JP2010214467A - 車輪用軸受装置とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】転がり軸受41が組み付けられる軸部10と、この軸部10の一端側に形成されかつ車輪の中心孔が嵌込まれる嵌合軸部30と、軸部10と嵌合軸部30との間に位置する外周面に外径方向へ放射状に延出されかつ車輪を締め付けるハブボルト27が配置されるボルト孔24が貫設された複数のフランジ部21とを有するフランジ付き軸部材1を備える。フランジ部21は、冷間鍛造によって嵌合軸部30の中心部端面に鍛造凹部33が形成される際の側方押出加工によって形成される。フランジ部21の長手方向に直交する横断面形状の角部21eがR面取り形状に形成されている。
【選択図】図2
Description
このような構造の車輪用軸受装置においては、例えば、特許文献1に開示されている。
これにおいては、フランジ付き軸部材(ハブホイール)が円筒管を母材として冷間鍛造により整形されると共に、この冷間鍛造した母材の一方の軸端部の円周方向複数箇所が径方向外向きに切り起こされることにより、複数のフランジ部(切り起こし片)が形成される。さらに、母材の一方の軸端部には、複数のフランジ部の間に軸方向に沿った形状で残存する複数の舌片よりなる嵌合軸部(車輪が嵌込まれて位置決めされる)が設けられる。
これによって、車輪用軸受装置(主にフランジ付き軸部材)の重量軽減を図ることが可能となる。
しかしながら、前記従来の車輪用軸受装置においては、冷間鍛造により鍛造品を製作した後、鍛造品の一方の軸端部に切り起こし片よりなる複数のフランジ部を形成しなければならず、製造コストが高くなる。
前記フランジ部は、冷間鍛造によって前記嵌合軸部の中心部端面に鍛造凹部が形成される際の側方押出加工によって形成され、
前記フランジ部の長手方向に直交する横断面形状の角部がR面取り形状に形成されていることを特徴とする。
また、フランジ部の長手方向に直交する横断面形状の角部がR面取り形状に形成されることによって、冷間鍛造の側方押出加工によってフランジ部が形成される際、フランジ部の横断面形状に対応して角部がR面に形成されたフランジ成形部を有する成形型を用いてフランジ部を形成することができる。
このため、成形型のフランジ成形部の横断面形状の角部に材料流圧が集中して作用することを回避することができる。
この結果、成形型のフランジ成形部の横断面形状の角部の応力集中による早期破損を防止して型寿命を向上させることができ、ひいては、車輪用軸受装置の製造コストを軽減することができる。
フランジ部の長手方向に直交する横断面形状は、幅方向中央部よりも両側部が薄肉に形成され、
前記フランジ部の横断面形状の角部がR面取り形状に形成されていることを特徴とする。
言い換えると、フランジ部の幅方向中央部を所要とする板厚に形成し、当該部分にボルト孔を貫設してハブボルトに対する圧入長さを確保しながら、重量軽減を図ることができる。
これにより、第2の成形型の成形溝の角部に割れが発生することを防止できる。
前記軸部と前記嵌合軸部との間に位置して外径方向に放射状に延出されかつ前記車輪を締め付けるハブボルトが配置されるボルト孔が貫設された複数のフランジ部とを有するフランジ付き軸部材を備えた車輪用軸受装置を製造する方法であって、
冷間鍛造の鍛造型装置によって前記嵌合軸部の中心部端面に鍛造凹部を形成しながら前記軸部と前記嵌合軸部との間の外周面に、側方押出加工によって前記フランジ部を形成する工程を備え、
前記鍛造型装置の成形型に形成されたキャビティのうち、前記フランジ部に対応するフランジ成形部の長手方向に直交する横断面形状が、請求項1に記載のフランジ部の横断面形状に対応して角部がR面に形成された成形型を用いてフランジ部を形成することを特徴とする。
鍛造型装置の成形型のフランジ成形部の長手方向に直交する横断面形状は、請求項2に記載のフランジ部の横断面形状に対応して幅方向中央部よりも両側部が小さく形成され、
前記フランジ成形部の横断面形状の角部がR面に形成されていることを特徴とする。
型割り位置をフランジ厚さ方向中心より嵌合軸部寄りにすることで、第2の成形型の成形溝の角部に割れが発生することを防止でき成形型寿命の向上化が図れる。
