JP2012183561A - 車輪用転がり軸受装置の軸部材とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷間鍛造工程にて、円柱状の素材から嵌合軸部、フランジ部、軸部を有する冷間鍛造品を効率よく製造する方法、及び当該製造方法にて製造された車輪用転がり軸受装置の軸部材を提供する。
【解決手段】嵌合軸部３０とフランジ部２１と軸部１０とが軸方向に沿って同軸上に配置されている車輪用転がり軸受装置の軸部材１の製造方法において、嵌合軸部は軸方向に開口する凹部３５を有する円筒形状であり、フランジ部は軸方向に直交する円板形状であり、軸部は円柱形状であって外周面に内輪軌道面が形成されており、車輪用転がり軸受装置の軸部材１における嵌合軸部３０の外径に対応する外径を有する円柱状の軸状素材６２を用い、冷間鍛造工程の１回の側方押出し加工と１回の前方押出し加工にて、嵌合軸部とフランジ部と軸部を一体に有する冷間鍛造品６４を形成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、車輪用転がり軸受装置の軸部材とその製造方法に関する。

車輪用転がり軸受装置に用いられるハブホイールとしての車輪用転がり軸受装置の軸部材、及び当該車輪用転がり軸受装置の軸部材を製造する方法においては、例えば特許文献１に開示されている。
なお、車輪用転がり軸受装置の軸部材は、嵌合軸部とフランジ部と軸部とが軸方向に沿って同軸上に配置されている。また、軸部は、フランジ部に近い側には径が大きな大径軸部が形成され、フランジ部から遠い側には径が小さな小径軸部が形成されている。
特許文献１に開示された、従来の車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法では、少なくとも大径軸部が形成された素材を用い、小径軸部の外径に一致する内径を有する受側パンチに、素材の大径軸部の先端を突き当て、冷間鍛造の前方押出し加工にて、大径軸部の先端を受側パンチに押し込み、小径軸部を形成している。

特開２００７−１５２４１３号公報

特許文献１に記載された従来技術では、冷間鍛造工程において大径軸部の先端を受側パンチに押し込んで小径軸部を形成する前方押出し加工を含み、フランジ部の外径よりも小さな外径を有する円柱状の素材から３回以上の冷間鍛造の加工を経て（前方押出し加工と側方押出し加工を複数回行って）、嵌合軸部、フランジ部、軸部を備えた冷間鍛造品を形成しており、加工効率がよくない。また工程毎の金型が必要であり、加工設備、加工時間、加工費用がかさむ。

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、冷間鍛造工程にて、円柱状の素材から嵌合軸部、フランジ部、軸部を有する冷間鍛造品を効率よく製造する方法、及び当該製造方法にて製造された車輪用転がり軸受装置の軸部材を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る車輪用転がり軸受装置の軸部材とその製造方法は次の手段をとる。
まず、本発明の第１の発明は、嵌合軸部とフランジ部と軸部とが軸方向に沿って同軸上に配置されている車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法である。
前記嵌合軸部は軸方向に開口する凹部を有する円筒形状であり、前記フランジ部は軸方向に直交する円板状であり、前記軸部は円柱形状であって外周面には内輪軌道面が形成されており、前記車輪用転がり軸受装置の軸部材は冷間鍛造によって製造されている。
そして、前記嵌合軸部の外径に対応する外径を有する円柱状の軸状素材を用い、冷間鍛造工程にて、１回の側方押出し加工と、１回の前方押出し加工にて、前記車輪用転がり軸受装置の軸部材を形成する。

この第１の発明によれば、嵌合軸部の外径に対応する外径を有する円柱状の軸状素材を用いることで、冷間鍛造工程を、１回の側方押出し加工と、１回の前方押出し加工にすることが可能であり、軸部、フランジ部、嵌合軸部とを一体に有する冷間鍛造品を効率よく形成することができる。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法であって、前記冷間鍛造工程における前記側方押出し加工では、前記フランジ部における外周面の形状と、前記フランジ部における前記軸部の側の面である一方側フランジ面の形状と、に形成された第１一方側金型と、前記フランジ部における前記嵌合軸部の側の面である他方側フランジ面の形状と、前記嵌合軸部の外周面の形状と、に形成された第１他方側金型と、を用いて側方押出し加工して、前記軸状素材から前記嵌合軸部の外周面と、前記フランジ部の外周面と前記一方側フランジ面と前記他方側フランジ面とが形成された１次冷間鍛造品を形成する。
そして前記冷間鍛造工程における前記前方押出し加工では、前記フランジ部における外周面の形状と、前記一方側フランジ面の形状と、当該一方側フランジ面の先における前記軸部の形状と、に形成された第２一方側金型と、前記他方側フランジ面の形状と、前記嵌合軸部の外周面の形状と、に形成されて前記フランジ部の外径を有するとともに前記嵌合軸部の外径に対応する内径寸法の空洞部を有して前記第２一方側金型と嵌合する略円筒形状の第１中間金型と、略円筒形状の前記第１中間金型の空洞部に嵌合可能であるとともに前記嵌合軸部の凹部の形状に形成された第２他方側金型と、を用いて前方押出し加工して、前記１次冷間鍛造品から更に前記嵌合軸部の凹部と前記軸部とが形成された２次冷間鍛造品である前記車輪用転がり軸受装置の軸部材を形成する。

