JP6290568B2 - シェル形ころ軸受 - Google Patents

Description

本発明は、シェル形ころ軸受に関し、特に、ハウジングに圧入されるシェル形ころ軸受に関する。

従来、スロットルバルブ、トランスミッション、カーエアコン用コンプレッサ、スタータ等に使用される軸受として、シェル形ころ軸受が使用されている。このようなシェル形ころ軸受は、シェル形外輪と、このシェル形外輪の内径面に沿うように配置されたころとを備えている。

このようなシェル形ころ軸受の製造方法について、図６を参照して説明する。まず、図６（Ａ）に示すシェル形外輪となる平板状の鋼板１２１を、図６（Ｂ）に示すように深絞り加工してカップ状に成型した後、図６（Ｃ）に示すように、カップの底部分を打ち抜いて一方の鍔部１２２を形成する。次に、軌道面１２３の加工を行い、全体に浸炭焼入れ等の焼入れ処理を行う。次に、図６（Ｄ）に示すように、底部分が打ち抜かれたカップにころ１２５と保持器１２６とを入れ、矢印のようにカップの入口側の縁曲げ部１２４を縁曲げ加工して他方の鍔部１２７を形成する。

この製造方法においては、図６（Ｃ）に示すカップの底部分を打ち抜いた状態で一旦焼入れ処理を行うため、図６（Ｄ）に示すカップの入口側の鍔部１２７の縁曲げ加工を行う前に、縁曲げ部１２４を焼きなまし処理して、縁曲げ加工を行っても割れが発生しないようにする。なお、ころ１２５と保持器１２６とをカップに入れた後に焼入れ処理を行ってもよい。その後、洗浄等の工程を経て、シェル形ころ軸受が製造される。

このように製造されたシェル形ころ軸受は、ハウジングに設けられた係合穴にシェル形外輪の締め代をもって圧入されることにより、組み込まれる。シェル形外輪のカップ入口側は、鍔部１２７の縁曲げ加工を行う前に、縁曲げ部１２４を焼きなましすることにより硬度を下げている。このため、圧入に際しては、カップ入口側を押圧すると、縁曲げ部分が変形するおそれがあるので、シェル形外輪のカップの底部側を押圧して圧入することが好ましい。

上記のようにシェル形ころ軸受をハウジングに取り付ける場合、ハウジングの係合穴への圧入時にシェル形ころ軸受の方向（表裏）性が問われるため、圧入の際にシェル形外輪の方向判別（縁曲げ部１２４とカップ底部との判別）が必要となる。方向判別を容易に行うことのできるシェル形ころ軸受として、特開２００２−１０６５７６号公報（特許文献１）が挙げられる。

特許文献１には、図７に示すように、外輪１２８の両鍔部１２２、１２７の内径寸法を異ならせたシェル形ころ軸受が開示されている。このシェル形ころ軸受の外輪１２８を挟むようにその軸方向両側に治具１４０を配置し、治具１４０の案内面１４１、１４２を鍔部１２２、１２７に押し当てて、鍔部１２２、１２７と基準面１４３、１４４との距離Ａ、Ｂをそれぞれ測定して、方向を判別することが特許文献１に開示されている。

また、特許文献１には、図８に示すように、外輪１２８の外径面１２９の一方に段差１３０を形成して、外輪１２８両端の外径寸法を異ならせたシェル形ころ軸受が開示されている。このシェル形ころ軸受の段差１３０を設けた外輪１２８の外径面１２９に治具１４０の一方の案内面１４１を押し当て、外輪１２８の他方の外径面１２９に他方の案内面１４２を押し当てて、鍔部１２２、１２７と基準面１４３、１４４との距離Ａ、Ｂをそれぞれ測定して、方向を判別することが特許文献１に開示されている。

特開２００２−１０６５７６号公報

しかしながら、図７に示す上記特許文献１のシェル形軸受においては、内径寸法を異ならせる必要があるので、鍔部内径を小さくする仕様が難しいなど、鍔部の内径を自由に設定することはできない。また、内径寸法が異なるので、潤滑油が封入されている場合に潤滑油の漏れを抑制するためには、シール部材を用いる必要がある。鍔部の内径を自由に設計できないと、シール部材を用いない設計に対応することができない。

