JP2005299730A

JP2005299730A - 玉軸受軌道輪の製造方法及び密封玉軸受

Info

Publication number: JP2005299730A
Application number: JP2004113256A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Fukuda; 竜也福田; Hiroya Achinami; 博也阿知波
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-04-07
Filing date: 2004-04-07
Publication date: 2005-10-27

Abstract

【課題】
軌道溝とシール溝の同心度の改善と共に、シール溝のアキシャル振れの改善及びシール溝の摺動面のあらさを向上する軌道輪の製造方法および密封シールの密封性の向上、低トルク化を可能とする密封玉軸受を提供する。
【解決手段】
熱処理完了品の軌道溝とシール溝を研削する軌道輪の製造方法により、また、密封シールが研削されたシール溝と摺動する玉軸受によって課題の解決を図る。
【選択図】図１

Description

本発明は、密封シール付き玉軸受用の軌道輪の製造方法ならびに密封玉軸受に関する。

密封玉軸受は、例えば、図６に示す単列玉軸受のように、外輪１、内輪２、玉３、玉を保持する保持器４、及び軸受内に潤滑剤を保持し、かつ外部から水などの異物の浸入を防止する密封シール５から構成されている。

一般的に、密封シールは、外輪１のシール溝に取付けられ、内輪のシール溝１１と密封シールのリップ４１とが摺動状態を保ちながら、外部からの水などの侵入を防止し、また、軸受の内部のグリースなどの潤滑剤の漏洩を防止している。
また、密封シールが内輪に取付けられ、外輪と摺動状態を保ちながら使用される用途もある。

近年、小型化、軽量化とコストダウンの影響により、玉軸受が外気に直面する状態が多く、使用環境としては益々厳しくなっている。このような場合、玉軸受に直接水がかかることもあり、玉軸受には、より厳しい耐浸水性が要求される。
この耐浸水性の改善には、密封シールの改良、内輪と密封シールの摺接状態を厳しく管理する方法がある。

しかし、軌道輪は軌道溝、シール溝を旋削加工若しくは鍛造加工で成形した後に、熱処理を行なうが、熱処理を行なうと軌道輪の変形を伴うのが普通である。その後、軌道溝の研削加工を行なうが、シール溝は旋削又は鍛造加工のままであるから、熱処理変形は修正されない。

従って、取付けられた密封シールのリップとシール溝との摺動状態が必ずしも良好になっていない場合があり、厳しい耐浸水性の要求に対しては、対応できない虞がある。

この摺動状態の改善に関しての提言がある(例えば、特許文献１を参照)。
特開平６−２４６５４６号公報

特許文献１では、軌道輪の熱処理による変形を修正するために、熱処理後に軌道溝とシール溝を切削加工し、その後に、軌道溝を研削するという加工工程をとっている。
しかしながら、密封性の向上には、軌道溝とシール溝との同心度が良好である必要性は勿論であるが、シール溝のアキシャル振れを改良して密封シールとの摺接状態を改善し、さらに、シール溝のあらさを良好にして、リップの磨耗を低減させる必要がある。
特許文献１では、同心度についての改良であって、シール溝のあらさの改良に関しては言及されていない。

本発明は、この点に鑑みなされたもので、軌道溝とシール溝との良好な同心度を確保するのは勿論、シール溝のアキシャル振れおよびあらさを改善する軌道輪の製造方法を提供することを目的とし、また、密封シールのリップの耐磨耗性向上、軸受の低トルク化、軸受のトルク変動の低減等を可能とする玉軸受を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明は、
旋削工程又は鍛造工程により軌道溝を形成した玉軸受用の軌道輪の素材を、熱処理する工程と、前記熱処理を完了した前記素材の軌道溝を研削する工程を含む玉軸受軌道輪の製造方法において、さらに、
シール溝を研削する工程を含むことを特徴とする玉軸受軌道輪の製造方法を提供する。

上記の目的を達成するために、また、本発明は、
軌道溝を研削する工程とシール溝を研削する工程とは同時に行なわれることを特徴とする玉軸受軌道輪の製造方法を提供する。

上記の目的を達成するために、また、本発明は、
軌道溝を研削する工程に続いて、シール溝を研削する工程が行なわれることを含むことを特徴とする玉軸受軌道輪の製造方法を提供する。

