JP5732830B2 - ニードル軸受 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車や鉄道等の車両などに備えられた動力機構における回転系を軸支するための転がり軸受、例えば、自動車用変速機(手動変速機及び自動変速機のいずれをも含む)の回転シャフトを支持するためのニードル軸受、より具体的には断面高さが１.５ｍｍ以下の薄肉ニードル軸受の改良に関する。
従来から、自動車や鉄道等の車両などに備えられた動力機構における回転系には径方向へ非常に大きな荷重が加わるため、その回転軸を回転自在に支持する軸受には、当該荷重に対する負荷能力に優れた各種のころ軸受が用いられている。ころの種類には、円すいころ、円筒ころ及び特殊ころ(球面ころ、中空ころや針状ころ等)などがあり、当該ころは、その種類(形状)に応じた各種タイプの保持器によって、相互に接触することなく回転自在に保持された状態で軸受に組み込まれ、回転軸及び保持器とともに公転(転動)している。
このようなころ軸受の一例として、特許文献１には、自動車のエンジン用クランクシャフトなどを支持するための針状ころ軸受の構成が例示されている。針状ころ軸受は、転がり軸受の中でも最も外輪の肉厚が薄い(ころの内接円径に対する外径の割合が小さい)にもかかわらず、その負荷容量(ラジアル負荷容量)は大きく、また、省スペース化や装置の小型軽量化などに寄与するとともに、高い許容回転数を持ち、取付けが簡単であるなどという優れた特徴を有する。
転動体である針状ころは、その長さが直径の３倍から１０倍程度に設定された細長いころ(ニードル)であって、当該ニードルが外輪と回転軸との間に多数組み込まれることで、１つの軸受が構成されている。なお、針状ころ軸受には、内輪付きと内輪なしの他、保持器付きと保持器なし(総ころ形)などによっていくつか形式や区別がある。
図１１には、内輪なし・保持器付きタイプの針状ころ軸受(ニードル軸受)の構成例が示されており、同図(ａ)には波型保持器(軸方向の両端部に比べ、中央部が縮径されたような形状の保持器)７２を組み込んだタイプ、同図(ｂ)にはストレート型保持器(軸方向に対して略一定の径寸法に設定された円筒状の保持器)７４を組み込んだタイプの軸受構成の一例をそれぞれ示している。
ところで、このようなニードル軸受は、断面高さ(図１１(ａ)に示す寸法Ｈ)が２.５ｍｍ程度から５.０ｍｍ以上に設定されたものが多く、保持器の形状も図１１(ａ)に示すような波型のものが多い。なお、軸受を大量生産する場合などには、かかる波型保持器ではなく、溶接保持器、プレス保持器、削り保持器が使用されることもある。ここで、軸受の断面高さＨは、外径(図１１(ａ)に示す寸法Ｄ)とニードルの内接円径(同図に示す寸法Ｄｓ)との径差の半分値として定義される(Ｈ＝(Ｄ−Ｄｓ)／２)。
これに対し、近年、自動車搭載用部品の省スペース化やブッシュ置き換えなどのニーズにより、断面高さＨが２.０ｍｍや１.５ｍｍ程度に設定されるようなニードル軸受の薄肉化が図られるようになってきた。このような薄肉ニードル軸受においては、例えば、断面高さＨが２.０ｍｍの場合、溶接加工や切削加工されたストレート型の保持器が使用され、断面高さＨが１.５ｍｍの場合、樹脂成形されたストレート型の保持器が使用されることが多い。
特開２００７−１００１２号公報
しかしながら、これらの薄肉化されたニードル軸受においては、例えば、取付作業時に誤って落下させてしまった場合の衝撃などによって保持器が変形し、外輪と保持器の間などにニードルが潜り込んでしまう虞がある。なお、軸受外径Ｄが４５ｍｍを超えると、保持器がねじれ易くなり、外輪と保持器の間にニードルが潜り込む要因となる。したがって、このようなねじれを防ぐためには、軸受外径は最大でも４５ｍｍ程度に設定することが限界となる。
また、保持器が樹脂製である場合、軸受周辺温度(具体的には、潤滑油温度)が１４０℃以上となるような高温環境下では、保持器の変質や変形などの不具合が生じやすく、その使用に適さない。加えて、樹脂製保持器(一例として、プラスチック製)は、プレス加工により低コストで容易に成形可能な金属製の保持器と比べた場合、製造コストがかさんでしまうことは不可避となる。
