JP2006220228A - スラストころ軸受の保持器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 保持器強度を維持するために十分な板厚および、ころと、ころ止め部との適正な遊隙量を確保し、耐久性に優れたスラストころ軸受の保持器の製造方法を提供する。
【解決手段】 コイル材（工程ａ）から、打ち抜き加工により円環状部材を取り出し（工程ｂ）、円環上部材をプレス加工により、円環状部材の中央部に凸状部を形成し（工程ｃ）、両端部を持ち上げて断面をＷ形状とし（工程ｄ）、保持器の内外径を所定の寸法および形状に仕上げる（工程ｅ，ｆ）。次に、打ち抜き加工により、ころを収容する複数のポケット（工程ｇ）と、ポケットの壁面に第１ころ接触部および第２ころ接触部を形成し、ころ接触部に、面押し加工によりころ止め部を形成する（工程ｈ）。
【選択図】 図１１

Description

この発明は、オートマチックトランスミッションやコンプレッサ等に使用されるスラストころ軸受の製造方法に関するものである。

自動車のオートマチックトランスミッションやコンプレッサ等に使用されるスラストころ軸受は、例えば、特開２０００−１９２９６５号公報（特許文献１）に記載されている。同公報に記載されているスラストころ軸受は、ころと、図１に示すような円環状の円周面にころを収容するポケット２を複数有する保持器１とを備え、あるいはさらに軌道輪を有している。

保持器１のＡ−Ａ´での断面は、図２に示すように、円環状の板材をプレス加工によりＷ形状とし、ポケット２を打ち抜き形成する。ポケット２には、打ち抜き形成時に、ころ５の脱落を防止する複数のころ止め部３と、ころ５の回転を案内するころ案内面４とが形成される。

隣接するころ止め部３は、軸受回転軸線方向およびころ５の自転軸線方向の位置をずらして設けられる。図２では、ポケット２の中央部上側と、両端部下側とにころ止め部３が形成されている。また、ころ案内面４は、隣接するころ止め部３の間の傾斜部に設けられる。

ここで、軸受回転軸線とは、軸受回転時のころの公転軌道の中心を通る仮想軸線を示す。また、ころの自転軸線とは、軸受回転時のころ各々の自転軌道の中心を通る仮想軸線を示す。

ころ止め部３は、図３に示すように、ポケット２の壁面より突出しており、スラストころ軸受の停止時にころ５の脱落を防止する。一方、スラストころ軸受の回転時においては、図４に示すように、ころ５は、ころ止め部３と遊隙量ｄ_０の間隔を維持して接触せず、ころ案内面４に案内されて回転する。

上記のようなスラストころ軸受は、ころと、転動面とが線接触するので、軸受投影面積が小さい割りに高負荷容量と高剛性が得られるという利点がある。このため、希薄潤滑下や高速回転下での運転など、過酷な使用条件で使用する軸受として好適である。
特開２０００−１９２９６５号公報

近年、オートマチックトランスミッションやコンプレッサ等のコンパクト化が進んでおり、それに伴って、これらの機器に使用されるスラストころ軸受の軸方向の厚み削減の要望が強くなっている。

一般的に、図４に示したようなスラストころ軸受をサイズダウンする場合、通常は、図５（ａ）に示すように、ころ径、Ｗ型保持器の厚み寸法、Ｗ型保持器の板厚をそれぞれφ_０＞φ_１、ｗ_０＞ｗ_１、ｔ_０＞ｔ_１と所定の比率だけ縮小する。

ただし、Ｗ型保持器の強度を維持するために、Ｗ型保持器の板厚ｔ_１をあまり薄くすることができない。

そこで、図５（ｂ）に示すように、ころ径φ_１およびＷ型保持器の厚み寸法Ｗ_１を変更せずに、Ｗ型保持器の板厚ｔ_２をｔ_１＜ｔ_２となるように設定すると、ころ５の脱落を防止するためには、遊隙量ｄ_２を小さくしなくてはならない。遊隙量ｄ_２が小さくなると、ころ止め部３でころ５の外周面の潤滑油を掻き落とすことになり、回転不良を招く恐れがある。

