JP2024034055A - 軸受用リング部材の製造方法、及び軸受用リング部材 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程を容易化することができると共に、製造コストを低減することができる軸受用リング部材の製造方法、及び軸受用リング部材を提供する。
【解決手段】軸受用リング部材の製造方法は、円筒状の本体部２４、及び本体部２４における軸方向の一端から径方向の一方側に延在する円環板状のフランジ部２５を有する第１部材２１と、円環板状の第２部材２２と、を用意する用意工程と、フランジ部２５と第２部材２２とが軸方向において互いに向かい合うように配置された状態で、本体部２４における軸方向の他端２４ｂと第２部材２２とを摩擦接合により接合する接合工程と、を含む。
【選択図】図１１

Description

本発明は、軸受用リング部材の製造方法、及び軸受用リング部材に関する。

軸受用リング部材（例えば軸受の内輪、外輪）の製造方法として、プレス工程や切削工程、熱処理工程等を経て軸受用リング部材を製造する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０２１－５０４０５号公報

上述したような軸受用リング部材の製造には、製造工程の容易化や、製造コストの低減が求められる。

そこで、本発明は、製造工程を容易化することができると共に、製造コストを低減することができる軸受用リング部材の製造方法、及び軸受用リング部材を提供することを目的とする。

本発明の軸受用リング部材の製造方法は、［１］「円筒状の本体部、及び前記本体部における軸方向の一端から径方向の一方側に延在する円環板状のフランジ部を有する第１部材と、円環板状の第２部材と、を用意する用意工程と、前記フランジ部と前記第２部材とが軸方向において互いに向かい合うように配置された状態で、前記本体部における軸方向の他端と前記第２部材とを摩擦接合により接合する接合工程と、を含む、軸受用リング部材の製造方法」である。

［１］の軸受用リング部材の製造方法では、円筒状の本体部及び円環板状のフランジ部を有する第１部材と、円環板状の第２部材とが摩擦接合により接合されることにより、軸受用リング部材が製造される。このように板状部分からなる第１部材及び第２部材を接合して軸受用リング部材を製造することで、例えば特許文献１に記載の方法のように１つの素材を加工して軸受用リング部材の形状に作り込む場合と比べて、製造工程を容易化することができる。また、［１］の軸受用リング部材の製造方法では、板状部分からなる第１部材及び第２部材を接合することにより軸受用リング部材を製造するため、例えば他の部品や製品を製造する際に生じる、本来廃棄される板材を第１部材及び第２部材を形成するための素材として用いることできる。そのため、材料コストを低減することが可能となり、ひいては製造コストを低減することが可能となる。よって、［１］の軸受用リング部材の製造方法によれば、製造工程を容易化することができると共に、製造コストを低減することができる。

本発明の軸受用リング部材の製造方法は、［２］「前記用意工程では、円筒状の少なくとも１つの第３部材を更に用意し、前記接合工程では、前記フランジ部と前記第２部材とが軸方向において互いに向かい合うように配置され、かつ前記本体部に対して径方向の前記一方側に前記第３部材が配置された状態で、前記本体部における軸方向の他端と前記第２部材とを摩擦接合により接合すると共に、前記第３部材と前記フランジ部及び前記第２部材とを摩擦接合により接合する、［１］に記載の軸受用リング部材の製造方法」であってもよい。この場合、強度が高められた軸受用リング部材を製造することができる。

本発明の軸受用リング部材の製造方法は、［３］「前記接合工程では、前記第３部材における径方向の他方側の表面と前記本体部とを摩擦接合により接合する、［２］に記載の軸受用リング部材の製造方法」であってもよい。この場合、一層強度が高められた軸受用リング部材を製造することができる。

本発明の軸受用リング部材の製造方法は、［４］「前記接合工程では、摩擦接合において発生する熱により、前記第１部材及び前記第２部材を、オーステナイト化する変態点以上の温度に加熱する、［１］～［３］のいずれか１つに記載の軸受用リング部材の製造方法」であってもよい。この場合、摩擦接合において発生する熱により焼入れを行うことができ、例えば燃焼炉や電気炉を用いて焼入れを行う場合と比べて、使用電力量を低減することができる。その結果、製造コストを低減することができると共に、環境負荷を低減することができる。

本発明の軸受用リング部材の製造方法は、［５］「前記接合工程では、軸方向に平行な軸線を中心として前記第１部材及び前記第２部材の一方を回転させることにより、前記本体部における軸方向の他端と前記第２部材とを摩擦接合により接合する、［１］～［４］のいずれか１つに記載の軸受用リング部材の製造方法」であってもよい。この場合、摩擦接合を好適に実施することができる。

本発明の軸受用リング部材の製造方法は、［６］「前記接合工程では、各々が中心線を有して前記中心線を中心として回転可能な複数のローラが用いられ、前記複数のローラによって径方向の前記一方側から前記第３部材を押さえた状態で、摩擦接合が実施される、［２］又は［３］に記載の軸受用リング部材の製造方法」であってもよい。この場合、摩擦接合を好適に実施することができる。

本発明の軸受用リング部材の製造方法は、［７］「前記用意工程は、前記第１部材を形成する第１部材形成工程を含み、前記第１部材形成工程は、円板状の部材を打ち抜くことにより円環板状の加工部材を得る打ち抜き工程と、前記加工部材における径方向の他方側の部分を径方向の前記一方側の部分に対して立ち上がるように変形させるバーリング工程と、前記バーリング工程後の前記加工部材の断面方向を９０度変化させることにより、前記本体部及び前記フランジ部を有する前記第１部材を得る反転工程と、を含む、［１］～［６］のいずれか１つに記載のリング部材の製造方法」であってもよい。この場合、円板状の部材から第１部材を得ることができる。

本発明の軸受用リング部材の製造方法は、［８］「前記用意工程は、前記第３部材を形成する第３部材形成工程を含み、前記第３部材形成工程は、円板状の部材を打ち抜くことにより円環板状の加工部材を得る打ち抜き工程と、前記打ち抜き工程後の前記加工部材の断面方向を９０度変化させることにより、前記第３部材を得る反転工程と、を含む、［２］又は［３］に記載のリング部材の製造方法」であってもよい。この場合、円板状の部材から第３部材を得ることができる。