なお、上記構成を換言すれば、次のようにも表現できる「請求項4に記載の車輪用軸受装置の製造方法であって、前記側方押出加工によって前記フランジ部を形成する工程の前の工程には、前記フランジ付き軸部材の前記軸部と、前記フランジ部の幅方向両側面の根元部に形成されるフランジ基部及び前記嵌合軸部を形成するための中間軸部からなる一次成形品を形成する冷間鍛造の前方押出成形の工程を有しており、前記前方押出成形による工程で形成される前記中間軸部の外径φDは、前記側方押出成形による工程で形成される前記フランジ基部の外径φBの0.8倍以上に設定されていることを特徴とする。」
前記中間軸部φDの断面積 SD=(φD/2)×(φD/2)×π
前記軸部の端部外径φEの断面積 SE=(φE/2)×(φE/2)×π
としたとき、(SD−SE)/SD≦0.85を満たすように設定されていることを特徴とする。
上記構成によれば、軸部の端部の加工硬化を抑制することができる。
なお、上記構成を換言すれば、次のようにも表現できる「請求項4に記載の車輪用軸受装置の製造方法であって、前記前方押出成形による工程で形成される一次成形品の前記中間軸部の断面積から前記軸部の端部の断面積への断面減少率は0.85倍以下に設定されていることを特徴とする車輪用軸受装置の製造方法」。
図1に示すように、車輪用軸受装置としての車輪用ハブユニットは、フランジ付き軸部材(ハブホイール)1と、転がり軸受としての複列のアンギュラ玉軸受41とを一体状に有してユニット化されている。
フランジ付き軸部材1は、外周面に転がり軸受としての複列のアンギュラ玉軸受41が組み付けられる軸部10と、この軸部10の一端側に形成されかつ軸部10よりも大径で車輪(図示しない)の中心孔が嵌込まれる嵌合軸部30と、軸部10と嵌合軸部30との間に位置するフランジ基部20aと、このフランジ基部20aの外周面に外径方向へ放射状に延出されかつ車輪を締め付けるハブボルト27が圧入によって配置されるボルト孔24が先端寄り部分に貫設された複数のフランジ部21とを一体に有する。
また、嵌合軸部30には、フランジ部21側にブレーキロータ用嵌合部31が形成され、先端側にブレーキロータ用嵌合部31よりも若干小径の車輪用嵌合部32が形成されている。
また、この実施例1においては、フランジ付き軸部材1の軸部10は、フランジ部21側が大径で先端側が小径に形成された段軸状に形成され、軸部10の大径部11の外周面に一方の軌道面43が形成されている。
また、軸部10の小径部12の外周面には内輪体42が嵌め込まれ、この内輪体42の外周面に他方の軌道面44が形成されている。
さらに、軸部10の先端部には、小径部12と同径の端軸部15が延出されている。この端軸部15の端面中心部には軸端凹部16が形成され、端軸部15の先端部が径方向外方へかしめられてかしめ部17が形成されることによって小径部12の外周面に内輪体42が固定される。
さらに、厚肉部23はフランジ部21の根元部(基部)側から同フランジ部21のボルト孔24側に向かって漸次減少する傾斜状に形成されている。この厚肉部23の傾斜面23aの傾斜角度(フランジ付き軸部材1の回転中心軸線Sと直交する円環状平坦面23cに対する角度)θ1は、冷間鍛造時の材料流れや成形後の脱型を考慮すると、「20°≦θ1≦45°」の関係に設定されることが望ましい。
また、図3に示すように、各フランジ部21の先端面は、嵌合軸部30のブレーキロータ用嵌合部31の直径寸法の約半分の半径をもつ円弧面21aに形成されている。すなわち、嵌合軸部30のブレーキロータ用嵌合部31の直径寸法をφPとし、フランジ部21の先端の円弧面21aの半径寸法をrQとしたときに、φP/2≒rQとなるように形成されている。
例えば、フランジ部21の板厚寸法が6mm〜8mm程度である場合、角部21eは半径3mmのR面に形成されることが望ましい。
また、図4に示すように、フランジ部21の長手方向に直交する横断面形状の角部21eがR面取り形状に形成されることによって、冷間鍛造の側方押出加工によってフランジ部21が形成される際、フランジ部21の横断面形状に対応して角部80b、81bがR面に形成されたフランジ成形部(後述する)78を有する成形型(後述する第1、第2成形型71、72)を用いてフランジ部21を形成することができる(図7参照)。
このため、フランジ成形部78の横断面形状の角部80b、81bに冷間鍛造の材料流圧が集中して作用することを回避することができる。
