JP6256585B2 - 車輪用転がり軸受装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、車輪用転がり軸受装置の軸部材に転動体と外輪と内輪とを組み付けた車輪用転がり軸受装置の製造方法に関し、特に、車輪用転がり軸受装置の軸部材に組み付けた内輪を固定するためのかしめ方法に関する。

車輪用転がり軸受装置（いわゆる車輪用ハブユニット）、及び当該車輪用転がり軸受装置を製造する方法においては、例えば特許文献１及び２に開示されている。
特許文献１に開示された、図１０（Ａ）に示す従来の車輪用転がり軸受装置１０１の製造方法では、冷間鍛造にて車輪用転がり軸受装置の軸部材１０６（嵌合軸部１０９、フランジ部１０７、軸部１０５を有する）を一体に形成し、軸部１０５の一方端には、内輪１４２をかしめ部１１７にて固定するための中空の円筒部１１５（点線にて示す）が形成されている。そして内輪１４２を円筒部１１５に嵌め込んだ後、円筒部１１５を径方向外側にかしめてかしめ部１１７を形成し、内輪１４２を固定している。
また、特許文献２に開示された、図１０（Ｂ）に示す従来の車輪用転がり軸受装置２０１では、車輪用転がり軸受装置の軸部材２０６の一方端に、内輪２４２をかしめ部２１７にて固定するための中空の円筒部２１５（点線にて示す）を旋削加工して形成している。そして内輪２４２を円筒部２１５に嵌め込んだ後、円筒部２１５を径方向外側にかしめてかしめ部２１７を形成し、内輪２４２を固定している。

特開２００６−１１１０７０号公報 特開２００７−２６８６９０号公報

特許文献１に記載された従来技術では、内輪１４２を嵌め込む円筒部１１５を冷間鍛造の前方押出し加工にて形成しており、金型の形状に当該円筒部を形成する必要があるので、金型がやや複雑化する。
また、特許文献２に記載された従来技術では、内輪２４２を嵌め込む円筒部２１５を旋削加工にて形成しており、旋削の設備、時間、費用がかさむ。また、場合によっては円筒部の内径仕上げ加工が必要となり、更に設備、時間、費用がかさむ可能性がある。
また、特許文献１におけるかしめ部１１７（図１０（Ａ）参照）、及び特許文献２におけるかしめ部２１７（図１０（Ｂ）参照）は、どちらも円筒部をかしめているので中央部が空洞状であり、かしめ部の剛性が低い。

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、より単純な金型にてより効率良く車輪用転がり軸受装置を製造することが可能であり、且つ軸部の一方端に嵌め込んだ内輪のかしめ部の剛性をより向上させることができる車輪用転がり軸受装置の製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る車輪用転がり軸受装置の製造方法は次の手段をとる。
本発明は、中実の円柱形状を有する軸部と、前記軸部の一端側に前記軸部と同軸上に形成される嵌合軸部と、前記軸部と前記嵌合軸部との間に位置して外径方向に延出されるフランジ部と、を有する車輪用転がり軸受装置の軸部材を備えた車輪用転がり軸受装置の製造方法であって、前記軸部に、内周面に第１外輪軌道面と第２外輪軌道面が形成された外輪を嵌め込むとともに第１内輪軌道面と前記第１外輪軌道面との間に複数の第１転動体を組み付け、前記軸部に、外周面に第２内輪軌道面が形成された内輪を嵌め込むとともに前記第２内輪軌道面と前記第２外輪軌道面との間に複数の第２転動体を組み付け、前記内輪から他端側に突出している中実の円柱形状である前記軸部の端面である被かしめ面にかしめ治具を押し当て、当該かしめ治具を前記軸部の一端側の方向に押し当てながら揺動運動させて前記被かしめ面を押し広げてかしめる。

本発明によれば、車輪用転がり軸受装置の軸部材の軸部の一方端に嵌め込んだ内輪をかしめ加工にて固定するためのかしめ部におけるかしめ前の形状を、比較的複雑な円筒形状でなく、単純な円柱形状とすることで、車輪用転がり軸受装置を、より単純な金型で、より効率良く製造することができる。
また、かしめ前の形状を円筒部に切削加工する必要がないので、より効率良く車輪用転がり軸受装置を製造することが可能である。
また、中実の円柱形状をかしめて拡径しており、かしめ部の中央部が空洞状態とならないので、かしめ部の剛性をより向上させることができる。

