JP3735160B2 - 針状ころ軸受用保持器およびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、針状ころ軸受の保持器およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、二輪車や雪上車等のエンジンのコネクティングロッド用軸受として針状ころ軸受が使用されている。この種の針状ころ軸受は、図５に示すような形状の保持器１１を備えている。保持器１１は、中央部分が薄肉で両端部分が厚肉になった断面略コ字形の環体からなり、中央部分の薄肉部１１ａから両端部分の厚肉部１１ｂの一部領域に跨がって打ち抜かれたポケット１１ｃを備えている。ポケット１１ｃの中央部分の円周方向寸法は、両側部分の円周方向よりも大きくなっており、両側部分の周壁面が図示されていない針状ころを案内する案内面１１ｃ１になっている。薄肉部１１ａと両厚肉部１１ｂとは、それぞれ、略垂直な壁面１１ｄで連続している。
【０００３】
上記のような保持器１１は、従来、図４に示す方法で製造されていた。先ず、同図（ｂ）に示すように、中央部分が薄肉で両端部分が厚肉になった断面略コ字形の環状の保持器素材１１’を製作する。保持器素材１１’の薄肉部１１’ａの内壁面と両厚肉部１１’ｂの内壁面とは、それぞれ略垂直な壁面１１’ｄで連続している。次に、同図（ａ）に示すように、保持器素材１１’の外径をダイス１３に収め、チャック１４で固定しながら、ポンチ１２を内径側から保持器素材１１’に加圧し、ポケット１１ｃを抜き加工（せん断加工）する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、せん断加工は２枚の刃（ポンチとダイス）で板材にせん断力を加え、所要の形状・寸法に切断する加工をいうが、素材のせん断は、両刃先が素材にくい込み、ある程度進行して素材を塑性変形させてから、刃先から割れが生じて完了される。図６は、ポンチとダイスとの間に適正なクリアランスを与えてせん断加工を行なった時の切り口を模式的に示している。せん断面ｑは、せん断の途中で刃先の側面によって押しつけられながら擦られ変形してできた面で、バニシ（ｂｕｒｎｉｓｈ）加工と同じ原理で変形を受けた面という意味でバニシ面とも呼ばれ、表面性状は良好である。これに対して、破断面ｒは素材が破断力によって引き裂かれ変形してできた面で、せん断面ｑに対して凹み、かつ、かなり粗い面である。
【０００５】
図５に示すように、従来の保持器１１は、ポケット１１ｃの案内面１１ｃ１のピッチ円ＰＣＤ（収容される針状ころのピッチ円と同じ）に破断面ｒが存在している。そのため、せん断加工のままで使用すると、軸受回転時、針状ころがピッチ円ＰＣＤ上の破断面ｒと接触することにより、その適正な転動が妨げられる心配がある。そこで、せん断加工後に、案内面１１ｃ１を切削等によって後加工しているが、そのために次のような問題が生じていた。
▲１▼保持器１１の軸心に対するポケット１１ｃの平行度が悪化する。
▲２▼切削工具の切れ味の劣化により、案内面１１ｃ１の精度が低下する。
▲３▼製造コストが増大する等。
【０００６】
