JP3675477B2 - 一体金属玉軸受保持器形成方法 - Google Patents

Description

発明の背景
本発明は、一般的に言えば玉軸受保持器に関し、さらに詳しく言えば、軸受玉にポン又はパチンとはめることによって玉軸受組立体に装着される一体玉軸受保持器に関する。
玉軸受保持器の一つの共通型は溶接、リベット締め又は機械的連結によって結合された二つの半体を備えている。これらの二体玉軸受保持器は、軸受玉を軌道輪の間に装荷した後に、二つの半体を玉軸受の両端から挿入することを必要とする。溶接は軸受玉を通して火花を飛ばす電圧のために困難であり、リベット締めは挿入する必要のあるリベットが多いために困難である。欠陥のある軸受組立体の検査と除去から余分な費用が生ずる。
二体軸受には空間が必要なために追加の問題か伴っている。このような玉軸受保持器は、二つの半体を溶接、リベット締め又は機械的連結をできるようにするために軸受玉の間に十分な円周方向の距離を必要とする。結果として、挿入される軸受玉が少なく、軸受組立体の荷重容量を小さくする。また、多列軸受玉を用いるとき、各列を離して玉軸受保持器のための空間を設けなければならす、軸受組立体の軸方向長さを長くする。
もう一つの玉軸受保持器は、Ｕ字形接続部分によって離された開放玉ポケットで初期波形形状を備える金属薄板リングを備えている。Ｕ字形接続部分は、軌道輪の間に挿入された後に、軸受玉をポケット内に置いて、ひっくり返され、接続部分の側面を広げて軸受玉の輪郭に一致させる。しかし、軸受玉に直接にもたれる玉軸受保持器を形成することは軸受玉を握り過ぎたり又は軸受の保持を不十分にすることが多い。
玉軸受保持器はまた、軸受玉が簡単なポップイン組立体を作るためにボールポケットに入るとき軸受の玉を飛び越える弾力性指又はリップを有する一体設計を用いることができる。そのような一体玉軸受保持器は、軸受玉を保持するに十分な玉接触表面をつけて金属で作ることは困難である。同様の一体ポプイン設計の成形ポリマー玉軸受保持器は改良されたラップアラウンドで玉との一致性を与えることができる。しかし、このようなポリマー玉軸受保持器は、低温で低強度の用途に限られる。
前述のことは、現在の玉軸受保持器にあると知られている限界を例示している。したがって、前述の限界の一つ以上を克服することを目的とした代替品を提供することが有益であることは明らかである。それゆえ、後で更に詳しく説明する特徴を備える適当な代替品を提供する。
発明の概要
本発明の一つの面において、これは、一体金属製玉軸受保持器を形成する方法を提供することによって達成される。平坦な薄いリングが隣接した初期形ボールポケットの間に繋ぎ材料を有する改造リングの形に形成されている。丸い表面を持った可動アンビルが初期形ボールポケットの中に置かれている。繋ぎ材料はほぼ平らな繋ぎ部が丸い表面の１８０°以上の周囲に一致する隣接する最終形ボールポケットの間に形成されるように再形成される。次に可動アンビルは初期形ボールポケットが可動アンビルを初期形ボールポケットから取り除きやすくするために丸い表面の１８０度以上に一致しないように動かされる。
本発明のもう一つの面において、これは、玉軸受組立体を組立てる方法を提供することによって達成される。
前述及びその他の面は、添付図面と共に考慮するとき本発明の以下の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の半形成一体玉軸受保持器のツーリング及び一部分を示す断面図である。
図２は、本発明の半形成一体玉軸受保持器の代りの繋ぎ部分を示す断面図である。
図３は、半形成一体玉軸受保持器のツーリングと一部分を例示する図１の線３−３に沿った断面図である。
