(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の針状ころをそれぞれ回転自在に保持するため帯状鋼板の両端部を結合した環状の保持器本体の周方向に互いに隔置して窓が形成され，前記保持器本体の一方の前記端部において前記保持器本体の周方向に突出して形成された凸部と，前記保持器本体の他方の前記端部において形成された凹部とが嵌合されたつなぎ部分はカシメによって固着され，
前記凸部は一対の斜状外側面によって前記一方の前記端部から突出する先端側ほど前記保持器本体の幅方向に幅広に形成され，前記凹部は一対の斜状内側面によって前記他方の前記端部から後退する奥側ほど前記保持器本体の幅方向に幅広に形成され，前記凸部と前記凹部とは互いに相補的な形状に形成され，
前記保持器本体に周方向に延びるカシメ溝を成形することにより，前記保持器本体には，前記窓内に突出し且つ前記窓からの前記針状ころの抜出しを防止する保持爪が形成され，前記カシメ溝は，前記保持器本体の外周面に形成されている一対の外側カシメ溝と，前記保持器本体の内周面に形成されている一対の内側カシメ溝とから構成され，前記つなぎ部分を固着する前記カシメは，前記つなぎ部分まで延びる前記外側カシメ溝と前記内側カシメ溝とによって得られ，前記カシメ溝は，前記凸部の前記斜状外側面と前記凹部の前記斜状内側面に掛かって形成されていることから成る針状ころ軸受用保持器。
【請求項２】
前記凸部の前記斜状外側面と前記凹部の前記斜状内側面とは，前記保持器本体の側面に対して略１５°の角度で傾斜して延びていると共に，前記カシメ溝内に配置されていることから成る請求項１に記載の針状ころ軸受用保持器。
【請求項３】
前記保持器本体及び前記凸部の外周面には，潤滑剤貯留用の凹溝が環状に連続して形成されていることから成る請求項１又は２に記載の針状ころ軸受用保持器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の前記保持器，及び前記各窓にそれぞれ回転自在に保持された前記針状ころから成り，相対回転する外輪又はハウジングと内輪又は軸との軌道面間において前記針状ころが前記軌道面に転動する状態で適用されることから成る針状ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、円周上に針状ころを回転自在に保持する窓が形成された針状ころ軸受用保持器、及び前記保持器を用いた針状ころ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、針状ころ軸受は、断面積が小さくコンパクトな構成であるにもかかわらず負荷容量が大きいという特徴を備えているので、各種機械のコンパクトに構成することが求められる高速回転部分やエンジン部分に回転性能の優れた軸受として広範囲に使用されている。
【０００３】
針状ころ軸受の一つの使用例として、小排気量（例えば、５０〜１００ｃｃ）の自動車用自動変速機に備わるスタータギヤ部分がある。エンジンのクランクシャフトの延長部として構成される自動変速機の入力軸を固定部に支持する軸受は、構造上の制約から非常に狭いスペースに配置される必要がある。即ち、クランクシャフトの延長部には、例えば、無段変速プーリを備えた変速機構と、一方向クラッチ及び中間歯車を介して始動用モータの出力軸が連結される。クランクシャフトの延長部と変速機構とで囲まれた狭いスペース内に、一方向クラッチをケーシングに回転自在に支持する針状ころ軸受が配設される。
【０００４】
従来、自動変速機の入力軸を固定部に支持する軸受として用いられている針状ころ軸受の保持器として、樹脂製の保持器が提案されている（実用新案登録公報第２５６６０６３号公報）。針状ころ軸受は、複数の針状ころ及び各針状ころを回転自在に保持する保持器から構成されている。針状ころの直径は１ｍｍ程度であり、保持器の肉厚は０．７ｍｍ程度、シェル状外輪の肉厚は０．５ｍｍに設定され、組立状態では径方向の厚みは１．５〜２．０ｍｍ程度の薄厚構造に構成されている。保持器は耐熱性合成樹脂製とされ、保持器の軽量化と高温環境下での保持器の膨張や変形の防止が図られている。保持器及び針状ころ群を内周部に軸方向抜け出し不能に収容する薄鋼板製のシェル状外輪は、シェル状外輪は固定部に圧入嵌合されるので、高い潤滑油圧力を受けても、軸方向に動くことがない。また、シェル状外輪は、全表面に焼き入れ硬化層が形成されているので、組込みの際の方向性をなくして、組込み作業効率の向上を図っている。更に、保持器は少なくとも円周方向１箇所に切断面を形成し凹凸の嵌合で結合される割り構造として、硬化処理したシェル状外輪への組付けの容易化を図っている。