本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、低コストで容易に製造することが可能で、高温環境下(一例として、１４０℃以上)での使用に耐え得る耐熱性を有するとともに、ニードルと保持器の組付体(アセンブリ)と外輪との一体化を容易に可能とするニードル軸受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、本発明に係るニードル軸受は、内周面に円筒状の外方軌道を有する外方部材と、当該外方部材の内径側に配された内方部材の外周面と前記外方軌道との間へ転動可能に組み込まれる複数本のニードルと、これらのニードルを周方向へ所定間隔に配して保持するとともに、前記外方部材へ組み付けられる保持器を備えたニードル軸受であって、
前記外方部材は、浸炭処理または浸炭窒化処理を施してなり、当該外方部材の外径が１０ｍｍ以上で６６ｍｍ以下、軸方向に対する幅が７ｍｍ以上で３０ｍｍ以下、前記外径と前記ニードルの内接円径との径差の半分値が１.５ｍｍ以下、前記外方軌道部分の肉厚が０.４ｍｍ以上で０.５ｍｍ以下にそれぞれ設定され、
前記保持器は、板厚が０.１ｍｍ以上で０.４ｍｍ以下の板材をプレス加工することにより、所定間隔を空けて対向する一対の連続部と、これらを連結するとともに当該連続部間の領域を当該連続部の連続方向に隔て、前記ニードルを挿入して回転自在に保持するためのポケットを形成する複数の柱部を備え、前記外方部材へ組み付けられる際、割れ部を１箇所だけ有する非連続の略円環状に弾性変形され、その変形時における外径の曲率半径が前記外方部材の内半径よりも小寸に設定されるとともに、前記割れ部の周方向に対する隙間が０.６ｍｍ以下に設定されており、
前記各ポケットには、それぞれの各ポケットを形成する2つの柱部から突出するそれぞ れ複数の突出片が、各ポケット方向へ向けて突出されており、
前記ニードルの直径は、０．８ｍｍ以上で１．０ｍｍ以下であり、前記隙間より大きく 、かつ前記隙間は、前記ニードル軸受をハウジングに圧入後も存在することを特徴とする。
前記各ポケットに向けて相対向して突出される突出片同士は、ポケット方向に向けて同 一方向に傾斜させて突出されているか、あるいは、ポケット方向に向けて異なる方向に傾 斜させて突出されている。
本発明によれば、薄肉化を図った(一例として、断面高さを１.５ｍｍ以下に設定した)ニードル軸受であっても、板材(例えば、鋼板)をプレス加工して保持器を形成することで、低コストで容易に製造することができる。また、優れた耐熱性を有するため、高温環境下(一例として、１４０℃以上)であっても、何ら品質に問題を生じさせることなく使用することができる。さらに、ニードルと保持器の組付体(アセンブリ)と外方部材とを容易に一体化させることができ、ニードルの保持器からの脱落、並びに前記組付体(アセンブリ)の外方部材からの脱落を確実に防止することができる。これにより、ニードルの回転姿勢を常に安定させ、ニードル軸受、ひいては内方部材(一例として、シャフト)を長期に亘って高精度に回転させ続けることが可能となる。
本発明の各実施形態に係るニードル軸受の構成を示す図であって、(ａ)は、断面図、(ｂ)は、ハウジングに固定するとともに、シャフトに装着された状態を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る保持器の構成を示す図であって、(ａ)は、平面図、(ｂ)は、所定形状に弾性変形させた状態を示す図である。 本発明の第２実施形態及び第３実施形態に係る保持器のポケットにおける突出片の構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る保持器の構成を示す図であって、(ａ)は、ポケットにおける突出片の屈曲状態を図３の矢印Ａ断面で示す図、(ｂ)は、ポケットにニードルを挿入した状態を示す図、(ｃ)は、保持器の構成を示す要部斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る保持器の構成を示す図であって、(ａ)は、ポケットにおける突出片の屈曲状態を図３の矢印Ａ断面で示すとともに、当該ポケットにニードルを挿入した状態を示す図、(ｂ)は、保持器の構成を示す要部斜視図である。 