ころ軸受用保持器、針状ころ軸受、およびころ軸受用保持器の製造方法
【課題】屈曲部分の強度を高めたころ軸受用保持器を提供することである。
【解決手段】ころ軸受用保持器３３は、柱中央部１６、一対の柱端部１７、および柱中央部１６と一対の柱端部１７それぞれとの間に位置する一対の柱傾斜部１８を含む複数の柱部１５と、複数の柱部１５の長手方向一方側および他方側端部と接続し、柱部１５との接続位置から径方向内側に延びる鍔部１９を有する円環形状の一対のリング部１４とを備える。そして、柱中央部１６、一対の柱端部１７、および一対の柱傾斜部１８を、円筒部材の軸方向両端部を拡径させて形成し、円筒部材を軸方向に圧縮して鍔部１９を形成すると共に、柱中央部１６、一対の柱端部１７、一対の柱傾斜部１８、鍔部１９、および一対のリング部１４の各部の肉厚より、隣接する各部の境界部分の肉厚を大きくしたことを特徴とする。
【解決手段】ころ軸受用保持器３３は、柱中央部１６、一対の柱端部１７、および柱中央部１６と一対の柱端部１７それぞれとの間に位置する一対の柱傾斜部１８を含む複数の柱部１５と、複数の柱部１５の長手方向一方側および他方側端部と接続し、柱部１５との接続位置から径方向内側に延びる鍔部１９を有する円環形状の一対のリング部１４とを備える。そして、柱中央部１６、一対の柱端部１７、および一対の柱傾斜部１８を、円筒部材の軸方向両端部を拡径させて形成し、円筒部材を軸方向に圧縮して鍔部１９を形成すると共に、柱中央部１６、一対の柱端部１７、一対の柱傾斜部１８、鍔部１９、および一対のリング部１４の各部の肉厚より、隣接する各部の境界部分の肉厚を大きくしたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プレス加工によって製造されるころ軸受用保持器、ころ軸受用保持器を備える針状ころ軸受、およびころ軸受用保持器の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用トランスミッションのアイドラー軸受、およびオートバイ用エンジンのコンロッド大端用軸受等には、ころと保持器とで構成されるケージ＆ローラタイプの針状ころ軸受が採用されることが多い。このような軸受が、例えば、特開２０００−２５７６３８号公報（特許文献１）に記載されている。
【０００３】
同公報には、管状素材をバルジ加工により断面Ｍ字型の環状部材に成形し、環状部材にころ保持用の窓を形成することにより、軽量で負荷容量の大きいころ軸受用保持器を得ることができると記載されている。
【特許文献１】特開２０００−２５７６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記公報に記載されている方法でころ軸受用保持器を形成した場合、屈曲部分、すなわち柱中央部と柱傾斜部との境界部分、柱傾斜部と柱端部との境界部分、および柱端部と環状側部との境界部分の肉厚が、管状素材の肉厚と比較して薄くなってしまう。軸受回転中に保持器に作用する応力は屈曲部分に集中するので、屈曲部分の薄肉化によってころ軸受用保持器の破損の危険性が増大する。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、屈曲部分の強度を高めたころ軸受用保持器、このようなころ軸受用保持器を備えた針状ころ軸受、およびこのようなころ軸受用保持器の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るころ軸受用保持器は、軸方向中央部領域で相対的に径方向内側に位置する柱中央部、軸方向端部領域で相対的に径方向外側に位置する一対の柱端部、および柱中央部と一対の柱端部それぞれとの間に位置する一対の柱傾斜部を含む複数の柱部と、複数の柱部の長手方向一方側および他方側端部と接続し、柱部との接続位置から径方向内側に延びる鍔部を有する円環形状の一対のリング部とを備える。そして、柱中央部、一対の柱端部、および一対の柱傾斜部を、直径が柱中央部と実質的に等しい円筒部材の軸方向両端部を拡径させて形成し、円筒部材を軸方向に圧縮して鍔部を形成すると共に、柱中央部、一対の柱端部、一対の柱傾斜部、鍔部、および一対のリング部の各部の肉厚より、隣接する各部の境界部分の肉厚を大きくしたことを特徴とする。
【０００７】
こうすることにより、境界部分の強度が相対的に向上する。その結果、応力集中による保持器の破損の危険性を低減することができる。また、鍔部を形成すると共に、境界部分を肉厚を大きくすることができるため、保持器の加工工程を簡素化することができる。その結果、安価な保持器を得ることができる。なお、本明細書中「肉厚」とは、柱中央部、柱端部、柱傾斜部、およびリング部においては、内径面と外径面との間の厚み寸法を指すものとし、鍔部においては、軸方向の厚み寸法を指すものとする。また、「隣接する各部の境界部分」とは、異なる方向に延びる隣接する各部の境界部分を指すものとする。すなわち、柱中央部と一対の柱傾斜部との境界部分、一対の柱端部と一対の柱傾斜部との境界部分、およびリング部と鍔部との境界部分を指すものとする。
【０００８】
一実施形態として、鍔部は、円筒部材の軸方向両端部を径方向内側に所定の角度折り曲げ、さらに軸方向に垂直な方向に折り曲げて形成する。
【０００９】
好ましくは、保持器は、打ち抜き加工によって円筒部材の円周面に形成される複数のポケットと、しごき加工によって柱部のポケットに対面する壁面に形成されるころ止め部とを有する。こうすることにより、ころが保持器から脱落するのを適切に防止することができる。
【００１０】
好ましくは、柱中央部、一対の柱端部、一対の柱傾斜部、鍔部、および一対のリング部の各部の肉厚は、隣接する各部の境界部分の曲率半径より大きい。こうすることにより、周辺部材と接触する部分の表面積を増加することができる。その結果、接触面圧を低減して、摩耗や焼付きを防止することができる。
【００１１】
この発明の他の局面においては、針状ころ軸受は、複数の針状ころと、隣接する柱部の間にころを収容するポケットが形成されている上記のいずれかに記載のころ軸受用保持器とを備える。上記構成のころ軸受用保持器を採用することにより、信頼性の高い針状ころ軸受を得ることができる。
【００１２】
この発明のさらに他の局面においては、ころ軸受用保持器の製造方法は、軸方向中央部領域で相対的に径方向内側に位置する柱中央部、軸方向端部領域で相対的に径方向外側に位置する一対の柱端部、および柱中央部と一対の柱端部それぞれとの間に位置する一対の柱傾斜部を含む複数の柱部と、複数の柱部の長手方向一方側および他方側端部と接続し、柱部との接続位置から径方向内側に延びる鍔部を有する円環形状の一対のリング部とを備えるころ軸受用保持器の製造方法である。ころ軸受用保持器の製造方法は、柱中央部、一対の柱端部、および一対の柱傾斜部を、直径が柱中央部と実質的に等しい円筒部材の軸方向両端部を拡径させて形成する工程と、円筒部材を軸方向に圧縮して鍔部を形成すると共に、柱中央部、一対の柱端部、一対の柱傾斜部、鍔部、および一対のリング部の各部の肉厚より、隣接する各部の境界部分の肉厚を大きくする工程とを含む。
【００１３】
こうすることにより、境界部分の強度が相対的に向上した保持器を製造することができる。その結果、応力集中による保持器の破損の危険性を低減することができる。また、鍔部を形成すると共に、境界部分の肉厚を大きくすることができるため、保持器の加工工程を簡素化することができる。その結果、安価に保持器を製造することができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、境界部分の肉厚を他の部分より厚くすることにより、高強度のころ軸受用保持器を得ることができる。また、鍔部を形成すると共に、境界部分の肉厚を大きくすることができるため、保持器の加工工程を簡素化することができる。その結果、安価な保持器を得ることができる。
【００１５】
また、この発明に係る針状ころ軸受は、上記したころ軸受用保持器を採用することにより、信頼性を高めることができる。
【００１６】
また、この発明に係る保持器の製造方法は、境界部分の強度が相対的に向上した保持器を製造することができる。その結果、応力集中による保持器の破損の危険性を低減することができる。また、鍔部を形成すると共に、境界部分の肉厚を大きくすることができるため、保持器の加工工程を簡素化することができる。その結果、安価に保持器を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１〜図４を参照して、この発明の一実施形態に係る針状ころ軸受３１、およびころ軸受用保持器３３（以下、単に「保持器３３」という）を説明する。なお、図１は保持器３３の斜視図、図２は針状ころ軸受３１の斜視図、図３は保持器３３の柱部１５の形状を示す斜視図、図４は図３の矢印ＩＶの方向から見た矢視図である。
