JP2007064302A - 溶接保持器およびころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 ハウジングへの攻撃性を緩和した外径案内の溶接保持器を提供する。
【解決手段】 溶接保持器１１は、板材を所定の長さになるように切断して円筒状に折り曲げ、端部を溶接して製造される。溶接保持器１１の外径面１７は、ハウジング２１の内径面２２に接触しており、外径案内である。溶接保持器１１の外径面１７は、真円度が８０μｍ以下である。溶接保持器１１の外径面１７とハウジング２１の内径面２２とが接触したときに、ハウジング２１への攻撃性が緩和され、ハウジング２１の摩耗が低減される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、溶接保持器およびころ軸受に関し、特に、外径案内で使用される溶接保持器およびこのような溶接保持器を含むころ軸受に関する。

回転軸を支持するころ軸受は、複数のころと、複数のころを保持する保持器とからなる。保持器は、その材質や製造方法により、樹脂製保持器、プレス保持器、削り保持器、溶接保持器等、複数の種類があり、それぞれ用途や特性に応じて使い分けられている。

ここで、上記した溶接保持器について、その製造方法の一例を簡単に説明すると、まず、保持器の材料となる板状の帯鋼を、帯鋼の断面形状がＶ字状となるように、成型ロールプレスにてＶ型フォーム成型加工する。その後、ころを保持することができる大きさのポケット穴を開口するようポケット抜きする。次に、保持器の円周長さとなるように切断し、切断された鋼板を円筒状に折り曲げ、折り曲げられた鋼板の端面同士を溶接等により接合し、外径を研削した後、熱処理工程を行い、製造する。

このようにして製造される溶接保持器は、上記した製造工程からもわかるように、安価に製造される。しかし、板状の材料を折り曲げて円筒状にしているため、外径面の真円度を良好にするのは難しく、外径案内の保持器として適切ではなかった。なお、真円度とは、円形部分の幾何学的円からの狂いの大きさをいい、保持器における真円度は、ポケットの横に位置する柱部を連結する環状部において測定される。

一般的に、外径案内で使用される保持器については、外径面の真円度が良好な削り保持器が使用される。外径案内で使用される削り保持器は、たとえば、特開２０００−２４０６６２号公報（特許文献１）に開示されている。
特開２０００−２４０６６２号公報（段落番号００１１〜００１２、図２）

外径案内で使用される削り保持器は、円筒状のパイプ材を削り出して製造している。このような削り出し工程により製造される削り保持器は、高価であるため、製造時においてコスト増大を招くことになる。

ここで、外径案内で使用される保持器に、安価に製造することができる溶接保持器を使用することが考えられる。

しかし、外径案内で使用される保持器においては、保持器の外径面は、ハウジングと接触するため、外径面の真円度が悪いと、ハウジングへの攻撃性を高め、ハウジングを大きく摩耗させてしまうことになる。

この発明は、ハウジングへの攻撃性を緩和した外径案内の溶接保持器およびころ軸受を提供することを目的とする。

この発明に係る溶接保持器は、板材を所定の長さになるように切断して円筒状に折り曲げ、端部を溶接して製造される保持器である。上記した溶接保持器を含むころ軸受を固定部に取り付けた際に、溶接保持器は、その外径面で案内される。ここで、溶接保持器の外径面の真円度は、８０μｍ以下である。

このように８０μｍ以下の真円度を有する外径案内の溶接保持器とすれば、溶接保持器のハウジングへの攻撃性が緩和され、ハウジングの摩耗が低減される。また、溶接保持器は、軽量であるため、回転運動によって生じる遠心力によるハウジングへの攻撃性を緩和することができる。

好ましくは、溶接保持器の外径面の真円度は、２０μｍ以上である。外径面を研削することにより、真円度は向上するが、このように規定することにより、必要以上に真円度を向上させることなく、製造工程におけるコストを低減することができる。

より好ましくは、溶接保持器は、めっき処理されている。こうすることにより、溶接保持器の表面を保護するとともに、外径面の潤滑性が向上し、ハウジングへの攻撃性をさらに緩和することができる。

この発明の他の局面においては、ころ軸受は、上記したいずれかの溶接保持器と、複数のころとを有する。こうすることにより、ハウジングへの攻撃性を緩和し、ハウジングの摩耗を低減させたころ軸受を提供することができる。

