JP3669716B2 - Method for manufacturing outer ring for shell type needle bearing - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は、カークーラ用コンプレッサ、二輪車用サスペンション、ステアリングギヤ等、比較的スラスト方向の力を受ける場合が多いラジアル回転支持部分に組み込むシェル型ニードル軸受用外輪の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えばカークーラ用コンプレッサのロータには大きなラジアル荷重が加わるので、(玉軸受ではなく)ニードル軸受により、上記ロータを回転自在に支持している。又、上記ロータにはラジアル荷重だけでなく(小さいけれども)スラスト方向の力が加わるので、上記ニードル軸受は、このスラスト荷重に基づいて軌道面とニードルとがずれる事を防止する構造である必要がある。この為従来から、図14〜16に示す様なシェル型ニードル軸受により、上記ロータ等の回転支持部分を構成していた。
【0003】
先ず、図14に示した第1例の構造では、金属板を曲げ形成する事で全体を円筒状とした外輪1の両端を、それぞれ直径方向(図14の上下方向)内側に向け直角に折り曲げて、1対の抑え部2、2を形成している。そして、複数のニードル3を転動自在に保持する保持器4の軸方向(図14の左右方向)両端面と、上記各抑え部2、2の内側面とを近接させている。この様なシェル型ニードル軸受を組み込んだ回転支持部分にスラスト方向の力が作用した場合、上記保持器4の軸方向端縁と何れかの抑え部2の内側面とが摺接して、上記外輪1とニードル3とがずれる事を防止する。
【0004】
又、図15〜16に示した第2例の構造では、金属板を曲げ形成する事で全体を円筒状とした外輪1aの軸方向(図15の左右方向)両端縁部を、それぞれ直径方向(図15の上下方向)内方に向け180度ずつ折り返す事で折り返し部5a、5bとしている。各折り返し部5a、5bの端縁は、それぞれニードル3の端面3a、3aに直接対向させている。従来構造の場合、各折り返し部5a、5bの端縁6、6は、図16(A)(B)に示す様に直角に形成されている。複数のニードル3を転動自在に保持する保持器4は、これら各折り返し部5a、5bの内側に挿入される。この様なシェル型ニードル軸受を組み込んだ回転支持部分にスラスト方向の力が作用した場合、上記複数のニードル3の軸方向端面3a、3aと何れかの折り返し部5a、5bの端縁6、6とが摺接して、上記外輪1とニードル3とがずれる事を防止する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の様に構成される従来のシェル型ニードル軸受の場合、スラスト方向の力を受けつつ回転する場合に、摩擦抵抗が大きくなって動力損失が嵩むだけでなく、著しい場合には焼き付きが発生すると言った、解決すべき問題点がある。
【0006】
即ち、スラスト方向の力を受けつつ回転する場合に、図14に示した第1例の構造では、保持器4の一端縁と何れか一方の抑え部2の内側面とが、図15〜16に示した第2例の構造では、各ニードル3の端面3aと何れかの折り返し部5a(又は5b)の端縁6とが、それぞれ摩擦し合う。この摩擦分が動力損失となって、シェル型ニードル軸受を組み込んだ機械装置の性能を悪くする。更に、上記スラスト方向の力が大きく、しかも回転速度が速い場合には、焼き付きを起こす原因となる。
【0007】
特開昭59−106719号公報、実開昭58−22515号公報等には、金属材に鍛造加工や切削加工を施す事により造られた円筒ころ軸受用外輪で、鍔部の内側面を直径方向外側に向かう程軸方向内側に向かう方向に傾斜させた構造が記載されている。この様な構造によれば、鍔部の内側面と円筒ころの端面との間に作用する摩擦を低減して、上記動力損失を低く抑えると共に、焼き付きの発生を抑えられる。但し、金属材に鍛造加工や切削加工を施す事により造られた円筒ころ軸受用外輪は、製作費が嵩むだけでなく、径方向に関する厚さ寸法も大きくなるので、カークーラ用コンプレッサ、二輪車用サスペンション、ステアリングギヤ等の回転支持部分に組む込む事は難しい。これに対して、上記図15〜16に示した様な、金属板を曲げ形成する事で造られたシェル型ニードル軸受用外輪の場合、製作費を低く抑えられる他、径方向に関する厚さ寸法も抑えられる。但し、折り返し部5a(又は5b)の端縁を上記方向に傾斜させる事ができず、動力損失の低減と焼き付き防止の面から改良が望まれている。
本発明のシェル型ニードル軸受用外輪の製造方法は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の製造方法により造られるシェル型ニードル軸受用外輪は、前述した従来のシェル型ニードル軸受用外輪と同様に、金属板を曲げ形成する事で全体を円筒状とし、軸方向両端縁部を直径方向内方に向けそれぞれ180度ずつ折り返す事で折り返し部とし、各折り返し部の端縁をそれぞれニードルの端面に直接対向させるものである。
