JP2007315589A - 軸受ユニット用外輪の製造方法 - Google Patents

軸受ユニット用外輪の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】第一の外輪軌道10cの直径DB1が第二の外輪軌道10bの直径DB2よりも大きい(DB1>DB2)外輪2bを対象として、これら両外輪軌道10c、10bに研削加工を施す場合に、上記外輪2bの内側に研削用工具12を進入させ易い方法を実現する。
【解決手段】(A)→(B)に示す様に、上記外輪2bの内側に上記研削用工具12を、この外輪2bの両端開口部のうち、上記第一の外輪軌道10cに近い側の開口部を通じて進入させる。これにより、上記課題を解決する。
【選択図】図1

Description

この発明に係る軸受ユニット用外輪の製造方法は、例えば、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為に使用する車輪支持用軸受ユニット等、各種の軸受ユニットを構成する外輪を製造する為に利用する。
自動車の車輪及び制動用回転部材は、車輪支持用軸受ユニットにより、懸架装置に対して回転自在に支持する。図4は、従来から知られている車輪支持用軸受ユニットの1例を示している。この車輪支持用軸受ユニットは、ハブ1と、外輪2と、それぞれが転動体である複数個の玉3、3とを備える。このうちのハブ1は、ハブ本体4と内輪5とを互いに組み合わせて成る。このうちのハブ本体4は、外周面の外端(軸方向に関して外とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側を言い、図4〜6の左側。反対に、車両の幅方向中央側となる図4〜6の右側を、軸方向に関して内と言う。本明細書の全体で同じ。)寄り部分に、車輪及び制動用回転部材を支持する為の取付フランジ6を、同じく中間部に第一の内輪軌道7aを、同じく内端部にこの第一の内輪軌道7aよりも外径寸法が小さくなった小径段部8を、それぞれ形成している。そして、この小径段部8に上記内輪5を外嵌すると共に、上記ハブ本体4の内端部を径方向外方に塑性変形させて形成したかしめ部9により、上記内輪5を上記ハブ本体4に固定している。この内輪5の外周面には、第二の内輪軌道7bを形成している。
又、上記外輪2は、内周面に上記第一の内輪軌道7aに対向する第一の外輪軌道10a及び上記第二の内輪軌道7bに対向する第二の外輪軌道10bを、外周面に懸架装置に結合固定する為の結合フランジ11を、それぞれ形成している。又、上記各玉3、3は、上記第一、第二の両内輪軌道7a、7bと上記第一、第二の両外輪軌道10a、10bとの間にそれぞれ複数個ずつ、図示しない保持器により保持した状態で転動自在に設けている。この構成により、背面組み合わせである複列アンギュラ型の玉軸受を構成し、上記外輪2の内側に上記ハブ1を、回転自在に、且つ、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承可能に支持している。尚、図示の例では、転動体として上記玉3を使用しているが、重量の嵩む自動車用の軸受ユニットの場合には、円すいころを使用する場合もある。
又、図示の例では、上記第一、第二の両内輪軌道7a、7bの直径DA1、DA2を互いに等しく(DA1=DA2)すると共に、上記第一、第二の両外輪軌道10a、10bの直径DB1、DB2を互いに等しく(DB1=DB2)する事により、上記第一の内輪軌道7aと上記第一の外輪軌道10aとの間に設けた各玉3、3(第一の転動体列)のピッチ円直径PCD1 と、上記第二の内輪軌道7bと上記第二の外輪軌道10bとの間に設けた各玉3、3(第二の転動体列)のピッチ円直径PCD2 とを、互いに等しく(PCD1 =PCD2 )している。
上述の様に構成する車輪支持用軸受ユニットの使用時には、上記結合フランジ11を懸架装置に結合固定すると共に、上記取付フランジ6に車輪及び制動用回転部材を支持固定する。この結果、これら車輪及び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事ができる。
ところで、上述した様な車輪支持用軸受ユニットには、主に自動車の旋回時に、路面反力に基づくモーメント荷重が負荷される。この際に車輪支持用軸受ユニットは、上記ハブ1が上記外輪2に対して曲げられる態様で弾性変形し、上記取付フランジ6の中心軸が上記結合フランジ11の中心軸に対して傾く傾向となる。この様にして生じる傾きは、自動車の走行安定性やブレーキ性能に悪影響を及ぼす。この為、これら各性能を向上させる観点より、車輪支持用軸受ユニットとしては、上述の様な傾きを十分に抑えられる構造、即ち、モーメント剛性を十分に高められる構造を採用するのが望ましい。
ところで、車輪支持用軸受ユニットのモーメント剛性は、上記第一、第二の両転動体列の作用点(これら両転動体列の作用線α1 、α2 と車輪支持用軸受ユニットの中心線βとの交点)P1 、P2 間の距離Lが大きくなる程、大きくなる。一方、上記中心線β上に於ける両作用点P1 、P2 の位置は、上記両転動体列のピッチ円直径PCD1 、PCD2 が大きくなる事に伴い、互いに離れる方向に移動する。従って、上記両作用点P1 、P2 間の距離Lは、上記両転動体列のピッチ円直径PCD1 、PCD2 を大きくする事により、大きくする事ができる。但し、これら両ピッチ円直径PCD1 、PCD2 を双方ともに大きくすると、車輪支持用軸受ユニットが徒に大型化すると共に重量が増大し、小型・軽量化の要請に反する結果となる為、好ましくない。