本発明の軸受用リング部材の製造方法は、［９］「前記フランジ部は、前記本体部から径方向の外側に延在している、［１］～［８］のいずれか１つに記載の軸受用リング部材の製造方法」であってもよい。この場合、軸受用リング部材として内輪を製造することができる。

本発明の軸受用リング部材の製造方法は、［１０］「前記フランジ部は、前記本体部から径方向の内側に延在している、［１］～［８］のいずれか１つに記載の軸受用リング部材の製造方法」であってもよい。この場合、軸受用リング部材として外輪を製造することができる。

本発明の軸受用リング部材の製造方法は、［１１］「前記用意工程では、他の部品又は製品の製造時に生じた板材から前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方を形成する、［１］～［１０］のいずれか１つに記載の軸受用リング部材の製造方法」であってもよい。この場合、製造コストを低減することができる。

本発明の軸受用リング部材の製造方法は、［１２］「前記用意工程では、コイル材の先端部又は終端部から前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方を形成する、［１］～［１１］のいずれか１つに記載の軸受用リング部材の製造方法」であってもよい。この場合、製造コストを低減することができる。

本発明の軸受用リング部材は、［１３］「円筒状の本体部、及び前記本体部における軸方向の一端から径方向の一方側に延在する円環板状のフランジ部を有する第１部材と、円環板状の第２部材と、を備え、前記本体部における軸方向の他端が前記第２部材に接合され、前記フランジ部と前記第２部材とが軸方向において互いに向かい合っている、軸受用リング部材」である。

［１３］の軸受用リング部材は、円筒状の本体部及び円環板状のフランジ部を有する第１部材と、円環板状の第２部材とが接合されることにより製造され得る。板状部分からなる第１部材及び第２部材を接合して軸受用リング部材を製造する場合、例えば特許文献１に記載の方法のように１つの素材を加工して軸受用リング部材の形状に作り込む場合と比べて、製造工程を容易化することができる。また、板状部分からなる第１部材及び第２部材を接合して軸受用リング部材を製造する場合、例えば他の部品や製品を製造する際に生じる、本来廃棄される板材を第１部材及び第２部材を形成するための素材として用いることできる。そのため、材料コストを低減することが可能となり、ひいては製造コストを低減することが可能となる。よって、［１３］の軸受用リング部材によれば、製造工程を容易化することができると共に、製造コストを低減することができる。

本発明の軸受用リング部材は、［１４］「前記第１部材の前記本体部に対して径方向の前記一方側に配置された円筒状の少なくとも１つの第３部材を更に備え、前記第３部材における軸方向の一端は、前記第１部材の前記フランジ部に接合されており、前記第３部材における軸方向の他端は、前記第２部材に接合されている、［１３］に記載の軸受用リング部材」であってもよい。この場合、軸受用リング部材の強度を高めることができる。

本発明の軸受用リング部材は、［１５］「前記第３部材における径方向の他方側の表面は、前記第１部材の前記本体部に接合されている、［１４］に記載の軸受用リング部材」であってもよい。この場合、軸受用リング部材の強度を一層高めることができる。

本発明の軸受用リング部材は、［１６］「前記少なくとも１つの第３部材は、絶縁材料により形成された円筒状の部材を含んでいる、［１４］又は［１５］に記載の軸受用リング部材」であってもよい。この場合、当該絶縁材料により形成された部材によって軸受用リング部材における電気の流れを抑制することができる。その結果、例えば電気自動車において軸受が用いられる場合に、電気が流れて電食が発生することを抑制することができる。

本発明の軸受用リング部材は、［１７］「前記第１部材の前記本体部と前記第３部材との間には、隙間が形成されている、［１４］に記載の軸受用リング部材」であってもよい。この場合、隙間が絶縁領域として機能することで、軸受用リング部材における電気の流れを抑制することができる。その結果、例えば電気自動車において軸受が用いられる場合に、電気が流れて電食が発生することを抑制することができる。また、隙間が形成されていることで軸受用リング部材を軽量化することができ、例えば電気自動車において軸受が用いられる場合に燃費効率を向上することができる。

本発明の軸受用リング部材は、［１８］「前記第１部材の前記本体部と前記第３部材との間に配置され、前記第３部材を前記径方向の前記一方側に向けて付勢する付勢部材を更に備える、［１４］に記載の軸受用リング部材」であってもよい。この場合、第３部材に付勢力を作用させることができ、自動調心機能を実現することができる。自動調心機能は、軸受により接続される軸の間にミスアライメントが生じている場合に有効である。

本発明によれば、製造工程を容易化することができると共に、製造コストを低減することができる軸受用リング部材の製造方法、及び軸受用リング部材を提供することが可能となる。

実施形態に係る軸受の断面図である。 内輪の一部を示す斜視図である。 第１部材形成工程、第２部材形成工程及び第３部材形成工程において用いられる素材について説明するための図である。 （ａ）及び（ｂ）は、第１部材形成工程を説明するための図である。 （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、第１部材形成工程を説明するための図である。 第２部材形成工程を説明するための図である。 （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、第３部材形成工程を説明するための図である。 （ａ）及び（ｂ）は、配置工程を説明するための図である。 （ａ）及び（ｂ）は、配置工程を説明するための図である。 （ａ）及び（ｂ）は、配置工程を説明するための図である。 接合工程を説明するための図である。 接合工程を説明するための図である。 （ａ）及び（ｂ）は、冷却工程を説明するための図である。 第１変形例に係る軸受の断面図である。 第２変形例に係る軸受の断面図である。 第３変形例に係る軸受の断面図である。 第４変形例に係る軸受の断面図である。 （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、付勢部材の形成工程を説明するための図である。 第１～第３部材形成工程において用いられる素材について説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
［軸受の構成］

図１に示されるように、軸受１は、内輪２と、外輪３と、複数のころ４と、を備えている。軸受１は、例えば、搬送用コンベアにおいてローラを回転可能に保持するための軸受として用いられる。あるいは、軸受１は、台車において車輪を回転可能に保持するための軸受として用いられてもよい。内輪２及び外輪３の各々は、軸受１において用いられる軸受用リング部材である。内輪２は、全体として略円環状（リング状）に形成されており、外周面として円筒状の軌道面２ａを有している。外輪３は、全体として略円環状（リング状）に形成されており、内周面として円筒状の軌道面３ａを有している。内輪２及び外輪３の詳細については後述する。外輪３は径方向において内輪２の外側に配置されており、内輪２の軌道面２ａと外輪３の軌道面３ａとの間には複数のころ４が配置されている。

