(57)【要約】【課題】パイロット部の外径を小さくすることができ、かつ製造コストの増加および耐久性の低下を抑制することができる転がり軸受ユニットを提供する。【解決手段】回転軸を中心に回転運動できる筒状の外輪部材と、外輪部材の内側に配置される内輪部材と、外輪部材と内輪部材との間に配置される転動体と、外輪部材の回転軸方向の一端である円筒状のパイロット部と、を備える。外輪部材は、転動体に接触する内周面であって回転軸方向の異なる位置に配置される内周面である２つの外輪軌道と、２つの外輪軌道の間の位置で外輪部材の内周面から内側に突出する溝肩部と、外輪軌道のうちパイロット部に近い側の外輪軌道からパイロット部の内周面に向かって内径が漸減する内周面である傾斜部と、を有する。溝肩部の内径は、パイロット部の内径よりも大きく、パイロット部の外径は、溝肩部の内径よりも大きい。【選択図】図９
2015094440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心に回転運動できる筒状の外輪部材と、
前記外輪部材の内側に配置される内輪部材と、
前記外輪部材と前記内輪部材との間に配置される転動体と、
前記外輪部材の前記回転軸方向の一端である円筒状のパイロット部と、
を備え、
前記外輪部材は、前記転動体に接触する内周面であって前記回転軸方向の異なる位置に配置される内周面である２つの外輪軌道と、２つの前記外輪軌道の間の位置で前記外輪部材の内周面から内側に突出する溝肩部と、前記外輪軌道のうち前記パイロット部に近い側の外輪軌道から前記パイロット部の内周面に向かって内径が漸減する内周面である傾斜部と、を有し、
前記溝肩部の内径は、前記パイロット部の内径よりも大きく、
前記パイロット部の外径は、前記溝肩部の内径よりも大きい
ことを特徴とする転がり軸受ユニット。
【請求項２】
前記外輪部材は、前記回転軸方向の異なる位置に配置される２つの前記外輪軌道を有し、
前記外輪軌道のうち、前記パイロット部に近い側の外輪軌道の軌道径は、前記パイロット部から遠い側の外輪軌道の軌道径よりも小さい
ことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受ユニット。
【請求項３】
前記傾斜部は、大径部と前記大径部よりも外径の小さい小径部を有する円柱状のカウンタパンチが前記外輪部材の内側に配置されかつ円筒状のパンチが前記外輪部材の外側に配置された状態で、前記パイロット部が前記小径部と前記パンチの内周面とに挟まれて押圧されることによって、成形され、
前記円筒状のパンチの内周面の内径は、前記大径部の外径よりも大きい
ことを特徴とする請求項１または２に記載の転がり軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の車輪支持用の転がり軸受ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の車輪を支持する軸受として、車輪に取り付ける部品と車体へ取り付ける部品を一体化した転がり軸受ユニットが知られている。特に、外輪が回転する転がり軸受ユニットが特許文献１に開示されている。このような外輪が回転する転がり軸受ユニットにおいて、外輪は、ホイールおよびブレーキロータ等を取り付ける際のガイドになる円筒状のパイロット部を一端に有する。パイロット部を挿入するためにホイールおよびブレーキロータ等に備えられる貫通孔の内径がパイロット部の外径よりも小さい場合、ホイールおよびブレーキロータ等が外輪に取り付けられない。このため、外輪が回転する転がり軸受ユニットは、適用可能なホイールおよびブレーキロータ等が限定される。
【０００３】
そこで、特許文献２および特許文献３に開示される技術は、２列のうちパイロット部側にある列の転動体のピッチ円直径を小さくすることにより、パイロット部を小さくしている。また、特許文献３では、外輪の内周面のうち、パイロット部側にある列の転動体が接触する部分である外輪軌道の内径とパイロット部の内径との差を大きくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３０７４３８号
【特許文献２】特開２００８−２７５０２３号
【特許文献３】特開２０１２−５１３９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、転がり軸受ユニットの外輪は、熱間鍛造で成形された素材に対して機械加工を施すことで最終的な形状に成形される。しかし、特許文献３に開示されるような構造のようにパイロット部側の外輪軌道の内径とパイロット部の内径との差を大きくする場合、機械加工で除去する部分が多くなる可能性がある。