JP6041055B2

JP6041055B2 - シェル形ニードル軸受の製造方法およびその製造に使用する製造治具

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Publication number: JP6041055B2
Application number: JP2015533932A
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Inventors: 智博大塚
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Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2013-08-26
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2016-12-07
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Description

本発明は、ニードル軸受の製造方法およびその製造に使用する製造治具に関し、特に、各種機械装置の回転支持部に用いられるシェル形ニードル軸受の製造方法およびその製造に使用する製造治具に関する。

近年、自動車の自動変速機等においては、ラジアル方向の荷重を受ける部位に、すべり軸受（ブッシュ）の代わりに、同じ断面高さを有するシェル形ニードル軸受が使用されている。図１５に示すように、シェル形ニードル軸受１００は、内周面に軌道面１０１ａを、両端部に一対のフランジ部１０１ｂ，１０１ｃを有するシェル外輪１０１と、軌道面１０１ａに沿って転動自在となるようにシェル外輪１０１内に配置される複数のニードル１０２と、複数のニードル１０２を保持するための複数のポケットを有する保持器１０３と、を備える。

このようなシェル形ニードル軸受１００の従来の製造方法としては、まず、シェル外輪１０１の成形工程として、通常の冷延鋼板（例えば、ＳＰＣＣ等の低炭素鋼）からカップ状に深絞りされ、底面を打抜き加工されることにより一方のフランジ部１０１ｂが形成される。シェル外輪１０１の軸方向開口側の縁部に銅メッキ等のメッキ処理を施し浸炭又は浸炭窒化処理等の熱処理をおこなう。その後、メッキを剥がしたシェル外輪１０１に、ニードル１０２及び保持器１０３を組み込み、シェル外輪１０１の軸方向開口側の縁部に曲げ加工を行うことによりフランジ部１０１ｃを形成し、シェル形ニードル軸受１００が製造される。

しかしながら、プレス工程の後、メッキ工程、熱処理工程、メッキ剥がし工程、組立て・プレス工程と進める場合、これら各工程を同一ライン上に設定することが困難である。工程数が多く、加工時間が掛かることや、設備にコストが掛かるだけでなく、各工程間の搬送なども考慮しなければならないという問題があった。さらには、メッキ剥がしのためには、種々の化学薬品を使用しなければならないという問題があった。

そこで、メッキ工程を省くため、特許文献１にはフランジ部１０１ｃを高周波で加熱しながら曲げ加工を行うホットカールの技術が記載されている。
また、特許文献２には、熱処理を行わずにシェル形ニードル軸受を組立て、最後に、組み上がったシェル形ニードル軸受全体に窒化処理を行う技術が記載されている。

