JP2005256861A - シェル形総ころ軸受およびシェル形総ころ軸受の外輪の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向両端に径方向内向きの鍔部２ｂ，２ｃを設けたシェル形の外輪２と、外輪２の内周に組込まれる複数のころ３とを備えたシェル形総ころ軸受１において、定格荷重の向上ならびにコストの低減を図る。
【解決手段】外輪２の一方の鍔部２ｂを、軸方向内側に向くよう径方向に沿う面５に対し所定角度θ１傾くテーパ形状としたうえで、鍔部２ｂの内周部分の外側面２ｄと内側面２ｅとを径方向に沿う平坦面形状に形成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シェル形の外輪の内周に複数個のころを組み込んだシェル形総ころ軸受と、その外輪の製造方法とに関する。

シェル形総ころ軸受には、シェル形の外輪の軸方向両端に径方向内向きに伸びる鍔部を設け、両鍔部で外輪の内周に組み込まれるころを軸方向に位置規制した構成のものがある（例えば特許文献１参照）。いずれの鍔部も、径方向に沿う形状になっている。
特開２００１−２０９４８号

上記従来例では、外輪の内隅ところの軸方向端縁との干渉を避けるために、端面が球面になったころ（ＬＲタイプ）を用いているが、このタイプのころは高価であることが指摘される。これに対し、端面が平坦な形状のころ（ＬＦタイプ）は比較的安価で負荷容量が大きいので、好ましいが、このタイプのころは、外輪の内隅に干渉しやすいので、何らかの対策が必要になる。

このため、外輪の一方の鍔部を、軸方向内側に向くよう径方向に沿う面に対し所定角度傾かせたテーパ形状の軸受が提案されているが、この場合、鍔部の内周縁の尖った角部がころ端面にエッジ当たりし、潤滑性能が低下する可能性があり、また、該鍔部を形成するときの打ち抜き工程において、円筒形の受け金型の受け面をテーパ面形状とするため、その受け面の内周縁の尖った部分に応力が集中してこの内周縁部分が疲労破損しやすくなるなど、金型寿命が短くなる課題があった。

本発明は、軸方向両端に径方向内向きの鍔部を設け、一方の鍔部をころ軌道部の肉厚と略同じ肉厚にし、他方の鍔部をころ軌道部よりも薄い肉厚としたシェル形の外輪と、この外輪の内周に組み込まれる複数のころとを備えたシェル形総ころ軸受であって、該ころ軌道部と略同じ肉厚の鍔部を、軸方向内側に向くよう径方向に沿う面に対し所定角度傾くテーパ形状とし、この鍔部の内周部分の外側面および内側面を径方向に沿う平坦面形状に形成したことを特徴としている。

好ましくは、ころを、その端面が平坦な形状とすることができる。本発明によると、テーパ形状の一方の鍔部の内周縁の平坦な内側面でころが軸方向に位置規制されるので、仮にころを端面が平坦な形状のＬＦタイプにしても、ころが外輪の内隅に干渉せずに済む。つまり、ころを安価で負荷容量の大きいＬＦタイプにできるので、軸受の定格荷重の向上やコスト低減が可能になる。

本発明は、軸方向両端に径方向内向きの鍔部を設け、一方の鍔部をころ軌道部の肉厚と略同じ肉厚にし、他方の鍔部をころ軌道部よりも薄い肉厚としたシェル形の外輪を有するシェル形総ころ軸受の前記外輪を製造する方法であって、有底の円筒部材の底部を絞り加工することにより該底部の中央領域を軸方向内側に凹ませて、該底部の付け根側領域を軸方向内側に向くように径方向に沿う面に対し所定角度傾くテーパ形状とするとともに該底部の中央領域の内側面と外側面とを径方向に沿う平坦面形状とする工程と、該有底の円筒部材の底部外周を円筒形の受け金型の上端面で受けさせた状態で該底部の中央領域を円形に打ち抜くことにより、該底部の付け根側領域をテーパ形状の鍔部として残すとともに、この鍔部の内周部分に該底部の中央領域の径方向に沿う平坦な外側面および内側面を残す工程とを有し、前記底部の打ち抜き工程で用いる円筒形の受け金型は、その上端面の径方向途中領域に底部の付け根側領域を受けるテーパ面を有し、該上端面において前記テーパ面の内周領域に底部の平坦な中央領域においてテーパ形状の付け根側領域の近傍を受ける平坦面を有していることを特徴としている。

