JP2008088995A - スラストころ軸受用軌道輪の製造方法およびスラストころ軸受の軌道輪形成用リング部材 - Google Patents

Abstract

【課題】加工工程中で変形を生じにくいスラストころ軸受用軌道輪の製造方法を提供する。
【解決手段】スラストころ軸受用軌道輪の製造方法は、円環状部材の外縁部および内縁部を厚み方向に折り曲げて、外周鍔部および内周鍔部を形成する第１の工程（Ｓ１１）と、外周鍔部および内周鍔部のうちの一方を除去して、第１軌道輪または第２軌道輪を得る第２の工程（Ｓ１６）とを含む。
【選択図】図１

Description

この発明は、オートマチックトランスミッションやコンプレッサ等に使用されるスラストころ軸受の軌道輪の製造方法、およびこの製造方法の過程で得られる軌道輪形成用リング部材に関するものである。

自動車のオートマチックトランスミッションやコンプレッサ等に使用されるスラストころ軸受は、例えば、実開平７−１２６２７号公報（特許文献１）に記載されている。図１１を参照して、同公報に記載されているスラストころ軸受１０１は、複数の針状ころ１０２と、針状ころ１０２を保持する保持器１０３と、複数の針状ころ１０２を保持器１０３の軸方向から挟持する一対の第１および第２軌道輪１０４，１０５とを備える。

第１軌道輪１０４は、厚み方向の一方側の壁面に針状ころ１０２と接触する第１軌道面１０４ａと、第１軌道面１０４ａの外縁部から軸方向に延びる外周鍔部１０４ｂと、外周鍔部１０４ｂの先端から径方向内側に突出する第１ステーキング１０４ｃとを有する。同様に第２軌道輪１０５は、第２軌道面１０５ａと、第２軌道面１０５ａの内縁部から軸方向に延びる内周鍔部１０５ｂと、内周鍔部１０５ｂの先端から径方向外側に突出する第２ステーキング１０５ｃとを有する。

上記構成のスラストころ軸受１０１は、第１および第２ステーキング１０４ｃ，１０５ｃが保持器１０３の周縁部と係合するので、互いの相対回転を自在としつつ非分離に結合することができる。

なお、この第１および第２軌道輪１０４，１０５は、円環形状の平板の外縁部または内縁部を軸方向に折り曲げることにより外周鍔部１０４ｂおよび内周鍔部１０５ｂを形成する。そして、外周鍔部１０４ｂまたは内周鍔部１０５ｂの先端部分を加締めることにより第１および第２ステーキング１０４ｃ，１０５ｃを形成するのが一般的である。
実開平７−１２６２７号公報

近年、オートマチックトランスミッションやコンプレッサ等のコンパクト化が進んでおり、それに伴って、これらの機器に使用されるスラストころ軸受１０１の軸方向の厚み寸法削減の要望が強くなっている。スラストころ軸受の厚み寸法を削減する１つの方法としては、第１および第２軌道輪１０４，１０５の板厚を薄くすることが考えられる。

しかし、板厚を薄くすると、軌道面にソリやうねり等の変形を生じるおそれがある。特に、円環状部材の外縁部および内縁部のいずれか一方にのみ荷重を加えて鍔部を形成する工程、および熱処理工程において変形を生じやすい。これにより製品の不良品率が高まるので、結果として製品価格の上昇を招く。また、この問題は、スラストころ軸受１０１の直径が大きくなる程顕著になる。

そこで、この発明の目的は、製造工程中で変形を生じにくいスラストころ軸受用軌道輪の製造方法、およびこの製造工程中で得られるスラストころ軸受用軌道輪の軌道輪形成用リング部材を提供することである。

この発明に係るスラストころ軸受用軌道輪の製造方法は、円環状部材の厚み方向一方側の壁面にころと接触する第１軌道面と、外縁部から厚み方向に延びる外周鍔部とを有する第１軌道輪、および円環状部材で厚み方向一方側の壁面にころと接触する第２軌道面と、内縁部から厚み方向に延びる内周鍔部とを有する第２軌道輪を製造する方法である。具体的には、円環状部材の外縁部および内縁部を厚み方向に折り曲げて、外周鍔部および内周鍔部を形成する第１の工程と、外周鍔部および外周鍔部のうちの一方を除去して、第１軌道輪または第２軌道輪を得る第２の工程とを含む。

