JP5714217B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Description

この発明は車輪用軸受装置に関する。

車輪用軸受装置においては、転がり軸受が組み付けられる軸部と、この軸部の一端に形成されかつ前記軸部よりも大径で車輪の中心孔が嵌込まれる嵌合軸部と、軸部と嵌合軸部との間に位置する外周面に外径方向へ放射状に延出されかつ車輪を締め付けるハブボルトが配置されるボルト孔が貫設された複数のフランジ部とを有するフランジ付き軸部材（ハブホイールと呼ばれることもある）を備えた構造のものがある。
このような構造の車輪用軸受装置においては、例えば、特許文献１に開示されている。
これにおいては、フランジ付き軸部材（ハブホイール）が円筒管を母材として冷間鍛造により整形されると共に、この冷間鍛造した母材の一方の軸端部の円周方向複数箇所が径方向外向きに切り起こされることにより、複数のフランジ部（切り起こし片）が形成される。さらに、母材の一方の軸端部には、複数のフランジ部の間に軸方向に沿った形状で残存する複数の舌片よりなる嵌合軸部（車輪が嵌込まれて位置決めされる）が設けられる。

特開２００３−２５８０３号公報

ところで、特許文献１に開示されたような従来の車輪用軸受装置においては、円筒管を母材として冷間鍛造により整形された鍛造品の一方の軸端部に切り起こし片よりなる複数のフランジ部が形成されて、フランジ付き軸部材が構成される。
これによって、車輪用軸受装置（主にフランジ付き軸部材）の重量軽減を図ることが可能となる。
しかしながら、前記従来の車輪用軸受装置においては、冷間鍛造により鍛造品を製作した後、鍛造品の一方の軸端部を折り曲げ加工によって切り起こし片よりなる複数のフランジ部を形成しなければならず、折り曲げ加工に伴い製造コストが高くなる。
また、嵌合軸部側に構成されるフランジ部の面は、ブレーキロータを支持する面である。このブレーキロータを安定よく取り付けるためにより大きなフランジ面でブレーキロータを支持することが望まれている。上記した従来のフランジ付き軸部材では、フランジ部として切り起こされる母材の軸端部の寸法によってフランジ部の大きさが決まってしまい、フランジ部の面積を大きくすることが困難であった。

而して、本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、重量軽減を図りながら製造コストの低減を図ることができると共に、ブレーキロータをより一層、安定よく取り付けることができる車輪用軸受装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の車輪用軸受装置は次の手段をとる。
先ず、第１の発明に係る車輪用軸受装置は、転がり軸受が組み付けられる軸部と、この軸部の一端側に形成されかつ車輪の中心孔が嵌込まれる嵌合軸部と、前記軸部と前記嵌合軸部との間に位置する外周面に外径方向へ放射状に延出されかつ前記車輪を締め付けるハブボルトが配置されるボルト孔が貫設された複数のフランジ部とを有するフランジ付き軸部材を備えた車輪用軸受装置であって、前記フランジ部は、冷間鍛造によって前記嵌合軸部の中心部端面に鍛造凹部が形成される際の側方押出加工によって形成され、前記フランジ部の側方押出方向端部の最外径形状は、前記嵌合軸部側に構成されてブレーキロータを支持する面となるローター支持面側の端部位置の外径が、該ロータ支持面の反対側面に構成され前記車輪を締め付けるハブボルトを配置するためのボルト座面側の端部位置の外径よりも大きい又は同一の形状に形成されることを特徴とする。

この第１の発明によれば、冷間鍛造の側方押出加工によって軸部と嵌合軸部との間に位置する外周面に複数のフランジ部を放射状に形成することによって、重量軽減を図りながら製造コストの低減を図ることができる。また、フランジ部の側方押出方向端部の最外径形状は、前記嵌合軸部側に構成されてブレーキロータを支持する面となるローター支持面側の端部位置の外径が、このロータ支持面の反対側面に構成され前記車輪を締め付けるハブボルトを配置するためのボルト座面側の端部位置の外径よりも大きい又は同一の形状に形成されている。これにより、ローター支持面側の面積は、ボルト座面側の面積より大きい又は同一の面積で形成されるため剛性を確保することができる。そのため、ブレーキロータは、より大きなフランジ面で支持されることになりブレーキロータをより一層、安定よく取り付けることができる。

本発明は上記各発明の手段をとることにより次の効果を得ることができる。
先ず、上記第１の発明の車輪用軸受装置によれば、冷間鍛造の側方押出加工によって軸部と嵌合軸部との間に位置する外周面に複数のフランジ部を放射状に形成することによって、重量軽減を図りながら製造コストの低減を図ることができる。
また、フランジ部の側方押出方向端部の最外径形状は、前記嵌合軸部側に構成されてブレーキロータを支持する面となるローター支持面側の端部位置の外径が、このロータ支持面の反対側面に構成され前記車輪を締め付けるハブボルトを配置するためのボルト座面側の端部位置の外径よりも大きい又は同一の形状に形成されている。これにより、ローター支持面側の面積は、ボルト座面側の面積より大きい又は同一の面積で形成されるため剛性を確保することができる。そのため、ブレーキロータは、より大きなフランジ面で支持されることになりブレーキロータをより一層、安定よく取り付けることができる。

