JP4967855B2 - 保持器製造方法及び保持器並びに転がり軸受 - Google Patents

保持器製造方法及び保持器並びに転がり軸受 Download PDF

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Description

本発明は、転がり軸受に用いられる保持器に関し、特にリベット加締め後に残留引張応力が生じない波形保持器の製造技術に関する。
従来、各種装置の回転機構を支持する軸受には、その使用目的や使用環境に応じた種々の保持器が用いられている。その一例として図３(ａ)に示された深溝玉軸受は、相対回転可能に対向配置された内輪２及び外輪４と、内外輪2,4間に転動自在に組み込まれた複数の転動体(玉)６とを備えており、内外輪2,4間には、各転動体(玉)６を１つずつ回転可能に保持する複数のポケット８ｐを有する円環状の波形保持器８が配置されている。
波型保持器８は、鋼板(例えば、ＳＰＣＣ材などの低炭素鋼)にプレス加工を施して、略円弧状に膨出させた保持部８ｓと略平坦状に延出させた結合部８ｊとを周方向に沿って交互に連続させた一対の波状環R1,R2(以下、第１及び第２波状環と言う)と、これら第１及び第２波状環R1,R2を相互に結合させるための複数のリベット１０とを備えている。この場合、各保持部８ｓ相互でポケット８ｐを形成するように第１及び第２波状環R1,R2を対向配置させた状態で、その結合部８ｊ同士をリベット１０で結合することにより、複数のポケット８ｐが周方向に沿って所定間隔(図面では等間隔)で配列された１つの波形保持器８(図１(ａ)参照)を構成することができる。
ここで、第１及び第２波状環R1,R2の結合部８ｊ同士をリベット１０で結合する方法について説明する。この結合方法において、例えば図３(ｂ)に示すように、第１及び第２波状環R1,R2の結合部８ｊには、当該結合部８ｊ相互を貫通して形成された第１及び第２リベット孔H1,H2が形成されている。また、リベット１０は、第１及び第２リベット孔H1,H2に圧入可能な寸法を有するリベット加締部１０ａと、リベット加締部１０ａの基端に一体成形され且つ当該リベット加締部１０ａよりも大きな寸法を有するリベット頭部１０ｂとを備えている。なお、第１及び第２リベット孔H1,H2は、互いに同一寸法を成して連通している。
この構成において、第１及び第２波状環R1,R2(結合部８ｊ)を相互に対向配置させた状態で、第１及び第２リベット孔H1,H2に対してリベット１０のリベット加締部１０ａを圧入する。なお、図面では一例として、リベット加締部１０ａを第１リベット孔Ｈ１から第２リベット孔Ｈ２に向けて圧入しているが(図１(ａ)参照)、これとは逆に、リベット加締部１０ａを第２リベット孔Ｈ２から第１リベット孔Ｈ１に向けて圧入しても良い。
続いて、例えば図３(ｃ)に示すように、リベット１０のリベット頭部１０ｂが第１波状環Ｒ１に当接するまでリベット加締部１０ａを第１及び第２リベット孔H1,H2に圧入すると、リベット加締部１０ａの圧入先端側の部分が第２リベット孔Ｈ２から外部に突出した状態となる。このとき、その突出部分のリベット加締部１０ａに対して加締型１２によって加締め処理が施される。この場合、加締型１２には、所定体積の加締空間１２ｈが構成されており、当該加締空間１２ｈが第１及び第２リベット孔H1,H2と連通するように、加締型１２を第２波状環Ｒ２側にセットする。
加締め処理では、第２リベット孔Ｈ２から突出した部分のリベット加締部１０ａを加締空間１２ｈに収容しつつ、その突出部分のリベット加締部１０ａを波状環Ｒ２方向に塑性変形させて加締める。これにより、第１及び第２波状環R1,R2(結合部８ｊ)を挟んでリベット頭部１０ｂとは反対側に、加締空間１２ｈの内形輪郭に一致した形状のリベット加締部１０ｃが成形される。このとき、双方の結合部８ｊは、リベット頭部１０ｂとリベット加締部１０ｃとの間で挟持された状態で互いに結合され、その結果、第１及び第２波状環R1,R2が複数のリベット１０で相互に結合された１つの波形保持器８(図１(ａ)参照)が構成される。
ところで、上述したような結合方法では、加締め処理後において、第１及び第２リベット孔H1,H2内でリベット１０がガタ付いたり、或いは、それに起因して第１及び第２波状環R1,R2がずれたりすることを防止するために、リベット１０のリベット加締部１０ａの体積は、通常「リベット加締前体積＞リベット加締必要体積」なる関係を満足するように設定されている。なお、リベット加締前体積とは、加締め処理前のリベット１０からリベット頭部１０ｂを除いた部分全体(即ち、リベット加締部１０ａ全体)の体積を指し、これに対して、リベット加締必要体積とは、第１及び第２リベット孔H1,H2全体の空間体積と加締型１２の加締空間１２ｈ全体の空間体積とを合計した体積を指している。
