(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に複列の外輪軌道を、外周面のうち、軸方向に関する位置がこれら両外輪軌道のうちの一方の外輪軌道と一致する部分に外向フランジを、それぞれ有する軌道輪部材を造る為、金属製で円柱状の原素材を軸方向に押し潰す事により、軸方向中間部の外径が軸方向両端部の外径よりも大きくなった第一中間素材を得る据え込み工程と、この第一中間素材を塑性変形させる事により、軸方向両端面に開口して間部分を隔壁部により仕切られた１対の凹部及び前記外向フランジを有する第二中間素材を得る荒成形工程と、この第二中間素材を塑性変形させる事により、前記隔壁部を厚さ寸法を縮める方向に押し潰すと共に、この隔壁部以外の部分の形状を前記軌道輪部材の形状に近づけた第三中間素材を得る仕上げ成形工程とを備えた軌道輪部材の製造方法に於いて、前記荒成形工程で前記第二中間素材を、前記外向フランジと前記隔壁部とを径方向に重畳させた状態で形成した後、前記仕上げ成形工程で前記隔壁部を押し潰すのに伴って、この隔壁部の軸方向片面を前記一方の外輪軌道を形成すべき部分から退避させて、この隔壁部の軸方向片面の外径寄り部分に、この一方の外輪軌道となるべき部分を形成する事を特徴とする軌道輪部材の製造方法。
【請求項２】
第三中間素材を形成する際に、隔壁部を軸方向に押し潰すと同時に、１対の凹部の周囲に存在する円筒状部分の形状及び寸法を、完成後の軌道輪部材のうちで、内周面に複列の外輪軌道を、外周面に外向フランジを、それぞれ有する円筒状部分の形状に近付ける、請求項１に記載した軌道輪部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車の車輪及びブレーキディスク等の制動用回転部材を懸架装置に対して回転自在に支持する為に利用する、車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する軌道輪部材の製造方法の改良に関する。具体的には、内周面に形成した複列の外輪軌道のうちの何れか一方の外輪軌道の外径側に外向フランジが存在する軌道輪部材を造る場合に、これら両外輪軌道の表面に清浄な材料を露出させて、これら両外輪軌道の転がり疲れ寿命を効果的に向上させられる製造方法を実現するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車輪及びブレーキディスク等の制動用回転部材を懸架装置に対して回転自在に支持する為に、車輪支持用転がり軸受ユニットが広く使用されている。この様な車輪支持用転がり軸受ユニットとして、一般的には、図６〜７に示す様な内輪回転型のものが使用されているが、一部では、図８に示す様な外輪回転型のものも使用されている。
【０００３】
先ず、図６に示した内輪回転型の車輪支持用転がり軸受ユニット１は、従動輪（ＦＲ車及びＭＲ車の前輪、ＦＦ車の後輪）用のもので、外輪２と、ハブ３と、複数個の転動体４、４とを備える。このうちの外輪２は、内周面の軸方向２箇所位置に複列の外輪軌道５ａ、５ｂを、外周面の軸方向内端寄り部分（軸方向に関して「内」とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向中央側を言い、図６〜８の右側。反対に、車両の幅方向外側となる、図６〜８の左側を、軸方向に関して「外」と言う。本明細書全体で同じ。）に外向フランジ６を、それぞれ有する。又、前記ハブ３は、外周面の軸方向外端寄り部分に外向フランジ７を、同じく軸方向中間部乃至内端寄り部分の軸方向２箇所位置に複列の内輪軌道８ａ、８ｂを、それぞれ有する。そして、これら両内輪軌道８ａ、８ｂと前記両外輪軌道５ａ、５ｂとの間に前記転動体４、４を、両列毎に複数個ずつ配置して、前記外輪２の内径側での前記ハブ３の回転を可能としている。使用状態では、前記外輪２の外向フランジ６を、懸架装置を構成するナックルに結合固定すると共に、前記ハブ３の外向フランジ７に、車輪及び制動用回転部材を結合固定する。
【０００４】
又、図７に示した内輪回転型の車輪支持用転がり軸受ユニット１ａは、駆動輪（ＦＲ車及びＭＲ車の後輪、ＦＦ車の前輪、４ＷＤ車の全車輪）用のものである。この図７に示した車輪支持用転がり軸受ユニット１ａの場合には、ハブ３ａの径方向中心部に、使用時に駆動軸をスプライン係合させる為のスプライン孔９を、軸方向に亙って形成している。その他の部分の基本構成は、上述の図６に示した車輪支持用転がり軸受ユニット１の場合とほぼ同様である。
【０００５】
又、図８に示した外輪回転型の車輪支持用転がり軸受ユニット１ｂは、従動輪用のもので、１対の内輪１０、１０と、ハブ１１と、複数個の転動体４、４とを備える。このうちの１対の内輪１０、１０は、それぞれが外周面に単列の内輪軌道８ａ、８ｂを有するもので、軸方向に並べて配置されている。又、前記ハブ１１は、内周面の軸方向２箇所位置に複列の外輪軌道５ａ、５ｂを、外周面の軸方向外端寄り部分に外向フランジ７を、それぞれ有する。そして、これら両外輪軌道５ａ、５ｂと前記両内輪軌道８ａ、８ｂとの間に前記転動体４、４を、両列毎に複数個ずつ配置して、前記両内輪１０、１０の外径側での前記ハブ１１の回転を可能としている。使用状態では、これら両内輪１０、１０を、懸架装置に設けた車軸に外嵌固定すると共に、前記ハブ１１の外向フランジ７に、車輪及び制動用回転部材を結合固定する。