ところで、破断面ｒが案内面１１ｃ１のピッチ円ＰＣＤ上にできるのは、保持器素材１１’の肉厚が均一でないこと、保持器素材１１’の形状とポンチ１２の刃形状との関係に起因している。すなわち、図４に示すように、ポンチ１２の刃は中央部分（中央刃部１２ａ）が略Ｖ字状になっており、加工の際、中央刃部１２ａが先ず保持器素材１１’の薄肉部１１’ａの内壁面に当たり、それから両端側の刃部１２ｂが厚肉部１１’ｂの内壁面に当たる。一方、薄肉部１１’ａは肉厚が小さいため、ポンチ１２の加圧力によってダイス１３側に変形を起こし易い。そのために、保持器素材１１’の厚肉部１１’ｂが中央側に逃げようとする現象が生じる。この厚肉部１１’ｂの素材の逃げは、ポンチ１２の中央刃部１２ａの全領域が薄肉部１１’ａに当たった時に最大となり、この時、ポンチ１２の両端側の刃部１２ｂは、丁度、案内面１１ｃ１のピッチ円ＰＣＤ上に位置する。そのため、案内面１１ｃ１のピッチ円ＰＣＤ上に破断面ｒができる。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点に鑑み提案されたもので、その目的とするところは、ポケット案内面の精度を確保しつつ、その後加工を不要とし、保持器精度の向上、製造コストの低減を図ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、中央部分が薄肉で、両端部分が厚肉になった断面略コ字形の環体からなり、中央部分の薄肉部から両端部分の厚肉部の一部領域に跨がって打ち抜かれたポケットを有する針状ころ軸受用保持器において、薄肉部の内壁面と両厚肉部の内壁面とが、それぞれ、中央側に傾斜したテーパ壁面で連続し、かつ、針状ころを案内するポケットの案内面がピッチ円上においてせん断面である針状ころ軸受用保持器を提供する。
【０００９】
ここで言う「せん断面」は、せん断加工により生じる切り口の一部領域、すなわち、図６に関連して説明したせん断面ｑの意である。
【００１０】
ポケットのコーナー部には、案内面より円周方向に所定量だけ突出する隅アール部を設けておくのがよい。隅アール部の突出量は、ころ直径の５％するのが望ましい。
【００１１】
また、本発明は、中央部分が薄肉で両端部分が厚肉になった断面略コ字形で、かつ、中央部分の薄肉部の内壁面と両端部分の厚肉部の内壁面とがそれぞれ中央側に傾斜したテーパ壁面で連続した環状の保持器素材を製作し、この保持器素材の薄肉部から両厚肉部の一部領域に跨がった所定部分を、内径側のポンチと外径側のダイスとで打ち抜いてポケットを抜き加工するに際し、ポンチに、両テーパ壁面のそれぞれ対応したテーパ角を有するテーパ刃部を設けると共に、テーパ刃部間の刃部を凹ませ、まず最初に、ポンチのテーパ刃部をそれぞれに対応したテーパ壁面に当てて加工を行なう針状ころ軸受用保持器の製造方法を提供する。
【００１２】
この時、ポンチの４隅部に円周方向に突出する断面円弧状の突部を設けておくのが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
【００１４】
図１は、この実施形態の針状ころ軸受用保持器１を示している。この保持器１は、中央部分が薄肉で両端部分が厚肉になった断面略コ字形の環体からなり、中央部分の薄肉部１ａから両端部分の厚肉部１ｂの一部領域に跨がって打ち抜かれたポケット１ｃを備えている。ポケット１ｃの中央部分の円周方向寸法は、両側部分の円周方向よりも大きくなっており、両側部分の周壁面が図示されていない針状ころを案内する案内面１ｃ１になっている。
【００１５】
この実施形態の保持器１が図５に示す従来保持器１１と異なる点は、薄肉部１ａの内壁面と両厚肉部１ｂの内壁面とが、それぞれ、中央側に傾斜したテーパ壁面１ｄで連続している点、ポケット１ｃの案内面１ｃ１がピッチ円ＰＣＤ上においてせん断面ｑになっている点である（白抜きで示す）。尚、図１（ａ）におけるせん断面ｑのピッチ円ＰＣＤ上における軸方向幅、図１（ｂ）におけるせん断面ｑのピッチ円ＰＣＤ上における半径方向幅はいずれも０．５ｍｍ程度以上である。
【００１６】
この実施形態の保持器１は、図２に示す保持器素材１’に対して、図３に示すポンチ２とダイス（ダイス等については図示省略）を用いて、ポケット１ｃの抜き加工（せん断加工）を行なうことによって製造することができる。
