JP2004092744A

JP2004092744A - シェル形針状ころ軸受及びシェル形外輪の製造装置

Info

Publication number: JP2004092744A
Application number: JP2002253312A
Authority: JP
Inventors: Shin Hinohara; 日野原　慎
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP4147870B2

Abstract

【課題】ハウジングに組み込んだときに変形を抑制しつつ、軸受の動定格荷重を低下させることなく、適切に動作可能なシェル形針状ころ軸受及びシェル形外輪の製造装置を提供する。
【解決手段】シェル形外輪１２において、針状ころ１３が転動する軌道面のある中央部１２ｃの肉厚（ｔ１）を薄くすることで、かかるシェル形針状ころ軸受の剛性が低下するため、比較的変形しやすいハウジング８にシェル形針状ころ軸受１１を組み込んだ際に、ピストン孔８ｂが変形するなど悪影響を抑制できる。一方、シェル形外輪１２の針状ころ１３が転動する軌道面のある中央部１２ｃの肉厚（ｔ１）より、軸線方向端部１２ａ，１２ｂの肉厚（ｔ２）を厚くすることで、長寿命を確保するために針状ころ１３の外径ｄを大きくした場合にも、動作時に針状ころ１３がシェル形外輪１２の折り返された端部１２ａ，１２ｂに乗り上がることを抑制でき、それによりシェル形針状ころ軸受１１の円滑な動作を確保できる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の自動変速機や電装部品等、その他産業機械等に用いられるシェル形針状ころ軸受及びシェル形外輪の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の自動変速機や電装部品等、その他産業機械などにおいて使用されるシェル形針状ころ軸受は、ハウジングと軸との間の空間が狭くても組み込むことができるため、装置全体のコンパクト化を図れるというメリットがある。
【０００３】
ところで、特開２０００−２２５０に、スクロールコンプレッサに用いられると好適なシェル形針状ころ軸受が開示されている。図５は、かかるシェル形針状ころ軸受の断面図である。図５において、シェル形針状ころ軸受１は、円筒状体の軸線方向両端部２ａ，２ｂが半径方向内方に折り返されたシェル形外輪２と、シェル形外輪２の内側に全周に亘って複数配置された針状ころ３と、シェル形外輪２の内側に挿入されて針状ころ３を回転自在に支持する保持器４とで構成されている。
【０００４】
この従来技術のシェル形針状ころ軸受１においては、針状ころ３の軸線方向両端に、折り返したシェル形外輪２の両端部２ａ、２ｂを対向させ、針状ころ３及び保持器４の軸線方向の抜けを防止している。又、シェル形外輪２の軸線方向両端部２ａ，２ａを折り返すことで、軸受外部からころ３及びシェル形外輪２の内周面に供給される潤滑油量を極力確保するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来技術のシェル形針状ころ軸受１には、以下に述べるような問題がある。図６は、シェル形針状ころ軸受１を、例えばカーエアコン用コンプレッサのハウジングに組み込んだ状態で軸線直角方向に切断した図である。図６を参照して、かかる問題について説明する。
【０００６】
