(57)【要約】【課題】製造コストを低減したシェル外輪の製造方法を提供する。【解決手段】円環形状の内径面に軌道面を有するシェル外輪の製造方法は、絞り加工によって平板からカップ状部材を得る工程（Ｓ１１）と、カップ状部材の外底壁に円周溝を形成する工程（Ｓ１２）と、円周溝の角部を基点とする打ち抜き加工によってカップ状部材の底壁を打ち抜いてシェル外輪を得る工程（Ｓ１３）とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環形状の内径面に軌道面を有するシェル外輪の製造方法であって、
絞り加工によって平板からカップ状部材を得る工程と、
前記カップ状部材の外底壁に円周溝を形成する工程と、
打ち抜き加工によって、前記円周溝の角部を基点として前記カップ状部材の底壁を打ち抜いて前記シェル外輪を得る工程とを含む、シェル外輪の製造方法。
【請求項２】
円周溝の前記角部の位置における直径は、前記カップ状部材の内側壁の直径より大きい、請求項１に記載のシェル外輪の製造方法。
【請求項３】
前記カップ状部材の内側壁と内底壁との接続部分には、側壁の厚み寸法を減ずるように逃げ部が形成されている、請求項１または２に記載のシェル外輪の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のシェル外輪の製造方法によって製造されるシェル外輪と、
前記シェル外輪の軌道面に沿って配置される複数の針状ころとを備える、シェル型針状ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、製造工数を削減したシェル外輪の製造方法、およびこのような方法で製造されたシェル外輪を採用したシェル型針状ころ軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のシェル型針状ころ軸受は、例えば、特開２００２−２９５４８５号公報（特許文献１）に記載されている。同公報に記載されているシェル型針状ころ軸受は、円筒形状のシェル外輪と、シェル外輪の内径面に沿って配置されている複数の針状ころと、隣接する針状ころの間隔を保持する保持器とを備える。
【０００３】
図６を参照して、上記構成のようなシェル型針状ころ軸受に採用されているシェル外輪の従来の製造工程を説明する。まず、第１の工程では、絞り加工によって平板からカップ状部材１０１を得る。次に、第２の工程では、打ち抜き加工によってカップ状部材１０１の底壁１０２に貫通孔１０３を設ける。次に、第３の工程では、旋削加工によって貫通孔１０３を広げる、すなわち貫通孔１０３の径方向外側の部分（図６において網掛けしている部分）を削り取って、円環形状のシェル外輪を得る。
【特許文献１】特開２００２−２９５４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の方法によれば、底壁１０２を除去する工程として打ち抜き加工（プレス加工）と旋削加工という異なる２種類の加工工程が必要となる。これは、シェル外輪の加工コスト増大の原因となる。具体的には、カップ状部材１０１を打ち抜き加工機から旋削加工機に移動させる等の作業工数の増加、および移動時にカップ状部材１０１に傷が生じる等の不良率の上昇等が挙げられる。
【０００５】
一方、底壁１０２を除去する他の方法として打ち抜き加工が挙げられるが、完成品の貫通孔１０３の直径Ｄ１はカップ状部材１０１の内側壁の直径Ｄ２より大きい（Ｄ１＞Ｄ２）ので、加工が非常に難しい。また、無理抜きをしようとすると、軌道面となるカップ状部材１０１の内側壁に傷を生じるおそれがある。
【０００６】
さらに、シェル外輪の他の製造方法として、予めシェル外輪の直径に一致するパイプ材を所定の長さに切断する方法が考えられる。しかし、この方法によれば材料費が非常に高くなり、製造コスト低減の要請に反することとなる。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、製造コストを低減したシェル外輪の製造方法、およびこのようなシェル外輪を採用したシェル型針状ころ軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、円環形状の内径面に軌道面を有するシェル外輪の製造方法に係るものである。具体的には、絞り加工によって平板からカップ状部材を得る工程と、カップ状部材の外底壁に円周溝を形成する工程と、打ち抜き加工によって、円周溝の角部を基点とするカップ状部材の底壁を打ち抜いてシェル外輪を得る工程とを含む。
【０００９】
上記の製造方法によれば、打ち抜き加工工程で円周溝の角部に応力集中を生じるので、意図した位置で底壁を打ち抜くことができる。また、底壁を除去する工程から旋削加工工程を排除できるので、製造コストを低減することができる。
【００１０】
なお、本明細書中「外底壁」とは、カップ状部材の外側の底壁面を指す。同様に「内底壁」とは、カップ状部財の内側の底壁面を指す。さらに「底壁」という場合は、内底壁と外底壁とを含むカップ状部材の底部分全体を指すものとする。また、「側壁」、「内側壁」、および「外側壁」の語についても同様である。
【００１１】
