良率は２４％であった。

製品の外輪用リング素形材の部分断面図を示し、（ａ）は不充足部の欠肉、（ｂ）はバリ、（ｃ）は外周部の不充足部の欠肉と環状突起部の不充足部の欠肉、（ｄ）はクラックのマクレ込みをそれぞれ示す。 製品の外輪用リング素形材の環状突起部と平坦部を示す部分断面図である。 製品の外輪用リング素形材の環状突起部重量の部位と平坦部重量の部位並びに全幅を示す部分断面図である。

符号の説明

１ 製品の外輪用リング素形材
２ 環状突起部
３ 内面平坦部
４ 欠肉
５ 欠肉
６ バリ
７ マクレ込み
Ｑ₁ 平坦部重量
Ｑ₂ 環状突起部重量
Ｗ 全幅

Claims (5)

1. 横型鍛造機により、鋼素材から内面平坦部相当部位と環状突起部相当部位の重量配分を制御した形状のブランクを鍛造した後、このブランクを冷間リングローリング加工して複列軌道輪の外輪用リング素形材の内面平坦部と環状突起部の重量配分を制御した形状の外輪用リング素形材に製造することを特徴とする自動車の車軸支持用軌道輪の外輪用リング素形材の製造方法。
2. 冷間リングローリング加工製品の外輪用リング素形材の内面平坦部の重量をＱ₁、環状突起部の重量をＱ₂とし、ブランクの内面平坦部相当部の重量をｑ₁、環状突起部相当部の重量をｑ₂とするとき、外輪用リング素形材の内面平坦部の重量および環状突起部の重量は、ブランクの各相当剖位の重量に対して０．９５Ｑ₁≦ｑ₁≦１．０５Ｑ₁および０．９５Ｑ₂≦ｑ₂≦１．０５Ｑ₂となるように幅方向および径方向の形状を設定して冷間鍛造することを特徴とする請求項１に記載の自動車の車軸支持用軌道輪の外輪用リング素形材の製造方法。
3. 冷間リングローリング加工製品である外輪用リング素形材の全幅をＷとし、ブランクの全幅をｗとするとき、ブランクの全幅ｗは、０．９３Ｗ≦ｗ≦０．９８Ｗを満足することを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の自動車の車軸支持用軌道輪の外輪用リング素形材の製造方法。
4. 冷間リングローリング加工製品である外輪用リング素形材の内径のブランクの内径に対する拡管比を１．３〜１．７とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動車の車軸支持用軌道輪の外輪用リング素形材の製造方法。
5. 上記の横型鍛造機による製造方法により製造の鋼材からなる冷間リングローリング加工製品であることを特徴とする自動車の車軸支持用軌道輪の外輪用リング素形材。

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