JP2013146769A - 車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪用転がり軸受装置の軸部材を、より単純な金型にて、所望する寸法精度、表面粗さを適切に確保して効率良く製造することができる、車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法を提供する。
【解決手段】軸方向に開口する凹部を備えた円筒形状を有する嵌合軸部と、軸方向に直交する円板形状あるいは放射形状を有するフランジ部と、外周面に内輪軌道面が形成された円柱形状を有する軸部と、が軸方向に沿って同軸上に配置された車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法において、鋼材を変態点温度以上の熱間温度に加熱する加熱工程（Ｂ）と、熱間温度の鋼材を鍛造中間成型品７Ｅへと成型する熱間鍛造工程（Ｃ）〜（Ｅ）と、鍛造中間成型品を冷間鍛造することで鍛造最終成型品７Ｊの形状に成型する冷間鍛造工程（Ｊ）と、を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法に関する。

車輪用転がり軸受装置（いわゆる車輪用ハブユニット）を製造する方法においては、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されている。
特許文献１に開示された、車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法では、車輪用転がり軸受装置の軸部材は、複数工程の熱間鍛造が順次実施されて鍛造最終成型品へと段階的に成型され、更に冷却した後に冷間加工が施されている。また、冷間加工を施す位置は、車輪用転がり軸受装置の軸部材に内輪をかしめるかしめ部であり、冷間加工は、かしめ加工である。
また特許文献２に開示された、車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する軌道輪部材の製造方法では、車輪用転がり軸受装置の軸部材が、複数工程の冷間鍛造にて段階的に成型されている。そして冷間鍛造の金型には、フローティングダイが備えられた特殊な金型が用いられている。

特開２００９−２２６４６０号公報 特開２００７−１５２４１３号公報

特許文献１に記載された従来技術では、車輪用転がり軸受装置の軸部材の鍛造最終成型品が、熱間鍛造にて成型されており、冷間鍛造にて成型した場合よりも、寸法精度、表面粗さの点で劣る。寸法精度が劣る理由は、熱間鍛造では冷却時に厚い部分に熱が集まり、たわみが発生し易いためである。また表面粗さが劣る理由は、素材を変態点以上の温度に加熱すると、表面に酸化スケールが発生するためである。
なお本明細書にて記載する変態点温度とは、いわゆるＡＣ１変態温度を指し、加熱時にオーステナイトが生成し始める温度を指す。またオーステナイトとは、鉄と炭素の固溶体のうち、比較的高温で析出する相であり、いわゆるγ鉄のことを指す。
また特許文献２に記載された従来技術では、車輪用転がり軸受装置の軸部材の鍛造最終成型品が、冷間鍛造にて成型されており、熱間鍛造にて成型した場合よりも、寸法精度、表面粗さの点で勝る。しかし冷間鍛造は、熱間鍛造よりも塑性変形しにくいため、段階的に成型する工程数が多く、且つ金型にもフローティングダイを備えた複雑な金型が使用されている。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、車輪用転がり軸受装置の軸部材を、より単純な金型にて、所望する寸法精度、表面粗さを適切に確保して効率良く製造することができる、車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法は次の手段をとる。
本発明は、軸方向に開口する凹部を備えた円筒形状を有する嵌合軸部と、軸方向に直交する円板形状あるいは放射形状を有するフランジ部と、外周面に内輪軌道面が形成された円柱形状を有する軸部と、が軸方向に沿って同軸上に配置された車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法である。
そして車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法は、鋼材を、当該鋼材の変態点温度以上の温度である熱間温度となるように加熱する加熱工程と、前記熱間温度の鋼材を、前記鋼材の形状と、鍛造における最終形状である鍛造最終成型品と、の中間の形状を有する鍛造中間成型品となるように中間成型品用金型を用いて成型する熱間鍛造工程と、前記最終成型品用金型を用いて前記鍛造中間成型品を冷間鍛造することで前記嵌合軸部と前記フランジ部と前記軸部の形状を前記鍛造最終成型品の形状に成型する冷間鍛造工程と、を有する。

