JP3718612B2 - 軸受鋼製軸部品 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受鋼製軸部品、更に詳しくは、タペットローラや遊星ギヤ等の回転体を保持する軸受鋼製の軸部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２に示すように、この種の軸部品１は、タペットローラや遊星ギヤ等の回転体２の内径面側に組み込まれて該回転体２を支持し、且つ回転体２や軸部品１自身が外れないように、軸部品１の両端面部１Ａ，１Ａがプレート３，３によりそれぞれ支持されている。
【０００３】
ここで、軸部品１の外周面では絶えず回転体２の内周面が摺動しているため、耐摩耗性を向上させるために、該軸部品１の外周面の摺動部分に高周波焼入れを行って表面硬化して使用されている。一方、前記プレート３と軸部品１の両端面部との固定は、生産性と経済性の面から、軸部品１の外径より僅かに大きな内径のプレート孔部４，４に軸部品１の両端面部１Ａ，１Ａをそれぞれ挿入した後、その端面部に形成した穴部１Ｂの内径側から若しくは端面側から押圧して端面部近傍の外周面の直径を拡大し、端面部の外周面を前記プレート孔部４に嵌着せしめ強固に圧着させて固定している。
【０００４】
また、この軸部品１となる軸受鋼素材（通常は棒材もしくは線材）は、完全焼きなましを行って炭化物を球状化したものが使用されている。これは、球状化が不完全であると高周波焼入れを行って表面硬化した際に、硬化部の硬さがばらついて使用時の寿命が不安定になるためである。しかし、完全焼きなましを行って炭化物を球状化しているために、軸受鋼素材はビッカース硬さが１９０〜２２０ＨＶ程度と軟らかくなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のこの軸部品１の加工方法は、切削加工によって端面部に穴部１Ｂを形成していた。したがって、図３に示すように、この穴部１Ｂの内径側底角部（ａ）においてファイバーフローｆが切断されて強度が弱くなっており、且つこの内径側底角部（ａ）には設計上のコーナーＲの大きさよりも小さい、鋭角な切削条痕（ツールマーク）が発生しやすく、
よって応力集中が起こりやすくなっている。
【０００６】
このため、軸部品１の端面に形成した穴部１Ｂの内径側から押圧して端面部近傍の外周面の直径を拡大し、端面部の外周面を前記プレート孔部４に嵌着させる際、前記穴部１Ｂの内径側底角部（ａ）に微小クラックが発生することがあり、装置に組立てた後の軸部品の信頼性を低下させる、といった問題があった。
【０００７】
さらに、この軸部品１は、上記のように、完全焼きなましを行って炭化物を球状化した軸受鋼素材が使用されている。したがって、軸部品１の端面部近傍以外の外周面摺動部分においては、高周波焼入れによる表面硬化によって耐摩耗性と強度が確保されているが、端面部は切削加工によって形成しているため、該端面部は軸受鋼素材のビッカース硬さが１９０〜２２０ＨＶ程度と軟らかいままの状態である。
【０００８】
このため、軸部品１の端面に形成した穴部１Ｂの内径側から若しくは端面側から押圧して端面部近傍の外周面の直径を拡大し、端面部の外周面を前記プレート孔部４に嵌着させる際、プレート３に対する該軸部品１の耐抜け荷重が小さくなる可能性があり、前工程で熱処理を行って軸部品端面部の必要強度を確保しておく必要があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような従来の問題点を解決するためになされたもので、端面部の穴部内径側底角部においてファイバーフローの切断がなく、かつ平滑で健全な面が得られることによる信頼性の高い軸受鋼製軸部品を提供するとゝもに、さらに、軸部品の端面部に必要強度を確保するための熱処理を施すことなく、必要強度を付与した軸受鋼製軸部品を提供することを目的としたものである。
【００１０】
前記の目的を達成するため、本願発明は、軸受鋼を素材とする軸部品の端面部に、穴径が少なくとも前記端面部の外径の２５％以上、穴部側面の形成角度が４５°以上１００°以下の穴部を冷間塑性加工によって形成したことを特徴とする軸受鋼製軸部品である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１に示す実施形態により詳細に説明する。図１は本発明に係る軸部品１１の端面部１１Ａ近傍を示したもので、図中、１１Ｂは軸部品１１の前記端面部１１Ａに形成した穴部であり、Ｆはファイバーフローである。この穴部１１Ｂは、軸受鋼素材の端面に穴部１１Ｂの穴形状と同一形状の凸部を有する工具を所定量押し込むことにより形成したものである。したがって、穴部１１Ｂの内径側底角部（ａ）においてファイバーフローＦの切断がなく、かつ穴部１１Ｂの内径側の面は平滑で健全な面で形成されている。
【００１２】
