(57)【要約】【課題】強圧入によらずに外輪内径面の真円度が確保できて、種々の材質，形状のハウジングに使用することのできるシェル型ころ軸受を提供する。【解決手段】円筒状の金属板製の外輪２と、この外輪２の転走面６に転動自在に組み込まれた複数のころ３とを有する。このシェル型ころ軸受１において、外輪２の外径面７を、外輪２の熱処理後に研削加工された研削加工面とする。研削取り代は有効硬化層深さ以下とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の金属板製の外輪と、この外輪の転走面に転動自在に組み込まれた複数のころとを有するシェル型ころ軸受において、上記外輪の外径面が、外輪の熱処理後に研削加工された研削加工面であることを特徴とするシェル型針状ころ軸受。
【請求項２】
請求項１において、外輪の研削取り代を有効硬化層深さ以下としたシェル型ころ軸受。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、ハウジングに中間嵌め、またはすきま嵌めのいずれかで取付けているシェル型ころ軸受。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のシェル型ころ軸受において、前記シェル型ころ軸受が組み込まれるハウジングとの嵌め代が、温度上昇により減少するものであるシェル型ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シェル型の外輪を有するシェル型ころ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シェル型針状ころ軸受は、従来より種々のものが提案されている（例えば、特許文献１，特許文献２）。これらのシェル型ころ軸受は、安価で軽量であることから、種々の用途に用いられている。シェル型ころ軸受は、外輪がプレス製であるために、外輪外径精度が削出し型外輪に比べて悪く、一般にハウジングに強圧入して使用される。これは、圧入されていない状態では、転走面となる外輪内径面の精度が悪いが、精度の十分にあるハウジングに圧入することにより、外輪内径面の精度が矯正された状態となり、精度を確保できるようになるためである。このため、シェル型ころ軸受は、製造過程において、ハウジングを仮想した基準リングを用い、これにシェル型ころ軸受を圧入した状態での内接円径を管理している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１８２５４１号公報
【特許文献２】
特開平１１−３０３８６３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ハウジングが軽合金や樹脂等の材質であったり、薄肉であるなど、その剛性が小さい場合、軸受を強圧入することにより、ハウジングが不均一に変形することがある。特に、ハウジングにおける軸受嵌合孔の周囲の壁部が、均一厚さの円筒状でなくて、円周方向の一部や複数箇所に局部的な薄肉部分がある場合などは、強圧入によってハウジングの不均一な変形が生じ易い。このような不均一な変形が生じると、ハウジングの軸受嵌合孔の内径の真円度が確保できず、シェル型ころ軸受の外輪内径面が十分に矯正されないことがある。又、このハウジングの不均一な変形により、軸受嵌合孔の周囲の寸法も変形してしまう不具合もある。そのため、上記のようなハウジングの材質，形状の場合、シェル型ころ軸受の適用が困難であった。
また、使用温度が高温である場合、材質が軽合金または樹脂のハウジングは、軸受外輪との線膨張係数の違いにより、軸受とハウジングの締め代が減少するため、シェル型ころ軸受の外輪内径が十分に矯正されないことがある。このため、締め代の確保が必要となる高温環境下の用途では、初期の組込み時の締め代を大きくする必要がある為、シェル型ころ軸受の適用は、更に困難となる。
【０００５】
そのため、上記のような材質，形状のハウジングに使用する場合、外輪外径精度が高く、軽圧入又はすきま嵌めで使用可能な削出し型外輪のころ軸受が使用されている。しかし、削出し型外輪のころ軸受は、シェル型ころ軸受に比べて高価であるうえ、外輪肉厚が厚い為に重量が重く、軸受が使用される機器の軽量化の妨げにもなる。
一方、シェル型ころ軸受は、適用するハウジングや環境の制限とは別に、製造過程で上記のように基準リングを用いて内接円径を管理しており、管理に手間がかかるため、その改善が望まれる。
【０００６】
