JP6222177B2 - 転がり軸受ユニットの製造方法、車両の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、等速ジョイントと組み合わせる事で、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として使用される、転がり軸受ユニットの製造方法に関する。

図９は、本発明の対象となる転がり軸受ユニットの１種である、車輪支持用転がり軸受ユニットを組み込んだ車輪駆動用軸受ユニットの従来構造の１例として、特許文献１に記載されたものを示している。この図９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とを組み合わせて成る。このうちの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（図示の例では玉）５、５とを備える。

このうちの外輪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。又、前記ハブ４は、ハブ本体８と内輪９とを組み合わせて成る。このうちのハブ本体８は、外周面の軸方向片端寄り部分に回転側フランジ１０を、同じく軸方向中間部に軸方向片側の内輪軌道１１ａを、同じく軸方向他端部に小径段部１２を、中心部に中心孔１３を、それぞれ有する。尚、本明細書で、軸方向に関して「片側」とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側を言い、図９の左側、図１〜４、６の下側を言い、反対に、自動車への組み付け状態で車両の中央側となる、図９の右側、図１〜４、６の上側を、軸方向に関して「他側」と言う。前記中心孔１３の軸方向片端部には、結合部材であるボルト１５の杆部１６を所定の案内隙間を介して挿通可能な小径部１４が存在する。又、前記内輪９は、外周面に軸方向他側の内輪軌道１１ｂを有するもので、前記ハブ本体８の小径段部１２に締り嵌めで外嵌されている。又、前記各転動体５、５は、前記両外輪軌道７ａ、７ｂと前記両内輪軌道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。又、この状態で、前記ハブ本体８の軸方向他端部に設けた円筒部１９のうち、前記内輪９の軸方向他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２０を形成している。そして、このかしめ部２０により前記内輪９の軸方向他端面を抑え付ける事で、前記各転動体５、５に適正な予圧を付与している。又、前記かしめ部２０の軸方向他端面には、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２１を、全周に亙り形成している。尚、図示の例の場合、このハブ側フェイススプライン２１の歯先面を、前記ハブ本体８の中心軸に対して直角な平面としている。

又、前記等速ジョイント用外輪２は、カップ状のマウス部２２と、このマウス部２２の底部である端壁部２３と、この端壁部２３の中心部から軸方向片方に延出する円筒状の軸部２４とを有すると共に、この軸部２４の中心孔がねじ孔２５である。又、前記端壁部２３の軸方向片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２６を、全周に亙り形成している。尚、図示の例の場合、このジョイント側フェイススプライン２６の歯先面を、前記等速ジョイント用外輪２の中心軸に対して直角な平面としている。又、前記ジョイント側フェイススプライン２６の歯数を、前記ハブ側フェイススプライン２１の歯数と同じとしている。

そして、前記ハブ本体８と前記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、前記ハブ側、ジョイント側両フェイススプライン２１、２６同士を噛み合わせる事により、前記ハブ本体８と前記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、前記ハブ本体８の中心孔１３の小径部１４に、軸方向片側からボルト１５の杆部１６を挿通すると共に、この杆部１６の先端部に設けた雄ねじ部１７を前記ねじ孔２５に螺合し、更に締め付けている。これにより、前記ボルト１５の頭部１８と前記等速ジョイント用外輪２との間に前記ハブ本体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とを結合固定している。

上述の様に構成する車輪駆動用軸受ユニットを車両に組み付ける際には、前記外輪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、前記ハブ本体８の回転側フランジ１０に車輪（駆動輪）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、前記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、この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、前記等速ジョイント用外輪２及びハブ本体８に伝達し、前記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、前記ハブ本体８の周囲に前記外輪３を配置すると共に、前記両外輪軌道７ａ、７ｂのうち、軸方向片側の外輪軌道７ａと、前記軸方向片側の内輪軌道１１ａとの間に前記各転動体５、５を、軸方向片側の保持器２９ａにより保持した状態で設ける。次に、前記内輪９の外周面に形成した軸方向他側の内輪軌道１１ｂの周囲に前記各転動体５、５を、軸方向他側の保持器２９ｂにより保持した状態で設置し、この状態で前記内輪９を、前記ハブ本体８の軸方向他端部に形成した小径段部１２に締り嵌めで外嵌する。そして、この外嵌作業に伴い、前記軸方向他側の保持器２９ｂにより保持した（軸方向他側列の）前記各転動体５、５の転動面を、前記外輪３の軸方向他端寄り部分の内周面に形成した軸方向他側の外輪軌道７ｂに当接させる。次いで、前記ハブ本体８の軸方向他端部に形成した円筒部１９を径方向外方に塑性変形させ、前記かしめ部２０を形成する。そして、このかしめ部２０により前記内輪９の軸方向他端面を軸方向に抑え付ける事で、この内輪９を前記ハブ本体８に固定する。

