JP5350053B2 - 円錐ころの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車に搭載される円錐ころ軸受に使用される円錐ころの加工方法に関するものである。

円錐ころは、例えば、円錐ころ軸受の外輪と内輪との間に配置される。この円錐ころを図７に例示する。

円錐ころ１５３は、図７に示すように、小径端面１５３ａと大径端面１５３ｂと、小径端面１５３ａと大径端面１５３ｂとをつなぐテーパ面１５３ｃとで構成された形状を成す。

この円錐ころ１５３の加工方法としては、ころ素形材をダイスとパンチから成る圧造装置を用いて成形した後、このころ素形材３を研削（最終加工）して完成させる方法が知られている。この加工方法について、図５および図６を参照して説明する。なお、この図５および図６の説明においては、便宜上、図面上側を上側、図面下側を下側として説明する。

まず、円錐ころ１５３を成形するための圧造装置について説明する。この圧造装置は、図５に示すように、パンチ１０１と、ダイス１０２と、ＫＯピン１０４とで主要部が構成されている。パンチ１０１とダイス１０２は互いに対向するように配置されており、図５では、上側がパンチ１０１、下側がダイス１０２である。このダイス１０２には、加工部１２０が形成されている。この加工部１２０は、一端に大径開口部１２０ｂ（上側）を有すると共に、他端に小径開口部１２０ａ（下側）を有し、大径開口部１２０ｂと小径開口部１２０ａとの間に周方向に延びる加工面１０２ａを有する。この加工面１０２ａは、径方向寸法（圧造中心Ｘ−Ｘからの径方向寸法）が、上側から下側に向けて狭まるテーパ形状を成す。なお、加工部１２０の小径開口部１２０ａはＫＯピン１０４で閉塞されている。

次に、円錐ころ１５３の加工方法について説明する。まず、パンチ１０１の下側端面１０１ａに接触させた状態で、ころ素形材１０３を圧造装置にセッティングする。ここで、ころ素形材１０３は、コイル材を剪断して形成したものである。次に、図５の左側に矢印Ｐで示すように、パンチ１０１を下側へスライドさせる。これにより、ころ素形材１０３を、加工部１２０の加工面１０２ａに接触させながら矢印Ｑで示すようにスライドさせてダイス１０２の加工部１２０へ圧入する。

さらに、パンチ１０１のスライドを続けることで、ころ素形材１０３を塑性変形させる。このとき、隙間Ｓ（ダイス１０２ところ素形材１０３との間にできる隙間）を充足させるために、図６の右側に示すように、パンチ１０１とダイス１０２の間にバリ（ころ素形材１０３の余剰分）を発生させる。なお、図６の左側に、図５と同様、ころ素形材１０３の圧造前の状態を示した。

上記成形後、ＫＯピン１０４を上側へ押し上げて、成形した円錐ころ１５３（換言すれば、圧造後のころ素形材１０３）をダイス１０２の加工部１２０の大径開口部１２０ｂから排出する。以上の工程により、成形した円錐ころ１５３は、ダイス１０２の加工面１０２ａと、加工部１２０の小径開口部１２０ａが形成された端面と、パンチ１０１の下側端面１０１ａの形状に沿って成形される。このようにして成形した円錐ころ１５３は、バリと、パンチ１０１側へ逃げたころ素形材１０３の余剰分Ｍを除去した後、小径端面１５３ａの中央を基準にして、外径および大径端面１５３ｂを研削（最終加工）する。これにより、図７に示すように、大径端面１５３ｂと小径端面１５３ａと、大径端面１５３ｂと小径端面１５３ａとをつなぐテーパ面１５３ｃとで構成された円錐ころ１５３を完成させることができる。