図６において、円筒状のハウジング８は、中央に軸受孔８ａを有し、その周囲に４つのピストン孔８ｂを等間隔に形成している。軸受孔８ａ内にシェル形針状ころ軸受１を圧入した後、軸９を挿入することで組み付けが行われるが、かかる場合、カーエアコン用コンプレッサの能力を確保しつつ、なるべくハウジング８の外径を抑えるには、軸受孔８ａとピストン孔８ｂとの間隔を狭める必要がある。すると、この部分の剛性が低下し、シェル形外輪２の肉厚ｔ（図５）が比較的厚く剛性が高い場合には、外径のバラツキによっては、図６の矢印Ａで示すように、ピストン孔８ｂ内周面におけるハウジング８の軸線側が無視できない程度に出っ張ってしまい、真円度が悪化して、内部で摺動するピストン等と干渉する恐れがある。
【０００７】
かかる不具合を回避するために、シェル形針状ころ軸受１の外径寸法公差を抑えると、その製造コストが増大するという問題が生じる。そこで、本発明者は、シェル形外輪２の肉厚ｔ（図５）を薄くして、その剛性を低下させることで、組み付け時にピストン孔８ｂの変形を抑制することを見いだした。しかし、肉厚ｔを薄くした場合、シェル形外輪２の両端部２ａ、２ｂを折り返したときに、針状ころ３の端面に当接する部分の厚さも薄くなり、シェル形針状ころ軸受１の動作時に、軌道面に沿って転動する針状ころ３が端部２ａ又は２ｂに乗り上がり、動作不良を生じさせる恐れがあることが分かった。このような不具合を回避するには、針状ころ３の外径ｄ（図５）を小さくすることが考えられるが、それにより軸受の動定格荷重が低下し、寿命が短くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、ハウジングに組み込んだときに変形を抑制しつつ、軸受の動定格荷重を低下させることなく、適切に動作可能なシェル形針状ころ軸受及びシェル形外輪の製造装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明のシェル形針状ころ軸受は、
シェル形外輪と、前記シェル形外輪の軌道面に沿って転動自在な複数のころと、前記ころを保持する保持器とを有するシェル形針状ころ軸受において、
前記シェル形外輪は、前記ころが転動する軌道面のある部位の肉厚よりも、軸線方向端部の肉厚の方が厚いことを特徴とする。
【００１０】
第２の本発明のシェル形針状ころ軸受の製造装置は、
シェル形針状ころ軸受に用いるシェル形外輪の製造装置において、素材を絞り加工するパンチとダイスとを有し、
シェル形外輪の軸線方向端部を形成する前記ダイスの第１の内周面の内径と、シェル形外輪の中央部を形成する前記ダイスの第２の内周面の内径との差に対し、シェル形外輪の前記軸線方向端部を形成する前記パンチの第１の外周面の外径と、シェル形外輪の前記中央部を形成する前記パンチの第２の外周面の外径との差をより小さくしたことを特徴とする。
【００１１】
第３の本発明のシェル形針状ころ軸受は、
シェル形外輪と、前記シェル形外輪の軌道面に沿って転動自在な複数のころと、前記ころを保持する保持器とを有するシェル形針状ころ軸受において、
前記シェル形外輪の軸線方向端部は、第１の折り返し部で前記ころに向かうように折り返され、且つ第２の折り返し部で、前記第１の折り返し部とは逆の方向に折り返されていることを特徴とする。
【００１２】
【作用】
第１の本発明のシェル形針状ころ軸受によれば、以下の効果が得られる。すなわち、前記ころが転動する軌道面のある部位（一般的には中央部）の肉厚を薄くすることで、かかるシェル形針状ころ軸受の剛性が低下するため、比較的変形しやすいハウジング等に前記シェル形針状ころ軸受を組み込んだ場合にも、ハウジングの変形等の悪影響を抑制できる。一方、前記シェル形外輪の前記ころが転動する軌道面のある部位の肉厚より、前記軸線方向端部の肉厚を厚くすることで、長寿命を確保するために前記針状ころの外径を大きくした場合にも、動作時に前記針状ころが前記シェル形外輪の折り返された端部に乗り上がることを抑制でき、それによりシェル形針状ころ軸受の円滑な動作を確保できる。
