JP4984910B2

JP4984910B2 - 軌道輪部材の製造方法

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Publication number: JP4984910B2
Application number: JP2007011103A
Authority: JP
Inventors: 一登小林; 寛小山; 裕安田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2007-01-22
Filing date: 2007-01-22
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2027-01-22
Also published as: US8424205B2; EP2123374B1; EP2123374A4; JP2008173677A; WO2008090848A1; US20100058591A1; EP2123374A1; CN101583444A; CN101583444B

Description

この発明は、自動車の車輪及びブレーキディスク等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為に利用する、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の改良に関する。本発明の製造方法の対象となる軌道輪は、内周面の軸方向２個所位置に背面組み合わせ型で複列の外輪軌道を、外周面に外向フランジを、それぞれ備えたものである。この様な軌道輪部材は、上記車輪支持用転がり軸受ユニットが内輪回転型の場合には、懸架装置に結合固定される外輪が、同じく外輪回転型の場合には、車輪を支持固定した状態でこの車輪と共に回転するハブが、それぞれ相当する。

尚、本発明の製造方法を実施する場合に、上記外向フランジの軸方向位置は特に問わない。但し、軌道輪部材が、外輪、ハブ、何れであっても、本発明の製造方法の対象となる軌道輪部材は、当該軌道輪の軸方向に関する、上記外向フランジの位置が、この外向フランジ部のうちの少なくとも厚さ方向の一部が上記両外輪軌道の中心位置同士の間に存在する事が好ましい。尚、これら両外輪軌道の中心位置とは、これら両外輪軌道と転動体との接触面（転動体が玉である場合には接触楕円）の中心位置を言う。上記外向フランジの位置が、上記両外輪軌道の中心位置同士の間から軸方向に外れた位置に存在すると、外れた量が大きい程、本発明の効果を得にくくなる。但し、この場合でも、大きく外れない限り、従来の製造方法に比べて、耐久性を向上させる事は可能である。

自動車の車輪を構成するホイール、及び、制動用回転部材であるディスク或いはドラムを懸架装置を構成するナックルに回転自在に支持する為に、車輪支持用転がり軸受ユニットが広く使用されている。この様な車輪支持用転がり軸受ユニットとして一般的には、図７に示した内輪回転型のものが使用されているが、一部では、図８に示した様な外輪回転型のものも使用されている。

先ず、図７に示した、内輪回転型で従動輪（ＦＲ車及びＭＲ車の前輪、ＦＦ車の後輪）用の車輪支持用転がり軸受ユニット１は、外輪２の内径側にハブ３を、複数の転動体４、４を介して、回転自在に支持している。使用状態では、上記外輪２を上記ナックルに結合固定し、上記ハブ３に車輪及び制動用回転部材を支持固定する。この為に、上記外輪２の内周面の２個所位置に複列の外輪軌道５、５を、外周面の一部で、軸方向中央部よりも少し軸方向内寄り部分（軸方向に関して内とは、使用状態で車体の幅方向中央側となる側を言い、図１〜６、１１の上側、図７〜９の右側。反対に、使用状態で車体の幅方向外側となる、図１〜６、１１の下側、図７〜９の左側を、軸方向に関して外と言う。本明細書全体で同じ。）に、特許請求の範囲に記載した外向フランジである取付部６を、それぞれ形成している。一方、上記ハブ３の外周面には、上記外輪２よりも軸方向外方に突出した外端寄り部分に、車輪及び制動用回転部材を支持固定する為の支持フランジ７を、軸方向中間部乃至内端寄り部分に複列の内輪軌道８、８を、それぞれ形成している。そして、これら両列の内輪軌道８、８と上記両列の外輪軌道５、５との間に、両列毎に複数個ずつの転動体４、４を配置して、上記外輪２の内径側での上記ハブ３の回転を自在としている。

又、図８に示した、外輪回転型の車輪支持用転がり軸受ユニット１ａは、それぞれの外周面に内輪軌道８、８を形成した１対の内輪９、９の周囲にハブ１０を、複数個の転動体４、４を介して回転自在に支持している。使用状態では上記両内輪９、９を、懸架装置に設けた車軸に外嵌固定し、上記ハブ１０に車輪及び制動用回転部材を支持固定する。この為にこのハブ１０の内周面の２個所位置に複列の外輪軌道５、５を、外周面の軸方向外寄り部分に、特許請求の範囲に記載した外向フランジである支持フランジ７ａを、それぞれ形成している。そして、上記両列の内輪軌道８、８と上記両列の外輪軌道５、５との間に、両列毎に複数個ずつの転動体４、４を配置して、上記両内輪９、９の外径側での上記ハブ１０の回転を自在としている。尚、図示の例では、転動体４、４として玉を示したが、重量の嵩む車両用の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、転動体として円すいころを使用する場合もある。

