(57)【要約】【課題】一連の成形工程において、成形型に生じる応力を低減することで成形型の破損や磨耗などを防止しつつ所望形状の肩部を有する軌道輪を一体成形することが可能な低コストの転がり軸受製造技術を提供する。【解決手段】環状溝１８が設けられた金型２０と、環状溝に充填した素材２２に対して押圧力を作用させる環状の押圧型２４とを備え、金型の環状溝及び環状の押圧型には、その対向面の所定位置にそれぞれ環状の凸所Ｇ２が設けられている。この構成において、金型の環状溝に充填した素材に対して環状の押圧型で押圧力を作用させて当該素材を所定形状に成形した際、各環状の凸所によって少なくとも、その成形品２６の外径面又は内径面(軌道輪１０の外径面12a,14a又は内径面12b,14b)の両側には、環状の凹所Ｇ１が一体成形される。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受の構成であって相対的に回転可能な複数の軌道輪の肩部には、これら複数の軌道輪を対象物に取り付ける際に当該対象物の隅部に密着するような形状の凹所が一体成形されていることを特徴とする転がり軸受の軌道輪。
【請求項２】
凹所は、各軌道輪の外径面及び内径面のうち、少なくとも対象物の隅部に密着する面の両側に沿って環状に一体成形されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受の軌道輪。
【請求項３】
凹所には、軌道輪の外径面及び内径面に対して所定の角度を成し、且つ所定の幅を有する環状の平面部が一体成形されていることを特徴とする請求項２に記載の転がり軸受の軌道輪。
【請求項４】
凹所は、軌道輪の外径面及び内径面の両側に沿って連続的に一体成形されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の転がり軸受の軌道輪。
【請求項５】
凹所は、軌道輪の外径面及び内径面の両側に沿って断続的に一体成形されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の転がり軸受の軌道輪。
【請求項６】
凹所の平面部は、軌道輪の外径面及び内径面に対して７０°〜１１０°の範囲の角度を成し、且つ少なくとも０.１ｍｍ以上の幅を有することを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の転がり軸受の軌道輪。
【請求項７】
環状溝が設けられた金型と、環状溝に充填した素材に対して押圧力を作用させる環状の押圧型とを備えた転がり軸受の軌道輪の製造装置であって、
金型の環状溝及び環状の押圧型には、その対向面の所定位置にそれぞれ環状の凸所が設けられており、
金型の環状溝に充填した素材に対して環状の押圧型で押圧力を作用させて当該素材を所定形状に成形した際、各環状の凸所によって少なくとも、その成形品の外径面又は内径面の両側には、環状の凹所が一体成形されることを特徴とする転がり軸受の軌道輪の製造装置。
【請求項８】
金型の環状溝及び環状の押圧型は、環状の外側面及び環状の内側面と、これら外側面と内側面との間に亘る環状の底面とを有し、環状の凸所は、環状の底面の両端側を部分的に突出して形成されており、
凸所には、外側面又は内側面に対して所定の角度を成し、且つ所定の幅を有する環状の平面部が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の転がり軸受の軌道輪の製造装置。
【請求項９】
凸所は、環状の底面の両端側に沿って連続的に形成されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の転がり軸受の軌道輪の製造装置。
【請求項１０】
凸所は、環状の底面の両端側に沿って断続的に形成されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の転がり軸受の軌道輪の製造装置。
【請求項１１】
凸所の平面部は、外側面又は内側面に対して７０°〜１１０°の範囲の角度を成し、且つ少なくとも０.１ｍｍ以上の幅を有することを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の転がり軸受の軌道輪の製造装置。
【請求項１２】
環状溝が設けられた金型と、環状溝に充填した素材に対して押圧力を作用させる環状の押圧型とを用いた転がり軸受の軌道輪の製造方法であって、
金型の環状溝及び環状の押圧型には、その対向面の所定位置にそれぞれ環状の凸所が設けられており、