なお、円錐ころの加工方法としては、上記した加工方法以外に、特許文献１に記載の加工方法が知られている。

特開平９−７６０２９号公報

前記した円錐ころ１５３の加工方法や特許文献１に記載の加工方法の場合、ころ素形材１０３をダイス１０２の加工部１２０の加工面１２０ａで加工する際、加工面１２０ａが下側へ向かうにつれて絞り込まれた形状（テーパ形状）となっている。そのため、圧造中の段階で、図５の右側に示すように、ころ素形材１０３の予定小径端面１０３ａの中央、さらに言えば、完成した円錐ころ１５３の小径端面１５３ａの中央で窪みが生じる。この窪みの凹み具合は、製品間でばらつきがあるため、成形した円錐ころ１５３の中央を基準にして大径端面１５３ｂを研削する際、前記基準は、製品間で異なることになる。そのため、研削後に完成した円錐ころ１５３は、その軸方向寸法において、製品間でばらつきが生じる場合がある。

また、図５の右側に示すように、ダイス１０２の加工面１０２ａの大径側部位（上側部位）ところ素形材１０３との間に形成される隙間Ｓを充足させる際、パンチ１０１の下側端面１０１ａとダイス１０２の上側端面１０２ｂとの間にバリ（ころ素形材１０３の余剰分）が発生する（図６参照）。このバリにより、パンチ１０１の下側端面１０１ａとダイス１０２の上側端面１０２ｂに高い圧力が加わる。そのため、パンチ１０１とダイス１０２の寿命が短くなって、パンチ１０１とダイス１０２の修理・交換等に必要な費用が嵩む問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、製品間での寸法ばらつきが小さい円錐ころの加工方法を提供するものである。

上記の課題（段落番号[００１１]）を解決するための本発明に係る円錐ころの加工方法は、図１に示すように、ダイス２に形成された加工部２０のテーパ形状の加工面２ａに、ころ素形材３を接触させた状態で、パンチ１により前記ころ素形材３をスライドさせて、大径端面５３ｂおよび小径端面５３ａと、前記大径端面５３ｂと前記小径端面５３ａとをつなぐテーパ面５３ｃとで構成された円錐ころ５３を成形する円錐ころの加工方法であって、成形した円錐ころ５３（換言すれば、ダイス２による成形後のころ素形材３）の小径端面５３ａに窪みが形成されないように、前記ころ素形材３の素材線径を前記加工面２ａのテーパ角度ｘに基づいて規定することを特徴とする。

この場合、円錐ころ５３を成形する際、ころ素形材３は、ダイス２のテーパ形状をなす加工面２ａに沿って絞り込まれることがないため、成形した円錐ころ５３の小径端面５３ａに従来技術で説明したような窪みが形成されにくくなる。そのため、成形した円錐ころ５３の小径端面５３ａを基準として大径端面５３ｂを研削することにより円錐ころ５３を完成させた際、その円錐ころ５３の軸方向寸法は、製品間でばらつきが生じることがない。

ころ素形材３の素材線径を、ダイス２の加工面２ａのテーパ角度ｘに応じて規定する前記発明において、前記ころ素形材３の素材線径をφＤｙ、その線径比をｙ、成形した円錐ころ５３（換言すれば、ダイスによる成形後のころ素形材３）の小径端面５３ａの直径をφＤ_Ａ、成形した円錐ころ５３の大径端面５３ｂの直径をφＤ_Ｂ、加工面のテーパ角度をｘとした時、ｙは、

を満足させ、このｙによりφＤｙを、ｙの定義式である

から決定するのが望ましい。

ころ素形材３は、その素材線径φＤｙが小さいほど、成形時において、ダイス２の加工部２０の加工面２ａの絞り込み具合（テーパ角度）による影響を受けにくくなり、ころ素形材３の予定小径端面３ａに窪みが生じにくくなる。本発明の場合、ころ素形材３の素材線径φＤｙは、テーパ角度ｘに応じて、式（１）および式（２）により、ダイス２の加工部２０の加工面２ａにおける絞り込み形状の影響を受けにくい値に確実に規定することができる。そのため、成形した円錐ころ５３の小径端面５３ｂ、ひいては、完成した円錐ころ５３の小径端面５３ａに窪みが生じるのを確実に抑えることができる。この結果、成形後に小径端面５３ｂを基準にして大径端面５３ｂを研削することにより完成させた円錐ころ５３は、その軸方向寸法において、製品間でばらつきが生じるのを確実に低減できる。