【０００５】
長手方向に割り構造に構成し且つ割り部分で凹凸嵌合によって環状に結合させる保持器として、たとえば、昭和５８年１２月２７日特許庁発行の周知・慣用技術集（ころがり軸受）第１２２頁「ストローク、スラストニードルベアリング保持器」に開示されている直線案内用保持器がある。保持器は、複数の針状ころを個々に保持する鋼板製で平板状で形成されており、両端部に凹部及び凸部が形成され、複数の直線案内用保持器が端部における凹凸嵌合により結合されて長尺状に形成されている。
【０００６】
また、割り構造に構成されており且つ割り部分で凹凸嵌合によって環状に結合させる別の金属製筒体として、特開平９−３１５１２４号公報に開示されている金属製筒体がある。この金属製筒体は、板状部材を筒状に捲回しその両端を突き合わせ接合して形成される筒体として構成されており、接合端面が斜状になる凸部及び凹部が互いにクリンチして接合され、その接合部分が溶接されて固着されている。なお、板状部材を筒状に捲回しその両端を突き合わせ接合して形成する場合において、両端をピッタリ接合する端部の切断方法の一例が特公昭４０−８０２８号公報に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、エンジン等の回転機械が高速（回転）化、高出力化されることにより、針状ころ軸受の使用箇所である部分も、エンジン付近等の使用環境が高温になっているので、針状ころ軸受には更なる耐熱性が要求されている。また、環境問題でリサイクル化が要請されていると共に、一層の製造コストの低減が求められている。この課題を解決するには、既に知られているように、各針状ころが挿入される窓をプレスにて隔置して打ち抜いた帯状鋼板を丸めて円筒状に成形し、端部同士を溶接にて固着することによって鋼製の保持器を安価に製作してもよいが、端部同士を溶着しないで固着することが可能になれば、保持器及び保持器を組み込んだ針状ころ軸受の一層の製作コストの低減を図ることが可能になる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、帯状鋼板の両端部を結合して環状に製作される保持器において、帯状鋼板の両端部を溶接ではなく、一方の端部に形成された凸部と他方の端部に形成された凹部とを嵌合して固着させることにより、簡単な工程によって安価で効率良く製作することが可能な針状ころ軸受用保持器、及びその保持器を用いた針状ころ軸受を提供することである。
【０００９】
この発明は，複数の針状ころをそれぞれ回転自在に保持するため帯状鋼板の両端部を結合した環状の保持器本体の周方向に互いに隔置して窓が形成され，前記保持器本体の一方の前記端部において前記保持器本体の周方向に突出して形成された凸部と，前記保持器本体の他方の前記端部において形成された凹部とが嵌合されたつなぎ部分はカシメによって固着され，
前記凸部は一対の斜状外側面によって前記一方の前記端部から突出する先端側ほど前記保持器本体の幅方向に幅広に形成され，前記凹部は一対の斜状内側面によって前記他方の前記端部から後退する奥側ほど前記保持器本体の幅方向に幅広に形成され，前記凸部と前記凹部とは互いに相補的な形状に形成され，
前記保持器本体に周方向に延びるカシメ溝を成形することにより，前記保持器本体には，前記窓内に突出し且つ前記窓からの前記針状ころの抜出しを防止する保持爪が形成され，前記カシメ溝は，前記保持器本体の外周面に形成されている一対の外側カシメ溝と，前記保持器本体の内周面に形成されている一対の内側カシメ溝とから構成され，前記つなぎ部分を固着する前記カシメは，前記つなぎ部分まで延びる前記外側カシメ溝と前記内側カシメ溝とによって得られ，前記カシメ溝は，前記凸部の前記斜状外側面と前記凹部の前記斜状内側面に掛かって形成されていることから成る針状ころ軸受用保持器に関する。
【００１０】
この発明による針状ころ軸受用保持器では，保持器は，ころ径の小さい針状ころにも対応して形成され，凹凸嵌合が簡単な機械加工にて固着され，軸受として組み込まれた状態では軽快に回転して良好な回転性を示す。
【００１１】
