(57)【要約】【課題】転動体として玉を使用する軸受装置において、エッジロードの発生を防止でき、かつ、軌道の形状精度が十分に確保されているかを容易に判断することができる、軌道部材を得られる製造方法を実現する。【解決手段】中間素材１４の内周面に形成された予備外輪軌道１３を、単一円弧形の母線形状を有し、かつ、回転砥石１５の送り方向から見て、中間素材１４の中心軸Ｏに対し傾斜した基準軸Ｃを中心に回転する回転砥石１５により研削して、外輪軌道を形成する仕上研削工程を備える。【選択図】図３
2019190586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面または外周面である軌道側周面に、少なくとも１つの軌道を有し、かつ、転動体として玉を使用する軸受装置に使用される軌道部材に、回転砥石により仕上研削を施す工程を備える、軌道部材の製造方法であって、
前記回転砥石が、単一円弧形の母線形状を有しており、前記仕上研削を施す工程においては、前記回転砥石の送り方向から見て前記軌道部材の中心軸に対し傾斜した基準軸を中心に回転する前記回転砥石によって、前記軌道側周面に仕上研削を施すことにより、前記軌道を形成する、軌道部材の製造方法。
【請求項２】
前記軌道部材が、前記軌道側周面に前記軌道を１つのみ有しており、
前記基準軸と前記軌道部材の中心軸とを、前記軌道部材の軸方向に関して前記軌道の溝底位置で交差させる、請求項１に記載の軌道部材の製造方法。
【請求項３】
前記軌道部材が、前記軌道側周面に前記軌道を１対有しており、
前記基準軸と前記軌道部材の中心軸とを、前記軌道部材の軸方向に関して１対の軌道同士の間の中央位置で交差させる、請求項１に記載の軌道部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転動体として玉を使用する軸受装置の軌道部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種回転機械装置の回転部材は、たとえば図１に示すような玉軸受１により、ハウジングなど、使用時にも回転しない部分に回転可能に支持される。図示の玉軸受１は、複列アンギュラ玉軸受であり、内周面に複列の外輪軌道２を有する外輪３と、それぞれの外周面に内輪軌道４を有する１対の内輪５と、外輪軌道２と内輪軌道４との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に配置された玉６とを備える。それぞれの列の玉６には、背面組み合わせ（ＤＢ）型の接触角α１が付与されている。
【０００３】
回転機械装置の使用時に、玉軸受１に軸方向の力が加わると、一方の列の玉６の接触角α１が大きくなる。具体的には、たとえば、外輪３に、図１の時計方向のモーメント荷重が作用すると、図１の上側部において、軸方向片側（図１の右側）の列の玉６が、軸方向片側の外輪軌道２の軸方向他側に存在する外輪肩部７、および、軸方向片側の内輪５の内輪軌道４の軸方向片側に存在する内輪肩部８に乗り上げようとする。前記モーメント荷重が大きくなって、玉６が外輪肩部７や内輪肩部８に乗り上がると、玉６の転動面に、エッジロードと呼ばれる過大な面圧が加わる。この結果、玉６の転動面に、早期剥離などの損傷が発生し、玉軸受１の寿命が低下してしまう可能性がある。
【０００４】
特開２００４−５２７８４号公報には、軌道面のうちで肩部に対する近位側の端部に、曲率の小さな曲線または直線からなる断面形状を有する補助軌道面を設けることにより、接触角が増大した場合でも、エッジロードの発生を防止することができる軸受装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−５２７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特開２００４−５２７８４号公報に記載の軸受装置では、軌道面を構成する補助軌道面と残りの部分との境界を明確に識別することが難しく、形状測定機を用いても、研削加工後の軌道面の母線形状が、設計通りの所望形状となっているか、すなわち、形状精度が十分に確保されているかの判断が難しい。
