JP3546364B2

JP3546364B2 - ハブユニット軸受外輪のセレーション孔加工方法

Info

Publication number: JP3546364B2
Application number: JP13147894A
Authority: JP
Inventors: 道雄飯原; 寛治久米山
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1994-05-20
Filing date: 1994-05-20
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2019-07-28
Also published as: JPH07314071A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、自動車の車輪用軸受等として使用されるハブユニット軸受外輪のセレーション孔加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車の車輪用軸受として、図８に示すハブユニット軸受が使用されている。この軸受は、ハブと軸受外輪とを一体化させたものであり、複列玉軸受における外輪５１をハブとして使用可能な形状としてある。内輪５２は各列の転動体５３に対して個別に形成した分割型のものとしてあり、車軸（図示せず）に嵌合する。内輪５２と外輪５１の間には両端にシール５４が設けてある。外輪５１は、軸方向中間に外向きのフランジ部５１ａを有し、フランジ部５１ａのボルト孔５６に挿通したボルト５７により、フランジ部５１ａの側面に接する車輪（図示せず）が取付けられる。
ボルト孔５６は丸孔としておき、ボルト５７に設けられたセレーション部を圧入することにより、内径面にセレーションを転写して噛み合わせる。これによりボルト５７の回り止めトルクを得る。
ボルト孔５６はドリルで明けるが、そのままではドリル加工等による加工硬化のために、ボルト５７の圧入時にセレーション部が欠損し、目的の嵌合ができない場合がある。そのため、ボルト孔５６はドリル加工後に孔ぐり加工を施している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来はボルト孔にセレーションを得るために、ドリル加工後に孔ぐり加工を必要としており、そのため孔加工に手間がかかり、製造コストが高くなっている。また、セレーションの転写によって回り止めトルクは得られても、ボルトの抜け止め効果は十分に得られず、車輪の交換時等にボルトが不用意に抜けて作業に手間がかかることがある。
【０００４】
この発明の目的は、セレーション孔部の加工が容易に行えて、製造コストの低減が図れ、また加工したボルト孔でボルトの抜け止め作用が得られるハブユニット軸受外輪のセレーション孔加工方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明のハブユニット軸受外輪のセレーション孔加工方法は、外輪素材にセレーション付きのボルト孔を２工程に分けてプレス抜きする方法である。外輪素材は外周にフランジ部を有する円筒状のものである。第１の工程では、セレーション成形用のポンチと丸孔のダイスとを用い、外輪素材のフランジ部に所定深さのセレーション孔部を押し出しによる剪断で成形する。次工程で、前記セレーション孔部に残った底部を丸形のポンチと丸孔のダイスとで打ち抜き、セレーション孔部との隣接部がセレーション孔部の溝底面よりも若干小径のボルト圧入部となった丸孔部を成形する。
【０００６】
【作用】
セレーション孔部の深さは、セレーション成形用ポンチの下死点の位置で設定できる。また、セレーション孔部の深さをフランジ厚の途中までとして２工程で打ち抜くため、小径のボルト圧入部を有する出口側広がりの丸孔部が、丸形のポンチと丸孔のダイスとで打ち抜くだけで成形できる。すなわち、一般に打ち抜き加工したときの切り口面は、剪断面部分が小径になっていて、その下に続く破断面部分が出口側広がりのテーパ面となる。そのため単に打ち抜くだけで、前記の小径の圧入部を有する出口側広がりの丸孔部が形成される。このようにセレーション孔部とボルト圧入部とを有するボルト孔がプレス抜きで容易が成形できる。また、このように加工したボルト孔によると、挿入されたボルトが前記のボルト圧入部で圧入状態となり、抜け止め力が確保できる。