図７に示した車輪支持用転がり軸受ユニット１を構成する外輪２の如き、内周面の軸方向２個所位置に複列の外輪軌道を、外周面に外向フランジを、それぞれ備えた軌道輪部材は、鍛造加工と切削加工及び研削加工とを組み合わせて造る。例えば、特許文献１には、図９に示す様な、駆動輪用で内輪回転型の車輪支持用転がり軸受ユニット１ｂを構成する外輪２ａ、及び、内輪９ａと組み合わされてハブ３ａを構成するハブ本体１１の加工方法に就いて記載されている。即ち、上記ハブ本体１１は、図１０の（Ａ）に示す様な工程により、上記外輪２ａは、図１０の（Ｂ）に示す様な工程により、それぞれ素材に鍛造加工を施して完成品に近い形状を有する中間素材とする。そして、この中間素材に、必要な切削加工及び研削加工を施して、上記外輪２ａ或いは上記ハブ本体１１とする。

ところで、車輪支持用転がり軸受ユニット用の軌道輪部材を造る為の素材は、鉄鋼メーカーで押し出し成形された、断面円形の長尺材を所定長さに切断する事で造られた、円柱状のものを使用する。この様にして得られる円柱状の素材の組成（清浄度）は均一でない事が、特許文献２に記載される等により、従来から知られている。即ち、上記素材の中央部４０％の範囲（中心から半径の４０％までの中央寄り円柱状部分）は、非金属介在物が存在し易い事が、上記特許文献２に記載される等により、従来から知られている。又、上記素材の外径寄り２０％の範囲（中心から半径の８０％よりも外周面側に存在する円筒状部分）に関しても、酸化物や非金属介在物が存在し易い等により、清浄度が低い事が知られている。そして、中心寄り、外周面寄り、何れの部分に存在する金属材料にしても、清浄度が低い金属材料が、軌道輪部材の周面に設けた軌道面のうちで、特に転動体の転動面が転がり接触する部分に露出すると、この部分の転がり疲れ寿命の確保が難しくなる。

これらの事を考慮し、且つ、素材中の酸化物や非金属介在物の分布のばらつきや、製造作業時に発生する（押圧力等の）各種ばらつきを考慮した場合、上記素材の中央部５０％の範囲、及び、上記素材の外径寄り３０％の範囲に存在する金属材料が、軌道面のうちで、少なくとも転動面が転がり接触する部分に露出しない様にする事が好ましい。言い換えれば、上記軌道面のうちの少なくとも転動面が転がり接触する部分には、上記素材のうちで、中心からの半径が５０〜７０％の範囲である、中間円筒状部分に存在する金属材料を露出させる事が好ましい。

ところが、本発明の製造方法の対象となる様な、内周面の軸方向２個所位置に複列で背面組み合わせ型の外輪軌道を備え、外周面に設けられた外向フランジ部の軸方向位置が、少なくともこの外向フランジ部の厚さ方向の一部が上記両外輪軌道の中心位置同士の間に存在する様な軌道輪部材を鍛造加工により造る場合、上記中間円筒状部分を上記両軌道面に露出させる事が難しい。例えば、前述の図１０の（Ｂ）に示した様な、前記特許文献１に記載された様な方法で、前記図７に示した車輪支持用転がり軸受ユニット１の外輪２を造ると、素材中の各部の金属材料、即ち、中心から半径の５０％までの中央寄り円柱状部分の金属材料１２と、中心からの半径が５０〜７０％の範囲である、中間円筒状部分に存在する金属材料１３と、外径寄り３０％の範囲の外径寄り円筒状部分に存在する金属材料１４とは、図１１に示す様に、上記外輪２中に分布する。この外輪２は、鍛造加工により図１１に実線で示した中間素材１５を造った後、切削加工及び研削加工により、この図１１に鎖線で示す状態にまで上記中間素材１５を削り取り、上記外輪２として完成する。

この様な中間素材１５と外輪２とを示した図１１中、斜格子で示した、上記中間円筒状部分に存在する金属材料１３が、１対の外輪軌道５、５部分に露出すれば、これら両外輪軌道５、５の転がり疲れ寿命を確保し、上記外輪２を含む、上記車輪支持用転がり軸受ユニット１の耐久性確保を図り易くなる。ところが、上記図１１から明らかな通り、従来の製造方法により上記外輪２を造ると、上記中央寄り円柱状部分の金属材料１２が、上記両外輪軌道５、５のうちの軸方向内側の外輪軌道５の一部（特に、外向フランジ部である取付部６の内径側に位置する部分の）表面に露出する。この為、従来から知られている軌道輪部材の製造方法では、上記車輪支持用転がり軸受ユニット１の耐久性確保を図る為の設計の自由度が限られる。

特許文献２には、円柱状の素材に前後方押し出し加工を施す際の押し出し方法を工夫する事で、中間素材のうちで外輪軌道となるベき部分に、中央寄り円柱状部分の金属材料１２｛次述する図１２（Ｂ）（Ｃ）の斜格子部分｝が存在しない様にする、軌道輪部材の製造方法に就いて記載されている。この様な従来の製造方法の場合には、図１２の（Ａ）に示す様な円柱状の素材１６の軸方向両端面中央部を互いに近づく方向に押し潰し、図１２の（Ｂ）（Ｃ）に示す様な、軸方向両端面に開口する第一、第二両円形凹部１７、１８と、これら両円形凹部１７、１８の底面同士の間に存在する隔壁部１９とを備えた中間素材２０とする。更に、この中間素材２０に、所定の切削（旋削）加工及び研削加工を施して、図１２の（Ｂ）（Ｃ）に鎖線で示した様な断面形状を備えた外輪２ｂとする。

