JP2023163505A - 玉軸受 - Google Patents
玉軸受 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023163505A JP2023163505A JP2022074456A JP2022074456A JP2023163505A JP 2023163505 A JP2023163505 A JP 2023163505A JP 2022074456 A JP2022074456 A JP 2022074456A JP 2022074456 A JP2022074456 A JP 2022074456A JP 2023163505 A JP2023163505 A JP 2023163505A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- annular member
- rivet
- flat plate
- hole
- shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 22
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 56
- 238000002788 crimping Methods 0.000 claims description 46
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 claims description 14
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 9
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 9
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 7
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 26
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 description 20
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 5
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000010960 cold rolled steel Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 102200082816 rs34868397 Human genes 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
- F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
- F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/38—Ball cages
- F16C33/42—Ball cages made from wire or sheet metal strips
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/38—Ball cages
- F16C33/44—Selection of substances
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Insertion Pins And Rivets (AREA)
Abstract
【課題】波形鉄板保持器の強度低下が生じにくく、安定した品質の玉軸受を提供する。【解決手段】各鋲8は、円柱状の鋲軸12と、鋲軸12の一端にあらかじめ成形された元頭部13と、鋲軸12の他端を加締めることにより形成された加締め頭部14とを有する玉軸受において、加締め頭部14の体積をV、第1鋲穴11aと第2鋲穴11bの内部の鋲軸12の体積をV0としたときに、次式を満たすように加締め頭部14が形成されている。1.25×V0< V < 2.43×V0【選択図】図4
Description
この発明は、玉軸受に関する。
自動車や産業機械などの回転軸を支持する軸受として、玉軸受が多く用いられる。玉軸受は、内輪と、内輪の径方向外側に同軸に設けられた外輪と、内輪と外輪の間の環状空間内に設けられた複数の玉と、その複数の玉を保持する保持器とを有する。
この保持器に関し、コストと生産性に優れた形式の保持器として、波形鉄板保持器が知られている(例えば、特許文献1)。波形鉄板保持器は、鋼板製の第1環状部材と第2環状部材を軸方向に対向して配置し、その第1環状部材と第2環状部材を複数の鋲で結合したものである。第1環状部材は、玉を収容する弧状の第1ポケット壁部と、軸方向に貫通する第1鋲穴が形成された第1平板部とを周方向に交互に有する。同様に、第2環状部材も、玉を収容する弧状の第2ポケット壁部と、軸方向に貫通する第2鋲穴が形成された第2平板部とを周方向に交互に有する。
鋲は、円柱状の鋲軸と、鋲軸の一端にあらかじめ成形された元頭部と、鋲軸の他端を加締めることにより形成された加締め頭部とを有する。鋲軸は、第1平板部と第2平板部を重ね合わせた状態で、第1平板部の第1鋲穴と、第2平板部の第2鋲穴とに挿通されている。元頭部と加締め頭部は、第1平板部と第2平板部を軸方向に挟み込むように配置され、元頭部が第1平板部を軸方向に係止し、加締め頭部が第2平板部を軸方向に係止している。
