JP6511816B2

JP6511816B2 - 分割型軌道輪の製造方法

Info

Publication number: JP6511816B2
Application number: JP2015002573A
Authority: JP
Inventors: 創松本
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2015-01-08
Filing date: 2015-01-08
Publication date: 2019-05-15
Anticipated expiration: 2035-01-08
Also published as: JP2016125652A

Description

本発明は、分割型軸受に使用される分割型軌道輪の製造方法に関する。

従来、一体型クランクシャフト、カムシャフト、バランサなどを回転自在に支承する軸受や、コンロッドの大径端側軸受など、軸方向からの組付けが困難な軸受には、分割型軸受が採用されている。このような分割型軸受の分割型軌道輪としては、帯状鋼板を折り曲げ加工して形成するようにした製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、図４に示すように、側縁に鍔１０１を有し、かつ鍔１０１の付け根に研磨ぬすみ１０５を有するリング状の軌道輪１０２を製造した後、軌道輪１０２の側縁に鍔１０１の幅分だけ切欠１０６を設け、かつ軌道輪１０２の転走面側の周面に、切欠１０６から続く割り溝１０７を転走面の全幅にわたり形成した後、軌道輪１０２を熱処理し、さらに研磨を施して幅、外径、転走面の仕上げを行う。次いで、軌道輪１０２を一対の加圧部材１０８，１０９の間で半径方向に加圧することにより、割り溝１０７に沿って軸方向に分割するようにした軌道輪製造方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００６−２００６７３号公報特許第３０４６６４５号公報

しかしながら、特許文献１によると、外輪の径方向厚さは、素材の板厚に依存することになるため、通常の板材の板厚に適用される寸法公差（例えば、±０．０３ｍｍ以上）では、ニードル軸受の外輪に求められる内接円径精度を確保することが困難である。また、特許文献２によると、側縁に鍔１０１を有する旋削軌道輪１０２を１つずつ圧縮し、割り溝１０７に沿って軸方向に分割する工程が必要であり、量産性、コスト上の問題がある。また、特許文献２の製造方法は、側縁に鍔１０１を有し、且つ鍔１０１の付け根に研磨ぬすみ１０５を有する旋削軌道輪１０２以外の軌道輪には、適用が困難である。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、素材の板厚寸法公差に依存することなく、高精度の分割型軌道輪を低コストで製作することができる分割型軌道輪の製造方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）板状素材を絞り加工して円筒状素材を形成する工程と、
前記円筒状素材の円周方向に離間する２ヶ所に、軸方向長さ全体に亘って同時にピアス加工することで、一対の軌道輪分割片を形成する工程と、
を備え、
前記一対の軌道輪分割片は、それぞれの周方向端部同士を互いに当接することで円筒状に形成され、
前記絞り加工された前記円筒状素材の外径寸法は、円筒状に組み合わされた前記一対の軌道輪分割片の外径設計値から計算した外周面の周方向長さに対して、前記ピアス加工に使用されるピアスパンチの周方向幅の２倍を足した値を円周率で除した値に設定されることを特徴とする分割型軌道輪の製造方法。
（２）前記絞り加工は、前記板状素材の板厚の５％〜２０％をしごくことで前記板状素材から前記円筒状素材を形成することを特徴とする（１）に記載の分割型軌道輪の製造方法。
（３）前記一対の軌道輪分割片の前記周方向両端部は、互いに当接可能な凹形状部と凸形状部とを有し、前記凹形状部及び凸形状部は、１回の前記ピアス加工により形成されることを特徴とする（１）又は（２）に記載の分割型軌道輪の製造方法。

本発明の分割型軌道輪の製造方法によれば、板状素材を絞り加工して円筒状素材を形成する工程と、円筒状素材の円周方向に離間する２ヶ所に、円筒状素材を軸方向長さ全体に亘って同時にピアス加工することで、一対の軌道輪分割片を形成する工程と、を備え、絞り加工された円筒状素材の外径寸法は、円筒状に組み合わされた一対の軌道輪分割片の外径設計値から計算した外周面の周方向長さに対して、ピアス加工に使用されるピアスパンチの周方向幅の２倍を足した値を円周率で除した値に設定されるので、精度の高い分割型軌道輪を低コストで製作することができる。

