(57)【要約】【課題】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車輪用軸受装置とその製造方法を提供する。【解決手段】転がり軸受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車輪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が配置されるボルト孔２４が貫設された複数のフランジ部２１とを有するフランジ付き軸部材１を備える。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。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。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項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形成され、
前記フランジ部の長手方向に直交する横断面形状の角部がＲ面取り形状に形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車輪用軸受装置であって、
フランジ部の長手方向に直交する横断面形状は、幅方向中央部よりも両側部が薄肉に形成され、
前記フランジ部の横断面形状の角部がＲ面取り形状に形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車輪用軸受装置であって、
前記冷間鍛造による側方押出加工は、鍛造型装置の成形型が第１の成形型と第２の成形型によって構成されており、
前記鍛造型装置の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位置には前記第１の成形型と第２の成形型の型割り位置が形成されており、
前記型割り位置は、前記フランジ厚さ方向中心より嵌合軸部寄りに形成されており、
前記フランジ部は、前記成形型によって形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項４】
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、前記軸部と前記嵌合軸部との間に位置して外径方向に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を製造する方法であって、
冷間鍛造の鍛造型装置によって前記嵌合軸部の中心部端面に鍛造凹部を形成しながら前記軸部と前記嵌合軸部との間の外周面に、側方押出加工によって前記フランジ部を形成する工程を備え、
前記鍛造型装置の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長手方向に直交する横断面形状が、請求項１に記載のフランジ部の横断面形状に対応して角部がＲ面に形成された成形型を用いてフランジ部を形成することを特徴とする車輪用軸受装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の車輪用軸受装置の製造方法であって、
鍛造型装置の成形型のフランジ成形部の長手方向に直交する横断面形状は、請求項２に記載のフランジ部の横断面形状に対応して幅方向中央部よりも両側部が小さく形成され、
前記フランジ成形部の横断面形状の角部がＲ面に形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置の製造方法。
【請求項６】
請求項４に記載の車輪用軸受装置の製造方法であって、
前記冷間鍛造の鍛造型装置の成形型は、第１の成形型と第２の成形型によって構成されており、
前記鍛造型装置の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位置には前記第１の成形型と第２の成形型の型割り位置が形成されており、
前記型割り位置は、前記フランジ厚さ方向中心より嵌合軸部寄りに形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置の製造方法。
【請求項７】
請求項４に記載の車輪用軸受装置の製造方法であって、
前記側方押出加工によって前記フランジ部を形成する工程の前の工程には、
前記フランジ付き軸部材の前記軸部と、前記フランジ部の幅方向両側面の根元部に形成されるフランジ基部及び前記嵌合軸部を形成するための中間軸部からなる一次成形品を形成する冷間鍛造の前方押出成形の工程を有しており、
前記前方押出成形による工程で形成される前記中間軸部の外径をφＤとし、前記側方押出成形による工程で形成される前記フランジ基部の外径をφＢとして、
前記中間軸部の外径φＤは前記フランジ基部の外径φＢに対して、
φＤ≧φＢ×０．８
を満たすように設定されていることを特徴とする車輪用軸受装置の製造方法。
【請求項８】
請求項４または請求項７に記載の車輪用軸受装置の製造方法であって、
前記前方押出成形による工程で形成される一次成形品の前記中間軸部の外径φＤ、前記軸部の端部外径φＥとし、
前記中間軸部φＤの断面積  ＳＤ＝（φＤ／２）×（φＤ／２）×π
前記軸部の端部外径φＥの断面積  ＳＥ＝（φＥ／２）×（φＥ／２）×π
としたとき、（ＳＤ−ＳＥ）／ＳＤ≦０．８５を満たすように設定されていることを特徴とする車輪用軸受装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は車輪用軸受装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２５８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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に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、製造コストが高くなる。
