JP2023044988A - 玉軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】保持器の強度低下が生じにくく、耐久性に優れた玉軸受を提供する。【解決手段】鋲軸１２の直径をＤ１、元頭部１３の直径をＤ２、玉３の直径をＤａとしたときに、α＝Ｄ１／Ｄａ、β＝Ｄ２／Ｄ１がそれぞれ次式（１）（２）を満たすように鋲軸１２および元頭部１３が形成され、０．３０＜α＜０．７０ ・・・（１）１．３５＜β＜１．７０ ・・・（２）加締め頭部１４の直径をＤ３、加締め頭部１４の高さをＨとしたときに、次式（３）（４）をそれぞれ満たすように加締め頭部１４が形成されている。TIFF2023044988000008.tif44134【選択図】図１１

Description

この発明は、玉軸受に関する。

自動車や産業機械などの回転軸を支持する軸受として、玉軸受が多く用いられる。玉軸受は、内輪と、内輪の径方向外側に同軸に設けられた外輪と、内輪と外輪の間の環状空間内に設けられた複数の玉と、その複数の玉を保持する保持器とを有する。

玉軸受（特に深溝玉軸受）の保持器として、一般に、コストと生産性に優れた波形保持器が用いられている（例えば、特許文献１）。特許文献１の波形保持器は、鋼板製の第１環状部材と第２環状部材を軸方向に対向して配置し、その第１環状部材と第２環状部材を複数の鋲で結合したものである。第１環状部材は、玉を収容する弧状の第１ポケット壁部と、軸方向に貫通する第１鋲穴をもつ第１平板部とを周方向に交互に有する。同様に、第２環状部材も、玉を収容する弧状の第２ポケット壁部と、軸方向に貫通する第２鋲穴をもつ第２平板部とを周方向に交互に有する。鋲は、鋲軸と、鋲軸の一端にあらかじめ成形された元頭部と、鋲軸の他端を加締めることにより形成された加締め頭部とを有する。

鋲軸は、第１平板部と第２平板部を重ね合わせた状態で、第１鋲穴と第２鋲穴に挿通されている。元頭部と加締め頭部は、第１平板部と第２平板部を軸方向に挟み込むように配置され、元頭部が第１平板部を軸方向に係止し、加締め頭部が第２平板部を軸方向に係止している。

上記の波形保持器を構成する第１環状部材および第２環状部材は、コストと生産性の観点から、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）等の圧延鋼板をプレス成形することで形成されることが多い。

ところが、圧延鋼板は、硬度および耐摩耗性が比較的低いため、圧延鋼板で第１環状部材および第２環状部材を形成した場合、軸受の運転条件によっては、玉の接触により第１環状部材および第２環状部材が摩耗し、最悪の場合、保持器が破損に至ることもある。

そこで、波形保持器の耐久性を向上させるため、波形保持器に軟窒化処理を施す方法が提案されている（特許文献１参照）。軟窒化処理は、鋼材の表面に窒化層（表面硬化層）を形成する処理であり、例えば、アンモニアガスと吸熱型変性ガスの混合ガス雰囲気中で、鋼材を変態点よりも低温（４００℃～５９０℃程度の温度）の範囲で加熱することで、鋼材の表面に窒素を浸透させて窒化層を形成する処理である。この軟窒化処理を波形保持器に施すと、波形保持器の寸法をほとんど変化させることなく、波形保持器の耐久性を向上させることが可能となる。

特許第６０９８７２０号公報

波形保持器の組み立ては、一般に、次のようにして行われる。すなわち、まず、鋲を第１環状部材の第１鋲穴に圧入する。次に、第１環状部材と第２環状部材を軸方向に対向させ、第１平板部を第２平板部に重ね合わせることで、第１鋲穴から突出した鋲軸を第２環状部材の第２鋲穴に挿入する。その後、第２鋲穴から突出した鋲軸の部分を加締めることで、第１環状部材と第２環状部材を結合する。

ここで、波形保持器に軟窒化処理を施す方法として、２通りの方法が考えられる。１つ目の方法は、鋲を第１鋲穴に圧入する前に、軟窒化処理を施す方法である。すなわち、まず、第１環状部材と第２環状部材とにそれぞれ軟窒化処理を施し、その後、軟窒化処理を施していない鋲を、第１環状部材の第１鋲穴に圧入する方法である。その後、第１環状部材を第２環状部材に重ね合わせ、第２環状部材の第２鋲穴から突出した鋲軸の部分を加締めることで、第１環状部材と第２環状部材を結合する。

