JP2008215605A - ラジアルニードル軸受用保持器及びその製造方法とラジアルニードル軸受 - Google Patents

ラジアルニードル軸受用保持器及びその製造方法とラジアルニードル軸受 Download PDF

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Abstract

【課題】高温下で高速運転可能な良質の金属製保持器の構造、並びに、この様な金属製保持器を低コストで安定して得られる製造方法を実現する。
【解決手段】帯状金属板17を、第一〜第三の成形用ロール組18〜20を順次通して塑性変形させる。先ず、第一のロール組18部分で、幅方向両端寄り部分に多数の保油凹部21、21を形成して第一予備中間素材22とする。次いで、この第一予備中間素材22に第二のロール組19部分で塑性加工を施して、断面形状が屈曲した第二予備中間素材24とする。そして、この第二予備中間素材24の幅方向両端部を、第三ロール組20を構成する曲げ成形用ロール34a、34bにより折り曲げて、第三予備中間素材25とする。この予備中間素材25に、ポケット用透孔の打ち抜き加工、円筒状への曲げ加工、及び、両端同士の溶接を行なって、保持器とする。
【選択図】図1

Description

この発明は、ラジアルニードル軸受用保持器及びその製造方法とラジアルニードル軸受の改良に関する。具体的には、軌道輪の周面との間に良好な油膜を形成できる保持器及び当該保持器を組み込んだラジアルニードル軸受、並びに、この様に良好な油膜を形成できる良質の保持器を安定して得られる製造方法を実現するものである。
自動車用変速機や各種機械装置の回転支持部のうち、大きなラジアル荷重が加わる部分にラジアルニードル軸受が組み込まれている。例えば自動車の自動変速装置を構成する遊星歯車式変速機は、特許文献1等に記載されて周知の様に、遊星歯車をキャリアに対し、ラジアルニードル軸受により回転自在に支持している。図13は、この様なキャリアに対し遊星歯車を回転自在に支持する、遊星歯車の回転支持装置の1例を示している。この図13に示した構造の場合、キャリア1を構成する互いに平行な1対の支持板2a、2bの円周方向複数個所に、支持軸3の両端部を支持固定している。そして、この支持軸3の中間部周囲に遊星歯車4を、ラジアルニードル軸受5により、回転自在に支持している。
このラジアルニードル軸受5は、複数本のニードル6、6を、ラジアルニードル軸受用保持器である保持器7により転動自在に保持すると共に、上記支持軸3の中間部外周面を凸円筒面状の内輪軌道8とし、上記遊星歯車4の内周面を凹円筒面状の外輪軌道9として、上記各ニードル6、6の転動面を、これら内輪軌道8及び外輪軌道9に転がり接触させている。又、上記遊星歯車4の軸方向両端面と上記両支持板2a、2bの内側面との間に、それぞれフローティングワッシャ10a、10bを配置して、上記遊星歯車4の軸方向両端面と上記両支持板2a、2bの内側面との間に作用する摩擦力の低減を図っている。
上記ラジアルニードル軸受5を構成する上記保持器7は、例えば図14〜15に詳示する様に、軸方向(図14〜15の左右方向)に互いに間隔をあけて配置した、それぞれが円環状(円筒状又は円輪状)である1対のリム部11、11と、複数本の柱部12、12とを備える。これら各柱部12、12は、円周方向に亙って間欠的に配置され、それぞれの両端部を上記両リム部11、11の互いに対向する内側面の外径寄り部分に連続させている。又、上記各柱部12、12は、軸方向中間部が径方向内方に向け台形状に折れ曲がった形状を有する。そして、円周方向に隣り合うこれら各柱部12、12の円周方向両側縁と上記両リム部11、11の互いに対向する内側面とにより四辺を囲まれる空間部分を、それぞれポケット13、13とし、これら各ポケット13、13に上記各ニードル6、6を、転動自在に保持している。
この様に構成する上記保持器7は、特許文献2等に記載されて従来から周知の様に、帯状の金属板(一般的には鋼板若しくはステンレス鋼板)を円筒状に丸めて成る。即ち、帯状の金属板にプレス加工、ロール成形等の塑性加工を施す事により、保持器として基本的な断面形状を有する第一段階の中間素材とした後、この第一段階の中間素材に剪断加工を施す事により、上記各ニードル6、6を転動自在に保持する為のポケット13、13を打ち抜き成形し、第二段階の中間素材とする。更に、この第二段階の中間素材を所定長さに切断し、図16に示す様な第三段階の中間素材14とする。
そして、この第三段階の中間素材14を円筒状に丸め、両端部を突き合わせ溶接して、図13〜14に示す様な保持器7とする。尚、図示の例の場合、上記保持器7の径方向位置を規制する為に、この保持器7の外周面を前記外輪軌道9(図13参照)に近接対向させている。そして、運転時には、この様に近接対向させた保持器7の外周面を上記外輪軌道9に案内(外輪案内)させる事で、この保持器7の径方向に関する位置決めを図り、振動や異音が発生する事を防止する様にしている。
又、上記保持器7は、上記各柱部12、12の両端部両側縁のうちの円周方向に関して互いに整合する位置に係止突部15、15を、これら各側面から円周方向に突出する状態で設けている。これら各係止突部15、15は、上記各ポケット13、13内に転動自在に保持する上記各ニードル6、6が、当該ポケット13、13から径方向外方に抜け出る事を防止する為のものである。即ち、上記各ニードル6、6を上記保持器7と共に、前記内輪軌道8及び外輪軌道9(図13参照)の間に組み付ける際に、これら各ニードル6、6を上記各ポケット13、13内に、径方向に抜け出るのを阻止した状態で保持する必要がある。
この為に、上記各ポケット13、13の開口部で上記各ニードル6、6のピッチ円よりも外径側部分に上記各係止突部15、15を、互いに対向する状態で設けると共に、これら各係止突部15、15の先端縁同士の間隔D15(図14参照)を、上記各ニードル6、6の外径D6 (図13参照)よりも小さくしている(D6 >D15)。又、これと共に、上記各柱部12、12の中間部で上記各ニードル6、6のピッチ円よりも内径側に位置する内径側係止部16、16の互いに対向する側縁同士の間隔D16(図14参照)も、上記各ニードル6、6の外径D6 よりも小さくしている(D6 >D16)。
