JP2012076480A - 車輪用軸受装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切削代を低減して低コスト化を図ると共に、高負荷の部分の強度を高め、軽量化と高剛性化という相反する課題を解決して軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】車輪取付フランジ６が円周方向複数に分割された複数の部分フランジ６ａで構成され、車輪取付フランジ６からアウター側に延び、円周方向の複数箇所に切欠きが設けられて断続した突片状にパイロット部１２が形成され、このパイロット部１２が部分フランジ６ａ間に配置されると共に、ハブ輪４が、熱間鍛造と、その後の冷間鍛造との２回の鍛造工程によって形成され、冷間鍛造が、少なくとも車輪取付フランジ６の根元部に施されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置に関するもので、特に、切削代を低減して低コスト化を図ると共に、高負荷の部分の強度を高め、軽量化と高剛性化という相反する課題を解決して軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置およびその製造方法に関する。

車輪用軸受装置には、懸架装置を構成するナックルとハブ輪との間に複列アンギュラ玉軸受等からなる車輪用軸受を嵌合させた第１世代と称される構造から、外方部材の外周に直接車体取付フランジまたは車輪取付フランジが形成された第２世代構造、また、ハブ輪の外周に一方の内側転走面が直接形成された第３世代構造、あるいは、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の外周にそれぞれ内側転走面が直接形成された第４世代構造とに大別されている。

近年、省資源あるいは公害等の面から燃費向上に対する要求は厳しいものがある。自動車部品において、中でも車輪軸受装置の軽量化はこうした要求に応える要因として注目され、強く望まれて久しい。特に、強度・剛性を保ったまま軽量化することが課題となっている。こうした課題を解決するものとして、図８に示す車輪用軸受装置５０が提案されている。

この車輪用軸受装置５０は従動輪側の第３世代と称され、内方部材５１と外方部材５２、および複列のボール５３、５３とを備えている。内方部材５１は、中実の軸部５４を含むハブ輪５５と、このハブ輪５５に嵌合された内輪５６とを備えている。

ハブ輪５５は、その一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５７を一体に有し、外周に内側転走面５５ａと、この内側転走面５５ａから軸方向に延びる小径段部５５ｂが形成されている。また、車輪取付フランジ５７の円周等配位置には車輪を固定するためのハブボルト５７ａが植設されている。車輪取付フランジ５７を挟んで軸部５４と反対側には、車輪の位置決めをなす位置決め用筒部５８が軸部５４と同心に突設されている。

ハブ輪５５の小径段部５５ｂには、外周に内側転走面５６ａが形成された内輪５６が圧入されている。そして、ハブ輪５５の小径段部５５ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部５５ｃにより、ハブ輪５５に対して内輪５６が軸方向へ抜けるのを防止している。

外方部材５２は、中空の軸部５９を含んで構成され、外周に懸架装置（図示せず）に取り付けられるための車体取付フランジ５２ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面５２ａ、５２ａが形成されている。この複列の外側転走面５２ａ、５２ａと対向する内側転走面５５ａ、５６ａの間には複列のボール５３、５３が保持器６１を介して転動自在に収容されている。また、車体取付フランジ５２ｂを挟んで軸部５９と反対側には、車体の位置決めをなす位置決め用筒部６０が軸部５９と同心に形成されている。

ここで、ハブ輪５５では、軸部５４と直交する方向に放射状に延びる車輪取付フランジ５７が、冷間での側方押し出し成形によって軸部５４と一体に形成され、また、成形の際の押し出し残り部によって構成される位置決め用筒部５８も軸部５４と同心に一体に形成されている。

一方、外方部材５２では、軸部５９と直交する方向に放射状に延びる車体取付フランジ５２ｂが、冷間での側方押し出し成形によって軸部５９と一体に形成され、また、成形の際の押し出し残り部によって構成される位置決め用筒部６０も軸部５９と同心に一体に形成されている。

これにより、車輪取付フランジ５７および車体取付フランジ５２ｂを圧縮成形する場合と比較して、冷間鍛造で比較的小さな設備を用いて低荷重で成形することができ、後工程での切削加工代が削減されて安価なハブ輪５５および外方部材５２を得ることができる。