車輪用転がり軸受装置の軸部材１、内輪４２、外輪４５、第１転動体５０、第２転動体５１、が車輪用転がり軸受装置Ａとして組み付けられた状態を示す軸方向断面図（軸部１０の回転軸に沿った断面図）である。 図１に示す車輪用転がり軸受装置の軸部材１をＢ方向から見た図であり、（Ａ）は複数のフランジ部２１が外径方向に放射状に延出しているフランジ部２１の例を説明する図であり、（Ｂ）は外径方向に円板状に延出しているフランジ部２１の例（Ｂ）を説明する図である。 車輪用転がり軸受装置の軸部材１の軸方向断面図（軸部１０の回転軸に沿った断面図）である。 軸状素材６０から車輪用転がり軸受装置の軸部材を成形するまでの工程（Ａ）〜（Ｅ）、（Ｇ）、（Ｈ）による素材の形状の変化等を示す図である。 （Ａ）は外輪組み付け工程を説明する図であり、（Ｂ）は内輪組み付け工程を説明する図であり、（Ｃ）はかしめ工程を説明する図であり、（Ｄ）は組み付けられた車輪用転がり軸受装置Ａを説明する図である。 軸端部１５をかしめ加工する第１の実施の形態を説明する図であり、（Ａ）はかしめ治具Ｐの断面図であり、（Ｂ）はかしめ工程において被かしめ面１５Ｍのかしめ前の状態を示す断面図であり、（Ｃ）はかしめ工程において被かしめ面１５Ｍのかしめ後の状態を示す断面図であり、（Ｄ）は（Ｃ）における被かしめ面１５Ｍの縁部近傍の拡大図である。 軸端部１５をかしめ加工する第２の実施の形態を説明する図であり、（Ａ）はかしめ治具Ｐの断面図であり、（Ｂ）はかしめ工程において被かしめ面１５Ｍのかしめ前の状態を示す断面図であり、（Ｃ）はかしめ工程において被かしめ面１５Ｍのかしめ後の状態を示す断面図であり、（Ｄ）は（Ｃ）における被かしめ面１５Ｍの縁部近傍の拡大図である。 軸端部１５をかしめ加工する第３の実施の形態を説明する図であり、（Ａ）は被かしめ面１５Ｍ（縁部を面取り）のかしめ前の状態を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるかしめ前の被かしめ面１５Ｍ（縁部を面取り）の縁部近傍の拡大図であり、（Ｃ）は被かしめ面１５Ｍ（縁部を面取り）のかしめ後の縁部近傍の拡大図である。また（Ｄ）は被かしめ面１５Ｍ（縁部が凸状曲面）のかしめ前の状態を示す断面図であり、（Ｅ）は（Ｄ）におけるかしめ前の被かしめ面１５Ｍ（縁部が凸状曲面）の縁部近傍の拡大図である。 軸端部１５をかしめ加工する第４の実施の形態を説明する図である。 従来の車輪用転がり軸受装置１０１（第１例）の軸方向断面図（Ａ）と、従来の車輪用転がり軸受装置２０１（第２例）の軸方向断面図（Ｂ）である。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の車輪用転がり軸受装置の製造方法にて製造された車輪用転がり軸受装置Ａの軸方向断面図（軸部１０の回転軸に沿った断面図）を示している。

●［車輪用転がり軸受装置の全体構造（図１）］
次に図１を用いて車輪用転がり軸受装置の全体構造について説明する。
図１に示すように、車輪用転がり軸受装置Ａ（いわゆる車輪用ハブユニット）は、軸部材１と、外輪４５と、内輪４２と、第１転動体５０と、第２転動体５１等にて構成されている。
そして軸部材１（いわゆるハブホイール）は、軸部１０と、嵌合軸部３０と、フランジ基部２０と、フランジ部２１とを一体に有している。
なお、車輪用転がり軸受装置Ａが車両に取り付けられた場合、軸部１０は車両内側に位置しており、嵌合軸部３０は車両外側に位置しており、図１においては紙面の左方向が車両内側を示し、紙面の右方向が車両外側を示している。

軸部１０は略円柱形状であり、軸部１０における嵌合軸部３０と反対の側には、フランジ部２１に近い側に径が大きな大径軸部１１が形成され、フランジ部２１から遠い端部に大径軸部１１よりも小さな径の小径軸部１２が形成されている。また、大径軸部１１と小径軸部１２との段差部には、軸部１０の回転軸に直交する面である内輪突き当て面１２ａが形成されている。
フランジ基部２０は、上記の軸部１０と後述する嵌合軸部３０との間に位置しており、このフランジ基部２０の外周面に外径方向に放射状に延出された複数のフランジ部２１（図２（Ａ）参照）が形成されている。また複数のフランジ部２１には、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が貫設されている。
なお、以降の本実施の形態では、複数のフランジ部２１が外径方向に放射状に延出された図２（Ａ）に示す形状のフランジ部２１を有する車輪用転がり軸受装置の軸部材を例にして説明するが、フランジ部２１の数は４個に限定されるものではない。また図２（Ｂ）に示すように、フランジ部２１が外径方向に円板状に延出されていてもよい。
嵌合軸部３０は、軸部１０の一端側（小径軸部１２と反対の側）に、軸部１０と同軸上に、連続する略円筒形状に成形されており、車輪（図示省略）の中心孔が嵌め込まれる。
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。
またフランジ部２１における嵌合軸部３０の側の面であるロータ支持面２２には、図１に示すようにブレーキロータ５５の中心孔の周囲の面が当接する。
また図３に示すように、車輪用転がり軸受装置の軸部材１は、回転軸方向に沿って、嵌合軸部３０、中間軸部２３、軸部１０、が同軸状に形成されている。なお中間軸部２３にはフランジ基部２０とフランジ部２１が含まれている。
また嵌合軸部３０の内径側には、凹状の鍛造凹部３５が形成されている。