【0009】
特に、本発明の製造方法により造られるシェル型ニードル軸受用外輪は、上記各折り返し部の端縁は、直径方向外側に向かう程軸方向内側に向かう方向に傾斜しており、上記端縁の直径方向外端位置を、外輪の内周面に設けた軌道面位置とほぼ一致させている事を特徴している。
【0010】
この様なシェル型ニードル軸受用外輪を造る、本発明の製造方法は、円筒状に形成された金属板の一端縁部を180度折り返す事で第一の折り返し部を形成した後、この第一の折り返し部の端縁に面押し加工を施す事により、この第一の折り返し部の端縁を直径方向外側に向かう程軸方向内側に向かう方向に傾斜させると共に、この端縁の直径方向外端位置を、外輪の内周面に設けた軌道面位置とほぼ一致させ、次いで、予めその端縁を所定角度に傾斜させた、上記金属板の他端縁部を180度折り返して第二の折り返し部を形成し、この第二の折り返し部の端縁を直径方向外側に向かう程軸方向内側に向かう方向に傾斜させると共に、この端縁の直径方向外端位置を、外輪の内周面に設けた軌道面位置とほぼ一致させる。
【0011】
【作用】
上述の様な本発明の製造方法により造られたシェル型ニードル軸受用外輪の場合、各折り返し部の端縁が、直径方向外側に向かう程軸方向内側に向かう方向に傾斜しており、しかもこの端縁の直径方向外端位置が、外輪の内周面に設けた軌道面位置とほぼ一致している為、上記各折り返し部の端縁とニードルの端面とは、これら端縁及び端面の直径方向外端寄り部分で、互いに当接する。従って、スラスト方向の力が加わった状態でニードルが回転した場合でも、各ニードルの端面と折り返し部の端縁との接触状態が、転がり接触に近い接触状態となる。この結果、摩擦損失の低減と焼き付き防止とを図れる。
しかも、金属板を曲げ形成する事により造られるシェル型ニードル軸受用外輪 は、金属材に鍛造加工や切削加工を施す事により造られるものに比べて、製作費が安く、径方向に関する厚さ寸法も小さく抑えられる。この為、カークーラ用コンプレッサ、二輪車用サスペンション、ステアリングギヤ等の回転支持部に組み込むのに好適な構造を実現できる。
【0012】
【実施例】
図1〜4は、本発明の製造方法により造られるシェル型ニードル軸受用外輪の1例を示している。金属板を曲げ形成する事で全体を円筒状とした外輪1bの軸方向(図1、3の左右方向)両端縁部には、上記円筒状に形成された金属板を直径方向(図1、3の上下方向)内方に向け、それぞれ180度ずつ折り返す事で、折り返し部5a、5bを形成している。各折り返し部5a、5bの曲率半径は十分に小さくして、各折り返し部5a、5bの外周面7、7の位置と、外輪1bの軌道面である内周面8の位置とをほぼ一致させている。そして、各折り返し部5a、5bの端縁6a、6aを、それぞれニードル3の端面3a、3aに直接対向させている。
【0013】
特に、本例のシェル型ニードル軸受用外輪に於いては、上記各折り返し部5a、5bの端縁6a、6aは、図2、4(A)(B)に詳示する様に、直径方向外側(図2、4の下側)に向かう程軸方向内側(図2、4の(A)に於いて右側、図2、4の(B)に於いて左側)に向かう方向に、角度θだけ傾斜している。従って、上記各端縁6a、6aの直径方向外端位置は、上記外輪1bの内周面8である軌道面位置とほぼ一致している。
【0014】
上述の様に構成される本例のシェル型ニードル軸受用外輪の場合、各折り返し部5a、5bの端縁6a、6aと各ニードル3の端面3a、3aとは、端縁6a、6a及び端面3a、3aの直径方向外端寄り部分で、互いに当接する。従って、スラスト方向の力が加わり、何れかの端縁6aと何れかの端面3aとが当接した状態でニードル3が回転した場合でも、各ニードル3の端面3aと折り返し部5a(5b)の端縁6aとの接触状態が、転がり接触に近い接触状態となる。この結果、接触部分に作用する摩擦力が少なくなって、この接触部分での発熱も少なくなり、摩擦損失の低減と焼き付き防止とを図れる。尚、上記各端縁6a、6aの傾斜角度θは、1〜5度程度あれば機能上十分であるが、この角度よりも多少大きくても差し支えない。
【0015】
次に、図5〜10は、上述した様なシェル型ニードル軸受用外輪を造る、本発明の製造方法の実施例を示している。先ず、円筒状に形成された金属板の一端縁部(図5〜6の下端縁部)を180度折り返す事により、第一の折り返し部である折り返し部5aを形成した後、図5〜6に示す様に、この折り返し部5aの端縁6aに面押し加工を施す。即ち、上記折り返し部5aを形成した金属板をダイ9内に保持した状態で、この金属板内にパンチ10を挿入し、このパンチ10に形成した段部11により、上記折り返し部5aの端縁6aを強く押圧して、この端縁6aを前記角度θだけ、直径方向(図5〜6の左右方向)外側(同図の左側)に向かう程軸方向(図5〜6上下方向)内側(同図の上側)に向かう方向に傾斜させる。
【0016】
