JP2013146777A - 車輪用転がり軸受装置の内輪部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フランジ部の肉厚が多様に異なる内輪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内輪部材の製造方法を提供する。
【解決手段】上型本体５５には、フランジ成形空間７３のうち、車外側成形部５８が形成される。一方、下型本体６３には、可変成形面６９を上面に有する可動型６８が昇降可能に配設される。可動型６８が上昇端位置に保持された状態で、上型パンチ５２を下降させて予備成形素材４１の端面に鍛造凹部２３ａを形成しながら予備成形素材４１の外周面の一部をフランジ成形空間７３内に側方押出することで、ほぼ均一の肉厚寸法を有する予備フランジ部１８’を形成する工程と、引き続いて、上型パンチ５２が下降端位置まで下降されながら、可動型６８が下降されることで、フランジ部１８の肉厚寸法が外径側から内径側に向かって大きくなるように変化されたフランジ部１８を形成する工程と、を備えている。
【選択図】図５

Description

この発明は車輪用転がり軸受装置の内輪部材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内輪部材は、軸部と、車輪を締め付けるフランジ部と、車輪の中心孔が嵌挿される嵌合軸部とを有して構成されるものが知られている。
このような内輪部材を鍛造によって製造するために、鍛造型装置の上型と、下型とのうち、上型の本体部をなす上型本体には、フランジ部の車外側面を含む車外側部分を形成する車外側成形部が形成される一方、下型の本体部をなす下型本体には、フランジ部の車内側面を含む車外側部分を形成する車内側成形部が形成される。
そして、上型と、下型との間に予備成形素材がセットされた後、上型と、下型とが型締めされることで、上型本体と下型本体との車外側及び車内側の成形部によってフランジ成形空間が構成される。
その後、上型の上型パンチを下降させて予備成形素材の端面に鍛造凹部を形成しながら予備成形素材の外周面の一部をフランジ成形空間内に側方押出することで、ほぼ均一の肉厚寸法を有するフランジ部を形成する。
このような内輪部材の製造方法においては、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２００７−１５２４１３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内輪部材の製造方法においては、上型本体と下型本体との車外側及び車内側の成形部によってフランジ成形空間が構成される。
このため、例えば、フランジ部の肉厚寸法を外径側から内径側に向かって大きくなるように変化させてフランジ部の強度を高めるためには、これに対応して下型本体のフランジ部の車内側面を含む車内側部分を形成する車内側成形部の形状を変更しなければならない。
さらに、フランジ部の肉厚が多様に異なる内輪部材を製造しようとすると、これに対応する数の下型本体を製作して準備し、管理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、フランジ部の肉厚が多様に異なる内輪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内輪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に係る車輪用転がり軸受装置の内輪部材の製造方法は、外輪部材の内周面との間に複数の転動体が転動可能に配設される環状空間を隔てる軸部と、この軸部の車外側端部の外周面に形成されかつ車輪を締め付けるフランジ部と、このフランジ部の車外面から車外側へ向けて突出されかつ前記車輪の中心孔が嵌挿される嵌合軸部とを有する内輪部材を製造する車輪用転がり軸受装置の内輪部材の製造方法であって、鍛造型装置の上型と、下型との間に予備成形素材がセットされた後、前記上型と、前記下型とが型締めされることで、前記上型と前記下型との間に、前記フランジ部に対応するフランジ成形空間が構成され、前記上型の本体部をなす上型本体には、前記フランジ成形空間のうち、前記フランジ部の車外側面を含む車外側部分を形成する車外側成形部が形成される一方、前記下型の本体部をなす下型本体には、前記フランジ部の車内側面を含む車内側部分を形成する車内側可変成形面を上面に有する可動型が昇降可能に配設され、前記可動型の可変成形面が前記上型本体の車外側成形部の底面と前記フランジ部の外径端部の肉厚寸法に対応する間隔を隔てた上昇端位置に保持された状態で、前記上型の上型パンチを下降させて前記予備成形素材の端面に鍛造凹部を形成しながら前記予備成形素材の外周面の一部を前記フランジ成形空間内に側方押出することで、ほぼ均一の肉厚寸法を有する予備フランジ部を形成する工程と、引き続いて、前記上型パンチが下降端位置まで下降されながら、前記可動型が下降されることで、前記フランジ部の肉厚寸法が外径側から内径側に向かって大きくなるように変化されたフランジ部を形成する工程と、を備えていることを特徴とする。