本発明によれば、車輪用転がり軸受装置の軸部材を、熱間鍛造のみまたは冷間鍛造のみで成型するのでなく、まず比較的塑性変形し易い熱間鍛造を用いて鋼材（素材）から鍛造中間成型品へと成型する。そして鍛造中間成型品から鍛造最終成型品までの塑性変形を、冷間鍛造を用いて行う。
このように、鍛造最終成型品の成型を冷間鍛造で行っているので、寸法精度、表面粗さを適切に確保することができる。また、冷間鍛造の前に熱間鍛造を行って鍛造中間成型品を成型しており、冷間鍛造による塑性変形の変形量が特許文献２に記載の発明よりも少ないので、より単純な金型にて効率良く冷間鍛造を行うことができる。

本発明の車輪用転がり軸受装置の製造方法にて製造された車輪用転がり軸受装置の軸部材１が車輪用転がり軸受装置Ａとして組み付けられた状態を示す軸方向断面図である。 図１に示す車輪用転がり軸受装置の軸部材１をＢ方向から見た図であり、（Ａ）は複数のフランジ部２１が外径方向に放射状に延出しているフランジ部２１の例を説明する図であり、（Ｂ）は外径方向に円板状に延出しているフランジ部２１の例を説明する図である。 車輪用転がり軸受装置の軸部材１の軸方向断面図である。 軸状素材７Ａから車輪用転がり軸受装置の軸部材を成形するまでの工程（Ａ）〜（Ｎ）による素材の形状の変化等を示す図である。 冷間鍛造にて成型される前である被膜後鍛造中間成型品７Ｉ（図４（Ｉ）の表面処理工程後）の外観を示す図である。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。
●［車輪用転がり軸受装置の全体構造（図１）と、車輪用転がり軸受装置の軸部材１の構造（図２、図３）］
次に図１〜図３を用いて、車輪用転がり軸受装置Ａの全体構造、及び車輪用転がり軸受装置の軸部材１（以降、「車輪用転がり軸受装置の軸部材１」を「軸部材１」と記載する）の構造について説明する。図１は、本発明の車輪用転がり軸受装置の軸部材１の製造方法にて製造された軸部材１が車輪用転がり軸受装置Ａとして組み付けられた状態を示す軸方向断面図を示している。また図２は図１に示す軸部材１をＢ方向から見た図であり、図３は図１から軸部材１を抽出して軸部材１を詳細に説明する図である。
図１に示すように、車輪用転がり軸受装置Ａ（いわゆる車輪用ハブユニット）は、軸部材１と、外輪４５と、内輪４２と、第１転動体５０と、第２転動体５１等にて構成されている。
そして軸部材１（いわゆるハブホイール）は、軸部１０と、嵌合軸部３０と、フランジ基部２０と、フランジ部２１とを一体に有している。
なお、車輪用転がり軸受装置Ａが車両に取り付けられた場合、軸部１０は車両内側に位置しており、嵌合軸部３０は車両外側に位置しており、図１においては紙面の左方向が車両内側を示し、紙面の右方向が車両外側を示している。

