JP2009014164A - 鍔付円筒状部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】後から形成する第二の鍔部４ａを平坦にできる製造方法を実現する。
【解決手段】（Ｂ）に示す様に、中間素材２の軸方向他端部で上記第二の鍔部４ａを形成すべき部分を、径方向に関して上記所定の方向と逆方向に曲げて湾曲部９を形成する。その後、この湾曲部９を径方向内方に折り曲げる事で、上記第二の鍔部４ａを形成する。上記湾曲部９の曲げ形成に伴う変形と、この第二の鍔部４ａを曲げ形成する際の変形とが、互いに相殺しあって、完成後の第二の鍔部４ａの形状を平坦にできる。
【選択図】図１

Description

この発明の製造方法の対象となる鍔付円筒状部材は、ラジアルニードル軸受を構成する複数本のニードルを転動自在に保持する為の籠型保持器、或いは、シェル型ニードル軸受を構成するシェル（外輪）、シェル型ローラクラッチを構成するシェル（外輪）の如く、全体が円筒状で、軸方向両端部に、径方向に関して同じ方向に折れ曲がったフランジ状の鍔部を設けたものである。本発明の製造方法は、この様な鍔付円筒状部材を、例えば金属板にプレス加工を施す事により造る際の工程を工夫する事により、先に加工する鍔部だけでなく、後から加工する鍔部の形状精度も向上させて、当該鍔付円筒状部材を組み込んだ、ラジアルニードル軸受等の性能向上を図るものである。

各種機械装置の回転支持部分を構成する転がり軸受として、ラジアルニードル軸受が、例えば特許文献１、非特許文献１に記載される等により、従来から広く知られている。又、この様なラジアルニードル軸受の一種として、ニードル及び保持器をシェルと呼ばれる外輪の内径側に組み込んだ、シェル型ニードル軸受も、広く知られている。更に、一般的な（シェル型ニードル軸受以外の）ラジアルニードル軸受を構成する金属板製のプレス保持器として、軸方向両端部に内向フランジ状（円輪状）のリム部を形成したものも、広く知られている。この様なプレス保持器の軸方向中間部でこれら両リム部同士の間部分には、ニードルを転動自在に保持する為のポケットと、これら両リム部同士を結合する為の柱部とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。又、上記シェルは、内周面を凹円筒面状の外輪軌道とした円筒部の軸方向両端部に、内向フランジ状（円輪状）の鍔部を形成して成る。

上述の様なプレス保持器或いはシェルを従来は、図３に示す様な工程で造っていた。尚、保持器を造る場合とシェルを造る場合とでは、当然に、金属板の材質（硬度等）、厚さ、プロポーション等を異ならせるが、製造工程の途中までは基本的には同じであるから、以下、保持器の製造方法を説明するのと同時に、シェルの製造方法に就いても説明する。先ず、円筒状の素材の軸方向一端部（図３の右端部）を径方向内方に直角に折り曲げる（結果的に直角に曲げ形成できれば良く、絞り加工により形成する場合も含む）事により第一の鍔部１を形成して、或いは、円板状の素材に深絞り成形して成る有底円筒状の予備素材の底部中央に円孔を形成して、図３の（Ａ）に示した中間素材２とする。尚、この中間素材２の軸方向他端部（図３の左端部）の内径は、軸方向一端部乃至中間部の内径よりも大きくして、当該部分を薄肉部３とする。この薄肉部３を形成する工程は、上記素材のうちに行なっても、或いは、上記中間素材２を形成した後に行なっても良い。

