(57)【要約】【課題】転がり軸受用の内外輪の成形工程中でのバリの生成を防ぎ、成形工程中のバリ生成に起因する製品損傷の防止、成形後のバリ除去工程の削減を図ることができる転がり軸受用軌道輪の製造方法を提供すること。【解決手段】筒状の内輪用素材１を、該内輪用素材１の外周側から成形用ロール２で、内周側からマンドレル３で挟持押圧し、成形用ロール２とマンドレル３と内輪用素材１とを相対回転させることにより所定の形状に圧延加工する転がり軸受用軌道輪の製造方法において、筒状の内輪用素材１には、該内輪用素材１の両端面に軸方向で内輪用素材１の中央側に向かって深みを有する凹み部２０ａ、２０ｂが全周に亘って設けられた内輪用素材１を用いることを特徴とする。【選択図】図３
2008291917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定形状の軌道面を外周面又は内周面に有する転がり軸受の軌道輪を加工するために、筒状の素材を、該素材の外周側からは回転自在に設けられた成形用ロールに形成された加工用周面で、内周側からは前記成形用ロールの回転に対応して従動回転自在に設けられたマンドレルに形成された支承面で挟持押圧し、前記成形用ロールと、前記マンドレルと、前記加工用周面と前記支承面とに挟持された前記筒状の素材とを相対回転させることにより所定の形状に圧延加工する転がり軸受用軌道輪の製造方法において、
前記筒状の素材には、該素材の両端面に軸方向で該素材の中央側に向かって深みを有する凹み部が全周に亘って設けられていることを特徴とする転がり軸受用軌道輪の製造方法。
【請求項２】
前記凹み部は、径方向の断面形状が彎曲弧線である前記筒状の素材を用いることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受用軌道輪の製造方法。
【請求項３】
前記筒状の素材は、円筒状の素材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受用軌道輪の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種装置に組み込まれ、例えばハウジングの内側に回転軸を支承する自動調心ころ軸受等の転がり軸受を構成する軌道輪の製造方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、重量の嵩む軸をハウジングの内側に回転自在に支承するために、従来から特許文献１に記載されているような自動調心ころ軸受が使用されている。図７、８は、このような従来から広く知られている自動調心ころ軸受を示している。自動調心ころ軸受４１は、互いに同心に組み合わされた外輪４２と内輪４３との間に、複数の球面ころ４４を転動自在に配列して成る。そして一対の保持器４５ａ、４５ｂにより、これら複数の球面ころ４４の分離防止を図っている。
【０００３】
外輪４２の内周面には、単一の中心を有する球状凹面である外輪軌道４６が形成されており、球状凹面の曲率中心は自動調心ころ軸受４１の中心と一致している。また、内輪４３の外周面の幅方向両側には、それぞれが外輪軌道４６と対向する一対の内輪軌道４７ａ、４７ｂを形成している。また、複数の球面ころ４４は、その最大径部が各球面ころ４４の軸方向中央部にある対称形で、外輪軌道４６と一対の内輪軌道４７ａ、４７ｂとの間に２列に亘って転動自在に配列されている。
【０００４】
このように構成される自動調心ころ軸受４１により、例えば、ハウジングの内側に回転軸を支承する場合、自動調心ころ軸受４１の外輪４２をハウジングに内嵌固定し、内輪４３を回転軸に外嵌固定する。回転軸と共にこの内輪４３が回転する場合には、複数の球面ころ４４が転動してこの回転を許容する。ハウジングの軸心と回転軸の軸心とが不一致の場合、外輪４２の内側で、内輪４３がその中心軸を外輪４２の中心軸に対して傾斜させることにより調心することで、この不一致を補償する。この場合において、前述したように外輪軌道４６は単一の中心を有する球面状であるため、複数の球状ころ４４の転動は、不一致補償後においても円滑に行われる。