上記隔壁部１９の形成位置を工夫しない場合には、図１２の（Ｂ）に示す様に、上記中央寄り円柱状部分の金属材料１２が外輪軌道５、５となるべき部分に存在する。これに対して、図１２の（Ｃ）に示す様に、上記隔壁部１９の形成位置を、上記外輪軌道５、５となるべき部分の間位置にすると、上記中央寄り円柱状部分の金属材料１２が外輪軌道５、５となるべき部分に存在しなくなる。但し、上記図１２の（Ｃ）に示す様に、上記隔壁部１９の形成位置を工夫しただけでは、製造コストの低減と耐久性向上とを高次元で両立させる事はできない。

即ち、上記隔壁部１９は、その後打ち抜き除去して、スクラップとして廃棄・回収するものである。従って、この打ち抜き除去作業を容易に行なう面からも、材料の歩留り向上を図る面からも、上記隔壁部１９の軸方向寸法（厚さ）は小さい程良い。ところが、図１２の（Ｃ）に示した状態から更に上記隔壁部１９を押し潰すと、上記中央寄り円柱状部分の金属材料１２が上記両外輪軌道５、５となるべき部分に移動し、これら両外輪軌道５、５の転がり疲れ寿命の確保が難しくなる。言い換えれば、上記図１２の（Ａ）→（Ｃ）に示した製造方法では、上記隔壁部１９の軸方向寸法を相当に大きくする必要が生じ、工業製品として製造コストを抑制する面からは好ましくない。

特開２００５−８３５１３号公報特開２００６−２５０３１７号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、内周面の軸方向２個所位置に複列の外輪軌道を、外周面に外向フランジを、それぞれ備えた軌道輪部材を、円柱状の素材を塑性変形させる事により造る場合に、上記両外輪軌道のうち、少なくとも転動体荷重が作用する部分に、素材のうちで清浄度の高い中間円筒状部分の金属材料を露出させられ、しかも、低コストで実施できる軌道輪部材の製造方法を実現すべく発明したものである。

尚、本発明の製造方法は、上記外向フランジ部のうちの少なくとも厚さ方向の一部が、上記両外輪軌道の中心位置同士の間（後述する図３の鎖線α、β同士の間）に存在する軌道輪部材を対象として実施する事が好ましい。上記外向フランジの軸方向位置がこの条件を満たさない場合には、上記両外輪軌道の表面部分に、上記清浄度の高い中間円筒状部分の金属材料以外の金属材料が露出し易くなる。従って、例えば上記外向フランジが、上記間部分から大きく外れた部分に存在する場合には、例えば特願２００６−３０９９１６に開示された様な、本発明とは異なる他の製造方法により造る事が好ましい。

本発明の軌道輪部材の製造方法は、円筒部の内周面の軸方向２個所位置に背面組み合わせ型の外輪軌道を、外周面に外向フランジを、それぞれ設けた軌道輪部材を造る。
この為、先ず、金属材製で円柱状の素材を軸方向に押し潰す据え込み加工により、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前段階中間素材とする。
その後、この前段階中間素材の周囲を、上記外向フランジ部を加工する為のフランジ成形用空間を備えたダイスにより囲んだ状態で、上記前段階中間素材を１対のパンチにより軸方向両側から押圧してこの前段階中間素材を塑性変形させる。そして、軸方向両端部を、これら両パンチの外周面形状に見合う内周面形状を有する円筒部とし、外周面に上記フランジ成形用空間に見合う形状を有する上記外向フランジ部を形成して、後段階中間素材とする。

特に、本発明の軌道輪部材の製造方法に於いては、上記素材として、この後段階中間素材を造る為に必要とするよりも大きな容積を有するものを使用する。又、上記ダイスとして、上記両パンチのうちの一方のパンチの周囲に固定された固定ダイスと、これら両パンチのうちの他方のパンチの周囲に、この固定ダイスに向かう方向の弾力を付与された状態で設けられた可動ダイスとから成るものを使用する。
そして、この可動ダイスの先端面と上記固定ダイスの先端面とを突き合わせた状態で、上記両パンチにより上記前段階中間素材を軸方向両側から押し潰して、この前段階中間素材を構成する金属材料を、上記両ダイスと上記両パンチとにより囲まれるキャビティ内に充満させる。その後、この金属材料により上記可動ダイスを押圧する事により、この可動ダイスを上記弾力に抗して上記固定ダイスから退避させ、余分な金属材料をこれら両ダイスの先端面同士の間に生じる隙間に逃がして、当該部分にバリを形成する。このバリは、後から、打ち抜き、削り取り等により除去する。

上述の様な本発明の軌道輪部材の製造方法を実施する場合に、より具体的には、例えば請求項２に記載した様に、前後方押し出し工程により、上記前段階中間素材の軸方向両端面中央部を互いに近づく方向に押し潰す。そして、軸方向一端面側に開口する第一円形凹部及び軸方向他端面側に開口する第二円形凹部と、これら両円形凹部の底面同士の間に存在する隔壁部とを備えた、第二前段階中間素材とする。
又、上記前後方押し出し工程の後、この第二前段階中間素材を固定、可動両ダイスの内径側にセットした状態で、この第二前段階中間素材を１対のパンチの先端面同士の間で押圧する。そして、上記第一円形凹部の深さ及び内面形状を変化させずに上記隔壁部を押し潰して、金属材料を径方向外方に移動させ、外周面に外向フランジを形成して（バリを有する予備後段階中間素材を介して）後段階中間素材とする。

