JP2005325895A - ころ軸受およびその保持器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 潤滑性能に優れ、しかも異物をかみ込ませないころ軸受およびその保持器の製造方法を提供することである。
【解決手段】 リング状にした保持器１の外周面２に、軸中心線に平行な多数のポケット３を形成し、このポケット３にころ５を回転自在に組み込むとともに、上記保持器１の側面には、上記外周面２に対して内径方向に折曲げた形状を有する環状片７，７を形成したころ軸受において、保持器１の上記外周面２内側、環状片７，７内側あるいはそれらが交わるコーナー部８，８内側のいずれか、またはそれら外周面２内側、環状片７，７内側あるいはそれらが交わるコーナー部８，８内側にまたがって、保持器１の円周方向に連続する凹部９，９を形成した点に特徴を有する。
【選択図】 図３（Ａ）

Description

この発明は、針状ころを組み込んだころ軸受およびその保持器の製造方法に関する。

この種のころ軸受は、図９に示すプロセスを経て形成されていた。すなわち、バー材またはパイプ材を切断加工（Ｓ１）し、それを旋削加工（Ｓ２）で所期の形状に仕上げ、その後に窓抜き（Ｓ３）、幅研削（Ｓ４）、熱処理（Ｓ５）、外周研削（Ｓ６）および表面処理（Ｓ７）を施して目的のころ軸受を形成していた。しかし、上記旋削加工のコストが高いことから、最近ではロール成形が行われている。そして、このロール成形によるころ軸受として、図７、図８に示すものが従来から知られているが、この図７、図８における保持器５１は、ロール成形によって製造される。そして、その製造方法は、特許文献１に記載されるとおりであるが、その製造方法を、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示している。

まず、図６（Ａ）に示すように、軸方向中央部に台形溝６１ａを設けた内径ロール６１と、軸方向中央部に上記台形溝６１ａに対応させた台形凸部６２ａを設けた外径ロール６２との間に、図示のとおり保持器５１となる円筒状部材６０をセットする。そして、この円筒状部材６０が軸方向にずれないよう、その両端６０ａ，６０ｂを一対のガイドロール６３，６３で押圧する。

上記状態から、内径ロール６１と外径ロール６２とを圧接させながら内径ロール６１を回転駆動する。このように、内径ロール６１と外径ロール６２とを圧接させることによって、円筒状部材６０の軸方向中央部には、上記内径ロール６１の台形溝６１ａおよび外径ロール６２の台形凸部６２ａに沿った台形溝部５６が形成される。

上記のようにして台形溝部５６が形成された円筒状部材６０は、図６（Ｂ）に示すように、駆動チャック６４内にチャッキングするとともに、円筒状部材６０の内側に幅面用ロール６５を挿入して、駆動チャック６４内で筒状部材６０が移動しないようにしっかりと保持する。この状態から、円筒状部材６０の一方端６０ａに第１折り曲げロール６６を図面斜め下方向から押し当てると、上記一方端６０ａは、所定の中間角度、例えば４５°程度に折り曲げられる。

上記円筒状部材６０の一方端６０ａが中間角度に折り曲げられたら、図６（Ｃ）に示すように、その折り曲げ部分に第２折り曲げロール６７を図面下方向から押し当てて、ほぼ９０°程度の角度まで折り曲げ角度を深める。

同様に、円筒状部材６０の他方端６０ｂを折り曲げることによって、上記環状片５７，５７が形成される。
上記のように、円筒状部材６０に台形溝部５６、環状片５７，５７を形成することによって、図７に示すころ軸受の保持器５１が製造される。

上記のようにして製造した保持器５１は、図８に示すように、その外周面５２に、この保持器５１に組み込む軸（図示していない）の軸線と平行な多数のポケット５３が形成される。また、このポケット５３間には、保持器５１の外周面５２を折曲してなる保持部５４が形成される。そして、上記ポケット５３にはころ５５を回転自在に組み込むものである。