【０００５】
この発明の目的は、前記問題点に鑑み、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車輪用軸受装置とその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、この発明の請求項１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、
前記フランジ部の長手方向に直交する横断面形状の角部がＲ面取り形状に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
前記構成によると、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、フランジ部の長手方向に直交する横断面形状の角部が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が形成される際、フランジ部の横断面形状に対応して角部がＲ面に形成されたフランジ成形部を有する成形型を用いてフランジ部を形成することができる。
このため、成形型のフランジ成形部の横断面形状の角部に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、成形型のフランジ成形部の横断面形状の角部の応力集中による早期破損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。
【０００８】
請求項２に係る車輪用軸受装置は、請求項１に記載の車輪用軸受装置であって、
フランジ部の長手方向に直交する横断面形状は、幅方向中央部よりも両側部が薄肉に形成され、
前記フランジ部の横断面形状の角部がＲ面取り形状に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
前記構成によると、フランジ部の長手方向に直交する横断面形状において、幅方向中央部よりも両側部が薄肉に形成された分だけ重量軽減を図ることができる。
言い換えると、フランジ部の幅方向中央部を所要とする板厚に形成し、当該部分にボルト孔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、重量軽減を図ることができる。
【００１０】
請求項３に係る車輪用軸受装置は、請求項１に記載の車輪用軸受装置であって、前記冷間鍛造による側方押出加工は、鍛造型装置の成形型が第１の成形型と第２の成形型によって構成されており、前記鍛造型装置の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位置には前記第１の成形型と第２の成形型の型割り位置が形成されており、前記型割り位置は、前記フランジ厚さ方向中心より嵌合軸部寄りに形成されており、前記フランジ部は、前記成形型によって形成されていることを特徴とする。
【００１１】
前記構成によると、冷間鍛造による側方押出加工は、鍛造型装置の成形型が第１の成形型と第２の成形型によって構成されている。この成形型に形成されたキャビティのうち、フランジ部に対応するフランジ成形部の位置には第１の成形型と第２の成形型の型割り位置が形成されている。この型割り位置は、フランジ厚さ方向中心より嵌合軸部寄りに形成されている。
これにより、第２の成形型の成形溝の角部に割れが発生することを防止できる。
【００１２】
請求項４に係る車輪用軸受装置の製造方法は、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、
前記軸部と前記嵌合軸部との間に位置して外径方向に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を製造する方法であって、
冷間鍛造の鍛造型装置によって前記嵌合軸部の中心部端面に鍛造凹部を形成しながら前記軸部と前記嵌合軸部との間の外周面に、側方押出加工によって前記フランジ部を形成する工程を備え、
前記鍛造型装置の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長手方向に直交する横断面形状が、請求項１に記載のフランジ部の横断面形状に対応して角部がＲ面に形成された成形型を用いてフランジ部を形成することを特徴とする。
【００１３】
前記構成によると、請求項１に記載の車輪用軸受装置を容易に製造することができると共に、鍛造型装置の型寿命を向上させて車輪用軸受装置の製造コストを軽減することができる。
【００１４】
請求項５に係る車輪用軸受装置の製造方法は、請求項４に記載の車輪用軸受装置の製造方法であって、
鍛造型装置の成形型のフランジ成形部の長手方向に直交する横断面形状は、請求項２に記載のフランジ部の横断面形状に対応して幅方向中央部よりも両側部が小さく形成され、
前記フランジ成形部の横断面形状の角部がＲ面に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
前記構成によると、請求項２に記載の車輪用軸受装置を容易に製造することができる。
【００１６】
