JP4337301B2

JP4337301B2 - 車輪支持用ハブユニットの製造方法

Info

Publication number: JP4337301B2
Application number: JP2002078498A
Authority: JP
Inventors: 信行萩原; 章史堀家
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2022-03-20
Also published as: JP2003275832A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輪支持用ハブユニットの製造方法に関し、特にハブユニットの加工中にワークの硬さを検出し、その硬さに適した加工条件で加締めることによって、一定の品質レベルを確保する車輪支持用ハブユニットの製造方法に関する。
【０００２】
なお、ここで言う品質とは、軸力、内輪の軌道面に生じる引張り応力、ばり、割れ、加締め部形状、外観である。その中で特に軸力が加締め加工に強い影響を受ける。
【０００３】
【従来の技術】
車輪用ハブでは、その車幅方向内側端部は、当初円筒状に形成してあり、この円筒状の内側端部の外周面に、内輪を嵌合し、その後、円筒状の内側端部を径方向外方に加締め加工し、内輪を締め付けて固定している。
【０００４】
この加締め加工は、治具を円筒状の内側端部に押し込みつつ、治具をローリングさせるローリングプレス加工により行っている。
【０００５】
従来、ローリングプレスによるハブユニットの加締めで加工条件を開示している例としては、特開２００１ー１６２３３８号公報に開示されているものがある。当該公報は、通過回転数（揺動回転速さ×加工時間）として範囲を指定する内容である。しかし、加工中、あるいは加工前にワーク特性を検出し、それに応じて加工条件を変えて加締めるという記述はない。
【０００６】
その他、ローリングプレスによるハブユニットの加締めで加工条件を開示している例としては、図６に示した特開２００１ー３９４５号公報に開示されているものがある。当該公報は、時間と荷重（ロードセルによる測定値）との関係をグラフに表している。しかし、加工中、あるいは加工前にワーク特性を検出し、それに応じて加工条件を変えて加締めるという記述はない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、加締め前のワークは、熱間鍛造後空冷するため冷え方にムラがあり、硬さにばらつきが生じる。その硬さばらつきが加締め後の品質、特に軸力のばらつきとなるという問題がある。このことは実験によって明らかになったことである。
【０００８】
これに対しては、硬さのばらつきを小さくすることにより対処することができる。しかし、この対処の仕方では、軟化焼鈍などの熱処理工程を加えなければならないため、製造コストの高騰を招来するといったことがある。
【０００９】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、加締め前のワークの硬さがばらついても、品質、特に軸力を一定のレベルに確保する車輪支持用ハブユニットの製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る車輪支持用ハブユニットの製造方法は、車輪用ハブの車幅方向内側端部の外周面に、内輪を嵌合し、この内側端部を径方向外方にローリングプレスによって加締め加工し、前記内輪を締付・固定する車輪支持用ハブユニットの製造方法において、
加締め加工する前記内側端部の硬さを、加締め加工中に検出する工程と、
前記検出した硬さに応じて、揺動回転速度、加圧時間、及び揺動角度のうち、少なくとも１つを調整する工程と、を具備することを特徴とする。
【００１２】
このように、本発明によれば、加工中にワークの硬さを検出し、検出したワークの硬さに応じて適切な加工条件で加締めている。そのため、加締め前のワークの硬さばらつきによらず、品質、特に軸力を一定のレベルに確保することが可能になる。また、ワークの硬さばらつきを減少させる軟化焼鈍などの熱処理工程が省略できるため、製造コストの高騰を招来することもない。
【００１３】
なお、ワークの硬さは、加工中に検出する場合と加工前に測定する場合の２種類の方法がある。加工中にワークの硬さを検出する場合、図２に示すように時間に対するストロークの傾きがワークの硬さと対応するので、あらかじめ測定していたデータから傾きをワークの硬さに換算する。加工前にワークの硬さを測定する場合、ボールを決まった速さＶ０でワークにぶつけ、弾んで跳ね返ったときの速さＶを検出し、比Ｖ／Ｖ０より求めるか、または、一般的な硬さ試験の方法（ブリネル硬さ、ロックウェル硬さ、ビッカース硬さ、ショア硬さ）を用いて求める。さらに、ワークの硬さに対応した適切な加工条件は、名番ごとにあらかじめテストによって調べておく必要がある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る車輪支持用ハブユニットの製造方法を図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
