JP2010058735A - 車輪用軸受装置および車輪用軸受装置のハブ輪の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハブ輪の鍛造に伴って発生した縦バリを除去することに起因する旋削工具の短寿命を改善する。
【解決手段】車輪用軸受装置は、転動体を介して相対回転自在の内方部材と外方部材とを有し、回転する方の部材にハブフランジを設けてハブ輪としたものにおいて、熱間の密閉鍛造で成形されたハブ輪512を有する。車輪用軸受装置のハブ輪512の製造方法は、熱間の密閉鍛造でハブ輪512を成形する工程と、成形後にまだ赤熱の状態で、ハブフランジ516の外周に発生した縦バリ552をフランジ面に倒し込む工程とを有する。
【選択図】図１

Description

この発明は車輪用軸受装置および車輪用軸受装置のハブ輪の製造方法に関する。

自動車用の車輪用軸受装置は第１世代から始まって現在では第４世代まで発展してきており、図１４および図１６は第３世代の車輪用軸受装置（従動輪用）の例である。この車輪用軸受装置は、内方部材１０と外方部材２０と転動体３０を主要な構成要素としており、転動体３０を介し内方部材１０と外方部材２０が相対回転自在の関係にある。内方部材１０は外周に２列の内側軌道１０ｒを有し、外方部材２０は内周に２列の外側軌道２０ｒを有している。

内方部材１０はハブ輪１２と内輪１４とからなり、内輪１４はハブ輪に嵌合させた上でハブ輪の端部を半径方向外側にかしめて内輪の端面に当てることによりハブ輪上に固定してある。ハブ輪１２は車輪を取り付けるための第一のフランジ（以下ではハブフランジとも称する）１６を有し、第一のフランジ１６の円周方向に所定間隔で複数のハブボルト１８が固定してある。外方部材２０は車体に取り付けるための第二のフランジ２２を有し、第二のフランジ２２の円周方向に所定間隔で複数のねじ孔２４が形成してある。外方部材２０の両側の開口端部に密封装置２６、２８が設けてある。

２列の内側軌道１０ｒのうちの一方はハブ輪１２に形成してあり、もう一方は内輪１４に形成してある。２列の外側軌道２０ｒは外輪２０の内周に形成してある。対向した内側軌道１０ｒと外側軌道２０ｒとの間に転動体３０が転動自在に介在させてある。各列の転動体３０は保持器３２で円周方向に所定間隔に保持される。

図１４はハブフランジ１６が異形（図１５参照）の場合、図１６はハブフランジ１６が丸形（図１７参照）の場合である。ここで、異形とは非円形の意で、図１５（Ｂ）の場合、大径部と小径部が円周方向に交互に現れる５弁の花冠状を呈している。車輪用軸受装置には駆動輪用と従動輪用とがあるが、いずれも、ハブフランジ１６を有する部品であるハブ輪１２は、自動車の旋回走行時に遠心力によるモーメント荷重の繰返し負荷に耐える必要から高強度が要求されるため、鍛造によって製造するのが一般的である。図１５（Ａ）および図１７（Ａ）において、実線は鍛造仕上がり、二点鎖線は最終製品の外形を表している。

ハブ輪１２の鍛造は、１２００℃程度の熱間鍛造が一般的である。なお、内輪１４、外方部材２０も同様に熱間鍛造される。ハブ輪１２と外方部材２０の材料は、Ｓ５３Ｃ等のＣ＝０．４０〜０．８０ｗｔ％の中炭素鋼が主に使用される。硬度は、後述の高周波熱処理されない部分はハブボルト１８を圧入してセレーションを食い込ませるために鍛造後のままの硬度１３〜２５ＨＲＣに、内側軌道１０ｒや内輪１４を嵌合させる部分、密封装置２６のオイルシールが接触するシールランド部等の高周波熱処理された部分は５８〜６４ＨＲＣとなっている。内輪１４は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼(や相当材)が使用され、ズブ焼入れにより芯まで５８〜６４ＨＲＣとなっている。