また、適正な遊隙量を確保するために、ころ止め部３のポケット２の端面からの突出量を減らし、間口を広くすれば、ころ５の脱落を防止することができない。

一方、図５（ｃ）に示すように、板厚ｔ_３をｔ_１＞ｔ_３となるように設定した場合には、遊隙量ｄ_３を十分に確保することは可能となるが、保持器の強度がさらに低下する。

さらに、従来からの問題点として、打ち抜き形成されるころ案内面４は、その一部に破断面を含む。その結果、表面の粗い案内面４と、ころ５との接触抵抗が高くなり、磨耗による鉄粉が発生する。また、特に、希薄潤滑下においては、油膜切れ等の潤滑不良により、軸受が破損する恐れがあった。

本発明の目的は、保持器強度を維持するために十分な板厚および、ころと、ころ止め部との適正な遊隙量を確保し、耐久性に優れたスラストころ軸受の保持器の製造方法を提供することである。

この発明に係るスラストころ軸受の保持器の製造方法は、鋼板からプレス加工により円環状部材を取り出し、円環状部材の軸受回転軸線に対して交差する面には、ころを収容する複数のポケットと、ポケットの壁面に、軸受回転軸線方向およびころの自転軸線方向に見てずれた位置関係に、第１ころ接触部および第２ころ接触部とを打ち抜き加工により形成する。

第１ころ接触部には、ころの接触側の角部を面押し加工により、ころの一方方向への抜けを防止する第１ころ止め部を形成し、第２ころ接触部には、ころの接触側の角部を面押し加工により、ころの他方方向への抜けを防止する第２ころ止め部を形成する。

上記の方法でスラストころ軸受の保持器を製造することにより、保持器の板厚を薄くすることなく、ころと、ころ止め部との適正な遊隙量を確保することができる。その結果、耐久性および静粛性に優れたスラストころ軸受を得ることができる。

なお、本明細書中で「面押し加工」とは、加工品表面を塑性加工により、所望の形状とする加工法を指すものとする。この加工法によると、加工品表面は平滑な面となり、また、加工工具の形状によって種々の形状とすることができる。

好ましくは、スラストころ軸受の保持器の製造方法はトランスファプレスによって行う。これにより、各工程を連続的に行うことができるので、生産性を高めることができ、結果としてスラストころ軸受の製品価格を抑えることができる。

なお、本明細書中で「トランスファプレス」とは、複数の加工工程を必要とする場合に、各工程を行うステージを必要数分設け、搬送装置によって材料を移動させながら、各ステージで加工を行う方法を指すものとする。

面押し加工は、例えば、第１ころ接触部と、第２ころ接触部とを別工程で加工する。これにより、工具の形状を簡素化することができる。

面押し加工は、例えば、バニシ加工である。なお、本明細書中で「バニシ加工」とは、加工品表面に工具を押し付けて滑らせ、表面を平滑にする加工法を指すものとする。

本発明は、ころ径の小さなスラストころ軸受に使用する場合でも、保持器の板厚を薄くすることなく、ころと、ころ止め部の適正な遊隙量を確保することができるスラストころ軸受の保持器を製造することができる。

図６〜図８を参照して、この発明に係る製造方法により製造された、スラストころ軸受の一実施形態を説明する。

このスラストころ軸受は、ころ１６と、保持器１１とを備える。保持器１１は、図６に示すように、例えば、円環状の板材をプレス加工によりＷ形状に成型して作られたＷ型保持器であり、軸受回転軸線に対して交差する面に、ころ１６を収容する複数のポケット１２を有する。

ポケット１２の壁面には、図７に示すように、ころ１６の外周面に対面する壁面から突出した複数のころ接触部１３，１４と、ころ接触部１３，１４から後退した位置に設けられたころ非接触部１５とを備える。

隣接するころ接触部１３，１４は、軸受回転軸線方向およびころの自転軸線方向の位置をずらして複数個所に設けられる。図６に示す実施形態では、ポケット１２の中央部上側に第１ころ接触部１３と、両端部下側に第２ころ接触部１４とが形成されている。