この第２の発明によれば、嵌合軸部の外径に対応する外径を有する円柱状の軸状素材と、適切な金型を用いることで、冷間鍛造工程を、１回の側方押出し加工と、１回の前方押出し加工で実現することが可能であり、軸部、フランジ部、嵌合軸部とを一体に有する冷間鍛造品を効率よく形成することができる。

次に、本発明の第３の発明は、上記第２の発明に係る車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法であって、前記第１中間金型と前記第２他方側金型を用いる代わりに、前記第１中間金型と前記第２他方側金型とが一体的に形成された第１一体金型を用いて前方押出し加工して、前記１次冷間鍛造品から更に前記嵌合軸部の凹部と前記軸部とが形成された２次冷間鍛造品である前記車輪用転がり軸受装置の軸部材を形成する。

この第３の発明によれば、第１中間金型と第２他方側金型を一体的にすることで、更に効率良く冷間鍛造品を形成することができる。

次に、本発明の第４の発明は、上記第１の発明に係る車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法であって、前記冷間鍛造工程における前記側方押出し加工では、前記フランジ部における前記一方側フランジ面が、最終的な一方側フランジ面の形状に対して鋭角的に傾斜した円錐状の一方側傾斜フランジ面に形成された第３一方側金型と、前記フランジ部における前記嵌合軸部の側の面であって円錐状の前記一方側傾斜フランジ面に平行となる他方側傾斜フランジ面の形状と、前記嵌合軸部の外周面の形状と、に形成された第３他方側金型と、を用いて側方押出し加工して、前記軸状素材から前記嵌合軸部の外周面と、最終的な一方側フランジ面及び最終的な他方側フランジ面に対して傾斜した一方側傾斜フランジ面と他方側傾斜フランジ面とが形成された１次冷間鍛造品を形成する。
そして前記冷間鍛造工程における前記前方押出し加工では、前記フランジ部における外周面の形状と、最終的な一方側フランジ面の形状と、当該一方側フランジ面の先における前記軸部の形状と、に形成された第４一方側金型と、最終的な他方側フランジ面の形状と、前記嵌合軸部の外周面の形状と、に形成されて前記フランジ部の外径を有するとともに前記嵌合軸部の外径に対応する内径寸法の空洞部を有して前記第４一方側金型と嵌合する略円筒形状の第２中間金型と、略円筒形状の前記第２中間金型の空洞部に嵌合可能であるとともに前記嵌合軸部の凹部の形状に形成された第４他方側金型と、を用いて前方押出し加工して、前記１次冷間鍛造品から更に前記嵌合軸部の凹部と前記軸部と最終的な一方側フランジ面と最終的な他方側フランジ面が形成された２次冷間鍛造品である前記車輪用転がり軸受装置の軸部材を形成する。

この第４の発明によれば、嵌合軸部の外径に対応する外径を有する円柱状の軸状素材と、適切な金型を用いることで、冷間鍛造工程を、１回の側方押出し加工と、１回の前方押出し加工で実現することが可能であり、軸部、フランジ部、嵌合軸部とを一体に有する冷間鍛造品を効率よく形成することができる。

次に、本発明の第５の発明は、上記第４の発明に係る車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法であって、前記第２中間金型と前記第４他方側金型を用いる代わりに、前記第２中間金型と前記第４他方側金型とが一体的に形成された第２一体金型を用いて前方押出し加工して、前記１次冷間鍛造品から更に前記嵌合軸部の凹部と前記軸部と最終的な一方側フランジ面と最終的な他方側フランジ面が形成された２次冷間鍛造品である前記車輪用転がり軸受装置の軸部材を形成する。

この第５の発明によれば、第２中間金型と第４他方側金型を一体的にすることで、更に効率良く冷間鍛造品を形成することができる。

次に、本発明の第６の発明は、上記第１の発明〜第５の発明に係る車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法によって製造された車輪用転がり軸受装置の軸部材であって、前記冷間鍛造工程にて前記車輪用転がり軸受装置の軸部材を形成する際に、前記嵌合軸部の外径に対応する外径を有する円柱状の軸状素材から製造され、円板状の前記フランジ部を有する。

この第６の発明によれば、嵌合軸部の外径に対応する外径を有する円柱状の軸状素材を用いて冷間鍛造工程を１回の側方押出し加工と１回の前方押出し加工にて実現し、軸部、フランジ部、嵌合軸部とを一体に有し、効率よく形成された車輪用転がり軸受装置の軸部材を実現することができる。