上記の波形鉄板保持器を構成する第1環状部材および第2環状部材は、コストと生産性の観点から、冷間圧延鋼板(SPCC)等の圧延鋼板をプレス加工することで成形されることが多い。ところが、圧延鋼板は、硬度および耐摩耗性が比較的低いため、圧延鋼板で第1環状部材および第2環状部材を形成した場合、軸受の運転条件によっては、玉の接触により第1環状部材および第2環状部材が摩耗し、最悪の場合、波形鉄板保持器が破損に至ることもある。
そこで、波形鉄板保持器の耐久性を向上させるため、波形鉄板保持器に軟窒化処理を施す方法が提案されている(特許文献2参照)。軟窒化処理は、鋼材の表面に窒化層(表面硬化層)を形成する処理であり、例えば、アンモニアガスと吸熱型変性ガスの混合ガス雰囲気中で、鋼材を変態点よりも低温(400℃~590℃程度の温度)の範囲で加熱することで、鋼材の表面に窒素を浸透させて窒化層を形成する処理である。この軟窒化処理を波形鉄板保持器に施すと、波形鉄板保持器の寸法をほとんど変化させることなく、波形鉄板保持器の耐久性を向上させることが可能となる。
上記の波形鉄板保持器は、次のようにして組み立てることができる。まず、第1環状部材を準備し、その第1環状部材の各第1平板部に形成された第1鋲穴に、それぞれ鋲を圧入する。このとき、第1鋲穴に圧入された鋲は、その鋲軸と第1鋲穴との間の締め代によって、第1環状部材に保持された状態となっている。また、各鋲の鋲軸は、第1平板部の第2平板部との合わせ面から突出した状態となっている。その後、第1環状部材の第1ポケット壁部と、第2環状部材の第2ポケット壁部とで、内輪と外輪の間に周方向に等間隔に組み込まれた複数の玉を軸方向両側から挟み込むように、第1環状部材を第2環状部材に重ね合わせる。このとき、第1環状部材から突出した状態の各鋲軸を、第2環状部材の各第2鋲穴に挿入し、その各鋲軸を、第2環状部材に対して第1環状部材の側とは反対側に第2鋲穴から突出させる。最後に、各第2鋲穴から突出した鋲軸の部分を、加締め金型で軸方向に押し潰して加締めることで加締め頭部を形成し、第1環状部材と第2環状部材を結合する。
ここで、上記の波形鉄板保持器に軟窒化処理を施す場合、次の方法で軟窒化処理を施すことができる。すなわち、まず、軟窒化処理を施していない鋲を、軟窒化処理を施していない第1環状部材の第1鋲穴に圧入し、その圧入により一体化した第1環状部材と鋲とに軟窒化処理を施す。また、第2環状部材にも軟窒化処理を施す。その後、第1環状部材と第2環状部材を結合する。
上記の方法で軟窒化処理を施すと、複数の鋲を第1環状部材の第1鋲穴に保持した状態で、第1環状部材と複数の鋲とに一括して軟窒化処理を施すことができるので、複数の鋲に軟窒化処理を施す作業を効率的に行なうことができる。また、この方法で軟窒化処理を施した場合、軟窒化処理によって第1環状部材の表面に窒化層が形成されるが、第1鋲穴の内周(鋲軸との嵌合面)は、鋲軸でマスキングされた状態となっているので、窒化層が形成されない非窒化面を有するものとなる。
ところで、第2環状部材に対して第1環状部材の側とは反対側に第2鋲穴から突出する鋲軸の部分を加締めて加締め頭部を形成するときに、その加締め頭部の元となる加締め前の鋲軸の部分を短く設定した場合、鋲軸の太り(鋲軸が径方向に膨張するように塑性変形すること)が生じ、その鋲軸の太りによって第1鋲穴の内周に引張応力が発生しやすくなる。そして、この第1鋲穴の内周に発生する引張応力が原因で、波形鉄板保持器の強度低下が生じる可能性があることが分かった。
特に、上記の方法で軟窒化処理を施した場合、第1鋲穴の内周に、窒化層(表面硬化層)が形成されない非窒化面が生じるので、第1鋲穴の内周に引張応力が発生すると、波形鉄板保持器の強度低下が生じやすい。
一方、第2環状部材に対して第1環状部材の側とは反対側に第2鋲穴から突出する鋲軸の部分を加締めて加締め頭部を形成するときに、その加締め頭部の元となる加締め前の鋲軸の部分を長く設定した場合、鋲に軸方向のガタが生じ、第1環状部材の第1平板部と第2環状部材の第2平板部とが十分に密着しないおそれがある。
この発明が解決しようとする課題は、波形鉄板保持器の強度低下が生じにくく、安定した品質の玉軸受を提供することである。
上記の課題を解決するため、この発明では、以下の構成の玉軸受を提供する。
[構成1]
内輪と、
内輪の径方向外側に同軸に設けられた外輪と、
前記内輪と前記外輪の間に組み込まれた複数の玉と、
前記複数の玉を保持する波形鉄板保持器とを有し、
前記波形鉄板保持器は、鋼板製の第1環状部材と、前記第1環状部材と軸方向に対向する鋼板製の第2環状部材と、前記第1環状部材と前記第2環状部材を結合する複数の鋲とを有し、
前記第1環状部材は、前記玉を収容する第1ポケット壁部と、軸方向に貫通する第1鋲穴が形成された第1平板部とを周方向に交互に有し、
前記第2環状部材は、前記玉を収容する第2ポケット壁部と、軸方向に貫通する第2鋲穴が形成された第2平板部とを周方向に交互に有し、
前記各鋲は、前記第1鋲穴と前記第2鋲穴に挿通された円柱状の鋲軸と、前記鋲軸の一端に成形され、前記第1平板部を軸方向に係止する元頭部と、前記鋲軸の他端に形成され、前記第2平板部を軸方向に係止する加締め頭部とを有する玉軸受において、
前記加締め頭部の体積をV、前記第1鋲穴と前記第2鋲穴の内部の前記鋲軸の体積をV0としたときに、次式を満たすように前記加締め頭部が形成されていることを特徴とする玉軸受。
1.25×V0 < V < 2.43×V0
[構成1]
内輪と、
内輪の径方向外側に同軸に設けられた外輪と、