この結果、フランジ成形部78の横断面形状の角部80b、81bの早期摩耗を防止して型寿命を向上させることができ、ひいては、車輪用軸受装置の製造コストを軽減することができる。
図5に示すように、構造用炭素鋼(例えば、S45C、S50C、S55C等の炭素量0.5%前後の炭素鋼が望ましい)の丸棒材を所要長さに切断して軸状素材60を形成する。
次に、軸状素材60を、例えば800℃前後に加熱した後、冷却し焼鈍する。
その後、冷間鍛造の前方押出加工の鍛造型装置(図示しない)を用いて軸状素材60を前方押出加工し、これによって、軸部(大径部11、小径部12及び端軸部(この状態では軸端凹部16が形成されていない)15を含む)10と、中間軸部(フランジ基部20aと嵌合軸部30の一部を形成する)20と、嵌合軸部(この状態では鍛造凹部33やブレーキロータ用嵌合部31が形成されていない)30を形成し、冷間鍛造の前方押出加工による一次成形品61を製作する。
このフランジ成形部78は、第1、第2の両成形型71、72にそれぞれ形成された成型溝部76、77によって構成されている。
すなわち、図6と図7に示すように、第1、第2の両成形型71、72の成型溝部76、77の上下両壁面の案内面80、81の対向間隔がフランジ部21の板厚寸法と同等の大きさに設定され、左右両側壁面の案内面80a、81aの対向間隔がフランジ部21の幅寸法と同等の大きさに設定されている。そして、フランジ成形部78の長手方向に直交する横断面形状は、フランジ部21の横断面形状と同じ形状に形成され、角部80b、81bがR面(例えば、半径3mmのR面)に形成されている。
一方、この実施例1において、フランジ部21の根元部近傍の厚肉部23側を形成する第1成形型71の成型溝部76の案内面80は、逃がし部がない型構造に形成されている。
また、厚肉部成形用溝部82底面の傾斜面82aの傾斜角度θ2は、フランジ部21の厚肉部23の傾斜面23aの傾斜角度θ1と同じ、すなわち、「20°≦θ2≦45°」の関係に設定される。
また、成型溝部76、77によって構成されるフランジ成形部78の径方向の長さ寸法は、フランジ部21の先端の円弧面21aが当たらない長さ寸法をもって設定されている(図6及び図7参照)。
その後、図6と図8に示すように、パンチ73を一次成形品61の嵌合軸部30の中心部端面に向けて下降し、パンチ73の先端部74によって嵌合軸部30の中心部端面に鍛造凹部33を形成しながら一次成形品61の軸部10と嵌合軸部30との間に位置する中間軸部20の外周面を、第1、第2の両成形型71、72に形成されたキャビティ75のフランジ成形部78に側方押出することによって複数のフランジ部21を形成する。これと同時に、フランジ部21の長手方向に直交する横断面形状の角部21eをR面取り形状に形成する。
さらに、前記した側方押出加工によって、フランジ部21の根元部近傍の一側に厚肉部23を形成し、これによって側方押出加工による二次成形品62を製作する。なお、中間軸部20は冷間鍛造の変形によってフランジ基部20a及び嵌合軸部30の一部をなす。
その後、二次成形品62を焼き入れした後、軸部10の大径部11の軌道面43やフランジ部21のローター支持面22等を旋削加工または研磨加工することで完成品となるフランジ付き軸部材1を製作する。
すなわち、フランジ部21のボルト孔24に、ハブボルト27のセレーション軸部(軸部29の根元部に形成される)29aを圧入した後の状態において、面取り部の深さ寸法が大きい側にフランジ部21が微量ではあるがそり変形する特性をもつ。
このため、仮に、側方押出加工によってフランジ部21の厚肉部23側へ向かって「そり」が発生したとしも、フランジ部21のボルト孔24にハブボルト27が圧入されることで、前記したフランジ部21の厚肉部23側への「そり」が軽減される。
さらに、ボルト座面21cの領域を越えかつフランジ部21の厚肉部23の傾斜面23aの境界R面23b又は、境界R面23b及び傾斜面23aにわたる範囲(図2のコイニング加工範囲W)にわたってコイニング加工によって表面仕上げすることでフランジ部21の強度をより一層高めことが望ましい。
また、コイニング加工による表面硬さはHRC25以上、表面粗さがRa6.3以下に仕上げられることが望ましい。
そして、軸部10の小径部12の外周面に内輪体42が嵌め込まれた後、端軸部15の先端部が径方向外方へかしめられてかしめ部17が形成されることによって小径部12の外周面に内輪体42が固定される。
