JP4269962B2

JP4269962B2 - ラジアルニードル軸受用保持器の製造方法

Info

Publication number: JP4269962B2
Application number: JP2004032903A
Authority: JP
Inventors: 一登小林; 功新藤; 浩平森; 清司大塚
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2024-02-10
Also published as: JP2005226658A

Description

この発明は、ラジアルニードル軸受用保持器の製造方法の改良に関し、良質の保持器を安定して得られる当該方法を実現するものである。

自動車用変速機や各種機械装置の回転支持部のうち、大きなラジアル荷重が加わる部分にラジアルニードル軸受が組み込まれている。例えば自動車の自動変速装置を構成する遊星歯車式変速機は、特許文献１等に記載されて周知の様に、遊星歯車をキャリアに対し、ラジアルニードル軸受により回転自在に支持している。図３は、この様なキャリアに対し遊星歯車を回転自在に支持する、遊星歯車の回転支持装置の１例を示している。この図３に示した構造の場合、キャリア１を構成する互いに平行な１対の支持板２ａ、２ｂの円周方向複数個所に、支持軸３の両端部を支持固定している。そして、この支持軸３の中間部周囲に遊星歯車４を、ラジアルニードル軸受５により、回転自在に支持している。

このラジアルニードル軸受５は、複数本のニードル６、６を、ラジアルニードル軸受用保持器である保持器７により転動自在に保持すると共に、上記支持軸３の中間部外周面を円筒状の内輪軌道８とし、上記遊星歯車４の内周面を円筒状の外輪軌道９として、上記各ニードル６、６の転動面を、これら内輪軌道８及び外輪軌道９に転がり接触させている。又、上記遊星歯車４の軸方向両端面と上記両支持板２ａ、２ｂの内側面との間に、それぞれフローティングワッシャ１０ａ、１０ｂを配置して、上記遊星歯車４の軸方向両端面と上記両支持板２ａ、２ｂの内側面との間に作用する摩擦力の低減を図っている。

上記ラジアルニードル軸受５を構成する上記保持器７は、例えば図４〜５に詳示する様に、軸方向（図３〜５の左右方向）に互いに間隔をあけて配置した、それぞれが円輪状である１対のリム部１１、１１と、複数本の柱部１２、１２とを備える。これら各柱部１２、１２は、円周方向に亙って間欠的に配置され、それぞれの両端部を上記両リム部１１、１１の互いに対向する内側面の外径寄り部分に連続させている。又、上記各柱部１２、１２は、軸方向中間部が径方向内方に向け台形状に折れ曲がった形状を有する。そして、円周方向に隣り合うこれら各柱部１２、１２の円周方向両側縁と上記両リム部１１、１１の互いに対向する内側面とにより囲まれる空間部分を、それぞれポケット１３、１３とし、これら各ポケット１３、１３に上記各ニードル６、６を、転動自在に保持している。

この様に構成する上記保持器７は、特許文献２等に記載されて従来から周知の様に、帯状の金属板（一般的には鋼板若しくはステンレス鋼板）を円筒状に丸めて成る。即ち、図示は省略するが、帯状の金属板にプレス加工を施す事により保持器として基本的な断面形状を有する第一段階の中間素材とした後、この第一段階の中間素材に剪断加工を施す事により上記各ニードル６、６を転動自在に保持する為のポケット１３、１３を打ち抜き成形し、第二段階の中間素材とする。更に、この第二段階の中間素材を所定長さに切断し、図６に示す様な第三段階の中間素材１４とする。

そして、この第三段階の中間素材１４を円筒状に丸め、両端部を突き合わせ溶接して、図４に示す様な保持器７とする。尚、図示の例の場合、上記保持器７の径方向位置を規制する為に、この保持器７の外周面を前記外輪軌道９（図３）に近接対向させている。そして、運転時には、この様に近接対向させた保持器７の外周面を上記外輪軌道９に案内（外輪案内）させる事で、この保持器７の径方向に関する位置決めを図り、振動や異音が発生する事を防止する様にしている。

又、上記保持器７は、上記各柱部１２、１２の両端部両側縁のうちの円周方向に関して互いに整合する位置に係止突部１５、１５を、これら各側面から円周方向に突出する状態で設けている。これら各係止突部１５、１５は、上記各ポケット１３、１３内に転動自在に保持する上記各ニードル６、６が、当該ポケット１３、１３から径方向外方に抜け出る事を防止する為のものである。即ち、上記各ニードル６、６を上記保持器７と共に、前記内輪軌道８及び外輪軌道９（図３）の間に組み付ける際に、これら各ニードル６、６を上記各ポケット１３、１３内に、径方向に抜け出るのを阻止した状態で保持する必要がある。