【０００７】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、転動体として玉を使用する軸受装置において、エッジロードの発生を防止でき、かつ、軌道の形状精度が十分に確保されているかを容易に判断することができる、軌道部材を得られる、軌道部材の製造方法を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の対象となる軌道部材は、転動体として玉を使用する軸受装置に使用されるものであり、内周面または外周面である軌道側周面に、少なくとも１つの軌道を有する。
【０００９】
本発明の軌道部材の製造方法は、前記軌道部材に回転砥石により仕上研削を施す工程を備える。
前記回転砥石は、単一円弧形の母線形状を有する。
前記仕上研削を施す工程においては、前記回転砥石の送り方向から見て、前記軌道部材の中心軸に対し傾斜した基準軸を中心に回転する前記回転砥石によって、前記軌道側周面に仕上研削を施すことにより、前記軌道を形成する。
【００１０】
前記軌道部材が、前記軌道側周面に前記軌道を１つのみ有する場合、前記基準軸と前記軌道部材の中心軸とを、前記軌道部材の軸方向に関して前記軌道の溝底位置で交差させることが好ましい。この場合、前記基準軸と前記軌道部材の中心軸とのなす角度を、２°以上１０°以下とすることが好ましく、４°以上８°以下とすることがより好ましく、５°以上７°以下とすることがさらに好ましい。
【００１１】
前記軌道部材が、前記軌道側周面に前記軌道を１対有する場合、前記基準軸と前記軌道部材の中心軸とを、前記軌道部材の軸方向に関して１対の軌道同士の間の中央位置で交差させることが好ましい。この場合も、前記軌道側周面の法線方向より前記仕上研削工具を押し付けるため、前記基準軸と前記軌道部材の中心軸とのなす角度を、２°以上１０°以下とすることが好ましく、４°以上８°以下とすることがより好ましく、５°以上７°以下とすることがさらに好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
上述のような本発明により得られる軌道部材は、軌道の曲率が、溝底位置から軸方向に離れるほど連続的に大きくなる。したがって、本発明の軌道部材の製造方法によれば、エッジロードの発生を防止でき、かつ、軌道の形状精度が十分に確保されているかを容易に判断することができる、軌道部材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、玉に背面組み合わせ型の接触角が付与された複列アンギュラ玉軸受の１例を示す断面図である。
【図２】図２は、単列アンギュラ玉軸受の１例を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態の第１例について、仕上研削工程の様子を示す略断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態の第１例について、仕上研削工具を取り出して示す側面図である。
【図５】図５は、外輪軌道の母線形状を示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態の第２例を示す、図３と同様の図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態の第３例を示す、図３と同様の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
まず、本発明の軌道部材の製造方法の対象となる軌道部材である内輪および外輪を備えた玉軸受の例について、図１および図２により説明する。
【００１５】
