(57)【要約】【課題】円錐ころの軸方向の長さを精度良く仕上げることが可能な円錐ころの製造方法を提供する。【解決手段】固定金型４の縮径したダイス内径形状９内に装填した円柱状のころ用素材２０を、可動金型３で押圧して、前記ころ用素材２０を前記ダイス内径形状９内に圧入しつつ縮径させる工程と、前記縮径させたころ用素材２０の小端面を、前記ダイス内径形状９の底部に配設した凸部８ａに押し当てて、前記小端面に凹部２０ｂを形成する工程と、前記ころ用素材２０を前記ダイス内径形状９内から取り出す工程と、前記取り出したころ用素材２０の前記凹部２０ｂに基準治具１１を当接させると共に、前記ころ用素材２０の小端面と反対側の大端面を研削加工して、前記ころ用素材２０の軸方向の長さＬを、当該基準治具１１と前記凹部２０ｂの当接位置を基準として所定長さに調整する工程とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定金型の縮径したダイス内径形状内に装填した円柱状のころ用素材を、可動金型で押圧して、前記ころ用素材を前記ダイス内径形状内に圧入しつつ縮径させる工程と、
前記縮径させたころ用素材の小端面を、前記ダイス内径形状の底部に配設した凸部に押し当てて、前記小端面に凹部を形成する工程と、
前記ころ用素材を前記ダイス内径形状内から取り出す工程と、
前記取り出したころ用素材の前記凹部に基準治具を当接させると共に、前記ころ用素材の小端面と反対側の大端面を研削加工して、前記ころ用素材の軸方向の長さを、当該基準治具と前記凹部の当接位置を基準として所定長さに調整する工程とを有することを特徴とする円錐ころの製造方法。
【請求項２】
前記凸部を、軸方向に直交した先端の平面部と、先端へ縮径したテーパ状周面部とで構成したことを特徴とする請求項１に記載の円錐ころの製造方法。
【請求項３】
前記凸部を、円錐状に成形したことを特徴とする請求項１に記載の円錐ころの製造方法。
【請求項４】
前記凸部を、球面状に成形したことを特徴とする請求項１に記載の円錐ころの製造方法。
【請求項５】
前記凸部を、先端の球面部と、軸方向に平行に配設されたストレート状周面部とで構成したことを特徴とする請求項１に記載の円錐ころの製造方法。
【請求項６】
前記凸部を、前記ダイス内径形状の底部を構成すると共に前記ころ用素材をダイス内径形状内から押し出す押出部材の先端に配設したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の円錐ころの製造方法。
【請求項７】
前記ころ用素材の降伏応力をσｙ、前記押出部材の降伏応力をσｋ、前記凸部の先端面の直径をＤｓ、前記ころ用素材の小端面の直径をＤｅ、前記ころ用素材の小端面の半径と前記押出部材の半径の差をｔとしたとき、Ｄｓ２≦σｋ（Ｄｅ−２ｔ）２／σｙの数式を満たすことを特徴とする請求項６に記載の円錐ころの製造方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の円錐ころの製造方法によって成形されたことを特徴とする円錐ころ。
【請求項９】
請求項８に記載の円錐ころを、外輪と内輪の間に転動可能に介装したことを特徴とする円錐ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や工作機械等に用いられる円錐ころ軸受用の円錐ころの製造方法、その製造方法で製造した円錐ころ、及び当該円錐ころを用いた円錐ころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、工作機械等に用いられる円錐ころ軸受の、外輪と内輪の間に転動可能に配列されたころとして、その外周面を軸方向に縮径（又は拡径）させた円錐ころ（例えば、特許文献１参照）がある。これら軸方向に縮径した円錐ころは、一般的に、縮径したダイス内径形状を有するダイスと、そのダイスに対して接近離間可能に設けたパンチ等を備えた金型装置によって鍛造成形される。
【０００３】
具体的には、図７に示すように、固定金型１０１のテーパ状に縮径したダイス内径形状１０１ａ内に、円柱状のころ用素材１００を装填する。そして、図８に示すように、可動金型１０２を降下させてころ用素材１００の上端を押圧し、ころ用素材１００をダイス内径形状１０１ａ内に圧入する。ころ用素材１００をダイス内径形状１０１ａ内に圧入すると、ころ用素材１００の外周面はテーパ状に縮径塑性加工される。また、このとき、ころ用素材１００の下端面において、その外周近傍部が下方へ塑性流動することにより中央部に凹曲面状の窪み１００ａが生じる。
【０００４】