このため、歩留まりが悪くなることで製造コストが増加するとともに、鍛流線が切られる部分が多くなることで耐久性が低下する可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、パイロット部の外径を小さくすることができ、かつ製造コストの増加および耐久性の低下を抑制することができる転がり軸受ユニット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】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明に係る転がり軸受ユニットは、回転軸を中心に回転運動できる筒状の外輪部材と、前記外輪部材の内側に配置される内輪部材と、前記外輪部材と前記内輪部材との間に配置される転動体と、前記外輪部材の前記回転軸方向の一端である円筒状のパイロット部と、を備え、前記外輪部材は、前記転動体に接触する内周面であって前記回転軸方向の異なる位置に配置される内周面である２つの外輪軌道と、２つの前記外輪軌道の間の位置で前記外輪部材の内周面から内側に突出する溝肩部と、前記外輪軌道のうち前記パイロット部に近い側の外輪軌道から前記パイロット部の内周面に向かって内径が漸減する内周面である傾斜部と、を有し、前記溝肩部の内径は、前記パイロット部の内径よりも大きく、前記パイロット部の外径は、前記溝肩部の内径よりも大きいことを特徴とする。
【０００８】
これにより、本発明に係る転がり軸受ユニットは、傾斜部を有することにより、パイロット部の内径を外輪軌道の軌道径よりも小さくすることができる。また、外輪部材の鍛造時において、溝肩部がカウンタパンチの大径部の径方向の位置決めをするので、大径部と一体の小径部の径方向の位置が規制される。このため、パンチによってパイロット部を外側から押圧する際、パイロット部を小径部に安定して押し付けることができる。よって、本発明に係る転がり軸受ユニットは、鍛造による傾斜部の成形をより行いやすくすることができる。また、完成品である外輪部材が、パンチおよびカウンタパンチによる成形後の鍛造材の形状により近い形状となる。このため、パンチおよびカウンタパンチによる成形後の鍛造材に対して機械加工で除去する不要部分が減少する。このため、本発明に係る転がり軸受ユニットは、歩留まりを向上させることができ、かつ機械加工で鍛流線が切られる部分を少なくすることができる。よって、本発明に係る転がり軸受ユニットは、パイロット部の外径を小さくすることができ、かつ製造コストの増加および耐久性の低下を抑制することができる。
【０００９】
また、本発明に係る転がり軸受ユニットにおいて、前記外輪部材は、前記回転軸方向の異なる位置に配置される２つの前記外輪軌道を有し、前記外輪軌道のうち、前記パイロット部に近い側の外輪軌道の軌道径は、前記パイロット部から遠い側の外輪軌道の軌道径よりも小さいことが好ましい。
【００１０】
これにより、パイロット部から遠い側の外輪軌道の軌道径を小さくできない場合であっても、本発明に係る転がり軸受ユニットは、パイロット部に近い側の外輪軌道の軌道径とパイロット部から遠い側の外輪軌道の軌道径とを異ならせることによって、パイロット部の外径を小さくすることができる。
【００１１】
また、本発明に係る転がり軸受ユニットにおいて、前記傾斜部は、大径部と前記大径部よりも外径の小さい小径部を有する円柱状のカウンタパンチが前記外輪部材の内側に配置されかつ円筒状のパンチが前記外輪部材の外側に配置された状態で、前記パイロット部が前記小径部と前記パンチの内周面とに挟まれて押圧されることによって、成形され、前記円筒状のパンチの内周面の内径は、前記大径部の外径よりも大きいことが好ましい。
【００１２】
これにより、カウンタパンチは、小径部によって、パイロット部の大きさを規制することができる。また、カウンタパンチは、大径部によって、パイロット部よりも内径の大きい部分をガイドとして位置が規制された状態で挿入される。また、パンチの内周面の内径が大径部の外径よりも大きいため、パイロット部の肉厚が小さくなりすぎる事態が抑制される。よって、本発明に係る転がり軸受ユニットは、傾斜部の成形をより行いやすくすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、パイロット部の外径を小さくすることができ、かつ製造コストの増加および耐久性の低下を抑制することができる転がり軸受ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本実施形態に係る転がり軸受ユニットを示す断面図である。
【図２】図２は、比較例に係る転がり軸受ユニットにおいて、外輪部材となる鍛造材を示す断面図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る外輪部材を製造する方法を示すフローチャートである。
【図４】図４は、ビレットを示す側面図である。
【図５】図５は、据え込み後のビレットを示す側面図である。
【図６】図６は、本実施形態に係る外輪部材となる鍛造材の型鍛造後の形状を示す断面図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る外輪部材となる鍛造材の目抜きおよびトリミング後の形状を示す断面図である。
【図８】図８は、本実施形態に係る外輪部材となる鍛造材に対して、パンチおよびカウンタパンチを配置した状態を示す断面図である。
【図９】図９は、本実施形態に係る外輪部材となる鍛造材をパンチで押圧した後の形状を示す断面図である。