【００１８】
まず、図２を参照して、針状ころ軸受３１は、複数の針状ころ１２と、複数の針状ころ１２を保持する保持器３３とを備える。次に、図１を参照して、保持器３３は、円環形状の一対のリング部１４と、複数の柱部１５とを備える。一対のリング部１４は、複数の柱部１５の長手方向一方側および他方側端部と接続し、柱部１５との接続位置から径方向内側に延びる鍔部１９を有する。また、隣接する柱部１５の間には、針状ころ１２を収容するポケット２０が形成されている。
【００１９】
なお、本明細書中「円環形状のリング部」とは、円周方向に連続する一体型のリング部のみを指すものとする。すなわち、両端部を溶接等によって接合したリング部は含まないものとして理解すべきである。
【００２０】
柱部１５は、その軸方向中央部領域で相対的に径方向内側に位置する柱中央部１６と、軸方向端部領域で相対的に径方向外側に位置する一対の柱端部１７と、柱中央部１６および一対の柱端部１７それぞれの間に位置する一対の柱傾斜部１８とを含む。
【００２１】
次に、図３および図４を参照して、ポケット２０に対面する柱部１５の壁面には、針状ころ１２の脱落を防止する第１および第２のころ止め部１６ａ，１７ａと、針状ころ１２の回転を案内する案内面１６ｂ，１７ｂ，１８ｂと、非接触部１６ｃ，１７ｃと、油溝１６ｄ，１７ｄとが設けられている。
【００２２】
第１のころ止め部１６ａは、柱中央部１６の２箇所に設けられている。より具体的には、ポケット２０に対面する柱中央部１６の壁面の径方向内側に偏在している。そして、針状ころ１２の径方向内側への脱落を防止する。
【００２３】
第２のころ止め部１７ａは、一対の柱端部１７それぞれに設けられている。より具体的には、ポケット２０に対面する柱端部１７の壁面の径方向外側に偏在している。そして、針状ころ１２の径方向外側への脱落を防止する。
【００２４】
案内面１６ｂは、柱中央部１６の第１のころ止め部１６ａと軸方向に隣接する領域に設けられている。案内面１７ｂは、柱端部１７の第２のころ止め部１７ａと軸方向に隣接する領域に設けられている。案内面１８ｂは、柱傾斜部１８の全域に設けられている。また、案内面１６ｂ，１７ｂ，１８ｂは、同一の平面を構成している。
【００２５】
また、第１のころ止め部１６ａの径方向外側の領域、および第２のころ止め部１７ａの径方向内側の領域には、それぞれ案内面１６ｂ，１７ｂより後退して、針状ころ１２と接触しない非接触部１６ｃ，１７ｃが設けられている。この領域は、潤滑油を保持する油溜まりとして機能する。さらに、第１のころ止め部１６ａおよび第２のころ止め部１７ａの軸方向両側には、径方向に延びる油溝１６ｄ，１７ｄが設けられている。これにより、保持器３３の径方向の通油性が向上する。
【００２６】
上記構成の柱部１５において、柱中央部１６、柱端部１７、柱傾斜部１８、リング部１４、および鍔部１９（以下、これらを総称して「直線部分」という）の肉厚ｔ１は実質的に等しく設定されている。一方、柱中央部１６と柱傾斜部１８との境界部分、柱端部１７と柱傾斜部１８との境界部分、およびリング部１４と鍔部１９との境界部分（以下、これらを総称して「境界部分」という）の肉厚ｔ２は直線部分の肉厚ｔ１より厚くなっている（ｔ１＜ｔ２）。これにより、境界部分の強度が相対的に向上する。その結果、軸受回転時の応力が境界部分に集中しても保持器３３の破損を有効に防止することができる。
【００２７】
また、直線部分の肉厚ｔ１と境界部分の曲率半径ｒとは、ｒ＜ｔ１の関係を満たす。境界部分の曲率半径ｒを小さくすれば、境界部分に隣接する直線部分の軸方向長さを長く、すなわち、直線部分の表面積を大きくすることができる。その結果、軸受回転時の接触面圧を低減することができる。
【００２８】
具体的には、保持器３３を外径側案内（ハウジング案内）とする場合、柱端部１７の外径面とハウジング（図示省略）とが接触する。そこで、少なくとも柱端部１７と柱傾斜部１８との間の境界部分、およびリング部１４と鍔部１９との間の境界部分の曲率半径ｒを上記の範囲内とすれば、柱端部１７の外径面とハウジングとの間の接触面圧を低減することができる。
【００２９】
また、リング部１４および柱端部１７の外径面の表面粗さＲａは、０．０５μｍ以上０．３μｍ以下に設定する。これにより、リング部１４および柱端部１７の外径面とハウジングとの接触による摩耗を防止することができる。なお、「表面粗さＲａ」とは、算術平均粗さのことである。
【００３０】
一方、保持器３３を内径側案内（回転軸案内）とする場合、柱中央部１６の内径面と回転軸（図示省略）とが接触する。そこで、少なくとも柱中央部１６と柱傾斜部１８との間の境界部分の曲率半径ｒを上記の範囲内とすれば、柱中央部１６の内径面と回転軸との間の接触面圧を低減することができる。また、この場合には、柱中央部１６の内径面の表面粗さＲａを、０．０５μｍ以上０．３μｍ以下に設定すればよい。
【００３１】
なお、境界部分は、凸側（曲げ加工時に引っ張り応力が作用する側）と、凹側（曲げ加工時に圧縮応力が作用する側）とにそれぞれＲ部分が形成される。このとき、凸側の曲率半径は、常に凹側の曲率半径より大きい。そこで、本明細書中「境界部分の曲率半径ｒ」とは、凸側の曲率半径を指すものとする。また、「境界部分の肉厚ｔ２」とは、凸側の中央部と凹側の中央部とを結ぶ線分の長さを指すものとする。
【００３２】
また、柱中央部１６の外径面は、柱端部１７の内径面よりも径方向外側に位置している。そして、針状ころ１２のピッチ円１２ａは、柱中央部１６の外径面より径方向内側であって、かつ柱端部１７の内径面より径方向外側に位置している。これにより、針状ころ１２は、案内面１６ｂ，１７ｂ，１８ｂそれぞれに接触する。このように、針状ころ１２と案内面１６ｂ，１７ｂ，１８ｂとの接触面積を増加させることにより、針状ころ１２のスキューを有効に防止することができる。
【００３３】
ただし、柱中央部１６と柱端部１７との位置関係は上記の場合に限られない。図５を参照して、保持器３３の変形例を説明する。なお、図５は保持器３３の変形例を示す図であって、図４に対応する図である。なお、各構成要素の形状や機能は共通するので、同一の構成要素には図４と同一の参照番号を付し、説明は省略する。
【００３４】
図５を参照して、柱中央部１６の外径面は、柱端部１７の内径面よりも径方向内側に位置している。そして、針状ころ１２のピッチ円１２ａは、柱中央部１６の外径面より径方向外側であって、かつ柱端部１７の内径面より径方向内側に位置している。この場合、針状ころ１２は、柱傾斜部１８の案内面１８ｂでのみ案内されることになる。上記構成とすれば、第１のころ止め部１６ａと第２のころ止め部１７ａとが径方向に離れて配置されるので、針状ころ１２の脱落を適切に防止することができる。
【００３５】
次に、図６〜図１７を参照して、保持器３３の製造方法を説明する。なお、図６は保持器３３の主な製造工程を示すフロー図、図７〜図１０は第１の工程の詳細を示す図、図１１〜図１４は第２の工程の詳細を示す図、図１５〜図１７は第３の工程の詳細を示す図である。
【００３６】
まず、保持器３３の出発材料としては、炭素含有量が０．１５ｗｔ％以上１．１ｗｔ％以下の鋼板（炭素鋼）を使用する。具体的には、炭素含有量が０．１５ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下のＳＣＭ４１５やＳ５０Ｃ等、または、炭素含有量が０．５ｗｔ％以上１．１ｗｔ％以下のＳＡＥ１０７０やＳＫ５等が挙げられる。
【００３７】
なお、炭素含有量が０．１５ｗｔ％未満の炭素鋼は、焼入処理によって浸炭硬化層が形成されにくく、保持器３３に必要な硬度を得るためには、浸炭窒化処理を行う必要がある。浸炭窒化処理は、後述する各焼入処理と比較して設備費用が高額になるので、結果として、針状ころ軸受３１の製造コストが上昇する。また、炭素含有量が０．１５ｗｔ％未満の炭素鋼では浸炭窒化処理によっても十分な浸炭硬化層が得られない場合があり、表面起点型の剥離が早期に発生する恐れがある。一方、炭素含有量が１．１ｗｔ％を超える炭素鋼は加工性が著しく低下する。
【００３８】
図６に示す第１の工程では、上記した出発材料としての鋼板から円筒部材２２を得る（Ｓ１１）。具体的には、図７を参照して、深絞り加工によって鋼板からカップ状部材２１を得る。このとき、カップ状部材２１の軸方向一方側端部（図７の上側）には底壁２１ａが、軸方向他方側端部（図７の下側）には外向きフランジ部２１ｂが形成される。また、このとき、しごき加工によって、カップ状部材２１の外径面または内径面の表面粗さＲａを、０．０５μｍ以上０．３μｍ以下にする。