これに対し、特許文献1には、図5に示す様な車輪支持用軸受ユニットが記載されている。上述の図4に示した構造との比較で、図5に示した構造の場合には、第二の転動体列のピッチ円直径PCD2 を変えずに、第一の内輪、外輪両軌道7a、10aの直径DA1、DB1を大きくする事により、第一の転動体列のピッチ円直径PCD1 のみを大きく(PCD1 >PCD2 )している。これにより、上記第一の転動体列の作用点P1Aを上記第二の転動体列の作用点P2 から遠ざけて、これら両作用点P1A、P2 間の距離LA を大きく(LA >L)する事により、車輪支持用軸受ユニットのモーメント剛性を高めている。この様に構成する車輪支持用軸受ユニットの場合には、モーメント剛性を高める為に上記PCD1 のみを大きくしている為、徒に大型化したり重量が増大する事を防止できる。
又、上述した特許文献1には、図6に示す様な車輪支持用軸受ユニットも記載されている。上述の図5に示した構造との比較で、図6に記載した構造の場合には、第一の外輪軌道10cの直径DB1を変えずに、第一の内輪軌道7cの直径DA1のみを大きくすると共に、第一の転動体列を構成する各玉3aの直径を小さくしている。これにより、この第一の転動体列のピッチ円直径PCD1 を更に大きくして、この第一の転動体列の作用点P1Bを上記第二の転動体列の作用点P2 から更に遠ざける事により、これら両作用点P1B、P2 間の距離LB を更に大きく(LB >LA )している。そして、この様な構成を採用する事により、車輪支持用軸受ユニットのモーメント剛性を更に高めている。
尚、この図6に示した構造の場合には、上記第一の転動体列を構成する各玉3aの直径を小さくした分、これら各玉3aの総数を増やして、これら各玉3aに加わる荷重を分散できる様にしている。又、上述の図4〜5に示した構造の場合には、第一、第二の各外輪軌道10a、10bの母線形状の曲率半径は、それぞれRで互いに等しかったが、図6に示した構造の場合には、上述の様に第一の転動体列を構成する各玉3aの直径を小さくした事に伴い、上記第一の外輪軌道10cの母線形状の曲率半径rが、第二の外輪軌道10bの母線形状の曲率半径Rよりも小さく(r<R)なっている。何れにしても、この様に構成する車輪支持用軸受ユニットの場合には、上述の図5に示した構造に比べて、上記第一の外輪軌道10cの直径を変えていない為、モーメント剛性を更に高められる構造でありながら、上記図5に示した構造と同じ外径寸法を維持できる。
上述した様な各車輪支持用軸受ユニットを構成する外輪2、2a、2bを製造する場合、第一、第二の両外輪軌道10a(10c)、10bには、それぞれ仕上加工として研削加工を施す。この際の具体的な研削方法として、特許文献2には、上記第一、第二の両外輪軌道10a(10c)、10bに対し、1つずつ順番に研削加工を施す方法が記載されている。但し、この様な方法を実施すると、上記両外輪軌道10a(10c)、10bに研削加工を施す手間が煩雑になる為、作業能率が悪くなる。
これに対し、上記特許文献2には、上述の図4に示した構造{第一の外輪軌道10aと第二の外輪軌道10bとの直径DB1、DB2が互いに等しい(DB1=DB2)構造}を対象として、第一の外輪軌道10aを研削する為の砥石部と第二の外輪軌道10bを研削する為の砥石部とを備えた1個の研削用工具により、上記両外輪軌道10a、10bに対し同時に研削加工を施す方法が記載されている。この様な方法によれば、上記両外輪軌道10a、10bに対し研削加工を施す際の作業能率を良好にできると共に、加工装置のコスト低減を図れる。但し、上記方法は、上述の図4に示した構造(DB1=DB2とした構造)を対象とするものであり、上述の図5〜6に示した構造(DB1>DB2とした構造)を対象とするものではない。言い換えれば、上記特許文献2には、上述の図5〜6に示した構造(DB1>DB2とした構造)を対象として、第一、第二の両外輪軌道10a(10c)、10bに対し同時に研削加工を施す場合の具体的な作業手順が記載されていない。
又、上述した様な各車輪支持用軸受ユニットを構成する外輪2、2a、2bを製造する場合、第一、第二の両外輪軌道10a(10c)、10bには、それぞれ硬化処理として、一般に、高周波焼入れ処理を施す。この様な高周波焼入れ処理を施す場合には、上記第一、第二の両外輪軌道10a(10c)、10bを高周波加熱する。この際の具体的な加熱方法として、特許文献3には、上述の図4に示した構造(DB1=DB2とした構造)を対象として、第一の外輪軌道10aを加熱する為のコイル部と第二の外輪軌道10bを加熱する為のコイル部とを備えた高周波加熱用コイルにより、上記両外輪軌道10a、10bを同時に高周波加熱する方法が記載されている。但し、この方法は、上述の図4に示した構造(DB1=DB2とした構造)を対象とするものであり、上述の図5〜6に示した構造(DB1>DB2とした構造)を対象とするものではない。言い換えれば、上記特許文献3には、上述の図5〜6に示した構造(DB1>DB2とした構造)を対象として、第一、第二の両外輪軌道10a(10c)、10bを同時に高周波加熱する際の具体的な作業手順は記載されていない。
特開2004−108449号公報 特開2004−92830号公報 特開昭59−226118号公報
本発明の軸受ユニット用外輪の製造方法は、上述の様な事情に鑑み、一方の外輪軌道の直径が他方の外輪軌道の直径よりも大きい外輪を対象として、これら両外輪軌道に研削加工を施したり、或はこれら両外輪軌道を高周波加熱する場合に、これらの作業を容易に行なえる様にすべく発明したものである。
本発明の軸受ユニット用外輪の製造方法は、内周面に複列の外輪軌道を有し、これら両外輪軌道のうちの一方の外輪軌道の直径を他方の外輪軌道の直径よりも大きくした軸受ユニット用外輪の製造方法である。