日本国特開平１１−３０３８６３号公報日本国特開２００２−１３９０６７号公報

しかしながら、引用文献１、２の技術では、いずれもシェル外輪１０１に、構成部品を組み込んだ後に熱処理を施すため、熱に弱い樹脂保持器を使用することが出来なかった。そのため、樹脂保持器を使用する場合、従来技術のようにメッキ工程を含む製造方法を選択せざるを得なかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、メッキ工程を必要としない製造方法で製造可能な、樹脂保持器を用いたシェル形ニードル軸受の製造方法およびその製造に使用する製造治具を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成によって達成される。
（１）内周面に軌道面を、両端部に一対の内向きフランジ部を有するシェル外輪と、
前記シェル外輪の軌道面に沿って転動自在となるように、前記シェル外輪内に配置される複数のニードルと、
前記複数のニードルを保持するための複数のポケットを有する保持器と、
を備えたシェル形ニードル軸受の製造方法であって、
前記保持器は、縮径可能であり、
前記シェル外輪の両フランジ部を成形し、このシェル外輪に熱処理を施した後で、保持器挿入治具を用いて前記複数のニードルを組み込んだ前記保持器を前記シェル外輪のフランジ部の内径よりも小さな径に縮径して前記シェル外輪に挿入することを特徴とし、
前記保持器挿入治具は、雌型治具と、雄型治具とからなり、
前記雌型治具の軸方向一端には、前記シェル外輪の外径よりも大径で、軸方向に凹んだ、前記シェル外輪を装着可能なシェル外輪装着段部が設けられており、
前記雌型治具の軸方向他端には、前記シェル外輪装着段部と同軸で、前記保持器に前記複数のニードルを組み込んだ状態での最大外径よりも大径であり、軸方向に凹んだ、前記保持器に前記複数のニードルを組み付けたまま装着可能な、保持器装着段部が設けられており、
前記シェル外輪装着段部の奥端面には、前記シェル外輪装着段部と同軸で、前記シェル外輪のフランジ部内径よりも小さな小径穴が設けられており、
前記小径穴と、前記保持器装着段部は、前記小径穴から前記保持器装着段部に向かうにつれて直径が大きくなるテーパー状の縮径穴によってなだらかに繋がれており、
前記雄型治具は、前記雌型治具の前記小径穴よりも小径で、前記小径穴に挿入可能な直径の本体部と、前記本体部と同軸で、前記本体部と隣接して軸方向に突出している、前記小径穴の直径から前記ニードルの外径の２倍を差し引いた直径よりも小さな直径の保持器装着部と、を有しており、
前記本体部と前記保持器装着部との段差部は、軸直角平面である保持器押部となっており、
前記保持器を前記シェル外輪に挿入する際には、
前記シェル外輪を前記雌型治具の前記シェル外輪装着段部に装着し、
前記複数のニードルを組み込んだ前記保持器を、前記雄型治具の前記保持器装着部、もしくは、前記雌型治具の前記保持器装着段部に装着し、
前記雄型治具を前記雌型治具の前記保持器装着段部側から挿入することにより、前記複数のニードルを組み込んだ前記保持器を前記シェル外輪に挿入することを特徴とするシェル形ニードル軸受の製造方法。
（２）内周面に軌道面を、両端部に一対の内向きフランジ部を有するシェル外輪と、
前記シェル外輪の軌道面に沿って転動自在となるように、前記シェル外輪内に配置される複数のニードルと、
前記複数のニードルを保持するための複数のポケットを有する保持器と、
を備えたシェル形ニードル軸受の製造方法であって、
前記保持器は、縮径可能であり、
前記シェル外輪の両フランジ部を成形し、このシェル外輪に熱処理を施した後で、保持器挿入治具を用いて前記保持器を前記シェル外輪のフランジ部の内径よりも小さな径に縮径して前記シェル外輪に挿入した後、前記複数のニードルを前記保持器のポケットに挿入することを特徴とし、
前記保持器挿入治具は、雌型治具と、雄型治具とからなり、
前記雌型治具の軸方向一端には、前記シェル外輪の外径よりも大径で、軸方向に凹んだ、前記シェル外輪を装着可能なシェル外輪装着段部が設けられており、
前記雌型治具の軸方向他端には、前記シェル外輪装着段部と同軸で前記保持器の外径よりも大径の軸方向に凹んだ、前記保持器を装着可能な、保持器装着段部が設けられており、
前記シェル外輪装着段部の奥端面には、前記シェル外輪装着段部と同軸で、前記シェル外輪のフランジ部内径よりも小さな小径穴が設けられており、
前記小径穴と、前記保持器装着段部は、前記小径穴から前記保持器装着段部に向かうにつれて直径が大きくなるテーパー状の縮径穴によってなだらかに繋がれており、
前記雄型治具は、前記雌型治具の前記小径穴よりも小径で、前記小径穴に挿入可能な直径の本体部と、前記本体部と同軸で、前記本体部と隣接して軸方向に突出している、前記小径穴の直径から前記保持器の径方向の厚さの２倍を差し引いた直径よりも小さな直径の保持器装着部と、を有しており、
前記本体部と前記保持器装着部との段差部は、軸直角平面である保持器押部となっており、
前記保持器を前記シェル外輪に挿入する際には、
前記シェル外輪を前記雌型治具の前記シェル外輪装着段部の装着し、
前記保持器を、前記雄型治具の前記保持器装着部、もしくは、前記雌型治具の前記保持器装着段部に装着し、
前記雄型治具を前記雌型治具の前記保持器装着段部側から挿入することにより、前記保持器を前記シェル外輪に挿入することを特徴とするシェル形ニードル軸受の製造方法。
（３）内周面に軌道面を、両端部に一対の内向きフランジ部を有するシェル外輪と、
前記シェル外輪の軌道面に沿って転動自在となるように、前記シェル外輪内に配置される複数のニードルと、
前記複数のニードルを保持するための複数のポケットを有する保持器と、
を備えたシェル形ニードル軸受の製造に使用する製造治具であって、
前記製造治具は、雌型治具と、雄型治具とからなり、
前記雌型治具の軸方向一端には、前記シェル外輪の外径よりも大径で、軸方向に凹んだ、前記シェル外輪を装着可能なシェル外輪装着段部が設けられており、
前記雌型治具の軸方向他端には、前記シェル外輪装着段部と同軸で、前記保持器に前記複数のニードルを組み込んだ状態での最大外径よりも大径であり、軸方向に凹んだ、前記保持器に前記複数のニードルを組み付けたまま装着可能な、保持器装着段部が設けられており、
前記シェル外輪装着段部の奥端面には、前記シェル外輪装着段部と同軸で、前記シェル外輪のフランジ部内径よりも小さな小径穴が設けられており、
前記小径穴と、前記保持器装着段部は、前記小径穴から前記保持器装着段部に向かうにつれて直径が大きくなるテーパー状の縮径穴によってなだらかに繋がれており、
前記雄型治具は、前記雌型治具の前記小径穴よりも小径で、前記小径穴に挿入可能な直径の本体部と、前記本体部と同軸で、前記本体部と隣接して軸方向に突出している、前記小径穴の直径から前記ニードルの外径の２倍を差し引いた直径よりも小さな直径の保持器装着部と、を有しており、
前記本体部と前記保持器装着部との段差部は、軸直角平面である保持器押部となっていることを特徴とするシェル形ニードル軸受の製造に使用する製造治具。
（４）内周面に軌道面を、両端部に一対の内向きフランジ部を有するシェル外輪と、
前記シェル外輪の軌道面に沿って転動自在となるように、前記シェル外輪内に配置される複数のニードルと、
前記複数のニードルを保持するための複数のポケットを有する保持器と、を備えたシェル形ニードル軸受の製造に使用する製造治具であって、
前記製造治具は、雌型治具と、雄型治具とからなり、
前記雌型治具の軸方向一端には、前記シェル外輪の外径よりも大径で、軸方向に凹んだ、前記シェル外輪を装着可能なシェル外輪装着段部が設けられており、
前記雌型治具の軸方向他端には、前記シェル外輪装着段部と同軸で前記保持器の外径よりも大径の軸方向に凹んだ、前記保持器を装着可能な、保持器装着段部が設けられており、
前記シェル外輪装着段部の奥端面には、前記シェル外輪装着段部と同軸で、前記シェル外輪のフランジ部内径よりも小さな小径穴が設けられており、
前記小径穴と、前記保持器装着段部は、前記小径穴から前記保持器装着段部に向かうにつれて直径が大きくなるテーパー状の縮径穴によってなだらかに繋がれており、
前記雄型治具は、前記雌型治具の前記小径穴よりも小径で前記小径穴に挿入可能な直径の本体部と、前記本体部と同軸で、前記本体部と隣接して軸方向に突出している、前記小径穴の直径から前記保持器の径方向の厚さの２倍を差し引いた直径よりも小さな直径の保持器装着部と、を有しており、
前記本体部と前記保持器装着部との段差部は、軸直角平面である保持器押部となっていることを特徴とするシェル形ニードル軸受の製造に使用する製造治具。