この針状ころ軸受用保持器において，前記凸部は，保持器本体側から見たときに根元が幅小で先端が幅広な逆ハ状の斜状外側面を備えており，前記凹部は，前記凸部に嵌合し且つ保持器本体側から見たときに奥側が幅広で先端が幅小でなるハ状の斜状内側面を備えている。
【００１２】
この針状ころ軸受用保持器において，前記カシメ溝は，前記保持器本体の外周面に形成されている一対の外側カシメ溝と，前記保持器本体の内周面に形成されている一対の内側カシメ溝とから構成され，この場合，一つの窓に対して内側及び外側で合計８つの保持爪が形成され，針状ころが窓に嵌め込まれたときには，針状ころは安定して保持される。
【００１３】
この針状ころ軸受用保持器において，前記  カシメ溝をつなぎ部分まで延ばして形成することにより，カシメ溝を形成する際に施されるカシメで，同時につなぎ部分を固着するカシメが施される。また，前記つなぎ部分まで延びる前記カシメ溝は，前記凸部の前記斜状外側面と前記凹部の前記斜状内側面に掛かって形成されている。即ち，つなぎ部分は，凸部の斜状外側面と凹部の斜状内側面に掛かるカシメ溝を形成する際に施されるカシメによって固着されるので，斜状の内外側面の強固な係合によって互いにずれが生じ難く，強固に固着される。更に，前記凸部の前記斜状外側面と前記凹部の前記斜状内側面とは，前記保持器本体の側面に対して略１５°の角度で傾斜して延びていると共に，前記カシメ溝内に配置されている。即ち，凸部の斜状外側面と凹部の斜状内側面とは，カシメ溝を形成するときのカシメ作用ですべての接合表面領域に渡ってカシメによって固着され，凹凸のつなぎ部分が一層強固に固着される。
【００１４】
前記保持器本体及び前記凸部の外周面には、潤滑剤貯留用の凹溝が環状に連続して形成されている。凹溝には、充分な量の潤滑剤が蓄えられ、しかも、保持器本体が環状に成形されたときに環状に連続して形成されるので、潤滑剤の流れが良好である。
【００１５】
前記保持器と前記各窓にそれぞれ回転自在に保持された前記針状ころとから針状ころ軸受が構成され、この針状ころ軸受は、相対回転する外輪又はハウジングと内輪又は軸との軌道面間において前記針状ころが前記軌道面に転動する状態で適用される。相対回転する外輪又はハウジングと内輪又は軸との間に狭いスペースしか得られない場合であっても、ころ径の小さい針状ころとその針状ころを回転自在に保持する保持器とから成る針状ころ軸受が適用される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明による針状ころ軸受用保持器及びそれを用いた針状ころ軸受の実施例を説明する。図１はこの発明による針状ころ軸受用保持器に成形される帯状鋼板を展開して示す平面図、図２は図１に示す帯状鋼板から成形された保持器を示す縦断面図、図３は図２の断面部分の拡大図、図４は図２の窓部分の内側径に沿って見た拡大図、図５は図４のＡ−Ａ断面図である。また、図６は図２の保持器に針状ころが組み込まれた針状ころ軸受のつなぎ部分を含む一部を外側径に沿って見た拡大図、図７は図６のＢ−Ｂ断面図である。図８は図７のつなぎ部分の一部Ｃの拡大図である。
【００１７】
この発明による針状ころ軸受用保持器１の製造において、先ず、図１に示すように、針状ころ軸受の保持器の素材である薄肉に成形された帯状鋼板４０が用意される。帯状鋼板４０は、鋼板をプレス加工により薄肉に成形した素材であり、帯状鋼板４０の肉厚は、完成した針状ころ軸受用保持器１の肉厚と実質的に同じである。帯状鋼板４０は保持器本体２に丸め成形され、片面である上面２７に長手方向に沿って凹溝１３が形成されている。凹溝１３は、潤滑剤を溜め且つ潤滑剤の流れを良くするためのものである。保持器本体２の一方の端部である第１端部３には、端面７から逆ハ状の斜状側面８，８が先端面９まで延びている凸部５が形成されている。保持器本体２の他方の端部である第２端部４には、凸部５に対応して、端面１０からハ状の斜状側面１１，１１が底面１２まで切り込まれた凹部６が形成されている。凸部５と凹部穴６は、ほぞとほぞ穴のように、互いにぴったりと嵌まり合う相補的な形状に形成されている。
【００１８】