【００１３】
第２の本発明のシェル形針状ころ軸受の製造装置によれば、以下の効果が得られる。すなわち、かかる製造装置により加工されたシェル形外輪の中央部（例えば前記ころが転動する軌道面のある部位）の肉厚を薄くすることで、針状ころと保持器とを組み込むことで製造されるシェル形針状ころ軸受の剛性が低下するため、比較的変形しやすいハウジング等に前記シェル形針状ころ軸受を組み込んだ場合にも、ハウジングの変形等の悪影響を抑制できる。一方、かかる製造装置により加工されたシェル形外輪の前記中央部の肉厚より、前記軸線方向端部の肉厚を厚くすることで、長寿命を確保するために前記針状ころの外径を大きくした場合にも、動作時に前記針状ころが前記シェル形外輪の折り返された端部に乗り上がることを抑制でき、それによりシェル形針状ころ軸受の円滑な動作を確保できる。
【００１４】
第３の本発明のシェル形針状ころ軸受によれば、以下の効果が得られる。すなわち、前記ころが転動する軌道面のある部位（一般的には中央部）の肉厚を薄くすることで、かかるシェル形針状ころ軸受の剛性が低下するため、比較的変形しやすいハウジング等に前記シェル形針状ころ軸受を組み込んだ場合にも、ハウジングの変形等の悪影響を抑制できる。一方、前記シェル形外輪の軸線方向端部は、第１の折り返し部で前記ころに向かうように折り返され、且つ第２の折り返し部で、前記第１の折り返し部とは逆の方向に折り返されているので、長寿命を確保するために前記針状ころの外径を大きくした場合にも、動作時に前記針状ころが前記シェル形外輪の折り返された端部に乗り上がることを抑制でき、それによりシェル形針状ころ軸受の円滑な動作を確保できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態にかかるシェル形針状ころ軸受の断面図である。図２は、本実施の形態にかかるシェル形針状ころ軸受を、例えばカーエアコン用コンプレッサのハウジングに組み込んだ状態で軸線直角方向に切断した図である。図１において、シェル形針状ころ軸受１１は、円筒状体の軸線方向両端部１２ａ，１２ｂが半径方向内方に折り返されたシェル形外輪１２と、シェル形外輪１２の内側に全周に亘って複数配置された針状ころ１３と、シェル形外輪１２の内側に挿入されて針状ころ１３を回転自在に支持する保持器１４とで構成されている。
【００１６】
本実施の形態のシェル形針状ころ軸受１１において、針状ころ１３の軸線方向両端に、折り返したシェル形外輪１２の両端部１２ａ、１２ｂを対向させ、針状ころ１３及び保持器１４の軸線方向の抜けを防止している。又、シェル形外輪１２の軸線方向両端部１２ａ，１２ｂを折り返すことで、軸受外部からころ１３及びシェル形外輪１２の内周面に供給される潤滑油量を極力確保するようになっている。
【００１７】
特に、図１に示すように、本実施の形態にかかるシェル形外輪１２は、針状ころ１３の軌道面を形成する中央部１２ｃの肉厚ｔ１が、軸線方向端部１２ａ，１２ｂの肉厚ｔ２より薄い（ｔ１＜ｔ２）という特徴を有する。このようなシェル形外輪１２の製造方法について説明する。
【００１８】
図３は、シェル形外輪１２を製造する製造固定を示す図であり、図３（ａ）には、絞り加工の工程を示し、図３（ｂ）には、打ち抜き加工の工程を示し、図３（ｃ）には、剪断及び折り曲げ工程を示す。尚、理解しやすいように、図３において、シェル形外輪は実際より厚めに描かれている。
【００１９】