この発明の実施例１に係る車輪用軸受装置を示す縦断面図である。 同じくフランジ付き軸部材を示す縦断面図である。 同じくフランジ付き軸部材を嵌合軸部側から示す平面図である。 同じくフランジ付き軸部材の製造工程を示す説明図である。 同じく冷間鍛造の第１、第２の両成形型のキャビティに一次成形品がセットされて型閉じした状態を示す縦断面図である。 同じくパンチによって一次成形品の嵌合軸部の端面に鍛造凹部を形成しながら複数のフランジ部を側方押出加工によって形成する状態を示す縦断面図である。 同じく第１、第２の両成形型のキャビティのフランジ成形部を拡大して示す縦断面図である。 同じくパンチによって一次成形品の嵌合軸部の端面に鍛造凹部を形成しながら複数のフランジ部を側方押出加工によって形成する状態を示す縦断面図である。 同じく第１、第２の両成形型のキャビティのフランジ成形部を拡大して示す縦断面図である。 この発明の実施例２に係る車輪用軸受装置のフランジ付き軸部材のフランジ部を示す縦断面図である。 同じく図１０のＸＩ−ＸＩ線に基づくフランジ部の横断面図である。 同じく冷間鍛造の第１、第２の両成形型のフランジ成形部を示す横断面図である。 この発明の実施例２の第１、第２の両成形型のキャビティのフランジ成形部を拡大して示す縦断面図である。 同じくこの発明の実施例３の第１、第２の両成形型のキャビティのフランジ成形部を拡大して示す縦断面図である。 同じく冷間鍛造の二次成形品を嵌合軸部側から示す平面図である。

以下に、本発明を実施するための形態の実施例について図面を用いて説明する。

先ず、この発明の実施例１に係る車輪用軸受装置を図１〜図３にしたがって説明する。
図１に示すように、車輪用軸受装置としての車輪用ハブユニットは、フランジ付き軸部材（ハブホイール）１と、転がり軸受としての複列のアンギュラ玉軸受４１とを一体状に有してユニット化されている。
フランジ付き軸部材１は、外周面に転がり軸受としての複列のアンギュラ玉軸受４１が組み付けられる軸部１０と、この軸部１０の一端側に形成されかつ軸部１０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３０と、軸部１０と嵌合軸部３０との間に位置するフランジ基部２０ａと、このフランジ基部２０ａの外周面に外径方向へ放射状に延出されかつ車輪を締め付けるハブボルト２７が圧入によって配置されるボルト孔２４が先端寄り部分に貫設された複数のフランジ部２１とを一体に有する。
また、嵌合軸部３０には、フランジ部２１側にブレーキロータ用嵌合部３１が形成され、先端側にブレーキロータ用嵌合部３１よりも若干小径の車輪用嵌合部３２が形成されている。

この実施例１において、フランジ付き軸部材１の軸部１０の外周面には環状の隙間を保って外輪部材４５が配置され、この外輪部材４５の内周面の軸方向に所定間隔を保って形成された両軌道面４６、４７と、軸部１０側の両軌道面４３、４４との間に転動体としての複数個の玉５０、５１が保持器５２、５３によって保持されてそれぞれ組み込まれることで複列のアンギュラ玉軸受４１が構成されている。
また、この実施例１においては、フランジ付き軸部材１の軸部１０は、フランジ部２１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１０の大径部１１の外周面に一方の軌道面４３が形成されている。
また、軸部１０の小径部１２の外周面には内輪体４２が嵌め込まれ、この内輪体４２の外周面に他方の軌道面４４が形成されている。
さらに、軸部１０の先端部には、小径部１２と同径の端軸部１５が延出されている。この端軸部１５の端面中心部には軸端凹部１６が形成され、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１２の外周面に内輪体４２が固定される。

また、外輪部材４５の外周面の軸方向中央部には車体側フランジ４８が一体に形成され、車輪用ハブユニットは、車体側フランジ４８において、車体側部材、例えば、車両の懸架装置（図示しない）に支持されたナックル、又はキャリアの取付面にボルトによって連結される。

図２と図３に示すように、フランジ付き軸部材１の複数のフランジ部２１は、冷間鍛造によって嵌合軸部３０の中心部端面に鍛造凹部３３が形成される際の側方押出加工によって形成される。また、フランジ部２１の根元部（基部）及びその近傍（以下、単に根元部近傍という）の一側（フランジ部２１のローター支持面２２を車外側面としたときに車内側面となる側）には車内側に向けて突出された厚肉部２３が形成されている。
さらに、厚肉部２３はフランジ部２１の根元部（基部）側から同フランジ部２１のボルト孔２４側に向かって漸次減少する傾斜状に形成されている。この厚肉部２３の傾斜面２３ａの傾斜角度（フランジ付き軸部材１の回転中心線Ｓと直交する円環状平坦面２３ｃに対する角度）θ１は、冷間鍛造時の材料流れや成形後の脱型を考慮すると、２０°≦θ１≦４５°の関係に設定されることが望ましい。

また、図２に示すように、フランジ付き軸部材１のフランジ部２１の側方押出方向端部の最外径形状は、嵌合軸部３０側に構成されてブレーキロータを支持する面となるローター支持面２２側の端部位置の外径φＫが、ロータ支持面２２の反対側面に構成され車輪を締め付けるハブボルト２７を配置するためのボルト座面２１ｃ側の端部位置の外径φＪよりも大きい又は同一の形状に形成されている。

また、図３に示すように、各フランジ部２１の幅方向両側面の根元部に応力が集中して作用することがないように、各フランジ部２１の幅方向両側面の根元部はフランジ基部２０ａの外周面に向かってしだいに幅広となる湾曲面（円弧面も含む）２１ｂをなしてフランジ基部２０ａの外周面に連続している。
また、図３に示すように、各フランジ部２１の先端面は、嵌合軸部３０のブレーキロータ用嵌合部３１（図１参照）の直径寸法の約半分の半径をもつ円弧面２１ａに形成されている。すなわち、ブレーキロータ用嵌合部３１（図１参照）の直径寸法をφＰとし、フランジ部２１の先端の円弧面２１ａの半径寸法をｒＱとしたときに、φＰ／２≒ｒＱに形成されることが望ましい。