ハブ輪１２の熱間鍛造工法としてはバリ出し鍛造（半密閉鍛造）と密閉鍛造が主である。バリ出し鍛造は、図１８（Ａ）に示すように、鋼材切断、据え込み、押出し、仕上げ打ちの各工程を経た後、ハブフランジ周りにはみ出したバリ（以下横バリとする）を製品から取り除くトリム工程が必要である。一方、密閉鍛造は、図１８（Ｂ）に示すように、鋼材切断、据え込み、押出し、仕上げ打ちの４工程で完了する。密閉鍛造では横バリは発生しないため、横バリがない分バリ出し鍛造より投入材料を有効に使用でき、加工途中に除去される重量（マテリアルロス）の削減に有効な手段である。

鍛造後のハブ輪１２は、一般に、外径などの旋削→軌道面などの高周波熱処理→軌道面などの研削・超仕上げを経て製品となり、車輪用軸受装置の組立工程へ供給される。図１５（Ａ）および図１７（Ａ）に関連して上に述べたとおり、二点鎖線が最終製品の外形を表している。

また、省資源と低公害の面から、自動車の燃費向上のため車両重量の軽量化が強く要求されている。自動車部品において、車輪用軸受装置の軽量化は、ばね下重量の軽量化による乗り心地の向上や、タイヤの接地性向上による走行安定性の向上等の面からも望まれている。軽量化の方法のひとつとして、ハブフランジの外形を従来の丸形から異形とする方法がある。また、丸形フランジに軽量化のための穴を開ける方法もあるが、外輪取付け時の作業穴を兼ねる場合は仕方がないものの、軽量化穴を打ち抜いたポンチカスが廃棄重量となるため、マテリアルロスの削減の面では異形フランジとするほうが有利である。特許文献１には、ハブボルト間を大きく切り欠いたいわゆる手裏剣形状のハブフランジが記載されている。
特開２００３−０９４９０５号公報

特許文献１のもののようにハブボルト間を大きく切り欠いた異形フランジのハブ輪について密閉鍛造を試みたが、うまくいかなかった。それは、図１９に示すように、ハブフランジのハブボルト間部分の外周に軸方向の縦バリが発生したからである。図１９（Ａ）は縦断面を示し、図１９（Ｂ）は平面を示し、図１９（Ｃ）は図１９（Ａ）の縦バリ部分をさらに拡大したものである。なお、図１９（Ｂ）中の平行斜線は断面表示ではなく縦バリ５２を表しているにすぎない。鍛造後のハブ輪について縦バリを測定したところ、最大厚さは０．７ｍｍ程度、最大高さは６ｍｍ程度であった。縦バリの厚さは図１９（Ｂ）に符号ｔで示してあり、高さはハブフランジ面からの軸方向寸法で、図１９（Ｃ）に符号ｈで示してある。縦バリの高さｈは、ハブフランジが最も小径となるハブボルト間で最も高く、最も大径となるハブボルト付近ではほとんど零で、半径方向から見て円弧状を呈していた。

縦バリは軸方向に延在するため、従来のバリ出し鍛造のトリム工程では除去できない。縦バリを除去せずに旋削加工を行なってみたが、縦バリのない形状良好なものと比較して、旋削工具の欠けが早期に発生した。その理由として、縦バリはハブフランジの外径部分にある上薄いために鍛造後の冷却時にハブ輪本体より早く冷え、硬度がハブ輪（ハブフランジ）より高くなっていたためと考えられる。これでは異形フランジとすることにより軽量化し、密閉鍛造によりマテリアルロスが削減でき、製作コストの低減に寄与できたとしても、旋削工具が短寿命となり、旋削工具のコストが掛かるため、結局コスト高となってしまう。破損した旋削工具で旋削加工すると、旋削物の寸法精度が出ないために廃棄するか修理が必要となってしまう。安定した旋削とするために、従来は鍛完品が冷えた後に、手作業でハブ輪の１個１個につきグラインダーで縦バリを除去するのが一般的であったため、手間がかかり、時間・費用が必要であった。

