JP5678165B2 - 分割型軸受リングの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、軸受レースである軸受リングに係わり、特に、軸受レースである分割型軸受リングに関するものである。

軸受および軸受レースは、多くの場合、回転軸を支持するために用いられる。軸受レースは、多くの場合、シャフトの周囲に巻かれ、シャフトと軸受レースとの間に複数の転動部材が配置される。分割型軸受リングを用いれば、シャフトを取り外さずに、シャフト上に軸受リングを配置できる。分割型軸受リングの一例は、引用によりその全記載内容を本明細書の記載として援用する米国特許第６４８５１８６号に記載されている。分割型軸受リングは、金属ストリップを円形に巻くことで形成される。金属ストリップの両端が突き合わされ、２つの小さい溶接部によって一時的に接合される。次に、軸受リングは熱処理され、その後、溶接部が破断、分割されて、分割型軸受リングが形成される。別の公知の軸受リング構成は、２つ一組の軸受リングを形成する２つの軸受リング半体を含む。

米国特許仮出願第６１／０９４２３４号明細書 米国特許第６４８５１８６号明細書

本発明は、硬化の間、円形を維持できる分割型軸受リングの改善された製造方法を提供するものである。

とりわけ、本発明によれば、第１および第２の端縁を有する無端リングを形成する段階と、第１および第２の端縁の間のリングの少なくとも一部を除去して少なくとも１つの穴を形成する段階と、リングを硬化させる段階と、硬化後に、少なくとも１つの穴に近い位置でリングを分割してリングの第１および第２の突き合せ端を作る段階とを含む分割型軸受リングの製造方法が提供される。

別の実施形態としての本発明によれば、第１および第２の端縁を有する無端リングを形成する段階と、第１および第２の端縁の間のリングの第１部分を除去して第１の穴を形成する段階と、第１および第２の端縁の間のリングの第２部分を除去して第１の穴から離れた第２の穴を形成する段階と、リングを硬化させる段階と、硬化後に、第１の穴に近い位置でリングを分割してリングの第１端を形成し、第２の穴に近い位置でリングを分割してリングの第２端を作る段階とを含む分割型軸受リングの製造方法が提供される。

本発明のその他の特徴は、詳細な説明と添付図面とを考察することで明らかになるだろう。

肩部を含むリングの側面図。 肩部を除去したリングの斜視図。 ２つの穴を形成したリングの側面図。 図３のリングの斜視図。 リングの一部を除去した図３および図４に示すリングの側面図。 図５に示すリングの斜視図。 転動部材を含む、図６に示すリングの閉状態での斜視図。 少なくとも部分的にハウジング内に位置する図７に示すリングの斜視図。

本発明の実施例について説明する前に、本発明はその適用において、以下の説明に記載され、または添付図面に示される構成部材の詳細な構造および配置に限定されないことに留意すべきである。本発明は、別の実施例も可能であり、各種方法で実施または実行することができる。

図１を見ると、リング部１４と、端部または肩部１８とを有する絞り加工されたカップ１０が示されている。絞り加工されたカップ１０は、板金円盤から形成され、カップの形状を有するように絞り加工される。リング部１４は、ほぼ円形状に延在するほぼ一定の直径の外面２２と、外面２２から半径方向内側に離間したほぼ一定の直径の内面２６とを有して円筒状リングを形成する。肩部１８は、外面２２から内側に屈曲して実質的に平面状の端面３０を形成する。別の実施形態では、絞り加工カップまたはリングはその内部に開口が形成された板金円盤から形成される。そのような絞り加工カップまたはリングは、外面から部分的に延在してその内部に開口を含む実質的に平面状の端面を形成する肩またはフランジを含む。

絞り加工されたカップ１０は、平面状の端面３０から離間し、それに実質的に平行な第１の端縁３４を含む。第１の端縁３４は、外面２２と内面２６との間に延在する狭いリング状の表面によって画定される。点線３８は、リング部１４と肩部１８との間の境界を示す。

