JP2008296694A - フランジ構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】製品として強度的に優れるとともに、熱硬化処理による硬化層に対して必要な硬度を得ることができ、しかも、クラックの発生を抑えることができるフランジ構造体を提供する。
【解決手段】軸部材３１と、軸部材３１から外径方向へ延びるフランジ３２とを備えた冷間鍛造成形品のフランジ構造体である。重量％で炭素量が０．４０〜０．５０％であり、かつ炭素当量Ｃｅｑを、０．５２以上０．７５未満とした球状化焼鈍された炭素鋼にて構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸部材と、この軸部材から外径方向へ延びるフランジとを備えたフランジ構造体（例えば、車輪用軸受装置のハブ輪等）を成形するフランジ構造体に関する。

車輪用軸受装置（３世代）は、ハブ輪と、転がり軸受と、等速自在継手とが一体化されてなるものである。

ハブ輪１０は、図１４に示すように、軸部材１と、この軸部材１の大径部１ａの外径面から外径方向へ突出される車輪取付用フランジ２と、車輪取付用フランジ２の根元部に反軸部側に突設されるブレーキパイロット３とを備えている。車輪取付用フランジ２は、軸部材１のアウトボード側端部（自動車への組み付け状態で車幅方向外側の端部：図１４の左端部）に設けられる。各車輪取付用フランジ２にはスタッドボルト（ハブボルト）４が装着されている。

ハブ輪１０のインボード側端部（自動車への組み付け状態で車幅方向内側の端部：図１４の右端部）には小径段部６が形成されており、この小径段部６には内輪７が嵌め込まれている。内輪７の外周面には内側軌道面９が形成され、また、ハブ輪１０の軸方向の中間部外周面には内側軌道面８が形成されている。ハブ輪１０のインボード側の先端が径方向外方に加締めて広げられることにより加締部１１が形成され、内輪７がハブ輪１０に加締め固定されている。

転がり軸受の一部を構成する外方部材（外輪）１２は、その内周に２列の外側軌道面１３、１４が設けられる中空の軸部材としての筒状本体部１５と、その筒状本体部１５の外周にフランジ（車体取付フランジ）１６とを備える。そして、外方部材１２の第１外側軌道面１３とハブ輪１０の第１内側軌道面８とが対向し、外方部材１２の第２外側軌道面１４と、内輪７の軌道面９とが対向し、これらの間に転動体１７が介装される。また、転動体１７は、ハブ輪１０の軸部材１の外径面と外方部材１２の内径面との間に配設される保持器１８にて支持されている。

ところで、３世代の車輪用軸受装置におけるハブ輪及び外輪の鍛造技術は、熱間温度領域での密閉鍛造かバリ出し鍛造が主流である。しかしながら、ハブ輪及び外輪のフランジは据込み加工時に材料が放射状に広がる性質を持つため、異形フランジを密閉鍛造で加工すると充足不良が発生する。そのため、バリ出し鍛造でフランジを成形しトリミングでバリと製品を切り離す方法が一般的である。

また、閉塞鍛造では、先に上下型を合わせて内部に閉塞空間を作り、内部金型の上下動にて材料を側方へ移動させるため、バリを出さない異形形状の冷間鍛造で主に用いられる。このため、従来には、全て冷間で３世代の車輪用軸受装置のハブ輪及び外輪を加工するものがある（特許文献１及び特許文献２）。

特許文献１及び特許文献２では、このようなハブ輪１０は、中実材や中空材を冷間加工にて成形するものである。すなわち、図１３（ａ）に示すように、中空円筒状の軸部素材２０に対して、前方押出し成形を施すことにより、図１３（ｂ）の軸部材２０ａが成形される。次いで、軸部材２０ａの頭部を据え込みし、図１３（ｃ）に示すような軸部材２０ｂが成形される。さらに、この軸部材２０ｂに、頭部後方押出し成形を施すことで、図１３（ｄ）に示すように、軸部材１及び位置決め用筒部（ブレーキパイロット）３の内周形状となる段付きの窪み部１９ａを備えた頭部１９が成形される。次いで、この図１３（ｄ）のように成形された軸部材（成形素材）２０ｃに対して図示省略の成形型（閉塞鍛造成形型）を用いて押込み方向と直交する側方押出し成形を施すことにより、図１３（ｅ）に示すように、車輪取付用フランジ２とブレーキパイロット（位置決め用筒部）３が一体のハブ輪１０が成形される。