或いは、請求項３に記載した様に、上記前段階中間素材を固定、可動両ダイスの内径側にセットした状態で、この前段階中間素材を１対のパンチの先端面同士の間で押圧する。上記請求項２に記載した様な前後方押し出し工程は省略する。そして、この前段階中間素材の径方向中央部を押し潰して金属材料を径方向外方に移動させると共に、軸方向一端面側に開口する第一円形凹部及び軸方向他端面側に開口する第二円形凹部と、これら両円形凹部の底面同士の間に存在する隔壁部と、外向フランジとを形成して、（バリを有する予備後段階中間素材を介して）前記後段階中間素材とする。
尚、上述の様な請求項２〜３に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項４に記載した様に、上記第一円形凹部の内周面を、内径が小さい奥半部と内径が大きい開口側半部とを段差部で連続させた、段付円筒面状とする。

又、本発明の軌道輪部材の製造方法を実施する場合に、より具体的には、請求項５に記載した様に、固定、可動両ダイスと１対のパンチとの間で前段階中間素材を塑性変形させて予備後段階中間素材を造った後、上記両ダイスの先端面同士の間の隙間に対応して、外向フランジの外周面に、この外周面から径方向外方に突出する状態で形成された、バリを打ち抜き除去して、上記後段階中間素材とする。
更に、請求項６に記載した様に、固定、可動両ダイスと１対のパンチとの間で前段階中間素材を塑性変形させて後段階中間素材を造った後、隔壁部を打ち抜き除去する。

上述の様に構成する本発明の軌道輪部材の製造方法によれば、内周面のうちの軸方向に離隔した２個所位置に形成した両外輪軌道のうち、少なくとも転動体荷重が作用する部分に、素材のうちで清浄度の高い中間円筒状部分の金属材料を露出させられる。この為、上記両外輪軌道の転がり疲れ寿命を確保し、これら両外輪軌道を備えた軌道輪部材を含む、車輪支持用転がり軸受ユニットの耐久性確保の為の設計の自由度向上を図れる。又、隔壁部の軸方向寸法（厚さ）を小さくしても、上記両外輪軌道のうちで転動体荷重が作用する部分に清浄度の高い金属材料を露出させられる為、上記隔壁部を除去する作業の容易化と材料の歩留り向上とにより、製造コストの上昇を抑えられる。

又、必要に応じて、請求項２〜４に記載した構成を採用する事により、外向フランジの軸方向位置や各外輪軌道の設置位置に応じて、上記中間円筒状部分の金属材料をこれら各外輪軌道の表面部分に、効果的に露出させられる。
又、請求項５に記載した様に、固定、可動両ダイスの先端面同士の間の隙間に対応して形成されたバリを打ち抜き除去すれば、加工コストを低く抑えつつ、上記外向フランジを含む、各部の寸法及び形状を、所望通り精度良く造れる。
更に、請求項６に記載した発明の軌道輪部材の製造方法によれば、余分な金属材料を除去して、軽量な車輪支持用転がり軸受ユニットを得られる。尚、外輪軌道を形成した円筒状部分等の他の部分を薄肉化する代わりに、隔壁部により強度保持を図る構造を採用する事も可能であり、この場合には、この隔壁部を除去する工程は不要である。

［実施の形態の第１例］
図１〜４は、請求項１、２、４〜６に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の製造方法は、図１の（Ａ）に示した、中炭素鋼、軸受鋼、浸炭鋼の如き鉄系合金等の、塑性加工後に焼き入れ硬化可能な、金属製で円柱状の素材１６に、順次、塑性加工或いは打ち抜き加工を施す。そして、（Ｂ）に示した前段階中間素材２１、（Ｃ）に示した第二前段階中間素材２２、（Ｄ）に示した予備後段階中間素材２３、（Ｅ）に示した後段階中間素材２４を経て、（Ｆ）に示した最終段中間素材２５を得る。更に、この最終段中間素材２５に、必要とする切削加工及び研削加工を施して、前述の図７に示した様な、内輪回転型の車輪支持用転がり軸受ユニット１を構成する外輪２とする。上記素材１６の容積は、上記後段階中間素材２４の容積よりも（後述するバリ３８の容積分だけ）大きくしている。以下、上記素材１６を上記最終段中間素材２５に加工する工程に就いて、順番に説明する。尚、以下の加工は、基本的には総て熱間若しくは温間で行なうが、小型のハブを形成する場合等、可能であれば、冷間で行なっても良い。

先ず、第一の据え込み工程で、図１の（Ａ）→（Ｂ）に示す様に、上記素材１６を軸方向に押し潰しつつ外径を拡げ、この素材１６を、径方向中間部が膨らんだビヤ樽型の、上記前段階中間素材２１とする。
次の前後方押し出し工程で、図１の（Ｂ）→（Ｃ）に示す様に、上記前段階中間素材２１を前記第二前段階中間素材２２に塑性加工する。この様な前後方押し出し工程では、鍛造加工の分野で広く知られている方法により、上記前段階中間素材２１の径方向中央寄り部分を軸方向に圧縮して、この径方向中央寄り部分の金属材料を、径方向外方に移動させつつ、軸方向両側（前後両方向）に移動させる。