この場合、底部の打ち抜き加工時に用いる円筒形の受け金型の上端面の内周領域に平坦面を設けているから、該受け金型の上端面の内周縁に従来例のように尖った部分がなくなり、当該受け金型の寿命が向上する。しかも、最終的に得た鍔部の内周部分の内側面は径方向に沿った平坦面になるから、ころの端面に対するエッジ当たりが避けられる。

本発明は、シェル形総ころ軸受の定格荷重の向上ならびにコストの低減を図ることができる。

図１は、本発明の実施形態に係るシェル形総ころ軸受の上半分を示す断面図、図２は、図１の（２）−（２）線断面の矢視図、図３は、図１の外輪の製造工程を示す図、図４は、図３の工程に続く工程を示す図、図５は、図４の工程が終了した状態を示す図である。

図に示すシェル形総ころ軸受１は、シェル形の外輪２と、外輪２の内周に組込まれる複数のころ３とを備える。

外輪２は、内周面をころ３の軌道面とする円筒形状の軌道部２ａと、軌道部２ａの軸方向一端側に設けられる径方向内向きの先曲げ鍔部２ｂと、軌道部２ａの軸方向他端側に設けられる径方向内向きの後曲げ鍔部２ｃとを備える。なお、先曲げ鍔部２ｂおよび後曲げ鍔部２ｃの「先曲げ」、「後曲げ」は、以下で説明する外輪２の製造順序に基づいて用いており、先曲げ鍔部２ｂが請求項に記載の一方の鍔部に相当する。

ころ３は、その軸方向両端面が平坦なＬＦタイプと呼ばれる形状である。

先曲げ鍔部２ｂは、外輪２の軌道部２ａの肉厚と略同一の肉厚であるが、後曲げ鍔部２ｃは、外輪２の軌道部２ａの肉厚よりも薄い肉厚になっている。

先曲げ鍔部２ｂは、軸方向内側に向くよう径方向に沿う面５に対して所定角度θ１傾いたテーパ形状になっている。この傾斜角度θ１は、０度以上、１０度以下、好ましくは、０度以上、５度以下に設定される。傾斜角度θ１が０度未満、つまり先曲げ鍔部２ｂが軸方向外側に向けて傾いていると、ころ３の案内ができなくなるとともに、ころ３が外輪２から簡単に抜け出すようになる。一方、傾斜角度θ１が１０度を超えると、使用するころ３の全長を短くする必要があるので好ましくない。さらに、この先曲げ鍔部２ｂの内周部分の外側面２ｄおよび内側面２ｅは、径方向に沿う平坦面形状に形成されている。

なお、後曲げ鍔部２ｃは、軸方向内側に向くよう径方向に沿う面５に対して所定角度θ２傾いている。この傾斜角度θ２は、４５度以上、９０度以下、好ましくは、４５度以上、７０度以下に設定される。傾斜角度θ２が４５度未満であると、断面係数が小さくなり後曲げ鍔部２ｃのアキシアル荷重に対する曲げ強度が低下するようになる。

先曲げ鍔部２ｂの内径寸法Ｒ１および後曲げ鍔部２ｃの内径寸法Ｒ２は、各ころ３の中心を結ぶ円の直径寸法ＰＣＤ以下で、かつ、各ころ３の内接円の直径寸法Ｒ３より大きく設定される。

このようなシェル形総ころ軸受１のシェル形外輪２を製造する手順の一例を説明する。

図３に示すように、まず、外輪２の基材となる一枚の金属板を有底円筒形に加工した後、この有底円筒部材Ｚ２を第１受け金型１０の貫通孔１０ａ内に入れて、円柱形の第２受け金型１１上で受けさせる。この基材となる金属板は例えばＪＩＳ規格ＳＣＭ４１５等の低炭素合金鋼などが挙げられるが、それのみに限定されない。この有底円筒部材Ｚ２を押し金型１５で加圧して絞り加工することにより有底円筒部材Ｚ２の底部を軸方向内側に凹ませる。このとき、有底円筒部材Ｚ２の開口側は、内径寸法を大きくするように薄肉にすることにより段付き形状となる。

