JP2012183563A

JP2012183563A - 車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法

Info

Publication number: JP2012183563A
Application number: JP2011048912A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Nakao; 一紀中尾
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2011-03-07
Filing date: 2011-03-07
Publication date: 2012-09-27

Abstract

【課題】冷間鍛造後に冷間鍛造品の脱炭層を旋削加工によって除去する工程を不要とすることができ、冷間鍛造品の表面の旋削取り代を必要最小限に抑えてフランジ付き軸部材を容易に製造することができるフランジ付き軸部材の製造方法を提供する。
【解決手段】構造用炭素鋼の長尺丸棒材６０が球状化焼鈍処理された後、外周面の脱炭層がピーリング加工によって除去された長尺素材６１が所定長さに切断されてなる軸状素材６２を準備する。軸状素材６２の表面に潤滑剤を被膜処理して被膜処理済み軸状素材６３を形成する。被膜処理済み軸状素材６３を冷間鍛造して、軸部１０と、嵌合軸部３０と、フランジ部２１とを一体に有する冷間鍛造品６５を形成する。冷間鍛造品６５の所要部分を高周波焼き入れによって部分的に焼入し、その焼入処理部分を研磨加工してフランジ付き軸部材１を形成する。
【選択図】図５

Description

この発明は、車輪用転がり軸受装置の軸部材（ハブホイールと呼ばれることもある）を製造する方法に関する。

従来、車輪用転がり軸受装置の軸部材は、外周面に内輪軌道面が形成される軸部と、この軸部の一端側に形成される嵌合軸部と、軸部と嵌合軸部との間に位置して外径方向に延出されるフランジ部とを有して構成されるものが知られている。
また、車輪用転がり軸受装置の軸部材を冷間鍛造の鍛造型装置を用いて製造する方法としては、例えば、特許文献１に開示されている。
このような軸部材の製造方法においては、先ず、熱間圧延によって製造される構造用炭素鋼の長尺丸棒材を所定長さに切断して短尺の丸棒素材を形成する。
次に、丸棒素材を球状化焼鈍処理して軸状素材を形成する。
その後、軸状素材を冷間鍛造の前方押出した後、側方押出することによって複数のフランジ部を有する冷間鍛造品を形成する。
また、冷間鍛造品の表面には、熱間圧延や球状化焼鈍処理によって脱炭層が形成される。このため、冷間鍛造後、その冷間鍛造品の表面の脱炭層を旋削加工によって除去する。
そして、脱炭層を除去した冷間鍛造品の必要部分、例えば内輪軌道面を焼入処理した後、研磨加工することによって軸部材を製造している。

特開２００６−１１１０７０号公報

ところで、前記した従来の車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法においては、冷間鍛造後、その冷間鍛造品の表面の脱炭層を旋削加工によって除去する必要があり、脱炭層に相当する分だけ冷間鍛造品の表面の旋削取り代を大きく設定しなければならない。

この発明の目的は、前記問題点に鑑み、冷間鍛造後に冷間鍛造品の脱炭層を旋削加工によって除去する工程を不要とすることができ、冷間鍛造品の表面の旋削取り代を必要最小限に抑えて軸部材を容易に製造することができる車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法を提供することである。

前記課題を解決するために、この発明の請求項１に係る軸部材の製造方法は、軸部と、この軸部の一端側に形成される嵌合軸部と、前記軸部と前記嵌合軸部との間に位置して外径方向に延出されるフランジ部とを有する車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法であって、
熱間圧延によって製造される構造用炭素鋼の長尺丸棒材が球状化焼鈍処理された後、前記長尺丸棒材の外周面の脱炭層がピーリング加工によって除去された長尺素材が所定長さに切断されてなる軸状素材を準備する準備工程と、
前記軸状素材を冷間鍛造して、前記軸部と、前記嵌合軸部と、前記フランジ部とを一体に有する冷間鍛造品を形成する冷間鍛造工程とを備えていることを特徴とする。

前記構成によると、準備工程において準備される軸状素材は、熱間圧延製の構造用炭素鋼よりなる長尺丸棒材が球状化焼鈍処理された後、長尺丸棒材の外周面の脱炭層がピーリング加工によって除去された長尺素材が所定長さに切断されてなる。
そして、脱炭層が除去された軸状素材を用い、冷間鍛造工程で軸状素材を冷間鍛造することによって、軸部材を製造することができる。
この結果、冷間鍛造後に冷間鍛造品の脱炭層を旋削加工によって除去する工程を不要とすることができ、冷間鍛造品の表面の旋削取り代を必要最小限に抑えて軸部材を容易に製造することができる。