【０００５】
このような自動調心ころ軸受４１を構成する、軌道輪である外輪４２及び内輪４３は、従来は鍛造加工により造ることが一般的であった。これに対して、近年、例えば特許文献２〜４に記載されているように、低コスト化を目的として、円筒状の素材に冷間でローリング加工を施すことにより、転がり軸受を構成する軌道輪及び軌道面を造ることが考えられている。
【０００６】
図９は、従来例に係る冷間ローリング加工法の概略を示す斜視図であり、（ａ）は素材の加工前の状態を、（ｂ）は加工後の状態をそれぞれ示す斜視図である。
【０００７】
冷間ローリング加工法により軌道輪を造る場合には、予め筒状もしくは円筒状に加工した素材５１を、マンドレル５３の外周面５３ａと成形用ロール５２の周面５２ａとの間で強く挟持して、これらマンドレル５３の外周面５３ａの形状と成形用ロール５２の周面５２ａの形状とを素材５１の内外周面に転写する。
【０００８】
このようなローリング加工を自動調心ころ軸受の内輪の加工に適用する場合、加工効率を向上させるためには、素材の形状を内輪の形状に近くしておくことが好ましい。一方、自動調心ころ軸受用内輪は、図７に示すように、軸方向の中央部に外径が最も大きくなった突状部を有し、この突状部の軸方向で両側に、この突状部から離れるに従って外径が小さくなる一対の内輪軌道を有している。このような形状を有する上記自動調心ころ軸受用内輪の加工を効率よく行うために、本発明者は先に、軸方向両端部外周面に大きめの面取り部を形成した円筒状の素材にローリング加工を施して、この素材を上記自動調心ころ軸受用内輪とする製造方法を考えた。
【０００９】
その製造方法によれば、素材５１は、予め鍛造加工、切削加工等により全体を円筒状に形成されたもので、その径方向の部分断面図である図１０に示す如く、外周面５１ａの両端部に大きめの面取り部５７ａ、５７ｂを形成している。従って素材５１の両端部の外径は、軸方向両端面に向けて漸次小さくなっている。このような素材５１は、図９（ａ）に示すように、成形用ロール５２の外周面に設けた加工用周面５２ａと、マンドレル５３の外周面に設けた支承面５３ａとの間で挟持する。そしてこれら成形用ロール５２とマンドレル５３とを互いに近づけ合う方向に強く押圧しつつ、これら成形用ロール５２とマンドレル５３と上記素材５１とを相対回転させる。この結果、図９（ｂ）に示すように、加工用周面５２ａの母線形状が素材５１の外周面５１ａに、支承面５３ａの母線形状が素材５１の内周面５１ｂに、それぞれ転写される。
【００１０】
なお、成形用ロール５２とマンドレル５３との回転方向は、図９に示すように加工用周面５２ａが成形用ロール５２の外周面に存在する場合には、互いに逆方向とする。これに対して、図示は省略するが、円環状の成形用ロールの内周面を加工用周面とし、マンドレルをこの成形用ロールの内径側に配置し、このマンドレルと成形用ロールの外径側に配置した押圧ロールとの間で、成形用ロール及び素材を強く挟持する構造も従来から知られている。このような構造の場合には、マンドレルと成形用ロールとを同方向に回転させる。
【００１１】
何れの場合であっても、ローリング加工により造られた中間素材の外形は、自動調心ころ軸受用内輪の最終形状に近いので、この中間素材に、熱処理、研削等の必要な後処理を施して自動調心ころ軸受用内輪として完成する。
【特許文献１】特許第３５２９１９１号公報
【特許文献２】特開平５−２２８５７１号公報
【特許文献３】特許第３６１０５９８号公報
【特許文献４】特許第３６９２６３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図５及び６は、それぞれ内輪用素材５１及び外輪用素材６１における従来例に係る冷間ローリング加工法を示す模式図であり、（ａ）は加工前の状態を、（ｂ）は加工後の状態をそれぞれ示す径方向の部分断面図である。図５（ａ）に示すように、加工前の内輪用素材５１の形状は、矩形を基本形状とした断面により構成され、内輪用素材５１の外周面５１ａの両端部及び内周面５１ｂの両端部にはそれぞれ面取り部５７ａ、５７ｂ及び５８ａ、５８ｂが設けられている。内輪用素材５１の両端面は、外周面５１ａと内周面５１ｂとの軸方向で同じ側となる面取り部５７ａと５８ａ、及び５７ｂと５８ｂのそれぞれの小径側端部を連結する平面となっている。