このように、前記特許文献１及び特許文献２に記載の製造方法では、製品形状に応じて中実材あるいは中空材を選択し、全ての工程を冷間加工にて成形することになる。このため、加工歪が蓄積されて加工硬化による強度向上を図ることができるとともに、ニアネットシェイプ化によりコスト削減を図ることができる。
特開２００６−１１１０７０号 特開２００６−１４２９８３号

冷間鍛造品は、内部残存歪みと加工硬化の影響で、強度を向上させることが可能である。但し、鍛造品が車輪用軸受装置のハブ輪や転がり軸受の外輪等のように、転動体（ボール）の軌道面を有するものでは、熱硬化処理を行って軌道面に硬化層を形成する必要がある。

しかしながら、材料の炭素当量が過小であれば、硬度が低くなり、塑性加工はし易くなるが、鍛造後の製品の強度が不十分であったり、熱処理しても必要な硬度が得られなかったりする。逆に、炭素当量が過大であれば、硬度が高くなり、加工性が低下し、冷間鍛造時にクラックが発生したり、鍛造後の後工程の旋削加工の加工性の低下を招いたり、さらには、ハブ輪の軸端加締加工時のクラックの発生やハブボルトのスリップトルクの低下を招くことになる。

炭素鋼は、ＦｅとＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｐ、Ｓ等の合金であり、炭素当量とは、各元素の効果をそれぞれＣ量に換算して合計したものである。

本発明は、上記課題に鑑みて、製品として強度的に優れるとともに、熱硬化処理による硬化層に対して必要な硬度を得ることができ、しかも、クラックの発生を抑えることができるフランジ構造体を提供する。

本発明のフランジ構造体は、軸部材と、この軸部材から外径方向へ延びるフランジとを備えた冷間鍛造成形品のフランジ構造体であって、質量％で炭素量が０．４０〜０．５０％であり、かつ以下の数２であらわされる炭素当量Ｃｅｑを、０．５２以上０．７５未満とした球状化焼鈍された炭素鋼にて構成したものである。焼鈍とは、金属材料が加工工程で不安定な状態になっている時、それを熱処理で安定な状態にすることである。ある温度まで加熱しその後徐冷する（ゆっくり冷やす）ことによって行うことができる。焼鈍された状態では、その金属が最も安定した状態になるだけでなくその金属が柔らかい状態となる。この焼鈍の時、鋼の中の炭化物（Ｆｅ₃Ｃ）を微細な球状にする組織調整を球状化焼鈍という。なお、次の数２の％は質量％をあらわす。

本発明のフランジ構造体によれば、冷間鍛造品であるので、内部残存歪みと加工硬化の影響で、強度を向上させることできる。しかも、炭素当量Ｃｅｑを０．５２以上０．７５未満としたことにより、熱硬化処理により硬化層が必要な硬度を得ることができ、かつ鍛造工程後における旋削加工性の低下を防止できる。また、炭素量が０．４０〜０．５０％であるので、ＪＩＳ Ｇ４０５１の機械構造用炭素鋼のＳ４５ＣやＳ４８Ｃを用いることができる。

フランジ構造体として、車輪用軸受装置のハブ輪であったり、車輪用軸受装置の転がり軸受の外輪であったりする。フランジ構造体がハブ輪である場合、外径面に内側軌道面を有するものであっても、この際、軸端部分が加締められ内輪を固定するようにできる。また、軌道面を有さないものであってもよく、この際、軸端部分が加締められ一対の内輪を固定するようにできる。

