(57)【要約】  転がり軸受に使用するための軸受シールを製造する方法が提供される。予め選択された幅のスチールコイルが、リングローリング機に供給されて、閉コイルリングが形成される。閉コイルリングは、突き合わせ接合部に沿って溶接される。溶接された閉コイルリングは、一連のプレフォーム機に供給され、最終の軸受シールの所望の輪郭が形成される。
2014529357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め選択された幅のスチールコイルをリングローリング機に供給する工程と、
前記スチールコイルを分割された長さに切断する工程と、
前記長さのスチールコイルを、突き合わせ接合部（butted joint）を有する閉コイルリングにローリングする工程と、
を備え、
閉コイルリングの突き合わせ接合部は、溶接スチールコイルリングを形成するべく溶接され、
溶接スチールコイルリングは、溶接ビード除去ステーションに搬送されて、その後、溶接平打ち機に搬送され、
スチールコイルリングの２つの切断端部間の突き合わせ接合部における溶接ビードが平打ちされて、平坦スチールコイルリングが形成され、
平坦スチールコイルリングは、第１プレフォーム機に搬送されて、第１プロファイルが平坦スチールコイルリングに形成されて、第１プロファイルスチールコイルリングが形成され、
第１プロファイルスチールコイルリングは、第２プレフォーム機に搬送されて、第２プロファイルが第１プロファイルスチールコイルリングに形成されて、第２プロファイルスチールコイルリングが形成され、
第２プロファイルスチールコイルリングは、第３プレフォーム機に搬送されて、第３プロファイルが第２プロファイルスチールコイルリングに形成されて、第３プロファイルスチールコイルリングが形成され、
第３プロファイルスチールコイルリングは、最終フォーム機に搬送されて、最終プロファイルが第３プロファイルスチールコイルリングに形成されて、最終プロファイルスチールコイル軸受シールが形成される
ことを特徴とする軸受シールを製造する方法。
【請求項２】
第２プロファイルスチールコイルリングが、第３プレフォーム機に搬送されて、第３プロファイルが第２プロファイルスチールコイルリングに形成されて、第１プロファイルを形成する前に第３プロファイルスチールコイルリングが形成される工程
を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
平坦スチールコイルリングに形成される第１プロファイルは、約９０°の角度で形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
第１プロファイルスチールコイルリングに形成される第２プロファイルは、約９０°の角度で形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
最終プロファイルスチールコイル軸受シールと閉コイルリングとは、結局、同一量のスチールである
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
最終プロファイルスチールコイル軸受シールを形成する第１プロファイルは、完全な軸受シール組立体の一部として設置する用意が整った最終プロファイルスチールコイル軸受シールに帰結する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
予め選択された幅のスチールコイルをリングローリング機に供給する工程と、
前記スチールコイルを所望の長さに切断する工程と、
前記長さのスチールコイルを、突き合わせ接合部（butted joint）を有する閉コイルリングにローリングする工程と、
突き合わせ接合部を溶接して溶接閉コイルリングを形成する工程と、
溶接閉コイルリングを、余剰の溶接ビードが除去される溶接ビード除去ステーションに搬送する工程と、
溶接閉コイルリングを、溶接ビードが平打ちされる溶接ビード平打ち機に搬送する工程と、
溶接閉コイルリングを第１プレフォーム機に搬送して、第１プロファイルが溶接閉コイルリングに形成されて、第１プロファイルスチールコイルリングが形成される工程と、
第１プロファイルスチールコイルリングを第２プレフォーム機に搬送して、第２プロファイルが第１プロファイルスチールコイルリングに形成されて、第２プロファイルスチールコイルリングが形成される工程と、
第２プロファイルスチールコイルリングを第３プレフォーム機に搬送して、第３プロファイルが第２プロファイルスチールコイルリングに形成されて、第３プロファイルスチールコイルリングが形成される工程と、