本発明の車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法にて製造された車輪用転がり軸受装置の軸部材１が車輪用転がり軸受装置Ａとして組み付けられた状態を示す軸方向断面図である。 図１に示す車輪用転がり軸受装置の軸部材１をＢ方向から見た図である（ハブボルト２７は図示省略）。 車輪用転がり軸受装置の軸部材１の軸方向断面図である。 軸状素材６０から車輪用転がり軸受装置の軸部材を成形するまでの工程（Ａ）〜工程（Ｇ）による素材の形状の変化等を示す図である。 第１の実施の形態において、冷間鍛造工程の１回の側方押出し加工と１回の前方押出し加工を説明する図であり、（Ａ）は側方押出し加工の金型と素材の断面図を示しており、（Ｂ）は前方押出し加工の金型と素材の断面図を示しており、（Ｃ）は側方押出し加工前の素材の概略形状を示しており、（Ｄ）は側方押出し加工後の素材の概略形状を示しており、（Ｅ）は前方押出し加工後の素材の概略形状を示している。 第２の実施の形態において、冷間鍛造工程の１回の側方押出し加工と１回の前方押出し加工を説明する図であり、（Ａ）は側方押出し加工の金型と素材の断面図を示しており、（Ｂ）は前方押出し加工の金型と素材の断面図を示しており、（Ｃ）は側方押出し加工前の素材の概略形状を示しており、（Ｄ）は側方押出し加工後の素材の概略形状を示しており、（Ｅ）は前方押出し加工後の素材の概略形状を示している。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法にて製造された車輪用転がり軸受装置の軸部材１が車輪用転がり軸受装置Ａとして組み付けられた状態を示す軸方向断面図を示している。

●［車輪用転がり軸受装置Ａと車輪用転がり軸受装置の軸部材１の全体構造（図１〜図３）］
次に図１〜図３を用いて、車輪用転がり軸受装置Ａと車輪用転がり軸受装置の軸部材１の全体構造について説明する。
図１及び図３に示すように、車輪用転がり軸受装置Ａ（いわゆる車輪用ハブユニット）に採用される車輪用転がり軸受装置の軸部材１（いわゆるハブホイール）は、軸部１０と、フランジ部２１と、嵌合軸部３０と、を軸方向に沿って同軸上に、一体に有している。
なお、車輪用転がり軸受装置Ａが車両に取り付けられた場合、軸部１０は車両内側に位置しており、嵌合軸部３０は車両外側に位置しており、図１においては紙面の左方向が車両内側を示し、紙面の右方向が車両外側を示している。

軸部１０は略円柱形状であり、軸部１０におけるフランジ部２１に近い側には径が大きな大径軸部１１が形成され、フランジ部２１から遠い端部には大径軸部１１よりも小さな径の小径軸部１２が形成され、大径軸部１１と小径軸部１２との段差部には軸部１０の回転軸に直交する面である内輪突き当て面１２ａが形成されている。
フランジ部２１は、軸部１０と嵌合軸部３０との間に位置して軸方向に直交する円板状であり、フランジ部２１の外径は軸部１０の外径よりも大きい。
嵌合軸部３０は、軸部１０の一端側（小径軸部１２と反対の側）に、軸部１０と同軸上に、連続する略円筒形状に成形されており、車輪（図示省略）の中心孔が嵌め込まれる。
図２に示すように、外径方向に円板状に延出されたフランジ部２１には、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が貫設されている。
また図１、図３に示すように嵌合軸部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。
またフランジ部２１における嵌合軸部３０の側の面であるロータ支持面２２には、図１に示すようにブレーキロータ５５の中心孔の周囲の面が当接する。
また嵌合軸部３０の内径側には、凹状の鍛造凹部３５が形成されている。

図１、図３に示すように本実施の形態にて説明する車輪用転がり軸受装置の軸部材１の軸部１０の大径軸部１１には、フランジ部２１との境界部の近傍における外周面の一部に、転がり軸受としての複列のアンギュラ玉軸受における一方の軸受部を構成する第１内輪軌道面１８が円周方向に連続するように形成されている。
また、第１内輪軌道面１８に隣接してフランジ部２１に近い側における外周面の一部には、円周方向に連続する後述のシール面１９が形成されている。
また小径軸部１２の外周面には、円周方向に連続するように形成された第２内輪軌道面４４を外周面に有する内輪４２が嵌め込まれる。なお内輪４２は、内輪突き当て面１２ａに突き当たるまで嵌め込まれている。
そして、小径軸部１２における内輪４２からの突出部（図１中の軸端部１５）は径方向外側にかしめられて、かしめ部１７が形成され、かしめ部１７と内輪突き当て面１２ａにて内輪４２が固定されている。
また図１に示すように、小径軸部１２の軸端部１５をかしめたかしめ部１７と内輪突き当て面１２ａにて内輪４２を固定した際に内輪４２を固定可能な強度を有するように、内輪突き当て面１２ａの面積が設定されている。

また図１に示すように、車輪用転がり軸受装置の軸部材１の軸部１０の外周面には、環状空間を保って外輪４５が配置されている。
外輪４５の内周面には、車輪用転がり軸受装置の軸部材１に形成されている第１内輪軌道面１８に対向する第１外輪軌道面４６と、内輪４２に形成されている第２内輪軌道面４４に対向する第２外輪軌道面４７と、が形成されている。なお、各内輪軌道面、各外輪軌道面は、それぞれの面において円周方向に連続するように形成されている。
そして第１内輪軌道面１８と第１外輪軌道面４６との間には、複数の第１転動体５０が保持器５２によって保持されて転動可能に配置され、第２内輪軌道面４４と第２外輪軌道面４７との間には、複数の第２転動体５１が保持器５３によって保持されて転動可能に配置されている。
なお、複数の第１転動体５０、及び複数の第２転動体５１には、小径軸部１２の端部をかしめてかしめ部１７を形成した際のかしめ力に基づいて、軸方向の予圧が付与されてアンギュラ玉軸受を構成している。