本発明のフランジ構造体では、炭素量及び炭素当量Ｃｅｑを前記のように設定することによって、鍛造後の製品の強度を確保でき、しかも、熱硬化処理による硬化層の必要硬度を安定して得ることができる。このため、鍛造時のクラック発生を防止できて、歩留まり向上を達成できるとともに、熱硬化処理による硬化層が必要硬度を安定して得ることができて、鍛造後の旋削加工の加工性に優れ、かつ安価な製造（製作）が可能となる。しかも、冷間鍛造品であり、冷間鍛造の利点をそのまま発揮できる。冷間鍛造の利点とは、切削加工、鋳造加工や熱間鍛造、温間鍛造のほかの塑性加工に比べて、大量に生産できる、製品強度が増加する、加工時間が短縮する、よりニアネットシェイプ化でき材料を節減出来る、摩耗強度が向上するというものである。さらに、Ｓ４５ＣやＳ４８Ｃを用いることができて、材料コスト低減を図ることができ、冷間鍛造時の変形抵抗の低減を図ることができる。また、球状化焼鈍することによって、鋼は靭性が大きくなり、冷間鍛造時の割れの防止、変形抵抗の更なる低減、及び冷間鍛造後の被削性の改善を図ることができる。

特に、フランジ構造体が車輪用軸受装置のハブ輪であれば、軸端加締加工時のクラックの発生やハブボルトのスリップトルクの低下を防止することができる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図１２に基づいて説明する。

図１と図２にフランジ構造体を示し、このフランジ構造体が車輪用軸受装置のハブ輪３９である。このハブ輪３９は、外周に軸受軌道面３４が形成される軸部材３１と、この軸部材３１の大径部３１ａの外径面から外径方向へ突出される車輪取付用フランジ３２と、車輪取付用フランジ３２の根元部に反軸部側に突設されるブレーキパイロット３３とを備えた駆動側のハブ輪である。このハブ輪３９は、車輪取付用フランジ３２が図２に示すように周方向に沿って９０°ピッチに４個が配設されたハブ輪である。

このフランジ構造体は、例えばＪＩＳＧ４０５１のＳ４０ＣやＳ４８Ｃ等の機械構造用炭素鋼からなる図５に示すブランク材３５を用いる。すなわち、ブランク材３５としては、炭素量が０．４０％〜０．５０％の範囲の球状化焼鈍された鋼を使用する。また、炭素当量Ｃｅｑは、０．５２以上０．７５未満の範囲のものを使用する。このため、Ｓ４０ＣやＳ４８Ｃに限るものではなく、これに相当するものであればよい。焼鈍とは、金属材料が加工工程で不安定な状態になっている時、それを熱処理で安定な状態にすることである。ある温度まで加熱しその後徐冷する（ゆっくり冷やす）ことによって行うことができる。焼鈍された状態では、その金属が最も安定した状態になるだけでなくその金属が柔らかい状態となる。この焼鈍の時、鋼の中の炭化物（Ｆｅ₃Ｃ）を微細な球状にする組織調整を球状化焼鈍という。なお、球状化焼鈍は、素材形成後の素材切断前に行っても、所定寸に切断後に行ってもよい。

炭素当量Ｃｅｑは、次の数３で表される。ＪＩＳ Ｇ４０５１のＳ４０Ｃの成分は次の表１に示される。炭素鋼は、ＦｅとＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｐ、Ｓ等の合金であり、炭素当量とは、各元素の効果をそれぞれＣ量に換算して合計したものである。なお、次の数３の％は質量％をあらわす。

表１において、ｍｉｎは各成分の最小量を示し、ｍａｘは各成分の最大量を示し、ａｖｅは平均を示している。（ｍｉｎ−α）は本発明に用いることができる炭素当量下限の炭素鋼である。なお、Ｓ４０Ｃにおける（ｍｉｎ−α）では、Ｃｅｑは０．５１６（四捨五入して０．５２）である。

このフランジ構造体は、図３に示すように、前方押出し工程の第１工程１５１と、前成形工程の第２工程１５２と、フランジ３２を成形する成形工程の第３工程１５３と、穴開け加工の第４工程１５４とを行って成形することになる。第３工程１５３では成形素材３６を閉塞鍛造型Ｍ（図４参照）に投入してこの閉塞鍛造型Ｍにてフランジ３２を成形し、第４工程１５４では中央の穴開けが必要な型番に対し穴開け加工行う。なお、第１工程１５１から第４工程１５４を冷間温度鍛造領域にて行うものである。冷間鍛造とは、金属材料を常温（室温）で金型によって圧縮することにより、部品を成型する加工法である。