なお、上記した保持部５４は、外周面５２と同一レベルの水平部からなるころ脱落防止部５４ａ，５４ａと、このころ脱落防止部５４ａ，５４ａよりも内周側に設けた下段水平部５４ｂと、この下段水平部５４ｂと上記ころ脱落防止部５４ａ，５４ａとをつなぐ一対の傾斜部からなる案内面５４ｃ，５４ｃとを備えている。これら下段水平部５４ｂと案内面５４ｃ，５４ｃとで台形溝部５６を形成している。

また、上記ころ脱落防止部５４ａ，５４ａの外側には、保持器５１の外周縁を折曲げた形状にしてなる環状片５７，５７を形成している。そして、上記ころ脱落防止部５４ａ，５４ａと環状片５７，５７とが交わる部分をコーナー部５８，５８としている。

特開２０００−２０５２７３号公報

上記のようにして製造したころ軸受の保持器５１では、上記コーナー部５８，５８に、図７に示すように浅い円弧５８ａ，５８ａが形成される。なぜなら、上記した各折り曲げ工程における曲げ応力が角の部分に集中するが、金属を曲げることになるので直角には曲がらずにその部分に浅い円弧５８ａ，５８ａが形成される。

上記のようにコーナー部５８，５８が浅い円弧５８ａ，５８ａになっているタイプのころ軸受を、例えば、２サイクルエンジンの連結部に用いた場合には、クランク室にガソリンと潤滑油の混合気が送られる。したがって、潤滑は混合気中の潤滑油で行われることになり、その分潤滑条件が厳しいものとなる。その上、遠心力と慣性力とを受ける厳しい負荷条件と、エンジン内の高温という雰囲気とが相乗的に作用して、保持器のすべり接触部分や転動面等で油膜切れが起こることがあった。

また、この種のころ軸受は、上記したように厳しい潤滑条件の下にあると、ピストンの摩耗粉等が軸受内部に侵入しやすくなる。もし、軸受内部に摩耗粉が侵入してしまうと、軸受としての機能が低下し、その寿命が低下するおそれがある。
この発明の目的は、潤滑性能に優れ、しかも異物をかみ込ませないころ軸受およびその保持器の製造方法を提供することである。

第１の発明は、リング状にした保持器の外周面に、軸中心線に平行な多数のポケットを形成し、このポケットにころを回転自在に組み込むとともに、上記保持器の側面には、上記外周面に対して内径方向に折曲げた形状を有する環状片を形成したころ軸受において、保持器の上記外周面内側、環状片内側あるいはそれらが交わるコーナー部内側のいずれか、またはそれら外周面内側、環状片内側あるいはそれらが交わるコーナー部内側にまたがって、保持器の円周方向に連続する凹部を形成した点に特徴を有する。
なお、この発明の軸受は、その用途が特に限定されるものではない。２サイクルエンジン、４サイクルエンジン、ミッション、その他産業機械等いずれの用途にも使えること当然である。

第２の発明は、ロール成形によってころ軸受における保持器を製造する方法であって、円筒状部材の内側に配置する芯金ロールと、円筒状部材の外側に配置する外径ロールとを備え、上記芯金ロールは、円筒状部材に形成する台形溝部に対応する台形溝を形成するとともに、その台形溝よりも外方両側に押圧角部を設け、上記外径ロールは、その中央部に上記芯金ロールの台形溝に対応する台形凸部を形成し、この台形凸部よりも外方両側に円筒状部材を保持する保持面を形成し、この保持面から当該外径ロールの底部に向かって円弧状にしたガイド面を設けてなり、一対の曲げダイスの保持面間に保持した円筒状部材を、外径ロールと芯金ロールとの間で挟み込んで円筒状部材を絞り込むことによって、台形溝および台形凸部に挟まれた円筒状部材が絞り込まれて、その部分の肉が外側に逃げるとともに、円筒状部材の外側が上記押圧角部を支点にしてガイド面に沿って折り曲げられる一方、台形溝および台形凸部に挟まれた部分の肉移動が押圧角部を支点にした折り曲げ部分からさらに外側に移動する過程で、完成した保持器の環状片の基端に凹部が形成されるプロセスを経る点に特徴を有する。