更に、図１０に示す様に、前記かしめ部２０の軸方向他端面に、前記ハブ本体８の中心軸（前記車輪支持用転がり軸受ユニット１の中心軸）αに対し所定角度θだけ傾斜した中心軸βを有するロール３０を用いて揺動鍛造を施す事により、前記ハブ側フェイススプライン２１を形成する。尚、前記図１０は、前記車輪支持用転がり軸受ユニット１を構成する各部材のうち、ハブ本体８以外の部材（外輪３、転動体５、５及び内輪９等）を省略して示している。前記ロール３０の先端面（図１０の下端面）は、凸部（加工歯）３３、３３と凹部３４（図１２参照）とを全周に亙って交互に配置して成る加工面３１としている。この様なロール３０の加工面３１を前記かしめ部２０の軸方向他端面に押し付けた状態で、このロール３０を、前記ハブ本体８の中心軸αを中心として回転させる。ここで、このロール３０は、自身の中心軸βを中心として回転可能に支持されている。従って、前記かしめ部２０の軸方向他端面に前記ハブ側フェイススプライン２１（となるべき円周方向に関する凹凸部）が形成される以前の状態では、前記ロール３０を、前記ハブ本体８の中心軸αを中心として回転させると、前記加工面３１に設けた凸部３３、３３の先端面と前記かしめ部２０の軸方向他端面との摩擦係合に基づいて、前記ロール３０が自身の中心軸βを中心として回転（自転）する。一方、前記ハブ側フェイススプライン２１がある程度形成された（このハブ側フェイススプライン２１の歯丈がある程度大きくなった）後は、前記ロール３０を、前記ハブ本体８の中心軸αを中心として回転させると、前記加工面３１を構成する凹部３４及び凸部３３、３３と前記ハブ側フェイススプライン２１との係合（噛合）に基づいて、前記ロール３０が自転する。この様な構成により、前記かしめ部２０の軸方向他端面を塑性変形させる事により、このかしめ部２０の軸方向他端面に前記ハブ側フェイススプライン２１を形成し、更に、このハブ側フェイススプライン２１の歯丈を大きくして、加工を完了する。

上述の様な車輪支持用転がり軸受ユニット１の製造方法は、この車輪支持用転がり軸受ユニット１の耐久性を確保しつつ、製造コストを抑える面からは改良の余地がある。即ち、前記ハブ側フェイススプライン２１を形成する作業（揺動鍛造）は、前記ロール３０の加工面３１を前記かしめ部２０の軸方向他端面に大きな力（押圧力）Ｆで押し付けた状態で、前記ロール３０を、前記ハブ本体８の中心軸αを中心に回転させる事により行う。この様な揺動鍛造の際に、このハブ本体８の中心軸αに対する前記ロール３０の中心軸βの傾斜角度θが小さいと、このロール３０の加工面３１と、前記かしめ部２０の軸方向他端面との当接面積、即ち、この加工面３１を構成する凸部３３、３３の先端面と、前記かしめ部２０の軸方向他端面の当接面積が大きくなる。この結果、前記各凸部３３、３３の先端面から前記かしめ部２０の軸方向他端面（のうち、前記ハブ側フェイススプライン２１の歯底となるべき部分）に加わる荷重（前記各凸部３３、３３の先端面と前記かしめ部２０の軸方向他端面との当接面圧）が小さくなる。従って、前記傾斜角度θが小さい場合には、前記押圧力Ｆを大きくして、前記各凸部３３、３３の先端面から前記かしめ部２０の軸方向他端面に加わる荷重を確保する必要がある。図１１は、この傾斜角度θと、前記押圧力Ｆの最大値との関係を示している。この様な図１１から明らかな様に、この傾斜角度θが５度である場合には、この傾斜角度θが１５度である場合の２倍程度の押圧力Ｆが必要となる。この押圧力Ｆを大きくすると、前記揺動鍛造に用いる加工装置が大型化し、これによって製造コストが増大する。

一方、前記傾斜角度θが大きいと、前記ハブ側フェイススプライン２１を構成する歯３２の歯面（歯の側面）の断面形状の真直度が低下する。即ち、上述の様な従来の車輪支持用転がり軸受ユニット１の製造方法の場合には、前記ロール３０の加工面３１を構成する複数の凹部３４のうち、１個の凹部３４の中央位置（このロール３０の円周方向に関する中央位置）を前記かしめ部２０の軸方向他端面に押し付けた状態（前記１個の凹部３４の中央位置を通り、前記ロール３０の中心軸βと平行な仮想線γが、前記ハブ本体８の中心軸αとこの中心軸βとを含む仮想平面内に存在する状態）で、前記１個の凹部３４により成形される歯３２の歯面（当該歯３２となるべき凸部の円周方向側面）が、図１２の（Ｃ）に示す様に、この歯３２の歯面と当接する、前記１個の凹部３４の内側面（前記ロール３０の円周方向に関する側面）と平行になる。この状態から、前記中心軸αを中心として前記ロール３０を回転（公転）させると、前記１個の凹部３４の内側面が、この１個の凹部３４により成形される歯３２の歯面（当該歯３２となるべき凸部の円周方向側面）に対し傾斜する。この歯３２の歯面に対するこの１個の凹部３４の円周方向側面の傾斜角度は、前記ロール３０の加工面３１を構成する複数の凸部３３、３３のうち、１個の凸部３３の中央位置を前記かしめ部２０の軸方向他端面に押し付けた状態｛図１２の（Ｂ）又は（Ｄ）に示す状態｝で最も大きくなる。前記歯３２の歯面に対する前記凹部３４の内側面の傾斜角度は、前記ハブ本体８の中心軸αに対する前記ロール３０の中心軸βの傾斜角度θが大きくなる程大きくなる。そして、前記歯３２の歯面に対する前記凹部３４の内側面の傾斜角度が大きくなると、前記１個の凹部３４の円周方向側面と前記歯３２の歯面とが局所的に当接して、この歯３２の歯面が局所的に塑性変形させられる。この結果、図１３の（Ｂ）の鎖線δで囲んだ部分の様に、この歯３２の歯面の断面形状の曲率半径が小さくなったり、同じく鎖線εで囲んだ部分の様に、段部３５が形成され、前記歯３２の歯面の断面形状の真直度が低下する。この真直度が低下すると、前記ハブ側フェイススプライン２１と、等速ジョイント用外輪２に形成したジョイント側フェイススプライン２６（図９参照）とを噛合させた状態で、前記ハブ側フェイススプライン２１を構成する歯３２と、前記ジョイント側フェイススプライン２６を構成する歯との歯面同士の当接面積が小さくなって、前記ハブ側フェイススプライン２１と前記ジョイント側フェイススプライン２６との噛合部、延いては、車輪支持用転がり軸受ユニット１全体の耐久性を確保し難くなる可能性がある。

