JP5446983B2 - ハブユニットの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ディスクブレーキ装置のディスクロータおよび車輪が取り付けられるハブユニットの製造方法に係り、特に、ハブホイールに転がり軸受を備えたハブユニットの製造方法に関する。

この種のハブユニットとして、例えば特許文献１のハブユニット１は、図４に示すように、車輪を取付けるためのハブホイール２と、このハブホイール２を車体に対して軸心回りに回転自在に支持する転がり軸受３とを備えて構成される。この転がり軸受３は、一例として複列外向きアンギュラ玉軸受である。

ハブホイール２は、車両インナー側に相当する小径部５と、車両アウタ側に相当する大径部６と、この大径部６に径方向外向きに突出して形成されたハブフランジ７とから構成されている。ハブフランジ７には、図示しないブレーキディスクロータが固定される。

ハブホイール２の小径部５において、その車両インナー側軸端には、かしめ用円筒部８が形成されている。そして、このかしめ用円筒部８は、ローリングかしめにより径方向外向きに屈曲変形されることでかしめ部９とされる。このかしめ部９は、内輪部材１３の外端面に圧接されている。

転がり軸受３は、単一の外輪部材１０と、複数の玉１１、１２と、内輪部材１３と、保持器１４とを備えて構成される。

外輪部材１０は、その外周面に、取付け用フランジ１５が径方向外向きに突出して形成されてこのフランジ１５に対して図示しないナックルやキャリアと称される支持部材が固定され、これによって、車体に対して非回転に支持される。そして、外輪部材１０は、その内周面に軸方向隣り合わせに二列の軌道溝を有する。

内輪部材１３は、その外周面に、外輪部材１０の車両インナー側軌道溝と一対となる単一の軌道溝を有し、かつ、ハブホイール２の外周面の内輪嵌合部４に嵌合される。この転がり軸受３においては、ハブホイール２の外周面の所要領域を外輪部材１０の車両アウタ側軌道溝と一対となる軌道溝として利用する構成になっている。

前記外輪部材１０の二列の軌道溝と、内輪部材１３の軌道溝およびハブホイール２の軌道溝との間に、それぞれ、複数個ずつの玉１１，１２が転動自在に配列されている。

そして、このようなハブユニットは、一般的に円柱状素材から成形されるが、円柱状素材は、鍛造の過程で偏析が起こるために、その中心部に介在物が比較的多いことが知られている。特に２０％以下には介在物が他の領域と比較して多いことが知られている。なお、このことは図５に示す円柱状素材における酸化物系非金属介在物の分布状態を示すグラフからも分かる（特許文献３の図３）。

図６は、従来のハブユニットの製造方法を模式的に示したものである。この従来のハブユニットの製造方法では、先ず、図６（ａ）に示すように、据え込み工程において円柱状素材２０に据え込み加工を施し、円柱状素材２０を軸方向に圧縮して径方向の肉厚を増大させることにより、図６（ａ）に示す様な第一中間素材２１とする。なお、図６中及び他の図において、符号Ｐは円柱状素材２０の中心線であり、中心線Ｐから径方向外端を１０等分して介在物の比較的多い領域である中心線Ｐから２０％の径方向位置に対応する部分を円柱状素材２０の中心部２０ａとして黒く塗りつぶして明示している。

次いで、粗成形工程において前方押出加工を施し、第一中間素材２１の軸方向一端部を縮径させることにより、図６（ｂ）に示す様な第二中間素材２２とする。次いで、成形工程において前方押出加工を施し、複数の段差部を有するダイ３０により第二中間素材２２を押さえつつ大径部形成用凹部４１を有するパンチ４０で押し込むことにより、図６（ｃ）に示すような第三中間素材２３とする。この成型加工において形成された第三中間素材２３は、かしめ用円筒部８となる軸方向一端部が連結部２３ａで連結される。そして図６（ｄ）に示すように、ドリル・旋削・研削工程において、連結部２３ａをドリル加工で切り取った後、旋削加工及び研削加工を施すことで、かしめ用円筒部８を有する第四中間素材２４が形成される。そして、第四中間素材２４に転がり軸受３の内輪部材１３を外嵌し、かしめ用円筒部８をかしめつけることでかしめ部９でハブホイール２からの内輪部材１３の抜け止めが行なわれる。

