(57)【要約】原素材（１３ａ）のうち，軌道輪部材の使用時または鍛造加工時に，疲労強度や耐摩耗性などの金属特性や焼入れ性などの加工特性に優れた金属材料を，その特性が必要とされる部分（軌道面など）に流動する部分に配置することにより，加工コストが低減でき，かつ，設計の自由度が高い軌道輪部材の製造方法を提供する。原素材（１３ａ）を円筒状に形成された第一金属部（２３）と，第一金属部（２３）よりも金属特性または加工特性に優れた金属材料により円柱状に形成された第二金属部（２４）とにより構成する。たとえば，第二金属部（２４）を，原素材（１３ａ）のうちの，鍛造加工の際に外輪（２）の外輪軌道（５ａ，５ｂ）に流動する部分である，第一金属部（２３）の内径側にある部分に配置する。
2014175293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属素材に鍛造加工を施すことにより、外周面または内周面のうちの少なくとも一方の周面に全周にわたって軌道面が形成された軌道輪部材を得る、軌道輪部材の製造方法であって、
前記金属素材を、第一金属部と、第一金属部と種類の異なる金属材料により、あるいは、第一金属部と同種の金属材料に改質処理を施すことにより構成された第二金属部とにより構成し、かつ、第二金属部を、前記金属素材のうち、該軌道輪部材の使用時または加工時に、第二金属部を構成する前記金属材料の特性が必要とされる部分に流動される部分にのみ設けることを特徴とする、
軌道輪部材の製造方法。
【請求項２】
第二金属部を、前記軌道面を構成した場合に、第一金属部よりも疲労強度または耐摩耗性が高くなるように構成し、かつ、第二金属部を、前記金属素材のうち、前記鍛造加工により前記軌道面およびその近傍部分に流動される部分にのみ設ける、請求項１に記載の軌道輪部材の製造方法。
【請求項３】
前記金属素材を、円柱状または円筒状として、第一金属部と第二金属部とを、径方向に重ね合わせた状態で配置する、請求項１または２に記載の軌道輪部材の製造方法。
【請求項４】
前記軌道面が、前記軌道輪部材の内周面に形成された外輪軌道であり、第一金属部を円筒状に形成し、第二金属部を円柱状または円筒状に形成し、第二金属部を、第一金属部の内側に設ける、請求項１または２に記載の軌道輪部材の製造方法。
【請求項５】
前記軌道面が、前記軌道輪部材の外周面に形成された内輪軌道であり、第一金属部を円柱状または円筒状に形成し、第二金属部を円筒状に形成し、第二金属部を、第一金属部の外側に設ける、請求項１または２に記載の軌道輪部材の製造方法。
【請求項６】
前記軌道面が、前記軌道輪部材の外周面に形成された内輪軌道、および、該軌道輪部材の内周面に形成された外輪軌道の両方であり、第一金属部を円筒状に形成し、第二金属部を、第二小径金属部と第二大径金属部とにより構成し、かつ、第二小径金属部を、円柱状または円筒状に形成し、第一金属部の内側に設け、第二大径金属部を、円筒状に形成し、第一金属部の外側に設ける、請求項１または２に記載の軌道輪部材の製造方法。
【請求項７】
外周面および内周面のうちの少なくとも一方の周面に全周にわたって軌道面が形成された軌道輪部材を得るために、鍛造加工が施される金属素材であって、全体が円柱状または円筒状であり、第一金属部と、第一金属部と異なる金属により、あるいは、第一金属部と同種の金属に改質処理を施すことにより構成された、第二金属部とを備え、かつ、第二金属部は、該金属素材のうち、該軌道輪部材の使用時または加工時に、第二金属部を構成する前記金属材料の特性が必要とされる部分に流動される部分にのみ設けられていることを特徴とする、軌道輪部材用金属素材。
【請求項８】
第二金属部は、前記軌道面を構成した場合に、第一金属部よりも疲労強度または耐摩耗性が高くなるように構成され、かつ、前記金属素材のうち、前記鍛造加工により前記軌道面およびその近傍部分に流動される部分にのみ設けられている、請求項７に記載の軌道輪部材用金属素材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種機械装置の回転支持部に組み込まれて使用される転がり軸受などを構成し、少なくとも一方の周面に全周にわたって軌道面が形成されている軌道輪部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、工作機械、産業機械、その他の一般機械を含む各種機械装置の回転支持部には、転がり軸受が組み込まれている。また、各種機械装置には、軸方向送り装置としてボールねじ装置が組み込まれる場合もある。このような転がり軸受やボールねじ装置を構成する部材として、内周面および外周面のうちの少なくとも一方の周面に全周にわたって軌道面が形成されている軌道輪部材がある。図１４は、自動車の車輪およびブレーキディスクなど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ための転がり軸受として、特開２０１２−００６０１７号公報に記載されている、車輪支持用転がり軸受ユニットの従来構造の１例を示している。【０００３】
図１４に示した車輪支持用転がり軸受ユニット１は、従動輪（ＦＲ車および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とを備える。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（図１４の右側）をいい、軸方向に関して「外」とは、車両の幅方向外側（図１４の左側）をいう。）に静止側フランジ６を有する。また、ハブ３は、ハブ本体７と内輪８とをナット９を用いて組み合わせ固定して構成され、その外周面の軸方向外端寄り部分に回転側フランジ１０を、その外周面の軸方向中間部ないし内端寄り部分の軸方向２箇所位置に複列の内輪軌道１１ａ、１１ｂを有する。そして、内輪軌道１１ａ、１１ｂと外輪軌道５ａ、５ｂとの間に転動体４が、両列ごとに複数個ずつ配置され、外輪２の内径側におけるハブ３の回転を可能としている。使用状態において、外輪２の静止側フランジ６は、懸架装置を構成するナックルに結合固定され、また、ハブ３の回転側フランジ１０には、車輪および制動用回転部材を結合固定される。【０００４】
車輪支持用転がり軸受ユニット１を構成する、外輪２、ハブ本体７および内輪８は、その内周面あるいは外周面に軌道面が形成されており、軌道輪部材に相当する。このような軌道輪部材は、金属素材に鍛造加工を施した後、切削加工および研削加工などの仕上げ加工を施すことによって造られる。従来の軌道輪部材の製造方法の１例として、特開２０１２−００６０１７号公報に記載されている外輪２の製造方法について、図１５（Ａ）〜図１５（Ｆ）を参照しつつ説明する。【０００５】
外輪２を製造するために、まず、図１５（Ａ）に示す、金属製で円柱状の原素材１３を用意する。原素材１３の大きさは、目的とする軌道輪部材の種類に応じるが、通常、直径と軸方向の長さが５：４〜５：６程度である。最初の据込み工程で、原素材１３を軸方向に押し潰すことにより、図１５（Ｂ）に示す、据込み後中間素材１４を得る。据込み後中間素材１４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、ビヤ樽状もしくは厚肉円盤状の形状を有する。なお、ビヤ樽状の据込み後中間素材１４の軸方向長さは、原素材１３の軸方向長さの４０％〜７０％程度であり、厚肉円盤状の据込み後中間素材の軸方向長さは、原素材１３の軸方向長さの３０％〜３５％程度である。【０００６】
次に、荒成形工程で、据込み後中間素材１４の周囲を荒成形用ダイスにより囲んだ状態で、据込み後中間素材１４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、据込み後中間素材１４を塑性変形させる。そして、図１５（Ｃ）に示す、荒成形後中間素材１５を得る。荒成形後中間素材１５は、軸方向両端面に開口する１対の凹部１６ａ、１６ｂと、凹部１６ａ、１６ｂの底部同士の間に存在する隔壁部１７と、外周面の軸方向片側（図１５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静止側フランジ６とを備える。なお、荒成形後中間素材１５の隔壁部１７の軸方向に関する厚さは、据込み後中間素材１４の軸方向長さの１５％〜３０％程度であり、荒成形後中間素材１５の円筒状部分１８の径方向厚さは、据込み後中間素材１４の直径の１５％〜２５％程度となる。【０００７】
次いで、仕上げ成形工程で、荒成形後中間素材１５の周囲を、仕上げ成形用ダイスにより囲んだ状態で、荒成形後中間素材１５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、隔壁部１７を、その厚さ寸法を縮める方向に押し潰すと共に、隔壁部１７の周囲に存在する円筒状部分１８の形状を、外輪２の形状に近付ける。そして、図１５（Ｄ）に示す、仕上げ成形後中間素材１９を得る。なお、仕上げ成形後中間素材１９の隔壁部１７の軸方向に関する厚さは、据込み後中間素材１４の軸方向長さの１０％〜２０％程度であり、仕上げ成形後中間素材１９の円筒状部分１８の径方向厚さは、据込み後中間素材１４の直径の１０％〜２０％程度となる。【０００８】
さらに、打ち抜き工程で、仕上げ成形後中間素材１９の隔壁部１７を、その外周縁部分を除いて打ち抜き除去することにより、図１５（Ｅ）に示す、打抜き後中間素材２０を得る。最後に、バリ取り工程で、打抜き後中間素材２０の静止側フランジ６の外周縁部に残っているバリ２１を除去することにより、図１５（Ｆ）に示すような、最終中間素材２２を得る。その後、最終中間素材２２の各部に、切削加工や研削加工などの仕上げ加工を施すことにより、図１４に示した外輪２を完成させる。【０００９】
ところで、図１５（Ａ）に示した円柱状の原素材１３は、鉄鋼メーカーで押し出し成形された、軸方向に直行する仮想平面に関する断面形状が円形である長尺材を所定長さに切断することによって得られるが、原素材１３の組成（清浄度）は均一でないことが従来から知られている。また、原素材１３のうち、酸化物系非金属介在物が多く、清浄度の低い金属部分が、外輪２の内周面に設けた複列の外輪軌道５ａ、５ｂのうちで、特に転動体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ことも知られている。【００１０】
特開２０１２−００６０１７号公報に記載の製造方法では、原素材１３の中心からの半径の５０％〜７０％の範囲に存在している、酸化物非金属介在物が少なく、清浄度が高い部分を、外輪２の外輪軌道５ａ、５ｂに配置できるように、鍛造加工の工程を工夫している。これにより、外輪軌道５ａ、５ｂの転がり疲れ寿命を十分に確保できる外輪２を、低コストで造ることができる。ただし、原素材１３の清浄度の高い部分を、鍛造加工により外輪の外輪軌道に流動させるためには、鍛造加工の工程、および、製造する外輪の構造、たとえば、外輪軌道あるいは静止側フランジの位置などが制限されてしまい、設計の自由度が制限されてしまう可能性がある。つまり、原素材１３の製造に伴って、清浄度の高い部分は、ほぼ規則的に同じ位置に存在するため、この清浄度の高い部分を鍛造加工により軌道面に流動させるには、鍛造加工の工程や軌道輪部材の形状などに制約が生じる。【００１１】
また、軌道輪部材の軌道面の転がり疲れ寿命を低下させる要因として、原素材の清浄度以外に、原素材を構成する金属材料の硬度や靱性などの特性がある。このような特性は、軌道輪部材の軌道面を構成した場合に、その疲労強度や耐摩耗性などに影響を与える。このため、原素材を構成する材料として、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２〜ＳＵＪ５）などの、軌道面を構成した場合の疲労強度および耐摩耗性に優れた単一の金属材料を使用することが考えられるが、このような金属材料は、機械構造用鋼などと比べて高価格であるため、その軌道輪部材全体への適用は、軌道輪部材の材料コストを増加させる要因となる。また、高炭素クロム軸受鋼などの金属材料は、機械構造用鋼と比べると、硬度が高く切削性が低いため、鍛造加工後に行う切削加工の加工コストが嵩んでしまう可能性もある。【００１２】
【特許文献１】特開２０１２−６０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上述のような事情に鑑みて、設計の自由度を確保しつつ、たとえば、軌道面を構成した場合の疲労強度および耐摩耗性に優れた軌道輪部材を、鍛造加工により低コストで製造できる製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の軌道輪部材の製造方法の対象となる軌道輪部材は、その原素材としての金属素材に鍛造加工（熱間鍛造、冷間鍛造あるいは温間鍛造）を施すことにより得られ、外周面または内周面のうちの少なくとも一方の周面に全周にわたって軌道面が形成されている。すなわち、本発明の軌道輪部材の製造方法は、少なくとも金属素材を用意する工程と該金属素材に鍛造加工して軌道輪部材を得る工程を備える。【００１５】
本発明では、前記金属素材を、第一金属部と、第一金属部とは種類の異なる金属材料により、あるいは、第一金属部と同種の金属材料に改質処理を施すことにより構成された第二金属部とにより構成する。すなわち、本発明の金属素材は、異なる金属特性を備える少なくとも２つの金属部分により構成される。そして、第二金属部を、前記金属素材のうち、前記軌道輪部材の使用時または加工時に、第二金属部を構成する前記金属材料の特性が必要とされる部分に流動される部分にのみ設ける。第二金属部を存在させる位置は、加工時において優れた加工特性が要求される部分、あるいは、最終的に得られる軌道輪部材における前記軌道面に相当する部分が、当該金属素材のどの部分に相当するかを把握することにより、適宜決定される。このような構成の金属素材を用意し、該金属素材を、最終的に得られる軌道輪部材の態様や形状に応じた前記鍛造加工に供する。【００１６】