また、大径軸部１１におけるフランジ部２１（フランジ基部２０）との境界部の近傍における外周面の一部には、転がり軸受としての複列のアンギュラ玉軸受における一方の軸受部を構成する第１内輪軌道面１８が円周方向に連続するように形成されている。
また、第１内輪軌道面１８に隣接してフランジ部２１に近い側における外周面の一部には、円周方向に連続する後述のシール面１９（隣接外周面）が形成されている。
また小径軸部１２の外周面には、円周方向に連続するように形成された第２内輪軌道面４４を外周面に有する内輪４２が嵌め込まれる。なお内輪４２は、内輪突き当て面１２ａに突き当たるまで嵌め込まれている。
そして、小径軸部１２における内輪４２からの突出部（図１中の軸端部１５）は径方向外側にかしめられて、かしめ部１７が形成され、かしめ部１７と内輪突き当て面１２ａにて内輪４２が固定されている。

車輪用転がり軸受装置の軸部材１の軸部１０の外周面には、環状空間を保って外輪４５が配置されている。
外輪４５の内周面には、軸部材１に形成されている第１内輪軌道面１８に対向する第１外輪軌道面４６と、内輪４２に形成されている第２内輪軌道面４４に対向する第２外輪軌道面４７と、が形成されている。なお、各内輪軌道面、各外輪軌道面は、それぞれの面において円周方向に連続するように形成されている。
そして第１内輪軌道面１８と第１外輪軌道面４６との間には、複数の第１転動体５０が保持器５２によって保持されて転動可能に配置されている。また、第２内輪軌道面４４と第２外輪軌道面４７との間には、複数の第２転動体５１が保持器５３によって保持されて転動可能に配置されている。
なお、複数の第１転動体５０、及び複数の第２転動体５１には、小径軸部１２の端部をかしめてかしめ部１７を形成した際のかしめ力に基づいて、軸方向の予圧が付与されてアンギュラ玉軸受を構成している。

また外輪４５の外周面には、車体側フランジ４８が一体に形成されており、当該車体側フランジは、車両の懸架装置（図示省略）に支持されたナックル、キャリア等の車体側部材の取付面にボルト等によって締結される。
また外輪４５における第１外輪軌道面４６に隣接する開口部の内周面には、シール部材５６が圧入されて組み付けられている。そして、当該シール部材５６のリップ５８の先端が、シール面１９（隣接外周面に相当）に摺接（接触）して外輪４５と車輪用転がり軸受装置の軸部材１との隙間をシールしている。
なお、シール面１９は、第１内輪軌道面１８に隣接してフランジ部２１（フランジ基部２０）に近い側における外周面の一部に、円周方向に連続するように形成されている。

●［車輪用転がり軸受装置の軸部材の構造と当該車輪用転がり軸受装置の軸部材を用いた車輪用転がり軸受装置の製造方法（図２〜図５）］
次に図２〜図５を用いて、車輪用転がり軸受装置の軸部材１の構造と当該車輪用転がり軸受装置の軸部材１を用いた車輪用転がり軸受装置Ａの製造方法について説明する。
図４（Ａ）〜（Ｅ）、（Ｇ）、（Ｈ）は軸状素材６０から各工程を経て車輪用転がり軸受装置の軸部材１を成形する様子を示しており、図２、図３は、成形した車輪用転がり軸受装置の軸部材１の形状を示している。そして図５は、車輪用転がり軸受装置の軸部材１に外輪４５や内輪４２等を組み付けて車輪用転がり軸受装置Ａを組み付ける工程を示している。
まず、図４を用いて、車輪用転がり軸受装置の軸部材１を製造する方法について説明する。
本実施の形態にて説明する車輪用転がり軸受装置の軸部材１は、焼鈍処理工程、被膜処理工程、冷間鍛造工程、旋削工程、熱処理工程、研磨工程、を経て製造される。
まず、焼鈍処理工程に先立って、Ｓ４５Ｃ、Ｓ５０Ｃ、Ｓ５５Ｃ等の炭素量０．５％前後の略円柱形状の構造用炭素鋼を所定長さに切断して軸状素材６０を形成する（図４（Ａ）参照）。

［１．焼鈍処理工程（図４（Ｂ））］
焼鈍処理工程は、軸状素材６０を変態点温度以上の温度（好ましくは、変態点温度よりも２０℃〜７０℃程度高い温度）で加熱する工程である。
軸状素材６０中の炭素成分は、焼鈍処理工程によって球状化され、軸状素材６０は球状化焼鈍されて焼鈍済軸状素材６１が形成される（図４（Ｂ）参照）。この焼鈍済軸状素材６１は、軸状素材６０よりも延性が向上されている。

［２．被膜処理工程（図４（Ｃ））］
被膜処理工程は、焼鈍済軸状素材６１の表面に潤滑剤を被膜処理して潤滑剤被膜３６を有する被膜処理済軸状素材６２を形成する工程である（図４（Ｃ）参照）。
例えば、焼鈍済軸状素材６１は、表面に潤滑剤としてのリン酸塩が塗布されて潤滑剤被膜（リン酸塩被膜）３６を有する被膜処理済軸状素材６２が形成される。
被膜処理済軸状素材６２は、その表面の潤滑剤被膜３６によって、冷間鍛造の成形型と素材（材料）との間に生じる摩擦力が低減されている。
このように、前記した焼鈍処理工程及び被膜処理工程を経た被膜処理済軸状素材６２は、延性が向上されているとともに金型との摩擦も低減されているので、冷間鍛造性に優れた素材となる。