図９に示すように、さらにころ用素材１００をダイス内径形状１０１ａに圧入して、ころ用素材１００の下端をダイス内径形状１０１ａの底部に当接させる。このように鍛造成形したころ用素材１００の下端の小端面１００ｂには、上記窪み１００ａが残る。
【０００５】
可動金型を上昇させて固定金型から離間させ、ダイス内径形状の上部を開放する。そして、図１０に示すように、固定金型１０１に設けたノックアウトピン１０３を上昇させて、ころ用素材１００をダイス内径形状１０１ａ内から押し出す。
【０００６】
図１１に示すのは、鍛造成形したころ用素材を研削する研削装置である。この研削装置１０４は、回転可能な砥石１０５と、外径拘束治具１０６と、基準治具１０７等を備える。鍛造成形したころ用素材１００の外周面に外径拘束治具１０６を固着すると共に、ころ用素材１００の小端面１００ｂに形成された窪み１００ａに基準治具１０７を当接させる。図１１の二点鎖線で示すように、ころ用素材１００の大端面１００ｃを、回転する砥石１０５に接近させて研削する。このように大端面１００ｃを研削することによって、ころ用素材１００の軸方向の長さを、基準治具１０７と窪み１００ａの当接位置を基準として所定長さに調整する。
【特許文献１】特開２００４−２９３６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、図９に示すように、ころ用素材１００の小端面１００ｂに形成された窪み１００ａの軸方向寸法Ｘ１（深さ）は、ころ用素材１００ごとにバラツキが生じる。これにより、ころ用素材１００を研削する際の基準位置（基準治具１０７と窪み１００ａの当接位置）もバラツキが生じるので、軸方向長さを正確に調整することができなかった。
【０００８】
そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、円錐ころの軸方向の長さを精度良く仕上げることが可能な円錐ころの製造方法、その製造方法で製造した円錐ころ、及びその円錐ころを用いた円錐ころ軸受を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、固定金型の縮径したダイス内径形状内に装填した円柱状のころ用素材を、可動金型で押圧して、前記ころ用素材を前記ダイス内径形状内に圧入しつつ縮径させる工程と、前記縮径させたころ用素材の小端面を、前記ダイス内径形状の底部に配設した凸部に押し当てて、前記小端面に凹部を形成する工程と、前記ころ用素材を前記ダイス内径形状内から取り出す工程と、前記取り出したころ用素材の前記凹部に基準治具を当接させると共に、前記ころ用素材の小端面と反対側の大端面を研削加工して、前記ころ用素材の軸方向の長さを、当該基準治具と前記凹部の当接位置を基準として所定長さに調整する工程とを有する円錐ころの製造方法である。
【００１０】
ころ用素材の小端面における軸方向の最端部から、凹部の底部までの、軸方向寸法は、所定寸法に設定されているので、研削加工時の軸方向の基準位置（基準治具と凹部の当接位置）も所定の位置に設定される。これにより、ころ用素材の軸方向の長さの調整を正確に行うことが可能である。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載の円錐ころの製造方法において、前記凸部を、軸方向に直交した先端の平面部と、先端へ縮径したテーパ状周面部とで構成したものである。
【００１２】
請求項３の発明は前記凸部を、円錐状に成形したものである。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１に記載の円錐ころの製造方法において、前記凸部を、球面状に成形したものである。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１に記載の円錐ころの製造方法において、前記凸部を、先端の球面部と、軸方向に平行に配設されたストレート状周面部とで構成したものである。
【００１５】
請求項２から５に記載するように、凸部の形状を変更可能である。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の円錐ころの製造方法において、前記凸部を、前記ダイス内径形状の底部を構成すると共に前記ころ用素材をダイス内径形状内から押し出す押出部材の先端に配設したものである。
【００１７】
本発明は、押出部材を備えた金型装置に適用可能である。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項６に記載の円錐ころの製造方法において、前記ころ用素材の降伏応力をσｙ、前記押出部材の降伏応力をσｋ、前記凸部の先端面の直径をＤｓ、前記ころ用素材の小端面の直径をＤｅ、前記ころ用素材の小端面の半径と前記押出部材の半径の差をｔとしたとき、Ｄｓ２≦σｋ（Ｄｅ−２ｔ）２／σｙの数式を満たすように製造する。