【０００７】
【実施例】
この発明の一実施例を図１ないし図６に基づいて説明する。このハブユニット軸受外輪１は、図８の軸受外輪５１に代えて、同図の内輪５２や転動体５３，シール５４と共に組まれてアンギュラ型の複列玉軸受からなるハブユニット軸受を構成するものであり、次のように製造される。この製造方法では、フランジ部１ｂを無切削化し、かつフランジ部１ｂにセレーション孔からなるボルト孔４を２工程のプレス抜きで加工する。まず軸受外輪１の完成状態の形状を説明する。
【０００８】
軸受外輪１は、円筒状部１ａの外周に円板状のフランジ部１ｂを有し、内径面に転動体の転走面となる２本の断面円弧状の軌道溝２が形成されている。フランジ部１ｂは円筒状部１ａの中央よりも一端側に偏って設けられ、軌道溝２は他端側に偏って設けられている。また、円筒状部１ａの内径面の前記他端の開口縁にはシール係合溝３が形成してある。フランジ部１ｂは、前記一端側の側面ａに車輪（図示せず）を接して取付けるものであり、周方向の複数箇所（図示の例では５箇所）にボルト孔４が設けてある。
【０００９】
フランジ部１ｂの断面形状は、ボルト孔４を設けない一般部では、図１（Ａ）に破線で示し、また図６の下半部に示すように、車輪に対する非対向側の側面ｂがテーパ面となって外径側が漸次薄くなっている。フランジ部１ｂの各ボルト孔４が設けられた角度位置には、リブ状の肉盛部５および車輪接触用のリブ６（図３）が、前記非接触側の側面ｂおよび接触側の側面ａに各々一体に設けられている。これら肉盛部５およびリブ６は互いに同じ幅に形成され、各々円筒状部１ａからフランジ部１ｂの略外径端まで半径方向に延びている。したがって、フランジ部１ｂの肉盛部５およびリブ６の設けられた周方向部分は、両面に突出した厚肉部となっている。
リブ６は、その正面の略全面が車輪に対する接触面Ａとなるものであり、この接触面Ａは軸心Ｏに対して垂直な平坦面とされている。この接触面Ａがフランジ基準面となる。また、肉盛部５の背面における先端側部分（図１（Ｂ）に斜線を施した部分）も、前記軸心Ｏに対して垂直な平坦化面Ｂとされている。これら接触面Ａおよび平坦化面Ｂは、後述の冷間鍛造により、すなわちサイジングの一種である平押しにより平坦度を高めてある。
【００１０】
ボルト孔４は、図５に拡大して示すように、入口側部が所定深さＨのセレーション孔部４ａに、出口側部が丸孔部４ｂに各々形成され、かつ入口側周辺には座ぐり孔７が、出口側周辺にはバリ逃がし孔８が各々形成されている。座ぐり孔７およびバリ逃がし孔８は、いずれも浅い円孔としてあるが、必ずしも円形でなくても良い。座ぐり孔７およびバリ逃がし孔８は、前記の平押し時に同時に形成され、このとき座ぐり孔７の底面が、平坦な座面７ａに形成される。丸孔部４ｂは、出口側が広がったテーパ状となり、丸孔部４ｂのセレーション孔部４ａとの隣接部は、セレーション孔部４ａにおける溝底面よりも内径が小径となったボルト圧入部４ｃに形成されている。
【００１１】
つぎに製造方法を説明する。まず、図１（Ｄ）に示す形状の外輪素材１_０を通常の熱間の鍛造で形成する。この外輪素材１_０は、図３に示す外輪素材１_０の冷間鍛造前の状態のものであるが、両者は略同様な形状であるため、図３を用いて説明する。すなわち熱間鍛造の完了時の外輪素材１_０は、円筒状部１ａの外周にフランジ部１ｂを設け、かつフランジ部１ｂの両面に前記肉盛部５およびリブ６を各々設けた形状のものである。円筒状部１ａは、図３（Ｂ）に完成状態の外輪１の断面形状を鎖線で示すように、外輪１に対して内径側と両端の外径側部分に旋削代を設けた形状のものである。この外輪素材１_０に、次のフランジ部１ｂの平押しと、ボルト孔４のプレス抜きと、旋削とを施して図６の外輪１とされる。
【００１２】