また、図４に示すように、フランジ部２１の長手方向に直交する横断面形状の角部２１ｅがＲ面取り形状に形成されている。例えば、フランジ部２１の板厚寸法が６ｍｍ〜８ｍｍ程度である場合、角部２１ｅは半径３ｍｍのＲ面に形成されることが望ましい。

上述したように構成されるこの発明の実施例１に係る車輪用軸受装置においては、冷間鍛造の側方押出加工によって軸部１０と嵌合軸部３０との間に位置するフランジ基部２０ａの外周面に複数のフランジ部２１を放射状に形成することによって、重量軽減を図りながら製造コストの低減を図ることができる。
また、フランジ部２１の側方押出方向端部の最外径形状は、嵌合軸部３０側に構成されてブレーキロータを支持する面となるローター支持面２２側の端部位置の外径φＫが、このロータ支持面２２の反対側面に構成され車輪を締め付けるハブボルト２７を配置するためのボルト座面２１ｃ側の端部位置の外径φＪよりも大きい又は同一の形状に形成されている。これにより、ローター支持面２２側の面積は、ボルト座面２１ｃ側の面積より大きい又は同一の面積で形成されるため剛性を確保することができる。そのため、ブレーキロータは、より大きなフランジ面で支持されることになりブレーキロータをより一層、安定よく取り付けることができる。
また、図４に示すように、フランジ部２１の長手方向に直交する横断面形状の角部２１ｅがＲ面取り形状に形成されることによって、冷間鍛造の側方押出加工によってフランジ部２１が形成される際、図７に示すように、フランジ部２１の横断面形状に対応して角部８０ｂ、８１ｂがＲ面に形成されたフランジ成形部（後述する）７８を有する成形型（後述する第１、第２成形型７１、７２）を用いてフランジ部２１を形成することができる。
このため、フランジ成形部７８の横断面形状の角部８０ｂ、８１ｂに冷間鍛造の材料流圧が集中して作用することを回避することができる。
この結果、フランジ成形部７８の横断面形状の角部８０ｂ、８１ｂの早期摩耗を防止して型寿命を向上させることができ、ひいては、車輪用軸受装置の製造コストを軽減することができる。
また、図２に示すように、フランジ部２１の根元部近傍の一側に厚肉部２３を形成することによって、フランジ部２１の根元部近傍の強度を良好に高めることができ、耐久性に優れる。

次ぎに、前記実施例１に係る車輪用軸受装置の製造方法を図５〜図９にしたがって説明する。
図５に示すように、構造用炭素鋼（例えば、Ｓ４５Ｃ、Ｓ５０Ｃ、Ｓ５５Ｃ等の炭素量０．５％前後の炭素鋼が望ましい）の丸棒材を所要長さに切断して軸状素材６０を形成する。
次ぎに、軸状素材６０を、例えば８００℃前後に加熱した後、冷却し焼鈍する。
その後、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６０を前方押出加工し、これによって、軸部（大径部１１、小径部１２及び端軸部（この状態では軸端凹部１６が形成されていない）１５を含む）１０と、中間軸部２０と、嵌合軸部（この状態では鍛造凹部３３やブレーキロータ用嵌合部３１が形成されていない）３０を形成し、冷間鍛造の前方押出加工による一次成形品６１を製作する。

次ぎに、図５〜図９に示すように、冷間鍛造の側方押出加工の鍛造型装置７０によって嵌合軸部３０の中心部端面に鍛造凹部３３を形成しながら一次成形品６１の軸部１０と嵌合軸部３０との間に位置する中間軸部２０の外周面に複数のフランジ部２１を放射状に形成し、二次成形品６２を製作する。

図６〜図９に示すように、冷間鍛造の側方押出加工の鍛造型装置７０において、第１、第２の両成形型７１、７２の間には、一次成形品６１がセットされかつ複数のフランジ部２１を側方押出加工によって形成するための複数のフランジ成形部７８を放射状に有するキャビティ７５が形成される。
このフランジ成形部７８は、第１、第２の両成形型７１、７２にそれぞれ形成された成型溝部７６、７７によって構成されている。
すなわち、図６と図７に示すように、第１、第２の両成形型７１、７２の成型溝部７６、７７の上下両壁面の案内面８０、８１の対向間隔がフランジ部２１の板厚寸法と同等の大きさに設定され、左右両側壁面の案内面８０ａ、８１ａの対向間隔がフランジ部２１の幅寸法と同等の大きさに設定されている。そして、フランジ成形部７８の長手方向に直交する横断面形状は、フランジ部２１の横断面形状と同じ形状に形成され、角部８０ｂ、８１ｂがＲ面（例えば、半径３ｍｍのＲ面）に形成されている。

また、この実施例１において、フランジ部２１の根元部近傍の厚肉部２３と反対側の第２成形型７２の成型溝部７７には、図９に示すように、案内面８１の材料流入側近傍を除く奥側にフランジ部２１との間に隙間Ｓ２を保持する逃がし部８４が形成されている。
一方、この実施例１において、フランジ部２１の根元部近傍の厚肉部２３側を形成する第１成形型７１の成型溝部７６の案内面８０は、逃がし部がない型構造に形成されている。