【００３９】
次に、図８を参照して、打ち抜き加工によってカップ状部材２１の底壁２１ａを除去する。ただし、打ち抜き加工によっては底壁２１ａを完全に除去することはできず、カップ状部材２１の軸方向一方側端部には内向きフランジ部２１ｃが形成される。
【００４０】
次に、図９を参照して、バーリング加工によって内向きフランジ部２１ｃを軸方向に立ち上げる。さらに図１０を参照して、トリミング加工によってカップ状部材２１の軸方向他方側端部を切断することによって外向きフランジ部２１ｂを除去する。
【００４１】
これにより、円筒部材２２を得ることができる。上記の工程で得られた円筒部材２２の外径寸法は、柱中央部１６の外径寸法に一致する。また、上記の工程で得られた円筒部材２２の肉厚をｔとする。
【００４２】
次に、図６に示す第２の工程では、拡開プレスによって柱中央部１６、一対の柱端部１７、および一対の柱傾斜部１８を形成する（Ｓ１２）。拡開プレスは、円筒部材２２の外径面を拘束する拡開プレス用外型２３（以下、単に「外型２３」という）と、円筒部材２２の内径面を拘束する一対の拡開プレス用内型２５，２６（以下、単に「内型２５，２６」という）とを使用して円筒部材２２の軸方向両端部を拡径させる。
【００４３】
図１１〜図１４を参照して、外型２３は、内部に円筒部材２２を受け入れる円筒空間２３ａを有する。この円筒空間２３ａは、柱中央部１６の外径寸法に一致する小径部２３ｂと、柱端部１７の外径寸法に一致する大径部２３ｃと、小径部２３ｂおよび大径部２３ｃの間に柱傾斜部１８の傾斜角度に一致する傾斜部２３ｄとで構成されている。
【００４４】
第１の内型２５は、円筒部材２２の軸方向一方側端部（図１１の上側）から挿入される円柱形状の部材である。第１の内型２５は、柱中央部１６の内径寸法に一致する小径部２５ａと、柱端部１７の内径寸法に一致する大径部２５ｂと、小径部２５ａおよび大径部２５ｂの間に柱傾斜部１８の傾斜角度に一致する傾斜部２５ｃとで構成される。第２の内型２６も同一の構成であって、円筒部材２２の軸方向他方方端部（図１１の下側）から挿入される。
【００４５】
外型２３は、例えば、９０°の間隔で放射状に分割された第１〜第４の分割外型２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄによって構成されている。この第１〜第４の分割外型２４ａ〜２４ｄは、それぞれ移動治具２７によって円筒部材２２の径方向に移動可能である。また、第１および第２の内型２５，２６は、それぞれ円筒部材２２の軸方向に移動可能である。
【００４６】
図１１を参照して、第１〜第４の分割外型２４ａ〜２４ｄが径方向に後退し、第１および第２の内型２５，２６が軸方向に後退すると、円筒部材２２を円筒空間２３ａから出し入れ可能な状態となる。ここで「後退」とは、円筒部材２２から遠ざかる方向に移動することを指すものとする。
【００４７】
次に、図１３を参照して、第１〜第４の分割外型２４ａ〜２４ｄが径方向に前進すると、小径部２３ｂで円筒部材２２の外径面を拘束する。さらに、図１４を参照して、第１および第２の内型２５，２６が軸方向に前進すると、大径部２５ｂ，２６ｂおよび傾斜部２５ｃ，２６ｃによって円筒部材２２の軸方向両端部が径方向外側に押し広げられる。ここで「前進」とは、円筒部材２２に近づく方向に移動することを指すものとする。
【００４８】
これにより、柱中央部１６、一対の柱端部１７、および一対の柱傾斜部１８がそれぞれ形成される。なお、拡開プレスによって円筒部材２２が引き伸ばされるので、第２の工程終了後の柱中央部１６、一対の柱端部１７、および一対の柱傾斜部１８の肉厚ｔ１は、円筒部材２２の肉厚ｔより薄くなっている（ｔ１＜ｔ）。
【００４９】
次に、図６に示す第３の工程では、鍔部１９を形成すると共に、増肉加工によって境界部分の肉厚を大きくする（ネッキング加工、Ｓ１３）。具体的には、鍔部１９は、前処理工程と後処理工程の２段階の工程を経て形成される。そして、増肉加工は後処理工程と同時に行われる。
【００５０】
図１５を参照して、前処理工程は、鍔部１９となる円筒部材２２の軸方向両端部を柱端部１７に対して所定の角度（この実施形態では４５°）内側に折り曲げる工程であって、ネッキング用外型４３（以下、単に「外型４３」という）と、ネッキング用内型４５（以下、単に「内型４５」という）と、一対のネッキング治具４８，４９とによって行われる。
【００５１】
外型４３は、拡開プレス用外型２３と同様の構成であって、円筒部材２２の外径面を拘束する。ただし、軸方向長さが拡開プレス用外型２３より短く、鍔部１９となる円筒部材２２の軸方向両端部を拘束しないようになっている。
【００５２】
内型４５は、外径面の軸方向中央部領域に柱中央部１６の内径寸法に一致する小径部４５ａと、軸方向端部領域に柱端部１７の内径寸法に一致する大径部４５ｂと、小径部４５ａおよび大径部４５ｂの間に柱傾斜部１８に沿う傾斜部４５ｃと、軸方向両端の角部に前処理加工による鍔部１９の折り曲げ角度（４５°）を規定するネッキング部４５ｄとを含む円筒形状の部材である。
【００５３】
図１６を参照して、この内型４５は、例えば、４５°の角度で放射状に分割された第１〜第８の分割内型４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ，４６ｅ，４６ｆ，４６ｇ，４６ｈとによって構成される。第１〜第８の分割内型４６ａ〜４６ｈは、それぞれ径方向に移動可能な状態となっている。
【００５４】
具体的には、第１〜第８の分割内型４６ａ〜４６ｈを径方向に後退させると、第１〜第８の分割内型４６ａ〜４６ｈを円筒部材２２から出し入れ可能な状態となる。一方、第１〜第８の分割内型４６ａ〜４６ｈを径方向に前進させると、円筒部材２２の内径面を拘束することができる（図１５の状態）。なお、分割内型４６ａ〜４６ｈは、挿入治具４７を挿入することによって前進させることができる。
【００５５】
ネッキング治具４８は、先端に前処理工程における鍔部１９の傾斜角度（４５°）に沿うネッキング部４８ａを有し、円筒部材２２の軸方向に移動可能な状態となっている。ネッキング治具４９も同様の構成である。そして、一対のネッキング治具４８，４９を軸方向に後退させると、円筒部材２２を円筒空間から出し入れ可能な状態となる。一方、一対のネッキング治具４８，４９を軸方向に前進させると、円筒部材２２の軸方向両端部（図１５中の破線で示す部分）を所定の角度（４５°）内側に折り曲げることができる。
【００５６】
次に、図１７を参照して、後処理工程では、鍔部１９を柱端部１７に対して９０°、すなわち、軸方向に垂直な方向に折り曲げる。後処理工程における加工治具は、前処理工程で使用したものとほぼ同じ構成のネッキング用外型５４ａ〜５４ｄ（５４ａ，５４ｃのみ図示）、ネッキング用内型５６ａ〜５６ｈ（５６ａ，５６ｅのみ図示）、挿入治具５７、および一対のネッキング治具５８，５９を使用する。ただし、ネッキング用内型５６ａ〜５６ｈおよび一対のネッキング治具５８，５９の鍔部１９に対面する部分には、ネッキング部は設けられていない。
【００５７】
後処理工程では、前処理工程と同様の手順で円筒部材２２の内外径面を拘束し、ネッキング治具５８，５９によって鍔部１９を軸方向から圧縮する。これにより、柱端部１７と鍔部１９とのなす角が９０°となる。
【００５８】
さらに、このとき、直線部分の内外径面は、ネッキング用外型５４ａ〜５４ｄおよびネッキング用内型５６ａ〜５６ｈによって拘束されているので、肉厚は変化しない。一方、境界部分とネッキング用外型５４ａ〜５４ｄおよびネッキング用内型５６ａ〜５６ｈとの間には、微小な隙間が形成されている。これにより、円筒部材２２の軸方向寸法が減少すると共に、境界部分のみが増肉される。後処理工程後の境界部分の肉厚ｔ２は、第１の工程で得られた円筒部材２２の肉厚ｔより厚くなっている（ｔ１＜ｔ＜ｔ２）。これにより、柱部１５の肉厚を全体的に厚くして強度を向上するのではなく、直線部分の肉厚を薄くし、応力集中の生じる境界部分の肉厚を選択的に厚くすることによって強度を向上する。したがって、保持器３３を軽量化することができる。また、このとき、同時に境界部分の曲率半径ｒも直線部分の肉厚ｔ１より小さくなる。
【００５９】
次に、図６に示す第４の工程では、円筒部材２２にポケット２０および油溝１６ｄ，１７ｄを形成する（Ｓ１４）。具体的には、打ち抜き加工によって円筒部材２２の円周面に複数の矩形形状のポケット２０および油溝１６ｄ，１７ｄを形成する。次に、しごき加工によって第１および第２のころ止め部１６ａ，１７ａ、案内面１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ、および非接触部１６ｃ，１７ｃをそれぞれ形成する。
