JP2008106827A - ラジアル玉軸受用外輪の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】焼入れ処理後の仕上加工を省略しても実用上十分な精度を確保できる、ラジアル玉軸受用外輪を、より低コストで得られる製造方法を実現する。
【解決手段】（Ａ）に示す様な冷間ローリング加工により得られた外輪用中間素材１０を、この冷間ローリング加工に使用したダイ１１に設けた支持孔１３内に内嵌支持したままの状態で、このダイ１１ごと焼入れ炉内に入れる。これにより、作業数を削減すると共に、このダイ１１を、変形防止用の金型として機能させて、上記外輪用中間素材１１に焼入れ処理に伴う変形が生じる事を防止する。この様な構成により、上記課題を解決できる。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えば、電気掃除機、換気扇等、各種家庭用電気製品に組み込む電動モータ、或いは各種自動車用補機等の回転支持部に組み込むラジアル玉軸受の様に、あまり高度の回転精度を要求されないラジアル玉軸受を構成する外輪の製造方法の改良に関する。特に本発明は、この様な外輪を製造するに当たり、熱処理後に仕上加工を行なわない事により、コスト低減を可能にする事を意図したものである。

各種回転機器の回転支持部に、図８に示す様なラジアル玉軸受１が組み込まれている。このラジアル玉軸受１は、深溝型であって、互いに同心に配置された外輪２と内輪３との間に複数個の玉４、４を設置して成る。このうちの外輪２の内周面の軸方向中間部に深溝型の外輪軌道５を、内輪３の外周面の軸方向中間部に深溝型の内輪軌道６を、それぞれ全周に亙って形成している。上記各玉４、４は、保持器７により保持された状態で、上記外輪軌道５と上記内輪軌道６との間に転動自在に配置している。そして、この構成により、上記外輪２と上記内輪３との相対回転を自在としている。尚、図８に示した例では、上記保持器７として、金属製の波形保持器を使用しているが、合成樹脂製の冠型保持器を使用する場合も多い。又、上記外輪２の両端部内周面に形成した係止溝に、それぞれ密封板（接触型のシール板及び非接触型のシールド板を含む。本明細書全体で同じ。）の外周縁を係止する構造を採用する場合も多い。この場合に上記両密封板の内周縁は、上記内輪３の両端部外周面に、全周に亙って摺接若しくは近接対向させる。

上述の様なラジアル玉軸受１を構成する、上記外輪２や上記内輪３等の軌道輪を造るのに従来一般的には、先ず、鍛造加工と切削加工とにより完成品に近い形状及び寸法を有する中間素材を得ていた。そして、この中間素材に、表面を硬化させる為の熱処理を施してから、上記外輪軌道５や上記内輪軌道６等の軌道面を含む表面に、寸法及び表面粗さを所定のものにする為の研磨を施して、上記軌道輪としていた。この様な軌道輪の製造方法は、材料の歩留が悪くなる他、面倒で、コストが嵩む。

この様な事情に鑑みて、本発明者等は、特許文献１〜３に記載される様に、ラジアル玉軸受を構成する軌道輪を、材料の除去を伴わない冷間加工（冷間鍛造加工、冷間ローリング加工等）により製造する発明を行なった。この様な軌動輪の製造方法によれば、材料の歩留向上を図る事ができて、コストの低減を図れる。但し、上記特許文献１〜３に記載された製造方法を採用した場合にも、更なるコスト低減を図る為には、以下の面で未だ改良の余地がある。

即ち、上記特許文献１〜３に記載された製造方法を採用した場合にも、軌動輪（主として軌道面）の表面を硬化させる為には、冷間加工により得られた軌動輪に対して、焼入れ処理等の熱処理を施す必要がある。そして、この様な焼入れ処理を、一般的に軸受鋼（ＳＵＪ２、ＳＵＪ３）等から造られる軌動輪に施す場合には、焼入れ処理後の軌動輪に、マルテンサイト変態による変態膨張、熱膨張、熱収縮、更には焼入れ歪み等に基づく変形を生じる可能性がある。従って、上記特許文献１〜３に記載された製造方法を採用した場合にも、その後に行なう焼入れ処理により、所望の真円度、円筒度、平面度が得られず、軌動輪として実用上十分な精度を確保できなくなる可能性がある。この様な場合には、焼入れ処理の後に、コストの嵩む研磨加工等の仕上加工を施す必要があり、コスト低減を図る上で不利になっていた。