【００１３】
両端面がこのように平面となっているため、成型加工中において、成形用ロール５２とマンドレル５３とが互いに近づく方向で強く押圧されると、内輪用素材５１が塑性変形することにより、内輪用素材５１が内径側及び外径側から内外径間の肉厚中間部に向かい合って押し寄せ、内輪用素材５１の両端面の平面は、成形用ロール５２の周面とマンドレル５３の外周面との間の隙間Ｓに向かって、成形溝をはみ出して軸方向で外方に膨らむ。更にローリング加工が進行し、成形用ロール５２とマンドレル５３とが最も接近した状態では、図５（ｂ）に示すように、成形溝から軸方向で外方にはみ出した内輪用素材５１は、最小となった成形用ロール５２の周面とマンドレル５３の外周面との間の隙間Ｓに延在するため、ローリング加工終了後の製品端面には薄い環状バリ７０が生成し易い。このことは図６（ａ）、（ｂ）に示すように、外輪を成型加工する場合も同様である。
【００１４】
バリが生成すると、バリを次工程で除去するのに手間が掛かるだけでなく、成形過程中に落ちたバリは、成形用溝と素材の間に巻き込まれ、製品の軌道面に傷を付けることもある。特に加工率の大きい成形においてバリが発生し易いので、高効率の加工への支障となる。
【００１５】
本発明はこのような事情に鑑み、転がり軸受用の軌道輪の成形工程中でのバリの生成を防ぎ、成形工程中のバリ生成に起因する製品損傷の防止、成形後のバリ除去工程の削減を図ることができる転がり軸受用軌道輪の冷間ローリング加工法による製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明に係る転がり軸受用軌道輪の製造方法は、所定形状の軌道面を外周面又は内周面に有する転がり軸受の軌道輪を加工するために、筒状の素材を、該素材の外周側からは回転自在に設けられた成形用ロールに形成された加工用周面で、内周側からは前記成形用ロールの回転に対応して従動回転自在に設けられたマンドレルに形成された支承面で挟持押圧し、前記成形用ロールと、前記マンドレルと、前記加工用周面と前記支承面とに挟持された前記筒状の素材とを相対回転させることにより所定の形状に圧延加工する転がり軸受用軌道輪の製造方法において、前記筒状の素材には、該素材の両端面に軸方向で該素材の中央側に向かって深みを有する凹み部が全周に亘って設けられていることを特徴とする。
【００１７】
好適には、前記凹み部は、径方向の断面形状が彎曲弧線である前記筒状の素材を用いることを特徴とする。
【００１８】
また、好適には、前記筒状の素材は円筒状の素材であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る転がり軸受の軌道輪の製造方法によれば、素材の両端面に軸方向の凹みを設けることにより、端面の膨らみがマンドレルの成形溝及び成形用ロールの成形溝からはみ出すことがなく、成型加工によるバリの生成を回避できる。その結果、バリが落ちることによる製品軌道面の損傷や後工程でのバリの除去の手間がなくなり、より大きな変形を伴う成形が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態を、自動調心ころ軸受の内輪及び外輪の成形加工法を例に図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る冷間ローリング加工法の概略を示す斜視図であり、（ａ）は内輪用素材の加工前の状態を示し、（ｂ）は加工後の状態を示している。
【００２２】
図２は、内輪用素材における本実施形態に係る冷間ローリング加工法を示す模式図であり、（ａ）は加工前の状態を、（ｂ）は加工後の状態をそれぞれ示す径方向の部分断面図である。
【００２３】
