JP2018149599A - 車輪支持用軸受ユニットの製造方法及び製造装置、並びに車両の製造方法 - Google Patents

車輪支持用軸受ユニットの製造方法及び製造装置、並びに車両の製造方法 Download PDF

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信行 萩原
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康浩 石森
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Abstract

【課題】揺動鍛造によってかしめ部の軸方向内端面にハブ側フェイススプラインを効率良く形成する事ができる、車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法を実現する。【解決手段】かしめ部１８を内輪９の軸方向内端面である平面部３０及び面取り部３１に接触させた状態で、ハブ側フェイススプラインを形成する為の揺動鍛造を開始する。又、この揺動鍛造の開始時に於けるかしめ部１８の軸方向内端面とロール３２の加工面３５との接触部Ｐを、かしめ部１８と内輪９の平面部３０及び面取り部３１との接触部に対して軸方向に重畳させる。【選択図】図３

Description

本発明は、車輪支持用軸受ユニットの製造方法及び製造装置、並びに車両の製造方法に関する。 本願は、２０１６年７月１２日に出願された特願２０１６−１３７７０９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
特許文献１には、内輪の端面に動力伝達用のフェイススプラインが設けられた軸受ユニットが開示されている。従来より、フェイススプラインの加工には、揺動プレス装置（rotary pressing machine, 揺動鍛造機（rotary forging machine））が用いられている。
特開２００９−２９２４２２号公報
本発明の態様は、揺動鍛造によってかしめ部の軸方向内端面にハブ側フェイススプラインを効率良く形成する事ができる、車輪支持用軸受ユニットの製造方法及び製造装置、並びに車両の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様において、製造方法の対象となる車輪支持用軸受ユニットは、車輪を支持固定する為のハブ本体と、このハブ本体に外嵌された内輪とを備える。ハブ本体は、軸方向内端部に設けられた円筒部を径方向外方に塑性変形させる事により形成されたかしめ部と、かしめ部の軸方向内端面に形成された円周方向に関する凹凸部であるハブ側フェイススプラインとを有する。又、前記内輪は、軸方向内端面を、中心軸に対して直交する平面部とすると共に、平面部と内周面とを面取り部を介して連続させており、且つ、平面部及び面取り部に、前記かしめ部が接触している。車輪支持用軸受ユニットの製造方法において、前記かしめ部を形成した後、前記かしめ部の軸方向内端面に、前記ハブ本体の中心軸に対し傾斜した中心軸を有するロール（成形型）の軸方向先端面に設けられた、円周方向に関する凹凸面である加工面を押し付けた状態で、前記ロールを、前記ハブ本体の中心軸を中心として回転（公転）させ、前記ロールの加工面と前記かしめ部の軸方向内端面との係合に基づいて、前記ロールを自身の中心軸を中心として自由に回転（自転）させる揺動鍛造を施す事により、前記かしめ部の軸方向内端面に前記ハブ側フェイススプラインを形成する。上記の製造方法において、前記かしめ部を前記内輪の平面部及び面取り部に接触させた状態で前記揺動鍛造が開始され、且つ、前記揺動鍛造の開始時に於ける前記かしめ部の軸方向内端面と前記ロールの加工面との接触部が、前記かしめ部と前記内輪の平面部及び面取り部との接触部に対して軸方向に重畳する。尚、前記かしめ部と前記内輪の平面部及び面取り部との接触部に対して、前記揺動鍛造の開始時に於ける前記かしめ部の軸方向内端面と前記ロールの加工面との接触部を軸方向に重畳させる態様には、前記かしめ部と前記内輪の平面部及び面取り部との接触部に対して、前記揺動鍛造の開始時に於ける前記かしめ部の軸方向内端面と前記ロールの加工面との接触部の「全部」を軸方向に重畳させる態様だけでなく、同じく「一部」を軸方向に重畳させる態様｛即ち、前記揺動鍛造の開始時に於ける前記かしめ部の軸方向内端面と前記ロールの加工面との接触部のうち、一部が前記内輪の内周面よりも径方向外方に位置し、残部がこの内輪の内周面よりも径方向内方に位置する態様｝も含まれる。