第３プロファイルスチールコイルリングを最終フォーム機に搬送して、最終プロファイルが第３プロファイルスチールコイルリングに形成されて、最終プロファイルスチールコイル軸受シールが形成される工程と、
を備えたことを特徴とする軸受シールを製造する方法。
【請求項８】
第２プロファイルスチールコイルリングが、第３プレフォーム機に搬送されて、第３プロファイルが第２プロファイルスチールコイルリングに形成されて、第１プロファイルを形成する前に第３プロファイルスチールコイルリングが形成される工程
を更に備えたことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
溶接スチールコイルリングに形成される第１プロファイルは、約９０°の角度で形成される
ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
第１プロファイルスチールコイルリングに形成される第２プロファイルは、約９０°の角度で形成される
ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
最終プロファイルスチールコイル軸受シールと閉コイルリングとは、結局、同一量のスチールである
ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
最終プロファイルスチールコイル軸受シールを形成する第１プロファイルは、完全な軸受シール組立体の一部として設置する用意が整った最終プロファイルスチールコイル軸受シールに帰結する
ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
溶接スチールコイルリングは、溶接平打ち機に搬送され、溶接スチールコイルの突き合わせ接合部における溶接ビードが平打ちされ得る
ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受に関する。特には鉄道貨車車軸に適用される、円錐ころ軸受のためのシール要素を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車軸の円錐ころ軸受が、当該車軸内で、特には当該円錐ころ軸受が設けられたジャーナルを有する当該車軸の端部において、撓み（偏位）を生成可能な動作荷重を支持している。動作荷重によって与えられる応力は、裏あて金（バッキングリング）の部位における、あるいは、裏あて金の近傍部位におけるシャフトのジャーナル部において特に高い。
【０００３】
シャフトの撓みの結果として、裏あて金及びジャーナルは、しばしば、裏あて金がジャーナルに対して移動する時、フレッチング磨耗を体験する。フレッチング磨耗は、裏あて金を緩めるのに十分である可能性がある。そのことは、ジャーナルにおける軸受の軸方向遊びを増大させる。緩められた裏あて金は、軸受組立体及びジャーナルの磨耗を加速させ、潜在的に、シャフトや軸受の故障を導く。
【０００４】
水や研磨材を排除しつつ軸受内でオイルやグリースの形態の潤滑剤を保持することが望ましい。そのような潤滑剤は、軸受シールによって軸受内に保持される。軸受シールは、全体的にリング状の構造であり、通常は弾性シール材料を含んでいる。
【０００５】
本発明の目的は、軸受シールの製造についての改良された方法を提供することである。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、鉄道貨車車軸に適用されるように設計された円錐ころ軸受のための軸受シール要素を製造する改良方法を提供する。本方法は、現在知られている方法を顕著に改良するものである。現在知られている方法は、通常、専用のスタンプ装置を必要とする幾つかの工程を有するスタンプ処理を含んでおり、相当な量のスクラップを発生させてしまう。本発明方法は、最終の軸受シールに必要な材料に対応する正確な幅を有するスチールシートを使用する。スチールは、軸受シールの通常の材料である。そのようなスチールシートは、初期段階でリング形成機を通して切断されて搬送される。形成されたリングは、その後に溶接され、必要数のプレフォーム処理を経て、最終の軸受シールとなる。本発明方法は、材料の使用及び効率の観点で、改善が確認される。
【０００７】
添付図面には、以下が示されている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態による、裏あて金組立体の第１の実施形態の断面図である。
【０００９】
【図２】本発明の一実施の形態による、裏あて金組立体の第１の実施形態の拡大断面図である。
【００１０】
【図３】従来の軸受シールの製造方法を示す斜視図である。