次いで、図7〜8に示す様に、上記金属板の端縁14を所定方向に所定角度だけ傾斜させる。即ち、上記折り返し部5aを形成した金属板を、この折り返し部5aを受部12に突き当てた状態で、受型13内に保持し、別のパンチ15の先端部を上記金属板の内側に挿入する。そして、このパンチ15の外周面に形成した段部16を上記端縁14に突き当てる事により、この端縁14を傾斜させる。尚、この端縁14の傾斜方向と傾斜角度αとは、次述する第二の折り返し部である折り返し部5b形成後に於ける端縁6aの傾斜角度θが適正値となる様に、実験的に定める。
【0017】
この様にして、上記金属板の端縁14を傾斜させたならば、この端縁14を有する金属板の他端縁部(図7〜8の上端縁部)を、図9に示す状態から図10に示す状態に迄180度折り返して、第二の折り返し部である折り返し部5bを形成する。この状態で、この折り返し部5bの端縁6aは、直径方向(図10の左右方向)外側(同図の右側)に向かう程軸方向(図10の上下方向)内側(同図の下側)に向かう方向に、角度θ(1〜5度)傾斜する。上述の様に構成される本発明の製造方法により造られたシェル型ニードル軸受用外輪の作用は、前述の通りである。
【0018】
尚、各折り返し部5a、5bの端縁6aの形状は、必ずしも単純な摺鉢状である必要はなく、例えば、図11(A)〜(C)に示す様な形状とする事も出来る。先ず(A)に示した第1例は、外周縁部にのみ直角部分を残したもの、(B)に示した第2例は、凸に湾曲させつつ傾斜させたもの、(C)に示した第3例は、凸に湾曲した傾斜面と直角部分とを合わせたものである。何れの形状を採用した場合でも、端縁6aとニードル3の端面3a(図1〜2参照)との接触状態を転がり接触に近く出来る。
【0019】
又、本発明の製造方法により造られるシェル型ニードル軸受用外輪を組み込んで構成されるシェル型ニードル軸受には、必ずしも保持器を設ける必要はなく、図12に示す様な、所謂総ころ型のニードル軸受とする事も出来る。更に、本発明の製造方法により造られるシェル型ニードル軸受用外輪と組み合わされるニードル3の端面3aの形状も、必ずしも平坦である必要はなく、図13に示す様に球面状に膨らんでいても良い。但し、この場合には、各折り返し部5a(5b)の傾斜角度θを少し大きめにする。
【0020】
【発明の効果】
本発明のシェル型ニードル軸受用外輪の製造方法は、以上に述べた通り構成され作用するので、得られたシェル型ニードル軸受を組み込んだ回転支持部分が、スラスト方向の力を受けつつ回転した場合でも、摩擦損失並びに摩擦による発熱を少なく抑える事が出来る。この結果、動力損失の低減と焼き付き防止とを図れ、高性能で信頼性の高い回転支持部分を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法により造られた外輪を組み込んだシェル型ニードル軸受の断面図。
【図2】図1の要部拡大図で、(A)は図1のA部を、(B)は同じくB部を、それぞれ示している。
【図3】外輪のみを取り出して示す断面図。
【図4】図3の要部拡大図で、(A)は図3のA部を、(B)は同じくB部を、それぞれ示している。
【図5】第一の折り返し部の端縁を加工する状態を示す断面図。
【図6】図5のX部拡大図。
【図7】金属板の他端縁を加工する状態を示す断面図。
【図8】図7のY部拡大図。
【図9】端縁を加工された金属板の他端縁部を、折り返し前の状態で示す図。
【図10】この他端縁部を折り返して第二の折り返し部とした状態を示す断面図。
【図11】折り返し部端縁の別形状の3例を示す断面図。
【図12】総ころ型ニードル軸受の半部断面図。
【図13】ニードルの端面を凸面とした、シェル型ニードル軸受の部分断面図。
【図14】従来のシェル型ニードル軸受の第1例を示す半部断面図。
【図15】同第2例を示す半部断面図。
【図16】図15の要部拡大図で、(A)は図15のA部を、(B)は同じくB部を、それぞれ示している。
【符号の説明】
1、1a、1b 外輪
2 抑え部
3 ニードル
3a 端面
4 保持器
5a、5b 折り返し部
6、6a 端縁
7 外周面
8 内周面
9 ダイ
10 パンチ
11 段部
12 受部
13 受型
14 端縁
15 パンチ
16 段部[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a method for manufacturing an outer ring for a shell-type needle bearing that is incorporated in a radial rotation support portion that is often subjected to a relatively thrust force, such as a car cooler compressor, a suspension for a two-wheeled vehicle, and a steering gear.