この為に、上記各ポケット１３、１３の開口部で上記各ニードル６、６のピッチ円よりも外径側部分に上記各係止突部１５、１５を、互いに対向する状態で設けると共に、これら各係止突部１５、１５の先端縁同士の間隔Ｄ₁₅（図４）を、上記各ニードル６、６の外径Ｄ₆ （図３）よりも小さくしている（Ｄ₆ ＞Ｄ₁₅）。又、これと共に、上記各柱部１２、１２の中間部で上記各ニードル６、６のピッチ円よりも内径側に位置する内径側係止部１６、１６の互いに対向する側縁同士の間隔Ｄ₁₆（図４）も、上記各ニードル６、６の外径Ｄ₆ よりも小さくしている（Ｄ₆ ＞Ｄ₁₆）。

上記各ニードル６、６を上記各ポケット１３、１３に保持するには、これら各ニードル６、６をこれら各ポケット１３、１３に、上記保持器７の内径側から押し込む。この際、上記各ニードル６、６により上記内径側係止部１６、１６の側縁同士の間隔Ｄ₁₆を弾性的に広げて、これら各ニードル６、６をこれら側縁同士の間を通過させる。この様にしてこれら各ニードル６、６を上記各ポケット１３、１３に保持した状態で、これら各ニードル６、６は、上記各係止突部１５、１５により前記保持器７の径方向外方に、上記各柱部１２、１２の内径側係止部１６、１６の側縁により同じく径方向内方に、それぞれ抜け出る事を防止される。尚、図示は省略するが、各ニードルを各ポケットに、保持器の外径側から組み込む場合もある。又、上記各係止突部１５、１５や上記各内径側係止部１６、１６を持たない保持器もある。

上述の様な保持器７を造る為に従来は、特許文献３に示す様に、金属製で帯状の素板の幅方向中間部に複数の窓孔を、この素板をこれら各窓孔の１ピッチ分ずつ間欠的に送りつつ、これら各窓孔を１個ずつ打ち抜き形成していた。そして、これら各窓孔と柱部とが長さ方向に関して交互に連続する中間素材を形成した後、この中間素材を円筒状に曲げ形成して長さ方向両端縁同士を突き合わせてから、この両端縁同士を溶接し、上記保持器７としていた。ところが、この様な方法により上記保持器７を造ると、上記各柱部１２、１２の精度を確保しにくく、良質の保持器７を安定して造る事が難しい。この理由に就いて、図７〜８を参照しつつ説明する。

上記保持器７を造る場合に、先ず、図７に略示する様に、金属製で帯状の素板１７の幅方向中間部に、それぞれが完成状態でポケット１３、１３（図３〜６参照）となる複数の窓孔１８、１８を、プレスによる打ち抜き加工により形成する。次いで、上記素板１７を所定長さに切断して得た中間素材を円筒状に曲げ形成して長さ方向両端縁同士を突き合わせてから、この両端縁同士を溶接する。従って、良質の保持器７を得る為には、上記中間素材の形状精度を良好にする事が必要である。ところが、従来方法の場合には、上記各窓孔１８、１８の打ち抜き加工に伴って、隣り合う窓孔１８、１８同士の間に存在する柱部１２、１２の形状精度が悪化し易い。

図８は、上記各窓孔１８、１８を打ち抜き加工する状態を示している。上記素板１７は、その一部をダイ１９に載せられた状態で間欠的に送られつつ、上記各窓孔１８、１８を１個ずつ打ち抜き成形される。打ち抜き加工時には、ばねにより下方に押圧されているストリッパ２０により上記素板１７を、上記ダイ１９の上面に押し付ける。そして、この状態で、パンチ２１によりこの素板１７の上面を強く押圧し、当該部分を打ち抜く。打ち抜き屑２２は、上記ダイ１９に設けた排出孔２３から排出する。

この様な打ち抜き加工時に上記素板１７の一部で上記パンチ２１の先端面により押圧される部分には、このパンチ２１により打ち抜かれた窓孔１８の内側に倒れ込む方向の力が加わる。隣り合う窓孔１８、１８同士の間に存在する各柱部１２、１２に関して見た場合に、この力は、前後して２回ずつ加わる。但し、初めに加わる状態では、図８でパンチ２１の左側に隣接する部分の様に、上記力が加わる部分に対して素板１７が連続している。従って、当該部分の変形は限られたものとなる。これに対して、後から加わる状態では、図８でパンチ２１の右側に隣接する部分の様に、上記力が加わる部分が、幅寸法が小さい柱部１２となっている。この状態では、この力によってこの柱部１２が、上記パンチ２１の側に倒れ込む様に変形し易い。この結果、図８に誇張して示す様に、上記各柱部１２、１２が、後から打ち抜かれた窓孔１８、１８の側に倒れ込む様に、捩れ変形した状態となり易い。