【００１１】
【図４】従来の軸受シールの製造方法からの廃棄スチールを示す斜視図である。
【００１２】
【図５】本発明の一実施の形態による、最終軸受シールを示す斜視図である。
【００１３】
【図６】本発明の一実施の形態による、リング形成機に供給されたスチールコイルを示す斜視図である。
【００１４】
【図７】本発明の一実施の形態による、溶接ビードの除去を示す斜視図である。
【００１５】
【図８】本発明の一実施の形態による、平打ち処理される溶接ビードを示す斜視図である。
【００１６】
【図９】本発明の一実施の形態による、第１プレフォーム処理を示す斜視図である。
【００１７】
【図１０】本発明の一実施の形態による、第２プレフォーム処理を示す斜視図である。
【００１８】
【図１１】本発明の一実施の形態による、第３プレフォーム処理を示す斜視図である。
【００１９】
【図１２】本発明の一実施の形態による、最終プレフォーム処理を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１を参照して、本発明による裏あて金組立体の一実施の形態が図示されている。当該実施の形態においては、軸受組立体１０は、車軸上に鉄道車輪を支持するために鉄道分野で一般に使用されるタイプの円錐ころ軸受である。
【００２１】
軸受組立体１０は、典型的には、鉄道車軸１４上に取り付けられる前に、事前組み付けされる。車軸１４の各自由端では、ジャーナル１２が、わずかな円錐テーパ部１５で終わっており、軸受組立体１０のジャーナル上への設置を容易にしている。軸受組立体１０は、車軸１４のジャーナル１２上で押圧されて、締まり嵌めを確立している。
【００２２】
ジャーナル１２よりも大径のダストガード１８が、ジャーナル１２から軸方向内方側に位置している。ダストガード１８から軸方向内方側に、その最大径にシャフト１４が延びている。鉄道車両（貨車）の重量は、軸受組立体１０を介して当該シャフトに伝達され、更に当該シャフト上でダストガードの内方に嵌められた鉄道車輪（不図示）を介してレールへと伝達される。
【００２３】
幾つかの軸受組立体１０は、ジャーナル１２上に嵌められた磨耗リング２２、２４を有している。それらは、軸受組立体１０の各端部の回りにある。磨耗リング２２、２４は、典型的には、少なくともその長さの一部に亘って、ジャーナル１２に対して締まり嵌めを提供するような内径寸法を有している。磨耗リング２２、２４は、前記シャフトが回転する時、当該シャフトと共に回転する。
【００２４】
軸受組立体１０はジャーナル１２上で押圧されているが、一般的には、更なる拘束が軸方向荷重に対して要求される。当該軸方向拘束を提供するべく、軸受組立体１０は、軸受組立体１０の内方側における裏あて金組立体６０と、軸受組立体１０の外方側における軸受保持キャップ２０と、の間に捕捉（保持）されている。
【００２５】
同様に図２を参照して、車軸１４のジャーナル１２の部分の内方側において、軸受組立体１０は、磨耗リング２４との当接によって、裏あて金６１によって捕捉されている。裏あて金６１は、ジャーナル１２の内方側端におけるフィレット部１６の補償面と堅固な面結合をする内側輪郭面６６を有している。フィレット部１６は、肩部１７に至っている。当該肩部は、円筒状表面１９を有するダストガード１８を形成すべく延びている。裏あて金６１は、内側輪郭面６６において、内方側先端縁６３を有している。それは、一般には、フィレット部１６に当接している。
【００２６】
係止リング７１が、ダストガード１８に隣接する側方内側端を有している。係止リング７１の側方外側端は、裏あて金６１に係合して、撓みや軸方向変位に対して裏あて金６１を拘束している。裏あて金６１と係止リング７１とは、一緒になって、裏あて金組立体６０を形成している。係止リング７１は、ジャーナル１２に固定された最も内方側の要素であり、軸受組立体１０を軸方向内方への変位に対して固定する。
【００２７】
ジャーナル１２の外方側端において、軸受組立体１０は、介在する当接外方磨耗リング２２を介して、軸受保持キャップ２０によって把持（保持）されている。軸受保持キャップ２０は、ジャーナル１２の自由端に固定され、キャップネジまたはキャップボルト２１が複数のネジ孔内にネジ締めされている。軸受保持キャップ２０は、軸受組立体１０のジャーナル１２上への組み付けを完了させ、軸受組立体を軸方向外方への変位に対して拘束する把持力を提供する。
【００２８】