特開２００９−２９２４２２号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、転がり軸受ユニットの耐久性を確保しつつ、製造コストを抑える事ができる、転がり軸受ユニットの製造方法を実現すべく発明したものである。

本発明の製造方法の対象となる転がり軸受ユニットは、ハブ本体と、内輪とを備える。
このうちのハブ本体は、軸方向中間部外周面に軸方向片側の内輪軌道を有する。
又、前記内輪は、外周面に軸方向他側の内輪軌道を有し、このハブ本体の軸方向他端寄り部分に外嵌している。
そして、前記ハブ本体の軸方向他端部に設けた円筒部を径方向外方に塑性変形させる事で形成したかしめ部により、前記内輪の軸方向他端面を抑え付けてこの内輪を前記ハブ本体に支持固定している。又、前記かしめ部の軸方向他端面に、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している。
上述の様な本発明の製造方法の対象となる転がり軸受ユニットは、より具体的には、内周面に複列の外輪軌道を有する外輪と、これら両外輪軌道と前記両内輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを更に備える。

又、本発明の転がり軸受ユニットの製造方法は、円周方向に複数に分割された、それぞれが軸方向の変位を可能に、且つ、周方向の変位を阻止された複数のパンチ素子を組み合わせて成り、軸方向片端面に、前記ハブ側フェイススプラインの歯数と同数の加工歯を形成した成形パンチの軸方向片端面を、前記かしめ部の軸方向他端面に対向させる。この状態で、この成形パンチの軸方向他端面を、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、円すい状或いは円すい台状の押圧面により押圧しつつ、このロールを、このハブ本体の中心軸を中心として回転させる。この様な工程により、前記かしめ部の軸方向他端面に前記ハブ側フェイススプラインを形成する。

上述の様な本発明の転がり軸受ユニットの製造方法を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した発明の様に、前記ハブ本体の中心軸に対する前記ロールの中心軸の傾斜角度を１５度以上とする。この場合に好ましくは、この傾斜角度を３０度以下とする。

又、上述の様な本発明の転がり軸受ユニットの製造方法を実施する場合に好ましくは、請求項３に記載した発明の様に、前記成形パンチを、前記各加工歯の歯数と同数に分割された前記各パンチ素子から成るものとする。具体的には、これら各パンチ素子を、前記各加工歯毎に分割｛隣り合う加工歯同士の間に存在する歯底の中央位置（前記成形パンチの円周方向に関する中央位置）で分割｝されたものとするか、或いは、前記各加工歯の歯先の中央位置で分割されたものとする。
この様な請求項３に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項４に記載した発明の様に、前記各パンチ素子のうちの１個のパンチ素子の軸方向他端面の円周方向両側縁のうち、前記ハブ本体の中心軸を中心とする前記ロールの回転方向後側縁を、このロールの押圧面により押圧した状態で、前記１個のパンチ素子の、前記ハブ本体の中心軸を中心とする前記ロールの回転方向前側隣りに存在するパンチ素子の軸方向他端面の円周方向両側縁のうち、前記ハブ本体の中心軸を中心とする前記ロールの回転方向後側縁（前記１個のパンチ素子側の側縁）を、前記ロールの押圧面により押圧しない様にする。換言すれば、前記１個のパンチ素子の円周方向両側面のうち、前記ハブ本体の中心軸を中心とする前記ロールの回転方向後側面と、このハブ本体の中心軸及び前記ロールの中心軸を含む仮想平面とが同一平面上に存在する状態で、前記１個のパンチ素子の、前記ハブ本体の中心軸を中心とする前記ロールの回転方向前側隣りに存在するパンチ素子の軸方向他端面の円周方向両側縁のうち、この１個のパンチ素子側の側縁と、前記ロールの押圧面とが接触乃至近接対向するにとどまる（前記ロールの回転方向前側隣りに存在するパンチ素子の軸方向他端面を強く押圧する事がない）様に、このロールの押圧面による押圧量（前記ハブ本体の軸方向に関する押圧量）を調節する。

上述の様な本発明の転がり軸受ユニットの製造方法を実施する場合に好ましくは、請求項５に記載した発明の様に、前記かしめ部の軸方向他端面に形成された前記ハブ側フェイススプラインを構成する歯の歯丈が所望の大きさになった状態で、前記各パンチ素子の一部を、これら各パンチ素子を保持する部分に設けられた段差面部に突き当てる事により、これら各パンチ素子がそれ以上軸方向他方に変位する事を阻止する。

上述の様に構成する本発明の転がり軸受ユニットの製造方法によれば、転がり軸受ユニットの耐久性を確保しつつ、製造コストを抑える事ができる。
即ち、本発明の場合、成形パンチの軸方向片端面をかしめ部の軸方向他端面に対向させた状態で、この成形パンチの軸方向他端面を、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押圧面により押圧しつつ、このロールを、前記ハブ本体の中心軸を中心として回転させる。これにより、前記成形パンチの軸方向片端面に形成された加工歯を前記かしめ部の軸方向他端面に押し付けて、このかしめ部の軸方向他端面に前記ハブ側フェイススプラインを形成する。ここで、本発明の場合には、前記成形パンチを構成する複数のパンチ素子は、軸方向の変位を可能に、且つ、周方向の変位を阻止されている。従って、本発明の場合、前記ハブ側フェイススプラインを形成する加工の際に、前記各加工歯が、このハブ側フェイススプラインを構成する歯の歯面に対し傾斜する事を防止でき、このハブ側フェイススプラインを構成する歯の歯面が局所的に塑性変形させられる様な前記ロールの加工面と前記かしめ部の軸方向端面との局所的な当接の発生を防止できる。従って、これら各歯の真直度を良好にでき、転がり軸受ユニットの耐久性を十分に確保する事ができる。又、前記ロールの押圧面を軸方向他方に向け押圧する力が徒に大きくなるのを抑え、前記ハブ側フェイススプラインを形成する為の加工に用いる加工装置の大型化を防止でき、製造コストの増大を抑えられる。