第１工程１５１は、まず図５（ａ）の中実状の丸棒素材（ブランク材）３５に前方押出し工程（軸出し工程）を施すことにより、図５（ｂ）の軸状部材３５ａを成形する。次に第２工程１５２は、軸状部材３５ａの頭部をヘディングしてブレーキパイロット３３の外径とほぼ同径まで漬す前成形工程を行うことで、図５（ｃ）に示す素材３６を成形する。３３

第３工程１５３は、この軸部素材（成形素材）３６に対して押込み方向と直交する側方押出し成形を施すことにより、図５（ｄ）に示すように、車輪取付用フランジ３２とブレーキパイロット（位置決め用筒部）３３を成形して成形品３８を形成する。第４工程１５４では、図５（ｅ）に示すように、軸心穴３７を形成する穴開けを行うことによって、ハブ輪３９を成形することができる。なお、穴開けを必要としない場合（製品に穴開けが必要ない型番）は穴開け加工を行わない。

このフランジ構造体の製造方法は、図４に示す下型ユニット６０と上型ユニット６１とを備えた金型装置を用いて行うものである。すなわち、下型ユニット６０と上型ユニット６１とで協働して、前方押出し工程を行う前方押出し工程用ステージ６２と、前成形工程を行う前成形工程用ステージ６３と、成形工程を行う成形工程用ステージ６４と、穴開け工程を行う穴開け工程用ステージ６５とを構成することができる。この際、第１工程１５１の前方押出し工程と第２工程１５２の前成形工程とは密閉鍛造を行い、第３工程１５３の成形工程では閉塞鍛造を行うことになる。

下型ユニット６０は、前方押出し工程用ステージ６２の下ステージ６２Ａと、前成形工程用ステージ６３の下ステージ６３Ａと、成形工程用ステージ６４の下ステージ６４Ａと、穴開け工程用ステージ６５の下ステージ６５Ａとが形成される基盤６６を備える。上型ユニット６１は、前方押出し工程用ステージ６２の上ステージ６２Ｂと、前成形工程用ステージ６３の上ステージ６３Ｂと、成形工程用ステージ６４の上ステージ６４Ｂと、穴開け工程用ステージ６５の上ステージ６５Ｂとを備える。

すなわち、下ステージ６２Ａ，６３Ａ，６４Ａ，６５Ａにおいては、基盤６６に設けられた凹部６７ａ、６７ｂ、６７ｃ、６７ｄに嵌挿された下プレート６８ａ、６８ｂ、６８ｃ、６８ｄと、この下プレート６８ａ、６８ｂ、６８ｃ、６８ｄ上に配置される下保持体６９ａ、６９ｂ、６９ｃ、６９ｄと、この下保持体６９ａ、６９ｂ、６９ｃ、６９ｄに挿入されるエジェクター７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄと、下保持体６９ａ、６９ｂ、６９ｃ、６９ｄ上に配設される金型７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄと、金型保持体７２ａ、７２ｂ、７２ｃ等を備える。

そして、下ステージ６２Ａ，６３Ａ，６４Ａ，６５Ａの下保持体６９ａ、６９ｂ、６９ｃ、６９ｄは、保持ブロック体９３を介して基盤６６上に立設保持される。また、金型保持体７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、及び金型７１ｄの外周側にはガイドリング８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄが配置されている。各下プレート６８ａ、６８ｂ、６８ｃ、６８ｄには貫通穴が設けられ、各貫通穴に基盤６６の貫穴６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄを介してピン８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄが挿入されている。

上型ユニット６１は図示省略の昇降手段（例えば、シリンダ機構）にて上下動するものであって、基盤１０２と、この基盤１０２の下面に付設される保持ブロック１０３とを備え、保持ブロック１０３に、下型ユニット６０の各下ステージ６２Ａ、６３Ａ、６４Ａ、６５Ａに対向した上ステージ６２Ｂ、６３Ｂ、６４Ｂ、６５Ｂが設けられる。

