(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のころを備えたころ軸受において、
上記複数のころに含まれる少なくとも一つのころの端面の面取部分と転動面との境界となるエッジは、ころ用線材をころ長さに剪断処理すると同時に成形されたものであり、ころ用線材をころ長さに剪断処理する際、剪断開始直後から剪断終了間際時点までの任意の過程で、剪断荷重の大きさを任意に変化させることによりころ剪断面の周縁の形状を周方向で適宜変化させ、これにより上記エッジ位置はころの周方向の少なくとも一部において軸方向に変位している、ことを特徴とするころ軸受。
【請求項２】
請求項１に記載のころ軸受において、
前記ころの転動面端部に、軸方向に変位するエッジを含んでクラウニングが施されている、ことを特徴とするころ軸受。
【請求項３】
ころ用線材をころの軸方向長さに合わせて剪断する剪断工程と、
剪断されたころ用線材の端部に面取を行う面取工程と、を少なくとも有し、
前記剪断の過程でころ用線材に対しほぼ垂直方向から負荷される剪断荷重を、剪断開始直後から剪断終了間際時点までの任意の過程で、剪断荷重の大きさを任意に変化させることにより、ころの面取部分と転動面との境界となるエッジをころの周方向の少なくとも一部において変位するものとする、ことを特徴とするころ軸受の製作方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のころを備えたころ軸受およびその製作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８ないし図１０を参照して一般的な針状ころ軸受について説明する。図８は、その針状ころ軸受の断面図であり、図９は、図８の針状ころの製作の説明に供する工程図であり、図１０は、図８の針状ころのエッジ荷重による課題の説明に供する説明用図である。
【０００３】
図８において、２は、外輪、４は、保持器、６は、針状ころである。
【０００４】
このような針状ころ６は、図９で示すように、ころ用線材を針状ころの長さに合わせた剪断処理、その剪断面に対する面取バレルなどによる面取処理、熱による硬化処理、研磨処理、表面仕上げ処理により製作される。
【０００５】
このような針状ころ６では、図１０（ａ）で示すように、その母線は、中央側母線６ａと、両端側母線６ｂとからなる。中央側母線６ａは針状ころ６の転動面にあたるものであり転動しても常に軸方向に沿う直線となる。針状ころ６が転動してあらわれる両母線６ａ，６ｂの各境界は周方向エッジの各エッジ位置となる。ここで６ｃは周方向の各エッジ位置を結んでなるエッジである。このエッジ６ｃの向きは、軸方向に変位せず、軸方向にほぼ直交する１線上に位置している。したがって、針状ころ６の転走により外輪２の内周面上にあらわれる針状ころ６のエッジ６ｃの転走痕は、針状ころ６の転走が繰り返されても、図１０（ｂ）で示すように、軸方向に直交する方向の直線８上を通過する形状となっている。そのため、外輪２には、針状ころ６の転走による転走痕１０が形成されるが、前記したエッジ６ｃの通過態様により、図１０（ｃ）で示すような転走痕１０が形成される。この場合、針状ころ６のエッジ６ｃに荷重が集中するので、エッジ６ｃにより形成される転走痕１０ａの方が、針状ころ６のエッジ６ｃを除く転動面により形成される転走痕１０ｂよりも、深くなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、このような針状ころ軸受においては、針状ころが外輪２の内周面と転走接触する範囲が一定になり、針状ころ６のエッジ６ｃによる転走痕１０ａが、その一定範囲に集中すると、荷重の集中する転走痕１０ａの奥方向への進行もより早いものとなる結果、その転走痕１０ａが起点となって外輪２に早期に摩耗や剥離を生じ、最終的にその破損に至り得るものであり、耐久性に劣るものとなっていた。
【０００７】