前記内輪と前記外輪の間に組み込まれた複数の玉と、
前記複数の玉を保持する波形鉄板保持器とを有し、
前記波形鉄板保持器は、鋼板製の第1環状部材と、前記第1環状部材と軸方向に対向する鋼板製の第2環状部材と、前記第1環状部材と前記第2環状部材を結合する複数の鋲とを有し、
前記第1環状部材は、前記玉を収容する第1ポケット壁部と、軸方向に貫通する第1鋲穴が形成された第1平板部とを周方向に交互に有し、
前記第2環状部材は、前記玉を収容する第2ポケット壁部と、軸方向に貫通する第2鋲穴が形成された第2平板部とを周方向に交互に有し、
前記各鋲は、前記第1鋲穴と前記第2鋲穴に挿通された円柱状の鋲軸と、前記鋲軸の一端に成形され、前記第1平板部を軸方向に係止する元頭部と、前記鋲軸の他端に形成され、前記第2平板部を軸方向に係止する加締め頭部とを有する玉軸受において、
前記加締め頭部の体積をV、前記第1鋲穴と前記第2鋲穴の内部の前記鋲軸の体積をV0としたときに、次式を満たすように前記加締め頭部が形成されていることを特徴とする玉軸受。
1.25×V0 < V < 2.43×V0
[構成2]
前記第1平板部と前記第2平板部の重ね合わせた軸方向厚さをT、前記鋲軸の半径をrとしたときに、次式を満たすように前記加締め頭部が形成されている構成1に記載の玉軸受。
1.25×T×πr2 < V < 2.43×T×πr2
前記第1平板部と前記第2平板部の重ね合わせた軸方向厚さをT、前記鋲軸の半径をrとしたときに、次式を満たすように前記加締め頭部が形成されている構成1に記載の玉軸受。
1.25×T×πr2 < V < 2.43×T×πr2
このようにすると、第2環状部材に対して第1環状部材の側とは反対側に第2鋲穴から突出する鋲軸の部分を加締めて加締め頭部を形成するときに、その加締め頭部の元となる加締め前の鋲軸の部分が、1.25×Tに相当する長さよりも長いので、鋲軸の太り(鋲軸が径方向に膨張するように塑性変形すること)が生じにくく、鋲軸の太りによる引張応力が第1鋲穴の内周に発生しにくい。そのため、波形鉄板保持器の強度低下が生じにくい。また、第2環状部材に対して第1環状部材の側とは反対側に第2鋲穴から突出する鋲軸の部分を加締めて加締め頭部を形成するときに、その加締め頭部の元となる加締め前の鋲軸の部分が、2.43×Tに相当する長さよりも短いので、鋲に軸方向のガタが生じず、第1環状部材の第1平板部と第2環状部材の第2平板部とが十分に密着し、安定した品質を得ることができる。
[構成3]
前記第1環状部材の表面および前記第2環状部材の表面には、窒化層が形成され、
前記第2鋲穴の内周は、その全体に前記窒化層が形成され、
前記第1鋲穴の内周は、前記窒化層が形成されていない非窒化面を有する構成1または2に記載の玉軸受。
前記第1環状部材の表面および前記第2環状部材の表面には、窒化層が形成され、
前記第2鋲穴の内周は、その全体に前記窒化層が形成され、
前記第1鋲穴の内周は、前記窒化層が形成されていない非窒化面を有する構成1または2に記載の玉軸受。
上記構成は、次の方法で軟窒化処理を施したときに得られるものである。まず、鋲を、軟窒化処理を施していない第1環状部材の第1鋲穴に圧入する。次に、その圧入により一体化した第1環状部材と鋲とに軟窒化処理を施す。このとき、軟窒化処理によって第1環状部材の表面に窒化層が形成されるが、第1鋲穴の内周(鋲軸との嵌合面)は、鋲軸でマスキングされた状態となっているので、窒化層が形成されない非窒化面を有するものとなる。その後、第1環状部材を、軟窒化処理が施された第2環状部材に重ね合わせ、第2環状部材の第2鋲穴から突出した鋲軸の部分を加締めることで、第1環状部材と第2環状部材を結合する。この方法で軟窒化処理を施す場合、第1鋲穴の内周に、窒化層(表面硬化層)が形成されない非窒化面が生じるので、第1鋲穴の内周に引張応力が発生すると、波形鉄板保持器の強度低下が生じやすい。そこで、鋲軸の太りによる引張応力が第1鋲穴の内周に発生するのを防止するため、上記のように、加締め頭部の体積Vを1.25×T×πr2よりも大きく設定すると、特に好適である。
[構成4]
前記第1環状部材および前記第2環状部材が、機械構造用炭素鋼、冷間圧造用炭素鋼、ステンレス鋼のいずれかで形成されている構成1から3のいずれかに記載の玉軸受。
前記第1環状部材および前記第2環状部材が、機械構造用炭素鋼、冷間圧造用炭素鋼、ステンレス鋼のいずれかで形成されている構成1から3のいずれかに記載の玉軸受。
[構成5]
前記鋲が、機械構造用炭素鋼、冷間圧造用炭素鋼、ステンレス鋼のいずれかで形成されている構成1から4のいずれかに記載の玉軸受。
前記鋲が、機械構造用炭素鋼、冷間圧造用炭素鋼、ステンレス鋼のいずれかで形成されている構成1から4のいずれかに記載の玉軸受。
[構成6]
前記第1鋲穴の内周は、軸方向に沿って内径が変化せず一定の円筒状のせん断面と、前記せん断面から、前記第1平板部の前記第2平板部との合わせ面に向かって拡径するテーパ面とで構成され、前記テーパ面は、切削加工により形成された平滑な面とされている構成1から5のいずれかに記載の玉軸受。
前記第1鋲穴の内周は、軸方向に沿って内径が変化せず一定の円筒状のせん断面と、前記せん断面から、前記第1平板部の前記第2平板部との合わせ面に向かって拡径するテーパ面とで構成され、前記テーパ面は、切削加工により形成された平滑な面とされている構成1から5のいずれかに記載の玉軸受。