このように８０μｍ以下の真円度を有する外径案内の溶接保持器とすれば、溶接保持器のハウジングへの攻撃性が緩和され、ハウジングの摩耗が低減される。また、溶接保持器は、軽量であるため、回転運動によって生じる遠心力によるハウジングへの攻撃性を緩和することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図２は、この発明の一実施形態に係る溶接保持器１１の一部を示す断面図である。図２を参照して、溶接保持器１１は、一対の環状部１３ａ、１３ｂと、ころ１２を保持するポケットを形成するように、一対の環状部１３ａ、１３ｂを連結する複数の柱部１４とを有する。

柱部１４は、その中央部１５が径方向内側に折り曲げられた、断面がＶ字状の形状を有している。柱部１４の中央部１５は、周方向の幅寸法が狭くなっており、その内径面１８側には、内径側へのころ抜けを防止する内径側ころ抜け防止部が形成されている。また、柱部１４の端部１６には、その外径面１７側に、爪状に形成された外径側へのころ抜けを防止する外径側ころ抜け防止部が形成されている。

次に、上記した溶接保持器１１の製造方法について説明する。図３は、溶接保持器１１を製造する工程を示すフローチャートである。また、図４は、図３に示された工程のうち、代表的な工程を表す概略図である。図２、図３および図４を参照して、溶接保持器１１の製造方法について説明する。

まず、溶接保持器１１の板材となる鋼板に対し、帯鋼の状態（図４（ａ））において、断面形状がＶ字状となるようにプレス成型するＶ型フォーム成型工程（図３（Ａ）、図４（ｂ））を行う。ここで、Ｖ字状とは、円筒状に折り曲げられたときに、帯鋼の中央部と、帯鋼の端部とが、径方向に段差が設けられるように押し曲げることをいう。Ｖ型フォーム成型工程は、中央部が凸状の上金型と、中央部が凹状の下金型とからなる成型ロールプレスの間に板材を挟みこみ、押圧することにより行う。

次に、Ｖ型フォーム成型工程によって押し曲げられた帯鋼に対し、ころを保持するポケットを形成するためのポケット抜き工程（図３（Ｂ）、図４（ｃ））を行う。ポケット抜き工程は、打ち抜き刃を有するポンチで、帯鋼に対し、ポケット形状に刃先を押し当てて打ち抜くことにより行う。

次に、柱部１４の端部１６に、爪状の、外径側へのころ抜け防止部を形成する爪形成工程を行う（図３（Ｃ））。爪形成工程は、柱部１４の端部１６の外径面１７側を固定し、内径面１８側からプレスによって押圧することにより、端部１６の外径面１７側の周方向の幅寸法を広げるように成型し、形成する。

その後、所定の長さとして溶接保持器１１の円周長さとなるように、帯鋼を切断する切断工程を行い（図３（Ｄ））、切断された鋼板を、円筒状に折り曲げる曲げ工程（図３（Ｅ）、図４（ｄ））を行う。その後、折り曲げられた鋼板の両端面を接合する溶接工程を行う（図３（Ｆ））。

次に、接合された円筒状の溶接保持器１１の外径面１７を研削する第一研削工程（図３（Ｇ））を行う。ここで、円筒状に折り曲げられた鋼板のうち、周方向に連なっている環状部１２ａ、１２ｂの外径面１７においては、滑らかな円筒状の面を形成するが、周方向に連なっていない各柱部１４の端部１６の外径面１７においては、円筒を形成する円弧を構成しておらず、平らである。第一研削工程は、このような平らな外径面１７の角部を丸くする工程である。

その後、熱処理工程として、浸炭焼入焼戻し処理を行う（図３（Ｈ））。この熱処理工程により、溶接保持器の強度を向上させる。ここで、熱処理工程としては、浸炭焼入焼戻し処理に限らず、浸炭窒化処理、ズブ焼入れ処理等、用途に応じて他の熱処理工程を行ってもよい。

その後、再び溶接保持器１１の外径面１７を研削する第二研削工程を行う（図３（Ｉ））。第二研削工程は、外径面１７の真円度が８０μｍ以下となるように研削する工程である。ここで、たとえば、第一研削工程での研削残りである外径面１７の中央部の平らな部分がなくなるように研削する。