上記の目的を達成するために、本発明は、
内周軌道溝と両端部に内周シール溝を有する外輪と、
前記内周軌道溝に対向する外周軌道溝と前記内周シール溝に対向する外周シール溝とを有する内輪と、
前記外輪と前記内輪との間に介装されたボールと、
前記外輪と前記内輪との間の空間を密封する密封シールとからなる玉軸受において、
前記内周シール溝と前記外周シール溝のうち少なくとも前記外周シール溝は研削面であって、前記密封シールは外輪の内周シール溝に固定され、前記密封シールの内周面に設けられたリップが内輪の外周シール溝と摺動することを特徴とする密封玉軸受を提供する。

上記の目的を達成するために、また、本発明は、
内周軌道溝と両端部に内周シール溝を有する外輪と、
前記内周軌道溝に対向する外周軌道溝と前記内周シール溝に対向する外周シール溝とを有する内輪と、
前記外輪と前記内輪との間に介装されたボールと、
前記外輪と前記内輪との間の空間を密封する密封シールとからなる玉軸受において、
前記内周シール溝と前記外周シール溝のうち少なくとも前記内周シール溝は研削面であって、前記密封シールは内輪の外周シール溝に固定され、前記密封シールの外周面に設けられたリップが外輪の内周シール溝と摺動することを特徴とする密封玉軸受を提供する。

本発明によれば、軌道溝とシール溝の同心度は勿論、シール溝のアキシャル振れ、およびシール溝のあらさを改善させる軌道輪の製造方法を提供することができる。その結果、リップの耐磨耗性向上、軸受の低トルク化、軸受のトルク変動の低減を可能とした玉軸受を提供できる。

以下、本発明に関わる軌道輪の製造方法ならびに玉軸受の実施形態を図面を参照しながら説明する。

（実施形態１）
図１を参照しながら、外輪の製造方法の実施形態１について説明する。

図１は複列玉軸受の外輪の上半分を示す断面図である。

外輪１ａの素材１ａ_０(以下、外輪ワーク１ａ_０という)は旋削加工もしくは鍛造加工によって成形され、その後に熱処理工程で所定の硬度を与えられたものである。後述する内輪を含めて外輪用の材料としては、高炭素クロム鋼や、浸炭鋼が使用されている。

外輪ワーク１ａ_０は、まず、両端面１ａ_１，１ａ_２を平面研削によって仕上げた後に、外周面１ａ_３を研削加工(一般的には、センタレス加工が多い)によって仕上げる。

次に、本図に示す製造工程に入る。本製造工程は、外周面１ａ_３を基準面として支持し、外輪ワーク１ａ_０を軸Ｘ_２−Ｘ_２を中心として所定の回転数で回転させる。成形砥石Ｇ_１は所望の複列の軌道溝と同形状に成形された砥石部Ｇ_１１、Ｇ_１２および両端部の所望の内周シール溝と同形状に成形された砥石部Ｇ_１３，Ｇ_１４を有しており、Ｘ１−Ｘ１を中心に回転しながら矢印イ方向に移動し、外輪ワーク１ａ_０の軌道溝１ａ_４，１ａ_５および内周シール溝１ａ_６，１ａ_７を同時に研削する。この結果、外輪ワーク１ａ_０の外周面１ａ_３を基準とした場合の軌道溝１ａ_４，１ａ_５のラジアル振れＲ_１とシール溝１ａ_６，１ａ_７のラジアル振れＲ_２との差、いわゆる同心度及び内周シール溝平面部１ａ_６１，１ａ_７１のアキシャル振れＲ_３が良好になる。軌道溝１ａ_４，１ａ_５は、この研削後、超仕上げ研削をして外輪１ａとして完成させる。超仕上げ研削自体は従来周知のものでよい。