この１つ目の方法では、鋲を第１鋲穴に圧入するときに、軟窒化処理が施されていない鋲軸と、軟窒化処理が施された第１環状部材との間に表面硬度差が存在することから、鋲軸の外周が削れ、その削りカスが鋲の元頭部と第１環状部材の第１平板部との間に挟み込まれ、その結果、元頭部が第１平板部に密着せず（鋲の着座不良）、保持器の強度低下が生じるおそれがある。

また、波形保持器に軟窒化処理を施す２つ目の方法は、鋲を第１鋲穴に圧入した後に、軟窒化処理を施す方法である。すなわち、まず、軟窒化処理を施していない鋲を、軟窒化処理を施していない第１環状部材の第１鋲穴に圧入し、その圧入により一体化した鋲と第１環状部材とに軟窒化処理を施す方法である。その後、第１環状部材を、軟窒化処理が施された第２環状部材に重ね合わせ、第２環状部材の第２鋲穴から突出した鋲軸の部分を加締めることで、第１環状部材と第２環状部材を結合する。

この２つ目の方法では、鋲を第１鋲穴に圧入するときに、鋲軸と第１環状部材のいずれも軟窒化処理が施されていないことから、鋲軸の外周が削れにくく、鋲の着座不良を防止することが可能である。

しかしながら、本願の発明者らが、上記２つ目の方法で軟窒化処理を施した波形保持器の複数のサンプルを社内で試作し、その評価試験を行なったところ、上記２つ目の方法で軟窒化処理を施した場合でも、保持器の強度低下が生じる場合があることが分かった。

この保持器の強度低下が生じる原因は、次のように考えられる。すなわち、上記２つ目の方法で軟窒化処理を施した場合、鋲を第１環状部材の第１鋲穴に圧入し、その状態で第１環状部材に軟窒化処理を施すので、第１鋲穴の内周（鋲軸との嵌合面）は、鋲軸でマスキングされた状態となって、窒化層が形成されない。そして、その後、第１環状部材を第２環状部材に重ね合わせ、その第２環状部材の第２鋲穴から突出した鋲軸の部分を加締めたとき、その加締めによって、鋲軸は径方向に膨張するように塑性変形し、その鋲軸の塑性変形によって第１鋲穴の内周は引張応力が発生した状態となる。つまり、上記２つ目の方法で軟窒化処理を施した場合、第１鋲穴の内周に窒化層（表面硬化層）が形成されない非窒化面が生じ、その非窒化面に、鋲軸の膨張に伴う引張応力が作用することが原因で、保持器の強度低下が生じる場合があることが分かった。

ここで、第２環状部材の第２鋲穴から突出した鋲軸の部分を加締めて加締め頭部を形成するとき、加締めの荷重が小さいと、第１環状部材と第２環状部材の密着性が不足し、保持器の強度低下が生じるおそれがある。そこで、第１環状部材と第２環状部材の密着性を確保するため、一般に、加締めの荷重は大きく設定される。そして、加締めの荷重を大きくすると、加締め頭部の直径は大きくなり、加締め頭部の高さは低くなる。これに対し、本願の発明者らは、第１鋲穴の内周に、鋲軸の膨張に伴う引張応力が作用することが原因で保持器の強度低下が生じるという問題に着眼し、この問題を解消するため、加締めの荷重を従来よりも小さくする（すなわち、加締め頭部の直径を小さくし、加締め頭部の高さを高くする）ことで、引張応力によって保持器の強度低下が生じるのを防止することができることを見出し、この発明をするに至ったものである。