上記各ニードル6、6を上記各ポケット13、13に保持するには、これら各ニードル6、6をこれら各ポケット13、13に、上記保持器7の内径側から押し込む。この際、上記各ニードル6、6により上記内径側係止部16、16の側縁同士の間隔D16を弾性的に広げて、これら各ニードル6、6をこれら側縁同士の間を通過させる。この様にしてこれら各ニードル6、6を上記各ポケット13、13に保持した状態で、これら各ニードル6、6は、上記各係止突部15、15により前記保持器7の径方向外方に、上記各柱部12、12の内径側係止部16、16の側縁により同じく径方向内方に、それぞれ抜け出る事を防止される。尚、図示は省略するが、各ニードルを各ポケットに、保持器の外径側から組み込む場合もある。又、上記各係止突部15、15や上記各内径側係止部16、16を持たない保持器もある。
例えば近年に於ける自動車の高性能化により、自動車用変速機の回転支持部の高速化が図られており、上記保持器7の径方向位置の規制を、前述した様な外輪案内により行なう場合が増えている。外輪案内の場合には、上記保持器7の外周面を前記外輪軌道9に近接対向させる為、これら保持器7の外周面と外輪軌道9との擦れ合い部分の潤滑条件が厳しくなる。この様な厳しい使用条件の下でも、この擦れ合い部分に十分量の潤滑油を供給する為の構造として、特許文献3、4に記載されている様に、外周面を含む保持器の表面に、多数の微小な凹部を形成する事が考えられている。この様な構造により、保持器の外周面と外輪軌道との間に油膜が形成され易くして、保持器を外輪案内した状態での高速運転を可能にできる。
上記特許文献3、4に記載された従来技術の場合、上記微小な凹部を形成するのに、ショットブラスト、合成樹脂の射出成形(特許文献3の場合)、或いはバレル加工(特許文献4の場合)により行なっていた。ところが、ショットブラストやバレル加工により金属製の保持器に凹部を形成する場合には、予め円筒状に加工した保持器に凹部形成の為の加工を施す為、加工時にこの保持器の形状が、せっかく加工した真円形状から歪む可能性がある。特に、ショットブラストにより凹部形成作業を行なう場合には、上記保持器に残留応力が生じ、この保持器の形状が歪む可能性が高くなる。しかも、ショットブラストやバレル加工により上記凹部形成作業を行なった場合、凹部形成後の保持器の表面にメディアが付着した状態となる。ガラスやセラミックス等の硬質材製のメディアが保持器に付着していると、当該保持器を組み込んだラジアルニードル軸受の耐久性が著しく低下する。この為、ショットブラストやバレル加工により上記凹部形成作業を行なった後は、念入りに洗浄作業を行なう必要があり、ラジアルニードル軸受用保持器の製造コストが嵩む事が避けられない。又、ショットブラストやバレル加工により上記凹部形成作業を行なうと、凹部を必要な部分にのみ、しかも最適な配列状態で形成する事ができない(多数の微小凹部がランダムに形成される)し、保持器の外周面と外輪軌道の内周面との接触面積を適切に規制する事もできない。更に、射出成形の場合、合成樹脂製の保持器にしか適用できない。これに対して、自動車用変速機の回転支持部を構成するラジアルニードル軸受に組み込む保持器の場合、低粘度(例えば、100℃で10cSt 以下)のATFを使用して、遊星歯車の内周面(外輪軌道9)と保持器の外周面との擦れ合い部のPV値が200MPa・m/s を越える様な厳しい環境下で使用され、高強度及び高耐熱性を要求される為、金属製とする必要があり、上記射出成形による技術は適用できない。
特開2002−235841号公報 特開平8−270658号公報 特開平9−317774号公報 実願平5−35801号(実開平7−6524号)のCD−ROM
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、軌道輪の周面との間に良好な油膜を形成できる保持器及び当該保持器を組み込んだラジアルニードル軸受、並びに、この様に良好な油膜を形成できる良質の金属製保持器を、低コストで安定して得られるラジアルニードル軸受用保持器の製造方法を実現すべく発明したものである。
本発明の対象となるラジアルニードル軸受用保持器は、鋼板、ステンレス鋼板等の金属板を曲げ形成する事により、或いは炭素鋼、ステンレス鋼等の金属材料に旋削加工等の切削加工を施す事により造られ、1対のリム部と複数の柱部とを備える。
このうちの両リム部は、軸方向両端部に互いに平行に設けられたもので、それぞれが円環状である。
又、上記各柱部は、上記両リム部同士の間に掛け渡された状態で、円周方向に関して間欠的に設けられている。
そして、円周方向に隣り合う柱部と上記両リム部とにより四辺を囲まれる部分を、それぞれニードルを転動自在に保持する為のポケットとすると共に、少なくとも上記各柱部の周面に、潤滑油を保持する為の複数の保油凹凸部を形成している。
特に、本発明のうちの請求項1に記載したラジアルニードル軸受用保持器は、外周面に複数の保油凹凸部を、(整列、千鳥配置等)規則的に配置した状態で形成している。この様な各保油凹部として好ましくは、保持器を形成する金属板の厚さが0.5〜2.0mmである場合に、直径が10〜100μmで深さが100μm以下の円孔とする。深さの最小値は、潤滑油を保持できる限り、特に限定しないが、確実な保油性能を得る為に、10μm以上確保する事が好ましい。又、上記各保油凹部の総数は、これら各保油凹部の加工に伴って上記保持器に歪み発生等に繋がる有害な内部応力が発生するのを防止する面から規制する。例えば、上記各保油凹部の開口面積の総和を、上記保持器の外周面のうちでこれら各保油凹部を形成した部分の面積の50%以下に抑える事が好ましい。これら各保油凹部の開口面積の総和の最小値は、10%以上、好ましくは20%以上確保する。