請求項６に係る車輪用軸受装置の製造方法は、請求項４に記載の車輪用軸受装置の製造方法であって、前記冷間鍛造の鍛造型装置の成形型は、第１の成形型と第２の成形型によって構成されており、前記鍛造型装置の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位置には前記第１の成形型と第２の成形型の型割り位置が形成されており、前記型割り位置は、前記フランジ厚さ方向中心より嵌合軸部寄りに形成されていることを特徴とする車輪用軸受装置の製造方法。
【００１７】
前記構成によると、冷間鍛造の鍛造型装置の成形型は、第１の成形型と第２の成形型によって構成されている。この成形型に形成されたキャビティのうち、フランジ部に対応するフランジ成形部の位置には第１の成形型と第２の成形型の型割り位置が形成されている。この型割り位置は、フランジ厚さ方向中心より嵌合軸部寄りに形成されている。
型割り位置をフランジ厚さ方向中心より嵌合軸部寄りにすることで、第２の成形型の成形溝の角部に割れが発生することを防止でき成形型寿命の向上化が図れる。
【００１８】
請求項７に係る車輪用軸受装置の製造方法は、請求項４に記載の車輪用軸受装置の製造方法であって、前記側方押出加工によって前記フランジ部を形成する工程の前の工程には、前記フランジ付き軸部材の前記軸部と、前記フランジ部の幅方向両側面の根元部に形成されるフランジ基部及び前記嵌合軸部を形成するための中間軸部からなる一次成形品を形成する冷間鍛造の前方押出成形の工程を有しており、前記前方押出成形による工程で形成される前記中間軸部の外径をφＤとし、前記側方押出成形による工程で形成される前記フランジ基部の外径をφＢして、前記中間軸部の外径φＤは前記フランジ基部の外径φＢに対して、φＤ≧φＢ×０．８を満たすように設定されていることを特徴とする。
【００１９】
前記構成によると、前方押出成形による工程で形成される中間軸部から、側方押出成形による工程で形成されるフランジ基部への拡大量を抑えることで側方押出成形による工程で形成されるフランジの先端の塑性ひずみを低減することができる。また、フランジの先端の割れが少ない良好な冷間鍛造製のフランジ付き軸部材を製造することができ、車輪用軸受装置の製造コストを軽減することができる。また車輪用軸受装置の重量軽減を図ることができる。
なお、上記構成を換言すれば、次のようにも表現できる「請求項４に記載の車輪用軸受装置の製造方法であって、前記側方押出加工によって前記フランジ部を形成する工程の前の工程には、前記フランジ付き軸部材の前記軸部と、前記フランジ部の幅方向両側面の根元部に形成されるフランジ基部及び前記嵌合軸部を形成するための中間軸部からなる一次成形品を形成する冷間鍛造の前方押出成形の工程を有しており、前記前方押出成形による工程で形成される前記中間軸部の外径φＤは、前記側方押出成形による工程で形成される前記フランジ基部の外径φＢの０．８倍以上に設定されていることを特徴とする。」
【００２０】
請求項８に係る車輪用軸受装置の製造方法は、請求項４または請求項７に記載の車輪用軸受装置の製造方法であって、前記前方押出成形による工程で形成される一次成形品の前記中間軸部の外径φＤ、前記軸部の端部外径φＥとし、
前記中間軸部φＤの断面積  ＳＤ＝（φＤ／２）×（φＤ／２）×π
前記軸部の端部外径φＥの断面積  ＳＥ＝（φＥ／２）×（φＥ／２）×π
としたとき、（ＳＤ−ＳＥ）／ＳＤ≦０．８５を満たすように設定されていることを特徴とする。
【００２１】
前方押出成形による工程で形成される中間軸部から、前記軸部の端部への断面の減少率が大きいと加工硬化により軸部の硬度が上がってしまう。このフランジ付き軸部材を各構成品と共に車輪用軸受装置として組付ける際、この軸部の端部をかしめ加工する。このとき、この軸部の端部の硬度が高いとかしめ性が低下してしまうので好ましくない。
上記構成によれば、軸部の端部の加工硬化を抑制することができる。
なお、上記構成を換言すれば、次のようにも表現できる「請求項４に記載の車輪用軸受装置の製造方法であって、前記前方押出成形による工程で形成される一次成形品の前記中間軸部の断面積から前記軸部の端部の断面積への断面減少率は０．８５倍以下に設定されていることを特徴とする車輪用軸受装置の製造方法」。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】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。
【図２】同じくフランジ付き軸部材を示す縦断面図である。
【図３】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。
【図４】同じく図３のＩＶ−ＩＶ線に基づくフランジ部の横断面図である。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】同じく図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に基づくフランジ成形型部の横断面図である。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】この発明の実施例３に係る車輪用軸受装置のフランジ付き軸部材を示す縦断面図である。
【図１４】この発明の実施例３に係る車輪用軸受装置の冷間鍛造の２次成形品を嵌合軸部側から示す平面図である。
【図１５】この発明の実施例４に係る車輪用軸受装置のフランジ付き軸部材を示す側面図である。
【図１６】図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。
【図１７】この発明の実施例７に係る車輪用軸受装置のフランジ付き軸部材を示す平面図である。
【図１８】図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線断面図である。
【図１９】この発明の実施例８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。