【図１０】図１０は、変形例に係る転がり軸受ユニットを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００１６】
（実施形態）
図１は、本実施形態に係る転がり軸受ユニットを示す断面図である。転がり軸受ユニット１は、車両のホイールおよびブレーキロータ等を回転軸Ｚｒを中心に回転可能に支持する装置である。転がり軸受ユニット１は、車両のホイールおよびブレーキロータ等と車両に備えられた懸架装置とに接続される。車両の車輪は、転がり軸受ユニット１を介して懸架装置に支持される。なお、転がり軸受ユニットは、ハブユニット軸受と称されることもある。
【００１７】
図１に示すように、転がり軸受ユニット１は、回転軸Ｚｒを中心に回転運動できる筒状の外輪部材３と、外輪部材３の径方向内側に配置される内輪部材２ａ、２ｂと、外輪部材３と内輪部材２ａ、２ｂとの間に配置される転動体５ａ、５ｂと、を有する。以下の説明において、径方向内側は、単に内側と記載され、径方向外側は、単に外側と記載される。
【００１８】
外輪部材３は、パイロット部３ｐとハブフランジ３ｆとを含み、車両のホイールおよびブレーキロータ等に連結される部材である。外輪部材３は、例えば、炭素含有量が約０．３〜０．７％である中炭素鋼で形成されている。パイロット部３ｐは、外輪部材３の回転軸Ｚｒ方向の一端である円筒状の部分である。パイロット部３ｐは、転がり軸受ユニット１を車両に取り付けた場合の車幅方向の外側である軸方向外側の端部に配置されている。パイロット部３ｐは、外輪部材３をホイールおよびブレーキロータ等に連結する際にガイドとなる部分である。以下の説明において、転がり軸受ユニット１を車両に取り付けた場合の車幅方向の外側は、単に軸方向外側と記載され、転がり軸受ユニット１を車両に取り付けた場合の車幅方向の内側は、単に軸方向内側と記載される。図１において、軸方向外側は図中の左側であり、軸方向内側は図中の右側である。ハブフランジ３ｆは、外輪部材３の外周から外側へ突出する円盤状の部分である。ハブフランジ３ｆは、パイロット部３ｐよりも軸方向内側に配置されている。また、ハブフランジ３ｆは、回転軸Ｚｒ方向に貫通する雌ネジ孔１７を有する。雌ネジ孔１７にはホイールおよびブレーキロータ等を固定するための雄ネジ部材であるハブボルトが螺合される。ハブボルトにより外輪部材３とホイールおよびブレーキロータ等とが連結されるため、外輪部材３とホイールおよびブレーキロータ等は、一体になって回転する。なお、特許文献１および特許文献２に開示されている様に、雌ネジ孔１７を円筒孔とし、当該円筒孔にハブボルトが有するセレーション部を嵌合してハブボルトの固定を行う転がり軸受ユニットもある。
【００１９】
外輪部材３は、内周面に環状の窪みである外輪軌道１４、１５を有する。外輪軌道１４は、外輪軌道１５よりも軸方向外側に配置されている。また、外輪部材３は、外輪軌道１４と外輪軌道１５との間の位置で、内周面から内側に突出する溝肩部７を有する。例えば、外輪軌道１４の軌道径（軌道面のうち、最も大径となる部分の内径寸法）は外輪軌道１５の軌道径に等しく、溝肩部７の内径Ｒ３は外輪軌道１４、１５の軌道径よりも小さい。なお、外輪軌道１４の軌道径が外輪軌道１５の軌道径に等しくなくてもよい。また、溝肩部７の内径Ｒ３は、パイロット部３ｐの内径Ｒ２よりも大きく、パイロット部３ｐの外径Ｒ１は、溝肩部７の内径Ｒ３よりも大きくなっている。
【００２０】
また、外輪部材３は、内周面の一部として面取３ｅ、内周面３ａ、傾斜部３ｓおよび内周面３ｂを有する。面取３ｅは、パイロット部３ｐの内周面のうち最も軸方向外側に位置する部分であり、軸方向内側に向かって内径が漸減する。面取３ｅの最小内径は、パイロット部３ｐの内径Ｒ２に等しい。面取３ｅは、パイロット部３ｐに防水用のキャップを嵌めやすくするために上述した形状に成形されている。また、内周面３ａは、面取３ｅに対して軸方向内側に隣接する内周面であって、パイロット部３ｐの内周面の一部である。内周面３ａの内径は、内径Ｒ２で一定である。傾斜部３ｓは、内周面３ａに対して軸方向内側に隣接し、かつ外輪軌道１４に対して軸方向外側に隣接する内周面である。また、傾斜部３ｓは、外輪軌道１４から内周面３ａに向かって内径が漸減する内周面である。内周面３ｂは、外輪軌道１５に対して軸方向内側に隣接する内周面である。内周面３ｂの内径は、一定である。
【００２１】
内輪部材２ａ、２ｂは、例えば、軸受鋼で形成されており、互いに等しい内径を有する円筒状の部材である。内輪部材２ａは、内輪部材２ｂよりも軸方向外側に配置されている。内輪部材２ａ、２ｂは、互いの端面を接触させるように配置され、回転軸Ｚｒ方向に貫通する１つの貫通孔を形成している。また、内輪部材２ａは、軸方向外側の端部で外側に突出する部分である内輪肩部２ａｓを有し、内輪部材２ｂは、軸方向内側の端部で外側に突出する部分である内輪肩部２ｂｓを有する。また、内輪部材２ａは、外周面に環状の窪みである内輪軌道１１を有し、内輪部材２ｂは、外周面に環状の窪みである内輪軌道１２を有する。例えば、内輪軌道１１の軌道径（軌道面のうち、最も大径となる部分の外径寸法）は内輪軌道１２の軌道径に等しく、このように２つの軌道径が等しい場合、内輪部材２ａ、２ｂは、通常同一の部材が用いられる。なお、内輪軌道１１の軌道径が内輪軌道１２の軌道径に等しくなくてもよく、このように２つの軌道径が異なる場合、内輪部材２ａ、２ｂは、それぞれ異なる部材が用いられる。
