(57)【要約】【課題】雌スプラインの形成の容易性と寸法精度の向上とを両立させることが可能となる車輪用軸受装置の内筒体の製造方法を提供する。【解決手段】内周面２６に雌スプライン２７が形成されている車輪用軸受装置の内筒体１０を製造する方法である。円筒形状である一次中間品の外周面側に対して熱処理を行う第一熱処理工程と、この第一熱処理工程の後、一次中間品の内周面に対して雌スプライン２７を形成して二次中間品を製造するスプライン形成工程と、この二次中間品の内周面側１１に対して熱処理を行う第二熱処理工程とを備えている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に雌スプラインが形成されている車輪用軸受装置の内筒体を製造する方法であって、
円筒形状である一次中間品の外周面側に対して熱処理を行う第一熱処理工程と、
前記第一熱処理工程の後、前記一次中間品の内周面に対して雌スプラインを形成して二次中間品を製造するスプライン形成工程と、
前記二次中間品の内周面側に対して熱処理を行う第二熱処理工程と、
を備えていることを特徴とする車輪用軸受装置の内筒体の製造方法。
【請求項２】
前記スプライン形成工程では、前記第二熱処理工程により生じる前記雌スプラインの歪みを予め予測して、設計値とは異なる形状の雌スプラインを形成する請求項１に記載の車輪用軸受装置の内筒体の製造方法。
【請求項３】
前記第一熱処理工程において、前記一次中間品の外周面側に対して熱処理を行う際に、その内周面側を冷却する請求項１又は２に記載の車輪用軸受装置の内筒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばインホイールモータユニットが備えている車輪用軸受装置の構成部品である内筒体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンを用いた自動車の他に、走行駆動力をモータにより発生させて走行する自動車の開発が進められており、このようなモータを用いた自動車に適用可能となる車輪用軸受ユニットとして、インホイールモータユニットが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
インホイールモータユニットは、例えば、モータと、減速機と、車輪用軸受装置とを備えている。このうち、車輪用軸受装置は、車輪を取り付け可能であると共に減速機から出力される回転力をこの車輪に伝えることができる。この車輪用軸受装置は、減速機の出力軸（駆動軸）と一体回転する回転輪と、その径方向外側に設けられかつ車体側に固定される固定輪と、これら回転輪と固定輪との間に介在する複数の転動体（玉）とを備えている。
【０００４】
回転輪を減速機の出力軸と一体回転させるために、出力軸の外周面に雄スプラインが形成されており、回転輪の内周面にこの雄スプラインが嵌合する雌スプラインが形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２０７３７５号公報（図１参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記車輪用軸受装置の回転輪は円筒形状を有しており、その内周面に雌スプラインが形成されているが、減速機の出力軸（雄スプライン）との間の嵌合部で異音や振動等を生じさせないためには、回転輪側において、雌スプラインの寸法精度を管理する必要がある。
【０００７】
図８は回転輪８０の縦断面図である。回転輪８０は、例えば、円筒形状の内筒体（鋼製）８１と、転動体（玉）を転動させる軌道面８２が外周面に形成されている軌道輪部材８３とを備えており、この内筒体８１の内周面に雌スプライン８４が形成されている。
また、この内筒体８１では、軌道輪部材８３を取り付ける前に、内筒体８１の各部を硬くするために、その内周面側８５及び外周面側８６に対して熱処理（焼入処理）が行われる。
【０００８】
ここで、雌スプライン８４を形成する前に、内筒体８１の内周面側８５及び外周面側８６の双方に対して熱処理を行うと、内筒体８１の内周面側８５の硬さが増すことから、雌スプライン８４の形成が困難になる場合がある。
一方、雌スプライン８４を先に形成してから、内筒体８１の内周面側８５及び外周面側８６の双方に対して熱処理を行うと、この熱処理の影響によって、雌スプライン８４（スプライン歯）が大きく歪んでしまい、寸法精度が低下するおそれがある。
そこで、本発明では、雌スプラインの形成の容易性と寸法精度の向上とを両立させることが可能となる車輪用軸受装置の内筒体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、内周面に雌スプラインが形成されている車輪用軸受装置の内筒体を製造する方法であって、円筒形状である一次中間品の外周面側に対して熱処理を行う第一熱処理工程と、前記第一熱処理工程の後、前記一次中間品の内周面に対して雌スプラインを形成して二次中間品を製造するスプライン形成工程と、前記二次中間品の内周面側に対して熱処理を行う第二熱処理工程とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、一次中間品の内周面に雌スプラインを形成する前に、この一次中間品の外周面側に対して熱処理（第一熱処理工程）を終えているので、外周面側に対する熱処理によって雌スプラインの寸法精度が低下することはない。