軸部１０は略円柱形状であり、軸部１０には、フランジ部２１に近い側に径が大きな大径軸部１１が形成され、フランジ部２１から遠い端部に大径軸部１１よりも小さな径の小径軸部１２が形成されている。また、大径軸部１１と小径軸部１２との段差部には、軸部１０の回転軸に直交する面である内輪突き当て面１２ａが形成されている。
フランジ基部２０は、上記の軸部１０と後述する嵌合軸部３０との間に位置しており、このフランジ基部２０の外周面に外径方向に放射状に延出された複数のフランジ部２１（図２参照）が形成されている。また複数のフランジ部２１には、車輪を締め付けるハブボルト２７が圧入によって配置されるボルト孔２４が貫設されている。
なお、以降の本実施の形態では、フランジ部２１が外径方向に円板状に延出された図２（Ｂ）に示す形状のフランジ部２１を有する軸部材を例にして説明する。なお、図２（Ａ）に示すように、複数のフランジ部２１が外径方向に放射状に延出された形状のフランジ部２１を有する軸部材にも適用可能である。
嵌合軸部３０は、軸部１０の一端側（小径軸部１２と反対の側）に、軸部１０と同軸上に、連続する略円筒形状に成形されており、車輪（図示省略）の中心孔が嵌め込まれる。
また嵌合軸部３０には、フランジ部２１側にブレーキロータ用嵌合部３１が形成され、先端側にブレーキロータ用嵌合部３１よりも若干小径の車輪用嵌合部３２が形成されている。
またフランジ部２１における嵌合軸部３０の側の面であるロータ支持面２２には、図１に示すようにブレーキロータ５５の中心孔の周囲の面が当接する。
また図３に示すように、軸部材１は、回転軸方向に沿って、嵌合軸部３０、中間軸部２３、軸部１０、が同軸状に形成されている。なお中間軸部２３にはフランジ基部２０とフランジ部２１が含まれている。
また嵌合軸部３０の内径側には、凹状の鍛造凹部３５が形成されている。

また、大径軸部１１におけるフランジ部２１（フランジ基部２０）との境界部の近傍における外周面の一部には、転がり軸受としての複列のアンギュラ玉軸受における一方の軸受部を構成する第１内輪軌道面１８が、円周方向に連続するように形成されている。
また、第１内輪軌道面１８に隣接してフランジ部２１に近い側における外周面の一部には、円周方向に連続する後述のシール面１９が形成されている。
また小径軸部１２の外周面には、円周方向に連続するように形成された第２内輪軌道面４４を外周面に有する内輪４２が嵌め込まれる。なお内輪４２は、内輪突き当て面１２ａに突き当たるまで嵌め込まれている。
そして、小径軸部１２における内輪４２からの突出部（図１中の軸端部１５）は径方向外側にかしめられて、かしめ部１７が形成され、かしめ部１７と内輪突き当て面１２ａにて内輪４２が固定されている。

軸部材１の軸部１０の外周面には、環状空間を保って外輪４５が配置されている。
外輪４５の内周面には、軸部材１に形成されている第１内輪軌道面１８に対向する第１外輪軌道面４６と、内輪４２に形成されている第２内輪軌道面４４に対向する第２外輪軌道面４７と、が形成されている。なお、各内輪軌道面、各外輪軌道面は、それぞれの面において円周方向に連続するように形成されている。
そして第１内輪軌道面１８と第１外輪軌道面４６との間には、複数の第１転動体５０が保持器５２によって保持されて転動可能に配置されている。また、第２内輪軌道面４４と第２外輪軌道面４７との間には、複数の第２転動体５１が保持器５３によって保持されて転動可能に配置されている。
なお、複数の第１転動体５０、及び複数の第２転動体５１には、小径軸部１２の端部をかしめてかしめ部１７を形成した際のかしめ力に基づいて、軸方向の予圧が付与されてアンギュラ玉軸受を構成している。

また外輪４５の外周面には、車体側フランジ４８が一体に形成されており、当該車体側フランジは、車両の懸架装置（図示省略）に支持されたナックル、キャリア等の車体側部材の取付面にボルト等によって締結される。
また外輪４５における第１外輪軌道面４６に隣接する開口部の内周面には、シール部材５６が圧入されて組み付けられている。そして、当該シール部材５６のリップ５８の先端が、シール面１９に摺接（接触）して外輪４５と軸部材１との隙間をシールしている。
なお、シール面１９は、第１内輪軌道面１８に隣接してフランジ部２１（フランジ基部２０）に近い側における外周面の一部に、円周方向に連続するように形成されている。