このようにすると、波形鉄板保持器の強度低下を特に効果的に防止することが可能となる。すなわち、第1鋲穴を形成する方法として、第1平板部の第2平板部との合わせ面とは反対側から、第1平板部の第2平板部との合わせ面の側に向かって第1平板部をパンチで打ち抜く方法を採用した場合、第1鋲穴の内周には、第1平板部の第2平板部との合わせ面とは反対側から、第1平板部の第2平板部との合わせ面の側に向かって順に、せん断面と破断面が形成される。せん断面は、軸方向に沿って内径が変化せず一定の円筒状の平滑な面であり、破断面は、第1平板部の材料が引きちぎられて生じる不規則な凹凸面である。ここで、前記の第1鋲穴を追加工せずにそのまま用いた場合、加締め頭部の形成時の鋲軸の太りにより第1鋲穴の内周に引張応力が発生したときに、第1鋲穴の内周の破断面(不規則な凹凸面)を起点として亀裂等が生じやすくなり、波形鉄板保持器の強度低下を生じるおそれがある。そこで、第1鋲穴の内周の破断面を切削加工により除去すると、鋲軸の太りによる引張応力が第1鋲穴の内周に発生したときにも、第1鋲穴の内周に亀裂等が生じにくく、波形鉄板保持器の強度低下を防止することが可能となる。ここで、第1鋲穴の内周の破断面を切削加工により除去したとき、第1鋲穴の内周には、第1平板部の第2平板部との合わせ面に向かって拡径するテーパ面が形成され、そのテーパ面は、切削加工により形成された平滑な面となる。
この発明の玉軸受は、第2環状部材に対して第1環状部材の側とは反対側に第2鋲穴から突出する鋲軸の部分を加締めて加締め頭部を形成するときに、鋲軸の太り(鋲軸が径方向に膨張するように塑性変形すること)が生じにくく、鋲軸の太りによる引張応力が第1鋲穴の内周に発生しにくい。そのため、波形鉄板保持器の強度低下が生じにくい。また、第2環状部材に対して第1環状部材の側とは反対側に第2鋲穴から突出する鋲軸の部分を加締めて加締め頭部を形成するときに、鋲に軸方向のガタが生じず、第1環状部材の第1平板部と第2環状部材の第2平板部とが十分に密着し、安定した品質を得ることができる。
図1に、この発明の実施形態の玉軸受を示す。この玉軸受は、内輪1と、内輪1の径方向外側に同軸に設けられた外輪2と、内輪1と外輪2の間に周方向に間隔をおいて組み込まれた複数の玉3と、複数の玉3の周方向の間隔を保持する波形鉄板保持器4(以下単に「保持器4」という)とを有する。
外輪2の内周には、玉3が転がり接触する外輪軌道溝5が形成されている。外輪軌道溝5は、外輪2の内周の軸方向中央を周方向に延びて形成されている。内輪1の外周にも、玉3が転がり接触する内輪軌道溝6が形成されている。内輪軌道溝6は、内輪1の外周の軸方向中央を周方向に延びて形成されている。
玉3は、外輪軌道溝5と内輪軌道溝6との間で径方向に挟み込まれている。この玉軸受は、深溝玉軸受である。すなわち、外輪軌道溝5は、外輪2の軸方向中央に対して対称の凹円弧状の断面をもつ円弧溝であり、内輪軌道溝6も、内輪1の軸方向中央に対して対称の凹円弧状の断面をもつ円弧溝である。外輪軌道溝5の軸方向幅寸法は、玉3の直径の半分より大きく、内輪軌道溝6の軸方向幅寸法も、玉3の直径の半分より大きい。
保持器4は、鋼板製の第1環状部材7aと、第1環状部材7aと軸方向に対向する鋼板製の第2環状部材7bと、第1環状部材7aと第2環状部材7bを結合する複数の鋲8とを有する。
図2、図12に示すように、第1環状部材7aは、玉3を収容する円弧状の第1ポケット壁部9aと、軸方向(図では上下方向)に直交する平板状の第1平板部10aとを周方向に交互に有する。同様に、第2環状部材7bも、玉3を収容する円弧状の第2ポケット壁部9bと、軸方向に直交する平板状の第2平板部10bとを周方向に交互に有する。第1環状部材7aの形状および寸法は、第2環状部材7bの形状および寸法と同一である。
図2に示すように、第1環状部材7aの第1平板部10aには、軸方向に貫通する第1鋲穴11aが形成され、第2環状部材7bの第2平板部10bにも、軸方向に貫通する第2鋲穴11bが形成され、その第1鋲穴11aおよび第2鋲穴11bに共通の鋲8が挿入されている。第2平板部10bの軸方向厚さtbは、第1平板部10aの軸方向厚さtaと同一である。ここで、軸方向厚さtaと軸方向厚さtbが同一であるとは、軸方向厚さtaと軸方向厚さtbが必ずしも数学的に厳密に同一であることを要せず、製造上の誤差を許容する意味の同一(いわゆる略同一)である。
第1環状部材7aは、機械構造用炭素鋼(SC材、S45C等)、冷間圧造用炭素鋼、ステンレス鋼のいずれかで形成された板材をプレス加工することで成形されている。第1鋲穴11aは、第1平板部10aにパンチを用いた打ち抜き加工を施すことで形成されている。同様に、第2環状部材7bも、機械構造用炭素鋼、冷間圧造用炭素鋼、ステンレス鋼のいずれかで形成された板材をプレス加工することで成形されている。また、第2鋲穴11bは、第2平板部10bにパンチを用いた打ち抜き加工を施すことで形成されている。鋲8は、機械構造用炭素鋼、冷間圧造用炭素鋼、ステンレス鋼のいずれかの線材で形成されている。
第1環状部材7aの表面には、軟窒化処理を施すことにより窒化層が形成され、第2環状部材7bの表面にも、軟窒化処理を施すことにより窒化層が形成されている。窒化層は、400HV以上の硬度をもつ表面硬化層であり、20μm以下の厚さの極めて薄い化合物層(鉄と窒素からなる化合物層)である。ただし、図9、図10に示すように、第2鋲穴11bの内周は、その全体に窒化層が形成されているのに対し、第1鋲穴11aの内周は、窒化層が形成されていない非窒化面を有する。