（第１実施の形態）
第１実施の形態は、加工中にワークの硬さを検出し、ワークの加工条件を制御する車輪支持用ハブユニットの製造方法に関するものである。
【００１６】
図１は、本発明の第１実施の形態に係る車輪支持用ハブユニットの製造方法を示し、３段階の加締め工程を夫々示す模式図である。
【００１７】
図２は、加締め前ワークの硬さと時間に対するストロークの傾きとの関係を示すグラフである。
【００１８】
図３は、加締め前ワークの硬さとストローク曲線との関係を示すグラフである。
【００１９】
図４は、加締め前ワークの硬さの違いによる揺動回転速度（加圧時間一定）と軸力との関係を示すグラフである。
【００２０】
図５は、加締め前ワークの硬さの違いによるローリングプレス機の設定荷重と軸力との関係を示すグラフである。
【００２１】
加締め前のワークは、熱間鍛造後空冷するため冷え方にムラができ、ワークの硬さにばらつきが生じる。ワークの硬さのばらつきの範囲は２１０ＨＶ〜２９０ＨＶである。同じ加工条件で加締めると、ワークの硬さが最大と最小のときで軸力に６ｔｏｎｆ以上の差がでる場合がある。要求されている軸力が５ｔｏｎｆ以上ということなので、ワークの硬さばらつきの影響は大きい。なお、ワークの硬さ最大は、２７５ＨＶ〜２９０ＨＶ、ワークの硬さ最小は、２１０ＨＶ〜２２５ＨＶ、ワークの硬さねらいは、２３５ＨＶ〜２５０ＨＶを意味する。
【００２２】
ローリングプレス機によるハブユニットの加締め加工状態は、図１に示すように、上金型１がハブの軸端部２に接触し、軸端部２から順次すえ込まれていく第１段階と、変形が進行し半径方向に押し広げられたハブの軸端部２が内輪３のＲ面取りに接触する第２段階と、加締め形状が完成する第３段階との３つに分けることができる。
【００２３】
ワークの硬さは、図３に示すグラフから、第１段階から第２段階終了までの間に時間に対するストロークの傾きの大きさを検出し、図２に示すグラフから、ストロークの傾きの大きさをワークの硬さに換算して求める。なお、図２に示すようなストロークの傾きとワークの硬さの関係は、ハブユニットの名番ごとにあらかじめ調べておく。
【００２４】
ワークの硬さに対応させた加工条件は、加締め加工状態が第３段階に入る直前で調整する。その調整する加工条件には次の（ａ）〜（ｃ）がある。
（ａ）揺動回転数（揺動回転速度または加圧時間）を調整する。
（ｂ）油圧（加締め荷重）を調整する。
（ｃ）揺動角を調整する。
【００２５】
以下（ａ）〜（ｃ）それぞれの加工条件の場合について記す。
【００２６】
（ａ）揺動回転数（揺動回転速度または加圧時間）を調整する場合
図４に示すように、揺動回転数は、ワークの硬さが一定の場合、軸力と比例関係になる（加締め荷重、揺動角、加圧時間を一定とする）。
【００２７】
例えば８．５ｔｏｎｆの軸力値が必要な場合について述べる。はじめの揺動回転速度を２００ｒｐｍ〜４００ｒｐｍのいずれかだとする。ワークの硬さは加締め加工状態が第１段階から第２段階終了までの間に検出する。
【００２８】
ワークの硬さ最小と検出されると、加締め加工状態が第３段階に入る直前に揺動回転数が２２０ｒｐｍに切り換えて、その揺動回転速度のまま最後まで加締め加工を行なう。
【００２９】
ワークの硬さ最大と検出されると、揺動回転数が３６０ｒｐｍに切り換えて、その揺動回転速度のまま最後まで加締め加工を行なう。
【００３０】
その他のワークの硬さの場合でも、図４の硬さ最大、硬さ最小、硬さねらいのグラフから類推して、それに対応した揺動回転速度に切り換える。
【００３１】
また、揺動回転速度を一定にし、加圧時間を変えて加締め加工を行なっても同様の結果になる。
【００３２】
また、揺動回転速度と加圧時間とを合せた揺動回転数を変えて加締め加工を行っても同様に効果がある。
【００３３】
（ｂ）加締め荷重（油圧）を調整する場合
図５に示すように加締め荷重は、ワークの硬さが一定の場合、軸力と比例関係になる（揺動回転数、揺動角、加工時間を一定とする）。
【００３４】
例えば６ｔｏｎｆの軸力値が必要な場合について述べる。ワークの硬さの検出は上記（ａ）と同様に行なう。
【００３５】
ワークの硬さ最小と検出されると、加締め加工状態が第３段階に入る直前に加締め荷重を１３．８ｔｏｎに設定して、その加締め荷重のまま最後まで加締め加工を行なう。