ところで、従来から一般的に、金型に部材の外周面を拘束しながら焼入れ処理を行なうプレスクエンチ、或いは、金型に部材の外周面を拘束しながら焼戻し処理を行なうプレステンパー等の方法が、熱処理に伴う部材の変形を抑える（矯正する）為の手段として知られている。又、この様な方法を、軌動輪の製造に適用する事も一部で試みられている。従って、熱処理後に必要となる仕上加工を省略する為に、上述の様な方法を、上記特許文献１〜３に記載された製造方法と組み合わせて実施する事も考えられる。但し、この場合には、軌動輪の生産性の面で不利になる可能性がある。即ち、プレスクエンチによる方法の場合、軌動輪を適当な温度にまで加熱した後、冷却剤による冷却中（プレステンパーの場合は空冷中）に、この軌動輪を金型内に拘束する必要がある。この為、プレスクエンチやプレステンパー等を行なう為の装置は複雑になり、使用方法も煩雑になって、軌動輪の生産性を低下させる可能性がある。

これに対して、特許文献４には、図９に示す様に、焼入れ後の外輪２、２を、筒状の矯正型８に外嵌した状態で焼戻し処理（加熱及び冷却）を行なう事で、焼入れに伴い上記各外輪２、２に生じた変形を矯正する発明が開示されている。特に、上記特許文献４に記載された方法の場合、上記矯正型８として、上記各外輪２、２よりも線膨張係数の大きい材料から造られたものを使用している。そして、焼戻し炉内での加熱により、上記各外輪２、２の内径側に配置された上記矯正型８が膨張する事で、この矯正型８の外周面を、これら各外輪２、２の内周面に圧接させ、これら各外輪２、２の変形を矯正する様にしている。この様に、上記特許文献４に記載された方法の場合には、上記各外輪２、２を上記矯正型８に外嵌した後に、これら各外輪２、２に焼戻し処理を施す為、これら各外輪２、２を上記矯正型８に対して組み付ける作業を、冷却中に行なう必要がない。この為、作業が煩雑になる事もなく、生産性が低下する事もない。

但し、上記特許文献４に記載された方法の場合にも、以下の様な不都合を生じる可能性がある。即ち、一度に複数個の外輪２、２を、上記矯正型８の外周面に装着した状態で焼戻し処理を行なう為、この矯正型８の軸方向に関して何れの部分に装着するかによって（特に両端部と中間部とでは）、上記各外輪２、２の焼戻し条件（温度上昇、冷却速度等）にばらつきを生じる可能性がある。この為、焼戻し後の外輪２、２の間で、硬度、靱性、組織の構成等に個体差を生じてしまう可能性がある。

又、上記特許文献４に記載された方法の場合には、上記矯正型８を上記各外輪２、２の内径側に挿入して焼戻し処理を行なう為、内周面に外輪軌道５、５を形成されたこれら各外輪２、２と、上記矯正型８の外周面との接触面積を広く確保する事が難しい。即ち、これら各外輪２、２の内周面には外輪軌道５が存在する為、上記矯正型８の外周面を、これら各外輪２、２の内周面の全面に亙り当接させる事ができない。この為、上記矯正型８の膨張による力を、上記各外輪２、２の軸方向（幅方向）に関して均等に作用させる事が難しく、これら各外輪２、２に生じた変形を十分に矯正する事が難しくなる。

更に、上記特許文献４に記載された方法の場合にも、上記各外輪２、２に焼入れ処理を行なった後、焼戻し処理を行なう前に、これら各外輪２、２を上記矯正型８に対して装着させる必要がある。この為、焼戻し処理を行なう為の段取工数が増加し、作業の手間及び時間が増える結果、生産性の低下を招いてしまう。

特開２００６−９０４０７号公報 特開２００６−９７８０８号公報 特開２００６−１８１６３８号公報 特開２００２−２５７１４５号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、熱処理後の仕上加工を省略した場合にも、実用上十分な精度を確保できるラジアル玉軸受用外輪の製造作業の工程数を削減し、この様なラジアル玉軸受用外輪を低コストで得られる、ラジアル玉軸受用外輪の製造方法を実現すべく発明したものである。

本発明の製造方法により造られるラジアル玉軸受用外輪は、内周面の軸方向中間部に断面円弧形の外輪軌道を全周に亙って形成している。
この様なラジアル玉軸受用外輪を造る本発明の製造方法は、以下の様な第一工程と、第二工程とを有する。
このうちの第一工程では、完成品の容積と実質的に同じ容積を有し、外周面のうち少なくとも軸方向一部の直径を完成品の直径と実質的に同じとした外輪用素材を、外輪用中間素材とする、塑性加工を行なう。先ず、この様な構成を有する外輪用素材を、この外輪用素材を構成する材料よりも線膨張係数の小さい材料から成る受部材に設けた支持孔の内周面に、実質的に隙間なく嵌合する事により、この受部材に支持する。そして、上記外輪用素材の内周面に、完成状態でのこの内周面（外輪の内周面）の母線形状と一致する母線形状を有する加工側部材の外周面を、上記外輪用素材の径方向に押圧しつつ、この加工側部材と上記受部材とを相対回転させる冷間ローリング加工を施す。これにより、上記外輪用素材の内周面を、少なくとも上記外輪軌道を有する完成品としての形状に加工し、上記外輪用中間素材を得る。
又、上記第二工程では、上述の様な第一工程の後、上記受部材の支持孔内に上記外輪用中間素材を内嵌支持したままの状態で、この受部材ごと焼入れ炉内に入れ、この外輪用中間素材に焼入れ処理（例えばずぶ焼入れ、浸炭焼入れ、浸炭窒化焼入れ等）を施す。