【００６０】
次に、図６に示す第５の工程では、保持器３３に表面硬さ等の所定の機械的性質を付与するために熱処理を施す（Ｓ１５）。熱処理としては、保持器３３が十分な深さの硬化層を得るために、出発材料の炭素含有量によって適切な方法を選択する必要がある。具体的には、炭素含有量が０．１５ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下の材料の場合には浸炭焼入処理を、炭素含有量が０．５ｗｔ％以上１．１ｗｔ％以下の材料の場合には光輝焼入処理または高周波焼入処理を施す。
【００６１】
浸炭焼入処理は、高温の鋼に炭素が固溶する現象を利用した熱処理方法であって、鋼内部は炭素量が低いまま、炭素量の多い表面層（浸炭硬化層）を得ることができる。これにより、表面は硬く、内部は軟らかく靭性の高い性質が得られる。また、浸炭窒化処理設備と比較して設備費用が安価である。
【００６２】
光輝焼入処理は、保護雰囲気や真空中で加熱することによって、鋼表面の酸化を防止しながら行う焼入処理を指す。また、浸炭窒化処理設備や浸炭焼入処理設備と比較して設備費用が安価である。
【００６３】
高周波焼入処理は、誘導加熱の原理を利用して、鋼表面を急速に加熱、急冷して焼入硬化層を作る方法である。他の焼入処理設備と比較して設備費用が大幅に安価であると共に、熱処理工程でガスを使用しないので環境に優しいというメリットがある。また、部分的な焼入処理が可能となる点でも有利である。
【００６４】
さらに、焼入によって生じた残留応力や内部ひずみを低減し、靭性の向上や寸法を安定化させるために、上記の焼入処理の後に焼戻を行うのが望ましい。
【００６５】
上記の各工程を経ることによって、保持器３３を得ることができる。なお、保持器３３の外径面の表面粗さＲａは、円筒部材２２の形成（Ｓ１１）の際のしごき加工において、既に０．０５μｍ以上０．３μｍ以下となっている。したがって、仕上げ加工工程としての独立した研削加工工程は、省略することができる。
【００６６】
また、図１５〜図１７に示すネッキング加工工程（Ｓ１３）において、鍔部１９の形成と、境界部分の増肉とを同時に行うことができる。したがって、保持器３３の加工工程を簡素化して、安価な保持器３３を得ることができる。
【００６７】
なお、上記の実施形態においては、鋼板（平板）を出発材料として保持器３３を製造した例を示したが、これに限ることなく、パイプ材等の円筒部材を出発材料として製造することもできる。この場合、図６に示す第１の工程（Ｓ１１）は省略することができる。
【００６８】
また、上記の実施形態においては、鍔部１９は、まず円筒部材２２の軸方向両端部を４５°に折り曲げ、次に９０°に折り曲げるという２段階に分けて折り曲げて形成する例を説明したが、これに限ることなく、１段階で９０°に折り曲げて形成してもよい。
【００６９】
また、上記の実施形態においては、柱中央部１６、一対の柱端部１７、および一対の柱傾斜部１８は、外型２３および内型２５，２６等の金型を用いて、円筒部材２２から形成される例を説明したが、これに限ることなく、円筒部材２２を内側から押し広げるようなその他の方法で形成してもよい。
【００７０】
また、上記の実施形態においては、ケージ＆ローラタイプの針状ころ軸受３１の例を示したが、この発明は、内輪、および／または、外輪をさらに有する針状ころ軸受にも適用することが可能である。また、転動体として針状ころ１２を採用した例を示したが、これに限ることなく、円筒ころや棒状ころであってもよい。
【００７１】
さらに、上記の実施形態に係る針状ころ軸受３１は、例えば、自動車用トランスミッションのアイドラー軸受、およびオートバイ用エンジンのコンロッド大端用軸受として使用することにより、特に有利な効果を奏する。
【００７２】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
この発明は、ころ軸受用保持器、針状ころ軸受、およびころ軸受用保持器の製造方法に有利に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】この発明の一実施形態に係るころ軸受用保持器を示す斜視図である。
【図２】図１のころ軸受用保持器を採用した針状ころ軸受を示す斜視図である。
【図３】図１のころ軸受用保持器のポケットの構造を示す斜視図である。
【図４】図３の矢印ＩＶから見た矢視図である。
【図５】図１に示すころ軸受用保持器の変形例であって、図４に対応する図である。
【図６】図１に示すころ軸受用保持器の主な製造工程を示すフロー図である。
【図７】深絞り工程を示す図である。
【図８】打ち抜き加工工程を示す図である。
【図９】バーリング加工工程を示す図である。
【図１０】トリミング加工工程を示す図である。
【図１１】拡開プレス工程の加工前の状態を示す図である。
【図１２】拡開プレス用外型を軸方向から見た図である。
【図１３】拡開プレス工程の加工途中の状態を示す図である。
【図１４】拡開プレス工程の加工後の状態を示す図である。
【図１５】前処理工程を示す図である。
【図１６】ネッキング用内型を軸方向から見た図である。
【図１７】後処理工程を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
３１ 針状ころ軸受、１２ 針状ころ、１２ａ ピッチ円、３３ 保持器、１４ リング部、１５ 柱部、１６ 柱中央部、１７ 柱端部、１８ 柱傾斜部、１６ａ，１７ａ ころ止め部、１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ 案内面、１６ｃ，１７ｃ 非接触部、１６ｄ，１７ｄ 油溝、１９ 鍔部、２０ ポケット、２１ カップ状部材、２１ａ 底壁、２１ｂ 外向きフランジ部、２１ｃ 内向きフランジ部、２２ 円筒部材、２３，４３ 外型、２３ａ 円筒空間、２３ｂ，２５ａ，２６ａ，４５ａ 小径部、２３ｃ，２５ｂ，２６ｂ，４５ｂ 大径部、２３ｄ，２５ｃ，２６ｃ，４５ｃ 傾斜部、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，５４ａ，５４ｃ 分割外型、２５，２６，４５ 内型、４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ，４６ｅ，４６ｆ，４６ｇ，４６ｈ，５６ａ，５６ｅ 分割内型、２７ 移動治具、４７，５７ 挿入治具、４８，４９，５８，５９ ネッキング治具、４５ｄ，４８ａ，４９ａ ネッキング部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プレス加工によって製造されるころ軸受用保持器、ころ軸受用保持器を備える針状ころ軸受、およびころ軸受用保持器の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用トランスミッションのアイドラー軸受、およびオートバイ用エンジンのコンロッド大端用軸受等には、ころと保持器とで構成されるケージ＆ローラタイプの針状ころ軸受が採用されることが多い。このような軸受が、例えば、特開２０００−２５７６３８号公報（特許文献１）に記載されている。
【０００３】
同公報には、管状素材をバルジ加工により断面Ｍ字型の環状部材に成形し、環状部材にころ保持用の窓を形成することにより、軽量で負荷容量の大きいころ軸受用保持器を得ることができると記載されている。
【特許文献１】特開２０００−２５７６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記公報に記載されている方法でころ軸受用保持器を形成した場合、屈曲部分、すなわち柱中央部と柱傾斜部との境界部分、柱傾斜部と柱端部との境界部分、および柱端部と環状側部との境界部分の肉厚が、管状素材の肉厚と比較して薄くなってしまう。軸受回転中に保持器に作用する応力は屈曲部分に集中するので、屈曲部分の薄肉化によってころ軸受用保持器の破損の危険性が増大する。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、屈曲部分の強度を高めたころ軸受用保持器、このようなころ軸受用保持器を備えた針状ころ軸受、およびこのようなころ軸受用保持器の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るころ軸受用保持器は、軸方向中央部領域で相対的に径方向内側に位置する柱中央部、軸方向端部領域で相対的に径方向外側に位置する一対の柱端部、および柱中央部と一対の柱端部それぞれとの間に位置する一対の柱傾斜部を含む複数の柱部と、複数の柱部の長手方向一方側および他方側端部と接続し、柱部との接続位置から径方向内側に延びる鍔部を有する円環形状の一対のリング部とを備える。そして、柱中央部、一対の柱端部、および一対の柱傾斜部を、直径が柱中央部と実質的に等しい円筒部材の軸方向両端部を拡径させて形成し、円筒部材を軸方向に圧縮して鍔部を形成すると共に、柱中央部、一対の柱端部、一対の柱傾斜部、鍔部、および一対のリング部の各部の肉厚より、隣接する各部の境界部分の肉厚を大きくしたことを特徴とする。