又、請求項2に記載したラジアルニードル軸受は、外周面に凸円筒面状の内輪軌道を設けた内輪相当部材と、内周面に凹円筒面状の外輪軌道を設けた外輪相当部材と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個のニードルと、これら各ニードルを転動自在に保持した保持器とを備える。そして、この保持器を、上述した請求項1に記載した様な、保油凹部を有する保持器とする。尚、この保持器を構成する金属板の厚さ、並びに、この保持器に形成した保油凹部の寸法等が、上述の範囲にある場合、上記ニードルとして、直径が1〜5mm程度であるものを使用するラジアルニードル軸受に適用すれば、請求項2に記載した発明の効果を十分に得られる。
一方、例えば前述の様に、外周面に複数の保油凹部を規則的に配置したラジアルニードル軸受用保持器を造る為の、請求項3に記載した発明の製造方法は、第一の押圧型に設けられて複数の成形用凹凸部を形成した第一の押圧面と、第二の押圧型の第二の押圧面との間で、上記各保油凹部を形成すべき部分を押圧し、当該部分を塑性変形させる事により、上記各保油凹凸部を形成する。
尚、本明細書及び特許請求の範囲中で、ラジアルニードル軸受用保持器の製造方法に関する発明構成要件である凹凸部(上記保油凹凸部及び上記成形用凹凸部)とは、基準面(凹凸を形成する以前の面)から凹んでいる凹部と、この基準面よりも突出している凸部とのうちの一方(基準面に凹部と凸部とのうちの何れか一方を形成した形状)又は双方(基準面に凹部及び凸部を形成した形状)を言う。
上述の様な請求項3に記載した発明のラジアルニードル軸受用保持器の製造方法を実施する場合に、例えば請求項4に記載した様に、上記第一、第二の押圧型を、互いに平行な中心軸を有し、互いに逆方向に回転する1対の押圧ロールとする。この場合には、上記第一、第二の押圧面を、これら両押圧ロールの外周面として、これら両押圧ロールのうちの一方の押圧ロールの外周面に、複数の成形用凹凸部を形成する。そして、長尺な帯状の金属板を上記両押圧ロール同士の間部分を通過させる事で、この金属板の幅方向両側寄り部分に保油凹凸部を形成する。その後、上記長尺な帯状の金属板を所定長さに切断すると共にポケットを打ち抜き加工して中間素材とし、次いで、この中間素材を丸めて両端部同士を接合する。
或いは、請求項5に記載した様に、上記第一、第二の押圧型を、互いに平行な状態のまま遠近動する1対の金型とし、上記第一、第二の押圧面を、これら両金型の互いに対向する面とする。この場合には、これら両金型のうちの一方の金型の押圧面に複数の成形用凹凸部を形成する。そして、予め所定長さに切断された短冊状の金属板を上記両金型同士の間で押圧し、塑性変形させる事で、この金属板の幅方向両側寄り部分に保油凹凸部を形成すると共に、これと前後して、或は同時に、ポケットを打ち抜き加工して中間素材とする。次いで、この中間素材を丸めて両端部同士を接合する。
又、請求項3に記載した発明のラジアルニードル軸受用保持器の製造方法を実施する場合に、例えば請求項6に記載した様に、前記各柱部を、両リム部の径方向内方に存在する柱中間部の長さ方向両端部と、同じく径方向外方に存在する両柱端部とを、1対の傾斜部により連続させたものとする。そして、このうちの両柱端部の外周面に、上記各保油凹凸部を形成する。
この様な請求項6に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項7に記載した様に、前記金属板に保油凹凸部を形成した後、この金属板を塑性変形させて、柱中間部になる部分と、両柱端部になる部分と、両傾斜部になる部分とを形成する。尚、これら各部分は、各ポケットの打ち抜き加工後に、それぞれ柱中間部、両柱端部、両傾斜部となる。
或いは、請求項8に記載した様に、金属板を塑性変形させて、柱中間部になる部分と、両柱端部になる部分と、両傾斜部になる部分とを形成した後、この金属板に保油凹凸部を形成する。その後、或は保油凹凸部を形成するのと同時に、各ポケットを打ち抜き加工する。
或いは、請求項9に記載した様に、前記金属板に保油凹凸部を形成するのと同時にこの金属板を塑性変形させて、柱中間部になる部分と、両柱端部になる部分と、両傾斜部になる部分とを形成する。この場合も、その後又は同時に、各ポケットを打ち抜き加工する。
又、前述の様な本発明のラジアルニードル軸受用保持器の製造方法を実施する場合に、例えば請求項10、11に記載した様に、予め、金属材(金属板或いは円柱状素材)に曲げ加工或いは削り加工、更に必要な研削加工を施す事により造った円筒状の部材に、保油凹凸部を形成する事もできる。この円筒状の部材としては、単に円筒状に形成しただけのもの、軸方向両端部の大径部と同じく中間部の小径部とを傾斜部で連続させてポケットを形成する以前のもの、ポケットは形成しているが直径が軸方向に関して変化していないものを採用できる。更には、1対のリム部と複数の柱部とを形成して、保油凹凸部を持たないラジアルニードル軸受用保持器を、上記部材とする事もできる。
その後、例えば請求項10に記載した様に、上記円筒状の部材(例えばラジアルニードル軸受用保持器)のうちで、周面に複数の保油凹凸部を形成すべき部分を、第一の押圧型の第一の押圧面である第一のロールの外周面と、第二の押圧型の第二の押圧面である第二のロールの外周面との間で挟持する。そして、この状態で、これら第一、第二の両ロールを互いに逆方向に回転させ、少なくとも一方のロールの外周面に設けた複数の成形用凹凸部を上記円筒状の部材(例えばラジアルニードル軸受用保持器)の周面に転写して、上記各保油凹凸部を形成する。
或いは、請求項11に記載した様に、上記ラジアルニードル軸受の内外両周面のうちの一方の周面を第一の押圧型の第一の押圧面により支承しつつ、他方の周面のうちで複数の保油凹凸部を形成すべき部分に、第二の押圧型の第二の押圧面を、径方向に押し付ける。そして、少なくとも一方の押圧型の押圧面に設けた複数の成形用凹凸部を上記円筒状の部材(例えばラジアルニードル軸受用保持器)の周面に転写して、上記各保油凹凸部を形成する。