図２に示すように、リング部１４から肩部分１８を除去して無端リング４２を形成することができる。無端リング４２は、その両方が外面２２と内面２６との間に延在する第１の端縁３４と第２の端縁４６とを含む。別の実施形態では、円盤を絞り加工して肩を除去する代わりに中空の管を切断して無端リング４２を形成することができる。弾性変形してシャフトの周囲で開閉する柔軟性を有する円筒状の無端リングを形成するその他の方法（下記の）も使用することができる。

無端リング４２の少なくとも一部を除去して少なくとも１つの穴が形成される。いくつかの実施形態では、１つの穴だけが形成される。図示の実施形態では、図３および図４に示すように、第１の穴５０と第２の穴５４が形成されて穴付きリング５８が作成される。穴５０、５４は、無端リング４２内に打ち抜き、穿孔、加工、穴あけ、またはその他の方法で形成される。穴５０、５４は、第１の端縁３４と第２の端縁４６との間に形成される。一実施形態では、穴は、無端リング４２を作成する形成工程の前に原材料に作成される。

図示の実施形態では、穴５０、５４は、実質的に山形またはＶ字形であり、同じ方向を向いている。別の実施形態では、穴は実質的にＣ字形である。さらに別の実施形態では、穴は実質的にＳ字形である。その他の形状および構成も可能であり、本発明の範囲内であると考える。穴５０は、第１のＶ字形の縁５０ａと第１のＶ字形の縁５０ａから離間した第２のＶ字形の縁５２ａとを境界とする。第１のＶ字形の縁５０ａと第２のＶ字形の縁５２ａは各々、それぞれ第１の脚部５０ｂ、５２ｂ、第２の脚部５０ｃ、５２ｃおよび中央の頂部５０ｄ、５２ｄを含む。図示の第１の脚部５０ｂ、５２ｂは、穴付きリング５８の周囲に沿って事実上平行である。同様に、図示の第２の脚部５０ｃ、５２ｃも穴付きリング５８の周囲に沿って事実上平行である。図示の頂部５０ｄ、５２ｄは事実上整列し、それぞれの第１の脚部５０ｂ、５２ｂと第２の脚部５０ｃ、５２ｃの間に位置する。一実施形態では、第１の脚部５０ｂ、５２ｂは、第２の脚部５０ｃ、５２ｃと約４５度〜約１３５度の角度をなす。別の実施形態では、第１の脚部５０ｂ、５２ｂは、第２の脚部５０ｃ、５２ｃと約９０度の角度をなす。これらの角度は単なる例示であって、本発明の範囲を限定するものではない。

同様に、穴５４は、第１のＶ字形の縁５４ａと第１のＶ字形の縁５４ａから離間した第２のＶ字形の縁５６ａとを境界とする。第１のＶ字形の縁５４ａと第２のＶ字形の縁５６ａは各々、それぞれ第１の脚部５４ｂ、５６ｂ、第２の脚部５４ｃ、５６ｃおよび中央の頂部５４ｄ、５６ｄを含む。図示の第１の脚部５４ｂ、５６ｂは、穴付きリング５８の周囲に沿って事実上平行である。同様に、図示の第２の脚部５４ｃ、５６ｃも穴付きリング５８の周囲に沿って事実上平行である。図示の頂部５４ｄ、５６ｄは実質的に整列し、それぞれの第１の脚部５４ｂ、５６ｂと第２の脚部５４ｃ、５６ｃの間に位置する。一実施形態では、第１の脚部５４ｂ、５６ｂは、第２の脚部５４ｃ、５６ｃと約４５度〜約１３５度の角度をなす。別の実施形態では、第１の脚部５４ｂ、５６ｂは、第２の脚部５４ｃ、５６ｃと約９０度の角度をなす。これらの角度は単なる例示としてのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。