次に行なう、上記前段階中間素材２１の径方向中央寄り部分を軸方向に圧縮する加工は、上記前段階中間素材２１を、上記第二前段階中間素材２２の外周面形状に対応した（凹凸が逆になった）ダイス内にセットした状態で、互いに同心に配置した押圧パンチとカウンターパンチとの間で、上記前段階中間素材２１の軸方向両端面中央部を押圧する事により行なう。一般的には、図１で下側に配置する上記カウンターパンチを固定した状態のまま、図１で上側に配置する上記押圧パンチを、このカウンターパンチに押し付ける。そして、上記前段階中間素材２１を構成する金属材料を移動させて、上記ダイスの内周面と上記押圧パンチ及び上記カウンターパンチの外面（外周面及び先端面）とにより囲まれたキャビティ内に充満させ、上記第二前段階中間素材２２とする。

この第二前段階中間素材２２は、軸方向一端面（図１〜４の上端面）側に開口する第一円形凹部２６及び軸方向他端面（図１〜４の下端面）側に開口する第二円形凹部２７と、これら両円形凹部２６、２７の底面同士の間に存在する隔壁部２８とを備える。本例の場合には、上記第一円形凹部２６の形状を、内径が小さい奥半部と内径が大きい開口側半部とを段差部で連続させた、段付形状とする。この為に、上記押圧パンチとして、先半部の外径が小さく、基半部の外径が大きい、段付のものを使用する。この様な前後方押し出し工程で、上記前段階中間素材２１を上記第二前段階中間素材２２に塑性加工する事に伴い、中央寄り円柱状部分の金属材料１２と、中間円筒状部分の金属材料１３と、外径寄り円筒状部分の金属材料１４との分布状況が、図１の（Ｂ）→（Ｃ）に示す様に変化する。

上述の様にして造った、上記第二前段階中間素材２２は、次の第二の据え込み工程で、前記予備後段階中間素材２３とする。この第二の据え込み工程は、図２に示した据え込み装置を使用して行なう。この据え込み装置は、特許請求の範囲に記載した他方のパンチに相当する押圧パンチ２９と、同じく一方のパンチに相当するカウンターパンチ３０と、同じく可動ダイスに相当する上側ダイス３１と、同じく固定ダイスに相当する下側ダイス３２と、押し出しパンチ３３とを備える。

これら各構成部材２９〜３３のうち、上側ダイス３１はプレス加工機のラムの下面に、このラムに対する昇降可能に支持されており、大きな弾力を有するばね３４、３４により、下方に向いた大きな弾力を付与されている。上記ラムに対する上記上側ダイス３１の下降量は、これらラムと上側ダイス３１との間に設けたストッパ機構により規制している。又、上昇量は、例えば、上記ラムの下面と上記上側ダイス３１の上面とが突き当たる事で制限される。従って上記上側ダイス３１は、通常状態では上記ラムと共に昇降するが、上向きの大きな力が加わった場合には、上記各ばね３４、３４の弾力に抗し、上記ラムに対して上昇する。又、上記押圧パンチ２９は、上記上側ダイス３１の内径側に配置した状態で、上記ラムに対し固定している。従ってこの上側ダイス３１は上記押圧パンチ２９の周囲に、この押圧パンチ２９に対する所定量の軸方向変位（昇降）を可能に支持されている。そして、上記ラムの下降時に上記上側ダイス３１の下端面は、上記押圧パンチ２９の下端面と上記カウンターパンチ３０の上端面との間で上記第二前段階中間素材２２の隔壁部２８を強く挟持する以前に、上記下側ダイス３２上端面に突き当たる。この状態から上記ラムが更に下降すると、上記上側ダイス３１はそのままの位置に止まり、上記押圧パンチ２９のみが上記上側ダイス３１と共に下降する。この際、上記各ばね３４、３４が弾性変形する。

一方、上記カウンターパンチ３０と上記下側ダイス３２とは、上記プレス加工機の支持台の上面に、互いに同心に固定されており、互いの間に、前記予備後段階中間素材２３の軸方向外半部の外面形状に見合う（凹凸が逆である）内面形状を有する、下側キャビティ３５を設けている。上記カウンターパンチ３０と上記下側ダイス３２とは、前記第二の据え込み工程の進行に伴って変位する事はない。更に、上記押し出しパンチ３３は、円筒状であり、その上端面により、上記下側キャビティ３５の下端部を仕切っている。この様な上記押し出しパンチ３３は、上記プレス加工機の支持台に対し、昇降可能に支持されている。そして、この押し出しパンチ３３が下降し切った状態で、上記下側キャビティ３５の内面形状が、上記予備後段階中間素材２３（前記後段階中間素材２４）の軸方向外半部の外面形状に見合う形状になる。尚、本例の場合には、上記押圧パンチ２９の先端部及び上記カウンターパンチ３０の先端部は、何れも、先端面寄りの小径部と基端寄りの大径部とを段部で連続させた、段付形状としている。