尚、本発明は、第二工程の焼入れ処理の後に、材料の除去を伴う、研磨等の仕上加工を省略する事を意図している。この為、完成品の容積と実質的に同じ容積を有するとは、不可避的な製造誤差を除き、完成品の容積と同じ容積である事を言う。又、本発明を実施する場合、冷間ローリング加工により、外輪用素材の内周面のうち、外輪軌道を含む全て（例えばシールリングを係止する為の係止溝等を含む）の加工を同時に行なっても、外輪軌道の仕上加工のみを行なって、他の部分の加工は別途（例えば予め）行なっても良い。従って、請求項１に記載した本発明の第一工程としては、例えば前述した特許文献１〜３に記載された複数の発明のうち、冷間ローリング加工を行なう事により、少なくとも外輪軌道の加工を行なう工程を備えた発明が該当する。

又、上述の様な請求項１に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項２に記載した様に、１個のラジアル玉軸受用外輪を製造する為に、１台の受部材を使用する。即ち、この受部材に設けた支持孔内には、１個の外輪用素材のみを内嵌支持して、ラジアル玉軸受用外輪を製造する為の各工程（少なくとも第一、第二工程）を行なう。
又、上述の様な請求項１〜２に記載した発明を実施する場合に好ましくは、例えば請求項３に記載した様に、受部材の表面（内周面の）硬さを、ＨＲＣ５５〜７０の範囲内に規制する。
又、上述の様な請求項１〜３に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項４に記載した様に、受部材を、少なくとも第一工程と第二工程との間で繰り返し使用し、複数個のラジアル玉軸受用外輪を製造する為に使用する。但し、この場合にも、上記受部材を使用できるのは、同じ型番の（少なくとも同じ外径寸法を有する）ラジアル玉軸受用外輪を製造する目的である事は勿論である。

又、本発明を実施する場合に好ましくは、第二工程の後、第三工程（後処理）として、焼戻し処理を施す事ができる。そして、この焼戻し処理を施す場合にも、焼入れ後の外輪用中間素材を、受部材の支持孔内に内嵌支持したままの状態で、この受部材ごと焼戻し炉内に入れ、この外輪用中間素材に焼戻し処理（例えば低温焼戻し、高温焼戻し、オーステンパー等）を施す事ができる。

上述の様に構成する本発明のラジアル玉軸受用外輪の製造方法によれば、熱処理後に仕上加工を省略した場合にも、前述した様な用途に使用される、あまり高度の回転精度を要求されないラジアル玉軸受を構成する外輪を、実用上十分な精度を確保しつつ、低コストで得られる。
即ち、本発明の場合には、冷間ローリング加工（第一工程）に使用した受部材を、焼入れ処理（第二工程）を行なう際の、変形防止用の金型として使用できる。この為、冷間ローリング加工により得られた外輪用中間素材に、焼入れ処理に伴い変形が生じる事を防止できる。特に、本発明の場合には、上記受部材に設けた支持孔の内周面により、上記外輪用中間素材の外周面の全面を拘束できる為、効果的に変形を防止する事ができ、焼入れ処理後の外輪用中間素材を、所望の寸法及び形状に規制する事ができる。従って、本発明の場合には、焼入れ処理後に於いても、研磨加工等の仕上加工を省略する事ができて、コストの低減を図る事ができる。

又、本発明の場合には、冷間ローリング加工を施す事で得られた上記外輪用中間素材を、上記受部材の支持孔内から取り出す作業を省略できると共に、焼入れ処理を施す為に、上記外輪用中間素材を、上記変形防止用の金型に拘束する作業を省略できる。焼き入れ処理後に受部材の支持孔内から取り出す作業は必要になるが、この様な作業は、別途変形防止用の金型を使用する場合にも必要である。従って、本発明によれば、工程間の作業（段取工数）を削減する事ができ、作業時間を短縮できる。又、冷間ローリング加工により得られた上記外輪用中間素材は、上記受部材の支持孔内から取り出される事なく焼入れ処理を施される為、焼入れ炉等への搬送作業を行ない易くできると共に、焼入れ炉内での姿勢を安定させ易くできる。この為、ラジアル玉軸受用外輪の生産性の向上に寄与する事ができる。又、請求項２に記載した発明を実施した場合には、受部材の支持孔内に１個の外輪用中間素材を内嵌支持した状態で焼入れ処理を行なう為、各外輪用中間素材の焼き入れ条件を均一にして、得られるラジアル玉軸受用外輪に、個体差が生じる事を防止できる。この結果、本発明の製造方法により製造されるラジアル玉軸受用外輪に、等しい品質を保証する事ができる。更に、受部材の内周面の表面硬さを、請求項３の範囲に規制すれば、この受部材を、請求項４に記載した様に繰り返し使用しても、この受部材の内周面の表面硬さが殆ど変化せず、上記外輪用中間素材の加工を、同様の条件で行なえる。