また、この実施例１において、第１成形型７１の成型溝部７６の材料流入側には、フランジ部２１の厚肉部２３を形成するための厚肉部成形用溝部８２が形成されている。この厚肉部成形用溝部８２の底面は、フランジ部２１の根元部側からボルト孔２４側に向かって漸次減少する傾斜面８２ａに形成されて案内面８０に連続している（図９参照）。
また、厚肉部成形用溝部８２底面の傾斜面８２ａの傾斜角度θ２は、フランジ部２１の圧肉部２３の傾斜面２３ａの傾斜角度θ１と同じ、すなわち「２０°≦θ２≦４５°」の関係に設定される。ことが望ましい。

また、図６、図８、図９、図１３、図１４に示すように、冷間鍛造の鍛造型装置７０が備える第１、第２の両成形型７１、７２に形成されたキャビティ７５のうち、フランジ部２１に対応するフランジ成形部７８の側方押出方向端部は、フランジ部２１の先端部が当接してフランジ部２１の側方押出寸法を拘束する拘束面７８１を有している。
この拘束面７８１は、嵌合軸部３０側に構成されてブレーキロータを支持する面となるローター支持面２２側の端部位置の外径φＫが、ロータ支持面の反対側面に構成され車輪を締め付けるハブボルトを配置するためのボルト座面側の端部位置の外径φＪよりも大きい又は同一の形状に形成される傾斜面を有している。
詳しくは、第２の成形型７２に構成される成型溝部７７の側方押出方向端部は、フランジ面に垂直な垂直端面７７１で形成されている。これは、フランジ付き軸部材１の二次成形品６２の離型を可能とするために垂直端面７７１が形成されている。また、第１の成形型７１に構成される成型溝部７６の側方押出方向端部は、ボルト孔２４側に向かって傾斜する傾斜面７６１が形成されている。
これにより、冷間鍛造の鍛造型装置７０の側方押出形成によって形成されるフランジ部２１の側方押出方向端部は、この垂直端面７７１、傾斜面７６１によって、側方押出寸法が拘束されることによって、ローター支持面２２側の端部位置の外径φＫと、ボルト座面側の端部位置の外径φＪに形成される。
なお、上記した垂直端面７７１、傾斜面７６１で構成される拘束面７８１の周方向の形状は、フランジ部２１の先端形状の円弧面２１ａ形状に対応して形成されている。

また、実施例１におけるフランジ部２１及び中間軸部２０の軸方向から見た面積に関する特徴について説明する。図１５の斜線部は、冷間鍛造の二次成形において、フランジ部２１が延出される外径円の範囲内で第１成形型７１と第２成形型７２が接触する範囲を示す。言い換えれば、フランジ部２１が肉抜きされた部分である。
ここで、フランジ部２１の外径をφＫ、フランジ部２１の根元のフランジ基部２０ａの外径をφＢ、フランジ部２１の周方向の幅をＣ、フランジ部２１の数をＮとし、フランジ部２１及びフランジ基部２０ａの軸方向から見た面積（フランジ投影部の面積）をＳｆ、フランジ部２１の外径円の面積をＳａとすると、
Ｓｆ＝Ｎ×Ｃ×（１／２）×（φＫ−φＢ）＋（φＢ／２）×（φＢ／２）×π
Ｓａ＝（φＫ／２）×（φＫ／２）×π
と表すことができ、実施例１では、二次成形品６２のＳｆ／Ｓａが０．５３〜０．５６の範囲とされている。

このＳｆ／Ｓａは、フランジ部２１が延出される外径円の範囲内における第１成形型７１と第２成形型７２が非接触となる面積の外径円の面積に対する比率を表している。
このＳｆ／Ｓａが大きいほど、フランジ投影部の比率が大きくなるため鋼材の流動面積が大きくなり、押出加工による鋼材の流動性が良くなるため成形性が向上する。一方、Ｓｆ／Ｓａが大きいほど、第１成形型７１と第２成形型７２が接触する面積が小さくなり狭い面積で型圧を支えることが必要となるため型に対する負荷が増大する。
また、Ｓｆ／Ｓａが小さいほど、フランジ投影部の割合が小さくなるため鋼材の流動面積が狭くなり、押出加工による鋼材の流動性が悪くなるため成形性が低下する。一方、Ｓｆ／Ｓａが小さいほど、第１成形型７１と第２成形型７２が接触する面積が大きくなるため広い面積で型圧を支えればよいので型に対する負荷が減少する。
なお、Ｓｆ／Ｓａが異なる構成について試験した結果、Ｓｆ／Ｓａが０．６より大きい場合は、金型の接触面積が狭く、狭い面積で型圧を支えることが必要となり型が割れやすくなることがわかった。また、Ｓｆ／Ｓａが０．５より小さい場合は、鋼材の流動面積が狭くなり鋼材の流動性が悪くなるためフランジ部の成形性が悪くなり、フランジ部が予定した形状に成形されにくくなることがわかった。よって、Ｓｆ／Ｓａは０．５以上かつ０．６以下のとすることが好ましい。

ところで、図１５に斜線部で表された第１成形型７１と第２成形型７２が接触する面積をＳｓとすると、
Ｓｓ＝Ｓａ−Ｓｆ
と表すことができる。そして、実施例１では、Ｓｓは５０００平方ミリメートル以上かつ、６５００平方ミリメートル以下となるように構成されている。なお、この値は１．５リットルクラスの自動車用の車輪用軸受装置の値である。
そして、Ｓｓが５０００平方ミリメートルよりも小さくなると、第１成形型７１と第２成形型７２が接触する面積が小さくなり型が割れやすくなる。また、Ｓｓが６５００平方ミリメートルよりも大きくなると、鋼材の流動面積が狭くなり鋼材の流動性が悪くなるためフランジ部の成形性が悪くなる。