上述の様な構成を有する、前記据え込み装置を使用し、前記第二前段階中間素材２２に前記第二の据え込み工程を施して、上記予備後段階中間素材２３とする場合には、先ず、この第二前段階中間素材２２の軸方向外端寄り部分を上記下側ダイス３２内に挿入する。そして、上記カウンターパンチ３０の上端部を、上記第二前段階中間素材２２の軸方向外端面に形成した、前記第二円形凹部２７内に嵌合させる。その後、上記ラムを下降させて、図２の（Ａ）に示す様に、前記押圧パンチ２９を、上記第二前段階中間素材２２の軸方向内端面に形成した、前記第一円形凹部２６内に嵌合させると共に、上記下側ダイス３２の上端面と前記上側ダイス３１の片面とを突き合わせる。この状態で、これら両ダイス３２、３１の突き合わせ面同士の間に、フランジ成形用空間３６が形成される。

この状態から上記ラムを、図２の（Ｂ）（Ｃ）の矢印ａ、ａで示す様に、更に下降させると、図２の（Ａ）→（Ｂ）に示す様に、上記上側ダイス３１はそのままの位置に止まって、上記押圧パンチ２９のみが下方に移動する。この移動に伴ってこの押圧パンチ２９が、上記第二前段階中間素材２２の径方向中央部分を軸方向に押圧して、この部分を押し潰し、前記隔壁部２８を、厚さ寸法の小さい隔壁部１９とする。この様に径方向中央部分を押し潰す事で押し出された金属材料は、上記下側キャビティ３５内に入り込んで当該部分を円筒形に形成すると共に、一部は、上記フランジ成形用空間３６に向け、径方向外方に送られて、このフランジ成形用空間３６内に、取付部６となるべき、外向フランジ状の突出部を形成する。

上記押圧パンチ２９が、図２（Ｃ）に示す様に、十分に下降し、上記フランジ成形用空間３６内に十分量の金属材料が押し込まれると、このフランジ成形用空間３６内の圧力上昇に伴って、上記上側ダイス３１を上方に押圧する力が大きくなる。そして、この力が、前記各ばね３４、３４の弾力よりも大きくなると、上記上側ダイス３１がこれら各ばね３４、３４の弾力に抗して、図２（Ｃ）に矢印ｂ、ｂで示す様に上昇し、この上側ダイス３１の上端面が上記下側ダイス３２から離隔して、これら両端面同士の間に隙間３７が生じる。すると、上記フランジ成形用空間３６内に入り込んでいた金属材料の一部がこの隙間３７内に入り込み、上記取付部６となるべき突出部の外周縁にバリ３８を形成する。この結果、図１の（Ｄ）に示す様な予備後段階中間素材２３を得られる。この予備後段階中間素材２３に形成した、第一、第二両円形凹部１７、１８の内周面は、内径が小さい奥半部と内径が大きい開口側半部とを段差部で連続させた段付円筒面状である。

この様にして行なう、図１の（Ｃ）→（Ｄ）に示した第二の据え込み工程に伴って、中央寄り円柱状部分の金属材料１２と、中間円筒状部分の金属材料１３と、外径寄り円筒状部分の金属材料１４との分布状況が、図１の（Ｃ）→（Ｄ）に示す様に変化する。上記第二の据え込み工程では、前記両外輪軌道５、５のうちの軸方向内側の外輪軌道５を形成すべき部分に隣接する、前記第一円形凹部２６の内面形状は変化させない。前記第二円形凹部２７に関しては、深さを大きくする。そして、上記第二の据え込み工程の結果、これら両円形凹部２６、２７同士の間に存在する隔壁部２８から押し出された金属材料のうちの多くの部分が、上記取付部６となるべき突出部及び上記バリ３８となる。これら突出部及びバリ３８は、１対の外輪軌道５、５の中心位置同士の間の径方向外方部分に存在するので、上記隔壁部２８から押し出された金属材料（特に、中央寄り円柱状部分の金属材料１２）のうちの多くの部分が、上記両外輪軌道５、５となるべき部分に送られずに、これら両外輪軌道５、５となるべき部分の間を通って、径方向外方に送られる。この為、上記図１の（Ｄ）及び図４の（Ａ）から明らかな通り、上記予備後段階中間素材２３（前記後段階中間素材２４）の段階では、後から外輪軌道５、５を形成すべき部分には、清浄度の高い中間円筒状部分の金属材料１３が存在する。

上述の様に本例の場合には、上記予備後段階中間素材２３の加工完了の状態で、上記両ダイス３１、３２の先端面同士が互いに当接せず、これら両先端面同士の間に隙間３７が介在する状態となる。そして、この隙間３７には、金属材料の余剰分が入り込んで、上記バリ３８を形成する。この様にして造られた、上記取付部６の外周面からバリ３８を突出させた、上記予備後段階中間素材２３は、上記押圧パンチ２９及び上記上側ダイス３１を上昇させてから、前記押し出しパンチ３３を上昇させる事で、前記据え込み装置から取り出す。そして、図１の（Ｄ）→（Ｅ）に示す様に、上記バリ３８を打ち抜き除去して、前記後段階中間素材２４とする。