本発明の各実施形態に係るニードル軸受の構成を示す図であって、(ａ)は、ニードル及び保持器のアセンブリを外輪に組み付けた状態を示す図、(ｂ)は、同図(ａ)に示すアセンブリをハウジングに圧入した状態を示す図である。 本発明の各実施形態に係るニードル軸受において、ニードル、保持器、外輪を組み付ける一手順を説明するための図であって、(ａ)は、外輪を静置させた状態を示す図、(ｂ)は、同図(ａ)の外輪に保持器を挿入した状態を示す図、(ｃ)は、同図(ｂ)の保持器のポケットにニードルを挿入して、ニードル及び保持器のアセンブリを外輪と一体化させた状態を示す図である。 本発明の各実施形態に係るニードル軸受において、ニードル、保持器、外輪を組み付ける一手順を説明するための図であって、(ａ)は、外輪を静置させた状態を示す図、(ｂ)は、同図(ａ)の外輪に保持器を挿入した状態を示す図、(ｃ)は、同図(ｂ)の保持器のポケットにニードルを挿入した状態を示す図、(ｄ)は、同図(ｃ)の外輪端部を丸め加工し、ニードル及び保持器のアセンブリを外輪と一体化させた状態を示す図である。 本発明の各実施形態に係るニードル軸受において、ニードル、保持器、外輪を組み付ける一手順を説明するための図であって、(ａ)は、外輪を静置させた状態を示す図、(ｂ)は、同図(ａ)の外輪にニードル及び保持器のアセンブリを挿入し、当該アセンブリを外輪と一体化させた状態を示す図である。 本発明の各実施形態に係るニードル軸受において、ニードル、保持器、外輪を組み付ける一手順を説明するための図であって、(ａ)は、外輪を静置させた状態を示す図、(ｂ)は、同図(ａ)の外輪にニードル及び保持器のアセンブリを挿入した状態を示す図、(ｃ)は、同図(ｂ)の外輪端部を丸め加工し、ニードル及び保持器のアセンブリを外輪と一体化させた状態を示す図である。 従来のニードル軸受の構成を示す図であって、(ａ)は、波型保持器を組み込んだ軸受構成を示す断面図、(ｂ)は、ストレート型保持器を組み込んだ軸受構成を示す断面図である。
以下、本発明のニードル軸受(針状ころ軸受)について、添付図面を参照して説明する。なお、本発明に係るニードル軸受は、自動車や鉄道等の車両などに備えられた動力機構における回転系を軸支するための軸受として用いることが可能であるが、以下に説明する本実施形態においては、ニードル軸受が自動車用変速機(トランスミッション(手動及び自動の別は問わない))の回転シャフトの自重及びラジアル方向への荷重を負荷しつつ、当該シャフトを回転支持するための軸受として構成されている場合を一例として想定する。
(第１実施形態)
図１には、本発明の第１実施形態に係るニードル軸受(以下、単に軸受ともいう)の構成が示されている。
かかるニードル軸受は、内周面に円筒状の外方軌道２ｓを有する外方部材２と、当該外方部材２の内径側に配された内方部材４の外周面４ｓと前記外方軌道２ｓとの間へ転動可能に組み込まれる複数本のニードル(針状ころ)６と、これらのニードル６を保持するとともに前記外方部材２へ組み付けられる保持器８とを備えている。本実施形態においては、図１(ｂ)に示すように、所定方向に延出されたシャフトを内方部材４の一例として想定しており、外方部材２は、当該シャフトに外装される外輪として構成する。すなわちこの場合、ニードル軸受は、内輪なし・保持器付きタイプとして構成されている。ただし、外方部材(外輪)に対して回転可能な内輪を当該外方部材の内径側へ配した内輪付きタイプとしてニードル軸受を構成することも可能である。
外方部材(以下、外輪という)２は、低炭素鋼製の板材を円筒状にプレス加工した成形体に浸炭処理、または浸炭窒化処理のいずれかを施すことで形成されている。その際、外輪２の大きさは、外径(図１(ａ)に示す寸法Ｄ)が１０ｍｍ以上で６６ｍｍ以下、軸方向に対する幅(同、寸法Ｂ)が７ｍｍ以上で３０ｍｍ以下、前記外径Ｄとニードル６の内接円径との径差の半分値(同、寸法Ｈ(以下、断面高さＨという))が１.５ｍｍ以下、前記外方軌道２ｓ部分の肉厚(同、寸法Ｈｒ)が０.４ｍｍ以上で０.５ｍｍ以下にそれぞれ設定されている。なお、ニードル６の内接円径は、内方部材(シャフト)４の径寸法(図１(ａ)に示す寸法Ｄｓ)に相当する(すなわち、断面高さＨ＝(Ｄ−Ｄｓ)／２)。