好ましくは、円周溝の角部の位置における直径は、カップ状部材の内側壁の直径より大きい。上記のシェル外輪の製造方法は、円周溝の角部に生じる応力集中を利用して底壁を除去するので、角部の位置を変更することにより、任意の位置で底壁と側壁とを分離することができる。すなわち、この発明は、内側壁の直径より大きな底壁を除去する場合に特に有効である。
【００１２】
さらに好ましくは、カップ状部材の内側壁と内底壁との接続部分には、側壁の厚み寸法を減ずるように逃げ部が形成されている。打ち抜き加工部近傍の内側壁は、加工に伴って径方向内側に盛り上がるおそれがある。これは、針状ころや保持器の回転不良の原因となり得る。そこで、この部分の厚み寸法を予め減じておくことによって、これらの問題を解消することができる。
【００１３】
この発明に係るシェル型針状ころ軸受は、上記の製造方法によって製造されるシェル外輪と、シェル外輪の内径面に沿って配置される複数の針状ころとを備える。シェル外輪を上記の工程で製造することにより、低廉なシェル型針状ころ軸受を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、カップ状部材の底壁除去工程を簡素化することで、製造コストを抑えたシェル外輪の製造方法、およびこのような方法で製造されたシェル外輪を採用した低廉なシェル型針状ころ軸受を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
まず、図５を参照して、この発明の一実施形態に係るシェル型針状ころ軸受１１を説明する。シェル型針状ころ軸受１１は、円環形状の内径面に軌道面１２ａおよび軸方向両端部に径方向内側に突出する鍔部１２ｂを有する外輪１２と、外輪１２の軌道面１２ａに沿って配置される複数の針状ころ１３と、隣接する針状ころ１３の間隔を保持する保持器１４とを備える。
【００１６】
次に、図１〜図４を参照して、この発明の一実施形態に係るシェル外輪１２の製造方法を説明する。なお、図１はシェル外輪１２の製造工程の一部を示すフロー図、図２は絞り加工工程後のカップ状部材２１を示す図、図３は円周溝の形成工程後のカップ状部材２１を示す図、図４は底壁２３の打ち抜き加工後のカップ状部材２１を示す図である。また、図２〜図４は、発明の理解を容易とするために、板厚を実際より厚く描いている。
【００１７】
まず、シェル外輪１２は、軸受鋼等の炭素鋼を圧延加工して得られる平板を出発材料として採用する。なお、炭素等の元素の含有量は、シェル外輪１２に求められる硬さ、靭性、耐摩耗性、および加工性等の機械的性質を満足するように調整される。
【００１８】
次に、第１の工程では、絞り加工によって平板からカップ状部材２１を得る（Ｓ１１）。図２を参照して、カップ状部材２１は、円筒形状の側壁２２と、側壁２２の一方側端部（図２の下側）を閉鎖する底壁２３とを有する。なお、内側壁２２ａは針状ころ１３と接触する軌道面１２ａとして機能する。したがって、絞り深さ（「側壁２２の高さ」を指す）は針状ころ１３の長さより深く設定する必要がある。また、内側壁２２ａと内底壁２３ａとの接続部分には、側壁２２の厚み寸法を減じるように逃げ部２４が設けられている。この逃げ部２４は、円周方向に連続する円周溝である。
【００１９】
この絞り加工工程（Ｓ１１）では、１度の絞り加工によって所定の長さの内側壁２２ａを得てもよいし、絞り加工を複数回繰り返してもよい。また、絞り加工を複数回繰り返すことで、正規の板厚より薄くなる部分（以下「薄肉部」という）が内側壁２２ａと内底壁２３ａとの接続部分に集中して逃げ部２４が形成される。
【００２０】
また、絞り加工工程（Ｓ１１）の後、軌道面１２ａとなる内側壁２２ａを平滑にするためのしごき加工、側壁２２の他方側端部（図２の上側）を切り揃えるトリミング加工、および側壁２２の他方側端部に鍔部１２ｂを形成する縁曲げ加工等が施される。
【００２１】
次に、第２の工程では、カップ状部材２１の外底壁２３ｂに円周溝２５を形成する（Ｓ１２）。具体的には、圧印加工（コイニング加工）等のプレス加工によって形成することができる。この円周溝２５は断面形状がＶ字型である。また、円周溝２５の角部２５ａ（根元部分を指す）の位置での直径は、内側壁２２ａの直径より大きく設定されている。
【００２２】
次に、第３の工程では、打ち抜き加工によって底壁２３を除去する（Ｓ１３）。具体的には、外底壁２３ｂを下にした状態でカップ状部材２１を円筒形状のダイス上に載置し、パンチで内底壁２３ａに絞り方向と同一の方向（図３の下方向）に荷重を加える。これにより、円周溝２５の角部２５ａに応力集中が生じ、底壁２３がカップ状部材２１から分離する。そして、シェル外輪１２が得られる。
【００２３】
ここで、円周溝２５の角部２５ａは、底壁２３の打ち抜き加工工程（Ｓ１３）において破断の基点となる。つまり、角部２５ａの位置を変更すれば、任意の位置で側壁２２と低壁２３とを分離することができる。すなわち、この発明は、内側壁２２ａの直径より大きな底壁２３を除去する場合に特に有効である。
【００２４】
次に、第４の工程では、所定の機械的性質を得るためにシェル外輪１２に熱処理を施す（Ｓ１４）。熱処理の具体例としては、硬さや耐摩耗性等の向上を目的として光輝焼き入れ、浸炭焼き入れ、または浸炭窒化処理等が、靭性等の向上や残留応力の除去等を目的として焼き戻しや焼鈍し等が挙げられる。