【００１７】
図２に示すように、保持器素材１’は、例えば鋼板パイプ素材から切削加工したあるいはプレス成形したもので、中央部分の薄肉部１’ａ、両端部分の厚肉部１’ｂ、薄肉部１’ａの内壁面と両厚肉部１’ｂの内壁面とにそれぞれ連続したテーパ壁面１’ｄとを備えた環体である。テーパ壁面１’ｄは厚肉部１’ｂの内壁面から中央側に傾斜して薄肉部１’ａの内壁面に連続している。
【００１８】
図３に示すように、ポンチ２の刃は略Ｗ字状をなし、保持器素材１’のテーパ壁面１’ｄのそれぞれに対応したテーパ角を有するテーパ刃部２ａ、テーパ刃部２ａ間の凹んだ中央刃部２ｂ、両端のストレート刃部２ｃで構成される。
【００１９】
保持器素材１’の外径を図示されていないダイスに収め、図示されていないチャックで固定しながら、ポンチ２を内径側から保持器素材１’に加圧し、ポケット１ｃを抜き加工（せん断加工）する。その際、ポンチ２のテーパ刃部２ａが、それぞれに対応する保持器素材１’のテーパ壁面１’ｄに先ず当たり（ＮＯ１）、次にストレート刃部２ｃが厚肉部１’ｂの内壁面に当たり（ＮＯ２）、中央刃部２ｂが薄肉部１’ａに当たり（ＮＯ３）、ポケット部分が抜けてゆく（ＮＯ４、ＮＯ５）。
【００２０】
ポンチ２のテーパ刃部２ａが保持器素材１’のテーパ壁面１’ｄにテーパ接触することにより、保持器素材１’の厚肉部１’ｂがポンチ２から両端側に向いた加圧分力を受ける。そのため、加工の際の厚肉部１’ｂの素材の逃げが防止され、これにより、案内面１ｃ１のピッチ円ＰＣＤ上の領域が破断面（編目模様で示す）にならず、せん断面ｑに仕上げられる。
【００２１】
図７に示す保持器１’は、中央部分が薄肉で両端部分が厚肉になった断面略Ｍ字形の環体からなり、中央部分の薄肉部１’ａに打ち抜かれたポケット１’ｃを備えている。ポケット１’ｃの、薄肉部１’ａの傾斜部分１’ａ１に対応した壁面が図示されていない針状ころを案内する案内面１’ｃ１になっている。ポケット１’ｃの案内面１’ｃ１は、ピッチ円ＰＣＤ近傍上においてせん断面ｑになっている。
【００２２】
ところで、一般にダイスとポンチとの間のクリアランスが過小である場合には、剪断部に突き出た部分が生じ、そこがバニシされていわゆる二次剪断面となる場合がある。この二次剪断面は、一次剪断面よりも突出した位置に形成されるため、ころの転動を阻害しないよう案内面１ｃ１での二次剪断面の形成は避ける必要がある。この対策としては、図８（ａ）に示すように、ポケットのコーナー部から案内面に対応する部分にかけてポンチ２とダイス３との間のクリアランス４ａを通常より大きめ（ 1.6倍程度）にすることが考えられる。ところが、これでは同図（ｂ）に示すように、ポケット１ｃのコーナー部１ｃ２がうまく打ち抜かれずに残る場合があり、その場合には残った部分１ｃ２がころ５の端面角部５ａと干渉してころ５の転動を阻害するおそれがある。
【００２３】
この問題点を解決するには、図９に示すように、ポンチ２の４隅部に周方向に向けて断面円弧状の突部２ｅを設けるのがよい。この時、案内面におけるクリアランス４ａは、例えば板厚の12％として突部２ｅにおけるクリアランス４ｂ、例えば板厚の６％、よりも大きくする。
【００２４】