その後、柱部１４の端部１６の外径面１７の角部を面だらし処理する（図３（Ｊ））。面だらし処理とは、通常の面取りよりも大きく角部を削りとる処理をいう。こうすることにより、回転時において、潤滑油の油膜切れを低減することができる。この工程は、タンブラー処理によって行われる。

その後、洗浄工程を経て、溶接保持器１１の表面をめっき処理する（図３（Ｋ））。めっき処理は、銅めっき処理でもよいし、銅めっきおよび銀めっき処理でもよい。めっき処理により、溶接保持器の表面が保護されると共に、潤滑性が向上し、ハウジングへの攻撃性が緩和される。

このようにして、溶接保持器１１が製造される（図４（ｅ））。上記した工程のうち、第一研削工程および第二研削工程により、溶接保持器の外径面の真円度は、８０μｍ以下となる。

なお、このようにして製造された溶接保持器１１のポケットに、複数のころを組み込んで、ころ軸受が製造される。

次に、溶接保持器１１を含むころ軸受が固定部としてハウジングに取り付けられた場合について説明する。図１は、この場合の柱部１４の端部１６を含む断面で径方向に切断した断面図の一部である。図１を参照して、溶接保持器１１の外径面１７は、ハウジング２１の外径面２２に接触しており、溶接保持器１１は、外径案内である。ここで、外径面１７は、第一研削工程および第二研削工程により、平らな部分はなく、真円度が８０μｍ以下である。したがって、溶接保持器１１の外径面１７とハウジングの内径面２２とが、接触したときに、ハウジング２１への攻撃性が緩和され、ハウジング２１の摩耗が低減される。また、溶接保持器１１は軽量であるため、回転運動によって生じる遠心力によるハウジング２１への攻撃性も緩和される。

以上より、ハウジングへの攻撃性を緩和した外径案内の溶接保持器およびころ軸受を提供することができる。

なお、上記の実施の形態においては、断面形状がＶ字状の溶接保持器について説明したが、これに限らず、他の断面形状を有する溶接保持器であってもよい。図５（Ａ）、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）は、この発明の他の実施の形態に係る溶接保持器の一部を示す断面図である。図５（Ａ）を参照して、溶接保持器３１は、柱部３２の中央部が折り曲げられておらず、柱部３２の断面形状が直線状であってもよい。また、図５（Ｂ）を参照して、溶接保持器３３は、柱部３４の中央部が径方向内側に折り曲げられたＶ字状を有し、端部３５が径方向内側に、軸に垂直な方向に折り曲げられている、いわゆるＭ型保持器であってもよい。さらに、図５（Ｃ）を参照して、溶接保持器３６は、柱部３７の中央部が径方向内側に折り曲げられたＶ字状を有し、端部３８が径方向内側に、軸に沿う方向に折り曲げられていてもよい。

上記した図５（Ｂ）に示す形状の溶接保持器について、摩耗量を比較評価する試験を行った。図６は、摩耗量の比較評価を行うサバン試験機を示す概略図である。図６を参照して、サバン試験機４１は、溶接保持器を取り付ける保持器取付け部４２と、一定の荷重を負荷する荷重負荷部４３とから構成されている。荷重負荷部４３は、バネ４４によって所定の荷重を保持器取付け部４２に負荷し、その荷重量は、ロードセル４５によって測定されている。保持器取付け部４２の内部は、潤滑油が満たされており、カートリッジヒータ４６によって一定の温度に保たれている。保持器取付け部４２には、ハウジングが取り付けられており、保持器取付け口４７にテストピースの保持器を取り付けることにより、ハウジングの内径面と保持器の外径面が接触するようになっている。取り付けられた保持器は、回り止めピン４８で固定され、所定時間、ハウジングと保持器をすべり接触させることにより、ハウジングの摩耗量を測定する。