平押しは、図１（Ｄ）および図２に示すように、各々プレス型である上型２１と、下型２２と、ダイス２３とを用いて行われる。ダイス２３は、下型２２の昇降ガイド兼用の円筒面状の成形面２３ａを有し、ダイスホルダ２４上に固定されている。成形面２２ａの上端は外広がりとなり、ダイス２３の成形面２３ａの下方は、段部２３ｂを介して大径部となっている。下型２２は、上面が平押し用の平坦な成形面となり、かつ上面に各バリ逃がし孔８の成形用の突部２２ａを有するリング状のものであり、ダイス２３の前記ガイド兼成形面２３ａに昇降自在に嵌合している。下型２２は、復帰ばね２５で上昇付勢されると共に、下端外周の係合突部２２ｂがダイス２３の段部２３ｂに係合して上昇位置が規制される。この状態で、下型２２の上面はダイス２３の上面よりも上方位置にある。また、下型２２はダイスホルダ２４に設けられたエジェクタピン２６により強制押し上げ可能とされている。上型２１は、昇降駆動される上型ホルダ２７（図１）の下面に設けられたリング状のものであり、下面が平押し用の平坦な成形面となり、かつこの下面に座ぐり孔成形用の突部２１ａが突設されている。
【００１３】
平押し過程では、図２（Ａ）のように外輪素材１_０をそのフランジ部１ｂの車輪接触側面ｂが下型２２上に載るようにセットし、上型２１を下降させてフランジ部１ｂを押し下げる。これにより、フランジ部１ｂが下型２２と共に下降してダイス２３内に入り、ダイス２３の内周の成形面２３ａでフランジ部１ｂの外径サイジングが行われる。下型２２がダイスホルダ２４に接するまで下降すると（図２（Ｂ））、フランジ部１ｂは上下型２１，２２の間で強く挟まれ、これによりフランジ部１ｂのリブ６における車輪接触面Ａと、フランジ部１ｂの肉盛部５の先端側の平坦化面Ｂとの平坦度が高められる。すなわち冷間で平坦度のサイジングが行われる。そのため、両面Ａ，Ｂの平行度も高められる。また、この平押し時に、上型２１の突部２１ａと下型２２の突部２２ａとで、フランジ部１ｂの両面に座ぐり孔７およびバリ逃がし孔８が成形され、図３に示す形状に外輪素材１_０が仕上がる。成形が完了すると、上型２１を上方へ逃がすと共に、エジェクタピン２６で下型２２を突き上げて外輪素材１_０をダイス２３よりも上方に戻す（図３（Ｃ））。エジェクタピン２６の使用により、フランジ部１ｂがダイス２３の内周の成形面２３ａに圧接状態となっていても外輪素材１_０の排出が可能となる。
【００１４】
このように、外輪素材１_０のフランジ部１ｂにおけるリブ６の車輪接触面Ａと肉盛部５の平坦化面Ｂの平坦度を高めて両面Ａ，Ｂの平行度を出し、同時にフランジ部１ｂの外径サイジングを行ってフランジ部１ｂの車輪接触面Ａと外径面の直角度を出すことができる。また、これと同時に、フランジ部１ｂの座ぐり孔７とバリ取り孔８とを成形し、座ぐり孔７の底面からなるボルト頭用の座面７ａに高い平坦度および車輪接触面Ａとの平行度を得ることができる。しかも、これらのフランジ部１ｂの加工が全て無旋削で行える。肉盛部５の上型２１による平押しや座ぐり孔７の成形は、フランジ部１ｂの全周を加圧する場合と異なり、部分的に設けられる肉盛部５を潰すだけでよいため、比較的小さな加圧力で容易に加工できる。
【００１５】
図４は、ボルト孔４のプレス抜きを行う過程を示す。この過程は、セレーション成形工程と、打ち抜き工程との２工程で行い、各工程毎に別のプレス型が使用される。セレーション成形工程では、図４（Ａ），（Ｂ）に示すポンチ３１と、ダイス３２と、外径ガイド３３と、ポンチストリッパ３９とを用いる。ダイス３２は、リング状に形成されて外輪素材１_０の各ボルト孔４を成形すべき位置に、これらボルト孔４の内径に対応する径の丸孔３２ａが設けられたものであり、外径ガイド３３内に昇降自在に嵌合している。外径ガイド３３は、ダイス３２よりも上方に延びて内径面で外輪素材１_０のフランジ部１ｂを位置決めするものであり、下ホルダ３４上に固定されている。下ホルダ３４にはダイス３２を押し上げるエジェクタピン３５が設けられ、またダイス３２の丸孔３２ａ内には受け部材３７が昇降自在に嵌合し、復帰ばね３６で押し上げ付勢されている。
【００１６】