また、上記課題（段落番号[００１２]）を解決するための本発明に係る円錐ころ５３の加工方法は、ダイス２に形成された加工部２０のテーパ形状の加工面２ａに、ころ素形材３を接触させた状態で、パンチ１により前記ころ素形材３をスライドさせて、大径端面５３ｂおよび小径端面５３ａと、前記大径端面５３ｂと前記小径端面５３ａとをつなぐテーパ面５３ｃとで構成された円錐ころ５３を成形する円錐ころ５３の加工方法であって、図２に示すように、中間圧造工程でころ素形材３の予定大径端面３ｂの中央部に凹所５３ｂ ₁ を形成すると共に、予定大径端面３ｂから突出する凸状部１０を凹所５３ｂ ₁ の周囲に設けて、最終圧造工程にて隙間Ｓ（ダイス２の加工面２ａところ素形材３との間に形成される隙間）を充足させるよう、その凸状部１０の体積を、最終圧造工程の隙間Ｓの体積に基づいて規定することを特徴とする。

この場合、パンチ１とダイス２との間にバリを発生させることなく前記隙間を充足して、ダイス２により成形した円錐５３の大径側外径５３ｄの芯振れを抑えることができる。このため、成形した円錐ころ５３の外径を研削した際、円錐ころ５３の大径側外径５３ｄには黒皮（成形により表面が参加した部分）が残存せず、外径研削不良が発生しない。また、パンチ１とダイス２との間にバリが発生するのを抑えるため、バリによりパンチ１やダイス２に過剰な圧力が加わることがなくなり、パンチ１やダイス２の長寿命化が可能になる。この結果、パンチ１やダイス２の修理や交換等にかかる費用を削減することができる。なお、「芯振れ」とは、ダイス２により成形した円錐ころ５３において、その軸心と大径側外径５３ｄとの間にずれが生じることである。この評価方法としては、成形した円錐ころ５３を、その成形後に、芯振れ測定装置の基準面に押し当てて回転させることにより、大径側外径５３ｄの振れを測定する。この際、芯振れ装置にダイヤルゲージ等が装着されている場合、ゲージの針が基準値から振れなければ芯振れはなく、針が基準値から振れれば、芯振れが生じていることがわかる。

なお、芯振れが生じると、成形した円錐ころ５３の外径を研削する際、研削砥石が当たらずに研削されない部位が生じ、円錐ころ５３に黒皮（成形により表面が酸化した部分）が残存し、外径研削不良が生じる要因となる。

前記凸状部１０の体積を前記隙間Ｓの容積により規定する発明において、前記隙間Ｓの容積をＶ_１、前記凸状部１０の体積をＶ_２としたとき、Ｖ_１＝Ｖ_２を満足させる。

この場合、隙間Ｓの容積Ｖ_１と凸状部１０の体積Ｖ_２とを等しくするため、凸状部１０を塑性流動させて前記隙間を充足させた際、前記隙間Ｓに収まりきらない余剰のころ素形材（バリ）３がパンチ１とダイス２との間に生じることがない。そのため、パンチ１とダイス２が余剰のころ素形材（バリ）により過剰な圧力を受けるのを防止して、パンチ１とダイス２を長寿命化できる。

また、前記隙間Ｓを、バリを発生させることなく充足することができるため、ダイス２により成形した円錐ころ５３の大径側外径５３ｄの芯振れを確実に抑えることができる。そのため、成形した円錐ころ５３に生じるバリを除去する従来技術で述べた加工工程が軽減され、成形した円錐ころ５３を研削して完成させた円錐ころ５３は、大径側外径５３ｄに黒皮が残存せず、研削不良が生じにくくなる。

この発明において、前記ころ素形材３の予定大径端面３ｂの中央部を塑性流動させて断面円形状の凹所５３ｂ_１を形成し、その凹所５３ｂ_１の開口直径をφＡ、前記ころ素形材の予定大径端面３ｂの直径をφＢ、前記凸状部１０の高さをＨとしたとき、このＨは、