なお、第２受け金型１１は、その上端面の外周領域がテーパ面１１ａに形成されていて、上端面においてテーパ面１１ａよりも内径側の中央領域が径方向に沿う平坦面１１ｂに形成されている。一方、押し金型１５は、その下端外周に環状凸部１５ａが設けられているとともに、下端に凹面１５ｂが設けられている。このような金型１１，１５を用いるので、有底円筒部材Ｚ２の底部を凹ませたときに、その付け根側領域Ｚ３が径方向に沿う面に対し所定角度傾くテーパ形状になり、底部の中央領域の内側面Ｚ４と外側面Ｚ５が径方向に沿う平坦面形状に形成される。

次いで、図４に示すように、第１受け金型１０の貫通孔１０ａ内に円筒形の第３受け金型１２を挿入し、この第３受け金型１２の上端面で有底円筒部材Ｚ２の底部を受けさせ、この底部の中央領域を抜き金型１６で円形に打ち抜くことにより底部に円形孔を設ける。第３受け金型１２の上端面の形状は、その外周面が径方向に沿う平坦面１２ａに形成され、この外周平坦面１２ａよりも内径側で径方向途中の領域が有底円筒部材Ｚ２の底部の付け根側領域Ｚ３と同じ形状のテーパ面１２ｂに形成されていて、このテーパ面１２ｂよりも内径側の中央領域に径方向に沿う平坦面１２ｃが形成されている。抜き金型１６は、その下端外周が第３受け金型１２の内径面に沿い有底円筒部材Ｚ２の底部の中央領域を加圧することで該底部を打ち抜くものである。このようにして有底円筒部材Ｚ２の底部の中央領域に円形の孔を開けることで先曲げ鍔部２ｂが得られる。つまり、前記打ち抜き時に、前記底部のテーパ形状の付け根側領域Ｚ３を残すとともに前記底部の中央領域の径方向に沿う平坦部分の一部を残すことで、軸方向内側に向いて傾斜するテーパ形状の先曲げ鍔部２ｂが得られるとともに、この先曲げ鍔部２ｂの内周部分に径方向に沿う平坦面からなる外側面２ｄと内側面２ｅが得られる。

この後、外輪２の開口側端部の薄肉部分を屈曲することにより図１に示す形状の後曲げ鍔部２ｃを得る。このように成型した外輪２に例えば浸炭焼入などの硬化処理を施す。

このようにして製造した外輪２の軌道部２ａの内周および先曲げ鍔部２ｂの内面にグリースなどの潤滑剤を塗布しておいて、この外輪２の内部に、複数のころ５を組み込むことにより、シェル形ころ軸受１が完成する。

以上説明したシェル形総ころ軸受１では、軸方向内側に傾いた先曲げ鍔部２ｂの内周部分の内側面２ｅでころ３を軸方向に位置規制できるので、仮にころ３を端面が平坦な形状のＬＦタイプにしても、ころ３が外輪２の内隅２ｆに干渉しない。つまり、ころを安価で負荷容量の大きいＬＦタイプにできるので、軸受の定格荷重の向上やコスト低減が可能になる。なお、内隅２ｆところ３の端面との間に、空隙ができるが、この空隙は潤滑剤溜まりとなり、好ましい。

しかも、ころ３が先曲げ鍔部２ｂの内周部分の内側面２ｅに当接したときでも、この内側面２ｅを径方向に沿う平坦面にしているので、ころ３の端面に対するエッジ当たりを防止できる。