【００１９】
これにより、ころ用素材の小端面に凹部を確実に形成することができる。
【００２０】
請求項８の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の円錐ころの製造方法によって成形された円錐ころ。
【００２１】
これにより、軸方向の長さを高精度に仕上げた円錐ころを得ることができる。
【００２２】
請求項９の発明は、請求項８に記載の円錐ころを、外輪と内輪の間に転動可能に介装した円錐ころ軸受である。
【００２３】
軸方向の長さを高精度に仕上げた円錐ころを、円錐ころ軸受に適用することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の円錐ころの製造方法によれば、円錐ころの軸方向の長さを精度良く仕上げることができ、品質向上に繋がる。具体的には、円錐ころの小端面に形成された窪みを基準として研削する従来の方法で製造した円錐ころ比べて、本発明の方法で製造した円錐ころは、その軸方向の長さのバラツキが約５分の１に低減された。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、本発明の円錐ころの製造法に使用する金型装置１の縦断面図であり、円錐ころ２を鍛造成形した状態を示している。以下、この金型装置１の構成を、図１を参照して説明する。金型装置１は、円錐ころ２の主に大端面を形成する可動金型３と、円錐ころの主に小端面と外周面を形成する固定金型４を有する。可動金型３は、図示しない金型装置本体に昇降可能に付設されている。この実施形態では、可動金型３は、パンチ５の軸心にパンチピン６を配設したものである。
【００２６】
固定金型４は、ダイス７と、ダイス７に対して軸方向に移動可能に組み付けられたノックアウトピン８（押出部材）を有する。ダイス７は、図の下側へテーパ状に縮径した成形孔７ａが形成され手いる。成形孔７ａの図の下端から下方へ連通した挿入孔７ｂには、ノックアウトピン８が軸方向に進退可能に挿嵌されている。図に示すように、ダイス７の成形孔７ａと、ノックアウトピン８の先端面（図の上端面）との組み合わせにより、円錐ころ２を成形するためのダイス内径形状９を区画形成している。
【００２７】
ノックアウトピン８の先端には、凸部８ａが配設されている。ノックアウトピン８の先端を拡大した図２の（ａ）に示すように、この凸部８ａは、軸方向に直交した先端の平面部８１と、先端へ縮径したテーパ状周面部８２とで構成されている。
【００２８】
図２の（ｂ）〜（ｄ）は上記凸部８ａの変形例を示す。（ｂ）に示す凸部８ａは、円錐状に形成され、（ｃ）に示す凸部８ａは、球面状に形成されている。また、（ｄ）に示す凸部８ａは、先端の球面部８３と、軸方向に平行に配設されたストレート状周面部８４とで構成されている。なお、凸部８ａの形状は、これら以外の形状であってもよい。
【００２９】
以下、本発明の円錐ころの製造方法について説明する。
図３に示すように、鋼等の円柱状素材を所定長さに切断して得たころ用素材２０を、固定金型４のダイス内径形状９内に装填する。図示されていない可動金型３は、固定金型４の上方に配置されている。
【００３０】
図４に示すように、可動金型３を降下させてころ用素材２０の上端を押圧し、ころ用素材２０をダイス内径形状９内に圧入する。ころ用素材２０をダイス内径形状９内に圧入すると、ころ用素材２０の外周面はテーパ状に縮径塑性加工される。また、このとき、ころ用素材２０の下端面において、その外周近傍部が下方へ塑性流動することにより中央部に凹曲面状の窪み２０ａが生じる。
【００３１】
さらに、ころ用素材２０を下方へ圧入すると、ころ用素材２０の窪み２０ａがノックアウトピン８の凸部８ａに当接する。そして、窪み２０ａに凸部８ａが押し当てられることにより、窪み２０ａに凹部２０ｂが形成される（図１参照）。ころ用素材２０の小端面における軸方向の最端部（外周近傍部）から、この凹部２０ｂの底部までの、軸方向寸法Ｘ２（深さ）は、所定寸法に形成される。
【００３２】
可動金型３を上昇させて固定金型４から離間させ、ダイス内径形状９の上部を開放する。そして、図５に示すように、ノックアウトピン８を上昇させて、ころ用素材２０をダイス内径形状９内から押し出す。
【００３３】
次に、鍛造形成したころ用素材２０の軸方向の長さを所定の長さに調整するために、ころ用素材２０の大端面の研削加工を行う。図６に示すように、まず、ころ用素材２０の外周面に外径拘束治具１０を固着すると共に、前記凹部２０ｂ（の底部）に基準治具１１を当接させる。
【００３４】