＜背面組み合わせ型複列アンギュラ玉軸受＞
図１は、転動体である玉６に、背面組み合わせ（ＤＢ）型の接触角α１が付与された複列アンギュラ玉軸受である玉軸受１を示している。玉軸受１は、内周面に複列の外輪軌道２を有する外輪３と、それぞれの外周面に内輪軌道４を有する１対の内輪５と、外輪軌道２と内輪軌道４との間のそれぞれに、複数個ずつ転動自在に配置された玉６とを備える。
【００１６】
外輪３は、内周面のうちの１対の外輪軌道２同士の間部分に、小径円筒部９を有し、かつ、小径円筒部９のうちで外輪軌道２と軸方向に隣接する部分にそれぞれ、外輪肩部７を有する。また、外輪３は、内周面のうちで外輪軌道２のそれぞれに対して小径円筒部９と反対側に隣接する部分にそれぞれ、大径円筒部１０を有する。
【００１７】
内輪５のそれぞれは、外周面のうちで内輪軌道４の大径側端部と軸方向に隣接する部分に内輪肩部８を有し、かつ、外周面のうちで内輪軌道４の小径側端部と軸方向に隣接する部分に円筒部１１を有する。
【００１８】
＜単列アンギュラ玉軸受＞
図２は、玉６に接触角α２が付与された単列アンギュラ玉軸受である玉軸受１ａを示している。玉軸受１ａは、内周面に外輪軌道２ａを有する外輪３ａと、外周面に内輪軌道４ａを有する内輪５ａと、外輪軌道２ａと内輪軌道４ａとの間に転動自在に配置された複数個の玉６とを備える。
【００１９】
外輪３ａは、図１に示した、背面組み合わせ型の複列アンギュラ玉軸受である玉軸受１の外輪３の軸方向片半部と基本的に同じ構造を有する。すなわち、外輪３ａは、内周面のうちで外輪軌道２ａの小径側端部と軸方向に隣接する部分に外輪肩部７ａを有し、かつ、内周面のうちで外輪軌道２ａの大径側端部と軸方向に隣接する部分（カウンタボア側）に円筒部１２を有する。
【００２０】
内輪５ａは、図１に示した、背面組み合わせ型の複列アンギュラ玉軸受である玉軸受１の内輪５と基本的に同じ構造を有する。すなわち、内輪５ａは、外周面のうちで内輪軌道４ａの大径側端部と軸方向に隣接する部分に内輪肩部８ａを有し、かつ、外周面のうちで内輪軌道４ａの小径側端部と軸方向に隣接する部分に円筒部１１ａを有する。
【００２１】
次に、軌道部材である外輪３、３ａや内輪５、５ａのそれぞれの製造方法について説明する。
【００２２】
［実施の形態の第１例］
本例の実施の形態の第１例について、図３〜図５により説明する。本例の軌道部材の製造方法は、図１に示した、背面組み合わせ型の複列アンギュラ玉軸受である玉軸受１の外輪３を対象とする。すなわち、本例では、外輪３が軌道部材であり、外輪３の内周面が軌道側周面であり、外輪軌道２のそれぞれが軌道である。本例の軌道部材の製造方法は、予備成形工程と、仕上研削工程とを備える。
【００２３】
まず、予備成形工程では、軸受鋼や肌焼鋼などの硬質金属製の素材に、鍛造加工や切削加工などを施して、内周面に母線形状が単一円弧形の予備外輪軌道１３を形成し、その後、焼き入れや焼き戻しなどの熱処理を行い、円筒形状の中間素材１４を得る。なお、中間素材１４は、軸方向中間部内周面に小径円筒部９を有し、かつ、軸方向両側部内周面に大径円筒部１０をそれぞれ有する。また、予備外輪軌道１３の母線形状を構成する円弧形の曲率半径は、玉軸受１の玉６の曲率半径よりもわずかに大きい。
【００２４】
次に、仕上研削工程では、中間素材１４の内周面に形成された予備外輪軌道１３のそれぞれに、回転砥石１５のそれぞれによって、仕上研削を施すことにより、外輪軌道２のそれぞれを形成して、外輪３を得る。回転砥石１５のそれぞれは、単一円弧形の母線形状を有し、かつ、回転砥石１５の送り方向から見て、中間素材１４の中心軸Ｏに対し傾斜した基準軸Ｃを中心に回転する。
【００２５】