図４は、本発明の完全形成一体玉軸受保持器のツーリングと一部分を示す断面図である。
図５は、完全形成一体玉軸受保持器に対するツーリングの次の位置を示す図４と同様な断面図である。
図６は、本発明の完全形成一体玉軸受保持器を示す絵画図である。
図７は、半組立玉軸受組立体及び玉軸受保持器を挿入するためのツーリングを示す部分断面立面図である。
図８は、図７の半組立玉軸受組立体及びツーリングの部分断面立面図である。
図９は、図７の半組立玉軸受組立体とツーリングの各部分の次の位置を示す立面図である。
図１０は、図８の半組立玉軸受組立体とツーリングの次の位置を示す立面図である。
図１１は、本発明の玉軸受組立体とツーリングの次の位置を示す図７と同様な立面図である。
本発明の種々の実施例における類似の要素が各図において同一参照数字で示されている。
詳細な説明
次に図面を参照すると、図１は、半形成一体玉軸受保持器１０と完全形成一体玉軸受保持器を完成するのに用い得るアンビル１２を含むツーリングの一部分を示す。
半形成玉軸受保持器１０を形成するために、金属の平らな薄いリングが先ず任意の周知の形成方法で形成される。例えば、平らなリングは平らな金属の幅広帯板から「座金」として打ち抜きされてもよい。代わりに、平らなリングは、エッジワイズに（ザ・ハード・ウェイ）巻かれる金属の細い平らな帯板から形成することもできる。割りリングの端は、溶接またはその他の手段によって、一様な厚さに圧印加加工され一様な断面を与えるような寸法にトリムされた突き合わせ、パズルカットまたは重ね接合で係合できる。
次に、平らな薄いリングは、隣接の初期形ボールポケット１４の間に初期形ボールポケット１４と繋ぎ材料１６を形成することによって半形成玉軸受保持器に改変される。リングの全直径を小さくする波形形状に薄いリングを次第に集めるために従来の多段ダイスを用いることができる。次々のダイス段が初期形ボールポケット１４と繋ぎ材料１６を次第に形成できる。好ましいのは、初期形ボールポケット１４は軸受玉の形に従うように球形に凹んだ底面１８を有することであるが、他の凹んだ形状を用いて同様の効果を持たせることができる。
初期形ポケット部分１４の側壁２０及び２２は球形に凹んでいないので、普通の多段ダイスを用い易くしている。繋ぎ材料１６は、図１に示すように、テント形状又は尖った形状を与える平らな部分２４と２６を備えていてもよいし、又は図２に示すように、曲がったアーチ形状を与える丸い部分２８を持っていてもよい。平らな部分２０と２２又は丸い部分２８は、側壁２０及び２２から上方に伸びて、以下に説明するように、仕上がり玉軸受保持器の所望の繋ぎ部形状を形成するに十分な材料を与える。
可動アンビル１２が、初期形ボールポケット１４の中に入れられる。可動アンビル１２の丸い表面３０は、仕上がり玉軸受を一緒に用いるべき軸受玉の直径よりわずかに大きい直径を有する球形のバンドを形成し、軸受玉が自由に回転できるのを確実にする。丸い面３０は円筒形であってもよいアンビルポスト３２に取りつけられる。図３に示すように、可動アンビル１２は、丸い面３０の球形延長部３５に対してへこまされて全体として“棒付きキャンディー”形を与えるようにした凹んだ側部３４を備えている。凹んだ側部３４は、玉軸受保持器の穴及び外径の形に従うために、図示のように、平らでもよいし又は円筒形に曲がっていてもよい。
図４に示されているように、完全形成玉軸受保持器３６は、平らな繋ぎ部３８を形成し、側壁２０と２２（図１及び２）に丸い部分３０を包ませて湾曲した上部壁４０を形成するのに適当なダイスで繋ぎ部部分を平らにすることによって形成される。繋ぎ部端４２と４４は、平らな繋ぎ部３８の長さを制限する止め面となるアンビル部分にもたれて広げられ、最終形ボールポケット４６が丸い面３０の１８０度の円周以上を囲むことを確実にする。結果として、最終形ボールポケット４６は、軸受玉を玉軸受保持器に対して軸方向と半径方法の両方に保持する。