（ａ）は、本実施形態の分割型軌道輪が適用されるコンロッド大端部を示す図であり、（ｂ）は、分割型軌道輪の斜視図である。本実施形態の分割型軌道輪の製造工程を示す斜視図である。他の各種周方向端部の形状を示す分割型軌道輪の要部側面図である。（ａ）〜（ｄ）は、従来の分割型軌道輪の製造方法を示す工程説明図である。

以下、本発明に係る分割型軌道輪の製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態の分割型軌道輪（分割型外輪）１０は、図１（ａ）に示すように、クランクシャフトのクランクピン１と、コンロッド（コネクティングロッド）２の大端部とを連結支持するために使用される転がり軸受（ニードル軸受）５に適用されている。コンロッド２は、コンロッド分割部３、３において周方向（上下方向）に二分割されたコンロッド分割片２ａ、２ｂを有する。

転がり軸受５は、分割型保持器７により保持された複数の転動体（ニードル）６と、外輪１０と、を備え、転動体６は、それぞれ軌道面を構成するクランクピン１の外周面と分割型外輪１０の内周面との間を転動する。分割型外輪１０は、図１（ｂ）に示すように、周方向に１８０°離間した箇所で周方向に２分割された略半筒状をなす一対の外輪分割片（軌道輪分割片）１０ａ、１０ａを有する。
本実施形態は、このような分割型外輪の製造方法に関するものである。

本実施形態の分割型外輪１０は、通常の板状素材（例えば、ＳＰＣＣ等の低炭素鋼）である鋼板に、絞り加工が施され、底面を打抜き加工されることにより、図２（ａ）に示すように、軸方向一端にフランジ部２１を有する鍔付き円筒２０が形成される。

絞り加工は、絞り加工後の鍔付き円筒２０の径方向厚さｔ（図２（ｂ）の円筒状素材３０参照）が、鋼板の板厚より５％〜２０％薄くなるようにしごかれる。一般的に、鋼板の板厚寸法公差は比較的大きく、そのままの寸法公差では分割型外輪１０が要求する寸法精度を満足することは困難である。鋼板の板厚が５％〜２０％程度薄くなるようにしごき加工されることで、鍔付き円筒２０の径方向厚さ（内外径寸法）が、所望の寸法公差となるように加工される。

なお、鋼板の加工率を５％〜２０％としたのは、加工率が５％未満では板厚寸法精度が不十分となる虞があるからである。また、加工率が２０％を超えると、鋼板の加工が困難となるばかりでなく、鋼板が加工硬化する虞があるからである。

また、絞り加工において形成される鍔付き円筒２０（円筒状素材３０）の外径寸法（外径狙い値）Ｄ１は、円筒状に組み合わされた一対の軌道輪分割片１０ａ、１０ａの外径設計値Ｄ０（図１（ｂ）参照）から計算した外周面の周方向長さに対して、後述のピアス加工に使用されるピアスパンチ（図示せず）の周方向幅ｈ（図２（ｃ）参照）の２倍を足した値を円周率で除した値（Ｄ１＝（Ｄ０×π＋２×ｈ）÷π）としている。

次いで、図２（ｂ）に示すように、鍔付き円筒２０は、軸方向端部のフランジ部２１が除去され、軸方向両端部３１の形状が整えられた円筒状素材３０に形成される。

次いで、図２（ｃ）に示すように、円筒状素材３０は、円周方向で１８０°離間する円筒面３２上の２ヶ所に、周方向幅ｈのピアスパンチを用いて軸方向長さ全体に亘って同時にピアス加工する（インサイドアウト）ことで、一対の外輪分割片１０ａ、１０ａが形成される。

一対の外輪分割片１０ａ、１０ａの、周方向に対向する周方向両端部１３，１４は、互いに当接可能な凹形状部と凸形状部とを有し、凹形状部及び凸形状部は、１回のピアス加工により形成される。これら凹形状部及び凸形状部は、頂部が湾曲した略Ｖ字形状を有し、両端部まで直線状に形成される。

次いで、一対の外輪分割片１０ａ、１０ａは、図２（ｄ）に示すように、分割型外輪１０が必要とする硬度等の所定の機械的性質を得るために焼入れなどの硬化処理が施された後、内外周面及び軸方向両端部３１が研磨されて所定の寸法に仕上げ加工されて、分割型外輪１０が形成される。

このようにして形成された分割型外輪１０は、しめしろを持たせてハウジングに嵌め合うことになるが、絞り加工において形成される鍔付き円筒２０の外径寸法Ｄ１が上述したように設定することで、ハウジングの精度に確実に倣うことができる。