この種の問題を解決するため、一般的には、転動面の接触応力を緩和するクラウニング加工が施される。クラウニング形状は、種々の物が提案されており、曲率半径を一定にした物、端部に向かって曲率半径を徐々に小さくした、いわゆる多段クラウニング、また、クラウニングの形状母線を対数にした対数クラウニング等がある。対数クラウニングは、転動面の接触応力が均一になり、かつ、諸々のミスアライメントに対し接触部応力の集中を防止できるが、図１１で示すように、一定の傾きθで運転すると、δ１の範囲の応力が高くなり、かつ、最高負荷部δ２に疲労損傷が発生することになる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係るころ軸受は、複数のころを備えたころ軸受において、上記複数のころに含まれる少なくとも一つのころの端面の面取部分と転動面との境界となるエッジは、ころ用線材をころ長さに剪断処理すると同時に成形されたものであり、ころ用線材をころ長さに剪断処理する際、剪断開始直後から剪断終了間際時点までの任意の過程で、剪断荷重の大きさを任意に変化させることによりころ剪断面の周縁の形状を周方向で適宜変化させ、これにより上記エッジ位置はころの周方向の少なくとも一部において軸方向に変位していることを特徴としている。
【００１０】
好ましくは、前記ころの転動面端部に、軸方向に変位するエッジを含んでクラウニングが施されている。
【００１１】
なお、ここで転走軌跡が軸方向に変位していることの意義は、全体的に変位している場合はもちろんのこと部分的に変位している場合も含むものであり、また、その変位の程度は問わない。
【００１２】
本発明に係るころ軸受の製作方法は、ころ用線材をころの軸方向長さに合わせて剪断する剪断工程と、剪断されたころ用線材の端部に面取を行う面取工程と、を少なくとも有し、前記剪断の過程でころ用線材に対しほぼ垂直方向から負荷される剪断荷重を、剪断開始直後から剪断終了間際時点までの任意の過程で、剪断荷重の大きさを任意に変化させることにより、ころの面取部分と転動面との境界となるエッジをころの周方向の少なくとも一部において変位するものとすることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１および図２は本実施の形態に係り、図１は針状ころ軸受の断面図であり、図２は、図１の針状ころ軸受のエッジ荷重の説明に供する図である。これらの図において図８および図１１と対応する部分には同一の参照符号を付している。
【００１６】
実施の形態のころ軸受は、針状ころ６の転走に伴なうエッジ６ｃの転走軌跡が軸方向に対して変位するものとなっている。そのような転走軌跡を有するために、具体的には、針状ころ６の一端側または両端側のエッジ６ｃの一部または全体が軸方向に対して変位している。
【００１７】
このようなエッジ６ｃの変位について図２を参照して説明する。図２（ａ）は図１０（ａ）に、図２（ｂ）は図１０（ｂ）に、図２（ｃ）は図１０（ｃ）にそれぞれ対応している。実施の形態の針状ころ６の母線形状は、図２（ａ）で示すように、中央側母線６ａと両端側母線６ｂとからなっている。周方向の各エッジ位置を結んで示されているエッジ６ｃは、軸方向に対して傾斜して変位している。この変位したエッジ６ｃの転走軌跡は図２（ｂ）で示すように、軸方向に一定の振幅Ｗをもって変化する曲線状の軌跡１２ａ〜１２ｄとなる。ただし、軌跡１２ａと１２ｂは軸方向上側のエッジ６ｃの異なる転走時での軌跡であり、軌跡１２ｃと１２ｄは軸方向下側のエッジ６ｃの異なる転走時での軌跡である。なお、Ａは、針状ころ６の端面部分、Ｂは針状ころ６の面取部分を示している。
【００１８】
したがって、この針状ころ６ではそのエッジ６ｃが上述のような軌跡を有するので、外輪２上の針状ころ６による転走痕１０は、図２（ｃ）で示すようになる。つまり、軸方向上下のエッジ６ｃの転走軌跡は同一箇所を繰り返して通過するものでないために、上下エッジ６ｃによる転走痕１０ａは、針状ころ６の転動面による転走痕１０ｂよりも深くならずに済み、逆に、転走の繰り返し回数が少ないことにより摩耗が減少する結果となって、上下エッジ６ｃによる転走痕が起点となって外輪２が亀裂が発生して破損するようなことが防止可能となる。
【００１９】
