JP2009047239A - 溶接保持器および転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】柱部の強度を維持しながら外径の多角形状を改善することができる溶接保持器を提供する。
【解決手段】溶接保持器１１は、一対の環状部と、ころを収容するポケット１３を形成するように一対の環状部を連結する複数の柱部１４とを備え、帯鋼１２を円筒状に折曲げて形成される。ここで、柱部１４の内径面１６には、軸方向に延びる折曲げ溝１５が設けられている。このように構成することにより、柱部１４の内径面１６に設けられた軸方向に延びる折曲げ溝１５によって、柱部１４の曲げ剛性を小さくすることができる。この場合、柱部１４の周方向の幅寸法はそのままであるため、柱部１４の強度を維持することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、溶接保持器および転がり軸受に関し、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転がり軸受に関するものである。

ころを保持する保持器には、揉み抜き保持器やピン型保持器、溶接保持器等、複数の種類があり、用途やコストに応じて使用される保持器が選択される。ここで、帯鋼を円筒状に折曲げて製造される溶接保持器の一般的な製造方法および構成について、簡単に説明する。

まず、保持器の材料となる帯鋼に、ころを収容するポケットを形成するようポケット抜きを行う。次に、保持器の円周長さとなるように帯鋼を切断し、切断された帯鋼を円筒状に折曲げる。その後、折曲げられた帯鋼の両端部を溶接により接合し、熱処理を施して溶接保持器を製造する。

図１０は、このようにして製造される溶接保持器１０１の一部を、溶接保持器１０１の回転中心軸に直交する平面で切断した場合の断面図である。なお、理解の容易の観点から、ポケット１０２に収容されるころ１０４を、一点鎖線で示している。

図１０を参照して、ポケット１０２を形成した帯鋼において、ポケット１０２が位置する部分については、曲げ剛性が低く、ポケット１０２間に位置する柱部１０３となる部分については、曲げ剛性が高い。そうすると、切断された帯鋼を円筒状に折曲げた際に、ポケット１０２が位置する部分は曲がり易く、柱部１０３が位置する部分は曲がりにくくなる。したがって、図１０に示すように、柱部１０３が位置する部分の外径が、ほぼストレート形状になる。その結果、溶接保持器１０１の外径が、多角形状になり、外径の真円度が悪化してしまう。

ここで、例えば、荷重条件が小さい場合や、柱部１０３の強度を高めたい場合には、ころ本数を少なくして、柱部１０３の周方向の幅が広くなるよう構成する。このような形状とすると、上記した溶接保持器１０１の外径の多角形状が、より顕著になってしまう。

溶接保持器１０１の外径が多角形状となり、真円度の精度が悪くなると、外径案内で使用される場合に、溶接保持器１０１の外径面と、溶接保持器１０１の外径側に配置される外輪（図示せず）の内径面との接触面積が小さくなる。そうすると、溶接保持器１０１と外輪の内径面との接触面圧が上昇し、異音の発生や振動等、種々の不具合を生ずる恐れがある。

この場合、図１１に示すように、溶接保持器１０１の外径面１０５側に形成される角部１０６に研摩加工を施し、図１１中の二点鎖線で示す真円となるように多角形状を改善することも考えられる。しかし、多角形状が顕著であると、角部１０６を研摩する際の研摩の取代が多くなるため、研摩加工が困難となる。また、安価に製造することもできない。さらに、研摩加工でも多角形状が改善しきれず、溶接保持器１０１の回転精度が悪化する恐れがある。

ここで、特開平７−３１７７７４号公報（特許文献１）に開示の技術では、幅の広い柱部に、ポケットの軸方向の長さと同じ長さの板厚方向に貫通する透孔をもうけ、柱部の曲げ剛性を小さくしている。
特開平７−３１７７７４号公報

特許文献１によると、板厚方向に貫通する透孔を柱部に設けることにより、柱部の曲げ剛性を小さくしている。しかし、透孔により柱部を構成する部分の周方向の幅が狭くなり、全体として柱部の周方向の寸法が小さくなってしまう。そうすると、柱部が強度不足となり、保持器の破損を招く等、種々の不具合を発生させる恐れがある。

この発明の目的は、柱部の強度を維持しながら外径の多角形状を改善することができる溶接保持器を提供することである。

この発明の他の目的は、破損の恐れを防止した転がり軸受を提供することである。

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複数の柱部とを備え、板状部材を円筒状に折曲げて形成される。ここで、柱部の内径面には、軸方向に延びる折曲げ溝が設けられている。