ニードル６は、所定の軸受鋼(一例として、ＳＵＪ２)を径寸法(ニードル直径)が０.８ｍｍ以上で１.０ｍｍ以下の細円柱状に成形した後、熱処理として焼入れと焼戻しをそれぞれ施すことで形成されている。なお、ニードル６の長さは、おおむね直径の３倍から１０倍程度となるように、軸受サイズ(一例として、外輪幅Ｂ)に応じて任意に設定することが可能である。また、外輪２の外方軌道２ｓとシャフト４の外周面４ｓとの間へ組み込むニードル６の本数も、軸受サイズ(一例として、外輪外径Ｄ)に応じて任意に設定することができる(図６には、１１本のニードル６を組み込んだ軸受構成を示しているが、これに限定されるものではない)。
保持器８は、板厚が０.１ｍｍ以上で０.４ｍｍ以下の板材(例えば、板厚が０.２ｍｍから０.４ｍｍ程度のステンレス鋼板やばね鋼板など)をプレス加工することにより、所定間隔を空けて対向する一対の連続部８２と、これらを連結するとともに当該連続部８２間の領域を当該連続部８２の連続方向(図２(ａ)における左右方向)に隔て、ニードル６を挿入して回転自在に保持するためのポケット８０を形成する複数の柱部８４を備えている。具体的には、上記板材に対してプレス加工を施し、その長手方向へ複数の貫通孔を略等間隔で穿孔することにより、当該穿孔部分にポケット(貫通孔)８０を形成すると同時に、隣り合うポケット８０間に柱部８４を形成し、残りの部分に連続部８２を形成する。この時点、つまり外輪２へ組み付けられる前の時点で、保持器８は、柱部８４とポケット８０が一対の連続部８２が連続する方向へ一直線上に１つずつ交互に並んで複数配された平板状をなしている(図２(ａ))。
そして、保持器８は外輪２へ組み付けられる際、図２(ｂ)に示すように、割れ部８６を１箇所だけ有する非連続の略円環状(略Ｃ字状)に弾性変形される。その変形時において、外径の曲率半径(図２(ｂ)に示す寸法Ｒ)が外輪２の内半径(図７(ｂ)に示す寸法Ｒａ)よりも小寸に(当該外径の曲率が外輪２の内半径より大きく)設定されるとともに、当該割れ部８６の周方向に対する隙間(図２(ｂ)に示す寸法Ｌ)が０.６ｍｍ以下に設定されるように、保持器８の全長(図２(ａ)に示す寸法Ｌｒ)が調整されている。すなわち、保持器８の全長Ｌｒは、上記のように略円環状に弾性変形させた際に、上記のような所定の曲率半径Ｒ及び所定の隙間Ｌとなる範囲で任意に設定すればよい。なお、ポケット８０の数(換言すれば、柱部８４の数)は、保持器８が保持するニードル６の数に応じて任意に設定すればよいが、これらの数に応じて保持器８の全長Ｌｒが変化するため、上記曲率半径Ｒ及び隙間Ｌとなる範囲でこれらとの関係に基づいて設定する必要がある。
ここで、保持器８は、図６(ａ)に示すように、ニードル６を保持した状態で外輪２に組み付けられた後、同図(ｂ)に示すように、ハウジング１０に固定(一例として、圧入固定)される。ハウジング１０へ圧入されると、外輪２の内径が縮径されるため(Ｄ１＞Ｄ２)、その減少分を予め考慮し、保持器８を外輪２へ組み付けた際(すなわち、ハウジング１０への圧入前(図６(ａ)に示す状態))、割れ部８６がある程度の隙間Ｌを保つことが可能となるように、保持器８の全長Ｌｒを設定しておく。ハウジング１０への圧入の前後で、外輪２の内径の縮径分は外径の縮径分と比べて大きく、内径の縮径分(Ｄ１−Ｄ２)の方が最大０.２ｍｍ程度大きくなることを考慮し、保持器８を略円環状に弾性変形させた際における割れ部８６の隙間Ｌは、最大で０．６ｍｍ程度に設定している。これにより、保持器８のポケット８０に回転自在に保持された各ニードル６が外輪２の外方軌道２ｓとシャフト４の内周面４ｓとの間へ、これらと十分に当接した状態(空回りしない状態)で組み込まれ、シャフト４の回転に伴って外方軌道２ｓと内周面４ｓとの間でスムーズに転動可能となる。
なお、保持器８に対しては、その端面８ａや側面８ｂのバリ取り(バレル加工)を施すことが好ましく、高い剛性(強度)が要求されるような環境下での使用を想定し、必要に応じて浸炭窒化処理などを施しても構わない。
このような構成をなす保持器８でニードル６を保持するとともに、これらの保持器８とニードル６を外輪２へ組み付ける際には、以下のような手順に従う。図７から図１０にその手順の一例をそれぞれ示す。