以上の製造方法を内輪に当て嵌めた場合について図２を参照しながら説明する。

内輪ワーク２ａ_０を作るまでは外輪と同じである。

まず、内輪ワーク２ａ_０を軸Ｙ_２−Ｙ_２を中心に所定の回転数で回転させながら、両端面２ａ_１，２ａ_２を平面研削によって仕上げた後、本図に示す製造工程に入る。本製造工程は、センタレス方式によって、所望の軌道溝およびシール溝と同形状に成形された砥石部Ｇ_２１，Ｇ_２２、Ｇ_２３，Ｇ_２４を有する成形砥石Ｇ_２をＹ_１−Ｙ_１を中心に回転させながら矢印ロ方向に移動して、Ｙ_２−Ｙ_２を中心に回転している内輪ワーク２ａ_０の軌道溝２ａ_４，２ａ_５と外周シール溝２ａ_６，２ａ_７を同時に研削する。この研削後に、内周部２ａ_３の研削をする。この結果、内周部２ａ_３を基準とした場合の軌道溝２ａ_４，２ａ_５のラジアル振れＱ_１とシール溝の端部円筒面２ａ_６２，２ａ_７２のラジアル振れＱ_２との差、いわゆる同心度及び外周シール溝の平面部２ａ_６１，２ａ_７１のアキシャル振れＱ_３が良好になる。軌道溝２ａ_４，２ａ_５はこの研削後、超仕上げを行ない内輪２ａとして完成させる。超仕上げ研削自体は従来周知のものでよい。

外輪１ａおよび内輪２ａは上記の製造方法を採用するので、夫々、外輪軌道溝と内周シール溝および内輪軌道溝と外周シール溝の同心度が良好にできるのは勿論、外輪および内輪のシール溝平面部のアキシャル振れも小さくなる。また、研削仕上げにより、シール溝のあらさが良好になる。特に、図２に示す形状の内輪においては、リップと摺動するシール溝の端部円筒面２ａ_６２，２ａ_７２および平面部２ａ_６１，２ａ_７１のあらさを向上させることが重要である。

さらに、軌動溝に対するシール溝の平行度も向上する。

(実施形態２)
次に、図３（ａ）、（ｂ）によって実施形態２を説明する。

ここで説明する複列の外輪１ａは、実施形態１の場合にも説明しているが、本実施形態の製造方法に入る前に、外周面１ａ_３、両端面１ａ_１，１ａ_２の研削加工を既に終えた素材である外輪ワーク１ａ_０である。

外周面１ａ_３を基準にして外輪ワーク１ａ_０を軸Ｓ_２−Ｓ_２を中心に所定の回転数で回転させながら、かつ、所望の軌道溝と同形状をした２枚の成形砥石Ｇ_３１，Ｇ_３２をＳ_１−Ｓ_１を中心に回転させながら、矢視ハ方向に移動させ、Ｓ_２−Ｓ_２を中心に回転している外輪ワーク１ａ_０の軌道溝１ａ_４，１ａ_５を同時研削する［図３（ａ）参照］。

この研削後に、外周面１ａ_３を基準にし、かつ、研削加工が完了している軌道溝１ａ_４，１ａ_５を回転盤Ｐ_１、Ｐ_２によって押さえながら、所望の内周シール溝と同形状に成形されている砥石Ｇ_４３，Ｇ_４４を矢視二方向に移動させて、両端のシール溝１ａ_６，１ａ_７を研削する。［図３（ｂ）参照］
この結果、外周部１ａ_３を基準とした場合の軌道溝１ａ_４，１ａ_５のラジアル振れＲ_４とシール溝１ａ_６，１ａ_７のラジアル振れＲ_５との差、いわゆる同心度及びシール溝の平面１ａ_６，１ａ_７のアキシャル振れＲ_６が良好になる。

以上の方法を内輪にあて嵌めた場合を図４（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。

内輪ワークを作るまでは外輪の場合と同じである。

内輪ワーク２ａ_０の両端面は研削が完了している。まず、本工程は、外輪ワークの場合と同様に、２枚の成形されている砥石Ｇ_５１，Ｇ_５２をＵ_１−Ｕ_１を中心に回転させながら矢印ホ方向へ移動させて、Ｕ_２−Ｕ_２を中心に回転している内輪ワーク２ａ_０の複列軌道２ａ_４，２ａ_５を同時に研削する。この研削後に、回転盤Ｐ_３，Ｐ_４で複列軌道２ａ_４，２ａ_５を押さえながら、Ｖ_１−Ｖ_１を中心に回転している砥石Ｇ_６３，Ｇ_６４を矢印へ方向に移動して、Ｖ_２−Ｖ_２を中心に回転している内輪ワーク２ａ_０の両端部のシール溝２ａ_６，２ａ_７を研削する。