又、請求項3に記載した発明のラジアルニードル軸受用保持器の製造方法を実施する場合に、例えば請求項12に記載した様に、前記両リム部を、各柱部の端部と連続する部分から径方向に折れ曲がった円輪状の折れ曲がり部を備えたものとする。この様な構造の場合には、上記両リム部及び前記各柱部の周面に加えてこの折れ曲がり部の側面にも複数の保油凹凸部を形成する事もできる。逆に言えば、上記折れ曲がり部が設けられた構造でも、必ずしもこの折れ曲がり部の側面に保油凹凸部を形成する必要はない。
或いは、請求項13に記載した様に、前記両リム部を、前記各柱部の端部と同一円筒状空間内に存在する円筒状とする。この様な構造の場合には、前記各保油凹凸部を、上記両リム部及び上記各柱部の周面(保持器を外輪案内とする場合には外周面、内輪案内とする場合には内周面)にのみ形成する。
上述の様に構成する本発明のラジアルニードル軸受用保持器及びその製造方法とラジアルニードル軸受によれば、軌道輪の周面との間に良好な油膜を形成できる保持器及び当該保持器を組み込んだラジアルニードル軸受、並びに、この様に良好な油膜を形成できる良質の金属製保持器を、低コストで安定して得られる。
即ち、本発明のラジアルニードル軸受用保持器、及び、この保持器を組み込んだラジアルニードル軸受は、この保持器の外周面に複数の保油凹部を、規則的に配置している為、この保持器の外周面と外輪の内周面との間に良質の(強固な)油膜を形成できる。又、これら両周面同士の接触面積を適正に規制して、これら両周面同士の間に作用する摩擦抵抗を適切に制御し、上記保持器を外輪案内した状態での、より高速での運転が可能になる。
又、本発明のうちのラジアルニードル軸受用保持器の製造方法は、複数の保油凹凸部を、第一の押圧型の第一の押圧面に設けられた複数の成形用凹凸部により形成する為、金属製の保持器に上記各保油凹凸部を形成できて、高温下で高速回転する状況で使用しても、優れた信頼性及び耐久性を発揮する保持器を得られる。
又、上記各成形用凹凸部による上記各保油凹凸部の形成作業は、第一、第二の押圧型の第一、第二の押圧面同士の間で、保持器を構成する金属板、或いは予め形成した保油凹凸部を持たないラジアルニードル軸受用保持器を挟持する事で行なう。この様な第一、第二の押圧型による、上記各保油凹凸部の形成作業は、円周方向に亙り均一に行なえる為、これら各保油凹凸部を形成するのに伴って、上記ラジアルニードル軸受に円周方向に関して不均一な残留応力が生じる事はない。この為、上記各保油凹凸部の形成作業に基づいて、完成後の保持器の形状が歪む事はない。特に、請求項4〜9に記載した発明の様に、上記各保油凹凸部の形成作業を、保持器を構成する金属板を円筒形に丸める、円筒加工作業以前に行なえば、完成後の保持器の形状が歪む事を、より確実に防止できる。
更に、上記各保油凹凸部を加工する為に、硬質材製のメディアを使用する事はないので、これら各保油凹凸部の加工後に面倒な洗浄作業を行なわなくても、得られた保持器を組み込んだラジアルニードル軸受の信頼性及び耐久性を確保できる。
尚、金属製保持器の表面に複数の凹部を形成した場合には、これら各凹部内に貯溜した潤滑油を、この金属製保持器の表面と相手面との間に供給する事で、これら両面同士の間の潤滑を図る。これに対して、上記金属製保持器の表面に複数の凸部を形成した場合には、これら各凸部の先端面と相手面との摺接面積を低減すると共に、これら各凹凸部の周囲に潤滑油が取り込まれ易くする事で、上記両面同士の間の潤滑を図る。
[実施の形態の第1例]
図1〜3は、請求項1、3、4、6、7に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。
本例の場合には、矢印a方向に送られる長尺な帯状金属板17に、送り方向に関して互いに直列に配置された、第一〜第三の成形用ロール組18〜20により、順次加工を施す様に構成している。即ち、先ず、上記帯状金属板17を第一の成形用ロール組18を通過させる事により、この帯状金属板17の幅方向両端寄り部分の片面に、多数の保油凹部21、21を形成して、第一予備中間素材22とする。そして、この第一予備中間素材22を上記第二の成形用ロール組19を通過させる事により、この第一予備中間素材22の幅方向中間部2個所位置に1対の傾斜部23、23を形成し、第二予備中間素材24とする。更に、この第二予備中間素材24を上記第三の成形用ロール組20を通過させる事により、この第二予備中間素材24の幅方向両端部を直角に折り曲げて、第三予備中間素材25とする。以下、これら各工程に就いて、更に詳しく説明する。
上記第一の成形用ロール組18は、第一押圧型であり一方の押圧ロールである保油凹部成形用ロール26と、第二押圧型であり他方の押圧ロールである受ロール27とから成る。これら両ロール26、27は、互いに平行な中心軸を有し、互いに逆方向に回転する。第一、第二の押圧面である、上記両ロール26、27の外周面のうち、上記保油凹部成形用ロール26の外周面に、複数の成形用凸部28、28が形成されている。これら各成形用凸部28、28は、それぞれエッチング、レーザ加工、機械加工、放電加工、塑性加工等、これら各成形用凸部28、28の形状及び大きさに応じて選択される適切な方法により、上記保油凹部成形用ロール26の外周面の適正位置に、規則的に(造るべき保持器37の柱部12、12と同じピッチで)形成されている。これに対して上記受ロール27の外周面は、単なる円筒面としている。
上記帯状金属板17を上記第一予備中間素材22に加工するには、上記保油凹部成形用ロール26と上記受ロール27とを互いに近付く方向に押圧しつつ、上記帯状金属板17をこれら両ロール26、27同士の間を通過させる。この帯状金属板17の送り速度とこれら両ロール26、27の周速とは互いに一致させて、この帯状金属板17の両面とこれら両ロール26、27の外周面とが転がり接触する(接触部が滑らない)様にする。この結果、これら両ロール26、27のうちの保油凹部成形用ロール26の外周面に形成された、上記複数の成形用凸部28、28の形状が上記帯状金属板17の片面に転写される。そして、この帯状金属板17の幅方向両端寄り部分の片面に、多数の保油凹部21、21が形成されて、前記第一予備中間素材22となる。