上記のスラストころ軸受用軌道輪の製造方法によれば、鍔部の形成工程や熱処理工程での軌道面の変形を有効に防止することができる。これにより、スラストころ軸受用軌道輪の不良品率が減少し、結果として製品価格を抑えることができる。

また、第１および第２軌道輪の製造工程の大部分を共通化することができるので、各工程で使用する冶具や金型の大部分を共通化することができる。その結果、第１および第２軌道輪の製造コストを低減することができる。

好ましくは、スラストころ軸受用軌道輪の製造方法は、第１の工程と第２の工程との間に、熱処理工程をさらに含む。この熱処理工程によって、軌道輪形成用リング部材中の残留応力を除去することができる。その結果、これ以降の工程で軌道輪形成用リング部材にソリやうねり等の変形が生じるのを防止することができる。

一実施形態として、第１の工程において、円環状部材の外縁部および内縁部は同一方向に折り曲げられる。他の実施形態として、第１の工程において、円環状部材の外縁部および内縁部は逆方向に折り曲げられる。

この発明に係るスラストころ軸受の軌道輪形成用リング部材は、円環状部材の外縁部から厚み方向に延びる外周鍔部と、円環状部材の内縁部から厚み方向に延びる内周鍔部とを備える。この軌道輪形成用リング部材は、内周鍔部を除去することによって第１軌道輪を、外周鍔部を除去することによって第２軌道輪を得ることができる。

この発明によれば、外周鍔部と内周鍔部とを同時に形成した後、どちらか一方を除去することにより、製造工程中に生じる軌道輪の変形を有効に防止することができる。また、第１および第２軌道輪の製造工程の大部分を共通化することができるので、製造コストを低減することができる。

図６〜図１０を参照して、この発明の一実施形態に係るスラストころ軸受１１を説明する。なお、図６はスラストころ軸受１１を示す図、図７および図８は第１軌道輪１４の断面図および平面図、図９および図１０は第２軌道輪１５の断面図および平面図である。

まず、図６を参照して、スラストころ軸受１１は、複数のころ１２と、複数のころ１２を保持する保持器１３と、複数のころ１２を保持器１３の厚み方向から挟持する第１および第２軌道輪１４，１５とを備える。

図７および図８を参照して、第１軌道輪１４は、中央に貫通孔１４ａを有する円環形状の部材である。そして、厚み方向一方側の壁面にころ１２と接触する第１軌道面１４ｂと、第１軌道面１４ｂの外縁部に第１軌道面１４ｂ側に延びる円筒形状の外周鍔部１４ｃと、外周鍔部１４ｃの先端に径方向内側に突出する第１ステーキング１４ｄとを含む。

この第１軌道輪１４は、例えばみがき鋼板によって形成されている。みがき鋼板は、製造時点で既に表面が平滑となっている。したがって、みがき鋼板によって形成される第１軌道輪１４は、研削加工を施さなくとも平滑な第１軌道面１４ｂを得ることができる。これにより、第１軌道輪１４の製造工程から研削加工工程を省略することができると共に、ころ１２のスムーズな回転を維持することができる。なお、これは、後述する第２軌道面１５ｂについても同様である。

外周鍔部１４ｃは、スラストころ軸受１１を組み立てた際に、保持器１３の外径面のさらに外側に位置する。また、第２軌道面１５との接触を避けるために、外周鍔部１４ｃの第１軌道面１４ｂからの突出高さは、ころ１２の直径より僅かに小さく設定されている。

第１ステーキング１４ｄは、外周鍔部１４ｃの円周方向の４箇所に等間隔で設けられている。この第１ステーキング１４ｄは、保持器１３の外縁部に係合して保持器１３が第１軌道輪１４から分離するのを防止する。

なお、４つの第１ステーキング１４ｄの先端を通る円をＯ_１とすると、第１ステーキング１４ｄの突出量は、円Ｏ_１の直径が保持器１３の外径寸法より小さくなるように調整されている。したがって、保持器１３の第１軌道輪１４への組み込みは、保持器１３の外縁部および外周鍔部１４ｃを弾性変形させた状態で行う。

図９および図１０を参照して、第２軌道輪１５は、中央に貫通孔１５ａを有する円環形状の部材である。そして、厚み方向一方側の壁面にころ１２と接触する第２軌道面１５ｂと、第２軌道面１５ｂの内縁部に第２軌道面１５ｂ側に延びる円筒形状の内周鍔部１５ｃと、内周鍔部１５ｃの先端に径方向外側に突出する第２ステーキング１５ｄとを含む。