この場合、リベット加締必要体積よりも大きな体積のリベット加締部１０ａを加締めると、その差分体積に応じて、加締型１２で加締められたリベット加締部１０ａによって第１及び第２リベット孔H1,H2が外方に向けて強い力で押圧される。そして、このときの押圧力の程度によっては、第１及び第２リベット孔H1,H2周辺に残留引張応力Ｆが発生してしまう虞がある。具体的に説明すると、図３(ｂ),(ｃ)に示すように、加締め処理前の第１及び第２リベット孔H1,H2の孔寸法(加締前リベット孔寸法)をＷ１とし、加締め処理後のリベット加締部１０ａの外形寸法(加締後リベット外形寸法)をＷ２とした場合、加締め処理後に「加締前リベット孔寸法Ｗ１＜加締後リベット外形寸法Ｗ２」なる関係が生じると、第１及び第２リベット孔H1,H2周辺に常に残留引張応力Ｆがかかった状態となる。
この状態において、深溝玉軸受を高速回転させると、波形保持器８には、過大な遠心力に起因した荷重負荷と共に、各転動体(玉)６の変動(例えば、転走の進み遅れ)に起因した荷重負荷が作用する。このとき、第１及び第２リベット孔H1,H2周辺部分には、残留引張応力Ｆに加えて更に荷重負荷がかかることになり、その結果、当該荷重負荷の大きさの程度によっては、第１及び第２リベット孔H1,H2周辺部分から例えば破断或いは破損が生じる場合がある。そうなると、当該波形保持器８によって複数の転動体(玉)６を安定して且つ円滑に保持することが困難になり、その結果、軸受を長期に亘って連続して使用することができなくなってしまう。
特開平１０−２３８５４４号公報
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、残留応力を生じさせること無く加締め処理を行って保持器を製造することが可能な技術を提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明は、略円弧状に膨出させた保持部と略平坦状に延出させた結合部とを周方向に沿って交互に連続させた一対の波状環を対向配置させると共に、その結合部相互を貫通して形成されたリベット孔にリベットを挿入した状態で、当該リベットに加締め処理を施すことにより、転動体を保持可能な複数のポケットが周方向に沿って所定間隔で配列された保持器を製造する方法であって、リベットに加締め処理を施す際に必要な空間のリベット加締必要体積と、加締め処理前におけるリベットのリベット加締前体積とは、リベット加締前体積≦リベット加締必要体積なる関係を満足するように設定され、リベットは、リベット孔に圧入させるリベット加締部と、リベット加締部よりも大きな寸法を有するリベット頭部とを備え、リベット頭部が一方の波状環に当接するまでリベット加締部をリベット孔に圧入した状態で加締型によって加締め処理が施されると共に、当該加締型には、所定体積の加締空間が構成されており、リベット加締前体積とは、加締め処理前のリベット加締部の体積を指し、リベット加締必要体積とは、リベット孔全体の空間体積と加締型の加締空間全体の空間体積とを合計した体積を指し、一対の波状環の結合部相互のリベット孔は、互いに異なる形状を成していると共に、リベット加締部の圧入先端側の一方のリベット孔には、その孔径を他方のリベット孔の孔径よりも部分的に拡径させることで、リベット加締部との間に所定形状の隙間が構成されており、リベット孔相互にリベット加締部を圧入した状態で加締型によって加締め処理が施されることで、各結合部は、リベット頭部と加締め処理後のリベット加締部との間で挟持された状態で互いに結合されて当接される。
また、本発明は、上記保持器製造方法で製造された保持器であって、鋼板にプレス加工を施して、略円弧状に膨出させた保持部と略平坦状に延出させた結合部とを周方向に沿って交互に連続させた一対の波状環を複数のリベットで相互に結合させることにより、転動体を保持可能な複数のポケットが周方向に沿ってｓ所定間隔で配列されている。
更に、本発明は、上記保持器が用いられた転がり軸受であって、相対回転可能に対向配置された内輪及び外輪と、内外輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備えており、前記保持器は、内外輪間に設けられている。
本発明によれば、残留応力を生じさせること無く加締め処理を行って保持器を製造することが可能な技術を実現することができる。
以下、本発明の一実施の形態に係る保持器製造技術について、添付図面を参照して説明する。なお、本実施の形態は、上述した保持器製造技術(図３(ａ)〜(ｃ))の改良であるため、以下、改良部分の説明にとどめる。この場合、図３(ａ)〜(ｃ)の保持器製造技術の構成と同一の構成には、その構成に付された参照符号と同一の参照符号を本実施の形態に用いた添付図面上に付して、その説明を省略する。