図７（ａ）（ｂ）は、第三中間素材２３の連結部２３ａをせん断加工で切り取る様子を模式的に示したものである。第三中間素材２３のように軸方向一端部にある連結部２３ａを工具Ｑを用いてせん断加工で切り取ろうとした場合、曲げ応力がかかりかしめ用円筒部８が削られるおそれがあるため、従来のハブユニット１の製造方法では、上述したようにドリル加工により連結部２３ａを切り取っていた。

しかしながらドリル加工を含む従来のハブユニット１の製造方法であっても、円柱状素材２０の中心部２０ａは割れ起点となる介在物が多いため、他の部分よりも強度が低い。また、この部分がかしめ部の表面に存在すると、かしめの際、かしめ部表面に微小クラックが生じる可能性があった。

これに対し、特許文献２に記載のハブユニットの製造方法では、かしめ用円筒部の表面に潤滑性被膜を形成し、微小クラックの発生を防止している。

また、特許文献３では、円柱状素材の鍛造により、軌道面が介在物の多い円柱状素材の中心部で形成されないようにすることが開示されている。

特開２００９−２５０４０５号公報 特許３８５７５６７号 特開２００８−１９６６１６号公報

しかしながら、特許文献２に記載のハブユニットの製造方法では、予めかしめ用円筒部の表面に潤滑性被膜を形成する工程が増えるため、製造コストが増加するという問題があった。

また、特許文献３は、軌道面が介在物の多い円柱状素材の中心部で形成されないようにするものであり、かしめ用円筒部を円柱状素材の中心部で形成されないようにするものではなく、また、そのための具体的な手法の開示もない。

そこで、本発明は、製造コストの増加を回避してかしめ時の微小クラック発生を抑制可能なハブユニットの製造方法を提供することを目的としている。

上記目的は以下の構成により達成される。
（１）転がり軸受と、鋼製の円柱状素材から鍛造され軸端にかしめ用円筒部を有するハブホイールと、を備え、前記かしめ用円筒部をかしめにより径方向外向きに屈曲変形させてかしめ部を形成し、前記転がり軸受の内輪部材の外端面に前記かしめ部をかしめつけることで組み付けられるハブユニットにおいて、前記円柱状素材の中心線から２０％までの径方向位置である当該円柱状素材の中心部が前記ハブホイールの前記かしめ用円筒部の表面に露出しないハブユニットの製造方法であって、
前記円柱状素材を軸方向に圧縮して径方向の肉厚を増大させる据え込み工程と、据え込み加工が施された前記円柱状素材の軸方向一端部を縮径させる粗成形工程と、粗成形加工が施された前記円柱状素材を成形する成形工程と、を含み、
前記粗成形工程では、前記円柱状素材の軸方向一端部の先端面に前記円柱状素材の最外径部が露出しないように粗成形を行い、
前記成形工程では、前記ハブホイールは、粗成形加工が施された前記円柱状素材をダイに装着しパンチを押圧して成形され、
前記ダイには、少なくとも前記かしめ用円筒部の外周面を形成する外周面形成部と、前記かしめ用円筒部の内周面を形成する凸部とが底部から立設され、
前記パンチには、前記ダイの凸部とで前記ハブホイールの内周面を連結する連結部を形成する突出部が形成され、
当該凸部の高さは、前記連結部が前記かしめ用円筒部よりパンチ側に位置して形成される高さとされることを特徴とするハブユニットの製造方法。
（２）前記ダイの凸部の径方向寸法は、前記円柱状素材の中心部よりも大きいことを特徴とする（１）に記載のハブユニットの製造方法。

本発明によれば、円柱状素材の中心部がハブホイールのかしめ用円筒部の表面に露出しないので、かしめ時の微小クラック発生を抑制することができる。また、予めかしめ用円筒部の表面に潤滑性被膜を形成するなどの別工程が増えることがなく、製造コストの増加を回避することができる。