又、上記柱部１２の円周方向両側面のうち、初めに打ち抜かれる面（図８の右側面）は、被加工部の剛性が高い状態で打ち抜かれる為、良質の加工面（破断面）を得易いが、後から打ち抜かれる面（図８の左側面）は、被加工部（幅寸法が小さい柱部１２、１２）の剛性が低い状態で打ち抜かれる為、加工面の状態が悪くなり易い。
この様に各柱部１２、１２が捩れ変形した中間素材により造られた保持器の場合、各ポケットの幅寸法を設計値通りに規制しにくい。又、各窓孔１８、１８により構成されるポケットの内側面の性状が、円周方向一端側と他端側とで異なり易い。
上述の様な、保持器の品質を悪化させる様な状態は、上記素板１７の厚さ寸法が大きく、上記各柱部１２、１２幅寸法が小さくなる程著しくなる。

何れにしても、従来の製造方法では、得られた保持器のポケットの幅寸法を設計値通りに正確に規制する事が難しく、このポケットの内側面の性状も不安定になる。上記幅寸法が設計値とずれる事は、外輪軌道と内輪軌道との間に保持器及び各ニードルを組み込む以前に、これら各ニードルが上記各ポケットから抜け出る事を防止できなかったり（各ポケットの幅寸法が過大である場合）、これら各ニードルが転がる事に対する抵抗が大きくなる（各ポケットの幅寸法が過小である場合）事に結び付く。又、内側面の性状が不安定になる事は、保持器の組み付け方向により、各ニードルの転動面とポケットの内側面との摺動部の摩擦抵抗が大きく異なり、ラジアルニードル軸受を組み込んだ各種機械装置の性能が安定しない事に結び付く。

特開２００２−２３５８４１号公報特開平８−２７０６５８号公報特開平７−１５１１５３号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、良質の保持器を安定して得られるラジアルニードル軸受用保持器の製造方法を実現すべく発明したものである。

本発明のラジアルニードル軸受用保持器の製造方法は、例えば特許文献３に記載される等により従来から知られているラジアルニードル軸受用保持器の製造方法と同様に、金属製で帯状の素板の幅方向中間部に複数の窓孔を間欠的に形成する事により、これら各窓孔と柱部とが長さ方向に関して交互に連続する中間素材を形成した後、この中間素材を円筒状に曲げ形成して長さ方向両端縁同士を突き合わせてからこの両端縁同士を溶接する工程を備える。

特に、本発明のラジアルニードル軸受用保持器の製造方法に於いては、次の様な工程を有する。
先ず、上記素板の幅方向中間部に、少なくともこの素板の長さ方向に関する幅寸法が（完成状態でのポケットの幅寸法に見合う大きさである）上記各窓孔の幅寸法よりも小さい複数の窓孔用下孔を、これら各窓孔のピッチと同じピッチで間欠的に形成する。そして、これら各窓孔用下孔と、上記素板の長さ方向に関する幅寸法が（完成状態での）上記柱部の幅寸法よりも大きい複数の素柱部とを長さ方向に関して交互に連続させる。
その後、上記各素柱部の上下両面を１対の矯正面同士の間で押圧する事により、これら各素柱部の両面を上記中間素材の残りの部分に対し平行にする。
次いで、上記各素柱部の上下両面を抑え付けた状態で、これら各素柱部の幅方向両端部を、これら各素柱部毎に同時に除去する事により、これら各素柱部の幅寸法を上記各柱部の幅寸法に一致させる。この状態で、隣り合う柱部同士の間に存在する上記各窓孔の幅寸法は、完成状態でのポケットの幅寸法に見合う値となる。

上述の様に構成する本発明のラジアルニードル軸受用保持器の製造方法によれば、次の様な理由により、良質の保持器を安定して得られる。
先ず、各素柱部の幅寸法が完成状態での柱部の幅寸法よりも大きい為、これら各素柱部が捩れ変形しにくい。更に、上記各素柱部を１対の矯正面同士の間で押圧してこれら各素柱部の両面を中間素材の残りの部分に対し平行にする為、これら各素柱部は、実質的に捩り変形していない状態となる。
これら各素柱部の幅寸法を（完成状態での）上記柱部の幅寸法に一致させる加工時には、これら各素柱部の上下両面を抑え付けた状態で、これら各素柱部の幅方向両端部を、これら各素柱部毎に同時に除去する為、これら各素柱部に捩り方向の力が加わる事はない。従って、得られた柱部が捩り変形する事がなく、円周方向に隣り合う柱部同士の間に存在するポケットの幅寸法を正確に規制できる。
更に、上述の様に、被加工部である上記各素柱部の幅方向両端部の除去を同時に行なう事により、これら各素柱部の幅方向両側部分が同時に同方向に押圧される為、被加工部の剛性が高い状態で、上記各素柱部の幅方向両端部を除去できる。この為、上記各柱部の幅方向両側面の加工面が良質に、且つ、両側面同士の間で性状が一致する。