図１(ａ)〜(ｃ)に示すように、本実施の形態の保持器製造技術では、第１及び第２波状環R1,R2(結合部８ｓ)の第１及び第２リベット孔H1,H2に挿通したリベット１０のリベット加締部１０ａに加締め処理を施す場合において、リベット加締部１０ａの体積は、「リベット加締前体積≦リベット加締必要体積」なる関係を満足するように設定されている。なお、リベット加締前体積とは、加締め処理前のリベット１０からリベット頭部１０ｂを除いた部分全体(即ち、リベット加締部１０ａ全体)の体積を指し、これに対して、リベット加締必要体積とは、第１及び第２リベット孔H1,H2全体の空間体積と加締型１２の加締空間１２ｈ全体の空間体積とを合計した体積を指している。
ここで、「リベット加締前体積≦リベット加締必要体積」なる関係を満足させる方法としては、例えば第１及び第２リベット孔H1,H2全体の空間体積が一定とすると、加締型１２の加締空間１２ｈを増減変化させることで、上記関係を満足させることができる。この場合、加締空間１２ｈを増減変化させる方法としては、例えば加締型１２の加締底面１２ｍ(図１(ｃ))の位置を変化させれば良い。
具体例として、リベット加締部１０ａが比較的大きく(長尺に)設定されたリベット１０では、当該リベット加締部１０ａの長尺量に応じて加締型１２の加締底面１２ｍを例えば寸法Ｈだけ広げることで、上記関係を満足させるように加締空間１２ｈを増加させることができる。これとは逆に、リベット加締部１０ａが比較的小さく(短尺に)設定されていれば、それに応じて加締底面１２ｍを例えば寸法Ｈだけ狭めることで、上記関係を満足させるように加締空間１２ｈを減少させることができる。なお、加締底面１２ｍの広狭量は、リベット加締部１０ａの大きさに応じて適量に設定されるため、ここでは特に数値限定はしない。
このような設定に基づいて、リベット加締部１０ａを加締めた場合、その加締め処理後において「加締前リベット孔寸法Ｗ１≧加締後リベット外形寸法Ｗ２」なる関係が維持される(図１(ｂ),(ｃ))。なお、加締前リベット孔寸法Ｗ１は、加締め処理前の第１及び第２リベット孔H1,H2の孔寸法であり、加締後リベット外形寸法Ｗ２は、加締め処理後のリベット加締部１０ａの外形寸法である。
かかる関係によれば、従来のように加締型１２で加締められたリベット加締部１０ａによって第１及び第２リベット孔H1,H2が外方に向けて強い力で押圧されることは無い。これにより、第１及び第２リベット孔H1,H2周辺に残留引張応力Ｆがかかっていない波形保持器８(図１(ａ))を製造して、深溝玉軸受の内外輪2,4間に配置させることができる。
このような深溝玉軸受を高速回転させると、波形保持器８には、過大な遠心力に起因した荷重負荷と共に、各転動体(玉)６の変動(例えば、転走の進み遅れ)に起因した荷重負荷が作用する。しかしながら、第１及び第２リベット孔H1,H2周辺部分には、残留引張応力Ｆがかかっていないため、当該第１及び第２リベット孔H1,H2周辺部分から例えば破断或いは破損が生じることは無い。これにより、当該波形保持器８によって複数の転動体(玉)６を安定して且つ円滑に保持することが可能となり、その結果、軸受を長期に亘って連続して使用することができる。
なお、上述した実施の形態では、第１及び第２リベット孔H1,H2を互いに同一寸法に構成した場合を想定したが、これに代わる第１の変形例として、例えば図２(ａ)に示すように、第１及び第２リベット孔H1,H2を互いに異なる形状に構成しても良い。ここでは、第１リベット孔Ｈ１の孔径よりも第２リベット孔Ｈ２全体の孔径を大きく設定し、当該第２リベット孔Ｈ２とリベット加締部１０ａの外形との間に円筒形状の間隙Ｇを構成した。
かかる構成によれば、第２リベット孔Ｈ２全体の孔径を増減変化させて間隙Ｇの大きさを調節することにより、リベット加締部１０ａの大きさ(例えば、長さ、厚さなど)に応じて、リベット加締部１０ａの体積を「リベット加締前体積≦リベット加締必要体積」なる関係を満足するように精度良く設定することができる。この場合、リベット加締部１０ａは、第１リベット孔Ｈ１に圧入されるため、当該第１リベット孔Ｈ１から抜け止めされた状態で位置決め固定される。このため、当該リベット加締部１０ａに対する加締め処理を誤差無く且つ安定して行うことができる。なお、その他の効果は、上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