第１の発明によれば、保持器の外周面と環状片とが交わるコーナー部等であって、保持器の円周方向に連続させた凹部を形成したので、例えば、この種のころ軸受を、２サイクルエンジンのコンロッドの大径ボスとクランクピンの連結部に用いた場合に、ガソリンと潤滑油との混合気に満たされている雰囲気に置かれるが、このとき上記潤滑油がこの凹部に保持されることになる。このように凹部に潤滑油が保持されれば、ころ端面との潤滑効果の向上が図れ、ころ端面における発熱による焼き付きの防止効果も期待でき、その分、ころ軸受としての寿命をのばすことができる。

また、このころ軸受の使用条件によっては、保持器は、金属の摩耗粉等の異物が発生する雰囲気中に置かれること前記したとおりであるが、第１の発明によれば、この異物が潤滑油とともに凹部に溜められ、ころの転動面側に流出しにくくなるので、異物による障害を取り除くことができる。
第２の発明によれば、外径ロールと芯金ロールとで円筒状部材を絞り込むことによって、環状片の内側に凹部が形成される。したがって、凹部を形成するためのコストを大幅に減少させることができる。

この発明の実施形態におけるころ軸受の保持器１は、ロール成形によって製造されるが、旋削加工（Ｓ２）のステップをロール成形に変更した以外は、図９に示すプロセスと全く同様のプロセスを経て保持器１が形成されるものである。
そして、上記保持器１の製造装置１０は、図１（Ａ）に示すように、芯金ロール１１と、外径ロール１２とからなる。この外径ロール１２は、成形ダイス１３と、この成形ダイス１３の両端に設けた曲げダイス１４，１４とで構成している。

上記芯金ロール１１は、その軸方向両端に押圧突部１１ａ，１１ａを形成するとともに、この押圧突部１１ａ，１１ａ間をへこませて台形溝１１ｂとしている。このようにした押圧突部１１ａ，１１ａの外側の押圧角部１１ｃ，１１ｃはほぼ直角にしている。また、外径ロール１２の成形ダイス１３は、その外周における軸方向中央部を出っ張らせて台形凸部１３ｂとするとともに、この台形凸部１３ｂの両側には、台形凸部１３ｂに対して段差を設けた押し付け面１３ａ，１３ａを設けている。

さらに、外径ロール１２の曲げダイス１４，１４には、成形ダイス１３と接触している側の側面１４ａ，１４ａよりも、成形ダイス１３の外側に位置させた保持面１４ｂ，１４ｂを形成している。そして、これら保持面１４ｂ，１４ｂ間で、円筒状部材１６を保持するようにしている。このように保持面１４ｂ，１４ｂ間で円筒状部材１６を保持したとき、円筒状部材１６の外周面１６ａが、図１（Ａ）に示すように、上記台形凸部１３ｂの頂に接触する関係にしている。

また、上記保持面１４ｂ，１４ｂと側面１４ａ，１４ａとの間を円弧状にして、その円弧部分をガイド面１４ｃ，１４ｃとしている。
そして、上記成形ダイス１３の押し付け面１３ａと曲げダイス１４，１４の側面１４ａ，１４ａとで、直角部１５，１５を形成している。

上記構成にした製造装置１０を用いて、上記保持器１を製造する方法を、図１（Ａ）〜図１（Ｄ）に基づいて説明する。
まず、図１（Ａ）に示すように、保持器１となる円筒状部材１６を、その両端１６ｂ，１６ｂが曲げダイス１４，１４の保持面１４ｂ，１４ｂに接触するように外径ロール１２内に挿入すると、上記円筒状部材１６は、曲げダイス１４，１４に形成した保持面１４ｂ，１４ｂで保持される。このように保持面１４ｂ，１４ｂで円筒状部材１６を保持することによって、円筒状部材１６の外周面１６ａが成形ダイス１３の台形凸部１３ｂに接触する。

上記のように外径ロール１２に円筒状部材１６を保持させたら、次にこの円筒状部材１６内に芯金ロール１１を挿入するとともに、その台形溝１１ｂと、成形ダイス１３の台形凸部１３ｂとを対向させる。そして、この芯金ロール１１を、外径ロール１２側である円筒状部材１６の内周面１６ｃに押し付けながら、外径ロール１２を回転させると、芯金ロール１１および円筒状部材１６もそれにともなって回転する。