また、周方向に連続する円筒状の位置決め用筒部５８、６０を軸部５４、５９と一体に高精度で容易に冷間成形することができるので、必要な部分の肉厚を確保した状態で材料歩留まりを良くすることができ、製造コストを低くすることができる（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００６−１１１０７０号公報

前述した従来の車輪用軸受装置では、ハブ輪５５の車輪取付フランジ５７および外方部材５２の車体取付フランジ５２ｂを冷間鍛造に成形する場合、その先端部まで素材を充足させるために加工荷重を大きくしなければならず、必然的に設備自体が大型化する。また、冷間鍛造前に素材と金型の滑りを良くするためのボンデ処理を施す必要があり、コスト高騰を招来することになる。ここで、ボンデ処理とは、冷間鍛造成形加工時の成形品と成形金型の摩擦抵抗をなくすためにリン酸塩皮膜（潤滑皮膜）を付ける処理を言う。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、切削代を低減して低コスト化を図ると共に、高負荷の部分の強度を高め、軽量化と高剛性化という相反する課題を解決して軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置およびその製造方法を提供することを目的としている。

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジと、この車輪取付フランジからアウター側に延びる円筒状のパイロット部を一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と外方部材間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、前記ハブ輪が、熱間鍛造と冷間鍛造によって形成され、前記冷間鍛造が部分的に施されている。

このように、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジと、この車輪取付フランジからアウター側に延びる円筒状のパイロット部を一体に有するハブ輪を備えた第１乃至第３世代構造の車輪用軸受装置において、ハブ輪が、熱間鍛造と冷間鍛造によって形成され、冷間鍛造が部分的に施されているので、冷間鍛造による加工硬化で、高負荷の部分の強度を高め、軽量化と高剛性化という相反する課題を解決して軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。また、部分的な冷間鍛造によって加工力を小さく抑えることができ、鍛造設備をコンパクト化できると共に、従来のようにボンデ処理を施すまでもなく油潤滑で済み、切削代を低減して低コスト化を図ることができる。

また、請求項２に記載の発明のように、前記車輪取付フランジが円周方向複数に分割された複数の部分フランジで構成されていれば、外方部材をナックルに締結する際に、この車輪取付フランジに邪魔されることなく、工具にて容易にナックルボルトを締結することができ、組立作業を簡便化することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記パイロット部が、その円周方向の複数箇所に切欠きが設けられ、断続した突片状に形成され、このパイロット部が前記部分フランジ間に形成されていれば、ハブ輪の剛性を低下させることなく軽量化を図ることができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記冷間鍛造が前記車輪取付フランジの根元部に施されていれば、大きなモーメント荷重が車輪取付フランジに負荷されても効果的に車輪取付フランジの強度を高め、耐久性を向上させることができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記冷間鍛造が前記パイロット部に施されていても良い。

また、請求項６に記載の発明のように、前記ハブ輪のアウター側の端面からインナー側に向ってすり鉢状に延びる凹所が形成され、この凹所からインナー側の端面に開口する貫通孔が打ち抜き加工によって形成されると共に、前記凹所が前記冷間鍛造によって前記パイロット部の内径部からテーパ状に形成され、前記ハブ輪のアウター側の端部が前記車輪取付フランジの肉厚と略同一の均一な肉厚に形成されていれば、軽量化と高剛性化という相反する課題を同時に解決することができる。

また、請求項７に記載の発明のように、前記外方部材が炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、外周に固定ボルトを介して車体に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、前記冷間鍛造が前記車輪取付フランジの根元部に施されていれば、大きなモーメント荷重が車輪取付フランジに負荷されても効果的に車輪取付フランジの強度を高め、耐久性を向上させることができる。

また、請求項８に記載の発明のように、前記ハブ輪が炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成されていても良い。

また、本発明のうち請求項９に記載の方法発明は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジと、この車輪取付フランジからアウター側に延びる円筒状のパイロット部を一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と外方部材間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置の製造方法において、前記ハブ輪が、熱間鍛造工程と、この熱間鍛造工程の後に部分的に施される冷間鍛造工程を備え、少なくとも前記車輪取付フランジの根元部が前記冷間鍛造によって薄肉化されている。

