(57)【要約】【課題】鍛造による金型の摩耗により、フランジ外径が外径方向に突出することなく、１つの金型で多くの個数を鍛造することができ、打鍛後のノックアウト時にフランジが変形することを防止することができるハブ輪製造用金型装置及びハブ輪製造方法を提供する。【解決手段】第１型１と第２型２とを有する金型を備え、第２型２の孔部１４に第１型１が嵌入した閉状態で、ハブ輪４を鍛造するハブ輪製造用金型装置である。金型閉状態において、第１型１のキャビティ対応面１６と、第２型２の孔部１４の内径面及び段付面２７とでフランジ鍛造用キャビティ１１を形成し、フランジ鍛造用キャビティ１１の内径面に反押出方向側に向かって縮径するテーパ面７ａを設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１型と第２型とを有する金型を備え、第２型の孔部に第１型が嵌入した閉状態で、ハブ輪を鍛造するハブ輪製造用金型装置において、
金型閉状態において、第１型のキャビティ対応面と、第２型の孔部の内径面及び段付面とでフランジ鍛造用キャビティを形成し、このフランジ鍛造用キャビティの内径面に反押出方向側に向かって縮径するテーパ面を設けたことを特徴とするハブ輪製造用金型装置。
【請求項２】
前記フランジ鍛造用キャビティの内径面の反押出方向側に前記テーパ面を設けるとともに、フランジ鍛造用キャビティの内径面の押出方向側に、前記テーパ面から連続して軸方向と平行な平面を設けたことを特徴とする請求項１のハブ輪製造用金型装置。
【請求項３】
前記フランジ鍛造用キャビティは、外径方向に突出する突出部が周方向に沿って所定ピッチで配設される花びら形状としたことを特徴とする請求項１又は請求項２のハブ輪製造用金型装置。
【請求項４】
前記フランジ鍛造用キャビティは、ハブボルト座面形成部を鍛造する空間の軸方向隙間寸法を大とするとともに、他の部位の軸方向隙間寸法を小としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかのハブ輪製造用金型装置。
【請求項５】
前記請求項１〜請求項４のいずれかのハブ輪製造用金型を用いて、ハブ輪を形成するハブ輪製造方法であって、
ハブボルト座面を非旋削の鍛造肌仕上げのまま維持することを特徴とするハブ輪製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
車輪用軸受装置には、図７に示すように、外径方向に延びるフランジ１１４を有するハブ輪１０２と、ハブ輪１０２に外嵌される軸受構造部とを備えたものがある。
【０００２】
ハブ輪１０２は、軸部１１３と、この軸部１１３から突設される前記フランジ１１４とからなる。フランジ１１４には周方向に沿って装着孔１２３が設けられ、この装着孔１２３にハブボルト１３３が装着される。すなわち、ブレーキロータ及びホイールがフランジ１１４の端面に重ね合わされて、前記ハブボルト１３３にて固定される。
【０００３】
近年、省資源と低公害の面から、自動車の燃費向上のため車両重量の軽量化が強く要求されている。自動車部品において、車輪用軸受装置は、ばね下重量の軽量化による乗り心地の向上や、タイヤの接地性向上による走行安定性の向上等の面からも車両重量の軽量化が望まれている。ここで、ばね下重量とは、タイヤ・ホイール・アクスル・ブレーキ部品など、スプリングよりも下側にある部品の重量をいう。
【０００４】
また、製品（例えば、ハブ輪）を製作する際に、途中の加工において切削加工等で除去され捨てられる重量（マテリアルロス）を減らすことも、投入される材料重量を使い切る（効率よく使う）というコスト削減の点からも望まれている。
【０００５】
従来、フランジを有する機械部品（ハブ輪）を鍛造により成形する場合、図８（ａ）に示すようなビレット（鍛造用素材）Ｓ１を、（ｂ）に示すように据え込みを行いＳ２の形状に成型して、（ｃ）に示すように荒地打ちを行ってＳ３の形状に成型した後、鍛造金型装置によって、いわゆるバリ出し鍛造を行って、（ｄ）に示すように仕上げ打ちを行ってＳ４の形状に成形する。ここで、据え込みとは、素材を軸方向に押圧することにより、該素材の所定部位に拡径部を形成しようとするものである。また、荒地打ちは、この場合、製品がハブ輪であり、金型装置に投入できる形状（大径部１４０と小径部１４１とこの大径部１４０と小径部１４１とを連結するテーパ状部１４２とからなる形状の柱状）のものを形成することになる。
【０００６】
