JP5365256B2

JP5365256B2 - 車輪支持用ハブユニットの軌道輪部材及びその製造方法

Info

Publication number: JP5365256B2
Application number: JP2009042583A
Authority: JP
Inventors: 一登小林; 裕安田; 寛小山
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2029-02-25
Also published as: JP2010195202A

Description

本発明は、車輪支持用ハブユニットの軌道輪部材及びその製造方法に関し、より詳細には、例えば、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するため車輪支持用ハブユニットの軌道輪部材及びその製造方法に関する。

従来の車輪支持用ハブユニットの軌道輪部材及びその製造方法としては、図７に示すように、軸部２から径方向外方に延びる取付フランジ３を、冷間での側方押出しによって軸部２と一体に成形することにより、十分な強度を持った軌道輪部材１を、比較的低荷重且つ安価に成形可能とするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１１１０７０号公報

上記特許文献１に記載の軌道輪部材１では、断面略長方形の取付フランジ３が、軸部２の外周面に径方向外方に向かって延設されている。ところで、車両の軽量化を目的として車輪支持用ハブユニット周りの構造にも、コンパクトな設計が要望されている。

そこで、軌道輪部材１の取付フランジ３をホイール及びブレーキロータに固定するボルトの頭部の突出高さを小さくすることによって、その分だけ周辺部品との干渉を少なくして、車輪支持用ハブユニット周りをコンパクトに設計することが考えられている。しかしながら、断面略長方形の取付フランジ３の板厚を薄くすることで、ボルトの頭部の突出高さを低くしようとすると、取付フランジ３の強度が低下してしまう可能性があった。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、取付フランジの強度を維持したまま、取付フランジに対するボルトの頭部の突出高さを小さくすることができ、車輪支持用ハブユニット周りをコンパクトに設計することができ、車体の軽量化を図ることができる車輪支持用ハブユニットの軌道輪部材及びその製造方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）中実状又は中空状の軸部と、軸部から径方向外方に延び、取付ボルトにより車輪又は車体に取り付けられる取付フランジと、を有し、取付フランジが冷間での側方押出しによって軸部と一体成形されるハブユニット軸受の軌道輪部材であって、取付フランジは、略棒板状に形成され、軸部を中心として周方向に略等間隔に複数設けられ、取付フランジの車輪又は車体への取付面と反対側の面に、径方向に沿って溝状凹部がそれぞれ形成され、溝状凹部の平面部の幅が取付ボルトの頭部の直径より小さくなるように形成され、取付ボルトのボルト座面の幅が取付ボルトの頭部の直径より大きくなるように形成されることを特徴とする車輪支持用ハブユニットの軌道輪部材。
（２）中実状又は中空状の軸部と、軸部から径方向外方に延び、取付ボルトにより車輪又は車体に取り付けられる取付フランジと、を有する車輪支持用ハブユニットの軌道輪部材の製造方法であって、軌道輪部材の素材を、軸部を成形するための軸部成形用キャビティと、軸部成形用キャビティを中心として取付フランジが周方向に略等間隔に複数設けられるように軸部成形用キャビティから径方向外方に向かって放射状に延設されると共に、取付フランジの車輪又は車体への取付面と反対側の面に径方向に沿って溝状凹部を形成する断面形状となっている、取付フランジを成形するためのフランジ成形用キャビティと、を有する金型に配置する工程と、素材の一端部又は両端部を常温で押し潰し、素材を金型の軸部成形用キャビティ及びフランジ成形用キャビティに流動させることにより、その軸方向一方面に径方向に沿って取付ボルトの頭部の直径より小さい幅の平面部を有する溝状凹部が形成される取付フランジを軸部と一体に側方押し出しにて成形する工程と、取付ボルトの頭部の直径より大きな幅の平面部を有する金型によって、取付フランジの所定の位置を押圧して、取付ボルトのボルト座面を形成する工程と、を備えることを特徴とする車輪支持用ハブユニットの軌道輪部材の製造方法。

本発明の車輪支持用ハブユニットの軌道輪部材によれば、取付フランジは、略棒板状に形成され、軸部を中心として周方向に略等間隔に複数設けられ、取付フランジの車輪又は車体への取付面と反対側の面に、径方向に沿って溝状凹部がそれぞれ形成され、溝状凹部の平面部の幅が取付ボルトの頭部の直径より小さくなるように形成され、取付ボルトのボルト座面の幅が取付ボルトの頭部の直径より大きくなるように形成されるため、取付フランジのボルト座面の板厚を薄くしながらも、その周辺部の板厚を厚くすることができるので、取付フランジの強度を維持したまま、取付フランジに対するボルトの頭部の突出高さを小さくすることができる。これにより、車輪支持用ハブユニット周りをコンパクトに設計することができるので、車体の軽量化を図ることができる。