この発明が解決しようとする課題は、保持器の強度低下が生じにくく、耐久性に優れた玉軸受を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明では、以下の構成の玉軸受を提供する。
内輪と、
内輪の径方向外側に同軸に設けられた外輪と、
前記内輪と前記外輪の間に周方向に間隔をおいて組み込まれた複数の玉と、
前記複数の玉を保持する波形保持器とを有し、
前記波形保持器は、鋼板製の第１環状部材と、前記第１環状部材と軸方向に対向する鋼板製の第２環状部材と、前記第１環状部材と前記第２環状部材を結合する複数の鋲とを有し、
前記第１環状部材は、前記玉を収容する弧状の第１ポケット壁部と、軸方向に貫通する第１鋲穴をもつ第１平板部とを周方向に交互に有し、
前記第２環状部材は、前記玉を収容する弧状の第２ポケット壁部と、軸方向に貫通する第２鋲穴をもつ第２平板部とを周方向に交互に有し、
前記鋲は、前記第１平板部と前記第２平板部を重ね合わせた状態で前記第１鋲穴と前記第２鋲穴に挿通された鋲軸と、前記鋲軸の一端にあらかじめ成形され、前記第１平板部を軸方向に係止する元頭部と、前記鋲軸の他端を加締めることにより形成され、前記第２平板部を軸方向に係止する加締め頭部とを有する玉軸受において、
前記鋲軸の直径をＤ_１、前記元頭部の直径をＤ_２、前記玉の直径をＤａとしたときに、α＝Ｄ_１／Ｄａ、β＝Ｄ_２／Ｄ_１がそれぞれ次式（１）（２）を満たすように前記鋲軸および前記元頭部が形成され、
０．３０＜α＜０．７０ ・・・（１）
１．３５＜β＜１．７０ ・・・（２）
前記加締め頭部の直径をＤ_３、前記加締め頭部の高さをＨとしたときに、次式（３）（４）をそれぞれ満たすように前記加締め頭部が形成されていることを特徴とする玉軸受。

このようにすると、第１環状部材と第２環状部材の密着性を確保しながら、鋲の加締め時に第１鋲穴の内周に作用する引張応力の大きさを低減することができる。そのため、保持器の強度低下を効果的に防止することが可能である。なお、上記式（１）（２）は、加締め頭部を形成した後の鋲軸の直径Ｄ_１および元頭部の直径Ｄ_２が満たすべき式である。

前記第１環状部材の表面および前記第２環状部材の表面には、窒化層が形成され、
前記第２鋲穴の内周は、その全体に前記窒化層が形成され、
前記第１鋲穴の内周は、前記窒化層が形成されていない非窒化面を有する構成を採用することができる。

上記構成は、次の方法で軟窒化処理を施したときに得られるものである。まず、鋲を、軟窒化処理を施していない第１環状部材の第１鋲穴に圧入する。次に、その圧入により一体化した鋲と第１環状部材とに軟窒化処理を施す。このとき、軟窒化処理によって第１環状部材の表面に窒化層が形成されるが、第１鋲穴の内周（鋲軸との嵌合面）は、鋲軸でマスキングされた状態となっているので、窒化層が形成されない非窒化面を有するものとなる。その後、第１環状部材を、軟窒化処理が施された第２環状部材に重ね合わせ、第２環状部材の第２鋲穴から突出した鋲軸の部分を加締めることで、第１環状部材と第２環状部材を結合する。

前記第１環状部材および前記第２環状部材は、機械構造用炭素鋼、冷間圧造用炭素鋼、ステンレス鋼のいずれかで形成されたものを採用することができる。

また、前記鋲も、機械構造用炭素鋼、冷間圧造用炭素鋼、ステンレス鋼のいずれかで形成されたものを採用することができる。

前記第１鋲穴の前記第２平板部の側とは反対側の開口縁に断面Ｒ状の第１だれ部が形成され、
前記第１鋲穴の内周面は、軸方向に延びる筋状の模様をもつせん断面とされ、
前記第１鋲穴の前記第２平板部の側の端部内周にテーパ状の第１面取り部が形成され、
前記第２鋲穴の前記第１平板部の側とは反対側の開口縁に断面Ｒ状の第２だれ部が形成され、
前記第２鋲穴の内周面は、軸方向に延びる筋状の模様をもつせん断面とされ、
前記第２鋲穴の前記第１平板部の側の端部内周にテーパ状の第２面取り部が形成されている構成を採用すると好ましい。

このようにすると、保持器の強度低下を特に効果的に防止することが可能となる。すなわち、パンチを用いた打ち抜き加工によって第１鋲穴を形成する場合、第１平板部を、第２平板部の側とは反対側から第２平板部の側に打ち抜いて第１鋲穴を形成すると、第１鋲穴の第２平板部の側とは反対側の開口縁には、第１平板部の材料表面がパンチで引っ張られることで生じる断面Ｒ状の第１だれ部が形成され、第１鋲穴の内周面には、第２平板部の側とは反対側から第２平板部の側に向かって順に、せん断面と破断面が形成される。せん断面は、軸方向に延びる筋状の模様をもつ滑らかな面であり、破断面は、第１平板部の材料が引きちぎられて生じる不規則な凹凸面である。ここで、前記の第１鋲穴を追加工せずにそのまま用いて、第１鋲穴に鋲を圧入し、鋲軸を加締めた場合、第１鋲穴の内周の破断面（不規則な凹凸面）に引張応力が作用し、保持器の強度低下が生じるおそれがある。同様に、パンチを用いた打ち抜き加工によって第２鋲穴を形成し、その第２鋲穴を追加工せずにそのまま用いた場合、第２鋲穴の内周の破断面に引張応力が作用し、保持器の強度低下が生じるおそれがある。そこで、第１鋲穴の第２平板部の側の端部内周にテーパ状の第１面取り部を形成するとともに、第２鋲穴の第１平板部の側の端部内周にもテーパ状の第２面取り部を形成すると、第１鋲穴および第２鋲穴の内周の破断面が除去されるので、第１鋲穴および第２鋲穴の内周の破断面による引張強度の低下が抑えられ、その結果、保持器の強度低下を防止することが可能となる。