一対の外輪分割片１０ａ、１０ａは、それぞれの周方向端部１３，１４同士を互いに当接することで円筒状に形成され、周方向両端部１３，１４の凹形状部と凸形状部とは、隙間なく互いに当接される。

なお、一対の外輪分割片１０ａ、１０ａの形状は、周方向端部１３，１４同士が当接可能なように同一形状であれば、特に限定されない。例えば、図３（ａ）に示す直線形状、図３（ｂ）に示す頂部が尖ったＶ字形状、図３（ｃ）に示すＳ字曲線形状、図３（ｄ）に示す軸心に対して傾斜する傾斜形状など、任意の形状とすることができる。

以上説明したように、本実施形態の分割型軌道輪の製造方法によれば、板状素材である鋼板を絞り加工して円筒状素材３０を形成する工程と、円筒状素材３０の円周方向に離間する２ヶ所に、軸方向長さ全体に亘って同時にピアス加工することで、一対の外輪分割片１０ａ、１０ａを形成する工程と、を備え、一対の外輪分割片１０ａ、１０ａは、それぞれの周方向端部１３，１４同士を互いに当接することで円筒状に形成される。そして、絞り加工された円筒状素材３０の外径寸法Ｄ１は、円筒状に組み合わされた一対の外輪分割片１０ａ、１０ａの外径設計値Ｄ０から計算した外周面の周方向長さに対して、ピアス加工に使用されるピアスパンチの周方向幅ｈの２倍を足した値を円周率で除した値に設定される。これにより、所定の寸法の一対の外輪分割片１０ａ、１０ａを形成し、精度の高い分割型外輪１０を低コストで製作することができる。また、生産性の高い絞り加工により、鋼板から分割型外輪１０を成形することができ、効率的に分割型外輪１０を製作することができる。

また、絞り加工は、鋼板の板厚ｔ１の５％〜２０％をしごくことで鋼板から円筒状素材３０を形成するので、鋼板の板厚寸法公差に依存することなく、高い精度の分割型外輪１０を容易に製作することができる。

また、一対の外輪分割片１０ａ、１０ａの、周方向に対向する周方向両端部１３、１４は、互いに当接可能な凹形状部と凸形状部とを有し、凹形状部及び凸形状部は、１回のピアス加工により形成されるので、一対の外輪分割片１０ａ、１０ａが軸方向に相対的に位置決めされ、分割型外輪１０の製作コストを抑制することができる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、上記実施形態では、軌道輪は外輪として説明したが、これに限定されず、軌道輪は内輪であってもよい。
また、本発明の分割型軌道輪は、軸方向からの組み立てが困難な部位の転がり軸受に適用可能であり、クランクシャフトの他、カムシャフト、バランサシャフト等を回転自在に支持する部位に適用可能である。

１０分割型外輪（分割型軌道輪）
１０ａ外輪分割片（軌道輪分割片）
１３，１４周方向端部
２０鍔付き円筒
３０円筒状素材
３１軸方向端部
３２円筒面
Ｄ０円筒状に組み合わされた一対の外輪分割片の外径設計値
Ｄ１絞り加工された円筒状素材の外径寸法

Claims

板状素材を絞り加工して円筒状素材を形成する工程と、
前記円筒状素材の円周方向に離間する２ヶ所に、軸方向長さ全体に亘って同時にピアス加工することで、一対の軌道輪分割片を形成する工程と、
を備え、
前記一対の軌道輪分割片は、それぞれの周方向端部同士を互いに当接することで円筒状に形成され、
前記絞り加工された前記円筒状素材の外径寸法は、円筒状に組み合わされた前記一対の軌道輪分割片の外径設計値から計算した外周面の周方向長さに対して、前記ピアス加工に使用されるピアスパンチの周方向幅の２倍を足した値を円周率で除した値に設定されることを特徴とする分割型軌道輪の製造方法。
前記絞り加工は、前記板状素材の板厚の５％〜２０％をしごくことで前記板状素材から前記円筒状素材を形成することを特徴とする請求項１に記載の分割型軌道輪の製造方法。
前記一対の軌道輪分割片の前記周方向両端部は、互いに当接可能な凹形状部と凸形状部とを有し、前記凹形状部及び凸形状部は、１回の前記ピアス加工により形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の分割型軌道輪の製造方法。