図８の（ｄ）に示すように形成されたＳ４は、フランジ１１４の先端部に外径バリ１３０が形成されるため、（ｅ）に示すように外径バリ１３０をトリミングして製品Ｓを仕上げることになる。フランジ１１４と軸部１１３とを有するハブ輪１０２を成型した後、図１０に示すように、フランジ面１３１とハブボルト座面１３２とが平行になるように、ハブボルト座面１３２を旋削する。なお、図１０の仮想線は、旋削前のフランジを示している。
【０００７】
しかし、前記のようなバリ出し鍛造では、外径バリ１３０をトリミングにより切除するため、この切除分がマテリアルロスとなっていた。そこで、前記マテリアルロスを削減するための手段として、図９に示すような密閉鍛造による加工方法が有効であることが知られている（特許文献１）。密閉鍛造には、図１１に示すような密閉鍛造金型装置を使用する。この場合、前記図８に示すバリ出し鍛造と同様、まず、図９（ａ）に示すようなビレットＳ１（鍛造用素材）を、（ｂ）に示すように据え込みを行いＳ２の形状に成型して、（ｃ）に示すように荒地打ちを行ってＳ３の形状に成型する。その後、図１１に示すような密閉鍛造金型装置を用いて、（ｄ）に示すような仕上げ打ちを行う。
【０００８】
密閉鍛造金型装置は、図１１に示すように、第１型（上型）１１０と、上型１１０に嵌合する第２型（下型）１１１とを有している。また、下型１１１の孔部にはノックアウトピン１１７が挿入されている。すなわち、第１型１１０と第２型１１１とノックアウトピン１１７とで、ハブ輪１０２を成型する空間が形成されている。そして、第１型１１０と第２型１１１とを組み合わせた金型を用いて、第２型１１１の成形孔内の素材を第１型１１０と第２型１１１とで押圧する。
【特許文献１】２００４−０３４０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記のような密閉鍛造による加工方法は、外径バリ１３０をトリミングする工程が不要となるので、マテリアルロスが抑えられる上、加工の手間や加工費の削減を図ることができるが、鍛造金型に対する負荷は高くなり、金型寿命が短寿命となる場合がある。すなわち、ハブベアリングのハブ輪１０２を密閉鍛造する際、鍛造個数が増加するにつれ、図１２や図１３に示すように、第２型１１１のフランジ外径対応部１１２が摩耗する。この摩耗により、図１３に示すように、製品（ハブ輪）のフランジ外径１１９が太鼓上に大きくなる（外径方向に突出する）。このため、鍛造最終工程で鍛造が終了した製品を金型からノックアウトピン１１７で押し出すノックアウトの際に、ハブブランジ外径１１９が金型摩耗部分（フランジ外径対応部１１２）にひっかかかり、正常の製品（図１４（ａ）に示すように、フランジ１１４がハブ輪１０２軸心に対して直交する方向に延びているもの）に対し図１４（ｂ）に示すように、フランジ１１４が反るものが発生した。このように反りが発生すれば、フランジ１１４の反りの修正のために、後でフランジ１１４をコイニングする等の工程が必要となる。また、コイニングしない場合は、フランジ１１４の反りにより、反りがない場合よりフランジ面１３１の旋削取代が余計に必要となり、密閉鍛造でマテリアルロスを削減する効果がなくなってしまう不具合がある。
【００１０】
また、マテリアルロスの削減方法の１つとして、ハブボルト座面１３２の旋削加工の省略が挙げられる。しかし、ハブボルト座面１３２の旋削加工を省略すると、ハブボルト座面１３２とフランジ面１３１とを平行とする工程が省略されるため、ハブボルト座面１３２は、鍛造精度の影響を受けることになる。ハブボルト座面１３２がフランジ面１３１に対して傾いている場合、以下のような問題が生じる。（Ａ）ハブボルトの頭部がハブボルト座面１３２に密着せず、頭部の一部のみでホイールナット締付の荷重（軸力）を受けることでナット締付時にボルト頭部が破損する可能性（Ｂ）ボルト打込み時に斜めになってしまう可能性（Ｃ）一部のみ接地したボルト頭部が走行の繰り返し荷重で摩耗し、軸力が減少することでナットが緩みホイールの脱落に繋がる可能性等がある。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みて、鍛造による金型の摩耗により、フランジ外径が外径方向に突出することなく、１つの金型で多くの個数を鍛造することができ、打鍛後のノックアウト時にフランジが変形することを防止することができるハブ輪製造用金型装置及びハブ輪製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のハブ輪製造用金型装置は、第１型と第２型とを有する金型を備え、第２型の孔部に第１型が嵌入した閉状態で、ハブ輪を鍛造するハブ輪製造用金型装置において、金型閉状態において、第１型のキャビティ対応面と、第２型の孔部の内径面及び段付面とでフランジ鍛造用キャビティを形成し、このフランジ鍛造用キャビティの内径面に反押出方向側に向かって縮径するテーパ面を設けたものである。