【００３６】
ワークの硬さ最大と検出されると、加締め荷重１５．８ｔｏｎを設定して、その加締め荷重のまま最後まで加締め加工を行なう。
【００３７】
その他のワークの硬さの場合でも、図５の硬さ最大、硬さ最小、硬さねらいのグラフから類推して、それに対応した加締め荷重に設定する。
【００３８】
（ｃ）揺動角を調整する場合
揺動角を大きくすると軸力も大きくなる（揺動回転速度、加締め荷重、加圧時間を一定とする）。
【００３９】
はじめ揺動角を２度に設定しておき、ワークの硬さの検出は上記（ａ）と同様に行なう。
【００４０】
ワークの硬さ最小と検出されると、加締め加工状態が第３段階に入る直前に揺動角を小さく（２度以下）し、その揺動角のまま最後まで加締め加工を行なう。
【００４１】
ワークの硬さ最大と検出されると、揺動角を大きく（２度以上）し、その揺動角のまま最後まで加締め加工を行なう。
【００４２】
その他のワークの硬さの場合でも、あらかじめ求めておいた加工条件より、それに対応した揺動角にすることで加工を行なう。
【００４３】
なお、（ａ）〜（ｃ）の条件を組み合わせて制御に用いることも有効である。また、１回転あたりの圧下量を制御パラメーターに用いることも有効である。さらに、加工中にワーク特性を検出し、この検出したワーク特性に応じて、加工条件を制御してもよい。
【００４４】
（参考例）
参考例は、加工前にワークの硬さを測定し、加工条件を制御する車輪支持用ハブユニットの製造方法に関するものである。
【００４５】
前述のワークの硬さ検出と異なり、ワークの硬さを加締め加工前に測定しその硬さを測定したワークと加工条件を１対１に対応させて、適切な加工条件で加締める方法である。
【００４６】
ワークの硬さの測定は、ボールを決まった速さＶ０でワークにぶつけ、弾んで跳ね返ったときの速さＶを検出し、比Ｖ／Ｖ０より求める。その検出したワークの硬さの結果をローリングプレス機に送り、ワークの硬さに応じた条件（前述の（ａ）〜（ｃ）のいずれか１つ、あるいはどれかの組み合わせ）に切り換える。硬さを測定したワークと加工条件とを１対１に対応させることが重要である。そのため生産ラインでは、加締め加工工程の直前でワークの硬さを測定するとまちがいがほとんどない。
【００４７】
その他、一般的な硬さ測定、ブリネル硬さ、ロックウェル硬さ、ビッカース硬さ、ショア硬さを使うこともできる。しかし、これらの硬さ測定はワークに傷がつくので、傷の部分を取り除く必要がある。そうすると切削やドリル加工の前にワークの硬さ測定を行なうことになり、加締め加工までに複数の工程が入り込むことになる。このように複数の工程がワークの硬さ測定と加締め加工との間に入り込むと、硬さを測定したワークと加工条件とを１対１に対応させる工夫が必要になる。
【００４８】
さらに、加工前にワーク特性を検出し、この検出したワーク特性に応じて、加工条件を制御してもよい。
【００４９】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、加工中にワークの硬さを検出し、検出した硬さに応じて適切な加工条件で加締めている。そのため、加締め前のワークの硬さばらつきによらず、品質、特に軸力を一定のレベルに確保することが可能になる。また、ワークの硬さばらつきを減少させる軟化焼鈍などの熱処理工程が省略できるため、製造コストの高騰を招来することもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る車輪支持用ハブユニットの製造方法を示し、３段階の加締め工程を夫々示す模式図である。
【図２】加締め前ワークの硬さと時間に対するストロークの傾きとの関係を示すグラフである。
【図３】加締め前ワークの硬さとストローク曲線との関係を示すグラフである。
【図４】加締め前ワークの硬さの違いによる揺動回転速度と軸力との関係を示すグラフである。
【図５】加締め前ワークの硬さの違いによるローリングプレス機の設定荷重と軸力との関係を示すグラフである。
【図６】従来例における内輪に作用する荷重と時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１上金型
２軸端部
３内輪

Claims

車輪用ハブの車幅方向内側端部の外周面に、内輪を嵌合し、この内側端部を径方向外方にローリングプレスによって加締め加工し、前記内輪を締付・固定する車輪支持用ハブユニットの製造方法において、
加締め加工する前記内側端部の硬さを、加締め加工中に検出する工程と、
前記検出した硬さに応じて、揺動回転速度、加圧時間、及び揺動角度のうち、少なくとも１つを調整する工程と、を具備することを特徴とする車輪支持用ハブユニットの製造方法。