[0002]
[Prior art]
For example, since a large radial load is applied to the rotor of a car cooler compressor, the rotor is rotatably supported by a needle bearing (not a ball bearing). Further, since not only a radial load but also a thrust force is applied to the rotor, the needle bearing needs to have a structure that prevents the raceway surface and the needle from being displaced based on the thrust load. is there. For this reason, conventionally, a rotational support portion such as the rotor has been constituted by a shell type needle bearing as shown in FIGS.
[0003]
First, in the structure of the first example shown in FIG. 14, both ends of the outer ring 1 which is formed into a cylindrical shape by bending a metal plate are bent at right angles toward the inside in the diameter direction (vertical direction in FIG. 14). Thus, a pair of holding
[0004]
Further, in the structure of the second example shown in FIGS. 15 to 16, both end edges in the axial direction (left and right direction in FIG. 15) of the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the conventional shell type needle bearing configured as described above, when rotating while receiving a force in the thrust direction, not only the frictional resistance is increased and the power loss is increased, but also the seizure occurs in a remarkable case. There is a problem that needs to be solved.
[0006]
That is, when rotating while receiving a force in the thrust direction, in the structure of the first example shown in FIG. 14, the one end edge of the
[0007]
In JP-A-59-106719, JP-A-58-22515, etc., an outer ring for a cylindrical roller bearing produced by subjecting a metal material to forging or cutting, the inner surface of the collar portion has a diameter. A structure is described that is inclined in the direction toward the inner side in the axial direction toward the outer side in the direction. According to such a structure, the friction acting between the inner surface of the flange and the end surface of the cylindrical roller can be reduced, the power loss can be kept low, and the occurrence of seizure can be suppressed. However, the outer ring for cylindrical roller bearings made by forging or cutting metal materials not only increases the manufacturing cost, but also increases the thickness in the radial direction, so the compressor for car coolers and suspension for motorcycles It is difficult to incorporate it into a rotation support part such as a steering gear. On the other hand, in the case of an outer ring for a shell type needle bearing formed by bending a metal plate as shown in FIGS. 15 to 16, the manufacturing cost can be kept low, and the thickness dimension in the radial direction Is also suppressed. However, the edge of the folded
The manufacturing method of the outer ring for shell type needle bearings of the present invention is invented in view of such circumstances .
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The outer ring for a shell type needle bearing manufactured by the manufacturing method of the present invention is formed into a cylindrical shape by bending a metal plate in the same manner as the conventional outer ring for a shell type needle bearing described above, and both end edges in the axial direction are formed. Folding portions are formed by folding back 180 degrees inward in the diameter direction, and the end edges of the folded portions are directly opposed to the end surfaces of the needles.
[0009]
Particularly, in the outer ring for a shell type needle bearing manufactured by the manufacturing method of the present invention, the end edge of each folded portion is inclined in the direction toward the inner side in the axial direction toward the outer side in the diameter direction, and the diameter of the end edge is increased. It is characterized in that the direction outer end position is substantially matched with the track surface position provided on the inner peripheral surface of the outer ring.