本発明のシェル形ニードル軸受の製造方法およびその製造に使用する製造治具によれば、シェル外輪の両フランジ部を成形、熱処理した後に保持器、ニードルを組み込むので、従来技術のようなメッキ工程が不要であり、また、保持器が熱処理による熱影響を受けないので、保持器の材料として樹脂を用いることができる。

本発明の実施形態に係るシェル形ニードル軸受の断面図。図１の保持器の一部拡大平面図図１の保持器の軸方向断面図。図２の要部拡大平面図。図２の弾性変形部の径方向への変形を示す説明図。（ａ）は、弾性変形前の保持器、及びシェルの断面図を示し、（ｂ）は、（ａ）のＶ方向から見た側面図。（ａ）は、弾性変形後の保持器、及びシェルの断面図を示し、（ｂ）は、（ａ）のＶＩ方向から見た側面図。保持器挿入治具を示す図面。保持器挿入治具にシェル外輪と保持器を装着した図面であり、（ａ）は、保持器を雄型治具に装着した例であり、（ｂ）は、保持器を雌型治具に装着した例。保持器挿入治具により、シェル外輪に保持器を組みつけた状態を示す図面。別の保持器の軸方向断面図。（ａ）は、ニードルを組み付けた保持器を示し、（ｂ）は、ニードルを組み付けた保持器が弾性変形により縮径した状態を示す図面。保持器挿入治具にシェル外輪とニードルを組み付けた保持器を装着した図面であり、（ａ）は、ニードルを組み付けた保持器を雄型治具に装着した例であり、（ｂ）は、保持器を雌型治具に装着した例。保持器挿入治具により、シェル外輪にニードルを組み込んだ保持器を組みつけた状態を示す図面。従来のシェル形ニードル軸受を示す断面図。