また、第１の変形例では、第２リベット孔Ｈ２全体の孔径を大きく設定したが、これに代わる第２の変形例として、例えば図２(ｂ)に示すように、第１リベット孔Ｈ１の孔径よりも第２リベット孔Ｈ２の孔径を部分的に大きく設定し、当該第２リベット孔Ｈ２とリベット加締部１０ａの外形との間に円筒形状の間隙Ｇを構成しても良い。その一例として、リベット加締部１０ａの圧入先端側の第２リベット孔Ｈ２に、これよりも大きな孔径の挿通孔Ｈ３(＞Ｈ２)を形成し、当該挿通孔Ｈ３とリベット加締部１０ａの外形との間に円筒形状の間隙Ｇを構成した。このような構成によれば、リベット加締め時の周方向のズレを防止することができる。なお、これ以外の効果は、上述した第１の変形例と同様であるため、その説明は省略する。
また、上述した第１及び第２の変形例では、円筒形状の間隙Ｇを想定しているが、これに代わる第３の変形例として、例えば図２(ｃ)に示すように、リベット加締部１０ａの圧入先端側に向うに従って、第２リベット孔Ｈ２全体の孔径を末広がり状に傾斜させて設定し、当該第２リベット孔Ｈ２とリベット加締部１０ａの外形との間に円錐台形状の間隙Ｇを構成しても良い。このような構成によれば、リベット加締め時の周方向のズレを防止することができる。なお、これ以外の効果は、上述した第１の変形例と同様であるため、その説明は省略する。
(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る保持器製造技術で製造された保持器の構成を示す斜視図、(ｂ)は、同図(ａ)の保持器の製造に際し、リベットをリベット孔に圧入した状態を示す断面図、(ｃ)は、同図(ａ)の保持器の製造に際し、リベットに加締め処理を施している状態を示す断面図。 (ａ)は、本発明の第１の変形例に係る保持器製造技術の構成を示す断面図、(ｂ)は、本発明の第２の変形例に係る保持器製造技術の構成を示す断面図、(ｃ)は、本発明の第３の変形例に係る保持器製造技術の構成を示す断面図。 (ａ)は、波形保持器を用いた深溝玉軸受の構成を一部断面して示す斜視図、(ｂ)は、従来の保持器製造技術において、リベットをリベット孔に圧入した状態を示す断面図、(ｃ)は、従来の保持器製造技術において、リベットに加締め処理を施している状態を示す断面図。
符号の説明
８ 保持器
８ｊ 結合部
８ｐ ポケット
８ｓ 保持部
１０ リベット
H1,H2 リベット孔
R1,R2 波状環

Claims (3)

  1. 略円弧状に膨出させた保持部と略平坦状に延出させた結合部とを周方向に沿って交互に連続させた一対の波状環を対向配置させると共に、その結合部相互を貫通して形成されたリベット孔にリベットを挿入した状態で、当該リベットに加締め処理を施すことにより、転動体を保持可能な複数のポケットが周方向に沿って所定間隔で配列された保持器を製造する方法であって、
    リベットに加締め処理を施す際に必要な空間のリベット加締必要体積と、加締め処理前におけるリベットのリベット加締前体積とは、
    リベット加締前体積≦リベット加締必要体積
    なる関係を満足するように設定され、
    リベットは、リベット孔に圧入させるリベット加締部と、リベット加締部よりも大きな寸法を有するリベット頭部とを備え、リベット頭部が一方の波状環に当接するまでリベット加締部をリベット孔に圧入した状態で加締型によって加締め処理が施されると共に、当該加締型には、所定体積の加締空間が構成されており、
    リベット加締前体積とは、加締め処理前のリベット加締部の体積を指し、リベット加締必要体積とは、リベット孔全体の空間体積と加締型の加締空間全体の空間体積とを合計した体積を指し、
    一対の波状環の結合部相互のリベット孔は、互いに異なる形状を成していると共に、リベット加締部の圧入先端側の一方のリベット孔には、その孔径を他方のリベット孔の孔径よりも部分的に拡径させることで、リベット加締部との間に所定形状の隙間が構成されており、
    リベット孔相互にリベット加締部を圧入した状態で加締型によって加締め処理が施されることで、各結合部は、リベット頭部と加締め処理後のリベット加締部との間で挟持された状態で互いに結合されて当接されることを特徴とする保持器製造方法。
  2. 請求項１に記載された保持器製造方法で製造された保持器であって、
    鋼板にプレス加工を施して、略円弧状に膨出させた保持部と略平坦状に延出させた結合部とを周方向に沿って交互に連続させた一対の波状環を複数のリベットで相互に結合させることにより、転動体を保持可能な複数のポケットが周方向に沿って所定間隔で配列されていることを特徴とする保持器。
  3. 請求項２に記載された保持器が用いられた転がり軸受であって、
    相対回転可能に対向配置された内輪及び外輪と、内外輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備えており、前記保持器は、内外輪間に設けられていることを特徴とする転がり軸受。
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