本発明の実施の形態の１例の製造方法を実施可能な揺動プレス装置の１例を、ハブ側フェイススプラインを形成する為の加工を開始する以前の状態で示す断面図。 同じく加工中の状態で示す断面図。 同じく加工完了の状態で示す断面図。 図２のａ部拡大図（Ａ）と、図３のｂ部拡大図（Ｂ）。 １個のパンチ素子を取り出して示す斜視図（Ａ）と、（Ａ）の上方から見た平面図（Ｂ）と、（Ｂ）のｃ−ｃ断面図（Ｃ）。 ロールと成形パンチとを取り出して示す側面図（Ａ）と、（Ａ）のｄ部拡大図（Ｂ）。 ロールの押圧面と成形パンチの軸方向他端面との当接部の断面を模式的に示す図（Ａ）と、（Ａ）の左方から見た状態を示す図（Ｂ）。 パンチ素子の別例を示す、図５と同様の図。 本発明の対象となる転がり軸受の１種である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従来構造の１例を示す断面図。 従来の車輪駆動用軸受ユニットの製造方法の１例を示す断面図。 ハブ本体の中心軸に対するロールの中心軸の傾斜角度と、押圧力Ｆの最大値との関係を示す線図。 揺動鍛造によりハブ側フェイススプラインを形成する状態を示す模式図。 揺動鍛造により形成されるフェイススプライン歯を示す、ハブ本体の中心軸に対するロールの中心軸の傾斜角度を５度した場合の模式図（Ａ）と、同じく傾斜角度を１５度とした場合の模式図（Ｂ）。

本発明の実施の形態の１例について、図１〜７を参照しつつ説明する。尚、本例を含めて本発明の特徴は、車輪支持用転がり軸受ユニット１の耐久性を確保しつつ、製造コストを抑える為に、転がり軸受ユニットを構成するハブ本体のかしめ部の軸方向他端面に、ハブ側フェイススプラインを形成する方法を工夫した点にある。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ついては、従来から広く知られている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。

本例の場合も、前述した従来の製造方法と同様に、ハブ本体８の周囲に外輪３を配置すると共に、軸方向片側の外輪軌道７ａと、軸方向片側の内輪軌道１１ａとの間に複数の転動体５、５を、軸方向片側の保持器２９ａ（図９参照）により保持した状態で設ける。次に、内輪９の外周面に形成した軸方向他側の内輪軌道１１ｂの周囲に転動体５、５を、軸方向他側の保持器２９ｂにより保持した状態で設置し、この状態で前記内輪９を、前記ハブ本体８の軸方向他端部に形成した小径段部１２に締り嵌めで外嵌する。そして、この外嵌作業に伴い、軸方向他側列の転動体５、５の転動面を、前記外輪３の軸方向他端寄り部分の内周面に形成した軸方向他側の外輪軌道７ｂに当接させる。次いで、前記ハブ本体８の軸方向他端部に形成した円筒部１９を径方向外方に塑性変形させて、前記かしめ部２０を形成する。そして、このかしめ部２０により前記内輪９の軸方向他端面を軸方向に抑え付け、この内輪９を前記ハブ本体８に固定する。更に、前記かしめ部２０の軸方向他端面にハブ側フェイススプライン２１（図９参照）を形成する。

このハブ側フェイススプライン２１を形成する為の揺動鍛造は、図１〜４に示す様な揺動プレス装置３６を使用して行う。この揺動プレス装置３６は、基台３７と、この基台３７の軸方向他側面に支持固定されたホルダ３８と、ロール３０ａと、成形パンチ３９と、パンチ昇降機構４０とを備える。このうちのホルダ３８は、軸方向他側面に、前記ハブ本体８の軸方向片端部に設けた、パイロット部と呼ばれる円筒部４１をがたつきなく挿入可能な保持凹部４２が設けられている。前記ロール３０ａは、前記ハブ本体８の中心軸αに対して所定の角度θだけ傾斜した自身の中心軸βを中心とする回転（自転）を可能に支持されており、先端面（図１〜３の下端面）を円すい台状の押圧面４３としている。尚、本例の場合には、前記所定角度θを１５度以上、３０度以下（１５≦θ≦３０）としている。

前記成形パンチ３９は、全体を略円筒状に構成されており、軸方向片端面に、前記ハブ側フェイススプライン２１の歯数と同数の加工歯４４、４４を円周方向等間隔に形成し、外周面の軸方向中間部に、径方向外方に突出したフランジ部４５を全周に亙って設けている。この様な成形パンチ３９は、前記各加工歯４４、４４と同数に、これら各加工歯４４、４４毎に分割された（これら各加工歯４４、４４同士の間に存在する歯底の中央位置で分割された）パンチ素子４６、４６から構成されている。換言すれば、前記成形パンチ３９を、軸方向から見た形状が扇形で、軸方向片端面に１個の加工歯４４が設けられた素子本体４７と、この素子本体４７の外周面の軸方向中間部に設けられた突出部４８とから成るパンチ素子４６を、円周方向に組み合わせる事により構成している。この様な構成を有する成形パンチ３９は、前記パンチ昇降機構４０を構成するパンチ保持プレート４９により、前記各パンチ素子４６、４６がこのパンチ保持プレート４９に対して軸方向の変位のみ許容された状態で支持されている。