上述のエッジ６ｃの場合、各エッジ位置のすべてを結んだ線が軸方向に対して傾斜した線状となっているが、このような線状に限定されず、各エッジ位置のうち少なくとも一部のエッジ位置が軸方向に変位していればよく、例えば図３で示すように、点線とか仮想線でそれぞれ示される曲線状、波状、等でも構わず、要するに、エッジ６ｃの転走軌跡が、軸方向に好ましくは全体的に変位し、一部でも変位していてもよい。
【００２０】
上述したエッジ６ｃを有する針状ころ６は、図９のように製作されても構わないが、このような製作ではエッジ６ｃの形成にコストがかかり、かつ、その製作は必ずしも容易ではない。そこで、例えば図４を参照して説明するように安価にかつ容易に製作できるようにしても構わない。すなわち、実施の形態の製作方法は、ころ用線材をころの軸方向の長さに合わせて剪断する剪断工程と、剪断されたころ用線材の端部に面取を行う面取工程とを少なくとも有し、前記剪断の過程での前記ころ用線材に負荷される剪断荷重の変化によって剪断面側にその転走軌跡が軸方向に変位するエッジを形成するものである。なお、ここでいう、ころ用線材の意義はその直径を限定するものでは何らない。針状、棒状、その他、これに類した形状のころそれぞれに合わせた直径を有するものであればよく、換言すれば、棒状であっても柱状であってもころ用線材に含まれるものである。
【００２１】
具体的には、図４（ａ）で示すように不図示のガイド機構で剪断刃１４を矢印方向にガイド可能に配備し、また、不図示の保持機構とガイド機構とでころ用線材１６を前記剪断刃１４で剪断可能な位置にガイド可能とし、そのころ用線材１６を、剪断刃１４で針状ころ６の長さに合わせて剪断する。このとき、剪断刃１４からころ用線材１６に負荷される剪断荷重は、図４（ｂ）で示すようにころ用線材１６の上端で剪断開始直後時点での荷重Ｐ１が最大、ころ用線材１６が剪断途中例えば半分剪断時点での荷重Ｐ２は中、ころ用線材１６が剪断終了間際時点での荷重Ｐ３は最小となる。このようにころ用線材１６に対する荷重が剪断の過程で変化するので、図４（ｃ）および（ｄ）で示すようにその剪断面１８の周縁において、荷重Ｐ１がかかる周縁１８ａの形状と、荷重Ｐ２がかかる周縁１８ｂの形状と、荷重Ｐ３がかかる周縁１８ｃの形状それぞれが異なることとなる。その結果、剪断刃１４で針状ころ６の長さに合わせて剪断すると図４（ｅ）および（ｆ）で示すようにそれら周縁１８ａ〜１８ｃで構成されるエッジ６ｃが軸方向に変位した状態となる針状ころ６が得られる。このような針状ころ６もエッジ６ｃの転走軌跡が、軸方向から変位しているので、上述と同様の作用効果を有するエッジ６ｃとなる。そして、この剪断工程の後で、周縁１８ｃに存在しているバリを取るつまり面取をする面取処理を行う。つまり、この製作方法では、ころ用線材１６を針状ころの長さに合わせた剪断処理と、その剪断面１８に対する面取処理に加えて熱による硬化処理が必要であるものの、研磨処理が省略可能とすることにより安価に済む。また、エッジ６ｃもころ用線材を単に剪断刃１４で剪断するだけであるから、エッジ６ｃの形成が容易である。
【００２２】
また、図１の針状ころは、図５および図６を参照して説明するようにして製作できる。以下、図５および図６を参照してこの製作方法について説明する。図５は、左右一対の金型２０ａ，２０ｂと、両金型２０ａ，２０ｂで成形されるころ用線材１６と、矢印方向に示されるころ６とを示しており、図６は、図５の一方の金型２０ａ（２０ｂ）を示している。この製作方法においては、左右一対の金型２０ａ，２０ｂを用意する。両金型２０ａ，２０ｂは、共に、凹部２２を有している。これら凹部２２は、図２で示される針状ころ６の端部形状に合致している。具体的には、この凹部２２の底壁２２ａの形状は、図２で示す針状ころ６の端面部分Ａの外形形状に合致し、また、この凹部２２の内周側壁２２ｂの形状は、針状ころ６の面取部分Ｂの外形形状に合致している。そして、ころ用線材１６の両端を、左右一対の金型２０ａ．２０ｂそれぞれの凹部２２に挿入した状態で、両金型２０ａ，２０ｂを矢印方向から型締めしてころ用線材１６の両端それぞれに、図２で示される針状ころ６の両端と同様な端面部分Ａと面取部分Ｂとを塑性変形させて成形する。これによって、図３で示すような周方向の転走軌跡が軸方向に変位するエッジ６ｃを備えたころ６が形成される。