また、フランジ付き軸部材1の軸部10の外周面にアンギュラ玉軸受41が組み付けられる前、又は後において、フランジ部21のボルト孔24の第1面取り部25側からハブボルト27の軸部29が挿入され、軸部29のセレーション軸部29aがボルト孔24に圧入されることによってフランジ部21にハブボルト27が固定される。
これをもって車輪用軸受装置が製造される。
また、フランジ成形部78の横断面形状の角部80b、81bがR面に形成されるため、冷間鍛造の材料流圧が集中して作用することを回避することができる。
この結果、フランジ成形部78の横断面形状の角部80b、81bの早期摩耗を防止して型寿命を向上させることができ、ひいては、車輪用軸受装置の製造コストを軽減することができる。
すなわち、冷間鍛造においては、ファイバーフローに沿う材料流動性によってフランジ部21に、厚肉部23側へ向かうそりが発生しやすくなる特性がある。このフランジ部21の厚肉部23側へ向かうそりによって、例えば、フランジ部21のローター支持面22の全面を平坦面に仕上げ加工することが困難となる恐れがある。フランジ部21のローター支持面22の全面が平坦面に仕上げ加工されていない場合、例えば、ブレーキロータ55の取り付けが不安定となることが想定される。しかしながら、前述したようにフランジ部21の厚肉部23側へ向かう「そり」の発生を抑制することで、フランジ部21のローター支持面22の全面を平坦面に仕上げ加工すること容易となり、ブレーキロータ55を安定よく取り付けることが可能となる。
図10に示すように、この実施例2においても、フランジ付き軸部材101の複数のフランジ部121は、冷間鍛造によって嵌合軸部130の中心部端面に鍛造凹部133が形成される際の側方押出加工によって形成される。
図11に示すように、この実施例2においては、フランジ部121の長手方向に直交する横断面形状が幅方向中央部121fよりも両側部121gが薄肉に形成されている。また、フランジ部121の横断面形状の角部121eがR面取り形状に形成されている。
この実施例2のその他の構成は実施例1と同様に構成されるため、その説明は省略することがある。以降の実施例においても同様である。
言い換えると、フランジ部121の幅方向中央部121fを所要とする板厚に形成し、当該部分にボルト孔124を貫設してハブボルトに対する圧入長さを確保しながら、重量軽減を良好に図ることができる。
図12に示すように、この実施例2においては、冷間鍛造の側方押出加工の鍛造型装置170の第1、第2の両成形型171、172の成型溝部176、177によって、フランジ成形部178が形成されている。このフランジ成形部178の横断面形状が前記したフランジ部121の横断面形状に対応して幅方向中央部176aよりも両側部176bが小さく形成されている。
さらに、フランジ成形部178の横断面形状の角部180b、181bがR面に形成されている。
この実施例2に係る車輪用軸受装置の製造方法のその他の構成は前記実施例1で述べた車輪用軸受装置の製造方法と同様に構成されるためその説明は省略する。
また、フランジ成形部178の横断面形状の角部180b、181bがR面に形成されるため、冷間鍛造の材料流圧が集中して作用することを回避することができる。
この結果、フランジ成形部178の横断面形状の角部180b、181bの早期摩耗を防止して型寿命を向上させることができ、ひいては、車輪用軸受装置の製造コストを軽減することができる。
図13に図示されるように、シール摺動部57は冷間鍛造により所定の精度に成形されている。また、シール摺動部57は、ボンデリューベ処理被膜または二硫化モリブデン膜により表面摩擦係数が低い状態に形成されている。
ここで、フランジ部21の外径をφA、フランジ部21の根元のフランジ基部20aの外径をφB、フランジ部21の周方向の幅をC、フランジ部21の数をNとし、フランジ部21及びフランジ基部20aの軸方向から見た面積(フランジ投影部の面積)をSf、フランジ部21の外径円の面積をSaとすると、
Sf=N×C×(1/2)×(φA−φB)+(φB/2)×(φB/2)×π
Sa=(φA/2)×(φA/2)×π
と表すことができ、実施例1では、二次成形品62のSf/Saが0.53〜0.56の範囲とされている。