図８に示すように、第１ころ接触部１３は、ころ１６の上方への抜けを防止する第１ころ止め部１３ａと、その加工面にころ１６の回転を案内する第１ころ案内面１３ｂとを有し、第２ころ接触部１４は、ころ１６の下方への抜けを防止する第２ころ止め部１４ａと、その加工面にころ１６の回転を案内する第２ころ案内面１４ｂとを有する。

上記構成の保持器とすることにより、軸受の強度を維持するために必要な板厚ｔを確保すると同時に、ころ止め部１３ａ，１４ａの突出量を調整することにより、適正な遊隙量ｄを確保することも可能となる。

また、ころ接触部１３，１４の加工面をころ案内面１３ｂ，１４ｂとすることにより、従来、ころ案内面としていた打抜加工時の切断面部分をころ非接触部１５とすることができる。

ころ非接触部１５は、ころ案内面１３ｂ，１４ｂから大きく後退させることができるので、図７に示すように、ころ非接触部１５と、ころ１６との間隔を大きくすることが可能となる。これにより、軸受内部への通油性が高まり、潤滑性能の高いスラストころ軸受を得ることができる。

なお、上記の実施形態では、ころ案内面１３ｂ，１４ｂの形状をテーパ面としたが、これに限ることなく、図９に示すように、ころ案内面２３ｂ，２４ｂをころ２６の外周面に沿う湾曲面としてもよい。また、図１０に示すように、ころ接触部３３，３４をバニシ加工によりころ止め部３３ａ，３４ａおよびころ案内面３３ｂ，３４ｂを形成することとしてもよい。

上記の各実施形態では、ころと、保持器とを備えるスラストころ軸受の例を示したが、これに限ることなく、さらに軌道輪を備えるスラストころ軸受としてもよい。

次に、図１１を参照して、図８に示すような保持器１１を本発明に係る保持器の製造方法により製造する手順を説明する。

この発明では、図１１に示すようなコイル材（工程ａ）から、打ち抜き加工により円環状部材を取り出す（工程ｂ）。コイル材の材質としては、冷間圧延鋼板等が使用される。

次に、円環状部材をプレス加工により、円環状部材の断面をＷ形状に形成する。プレス加工は、上下一対の金型（図示せず）を用いて、数段階に分けて行うとよい。この実施形態では、まず、円環状部材の中央部に凸状部を形成し（工程ｃ）、両端部を持ち上げて断面をＷ形状とする（工程ｄ）。その後、保持器の内外径のつかみ代を切り離して（工程ｅ）、内外径部を所定の形状に加工する（工程ｆ）。

次に、打ち抜き加工により、保持器の軸受回転軸線に対して交差する面に、ころを収容する複数のポケットを形成する（工程ｇ）。また、ポケットの形成と同時に、ポケットの壁面に第１ころ接触部および第２ころ接触部を形成する。

打ち抜き加工は、１〜数箇所のポケットを部分的に加工してもよいが、全てのポケットを同時に形成することとしてもよい。これにより、ポケットの位置ずれの発生を抑制することが可能となる。

次に、第１ころ接触部および第２ころ接触部に、ころ止め部およびころ案内面を形成する（工程ｈ）。ころ止め部の形成は、後述する面押し加工、または、バニシ加工により行う。

上記の各工程（ａ〜ｈ）は、それぞれ別々の工程として行ってもよいが、トランスファプレスによって行うこととしてもよい。これにより、各工程を連続的に行うことができるので、生産性を高めることができ、結果としてスラストころ軸受の製品価格を抑えることができる。

または、上記の各工程（ａ〜ｈ）を順送プレスによって行ってもよい。なお、本明細書中で「順送プレス」とは、プレス内に複数の加工工程を持ち、材料をプレス入口のフィーダにより各工程を移動させることによって、材料を連続的に加工する方法を指すものとする。

最後に、保持器は、熱処理、例えば浸炭焼入れおよび焼戻し、または、これらに代えて、浸炭窒化処理や軟窒化処理等をして、完成品となる。

次に、図１２を参照して、図８に示す第２ころ接触部１４に第２ころ止め部１４ａおよび第２ころ案内面１４ｂを形成する手順を説明する。

図８に示すような第２ころ止め部１４ａおよび第２ころ案内面１４ｂは、図１２に示すように面押し加工により形成する。具体的には、図１２（ａ）に示すように、第２ころ接触部１４を加工台１７上に載置し、第２ころ接触部１４の角部１４ｃに工具１８のテーパ面１８ａを押し当てることにより行う。