このように、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジと、この車輪取付フランジからアウター側に延びる円筒状のパイロット部を一体に有するハブ輪を備えた第１乃至第３世代構造の車輪用軸受装置において、ハブ輪が、熱間鍛造工程と、この熱間鍛造工程の後に部分的に施される冷間鍛造工程を備え、少なくとも車輪取付フランジの根元部が冷間鍛造によって薄肉化されているので、冷間鍛造による加工硬化で、大きなモーメント荷重が車輪取付フランジに負荷されても、効果的に車輪取付フランジの強度を高め、耐久性を向上させることができる。また、部分的な冷間鍛造によって切削代を低減すると共に、加工力を小さく抑えることができ、鍛造設備をコンパクト化することができる。

また、請求項１０に記載の発明のように、前記車輪取付フランジが円周方向複数に分割された複数の部分フランジで構成され、この部分フランジの周方向の側面のうち前記熱間鍛造によって根元部が先端部よりもくびれた形状に形成されると共に、前記冷間鍛造によって前記先端部が金型で拘束された状態で、前記根元部が先端部から漸次末広がりする滑らかな円弧状に形成されれば、素材の塑性流動がスムーズにでき、車輪取付フランジを薄肉化することができ、成形の際の押し出し残り部によってパイロット部をはじめ、車輪取付フランジのインナー側の基部や内側転走面等を精度良く形成することができる。

また、請求項１１に記載の発明のように、前記ハブ輪のアウター側の端面からインナー側に向ってすり鉢状に延びる凹所が熱間鍛造によって形成され、この凹所が前記パイロット部の内径面から凸の円弧状に形成されると共に、当該凹所が、冷間鍛造によってテーパ状に形成されて減肉化されれば、冷間鍛造による加工硬化で、ハブ輪の強度・剛性を高め、中空化を実現して軽量化を図ることができる。

また、請求項１２に記載の発明のように、前記冷間鍛造が油潤滑によって行われていれば、低コスト化を図ることができる。

本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジと、この車輪取付フランジからアウター側に延びる円筒状のパイロット部を一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と外方部材間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、前記ハブ輪が、熱間鍛造と冷間鍛造によって形成され、前記冷間鍛造が部分的に施されているので、冷間鍛造による加工硬化で、高負荷の部分の強度を高め、軽量化と高剛性化という相反する課題を解決して軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。また、部分的な冷間鍛造によって加工力を小さく抑えることができ、鍛造設備をコンパクト化することができると共に、従来のようにボンデ処理を施すまでもなく油潤滑で済み、切削代の低減と相俟って低コスト化を図ることができる。

本発明に係る車輪用軸受装置の製造方法は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジと、この車輪取付フランジからアウター側に延びる円筒状のパイロット部を一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と外方部材間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置の製造方法において、前記ハブ輪が、熱間鍛造工程と、この熱間鍛造工程の後に部分的に施される冷間鍛造工程を備え、少なくとも前記車輪取付フランジの根元部が前記冷間鍛造によって薄肉化されているので、冷間鍛造による加工硬化で、大きなモーメント荷重が車輪取付フランジに負荷されても、効果的に車輪取付フランジの強度を高め、耐久性を向上させることができる。また、部分的な冷間鍛造によって切削代を低減して低コスト化を図ると共に、加工力を小さく抑えることができ、鍛造設備をコンパクト化することができる。

本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図である。 図１の正面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の製造工程を示すブロック図である。 （ａ）は、図１のハブ輪の熱間鍛造後を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＶ−ＩＶ線に沿った縦断面図である。 （ａ）は、図１のハブ輪の冷間鍛造後を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。 図１のハブ輪の冷間鍛造方法を示す説明図である。 （ａ）は、冷間鍛造用のダイスに成形品をセットした状態を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。 従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。