この様な本発明の軸受ユニット用外輪の製造方法のうち、請求項1に記載した製造方法は、上記両外輪軌道に研削加工を施す為の研削用工具として、その外周面を上記一方の外輪軌道を研削する為の第一加工面(例えば、その母線形状の曲率半径を、この一方の外輪軌道の母線形状の曲率半径と等しくした加工面)とした第一砥石部と、その外周面を上記他方の外輪軌道を研削する為の第二加工面(例えば、その母線形状の曲率半径を、この他方の外輪軌道の母線形状の曲率半径と等しくした加工面)とした第二砥石部とを有すると共に、上記一方の外輪軌道に上記第一加工面を、上記他方の外輪軌道に上記第二加工面を、それぞれ同時に接触させる事ができるものを採用する。そして、上記研削用工具により上記両外輪軌道に研削加工を施す際に、この研削用工具を上記外輪の径方向内側に、この外輪の両端開口部のうち軸方向に関して外輪軌道の直径の大きい側(上記一方の外輪軌道に近い側)の開口部を通じて進入させる。
又、この請求項1に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項2に記載した様に、研削用工具として、第一加工面の直径を第二加工面の直径よりも大きくすると共に、これら両加工面の直径の差を両外輪軌道の直径の差と実質的に等しくしたものを採用する。そして、上記研削用工具によりこれら両外輪軌道に研削加工を施す際に、この研削用工具の中心軸を上記外輪の中心軸と平行にした状態で、上記第一加工面を一方の外輪軌道に、上記第二加工面を他方の外輪軌道に、それぞれ接触させる方法を採用する事ができる。
又は、例えば請求項3に記載した様に、研削用工具として、第一加工面の直径と第二加工面の直径とを互いに等しくしたものを採用する。そして、この研削用工具により上記両外輪軌道に研削加工を施す際に、この研削用工具の中心軸を上記外輪の中心軸に対し傾けた状態で、上記第一加工面を一方の外輪軌道に、上記第二加工面を他方の外輪軌道に、それぞれ接触させる方法を採用する事もできる。
又、これら請求項1〜3に記載した発明を実施する場合に、好ましくは、請求項4に記載した様に、第一、第二両砥石部を構成する砥石の粒度(砥粒の大きさ)と結合度(砥粒を結合する強さ)と組織{砥石の見かけの体積に占める砥粒の体積の比率(砥粒率)}とのうちの少なくとも1つの性状を互いに異ならせた研削用工具を使用する。
この理由は、例えば1対の外輪軌道同士の間の直径差及び第一、第二両加工面同士の間の直径差との関係で(これら各直径差を考慮した上で)、上記第一、第二両砥石部を構成する砥石の粒度と結合度と組織とのうちの少なくとも1つの性状を互いに異ならせれば、同じく互いに異ならせていない場合に比べて、上記第一、第二両加工面の目こぼれ発生傾向又は目づまり発生傾向を互いに近づける(ほぼ等しくする)事ができる為である。
ここで、上記目こぼれ及び目づまりに就いて説明する。上記第一、第二両砥石部を構成する砥石は、自生作用を起こす特性を持っている。この自生作用とは、砥石の加工面に存在する砥粒の刃が摩耗して切れ味が悪くなった場合に、当該砥粒がこの加工面から脱落して、新しい砥粒がこの加工面に現れる作用の事を言う。砥石の場合には、この様な自生作用が適切に起こる事により、加工面の研削能力がほぼ一定に保たれる仕組みになっている。ところが、被加工物の種類や加工条件との関係で、適切な性状を有する砥石を選択使用しないと、この砥石の加工面に目こぼれ又は目づまりが生じ易くなる。このうちの加工面の目こぼれとは、上記自生作用が過度に起こり易くなって、被加工面を十分に削れなくなる状態を言う。この様な加工面の目こぼれが発生した状態で、被加工面の研削作業を続行すると、この加工面の母線形状が悪化し(表面が過度に粗くなり)、研削部位に振動が発生する等の不具合を生じる。一方、上記加工面の目づまりとは、上記自生作用が過度に起こりにくくなって、被加工面を十分に削れなくなる状態を言う。この様な加工面の目づまりが発生した状態で、被加工面の研削作業を続行すると、研削抵抗が増大して、研削部位の発熱量が多くなり、被加工面に研削焼け、研削割れ、熱歪みが発生する等の不具合を生じる。
又、上述の請求項4に記載した発明を実施する場合に、好ましくは、次の様なポイント制により、適切な砥石を選択する。即ち、このポイント制では、一方の外輪軌道の直径が他方の外輪軌道の直径に比べて大きい割合を、1%につき−0.1ポイントとし、
第一加工面の直径が第二加工面の直径に比べて大きい割合を、1%につき+0.1ポイントとする。
又、下記の表1に示す様な、JIS規格(JIS R 6210)で定められた砥石の粒度の段階{JIS R 6210では、この段階を、一般研磨用微粉に関しては「F○○○」(○○○は砥粒を振るうメッシュのサイズ)と表し、精密研磨用微粉に関しては「○○○番」と表すが、ここでは粒度だけを問題にする為、表1では「♯○○○」と表している。}♯4〜♯8000(段階が♯4→♯8000に向かう程、砥粒が小さくなる)に関して、第一砥石部を構成する砥石の粒度が、第二砥石部を構成する砥石の粒度に対し、♯8000→♯4の向き(砥粒が大きくなる向き)に1段階ずれる毎に−1.0ポイントを加算し、♯4→♯8000の向き(砥粒が小さくなる向き)に1段階ずれる毎に+1.0ポイントを加算する。
Figure 2007315589
又、下記の表2に示す様な、JIS規格(JIS R 6210)で定められた砥石の結合度の段階A〜Z(段階がA→Zに向かう程、結合が強くなる)に関して、上記第一砥石部を構成する砥石の結合度が、上記第二砥石部を構成する砥石の結合度に対し、Z→Aの向き(結合が弱くなる向き)に1段階ずらせる毎に−1.0ポイントを加算し、A→Zの向き(結合が強くなる向き)に1段階ずらせる毎に+1.0ポイントを加算する。
Figure 2007315589
更に、下記の表3に示す様な、JIS規格(JIS R 6210)で定められた砥石の組織の段階(組織番号)0〜14{段階が0→14に向かう程、組織が疎になる(砥粒率が低くなる)}に関して、
上記第一砥石部を構成する砥石の組織が、上記第二砥石部を構成する砥石の組織に対し、0→14の向き(砥粒率が低くなる向き)に1段階ずらせる毎に−1.0ポイントを加算し、14→0の向き(砥粒率が高くなる向き)に1段階ずらせる毎に+1.0ポイントを加算する。
