(57)【要約】【課題】  手裏剣型フランジタイプあるいは丸フランジタイプのハブ輪を低コストに生産でき、また、材料割れの発生を抑えることができる鍛造用金型装置を提供する。【解決手段】  上型ユニット６１と下型ユニット６０とを備え、軸部３１と軸部３１から外径方向へ延びるフランジ３２とを有するフランジ付き部品を以下の方法で製作する。先ず、複数ステージを有する一つのダイセットで、素材に密閉鍛造を施してフランジ部のない中間成形品３６を成形し、次いで中間成形品３７に閉塞鍛造を施してフランジ部３２を有するフランジ付き成形品３８を成形する。さらにフランジ付き成形品３８の軸芯部に孔を成形する。【選択図】図１
2008264871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材から、軸部と、軸部の外径方向へ延び、車輪または車体に取り付けるためのフランジとを有する、車輪軸受装置のフランジ付き部材を製造するための方法であって、
複数ステージを有する一つのダイセットで、素材に密閉鍛造を施してフランジ部のない中間成形品を成形する前成形工程と、前記中間成形品に閉塞鍛造を施してフランジ部を有するフランジ付き成形品を成形するフランジ成形工程と、前記フランジ付き成形品の軸芯部に孔を成形する穴開け工程とを有するフランジ付き部材の製造方法。
【請求項２】
前成形工程、フランジ成形工程、および穴開け工程を温間〜熱間領域で行う請求項１記載のフランジ付き部材の製造方法。
【請求項３】
第１ステージから第４ステージまでを備え、軸部材とこの軸部材から外径方向へ延びるフランジとを有するフランジ構造体を成形する鍛造用金型装置であって、
第１ステージから第４ステージまでは協働しており、第１ステージから第２ステージにかけて素材に前加工を行い、第３ステージではフランジを成形する成形加工を行い、第４ステージでは第３ステージにて成形された成形品に軸心穴を形成する加工を行い、かつ、前記第１ステージから第４ステージを構成するダイセットは、第３ステージにおいて閉塞鍛造型を構成するタイプと、第３ステージにおいて密閉鍛造型またはバリ出し鍛造型を構成するタイプとを備え、これらを選択的に用いることを特徴とする鍛造用金型装置。
【請求項４】
ダイセットの第３ステージが閉塞鍛造型を構成するタイプでは、温間〜熱間領域で連続加工することを特徴とする請求項３記載の鍛造用金型装置。
【請求項５】
ダイセットの第３ステージが密閉鍛造型またはバリ出し鍛造型を構成するタイプでは、熱間領域で連続加工することを特徴とする請求項３記載の鍛造用金型装置。
【請求項６】
前記閉塞鍛造型の閉塞機構を油圧装置で駆動するとともに、この油圧装置をダイセット及びプレス装置の外に配置し、油圧装置をダイセットの油圧供給口に対して着脱可能としたことを特徴とする請求項３記載の鍛造用金型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸部と、軸部の外径方向に延びるフランジ部とを有する、車輪軸受装置のフランジ付部材の製造方法および鍛造用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動車輪用の車輪用軸受装置は、ハブ輪と、転がり軸受と、等速自在継手とを一体化して構成される。
【０００３】
図１２に示すように、３世代のハブ輪１０は、中空の軸部１と、この軸部１の軸端で外径方向に突出する車輪取り付け用のフランジ部２と、フランジ部２の根元部で反軸部１側に突出する円筒状のパイロット３とを備えている。フランジ部２は、軸部１のアウトボード側端部（自動車への組み付け状態で車幅方向外側の端部：図１２の左端部）に設けられる。各フランジ部２にはスタッドボルト４が装着されている。
【０００４】
ハブ輪１０のインボード側端部（自動車への組み付け状態で車幅方向内側の端部：図１２の右端部）には小径段部６が形成されており、この小径段部６には内輪７が嵌め込まれている。内輪７の外周面には内側軌道面９が形成され、また、ハブ輪１０の軸方向の中間部外周面には内側軌道面８が形成されている。ハブ輪１０のインボード側の先端が径方向外方に加締めて広げられることにより加締部１１が形成され、内輪７がハブ輪１０に加締め固定されている。
【０００５】
転がり軸受の一部を構成する外方部材（外輪）１２は、その内周に２列の外側軌道面１３、１４が設けられる中空の筒状本体部１５と、その筒状本体部１５の外周に車体に取付けるためのフランジ部（車体取り付けフランジ部）１６とを備える。そして、外方部材１２の第１外側軌道面１３とハブ輪１０の第１内側軌道面８とが対向し、外方部材１２の第２外側軌道面１４と、内輪７の軌道面９とが対向し、これらの間に転動体１７が介装される。また、転動体１７は、ハブ輪１０の軸部１の外径面と外方部材１２の内径面との間に配設される保持器１８にて支持されている。
