(57)【要約】【課題】  抜きカスが少なくて材料歩留まりが大きく、かつ、内輪の大径側の鍔を強化できると共に、拡径する際に用いる機械の出力およびサイズを小さくできる円錐ころ軸受の内輪の製造方法を提供すること。【解決手段】  延性金属塊を鍛造した後、打ち抜きして、外径が略等しい外周円筒面３を有すると共に、内周面が、第１円筒面部５と、この第１円筒面部５に連なると共に、第１円筒面部５から離れるに従って内径が大きくなる円錐面部６と、この円錐面部６に連なると共に、略同一の内径を有する第２円筒面部７で構成される環状部材１を形成する。その後、環状部材１を、環状部材１の内周面の内径が環状部材１の最大内径以上でかつ略一定になるように圧延した後、圧延後の環状部材の表面を機械加工して円錐ころ軸受の内輪を製造する。【選択図】  図１
2007078109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
延性金属材を鍛造することによって、外径が略等しい外周円筒面と、開口側にいくに従って内径が大きくなる末広がりな凹部とを有するカップ状部材を形成する鍛造工程と、
上記カップ状部材の上記凹部の底面を略軸方向に穴抜きすることによって、上記穴抜きが施された側である小内径部側の内周面の内径が、上記凹部の周壁である大内径部側の内周面の内径よりも小さい環状部材を形成する穴抜き工程と、
上記環状部材を、上記環状部材の内周面が、その内周面の内径が上記環状部材の最大内径以上である略円筒面になるように塑性変形させると共に、上記環状部材の上記小内径部側の外周面が上記大内径部側の外周面よりも膨出するように塑性変形させる拡径工程と、
上記拡径工程で膨出された上記環状部材の表面を機械加工する機械加工工程と
を備えることを特徴とする円錐ころ軸受の内輪の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の円錐ころ軸受の内輪の製造方法において、
上記拡径工程後でかつ上記機械加工工程前の上記環状部材の上記小内径部側の外径は、上記穴抜き工程後でかつ上記拡径工程前の上記環状部材の上記小内径部側の外径の１.１倍以上１.４倍以下であることを特徴とする円錐ころ軸受の内輪の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円錐ころ軸受の内輪の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、円錐ころ軸受の内輪の製造方法としては、内輪単体取りと呼ばれているものがある。この製造方法は、外周側の形状が完成後の内輪の外周側の形状に対応する形状になっているカップ状部材の中心部を軸方向にくり抜いて内輪の嵌め合い面に対応する内周円筒面を形成した後、中心部をくり抜いて形成した環状部材を、冷間ローリングでその内周面の内径が大きくなる方向に圧延して、その後、圧延した上記環状部材の表面を旋削して、内輪を製造するようになっている。
【０００３】
上記従来の円錐ころの内輪の製造方法は、外輪と内輪をセットで製造する所謂セット取りといわれる内輪の製造方法と比較して、材料の抜きカスが小さくて、材料歩留まりが大きいという利点を有し、更に、上記セット取りの内輪の製造方法と異なり圧延を用いるので、内輪のファイバを切れにくくすることができて内輪を強化できるという利点を有する。
【０００４】
しかしながら、内輪のファイバを更に切れにくくして内輪を更に強化したいという要請が存在し、特に、内輪の大径側の鍔を強化したいという要請が存在する。また、上記従来の方法では、中心部をくり抜いて形成した上記環状部材の内周面全面を拡径するように圧延する必要があるので、内径を大きくするように圧延する際、出力が大きくかつサイズが大きい圧延機を必要とするという問題がある。
【特許文献１】特開平５−２７７６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の課題は、抜きカスが少なくて材料歩留まりが大きく、かつ、内輪の大径側の鍔を強化できると共に、拡径する際に用いる機械の出力およびサイズを小さくできる円錐ころ軸受の内輪の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、この発明の円錐ころ軸受の内輪の製造方法は、
延性金属材を鍛造することによって、外径が略等しい外周円筒面と、開口側にいくに従って内径が大きくなる末広がりな凹部とを有するカップ状部材を形成する鍛造工程と、
上記カップ状部材の上記凹部の底面を略軸方向に穴抜きすることによって、上記穴抜きが施された側である小内径部側の内周面の内径が、上記凹部の周壁である大内径部側の内周面の内径よりも小さい環状部材を形成する穴抜き工程と、