●［軸部材１の製造方法（図４、図５）］
次に図４、図５を用いて、軸部材１の製造方法について説明する。
図４（Ａ）〜（Ｎ）は軸状素材７Ａから各工程を経て軸部材１を成形する様子を示しており、図５は、冷間鍛造にて成型される前の被膜後鍛造中間成型品７Ｉ（図４（Ｉ）参照）の外観を示している。
本実施の形態にて説明する軸部材１は、図４に示すように、（Ａ）に示す軸状素材７Ａから、加熱工程（Ｂ）、第１熱間鍛造工程（Ｃ）、第２熱間鍛造工程（Ｄ）、第３熱間鍛造工程（Ｅ）、第１冷却工程（Ｆ）、第２冷却工程（Ｇ）、第１表面処理工程（Ｈ）、第２表面処理工程（Ｉ）、冷間鍛造工程（Ｊ）、旋削工程（Ｋ）、熱処理工程（Ｌ）、穴あけ工程（Ｍ）、研磨工程（Ｎ）を経て製造される。
まず図４（Ａ）では、加熱工程（Ｂ）に先立って、Ｓ４５Ｃ、Ｓ５０Ｃ、Ｓ５５Ｃ等の炭素量０．５％前後の略円柱形状の構造用炭素鋼が所定長さに切断されて軸状素材７Ａが形成される。

［加熱工程（図４（Ｂ））］
加熱工程は、軸状素材７Ａを変態点温度以上の温度である熱間温度となるように加熱して、流動性を有する加熱後素材７Ｂを得る工程である（図４（Ｂ）参照）。例えば軸状素材７Ａは、変態点温度が９５０［℃］前後である場合、１０００［℃］以上となるように加熱される。この場合、加熱後素材７Ｂの表面は、変態点温度以上の温度であるため、酸化スケールが発生する。

［第１熱間鍛造工程（図４（Ｃ））〜第３熱間鍛造工程（図４（Ｅ））］
熱間鍛造工程は、金型を用いて、流動性を有して変態点温度以上の加熱後素材７Ｂを熱間鍛造して鍛造中間成型品７Ｅを得る工程である（図４（Ｃ）〜（Ｅ）参照）。図４に示す例では、熱間鍛造工程は、第１熱間鍛造工程（図４（Ｃ））〜第３熱間鍛造工程（図４（Ｅ））にて構成されており、それぞれの熱間鍛造工程にて、加熱後素材７Ｂは段階的に成型される。この場合、第１熱間鍛造工程〜第３熱間鍛造工程にて、加熱後素材７Ｂは、軸状素材７Ａの形状（鋼材の形状に相当）と、鍛造における最終形状である鍛造最終成型品７Ｊ（図４（Ｊ）に示す冷間鍛造工程にて得られる成型品）と、の中間の形状を有する鍛造中間成型品７Ｅとなるように、各熱間鍛造工程にてそれぞれの形状を得るための中間成型品用金型が用いられて中間成型品７Ｃ、７Ｄ等を経由して鍛造中間成型品７Ｅへと成型される。
また加熱後素材７Ｂは熱間温度（例えば１０００［℃］以上）に加熱されて流動性を有しているので成型の自由度が大きく、第１熱間鍛造工程〜第３熱間鍛造工程にて用いられる各中間成型品用金型は、比較的単純な構造の金型でよい。
また鍛造中間成型品７Ｅは、嵌合軸部３０´、フランジ部２１´、軸部１０´が成型されているが、鍛造最終成型品７Ｊに対して８０％程度の成型品である。例えば鍛造中間成型品７Ｅのフランジ部２１´の径Ｄ１は、鍛造最終成型品７Ｊのフランジ部２１の径Ｄ２よりも小さく、鍛造中間成型品７Ｅの鍛造凹部３５´の深さＥ１は、鍛造最終成型品７Ｊの鍛造凹部３５の深さＥ２よりも浅い。
また図４の例では、３回の熱間鍛造工程（図４（Ｃ）〜（Ｅ））にて段階的に鍛造中間成型品７Ｅを成型する例を説明したが、３回に限定されるものではない。