【０００７】
こうすることにより、境界部分の強度が相対的に向上する。その結果、応力集中による保持器の破損の危険性を低減することができる。また、鍔部を形成すると共に、境界部分を肉厚を大きくすることができるため、保持器の加工工程を簡素化することができる。その結果、安価な保持器を得ることができる。なお、本明細書中「肉厚」とは、柱中央部、柱端部、柱傾斜部、およびリング部においては、内径面と外径面との間の厚み寸法を指すものとし、鍔部においては、軸方向の厚み寸法を指すものとする。また、「隣接する各部の境界部分」とは、異なる方向に延びる隣接する各部の境界部分を指すものとする。すなわち、柱中央部と一対の柱傾斜部との境界部分、一対の柱端部と一対の柱傾斜部との境界部分、およびリング部と鍔部との境界部分を指すものとする。
【０００８】
一実施形態として、鍔部は、円筒部材の軸方向両端部を径方向内側に所定の角度折り曲げ、さらに軸方向に垂直な方向に折り曲げて形成する。
【０００９】
好ましくは、保持器は、打ち抜き加工によって円筒部材の円周面に形成される複数のポケットと、しごき加工によって柱部のポケットに対面する壁面に形成されるころ止め部とを有する。こうすることにより、ころが保持器から脱落するのを適切に防止することができる。
【００１０】
好ましくは、柱中央部、一対の柱端部、一対の柱傾斜部、鍔部、および一対のリング部の各部の肉厚は、隣接する各部の境界部分の曲率半径より大きい。こうすることにより、周辺部材と接触する部分の表面積を増加することができる。その結果、接触面圧を低減して、摩耗や焼付きを防止することができる。
【００１１】
この発明の他の局面においては、針状ころ軸受は、複数の針状ころと、隣接する柱部の間にころを収容するポケットが形成されている上記のいずれかに記載のころ軸受用保持器とを備える。上記構成のころ軸受用保持器を採用することにより、信頼性の高い針状ころ軸受を得ることができる。
【００１２】
この発明のさらに他の局面においては、ころ軸受用保持器の製造方法は、軸方向中央部領域で相対的に径方向内側に位置する柱中央部、軸方向端部領域で相対的に径方向外側に位置する一対の柱端部、および柱中央部と一対の柱端部それぞれとの間に位置する一対の柱傾斜部を含む複数の柱部と、複数の柱部の長手方向一方側および他方側端部と接続し、柱部との接続位置から径方向内側に延びる鍔部を有する円環形状の一対のリング部とを備えるころ軸受用保持器の製造方法である。ころ軸受用保持器の製造方法は、柱中央部、一対の柱端部、および一対の柱傾斜部を、直径が柱中央部と実質的に等しい円筒部材の軸方向両端部を拡径させて形成する工程と、円筒部材を軸方向に圧縮して鍔部を形成すると共に、柱中央部、一対の柱端部、一対の柱傾斜部、鍔部、および一対のリング部の各部の肉厚より、隣接する各部の境界部分の肉厚を大きくする工程とを含む。
【００１３】
こうすることにより、境界部分の強度が相対的に向上した保持器を製造することができる。その結果、応力集中による保持器の破損の危険性を低減することができる。また、鍔部を形成すると共に、境界部分の肉厚を大きくすることができるため、保持器の加工工程を簡素化することができる。その結果、安価に保持器を製造することができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、境界部分の肉厚を他の部分より厚くすることにより、高強度のころ軸受用保持器を得ることができる。また、鍔部を形成すると共に、境界部分の肉厚を大きくすることができるため、保持器の加工工程を簡素化することができる。その結果、安価な保持器を得ることができる。
【００１５】
また、この発明に係る針状ころ軸受は、上記したころ軸受用保持器を採用することにより、信頼性を高めることができる。
【００１６】
また、この発明に係る保持器の製造方法は、境界部分の強度が相対的に向上した保持器を製造することができる。その結果、応力集中による保持器の破損の危険性を低減することができる。また、鍔部を形成すると共に、境界部分の肉厚を大きくすることができるため、保持器の加工工程を簡素化することができる。その結果、安価に保持器を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１〜図４を参照して、この発明の一実施形態に係る針状ころ軸受３１、およびころ軸受用保持器３３（以下、単に「保持器３３」という）を説明する。なお、図１は保持器３３の斜視図、図２は針状ころ軸受３１の斜視図、図３は保持器３３の柱部１５の形状を示す斜視図、図４は図３の矢印ＩＶの方向から見た矢視図である。
【００１８】
まず、図２を参照して、針状ころ軸受３１は、複数の針状ころ１２と、複数の針状ころ１２を保持する保持器３３とを備える。次に、図１を参照して、保持器３３は、円環形状の一対のリング部１４と、複数の柱部１５とを備える。一対のリング部１４は、複数の柱部１５の長手方向一方側および他方側端部と接続し、柱部１５との接続位置から径方向内側に延びる鍔部１９を有する。また、隣接する柱部１５の間には、針状ころ１２を収容するポケット２０が形成されている。
【００１９】
なお、本明細書中「円環形状のリング部」とは、円周方向に連続する一体型のリング部のみを指すものとする。すなわち、両端部を溶接等によって接合したリング部は含まないものとして理解すべきである。
【００２０】
柱部１５は、その軸方向中央部領域で相対的に径方向内側に位置する柱中央部１６と、軸方向端部領域で相対的に径方向外側に位置する一対の柱端部１７と、柱中央部１６および一対の柱端部１７それぞれの間に位置する一対の柱傾斜部１８とを含む。
【００２１】
次に、図３および図４を参照して、ポケット２０に対面する柱部１５の壁面には、針状ころ１２の脱落を防止する第１および第２のころ止め部１６ａ，１７ａと、針状ころ１２の回転を案内する案内面１６ｂ，１７ｂ，１８ｂと、非接触部１６ｃ，１７ｃと、油溝１６ｄ，１７ｄとが設けられている。
【００２２】
第１のころ止め部１６ａは、柱中央部１６の２箇所に設けられている。より具体的には、ポケット２０に対面する柱中央部１６の壁面の径方向内側に偏在している。そして、針状ころ１２の径方向内側への脱落を防止する。
【００２３】
第２のころ止め部１７ａは、一対の柱端部１７それぞれに設けられている。より具体的には、ポケット２０に対面する柱端部１７の壁面の径方向外側に偏在している。そして、針状ころ１２の径方向外側への脱落を防止する。
【００２４】
案内面１６ｂは、柱中央部１６の第１のころ止め部１６ａと軸方向に隣接する領域に設けられている。案内面１７ｂは、柱端部１７の第２のころ止め部１７ａと軸方向に隣接する領域に設けられている。案内面１８ｂは、柱傾斜部１８の全域に設けられている。また、案内面１６ｂ，１７ｂ，１８ｂは、同一の平面を構成している。
【００２５】
また、第１のころ止め部１６ａの径方向外側の領域、および第２のころ止め部１７ａの径方向内側の領域には、それぞれ案内面１６ｂ，１７ｂより後退して、針状ころ１２と接触しない非接触部１６ｃ，１７ｃが設けられている。この領域は、潤滑油を保持する油溜まりとして機能する。さらに、第１のころ止め部１６ａおよび第２のころ止め部１７ａの軸方向両側には、径方向に延びる油溝１６ｄ，１７ｄが設けられている。これにより、保持器３３の径方向の通油性が向上する。
【００２６】
上記構成の柱部１５において、柱中央部１６、柱端部１７、柱傾斜部１８、リング部１４、および鍔部１９（以下、これらを総称して「直線部分」という）の肉厚ｔ１は実質的に等しく設定されている。一方、柱中央部１６と柱傾斜部１８との境界部分、柱端部１７と柱傾斜部１８との境界部分、およびリング部１４と鍔部１９との境界部分（以下、これらを総称して「境界部分」という）の肉厚ｔ２は直線部分の肉厚ｔ１より厚くなっている（ｔ１＜ｔ２）。これにより、境界部分の強度が相対的に向上する。その結果、軸受回転時の応力が境界部分に集中しても保持器３３の破損を有効に防止することができる。
【００２７】
また、直線部分の肉厚ｔ１と境界部分の曲率半径ｒとは、ｒ＜ｔ１の関係を満たす。境界部分の曲率半径ｒを小さくすれば、境界部分に隣接する直線部分の軸方向長さを長く、すなわち、直線部分の表面積を大きくすることができる。その結果、軸受回転時の接触面圧を低減することができる。