縦バリは次のようにして発生する（図２０参照）。密閉鍛造では下金型４２の内部に上金型４４が入り込むことで密閉されたキャビティ４６ができるが（図２０（Ａ））、下金型４２と上金型４４との間には径方向にわずかなクリアランス４８が設けてある（図２０（Ｂ））。このクリアランスが大きい場合、キャビティ４６内に素材がほぼ充足した後更に完全に充足させるために加工力が加えられると、クリアランス４８に素材がはみ出して縦バリ５２となる（図２０（Ｃ））。クリアランス４８が大きくなるのは、（１）クリアランスが元々大きいとき、（２）下金型４２に対し上金型４４が偏心したとき、(３)多数の鍛造加工後に上金型４４の下金型４２に入り込む部分が摩耗して金型間のクリアランス４８が大きくなったとき、等がある。これらの理由により、縦バリが丸形フランジの全周に発生したり、一部に発生したりする。

また、使用鋼材の径が（公差範囲内で僅かに）大きかった等で、元々の設計重量よりも重い（設計寸法より大きい）鍛造ビレットを鍛造した場合にも、余分な重量分が縦バリとして発生することがある。図２１を参照して、仕上げ打ち工程が進むにつれて鍛造素材５０がキャビティ４６内を充足していく過程を説明すると次のとおりである。図２１（Ａ）は仕上げ打ち工程開始前の状態、図２１（Ｂ）はフランジ小径部が充足し始めた状態、図２１（Ｃ）は矢印で示すようにフランジ大径部に向かって充足していく状態、図２１（Ｄ）はフランジ大径部も充足した状態である。このように、鍛造のフランジ成形工程（仕上げ打ち工程）においては素材が同心円状に広がっていくため、異形フランジのハブ輪の場合、ハブボルト間の小径部に先に充足し、ハブボルト部分の大径部が後から充足することになる。その結果、先に充足する小径部では充足後は圧力が高くなるため、上金型と下金型との間のクリアランスが適切でないと、そこから縦バリがはみ出すこととなる。加工力を低くすることで小径部の縦バリの発生を抑えても、大径部が充足しないという不具合が発生することもある。

縦バリの発生を抑えるためには金型のクリアランスをより狭める方法があるが、上下の金型同士がぶつかったり、また、体積の大きな鍛造素材５０が入ってしまった場合に余肉の逃げ場がなくなることで金型や鍛造設備自体が破損したり、といった問題があった。丸形フランジの場合はストロークや加工力の調整をすることで対策できることもあるが、異形フランジの場合はフランジ外径の大径部分の充足具合にも注意を払わなければならず、縦バリを発生させないこととフランジ大径部の充足を両立させることが難しかった。上記の理由より、密閉鍛造は異形フランジのハブ輪に採用することはほとんどなく、丸形フランジのものに主に採用されていた。

この発明の主な課題は、ハブ輪の鍛造に伴って発生した縦バリを除去することに起因する旋削工具の短寿命を改善することにある。

この発明の車輪用軸受装置は、転動体を介して相対回転自在の内方部材と外方部材とを有し、回転する方の部材にハブフランジを設けてハブ輪としたものにおいて、熱間の密閉鍛造で成形されたハブ輪を有することを特徴とするものである。

密閉鍛造で成形されたハブ輪では、ハブフランジ外径部分のファイバーフローが、金型に沿って軸方向に流れるため、製品のハブフランジ外径部分のファイバーフローを断面で観察すると、製品の外周面に沿う。バリ出し鍛造（半密閉鍛造）の場合は横バリがハブフランジ外径方向へはみ出るために、製品のハブフランジ外径部分のファイバーフローを断面で観察すると、製品の外周面に向かって流れ途切れている部分がある。したがって、当該製品がどの製法によって製造されたものか、ファイバーフローを観察することによって判別できる。

この発明は、ハブフランジが丸形フランジの場合よりも、異形フランジ、すなわち、ハブフランジの外形が非円形で大径部と小径部が円周方向に交互に現れる場合に、より好適である。丸形フランジの場合、フランジ外径側のみの旋削工程を追加で行なうことにより縦バリの根元部分を切り離せば縦バリを除去することができ、工数と縦バリ旋削用の高硬度用の旋削工具の追加で対応できる可能性はある。これに対して異形フランジの場合、外形が円形ではなく大径部と小径部の繰り返しであることから、丸形フランジのようにフランジ外径の旋削では切り離すことができない。