【００２２】
転動体５ａ、５ｂは、例えば、複数の玉である。転動体５ａは、保持器６ａで互いに間隔を保って保持され、転動体５ｂは、保持器６ｂで互いに間隔を保って保持されている。転動体５ａは、外輪部材３と内輪部材２ａとの間に配置され、内輪軌道１１と外輪軌道１４とに挟まれて保持されている。転動体５ｂは、外輪部材３と内輪部材２ｂとの間に配置され、内輪軌道１２と外輪軌道１５とに挟まれて保持されている。また、転動体５ａは、内輪肩部２ａｓと溝肩部７とに挟まれることで回転軸Ｚｒ方向の位置を規制されており、転動体５ｂは、内輪肩部２ｂｓと溝肩部７とに挟まれることで回転軸Ｚｒ方向の位置を規制されている。なお、転動体５ａおよび転動体５ｂは、複数のころ（テーパころ）であってもよい。
【００２３】
また、内輪肩部２ａｓの外径は、外輪部材３の軸方向外側の端部における内径、すなわちパイロット部３ｐの内径Ｒ２よりも小さい。内輪肩部２ｂｓの外径は、外輪部材３の軸方向内側の端部における内径よりも小さい。これにより、内輪部材２ａは、外輪部材３の軸方向外側から挿入できる大きさであり、内輪部材２ｂは、外輪部材３の軸方向内側から挿入できる大きさである。このため、外輪部材３の内周面に転動体５ａ、５ｂを配置した状態で、外輪部材３の回転軸Ｚｒ方向の両側から内輪部材２ａ、２ｂが挿入されることで、外輪部材３、内輪部材２ａ、２ｂおよび転動体５ａ、５ｂが組み付けられる。
【００２４】
図１に示すように、外輪部材３の内周面３ｂと内輪部材２ｂとの間にシール部材１６が配置される。シール部材１６は、転動体５ｂよりも軸方向内側に配置され、転動体５ａおよび転動体５ｂの周囲に外部から異物（雨水、泥など）が侵入することを抑制し、転動体５ａおよび転動体５ｂの潤滑剤が外部に漏出することを抑制する。
【００２５】
図２は、比較例に係る転がり軸受ユニットにおいて、外輪部材となる鍛造材を示す断面図である。比較例は、従来技術と同様の方法で外輪部材を形成する場合の例である。比較例において、外輪部材となる鍛造材１００は、熱間鍛造で全体が円筒状に成形される。熱間鍛造において円筒状に成形する場合、円柱状の素材であるビレットが熱した状態で押圧されて底のある円筒状に成形された後、当該底が除去されることで円筒状に成形される。このため、鍛造材１００は、内径が一方向に単調増加または単調減少する形状となる。したがって、図２において二点鎖線で示す本実施形態に係る外輪部材３の断面形状３ｖのような形状に成形する場合、鍛造材１００は、機械加工によって不要な部分が除去される。当該機械加工において、特に、外輪軌道１４を成形するための除去部分ＲＥの量が多くなる。このため、比較例においては、歩留まりが悪くなることで製造コストが増加するとともに、鍛流線が切られる部分が多くなることで耐久性が低下する可能性がある。そこで、本実施形態において、転がり軸受ユニット１に係るパイロット部３ｐは、熱間鍛造で外側から押圧されることで、内径を縮められて成形される。
【００２６】
図３は、本実施形態に係る外輪部材を製造する方法を示すフローチャートである。本実施形態に係る外輪部材３は、図３に示すステップＳ１からステップＳ７を経て成形される。ステップＳ１からステップＳ７は、以下で図４から図９を用いて説明される。
【００２７】
図４は、ビレットを示す側面図である。まず、図３のステップＳ１において、円柱状の素材であるビレット３１が作製される。ビレット３１は、例えば、炭素含有量が約０．３〜０．７％である中炭素鋼からなり、焼鈍処理が行われた棒鋼を切断して成形される。なお、ビレット３１は、棒鋼を切断した後に焼鈍処理が行われて成形されていてもよい。
【００２８】
図５は、据え込み後のビレットを示す側面図である。図３のステップＳ２において、ビレット３１に対する据え込みが行われる。据え込みは、ビレット３１をＡ３変態点である約８００℃以上になるように加熱した状態で、ビレット３１を回転軸Ｚｒ方向に押圧し、直径を拡げる加工である。図３のステップＳ２からステップＳ６までは、連続熱間鍛造の工程であって、ステップＳ６が終了するまでＡ３変態点以上の温度が保てる温度（例えば１１００℃）にビレット３１を加熱したうえで、本実施形態の据え込み加工が行われる。据え込みによって、ビレット３１は、図５に示すように回転軸Ｚｒに対して直交方向から見た形状が略楕円状である鍛造材３２となる。鍛造材３２は、回転軸Ｚｒ方向の長さがビレット３１よりも短くなる一方で、回転軸Ｚｒに対して垂直な平面で切った断面積がビレット３１よりも大きくなる。これにより、ビレット３１の直径がステップＳ３の型鍛造に用いる鍛造型の内径に近い直径に拡げられるので、型鍛造が行いやすくなる。
【００２９】