一例において、前記揺動鍛造を開始してから終了するまでの間の、前記ハブ本体の軸方向に関する前記ハブ本体と前記ロールとの相対変位量（前記揺動鍛造の加工ストローク）を所定値とする条件下で、前記揺動鍛造を開始する前の前記かしめ部のうち、前記内輪の平面部よりも軸方向内側に位置する部分の軸方向厚さである初期かしめ部厚さと、前記揺動鍛造を終了した後の前記ハブ側フェイススプラインの歯丈との間に成立する関係を、予め調べておき、前記条件下で前記揺動鍛造を行う場合に、所望の歯丈を有する前記ハブ側フェイススプラインを形成する為に必要となる、前記初期かしめ部厚さを、前記関係を利用して決定する事ができる。
本発明の別の態様において、内輪が外嵌されたハブ本体を揺動プレス機構にセットする工程と、前記ハブ本体が前記内輪に対してかしめられるように、第１面を用いたプレスにより、前記ハブ本体の軸方向の端部にかしめ部を形成する工程と、第２面を用いた揺動プレスにより、前記かしめ部が形成された前記ハブ本体の端部にフェイススプラインを形成する工程であり、前記第２面が前記ハブ本体に最初に接するプレス位置が前記内輪の内周面に比べて径方向外方に位置する、前記工程と、を備える、車輪支持用軸受ユニットの製造方法が提供される。
本発明の別の態様において、上記の製造方法を用いて車輪支持用軸受ユニットを製造する工程を含む、車両の製造方法が提供される。
本発明のさらに別の態様において、かしめ加工用の第１面と、フェイススプライン加工用の歯を有する第２面と、内輪が外嵌されたハブ本体が前記内輪に対してかしめられるように、前記第１面を用いたプレスにより、前記ハブ本体の軸方向の端部にかしめ部を形成する第１モードと、前記第２面を用いた揺動プレスにより、前記かしめ部が形成された前記ハブ本体の端部にフェイススプラインを形成する第２モードであり、前記第２面が前記ハブ本体に最初に接するプレス位置が前記内輪の内周面に比べて径方向外方に位置する、前記第２モードと、を有する揺動プレス機構と、を備える、車輪支持用軸受ユニットの製造装置が提供される。
本発明の態様によれば、揺動鍛造によってかしめ部の軸方向内端面にハブ側フェイススプラインを効率良く形成する事ができる。一例において、前記かしめ部を内輪の軸方向内端面である平面部及びその径方向内側に隣接する面取り部に接触させた状態で、前記揺動鍛造を開始する。この為、前記かしめ部と前記内輪の平面部や面取り部との間に隙間を設けた状態で揺動鍛造を開始する場合の様に、前記かしめ部の軸方向内端面に加えたロールの加工面の押付け力の一部が前記隙間を消失させる為に消費されると言った不都合が発生する事を防止できる。従って、その分だけ、前記ロールの加工面を構成する凸部を前記かしめ部の軸方向内端面に食い込み易くして、前記ハブ側フェイススプラインを効率良く形成する事ができる。又、一例において、前記揺動鍛造の開始時に於ける前記かしめ部の軸方向内端面と前記ロールの加工面との接触部を、前記かしめ部と前記内輪の平面部及び面取り部との接触部に対して軸方向に重畳させる。この為、前記揺動鍛造の開始直後から、前記かしめ部の軸方向内端面に加えた前記ロールの加工面の押付け力を、前記内輪により効率良く受ける事ができる。従って、前記揺動鍛造の開始直後から、前記ロールの加工面を構成する凸部を前記かしめ部の軸方向内端面に食い込み易くして、前記ハブ側フェイススプラインを効率良く形成する事ができる。
本発明の実施の形態の第１例に関する、かしめ部の軸方向内端面にハブ側フェイススプラインを形成する為の揺動鍛造を施す作業の開始状態を示す、要部断面図。 車輪支持用軸受ユニットの製造方法の一例を示すフローチャート図。 図１のａ部の１例を示す拡大図。 図１のａ部の他の１例を示す拡大図。 （Ａ）は比較例１、（Ｂ）は比較例２を示す図。 本発明の実施の形態の第３例に関する、ハブ側フェイススプラインを形成する為の揺動鍛造を開始する前のかしめ部の軸方向厚さである初期かしめ部厚さと、この揺動鍛造を終了した後のハブ側フェイススプラインの歯丈との関係を示す線図。 実験の結果を示すグラフ図。 車輪支持用軸受ユニットを組み込んだ、車輪駆動用軸受ユニットの１例を示す断面図。
図８は、車輪支持用転がり軸受ユニット（車輪支持用軸受ユニット）の一例であり、特許文献１に記載されたものを示している。図８に示した車輪駆動用軸受ユニットは、車輪支持用転がり軸受ユニット１と、等速ジョイント用外輪２とを備える。
車輪支持用転がり軸受ユニット１は、外輪３と、ハブ４と、複数個の転動体５、５とを備える。外輪３は、例えば、Ｓ５３Ｃ等の中高炭素鋼製である。外輪３は、外周面に静止側フランジ６を、内周面に複列の外輪軌道７ａ、７ｂを、それぞれ有する。ハブ４は、ハブ本体８と内輪９とを組み合わせて形成されている。ハブ本体８は、外周面のうち、軸方向外端寄り部分に回転側フランジ１０を有している。ハブ本体８は、軸方向中間部に軸方向外側の内輪軌道１１ａを、軸方向内端部に小径段部１２を、それぞれ有する。また、ハブ本体８は、径方向中心部に軸方向の中心孔１３を有する。中心孔１３の軸方向外端部には、結合部材であるボルト１４の杆部１５を所定の案内隙間を介して挿通可能な小径部１６が存在する。ハブ本体４は、例えば、Ｓ５３Ｃ等の中高炭素鋼製である。