したがって、各初期形ボールポケット１４（図１）の間の繋ぎ部分１６の平坦化が、所望の保持機能を達成するために最終形ボールポケット４６へ短距離で接近できるようにする。半形成玉軸受保持器１０（図１）の穴と外径は玉軸受保持器の半径方向の成長または望ましくない歪みを防止するためにこの繋ぎ部平坦化操作の間に含まれているアンビル柱３２は各最終形ボールポケット４６の繋ぎ部端４２と４４の間に制御されたすき間を与え、所望量の力が軸受保持器を玉軸受組立体から取り除くのに確実に必要である。可動アンビル１２を完全形成玉軸受保持器３６から玉軸受保持器を歪めないで取り除くのを容易にするために、アンビルは玉軸受保持器に垂直な軸の回りの回転または別の形の運動、例えば、可動アンビル１２を傾けることによって、最終形ボールポケット４６がもはや可動アンビル１２の丸い面３０の１８０度以上の円周を囲まないようにする。例示のためにだけ、図５は図４におけるアンビルの位置に対して９０度回転された可動アンビルを示し、一般には、３０度の回転が十分である。アンビルの回転はリングギヤとピニオンによるか又はその他の手段によって行われてもよい。
図６は、可動アンビル１２を取除いた後の完全形成玉軸受保持器３６を示している。上述のように、平らな薄いリングが割りリングから形成されれば、溶接継手４８が疲労に対する抵抗を改良するために平らな繋ぎ部３８ではなく、図示の最後のボールポケット４６の中に置かれるのが好ましい。少なくとも一つの平らな繋ぎ部３８が軸受玉５２のピッチ円５０において測定して、隣接軸受玉５２の間の空間より大きい、予め定めた弦長Ａを持っている。結果として、完全形成玉軸受保持器３６は、隣接軸受玉５２が繋ぎ部端４２と４４の間を通って最終形ボールポケット４６に入ることができるよう変形されなければならない。
玉軸受保持器は、鋼、真中、黄銅又は類似の金属で形成できる。比較的軟い材料を用いる場合、半形成玉軸受保持器１０及び完全形成玉軸受保持器３６を形成するに必要なプレス段階の数を少くできる。例えば、半形成玉軸受保持器１０の初期形ボールポケット１４は、単純化曲面を有してもよいし、可動アンビル１２の丸い部分３０は、平らな繋ぎ部３８と湾曲した上壁４０を形成するアンビルの機能に加えて球形に凹んだ底面１８を形成するためのダイスとして働くことができる。
完全形成玉軸受保持器３６は、最終形ボールポケット４６の中に軸受玉５２を取付ける間ポップイン取付けをするために、変形された後、完全に形成された形状にスナップバックするのに十分な弾力性を持っているべきである。玉軸受保持器が軟鋼で作られている場合、残留圧縮応力を引き起し、弾力性と疲労抵抗を高めるために、完全形成玉軸受保持器３６の浸炭、焼入れ及び焼戻しを用いてもよい。浸炭が玉軸受保持器の厚さの１／３を超えず、焼戻しが保持器の表面が軸受玉５２の表面より確実に軟くする。
図７及び図８は、玉軸受組立体を完成させるために完全形成玉軸受保持器３６を挿入するのに用いることのできるツーリングを示している。上板の柄６０が垂直プレスの中に取付けられ、上板６２が矢印Ｂによって示されているように、垂直に、玉軸受６６の軸受端面６４に直角に可動になっている。軸受玉５２は、軸受の内輪６８及び外輪７０の間の環状空間内にあり、少なくとも一つの平らな繋ぎ部３８の弦長より短い平均弦距離だけ分離されている。玉軸受６６は、図示のように、外輪７０に比較して幅広の内輪６８を持った形式のものであってもよく、又はその他の形状のものであってもよい。