面押し加工を行うと、図１２（ｂ）に示すように、その加工面に第２ころ案内面１４ｂと、第２ころ止め部１４ａとが形成される。

面押し加工は、せん断加工と異なり圧縮加工であるので、第２ころ案内面１４ｂは平滑な面となり、案内面ところとの接触抵抗を緩和し、磨耗による鉄粉の発生を抑制することができる。また、希薄潤滑下においても、油膜切れ等を起こさず、高い潤滑性能を維持することができる。その結果、耐久性および静粛性に優れたスラストころ軸受を得ることができる。

また、大きなころ案内面を形成する場合には、図１３（ａ）に示すように、加工台１７に工具１８の先端をガイドするガイド部１７ａを設けて加工することにより、図１３（ｂ）に示すように、工具１８を深く挿入することができる。これにより、大きなころ案内面１４ｂを形成することが可能となる。

上記の実施形態では、図８に示すような、第２ころ案内面１４ｂの形状がテーパ面となる面押し加工の手順を説明したが、工具１８のテーパ面１８ａを凸状の湾曲面とすることにより、図９に示すような湾曲形状のころ案内面１３ｂ，１４ｂを形成することも可能である。

また、上記の実施形態では、第２ころ接触部１４に第２ころ止め部１４ａおよび第２ころ案内面１４ｂを形成する方法を示したが、第１ころ接触部についても、工具１８を下から当てることにより、同様の方法で第１ころ止め部１３ａおよび第１ころ案内面１３ｂを形成することができる。

次に、図１４および図１５を参照して、図１０に示すような、第２ころ接触部３４に第２ころ止め部３４ａおよび第２ころ案内面３４ｂを形成する手順について説明する。

図１０に示すような第２ころ止め部３４ａおよび第２ころ案内面３４ｂは、図１４に示すようにバニシ加工により形成する。

具体的には、図１４（ａ）に示すように、第２ころ接触部３４を加工台３７の端面から幅Ｌ_１だけ後退した位置に載置し、工具３８を第２ころ接触部３４の端面から幅Ｌ_２だけ重なる位置にセットする。そして、図１４（ｂ）に示すように、工具３８の先端を加工台３７のガイド部３７ａに沿って押し込むことにより、第２ころ止め部３４ａおよびころ案内面３４ｂが形成される。

加工後の第２ころ接触部３４に関しては、図１５（ａ）および（ｂ）に示すように、第２ころ案内面３４ｂが、加工前の第２ころ接触部３４の端面から幅Ｌ_２だけ後退し、バニシ加工によって押し下げられた部分によって、第２ころ止め部３４ａが、加工前の第２ころ接触部３４の端面から幅Ｌ_１だけ突出して形成される。

バニシ加工は、工具３８のテーパ部３８ａと、平坦部３８ｂとで加工するので、第２ころ接触部３４の加工面にも、テーパ面と、加工前の面と平行な面とが形成される。

上記のように、バニシ加工により第２ころ案内面３４ｂを形成することにより、表面粗さの低い平滑なころ案内面が得られるので、案内面ところとの接触抵抗を緩和し、磨耗による鉄粉の発生を抑制することができる。また、希薄潤滑下においても、油膜切れ等を起こさず、高い潤滑性能を維持することができる。その結果、耐久性および静粛性に優れたスラストころ軸受を得ることができる。

また、加工時の幅Ｌ_１，Ｌ_２の値を変更することにより、ころと、ころ接触部との遊隙量を容易に調整することが可能となる。

上記の実施形態では、第２ころ止め部３４ａおよび第２ころ案内面３４ｂを、バニシ加工により形成した例を示したが、これに限ることなく、しごき加工、または、つぶし加工によって形成してもよい。

また、上記の実施形態では、第２ころ接触部３４に第２ころ止め部３４ａおよび第２ころ案内面３４ｂを形成する方法を示したが、第１ころ接触部についても、工具３８を下から当てることにより、同様の方法で第１ころ止め部３３ａおよび第１ころ案内面３３ｂを形成することができる。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明は、オートマチックトランスミッションやコンプレッサ等に使用されるスラストころ軸受の製造方法に有利に利用される。