また、本発明の車輪支持用ハブユニットの軌道輪部材の製造方法によれば、軌道輪部材の素材を、軸部を成形するための軸部成形用キャビティと、軸部成形用キャビティを中心として取付フランジが周方向に略等間隔に複数設けられるように軸部成形用キャビティから径方向外方に向かって放射状に延設されると共に、取付フランジの車輪又は車体への取付面と反対側の面に径方向に沿って溝状凹部を形成する断面形状となっている、取付フランジを成形するためのフランジ成形用キャビティと、を有する金型に配置する工程と、素材の一端部又は両端部を常温で押し潰し、素材を金型の軸部成形用キャビティ及びフランジ成形用キャビティに流動させることにより、その軸方向一方面に径方向に沿って取付ボルトの頭部の直径より小さい幅の平面部を有する溝状凹部が形成される取付フランジを軸部と一体に側方押し出しにて成形する工程と、取付ボルトの頭部の直径より大きな幅の平面部を有する金型によって、取付フランジの所定の位置を押圧して、取付ボルトのボルト座面を形成する工程と、を備えるため、軌道輪部材を高精度に成形することができる。これにより、鍛造後の機械加工における取り代を少なくすることができるので、材料の歩留まりが良い軌道輪部材を比較的低荷重で成形することができる。また、取付フランジのボルト座面の板厚を薄くしながらも、その周辺部の板厚を厚くすることができるので、取付フランジの強度を維持したまま、取付フランジに対するボルトの頭部の突出高さが小さい軌道輪部材を成形することができる。これにより、車輪支持用ハブユニット周りをコンパクトに設計することができるので、車体の軽量化を図ることができる。

本発明に係る軌道輪部材が採用された車輪支持用ハブユニットを説明するための断面図である。本発明に係る軌道輪部材を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。本発明に係る軌道輪部材の製造工程の説明図である。本発明に係る軌道輪部材を製造するための鍛造加工装置を説明するための断面図である。本発明に係る軌道輪部材の変形例を示し、取付フランジにボルト座面が形成される前の軌道輪部材の平面図である。本発明に係る軌道輪部材の変形例を示し、取付フランジにボルト座面が形成された後の軌道輪部材の平面図である。従来の軌道輪部材を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

以下、本発明に係る車輪支持用ハブユニットの軌道輪部材及びその製造方法の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態の車輪支持用ハブユニット１０は、図１に示すように、従動輪用の車輪支持用ハブユニットであり、不図示の車両の車体側に固定される外輪部材（軌道輪部材）２０と、不図示の車両の車輪側に接続されて車輪と共に回転する内輪部材（軌道輪部材）３０と、を備える。

外輪部材２０の内周面には、２列の外輪軌道溝２１が形成され、内輪部材３０の外周面には、外輪軌道溝２１に対向して２列の内輪軌道溝３１が形成されており、この外輪軌道溝２１及び内輪軌道溝３１間には、複数の転動体である玉１１が転動自在に配設される。また、複数の玉１１は保持器１２によって略等間隔に保持される。

外輪部材２０は、図１に示すように、中空状の軸部２２と、軸部２２の外周面に周方向に所定の間隔を存して形成され、径方向外方に延びる複数の取付フランジ２３と、を有する。また、取付フランジ２３には、不図示のボルトを挿通させるためのボルト挿通穴２３ａが形成される。そして、外輪部材２０は、取付フランジ２３のボルト挿通穴２３ａに挿通させた不図示のボルトを不図示の懸架装置に締結することによりが車体側に固定される。

内輪部材３０は、図１及び図２に示すように、中実状の軸部３２と、軸部３２の軸方向一端部の外周面に周方向に９０°間隔で形成され、径方向外方に延びる４個の取付フランジ３３と、を有する。また、取付フランジ３３には、取付ボルトであるスタッドボルト１３を固定するためのボルト固定穴３３ａが形成される。また、軸部３２の軸方向他端部には、その外周面に１列の内輪軌道溝３１を有する内輪３４が外嵌固定される。そして、内輪部材３０は、取付フランジ３３のスタッドボルト１３を不図示のホイール及びブレーキロータに締結することにより車輪側に固定される。

そして、本実施形態では、図２に示すように、内輪部材３０の取付フランジ３３の車輪への取付面３５と反対側の反取付面３６の周方向中心に、径方向に沿って溝状凹部３７が形成される。即ち、取付フランジ３３は、溝状凹部３７の平面部３７ａの周方向両側に肉厚部３８を有し、スタッドボルト１３のボルト座面に相当する部分だけ凹ませたような断面略凹型に形成される。また、平面部３７ａは、スタッドボルト１３の頭部１３ａの直径Ｄ１より若干大きい幅Ｗ１に形成され、スタッドボルト１３のボルト座面を構成する。