上記環状部材を、上記環状部材の内周面が、その内周面の内径が上記環状部材の最大内径以上である略円筒面になるように塑性変形させると共に、上記環状部材の上記小内径部側の外周面が上記大内径部側の外周面よりも膨出するように塑性変形させる拡径工程と、
上記拡径工程で膨出された上記環状部材の表面を機械加工する機械加工工程と
を備えることを特徴としている。
【０００７】
本発明によれば、所謂単体取りの製法を用いて内輪を製造しているので、所謂セット取りの製法を用いている場合と比較して、抜きカスを少なくできて、材料歩留まりを大きくできる。
【０００８】
また、本発明によれば、外径が略等しい外周円筒面を有すると共に、小内径部側の内周面の内径が、上記大内径部側の内周面の内径よりも小さい環状部材を、環状部材の内周面の内径が穴抜き工程後の環状部材の最大内径以上でかつ略一定になるように塑性変形しているので、いいかえると、外径が略等しい外周円筒面を有すると共に、軸方向の一端部の肉厚が軸方向の他端部の肉厚よりも厚い環状部材を形成した後、その環状部材を、その環状部材の内周面の内径が穴抜き工程後の環状部材の最大内径以上でかつ略一定になるように塑性変形しているので、円錐ころ軸受の内輪の大径鍔部に相当する上記一端部における外径の変動率（拡径前の外径に対する拡径後の外径の比）を他端部における外径の変動率よりも大きくすることができる。したがって、内輪の大径鍔部のファイバを切れにくくすることができて、従来の単体取りの製法と比較して大径鍔部の強度を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明によれば、外径が略等しい外周円筒面を有すると共に、軸方向の一端部の肉厚が軸方向の他端部の肉厚よりも厚い環状部材を形成した後、その環状部材を、環状部材の内周面の内径が穴抜き工程後の環状部材の最大内径以上でかつ略一定になるように、いいかえると、環状部材の内周面が上記最大内径以上の内径を有する略円筒面になるように、塑性変形するようになっている。したがって、例えば、上記塑性変形を冷間ローリングの手法を用いて圧延によって行う場合、拡径工程の開始時において、上記環状部材の最小内径を有する部分のみを圧延すれば良くて、拡径の際に従来と比較して小型で出力が小さい圧延機を使用することができる。
【００１０】
また、本発明によれば、上記穴抜き工程で形成された上記環状部材の内周面が、末拡がりな部分を有するので、環状部材の内周面を略円筒面に塑性変形するだけで、この末拡がりな部分を、完成後の内輪の円錐軌道面に相当する部分に容易に対応させることができる。
【００１１】
また、一実施形態の円錐ころ軸受の内輪の製造方法は、上記拡径工程後でかつ上記機械加工工程前の上記環状部材の上記小内径部側の外径は、上記穴抜き工程後でかつ上記拡径工程前の上記環状部材の上記小内径部側の外径の１.１倍以上１.４倍以下である。
【００１２】
上記実施形態によれば、記拡径工程後でかつ上記機械加工工程前の上記環状部材の上記小内径部側の外径が、上記穴抜き工程後でかつ上記拡径工程前の上記環状部材の上記小内径部側の外径の１.１倍以上であるので、内輪の大径鍔部の強度を問題がない程度まで大きくできて、コストメリットを大きくできる。
【００１３】
また、上記実施形態によれば、上記拡径工程後でかつ上記機械加工工程前の上記環状部材の上記小内径部側の外径が、上記穴抜き工程後でかつ上記拡径工程前の上記環状部材の上記小内径部側の外径の１.４倍以下であるので、拡径工程後の内輪の嵌合い面（内周面）の円筒度が使用できない程度まで悪化することがなくて、円錐ころ軸受の使用時にガタ、異常振動またはクリープが発生することを抑制できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の円錐ころ軸受の内輪の製造方法によれば、所謂単体取りの製法を用いて内輪を製造しているので、所謂セット取りの製法を用いている場合と比較して、抜きカスを少なくできて、材料歩留まりを大きくできる。
【００１５】
また、本発明の円錐ころ軸受の内輪の製造方法によれば、完成後の内輪の大径鍔部に相当する側の軸方向の一端部の外径の変動率が、軸方向の他端部の外径の変動率より大きいので、完成後の内輪の大径鍔部のファイバを切れにくくすることができて、従来の単体取りの製法と比較して大径鍔部の強度を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明の円錐ころ軸受の内輪の製造方法によれば、拡径工程を、冷間ローリングの手法を用いて圧延によって行う場合、拡径工程の開始時において、上記環状部材の最小内径を有する部分のみを圧延すれば良くて、拡径の際に従来と比較して小型で出力が小さい圧延機を使用することができる。