【０００６】
ハブ輪１０や外輪１２の形状としては、円周方向の複数箇所で外径方向にフランジ部２，１６を突出させた手裏剣型フランジタイプ（複数フランジタイプ）と、フランジ部２が円周方向で連続した円盤状の丸フランジタイプ（丸以外の異形である場合もある）とに大別される。ハブ輪及び外輪の鍛造技術は、熱間領域での密閉鍛造かバリ出し鍛造が主流である。特に手裏剣型フランジタイプでは、ハブ輪及び外輪のフランジが据込み加工時に材料が放射状に広がる性質を持つため、密閉鍛造で手裏剣型のフランジを加工すると充足不良が発生するおそれがある。従って、バリ出し鍛造でフランジを成形し、トリミングでバリと製品を切り離す方法を採用する場合が多い。一方、丸フランジタイプでは、閉塞鍛造では成形できないため、熱間領域の密閉鍛造で成形する場合が多い。
【０００７】
この他、従来では、３世代の車輪用軸受装置のハブ輪１０及び外輪１２を全て冷間で閉塞鍛造するものが知られている（特許文献１及び特許文献２）。
【０００８】
このうち、例えば特許文献２に開示された方法では、まず、図１３（ａ）に示す中空円筒状の軸部素材２０に対して、前方押し出し成形を施すことにより、図１３（ｂ）の軸部２０ａが成形される。次いで、軸部２０ａの頭部を据え込みし、図１３（ｃ）に示すような軸部材２０ｂが成形される。さらに、この軸部材２０ｂに、頭部後方押し出し成形を施すことで、図１３（ｄ）に示すように、軸部１、及び位置決め用筒部（ブレーキパイロット）３の内周形状となる段付きの窪み部１９ａを備えた頭部１９が成形される。次いで、この成形品２０ｃに対して図示省略の成形型を用いて側方押し出し成形を施すことにより、図１３（ｅ）と図１２に示すように、車輪取り付け用フランジ２とブレーキパイロット（位置決め用筒部）３を一体にしたハブ輪１０が成形される。
【０００９】
特許文献１及び特許文献２に記載された何れの製造方法でも、製品形状に応じて中実材あるいは中空の素材を選択し、全ての工程を冷間加工で成形することになる。このため、加工歪が蓄積されて加工硬化による強度向上を図ることができるとともに、ニアネットシェイプ化によりコスト削減を図ることができる。
【特許文献１】特開２００６−１１１０７０号
【特許文献２】特開２００６−１４２９８３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来のように、手裏剣型フランジタイプを熱間バリ出し鍛造で成形する場合、丸フランジタイプを熱間密閉鍛造で成形するためのプレス設備に加え、別のトリミング用プレス設備を使用する必要があるため、設備費が嵩んでコスト高となる。また、特に熱間バリ出し鍛造では、多様なフランジ形状を作り出せる反面、トリミングでフランジを形成するために切り離したバリは廃棄せざるを得ず、歩留りが悪くなる。さらに、熱間バリ出し鍛造や熱間密閉鍛造を行うプレス設備および金型装置は閉塞機構を具備しておらず、閉塞鍛造を行う場合には別のプレス設備が必要となり、コスト高となる。
【００１１】
一方、特許文献１および２に開示された方法では、全ての工程を冷間加工で成形しているので、加工ひずみの蓄積が大きくなる。そのため、フランジ部を成形する工程において、図１０と図１１に示すように、車輪取付用フランジ部２の付け根部に材料割れＢが発生するおそれがある。この場合、材料割れ防止処置として、閉塞鍛造前に球状化焼鈍等の熱処理及びボンデ等の潤滑処理が必要になるため、一つのダイセットで連続加工することが困難となり、かつ熱処理や潤滑処理を要する分だけコストが高騰する。また、外輪の成形に際しては、素材として中空材を使用する必要があり、多種多様の外輪形状に対応するためには、形状の異なる多数の中空材について在庫を持つ必要があり、コスト面で不利となる。さらに、ハブ輪が中実状の従動輪用である場合（例えば特許文献１の図４）と、図１３に示す中空の駆動輪用である場合（例えば特許文献２の図４）とで、使用する素材形状が中実状と中空状で異なるため、素材を共用化することができない。加えて、特許文献２では、フランジ部の成形を冷間のバリ出し鍛造で行っているため、歩留りが悪くなる。
【００１２】