[ 実施の形態の第１例]
図１〜２は、請求項１〜４に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の特徴は、材料の除去を伴わない冷間ローリング加工により、図１の（Ａ）に示した外輪用素材９を、完成品である外輪２（図８参照）と実質的に同じ形状を有する、図１の（Ｄ）及び図２に示した外輪用中間素材１０に加工した後、この冷間ローリング加工に使用した、受部材であるダイ１１を利用して、この外輪用中間素材１０に焼入れ処理を行なう点にある。尚、本例は、上記外輪用素材９に冷間ローリング加工を施して上記外輪用中間素材１０を得る第一工程と、この外輪用中間素材１０に焼入れ処理を施す第二工程と、更に、焼入れ処理後の外輪用中間素材１０に焼戻し処理を施して、完成品の外輪２を得る第三工程とから成る。そして、少なくとも上記第一〜第三工程（最終工程）では、材料の除去を伴わない為、上記外輪用素材９と、第一工程の最終形態である上記外輪用中間素材１０と、完成品である外輪２とは、互いにほぼ等しい容積を有している。

図１の（Ａ）に示す様な外輪用素材９を造る為の方法は特に限定しないが、例えば以下に説明する様な方法を採用する事ができる。先ず、長尺な線材（コイル）を所定長さに切断して、これに冷間で塑性加工を施す事により、完成品である外輪２と実質的に同じ容量を有する、円筒状の予備外輪用素材（図示省略）を造る。そして、この予備外輪用素材を上記外輪用素材９とする為に、この予備外輪用素材の外周面を図示しない抑え型の内周面に内嵌し、同じく内周面を中子に外嵌した状態で、この予備外輪用素材の軸方向両端面の内径側半部に、やはり図示しないパンチの先端面を、全周に亙って押し付ける。この結果、上記予備外輪用素材の軸方向両端面の内径側半部が軸方向に凹んで、当該部分に径方向外方に凹んだ段差部１２、１２を有する、上記外輪用素材９を得られる。この際、これら両段差部１２、１２を形成する事に伴って径方向外方に流動した肉は、上記軸方向両端部の外径側半部が軸方向に突出する事で吸収される。尚、この様にして造られる、上記外輪用素材９の外径は、造るべき外輪２の外径とほぼ一致している。

本例の場合、上述の様にして得られた、図１の（Ａ）に示す様な外輪用素材９から、同図の（Ｄ）に示す様な外輪用中間素材１０への加工を、冷間ローリング加工のみで行なう。この為に、本例の場合には、先ず、図１の（Ａ）に示す様に、上記外輪用素材９を、受部材であるダイ１１に設けた支持孔１３に、ほぼ隙間なく内嵌する。即ち、この外輪用素材９の外周面を、この支持孔１３の内周面に、全周に亙って当接若しくは近接対向させる。次いで、この状態のまま、図１の（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）に示す様に、上記外輪用素材９の内周面に、加工側部材であるマンドレル１４の外周面（加工側周面１５）を押し付けて、上記外輪用中間素材１０を得る。図示の場合、上記外輪用素材９の外径Ｄ₉ とこの外輪用中間素材１０の外径Ｄ₁₀（及び外輪２の外径）とは、ほぼ等しい（Ｄ₉ ≒Ｄ₁₀）。又、この外輪用素材９の幅Ｗ₉ とこの外輪用中間素材１０の幅Ｗ₁₀（及び外輪２の幅）とも、ほぼ等しい（Ｗ₉ ≒Ｗ₁₀）。

又、上記ダイ１１は、円環状で、上記外輪用素材９を実質的に隙間なく内嵌できる支持孔１３を有し、図示しない支持部に、径方向への変位を阻止された状態で、回転自在に支持されている。又、上記ダイ１１は、上記外輪用素材９を構成する材料（主としてＳＵＪ２、ＳＵＪ３）よりも、線膨張係数の小さい材料から造られており、上記支持孔１３の表面硬さ（焼入れ焼戻し後の表面硬さ）を、ＨＲＣ５５〜７０（好ましくはＨＲＣ５５〜６４）の範囲に規制している。この様なダイ１１を構成する材料としては、例えばＳＫＨ５１の如き高速度工具鋼鋼材（ＪＩＳ Ｇ ４４０３）を使用できる。