請求項２に係る車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法は、軸部と、この軸部の一端側に形成される嵌合軸部と、前記軸部と前記嵌合軸部との間に位置して外径方向に延出されるフランジ部とを有する車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法であって、
熱間圧延によって製造される構造用炭素鋼の長尺丸棒材が球状化焼鈍処理された後、前記長尺丸棒材の外周面の脱炭層がピーリング加工によって除去された長尺素材が所定長さに切断されてなる軸状素材を準備する準備工程と、
前記軸状素材の表面に潤滑剤を被膜処理して被膜処理済み軸状素材を形成する被膜処理工程と、
前記被膜処理済み軸状素材を冷間鍛造して、前記軸部と、前記嵌合軸部と、前記フランジ部とを一体に有する冷間鍛造品を形成する冷間鍛造工程と、
前記冷間鍛造品の所要部分を高周波焼き入れによって部分的に焼入する焼入処理工程と、
前記冷間鍛造品の焼入処理部分を研磨加工して軸部材を形成する研磨工程とを備えていることを特徴とする。

前記構成によると、準備工程において準備される軸状素材は、熱間圧延製の構造用炭素鋼よりなる長尺丸棒材が球状化焼鈍処理された後、長尺丸棒材の外周面の脱炭層がピーリング加工によって除去された長尺素材が所定長さに切断されてなる。
そして、脱炭層が除去された軸状素材を用い、この軸状素材を、被膜処理工程と、冷間鍛造工程と、焼入処理工程と、研磨工程との各工程を順に経ることによって、軸部材を製造することができる。
この結果、冷間鍛造後に冷間鍛造品の脱炭層を旋削加工によって除去する工程を不要とすることができ、冷間鍛造品の表面の旋削取り代を必要最小限に抑えて車輪用転がり軸受装置の軸部材を容易に製造することができる。

請求項３に係る車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法は、請求項１又は２に記載の軸部材の製造方法であって、
準備工程において、球状化率が５０〜８０％の範囲内で焼鈍処理されている軸状素材を準備することを特徴とする。

前記構成によると、球状化率が５０〜８０％の範囲内で焼鈍処理されている軸状素材を用いることによって冷間鍛造性を確保しながら、焼き入れ性の低下を防止することができる。
すなわち、球状化率が５０％よりも低い場合には、冷間鍛造性が低下して軸部材を所望とする形状に形成することができなくなる恐れがあり、また、球状化率が８０％よりも高い場合には、冷間鍛造後の冷間鍛造品の所要とする部分を焼き入れする際に要する時間や電力が増加する不具合が発生するが、このような不具合を解消することができる。

この発明の実施例１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軸部材が車輪用転がり軸受装置に組み付けられた状態を示す軸方向断面図である。同じく軸部材を鍛造凹部側から示す図１のＩＩ矢視図ある。同じく図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う軸部材の軸方向断面図である。同じく軸部材の製造工程を示す説明図である。同じく軸状素材から車輪用転がり軸受装置の軸部材を製造する工程を順に示す工程図であり、図５の（Ａ）は長尺丸棒材を示し、図５に（Ｂ）は球状化焼鈍処理された長尺丸棒材の外周面の脱炭層がピーリング加工によって除去された長尺素材を示し、図宇５の（Ｃ）は長尺素材が所定長さに切断された軸状素材を示し、図５の（Ｄ）は被膜処理済みの軸状素材を示し、図５の（Ｅ）は一次冷間鍛造品を示し、図５の（Ｆ）は二次冷間鍛造品を示し、図５の（Ｇ）は研磨済みの軸部材を示す。

この発明を実施するための形態について実施例にしたがって説明する。

この発明の実施例１に係る軸部材を備えた車輪用転がり軸受装置を図１〜図３にしたがって説明する。
図１に示すように、車輪用転がり軸受装置（車輪用ハブユニット）に採用される軸部材（ハブホイール）１は、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２３と、このフランジ基部２３の外周面に外径方向へ放射状に延出された複数のフランジ部２１とを一体に有する。

また、この実施例１においては、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の外周面には、複列の転がり軸受（複列のアンギュラ玉軸受）４１の一方の内輪軌道面１８が形成される。
また、軸部１０の小径部１２の外周面には、他方の内輪軌道面４４を外周面に有する内輪体４２が嵌め込まれる。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。