［第１冷却工程（図４（Ｆ））］
第１冷却工程は、変態点温度以上の熱間温度で成型された鍛造中間成型品７Ｅを、例えば炉冷却にて所定の冷却速度で冷却して、焼鈍処理が施された焼鈍後鍛造中間成型品７Ｆを得る工程である（図４（Ｆ）参照）。つまり第１冷却工程は、焼鈍処理を行う工程である。なお鍛造中間成型品７Ｅは、すでに熱間鍛造工程にて熱間温度に加熱されているので、改めて加熱する必要がなく、効率良く焼鈍処理を行うことができる。
鍛造中間成型品７Ｅは、第１冷却工程にて、中間設定温度（例えば約５００［℃］であり、熱間鍛造工程時の温度よりも低い温度）となるまで、冷却設定温度／時間（例えば１００［℃］以下／時間）の冷却速度にて冷却されて（球状化）焼鈍されることで、剛性と延性が向上され、冷間鍛造に適した組成を有する焼鈍後鍛造中間成型品７Ｆとなる。
また第１冷却工程の最初において、鍛造中間成型品７Ｅを、加熱時にオーステナイトが生成し始める温度（いわゆるＡＣ１変態温度）前後の温度にて、所定時間（例えば３時間程度）保ち、その後、中間設定温度となるまで、冷却設定温度／時間の冷却速度にて冷却するようにしてもよい。
なお特許文献１の冷却速度は、０．２５℃／ｓ〜３℃／ｓと開示されており（換算すると９００［℃］／時間〜１０８００［℃］／時間）、本実施の形態における１００［℃］以下／時間に対して、非常に急激な冷却速度である。本実施の形態では、特許文献１と比較して非常に緩やかな冷却速度にて、所望する剛性と延性を得ることができる焼鈍処理を行っている。

［第２冷却工程（図４（Ｇ））］
第２冷却工程は、中間設定温度まで冷却した焼鈍後鍛造中間成型品７Ｆを、常温まで冷却して冷却後鍛造中間成型品７Ｇを得る工程である（図４（Ｇ）参照）。第２冷却工程では、冷却速度の規定は特に不要であり、例えば室内に放置して常温となるまで空冷にて冷却するようにしてもよい。つまり第２冷却工程は、特別な熱処理を行う工程ではなく、単純に常温まで冷却（放置）する工程である。
以上に説明した第１冷却工程及び第２冷却工程は、鍛造中間成型品７Ｅを、５００［℃］となるまで１００［℃］以下／時間の冷却速度にて冷却（例えば炉冷却）して５００［℃］を下回った後は常温となるまで放置等して空冷する例を説明した。しかし第１冷却工程及び第２冷却工程は、鍛造中間成型品７Ｅを、６００［℃］となるまで３０［℃］以下／時間の冷却速度にて冷却（例えば炉冷却）して６００［℃］を下回った後は常温となるまで放置等して空冷するようにしてもよい。

［第１表面処理工程（図４（Ｈ））］
第１表面処理工程は、熱間鍛造にて冷却後鍛造中間成型品７Ｇの表面に発生している酸化スケールを除去して表面が滑らかにされた表面除去後鍛造中間成型品７Ｈを得る工程である。
冷却後鍛造中間成型品７Ｇは、ショットブラスト加工にて表面が滑らかにされるとともに、変質部（酸化スケール部）が適切に除去される。

［第２表面処理工程（図４（Ｉ））］
第２表面処理工程は、冷間鍛造工程に先立って、表面除去後鍛造中間成型品７Ｈの表面に、冷間鍛造における金型との摩擦を低減する被膜をコーティングして、被膜３６が施された被膜後鍛造中間成型品７Ｉを得る工程である（図４（Ｉ）参照）。なお被膜３６は、表面除去後鍛造中間成型品７Ｈの表面または金型における表面除去後鍛造中間成型品７Ｈと接する面の少なくとも一方にコーティングされていればよい。図４（Ｉ）の例は、表面除去後鍛造中間成型品７Ｈに被膜処理した例を示している。
例えば、表面除去後鍛造中間成型品７Ｈは、潤滑剤としてのリン酸塩が表面に塗布されて、リン酸塩被膜でコーティングされた被膜後鍛造中間成型品７Ｉとなる。