ポンチ３１は、下端の小径部分の外径面がセレーション成形用の凹凸面となったものであり、ダイス３２の各丸孔３２ａと対応する複数本のものが、昇降駆動される１つのポンチホルダ３８に固定されている。ポンチストリッパ３９は、ポンチ３１の配列に沿うリング状のものであり、周方向複数箇所に設けた各ポンチ収容孔４０に、各ポンチ３１を相対的に昇降自在に貫通させてある。ポンチストリッパ３９の下面には、各ポンチ収容孔４０の開口周縁に、外輪素材１_０のフランジ部１ｂの座面７ａを押さえる円形の突部３９ａが形成されている。ポンチ収容孔４０は、中間部が大径となった段付き孔とされ、ポンチ３１の上部に形成された拡径部３１ｂがポンチ収容孔４０の上端の段面に係合してポンチストリッパ３９を支持している。この係合状態で、ポンチ３１の下端面とポンチストリッパ３９の下端面とは略同一高さとなる。また、各ポンチ収容孔４０内にはポンチストリッパ３９を押し下げ付勢する押し出しばね４１が収容されている。なおポンチストリッパ３９は、ばね４１で付勢する代わりに、別の駆動装置を設けてポンチ３１と独立して昇降させるようにしても良い。
【００１７】
図４（Ｃ），（Ｄ）に示すように、打ち抜き工程では、丸形のポンチ４３と、丸孔４４ａを有するダイス４４とを用いる。ダイス４４は、外輪素材１_０の各ボルト孔４に対応する位置に前記丸孔４４ａを設けたリング状のものであり、ダイホルダ４５上に設置されている。ポンチ４３は、外輪素材１_０の各ボルト孔４と対応する複数本のものが、昇降駆動されるポンチホルダ４６に固定されている。
【００１８】
この２工程のボルト孔プレス抜き工程では、まず前記の平押しの完了した外輪素材１_０を、図４（Ａ）に示すように外径ガイド３３内に落とし込んでダイス３２上に配置し、同図（Ｂ）のようにポンチ３１を下降させる。ポンチ３１は、外輪素材１_０のフランジ１ｂに所定深さＨだけ押し込み、押し出しによる剪断で、ポンチ３１の外径面形状が転写されたセレーション孔部４ａを所定深さＨに成形する。いわゆる半抜きを行う。このセレーション孔部４ａの深さＨは、ポンチ３１の昇降ストロークの下死点で設定される。この成形後、ポンチ３１を上昇復帰させる。このとき、ポンチストリッパ３９は、ばね４１の付勢でフランジ部１ｂを押さえており、ポンチ３１のセレーション孔部４ａからの抜き出しを確実にする。また、受け部材３７は、ダイス３２の丸孔３２ａ内に進入したセレーション孔部４ａの底部Ｓをばね３６の付勢で押し上げ、外輪素材１_０の外径ガイド３３からの取り出しを容易にする。
【００１９】
このようにセレーション孔部４ａを成形した外輪素材１_０は、次工程の図４（Ｃ）におけるダイス４４上に載せ、パンチ４３を下降させてセレーション孔部４ａの底部Ｓを打ち抜く（図４（Ｄ））。前記のダイス４４上に外輪素材１_０を載せる過程では、各セレーション孔部４ａの底部Ｓがダイス４４の丸孔４４ａに嵌まるので、外輪素材１_０は正確に位置決めされる。打ち抜いた底部Ｓのカスはダイスホルダ４５上に落下する。
この打ち抜きにより成形された丸孔部４ｂは、図５に示すようにセレーション孔部４ａとの隣接部が小径のボルト圧入部４ｃとなって、出口側が若干広がったテーパ状の孔となる。すなわち、一般に打ち抜き加工したときの切り口面は、剪断面部分が小径になっていて、その下に続く破断面部分が出口側広がりのテーパ面となる。そのため単に丸形のポンチ４３で打ち抜くだけで、前記の小径のボルト圧入部４ｃを有する出口側広がりの丸孔部４ｂが形成される。この場合、ボルト圧入部４ｃの内径面が剪断面部分となり、テーパ孔部分が破断面部分となる。このように２工程でプレス抜きすることにより、セレーション部４ａとその下側に隣接する小径のボルト圧入部４ｃとを有するボルト孔４を、容易に能率良く形成することができ、これによっても製造コストの低下が図れる。しかも、プレス抜きのため、従来の切削の場合のような加工硬化の問題がない。
【００２０】
この孔加工の終了した外輪素材１_０は、内径面と外径面の両端部とを旋削して図６に示すハブユニット軸受外輪１とする。このように、外輪素材１_０のフランジ部１ｂについては、平坦度の確保から、セレーション付きのボルト孔４の加工まで、全く無旋削で、精度良く、かつ能率良く加工することができる。