この様にして得られた第一予備中間素材22は、そのまま、前記第二の成形用ロール組19を構成する、雄側、雌側両成形ロール29、30同士の間を通過させる。これら雄側、雌側両成形ロール29、30に関しても、互いに平行な中心軸を有し、互いに逆方向に回転する。又、このうちの雄側成形ロール29の外周面の幅方向中央部には、断面形状が台形である凸部31が、雌側成形ロール30の外周面の幅方向中央部には、やはり断面形状が台形であって、幅寸法が上記凸部31よりも少し大きな凹部32が、それぞれ全周に亙って形成されている。
上記第一予備中間素材22を前記第二予備中間素材24に加工するには、上記雄側、雌側両成形ロール29、30を互いに近付く方向に押圧しつつ、上記第一予備中間素材22をこれら両ロール29、30同士の間を通過させる。この第一予備中間素材22の送り速度とこれら両ロール29、30の周速とは互いに一致させて、この第一予備中間素材22の両面とこれら両ロール29、30の外周面とが転がり接触する様にする。この結果、これら両ロール29、30の外周面に形成された、上記凸部31及び上記凹部32の形状が上記第一予備中間素材22の幅方向中央部に転写されて、この第一予備中間素材22の断面形状が変化する。そして、この第一予備中間素材22の幅方向中間部2個所位置に前記1対の傾斜部23が形成されて、上記第二予備中間素材24となる。
この様にして得られた第二予備中間素材24は、そのまま、前記第三の成形用ロール組20を構成する、上下1対の抑えロール33a、33bと、左右1対の曲げ成形用ロール34a、34bとの間を通過させる。このうち、両抑えロール33a、33bは、ほぼ上記雄側、雌側両成形ロール29、30と同様の形状を有する。但し、これら両抑えロール33a、33bの幅寸法は、必要に応じて上記雄側、雌側両成形ロール29、30の幅寸法よりも小さくし、上記第二予備中間素材24の幅方向両端部が、上記両抑えロール33a、33bの両側面から突出する様にする。そして、この第二予備中間素材24の幅方向両端部で、これら両抑えロール33a、33bの両側面から突出した部分を、上記両曲げ成形用ロール34a、34bによりこの抑えロール33bの両側面に向け抑え付けて、上記第二予備中間素材24の幅方向両端部に、同方向に直角に折れ曲がった折れ曲がり部35、35を形成し、前記第三予備中間素材25とする。
この様にして得られた第三予備中間素材25は、プレスによる打ち抜き加工によりポケットとなるべき透孔を形成してから所定長さ(1個の保持器を構成するのに必要な長さ)に切断して、図2に示す様な中間素材36とする。但し、本例の場合、実際には、上記両折れ曲がり部35、35の外側面には、保油凹部21、21は形成されない。或いは、切断と透孔形成との順番を逆にしても良いし、切断と透孔形成とを同時に行なっても良い。何れにしても、得られた上記中間素材36を円筒形に丸めると共に、両端部同士を溶接により接合固定して、図3に示す様な保持器37とする。折れ曲がり部35、35により構成されるリム部11、11の外側面に保油凹部21、21が形成されない事は、上述の通りである。
尚、第二、第三両ロール組19、20部分での加工、並びに、第三予備中間素材25を上記中間素材36とし、更にこの中間素材36を上記保持器37とする工程に関しては、従来から広く知られている、金属製のラジアルニードル軸受用保持器の製造方法の場合と同様である。
[実施の形態の第2例]
図4は、請求項1、3、4、6、8、12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、雄側、雌側両成形用ロール29、30から成る第一の成形用ロール組38の後に、第二の成形用ロール組39を配置している。この第二の成形用ロール組39は、保油凹部成形兼用抑えロール40と、抑えロール33と、左右1対の保油凹部成形兼用曲げ成形用ロール41a、41bとから成る。このうちの保油凹部成形兼用抑えロール40と抑えロール33とは、上述した実施の形態の第1例での、上下1対の抑えロール33a、33b(図1参照)と同様の外周面形状を備え、これら両抑えロール33a、33bと同様に組み合わされている。但し、本例の場合には、上記保油凹部成形兼用抑えロール40の外周面の幅方向両端寄り部分に、多数の成形用凸部28、28を、所定の位置関係で規則的に配置している。又、上記両保油凹部成形兼用曲げ成形用ロール41a、41bは、上記実施の形態の第1例での、左右1対の曲げ成形ロール34a、34b(図1参照)と同様の外周面形状を備え、これら両曲げ成形ロール34a、34bと同様に組み合わされている。但し、本例の場合には、上記両曲げ成形ロール41a、41bの外周面にも、多数の成形用凸部28、28を、所定の位置関係で規則的に配置している。
上述の様な第一、第二の成形用ロール組38、39を備えた製造装置に帯状金属板17を通して得られた予備中間素材を所定長さに切断する事により、前述の図2に示す様な中間素材36を得られる。更に、この中間素材36を円筒形に丸めると共に、両端部同士を溶接により接合固定して、前述の図3に示す様な保持器37を得られる。本例の場合には、折れ曲がり部35、35、及び、これら両折れ曲がり部35、35により構成されるリム部11、11の外側面に、図2〜3に示す様に、保油凹部21、21が形成される。その他の部分の構成及び作用は、上述した第1例の場合と同様である。
[実施の形態の第3例]
図5〜7は、請求項1、3、4、6、8、13に対応する、本発明の実施の形態の第3例を示している。本例の場合には、図7に示す様に、造るべき保持器37aのリム部11a、11aが、各柱部12、12の端部と同一円筒状空間内に存在する円筒状であり、前述の図3に示した様な折れ曲がり部35(図3参照)は存在しない。従って、各保油凹部21、21は、上記各柱部12、12の両端部及びリム部11a、11aの外周面にのみ形成している。