スラストころ軸受用保持器の概略平面図である。 従来のスラストころ軸受用保持器の図１におけるＡ−Ａ´断面図である。 従来のスラストころ軸受用保持器のポケット部分の概略平面図である。 従来のスラストころ軸受用保持器の図２におけるＢ−Ｂ´断面図である。 ころ径を小さくしたスラストころ軸受用保持器の図２におけるＢ−Ｂ´断面図である。 この発明に係るスラストころ軸受の保持器の製造方法により製造されたスラストころ軸受用保持器の一実施形態であって、図１におけるＡ−Ａ´断面図である。 この発明に係るスラストころ軸受の保持器の製造方法により製造されたスラストころ軸受用保持器の一実施形態であって、ポケット部分の概略平面図である。 この発明に係るスラストころ軸受の保持器の製造方法により製造されたスラストころ軸受用保持器の一実施形態の図６におけるＣ−Ｃ´断面図であって、ころ案内面をころの外周面に沿うテーパ面とした状態を示す図である。 この発明に係るスラストころ軸受の保持器の製造方法により製造されたスラストころ軸受用保持器の一実施形態の図６におけるＣ−Ｃ´断面図であって、ころ案内面を湾曲面とした状態を示す図である。 この発明に係るスラストころ軸受の保持器の製造方法により製造されたスラストころ軸受用保持器の一実施形態の図６におけるＣ−Ｃ´断面図であって、バニシ加工によりころ止め部およびころ案内面を形成した状態を示す図である。 この発明の一実施形態に係るスラストころ軸受用保持器の製造工程を示す図である。 この発明の一実施形態に係るころ止め部およびころ案内面を面押し加工により形成する方法を示す図解的断面図である。 この発明の一実施形態に係るころ止め部およびころ案内面を面押し加工により形成する方法を示す図であって、図１２と比較して、工具をより深く挿入する状態を示す図である。 この発明の一実施形態に係るころ止め部およびころ案内面をバニシ加工により形成する方法を示す図である。 ころ止め部およびころ案内面をバニシ加工により形成した前後のころ接触部の拡大断面図である。

符号の説明

１，１１ 保持器、２，１２ ポケット、３，１３ａ，１４ａ，２３ａ，２４ａ，３３ａ，３４ａ ころ止め部、４，１３ｂ，１４ｂ，２３ｂ，２４ｂ，３３ｂ，３４ｂ ころ案内面、５，１６，２６，３６ ころ、１３，１４，２３，２４，３３，３４ ころ接触部、１４ｃ 角部、１５，２５，３５ ころ非接触部、１７，３７ 加工台、１７ａ，３７ａ ガイド部、１８，３８ 工具、１８ａ，３８ａ テーパ部、３８ｂ 平坦部。

Claims (4)

1. 鋼板からプレス加工により円環状部材を取り出し、
   前記円環状部材の軸受回転軸線に対して交差する面に、ころを収容する複数のポケットと、前記ポケットの壁面に、前記軸受回転軸線方向および前記ころの自転軸線方向に見てずれた位置関係に、第１ころ接触部および第２ころ接触部とを打ち抜き加工により形成し、
   前記第１ころ接触部には、前記ころの接触側の角部を面押し加工により、前記ころの一方方向への抜けを防止する第１ころ止め部を形成し、
   前記第２ころ接触部には、前記ころの接触側の角部を面押し加工により、前記ころの他方方向への抜けを防止する第２ころ止め部を形成する、スラストころ軸受の保持器の製造方法。
2. 前記スラストころ軸受の保持器の製造方法は、トランスファプレスによって行う、請求項１に記載のスラストころ軸受の保持器の製造方法。
3. 前記面押し加工は、前記第１ころ接触部と、前記第２ころ接触部とを別工程で加工する、請求項１または２に記載のスラストころ軸受の保持器の製造方法。
4. 前記面押し加工は、バニシ加工である、請求項１〜３のいずれかに記載のスラストころ軸受の保持器の製造方法。

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