内周鍔部１５ｃは、スラストころ軸受１１を組み立てた際に、保持器１３の内径面のさらに内側に位置する。また、第１軌道面１４との接触を避けるために、内周鍔部１５ｃの第２軌道面１５ｂからの突出高さは、ころ１２の直径より僅かに小さく設定されている。

第２ステーキング１５ｄは、内周鍔部１５ｃの円周方向の４箇所に等間隔で設けられている。この第２ステーキング１５ｄは、保持器１３の内縁部に係合して保持器１３が第２軌道輪１５から分離するのを防止する。

なお、４つの第２ステーキング１５ｄの先端を通る円をＯ_２とすると、第２ステーキング１５ｄの突出量は、円Ｏ_２の直径が保持器１３の内径寸法より大きくなるように調整されている。したがって、保持器１３の第２軌道輪１５への組み込みは、保持器１３の内縁部および内周鍔部１５ｃを弾性変形させた状態で行う。

なお、上記の実施形態における第１軌道輪１４において、第１ステーキング１４ｄの位置、および個数は任意に決定することができる。なお、第１ステーキング１４ｄの数が少ないと、保持器１３を適切に保持できないおそれがある。一方、第１ステーキング１４ｄの数が多すぎると、保持器１３を組み込むのが困難となる。また、保持器１３を適切に保持する観点からは、第１ステーキング１４ｄは、等間隔に配置するのが望ましい。したがって、上記の実施形態に用に、９０°の間隔で４箇所に設けるのが適当である。これは、第２軌道輪１５についても同様である。

また、上記の実施形態における保持器１３は、任意の構成のものを採用することができる。例えば、鋼板等の金属材料をプレス加工して得られるプレス保持器であってもよいし、樹脂材料を射出成型して得られる樹脂製保持器であってもよい。ただし、コンパクト化の観点からは、厚み寸法を削減しても強度を維持可能な金属製保持器であることが望ましい。

また、保持器１３は、円環形状の平板にポケットを形成した平型保持器であってもよいし、鋼板を厚み方向に折り曲げて断面形状を略Ｗ型としたＷ型保持器であってもよい。しかし、Ｗ型保持器は、保持器の厚み寸法に対して鋼板の板厚を薄くしなければならないので、保持器の剛性を維持しつつ厚み寸法を削減するのは困難である。したがって、コンパクト化の観点からは、厚み寸法を削減しても強度を維持可能な平型保持器であることが望ましい。

また、この発明は、ころとして針状ころ、棒状ころ、または円筒ころを有するあらゆる形式のスラストころ軸受に適用することができる。ただし、厚み寸法を削減する観点からは、スラスト針状ころ軸受であることが望ましい。

さらに、この発明に係るスラストころ軸受は、オートマチックトランスミッションやコンプレッサの他、あらゆる機器に使用することができる。

次に、図１〜図３を参照して、この発明の一実施形態に係るスラストころ軸受用軌道輪の製造方法、およびこの製造方法の過程で得られるスラストころ軸受用軌道輪の軌道輪形成用リング部材を説明する。なお、図１は第１および第２軌道輪１４，１５の製造工程の一部を示すフロー図、図２および図３はスラストころ軸受の軌道輪形成用リング部材２１，３１を示す図である。

まず、第１工程は、鋼板を打ち抜き加工して円環状部材を得る（Ｓ１１）。この円環状部材は外周鍔部１４ｃおよび内周鍔部１５ｃとなる部分を含んでいるので、完成品の第１軌道輪１４の直径より大きく、かつ完成品の第２軌道輪１５より貫通孔１５ａの直径が小さくなっている。

次に、第２工程は、絞り加工によって円環状部材の外縁部および内縁部を厚み方向に折り曲げる（Ｓ１２）。これにより、外周鍔部１４ｃおよび内周鍔部１５ｃとなる部分を形成することができる。なお、この工程において、円環状部材の外縁部および内縁部を同一方向に折り曲げると、図２に示すような断面がコの字形状のスラストころ軸受の軌道輪形成用リング部材２１を得ることができる。一方、円環状部材の外縁部および内縁部を逆方向に折り曲げると、図３に示すような断面がクランク形状のスラストころ軸受の軌道輪形成用リング部材３１を得ることができる。

なお、第１軌道面１４ｂは、軌道輪形成用リング部材２１，３１の外周鍔部１４ｃの突出方向の壁面（「図２および図３の上面」を指す）に設けられる。第２軌道面１５ｂは、軌道輪形成用リング部材２１，３１の内周鍔部１５ｃの突出方向の壁面（「図２の上面および図３の下面」を指す）に設けられる。