このSf/Saが大きいほど、フランジ投影部の比率が大きくなるため鋼材の流動面積が大きくなり、押出加工による鋼材の流動性が良くなるため成形性が向上する。一方、Sf/Saが大きいほど、第1成形型71と第2成形型72が接触面積が小さくなり狭い面積で型圧を支えることが必要となるため型に対する負荷が増大する。
また、Sf/Saが小さいほど、フランジ投影部の割合が小さくなるため鋼材の流動面積が狭くなり、押出加工による鋼材の流動性が悪くなるため成形性が低下する。一方、Sf/Saが小さいほど、第1成形型71と第2成形型72の接触面積が大きくなるため広い面積で型圧を支えればよいので型に対する負荷が減少する。
なお、Sf/Saが異なる構成について試験した結果、Sf/Saが0.6より大きい場合は、成形型の接触面積が狭く、狭い面積で型圧を支えることが必要となり型が割れやすくなることがわかった。また、Sf/Saが0.5より小さい場合は、鋼材の流動面積が狭くなり鋼材の流動性が悪くなるためフランジ部の成形性が悪くなり、フランジ部が予定した形状に成形されにくくなることがわかった。よって、Sf/Saは0.5以上かつ0.6以下のとすることが好ましい。
この実施例3のその他の構成は実施例1及び実施例2と同様に構成されるため、その説明は省略する。
この実施例3に車輪用軸受装置の製造方法にかかる特徴点について示す。
図5に示すように、構造用炭素鋼(例えば、S45C、S50C、S55C等の炭素量0.5%前後の炭素鋼が望ましい)の丸棒材を所要長さに切断して軸状素材60を形成する。次に、軸状素材60を、例えば800℃前後に加熱した後、冷却し焼鈍する。
次に、成型後の離型性を良くするために、軸状素材60にボンデライト処理を行い、軸状素材60の表面にリン酸塩被膜を形成する。
次に、鍛造工程時の型の潤滑を良するために、ボンデリューベ処理または、必要に応じて耐焼付き性を向上させるために、軸状素材60に二硫化モリブデンを塗布して乾燥させてもよい。
ここで、軸状素材60は冷間鍛造前にボンデライト処理及びボンデリューベ処理がなされているので、鍛造工程時の型の潤滑が良く、型寿命を延ばすことができ、成形後の離型性も良い。また、一次成形では軸状素材60を加熱することなく成形するので、一次成形品61には表面にボンデライト処理及びボンデリューベ処理により形成された皮膜が温存される。
ここで、一次成形品61には表面にボンデライト処理及びボンデリューベ処理により形成された皮膜が温存されているので、二次成形においても、鍛造工程時の型の潤滑が良く、型寿命を延ばすことができ、成形後の離型性も良い。
この実施例3に係る車輪用軸受装置の製造方法のその他の構成は前記実施例1及び実施例2で述べた車輪用軸受装置の製造方法と同様に構成されるためその説明は省略する。
よって、本発明によれば、重量軽減を図ると共に、製造コストを低減することができる車輪用軸受装置の製造方法を提供することができる。
なお、フランジ部21A以外の形状は実施例1から3と共通であり、フランジ付き軸部材1Aの製造方法は冷間鍛造の前にボンデライト処理及びボンデリューベ処理を行うことを含めて実施例1から3のフランジ付き軸部材1と共通であるため、詳細な説明は省略する。
この実施例4によれば、フランジ部の強度を損なわずに、さらに軽量化が可能である。
Ss=Sa−Sf
と表すことができる。そして、実施例1では、Ssは5000平方ミリメートル以上かつ、6500平方ミリメートル以下となるように構成されている。なお、この値は1.5リットルクラスの自動車用の車輪用軸受装置の値である。そして、Ssが5000平方ミリメートルよりも小さくなると、第1成形型71と第2成形型72が接触する面積が小さくなり型が割れやすくなる。また、Ssが6500平方ミリメートルよりも大きくなると、鋼材の流動面積が狭くなり鋼材の流動性が悪くなるためフランジ部の成形性が悪くなる。
この実施例5のその他の構成は実施例1から4と同様に構成されており、また、この車輪用軸受装置の製造方法のその他の構成は前記実施例1から4で述べた製造方法と同様に構成されるためその説明は省略する。
この実施例5によれば、冷間鍛造の二次成形におけるフランジ部21の押出加工において、型に過度の負担が掛からずフランジ部21の成形性が良好となるため、型寿命と成形性の両立を図ることができる。