ハブフランジの前記大径部の外周面が鍛造肌のままとしてもよい。そうすることにより、旋削工程とマテリアルロスの削減が可能となる。

ハブフランジの大径部はボルトによる締結位置と同位相にしてもよい。ボルトによる締結位置とは、円周方向の位置であって、ハブフランジにハブボルトを植え込んだ場合にはそのハブボルトの位置、ハブフランジにタップ孔を設けた場合はそのタップ孔の位置を意味する。

この発明の車輪用軸受装置のハブ輪の製造方法は、熱間の密閉鍛造でハブ輪を成形する工程と、成形後にまだ赤熱の状態で、ハブフランジの外周に発生した縦バリをフランジ面に倒し込む工程とを有することを特徴とするものである。

縦バリを倒し込む工程は、据え込み、押出し、仕上げ打ち、の成形工程と同一の鍛造設備内で行われ、縦バリを上金型で押さえ込むようにしてもよい。

前記ハブフランジの外形が大径部と小径部が円周方向に交互に現れる非円形の場合、前記小径部の縦バリを倒し込むようにしてもよい。

この発明によれば、縦バリがフランジとほぼ同じ冷却速度で冷える。その結果、縦バリの硬度がフランジの硬度とほぼ同じになるため、高硬度の縦バリを切削することに起因する従来の問題が解消する。より具体的には、縦バリの硬度がフランジより大幅に高くなりにくいため、今まで速く冷えて高硬度となっていた縦バリを切削することによって発生していた旋削工具の欠けがなくなる。したがって、旋削工具の短寿命が改善される。したがってまた、旋削工具の短寿命対策として行なわれていた鍛造後の縦バリ部のグラインダーを用いた手作業による除去の工程が不要となるため、工数が省略でき、コスト低減、時間削減が可能となる。

以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。まず、図９〜図１３を参照して車輪用軸受装置について述べる。

図９は第１世代の車輪用軸受装置の例で、複列アンギュラ玉軸受を介して、ハブ輪１１２を車体のナックル３４に取り付けてある。複列アンギュラ玉軸受は、内側軌道１１０ｒをもった分離式の一対の内輪１１４と、２列の外側軌道１２０ｒをもった複列外輪１２０と、内側軌道１１０ｒと外側軌道１２０ｒとの間に介在させた転動体ここでは玉１３０とを主要な構成要素としている。内輪１１４はハブ輪１１２に嵌合させてあり、外輪１２０はナックル３４の取付け孔３６に嵌合させてある。ハブ輪１１２は丸形（図９（Ｂ）参照）のハブフランジ１１６を有し、このハブフランジ１１６にハブボルト１１８で車輪（図示せず）を固定する。なお、ハブ輪１１２は等速自在継手（図示せず）とトルク伝達可能に接続するようになっている。第１世代の場合、内側軌道１１０ｒを有する一対の内輪１１４とハブ輪１１２とが内方部材１１０を構成し、外側軌道１２０ｒを有する外輪１２０が軸受外輪に相当する外方部材を構成する。

図１０は第２世代の車輪用軸受装置の例であって、次の４点で図９のものと相違している。（１）転動体として円すいころ２３０ａを使用した複列円すいころ軸受である。（２）ハブフランジ２１６ａが異形である。（３）ハブ輪２１２ａの端部を加締めて内輪２１４ａを固定してある。（４）外輪２２０ａがナックルに固定するための部材と一体となっている。より詳しく述べると、複列円すいころ軸受は、分離式の一対の内輪２１４ａと、複列外輪２２０ａと、２列の転動体ここでは円すいころ２３０ａとを主要な構成要素としている。内輪２１４ａはハブ輪２１２ａに嵌合させてあり、外輪２２０ａはフランジ２２２にてナックル（図示せず）に固定するようになっている。ハブ輪２１２ａは異形（図１０（Ｂ）参照）のハブフランジ２１６ａを有し、このハブフランジ２１６ａにハブボルト２１８ａで車輪（図示せず）を固定する。なお、ハブ輪２１２ａは等速自在継手（図示せず）とトルク伝達可能に接続するようになっている。この場合、一対の内輪２１４ａとハブ輪２１２ａとが車輪軸受装置の内方部材２１０ａを構成し、外輪２２０ａが外方部材を構成する。