［冷間鍛造工程（図４（Ｊ））］
冷間鍛造工程は、最終成型品用金型を用いて、被膜後鍛造中間成型品７Ｉ（金型のみに被膜処理した場合は表面除去後鍛造中間成型品７Ｈ）を冷間鍛造して鍛造最終成型品７Ｊを得る工程である（図４（Ｊ）参照）。
ここで、被膜後鍛造中間成型品７Ｉの外観を図５（Ａ）及び（Ｂ）に示す。被膜後鍛造中間成型品７Ｉの表面は、光沢を有するほど滑らかであり、金型との摩擦を低減することが可能である。また被膜後鍛造中間成型品７Ｉの成型形状は、ほとんど鍛造最終成型品７Ｊに近い形状（例えば８０％程度の形状）まで成型されている。従って、冷間鍛造工程による塑性変形の量は非常に少なくてよいので（この場合、残りの２０％程度でよい）、最終成型品用金型は単純な金型でよく、短時間で効率良く冷間鍛造を行うことができる。
例えば被膜後鍛造中間成型品７Ｉは、鍛造凹部３５の深さＥ１が鍛造最終成型品７Ｊの深さＥ２となるまで、またフランジ部２１の径Ｄ１が鍛造最終成型品７Ｊの径Ｄ２となるまで、冷間鍛造にて成型される。
また冷間鍛造にて成型された鍛造最終成型品７Ｊは、前述した理由により、温間鍛造や熱間鍛造にて鍛造最終成型品を形成した場合よりも、寸法精度、表面の滑らかさの点において勝り、表面硬さの向上を図ることもできる。

［旋削工程（図４（Ｋ））］
旋削工程は、鍛造最終成型品７Ｊの一部を旋削し、旋削後最終成型品７Ｋを得る工程である（図４（Ｋ）参照）。鍛造最終成型品７Ｊは、例えば、ロータ支持面２２、嵌合軸部３０の端面３３、第１内輪軌道面１８、大径軸部１１、小径軸部１２、内輪突き当て面１２ａが旋削され、旋削されない部分には被膜３６が残される（図３参照）。
この旋削工程において、鍛造最終成型品７Ｊの少なくとも嵌合軸部３０の車輪用嵌合部３２（図３参照）の被膜３６は、旋削されることなく残される。
また本実施の形態では、図３に示すように、フランジ部２１のロータ支持面２２の反対側の面と、第１内輪軌道面１８の肩部に隣接して形成されたシール面１９（隣接外周面に相当）と、鍛造凹部３５の表面と、軸部１０の小径軸部１２の先端の軸端部１５の端面においても被膜３６は、旋削されることなく残される。そして、被膜３６を残した分だけ旋削加工範囲が小さくなり、旋削加工が容易に、且つ短時間となる。

［熱処理工程（図４（Ｌ））］
熱処理工程（焼入れ焼き戻し工程）は、旋削後最終成型品７Ｋの軸部１０の第１内輪軌道面１８を高周波焼入れした後、焼き戻しして熱処理後最終成型品７Ｌを得る工程である（図４（Ｌ）参照）。これにより、第１内輪軌道面１８の周囲には焼入れ焼き戻しによる硬化層Ｓが形成される（図３参照）。
なお、シール面１９、小径軸部１２の外周面、内輪突き当て面１２ａには、あえて高周波焼入れを行わないことにより、熱処理工程の時間を短縮化することができる。
本実施の形態では、比較的炭素量が多く高硬度の構造用炭素鋼を用いているので、シール面１９の周囲である軸部１０とフランジ部２１（フランジ基部２０）との境界部に高周波焼入れを行わなくても、必要な強度を確保することができる。