図１（ａ）に示すように、内輪用素材１は、ローリング加工に先立って鍛造加工、切削加工等により全体が短い筒状もしくは略短円筒状に形成されている。成形用ロール２の外周面は、内輪用素材１の外周面１ａと対向するように配置され、内輪用素材１の内径側に配置されたマンドレル３の外周面は、内輪用素材１の内周面１ｂと対向するように配置されている。このように、成形用ロール２の外周面とマンドレル３の外周面とは、内輪用素材１を間に挟んで径方向に対向し、内輪用素材１は成形用ロール２の外周面とマンドレル３の外周面とによって挟持されている。
【００２４】
図２（ａ）に示すように、成形用ロール２の外周面には内輪外周面成形溝４が設けられ、内輪外周面成形溝４には加工用周面５と、加工用周面５の軸方向で両側の隅部６ａ、６ｂとが形成されている。加工用周面５の軸方向で中心部は、成形用ロール２の径方向で内側（図中上方側）に向かって凹んだ形状をしており、この凹み部分を中心として、軸方向で両側に内輪外周面成形溝４の両隅部６ａ、６ｂにかけて、該両隅部６ａ、６ｂの方向に向かうに従って成形用ロール２の軸心から加工用周面５までの距離が大きくなる方向に傾斜する一対の凸球面状の傾斜形状が形成されている。内輪用素材１は、その外周面１ａが成形用ロール２の加工用周面５と径方向に対向するように配置されている。加工用周面５の径方向の断面形状は、加工後の内輪に形成される外周面の最終形状の径方向の断面形状と相似である。
【００２５】
成形用ロール２と径方向に対向してマンドレル３が配置されている。マンドレル３には、成形用ロール２に設けられた内輪外周面成形溝４と径方向に対向する位置に内輪内周面成形溝８が設けられ、内輪内周面成形溝８には支承面９と、支承面９の軸方向で両側の隅部１０ａ、１０ｂとが形成されている。内輪用素材１は、その内周面１ｂがマンドレル３の支承面９と径方向に対向するように配置され、マンドレル３の支承面９によって支承されている。支承面９の径方向の断面形状は、加工後の内輪に形成される内周面の最終形状の径方向の断面形状と相似である。
【００２６】
図３は、本実施形態に係る冷間ローリング加工法に用いた内輪用素材１の加工前の状態を示す径方向の拡大断面図である。図３に示す如く、本実施形態に用いた内輪用素材１の外周面１ａには、図１０に示す従来の内輪用素材５１が有さなかった傾斜面部１６ａ、１６ｂが設けられている。
【００２７】
内輪用素材１の外周面１ａの軸方向で中間部には、外径が最も大きく母線形状が中心軸と平行な直線であって、軸方向長さがＬ１５である円筒面部１５が形成されている。この円筒面部１５を挟んで軸方向の両側部分には、軸方向で端部に向かうに従って漸次外径が小さくなる方向に傾斜した一対の傾斜面部１６ａ、１６ｂが形成されている。更に、これら両傾斜面部１６ａ、１６ｂの小径側端部と内輪用素材１の軸方向の両端面との間には、加工用周面５の両端部に存在する隅部６ａ、６ｂとの干渉を防止するために設けられた、軸方向の長さがそれぞれＬ１７である一対の面取り部１７ａ、１７ｂが形成されている。両傾斜面部１６ａ、１６ｂの軸方向の長さＬ１６は、円筒面部１５の軸方向の長さＬ１５及び一対の面取り部１７ａ、１７ｂの軸方向の長さＬ１７よりも十分に大きくなっている。
【００２８】
また、内輪用素材１の内周面１ｂの両端部にも、マンドレル３の支承面９の両端部に存在する隅部１０ａ、１０ｂとの干渉を防止するために設けられた面取り部１８ａ、１８ｂが形成されている。
【００２９】
内輪用素材１は、両傾斜面部１６ａ、１６ｂの軸方向の長さＬ１６及び傾斜面部１６ａ、１６ｂの軸方向に対する傾斜角度θを適正に規制することにより、ローリング加工の開始時に、両傾斜面部１６ａ、１６ｂと加工用周面５とが適正位置で加工用周面５の接線方向に当接するようになっている。具体的には、加工用周面５と両傾斜面部１６ａ、１６ｂとが、両傾斜面部１６ａ、１６ｂの幅方向のほぼ中央部で当接するように、両傾斜面部１６ａ、１６ｂの母線の傾斜角度θを加工用周面５の母線の傾斜角度及び曲率半径との関係で規制している。より具体的には、内輪用素材１の軸方向の長さを２Ｌとした場合に、両傾斜面部１６ａ、１６ｂと加工用周面５とが、内輪用素材１の軸方向で中央位置から軸方向距離でＬ／２の位置で当接するように、両傾斜面部１６ａ、１６ｂの母線の傾斜角度θを規制している。