また、図８に示す上記特許文献１のシェル形ころ軸受においては、外輪の外径面に段差１３０が形成されているので、軌道面を有する外輪の強度が弱くなる。例えば、シェル形ころ軸受をハウジングに圧入する際には、軸方向に応力が加えられるので、図８に示す上記特許文献１のシェル形ころ軸受では、段差１３０に応力が集中して変形するおそれがある。

本発明は、上記問題点に鑑み、鍔部の内径の設計の自由度を高め、かつ外輪の強度を高め、かつ方向判別が可能なシェル形ころ軸受を提供することを課題とする。

本発明のシェル形ころ軸受は、胴部、第１の鍔部、および第２の鍔部とを含むシェル形外輪と、このシェル形外輪の内径面に沿うように配置されるころと、ころを保持する保持器とを備えている。第１の鍔部は、胴部と連なり、かつ胴部の一方端部から内径側に延びる。第２の鍔部は、胴部と連なり、かつ胴部の他方端部から内径側に延びる。第１の鍔部は、平坦な外側面を有する形状であり、第２の鍔部は、リング状の段差と、かかる段差に対して外径側に位置する外径側鍔部と、かかる段差に対して内径側に位置する内径側鍔部とを有する形状である。内径側鍔部は、外径側鍔部よりも当該内径側鍔部の軸方向に沿った寸法だけ軸方向外側に位置する。第１の鍔部の内径と、前記第２の鍔部の内径は、保持器の内径よりも小さい。

本発明のシェル形ころ軸受において好ましくは、第２の鍔部の外径側鍔部は、第１の鍔部とともにころの位置決めをする。

本発明のシェル形ころ軸受において好ましくは、第２の鍔部は、プレス加工により形成されている。

本発明のシェル形ころ軸受によれば、鍔部の内径の設計の自由度を高め、かつ外輪の強度を高め、かつ方向判別が可能である。

本発明の実施の形態におけるシェル形ころ軸受を概略的に示す断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の実施の形態におけるシェル形ころ軸受の製造工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態におけるシェル形ころ軸受の方向判別方法を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態におけるシェル形ころ軸受の方向判別方法を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態におけるシェル形ころ軸受に回転軸を挿入した状態を概略的に示す断面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、従来のシェル形ころ軸受の製造方法を概略的に示す断面図である。 特許文献１のシェル形ころ軸受の方向判別方法を概略的に示す断面図である。 特許文献１の別のシェル形ころ軸受の方向判別方法を概略的に示す断面図である。 図７に示す特許文献１のシェル形ころ軸受に回転軸を挿入した状態を概略的に示す断面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。

図１〜図５を参照して、本発明の一実施形態のシェル形ころ軸受について説明する。本発明の実施の形態のシェル形ころ軸受１０は、胴部１２と、第１の鍔部１３と、第２の鍔部１４とを含むシェル形外輪１１と、複数のころ１５と、保持器１６とを備えている。ころ１５および保持器１６は、シェル形外輪１１の胴部１２の内径面１２ａに沿うように配置される。保持器１６は、複数のころ１５を保持する。

シェル形外輪１１は、円筒形状の胴部１２と、両端部が内径側に折り曲げられた第１及び第２の鍔部１３、１４とを含み、オープンエンド形である。胴部１２は、内径側に位置する内径面１２ａと、この内径面１２ａと対向し、かつ外径側に位置する外径面１２ｂとを有している。内径面１２ａは、軌道面である。

第１の鍔部１３は、胴部１２と連なり、かつ胴部１２の一方端部から内径側に延びている。第２の鍔部１４は、胴部１２と連なり、かつ胴部１２の他方端部から内径側に延びている。

第１の鍔部１３の内径Ｄ１と第２の鍔部１４の内径Ｄ２とは、異なっていてもよく、略同じであってもよい。ここで、第１の鍔部１３の内径Ｄ１と第２の鍔部１４の内径Ｄ２が略同じとは、完全に同一である場合と、同一とみなすことができる場合とを含む。同一とみなすことができる場合とは、例えば、左右互換性を有しており、第１の鍔部１３と第２の鍔部１４とを入れ替えたとしても、内径側に挿入される回転軸と鍔部とのクリアランスが加工公差を加味して実質的に同一である状態を表す。