前記鋲軸の外周に、前記第１面取り部と前記第２面取り部とに同時に係合する環状突起が形成されている構成を採用すると好ましい。

このようにすると、第１平板部および第２平板部に対する鋲の相対移動が、元頭部と加締め頭部によって規制されるだけでなく、環状突起によっても規制されるので、鋲による第１環状部材と第２環状部材の結合強度を向上させることが可能となる。

この発明の玉軸受は、鋲の加締め時に第１鋲穴の内周に作用する引張応力の大きさが小さい。そのため、保持器の強度低下が生じにくく、耐久性に優れる。

この発明の実施形態の玉軸受を示す断面図 図１の波形保持器を示す斜視図 図２に示す波形保持器の製造過程を示す図であり、鋼板をプレス成形することで第１環状部材の第１ポケット壁部および第１平板部を形成し、その第１平板部に打ち抜き加工を施すことで第１鋲穴を形成した状態を示す図 図３の第１鋲穴の拡大図 図４に示す第１鋲穴に第１面取り部を加工することで、破断面を除去した状態を示す図 第１環状部材の第１鋲穴に鋲を圧入し、その第１環状部材に第２環状部材を軸方向に対向させた状態を示す図 図６の鋲の近傍の拡大図 図６に示す第１環状部材と第２環状部材を重ね合わせた状態を示す図 図８の鋲の近傍の拡大図 図８に示す鋲の鋲軸を加締めることで、第１環状部材と第２環状部材を結合した状態を示す図 図１０の鋲の近傍の拡大図 （ａ）は図７に示す鋲の他の例を示す図、（ｂ）は図７に示す鋲の更に他の例を示す図

図１に、この発明の実施形態の玉軸受を示す。この玉軸受は、内輪１と、内輪１の径方向外側に同軸に設けられた外輪２と、内輪１と外輪２の間に周方向に間隔をおいて組み込まれた複数の玉３と、複数の玉３の周方向の間隔を保持する波形保持器４（以下単に「保持器４」という）とを有する。

外輪２の内周には、玉３が転がり接触する外輪軌道溝５が形成されている。外輪軌道溝５は、凹円弧状の断面をもつ円弧溝であり、外輪２の内周の軸方向中央を周方向に延びて形成されている。内輪１の外周にも、玉３が転がり接触する内輪軌道溝６が形成されている。内輪軌道溝６は、凹円弧状の断面をもつ円弧溝であり、内輪１の外周の軸方向中央を周方向に延びて形成されている。

玉３は、外輪軌道溝５と内輪軌道溝６との間で径方向に挟み込まれている。この玉軸受は、深溝玉軸受である。すなわち、外輪軌道溝５は、外輪２の軸方向中央に対して対称の円弧溝であり、内輪軌道溝６も、内輪１の軸方向中央に対して対称の円弧溝である。また、外輪軌道溝５の軸方向幅寸法は、玉３の直径Ｄａの半分より大きく、内輪軌道溝６の軸方向幅寸法も、玉３の直径Ｄａの半分より大きい。

図２に示すように、保持器４は、鋼板製の第１環状部材７ａと、第１環状部材７ａと軸方向に対向する鋼板製の第２環状部材７ｂと、第１環状部材７ａと第２環状部材７ｂを結合する複数の鋲８とを有する。第１環状部材７ａは、玉３（図１参照）を収容する円弧状の第１ポケット壁部９ａと、軸方向に直交する平板状の第１平板部１０ａとを周方向に交互に有する。同様に、第２環状部材７ｂも、玉３（図１参照）を収容する円弧状の第２ポケット壁部９ｂと、軸方向に直交する平板状の第２平板部１０ｂとを周方向に交互に有する。

