JP2007064303A - 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、ハウジングの内径面に接触しており、外径案内である。溶接保持器１１の環状部および柱部１４の外径面１７の全面は、円弧状に研削されている。溶接保持器１１の外径面１７とハウジングの内径面２９とが接触したときに、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。
【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、部分的に平らな面を有する等、外径面の真円度を良好にすることは難しく、外径案内の保持器としては適切ではなかった。

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の内径面と接触するため、保持器の外径面に平らな面があれば、その部分がハウジングの内径面に接触せず、接触面積が小さくなる。その結果、溶接保持器からのハウジングに対する面圧が大きくなり、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。

ここで、上記した従来の製造方法で製造された溶接保持器の外径形状について説明する。図８は、従来の製造方法で製造した溶接保持器１０１の環状部１０２ａ、１０２ｂを含む断面で、軸に沿う方向に切断した場合の断面図の一部である。図８を参照して、溶接保持器１０１は、一対の環状部１０２ａ、１０２ｂと、ころ（図示せず）を保持するポケットを形成するように、一対の環状部１０２ａ、１０２ｂを連結する複数の柱部１０３とを有する。環状部１０２ａ、１０２ｂに近い側の柱部１０３の端部１０４には、その外径面１０５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１０６が形成されている。

また、図８における矢印Ｘの方向、すなわち、溶接保持器１０１の外径面１０５を径方向の外側からみた図を図９に示す。図９を参照して、外径側ころ抜け防止部１０６の外径面１０５側の中央部には、平らな面である平面部１０７が存在する。これは、以下の理由による。

上記した従来の製造方法において、切断された鋼板を円筒状に折り曲げる段階で、周方向に連なっていない各柱部１０３の端部１０４の外径面１０５については、円筒を構成する円弧を形成せず、平らなままである。

その後の研削工程において溶接保持器１０１の外径面１０５の研削が行われるが、この研削工程においては、柱部１０３の端部１０４のうち、外径面１０５側の角部１０８による油膜切れを防止するために、角部１０８を丸めることを目的としている。したがって、研削工程において、角部１０８を丸めることはできるが、外径側ころ抜け防止部１０６の外径面１０５側の中央部にある平面部１０７を円弧状に研削するに至らず、研削残りとして平らなままの平面部１０７が存在することになる。

また、図８におけるＹ−Ｙ断面で示す、柱部１０３の端部１０４を含む断面で、径方向に切断した場合の断面図を図１０に示す。図１０を参照して、溶接保持器１０１を外径案内で使用した場合、平面部１０７は平らであるため、図１０中の一点鎖線で示すハウジング（図示せず）の内径面１０９と接触することはない。そうすると、ハウジングの内径面１０９と溶接保持器１０１の外径面１０５との接触面積が小さくなるため、溶接保持器１０１からのハウジングに対する面圧が大きくなる。その結果、溶接保持器１０１のハウジングへの攻撃性が高くなり、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、一対の環状部と、ころを収容するポケットを形成するように一対の環状部を連結する柱部とを含む。上記した溶接保持器は、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。また、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、溶接保持器の環状部および柱部の外径面の全面は、円弧状に研削されている。

このように構成することにより、溶接保持器の環状部および柱部の外径面に、平らな面等、円弧状以外の面を含むことはなくなる。したがって、外径案内で使用される場合に、溶接保持器の環状部および柱部の外径面の全面が、ハウジングの内径面と接触することになり、接触面積を大きくすることができる。その結果、ハウジングが溶接保持器から受ける面圧を小さくすることができ、溶接保持器の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することができる。

好ましくは、柱部の外径面側の角部には、面だらしが設けられている。こうすることにより、溶接保持器の回転時において、柱部の外径面側の角部で油膜を切ることが低減でき、潤滑性を向上し、ハウジングへの攻撃性を緩和することができる。

より好ましくは、溶接保持器の外径面は、めっき処理されている。こうすることにより、溶接保持器の表面が保護されると共に、潤滑性を向上することができ、ハウジングへの攻撃性を緩和することができる。

さらに好ましくは、溶接保持器は、浸炭焼入焼戻し処理がなされている。こうすることにより、溶接保持器の強度を高めることができる。

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。

この発明によれば、溶接保持器の環状部および柱部の外径面に、平らな面等、円弧状以外の面を含むことはなくなる。したがって、外径案内で使用される場合に、溶接保持器の環状部および柱部の外径面の全面が、ハウジングの内径面と接触することになり、接触面積を大きくすることができる。