そして、先ず、図６に示すように、鍛造型装置７０の第１成形型（下型）７１と第２成形型（上型）７２のうち、第１成形型７１に一次成形品６１をセットし、第１成形型７１に対し第２成形型７２を型閉じする。
その後、図６と図８に示すように、パンチ７３を一次成形品６１の嵌合軸部３０の中心部端面に向けて下降し、パンチ７３の先端部７４によって嵌合軸部３０の中心部端面に鍛造凹部３３を形成しながら一次成形品６１の軸部１０と嵌合軸部３０との間に位置する中間軸部２０の外周面を、第１、第２の両成形型７１、７２に形成されたキャビティ７５のフランジ成形部７８に側方押出することによって複数のフランジ部２１を形成する。これと同時に、フランジ部２１の長手方向に直交する横断面形状の角部２１ｅをＲ面取り形状に形成する。
さらに、前記した側方押出加工によって、フランジ部２１の根元部近傍の一側に厚肉部２３を形成し、これによって側方押出加工による二次成形品６２を製作する。
なお、中間軸部２０は、冷間鍛造の変形によってフランジ基部２０ａ及び嵌合軸部３０の一部をなす。

次に、二次成形品６２の旋削が必要な各部を旋削加工する。そして、旋削加工によって、例えば、各フランジ部２１にボルト孔２４を形成すると共に、ボルト孔２４の両端開口部に第１、第２の両面取り部２５、２６を形成する。さらに、軸部１０の端軸部１５に軸端凹部１６を形成する。
その後、二次成形品６２を焼き入れした後、軸部１０の大径部１１の軌道面４３やフランジ部２１のローター支持面２２等を旋削加工又は研磨加工することで完成品となるフランジ付き軸部材１を製作する。

また、図２に示すように、フランジ部２１にボルト孔２４の両端開口部に形成される第１、第２の両面取り部２５、２６において、フランジ部２１の厚肉部２３側に位置する第１面取り部２５の深さ寸法をＴ１とし、反対側の第２面取り部２６の深さ寸法をＴ２としたときに、「Ｔ１＜Ｔ２」の関係となるように設定されることが望ましい。
すなわち、フランジ部２１のボルト孔２４に、ハブボルト２７のセレーション軸部（軸部２９の根元部に形成される）２９ａを圧入した後の状態において、面取り部の深さ寸法が大きい側にフランジ部２１が微量ではあるがそり変形する特性をもつ。
このため、仮に、側方押出加工によってフランジ部２１の厚肉部２３側へ向かって「そり」が発生したとしも、フランジ部２１のボルト孔２４にハブボルト２７が圧入されることで、前記したフランジ部２１の厚肉部２３側への「そり」が軽減される。

また、図２に示すように、フランジ部２１の厚肉部２３が形成される一側面（ローター支持面２２と反対側の面）のハブボルト２７の頭部２７下面に接するボルト座面２１ｃはコイニング加工によって表面仕上げされ、これによってフランジ部２１の必要平面精度（例えば、直角度０．１以下）を確保しかつ強度を高めることが望ましい。
さらに、ボルト座面２１ｃの領域を越えかつフランジ部２１の厚肉部２３の傾斜面２３ａの境界Ｒ面２３ｂ又は、境界Ｒ面２３ｂ及び傾斜面２３ａにわたる範囲（図２のコイニング加工範囲Ｗ）にわたってコイニング加工によって表面仕上げすることでフランジ部２１の強度をより一層高めことが望ましい。
また、コイニング加工による表面硬さはＨＲＣ２５以上、表面粗さがＲａ６．３以下に仕上げられることが望ましい。

最後に、図１に示すように、フランジ付き軸部材１の軸部１０の外周面に、複数個の玉５０、５１と保持器５２、５３と外輪部材４５とがそれぞれ組み込まれる。
そして、軸部１０の小径部１２の外周面に内輪体４２が嵌め込まれた後、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１２の外周面に内輪体４２が固定される。
また、フランジ付き軸部材１の軸部１０の外周面にアンギュラ玉軸受４１が組み付けられる前、又は後において、フランジ部２１のボルト孔２４の第１面取り部２５側からハブボルト２７の軸部２９が挿入され、軸部２９のセレーション軸部２９ａがボルト孔２４に圧入されることによってフランジ部２１にハブボルト２７が固定される。
これをもって車輪用軸受装置が製造される。

なお、図１に示すように、内輪体４２の外周面には、速度センサ９０に対応する被検出部９５を周方向に有するパルサーリング９６が必要に応じて圧入固定される。この場合、外輪部材４５の端部内周面には、有蓋筒状のカバー部材９１が圧入固定され、このカバー部材９１の蓋板部９２に速度センサ９０が、その検出部をパルサーリング９６の被検出部９５に臨ませて取り付けられる。