［３．冷間鍛造工程（図４（Ｄ）、（Ｅ））］
続く冷間鍛造工程は、１次冷間鍛造工程と２次冷間鍛造工程にて構成されている。
１次冷間鍛造工程は、冷間鍛造の前方押出し加工の鍛造型装置（図示省略）を用いて、被膜処理済軸状素材６２を前方押出し加工する工程である。そして被膜処理済軸状素材６２は、当該前方押出し加工にて、軸部１０（大径軸部１１、小径軸部１２、軸端部１５を含む）と、中間軸部（フランジ基部２０と嵌合軸部３０の一部）２３と、嵌合軸部３０の外径が形成される。この１次冷間鍛造工程にて、冷間鍛造の前方押出し加工による１次冷間鍛造品６３が成形される（図４（Ｄ）参照）。

２次冷間鍛造工程は、冷間鍛造の側方押出し加工の鍛造型装置（図示省略）を用いて、１次冷間鍛造品６３を側方押出し加工する工程である。そして１次冷間鍛造品６３は、当該側方押出し加工にて、１次冷間鍛造品６３の嵌合軸部３０の中心部端面に鍛造凹部３５が形成されながら、軸部１０と嵌合軸部３０との間に位置する中間軸部２３（フランジ基部２０）の外周面に複数のフランジ部２１が放射状に成形される。この２次冷間鍛造工程にて、冷間鍛造の側方押出し加工による２次冷間鍛造品６４が製作される（図４（Ｅ）参照）。

［４．旋削工程（図４（Ｇ））］
旋削工程は、２次冷間鍛造品６４の一部、例えば、フランジ部２１の一側面のロータ支持面２２と、嵌合軸部３０の端面３３とを旋削し、フランジ部２１にボルト孔２４を孔開け加工して旋削済鍛造品６６を形成する工程である（図４（Ｇ）参照）。
この旋削工程において、２次冷間鍛造品６４の少なくとも嵌合軸部３０の車輪用嵌合部３２（図３参照）の潤滑剤被膜３６は、旋削されることなく残される。
また本実施の形態では、図３に示すように、フランジ部２１のロータ支持面２２の反対側の面と、第１内輪軌道面１８の肩部に隣接して形成されたシール面１９（隣接外周面に相当）と、鍛造凹部３５の表面と、軸部１０の小径軸部１２の先端の軸端部１５の端面においても潤滑剤被膜３６は、旋削されることなく残される。そして、潤滑剤被膜３６を残した分だけ旋削加工範囲が小さくなり、旋削加工が容易に、且つ短時間となる。
なお、従来では、旋削工程にて、内輪４２をかしめる軸端部１５をドリル等にて下穴加工して穴を開け、旋盤にて内径仕上げ加工して筒形状に形成していたが、本実施の形態にて説明する車輪用転がり軸受装置Ａでは、軸端部１５は中実の円柱形状のままでよい。これにより、従来と比較して設備、時間、費用をより低減することができる。
また、小径軸部１２の先端の軸端部１５の端面においても潤滑剤被膜３６は旋削されることなく残されているので、後述するかしめ工程においても、かしめ治具との摩擦力が低減され、より容易にかしめ加工を行うことができる。

［５．熱処理工程（図４（Ｈ））］
熱処理工程（焼入れ焼き戻し工程）は、旋削済鍛造品６６の軸部１０の第１内輪軌道面１８を高周波焼入れした後、焼き戻しして熱処理済鍛造品６７を形成する工程である（図４（Ｈ）参照）。この場合、シール面１９、小径軸部１２の外周面、内輪突き当て面１２ａには、あえて高周波焼入れを行わない（図３参照）。これにより、熱処理工程の時間を短縮化することができる。なお、図３に示すように、第１内輪軌道面１８の周囲には焼入れ焼き戻しによる硬化層Ｓが形成される。
本実施の形態では、比較的炭素量が多く高硬度の構造用炭素鋼を用いているので、シール面１９の周囲である軸部１０とフランジ部２１（フランジ基部２０）との境界部に高周波焼入れを行わなくても、必要な強度を確保することができる。また図１に示すように、内輪４２は、小径軸部１２の軸端部１５をかしめたかしめ部１７と内輪突き当て面１２ａにて固定されている。従って内輪突き当て面１２ａの面積は、内輪４２を固定可能な強度を有するように設定されている（面積が大きいほうが強度が高い）。

［６．研磨工程］
研磨工程は、熱処理済鍛造品６７の第１内輪軌道面１８を研磨加工して車輪用転がり軸受装置の軸部材１を形成する工程である（図３参照）。

次に図５（Ａ）〜（Ｄ）を用いて、上記の工程にて製造した車輪用転がり軸受装置の軸部材１を用いて車輪用転がり軸受装置Ａを製造する（組み付ける）方法について説明する。なお図５（Ａ）〜（Ｄ）では、車輪用転がり軸受装置の軸部材１にハブボルト２７が圧入された後の状態を示しているが、ハブボルト２７を圧入する前に図５（Ａ）〜（Ｄ）に示す各工程を実施してもよい。
以降に説明する製造方法では、車輪用転がり軸受装置Ａは、外輪組み付け工程、内輪組み付け工程、かしめ工程、を経て製造される。

［７．外輪組み付け工程（図５（Ａ））］
外輪組み付け工程は、上記の研磨工程を終えた車輪用転がり軸受装置の軸部材１の軸端部１５（小径軸部１２の端部）から、複数の第１転動体５０（保持器５２を含む）とシール部材５６とを備えた外輪４５を嵌め込む工程である。外輪４５を嵌め込むと、第１転動体５０は、大径軸部１１の外周面に形成されている第１内輪軌道面１８と、外輪４５の内周面に形成されている第１外輪軌道面４６と、の間に転動可能に保持される。