【００２８】
具体的には、保持器３３を外径側案内（ハウジング案内）とする場合、柱端部１７の外径面とハウジング（図示省略）とが接触する。そこで、少なくとも柱端部１７と柱傾斜部１８との間の境界部分、およびリング部１４と鍔部１９との間の境界部分の曲率半径ｒを上記の範囲内とすれば、柱端部１７の外径面とハウジングとの間の接触面圧を低減することができる。
【００２９】
また、リング部１４および柱端部１７の外径面の表面粗さＲａは、０．０５μｍ以上０．３μｍ以下に設定する。これにより、リング部１４および柱端部１７の外径面とハウジングとの接触による摩耗を防止することができる。なお、「表面粗さＲａ」とは、算術平均粗さのことである。
【００３０】
一方、保持器３３を内径側案内（回転軸案内）とする場合、柱中央部１６の内径面と回転軸（図示省略）とが接触する。そこで、少なくとも柱中央部１６と柱傾斜部１８との間の境界部分の曲率半径ｒを上記の範囲内とすれば、柱中央部１６の内径面と回転軸との間の接触面圧を低減することができる。また、この場合には、柱中央部１６の内径面の表面粗さＲａを、０．０５μｍ以上０．３μｍ以下に設定すればよい。
【００３１】
なお、境界部分は、凸側（曲げ加工時に引っ張り応力が作用する側）と、凹側（曲げ加工時に圧縮応力が作用する側）とにそれぞれＲ部分が形成される。このとき、凸側の曲率半径は、常に凹側の曲率半径より大きい。そこで、本明細書中「境界部分の曲率半径ｒ」とは、凸側の曲率半径を指すものとする。また、「境界部分の肉厚ｔ２」とは、凸側の中央部と凹側の中央部とを結ぶ線分の長さを指すものとする。
【００３２】
また、柱中央部１６の外径面は、柱端部１７の内径面よりも径方向外側に位置している。そして、針状ころ１２のピッチ円１２ａは、柱中央部１６の外径面より径方向内側であって、かつ柱端部１７の内径面より径方向外側に位置している。これにより、針状ころ１２は、案内面１６ｂ，１７ｂ，１８ｂそれぞれに接触する。このように、針状ころ１２と案内面１６ｂ，１７ｂ，１８ｂとの接触面積を増加させることにより、針状ころ１２のスキューを有効に防止することができる。
【００３３】
ただし、柱中央部１６と柱端部１７との位置関係は上記の場合に限られない。図５を参照して、保持器３３の変形例を説明する。なお、図５は保持器３３の変形例を示す図であって、図４に対応する図である。なお、各構成要素の形状や機能は共通するので、同一の構成要素には図４と同一の参照番号を付し、説明は省略する。
【００３４】
図５を参照して、柱中央部１６の外径面は、柱端部１７の内径面よりも径方向内側に位置している。そして、針状ころ１２のピッチ円１２ａは、柱中央部１６の外径面より径方向外側であって、かつ柱端部１７の内径面より径方向内側に位置している。この場合、針状ころ１２は、柱傾斜部１８の案内面１８ｂでのみ案内されることになる。上記構成とすれば、第１のころ止め部１６ａと第２のころ止め部１７ａとが径方向に離れて配置されるので、針状ころ１２の脱落を適切に防止することができる。
【００３５】
次に、図６〜図１７を参照して、保持器３３の製造方法を説明する。なお、図６は保持器３３の主な製造工程を示すフロー図、図７〜図１０は第１の工程の詳細を示す図、図１１〜図１４は第２の工程の詳細を示す図、図１５〜図１７は第３の工程の詳細を示す図である。
【００３６】
まず、保持器３３の出発材料としては、炭素含有量が０．１５ｗｔ％以上１．１ｗｔ％以下の鋼板（炭素鋼）を使用する。具体的には、炭素含有量が０．１５ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下のＳＣＭ４１５やＳ５０Ｃ等、または、炭素含有量が０．５ｗｔ％以上１．１ｗｔ％以下のＳＡＥ１０７０やＳＫ５等が挙げられる。
【００３７】
なお、炭素含有量が０．１５ｗｔ％未満の炭素鋼は、焼入処理によって浸炭硬化層が形成されにくく、保持器３３に必要な硬度を得るためには、浸炭窒化処理を行う必要がある。浸炭窒化処理は、後述する各焼入処理と比較して設備費用が高額になるので、結果として、針状ころ軸受３１の製造コストが上昇する。また、炭素含有量が０．１５ｗｔ％未満の炭素鋼では浸炭窒化処理によっても十分な浸炭硬化層が得られない場合があり、表面起点型の剥離が早期に発生する恐れがある。一方、炭素含有量が１．１ｗｔ％を超える炭素鋼は加工性が著しく低下する。
【００３８】
図６に示す第１の工程では、上記した出発材料としての鋼板から円筒部材２２を得る（Ｓ１１）。具体的には、図７を参照して、深絞り加工によって鋼板からカップ状部材２１を得る。このとき、カップ状部材２１の軸方向一方側端部（図７の上側）には底壁２１ａが、軸方向他方側端部（図７の下側）には外向きフランジ部２１ｂが形成される。また、このとき、しごき加工によって、カップ状部材２１の外径面または内径面の表面粗さＲａを、０．０５μｍ以上０．３μｍ以下にする。
【００３９】
次に、図８を参照して、打ち抜き加工によってカップ状部材２１の底壁２１ａを除去する。ただし、打ち抜き加工によっては底壁２１ａを完全に除去することはできず、カップ状部材２１の軸方向一方側端部には内向きフランジ部２１ｃが形成される。
【００４０】
次に、図９を参照して、バーリング加工によって内向きフランジ部２１ｃを軸方向に立ち上げる。さらに図１０を参照して、トリミング加工によってカップ状部材２１の軸方向他方側端部を切断することによって外向きフランジ部２１ｂを除去する。
【００４１】
これにより、円筒部材２２を得ることができる。上記の工程で得られた円筒部材２２の外径寸法は、柱中央部１６の外径寸法に一致する。また、上記の工程で得られた円筒部材２２の肉厚をｔとする。
【００４２】
次に、図６に示す第２の工程では、拡開プレスによって柱中央部１６、一対の柱端部１７、および一対の柱傾斜部１８を形成する（Ｓ１２）。拡開プレスは、円筒部材２２の外径面を拘束する拡開プレス用外型２３（以下、単に「外型２３」という）と、円筒部材２２の内径面を拘束する一対の拡開プレス用内型２５，２６（以下、単に「内型２５，２６」という）とを使用して円筒部材２２の軸方向両端部を拡径させる。
【００４３】
図１１〜図１４を参照して、外型２３は、内部に円筒部材２２を受け入れる円筒空間２３ａを有する。この円筒空間２３ａは、柱中央部１６の外径寸法に一致する小径部２３ｂと、柱端部１７の外径寸法に一致する大径部２３ｃと、小径部２３ｂおよび大径部２３ｃの間に柱傾斜部１８の傾斜角度に一致する傾斜部２３ｄとで構成されている。
【００４４】
第１の内型２５は、円筒部材２２の軸方向一方側端部（図１１の上側）から挿入される円柱形状の部材である。第１の内型２５は、柱中央部１６の内径寸法に一致する小径部２５ａと、柱端部１７の内径寸法に一致する大径部２５ｂと、小径部２５ａおよび大径部２５ｂの間に柱傾斜部１８の傾斜角度に一致する傾斜部２５ｃとで構成される。第２の内型２６も同一の構成であって、円筒部材２２の軸方向他方方端部（図１１の下側）から挿入される。
【００４５】
外型２３は、例えば、９０°の間隔で放射状に分割された第１〜第４の分割外型２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄによって構成されている。この第１〜第４の分割外型２４ａ〜２４ｄは、それぞれ移動治具２７によって円筒部材２２の径方向に移動可能である。また、第１および第２の内型２５，２６は、それぞれ円筒部材２２の軸方向に移動可能である。
【００４６】
図１１を参照して、第１〜第４の分割外型２４ａ〜２４ｄが径方向に後退し、第１および第２の内型２５，２６が軸方向に後退すると、円筒部材２２を円筒空間２３ａから出し入れ可能な状態となる。ここで「後退」とは、円筒部材２２から遠ざかる方向に移動することを指すものとする。
【００４７】
次に、図１３を参照して、第１〜第４の分割外型２４ａ〜２４ｄが径方向に前進すると、小径部２３ｂで円筒部材２２の外径面を拘束する。さらに、図１４を参照して、第１および第２の内型２５，２６が軸方向に前進すると、大径部２５ｂ，２６ｂおよび傾斜部２５ｃ，２６ｃによって円筒部材２２の軸方向両端部が径方向外側に押し広げられる。ここで「前進」とは、円筒部材２２に近づく方向に移動することを指すものとする。
【００４８】
これにより、柱中央部１６、一対の柱端部１７、および一対の柱傾斜部１８がそれぞれ形成される。なお、拡開プレスによって円筒部材２２が引き伸ばされるので、第２の工程終了後の柱中央部１６、一対の柱端部１７、および一対の柱傾斜部１８の肉厚ｔ１は、円筒部材２２の肉厚ｔより薄くなっている（ｔ１＜ｔ）。
【００４９】