尚、軸方向に関して「外側（第１側）」とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側となる、図８の軸方向片側、図１、３〜５の下側を言う。自動車への組み付け状態で車両の中央側となる、図８の軸方向他側、図１、３〜５の上側を、軸方向に関して「内側（第２側）」と言う。
内輪９は、外周面に軸方向内側の内輪軌道１１ｂを有する。内輪９は、軸方向内端面が、中心軸に対して直交する円輪状の平面部３０を有する。内輪９は、平面部３０と円筒面状の内周面とが、断面形状が円弧形の面取り部３１を介して連続している。内輪９は、ハブ本体８の小径段部１２に締り嵌めで外嵌されている。又、内輪９は、例えば、ＳＵＪ２等の軸受鋼製である。
各転動体５、５は、両外輪軌道７ａ、７ｂと両内輪軌道１１ａ、１１ｂとの間に、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられている。各転動体５、５は、例えば、ＳＵＪ２等の軸受鋼製である。尚、図示の例では、各転動体５、５として玉を使用しているが、重量の嵩む自動車用の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、円すいころを使用する場合もある。
又、この状態で、ハブ本体８の軸方向内端部に設けられた円筒部１７のうち、内輪９の軸方向内端開口から突出した部分を径方向外方に塑性変形させる事によりかしめ部１８が形成されている。かしめ部１８により、内輪９の軸方向内端面（平面部３０）及び面取り部３１が抑え付けられ、ハブ本体８に対する内輪９の軸方向内側への変位が防止される。又、かしめ部１８の軸方向内端面には、円周方向に関する凹凸部であるハブ側フェイススプライン１９が、全周に亙り設けられている。
等速ジョイント用外輪２は、カップ状のマウス部２０と、マウス部２０の底部である端壁部２１と、端壁部２１の中心部から軸方向外方に延出する円筒状の軸部２２とを有する。又、軸部２２の内周面には、雌ねじ部２３が設けられている。又、端壁部２１の軸方向外端面の外周寄り部分には、円周方向に関する凹凸部であるジョイント側フェイススプライン２４が、全周に亙り設けられている。
ハブ本体８と等速ジョイント用外輪２との中心軸同士を一致させた状態で、ハブ側、ジョイント側両フェイススプライン１９、２４同士を噛み合わせる事により、ハブ本体８と等速ジョイント用外輪２との間での回転力の伝達を可能としている。又、この状態で、ハブ本体８の中心孔１３の小径部１６に、軸方向外側からボルト１４の杆部１５を挿通すると共に、杆部１５の先端部に設けた雄ねじ部２５を雌ねじ部２３に螺合し、更に締め付けている。これにより、ボルト１４の頭部２６と等速ジョイント用外輪２との間にハブ本体８を挟持した状態で、これらハブ本体８と等速ジョイント用外輪２とが結合固定されている。
上述の様に構成される車輪駆動用軸受ユニットを車両に組み付ける際には、外輪３の静止側フランジ６を懸架装置に結合固定す
ると共に、ハブ本体８の回転側フランジ１０に車輪及びディスク等の制動用回転部材を支持固定する。又、エンジンによりトランスミッションを介して回転駆動される、図示しない駆動軸の先端部を、等速ジョイント用外輪２の内側に設けた等速ジョイント用内輪２７の内側にスプライン係合させる。自動車の走行時には、等速ジョイント用内輪２７の回転を、複数のボール２８を介して、等速ジョイント用外輪２及びハブ本体８に伝達し、車輪を回転駆動する。
上述の様に構成する車輪駆動用軸受ユニットを構成する車輪支持用転がり軸受ユニット１を組み立てる際には、先ず、ハブ本体８の周囲に外輪３を配置すると共に、両外輪軌道７ａ、７ｂのうち、軸方向外側の外輪軌道７ａと、軸方向外側の内輪軌道１１ａとの間に各転動体５、５を、軸方向外側の保持器２９ａにより保持した状態で設ける。その後、内輪９の外周面に形成した軸方向内側の内輪軌道１１ｂの周囲に各転動体５、５を、軸方向内側の保持器２９ｂにより保持した状態で設置する。この状態で内輪９を、ハブ本体８の軸方向内端部に形成された小径段部１２（ハブ本体８の軸方向内端寄り部分）に締り嵌めで外嵌する。この外嵌作業に伴い、軸方向内側の保持器２９ｂにより保持した（軸方向内側列の）各転動体５、５の転動面を、外輪３の軸方向内端寄り部分の内周面に形成した軸方向内側の外輪軌道７ｂに当接させる。その後、ハブ本体８の軸方向内端部に設けられた円筒部１７のうち、内輪９の軸方向内端開口から突出した部分を径方向外方に塑性変形させる事により、かしめ部１８を形成する。