また図１に示すように、外輪４５の外周面には、車体側フランジ４８が一体に形成されており、当該車体側フランジは、車両の懸架装置（図示省略）に支持されたナックル、キャリア等の車体側部材の取付面にボルト等によって締結される。
また外輪４５における第１外輪軌道面４６に隣接する開口部の内周面には、シール部材５６が圧入されて組み付けられ、当該シール部材５６のリップ５８の先端が、シール面１９（隣接外周面に相当）に摺接（接触）して外輪４５と車輪用転がり軸受装置の軸部材１との隙間をシールしている。

●［車輪用転がり軸受装置の軸部材１の製造方法（図４）］
次に図４を用いて、車輪用転がり軸受装置の軸部材１の製造方法について説明する。
図４（Ａ）〜（Ｇ）は軸状素材６０から各工程を経て車輪用転がり軸受装置の軸部材１を成形する様子を示しており、各工程後の素材の断面形状を示している。
本実施の形態にて説明する車輪用転がり軸受装置の軸部材１は、焼鈍処理工程、被膜処理工程、冷間鍛造工程、旋削工程、熱処理工程、研磨工程、を経て製造される。
まず、焼鈍処理工程に先立って、Ｓ４５Ｃ、Ｓ５０Ｃ、Ｓ５５Ｃ等の炭素量０．５％前後の略円柱形状の構造用炭素鋼を所定長さに切断して軸状素材６０を形成する（図４（Ａ）参照）。
なお、略円柱形状の軸状素材６０の外径（φＡ）は、車輪用転がり軸受装置の軸部材１の嵌合軸部３０の外径とほぼ同じものを用いる。

［１．焼鈍処理工程（図４（Ｂ））］
焼鈍処理工程において、軸状素材６０を変態点温度以上の温度（好ましくは、変態点温度よりも２０℃〜７０℃程度高い温度）で加熱する。
これによって、軸状素材６０中の炭素成分を球状化させて球状化焼鈍することで焼鈍済軸状素材６１を形成する（図４（Ｂ）参照）。この焼鈍済軸状素材６１は、これ自体の材料の延性が向上する。

［２．被膜処理工程（図４（Ｃ））］
次に被膜処理工程において、焼鈍済軸状素材６１の表面に潤滑剤を被膜処理して潤滑剤被膜３６を有する被膜処理済軸状素材６２を形成する（図４（Ｃ）参照）。
例えば、焼鈍済軸状素材６１の表面に潤滑剤としてのリン酸塩を塗布して潤滑剤被膜（リン酸塩被膜）３６を有する被膜処理済軸状素材６２を形成する。
被膜処理済軸状素材６２は、その表面の潤滑剤被膜３６によって、冷間鍛造の成形型と素材（材料）との間に生じる摩擦力を低減する。

［３．冷間鍛造工程（図４（Ｄ）、（Ｅ））］
続く冷間鍛造工程は、１次冷間鍛造工程と２次冷間鍛造工程にて構成されている。
１次冷間鍛造工程では、冷間鍛造の側方押出し加工の鍛造型装置（詳細は後述する）を用いて、被膜処理済軸状素材６２を側方押出し加工し、フランジ部２１と、嵌合軸部３０の外径を形成し、冷間鍛造の側方押出し加工による１次冷間鍛造品６３を形成する（図４（Ｄ）参照）。
なお、図４（Ｄ）に示す断面形状は、後述する第１の実施の形態の場合の断面形状の例を示している。

２次冷間鍛造工程では、冷間鍛造の前方押出し加工の鍛造型装置（詳細は後述する）を用いて、１次冷間鍛造品６３の嵌合軸部３０の中心部端面に鍛造凹部３５を形成しながら、大径軸部１１と小径軸部１２を形成し、嵌合軸部３０、フランジ部２１、大径軸部１１、小径軸部１２が形成された２次冷間鍛造品６４を形成する（図４（Ｅ）参照）。
なお、図４（Ｅ）に示す断面形状は、後述する第１の実施の形態、第２の実施の形態のどちらも同じである。
また、前方押出し加工とは、金型（いわゆるダイ）の内部に素材を配置し、別の金型（いわゆるパンチ）を押し込み、当該金型を押し込む方向に素材を流動させる加工を指す。
そして側方押出し加工とは、金型（いわゆるダイ）の内部に素材を配置し、別の金型（いわゆるパンチ）を押し込み、当該金型を押し込む方向と交差する方向（主に直交する方向）に素材を流動させる加工を指す。