この結果、内周部２ａ_３を基準とした場合の軌道溝２ａ_４，２ａ_５のラジアル振れＱ_４とシール溝の摺動面２ａ_６，２ａ_７のラジアル振れＱ_５との差、いわゆる同心度及びシール溝の平面２ａ_６，２ａ_７のアキシャル振れＱ_６が良好になる。

なお、上記実施形態１及び実施形態２では、複列玉軸受について説明したが、単列玉軸受で実施できるのは勿論である。

(実施形態３)
本発明の実施形態３の複列玉軸受Cを図５によって説明する。

図５は本実施形態の複列玉軸受の上半分断面図である。
本実施形態の軌道輪は、例えば、実施形態１もしくは実施形態２の軌道輪の製造方法と同じ方法によって製造されている。

外輪１ａは、複列の内周軌道１ａ_４，１ａ_５を有し両端部には密封シール４，４を嵌合する内周シール溝１ａ_６，１ａ_７を有している。該内周シール溝は研削加工されている。

内輪２ａは、前記内周軌道に対向する複列の外周軌道２ａ_４，２ａ_５を有し、両端には、シールリップ４１と摺接して密封部を形成する外周シール溝２ａ_６，２ａ_７を形成している。

外周シール溝２ａ_６，２ａ_７は後述するラジアルリップ４１１，４１１と摺接する円筒部２ａ_６２，２ａ_７２を内輪の両端に設け、前記円筒部の軸受内方にはアキシャルリップ４１２，４１２と摺接する平面部２ａ_６１，２ａ_７１とが設けられている。

密封シール４，４は、芯金４１，４１と、芯金４１，４１の周囲に加硫工程によって焼き付けられているゴムなどの弾性体層４３，４３からなり、該弾性体層４３、４３のそれぞれは外周部に前記内周シール溝１ａ_６，１ａ_７と嵌合固定された取付け部４４、４４を有し、内周部は、前記外周シール溝２ａ_６，２ａ_７と摺接するリップ４１、４１を有している。

該リップ４１、４１のそれぞれは、内輪の外周シール溝の円筒部２ａ_６２，２ａ_７２とラジアル方向に当接しているラジアルリップ４１１、４１１と内側のシール溝平面部２ａ_６１，２ａ_６２と当接しているアキシャルリップ４１２、４１２とからなっている。

ラジアルリップ４１１、４１１の場合は、前記円筒部２ａ_６２，２ａ_７２が研削仕上げされていてあらさが良いためにリップの磨耗が少なく、さらに円筒部２ａ_６２，２ａ_７２と内輪の軌道溝２ａ_４，２ａ_５との同心度が良いのでリップ圧が一定化し、また、アキシャルリップ４１２、４１２の場合は、平面部２ａ_６１，２ａ_７１が研削仕上げされていてあらさが良いためにリップの磨耗が少なく、さらに、軌動溝２ａ_４，２ａ_５との平行度が良いので平面部２ａ_６１，２ａ_７１のアキシャル振れが良好になり、リップ圧が一定化する。従って、シールの磨耗が少ないので高耐久密封性およびシール溝の同心度、アキシャル振れが良好なので、低トルク軸受が得られる。さらに、平面部アキシャル振れが小さいので、一回転中のトルクの変動も押さえられる。

なお、図５に示す本実施形態においては、内輪外周シール溝の円筒部２ａ_６２，２ａ_７２および平面部２ａ_６１，２ａ_７１はそれぞれラジアルリップ４１１，４１１およびアキシャルリップ４１２，４１２と摺接するので研削面にする必要がある。ラジアルリップ４１１，４１１、アキシャルリップ４１２，４１２およびシール溝２ａ６，２ａ７で囲まれているそれぞれの空間２ａ_８，２ａ_９は外部から異物が浸入した場合若しくは内部からグリースなど潤滑剤が漏れた場合、それらの溜まり場として必要な空間である。従って、本実施形態に於いては、前記リップと摺接する面以外は研削されていなくてもよいが本実施形態に示されている形式のシール以外の形式も有り、内輪の外周シール溝全体が研削されていれば、これらのシールにも対応できる。軌道輪の製造方法のところで説明したように成形砥石を使用する場合問題なく加工できる。また、本実施形態は内輪回転軸受に関して説明しているが、外輪回転軸受に関しても適用するものである。