ころ４は、この例では円筒ころである。複数のころ４は、周方向に沿って並んでいる。複数のころ４は、例えば、周方向に隣り合うころ４間の間隔が一定となるように、保持器（図示省略）によって保持されている。軸受１の使用時には、各ころ４が外周面において軌道面２ａ及び軌道面３ａ上を転動する。なお、図１では周方向に垂直な一の断面が示されているが、軸受１は周方向に関して一様な形状を有している。

図１及び図２に示されるように、内輪２は、第１部材２１と、第２部材２２と、複数（この例では３つ）の第３部材２３と、を有している。第１部材２１、第２部材２２及び第３部材２３は、例えば、ＳＵＪ２材（Ｃ１％）、ＳＫ８５材（Ｃ０．８５％）等の高炭素鋼の鉄鋼材料により形成されている。第１部材２１は、円筒状の本体部２４と、円環板状のフランジ部２５とを有している。フランジ部２５は、本体部２４における軸方向の一端２４ａから径方向の外側（一方側）に向けて、径方向と平行に延在している。本体部２４及びフランジ部２５は、軸方向に平行な中心線Ａを共通に有している。

第２部材２２は、円環板状に形成されている。第２部材２２の中心線は、中心線Ａと一致している。第２部材２２には、第１部材２１の本体部２４が接合されている。より具体的には、第２部材２２における径方向の内側（他方側）の端部２２ａに、本体部２４における軸方向の他端２４ｂが接合されている。軸方向における端部２２ａの内面に、本体部２４の他端２４ｂ（本体部２４における軸方向の端面）が接合されている。第２部材２２は、軸方向において第３部材２３を介して第１部材２１のフランジ部２５と向かい合っている。この例では、第２部材２２は、径方向と平行に（フランジ部２５と平行に）延在している。

各第３部材２３は、円筒状に形成されている。第３部材２３の中心線は、中心線Ａと一致している。複数の第３部材２３は、第１部材２１の本体部２４に対して径方向の外側に配置されている。軸方向において、複数の第３部材２３は、第１部材２１のフランジ部２５と第２部材２２との間に配置されている。

複数の第３部材２３は、第１部材２１の本体部２４に近い側（径方向の内側）から順に、第３部材２３Ａ、第３部材２３Ｂ、第３部材２３Ｃを含んでいる。第３部材２３Ａの内径は第３部材２３Ｂの内径よりも小さく、第３部材２３Ｂの内径は第３部材２３Ｃの内径よりも小さい。第３部材２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃにおける軸方向の一端２３Ａａ，２３Ｂａ，２３Ｃａは、第１部材２１のフランジ部２５に接合されている。第３部材２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃにおける軸方向の他端２３Ａｂ，２３Ｂｂ，２３Ｃｂは、第２部材２２に接合されている。

この例では、第３部材２３Ａにおける径方向の内側の表面（内周面）は、第１部材２１の本体部２４に接合されている。また、隣り合う第３部材２３Ａ，２３Ｂが互いに接合されていると共に、隣り合う第３部材２３Ｂ，２３Ｃが互いに接合されている。第３部材２３Ｃにおける径方向の外面は、内輪２の軌道面２ａとして機能する。第１部材２１のフランジ部２５及び第２部材２２は、軌道面２ａに対して径方向の外側に突出している。これにより、フランジ部２５と第２部材２２との間に、ころ４を配置するための空間が形成されている。

図１に示されるように、外輪３は、第１部材３１と、第２部材３２と、複数（この例では３つ）の第３部材３３と、を有している。第１部材３１、第２部材３２及び第３部材３３は、例えば内輪２の第１部材２１、第２部材２２及び第３部材２３と同一の鉄鋼材料により形成されている。この例では、外輪３は、径方向に関して内輪２と対称な外形状を有している。第１部材３１は、円筒状の本体部３４と、円環板状のフランジ部３５とを有している。フランジ部３５は、本体部３４における軸方向の一端３４ａから径方向の内側（一方側）に向けて、径方向と平行に延在している。本体部３４及びフランジ部３５は、軸方向に平行な中心線Ａを共通に有している。

第２部材３２は、円環板状に形成されている。第２部材３２の中心線は、中心線Ａと一致している。第２部材３２には、第１部材３１の本体部３４が接合されている。より具体的には、第２部材３２における径方向の外側（他方側）の端部３２ａに、本体部３４における軸方向の他端３４ｂが接合されている。軸方向における端部３２ａの内面に、本体部３４の他端３４ｂ（本体部３４における軸方向の端面）が接合されている。第２部材３２は、軸方向において第３部材３３を介して第１部材３１のフランジ部３５と向かい合っている。この例では、第２部材３２は、径方向と平行に（フランジ部３５と平行に）延在している。

各第３部材３３は、円筒状に形成されている。第３部材３３の中心線は、中心線Ａと一致している。複数の第３部材３３は、第１部材３１の本体部３４に対して径方向の内側に配置されている。軸方向において、複数の第３部材３３は、第１部材３１のフランジ部３５と第２部材３２との間に配置されている。

複数の第３部材３３は、第１部材３１の本体部３４に近い側（径方向の外側）から順に、第３部材３３Ａ、第３部材３３Ｂ、第３部材３３Ｃを含んでいる。第３部材３３Ａの内径は第３部材３３Ｂの内径よりも大きく、第３部材３３Ｂの内径は第３部材３３Ｃの内径よりも大きい。第３部材３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃにおける軸方向の一端３３Ａａ，３３Ｂａ，３３Ｃａは、第１部材３１のフランジ部３５に接合されている。第３部材３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃにおける軸方向の他端３３Ａｂ，３３Ｂｂ，３３Ｃｂは、第２部材３２に接合されている。

この例では、第３部材３３Ａにおける径方向の外側の表面（外周面）は、第１部材３１の本体部３４に接合されている。また、隣り合う第３部材３３Ａ，３３Ｂが互いに接合されていると共に、隣り合う第３部材３３Ｂ，３３Ｃが互いに接合されている。第３部材３３Ｃにおける径方向の内面は、外輪３の軌道面３ａとして機能する。第１部材３１のフランジ部３５及び第２部材３２は、軌道面２ａに対して径方向の内側に突出している。これにより、フランジ部３５と第２部材３２との間に、ころ４を配置するための空間が形成されている。
［内輪の製造方法］