この発明の目的は、強圧入にする事なく外輪内径面の真円度が確保できて、種々の材質，形状のハウジングに使用することのできるシェル型ころ軸受を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明のシェル型ころ軸受は、円筒状の金属板製の外輪と、この外輪の転走面に転動自在に組み込まれた複数のころとを有するシェル型ころ軸受において、上記外輪の外径面が、外輪の熱処理後に研削加工された研削加工面であることを特徴とする。
この構成によると、外輪の外径面を研削加工面としたため、外輪外径の寸法精度が削出し型の外輪と同等にできる。熱処理後の研削であるため、研削により得た精度が熱処理歪みで損なわれることもない。このため、外輪をハウジングの軸受取付孔に軽圧入により、あるいは中間嵌めやすきま嵌めで取付けて、転走面となる内径面の真円度が確保できる。なお、外輪の単独で内径面の要求精度が確保されるものとしておくことが好ましい。このように、強圧入によらずに外輪をハウジングに取付けることができるため、ハウジングが軽合金や樹脂製の材質、あるいは薄肉等の理由で剛性が小さい場合や、ハウジングの軸受嵌合部の付近が異形状である場合も、強圧入によってハウジングの軸受取付孔を変形させることがなく、削出し型の外輪を持つころ軸受と同様に使用することができる。また、使用温度が高温になると軸受とハウジングの締代が減少する場合にも適用できる。さらに、製造に際して、基準リングが必要でなくなり、削出し型外輪のころ軸受と同様に外径自由の状態での内接円径の管理ができ、管理工程が簡略化される。このため、研削工程が付加されても、軸受全体としての工程の増加は少なくて済む。また、研削工程が付加されても、削出し型外輪に比べて安価に製造できる。
【０００８】
上記外輪における研削取り代は、有効硬化層深さ以下とすることが好ましい。すなわち、外輪の上記熱処理として、浸炭焼入焼戻し等の有効硬化層を持つ熱処理を行った場合は、外径側の有効硬化層を損なわないようにするために、外径の研削削り代は、有効硬化層深さ以下とする。これにより、外径面の硬度を、一般に望ましいとされている値であるＨｖ５１３以上とすることもできる。
【０００９】この発明のシェル型ころ軸受は、ハウジングへの嵌め合いがすきま嵌めとされるものであっても良い。すきま嵌めとすることで、軸受の組み込み性が向上する。
また軸方向荷重条件が厳しくない用途や、高温条件ではなくすきまの増大が少ない場合は、ハウジングとシェル型ころ軸受の嵌め合いをすきま嵌めとしても、ハウジングによるシェル型ころ軸受の支持が可能である。
【００１０】
又、強圧入によらずに外輪内径面の真円度が確保でき、種々の材質，形状のハウジングに使用することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の第１の実施形態を図１および図２と共に説明する。このシェル型ころ軸受は、円筒状の金属板製の外輪２と、この外輪２の内径面からなる転走面６に転動自在に組み込まれた複数のころ３とを有し、外輪２の外径面７が、外輪１の熱処理後に研削加工された研削加工面とされている。各ころ３は、リング状の保持器４に設けられた円周方向複数箇所の各ポケット４ａに保持されている。各ころ３は、保持器４に対して内径側および外径側共に自然には脱落しないように保持されている。このシェル型ころ軸受１は、外輪２と保持器４ところ３とで構成され、内輪は有していない。各ころ３は、その配列の内径側において、軸（図示せず）に直接に転接する。ころ３は、針状のものであり、このシェル型ころ軸受は、シェル型針状ころ軸受となる。
【００１２】
外輪２は、円筒状本体部２ａの両端に、内径側に折り返した折り返し部２ｂ，２ｃを有している。保持器４は、折り返し部２ｂ，２ｃよりも内径側に位置する。外輪２に組み込まれたころ３は、両側の折り返し部２ｂ，２ｃにより軸方向の移動範囲が規制され、外輪２からの脱落が阻止される。
【００１３】
図２と共に、このシェル型ころ軸受１における外輪２の製造過程および軸受全体の組立過程を説明する。まず、鋼板等の平板状の金属板をプレス加工し、図２（Ａ）の過程を経るなどして、同図（Ｂ）に示すような両端に折り返し部２ｂ，２ｃを有する状態の外輪２を得る。このプレス加工の完了した外輪２を、熱処理し（同図（Ｃ））、その後に外径面７を砥石１１で研削する（同図（Ｄ））。同図（Ｅ）のように外径研削された外輪２の内径側に保持器４を配置し、この状態でころ３を保持器４に組込む。保持器４には、ころ３を保持する為のころ落ち止め      （図示無し）が設置してあり、ころ３の組込みは、ころ落ち止めの弾性変形を利      用したかち込みにより行なう。この結果同図（Ｆ）のようにシェル型ころ軸受１      の組立が完了する。完了後、ころ配列の内接円径の管理等の検査を行う。