外周に車体に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジと、この車輪取付フランジからアウター側に延びる円筒状のパイロット部を一体に有し、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、この内方部材と外方部材間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、前記車輪取付フランジが円周方向複数に分割された複数の部分フランジで構成され、前記車輪取付フランジからアウター側に延び、円周方向の複数箇所に切欠きが設けられて断続した突片状にパイロット部が形成され、このパイロット部が前記部分フランジ間に配置されると共に、前記ハブ輪が、熱間鍛造と、その後の冷間鍛造との２回の鍛造工程によって形成され、前記冷間鍛造が、少なくとも前記車輪取付フランジの根元部に施されている。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の正面図、図３は、本発明に係る車輪用軸受装置の製造工程を示すブロック図、図４（ａ）は、図１のハブ輪の熱間鍛造後を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＶ−ＩＶ線に沿った縦断面図、図５（ａ）は、図１のハブ輪の冷間鍛造後を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図、図６は、図１のハブ輪の冷間鍛造方法を示す説明図、図７（ａ）は、冷間鍛造用のダイスに成形品をセットした状態を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側（図１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。

この車輪用軸受装置は第３世代と呼称される従動輪用であって、内方部材１と外方部材２、これら内方部材１と外方部材２間に収容された複列の転動体（ボール）３、３とを備えている。ここで、内方部材１は、ハブ輪４と、このハブ輪４に圧入された内輪５とを指す。

ハブ輪４は、外周のアウター側の端部に円周方向複数（ここでは５つ）に分割された車輪取付フランジ６を一体に有し（図２参照）、外周部には車輪（図示せず）を締結するためのハブボルト７が植設されている。この車輪取付フランジ６は、ハブボルト挿通孔８の近傍を除く部分を切欠いて、各ボルト挿通孔８の形成部分と略同じ幅でもって、環状の基部から放射状に突出するように形成されている。すなわち、車輪取付フランジ６は、円周方向に離れた複数の部分フランジ６ａに分割して形成されている。

また、図１に示すように、ハブ輪４の車輪取付フランジ６の基部９にはアウター側に延びる円筒状のブレーキパイロット部１０が形成され、ブレーキロータ１１の内径面を案内している。さらに、このブレーキパイロット部１０からアウター側に延びるホイールパイロット部１２が形成されている。このホイールパイロット部１２は、ブレーキロータ１１に重ねて装着されるホイールハブ１３の内径面を案内するもので、前記ブレーキパイロット部１０よりも小径に形成されている。そして、その円周方向の複数箇所に切欠きが設けられ、断続した突片状に形成されている。ここでは、この断続したホイールパイロット部１２は、複数に分割された部分フランジ６ａ間に形成されている（図２参照）。これにより、ハブ輪４の剛性を低下させることなく軽量化を図ることができる。

ハブ輪４における車輪取付フランジ６からインナー側の外周には内側転走面４ａと、この内側転走面４ａから軸方向に延びる小径段部４ｂが形成されている。そして、外周に内側転走面５ａが形成された内輪５がこの小径段部４ｂに圧入され、小径段部４ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部４ｃにより、ハブ輪４に対して内輪５が軸方向へ抜けるのを防止している。本実施形態では、このようなセルフリテイン構造を採用することにより、従来のようにナット等で強固に緊締して予圧量を管理する必要がないため、車両への組込性を簡便にすることができると共に、かつ長期間その予圧量を維持することができる。

ハブ輪４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、アウター側の内側転走面４ａをはじめ、後述するアウター側のシール１９が装着される基部９および小径段部４ｂに亙り高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。なお、加締部４ｃは、鍛造後の素材表面硬さ３０ＨＲＣ以下の未焼入れ部としている。これにより、ハブ輪４の剛性が向上すると共に、内輪５との嵌合面のフレッティング摩耗を防止することができ、ハブ輪４の耐久性が向上する。また、加締部４ｃを塑性変形させる時の加工性が向上すると共に、加工時におけるクラック等の発生を防止してその品質の信頼性が向上する。また、内輪５および転動体３は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。