なお、好ましくは、第二金属部を、前記軌道面を構成した場合に、第一金属部よりも疲労強度または耐摩耗性が高くなるように構成し、かつ、第二金属部を、前記金属素材のうち、前記鍛造加工により前記軌道面およびその近傍部分に流動される部分にのみ設ける。あるいは、第二金属部を、前記軌道輪部材の使用時に、第一金属部よりも耐腐食性が高い金属材料により構成することもできる。さらに、第二金属部を、該金属素材の加工時において、第一金属部よりも焼入れ性または切削性に優れた金属材料により構成することもできる。前記金属素材は、異なる金属特性を備える２つの金属部分により構成することができるが、たとえば、第一金属部を、特性が全体で同じまたは部分的に異なる１種類の金属（機械用構造用鋼や、ＳＣＭ４２０を含む肌焼鋼など）だけでなく、複数種類の金属により、すなわち、異なる金属特性を備える３つ以上の金属部分により、構成することもできる。【００１７】
好ましくは、前記金属素材を、円柱状または円筒状とする。そして、第一金属部と第二金属部とを、圧入などにより嵌合させて、径方向に重ね合わせた状態で配置する。【００１８】
より具体的には、前記軌道面が、前記軌道輪部材の内周面に形成された外輪軌道である場合、第一金属部を円筒状に形成し、第二金属部を円柱状または円筒状に形成して、かつ、第二金属部を、第一金属部の内側に配置する。【００１９】
前記軌道面が、前記軌道輪部材の外周面に形成された内輪軌道である場合、第一金属部を円柱状または円筒状に形成し、第二金属部を円筒状に形成して、かつ、第二金属部を、第一金属部の外側に配置する。【００２０】
前記軌道面が、前記軌道輪部材の外周面に形成された内輪軌道、および、前記軌道輪部材の内周面に形成された外輪軌道の両方である場合、第一金属部を円筒状に形成し、第二金属部を、円柱状または円筒状の第二小径金属部と円筒状の第二大径金属部とにより構成し、第二小径金属部を、第一金属部の内側に配置し、かつ、第二大径金属部を、第一金属部の外側に配置する。【００２１】
なお、前記金属素材を１種類の金属により構成し、該金属素材の一部に改質処理を施すことにより、前記第二金属部とした場合には、第一金属部と第二金属部との境界は必ずしも直線的なものにはならない。このため、第一金属部あるいは第二金属部の形状が円柱状または円筒状であるとは、これらの形状が略円柱状または略円筒状である場合を含むものとする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、設計の自由度を確保しつつ、軌道面の疲労強度または耐摩耗性が優れた軌道輪部材を鍛造加工により低コストで製造することができる。あるいは、該軌道輪部材の使用時に、腐食に対する対策が必要とされる部分に選択的に耐腐食性が付与された軌道輪部材を低コストで製造することができる。さらに、該軌道輪部材の加工時に、特に加工が必要とされる部分に、選択的に焼入れ性や切削性などの加工特性に優れた金属材料を配することを可能として、軌道輪部材の製造コストを抑制することも可能となる。すなわち、本発明の金属素材は、第一金属部と、第一金属部よりも金属特性（疲労強度、耐摩耗性、耐腐食性など）あるいは加工特性（焼入れ性、切削性など）に優れた第二金属部とにより構成している。そして、第二金属部を、前記金属素材のうちの、鍛造加工により前記軌道面およびその近傍部分などの上記特性のいずれかが必要とされる部分に流動される部分のみに設けている。このため、第一金属部に比べてコストが高くなる第二金属部の使用量を、前記軌道面の耐久性などの金属特性あるいは加工特性を確保するために必要な分だけに抑えることができる。この結果、前記金属素材の材料コストあるいは加工コストを抑えて、耐久性や加工性に優れた軌道輪部材を低コストで提供することが可能となる。【００２３】
また、本発明では、たとえば、第二金属部に優れた金属特性を持たせたために、第二金属部の加工特性が第一金属部に比べて劣ってしまう場合、あるいは、第二金属部に優れた加工特性を持たせたために、第二金属部の金属特性が第一金属部に比べて劣ってしまう場合でも、第二金属部が配されるのは、金属素材の一部に限定されるため、前記金属素材の全体を第二金属部と同じ金属材料により構成した場合と比べて、その金属材料の適用による不都合を抑制することができる。さらに、前記金属素材のうちの第二金属部の位置を、加工しようとする軌道輪部材の形状、特に軌道面の位置、実施する鍛造加工の方法などに応じて、適宜決定することが可能であるため、軌道輪部材の使用時や加工時に必要とされる金属特性や加工特性を確保しつつ、設計の自由度を確保でき、かつ、低コストで軌道輪部材を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図1（Ａ）〜図１（Ｆ）は、本発明の実施の形態の第１例を工程順に示す、原素材から完成品である外輪までの断面図である。
【図２】図２（Ａ）〜図２（Ｄ）は、本発明の実施の形態の第２例を、鍛造加工の途中工程の一部を省略して示す、原素材から完成品である外輪までの断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態の第３例で使用される原素材の断面図である。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｅ）は、本発明の実施の形態の第４例を、鍛造加工の途中工程の一部を省略して示す、原素材から完成品であるハブまでの断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態の第５例で使用される原素材の断面図である。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は、本発明の実施の形態の第６例を、鍛造加工の途中工程の一部を省略して示す、原素材から完成品であるハブまでの断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態の第６例による完成品である内輪の断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態の第７例で使用される原素材の断面図である。
【図９】図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、本発明の実施の形態の第８例を工程順に示す、原素材から完成品であるトリプルリング軸受を構成する中間輪までの断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態の第９例で使用される原素材の断面図である。
【図１１】図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、本発明の実施の形態の第１０例における、原素材と最終中間素材の断面図である。
【図１２】図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）は、本発明の実施の形態の第１１例における、原素材と最終中間素材の断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態の第１２例において使用される原素材の断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の製造方法の対象となる軌道輪部材である外輪、ハブ、および内輪を備えた、従動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットの１例を示す断面図である。
【図１５】図１５（Ａ）〜図１５（Ｆ）は、従来の軌道輪部材の製造方法の１例を工程順に示す、原素材から最終中間素材までの断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の特徴は、金属素材に鍛造加工を施すことにより、外周面または内周面のうちの少なくとも一方の周面に全周にわたって軌道面が形成された軌道輪部材を得る、軌道輪部材の製造方法において、たとえば、軌道輪部材の軌道面およびその近傍部分にのみ疲労強度または耐摩耗性が高い金属材料を位置させるように、鍛造加工の工程および製造する軌道輪部材の構造に合わせて、原素材である金属素材の構造を工夫した点にある。なお、本発明は、使用時に、軌道輪部材の一部に選択的に耐腐食性を付与する場合や、加工時に、軌道輪部材の一部に選択的に焼入れ性や切削性などの加工特性を付与する場合にも適用可能である。また、本発明の製造方法の工程は、以下の実施の形態の各例で説明する工程に限定されるものではない。さらに、以下に説明する、本例の製造方法は、図１５に示した従来の軌道輪部材の製造方法とほぼ同様の工程を有する。このため、従来と同等部分に関しては、詳細については、省略もしくは簡略化して、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。なお、各図面に示した各素材を構成する第一金属部および第二金属部の形状や大きさ（占める割合）は、必ずしも実際のものと一致するものではなく、発明の理解を容易にするために模式的に表したものである。【００２６】
［実施の形態の第１例］
図１（Ａ）〜図１（Ｆ）は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の軌道輪部材の製造方法の対象は、車輪支持用転がり軸受ユニット１（図１４参照）の外輪２であるが、その他、各種ラジアル転がり軸受を構成する外輪、ボールねじを構成するボールナットなど、その内周面に軌道面が形成されている各種軌道輪部材も本例の対象となる。【００２７】
本例の製造方法は、まず、図１（Ａ）に示すような金属製で円柱状の原素材１３ａを用意する。本例の場合、原素材１３ａは、第一金属部２３と、図１に斜格子で示す第二金属部２４とを有する。第一金属部２３は、機械構造用鋼、あるいは、ＳＣＭ４２０などの肌焼鋼からなる金属部材により、円筒状に形成されている。第二金属部２４は、外輪２の外輪軌道５ａ、５ｂを構成した場合に、第一金属部２３よりも疲労強度および耐摩耗性が高い、高炭素クロム軸受鋼２種（ＳＵＪ２）からなる金属部材により、円柱状に構成されている。ただし、第一金属部と第二金属部とに適用される金属材料は、外輪２などの軌道輪部材のうちの第二金属部が流動した部分に要求される特性に応じて、公知の軌道輪部材に適用可能な金属材料から適宜選択することが可能である。第二金属部２４の外径寸法Ｄ２４は、第一金属部２３の内径寸法ｄ２３とほぼ同じである。なお、第二金属部２４を構成する金属として、各種高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２〜ＳＵＪ５）などを使用することができるほか、軌道面を構成した場合に疲労強度または耐摩耗性が、第一金属部を構成する金属部材よりも高くなる金属材料を、耐久性、製造コストなどとの関係で適宜採用することも可能である。原素材１３の大きさは、目的とする軌道輪部材の種類に応じるが、通常、直径と軸方向の長さが５：４〜５：６程度である。【００２８】
具体的には、原素材１３ａは、第二金属部２４を構成する金属部材を、第一金属部２３を構成する金属部材の内周面に圧入および内嵌することにより、形成される。なお、本例においては、第一金属部２３を構成する金属と、第二金属部２４を構成する金属とは、互いの加工特性がなるべく近似していることが好ましい。これにより、鍛造加工後の構造の安定性および切削加工の際の切削性などの向上を図ることができる。また、本例では、第二金属部を存在させる位置は、後述するように、外輪２の外輪軌道５ａ、５ｂに相当する部分が原素材１３ａのどの部分と対応するかを把握することにより決定されるが、本例では、たとえば、原素材１３ａの中心から半径の４０％程度までの範囲、好ましくは、原素材１３ａの中心からの半径の３０％程度までの範囲に存在させる。第二金属部２４の外径が原素材１３ａの中心から３０％未満であると、最終的に得られる外輪２において、第一金属部材２３を構成する金属が、外輪軌道５ａ、５ｂおよびその近傍部分に流動してしまう可能性がある。一方、第二金属部２４の外径が原素材１３ａの中心から４０％を超えると、第二金属部２４を構成する金属の全体に対する割合が多くなりすぎて、製造コストの面で問題が生ずる。【００２９】
本例では、図1（Ａ）から図１（Ｂ）に示すように、原素材１３ａを用いて、従来の製造方法と同様に、据込み工程により、ビヤ樽状の据込み後中間素材１４ａを得る。なお、ビヤ樽状の据込み後中間素材１４ａの軸方向長さは、原素材１３の軸方向長さの４０％〜７０％程度とする。次に、図１（Ｂ）から図１（Ｃ）に示すように、荒成形工程で、据込み後中間素材１４ａを塑性変形させて、荒成形後中間素材１５ａを得る。なお、荒成形後中間素材１５ａの隔壁部１７の軸方向に関する厚さは、据込み後中間素材１４ａの軸方向長さの２０％〜４５％程度とし、荒成形後中間素材１５ａの円筒状部分１８の径方向厚さは、据込み後中間素材１４ａの直径の１５％〜２５％程度とする。【００３０】
次いで、図１（Ｃ）から図１（Ｄ）に示すように、仕上げ成形工程で、荒成形後中間素材１５ａを、仕上げ成形後中間素材１９ａに成形する。なお、仕上げ成形後中間素材１９ａの隔壁部１７の軸方向に関する厚さは、据込み後中間素材１４ａの軸方向長さの５％〜１５％程度とし、仕上げ成形後中間素材１９ａの円筒状部分１８の径方向厚さは、据込み後中間素材１４ａの直径の５％〜１５％程度とする。さらに、図１（Ｄ）から図１（Ｅ）に示すように、打ち抜き工程およびバリ取り工程で、仕上げ成形後中間素材１９ａの隔壁部２５を、その外周縁部分を除いて打ち抜き除去すると共に、仕上げ成形後中間素材１９ａの静止側フランジ６の外周縁部に残っているバリ２１を除去することにより、最終中間素材２２ａを得る。その後、図１（Ｅ）から図１（Ｆ）に示すように、最終中間素材２２ａの各部に、旋削などによる切削加工や研削加工などの仕上げ加工、および、熱処理などを施すことにより、最終的に外輪２を得る。なお、本例の鍛造加工のそれぞれの工程において、第二金属部２４は、図１に斜格子で示すような状態で流動する。【００３１】