図6、図10に示すように、鋲8は、円柱状の鋲軸12と、鋲軸12の一端(図では上端)にあらかじめ成形された元頭部13と、鋲軸12の他端(図では下端)を加締めることにより形成された加締め頭部14とを有する。図6に示すように、鋲軸12は、第1平板部10aと第2平板部10bを重ね合わせた状態で、第1鋲穴11aと第2鋲穴11bに挿通されている。元頭部13と加締め頭部14は、第1平板部10aと第2平板部10bを軸方向に挟み込むように配置され、元頭部13が第1平板部10aを軸方向に係止し、加締め頭部14が第2平板部10bを軸方向に係止している。加締め頭部14は、鋲軸12よりも大径の半球状に形成されている。
上記の保持器4は、次のように製造することができる。
まず、図2に示すように、鋼板をプレス加工することで、第1ポケット壁部9aと第1平板部10aをもつ第1環状部材7aを成形する。次に、パンチを用いた打ち抜き加工によって、第1環状部材7aの第1平板部10aに第1鋲穴11aを形成する。このとき、第1平板部10aの第2平板部10bとの合わせ面15aとは反対側(図では上側)から、第1平板部10aの第2平板部10bとの合わせ面15aの側(図では下側)に向かって第1平板部10aをパンチで打ち抜いて第1鋲穴11aを形成する。これにより、図11の左側に示すように、第1鋲穴11aの内周には、合わせ面15aとは反対側(図では上側)から、合わせ面15aの側(図では下側)に向かって順に、軸方向に沿って内径が変化せず一定の円筒状のせん断面16と、せん断面16から合わせ面15aに向かって拡径するテーパ状の破断面17が形成される。せん断面16は、軸方向に延びる筋状の模様をもつ平滑な面である。一方、破断面17は、第1平板部10aの材料が引きちぎられて生じる不規則な凹凸面である。破断面17は、せん断面16よりも大きい面粗さを有する。その後、図11の右側に示すように、第1鋲穴11aの合わせ面15aの側(図では下側)の端部内周を面取りドリルで切削加工し、第1鋲穴11aの内周の破断面17を除去する。これにより、第1鋲穴11aの内周には、合わせ面15aに向かって拡径するテーパ面18が形成され、そのテーパ面18は、切削加工により形成された平滑な面となる。第2環状部材7bも上記と同様に形成する。
次に、図2に示すように、第1環状部材7aの各第1平板部10aの第1鋲穴11aに、それぞれ鋲8を圧入する。このとき、第1鋲穴11aに圧入された鋲8は、その鋲軸12と第1鋲穴11aとの間の締め代によって、第1環状部材7aに保持された状態となっている。また、各鋲8の鋲軸12は、第1平板部10aの第2平板部10bとの合わせ面15aから突出した状態となっている。
その後、圧入により一体化した鋲8と第1環状部材7aとに軟窒化処理を施す。軟窒化処理は、鋼材の表面に窒化層(表面硬化層)を形成する処理であり、例えば、アンモニアガスと吸熱型変性ガスの混合ガス雰囲気中で、鋼材を変態点よりも低温(400℃~590℃程度の温度)の範囲で加熱することで、鋼材の表面に窒素を浸透させて窒化層を形成する処理である。この軟窒化処理を保持器4に施すと、保持器4の寸法をほとんど変化させることなく、保持器4の耐久性を向上させることが可能となる。この軟窒化処理によって第1環状部材7aの表面に窒化層が形成されるが、図9に示すように、第1鋲穴11aの内周(鋲軸12との嵌合面)は、鋲軸12でマスキングされた状態となっているので、窒化層が形成されない非窒化面を有するものとなる。同様に、鋲軸12の外周の第1鋲穴11aの内周との嵌合部分も、窒化層が形成されない非窒化面を有するものとなる。
また、図9に示すように、第1環状部材7aと結合する前の状態の第2環状部材7bにも軟窒化処理を施す。このとき、第2環状部材7bの第2鋲穴11bは鋲8が挿入されておらず、第2鋲穴11bの内周の全体が露出しているので、第2鋲穴11bの内周の全体に窒化層が形成される。
その後、図1に示す内輪1と外輪2の間に複数の玉3を周方向に等間隔に組み込み、その各玉3を、図3に示すように、第1環状部材7aの第1ポケット壁部9aと、第2環状部材7bの第2ポケット壁部9bとで軸方向両側から挟み込むように、第1環状部材7aと第2環状部材7bを重ね合わせる。このとき、図3に示すように、第1環状部材7aから突出した状態の各鋲軸12を、第2環状部材7bの各第2鋲穴11bに挿入し、その各鋲軸12を、第2環状部材7bに対して第1環状部材7aの側とは反対側(図では下側)に第2鋲穴11bから突出させる。
その後、図4に示すように、第2環状部材7bの各第2鋲穴11bから突出した鋲軸12の部分を、図示しない加締め金型で軸方向に押し潰して加締める(塑性変形させる)ことで加締め頭部14を形成し、第1環状部材7aと第2環状部材7bを結合する。
ところで、図6に示すように、第2鋲穴11bから突出する鋲軸12の部分を加締めて加締め頭部14を形成するときに、図8に示すように、その加締め頭部14の元となる加締め前の鋲軸12の部分を短く設定した場合、鋲軸12の太り(鋲軸12が径方向に膨張するように塑性変形すること)が生じ、その鋲軸12の太りによって第1鋲穴11aの内周に引張応力が発生しやすくなる。そして、この第1鋲穴11aの内周に発生する引張応力が原因で、保持器4の強度低下が生じる可能性がある。
特に、上記の方法で軟窒化処理を施す場合、図9に示すように、第1鋲穴11aの内周に、窒化層(表面硬化層)が形成されない非窒化面が生じるので、第1鋲穴11aの内周に引張応力が発生すると、保持器4の強度低下が生じやすい。
一方、図7に示すように、第2鋲穴11bから突出する鋲軸12の部分を加締めて加締め頭部14を形成するときに、その加締め頭部14の元となる加締め前の鋲軸12の部分を長く設定した場合、鋲8に軸方向のガタが生じ、第1平板部10aと第2平板部10bとが十分に密着しないおそれがある。鋲8のガタを防止するため、鋲軸12の加締め荷重を増加させることも考えられるが、鋲軸12の加締め荷重を増加させると、鋲軸12の太りが生じ、その鋲軸12の太りによって第1鋲穴11aの内周に引張応力が発生しやすくなってしまう。