これにより、打ち抜き後のポケット１ｃには、図10示すように、４隅部に周方向に向けて案内面１ｃ１から所定量だけ突出する断面円弧状の隅アール部１ｃ３が形成される。そのため、ポケット１ｃのコーナー部がころ５の端面角部５ａと干渉することはなく、ころ５の円滑な転動運動を確保することができる。また、ころ５の端面角部５ａのチャンファ曲率を小さくしてもポケット１ｃのコーナー部と干渉することはないので、ころ５の面取り加工に要する時間を短縮化することができる。さらに、従来品に比べてポケット隅部の曲率が大きくなるので、応力集中を緩和して保持器１の疲労強度を向上させることができる。また、この隅アール部１ｃ３が潤滑油の流通孔となるので、軸受の潤滑特性も向上させることが可能である。隅アール部１ｃ３を過度に大きくすると、保持器１の強度低下を招くので、隅アール部１ｃ３の円周方向の突出量Ａはころの直径の５％となるように形成するのが望ましい。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ポケット案内面の精度を確保しつつ、その後加工を不要とし、保持器精度の向上、製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係わる保持器の縦断面図（図ａ）、図ａにおけるポケット部分のＸ−Ｘ断面図（図ｂ）である。
【図２】実施形態に係わる保持器素材の縦断面図である。
【図３】実施形態に係わるポケットの抜き加工の態様を時系列で示す図である。
【図４】従来形態におけるポケットの抜き加工の態様を示す図（図ａ）、保持器素材を示す縦断面図（図ｂ）である。
【図５】従来の保持器の縦断面図（図ａ）、図ａにおけるポケット部分のＸ−Ｘ断面図（図ｂ）である。
【図６】せん断加工を行なった時の一般的な切り口を模式的に示す図である。
【図７】他の実施形態に係わる保持器の縦断面図である。
【図８】従来のポケットの抜き加工の太陽を示す拡大断面図（ａ図）、及び、その時のポケット形状の平面図（ｂ図）である。
【図９】実施形態に係わるポンチ及びダイスの断面図である。
【図１０】上記ポンチ及びダイスにより形成されたポケットの拡大平面図である。
【符号の説明】
１ 保持器
１ａ 薄肉部
１ｂ 厚肉部
１ｃ ポケット
１ｃ１ 案内面
１ｄ テーパ壁面
１’ 保持器素材
１’ａ 薄肉部
１’ｂ 厚肉部
１’ｄ テーパ壁面
２ ポンチ
２ａ テーパ刃部
２ｅ 突部
３ ダイス
５ ころ

Claims (5)

1. 中央部分が薄肉で、両端部分が厚肉になった断面略コ字形の環体からなり、中央部分の薄肉部から両端部分の厚肉部の一部領域に跨がって打ち抜かれたポケットを有する針状ころ軸受用保持器において、
   前記薄肉部の内壁面と前記両厚肉部の内壁面とが、それぞれ、中央側に傾斜したテーパ壁面で連続し、かつ、針状ころを案内する前記ポケットの案内面が、ピッチ円上においてせん断面であることを特徴とする針状ころ軸受用保持器。
2. ポケットのコーナー部に、案内面より円周方向に所定量だけ突出する隅アール部を設けた請求項１記載の針状ころ軸受用保持器。
3. 隅アール部の突出量がころ直径の５％である請求項２記載の針状ころ軸受用保持器。
4. 中央部分が薄肉で両端部分が厚肉になった断面略コ字形で、かつ、中央部分の薄肉部の内壁面と両端部分の厚肉部の内壁面とがそれぞれ中央側に傾斜したテーパ壁面で連続した環状の保持器素材を製作し、この保持器素材の前記薄肉部から前記両厚肉部の一部領域に跨がった所定部分を、内径側のポンチと外径側のダイスとで打ち抜いてポケットを抜き加工するに際し、
   前記ポンチに、前記保持器素材の両テーパ壁面のそれぞれに対応したテーパ角を有するテーパ刃部を設けると共に、テーパ刃部間の中央刃部を凹ませ、まず最初に、前記ポンチのテーパ刃部をそれぞれに対応した前記保持器素材のテーパ壁面に当てて加工を行なうことを特徴とする針状ころ軸受用保持器の製造方法。
5. ポンチの４隅部に円周方向に突出する円弧状の突部を設けることを特徴とする請求項４記載の針状ころ軸受用保持器の製造方法。

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