次に、図６に示す第３の工程では、鍔部１９を形成すると共に、増肉加工によって境界部分の肉厚を大きくする（ネッキング加工、Ｓ１３）。具体的には、鍔部１９は、前処理工程と後処理工程の２段階の工程を経て形成される。そして、増肉加工は後処理工程と同時に行われる。
【００５０】
図１５を参照して、前処理工程は、鍔部１９となる円筒部材２２の軸方向両端部を柱端部１７に対して所定の角度（この実施形態では４５°）内側に折り曲げる工程であって、ネッキング用外型４３（以下、単に「外型４３」という）と、ネッキング用内型４５（以下、単に「内型４５」という）と、一対のネッキング治具４８，４９とによって行われる。
【００５１】
外型４３は、拡開プレス用外型２３と同様の構成であって、円筒部材２２の外径面を拘束する。ただし、軸方向長さが拡開プレス用外型２３より短く、鍔部１９となる円筒部材２２の軸方向両端部を拘束しないようになっている。
【００５２】
内型４５は、外径面の軸方向中央部領域に柱中央部１６の内径寸法に一致する小径部４５ａと、軸方向端部領域に柱端部１７の内径寸法に一致する大径部４５ｂと、小径部４５ａおよび大径部４５ｂの間に柱傾斜部１８に沿う傾斜部４５ｃと、軸方向両端の角部に前処理加工による鍔部１９の折り曲げ角度（４５°）を規定するネッキング部４５ｄとを含む円筒形状の部材である。
【００５３】
図１６を参照して、この内型４５は、例えば、４５°の角度で放射状に分割された第１〜第８の分割内型４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ，４６ｅ，４６ｆ，４６ｇ，４６ｈとによって構成される。第１〜第８の分割内型４６ａ〜４６ｈは、それぞれ径方向に移動可能な状態となっている。
【００５４】
具体的には、第１〜第８の分割内型４６ａ〜４６ｈを径方向に後退させると、第１〜第８の分割内型４６ａ〜４６ｈを円筒部材２２から出し入れ可能な状態となる。一方、第１〜第８の分割内型４６ａ〜４６ｈを径方向に前進させると、円筒部材２２の内径面を拘束することができる（図１５の状態）。なお、分割内型４６ａ〜４６ｈは、挿入治具４７を挿入することによって前進させることができる。
【００５５】
ネッキング治具４８は、先端に前処理工程における鍔部１９の傾斜角度（４５°）に沿うネッキング部４８ａを有し、円筒部材２２の軸方向に移動可能な状態となっている。ネッキング治具４９も同様の構成である。そして、一対のネッキング治具４８，４９を軸方向に後退させると、円筒部材２２を円筒空間から出し入れ可能な状態となる。一方、一対のネッキング治具４８，４９を軸方向に前進させると、円筒部材２２の軸方向両端部（図１５中の破線で示す部分）を所定の角度（４５°）内側に折り曲げることができる。
【００５６】
次に、図１７を参照して、後処理工程では、鍔部１９を柱端部１７に対して９０°、すなわち、軸方向に垂直な方向に折り曲げる。後処理工程における加工治具は、前処理工程で使用したものとほぼ同じ構成のネッキング用外型５４ａ〜５４ｄ（５４ａ，５４ｃのみ図示）、ネッキング用内型５６ａ〜５６ｈ（５６ａ，５６ｅのみ図示）、挿入治具５７、および一対のネッキング治具５８，５９を使用する。ただし、ネッキング用内型５６ａ〜５６ｈおよび一対のネッキング治具５８，５９の鍔部１９に対面する部分には、ネッキング部は設けられていない。
【００５７】
後処理工程では、前処理工程と同様の手順で円筒部材２２の内外径面を拘束し、ネッキング治具５８，５９によって鍔部１９を軸方向から圧縮する。これにより、柱端部１７と鍔部１９とのなす角が９０°となる。
【００５８】
さらに、このとき、直線部分の内外径面は、ネッキング用外型５４ａ〜５４ｄおよびネッキング用内型５６ａ〜５６ｈによって拘束されているので、肉厚は変化しない。一方、境界部分とネッキング用外型５４ａ〜５４ｄおよびネッキング用内型５６ａ〜５６ｈとの間には、微小な隙間が形成されている。これにより、円筒部材２２の軸方向寸法が減少すると共に、境界部分のみが増肉される。後処理工程後の境界部分の肉厚ｔ２は、第１の工程で得られた円筒部材２２の肉厚ｔより厚くなっている（ｔ１＜ｔ＜ｔ２）。これにより、柱部１５の肉厚を全体的に厚くして強度を向上するのではなく、直線部分の肉厚を薄くし、応力集中の生じる境界部分の肉厚を選択的に厚くすることによって強度を向上する。したがって、保持器３３を軽量化することができる。また、このとき、同時に境界部分の曲率半径ｒも直線部分の肉厚ｔ１より小さくなる。
【００５９】
次に、図６に示す第４の工程では、円筒部材２２にポケット２０および油溝１６ｄ，１７ｄを形成する（Ｓ１４）。具体的には、打ち抜き加工によって円筒部材２２の円周面に複数の矩形形状のポケット２０および油溝１６ｄ，１７ｄを形成する。次に、しごき加工によって第１および第２のころ止め部１６ａ，１７ａ、案内面１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ、および非接触部１６ｃ，１７ｃをそれぞれ形成する。
【００６０】
次に、図６に示す第５の工程では、保持器３３に表面硬さ等の所定の機械的性質を付与するために熱処理を施す（Ｓ１５）。熱処理としては、保持器３３が十分な深さの硬化層を得るために、出発材料の炭素含有量によって適切な方法を選択する必要がある。具体的には、炭素含有量が０．１５ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下の材料の場合には浸炭焼入処理を、炭素含有量が０．５ｗｔ％以上１．１ｗｔ％以下の材料の場合には光輝焼入処理または高周波焼入処理を施す。
【００６１】
浸炭焼入処理は、高温の鋼に炭素が固溶する現象を利用した熱処理方法であって、鋼内部は炭素量が低いまま、炭素量の多い表面層（浸炭硬化層）を得ることができる。これにより、表面は硬く、内部は軟らかく靭性の高い性質が得られる。また、浸炭窒化処理設備と比較して設備費用が安価である。
【００６２】
光輝焼入処理は、保護雰囲気や真空中で加熱することによって、鋼表面の酸化を防止しながら行う焼入処理を指す。また、浸炭窒化処理設備や浸炭焼入処理設備と比較して設備費用が安価である。
【００６３】
高周波焼入処理は、誘導加熱の原理を利用して、鋼表面を急速に加熱、急冷して焼入硬化層を作る方法である。他の焼入処理設備と比較して設備費用が大幅に安価であると共に、熱処理工程でガスを使用しないので環境に優しいというメリットがある。また、部分的な焼入処理が可能となる点でも有利である。
【００６４】
さらに、焼入によって生じた残留応力や内部ひずみを低減し、靭性の向上や寸法を安定化させるために、上記の焼入処理の後に焼戻を行うのが望ましい。
【００６５】
上記の各工程を経ることによって、保持器３３を得ることができる。なお、保持器３３の外径面の表面粗さＲａは、円筒部材２２の形成（Ｓ１１）の際のしごき加工において、既に０．０５μｍ以上０．３μｍ以下となっている。したがって、仕上げ加工工程としての独立した研削加工工程は、省略することができる。
【００６６】
また、図１５〜図１７に示すネッキング加工工程（Ｓ１３）において、鍔部１９の形成と、境界部分の増肉とを同時に行うことができる。したがって、保持器３３の加工工程を簡素化して、安価な保持器３３を得ることができる。
【００６７】
なお、上記の実施形態においては、鋼板（平板）を出発材料として保持器３３を製造した例を示したが、これに限ることなく、パイプ材等の円筒部材を出発材料として製造することもできる。この場合、図６に示す第１の工程（Ｓ１１）は省略することができる。
【００６８】
また、上記の実施形態においては、鍔部１９は、まず円筒部材２２の軸方向両端部を４５°に折り曲げ、次に９０°に折り曲げるという２段階に分けて折り曲げて形成する例を説明したが、これに限ることなく、１段階で９０°に折り曲げて形成してもよい。
【００６９】
また、上記の実施形態においては、柱中央部１６、一対の柱端部１７、および一対の柱傾斜部１８は、外型２３および内型２５，２６等の金型を用いて、円筒部材２２から形成される例を説明したが、これに限ることなく、円筒部材２２を内側から押し広げるようなその他の方法で形成してもよい。
【００７０】
また、上記の実施形態においては、ケージ＆ローラタイプの針状ころ軸受３１の例を示したが、この発明は、内輪、および／または、外輪をさらに有する針状ころ軸受にも適用することが可能である。また、転動体として針状ころ１２を採用した例を示したが、これに限ることなく、円筒ころや棒状ころであってもよい。
【００７１】
さらに、上記の実施形態に係る針状ころ軸受３１は、例えば、自動車用トランスミッションのアイドラー軸受、およびオートバイ用エンジンのコンロッド大端用軸受として使用することにより、特に有利な効果を奏する。
【００７２】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