本発明は、歩留りの向上、素材の共通化等の対策により車輪軸受装置のフランジ付き部材の低コスト化を図ることを目的とする。併せて、連続加工が可能であること、ダイセット交換にて閉塞鍛造と従来型の密閉鍛造またはバリ出し鍛造との双方に対応できること、材料割れの発生を防止できることをも目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以上の目的を達成するため、本発明は、素材から、軸部と、軸部の外径方向へ延び、車輪または車体に取り付けるためのフランジとを有する、車輪軸受装置のフランジ付き部材を製造するための方法であって、複数ステージを有する一つのダイセットで、素材に密閉鍛造を施してフランジ部のない中間成形品を成形する前成形工程と、前記中間成形品に閉塞鍛造を施してフランジ部（手裏剣型のフランジ部）を有するフランジ付き成形品を成形するフランジ成形工程と、前記フランジ付き成形品の軸芯部に孔を成形する穴開け工程とを有するものである。
【００１４】
ここでの「前成形工程」は、ダイセット内でフランジ成形工程前に行なわれる工程の総称である。「前成形工程」を１回の鍛造で完了することが難しければ、複数回（例えば２回）に分けて行うこともできる。例えば、図１および図５に示す実施形態は、２回に分けた例で、図１に示す実施形体においては軸出し工程と据込み工程が前成形工程に相当し、図５に示す実施形態では、据込み工程と組合せ押出し工程が前成形工程に相当する。
【００１５】
以上の方法において、各ステージにそれぞれ素材や成形品（中間成形品、フランジ付き成形品）を投入することにより、車輪軸受装置のフランジ付き部品、例えばハブ輪（車輪用軸受装置において、等速自在継手の外側継手部材の軸部が嵌入する部品）を連続して成形することができ、生産性の向上が図られる。また、フランジ部の成形に閉塞鍛造を採用しているので、従来のようにバリ出し鍛造でフランジ部を成形する場合に比べ、バリの発生を抑えて歩留りを向上させることができる。さらに、全ての工程を冷間の閉塞鍛造で行う場合に必要となる球状化焼鈍し等の熱処理やボンデ処理等の潤滑処理も不要となるので、低コスト化を図ることができる。
【００１６】
この場合、前成形工程、フランジ成形工程、および穴開け工程を温間領域〜熱間領域で行うのが望ましい。これにより、手裏剣型のフランジ付き部品でも精度の良い成形が可能となる。特にＡ１変態点以下の温間領域で加工した場合には、成形品に加工歪みによる加工硬化を僅かではあるが生じさせることができ、強度アップを図ることができる。
【００１７】
また、本発明の鍛造用金型装置は、第１ステージから第４ステージまでを備え、軸部材とこの軸部材から外径方向へ延びるフランジとを有するフランジ構造体を成形する鍛造用金型装置であって、第１ステージから第４ステージまでは協働しており、各ステージでの成形が同時に行われる。第１ステージから第２ステージにかけて素材に前加工を行い、第３ステージではフランジを成形する成形加工を行い、第４ステージでは第３ステージにて成形された成形品に軸心穴を形成する加工を行う。以上の第１ステージから第４ステージを構成するダイセットは、第３ステージにおいて閉塞鍛造型を構成するタイプと、第３ステージにおいて密閉鍛造型またはバリ出し鍛造型を構成するタイプとを備え、これらを選択的に用いる。タイプの異なるダイセットは、例えば、段取り機で準備する。この準備したダイセットをユニット交換することで、タイプの異なるダイセットへの切り替えを行うことができる。
【００１８】
本発明の鍛造用金型装置によれば、第３ステージにおいて閉塞鍛造型を有する閉塞鍛造タイプのダイセットを用いれば、周方向に沿って所定ピッチでフランジ部が複数個配設された手裏剣型フランジタイプのハブ輪等を成形することができる。また、第３ステージにおいて、密閉鍛造型を有する密閉鍛造タイプのダイセットを用いれば、円盤状のフランジ部を有する丸フランジタイプのハブ輪等を成形することができる。閉塞鍛造で加工できない複雑な形状のものや、密閉鍛造ではプレスの加圧能力が不足している場合には、第３ステージにおいてバリ出し鍛造型を有するダイセットを使用することで成形することが可能となる。
【００１９】
ダイセットの第３ステージが閉塞鍛造型で構成されるタイプでは、全ステージで温間から熱間領域で連続加工することができる。また、ダイセットの第３ステージが密閉鍛造型またはバリ出し鍛造型で構成されるタイプでは、全ステージで熱間領域で連続加工することができる。これにより、フランジ部の成形性を向上させることができる。
【００２０】