また、雌スプラインの形成前に行われる熱処理（第一熱処理工程）は、雌スプラインが形成される内周面側ではなく、外周面側であるため、雌スプラインが形成される内周面が熱処理によって硬さが増して雌スプラインの形成が困難になるのを防ぐことができる。さらに、内周面に雌スプラインを形成してから、内周面側に対して熱処理（第二熱処理工程）を行うので、内周面側が熱処理によって硬さを増して、雌スプラインの形成が困難になるのを防ぐことができる。なお、内周面側の熱処理により、雌スプラインに歪みが生じるおそれがあるが、従来のように内周面側及び外周面側の双方からの熱処理とは異なるため、入熱量は従来よりも小さく、生じる歪みは従来と比較して軽減される。
以上より、本発明によれば、雌スプラインの形成の容易性と寸法精度の向上とを両立させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、雌スプラインの形成が困難になるのを防ぐことができ、さらに、雌スプラインの寸法精度の低下を防ぎ、雌スプラインの形成の容易性と寸法精度の向上とを両立させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】内筒体の縦断面図である。
【図２】車輪用軸受装置の縦断面図である。
【図３】内筒体を軸方向から見た図である。
【図４】内筒体の製造方法を説明するフロー図である。
【図５】一次中間品の縦断面図である。
【図６】二次中間品の縦断面図である。
【図７】スプライン形成工程の説明図である。
【図８】回転輪の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、インホイールモータユニットに用いられる車輪用軸受装置の構成部品である内筒体１０の縦断面図である。インホイールモータユニットは、図示しないが、モータにより走行駆動力を発生させて走行する自動車に適用することができる車輪用軸受ユニットであり、モータと、モータの回転数を減速する減速機と、車輪用軸受装置２０（図２参照）とを備えている。車輪用軸受装置２０は、車輪（図示せず）を取り付け可能であると共に減速機から出力される回転力をこの車輪に伝えることができる。
【００１４】
車輪用軸受装置２０は、減速機の出力軸（駆動軸）と一体回転する回転輪２１と、その径方向外側に設けられかつ車体側に固定される固定輪２２と、回転輪２１と固定輪２２との間に介在する複数の転動体（玉）２３とを備えている。そして、図１に示す内筒体１０は、図２に示す回転輪２１を構成するための部品の一つである。つまり、図２に示すように、回転輪２１は、円筒形状の内筒体１０と、転動体（玉）２３を転動させる軌道面２５が外周面に形成されている短筒状の軌道輪部材２４とを備えている。
【００１５】
図３は、図１の内筒体１０を軸方向から見た図である。図１〜図３に示すように、この内筒体１０の内周面２６に雌スプライン（内歯車）２７が形成されている。なお、本実施形態では、内筒体１０の内周面２６において、内筒体１０の中心線Ｌに平行な直線に沿って、複数のスプライン歯２８が長く直線状に形成されている。
【００１６】
図１に示すように、内筒体１０は、円筒形状の本体部１６と、この本体部１６の軸方向一方側から径方向外側に延びているフランジ部１７とを有しており、このフランジ部１７に車輪やブレーキロータ等の車輪側部材（図示せず）が取り付けられる。
内筒体１０は鋼製であり、例えば、炭素鋼（中高炭素鋼）や、軸受鋼とすることができる。
【００１７】
この内筒体１０は、各部の硬さを高めるために、その内周面側１１及び外周面側１２に対して熱処理（焼入処理）が行われている。そして、雌スプライン２７の形成及び内周面側１１及び外周面側１２に対する熱処理が行われた内筒体１０に対して、その軸方向他方側に前記軌道輪部材２４（図２参照）を外嵌させ、内筒体１０の軸方向他方側の端部を径方向外側へ塑性変形させ、かしめ部１５を形成することにより、軌道輪部材２４は抜け止めされる。
【００１８】
以下、図１に示す内筒体１０を製造する方法について説明する。図４は、内筒体１０の製造方法を説明するフロー図である。
まず、円筒形状の素材（図示せず）から、鍛造により円筒形状である一次中間品Ｗ１（図５参照）を成形する（図４のＳｔ１）。
【００１９】
図５において、この一次中間品Ｗ１の外周面側１２に対して、熱処理を行う（図４の第一熱処理工程：Ｓｔ２）。なお、この一次中間品Ｗ１の外周面３１は、図１に示す内筒体１０の外周面３２となる。