上記のように外径ロール１２を芯金ロール１１に押しつけて円筒状部材１６を絞ると、まず、押圧角部１１ｃが円筒状部材１６に接触して、円筒状部材１６を、押圧角部１１ｃを支点にして折り曲げる。このとき、図１（Ｂ）に示すように、押圧角部１１ｃが円筒状部材１６に食い込んでその部分に食い込み凹部９ａが形成される。このとき、円筒状部材１６の外側はガイド面１４ｃに圧接してその部分に凹みｂが形成されるが、この凹みｂは、当該保持器が完成した後に、図９で示す幅研削（Ｓ４）によって削り取られる。

上記の状態で円筒状部材１６をさらに絞り込むと、台形凸部１３ｂと台形溝１１ｂとの間にある円筒状部材１６の絞り量が、円筒状部材１６の端部の絞り量よりも大きいので、台形凸部１３ｂと台形溝１１ｂとの間の円筒状部材１６の肉が、図１（Ｃ）に示す矢印Ｒ方向に移動する。このとき、上記円筒状部材１６の端部の肉も矢印Ｓ方向に移動するが、このときの肉の移動量は、上記した絞り量の差によってＲ＞Ｓとなる。このような肉の移動によって、先に説明した食い込み凹部９ａが、図１（Ｄ）および図２に示すように、当該保持器１が完成したときに凹部９が残ることになる。

上記のようにして製造した第１実施形態の保持器１は、前記図９に示すステップ（Ｓ３）〜ステップ（Ｓ７）の処理工程を経る。そして、図３（Ａ）に示すように、保持器１の外周面２には、この保持器１に組み込む軸（図示していない）の軸線と平行なポケット３を窓抜き加工によって複数形成する。また、このポケット３間には、保持器１の外周面２を折曲してなる保持部４が形成される。そして、上記ポケット３にころ５を回転自在に組み込むものである。

なお、上記した保持部４は、外周面２と同一レベルのころ脱落防止部４ａ，４ａと、このころ脱落防止部４ａ，４ａよりも内周側に設けた下段水平部４ｂと、この下段水平部４ｂと上記ころ脱落防止部４ａ，４ａとをつなぐ一対の案内面４ｃ，４ｃとを備えている。そして、これら下段水平部４ｂと案内面４ｃ，４ｃとで台形溝部６が形成される。

また、上記ころ脱落防止部４ａ，４ａの外側には、保持器１の外周縁を折り曲げた形状にしてなる環状片７，７が形成される。
さらに、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、環状片７，７の内側であって、ころ脱落防止部４ａ，４ａと交わるコーナー部８，８付近には、凹部９，９が形成されるが、凹部９，９が形成される原理は前記したとおりである。

上記したことからも明らかなように、保持器１のコーナー部８に凹部９を形成するためには、肉の流れを規制することが必要であるが、そのためには、当該円筒状部材１６を図１（Ａ）〜図１（Ｃ）で示すロール成形を施す必要がある。
そして、凹部９を形成した保持器１を有するころ軸受を、例えば、２サイクルエンジンのコンロッドの大径ボスとクランクピンとの連結部に用いたときにも、特に問題は発生しなかったが、その理由は次のとおりである。

例えば、保持器１がガソリンと潤滑油との混合気に満たされた雰囲気におかれたとき、そのときの潤滑油が凹部９，９内に流入する。このように凹部９，９内に流入した潤滑油は、凹部９，９に溜められることになる。凹部９，９に潤滑油が溜められれば、ころ端面との潤滑効果の向上が図れるので、その分、ころ軸受としての寿命をのばすことができる。
また、このころ軸受の使用条件によっては、保持器は、金属の摩耗粉等の異物が発生する雰囲気中におかれること前記したとおりであるが、この異物は潤滑油とともに凹部９，９に溜められ、ころ５の動転面側に流出しにくくなり、さらに、軸受としての寿命をのばすことができる。