本発明に係るハブユニットの製造方法の模式図である。 連結部をせん断加工で切り取る様子を示す模式図である。 変形例に係るハブユニットの製造方法の模式図である。 特許文献１に記載のハブユニットの全体構成を示す断面図である。 （ａ）は、円柱状素材における酸化物系非金属介在物の分布状態を示すグラフであり、（ｂ）は、円柱状素材の径方向位置を説明する概念図である。 従来のハブユニットの製造方法の模式図である。 連結部をせん断加工で切り取る様子を模式的に示した模式図である。

以下、本発明のハブユニット及びその製造方法の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明のハブユニットの外観構成は、図５に記載したハブユニットの構成と同一又は同等なため、同一又は同等部分については同一又は同等符号を付してその説明を省略する。

図１は本発明に係るハブユニット１’の製造方法の模式図である。
先ず、図１（ａ）に示すように、据え込み工程において鋼製の円柱状素材２０に据え込み加工を施し、円柱状素材２０を軸方向に圧縮して径方向の肉厚を増大させることにより、図１（ａ）に示す様な第一中間素材２１とする。

次いで、粗成形工程において前方押出加工を施し、第一中間素材２１の軸方向一端部を縮径させることにより、図１（ｂ）に示す様な第二中間素材２２とする。なお、ここまでは図６（ａ）及び（ｂ）に示した従来の据え込み工程及び粗成形工程と同じである。

次いで、成形工程において前方押出加工を施す。ここで、本実施形態の成形工程において使用されるダイ３０’は、外輪部材１０の二列の軌道溝のうち車両アウター側に相当する軌道輪、内輪部材１３が嵌合される内輪嵌合部４、及びかしめ用円筒部８の外周面を形成する複数の段差部を有する外周面形成部３１と、かしめ用円筒部８の内周面を形成する凸部３２とが底部３３から立設されて構成される。即ち、ハブホイール２’のかしめ用円筒部８をなす領域が、ダイ３０’内に凹溝３５として形成されている。

また、パンチ４０’は、大径部形成用凹部４１と、ダイ３０’に形成された凸部３２と略同一径でハブホイール２’の内周面を形成する突出部４２と、を備えて構成される。

そして、このように構成されたダイ３０’により第二中間素材２２を押さえつつパンチ４０’で押し込むことにより、図１（ｃ）に示すような第三中間素材２３’が鍛造される。第三中間素材２３’は、ダイ３０’の凹溝３５によりかしめ用円筒部８が形成され、パンチ４０’の大径部形成用凹部４１により大径部６が形成され、ダイ３０’とパンチ４０’間で小径部５とハブフランジ７が形成される。また、ダイ３０’に形成された凸部３２とパンチ４０’に形成された突出部４２とにより小径部５の内周面を連結する連結部２３ａ’がかしめ用円筒部８より車両アウター側（図１（ｃ）中上方）に形成される。

また、図１（ｃ）から明らかなように、円柱状素材２０の中心部２０ａは、連結部２３ａ’に凝集するとともに僅かに車両アウター側（図１（ｃ）中上方）の小径部５の内周面に位置している。即ち、かしめ用円筒部８は、円柱状素材２０の中心部２０ａが介在せず、図１（ｃ）から円柱状素材２０の中心線Ｐから２０％以上の径方向位置に対応する部分で構成されていることがわかる。

続いて、成形工程において形成された第三中間素材２３’は、図２に示すように工具Ｑを用いてせん断加工で連結部２３ａ’が切り取られる。このとき、連結部２３ａ’は、軸方向一端部に形成されていないため、せん断加工によりかしめ用円筒部８が曲がることもなく削られたりすることもない。

そして図１（ｄ）に示すように、旋削・研削工程において、連結部２３ａ’を切り取った第三中間素材２３’に旋削加工及び研削加工を施すことで第四中間素材２４’が形成される。そして、第四中間素材２４’の内輪嵌合部４に転がり軸受３の内輪部材１３を外嵌し、かしめ用円筒部８をかしめつけることでハブホイール２からの内輪部材１３の抜け止めが行なわれる。