仕上研削工程で使用する仕上研削工具１６は、シャフト１７と、１対の回転砥石１５とを備える。回転砥石１５のそれぞれは、全体が円盤状に構成されており、研削加工面である外周面は単一円弧形の母線形状を有し、かつ、シャフト１７の先端部と中間部とにそれぞれ支持固定されている。したがって、回転砥石１５のそれぞれは、シャフト１７を回転駆動すると、このシャフト１７とともに回転する。なお、回転砥石１５の母線形状を構成する円弧形の曲率半径は、玉６の曲率半径よりもわずかに大きい。なお、外輪３に形成される１対の外輪軌道２は、互いの軌道径（内径寸法）および曲率半径が等しい。したがって、仕上研削工具１６の１対の回転砥石１５は、互いの外径寸法および外周面の母線形状の曲率半径が等しい。換言すれば、１対の回転砥石１５は、同一形状を有しており、シャフト１７に、同軸に、かつ、軸方向に所定の間隔をあけて支持固定されている。
【００２６】
中間素材１４の中心軸Ｏと基準軸Ｃとは、中間素材１４の軸方向に関して１対の予備外輪軌道１３同士の間の中央位置で交差する。換言すれば、中間素材１４の中心軸Ｏと基準軸Ｃとの交点Ｘは、仕上研削工具１６の送り方向（図３の表側から裏側へ向かう方向）から見て、１対の予備外輪軌道１３同士の間の中央位置に位置する。
【００２７】
中間素材１４の中心軸Ｏと基準軸Ｃとのなす角度θは、１対の予備外輪軌道１３同士の間の間隔にもよるが、乗用車の車輪を懸架装置に対し支持するためのハブユニット軸受として使用する、複列アンギュラ型の玉軸受１の外輪３を製造する場合、２°以上１０°以下とすることが好ましく、４°以上８°以下とすることがより好ましく、５°以上７°以下とすることがさらに好ましい。
【００２８】
仕上研削工程では、まず、仕上研削工具１６の先端側部分を中間素材１４の径方向内側に挿入し、かつ、仕上研削工具１６の中心軸を、仕上研削工具１６の送り方向から見て基準軸Ｃと一致するように、中間素材１４の中心軸Ｏに対し傾斜させる。また、中間素材１４を、この中間素材１４の中心軸Ｏを中心に回転させる。そして、仕上研削工具１６を、この仕上研削工具１６の中心軸を中心に回転させながら、回転砥石１５のそれぞれを予備外輪軌道１３のそれぞれに径方向内側から押し付ける。具体的には、回転砥石１５のそれぞれの軸方向中央位置を、予備外輪軌道１３のそれぞれの溝底位置Ｐ、すなわち内径が最大となる位置に押し付け、予備外輪軌道１３のそれぞれに仕上研削加工を施す。具体的には、予備外輪軌道１３のそれぞれを、基準軸Ｃの方向と仕上研削工具１６の送り方向とにより画成される仮想平面に関して断面円弧形に研削する。これにより、予備外輪軌道１３のそれぞれを、１対の外輪軌道２に加工することにより外輪３を得る。
【００２９】
上述のような仕上研削工程後、超仕上工程を行う。超仕上工程では、外輪３を回転させながら、外輪軌道２の母線形状に沿って揺動する砥石を、外輪軌道２に押し付けることにより、外輪軌道２の表面粗さを向上させる。したがって、外輪軌道２の母線形状は、超仕上工程前後で基本的に同じである。なお、外輪３は、必要に応じて洗浄する。
【００３０】
本例の軌道部材の製造方法により得られる外輪３は、図５に示すように、外輪軌道２のそれぞれの曲率が、溝底位置Ｐから軸方向に離れる（図５の左側に向かう）ほど連続的に大きくなっている。換言すれば、外輪軌道２の母線形状は、溝底位置Ｐにおける曲率半径を短径とする略楕円形、すなわち歪円形ａの一部である。したがって、外輪３を組み込んだ玉軸受１では、玉６に付与された接触角α１が大きくなった場合でも、玉６が、外輪肩部７まで乗り上がりにくくできて、エッジロードの発生を防止することができる。なお、図５中、二点鎖線ｂは、溝底位置Ｐにおける曲率半径を半径とする真円である。
【００３１】