【００１４】
外輪２を平板状の金属板から図２（Ｂ）のような形状に成形する工程では、例えば、金属板をまず有底円筒状に深絞りし、底板外周縁付近を残してプレス加工で底抜きし、残された外周縁部を内側に折り曲げて図２（Ａ）のように片方の折り返し部２ｂとする。この後、もう片方の折り返し部２ｃの折り曲げを行う。
【００１５】
外輪２の熱処理としては、焼入れと焼き戻しを行う。焼入れは、例えば浸炭焼入れを行う。外輪２の熱処理として、浸炭焼入焼戻し等の有効硬化層を持つ熱処理を行った場合は、外径の研削削り代は、有効硬化層深さ以下とする。これにより、有効硬化層を損なわないようにできる。研削後の外輪外径面７の硬度は、ビッカース硬さでＨｖ５１３以上とすることが好ましい。又、外輪２の内部の硬度は、Ｈｖ３５０以上とすることが好ましい。
【００１６】
この構成のシェル型ころ軸受１は、図３に示すように、ハウジング２１の軸受取付孔２２に嵌合させて取付けられ、軸（図示せず）の支持に用いられる。これらハウジング２１とシェル型ころ軸受１とで、ハウジング・軸受組付体２４が構成される。このシェル型ころ軸受１は、外輪２の外径面７を研削加工面としたため、外輪外径の寸法精度が削出し型の外輪と同等にできる。熱処理後の研削であるため、研削により得た精度が熱処理歪みで損なわれることもない。このため、外輪２をハウジング２１の軸受取付孔２２に軽圧入により、あるいは中間嵌めで取付けて、転走面６となる内径面の真円度が確保できる。条件によってはすきま嵌めも可能である。このように、強圧入によらずに外輪２をハウジング２１に取付けることができるため、ハウジング２１が軽合金や樹脂製の材質、あるいは薄肉等の理由で剛性が小さい場合や、ハウジング２１の軸受嵌合部の周囲の断面形状が、空間部２３の存在等によって局部的な薄肉部分が生じている場合であっても、強圧入によってハウジング２１の軸受取付孔２２を変形させることがない。そのため、削出し型の外輪を持つころ軸受と同様に使用することができる。また、使用温度が高温で軸受１とハウジング２１の締代が変化する場合にも適用できる。
【００１７】
シェル型ころ軸受１のハウジング２１への嵌め合いをすきま嵌めとした場合は、軸受１の組み込み性が向上する。条件によってはすきま嵌めが可能である。例えば、軸方向荷重条件が厳しくない用途や、高温条件ではなくすきまの増大が少ない場合は、ハウジング２１とシェル型ころ軸受１の嵌め合いをすきま嵌めとしても、シェル型ころ軸受１の安定設置が可能である。
【００１８】
さらに、このシェル型ころ軸受１は、外径面７を熱処理後の研削加工面としたため、組立後の検査に際して基準リング（図示せず）が必要でなくなり、削出し型外輪のころ軸受と同様に外径自由の状態での内接円径の管理ができて、管理工程が簡略化される。このため、研削工程が付加されても、軸受全体としての工程の増加は少なくて済む。また、研削工程が付加されても、削出し型外輪に比べて安価に製造できる。
【００１９】
上記外輪の熱処理は、型焼入れとするか、またはプレステンパーを施しても良い。型焼入れは、焼入れするときに金型を用いて矯正冷却する方法であり、熱処理変形を極力少なくして真円度良く焼入れすることができる。プレステンパーは、テンパー、つまり焼戻しを行うときに、プレスして行う方法であり、熱処理時の焼き入れ変形を焼き戻し処理で矯正することができる。このため、これら型焼入れとするか、またはプレステンパーによると、研削前の内径面および外径面の真円度が確保し易い。たとえば、研削前における内径面および外径面の真円度を規定値以下の高精度を保つことができる。このため、外輪の完成後の内径面の真円度が高精度に確保され、また外径面については、より少ない研削取り代で真円度が確保できる。
【００２０】
つぎに、この発明の他の実施形態を図４〜図６と共に説明する。このシェル型ころ軸受１は、第１の実施形態にかかるシェル型ころ軸受１において、外輪２に折り返し部２ｂ，２ｃを設ける代わりに、外輪２の両側に内向きの鍔部２ｄ，２ｅを設けたものである。保持器４は両側の鍔部２ｄ，２ｅの間に収まり、ころ３は保持器４を介して外輪２に対して抜け止めされる。複数のころ３と保持器４とで保持器付きころ５が構成される。外輪２が熱処理されること、および外輪２の外径面７が熱処理後に研削されて研削加工面とされることは、第１の実施形態と同じである。
【００２１】
この実施形態の場合、図５のように、外輪２にころ３と保持器４を組み込んだ後に外径面７の研削を行うようにしても、また図６のように、鍔部２ｅの端曲げ前に研削を行うようにしても良い。外輪２の熱処理は、いずれも鍔部２ｅの端曲げ前に行うが、図５の例の場合は、外輪にころ３と保持器４を組み込んだ状態で軸受１の全体の熱処理を行い、その後に外輪外径面７の研削を行うようにしても良い。