このように構成することにより、柱部の内径面に設けられた軸方向に延びる折曲げ溝によって、柱部の曲げ剛性を小さくすることができる。そうすると、切断された帯鋼を円筒状に折曲げる際に、柱部が位置する部分を折曲げ易くすることができる。この場合、柱部の周方向の幅寸法はそのままであるため、柱部の強度を維持することができる。したがって、柱部の強度を維持しながら外径の多角形状を改善することができる。

好ましくは、折曲げ溝は、周方向に離れて各柱部に複数設けられている。こうすることにより、より多角形状を改善して外径を真円に近づけることができる。

さらに好ましくは、折曲げ溝は、軸方向の全長に亘って延びている。こうすることにより、折曲げ溝が設けられた周方向の位置の全長に亘って曲げ剛性を小さくして、容易に折曲げることができる。

さらに好ましくは、折曲げ溝の断面形状は、略Ｖ字状である。こうすることにより、柱部の強度をより高くすることができる。

さらに好ましくは、溶接保持器の外径面には、研摩加工が施されている。こうすることにより、さらに多角形状を改善して外径を真円に近づけることができる。

また、例えば、溶接保持器が柱部の軸方向中央部が軸方向両端部よりも内径側に凹んだ形状のＭ型保持器の場合、折曲げ溝は、柱部の軸方向両端部に設けてもよい。こうすることにより、Ｍ型保持器において、柱部のうち、外径側に位置する軸方向両端部の曲げ剛性を小さくして、軸方向両端部の外径を真円に近付けることができる。

この発明の他の局面においては、転がり軸受は、上記したいずれかの溶接保持器と、ころとを含む。

このような転がり軸受は、柱部の強度が高く外径の多角形状を改善した溶接保持器を含むため、破損の恐れが少ない。

この発明によれば、柱部の内径面に設けられた軸方向に延びる折曲げ溝によって、柱部の曲げ剛性を小さくすることができる。そうすると、切断された帯鋼を円筒状に折曲げる際に、柱部が位置する部分を折曲げ易くすることができる。この場合、柱部の周方向の幅寸法はそのままであるため、柱部の強度を維持することができる。したがって、柱部の強度を維持しながら外径の多角形状を改善することができる。

また、このような転がり軸受は、柱部の強度が高く外径の多角形状を改善した溶接保持器を含むため、破損の恐れが少ない。

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を製造する際の代表的な工程を示すフローチャートである。図２を参照して、この発明の一実施形態に係る溶接保持器の製造方法について、簡単に説明する。

まず、保持器の材料となる帯鋼に所定の間隔でポケット抜きを行い、ころを収容するポケットを形成する。ここで、ポケット抜きと共に、柱部のうち、後に内径側となる内径面の周方向中央部に該当する位置に、折曲げ溝を形成する（図２（Ａ））。このようなポケット抜きおよび折曲げ溝は、プレス加工等により形成する。

図３は、ポケットおよび折曲げ溝を形成した帯鋼の一部を示す断面図である。なお、図３は、ポケットの長手方向に直交する平面、すなわち、後の工程で円筒状に折曲げた際に、溶接保持器の回転中心軸（図示せず）に直交する平面で切断した場合の断面図である。図４は、図３に示す帯鋼を、図３中の矢印ＩＶで示す方向、すなわち、後の工程で円筒状に折曲げた際に内径側となる方向から見た状態を示す図である。また、図５は、図３中のＶで示す部分の拡大断面図である。

図３、図４および図５を参照して、保持器の材料となる帯鋼１２には、所定の間隔で複数のポケット１３が開口されており、後の工程で一対の環状部１７ａ、１７ｂとなる部分およびポケット１３間に位置する柱部１４が形成されている。また、後の工程で円筒状に折曲げた際に、各柱部１４の内径側となる内径面１６には、軸方向に延びる折曲げ溝１５が設けられている。折曲げ溝１５は、各柱部１４の周方向中央部に１つずつ設けられている。折曲げ溝１５は、軸方向の全長に亘って延びるように設けられている。ここでは、折曲げ溝１５は、柱部１４および一対の環状部１７ａ、１７ｂに亘って延びるように設けられている。折曲げ溝１５の断面形状は、略Ｖ字状である（図５参照）。

このようにしてポケット１３および折曲げ溝１５が形成された帯鋼１２を、所定の長さで切断し、切断された帯鋼１２を円筒状に折曲げる（図２（Ｂ））。この場合、内径面１６が内径側となるように折曲げる。その後、切断された帯鋼１２の両端部を溶接により接合して、熱処理を施す（図２（Ｃ））。このようにして、この発明の一実施形態に係る溶接保持器を製造する。