保持器本体２には、後述する針状ころ２９を組み込むための複数の窓１４（図の簡素化のため、一部のみを描く）が長手方向に互いに並列に等間隔に隔置して形成されている。図１のように平板状の帯状鋼板４０に窓１４を形成した後に円筒状に丸めると低コストで製作できるが、同じ窓１４であっても外周側で開くように変形し内周側で閉じるように変形する。窓１４を正確に製作するには、工程数が増加するが、帯状鋼板４０を円筒状に丸めてから窓抜きをする方が好ましい。窓抜きされた保持器１は，その後，熱処理が施され、更に必要であれば外周研削が行われ，最後に表面処理（例えば，銅メッキ後に銀メッキ）が施される。
【００１９】
保持器１は、図２〜図５に示すように、図１の帯状鋼板４０を丸めて円筒状に成形された保持器本体２を備えている。保持器１の外周面１５には、凹溝１３を軸方向に挟んで、一対の外側カシメ溝１７，１７が成形されている。外側カシメ溝１７，１７を形成することで、窓１４内には計４箇所に外側保持爪１８が形成されている。保持器１の内周面１６には、外周面１５の外側カシメ溝１７と同一の軸方向位置に一対の内側カシメ溝１９，１９が形成されている。内側カシメ溝１９，１９を形成することで、窓１４内には計４箇所に内側保持爪２０が形成されている。針状ころ２９は、総計８つの保持爪で抜け出し不能に且つ安定して保持される。
【００２０】
図６に示すように、各窓１４の内壁、特に周方向に面する壁面は、窓１４に挿入された針状ころ２９の回転を案内する案内面となっている。即ち、保持爪１８と保持爪１８との間の径方向に存在する窓１４の領域は、周方向の間隔Ｌ1 が針状ころ２９のころ径Ｄより大きいので、針状ころ２９を回転自在に遊嵌し、針状ころ軸受３０において針状ころ２９の外周部分を接触案内している。各窓１４に組み込まれる針状ころ２９の直径Ｄは、保持器１の肉厚ｔよりも僅かに大きくされている。上記のように構成された保持器１の内側又は外側から針状ころ２９を窓１４に多少無理に押し込むことで針状ころ２９を保持器１に組み付けることにより、保持器付きの針状ころ軸受３０が完成する。周方向に対向して形成される２対の外側保持爪１８及び２対の内側保持爪２０間の間隔Ｌ2 は針状ころ２９のころ径Ｄより小さい。保持器１に組み込まれた針状ころ２９は、その針状ころ軸受３０を機械の回転部分に組み込む前及び組込み作業中において、２対の外側保持爪１８，１８又は２対の内側保持爪２０，２０に係合して、保持器１から径方向へ脱落するのが防止される。
【００２１】
保持器１のつなぎ部分２２は、円周の一カ所にあり、図６及び図７に示すように、凸部５が形成された第１端部３と、凹部６が形成された第２端部４とが嵌まり合って接合している。逆ハ状の斜状外側面８，８とハ状の斜状内側面１１，１１とは、保持器１の側面２１に対して略１５度の角度で形成されているので、保持器１の幅に対するカシメ溝幅の割合を５％程度とする場合に、外側カシメ溝１７及び内側カシメ溝１９内に含めることができる。また、斜状外側面８，８及び斜状内側面１１，１１の角度を略１５度にすると、プレス成形上、製作し易い。第１端部３に形成されている凸部５と第２端部４に形成されている凹部６との嵌合状態では、凸部５の斜状外側部８，８は凹部６の斜状内側部１１，１１に当接し、凸部５の先端面９と底面１２とが当接している。第１端部３と第２端部４との斜状側部８，８及び１１，１１の嵌合部分は、互いに交差して、図８につなぎ部分の一部Ｃを拡大して示すように、外周側と内周側とがかしめ成形されることにより固着されている。
【００２２】
第１端部３と第２端部４とのカシメ固着は次のようにして行われる。図８の拡大図に示すように、例えば、凸部５の斜状外側面８，８と先端面９とが外周面１５側に接続する縁部に面取り２３を施せば、外側カシメ溝１７を形成する際のカシメによって凹部６の余肉２５が面取り２３に覆い被さる。凸部５の斜状外側面８，８と先端面９とが内周面１６側に接続する縁部にも同様の面取り２４を施せば、内側カシメ溝１９を形成する際のカシメによって余肉２６が面取り２４に覆い被さる。したがって、凸部５と凸部５に嵌合する凹部６とは、外周面１５側と内周面１６側とにおいて、面取り２３，２４に覆い被さる余肉２５，２６によって固着される。
【００２３】
面取り２３，２４は、第１端部３及び第２端部４を形成後に別途形成されるものとして説明したが、第１端部３及び第２端部４をプレス加工で打抜き形成することにより、自然に抜き方向によってＲ部分として、面取り２３を形成することができる。また、図７に示すように、第１端部３の斜状外側面８，８及び先端面９と第２端部４の斜状内側面１１，１１及び底面１２とから成る各接合面は、断面で見て径方向に延び外周面１５及び内周面１６に対して垂直になっているが、第１端部３と第２端部４との抜き方向を反対方向にするなどして、上記の各接合面を斜めに形成してもよい。