その後、かしめ部１８の軸方向内端面に、成形型であるロール３２（実施の形態の第１例を示す図１参照）を用いて揺動鍛造を施す事により、ハブ側フェイススプライン１９を形成する。ここで、揺動鍛造とは、かしめ部１８の軸方向内端面とロール３２の加工面とが接触してからハブ側フェイススプライン１９の形成（塑性加工）が完了するまでの工程を言う。この様な揺動鍛造を行う為に具体的には、ロール３２の先端面（図１に於ける下端面）に、凸部（加工歯）３３、３３と凹部３４、３４とを円周方向に関して交互に配置して成る（円周方向に関する凹凸面である）、加工面３５を設けている。そして、ロール３２の中心軸βをハブ本体８の中心軸αに対し所定角度θだけ傾斜させると共に、加工面３５をかしめ部１８の軸方向内端面に押し付けた状態で、ロール３２を、ハブ本体８の中心軸αを中心として回転（公転）させる。ここで、ロール３２は、自身の中心軸βを中心とする回転（自転）を可能に支持されている。この為、上述の様にロール３２をハブ本体８の中心軸αを中心として回転（公転）させると、加工面３５とかしめ部１８の軸方向内端面との係合に基づいて、ロール３２が自身の中心軸βを中心として回転（自転）する。この結果、加工面３５を構成する凸部３３、３３がかしめ部１８の軸方向内端面に徐々に食い込む事により、かしめ部１８の軸方向内端面に、円周方向に関する凹凸面である、ハブ側フェイススプライン１９が形成される。
ところで、車輪支持用転がり軸受ユニット１の製造コストを抑える、又は品質を向上させる観点からは、上述した様な揺動鍛造によってかしめ部１８の軸方向内端面にハブ側フェイススプライン１９を効率良く形成できる様にする事が好ましい。具体的には、かしめ部１８の軸方向内端面に加えたロール３２の加工面３５の押し付け力が、ハブ側フェイススプライン１９の形成に寄与する割合を多くする事により、例えば、揺動鍛造の加工ストロークを所定値とする条件下で揺動鍛造を行った場合の、ハブ側フェイススプライン１９の歯丈（溝底面を基準とする歯の高さ）を大きくできる様にする事が好ましい。ここで、揺動鍛造の加工ストロークとは、前記揺動鍛造を開始（かしめ部１８の軸方向内端面とロール３２の加工面３５とが接触）してから終了（ハブ側フェイススプライン１９の形成が完了）するまでの間の、ハブ本体８の軸方向に関する、ハブ本体８とロール３２との相対変位量を言う。
［実施の形態の第１例］ 実施の形態の第１例に就いて、図１〜４により説明する。本例において、車輪支持用転がり軸受ユニット（車輪支持用軸受ユニット）の製造方法は、図２に示すように、内輪９が外嵌されたハブ本体８を揺動プレス機構１００にセットする第１工程（Ｓ１０１）と、ハブ本体８が内輪９に対してかしめられるように、第１面（第１加工面、第１成型面、かしめ用部材、第１部材）４５を用いたプレスにより、ハブ本体８の軸方向の端部にかしめ部（clinched portion）１８を形成する第２工程（Ｓ１０２）と、第１面４５と異なる第２面（第２加工面、第２成形面、加工用部材、加工歯、第２部材）３５を用いた揺動プレスにより、かしめ部１８が形成されたハブ本体８の端部にフェイススプライン１９を形成する第３工程（Ｓ１０３）とを含む。第２工程（Ｓ１０２）の揺動プレスにおいて、第２面３５がハブ本体８（かしめ部１８）に最初に接するプレス位置Ｐが内輪９の内周面４１に比べて径方向外方に位置する。本例において、ハブ本体８の軸方向内端部にかしめ部１８を形成した後、成形型であるロール３２を用いた揺動鍛造によって、かしめ部１８の軸方向内端面に、円周方向に関する凹凸面である、ハブ側フェイススプライン１９が形成される。製造対象となる車輪支持用転がり軸受ユニット１の基本構造は、前述の図８に示した構造と同様である。又、金属材料に、鍛造加工等の塑性加工、旋削等の削り加工、研磨等の仕上加工を施して、車輪支持用転がり軸受ユニット１を構成する各部材を製造する手順等に就いては、従来から広く知られている車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法と同様であるから、説明を省略する。