を満足させるのが望ましい。ここで、「予定大径端面」とは、ころ素形材３のパンチ１側の端面、つまり、円錐ころ５３の大径端面５３ｂとなる面を意味する。

この場合、凸状部１０は、予定大径端面３ｂにおいて、前記凹所５３ｂ_１を除く部位の全領域に亘って凸状部１０を設けることができる。換言すれば、凸状部１０の高さＨを式（３）のように規制することにより、ころ素形材３の予定大径端面３ｂにおいて、前記隙間Ｓに隣接した位置に凸状部１０を設けることができる。そのため、前記凸状部１０が前記隙間Ｓへ塑性流動しやすくなり、前記隙間Ｓを充足させやすくなる。また、完成した円錐ころ５３は、大径端面５３ｂに前記凹所５３ｂ_１が形成された状態になるため、この凹所５３ｂ_１により、大径端面５３ｂと小径端面５３ａの区別が容易になる。

凸状部１０を設ける前記発明において、凸状部１０は、前記ダイス２による成形時に、前記凹所５３ｂ_１の形成によるころ素形材３の塑性流動分でもって設けるのが望ましい。この理由としては、ころ素形材３はコイル材を剪断したものを使用するため、この剪断時に本発明に係る凸状部１０を設けるのは困難であるためである。

また、凹所５３ｂ_１の形成時に塑性流動させたころ素形材３を前記凸状部１０、さらに言えば、前記隙間Ｓの充足に充てることになるため、ころ素形材３の重量を増加させることなく前記隙間Ｓを充足させることができる。

なお、前記凹所５３ｂ_１の深さＬは、規格内（０．５ｍｍ〜０．６ｍｍ）に収める。また、凸状部１０は、凹所５３ｂ_１の深さＬをネライとして最終圧造工程で押し潰し、前記隙間Ｓに充足させることができる。この場合、前記凸状部１０の高さＨが式（３）の規制値よりも低い場合、前記隙間Ｓを充足するのに十分なころ素形材３を前記隙間Ｓへ塑性流動させることができない。一方、凸状部１０の高さＨが式（３）の規制値よりも高い場合、凸状部１０を押し潰す体積が大きいので、最終圧造工程においてパンチ１とダイス２に加わる荷重が高くなり、パンチ１とダイス２の寿命低下の原因となる。

本発明によれば、ころ素形材の素材線径をダイスの加工面のテーパ角度で規定することにより、成形後にころ素形材の予定小径端面に形成される窪みが低減され、円錐ころの加工精度を向上させることができる。そのため、軸方向寸法において、製品間でばらつきのない円錐ころを成形することができる。

また、中間圧造工程にて凸状部１０の体積を前記隙間の容積により規定するため、バリを発生させることなく前記隙間を充足することができる。そのため、バリを除去する加工工程が軽減され、成形後に研削して完成させた円錐ころは、大径側外径に黒皮が残存せず、研削不良が生じにくくなる。また、パンチとダイスとの間にバリによる過剰な圧力が加わることがないため、パンチとダイスを長寿命化できる。

本発明にかかる円錐ころの加工方法を説明する断面図である。 本発明にかかる円錐ころの加工方法を説明するもので、ダイスの加工面ところ素形材とで形成される隙間を充足する工程を説明する断面図である。 本発明にかかる円錐ころの断面図である。 本発明にかかる円錐ころ軸受の断面図である。 図７に示す従来の円錐ころの加工方法を説明する断面図である。 図７に示す従来の円錐ころの加工方法を説明するもので、パンチとダイスとの間にバリが生じる工程を説明する断面図である。 従来の円錐ころを示す断面図である。

以下に、図１に示すように、ダイス２の加工面２ａのテーパ角度ｘに応じてころ素形材３の素材線径を規定する本発明の実施の形態について説明する。

図３に本実施形態における円錐ころを示す。この円錐ころ５３は、小径端面５３ａと大径端面５３ｂと、小径端面５３ａと大径端面５３ｂとをつなぐテーパ面５３ｃとで構成されている。大径端面５３ｂの中央部には径方向断面が円形状の凹所５３ｂ_１を形成する。

図４に、本実施形態に係る円錐ころ軸受７１を示す。この円錐ころ軸受７１は、互いに相対回転する外輪７２および内輪７３と、外輪７２と内輪７３との間に転動自在に介在された本実施形態に係る円錐ころ５３と、これをポケット７５ａで保持する保持器７５とで主要部が構成されている。