【００３０】
このように両傾斜面部１６ａ、１６ｂと加工用周面５との当接部を規制することにより、ローリング加工の初期段階で両傾斜面部１６ａ、１６ｂと加工用周面５との当接部に作用する押圧力に基づき、この当接部から内輪用素材１の軸方向で中央部及び端部の両方向に向かう圧力が発生して、これら両方向にメタルフロー（即ち、金属材料の移動）が発生する。こうして、成形用ロール２とマンドレル３との間に挟まれた内輪用素材１の断面に関して、軸方向の圧力分布が、図１０に示すような傾斜面部を有さない従来の内輪用素材５１と比べて均一となるため、内輪用素材１の中央部の応力が低減し、メタルフローが均一化する。その結果、良質な自動調心ころ軸受用内輪を得ることができる。
【００３１】
なお、ローリング加工時に両傾斜面部１６ａ、１６ｂと加工用周面５とが当接する位置は、上述のように両傾斜面部１６ａ、１６ｂの幅方向でほぼ中央部が適正であるが、この中央部を境としてある程度の範囲に規制すれば、当接部が中央部に位置するときとほぼ同様の効果が得られる。内輪用素材１の軸方向長さを２Ｌとした場合に、内輪用素材１の軸方向中央部で外径が最も大きくなった部分、即ち軸方向中央位置から軸方向距離で０．２５Ｌ〜０．７５Ｌ離れた部分に両傾斜部１６ａ、１６ｂと加工用周面５との当接部を存在させれば、ほぼ同様の効果を得られる。
【００３２】
また、本実施形態に用いた内輪用素材１においては、上述のように、内輪用素材１の軸方向で中央部に外径が一定である円筒面部１５を形成しているが、この円筒面部１５の軸方向の長さＬ１５は、加工後の自動調心ころ軸受用内輪の軸方向で中央部の形状に合わせて適宜調節する。この場合、必要に応じて、円筒面部１５に代えて、内輪用素材１の軸方向で中央部に断面形状が凸円弧である曲面部分を全周に亘って設けても良い。何れの場合でも、円筒面部１５又は曲面部分の形状及び寸法を加工後の自動調心ころ軸受用内輪の軸方向で中央部の形状及び寸法に合わせて適正に規制すれば、ローリング加工の進行に伴うメタルフローの状態を、両傾斜面部１６ａ、１６ｂだけでなく円筒面部１５又は曲面部分でも均一化でき、より良質の自動調心ころ軸受用内輪を得ることができる。
【００３３】
内輪用素材１の外周面１ａの軸方向端部に関しても、面取り部１７ａ、１７ｂの存在に基づき、加工直後に外周面１ａの軸方向の両端部と加工用周面５の両端部に存在する隅部６ａ、６ｂとが干渉することはない。このため、外周面１ａの軸方向で両端部に関しても良質の塑性加工を施すことができる。
【００３４】
なお、ローリング加工時に、両傾斜面部１６ａ、１６ｂと加工用周面５とが当接する位置が、内輪用素材１の軸方向で中央部分から０．７５Ｌ以上離れて両端面に近付き過ぎると、ローリング加工の進行に伴って軸方向で中央側に向かうメタルフローが大きくなる。反対に、当接する位置が、内輪用素材１の軸方向で中央部から０．２５Ｌ未満しか離れていない、即ち中央部に近付きすぎると、軸方向で両端側に向かうメタルフローが大きくなる。何れの場合も両傾斜面部１６ａ、１６ｂと加工用周面５とが当接する位置を起点として生じるメタルフローが不均一となる。特に当接する位置が内輪用素材１の軸方向で両端面に近付き過ぎる場合には、加工後の自動調心ころ軸受の寸法、形状に拘らず、良質な自動調心ころ軸受用内輪を得る為に必要とされる程度に均一なメタルフローを得ることは難しい。
【００３５】
これに対して、当接する位置が内輪用素材１の軸方向で中央部に近い場合には、加工後の自動調心ころ軸受用内輪が小型であったり、内輪軌道の傾斜角度が急である等、自動調心ころ軸受の寸法、形状によっては、当接する位置を内輪用素材１の軸方向で中央部から０．１５Ｌ程度に近づけても、良質な自動調心ころ軸受用内輪を得ることは可能である。従って、内輪用素材１の加工公差等により、当接する位置を一義的に規制できず、ある程度の範囲にばらつくことが避けられない場合には、内輪用素材１の軸方向で両端面からＬ／２の位置を基準として、軸方向で中央部側にずれるように加工公差を設定することが望ましい。