Figure 2007315589
そして、この様なポイント制を導入した場合に、合計ポイントが−1.0〜+1.0の範囲内に収まる様にした上で、目こぼれ又は目づまりの発生しにくい良好な砥石の条件を適宜選択する。
又、本発明の軸受ユニット用外輪の製造方法のうち、請求項5に記載した製造方法は、上記両外輪軌道に高周波焼入れ処理を施す為に使用する、これら両外輪軌道の高周波加熱用具として、上記一方の外輪軌道を高周波加熱する為の第一コイル部と、上記他方の外輪軌道を高周波加熱する為の第二コイル部とを有すると共に、上記一方の外輪軌道に上記第一コイル部の外周面を、上記他方の外輪軌道に上記第二コイル部の外周面を、それぞれ同時に、高周波加熱を行なえる程度にまで近接対向させる事ができるものを採用する。そして、この高周波加熱用具より上記両外輪軌道を高周波加熱する際に、この高周波加熱用具を上記外輪の径方向内側に、この外輪の両端開口部のうち軸方向に関して外輪軌道の直径の大きい側(上記一方の外輪軌道に近い側)の開口部を通じて進入させる。
上述の様な本発明の軸受ユニット用外輪の製造方法によれば、軸受ユニット用外輪の径方向内側に研削用工具及び高周波加熱用具を進入させ易くできる。この理由は、この軸受ユニット用外輪の両端開口部のうち、外輪軌道の直径の大きい側(一方の外輪軌道に近い側)の開口部の方が、同じく小さい側(他方の外輪軌道に近い側)の開口部に比べて、開口面積が大きい為である。即ち、上記軸受ユニット用外輪の径方向内側に上記研削用工具及び上記高周波加熱用具を進入させる際には、上記一方の外輪軌道に近い側の開口部(開口面積:大)を通じて進入させる場合の方が、上記他方の外輪軌道に近い側の開口部(開口面積:小)を通じて進入させる場合よりも、上記研削用工具及び上記高周波加熱用具の一部と、上記軸受ユニット用外輪の一部(開口周縁部、内周面に存在する段部等)とが干渉しにくく(ぶつかりにくく)なる為である。
又、本発明の場合には、上述の様に、開口面積が大きい開口部(一方の外輪軌道に近い側の開口部)を通じて進入させる分、開口面積が小さい開口部(他方の外輪軌道に近い側の開口部)を通じて進入させる場合に比べて、研削用工具及び高周波加熱用具が多少大型化しても、これら研削用工具及び高周波加熱用具を、軸受ユニット用外輪の径方向内側に進入させる事が可能となる。従って、本発明の製造方法を実施する場合には、使用する研削用工具及び高周波加熱用具の設計の自由度を大きくする事ができる。
又、本発明の場合には、前記両外輪軌道に研削加工を施す作業(請求項1)、又は、これら両外輪軌道を高周波加熱する作業(請求項5)を、これら両外輪軌道に対し同時に行なえる。この為、これらの作業を効率良く行なえる。
又、本発明を実施する場合に、請求項4に示した製造方法を採用すれば、第一、第二両加工面の目づまり発生傾向又は目こぼれ発生傾向を互いにほぼ等しくできる。この為、これら第一、第二両加工面のうち、何れか一方の加工面にのみ目づまり若しくは目こぼれが発生すると言った事態や、何れか一方の加工面に目づまりが発生すると共に、他方の加工面に目こぼれが発生すると言った事態を、それぞれ発生しにくくできる。従って、1対の外輪軌道を双方同時に研削する際の条件設定が容易になる。
具体的には、前記合計ポイントが−1.0〜+1.0の範囲内に収まっていれば、上記第一、第二両加工面は、研削パラメータ(例えば、送り速度、砥石や被加工物の周速等)の変化に対して互いに同じ反応を示す為、良好な研削条件を発見する事が容易となる。
又、研削を行なう事に伴って砥石は徐々に小さくなるが、これに伴う目こぼれ・目づまり発生傾向の変化も、上記第一、第二両加工面同士で同様に表れる為、再調整を行ない易くなる。
[実施の形態の第1例]
図1は、請求項1〜2に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。製造対象となる外輪2bは、前述の図6に示した車輪支持用軸受ユニットの構成部材である。即ち、この外輪2bは、内周面に第一、第二の外輪軌道10c、10bを、外周面に懸架装置に結合する為の結合フランジ11を、それぞれ形成している。又、上記第一の外輪軌道10cの直径DB1を上記第二の外輪軌道10bの直径DB2よりも大きく(DB1>DB2)すると共に、上記第一の外輪軌道10cの母線形状の曲率半径rを上記第二の外輪軌道10bの母線形状の曲率半径Rよりも小さく(r<R)している。
又、上記両外輪軌道10c、10bに研削加工を施す為に使用する研削用工具12は、回転軸13の中間部と先端部(図1の右端部)とに、それぞれ円環状に形成した第一砥石14と第二砥石15とを、上記回転軸13と同心に結合固定して成る。この様な研削用工具12のうち、上記第一砥石14の外周面は、その母線形状の曲率半径を上記第一の外輪軌道10cの母線形状の曲率半径と等しくした(rとした)、第一加工面16としている。又、上記第一砥石14の外周面は、その母線形状の曲率半径を上記第二の外輪軌道10bの母線形状の曲率半径と等しくした(Rとした)、第二加工面17としている。又、上記第一加工面16の外径d16をこの第二加工面17の外径d17よりも大きく(d16>d17)すると共に、これら第一、第二両加工面16、17の外径の差(d16−d17)を、上記第一、第二両外輪軌道10c、10bの直径の差(DB1−DB2)と実質的に等しく(d16−d17=DB1−DB2)している。更に、次述する図1(C)に示す様に、上記研削用工具12の中心軸と上記外輪2bの中心軸と平行にした状態で、上記第一、第二両加工面16、17を上記第一、第二の両外輪軌道10c、10bに対し同時に整合接触させられる様に、軸方向に関する上記第一、第二両加工面16、17同士のピッチを規制している。