前記パンチ昇降機構４０は、前記成形パンチ３９を昇降（前記ハブ本体８の軸方向に変位）させる為のもので、パンチ保持プレート４９と、このパンチ保持プレート４９と前記基台３７との間に設けられた油圧シリンダ５０、５０とを備える。このうちのパンチ保持プレート４９は、中央部に、前記成形パンチ３９を径方向及び円周方向に関するがたつきなく保持する為の保持孔５１が設けられている。この保持孔５１は、軸方向中間部に、軸方向片側の小径部と軸方向他側の大径部とを連続させる段差面部５２を設けている。尚、この大径部の軸方向に関する寸法は、前記成形パンチ３９のフランジ部４５の軸方向に関する寸法（厚さ）よりも大きい。又、前記保持孔５１内に前記成形パンチ３９の軸方向片半部を挿通した状態で、この保持孔５１の軸方向他側開口の周囲に円輪状の塞ぎ板５３を支持固定している。この様なパンチ保持プレート４９は、前記各油圧シリンダ５０、５０により前記基台３７に対する昇降を可能（軸方向の位置調節を可能）に支持されている。

上述の様な揺動プレス装置３６を使用して前記かしめ部２０の軸方向他端面に前記ハブ側フェイススプライン２１を形成する揺動鍛造を行う際には、先ず、図１に示す様に、前記各油圧シリンダ５０、５０を操作して前記パンチ保持プレート４９を、このパンチ保持プレート４９に保持された前記成形パンチ３９の軸方向片端面と、前記ホルダ３８に保持された前記車輪支持用転がり軸受ユニット１の軸方向他端面（前記かしめ部２０の軸方向他端面）とが当接しない様に鉛直方向上方に位置させておく。この状態では、前記成形パンチ３９のフランジ部４５の軸方向片端面が、前記保持孔５１の軸方向中間部に設けられた段差面部５２に当接し、このフランジ部４５の軸方向他端面と、前記塞ぎ板５３の軸方向片側面の径方向内端寄り部分との間に隙間が介在した状態となる。又、前記車輪支持用転がり軸受ユニット１は、前記ホルダ３８の保持凹部４２に、前記ハブ本体８の円筒部（パイロット部）４１をがたつきなく挿入した状態で、このホルダ３８によりがたつきなく保持しておく。

次に、前記各油圧シリンダ５０、５０を操作して前記パンチ保持プレート４９を下方に変位させ、このパンチ保持プレート４９に保持された前記成形パンチ３９の軸方向片端面と、前記かしめ部２０の軸方向他端面とを当接させる。この状態から、前記パンチ保持プレート４９を更に下方に変位させる事により、前記成形パンチ３９をこのパンチ保持プレート４９に対して軸方向他方に変位させ、図２及び図４の（Ａ）に示す様に、前記成形パンチ３９のフランジ部４５の軸方向他端面と、前記塞ぎ板５３の軸方向片側面の内径寄り部分とを当接させる。この状態では、前記フランジ部４５の軸方向片端面と、前記保持孔５１の段差面部５２との間に全周に亙って隙間５４｛図４の（Ａ）参照｝が介在した状態となる。本例の場合には、この隙間５４の軸方向寸法Ｌ_５４が、前記ハブ側フェイススプライン２１を構成する歯３２（図１２参照）の歯丈と同じになる様に、前記フランジ部４５や前記保持孔５１の軸方向寸法を規制している。次に、前記ロール３０ａを支持したラムを下降させ、このロール３０ａの押圧面４３を前記成形パンチ３９の軸方向他端面に当接させる。

そして、前記ロール３０ａの押圧面４３により前記成形パンチ３９の軸方向他端面、即ち、この成形パンチ３９を構成するパンチ素子４６、４６の軸方向他端面を軸方向片方に向け、所定の押圧力で押圧した状態で、前記ロール３０ａを、前記ハブ本体８の中心軸αを中心に回転させる。これにより、このロール３０ａの押圧面４３と当接した前記各パンチ素子４６、４６を軸方向片方に向け押圧し、これら各パンチ素子４６、４６の軸方向片端面に形成された加工歯４４、４４を前記かしめ部２０の軸方向他端面に押し付け、このかしめ部２０の軸方向他端面を塑性変形させる。そして、前記ロール３０ａの押圧面４３により押圧される前記各パンチ素子４６、４６は、このロール３０ａが、前記ハブ本体８の中心軸αを中心として回転（公転）するに従って、前記成形パンチ３９の円周方向に関して公転方向と同方向にずれていく。本例の場合には、図６に示す様に、前記各パンチ素子４６、４６のうちの１個のパンチ素子４６の軸方向他端面の円周方向両側縁のうち、前記ハブ本体８の中心軸αを中心とする前記ロール３０ａの回転方向｛図６の（Ｂ）の矢印λの方向｝後側縁ζを、このロール３０ａの押圧面４３により押圧した状態で、前記１個のパンチ素子４６の、前記ハブ本体８の中心軸αを中心とする前記ロール３０ａの回転方向前側｛図６の（Ｂ）の右側｝隣りに存在するパンチ素子４６の軸方向他端面の円周方向両側縁のうち、前記１個のパンチ素子４６側の側縁（前記中心軸αを中心とする前記ロール３０ａの回転方向後側の側縁）ηを、このロール３０ａの押圧面４３により押圧しない様にしている。具体的には、前記１個のパンチ素子４６の円周方向両側面のうち、前記ハブ本体８の中心軸αを中心とする前記ロール３０ａの回転方向後側面と、この中心軸α及び前記ロール３０ａの中心軸βを含む仮想平面とが同一平面上に存在する状態で、前記１個のパンチ素子４６の、前記中心軸αを中心とする前記ロール３０ａの回転方向前側隣りに存在するパンチ素子４６の軸方向他端面の円周方向両側縁のうち、この１個のパンチ素子４６側の側縁ηと、前記ロール３０ａの押圧面４３とが接触乃至近接対向するにとどまる様にしている。この為に、前記ハブ本体８の中心軸αを中心とする前記ロール３０ａの１回転当たりの、このロール３０ａの押圧面４３による前記１個のパンチ素子４６の軸方向他端面の押圧量Δｄを調節している。