【００３６】
また、本実施形態に用いた内輪用素材１においては、図３に示すように、内輪用素材１の両端面には凹み部２０ａ、２０ｂが設けてある。凹み部２０ａ、２０ｂは、径方向の幅は内輪用素材１の外周面１ａの両端部に形成された面取り部１７ａ、１７ｂの小径側端部から内輪用素材１の内周面１ｂの両端部に形成された面取り部１８ａ、１８ｂの大径側端部までに亘り、軸方向で内輪用素材１の中央部方向に深みを有するようにその断面形状を彎曲弧線とし、両端面のそれぞれに全周に亘って形成されている。内輪用素材１の両端面にこのような環状の凹み部２０ａ、２０ｂを設けることにより、ローリング加工の進行に伴う製品端面でのバリの生成を防止することができる。以下、このような凹み部２０ａ、２０ｂを有する内輪用素材１を用いた自動調心ころ軸受用内輪の冷間ローリング加工法による製造方法について詳述する。
【００３７】
図２（ａ）において、成形用ロール２とマンドレル３とを互いに近づけ合う方向に強く押圧しつつ、成形用ロール２とマンドレル３と内輪用素材１とを相対回転させる。内輪用素材１は、上述したように、その外周面１ａに形成された両傾斜面部１６ａ、１６ｂの軸方向のほぼ中央部で成形用ロール２の加工用周面５と当接し、該当接部に作用する押圧力によって、この当接部から内輪用素材１の軸方向で中央部及び端部の両方向に向かう圧力が発生する。この圧力によって内輪用素材１が塑性変形し、内輪用素材１の軸方向で中央部及び端部の両方向に均一のメタルフローが発生する。メタルフローによって移動した分の内輪用素材１は、内輪用素材１の内外径間の肉厚中間部に内径側及び外径側から向かい合って押し寄せ、内輪用素材１の両端面は、開放側となる成形用ロール２の外周面とマンドレル３の外周面との間に形成される隙間Ｓ側へ軸方向で外方に向かって膨らむ。
【００３８】
しかし、内輪用素材１の両端面には軸方向で中心方向に深みを持った凹み部２０ａ、２０ｂが形成されているため、内外径側から向かい合って押し寄せた内輪用素材１は、該凹み部２０ａ、２０ｂを軸方向で外方に向かって膨らませるが、その膨らみが内輪外周面成形溝４及び内輪内周面成形溝８（以後、単に成形溝という。）をはみ出して軸方向で外方に膨らみ、隙間Ｓに延びることはない。更にローリング加工が進行し、成形用ロール２の外周面とマンドレル３の外周面とが最も接近した状態となっても、図２（ｂ）に示すように、径方向の距離が最小となった成形用ロールの外周面とマンドレルの外周面との間の隙間Ｓに内輪用素材１がはみ出してしまうことはない。即ち、塑性変形によって軸方向で両外側に向かって移動した内輪用素材１は、内輪用素材１の両端面に形成された凹み部２０ａ、２０ｂを軸方向で外側に向かって膨らますが、凹み部２０ａ、２０ｂは、膨らむことによってその移動を許容し、移動してきた分の内輪用素材１を成形溝内に留めておく機能を持つ。そして、ローリング加工が終了するに至るまで内輪用素材１が成形溝をはみ出すことはなく、ローリング加工終了後の製品端面にバリが生成されることがない。
【００３９】
このようにして、バリが生成されることなく、成形用ロール１の加工用周面５の母線形状が内輪用素材１の外周面１ａに、マンドレル３の支障面の母線形状が内輪用素材の内周面１ｂにそれぞれ転写され、自動調心ころ軸受用内輪が成形される。
【００４０】
次に、自動調心ころ軸受用外輪の成型加工法についての実施形態を説明する。
【００４１】
図４は、外輪用素材における本実施形態に係る冷間ローリング加工法を示す模式図であり、（ａ）は加工前の状態を、（ｂ）は加工後の状態をそれぞれ示す径方向の部分断面図である。
【００４２】
外輪の成型加工法については、成形用ロール２２、外輪用素材２１、及びマンドレル２３の配置形態は、上述の内輪用素材１の場合と同様であり、成形用ロール２２の外周面とマンドレル２３の外周面とは、外輪用素材２１を間に挟んで径方向に対向し、外輪用素材２１は成形用ロール２２の外周面とマンドレル２３の外周面とによって挟持されている。
【００４３】