図１１は同じく第２世代の車輪用軸受装置の例であるが、図１０の駆動輪用に対し従動輪用で、従動車輪をアクスル軸（図示せず）に対して回転自在に支持するようになっている。図示するように、この車輪用軸受装置は内側軌道をもった一対の内輪２１４ｂと、２列の外側軌道をもったハブ輪２２０ｂと、２列の転動体２３０ｂとを主要な構成要素としており、分離式の一対の内輪２１４ｂをアクスル軸（図示せず）に嵌合させ、ハブ輪２２０ｂに一体的に形成した異形のハブフランジ２１６ｂ（図１１（Ｂ）参照）に従動車輪を取り付けてハブボルト２１８ｂで固定する。この図１１の構造の場合、内側軌道を有する一対の内輪２１４ｂが内方部材２１０ｂを構成し、ハブ輪２２０ｂが外方部材を構成する。なお、ハブ輪２２０ｂは外側軌道を有することから外方部材となるが、車輪を取り付けるためのハブフランジ２１６ｂを有することからハブ輪と呼ぶこととする。

図１２は第３世代の車輪用軸受装置の例である。図１４を参照して既に述べた同じく第３世代の車輪用軸受装置が従動輪用であるのに対しこれは駆動輪用であって、ハブ輪３１２が等速自在継手（図示せず）とトルク伝達可能に接続するようになっている。ハブ輪３１２は異形のハブフランジ３１６（図１２（Ｂ）参照）が一体的に形成してある。ハブフランジ３１６に駆動車輪を取り付け、ハブボルト３１８で固定する。ハブ輪３１２の端部に別体の内輪３１４が嵌合させてあり、ハブ輪３１２と内輪３１４に内側軌道３１０ｒが配分的に形成してある。外輪３２０は２列の外側軌道３２０ｒと、車体に取り付けるためのフランジ３２２を有する。対向する内側軌道３１０ｒと外側軌道３２０ｒとの間に転動体としてここでは玉３３０が転動自在に介在させてある。２列の内側軌道３１０ｒのうちの一方をハブ輪３１２に、もう一方を内輪３１４に、配分的に形成した点に第３世代の特徴がある。したがって、この場合、内側軌道３１０ｒを有するハブ輪３１２と内輪３１４とで車輪用軸受装置の内方部材３１０を構成する。

図１３は第４世代の車輪用軸受装置の例である。ハブ輪４１２にはハブフランジ４１６が一体的に形成してあり、ハブフランジ４１６には円周方向に所定間隔でタップ孔４１８ａが設けてある。ハブフランジ４１６に駆動車輪（図示せず）とブレーキロータを取り付け、タップ孔４１８ａにホイールボルト（図示せず）をねじ込んで固定する。この固定方法と、上述の実施例におけるハブフランジに植え込んだハブボルトを使用する固定方法とは、互換性があって、どちらを採用してもよい。ハブ輪４１２は等速自在継手４６０の外側継手部材４６２と結合させてある。結合方法の一例として、ここでは、はめあいと拡径加締めの組み合わせが示してある。外輪４２０は２列の外側軌道４２０ｒと、車体に取り付けるためのフランジ４２２を有する。対向する内側軌道４１０ｒと外側軌道４２０ｒとの間に転動体としてここでは玉４３０が転動自在に介在させてある。２列の内側軌道４１０ｒのうちの一方をハブ輪４１２に、もう一方を等速自在継手の外側継手部材４６２に、配分的に形成した点に第４世代の特徴がある。したがって、この場合、内側軌道４１０ｒを有するハブ輪４１２と外側継手部材４６２とで車輪用軸受装置の内方部材４１０を構成する。

次に、車輪用軸受装置のハブ輪の製造方法について述べる。上述の各実施例におけるハブ輪１１２、２１２ａ、２２０ｂ、３１２、４１２を代表するものとして、以下ではハブ輪５１２について述べる。