軸部材１の軸部１０の外周面には環状空間を保って外輪部材４５が配置される。
外輪部材４５の内周面には、軸部材１の内輪軌道面１８、４４に対応する外輪軌道面４６、４７が軸方向に所定間隔を保って形成される。そして、内輪軌道面１８、４４と外輪軌道面４６、４７との間には、各複数個の転動体（玉）５０、５１が保持器５２、５３によって保持されてそれぞれ転動可能に配設される。
なお、内輪軌道面１８、４４と外輪軌道面４６、４７との間に配設される各複数個の転動体（玉）５０、５１には、軸部１０の端軸部１５をかしめてかしめ部１７を形成する際のかしめ力に基づいて所要とする軸方向の予圧が付与される。
また、外輪部材４５の外周面の軸方向中央部には車体側フランジ４８が一体に形成される。この車体側フランジ４８は、車両の懸架装置（図示しない）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によって締結される。
また、外輪部材４５の一端部内周面にはシール部材５６が圧入されて組み付けられ、このシール部材５６のリップ５８の先端部が、軸部材１の内輪軌道面１８の肩部に隣接して形成されたシール面１９に摺接される。

また、軸部材１の複数のフランジ部２１は、嵌合軸部３０の中心部端面に鍛造凹部３５が形成される際の冷間鍛造の側方押出加工によって形成される。また、フランジ部２１のフランジ基部２３の外周に連続する部分の一側（フランジ部２１のローター支持面２２を車外側面としたときに車内側面をなる側）には車内側に向けて突出された厚肉部２３ａが形成され、この厚肉部２３ａはフランジ基部２３側から先端側に向かって漸次減少する傾斜状又は湾曲面に形成されている。
また、複数のフランジ部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、嵌合軸部３０には、フランジ部２１側にブレーキロータ５５に対応する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よりも若干小径で車輪に対応する車輪用嵌合部３２が形成されている。

次に、この実施例１に係る車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法を製造する方法を図４と図５の（Ａ）〜（Ｇ）にしたがって説明する。
この実施例１に係る車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法は、図４に示すように、準備工程と、ショットブラスト工程と、被膜処理工程と、冷間鍛造工程と、旋削工程と、焼入工程と、研磨工程とを備えている。

先ず、準備工程において、球状化焼鈍処理され、ピーリング加工によって脱炭層が除去された長尺素材６１が所定長さに切断されてなる軸状素材６２を準備する。
すなわち、熱間圧延によって製造される炭素量０．５％前後の構造用炭素鋼（例えば、Ｓ４５Ｃ、Ｓ５０Ｃ、Ｓ５５Ｃ等）よりなる長尺丸棒材６０を、球状化焼鈍（軟化焼鈍）処理する（図５の（Ａ）参照）。
その後、長尺丸棒材６０の外周面の脱炭層（熱間圧延及び球状化焼鈍によって発生する脱炭層）をピーリング加工によって除去して長尺素材６１を形成する（図５の（Ｂ）参照）。
そして、長尺素材６１を所定長さに切断することによって軸状素材６２を形成する（図５の（Ｃ）参照）。

次に、ショットブラスト工程において、ショットブラスト装置によって軸状素材６２の表面の凹凸、錆、切断面のバリ等を除去する。

次に、被膜処理工程において、軸状素材６２の表面に潤滑剤の被膜処理によって潤滑剤被膜を形成する。
例えば、軸状素材６２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）を形成することによって被膜処理済み軸状素材６３を形成する（図５の（Ｄ）参照）。
軸状素材６２の表面に潤滑剤被膜を形成することによって、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。
準備工程で焼鈍処理され、かつ被膜処理工程において被膜処理された被膜処理済み軸状素材６３は、冷間鍛造性に優れた素材となる。

次に、冷間鍛造工程においては、一次冷間鍛造工程と二次冷間鍛造工程を備える。
一次冷間鍛造工程において、冷間鍛造の前方押出加工の鍛造型装置（図示しない）を用いて被膜処理済み軸状素材６３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１５を含む）１０と、中間軸部（フランジ基部２３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３５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冷間鍛造品６４を製作する（図５の（Ｅ）参照）。

次に、二次冷間鍛造工程において、冷間鍛造の側方押出加工の鍛造型装置（図示しない）を用いて一次冷間鍛造品６４の嵌合軸部３０の中心部端面に鍛造凹部３５を形成しながら軸部１０と嵌合軸部３０との間に位置する中間軸部（フランジ基部２３）２０の外周面に複数のフランジ部２１を放射状に形成し、二次冷間鍛造品６５を製作する（図５の（Ｆ）参照）。

次に、旋削工程において、二次冷間鍛造品（軸部材１）６５の一部、例えば、フランジ部２１の一側面のローター支持面２２と、嵌合軸部３０の端面３３とを必要に応じて旋削加工し、フランジ部２１にボルト孔２４を孔明け加工する（図３及び図５の（Ｇ）参照）。
また、フランジ部２１の一側面のローター支持面２２は必要に応じて旋削加工される。さらに、嵌合軸部３０のブレーキロータ用嵌合部３１及び車輪用嵌合部３２においても必要に応じて旋削加工される。なお、嵌合軸部３０のブレーキロータ用嵌合部３１及び車輪用嵌合部３２は、二次成形品６５を冷間鍛造する際に同時に形成することも可能である。