なお、試験条件は以下の通りである。本試験結果を図７に示す。

テストピースサイズ ：内径φ２６ｍｍ×外径φ３３ｍｍ×幅１３．８ｍｍ
めっき処理 ：あり
試験回数 ：４回
図７は、保持器の外径面の真円度を横軸に、ハウジングの摩耗量を縦軸にとった、溶接保持器の外径面の真円度とハウジングの摩耗量との関係を示すグラフである。図７を参照して、外径面の真円度が１００μｍ以上であると、ハウジングは少なくとも３μｍ以上摩耗しており、４μｍ程度まで摩耗しているものもあるのに対し、外径面の真円度が８０μｍ以下であると、ハウジングの摩耗量は２μｍ前後である。したがって、外径面の真円度を８０μｍ以下にすると、ハウジングの摩耗量は低減し、最大で半分程度の摩耗量になる。

また、８０μｍ以下であれば、たとえば、２０μｍであっても、ハウジングの摩耗量にほとんど変化はない。ここで、溶接保持器の外径面の真円度を２０μｍ以下とするには、研削工程の回数を増し、研削代を多くすることにより可能であるが、工程数の増加に伴うコスト増大および研削代を多くすることによる溶接保持器の強度の低下という問題が生じるため、真円度を２０μｍ以上にするのが好ましい。

なお、上記の実施の形態においては、溶接工程を行った後、第一研削工程を行い、その後、熱処理工程を行った後に、第二研削工程を行うこととしたが、このような工程順に限らず、第一研削工程を熱処理工程の後に行ってもよいし、第二研削工程を熱処理工程の前に行ってもよい。

なお、上記の実施の形態においては、研削工程を２回行うことにしたが、これに限らず、１回の研削工程で外径面の真円度が８０μｍ以下となれば、研削工程は１回でもよく、また、３回以上の研削工程により、外径面の真円度を８０μｍ以下としてもよい。

なお、上記の実施の形態においては、Ｖ型フォーム成型を行うことにより、内径側へのころ抜け防止部を形成し、爪形成工程によって外径側へのころ抜け防止部を形成することにしたが、これに限らず、他の方法で、内径側および外径側へのころ抜け防止部を形成することにしてもよい。

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。

この発明に係る溶接保持器およびころ軸受は、ハウジングへの攻撃性を緩和することができるため、コンロッドの大端部等の外径案内で使用される溶接保持器およびこのような溶接保持器を有するころ軸受に有効に利用される。

ハウジング２１に取り付けられた場合の、柱部１４の端部１６を含む断面で径方向に切断した断面図の一部である。 この発明の一実施形態に係る溶接保持器１１の一部を示す断面図である。 溶接保持器１１を製造する工程を示すフローチャートである。 図３に示された工程のうち、代表的な工程を表す概略図である。 この発明の他の実施の形態に係る溶接保持器の一部を示す断面図であり、柱部が直線状の溶接保持器（Ａ）、柱部がＶ字状であって端部が軸に垂直な方向に折り曲げられた溶接保持器（Ｂ）、柱部がＶ字状であって端部が軸に沿う方向に折り曲げられた溶接保持器（Ｃ）である。 摩耗量の比較評価を行うサバン試験機４１を示す概略図である。 溶接保持器の外径面の真円度と、ハウジングの摩耗量との関係を示すグラフである。

符号の説明

１１，３１，３３，３６ 溶接保持器、１２ ころ、１３ａ，１３ｂ 環状部、１４，３２，３４，３７ 柱部、１５ 中央部、１６，３５，３８ 端部、１７ 外径面、１８，２２ 内径面、２１ ハウジング、４１ サバン試験機、４２ 保持器取付け部、４３ 荷重負荷部、４４ バネ、４５ ロードセル、４６ カートリッジヒータ、４７ 保持器取付け口、４８ 回り止めピン。

Claims (4)

1. 板材を所定の長さになるように切断して円筒状に折り曲げ、端部を溶接して製造する溶接保持器であって、
   前記溶接保持器を含むころ軸受を固定部に取り付けた際に、前記溶接保持器は、その外径面で案内され、
   前記溶接保持器の外径面の真円度は、８０μｍ以下である、溶接保持器。
2. 前記溶接保持器の外径面の真円度は、２０μｍ以上である、請求項１に記載の溶接保持器。
3. 前記溶接保持器は、めっき処理されている、請求項１または２に記載の溶接保持器。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の溶接保持器と、複数のころとを有する、ころ軸受。

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