前記構成によると、可動型が予備フランジ部を形成する上昇端位置から下降されることで、フランジ部の肉厚寸法が外径側から内径側に向かって大きくなるように変化されたフランジ部を容易に形成することができる。
また、可動型の下降速度を制御することによって、フランジ部の肉厚が多様に異なる内輪部材を容易に製造することができる。

この発明の実施例１に係る車輪用転がり軸受装置の内輪部材の製造方法によって製造された内輪部材が車輪用軸受装置に組み付けられた状態を示す軸方向に沿う断面図である。 同じく内輪部材を軸部の先端側から示す平面図ある。 この発明の実施例１に係る車輪用転がり軸受装置の内輪部材を製造する工程を順に示す工程図であり、図３の（Ａ）は軸状素材を示し、図３の（Ｂ）は予備成形素材を示し、図３の（Ｃ）は予備フランジ部が形成された予備鍛造成形品を示し、図３の（Ｄ）は内輪部材をなす鍛造成形品を示し、図３の（Ｅ）は旋削、熱処理及び研磨された内輪部材を示す。 鍛造型装置の上型と下型とが型閉じされ、かつ上型パンチが下降されて予備フランジ部を形成する工程が行われた状態を示す説明図である。 上型パンチが下降端位置まで下降され、可動型が下降されることでフランジ部を形成する工程が行われた状態を示す説明図である。 図４のＶＩ−ＶＩ線に沿う下型本体と可動型とを示す平断面図である。

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を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、車輪用軸受装置（車輪用ハブユニット）は、内輪部材１０と、外輪部材３１と、転動体３６、３７とを備えてユニット化されている。
内輪部材１０は、冷間鍛造によって形成され、軸部１１と、この軸部１１の一端側に形成されかつ軸部１１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２３と、軸部１１と嵌合軸部２３との間に位置するフランジ基部１８ａと、このフランジ基部１８ａ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１８とを一体に有する（図２参照）。
言い換えると、内輪部材１０は、軸部１１と、この軸部１１の車外側端部の外周面に形成されかつ車輪（図示しない）を締め付けるフランジ部１８と、このフランジ部１８の車外面から車外側へ向けて突出された嵌合軸部２３とを有する。

フランジ部１８には、車輪を締め付けるハブボルト２２が圧入によって配置されるボルト孔２１が貫設されている。
また、嵌合軸部２３には、フランジ部１８側にブレーキロータ１の中心孔が嵌込まれるブレーキロータ用嵌合部２４が形成され、先端側にブレーキロータ用嵌合部２４よりも若干小径で車輪の中心孔が嵌込まれる車輪用嵌合部２５が形成されている。
また、嵌合軸部２３の車外側端面の中心部には、冷間鍛造による鍛造凹部２３ａが形成されている。

また、この実施例１においては、内輪部材１０の軸部１１は、フランジ部１８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１１の大径部１２の外周面には、車外側の内輪軌道面２７が形成される。
また、軸部１１の小径部１３の外周面には、車内側の内輪軌道面２８を外周面に有する内輪体２６が嵌め込まれる。さらに、軸部１１の先端部には、小径部１３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１３の外周面に内輪体２６が固定される。