［４．旋削工程（図４（Ｆ））］
旋削工程では、２次冷間鍛造品６４の一部、例えば、フランジ部２１の一側面のロータ支持面２２と、嵌合軸部３０の端面３３とを旋削し、フランジ部２１にボルト孔２４を孔開け加工して旋削済鍛造品６６を形成する（図４（Ｆ）参照）。
この旋削工程において、２次冷間鍛造品６４の少なくとも嵌合軸部３０の車輪用嵌合部３２（図３参照）の潤滑剤被膜３６は旋削することなく残す。
また本実施の形態では、図３に示すように、潤滑剤被膜３６は、フランジ部２１のロータ支持面２２の反対側の面と、第１内輪軌道面１８の肩部に隣接して形成されたシール面１９（隣接外周面に相当）と、鍛造凹部３５の表面と、軸部１０の小径軸部１２の先端の軸端部１５の端面において、旋削されることなく残される。
従来では、少なくとも図３における車輪用嵌合部３２の潤滑剤被膜３６を旋削しており、従来において潤滑剤被膜３６を残している個所に加えて、本願では少なくとも車輪用嵌合部３２の潤滑剤被膜３６を余分に残す。
そして、潤滑剤被膜３６を残した分だけ旋削加工範囲が小さくなり、旋削加工が容易に、且つ短時間となる。

［５．熱処理工程（図４（Ｇ））］
次に、熱処理工程（焼入れ焼き戻し工程）において、旋削済鍛造品６６の軸部１０の第１内輪軌道面１８を高周波焼入れした後、焼き戻しして熱処理済鍛造品６７を形成する（図４（Ｇ）参照）。この場合、シール面１９、小径軸部１２の外周面、内輪突き当て面１２ａには、あえて高周波焼入れを行わない。これにより、熱処理工程の時間を短縮化することができる。なお、図３に示すように、第１内輪軌道面１８の周囲には焼入れ焼き戻しによる硬化層Ｓが形成される。

［６．研磨工程］
研磨工程では、熱処理済鍛造品６７の第１内輪軌道面１８を研磨加工して車輪用転がり軸受装置の軸部材１を形成する。

●［第１の実施の形態における冷間鍛造工程の詳細（図５）］
次に図５を用いて、第１の実施の形態における冷間鍛造工程の詳細について説明する。
第１の実施の形態では、最終的な嵌合軸部３０の外径（φＡ）とほぼ同じ（等しいまたはやや小径の）外径を有する被膜処理済軸状素材６２（軸状素材）から、１回の側方押出し加工と、１回の前方押出し加工を経て、嵌合軸部３０とフランジ部２１と大径軸部１１と小径軸部１２を一体に有する冷間鍛造品を形成する。
なお、図５（Ａ）は側方押出し加工の金型と素材の断面図を示しており、図５（Ｂ）は前方押出し加工の金型と素材の断面図を示している。また、図５（Ｃ）は側方押出し加工前の素材の概略形状を示しており、図５（Ｄ）は側方押出し加工後の素材の概略形状を示しており、図５（Ｅ）は前方押出し加工後の素材の概略形状を示している。
なお、図５における側方押出し加工及び前方押出し加工を説明する金型と素材の断面図（（Ａ）、（Ｂ））において、中心線より紙面右側は側方押出し加工（または前方押出し加工）を行う前の状態（素材をセットした状態）を示しており、中心線より紙面左側は側方押出し加工（または前方押出し加工）が完了した状態を示している。

図５（Ａ）に示すように、側方押出し加工では、第１下金型Ｋ１１（第１一方側金型に相当）、第１上金型Ｋ１２（第１他方側金型に相当）を用いて、被膜処理済軸状素材６２を側方押出し加工する。
第１下金型Ｋ１１には、フランジ部２１の外周面の形状と、フランジ部２１における軸部１０の側の面であるフランジ裏面２１Ｂ（一方側フランジ面に相当）の形状とが形成されている。なお、図５の例では、フランジ裏面２１Ｂの先に小径軸部１２の径よりも小さな径の仮軸部１０Ｋの形状も形成されている。
第１上金型Ｋ１２には、フランジ部２１における嵌合軸部３０の側の面であるフランジ表面２１Ａ（他方側フランジ面）の形状と、嵌合軸部３０の外周面の形状とが形成されている。
そして第１上金型Ｋ１２の嵌合軸部３０の形状の位置に被膜処理済軸状素材６２を配置し、第１上金型Ｋ１２を下降させて第１下金型Ｋ１１に嵌合させて側方押出し加工をすることで、嵌合軸部３０の外周面と、フランジ部２１の外周面とフランジ裏面２１Ｂとフランジ表面２１Ａと（仮軸部１０Ｋと）が形成された１次冷間鍛造品６３を形成することができる。
なお、金型の破損等を防止するために、「第１下金型Ｋ１１と第１上金型Ｋ１２にて囲まれる空間の体積」のほうが、「被膜処理済軸状素材６２の体積」よりも大きく設定されている。