第１の脚部５２ｂ、５６ｂは、それぞれ中央の頂部５２ｄ、５６ｄから第２の端縁４６へ向かって延在し、それぞれの終点５２ｅ、５６ｅで終了する。終点５２ｅ、５６ｅは、各々第２の端縁４６から距離ｄ１だけ離間している（図３を参照）。これによって、穴付きリング５８は、それぞれの終点５２ｅ、５６ｅと第２の端縁４６との間に延在する材料の第１のタブ６２ａ、６６ａを含む。材料の第１のタブ６２ａは、第１の穴５０の隣に位置し、材料の第１のタブ６６ａは、第２の穴５４の隣に位置する。タブ６２ａ、６６ａは、端部が完全に分割したリングと比較して穴付きリング５８の剛性を高めている。

第２の脚部５２ｃ、５６ｃは、それぞれ中央の頂部５２ｄ、５６ｄから第１の端縁３４に向かって延在し、それぞれの終点５２ｆ、５６ｆで終る。終点５２ｆ、５６ｆは、各々第１の端縁３４から距離ｄ２だけ離間している（図３参照）。これによって、穴付きリング５８は、それぞれの終点５２ｆ、５６ｆと第１の端縁３４との間に延在する材料の第２のタブ６２ｂ、６６ｂを含む。材料の第２のタブ６２ｂは、第１の穴５０の隣接位置にあり、材料の第２のタブ６６ｂは、第２の穴５４の隣接位置にある。タブ６２ａ、６６ａは、端部が完全に分離したリングに比して穴付きリング５８の剛性を増す。

リング４２に穴が形成された後、穴付きリング５８は、熱処理またはその他の類似の硬化法によって硬化せしめられる。硬化は、穴付きリング５８に残留応力を与える。平衡点に向かう、この部分の内部応力状態の解消によってリングは変形し、円形でなくなる可能性がある。タブ６２ａ、６２ｂ、６６ａ、６６ｂは、リング５８の剛性を高めて硬化工程に応じたリング５８の変形を低減または防止する。穴付きリング５８は、タブ６２ａ、６２ｂ、６６ａ、６６ｂを含むため、リング５８は完全な円を形成し、端部が完全に分割したリングと比較して変形に対する耐性が大きい。本発明の構成は、穴付きリング５８が真円度を維持しねじれを防止するように硬化時の反りを阻止する。これによって、最終的に、リング５８で作成される軸受の寿命が延びる。

穴付きリング５８は、少なくとも部分的には、穴付きリング５８の材料に応じて、表面浸炭、全体硬化、またはその他の硬化処理によって硬化することができる。例えば、穴付きリング５８が１０１２鋼または１５２４鋼の場合、穴付きリング５８は表面浸炭によって最もよく硬化され、または穴付きリング５８が１０７４鋼の場合、穴付きリング５８は全体硬化によって最もよく硬化される。その他の材料および硬化工程を使用することができることは当業者には明らかであろう。

硬化作業後、タブ６２ａ、６２ｂ、６６ａ、６６ｂは、圧縮、打抜き、切断、引っ張り、またはその他の類似の操作によって破断され、穴５０、５４の間の材料は、破断されおよび／または除去される。タブ６２ａ、６２ｂ、６６ａ、６６ｂが破断されると、終点５２ｅ、５６ｅと第２の端縁４６との間、また終端点５２ｆ、５６ｆと第１の端縁３４との間にギザギザの縁または粗面縁が生じる。転磨法、または、その他類似の平滑化法を用いてタブ６２ａ、６２ｂ、６６ａ、６６ｂの破断後のばり、または、余分な材料を除去することができる。