本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、中間素材を円筒状に曲げ形成するのに先立って、この中間素材の両端部を、この中間素材の表裏方向に関して同方向に湾曲させる予備成形を行なう。円筒状に曲げ形成して長さ方向両端縁同士を突き合わせ、更にこの両端縁同士を溶接する作業は、上記予備成形後に行なう。
この様に構成すれば、得られた保持器の真円度（円筒度）を良好にできる。

図１〜２は、本発明の実施例を示している。本発明の製造方法によりラジアルニードル軸受用保持器を造る場合には、例えば図示しないリコイラから送り出される長尺で帯状の金属製の素板１７を、図１の左から右に、ポケットを構成すべき窓孔１８、１８の１ピッチ分ずつ間欠的に移動させる。そして、移動の間の停止時間中に、窓孔用下孔２４の打ち抜き加工と、この打ち抜き加工に伴って捩れ方向に歪んだ素柱部２５を平坦にする為のコイニングと、別の素柱部２５の幅方向両側部を同時に除去して柱部１２とするトリミングとを、上記素板１７の長さ方向にずれた３個所位置で、同時に行なう。以下、これら各処理に就いて、先に行なう処理から順番に説明する。

先ず、ばねにより下方に押圧されているストリッパ２０ａにより上記素板１７を、ダイ１９ａの上面に押し付けた状態で、パンチ２１ａによりこの素板１７の上面を強く押圧し、当該部分を打ち抜く。打ち抜き屑２２ａは、上記ダイ１９ａに設けた排出孔２３ａから排出する。本実施例の場合、この打ち抜き作業時に使用するパンチ２１ａ（及びダイ１９ａの受孔）として、前述の図８に示した従来方法の場合よりも断面積（素板１７の長さ方向に一致する幅寸法）の小さなものを使用する。この様なパンチ２１ａにより打ち抜き形成された、上記窓孔用下孔２４の開口面積は、完成後の保持器のポケット１３（図３〜５参照）に見合う大きさを有する窓孔１８の開口面積よりも狭い（幅寸法が短い）。従って、隣り合う窓孔用下孔２４、２４同士の間に設けられる、各素柱部２５、２５の幅寸法Ｗ₂₅は、完成後の柱部１２の幅寸法Ｗ₁₂よりも大きい（Ｗ₂₅＞Ｗ₁₂）。

上記素板１７の送りに伴って上記各素柱部２５、２５は、上記コイニングを行なう為の、１対の矯正面である、コイニングダイ２６の上面とコイニングパンチ２７の下面との間に１個所ずつ送り込まれる。そして、これらコイニングダイ２６の上面とコイニングパンチ２７の下面との間に送り込まれた、上記素柱部２５は、これら両面同士の間で強く押圧されて、上記各窓孔用下孔２４、２４の打ち抜き加工に伴って生じた捩り変形を矯正される。そして、矯正後の素柱部２５は、上記素板１７の幅方向両端部に存在するリム部２８、２８（図７参照）を含め、この素板１７の残り部分と平行になる。

上述の様にして、上記各素柱部２５、２５の捩り変形を矯正した中間素材は、次いで、これら各素柱部２５、２５の幅方向両端部を、抜き加工或はシェービング加工により除去（トリミング）する。この作業を、例えばシェービング加工により行なう場合には、その幅方向両端部を除去すべき素柱部２５、並びに上記中間素材の長さ方向両側に隣接する他の素柱部２５及び柱部１２を、シェービングダイ２９の上面とシェービングストリップ３０の下面との間で抑え付ける。そして、この状態で、１対のシェービングパンチ３１、３１により、上記素柱部２５の幅方向両端部を同時に除去する。シェービング屑３２、３２は、上記シェービングダイ２９の下方に排出する。