ピボット板７２は、上板６２の両側にトラニオン・ブロック７４及びトラニオン・ピン７６によって旋回可能に取付けられている。ピボット板７２は、止め棒７７と止め座金７９を備え、圧縮ばね７８、又はその他のバイアス手段によって上板６２に押し付けて図７に示された位置にバイアスされる。装てんポンチ８０は、リング形肩８２を備え、ピボット板７２にクランプ８４によってピボット板７２の両側で固定されている。中央パイロット８６は、上板６２に固定され、装てんポンチ８０の中の穴８８及びピボット板７２の中の対応する穴を通って伸びている。
図８は、図７のツーリング及び玉軸受組立体の次の位置を示している。垂直プレスは、上板の柄６０、上板６２及び中央パイロット８６をユニットとして垂直に動かし、中央パイロット８６が図９に示されているように、内輪６８の穴９０の中に進められ、それによって玉軸受６６の適当な心出しを保つ。装てんポンチ８０の肩部９２は、次に、図１０に示されているように、保持器部９４に係合し、隣接軸受玉５２がピッチ円５０に沿って円周方向に動き、隣接の平らな繋ぎ部３８が、軸受玉がボールポケット４６に入るとき軸受玉５２の間を通ることができるようにする。
保持器部分９４のこの最初の挿入の後に、ツーリングをさらに進めて圧縮ばね７８を圧縮し、完全形成玉軸受保持器３６の追加部分が玉軸受５２に対して下方に押しつけられる。軸受玉５２は、ピッチ円５０に沿って円周方向に動き、ボールが残りの最終形ボールポケット４２に入れるようにする。軸受玉５２がボールポケットに全て同時に入るのではない、すなわち、少なくとも一つの軸受玉５２（例えば、保持器部分９４に隣接する軸受玉）が、同時に入ることもあるし、入らないこともあるその他の軸受玉より先に入るので、「シーケンシャル」であるといわれている。
最初は斜めに、続いて、軸受端面６４に対して平行になる突き合せ面を持っている簡単な旋回された装てんポンチが示されているが、他の形式のツーリングを用いて玉軸受保持器を押して、隣接軸受玉の間の平らな繋ぎ部３８を押しつけるのに用いることができる。例えば、Ｖ字形または湾曲した突き合せ面が二つの保持器部分に押し当てられて、軸受玉５２を単一の保持器部分９４においてではなく、二つの保持器部分において最初に挿入してもよい。玉軸受保持器３６は、挿入の間、ほとんど図６に示されているままであってもよいし、又は軸受玉５２を越えて挿入するのを容易にするために“ポテトチップ”形状に一時的に曲げられてもよい。
完全形成玉軸受保持器３６は、弾力性材料で作られ、それが、軸受玉５２がポップイン組立体となるように最終形ボールポケット４６に入った後に、完全に形成された形状に戻るようになっている。平らな繋ぎ部３８の少なくともいくつかが軸受玉５２の間のそれぞれの空間より長いので、繋ぎ部端４２と４４は、軸受玉５２と係合でき、玉軸受保持器３６を軸受玉５２から玉軸受６６に対して軸方向に離れないようにする。最終形ボールポケット４６は、それぞれの軸受玉の円周方向部分を受けるほぼ球形に凹んだ表面を持ち、軸受玉が自由に回転できるようやゝ大きい直径を持っている。
上述の記載から、開放ループ形の初期形ボールポケット１４の間の中間点より上の繋ぎ材料１６を平坦にすることによって、最終形ボールポケット４６が完全形成玉軸受保持器３６を保持する狭い孔を備えることを確実にしていることは明らかであろう。可動アンビル１２は、挿入の間軸受玉５２に対して制御された締りばめとなり、玉軸受組立体を形成するために玉軸受保持器３６を玉軸受６６の中に挿入した後に、制御されたすき間を与える。軸受玉５２の握り過ぎと不十分な保持がそれによって防止される。
