JP2008238213A - 鍛造用金型装置及びフランジ構造体製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】材料割れの発生を抑えることができ、素材の在庫管理の簡略化を図ることができて、コスト低下を図ることができる鍛造用金型装置及びフランジ構造体製造方法を提供する。
【解決手段】中空の軸部材３１と、軸部材３１から外径方向へ延びるフランジ３２とを備えたフランジ構造体を成形する。フランジ３２を成形する成形工程と、素材が投入されて前記成形工程に投入される成形素材を成形する素材成形工程と、成形工程にて成形された成形品に軸心穴を形成する穴明け工程とを備える。素材３５を中炭素鋼からなる中実材とする。素材成形用ステージ及び成形工程用ステージにおいて、温間から熱間鍛造領域で加工する。最終工程において、穴明け工程用ステージにて成形品に軸心穴３７を形成する。
【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）を成形する鍛造用金型装置及びフランジ構造体製造方法に関する。

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１１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１１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１１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）２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１２（ａ）に示すように、中空円筒状の軸部素材２０に対して、前方押し出し成形を施すことにより、図１２（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１２（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、頭部後方押し出し成形を施すことで、図１２（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１２（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）を用いて押し込み方向と直交する側方押し出し成形を施すことにより、図１２（ｅ）と図１１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度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

しかしながら、軸部材が中空である車輪用軸受装置の駆動側のハブ輪や内径面に軌道面が設けられる転がり軸受の外輪等を成形する場合、素材に中空材を使用することになる。このため、製品の軸心穴の穴径及び肉厚等に応じて、素材種類が多くなり、コスト高となるとともに、在庫管理が複雑化していた。また、全ての工程を冷間加工にて成形しているので、最終成形における閉塞鍛造工程において、図９と図１０に示すように、金型と成形品との間の摩擦抵抗が大きいため等起因する材料割れＢが発生する。この材料割れＢは、車輪取付用フランジ２の付け根部に発生することになる。このように材料割れＢが生じれば、強度低下を招き、製品（ハブ輪）として機能することができない不良品となる。材料割れ防止処置として、閉塞鍛造前に球状化焼鈍等の熱処理及びボンデ等の潤滑処理が必要になる。

このように、従来におけるハブ輪及び外輪の成形工程では、素材、前方押出し、ヘディング、側方押出し（閉塞鍛造）等の過程において、側方押出しの前に球状焼鈍等の熱処理・ショットブラスト・ボンデ等の潤滑処理が必要となる。このため、連続成形ができずバッチ処理となるため、コストアップにつながる。

本発明は、上記課題に鑑みて、材料割れの発生を抑えることができ、素材の在庫管理の簡略化を図ることができて、コスト低下を図ることができる鍛造用金型装置及びフランジ構造体製造方法を提供する。

本発明の鍛造用金型装置は、第１ステージから第４ステージまでを備え、中炭素鋼からなる中実材を素材として、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有するフランジ構造体を成形する鍛造用金型装置であって、第１ステージから第４ステージまでは協動しており、第１ステージから第２ステージにかけて素材に前加工を行い、第３ステージではフランジを成形する成形加工を行い、第４ステージでは第３ステージにて成形された成形品に軸心穴を形成する穴明け加工を行い、第１ステージから第４ステージにかけて、温間から熱間鍛造領域で連続加工するものである。

本発明のフランジ構造体製造方法は、中空の軸部材と、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を成形するフランジ構造体製造方法であって、前記フランジを成形する成形工程と、素材が投入されて前記成形工程に投入される成形素材を成形する素材成形工程及び前成形工程と、成形工程にて成形された成形品に軸心穴を形成する穴明け工程とを備え、前記素材を中炭素鋼からなる中実材として、素材成形工程、前成形工程、成形工程、及び穴明け工程において、温間から熱間鍛造領域で連続加工する
ものである。