また、閉塞鍛造型の閉塞機構を油圧装置で駆動するとともに、この油圧装置をダイセット及びプレス装置の外に配置し、油圧装置をダイセットの油圧供給口に対して着脱可能に構成する。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明方法によれば、車輪軸受装置のフランジ付き部品を連続して成形することができ、生産性の向上が図られる。また、バリの発生を抑えて歩留りを向上させることができる。さらに、冷間の閉塞鍛造で行う場合に必要となる球状化焼鈍し等の熱処理やボンデ処理等の潤滑処理も不要となるので、低コスト化を図ることができる。
【００２２】
また、本発明の鍛造用金型装置では、閉塞鍛造タイプのダイセットを用いれば、手裏剣型フランジタイプのハブ輪等を連続成形することができ、また、密閉鍛造タイプのダイセットを用いれば、丸フランジタイプのハブ輪等を連続成形することができる。このため、生産性に優れ、低コストにて、両タイプのハブ輪等を確実に成形することができる。
【００２３】
閉塞鍛造型の閉塞機構を油圧装置で駆動すれば、閉塞鍛造型の開閉動作が安定して、高精度の製品を成形することができる。しかも、油圧装置をダイセット及びプレス装置の外へ設置し、必要に応じて油圧装置が使用できるよう油圧供給口をダイセットに設けて、この油圧供給口に油圧装置を着脱可能とすれば、異なる方式の鍛造型を有するダイセットの交換を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下本発明の実施の形態を図１〜図９に基づいて説明する。
【００２５】
本発明では、車輪軸受装置のフランジ付き部材として、例えば図２（ｅ）、図３に示す３世代のハブ輪３９が鍛造成形される。このハブ輪３９は、外周に軸受軌道面３４が形成される軸部３１と、この軸部３１の大径部３１ａの外径面から外径方向へ突出される車輪取り付け用フランジ３２と、車輪取り付け用フランジ３２の根元部に反軸部側に突設されるブレーキパイロット３３とを備えた駆動側である。このハブ輪３９は、車輪取り付け用フランジ３２が図３に示すように周方向に沿って９０°ピッチに４個が配設された手裏剣型フランジタイプである。ハブ輪３９の軌道面３４には、高周波焼入れ等により硬化層が形成される。高周波焼入れを行う場合、軌道面３４の表面に必要な硬さと深さの硬化層を安定して形成することができ、高品質の製品を提供することができる。
【００２６】
このハブ輪の鍛造は、第１工程〜第４工程を順次経ることで行われる。第１工程は、前方押し出しにより、図２（ａ）に示す中実丸棒状の素材３５（ビレット）の軸出しを行う（軸出し工程）。素材３５は、例えばＪＩＳに規定されたＳ５３Ｃ等の中炭素鋼で形成される。第２工程は、軸出し工程で得た中間成形品３５ａ（同図（ｂ）参照）の据込みを行う（据込み工程）。本実施形態では、この据込み工程で中間成形品３５ａの頭部根元に軸受軌道面３４を成形する。第３工程は、据込み工程で得た軸状の中間成形品３６に側方押し出しを行ってフランジ３２を成形し、同時にブレーキパイロット３３、および下穴３７ａを成形する（フランジ成形工程）。第４工程は、フランジ成形工程で得たフランジ付きの成形品３８（同図（ｄ）参照）の下穴３７ａを軸端まで貫通させて軸心穴３７を成形する（穴開け工程）。軸出し工程と据込み工程が、フランジ成形前に行なわれる「前成形工程」を構成する。
【００２７】
以上に述べた各工程は、全てＡ１変態点以下の温度領域を使用する温間鍛造で行われる。温間鍛造温度としては、熱間鍛造に近い温度域（６００〜７００℃程度）を使用するものと、冷間鍛造に近い温度域（３００℃〜５００℃程度）を使用するものとが知られているが、本発明では、何れの温度域を使用してもよい。
【００２８】
図１に上記ハブ輪３９を成形するための鍛造用金型装置を示す。この金型装置は、複数ステージを有するダイセットを使用したものである。複数ステージとして、軸出し工程を行う第１ステージ６２と、据込み工程を行う第２ステージ６３と、成形工程を行う第３ステージ６４と、穴開け工程を行う第４ステージ６５とが設けられている。このダイセットに各種金型を取り付けて図示しないプレス機に装着し、固定側の下型ユニット６０と可動側の上型ユニット６１とを衝合させることにより、各ステージ６２〜６５で上記の各工程が同時に行われる。なお、図１では、ダイセットを構成するガイドブッシュやガイドポストの図示を省略している。
【００２９】
下型ユニット６０には、上記各ステージに対応してダイ７１ａ〜７１ｄが設けられる。各ダイ７１ａ〜７１ｄは、各ステージに設けたプレッシャープレート６８ａ〜６８ｄ、中間ブロック６９ａ〜６９ｄ、およびガイドリング７３ａ〜７３ｄを介し、ロアプレート６６およびダイプレート６７に位置決め保持される。第４ステージを除く第１ステージ〜第３ステージでは、各ダイ７１ａ〜７１ｃの外周が保持リング７２ａ〜７２ｃによって保持されている。各中間ブロック６９ａ〜６９ｄには、エジェクタ７０ａ〜７０ｄが組み込まれており、このエジェクタ７０ａ〜７０ｄは、プレッシャープレート６８ａ〜６８ｄを貫通したノックアウトピン８２ａ〜８２ｄによって押し上げられる。