【００２５】
上記の各工程を経てシェル外輪１２が得られる。ここで、この発明に係る製造方法において、絞り加工工程（Ｓ１１）、円周溝２５の形成工程（Ｓ１２）、および底壁２３の打ち抜き加工工程（Ｓ１３）はいずれもプレス加工工程である。したがって、パンチとダイスの形状およびカップ状部材２１に加える応力の大きさ等を調整すれば、同じ加工機で加工することができる。
【００２６】
すなわち、この発明に係る製造方法を採用すれば、加工工程毎にカップ状部材２１を移動させる必要がなくなるので、移動に伴う作業工数を削減することができる。また、カップ状部材２１の移動を省略することにより、従来問題となっていたカップ状部材２１の移動に伴う傷の発生を防止することができる。その結果、シェル外輪１２の製造コストを低減することができ、低廉なシェル型針状ころ軸受１１を得ることができる。
【００２７】
また、底壁２３の打ち抜き加工工程（Ｓ１３）において、側壁２２は底壁２３に近い位置で変形を生じる。具体的には、内側壁２２ａが径方向に盛り上がるように変形する。そこで、この変形によって針状ころ１３や保持器１４の回転が阻害されるのを防止するために、予め変形のおそれがある部分に逃げ部２４を設けておくのが望ましい。
【００２８】
上記の実施形態において、逃げ部２４の断面形状は所定の曲率を有する円弧形状である例を示したが、これに限ることなく、任意の断面形状であってもよい。しかし、底壁２３の打ち抜き加工時に応力集中を生じないように、曲面形状とするのが望ましい。
【００２９】
一方、円周溝２５は、Ｖ字角度が小さい程角部２５ａに生じる応力集中が大きくなる。したがって、打ち抜き加工の容易性の観点からは、Ｖ字角度は鋭角であるのが望ましい。一方、Ｖ字角度が小さすぎると円周溝２５の形成が困難となる。したがって、これらの観点から、適切なＶ字角度を選択する必要がある。
【００３０】
また、上記の実施形態における円周溝２５は、断面形状がＶ字形状の例を示したが、これに限ることなく、任意の形状を採用することができる。ただし、底壁２３の打ち抜き加工工程（Ｓ１３）において応力集中を生じるように角部２５ａを有していることが必要である。
【００３１】
また、上記の実施形態におけるシェル型針状ころ軸受１１は、構成要素として保持器１４を有する例を示したが、この発明において保持器１４は必須の構成要素ではない。つまり、この発明は、総ころ形式のシェル型針状ころ軸受にも適用することができる。
【００３２】
また、上記の各工程は、この発明に係るシェル外輪１２の製造工程一例であって、各工程をさらに細分化してもよいし、必要な工程をさらに追加することもできる。また、加工工程の順番も任意に入れ替えることができるものとする。
【００３３】
さらに、上記の各工程は、それぞれ別々の工程として単能プレスで行ってもよいが、順送プレス、または、トランスファプレスによって行うこととしてもよい。これにより、各工程を連続的に行うことができる。また、上記の各工程の全部または一部に相当する加工部を有するシェル外輪１２の製造装置を使用することにより、生産性を高めることができ、結果としてシェル型針状ころ軸受１１の製品価格を抑えることができる。
【００３４】
なお、本明細書中で「順送プレス」とは、プレス内に複数の加工工程を持ち、材料をプレス入口のフィーダにより各工程を移動させることによって、材料を連続的に加工する方法を指すものとする。また、本明細書中で「トランスファプレス」とは、複数の加工工程を必要とする場合に、各工程を行うステージを必要数分設け、搬送装置によって工程品を移動させながら、各ステージで加工を行う方法を指すものとする。
【００３５】
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】
【００３６】
この発明は、シェル型針状ころ軸受に有利に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の一実施形態に係るシェル外輪の製造工程の一部を示すフロー図である。
【図２】絞り加工によって得られたカップ状部材を示す図である。
【図３】カップ状部材の外底壁に円周溝を形成した状態を示す図である。
【図４】カップ状部材の底壁を除去した状態を示す図である。
【図５】この発明の一実施形態に係るシェル型針状ころ軸受を示す図である。
【図６】従来のシェル外輪の製造工程の一部を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１１  シェル型針状ころ軸受、１２  シェル外輪、１２ａ  軌道面、１２ｂ  鍔部、１３  針状ころ、１４  保持器、２１，１０１  カップ状部材、２２  側壁、２２ａ  内側壁、２３，１０２  底壁、２３ａ  内底壁、２３ｂ  外底壁、２４  逃げ部、２５  円周溝、２５ａ  角部、１０３  貫通孔。
【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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