次に、図３及び図４を参照にして、本実施形態の軌道輪部材の製造方法について説明する。なお、本実施形態では、図２に示す軌道輪部材である内輪部材３０を冷間鍛造により造る場合を例にして説明する。

本実施形態の製造方法では、まず、図３の（ａ）→（ｃ）に示すように、中実状の円柱状の素材４０に、不図示の荒成形装置で２段階の塑性加工を施すことによって、第１中間素材４１及び第２中間素材４２が成形される。次いで、図３の（ｃ）→（ｄ）に示すように、第２中間素材４２に、図４に示す鍛造加工装置５０で側方押し出し成形を施すことによって、取付フランジ３３が軸部３２と一体成形された第３中間素材４３が成形される。次いで、図３の（ｄ）→（ｅ）に示すように、第３中間素材４３に、不図示の仕上成形装置で押圧加工（サイジング）を施すことによって、取付フランジ３３にスタッドボルト１３のボルト座面３９が形成された最終中間素材４４が成形される。そして、この最終中間素材４４に、所定の切削加工や研削加工などの機械加工を施すことによって、本実施形態の内輪部材３０が得られる。なお、上記図３の（ｄ）→（ｅ）の工程は、ボルト座面に精度が必要な場合に行われる工程であって、ボルト座面に精度が必要ない場合は省略してもよい。また、本実施形態では、第２中間素材４２が本発明の素材に相当する。

鍛造加工装置５０は、図４に示すように、固定金型である下金型５１と、可動金型である上金型５２と、上金型５２に設けられる孔５２ａに摺動自在に嵌合されるリングパンチ５３及び押圧パンチ５４と、下金型５１に設けられる孔５１ａに摺動自在に嵌合される押し出しパンチ５５と、押圧パンチ５４の取付板５６の下面と上金型５２の上面との間に配置される弾性部材５７と、を備える。そして、金型である下金型５１、上金型５２、リングパンチ５３、押圧パンチ５４、及び押し出しパンチ５５によって、軸部３２を成形するための軸部成形用キャビティ５８と、取付フランジ３３を成形するためのフランジ成形用キャビティ５９と、が画成される。また、フランジ成形用キャビティ５９は、軸部成形用キャビティ５８から径方向外方に向かって放射状に延設される。なお、フランジ成形用キャビティ５９での素材の流動をバランスよく行うために、下金型５１を上金型５２と同様に上下移動可能として弾性部材で上金型５２側に付勢させてもよい（上下両側金型フローティング構造）。

上記した鍛造加工装置５０による側方押し出し成形は、図３（ｃ）の第２中間素材４２を、鍛造加工装置５０の軸部成形用キャビティ５８内に配置した後、下金型５１及び上金型５２を閉じた状態において、第２中間素材４２の軸方向上端部をリングパンチ５３及び押圧パンチ５４で上方から押し潰すことにより、第２中間素材４２を軸部成形用キャビティ５８及びフランジ成形用キャビティ５９に流動させる。即ち、第２中間素材４２は、軸部成形用キャビティ５８内に充填され、その一部が軸部成形用キャビティ５８からフランジ成形用キャビティ５９に押し出される。この結果、反取付面３６に溝状凹部３７が形成された取付フランジ３３が軸部３２と一体に成形される。

以上説明したように、本実施形態の軌道輪部材である内輪部材３０によれば、軸部３２から径方向外方に延びる取付フランジ３３の車輪への取付面３５と反対側の反取付面３６に、径方向に沿って溝状凹部３７が形成され、この溝状凹部３７の平面部３７ａが、取付フランジ３３を車輪側に取り付けるためのスタッドボルト１３のボルト座面であるため、取付フランジ３３のボルト座面の板厚を薄くしながらも、その周辺部の板厚を厚くすることができるので、取付フランジ３３の強度を維持したまま、取付フランジ３３に対するスタッドボルト１３の頭部１３ａの突出高さを小さくすることができる。これにより、車輪支持用ハブユニット１０周りをコンパクトに設計することができるので、車体の軽量化を図ることができる。

また、本実施形態の軌道輪部材である内輪部材３０の製造方法によれば、第２中間素材４２を、軸部３２を成形するための軸部成形用キャビティ５８と、軸部成形用キャビティ５８から径方向外方に向かって放射状に延設され、取付フランジ３３を成形するためのフランジ成形用キャビティ５９と、を有する金型に配置する工程と、第２中間素材４２の軸方向上端部を常温で押し潰し、第２中間素材４２を金型の軸部成形用キャビティ５８及びフランジ成形用キャビティ５９に流動させることにより、反取付面３６に径方向に沿って溝状凹部３７が形成される取付フランジ３３を軸部３２と一体に側方押し出しにて成形する工程と、を備えるため、内輪部材３０を高精度に成形することができる。これにより、鍛造後の機械加工における取り代を少なくすることができるので、材料の歩留まりが良い内輪部材３０を比較的低荷重で成形することができる。