次に、第３の工程は、外周鍔部１４ｃおよび内周鍔部１５ｃの複数箇所に第１および第２ステーキング１４ｄ，１５ｄを形成する（Ｓ１３）。具体的には、外周鍔部１４ｃの先端を径方向外側から径方向内側に向けて加締めることによって、第１ステーキング１４ｄを形成する。同様に、内周鍔部１５ｃの先端を径方向内側から径方向外側に向けて加締めることによって、第２ステーキング１５ｄを形成する。

次に、第４の工程は、軌道輪に必要な機械的性質を得るために、軌道輪形成用リング部材２１，３１に熱処理を施す（Ｓ１４）。具体的には、浸炭焼入れおよび焼戻し、またはこれらに代えて、浸炭窒化処理等を施して完成品を得る。また、この熱処理工程によって、軌道輪形成用リング部材２１，３１中の残留応力を除去することができる。その結果、これ以降の工程で軌道輪形成用リング部材２１，３１にソリやうねり等の変形が生じるのを防止することができる。

次に、第５の工程は、第１軌道輪１４にみがき加工を施す（Ｓ１５）。みがき加工としては、例えばバレル処理が挙げられる。この工程によれば、熱処理工程（Ｓ１４）によって表面に生じた酸化被膜（スケール）を除去することができると共に、第１軌道輪１４のバリ取りや表面粗さの改善効果も期待できる。

ここで、「バレル処理」とは、容器（バレル）に第１軌道輪１４、コンパウンド、およびメディアを入れた状態で、容器を回転若しくは振動させる処理である。また、第２軌道輪１５についても同様である。

次に、第６の工程は、軌道輪形成用リング部材２１，３１の外周鍔部１４ｃおよび内周鍔部１５ｃのうちのいずれか一方を除去してスラストころ軸受用軌道輪１４，１５を得る。具体的には、内周鍔部１５ｃを除去すると図７および図８に示すような第１軌道輪１４を得ることができる。同様に、外周鍔部１４ｃを除去すること図９および図１０に示すような第２軌道輪１５を得ることができる。

上記のスラストころ軸受用軌道輪の製造方法によれば、鍔部の形成工程（Ｓ１２）や熱処理工程（Ｓ１５）での軌道面の変形を有効に防止することができる。これにより、軌道輪の不良品率が減少し、結果として製品価格を抑えることができる。

また、上記の製造方法によれば、第１および第２軌道輪１４，１５の製造工程を第５工程（Ｓ１５）まで共通化することができる。すなわち、製造に使用する冶具や金型の大部分を共通化することができる。その結果、第１および第２軌道輪１４，１５の製造コストを低減することができる。

なお、上記の製造方法の第２の工程（Ｓ１２）において、外周鍔部１４ｃと内周鍔部１５ｃとは、同時に形成してもよいし、順番に形成してもよい。ただし、円環状部材の全域で加工時の応力バランスを均一化する観点からは、外縁部と内縁部を同時に形成するのが望ましい。例えば、図４および図５を参照して、軌道輪形成用リング部材２１の外周鍔部１４ｃと内周鍔部１５ｃとを同時に形成する方法の一例を説明する。

まず、図４を参照して、第２の工程は、一対の固定床４１，４２と、一対の固定床４１，４２の間に配置されて上下方向に変位可能な可動床４３とを含む加工台上に第１の工程で得られた円環状部材を載置して行う。

一対の固定床４１，４２は、相対的に直径の大きい外周床４１と、相対的に直径の小さい内周床４２とを含み、第１および第２軌道面１４ｂ，１５ｂに対応する隙間を設けて配置されている。可動床４３は、一対の固定床４１，４２の間に配置される円環形状の部材であって、可動床４３を上に押し上げる方向に付勢する弾性部材としてのばね４４によって上下に変位可能となっている。また、可動床４３は、その上面が一対の固定床４１，４２の上面位置を越えないように、外周床４１に係合している。

次に、図５を参照して、深絞り加工は、可動床４３に対面する位置で上下方向に移動する円環形状の深絞り加工具４５によって行う。具体的には、深絞り加工具４５を下方に移動すると、可動床４３はばね４４に逆らって押し下げられる。これにより、円環状部材から軌道輪形成用リング部材２１を得ることができる。具体的には、外周床４１の内周面に沿って外周鍔部１４ｃが、内周床４２の外周面に沿って内周鍔部１５ｃが、可動床４３の上面に沿って第１または第２軌道面１４ｂ，１５ｂがそれぞれ形成される。