図６は、本実施形態に係る外輪部材となる鍛造材の型鍛造後の形状を示す断面図である。図３のステップＳ３において、図５に示した鍛造材３２に対して型鍛造が行われる。型鍛造は、鍛造材３２を回転軸Ｚｒ方向の両側から挟むように配置された一組の金型によって、鍛造材３２を打撃または押圧して成形する加工である。型鍛造により、鍛造材３２は、図６に示すように底部７１を有する円筒状の鍛造材３３となる。鍛造材３３は、底部７１で隔てられる２つの内周面３３ａ、３３ｂを有する。例えば、内周面３３ａの内径は、内周面３３ｂの内径に等しい。また、底部７１の大部分はステップＳ４の目抜きで除去されるため、ステップＳ３の型鍛造において、非金属介在物を比較的多く含む可能性がある鍛造材３２の中心部は、鍛造材３３の底部７１に集められるのが好ましい。また、型鍛造を行う際の一組の金型の間には鍛造材３２の不要部分を逃がすための隙間が設けられているため、鍛造材３３は、鍛造材３２の不要部分が当該隙間に入り込むことによって形成される余肉部８を有する。例えば、余肉部８は、ハブフランジ３ｆとなる部分の外側の端部から突出している。
【００３０】
図７は、本実施形態に係る外輪部材となる鍛造材の目抜きおよびトリミング後の形状を示す断面図である。図３のステップＳ４において、図６に示した鍛造材３３に対して目抜きと同時にトリミングが行われる。トリミングは、鍛造材３３の不要な部分を切断する加工である。鍛造材３３は、例えば、図６に示す切断面７ｌと切断面８ｌでトリミングされる。トリミングにより余肉部８が除去されるため、鍛造材３３は、図７に示すように円筒状の鍛造材３４となる。鍛造材３４は、溝肩部７となるプリ溝肩部７２と、パイロット部３ｐとなるプリパイロット部３４ｐと、を有する。
【００３１】
図８は、本実施形態に係る外輪部材となる鍛造材に対して、パンチおよびカウンタパンチを配置した状態を示す断面図である。図３のステップＳ５において、図７で示した鍛造材３４の内側にカウンタパンチ５２が挿入されるとともに、鍛造物３４の外側にパンチ５１が配置される。カウンタパンチ５２は、プリパイロット部３４ｐを押圧装置であるパンチ５１で外側から打撃または押圧する際に、プリパイロット部３４ｐの内径を規制する治具である。カウンタパンチ５２は、外径Ｒ６の大径部５２ａと外径Ｒ６よりも小さい外径Ｒ５の小径部５２ｂとを有する円柱状の部材である。カウンタパンチ５２は、小径部５２ｂがプリパイロット部３４ｐの内周面３４ａに対向するように、鍛造材３４の内側に挿入される。また、大径部５２ａの外径Ｒ６がプリ溝肩部７２の内径に等しくなっているため、カウンタパンチ５２は、プリ溝肩部７２をガイドとして回転軸Ｚｒ方向に沿って挿入される。また、カウンタパンチ５２は、大径部５２ａから小径部５２ｂに向かって外径が漸減する部分である境界部５２ｓを有する。境界部５２ｓは、回転軸Ｚｒに対して傾斜している傾斜部分である。境界部５２ｓは、ステップＳ６におけるパンチによる押圧の工程で、外輪部材３の傾斜部３ｓの起点と傾斜角度を規制する部分である。なお、境界部５２ｓは、上述したような傾斜部分でなくてもよく、大径部５２ａと小径部５２ｂとの間の段差部分であってもよい。
【００３２】
パンチ５１は、円筒状の押圧装置であり、回転軸Ｚｒを中心とする内径Ｒ４を有する内周面５１ａと、回転軸Ｚｒに対して垂直な平面である平面部５１ｃと、内周面５１ａと平面部５１ｃとを円弧状に接続する曲面部５１ｂと、を有する。パンチ５１は、ステップＳ６において、回転軸Ｚｒ方向に動かされることで鍛造材３４を押圧または打撃する押圧装置である。また、内周面５１ａの内径Ｒ４は、カウンタパンチ５２の外径Ｒ６よりも大きく、プリパイロット部３４ｐの内径よりも小さい。このため、鍛造材３４に向かってプリパイロット部３４ｐ側からパンチ５１が近づくと、曲面部５１ｂがプリパイロット部３４ｐの端部Ｔｐに接触する。端部Ｔｐでの曲面部５１ｂの接線Ｔｌは、回転軸Ｚｒに対して角度θをなす。例えば、本実施形態における角度θは、４５°である。なお、角度θは、４５°でなくてもよいが、４５°以下であることが好ましい。角度θが４５°以下である場合、ステップＳ６においてプリパイロット部３４ｐに加えられるパンチ５１の押圧力のうち、プリパイロット部３４ｐを径方向に変形させる力がプリパイロット部３４ｐを回転軸Ｚｒ方向に変形させる力よりも大きくなる。このため、角度θが４５°以下である場合、パンチ５１が、効率的にプリパイロット部３４ｐを径方向に変形させることができる。
【００３３】
図９は、本実施形態に係る外輪部材となる鍛造材をパンチで押圧した後の形状を示す断面図である。図３のステップＳ６において、図８で示した鍛造材３４が、回転軸Ｚｒ方向に動かされるパンチ５１によって押圧または打撃される。パンチ５１の曲面部５１ｂによってプリパイロット部３４ｐに径方向の力が加えられるため、プリパイロット部３４ｐは、内周面３４ａがカウンタパンチ５２の小径部５２ｂに近づくように変形させられる。その後、内周面３４ａの一部は、カウンタパンチ５２の小径部５２ｂに接触する。これにより、内周面３４ａの一部は、小径部５２ｂの外径Ｒ５と等しい内径を有する円筒状に変形させられる。このようにすることで、図９に示すプリパイロット部３５ｐが成形される。また、カウンタパンチ５２の径方向の動きは、大径部５２ａに接触するプリ溝肩部７２によって規制されている。このため、カウンタパンチ５２は、プリパイロット部３５ｐの内径をプリ溝肩部７２の内径よりも小さくする工程を安定して行うことを可能にしている。