【図２０】同じく図１９のＸＸ−ＸＸ線に基づくフランジ部の横断面図である。
【図２１】この発明の実施例８に係る車輪用軸受装置の冷間鍛造の第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。
【図２２】図２１のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
この発明を実施するための形態について実施例にしたがって説明する。
【実施例１】
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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をなる側）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の回転中心軸線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。
【００２８】
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をなすと共に、隣接する各フランジ部２１の湾曲面２１ｂはフランジ基部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、嵌合軸部３０のブレーキロータ用嵌合部３１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となるように形成されている。
【００２９】
さて、この実施例１において、冷間鍛造の側方押出加工によって各フランジ部２１が形成されると同時に、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。
【００３０】
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、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、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、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（図７参照）。
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。
【００３１】
次に、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７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（フランジ基部２０ａと嵌合軸部３０の一部を形成する）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。
【００３２】
次に、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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７参照）。
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の厚肉部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。
また、成型溝部７６、７７によって構成されるフランジ成形部７８の径方向の長さ寸法は、フランジ部２１の先端の円弧面２１ａが当たらない長さ寸法をもって設定されている（図６及び図７参照）。
【００３６】
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。
【００３７】
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等を旋削加工また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。
【００３８】
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。
【００３９】
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２８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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
また、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、成形型と素材との摩擦抵抗を軽減して荷重増大を防止することが可能となる。
【００４４】
また、この実施例１において、図６、図８、図９に示すように、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。
【実施例２】
【００４５】
次に、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。
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ことがある。以降の実施例においても同様である。
【００４６】
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。
【００４７】