そして図５（Ｂ）に示すように、前方押出し加工では、第２下金型Ｋ２１（第２一方側金型に相当）、第２上金型Ｋ２２（第２他方側金型に相当）、中間金型Ｋ２３（第１中間金型に相当）、補助金型Ｋ２４を用いて、１次冷間鍛造品６３を前方押出し加工する。
第２下金型Ｋ２１には、フランジ部２１の外周面の形状と、フランジ部２１のフランジ裏面２１Ｂの形状と、当該フランジ裏面２１Ｂの先に大径軸部１１の形状と小径軸部１２の形状とが形成されている。
補助金型Ｋ２４は、第２下金型Ｋ２１の小径軸部の形状の先に弾性力等が付与されて支持されており、押出されてきた素材を支持しながら移動可能であるので、素材の体積のばらつきに応じて適切な位置に移動するので、バリの発生を防止することができる。
中間金型Ｋ２３には、フランジ部２１のフランジ表面２１Ａの形状と、嵌合軸部３０の外周面の形状とが形成されている。また中間金型Ｋ２３は、フランジ部２１の外径を有する円筒形状であり、中央部には嵌合軸部３０の外径に対応する内径寸法の空洞部を有し、第２下金型Ｋ２１に嵌合する。
第２上金型Ｋ２２には嵌合軸部３０の凹部（鍛造凹部３５）の形状が形成されており、第２上金型Ｋ２２は中間金型Ｋ２３の空洞部に嵌合する。
そして第２下金型Ｋ２１内に１次冷間鍛造品６３を配置し、中間金型Ｋ２３を第２下金型Ｋ２１に嵌合させ、第２上金型Ｋ２２を中間金型Ｋ２３の空洞部に下降させて前方押出し加工をすることで、嵌合軸部３０の外周面と鍛造凹部３５と、フランジ部２１の外周面とフランジ裏面２１Ｂとフランジ表面２１Ａと、大径軸部１１と、小径軸部１２と、が形成された２次冷間鍛造品６４を形成することができる。
なお、上記の説明では、図５（Ｂ）における中間金型Ｋ２３と第２上金型Ｋ２２とを別体で構成した例を説明したが、中間金型Ｋ２３と第２上金型Ｋ２２とを一体化した金型（第１一体金型に相当）を形成して、前方押出し加工に利用してもよい。この場合、２次冷間鍛造品を更に効率よく形成することができる。

●［第２の実施の形態における冷間鍛造工程の詳細（図６）］
次に図６を用いて、第２の実施の形態における冷間鍛造工程の詳細について説明する。第２の実施の形態では、図５に示す第１の実施の形態に対して、１回目が側方押出し加工である点と、２回目の前方押出し加工にて形成される円筒状の嵌合軸部３０の端面３３（図３参照）が、第２上金型Ｋ２２で形成される点が異なる。
なお、第１の実施の形態と同様に、最終的な嵌合軸部３０の外径（φＡ）とほぼ同じ（等しいまたはやや小径の）外径を有する被膜処理済軸状素材６２（軸状素材）から、１回の側方押出し加工と１回の前方押出し加工を経て、嵌合軸部３０とフランジ部２１と大径軸部１１と小径軸部１２を一体に有する冷間鍛造品を形成する。
なお、図６（Ａ）は側方押出し加工の金型と素材の断面図を示しており、図６（Ｂ）は前方押出し加工の金型と素材の断面図を示している。また、図６（Ｃ）は側方押出し加工前の素材の概略形状を示しており、図６（Ｄ）は側方押出し加工後の素材の概略形状を示しており、図６（Ｅ）は前方押出し加工後の素材の概略形状を示している。

図６（Ａ）に示すように、側方押出し加工では、第１下金型Ｋ３１（第３一方側金型に相当）、第１上金型Ｋ３２（第３他方側金型に相当）、を用いて、被膜処理済軸状素材６２を側方押出し加工する。
第２の実施の形態における第１下金型Ｋ３１には、第１の実施の形態とは異なり、最終的なフランジ裏面２１Ｂの形状に対して鋭角的に傾斜した（傾斜角度θ）円錐状の傾斜フランジ裏面２１Ｄ（一方側傾斜フランジ面に相当）が形成されている。
また第１上金型Ｋ３２には、第１の実施の形態とは異なり、最終的なフランジ表面２１Ａの形状に対して鋭角的に傾斜した（傾斜角度θであり、傾斜フランジ裏面２１Ｄに対して平行な）円錐状の傾斜フランジ表面２１Ｃ（他方側傾斜フランジ面に相当）と、嵌合軸部３０の外周面の形状と、が形成されている。
そして第１上金型Ｋ３２の嵌合軸部３０の形状の位置に被膜処理済軸状素材６２を配置し、第１上金型Ｋ３２を下降させて第１下金型Ｋ３１に嵌合させて側方押出し加工をすることで、嵌合軸部３０の外周面と、最終的なフランジ裏面２１Ｂ及び最終的なフランジ表面２１Ａに対して傾斜した傾斜フランジ裏面２１Ｄと傾斜フランジ表面２１Ｃとが形成された１次冷間鍛造品６３を形成することができる。
なお、傾斜角度θを、２０°≦θ≦６０°に設定すると、図３に示す車輪用転がり軸受装置の軸部材１の軸方向断面図におけるフランジ部２１の厚さにおいて、やや薄いボルト孔２４の周囲から嵌合軸部３０に近づくにつれて徐々に厚くなる個所の傾斜角度により近い角度になるので、より好ましい形状に形成することができる。