何れにしても、上記第一の鍔部１を曲げ形成してこの中間素材２とした後、図３の（Ａ）→（Ｂ）に示す様に、この中間素材２の軸方向他端部に設けた上記薄肉部３を径方向内方に直角に折り曲げる事で第二の鍔部４を形成して、第二中間素材５とする。尚、シェルを造る場合には、この第二の鍔部４を形成する以前の中間素材２に、熱処理、バレル加工等の後加工を施した後、内径側にころ及び保持器等を組み込んでから上記第二の鍔部４を形成して、上記第二中間素材５とする。或いは、上記中間素材２の内径側にころ及び保持器等を組み込んでから、上記第二の鍔部４を形成した後に、熱処理を施して上記第二中間素材５としても良い。シェルとしては、この第二中間素材５の段階で完成する。上記第一の鍔部１を形成する軸方向一端部を、元々の金属板の厚さ寸法とほぼ同じとするのに対して、上記第二の鍔部４を形成する軸方向他端部の厚さ寸法を小さくするのは、この第二の鍔部４を形成する際には、既に上記第一の鍔部１が形成されている為である。即ち、この第二の鍔部４を、薄肉の部分を曲げの起点として形成する事で、加工性を向上させ、この第二の鍔部４を形成する際に上記中間素材２に十分な中子等の受型を挿入できなくても、上記第二中間素材５の円筒部の真円度が悪化しない様にする為である。この点に就いては、従来から周知である為、詳しい説明は省略する。

シェル製造の為のプレス加工を、上記図３の（Ｂ）で終了するのに対して、保持器とする場合には、上記第二中間素材５の軸方向中間部で、上記第一、第二の鍔部１、４同士の間部分に、プレスによる打ち抜き加工を施して、図３の（Ｃ）に示した様な、複数のポケット６を形成した、第三中間素材７とする。保持器とする場合にも、シェルを造る場合と同様に、上記中間素材２に上記第二の鍔部４を形成して、上記第二中間素材５とする。但し、この第二の鍔部４を形成する以前に熱処理、バレル加工等を施す事はないし、この第二の鍔部４を形成する際に、内径側にころを組み込む事もない。各柱部の形状が直線状である、所謂門型保持器を造る場合には、上記第三中間素材７に、バリ取り、表面研磨、熱処理等の後加工を施して、保持器として完成する。これに対して、各柱部の形状が屈曲している、所謂Ｍ型保持器を造る場合には、この第三中間素材７に、これら各柱部を折り曲げる曲げ加工を施して、図３の（Ｄ）に示す様な第四中間素材８とする。そして、この第四中間素材８に、バリ取り、表面研磨、熱処理等の後加工を施して、保持器として完成する。

上述の様にして保持器或いはシェルを造ると、後から曲げ成形する第二の鍔部４は、軸方向外側が凸である、緩やかな円弧状となる。この為、保持器の場合には、完成後に、上記第二の鍔部４から造られる一方のリム部の内外両側面のうち、外側面が径方向中間部が突出した凸面となり、内側面が凹面となる。即ち、上記第一の鍔部１は、１対の金型同士の間で前記素材を強く挟持しつつ形成できる為、平坦に形成する事は容易である。これに対して、上記第二の鍔部４の加工は、前述した通り、中子等の受型の強度を大きくできない状況下で行なわざるを得ず、この中子等の受型と押型との間で上記第二の鍔部４を挟持する力の大きさが限られる為、或いは、中子等の受型そのものが存在せず、前記中間素材２の外周面を支えた状態で、押型のみで上記第二の鍔部４を形成する為、上述の様に、断面形状が円弧形に歪む。

何れにしても、上記一方のリム部が平坦でなくなる結果、保持器を造る場合には、この一方のリム部の外側面と相手面との接触面積が小さくなり、ラジアルニードル軸受の運転時に、接触部に加わる応力が大きくなって、耐摩耗性向上、焼き付き防止を図る面から不利になる。又、上記一方のリム部の内側面と、上記第一の鍔部１により造られる他方のリム部の内側面との間隔が径方向に不均一になる。これら両リム部同士の間に設置するニードルの軸方向長さは、上記両リム部の内側面同士の間隔が最も狭くなった部分に合わせて決定する為、使用可能なニードルの軸方向長さが、僅かとは言え短くなり、得られるラジアルニードル軸受の負荷容量が小さくなる。この様な負荷容量の確保の面から不利になると言った問題は、シェルを造る場合にも言える。

特開２００６−３４２８８３号公報 日本精工株式会社カタログ「転がり軸受」、２００５年版、ＣＡＴ．ＮＯ．１１０２ｂ、Ｂ２４２頁

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、例えば後から形成する鍔部を平坦にできる鍔付円筒状部材の製造方法を実現すべく発明したものである。