穴５０、５４の間の材料が除去されると、図５および図６に示すように、実質的にｃ形の分割型リング７０が生成される。分割型リング７０は、第１端７４と、第１端７４に事実上嵌合する第２端７８とを含む。図示の第１端７４は、事実上凸形で、第１の脚部５０ｂ、第２の脚部５０ｃおよび中央の頂部５０ｄを含む第１のＶ字形の縁５０ａによって少なくとも部分的に画定されている。第１端７４は、第１の脚部５０ｂと第２端縁４６との間に位置する第１の起伏がある縁８２ａと、第２の脚部５０ｃと第１の端縁３４との間に位置する第２の起伏がある縁８２ｂとによってさらに画定されている。上記のように、転磨法で第１および第２の起伏がある縁８２ａ、８２ｂを平滑化できるが、多少の粗さは残ることがある。図示の起伏がある縁８２ａ、８２ｂは、第１の端縁３４と第２の端縁４６に対して事実上直角に延在する。

図示の第２端７８は、事実上凹形で、第１の脚部５６ｂ、第２の脚部５６ｃおよび中央の頂部５６ｄを含む第２のＶ字形の縁５６ａによって少なくとも部分的に画定されている。第２端７８は、第１の脚部５６ｂと第２の端縁４６との間に位置する第３の起伏がある縁８６ａと、第２の脚部５６ｃと第１の端縁３４との間に位置する第４の起伏がある縁８６ｂとによってさらに画定されている。

前記製造方法は、分割型リング７０が開位置および閉位置の両方で実質的に円形を有するように、硬化時に穴付きリング５８の反りを実質的に低減または阻止する。また、第１端７４と第２端７８は、分割型リング７０が締め付けられると事実上突き当たるかまたは係合する嵌め合い輪郭を有する。さらに、分割型リング７０は開いてシャフトを受け、締め付けられてシャフトの周囲でリング７０を閉じるため、上記の製造方法は、分割型リング７０の全体にわたる応力分布を向上させる。シャフトへの組立て時に弾性変形が発生するが、塑性変形は発生しないはずである。組立て時の塑性変形の結果、分割型リング７０が正確に閉じず、レースが適切に作動しない原因になる残留応力を有することがある。レース表面の破損または割れ目を引き起こす過度の塑性変形によって軸受と非制御下の不規則領域内に破片が進入し、それによって軸受けの耐久性が低下する。例えば、ピストンリングの設計に関して記述が多い関係などの周知の関係を用いて特定の用途でリング７０の形状寸法を効果的に設計することができることは当業者には明らかであろう。例えば、分割型リング７０を開いてシャフト上に装着するために必要な力と、シャフト周囲でリング７０を閉じるために必要な力の両方を決定するために、カスチリアーノの方法を用いることができる。曲げモーメントとそれに関連する表面応力を決定することができ、それらの応力を材料の降伏応力と比較して特定の用途のための適当な材料と形状寸法とを選択できる。

シャフトによって駆動されるマシンまたはシャフトを駆動するマシンからシャフトを取り外す必要なしにシャフトに分割型リング７０を挿入することができる。分割型リング７０を広げて第１の端部７４と第２の端部７８との間にシャフトを挿入することができる。ローラ、針、またはボールなどの複数の転動部材９４をシャフトと分割型リング７０との間に挿入して分割型リング７０に対してシャフトを回転させることができる。

図７および図８は、第１端７４の少なくとも一部が第２端７８の少なくとも一部に事実上突き当たるような閉位置にある分割型リング７０を示す。本明細書に開示した製造工程を用いて分割型リング７０のより正確な真円度許容差を得ることができる。したがって、開示された方法によって製造されたリングはより一貫した直径を有し、それ故に真円度が高い。

図７および図８は、複数のローラ９４が分割型リング７０に突き当たった状態の分割型リング７０を示す。ローラは、第１および第２の起伏がある縁８２ａ、８２ｂ、８６ａ、および８６ｂの間の分割型リング７０の内面２６に沿って移動することができるようなサイズであり、そのような場所にある。例えば、ローラは、図５に示すローラ帯９０内に位置する。第１および第２の起伏がある縁８２ａ、８２ｂ、８６ａ、および８６ｂはローラ９４を損傷することがあり、軸受の寿命を縮める恐れがある。ローラ９４を第１および第２の起伏がある縁８２ａ、８２ｂ、８６ａおよび８６ｂから離して配置することでローラ９４と分割型リング７０との間の摩擦が低減する。