本発明によれば、全工程で、温間から熱間鍛造領域にて成形するので、加工硬化が進まない上変形抵抗が冷間鍛造に比べ小さいため材料割れの発生がなく、黒鉛または白色系潤滑剤の使用により連続加工を行うことができる。ところで、車輪用軸受装置のハブ輪や外輪では転走面（転動面）を有し、しかも、この転動面に対して硬化処理が行われる。この硬化処理を行う方法として、材質が中炭素鋼であれば、高周波焼き入れがある。これは、中炭素鋼には、Ｃ量が０．４〜０．５５％含まれているので、この種の材料を高周波焼入れすると、高い圧縮残留応力が発生して疲労強度が向上するためである。

また、最終工程において、穴明け加工を施すことができるので、中空状のハブ輪（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駆動側のハブ輪）及び外輪（車輪用軸受装置の転がり軸受の外方部材）を成形することができる。このため、中実体の中炭素鋼から、中空の軸部材を有するフランジ構造体を成形でき、従来のような中空材を用いる必要がない。

第４ステージの穴明け用パンチ部材の駆動に、油圧機構の油圧力を用いることができる。

本発明では、材料割れ等を防止するための素材への潤滑処理（例えば、ボンデ処理等）を行う必要がなくなって、バッチ処理のない連続加工が可能となり、コスト低減が可能となる。しかも、ブランク材が中炭素鋼からなるので、成形品に形成される転走面（ボール等の転動体が転動する転動面）に対して行う硬化処理の方法として高周波焼入れがある。高周波焼入れを行う場合、転走面の表面に必要な硬さと深さの硬化層を安定して形成することができ、高品質の製品を提供することができる。特に、従来のような中空材を用いる必要がなく、種々の製品の穴径及び肉厚に合わせた素材を揃える必要がなくなることで、コストの低減を図ることができるとともに、在庫管理の簡素化を図ることができる。

このため、車輪用軸受装置のハブ輪や転がり軸受の外輪を安定して低コストに成形することができる利点がある。第４ステージの穴明け工程において、油圧機構の油圧力を用いることによって、安定した穴明け作業を行うことができる。

一つの鍛造用金型装置（ダイセット）にて、素材から製品までを成形でき、生産性の向上を図るとともに、イニシャルコスト及びランニングコストの低減を図ることができる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図８に基づいて説明する。

図１に本発明にかかる鍛造用金型装置を示し、この鍛造用金型装置は、図２（ｅ）と図３に示すようなフランジ構造体であるハブ輪３９を成形するものである。この場合のハブ輪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３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。

この鍛造用金型装置を用いた本発明に係るフランジ構造体製造方法は、前記フランジ３２を成形する成形工程と、素材３５が投入されて前記成形工程に投入される成形素材３６を成形する素材成形工程及び前成形工程と、成形工程用にて成形された成形品３８に軸心穴３７を形成する穴明け工程とを備える。素材３５を例えばＳ５３Ｃ等の中炭素鋼からなる中実材として、素材成形工程、前成形工程、成形工程、及び穴明け工程において、温間から熱間鍛造領域で連続加工するものである。

本発明に係るフランジ構造体製造方法は、具体的には、まず、図２（ａ）の中実状の丸棒素材（ブランク材）３５に前方押し出し工程（軸出し工程）を施すことにより、図２（ｂ）の軸状部材３５ａを成形する。次いで、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３の外径とほぼ同径まで漬す据込み工程を行うことで、図２（ｃ）に示す素材３６を成形する。ここで、押し出し成形（押出し加工）とは、ビレット（素材）に圧縮力を加えて金型に設けられた穴や、金型間の隙間から素材を絞り出して長さを延ばす加工法のことである。加圧方向と素材の流出方向との組合わせにより前方押出し、後方押出し及び側方押出し等に分類される。また、据込み成形（据込み 加工）とは金型により素材に軸方向の圧縮力を加えて軸方向の寸法を短くし、軸直角方向の寸法を長くする加工法である。