金型の環状溝に充填した素材に対して環状の押圧型で押圧力を作用させて当該素材を所定形状に成形した際、各環状の凸所によって少なくとも、その成形品の外径面又は内径面の両側には、環状の凹所が一体成形されることを特徴とする転がり軸受の軌道輪の製造方法。
【請求項１３】
金型の環状溝及び環状の押圧型は、環状の外側面及び環状の内側面と、これら外側面と内側面との間に亘る環状の底面とを有し、環状の凸所は、環状の底面の両端側を部分的に突出して形成されており、
凸所には、外側面又は内側面に対して所定の角度を成し、且つ所定の幅を有する環状の平面部が設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の転がり軸受の軌道輪の製造方法。
【請求項１４】
凸所は、環状の底面の両端側に沿って連続的に形成されていることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の転がり軸受の軌道輪の製造方法。
【請求項１５】
凸所は、環状の底面の両端側に沿って断続的に形成されていることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の転がり軸受の軌道輪の製造方法。
【請求項１６】
凸所の平面部は、外側面又は内側面に対して７０°〜１１０°の範囲の角度を成し、且つ少なくとも０.１ｍｍ以上の幅を有することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれかに記載の転がり軸受の軌道輪の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば内輪や外輪などの軌道輪の肩部に所定の平面が施された転がり軸受、転がり軸受の製造装置及び製造方法に関し、特に成形型を用いた転がり軸受の成形時に生じる応力を低減することにより、成形型の破損や磨耗などを防止しつつ容易に転がり軸受を製造するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受の軌道輪は、その内輪が軸に密着するように取り付けられ、また、その外輪がハウジングに密着するように取り付けられるのが一般的であるが、この場合、軸又はハウジングの隅部の丸みを帯びた形状に干渉されること無く、転がり軸受(内輪又は外輪)の肩部を軸又はハウジングに密着させる必要がある。
そのため、従来の転がり軸受は、例えば図４に示すように、その軌道輪１(内輪１ａ、外輪１ｂ)の肩部に所定の曲率半径Ｒの面取りが施されており、この面取りは、例えば軸受成形時に切削などの方法で形成されている(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
このような面取りを施す転がり軸受の製造方法としては、例えば図５(ａ)〜(ｄ)の製造工程で順に示すように、金型２に充填した素材３に対して上型４により所定の圧力Ｆでプレス成形を施した後、金型２から取り出した成形品(軌道輪５)の肩部に切削具６により所定の曲率半径Ｒの面取りを施している。この後、成形品は焼成装置(図示しない)で焼結処理が施される(第１の従来技術)。なお、焼結処理は、同図(ｄ)の製造工程(切削具６による切削工程)の前でも施すことができる。
【０００４】
また、他の製造方法としては、例えば図６(ａ)〜(ｄ)の製造工程で順に示すように、金型２のキャビティ内面２ａに所定の曲率半径Ｒの面取り部２ｂを予め形成すると共に、素材３を押圧するパンチ７の先端にも所定の曲率半径Ｒを有する凹形状の円弧部８を予め形成する。この場合、パンチ７の円弧部８の外周側の先端部分８ａは鋭角になっている。そして、パンチ７で素材３を所定の圧力Ｆで押圧した後、金型２から成形品(軌道輪９)を取り出すと、この成形品(軌道輪９)の肩部には、所定の曲率半径Ｒの面取りが一体成形されている(第２の従来技術)。
【０００５】
ところで、上述した第１の従来技術の製造方法では、成形品である軌道輪５を金型２から取り出した後に切削具６で面取り加工を行うため、加工工程が煩雑になり、その結果、転がり軸受の製造コストが上昇してしまう。
また、第２の従来技術の製造方法では、先端部分８ａを含めた円弧部８の形状に高い精度が要求されるため、パンチ７並びに金型２の製造コストが嵩んで、転がり軸受の製造コストが上昇してしまう。更に、成形型としてのパンチ７の先端部分８ａには、パンチ加工時に大きな応力が発生するため、パンチ７の先端部分８ａの破損や磨耗が生じ易い。
【０００６】