図３～図１２を参照しつつ、内輪２の製造方法を説明する。以下では内輪２の製造方法を説明するが、後述のとおり外輪３についても同様の製造方法により製造され得る。内輪２の製造方法は、第１部材２１、第２部材２２及び第３部材２３を用意する用意工程と、それらを所定の状態、位置に配置する配置工程と、それらを接合する接合工程と、を含んでいる。用意工程は、第１部材２１を形成する第１部材形成工程と、第２部材２２を形成する第２部材形成工程と、第３部材２３を形成する第３部材形成工程と、を含んでいる。

第１部材形成工程、第２部材形成工程及び第３部材形成工程では、円板状の部材１３が共通の素材として用いられる。図３に示されるように、この例では、他の部品や製品（例えばニードル軸受）の製造時に生じた円板状の部材１３が素材として用いられる。例えば、ニードル軸受の製造時には、コイル材を伸ばして得られる板状の部材１１に順送プレス加工を施すことにより、板状の部材１１から円環板状の部材１２が形成される。この円環板状の部材１２の形成の際には、円環板状の部材１２における中央の空洞部に対応した形状の円板状の部材１３が得られる。この円板状の部材１３は本来であればスクラップとして廃棄されるが、本実施形態の内輪２の製造方法では、当該円板状の部材１３を第１部材２１、第２部材２２、及び第３部材２３を形成するための素材として利用する。そのため、材料コストを低減することが可能となり、ひいては製造コストを低減することが可能となる。以下、第１部材形成工程、第２部材形成工程、第３部材形成工程の順に説明するが、これらの工程を実施する順序はこれに限られず、任意の順序で実施されてよい。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、第１部材形成工程では、まず、円板状の部材１３の中央部を打ち抜いて外側部を残すことにより、円環板状の加工部材４１を得る（打ち抜き工程）。続いて、図５（ａ）に示されるように、加工部材４１にバーリング加工を施し、加工部材４１における径方向の内側部分４２を径方向の外側部分４３に対して立ち上がるように変形させる（バーリング工程）。バーリング工程では、例えば加工部材４１を一対のダイスによって軸方向に沿って挟み込んで固定した状態で、パンチによって内側部分４２を押圧することにより、内側部分４２を外側部分４３に対して立ち上がるように変形させる。

続いて、図５（ｂ）に示されるように、加工部材４１に反転加工を施して加工部材４１の断面方向を９０度変化させることにより、本体部２４及びフランジ部２５を有する第１部材２１を得る（反転工程）。反転工程では、例えばパンチとダイスとによって加工部材４１を軸方向に沿って挟み込むことにより、加工部材４１の断面方向を９０度変化させる。これにより、加工部材４１の内側部分４２がフランジ部２５となり、外側部分４３が本体部２４となる。

続いて、第１部材２１の径を調整する（径調整工程）。例えば、図５（ｃ）に示されるように、第１部材２１の径（内径）が所定の大きさとなるように、第１部材２１の径を拡大させる。図５（ｃ）では、径を調整する前の第１部材２１が破線で示されている。或いは、第１部材２１の径が所定の大きさとなるように、第１部材２１の径を縮小させてもよい。以上の工程により、所定の大きさの径を有する第１部材２１が形成される。

図６に示されるように、第２部材形成工程では、円板状の部材１３の中央部及び外側部を打ち抜いて中間部を残すことにより、円環板状の第２部材２２を得る（打ち抜き工程）。これにより、所定の大きさの径を有する第２部材２２が形成される。

図７（ａ）に示されるように、第３部材形成工程では、まず、円板状の部材１３の中央部及び外側部を打ち抜いて中間部を残すことにより、円環板状の加工部材４５を得る（打ち抜き工程）。続いて、図７（ｂ）に示されるように、加工部材４５に反転加工を施して加工部材４５の断面方向を９０度変化させることにより、第３部材２３を得る（反転工程）。反転工程では、例えばパンチとダイスとによって加工部材４５を軸方向に沿って挟み込むことにより、加工部材４５の断面方向を９０度変化させる。

続いて、第３部材２３の径を調整する（径調整工程）。例えば、図７（ｃ）に示されるように、第３部材２３の径（内径）が所定の大きさとなるように、第３部材２３の径を拡大させる。図７（ｃ）では、径を調整する前の第３部材２３が破線で示されている。或いは、第３部材２３の径が所定の大きさとなるように、第３部材２３の径を縮小させてもよい。以上の工程により、所定の大きさの径を有する第３部材２３が形成される。

本実施形態の第３部材形成工程では、第３部材２３Ａ、第３部材２３Ｂ及び第３部材２３Ｃの３つの部材が形成される。一連の第３部材形成工程においてそれら３つの部材が形成されるとみなすこともできるし、第３部材形成工程が３回実施されるとみなすこともできる。径調整工程において異なる大きさに第３部材２３の径を調整することにより、互いに径が異なる第３部材２３Ａ、第３部材２３Ｂ及び第３部材２３Ｃを形成することができる。

図８～図１１を参照しつつ、第１部材２１、第２部材２２及び第３部材２３を所定の状態、位置に配置する配置工程について説明する。配置工程では、まず、第１部材２１に対して第３部材２３を配置する（第３部材配置工程）。具体的には、まず、図８に示されるように、第１部材２１の本体部２４に対して第３部材２３Ａを圧入する。例えば、圧入前の時点において第３部材２３Ａの内径は本体部２４の外径よりもわずかに大きくなるように設定されており、軸方向におけるフランジ部２５とは反対側から本体部２４に対して第３部材２３Ａを嵌め込んで圧入する。

続いて、図９に示されるように、第３部材２３Ａに対して第３部材２３Ｂを圧入する。例えば、圧入前の時点において第３部材２３Ｂの内径は第３部材２３Ａの外径よりもわずかに大きくなるように設定されており、軸方向におけるフランジ部２５とは反対側から第３部材２３Ａに対して第３部材２３Ｂを嵌め込んで圧入する。続いて、図１０に示されるように、第３部材２３Ｂに対して第３部材２３Ｃを圧入する。例えば、圧入前の時点において第３部材２３Ｃの内径は第３部材２３Ｂの外径よりもわずかに大きくなるように設定されており、軸方向におけるフランジ部２５とは反対側から第３部材２３Ｂに対して第３部材２３Ｃを嵌め込んで圧入する。