回転砥石１５のそれぞれの外周面の母線形状は、総形ダイヤモンドドレッサーあるいは旋回ドレッサーなどにより、単一円弧形に成形される。そして、外輪軌道２の母線形状は、回転砥石１５の送り方向から見て、中間素材１４の中心軸Ｏに対し回転砥石１５の中心軸を傾斜させた状態で、母線形状が単一円弧形である回転砥石１５の外周面を、中間素材１４の内周面に形成された予備外輪軌道１３に押し付けることにより、幾何学的に形成されている。したがって、外輪軌道２の母線形状には、特開２００４−５２７８４号公報に記載の軸受装置における補助軌道面と残りの部分との境界のように、曲率が不連続に変化する部分が存在しない。このため、本例の軌道部材の製造方法により得られる外輪３は、仕上研削工程後の外輪軌道２の母線形状が、設計通りの所望形状となっているか、すなわち形状精度が十分に確保されているかの判断が、特開２００４−５２７８４号公報に記載の軸受装置の軌道面と比較して容易である。具体的には、形状測定機により、外輪軌道２の母線形状が不連続に変化する部分がないことを確認することで、外輪軌道２の母線形状の形状精度が十分に確保されているかを容易に確認することができる。
【００３２】
［実施の形態の第２例］
本例の実施の形態の第２例について、図６により説明する。本例は、図２の単列アンギュラ玉軸受である玉軸受１ａの外輪３ａを対象とする。
【００３３】
本例の軌道部材の製造方法では、硬質金属製の素材に、鍛造加工や切削加工などを施して、内周面に母線形状が単一円弧形の予備外輪軌道１３ａを形成し、その後、熱処理を行うことで、中間素材１４ａを得る。中間素材１４ａは、軸方向片側部（図６の左側部）内周面に形成された外輪肩部７ａと、軸方向他側部（図６の右側部）内周面に形成された円筒部１２と、軸方向中間部内周面に形成された予備外輪軌道１３ａとを備える。
【００３４】
次いで、仕上研削工程において、中間素材１４ａの軸方向中間部内周面に形成された予備外輪軌道１３ａに、回転砥石１５ａによって仕上研削を施すことにより、外輪軌道２ａを形成して、外輪３ａを得る。回転砥石１５は、単一円弧形の母線形状を有し、かつ、回転砥石１５の送り方向から見て、中間素材１４ａの中心軸Ｏに対し傾斜した基準軸Ｃを中心に回転する。
【００３５】
仕上研削工程で使用する仕上研削工具１６ａは、シャフト１７ａと、回転砥石１５ａとを備える。回転砥石１５ａは、単一円弧形の母線形状を有し、かつ、シャフト１７ａの先端部に支持固定されている。したがって、回転砥石１５ａは、シャフト１７ａを回転駆動すると、このシャフト１７ａとともに回転する。
【００３６】
中間素材１４ａの中心軸Ｏと基準軸Ｃとは、中間素材１４ａの軸方向に関して予備外輪軌道１３ａの溝底位置で交差する。換言すれば、中間素材１４ａの中心軸Ｏと基準軸Ｃとの交点Ｘは、仕上研削工具１６ａの送り方向（図６の表側から裏側へ向かう方向）から見て、予備外輪軌道１３ａの溝底位置に位置する。中間素材１４ａの中心軸Ｏと基準軸Ｃとのなす角度θは、２°以上１０°以下とすることが好ましく、４°以上８°以下とすることがより好ましく、５°以上７°以下とすることがさらに好ましい。
【００３７】
仕上研削工程では、仕上研削工具１６ａの中心軸を、仕上研削工具１６ａの送り方向から見て基準軸Ｃと一致するように、中間素材１４ａの中心軸Ｏに対し傾斜させる。そして、中間素材１４ａを、この中間素材１４ａの中心軸Ｏを中心に回転させ、かつ、仕上研削工具１６ａを、この仕上研削工具１６ａの中心軸を中心に回転させながら、回転砥石１５ａを予備外輪軌道１３ａに径方向内側から押し付ける。具体的には、回転砥石１５ａの軸方向中央位置を、予備外輪軌道１３ａの溝底位置に押し付ける。これにより、予備外輪軌道１３ａに仕上研削加工を施して、予備外輪軌道１３ａを外輪軌道２ａに加工することにより外輪３ａを得る。なお、仕上研削工程後、必要に応じて超仕上工程および洗浄を行う。
【００３８】
本例の製造方法により得られる外輪３ａは、外輪軌道２ａの曲率が、溝底位置Ｐから軸方向に離れるほど連続的に大きくなっている。このため、外輪３ａを組み込んだ玉軸受１ａにおいて、エッジロードの発生を防止でき、かつ、外輪軌道２ａの母線形状の形状精度が十分に確保されているかを容易に確認することができる。その他の部分の構成および作用効果は、実施の形態の第１例と同様である。
【００３９】
［実施の形態の第３例］