円錐ころ５３の加工は、図１に示すように、互いに対向するように配置されたパンチ１（図面上側）およびダイス２（図面下側）と、ＫＯピン４とで主要部が構成された圧造装置を用いて行う。なお、以下の説明において、便宜上、図面上側を上側、図面下側を下側とする。

パンチ１は、外パンチ１ｂと内パンチ１ｃとで構成され、このパンチ１の下側端面１ａにおいて、中央部に凹所形成部１ａ_１が設けられ、これに隣接して凹状の素形材逃げ部１ａ_２が設けられている。つまり、内パンチ１ｃに凹所形成部１ａ_１が設けられ、外パンチ１ｂに素形材逃げ部１ａ_２が設けられている。

ダイス２には、加工部２０が形成されている。この加工部２０は、一端に大径開口部２０ｂ（上側）を有すると共に、他端に小径開口部２０ａ（下側）を有し、大径開口部２０ｂと小径開口部２０ａとの間に加工面２ａを有する。この加工面２ａは、径方向寸法（圧造中心Ｘ−Ｘからの径方向寸法）が、上側から下側に向けて狭まるテーパ形状を成す。なお、加工部２０の小径開口部２０ａはＫＯピン４で閉塞されている。以下に、上記構成の圧造装置を用いて円錐ころ５３を成形する方法について説明する。

まず、コイル材を剪断して作製した円柱状のころ素形材３を、パンチ１の下側端面１ａに接触させた状態で圧造装置にセッティングする。次に、図１の左側に矢印Ｐで示すように、パンチ１を下側へスライドさせる。これにより、ころ素形材３を、加工部２０の加工面２ａに接触させながら矢印Ｑで示すようにスライドさせてダイス２の加工部２０へ圧入する。

上記成形後、ＫＯピン４を上側へスライドさせて成形した円錐ころ（換言すれば、圧造後のころ素形材３）を圧造装置から排出する。このようにして成形した円錐ころ５３は、ダイス２の加工面２ａと、加工部２０の小径開口部２０ａが形成された端面と、パンチ１の下側端面１ａの形状に沿って成形される。この後、成形した円錐ころ５３は、小径端面５３ａを基準にして大径端面５３ｂおよび外径を研削（最終加工）する。これにより、図３に示すように、大径端面５３ｂと小径端面５３ａと、大径端面５３ｂと小径端面５３ａとをつなぐテーパ面５３ｃとで構成された円錐ころ５３を完成させることができる。なお、成形した円錐ころ５３を、予定小径端面３ａを基準にして研削する理由としては、円錐ころ軸受７１において、円錐ころ５３の大径端面５３ｂと内輪７３の鍔部との間で滑り接触が生じることから、予定小径端面３ａを基準にする必要があるためである。

上記の圧造工程において、ころ素形材３の素材線径をφＤｙ、以下の式（５）で定義される線径比をｙ、成形した円錐ころ５３の小径端面５３ａの直径をφＤ_Ａ、成形した円錐ころ５３の大径端面５３ｂの直径をφＤ_Ｂ、加工面２ａのテーパ角度ｘとしたとき、ｙは、

を満足させ、このｙによりφＤｙを、ｙの定義式である

から決定する。つまり、φＤｙは、式（４）で求めたｙを、式（５）に代入して算出した値に規定する。

ここで、本実施形態においては、成形した円錐ころ５３の小径端面５３ａの径方向寸法φＤ_Ａは、成形した円錐ころ５３（換言すれば、圧造後で最終加工の研削を行なう前のころ素形材３）の小径端面５３ａとテーパ面５３ｃとの境界部における径方向寸法とし、成形した円錐ころ５３の大径端面５３ｂの直径φＤ_Ｂは、成形した円錐ころ５３の大径端面５３ｂとテーパ面５３ｃとの境界部における径方向寸法とする（図１を参照）。