尚、上述した各車輪支持用転がり軸受ユニット１、１ａ、１ｂの場合には、前記各転動体４、４として玉を使用しているが、重量の嵩む車両用の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、転動体として円すいころを使用する場合もある。
【０００６】
上述した各車輪支持用転がり軸受ユニット１、１ａ、１ｂを構成する、外輪２やハブ１１の如き軌道輪部材、即ち、内周面の軸方向２個所位置に複列の外輪軌道５ａ、５ｂを、外周面の軸方向片側に寄った位置に外向フランジ６を、それぞれ有する軌道輪部材は、金属素材に鍛造加工を施した後、切削加工及び研削加工等の仕上げ加工を施す事によって造られる。
以下、この様な従来の軌道輪部材の製造方法の第１例に就いて、図９〜１０に示す様な、内周面の軸方向２箇所位置に複列の外輪軌道５ａ、５ｂを、外周面のうちで軸方向片側（図９〜１０に於ける上側）の外輪軌道５ａと径方向に重畳する位置に外向フランジ６を、それぞれ形成した外輪２の製造方法を例にして、前記図９〜１０に図１１を加えて説明する。
【０００７】
この様な外輪２を製造する為に、先ず、図１１の（Ａ）に示す様な、金属製で円柱状の原素材１２を用意する。
そして、最初の据え込み工程で、この原素材１２を軸方向に押し潰す事により図１１の（Ｂ）に示す様な、第一中間素材１３を得る。この第一中間素材１３は、軸方向中間部の外径が軸方向両端部の外径よりも大きくなった、ビヤ樽若しくは厚肉円盤状の如き形状を有する。
この様な第一中間素材１３を得たならば、続く荒成形工程で、この第一中間素材１３の周囲を荒成形用ダイスにより囲んだ状態で、この第一中間素材１３の軸方向両端面の中央部に１対の荒成形用押圧パンチを押し付け、この第一中間素材１３を塑性変形させる。そして、図１１の（Ｃ）に示す様な、第二中間素材１４を得る。この第二中間素材１４は、軸方向両端面に開口する１対の凹部１５ａ、１５ｂと、これら両凹部１５ａ、１５ｂの底部同士の間に存在する隔壁部１６と、外周面の軸方向片側（図１１の上側）に寄った位置に径方向外方に突出する状態で形成された外向フランジ６とを備える。
【０００８】
この様な第二中間素材１４を得たならば、続く仕上げ成形工程で、この第二中間素材１４の周囲を、仕上げ成形用ダイスにより囲んだ状態で、この第二中間素材１４の軸方向両端面に１対の仕上げ成形用押圧パンチを押し付ける。これにより、前記隔壁部１６を、その厚さ寸法を縮める方向に押し潰すと共に、この隔壁部１６の周囲に存在する円筒状部分２４の形状を、図９〜１０に示した外輪２の形状に近付ける。そして、図１１の（Ｄ）に示す様な、第三中間素材１７を得る。
この様な第三中間素材１７を得たならば、続く打ち抜き工程で、この第三中間素材１７の隔壁部１６を、その外周縁部分を除いて打ち抜き除去する事により、図１１の（Ｅ）に示す様な、第四中間素材１８を得る。
この様な第四中間素材１８を得たならば、続くバリ取り工程で、この第四中間素材１８の外向フランジ６の外周縁部に残っているバリ１９を除去する事により、図１１の（Ｆ）に示す様な、第五中間素材２０を得る。
その後、この第五中間素材２０の各部に、旋削等による切削加工や研削加工等の仕上げ加工を施す事により、図９〜１０に示した外輪２を完成させる。
【０００９】
ところで、図１１の（Ａ）に示した円柱状の原素材１２は、鉄鋼メーカーで押し出し成形された、軸方向に直角な断面形状が円形である長尺材を所定長さに切断する事によって造られる。この様な原素材１２の組成（清浄度）が均一でない事は、特許文献１等に記載されて、従来から知られている。即ち、前記原素材１２のうちで、径方向に関して中心側４０％の範囲（中心からの半径が４０％までの範囲）、及び、径方向に関して外側２０％の範囲（中心からの半径が８０％よりも外側の範囲）には、それぞれ酸化物系非金属介在物等が多く存在する事により、清浄度が低い事が知られている。そして、この様な清浄度の低い金属材料が、前記外輪１の内周面に設けた複列の外輪軌道５ａ、５ｂのうちで、特に前記転動体４、４の転動面が転がり接触する部分に露出すると、当該部分の転がり疲れ寿命の確保が難しくなる。
【００１０】
これらの事を考慮し、且つ、前記原素材１２中の酸化物系非金属介在物等の分布のばらつきや、製造作業時に発生する押圧力等の各種ばらつきを考慮すると、前記原素材１２のうちで、径方向に関して中心側５０％の範囲（中心からの半径が５０％までの範囲）、及び、径方向に関して外側３０％の範囲（中心からの半径が７０％よりも外側の範囲）に存在する金属材料が、前記両外輪軌道５ａ、５ｂのうちで、少なくとも前記各転動面が転がり接触する部分に露出しない様にする事が好ましい。逆に言えば、前記両外輪軌道５ａ、５ｂのうちで、少なくとも前記各転動面４、４が転がり接触する部分には、前記原素材１２のうちで、中心からの半径が５０〜７０％の範囲に存在する、清浄度の高い金属材料を露出させる事が好ましい。ところが、上述した従来の製造方法によって前記外輪２を造る場合には、この様な清浄度の高い金属材料を、前記両外輪軌道５ａ、５ｂに露出させる事が難しい。この点に就いて、上述した図１１に加えて、図１２〜１３を参照しつつ、以下に説明する。