図１０、図１１に示すように、第１環状部材７ａの第１平板部１０ａには、軸方向に貫通する第１鋲穴１１ａが形成され、第２環状部材７ｂの第２平板部１０ｂにも、軸方向に貫通する第２鋲穴１１ｂが形成され、その第１鋲穴１１ａおよび第２鋲穴１１ｂに共通の鋲８が挿入されている。

図２に示す第１環状部材７ａは、機械構造用炭素鋼（ＳＣ材、Ｓ４５Ｃ等）、冷間圧造用炭素鋼、ステンレス鋼のいずれかで形成された板材をプレス成形することで形成されている。同様に、第２環状部材７ｂも、機械構造用炭素鋼、冷間圧造用炭素鋼、ステンレス鋼のいずれかで形成された板材をプレス成形することで形成されている。鋲８は、機械構造用炭素鋼、冷間圧造用炭素鋼、ステンレス鋼のいずれかで形成された線材で形成されている。

第１環状部材７ａの表面には、軟窒化処理を施すことにより窒化層が形成され、第２環状部材７ｂの表面にも、軟窒化処理を施すことにより窒化層が形成されている。窒化層は、４００ＨＶ以上の硬度をもつ表面硬化層であり、２０μｍ以下の厚さの極めて薄い化合物層（鉄と窒素からなる化合物層）である。ただし、図１１に示す第２鋲穴１１ｂの内周は、その全体に窒化層が形成されているのに対し、第１鋲穴１１ａの内周は、窒化層が形成されていない非窒化面を有する。

図９、図１１に示すように、鋲８は、鋲軸１２と、鋲軸１２の一端（図では上端）にあらかじめ成形された元頭部１３と、鋲軸１２の他端（図では下端）を加締めることにより形成された加締め頭部１４とを有する。図１１に示すように、鋲軸１２は、第１平板部１０ａと第２平板部１０ｂを重ね合わせた状態で、第１鋲穴１１ａと第２鋲穴１１ｂに挿通されている。元頭部１３と加締め頭部１４は、第１平板部１０ａと第２平板部１０ｂを軸方向に挟み込むように配置され、元頭部１３が第１平板部１０ａを軸方向に係止し、加締め頭部１４が第２平板部１０ｂを軸方向に係止している。

上記の保持器４は、次のように製造することができる。

まず、図３に示すように、鋼板をプレス成形することで、第１ポケット壁部９ａと第１平板部１０ａをもつ第１環状部材７ａを形成する。次に、パンチを用いた打ち抜き加工によって、第１環状部材７ａの第１平板部１０ａに第１鋲穴１１ａを形成する。このとき、第１平板部１０ａを、第２平板部１０ｂの側とは反対側（図では上側）から第２平板部１０ｂの側（図では下側）に打ち抜いて第１鋲穴１１ａを形成する。これにより、図４に示すように、第１鋲穴１１ａの第２平板部１０ｂ（図９参照）の側とは反対側（図では上側）の開口縁には、第１平板部１０ａの材料表面がパンチで引っ張られることで生じる断面Ｒ状の第１だれ部１５が形成される。また、第１鋲穴１１ａの内周面には、第２平板部１０ｂ（図９参照）の側とは反対側（図では上側）から第２平板部１０ｂの側（図では下側）に向かって順に、せん断面１６と破断面１７が形成される。せん断面１６は、軸方向に延びる筋状の模様をもつ滑らかな面である。一方、破断面１７は、第１平板部１０ａの材料が引きちぎられて生じる不規則な凹凸面である。破断面１７は、せん断面１６よりも大きい面粗さを有する。その後、図５に示すように、第１鋲穴１１ａの第２平板部１０ｂの側（図では下側）の端部内周を切削し、テーパ状の第１面取り部１８ａを形成する。第１面取り部１８ａの内周は平滑面である。上記と同様に、第２環状部材７ｂにも、第２鋲穴１１ｂ、第２面取り部１８ｂ等を形成する。

次に、図６、図７に示すように、鋲８を、第１環状部材７ａの第１鋲穴１１ａに圧入する。鋲８は、図７に示すように、鋲軸１２と、鋲軸１２の一端にあらかじめ成形された元頭部１３とを有する。鋲軸１２は、軸方向に沿って一定の直径を有する円柱状に形成されている。元頭部１３は、鋲軸１２よりも大径に形成され、軸方向に直角な平面状の座面１９を有する。ここで、鋲軸１２および元頭部１３は、鋲軸１２の直径をＤ_１、元頭部１３の直径をＤ_２、玉３の直径（図１参照）をＤａとしたときに、α＝Ｄ_１／Ｄａ、β＝Ｄ_２／Ｄ_１がそれぞれ次式（１）（２）を満たすように形成されている。
０．３０＜α＜０．７０ ・・・（１）
１．３５＜β＜１．７０ ・・・（２）