又、上記マンドレル１４は、上記外輪用素材９及び上記外輪用中間素材１０の内径側に抜き差し自在な外径を有する。又、上記マンドレル１４の中間部外周面で上記支持孔１３の内周面と対向する部分に、完成品である外輪２（及び上記外輪用中間素材１０）の内周面の母線形状と一致する母線形状を有する、加工側周面１５を設けている。この様なマンドレル１４は、図示しない駆動装置により回転駆動されつつ、やはり図示しない押圧装置により、上記支持孔１３の内周面に向けて強く押し付けられる。

上記外輪用素材９を上記外輪用中間素材１０に加工するには、先ず、図１の（Ａ）に示す様に、この外輪用素材９を、上記支持孔１３に隙間なく内嵌する。尚、この外輪用素材９の内周面の軸方向両端部に、それぞれ形成された段差部１２、１２は、上記マンドレル１４と上記ダイ１１とによる加工に伴って、上記外輪２の両端部内周面に、シールリングの外周縁部を係止する為の係止溝付の段部となる。

この様な外輪用素材９を上記支持孔１３にがたつきなく内嵌したならば、次いで、図１の（Ｂ）に示す様に、上記外輪用素材９内に上記マンドレル１４を挿入し、これら外輪用素材９とマンドレル１４との軸方向位置を規制する。尚、本例の場合、前述した様に、この外輪用素材９の外径は、初めから、第一工程の最終形態である外輪用中間素材１０及び完成品である外輪２の外径とほぼ同じである。

上記外輪用素材９内に上記マンドレル１４を挿入したならば、次いで、前記駆動装置及び押圧装置により、このマンドレル１４を回転駆動しつつ上記外輪用素材９の内周面に向けて押し付ける。この結果、図１の（Ｃ）→（Ｄ）に示す過程で、このマンドレル１４の中間部外周面に設けた前記加工側周面１５の形状を上記外輪用素材９の内周面に転写する、冷間ローリング加工が行なわれる。即ち、上記マンドレル１４の加工側周面１５を、回転させつつ上記外輪用素材９の内周面に押し付ける事で、この外輪用素材９を構成する金属材料がフローする。そして、この外輪用素材９の内周面の形状が、次第に、上記加工側周面１５に倣った形状になって、軸方向中間部に外輪軌道５が形成された上記外輪用中間素材１０を得られる。

この様なローリング加工の過程で、上記外輪用素材９の外周面は、全周に亙って前記ダイ１１に設けた支持孔１３内により拘束されており、直径が拡がる事はない。従って、内周面形状を上記外輪用中間素材１０のものとする為に要する塑性変形量を少なく抑えられる。この為、上記マンドレル１４の加工側周面１５を上記外輪用素材９の内周面に押し付ける力を低く抑える事ができて、この外輪用素材９に生じる応力を低く抑えられる。そして、上記外輪用中間素材１０の軸方向両端部内周面に存在する、シールリングの外周縁を係止する為の係止溝を含め、上記外輪用中間素材１０の各部を精度良く加工できる。又、加工時間を短くできて、コスト低減を図れる。更に、得られた上記外輪用中間素材１０の真円度も良好になる。

本例の場合には、上述の様な第一工程に続いて行なう第二工程で、上記外輪用中間素材１０に焼入れ処理を施す。以下、この第二工程に就いて、図２を用いて説明する。尚、図２の（Ａ）は、第一工程の終了時点での状態を示しており、図１の（Ｄ）に対応する。上記第二工程で、上記外輪用中間素材１０に焼入れ処理を施す為に、先ず、この外輪用中間素材１０の内径側から、上記マンドレル１４を抜き出す。但し、この場合にも、この外輪用中間素材１０は、上記支持孔１３内から取り出さず、この支持孔１３内に内嵌支持したままの状態とする。そして、本例の場合には、この支持孔１３内に上記外輪用中間素材１０を内嵌支持した状態の上記ダイ１１を、焼入れ炉まで搬送する。その後、このダイ１１ごと焼入れ炉内に入れて、上記外輪用中間素材１０（及びダイ１１）を、所定温度で所定時間、加熱する。その後、この外輪用中間素材１０を支持した上記ダイ１１を、上記焼入れ炉内から取り出して、油槽の中へと移動させる。そして、上記外輪用中間素材１０（及びダイ１１）を、所定温度で所定時間、冷却する。尚、本例の場合、焼入れ処理の種類や条件は特に限定せず、ずぶ焼入れ、浸炭焼入れ、浸炭窒化焼入れ等を採用する事ができる。