前記したように構成されるこの発明の実施例１に係る車輪用軸受装置の製造方法によると、図６及び図９等に示されるように、冷間鍛造の鍛造型装置７０が備える第１、第２の両成形型７１、７２に形成されたキャビティ７５のうち、フランジ部２１に対応するフランジ成形部７８の側方押出方向端部は、フランジ部２１の先端部が当接してフランジ部２１の側方押出寸法を拘束する拘束面７８１を有している。
この拘束面７８１は、嵌合軸部３０側に構成されてブレーキロータを支持する面となるローター支持面２２側の端部位置の外径φＫが、ロータ支持面の反対側面に構成され車輪を締め付けるハブボルトを配置するためのボルト座面側の端部位置の外径φＪよりも大きい又は同一の形状に形成される傾斜面を有している。
詳しくは、第２の成形型７２に構成される成型溝部７７の側方押出方向端部は、フランジ面に垂直な垂直端面７７１で形成されている。これは、フランジ付き軸部材１の二次成形品６２の離型を可能とするために垂直端面７７１が形成されている。また、第１の成形型７１に構成される成型溝部７６の側方押出方向端部は、ボルト孔２４側に向かって傾斜する傾斜面７６１が形成されている。なお、上記した垂直端面７７１、傾斜面７６１で構成される拘束面７８１の周方向の形状は、フランジ部２１の先端形状の円弧面２１ａ形状に対応して形成されている。
一般的な側方押出加工では、肉厚の厚い厚肉部２３の方に金属材料の肉流れが生じ、フランジ付き軸部材１の嵌合軸部３０側に構成されたブレーキロータを支持する面となるローター支持面２２側が大きく形成できないおそれがあった。しかしながら、この発明の実施例１に係る車輪用軸受装置の製造方法によって製作された車輪用軸受装置のフランジ部２１は、この問題を解消することができる。
これにより、この車輪用軸受装置の製造方法によって成形された車輪用軸受装置のフランジ部２１は、フランジ部２１の側方押出方向端部の最外径形状は、嵌合軸部３０側に構成されてブレーキロータを支持する面となるローター支持面２２側の端部位置の外径φＫが、このロータ支持面２２の反対側面に構成され車輪を締め付けるハブボルト２７を配置するためのボルト座面２１ｃ側の端部位置の外径φＪよりも大きい又は同一の形状に形成されている。これにより、ローター支持面２２側の面積は、ボルト座面２１ｃ側の面積より大きい又は同一の面積で形成されるため剛性を確保することができる。そのため、ブレーキロータは、より大きなフランジ面で支持されることになりブレーキロータをより一層、安定よく取り付けることができる。

また、前記したように構成されるこの発明の実施例１に係る車輪用軸受装置の製造方法によると、フランジ成形部７８の長手方向に直交する横断面形状が、フランジ部２１の横断面形状と同じ形状で、角部８０ｂ、８１ｂがＲ面（例えば、半径３ｍｍのＲ面）とされた第１、第２の両成形型７１、７２を用いて、フランジ付き軸部材１の二次成形品６２を容易に形成することができる。
また、フランジ成形部７８の横断面形状の角部８０ｂ、８１ｂがＲ面に形成されるため、冷間鍛造の材料流圧が集中して作用することを回避することができる。
この結果、フランジ成形部７８の横断面形状の角部８０ｂ、８１ｂの早期摩耗を防止して型寿命を向上させることができ、ひいては、車輪用軸受装置の製造コストを軽減することができる。

また、前記したように構成されるこの発明の実施例１に係る車輪用軸受装置の製造方法において、フランジ部２１の根元部近傍の厚肉部２３側と反対側に対応する部分にフランジ部２１と第２成形型７２の成型溝部７７との間に隙間Ｓ２を保持する逃がし部８４が形成される。このため、パンチ７３の先端部７４によって嵌合軸部３０の中心部端面に鍛造凹部３３を形成しながらフランジ部２１を形成する際の冷間鍛造の材料流動時における材料と第２成形型７２の成型溝部７７との間の接触摩擦力を逃がし部８４に相当する分だけ軽減することができる。これによって、成形型、特に、第２成形型７２の摩耗を軽減して型寿命の向上を図ることが可能となる。

また、この実施例１において、第１成形型７１は、その成型溝部７６に逃がし部がない型構造とすることによって、冷間鍛造のファイバーフローに沿う材料流動性によるフランジ部２１の厚肉部２３側へ向かう「そり」の発生を良好に抑制することができる。
すなわち、冷間鍛造においては、ファイバーフローに沿う材料流動性によってフランジ部２１に、厚肉部２３側へ向かうそりが発生しやすくなる特性がある。このフランジ部２１の厚肉部２３側へ向かうそりによって、例えば、フランジ部２１のローター支持面２２の全面を平坦面に仕上げ加工することが困難となる恐れがある。フランジ部２１のローター支持面２２の全面が平坦面に仕上げ加工されていない場合、例えば、ブレーキロータ５５の取り付けが不安定となることが想定される。しかしながら、前述したようにフランジ部２１の厚肉部２３側へ向かう「そり」の発生を抑制することで、フランジ部２１のローター支持面２２の全面を平坦面に仕上げ加工すること容易となり、ブレーキロータ５５を安定よく取り付けることが可能となる。

次ぎに、この発明の実施例２に係る車輪用軸受装置を図１０と図１１にしたがって説明する。
なお、上記実施例１と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略することがある。以後の各実施例も同様とする。
図１０に示すように、この実施例２においても、フランジ付き軸部材１０１の複数のフランジ部１２１は、冷間鍛造によって嵌合軸部１３０の中心部端面に鍛造凹部１３３が形成される際の側方押出加工によって形成される。
図１１に示すように、この実施例２においては、フランジ部１２１の長手方向に直交する横断面形状が幅方向中央部１２１ｆよりも両側部１２１ｇが薄肉に形成されている。また、フランジ部１２１の横断面形状の角部１２１ｅがＲ面取り形状に形成されている。
この実施例２のその他の構成は実施例１と同様に構成されるため、その説明は省略する。