なお、第１環状部材７ａと第２環状部材７ｂの組立性を考慮し、鋲軸１２に、先細のテーパ形状を設けることも可能である。例えば、鋲軸１２を、元頭部１３から連なる円筒状の鋲軸首元部分と、その鋲軸首元部分から鋲軸１２の先端に向かって縮径するテーパ状の鋲軸先端部分とで構成するようにしてもよい。この場合、上記の鋲軸１２の直径Ｄ_１は、鋲軸先端部分の直径ではなく、鋲軸首元部分の直径である。また、図１１に示すように、第２環状部材７ｂの第２鋲穴１１ｂから突出した鋲軸１２の部分を加締めて加締め頭部１４を形成した状態（詳しくは後述する）においても、鋲軸１２の直径Ｄ_１（環状突起２０を除いた部分の直径）と、元頭部１３の直径Ｄ_２は、上記式（１）（２）を満たしている。

その後、図６に示すように、圧入により一体化した鋲８と第１環状部材７ａとに軟窒化処理を施す。軟窒化処理は、鋼材の表面に窒化層（表面硬化層）を形成する処理であり、例えば、アンモニアガスと吸熱型変性ガスの混合ガス雰囲気中で、鋼材を変態点よりも低温（４００℃～５９０℃程度の温度）の範囲で加熱することで、鋼材の表面に窒素を浸透させて窒化層を形成する処理である。この軟窒化処理を保持器４に施すと、保持器４の寸法をほとんど変化させることなく、保持器４の耐久性を向上させることが可能となる。この軟窒化処理によって第１環状部材７ａの表面に窒化層が形成されるが、図７に示す第１鋲穴１１ａの内周（鋲軸１２との嵌合面）は、鋲軸１２でマスキングされた状態となっているので、窒化層が形成されない非窒化面を有するものとなる。

また、図６に示すように、第１環状部材７ａと結合する前の状態の第２環状部材７ｂにも軟窒化処理を施す。このとき、第２環状部材７ｂの第２鋲穴１１ｂは鋲８が挿入されておらず、第２鋲穴１１ｂの内周の全体が露出しているので、第２鋲穴１１ｂの内周の全体に窒化層が形成される。

次に、図８、図９に示すように、第１環状部材７ａを第２環状部材７ｂに重ね合わせ、第１鋲穴１１ａから突出した鋲軸１２の部分を第２鋲穴１１ｂに挿入する。このとき、鋲軸１２は第２鋲穴１１ｂを貫通し、第２鋲穴１１ｂから突出した状態となる。このとき、図１に示す内輪１と外輪２の間に複数の玉３を組み込み、その各玉３を、第１環状部材７ａの第１ポケット壁部９ａと第２環状部材７ｂの第２ポケット壁部９ｂとで軸方向両側から挟むように、第１環状部材７ａと第２環状部材７ｂを合わせる。

その後、図１０、図１１に示すように、第２環状部材７ｂの第２鋲穴１１ｂから突出した鋲軸１２の部分を図示しない加締め金型で軸方向に押し潰して加締める（塑性変形させる）ことで、第１環状部材７ａと第２環状部材７ｂを結合する。このとき、図１１に示すように、鋲軸１２の塑性変形によって、鋲軸１２の軸方向中央部の外周に、第１面取り部１８ａと第２面取り部１８ｂとに同時に係合する環状突起２０が形成される。図では、環状突起２０の存在を分かりやすくするために、環状突起２０の大きさを誇張して示している。

ここで、図９に示すように第２環状部材７ｂの第２鋲穴１１ｂから突出した鋲軸１２の部分を加締めるとき、使用する加締め金型と加締めの荷重とを調整することで、図１１に示す加締め頭部１４の直径Ｄ_３、加締め頭部１４の高さＨが、次式（３）（４）をそれぞれ満たすように加締め頭部１４が形成されるようにする。