この押圧量Δｄの大きさに就いて、図６、７を参照しつつ説明する。図７の（Ａ）は、前記ロール３０ａの押圧面４３と、前記成形パンチ３９の軸方向片端面との当接部の断面を模式的に示している。又、図７の（Ｂ）は、同図の（Ａ）を左方から見た状態、即ち、前記ロール３０ａの押圧面４３の外形を、原点を、このロール３０ａの押圧面４３と前記成形パンチ３９の軸方向片端面との当接部の径方向外端部とし、互いに直交するｘ軸、ｙ軸のうちのｘ軸を図７の（Ａ）の表裏方向に、ｙ軸を前記ハブ本体８の軸方向にそれぞれ一致させたｘ−ｙ座標系で表している。図７の（Ａ）及び（Ｂ）中のＲは、前記ロール３０ａの押圧面４３と、前記成形パンチ３９の軸方向片端面との当接部の外径を、同じくｒ（＝Ｒｃｏｓθ）は、この押圧面４３の最大半径（この当接部の外周縁と、前記ロール３０ａの中心軸βとの間の寸法）を、それぞれ示している。前記ｘ−ｙ座標系で、前記押圧面４３の外形は、次の（１）式で表される。

この（１）式を変形すると、次の（２）式が得られる。

ここで、前記各パンチ素子４６、４６の幅（前記成形パンチ３９の円周方向に関する幅）の最大値Ｌ_４６は、これら各パンチ素子４６、４６の総数をＮとすると、次の（３）式で表される。

この様な（３）式で表される幅Ｌ_４６を前記（２）式に代入する事で、前記１個のパンチ素子４６の軸方向他端面の円周方向両側縁のうち、前記中心軸αを中心とする前記ロール３０ａの回転方向後側縁ζを、このロール３０ａの押圧面４３により押圧した状態で、前記１個のパンチ素子４６の、前記中心軸αを中心とする前記ロール３０ａの回転方向前側（図６の左側）隣りに存在するパンチ素子４６の軸方向他端面の円周方向両側縁のうち、前記１個のパンチ素子４６側の側縁ηと、前記ロール３０ａの押圧面４３とが接触する、押圧量Δｄ_ｍａｘ（前記ロール３０ａの、前記ハブ本体８の中心軸αを中心とする１回転当たりの前記各パンチ素子４６、４６の押圧量Δｄの上限値）を近似的に求める事ができる。本例の場合、具体的には、前記傾斜角度θが１５〜３０度である場合、前記押圧量Δｄを０．１３〜０．３［ｍｍ］に調整する。

前記揺動鍛造の進行に伴い前記かしめ部２０の軸方向他端面に形成されたハブ側フェイススプライン２１を構成する歯３２の歯丈が大きくなると、前記成形パンチ３９が下降し、前記隙間５４の軸方向寸法Ｌ_５４が小さくなる。そして、前記各歯３２の歯丈が所望の大きさになり、前記成形パンチ３９のフランジ部４５の軸方向片端面と、前記保持孔５１の段差面部５２とが当接した（Ｌ_５４＝０となった）状態で、前記揺動鍛造を完了する。

尚、本例の場合には、このロール３０ａを、自身の中心軸βを中心とする回転（自転）を可能に支持している。従って、前記ロール３０ａを、前記ハブ本体８の中心軸αを中心として回転させると、このロール３０ａの押圧面４３と前記成形パンチ３９の軸方向他端面との摩擦係合に基づいて、このロール３０ａが自身の中心軸βを中心として回転（自転）する。

上述の様な本例の車輪支持用転がり軸受ユニット１の製造方法によれば、この車輪支持用転がり軸受ユニット１の耐久性を確保しつつ、製造コストを抑える事ができる。
即ち、本例の場合には、前記成形パンチ３９の軸方向片端面を前記かしめ部２０の軸方向他端面に対向させた状態で、この成形パンチ３９の軸方向他端面を、前記ロール３０ａの押圧面４３により押圧しつつ、このロール３０ａを、前記ハブ本体８の中心軸αを中心として回転させる。これにより、前記成形パンチ３９の軸方向片端面に形成された加工歯４４、４４を前記かしめ部２０の軸方向他端面に押し付ける事で、このかしめ部２０の軸方向他端面に前記ハブ側フェイススプライン２１を形成する様にしている。ここで、前記成形パンチ３９を構成する前記各パンチ素子４６、４６は、軸方向の変位のみ可能としている。この為、これら各パンチ素子４６、４６の軸方向他端面を、前記ハブ本体８の中心軸αを中心として前記ロール３０ａを回転させながらこのロール３０ａの押圧面４３により押圧しても、前記各加工歯４４、４４の歯面が、前記ハブ側フェイススプライン２１を構成する歯３２の歯面に対し傾斜する事はない。従って、これら各歯３２の歯面が局所的に塑性変形させられる様な前記各加工歯４４、４４の歯面と前記かしめ部２０の軸方向端面との局所的な当接の発生を防止できる。従って、前記各歯３２の断面形状の真直度を良好にでき、前記ハブ側フェイススプライン２１と、等速ジョイント用外輪２に形成したジョイント側フェイススプライン２６（図９参照）とを噛合させた状態で、前記ハブ側フェイススプライン２１を構成する歯３２と、前記ジョイント側フェイススプライン２６を構成する歯との歯面同士の当接面積を十分に大きくする事ができる。この結果、前記ハブ側フェイススプライン２１と前記ジョイント側フェイススプライン２６との噛合部、延いては、車輪支持用転がり軸受ユニット１全体の耐久性を十分に確保する事ができる。