軸受組立体１０は、２つの円筒状軸受コーン３８、４０と１つの円筒状軸受カップ３１とを含む幾つかの独立部品から、事前組み付けされる。軸受カップ３１は、径方向内側に向けられたアウターレース３２、３４を有する内面を有している。軸受コーン３８、４０は、径方向外側に向けられたインナーレース３９、４１を有している。センタースペーサ４７が、軸受コーン３８、４０の間に位置決めされて、当該コーンを互いに対する正確な間隔の空いた位置に維持し、適度な軸受側方クリアランスを許容している。軸受カップ３１のアウターレース３２、３４は、軸受コーン３８、４０のインナーレース３９、４１と協調して、２列の円錐ころ４２、４４を捕捉して支持する。幾つかの実施の形態では、ケージ４６、４８が、ころ４２、４４の周方向の間隔の空いた位置決めを維持する。
【００２９】
軸受シール５０、５２が、軸受組立体１０の両端部を覆って、軸受からの潤滑剤の漏洩と水や研磨材等の汚染物の軸受への侵入との両方を最小化している。第１の実施の形態では、軸受シール５０、５２が、締まり嵌めや他の適当な方法によって、軸受組立体１０の静止（すなわち、非回転）側（例えば軸受キャップ３１）に固定されている。
【００３０】
シール本体部５６は、典型的には全体にリング形状のスチール構造であって、軸受シール５０、５２の一部をなし、静止状態の軸受組立体要素と運動状態の軸受組立体要素との間での動的シールを形成している。ある実施の形態では、シール本体部５６が、磨耗リング２２、２４に対して付勢されて、軸受組立体１０をシールしている。シール本体部５６の第１径方向端縁５７は、軸受キャップ３１の内側径方向面３３に受容されている。シール本体部５６の第２径方向端縁５９は、径方向内側に延びていて、それに固定された弾性シール５８を有している。弾性シール５８は、磨耗リング２４の外側径方向面２３に接触していて、典型的にはゴムまたは剛性柔軟材料からなっている。
【００３１】
円筒状の磨耗リング２２、２４は、磨耗面２３を提供することによって、ジャーナル１２を、シール本体からの研磨磨耗に対して保護する。
【００３２】
図２を参照して、図１の裏あて金組立体６０が、拡大断面図で示されている。裏あて金６１は、フィレット部１６の補償面においてジャーナル１２に隣接（当接）する内側輪郭面６６を有している。
【００３３】
裏あて金６１の軸方向内方に向けられた面におけるスロットまたは切欠部６５が、締まり嵌めの状態で、磨耗リング２４の側方内側端２５を受容している。
【００３４】
係止リング７１は、より大径の側方外側端７２を更に有しており、裏あて金６１の径方向外側延長部６２を受容する切欠部７６を有している。係止リング７１の外側端７２は、裏あて金６１の外側径方向面６７に隣接（当接）する内側径方向面７５を含んでいる。係止リング７１の内側端７４は、車軸１４の外側径方向面１９に隣接（当接）する内側径方向面７８を含んでいる。
【００３５】
係止リング７１は、裏あて金６１とダストガード１８の円筒面１９との間の接続によって、裏あて金６１を軸方向変位及び撓みに対して補強して固定する。係止リング７１の柔軟性が、裏あて金６１がジャーナル１２の撓みでより容易に移動することを許容するが、係止リングが裏あて金６１の軸方向変位を拘束することをも許容する、ということが確信される。
【００３６】
図３及び図４を参照して、軸受シールまたは軸受シールケースを形成する現在公知の方法は、平坦なロール状スチールコイル８０１から軸受シールケースをスタンプ（打ち抜き）することである。 平坦なロール状スチールコイル８０１の幅は、最終の軸受シールケース８０７を形成するのに必要とされる材料の直径よりも広い、ということが留意される
。シールケース自体は、全体の軸受組立体の重要な要素である。シールケースは、軸受組立体の可動要素内に潤滑剤を保持するために、及び、軸受組立体の可動要素外に雨水やゴミのような不所望の成分を維持しておくために、利用されるものである。
【００３７】
軸受シールケース８０７を製造するために現在用いられている処理は、ドローイング処理として知られている。そこでは、軸受シールが累進的ダイスタンプ処理で形成される。この累進的処理は、全体的に図３に示されているが、第１スタンプ処理がプレフォーム軸受シール８０２を形成し、第２スタンプ処理が第２プレフォーム軸受シール８０９を形成し、最終スタンプ処理が最終軸受シール８０５を形成する。スチールの廃棄部８０８が、最終的に、最終形成処理の間に解放される。それは、最初のスタンプ処理では最初中央に位置していたスチール要素であり、８０２として示されており、第２プレフォーム処理では中央要素８０４であり、第３スタンプ処理で形成された中央要素８０６である。公知の軸受スタンプ処理からの最終廃棄物量は、図４に示されるように、中央要素８０８と、コイル８０１の残部８０３である。本発明の重要な目的は、より効率的な軸受シール要素を製造する方法を提供することである。軸受要素８０４が再スタンプされる第２フォーム処理において、シールケース８０９には、最終幾何形態の最初のスタートが与えられる。次の処理は、穿孔処理であり、軸受シール８０５がその最終形態に加工される。底部８０６は切断されて、最終形成処理に運ばれるシールケースに押し戻される。最終処理において、穿孔された底部すなわち廃棄部８０８が、軸受シール８０７から除去される。