この様にして得られた焼入れ処理後の外輪用中間素材１０は、通常の焼入れ処理（外輪用中間素材１０のみで焼入れ処理）を施した場合と同様に、組織がマルテンサイト化し、その表面が硬化する。更に、本例の場合には、通常の焼入れ処理を施した場合と異なり、焼入れ処理の前後で、上記外輪用中間素材１０の寸法及び形状を実質的に同じにできる。即ち、本例の場合には、上記ダイ１１が、上記外輪用中間素材１０の外径側で、この外輪用中間素材１０と共に加熱される。このダイ１１は、前述した様に、この外輪用中間素材１０を構成する材料よりも線膨張係数の小さい材料から造られている為、加熱に伴う膨張量は、上記外輪用中間素材１０の場合に比べて少なくなる。この為、この外輪用中間素材１０の外周面が、温度上昇と共に、上記ダイ１１に設けた支持孔１３の内周面に圧接する様になる。逆に言えば、この支持孔１３の内周面が、上記外輪用中間素材１０の外周面を強く拘束して、この外輪用中間素材１０に、変態膨張、熱膨張、焼入れ歪み等に基づく変形が生じる事を防止する。

特に、本例の場合には、上記支持孔１３の内周面が、この外輪用中間素材１０の周面のうちで、外輪軌道５が設けられていない外周面側を拘束する為、この外周面のほぼ全面（両端縁部に存在する面取り部を除く全面）を拘束する事ができる。この為、上記外輪用中間素材１０の外周面はほぼ全面に亙り、上記支持孔１３の内周面に倣って変形が阻止される。従って、本例の場合には、焼入れ処理後の外輪用中間素材１０の真円度、円筒度、平面度等の寸法精度を、実用上十分な範囲に規制する事ができる。この結果、本例の場合には、焼入れ処理の後に、研磨加工等の仕上加工が不要となり、コストの低減を図る事ができる。

又、本例の場合には、上述した第二工程の後に、第三工程として焼戻し処理を施して、焼入れ処理後の外輪用中間素材１０の硬度、靱性、組織の構成等を調整し、完成品の外輪２とする。本例の場合には、この焼戻し処理に関しても、前記図２の（Ｂ）に示す様に、上記焼入れ処理後の外輪用中間素材１０を、上記支持孔１３内に内嵌支持したままの状態で行う。この為、焼入れ処理を施した場合と同様に、焼戻し処理後の外輪用中間素材１０（＝完成品である外輪２）の寸法精度を、実用上十分な範囲に規制する事ができる。尚、焼き戻し処理の種類や条件に就いても特に限定しないが、低温焼戻し、高温焼戻し、オーステンパー等を採用する事ができる。

上述の様にして行なう本例の製造方法の場合、第一工程の冷間ローリング加工に使用したダイ１１を、第二工程の焼入れ処理及び第三工程の焼戻し処理の間中、変形防止用の金型として使用できる。この為、冷間ローリング加工を施された後の外輪用中間素材１０を、上記ダイ１１の支持孔１３内から取り出す作業を省略できると共に、焼入れ処理（及び焼戻し処理）を施す為に、上記外輪用中間素材１０を上記金型内に挿入する作業も省略できる。従って、本例の場合には、工程間（第一工程と第二工程との間、及び、第二工程と第三工程との間）の段取作業の工数を削減する事ができ、作業時間を短縮する事ができる。又、本例の場合には、金型内に拘束する作業を、冷却途中で行なう必要もない為、作業が複雑、煩雑になる事もない。この結果、ラジアル玉軸受用外輪の生産性の向上に寄与する事ができる。

又、本例の場合には、上記外輪用中間素材１０の搬送作業を、上記ダイ１１を介して行なう事ができる。この為、このダイ１１により支持された上記外輪用中間素材１０の表面に、搬送に際して擦り傷や圧痕等の損傷が生じる事を有効に防止できて、得られる外輪２の品質確保と取り扱い性の向上とを図れる。又、本例の場合、焼入れ処理及び焼戻し処理の間中、上記外輪用中間素材１０を、上記支持孔１３内に支持している為、炉内でのこの外輪用中間素材１０の姿勢を安定させる事ができる。この為、この外輪用中間素材１０の搬送作業が容易になる等、上記焼入れ処理及び焼戻し処理の作業効率を向上させる事ができ、ラジアル玉軸受用外輪の生産性の向上に寄与する事ができる。

又、本例の場合、上記ダイ１１に設けた支持孔１３内に、１個の外輪用中間素材１０を支持した状態で、焼入れ処理及び焼戻し処理を行なう為、各外輪用中間素材１０の熱処理条件を等しくして、前述した特許文献４に記載された従来方法の如く、まとめて複数個に熱処理を施す場合の様に、個体差（特に焼きムラ）が生じる事を防止できる。この為、本例の製造方法により製造されるラジアル玉軸受用の外輪２は、均一な品質を保証できる。