［８．内輪組み付け工程（図５（Ｂ））］
内輪組み付け工程は、上記の外輪組み付け工程を終えた車輪用転がり軸受装置の軸部材１の軸端部１５から、複数の第２転動体５１（保持器５３を含む）を備えた内輪４２を、内輪突き当て面１２ａに突き当たる位置まで嵌め込む工程である。内輪４２を嵌め込むと、第２転動体５１は、内輪４２の外周面に形成されている第２内輪軌道面４４と、外輪４５の内周面に形成されている第２外輪軌道面４７と、の間に転動可能に保持される。

［９．かしめ工程（図５（Ｃ））］
かしめ工程は、上記の内輪組み付け工程を終えた車輪用転がり軸受装置の軸部材１の軸端部１５に、かしめ部１７を形成する工程である。かしめ治具Ｐは、軸部１０の回転軸方向に沿って押し当てられ、揺動運動することで軸端部１５を塑性変形させて径方向外側に拡径する。その後、かしめ治具Ｐは、揺動が止められて加圧力が所定時間保持され、かしめ部１７を形成する。これにより、かしめ部１７における端面（軸部１０の回転軸と直交する面）は平面状となる。
なお、かしめ治具Ｐの形状については後述する。
また、前述した旋削工程において、小径軸部１２の先端の軸端部１５の端面に、潤滑剤被膜３６を旋削することなく残しているので、かしめ治具Ｐとの摩擦力が低減され、より容易にかしめ加工を行うことができる。
なお、かしめを実施する際の加圧力［Ｎ］は、内輪４２と内輪突き当て面１２ａの座屈（変形）を防止するために、下記の関係式を満たすように設定することが好ましい。
加圧力［Ｎ］≦内輪突き当て面の面積［ｍｍ²］＊５００［Ｎ／ｍｍ²］ （式１）
また図３に示すように、かしめ前における内輪４２からの軸端部１５（小径軸部１２）の突出長さＬ１は、予め設定された長さである。
そして、かしめ前における内輪４２からの軸端部１５の突出長さＬ１に対する、かしめ後における内輪４２からの軸端部１５の突出長さＬ２の比（Ｌ２／Ｌ１）が、例えば３５％〜６５％となるようにかしめ加工することで、車輪用転がり軸受装置Ａが完成する。
なお、かしめ部１７の端面は平面状であり、かしめ前は中実の円柱形状であるので、かしめ後のかしめ部１７の外径、かしめ後のかしめ部１７の突出長さＬ２、小径軸部１２の径（内輪４２の内径）から、かしめ前の突出長さＬ１を算出することが可能である（かしめ前の突出分の体積＝かしめ後の突出分の体積）。従って、かしめ後の車輪用転がり軸受装置Ａから、比（Ｌ２／Ｌ１）を求めることが可能である。

なお、上記のかしめ（「円筒」のかしめでなく、「円柱」のかしめ）を成立させるためには、以下の条件を満足することが好ましい。
素材の硬度を低下させて冷間圧延性を向上させるために、０．５０〜０．８５［％］の炭素含有率の炭素鋼を用い、球状化焼鈍処理（［１．焼鈍処理工程］）を実施する。また、軸受の軌道輪として使用するために０．５０〜０．８５［％］の炭素含有率は必要である。この球状化焼鈍処理を行ったことで、素材の延性が向上し、冷間鍛造（［３．冷間鍛造工程］）が可能となる。そして、冷間鍛造が可能となる程、延性が向上されているので、当該かしめ工程が容易となっている。
この球状化焼鈍工程、冷間鍛造工程、かしめ工程、の３つを組み合せることで、以下に説明するように、車輪用転がり軸受装置を、容易に且つ効率良く製造することが可能となり、コストダウンを図ることができる。

本実施の形態にて説明した車輪用転がり軸受装置の製造方法では、上記のように、車輪用転がり軸受装置の軸部材の焼鈍処理工程においてＳ４５Ｃ、Ｓ５０Ｃ、Ｓ５５Ｃ等の構造用炭素鋼を変態点温度以上の温度で加熱して焼鈍済軸状素材６１を形成している。そして、続く被膜処理工程において焼鈍済軸状素材６１の表面に、冷間鍛造の成形型との間に生じる摩擦力を低減する潤滑剤被膜３６を施して被膜処理済軸状素材６２を形成し、鍛造性に優れた素材としている。
これにより、軸端部１５（小径軸部１２）を中空の円筒形状に形成することなく、中実の円柱形状に形成しても、容易にかしめ加工を行うことができるので、軸端部１５を中空の円筒形状にするための金型や研削加工等が不要となる。従って、車輪用転がり軸受装置を、容易に且つ効率良く製造することが可能となり、コストダウンを図ることができる。
また、かしめ前における内輪４２からの軸端部１５の突出長さＬ１に対する、かしめ後における内輪４２からの軸端部１５の突出長さＬ２の比（Ｌ２／Ｌ１）が、例えば３５％〜６５％となるようにかしめ加工する。これにより、軸端部の割れを適切に防止するとともに、内輪４２を適切な加圧力（内輪突き当て面１２ａに押し付ける加圧力）で固定することができる（３５％よりも小さいと割れが発生し易く、６５％よりも大きいと加圧力が不足する）。
更に、中実の円柱形状をかしめて拡径しており、かしめ部の中央部が空洞状態とならないので、かしめ部の剛性をより向上させることができる。