【００１３】
本発明のハブ輪製造用金型は、金型閉状態において形成されるフランジ鍛造用キャビティの内径面に反押出方向側に向かって縮径するテーパ面を形成したので、鍛造数が増加することによりフランジ鍛造用キャビティの内径面が摩耗しても、鍛造されたハブ輪のフランジの外径面が、フランジ鍛造用キャビティの内径面より大となることを防止できる。
【００１４】
前記フランジ鍛造用キャビティの内径面の反押出方向側に前記テーパ面を設けるとともに、フランジ鍛造用キャビティの内径面の押出方向側に、前記テーパ面から連続して軸方向と平行な平面を設けることができる。これにより、外径面に平面とテーパ面とを有するフランジを形成することができる。
【００１５】
前記フランジ鍛造用キャビティは、外径方向に突出する突出部が周方向に沿って所定ピッチで配設される花びら形状とすることができる。これにより、外径方向に突出する突出部を周方向に沿って所定ピッチで配設した花びら形状のフランジを形成することができる。
【００１６】
前記フランジ鍛造用キャビティは、ハブボルト座面形成部を鍛造する空間の軸方向隙間寸法を大とするとともに、他の部位の軸方向隙間寸法を小とすることができる。これにより、ハブボルト座面形成部が肉厚のリブとなり、このボルト座面形成部間は薄肉部となるフランジを形成することができる。
【００１７】
請求項１〜請求項４のいずれかのハブ輪製造用金型を用いて、ハブ輪を形成するハブ輪製造方法であって、ハブボルト座面を非旋削の鍛造肌仕上げのまま維持することができる。すなわち、鍛造後におけるハブボルト座面の旋削加工を省略することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のハブ輪製造用金型は、鍛造回数が多くなっても、鍛造されるハブ輪のフランジの外径面がフランジ鍛造用キャビティの内径面より大となるのを防止できるので、長期にわたってノックアウト時におけるフランジの金型に対する引っかかりを防止できる。これにより、１つの金型で、従来より多くの個数を鍛造することができ、製品１個あたりの金型費用が減少し、製作コストの減少が期待できる。また、打鍛後のノックアウト時にフランジが金型にひっかかることがないので、フランジの反りを防止することができる。これにより、ハブボルト座面のフランジ面との平行度が向上し、ハブボルト座面を鍛造のままとしてもボルト頭部全体がハブボルト座面と密着する。このため、ナット締付時にボルト頭部が破損することや、ボルト打込み時に斜めになる可能性や、ナットが緩み、ホイールの脱落が生じることを防止することができる。さらに、フランジ面の旋削取代を縮小し、材料ロスを削減することができる。
【００１９】
フランジ鍛造用キャビティの外径面の押出方向側に、前記テーパ面から連続して軸方向と平行な平面を形成することにより、外径面に平面とテーパ面とを有するフランジを形成することができる。これにより、フランジの剛性を確保することができる。なお、前記フランジ鍛造用キャビティに設けられた平面は短いため、鍛造後のノックアウト時に大きな力がかかることはない。
【００２０】
花びら形状のフランジを有したハブ輪を形成することや、ハブボルト座面のみが肉厚であるフランジを有したハブ輪を形成することができるため、ハブ輪の軽量化を図ることができるとともに、材料コストを削減することができる。
【００２１】
ハブボルト座面を非旋削の鍛造肌仕上げのまま維持することができるため、ハブボルト座面の旋削加工を省略することができて、加工工数の減少を図ることができるとともに、加工コストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明に係るハブ輪製造用金型及びハブ輪製造方法の実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
【００２３】
本発明のハブ輪製造用金型は、図３に示すような車輪用軸受装置のハブ輪４を形成するものである。この車輪用軸受装置は、フランジ６を有するハブ輪４と、ハブ輪４に外嵌される軸受構造部とを備える。
【００２４】
軸受構造部は、ハブ輪４に外嵌固定される内方部材（内輪）３２と、ハブ輪４及び内輪３２の周囲に配設される外方部材（外輪）３１と、この外輪３１とハブ輪４との間に介装される転動体（ボール）３０ａと、外輪３１と内輪３２との間に介装される転動体（ボール）３０ｂを備える。
【００２５】