前記圧造時において、パンチ１によりころ素形材３をダイス２の加工部２０へ圧入する際、ころ素形材３は、ダイス２の加工面２ａのテーパ形状に沿って絞り込まれた形状になる。そのため、ころ素形材３の予定小径端面３ａ（円錐ころ５３の小径端面５３ａとなる面）の中央に窪みが生じる。この窪みの窪み具合により、成形した円錐ころ５３の小径端面５３ａを基準として大径端面５３ｂを研削（最終加工）することにより完成させた円錐ころ５３は、その軸方向寸法において、製品間でばらつきが生じる場合がある。

前記窪みは、ころ素形材３の素材線径φＤｙが小さいほど生じにくくなる。しかし、本実施形態では、前記したように、前記の式（５）で定義されるころ素形材３の線径比ｙを、前記の式（４）で示すように加工面２ａのテーパ角度ｘで決定した値に規定し、さらにこの線径比ｙの値でもって、線径比ｙの定義式である式（５）よりころ素形材３の素材線径φＤｙを、前記窪みが生じにくい値に確実に規定することができる。そのため、成形した円錐ころ５３の小径端面５３ａを基準にして大径端面５３ｂを研削することにより完成させた円錐ころ５３は、軸方向寸法において、製品間でばらつきが生じるのを確実に抑えることができる。

これまでに述べた本実施形態において、図２の左側に示すように、中間圧造工程で、ころ素形材３の予定大径端面３ｂに、深さＬの凹所５３ｂ_１（つまり、ころ素形材５３の凹所５３ｂ_１）を形成する。また、ころ素形材３の予定大径端面３ｂに高さＨの凸状部１０を設け、その体積を隙間Ｓ（ダイス２の大径側部位ところ素形材３との間の隙間）の容積により規定する。この実施の形態について以下に説明する。

図２の左側に示すように、中間圧造工程で、内パンチ１ｃの凹所形成部１ａ_１を、凸状部１０の高さＨと凹所５３ｂ_１の深さＬの分だけ外パンチ１ｂの素形材逃げ部１ａ_２よりも下側へ突出させることにより、内パンチ１ｃの凹所形成部１ａ_１をころ素形材３の予定大径端面３ｂ(円錐ころ５３の大径端面５３ｂとなる面)に食い込ませる。

この際、内パンチ１を食い込ませた分のころ素形材３が、外パンチ１ｂの素形材逃げ部１ａ_２へ塑性流動する。この塑性流動分でもって、ころ素形材３の予定大径端面３ｂに高さＨの凸状部１０を設けることができる。なお、ころ素形材３が外パンチ１ｂの素形材逃げ部１ａ_２に逃げる方向を矢印αで示した。

ここで、凹所５３ｂ_１の開口直径をφＡ、ころ素形材３の予定大径端面３ｂの直径をφＢ、ダイス２の加工面２ａの大径側部位ところ素形材３との間に形成される隙間Ｓの容積をＶ_１、凸状部１０の体積をＶ_２としたとき、Ｖ_１＝Ｖ_２を満足させる。また、凸状部１０の高さＨは、

を満足させる。

このように、中間圧造工程（図２の左側）で高さＨの凸状部１０を設けた後、図２の右側に示すように最終圧造工程で、内パンチ１ｃの凹所形成部１ａ_１を外パンチ１ｂの素形材逃げ部１ａ_２よりも凹所５３ｂ_１の深さＬ（ネライのヌスミ深さ）分だけ下側へ突出させた状態でパンチ１をスライドさせる。これにより、凸状部１０を、ダイス２の素形材逃げ部１ａ_２の底面１１がころ素形材３の予定大径端面３ｂに達するまで押し潰す。この最終圧造工程で、ころ素形材３の予定大径端面３ｂに深さＬの凹所５３ｂ_１を形成することができると共に、押し潰した凸状部１０の塑性流動分でもって、図２の右側に示すように、隙間Ｓを確実に充足させることができる。これにより、図１の右側に示すように、円錐ころ５３を成形することができる。なお、図２の右側において、押し潰して塑性流動させた凸状部１０は点線で示し、この凸状部１０を押し潰すことにより充足された隙間Ｓの充足分（ころ素形材）を符号１２で示した。また、凸状部１０が隙間Ｓへ塑性流動する方向を矢印βで示した。