この様に。上記折れ曲がり部35を形成しない事に合わせて本例の場合には、製造装置中から曲げ成形用ロール34a、34b(図1参照)や保油凹部成形兼用曲げ成形用ロール41a、41b(図4参照)を省略している。その他の部分の構成及び作用は、上述した第2例の場合と同様である。
[実施の形態の第4例]
図8は、請求項1、3、4、6、9、13に対応する、本発明の実施の形態の第4例を示している。本例の場合には、上述した実施の形態の第3例から第一の成形用ロール組38(図5参照)を省略している。即ち、外周面の幅方向中央部に断面形状が台形である凸部31を、両端寄り部分に多数の成形用凸部28、28を、それぞれ形成した雄側成形用ロール29aと、外周面の幅方向中央部に断面形状が台形の凹部32を形成した雌側成形用ロール30とを組み合わせている。そして、帯状金属板17に多数の保油凹部21、21を形成すると同時に、この帯状金属板17に、1対の傾斜部23、23を形成する為の塑性加工を施す様にしている。その他の部分の構成及び作用は、上述した第3例の場合と同様である。
[実施の形態の第5例]
図9は、請求項1、3、5、6、8、13に対応する、本発明の実施の形態の第5例を示している。本例の場合には、予め所定長さに切断した短冊状の金属板42を第一の上型43と第一の下型44との間で押圧し、塑性変形させる事で、幅方向中間部2個所位置に傾斜部23、23を形成して予備中間素材47とする。その後、この予備中間素材47を、下面幅方向両端寄り部分に多数の成形用凸部を設けた第二の上型45と、上記第一の下型44と同様構成の第二の下型46との間で押圧し、塑性変形させる事で、上面の幅方向両端寄り部分に多数の保油凹部21、21を形成した第二の予備中間素材48とする。そして、この第二の予備中間素材48に、ポケットとなるべき透孔を打ち抜き形成してから円筒状に丸め、前述の図7に示す様な保持器とする。尚、請求項1、3、5、6、7、13に対応すべく、上記第二の上型45と第二の下型46とによる押圧を、上記第一の上型43と第一の下型44とによる押圧よりも先に行なう事も可能である。更に、請求項1、3、5、6、9、13に対応すべく、上型に上記上型43、45の形状及び機能を有し、下型に上記下型44、46の形状及び機能を有するものを使用し、一挙動で、金属板42から予備中間素材48を造る事も可能である。
[実施の形態の第6例]
図10は、請求項1、3、10、13に対応する、本発明の実施の形態の第6例を示している。本例の場合には、予め、金属材(金属板或いは円柱状素材)に曲げ加工或いは削り加工、更に必要な研削加工を施す事により、1対のリム部と複数の柱部とを形成して、保油凹凸部を持たないラジアルニードル軸受用保持器とする。その後、このラジアルニードル軸受のうちで、外周面に複数の保油凹凸部を形成すべき部分である、1対のリム部11a、11a及び各柱部12、12の両端部を、第一の押圧型の第一の押圧面である、第一のロール49の外周面と、第二の押圧型の第二の押圧面である、第二のロール50の外周面との間で挟持する。そして、この状態で、これら第一、第二の両ロール49、50を、互いに近付く方向に押圧しつつ互いに逆方向に回転させる。
本例の場合には、第一のロール49の外周面2個所位置に形成した大径部の外周面に複数の成形用凸部28、28を形成すると共に、これら各成形用凸部28、28を形成した部分を、上記保油凹凸部を持たないラジアルニードル軸受用保持器の軸方向両端部外周面に対向させている。上記各成形用凸部28、28は、エッチング、レーザ加工、機械加工、放電加工、塑性加工等のうちから選択される適切な方法により、適切な形状とされている。これに対して、上記第二のロール50の外周面は、成形用凸部28、28を持たない、段付円筒面とし、この第二のロール50の外周面を、上記保油凹凸部を持たないラジアルニードル軸受用保持器の内周面に対向させている。そして、上記第一、第二の両ロール49、50の押し付け合いと逆方向回転とにより、上記成形用凸部28、28の形状を、上記ラジアルニードル軸受のうちで、上記両リム部11a、11a及び各柱部12、12の両端部の外周面に転写して、各保油凹凸部21、21を形成する。
尚、本例の場合には、上記保油凹凸部を持たないラジアルニードル軸受用保持器を造った後、このラジアルニードル軸受用保持器のうちで上記両リム部11a、11a及び各柱部12、12の両端部に保油凹凸部を形成する様にしている。但し、請求項10に記載した発明を実施する場合には、金属板を曲げ形成して円筒状の部材とし、ラジアルニードル軸受とする以前の状態で、上記保油凹凸部の加工を行なっても良い。この場合に於ける円筒状の部材としては、単に円筒状に形成しただけのもの、軸方向両端部の大径部と同じく中間部の小径部とを傾斜部で連続させてポケットを形成する以前のもの、ポケットは形成しているが直径が軸方向に関して変化していないものを採用できる。即ち、保油凹凸部の深さ或いは高さを確保しつつ、完成後のラジアルニードル軸受用保持器の外径面の真円度や表面粗さを高精度に仕上げる必要がある場合には、上記円筒状の部材を加工後、上記保油凹凸部の加工を行なう事が好ましい。素材となる金属板の状態で外径面となる面を研削後、保油凹凸部を形成してから金属板を丸めてラジアルニードル軸受用保持器を造る事も可能ではあるが、その場合には、外径面の真円度を確保する事が難しくなる。又、外径面に保油凹凸部を形成した後、この外径面に研削加工を施す場合には、この保油凹凸部の深さ或いは高さを確保する事が難しくなる事が考えられる。
[実施の形態の第7例]