以下、本発明の各実施形態に係るシェル形ニードル軸受について図面を参照して詳細に説明する。

シェル形ニードル軸受１０は、図１に示すように、内周面に軌道面１１ａを、両端部に一対の内向きフランジ部１１ｂ，１１ｃを有する軌道輪としてのシェル外輪１１と、シェル外輪１１の軌道面１１ａに沿って転動自在となるように、シェル外輪１１内に配置される複数のニードル１２と、複数のニードル１２を保持するための複数のポケット１４を有する保持器１３と、を備え、図示しない軸（或は内輪部材）を回転自在に支持している。

シェル外輪１１は、冷延鋼板（例えば、ＳＰＣＣ等の低炭素鋼）等に絞り加工等の塑性加工を施すことにより、全体が円筒状の両端部に一対のフランジ部１１ｂ，１１ｃが屈曲して形成されている。また、シェル外輪１１は、浸炭若しくは浸炭窒化処理による熱処理加工によって硬化されている。

シェル外輪１１は、ニードル１２、保持器１３を組み込む前にフランジ部１１ｂ，１１ｃが成型され、さらに熱処理で硬化される。そのため、従来のシェル外輪１０１のフランジ１０１ｃの様に、後から曲げ加工しやすい様に肉薄にする必要がないので、フランジ１１ｂと１１ｃは、同じ形状とすることができ、シェル外輪１１に方向性をなくす事ができる。また、薄板の塑性加工ではなく、厚板からの切削加工によっての成形も可能である。

保持器１３は、図２に示すように、互いに同軸に配置された一対のリム部１５，１５と、一対のリム部１５，１５を軸方向に連結する複数の柱部１６とを備える。一対のリム部１５，１５は、複数（本実施形態では、４つ）の円弧状部分１５ａによってそれぞれ構成される。円周方向に隣接する円弧状部分１５ａの各端部１５ｂ，１５ｂ間には、複数の切れ目１５ｃが各リム部１５，１５において円周方向に同位相でそれぞれ形成されている。なお、切れ目１５ｃの数が多くなると、ニードル１２の数が少なくなるので、切れ目１５ｃの数は２〜６箇所が好ましい。

そして、保持器１３には、この切れ目１５ｃが形成される円周方向において隣接する柱部１６，１６間に、保持器１３（切れ目１５ｃ）を円周方向に収縮させる弾性変形部１７が円周方向に複数設けられている。

弾性変形部１７を挟まずに円周方向に隣り合う柱部１６，１６の円周方向両側面と、一対のリム部１５，１５の互いに対向する内側面と、により四周を囲まれる矩形の空間部分は、それぞれポケット１４，１４とされている。そして、図３に示すように各柱部１６，１６の円周方向両側面で、保持器１３の直径方向に関する内端部には、内径側係止突部１６ａ，１６ａを各柱部１６，１６の全長に亙って形成している。

弾性変形部１７は、円周方向に隣接する円弧状部分１５ａ，１５ａの各端部１５ｂ，１５ｂを基端部として、これら各端部１５ｂからそれぞれ軸方向内側に延出するとともに、該延出した部分を円周方向において連結する一対の弾性変形片１７ａ，１７ａを有する。一対の弾性変形片１７ａ，１７ａは、同一形状を有しており、弾性変形部１７は保持器１３の軸方向中間部Ｃに対して対称に形成される。

図４に拡大して示すように、弾性変形片１７ａは、それぞれ曲率半径Ｒ１〜Ｒ３を有する複数の円弧１７ａ１，１７ａ２，１７ａ３で構成されている。ただし、弾性変形片１７ａは、単一円弧によって構成されてもよい。

また、弾性変形部１７の基端部となる円弧状部分１５ａの各端部１５ｂの軸方向幅ｗ１は、基端部の強度を考慮すると、円弧状部分１５ａの軸方向幅ｗ２と同等以上であることが好ましい。また、基端部の軸方向内側面に形成される円弧面の曲率は大きい（曲率半径ｒは小さい）ほうが好ましい。

さらに、図５に示すように、弾性変形片１７ａの径方向の厚さｈは、弾性変形片１７ａの幅ｗ３よりも厚く設定されており、これにより、矢印に示すような径方向への変形を抑制することができる。

次に、上記のような構成の保持器１３をシェル外輪１１に組み込む方法（製造方法）について説明する。

図６（ａ）は、弾性変形前の保持器１３、及びシェル外輪１１の断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＶ方向から見た側面図である。
そして、図７（ａ）は、弾性変形後の保持器１３、及びシェル外輪１１の断面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＶＩ方向から見た側面図である。