また、比較的高硬度の構造用炭素鋼を用い、内輪突き当て面１２ａの面積を適切に設定する。これにより、熱処理工程において軸部１０の第１内輪軌道面１８のみに熱処理を施し、シール面１９、小径軸部１２の外周面、内輪突き当て面１２ａには、あえて熱処理を施さないようにしても必要な強度を確保することが可能となり、熱処理工程の時間を短縮化している。

●［かしめ工程における第１の実施の形態（図６）］
次に図６（Ａ）〜（Ｄ）を用いて、かしめ工程における第１の実施の形態について説明する。
第１の実施の形態は、かしめ治具Ｐのかしめ面である治具かしめ面ＰＭの形状に特徴があり、治具かしめ面ＰＭの形状は鈍角の頂角を有する円錐形状である。
図６（Ａ）は、かしめ治具Ｐの回転軸ＺＰに沿ったかしめ治具Ｐの断面図である。本実施の形態では、回転軸ＺＰに直交する面と、治具かしめ面ＰＭとの成す角である傾斜角αを約５°に設定している（この場合、治具かしめ面ＰＭの頂角は約１７０°となる）。
なお、傾斜角αをかしめ装置の揺動角度に応じて、例えば５〜１０［°］程度の範囲で設定してもよい。

そして図６（Ｂ）（かしめ前の状態）、及び（Ｃ）（かしめ後の状態）に示すように、外輪組み付け工程及び内輪組み付け工程を終えた車輪用転がり軸受装置の軸部材１を、下金型Ｋ２と上金型Ｋ１にて保持する。そして、車輪用転がり軸受装置の軸部材１の回転軸ＺＣに沿って治具かしめ面ＰＭの中心である治具かしめ面頂点ＰＣを、軸端部１５の端面である被かしめ面１５Ｍの中心である被かしめ面中心１５Ｃに当接させる。そして当接させた治具かしめ面頂点ＰＣを中心として、かしめ治具Ｐを被かしめ面１５Ｍ上に転がしながら揺動運動させて、被かしめ面１５Ｍを外径方向に押し広げる。
なお、かしめ治具Ｐは、頂角の角度に応じた角度に傾斜させている。本実施の形態では、かしめ後の被かしめ面１５Ｍが平面（平坦）となるように（図６（Ｄ）参照）、軸部材１の回転軸ＺＣに対するかしめ治具Ｐの回転軸ＺＰの傾斜角θαを、傾斜角αと同じ約５°に設定している。この場合、回転軸ＺＣに直交する面で被かしめ面１５Ｍを押し広げているが、傾斜角θαと傾斜角αとを同じ角度に限定するものではない。
また発明者は、かしめ前の軸端部１５の外径をφａ、かしめ後の被かしめ面１５Ｍの外径をφｂ、とすると、φｂ＝φａ＋約１１［ｍｍ］が適切であることを実験的に確認した。

第１の実施の形態では、より単純な形状（鈍角の頂角を有する円錐形状）の治具かしめ面ＰＭを有するかしめ治具Ｐを用い、かしめ治具Ｐを適切に揺動運動させることで、中実の円柱形状の軸部１０を容易にかしめることができる。

●［かしめ工程における第２の実施の形態（図７）］
次に図７（Ａ）〜（Ｄ）を用いて、かしめ工程における第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態は、第１の実施の形態に対して、かしめ治具Ｐにおける治具かしめ面ＰＭの形状が異なり、治具かしめ面ＰＭの縁部に、反対方向に反り返った縁部傾斜面ＰＭ２が形成されている点が異なる。以下、この相違点について主に説明する。
図７（Ａ）は、かしめ治具Ｐの回転軸ＺＰに沿ったかしめ治具Ｐの断面図である。治具かしめ面ＰＭは、鈍角の頂角を有する円錐形状であるとともに、当該円錐形状における外周の縁部が円錐面に対して頂角の側に反り返った縁部傾斜面ＰＭ２を有している。なお縁部傾斜面ＰＭ２は円周方向に連続して形成されている。
また、本実施の形態では、回転軸ＺＰに直交する面と、治具かしめ面ＰＭとの成す角である傾斜角αを約５°に設定している（この場合、治具かしめ面ＰＭの頂角は約１７０°となる）。そして頂角の周囲の円錐面と縁部傾斜面ＰＭ２との成す反転角βを約３０°に設定している。
なお、傾斜角αをかしめ装置の揺動角度に応じて、例えば５〜１０［°］程度の範囲で設定してもよい。
また、縁部傾斜面ＰＭ２の反転角βを例えば５〜４５［°］の範囲で設定してもよい。