図11は、請求項1、3、11、13に対応する、本発明の実施の形態の第7例を示している。本例の場合も、予め、金属材に所定の加工を施す事により、1対のリム部と複数の柱部とを形成して、保油凹凸部を持たないラジアルニードル軸受用保持器とする。その後、このラジアルニードル軸受の内周面を、第一の押圧型の第一の押圧面である、分割受型51の外周面により支承しつつ、上記ラジアルニードル軸受の外周面のうちの複数の保油凹凸部を形成すべき部分である、1対のリム部11a、11a及び各柱部12、12の両端部に、第二の押圧型の第二の押圧面である、分割押型52の内周面を押し付ける。そして、この分割押型52の内周面に設けた複数の成形用凸部28、28の形状を上記ラジアルニードル軸受の外周面に転写して、複数の保油凹凸部21、21を形成する。本例の場合の上記各成形用凸部28、28に関しても、エッチング、レーザ加工、機械加工、放電加工、塑性加工等のうちから選択される適切な方法により、適切な形状とされている。
尚、押型及び受型の数は、必ずしも上記ラジアルニードル軸受に保油凹凸部を形成すべき円周方向位置の数分設ける必要はない。この円周方向位置の数よりも少ない(1以上)押型及び受型に対して上記ラジアルニードル軸受を所定角度ずつ回転させつつ(割り出しつつ)、このラジアルニードル軸受の円周方向複数個所に上記保油凹凸部を形成する事もできる。
又、本例の場合も、金属板を曲げ形成して円筒状の部材とし、ラジアルニードル軸受とする以前の状態で、上記保油凹凸部の加工を行なっても良い。
本発明の効果を確認する為に行なった実験に就いて説明する。この実験は、図12に示した様な公転試験装置を使用して行なった。供試体である保持器7(37)を組み込んだラジアルニードル軸受5は、キャリア1を構成する、内輪相当部材である支持軸3の外周面と、外輪相当部材である遊星歯車4の内周面との間に組み込んだ。又、この遊星歯車4とサンギヤ53とを噛合させた。そして、キャリア回転軸54により上記キャリア1を、サンギヤ回転軸55により上記サンギヤ53を、それぞれ回転させつつ、上記保持器7(37)の相違が上記ラジアルニードル軸受5の耐久性に及ぼす影響に就いて検証した。
実験条件は下記の通りである。
ラジアルニードル軸受5の内径(支持軸3の外径) : 16mm
同外径(遊星歯車4の内径) : 24mm
同幅(遊星歯車4の軸方向長さ) : 15mm 各ニードル6の外径×長さ : 4mm×12mm
各ニードル6の数 : 11本
保持器7(37)の案内条件 : 外輪案内
キャリア1の回転速度 : 7500min-1
遊星歯車4の自転速度 : 9000min-1
潤滑条件 : 120℃に加熱したATFを、1組のラジアルニードル軸受5毎に、0.03L/min の割合で供給
評価時間 : 100hr
この様な条件で行なった実験の結果、上記保持器7として、外周面に保油凹部を持たないものを使用した場合には、試験開始後30時間を経過した時点で上記保持器7の外周面にカジリに基づく面荒れが発生し、上記ラジアルニードル軸受5に振動が発生した為、その時点で実験を打ち切った。これに対して、前述の実施の形態の第1例の方法により造った、外周面に多数の保油凹部21、21を形成した保持器37を使用した場合には、試験開始後100時間経過した時点でもカジリが発生しなかった。この様な実験の結果から、保持器の径方向に関する位置決めを外輪案内で行なう場合に、この保持器の外周面に多数の凹凸を形成する事が、カジリの発生を抑え、耐焼き付き性を向上させて、ラジアルニードル軸受の信頼性、耐久性の向上に寄与する事が確認できた。高速回転する遊星歯車機構部分に組み込むラジアルニードル軸受の保持器を外輪案内とした場合、この保持器の外周面と外輪の内周面との摺接部のPV値は、キャリアの回転に伴う遠心力に基づく圧力(P)の上昇と、遊星歯車の高速での自転に基づく擦れ合い速度(V)の上昇とにより、400MPa・m/s を越える様な大きな値になる場合がある。この様に大きなPV値でも、上記保持器37の外周面に適切な保油凹部21、21を設ける事で、上述の様に、ラジアルニードル軸受の信頼性、耐久性の向上を図れる。
本発明の実施の形態の第1例を示す斜視図。 第1例の製造方法により造られる中間素材の斜視図。 同じくラジアルニードル軸受用保持器の斜視図。 本発明の実施の形態の第2例を示す斜視図。 同第3例を示す斜視図。 第3例の製造方法により造られる中間素材の斜視図。 同じくラジアルニードル軸受用保持器の斜視図。 本発明の実施の形態の第4例を示す斜視図。 同第5例を示す斜視図。 同第6例を示す斜視図。 同第7例を示す斜視図。 本発明の効果を確認する為に使用した公転試験装置の断面図。 従来から知られている遊星歯車の回転支持装置の1例を示す部分断面図。 同じくラジアルニードル軸受用保持器の1例を示す斜視図。 図14のA−A断面図。 円筒状に形成する前の中間素材を、円筒状とした場合に外周面となる側から見た図。
符号の説明
1 キャリア
2a、2b 支持板
3 支持軸
4 遊星歯車
5 ラジアルニードル軸受
6 ニードル
7 保持器
8 内輪軌道
9 外輪軌道
10a、10b フローティングワッシャ
11、11a リム部
12 柱部
13 ポケット
14 中間素材
15 係止突部
16 内径側係止部
17 帯状金属板
18 第一の成形用ロール組
19 第二の成形用ロール組
20 第三の成形用ロール組
21 保油凹部
22 第一予備中間素材
23 傾斜部
24 第二予備中間素材
25 第三予備中間素材
26 保油凹部成形用ロール
27 受ロール
28 成形用凸部
29、29a 雄側成形ロール
30 雌側成形ロール
31 凸部
32 凹部
33、33a、33b 抑えロール
34a、34b 曲げ成形用ロール
35 折れ曲がり部
36 中間素材
37、37a 保持器
38 第一の成形用ロール組
39 第二の成形用ロール組
40 保油凹部成形兼用抑えロール
41a、41b 保油凹部成形兼用曲げ成形用ロール
42 金属板
43 第一の上型
44 第一の下型
45 第二の上型
46 第二の下型
47 予備中間素材
48 第二の予備中間素材
49 第一のロール
50 第二のロール
51 分割受型
52 分割押型
53 サンギヤ
54 キャリア回転軸
55 サンギヤ回転軸

Claims (13)