このような問題を解消するために、例えば、転がり軸受の軌道輪(内輪、外輪)を鍛造で成形する方法も考えられる。しかしながら、鍛造成形では、金型に作用する圧力が非常に大きくなるため、金型を軌道輪の肩部に合わせた形状(所定の曲率半径Ｒを有する面取り形状)にすることが困難である。この場合、所定の曲率半径Ｒを有する面取り形状にするためには、軌道輪の肩部に対して後工程で切削処理を施す必要があり、その結果、製造工程が煩雑になり、転がり軸受の製造コストが上昇してしまう。また、鍛造成形法においても、金型に大きな応力が生じるため、金型の破損や磨耗が生じ易い。
【特許文献１】特開２００４−９２８５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、一連の成形工程において、成形型に生じる応力を低減することで成形型の破損や磨耗などを防止しつつ所望形状の肩部を有する軌道輪を一体成形することが可能な低コストの転がり軸受製造技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために、本発明は、転がり軸受の構成であって相対的に回転可能な複数の軌道輪の肩部には、これら複数の軌道輪を対象物に取り付ける際に当該対象物の隅部に密着するような形状の凹所が一体成形されている。
本発明において、凹所は、各軌道輪の外径面及び内径面のうち、少なくとも対象物の隅部に密着する面の両側に沿って環状に一体成形されている。この場合、凹所には、軌道輪の外径面及び内径面に対して所定の角度を成し、且つ所定の幅を有する環状の平面部が一体成形されている。具体的には、凹所の平面部は、軌道輪の外径面及び内径面に対して７０°〜１１０°の範囲の角度を成し、且つ少なくとも０.１ｍｍ以上の幅を有している。
なお、凹所は、軌道輪の外径面及び内径面の両側に沿って連続的に一体成形しても良いし、或いは断続的に一体成形しても良い。
また、本発明は、環状溝が設けられた金型と、環状溝に充填した素材に対して押圧力を作用させる環状の押圧型とを備えた転がり軸受の軌道輪の製造装置であって、金型の環状溝及び環状の押圧型には、その対向面の所定位置にそれぞれ環状の凸所が設けられており、金型の環状溝に充填した素材に対して環状の押圧型で押圧力を作用させて当該素材を所定形状に成形した際、各環状の凸所によって少なくとも、その成形品の外径面又は内径面の両側には、環状の凹所が一体成形される。
更に、本発明は、環状溝が設けられた金型と、環状溝に充填した素材に対して押圧力を作用させる環状の押圧型とを用いた転がり軸受の軌道輪の製造方法であって、金型の環状溝及び環状の押圧型には、その対向面の所定位置にそれぞれ環状の凸所が設けられており、金型の環状溝に充填した素材に対して環状の押圧型で押圧力を作用させて当該素材を所定形状に成形した際、各環状の凸所によって少なくとも、その成形品の外径面又は内径面の両側には、環状の凹所が一体成形される。
このような発明において、金型の環状溝及び環状の押圧型は、環状の外側面及び環状の内側面と、これら外側面と内側面との間に亘る環状の底面とを有し、環状の凸所は、環状の底面の両端側を部分的に突出して形成されており、凸所には、外側面又は内側面に対して所定の角度を成し、且つ所定の幅を有する環状の平面部が設けられている。
この場合、凸所の平面部は、外側面又は内側面に対して７０°〜１１０°の範囲の角度を成し、且つ少なくとも０.１ｍｍ以上の幅を有している。
なお、凸所は、環状の底面の両端側に沿って連続的に形成しても良いし、或いは断続的に形成しても良い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、一連の成形工程において、成形型に生じる応力を低減することで成形型の破損や磨耗などを防止しつつ所望形状の肩部を有する軌道輪を一体成形することができるため(従来のように後工程で肩部に面取りを施す必要が無いため)、転がり軸受の製造コストを低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態に係る転がり軸受の軌道輪、転がり軸受の軌道輪の製造装置及び製造方法について、添付図面を参照して説明する。
なお、以下の説明において、軌道輪とは、転がり軸受の構成である内輪及び外輪を想定する。また、転がり軸受としては、例えば単列又は複列のラジアル軸受又はスラスト軸受(玉軸受、ころ軸受)を適用(組み合わせて適用)することができるが、以下の説明では、その一例として、単列の玉軸受を想定する。
【００１１】
図１には、本実施の形態の転がり軸受の構成である軌道輪１０(内輪１２、外輪１４)の断面構成が示されており、これら内外輪12,14の間には、複数の転動体(玉)１６が転動自在に介在されており、これら複数の転動体１６により内外輪12,14は、相対的に回転可能に維持されている。