そして第１の実施の形態と同様、図７（Ｂ）（かしめ前の状態）、及び（Ｃ）（かしめ後の状態）に示すように、かしめ治具Ｐを傾斜角θα（例えば約５°）にて傾斜させる。そして、治具かしめ面頂点ＰＣを、被かしめ面中心１５Ｃに当接させ、当接させた治具かしめ面頂点ＰＣを中心として、かしめ治具Ｐを被かしめ面１５Ｍ上に転がしながら揺動運動させて、被かしめ面１５Ｍを外径方向に押し広げる。なお、傾斜角αと傾斜角θαを同じ角度にしなくてもよい。
また、第２の実施の形態では、図７（Ｄ）に示すように、かしめ部１７の縁部が、縁部傾斜面ＰＭ２にて被かしめ面中心１５Ｃの近傍よりも強い力で軸部のフランジ部の側に押し付けられる。そして、被かしめ面１５Ｍの縁部は、縁部傾斜面ＰＭ２の反転角βに応じた傾斜角β１にて傾斜した形状に形成されるとともに、より強固に内輪４２を固定することができる。

第２の実施の形態では、治具かしめ面の形状が、第１の実施の形態の治具かしめ面の形状に対して、円錐形状の縁部が頂角の側に反り返った縁部傾斜面ＰＭ２を有する形状である。この単純な形状の治具かしめ面を有するかしめ治具を用い、かしめ治具を適切に揺動運動させることで、中実の円柱状の軸部を容易にかしめることができる。また、被かしめ面の縁部を、縁部傾斜面ＰＭ２にてより強い力でかしめることができるので、内輪４２をより強固に固定することができる。

●［かしめ工程における第３の実施の形態（図８）］
次に図８（Ａ）〜（Ｅ）を用いて、かしめ工程における第３の実施の形態について説明する。
第３の実施の形態は、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、被かしめ面１５Ｍの縁部を面取り形状にしておくことで、かしめ後のかしめ部１７における円周面であるかしめ部円周面１７Ｍが、車輪用転がり軸受装置の軸部材１の回転軸ＺＣに対して平行となるようにして（図８（Ｃ）参照）、かしめ時の割れ等を防止するものである。

例えば図７に示す第２の実施の形態のように、内輪４２から突出した中実の円柱形状（縁部の面取り無し）の軸端部１５を、図７（Ａ）に示すかしめ治具にてかしめると、図８（Ｃ）の点線で示すように、かしめ部円周面１７Ｍａが、車輪用転がり軸受装置の軸部材１の回転軸ＺＣに対して傾斜した形状（オーバーハングした形状）となる。
なお、図８（Ｃ）では、説明のためにかしめ部円周面１７Ｍａを実際より大きく傾斜させて記載している。
この場合、オーバーハングしている部分は、内輪４２の固定にはあまり寄与していないとともに、より大径に押し広げられていることで割れが発生する可能性がある。
そこで、被かしめ面１５Ｍの縁部を面取り形状にしておくことで、かしめ後にオーバーハング部分が形成されないようにして、かしめ後のかしめ部円周面１７Ｍが、車輪用転がり軸受装置の軸部材１の回転軸ＺＣに対して平行となるようにする。また、かしめの初期において被かしめ面１５Ｍの面積が小さいので、かしめ開始時においてかしめやすい。

なお、図８（Ｂ）に面取り形状の例を示す。ここで、面取りした傾斜面を面取り傾斜面１５Ｔとして、面取り傾斜面１５Ｔにおける被かしめ面１５Ｍからの回転軸ＺＣ方向の長さを距離ＬＢ、被かしめ面１５Ｍから内輪４２までの回転軸ＺＣ方向の距離を距離ＬＡ、面取り傾斜面１５Ｔと回転軸ＺＣとの成す角度を傾斜角θｃとする。発明者は、距離ＬＡ＝約８．５［ｍｍ］、距離ＬＢ＝約４．０［ｍｍ］、傾斜角θｃ＝約３０［°］に設定して良好な結果が得られることを確認した。
なお、図８（Ｄ）及び（Ｅ）に示すように、軸端部１５の縁部の面取り形状を、凸状の曲面となるように形成してもよい。この場合も上記と同様な効果（かしめ後のオーバーハング部分が形成されず、割れ等を防止できる）が得られる。この場合、円弧半径は、例えば１［ｍｍ］〜１０［ｍｍ］程度で適切な寸法を選定すれば良い。

第３の実施の形態では、被かしめ面１５Ｍを含む軸端部の縁部が面取りされていることで、かしめ後のかしめ部における外周面（かしめ部円周面１７Ｍａ）を、軸部の回転軸ＺＣとほぼ平行にすることが可能である。これにより、かしめによる割れ等を抑制し、より適切に中実の円柱状の軸部をかしめることができる。

●［かしめ工程における第４の実施の形態（図９）］
次に図９を用いて、かしめ工程における第４の実施の形態について説明する。
第４の実施の形態は、被かしめ面１５Ｍを含む軸端部１５を、かしめ直前において適切な温度に加熱して塑性変形しやすくすることで、かしめ時の割れ等を防止するとともに、かしめ時間を短縮できるようにするものである。

図９に示すように、かしめ前に、軸端部１５Ｍの周囲を囲む円環状のコイルＣＬを用いて軸端部１５を誘導加熱する。この場合、軸端部１５の素材の組成が変わらない温度、且つより高い温度、にすることが望ましく、本実施の形態にて説明した車輪用転がり軸受装置の軸部材１では、３００〜５００［℃］に加熱することが望ましい。
これにより、軸端部１５が軟化し、割れにくく、より短時間にかしめることができる。また、かしめ時の荷重を低減することも可能であり、この場合、より割れにくくすることができるとともに、かしめ治具Ｐの寿命をより長くすることができる。