本発明は、製作費の低減とともに性能の向上をしたポップイン玉軸受保持器を提供する。保持器半体づつを接合する必要がないので、半体づつを溶接したりリベット結合することに伴う費用と欠陥が無くなる。ボールポケットを従来より互いに接近させることができ、与えられた寸法の軸受組立により多数の軸受玉を入れることができ、それによって荷重容量を増大し、２列玉軸受の列の間隔を二体玉軸受保持器より近付けることができる。グリースを保持する空間が大きくなるので潤滑がよくなり、ポリマー玉軸受保持器でするより高い温度の用途に適用できる。

Claims (13)

1. 玉軸受組立体用の一体金属製玉軸受保持器を形成する方法であり、
   金属の平らな薄いリングを作る段階と、
   前記平らな薄いリングを初期形ボールポケット及び隣接する初期形ボールポケットの間に繋ぎ材料を有する改造形リングに形成する段階と、
   丸い表面を与える可動アンビルを前記初期形ボールポケットの中に位置決めする段階と、
   ほぼ平らな繋ぎ部を前記可動アンビルの丸い表面の１８０°以上の円周に一致する隣接する最終形ボールポケットの間に形成するように前記繋ぎ材料を改造する段階と、
   前記最終形ボールポケットが前記可動アンビルを前記最終形ボールポケットから取除き易くするために前記可動アンビルの丸い表面の１８０°以上の円周に一致しないように少なくとも一つの可動アンビルを動かす段階とを備える一体金属玉軸受保持器形成方法。
2. 前記可動アンビルが前記改造リングに垂直な軸の周りに回転自在であり、前記可動アンビルを動かす段階が前記可動アンビルを前記軸の周りに回転する段階を含む請求項１に記載の一体金属製玉軸受保持器形成方法。
3. 前記可動アシビルの前記丸い表面が球の円周に沿ったバンドである請求項１に記載の一体金属製玉軸受保持器形成方法。
4. 前記丸い表面が前記玉軸受保持器と一緒に用いることのできる軸受玉より大きい直径を有し、前記軸受玉が前記最終形ボールポケットの中で自由に回転できる請求項３に記載の一体金属製玉軸受保持器形成方法。
5. 前記可動アンビルの各々が前記丸い表面を支える柱を備え、前記繋ぎ材料を改造する段階が前記ほぼ平らな繋ぎ部の弦の長さを制限するように前記繋ぎ材料を前記柱に突き合わせる請求項１に記載の一体金属製玉軸受保持器形成方法。
6. 前記ほぼ平らな繋ぎ部の少なくとも幾つかが軸受玉を前記最終形ボールポケットに挿入するとき、隣接軸受玉の間の中心線距離より大きい予め定めた弦の長さを有する請求項１に記載の一体金属製玉軸受保持器形成方法。
7. 前記初期形ボールポケットの間の繋ぎ材料がテント形である請求項１に記載の一体金属製玉軸受保持器形成方法。
8. 初期形ボールポケットの間の前記繋ぎ材料が湾曲したアーチ形状である請求項１に記載の一体金属製玉軸受保持器形成方法。
9. 前記平らな薄いリングが巾広金属帯から座金状ブランクを打抜くことによって形成される請求項１に記載の一体金属製玉軸受保持器形成方法。
10. 前記平らな薄いリングが巾の狭い金属帯をエッジワイズに巻いて前記巾の狭い帯の端領域を接合することによって形成される請求項１に記載の一体金属製玉軸受保持器形成方法。
11. 前記巾の狭い帯の接合端領域が最終形ボールポケット内に位置する結合部となっている請求項１０に記載の一体金属製玉軸受保持器形成方法。
12. 前記平らな薄いリングが巾の狭い金属帯をエッジワイズに巻いて前記巾の狭い帯の端領域を重ね接合を用いて結合することによって形成される請求項１に記載の一体金属製玉軸受保持器形成方法。
13. 前記最終形ボールポケットを形成したのちに焼き入れ及び焼き戻しの段階をさらに備える請求項１に記載の一体金属製玉軸受保持器形成方法。

Images