図１に示すように、内輪部材１０のフランジ部１８の車外側面は、軸線方向に直交する面と平行する平坦面に形成されている。そして、フランジ部１８の車外側面をロータ支持面１９としている。
また、フランジ部１８の車内側面をなすフランジ背面２０は、フランジ部１８の肉厚寸法が外径側から内径側に向かってしだいに大きくなるように、軸線に対しテーパ面（又は湾曲面、又は段差面、又はテーパ面、湾曲面及び段差面の組合面）をなすように変化させてフランジ部１８の強度を高めている。
そして、フランジ背面２０のボルト孔２１の周囲には、ハブボルト２２の頭部下面を面当たり状態で安定よく支承し得るように、軸線方向に直交する面と平行する平坦なボルト座面２１ａが旋削加工（座ぐり加工）によって形成されている。

外輪部材３１は円筒状に形成され、内輪部材１０の軸部１１外周面に環状空間を隔てて同一中心線上に配設される。
外輪部材３１の内周面には、車外側の外輪軌道面３２及び車内側の外輪軌道面３３が、車外側の内輪軌道面２７及び車内側の内輪軌道面２８に対応する軸方向位置にそれぞれ形成されている。そして、車外側の内輪軌道面２７及び車内側の内輪軌道面２８と車外側の外輪軌道面３２及び車内側の外輪軌道面３３との間には、各複数個の転動体３６、３７が保持器３８、３９によってそれぞれ保持された状態で転動可能に配置され、複列の転がり軸受（図１ではアンギュラ玉軸受）を構成する。

なお、内輪軌道面２７、２８と外輪軌道面３２、３３との間に配設される各複数個の転動体（玉）３６、３７には、軸部１１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３１の外周面には固定フランジ３４が一体に形成される。この固定フランジ３４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。

次に、この実施例１に係る車輪用転がり軸受装置に採用される内輪部材を製造する方法を図３の（Ａ）〜（Ｅ）、図４、図５及び図６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内輪部材の製造方法は、前処理工程と、冷間鍛造による予備フランジを形成する工程と、フランジ部を形成する工程と、後処理工程とを備えている。
先ず、前処理工程において、Ｓ４５Ｃ、Ｓ５０Ｃ、Ｓ５５Ｃ等の炭素量０．５％前後の構造用炭素鋼よりなる丸棒材を所定長さに切断して軸状素材４０を形成する（図３の（Ａ）参照）。
その後、軸状素材４０を変態点以上の温度、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４０中の炭素成分を球状化させて球状化焼鈍する。
また、焼鈍処理された軸状素材４０の表面には、必要に応じて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。

なお、軸状素材４０の表面に潤滑剤被膜を形成することによって、次に詳述する冷間鍛造の成形型（上型、下型）と軸状素材４０との間に生じる摩擦力が低減するため、焼鈍処理及び被膜処理した軸状素材４０は、冷間鍛造性に優れた素材となる。
その後、予備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４０を前方押出加工し、これによって、軸部１１と、フランジ基部（中間軸部）１８ａと、嵌合軸部２３とをそれぞれ形成するための各部分１１’、１８ａ’、２３’を有する予備成形素材４１を製作する（図３の（Ｂ）参照）。

次に、予備フランジを形成する工程及びフランジ部を形成する工程を行う冷間鍛造の側方押出加工に用いる鍛造型装置について図４〜図６にしたがって説明する。
図４と図５に示すように、鍛造型装置５０は、下型６１と、この下型６１に対し昇降されて型締め及び型開き動作される上型５１とを備える。

上型５１は、上型パンチ５２と、上型本体５５とを備え、図５に示すように、上型パンチ５２の先端部（下部）５３は、鍛造凹部２３ａに対応する形状に形成されている。
上型本体５５の中心部には、上型パンチ５２が昇降可能に配設されるパンチ挿通孔５６と、このパンチ挿通孔５６の下方に同一中心上をなして連通して嵌合軸部２３を形成する嵌合軸部成形孔５７とが形成されている。また、上型本体５５の下面には、複数のフランジ部１８の車外側面（ロータ支持面１９）を含む車外側部分を形成するための複数の車外側成形部５８が形成されている。