図１は、この発明の一実施形態に係る溶接保持器を含む転がり軸受２１の一部を、ポケット１３の長手方向、すなわち、溶接保持器１１の回転中心軸に直交する平面で切断した場合の断面図である。図１〜図５を参照して、転がり軸受２１は、上記した製造方法で製造された溶接保持器１１と、ころ２２とを含む。ころ２２は、溶接保持器１１に形成されたポケット１３に収容される。このような転がり軸受２１は、例えば、遊星歯車機構やエンジンのコンロッドの大端部に利用され、外径案内、すなわち、溶接保持器１１の外径面と溶接保持器１１の外径側に配置される外輪の内径面とを接触させて使用される。

転がり軸受２１に含まれる溶接保持器１１は、一対の環状部１７ａ、１７ｂと、ころ２２を収容するポケット１３を形成するように一対の環状部１７ａ、１７ｂを連結する複数の柱部１４とを備える。また、上記したように、溶接保持器１１は、板状部材である帯鋼１２を円筒状に折曲げて形成される。

ここで、柱部１４の内径面１６には、軸方向に延びる折曲げ溝１５が設けられている。切断された帯鋼１２を円筒状に折曲げて溶接保持器１１を製造する際には、柱部１４の内径面１６に設けられた軸方向に延びる折曲げ溝１５によって柱部１４の曲げ剛性を小さくしているため、柱部１４が位置する部分を折曲げ易くすることができる。具体的には、柱部１４のうち、折曲げ溝１５が設けられた部分を折曲げやすくすることができる。この場合、柱部１４の周方向の幅寸法はそのままであるため、柱部１４の強度を維持することができる。したがって、柱部１４の強度を維持しながら外径の多角形状を改善することができる。

また、折曲げ溝１５は、軸方向の全長に亘って延びるように設けられているため、軸方向の全長に亘って曲げ剛性を小さくすることができる。したがって、容易に折曲げることができる。

さらに、折曲げ溝１５の断面形状は、略Ｖ字状であるため、柱部１４を折曲げた際に、その断面を略「く」字状とすることができる。したがって、柱部１４の強度を高くすることができる。

また、このような転がり軸受２１は、柱部１４の強度が高く外径の多角形状を改善した溶接保持器１１を含むため、破損の恐れが少ない。

なお、上記した溶接保持器１１については、その外径面に研摩加工を施すことにしてもよい。図６は、この場合における溶接保持器１１を含む転がり軸受２１の一部を示す断面図であり、図１および上記した図１１に対応する。図１〜図６および図１１を参照して、溶接保持器１１の外径面１８においては、図１１において形成される角部１０６の位置とは異なり、柱部１４の周方向両端および周方向中央に角部１９が形成される。また、図１１において形成される角部１０６よりも、図６に示す角部１９の方が鈍角となり、より円弧に近い形状となる。そうすると、角部１９を研摩する際の研摩の取代を、上記した図１１に示す溶接保持器の角部１０６を研摩する際の研摩の取代よりも、少なくすることができる。したがって、より容易に研摩加工を施すことができる。また、溶接保持器１１の外径面１８を、図６中の二点鎖線で示す真円に容易に近づけることができる。

なお、上記の実施の形態においては、折曲げ溝１５は、軸方向の全長に亘って延びるように設けることとしたが、これに限らず、軸方向の一部にのみ折曲げ溝１５を設けることにしてもよい。また、軸方向の複数の箇所にわたって、折曲げ溝１５を設けることにしてもよい。

また、上記の実施の形態においては、柱部が軸方向に真直ぐな形状の溶接保持器について説明したが、これに限らず、柱部の軸方向中央部が軸方向両端部よりも内径側に凹んだ形状のＭ型の溶接保持器についても適用される。

図７は、Ｍ型保持器を形成する場合の帯鋼の一部を示す断面図であり、図３に対応する。図８は、図７に示す帯鋼を、図７中の矢印ＶＩＩＩで示す方向から見た状態を示す図であり、図４に対応する。図９は、図７に示す帯鋼を、溶接保持器の回転中心軸を含む平面で切断した場合を示す。

図７、図８および図９を参照して、後にＭ型保持器を形成する帯鋼３２には、ころを収容するポケット３３が形成されている。また、ポケット３３間に位置する柱部３４の軸方向中央部３６は、軸方向両端部３７よりも内径側に凹んでいる。柱部３４のうち、軸方向中央部３６および軸方向両端部３７にはそれぞれ、ポケット３３に収容したころの内径側および外径側への脱落を防止するころ止め部３８ａ、３８ｂが設けられている。ここで、柱部３４のうち、軸方向両端部３７の周方向中央部には、折曲げ溝３５が設けられている。