各上ステージ６２Ｂ、６３Ｂ、６４Ｂ、６５Ｂは、保持ブロック１０３に設けられた穴部１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄに配置される上プレート１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ、１０９ｄと、この上プレート１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ、１０９ｄの下方位置に配置される上保持体１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄと、この上保持体１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄに挿入されるパンチ１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄとを備える。

また、基盤１０２には成形工程用ステージ６４の金型７１ｃ、７３ｃの開閉を行う開閉機構１１２が付設されている。開閉機構１１２は、円盤状のピストン本体１１３ａとピストンロッド１１３ｂとからなるピストン１１３を備え、ピストン本体１１３ａが基盤１０２に設けられたシリンダ室１１４内を摺動する。そして、ピストンロッド１１３ｂが、上金型７３ｃを保持している上金型保持体８６を押し閉塞力を与える。

ピストン１１３には、油供給排出用ブロック片１１５が連設されている。このブロック片１１５は、軸部１１５ａと、この軸部１１５ａに連設される鍔部１１５ｂとからなり、軸部１１５ａがピストン１１３に基部穴部に嵌入されている。また、軸部１１５ａには、貫通穴１１６が設けられている。鍔部１１５ｂには貫穴１１７が設けられ、この貫穴１１７が基盤１０２に設けられた貫穴１１８を介してシリンダ室１１４に連通している。シリンダ室１１４の開口部には蓋部材１１９が配設されている。なお、成形工程用ステージ６４の上ステージ６４Ｂ上のパンチ１１１ｃには、成形品３８に穴部３７ａを成形するためのピン１２１が付設されている。また、上金型保持体８６と保持ブロック１０３との間に、上金型保持体８６の上下動を案内するガイドロッド１２０が配置されている。

穴開けステージ６５の上ステージ６５Ｂには、ピストン１２２が連設された押え型１２３が配置されている。押え型１２３は、筒部１２３ｂと、フランジ部１２３ａとからなり、フランジ部１２３ａにピストン１２２が連設されている。ピストン１２２は、円盤部１２２ａと、この円盤部１２２ａから延びるピストンロッド１２２ｂとからなり、基盤１０２に設けられたシリンダ室１２４にこの円盤部１２２ａが摺動可能に収容されている。そして、穴開け工程用ステージ６５上のパンチホルダー１１１ｄには、成形品３９に軸心穴３７を成形するパンチ１２５が付設されている。また、押え型１２３と保持ブロック１０３との間に、押え型１２３の上下動を案内するガイドロッド１２６が配置されている。

穴開け工程用ステージ６５の下ステージ６５Ａにおいて、エジェクター７０ｄ、下保持体６９ｄ、及び下プレート６８ｄ等には、軸心穴３７を成形した際に生じるポンチカス（打ち抜きカス）を外部へ排出する排出路１２７が形成されている。

貫通穴１１６及び貫穴１１７等には油圧回路１３０が接続されている。油圧回路１３０は、油圧ポンプ１３１と、第１切換弁１３２と、第２切換弁１３３と、リリーフ弁１３４とを備える。ポンプ１３１と第１切換弁１３２とは第１連結管１３５を介して連結され、第１切換弁１３２と第２切換弁１３３とは、逆止弁１３６が介設された第２連結管１３７を介して連結されている。第２連結管１３７にリリーフ弁１３４が接続管１３８を介して接続される。この場合、接続管１３８は、逆止弁１３６と第２切換弁１３３との間で接続される。

貫穴１１７と第２切換弁１３３とが第３連結管１３９を介して連結され、貫通穴１１６及びシリンダ室１２４の穴部１２４ａが第４連結管１４０を介して第２切換弁１３３に連結されている。

図４に示す金型装置を用いて本発明のフランジ構造体製造方法の第１工程１５１、第２工程１５２、第３工程１５３、及び第４工程１５４を行うことになる。すなわち、前方押出し工程用ステージ６２において、下金型７１ａに素材３５を投入し、前成形工程用ステージ６３において、下金型７１ｂに素材３５ａを投入し、成形工程用ステージ６４において、素材３６を下金型７１ｃに投入し、穴開け工程用ステージ６５において、成形品３８を下金型７１ｄに投入する。