本例の場合、この様な研削用工具12を使用して上記第一、第二の両外輪軌道10c、10bに研削加工を施す際には、先ず、図1(A)に示す様に、上記研削用工具12の中心軸を上記外輪2bの中心軸に一致させた状態で、この研削用工具12の先端部を、上記外輪2bの両端開口部のうち、軸方向に関して上記第一の外輪軌道10cに近い側の開口部に対向させる。次いで、同図(A)→(B)に示す様に、上記研削用工具12を上記外輪2bに向け軸方向に前進させる事により、この研削用工具12を上記外輪2bの径方向内側に、上記第一の外輪軌道10cに近い側の開口部を通じて進入させる。そして、この様に進入させた状態で、軸方向に関する、上記第一、第二の両外輪軌道10c、10bの位相と、上記第一、第二両加工面16、17の位相とを、互いに一致させる。次いで、同図(B)→(C)に示す様に、上記外輪2bの内側で上記研削用工具12を径方向に変位させる事により、上記第一の外輪軌道10cに上記第一加工面16を、上記第二の外輪軌道10bに上記第二加工面17を、それぞれ押し付ける。そして、この状態で、上記外輪2bと上記研削用工具12とを相対回転{例えば、互いに逆方向に回転、或は互いに同方向に回転速度(周速)を異ならせて回転}させる事により、上記第一、第二の両外輪軌道10c、10bに全周に亙り研削加工を施す。
上述した様に、本例の軸受ユニット用外輪の製造方法の場合には、外輪2bの径方向内側に研削用工具12を、この外輪2bの両端開口部のうち、第一の外輪軌道10cに近い側の開口部を通じて進入させる。この為、上記外輪2bの径方向内側に上記研削用工具12を進入させ易くできる。この理由は、上記外輪2bの両端開口部のうち、上記第一の外輪軌道10cに近い側の開口部の方が、第二の外輪軌道10bに近い側の開口部に比べて、開口面積が大きい為である。即ち、上記外輪2bの径方向内側に上記研削用工具12を進入させる際には、上記第一の外輪軌道10cに近い側の開口部(開口面積:大)を通じて進入させる場合の方が、上記第二の外輪軌道10bに近い側の開口部(開口面積:小)を通じて進入させる場合よりも、上記研削用工具12の一部と上記外輪2bの一部(開口周縁部、内周面に存在する段部等)とが干渉しにくく(ぶつかりにくく)なる為である。
又、本例の場合には、上記研削用工具12により、上記第一、第二の両外輪軌道10c、10bに対し同時に研削加工を施す事ができる。この為、これら第一、第二の両外輪軌道10c、10bに対し研削加工を施す際の作業能率を良好にできる。
ところで、本例の場合、上記第一、第二両砥石14、15の性状{粒度(前記表1)、結合度(前記表2)、組織(前記表3)}を互いに等しくすると、上記第一、第二両加工面16、17の目づまり発生傾向又は目こぼれ発生傾向が互いに大きく異なって、上記第一、第二の両外輪軌道10c、10bを双方同時に研削する際の条件設定が難しくなる可能性がある。この理由に就いて、以下に説明する。
先ず、上記第一、第二両砥石14、15の性状(粒度、結合度、組織)はそれぞれ、上記第一、第二両加工面16、17の目こぼれ発生傾向又は目づまり発生傾向に、次の様な影響を与える。
先ず、上記粒度は、番号が大きくなり、粒径が小さくなる程(前記表1で、粒度の段階が♯4→♯8000に向かう程)上記目づまりが発生し易くなり、番号が小さくなり、粒径が大きくなる程(同じく、粒度の段階が♯8000→♯4に向かう程)上記目こぼれが発生し易くなる。
又、上記結合度は、強くなる程(前記表2で、結合度の段階がA→Zに向かう程)上記目づまりが発生し易くなり、弱くなる程(同じく、結合度の段階がZ→Aに向かう程)上記目こぼれが発生し易くなる。
又、上記組織は、疎になる程{前記表3で、組織の段階(組織番号)が0→14に向かう程}上記目こぼれが発生し易くなり、密になる程{同じく、組織の段階(組織番号)が14→0に向かう程}上記目づまりが発生し易くなる。
又、一般に、砥石の加工面の周速及び被加工面の直径はそれぞれ、上記目こぼれ発生傾向及び目づまり発生傾向に、次の様な影響を与える。
先ず、上記砥石の加工面の周速は、速い程、上記目づまりが発生し易くなる。
又、上記被加工面の直径は、大きい程、上記目こぼれが発生し易くなる。
これに対し、本例の場合には、上記第一、第二両加工面16、17の直径d16、d17(周速)が互いに異なり(d16>d17)、しかも上記第一、第二の両外輪軌道10c、10b(被加工面)の直径DB1、DB2が互いに異なる(DB1>DB2)。この為、上記第一、第二両砥石14、15の性状(粒度、結合度、組織)を互いに等しくすると、上記第一、第二両加工面16、17の目づまり発生傾向又は目こぼれ発生傾向が互いに大きく異なって、上記第一、第二の両外輪軌道10c、10bを双方同時に研削する際の条件設定が難しくなる可能性がある。
従って、この様な不具合が発生するのを防止できる様にすべく、本例を実施する場合には、請求項4に記載した様に、上記第一、第二の両外輪軌道10c、10b同士の間の直径差(DB1−DB2)及び上記第一、第二両加工面16、17同士の間の直径差(d16−d17)との関係で、上記第一、第二両砥石14、15の粒度と結合度と組織とのうちの少なくとも1つの性状を互いに異ならせる事により、上記第一、第二両加工面16、17の目こぼれ発生傾向又は目づまり発生傾向を、互いにほぼ等しくするのが好ましい。即ち、上記第一、第二両加工面16、17同士の研削傾向を合わせる事で、研削パラメータ(例えば、送り速度、砥石や被加工物の周速等)を変えた場合の効果が互いに同じ方向に表れる様にする(あたかも単一の加工面で研削を行なう場合の様に、調整の容易化を図れる様にする)のが好ましい。尚、この様に第一、第二両加工面16、17の目こぼれ発生傾向又は目づまり発生傾向を互いにほぼ等しくする具体的な方法に就いては、後述の実施例1で説明する。
[実施の形態の第2例]