次に、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１７０の第１、第２の両成形型１７１、１７２の成型溝部１７６、１７７によって、フランジ成形部１７８が形成されている。このフランジ成形部１７８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１７６ａよりも両側部１７６ｂが小さく形成されている。
さらに、フランジ成形部１７８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。
【００４８】
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１７８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１７１、１７２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１７８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１７８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。
【実施例３】
【００４９】
次に、この発明の実施例３に係る車輪用軸受装置を図１３、図１４にしたがって説明する。
図１３に図示されるように、シール摺動部５７は冷間鍛造により所定の精度に成形されている。また、シール摺動部５７は、ボンデリューベ処理被膜または二硫化モリブデン膜により表面摩擦係数が低い状態に形成されている。
【００５０】
また、実施例３におけるフランジ部２１及びフランジ基部２０ａの軸方向から見た面積に関する特徴について説明する。図１４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φＡ、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）×（φＡ−φＢ）＋（φＢ／２）×（φＢ／２）×π
Ｓａ＝（φＡ／２）×（φＡ／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。
【００５１】
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の接触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、成形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。
この実施例３のその他の構成は実施例１及び実施例２と同様に構成されるため、その説明は省略する。
【００５２】
上述したように構成されるこの発明の実施例ｘに係る車輪用軸受装置において、シール摺動部５７は冷間鍛造により所定の精度に成形されているので旋削加工は省略することができる。また、シール摺動部５７は、ボンデリューベ処理被膜または二硫化モリブデン膜により表面摩擦係数が低い状態に形成されているので、研磨加工は省略することができる。
【００５３】
また、この実施例３において、フランジ投影部の面積Ｓｆとフランジ部２１の外径円の面積Ｓａの比Ｓｆ／Ｓａが０．５３以上かつ０．５６以下とされているため、冷間鍛造の二次成形におけるフランジ部２１の押出加工において、型に過度の負担が掛からずフランジ部２１の成形性が良好となるため、型寿命と成形性の両立を図ることができる。
【００５４】
次に、前記実施例３に係る車輪用軸受装置の製造方法を図５、図６、図８、図９、図１４にしたがって説明する。
この実施例３に車輪用軸受装置の製造方法にかかる特徴点について示す。
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。
次に、成型後の離型性を良くするために、軸状素材６０にボンデライト処理を行い、軸状素材６０の表面にリン酸塩被膜を形成する。
次に、鍛造工程時の型の潤滑を良するために、ボンデリューベ処理または、必要に応じて耐焼付き性を向上させるために、軸状素材６０に二硫化モリブデンを塗布して乾燥させてもよい。
【００５５】
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１０（大径部１１、小径部１２及び端軸部１５（この状態では軸端凹部１６が形成されていない）を含む）と、中間軸部２０と、嵌合軸部３０（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）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。
ここで、軸状素材６０は冷間鍛造前にボンデライト処理及びボンデリューベ処理がなされているので、鍛造工程時の型の潤滑が良く、型寿命を延ばすことができ、成形後の離型性も良い。また、一次成形では軸状素材６０を加熱することなく成形するので、一次成形品６１には表面にボンデライト処理及びボンデリューベ処理により形成された皮膜が温存される。
【００５６】
次に、図５、図６、図８、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。
ここで、一次成形品６１には表面にボンデライト処理及びボンデリューベ処理により形成された皮膜が温存されているので、二次成形においても、鍛造工程時の型の潤滑が良く、型寿命を延ばすことができ、成形後の離型性も良い。
この実施例３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及び実施例２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。
【００５７】