この場合、成形工程用ステージ６４は閉塞鍛造型Ｍを構成することになる。このため、成形工程用ステージ６４においては、下金型７１ｃに素材３６を挿入した後に、ピストン１１３を下降させて上下金型７１ｃ、７３ｃを閉状態とする。

その後、上型ユニット６１を下降させて、前方押出し工程用ステージ６２において素材３５ａを成形し、前成形工程用ステージ６３において素材３６を成形し、成形工程用ステージ６４において成形品３８を成形し、穴開け工程用ステージ６５において成形品３８に軸心穴３７を成形することになる。すなわち、前方押出し工程用ステージ６２、前成形工程用ステージ６３においては、パンチ１１１ａ、１１１ｂにて素材３５、３５ａを押圧することになる。成形工程用ステージ６４においては、パンチ１１１ｃにて素材３６を押圧してフランジ３２を成形するとともに、ピン１２１にて穴部３７ａを成形することができる。穴開け工程用ステージ６５では、パンチ１２５にて穴部３７を成形することができる。

ところで、切換弁１３２、１３３を切換えて、油圧ポンプ１３１からのオイルを第４連結管１４０に供給することによって、貫通穴１１６を介して、ピストン１１３の穴部１１３ｃにオイルが流入するとともに、シリンダ室１２４の穴部１２４ａにオイルが流入する。これによって、各ピストン１１３、１２２が基盤１０２から下方へ押し下げられる。

このため、上型ユニット６１を上昇させる際に、各ピストン１１３、１２２を基盤１０２から下方へ押し下げることにより、成形工程用ステージ６４においては、ピン１１１ｃ及びピン１２１が上昇しつつ、成形品３８がその位置に止まってピン１１１ｃ及びピン１２１が成形品３８から抜けていく。このように、ブロック片１１５、ピストン１１３等のシリンダ機構１４５にて、成形品３８を下型ユニット６０側に残した状態での上型ユニット６１の上昇を可能とする成形品押え手段１４６を構成している。

また、穴開け工程用ステージ６５においては、パンチ１２５が上昇しつつ、押え型１２３にて製品３９が押えられてその位置に止まってパンチ１２５が製品３９から抜けていく。このように、押え型１２３と、ピストン１２２等を備えたシリンダ機構１４７にて、製品３９を下型ユニット６０側に残した状態での上型ユニット６１の上昇を可能とする押え手段４８を構成している。

なお、この鍛造用金型装置においては、最初は、前方押出し工程用ステージ６２において、下金型７１ａに素材３５を投入して、前成形工程用ステージ６３に投入する素材３５ａを成形し、前成形工程用ステージ６３にて成形された素材３６を成形工程用ステージ６４に投入して、成形工程用ステージ６４にて成形品３８が成形され、この成形品３８を穴開け工程用ステージ６５に投入することになる。

このように、前記図４に示す金型装置を使用すれば、筒状の軸部材３１と、この軸部材３１から外径方向へ延びるフランジ３２とを備えたハブ輪３９（車輪用軸受装置において、等速自在継手の外側継手部材の軸部が嵌入するハブ輪）を成形することができる。このハブ輪３９は、前記したように、外径面に内側軌道面３４を有するものである。この場合、軸端部分が加締られて、転がり軸受の内方部材の一部を構成する内輪を固定するようできる。また、ハブ輪３９としては、外径面に内側軌道面を有さないものであってもよく、この場合、軸端部分が加締られて、転がり軸受の内方部材を構成する一対の内輪を固定するようできる。

本発明では、炭素量及び炭素当量Ｃｅｑを前記のように設定することによって、鍛造後の製品の強度を確保でき、しかも、熱硬化処理による硬化層の必要硬度を安定して得ることができる。このため、鍛造時のクラック発生を防止できて、歩留まり向上を達成できるとともに、熱硬化処理による硬化層が必要硬度を安定して得ることができて、鍛造後の旋削加工の加工性に優れ、かつ安価な製造（製作）が可能となる。しかも、冷間鍛造品であり、冷間鍛造の利点をそのまま発揮できる。冷間鍛造の利点とは、切削加工、鋳造加工や熱間鍛造、温間鍛造のほかの塑性加工に比べて、大量に生産できる、製品強度が増加する、加工時間が短縮する、よりニアネットシェイプ化でき材料を節減出来る、摩耗強度が向上するというものである。また、ブランク材にＳ４５ＣやＳ４８Ｃを用いることができて、材料コスト低減を図ることができ、冷間鍛造時の変形抵抗の低減を図ることができる。また、球状化焼鈍することによって、鋼は靭性が大きくなり、冷間鍛造時の割れの防止、変形抵抗の更なる低減、及び冷間鍛造後の被削性の改善を図ることができる。