なお、本実施形態では、車輪取付フランジ６が、ボルト挿通孔８の近傍を除く部分を切欠いて、各ボルト挿通孔８の形成部分と略同じ幅でもって、その環状の基部から放射状に突出するように形成されたものを例示したが、これに限らず、図示はしないが、ボルト挿通孔の周辺を避けてボルト挿通孔間に、このボルト挿通孔のピッチ円直径より内径側まで深くＲ形状の切欠きが形成された花形形状をなす車輪取付フランジであっても良い。

外方部材２は、外周に懸架装置を構成するナックル（図示せず）に取り付けられる車体取付フランジ１４を一体に有し、外周部にボルト挿通孔１５が穿設されている。この車体取付フランジ１４は、図２に示すように、ボルト挿通孔１５の周辺を避けてボルト挿通孔１５間に、このボルト挿通孔１５のピッチ円直径より内径側まで深くＲ形状の切欠き１６が形成されている。すなわち、車体取付フランジ１４は、円周方向に離れた複数（ここでは４つ）の部分フランジ１４ａに分割して形成されている。さらに、外方部材２のインナー側の端部には、図１に示すように、車体取付フランジ１４から軸方向に延びる円筒状のナックルパイロット部１７が形成され、このナックルパイロット部１７の外径面にナックルが嵌合される。

外方部材２はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、その内周には内方部材１の複列の内側転走面４ａ、５ａに対向する複列の外側転走面２ａ、２ａが形成されている。そして、少なくともこれら複列の外側転走面２ａ、２ａが高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理され、内方部材１と外方部材２のそれぞれの転走面間に保持器１８、１８により複列の転動体３、３が転動自在に収容されている。外方部材２の両端部にはシール１９、２０が装着され、外方部材２と内方部材１との環状空間を密封している。これらシール１９、２０により、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。

本実施形態では、ハブ輪４の車輪取付フランジ６が、ボルト挿通孔８の近傍を除く部分を切欠いて、各ボルト挿通孔８の形成部分だけが環状の基部から外径側に略同じ幅でもって突出するように形成されているので、外方部材２をナックルに締結する際に、この車輪取付フランジ６に邪魔されることなく、工具にて容易にナックルボルトを締結することができ、組立作業を簡便化することができる。

また、ハブ輪４および外方部材２が大幅に除肉され、車輪取付フランジ６および車体取付フランジ１４が従来の円板状フランジとは全く異なり、複数の部分フランジ６ａ、１４ａに分割されて形成されているので、強度・耐久性を確保しつつ、最軽量化を図ることができる。

ここでは、ハブ輪４の外周に直接内側転走面４ａが形成された第３世代と呼称される車輪用軸受装置を例示したが、本発明に係る車輪用軸受装置はこうした構造に限定されず、例えば、図示はしないがハブ輪の小径段部に一対の内輪が圧入された、第１世代または第２世代構造からなる車輪用軸受装置であっても良い。なお、転動体３、３をボールとした複列アンギュラ玉軸受で構成された車輪用軸受装置を例示したが、これに限らず転動体に円すいころを使用した複列円すいころ軸受で構成されていても良い。

本発明に係る車輪用軸受装置において、ハブ輪４および外方部材２は、熱間鍛造と、その後の冷間鍛造と、２回の鍛造工程によって形成されている。
次に本発明に係るハブ輪４の製造方法について詳細に説明する。ハブ輪４は、図３のブロック図に示すように、素材となるバー材から熱間鍛造加工され、その後、部分的に冷間鍛造加工される。そして、旋削工程を経て熱処理され、研削工程、超仕上げ工程後、組立工程で完成する。
まず、熱間鍛造加工により、図４に示すような所定の鍛造形状に形成されている。具体的には、端面２１’、２２’をはじめ、車輪取付フランジ６の両側面２３’、２４’とパイロット部１２、車輪取付フランジ６’の基部９’、内側転走面４ａ’、カウンタ部２５’および小径段部４ｂ’が所定の旋削取代等の取代を残した状態で鍛造加工される。本実施形態では、アウター側の端面２１’からインナー側に向ってすり鉢状に延びる凹所２６’が形成されると共に、この凹所２６’からインナー側の端面２’に開口する貫通孔２７が打ち抜き加工によって形成され、ハブ輪４’が中空シャフト化されている。