なお、上記製造方法に基づいて製造した第１実施形態の保持器１は、凹部９，９が環状片７，７の内側であって、コーナー部８，８付近に形成される。しかし、製造工程にこだわらなければ、図４に示す第２実施形態のように、凹部９，９を、保持器１の外周面２の内側であって、コーナー部８，８付近に設けてもよい。また、図５に示す第３実施形態のように、保持器１の外周面２の内側、環状片７，７の内側およびコーナー部８，８にわたって設けてもよい。要するに、凹部９，９は、ころ５の回転力が作用する箇所に設けておけば、上記保持器１の外周面２の内側、環状片７，７の内側およびコーナー部８，８のいずれに設けてもよい。

この発明の円筒状部材を芯金ロールと外径ロールとで挟み込んだ状態を示す製造過程説明図である。 円筒状部材を芯金ロールと外径ロールとで折り曲げる過程を示す製造過程説明図である。 円筒状部材を芯金ロールと外径ロールとで折り曲げる過程を示す製造過程説明図である。 台形溝部と環状片とが形成された状態を示す製造過程説明図である。 ロール成形によって保持器が形成された状態を示す断面図である。 第１実施形態におけるころ軸受の部分断面図である。 図３（Ａ）のＩ部分の拡大図である。 第２実施形態における保持器の部分拡大図である。 第３実施形態における保持器の部分拡大図である。 従来の円筒状部材を内径ロールと外径ロールとで挟み込んだ状態を示す製造過程説明図である。 従来の円筒状部材を内径ロールと外径ロールとで折り曲げる過程を示す製造過程説明図である。 従来の保持器に台形溝部と環状片とが形成された状態を示す製造過程説明図である。 従来の保持器が形成された状態を示す断面図である。 従来のころ軸受の部分断面図である。 従来の旋削加工のプロセスを示す図である。

符号の説明

１ 保持器
２ 外周面
３ ポケット
５ ころ
６ 台形溝部
７ 環状片
８ コーナー部
９ 凹部
１１ 芯金ロール
１１ｂ 台形溝
１１ｃ 押圧角部
１２ 外径ロール
１３ｂ 台形凸部
１４ 曲げダイス
１４ｂ 保持面
１４ｃ ガイド面
１６ 円筒状部材

Claims (2)

1. 筒状にした保持器の外周面に、軸中心線に平行な多数のポケットを形成し、このポケットにころを回転自在に組み込むとともに、上記保持器の側面には、上記外周面に対して内径方向に折曲げた形状を有する環状片を形成したころ軸受において、保持器の上記外周面内側、環状片内側あるいはそれらが交わるコーナー部内側のいずれか、またはそれら外周面内側、環状片内側あるいはそれらが交わるコーナー部内側にまたがって、保持器の円周方向に連続する凹部を形成したことを特徴とするころ軸受。
2. ロール成形によってころ軸受における保持器を製造する方法であって、円筒状部材の内側に配置する芯金ロールと、円筒状部材の外側に配置する外径ロールとを備え、上記芯金ロールは、円筒状部材に形成する台形溝部に対応する台形溝を形成するとともに、その台形溝よりも外方両側に押圧角部を設け、上記外径ロールは、その中央部に上記芯金ロールの台形溝に対応する台形凸部を形成し、この台形凸部よりも外方両側に円筒状部材を保持する保持面を形成し、この保持面から当該外径ロールの底部に向かって円弧状にしたガイド面を設けてなり、一対の曲げダイスの保持面間に保持した円筒状部材を、外径ロールと芯金ロールとの間で挟み込んで円筒状部材を絞り込むことによって、台形溝および台形凸部に挟まれた円筒状部材が絞り込まれて、その部分の肉が外側に逃げるとともに、円筒状部材の外側が上記押圧角部を支点にしてガイド面に沿って折り曲げられる一方、台形溝および台形凸部に挟まれた部分の肉移動が押圧角部を支点にした折り曲げ部分からさらに外側に移動する過程で、完成した保持器の環状片の基端に凹部が形成される保持器の製造方法。

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