さらに、先曲げ鍔部２ｂの内周部分の外側面２ｄと内側面２ｅとを平坦面にしていれば、上述した外輪２の製造時に下記するような効果を奏する。つまり、本実施の形態では外側面２ｄと内側面２ｅとを平坦面にするために、図５に示すように、上述した外輪２の製造時に用いる第３受け金型１２の上端面の内周領域に平坦面１２ｃを設けている。これに対し、図６に示すように、従来形状の鍔部を形成する場合に用いる第３受け金型１２は、その上端面のテーパ面１２ｂの内周領域を平坦にせずに先鋭に尖らせているので、有底円筒部材Ｚ２の底部を打ち抜くときに前記第３受け金型１２の尖った内周縁部分に応力が集中して、その部分が疲労破損しやすくなるなど、第３受け金型１２の寿命が短くなっていた。しかし、本実施の形態のように、第３受け金型１２の上端面の内周に平坦面１２ｃを設けた場合、第３受け金型１２の寿命を向上できて、製造コストの低減に貢献できる。参考までに、例えば外輪２の軌道部２ａの肉厚を１ｍｍ以上とする場合、平坦部２ｄの径方向幅は、１ｍｍ以上に設定するのが好ましい。

ところで、外輪２の後曲げ鍔部２ｃは、図７に示すように、径方向に沿う形状にすることができる。この場合でも、ＬＦタイプのころ３を用いることができる。というのは、後曲げ鍔部２ｃは、そもそも、外輪２の製造時に上述しているように、その内径を大きくするようにして薄肉にしている関係より、外輪２の軌道部２ａと後曲げ鍔部２ｃとの間にできる内隅２ｇが、外輪２の軌道面よりも径方向外向きに拡がっているため、この内隅２ｇにころ３の端縁が干渉しなくなっているからである。

本発明の実施形態に係るシェル形総ころ軸受の上半分を示す断面図 図１の（２）−（２）線断面の矢視図 図１の外輪の製造工程を示す図 図３の工程に続く工程を示す図 図４の工程が終了した状態を示す図 図４の製造工程に対する従来例で、図５に対応する図 本発明の他の実施形態に係るシェル形総ころ軸受の上半分を示す断面図

符号の説明

１ シェル形総ころ軸受 ２ シェル形の外輪
２ａ 軌道部 ２ｂ 先曲げ鍔部
２ｃ 後曲げ鍔部 ２ｄ 先曲げ鍔部の外側面
２ｅ 先曲げ鍔部の内側面 ３ ころ

Claims (3)

1. 軸方向両端に径方向内向きの鍔部を設け、一方の鍔部をころ軌道部の肉厚と略同じ肉厚にし、他方の鍔部をころ軌道部よりも薄い肉厚としたシェル形の外輪と、この外輪の内周に組み込まれる複数のころとを備えたシェル形総ころ軸受であって、
   該ころ軌道部と略同じ肉厚の鍔部を、軸方向内側に向くよう径方向に沿う面に対し所定角度傾くテーパ形状とし、この鍔部の内周部分の外側面および内側面を径方向に沿う平坦面形状に形成したことを特徴とするシェル形総ころ軸受。
2. ころを、その端面が平坦な形状とした、ことを特徴とする請求項１に記載のシェル形総ころ軸受。
3. 軸方向両端に径方向内向きの鍔部を設け、一方の鍔部をころ軌道部の肉厚と略同じ肉厚にし、他方の鍔部をころ軌道部よりも薄い肉厚としたシェル形の外輪を有するシェル形総ころ軸受の前記外輪を製造する方法であって、
   有底の円筒部材の底部を絞り加工することにより該底部の中央領域を軸方向内側に凹ませて、該底部の付け根側領域を軸方向内側に向くように径方向に沿う面に対し所定角度傾くテーパ形状とするとともに該底部の中央領域の内側面と外側面とを径方向に沿う平坦面形状とする工程と、
   該有底の円筒部材の底部外周を円筒形の受け金型の上端面で受けさせた状態で該底部の中央領域を円形に打ち抜くことにより、該底部の付け根側領域をテーパ形状の鍔部として残すとともに、この鍔部の内周部分に該底部の中央領域の径方向に沿う平坦な外側面および内側面を残す工程とを有し、
   前記底部の打ち抜き工程で用いる円筒形の受け金型は、その上端面の径方向途中領域に底部の付け根側領域を受けるテーパ面を有し、該上端面において前記テーパ面の内周領域に底部の平坦な中央領域において前記付け根側領域の近傍を受ける平坦面を有していることを特徴とするシェル形総ころ軸受の外輪の製造方法。

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