なお、本実施形態の変形例として、図５及び図６に示すように、取付フランジ３３の強度を高くするため、溝状凹部３７の平面部３７ａの幅Ｗ１を小さくして、溝状凹部３７の肉厚部３８の幅Ｗ２を大きくしてもよい。この場合、ボルト座面である平面部３７ａの幅Ｗ１が、スタッドボルト１３の頭部１３ａの直径Ｄ１より小さくなることがあるので、スタッドボルト１３の頭部１３ａの直径Ｄ１より大きな直径Ｄ２の円形平面部６０を有する不図示の金型によって、取付フランジ３３のボルト固定穴３３ａに対応する位置を押圧して、スタッドボルト１３のボルト座面６１を形成する。このようにすることで、取付フランジ３３の肉厚部３８の幅Ｗ２を大きくすることができるので、取付フランジ３３の強度を更に高くすることができる。

なお、本発明は上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、従動輪用の車輪支持用ハブユニットに本発明を適用した場合を例示したが、これに限定されず、駆動輪用の車輪支持用ハブユニットに本発明を適用してもよい。
また、上記実施形態では、中実状の内輪部材に本発明を適用した場合を例示したが、これに限定されず、中空状の外輪部材に本発明を適用してもよい。
また、上記実施形態では、取付フランジを軸部の外周面に周方向に９０°間隔で形成した場合を例示したが、これに限定されず、取付フランジの数や配置を変えたものに本発明を適用してもよい。

１０車輪支持用ハブユニット
１３スタッドボルト（取付ボルト）
１３ａ頭部
２０外輪部材（軌道輪部材）
２１外輪軌道溝
２２軸部
２３取付フランジ
２３ａボルト挿通穴
３０内輪部材（軌道輪部材）
３１内輪軌道溝
３２軸部
３３取付フランジ
３３ａボルト固定穴
３４内輪
３５取付面
３６反取付面
３７溝状凹部
３７ａ平面部
３８肉厚部
３９ボルト座面
４０素材
４１第１中間素材
４２第２中間素材（素材）
４３第３中間素材
４４最終中間素材
５０鍛造加工装置
５１下金型
５２上金型
５３リングパンチ
５４押圧パンチ
５５押し出しパンチ
５６取付板
５７弾性部材
５８軸部成形用キャビティ
５９フランジ成形用キャビティ
６０円形平面部（平面部）
６１ボルト座面
Ｗ１平面部の幅
Ｄ１頭部の直径
Ｄ２円形平面部の直径

Claims

中実状又は中空状の軸部と、前記軸部から径方向外方に延び、取付ボルトにより車輪又は車体に取り付けられる取付フランジと、を有し、
前記取付フランジが冷間での側方押出しによって前記軸部と一体成形されるハブユニット軸受の軌道輪部材であって、
前記取付フランジは、略棒板状に形成され、前記軸部を中心として周方向に略等間隔に複数設けられ、
前記取付フランジの前記車輪又は前記車体への取付面と反対側の面に、径方向に沿って溝状凹部がそれぞれ形成され、
前記溝状凹部の平面部の幅が前記取付ボルトの頭部の直径より小さくなるように形成され、
前記取付ボルトのボルト座面の幅が前記取付ボルトの前記頭部の直径より大きくなるように形成されることを特徴とする車輪支持用ハブユニットの軌道輪部材。
中実状又は中空状の軸部と、前記軸部から径方向外方に延び、取付ボルトにより車輪又は車体に取り付けられる取付フランジと、を有する車輪支持用ハブユニットの軌道輪部材の製造方法であって、
前記軌道輪部材の素材を、前記軸部を成形するための軸部成形用キャビティと、前記軸部成形用キャビティを中心として前記取付フランジが周方向に略等間隔に複数設けられるように前記軸部成形用キャビティから径方向外方に向かって放射状に延設されると共に、前記取付フランジの前記車輪又は前記車体への取付面と反対側の面に径方向に沿って溝状凹部を形成する断面形状となっている、前記取付フランジを成形するためのフランジ成形用キャビティと、を有する金型に配置する工程と、
前記素材の一端部又は両端部を常温で押し潰し、前記素材を前記金型の前記軸部成形用キャビティ及び前記フランジ成形用キャビティに流動させることにより、その軸方向一方面に径方向に沿って前記取付ボルトの頭部の直径より小さい幅の平面部を有する溝状凹部が形成される前記取付フランジを前記軸部と一体に側方押し出しにて成形する工程と、
前記取付ボルトの前記頭部の直径より大きな幅の平面部を有する金型によって、前記取付フランジの所定の位置を押圧して、前記取付ボルトのボルト座面を形成する工程と、を備えることを特徴とする車輪支持用ハブユニットの軌道輪部材の製造方法。