なお、本実施形態のように、凸状部１０をころ素形材３の上記圧造時（成形時）に設ける場合、ころ素形材３の圧造前に凸状部１０を設ける場合よりも作業が容易である。この理由としては、ころ素形材の圧造前に設ける場合、つまり、コイル材を剪断してころ素形材３を作製する段階で凸状部１０を設けるのは困難であるためである。

以上のように、本実施形態では、隙間Ｓを充足するための凸状部１０の体積Ｖ_２を_、隙間Ｓの容積Ｖ_１と等しくするため、図１の右側に示すように、パンチ１の下側端面１ａとダイス２の上側端面２ｂとの間にバリ（ころ素形材の余剰分）が発生させることなく隙間Ｓをころ素形材３で充足して、成形した円錐ころ５３の大径端面５３ｂの芯振れを抑えることができる。このように、パンチ１の下側端面１ａとダイス２の上側端面２ｂとの間でのバリの発生を抑えることで、パンチ１の下側端面１ａとダイス２の上側端面２ｂにバリによる過剰な圧力がかかることがなくなり、パンチ１とダイス２を長寿命化できる。この結果、パンチ１とダイス２の修理や交換等に必要な費用を削減することができる。

また、本実施形態において、凸状部１０の高さＨを、凹所５３ｂ_１の開口直径φＡ、ころ素形材３の予定大径端面３ａの直径をφＢとして、隙間Ｓの容積（Ｖ_１）＝凸状部１０の体積（Ｖ_２）の条件から式（６）のように規定するため、予定大径端面３ｂの凹所５３ｂ_１を除く全領域、さらに言えば、隙間Ｓに隣接した位置に凸状部１０を設けることができる。そのため、凸状部１０が隙間Ｓへ塑性流動しやすくなり、隙間Ｓを確実に充足させることができる。なお、式（６）は、以下の式（７）を変形することにより得られるものである。

なお、前記の説明において、「芯振れ」とは、前記圧造により成形した円錐ころ５３において、その軸心と大径側外径５３ｄとの間にずれが生じることである。この評価方法としては、圧造により成形した円錐ころ５３を、外径の成形後で研削を行う前に、芯振れ装置の基準面に押し当てて回転させて、大径側外径５３ｄの振れを測定することにより行う。この際、芯振れ装置にダイヤルゲージ等が装着されている場合、ゲージの針が基準値から振れなければ芯振れはなく、針が基準値から振れれば、芯振れが生じていることがわかる。

圧造により成形した円錐ころ５３の大径側外径５３ｄに芯振れが生じると、この圧造により成形した円錐ころ５３の外径を研削する際、研削砥石が当たらずに研削されない部位が生じ、研削により完成した円錐ころ５３の大径側外径５３ｄに黒皮（圧造により表面が酸化した部分）が残存し、研削不良が生じる要因となる。

そして、凹所５３ｂ_１の形成時に塑性流動させたころ素形材３を凸状部１０、さらに言えば、隙間Ｓの充足に充てるため、ころ素形材の重量を増加させることなく隙間Ｓを充足させることができる。

本実施形態において、凹所５３ｂ_１の深さＬは、規格内（０．５ｍｍ〜０．６ｍｍ）に収める。また、凹所５３ｂ_１の深さＬをネライとして最終圧造工程で押し潰す凸状部１０の高さＨを式（６）のように規制するが、凸状部１０の高さＨが式（６）の規制値よりも低い場合、前記隙間を充足するのに十分なころ素形材を塑性流動させることができない。一方、凸状部１０の高さＨが式（６）の規制値よりも高い場合、凸状部１０を押し潰す体積が大きいので、最終圧造工程でパンチ１やダイス２に加わる荷重が高くなり、パンチ１やダイス２の寿命が低下する原因となる。