又、前記傾斜角度θを大きくできる（この傾斜角度θを１５度以上にできる）為、前記ロール３０ａの押圧面４３を、前記成形パンチ３９を介して前記かしめ部２０の軸方向他端面に向けて押し付ける力（押圧力）Ｆが過度に大きくなる事を防止できる。この結果、前記揺動プレス装置３６が徒に大型化するのを防止でき、前記車輪支持用転がり軸受ユニット１の製造コストの増大を抑えられる。特に本例の場合には、前記各パンチ素子４６、４６のうちの１個のパンチ素子４６の軸方向他端面の円周方向両側縁のうち、前記中心軸αを中心とする前記ロール３０ａの回転方向後側縁ζを、このロール３０ａの押圧面４３により押圧した状態で、前記１個のパンチ素子４６の、前記中心軸αを中心とする前記ロール３０ａの回転方向前側に存在するパンチ素子４６の軸方向他端面の円周方向両側縁のうち、前記１個のパンチ素子４６側の側縁ηと、前記ロール３０ａの押圧面４３とが接触する様にしている。従って、このロール３０ａの押圧面４３が前記１個のパンチ素子４６の軸方向他端面の円周方向両側縁のうち、前記中心軸αを中心とする前記ロール３０ａの回転方向後側縁を押圧している状態から、前記ロール３０ａが、前記ハブ本体８の中心軸αを中心に回転すると、前記１個のパンチ素子４６、前記ハブ本体８の中心軸αを中心とする前記ロール３０ａの回転方向前側隣りに存在するパンチ素子４６が、このロール３０ａの押圧面４３により押圧され始める。この様に、このロール３０ａによる押圧力を、前記かしめ部２０の軸方向他端面を塑性変形させる為の力として有効に利用する事ができて、前記力Ｆを小さく抑えられると共に、加工に要する時間を短縮する事ができる。

尚、前述の図１１から明らかな通り、前記ハブ本体８の中心軸αに対する前記ロール３０ａの中心軸βの傾斜角度θが、３０度を超えると、このロール３０ａの押圧面４３と、前記成形パンチ３９の軸方向他端面との当接面積が小さくなり、これら両面同士の当接面圧が過度に大きくなって、前記ロール３０ａの押圧面４３の耐久性が確保し難くなる可能性がある。そこで、本例の場合には、前記傾斜角度θを３０度以下としている。

又、本発明を実施する場合に、成形パンチの外周面に径方向外方に突出するフランジ部を設けず、この成形パンチの外周面を軸方向に関して外径が変化しない単一円筒面とする事もできる。即ち、この成形パンチを、図８に示す様な、軸方向片端面に加工歯４４を設けたパンチ素子４６ａを複数組み合わせたものとする。この場合には、例えば、ハブ本体８の軸方向に関するロール３０ａの変位量を検出し、この変位量が、ハブ側フェイススプライン２１を構成する歯３２の歯丈と同じになった時点で、このハブ側フェイススプライン２１を形成する為の加工を完了する。

前述した図１〜４に示す、揺動プレス装置３６を使用して、本発明の転がり軸受ユニットの製造方法を実施する場合に、１個のパンチ素子４６の軸方向他端面の円周方向両側縁のうち、前記ハブ本体８の中心軸αを中心とする前記ロール３０ａの回転方向後側縁を、このロール３０ａの押圧面４３により押圧した状態で、前記１個のパンチ素子４６の、前記ハブ本体８の中心軸αを中心とする前記ロール３０ａの回転方向前側（図６の左側）隣りに存在するパンチ素子４６の軸方向他端面の円周方向両側縁のうち、前記１個のパンチ素子４６側の側縁と、前記ロール３０ａの押圧面４３とが接触する、押圧量Δｄ_ｍａｘに就いて、具体例を示す。
先ず、成形パンチ３９を構成するパンチ素子４６、４６の総数Ｎを３１とし、ハブ本体８の中心軸αに対する前記ロール３０ａの中心軸βの傾斜角度θを３０度とし、このロール３０ａの押圧面４３の最大径Ｒを２４［ｍｍ］とした場合には、前記押圧量Δｄ_ｍａｘは０．３［ｍｍ］となる。そこで、例えば、前記ハブ本体８の中心軸αを中心とする前記ロール３０ａの回転数（回転速度）を２００［ｒｐｍ］とする場合には、このロール３０ａを、１［ｍｍ／秒］の速度で軸方向片側に向けて押し付ける（変位させる）。
或いは、前記総数Ｎを３１とし、前記傾斜角度θを１５度とし、前記最大径Ｒを２４［ｍｍ］とした場合には、前記押圧量Δｄ_ｍａｘは０．１３［ｍｍ］となる。そこで、例えば、前記ハブ本体８の中心軸αを中心とする前記ロール３０ａの回転数を３００［ｒｐｍ］とする場合には、このロール３０ａを、０．６５［ｍｍ／秒］の速度で軸方向片側に向けて押し付ける（変位させる）。

１ 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 小径部
１５ ボルト
１６ 杆部
１７ 雄ねじ部
１８ 頭部
１９ 円筒部
２０ かしめ部
２１ ハブ側フェイススプライン
２２ マウス部
２３ 端壁部
２４ 軸部
２５ ねじ孔
２６ ジョイント側フェイススプライン
２７ 等速ジョイント用内輪
２８ ボール
２９ａ、２９ｂ 保持器
３０、３０ａ ロール
３１ 加工面
３２ フェイススプライン歯
３３ 凸部
３４ 凹部
３５ 段部
３６ 揺動プレス装置
３７ 基台
３８ ホルダ
３９ 成形パンチ
４０ パンチ昇降機構
４１ 円筒部
４２ 保持凹部
４３ 押圧面
４４ 加工歯
４５ フランジ部
４６ パンチ素子
４７ 素子本体
４８ 突出部
４９ パンチ保持プレート
５０ 油圧シリンダ
５１ 保持孔
５２ 段差面部
５３ 塞ぎ板
５４ 隙間