その結果、ハウジングが溶接保持器から受ける面圧を小さくすることができ、溶接保持器の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の内径面１８側は、周方向の幅寸法が狭くなっており、内径側へのころ抜けを防止する内径側ころ抜け防止部を形成している。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１３ａ、１３ｂ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のうち、柱部１４の幅の端部側に位置する角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、溶接保持器１１の環状部１３ａ、１３ｂおよび柱部１４の外径面１７の全面が円弧状になるように研削する工程である。具体的には、各柱部１４の端部１６のうち、外径面１７の中央部に存在する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））。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、上記した製造方法で製造された溶接保持器１１を含むころ軸受を、固定部としてハウジングに取り付け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の外径側ころ抜け防止部１９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、柱部１４の端部１６のうち、角部２０は、第一研削工程により丸められており、面だらしが設けられている。また、柱部１４の端部１６のうち、外径面１７の中央部２１は、第二研削工程により、平らではなく円弧状に研削されている。

ここで、図１０で示した従来における溶接保持器１０１の柱部１０３の端部１０４を、径方向に切断した場合の外径面１０５の外径輪郭線を図５に、図１で示したこの発明の一実施形態に係る溶接保持器１１の柱部１４の端部１６を、径方向に切断した場合の外径面１７の外径輪郭線を図６に示す。なお、図５および図６中、縦方向の１枡は、０．２ｍｍ、横方向の１枡は、０．２ｍｍである。また、図５および図６中において、溶接保持器を円筒状に折り曲げたときに、理想的な円弧を形成した場合の外径を理想形状曲線２２で示している。

図５および図６を参照して、従来における溶接保持器１０１の外径輪郭線２３は、その中央部２４と端部２５との径方向の寸法差はほとんどなく、平らである。また、端部２５においては、理想形状曲線２２との径方向の寸法差は大きくなっている。

これに対し、この発明の一実施形態に係る溶接保持器１１の外径輪郭線２６は、その径方向の寸法が端部２８から中央部２７に向かって徐々に大きくなっていっており、円弧状を形成している。また、外径輪郭線２６は、中央部２７および端部２８のみならず、そのほとんどの部分が理想形状曲線２２と重なっており、理想的な円弧を形成している。

図１に戻って、このような平らな部分を有せず、理想的な円弧を形成する外径面１７を有する溶接保持器１１は、外径案内で使用された場合、図１中の一点鎖線で示すハウジング（図示せず）の内径面２９と、外径面１７の全面で接触することができ、接触面積を大きくすることができる。したがって、溶接保持器１１から受けるハウジングへの面圧を小さくすることができ、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。

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７（Ａ）、図７（Ｂ）および図７（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７（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７（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７（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。

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回の研削工程で柱部の外径面側の角を丸めるとともに、溶接保持器の環状部および柱部の外径面を円弧状に研削してもよく、また、３回以上の研削工程により行ってもよい。

また、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。

この発明の一実施形態に係る溶接保持器１１の、柱部１４の端部１６を含む断面で径方向に切断した場合の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、柱部１４を含む断面で軸に沿う方向に切断した場合の断面図の一部である。 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。 図１０に示す従来の研削工程で製造された溶接保持器１０１のうち、柱部１０３の外径面１０５の周方向の形状曲線である。 図１に示すこの発明の一実施形態に係る溶接保持器１１のうち、柱部１４の外径面１７の周方向の形状曲線である。 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。 従来における溶接保持器１０１の環状部１０２ａ、１０２ｂを含む断面で、軸に沿う方向に切断した場合の断面図の一部である。 従来における溶接保持器１０１の、図８における矢印Ｘの方向からみた外径図の一部である。 図８におけるＹ―Ｙ断面で示す、従来における溶接保持器１０１の、端部１０４を含む断面で径方向に切断した場合の断面図の一部である。

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、１５，２１，２４，２７ 中央部、１６，２５，２８，３５，３８ 端部、１７ 外径面、１８，２９ 内径面、１９ 外径側ころ抜け防止部、２０ 角部、２２ 理想形状曲線、２３，２６ 外径輪郭線。

Claims (5)

1. 一対の環状部と、ころを収容するポケットを形成するように前記一対の環状部を連結する柱部とを含み、
   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、
   前記環状部および前記柱部の外径面の全面が、円弧状に研削されている、溶接保持器。
2. 前記柱部の外径面側の角部には、面だらしが設けられている、請求項１に記載の溶接保持器。
3. 前記溶接保持器の外径面は、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. 前記溶接保持器は、浸炭焼入焼戻し処理がなされている、請求項１〜３のいずれかに記載の溶接保持器。
5. 請求項１〜４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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