ハブ輪４は、軸部５と、この軸部５から突設される前記フランジ６とからなる。図５に示すように、フランジ６には周方向に沿って装着孔２２が設けられ、この装着孔２２にハブボルト２３が装着される。すなわち、ブレーキロータ及びホイールがフランジ６のフランジ面２０に重ね合わされて、前記ハブボルト２３にて固定される。
【００２６】
このハブ輪製造用金型は、図１に示すように、第１型（上型）１と、上型に嵌合する第２型（下型）２とを有している。また、下型２の孔部１２にはノックアウトピン３が挿入されている。すなわち、第１型１と第２型２とノックアウトピン３とで、ハブ輪４を成型する空間２６が形成されている。
【００２７】
上型１は、短円柱状であって、その下面の中央部に凸部９が設けられ、この凸部９の外周に凹溝１０が形成されている。
【００２８】
下型２は、中央部に上下方向を貫通する貫通孔２９を有している。前記貫通孔２９は、上部孔１４と、中間部孔１３と、下部孔１２とからなる。上部孔１４は、大径孔部８とテーパ孔部７とからなる。テーパ孔部７は、反押出方向側に向かって縮径している。中間孔部１３は、大径孔部１７と中径孔部１８と小径孔部１９とからなり、下部孔１２は、前記中間孔１３の小径孔部１９より小径の小径孔部２４からなる。
【００２９】
第１型１が貫通孔２９の大径孔部８に嵌合するとともに、ノックアウトピン３が貫通孔２９の小径孔部２４に挿通することで、ハブ輪４を成型する空間２６が形成される。すなわち、上型１のキャビティ対応面１６と下型２の孔部１４の内径面及び段付面２７とで、フランジ鍛造用キャビティ１１が形成される。このため、フランジ鍛造用キャビティ１１は、その内径面に反押出方向側に向かって縮径するテーパ面７ａが形成されるとともに、押出方向側には、前記テーパ面７ａから連続して軸方向と平行な平面８ａが形成される。なお、前記テーパ面７ａの傾きα（図２参照）は、１０°以上３０°以下としている。上型１の凹溝１０は、図３に示すようなハブ輪４のパイロット部１５を形成するための孔となる。下型２の中間部孔１３は、ハブ輪４の軸部５を形成するための軸部鍛造用キャビティ２８が形成される。
【００３０】
次に、前記実施形態の製造用金型装置の使用方法について説明する。まず、図９（ａ）に示すように加熱されたビレット（鍛造用素材）を、（ｂ）に示すように据え込みを行って、（ｃ）に示すように荒地打ちを行う。そして、（ｄ）に示すような仕上げ打ちを行う際には、図１に示すような金型を用いてハブ輪４を成型する。すなわち、第１型１と第２型２とが互いに開状態のとき、第２型内に鍛造用素材を入れる。そして、第１型１がプレス機（図示省略）によって第２型２に向かって降下して両者が閉じ、第１型１と第２型２との間で鍛造用素材が打圧される。これにより、第１型１と第２型２の各成形面に応じた輪郭の軸部５及びフランジ６を有する所定の形状のハブ輪４が成形される。その後では、その製品（ハブ輪４）をノックアウトピン３で矢印Ａ（図１参照）方向へ押出してこの金型から取り出すことになる。
【００３１】
その後、図４に示すように、フランジ面２０の旋削加工を行って、フランジ面２０とハブボルト座面２１とを平行にする。これにより、ハブボルト座面２１は、旋削加工を省略することができる。なお、図４の仮想線は、旋削前のフランジ６の形状を示している。
【００３２】
本発明では、金型閉状態において形成されるフランジ鍛造用キャビティ１１の内径面に反押出方向側に向かって縮径するテーパ面７ａを形成したので、鍛造数が増加することによりフランジ鍛造用キャビティ１１の内径面が摩耗しても、鍛造されたハブ輪４のフランジ６の外径が、フランジ鍛造用キャビティ１１の内径面より大となることを防止できる。これにより、１つの金型で、従来より多くの個数を鍛造することができ、製品１個あたりの金型費用が減少し、製作コストの減少が期待できる。
【００３３】
また、打鍛後のノックアウト時にフランジ６が金型にひっかかることがないので、フランジ６の反りを防止することができる。これにより、ハブボルト座面２１のフランジ面２０との平行度が向上し、ハブボルト座面２１を鍛造のままとしてもボルト頭部全体がハブボルト座面２１と密着する。このため、ナット締付時にボルト頭部が破損することや、ボルト打込み時に斜めになる可能性や、ナットが緩み、ホイールの脱落が生じることを防止することができる。さらに、フランジ面２０の旋削取代を縮小し、材料ロスを削減することができる。なお、前記テーパ面７ａの傾きαは、１０°以上３０°以下とするのが好ましい。１０°未満であると、第２型２のフランジ鍛造用キャビティ１１の内径面の摩耗により、鍛造後のフランジ６が突出し、３０°を超えると、フランジ６先端が鋭くなり、フランジ６の剛性を確保することができない。