図７に示す手順においては、まず、外輪２の軸方向に対する両端部(すなわち開口部)２ａ,２ｂのうち、いずれか一方を外部に対して開放するように静置する(同図(ａ)に示す状態)。なお、図７(ａ)には、端部２ａを垂直方向上向きにして静置した状態を一例として示す。次に、保持器８を非連続の略円環状(略Ｃ字状)に弾性変形させ(図２(ｂ)参照)、当該保持器８のみを外輪２の端部２ａ側から当該外輪２に対して略同心をなすように挿入する(図７(ｂ)に示す状態)。その際、保持器８の外径の曲率半径Ｒが外輪２の内半径(図７(ｂ)に示す寸法Ｒａ)よりも小寸となるように、かつ割れ部８６の周方向に対する隙間Ｌが０.６ｍｍ以下となるように、保持器８を外輪２の内径側に沿わせる(以下、保持器８をこのような形態とすることを「所定形状に弾性変形させる」と称する)。そして、ニードル６を保持器８のポケット８０に対してその内径側から外径側へ１つずつ挿入していき、すべてのポケット８０にニードル６を保持させる(図７(ｃ)に示す状態)。これにより、ニードル６が回転自在に保持された状態で、これらの保持器８とニードル６を外輪２へ組み付けることができる。
なお、保持器８とニードル６を外輪２へ組み付け、これらの外輪２、ニードル６及び保持器８を一体化させるためには、当該外輪２の両端部２ａ,２ｂを丸め加工し、これらの両端部２ａ,２ｂの開口径を狭めることで、ニードル６及び保持器８の組付体(アセンブリ)が外輪２から脱落してしまうことを防止する必要がある。図７に示す手順においては、外輪２の両端部２ａ,２ｂをいずれも予め丸め加工した状態で、保持器８とニードル６の組み付けを行っているが、端部２ａ,２ｂの丸め加工を保持器８とニードル６の外輪２への組み付け後に行ってもよい。例えば、図８に示す手順のように、保持器８とニードル６を外輪２へ組み付けた後、一方側の端部(同図においては、上側の端部２ａ)を丸め加工し、外輪２、ニードル６及び保持器８を一体化させ、当該ニードル６及び保持器８(アセンブリ)の外輪２からの脱落防止を図っている。
図８に示す手順においては、まず、外輪２の軸方向に対する両端部２ａ,２ｂのうち、いずれか一方のみに対して丸め加工を施し、丸め加工が施されていない他方の端部を外部に対して開放するように静置する(同図(ａ)に示す状態)。なお、図８(ａ)には、端部２ｂに対して予め丸め加工を施す一方で、端部２ａには丸め加工を施さず、当該端部２ａは円筒状の開口を有した状態とし、かかる端部２ａを垂直方向上向きにして静置した状態を一例として示す。この状態においては、端部２ａに対して所定の丸め加工が施される分だけ、かかる端部２ａが外輪２の軸方向幅Ｂ(図１(ａ)参照)よりも突出された状態となっている(丸め加工代が確保されている)。
そして、所定形状に弾性変形させて外輪２へ挿入した保持器８に対し(図８(ｂ)に示す状態)、そのポケット８０へニードル６を１つずつ挿入していき、すべてのポケット８０にニードル６を保持させる(同図(ｃ)に示す状態)。この状態で、外輪２の端部２ａに対して丸め加工を施し、外輪２、ニードル６及び保持器８を一体化させる(図８(ｄ)に示す状態)。これにより、ニードル６が回転自在に保持された状態で、これらのニードル６及び保持器８(アセンブリ)を外輪２へ組み付けることができ、これらの外輪２からの脱落防止を図ることができる。
ここで、本実施形態においては、保持器８がステンレス鋼板やばね鋼板などの鋼板製であるため、樹脂製保持器の場合のような熱による変質や変形を生じることが少なく、保持器８の端部２ａを加熱しながらの丸め加工(ホットカール加工と呼ばれる量産性の高い加工法)を実施することができる。これにより、かかる丸め加工を非常に容易に行うことができるとともに、ニードル６及び保持器８(アセンブリ)を外輪２と容易に一体化させることができる。
なお、図７及び図８に示す手順においては、保持器８を外輪２へ挿入した後、当該保持器８のポケット８０へニードル６を挿入しているが、保持器８を外輪２へ挿入する前、すなわち保持器８を所定形状に弾性変形させる前に、予めニードル６をポケット８０へ挿入し、このようにニードル６をすべてのポケット８０で保持した状態の保持器８を所定形状に弾性変形させた後、外輪２に挿入してこれらを一体的に組み付けてもよい。その際、保持器８を所定形状に弾性変形させた状態ですべてのポケット８０にニードル６を保持させ、これらのアセンブリを外輪２に挿入して一体的に組み付けることも可能である。