保持器１３の外形φＤ１ｎは、シェル外輪１１の一対の内向きフランジ部１１ｂ，１１ｃの内径φＤ２（以後、フランジ部内径と呼ぶ。）よりも大径である（φＤ１ｎ＞φＤ２）。保持器１３は、弾性変形部１７を変形させることで、切れ目１５ｃの円周方向距離Ｌ１（図２参照）を狭め、保持器１３を円周方向に収縮させることができる。これにより、図６に示すように、保持器１３は、シェル外輪１１のフランジ部内径φＤ２より小さい外径φＤ１ｓまで縮径することができる（φＤ２＞φＤ１ｓ）。ここで、保持器１５の外周長さと、切れ目１５ｃの円周方向距離Ｌ１の総和と、シェル外輪１１の内向きフランジ部１１ｂ、１１ｃの内周長さの関係は、ほぼ、次式のようになる。
π・φＤ１ｎ−Ｌ１×（切れ目の数）＜π・φＤ２

なお、一対の弾性変形片１７ａ，１７ａ間の軸方向距離Ｌ３（図３参照）と、切れ目１５ｃの円周方向距離Ｌ１により、可動範囲、即ち、弾性変形片１７ａの変形量が任意に設定可能となる。ただし、切れ目１５ｃがなくなる前に柱部１６と弾性変形片１７ａとが接触しないように、弾性変形前の切れ目１５ｃの円周方向距離Ｌ１は、隣接する柱部１６と弾性変形片１７ａとの各円周方向距離Ｌ２，Ｌ２の総和よりも小さく設定されている（Ｌ１＜２×Ｌ２）。

保持器１３の外径がシェル外輪１１のフランジ部内径φＤ２よりも小径になるまで縮径させ、シェル外輪１１内へ挿入する。挿入後、保持器１３は、弾性変形部１７が復元することによりシェル外輪１１内に収まる。

ここで、保持器１３を縮径させて、シェル外輪１１内へ挿入するには、図８に示すような雌型治具２１と、雄型治具２６からなる保持器挿入治具を用いる。

雌型治具２１の軸方向一端（図８中の下端）には、シェル外輪１１の外径φＤ３よりも少し大径で、軸方向に凹んだ、シェル外輪１１を装着可能なシェル外輪装着段部２２が設けられている。また、雌型治具２１の軸方向他端（図８中の上端）には、シェル外輪装着段部２２と同軸で、保持器１３の外径φＤ１ｎよりも少し大径で、軸方向に凹んだ、保持器１３を装着可能な、保持器装着段部２５が設けられている。シェル外輪装着段部２２の奥端面には、シェル外輪装着段部２２と同軸で、シェル外輪１１のフランジ部内径φＤ２よりも小さな小径穴２３が設けられている。小径穴２３と、保持器装着段部２５は、小径穴２３から保持器装着段部２５に向かうにつれて直径が大きくなるテーパー状の縮径穴２４によってなだらかに繋がれている。

雄型治具２６は、円筒状の本体部２７と、本体部２７と同軸で、本体部２７と隣接して軸方向一端側（図８中の下方）に突出する円筒状の保持器装着部２８と、を有する。本体部２７の直径は、雌型治具２１の小径穴２３よりも少し小径となるように設定されており、この本体部２７を小径穴２３に挿入可能としている。保持器装着部２８の直径は、小径穴２３の直径から保持器１３の径方向の厚さｈ（図５参照）の２倍を差し引いた直径よりも少し小さくなるように形成されている。本体部２７と保持器装着部２８との段差部は、軸方向に対して直角な平面（軸直角平面）である保持器押部２９となっている。本体部２７の保持器装着部２８とは反対側（軸方向他端側。図８中の上方。）には、押軸２０が設けられている。この押軸２０は、雄型治具２６を雌型治具２１に挿入する際に、手や機械で雄型治具２６に軸方向押力を伝えるものであり、握りやすい形状や機械に取り付けやすい形状を任意選択すればよく、図８の形状である必要はない。

保持器１３をシェル外輪１１に挿入する際には、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、シェル外輪１１を雌型治具２１のシェル外輪装着段部２２に装着する。そして、保持器１３を、図９（ａ）に示すように雄型治具２６の保持器装着部２８、もしくは、図９（ｂ）に示すように雌型治具２１の保持器装着段部２５に装着する。そして、雄型治具２６を雌型治具２１の保持器装着段部２５側から挿入する。保持器１３は、雄型治具２６の保持器押部２９により軸方向に押され、雌型治具２１の縮径穴２４により縮径しつつ雌型治具２１に押し込まれていく。この際、保持器１３に異常な変形が起こらないように、雄型治具２６の保持器装着部２８がバックアップとなっている。そして、図１０に示すように、保持器１３をシェル外輪１１内部にまで挿入すれば、保持器１３は、本来の外径φＤ１ｎに戻り、シェル外輪１１から脱落することは無い。