【００３４】
また、図９に示すように、本実施形態に係るパンチ５１は、平面部５１ｃの回転軸Ｚｒ方向の位置がカウンタパンチ５２の境界部５２ｓの回転軸Ｚｒ方向の位置よりも大径部５２ａ側に達するように動かされる。これにより、内周面３４ａの一部は、カウンタパンチ５２の小径部５２ｂおよび境界部５２ｓに接触する。そして、プリパイロット部３４ｐの一部は、パンチ５１の曲面部５１ｂと境界部５２ｓとに挟まれて押圧される。このようにすることで、パンチ５１による押圧力が境界部５２ｓの表面に対する直角方向に加えられるため、カウンタパンチ５２が破損する可能性が抑制される。
【００３５】
鍛造材３４は、ステップＳ６を経て図８に示すように円筒状の鍛造材３５となる。鍛造材３５は、溝肩部７となるプリ溝肩部７２と、パイロット部３ｐとなるプリパイロット部３５ｐと、を有する。プリパイロット部３５ｐは、パンチ５１の内周面５１ａおよび曲面部５１ｂとカウンタパンチ５２の小径部５２ｂおよび境界部５２ｓとの間に挟まれて成形される。このため、プリパイロット部３５ｐは、内径が外径Ｒ５と等しくかつ一定である内周面３５ａを有する。プリパイロット部３５ｐの最小肉厚は、内径Ｒ４と外径Ｒ５との差に等しくなる。
【００３６】
また、鍛造材３５は、プリ溝肩部７２のプリパイロット部３５ｐ側に外輪軌道１４となる内周面３５１と、プリ溝肩部７２のプリパイロット部３５ｐとは反対側に外輪軌道１５となる内周面３５２と、を有する。内周面３５１、３５２の内径は、外径Ｒ６よりも大きい。また、鍛造材３５は、内周面３５１からプリパイロット部３５ｐの内周面３５ａに向かって内径が漸減する内周面であるプリ傾斜部３５ｓを有する。プリ傾斜部３５ｓと内周面３５ａとの境界の位置は、カウンタパンチ５２の境界部５２ｓと小径部５２ｂとの境界の位置に等しい。また、プリ傾斜部３５ｓの回転軸Ｚｒに対する傾斜角度は、カウンタパンチ５２の境界部５２ｓの回転軸Ｚｒに対する傾斜角度に等しい。
【００３７】
図３のステップＳ７において、図９で示した鍛造材３５に対して、切削加工等の最終処理が加えられる。ステップＳ７を経て、鍛造材３５は、図１に示した外輪部材３となる。図９に示した二点鎖線は、外輪部材３の断面形状３ｖを示す。ステップＳ７において、鍛造材３５は、不要部分が切削加工で除去され、外輪部材３の断面形状３ｖのように成形される。図１に示した内周面３ａは、防水用のキャップの接触部分が接触する部分であるため、熱間鍛造後に形状の精度を高める必要がある。このため、内周面３ａとなる内周面３５ａは、切削加工によって一部が除去される。また、図１に示した溝肩部７は、転動体５ａ、５ｂの間の位置にあるため、清浄に保つ必要がある。このため、溝肩部７となるプリ溝肩部７２は、切削加工によって、熱間鍛造で脱炭した部分等を含む一部が除去される。このような切削加工によって除去される量は、省資源および製造コストダウンを考慮して最小化される。このため、図１に示した外径Ｒ１、内径Ｒ２および内径Ｒ３の大小関係は、ステップＳ７を経る前の外径Ｒ４、内径Ｒ５および内径Ｒ６の大小関係と等しい。また、鍛造材３５に対する切削加工の後、必要に応じて熱処理、研削または表面処理が行われる。なお、ステップＳ７において切削加工を行う前に、鍛造材３５の内周面３５１に対して冷間鍛造（コールドフォーミング）を行うことで、内周面３５１の形状および鍛流線が整えられていてもよい。これにより、切削加工で除去する不要部分が減り、かつ外輪軌道１４の強度が向上する。
【００３８】
上述したように、本実施形態に係る転がり軸受ユニット１は、回転軸Ｚｒを中心に回転運動できる筒状の外輪部材３と、外輪部材３の内側に配置される内輪部材２ａ、２ｂと、外輪部材３と内輪部材２ａ、２ｂとの間に配置される転動体５ａ、５ｂと、外輪部材３の回転軸Ｚｒ方向の一端である円筒状のパイロット部３ｐと、を備える。また、外輪部材３は、転動体５ａ、５ｂに接触する内周面であって回転軸Ｚｒ方向の異なる位置に配置される内周面である２つの外輪軌道１４、１５と、２つの外輪軌道１４、１５の間の位置で外輪部材３の内周面から内側に突出する溝肩部７と、外輪軌道１４、１５のうちパイロット部３ｐに近い側の外輪軌道１４からパイロット部３ｐの内周面３ａに向かって内径が漸減する内周面である傾斜部３ｓと、を有する。また、溝肩部７の内径Ｒ３は、パイロット部３ｐの内径Ｒ２よりも大きく、パイロット部３ｐの外径Ｒ１は、溝肩部７の内径Ｒ３よりも大きい。
【００３９】
これにより、本実施形態に係る転がり軸受ユニット１は、傾斜部３ｓを有することにより、パイロット部３ｐの内径Ｒ２を外輪軌道１４の軌道径よりも小さくすることができる。また、外輪部材の鍛造時において、溝肩部７がカウンタパンチ５２の大径部５２ａの径方向の位置決めをするので、大径部５２ａと一体の小径部５２ｂの径方向の位置が規制される。パンチ５１によってパイロット部３ｐを外側から押圧する際、パイロット部３ｐを小径部５２ｂに安定して押し付けることができる。よって、本実施形態に係る転がり軸受ユニット１は、傾斜部３ｓの成形をより行いやすくすることができる。また、完成品である外輪部材３が、パンチ５１およびカウンタパンチ５２による成形後の鍛造材３５の形状により近い形状となる。このため、パンチ５１およびカウンタパンチ５２による成形後の鍛造材３５に対して機械加工で除去する不要部分が減少する。このため、転がり軸受ユニット１は、歩留まりを向上させることができ、かつ機械加工で鍛流線が切られる部分を少なくすることができる。よって、転がり軸受ユニット１は、パイロット部３ｐの外径Ｒ１を小さくすることができ、かつ製造コストの増加および耐久性の低下を抑制することができる。