［穴あけ工程（図４（Ｍ））］
穴あけ工程は、熱処理後最終成型品７Ｌのフランジ部２１にボルト孔２４を穴あけ加工して穴あけ後最終成型品７Ｍを得る工程である（図４（Ｍ）参照）。

［研磨工程（図４（Ｎ））］
研磨工程は、穴あけ後最終成型品７Ｍの第１内輪軌道面１８を研磨加工して研磨後最終成型品７Ｎを得る工程である（図４（Ｎ）参照）。
以上にて車輪用転がり軸受装置の軸部材１の製造工程が完了し、図４（Ａ）〜（Ｎ）の工程によって得られた研磨後最終成型品７Ｎが、軸部材１となる。

熱間鍛造（素材の変態点温度以上の温度で鍛造）のみで鍛造最終成型品を鍛造した従来の製造方法では、成型の自由度が大きく冷間鍛造と比較して鍛造の圧力が小さくて済むので比較的小さく単純な金型で良いというメリットを有しているが、冷間鍛造と比較して寸法精度と表面粗さが劣るので鍛造後に切削等にて表面を滑らかにして寸法精度を出す工程を必要とするデメリットを有している。寸法精度が劣る理由は、熱間鍛造では冷却時に厚い部分に熱が集まり、たわみが発生し易いためであり、表面粗さが劣る理由は、素材を変態点以上の温度に加熱すると表面に酸化スケールが発生するためである。
また冷間鍛造のみで鍛造最終成型品を鍛造した従来の製造方法では、熱間鍛造と比較して寸法精度と表面粗さが優れているというメリットを有しているが、鍛造の圧力が熱間鍛造よりも高いので比較的大きく複雑な金型を必要とするというデメリットを有している。
しかし、本実施の形態にて説明した車輪用転がり軸受装置の軸部材１の製造方法は、鍛造による成型において熱間鍛造と冷間鍛造を組み合わせる、という適切な工程にて、熱間鍛造のメリットと冷間鍛造のメリットの双方を得ることができる。
すなわち、成型の自由度が大きな熱間鍛造にて大部分の成型を行って熱間鍛造のメリットを得た後、残りの成型量（より少ない塑性変形量）を冷間鍛造にて行って冷間鍛造のメリットを得る。熱間鍛造の金型は上記のとおり比較的小さく単純なものでよく、塑性変形量を少なくした冷間鍛造の金型も比較的小さく単純なものでよい。従って、より単純な金型にて、より効率良く鍛造による成型を行うことができる。
また軸部材１の大部分の成型を、熱間鍛造で行っているので、表面に酸化スケールが発生するが、冷間鍛造前に表面を滑らかにするショットブラスト加工を行うことで、表面を滑らかにするとともに変質部を適切に除去することができる。
また鍛造中間成型品７Ｅの焼鈍処理は、第１冷却工程にて、熱間鍛造の後、且つ冷間鍛造の前に、熱間鍛造時の熱を利用して行われるので、改めて加熱する必要がなく、より効率良く焼鈍処理を行うことができる。また鍛造中間成型品７Ｅは、適切な冷却速度等にて冷却されて焼鈍処理が施され、所望する剛性と延性を兼ね備えた冷却後鍛造中間成型品７Ｇとなる。
また第１冷却工程にて適切な温度管理が必要な焼鈍処理を適切な中間設定温度まで行った後は、第２冷却工程にて特別な温度管理をすることなく常温まで冷却（放置）するので、第２冷却工程では特別な設備が不要であるとともに工程も単純である。
また熱間鍛造にて発生した酸化スケールをショットブラスト加工（第１表面処理工程）にて除去することで、適切な表面粗さを確保するとともに変質部を適切に除去することができる。
そして冷間鍛造工程の前に第２表面処理工程にて被膜処理を施すことで、鍛造中間成型品と金型との抵抗を低減してより効率良く冷間鍛造を行うことを可能とするとともに、鍛造最終成型品の表面をより滑らかにすることができる。
そして表面除去後鍛造中間成型品７Ｈに被膜処理した被膜後鍛造中間成型品７Ｉから冷間鍛造された鍛造最終成型品７Ｊは、前述した理由により、温間鍛造や熱間鍛造にて成型した場合よりも寸法精度が高く、表面が滑らかとなり、表面硬さも向上される。