ここで、車輪取付フランジ６’を構成する複数の部分フランジ６ａ’、６ａ’の周方向の側面（図中２点鎖線にて示す）２８は、根元部２８ａが先端部２８ｂよりもくびれた形状に形成されている。また、凹所２６’は、パイロット部１２の内径面から凸の円弧状に形成され、中空状のハブ輪４’が車輪取付フランジ６’の肉厚と略同一の均一な肉厚に形成されている。

そして、冷間鍛造加工により、図５に示すような所定の鍛造形状に形成されている。具体的には、車輪取付フランジ６の両側面２３、２４とすり鉢状の凹所２６が所定の旋削取代を残した状態で鍛造加工される（図中２点鎖線にて示す）。

ここで、冷間鍛造される金型は、図６に示すように、アウター側の端面２１’と車輪取付フランジ６’のアウター側の側面２３’および内周部を形成するポンチ２９と、車輪取付フランジ６’のインナー側の側面２４’、基部９’、内側転走面４ａ’、カウンタ部２５’および小径段部４ｂ’を形成するダイス３０によって構成されている。

特に、この冷間鍛造加工では、図７に示すように、車輪取付フランジ６’を構成する複数の部分フランジ６ａ’、６ａ’の周方向の側面２８の形状・寸法が大きく変更される。すなわち、先端部２８ｂをダイスで拘束した状態で、くびれた根元部２８ａが冷間鍛造によって先端部２８ｂから漸次末広がりする滑らかな円弧状に形成されると共に、素材のスムーズな塑性流動によって車輪取付フランジ６’が少なくとも１０％薄肉化され、この成形の際の押し出し残り部によってくびれた根元部２８ａがダイス形状に形成される。さらに、図５（ｂ）に示すように、凹所２６が、車輪取付フランジ６のアウター側の側面２４からテーパ状に形成されて減肉化され、中空状のハブ輪４が車輪取付フランジ６の肉厚と略同一の均一な肉厚に形成される。

このように、ハブ輪４が、熱間鍛造後に、強度が必要な部位に冷間鍛造が施されているので、冷間鍛造による加工硬化で、高負荷の部分の強度を高め、軽量化と高剛性化という相反する課題を解決して軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。また、部分的な冷間鍛造によって加工力を小さく抑えることができ、鍛造設備をコンパクト化できると共に、従来のようにボンデ処理を施すまでもなく油潤滑で済み、切削代を低減して低コスト化を図ることができる。

なお、外方部材２は、ハブ輪４と同様、素材となるバー材から熱間鍛造加工され、その後、部分的に冷間鍛造加工される。そして、旋削工程を経て熱処理され、研削工程、超仕上げ工程後、組立工程で完成する。ここで鍛造加工により、図示はしないが、両端面をはじめ、車体取付フランジ１４を構成する部分フランジ１４ａの両側面と、ナックルが外嵌されるナックルパイロット部１７と、シール１９、２０が装着されるシール嵌合面と、複列の外側転走面２ａ、２ａおよび内径面が熱間鍛造と、部分的な冷間鍛造によって所定の旋削取代を残した状態で鍛造加工されている。

特に、冷間鍛造加工では、部分フランジ１４ａが薄肉化され、この成形の際の押し出し残り部によって部分フランジ１４ａのアウター側の側面と外周面の隅部が所定の曲率半径からなる円弧状に形成されると共に、ハブ輪４の車輪取付フランジ６と同様、複数の部分フランジ１４ａ、１４ａの周方向の側面が先端部から根元部に向って漸次末広がりする滑らかな円弧状に形成される。これにより、冷間鍛造による加工硬化で、高負荷の部分の強度を高め、軽量化と高剛性化という相反する課題を解決して軸受の長寿命化を図ることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明は、車輪取付フランジを一体に有するハブ輪を備えた第１乃至第３世代構造の車輪用軸受装置に適用することができる。