例えば、図９に示す手順においては、両端部２ａ,２ｂをいずれも予め丸め加工した外輪２を、一方側の端部(同図においては、上側の端部２ａ)を開放した状態で静置し(同図(ａ)に示す状態)、すべてのポケット８０にニードル６を保持した状態の保持器８を所定形状に弾性変形させ、これらのアセンブリを外輪２に挿入して一体的に組み付けている。また、図１０に示す手順においては、外輪２の両端部２ａ,２ｂのうち、いずれか一方(端部２ｂ)のみに対して丸め加工を施し、丸め加工が施されていない他方の端部(端部２ａ)を開放した状態で静置し(同図(ａ)に示す状態)、すべてのポケット８０にニードル６を保持した状態の保持器８を所定形状に弾性変形させ、これらのアセンブリを外輪２に挿入して一体的に組み付けた後(同図(ｂ)に示す状態)、端部２ａに対して丸め加工(ホットカール加工)を施し、外輪２、ニードル６及び保持器８を一体化させている(同図(ｃ)に示す状態)。
また、上述した第１実施形態においては、保持器８のポケット８０が単なる貫通孔である場合の構成を一例として説明したが、ポケット８０の構成はこれに限定されるものではない。例えば、図３に示すように、柱部８４にポケット８０へ向けて突出する突出片８８を設け、当該突出片８８でニードル６を挟持させる構成とすることも可能である。このような構成とすることで、ポケット８０内でのニードル６の回転姿勢を安定させるとともに、当該ニードル６がポケット８０から脱落することを有効に防止することが可能となる。 以下、図４に示す構成を第２実施形態、図５に示す構成を第３実施形態としてそれぞれ説明する。なお、これらの第２実施形態及び第３実施形態は、保持器８における柱部８４及びポケット８０の構成が相違する以外、上述した第１実施形態(図１及び図２)の軸受構成と基本的に共通するものであり、その構成部材と同一もしくは類似する部材については図面上で同一符号を付して説明を省略もしくは簡略化し、各実施形態に特有のポケット構成についてのみ詳述する。
(第２実施形態)
本実施形態においては、保持するニードル６の径寸法(ニードル直径)に応じて所定の板厚の板材(例えば、ステンレス鋼板やばね鋼板など)をプレス加工することにより、その長手方向へ複数の貫通孔を略等間隔で穿孔し、当該穿孔部分にポケット(貫通孔)８０を形成すると同時に、隣り合うポケット８０間に柱部８４、残りの部分に連続部８２をそれぞれ形成することで保持器８が構成されている。例えば、ニードル直径が１.０ｍｍのときには板厚が０.３ｍｍから０.４ｍｍ程度、ニードル直径が０.９ｍｍのときには板厚が０.２５ｍｍから０.３５ｍｍ程度、ニードル直径が０.８ｍｍのときには板厚が０.１５ｍｍから０.２５ｍｍ程度の板材をそれぞれ用いて保持器８を構成する。
図３には、かかる保持器８におけるポケット８０周りの具体的な構成が示されている。図３に示すように、保持器８の柱部８４には、当該柱部８４が形成する２つのポケット８０へ向けて突出する突出片が３つずつ、合計６つ形成されている。換言すれば、保持器８には、１つのポケット８０を形成する隣り合う２本の柱部８４に当該ポケット８０へ向けて突出する突出片８８がそれぞれ３つずつ(隣り合う２本の柱部８４で合計６つ)形成されている。以下の説明においては、便宜上、図３に示すポケット８０に対し、左側の柱部８４から当該ポケット８０へ向けて突出する３つの突出片８８を上から順に、第１突出片８８ａ、第２突出片８８ｂ、第３突出片８８ｃとし、前記ポケット８０に対して右側の柱部８４から当該ポケット８０へ向けて突出する３つの突出片８８を上から順に、第４突出片８８ｄ、第５突出片８８ｅ、第６突出片８８ｆとする。
そして、保持器８は、１つのポケット８０を形成する２つの柱部８４から突出する６つの突出片８８を、当該保持器８の表裏方向(保持器８を略円環状に弾性変形させた際における内外径方向)へ屈曲させることで各ポケット８０が形成された構成をなす。
本実施形態においては、図４(ｃ)に示すように、６つの突出片８８のうち、周方向にそれぞれ対向配置された第１突出片８８ａと第４突出片８８ｄ、第３突出片８８ｃと第６突出片８８ｆを図３における紙面裏向き(図４(ａ)における下向き)に屈曲させ、その一方で、第２突出片８８ｂと第５突出片８８ｅを図３における紙面表向き(図４(ａ)における上向き)に屈曲させる。かかる保持器８を外輪２に対して組み付ける際には、第１突出片８８ａと第４突出片８８ｄ、及び第３突出片８８ｃと第６突出片８８ｆをそれぞれ内径方向へ突出させるとともに、第２突出片８８ｂと第５突出片８８ｅを外径方向へ突出させるように、当該保持器８を所定形状に弾性変形させればよい。ただし、第１突出片８８ａと第４突出片８８ｄ、及び第３突出片８８ｃと第６突出片８８ｆをそれぞれ外径方向へ突出させるとともに、第２突出片８８ｂと第５突出片８８ｅを内径方向へ突出させるように、保持器８を所定形状に弾性変形させることも可能である。