図４（ａ）に示すように、成形用ロール２２の外周面には外輪外周面成形溝２４が設けられ、外輪外周面成形溝２４には加工用周面２５と、加工用周面２５の軸方向で両側の隅部２６ａ、２６ｂとが形成されている。外輪用素材２１は、その外周面２１ａが成形用ロール２２の加工用周面２５と径方向に対向するように配置されている。加工用周面２５の径方向の断面形状は、加工後の外輪に形成される外周面の最終形状の径方向の断面形状と相似である。
【００４４】
成形用ロール２２と径方向に対向してマンドレル２３が配置されている。マンドレル２３には、成形用ロール２２に設けられた外輪外周面成形溝２４と径方向に対向する位置に外輪内周面成形溝２８が設けられ、外輪内周面成形溝２８には支承面２９と、支承面２９の軸方向で両側の隅部３０ａ、３０ｂとが形成されている。支承面２９は、マンドレル２３の径方向で外側に向かって突出する単一の球面形状を形成している。外輪用素材２１は、その内周面２１ｂがマンドレル２３の支承面２９と径方向に対向するように配置され、マンドレル２３の支承面２９によって支承されている。支承面２９の径方向の断面形状は、加工後の外輪に形成される内周面の最終形状の径方向の断面形状と相似である。
【００４５】
外輪用素材２１は、図４（ａ）に示すように、矩形を基本形状とした断面により構成され、外輪用素材２１の外周面２１ａの両端部及び内周面２１ｂの両端部にはそれぞれ面取り部３７ａ、３７ｂ及び３８ａ、３８ｂが設けられている。
【００４６】
外輪用素材２１の両端面には凹み部４０ａ、４０ｂが設けてある。凹み部４０ａ、４０ｂは、径方向の幅は外輪用素材２１の外周面２１ａの両端部に形成された面取り部３７ａ、３７ｂの小径側端部から外輪用素材２１の内周面２１ｂの両端部に形成された面取り部３８ａ、３８ｂの大径側端部までに亘り、外輪用素材２１の軸方向で外輪用素材２１の中央部方向に深みを有するようにその断面形状を彎曲弧線とし、外輪用素材２１の両端面のそれぞれに全周に亘って形成されている。
【００４７】
図４（ａ）において、成形用ロール２２とマンドレル２３とを互いに近づけ合う方向に強く押圧しつつ、成形用ロール２２とマンドレル２３と外輪用素材２１とを相対回転させる。外輪用素材２１は、その内周面２１ｂの軸方向でほぼ中央部が、支承面２９の球面形状の先端部と当接し、該当接部に作用する押圧力によって、この当接部から外輪用素材２１の軸方向で両端部に向かう圧力が発生する。この圧力によって外輪用素材２１が塑性変形し、外輪用素材２１の軸方向で両端部方向にメタルフローが発生する。メタルフローによって移動した分の外輪用素材２１は、外輪用素材２１の内外径間の肉厚中間部に内外径側から向かい合って押し寄せ、外輪用素材２１の両端面は、開放側となる成形用ロール２２の外周面とマンドレル２３の外周面との間に形成される隙間Ｓ側へ軸方向で外方に向かって膨らむ。
【００４８】
しかし、外輪用素材２１の両端面には軸方向で中心方向に深みを持った凹み部４０ａ、４０ｂが形成されているため、内外径側から向かい合って押し寄せた外輪用素材２１は、該凹み部４０ａ、４０ｂを軸方向で外方に向かって膨らませるが、その膨らみが成形溝をはみ出して軸方向で外方に膨らみ、隙間Ｓに延びることはない。更にローリング加工が進行し、成形用ロール２２の外周面とマンドレル２３の外周面とが最も接近した状態となっても、図６（ｂ）に示すように、径方向の距離が最小となった成形用ロール２２の外周面とマンドレル２３の外周面との間の隙間Ｓに外輪用素材２１がはみ出してしまうことはない。即ち、塑性変形によって軸方向で両外側に向かって移動した外輪用素材２１は、外輪用素材２１の両端面に形成された凹み部４０ａ、４０ｂを軸方向で外側に向かって膨らますが、凹み部４０ａ、４０ｂは、膨らむことによってその移動を許容し、移動してきた分の外輪用素材２１を成形溝内に留めておく機能を持つ。そして、ローリング加工が終了するに至るまで外輪用素材２１が成形溝をはみ出すことはなく、ローリング加工終了後の製品端面にバリが生成されることがない。
【００４９】
このようにして、バリが生成されることなく、成形用ロール２２の加工用周面２５の母線形状が外輪用素材２１の外周面２１ａに、マンドレル２３の支障面２９の母線形状が外輪用素材２１の内周面２１ｂにそれぞれ転写され、自動調心ころ軸受用外輪が成形される。