下型６１は、下型パンチ６２と、下型本体６３と、可動型６８とを備える。
下型パンチ６２は、予備成形素材４１の下端面を支承する。
下型本体６３の中心部には、下型パンチ６２が挿通されるパンチ挿通孔６４と、このパンチ挿通孔６４の上方に同一中心上をなして連通して軸部（大径部１２、小径部１３及び端軸部１５を含む）１１を形成する軸部成形孔６５とが形成されている。
また、下型本体６３には、上型本体５５の複数の車外側成形部５８に対向する位置において、複数のフランジ部１８の車内側面（フランジ背面２０）を含む車内側部分を形成するための車内側成形部６６を形成するための複数の可動型６８を昇降案内する昇降案内孔６７が形成されている。
そして、図４〜図６に示すように、複数の昇降案内孔６７には、複数のフランジ部１８の車内側面（フランジ背面２０）を形成するための可変成形面６９を上面に有する複数の可動型６８が昇降可能に配設される。

すなわち、この実施例１において、複数のフランジ部１８の車内側面（フランジ背面２０）を含む車内側部分を形成するための車内側成形部６６は、昇降案内孔６７の上部に連通状に構成された周壁部成形部６６ａと、可動型６８上面の可変成形面６９との協働によって構成される。
また、可動型６８は、その下方に構成される油圧室７５に対し設定されたプログラムに基づいて供給される油圧によって昇降制御される。

前記したように構成された鍛造型装置５０を用いて冷間鍛造による予備フランジを形成する工程と、フランジ部を形成する工程とが連続して行われる。
先ず、冷間鍛造による予備フランジを形成する工程において、下型本体６３の軸部成形孔６５に予備成形素材４１の軸部１１を挿通してセットする。
その後、上型本体５５と、下型本体６３とが型締めされることで、これら上型本体５５の車外側成形部５８と、下型本体６３の車内側成形部６６との協働によってフランジ成形空間７３が構成される。
この際、可動型６８上面の可変成形面６９が上型本体５５の車外側成形部５８底面の車外側成形面５８ａとフランジ部１８の外径端部の肉厚寸法ｔに対応する間隔を隔てる上昇端位置に油圧によって保持される。

前記した状態のもとで、図４に示すように、上型パンチ５２が下降し、予備成形素材４１の嵌合軸部２３の車外側端面の中心部に鍛造凹部２３ａ’を形成しながらフランジ基部１８ａの外周面の一部をフランジ成形空間７３内に側方押出することで、ほぼ均一の肉厚寸法を有する予備フランジ部１８’を形成する。これによって、予備鍛造成形品４２を形成する（図３の（Ｃ）及び図４参照）。

次に、フランジ部を形成する工程において、予備フランジ部１８’が形成された後、引き続いて、上型パンチ５２が下降端位置まで下降され、これによって嵌合軸部２３の車外側端面の中心部に鍛造凹部２３ａを設定された深さまで形成しながら、可動型６８が下降されることで、図５に示すように、フランジ部の肉厚寸法が外径側から内径側に向かってしだいに大きくなるように変化されたフランジ部１８を形成する。これによって、鍛造成形品４３を形成する（図３の（Ｄ）及び図５参照）。

次に、後処理工程において、鍛造成形品４３の一部、例えば、フランジ部１８の車外側面のローター支持面２２と、嵌合軸部２３の端面と、フランジ部１８の車内側面（フランジ背面２０）のボルト座面２１ａとを旋削加工し、フランジ部１８にボルト孔２１を孔明け加工する（図３の（Ｅ）参照）。
その後、図３の（Ｅ）の網掛け部分に示すように、鍛造成形品４３の軸部１１の車外側の内輪軌道面２７と、この内輪軌道面２７に隣接する大径部１２の一部と、小径部１３の外周面と、大径部１２と小径部１３との間の段差面とを高周波焼き入れした後、焼き戻しすることにより、内輪軌道面等に必要な硬さを維持しつつ、車輪用転がり軸受装置の内輪部材として必要な靱性を付与する。
最後に、内輪軌道面２７を含む熱処理部分の表面（図３の（Ｅ）に示す網掛け部分の表面）を研磨加工して内輪部材１０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内輪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、予備フランジを形成する工程において、可動型６８を上昇端位置に油圧によって保持した状態で、上型パンチ５２を下降させて、予備成形素材４１のフランジ基部１８ａの外周面の一部をフランジ成形空間７３内に側方押出することで、ほぼ均一の肉厚寸法を有する予備フランジ部１８’を形成する。