転がり軸受は、複数の対象物を相対的に回転可能に接続するために用いられる。例えば内輪１２は、対象物である軸(図示しない)に取り付けられ、一方、例えば外輪１４は、対象物であるハウジング(図示しない)に取り付けられる。これにより軸とハウジングとは相対的に回転可能に接続された状態に維持される。
【００１２】
このような転がり軸受の軌道輪１０(内輪１２、外輪１４)において、その肩部(外径面12a,14a及び内径面12b,14bの両側)には、軌道輪１０の周方向に沿って環状の凹所Ｇ１が一体成形されている。
転がり軸受を対象物(軸、ハウジング)に取り付ける場合、当該対象物の隅部(図示しない)に軌道輪１０を当て付けて位置決めした後固定するといった手順が一般的であるが、その際、軌道輪１０の肩部が対象物の隅部に干渉すること無く密着するように、当該肩部には、軌道輪１０の周方向に沿って環状の凹所Ｇ１が一体成形されている。
【００１３】
図１には、軌道輪１０の両側四隅にそれぞれ凹所Ｇ１が一体成形された例を示したが、これに限定されることは無く、凹所Ｇ１は、軌道輪１０の外径面12a,14a及び内径面12b,14bのうち、少なくとも対象物の隅部に密着する面(例えば、外輪１４の外径面１４ａ及び内輪１２の内径面１２ｂ)の両側に沿って環状に一体成形されていれば良い。
凹所Ｇ１には、軌道輪１０の外径面12a,14a及び内径面12b,14bに対して所定の角度αを成し、且つ所定の幅Ｗを有する環状の平面部Ｐ１が一体成形されている。
この場合、凹所Ｇ１の平面部Ｐ１は、軌道輪１０の外径面12a,14a及び内径面12b,14bに対して７０°〜１１０°の範囲(好ましくは、８０°〜１００°の範囲)の角度αを成し、且つ少なくとも０.１ｍｍ以上の幅Ｗを有していれば良い。
【００１４】
また、凹所Ｇ１において、平面部Ｐ１から軌道輪１０の側面Ｓ１(内輪１２及び外輪１４の側面Ｓ１)に到る間には、傾斜面Ｔ１が一体成形されており、平面部Ｐ１と傾斜面Ｔ１との成す角βは、平面部Ｐ１の角度αを考慮して設定されるため、ここでは特に数値限定はしない。
ただし、角度βが急峻な鋭角を成すように設定すると、後述する製造装置及び製造方法において押圧型で素材に押圧力(成形圧力)を作用させた際に、押圧型の先端部分に応力が集中し、押圧型の破損や磨耗などが生じ易くなる。従って、角度βは、鈍角を成すように設定することが好ましい。
なお、凹所Ｇ１は、軌道輪１０の外径面12a,14a及び内径面12b,14bの両側に沿って連続的に一体成形しても良いし、或いは断続的に一体成形しても良い。
【００１５】
このような転がり軸受の軌道輪１０によれば、後述する製造装置及び製造方法の一連の成形工程において、成形型に生じる応力を低減することで成形型の破損や磨耗などを防止しつつ所望の凹所Ｇ１を有する軌道輪１０を一体成形することができる。この場合、後工程で肩部に面取りを施す必要が無いため、転がり軸受の製造コストを低減させることができる。
【００１６】
ここで、上述した転がり軸受の軌道輪１０の製造装置及び製造方法について、図２及び図３を参照して説明する。
図２(ａ)〜(ｂ)の製造工程には、本実施の形態の製造装置を用いて転がり軸受の軌道輪１０を製造する方法が順に示されている。
製造装置は、環状溝１８が設けられた金型２０と、環状溝１８に充填した素材２２に対して押圧力を作用させる環状の押圧型２４とを備えており、金型２０の環状溝１８及び環状の押圧型２４には、その対向面(特に参照符号は付さない)の所定位置にそれぞれ環状の凸所Ｇ２が設けられている。
【００１７】
また、金型２０の環状溝１８及び環状の押圧型２４は、それぞれ環状の外側面18a,24a及び環状の内側面18b,24bと、これら外側面18a,24aと内側面18b,24bとの間に亘る環状の底面18c,24cとを有し、環状の凸所Ｇ２は、環状の底面18c,24cの両端側を部分的に突出して形成されている。なお、図２には、外側面18a,24a及び環状の内側面18b,24bの両端側にそれぞれ環状の凸所Ｇ２が形成された場合を例示したが、これに限定されることは無く、必要な箇所に形成すれば良い。例えば図１に示すような軌道輪１０を成形する場合には、図２に示すような箇所に凸所Ｇ２を形成すれば良いし、図１の軌道輪１０の外径面12a,14aのみに凹所Ｇ１を成形する場合には、金型２０の環状溝１８及び環状の押圧型２４の外側面18a,24aのみに凸所Ｇ２を形成すれば良い。
【００１８】
また、凸所Ｇ２には、外側面18a,24a又は内側面18b,24bに対して所定の角度αを成し、且つ所定の幅を有する環状の平面部Ｐ２が設けられている。