ニードル６をポケット８０へ組み込む際には、所定形状に弾性変形させた保持器８の内径側にニードル６を位置付け、内径側の４つの突出片８８(第１突出片８８ａ、第３突出片８８ｃ、第４突出片８８ｄ、及び第６突出片８８ｆ)の先端に当接させる。この状態からニードル６を外径方向へ押圧し、４つの突出片８８をニードル６の周面に沿って拡張させつつ、ポケット８０内へ押し込んでいく。そして、ニードル６が外径側の２つの突出片８８(第２突出片８８ｂ、第５突出片８８ｅ)の先端と当接するまで押し込むことで、当該ニードル６がポケット８０へ挿入される(いわゆるパチン挿入)。この結果、ポケット８０に挿入されたニードル６は、保持器８の内径側において第１突出片８８ａと第４突出片８８ｄ、及び第３突出片８８ｃと第６突出片８８ｆによってそれぞれ挟持されるとともに、外径側において第２突出片８８ｂと第５突出片８８ｅによって挟持された状態となる(図４(ｂ)に示す状態)。これにより、ポケット８０内でのニードル６の回転姿勢を安定させることができるとともに、当該ニードル６がポケット８０から脱落することを有効に防止することができる。なお、ニードル６のポケット８０への挿入は、当該ポケット８０の内径側からではなく、外径側から行うことも可能である。
ここで、突出片８８の構成は、屈曲後(より具体的には、ニードル６のポケット８０への挿入後)に当該突出片８８でニードル６を挟持することが可能であれば、図４に示す構成には限定されない。例えば、突出片８８の数や形状、大きさ、その屈曲方向や屈曲角度などは、ニードル６の構成(径寸法や長さなど)に応じて任意に設定すればよい。
一例として、図５に示す第３実施形態においては、６つの突出片８８の屈曲形態を次のように変更している。
(第３実施形態)
本実施形態においては、図５(ｂ)に示すように、６つの突出片８８を周方向に対して互い違いに保持器８の表裏方向(保持器８を略円環状に弾性変形させた際における内外径方向)へ屈曲させて各ポケット８０を形成した構成となっている。具体的には、６つの突出片８８のうち、第１突出片８８ａ、第３突出片８８ｃ、及び第５突出片８８ｅを図３における紙面裏向き(図５(ａ)における下向き)に屈曲させ、その一方で、第２突出片８８ｂ、第４突出片８８ｄ、及び第６突出片８８ｆを図３における紙面表向き(図５(ａ)における上向き)に屈曲させる。かかる保持器８を外輪２に対して組み付ける際には、第１突出片８８ａ、第３突出片８８ｃ、及び第５突出片８８ｅを内径方向へ突出させるとともに、第２突出片８８ｂ、第４突出片８８ｄ、及び第６突出片８８ｆを外径方向へ突出させるように、当該保持器８を所定形状に弾性変形させればよい。ただし、第１突出片８８ａ、第３突出片８８ｃ、及び第５突出片８８ｅを外径方向へ突出させるとともに、第２突出片８８ｂ、第４突出片８８ｄ、及び第６突出片８８ｆを内径方向へ突出させるように、保持器８を所定形状に弾性変形させることも可能である。
ニードル６をポケット８０へ組み込む際には、所定形状に弾性変形させた保持器８の内径側にニードル６を位置付け、内径側の３つの突出片８８(第１突出片８８ａ、第３突出片８８ｃ、及び第５突出片８８ｅ)の先端に当接させる。この状態からニードル６を外径方向へ押圧し、３つの突出片８８をニードル６の周面に沿って拡張させつつ、ポケット８０内へ押し込んでいく。そして、ニードル６が外径側の３つの突出片８８(第２突出片８８ｂ、第４突出片８８ｄ、及び第６突出片８８ｆ)の先端と当接するまで押し込むことで、当該ニードル６がポケット８０へ挿入される(いわゆるパチン挿入)。この結果、ポケット８０に挿入されたニードル６は、保持器８の内径側において第１突出片８８ａ、第３突出片８８ｃ、及び第５突出片８８ｅによってそれぞれ挟持されるとともに、外径側において第２突出片８８ｂ、第４突出片８８ｄ、及び第６突出片８８ｆによって挟持された状態となる(図５(ａ)に示す状態)。なお、ニードル６の保持器８のポケット８０への挿入は、当該ポケット８０の内径側からではなく、外径側から行うことも可能であることは上述した第２実施形態と同様である。