図８は、分割型リング７０を取り囲むハウジング９８の一部によって締め付け位置に保持された分割型リング７０を示す。他の実施形態では、分割型リング７０は、クランプ、カラー、スリーブまたはその他の類似の構成によって締め付け位置に保持することができる。さらに別の実施形態では、分割型リング７０を、転動部材が分割型リング７０の外径表面上を移動するシャフトに巻き付けた内部レースとして使用することができる。

以上に説明し図示した各実施例は単なる例示であって、本発明の思想と原理を限定するものではない。したがって、本発明の精神と範囲を逸脱することなく各部材とそれらの構成および配置を種々に変形できることは当業者には明らかであろう。本発明の種々の特徴および利点は添付の特許請求の範囲に記載されている。

１０ カップ
１４ リング部
１８ 肩部
２２ 外面
２６ 内面
３０ 端面
３４ 第１の端縁
３８ 点線
４２ 無端リング
４６ 第２の端縁
５０ 第１の穴
５０ａ 第１のＶ字形の縁
５０ｂ 第１の脚部
５０ｃ 第２の脚部
５０ｄ 中央の頂部
５２ｆ 終点
５２ａ 第２のＶ字形の縁
５２ｂ 第１の脚部
５２ｃ 第２の脚部
５２ｄ 中央の頂部
５２ｅ 終点
５４ 第２の穴
５４ａ 第１のＶ字形の縁
５４ｂ 第１の脚部
５４ｃ 第２の脚部
５４ｄ 中央の頂部
５６ａ 第２のＶ字形の縁
５６ｂ 第１の脚部
５６ｃ 第２の脚部
５６ｄ 中央の頂部
５６ｅ 終点
５６ｆ 終点
５８ 穴付きリング
６２ａ 第１のタブ
６２ｂ 第２のタブ
６６ａ 第１のタブ
６６ｂ 第２のタブ
７０ 分割型リング
７４ 第１端
７８ 第２端
８２ａ 第１の起伏がある縁
８２ｂ 第２の起伏がある縁
８６ａ 第３の起伏がある縁
８６ｂ 第４の起伏がある縁

Claims (14)