第３部材配置工程に続いて、図１１に示されるように、本体部２４及び第３部材２３Ａ～２３Ｃにおける軸方向の端部と接触し、且つ第３部材２３Ａ～２３Ｃを介してフランジ部２５と向かい合うように、圧入により互いに固定された第１部材２１及び第３部材２３Ａ～２３Ｃ上に第２部材２２を配置（載置）する（第２部材配置工程）。これにより、フランジ部２５と第２部材２２とが軸方向において互いに向かい合うように配置され、かつ本体部２４に対して径方向の外側に第３部材２３Ａ～２３Ｃが配置された状態となる。

図１１及び図１２を参照しつつ、第１部材２１、第２部材２２及び第３部材２３を接合する接合工程について説明する。図１１及び図１２では、断面を示すハッチングが省略されている。接合工程では、第１部材２１（フランジ部２５）が一対のチャック部６１により径方向に沿って挟み込んで固定（チャック）されると共に、第２部材２２が一対のチャック部６２により径方向に沿って挟み込んで固定（チャック）される。チャック部６１，６２は、例えば周方向に沿って等間隔で並んで配置された複数の押さえ部材によって構成されており、外径側の部材又は内径側の部材が径方向に移動可能となっている。チャック部６２は軸方向に平行な軸線周りに回転可能となっている。この例では、当該軸線は第１部材２１等の中心線Ａと一致している。

また、径方向における第３部材２３Ｃの外側には、複数のローラ６３が配置される。複数のローラ６３は、径方向に等間隔で並んで配置される。各ローラ６３は、軸方向に平行な中心線６３ａを有し、中心線６３ａを中心として回転可能となっている。各ローラ６３は、径方向の外側から第３部材２３Ｃを押さえる。

この状態で、チャック部６１の位置を固定したまま、チャック部６２を軸線周りに回転させる。この際には、図１１に矢印ＡＲで示されるように、例えば押圧部材によって第２部材２２を第３部材２３側に向けて押圧した状態で、チャック部６２を回転させる。チャック部６２を回転させることにより、第２部材２２が回転する。これにより、第２部材２２と第１部材２１の本体部２４の他端２４ｂとの間、及び第２部材２２と第３部材２３Ａ～２３Ｃの他端２３Ａｂ～２３Ｃｂとの間の接触箇所において、滑り摩擦により熱が発生する。図１１には、当該摩擦による発熱箇所が破線Ｐ１で示されている。

また、上述したとおり第３部材２３Ａ～２３Ｃは圧入により固定されているが、第２部材２２が回転すると、供回り（連れ回り）により第３部材２３Ａ～２３Ｃが隣接する部材に対して滑る（回転する）。これにより、第３部材２３Ａの内周面と第１部材２１の本体部２４の外周面との間、第３部材２３Ａの外周面と第３部材２３Ｂの内周面との間、及び第３部材２３Ｂの外周面と第３部材２３Ｃの内周面との間の接触箇所において、滑り摩擦により熱が発生する。図１１には、当該摩擦による発熱箇所が破線Ｐ２で示されている。上述したとおり第３部材２３Ｃは径方向の外側からローラ６３によって押さえられているため、第３部材２３Ｃが回転するとローラ６３もそれに伴って回転する。

また、第３部材２３Ａ～２３Ｃが回転すると、第３部材２３Ａ～２３Ｃの一端２３Ａａ～２３Ｃａと第１部材２１のフランジ部２５との間の接触箇所において、滑り摩擦により熱が発生する。図１１には、当該摩擦による発熱箇所が破線Ｐ３で示されている。

図１２に示されるように、第２部材２２を回転させ続けると、上記摩擦により発生した摩擦熱により、第１部材２１、第２部材２２及び第３部材２３の全体が高温化し、オーステナイト化する変態点以上の温度となる。図１２には、高温化する範囲が破線Ｐ４で示されている。この変態点はＡ₃変態点又はＡ_CM変態点であり、例えば８００℃～９００℃程度である。すなわち、接合工程では、第１部材２１、第２部材２２及び第３部材２３が、例えば９００℃以上に加熱される。このとき、第１部材２１の本体部２４の他端２４ｂと第２部材２２とが圧接され、摩擦接合により接合される。第３部材２３Ａ～２３Ｃの他端２３Ａｂ～２３Ｃｂと第２部材２２とが圧接され、摩擦接合により接合される。第３部材２３Ａの内周面と第１部材２１の本体部２４の外周面との間、第３部材２３Ａの外周面と第３部材２３Ｂの内周面との間、及び第３部材２３Ｂの外周面と第３部材２３Ｃの内周面との間でも圧接による摩擦接合が生じ、それらが互いに接合される。第３部材２３Ａ～２３Ｃの一端２３Ａａ～２３Ｃａと第１部材２１のフランジ部２５とが圧接され、摩擦接合により接合される。以上により第１部材２１、第２部材２２及び第３部材２３が接合されて一体化され、内輪２となる。

続いて、図１３に示されるように、高温化した内輪２を冷却液６５に浸し、焼入れを行う（冷却工程、焼入工程）。急冷することで材料中のパーライトがマルテンサイトに変態し、硬さが高められる。続いて、軌道面（外周面）２ａ及び内周面に研削加工を施した後に、軌道面２ａに研磨加工を施す。以上の工程により内輪２が得られる。外輪３についても内輪２と同様の製造方法により製造され得る。
［作用及び効果］