上述したように構成されるこの発明の実施例２に係る車輪用軸受装置において、フランジ部１２１の長手方向に直交する横断面形状で幅方向中央部１２１ｆよりも両側部１２１ｇを薄肉に形成した分だけ重量軽減を図ることができる。
言い換えると、フランジ部１２１の幅方向中央部１２１ｆを所要とする板厚に形成し、当該部分にボルト孔１２４を貫設してハブボルトに対する圧入長さを確保しながら、重量軽減を良好に図ることができる。

次ぎに、この発明の実施例２に係る車輪用軸受装置の製造方法を図１２にしたがって説明する。
図１２に示すように、この実施例２においては、冷間鍛造の側方押出加工の鍛造型装置７０の第１、第２の両成形型７１、７２の成型溝部７６、７７によって、フランジ成形部７８が形成されている。このフランジ成形部７８の横断面形状が前記したフランジ部１２１の横断面形状に対応して幅方向中央部１７７ａよりも両側部１７７ｂが小さく形成されている。
さらに、フランジ成形部７８の横断面形状の角部１８０ｂ、１８１ｂがＲ面に形成されている。
この実施例２に係る車輪用軸受装置の製造方法のその他の構成は前記実施例１で述べた車輪用軸受装置の製造方法と同様に構成されるためその説明は省略する。

上述したように構成されるこの発明の実施例２に係る車輪用軸受装置の製造方法によると、フランジ成形部７８の長手方向に直交する横断面形状が、フランジ部１２１の横断面形状と同じ形状に形成され、角部１８０ｂ、１８１ｂがＲ面（例えば、半径３ｍｍのＲ面）に形成された第１、第２の両成形型７１、７２を用いて、フランジ付き軸部材１０１の二次成形品１６２を容易に形成することができる。
また、フランジ成形部７８の横断面形状の角部１８０ｂ、１８１ｂがＲ面に形成されるため、冷間鍛造の材料流圧が集中して作用することを回避することができる。
この結果、フランジ成形部７８の横断面形状の角部１８０ｂ、１８１ｂの早期摩耗を防止して型寿命を向上させることができ、ひいては、車輪用軸受装置の製造コストを軽減することができる。

次に、この発明の実施例３に係る車輪用軸受装置の製造方法を図１３にしたがって説明する。
図１３に示すように、この実施例３においては、フランジ成形部７８を構成する第１、第２の両成形型７１、７２の成型溝部７６、７７の両案内面８０、８１の材料流入側近傍を除く奥側に、フランジ部２１との間に隙間Ｓ１、Ｓ２を保持する逃がし部８３、８４がそれぞれ形成されている。
また、図１３に示すように、第１成形型７１の逃がし部８３の隙間Ｓ１をなす成型溝部７６底面とフランジ部２１の一側面との隙間寸法をＡとし、第２成形型７２の逃がし部８４の隙間Ｓ２をなす成型溝部７７の底面とフランジ部２１の他側面との隙間寸法をＢとしたときに、「０．５ｍｍ＞Ａ≦Ｂ＜０．５ｍｍ」の関係に設定してフランジ部２１の厚肉部２３側に向かうそりの発生を抑制することが望ましい。

また、この実施例３において、フランジ部２１の根元部近傍の厚肉部２３側に位置する第１成形型７１の案内面８０の外径寸法φＣとし、反対側の第２成形型７２の案内面８１の外径寸法φＤとしたときに、「φＣ＞φＤ」の関係となるように設定される。
この実施例３のその他の構成は、実施例１と同様に形成されるため、同一構成部分に対し同一符号を付記してその説明は省略する。

したがって、この実施例３においては、前記した第１、第２の両成形型７１、７２を用いて二次成形品６２を形成することによって、冷間鍛造の材料流動時における材料とキャビティ７５のフランジ成形部７８との間の接触摩擦力をより一層軽減することができ、第１、第２の両成形型７１、７２の型寿命の向上に効果が大きい。
また、フランジ部２１の根元部近傍の厚肉部２３側に位置する第１成形型７１の案内面８０の外径寸法φＣとし、反対側の第２成形型７２の案内面８１の外径寸法φＤとしたときに、「φＣ＞φＤ」の関係となるように設定することによって、冷間鍛造の材料流動性によるフランジ部２１の厚肉部２３側へ向かう「そり」の発生を抑制することができる。

次に、この発明の実施例４に係る車輪用軸受装置の製造方法を図１４にしたがって説明する。
図１４に示すように、この実施例４においては、フランジ成形部７８を構成する第１、第２の両成形型７１、７２の成型溝部７６、７７の両案内面８０、８１の材料流入側近傍を除く奥側に、フランジ部２１との間に隙間Ｓ３、Ｓ４を保持する逃がし部１８３、１８４がそれぞれ形成されている。
両逃がし部１８３、１８４は、フランジ成形部７８の材料流入側が広く、半径方向外方の奥側へ向かってしだいに狭くなるテーパ状に形成され、先端部分は平行面をなしている。

また、図１４に示すように、第１成形型７１の逃がし部１８３の隙間Ｓ３をなす成型溝部７６底面とフランジ部２１の一側面との間の最大隙間寸法をＥとし、最小隙間寸法をＦとし、第２成形型７２の逃がし部１８４の隙間Ｓ４をなす成型溝部７７の底面とフランジ部２１の他側面との最大隙間寸法をＧとし、最小隙間寸法をＨとしたときに、「Ｅ＞Ｆ」、「Ｇ＞Ｈ」、「Ｆ≧０．０ｍｍ」、「Ｈ≧０．０ｍｍ」の関係に設定してフランジ部２１のそりの発生を抑制することが望ましい。
さらに、「１．０ｍｍ＞Ｅ≦Ｇ＜１．０ｍｍ」、及び「０．３ｍｍ＞Ｆ≦Ｈ＜０．３ｍｍ」の関係に設定してフランジ部２１の厚肉側に向かう「そり」の発生を抑制することがより望ましい。
この実施例４のその他の構成は、実施例１と同様に形成されるため、同一構成部分に対し同一符号を付記してその説明は省略する。