本例において、車輪支持用転がり軸受ユニット１を組み立てる場合には、前述した製造方法の場合と同様、ハブ本体８（図８参照）の周囲に外輪３を配置すると共に、軸方向外側の外輪軌道７ａと、軸方向外側の内輪軌道１１ａとの間に複数の転動体５、５を、軸方向外側の保持器２９ａにより保持した状態で設ける。その後、内輪９の外周面に形成した軸方向内側の内輪軌道１１ｂの周囲に転動体５、５を、軸方向内側の保持器２９ｂにより保持した状態で設置し、この状態で内輪９を、ハブ本体８の軸方向内端部に形成された小径段部１２（ハブ本体８の軸方向内端寄り部分）に締り嵌めで外嵌する。そして、この外嵌作業に伴い、軸方向内側列の転動体５、５の転動面を、外輪３の軸方向内端寄り部分の内周面に形成した軸方向内側の外輪軌道７ｂに当接させる。その後、ハブ本体８の軸方向内端部に設けられた円筒部１７のうち、内輪９の軸方向内端開口から突出した部分を、例えばかしめ部を形成する為の、第１面（かしめ用部材、第１部材）４５を用いた、揺動鍛造により径方向外方に塑性変形させる事で、かしめ部１８を形成する。
特に、本例の場合には、この様にかしめ部１８を形成した状態で、図３又は図４に示す様に、かしめ部１８を、内輪９の軸方向内端面である平面部３０と、平面部３０の径方向内側に隣接して設けられた面取り部３１とに接触（着座）させている。尚、前述した様に、平面部３０は、内輪９（及びハブ本体８）の中心軸に直交する円輪状の平面である。又、面取り部３１は、平面部３０と内輪９の円筒面状の内周面とを連続させる、断面形状が円弧形で円環状の凸曲面であり、径方向内側に向かう程軸方向外側に向かう方向に傾斜している。
本例の場合には、その後、図１、及び、図３又は図４に示す様に、かしめ部１８の軸方向内端面に、ロール３２を用いて揺動鍛造を施す事により、ハブ側フェイススプライン１９（図８参照）を形成する。尚、図１は、前記揺動鍛造を行う為の装置（軸受ユニットの製造装置、揺動プレス機構１００）のうち、ロール３２のみを示すと共に、製造対象となる車輪支持用転がり軸受ユニット１のうち、ハブ本体８の軸方向内端部乃至内端寄り部分及び内輪９のみを示しており、その他の部分の図示を省略している。一例において、軸受ユニットの製造装置は、かしめ加工用の第１面（かしめ用部材、第１部材）４５と、フェイススプライン加工用の歯を有する第２面（加工用部材、加工歯、第２部材）３５と、揺動プレス機構１００とを備える。一例において、第１面４５を用いた加工の後、第１面４５が第２面３５に置き換えられる。揺動プレス機構１００は、内輪９が外嵌されたハブ本体８が内輪８に対してかしめられるように、第１面４５を用いたプレスにより、ハブ本体８の軸方向の端部にかしめ部１８を形成する第１モードと、第２面３５を用いた揺動プレスにより、かしめ部１８が形成されたハブ本体の端部にフェイススプラインを形成する第２モードとを有する。また、軸受ユニットの製造装置（揺動プレス機構１００）は、不図示の、第１駆動装置、第２駆動装置、及び第制御装置を備える。第１駆動装置は、ロール３２の中心軸βが第１軸αに対して傾いた状態で、ロール３２がハブ本体（内輪）８に対して相対的にプレスされるように、ロール３２を駆動するように構成される。第２駆動装置は、相対的なプレスと並行して、中心軸α周りのロール３２の動きなど、ハブ本体８とロール３２との間の相対的な動きを実行するように構成される。制御装置は、回路を含み、装置全体を統括的に制御するように構成される。
本例の場合、ハブ側フェイススプライン１９を形成する為に、具体的には、ロール３２の先端面（図１に於ける下端面）に、凸部（加工歯）３３、３３と凹部３４、３４とを円周方向に関して交互に配置して成る（円周方向に関する凹凸面である）、加工面３５を設けている。そして、図１に示す様に、ロール３２の中心軸βをハブ本体８の中心軸αに対し所定角度θだけ傾斜させると共に、加工面３５をかしめ部１８の軸方向内端面に押し付けた状態で、ロール３２を、ハブ本体８の中心軸αを中心として回転（公転）させる。ここで、ロール３２は、自身の中心軸βを中心とする自由な回転（自転）が可能な様に支持されている。この為、上述の様にロール３２をハブ本体８の中心軸αを中心として回転（公転）させると、加工面３５とかしめ部１８の軸方向内端面との係合に基づいて、ロール３２が自身の中心軸βを中心として自由に回転（自転）する。この結果、加工面３５を構成する凸部３３、３３がかしめ部１８の軸方向内端面に徐々に食い込む事により、かしめ部１８の軸方向内端面に、ハブ側フェイススプライン１９が形成される。