そして、最後に、図１の（Ｅ）→（Ｆ）に示す様に、上記両円形凹部１７、１８同士の間に存在する前記隔壁部１９を、プレス加工等により打ち抜き除去し、前記最終段中間素材２５とする。この最終段中間素材２５は、完成後の外輪２｛図４の（Ａ）の鎖線参照｝よりも厚肉である。そこで、この最終段中間素材２５に、所定の切削（旋削）加工及び研削加工を施して、上記外輪２として完成する。完成後の状態で上記取付部６は、図３に示す様に、上記両外輪軌道５、５の中心を通り、上記外輪２の中心軸に直交する仮想平面α、β同士の間に存在する。図４の（Ａ）に、上記後段階中間素材２４の段階での、上記各金属材料１２〜１４の分布状態と、完成後の外輪２｛図４の（Ａ）の鎖線参照｝の断面形状とを示している。この様な図４の（Ａ）から明らかな通り、本例の外輪２の製造方法によれば、この外輪２の内周面のうちの軸方向に離隔した２個所位置に形成した両外輪軌道５、５のうち、少なくとも転動体荷重が作用する部分に、素材のうちで清浄度の高い中間円筒状部分の金属材料１３を露出させられる。この為、上記両外輪軌道５、５の転がり疲れ寿命を確保し、これら両外輪軌道５、５を備えた外輪２を含む車輪支持用転がり軸受ユニットの耐久性確保の為の設計の自由度向上を図れる。

これに対して図４の（Ｂ）は、１対のダイスを突き合わせた状態のまま（可動ダイスを使用せず）に、図４の（Ａ）と同形状の後段階中間素材２４ａを塑性加工した場合の、各金属材料１２〜１４の分布状況を示している。この場合には、フランジ成形用空間３６に入り込んだ金属材料が隙間３７（図２参照）に向け、径方向外方に大きく移動する事がないので、中央寄り円柱状部分の金属材料１２が軸方向に拡がり易く、清浄ではないこの金属材料１２が、軸方向内側の外輪軌道５の一部（周囲に取付部６が存在しない部分）に露出する。この為、十分な耐久性を有する外輪２を得る事が難しくなる。

［実施の形態の第２例］
図５は、請求項１、３〜６に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、上述した実施の形態の第１例で行なっていた前後方押し出し工程を省略している。即ち、図５の（Ｂ）に示した前段階中間素材２１に、前述の図２に示した様な第二の据え込み加工を直接施して、図５の（Ｃ）に示した予備後段階中間素材２３ａを得、更に、バリ３８を除去して、図５の（Ｄ）及び図６に示した後段階中間素材２４ａを得る。この様な本例は、造るべき外輪が小型であったり、或いは、プレス加工を施す為のプレス加工機の容量が大きい等、一挙動で大きな塑性加工を行なえる場合に適用できる。本例の場合、上記後段階中間素材２４ａ内部での、中央寄り円柱状部分の金属材料１２と、中間円筒状部分の金属材料１３と、外径寄り円筒状部分の金属材料１４との分布状況は、図６に示す様になる。この図６から明らかな通り、本例の場合も、外輪２の内周面のうちの軸方向に離隔した２個所位置に形成した両外輪軌道５、５のうち、少なくとも転動体荷重が作用する部分に、素材のうちで清浄度の高い中間円筒状部分の金属材料１３を露出させられる。この為、上記両外輪軌道５、５の転がり疲れ寿命を確保し、これら両外輪軌道５、５を備えた外輪２を含む車輪支持用転がり軸受ユニットの耐久性確保の為の設計の自由度向上を図れる。

上述の説明は、本発明の軌道輪部材の製造方法により、前述の図７、９に示した様な、内輪回転型の車輪支持用転がり軸受ユニット１、１ｂを構成する外輪２、２ａを造る場合を中心に説明した。但し、前述の図８に示した様な、外輪回転型の車輪支持用転がり軸受ユニット１ａを構成するハブ１０であっても、支持フランジ７ａの軸方向位置が適切であれば（図８よりも右方に存在すれば）、本発明の製造方法により造る事ができる。

本発明の軌道輪部材の製造方法の実施の形態の第１例を工程順に示す、素材乃至最終段中間素材の断面図。第二前段階中間素材の軸方向両端部に第一、第二両円形凹部を、外周面に外向フランジを、ぞれぞれ形成する為の第二の据え込み加工の実施状況を工程順に示す断面図。本発明の製造方法を適用する事が好ましい外輪に関して、取付部の軸方向位置の範囲を示す断面図。後段階中間素材の段階での、中央寄り円柱状部分の金属材料と、中間円筒状部分の金属材料と、外径寄り円筒状部分の金属材料との分布状況に関して、（Ａ）は実施の形態の第１例の製造方法により造られた場合を、（Ｂ）は可動ダイスを使用しなかった場合を、それぞれ示す断面図。本発明の軌道輪部材の製造方法の実施の形態の第２例を示す、図１と同様の図。実施の形態の第２例に関して、後段階中間素材の段階での、中央寄り円柱状部分の金属材料と、中間円筒状部分の金属材料と、外径寄り円筒状部分の金属材料との分布状況を示す断面図。本発明の製造方法の対象となる軌道輪部材である外輪を備えた、内輪回転型で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。本発明の製造方法の対象となる軌道輪部材であるハブを備えた、外輪回転型の車輪支持用転がり軸受ユニットの１例を示す断面図。本発明の製造方法の対象となる外輪を備えた、内輪回転型で駆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。従来から知られている軌道輪部材の製造方法の２例を、それぞれ工程順に示す断面図。従来の製造方法により後段階中間素材を造った状態での、中央寄り円柱状部分の金属材料と、中間円筒状部分の金属材料と、外径寄り円筒状部分の金属材料との分布状況を示す断面図。従来の製造方法の別例を説明する、素材の断面形状（Ａ）と、隔壁部の形成位置を工夫しない場合の中間素材の断面形状（Ｂ）と、工夫した場合の中間素材の断面形状（Ｃ）とを示す図。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ車輪支持用転がり軸受ユニット
２、２ａ、２ｂ外輪
３、３ａハブ
４転動体
５外輪軌道
６取付部
７、７ａ支持フランジ
８内輪軌道
９、９ａ内輪
１０ハブ
１１ハブ本体
１２中央寄り円柱状部分の金属材料
１３中間円筒状部分の金属材料
１４外径寄り円筒状部分の金属材料
１５中間素材
１６素材
１７第一円形凹部
１８第二円形凹部
１９隔壁部
２０中間素材
２１前段階中間素材
２２第二前段階中間素材
２３、２３ａ予備後段階中間素材
２４、２４ａ後段階中間素材
２５最終段中間素材
２６第一円形凹部
２７第二円形凹部
２８隔壁部
２９押圧パンチ
３０カウンターパンチ
３１上側ダイス
３２下側ダイス
３３押し出しパンチ
３４ばね
３５下側キャビティ
３６フランジ成形用空間
３７隙間
３８バリ