【００３０】
上型ユニット６１には、上記各ステージに対応して上パンチ１１１ａ〜１１１ｄが設けられる。各上パンチ１１１ａ〜１１１ｄは、各ステージに設けたプレッシャープレート１０９ａ〜１０９ｄ、および保持リング１１０ａ〜１１０ｄを介し、アッパープレート１０２およびパンチプレート１０３に位置決め保持されている。
【００３１】
第３ステージ６４には、ダイ７５が配置される。このダイ７５を降下させて下ダイ７１ｃと衝合させ、下ダイ７１ｃとの間に成形空間を形成した状態で、成形空間に上パンチ１１１ｃを押し込むことにより、閉塞鍛造による側方押し出しが行われ、フランジ付きの成形品３８（図２（ｄ）参照）が得られる。上パンチ１１１ｃには、成形品３８に下穴３７ａを成形するためのピン１２１が設けられ、上パンチ１１１ｃの加圧による側方押し出しと同時にピン１２１によって成形品の軸心に図２（ｄ）に示す下穴３７ａが成形される。上ダイ７５の外周を保持する金型保持体８６とパンチプレート１０３との間に、金型保持体８６の上下動を案内するガイドロッド１２０が配置されている。
【００３２】
アッパープレート１０２には、第３ステージ６４の成形工程において、上型ユニット６１が下死点に到達するまでの間、ダイ７５に閉塞力を与える閉塞機構１１２が付設されている。閉塞機構１１２は、アッパープレート１０２に設けられた第１油室１１４と、第１油室１１４に収容されたピストン１１３と、上ダイ７５を保持する金型保持体８６とを含む。
【００３３】
アッパープレート１０２には、２系等の油圧供給口１１７、１１８を有するブロック片１１５が固定されている。ブロック片１１５の先端は、ピストン１１３に形成した穴部に摺動可能に嵌入される。この状態で、ブロック片１１５に形成した穴部とピストン１１３に形成した穴部とで第２油室１１６が形成される。一方の油圧供給口１１７は第１油室１１４に連通し、他方の油圧供給口１１８は第２油室１１６に連通している。第１油室１１４の開口部は蓋部材１１９で密閉されている。
【００３４】
第４ステージ６５の穴開け工程には、ピストン１２２と、ピストン１２２に駆動される押え型１２３とが配置される。ピストン１２２の基端は、アッパープレート１０２に形成された第３油室１２４に収容され、この第３油室１２４にアッパープレート１０２に形成された油圧供給口１２８が連通している。穴開け工程のパンチ１１１ｄの中心には、成形品に軸心穴３７を成形する穴開けピン１２５が固定されている。また、押え型１２３とパンチプレート１０３との間に、押え型１２３の上下動を案内するガイドロッド１２６が配置されている。
【００３５】
穴開け工程の下型ユニット６０において、エジェクタ７０ｄ、中間ブロック６９ｄ、およびプレッシャープレート６８ｄ等には、軸心穴３７を成形した際に生じるポンチカス（打ち抜きカス）を外部へ排出する排出路１２７が形成されている。
【００３６】
油圧供給口１１７，１１８，１２８には油圧装置１３０の配管１３９・１４０がそれぞれ接続されている。油圧装置１３０は、油圧ポンプ１３１と、第１切換弁１３２と、第２切換弁１３３と、リリーフ弁１３４とを備える。ポンプ１３１と第１切換弁１３２とは第１連結管１３５を介して連結され、第１切換弁１３２と第２切換弁１３３とは、逆止弁１３６が介設された第２連結管１３７を介して連結されている。第２連結管１３７にリリーフ弁１３４が接続管１３８を介して接続される。この場合、接続管１３８は、逆止弁１３６と第２切換弁１３２との間で接続される。
【００３７】
第１油室１１４に連通する油圧供給口１１７と第２切換弁１３３の一方のポートＢとが第３連結管１３９を介して連結され、第２油室１１６に連通する油圧供給口１１８と、第３油室１２４に連通する油圧供給口１２８とが第４連結管１４０を介して第２切換弁１３３の他方のポートＡに連結されている。各油圧供給口１１７・１１８・１２８と各連結管１３９・１４０とは、任意に着脱可能な接続構造で接続する。
【００３８】
図１に示す金型装置では、第１ステージのダイ７１ａに投入された素材３５ａは、成形後に図示しないトランスファ装置によって移送され、第２ステージのダイ７１ｂに投入される。以後、この成形品をトランスファ装置で第３ステージおよび第４ステージに順送りし、各ステージで所定の成形を施すことによりハブ輪が得られる。
【００３９】