成形工程では、この軸部素材（成形素材）３６に対して押し込み方向と直交する側方押し出し成形を施すことにより、図２（ｄ）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を成形して成形品Ｓを形成した後、図２（ｅ）に示すように、軸心穴３７を形成する穴明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。

本発明に係る鍛造用金型装置は、図１に示す第２ユニット（下型ユニット）６０と第１ユニット（上型ユニット）６１とを備え、下型ユニット６０と上型ユニット６１とで協働して、前方押し加工を行う前方押し工程用ステージ（第１ステージ）６２と、密閉鍛造を行う前成形工程用ステージ（第２ステージ）６３と、閉塞鍛造を行う成形工程用ステージ（第３ステージ）６４と、穴明け加工を行う穴明け工程用ステージ(第４ステージ)６５とを構成することができる。第１ステージから第４ステージまでは協動しており、第１ステージから第２ステージにかけて素材に前加工を行い、第３ステージでフランジを成形する成形加工を行い、第４ステージでは第３ステージにて成形された成形品に軸心穴を形成する穴明け加工を行うことになる。

下型ユニット６０は、前方押し工程用ステージ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、穴明け工程用ステージ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、前方押し工程用ステージ６２の上ステージ６２Ｂと、据込み工程用ステージ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、穴明け工程用ステージ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に貫穴６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄを介してノックアウトピン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の各ステージ６２Ａ、６３Ａ、６４Ａ、６５Ａに対抗した上ステージ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６４Ａ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。

穴明けステージ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、穴明け工程用ステージ６５上のパンチホルダー１１１ｄには、成形品に軸心穴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。

穴明け工程用ステージ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１３２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１に示す鍛造用金型装置を使用した鍛造方法を説明する。まず、前方押し工程用ステージ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、穴明け工程用ステージ６５において、成形品３８を下金型７１ｄに投入する。なお、前方押し工程用ステージ６２と前成形工程用ステージ６３とをまとめて素材成形工程用ステージと呼ぶ。

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３５ａ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、穴明け工程用ステージ６５において成形品３８に軸心穴３７を成形して製品３９を成形することになる。すなわち、前方押し工程用ステージ６２、前成形工程用ステージ６３においては、パンチ１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃにて素材３５、３６ａを押圧することになる。成形工程用ステージ６５においては、パンチ１１１ｂにて素材３６を押圧してフランジ３２を成形するともに、ピン１２１にて穴部３７ａを成形することができる。穴明けステージ６６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、パンチ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パンチ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、穴明け工程ステージ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１４８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を穴明け工程用ステージ６５を投入することになる。

このように、前記図２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。

本発明では、全工程で、温間〜熱間鍛造領域にて成形するので、加工硬化が進まない上変形抵抗が冷間鍛造に比べ小さいため材料割れの発生がなく、黒鉛または白色系潤滑剤の使用により連続加工を行うことができ、バッチ処理のない連続加工が可能となり、コスト低減が可能となる。

しかも、ブランク材３５が中炭素鋼からなるので、成形品３８に形成される転走面（ボール等の転動体が転動する転動面）に対して行う硬化処理方法として高周波焼入れがある。高周波焼入れを行う場合、転走面の表面に必要な硬さと深さの硬化層を安定して形成することができ、高品質の製品を提供することができる。

さらに、従来のような中空材を用いる必要がないので、種々の製品の穴径及び肉厚に合わせた素材を揃える必要がなくなることで、コストの低減を図ることができるとともに、在庫管理の簡素化を図ることができる。

ステージ６５の穴明け工程において、油圧機構の油圧力を用いることができ、これによって、安定した穴明けを行うことができる。特に、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１４８を構成している。このため、製品３９の搬出作業が安定して、搬出時等において製品３９を損傷させることがない。

しかも、一つの鍛造用金型装置（ダイセット）にて、素材３５から製品３９までを成形でき、生産性の向上を図るとともに、イニシャルコスト及びランニングコストの低減を図ることができる。