そして図６（Ｂ）に示すように、前方押出し加工では、第２下金型Ｋ４１（第４一方側金型に相当）、第２上金型Ｋ４２（第４他方側金型に相当）、中間金型Ｋ４３（第２中間金型に相当）、補助金型Ｋ４４を用いて、１次冷間鍛造品６３を前方押出し加工する。
第２の実施の形態における第２下金型Ｋ４１と補助金型Ｋ４４は、第１の実施の形態と同様であり、第２下金型Ｋ４１には、フランジ部２１の外周面の形状と、フランジ部２１の（最終的な）フランジ裏面２１Ｂの形状と、当該フランジ裏面２１Ｂの先に大径軸部１１の形状と小径軸部１２の形状とが形成されている。
第２の実施の形態における中間金型Ｋ４３と第２上金型Ｋ４２は、嵌合軸部３０用の端面３３（図３参照）の形状が、中間金型Ｋ４３でなく第２上金型Ｋ４２に形成されている点が異なり、他は第１の実施の形態と同様であり、中間金型Ｋ４３には、フランジ部２１の（最終的な）フランジ表面２１Ａの形状と、嵌合軸部３０の外周面の形状とが形成されている。また第２上金型Ｋ４２には、嵌合軸部３０の凹部（鍛造凹部３５）の形状が形成されている。
そして第２下金型Ｋ４１内に１次冷間鍛造品６３を配置し、中間金型Ｋ４３を第２下金型Ｋ４１に嵌合させて押し込み、１次冷間鍛造品６３の傾斜フランジ裏面２１Ｄと傾斜フランジ表面２１Ｃとを最終的なフランジ裏面２１Ｂと最終的なフランジ表面２１Ａに形成する。そして第２上金型Ｋ４２を中間金型Ｋ４３の空洞部に下降させて前方押出し加工をすることで、嵌合軸部３０の外周面と鍛造凹部３５と、フランジ部２１の外周面とフランジ裏面２１Ｂとフランジ表面２１Ａと、大径軸部１１と、小径軸部１２と、が形成された２次冷間鍛造品６４を形成することができる。
なお、上記の説明では、図６（Ｂ）における中間金型Ｋ４３と第２上金型Ｋ４２とを別体で構成した例を説明したが、中間金型Ｋ４３と第２上金型Ｋ４２とを一体化した金型（第２一体金型に相当）を形成して、前方押出し加工に利用してもよい。この場合、２次冷間鍛造品を更に効率よく形成することができる。

本実施の形態にて説明した車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法では、上記のように、焼鈍処理工程においてＳ４５Ｃ、Ｓ５０Ｃ、Ｓ５５Ｃ等の構造用炭素鋼を変態点温度以上の温度で加熱して焼鈍済軸状素材６１を形成し、続く被膜処理工程において焼鈍済軸状素材６１の表面に、冷間鍛造の成形型との間に生じる摩擦力を低減する潤滑剤被膜３６を施して被膜処理済軸状素材６２を形成し、鍛造性に優れた素材としている。
更に、最終的な嵌合軸部３０の外径を有する軸状素材６０を用いることで、続く冷間鍛造工程では、１次冷間鍛造工程と２次冷間鍛造工程の、１回の側方押出し加工と、１回の前方押出し加工によって、嵌合軸部３０、フランジ部２１、大径軸部１１、小径軸部１２とを一体に有する冷間鍛造品（２次冷間鍛造品６４）を効率よく形成することができる。

本発明の車輪用転がり軸受装置の軸部材とその製造方法は、本実施の形態で説明した処理、工程等の製造方法、外観、構成、構造等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。

１ 車輪用転がり軸受装置の軸部材
１０ 軸部
１０Ｋ 仮軸部
１１ 大径軸部
１２ 小径軸部
１２ａ 内輪突き当て面
１５ 軸端部
１７ かしめ部
１８ 第１内輪軌道面
１９ シール面（隣接外周面）
２０ フランジ基部
２１ フランジ部
２１Ａ フランジ表面（他方側フランジ面）
２１Ｂ フランジ裏面（一方側フランジ面）
２１Ｃ 傾斜フランジ表面（他方側傾斜フランジ面）
２１Ｄ 傾斜フランジ裏面（一方側傾斜フランジ面）
３０ 嵌合軸部
３５ 鍛造凹部
３６ 潤滑剤被膜
４２ 内輪
４４ 第２内輪軌道面
４５ 外輪
４６ 第１外輪軌道面
４７ 第２外輪軌道面
６０ 軸状素材
６１ 焼鈍済軸状素材
６２ 被膜処理済軸状素材
６３ １次冷間鍛造品
６４ ２次冷間鍛造品
６６ 旋削済鍛造品
６７ 熱処理済鍛造品
Ａ 車輪用転がり軸受装置
Ｋ１１ 第１下金型（第１一方側金型）
Ｋ１２ 第１上金型（第１他方側金型）
Ｋ２１ 第２下金型（第２一方側金型）
Ｋ２２ 第２上金型（第２他方側金型）
Ｋ２３ 中間金型（第１中間金型）
Ｋ２４ 補助金型
Ｋ３１ 第１下金型（第３一方側金型）
Ｋ３２ 第１上金型（第３他方側金型）
Ｋ４１ 第２下金型（第４一方側金型）
Ｋ４２ 第２上金型（第４他方側金型）
Ｋ４３ 中間金型（第２中間金型）
Ｋ４４ 補助金型

Claims (6)