【００１７】
また、本発明の円錐ころ軸受の内輪の製造方法によれば、穴抜き工程で形成された環状部材の内周面が、末広がりな部分を有するので、環状部材の内周面を略円筒面に塑性変形するだけで、この末広がりな部分を、完成後の内輪の円錐軌道面に相当する部分に容易に対応させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。
【００１９】
図１および図２は、本発明の一実施形態の円錐ころ軸受の内輪の製造方法を用いて内輪を製造している途中における内輪の軸方向の断面図であり、図３は、製造された内輪の軸方向の断面図である。以下に図１〜図３を用いて本発明の一実施形態の円錐ころ軸受の内輪の製造方法を説明することにする。
【００２０】
先ず、鍛造工程を行う。この鍛造工程では、熱間鍛造によって延性金属材の一例としての軸受鋼等からなる延性金属塊（インゴット）を塑性変形して軸方向の一端が塞がれたカップ状部材を形成する。詳細には、ハンマ等の鍛圧機械、加熱炉等を用いて、略同一の外径を有する外周円筒面と、この外周円筒面の中心軸に略一致する中心軸を有する凹部とを有するカップ状部材を、熱間鍛造により形成する。ここで、上記凹部の周壁は、開口にいくにしたがって内径が大きくなる末広がりな形状をしている。詳しくは、上記凹部の周壁は、開口側にいくに従って内径が略一次関数的に大きくなる円錐面部と、この円錐面部に連なって開口まで延びる円筒面部とで構成されている。
【００２１】
次に、穴抜き工程を行う。この穴抜き工程では、プレス機械を使って、上記カップ状部材における上記凹部の底面の中央部を軸方向に打ち抜いて穴抜きを行って、打ち抜いた部分に円筒面を形成する。このようにして、穴抜き工程の後、図１に１で示す環状部材、すなわち、略外径が等しい外周円筒面３を有する一方、略同一の内径を有する小内径部としての第１円筒面部５と、この第１円筒面部５に連なると共に、第１円筒面部５から離れるに従って内径が大きくなる円錐面部６と、この円錐面部６に連なると共に、略同一の内径を有する大内径部としての第２円筒面部７とからなる内周面を有する環状部材を形成する。尚、図１において、９は、穴抜き工程の際に生じる円板状の抜きカスを示している。
【００２２】
次に、拡径工程を行う。この拡径工程では、環状部材１を、環状部材１の内周面が、その内周面の内径が環状部材１の最大内径以上である略円筒面になるように塑性変形させると共に、環状部材１の小内径部である第１円筒面部５側の外周面が大内径部である第２円筒面部７側の外周面よりも膨出するように塑性変形ささる。詳細には、完成品の円錐ころ軸受の内輪の外周面に略対応する内周面を有する成形ロール（図示せず）と、環状部材１の軸方向の寸法以上の軸方向の寸法を有すると共に、第１円筒部５の内径よりも小さい外径を有するマンドレル（図示せず）とを用いて冷間ローリングによって環状部材１を圧延する。詳細には、上記成形ロールと上記マンドレルで環状部材１を挟みこんだ状態でマンドレルを公転運動させて、第１円筒部５の内径および円錐部６の内径が略第２円筒部７の内径になるまで、内周面が第１円筒部５および円錐部６である部分を、径方向の肉厚を減少させながら拡径する。このようにして、図２に２１で示す形状の環状部材、すなわち、外周面２３の形状が、略完成品の内輪の形状に対応する形状である一方、内周面２６の形状が、略上記第２円筒部７（図１参照）の内径と等しい内径を有する円筒形状である環状部材を形成する。拡径工程終了後の環状部材２１の外周面２３における穴抜きが施された側の外径φ２は、穴抜き工程後の環状部材１の外周面における第１円筒部５側（穴抜きが施された側）の外径である外周円筒面３の外径φ１の１.１倍以上１.４倍以下になっている。
【００２３】
最後に、機械加工工程を行う。この機械加工工程では、拡径工程で拡径されることによって形成された環状部材２１の表面を機械加工して図３に３１で示す円錐ころ軸受の内輪を形成するようになっている。尚、ここで、機械加工とは、切削、旋削、研削、研磨等のマシンニング加工をいう。
【００２４】
上記実施形態の円錐ころ軸受の内輪の製造方法によれば、所謂単体取りの製法を用いて内輪を製造しているので、所謂セット取りの製法を用いている場合と比較して、抜きカスを少なくできて、材料歩留まりを大きくできる。
【００２５】
また、上記実施形態の円錐ころ軸受の内輪の製造方法によれば、外径が略等しい外周円筒面３を有すると共に、穴抜きが施された側の内周面の内径が、穴抜きが施されなかった側の内周面の内径よりも小さい環状部材１を、その環状部材１の内周面５,６,７の内径が、穴抜き工程後の環状部材１の最大内径である第２円筒面部７の内径と略等しくかつ略一定になるように、塑性変形しているので、円錐ころ軸受の内輪の大径鍔部に相当する穴抜きが施された側の端部の外径変動率を穴抜きが施されなかった側の端部の外径変動率よりも大きくすることができる。したがって、製造後の内輪の大径鍔部のファイバを切れにくくすることができて、従来の単体取りの製法と比較して大径鍔部の強度を向上させることができる。