本例の製造方法によれば、原素材１３ａのうちの、外輪軌道５ａ、５ｂを構成した場合に、第一金属部２３に比べて疲労強度および耐摩耗性に優れた第二金属部２４を、外輪２の外輪軌道５ａ、５ｂおよびその近傍部分に流動させることができる。すなわち、図１（Ｆ）に示すような構造を有する外輪を、円柱状の原素材１３ａに、図１（Ａ）から図１（Ｄ）に示すような鍛造加工を施して造る際、加工条件が一定であれば、原素材１３ａを構成する金属材料は一定の規則性をもって流動し、図１（Ｄ）に示す仕上げ成形後中間素材１９ａのような形状となる。したがって、原素材１３ａの各部と、仕上げ成形後中間素材１９ａの各部とは、流動の前後において、ほぼ１対１で対応する。このため、このような流動の前後の対応関係を把握すれば、仕上げ成形後中間素材１９ａのうちの、外輪２の外輪軌道５ａ、５ｂに相当する部分が、原素材１３ａのどの部分と対応しているかを把握ないしは予測することができる。このような分析に基づいて、第二金属部を設ける位置を決定する。【００３２】
本例によれば、設計の自由度を確保しつつ、外輪軌道５ａ、５ｂの疲労強度および耐摩耗性が優れた外輪２を鍛造加工により低コストで得ることが可能である。すなわち、本例では、原素材１３ａを、第一金属部２３と、外輪軌道５ａ、５ｂを構成した場合に、第一金属部２３よりも疲労強度および耐摩耗性が高い第二金属部２４とにより構成している。そして、第二金属部２４を、原素材１３ａのうちの、鍛造加工により外輪軌道５ａ、５ｂおよびその近傍部分に流動される部分にのみ設けている。このため、外輪２の外輪軌道５ａ、５ｂの耐久性の向上を図ることができると共に、第一金属部２３に比べてコストの高い金属材料により構成される第二金属部２４の使用量を、外輪軌道５ａ、５ｂの耐久性を確保するために必要な分だけに抑えることができる。この結果、原素材１３ａの材料コストを抑えて、耐久性に優れた外輪２を提供することが可能となる。【００３３】
また、本例の場合、第一金属部２３に比べて切削性が低い金属材料である第二金属部２４を、原素材１３ａの一部にのみ設けている。このため、原素材全体を第二金属部２４と同じ高炭素クロム軸受鋼２種（ＳＵＪ２）により構成した場合と比べて、切削性の向上を図ることができる。すなわち、原素材全体を高炭素クロム軸受鋼２種により構成した場合、外輪２の軸方向内端部外周面や静止側フランジ６の側面に切削加工を施す際に、その切削性が悪く加工時間が長くなると共に、工具が早く傷みやすいが、本例では当該部分は、切削性に優れた機械構造用炭素鋼により構成されているため、上述のような問題を回避することができる。この結果、切削加工コストの低減、ひいては外輪２の製造コストの低減を図ることが可能となる。【００３４】
さらに、本例の場合、図１（Ａ）から図１（Ｄ）に示す鍛造加工の工程、または、外輪２の構造（外輪軌道５ａ、５ｂの位置）に合わせて、原素材１３ａのうちの第二金属部２４を設ける位置および各寸法を決定している。このため、原素材１３ａの構造を工夫するだけで、各種工程を有する鍛造加工、または、各種構造を有する軌道輪部材の製造に適用できる。この結果、設計の自由度を確保しつつ、外輪軌道５ａ、５ｂの疲労強度および耐摩耗性に優れた外輪２を低コストで提供することが可能となる。【００３５】
［実施の形態の第２例］
図２（Ａ）〜図（Ｄ）は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例も、実施の形態の第１例と同様に、車輪支持用転がり軸受ユニット１（図１４参照）の外輪２を対象としている。本例では、図２（Ａ）に示す、金属製で円筒状の原素材１３ｂを用意する。原素材１３ｂは、第一金属部２３ａと、図２に斜格子で示す第二金属部２４ａとを有する。第一金属部２３ａは、機械構造用鋼製あるいはＳＣＭ４２０などの肌焼鋼からなる金属部材により、円筒状に形成されている。第二金属部２４ａは、外輪軌道５ａ、５ｂを構成した場合に、第一金属部２３ａよりも疲労強度または耐摩耗性が高い、高炭素クロム軸受鋼２種（ＳＵＪ２）からなる金属部材により円筒状に形成されている。第二金属部２４ａを構成する円筒状の金属部材の外径寸法Ｄ２４ａは、第一金属部２３ａを構成する円筒状の金属部材の内径寸法ｄ２３ａとほぼ同じである。本例でも、第二金属部２４ａを構成する金属部材を、第一金属部２３ａを構成する金属部材の内周面に圧入および内嵌することにより、原素材１３ｂを構成する。なお、本例では、第二金属部を存在させる位置は、外輪２の外輪軌道５ａ、５ｂに相当する部分が原素材１３ｂのどの部分と対応するかを把握することにより決定されるが、たとえば、本例では、原素材１３ｂの内径を原素材１３ｂの直径の２０％〜４０％程度、好ましくは２５％〜３５％程度とし、第一金属部を、原素材１３ｂのうちの径方向外端寄り部分、すなわち、原素材１３ｂの外周面から径方向厚さの約６０％〜７０％程度までの部分、好ましくは、原素材１３の外周面から径方向厚さの約２／３にかけての部分に存在させる。すなわち、第二金属部を、原素材１３ｂのうちの径方向内端寄り部分、すなわち、原素材１３ｂの内周面から径方向厚さの約３０％〜４０％程度までの部分、好ましくは、原素材１３の内周面から径方向厚さの約１／３にかけての部分に存在させる。【００３６】
本例の製造方法は、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、原素材１３ｂを、据込み工程、荒成形工程、仕上げ成形工程（図示省略）を経て、図２（Ｂ）に示すような仕上げ成形後中間素材１９ｂに成形する。なお、鍛造加工を熱間で行う場合には、荒成形工程を省略することもできる。このような加工工程は、加工の条件により適宜決定される。なお、本例でも、図示は省略するが、原素材１３ｂの軸方向長さの４０％〜７０％程度の軸方向長さを有する、ビヤ樽状の据込み後中間素材が得られる。また、仕上げ成形後中間素材１９ｂの隔壁部１７の軸方向に関する厚さは、据込み後中間素材（図示省略）の軸方向長さの５％〜１５％程度とし、仕上げ成形後中間素材１９ｂの円筒状部分１８の径方向厚さは、据込み後中間素材（図示省略）の直径の５％〜１５％程度とする。そして、打ち抜き工程およびバリ取り工程を経て、仕上げ成形後中間素材１９ｂを、図２（Ｃ）に示すような、最終中間素材２２ｂに成形する。その後、最終中間素材２２ｂの各部に、旋削などによる切削加工や研削加工などの仕上げ加工や熱処理などを施すことにより、図２（Ｄ）に示す外輪２を完成させる。なお、本例の場合、鍛造加工の各工程において、第二金属部２４ａは、図２に斜格子で示すような状態で流動する。その他の部分の構成、作用および効果は、実施の形態の第１例と同様である。【００３７】
［実施の形態の第３例］
図３は、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例でも、実施の形態の第１例と同様に、車輪支持用転がり軸受ユニット１（図１４参照）の外輪２を対象としている。本例では、図３に示す、金属製で円筒状の原素材１３ｃを用意する。原素材１３ｃを、機械構造用鋼、高炭素クロム軸受鋼などの１種類の金属部材により構成させている。原素材１３ｃのうちの径方向外端寄りの円筒状部分、すなわち、原素材１３ｃの外周面から径方向厚さの約６０％〜７０％程度までの部分、好ましくは、原素材ｃの外周面から径方向厚さの約２／３にかけての部分を、第一金属部２３ｂとしている。また、原素材１３ｃのうちの、図３に斜格子で示す径方向内端寄りの円筒状部分、すなわち、原素材１３ｂの内周面から径方向厚さの約３０％〜４０％程度までの部分、好ましくは、原素材１３の内周面から径方向厚さの約１／３にかけての部分を、第二金属部２４ｂとしている。本例の場合、原素材１３ｃを得るために、原素材１３ｃのうちの、第二金属部２４ｂに相当する部分のみに、浸炭処理、浸炭窒化処理、高周波焼入れなどの表面熱処理（改質処理）を施すことにより、第二金属部２４ｂを形成している。【００３８】
本例の場合、原素材１３ｃの状態で、第二金属部２４ｂに相当する部分に、浸炭処理、浸炭窒化処理などの表面熱処理（改質処理）を施している。このため、熱間鍛造により生じる脱炭の量を予測して、第二金属部２４ｂの炭素量を調整することができる。この結果、鍛造加工後に行う切削加工の際、脱炭層を除去するための削り代を少なくして、材料コストの低減を図ることが可能である。また、浸炭処理や浸炭窒化処理などの表面熱処理（改質処理）を施した第二金属部２４ｂのみを、外輪２の外輪軌道５ａ、５ｂおよびその近傍部分に流動させているため、当該部分の焼入れ性を向上させることができる。その他の部分の構成、作用および効果は、実施の形態の第２例と同様である。【００３９】
［実施の形態の第４例］
図４（Ａ）〜図４（Ｅ）は、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例では、従来構造の車輪支持用転がり軸受ユニット１（図１４参照）のハブ本体７を対象としている。なお、本例の軌道輪部材の製造方法の対象は、ハブ本体７のほか、各種ラジアル転がり軸受を構成する内輪、ボールねじを構成するねじ軸など、その外周面に軌道面が形成されている各種軌道輪部材も含まれる。【００４０】
本例では、図４（Ａ）に示す、金属製で円柱状の原素材１３ｄを用意する。原素材１３ｄは、第一金属部２３ｃと、図４に斜格子で示す第二金属部２４ｃとを有する。第一金属部２３ｃは、機械構造用鋼、あるいは、ＳＣＭ４２０などの肌焼鋼からなる金属部材により、大径の上半部と、該上半部よりも小径の下半部とからなる段付き円柱状に形成されている。【００４１】
第二金属部２４ｃは、内輪軌道１１ａを構成した場合に、第一金属部２３ｃよりも疲労強度および耐摩耗性が高い、高炭素クロム軸受鋼２種（ＳＵＪ２）からなる金属部材により、第一金属部２３ｃの上半部とほぼ同じ外径寸法を有し、第一金属部２３ｃの小径部の外径寸法Ｄ２３ｃとほぼ同じ、内径寸法ｄ２４ｃを有し、かつ、第一金属部２３ｃの小径部とほぼ同じ軸方向長さを有する円筒状に形成されている。第二金属部２４ｃを構成する金属部材を、第一金属部２３ｃを構成する金属部材の小径部の外周面に隙間なく外嵌することにより、原素材１３ｄを形成している。なお、本例では、第二金属部を存在させる位置は、内輪７の内輪軌道１１ａに相当する部分が原素材１３ｄのどの部分と対応するかを把握することにより決定されるが、本例では、たとえば、第二金属部２４ｃの軸方向長さは、原素材１３ｄの軸方向長さの３５％〜５０％程度、好ましくは、３０％〜４０％程度の範囲とし、第二金属部２４ｃの径方向厚さは、原素材１３ｄの半径の３５％〜５５％程度の範囲、好ましくは、４０％〜４７％程度の範囲とする。【００４２】
本例では、原素材１３ｄに荒成形を施して、図４（Ｃ）に示すような、荒成形後中間素材２７に成形する。なお、荒成形後中間素材２７を成形する前に、原素材１３ｄに別の荒成形を施して図４（Ｂ）に示すような荒成形予備中間素材２６を成形することもできる。なお、荒成形後中間素材２７のハブ本体部の外径は、原素材１３ｄの外径の５０％〜７５％程度とし、フランジ部の外径は、原素材１３ｄの外径の１５０％〜２００％程度とし、フランジ部の軸方向厚さは、原素材１３ｄの軸方向長さの２０％〜３０％程度とする。【００４３】
次いで、必要に応じて、仕上げ成形工程、打抜き工程、バリ取り工程などを経て、荒成形後中間素材２７を、図４（Ｄ）に示すような、最終中間素材２８に成形する。なお、最終中間素材２８のハブ本体部の外径は、原素材１３ｄの外径の５０％〜７０％程度とし、フランジ部の外径は、原素材１３ｄの外径の  １８０％〜２２０％程度とし、フランジ部の軸方向厚さは、原素材１３ｄの軸方向長さの１０％〜１５％程度とする。さらに、最終中間素材２８の各部に、旋削などによる切削加工や研削加工などの仕上げ加工、および、熱処理などを施すことにより、図４（Ｅ）に示すハブ本体７を完成させる。なお、上述のような鍛造加工の各工程において、第二金属部２４ｃは、図４に斜格子で示すような状態で流動する。本例の場合、第二金属部２４ｃを、原素材１３ｄの下半部の径方向外端寄り部分に配置しているが、第二金属部２４ｃの位置はこの部分への配置に限定されるものではない。すなわち、第二金属部２４ｃの位置を軸方向にずらせたり、あるいは、軸方向の全長にわたって設けたりすることも可能である。第二金属部２４ｃの位置は、対象とする部材の形状、あるいは、鍛造加工工程に合わせて適宜設定することができる。その他の部分の構成、作用および効果は、実施の形態の第１例と同様である。【００４４】
［実施の形態の第５例］
図５は、本発明の実施の形態の第５例を示している。本例も、実施の形態の第４例と同様に、車輪支持用転がり軸受ユニット１（図１４参照）のハブ本体７を対象としている。ただし、本例の場合、原素材１３ｅを、機械構造用鋼、高炭素クロム軸受鋼などの１種類の金属により構成している。そして、原素材１３ｅのうちの、第二金属部２４ｄに相当する部分に、浸炭処理、浸炭窒化処理、高周波焼入れなどの表面熱処理（改質処理）を施すことにより、第二金属部２４ｄを形成している。その他の部分の構成、作用および効果は、実施の形態の第４例と同様である。【００４５】
［実施の形態の第６例］
図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は、本発明の実施の形態の第６例を示している。本例の軌道輪部材の製造方法は、駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットのハブ本体７ａを対象としている。なお、本例の製造方法で使用する原素材１３ｆを用いて、たとえば、図７に示す車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する内輪８（図１４参照）、その他、各種ラジアル転がり軸受を構成する内輪、ボールねじを構成するねじ軸などのように、その外周面に軌道面が形成されている各種軌道輪部材を製造することも可能である。【００４６】
本例では、図６（Ａ）に示す、金属製で円筒状の原素材１３ｆを用意する。本発明の実施の形態の第４例と同様に、原素材１３ｆは、第一金属部２３ｅと、図６に斜格子で示す第二金属部２４ｅとを有する。ただし、本例では、対象が駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットのハブ本体７ａであることに伴い、原素材１３ｆを全体として円筒状に形成している。たとえば、本例では、原素材１３ｂの内径を原素材１３ｂの直径の２０％〜４０％程度、好ましくは  ２５％〜３５％程度とする。その他の部分の構成、作用および効果は、実施の形態の第４例と同様である。【００４７】
［実施の形態の第７例］