そして、保持器１３の各ポケット１４，１４内にニードル１２，１２を、保持器１３の内径側から挿入する。この挿入作業の際には、これら各ポケット１４，１４の円周方向両側を仕切る柱部１６，１６及びこれら各柱部１６，１６の側面に形成した内径側係止突部１６ａを弾性変形させつつ、各ニードル１２を各ポケット１４，１４内に押し込む。

係止突部１６ａから外れた部分でのポケット１４の円周方向に亙る幅Ｗｐは、ニードル１２の外径φＤｋよりも大きい（Ｗｐ＞φＤｋ）為、各ポケット１４内にニードル１２を保持した状態でこれら各ニードル１２は、各ポケット１４内で軽い力で転動自在となる。又、各ポケット１４，１４の内径側開口部に存在する一対の内径側係止突部１６ａ，１６ａの先端縁同士の自由状態での間隔Ｗｉは、それぞれ各ニードル１２の外径φＤｋよりも小さい（φＤｋ＞Ｗｉ）。従って、各ポケット１４，１４内に保持したニードル１２が、これら各ポケット１４，１４内から不用意に脱落する事はない。

次に、シェル形ニードル軸受を組み立てる、別な方法について説明する。シェル形ニードル軸受の構成部品としては、保持器１８のみが異なる。そして、それに伴い雌型治具３１及び雄型治具３６が異なる。

前述の保持器１３には、図３に示すように各柱部１６，１６の円周方向両側面で、保持器１３の直径方向に関する内端部に内径側係止突部１６ａ，１６ａを各柱部１６，１６の全長に亙って形成している。一方、図１１に示すように本組立て方法に用いる保持器１８は、内径側係止突部１６ａ，１６ａに加え、外端部に外径側係止突部１６ｂ，１６ｂを、それぞれ各柱部１６，１６の全長に亙って形成している。その他の構成は、各部の寸法が異なる以外は、前述の保持器１３と同じであるので、同一構成部には同一符号を用いて説明する。

まず、各ポケット１４，１４内に複数のニードル１２，１２を、保持器１８の内径側、あるいは外径側から挿入する。この挿入作業の際には、これら各ポケット１４，１４の円周方向両側を仕切る柱部１６，１６及びこれら各柱部１６，１６の側面に形成した内径側係止突部１６ａ，あるいは、外径側係止突部１６ｂを弾性変形させつつ、各ニードル１２を各ポケット１４，１４内に押し込む。各係止突部１６ａ，１６ｂから外れた部分での各ポケット１４，１４の円周方向に亙る幅Ｗｐは、各ニードル１２の外径φＤｋよりも大きい（Ｗｐ＞φＤｋ）為、各ポケット１４内にニードル１２を保持した状態でこれら各ニードル１２は、各ポケット１４内で軽い力で転動自在となる。又、各ポケット１４，１４の内径側開口部に存在する一対の内径側係止突部１６ａ，１６ａの先端縁同士の自由状態での間隔Ｗｉ、並びに外径側開口部に存在する一対の外径側係止突部１６ｂ，１６ｂの先端縁同士の自由状態での間隔Ｗｏは、それぞれ各ニードル１２の外径φＤｋよりも小さい（φＤｋ＞Ｗｉ、φＤｋ＞Ｗｏ）。従って、各ポケット１４，１４内に保持した複数のニードル１２，１２が、これら各ポケット１４，１４内から不用意に脱落する事はない。

このように、まず、保持器１８に複数のニードル１２，１２を組み込んだ後、前述の保持器１３と同様に縮径させてシェル外輪１１に組み込む。そのため、保持器１８に複数のニードル１２，１２を組み込んだサブアッシー品をユニットとして扱えるので、組立工程に自由度が増すことができる。

図６及び図７に示すように、保持器１８の外形φＤ１ｎは、シェル外輪１１のフランジ部内径φＤ２よりも大径である。また、図１２に示すように、保持器１８は、弾性変形部１７を変形させることで、切れ目１５ｃの円周方向距離Ｌ４を狭め、保持器１８を円周方向に収縮させることができる。ここで、図１２（ａ）は、複数のニードル１２，１２を組み込んだ保持器１８を示し、図１２（ｂ）は、複数のニードル１２，１２を組み込んだ保持器１８が弾性変形により縮径した状態を示す。複数のニードル１２，１２を組み込んだ保持器１８は、ニードル１２を含めた最大外径を、シェル外輪１１のフランジ部内径φＤ２より小さい外径φＤ４ｓまで縮径することができる。