第一熱処理工程Ｓｔ２における熱処理（焼入）は、高周波焼入であり、外周面３１の硬さが、例えば、ＨＲＣ５８〜６４の範囲になるように硬化処理される。
【００２０】
そして、この第一熱処理工程Ｓｔ２の後、一次中間品Ｗ１の内周面３３に対して雌スプライン２７を形成して二次中間品Ｗ２（図６参照）を製造する（図４のスプライン形成工程：Ｓｔ３）。なお、この二次中間品Ｗ２の内周面３４は、内筒体１０（図１）の内周面２６となる。
【００２１】
雌スプライン２７の形成は、一次中間品Ｗ１（図５参照）の内周面３３を切削することにより行われる。特に本実施形態では、雌スプライン２７の形成はブローチ加工により行われる。例えば、図７に示すように（なお、この図７では、一次中間品Ｗ１の形状を簡略化して記載している）、円柱軸状のブローチ（切削工具）４０を一次中間品Ｗ１の内周面３３に対して軸方向（図７では上下方向）に往復移動させ、一次中間品Ｗ１の内周面３３の全周に対して同時に複数のスプライン歯２８を形成する。このブローチ４０の刃部分の横断面における輪郭形状は、雌スプライン２７の全体形状に対応している。
なお、図示しないが、このブローチ４０については、テーパ軸状のものを採用することができる。また、図７では、内周面３３の全周に対して同時に複数のスプライン歯２８を形成する場合について説明しているが、これ以外に、スプライン歯２８の数（条数）が徐々に増えるように段階的にスプライン歯２８を形成してもよく、例えば、スプライン歯２８を一条ずつ、又は複数条ずつ形成してもよい。この場合、図示しないが、細長くその長手方向に沿って刃が１列に並んでいる直線状のブローチ、又は長手方向に沿って並んだ複数の刃からなる刃列が更に周方向に複数列並んだブローチを用いればよい。
【００２２】
なお、第一熱処理工程（図４のＳｔ２）では、前記のとおり、一次中間品Ｗ１（図５）の外周面側１２に対してのみ熱処理が行われ、その影響は僅かであるが一次中間品Ｗ１の内周面側１１へも及ぼすことが考えられる。つまり、内周面側１１も僅かに硬くなる（組織が変化する）ことが考えられる。
しかし、この、第一熱処理工程（Ｓｔ２）後における、一次中間品Ｗ１の内周面３３の硬さは、ＨＲＣ３０以下である。
【００２３】
この硬さについての値は、スプライン形成工程（Ｓｔ３）において、雌スプライン２７を切削により形成することが困難にはならない程度の硬さであり、仮に一次中間品Ｗ１に対して第一熱処理工程を実施しないでその内周面側に雌スプラインを形成する場合と同じ切削条件で、第一熱処理工程（Ｓｔ２）を実施した後の一次中間品Ｗ１の内周面３３に対して雌スプライン２７の形成が可能である。
【００２４】
特に、第一熱処理工程（Ｓｔ２）によって一次中間品Ｗ１（図５参照）の内周面側１１が不要に硬くなるのを効果的に抑えるために、外周面側１２に対して熱処理を行う際に、つまり、第一熱処理工程において、内周面側１１に焼入が行われないように、つまり、焼入により組織が変化しないように、内周面側１１を冷却するのが好ましい。この冷却は、冷却水により行うことができ、また、空冷であってもよい。
【００２５】
そして、雌スプライン２７が形成された二次中間品Ｗ２（図６参照）の内周面側１１に対して熱処理を行い（図４の第二熱処理工程：Ｓｔ４）、この二次中間品Ｗ２を内筒体１０（図１参照）とする。
第二熱処理工程Ｓｔ４における熱処理は、高周波焼入であり、二次中間品Ｗ２の内周面３４の硬さが、例えば、ＨＲＣ４０以上になるように硬化処理される。
その後、第二熱処理工程を終えた二次中間品Ｗ２の外周面側１２における所定部に対して、研磨仕上げを行う（仕上げ工程Ｓｔ５）。
【００２６】
以上のように、本実施形態に係る内筒体１０の製造方法によれば、一次中間品Ｗ１（図５参照）の内周面３３に雌スプラインを形成する前に、この一次中間品Ｗ１の外周面側１２に対して第一熱処理工程を終えているので、この外周面側１２に対する熱処理によって雌スプライン２７（図６参照）の寸法精度が低下することはない。
また、この雌スプライン２７の形成の前に行われる第一熱処理工程は、雌スプライン２７が形成される内周面側１１ではなく、外周面側１２であるため、雌スプライン２７が形成される内周面３３が、熱処理によって硬さが増して雌スプライン２７の形成が困難になるのを防ぐことができる。
【００２７】
さらに、図６において、内周面３４に雌スプライン２７が形成されてから、内周面側１１に対して第二熱処理工程が行われるため、内周面側１１が熱処理によって硬さを増して、雌スプライン２７の形成が困難になるのを防ぐことができる。なお、内周面側１１の熱処理により、形成した雌スプライン２７に歪みを生じさせるおそれがあるが、従来のように内周面側及び外周面側の双方からの熱処理とは異なるため、生じる歪みは従来と比較して軽減される。
【００２８】