【００１１】
図１２は、前記第二中間素材１４中の金属材料の分布状況を、図１３は、前記第三中間素材１７中の金属材料の分布状況を、それぞれ示している。図１１の（Ｂ）に示した第一中間素材１３を同じく（Ｃ）に示した第二中間素材１４に塑性加工し、更に（Ｄ）に示した第三中間素材１７に塑性加工する過程で、前段階の中間素材１３、１４を構成する金属材料が、次段階の中間素材１４、１７の形状に合わせて（この形状を構成すべく）、径方向及び軸方向に流動（移動）する。この流動の方向には、前記外向フランジ６の存在が大きく影響し、前記凹部１５ａ、１５ｂの加工に伴って前記隔壁部１６に対応する部分から押し退けられた金属材料のうちの多くの部分が、前記外向フランジ６に向けて流動する。
【００１２】
この様にして行われる金属材料の流動の結果、前記第二、第三各中間素材１４、１７の最も内径側には、前記原素材１２のうちで、径方向に関して中心側５０％の範囲に存在していた、清浄度の低い中心部金属材料２１が存在する様になる。又、この中心部金属材料２１を囲む、斜格子で示した部分には、前記原素材１２のうちで、中心からの半径が５０〜７０％の範囲に存在していた、清浄度の高い中間部金属材料２２が存在する様になる。更に、この中間部金属材料２２を囲む部分には、前記原素材１２のうちで、径方向に関して外側３０％の範囲に存在していた、清浄度の低い外側部金属材料２３が存在する様になる。
【００１３】
この様にして造られる前記第三中間素材１７は、前記隔壁部１６の打ち抜き加工、バリ取り加工、仕上げ加工である切削加工及び旋削加工等を施す事によって、図１３に鎖線で示す様な外輪２とする。ところが、この様にしてこの外輪２を造ると、この図１３の記載から分かる様に、前記両外輪軌道５ａ、５ｂの表面に、前記清浄な中間部金属材料２２を露出させる事ができない。具体的には、前記外向フランジ６の内径側に存在する一方の外輪軌道５ａに関しては、清浄な中間部金属材料２２が除去されて、非清浄な前記中心部金属材料２１が露出する。又、前記外向フランジ６から遠い他方の外輪軌道５ｂの表面には、やはり非清浄な前記外側部金属材料２３が露出する。
【００１４】
上述した従来の製造方法の場合には、図１１の（Ｂ）に示した様な、ビヤ樽の如き形状を有する第一中間素材１３から、図１１の（Ｃ）及び図１２に示した様な、径方向中間部に存在する円筒状部分２４の内径側に隔壁部１６を、同じく外径側に外向フランジ６を、径方向に関して互いに重畳しない位置関係で形成した第二中間素材１４を、前記荒成形工程によって形成する。ところが、この様にして前記第二中間素材１４を形成すると、前記第一中間素材１３からこの第二中間素材１４への、塑性変形に伴う金属材料の流動により、得られたこの第二中間素材１４中の金属材料の分布が、図１２に示す様な状態になる。即ち、前記第一中間素材１３の中心部及び径方向中間部に存在する、前記中心部金属材料２１及び前記中間部金属材料２２の一部が、前記外向フランジ６に向けて、径方向外方に流動すると同時に、軸方向にも流動する。
【００１５】
この様な各部の金属材料２１、２２の流動に伴って、このうちの清浄な中間部金属材料２２が、前記隔壁部１６と前記外向フランジ６との間で軸方向に大きく引き伸ばされ、径方向に関する厚さが小さく（薄く）なってしまう。そして、この薄くなった、前記中間部金属材料２２の外径側に、非清浄な中心部金属材料２１が存在する状態になる。この様に、中間部金属材料２２が薄くなり、周囲に中心部金属材料２１が存在する部分は、完成後に軸方向片側（図９、１０、１３の上側）の外輪軌道５ａとなる部分である。一方、完成後に軸方向他側（図９、１０、１３の下側）の外輪軌道５ｂとなる部分には、やはり非清浄な外側部金属材料２３が存在する状態になる。特に、前記外向フランジ６とは反対側に位置する、前記軸方向他側の外輪軌道５ｂとなるべき部分には、前記第二中間素材１４の段階から、前記中間部金属材料２２が存在しない状態となる。この結果、続く図１１の（Ｃ）→（Ｄ）に示す仕上げ成形工程によって造られる、前記第三中間素材１７中の金属分布が、図１３に示す様な状態になる。
【００１６】