図３（ａ）に示す絞り加工を行う製造装置において、ダイス２１は、同軸に配置され内径が異なる袋孔状の中孔２１ａと大孔２１ｂとを有する。中孔２１ａの内周面が、シェル形外輪１２の中央部１２ｃの外周面を形成する第２の内周面であり、大孔２１ｂの内周面が、シェル形外輪１２の一方の（カール側）端部１２ｂの外周面を形成する第１の内周面である。尚、中孔２１ａの上部はなめらかに拡径するように、その断面が円弧状（直線状でも良い）の輪郭となっており、大孔２１ｂの上部もなめらかに拡径するように、その断面が円弧状の輪郭となっている。
【００２０】
一方、パンチ２２は、同軸に配置され外径が異なる中円筒２２ａと大円筒２２ｂとを有する。中円筒２２ａの外周面が、シェル形外輪１２の中央部１２ｃの内周面を形成する第２の外周面であり、且つシェル形外輪１２の一方の端部１２ｂの内周面を形成する第１の外周面である。
【００２１】
ここで、ダイス２１の中孔２１ａの内周面内径をＤ１とし、大孔２１ｂの内周面内径をＤ２とし、パンチ２２の中円筒２２ａの内周面内径をＤ３としたときに、以下の関係が成立する。
（Ｄ１−Ｄ３）＝２・ｔ１＜（Ｄ２−Ｄ３）＝２・ｔ２　　　　　（１）
【００２２】
製造工程を説明すると、まず、円筒状の素材をダイス２１に装填し、その中にパンチ２２を挿入して絞り加工を行うことで、図３（ａ）に示すようなシェル形外輪１２の一次成形品が得られる。特に、パンチ２１をしごくことで、素材が流動し中央部から軸線方向端部側に移動するので、軸線方向端部側の肉厚を効率的に増大させることができる。また、ダイス２１に対するパンチ２２の押し込み量を調整することで、中孔２１ａの底部とパンチ２２の中円筒２２ａの先端との間に、隙間ｔ２（図３（ａ））を形成すれば、他方の（ボトム側）端部１２ａに所望の肉厚を与えることができる。
【００２３】
こうして出来上がったカップ状の１次成形品を、図３（ｂ）に示すように、別なダイス２３に装填し、且つ径の小さなパンチ２４を用いて、底部を打ち抜き加工して２次成形品を得る。かかる２次成形品は、図３（ｃ）に示すように、矢印Ａの位置でカットされ、軸線方向両端部が矢印Ｂ、Ｃのように折り曲げられることで、シェル形外輪１２に形成される。
【００２４】
図４は、変形例を示す図３（ａ）と同様な図である。本変形例では、ダイス２１の形状は、図３（ａ）に示す製造装置と同様であるが、パンチ２２’の形状が異なっている。より具体的には、パンチ２２’は、中円筒２２ａ’と大円筒２２ｂ’との間に、中円筒２２ａ’の外径より大径だが、大円筒２２ｂ’の外径より小径の短円筒２２ｃ’を介在させている点が異なる。従って、本変形例では、中円筒２２ａ’の外周面が、シェル形外輪１２の中央部１２ｃの内周面を形成する第２の外周面であり、短円筒２２ｃ’の外周面が、シェル形外輪１２の一方の端部１２ｂの内周面を形成する第１の外周面である。
【００２５】
ここで、ダイス２１の中孔２１ａの内周面内径をＤ１とし、大孔２１ｂの内周面内径をＤ２とし、パンチ２２’の中円筒２２ａ’の外周面外径をＤ３とし、短円筒２２ｃ’の外周面外径をＤ４としたときに、以下の関係が成立する。
（Ｄ１−Ｄ３）＝２・ｔ１＜（Ｄ２−Ｄ４）＝２・ｔ２　　　　　（２）
【００２６】
図２に示すように、円筒状のハウジング８の軸受孔８ａ内に軸９に嵌合させたシェル形針状ころ軸受１１を圧入することで組み付けが行われるが、シェル形外輪１２において、針状ころ１３ころが転動する軌道面のある中央部１２ｃの肉厚（ｔ１）を薄くすることで、かかるシェル形針状ころ軸受の剛性が低下するため、比較的変形しやすいハウジング８にシェル形針状ころ軸受１１を組み込んだ際に、ピストン孔８ｂが変形するなど悪影響を抑制できる。一方、シェル形外輪１２の針状ころ１３が転動する軌道面のある中央部１２ｃの肉厚（ｔ１）より、軸線方向端部１２ａ，１２ｂの肉厚（ｔ２）を厚くすることで、長寿命を確保するために針状ころ１３の外径ｄを大きくした場合にも、動作時に針状ころ１３がシェル形外輪１２の折り返された端部１２ａ，１２ｂに乗り上がることを抑制でき、それによりシェル形針状ころ軸受１１の円滑な動作を確保できる。