この場合、凸所Ｇ２の平面部Ｐ２は、外側面18a,24a又は内側面18b,24bに対して７０°〜１１０°の範囲(好ましくは、８０°〜１００°の範囲)の角度を成し、且つ少なくとも０.１ｍｍ以上の幅を有していれば良い。
また、凸所Ｇ２において、平面部Ｐ２と底面18c,24cとの間には、傾斜面Ｔ２が形成されており、平面部Ｐ２と底面18c,24cとの成す角(特に参照符号は付さない)は、図１に示された角度β(凹所Ｇ１の平面部Ｐ１と傾斜面Ｔ１との成す角)に合わせて任意に設定されるため、ここでは特に数値限定はしない。
なお、凸所Ｇ２は、環状の底面18c,24cの両端側に沿って連続的に形成しても良いし、或いは断続的に形成しても良い。
【００１９】
このような製造装置において、金型２０の環状溝１８に素材２２を充填し、環状の押圧型２４で所定の押圧力Ｆを作用させて当該素材２２を所定形状に成形すると、各環状の凸所Ｇ２によって、その成形品２６である軌道輪１０の外径面12a,14a又は内径面12b,14bの両側には、環状の凹所Ｇ１が一体成形される(図１参照)。なお、成形品２６を金型２０から取り出す場合には、押圧型２４を金型２０から外した後に環状溝１８から取り出せば良い。また、素材２２としては、成形品２６の種類や用途に応じて任意の材料を適用することができる。例えば転がり軸受の軌道輪１０(内輪１２、外輪１４)を成形品２６とする場合には、セラミックやチタン合金、高炭素クロム鋼やステンレス鋼或いはベリリウム銅などの粉末或いはペーストを素材２２として適用すれば良い。
【００２０】
図２(ｄ)には、成形品２６として外輪１４が例示されており、外輪１４の内径面１４ｂには、図１に示すような転動体(玉)１６の転動面１４ｃ(転動体１６が転動する面)が形成される。この場合、転動面１４ｃの形成方法としては、例えば製造装置による一連の製造工程で一体成形しても良いし、或いは、成形品２６として外輪１４を一体成形した後に、内径面１４ｂに切削加工を施して転動面１４ｃを形成しても良い。
なお、内輪１２も同様の処理手順で成形することができるため、その説明は省略する。
【００２１】
このように本実施の形態によれば、一連の成形工程において、成形型に生じる応力を低減することで成形型の破損や磨耗などを防止しつつ所望形状の肩部を有する軌道輪１０を一体成形することができるため(従来のように後工程で肩部に面取りを施す必要が無いため)、転がり軸受の製造コストを低減させることができる。
従来では、例えば図６に示すように、成形型であるパンチ７の先端部分８ａに大きな応力が集中し、破損や磨耗が生じ易かった。しかしながら、本実施の形態では、環状の凸所Ｇ２が設けられた金型２０の環状溝１８及び環状の押圧型２４を製造装置として用いたことにより、成形圧力を素材２２に作用した場合でも成形型である押圧型２４の先端に局部的に大きな応力が集中することは無い。つまり、押圧力作用時に特に押圧型２４の先端には大きな応力が発生するが、この応力は凸所Ｇ２の平面部Ｐ２により分散させることができる。この結果、成形時の応力を従来に比べて小さくできるため、金型２０及び押圧型２４の破損や磨耗の発生を抑えることが可能となる。
【００２２】
また、本実施の形態によれば、例えば図３に示すように、凹所Ｇ１が一体成形された成形品２６(軌道輪１０)を組み込んだ転がり軸受を対象物(軸、ハウジング)２８に取り付ける場合でも、凹所Ｇ１によって軌道輪１０の肩部が対象物２８の隅部２８ａに干渉すること無く密着させて取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る転がり軸受の軌道輪の構成を示す断面図。
【図２】本発明の一実施の形態に係る製造装置の構成を示す図であって、同図(ａ)〜(ｄ)は、製造装置を用いて転がり軸受の軌道輪を製造する工程を示す図。
【図３】成形品である軌道輪を対象物に密着させて取り付けた状態を示す部分断面図。
【図４】従来の転がり軸受の軌道輪の構成を示す断面図。
【図５】(ａ)〜(ｄ)は、従来の転がり軸受の製造工程を示す図。
【図６】(ａ)〜(ｄ)は、従来の転がり軸受の他の製造工程を示す図。
【符号の説明】
【００２４】
１０  軌道輪
１２  内輪
１４  外輪
１６  転動体
１８  環状溝
２０  金型
２２  素材
２４  押圧型
２６  成形品
Ｇ１  凹所
Ｇ２  凸所
【図１】
2005291272.tif 000003
【図２】
2005291272.tif 000004
【図３】
2005291272.tif 000005
【図４】
2005291272.tif 000006
【図５】
2005291272.tif 000007
【図６】
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