【００２３】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものでは何らなく、ころ軸受全般に同様に適用することができる。
【００２４】
なお、本発明は、上述の実施の形態のように軸方向に変位するエッジ６ｃは針状ころ６の両端側に限定されるものではなく、一端側のエッジ６ｃが軸方向に変位している場合も含む。
【００２５】
さらに、本発明においては、ころ軸受として針状ころを有した軸受に限定される必要はなく、針状、棒状、その他、これに類した形状のころも含む。特に、ころの外周面である転動面の母線部の全体が軸方向に直線状となるころに限定されるものではなく、転動面の母線部の途中等のいずれかの部位に段差が付されていたり、曲線形状がついていても、これら形状のころを含む。
【００２６】
さらに、本発明においては、ころ軸受に使用されるころは内部が中実のころに限定される必要はなく、内部に空洞を有する形状のころあるいは筒状のころも含むものである。
【００２７】
さらに、実施の形態では、針状ころ軸受として外輪を備え、内輪の無いものであり、ころが転走する転走面は外輪の内周面だけであったが、本発明は、このようなころ軸受に限定されるものではなく、ころ軸受として内輪を備えている場合は、ころが転走する転走面は、その内輪の外周面であっても構わない。
【００２８】
さらには、通常の外輪に代え、他の部品の内周面を軌道面とする場合であってもよい。
【００２９】
さらに、本発明は、ころの転動面端部のエッジの軌道輪に対する転走軌跡が軸方向に変位するころ軸受において、そのころ６の転動面端部に、軸方向に変位するエッジを含んでクラウニングが施されていてもよい。このようなクラウニングが施されている場合は、クラウニングを図７で示すように一定の傾きθで運転しても、最高負荷部は、δ３、δ４のように常に変化する結果、疲労損傷が発生しにくいころ軸受を得られる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明に係るころ軸受によれば、転走面に対してのころの転走範囲が或る一定範囲に集中しても、その転走面上に形成されるころのエッジによる転走痕がその範囲に集中すうことがなくなる結果、その転走痕が起点となってころが転走する内輪とか外輪とかに早期に摩耗や剥離が生じたり、最終的な破損に至るといったことがなくなり、耐久性に優れたものとなる。
【００３１】
この場合、ころの周方向の各エッジ位置のうち少なくとも一部のエッジ位置を軸方向に変位させてエッジの転走軌跡を軸方向に変位させた構造とした場合では、構造が簡易であるからその製作コストも安価に済む。
【００３２】
本発明に係るころ軸受の製作方法によれば、ころ用線材を剪断するだけで本発明特有のエッジを容易に形成できて、わざわざ、専用の工程を必要としないからころ軸受の製作方法としては安価に済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る針状ころ軸受の断面図
【図２】図１の針状ころ軸受のエッジ荷重の説明に供する図
【図３】図１の針状ころ軸受の他のエッジの変形例を示す図
【図４】図１の針状ころ軸受の製作方法の説明に供する図
【図５】図１の針状ころ軸受の他の製作方法の説明に供するもので金型と針状ころ軸受との側面断面図
【図６】図５で示される金型の斜視図
【図７】本発明の他の実施の形態に係る針状ころ軸受の要部の断面図で、（ａ）はころの側面図、（ｂ）はそのころの要部と外輪の要部とを示す図
【図８】従来に係る針状ころ軸受の断面図
【図９】図８の針状ころ軸受の従来の製作方法の説明に供する図
【図１０】図８の針状ころ軸受のエッジ荷重による課題の説明に供する図
【図１１】従来の課題の説明に供する針状ころ軸受の要部の断面図
【符号の説明】
２  外輪
４  保持器
６  針状ころ
６ｃ  エッジ
【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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【図１１】
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