【００３４】
前記フランジ鍛造用キャビティ１１の内径面の反押出方向側に前記テーパ面７ａを設けるとともに、フランジ鍛造用キャビティ１１の内径面の押出方向側に、前記テーパ面７ａから連続して軸方向と平行な平面８ａを設けることができる。これにより、外径面に平面とテーパ面とを有するフランジ６を形成することができて、フランジ６の剛性を確保することができる。なお、前記フランジ鍛造用キャビティ１１に設けられた平面８ａの軸方向長さβは短いため、鍛造後のノックアウト時に大きな力がかかることはない。βは、２ｍｍ以上、５ｍｍ以下とするのが好ましい。５ｍｍを超えると、鍛造後のノックアウト時に大きな力がかかり、２ｍｍより小さいと、フランジ６の剛性を確保することができない。
【００３５】
ところで、前記フランジ鍛造用キャビティ１１は、外径方向へ突出する突出部を周方向に沿って所定ピッチで配設される花びら形状とすることができる。これにより、図６に示すように、外径方向へ突出する突出部２５（つまり、ハブボルト座面２１が形成されたハブボルト座面形成部）が周方向に沿って所定ピッチで配設される花びら形状のフランジ６を有したハブ輪４を形成することができる。このため、ハブ輪４の軽量化を図ることができるとともに、材料コストを削減することができる。
【００３６】
また、前記フランジ鍛造用キャビティ１１は、ハブボルト座面形成部２５を鍛造する空間の軸方向隙間寸法を大とするとともに、他の部位の軸方向隙間寸法を小とすることができる。これにより、ハブボルト座面形成部２５（ハブボルト座面２１が形成される部位）が肉厚のリブとなり、このハブボルト座面形成部２５間は薄肉部のフランジ６を有したハブ輪４を形成することができる。このため、ハブ輪４の軽量化を図ることができるとともに、材料コストを削減することができる。
【００３７】
前記ハブ輪製造用金型を用いて、ハブボルト座面２１を非旋削の鍛造肌仕上げのまま維持することができる。これにより、ハブボルト座面２１の旋削加工を省略することができて、加工工数の減少を図ることができるとともに、加工コストの低減を図ることができる。
【００３８】
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、フランジ外径面は、全面旋削されていてもよく、また、一部のみ又は全面旋削されていなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態を示すハブ輪製造用金型の断面図である。
【図２】前記図１のハブ輪製造用金型の要部拡大断面図である。
【図３】前記図１のハブ輪製造用金型を用いて製造したハブ輪を使用した車輪用軸受装置の断面図である。
【図４】前記図１のハブ輪製造用金型を用いて製造したハブ輪の要部拡大断面図である。
【図５】前記ハブ輪の正面図である。
【図６】前記図１のハブ輪製造用金型を用いて製造した他のハブ輪の正面図である。
【図７】従来の車輪用軸受装置の断面図である。
【図８】従来のハブ輪製造の工程図である。
【図９】従来の他のハブ輪製造の工程図である。
【図１０】従来のハブ輪の要部拡大断面図である。
【図１１】従来のハブ輪製造用金型の断面図である。
【図１２】前記図１０のハブ輪製造用金型の要部拡大断面図である。
【図１３】前記図１０のハブ輪製造用金型の摩耗後の要部拡大断面図である。
【図１４】従来のハブ輪製造における問題点を示す簡略図である。
【符号の説明】
【００４０】
１       第１型
２       第２型
４       ハブ輪
６       フランジ
７ａ     テーパ面
８ａ     平面
１１     フランジ鍛造用キャビティ
１４     孔部
１６     キャビティ対応面
２１     ハブボルト座面
２５     ハブボルト座面形成部
２７     段付面
【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】
2008173661.tif 000009
【図８】
2008173661.tif 000010
【図９】
2008173661.tif 000011
【図１０】
2008173661.tif 000012
【図１１】
2008173661.tif 000013
【図１２】
2008173661.tif 000014
【図１３】
2008173661.tif 000015
【図１４】
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