また、このハブユニット軸受外輪１によると、フランジ部１ｂの各ボルト孔４の設けられる角度位置に半径方向に延びる肉盛部５を設けたので、特に強度の必要となるボルト孔４付近の強度を確保しながら、他の部分を薄肉として外輪１の全体の重量を低減させることができる。しかも、このようにボルト孔４を肉盛部５に設けるので、ボルト頭の座面７ａを冷間鍛造で成形する場合に、突出した肉盛部５のみの局部的な加圧となり、そのため成形が容易となる。
また、ボルト孔４は、セレーション孔部４ａおよびボルト圧入部４ｃを有するため、車輪固定用のセレーション付きボルト４９（図５）を挿入することにより、ボルト４９の頭部の下に形成されたセレーションがボルト孔４のセレーション部４ａと噛み合ってボルト４の回り止めトルクが確保され、また小径となったボルト圧入部４ｃにボルト４の丸軸状の首が圧入状態となることで、ボルト４の抜け止め力が得られる。ボルト孔４の出口側には浅いバリ逃がし孔８が形成してあるが、そのためボルト孔４の打ち抜き工程で図５に示すようなバリ４ｄが出口部に形成されても、バリ４ｄはバリ逃がし孔４ｄ内に収まり、フランジ４ｂの車輪接触面Ａに突出することがない。
【００２１】
なお、前記実施例では軸受外輪１のフランジ部１ｂに座ぐり孔７を設けたが、座ぐり孔７は必ずしも設けなくても良い。その場合、図７に示すように肉盛部５の平坦化面Ｂにおけるボルト孔４の周辺部分がボルト頭用の座面７ａとなる。この場合も、座面７ａに平坦度のサイジングが行われているため、精度の良いボルト締めが行える。
【００２２】
【発明の効果】
この発明のハブユニット軸受外輪のセレーション孔加工方法は、セレーション成形用ポンチで所定深さのセレーション孔部を押し出しによる剪断で成形した後、その底部を丸形のポンチで打ち抜く方法であるため、セレーション孔部とその下側に隣接する小径のボルト圧入部とを有するボルト孔を、容易に能率良く形成することができ、製造コストの低下が図れる。しかも、この方法で孔加工した軸受外輪によると、前記ボルト孔に挿通したボルトの抜け止め効果が前記ボルト圧入部で得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はこの発明方法を適用したハブユニット軸受外輪の部分断面図、（Ｂ）はその部分背面図、（Ｃ）は同図（Ｂ）のＣ−Ｃ断面図、（Ｄ）は同外輪のフランジ平押し過程の断面図である。
【図２】同外輪のフランジ平押し過程の工程説明図である。
【図３】（Ａ）は外輪素材のフランジ平押し後の状態を示す切欠正面図、（Ｂ）は同破断側面図、（Ｃ）は同切欠背面図である。
【図４】この発明の一実施例にかかるセレーション孔加工方法を示す各工程の説明図である。
【図５】ハブユニット軸受外輪のボルト孔周辺部の拡大断面図である。
【図６】ハブユニット軸受外輪の完成状態の断面図である。
【図７】（Ａ）は他の実施例にかかるハブユニット軸受外輪の部分背面図、（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【図８】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１…ハブユニット軸受外輪、１_０…外輪素材、１ａ…円筒状部、１ｂ…フランジ部、２…軌道溝、４…ボルト孔、４ａ…セレーション孔部、４ｂ…丸孔部、４ｃ…ボルト圧入部、５…肉盛部、６…リブ、７…座ぐり孔、７ａ…座面、８…バリ逃がし孔、３１…セレーション成形用のポンチ、３２…ダイス、４３…丸形のポンチ、４４…ダイス、Ｓ…底部

Claims

外周にフランジ部を有する円筒状の外輪素材をハブユニット軸受の外輪に仕上げる過程でセレーション付きのボルト孔を前記フランジ部に加工する方法であって、セレーション成形用のポンチと丸孔のダイスとを用い、前記外輪素材のフランジ部に所定深さのセレーション孔部を押し出しによる剪断で成形する工程と、前記セレーション孔部に残った底部を丸形のポンチと丸孔のダイスとで打ち抜くことで、セレーション孔部との隣接部がセレーション孔部の溝底面よりも若干小径のボルト圧入部となった丸孔部を成形する工程とを含むハブユニット軸受外輪のセレーション孔加工方法。