上述したように構成されるこの発明の実施例３に係る車輪用軸受装置の製造方法によると、フランジ付き軸部材１は、ボンデライト処理及びボンデリューベ処理が施された軸状素材６０の冷間鍛造により製造されるので、型の潤滑が良いため型寿命が延び、成型後の離型性も良い。そして、鍛造時に素材が加熱されることがないので、加工精度が良く、シール摺動部５７の旋削加工を省略することができる。また、ボンデリューベ処理で形成された皮膜の潤滑機能により、冷間鍛造でフランジ付き軸部材の表面が滑らに表面摩擦係数が低く仕上がるので、シール摺動部５７の研磨加工を省略することができる。
よって、本発明によれば、重量軽減を図ると共に、製造コストを低減することができる車輪用軸受装置の製造方法を提供することができる。
【実施例４】
【００５８】
次に、この発明の実施例４に係る車輪用軸受装置を図１５、図１６にしたがって説明する。この実施例４では、図１５に示すとおり、フランジ付き軸部材１Ａのフランジ部２１Ａの形状が実施例１と異なっている。実施例４では、図１６に示すとおり、フランジ部２１Ａは周方向の断面が凸型形状とされ、ハブボルト２７の座面の幅の範囲が肉厚部６３とされ、周方向の両端は肉薄部６４とされている。これにより、ハブボルト２７の必要嵌合長さを確保し、かつ、車輪外側のブレーキロータのバックアップとして必要な当たり面の面積を確保して、フランジ部２１Ａの体積の削減を図っている。また、図１６に示すとおり、フランジ部２１Ａの周方向断面に現れる角部は全てＲ２以上のＲとし、成形型の寿命向上を図っている。
なお、フランジ部２１Ａ以外の形状は実施例１から３と共通であり、フランジ付き軸部材１Ａの製造方法は冷間鍛造の前にボンデライト処理及びボンデリューベ処理を行うことを含めて実施例１から３のフランジ付き軸部材１と共通であるため、詳細な説明は省略する。
この実施例４によれば、フランジ部の強度を損なわずに、さらに軽量化が可能である。
【実施例５】
【００５９】
次に、この発明の実施例４に係る車輪用軸受装置を図１４にしたがって説明する。この実施例５では、図１４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。
この実施例５のその他の構成は実施例１から４と同様に構成されており、また、この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から４で述べた製造方法と同様に構成されるためその説明は省略する。
この実施例５によれば、冷間鍛造の二次成形におけるフランジ部２１の押出加工において、型に過度の負担が掛からずフランジ部２１の成形性が良好となるため、型寿命と成形性の両立を図ることができる。
【実施例６】
【００６０】
次に、この発明の実施例６に係る車輪用軸受装置を説明する。
この車輪用軸受装置としての車輪用ハブユニットとして構成されるフランジ付き軸部材は、炭素の質量含有率が０．４７％〜０．５８％、チタンの質量含有率が２０ｐｐｍ〜３０ｐｐｍ、銅の質量含有率が０．１０％〜０．２０％、ニッケルの質量含有率が０．１０％〜０．２０％、モリブデンの質量含有率が０．７５％〜０．８５％、硫黄の質量含有率が０．００５％以下の全ての条件を満たした鋼材を使用している。
この実施例６のその他の構成は実施例１から５と同様に構成されるため、その説明は省略する。
【００６１】
上述したように構成されるこの発明の実施例５に係る車輪用軸受装置において、炭素等の含有率が上記の範囲の鋼材は、冷間鍛造時の成形性が良好で、高周波焼き入れ後は軌道輪に必要な表面硬さを得ることができるので、フランジ付き軸部材１を構成する鋼材として好ましい。
この実施例６の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から５で述べた製造方法と同様に構成されるためその説明は省略する。
【００６２】
上述したように構成されるこの発明の実施例６に係る車輪用軸受装置の製造方法によると、フランジ付き軸部材１の素材となる軸状素材６０には、炭素の質量含有率が０．４７％〜０．５８％、チタンの質量含有率が２０ｐｐｍ〜３０ｐｐｍ、銅の質量含有率が０．１０％〜０．２０％、ニッケルの質量含有率が０．１０％〜０．２０％、モリブデンの質量含有率が０．７５％〜０．８５％、硫黄の質量含有率が０．００５％以下の全ての条件を満たした鋼材を使用している。そのため、軸状素材６０は、冷間鍛造による成形性が良好である。また、フランジ付き軸部材１に成形し、必要な旋削加工を施し高周波焼き入れをした後は、軌道輪に必要な表面硬さを得ることができる。
【００６３】
ここで、炭素の質量含有率が０．４７％未満の場合は、鋼材が軟らかで、冷間鍛造時の成形性は良好であるが、高周波焼き入れをしても軌道輪に必要な表面硬さが得られない。そして、炭素の質量含有率が０．５８を越えると、鋼材が硬くもろくなるため、冷間鍛造による加工に適さない。そのため、少なくとも、炭素の質量含有率が０．４７％〜０．５８％であることが必要である。
そして、チタンは、鋼材の結晶粒度の粗大化を防止する性質があり、チタンの質量含有率が２０ｐｐｍ〜３０ｐｐｍであれば、鋼材の結晶粒度の粗大化を防止されるので、冷間鍛造時の成形性が良好となり、好ましい。
なお、チタンの質量含有率が３０ｐｐｍを越えると、チタンが析出して軸受のボールを傷つけてしまうことがあり、好ましくない。
そして、銅、ニッケル、モリブデンについては、含有量が多いほど鋼材の結晶粒度が細かくなり鋼材が軟らかくなる性質がある。そこで、銅の質量含有率が０．１０％〜０．２０％、ニッケルの質量含有率が０．１０％〜０．２０％、モリブデンの質量含有率が０．７５％〜０．８５％の少なくともいずれか１つを満たせば、鋼材の結晶粒度が細かくなるため、冷間鍛造時の成形性が良好となる。なお、銅、ニッケル、モリブデンのいずれかの含有率が上記の範囲の上限を超えると、添加する銅、ニッケル、モリブデンによりコストアップとなり、高周波焼き入れによって必要な表面硬さが得られ難くなるため好ましくない。