複数のニードル１２，１２を組み込んだ保持器１８を、ニードル１２を含めた最大外径がシェル外輪１１のフランジ部内径φＤ２より小径になるまで縮径させ、シェル外輪１１内へ挿入する。挿入後、保持器１８は、弾性変形部１７が復元することによりシェル外輪１１内に収まる。

複数のニードル１２，１２を組み込んだ保持器１８を縮径させて、シェル外輪１１内へ挿入するには、図８に示すような雌型治具３１と、雄型治具３６からなる保持器挿入治具を用いる。図８に示すように、雌型治具２１と３１、雄型治具２６と３６は、各部の寸法が異なる以外は同じであるので、同一寸法の構成部には同一符号を用いて説明する。

雌型治具３１の軸方向一端（図８中の下端）には、シェル外輪１１の外径φＤ３よりも少し大径で、軸方向に凹んだ、シェル外輪１１を装着可能なシェル外輪装着段部２２が設けられている。また、雌型治具３１の軸方向他端（図８中の上端）には、シェル外輪装着段部２２と同軸で、軸方向に凹んだ保持器装着段部３５が設けられている。保持器装着段部３５は、保持器１８に複数のニードル１２，１２を組み込んだ状態での最大外径φＤ４ｎ（図１２（ａ）参照）よりも少し大径とされているので、複数のニードル１２，１２を組み付けた状態の保持器１３を装着可能である。シェル外輪装着段部２２の奥端面には、シェル外輪装着段部２２と同軸で、シェル外輪１１のフランジ部内径φＤ２よりも小さな小径穴２３が設けられている。小径穴２３と、保持器装着段部３５は、小径穴２３から保持器装着段部３５に向かうにつれて直径が大きくなるテーパー状の縮径穴３４によってなだらかに繋がれている。

雄型治具３６は、円筒状の本体部２７と、本体部２７と同軸で、本体部２７と隣接して軸方向一端側（図８中の下方）に突出する保持器装着部３８と、を有する。本体部２７の直径は、雌型治具３１の小径穴２３よりも少し小径となるように設定されており、この本体部２７を小径穴２３に挿入可能としている。保持器装着部３８の直径は、小径穴２３の直径からニードル１２の外径φＤｋ（図１１参照）の２倍を差し引いた直径よりも少し小さくなるように形成されている。本体部２７と保持器装着部３８との段差部は、軸方向に対して直角な平面（軸直角平面）である保持器押部３９となっている。本体部２７の保持器装着部３８とは反対側（軸方向他端側。図８中の上方。）には、押軸２０が設けられている。この押軸２０は、雄型治具３６を雌型治具３１に挿入する際に、手や機械で雄型治具３６に軸方向押力を伝えるものであり、握りやすい形状や機械に取り付けやすい形状を任意選択すればよく、図８の形状である必要はない。

保持器１８をシェル外輪１１に挿入する際には、図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示すように、シェル外輪１１を雌型治具３１のシェル外輪装着段部２２に装着する。そして、複数のニードル１２，１２を組み込んだ保持器１８を、雄型治具２６の保持器装着段部３５、もしくは、雄型治具３６の保持器装着部３８に装着する。そして、雄型治具３６を雌型治具３１の保持器装着段部３５側から挿入する。保持器１８は、雄型治具３６の保持器押部３９により軸方向に押され、雌型治具３１の縮径穴３４により縮径しつつ雌型治具３１に押し込まれていく。この際、保持器１８に異常な変形が起こらないように、雄型治具３６の保持器装着部３８がバックアップとなっている。そして、図１４に示すように、保持器１８をシェル外輪１１内部にまで挿入すれば、保持器１８は、本来の外径φＤ１ｎに戻り、シェル外輪１１から脱落することは無い。

ここで、保持器１３，１８は、樹脂製であり、芳香族ポリアミド（芳香族ＰＡ）、ポリアミド４６、ポリアミド６、ポリアミド６６等のポリアミド（ナイロン樹脂）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）や、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂等が使用できる。また、これらの樹脂にガラス繊維や炭素繊維等の強化剤を混合させたものも好適に使用できる。より好ましくは、ポリアミド樹脂にガラス繊維または炭素繊維を５〜３０重量％混合し、曲げ弾性率を２０００〜５０００ＭＰａとしたものが良い。この範囲のものであれば、より好適に、変形部に変形能をもたせ、かつ必要な剛性のあるものとすることができる。

また、本実施形態では、内径側係止突部１６ａ、外径側係止突部１６ｂを、それぞれ各柱部１６，１６の全長に亙って形成しているが、全長より狭い範囲にのみ設けても良いし、複数に分割して設けても良い。