第３ステージ６４では、下ダイ７１ｃに中間成形品３６を挿入した後に、上ダイ７５を閉じた状態で閉塞鍛造が行われる。上側ユニット６１が下死点まで下降する間に、まず上下のダイ７５・７１ｃが衝合する。ダイ７５・７１ｃの衝合後は、上側ユニット６１の下降に伴い、金型保持体８６がピストン１１３を上方向へ押して第１油室１１４の油が油圧供給口１１７を介してリリーフ弁１３４に逃げる。この時、リリーフ弁１３４の設定圧力分だけ第１油室１１４が圧力を持ち、金型保持体８６および上ダイ７５に閉塞力が与えられる。なお、上下に衝合した上ダイ７５と、上ダイ７５に衝合する下ダイ７１ｃとの間に成形空間が形成される。
【００４０】
上側ユニット６１が下死点に達することにより、第１ステージ６２においてダイ７１ａ、上パンチ１１１ａ、およびエジェクタ７０ａを用いた密閉鍛造で素材３５ａが成形され、第２ステージ６３においてダイ７１ｂ、上パンチ１１１ｂ、およびエジェクタ７０ｂを用いた密閉鍛造で中間成形品３６が成形される。また、第３ステージ６４において上下のダイ７５・７１ｃ、上パンチ１１１ｃ、エジェクタ７０ｃ、およびピン１２１を用いた閉塞鍛造でフランジ付き成形品３８を成形し、第４ステージ６５においてフランジ付き成形品３８に穴開けピン１２５による穴開け加工で軸心穴３７を形成し、最終成形品３９を得る。以上に述べた各ステージ６２〜６５での成形は上型ユニット６１の下降により同時に行われる。
【００４１】
下死点を過ぎて上方ユニット６１が上昇に転ずる際には、切換弁１３３を切換えて、油圧ポンプ１３１からの油を第４連結管１４０および油圧供給口１１８を介して第２油室１１６に供給する。これにより、上ダイ７５へ成形品が食い付くことを防止するストリップ力が発生する。ガイドロッド１２０・１２６が金型保持体８６および押え型１２３と係合し、金型保持体８６および押え型１２３が上昇を始めるまで、ストリップ力を保持することができる。なお、ガイドロッド１２０・１２６は、ピン１２１および穴開けピン１２５が第３および第４ステージの成形品３８・３９から離れるまでストリップ力を保持するようにその長さが設定されている。
【００４２】
このため、上型ユニット６１を上昇させる際に、第３ステージ６４においては、パンチ１１１ｃ及びピン１２１が上昇する一方で、成形品３８が上ダイ７５に拘束されてその位置に止まるため、パンチ１１１ｃ及びピン１２１を成形品３８から抜くことができる。このように、ブロック片１１５とピストン１１３との間に第２油室１１６を形成することにより、第３ステージ６４の成形空間に成形品３８を残した状態で上型ユニット６１の上昇を可能とする成形品押え手段１４６が構成される。
【００４３】
また、穴開け工程を行う第４ステージ６５においては、上型ユニット６１の上昇に伴って、穴開けピン１２５が上昇する一方で、製品３９が押え型１２３に拘束されてその位置に止まるため、穴開けピン１２５を製品３９から抜くことができる。このように、上型ユニット６１に第３油室１２４を設けることにより、上型ユニット６１の型開きに際して、最終製品３９を下型ユニット６０側に残した状態に押し込む押え手段１４８が構成される。
【００４４】
上型ユニット６１の型開き後に、ノックアウトピン８２a〜８２ｄによってエジェクタ７０ａ〜７０ｄが押し上げられ、各ステージにおいて成形品が脱型される。
【００４５】
このように、図１に示す金型装置を使用すれば、筒状の軸部３１と、この軸部３１から外径方向へ延びるフランジ部３２とを備えたハブ輪３９（車輪用軸受装置において、等速自在継手の外側継手部材の軸部が嵌入するハブ輪）を連続して成形することができ、生産性の向上が図られる。この際、従来のようにバリ出し鍛造後にトリミングを行う場合に比べ、バリの発生を抑えて歩留りを向上させることができる。また、全ての工程を冷間の閉塞鍛造で行う場合に必要となる球状化焼鈍し等の熱処理やボンデ処理等の潤滑処理も不要となるので、低コスト化を図ることができる。また、各工程での鍛造が温間領域で行われるため、各成形品に加工歪みによる加工硬化を僅かではあるが生じさせることができ、成形品の強度アップを図ることができる。
【００４６】
また、第３ステージ６４の閉塞機構１１２が油圧装置１３０で構成されているので、閉塞機構１１２の上下動作を安定させることができ、高精度のフランジ付き成形品３８を成形することができる。しかも、油圧装置１３０をダイセット及びプレス装置の外へ設置し、かつ連結管１３９・１４０をダイセットの油圧供給口１１７・１１８・１２８に対して着脱自在にしているので、後述のようにダイセットを交換する際にも容易に油圧装置１３０を再接続することができる。