次に図６と図７は他の実施形態を示し、このフランジ構造体は、車輪用軸受装置の外方部材（外輪）５２である。外方部材（外輪）５２は、軸部材としての本体筒部４０と、この本体筒部４０から外径方向へ延びるフランジ４１とを備えたものであり、本体筒部４０の内径面に軌道面４２、４３が成形される。このフランジ構造体製造方法は、図８に示すように、第１工程１８１が据込み工程であり、第２工程１８２が据込みにて成形された素材に対して両端面に凹窪部４９，５０（図１０（ｃ）参照）を成形する前成形を行う前成形工程であり、第１工程１８１及び第２工程１８２では密閉鍛造にて行い、その後の第３工程１８３では、閉塞鍛造型Ｍ’（図９参照）により閉塞鍛造を行い、第４工程１８４では成形品４７に対する穴開け工程を行うものである。

図１０（ａ）の軸部素材４５に対して据込み工程を行って図１０（ｂ）に示すような円盤状部材４５ａを成形する。次に、円盤状部材４５ａに対して、前成形工程を行って、図１０（ｃ）と図１１に示すように両面に凹窪部４９、５０が形成された成形素材４６を成形する。その後、この成形素材４６に対して閉塞鍛造型Ｍ’を用いて押込み方向と直交する側方押出し成形を施すことにより、図１０（ｄ）と図１２に示すように、取付用フランジ４１を備えた成形品４７を成形する。その後は、この成形品４７に穴開け工程を行うことによって、仕切部４８を除去して図１０（ｅ）と図６に示すように、外輪５２を成形する。

この場合、図９に示す金型装置を用いて、車輪用軸受装置の外輪を製造することになる。この金型装置は、下型ユニット１６３と上型ユニット１６４とを備え、下型ユニット１６３と上型ユニット１６４とで協働して、据込み工程を行う据込み工程用ステージ１６５と、前成形工程を行う前成形工程用ステージ１６６と、成形工程を行う成形工程用ステージ１６７と、穴開け工程を行う穴開け工程用ステージ１６８とを構成する。

下型ユニット１６３は、据込み工程用ステージ１６５の下ステージ１６５Ａと、前成形工程用ステージ１６６の下ステージ１６６Ａと、成形工程用ステージ１６７の下ステージ１６７Ａと、穴開け工程用ステージ１６８の下ステージ１６８Ａとが形成される基盤１６９を備える。上型ユニット１６４は、据込み工程用ステージ１６５の上ステージ１６５Ｂと、前成形工程用ステージ１６６の上ステージ１６６Ｂと、成形工程用ステージ１６７の上ステージ１６７Ｂと、穴開け工程用ステージ１６８の上ステージ１６８Ｂとが形成される基盤１０２を備える。

すなわち、各下ステージ１６５Ａ、１６６Ａ、１６７Ａ、１６８Ａにおいては、基盤１６９に設けられた凹部１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７０ｄに嵌挿された下プレート１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃ、１７１ｄと、この下プレート１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃ、１７１ｄ上に配置される下保持体１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃ、１７２ｄと、中間保持体１７３ａ、１７３ｂ、１７３ｃ、１７３ｄと、この中間保持体１７３ａ、１７３ｂ、１７３ｃ、１７３ｄ上に配設される金型１７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃ、１７４ｄと、金型保持体１７５ａ、１７５ｂ、１７５ｃと、下保持体１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃ、１７２ｄ等に挿入されるエジェクター１７６ａ、１７６ｂ、１７６ｃ、１７６ｄ等を備える。