次に、焼入（焼き入れ、焼き戻し）工程において、図３と、図５の（Ｇ）の網掛け部分に示すように、二次冷間鍛造品６５の内輪軌道面１８を含む所要部分を高周波焼き入れによって部分的に焼入処理する。
例えば、二次冷間鍛造品６５の軸部１０の内輪軌道面１８と、この内輪軌道面１８に隣接する大径部１１の一部と、小径部１２の外周面と、大径部１１と小径部１２との間の段差面とを高周波焼き入れした後、焼き戻する。

最後に、研磨工程において、二次冷間鍛造品６５の内輪軌道面１８を含む焼き入れ部分の表面（図３と、図５の（Ｇ）に示す網掛け部分の表面）を研磨加工して軸部材１を形成する。

この実施例１に係る車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法は上述したように構成される。
したがって、先ず、準備工程において、熱間圧延製の構造用炭素鋼よりなる長尺丸棒材６０が球状化焼鈍処理された後、長尺丸棒材６０の外周面の脱炭層がピーリング加工によって除去された長尺素材６１が所定長さに切断されてなる軸状素材６２を準備する。
そして、脱炭層が除去された軸状素材６２を用い、この軸状素材６２を被膜処理工程と、冷間鍛造工程と、旋削工程と、焼入処理工程と、研磨工程との各工程を順に経ることによって、軸部材１を製造することができる。
この結果、冷間鍛造後に、二次冷間鍛造品６５の脱炭層を旋削加工によって除去する工程を不要とすることができため、二次冷間鍛造品６５の表面の旋削取り代を必要最小限に抑えて軸部材１を容易に製造することができる。

また、球状化率が５０〜８０％の範囲内で焼鈍処理されている軸状素材６２を用いることによって冷間鍛造性を確保しながら、焼き入れ性の低下を防止することができる。
すなわち、球状化率が５０％よりも低い場合には、冷間鍛造性が低下して軸部材１を所望とする形状に形成することができなくなる恐れがある。また、球状化率が８０％よりも高い場合には、冷間鍛造後の二次冷間鍛造品６５の所要とする部分を焼き入れする際に要する時間や電力が増加する不具合が発生するが、球状化率が５０〜８０％の範囲内で焼鈍処理されている軸状素材６２を用いることによって前記不具合を解消することができる。

なお、この発明は前記実施例１に限定するものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施することもできる。

１軸部材
１０軸部
１８内輪軌道面
２１フランジ部
３０嵌合軸部
６０長尺丸棒材
６１長尺素材
６２軸状素材
６３被膜処理済み軸状素材
６４一次冷間鍛造品
６５二次冷間鍛造品

Claims

軸部と、この軸部の一端側に形成される嵌合軸部と、前記軸部と前記嵌合軸部との間に位置して外径方向に延出されるフランジ部とを有する車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法であって、
熱間圧延によって製造される構造用炭素鋼の長尺丸棒材が球状化焼鈍処理された後、前記長尺丸棒材の外周面の脱炭層がピーリング加工によって除去された長尺素材が所定長さに切断されてなる軸状素材を準備する準備工程と、
前記軸状素材を冷間鍛造して、前記軸部と、前記嵌合軸部と、前記フランジ部とを一体に有する冷間鍛造品を形成する冷間鍛造工程とを備えていることを特徴とする車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法。
軸部と、この軸部の一端側に形成される嵌合軸部と、前記軸部と前記嵌合軸部との間に位置して外径方向に延出されるフランジ部とを有する車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法であって、
熱間圧延によって製造される構造用炭素鋼の長尺丸棒材が球状化焼鈍処理された後、前記長尺丸棒材の外周面の脱炭層がピーリング加工によって除去された長尺素材が所定長さに切断されてなる軸状素材を準備する準備工程と、
前記軸状素材の表面に潤滑剤を被膜処理して被膜処理済み軸状素材を形成する被膜処理工程と、
前記被膜処理済み軸状素材を冷間鍛造して、前記軸部と、前記嵌合軸部と、前記フランジ部とを一体に有する冷間鍛造品を形成する冷間鍛造工程と、
前記冷間鍛造品の所要部分を高周波焼き入れによって部分的に焼入する焼入処理工程と、
前記冷間鍛造品の焼入処理部分を研磨加工して軸部材を形成する研磨工程とを備えていることを特徴とする車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法。
請求項１又は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、
準備工程において、球状化率が５０〜８０％の範囲内で焼鈍処理されている軸状素材を準備することを特徴とする車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法。