Claims

円筒部の内周面の軸方向２個所位置に背面組み合わせ型の外輪軌道を、外周面に外向フランジを、それぞれ設けた軌道輪部材を造る為、金属材製で円柱状の素材を軸方向に押し潰す据え込み加工により、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前段階中間素材とした後、この前段階中間素材の周囲を、上記外向フランジ部を加工する為のフランジ成形用空間を備えたダイスにより囲んだ状態で、上記前段階中間素材を１対のパンチにより軸方向両側から押圧してこの前段階中間素材を塑性変形させ、軸方向両端部を、これら両パンチの外周面形状に見合う内周面形状を有する円筒部とし、外周面に上記フランジ成形用空間に見合う形状を有する上記外向フランジ部を形成して後段階中間素材とする軌道輪部材の製造方法に於いて、上記素材として、この後段階中間素材を造る為に必要とするよりも大きな容積を有するものを使用すると共に、上記ダイスとして、上記両パンチのうちの一方のパンチの周囲に固定された固定ダイスと、これら両パンチのうちの他方のパンチの周囲に、この固定ダイスに向かう方向の弾力を付与された状態で設けられた可動ダイスとから成るものを使用し、この可動ダイスの先端面と上記固定ダイスの先端面とを突き合わせた状態で、上記両パンチにより上記前段階中間素材を軸方向両側から押し潰して、この前段階中間素材を構成する金属材料を上記両ダイスと上記両パンチとにより囲まれるキャビティ内に充満させた後、この金属材料により上記可動ダイスを押圧する事により、この可動ダイスを上記弾力に抗して上記固定ダイスから退避させ、余剰の金属材料をこれら両ダイスの先端面同士の間に生じる隙間に逃がす事を特徴とする軌道輪部材の製造方法。
前段階中間素材の軸方向両端面中央部を互いに近づく方向に押し潰し、軸方向一端面側に開口する第一円形凹部及び軸方向他端面側に開口する第二円形凹部とこれら両円形凹部の底面同士の間に存在する隔壁部とを備えた第二前段階中間素材とする前後方押し出し工程の後、この第二前段階中間素材を固定、可動両ダイスの内径側にセットした状態で、この第二前段階中間素材を１対のパンチの先端面同士の間で押圧し、上記第一円形凹部の深さ及び内面形状を変化させずに上記隔壁部を押し潰して、金属材料を径方向外方に移動させ、外周面に外向フランジを形成して後段階中間素材とする、請求項１に記載した軌道輪部材の製造方法。
前段階中間素材を固定、可動両ダイスの内径側にセットした状態で、この前段階中間素材を１対のパンチの先端面同士の間で押圧し、この前段階中間素材の径方向中央部を押し潰して金属材料を径方向外方に移動させると共に、軸方向一端面側に開口する第一円形凹部及び軸方向他端面側に開口する第二円形凹部と、これら両円形凹部の底面同士の間に存在する隔壁部と、外向フランジとを形成して後段階中間素材とする、請求項１に記載した軌道輪部材の製造方法。
第一円形凹部の内周面を、内径が小さい奥半部と内径が大きい開口側半部とを段差部で連続させた、段付円筒面状とする、請求項２〜３のうちの何れか１項に記載した軌道輪部材の製造方法。
固定、可動両ダイスと１対のパンチとの間で前段階中間素材を塑性変形させて予備後段階中間素材を造った後、上記両ダイスの先端面同士の間の隙間に対応して、外向フランジの外周面に、この外周面から径方向外方に突出する状態で形成された、バリを打ち抜き除去して後段階中間素材とする、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した軌道輪部材の製造方法。
固定、可動両ダイスと１対のパンチとの間で前段階中間素材を塑性変形させて後段階中間素材を造った後、隔壁部を打ち抜き除去する、請求項１〜５のうちの何れか１項に記載した軌道輪部材の製造方法。