１ 内方部材
２ 外方部材
２ａ 外側転走面
３ 転動体
４、４’ ハブ輪
４ａ、５ａ 内側転走面
４ｂ 小径段部
４ｃ 加締部
５ 内輪
６、６’ 車輪取付フランジ
６ａ、６ａ’、１４ａ 部分フランジ
７ ハブボルト
８、１５ ボルト挿通孔
９、９’ 車輪取付フランジのインナー側の基部
１０ ブレーキパイロット部
１１ ブレーキロータ
１２ ホイールパイロット部
１３ ホイールハブ
１４ 車体取付フランジ
１６ 切欠き部
１７ ナックルパイロット部
１８ 保持器
１９、２０ シール
２１、２１’、２２、２２’ 端面
２３、２３’、２４、２４’ 車輪取付フランジの側面
２５、２５’ カウンタ部
２６、２６’ 凹所
２７ 貫通孔
２８ 部分フランジの周方向の側面
２８ａ 部分フランジの根元部
２８ｂ 部分フランジの先端部
２９ ポンチ
３０ ダイス
５０ 車輪用軸受装置
５１ 内方部材
５２ 外方部材
５２ａ 外側転走面
５２ｂ 車体取付フランジ
５３ ボール
５４、５９ 軸部
５５ ハブ輪
５５ａ、５６ａ 内側転走面
５５ｂ 小径段部
５５ｃ 加締部
５６ 内輪
５７ 車輪取付フランジ
５７ａ ハブボルト
５８、６０ 位置決め用筒部
６１ 保持器

Claims (12)

1. 内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
   一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジと、この車輪取付フランジからアウター側に延びる円筒状のパイロット部を一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
   この内方部材と外方部材間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、
   前記ハブ輪が、熱間鍛造と冷間鍛造によって形成されると共に、前記冷間鍛造が部分的に施されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記車輪取付フランジが円周方向複数に分割された複数の部分フランジで構成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記パイロット部が、その円周方向の複数箇所に切欠きが設けられ、断続した突片状に形成され、このパイロット部が前記部分フランジ間に形成されている請求項２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記冷間鍛造が前記車輪取付フランジの根元部に施されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
5. 前記冷間鍛造が前記パイロット部に施されている請求項１または３に記載の車輪用軸受装置。
6. 前記ハブ輪のアウター側の端面からインナー側に向ってすり鉢状に延びる凹所が形成され、この凹所からインナー側の端面に開口する貫通孔が打ち抜き加工によって形成されると共に、前記凹所が前記冷間鍛造によって前記パイロット部の内径部からテーパ状に形成され、前記ハブ輪のアウター側の端部が前記車輪取付フランジの肉厚と略同一の均一な肉厚に形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
7. 前記外方部材が炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成され、外周に固定ボルトを介して車体に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、前記冷間鍛造が前記車体取付フランジの根元部に施されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
8. 前記ハブ輪が炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で形成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
9. 内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
   一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジと、この車輪取付フランジからアウター側に延びる円筒状のパイロット部を一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
   この内方部材と外方部材間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置の製造方法において、
   前記ハブ輪が、熱間鍛造工程と、この熱間鍛造工程の後に部分的に施される冷間鍛造工程を備え、少なくとも前記車輪取付フランジの根元部が前記冷間鍛造によって薄肉化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。
10. 前記車輪取付フランジが円周方向複数に分割された複数の部分フランジで構成され、この部分フランジの周方向の側面のうち前記熱間鍛造によって根元部が先端部よりもくびれた形状に形成されると共に、前記冷間鍛造によって前記先端部が金型で拘束された状態で、前記根元部が先端部から漸次末広がりする滑らかな円弧状に形成される請求項９に記載の車輪用軸受装置の製造方法。
11. 前記ハブ輪のアウター側の端面からインナー側に向ってすり鉢状に延びる凹所が熱間鍛造によって形成され、この凹所が前記パイロット部の内径面から凸の円弧状に形成されると共に、当該凹所が、冷間鍛造によってテーパ状に形成されて減肉化される請求項９または１０に記載の車輪用軸受装置の製造方法。
12. 前記冷間鍛造が油潤滑によって行われている請求項９乃至１１いずれかに記載の車輪用軸受装置の製造方法。

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