以上より、本実施形態の内筒体１０の製造方法によれば、雌スプライン２７の寸法精度が熱処理により大きく低下するのを防ぐことができ、さらに、雌スプライン２７の形成が困難になるのを防ぐことができ、雌スプライン２７の寸法精度の向上と雌スプライン２７の形成の容易性とを両立させることが可能となる。さらに、雌スプライン２７に対して後の研磨が不要であり、低コスト化に貢献することができる。
【００２９】
また、本実施形態のスプライン形成工程（Ｓｔ３）では、第二熱処理工程（Ｓｔ４）により生じる雌スプライン２７の歪みを予め予測（考慮）して、雌スプライン２７を予め形成している。
つまり、前記のとおり、二次中間品Ｗ２（図６）に形成されている雌スプライン２７のスプライン歯２８は、第二熱処理工程によって歪みが発生することがありえるが、スプライン形成工程では、この歪みの量について予め設計値とは異なる形状として雌スプライン２７を形成しておく。
【００３０】
具体的には、第二熱処理によって、スプライン歯２８の歯面が周方向一方側に傾く場合、つまり、スプライン歯２８に周方向一方側への反りが発生する場合、スプライン形成工程では、設計形状に対してその傾く量（反り量）について周方向他方側へ予め変形させたスプライン歯２８を形成する。これにより、第二熱処理工程によって歪みが発生すると、スプライン歯２８の形状は設計値（設計形状）に近づく。なお、第二熱処理工程によるスプライン歯２８の周方向への傾き量（反り量）は、最も大きい部分で、例えば１０〜３０μｍ程度である。
【００３１】
このような設計形状に対して予め変形させた雌スプライン２７（スプライン歯２８）をブローチ加工によって形成するためには、ブローチの刃形状をこれに対応させた形状とする、又は、ブローチを周方向に傾けた状態としながら、若しくは、ブローチを周方向に傾ける方向の力を加えながら、設計形状を得ることが可能となるブローチを直線的に往復動させればよい。
【００３２】
また、前記のとおり、雌スプライン２７を、歪み量について予め設計値とは異なる形状として形成するが、このためには、一度、設計値とおりに雌スプラインを形成した二次中間品Ｗ２に対して第二熱処理工程を実施し、その雌スプラインの歪み量を測定し、この測定値を、スプライン形成工程にフィードバックさせればよい。
【００３３】
このように、雌スプライン２７を内周面３４に形成した後に（つまり、スプライン形成工程後に）、この内周面側１１に対して第二熱処理工程を行うことで、この第二熱処理工程により雌スプライン２７が許容値よりも大きく歪むことがあっても、スプライン形成工程では、この内周面側１１に対する第二熱処理工程による雌スプライン２７の歪みを予め予測して、雌スプライン２７を形成することで、雌スプライン２７の寸法精度を許容値の範囲内に収めることが可能となる。
【００３４】
以上より、本実施形態に係る内筒体１０の製造方法によれば、内筒体１０となる一次中間品Ｗ１に対して、先にその外周面側１２について第一熱処理工程を終えてから、その内周面側１１に雌スプライン２７を形成する（スプライン形成工程）。そして、その内周面側１１について第二熱処理工程を行うことで、従来のような内周面側及び外周面側を共に後で熱処理する場合に比較して、雌スプライン２７の熱処理による歪み（変形）を緩和することができ、精度の良い雌スプライン２７を有する内筒体１０を製造することが可能となる。
【００３５】
また、本発明の車輪用軸受装置の内筒体の製造方法は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態であってもよく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜変更することができる。また、この製造方法によって製造される内筒体１０の形状も、図示する形状に限らない。
【００３６】
例えば、前記実施形態では、スプライン形成工程において、一次中間品Ｗ１の内周面３３の周方向の全体を対象として同時に、雌スプライン２７（スプライン歯２８）を形成する場合を説明したが、内周面３３を複数の領域に分けて、これら領域毎に雌スプラインを順次、形成してもよい。
【００３７】
また、製造される内筒体１０はインホイールモータユニットに用いられる場合を説明したが、これに限らず、内筒体１０は他の装置用においても用いることができる。例えば、エンジンにより走行する自動車用の車輪用軸受装置に用いられる内筒体を、本発明の製造方法により製造することも可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１０：内筒体    １１：内周面側    １２：外周面側    ２１：回転輪    ２６：内筒体の内周面    ２７：雌スプライン    ３３：一次中間品の内周面    Ｗ１：１次中間品    Ｗ２：２次中間品
【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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