次に、図2は、請求項1、3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、研削用工具12aを構成する第一加工面16aの外径d16a と第二加工面17aの外径d17a とを、互いに等しく(d16a =d17a )している。又、次述する図2(C)に示す様に、上記研削用工具12aの中心軸を外輪2bの中心軸に対し傾斜させた状態で、上記第一、第二両加工面16a、17aを第一、第二の両外輪軌道10c、10bに対し同時に整合接触させられる様に、軸方向に関する上記第一、第二両加工面16a、17a同士のピッチを規制している。
本例の場合、この様な研削用工具12aを使用して上記第一、第二の両外輪軌道10c、10bに研削加工を施す際には、先ず、図2(A)に示す様に、上記研削用工具12aの中心軸を上記外輪2bの中心軸に対し傾斜させた状態(この研削用工具12aの中心軸Xを、上記第一、第二の両外輪軌道10c、10bのうち研削加工時に上記第一、第二両加工面16a、17aを接触させる部分に引いた共通接線Yに対し平行にした状態)で、この研削用工具12aの先端部を、上記外輪2bの両端開口部のうち、軸方向に関して上記第一の外輪軌道10cに近い側の開口部に対向させる。
次いで、同図(A)→(B)に示す様に、上記研削用工具12aを上記外輪2bに向け、この外輪2bの軸方向に前進させる事により、この研削用工具12を上記外輪2bの径方向内側に、上記第一の外輪軌道10cに近い側の開口部を通じて進入させる。そして、この様に進入させた状態で、上記外輪2bの軸方向に関する、上記第一、第二の両外輪軌道10c、10bの位相と、上記第一、第二各加工面16a、17aの位相とを、互いに一致させる。次いで、同図(B)→(C)に示す様に、上記外輪2bの内側で上記研削用工具12を、この外輪2bの径方向に変位させる事により、上記第一の外輪軌道10cに上記第一加工面16aを、上記第二の外輪軌道10bに上記第二加工面17aを、それぞれ押し付ける。尚、本例の場合、この様に第二の外輪軌道10bに第二加工面17aを押し付けた際に、この第二加工面17aの端縁部分が上記第二外輪軌道10bの肩部18に干渉しない様にする為、上記第二加工面17aの端縁部分には、全周に亙り、逃げ溝19を形成している。本例の場合、その後の研削作業手順、並びに、その他の部分の構成及び作用・効果は、上述した実施の形態の第1例の場合と同様である。尚、本例の構造に就いて、上記第一、第二両加工面16a、17aの目こぼれ発生傾向又は目づまり発生傾向を互いにほぼ等しくする具体的な方法に就いては、後述の実施例2で説明する。
尚、上述した実施の形態の第1〜2例では、第一、第二の両外輪軌道10c、10bのみを同時に研削加工する方法を採用した。但し、本発明を実施する場合には、上記第一、第二両外輪軌道10c、10bを研削加工するのと同時に、外輪2bの表面の他の部分(例えば、シールリングを嵌合若しくは摺接させる部分)を研削加工する事もできる。この場合には、研削用工具の一部に、当該他の部分に研削加工を施す為の砥石部を設ける。
[実施の形態の第3例]
次に、図3は、請求項5に対応する、本発明の実施の形態の第3例を示している。本例の場合も、製造対象となる外輪2bは、前述の図6に示した車輪支持用軸受ユニットの構成部材である。即ち、この外輪2bは、内周面に第一、第二の外輪軌道10c、10bを、外周面に懸架装置に結合する為の結合フランジ11を、それぞれ形成している。又、上記第一の外輪軌道10cの直径DB1を上記第二の外輪軌道10bの直径DB2よりも大きく(DB1>DB2)すると共に、上記第一の外輪軌道10cの母線形状の曲率半径rを上記第二の外輪軌道10bの母線形状の曲率半径Rよりも小さく(r<R)している。
又、上記各外輪軌道10c、10bに高周波焼入れ処理を施す為に使用する、これら両外輪軌道10c、10bを高周波加熱する為の高周波加熱用具20は、支持軸21の中間部と先端部(図3の下端部)とに、それぞれ円環状に形成した第一コイル22と第二コイル23とを、上記支持軸21と同心に支持して成る。この様な研削用工具20のうち、上記第一コイル22の幅寸法W22は、上記第一の外輪軌道10cの幅寸法W10c よりも少し大きく(W22>W10c )しており、上記第二コイル23の幅寸法W23は、上記第一の外輪軌道10bの幅寸法W10b よりも少し大きく(W23>W10b )している。又、上記第一コイル22の外径d22を上記第二コイル23の外径d23よりも大きく(d22>d23)すると共に、これら第一、第二両コイル22、23の外径の差(d22−d23)を、上記第一、第二両外輪軌道10c、10bの直径の差(DB1−DB2)と実質的に等しく(d22−d23=DB1−DB2)している。又、軸方向に関する上記第一、第二両コイル22、23同士のピッチは、軸方向に関する上記第一、第二各外輪軌道10c、10b同士のピッチとほぼ等しくしている。
本例の場合、この様な高周波加熱用具20を使用して上記第一、第二の両外輪軌道10c、10bを高周波加熱する際には、先ず、図3(A)に示す様に、上記高周波加熱用具20の中心軸を上記外輪2bの中心軸に一致させた状態で、この高周波加熱用具20の先端部を、上記外輪2bの両端開口部のうち、軸方向に関して上記第一の外輪軌道10cに近い側の開口部に対向させる。次いで、同図(A)→(B)に示す様に、上記高周波加熱用具20を上記外輪2bに向け軸方向に前進させる事により、この高周波加熱用具20を上記外輪2bの径方向内側に、上記第一の外輪軌道10cに近い側の開口部を通じて進入させる。そして、この様に進入させた状態で、軸方向に関する、上記第一、第二の両外輪軌道10c、10bの位相と、上記第一、第二両コイル22、23の位相とを、互いにほぼ一致させる。更に、高周波加熱用具20を径方向に変位させて、上記第一、第二両コイル22、23の一部外周面と上記第一、第二の両外輪軌道10c、10bとを近接対向させる。そして、この状態で、上記外輪2bを回転させつつ、上記第一、第二両コイル22、23に通電する事により、上記第一、第二の両外輪軌道10c、10bを高周波加熱する。尚、上記第一、第二両コイル22、23の外径が、上記両外輪軌道10c、10bに、全周に亙り同時に近接対向する程度に十分に大きくできれば、上記高周波加熱用具20を上記外輪2bに対し偏心させる必要はない。この場合でも、この外輪2bを回転させる事は、加熱むらをなくす面からは、行なう事が好ましい。