【００２４】
図６においては、凹凸嵌合する凸部５と凹部６との斜状外側面８，８を外側カシメ溝１７に、及び斜状内側面１１，１１を内側カシメ溝１９にそれぞれ合致させた例を示したが、外側カシメ溝１７及び内側カシメ溝１９を斜状外側面８，８及び斜状内側面１１，１１から外してそれぞれ側面２１側に寄せた領域に形成することもできる。この場合、その外側カシメ溝１７及び内側カシメ溝１９のつなぎ部分２２で端面７，７及び１０，１０から突き出た余肉が突っ張り合うので、凸部５と凹部６との凹凸嵌合が締め上げられて、互いに固着することになる。
【００２５】
このようにして構成される保持器１は、所謂断面Ｍ字形の保持器ではなく、保持器１の全体に渡って実質的に薄肉状で同一の肉厚を有しており剛性が略一様な保持器であり、ころ径の小さい針状ころ２９であっても安定して確実に保持することができる。保持器１は、針状ころ軸受３０に組み込まれた状態では、軽快に回転して良好な回転性を示す。保持器１の両側面２１，２１の近くまで窓１４を軸方向に長く形成し、長いころを保持器１に組み込むことが可能であり、針状ころ軸受３０の負荷容量を大きくすることができる。更に、この保持器１によれば、使用材料を少なくして材料コストが低減され、製作し易いものであり、製造コストを低減することができる。
【００２６】
また、針状ころ軸受３０は、軌道面として熱処理・研削仕上げされた相対回転部分、例えば、エンジンのスタータギヤ部分のハウジングに形成されたハブ外周部と一方向クラッチの内輪内壁との間において組み合わせれば、軌道面の加工精度を生かして小さなスペースで使用することができる。保持器１は、曲げ加工をしないストレートな円筒構造ではあるが、針状ころ２９の直径と略等しい肉厚を有しているので保持器１は充分高い剛性を示す。また、潤滑剤が窓１４内及び窓１４に接続する凹溝１３内において大量に保持されるので、保持器１の潤滑剤保持容量が大きい。保持器１は針状ころ２９を正確に案内するので、保持器１に針状ころ２９を組み込んで構成される針状ころ軸受３０の回転性能が優れており、長期に渡る高速回転用の軸受等、幅広い用途に使用することができる。
【００２７】
【発明の効果】
この発明による針状ころ軸受用保持器及びそれを用いた針状ころ軸受によれば、帯状鋼板の端部同士を溶接することなく、また加工油を使用したり削り屑が発生する工作機械を用いた切削加工や回転部分を有する大がかりな工作機械を用いた冷間加工によることなく、一方の端部に形成された凸部と他方の端部に形成された凹部とを嵌合して固着させることにより、帯状鋼板の両端部を結合した環状の保持器を簡単に、安価に且つ効率良く製作することができ、保持器及び保持器を組み込んだ針状ころ軸受の一層の製作コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による針状ころ軸受用保持器に成形される帯状鋼板を展開して示す平面図である。
【図２】図１に示す帯状鋼板から成形された保持器を示す縦断面図である。
【図３】図２の断面部分の拡大図である。
【図４】図２の窓部分の内側径に沿って見た拡大図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図２の保持器に針状ころが組み込まれた針状ころ軸受のつなぎ部分を含む一部を外側径に沿って見た拡大図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】図７のつなぎ部分の一部Ｃの拡大図である。
【符号の説明】
１    針状ころ軸受用保持器
２    保持器本体
３    第１端部
４    第２端部
５    凸部
６    凹部
８    斜状外側面
９    先端面
１１  斜状内側面
１２  底面
１３  凹溝
１４  窓
１５  外周面
１６  内周面
１７  外側カシメ溝
１８  外側保持爪
１９  内側カシメ溝
２０  内側保持爪
２１  側面
２２  つなぎ部分
２９  針状ころ
３０  針状ころ軸受
４０  帯状鋼板
【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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