また、上記のようにして作製した本実施形態に係る円錐ころ５３（図１の右側および図３を参照）は、パンチ１の凹所形成部１ａ_１により大径端面５３ｂに凹所５３ｂ_１を形成するため、円錐ころ５３の大径端面５３ｂと小径端面５３ａとの判別が容易になる。そのため、この円錐ころ５３を備えた本発明にかかる円錐ころ軸受７１（図４を参照）において、円錐ころ５３を組立てる際、その組付け向きを即座に判断できる。この結果、円錐ころ軸受７１の組立てが容易になる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、これに限られることはなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想を逸脱しない範囲内で任意に変更が可能である。

例えば、パンチ１に設ける凹所形成部１ａ_１と凹状の素形材逃げ部１ａ_２は、隣接しないようにできる。しかし、本実施形態のように、凹所形成部１ａ_１と素形材逃げ部１ａ_２を隣接して設けるようにする方が、凹所形成時に塑性流動させたころ素形材が素形材逃げ部１ａ_２へ逃げやすくなって、凸状部１０を設けやすくなる点で好ましい。また、初期圧造工程と最終圧造工程の間に、ころ素形材３に形成されるエッジを除去するための複数の予備成形を導入することが望ましい。これは、パンチ１とダイス２の寿命向上に貢献する。

１ パンチ
１ａ_１ 凹所形成部
１ａ_２ 素形材逃げ部
１ｂ 外パンチ
１ｃ 内パンチ
２ ダイス
２ａ 加工面
３ ころ素形材
３ａ 予定小径端面
３ｂ 予定大径端面
４ ＫＯピン
２０ 加工部
２０ａ 小径開口部
２０ｂ 大径開口部
５３ 円錐ころ
５３ａ 小径端面
５３ｂ 大径端面
５３ｂ₁ 凹所
５３ｃ テーパ面
５３ｄ 大径側外径
７１ 円錐ころ軸受
７２ 外輪
７３ 内輪
７５ 保持器

Claims (7)

1. ダイスに形成された加工部のテーパ形状の加工面に、ころ素形材を接触させた状態で、パンチにより前記ころ素形材をスライドさせて、大径端面および小径端面と、前記大径端面と前記小径端面とをつなぐテーパ面とで構成された円錐ころを成形する円錐ころの加工方法であって、
   前記ころ素形材の予定大径端面の中央部に凹所を形成すると共に、前記ダイスによる成形時に塑性流動させることでダイスの加工面ところ素形材との間に形成される隙間を充足する凸状部を、前記凹所の周囲に前記予定大径端面から突出するように設けて、その凸状部の体積を、前記隙間の容積に基づいて規定することを特徴とする円錐ころの加工方法。
2. 前記ころ素形材の素材線径を前記加工面のテーパ角度に基づいて規定する請求項１に記載の円錐ころの加工方法。
3. 前記ころ素形材の素材線径をφＤｙ、その線径比をｙ、成形した円錐ころの小径端面の直径をφＤ_A、成形した円錐ころの大径端面の直径をφＤ_B、加工面のテーパ角度をｘとした時、ｙは、
   

   

   を満足させ、このｙによりφＤｙを、ｙの定義式である
   

   

   から決定する請求項２に記載の円錐ころの加工方法。
4. 前記隙間の容積をＶ₁、前記凸状部の体積をＶ₂としたとき、Ｖ₁＝Ｖ₂を満足させる請求項１又は２に記載の円錐ころの加工方法。
5. 前記ころ素形材の予定大径端面の中央部を塑性流動させて断面円形状の凹所を形成し、その凹所の開口直径をφＡ、前記ころ素形材の予定大径端面の直径をφＢ、前記凸状部の高さをＨとした時、このＨは、
   

   

   を満足させる請求項４に記載の円錐ころの加工方法。
6. 前記凸状部は、前記ダイスによる成形時に、前記凹所の形成によるころ素形材の塑性流動分でもって設ける請求項５に記載の円錐ころの加工方法。
7. 前記パンチのダイス側端面に、前記凹所を形成するための凸状の凹所形成部と、凹所形成時に塑性流動するころ素形材を収容させて前記凸状部を設ける凹状の素形材逃げ部とを設け、前記凹所の形成は、凹所形成部を前記素形材逃げ部よりもダイス側へ突出させることにより行なう請求項６に記載の円錐ころの加工方法。

Images