【００４０】
また、本実施形態に係る転がり軸受ユニット１において、傾斜部３ｓは、大径部５２ａと大径部５２ａよりも外径の小さい小径部５２ｂを有する円柱状のカウンタパンチ５２が外輪部材３の内側に配置されかつ円筒状のパンチ５１が外輪部材３の外側に配置された状態で、パイロット部３ｐが小径部５２ｂとパンチ５１の内周面５１ａとに挟まれて押圧されることによって、成形される。また、円筒状のパンチ５１の内周面５１ａの内径Ｒ４は、大径部５２ａの外径Ｒ６よりも大きい。
【００４１】
これにより、カウンタパンチ５２は、小径部５２ｂによって、パイロット部３ｐの大きさを規制することができる。また、カウンタパンチ５２は、大径部５２ａによって、パイロット部３ｐよりも内径の大きい部分をガイドとして位置が規制された状態で挿入される。また、パンチ５１の内周面５１ａの内径Ｒ４が大径部５２ａの外径Ｒ６よりも大きいため、パイロット部３ｐの肉厚が小さくなりすぎる事態が抑制される。よって、本実施形態に係る転がり軸受ユニット１は、傾斜部３ｓの成形をより行いやすくすることができる。
【００４２】
また、本実施形態に係る転がり軸受ユニット１は、回転軸Ｚｒを中心に回転運動できる筒状の外輪部材３と、外輪部材３の内側に配置される内輪部材２ａ、２ｂと、外輪部材３と内輪部材２ａ、２ｂとの間に配置される転動体５ａ、５ｂと、外輪部材３の回転軸Ｚｒ方向の一端である円筒状のパイロット部３ｐと、を備える。また、外輪部材３は、転動体５ａに接触する内周面である外輪軌道１４と、外輪軌道１４からパイロット部３ｐの内周面３ａに向かって内径が漸減する内周面である傾斜部３ｓと、を有する。また、傾斜部３ｓは、熱間鍛造でパイロット部３ｐが外側から押圧されることで成形されることを特徴とする。
【００４３】
これにより、本実施形態に係る転がり軸受ユニット１は、傾斜部３ｓを有することにより、パイロット部３ｐの内径Ｒ２を外輪軌道１４の軌道径よりも小さくすることができる。また、転がり軸受ユニット１は、傾斜部３ｓが熱間鍛造でパイロット部３ｐが外側から押圧されることで成形されるので、機械加工により傾斜部３ｓを成形する場合に比較して機械加工で除去する部分を少なくすることができる。このため、転がり軸受ユニット１は、歩留まりを向上させることができ、かつ機械加工で鍛流線が切られる部分を少なくすることができる。よって、転がり軸受ユニット１は、パイロット部３ｐを小さくすることができ、かつ製造コストの増加および耐久性の低下を抑制することができる。
【００４４】
（変形例）
図１０は、変形例に係る転がり軸受ユニットを示す断面図である。変形例に係る転がり軸受ユニット１Ａは、２つの外輪軌道１４Ａ、１５の軌道径が互いに異なることを特徴としている。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００４５】
図１０に示すように、転がり軸受ユニット１Ａは、回転軸Ｚｒを中心に回転運動できる筒状の外輪部材３Ａと、外輪部材３Ａの内側に配置される内輪部材２ａＡ、２ｂＡと、外輪部材３Ａと内輪部材２ａＡ、２ｂＡとの間に配置される転動体５ａ、５ｂと、を有する。
【００４６】
外輪部材３Ａは、パイロット部３ｐＡを含み、例えば、炭素含有量が約０．３〜０．７％である中炭素鋼で形成されている。パイロット部３ｐＡは、外輪部材３Ａの回転軸Ｚｒ方向の一端である円筒状の部分である。
【００４７】
外輪部材３Ａは、内周面に環状の窪みである外輪軌道１４Ａ、１５を有する。外輪軌道１４Ａは、外輪軌道１５よりも軸方向外側に配置されている。また、外輪部材３Ａは、外輪軌道１４Ａと外輪軌道１５との間の位置で、内周面から内側に突出する溝肩部７ａ、７ｂを有する。溝肩部７ａは、溝肩部７ｂよりも軸方向外側に配置されている。例えば、変形例において、外輪軌道１４Ａの軌道径は外輪軌道１５の軌道径よりも小さく、溝肩部７ａの内径Ｒ９は溝肩部７ｂの内径よりも小さい。また、溝肩部７ａの内径Ｒ９は、パイロット部３ｐＡの内径Ｒ８よりも大きく、パイロット部３ｐＡの外径Ｒ７は、溝肩部７ａの内径Ｒ９よりも大きくなっている。また、外径Ｒ７は、上述した実施形態における外径Ｒ１よりも小さく、内径Ｒ８は、上述した実施形態における内径Ｒ２よりも小さく、内径Ｒ９は、上述した実施形態における内径Ｒ３よりも小さい。
【００４８】