【００４７】
さらに、特許文献１あるいは２に記載された発明と異なり、素材として中空材を用いる必要は必ずしもないので、種々の製品の穴径及び肉厚に合わせた中空素材を揃える必要がなく、コストの低減を図ることができるとともに、在庫管理の簡素化を図ることができる。
【００４８】
図１に示すダイセットは、手裏剣型フランジタイプのハブ輪３９を成形するためのもので、第３ステージ６４で閉塞鍛造を行う閉塞鍛造タイプであるが、このダイセットを、別に準備した密閉鍛造タイプのダイセットとユニット交換することで、第３ステージ６４で密閉鍛造を行うこともできる。このユニット交換を短時間で行えるように各ダイセットは車輪を有する。
【００４９】
密閉鍛造タイプのダイセットでは、図４に示すように、第３ステージに、下型ユニット６０に取り付けられたダイ１５０およびエジェクタ１５５と、上型ユニット６１に取り付けられた上パンチ１５１・１５２・１５３とが設けられる。閉塞鍛造タイプのダイセットのような閉塞機構１１２および油圧装置１３０は具備しない。上型ユニット６１の下降によって、成形素材３６をダイ１５０と上パンチ１５１〜１５３とエジェクタ１５５とで形成される成形空間１５４内で塑性変形させ、密閉鍛造によりフランジ付き成形品３８を成形する。この密閉鍛造は、Ａ１変態点以上の亜熱間あるいは熱間領域で行う。
【００５０】
この密閉鍛造タイプのダイセットでは、上記の第３ステージ６４を除き、第１ステージ６２、第２ステージ６３、および第４ステージ６５の金型構造は、図１に示す閉塞鍛造タイプのダイセットと同様である。
【００５１】
この他、第３ステージ６４の成形工程でバリ出し鍛造を行うダイセット（バリ出し鍛造タイプのダイセット：図示省略）を使用することもできる。このバリ出し鍛造を採用する場合、全ステージ６２〜６５が亜熱間あるいは熱間領域で行われ、バリ出し鍛造後の成形品３８のフランジ部３２には外径方向の横バリが形成される。このバリ出し鍛造タイプのダイセットでは、第３ステージ６４に、バリ出し鍛造用の金型（図１に示す閉塞機構１１２は具備しない）が設置され、かつ第４ステージ６５の穴開け工程にトリミング工程（あるいは冷間トリミング）が加えられる。これ以外の第１ステージ６２および第２ステージ６３の金型構造は、図１に示す閉塞鍛造タイプのダイセットと共通する。
【００５２】
以上に述べた各種ダイセットのうち、閉塞鍛造タイプのダイセットを使用すれば、手裏剣型フランジタイプのハブ輪３９を成形することができ、密閉鍛造タイプまたはバリ出し鍛造タイプのダイセットを使用すれば、丸フランジタイプのハブ輪等を成形することができる。このように各種ダイセットを交換することにより、手裏剣型フランジタイプのハブ輪と丸フランジタイプのハブ輪を効率よく低コストに成形することが可能となる。
【００５３】
図５に鍛造用金型装置の他の実施形態を示す。この金型装置で用いられるダイセットは、フランジ付き部材として、車輪軸受装置の外方部材（外輪：図１２の符号１２）を製造するためのものである。外輪５２は、図６（ｅ）及び図９に示すように、中空円筒状をなす軸部としての本体部４０と、この本体部４０から外径方向へ延びる手裏剣型フランジ部４１とを備えたものであり、本体部４０の内径面に軌道面４２、４３が成形される。
【００５４】
この外輪５２の鍛造は、第１工程〜第４工程を順次経ることで行われる。第１工程では、図６（ａ）に示す中実丸棒状の素材４５（ビレット）の据込みを行って、図６（ｂ）に示すような円盤状の中間成形品４５ａが成形される（据込み工程）。第２工程では、この中間成形品４５ａに前方押出しおよび後方押出しを行って、図６（ｃ）と図７に示すように両面に凹窪部４９、５０が形成された中間成形品４６が成形される（組合せ押出し工程）。第３工程は、中間成形品４６に対して押し込み方向と直交する側方押し出し成形を施すことにより、図６（ｄ）と図８に示すように、取り付け用フランジ部４１を備えたフランジ付き成形品４７を成形する（フランジ成形工程）。第４工程は、このフランジ付き成形品４７に穴開けを行って仕切部４８を除去し、図６（ｅ）と図９に示す外方部材５２を成形する（穴開け工程）。据込み工程と組合せ押出し工程とが、フランジ成形前に行なわれる「前成形工程」を構成する。
【００５５】
この鍛造用金型装置に装備されたダイセットは、図１に示すダイセットと基本構成を共通にする下型ユニット６０と上型ユニット６１とで構成される。下型ユニット６０と上型ユニット６１とを衝合させることにより、第１ステージ６２で据込み工程が行われ、第２ステージ６３で組合せ押出し工程が行われ、第３ステージ６４でフランジ成形工程が行われ、第４ステージ６５で穴開け工程が行われる。