本発明の鍔付円筒状部材の製造方法は、少なくとも軸方向片端部が円筒状である中間素材の軸方向片端部を所定の径方向に折り曲げる事で鍔部を形成する。
この様な本発明の鍔付円筒状部材の製造方法に於いては、上記中間素材の軸方向片端部でこの鍔部を形成すべき部分を、径方向に関して上記所定の方向と逆方向に曲げ形成して湾曲部を形成した後、この湾曲部をこの所定方向に折り曲げる事で、上記鍔部を形成する。
尚、この湾曲部の断面形状は、全体が滑らかに連続する形状は勿論、それぞれ複数個所ずつの直線部と鈍角に折れ曲がった折れ曲がり部とを交互に連続させた形状も含む。要は、全体形状が湾曲していれば良い。

上述の様な本発明の鍔付円筒状部材の製造方法を実施する場合、例えば、請求項２に記載した様に、上記鍔付円筒状部材を、軸方向一端部に第一の鍔部を、同他端部に第二の鍔部を、それぞれ形成したものとする。
この場合には、先ず、円筒状の素材の軸方向一端部に所定の径方向に向いた上記第一の鍔部を形成して中間素材する。
その後、この中間素材の軸方向片端部である軸方向他端部を径方向に関してこの第一の鍔部と同方向に折り曲げる際に、上記中間素材の軸方向他端部で上記第二の鍔部を形成すべき部分を、径方向に関して上記所定の方向と逆方向に曲げ形成して湾曲部を形成する。その後、この湾曲部をこの所定方向に折り曲げる事により、上記第二の鍔部を形成する。

上述の様な本発明の鍔付円筒状部材の製造方法を実施する場合に好ましくは、請求項３に記載した様に、上記第一、第二の鍔部の折り曲げ方向を径方向内方とする。そして、湾曲部の形状を、基端部から先端部に向かうに従って曲がり量が緩やかになる曲線形状とする。
即ち、上記湾曲部の断面形状を、全体が滑らかに連続する形状とする場合には、先端に向かうに従って曲率を漸次小さく（曲率半径を漸次大きく）する。これに対して、それぞれ複数個所ずつの直線部と鈍角に折れ曲がった折れ曲がり部とを交互に連続させた形状とする場合には、先端側に向かう程、折れ曲がり部の角度を大きく（１８０度に近く、折れ曲がり量を少なく）する。

上述の様に構成する本発明の鍔付円筒状部材の製造方法によれば、例えば後から形成する第二の鍔部の如き、円筒状の軸方向片端部に形成する鍔部を平坦にできる。即ち、この第二の鍔部等の鍔部を形成すべき部分を、この第二の鍔部の加工に先立って、径方向に関して逆方向に曲げて湾曲部を形成しているので、この曲げ形成に伴う変形と、上記第二の鍔部等の鍔部を曲げ形成する際の変形とが、互いに相殺しあって、完成後の第二の鍔部等の鍔部の形状を平坦にできる。

そして、上記第二の鍔部等の鍔部を平坦にできる事に伴って、この第二の鍔部等の鍔部を備えた鍔付円筒状部材を組み込んだ機械部品等の性能向上を図れる。例えば、この機械部品がラジアルニードル軸受であり、上記鍔付円筒状部材が保持器である場合、上記第二の鍔部である一方のリム部の外側面と相手面との接触面積を大きくできる。そして、上記ラジアルニードル軸受の運転時に、接触部に加わる応力を小さく抑えて、耐摩耗性向上、焼き付き防止を図れる。又、上記一方のリム部の内側面と、第一の鍔部により造られる他方のリム部の内側面との間隔が径方向に均一になる為、使用可能なニードルの軸方向長さを十分に確保して、得られるラジアルニードル軸受の負荷容量を大きくできる。この様な負荷容量の確保を図れると言った効果は、上記鍔付円筒状部材がシェルである場合にも得られる。