また、外輪部材３Ａは、内周面の一部として面取３ｅＡ、内周面３ａＡ、傾斜部３ｓＡおよび内周面３ｂＡを有する。面取３ｅＡは、パイロット部３ｐＡの内周面のうち最も軸方向外側に位置する部分であり、軸方向内側に向かって内径が漸減する。面取３ｅＡの最小内径は、パイロット部３ｐＡの内径Ｒ８に等しい。面取３ｅＡは、パイロット部３ｐＡに防水用のキャップを嵌めやすくするために上述した形状に成形されている。また、内周面３ａＡは、面取３ｅＡに対して軸方向内側に隣接する内周面であって、パイロット部３ｐＡの内周面の一部である。内周面３ａＡの内径は、内径Ｒ８で一定である。傾斜部３ｓＡは、内周面３ａＡに対して軸方向内側に隣接し、かつ外輪軌道１４Ａに対して軸方向外側に隣接する内周面である。また、傾斜部３ｓＡは、外輪軌道１４Ａから内周面３ａＡに向かって内径が漸減する内周面である。内周面３ｂＡは、外輪軌道１５に対して軸方向内側に隣接する内周面である。内周面３ｂＡの内径は、一定である。
【００４９】
内輪部材２ａＡ、２ｂＡは、例えば、軸受鋼で形成されており、互いに等しい内径を有する円筒状の部材である。内輪部材２ａＡは、内輪部材２ｂＡよりも軸方向外側に配置されている。内輪部材２ａＡ、２ｂＡは、互いの端面を接触させるように配置され、回転軸Ｚｒ方向に貫通する１つの貫通孔を形成している。また、内輪部材２ａＡは、軸方向外側の端部で外側に突出する部分である内輪肩部２ａｓＡを有し、内輪部材２ｂＡは、軸方向内側の端部で外側に突出する部分である内輪肩部２ｂｓＡを有する。また、内輪部材２ａＡは、外周面に環状の窪みである内輪軌道１１Ａを有し、内輪部材２ｂＡは、外周面に環状の窪みである内輪軌道１２Ａを有する。例えば、変形例において、内輪軌道１１Ａの軌道径は内輪軌道１２Ａの軌道径よりも小さい。
【００５０】
転動体５ａは、外輪部材３Ａと内輪部材２ａＡとの間に配置され、内輪軌道１１Ａと外輪軌道１４Ａとに挟まれて保持されている。転動体５ｂは、外輪部材３Ａと内輪部材２ｂＡとの間に配置され、内輪軌道１２Ａと外輪軌道１５とに挟まれて保持されている。また、転動体５ａは、内輪肩部２ａｓＡと溝肩部７ａとに挟まれることで回転軸Ｚｒ方向の位置を規制されており、転動体５ｂは、内輪肩部２ｂｓＡと溝肩部７ｂとに挟まれることで回転軸Ｚｒ方向の位置を規制されている。
【００５１】
また、内輪肩部２ａｓＡの外径は、外輪部材３Ａの軸方向外側の端部における内径、すなわちパイロット部３ｐＡの内径Ｒ８よりも小さい。内輪肩部２ｂｓＡの外径は、外輪部材３Ａの軸方向内側の端部における内径よりも小さい。これにより、内輪部材２ａＡは、外輪部材３Ａの軸方向外側から挿入できる大きさであり、内輪部材２ｂＡは、外輪部材３Ａの軸方向内側から挿入できる大きさである。このため、外輪部材３Ａの内周面に転動体５ａ、５ｂを配置した状態で、外輪部材３Ａの回転軸Ｚｒ方向の両側から内輪部材２ａＡ、２ｂＡが挿入されることで、外輪部材３Ａ、内輪部材２ａＡ、２ｂＡおよび転動体５ａ、５ｂが組み付けられる。
【００５２】
上述したように、変形例に係る転がり軸受ユニット１Ａにおいて、外輪部材３Ａは、回転軸Ｚｒ方向の異なる位置に配置される２つの外輪軌道１４Ａ、１５を有する。また、外輪軌道１４Ａ、１５のうち、パイロット部３ｐＡに近い側の外輪軌道１４の軌道径は、パイロット部３ｐＡから遠い側の外輪軌道１５の軌道径よりも小さい。
【００５３】
これにより、パイロット部３ｐＡから遠い側の外輪軌道１５の軌道径を小さくできない場合であっても、変形例に係る転がり軸受ユニット１Ａは、パイロット部３ｐＡに近い側の外輪軌道１４の軌道径とパイロット部３ｐＡから遠い側の外輪軌道１５の軌道径とを異ならせることによって、パイロット部３ｐＡの外径Ｒ７を小さくすることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１  転がり軸受ユニット
１１、１２、１１Ａ、１２Ａ  内輪軌道
１４、１４Ａ、１５  外輪軌道
１６  シール部材
１７  貫通孔
２ａ、２ｂ、２ａＡ、２ｂＡ  内輪部材
２ａｓ、２ｂｓ、２ａｓＡ、２ｂｓＡ  内輪肩部
３、３Ａ  外輪部材
３ａ、３ｂ、３ａＡ、３ｂＡ  内周面
３ｅ、３ｅＡ  面取
３ｆ  ハブフランジ
３ｐ、３ｐＡ  パイロット部
３ｓ、３ｓＡ  傾斜部
３ｖ  断面形状
３１  ビレット
３２、３３、３４  鍛造材
３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３５ａ  内周面
３４ｐ、３５ｐ  プリパイロット部
３５ｓ  プリ傾斜部
３５１、３５２  内周面
５ａ、５ｂ  転動体
５１  パンチ
５１ａ  内周面
５１ｂ  曲面部
５１ｃ  平面部
５２  カウンタパンチ
５２ａ  大径部
５２ｂ  小径部
５２ｓ  境界部
６ａ、６ｂ  保持器
７、７ａ、７ｂ  溝肩部
７１  底部
７２  プリ溝肩部
７ｌ  切断面
８  余肉部
８ｌ  切断面
１００  鍛造材
ＲＥ  除去部分
Ｔｌ  接線
Ｚｒ  回転軸
【図１】
2015094440.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2015094440.tif 000007
【図６】
2015094440.tif 000008
【図７】
2015094440.tif 000009
【図８】
2015094440.tif 000010
【図９】
2015094440.tif 000011
【図１０】
2015094440.tif 000012