ハブ輪は密閉鍛造で成形する。そして、１０００〜１２００℃の熱間の密閉鍛造で成形し、図１に示すように、縦バリ５５２が発生したハブ輪５１２を、まだ赤熱の状態（約８００℃以上）において、縦バリ５５２を外径側から内径側に押し倒してハブフランジ５１６に密着させる。これにより、縦バリ５５２がハブフランジ５１６の冷え方と同じように冷えるようにする。縦バリ５５２がハブフランジ５１６と同じように冷えるようにすれば、従来のように縦バリ５５２の硬度がハブフランジ５１６の硬度よりも高くなるのを抑制できるため、ハブフランジ５１６の旋削時に旋削工具の欠けが発生することもなくなり、ハブフランジ５１６の旋削工程に同時に縦バリ５５２を除去することができる。なお、図１９（Ｂ）と同様に、図１（Ｂ）中の平行斜線は断面表示ではなく縦バリ５５２を表しているにすぎない。

図２を参照して説明すると、ハブ輪５１２の製造方法は、鋼材切断（Ａ）、据え込み（Ｂ）、押出し（Ｃ）、仕上げ打ち（Ｄ）、縦バリ押さえ込み（Ｅ）の各工程からなる。なお、この発明はハブ輪の鍛造加工一般に関するものではないことから、ここでは専ら鍛造に伴ってハブフランジ５１６に発生した縦バリ５５２の処理すなわち縦バリ押さえ込みに関して述べるにとどめる。

縦バリ５５２を押し倒すタイミングは、バリ出し鍛造における横バリのトリミングと同様に仕上げ打ち後の赤熱の状態で行なう。縦バリ５５２を押し倒す方法は、鍛造の仕上げ打ち工程の後に、図３に示すように、仕上げ打ち工程と類似の下金型５４２と上金型５４４で挟み込み、縦バリ５５２をハブフランジ５１６のフランジ面に押し付ける方法が考えられる。下金型５４２に縦バリ５５２のある製品すなわちハブ輪５１２を置き（図３（Ａ））、上金型５４４で縦バリ５５２をハブ輪５１２の軸心側へ押し倒すようにしている（図３（Ｂ））。また、図４に示すように、縦バリ５５２のある製品（ハブ輪５１２）を下金型５４２で受け、ローラ状の治具５５４を縦バリ５５２に押し付けるようにしてハブ輪５１２の外径側から軸心側に転がすことにより倒すようにしてもよい。あるいは、ハブ輪５１２の軸線に対して垂直に動く爪状の治具（図示せず）で押し倒す、等の方法も考えられる。

縦バリ５５２は、ハブフランジ５１６の外形が丸い丸形フランジのものでも、軽量化などの目的で切欠きが設けられた異形フランジのものでも発生するが、縦バリ５５２を倒すこのやり方は異形フランジに適用するのが効果的である。その理由は次のとおりである。すなわち、丸形フランジの場合、フランジ外径側のみの旋削工程を追加で行なうことにより縦バリの根元部分を切り離せば縦バリを除去することができ、コストアップはするが、工数と縦バリ旋削用の高硬度用の旋削工具の追加で対応できる可能性はあるからである。もっとも、切り離された縦バリが旋削品や旋削工具に絡まらずに除去できるかどうか、また、取代が大きくなる、といった付随する問題は別途解決しなければならない。

これに対して異形フランジの場合、外形が円形ではなく大径部と小径部の繰り返しであることから、丸形フランジのようにフランジ外径の旋削では切り離すことができず、それゆえにグラインダーで削る方法が行なわれていたのは既に述べたとおりである。

図５から図７は、鍛造に伴うファイバーフローを細線で模式的に表したものである。図５はバリ出し鍛造（半密閉鍛造）の場合で、図５（Ａ）は鍛造の終了時点を示し、図５（Ｂ）は取り出した製品を示す。図５（Ｂ）において、二点鎖線は鍛完状態で、旋削を経て実線で示されるような製品となる。ハブフランジ５１６からハブ輪５１２の半径方向に張り出したバリすなわち横バリ５５６は、ハブフランジ５１６のファイバーフローが半径方向に延びているため、製品ではハブフランジ５１６の外周面に縞状のファイバーフローが現れる。これに対して密閉鍛造の場合、図６に示すように途切れないか、あるいは、縦バリ５５２が出た場合でも、図７に示すようにフランジ面に縞状のファイバーフローが現れることとなる。したがって、表面に現れるファイバーフローの痕跡の有無、有の場合はその位置によって、当該製品の製造方法が判別できる。