【００２６】
また、上記実施形態の円錐ころ軸受の内輪の製造方法によれば、外径が略等しい外周円筒面３を有すると共に、軸方向の一端の肉厚が軸方向の他端の肉厚よりも厚い環状部材１を形成した後、その環状部材１の内周面の内径が穴抜き工程後の環状部材１の最大内径以上でかつ略一定になるように圧延するので、拡径工程の開始時において、環状部材１における最小内径を有する第１円筒面部５のみを圧延すれば良く、従来と比較して小型で出力が小さい圧延機を使用することができる。
【００２７】
また、上記実施形態の円錐ころ軸受の内輪の製造方法によれば、上記穴抜き工程後の環状部材１の内周面が、円錐面部６を有するので、環状部材１の内周面を円筒形状の内周面２６に塑性変形するだけで、この円錐面部６を、完成後の内輪の円錐軌道面に相当する部分に容易に対応させることができる。
【００２８】
また、上記実施形態の円錐ころ軸受の内輪の製造方法によれば、上記拡径工程後の環状部材２１の外周面２３における穴抜きが施された側の外径φ２が、拡径工程前の環状部材１の外周面３の穴抜きが施された側の外径φ１の１.１倍以上であるので、製造した内輪の大径鍔部の強度を問題がない程度まで大きくできて、コストメリットを大きくできる。また、上記拡径工程後の環状部材２１の外周面２３における穴抜きが施された側の外径φ２が、拡径工程前の環状部材１の外周面３の穴抜きが施された側の外径φ１の１.４倍以下であるので、拡径工程後の内輪の嵌合い面（内周面）の円筒度が使用できない程度まで悪化することがなくて、円錐ころ軸受の使用時にガタ、異常振動またはクリープが発生することを抑制できる。
【００２９】
尚、上記実施形態の円錐ころ軸受の内輪の製造方法では、熱間鍛造を行って上記カップ状部材を形成したが、この発明では、熱間鍛造を行う代わりに温間鍛造または冷間鍛造を行ってカップ状部材を形成しても良い。
【００３０】
また、上記実施形態の円錐ころ軸受の内輪の製造方法では、鍛造工程でカップ状部材に内径が略一次関数的に大きくなる円錐面部を有する凹部を形成したが、上記実施形態のように、末広がりな部分は、円錐面に限定されるものではない。例えば、この発明では、鍛造工程でカップ状部材に形成された凹部が有している末広がりな部分は、内径が開口にいくに従って略２次関数的に大きくなる面部分等であっても良く、内径が開口にいくに従って末広がりになる形状であれば如何なる面形状でも良い。
【００３１】
また、上記実施形態の円錐ころ軸受の内輪の製造方法では、穴抜き工程で、鍛造工程後に形成された凹部の底面の直径と略等しい内径を有する円筒穴を形成したが、この発明では、穴抜き工程で鍛造工程後に形成された凹部の底面の直径よりも大きな内径を有する円筒穴を形成しても良い。
【００３２】
また、上記実施形態の円錐ころ軸受の内輪の製造方法では、拡径工程で、第１円筒面部５の内径および円錐面部６の内径が、第２円筒面部７の内径に略一致するように、環状部材１を圧延したが、この発明では、穴抜き工程によって形成された環状部材を、その環状部材の内周面が、穴抜き工程によって形成された環状部材の内周面の最大内径よりも大きな内径を有する円筒面になるように圧延しても良い。
【００３３】
また、上記実施形態の円錐ころ軸受の内輪の製造方法では、拡径工程を、冷間ローリング手法で圧延により行ったが、この発明では、拡径工程を、鍛造等の圧延以外の手法を用いて行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態の円錐ころ軸受の内輪の製造方法の穴抜き工程後の内輪の軸方向の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の円錐ころ軸受の内輪の製造方法の拡径工程後の内輪の軸方向の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の円錐ころ軸受の内輪の製造方法の機械加工工程後の内輪の軸方向の断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１,２１  環状部材
３  外周円筒面
５  第１円筒面部
６  円錐面部
７  第２円筒面部
９  抜きカス
２３  外周面
２６  内周面
３１  機械加工工程後の円錐ころ軸受の内輪
【図１】
2007078109.tif 000003
【図２】
2007078109.tif 000004
【図３】
2007078109.tif 000005