この様な第三中間素材１７に、図１１の（Ｄ）→（Ｅ）→（Ｆ）に示す打ち抜き加工及びバリ取り加工を施してこの（Ｆ）に示した第五中間素材２０とし、更にこの第五中間素材２０に、仕上げ加工である旋削加工及び研削加工を施して、この第五中間素材２０の円筒状部分２４の内周面部分を削り取ると、前記両外輪軌道５ａ、５ｂの何れの表面にも、前記清浄な中間部金属材料２２を露出させる事ができなくなる。具体的には、前記外向フランジ６の内径側に存在する外輪軌道５ａの表面に関しては、前記第五中間素材２０の段階までは存在していた前記中間部金属材料２２が削り取られて、前記中心部金属材料２１が露出する。一方、前記外向フランジ６から遠い側の外輪軌道５ｂの表面には、元々この外輪軌道５ｂを設けるべき部分に存在していた、前記外側部金属材料２３が露出する。この結果、これら両外輪軌道５ａ、５ｂの何れに関しても、転がり疲れ寿命を確保する事が難しくなる。
【００１７】
この様な事情に鑑みて、前記特許文献１には、図１４の（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）→（Ｅ）→（Ｆ）に示す様に、第一中間素材１３を第五中間素材２０ａに加工する過程で、外周面に外向フランジを持たない第二中間素材２５を形成する方法が記載されている。この様な図１４に示した従来の軌道輪部材の製造方法の第２例の場合には、前記第二中間素材２５を構成する円筒状部分２４ａの内周面のうちで１対の外輪軌道５ａ、５ｂとすべき部分に清浄な中間部金属材料２２を、十分な厚さ寸法で存在させる。次いで、図１５の（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）の順に示す様に、押圧パンチ２８と、カウンターパンチ２９と、上側ダイス３０と、下側ダイス３１と、押し出しパンチ３２とを備えた金型装置により、前記円筒状部分２４ａを軸方向に押し潰しつつ、この円筒状部分２４ａを構成する金属材料の一部を径方向外方に流動させて外向フランジ６を形成し、図１４の（Ｄ）に示した第三中間素材２６とする。更に、この第三中間素材２６からバリ１９を除去して、同図の（Ｅ）に示した第四中間素材２７とし、更にこの第四中間素材２７の隔壁部１６を打ち抜いて、同図の（Ｆ）に示した、前記第五中間素材２０ａとする。更に、この第五中間素材２０ａに、旋削加工、研削加工等の仕上げ加工を施して、同図の（Ｆ）に鎖線で示した形状を有する外輪２とする。
【００１８】
上述の様な、特許文献１に記載されて従来から知られている第２例の製造方法の場合には、図１４の（Ｆ）から分かる様に、外向フランジ６の内径側に存在する外輪軌道５ａ、並びに、この外向フランジ６から離れた部分に存在する外輪軌道５ｂの何れに就いても、それぞれの表面に、清浄な中間部金属材料２２を露出させられる。この為、前記両外輪軌道５ａ、５ｂの何れに就いても、転がり疲れ寿命を確保し易い。
【００１９】
但し、上述の図１４に示した従来の製造方法の第２例の場合には、前記第二中間素材２５を前記第三中間素材２６に加工する為の金型装置の構造が複雑になり、この金型装置の設備費、延いては、この金型装置を使用して造られる、前記外輪２等の軌道輪部材の製造コストが嵩んでしまう。又、中心部金属材料２１を、必ずしもこの外輪２の内周面に設ける内輪軌道５ａから十分に離れさせる事が難しい。この為、製造時の条件によっては、非清浄な前記中心部金属材料２１が前記内輪軌道５ａ部分に露出する事を防止できない可能性がある。この結果、歩留まりを確保する事が難しく、前記外輪２の製造コストが嵩む可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００８−１２６２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、内周面に複列の外輪軌道を、外周面のうちで何れか一方の外輪軌道の外径側に外向フランジを、それぞれ有する軌道輪部材を、これら両外輪軌道の転がり疲れ寿命を十分に確保できる様に、構造が簡単な金型装置を使用して安定して造れる製造方法を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の軌道輪部材の製造方法は、内周面に複列の外輪軌道を、外周面のうち、軸方向に関する位置がこれら両外輪軌道のうちの一方の外輪軌道と一致する部分に外向フランジを、それぞれ有する軌道輪部材を造る為の製造方法で、据え込み工程と、荒成形工程と、仕上げ成形工程とを備える。
このうちの据え込み工程では、金属製で円柱状の原素材を軸方向に押し潰す事により、軸方向中間部の外径が軸方向両端部の外径よりも大きくなった第一中間素材を得る。
又、前記荒成形工程では、この第一中間素材を塑性変形させる事により、軸方向両端面に開口して間部分を隔壁部により仕切られた１対の凹部及び前記外向フランジを有する第二中間素材を得る。
更に、前記仕上げ成形工程では、前記第二中間素材を塑性変形させる事により、前記隔壁部を厚さ寸法を縮める方向に押し潰すと共に、この隔壁部以外の部分の形状を前記軌道輪部材の形状に近づけた第三中間素材を得る。
尚、本発明の製造方法の対象となる軌道輪部材に関して、軸方向に関する位置が一方の外輪軌道と一致する部分に外向フランジを有する状態とは、この一方の外輪軌道のうちで、各転動体と転がり接触する部分が、この外向フランジの厚さ範囲に存在する（転がり接触する部分の径方向外方位置に、この外向フランジの厚さ方向の一部が存在する）状態を言う。