第４の実施の形態では、被かしめ面１５Ｍを含む軸端部が適切な温度となるように誘導加熱して変形をより容易にし、中実の円柱状の軸部を、割れ等なく、より効率よくかしめることができる。

本発明の車輪用転がり軸受装置とその製造方法は、本実施の形態で説明した処理、工程等の製造方法、外観、構成、構造等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また本実施の形態にて説明した車輪用転がり軸受装置の製造方法は、大径軸部１１と小径軸部１２と内輪突き当て面１２ａが形成された軸部１０の例を用いて説明した。しかし、本実施の形態にて説明した車輪用転がり軸受装置の製造方法は、大径軸部１１と小径軸部１２と内輪突き当て面１２ａを有していない軸部を備えた車輪用転がり軸受装置の製造方法にも適用することが可能である。
なお本実施の形態の説明では、フランジ部２１の側の外周面に第１内輪軌道面１８が形成された軸部１０の例を説明している。しかし、第１内輪軌道面１８は、軸部１０の外周面に形成されていることに限定されず、第１内輪軌道面１８が形成された内輪を軸部１０に嵌め込む構成としても良い。この場合、第１内輪軌道面１８は、軸部１０におけるフランジ部２１の側に、第１内輪軌道面１８が配置される。
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。
また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。

１ 車輪用転がり軸受装置の軸部材
１０ 軸部
１１ 大径軸部
１２ 小径軸部
１２ａ 内輪突き当て面
１５ 軸端部
１５Ｃ 被かしめ面中心
１５Ｍ 被かしめ面
１７ かしめ部
１８ 第１内輪軌道面
１９ シール面（隣接外周面）
２０ フランジ基部
２１ フランジ部
３０ 嵌合軸部
３６ 潤滑剤被膜
４２ 内輪
４４ 第２内輪軌道面
４５ 外輪
４６ 第１外輪軌道面
４７ 第２外輪軌道面
５０ 第１転動体
５１ 第２転動体
Ａ 車輪用転がり軸受装置
Ｌ１、Ｌ２ 突出長さ
Ｐ かしめ治具
ＰＣ 治具かしめ面頂点
ＰＭ 治具かしめ面
ＰＭ２ 縁部傾斜面

Claims (4)

1. 中実の円柱形状を有する軸部と、
   前記軸部の一端側に前記軸部と同軸上に形成される嵌合軸部と、
   前記軸部と前記嵌合軸部との間に位置して外径方向に延出されるフランジ部と、を有する車輪用転がり軸受装置の軸部材を備えた車輪用転がり軸受装置の製造方法であって、
   前記軸部に、内周面に第１外輪軌道面と第２外輪軌道面とが形成された外輪を嵌め込むとともに第１内輪軌道面と前記第１外輪軌道面との間に複数の第１転動体を組み付ける外輪組付け工程と、
   前記軸部に、外周面に第２内輪軌道面が形成された内輪を嵌め込むとともに前記第２内輪軌道面と前記第２外輪軌道面との間に複数の第２転動体を組み付ける内輪組付け工程と、
   前記内輪から他端側に突出している中実の円柱形状である前記軸部の端面である被かしめ面にかしめ治具を押し当て、当該かしめ治具を前記軸部の一端側の方向に押し当てながら揺動運動させて前記被かしめ面を押し広げてかしめるかしめ工程と、を有し、
   前記かしめ治具における治具かしめ面の形状は鈍角の頂角を有する円錐形状を有し、前記治具かしめ面における外周の縁部が円錐面に対して頂角の側に反り返った縁部傾斜面を有しており、
   前記かしめ工程では、前記かしめ治具を前記治具かしめ面の頂角の角度に応じて前記軸部の回転軸に対して傾斜させ、前記治具かしめ面の中心である頂点を前記被かしめ面における中心部に当接させ、当接させた前記頂点を中心として揺動運動させて、中実の円柱形状である前記軸部における前記被かしめ面を押し広げてかしめ、押し広げた被かしめ面の縁部を、前記縁部傾斜面にて前記軸部の一端側に押し付け、
   前記かしめ治具を用いてかしめる前において、前記軸部の前記被かしめ面の縁部を、前記軸部の回転軸に対して所定角度の傾斜面となるように直線状に面取りされた形状に形成する、あるいは凸状の曲面となるように面取りされた形状に形成する、
   車輪用転がり軸受装置の製造方法。
2. 請求項１に記載の車輪用転がり軸受装置の製造方法であって、
   軸状素材を焼鈍処理することにより焼鈍済軸状素材を形成する焼鈍処理工程と、
   前記焼鈍済軸状素材を冷間鍛造することにより、前記軸部材において前記フランジ部を形成する冷間鍛造工程と、を有する、
   車輪用転がり軸受装置の製造方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車輪用転がり軸受装置の製造方法であって、
   前記円錐面前と前記縁部傾斜面とがなす角度の範囲は５度〜４５度である、
   車輪用転がり軸受装置の製造方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれかの請求項に記載の車輪用転がり軸受装置の製造方法であって、
   前記かしめ工程において、かしめ前において前記内輪から他端側に突出している前記軸部の長さに対する、かしめ後における前記内輪から他端側に突出している前記軸部の長さの比が、３５％〜６５％となるようにかしめる、
   車輪用転がり軸受装置の製造方法。
   

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