図１は、本発明の実施の形態の１例として、本発明の製造方法により、ラジアルニードル軸受用の保持器或いはシェルを造る工程に就いて示している。
先ず、円筒状の素材（図示省略）の軸方向一端部（図１の右端部）に径方向内方に直角に向いた第一の鍔部１を形成して、図１の（Ａ）に示した中間素材２とする。この中間素材２の形状、構造に就いては、前述の図３に示した従来方法の過程で造る中間素材２と同様であり、軸方向他端部（図１の左端部）の内径は、軸方向一端部乃至中間部の内径よりも大きくして、当該部分を薄肉部３とする。この薄肉部３の加工時期と上記第一の鍔部１の加工時期との前後を問わない事は、前述した従来の製造方法の場合と同じである。

本例の場合には、この薄肉部３を、図１の（Ａ）→（Ｂ）に示す様に、径方向外方に曲げ形成して、先端縁｛図１の（Ｂ）の左端縁｝に向かう程径方向外方に向かう方向に傾斜した湾曲部９を備えた、予備中間素材１０とする。この湾曲部９の曲率は、基端部から先端部に向かうに従って小さくする（基端部から先端部に向かうに従って、曲率半径を漸次大きくする）。尚、この様に規制する湾曲部９の曲率半径（全体の大きさ及び先端縁に向け漸減する程度）は、上記薄肉部３の径方向に関する厚さ、軸方向に関する幅等に応じて設計的に定める。要は、続く工程で第二の鍔部４ａを形成した後の状態で、この第二の鍔部４ａが平坦になる様に、実験により、或いはコンピュータシミュレーションにより決定する。何れにしても、上記湾曲部９は、上記薄肉部３をダイス内に設置した状態で、この薄肉部３内にパンチを押し込む事により、容易に形成できる。

上述の様な湾曲部９を備えた、上記予備中間素材１０を造ったならば、図１の（Ｂ）→（Ｃ）に示す様に、この湾曲部９を径方向内方に、円筒部１１に対し直角に折り曲げる事により、上記第二の鍔部４ａを形成して、第二中間素材５ａとする。この様に、この湾曲部９をこの第二の鍔部４ａに加工する際、この湾曲部９が、元々の湾曲方向と逆方向に曲げられる傾向になる。この為、この湾曲部９の曲率半径を適切に規制すれば、上記第二の鍔部４ａを形成した状態で、この第二の鍔部４ａを、図２に実線で示す様に、ほぼ平坦にできる。この図２は、コンピュータシミュレーションの結果を示すもので、本発明の製造方法の様に、一度径方向外方に曲がって湾曲部９を形成してから造った第二の鍔部４ａを実線で、前述の図３に示した従来の製造方法の様に、単なる円筒状の薄肉部３をそのまま径方向内方に曲げ形成する事により造った第二の鍔部４を鎖線で、それぞれ示している。この様な図２から明らかな通り、本発明の製造方法によれば、従来の製造方法の場合に断面形状が断面円弧状になった部分を、断面直線状に加工できる。

上述の様に、上記湾曲部９を径方向内方に、上記円筒部１１に対し直角に折り曲げる事で第二の鍔部４ａを形成して、上記第二中間素材５ａとする。尚、シェルを造る場合には、この第二の鍔部４ａを形成する以前の中間素材２に、熱処理、バレル加工等の後加工を施した後、内径側にころ及び保持器等を組み込んでから上記第二の鍔部４ａを形成して、上記第二中間素材５ａとする。或いは、上記中間素材２の内径側にころ及び保持器等を組み込んでから、上記第二の鍔部４ａを形成した後に、熱処理を施して上記第二中間素材５ａとしても良い。シェルとしては、この第二中間素材５ａの段階で完成する。
シェル製造の為のプレス加工を、上記図１の（Ｃ）で終了するのに対して、保持器とする場合には、上記第二中間素材５ａの軸方向中間部で、上記第一、第二の鍔部１、４ａ同士の間部分に、プレスによる打ち抜き加工を施して、図１の（Ｄ）に示した様な、複数のポケット６を形成した、第三中間素材７ａとする。各柱部の形状が直線状である、所謂門型保持器を造る場合には、この第三中間素材７ａに、バリ取り、表面研磨、熱処理等の後加工を施して、保持器として完成する。
これに対して、各柱部の形状が屈曲している、所謂Ｍ型保持器を造る場合には、この第三中間素材７ａに、これら各柱部を折り曲げる曲げ加工を施して、図１の（Ｅ）に示す様な第四中間素材８ａとする。そして、この第四中間素材８ａに、バリ取り、表面研磨、熱処理等の後加工を施して、保持器として完成する。
上記第二の鍔部４ａの加工方法が異なる点以外は、前述の図３に示した従来方法の場合と同様である。