第２実施形態(図４)、及び第３実施形態(図５)のいずれの場合であっても、保持器８でニードル６を保持するとともに、これらのニードル６及び保持器８(アセンブリ)を外輪２へ組み付ける際には、上述した図７から図１０に示すような手順により、第１実施形態(図１及び図２)と同様に行うことができる。なお、上述した第２実施形態(図４)、及び第３実施形態(図５)においては、いずれも突出片８８の屈曲形態をすべてのポケット８０で同一(共通)とした場合を想定しているが、ポケット８０ごとに突出片８８の屈曲形態(屈曲方向や屈曲角度など)を異ならせることも可能であり、複数パターンの屈曲形態を混在させることも可能である。
以上、本発明の第１実施形態(図１及び図２)、第２実施形態(図４)、及び第３実施形態(図５)によれば、薄肉化を図った(一例として、断面高さを１.５ｍｍ以下に設定した)ニードル軸受であっても、板材(例えば、鋼板)をプレス加工して保持器８を形成することで、低コストで容易に製造することができる。また、優れた耐熱性を有するため、高温環境下(一例として、１４０℃以上)であっても、何ら品質に問題を生じさせることなく使用することができる。さらに、ニードル６と保持器８の組付体(アセンブリ)と外輪２とを容易に一体化させることができ、ニードル６の保持器８からの脱落、並びに前記組付体(アセンブリ)の外輪２からの脱落を確実に防止することができる。これにより、ニードル６の回転姿勢を常に安定させ、ニードル軸受、ひいてはシャフト４を長期に亘って高精度に回転させ続けることが可能となる。
２ 外方部材(外輪)
２ｓ 外方軌道
６ ニードル
８ 保持器
８０ 保持器ポケット
８２ 保持器連続部
８４ 保持器柱部
８６ 保持器割れ部
Ｂ 外輪軸方向幅
Ｄ 外輪外径
Ｄｓ ニードルの内接円径(シャフト径)
Ｈ 軸受断面高さ
Ｈｒ 外方軌道部分肉厚
Ｌ 割れ部隙間
Ｒ 外輪曲率半径
Ｒａ 外輪内半径

Claims (3)

  1. 内周面に円筒状の外方軌道を有する外方部材と、当該外方部材の内径側に配された内方部材の外周面と前記外方軌道との間へ転動可能に組み込まれる複数本のニードルと、これらのニードルを周方向へ所定間隔に配して保持するとともに、前記外方部材へ組み付けられる保持器を備えたニードル軸受であって、
    前記外方部材は、浸炭処理または浸炭窒化処理を施してなり、当該外方部材の外径が１０ｍｍ以上で６６ｍｍ以下、軸方向に対する幅が７ｍｍ以上で３０ｍｍ以下、前記外径と前記ニードルの内接円径との径差の半分値が１.５ｍｍ以下、前記外方軌道部分の肉厚が０.４ｍｍ以上で０.５ｍｍ以下にそれぞれ設定され、
    前記保持器は、板厚が０.１ｍｍ以上で０.４ｍｍ以下の板材をプレス加工することにより、所定間隔を空けて対向する一対の連続部と、これらを連結するとともに当該連続部間の領域を当該連続部の連続方向に隔て、前記ニードルを挿入して回転自在に保持するためのポケットを形成する複数の柱部を備え、前記外方部材へ組み付けられる際、割れ部を１箇所だけ有する非連続の略円環状に弾性変形され、その変形時における外径の曲率半径が前記外方部材の内半径よりも小寸に設定されるとともに、前記割れ部の周方向に対する隙間が０.６ｍｍ以下に設定されており、
    前記各ポケットには、それぞれの各ポケットを形成する2つの柱部から突出するそれぞ れ複数の突出片が、各ポケット方向へ向けて突出されており、
    前記ニードルの直径は、０．８ｍｍ以上で１．０ｍｍ以下であり、前記隙間より大きく 、かつ前記隙間は、前記ニードル軸受をハウジングに圧入後も存在することを特徴とするニードル軸受。
  2. 前記各ポケットに向けて相対向して突出される突出片同士が、ポケット方向に向けて同 一方向に傾斜させて突出されていることを特徴とする請求項１に記載のニードル軸受。
  3. 前記各ポケットに向けて相対向して突出される突出片同士が、ポケット方向に向けて異 なる方向に傾斜させて突出されていることを特徴とする請求項１に記載のニードル軸受。
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