第１の鍔部１３は、製造工程におけるカップの入口側の縁曲げ部であり、平坦な外側面１３ａを有する形状である。

第２の鍔部１４は、プレス加工により形成され、製造工程におけるカップの底部であり、リング状の段差１４ａを有する形状である。つまり、第２の鍔部１４には、全周に渡って段差１４ａが形成されている。本実施の形態では、第２の鍔部１４の厚みは、第１の鍔部１３の厚みよりも大きく、胴部１２の厚みと略同じである。

第２の鍔部１４は、段差１４ａに対して外径側に位置する外径側鍔部１４ｂと、段差１４ａに対して内径側に位置する内径側鍔部１４ｃとを有している。

外径側鍔部１４ｂは、胴部１２と連なり、内径側に延びている。外径側鍔部１４ｂは、第１の鍔部１３とで、ころ１５（本実施の形態では、ころ１５及び保持器１６）の位置決めをしている。

内径側鍔部１４ｃは、外径側鍔部１４ｂと連なり、内径側に延びている。内径側鍔部１４ｃは、外径側鍔部１４ｂよりも軸方向（図１における左右方向）において外側に位置している。

内径側鍔部１４ｃの軸方向に沿った寸法Ｓ２は、シェル形外輪１１の軸方向に沿った幅から内径側鍔部１４ｃの軸方向に沿った幅を除いた寸法Ｓ１（胴部１２と第１の鍔部１３と外径側鍔部１４ｂとの合計の寸法Ｓ１）の許容差（公差）の範囲よりも大きい値である。また、第２の鍔部１４は、寸法Ｓ２分だけ、第１の鍔部１３よりも軸方向外側に突出している。

続いて、図１及び図２を参照して、本実施の形態のシェル形ころ軸受１０の製造方法について説明する。

まず、シェル形外輪となる平板状の鋼板を、図２（Ａ）に示すようにリング状の段差１４ａを有するように段付き加工をして、第２の鍔部を有するカップ状に成型する。成型方法は、例えば、金型によるプレス加工、平面押しによるプレス加工、曲げ加工、旋削、コイニング加工などが挙げられ、成型が容易である観点から、プレス加工であることが好ましい。その後、内径面１２ａの加工を行う。

次に、図２（Ｂ）に示すように、図２（Ａ）に示すカップの底部２１の一部を打ち抜く。これにより、幅面に段差１４ａが設けられた外輪を形成できる。全体に浸炭焼入れ等の焼入れ処理を行う。その後、カップに、ころ１５と保持器１６とを入れる。

次に、軸方向の内側にカップの入口部２２を曲げ加工して、図１に示す平坦な外側面１３ａを有する形状である第１の鍔部１３を形成する。この工程では、入口部２２の曲げ加工を行うときに、入口部２２を焼きなまし処理する。

なお、上記焼入れ処理は、ころ１５と保持器１６とを図２（Ｂ）の形状のカップに入れた後に行ってもよい。その後、洗浄等の工程を経て、図１に示すシェル形ころ軸受１０を製造できる。

続いて、図１、図３及び図４を参照して、本実施の形態のシェル形ころ軸受１０の方向判別方法について説明する。本実施の形態の方向判別方法に用いられる方向判別治具４０は、図３及び図４に示すように、保持部４１と、この保持部４１の両端部から突出するフランジ部４２とを備え、フランジ部４２は案内面となる端面４３を有している。方向判別治具４０は、例えばカップ状である。端面４３の内径は、段差１４ａと係合可能な大きさであり、例えば、胴部１２の外径と同じまたはそれより小さく、内径側鍔部１４ｃの外径よりも大きい。

図３に示すように、一方の鍔部側を平坦面３１に載置し、他方の鍔部側を上方に位置させる。方向判別治具４０の端面４３が上方に位置する鍔部に当接するように、方向判別治具４０を配置する。このとき、平坦面３１と端面４３との距離Ｋを求める。次に、図４に示すように、他方の鍔部側を平坦面３１に載置し、一方の鍔部側を上方に位置させて、同様に、方向判別治具４０により、平坦面３１と端面４３との距離Ｍを求める。この状態（図４）で、距離Ｋが距離Ｍよりも大きい場合には、上方に第２の鍔部１４が位置し、下方に第１の鍔部１３が位置していると判別できる。つまり、方向判別治具４０と接触する側の鍔部に段差１４ａがあると、方向判別治具４０の案内面と平坦面３１との距離が小さくなる。したがって、シェル形ころ軸受１０の方向を判別することができる。