この車輪用軸受装置としての車輪用ハブユニットとして構成されるフランジ付き軸部材は、炭素の質量含有率が0.47%〜0.58%、チタンの質量含有率が20ppm〜30ppm、銅の質量含有率が0.10%〜0.20%、ニッケルの質量含有率が0.10%〜0.20%、モリブデンの質量含有率が0.75%〜0.85%、硫黄の質量含有率が0.005%以下の全ての条件を満たした鋼材を使用している。
この実施例6のその他の構成は実施例1から5と同様に構成されるため、その説明は省略する。
この実施例6の車輪用軸受装置の製造方法のその他の構成は前記実施例1から5で述べた製造方法と同様に構成されるためその説明は省略する。
そして、チタンは、鋼材の結晶粒度の粗大化を防止する性質があり、チタンの質量含有率が20ppm〜30ppmであれば、鋼材の結晶粒度の粗大化を防止されるので、冷間鍛造時の成形性が良好となり、好ましい。
なお、チタンの質量含有率が30ppmを越えると、チタンが析出して軸受のボールを傷つけてしまうことがあり、好ましくない。
そして、銅、ニッケル、モリブデンについては、含有量が多いほど鋼材の結晶粒度が細かくなり鋼材が軟らかくなる性質がある。そこで、銅の質量含有率が0.10%〜0.20%、ニッケルの質量含有率が0.10%〜0.20%、モリブデンの質量含有率が0.75%〜0.85%の少なくともいずれか1つを満たせば、鋼材の結晶粒度が細かくなるため、冷間鍛造時の成形性が良好となる。なお、銅、ニッケル、モリブデンのいずれかの含有率が上記の範囲の上限を超えると、添加する銅、ニッケル、モリブデンによりコストアップとなり、高周波焼き入れによって必要な表面硬さが得られ難くなるため好ましくない。
また、硫黄は、含有量が多いほど鋼材がもろくなり割れやすくなる性質がある。硫黄の質量含有率が0.005%以下であれば、鋼材がもろく割れやすくなることがないので、冷間鍛造時の成形性が良好となる。なお、硫黄の質量含有量が0.005%を越えると、鋼材がもろく割れやすくなるため好ましくない。
そして、嵌合軸部30Bの外径側でフランジ部21Bが形成されない位置には鍔状のフランジ基部20bが形成されており、フランジ部21Bの根元部近傍はフランジ基部20bと滑らかに接続されてフランジ基部20bと一体化されている。なお、フランジ付き軸部材1Bの材質、フランジ部21Bとその根元部近傍を除いた部分の形状は実施例1から実施例6と共通であり、フランジ付き軸部材1Bの製造方法も実施例1から実施例6のフランジ付き軸部材1と共通であるため、詳細な説明は省略する。
この実施例7によれば、フランジ部21Bへの鋼材の流動性を確保し、かつ、比較的繰り返し応力のかかりにくいフランジ部21Bの根元部近傍以外の部分で嵌合軸部30Bを肉薄化することが可能であり、フランジ付き軸部材1Bの強度確保と軽量化の両立が可能である。また、フランジ部21Bの根元部近傍とフランジ基部20bを一体化することにより、フランジ部21Bの根元部にかかる応力の分散をはかることができる。
図19に図示されるように、この実施例2においても、フランジ付き軸部材801の複数のフランジ部821は、冷間鍛造によって嵌合軸部830の中心部端面に鍛造凹部833が形成される際の側方押出加工によって形成される。
また、図20に示すように、フランジ部821の長手方向に直交する横断面形状の角部が角部821eと角部821fの2種類のR面取り形状に形成されている。
詳しくは、図19及び図20に図示されるように、フランジ部821の根元部近傍の厚肉部23側には角部821eが形成されており、嵌合軸部830側には角部821fが形成されている。また、この角部821fは821eより大きなR面で形成されている。
この実施例8のその他の構成は実施例1から実施例7と同様に構成されるため、その説明は省略する。上述したように構成されるこの発明の実施例8に係る車輪用軸受装置において、このフランジ部821は、フランジ成形時の素材の流動性が向上するため成形性のよいフランジを形成することができる。
図21に図示されるように、フランジ部821は、鍛造型装置の成形型が第1の成形型871と第2の成形型872によって構成された成形型によって形成されている。
この第1の成形型871と第2の成形型872に形成されたキャビティのうち、フランジ部821に対応するフランジ成形部878の位置には第1の成形型871と第2の成形型872の型割り位置Uが形成されている。この型割り位置Uは、フランジ部821の厚さ方向の中心Hより嵌合軸部830寄りに形成されている。詳しくは、第1の成形型871から型割り位置Uまでの距離876Uは、第2の成形型872から型割り位置Uまでの距離877Uの方が短く形成されている。