特に、本例において、例えば図３や図４に示す様に、前記揺動鍛造の開始時に於けるかしめ部１８の軸方向内端面とロール３２の加工面３５との接触部Ｐを、かしめ部１８と内輪９の平面部３０及び面取り部３１との接触部に対して軸方向に重畳させる。加工面（第２面）３５がハブ本体８（かしめ部１８）に最初に接するプレス位置が内輪９の内周面４１に比べて径方向外方に位置する。尚、図３は、かしめ部１８と平面部３０及び面取り部３１との接触部のうち、面取り部３１に対応する部分に対して接触部Ｐを軸方向に重畳させた場合を示している。図４は、平面部３０に対応する部分に対して接触部Ｐを軸方向に重畳させた場合を示している。ここで、かしめ部１８と平面部３０及び面取り部３１との接触部に対して、前記揺動鍛造の開始時に於ける接触部Ｐを軸方向に重畳させる態様には、かしめ部１８と平面部３０及び面取り部３１との接触部に対して、前記揺動鍛造の開始時に於ける接触部Ｐの「全部」を軸方向に重畳させる態様だけでなく、同じく「一部」を軸方向に重畳させる態様（即ち、前記揺動鍛造の開始時に於ける接触部Ｐのうち、一部が内輪９の内周面よりも径方向外方に位置し、残部が内輪９の内周面よりも径方向内方に位置する態様）も含まれる｛例えば、実施の形態の第１例（図３）や後述する実施例（図７）にも、同様の態様が含まれる｝。何れにしても、本例の場合には、前記揺動鍛造の開始時に於ける接触部Ｐを、かしめ部１８と平面部３０及び面取り部３１との接触部に対して軸方向に重畳させる為に、例えば、加工面３５のうちかしめ部１８の軸方向内端面に押し付ける部
分（下端部）の傾斜角度を考慮して、前記揺動鍛造を施す前のかしめ部１８の軸方向内端面の形状（外形（contour））を規制している。例えば、かしめ部１８を形成する工程は、フェイススプライン加工時の加工面（第２面）３５がハブ本体８（かしめ部１８）に最初に接するプレス位置が内輪９の内周面４１に比べて径方向外方に位置するように、フェイススプライン加工時の加工面３５の位置及び／又は姿勢（高さ、傾斜角度など）に基づいて、かしめ部１８の外形を規制する・制御する工程を有することができる。この様な規制は、例えば、かしめ部１８を塑性加工により形成する為の成形型の形状を工夫する事により、又は、かしめ部１８を塑性加工により形成した後に実施する切削等の仕上げ加工により、行う事ができる。例えば、かしめ部１８を形成するためのプレス加工において、かしめ部１８の外形が凸形状（convex）を有するとともに、その凸形状の頂部が内輪９の内周面４１に比べて径方向外方に位置するように、かしめ部１８の外形が規制・制御される。あるいは、かしめ部１８を形成するためのプレス加工後の切削加工において、かしめ部１８の外形が凸形状（convex）を有するとともに、その凸形状の頂部が内輪９の内周面４１に比べて径方向外方に位置するように、かしめ部１８の外形が規制・制御される。
上述の様な本例の車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法によれば、揺動鍛造によってかしめ部１８の軸方向内端面にハブ側フェイススプライン１９を効率良く形成する事ができる。例えば、前記揺動鍛造の加工ストローク（前記揺動鍛造を開始してから終了するまでの間の、ハブ本体８の軸方向に関するハブ本体８とロール３２のとの相対変位量）を所定値とする条件下で前記揺動鍛造を行った場合の、ハブ側フェイススプライン１９の歯丈（溝底面を基準とする歯の高さ）を大きくする事ができる。
この様に本例の製造方法によってハブ側フェイススプライン１９を効率良く形成する事ができる理由に就いて、以下に具体的に説明する。
先ず、本例において、かしめ部１８を内輪９の軸方向内端面である平面部３０及びその径方向内側に隣接する面取り部３１に接触させた状態で、揺動鍛造を開始する。この為、かしめ部１８と内輪９の平面部３０や面取り部３１との間に隙間を設けた状態で前記揺動鍛造を開始する場合の様に、かしめ部１８の軸方向内端面に加えたロール３２の加工面３５の押付け力（図３及び図４に矢印Ｘで示す力）の一部が前記隙間を消失させる為に消費され、その間、かしめ部１８の軸方向内端面のうちロール３２の加工面３５を押し付けた部分に大きな応力を発生させる事ができず、ロール３２の加工面３５を構成する凸部３３、３３がかしめ部１８の軸方向内端面に食い込みにくくなると言った不都合が発生する事を防止できる。従って、本例の場合には、その分だけ、ロール３２の加工面３５を構成する凸部３３、３３をかしめ部１８の軸方向内端面に食い込み易くして、ハブ側フェイススプライン１９を効率良く形成する事ができる。
又、本例において、前記揺動鍛造の開始時に於けるかしめ部１８の軸方向内端面とロール３２の加工面３５との接触部Ｐを、かしめ部１８と内輪９の平面部３０及び面取り部３１との接触部に対して軸方向に重畳させる。加工面（第２面）３５がハブ本体８（かしめ部１８）に最初に接するプレス位置が内輪９の内周面４１に比べて径方向外方に位置する。この為、前記揺動鍛造の開始直後から、かしめ部１８の軸方向内端面に加えたロール３２の加工面３５の押付け力（図３及び図４に矢印Ｘで示す力）を、硬度の高い軸受鋼製の内輪９により、効率良く受ける（図３及び図４に矢印Ｙで示す強い反力を発生させる）事ができる。従って、前記揺動鍛造の開始直後から、かしめ部１８の軸方向内端面のうち、ロール３２の加工面３５を押し付けた部分に大きな応力を発生させて、加工面３５を構成する凸部３３、３３をかしめ部１８の軸方向内端面に食い込み易くする事ができ、ハブ側フェイススプライン１９を効率良く形成する事ができる。