【００２７】
図７は、例えば図４に示す製造工程を経て得られたシェル形外輪１２の端部形状を拡大して示す図である。シェル形外輪１２の端部１２ｂを折り曲げたとき、通常は、図に点線で示すような連続した形状になるが、パンチ２２’（図４）の押圧力によっては、連続せず段部１２ｄが形成されるようになる。しかし、段部１２ｄが形成されても機能上は特に問題がないため、シェル形外輪１２は、図１，７に示す形状のいずれでもよい。尚、図３（ａ）に示す製造工程を経て得られたシェル形外輪１２の端部においては、シェル形外輪１２の軌道面を延長した内周面と端部１２ｂとの隙間１３は、より小さいかもしくは存在しない。
【００２８】
図８は、第２の実施の形態にかかるシェル形針状ころ軸受の軸線方向端部の拡大断面図である。本実施の形態においては、シェル形外輪１２’のカール側端部１２ｂ’（図示していないがボトム側端部も同様であって良い）の肉厚ｔ１は、その軌道面のある部位の肉厚ｔ１と等しくなっている。更に、シェル形外輪１２’のカール側端部１２ｂ’は、第１の折り返し部１２ｅ’でころ１３に向かうように折り返され、且つ第２の折り返し部１２ｆ’で、第１の折り返し部１２ｅ’とは逆の方向に折り返されている。その他の構成に関しては、上述した実施の形態と共通するため、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２９】
すなわち、シェル形外輪１２’のころ１３が転動する軌道面のある部位（中央部）の肉厚ｔ１を薄くすることで、かかるシェル形針状ころ軸受の剛性が低下するため、比較的変形しやすいハウジング８（図２）等にシェル形針状ころ軸受を組み込んだ場合にも、ハウジング８の変形等の悪影響を抑制できる。一方、シェル形外輪１２’の軸線方向端部１２ｂ’は、第１の折り返し部１２ｅ’でころ１３に向かうように折り返され、且つ第２の折り返し部１２ｆ’で、第１の折り返し部１２ｆ’とは逆の方向に折り返されているので、長寿命を確保するために針状ころ１３の外径を大きくした場合にも、動作時に針状ころ１３がシェル形外輪１２’の折り返された端部１２ｂ’に乗り上がることを抑制でき、それによりシェル形針状ころ軸受の円滑な動作を確保できる。
【００３０】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、その発明の範囲内で変更・改良が可能であることはもちろんである。
【００３１】
【発明の効果】
第１の本発明のシェル形針状ころ軸受によれば、以下の効果が得られる。すなわち、前記ころが転動する軌道面のある部位の肉厚を薄くすることで、かかるシェル形針状ころ軸受の剛性が低下するため、比較的変形しやすいハウジング等に前記シェル形針状ころ軸受を組み込んだ場合にも、ハウジングの変形等の悪影響を抑制できる。一方、前記シェル形外輪の前記ころが転動する軌道面のある部位の肉厚より、前記軸線方向端部の肉厚を厚くすることで、長寿命を確保するために前記針状ころの外径を大きくした場合にも、動作時に前記針状ころが前記シェル形外輪の折り返された端部に乗り上がることを抑制でき、それによりシェル形針状ころ軸受の円滑な動作を確保できる。
【００３２】