図21と図22に図示されるように、第1成形型871の成型溝部876はフランジ部821の横断面形状の角部821e(図20参照)のR面取り形状に対応して角部880eのR面が形成されている。また、第2成形型872の成型溝部877はフランジ部821の横断面形状の角部821f(図20参照)のR面取り形状に対応して角部881fのR面が形成されている。この第1成形型871の成型溝部876と、第2成形型872の成型溝部877によりフランジ成形部878が構成されてフランジ部821を形成する。
また、この実施例8において、第1成形型871の成型溝部876の案内面880と、第2成形型872の成型溝部877の案内面881逃がし部がない型構造に形成されている。この実施例8に係る車輪用軸受装置の製造方法のその他の構成は前記実施例1から7で述べた車輪用軸受装置の製造方法と同様に構成されるためその説明は省略する。
この前方押出成形は、フランジ付き軸部材1の軸部10(大径部11、小径部12及び端軸部15(この状態では軸端凹部16が形成されていない)を含む)と、フランジ部21の幅方向両側面の根元部に形成されるフランジ基部20a及び嵌合軸部30を形成するための中間軸部20からなる一次成形品61を形成する。この前方押出成形による工程で形成される中間軸部20の外径をφD、側方押出成形による工程で形成されるフランジ基部20aの外径をφBした場合に、中間軸部20の外径φDはフランジ基部20aの外径φBに対して、φD≧φB×0.8を満たすように設定されている。
なお換言すれば、側方押出加工によってフランジ部21を形成する工程の前の工程には、フランジ付き軸部材1の軸部10と、フランジ部21の幅方向両側面の根元部に形成されるフランジ基部20a及び嵌合軸部30を形成するための中間軸部20からなる一次成形品61を形成する冷間鍛造の前方押出成形の工程を有しており、前方押出成形による工程で形成される中間軸部20の外径φDは、側方押出成形による工程で形成されるフランジ基部20aの外径φBの0.8倍以上に設定されている。
すなわち、前方押出成形による工程で形成される一次成形品61の中間軸部20の外径φDとし、軸部10の端軸部15(この状態では軸端凹部16が形成されていない)の外径φEとした場合、
中間軸部20のφDの断面積はSD=(φD/2)×(φD/2)×πとなり、軸部10の端軸部15の外径φEの断面積はSE=(φE/2)×(φE/2)×πとなる。
この両断面積の関係が、(SD−SE)/SD≦0.85を満たすように設定されている。
なお換言すれば、前方押出成形による工程で形成される一次成形品61の中間軸部20の断面積から軸部10の端軸部15の断面積への断面減少率は0.85倍以下に設定されている。この実施例9に係る車輪用軸受装置の製造方法のその他の構成は前記実施例1から8で述べた車輪用軸受装置の製造方法と同様に構成されるためその説明は省略する。
従って、φDは、φD≧φB×0.8と(SD−SE)/SD≦0.85の両方の関係を満たすように設定すればよい。
例えば、前記実施例1においては、鍛造型装置70の第2成形型72の成型溝部77と、フランジ部21の根元部近傍の厚肉部23側と反対側部分との間に隙間S2を保持する逃がし部84が形成される場合を例示したが、逃がし部84がない型構造としてもこの発明を実施可能である。
10 軸部
20 中間軸部
20a フランジ基部
21 フランジ部
21e 角部
24 ボルト孔
27 ハブボルト
30 嵌合軸部
33 鍛造凹部
41 アンギュラ玉軸受(転がり軸受)
45 外輪部材
70 鍛造型装置
71 第1成形型
72 第2成形型
73 パンチ
75 キャビティ
78、178 フランジ成形部
80b、81b、180b、181b 角部
Claims (8)
- 転がり軸受が組み付けられる軸部と、この軸部の一端側に形成されかつ車輪の中心孔が嵌込まれる嵌合軸部と、前記軸部と前記嵌合軸部との間に位置する外周面に外径方向へ放射状に延出されかつ前記車輪を締め付けるハブボルトが配置されるボルト孔が貫設された複数のフランジ部とを有するフランジ付き軸部材を備えた車輪用軸受装置であって、
前記フランジ部は、冷間鍛造によって前記嵌合軸部の中心部端面に鍛造凹部が形成される際の側方押出加工によって形成され、