[0010]
In the manufacturing method of the present invention for producing such an outer ring for a shell needle bearing , the first folded portion is formed by folding one end edge of a cylindrical metal plate 180 degrees, and then the first folded portion is formed. By applying a surface pressing process to the edge of the folded part, the edge of the first folded part is inclined inward in the axial direction as it goes outward in the diameter direction, and the outer edge in the diameter direction of the edge The position of the metal plate is made to substantially coincide with the position of the raceway surface provided on the inner peripheral surface of the outer ring, and then the other end edge of the metal plate, which has been inclined at a predetermined angle in advance, is turned back by 180 degrees. And the edge of the second folded portion is inclined in the direction toward the inside in the axial direction toward the outside in the diametrical direction, and the diametrically outer end position of the end edge is provided on the inner peripheral surface of the outer ring. Almost match the position of the track surface.
[0011]
[Action]
In the case of the outer ring for the shell type needle bearing manufactured by the manufacturing method of the present invention as described above, the edge of each folded portion is inclined in the direction toward the inner side in the axial direction toward the outer side in the diametrical direction. Since the outer edge position in the diameter direction of the end edge substantially coincides with the position of the raceway surface provided on the inner peripheral surface of the outer ring, the end edge of each folded portion and the end face of the needle are the diameter of the end edge and the end face. They are in contact with each other at the outer ends in the direction. Therefore, even when the needle rotates in a state where a force in the thrust direction is applied, the contact state between the end surface of each needle and the end edge of the folded portion becomes a contact state close to rolling contact. As a result, it is possible to reduce friction loss and prevent seizure.
Moreover, shell type needle bearing outer rings made by bending a metal plate are cheaper to manufacture and thicker in the radial direction than those made by forging or cutting metal materials. Can be kept small. For this reason, it is possible to realize a structure suitable for incorporation in a rotation support portion such as a car cooler compressor, a suspension for a two-wheeled vehicle, or a steering gear.
[0012]
【Example】
1 to 4 show an example of an outer ring for a shell type needle bearing manufactured by the manufacturing method of the present invention . The cylindrical metal plate is formed in the diameter direction (FIG. 1, FIG. 1) at both ends in the axial direction (left and right direction in FIGS. 1 and 3) of the
[0013]
In particular, in the outer ring for the shell type needle bearing of the present example , the end edges 6a and 6a of the folded
[0014]
In the case of the outer ring for the shell type needle bearing of this example configured as described above, the
[0015]
Next, FIGS. 5 to 10 show an embodiment of the manufacturing method of the present invention in which an outer ring for a shell type needle bearing as described above is manufactured . First, after one end edge portion (lower end edge portion in FIGS. 5 to 6) of the metal plate formed in a cylindrical shape is turned back by 180 degrees to form the turn-up
[0016]
Next, as shown in FIGS. 7 to 8, the
[0017]
In this way, if the
[0018]
In addition, the shape of the
[0019]
In addition, a shell-type needle bearing constructed by incorporating an outer ring for a shell-type needle bearing manufactured by the manufacturing method of the present invention does not necessarily have to be provided with a cage. Needle bearings can also be used. Furthermore, the shape of the
[0020]
【The invention's effect】
Since the manufacturing method of the outer ring for the shell type needle bearing of the present invention is configured and operates as described above, the rotation support portion incorporating the obtained shell type needle bearing rotates while receiving the force in the thrust direction. However, friction loss and heat generation due to friction can be reduced. As a result, it is possible to reduce power loss and prevent seizure, and to obtain a high-performance and highly reliable rotation support portion.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a shell needle bearing incorporating an outer ring manufactured by the manufacturing method of the present invention.
2 is an enlarged view of a main part of FIG. 1, in which (A) shows the A part of FIG. 1 and (B) shows the B part.
FIG. 3 is a sectional view showing only an outer ring.
4 is an enlarged view of a main part of FIG. 3, in which (A) shows the A part of FIG. 3 and (B) shows the B part.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the edge of the first folded portion is processed.
6 is an enlarged view of a portion X in FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which the other end edge of the metal plate is processed.
FIG. 8 is an enlarged view of a Y part in FIG.
FIG. 9 is a diagram showing the other end edge portion of the metal plate whose edge has been processed, in a state before being turned back;
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state in which the other end edge portion is folded to form a second folded portion.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing three examples of another shape of the folded portion edge.
FIG. 12 is a half sectional view of a full roller needle bearing.
FIG. 13 is a partial cross-sectional view of a shell-type needle bearing having a convex end surface of the needle.
FIG. 14 is a half sectional view showing a first example of a conventional shell type needle bearing.
FIG. 15 is a half sectional view showing the second example.
16 is an enlarged view of a main part of FIG. 15, in which (A) shows the A part of FIG. 15 and (B) shows the B part.
[Explanation of symbols]
1, 1a,
Claims (1)
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