図５の（Ａ）及び（Ｂ）は、車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法の２つの比較例（比較例１、比較例２）を示している。
図５の（Ａ）に示した比較例１において、図３及び図４の例と同様に、ロール３２を用いた揺動鍛造の開始時に於けるかしめ部１８の軸方向内端面とロール３２の加工面３５との接触部Ｐを、内輪９に対して軸方向に重畳させている。しかしながら、比較例１の場合には、図３及び図４の例と異なり、かしめ部１８を内輪９の軸方向内端面である平面部３０に接触させず、これらかしめ部１８と平面部３０との間に隙間を設けた状態で、前記揺動鍛造を開始する。比較例１において、前記揺動鍛造の開始後、かしめ部１８の軸方向内端面に加えたロール３２の加工面３５の押付け力｛図５の（Ａ）に矢印Ｘで示す力｝の一部が前記隙間を消失させる為に消費される。従って、その間は、かしめ部１８の軸方向内端面のうちロール３２の加工面３５を押し付けた部分に大きな応力を発生させる事ができず、ロール３２の加工面３５を構成する凸部３３、３３がかしめ部１８の軸方向内端面に食い込みにくくなる。この結果、図３及び図４の例に比べて、ハブ側フェイススプライン１９の形成効率が低くなる。
図５の（Ｂ）に示した比較例２において、図３及び図４の例と同様に、かしめ部１８を内輪９の軸方向内端面である平面部３０及びその径方向内側に隣接する面取り部３１に接触させた状態で、ロール３２を用いた揺動鍛造を開始する。しかしながら、比較例２の場合には、図３及び図４の例と異なり、前記揺動鍛造の開始時に於けるかしめ部１８の軸方向内端面とロール３２の加工面３５との接触部Ｐを、内輪９の内周面よりも径方向内側に位置させている（かしめ部１８と内輪９の平面部３０及び面取り部３１との接触部に対して軸方向に重畳させていない）。この様な比較例２の場合には、少なくとも前記揺動鍛造の開始直後は、かしめ部１８の軸方向内端面に加えたロール３２の加工面３５の押付け力｛図５の（Ｂ）に矢印Ｘで示す力｝を、硬度の高い軸受鋼製の内輪９により効率良く受ける事ができず、当該押し付け力の一部が、ハブ本体８のうちかしめ部１８よりも軸方向内側に位置する部分を塑性変形させる為に消費される。従って、その間は、かしめ部１８の軸方向内端面のうちロール３２の加工面３５を押し付けた部分に大きな応力を発生させる事ができず、ロール３２の加工面３５を構成する凸部３３、３３がかしめ部１８の軸方向内端面に食い込みにくくなる。この結果、図３及び図４の例に比べて、ハブ側フェイススプライン１９の形成効率が低くなる。
［実施の形態の第２例］ 実施の形態の第２例に就いて、図６により説明する。本例の場合には、かしめ部１８（図１〜４参照）の軸方向内端面にハブ側フェイススプライン１９を形成する為の揺動鍛造を、加工ストロークを予め決められた所定値とする条件で行う。この為に、本例の場合には、上述の様な条件下で、前記揺動鍛造を開始する前のかしめ部１８のうち、内輪９の軸方向内端面（平面部３０）よりも軸方向内側に位置する部分の軸方向厚さである初期かしめ部厚さＴ（初期厚さ、図３、４参照）と、前記揺動鍛造を終了した後のハブ側フェイススプライン１９の歯丈との間に成立する、図６に例示する様な関係を、予め、実験を行う事により調べておく。そして、上述の様な条件下で前記揺動鍛造を行う場合に、所望の歯丈を有するハブ側フェイススプライン１９を形成する為に必要となる、初期かしめ部厚さＴを、前記関係を利用して決定する。すなわち、フェイススプライン１９の歯丈の設計値に応じて設定される初期厚さＴを有するようにかしめ部１８が形成される。この様な本例の製造方法の場合には、所望の歯丈を有するハブ側フェイススプライン１９を、精度良く形成する事ができる。その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例の場合と同様である。
次に、実験に就いて説明する。本実験では、図１〜４に示した実施の形態と、図５の（Ａ）及び（Ｂ）に示した比較例１、２とについて、かしめ部１８（図１〜５参照）の軸方向内端面にハブ側フェイススプライン１９を形成する為の揺動鍛造を施す作業を、加工ストロークを予め決められた所定値とする条件で行い、当該作業を終了した後のハブ側フェイススプライン１９の歯丈を測定した。尚、当該作業は、前記揺動鍛造の開始時に於けるかしめ部１８の軸方向内端面とロール３２の加工面３５との接触部Ｐの径方向位置を変えて、複数回行った。