【００５０】
以上説明したように、本発明の冷間ローリング加工法によって自動調心ころ軸受の内輪及び外輪を製造すれば、加工後の製品端面にバリが生成されることはなく、従来のように生成されたバリを次工程で除去する手間を省くことができ、工程削減の効果がある。また、加工中におけるバリの落下に起因する製品の損傷を防止することができ、歩留まりの向上及び無駄を省く効果がある。更に、加工後の製品にバリが生成されないので、従来と比べて、より大きな変形を伴う成形が可能となる。
【００５１】
なお、上記実施例においては、加工用周面が成形用ロールの外周面に形成されているので、成形用ロールとマンドレルとの回転方向は互いに逆方向となるが、円環状の成形用ロールの内周面を加工用周面とし、マンドレルをこの成形用ロールの内径側に配置し、このマンドレルと成形用ロールの外径側に配置した押圧ロールとの間で、成形用ロール及び素材を強く挟持する構成としても良い。この場合は、マンドレルと成形用ロールとを同方向に回転させる。
【００５２】
以上、本発明に係る冷間ローリング加工法による転がり軸受用軌道輪の製造方法を、自動調心ころ軸受用の内輪及び外輪の加工を例に説明したが、本発明はこれに限らず、円筒ころ軸受や円すいころ軸受等の他のころ軸受、更には深玉軸受やアンギュラ玉軸受等の玉軸受の軌道輪の製造にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態に係る冷間ローリング加工法の概略を示しており、（ａ）は素材の加工前の状態を、（ｂ）は素材の加工後の状態をそれぞれ示す斜視図である。
【図２】内輪用素材における上記実施形態に係る冷間ローリング加工法を示す模式図であり、（ａ）は加工前の状態を、（ｂ）は加工後の状態をそれぞれ示す径方向の部分断面図である。
【図３】上記実施形態に係る内輪用素材の径方向の部分断面図である。
【図４】外輪用素材における上記実施形態に係る冷間ローリング加工法を示す模式図であり、（ａ）は加工前の状態を、（ｂ）は加工後の状態をそれぞれ示す径方向の部分断面図である。
【図５】内輪用素材における従来例に係る冷間ローリング加工法を示す模式図であり、（ａ）は加工前の状態を、（ｂ）は加工後の状態をそれぞれ示す径方向の部分断面図である。
【図６】外輪用素材における従来例に係る冷間ローリング加工法を示す模式図であり、（ａ）は加工前の状態を、（ｂ）は加工後の状態をそれぞれ示す径方向の部分断面図である。
【図７】従来例に係る自動調心ころ軸受の径方向の部分断面図である。
【図８】従来例に係る自動調心ころ軸受の軸方向の断面図である。
【図９】従来例に係る冷間ローリング加工法の概略を示しており、（ａ）は素材の加工前の状態を、（ｂ）は素材の加工後の状態をそれぞれ示す斜視図である。
【図１０】従来例に係る内輪用素材の径方向の部分断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１、５１  内輪用素材
１ａ、５１ａ  外周面
１ｂ、５１ｂ  内周面
２、２２、５２、６２  成形用ロール
３、２３、５３、６３  マンドレル
４  内輪外周面成形溝
５、２５  加工用周面
６ａ、６ｂ、２６ａ、２６ｂ  隅部
８  内輪内周面成形溝
９、２９  支承面
１０ａ、１０ｂ、３０ａ、３０ｂ  隅部
１５  円筒部
１６  傾斜面部
１７ａ、１７ｂ、３７ａ、３７ｂ、５７ａ、５７ｂ、６７ａ、６７ｂ  面取り部
１８ａ、１８ｂ、３８ａ、３８ｂ、５８ａ、５８ｂ、６８ａ、６８ｂ  面取り部
２０ａ、２０ｂ、４０ａ、４０ｂ  凹み部
２１、６１  外輪用素材
２１ａ、６１ａ  外周面
２１ｂ、６１ｂ  内周面
２４  外輪外周面成形溝
２８  外輪内周面成形溝
７０  バリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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