続いて、図１〜図４を参照して、本実施の形態のシェル形ころ軸受１０をハウジングに圧入する方法について説明する。

上述した方向判別方法により、第１の鍔部１３と第２の鍔部１４とを判別する。次に、曲げ加工の際に入口部２２を焼きなましにより、あるいは、板厚を薄くすることにより硬度を下げている第１の鍔部１３を圧入側とし、圧入プレスや圧入冶具等を用いて第２の鍔部１４を押しながら、ハウジングに設けられた係合穴に圧入する。これにより、シェル形ころ軸受１０において押す方向を定めて、ハウジングにシェル形ころ軸受１０を圧入することができる。

ここで、本実施の形態では、カップの入口部２２側に位置する鋼板を第１の鍔部１３とし、かつカップの底部２１側に位置する鋼板を第２の鍔部１４としているが、カップの入口部２２側に位置する鋼板を第２の鍔部１４とし、かつカップの底部２１側に位置する鋼板を第１の鍔部１３としてもよい。この場合、第２の鍔部１４は、例えば、曲げ加工、旋削などにより形成される。

また、本実施の形態のシェル形ころ軸受１０は保持器１６を備えているが、保持器１６は省略されてもよい。

以上説明したように、本発明の実施の形態のシェル形ころ軸受１０は、胴部１２と、この胴部１２と連なり、かつ胴部１２の一方端部から内径側に延びる第１の鍔部１３と、胴部１２と連なり、かつ胴部１２の他方端部から内径側に延びる第２の鍔部１４とを含むシェル形外輪１１と、このシェル形外輪１１の内径面１２ａに沿うように配置されるころ１５とを備え、第１の鍔部１３は、平坦な外側面１３ａを有する形状であり、第２の鍔部１４は、リング状の段差１４ａを有する形状である。

本実施の形態のシェル形ころ軸受１０によれば、第１の鍔部１３は平坦な外側面１３ａを有し、第２の鍔部１４はリング状の段差１４ａを有している。シェル形外輪１１の両端の鍔部の形状が異なるため、第１の鍔部１３及び第２の鍔部１４のそれぞれに、方向判別治具４０の案内面（端面４３）を当接させたときのそれぞれの位置関係から、第１の鍔部１３と第２の鍔部１４とを判別することができる。

このように、第２の鍔部１４にリング状の段差１４ａを設けることにより、方向を判別できるので、シェル形外輪１１の内径は制限されない。このため、両鍔部の内径を自由に設定することができる。

また、リング状の段差１４ａは、軌道面（内径面１２ａ）を有するシェル形外輪１１の胴部１２にではなく、ころ１５の位置決めをする鍔部（第２の鍔部１４）に形成されている。これにより、図８に示す上記特許文献１のシェル形外輪１１の胴部１２に段差１３０が形成されている場合に比べて、軌道面（内径面１２ａ）を有するシェル形外輪１１の強度を高めることができる。このため、シェル形ころ軸受１０をハウジングに圧入する際に、シェル形外輪１１に軸方向に応力が加えられる時に有利である。なお、シェル形ころ軸受１０をハウジングに圧入した後は、ころ１５が転動する部分には段差１４ａが形成された薄肉部分が重ならないため、段差１４ａによる影響を低減できる。

また、図８に示す上記特許文献１のシェル形ころ軸受のように胴部に段差１３０を設けると、段差１３０の加工時に軌道面に影響を与えるが、本実施の形態のシェル形ころ軸受１０では、軌道面は、準備した鋼板をそのまま用いている。このため、本実施の形態のシェル形ころ軸受１０においては、軌道面の精度を高めることができるので、シェル形ころ軸受１０の運転時の軌道面への影響を低減できる。

よって、本実施の形態のシェル形外輪１１は、鍔部の内径の設計の自由度を高め、かつシェル形外輪１１の強度を高め、かつ方向判別が可能である。したがって、本実施の形態のシェル形ころ軸受１０は、シェル形外輪１１の鍔部の内径Ｄ１、Ｄ２に制限があり、かつ方向判別が必要な用途に好適に用いられる。