【００２３】
特に、本発明の軌道輪部材の製造方法に於いては、前記荒成形工程で前記第二中間素材を、前記外向フランジと前記隔壁部とを径方向に重畳させた状態で形成する。尚、これら外向フランジと隔壁部とを径方向に重畳させた状態とは、少なくともこの隔壁部の軸方向に関する厚さ寸法の１／２以上（好ましくは６０％以上、更に好ましくは８０％以上）が、前記外向フランジと径方向に重畳している（この外向フランジの内径側に、前記隔壁部のうちの１／２以上が存在する）状態を言う。逆に言えば、この隔壁部の厚さ寸法の１／２未満（好ましくは４０％未満、更に好ましくは２０％未満）の部分に関しては、前記外向フランジに対して軸方向にオフセットしていても良い。尚、オフセット量、及び、オフセットの方向は、前記外向フランジと、この外向フランジの内径側に存在する外輪軌道のうちで、転動体の転動面と転がり接触する部分との、軸方向に関する位置関係、複列の外輪軌道同士の間のピッチ等により適切に規制する。この規制は、各工程での中間素材を構成する金属材料の流動性等を考慮して、コンピュータシミュレーション及び実験により定める。尚、上記条件を満たす為に、前記外向フランジの軸方向厚さを、前記隔壁部の軸方向厚さの１／２以上（好ましくは６０％以上、更に好ましくは８０％以上とする。１００％を超えても良いが、１００％を大きく超える事は、前記外向フランジに流動する金属材料が過剰になる為、あまり好ましくはない。）確保する事は勿論である。
【００２４】
上述の様に、前記外向フランジと前記隔壁部とを形成したならば、その後、前記仕上げ成形工程で前記隔壁部を押し潰すのに伴って、この隔壁部の軸方向片面を前記一方の外輪軌道を形成すべき部分から退避させる。
そして、この隔壁部の軸方向片面の外径寄り部分に、この一方の外輪軌道となるべき部分を形成する。即ち、前記隔壁部を軸方向に移動させる事により、前記第三中間素材を構成する円筒状部分の内周面とこの隔壁部の片面外周縁部との間に、前記外向フランジの内径側の外輪軌道を形成すべき部分を設ける。この様に前記第三中間素材を形成する際に、必要に応じて、前記隔壁部を軸方向に押し潰すと同時に、前記円筒状部分の形状及び寸法を、完成後の軌道輪部材のうちの円筒状部分の形状に近づける（完成後の軌道輪部材のうちの円筒状部分よりも少しだけ大きな形状及び寸法にまで加工する）。
【発明の効果】
【００２５】
上述の様に構成する本発明の軌道輪部材の製造方法によれば、内周面の軸方向２個所位置に複列の外輪軌道を、外周面のうちで何れか一方の外輪軌道の外径側に外向フランジを、それぞれ有し、これら両外輪軌道の転がり疲れ寿命を十分に確保できる軌道輪部材を、低コストで造れる。
先ず、前記両外輪軌道の転がり疲れ寿命の確保は、これら両外輪軌道部分に、清浄な中間部金属材料を露出させる事により図れる。
そして、本発明の軌道輪部材の製造方法の場合には、荒成形工程で第一中間素材を第二中間素材とする加工も、仕上げ成形工程でこの第二中間素材を第三中間素材とする加工も、何れも、１対の金型を互いに遠近動させるだけの、比較的単純な構造を有する金型装置により行える。この為、この金型装置の為の設備コストを低く抑えられる。しかも、前記各中間素材中の、非清浄な中心部金属材料が、複列の外輪軌道の何れにも近付かない様にして、この中心部金属材料が、何れの外輪軌道の表面にも露出しない様にできる。この為、これら両外輪軌道部分に前記中間部金属材料を、安定して露出させる事ができ、歩留まりにより、軌道輪部材の製造コストを抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の軌道輪部材の製造方法の実施の形態の１例を工程順に示す、原素材乃至第五中間素材の断面図。
【図２】第一中間素材を第二中間素材に加工する工程を順番に示す断面図。
【図３】第二中間素材の段階での、原素材の中心部、中間部、外側部にそれぞれ存在していた金属材料の分布状況を示す断面図。
【図４】第二中間素材を第三中間素材に加工する工程を順番に示す断面図。
【図５】第三中間素材の段階での、原素材の中心部、中間部、外側部にそれぞれ存在していた金属材料の分布状況を示す断面図。
【図６】本発明の製造方法の対象となる軌道輪部材である外輪を備えた、内輪回転型で従動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットの１例を示す断面図。
【図７】本発明の製造方法の対象となる軌道輪部材である外輪を備えた、内輪回転型で駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットの１例を示す半部断面図。
【図８】本発明の製造方法の対象となる軌道輪部材であるハブを備えた、外輪回転型の車輪支持用転がり軸受ユニットの１例を示す半部断面図。
【図９】本発明の製造方法の対象となる外輪の断面図。
【図１０】同じく斜視図。
【図１１】従来の軌道輪部材の製造方法の第１例を工程順に示す、原素材乃至第五中間素材の断面図。