そこで、上記実施形態においては、鋲軸12の太りによって第1鋲穴11aの内周に引張応力が発生するのを防止するとともに、第1平板部10aとの第2平板部10bとを十分に密着させるため、図5(a)に示す鋲軸12の長さLを、次式を満たすように設定している。
2.25×T < L < 3.43×T
ここで、Tは、図3に示すように、第1平板部10aと第2平板部10bの重ね合わせた軸方向厚さ(すなわち、第1平板部10aと第2平板部10bを重ね合わせた状態での第1平板部10aと第2平板部10b合計厚さ)である。
2.25×T < L < 3.43×T
ここで、Tは、図3に示すように、第1平板部10aと第2平板部10bの重ね合わせた軸方向厚さ(すなわち、第1平板部10aと第2平板部10bを重ね合わせた状態での第1平板部10aと第2平板部10b合計厚さ)である。
そして、上記の式を満たすように鋲軸12の長さLを設定していることから、図6に示すように、第2鋲穴11bから突出する鋲軸12の部分を加締めて加締め頭部14を形成したとき、加締め頭部14の体積Vは、次式を満たすものとなる。
1.25×T×πr2 < V < 2.43×T×πr2
ここで、rは、図6~図8に示す鋲軸12の半径である。
1.25×T×πr2 < V < 2.43×T×πr2
ここで、rは、図6~図8に示す鋲軸12の半径である。
また、加締め後における第1鋲穴11aと第2鋲穴11bの内部の鋲軸12の体積をV0としたとき、加締め頭部14の体積Vは、次式を満たすものとなっている。
1.25×V0 < V < 2.43×V0
1.25×V0 < V < 2.43×V0
ここで、軸受生産時に、加締め頭部14の体積Vを画像処理により測定し、その体積Vが上記の式の不等式の範囲に入っているか否かを判定する処理を行なうことで、鋲8の不良や鋲8の組み付け不良を検知することが可能である。
この実施形態の玉軸受は、図6に示すように、第2鋲穴11bから突出する鋲軸12の部分を加締めて加締め頭部14を形成するときに、その加締め頭部14の元となる加締め前の鋲軸12の部分(第2鋲穴11bから突出する鋲軸12の部分)が、1.25×Tに相当する長さよりも長いので、鋲軸12の太りが生じにくく、鋲軸12の太りによる引張応力が第1鋲穴11aの内周に発生しにくい。そのため、保持器4の強度低下が生じにくい。
また、この玉軸受は、図6に示すように、第2鋲穴11bから突出する鋲軸12の部分を加締めて加締め頭部14を形成するときに、その加締め頭部14の元となる加締め前の鋲軸12の部分(第2鋲穴11bから突出する鋲軸12の部分)が、2.43×Tに相当する長さよりも短いので、鋲8に軸方向のガタが生じず、第1環状部材7aの第1平板部10aと第2環状部材7bの第2平板部10bとが十分に密着し、安定した品質を得ることができる。
また、この玉軸受は、図10に示すように、第1鋲穴11aの内周に、窒化層(表面硬化層)が形成されない非窒化面を有するため、第1鋲穴11aの内周に引張応力が発生すると、保持器4の強度低下が生じやすいが、図6に示すように、第2鋲穴11bから突出する鋲軸12の部分を加締めて加締め頭部14を形成するときに、その加締め頭部14の元となる加締め前の鋲軸12の部分(第2鋲穴11bから突出する鋲軸12の部分)が、1.25×Tに相当する長さよりも長いので、鋲軸12の太りによる引張応力が第1鋲穴11aの内周に発生するのを効果的に防止することが可能となっている。
加締め前の鋲軸12の部分の長さL(図5(a)参照)と、鋲軸12の半径r(図6~図8参照)と、第1平板部10aと第2平板部10bの重ね合わせた軸方向厚さT(図3参照)と、第1鋲穴11aの内周の引張応力による保持器4の強度低下の有無と、第1環状部材7aの第1平板部10aと第2環状部材7bの第2平板部10bとの密着性との関係を解析した結果を次の表に示す。
上記の表に示される解析の結果により、第1平板部10aと第2平板部10bの重ね合わせた軸方向厚さT(図3参照)に対する加締め前の鋲軸12の部分の長さL(図5(a)参照)の比率L/Tが2.25よりも大きくなるようにLを設定することで、保持器4の強度低下を防止することができ、一方、比率L/Tが3.43よりも小さくなるようにLを設定することで、第1環状部材7aと第2環状部材7bの密着不良を防止することができることを確認することができる。
また、この玉軸受は、第1鋲穴11aの内周のテーパ面18が、切削加工により形成された平滑な面とされているので、保持器4の強度低下を特に効果的に防止することが可能となっている。すなわち、図11の左側に示すように、第1平板部10aをパンチで打ち抜くことで形成した第1鋲穴11aを、第1平板部10aの材料が引きちぎられて生じる不規則な凹凸面である破断面17を追加工で除去せずにそのまま用いた場合、加締め頭部14の形成時の鋲軸12の太りにより第1鋲穴11aの内周に引張応力が発生したときに、破断面17(不規則な凹凸面)を起点として亀裂等が生じやすくなり、保持器4の強度低下を生じるおそれがある。これに対し、上記実施形態のように、図11に示される破断面17を切削加工により除去すると、鋲軸12の太りによる引張応力が第1鋲穴11aの内周に発生したときにも、第1鋲穴11aの内周に亀裂等が生じにくく、保持器4の強度低下を防止することが可能となる。
上記実施形態では、図5(a)に示すように、半球状の元頭部13をもつ鋲8を例に挙げて説明したが、図5(b)に示すように、球台状の元頭部13をもつ鋲8や、図5(c)に示すように、円筒状の元頭部13をもつ鋲8を採用してもよい。