バリ出し鍛造では、図１８（Ａ）に関連して既に述べたように、鍛造仕上げ打ち工程後にフランジ部からはみ出たバリを除去するトリム工程があるが、剪断によりバリ除去するため、フランジ外径形状の精度は鍛造金型内部で充足した場所と比較して悪く、軸心とのずれが生じることがある。この場合、フランジ外径部にトリムによる段差・偏肉が生じ、ブレーキロータとフランジ外径の干渉を避ける理由から、フランジの外径部分は旋削加工されていた。密閉鍛造であればトリム工程がないため、充足が十分に行なわれるならばフランジ外径は金型形状となるため寸法精度がよく、旋削せずともブレーキロータとフランジ外径が接触しないようにできる。

図８は異形フランジのハブ輪５１２の例で、二点鎖線が製品の外形を示し、ハブフランジ５１６の外周では二点鎖線と実線が重なっている。このことから分かるように、ハブフランジ５１６の外径を旋削せず、密閉鍛造で成形されたままの状態、すなわち鍛造肌のままで使用するようにしてもよく、そうすることによって、フランジ外径を旋削する工程とマテリアルロスを削減することができる。

第１世代から第４世代までの各車輪用軸受装置に適用した実施例に共通する構成を基本的態様としてまとめると、転動体を介して相対回転自在の内方部材と外方部材とを有し、回転する方の部材にハブフランジを設けてハブ輪としたものにおいて、熱間の密閉鍛造で成形されたハブ輪を有する車輪用軸受装置ということができる。

そして、第１世代は、上記基本的態様の車輪用軸受装置において、内方部材はそれぞれ内側軌道をもった一対の内輪と前記一対の内輪を嵌合させたハブ輪とからなり、外方部材は２列の外側軌道をもった外輪からなり、前記ハブ輪のハブフランジに車輪を取り付け、前記外輪をナックルに嵌合するようにしたものである。

第２世代の駆動輪用は、上記基本的態様の車輪用軸受装置において、内方部材はそれぞれ内側軌道をもった一対の内輪と前記一対の内輪を嵌合させたハブ輪とからなり、外方部材は２列の外側軌道と車体に取り付けるためのフランジをもった外輪からなり、前記ハブ輪のハブフランジに車輪を取り付け、前記外輪のフランジで車体に取り付けるようにしたものである。また、第２世代の従動輪用は、上記基本的態様の車輪用軸受装置において、内方部材はそれぞれ内側軌道をもった一対の内輪からなり、外方部材は２列の外側軌道をもったハブ輪からなり、前記一対の内輪をアクスル軸に嵌合させ、前記ハブ輪のハブフランジに車輪を取り付けるようにしたものである。

第３世代は、上記基本的態様の車輪用軸受装置において、内方部材は一列の内側軌道をもったハブ輪と、一列の内側軌道をもち前記ハブ輪に嵌合させた内輪とからなり、外方部材は２列の外側軌道と車体に取り付けるためのフランジをもった外輪からなり、前記ハブ輪のハブフランジに車輪を取り付け、前記外輪のフランジで車体に取り付けるようにしたものである。

第４世代は、上記基本的態様の車輪用軸受装置において、内方部材は一列の内側軌道をもったハブ輪と、一列の内側軌道をもち、前記ハブ輪と結合した等速自在継手の外側継手部材とからなり、外方部材は２列の外側軌道と車体に取り付けるためのフランジとをもった外輪からなり、前記ハブ輪のハブフランジに車輪を取り付け、前記外輪のフランジで車体に取り付けるようにしたものである。