また、硫黄は、含有量が多いほど鋼材がもろくなり割れやすくなる性質がある。硫黄の質量含有率が０．００５％以下であれば、鋼材がもろく割れやすくなることがないので、冷間鍛造時の成形性が良好となる。なお、硫黄の質量含有量が０．００５％を越えると、鋼材がもろく割れやすくなるため好ましくない。
【実施例７】
【００６４】
次に、実施例７に係る車輪用軸受装置について説明する。実施例７では、図１７、図１８に示すとおり、フランジ付き軸部材１Ｂの嵌合軸部３０Ｂの形状及び、フランジ部２１Ｂの根元部近傍の形状が実施例１から実施例６と異なっている。実施例７では、嵌合軸部３０Ｂは、フランジ部２１Ｂの根元部付近が肉厚とされ、他の部分は肉薄とされている。そして、嵌合軸部３０Ｂの内径面がフランジ部２１Ｂの数に対応した多角形状とされている。そして、嵌合軸部３０Ｂの内径面を形成する鍛造凹部３３Ｂの隅部３２ａは円弧状とされており、隅部３２ａの半径ｒ１と、嵌合軸部３０Ｂのブレーキロータ用嵌合部３１Ｂの外径側の半径ｒ２をほぼ等しく設定して、冷間鍛造におけるパンチ寿命の確保を図っている。
そして、嵌合軸部３０Ｂの外径側でフランジ部２１Ｂが形成されない位置には鍔状のフランジ基部２０ｂが形成されており、フランジ部２１Ｂの根元部近傍はフランジ基部２０ｂと滑らかに接続されてフランジ基部２０ｂと一体化されている。なお、フランジ付き軸部材１Ｂの材質、フランジ部２１Ｂとその根元部近傍を除いた部分の形状は実施例１から実施例６と共通であり、フランジ付き軸部材１Ｂの製造方法も実施例１から実施例６のフランジ付き軸部材１と共通であるため、詳細な説明は省略する。
この実施例７によれば、フランジ部２１Ｂへの鋼材の流動性を確保し、かつ、比較的繰り返し応力のかかりにくいフランジ部２１Ｂの根元部近傍以外の部分で嵌合軸部３０Ｂを肉薄化することが可能であり、フランジ付き軸部材１Ｂの強度確保と軽量化の両立が可能である。また、フランジ部２１Ｂの根元部近傍とフランジ基部２０ｂを一体化することにより、フランジ部２１Ｂの根元部にかかる応力の分散をはかることができる。
【実施例８】
【００６５】
次に、この発明の実施例８に係る車輪用軸受装置を図１９と図２０にしたがって説明する。
図１９に図示されるように、この実施例２においても、フランジ付き軸部材８０１の複数のフランジ部８２１は、冷間鍛造によって嵌合軸部８３０の中心部端面に鍛造凹部８３３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、図２０に示すように、フランジ部８２１の長手方向に直交する横断面形状の角部が角部８２１ｅと角部８２１ｆの２種類のＲ面取り形状に形成されている。
詳しくは、図１９及び図２０に図示されるように、フランジ部８２１の根元部近傍の厚肉部２３側には角部８２１ｅが形成されており、嵌合軸部８３０側には角部８２１ｆが形成されている。また、この角部８２１ｆは８２１ｅより大きなＲ面で形成されている。
この実施例８のその他の構成は実施例１から実施例７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８に係る車輪用軸受装置において、このフランジ部８２１は、フランジ成形時の素材の流動性が向上するため成形性のよいフランジを形成することができる。
【００６６】
次に、この発明の実施例８に係る車輪用軸受装置の製造方法を図２１と図２２にしたがって説明する。
図２１に図示されるように、フランジ部８２１は、鍛造型装置の成形型が第１の成形型８７１と第２の成形型８７２によって構成された成形型によって形成されている。
この第１の成形型８７１と第２の成形型８７２に形成されたキャビティのうち、フランジ部８２１に対応するフランジ成形部８７８の位置には第１の成形型８７１と第２の成形型８７２の型割り位置Ｕが形成されている。この型割り位置Ｕは、フランジ部８２１の厚さ方向の中心Ｈより嵌合軸部８３０寄りに形成されている。詳しくは、第１の成形型８７１から型割り位置Ｕまでの距離８７６Ｕは、第２の成形型８７２から型割り位置Ｕまでの距離８７７Ｕの方が短く形成されている。
図２１と図２２に図示されるように、第１成形型８７１の成型溝部８７６はフランジ部８２１の横断面形状の角部８２１ｅ（図２０参照）のＲ面取り形状に対応して角部８８０ｅのＲ面が形成されている。また、第２成形型８７２の成型溝部８７７はフランジ部８２１の横断面形状の角部８２１ｆ（図２０参照）のＲ面取り形状に対応して角部８８１ｆのＲ面が形成されている。この第１成形型８７１の成型溝部８７６と、第２成形型８７２の成型溝部８７７によりフランジ成形部８７８が構成されてフランジ部８２１を形成する。
また、この実施例８において、第１成形型８７１の成型溝部８７６の案内面８８０と、第２成形型８７２の成型溝部８７７の案内面８８１逃がし部がない型構造に形成されている。この実施例８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から７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。
【００６７】
上述したように構成されるこの発明の実施例８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８７８の横断面形状の角部８８１ｆ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８７８の横断面形状の角部８８１ｆへの応力集中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、フランジ８２１の成形時の素材の流動性が向上するため成形性のよいフランジ８２１を形成することができる。