第２の本発明のシェル形針状ころ軸受の製造装置によれば、以下の効果が得られる。すなわち、かかる製造装置により加工されたシェル形外輪の中央部（例えば前記ころが転動する軌道面のある部位）の肉厚を薄くすることで、針状ころと保持器とを組み込むことで製造されるシェル形針状ころ軸受の剛性が低下するため、比較的変形しやすいハウジング等に前記シェル形針状ころ軸受を組み込んだ場合にも、ハウジングの変形等の悪影響を抑制できる。一方、かかる製造装置により加工されたシェル形外輪の前記中央部の肉厚より、前記軸線方向端部の肉厚を厚くすることで、長寿命を確保するために前記針状ころの外径を大きくした場合にも、動作時に前記針状ころが前記シェル形外輪の折り返された端部に乗り上がることを抑制でき、それによりシェル形針状ころ軸受の円滑な動作を確保できる。
【００３３】
第３の本発明のシェル形針状ころ軸受によれば、以下の効果が得られる。すなわち、前記ころが転動する軌道面のある部位（一般的には中央部）の肉厚を薄くすることで、かかるシェル形針状ころ軸受の剛性が低下するため、比較的変形しやすいハウジング等に前記シェル形針状ころ軸受を組み込んだ場合にも、ハウジングの変形等の悪影響を抑制できる。一方、前記シェル形外輪の軸線方向端部は、第１の折り返し部で前記ころに向かうように折り返され、且つ第２の折り返し部で、前記第１の折り返し部とは逆の方向に折り返されているので、長寿命を確保するために前記針状ころの外径を大きくした場合にも、動作時に前記針状ころが前記シェル形外輪の折り返された端部に乗り上がることを抑制でき、それによりシェル形針状ころ軸受の円滑な動作を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかるシェル形針状ころ軸受の断面図である。
【図２】本実施の形態にかかるシェル形針状ころ軸受を、例えばカーエアコン用コンプレッサのハウジングに組み込んだ状態で軸線直角方向に切断した図である。
【図３】シェル形外輪１２を製造する製造装置の断面図である。
【図４】変形例を示す図３（ａ）と同様な図である。
【図５】従来技術にかかるシェル形針状ころ軸受の断面図である。
【図６】従来技術にかかるシェル形針状ころ軸受を、例えばカーエアコン用コンプレッサのハウジングに組み込んだ状態で軸線直角方向に切断した図である。
【図７】図１におけるシェル形針状ころ軸受１１のシェル形外輪１２の端部形状を拡大して示す図である。
【図８】第２の実施の形態にかかるシェル形針状ころ軸受の軸線方向端部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１１　シェル形針状ころ軸受
１２、１２’　シェル形外輪
１３　針状ころ
１４　保持器
２１，２３　ダイス
２２，２４　パンチ

Claims

シェル形外輪と、前記シェル形外輪の軌道面に沿って転動自在な複数のころと、前記ころを保持する保持器とを有するシェル形針状ころ軸受において、
前記シェル形外輪は、前記ころが転動する軌道面のある部位の肉厚よりも、軸線方向端部の肉厚の方が厚いことを特徴とするシェル形針状ころ軸受。
シェル形針状ころ軸受に用いるシェル形外輪の製造装置において、素材を絞り加工するパンチとダイスとを有し、
シェル形外輪の軸線方向端部を形成する前記ダイスの第１の内周面の内径と、シェル形外輪の中央部を形成する前記ダイスの第２の内周面の内径との差に対し、シェル形外輪の前記軸線方向端部を形成する前記パンチの第１の外周面の外径と、シェル形外輪の前記中央部を形成する前記パンチの第２の外周面の外径との差をより小さくしたことを特徴とするシェル形外輪の製造装置。
シェル形外輪と、前記シェル形外輪の軌道面に沿って転動自在な複数のころと、前記ころを保持する保持器とを有するシェル形針状ころ軸受において、
前記シェル形外輪の軸線方向端部は、第１の折り返し部で前記ころに向かうように折り返され、且つ第２の折り返し部で、前記第１の折り返し部とは逆の方向に折り返されていることを特徴とするシェル形針状ころ軸受。