（Ａ）は実施例を説明するためのハブ輪の縦断面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は図１（Ａ）の部分拡大図である。 縦バリを押さえ込む工程を含む工程図である。 （Ａ）（Ｂ）は上金型で縦バリを倒す過程を示す部分拡大断面図である。 ローラ治具で縦バリを倒す過程を示す部分拡大断面図である。 （Ａ）はバリ出し鍛造の場合のファイバーブローを示す部分拡大断面図、（Ｂ）は製品の部分拡大断面図である。 （Ａ）は密閉鍛造（縦バリなし）の場合のファイバーブローを示す部分拡大断面図、（Ｂ）は製品の部分拡大断面図である。 （Ａ）は密閉鍛造（縦バリあり）の場合のファイバーブローを示す部分拡大断面図、（Ｂ）は製品の部分拡大断面図である。 ハブ輪の縦断面図である。 （Ａ）は第１世代の車輪用軸受装置の縦断面図、（Ｂ）は側面図である。 （Ａ）は第２世代の車輪用軸受装置（駆動輪用）の縦断面図、（Ｂ）は側面図である。 （Ａ）は第２世代の車輪用軸受装置（従動輪用）の縦断面図、（Ｂ）は側面図である。 （Ａ）は第３世代の車輪用軸受装置の縦断面図、（Ｂ）は側面図である。 （Ａ）は第４世代の車輪用軸受装置の縦断面図、（Ｂ）は側面図である。 従来の技術を説明するための、異形フランジのハブ輪をもった車輪用軸受装置（第３世代）の縦断面図である。 （Ａ）は図１４におけるハブ輪の縦断面図、（Ｂ）は側面図である。 従来の技術を説明するための、丸形フランジのハブ輪をもった車輪用軸受装置の縦断面図である。 （Ａ）は図１６におけるハブ輪の縦断面図、（Ｂ）は側面図である。 ハブ輪の熱間鍛造の工程図であって、（Ａ）はバリ出し鍛造の場合、（Ｂ）は密閉鍛造の場合を示す。 （Ａ）は異形フランジのハブ輪の縦断面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は図１９（Ａ）の部分拡大図である。 （Ａ）は密閉鍛造の仕上げ打ち工程を示す縦断面図、（Ｂ）（Ｃ）は図２０（Ａ）の部分拡大図である。 仕上げ打ち工程で異形フランジが成形される過程を示す断面図である。

符号の説明

５４２ 下金型
５４４ 上金型
５５２ 縦バリ
５５４ 治具
５５６ 横バリ
１１０、２１０ａ、２１０ｂ、３１０、４１０ 内方部材
１１０ｒ、３１０ｒ、４１０ｒ 内側軌道
１１２、２１２ａ、２２０ｂ、３１２、４１２、５１２ ハブ輪
１１４、２１４ａ、２１４ｂ、３１４ 内輪
１１６、２１６ａ、２１６ｂ、３１６、４１６、５１６ ハブフランジ
１１８、２１８ａ、２１８ｂ、３１８ ハブボルト
４１８ａ タップ孔
１２０、２２０ａ、３２０、４２０ 外輪
１２０ｒ、３２０ｒ、４２０ｒ 外側軌道
１３０、２３０ａ、２３０ｂ、３３０、４３０ 転動体

Claims (8)

1. 転動体を介して相対回転自在の内方部材と外方部材とを有し、回転する方の部材にハブフランジを設けてハブ輪としたものにおいて、熱間の密閉鍛造で成形されたハブ輪を有する車輪用軸受装置。
2. 前記ハブフランジの外径部分のファイバーフローがハブフランジ外周面に沿う請求項１の車輪用軸受装置。
3. 前記ハブフランジの外形が非円形で、大径部と小径部が円周方向に交互に現れる請求項１または２の車輪用軸受装置。
4. 前記ハブフランジの前記大径部の外周面が鍛造肌のままとなっている請求項３の車輪用軸受装置。
5. 前記ハブフランジの前記大径部がボルトによる締結位置と同位相にある請求項４の車輪用軸受装置。
6. 熱間の密閉鍛造でハブ輪を成形する工程と、成形後にまだ赤熱の状態で、ハブフランジの外周に発生した縦バリをフランジ面に倒し込む工程とを有する車輪用軸受装置のハブ輪の製造方法。
7. 縦バリを倒し込む工程が、据え込み、押出し、仕上げ打ち、の成形工程と同一の鍛造設備内で行われ、縦バリを上金型で押さえ込む請求項６の車輪用軸受装置のハブ輪の製造方法。
8. 前記ハブフランジの外形が大径部と小径部が円周方向に交互に現れる非円形で、前記小径部の縦バリを倒し込む請求項６または７の車輪用軸受装置のハブ輪の製造方法。

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