外輪の研削工程の実施形態１を示す説明図である。内輪の研削工程の実施形態１を示す説明図である。外輪の研削工程の実施形態２を示す説明図である。内輪の研削工程の実施形態２を示す説明図である。本発明の外輪、内輪を使用した本発明のころがり軸受である。従来の玉軸受

符号の説明

１ａ：外輪
１ａ_０：外輪ワーク
１ａ_１，１ａ_２：外輪の両端面
１ａ_３：外輪の外周面
１ａ_４，１ａ_５：外輪の軌道溝
１ａ_６，１ａ_７：内周シール溝
１ａ_６１，１ａ_７１：内周シール溝平面部
２ａ：内輪
２ａ_０：内輪ワーク
２ａ_１，２ａ_２：内輪の両端面
２ａ_３：内輪の内周面
２ａ_４，２ａ_５：内輪の軌道溝
２ａ_６，２ａ_７：外周シール溝
２ａ_６１，２ａ_７１：外周シール溝平面部
３：玉
４：密封シール
４１：シールリップ
４１１：ラジアルリップ
４１２：アキシャルリップ
Ｒ_１，Ｒ_４：外輪軌道溝ラジアル振れ
Ｒ_２，Ｒ_５：外輪シール溝ラジアル振れ
Ｒ_３，Ｒ_６：外輪シール溝平面部アキシャル振れ
Ｑ_１、Ｑ_４:内輪軌道溝ラジアル振れ
Ｑ_２、Ｑ_５:内輪シール溝ラジアル振れ
Ｑ_３、Ｑ_６:内輪シール溝平面部アキシャル振れ
Ｇ_１，Ｇ_２，Ｇ_３，Ｇ_４、Ｇ_５、Ｇ_６：研削砥石

Claims

旋削工程又は鍛造工程により軌道溝を形成した玉軸受用の軌道輪の素材を、熱処理する工程と、前記熱処理を完了した前記素材の軌道溝を研削する工程を含む玉軸受軌道輪の製造方法において、さらに、
シール溝を研削する工程を含むことを特徴とする玉軸受軌道輪の製造方法。
軌道溝を研削する工程とシール溝を研削する工程とは同時に行なわれることを特徴とする請求項１に記載の玉軸受軌道輪の製造方法。
軌道溝を研削する工程に続いて、シール溝を研削する工程が行なわれることを含むことを特徴とする請求項１に記載の玉軸受軌道輪の製造方法。
内周軌道溝と両端部に内周シール溝を有する外輪と、
前記内周軌道溝に対向する外周軌道溝と前記内周シール溝に対向する外周シール溝とを有する内輪と、
前記外輪と前記内輪との間に介装されたボールと、
前記外輪と前記内輪との間の空間を密封する密封シールとからなる玉軸受において、
前記内周シール溝と前記外周シール溝のうち少なくとも前記外周シール溝は研削面であって、前記密封シールは外輪の内周シール溝に固定され、前記密封シールの内周面に設けられたリップが内輪の外周シール溝と摺動することを特徴とする密封玉軸受。
内周軌道溝と両端部に内周シール溝を有する外輪と、
前記内周軌道溝に対向する外周軌道溝と前記内周シール溝に対向する外周シール溝とを有する内輪と、
前記外輪と前記内輪との間に介装されたボールと、
前記外輪と前記内輪との間の空間を密封する密封シールとからなる玉軸受において、
前記内周シール溝と前記外周シール溝のうち少なくとも前記内周シール溝は研削面であって、前記密封シールは内輪の外周シール溝に固定され、前記密封シールの外周面に設けられたリップが外輪の内周シール溝と摺動することを特徴とする密封玉軸受。