【００２２】
図５の例では、平板状の鋼板等の金属板を有底円筒状に深絞りし、周縁を残して底抜きし、同図（Ａ）のように片方の鍔部２ｄを有する円筒状形状の外輪２とする。この状態の外輪２を熱処理する。なお、この熱処理では、焼入れ後に、もう片方の鍔部２ｅとする部分２ｅ′の折曲げ予定箇所を、後に折り曲げが可能なように焼戻しておく。この熱処理後の外輪２にころ３と保持器４を組み込み（同図（Ｃ））、鍔部２ｅを曲げた後に（同図（Ｄ））、砥石１１で外輪外径面７の研削を行う（同図（Ｅ））。
図６の例では、外輪２の熱処理（同図（Ｂ））の後に砥石１１による外輪外径面７の研削を行い（同図（Ｃ））、その後にころ３と保持器４を組み込み（同図（Ｄ）、鍔部２ｅの折曲げを行う（同図（Ｅ））。
この実施形態におけるその他の事項は、図５の例および図６の例とも、第１の実施形態と同じである。
【００２３】
図７は、この発明のシェル型ころ軸受を応用した機械の例を示す。同図は、自動車のエアコン等に用いられる斜板式のコンプレッサの一例を示す。
この斜板式コンプレッサ６１は、斜板上を摺動するシューを介してピストンが往復作動するようにしたもので、ハウジング６２内に、斜板６３を固定した主軸６４が、ラジアル軸受６５を介して回転自在に支持されている。ハウジング６２には円周方向の等間隔位置に複数のシリンダボア６６が形成され、各ボア６６内に両頭形のピストン６７が摺動自在に収容されている。各ピストン６７の中央部分に斜板６３の外周部を跨ぐようにして凹陥部６８が形成され、この凹陥部６８の軸方向対向面に球面座を形成して球または半球状のシュー６９を着座させてある。シュー６９が斜板６３とピストン６７との間に介在して斜板６３の回転運動をピストン６７の往復運動に円滑に変換させる働きをする。
斜板６３は主軸６４に固定されていて、主軸６４と共に回転する。そして、上述のように斜板６３はピストン６７を往復運動させる働きをするものであるため、主軸６４の軸方向にスラスト荷重が発生する。このため、斜板６３とハウジング６２との間にスラスト軸受７０を介在させてある。上記ラジアル軸受６５にこの発明のシェル型ころ軸受、例えば上記第１の実施形態や他の実施形態のシェル型ころ軸受１を用いる。この場合に、シェル型ころ軸受１は、ハウジング６２における軸受取付孔に、軽圧入により取付けても、中間嵌め、またはすきま嵌めにより取付けても良い。
【００２４】
この斜板式コンプレッサ６１におけるラジアル軸受６５の取付箇所では、周囲に複数のシリンダボア６６があって、ハウジング６２の軸受取付孔の周囲部が、各シリンダボア６６の部分で薄肉部分６２ａとなっている。このため、軸受を強圧入したのでは薄肉部分６２ａが変形するが、この発明のシェル型ころ軸受を用いることにより、軽圧入、中間嵌め、またはすきま嵌めで取付けることができ、シェル型ころ軸受を使用しながら、軸受外輪の転走面の真円度が確保できる。
【００２５】
【発明の効果】
この発明のシェル型ころ軸受は、外輪の外径面を熱処理後に研削加工した研削加工面としたため、強圧入によらずに外輪内径面の真円度が確保できて、ハウジングが軽合金や樹脂製の材質、あるいは薄肉等の理由で剛性が小さい場合や、軸受嵌合部の付近が異形状である場合など、種々の材質，形状のハウジングに使用することができる。また、使用温度が高い用途にも使用することができる。内接円径の管理も容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかるシェル型ころ軸受の断面図である。
【図２】同軸受の加工および組立工程の説明図である。
【図３】同軸受のハウジングへの組み込み過程の説明図である。
【図４】この発明の他の実施形態にかかるシェル型ころ軸受の断面図である。
【図５】同軸受の加工および組立工程の一例の説明図である。
【図６】同軸受の加工および組立工程の他の例の説明図である。
【図７】この発明のシェル型ころ軸受を適用した具体的機械例であるコンプレッサの断面図である。
【符号の説明】
１…シェル型ころ軸受
２…外輪
３…ころ
４…保持器
５…保持器付きころ
６…転走面
７…外径面
１１…砥石
２２…ハウジング
２３…軸受取付孔
【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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【図７】
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