本発明の実施の形態の第３例について、図７により説明する。本例は、図１の背面組み合わせ型の複列アンギュラ玉軸受である玉軸受１の内輪５や、図２の単列アンギュラ玉軸受である玉軸受１ａの内輪５ａを対象とする。
【００４０】
本例では、硬質金属製の素材に、鍛造加工や切削加工などを施して、外周面に母線形状が単一円弧形の予備内輪軌道１８を形成し、その後、熱処理を行うことで、中間素材１９を得る。中間素材１９は、軸方向片側部（図７の左側部）外周面に形成された内輪肩部８（８ａ）と、軸方向他側部（図７の右側部）外周面に形成された円筒部１１（１１ａ）と、軸方向中間部外周面に形成された予備内輪軌道１８とを備える。
【００４１】
次いで、仕上研削工程において、中間素材１９の軸方向中間部内周面に形成された予備内輪軌道１８に、回転砥石１５ｂによって仕上研削を施すことにより、内輪軌道４（４ａ）を形成して、内輪５（５ａ）を得る。回転砥石１５ｂは、単一円弧形の母線形状を有し、かつ、回転砥石１５ｂの送り方向から見て、中間素材１９の中心軸Ｏに対し傾斜した基準軸Ｃを中心に回転する。仕上研削工程で使用される仕上研削工具１６ｂは、シャフト１７ｂと、回転砥石１５ｂとを備える。
【００４２】
中間素材１９の中心軸Ｏと基準軸Ｃとは、中間素材１９の軸方向に関して予備内輪軌道１８の溝底位置、すなわち予備内輪軌道１８の外径が最も小さい位置で交差する。換言すれば、中間素材１９の中心軸Ｏと基準軸Ｃとの交点Ｘは、仕上研削工具１６ｂの送り方向（図７の表側から裏側へ向かう方向）から見て、予備内輪軌道１８の溝底位置に位置する。
【００４３】
仕上研削工程では、仕上研削工具１６ｂの中心軸を、仕上研削工具１６ｂの送り方向から見て基準軸Ｃと一致するように、中間素材１９の中心軸Ｏに対し傾斜させる。そして、中間素材１９を、この中間素材１９の中心軸Ｏを中心に回転させ、かつ、仕上研削工具１６ｂを、この仕上研削工具１６ｂの中心軸を中心に回転させながら、回転砥石１５ｂを予備内輪軌道１８に径方向外側から押し付ける。具体的には、回転砥石１５ｂの軸方向中央位置を、予備内輪軌道１８の溝底位置に押し付ける。これにより、予備内輪軌道１８に仕上研削加工を施して、予備内輪軌道１８を内輪軌道４（４ａ）に加工することにより内輪５（５ａ）を得る。
【００４４】
本例の製造方法により得られる内輪５（５ａ）は、内輪軌道４（４ａ）の曲率が、溝底位置から軸方向に離れるほど連続的に大きくなっている。その他の部分の構成および作用効果は、実施の形態の第１例および第２例と同様である。
【００４５】
上述した実施の形態のそれぞれでは、アンギュラ玉軸受である玉軸受１、１ａの外輪３、３ａや内輪５、５ａを製造する場合について説明したが、本発明は、これらに限らず、転動体として玉を使用する軸受装置の軌道部材の製造方法に適用することができる。具体的には、たとえば、深溝玉軸受を構成する外輪や内輪、あるいは、ハブユニット軸受を構成するハブや外輪を、本発明の軌道部材の製造方法により製造することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１、１ａ  玉軸受
２、２ａ  外輪軌道
３、３ａ  外輪
４、４ａ  内輪軌道
５、５ａ  内輪
６  玉
７、７ａ  外輪肩部
８、８ａ  内輪肩部
９  小径円筒部
１０  大径円筒部
１１、１１ａ  円筒部
１２  円筒部
１３、１３ａ  予備外輪軌道
１４、１４ａ  中間素材
１５  回転砥石
１６、１６ａ、１６ｂ  仕上研削工具
１７、１７ａ、１７ｂ  シャフト
１８  予備内輪軌道
１９  中間素材
【図１】
2019190586.tif 000003
【図２】
2019190586.tif 000004
【図３】
2019190586.tif 000005
【図４】
2019190586.tif 000006
【図５】
2019190586.tif 000007
【図６】
2019190586.tif 000008
【図７】
2019190586.tif 000009