以上説明したように、実施形態に係る内輪２の製造方法では、円筒状の本体部２４及び円環板状のフランジ部２５を有する第１部材２１と、円環板状の第２部材２２とが摩擦接合により接合されることにより、内輪２が製造される。このように板状部分からなる第１部材２１及び第２部材２２を接合して内輪２を製造することで、例えば特許文献１に記載の方法のように１つの素材を加工して内輪２の形状に作り込む場合と比べて、製造工程を容易化することができる。また、実施形態に係る内輪２の製造方法では、板状部分からなる第１部材２１及び第２部材２２を接合することにより内輪２を製造するため、例えば他の部品や製品を製造する際に生じる、本来廃棄される板材（上記実施形態では円板状の部材１３）を第１部材２１及び第２部材２２を形成するための素材として用いることできる。そのため、材料コストを低減することが可能となり、ひいては製造コストを低減することが可能となる。よって、実施形態に係る内輪２の製造方法によれば、製造工程を容易化することができると共に、製造コストを低減することができる。

接合工程では、フランジ部２５と第２部材２２とが軸方向において互いに向かい合うように配置され、かつ本体部２４に対して径方向の外側（一方側）に第３部材２３が配置された状態で、本体部２４における軸方向の他端２４ｂと第２部材２２とを摩擦接合により接合すると共に、第３部材２３とフランジ部２５及び第２部材２２とを摩擦接合により接合する。これにより、強度が高められた内輪２を製造することができる。

接合工程では、第３部材２３における径方向の内側（他方側）の表面（内周面）と本体部２４とを摩擦接合により接合する。これにより、一層強度が高められた内輪２を製造することができる。

接合工程では、摩擦接合において発生する熱により、第１部材２１及び第２部材２２を、オーステナイト化する変態点以上の温度に加熱する。これにより、摩擦接合において発生する熱により焼入れを行うことができ、例えば燃焼炉や電気炉を用いて焼入れを行う場合と比べて、使用電力量を低減することができる。その結果、製造コストを低減することができると共に、環境負荷を低減することもできる。

この点についてより具体的に説明する。従来の軸受用リング部材の製造方法では、プレス工程、切削工程、熱処理工程、研削工程及び研磨工程を経て、軸受用リング部材が製造される。熱処理工程では、加熱により焼入れが行われる。この加熱は、化石燃料を燃料させる燃料炉や、電気を用いた電気炉により行われる。燃料炉は、化石燃料を燃料させるため二酸化炭素の排出量が多く、環境負荷が高い。電気炉は燃焼炉よりも二酸化炭素の排出量が少ないが、それでも電気の使用量は多く、他の工程と比べると環境負荷が高い。これに対し、実施形態に係る内輪２（軸受用リング部材）の製造方法では、摩擦接合において発生する熱により焼入れを行うことができ、例えば燃焼炉や電気炉を用いて焼入れを行う場合と比べて、使用電力量を低減することができる。例えば、実施形態に係る内輪２の製造方法では、加熱のための電気は、チャック部６２を回転させるための電気のみであり、その量は例えば旋盤工程において使用される電気量と同程度である。したがって、実施形態に係る内輪２の製造方法によれば、製造コストを低減することができると共に、環境負荷を低減することができる。

接合工程では、軸方向に平行な軸線を中心として第２部材２２を回転させることにより、本体部２４における軸方向の他端２４ｂと第２部材２２とを摩擦接合により接合する。これにより、摩擦接合を好適に実施することができる。

接合工程では、複数のローラ６３によって径方向の外から第３部材２３を押さえた状態で、摩擦接合が実施される。これにより、摩擦接合を好適に実施することができる。

用意工程が、第１部材２１を形成する第１部材形成工程を含み、第１部材形成工程が、円板状の部材１３を打ち抜くことにより円環板状の加工部材４１を得る打ち抜き工程と、加工部材４１における径方向の内側部分４２を径方向の外側部分４３に対して立ち上がるように変形させるバーリング工程と、バーリング工程後の加工部材４１の断面方向を９０度変化させることにより、本体部２４及びフランジ部２５を有する第１部材２１を得る反転工程と、を含んでいる。これにより、円板状の部材１３から第１部材２１を得ることができる。

用意工程が、第３部材２３を形成する第３部材形成工程を含み、第３部材形成工程が、円板状の部材１３を打ち抜くことにより円環板状の加工部材４５を得る打ち抜き工程と、打ち抜き工程後の加工部材４５の断面方向を９０度変化させることにより、第３部材２３を得る反転工程と、を含んでいる。これにより、円板状の部材１３から第３部材２３を得ることができる。

フランジ部２５が、本体部２４から径方向の外側に延在している。これにより、軸受用リング部材として内輪２を製造することができる。

用意工程では、他の部品又は製品の製造時に生じた円板状の部材１３（板材）から第１部材２１及び第２部材２２が形成される。これにより、製造コストを低減することができる。

実施形態に係る内輪２は、円筒状の本体部２４及び円環板状のフランジ部２５を有する第１部材２１と、円環板状の第２部材２２とが接合されることにより製造され得る。板状部分からなる第１部材２１及び第２部材２２を接合して内輪２を製造する場合、例えば特許文献１に記載の方法のように１つの素材を加工して内輪２の形状に作り込む場合と比べて、製造工程を容易化することができる。また、板状部分からなる第１部材２１及び第２部材２２を接合して内輪２を製造する場合、例えば他の部品や製品を製造する際に生じる、本来廃棄される板材（上記実施形態では円板状の部材１３）を第１部材２１及び第２部材２２を形成するための素材として用いることできる。そのため、材料コストを低減することが可能となり、ひいては製造コストを低減することが可能となる。よって、実施形態に係る内輪２によれば、製造工程を容易化することができると共に、製造コストを低減することができる。

内輪２は、第１部材２１の本体部２４に対して径方向の外側に配置された円筒状の第３部材２３Ａ～２３Ｃを備えており、第３部材２３Ａ～２３Ｃにおける軸方向の一端２３Ａａ～２３Ｃａが第１部材２１のフランジ部２５に接合されており、第３部材２３Ａ～２３Ｃにおける軸方向の他端２３Ａｂ～２３Ｃｂが第２部材２２に接合されている。これにより、内輪２の強度を高めることができる。

内輪２では、第３部材２３における径方向の内側の表面（内周面）が、第１部材２１の本体部２４に接合されている。これにより、内輪２の強度を一層高めることができる。
［変形例］

図１４に示される第１変形例の軸受１は、ニードル軸受として構成されている。すなわち、第１変形例ではころ４がニードル（針状）ころである。また、外輪３が円筒状に形成されている。この場合、外輪３は、例えば円環板状の部材に反転加工を施すことにより形成され得る。このような第１変形例によっても、上記実施形態と同様に、製造工程を容易化することができると共に、製造コストを低減することができる。