上記実施形態では、内輪1として、内輪軌道溝6が外周に形成された中空の環状部材を例に挙げて説明したが、内輪1は、必ずしも中空の環状部材である必要はなく、内輪1として、例えば、玉3が転がり接触する内輪軌道溝6が外周に直接形成された中実の部材(軸体)を採用することも可能である。要するに、内輪(inner race)は、玉が転がり接触する環状の内輪軌道溝を外周に有する内方部材であればよい。
また、上記各実施形態では、外輪2として、外輪軌道溝5が内周に形成された中空の環状部材を例に挙げて説明したが、外輪2は、必ずしも中空の環状部材である必要はなく、外輪2として、例えば、玉3が転がり接触する外輪軌道溝5を内周に直接形成した軸受箱を採用することも可能である。要するに、外輪(outer race)は、玉が転がり接触する環状の外輪軌道溝を内周に有する外方部材であればよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 内輪
2 外輪
3 玉
4 波形鉄板保持器
7a 第1環状部材
7b 第2環状部材
8 鋲
9a 第1ポケット壁部
9b 第2ポケット壁部
10a 第1平板部
10b 第2平板部
11a 第1鋲穴
11b 第2鋲穴
12 鋲軸
13 元頭部
14 加締め頭部
15a 合わせ面
16 せん断面
18 テーパ面
2 外輪
3 玉
4 波形鉄板保持器
7a 第1環状部材
7b 第2環状部材
8 鋲
9a 第1ポケット壁部
9b 第2ポケット壁部
10a 第1平板部
10b 第2平板部
11a 第1鋲穴
11b 第2鋲穴
12 鋲軸
13 元頭部
14 加締め頭部
15a 合わせ面
16 せん断面
18 テーパ面
Claims (6)
- 内輪(1)と、
内輪(1)の径方向外側に同軸に設けられた外輪(2)と、
前記内輪(1)と前記外輪(2)の間に組み込まれた複数の玉(3)と、
前記複数の玉(3)を保持する波形鉄板保持器(4)とを有し、
前記波形鉄板保持器(4)は、鋼板製の第1環状部材(7a)と、前記第1環状部材(7a)と軸方向に対向する鋼板製の第2環状部材(7b)と、前記第1環状部材(7a)と前記第2環状部材(7b)を結合する複数の鋲(8)とを有し、
前記第1環状部材(7a)は、前記玉(3)を収容する第1ポケット壁部(9a)と、軸方向に貫通する第1鋲穴(11a)が形成された第1平板部(10a)とを周方向に交互に有し、
前記第2環状部材(7b)は、前記玉(3)を収容する第2ポケット壁部(9b)と、軸方向に貫通する第2鋲穴(11b)が形成された第2平板部(10b)とを周方向に交互に有し、
前記各鋲(8)は、前記第1鋲穴(11a)と前記第2鋲穴(11b)に挿通された円柱状の鋲軸(12)と、前記鋲軸(12)の一端に成形され、前記第1平板部(10a)を軸方向に係止する元頭部(13)と、前記鋲軸(12)の他端に形成され、前記第2平板部(10b)を軸方向に係止する加締め頭部(14)とを有する玉軸受において、
前記加締め頭部(14)の体積をV、前記第1鋲穴(11a)と前記第2鋲穴(11b)の内部の前記鋲軸(12)の体積をV0としたときに、次式を満たすように前記加締め頭部(14)が形成されていることを特徴とする玉軸受。
1.25×V0 < V < 2.43×V0 - 前記第1平板部(10a)と前記第2平板部(10b)の重ね合わせた軸方向厚さをT、前記鋲軸(12)の半径をrとしたときに、次式を満たすように前記加締め頭部(14)が形成されている請求項1に記載の玉軸受。
1.25×T×πr2 < V < 2.43×T×πr2 - 前記第1環状部材(7a)の表面および前記第2環状部材(7b)の表面には、窒化層が形成され、
前記第2鋲穴(11b)の内周は、その全体に前記窒化層が形成され、
前記第1鋲穴(11a)の内周は、前記窒化層が形成されていない非窒化面を有する請求項1または2に記載の玉軸受。 - 前記第1環状部材(7a)および前記第2環状部材(7b)が、機械構造用炭素鋼、冷間圧造用炭素鋼、ステンレス鋼のいずれかで形成されている請求項1または2に記載の玉軸受。
- 前記鋲(8)が、機械構造用炭素鋼、冷間圧造用炭素鋼、ステンレス鋼のいずれかで形成されている請求項1または2に記載の玉軸受。
- 前記第1鋲穴(11a)の内周は、軸方向に沿って内径が変化せず一定の円筒状のせん断面(16)と、前記せん断面(16)から、前記第1平板部(10a)の前記第2平板部(10b)との合わせ面(15a)に向かって拡径するテーパ面(18)とで構成され、前記テーパ面(18)は、切削加工により形成された平滑な面とされている請求項1または2に記載の玉軸受。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022074456A JP2023163505A (ja) | 2022-04-28 | 2022-04-28 | 玉軸受 |
PCT/JP2023/016107 WO2023210576A1 (ja) | 2022-04-28 | 2023-04-24 | 玉軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022074456A JP2023163505A (ja) | 2022-04-28 | 2022-04-28 | 玉軸受 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023163505A true JP2023163505A (ja) | 2023-11-10 |