【図１２】第二中間素材の段階での、原素材の中心部、中間部、外側部にそれぞれ存在していた金属材料の分布状況を示す断面図。
【図１３】第三中間素材の段階での、原素材の中心部、中間部、外側部にそれぞれ存在していた金属材料の分布状況を示す断面図。
【図１４】従来の軌道輪部材の製造方法の第２例を工程順に示す、原素材乃至第五中間素材の断面図。
【図１５】従来の製造方法で、第二中間素材を第三中間素材に加工する工程を順番に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１〜５により、本発明の実施の形態の１例に就いて説明する。尚、本例の特徴は、前述の図９〜１０に示した形状を有する外輪２を、複列の外輪軌道５ａ、５ｂの表面に清浄度の高い金属材料を露出させた状態で製造する為に、第一中間素材１３を第二中間素材１４ａに加工する為の荒成形工程、並びに、この第二中間素材１４ａを第三中間素材１７ａに加工する為の仕上げ成形工程を工夫した点にある。その他の部分の構成に関しては、図１１により先に説明した従来の製造方法の第１例の場合と同様である。そして、この従来の製造方法の第１例に就いては、前述した特許文献１に記載される等により従来から知られているので、従来と同等部分に関しては、図示並びに詳しい説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００２８】
本例の場合も、前述した従来の製造方法の第１例の場合と同様、前記外輪２を製造する際には、先ず、図１の（Ａ）に示す様な、金属製で円柱状の原素材１２を用意する。そして、同図の（Ａ）→（Ｂ）に示す据え込み工程と、（Ｂ）→（Ｃ）に示す荒成形工程と、（Ｃ）→（Ｄ）に示す仕上げ成形工程と、（Ｄ）→（Ｅ）に示す打ち抜き工程と、（Ｅ）→（Ｆ）に示すバリ取り工程とを、順次行う事により、第一乃至第五中間素材１３、１４ａ、１７ａ、１８ａ、２０ｂを順次取得する。その後、この第五中間素材２０ｂに切削加工及び研削加工等の仕上げ加工を施す事により、図５に鎖線で示した様に、前述の図９〜１０に示した様な外輪２を完成させる。
【００２９】
特に、本例の製造方法の場合には、前述した従来の製造方法の第１例の場合とは異なり、図１の（Ｂ）→（Ｃ）に示した荒成形工程で、前記第二中間素材１４ａを、外向フランジ６と隔壁部１６ａとが、この隔壁部１６ａの軸方向に関する厚さの１／２以上、径方向に関して重畳している（この隔壁部１６ａのうちの１／２以上が、前記外向フランジ６の内径側に存在する）状態で形成する。本例の場合には、これら外向フランジ６の厚さと隔壁部１６ａの厚さとがほぼ同じであり、この隔壁部１６ａのうちで、軸方向片側（図１及び図３に於ける上側）の７０％程度の部分と、前記外向フランジ６の軸方向他側（図１及び図３に於ける下側）の７０％程度の部分とを、径方向に重畳させた状態で、前記第二中間素材１４ａを形成する。
【００３０】
特に、本例の場合には、前記荒成形工程で使用する金型装置として、図２に示す様な、上型３３と下型３４とから成る、比較的単純な構造のものを使用する。このうちの上型３３の下面には、前記第二中間素材１４ａの軸方向内端寄り部分の外面形状に見合う内面形状を有する上側キャビティ３５が開口している。これに対して前記下型３４の上面には、前記第二中間素材１４ａの軸方向中間部乃至外端寄り部分の外面形状に見合う内面形状を有する下側キャビティ３６が開口している。そして、図２の（Ａ）→（Ｂ）の順に示す様に、前記上側キャビティ３５と前記下側キャビティ３６との間で前記第一中間素材１３を軸方向に押し潰す事により、この第一中間素材１３を塑性変形させる事で、前記第二中間素材１４ａを得る。尚、実際の場合には、前記下側キャビティ３６の下端面は、前述の図１５に示した従来構造の場合と同様に、円筒状の押し出しパンチ３２の上端面により構成する。この理由は、加工後の前記第二中間素材１４ａを、前記下側キャビティ３６から取り出し易くする為である。
【００３１】
本例の製造方法では、前記上側、下側両キャビティ３５、３６の形状及び寸法を工夫する事により、前述の様に、外向フランジ６と隔壁部１６ａとが、この隔壁部１６ａの軸方向に関する厚さの１／２以上、径方向に関して重畳している、前記第二中間素材１４ａを形成する様にしている。本例の場合には、前記第二中間素材１４ａを得た状態で、前記隔壁部１６ａと前記外向フランジ６とを、それぞれの軸方向厚さの約７０％程度ずつ、径方向に関して互いに重畳させている。
【００３２】