本発明の車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法は、本実施の形態で説明した工程、処理等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。また製造される軸部材１の形状等は、本実施の形態にて説明した軸部材１の形状等に限定されるものではない。
また本実施の形態にて説明した車輪用転がり軸受装置の製造方法は、大径軸部１１と小径軸部１２と内輪突き当て面１２ａが形成された軸部１０の例を用いて説明した。しかし、本実施の形態にて説明した車輪用転がり軸受装置の製造方法は、大径軸部１１と小径軸部１２と内輪突き当て面１２ａを有していない軸部を備えた車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法にも適用することが可能である。
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。

１ 軸部材（車輪用転がり軸受装置の軸部材）
１０ 軸部
１１ 大径軸部
１２ 小径軸部
１２ａ 内輪突き当て面
１５ 軸端部
１７ かしめ部
１８ 第１内輪軌道面
１９ シール面（隣接外周面）
２０ フランジ基部
２１ フランジ部
３０ 嵌合軸部
３６ 潤滑剤被膜
４２ 内輪
４４ 第２内輪軌道面
４５ 外輪
４６ 第１外輪軌道面
４７ 第２外輪軌道面
７Ａ 軸状素材
７Ｅ 鍛造中間成型品
７Ｊ 鍛造最終成型品
Ａ 車輪用転がり軸受装置

Claims (5)

1. 軸方向に開口する凹部を備えた円筒形状を有する嵌合軸部と、
   軸方向に直交する円板形状あるいは放射形状を有するフランジ部と、
   外周面に内輪軌道面が形成された円柱形状を有する軸部と、が軸方向に沿って同軸上に配置された車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法において、
   鋼材を、当該鋼材の変態点温度以上の温度である熱間温度となるように加熱する加熱工程と、
   前記熱間温度の鋼材を、前記鋼材の形状と、鍛造における最終形状である鍛造最終成型品と、の中間の形状を有する鍛造中間成型品となるように中間成型品用金型を用いて成型する熱間鍛造工程と、
   最終成型品用金型を用いて前記鍛造中間成型品を冷間鍛造することで前記嵌合軸部と前記フランジ部と前記軸部の形状を前記鍛造最終成型品の形状に成型する冷間鍛造工程と、を有する、
   車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法。
2. 請求項１に記載の車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法であって、
   前記熱間鍛造工程の後に、前記鍛造中間成型品を、前記熱間鍛造工程時の温度よりも低く設定された中間設定温度となるまで、冷却設定温度／時間の速度で徐々に冷却する第１冷却工程を有する、
   車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法。
3. 請求項２に記載の車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法であって、
   前記第１冷却工程の後に、前記中間設定温度まで冷却した前記鍛造中間成型品を、更に常温まで冷却する第２冷却工程を有する、
   車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法であって、
   前記冷間鍛造工程の前に、前記鍛造中間成型品の表面をショットブラスト加工する第１表面処理工程を有する、
   車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法。
5. 請求項４に記載の車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法であって、
   前記第１表面処理工程の後に、前記ショットブラスト加工した前記鍛造中間成型品の表面、または前記最終成型品用金型における前記鍛造中間成型品と接する面、の少なくとも一方に、前記鍛造中間成型品と前記最終成型品用金型との間の摩擦力を低減する被膜処理を施す第２表面処理工程を有する、
   車輪用転がり軸受装置の軸部材の製造方法。