この発明は、ころ軸受用保持器、針状ころ軸受、およびころ軸受用保持器の製造方法に有利に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】この発明の一実施形態に係るころ軸受用保持器を示す斜視図である。
【図２】図１のころ軸受用保持器を採用した針状ころ軸受を示す斜視図である。
【図３】図１のころ軸受用保持器のポケットの構造を示す斜視図である。
【図４】図３の矢印ＩＶから見た矢視図である。
【図５】図１に示すころ軸受用保持器の変形例であって、図４に対応する図である。
【図６】図１に示すころ軸受用保持器の主な製造工程を示すフロー図である。
【図７】深絞り工程を示す図である。
【図８】打ち抜き加工工程を示す図である。
【図９】バーリング加工工程を示す図である。
【図１０】トリミング加工工程を示す図である。
【図１１】拡開プレス工程の加工前の状態を示す図である。
【図１２】拡開プレス用外型を軸方向から見た図である。
【図１３】拡開プレス工程の加工途中の状態を示す図である。
【図１４】拡開プレス工程の加工後の状態を示す図である。
【図１５】前処理工程を示す図である。
【図１６】ネッキング用内型を軸方向から見た図である。
【図１７】後処理工程を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
３１ 針状ころ軸受、１２ 針状ころ、１２ａ ピッチ円、３３ 保持器、１４ リング部、１５ 柱部、１６ 柱中央部、１７ 柱端部、１８ 柱傾斜部、１６ａ，１７ａ ころ止め部、１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ 案内面、１６ｃ，１７ｃ 非接触部、１６ｄ，１７ｄ 油溝、１９ 鍔部、２０ ポケット、２１ カップ状部材、２１ａ 底壁、２１ｂ 外向きフランジ部、２１ｃ 内向きフランジ部、２２ 円筒部材、２３，４３ 外型、２３ａ 円筒空間、２３ｂ，２５ａ，２６ａ，４５ａ 小径部、２３ｃ，２５ｂ，２６ｂ，４５ｂ 大径部、２３ｄ，２５ｃ，２６ｃ，４５ｃ 傾斜部、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，５４ａ，５４ｃ 分割外型、２５，２６，４５ 内型、４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ，４６ｅ，４６ｆ，４６ｇ，４６ｈ，５６ａ，５６ｅ 分割内型、２７ 移動治具、４７，５７ 挿入治具、４８，４９，５８，５９ ネッキング治具、４５ｄ，４８ａ，４９ａ ネッキング部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向中央部領域で相対的に径方向内側に位置する柱中央部、軸方向端部領域で相対的に径方向外側に位置する一対の柱端部、および前記柱中央部と前記一対の柱端部それぞれとの間に位置する一対の柱傾斜部を含む複数の柱部と、
前記複数の柱部の長手方向一方側および他方側端部と接続し、前記柱部との接続位置から径方向内側に延びる鍔部を有する円環形状の一対のリング部とを備えるころ軸受用保持器において、
前記柱中央部、前記一対の柱端部、および前記一対の柱傾斜部を、直径が前記柱中央部と実質的に等しい円筒部材の軸方向両端部を拡径させて形成し、
前記円筒部材を軸方向に圧縮して前記鍔部を形成すると共に、前記柱中央部、前記一対の柱端部、前記一対の柱傾斜部、前記鍔部、および前記一対のリング部の各部の肉厚より、隣接する各部の境界部分の肉厚を大きくしたことを特徴とする、ころ軸受用保持器。
【請求項２】
前記鍔部は、前記円筒部材の軸方向両端部を径方向内側に所定の角度折り曲げ、さらに軸方向に垂直な方向に折り曲げて形成する、請求項１に記載のころ軸受用保持器。
【請求項３】
前記保持器は、打ち抜き加工によって前記円筒部材の円周面に形成される複数のポケットと、
しごき加工によって前記柱部の前記ポケットに対面する壁面に形成されるころ止め部とを有する、請求項１または２に記載のころ軸受用保持器。
【請求項４】
前記柱中央部、前記一対の柱端部、前記一対の柱傾斜部、前記鍔部、および前記一対のリング部の各部の肉厚は、隣接する各部の境界部分の曲率半径より大きい、請求項１〜３のいずれかに記載のころ軸受用保持器。
【請求項５】
複数の針状ころと、
隣接する前記柱部の間に前記ころを収容するポケットが形成されている請求項１〜４のいずれかに記載のころ軸受用保持器とを備える、針状ころ軸受。
【請求項６】
軸方向中央部領域で相対的に径方向内側に位置する柱中央部、軸方向端部領域で相対的に径方向外側に位置する一対の柱端部、および前記柱中央部と前記一対の柱端部それぞれとの間に位置する一対の柱傾斜部を含む複数の柱部と、
前記複数の柱部の長手方向一方側および他方側端部と接続し、前記柱部との接続位置から径方向内側に延びる鍔部を有する円環形状の一対のリング部とを備えるころ軸受用保持器の製造方法であって、
前記柱中央部、前記一対の柱端部、および前記一対の柱傾斜部を、直径が前記柱中央部と実質的に等しい円筒部材の軸方向両端部を拡径させて形成する工程と、
前記円筒部材を軸方向に圧縮して前記鍔部を形成すると共に、前記柱中央部、前記一対の柱端部、前記一対の柱傾斜部、前記鍔部、および前記一対のリング部の各部の肉厚より、隣接する各部の境界部分の肉厚を大きくする工程とを含む、ころ軸受用保持器の製造方法。
【請求項１】
軸方向中央部領域で相対的に径方向内側に位置する柱中央部、軸方向端部領域で相対的に径方向外側に位置する一対の柱端部、および前記柱中央部と前記一対の柱端部それぞれとの間に位置する一対の柱傾斜部を含む複数の柱部と、
前記複数の柱部の長手方向一方側および他方側端部と接続し、前記柱部との接続位置から径方向内側に延びる鍔部を有する円環形状の一対のリング部とを備えるころ軸受用保持器において、
前記柱中央部、前記一対の柱端部、および前記一対の柱傾斜部を、直径が前記柱中央部と実質的に等しい円筒部材の軸方向両端部を拡径させて形成し、
前記円筒部材を軸方向に圧縮して前記鍔部を形成すると共に、前記柱中央部、前記一対の柱端部、前記一対の柱傾斜部、前記鍔部、および前記一対のリング部の各部の肉厚より、隣接する各部の境界部分の肉厚を大きくしたことを特徴とする、ころ軸受用保持器。
【請求項２】
前記鍔部は、前記円筒部材の軸方向両端部を径方向内側に所定の角度折り曲げ、さらに軸方向に垂直な方向に折り曲げて形成する、請求項１に記載のころ軸受用保持器。
【請求項３】
前記保持器は、打ち抜き加工によって前記円筒部材の円周面に形成される複数のポケットと、
しごき加工によって前記柱部の前記ポケットに対面する壁面に形成されるころ止め部とを有する、請求項１または２に記載のころ軸受用保持器。
【請求項４】
前記柱中央部、前記一対の柱端部、前記一対の柱傾斜部、前記鍔部、および前記一対のリング部の各部の肉厚は、隣接する各部の境界部分の曲率半径より大きい、請求項１〜３のいずれかに記載のころ軸受用保持器。
【請求項５】
複数の針状ころと、
隣接する前記柱部の間に前記ころを収容するポケットが形成されている請求項１〜４のいずれかに記載のころ軸受用保持器とを備える、針状ころ軸受。
【請求項６】
軸方向中央部領域で相対的に径方向内側に位置する柱中央部、軸方向端部領域で相対的に径方向外側に位置する一対の柱端部、および前記柱中央部と前記一対の柱端部それぞれとの間に位置する一対の柱傾斜部を含む複数の柱部と、
前記複数の柱部の長手方向一方側および他方側端部と接続し、前記柱部との接続位置から径方向内側に延びる鍔部を有する円環形状の一対のリング部とを備えるころ軸受用保持器の製造方法であって、
前記柱中央部、前記一対の柱端部、および前記一対の柱傾斜部を、直径が前記柱中央部と実質的に等しい円筒部材の軸方向両端部を拡径させて形成する工程と、
前記円筒部材を軸方向に圧縮して前記鍔部を形成すると共に、前記柱中央部、前記一対の柱端部、前記一対の柱傾斜部、前記鍔部、および前記一対のリング部の各部の肉厚より、隣接する各部の境界部分の肉厚を大きくする工程とを含む、ころ軸受用保持器の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−１５６３９２（Ｐ２００９−１５６３９２Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３６９３９（Ｐ２００７−３３６９３９）
【出願日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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