この様に、前記隔壁部１６ａと前記外向フランジ６とが径方向に関して十分に（本例の場合には７０％程度）重畳している、前記第二中間素材１４ａを形成する過程で、両凹部１５ｃ、１５ｄとなるべき部分に存在していて、前記上型３３及び下型３４の一部により押し退けられた金属材料は、円筒状部分２４ｂに向けて流動する。そして、この円筒状部分２４ｂの軸方向長さを、前記第一中間素材１３の軸方向長さに比べて伸張させると共に、その一部は前記外向フランジ６部分に流動する。本例の場合には、前記隔壁部１６ａと前記外向フランジ６とが径方向に関して十分に（７０％程度）重畳している為、前記外向フランジ６部分に向けて流動する、前記金属材料のうち、非清浄な中心部金属材料２１が、前記外向フランジ６に向けて径方向外方に流動する。この中心部金属材料２１が、軸方向に関しては殆ど流動しない為、この中心部金属材料２１が、前記両外輪軌道５ａ、５ｂとなるべき部分には、あまり近付かない。一方、前記原素材１２の径方向中間部に存在していた、清浄な中間部金属材料２２は、図３に示す様に、主として前記隔壁部１６ａの径方向外方に向けて流動した後、軸方向両側に流動する。前述の図１２に示した、従来の製造方法の第１例の場合の様に、軸方向に大きく引っ張り伸ばされて、径方向に関する厚さが小さく（薄く）なる事はない。
【００３３】
この様に本例の製造方法の場合には、前記中心部金属材料２１が前記両外輪軌道５ａ、５ｂとなるべき部分に近付いたり、前記中間部金属材料２２が、前記隔壁部１６ａと前記外向フランジ６との間で、軸方向に大きく引き伸ばされる事はない。前記中間部金属材料２２は、これら隔壁部１６ａと外向フランジ６との間に、径方向に掛け渡された状態になる。又、この状態で前記中間部金属材料２２は、前記第二中間素材１４ａを構成する前記円筒状部分２４ｂの軸方向中間部分で、且つ、径方向中間部分に、比較的厚い層を形成する。そして、前記第二中間素材１４ａのうちで、この厚い層を形成された部分は、完成後に複列の外輪軌道５ａ、５ｂ（図９〜１０、及び、次述する図５参照）となる部分の近傍に位置する。この様に本例の場合には、前記非清浄な中心部金属材料２１を、殆ど径方向にのみ流動させ、前記清浄な中間部金属材料２２の外径寄り部分を軸方向両側に拡げている。この為、この中間部金属材料２２の分布状態を、前記両外輪軌道５ａ、５ｂとなるべき部分に、全周に亙り安定して分布させる事ができる。これに対し、前記中心部金属材料２１に関しては、前記両外輪軌道５ａ、５ｂとなるべき部分から十分に離隔させる事ができる。
【００３４】
上述の様にして前記第二中間素材１４ａを得たならば、この第二中間素材１４ａを仕上げ成形用の金型内で塑性変形させる。具体的には、図４に示す様な、上型３７と下型３８とから成る金型装置を使用して、前記第二中間素材１４ａの隔壁部１６ａを軸方向に押し潰す（厚さ寸法を小さくする）。前記上型３７の下面には、前記第三中間素材１７ａの軸方向内端寄り部分の外面形状に見合う内面形状を有する上側キャビティ３９が、前記下型３８の上面には、前記第三中間素材１７ａの軸方向中間部乃至外端寄り部分の外面形状に見合う内面形状を有する下側キャビティ４０が、それぞれ開口している。尚、この下側キャビティ４０の下端面に関しても、円筒状の押し出しパンチの上端面により構成する。
【００３５】
上述の図４に示した金型装置を使用して、前記第二中間素材１４ａを前記第三中間素材１７ａとする過程で、前記隔壁部１６ａを押し潰してこの隔壁部１６ａ部分の金属材料を径方向外方に流動させ、この金属材料を前記円筒状部分２４ｂ部分に送り込んで、この円筒状部分２４ｂを伸張させ、完成後の外輪２（図５の鎖線参照）の軸方向寸法よりも少しだけ長い、円筒状部分２４とする。この様に、前記隔壁部１６ａを押し潰すと共に前記円筒状部分２４ｂ（２４）を伸張させる過程で、この円筒状部分２４ｂの軸方向中間部分で、且つ、径方向中間部分に存在する、前記中間部金属材料２２の比較的厚い層が、前記円筒状部分２４ｂ（２４）の軸方向に拡がる。
【００３６】
この様に、前記円筒状部分２４ｂ（２４）が軸方向に拡がる過程で、前記中間部金属材料２２の比較的厚い層も軸方向に伸ばされるが、前記第三中間素材１７ａを得た状態でも、図５に示す様に、前記中間部金属材料２２が、前記円筒状部分２４の軸方向中間部で前記隔壁部１６ａの軸方向両側部分に、全周に亙って、比較的厚い層のまま残留する。即ち、図３と図５とを比較すれば分かる様に、前記隔壁部１６ａを押し潰す過程で、この隔壁部１６ａの外径寄り部分に存在する前記中間部金属材料２２のうちの相当部分が、前記円筒状部分２４の軸方向中間部で前記隔壁部１６ａの軸方向両側部分に送り込まれる（補充される）。この為、前記第二中間素材１４ａの円筒状部分２４ｂから前記第三中間素材１７ａの円筒状部分２４への伸張に拘らず、この円筒状部分２４のうちで前記両外輪軌道５ａ、５ｂを形成すべき部分に存在する、前記中間部金属材料２２の、径方向に関する厚さを十分に確保できる。
【００３７】
即ち、軸方向片側の外輪軌道５ａを設けるべき部分に関しては、前記凹部１５ｃを深くする事に伴って前記隔壁部１６ａの片面（図１〜５の上面）が退避する事により、十分な厚さ寸法を有する、前記中間部金属材料２２の層が形成される。これに対して、軸方向他側の外輪軌道５ｂを設けるべき部分に関しては、前記凹部１５ｄを深くする事に伴って前記隔壁部１６ａの他面（図１〜５の下面）外径寄り部分に存在する前記中間部金属材料２２が円筒状部分２４に押し出される事に伴い、十分な厚さ寸法を有する、前記中間部金属材料２２の層が形成される。しかも、この場合に於ける、この中間部金属材料２２のうちで前記両外輪軌道５ａ、５ｂとなるべき部分の動きも、比較的単純である（基本的には、１対の押圧パンチの外面に沿って流動するだけの動きになる）。この為、図５に示した様な、前記中間部金属材料２２の分布状態を、安定して実現できる。