以上説明したように本実施形態によれば、円柱状素材２０の中心部２０ａがハブホイール２’のかしめ用円筒部８の表面に露出しないので、かしめ時の微小クラック発生を抑制することができる。また、予めかしめ用円筒部８の表面に潤滑性被膜を形成するなどの別工程が増えることがなく、製造コストの増加を回避することができる。

また、本実施形態のハブユニット１’は、ハブホイール２’のかしめ用円筒部８が円柱状素材２０の中心線Ｐから２０％以上の径方向位置に対応する部分で構成されていることが好ましく、４０％〜８５％の径方向位置に対応する部分で構成されていることがより好ましい。なお、かしめ用円筒部８を介在物が最も少ない４０％〜８５％の径方向位置に対応する部分で構成するためには、パンチ４０’やダイ３０’、ダイ３０’の凸部３２の形状を工夫することで実現できる。

また、ハブホイール２’は、鋼製の円柱状素材２０をダイ３０’に装着しパンチ４０’を押圧して成形され、ダイ３０’には、少なくともかしめ用円筒部８の外周面を形成する外周面形成部３１と、かしめ用円筒部８の内周面を形成する凸部３２とが、底部３３から立設されているので、鍛造されたハブホイール２’には介在物が比較的多く存在する円柱状素材２０の中心部２０ａがかしめ用円筒部８に位置しない構成とすることができる。これにより、かしめ時の微小クラック発生を抑制することができることに加えて、連結部２３ａ’が軸方向端部に位置しないため連結部２３ａ’の除去をせん断加工で行なうことができドリル加工も省略することができる。

なお、上記実施形態のハブユニット及びその製造方法は、上記実施の形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、図１（ｃ）の成形工程でかしめ用円筒部８を成形したが、これに限定されず、図３（ａ）及び（ｂ）の点線で示したように、据え込み工程及び粗成形工程においてもダイにかしめ用円筒部８の内周面を形成する凸部３７、３８を設けて鍛造してもよい。これにより、成形工程のみでかしめ用円筒部８を形成することが困難な複雑な形状のハブユニットにおいても適用することができる。

１’ ハブユニット
２’ ハブホイール
３ 転がり軸受
８ かしめ用円筒部
１３ 内輪部材
２０ 円柱状素材
３０’ ダイ
３１ 外周面形成部
３２、３７、３８ 凸部
３３ 底部
４０’ パンチ

Claims (2)

1. 転がり軸受と、鋼製の円柱状素材から鍛造され軸端にかしめ用円筒部を有するハブホイールと、を備え、前記かしめ用円筒部をかしめにより径方向外向きに屈曲変形させてかしめ部を形成し、前記転がり軸受の内輪部材の外端面に前記かしめ部をかしめつけることで組み付けられるハブユニットにおいて、前記円柱状素材の中心線から２０％までの径方向位置である当該円柱状素材の中心部が前記ハブホイールの前記かしめ用円筒部の表面に露出しないハブユニットの製造方法であって、
   前記円柱状素材を軸方向に圧縮して径方向の肉厚を増大させる据え込み工程と、据え込み加工が施された前記円柱状素材の軸方向一端部を縮径させる粗成形工程と、粗成形加工が施された前記円柱状素材を成形する成形工程と、を含み、
   前記粗成形工程では、前記円柱状素材の軸方向一端部の先端面に前記円柱状素材の最外径部が露出しないように粗成形を行い、
   前記成形工程では、前記ハブホイールは、粗成形加工が施された前記円柱状素材をダイに装着しパンチを押圧して成形され、
   前記ダイには、少なくとも前記かしめ用円筒部の外周面を形成する外周面形成部と、前記かしめ用円筒部の内周面を形成する凸部とが底部から立設され、
   前記パンチには、前記ダイの凸部とで前記ハブホイールの内周面を連結する連結部を形成する突出部が形成され、
   当該凸部の高さは、前記連結部が前記かしめ用円筒部よりパンチ側に位置して形成される高さとされることを特徴とするハブユニットの製造方法。
2. 前記ダイの凸部の径方向寸法は、前記円柱状素材の中心部よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のハブユニットの製造方法。

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