1. 嵌合軸部とフランジ部と軸部とが軸方向に沿って同軸上に配置されている車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法において、
   前記嵌合軸部は軸方向に開口する凹部を有する円筒形状であり、
   前記フランジ部は軸方向に直交する円板状であり、
   前記軸部は円柱形状であって外周面には内輪軌道面が形成されており、
   前記車輪用転がり軸受装置の軸部材は冷間鍛造によって製造されており、
   前記嵌合軸部の外径に対応する外径を有する円柱状の軸状素材を用い、冷間鍛造工程にて、１回の側方押出し加工と、１回の前方押出し加工にて、前記車輪用転がり軸受装置の軸部材を形成する、
   車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法。
2. 請求項１に記載の車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法であって、
   前記冷間鍛造工程における前記側方押出し加工では、
   前記フランジ部における外周面の形状と、前記フランジ部における前記軸部の側の面である一方側フランジ面の形状と、に形成された第１一方側金型と、
   前記フランジ部における前記嵌合軸部の側の面である他方側フランジ面の形状と、前記嵌合軸部の外周面の形状と、に形成された第１他方側金型と、を用いて側方押出し加工して、
   前記軸状素材から前記嵌合軸部の外周面と、前記フランジ部の外周面と前記一方側フランジ面と前記他方側フランジ面とが形成された１次冷間鍛造品を形成し、
   前記冷間鍛造工程における前記前方押出し加工では、
   前記フランジ部における外周面の形状と、前記一方側フランジ面の形状と、当該一方側フランジ面の先における前記軸部の形状と、に形成された第２一方側金型と、
   前記他方側フランジ面の形状と、前記嵌合軸部の外周面の形状と、に形成されて前記フランジ部の外径を有するとともに前記嵌合軸部の外径に対応する内径寸法の空洞部を有して前記第２一方側金型と嵌合する略円筒形状の第１中間金型と、
   略円筒形状の前記第１中間金型の空洞部に嵌合可能であるとともに前記嵌合軸部の凹部の形状に形成された第２他方側金型と、を用いて前方押出し加工して、
   前記１次冷間鍛造品から更に前記嵌合軸部の凹部と前記軸部とが形成された２次冷間鍛造品である前記車輪用転がり軸受装置の軸部材を形成する、
   車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法。
3. 請求項２に記載の車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法であって、
   前記第１中間金型と前記第２他方側金型を用いる代わりに、前記第１中間金型と前記第２他方側金型とが一体的に形成された第１一体金型を用いて前方押出し加工して、
   前記１次冷間鍛造品から更に前記嵌合軸部の凹部と前記軸部とが形成された２次冷間鍛造品である前記車輪用転がり軸受装置の軸部材を形成する、
   車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法。
4. 請求項１に記載の車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法であって、
   前記冷間鍛造工程における前記側方押出し加工では、
   前記フランジ部における前記一方側フランジ面が、最終的な一方側フランジ面の形状に対して鋭角的に傾斜した円錐状の一方側傾斜フランジ面に形成された第３一方側金型と、
   前記フランジ部における前記嵌合軸部の側の面であって円錐状の前記一方側傾斜フランジ面に平行となる他方側傾斜フランジ面の形状と、前記嵌合軸部の外周面の形状と、に形成された第３他方側金型と、を用いて側方押出し加工して、
   前記軸状素材から前記嵌合軸部の外周面と、最終的な一方側フランジ面及び最終的な他方側フランジ面に対して傾斜した一方側傾斜フランジ面と他方側傾斜フランジ面とが形成された１次冷間鍛造品を形成し、
   前記冷間鍛造工程における前記前方押出し加工では、
   前記フランジ部における外周面の形状と、最終的な一方側フランジ面の形状と、当該一方側フランジ面の先における前記軸部の形状と、に形成された第４一方側金型と、
   最終的な他方側フランジ面の形状と、前記嵌合軸部の外周面の形状と、に形成されて前記フランジ部の外径を有するとともに前記嵌合軸部の外径に対応する内径寸法の空洞部を有して前記第４一方側金型と嵌合する略円筒形状の第２中間金型と、
   略円筒形状の前記第２中間金型の空洞部に嵌合可能であるとともに前記嵌合軸部の凹部の形状に形成された第４他方側金型と、を用いて前方押出し加工して、
   前記１次冷間鍛造品から更に前記嵌合軸部の凹部と前記軸部と最終的な一方側フランジ面と最終的な他方側フランジ面が形成された２次冷間鍛造品である前記車輪用転がり軸受装置の軸部材を形成する、
   車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法。
5. 請求項４に記載の車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法であって、
   前記第２中間金型と前記第４他方側金型を用いる代わりに、前記第２中間金型と前記第４他方側金型とが一体的に形成された第２一体金型を用いて前方押出し加工して、
   前記１次冷間鍛造品から更に前記嵌合軸部の凹部と前記軸部と最終的な一方側フランジ面と最終的な他方側フランジ面が形成された２次冷間鍛造品である前記車輪用転がり軸受装置の軸部材を形成する、
   車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法によって製造された車輪用転がり軸受装置の軸部材であって、
   前記冷間鍛造工程にて前記車輪用転がり軸受装置の軸部材を形成する際に、前記嵌合軸部の外径に対応する外径を有する円柱状の軸状素材から製造され、円板状の前記フランジ部を有する、
   車輪用転がり軸受装置の軸部材。
   
   

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