図８は、本発明の実施の形態の第７例を示している。本例では、実施の形態の第６例と同様に、駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットのハブ本体７ａ（図６参照）を対象としている。本例では、図８に示す、金属製で円筒状の原素材１３ｇを用意する。原素材１３ｇを、機械構造用鋼、高炭素クロム軸受鋼などの１種類の金属により構成している。本例では、原素材１３ｇの内径を原素材１３ｂの直径の２０％〜４０％程度、好ましくは２５％〜３５％程度とする。また、原素材１３ｇのうち、上半部と、下半部の径方向内側半部の円筒状部分とを第一金属部２３ｆとし、原素材１３ｇのうち、図７に斜格子で示す下半部の径方向外側半部の円筒状部分を第二金属部２４ｆとしている。第二金属部２４ｆの軸方向長さは、原素材１３ｇの軸方向長さの３５％〜５０％程度、好ましくは、４０％〜４５％程度の範囲とし、第二金属部２４ｆの径方向厚さは、原素材１３ｇ全体の径方向厚さの３０％〜６０％程度の範囲、好ましくは、４０％〜５０％程度の範囲とする。本例の場合、原素材１３ｇのうちの、第二金属部２４ｆに相当する部分に、浸炭処理、浸炭窒化処理、高周波焼入れなどの表面熱処理（改質処理）を施すことにより、第二金属部２４ｆを形成している。その他の部分の構成、作用および効果は、実施の形態の第６例と同様である。【００４８】
［実施の形態の第８例］
図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、本発明の実施の形態の第８例を示している。本例の軌道輪部材の製造方法は、いわゆるトリプルリング軸受を構成する円筒状の内輪と外輪との間に設けられる、円筒状の中間輪２９を対象としている。中間輪２９は、本発明の軌道面に相当する、その内周面に形成された中間輪側外輪軌道３０と、外周面に形成された中間輪側内輪軌道３１とを有する。【００４９】
本例では、図９（Ａ）に示す、金属製で円筒状の原素材１３ｈを用意する。原素材１３ｈは、第一金属部２３ｇと、図９に斜格子で示す第二金属部２４ｇとを有する。第一金属部２３ｇを、機械構造用鋼などの金属部材により円筒状に形成する。また、第二金属部２４ｇを、第二小径金属部３２と第二大径金属部３３とにより構成している。第二小径金属部３２を、中間輪側外輪軌道３０を構成した場合に、第一金属部２３ｇよりも疲労強度または耐摩耗性が高い、高炭素クロム軸受鋼などの金属部材により円筒状に形成している。第二小径金属部３２を構成する円筒状の金属部材の外径寸法Ｄ３２は、第一金属部２３ｇを構成する円筒状の金属部材の内径寸法ｄ２３ｇとほぼ同じである。第二大径金属部３３は、中間輪側内輪軌道３１を構成した場合に、第一金属部２３ｇよりも疲労強度または耐摩耗性が高い、高炭素クロム軸受鋼などの金属部材により円筒状に形成している。第二大径金属部３３構成する円筒状の金属部材の内径寸法ｄ３３は、第一金属部２３ｇを構成する円筒状の金属部材の外径寸法Ｄ２３ｇとほぼ同じである。そして、第二小径金属部３２構成する金属部材を、第一金属部２３ｇを構成する金属部材の内周面に圧入および内嵌すると共に、第二大径金属部３２を構成する金属部材を、第一金属部２３ｇを構成する金属部材の外周面に隙間なく外嵌することにより、原素材１３ｈを形成する。【００５０】
なお、本例において、第一金属部２３ｇ、第二小径金属部３２、第二大径金属部３３の配置は、中間輪２９の中間輪側外輪軌道３０と中間輪側内輪軌道３１に相当する部分が原素材１３ｈのどの部分と対応するかを把握することにより決定されるが、たとえば、本例では、原素材１３ｈの内径を原素材１３ｈの直径の２５％〜４５％程度、好ましくは３３％〜３８％程度とし、第二大径金属部３３を、原素材、原素材１３ｈのうちの径方向外端寄り部分、すなわち、原素材１３ｈの外周面から径方向厚さの約４０％〜６０％程度までの部分、好ましくは、原素材１３ｈの外周面から径方向厚さの約１／２にかけての部分に存在させる。また、第一金属部２３ｇを、原素材１３ｈのうちの径方向中間部分、すなわち、原素材１３ｈのうち第二大径金属部３３の内径側に隣接する径方向厚さの２０％〜４０％程度の部分、好ましくは、原素材１３ｈの径方向中間部のうち径方向厚さの約１／４の部分に存在させる。さらに、第二小径金属部３２を、原素材１３ｈのうちの径方向内端寄り部分、すなわち、原素材１３ｈの内周面から径方向厚さの約２０％〜４０％程度までの部分、好ましくは、原素材１３ｈの内周面から径方向厚さの約１／４にかけての部分に存在させる。【００５１】
本例では、原素材１３ｈを、据込工程で、図９（Ｂ）に示す、厚肉円盤状の据込み後中間素材３４に成形する。厚肉円盤状の据込み後中間素材３４の軸方向長さは、原素材１３ｈの軸方向長さの２５％〜４０％程度である。次いで、据込み後中間素材３４の各部に、旋削などによる切削加工や研削加工などの仕上げ加工、および、熱処理などを施すことにより、図９（Ｃ）に示す中間輪２９完成させる。なお、上述のような鍛造加工の各工程において、第二金属部２４ｇ（第二小径金属部３２および第二大径金属部３３）は、図９に斜格子で示すような状態で流動する。すなわち、本例の場合、原素材１３ｈに鍛造加工を施すことにより、第二金属部２４ｇを構成する第二小径金属部３２を、中間輪２９の中間輪側外輪軌道３０およびその近傍部分に流動させると共に、大径第二金属部３３を、中間輪２９の中間輪側内輪軌道３１およびその近傍部分に相当する部分に流動させる。その他の部分の構成、作用および効果は、実施の形態の第１例と同様である。【００５２】
［実施の形態の第９例］
図１０は、本発明の実施の形態の第９例を示している。本例の製造方法も、実施の形態の第８例と同様に、トリプルリング軸受を構成する中間輪２９（図９参照）を対象としている。本例では、図１０に示す、金属製で円筒状の原素材１３ｉを用意する。原素材１３ｉを、機械構造用鋼、あるいは、高炭素クロム軸受鋼などの１種類の金属により構成している。本例の場合、本発明の実施の形態の第８例とは異なり、原素材１３ｉのうちの、第二小径金属部３２ａおよび第二大径金属部３３ａに相当する部分に、浸炭処理や浸炭窒化処理などの表面熱処理（改質処理）を施すことにより、第二小径金属部３２ａおよび第二大径金属部３３ａを形成している。その他の部分の構成、作用および効果は、実施の形態の第８例と同様である。【００５３】
［実施の形態の第１０例］
図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、本発明の実施の形態の第１０例を示している。本例の軌道輪部材の製造方法は、図１１に二点鎖線で示す車輪支持用転がり軸受ユニットの外輪２を対象としている。なお。本例の製造方法で使用する原素材１３ｊを用いて、たとえば、各種ラジアル転がり軸受を構成する外輪、ボールねじを構成するボールナットなどのように、その内周面に軌道面が形成されている各種軌道輪部材を製造対象とすることもできる。【００５４】
本例では、図１１（Ａ）に示す、金属製で円柱状の原素材１３ｊを用意する。原素材１３ｊは、第一金属部２３ｉと、図１１に斜格子で示す第二金属部２４ｉとを有する。第一金属部２３ｉは、機械構造用鋼あるいはＳＣＭ４２０などの肌焼鋼からなる金属部材により、内部に円筒状の中空部を有する円柱状により形成されている。第二金属部２４ｉは、外輪軌道５ａ、５ｂを構成した場合に、第一金属部２３ｉよりも疲労強度または耐摩耗性が高い、高炭素クロム軸受鋼２種（ＳＵＪ２）からなる金属部材により、円筒状により形成されている。第二金属部２４ｉを構成する金属部材の外径寸法Ｄ２４ｉは、第一金属部２３ｉを構成する金属部材の外径寸法Ｄ２３ｉの約１／２〜２／３程度である。第二金属部２４ｉを構成する金属部材の内径寸法は、第一金属部２３ｉを構成する金属部材の外径寸法Ｄ２３ｉの約１／６〜１／４程度である。第二金属部２４ｉを構成する金属部材の軸方向寸法Ｌ２４ｉは、第一金属部２３ｉを構成する金属部材の軸方向寸法Ｌ２３ｉの約１／４〜１／３程度である。そして、第二金属部２４ｉを構成する円筒状の金属部材を、第一金属部２３ｉを構成する金属部材のほぼ中央に埋め込んで、原素材１３ｊを形成している。【００５５】
原素材１３ｊは、第二金属部２４ｉを構成する円筒状の金属部材を、鋳込みあるいは鋳ぐるみといった鋳造方法により第一金属部２３ｉを構成する金属部材の中に埋め込むようにして成形される。原素材１３ｊを、据込み工程、荒成形工程、仕上げ成形工程、打抜き工程、バリ取り工程などを経て、図１１（Ｂ）に実線で示す最終中間素材２２ｃに成形する。その後、最終中間部材２２ｃの各部に、旋削などによる切削加工や研削加工などの仕上げ加工、および、熱処理などを施すことにより、図１１（Ｂ）に二点鎖線で示すような外輪２を完成させる。その他の部分の構成、作用および効果は、実施の形態の第１例と同様である。【００５６】
［実施の形態の第１１例］
図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）は、本発明の実施の形態の第１１例を示している。本例の軌道輪部材の製造方法は、図１２（Ｂ）に二点鎖線で示すような駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットのハブ本体７ａを対象としている。なお、本例の製造方法で使用する原素材１３ｋを用いて、たとえば、各種ラジアル転がり軸受を構成する内輪、ボールねじを構成するねじ軸などのように、その外周面に軌道面が形成されている各種軌道輪部材を製造対象とすることができる。【００５７】
本例では、図１２（Ａ）に示す、金属製で円柱状の原素材１３ｋを用意する。原素材１３ｋは、第一金属部２３ｊと、図１２に斜格子で示す第二金属部２４ｊとを有する。第一金属部２３ｊは、機械構造用鋼製あるいはＳＣＭ４２０等の肌焼鋼からなる金属部材で、軸方向中間部に小径部を有する略円柱状に形成されている。第二金属部２４ｊは、内輪軌道１１ａを構成した場合に、第一金属部２３ｊよりも疲労強度または耐摩耗性が高い、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２〜ＳＵＪ５）などの金属部材により円筒状に形成されている。第二金属部２４ｊを構成する円筒状の金属部材の外径寸法Ｄ２４ｊは、第一金属部２３ｊを構成する略円筒状の金属部材の大径部の外径寸法Ｄ２３ｊと同じである。また、第二金属部２４ｊを構成する円筒状の金属部材の軸方向寸法Ｌ２４ｊは、第一金属部２３ｊを構成する略円柱状の金属部材の軸方向寸法Ｌ２３ｊの約１／３〜２／５程度である。第二金属部２４ｊを構成する円筒状の金属部材を、第一金属部２３ｊを構成する金属部材の、軸方向中間部の一端（図１２の下端）寄りの小径部の周囲に設けている。【００５８】
原素材１３ｋは、第二金属部２４ｊを構成する円筒状の金属部材を、鋳込みあるいは鋳ぐるみといった鋳造方法により第一金属部２３ｊを構成する金属部材の周囲を取り囲むようにして成形される。原素材１３ｋを、据込み工程、  荒成形工程、仕上げ成形工程、バリ取り工程などを経て、図１２（Ｂ）に実線で示す最終中間素材２８ｂに成形する。その後、最終中間素材２８ｂの各部に、旋削などによる切削加工や研削加工などの仕上げ加工、および、熱処理などを施すことにより、図１２（Ｂ）に二点鎖線で示すようなハブ本体７ａを完成させる。その他の部分の構成、作用および効果は、実施の形態の第４例と同様である。【００５９】
［実施の形態の第１２例］
図１３は、本発明の実施の形態の第１２例を示している。本例の製造方法も、実施の形態の第１１例と同様に、駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットのハブ本体７ａ（図１２参照）を対象としている。本例でも、図１３に示すような、金属製で円柱状の原素材１３ｍを用意する。ただし、原素材１３ｍを、機械構造用鋼、高炭素クロム軸受鋼などの１種類の金属により構成している。そして、原素材１３ｍのうちの、軸方向中間部の一端（図１３の下端）寄り、かつ、径方向外端寄り部分の円筒状部分を、第二金属部２４ｋとし、その他の部分を第一金属部２３ｋとしている。本例の場合、原素材１３ｍのうちの、第二金属部２４ｋに相当する部分に、浸炭処理や浸炭窒化処理などの表面熱処理（改質処理）を施すことにより、第二金属部２４ｋを形成している。その他の部分の構成、作用および効果は、実施の形態の第１１例と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する外輪、ハブユニット本体、内輪のほか、各種ラジアル転がり軸受を構成する外輪および内輪、ボールねじを構成するボールナットおよびネジ軸など、外周面または内周面のうちの少なくとも一方の周面に全周にわたって軌道面が形成されている各種の軌道輪部材に適用可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１  車輪支持用転がり軸受ユニット
２  外輪
３  ハブ
４  転動体
５ａ、５ｂ  外輪軌道
６、６ａ  静止側フランジ
７、７ａ  ハブ本体
８  内輪
９  ナット
１０  回転側フランジ
１１ａ、１１ｂ  内輪軌道
１２  スプライン孔
１３、１３ａ〜１３ｋ、１３ｍ  原素材
１４、１４ａ  据後み後中間素材
１５、１５ａ  荒成形後中間素材
１６ａ、１６ｂ  凹部
１７  隔壁部
１８  円筒状部分
１９、１９ａ、１９ｂ  仕上げ成形後中間素材
２０  打抜き後中間素材
２１  バリ
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ  最終中間素材
２３、２３ａ〜２３ｋ  第一金属部
２４、２４ａ〜２４ｋ  第二金属部
２５  隔壁部
２６  荒成形予備中間素材
２７、２７ａ  荒成形後中間素材
２８、２８ａ、２８ｂ  最終中間素材
２９  中間輪
３０  中間輪側外輪軌道
３１  中間輪側内輪軌道
３２、３２ａ  第二小径金属部
３３、３３ａ  第二大径金属部
３４  据込み後中間素材
【図１】
2014175293.tif 000003
【図２】
2014175293.tif 000004
【図３】
2014175293.tif 000005
【図４】
2014175293.tif 000006
【図５】
2014175293.tif 000007
【図６】