ところで、図６、図７に示すように、鋲８を第１環状部材７ａの第１鋲穴１１ａに圧入し、その状態で第１環状部材７ａに軟窒化処理を施したとき、第１鋲穴１１ａの内周（鋲軸１２との嵌合面）は、鋲軸１２でマスキングされた状態となっているので、窒化層が形成されない。そして、その後、図８に示すように、第１環状部材７ａを第２環状部材７ｂに重ね合わせ、図９、図１１に示すように、第２環状部材７ｂの第２鋲穴１１ｂから突出した鋲軸１２の部分を加締めたとき、その加締めによって、鋲軸１２は径方向に膨張するように塑性変形し、その鋲軸１２の塑性変形によって第１鋲穴１１ａの内周は引張応力が発生した状態となる。つまり、第１鋲穴１１ａの内周の非窒化面（表面硬化層）に、鋲軸１２の膨張に伴う引張応力が作用し、このことが原因で、保持器４の強度低下が生じる可能性がある。

そこで、上記実施形態の玉軸受は、第２環状部材７ｂの第２鋲穴１１ｂから突出した鋲軸１２の部分を加締めて加締め頭部１４を形成するときの加締めの荷重を従来よりも小さくすることで、上記式（３）（４）をそれぞれ満たす範囲で、加締め頭部１４の直径を小さくし、加締め頭部１４の高さを高くしている。これにより、第１環状部材７ａと第２環状部材７ｂの密着性を確保しながら、鋲８の加締め時に第１鋲穴１１ａの内周に作用する引張応力の大きさを低減することが可能となっている。そのため、保持器４の強度低下が生じにくく、耐久性に優れる。

また、この玉軸受は、図１１に示すように、第１鋲穴１１ａの第２平板部１０ｂの側の端部内周にテーパ状の第１面取り部１８ａが形成され、第２鋲穴１１ｂの第１平板部１０ａの側の端部内周にテーパ状の第２面取り部１８ｂが形成されているので、保持器４の強度低下を特に効果的に防止することが可能となっている。すなわち、図４に示す第１鋲穴１１ａを追加工せずにそのまま用いて、第１鋲穴１１ａに鋲８を圧入し、鋲軸１２を加締めた場合、第１鋲穴１１ａの内周の破断面１７（不規則な凹凸面）に引張応力が作用し、保持器４の強度低下が生じるおそれがある。第２鋲穴１１ｂの内周の破断面１７についても同様である。そこで、図５、図１１に示すように、第１鋲穴１１ａの第２平板部１０ｂの側の端部内周にテーパ状の第１面取り部１８ａを形成するとともに、第２鋲穴１１ｂの第１平板部１０ａの側の端部内周にもテーパ状の第２面取り部１８ｂを形成すると、第１鋲穴１１ａおよび第２鋲穴１１ｂの内周の破断面１７が除去されるので、第１鋲穴１１ａおよび第２鋲穴１１ｂの内周の破断面１７による引張強度の低下が抑えられ、その結果、保持器４の強度低下を防止することが可能となる。

また、この玉軸受は、図１１に示すように、鋲軸１２の外周に、第１面取り部１８ａと第２面取り部１８ｂとに同時に係合する環状突起２０が形成されているので、第１平板部１０ａおよび第２平板部１０ｂに対する鋲８の相対移動が、元頭部１３と加締め頭部１４によって規制されるだけでなく、環状突起２０によっても規制される。そのため、鋲８による第１環状部材７ａと第２環状部材７ｂの結合強度が高く、耐久性に優れる。

上記実施形態では、図７に示すように、球冠状の元頭部１３をもつ鋲８を例に挙げて説明したが、図１２（ａ）に示すように、円筒状の元頭部１３をもつ鋲８や、図１２（ｂ）に示すように、球台状の元頭部１３をもつ鋲８を採用してもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 内輪
２ 外輪
３ 玉
４ 波形保持器
７ａ 第１環状部材
７ｂ 第２環状部材
８ 鋲
９ａ 第１ポケット壁部
９ｂ 第２ポケット壁部
１０ａ 第１平板部
１０ｂ 第２平板部
１１ａ 第１鋲穴
１１ｂ 第２鋲穴
１２ 鋲軸
１３ 元頭部
１４ 加締め頭部
１５ 第１だれ部
１６ せん断面
１８ａ 第１面取り部
１８ｂ 第２面取り部
２０ 環状突起
Ｄａ 玉の直径
Ｄ_１ 鋲軸の直径
Ｄ_２ 元頭部の直径
Ｄ_３ 加締め頭部の直径
Ｈ 加締め頭部の高さ

Claims (6)