図１５に示される第２変形例では、内輪２の第３部材２３Ｂが、絶縁材料により形成されている。第３部材２３Ｂを構成する絶縁材料としては例えばセラミックが挙げられる。この場合、第３部材２３Ｂは、上述した第３部材形成工程とは異なる工程により用意される。同様に、外輪３の第３部材３３Ｂも、絶縁材料により形成されている。このような第２変形例によっても、上記実施形態と同様に、製造工程を容易化することができると共に、製造コストを低減することができる。また、絶縁材料により形成された第３部材２３Ｂによって内輪２及び外輪３における電気の流れを抑制することができる。その結果、例えば電気自動車において軸受１が用いられる場合に、電気が流れて電食が発生することを抑制することができる。

図１６に示される第３変形例では、内輪２の複数の第３部材２３が、第３部材２３Ａ及び第３部材２３Ｂのみを含んでおり、第３部材２３Ｃを含んでいない。第１部材２１の本体部２４と第３部材２３Ａとの間、及び第３部材２３Ａと第３部材２３Ｂとの間には隙間Ｇが形成されている。すなわち、本体部２４と第３部材２３Ａとは互いに接合されておらず、第３部材２３Ａと第３部材２３Ｂとは互いに接合されていない。第１部材２１のフランジ部２５には円環状の溝部２５ａが形成されており、第３部材２３Ａ，２３Ｂにおける軸方向の一端２３Ａａ，２３Ｂａは溝部２５ａに配置されている。同様に、外輪３の複数の第３部材３３が、第３部材３３Ａ及び第３部材３３Ｂのみを含んでおり、第３部材３３Ｃを含んでいない。第１部材３１の本体部３４と第３部材３３Ａとの間、及び第３部材３３Ａと第３部材３３Ｂとの間には隙間Ｇが形成されている。第１部材３１のフランジ部３５には円環状の溝部３５ａが形成されており、第３部材３３Ａ，３３Ｂにおける軸方向の他端３３Ａｂ，３３Ｂｂは溝部３５ａに配置されている。

このような第３変形例によっても、上記実施形態と同様に、製造工程を容易化することができると共に、製造コストを低減することができる。また、隙間Ｇが絶縁領域として機能することで、内輪２及び外輪３における電気の流れを抑制することができる。その結果、例えば電気自動車において軸受１が用いられる場合に、電気が流れて電食が発生することを抑制することができる。また、隙間Ｇが形成されていることで内輪２及び外輪３を軽量化することができ、例えば電気自動車において軸受１が用いられる場合に燃費効率を向上することができる。

図１７に示される第４変形例では、内輪２が第３部材２３を１つのみ有している。また、内輪２は、第１部材２１の本体部２４と第３部材２３との間に配置された付勢部材５１を有している。付勢部材５１は、第３部材２３を径方向の外側に向けて付勢している。これにより、第３部材２３に所定の大きさの予圧が作用しており、第３部材２３の外周面により構成された軌道面２ａが径方向に若干移動することが可能となっている。付勢部材５１は、全体としてリング状に形成されており、例えば周方向に垂直な断面において径方向の外側に向けて凸の湾曲した形状を呈している。付勢部材５１は、摩擦接合により第１部材２１の本体部２４に接合されている。

付勢部材５１の形成工程においては、まず、図１８（ａ）に示されるように、円板状の部材１３の中央部及び外側部を打ち抜いて中間部を残すことにより、円環板状の加工部材４７を得る（打ち抜き工程）。続いて、図１８（ｂ）に示されるように、加工部材４７にバーリング加工を施し、軸方向の一方側に向けて凸の湾曲した形状となるように加工部材４７を変形させる（バーリング工程）。続いて、図１８（ｃ）に示されるように、加工部材４７に反転加工を施して加工部材４７の断面方向を９０度変化させることにより、付勢部材５１を得る（反転工程）。

第４変形例では、外輪３が第３部材３３を１つのみ有している。また、外輪３は、第１部材３１の本体部３４と第３部材３３との間に配置された付勢部材５２を有している。付勢部材５２は、第３部材３３を径方向の内側に向けて付勢している。これにより、第３部材３３に所定の大きさの予圧が作用しており、第３部材３３の内周面により構成された軌道面３ａが径方向に若干移動することが可能となっている。付勢部材５２は、全体としてリング状に形成されており、例えば周方向に垂直な断面において径方向の内側に向けて凸の湾曲した形状を呈している。付勢部材５２は、摩擦接合により第１部材３１の本体部３４に接合されている。付勢部材５２についても付勢部材５１と同様の工程により形成され得る。

このような第４変形例によっても、上記実施形態と同様に、製造工程を容易化することができると共に、製造コストを低減することができる。また、第３部材２３，３３に付勢力を作用させることができ、自動調心機能を実現することができる。

本発明は、上記実施形態及び変形例に限られない。例えば、各構成の材料及び形状には、上述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を採用することができる。

上記実施形態では他の部品や製品の製造時に生じた円板状の部材１３が素材として用いられたが、円環板状の部材１２とは異なる部材が素材として用いられてもよい。例えば、図１９に示されるように、順送プレス加工において用いられる巻回されたコイル材４８の先端部４９ａや終端部４９ｂは通常は廃棄されるが、これらの先端部４９ａや終端部４９ｂから円板状の部材を形成し、当該部材を第１～第３部材形成工程において素材として用いてもよい。この場合にも、製造コストを低減することができる。なお、第１～第３部材形成工程では本来廃棄される板材以外の板材が素材として用いられてもよい。

第３部材２３は設けられなくてもよく、例えば内輪２は第１部材２１及び第２部材２２のみにより構成されていてもよい。同様に、第３部材３３は設けられなくてもよく、例えば外輪３は第１部材３１及び第２部材３２のみにより構成されていてもよい。