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【図７】
2014175293.tif 000009
【図８】
2014175293.tif 000010
【図９】
2014175293.tif 000011
【図１０】
2014175293.tif 000012
【図１１】
2014175293.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2014175293.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2014175293.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月6日(2016.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種機械装置の回転支持部に組み込まれて使用される転がり軸受などを構成し、少なくとも一方の周面に全周にわたって軌道面が形成されている軌道輪部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、工作機械、産業機械、その他の一般機械を含む各種機械装置の回転支持部には、転がり軸受が組み込まれている。また、各種機械装置には、軸方向送り装置としてボールねじ装置が組み込まれる場合もある。このような転がり軸受やボールねじ装置を構成する部材として、内周面および外周面のうちの少なくとも一方の周面に全周にわたって軌道面が形成されている軌道輪部材がある。図１４は、自動車の車輪およびブレーキディスクなど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ための転がり軸受として、特許文献１に記載されている、車輪支持用転がり軸受ユニットの従来構造の１例を示している。
【０００３】
図１４に示した車輪支持用転がり軸受ユニット１は、従動輪（ＦＲ車および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とを備える。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（図１４の右側）をいい、軸方向に関して「外」とは、車両の幅方向外側（図１４の左側）をいう。）に静止側フランジ６を有する。また、ハブ３は、ハブ本体７と内輪８とをナット９を用いて組み合わせ固定して構成され、その外周面の軸方向外端寄り部分に回転側フランジ１０を、その外周面の軸方向中間部ないし内端寄り部分の軸方向２箇所位置に複列の内輪軌道１１ａ、１１ｂを有する。そして、内輪軌道１１ａ、１１ｂと外輪軌道５ａ、５ｂとの間に転動体４が、両列ごとに複数個ずつ配置され、外輪２の内径側におけるハブ３の回転を可能としている。使用状態において、外輪２の静止側フランジ６は、懸架装置を構成するナックルに結合固定され、また、ハブ３の回転側フランジ１０には、車輪および制動用回転部材を結合固定される。
【０００４】
車輪支持用転がり軸受ユニット１を構成する、外輪２、ハブ本体７および内輪８は、その内周面あるいは外周面に軌道面が形成されており、軌道輪部材に相当する。このような軌道輪部材は、金属素材に鍛造加工を施した後、切削加工および研削加工などの仕上げ加工を施すことによって造られる。従来の軌道輪部材の製造方法の１例として、特許文献１に記載されている外輪２の製造方法について、図１５（Ａ）〜図１５（Ｆ）を参照しつつ説明する。
【０００５】
外輪２を製造するために、まず、図１５（Ａ）に示す、金属製で円柱状の原素材１３を用意する。原素材１３の大きさは、目的とする軌道輪部材の種類に応じるが、通常、直径と軸方向の長さが５：４〜５：６程度である。最初の据込み工程で、原素材１３を軸方向に押し潰すことにより、図１５（Ｂ）に示す、据込み後中間素材１４を得る。据込み後中間素材１４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、ビヤ樽状もしくは厚肉円盤状の形状を有する。なお、ビヤ樽状の据込み後中間素材１４の軸方向長さは、原素材１３の軸方向長さの４０％〜７０％程度であり、厚肉円盤状の据込み後中間素材の軸方向長さは、原素材１３の軸方向長さの３０％〜３５％程度である。
【０００６】
次に、荒成形工程で、据込み後中間素材１４の周囲を荒成形用ダイスにより囲んだ状態で、据込み後中間素材１４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、据込み後中間素材１４を塑性変形させる。そして、図１５（Ｃ）に示す、荒成形後中間素材１５を得る。荒成形後中間素材１５は、軸方向両端面に開口する１対の凹部１６ａ、１６ｂと、凹部１６ａ、１６ｂの底部同士の間に存在する隔壁部１７と、外周面の軸方向片側（図１５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静止側フランジ６とを備える。なお、荒成形後中間素材１５の隔壁部１７の軸方向に関する厚さは、据込み後中間素材１４の軸方向長さの１５％〜３０％程度であり、荒成形後中間素材１５の円筒状部分１８の径方向厚さは、据込み後中間素材１４の直径の１５％〜２５％程度となる。
【０００７】
次いで、仕上げ成形工程で、荒成形後中間素材１５の周囲を、仕上げ成形用ダイスにより囲んだ状態で、荒成形後中間素材１５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、隔壁部１７を、その厚さ寸法を縮める方向に押し潰すと共に、隔壁部１７の周囲に存在する円筒状部分１８の形状を、外輪２の形状に近付ける。そして、図１５（Ｄ）に示す、仕上げ成形後中間素材１９を得る。なお、仕上げ成形後中間素材１９の隔壁部１７の軸方向に関する厚さは、据込み後中間素材１４の軸方向長さの１０％〜２０％程度であり、仕上げ成形後中間素材１９の円筒状部分１８の径方向厚さは、据込み後中間素材１４の直径の１０％〜２０％程度となる。
【０００８】
さらに、打ち抜き工程で、仕上げ成形後中間素材１９の隔壁部１７を、その外周縁部分を除いて打ち抜き除去することにより、図１５（Ｅ）に示す、打抜き後中間素材２０を得る。最後に、バリ取り工程で、打抜き後中間素材２０の静止側フランジ６の外周縁部に残っているバリ２１を除去することにより、図１５（Ｆ）に示すような、最終中間素材２２を得る。その後、最終中間素材２２の各部に、切削加工や研削加工などの仕上げ加工を施すことにより、図１４に示した外輪２を完成させる。
【０００９】
ところで、図１５（Ａ）に示した円柱状の原素材１３は、鉄鋼メーカーで押し出し成形された、軸方向に直交する仮想平面に関する断面形状が円形である長尺材を所定長さに切断することによって得られるが、原素材１３の組成（清浄度）は均一でないことが従来から知られている。また、原素材１３のうち、酸化物系非金属介在物が多く、清浄度の低い金属部分が、外輪２の内周面に設けた複列の外輪軌道５ａ、５ｂのうちで、特に転動体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ことも知られている。
【００１０】
特許文献１に記載の製造方法では、原素材１３の中心からの半径の５０％〜７０％の範囲に存在している、酸化物非金属介在物が少なく、清浄度が高い部分を、外輪２の外輪軌道５ａ、５ｂに配置できるように、鍛造加工の工程を工夫している。これにより、外輪軌道５ａ、５ｂの転がり疲れ寿命を十分に確保できる外輪２を、低コストで造ることができる。ただし、原素材１３の清浄度の高い部分を、鍛造加工により外輪の外輪軌道に流動させるためには、鍛造加工の工程、および、製造する外輪の構造、たとえば、外輪軌道あるいは静止側フランジの位置などが制限されてしまい、設計の自由度が制限されてしまう可能性がある。つまり、原素材１３の製造に伴って、清浄度の高い部分は、ほぼ規則的に同じ位置に存在するため、この清浄度の高い部分を鍛造加工により軌道面に流動させるには、鍛造加工の工程や軌道輪部材の形状などに制約が生じる。
【００１１】
また、軌道輪部材の軌道面の転がり疲れ寿命を低下させる要因として、原素材の清浄度以外に、原素材を構成する金属材料の硬度や靱性などの特性がある。このような特性は、軌道輪部材の軌道面を構成した場合に、その疲労強度や耐摩耗性などに影響を与える。このため、原素材を構成する材料として、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２〜ＳＵＪ５）などの、軌道面を構成した場合の疲労強度および耐摩耗性に優れた単一の金属材料を使用することが考えられるが、このような金属材料は、機械構造用鋼などと比べて高価格であるため、その軌道輪部材全体への適用は、軌道輪部材の材料コストを増加させる要因となる。また、高炭素クロム軸受鋼などの金属材料は、機械構造用鋼と比べると、硬度が高く切削性が低いため、鍛造加工後に行う切削加工の加工コストが嵩んでしまう可能性もある。
【００１２】
【特許文献１】特開２０１２−６０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上述のような事情に鑑みて、設計の自由度を確保しつつ、たとえば、軌道面を構成した場合の疲労強度および耐摩耗性に優れた軌道輪部材を、鍛造加工により低コストで製造できる製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の軌道輪部材の製造方法の対象となる軌道輪部材は、その原素材としての金属素材に鍛造加工（熱間鍛造、冷間鍛造あるいは温間鍛造）を施すことにより得られ、外周面または内周面のうちの少なくとも一方の周面に全周にわたって軌道面が形成されている。すなわち、本発明の軌道輪部材の製造方法は、少なくとも金属素材を用意する工程と該金属素材に鍛造加工して軌道輪部材を得る工程を備える。
【００１５】
本発明では、前記金属素材を、全体を円柱状又は円筒状とし、第一金属部と、この第一金属部の周面に圧入により嵌合された（径方向に重ね合わされた）この第一金属部とは種類の異なる金属材料により構成された第二金属部とにより構成する。すなわち、本発明の金属素材は、異なる金属特性を備える少なくとも２つの金属部分により構成される。そして、第二金属部を、前記金属素材のうち、前記軌道輪部材の使用時または加工時に、第二金属部を構成する前記金属材料の特性が必要とされる部分に流動される部分である、前記金属素材の軸方向一部にのみ設ける。第二金属部を存在させる位置は、加工時において優れた加工特性が要求される部分、あるいは、最終的に得られる軌道輪部材における前記軌道面に相当する部分が、当該金属素材のどの部分に相当するかを把握することにより、適宜決定される。このような構成の金属素材を用意し、該金属素材を、最終的に得られる軌道輪部材の態様や形状に応じた前記鍛造加工に供する。
【００１６】
本発明を実施する場合には、例えば、第一金属部により第二金属部を、金属素材の軸方向両側から抱え込むように鍛造加工を行うことができる。
なお、好ましくは、第二金属部を、前記軌道面を構成した場合に、第一金属部よりも疲労強度または耐摩耗性が高くなるように構成し、かつ、第二金属部を、前記金属素材のうち、前記鍛造加工により前記軌道面およびその近傍部分に流動される部分にのみ設ける。あるいは、第二金属部を、前記軌道輪部材の使用時に、第一金属部よりも耐腐食性が高い金属材料により構成することもできる。さらに、第二金属部を、該金属素材の加工時において、第一金属部よりも焼入れ性または切削性に優れた金属材料により構成することもできる。前記金属素材は、異なる金属特性を備える２つの金属部分により構成することができるが、たとえば、第一金属部を、特性が全体で同じまたは部分的に異なる１種類の金属（機械用構造用鋼や、ＳＣＭ４２０を含む肌焼鋼など）だけでなく、複数種類の金属により、すなわち、異なる金属特性を備える３つ以上の金属部分により、構成することもできる。
【００１７】
より具体的には、前記軌道面が、前記軌道輪部材の内周面に形成された外輪軌道である場合、第一金属部を円筒状に形成し、第二金属部を円柱状または円筒状に形成して、かつ、第二金属部を、第一金属部の内側に配置する。
【００１８】
前記軌道面が、前記軌道輪部材の外周面に形成された内輪軌道である場合、第一金属部を円柱状または円筒状に形成し、第二金属部を円筒状に形成して、かつ、第二金属部を、第一金属部の外側に配置する。
【００１９】
前記軌道面が、前記軌道輪部材の外周面に形成された内輪軌道、および、前記軌道輪部材の内周面に形成された外輪軌道の両方である場合、第一金属部を円筒状に形成し、第二金属部を、円柱状または円筒状の第二小径金属部と円筒状の第二大径金属部とにより構成し、第二小径金属部を、第一金属部の内側に配置し、かつ、第二大径金属部を、第一金属部の外側に配置する。
【００２０】
なお、本発明の技術的範囲からは外れるが、前記金属素材を１種類の金属により構成し、該金属素材の一部に改質処理を施すことにより第二金属部とした場合には、第一金属部と第二金属部との境界は必ずしも直線的なものにはならない。このため、第一金属部あるいは第二金属部の形状が円柱状または円筒状であるとは、これらの形状が略円柱状または略円筒状である場合を含むものとする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、設計の自由度を確保しつつ、軌道面の疲労強度または耐摩耗性が優れた軌道輪部材を鍛造加工により低コストで製造することができる。あるいは、該軌道輪部材の使用時に、腐食に対する対策が必要とされる部分に選択的に耐腐食性が付与された軌道輪部材を低コストで製造することができる。さらに、該軌道輪部材の加工時に、特に加工が必要とされる部分に、選択的に焼入れ性や切削性などの加工特性に優れた金属材料を配することを可能として、軌道輪部材の製造コストを抑制することも可能となる。すなわち、本発明の金属素材は、第一金属部と、第一金属部よりも金属特性（疲労強度、耐摩耗性、耐腐食性など）あるいは加工特性（焼入れ性、切削性など）に優れた第二金属部とにより構成している。そして、第二金属部を、前記金属素材のうちの、鍛造加工により前記軌道面およびその近傍部分などの上記特性のいずれかが必要とされる部分に流動される部分のみに設けている。このため、第一金属部に比べてコストが高くなる第二金属部の使用量を、前記軌道面の耐久性などの金属特性あるいは加工特性を確保するために必要な分だけに抑えることができる。この結果、前記金属素材の材料コストあるいは加工コストを抑えて、耐久性や加工性に優れた軌道輪部材を低コストで提供することが可能となる。