【００６８】
また、この実施例８において、第１成形型８７１の成型溝部８７６の案内面８８０と、第２成形型８７２の成型溝部８７７の案内面８８１逃がし部がない型構造に形成されている。しかし、第１の成形型８７１と第２の成形型８７２の型割り位置Ｕがフランジ部８２１の厚さ方向の中心Ｈより嵌合軸部８３０寄りに形成されていると共に、第２成形型８７２の成型溝部８７７の角部８８１ｆのＲ面は、第１成形型８７１の成型溝部８７６の角部８８０ｅのＲ面より大きいＲ面で形成されている。これにより、第２の成形型８７２の成型溝部８７７の角部８８１ｆに割れが発生することを防止でき成形型寿命の向上化が図れる。
【実施例９】
【００６９】
次に、この発明の実施例９に係る車輪用軸受装置の製造方法を図５と図１４にしたがって説明する。
【００７０】
図５、図１４に示すように、この実施例９における車輪用軸受装置の製造方法は、前方押出成形おいて成形される一次成形品６１と側方押出成形において成形される二次成形品６２の軸寸法の特定に特徴を有している。車輪用軸受装置の製造方法は側方押出加工によってフランジ部２１を形成する前工程に冷間鍛造の前方押出成形の工程を有している。
この前方押出成形は、フランジ付き軸部材１の軸部１０（大径部１１、小径部１２及び端軸部１５（この状態では軸端凹部１６が形成されていない）を含む）と、フランジ部２１の幅方向両側面の根元部に形成されるフランジ基部２０ａ及び嵌合軸部３０を形成するための中間軸部２０からなる一次成形品６１を形成する。この前方押出成形による工程で形成される中間軸部２０の外径をφＤ、側方押出成形による工程で形成されるフランジ基部２０ａの外径をφＢした場合に、中間軸部２０の外径φＤはフランジ基部２０ａの外径φＢに対して、φＤ≧φＢ×０．８を満たすように設定されている。
なお換言すれば、側方押出加工によってフランジ部２１を形成する工程の前の工程には、フランジ付き軸部材１の軸部１０と、フランジ部２１の幅方向両側面の根元部に形成されるフランジ基部２０ａ及び嵌合軸部３０を形成するための中間軸部２０からなる一次成形品６１を形成する冷間鍛造の前方押出成形の工程を有しており、前方押出成形による工程で形成される中間軸部２０の外径φＤは、側方押出成形による工程で形成されるフランジ基部２０ａの外径φＢの０．８倍以上に設定されている。
【００７１】
また、図５に示すようにこの実施例９における車輪用軸受装置の製造方法は、前方押出成形における一次成形品６１の軸寸法の特定にも特徴を有している。
すなわち、前方押出成形による工程で形成される一次成形品６１の中間軸部２０の外径φＤとし、軸部１０の端軸部１５（この状態では軸端凹部１６が形成されていない）の外径φＥとした場合、
中間軸部２０のφＤの断面積はＳＤ＝（φＤ／２）×（φＤ／２）×πとなり、軸部１０の端軸部１５の外径φＥの断面積はＳＥ＝（φＥ／２）×（φＥ／２）×πとなる。
この両断面積の関係が、（ＳＤ−ＳＥ）／ＳＤ≦０．８５を満たすように設定されている。
なお換言すれば、前方押出成形による工程で形成される一次成形品６１の中間軸部２０の断面積から軸部１０の端軸部１５の断面積への断面減少率は０．８５倍以下に設定されている。この実施例９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から８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。
従って、φＤは、φＤ≧φＢ×０．８と（ＳＤ−ＳＥ）／ＳＤ≦０．８５の両方の関係を満たすように設定すればよい。
【００７２】
上述したように構成されるこの発明の実施例９に係る車輪用軸受装置の製造方法によると、前方押出成形による工程で形成される中間軸部２０から、側方押出成形による工程で形成されるフランジ基部２０ａへの拡大量を抑えることで側方押出成形による工程で形成されるフランジ部２１の先端の塑性ひずみを低減することができる。そして、フランジ部２１の先端の割れが少ない良好な冷間鍛造製のフランジ付き軸部材１を製造することができ、車輪用軸受装置の製造コストを軽減することができる。また車輪用軸受装置の重量軽減を図ることができる。
【００７３】
また、前方押出成形による工程で形成される中間軸部２０から、軸部１０の端軸部１５への断面の減少率が大きいと加工硬化により軸部１０の端軸部１５の硬度が上がってしまう。このフランジ付き軸部材１を各構成品と共に車輪用軸受装置として組付ける際、この軸部１０の端軸部１５のかしめ加工する。このとき、この軸部１０の端軸部１５の硬度が高いとかしめ性が低下してしまうので好ましくない。しかしながら上記構成によれば、軸部１０の端軸部１５の加工硬化を抑制することができる。
【００７４】
なお、この発明は前記実施例１から実施例９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。
【符号の説明】
【００７５】
１  フランジ付き軸部材
１０  軸部
２０  中間軸部
２０ａ  フランジ基部
２１  フランジ部
２１ｅ  角部
２４  ボルト孔
２７  ハブボルト
３０  嵌合軸部
３３  鍛造凹部
４１  アンギュラ玉軸受（転がり軸受）
４５  外輪部材
７０  鍛造型装置
７１  第１成形型
７２  第２成形型
７３  パンチ
７５  キャビティ
７８、１７８  フランジ成形部
８０ｂ、８１ｂ、１８０ｂ、１８１ｂ  角部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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