前記フランジ部の長手方向に直交する横断面形状の角部がR面取り形状に形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。 - 請求項1に記載の車輪用軸受装置であって、
フランジ部の長手方向に直交する横断面形状は、幅方向中央部よりも両側部が薄肉に形成され、
前記フランジ部の横断面形状の角部がR面取り形状に形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。 - 請求項1に記載の車輪用軸受装置であって、
前記冷間鍛造による側方押出加工は、鍛造型装置の成形型が第1の成形型と第2の成形型によって構成されており、
前記鍛造型装置の成形型に形成されたキャビティのうち、前記フランジ部に対応するフランジ成形部の位置には前記第1の成形型と第2の成形型の型割り位置が形成されており、
前記型割り位置は、前記フランジ厚さ方向中心より嵌合軸部寄りに形成されており、
前記フランジ部は、前記成形型によって形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。 - 転がり軸受が組み付けられる軸部と、この軸部の一端に形成されかつ前記軸部よりも大径で車輪の中心孔が嵌込まれる嵌合軸部と、前記軸部と前記嵌合軸部との間に位置して外径方向に放射状に延出されかつ前記車輪を締め付けるハブボルトが配置されるボルト孔が貫設された複数のフランジ部とを有するフランジ付き軸部材を備えた車輪用軸受装置を製造する方法であって、
冷間鍛造の鍛造型装置によって前記嵌合軸部の中心部端面に鍛造凹部を形成しながら前記軸部と前記嵌合軸部との間の外周面に、側方押出加工によって前記フランジ部を形成する工程を備え、
前記鍛造型装置の成形型に形成されたキャビティのうち、前記フランジ部に対応するフランジ成形部の長手方向に直交する横断面形状が、請求項1に記載のフランジ部の横断面形状に対応して角部がR面に形成された成形型を用いてフランジ部を形成することを特徴とする車輪用軸受装置の製造方法。 - 請求項4に記載の車輪用軸受装置の製造方法であって、
鍛造型装置の成形型のフランジ成形部の長手方向に直交する横断面形状は、請求項2に記載のフランジ部の横断面形状に対応して幅方向中央部よりも両側部が小さく形成され、
前記フランジ成形部の横断面形状の角部がR面に形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置の製造方法。 - 請求項4に記載の車輪用軸受装置の製造方法であって、
前記冷間鍛造の鍛造型装置の成形型は、第1の成形型と第2の成形型によって構成されており、
前記鍛造型装置の成形型に形成されたキャビティのうち、前記フランジ部に対応するフランジ成形部の位置には前記第1の成形型と第2の成形型の型割り位置が形成されており、
前記型割り位置は、前記フランジ厚さ方向中心より嵌合軸部寄りに形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置の製造方法。 - 請求項4に記載の車輪用軸受装置の製造方法であって、
前記側方押出加工によって前記フランジ部を形成する工程の前の工程には、
前記フランジ付き軸部材の前記軸部と、前記フランジ部の幅方向両側面の根元部に形成されるフランジ基部及び前記嵌合軸部を形成するための中間軸部からなる一次成形品を形成する冷間鍛造の前方押出成形の工程を有しており、
前記前方押出成形による工程で形成される前記中間軸部の外径をφDとし、前記側方押出成形による工程で形成される前記フランジ基部の外径をφBとして、
前記中間軸部の外径φDは前記フランジ基部の外径φBに対して、
φD≧φB×0.8
を満たすように設定されていることを特徴とする車輪用軸受装置の製造方法。 - 請求項4または請求項7に記載の車輪用軸受装置の製造方法であって、
前記前方押出成形による工程で形成される一次成形品の前記中間軸部の外径φD、前記軸部の端部外径φEとし、
前記中間軸部φDの断面積 SD=(φD/2)×(φD/2)×π
前記軸部の端部外径φEの断面積 SE=(φE/2)×(φE/2)×π
としたとき、(SD−SE)/SD≦0.85を満たすように設定されていることを特徴とする車輪用軸受装置の製造方法。
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