【００２２】
また、本発明では、たとえば、第二金属部に優れた金属特性を持たせたために、第二金属部の加工特性が第一金属部に比べて劣ってしまう場合、あるいは、第二金属部に優れた加工特性を持たせたために、第二金属部の金属特性が第一金属部に比べて劣ってしまう場合でも、第二金属部が配されるのは、金属素材の一部（軸方向一部）に限定されるため、前記金属素材の全体を第二金属部と同じ金属材料により構成した場合と比べて、その金属材料の適用による不都合を抑制することができる。さらに、前記金属素材のうちの第二金属部の位置を、加工しようとする軌道輪部材の形状、特に軌道面の位置、実施する鍛造加工の方法などに応じて、適宜決定することが可能であるため、軌道輪部材の使用時や加工時に必要とされる金属特性や加工特性を確保しつつ、設計の自由度を確保でき、かつ、低コストで軌道輪部材を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１（Ａ）〜図１（Ｆ）は、本発明に関する参考例の第１例を工程順に示す、原素材から完成品である外輪までの断面図である。
【図２】図２（Ａ）〜図２（Ｄ）は、本発明に関する参考例の第２例を、鍛造加工の途中工程の一部を省略して示す、原素材から完成品である外輪までの断面図である。
【図３】図３は、本発明に関する参考例の第３例で使用される原素材の断面図である。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｅ）は、本発明の実施の形態の第１例を、鍛造加工の途中工程の一部を省略して示す、原素材から完成品であるハブまでの断面図である。
【図５】図５は、本発明に関する参考例の第４例で使用される原素材の断面図である。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は、本発明の実施の形態の第２例を、鍛造加工の途中工程の一部を省略して示す、原素材から完成品であるハブまでの断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態の第２例による完成品である内輪の断面図である。
【図８】図８は、本発明に関する参考例の第５例で使用される原素材の断面図である。
【図９】図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、本発明に関する参考例の第６例を工程順に示す、原素材から完成品であるトリプルリング軸受を構成する中間輪までの断面図である。
【図１０】図１０は、本発明に関する参考例の第７例で使用される原素材の断面図である。
【図１１】図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、本発明に関する参考例の第８例における、原素材と最終中間素材の断面図である。
【図１２】図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）は、本発明に関する参考例の第９例における、原素材と最終中間素材の断面図である。
【図１３】図１３は、本発明に関する参考例の第１０例において使用される原素材の断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の製造方法の対象となる軌道輪部材である外輪、ハブ、および内輪を備えた、従動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットの１例を示す断面図である。
【図１５】図１５（Ａ）〜図１５（Ｆ）は、従来の軌道輪部材の製造方法の１例を工程順に示す、原素材から最終中間素材までの断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の特徴は、金属素材に鍛造加工を施すことにより、外周面または内周面のうちの少なくとも一方の周面に全周にわたって軌道面が形成された軌道輪部材を得る、軌道輪部材の製造方法において、たとえば、軌道輪部材の軌道面およびその近傍部分にのみ疲労強度または耐摩耗性が高い金属材料を位置させるように、鍛造加工の工程および製造する軌道輪部材の構造に合わせて、原素材である金属素材の構造を工夫した点にある。なお、本発明は、使用時に、軌道輪部材の一部に選択的に耐腐食性を付与する場合や、加工時に、軌道輪部材の一部に選択的に焼入れ性や切削性などの加工特性を付与する場合にも適用可能である。また、本発明の製造方法の工程は、以下の実施の形態の各例で説明する工程に限定されるものではない。さらに、以下に説明する、本例の製造方法は、図１５に示した従来の軌道輪部材の製造方法とほぼ同様の工程を有する。このため、従来と同等部分に関しては、詳細については、省略もしくは簡略化して、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。なお、各図面に示した各素材を構成する第一金属部および第二金属部の形状や大きさ（占める割合）は、必ずしも実際のものと一致するものではなく、発明の理解を容易にするために模式的に表したものである。
【００２５】
［参考例の第１例］
図１（Ａ）〜図１（Ｆ）は、本発明に関する参考例の第１例を示している。本参考例の軌道輪部材の製造方法の対象は、車輪支持用転がり軸受ユニット１（図１４参照）の外輪２であるが、その他、各種ラジアル転がり軸受を構成する外輪、ボールねじを構成するボールナットなど、その内周面に軌道面が形成されている各種軌道輪部材も本例の対象となる。
【００２６】
本参考例の製造方法は、まず、図１（Ａ）に示すような金属製で円柱状の原素材１３ａを用意する。本参考例の場合、原素材１３ａは、第一金属部２３と、図１に斜格子で示す第二金属部２４とを有する。第一金属部２３は、機械構造用鋼、あるいは、ＳＣＭ４２０などの肌焼鋼からなる金属部材により、円筒状に形成されている。第二金属部２４は、外輪２の外輪軌道５ａ、５ｂを構成した場合に、第一金属部２３よりも疲労強度および耐摩耗性が高い、高炭素クロム軸受鋼２種（ＳＵＪ２）からなる金属部材により、円柱状に構成されている。ただし、第一金属部と第二金属部とに適用される金属材料は、外輪２などの軌道輪部材のうちの第二金属部が流動した部分に要求される特性に応じて、公知の軌道輪部材に適用可能な金属材料から適宜選択することが可能である。第二金属部２４の外径寸法Ｄ２４は、第一金属部２３の内径寸法ｄ２３とほぼ同じである。なお、第二金属部２４を構成する金属として、各種高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２〜ＳＵＪ５）などを使用することができるほか、軌道面を構成した場合に疲労強度または耐摩耗性が、第一金属部を構成する金属部材よりも高くなる金属材料を、耐久性、製造コストなどとの関係で適宜採用することも可能である。原素材１３の大きさは、目的とする軌道輪部材の種類に応じるが、通常、直径と軸方向の長さが５：４〜５：６程度である。
【００２７】
具体的には、原素材１３ａは、第二金属部２４を構成する金属部材を、第一金属部２３を構成する金属部材の内周面に圧入および内嵌することにより、形成される。なお、本参考例においては、第一金属部２３を構成する金属と、第二金属部２４を構成する金属とは、互いの加工特性がなるべく近似していることが好ましい。これにより、鍛造加工後の構造の安定性および切削加工の際の切削性などの向上を図ることができる。また、本例では、第二金属部を存在させる位置は、後述するように、外輪２の外輪軌道５ａ、５ｂに相当する部分が原素材１３ａのどの部分と対応するかを把握することにより決定されるが、本参考例では、たとえば、原素材１３ａの中心から半径の４０％程度までの範囲、好ましくは、原素材１３ａの中心からの半径の３０％程度までの範囲に存在させる。第二金属部２４の外径が原素材１３ａの中心から３０％未満であると、最終的に得られる外輪２において、第一金属部材２３を構成する金属が、外輪軌道５ａ、５ｂおよびその近傍部分に流動してしまう可能性がある。一方、第二金属部２４の外径が原素材１３ａの中心から４０％を超えると、第二金属部２４を構成する金属の全体に対する割合が多くなりすぎて、製造コストの面で問題が生ずる。
【００２８】
本参考例では、図１（Ａ）から図１（Ｂ）に示すように、原素材１３ａを用いて、従来の製造方法と同様に、据込み工程により、ビヤ樽状の据込み後中間素材１４ａを得る。なお、ビヤ樽状の据込み後中間素材１４ａの軸方向長さは、原素材１３の軸方向長さの４０％〜７０％程度とする。次に、図１（Ｂ）から図１（Ｃ）に示すように、荒成形工程で、据込み後中間素材１４ａを塑性変形させて、荒成形後中間素材１５ａを得る。なお、荒成形後中間素材１５ａの隔壁部１７の軸方向に関する厚さは、据込み後中間素材１４ａの軸方向長さの２０％〜４５％程度とし、荒成形後中間素材１５ａの円筒状部分１８の径方向厚さは、据込み後中間素材１４ａの直径の１５％〜２５％程度とする。
【００２９】
次いで、図１（Ｃ）から図１（Ｄ）に示すように、仕上げ成形工程で、荒成形後中間素材１５ａを、仕上げ成形後中間素材１９ａに成形する。なお、仕上げ成形後中間素材１９ａの隔壁部１７の軸方向に関する厚さは、据込み後中間素材１４ａの軸方向長さの５％〜１５％程度とし、仕上げ成形後中間素材１９ａの円筒状部分１８の径方向厚さは、据込み後中間素材１４ａの直径の５％〜１５％程度とする。さらに、図１（Ｄ）から図１（Ｅ）に示すように、打ち抜き工程およびバリ取り工程で、仕上げ成形後中間素材１９ａの隔壁部２５を、その外周縁部分を除いて打ち抜き除去すると共に、仕上げ成形後中間素材１９ａの静止側フランジ６の外周縁部に残っているバリ２１を除去することにより、最終中間素材２２ａを得る。その後、図１（Ｅ）から図１（Ｆ）に示すように、最終中間素材２２ａの各部に、旋削などによる切削加工や研削加工などの仕上げ加工、および、熱処理などを施すことにより、最終的に外輪２を得る。なお、本参考例の鍛造加工のそれぞれの工程において、第二金属部２４は、図１に斜格子で示すような状態で流動する。
【００３０】
本参考例の製造方法によれば、原素材１３ａのうちの、外輪軌道５ａ、５ｂを構成した場合に、第一金属部２３に比べて疲労強度および耐摩耗性に優れた第二金属部２４を、外輪２の外輪軌道５ａ、５ｂおよびその近傍部分に流動させることができる。すなわち、図１（Ｆ）に示すような構造を有する外輪を、円柱状の原素材１３ａに、図１（Ａ）から図１（Ｄ）に示すような鍛造加工を施して造る際、加工条件が一定であれば、原素材１３ａを構成する金属材料は一定の規則性をもって流動し、図１（Ｄ）に示す仕上げ成形後中間素材１９ａのような形状となる。したがって、原素材１３ａの各部と、仕上げ成形後中間素材１９ａの各部とは、流動の前後において、ほぼ１対１で対応する。このため、このような流動の前後の対応関係を把握すれば、仕上げ成形後中間素材１９ａのうちの、外輪２の外輪軌道５ａ、５ｂに相当する部分が、原素材１３ａのどの部分と対応しているかを把握ないしは予測することができる。このような分析に基づいて、第二金属部を設ける位置を決定する。
【００３１】
本参考例によれば、設計の自由度を確保しつつ、外輪軌道５ａ、５ｂの疲労強度および耐摩耗性が優れた外輪２を鍛造加工により低コストで得ることが可能である。すなわち、本参考例では、原素材１３ａを、第一金属部２３と、外輪軌道５ａ、５ｂを構成した場合に、第一金属部２３よりも疲労強度および耐摩耗性が高い第二金属部２４とにより構成している。そして、第二金属部２４を、原素材１３ａのうちの、鍛造加工により外輪軌道５ａ、５ｂおよびその近傍部分に流動される部分にのみ設けている。このため、外輪２の外輪軌道５ａ、５ｂの耐久性の向上を図ることができると共に、第一金属部２３に比べてコストの高い金属材料により構成される第二金属部２４の使用量を、外輪軌道５ａ、５ｂの耐久性を確保するために必要な分だけに抑えることができる。この結果、原素材１３ａの材料コストを抑えて、耐久性に優れた外輪２を提供することが可能となる。
【００３２】
また、本参考例の場合、第一金属部２３に比べて切削性が低い金属材料である第二金属部２４を、原素材１３ａの一部にのみ設けている。このため、原素材全体を第二金属部２４と同じ高炭素クロム軸受鋼２種（ＳＵＪ２）により構成した場合と比べて、切削性の向上を図ることができる。すなわち、原素材全体を高炭素クロム軸受鋼２種により構成した場合、外輪２の軸方向内端部外周面や静止側フランジ６の側面に切削加工を施す際に、その切削性が悪く加工時間が長くなると共に、工具が早く傷みやすいが、本参考例では当該部分は、切削性に優れた機械構造用炭素鋼により構成されているため、上述のような問題を回避することができる。この結果、切削加工コストの低減、ひいては外輪２の製造コストの低減を図ることが可能となる。
【００３３】
さらに、本参考例の場合、図１（Ａ）から図１（Ｄ）に示す鍛造加工の工程、または、外輪２の構造（外輪軌道５ａ、５ｂの位置）に合わせて、原素材１３ａのうちの第二金属部２４を設ける位置および各寸法を決定している。このため、原素材１３ａの構造を工夫するだけで、各種工程を有する鍛造加工、または、各種構造を有する軌道輪部材の製造に適用できる。この結果、設計の自由度を確保しつつ、外輪軌道５ａ、５ｂの疲労強度および耐摩耗性に優れた外輪２を低コストで提供することが可能となる。
【００３４】
［参考例の第２例］