ここで、軸受鋼素材の端面に穴部１１Ｂの穴形状と同一の凸部を有する工具を押し込むことにより、素材の端面部は加工硬化し端面部の強度が増すが、本発明に於いては、前記穴部１１Ｂの穴部側面の形成角度（ｂ）が重要であった。すなわち、穴部側面の形成角度（ｂ）によって、工具の押し込みの進行とともに素材端面の断面積は減少していき、それに伴って端面部１１Ａは加工硬化によってどんどん強度が増していく。
【００１３】
その結果、軸部品１１の端面部１１Ａの強度が必要以上に増加し、図２に示すように、
これをプレート３のプレート孔部４に挿入して、端面部１１Ａの外周面を嵌着するための穴部１１Ｂの内径側もしくは端面側から押圧するための工具が短寿命になるといった問題点がある。発明者らは、穴部側面の形成角度（ｂ）が０°（相対する穴部側面が平行）近傍であれば、穴部形成工具の押し込み量に関係なく、軸部品の端面部の強度が一定値となることを見出した。
【００１４】
しかし、穴部側面の形成角度（ｂ）は、軸部品のその後の種々加工工程における搬送や位置決めの点で、必ずしも０°一定にすることは出来ない。発明者らは鋭意検討を重ねた結果、穴部側面の形成角度（ｂ）が１００°以下であれば軸受鋼製軸部品の端面部の強度が必要以上に高くならない（ビッカース硬さ３００ＨＶ以下）ことを見出し、プレート孔部に軸部品端面部の外周面を嵌着するための穴部の内径側もしくは端面側から押圧する工具が短寿命になる問題を解決した。
【００１５】
本発明では、素材の端面に、所定の穴部１１Ｂと断面同一形状の凸部を有する工具を押し込むことにより、該工具の凸部前方に位置する素材が外周面側に押し広げられて素材が加工硬化するから、端面部の穴形状があまりに小さいと、すなわち穴部１１Ｂを形成する工具の凸部があまりに小さいと、素材端面部の変形量が少なく、加工硬化による強度の増加が小さくなってしまう。
【００１６】
そこで、本発明では、軸受鋼製軸部品の端面部に必要強度を付与するには、端面部１１Ａに形成する穴部１１Ｂの穴径（ｃ）が少なくとも端面部１１Ａの外径の２５％以上とすることが必要であることを見出した。また、このように、軸部品端面部の穴形状が小さい場合には、穴部側面の形成角度（ｂ）は４５°以上１００°以下とすることが望ましい。
【００１７】
【実施例】
軸受鋼（ＳＵＪ２）を素材とし、本発明の冷間塑性加工方法によって軸部品の端面部に穴部を形成した。端面部の外径が約９．８ｍｍ，端面側の穴径が約３．２ｍｍ，穴深さが約１．７ｍｍ，穴部側面の形成角度が６０°の軸部品の場合、端面部における穴部側から外周面側へ向かっての硬さ分布は、ビッカース硬さで２７０ＨＶから２２０ＨＶであった。
【００１８】
また、端面部の外径が約９．８ｍｍ，端面側の穴径が約７．０ｍｍ，穴深さが約２．５ｍｍ，穴部側面の形成角度が６０°の軸部品の場合、端面部における穴部側から外周面側へ向かっての硬さ分布は、ビッカース硬さで２８０ＨＶから２７０ＨＶであった。一方、端面部の外径が約９．８ｍｍ，端面側の穴径が約２．３ｍｍ，穴深さが約１．２ｍｍ，穴部側面の形成角度が６０°の軸部品の場合、端面部の外周面近傍においてビッカース硬さ２００ＨＶと素材に対してほとんど強度の増加が認められなかった。
【００１９】
【発明の効果】
本発明に係る軸受鋼製軸部品は上記のような構成であるから、端面に形成した穴部の内径側底角部においてファイバーフローの切断がなく、かつこの内径側底角部に鋭角な切削条痕（ツールマーク）が発生せず、平滑で健全な面が安定して得られることによって、軸部品端面部を穴部の内径側から押圧して軸部品端面部近傍の外周面の直径を拡大し、プレート孔部に該軸部品端面部の外周面を嵌着させる際、該端面部における穴部の内径側底角部の強度と健全性が確保され、装置に組み込んだ後の軸部品の信頼性が向上する。
【００２０】
さらに、本発明の軸受鋼製軸部品は、上記のように、その端面部は必要強度をあらかじめ有しているから、そのまま軸部品端面部を穴部の内径側からもしくは端面側から押圧して軸部品端面部近傍の外周面の直径を拡大し、プレート孔部に該軸部品端面部の外周面を嵌着させても、プレートに対する該軸部品の耐抜け荷重が小さくなることはない。したがって、軸部品端面部の必要強度を確保するための熱処理が不要で、かかる熱処理工程を省略することができ、製造コストを低く抑えることができる、といった諸効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る軸受鋼製軸部品の端面部近傍の拡大部分説明図である。
【図２】 軸受鋼製軸部品を装置に組立てた状態の縦断面図である。
【図３】 従来の軸受鋼製軸部品の端面部近傍の拡大部分説明図である。
【符号の説明】
１１ 軸受鋼製軸部品
１１Ａ 端面部
１１Ｂ 穴部
ａ 内径側底角部
ｂ 穴部側面の形成角度
ｃ 穴径

Claims (1)

1. 軸受鋼を素材とする軸部品の端面部に、穴径が少なくとも前記端面部の外径の２５％以上、穴部側面の形成角度が４５°以上１００°以下の穴部を冷間塑性加工によって形成したことを特徴とする軸受鋼製軸部品。

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