上述した様に、本例の軸受ユニット用外輪の製造方法の場合には、外輪2bの径方向内側に高周波加熱用具20を、この外輪2bの両端開口部のうち、第一の外輪軌道10cに近い側の開口部を通じて進入させる。この為、上記外輪2bの径方向内側に上記研削用工具12を進入させ易くできる。この理由は、上記外輪2bの両端開口部のうち、上記第一の外輪軌道10cに近い側の開口部の方が、第二の外輪軌道10bに近い側の開口部に比べて、開口面積が大きい為である。即ち、上記外輪2bの径方向内側に上記高周波加熱用具20を進入させる際には、上記第一の外輪軌道10cに近い側の開口部(開口面積:大)を通じて進入させる場合の方が、上記第二の外輪軌道10bに近い側の開口部(開口面積:小)を通じて進入させる場合よりも、上記高周波加熱用具20の一部と上記外輪2bの一部(開口周縁部、内周面に存在する段部等)とが干渉しにくく(ぶつかりにくく)なる為である。
又、本例の場合には、上記高周波加熱用具20により、上記第一、第二の両外輪軌道10c、10bを同時に高周波加熱できる。この為、これら第一、第二の両外輪軌道10c、10bを高周波加熱する際の作業能率を良好にできる。
尚、本発明の製造方法は、1対の外輪軌道同士の直径が異なる外輪であれば、これら両外輪軌道同士で、幅や曲率半径等の他の諸元が互いに等しくなっているか否かを問わず、実施する事ができる。
本実施例では、前述の図1に示した実施の形態の第1例を実施する場合に、第一、第二両加工面16、17の目こぼれ発生傾向又は目づまり発生傾向を互いにほぼ等しくする方法に就いて、具体的に説明する。上記両発生率をほぼ等しくする為に本実施例では、次の様なポイント制を導入する。
先ず、第一、第二両砥石14、15の性状(粒度、結合度、組織)を互いに等しくした状態を基準(0ポイント)として、このうちの第一砥石14の性状(粒度、結合度、組織)の何れかが1段階、目こぼれ発生側にずれる毎に−1.0ポイントを加算し、目づまり発生側にずれる毎に+1.0ポイントを加算する。
具体的には、上記第一砥石14の粒度(前記表1)が、♯8000→♯4の向き(目こぼれ発生率が増える向き)に1段階ずれる毎に−1.0ポイントを加算し、♯4→♯8000の向き(目づまり発生率が増える向き)に1段階ずれる毎に+1.0ポイントを加算する。
又、上記第一砥石14の結合度(前記表2)が、Z→Aの向き(目こぼれ発生率が増える向き)に1段階ずれる毎に−1.0ポイントを加算し、A→Zの向き(目づまり発生率が増える向き)に1段階ずれる毎に+1.0ポイントを加算する。
又、上記第一砥石14の組織(前記表3)が、0→14の向き(目こぼれ発生率が増える向き)に1段階ずれる毎に−1.0ポイントを加算し、14→0の向き(目づまり発生率が増える向き)に1段階ずれる毎に+1.0ポイントを加算する。
又、一般に、砥石の加工面1周当たりの研削代が10%変わると、この砥石の性状(粒度、結合度、組織)の何れかが1段階ずれたのと同じ程度、上記加工面の目こぼれ発生傾向又は目づまり発生傾向が変化する。
そこで、上記第一の外輪軌道10cの直径DB1が、上記第二の外輪軌道10bの直径DB2に比べて大きい割合(上記第一加工面16の目こぼれ発生率が、上記第二加工面17の目こぼれ発生率に比べて高い割合)を、1%につき−0.1ポイントとする。
又、上記第一加工面16の直径d16が、上記第二加工面17の直径d17に比べて大きい割合(上記第一加工面16の目づまり発生率が、上記第二加工面17の目づまり発生率に比べて高い割合)を、1%につき+0.1ポイントとする。
そして、以上の様なポイント制を導入した場合に、合計ポイントが−1.0〜+1.0の範囲内に収まる様に、上記第一砥石14と上記第二砥石15とのうちの少なくとも一方の性状(粒度、結合度、組織)を調節する事で、上記第一、第二両加工面16、17の目こぼれ発生傾向又は目づまり発生傾向を互いにほぼ等しくする。
例えば、前述の図1に示した実施の形態の第1例で、上記第一の外輪軌道10cの直径DB1が70mm、上記第二の外輪軌道10bの直径DB2が60mm、上記第一加工面16の直径d16が45mm、上記第二加工面17の直径d17が35mmである場合であって、且つ、上記第一、第二両砥石14、15の性状(砥粒、結合度、組織)が互いに等しい場合には、下記の表4に示す様に、合計ポイントは+1.1となる。即ち、上記第一加工面16の目づまり発生率が、上記第二加工面17の目づまり発生率に比べて、1.1ポイントだけ高くなる。
Figure 2007315589
この様な場合には、例えば、上記第一砥石14の性状(粒度、結合度、組織)の何れかを、目こぼれ側に1〜2段階ずらせば(−1.0〜−2.0ポイント加算すれば)、合計ポイントを−1.0〜+1.0の範囲内に収める事ができる。但し、粒度は被加工面の目標粗さによって決定される為、実際には、結合度と組織との何れかをずらせるのが良い。例として、上記第一砥石14の性状(粒度、結合度、組織)の何れかを、目こぼれ側に1段階ずらせる場合には、例えば上記第二砥石15の性状が100K8(粒度が♯100、結合度がK、組織番号が8を意味する。以下、同様。)であるならば、上記第一砥石15の性状を100J8、100K9等とすれば良い(上記範囲内に収める事ができる)。