したがって、この実施例４においては、前記した第１、第２の両成形型７１、７２を用いて二次成形品６２を形成することによって、冷間鍛造の材料流動時における材料とフランジ成形部７８との間の接触摩擦力の軽減による成形型の型寿命の向上に効果があると共に、フランジ部２１の厚肉部２３側へ向かう「そり」の発生を抑制することができる。

なお、この発明は前記実施例１から４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、種々なる形態で実施することもできる。
例えば、前記実施例１においては、鍛造型装置７０の第２成形型７２の成型溝部７７と、フランジ部２１の根元部近傍の厚肉部２３側と反対側部分との間に隙間Ｓ２を保持する逃がし部８４が形成される場合を例示したが、逃がし部８４がない型構造としてもこの発明を実施可能である。

１ フランジ付き軸部材
１０ 軸部
１１ 大径部
１２ 小径部
１５ 端軸部
１６ 軸端凹部
１７ かしめ部
２０ 中間軸部
２０ａ フランジ基部
２１ フランジ部
２１ａ 円弧面
２１ｂ 湾曲面
２１ｃ ボルト座面
２１ｅ 角部
２２ ローター支持面
２３ 厚肉部
２３ａ 外側傾斜面
２３ｂ 境界Ｒ面
２３ｃ 円環状平坦面
２４ ボルト孔
２５ 第１面取り部
２６ 第２面取り部
２７ ハブボルト
２８ 頭部
２９ 軸部
２９ａ セレーション軸部
３０ 嵌合軸部
３１ ブレーキロータ用嵌合部
３２ 車輪用嵌合部
３３ 鍛造凹部
４１ アンギュラ玉軸受（転がり軸受）
４２ 内輪体
４３ 軌道面
４４ 軌道面
４５ 外輪部材
４６ 軌道面
４７ 軌道面
４８ 車体側フランジ
５０ 玉
５１ 玉
５２ 保持器
５３ 保持器
５５ ブレーキロータ
６０ 軸状素材
６１ 一次成形品
６２ 二次成形品
７０ 鍛造型装置
７１ 第１成形型
７２ 第２成形型
７３ パンチ
７４ 先端部
７５ キャビティ
７６ 成形溝部
７７ 成形溝部
７８ フランジ成形部
８０ 案内面
８０ａ 案内面
８０ｂ 角部
８１ 案内面
８１ａ 案内面
８１ｂ 角部
８２ 圧肉部成形用溝部
８２ａ 傾斜面
８３ 逃がし部
８４ 逃がし部
９０ 速度センサ
９１ カバー部材
９２ 蓋板部
９５ 被検出部
９６ パルサーリング
１０１ フランジ付き軸部材
１２１ フランジ部
１２１ｅ 角部
１２１ｇ 両側部
１２４ ボルト孔
１３０ 嵌合軸部
１３３ 鍛造凹部
１６２ 二次成形品
１７７ａ 幅方向中央部
１７７ｂ 両側部
１８０ｂ 角部
１８１ｂ 角部
７６１ 傾斜面
７７１ 垂直端面
７８１ 拘束面

Claims (1)

1. 転がり軸受が組み付けられる軸部と、この軸部の一端側に形成されかつ車輪の中心孔が嵌込まれる嵌合軸部と、前記軸部と前記嵌合軸部との間に位置する外周面に外径方向へ放射状に延出されかつ前記車輪を締め付けるハブボルトが配置されるボルト孔が貫設された複数のフランジ部とを有するフランジ付き軸部材を備えた車輪用軸受装置であって、
   前記フランジ部は、冷間鍛造によって前記嵌合軸部の中心部端面に鍛造凹部が形成される際の側方押出加工によって、前記嵌合軸部側に構成されてブレーキロータを支持する面となるローター支持面と、該ローター支持面の反対側面に構成され前記車輪を締め付けるハブボルトを配置するためのボルト座面が形成され、
   前記ボルト座面側のフランジ部の根元部には、該根元部側からボルト孔側に向かって漸次減少する傾斜状の厚肉部が形成されており、
   前記フランジ部の側方押出方向端部の最外径形状は、冷間鍛造の鍛造型装置が備える成形型に形成されたキャビティのうち、前記フランジ部に対応するフランジ成形部の側方押出方向端部が、前記フランジ部の先端部と当接して前記フランジ部の側方押出寸法を拘束する拘束面によって形成されており、
   前記拘束面は、前記ローター支持面側の端部位置の外径が、前記ボルト座面側の端部位置の外径よりも大きい形状に形成される傾斜面を有しており、
   前記拘束面は、前記ローター支持面に垂直な垂直端面と、前記ボルト座面のボルト孔側に向かって傾斜する傾斜面とが連続して形成されており、
   前記拘束面は、前記フランジ部の先端部のうち、前記側方押出加工によって前記厚肉部が形成されているボルト座面部側の先端部の方に流れる金属材料の肉流れを拘束し、
   前記フランジ部の側方押出方向端部の最外径形状は、前記ローター支持面側の端部位置の外径が、前記ボルト座面側の端部位置の外径よりも大きい形状に形成されることを特徴とする車輪用軸受装置。
   

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