【００３８】
上述の様な前記第三中間素材１７ａを得たならば、続く打ち抜き工程で、図１の（Ｄ）→（Ｅ）に示す様に、この第三中間素材１７ａの隔壁部１６ａを、その外周縁部分を除いて打ち抜き除去する事により、第四中間素材１８ａを得る。次いで、図１の（Ｅ）→（Ｆ）に示す様に、この第四中間素材１８ａの外向フランジ６の外周縁部に残っているバリ１９を除去して、第五中間素材２０ｂを得る。その後、この第五中間素材２０ｂの各部に、旋削等による切削加工や研削加工等の仕上げ加工を施す事により、図５に鎖線で示す様な外輪２とする。この図５から明らかな通り、この完成後に外輪２の内周面に設ける複列の外輪軌道５ａ、５ｂの表面には、何れの外輪軌道５ａ、５ｂに関しても、前記清浄な中間部金属材料２２が露出する。この為、これら両外輪軌道５ａ、５ｂの転がり疲れ寿命の確保が容易になる。
【００３９】
上述の様に構成する本例の外輪２の製造方法によれば、外周面に形成した外向フランジ６の内径側に、複列の外輪軌道５ａ、５ｂのうちの一方の外輪軌道５ａが存在する外輪２を、金属材料の分布を、これら両外輪軌道５ａ、５ｂの転がり疲れ寿命を十分に確保し易い状態にして、低コストで造れる。
先ず、前記両外輪軌道５ａ、５ｂの転がり疲れ寿命の確保は、これら両外輪軌道５ａ、５ｂ部分に、前記中間部金属材料２２を露出させる事により図れる。この中間部金属材料２２は、前述した通り、酸化物系非金属介在物等が存在している確率が低い、比較的清浄な金属材料である為、前記中間部金属材料２２が露出した、前記両外輪軌道５ａ、５ｂには、表面剥離等の損傷が発生しにくく、前記転がり疲れ寿命を確保し易い。
【００４０】
そして、本例の外輪２の製造方法の場合には、図１の（Ｂ）→（Ｃ）の荒成形工程で前記第一中間素材１３を前記第二中間素材１４ａとする場合、前記非清浄な中心部金属材料を径方向外方にのみ流動させて、前記両外輪軌道５ａ、５ｂとなるべき部分にあまり近付かない様にできる。これに対して、前記清浄な中間部金属材料２２を、前記両外輪軌道５ａ、５ｂとなるべき部分に、十分な厚さで分布させられる。更に、図１の（Ｃ）→（Ｄ）の仕上げ成形工程で、前記第二中間素材１４ａを図５に示した第三中間素材１７ａとする場合も、前記清浄な中間部金属材料２２を、前記両外輪軌道５ａ、５ｂとなるべき部分に、十分な厚さで分布させられる。この為、これら両外輪軌道５ａ、５ｂ部分に前記中間部金属材料２２を、安定して露出させる事ができ、歩留まり向上により、前記外輪２の製造コストを抑えられる。
【００４１】
更に本例の製造方法の場合には、前述の図１４に示した、従来の製造方法の第２例の場合に比べて、各工程で使用する金型装置として、比較的単純な構造のものを使用できる。この為、金型装置の製造コストを低く抑える事が可能になり、前記従来の製造方法の第２例の場合に比べて、設備コストを低く抑えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、前述の図６〜７に示す様な、内輪回転型の車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する為の外輪の製造に限らず、前述の図８に示す様な、外輪回転型の車輪支持用転がり軸受ユニットを構成するハブの製造に関しても実施可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１、１ａ、１ｂ  車輪支持用転がり軸受ユニット
２  外輪
３、３ａ  ハブ
４  転動体
５ａ、５ｂ  外輪軌道
６  外向フランジ
７  外向フランジ
８ａ、８ｂ  内輪軌道
９  スプライン孔
１０  内輪
１１  ハブ
１２  原素材
１３  第一中間素材
１４、１４ａ  第二中間素材
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ  凹部
１６、１６ａ  隔壁部
１７、１７ａ  第三中間素材
１８、１８ａ  第四中間素材
１９  バリ
２０、２０ａ、２０ｂ  第五中間素材
２１  中心部金属材料
２２  中間部金属材料
２３  外側部金属材料
２４、２４ａ、２４ｂ  円筒状部分
２５  第二中間素材
２６  第三中間素材
２７  第四中間素材
２８  押圧パンチ
２９  カウンターパンチ
３０  上側ダイス
３１  下側ダイス
３２  押し出しパンチ
３３  上型
３４  下型
３５  上側キャビティ
３６  下側キャビティ
３７  上型
３８  下型
３９  上側キャビティ
４０  下側キャビティ
【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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