引き続いて、フランジ部を形成する工程において、上型パンチ５２を下降端位置まで下降させながら、可動型６８を設定速度で下降させることで、フランジ部の肉厚寸法が外径側から内径側に向かってしだいに大きくなるように変化されたフランジ部１８を容易に形成することができる。
また、可動型６８の下方に構成される油圧室７５に対する油圧の設定プログラムを適宜に変更して可動型６８の下降速度を制御することによって、フランジ部１８の肉厚が多様に異なる内輪部材１０を容易に製造することができる。

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ができる。
例えば、前記実施例１においては、内輪部材１０のフランジ基部１８ａの外周面に複数のフランジ部１８が放射状に形成される場合を例示したが、フランジ部は円板状に形成される場合においてもこの発明を実施することができる。
また、冷間鍛造の他、熱間鍛造であってもこの発明を実施することができる。

１０ 内輪部材
１１ 軸部
１８ フランジ部
１９ ロータ支持面（車外側面）
２０ フランジ背面（車内側面）
２３ 嵌合軸部
２７、２８ 内輪軌道面
３１ 外輪部材
３２、３３ 外輪軌道面
３６、３７ 転動体
４０ 軸状素材
４１ 予備成形素材
４２ 予備鍛造成形品
４３ 鍛造成形品
５０ 鍛造型装置
５１ 上型
５２ 上型パンチ
５５ 上型本体
５８ 車外側成形部
６１ 下型
６２ 下型パンチ
６３ 下型本体
６６ 車内側成形部
６８ 可動型
６９ 可変成形面
７３ フランジ成形空間

Claims (1)

1. 外輪部材の内周面との間に複数の転動体が転動可能に配設される環状空間を隔てる軸部と、この軸部の車外側端部の外周面に形成されかつ車輪を締め付けるフランジ部と、このフランジ部の車外面から車外側へ向けて突出されかつ前記車輪の中心孔が嵌挿される嵌合軸部とを有する内輪部材を製造する車輪用転がり軸受装置の内輪部材の製造方法であって、
   鍛造型装置の上型と、下型との間に予備成形素材がセットされた後、前記上型と、前記下型とが型締めされることで、前記上型と前記下型との間に、前記フランジ部に対応するフランジ成形空間が構成され、
   前記上型の本体部をなす上型本体には、前記フランジ成形空間のうち、前記フランジ部の車外側面を含む車外側部分を形成する車外側成形部が形成される一方、
   前記下型の本体部をなす下型本体には、前記フランジ部の車内側面を含む車内側部分を形成する車内側可変成形面を上面に有する可動型が昇降可能に配設され、
   前記可動型の可変成形面が前記上型本体の車外側成形部の底面と前記フランジ部の外径端部の肉厚寸法に対応する間隔を隔てた上昇端位置に保持された状態で、前記上型の上型パンチを下降させて前記予備成形素材の端面に鍛造凹部を形成しながら前記予備成形素材の外周面の一部を前記フランジ成形空間内に側方押出することで、ほぼ均一の肉厚寸法を有する予備フランジ部を形成する工程と、
   引き続いて、前記上型パンチが下降端位置まで下降されながら、前記可動型が下降されることで、前記フランジ部の肉厚寸法が外径側から内径側に向かって大きくなるように変化されたフランジ部を形成する工程と、
   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内輪部材の製造方法。

Images