Family
ID=88518905
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022074456A Pending JP2023163505A (ja) | 2022-04-28 | 2022-04-28 | 玉軸受 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023163505A (ja) |
WO (1) | WO2023210576A1 (ja) |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60173733U (ja) * | 1984-04-26 | 1985-11-18 | 株式会社 堀切バネ製作所 | 板ばねにおけるクリツプの取付構造 |
JP4297268B2 (ja) * | 2004-02-26 | 2009-07-15 | タカノ株式会社 | リベット結合構造 |
JP4967855B2 (ja) * | 2007-06-28 | 2012-07-04 | 日本精工株式会社 | 保持器製造方法及び保持器並びに転がり軸受 |
JP5966554B2 (ja) * | 2012-04-17 | 2016-08-10 | 日本精工株式会社 | 波形保持器及びその製造方法 |
US9624976B2 (en) * | 2013-06-27 | 2017-04-18 | Nsk Ltd. | Method of manufacturing corrugated cage and corrugated cage |
JP2016118228A (ja) * | 2014-12-19 | 2016-06-30 | Ntn株式会社 | 波形保持器及びそのリベット加締め方法 |
-
2022
- 2022-04-28 JP JP2022074456A patent/JP2023163505A/ja active Pending
-
2023
- 2023-04-24 WO PCT/JP2023/016107 patent/WO2023210576A1/ja unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2023210576A1 (ja) | 2023-11-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2023082885A (ja) | 玉軸受 | |
EP2599640B1 (en) | Bearing unit and method for producing a raceway ring member for a bearing unit | |
KR101544630B1 (ko) | 롤러 베어링용 보유기, 롤러 베어링 및 롤러 베어링용 보유기의 제조 방법 | |
WO2014208325A1 (ja) | 波形保持器の製造方法及び波形保持器 | |
CN110892165B (zh) | 轮毂单元轴承及其制造方法、和汽车及其制造方法 | |
JP4629385B2 (ja) | 針状ころ軸受 | |
WO2023210576A1 (ja) | 玉軸受 | |
US10962058B2 (en) | Rotator support shaft, method for manufacturing rotator support shaft, and roller bearing | |
JP7212738B1 (ja) | 玉軸受 | |
US11105373B2 (en) | Method for non-cutting manufacturing of a bearing ring for a rolling bearing and rolling bearing comprising the bearing ring | |
WO2023149390A1 (ja) | 玉軸受 | |
JP4072326B2 (ja) | 転がり軸受の製造方法および転がり軸受 | |
JP7034875B2 (ja) | 波形保持器 | |
EP2684626B1 (en) | Manufacturing method for wheel roller bearing device | |
EP3999751B1 (en) | Two-piece composite tapered roller bearing outer ring with interference fit | |
JP2015044220A (ja) | 波形保持器の製造方法及び波形保持器 | |
JP2008051161A (ja) | スラストころ軸受 | |
JP4508751B2 (ja) | スラスト針状ころ軸受 | |
JP2015045371A (ja) | 波形保持器の製造方法及び波形保持器 | |
WO2020162492A1 (ja) | かしめアセンブリおよびその製造方法、ハブユニット軸受およびその製造方法、並びに、自動車およびその製造方法 | |
JP2020193646A (ja) | スラストころ軸受、及び、スラストころ軸受の軌道輪の製造方法 | |
JP2017223270A (ja) | スラストころ軸受、及びスラストころ軸受用保持器 | |
JP2023055544A (ja) | 車輪支持用転がり軸受ユニットの外輪の製造方法及び車輪支持用転がり軸受ユニット | |
CN110486378A (zh) | 推力滚子轴承 | |
CN117989232A (zh) | 滚子轴承 |