本実施の形態のシェル形ころ軸受１０において好ましくは、第２の鍔部１４は、段差１４ａに対して外径側に位置する外径側鍔部１４ｂと、段差１４ａに対して内径側に位置する内径側鍔部１４ｃとを有し、外径側鍔部１４ｂと第１の鍔部１３とでころ１５の位置決めをし、内径側鍔部１４ｃは、外径側鍔部１４ｂよりも軸方向において外側に位置する。これにより、図１に示すように、鍔部の内径の設計の自由度を高め、かつシェル形外輪１１の強度を高め、かつ方向判別が可能なシェル形ころ軸受１０を実現できる。

本実施の形態のシェル形ころ軸受１０において好ましくは、第２の鍔部１４は、プレス加工により形成されている。これにより、リング状の段差１４ａを有する形状の第２の鍔部１４を容易に形成することができる。

本実施の形態のシェル形ころ軸受１０において好ましくは、第１の鍔部１３の内径Ｄ１と、第２の鍔部１４の内径Ｄ２は、略同じである。

本実施の形態のシェル形ころ軸受１０は、内径Ｄ１、Ｄ２を実質的に同一としても、方向判別が可能である。このため、図５に示すように、シェル形ころ軸受１０の内径側に回転軸５０を支持するように挿入した場合に、第１の鍔部１３と回転軸５０との隙間Ｗ１と、第２の鍔部１４と回転軸５０との隙間Ｗ２とを略同じにできる。一方、図７に示す上記特許文献１のシェル形ころ軸受に回転軸５０を挿入した場合、鍔部１２２、１２７の内径が異なるので、図９に示すように、カップ入口部側の鍔部１２７と回転軸５０との隙間Ｗ３は、カップ底部の鍔部１２２と回転軸５０との隙間Ｗ４よりも大きい。本実施の形態のように第１及び第２の鍔部１３、１４と回転軸５０との隙間Ｗ１、Ｗ２を狭くする設計ができると、グリース潤滑の場合には潤滑油の流出を抑制でき、オイル潤滑の場合には潤滑油のシェル形ころ軸受１０内を通過する流量調整が可能となる。また、隙間Ｗ１、Ｗ２を小さくできるので、シール部材を省略することもできる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ シェル形ころ軸受、１１ シェル形外輪、１２ 胴部、１２ａ 内径面、１２ｂ 外径面、１３ 第１の鍔部、１３ａ 外側面、１４ 第２の鍔部、１４ａ 段差、１４ｂ 外径側鍔部、１４ｃ 内径側鍔部、１５ ころ、１６ 保持器、２１ 底部、２２ 入口部、３１ 平坦面、４０ 方向判別治具、４１ 保持部、４２ フランジ部、４３ 端面、５０ 回転軸、Ｄ１，Ｄ２ 内径、Ｋ，Ｍ 距離、Ｓ１，Ｓ２ 寸法、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４ 隙間。

Claims (2)

1. 胴部と、前記胴部と連なり、かつ前記胴部の一方端部から内径側に延びる第１の鍔部と、前記胴部と連なり、かつ前記胴部の他方端部から内径側に延びる第２の鍔部とを含むシェル形外輪と、
   前記シェル形外輪の内径面に沿うように配置されるころと、
   前記ころを保持する保持器とを備え、
   前記第１の鍔部は、平坦な外側面を有する形状であり、
   前記第２の鍔部は、リング状の段差と、前記段差に対して外径側に位置する外径側鍔部と、前記段差に対して内径側に位置する内径側鍔部とを有する形状であり、
   前記内径側鍔部は、前記外径側鍔部よりも前記内径側鍔部の軸方向に沿った寸法だけ軸方向外側に位置し、
   前記第１の鍔部の内径と、前記第２の鍔部の内径は、前記保持器の内径よりも小さく、
   前記外径側鍔部と前記第１の鍔部によって、前記ころの軸方向位置が位置決めされている、シェル形ころ軸受。
2. 前記第２の鍔部は、プレス加工により形成されている、請求項１に記載のシェル形ころ軸受。

Images