  1. 軸方向両端部に互いに平行に設けられた、それぞれが円環状である1対のリム部と、これら両リム部同士の間に掛け渡された状態で、円周方向に関して間欠的に設けられた複数の柱部とを備え、円周方向に隣り合う柱部と上記両リム部とにより四辺を囲まれる部分を、それぞれニードルを転動自在に保持する為のポケットとしたラジアルニードル軸受用保持器であって、外周面に複数の保油凹部が、規則的に配置した状態で形成されている事を特徴とするラジアルニードル軸受用保持器。
  2. 外周面に凸円筒面状の内輪軌道を設けた内輪相当部材と、内周面に凹円筒面状の外輪軌道を設けた外輪相当部材と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個のニードルと、これら各ニードルを転動自在に保持した保持器とを備え、この保持器は、軸方向両端部に互いに平行に設けられた、それぞれが円環状である1対のリム部と、これら両リム部同士の間に掛け渡された状態で、円周方向に関して間欠的に設けられた複数の柱部とを備え、円周方向に隣り合う柱部と上記両リム部とにより四辺を囲まれる部分を、それぞれニードルを転動自在に保持する為のポケットとしたものであるラジアルニードル軸受であって、上記保持器が、外周面に潤滑油を保持する為の複数の保油凹部を規則的に配置した状態で形成したものであるラジアルニードル軸受。
  3. 軸方向両端部に互いに平行に設けられた、それぞれが円環状である1対のリム部と、これら両リム部同士の間に掛け渡された状態で、円周方向に関して間欠的に設けられた複数の柱部とを備え、円周方向に隣り合う柱部と上記両リム部とにより四辺を囲まれる部分を、それぞれニードルを転動自在に保持する為のポケットとすると共に、少なくとも周面に潤滑油を保持する為の複数の保油凹凸部を形成したラジアルニードル軸受用保持器の製造方法であって、第一の押圧型に設けられて複数の成形用凹凸部を形成した第一の押圧面と、第二の押圧型の第二の押圧面との間で、上記各保油凹部を形成すべき部分を押圧し、当該部分を塑性変形させる事により、上記各保油凹凸部を形成する事を特徴とするラジアルニードル軸受用保持器の製造方法。
  4. 第一、第二の押圧型が、互いに平行な中心軸を有し、互いに逆方向に回転する1対の押圧ロールであって、第一、第二の押圧面がこれら両押圧ロールの外周面であり、これら両押圧ロールのうちの一方の押圧ロールの外周面に複数の成形用凹凸部が形成されており、長尺な帯状の金属板を上記両押圧ロール同士の間部分を通過させる事で、この金属板の幅方向両側寄り部分に保油凹凸部を形成した後、上記長尺な帯状の金属板を所定長さに切断して中間素材とし、次いで、この中間素材を丸めて両端部同士を接合する、請求項3に記載したラジアルニードル軸受用保持器の製造方法。
  5. 第一、第二の押圧型が、互いに平行な状態のまま遠近動する1対の金型であって、第一、第二の押圧面がこれら両金型の互いに対向する面であり、これら両金型のうちの一方の金型の押圧面に複数の成形用凹凸部が形成されており、予め所定長さに切断された短冊状の金属板を上記両金型同士の間で押圧し、塑性変形させる事により、この金属板の幅方向両側寄り部分に保油凹凸部を形成して中間素材とし、次いで、この中間素材を丸めて両端部同士を接合する、請求項3に記載したラジアルニードル軸受用保持器の製造方法。
  6. 各柱部が、両リム部の径方向内方に存在する柱中間部の長さ方向両端部と、同じく径方向外方に存在する両柱端部とを1対の傾斜部により連続させたものであり、このうちの両柱端部の外周面に各保油凹凸部を形成する、請求項3〜5のうちの何れか1項に記載したラジアルニードル軸受用保持器の製造方法。
  7. 金属板に保油凹凸部を形成した後、この金属板を塑性変形させて、柱中間部になる部分と、両柱端部になる部分と、両傾斜部になる部分とを形成する、請求項6に記載したラジアルニードル軸受用保持器の製造方法。
  8. 金属板を塑性変形させて、柱中間部になる部分と、両柱端部になる部分と、両傾斜部になる部分とを形成した後、この金属板に保油凹凸部を形成する、請求項6に記載したラジアルニードル軸受用保持器の製造方法。
  9. 金属板に保油凹凸部を形成すると同時にこの金属板を塑性変形させて、柱中間部になる部分と、両柱端部になる部分と、両傾斜部になる部分とを形成する、請求項6に記載したラジアルニードル軸受用保持器の製造方法。
  10. 金属材を曲げ形成して円筒状の部材とした後、この部材のうちで、周面に複数の保油凹凸部を形成すべき部分を、第一の押圧型の第一の押圧面である第一のロールの外周面と、第二の押圧型の第二の押圧面である第二のロールの外周面との間で挟持した状態で、これら第一、第二の両ロールを互いに逆方向に回転させ、少なくとも一方のロールの外周面に設けた複数の成形用凹凸部を上記部材の周面に転写して上記各保油凹凸部を形成する、請求項3に記載したラジアルニードル軸受用保持器の製造方法。
  11. 金属材を曲げ形成して円筒状の部材とした後、この部材の内外両周面のうちの一方の周面を第一の押圧型の第一の押圧面により支承しつつ、他方の周面のうちで複数の保油凹凸部を形成すべき部分に、第二の押圧型の第二の押圧面を、径方向に押し付けて、少なくとも一方の押圧型の押圧面に設けた複数の成形用凹凸部を上記部材の周面に転写して上記各保油凹凸部を形成する、請求項3に記載したラジアルニードル軸受用保持器の製造方法。
  12. 両リム部が、各柱部の端部と連続する部分から径方向に折れ曲がった円輪状の折れ曲がり部を備えたものであり、上記両リム部及び各柱部の周面に加えてこの折れ曲がり部の側面にも複数の保油凹凸部を形成する、請求項3〜11のうちの何れか1項に記載したラジアルニードル軸受用保持器の製造方法。
  13. 両リム部が、各柱部の端部と同一円筒状空間内に存在する円筒状であり、各保油凹凸部を、これら両リム部及び各柱部の周面にのみ形成する、請求項3〜11のうちの何れか1項に記載したラジアルニードル軸受用保持器の製造方法。
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