図７に、本実験の結果を示す。この結果から、実施例の場合には、比較例１、２の場合よりも、ハブ側フェイススプライン１９の歯丈を大きくできる事、即ち、ハブ側フェイススプライン１９を効率良く形成できる事が分かる。
１ 車輪支持用転がり軸受ユニット（車輪支持用軸受ユニット） ２ 等速ジョイント用外輪 ３ 外輪 ４ ハブ ５ 転動体 ６ 静止側フランジ ７ａ、７ｂ 外輪軌道 ８ ハブ本体 ９ 内輪 １０ 回転側フランジ １１ａ、１１ｂ 内輪軌道 １２ 小径段部 １３ 中心孔 １４ ボルト １５ 杆部 １６ 小径部 １７ 円筒部 １８ かしめ部 １９ ハブ側フェイススプライン（フェイススプライン） ２０ マウス部 ２１ 端壁部 ２２ 軸部 ２３ 雌ねじ部 ２４ ジョイント側フェイススプライン ２５ 雄ねじ部 ２６ 頭部 ２７ 等速ジョイント用内輪 ２８ ボール ２９ａ、２９ｂ 保持器 ３０ 平面部 ３１ 面取り部 ３２ ロール ３３ 凸部（加工歯） ３４ 凹部 ３５ 第２面（加工面） ４１ 内周面 ４５ 第１面 １００ 揺動プレス機構

Claims (6)

  1. 内輪が外嵌されたハブ本体にかしめ部を形成する工程であり、前記かしめ部は軸方向内端部に設けられた円筒部を径方向外方に塑性変形させる事により形成され、前記内輪は、軸方向内端面を、中心軸に対して直交する平面部とすると共に、前記平面部と内周面とを面取り部を介して連続させており、且つ、これら平面部及び面取り部に、前記かしめ部が接触する、前記工程と、 前記かしめ部を形成した後、前記かしめ部の軸方向内端面に形成された円周方向に関する凹凸部であるハブ側フェイススプラインを形成する工程であり、前記かしめ部の軸方向内端面に、前記ハブ本体の中心軸に対し傾斜した中心軸を有するロールの軸方向先端面に設けられた、円周方向に関する凹凸面である加工面を押し付けた状態で、前記ロールを、前記ハブ本体の中心軸を中心として回転させ、前記ロールの加工面と前記かしめ部の軸方向内端面との係合に基づいて、前記ロールを自身の中心軸を中心として自由に回転させる揺動鍛造を施す事により、前記かしめ部の軸方向内端面に前記ハブ側フェイススプラインを形成する、前記工程と、 を備え、 前記かしめ部を前記内輪の平面部及び面取り部に接触させた状態で前記揺動鍛造が開始され、且つ、前記揺動鍛造の開始時に於ける前記かしめ部の軸方向内端面と前記ロールの加工面との接触部が、前記かしめ部と前記内輪の平面部及び面取り部との接触部に対して軸方向に重畳する、 車輪支持用軸受ユニットの製造方法。
  2. 前記揺動鍛造を開始してから終了するまでの間の、前記ハブ本体の軸方向に関する前記ハブ本体と前記ロールとの相対変位量を所定値とする条件下で、前記揺動鍛造を開始する前の前記かしめ部のうち、前記内輪の平面部よりも軸方向内側に位置する部分の軸方向厚さである初期かしめ部厚さと、前記揺動鍛造を終了した後の前記ハブ側フェイススプラインの歯丈との間に成立する関係を、予め調べておき、前記条件下で前記揺動鍛造を行う場合に、所望の歯丈を有する前記ハブ側フェイススプラインを形成する為に必要となる、前記初期かしめ部厚さを、前記関係を利用して決定する 請求項１に記載した車輪支持用軸受ユニットの製造方法。
  3. 内輪が外嵌されたハブ本体を揺動プレス機構にセットする工程と、 前記ハブ本体が前記内輪に対してかしめられるように、第１面を用いたプレスにより、前記ハブ本体の軸方向の端部にかしめ部を形成する工程と、 第２面を用いた揺動プレスにより、前記かしめ部が形成された前記ハブ本体の端部にフェイススプラインを形成する工程であり、前記第２面が前記ハブ本体に最初に接するプレス位置が前記内輪の内周面に比べて径方向外方に位置する、前記工程と、 を備える、車輪支持用軸受ユニットの製造方法。
  4. フェイススプラインの歯丈の設計値に応じて設定される初期厚さを有するように前記かしめ部が形成される、請求項３に記載の車輪支持用軸受ユニットの製造方法。
  5. 請求項１から請求項４のいずれかの製造方法を用いて車輪支持用軸受ユニットを製造する工程を含む、車両の製造方法。
  6. かしめ加工用の第１面と、 フェイススプライン加工用の歯を有する第２面と、 内輪が外嵌されたハブ本体が前記内輪に対してかしめられるように、前記第１面を用いたプレスにより、前記ハブ本体の軸方向の端部にかしめ部を形成する第１モードと、前記第２面を用いた揺動プレスにより、前記かしめ部が形成された前記ハブ本体の端部にフェイススプラインを形成する第２モードであり、前記第２面が前記ハブ本体に最初に接するプレス位置が前記内輪の内周面に比べて径方向外方に位置する、前記第２モードと、を有する揺動プレス機構と、 を備える、車輪支持用軸受ユニットの製造装置。
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