次に図４は他の実施形態を示し、この鍛造用金型装置を用いたフランジ構造体製造方法は、車輪用軸受装置の外輪を製造することになる。外方部材（外輪）５２は、図５（ｅ）と図８に示すように、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、据込み工程と、この据込み工程にて成形された素材に対して両端面に凹窪部４９，５０を成形する前成形を行う前成形工程とを備え、これらの工程を密閉鍛造にて行い、その後の成形工程では、閉塞鍛造型による成形された成形品に対する穴明け工程を行うものである。この場合も、全工程において、温間から熱間領域で行う。

すなわち、図５（ａ）の軸部素材４５に対して据込み工程を行って図（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５（ｃ）と図６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に対して閉塞鍛造成形型Ｍ（図４参照）を用いて押し込み方向と直交する側方押し出し成形を施すことにより、図５（ｄ）と図７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５（ｅ）と図８に示すように、外輪５２を成形する。フランジ構造体製造方法であっても、素材３５を中炭素鋼からなる中実材として、素材成形工程、前成形工程、成形工程、及び穴明け工程において、温間から熱間鍛造領域で連続加工するものである。

図４に示す鍛造用金型装置は、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（第１ステージ）１６５と、前成形工程を行う前成形工程用ステージ（第２ステージ）１６６と、成形工程を行う成形工程用ステージ(第３ステージ)１６７と、穴明け工程を行う穴明け工程用ステージ（第４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、穴明け工程用ステージ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、穴明け工程用ステージ１６８の上ステージ１６８Ｂとが形成される基盤１０２を備える。なお、据込み工程用ステージ１６５と前成形工程用ステージ１６６とを合わせて素材成形工程用ステージと呼ぶ。

すなわち、各ステージ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に貫穴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及び穴明け工程用ステージ１６８において、ピン１２１、１２５を有さない点を省いて前記図１に示す上型ユニット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１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４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、穴明け工程用ステージ６８において、成形品４７を下金型１７４ｄに投入する。

その後、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において素材４７を成形し、穴明け工程用ステージ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４に示す金型装置を用いて、車輪用軸受装置の外輪５２を製造するこができる。この際、前記図１に示す金型装置を用いる場合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って、フランジ２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断面図である。 前記フランジ構造体製造方法にて成形されたハブ輪の平面図である。 本発明の他の実施形態を示す鍛造用金型装置の断面図である。 前記図４に示す鍛造用金型装置の各成形工程における断面図である。 素材の平面図である。 素材の平面図である。 成形された外輪の平面図である。 従来の方法にて製造されたハブ輪の断面図である。 従来の方法にて製造されたハブ輪の平面図である。 車輪用軸受装置の断面図である。 従来のハブ輪の製造方法の工程図である。

符号の説明

３１ 軸部材
３２ フランジ
３５ 素材
３６ 素材
３７ 軸心穴
Ｓ 成形品

Claims (3)

1. 第１ステージから第４ステージまでを備え、中炭素鋼からなる中実材を素材として、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有するフランジ構造体を成形する鍛造用金型装置であって、
   第１ステージから第４ステージまでは協動しており、第１ステージから第２ステージにかけて素材に前加工を行い、第３ステージではフランジを成形する成形加工を行い、第４ステージでは第３ステージにて成形された成形品に軸心穴を形成する穴明け加工を行い、第１ステージから第４ステージにかけて、温間から熱間鍛造領域で連続加工することを特徴とする鍛造用金型装置。
2. 第４ステージにおける穴明け工程において、油圧機構の油圧力を用いることを特徴とする請求項２の鍛造用金型装置。
3. 中空の軸部材と、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を成形するフランジ構造体製造方法であって、
   前記フランジを成形する成形工程と、素材が投入されて前記成形工程に投入される成形素材を成形する素材成形工程及び前成形工程と、成形工程にて成形された成形品に軸心穴を形成する穴明け工程とを備え、前記素材を中炭素鋼からなる中実材として、素材成形工程、前成形工程、成形工程、及び穴明け工程において、温間から熱間鍛造領域で連続加工することを特徴とするフランジ構造体製造方法。

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