本実施例では、前述の図2に示した実施の形態の第2例を実施する場合に、第一、第二両加工面16a、17aの目こぼれ発生傾向又は目づまり発生傾向を互いにほぼ等しくする方法に就いて、具体的に説明する。この為に本実施例の場合も、上述した実施例1の場合と同様のポイント制を導入する。そして、この様なポイント制を導入した場合に、合計ポイントが−1.0〜+1.0の範囲内に収まる様に、第一砥石14と第二砥石15とのうちの少なくとも一方の性状(粒度、結合度、組織)を調節する事で、上記第一、第二両加工面16a、17aの目こぼれ発生傾向又は目づまり発生傾向を互いにほぼ等しくする。
例えば、前述の図2に示した実施の形態の第2例で、第一の外輪軌道10cの直径DB1が70mm、上記第二の外輪軌道10bの直径DB2が60mm、上記第一加工面16aの直径d16a 及び上記第二加工面17aの直径d17a が、それぞれ35mmである場合であって、且つ、上記第一、第二両砥石14、15の性状(砥粒、結合度、組織)が互いに等しい場合には、下記の表5に示す様に、合計ポイントは−1.7となる。即ち、上記第一加工面16の目こぼれ発生率が、上記第二加工面17の目こぼれ発生率に比べて、1.7ポイントだけ高くなる。
Figure 2007315589
この様な場合には、例えば、上記第一砥石14の性状(粒度、結合度、組織)の何れかを、目づまり側に1〜2段階ずらせば(+1.0〜+2.0ポイント加算すれば)、合計ポイントを−1.0〜+1.0の範囲内に収める事ができる。例として、上記第一砥石14の性状(粒度、結合度、組織)の何れかを、目づまり側に2段階ずらせる場合には、上記第二砥石15の性状が、例えば100K8であるならば、上記第一砥石15の性状を100M8、100L7、100K6等とすれば良い(上記範囲内に収める事ができる)。
本発明の実施の形態の第1例の作業工程を、外輪のみを切断した状態で示す側面図。 同第2例の作業工程を、外輪及び研削用工具の一部のみを切断した状態で示す側面図。 同第3例の作業工程を、外輪のみを切断した状態で示す側面図。 第一、第二の両外輪軌道の直径が等しい車輪支持用軸受ユニットの1例を示す半部断面図。 第一の外輪軌道の直径が第二の外輪軌道の直径よりも大きい車輪支持用軸受ユニットの第1例を示す半部断面図。 同じく第2例を示す半部断面図。
符号の説明
1 ハブ
2、2a、2b 外輪
3、3a 玉
4 ハブ本体
5 内輪
6 取付フランジ
7a、7b、7c 内輪軌道
8 小径段部
9 かしめ部
10a、10b、10c 外輪軌道
11 結合フランジ
12、12a 研削用工具
13 回転軸
14 第一砥石
15 第二砥石
16、16a 第一加工面
17、17a 第二加工面
18 肩部
19 逃げ溝
20 高周波加熱用具
21 支持軸
22 第一コイル
23 第二コイル

Claims (5)

  1. 内周面に複列の外輪軌道を有し、これら両外輪軌道のうちの一方の外輪軌道の直径を他方の外輪軌道の直径よりも大きくした軸受ユニット用外輪の製造方法であって、これら両外輪軌道に研削加工を施す為の研削用工具として、その外周面を上記一方の外輪軌道を研削する為の第一加工面とした第一砥石部と、その外周面を上記他方の外輪軌道を研削する為の第二加工面とした第二砥石部とを有すると共に、上記一方の外輪軌道に上記第一加工面を、上記他方の外輪軌道に上記第二加工面を、それぞれ同時に接触させる事ができるものを採用し、この研削用工具により上記両外輪軌道に研削加工を施す際に、この研削用工具を上記軸受ユニット用外輪の径方向内側に、この軸受ユニット用外輪の両端開口部のうち軸方向に関して外輪軌道の直径の大きい側の開口部を通じて進入させる、軸受ユニット用外輪の製造方法。
  2. 研削用工具は、第一加工面の直径を第二加工面の直径よりも大きくすると共に、これら両加工面の直径の差を両外輪軌道の直径の差と実質的に等しくしたものであり、この研削用工具によりこれら両外輪軌道に研削加工を施す際に、この研削用工具の中心軸を軸受ユニット用外輪の中心軸と平行にした状態で、上記第一加工面を一方の外輪軌道に、上記第二加工面を他方の外輪軌道に、それぞれ接触させる、請求項1に記載した軸受ユニット用外輪の製造方法。
  3. 研削用工具は、第一加工面の直径と第二加工面の直径とを互いに等しくしたものであり、この研削用工具により両外輪軌道に研削加工を施す際に、この研削用工具の中心軸を軸受ユニット用外輪の中心軸に対し傾けた状態で、上記第一加工面を一方の外輪軌道に、上記第二加工面を他方の外輪軌道に、それぞれ接触させる、請求項1に記載した軸受ユニット用外輪の製造方法。
  4. 第一、第二両砥石部を構成する砥石の粒度と結合度と組織とのうちの少なくとも1つの性状を互いに異ならせた研削用工具を使用する、請求項1〜3のうちの何れか1項に記載した軸受ユニット用外輪の製造方法。
  5. 内周面に複列の外輪軌道を有し、これら両外輪軌道のうちの一方の外輪軌道の直径を他方の外輪軌道の直径よりも大きくした軸受ユニット用外輪の製造方法であって、これら両外輪軌道に高周波焼入れ処理を施す為に使用する、これら両外輪軌道の高周波加熱用具として、上記一方の外輪軌道を高周波加熱する為の第一コイル部と、上記他方の外輪軌道を高周波加熱する為の第二コイル部とを有すると共に、上記一方の外輪軌道に上記第一コイル部の外周面を、上記他方の外輪軌道に上記第二コイル部の外周面を、それぞれ同時に近接対向させる事ができるものを採用し、この高周波加熱用具より上記両外輪軌道を高周波加熱する際に、この高周波加熱用具を上記軸受ユニット用外輪の径方向内側に、この軸受ユニット用外輪の両端開口部のうち軸方向に関して外輪軌道の直径の大きい側の開口部を通じて進入させる、軸受ユニット用外輪の製造方法。
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