図２（Ａ）〜図（Ｄ）は、本発明に関する参考例の第２例を示している。本参考例も、参考例の第１例と同様に、車輪支持用転がり軸受ユニット１（図１４参照）の外輪２を対象としている。本参考例では、図２（Ａ）に示す、金属製で円筒状の原素材１３ｂを用意する。原素材１３ｂは、第一金属部２３ａと、図２に斜格子で示す第二金属部２４ａとを有する。第一金属部２３ａは、機械構造用鋼製あるいはＳＣＭ４２０などの肌焼鋼からなる金属部材により、円筒状に形成されている。第二金属部２４ａは、外輪軌道５ａ、５ｂを構成した場合に、第一金属部２３ａよりも疲労強度または耐摩耗性が高い、高炭素クロム軸受鋼２種（ＳＵＪ２）からなる金属部材により円筒状に形成されている。第二金属部２４ａを構成する円筒状の金属部材の外径寸法Ｄ２４ａは、第一金属部２３ａを構成する円筒状の金属部材の内径寸法ｄ２３ａとほぼ同じである。本参考例でも、第二金属部２４ａを構成する金属部材を、第一金属部２３ａを構成する金属部材の内周面に圧入および内嵌することにより、原素材１３ｂを構成する。なお、本参考例では、第二金属部を存在させる位置は、外輪２の外輪軌道５ａ、５ｂに相当する部分が原素材１３ｂのどの部分と対応するかを把握することにより決定されるが、たとえば、本参考例では、原素材１３ｂの内径を原素材１３ｂの直径の２０％〜４０％程度、好ましくは２５％〜３５％程度とし、第一金属部を、原素材１３ｂのうちの径方向外端寄り部分、すなわち、原素材１３ｂの外周面から径方向厚さの約６０％〜７０％程度までの部分、好ましくは、原素材１３の外周面から径方向厚さの約２／３にかけての部分に存在させる。すなわち、第二金属部を、原素材１３ｂのうちの径方向内端寄り部分、すなわち、原素材１３ｂの内周面から径方向厚さの約３０％〜４０％程度までの部分、好ましくは、原素材１３の内周面から径方向厚さの約１／３にかけての部分に存在させる。
【００３５】
本参考例の製造方法は、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、原素材１３ｂを、据込み工程、荒成形工程、仕上げ成形工程（図示省略）を経て、図２（Ｂ）に示すような仕上げ成形後中間素材１９ｂに成形する。なお、鍛造加工を熱間で行う場合には、荒成形工程を省略することもできる。このような加工工程は、加工の条件により適宜決定される。なお、本参考例でも、図示は省略するが、原素材１３ｂの軸方向長さの４０％〜７０％程度の軸方向長さを有する、ビヤ樽状の据込み後中間素材が得られる。また、仕上げ成形後中間素材１９ｂの隔壁部１７の軸方向に関する厚さは、据込み後中間素材（図示省略）の軸方向長さの５％〜１５％程度とし、仕上げ成形後中間素材１９ｂの円筒状部分１８の径方向厚さは、据込み後中間素材（図示省略）の直径の５％〜１５％程度とする。そして、打ち抜き工程およびバリ取り工程を経て、仕上げ成形後中間素材１９ｂを、図２（Ｃ）に示すような、最終中間素材２２ｂに成形する。その後、最終中間素材２２ｂの各部に、旋削などによる切削加工や研削加工などの仕上げ加工や熱処理などを施すことにより、図２（Ｄ）に示す外輪２を完成させる。なお、本参考例の場合、鍛造加工の各工程において、第二金属部２４ａは、図２に斜格子で示すような状態で流動する。その他の部分の構成、作用および効果は、参考例の第１例と同様である。
【００３６】
［参考例の第３例］
図３は、本発明に関する参考例の第３例を示している。本参考例でも、参考例の第１例と同様に、車輪支持用転がり軸受ユニット１（図１４参照）の外輪２を対象としている。本参考例では、図３に示す、金属製で円筒状の原素材１３ｃを用意する。原素材１３ｃを、機械構造用鋼、高炭素クロム軸受鋼などの１種類の金属部材により構成させている。原素材１３ｃのうちの径方向外端寄りの円筒状部分、すなわち、原素材１３ｃの外周面から径方向厚さの約６０％〜７０％程度までの部分、好ましくは、原素材ｃの外周面から径方向厚さの約２／３にかけての部分を、第一金属部２３ｂとしている。また、原素材１３ｃのうちの、図３に斜格子で示す径方向内端寄りの円筒状部分、すなわち、原素材１３ｂの内周面から径方向厚さの約３０％〜４０％程度までの部分、好ましくは、原素材１３の内周面から径方向厚さの約１／３にかけての部分を、第二金属部２４ｂとしている。本参考例の場合、原素材１３ｃを得るために、原素材１３ｃのうちの、第二金属部２４ｂに相当する部分のみに、浸炭処理、浸炭窒化処理、高周波焼入れなどの表面熱処理（改質処理）を施すことにより、第二金属部２４ｂを形成している。
【００３７】
本参考例の場合、原素材１３ｃの状態で、第二金属部２４ｂに相当する部分に、浸炭処理、浸炭窒化処理などの表面熱処理（改質処理）を施している。このため、熱間鍛造により生じる脱炭の量を予測して、第二金属部２４ｂの炭素量を調整することができる。この結果、鍛造加工後に行う切削加工の際、脱炭層を除去するための削り代を少なくして、材料コストの低減を図ることが可能である。また、浸炭処理や浸炭窒化処理などの表面熱処理（改質処理）を施した第二金属部２４ｂのみを、外輪２の外輪軌道５ａ、５ｂおよびその近傍部分に流動させているため、当該部分の焼入れ性を向上させることができる。その他の部分の構成、作用および効果は、参考例の第２例と同様である。
【００３８】
［実施の形態の第１例］
図４（Ａ）〜図４（Ｅ）は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例では、従来構造の車輪支持用転がり軸受ユニット１（図１４参照）のハブ本体７を対象としている。なお、本例の軌道輪部材の製造方法の対象は、ハブ本体７のほか、各種ラジアル転がり軸受を構成する内輪、ボールねじを構成するねじ軸など、その外周面に軌道面が形成されている各種軌道輪部材も含まれる。
【００３９】
本例では、図４（Ａ）に示す、金属製で円柱状の原素材１３ｄを用意する。原素材１３ｄは、第一金属部２３ｃと、図４に斜格子で示す第二金属部２４ｃとを有する。第一金属部２３ｃは、機械構造用鋼、あるいは、ＳＣＭ４２０などの肌焼鋼からなる金属部材により、大径の上半部と、該上半部よりも小径の下半部とからなる段付き円柱状に形成されている。
【００４０】
第二金属部２４ｃは、内輪軌道１１ａを構成した場合に、第一金属部２３ｃよりも疲労強度および耐摩耗性が高い、高炭素クロム軸受鋼２種（ＳＵＪ２）からなる金属部材により、第一金属部２３ｃの上半部とほぼ同じ外径寸法を有し、第一金属部２３ｃの小径部の外径寸法Ｄ２３ｃとほぼ同じ、内径寸法ｄ２４ｃを有し、かつ、第一金属部２３ｃの小径部とほぼ同じ軸方向長さを有する円筒状に形成されている。第二金属部２４ｃを構成する金属部材を、第一金属部２３ｃを構成する金属部材の小径部の外周面に隙間なく外嵌することにより、原素材１３ｄを形成している。なお、本例では、第二金属部を存在させる位置は、内輪７の内輪軌道１１ａに相当する部分が原素材１３ｄのどの部分と対応するかを把握することにより決定されるが、本例では、たとえば、第二金属部２４ｃの軸方向長さは、原素材１３ｄの軸方向長さの３５％〜５０％程度、好ましくは、３０％〜４０％程度の範囲とし、第二金属部２４ｃの径方向厚さは、原素材１３ｄの半径の３５％〜５５％程度の範囲、好ましくは、４０％〜４７％程度の範囲とする。
【００４１】
本例では、原素材１３ｄに荒成形を施して、図４（Ｃ）に示すような、荒成形後中間素材２７に成形する。なお、荒成形後中間素材２７を成形する前に、原素材１３ｄに別の荒成形を施して図４（Ｂ）に示すような荒成形予備中間素材２６を成形することもできる。なお、荒成形後中間素材２７のハブ本体部の外径は、原素材１３ｄの外径の５０％〜７５％程度とし、フランジ部の外径は、原素材１３ｄの外径の１５０％〜２００％程度とし、フランジ部の軸方向厚さは、原素材１３ｄの軸方向長さの２０％〜３０％程度とする。
【００４２】
次いで、必要に応じて、仕上げ成形工程、打抜き工程、バリ取り工程などを経て、荒成形後中間素材２７を、図４（Ｄ）に示すような、最終中間素材２８に成形する。なお、最終中間素材２８のハブ本体部の外径は、原素材１３ｄの外径の５０％〜７０％程度とし、フランジ部の外径は、原素材１３ｄの外径の１８０％〜２２０％程度とし、フランジ部の軸方向厚さは、原素材１３ｄの軸方向長さの１０％〜１５％程度とする。さらに、最終中間素材２８の各部に、旋削などによる切削加工や研削加工などの仕上げ加工、および、熱処理などを施すことにより、図４（Ｅ）に示すハブ本体７を完成させる。なお、上述のような鍛造加工の各工程において、第二金属部２４ｃは、図４に斜格子で示すような状態で流動する。本例の場合、第二金属部２４ｃを、原素材１３ｄの下半部の径方向外端寄り部分に配置しているが、第二金属部２４ｃの位置はこの部分への配置に限定されるものではない。すなわち、第二金属部２４ｃの位置を軸方向にずらせたり、あるいは、軸方向の全長にわたって設けたりすることも可能である。第二金属部２４ｃの位置は、対象とする部材の形状、あるいは、鍛造加工工程に合わせて適宜設定することができる。その他の部分の構成、作用および効果は、参考例の第１例と同様である。
【００４３】
［参考例の第４例］
図５は、本発明に関する参考例の第４例を示している。本参考例も、実施の形態の第１例と同様に、車輪支持用転がり軸受ユニット１（図１４参照）のハブ本体７を対象としている。ただし、本参考例の場合、原素材１３ｅを、機械構造用鋼、高炭素クロム軸受鋼などの１種類の金属により構成している。そして、原素材１３ｅのうちの、第二金属部２４ｄに相当する部分に、浸炭処理、浸炭窒化処理、高周波焼入れなどの表面熱処理（改質処理）を施すことにより、第二金属部２４ｄを形成している。その他の部分の構成、作用および効果は、実施の形態の第１例と同様である。
【００４４】
［実施の形態の第２例］
図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の軌道輪部材の製造方法は、駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットのハブ本体７ａを対象としている。なお、本例の製造方法で使用する原素材１３ｆを用いて、たとえば、図７に示す車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する内輪８（図１４参照）、その他、各種ラジアル転がり軸受を構成する内輪、ボールねじを構成するねじ軸などのように、その外周面に軌道面が形成されている各種軌道輪部材を製造することも可能である。
【００４５】
本例では、図６（Ａ）に示す、金属製で円筒状の原素材１３ｆを用意する。本発明の実施の形態の第１例と同様に、原素材１３ｆは、第一金属部２３ｅと、図６に斜格子で示す第二金属部２４ｅとを有する。ただし、本例では、対象が駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットのハブ本体７ａであることに伴い、原素材１３ｆを全体として円筒状に形成している。たとえば、本例では、原素材１３ｂの内径を原素材１３ｂの直径の２０％〜４０％程度、好ましくは２５％〜３５％程度とする。その他の部分の構成、作用および効果は、実施の形態の第１例と同様である。
【００４６】
［参考例の第５例］
図８は、本発明に関する参考例の第５例を示している。本参考例では、実施の形態の第２例と同様に、駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットのハブ本体７ａ（図６参照）を対象としている。本参考例では、図８に示す、金属製で円筒状の原素材１３ｇを用意する。原素材１３ｇを、機械構造用鋼、高炭素クロム軸受鋼などの１種類の金属により構成している。本参考例では、原素材１３ｇの内径を原素材１３ｂの直径の２０％〜４０％程度、好ましくは２５％〜３５％程度とする。また、原素材１３ｇのうち、上半部と、下半部の径方向内側半部の円筒状部分とを第一金属部２３ｆとし、原素材１３ｇのうち、図７に斜格子で示す下半部の径方向外側半部の円筒状部分を第二金属部２４ｆとしている。第二金属部２４ｆの軸方向長さは、原素材１３ｇの軸方向長さの３５％〜５０％程度、好ましくは、４０％〜４５％程度の範囲とし、第二金属部２４ｆの径方向厚さは、原素材１３ｇ全体の径方向厚さの３０％〜６０％程度の範囲、好ましくは、４０％〜５０％程度の範囲とする。本参考例の場合、原素材１３ｇのうちの、第二金属部２４ｆに相当する部分に、浸炭処理、浸炭窒化処理、高周波焼入れなどの表面熱処理（改質処理）を施すことにより、第二金属部２４ｆを形成している。その他の部分の構成、作用および効果は、実施の形態の第２例と同様である。
【００４７】
［参考例の第６例］
図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、本発明に関する参考例の第６例を示している。本参考例の軌道輪部材の製造方法は、いわゆるトリプルリング軸受を構成する円筒状の内輪と外輪との間に設けられる、円筒状の中間輪２９を対象としている。中間輪２９は、本発明の軌道面に相当する、その内周面に形成された中間輪側外輪軌道３０と、外周面に形成された中間輪側内輪軌道３１とを有する。
【００４８】
本参考例では、図９（Ａ）に示す、金属製で円筒状の原素材１３ｈを用意する。原素材１３ｈは、第一金属部２３ｇと、図９に斜格子で示す第二金属部２４ｇとを有する。第一金属部２３ｇを、機械構造用鋼などの金属部材により円筒状に形成する。また、第二金属部２４ｇを、第二小径金属部３２と第二大径金属部３３とにより構成している。第二小径金属部３２を、中間輪側外輪軌道３０を構成した場合に、第一金属部２３ｇよりも疲労強度または耐摩耗性が高い、高炭素クロム軸受鋼などの金属部材により円筒状に形成している。第二小径金属部３２を構成する円筒状の金属部材の外径寸法Ｄ３２は、第一金属部２３ｇを構成する円筒状の金属部材の内径寸法ｄ２３ｇとほぼ同じである。第二大径金属部３３は、中間輪側内輪軌道３１を構成した場合に、第一金属部２３ｇよりも疲労強度または耐摩耗性が高い、高炭素クロム軸受鋼などの金属部材により円筒状に形成している。第二大径金属部３３構成する円筒状の金属部材の内径寸法ｄ３３は、第一金属部２３ｇを構成する円筒状の金属部材の外径寸法Ｄ２３ｇとほぼ同じである。そして、第二小径金属部３２構成する金属部材を、第一金属部２３ｇを構成する金属部材の内周面に圧入および内嵌すると共に、第二大径金属部３２を構成する金属部材を、第一金属部２３ｇを構成する金属部材の外周面に隙間なく外嵌することにより、原素材１３ｈを形成する。
【００４９】