また、上記の第１の工程から第６の工程は、この発明に係るスラストころ軸受用軌道輪の製造方法の一例であって、各工程をさらに細分化してもよいし、必要な工程をさらに追加することもできる。また、加工工程の順番も任意に入れ替えることができるものとする。

さらに、上記の各工程は、それぞれ別々の工程として単能プレスで行ってもよいが、順送プレス、または、トランスファプレスによって行うこととしてもよい。これにより、各工程を連続的に行うことができる。さらに、上記の各工程の全部または一部に相当する加工部を有するスラストころ軸受用軌道輪１３，１４の製造装置を使用することにより、生産性を高めることができ、結果としてスラストころ軸受１１の製品価格を抑えることができる。

なお、本明細書中で「順送プレス」とは、プレス内に複数の加工工程を持ち、材料をプレス入口のフィーダにより各工程を移動させることによって、材料を連続的に加工する方法を指すものとする。また、本明細書中で「トランスファプレス」とは、複数の加工工程を必要とする場合に、各工程を行うステージを必要数分設け、搬送装置によって工程品を移動させながら、各ステージで加工を行う方法を指すものとする。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明は、オートマチックトランスミッションやコンプレッサ等に使用されるスラストころ軸受に有利に利用される。

この発明の一実施形態に係るスラストころ軸受用軌道輪の製造工程の一部を示すフロー図である。 図１の製造方法の過程で得られるスラストころ軸受用軌道輪の軌道輪形成用リング部材の一例を示す図である。 図１の製造方法の過程で得られるスラストころ軸受用軌道輪の軌道輪形成用リング部材の他の例を示す図である。 図１の第２工程において、外周鍔部と内周鍔部とを同時に形成する直前の状態を示す図である。 図１の第２工程において、外周鍔部と内周鍔部とを同時に形成した直後の状態を示す図である。 この発明の一実施形態に係るスラストころ軸受を示す図である。 第１軌道輪の断面図である。 第１軌道輪の正面図である。 第２軌道輪の断面図である。 第２軌道輪の正面図である。 従来のスラストころ軸受を示す図である。

符号の説明

１１，１０１ スラストころ軸受、１２，１０２ ころ、１３，１０３ 保持器、１４，１０４ 第１軌道輪、１５，１０５ 第２軌道輪、１４ａ，１５ａ 貫通孔、１４ｂ，１５ｂ，１０４ａ，１０５ａ 軌道面、１４ｃ，１５ｃ，１０４ｂ，１０５ｂ 鍔部、１４ｄ，１５ｄ，１０４ｃ，１０５ｃ ステーキング，２１，３１ 軌道輪形成用リング部材、４１，４２ 固定床、４３ 可動床、４４ ばね、４５ 深絞り加工具。

Claims (5)

1. 円環状部材の厚み方向一方側の壁面にころと接触する第１軌道面と、外縁部から厚み方向に延びる外周鍔部とを有する第１軌道輪、および
   円環状部材で厚み方向一方側の壁面にころと接触する第２軌道面と、内縁部から厚み方向に延びる内周鍔部とを有する第２軌道輪を製造する方法であって、
   円環状部材の外縁部および内縁部を厚み方向に折り曲げて、前記外周鍔部および前記内周鍔部を形成する第１の工程と、
   前記外周鍔部および前記外周鍔部のうちの一方を除去して、前記第１軌道輪または前記第２軌道輪を得る第２の工程とを含む、スラストころ軸受用軌道輪の製造方法。
2. 前記スラストころ軸受用軌道輪の製造方法は、前記第１の工程と前記第２の工程との間に、熱処理工程をさらに含む、請求項１に記載のスラストころ軸受用軌道輪の製造方法。
3. 前記第１の工程において、円環状部材の外縁部および内縁部は、同一方向に折り曲げられる、請求項１または２に記載のスラストころ軸受用軌道輪の製造方法。
4. 前記第１の工程において、円環状部材の外縁部および内縁部は、逆方向に折り曲げられる、請求項１または２に記載のスラストころ軸受用軌道輪の製造方法。
5. 円環状部材の外縁部から厚み方向に延びる外周鍔部と、
   前記円環状部材の内縁部から厚み方向に延びる内周鍔部とを備える、スラストころ軸受の軌道輪形成用リング部材。

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