この様にして行なうシェービング加工時には、上記素柱部２５の幅方向両端部を同時に除去する為、この素柱部２５に捩り方向の力が加わる事はない。従って、完成後の柱部１２が捩り変形する事がなく、円周方向に隣り合う柱部１２、１２同士の間に存在する、完成後にポケットとなるべき窓孔１８の幅寸法を正確に規制できる。更に、上述の様に、被加工部である上記素柱部２５の幅方向両端部の除去を同時に行なう事により、この素柱部２５の幅方向両側部分が同時に同方向に押圧される為、この素柱部２５の剛性が高い状態で、この素柱部２５の幅方向両端部を除去できる。この為、完成後の柱部１２の幅方向両側面の加工面が良質になり、且つ、両側面同士の間で性状が一致する。即ち、前記ダイ１９ａと前記パンチ２１ａとによる打ち抜き加工時には、上記素柱部２５の捩れ変形に伴い、上記各窓孔用下孔２４、２４の内面（素柱部２５、２５の幅方向片側面）の一部に二次破断面等の不良な面が生じる。上記シェービング加工後には、この様な不良な面は削り取られて、得られた窓孔１８、１８の内面（完成後の柱部１２、１２の幅方向両側面）の性状は良好になる。

この様にして、各柱部１２、１２と各窓孔１８、１８とを形成した中間素材は、所定長さに切断してから円筒状に丸め、その両端部同士を突き合わせて溶接する事で、例えば前述の図４に示す様な保持器７とする。尚、上記中間素材を所定長さに切断した後、或は切断する前に、円筒状に丸める場合に両端部となる部分を、図２に示す様に、上記中間素材の表裏方向に関して同方向に湾曲させる予備成形を行なう。この様な予備成形を行なう事で、得られた保持器の真円度（円筒度）を良好にできる。
尚、上記各柱部１２、１２に、上記図４に示す様な係止突部１５、１５及び内径側係止部１６、１６を形成する場合には、これら各部１５、１６の形成作業を、上記シェービング加工と同時、或はこのシェービング加工後に行なう。

本発明の実施例を示す略断面図。第二中間素材に予備成形を施した状態を示す略断面図。従来から知られている遊星歯車の回転支持装置の１例を示す部分断面図。本発明の対象となるラジアルニードル軸受用保持器の１例を示す斜視図。図４のＡ−Ａ断面図。円筒状に形成する前の中間素材を、円筒状とした状態で外周面となる側から見た図。従来の製造方法の途中で造られる、窓孔を形成された素板の先端部の略斜視図。従来の製造方法を示す、図１と同様の略断面図。

符号の説明

１キャリア
２ａ、２ｂ支持板
３支持軸
４遊星歯車
５ラジアルニードル軸受
６ニードル
７保持器
８内輪軌道
９外輪軌道
１０ａ、１０ｂフローティングワッシャ
１１リム部
１２柱部
１３ポケット
１４中間素材
１５係止突部
１６内径側係止部
１７素板
１８窓孔
１９、１９ａダイ
２０、２０ａストリッパ
２１、２１ａパンチ
２２、２２ａ打ち抜き屑
２３、２３ａ排出孔
２４窓孔用下孔
２５素柱部
２６コイニングダイ
２７コイニングパンチ
２８リム部
２９シェービングダイ
３０シェービングストリップ
３１シェービングパンチ
３２シェービング屑

Claims

金属製で帯状の素板の幅方向中間部に複数の窓孔を間欠的に形成する事により、これら各窓孔と柱部とが長さ方向に関して交互に連続する中間素材を形成した後、この中間素材を円筒状に曲げ形成して長さ方向両端縁同士を突き合わせてからこの両端縁同士を溶接する工程を備えたラジアルニードル軸受用保持器の製造方法に於いて、上記素板の幅方向中間部に、少なくともこの素板の長さ方向に関する幅寸法が上記各窓孔の幅寸法よりも小さい複数の窓孔用下孔を、これら各窓孔のピッチと同じピッチで間欠的に形成する事により、これら各窓孔用下孔と、上記素板の長さ方向に関する幅寸法が上記各柱部の幅寸法よりも大きい複数の素柱部とを長さ方向に関して交互に連続させた後、これら各素柱部の上下両面を１対の矯正面同士の間で押圧する事により、これら各素柱部の上下両面を上記中間素材の残りの部分に対し平行にし、次いで、これら各素柱部の上下両面を抑え付けた状態で、これら各素柱部の幅方向両端部を、これら各素柱部毎に同時に除去する事により、これら各素柱部の幅寸法を上記各柱部の幅寸法に一致させる工程を有する事を特徴とするラジアルニードル軸受用保持器の製造方法。
中間素材を円筒状に曲げ形成するのに先立って、この中間素材の両端部を、この中間素材の表裏方向に関して同方向に湾曲させる予備成形を行なう、請求項１に記載したラジアルニードル軸受用保持器の製造方法。