上述の様に構成する本例の製造方法により造られる、ラジアルニードル軸受用のシェル或いは保持器は、後から形成する第二の鍔部４ａを平坦にできる為、前述した様に、この第二の鍔部４ａを備えた鍔付円筒状部材であるシェル或いは保持器を組み込んだラジアルニードル軸受の性能向上を図れる。

本発明の鍔付円筒状部材の製造方法は、籠型保持器、或いは、シェルに限らず、円筒部の軸方向両端部に、径方向に関して同じ方向に折れ曲がった１対の鍔部を設けた、各種部品の製造に適用できる。鍔部の曲げ方向に関しても、径方向内方に限らず、径方向外方とする事もできる。例えば、円筒部の軸方向両端部に、それぞれが径方向外方に折れ曲がった１対の鍔部を備えた、ラジアルニードル軸受用の内輪レースの製造に、本発明を適用する事もできる。
更に、例えば、金属板に絞り加工を施して造る場合に限らず、円柱状の素材に削り加工を施して造った円筒状の中間素材の軸方向両端部を径方向に折り曲げて鍔部を形成する場合に本発明を適用する事もできる。この場合に、軸方向両端部の鍔部を、何れも本発明の製造方法により曲げ形成する事もできる。或は、一方の鍔部を削り加工により形成し、他方の鍔部を本発明の方法により形成する事もできる。

本発明の実施の形態の１例を工程順に示す部分断面図。 本発明の効果を説明する為、本発明の製造方法により造った場合と従来の製造方法により造った場合とを重ねた状態で示す、図１のＸ部に相当する拡大図。 従来の製造方法を工程順に示す部分断面図。

符号の説明

１ 第一の鍔部
２ 中間素材
３ 薄肉部
４、４ａ 第二の鍔部
５、５ａ 第二中間素材
６ ポケット
７、７ａ 第三中間素材
８、８ａ 第四中間素材
９ 湾曲部
１０ 予備中間素材
１１ 円筒部

Claims (3)

1. 少なくとも軸方向片端部が円筒状である中間素材の軸方向片端部を所定の径方向に折り曲げる事で鍔部を形成する鍔付円筒状部材の製造方法に於いて、上記中間素材の軸方向片端部でこの鍔部を形成すべき部分を、径方向に関して上記所定の方向と逆方向に曲げ形成して湾曲部を形成した後、この湾曲部をこの所定方向に折り曲げる事で上記鍔部を形成する事を特徴とする鍔付円筒状部材の製造方法。
2. 鍔付円筒状部材が、軸方向一端部に第一の鍔部を、同他端部に第二の鍔部を、それぞれ形成したものであり、円筒状の素材の軸方向一端部に所定の径方向に向いた上記第一の鍔部を形成して中間素材とした後、この中間素材の軸方向片端部である軸方向他端部を径方向に関してこの第一の鍔部と同方向に折り曲げる際に、上記中間素材の軸方向他端部で上記第二の鍔部を形成すべき部分を、径方向に関して上記所定の方向と逆方向に曲げ形成して湾曲部を形成した後、この湾曲部をこの所定方向に折り曲げる事で上記第二の鍔部を形成する、請求項１に記載した鍔付円筒状部材の製造方法。
3. 鍔部の折り曲げ方向を径方向内方とし、湾曲部の形状を、基端部から先端部に向かうに従って曲がり量が緩やかになる曲線形状とする、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した鍔付円筒状部材の製造方法。

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