尚、本例の場合には、上記ダイ１１を、繰り返し第一〜第三工程に使用して、複数個の外輪２を製造する為に用いる。この為、このダイ１１には、複数回の熱処理（加熱及び冷却）が施される事になる。従って、本例の場合には、上記ダイ１１の表面硬さ（焼入れ焼戻し後の表面硬さ）を、前述の様に、ＨＲＣ５５〜７０（好ましくはＨＲＣ５５〜６４）の範囲に規制する事で、表面硬さが変化して、変形防止用の金型として使用できなくなる事を防いでいる。又、本例の場合には、上記ダイ１１に設けた支持孔１３の内周面に、例えばＴｉＮ等の摩擦低減効果を発揮できる被膜を形成して、この支持孔１３内から完成品である外輪２を容易に取り出せる様にする事もできる。

[ 実施の形態の第２例]
図３〜６は、やはり請求項１〜４に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、第一工程として、図４の（Ａ）に示す様な外輪用素材９ａに、外輪軌道５を形成する為の冷間ローリング加工を施して、同図の（Ｂ）に示す様な外輪用中間素材１０ａとする。本例に使用する上記外輪用素材９ａは、軸方向片端寄り部分｛図４の（Ａ）の上寄り部分｝の外径は、完成品である外輪２（図８参照）、及び、外輪用中間素材１０ａの外径とほぼ等しいのに対して、軸方向他端寄り部分｛図４の（Ａ）の下寄り部分｝の外径は、上記外輪２の外径に比べて小さくなっている。

本例の場合、冷間ローリング加工装置を構成する外接ローラ１６を円環状とし、且つ、この外接ローラ１６の内径を、上記外輪用素材９ａの外径（＝上記外輪用素材９ａの最大外径＝軸方向片端寄り部分の外径）に一致させている。そして、この外接ローラ１６の内側に内接ローラ１７を、回転中心軸を互いに平行に配置した状態で、且つ、回転中心軸を互いに偏心させた状態で挿入している。上記内接ローラ１７は、円柱状で、外周面の一部に、造るべき外輪用中間素材１０ａ（及び外輪２）の内周面の断面形状（母線形状）に一致する断面形状（母線形状）を有する、加工側周面１５ａを設けている。

上記外輪用素材９ａを上記外輪用中間素材１０ａに加工する為のローリング加工を行なう際には、この外輪用素材９ａの外周面のうちの軸方向片端寄り部分を、上記外接ローラ１６にがたつきなく内嵌した状態で、上記内接ローラ１７を、この外接ローラ１６の内周面に押圧しつつ回転させる。この様に、この外接ローラ１６の内周面に向けて押圧される部分は、円周方向に連続して変化する為、上記外輪用素材９ａの軸方向他端寄り部分が、上記外接ローラ１６の内周面に当接するまで、徐々に拡径される。この様にして、上記外輪用素材９ａの軸方向他端寄り部分が拡径し切り、この外輪用素材９ａの外径が、軸方向全長に亙って均一になった後は、上記内接ローラ１７の加工側周面１５ａの形状が、上記外輪用素材９ａの内周面に転写される。この結果、この外輪用素材９ａの内周面に外輪軌道５が形成されて、第一工程の最終形態である外輪用中間素材１０ａを得られる。

尚、上述の様な外輪用素材９ａを造る方法に就いては、特に限定しないが、例えば、前述した実施の形態の第１例に使用した外輪用素材９に対して、先ず、図５の（Ａ）→（Ｂ）に示す様に、ダイ１８とノックアウトリング１９とパンチ２０とを使用した縮径加工を施す。その後、図６の（Ａ）→（Ｂ）に示す様に、ダイ１８ａとカウンターリング２１とパンチ２０ａとを使用した内径押し出し加工を施して、本例に使用する外輪用素材９ａを得る事ができる。尚、上記外輪用中間素材１０ａに、受部材である上記外接ローラ１６に内嵌したまま焼入れ処理を施す第二工程、及び、焼戻し処理を施す第三工程を含めて、その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例とほぼ同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。

[ 実施の形態の第３例]
図７は、やはり請求項１〜４に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合、冷間ローリング加工として、互いに偏心した状態で配置されて同方向に回転する、受部材であるアウタローラ２２の内周面と、加工側部材であるインナローラ２３の外周面との間で、外輪用素材９ｂを径方向両側から押圧する構成を採用している。又、上記アウタローラ２２の内周面は単なる円筒面として、上記外輪用素材９ｂの外周面を支えられる様にしている。これに対して、上記インナローラ２３の外周面の軸方向中間部の断面形状は、完成品である外輪２（及び外輪用中間素材１０ｂ）の内周面の断面形状と一致させている。本例の場合には、この様なインナローラ２３の外周面と上記アウタローラ２２の内周面との間に上記外輪用素材９ｂを挟持し、このインナローラ２３を、このアウタローラ２２に向け押し付けつつ回転させる事で、このインナローラ２３の中間部外周面の形状を上記外輪用素材９ｂの内周面に転写し、外輪軌道５の性状を整える（仕上げる）と共に、この内周面の軸方向両端部に、密封板の外周縁部を係止する為の係止溝２４、２４を形成する様にしている。