1. 内輪（１）と、
   内輪（１）の径方向外側に同軸に設けられた外輪（２）と、
   前記内輪（１）と前記外輪（２）の間に周方向に間隔をおいて組み込まれた複数の玉（３）と、
   前記複数の玉（３）を保持する波形保持器（４）とを有し、
   前記波形保持器（４）は、鋼板製の第１環状部材（７ａ）と、前記第１環状部材（７ａ）と軸方向に対向する鋼板製の第２環状部材（７ｂ）と、前記第１環状部材（７ａ）と前記第２環状部材（７ｂ）を結合する複数の鋲（８）とを有し、
   前記第１環状部材（７ａ）は、前記玉（３）を収容する弧状の第１ポケット壁部（９ａ）と、軸方向に貫通する第１鋲穴（１１ａ）をもつ第１平板部（１０ａ）とを周方向に交互に有し、
   前記第２環状部材（７ｂ）は、前記玉（３）を収容する弧状の第２ポケット壁部（９ｂ）と、軸方向に貫通する第２鋲穴（１１ｂ）をもつ第２平板部（１０ｂ）とを周方向に交互に有し、
   前記鋲（８）は、前記第１平板部（１０ａ）と前記第２平板部（１０ｂ）を重ね合わせた状態で前記第１鋲穴（１１ａ）と前記第２鋲穴（１１ｂ）に挿通された鋲軸（１２）と、前記鋲軸（１２）の一端にあらかじめ成形され、前記第１平板部（１０ａ）を軸方向に係止する元頭部（１３）と、前記鋲軸（１２）の他端を加締めることにより形成され、前記第２平板部（１０ｂ）を軸方向に係止する加締め頭部（１４）とを有する玉軸受において、
   前記鋲軸（１２）の直径をＤ_１、前記元頭部（１３）の直径をＤ_２、前記玉（３）の直径をＤａとしたときに、α＝Ｄ_１／Ｄａ、β＝Ｄ_２／Ｄ_１がそれぞれ次式（１）（２）を満たすように前記鋲軸（１２）および前記元頭部（１３）が形成され、
   ０．３０＜α＜０．７０ ・・・（１）
   １．３５＜β＜１．７０ ・・・（２）
   前記加締め頭部（１４）の直径をＤ_３、前記加締め頭部（１４）の高さをＨとしたときに、次式（３）（４）をそれぞれ満たすように前記加締め頭部（１４）が形成されていることを特徴とする玉軸受。
   

   

   
2. 前記第１環状部材（７ａ）の表面および前記第２環状部材（７ｂ）の表面には、窒化層が形成され、
   前記第２鋲穴（１１ｂ）の内周は、その全体に前記窒化層が形成され、
   前記第１鋲穴（１１ａ）の内周は、前記窒化層が形成されていない非窒化面を有する請求項１に記載の玉軸受。
3. 前記第１環状部材（７ａ）および前記第２環状部材（７ｂ）が、機械構造用炭素鋼、冷間圧造用炭素鋼、ステンレス鋼のいずれかで形成されている請求項１または２に記載の玉軸受。
4. 前記鋲（８）が、機械構造用炭素鋼、冷間圧造用炭素鋼、ステンレス鋼のいずれかで形成されている請求項１から３のいずれかに記載の玉軸受。
5. 前記第１鋲穴（１１ａ）の前記第２平板部（１０ｂ）の側とは反対側の開口縁に断面Ｒ状の第１だれ部（１５）が形成され、
   前記第１鋲穴（１１ａ）の内周面は、軸方向に延びる筋状の模様をもつせん断面（１６）とされ、
   前記第１鋲穴（１１ａ）の前記第２平板部（１０ｂ）の側の端部内周にテーパ状の第１面取り部（１８ａ）が形成され、
   前記第２鋲穴（１１ｂ）の前記第１平板部（１０ａ）の側とは反対側の開口縁に断面Ｒ状の第２だれ部が形成され、
   前記第２鋲穴（１１ｂ）の内周面は、軸方向に延びる筋状の模様をもつせん断面とされ、
   前記第２鋲穴（１１ｂ）の前記第１平板部（１０ａ）の側の端部内周にテーパ状の第２面取り部（１８ｂ）が形成されている請求項１から４のいずれかに記載の玉軸受。
6. 前記鋲軸（１２）の外周に、前記第１面取り部（１８ａ）と前記第２面取り部（１８ｂ）とに同時に係合する環状突起（２０）が形成されている請求項５に記載の玉軸受。

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