そして、ころ用素材２０を外径拘束治具１０と基準治具１１で保持したまま、ころ用素材２０の大端面を、回転する砥石（図示省略）に接近させて研削する。ころ用素材２０の軸方向の長さＬ（図１参照）の調整は、前記基準治具１１と凹部２０ｂの当接位置を基準として行う。上述したように、ころ用素材２０の小端面における軸方向の最端部から、凹部２０ｂの底部までの、軸方向寸法Ｘ２（図１参照）は、所定寸法に設定されているので、研削加工時の軸方向の基準位置も所定の位置に設定される。これにより、ころ用素材（円錐ころ）の軸方向の長さＬの調整を正確に行うことが可能である。
【００３５】
また、図１において、凸部８ａがころ用素材２０の小端面に押圧されるときの小端面への応力をσｙ、凸部８ａの先端面の直径をＤｓとした場合、このときのころ用素材２０の小端面に負荷される荷重Ｆは、下記の数式（１）のように表される。
【００３６】
【数１】
2010084840.tif 000003
【００３７】
また、凸部８ａがころ用素材２０の小端面に押圧されるときのノックアウトピン８への応力をσｋ、ころ用素材２０の小端面の直径をＤｅ、ころ用素材２０の小端面の半径とノックアウトピン８の半径の差をｔとした場合、このときのノックアウトピン８に負荷される荷重Ｐは、下記の数式（２）のように表される。
【００３８】
【数２】
2010084840.tif 000004
【００３９】
ここで、前記応力σｙをころ用素材２０の小端面の降伏応力、前記応力σｋをノックアウトピン８の降伏応力とすると、上記数式（１）（２）のＦとＰがＦ≦Ｐの関係であれば、凸部８ａの押圧によってころ用素材２０の小端面を塑性変形させて凹部２０ｂを形成可能である。つまり、凹部２０ｂを確実に成形するには、このＦ≦Ｐの式に、前記数式（１）及び（２）を代入して得られる下記の数式（３）の条件を満たす必要がある。
【００４０】
【数３】
2010084840.tif 000005
【００４１】
例えば、σｋ＝２１００ＭＰａ、σｙ＝７００ＭＰａ、Ｄｅ＝１０ｍｍ、ｔ＝１．５ｍｍとした場合、これらを上記数式（３）に代入すると、Ｄｓ≦４．５８となる。従って、凸部８ａの直径が４．５８ｍｍ以下であれば、凹部２０ｂを形成することができる。
【００４２】
以上、本発明の円錐ころの製造方法について、円錐ころを製造する場合を例に挙げて説明した。また、本発明に使用する金型装置の寿命を延ばすために、円柱状のころ用素材を一回又は複数回の予備成形をしてから、上述の鍛造成形を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の円錐ころの製造方法に使用する金型装置の縦断面図である。
【図２】（ａ）は前記金型装置のノックアウトピンの凸部を示す拡大図であり、（ｂ）（ｃ）（ｄ）は前記凸部の変形例を示す拡大図である。
【図３】本発明の円錐ころの製造工程を説明する図である。
【図４】本発明の円錐ころの製造工程を説明する図である。
【図５】本発明の円錐ころの製造工程を説明する図である。
【図６】本発明の円錐ころの製造工程を説明する図である。
【図７】従来の円錐ころの製造工程を説明する図である。
【図８】従来の円錐ころの製造工程を説明する図である。
【図９】従来の円錐ころの製造工程を説明する図である。
【図１０】従来の円錐ころの製造工程を説明する図である。
【図１１】従来の円錐ころの製造工程を説明する図である。
【符号の説明】
【００４４】
１      金型装置
２      円錐ころ
３      可動金型
４      固定金型
８      ノックアウトピン（押出部材）
８ａ    凸部
９      ダイス内径形状
１１    基準治具
２０    ころ用素材
２０ａ  窪み
２０ｂ  凹部
８１    平面部
８２    テーパ状周面部
８３    球面部
８４    ストレート状周面部
Ｌ      長さ
【図１】
2010084840.tif 000006
【図２】
2010084840.tif 000007
【図３】
2010084840.tif 000008
【図４】
2010084840.tif 000009
【図５】
2010084840.tif 000010
【図６】
2010084840.tif 000011
【図７】
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【図８】
2010084840.tif 000013
【図９】
2010084840.tif 000014
【図１０】
2010084840.tif 000015
【図１１】
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