1. 分割型軸受リングを製造する方法において、
   第１および第２の端縁を有する無端リングを形成する段階と、
   前記リングの外面から内面に通じる少なくとも１つのＶ字形の穴を形成するように前記第１および第２の端縁の間の前記リングの少なくとも一部を除去する段階であって、前記少なくとも１つの穴が少なくとも第１および第２の縁を有し、前記第１および第２の縁が共にＶ字形であり、且つ第１および第２の脚部を有し、前記第１および第２の縁の前記第１の脚部が前記リングの円周に沿って互いに実質的に平行であり、また前記第１および第２の縁の前記第２の脚部が前記リングの円周に沿って互いに実質的に平行である段階と、
   前記リングを硬化させる段階と、
   硬化後に、前記少なくとも１つの穴に隣接して前記リングを分割して前記リングの第１および第２の突き合せ端を作る段階であって、前記第１の突き合せ端が少なくとも前記Ｖ字形の第１の縁を含み、また前記第２の突き合せ端が少なくとも前記Ｖ字形の第２の縁を含む、リング分割段階と、
   前記第１および第２のＶ字形の縁が当接して前記リングが円を成すように、前記リングを締めつける段階と
   を含み、
   前記リングの少なくとも一部を除去する段階が、前記リングを通して少なくとも１つの穴を打ち抜くかまたは穿孔する段階を含む分割型軸受リングの製造方法。
2. 硬化段階が、表面浸炭段階を含む請求項１に記載された分割型軸受リングの製造方法。
3. 硬化段階が、全体硬化段階を含む請求項１に記載された分割型軸受リングの製造方法。
4. 前記リングを分割する段階が、前記リングの残りの部分から前記リングの一部を取り外す段階を含む請求項１に記載された分割型軸受リングの製造方法。
5. 前記無端リングから材料の肩部分を除去する段階を更に含む請求項１に記載された分割型軸受リングの製造方法。
6. 前記第１の突き合せ端と前記第２の突き合せ端の間にシャフトを挿入する段階を更に含む請求項１に記載された分割型軸受リングの製造方法。
7. 前記リングの少なくとも一部を除去する段階が、前記無端リングの形成後に行われる請求項１に記載された分割型軸受リングの製造方法。
8. 前記リングの少なくとも一部を除去する段階が、前記無端リングの形成前に行われる請求項１に記載された分割型軸受リングの製造方法。
9. 前記リングの少なくとも一部を除去する段階が、前記第１および第２の端縁の一方と前記少なくとも１つの穴との間の材料から成る少なくとも１つのタブを形成する段階を更に含む請求項１に記載された分割型軸受リングの製造方法。
10. 前記少なくとも１つの穴が、第１の穴と、該第１の穴から離間した第２の穴とを含む請求項１に記載された分割型軸受リングの製造方法。
11. 前記リングを分割する段階が、前記第１の穴と前記第２の穴との間から材料を除去する段階を含む請求項１０に記載された分割型軸受リングの製造方法。
12. 分割型軸受リングを製造する方法において、
    第１および第２の端縁を有する無端リングを形成する段階と、
    前記リングの外面から内面に通じる少なくとも第１のＶ字形の穴を形成するように前記第１および第２の端縁の間の前記リングの第１の部分を除去する段階であって、前記少なくとも１つの穴が少なくとも第１および第２の縁を有し、前記第１および第２の縁が共にＶ字形であり、且つ第１および第２の脚部を有し、前記第１および第２の縁の前記第１の脚部が前記リングの円周に沿って互いに実質的に平行であり、また前記第１および第２の縁の前記第２の脚部が前記リングの円周に沿って互いに実質的に平行である段階と、
    前記リングの外面から内面に通じる少なくとも第２のＶ字形の穴を形成するように前記第１および第２の端縁の間の前記リングの第２の部分を除去する段階であって、前記少なくとも１つの穴が少なくとも第１および第２の縁を有し、前記第１および第２の縁が共にＶ字形であり、且つ第１および第２の脚部を有し、前記第１および第２の縁の前記第１の脚部が前記リングの円周に沿って互いに実質的に平行であり、また前記第１および第２の縁の前記第２の脚部が前記リングの円周に沿って互いに実質的に平行である段階と、
    前記リングを硬化させる段階と、
    硬化後に、前記第１の穴に隣接して前記リングを分割して前記リングの第１の突き合せ端を形成し、また前記第２の穴に隣接して前記リングを分割して前記リングの第２の突き合せ端を形成する段階であって、前記第１の突き合せ端が少なくとも前記Ｖ字形の第１の縁を含み、また前記第２の突き合せ端が少なくとも前記Ｖ字形の第２の縁を含む、リング分割段階と、
    前記第１および第２のＶ字形の縁が当接して前記リングが円を成すように、前記リングを締めつける段階と
    を含み、
    前記リングの前記第１の部分と前記第２の部分を除去する段階が、前記リングを打ち抜くかまたは穿孔して、前記第１および第２の穴を形成する段階を含む分割型軸受リングの製造方法。
13. 前記分割の結果として、前記第１の穴と前記第２の穴の間の材料を除去する段階を更に含む請求項１２に記載された分割型軸受リングの製造方法。
14. 前記無端リングを形成する段階が絞り加工工程を含む請求項１２に記載された分割型軸受リングの製造方法。