そして、各ステージの下保持体１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃ、１７２ｄは、保持ブロック体１７７を介して基盤１６９上に立設保持される。また、中間保持体１７３ａ、１７３ｂ、１７３ｃ、１７３ｄの外周側にはガイドリング１７８ａ、１７８ｂ、１７８ｃ、１７８ｄが配置されている。また、各下プレート１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃ、１７１ｄには貫通穴が設けられ、各貫通穴に基盤１６９の貫穴１６９ａ、１６９ｂ、１６９ｃ、１６９ｄを介してピン１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ、１８０ｄが嵌入されている。

上型ユニット１６４は、成形工程用ステージ１６７及び穴開け工程用ステージ１６８において、ピン１２１、１２５を有さない点を省いて前記図４に示す上型ユニット６１と同様の構成であるので、同一の構成については同一符号を付してそれらの説明を省略する。また、上型ユニット１６４に付設される油圧回路も、前記図４に示す油圧回路と同様の構成であるので、同一の構成については同一符号を付してそれらの説明を省略する。

この図９に示す鍛造用金型装置にて外輪５２を成形するには、据込み工程用ステージ１６５において、下金型１７４ａに素材４５を投入し、前成形工程用ステージ１６６において、下金型１７４ｂに素材４５ａを投入し、成形工程用ステージ１６７において、素材４６を下金型１７４ｃに投入し、穴開け工程用ステージ１６８において、成形品４７を下金型１７４ｄに投入することになる。

その後は、上型ユニット１６４を下降させて、据込み工程用ステージ１６５において素材４５ａを成形し、前成形工程用ステージ１６６において素材４６を成形し、成形工程用ステージ１６７において成形品４７を成形し、穴開け工程用ステージ１６８において仕切部４８を除去する。なお、除去された仕切部４８は搬出路１２７を介して外部へ搬出される。

このように、図９に示す金型装置を用いて、車輪用軸受装置の外輪５２を製造することができる。この際、前記図４に示す金型装置を用いたハブ輪３９の製造方法と同様の作用効果を奏することができる。

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る。フランジ３２が前記実施形態のように複数個が周方向に沿って配設されるものである場合、そのフランジ数の増減は任意である。また、車輪用軸受装置の外方部材（外輪）であっても、そのフランジ数の増減は任意である。

本発明の実施形態を示すフランジ構造体の断面図である。 前記図１のフランジ構造体の平面図である。 前記図１のフランジ構造体の成形工程のブロック図である。 前記図１のフランジ構造体を成形するための鍛造用金型装置の断面図である。 前記鍛造用金型装置の各成形工程における素材の断面図である。 本発明の実施形態を示す他のフランジ構造体の平面図である。 前記図６のフランジ構造体の断面図である。 前記図６のフランジ構造体の成形工程のブロック図である。 前記図６のフランジ構造体を成形するための鍛造用金型装置の断面図である。 前記鍛造用金型装置の各成形工程における素材の断面面である。 成形途中の外輪の平面図である。 成形途中の外輪の平面図である。 従来のハブ輪の製造方法の工程図である。 車輪用軸受装置の断面図である。

符号の説明

３１ 軸部材
３２ フランジ
３９ ハブ輪（製品）
４１ フランジ

Claims (6)

1. 軸部材と、この軸部材から外径方向へ延びるフランジとを備えた冷間鍛造成形品のフランジ構造体であって、
   重量％で炭素量が０．４０〜０．５０％であり、かつ以下の数１で表される炭素当量Ｃｅｑを、０．５２以上０．７５未満とした球状化焼鈍された炭素鋼にて構成したことを特徴とするフランジ構造体。
   

   

   は質量％］
2. 外径面に内側軌道面を有する車輪用軸受装置のハブ輪であることを特徴とする請求項１のフランジ構造体。
3. 軸端部分が加締められ内輪を固定するハブ輪であることを特徴とする請求項２のフランジ構造体。
4. 軌道面を有さない車輪用軸受装置のハブ輪であることを特徴とする請求項１のフランジ構造体。
5. 軸端部分が加締められ一対の内輪を固定するハブ輪であることを特徴とする請求項４のフランジ構造体。
6. 車輪用軸受装置の転がり軸受の外輪であることを特徴とする請求項１のフランジ構造体。

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