【００５６】
下型ユニット６０は、図１に示すダイセットと同様に、ロアプレート６６、ダイプレート６７、プレッシャープレート６８ａ〜６８ｄ、中間ブロック６９ａ〜６９ｄ、エジェクタ７０ａ〜７０ｄ、ダイ７１ａ〜７１ｄ、保持リング７２ａ〜７２ｃ、ガイドリング７３ａ〜７３ｄ、およびノックアウトピン８２ａ〜８２ｄを有する。
【００５７】
上型ユニット６１も図１に示すダイセットと同様に、アッパープレート１０２、パンチプレート１０３、プレッシャープレート１０９ａ〜１０９ｄ、保持リング１１０ａ〜１１０ｄ、および上パンチ１１１ａ〜１１１ｄを有する。第３ステージ６４には、上型ユニット６１が下死点に到達するまでの間にダイ７５に閉塞力を与える閉塞機構１１２が設けられる。ダイ７５の外周を保持する金型保持体８６とパンチプレート１０３との間に、金型保持体８６の上下動を案内するガイドロッド１２０が配置されている。なお、第３ステージ６４及び第４ステージには、図１に示すダイセットが有する穴開け用のピン１２１、１２５は設けられていない。上型ユニット６１に付設される油圧装置１３０は、図１に示す油圧装置１３０と同様の構成であるので、同一の構成については同一符号を付してそれらの説明を省略する。
【００５８】
次に図５に示す鍛造用金型装置を使用した鍛造方法を説明する。先ず、トランスファ装置で、各ダイ７１ａ〜７１ｄに素材４５・４５ａおよび成形品４７・５２を供給する。その後、上型ユニット６１を下降させて、第１ステージ６２においてダイ７１ａ、上パンチ１１１ａ、およびエジェクタ７０ａを用いた密閉鍛造で素材４５ａを成形し、第２ステージ６３においてダイ７１ｂ、上パンチ１１１ｂ、およびエジェクタ７０ｂを用いた密閉鍛造で素材４６を成形する。また、第３ステージ６４において上下のダイ７５・７１ｃ、上パンチ１１１ｃ、およびエジェクタ７０ｃを用いた閉塞鍛造で成形品４８を成形し、第４ステージ６５において上パンチ１１１ｄを用いて仕切部４８を打ち抜いて除去する。打ち抜いた仕切部４８は、排出路１２７を介して外部へ排出される。
【００５９】
このように、図５に示す金型装置を用いて、車輪用軸受装置の外輪５２を製造するこができる。この際、前記図１に示す金型装置を用いたハブ輪３９の製造方法と同様の作用効果を奏することができる。また、第３ステージで密閉鍛造やバリ出し鍛造を行なうダイセットをそれぞれ準備し、これらを必要に応じて、図５に示すダイセットと交換することも可能である。
【００６０】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、複数個のフランジ部２が周方向に沿って配設されるものである場合、そのフランジ部数の増減は任意である。また、車輪用軸受装置の外方部材（外輪）であっても、そのフランジ部数の増減は任意である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施形態を示す鍛造用金型装置の断面図である。
【図２】前記鍛造用金型装置の各成形工程における断面図である。
【図３】前記フランジ部構造体製造方法にて成形されたハブ輪の平面図である。
【図４】鍛造用金型装置の密閉鍛造タイプの要部拡大断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示す鍛造用金型装置の断面図である。
【図６】前記図５に示す鍛造用金型装置の各成形工程における断面図である。
【図７】素材の平面図である。
【図８】素材の平面図である。
【図９】成形された外輪の平面図である。
【図１０】従来の方法にて製造されたハブ輪の断面図である。
【図１１】従来の方法にて製造されたハブ輪の平面図である。
【図１２】車輪用軸受装置の断面図である。
【図１３】従来のハブ輪の製造方法の工程図である。
【符号の説明】
【００６２】
３１，４０  軸部
３２，４１  フランジ部
３５，４５  素材
３６，４６  中間成形品
３８，４７  フランジ付き成形品
３９，５２  最終成形品
６０    下型ユニット
６１    上型ユニット
６２    第１ステージ
６３    第２ステージ
６４    第３ステージ
６５    第４ステージ
１１７  油圧供給口
１１８  油圧供給口
１２８  油圧供給口
１３０  油圧装置
【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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