本例の場合には、上記外輪用素材９ｂとして、例えば前述した実施の形態の第１例の外輪用中間素材１０、或いは上述した実施の形態の第２例の外輪用中間素材１０ａを、第二工程である焼入れ処理前の状態で使用する事ができる。即ち、本例の場合には、第一工程である冷間ローリング加工により、外輪用素材９ｂの内周面の形状を整える（外輪軌道５を仕上げる）と共に、上記両係止溝２４、２４を形成する事としている。この為に、上記各外輪用中間素材１０、１０ａを、本例の外輪用素材９ｂとして取り扱う事としている。尚、上記外輪用中間素材１０ｂに、上記アウタローラ２２ごと焼入れ処理を施す第二工程、及び、焼戻し処理を施す第三工程を含めて、その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例及び第２例の場合とほぼ同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。

本発明の実施の形態の第１例に関して、第一工程の冷間ローリング加工により外輪用素材を外輪用中間素材に加工する状態を工程順に示す断面図。 同じく第一工程終了後に、第二工程の焼入れ処理を施す為の準備工程を順番に示す斜視図。 本発明の実施の形態の第２例に関して、第一工程の冷間ローリング加工により外輪用素材の内周面に外輪軌道を加工する状態を示す側面図。 （Ａ）は外輪軌道を形成する冷間ローリング加工の開始直後の状態を、（Ｂ）は同じく終了直前の状態を、それぞれ示す、図３のイ−イ断面図。 外輪用素材を造る為の縮径加工工程を示す断面図。 同じく内径押出加工工程を示す断面図。 本発明の実施の形態の第３例に関して、第一工程の冷間ローリング加工により、外輪軌道の性状を整えると共に係止溝を形成する加工を行なう状態を示す断面図。 本発明の対象となる軌道輪を組み込んだラジアル玉軸受の１例を示す部分切断斜視図。 熱処理に伴い生じた外輪の変形を矯正する為の従来方法を示す斜視図。

符号の説明

１ ラジアル玉軸受
２ 外輪
３ 内輪
４ 玉
５ 外輪軌道
６ 内輪軌道
７ 保持器
８ 矯正型
９、９ａ、９ｂ 外輪用素材
１０、１０ａ、１０ｂ 外輪用中間素材
１１ ダイ
１２ 段差部
１３ 支持孔
１４ マンドレル
１５、１５ａ 加工側周面
１６ 外接ローラ
１７ 内接ローラ
１８、１８ａ ダイ
１９ ノックアウトリング
２０、２０ａ パンチ
２１ カウンターリング
２２ アウタローラ
２３ インナローラ
２４ 係止溝

Claims (4)

1. 内周面の軸方向中間部に断面円弧形の外輪軌道を全周に亙って形成したラジアル玉軸受用外輪の製造方法に於いて、完成品の容積と実質的に同じ容積を有し、外周面のうち少なくとも軸方向一部の直径を完成品の直径と実質的に同じとした外輪用素材を、この外輪用素材を構成する材料よりも線膨張係数の小さい材料から成る受部材に設けた支持孔の内周面に実質的に隙間なく嵌合する事によりこの受部材に支持し、上記外輪用素材の内周面に、完成状態でのこの内周面の母線形状と一致する母線形状を有する加工側部材の外周面を、上記外輪用素材の径方向に押圧しつつ、この加工側部材と上記受部材とを相対回転させて、この外輪用素材の内周面を、少なくとも上記外輪軌道を有する完成品としての形状に加工する冷間ローリング加工を施す事により、外輪用中間素材を得る第一工程と、
   上記受部材の支持孔内にこの外輪用中間素材を内嵌支持したままの状態で、この受部材ごと焼入れ炉内に入れ、この外輪用中間素材に焼入れ処理を施す第二工程とを有する、
   ラジアル玉軸受用外輪の製造方法。
2. １個のラジアル玉軸受用外輪を製造する為に、１台の受部材を使用する、請求項１に記載したラジアル玉軸受用外輪の製造方法。
3. 受部材の内周面の表面硬さが、ＨＲＣ５５〜７０の範囲内に規制されている、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載したラジアル玉軸受用外輪の製造方法。
4. 受部材が、少なくとも第一工程と第二工程との間で繰り返し使用され、複数個のラジアル玉軸受用外輪を製造する為に用いられる、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載したラジアル玉軸受用外輪の製造方法。
   

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