次に、上記したＭ型保持器の製造方法について簡単に説明する。柱部３４の軸方向中央部３６が軸方向両端部３７よりも内径側に凹むようにプレス等によって折曲げる。そして、帯鋼３２に対してポケット抜きを行う。ポケット抜き工程と共に、柱部３４の内径面の周方向中央部であって、軸方向両端部３７に位置する部分に折曲げ溝３５を形成する。この場合、ポケット抜きの後にＭ型フォーム成型を実施し、フォーム成形と共に折曲げ溝３５を加工してもよい。次に、再び、プレス加工等により、ころ止め部３８ａ、３８ｂを形成する。その後、帯鋼３２を所定の長さに切断し、切断された帯鋼３２を円筒状に折曲げる。次に、折曲げられた帯鋼３２の両端部を溶接により接合し、熱処理等を施して、Ｍ型保持器を製造する。

このようにして製造されたＭ型保持器は、柱部３４の軸方向両端部３７のうち、周方向中央部の内径面側に折曲げ溝３５が設けられているため、柱部３４のうち、外径側に位置する軸方向両端部３７の曲げ剛性を小さくして、柱部３４が位置する部分を折曲げ易くすることができる。この場合も、柱部３４の周方向の幅寸法はそのままであるため、柱部３４の強度を維持することができる。したがって、柱部３４の強度を維持しながら外径の多角形状を改善することができる。

なお、上記の実施の形態においては、折曲げ溝は、柱部の周方向中央部に設けることにしたが、厳密に周方向の中央部でなくともよく、また、周方向の端の部分等、他の部分であってもよい。さらに、各柱部に折曲げ溝を１つずつ設けることにしたが、これに限らず、周方向に離れて各柱部に複数設けてもよい。こうすることにより、周方向に離れて複数設けられる折曲げ溝を利用して、より容易に折り曲げることができ、かつ、溶接保持器の外径をより真円に近づけることができる。さらに、上記の実施の形態においては、折曲げ溝の断面形状は、略Ｖ字状としたが、これに限らず、略円弧状や、略矩形状等、柱部の板厚を減ずるような断面形状であればよい。

また、上記した転がり軸受は、内輪や外輪等を含む構成としてもよい。

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転がり軸受は、遊星歯車機構やエンジンのコンロッド大端部に使用されるニードル軸受およびその構成部材として有効に利用される。

この発明の一実施形態に係る溶接保持器を含む転がり軸受の一部を、ポケットの長手方向で切断した場合の断面図である。 この発明の一実施形態に係る溶接保持器を製造する際の代表的な工程を示すフローチャートである。 この発明の一実施形態に係る溶接保持器を形成する帯鋼の一部を、溶接保持器の回転中心軸に直交する平面で切断した場合の断面図である。 図３に示す帯鋼を、図３中の矢印ＩＶで示す方向から見た状態を示す図である。 図３中のＶで示す部分の拡大断面図である。 この発明の一実施形態に係る溶接保持器の外径面を研摩する場合を示す図である。 この発明の他の実施形態に係るＭ型保持器を形成する帯鋼の一部を、溶接保持器の回転中心軸に直交する平面で切断した場合の断面図である。 図７に示す帯鋼を、図７中の矢印ＶＩＩＩで示す方向から見た状態を示す図である。 図７に示す帯鋼の一部を、溶接保持器の回転中心軸を含む平面で切断した場合の断面図である。 従来における溶接保持器の一部を示す断面図である。 従来における溶接保持器のうち、外径面を研摩する場合を示す図である。

符号の説明

１１ 溶接保持器、１２，３２ 帯鋼、１３，３３ ポケット、１４，３４ 柱部、１５，３５ 折曲げ溝、１６ 内径面、１７ａ，１７ｂ 環状部、１８ 外径面、１９ 角部、２１ 転がり軸受、２２ ころ、３６ 中央部、３７ 端部、３８ａ，３８ｂ ころ止め部。

Claims (7)

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複数の柱部とを備え、板状部材を円筒状に折曲げて形成される溶接保持器であって、
   前記柱部の内径面には、軸方向に延びる折曲げ溝が設けられている、溶接保持器。
2. 前記折曲げ溝は、周方向に離れて前記各柱部に複数設けられている、請求項１に記載の溶接保持器。
3. 前記折曲げ溝は、軸方向の全長に亘って延びている、請求項１または２に記載の溶接保持器。
4. 前記折曲げ溝の断面形状は、略Ｖ字状である、請求項１〜３のいずれかに記載の溶接保持器。
5. 前記溶接保持器の外径面には、研摩加工が施されている、請求項１〜４のいずれかに記載の溶接保持器。
6. 前記溶接保持器は、前記柱部の軸方向中央部が軸方向両端部よりも内径側に凹んだ形状のＭ型保持器であり、
   前記折曲げ溝は、前記柱部の軸方向両端部に設けられている、請求項１〜５のいずれかに記載の溶接保持器。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の溶接保持器と、
   ころとを含む、転がり軸受。

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