上記実施形態の接合工程ではチャック部６１の位置を固定したままチャック部６２を回転させて第２部材２２を回転させたが、それとは逆に、チャック部６２の位置を固定したままチャック部６１を回転させて第１部材２１を回転させてもよい。この場合にも、上記実施形態と同様に摩擦接合を行うことができる。すなわち、接合工程では第１部材２１及び第２部材２２の一方を回転させればよい。上記実施形態ではチャック部６２を軸線周りに回転させることにより摩擦接合が行われたが、第１部材２１、第２部材２２及び第３部材２３が互いに相対移動して摩擦接合が行われればよく、相対移動の方法は上述した例に限られない。例えば、チャック部６２（第２部材２２）を軸方向と垂直な一方向に沿って往復移動させてもよいし、あるいは、チャック部６２（第２部材２２）を渦巻き状に移動させてもよい。

２…内輪（軸受用リング部材）、３…外輪（軸受用リング部材）、１３…円板状の部材、２１…第１部材、２２…第２部材、２３（２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ）…第３部材、２３Ａａ，２３Ｂａ，２３Ｃａ…一端、２３Ａｂ，２３Ｂｂ，２３Ｃｂ…他端、２４…本体部、２４ａ…一端、２４ｂ…他端、２５…フランジ部、３１…第１部材、３２…第２部材、３３（３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ）…第３部材、３３Ａａ，３３Ｂａ，３３Ｃａ…一端、３３Ａｂ，３３Ｂｂ，３３Ｃｂ…他端、３４…本体部、３４ａ…一端、３４ｂ…他端、３５…フランジ部、４１，４５…加工部材、４８…コイル材、４９ａ…先端部、４９ｂ…終端部、５１，５２…付勢部材、６３…ローラ、６３ａ…中心線、Ｇ…隙間。

Claims (18)

1. 円筒状の本体部、及び前記本体部における軸方向の一端から径方向の一方側に延在する円環板状のフランジ部を有する第１部材と、円環板状の第２部材と、を用意する用意工程と、
   前記フランジ部と前記第２部材とが軸方向において互いに向かい合うように配置された状態で、前記本体部における軸方向の他端と前記第２部材とを摩擦接合により接合する接合工程と、を含む、軸受用リング部材の製造方法。
2. 前記用意工程では、円筒状の少なくとも１つの第３部材を更に用意し、
   前記接合工程では、前記フランジ部と前記第２部材とが軸方向において互いに向かい合うように配置され、かつ前記本体部に対して径方向の前記一方側に前記第３部材が配置された状態で、前記本体部における軸方向の他端と前記第２部材とを摩擦接合により接合すると共に、前記第３部材と前記フランジ部及び前記第２部材とを摩擦接合により接合する、請求項１に記載の軸受用リング部材の製造方法。
3. 前記接合工程では、前記第３部材における径方向の他方側の表面と前記本体部とを摩擦接合により接合する、請求項２に記載の軸受用リング部材の製造方法。
4. 前記接合工程では、摩擦接合において発生する熱により、前記第１部材及び前記第２部材を、オーステナイト化する変態点以上の温度に加熱する、請求項１又は２に記載の軸受用リング部材の製造方法。
5. 前記接合工程では、軸方向に平行な軸線を中心として前記第１部材及び前記第２部材の一方を回転させることにより、前記本体部における軸方向の他端と前記第２部材とを摩擦接合により接合する、請求項１又は２に記載の軸受用リング部材の製造方法。
6. 前記接合工程では、各々が中心線を有して前記中心線を中心として回転可能な複数のローラが用いられ、前記複数のローラによって径方向の前記一方側から前記第３部材を押さえた状態で、摩擦接合が実施される、請求項２又は３に記載の軸受用リング部材の製造方法。
7. 前記用意工程は、前記第１部材を形成する第１部材形成工程を含み、
   前記第１部材形成工程は、
   円板状の部材を打ち抜くことにより円環板状の加工部材を得る打ち抜き工程と、
   前記加工部材における径方向の他方側の部分を径方向の前記一方側の部分に対して立ち上がるように変形させるバーリング工程と、
   前記バーリング工程後の前記加工部材の断面方向を９０度変化させることにより、前記本体部及び前記フランジ部を有する前記第１部材を得る反転工程と、を含む、請求項１又は２に記載のリング部材の製造方法。
8. 前記用意工程は、前記第３部材を形成する第３部材形成工程を含み、
   前記第３部材形成工程は、
   円板状の部材を打ち抜くことにより円環板状の加工部材を得る打ち抜き工程と、
   前記打ち抜き工程後の前記加工部材の断面方向を９０度変化させることにより、前記第３部材を得る反転工程と、を含む、請求項２又は３に記載のリング部材の製造方法。
9. 前記フランジ部は、前記本体部から径方向の外側に延在している、請求項１又は２に記載の軸受用リング部材の製造方法。
10. 前記フランジ部は、前記本体部から径方向の内側に延在している、請求項１又は２に記載の軸受用リング部材の製造方法。
11. 前記用意工程では、他の部品又は製品の製造時に生じた板材から前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方を形成する、請求項１又２に記載の軸受用リング部材の製造方法。
12. 前記用意工程では、コイル材の先端部又は終端部から前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方を形成する、請求項１又２に記載の軸受用リング部材の製造方法。
13. 円筒状の本体部、及び前記本体部における軸方向の一端から径方向の一方側に延在する円環板状のフランジ部を有する第１部材と、
    円環板状の第２部材と、を備え、
    前記本体部における軸方向の他端が前記第２部材に接合され、前記フランジ部と前記第２部材とが軸方向において互いに向かい合っている、軸受用リング部材。
14. 前記第１部材の前記本体部に対して径方向の前記一方側に配置された円筒状の少なくとも１つの第３部材を更に備え、
    前記第３部材における軸方向の一端は、前記第１部材の前記フランジ部に接合されており、前記第３部材における軸方向の他端は、前記第２部材に接合されている、請求項１３に記載の軸受用リング部材。
15. 前記第３部材における径方向の他方側の表面は、前記第１部材の前記本体部に接合されている、請求項１４に記載の軸受用リング部材。
16. 前記少なくとも１つの第３部材は、絶縁材料により形成された円筒状の部材を含んでいる、請求項１４又は１５に記載の軸受用リング部材。
17. 前記第１部材の前記本体部と前記第３部材との間には、隙間が形成されている、請求項１４記載の軸受用リング部材。
18. 前記第１部材の前記本体部と前記第３部材との間に配置され、前記第３部材を前記径方の前記一方側に向けて付勢する付勢部材を更に備える、請求項１４に記載の軸受用リング部材。

Images