【００３８】
図５を参照して、本発明の一実施の形態に従う最終の軸受シールケースは、全体に７０１で示されている。軸受シールケース７０１は、典型的にはプレフォーム部ないし曲げ部７０９で始まる強化リップ部の内径である内径７０５、を有するものと理解される。内径部７０５は、メイン軸受シールケース部７１１に対して約９０°であると理解される。外径７０７は、最初の搬送工程７０８で、リップ部として形成され、メイン部７１１から延びて横断部７１３で終わって、外径７０７を形成している。
【００３９】
図６乃至図１２を参照して、本発明の一実施の形態に従う軸受シールケース７０１を形成する方法が規定される。スチールコイル１０１が複数セットのローラからなるリングローリング機１０２に供給される。スチールイル１０１は、閉コイルリング１０５に成形され、スチールコイル１０１から切断される。閉コイルリング１０５は、所定位置で、溶接具１０３によって溶接される。
【００４０】
図７を参照して、閉コイルリング２０１は、溶接ビード除去ステーション２０２に搬送された状態で、示されている。
【００４１】
溶接スチールコイルリング３０１上に形成された溶接ビードは、図８に示された処理において、当該溶接スチールコイルリング３０１を平坦化ローラ３０２、３０３を通して通過させることで、平坦化される。
【００４２】
図９を参照して、溶接スチールコイルリング４０１への最初のプレフォーム処理が、ベース４０３を有するロール機４０２に取り付けられた組合ローラ４０４、４０５を用いて実施される。これは、図９の輪郭に示されるように、溶接スチールコイルリング４０１に対して９０度の角度である輪郭を形成する。
【００４３】
図１０を参照して、第２プレフォーム処理が、外側成形ローラ組立体５０３と組み合わされたプレフォームローラ５０２によって、第１プレフォームスチールコイルリング５０１に対して実施される。これは、図１０の輪郭に示されるように、第１プレフォームスチールコイルリング５０１において、２つの追加の９０度曲げ部ないし略９０度曲げ部を導入する。
【００４４】
第３プレフォーム処理が、図１１に示されるように、含まれ得る。このような第３プレフォーム処理は、内部ローラ組立体６０２及び外部ローラフォーム６０３の組合せによって、第２プレフォームスチールコイルリング６０１に対して実施される。この第３プレフォーム処理は、軸受シール７０１の最終の所望の輪郭に依存する。
【００４５】
図１２を参照して、最終のプレフォーム処理が実施される。そこでは、軸受シール７０１の最終形態が、テーパキー７０３とセグメントダイ７０２との組合せを用いて形成される。このような成形処理が、最終軸受シール７０１の最終形態への成形をもたらす。スチールコイル１０１の最初の幅から軸受シール７０１の最終形態に至るまで、何らの廃棄材料も形成されないことが、前記工程から理解されるであろう。
【００４６】
軸受シールまたは軸受シールケース７０１の形成に典型的に用いられる材料は、通常は、選択された強度と成形性とを有するスチールである。そのようなスチールは、典型的には、厚さが０．０７３ないし０．０７５インチの、ＡＳＴＭスチール番号ＳＡＥ１０１０である。本発明の一部である全ての形成処理は、冷間成形処理であり、所望のプレフォーム処理を実施するためのいずれの暫定（中間）工程においても、スチールコイルをプレヒートすることは不要である。
【図１】
2014529357.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014529357.tif 000007
【図６】
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【図６Ａ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図９Ａ】
2014529357.tif 000013
【図１０】
2014529357.tif 000014
【図１０Ａ】
2014529357.tif 000015
【図１１】
2014529357.tif 000016
【図１２】
2014529357.tif 000017
【図１２Ａ】
2014529357.tif 000018
【国際調査報告】
2014529357.tif 000019