Claims (13)

1. 転がり軸受ユニットをプレス装置にセットする工程と、
   この転がり軸受ユニットを構成するハブ本体の軸方向端部に塑性加工を施す為に、円周方向に並んで配置された複数のパンチ素子のうちの一部を軸方向に変位させる事により、前記ハブ本体の軸方向端部の円周方向の一部分を軸方向に押圧する事、及び、前記複数のパンチ素子のうちの他の一部を軸方向に変位させる事により、前記ハブ本体の軸方向端部の円周方向の他の一部分を軸方向に押圧する事を有する工程とを備える、
   転がり軸受ユニットの製造方法。
2. 前記ハブ本体の軸方向端部に塑性加工を施す際に、このハブ本体の軸方向端部のうちで軸方向に押圧される部分が円周方向にずれていく、請求項１に記載した転がり軸受ユニットの製造方法。
3. 前記プレス装置は、このプレス装置にセットされた前記転がり軸受ユニットの中心軸に対して傾斜した自身の中心軸を中心とする回転を可能に支持され、且つ、この転がり軸受ユニットの中心軸を中心とする回転が可能なロールを備える、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した転がり軸受ユニットの製造方法。
4. 前記塑性加工により、前記ハブ本体の軸方向端部にフェイススプラインを形成する、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した転がり軸受ユニットの製造方法。
5. 転がり軸受ユニットがセットされるホルダと、
   円周方向に並んで配置され、それぞれが軸方向に変位可能な複数のパンチ素子と、
   これら各パンチ素子のうちの一部を軸方向に変位させる事により、前記転がり軸受ユニットを構成するハブ本体の軸方向端部の円周方向の一部分を軸方向に押圧するモードと、前記各パンチ素子のうちの他の一部を軸方向に変位させる事により、前記ハブ本体の軸方向端部の円周方向の他の一部分を軸方向に押圧するモードとを有する機構とを備える、
   転がり軸受ユニットの製造装置。
6. 前記機構は、前記ハブ本体の軸方向端部のうちで軸方向に押圧される部分が円周方向にずれていく様に構成されている、請求項５に記載した転がり軸受ユニットの製造装置。
7. 前記ホルダにセットされた前記転がり軸受ユニットの中心軸に対して傾斜した自身の中心軸を中心とする回転を可能に支持され、且つ、この転がり軸受ユニットの中心軸を中心とする回転が可能なロールを備える、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した転がり軸受ユニットの製造方法。
8. 軸方向中間部外周面に軸方向片側の内輪軌道を有するハブ本体と、
   外周面に軸方向他側の内輪軌道を有し、このハブ本体の軸方向他端寄り部分に外嵌された内輪とを備え、
   前記ハブ本体の軸方向他端部に設けた円筒部を径方向外方に塑性変形させる事で形成したかしめ部により、前記内輪の軸方向他端面を抑え付けてこの内輪を前記ハブ本体に固定し、このかしめ部の軸方向他端面に、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した転がり軸受ユニットを造る為に、
   円周方向に複数に分割された、それぞれが軸方向の変位を可能に、且つ、周方向の変位を阻止された複数のパンチ素子を組み合わせて成り、軸方向片端面に、前記ハブ側フェイススプラインの歯数と同数の加工歯を形成した成形パンチの軸方向片端面を、前記かしめ部の軸方向他端面に対向させた状態で、この成形パンチの軸方向他端面を、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押圧面により押圧しつつ、このロールを、このハブ本体の中心軸を中心として回転させる事により、前記かしめ部の軸方向他端面に前記ハブ側フェイススプラインを形成する
   転がり軸受ユニットの製造方法。
9. 前記ハブ本体の中心軸に対する前記ロールの中心軸の傾斜角度が１５度以上である、請求項８に記載した転がり軸受ユニットの製造方法。
10. 前記成形パンチは、前記各加工歯の歯数と同数に分割された前記各パンチ素子から成る、請求項８〜９のうちの何れか１項に記載した転がり軸受ユニットの製造方法。
11. 前記各パンチ素子のうちの１個のパンチ素子の軸方向他端面の円周方向両側縁のうち、前記ハブ本体の中心軸を中心とする前記ロールの回転方向後側縁を、このロールの押圧面により押圧した状態で、前記１個のパンチ素子の、前記ハブ本体の中心軸を中心とする前記ロールの回転方向前側隣りに存在するパンチ素子の軸方向他端面の円周方向両側縁のうち、この１個のパンチ素子側の側縁を、前記ロールの押圧面により押圧しない様にする、請求項１０に記載した転がり軸受ユニットの製造方法。
12. 前記かしめ部の軸方向他端面に形成された前記ハブ側フェイススプラインを構成する歯の歯丈が所望の大きさになった状態で、前記各パンチ素子の一部を、これら各パンチ素子を保持する部分に設けられた段差面部に突き当てる事により、これら各パンチ素子がそれ以上軸方向他方に変位する事を阻止する、請求項８〜１１のうちの何れか１項に記載した転がり軸受ユニットの製造方法。
13. 転がり軸受ユニットを備える車両の製造方法であって、
    前記転がり軸受ユニットを、請求項１〜１２のうちの何れか１項に記載した転がり軸受ユニットの製造方法により製造する、
    車両の製造方法。

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