なお、本参考例において、第一金属部２３ｇ、第二小径金属部３２、第二大径金属部３３の配置は、中間輪２９の中間輪側外輪軌道３０と中間輪側内輪軌道３１に相当する部分が原素材１３ｈのどの部分と対応するかを把握することにより決定されるが、たとえば、本参考例では、原素材１３ｈの内径を原素材１３ｈの直径の２５％〜４５％程度、好ましくは３３％〜３８％程度とし、第二大径金属部３３を、原素材、原素材１３ｈのうちの径方向外端寄り部分、すなわち、原素材１３ｈの外周面から径方向厚さの約４０％〜６０％程度までの部分、好ましくは、原素材１３ｈの外周面から径方向厚さの約１／２にかけての部分に存在させる。また、第一金属部２３ｇを、原素材１３ｈのうちの径方向中間部分、すなわち、原素材１３ｈのうち第二大径金属部３３の内径側に隣接する径方向厚さの２０％〜４０％程度の部分、好ましくは、原素材１３ｈの径方向中間部のうち径方向厚さの約１／４の部分に存在させる。さらに、第二小径金属部３２を、原素材１３ｈのうちの径方向内端寄り部分、すなわち、原素材１３ｈの内周面から径方向厚さの約２０％〜４０％程度までの部分、好ましくは、原素材１３ｈの内周面から径方向厚さの約１／４にかけての部分に存在させる。
【００５０】
本参考例では、原素材１３ｈを、据込工程で、図９（Ｂ）に示す、厚肉円盤状の据込み後中間素材３４に成形する。厚肉円盤状の据込み後中間素材３４の軸方向長さは、原素材１３ｈの軸方向長さの２５％〜４０％程度である。次いで、据込み後中間素材３４の各部に、旋削などによる切削加工や研削加工などの仕上げ加工、および、熱処理などを施すことにより、図９（Ｃ）に示す中間輪２９完成させる。なお、上述のような鍛造加工の各工程において、第二金属部２４ｇ（第二小径金属部３２および第二大径金属部３３）は、図９に斜格子で示すような状態で流動する。すなわち、本参考例の場合、原素材１３ｈに鍛造加工を施すことにより、第二金属部２４ｇを構成する第二小径金属部３２を、中間輪２９の中間輪側外輪軌道３０およびその近傍部分に流動させると共に、大径第二金属部３３を、中間輪２９の中間輪側内輪軌道３１およびその近傍部分に相当する部分に流動させる。その他の部分の構成、作用および効果は、参考例の第１例と同様である。
【００５１】
［参考例の第７例］
図１０は、本発明に関する参考例の第７例を示している。本参考例の製造方法も、参考例の第６例と同様に、トリプルリング軸受を構成する中間輪２９（図９参照）を対象としている。本参考例では、図１０に示す、金属製で円筒状の原素材１３ｉを用意する。原素材１３ｉを、機械構造用鋼、あるいは、高炭素クロム軸受鋼などの１種類の金属により構成している。本参考例の場合、参考例の第６例とは異なり、原素材１３ｉのうちの、第二小径金属部３２ａおよび第二大径金属部３３ａに相当する部分に、浸炭処理や浸炭窒化処理などの表面熱処理（改質処理）を施すことにより、第二小径金属部３２ａおよび第二大径金属部３３ａを形成している。その他の部分の構成、作用および効果は、参考例の第６例と同様である。
【００５２】
［参考例の第８例］
図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、本発明に関する参考例の第８例を示している。本参考例の軌道輪部材の製造方法は、図１１に二点鎖線で示す車輪支持用転がり軸受ユニットの外輪２を対象としている。なお。本参考例の製造方法で使用する原素材１３ｊを用いて、たとえば、各種ラジアル転がり軸受を構成する外輪、ボールねじを構成するボールナットなどのように、その内周面に軌道面が形成されている各種軌道輪部材を製造対象とすることもできる。
【００５３】
本参考例では、図１１（Ａ）に示す、金属製で円柱状の原素材１３ｊを用意する。原素材１３ｊは、第一金属部２３ｉと、図１１に斜格子で示す第二金属部２４ｉとを有する。第一金属部２３ｉは、機械構造用鋼あるいはＳＣＭ４２０などの肌焼鋼からなる金属部材により、内部に円筒状の中空部を有する円柱状により形成されている。第二金属部２４ｉは、外輪軌道５ａ、５ｂを構成した場合に、第一金属部２３ｉよりも疲労強度または耐摩耗性が高い、高炭素クロム軸受鋼２種（ＳＵＪ２）からなる金属部材により、円筒状により形成されている。第二金属部２４ｉを構成する金属部材の外径寸法Ｄ２４ｉは、第一金属部２３ｉを構成する金属部材の外径寸法Ｄ２３ｉの約１／２〜２／３程度である。第二金属部２４ｉを構成する金属部材の内径寸法は、第一金属部２３ｉを構成する金属部材の外径寸法Ｄ２３ｉの約１／６〜１／４程度である。第二金属部２４ｉを構成する金属部材の軸方向寸法Ｌ２４ｉは、第一金属部２３ｉを構成する金属部材の軸方向寸法Ｌ２３ｉの約１／４〜１／３程度である。そして、第二金属部２４ｉを構成する円筒状の金属部材を、第一金属部２３ｉを構成する金属部材のほぼ中央に埋め込んで、原素材１３ｊを形成している。
【００５４】
原素材１３ｊは、第二金属部２４ｉを構成する円筒状の金属部材を、鋳込みあるいは鋳ぐるみといった鋳造方法により第一金属部２３ｉを構成する金属部材の中に埋め込むようにして成形される。原素材１３ｊを、据込み工程、荒成形工程、仕上げ成形工程、打抜き工程、バリ取り工程などを経て、図１１（Ｂ）に実線で示す最終中間素材２２ｃに成形する。その後、最終中間部材２２ｃの各部に、旋削などによる切削加工や研削加工などの仕上げ加工、および、熱処理などを施すことにより、図１１（Ｂ）に二点鎖線で示すような外輪２を完成させる。その他の部分の構成、作用および効果は、参考例の第１例と同様である。
【００５５】
［参考例の第９例］
図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）は、本発明に関する参考例の第９例を示している。本参考例の軌道輪部材の製造方法は、図１２（Ｂ）に二点鎖線で示すような駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットのハブ本体７ａを対象としている。なお、本参考例の製造方法で使用する原素材１３ｋを用いて、たとえば、各種ラジアル転がり軸受を構成する内輪、ボールねじを構成するねじ軸などのように、その外周面に軌道面が形成されている各種軌道輪部材を製造対象とすることができる。
【００５６】
本参考例では、図１２（Ａ）に示す、金属製で円柱状の原素材１３ｋを用意する。原素材１３ｋは、第一金属部２３ｊと、図１２に斜格子で示す第二金属部２４ｊとを有する。第一金属部２３ｊは、機械構造用鋼製あるいはＳＣＭ４２０等の肌焼鋼からなる金属部材で、軸方向中間部に小径部を有する略円柱状に形成されている。第二金属部２４ｊは、内輪軌道１１ａを構成した場合に、第一金属部２３ｊよりも疲労強度または耐摩耗性が高い、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２〜ＳＵＪ５）などの金属部材により円筒状に形成されている。第二金属部２４ｊを構成する円筒状の金属部材の外径寸法Ｄ２４ｊは、第一金属部２３ｊを構成する略円筒状の金属部材の大径部の外径寸法Ｄ２３ｊと同じである。また、第二金属部２４ｊを構成する円筒状の金属部材の軸方向寸法Ｌ２４ｊは、第一金属部２３ｊを構成する略円柱状の金属部材の軸方向寸法Ｌ２３ｊの約１／３〜２／５程度である。第二金属部２４ｊを構成する円筒状の金属部材を、第一金属部２３ｊを構成する金属部材の、軸方向中間部の一端（図１２の下端）寄りの小径部の周囲に設けている。
【００５７】
原素材１３ｋは、第二金属部２４ｊを構成する円筒状の金属部材を、鋳込みあるいは鋳ぐるみといった鋳造方法により第一金属部２３ｊを構成する金属部材の周囲を取り囲むようにして成形される。原素材１３ｋを、据込み工程、荒成形工程、仕上げ成形工程、バリ取り工程などを経て、図１２（Ｂ）に実線で示す最終中間素材２８ｂに成形する。その後、最終中間素材２８ｂの各部に、旋削などによる切削加工や研削加工などの仕上げ加工、および、熱処理などを施すことにより、図１２（Ｂ）に二点鎖線で示すようなハブ本体７ａを完成させる。その他の部分の構成、作用および効果は、実施の形態の第１例と同様である。
【００５８】
［参考例の第１０例］
図１３は、本発明に関する参考例の第１０例を示している。本参考例の製造方法も、参考例の第９例と同様に、駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットのハブ本体７ａ（図１２参照）を対象としている。本参考例でも、図１３に示すような、金属製で円柱状の原素材１３ｍを用意する。ただし、原素材１３ｍを、機械構造用鋼、高炭素クロム軸受鋼などの１種類の金属により構成している。そして、原素材１３ｍのうちの、軸方向中間部の一端（図１３の下端）寄り、かつ、径方向外端寄り部分の円筒状部分を、第二金属部２４ｋとし、その他の部分を第一金属部２３ｋとしている。本参考例の場合、原素材１３ｍのうちの、第二金属部２４ｋに相当する部分に、浸炭処理や浸炭窒化処理などの表面熱処理（改質処理）を施すことにより、第二金属部２４ｋを形成している。その他の部分の構成、作用および効果は、参考例の第９例と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する外輪、ハブユニット本体、内輪のほか、各種ラジアル転がり軸受を構成する外輪および内輪、ボールねじを構成するボールナットおよびネジ軸など、外周面または内周面のうちの少なくとも一方の周面に全周にわたって軌道面が形成されている各種の軌道輪部材に適用可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１  車輪支持用転がり軸受ユニット
２  外輪
３  ハブ
４  転動体
５ａ、５ｂ  外輪軌道
６、６ａ  静止側フランジ
７、７ａ  ハブ本体
８  内輪
９  ナット
１０  回転側フランジ
１１ａ、１１ｂ  内輪軌道
１２  スプライン孔
１３、１３ａ〜１３ｋ、１３ｍ  原素材
１４、１４ａ  据後み後中間素材
１５、１５ａ  荒成形後中間素材
１６ａ、１６ｂ  凹部
１７  隔壁部
１８  円筒状部分
１９、１９ａ、１９ｂ  仕上げ成形後中間素材
２０  打抜き後中間素材
２１  バリ
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ  最終中間素材
２３、２３ａ〜２３ｋ  第一金属部
２４、２４ａ〜２４ｋ  第二金属部
２５  隔壁部
２６  荒成形予備中間素材
２７、２７ａ  荒成形後中間素材
２８、２８ａ、２８ｂ  最終中間素材
２９  中間輪
３０  中間輪側外輪軌道
３１  中間輪側内輪軌道
３２、３２ａ  第二小径金属部
３３、３３ａ  第二大径金属部
３４  据込み後中間素材
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属素材に鍛造加工を施すことにより、外周面または内周面のうちの少なくとも一方の周面に全周にわたって軌道面が形成された軌道輪部材を得る、軌道輪部材の製造方法であって、
前記金属素材は、全体が円柱状又は円筒状で、第一金属部と、この第一金属部の周面に圧入により嵌合されたこの第一金属部とは種類の異なる金属材料製の第二金属部とを備えており、この第二金属部は、前記金属素材のうち、前記軌道輪部材の使用時または加工時に、この第二金属部を構成する金属材料の特性が必要とされる部分に流動される部分である、前記金属素材の軸方向一部にのみ設けられていることを特徴とする、
軌道輪部材の製造方法。
【請求項２】
前記第一金属部により前記第二金属部を、前記金属素材の軸方向両側から抱え込むように鍛造加工を行う、請求項１に記載の軌道輪部材の製造方法。
【請求項３】
前記第二金属部を、前記軌道面を構成した場合に、前記第一金属部よりも疲労強度または耐摩耗性が高くなるように構成し、かつ、前記第二金属部を、前記金属素材のうち、前記鍛造加工により前記軌道面およびその近傍部分に流動される部分にのみ設ける、請求項１または２に記載の軌道輪部材の製造方法。
【請求項４】
前記軌道面が、前記軌道輪部材の内周面に形成された外輪軌道であり、前記第一金属部を円筒状に形成し、前記第二金属部を円柱状または円筒状に形成し、この第二金属部を、前記第一金属部の内側に設ける、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載の軌道輪部材の製造方法。
【請求項５】
前記軌道面が、前記軌道輪部材の外周面に形成された内輪軌道であり、前記第一金属部を円柱状または円筒状に形成し、前記第二金属部を円筒状に形成し、この第二金属部を、前記第一金属部の外側に設ける、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載の軌道輪部材の製造方法。
【請求項６】
前記軌道面が、前記軌道輪部材の外周面に形成された内輪軌道、および、該軌道輪部材の内周面に形成された外輪軌道の両方であり、前記第一金属部を円筒状に形成し、前記第二金属部を、第二小径金属部と第二大径金属部とにより構成し、かつ、この第二小径金属部を、円柱状または円筒状に形成し、前記第一金属部の内側に設け、前記第二大径金属部を、円筒状に形成し、この第一金属部の外側に設ける、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載の軌道輪部材の製造方法。
【請求項７】
外周面および内周面のうちの少なくとも一方の周面に全周にわたって軌道面が形成された軌道輪部材を得るために、鍛造加工が施される金属素材であって、全体が円柱状または円筒状であり、第一金属部と、この第一金属部の周面に圧入により嵌合されたこの第一金属部とは種類の異なる金属材料製の第二金属部とを備えており、この第二金属部は、前記金属素材のうち、前記軌道輪部材の使用時または加工時に、この第二金属部を構成する金属材料の特性が必要とされる部分に流動される部分である、前記金属素材の軸方向一部にのみ設けられていることを特徴とする、軌道輪部材用金属素材。
【請求項８】
前記第二金属部は、前記軌道面を構成した場合に、前記第一金属部よりも疲労強度または耐摩耗性が高くなるように構成され、かつ、前記金属素材のうち、前記鍛造加工により前記軌道面およびその近傍部分に流動される部分にのみ設けられている、請求項７に記載の軌道輪部材用金属素材。
【国際調査報告】
2014175293.tif 000018
2014175293.tif 000019
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