以上説明したように、本実施形態のシェル形ニードル軸受１０によれば、保持器１３，１８には、円周方向に収縮させる弾性変形部１７が円周方向に複数設けられており、弾性変形部１７は軸方向中間部Ｃに対して対称に形成されているので、塑性変形が防止され、また、軸方向のねじれに対して十分な強度を有し、かつ、十分な変形量を確保しつつ円周方向に収縮可能な保持器１３，１８を設けることができる。また、弾性変形部１７により、ニードル１２の動きが適度に許容され、フレッチングを防止することも可能である。

また、一対のリム部１５，１５は、複数の円弧状部分１５ａによって構成され、一対のリム部１５，１５には、円周方向に隣接する円弧状部分１５ａの各端部間に複数の切れ目１５ｃが円周方向において同位相でそれぞれ形成され、弾性変形部１７は、隣接する円弧状部分１５ａの各端部１５ｂからそれぞれ軸方向内側に延出するとともに、延出した部分を円周方向において連結する一対の弾性変形片１７ａ，１７ａを有する。これにより、軸方向中間部Ｃに対して対称な弾性変形部１７を形成することができる。

さらに、弾性変形部１７は、円周方向に隣接する柱部１６，１６間に形成され、切れ目１５ｃの円周方向距離Ｌ１は、隣接する柱部１６と弾性変形片１７ａとの各円周方向距離Ｌ２の総和よりも小さいので、円周方向に収縮させた場合に切れ目１５ｃがなくなる前に柱部１６と弾性変形片１７ａとが接触することがなく、十分な変形量を確保することができる。

また、シェル外輪１１の両フランジ部１１ｂ，１１ｃを成形、熱処理した後に保持器１３，１８、ニードル１２を組み込むので、従来技術のようなメッキ工程が不要であり、また、保持器が熱処理による熱影響を受けないので、保持器１３，１８の材料として樹脂を用いることができる。

なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜、変形、改良等が可能である。

また、本出願は、２０１３年８月２６日出願の日本特許出願２０１３−１７４５２６に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

以上説明したように、本発明のシェル形ニードル軸受の製造方法および組立て治具によれば、シェル外輪の両フランジ部を成形、熱処理した後に保持器、ニードルを組み込むので、従来技術で必要であったメッキ工程が不要であり、また、保持器が熱処理による熱影響を受けないので、保持器の材料として樹脂を用いることができるので、各種機械装置の回転支持部に用いられるシェル形ニードル軸受の製造方法として好適に採用することができる。

１０シェル形ニードル軸受
１１シェル外輪
１１ａ軌道面
１１ｂフランジ部
１１ｃフランジ部
１２ニードル
１３保持器
１４ポケット
１５リム部
１５ａ円弧状部分
１５ｂ端部
１５ｃ切れ目
１６柱部
１６ａ外径側係止突部
１６ｂ内径側係止突部
１７弾性変形部
１７ａ弾性変形片
１７ａ１円弧
１７ａ２円弧
１７ａ３円弧
１８保持器
２０押軸
２１雌型治具
２２シェル外輪装着段部
２３小径穴
２４縮径穴
２５保持器装着段部
２６雄型治具
２７本体部
２８保持器装着部
２９保持器押部
３１雌型治具
３４縮径穴
３５保持器装着段部
３６雄型治具
３８保持器装着部
３９保持器押部
１００シェル形ニードル軸受
１０１シェル外輪
１０１ａ軌道面
１０１ｂフランジ部
１０１ｃフランジ部
１０２ニードル
１０３保持器

Claims

内周面に軌道面を、両端部に一対の内向きフランジ部を有するシェル外輪と、
前記シェル外輪の軌道面に沿って転動自在となるように、前記シェル外輪内に配置される複数のニードルと、
前記複数のニードルを保持するための複数のポケットを有する保持器と、
を備えたシェル形ニードル軸受の製造方法であって、
前記保持器は、縮径可能であり、
前記シェル外輪の両フランジ部を成形し、このシェル外輪に熱処理を施した後で、保持器挿入治具を用いて前記複数のニードルを組み込んだ前記保持器を前記シェル外輪のフランジ部の内径よりも小さな径に縮径して前記シェル外輪に挿入することを特徴とし、
前記保持器挿入治具は、雌型治具と、雄型治具とからなり、
前記雌型治具の軸方向一端には、前記シェル外輪の外径よりも大径で、軸方向に凹んだ、前記シェル外輪を装着可能なシェル外輪装着段部が設けられており、
前記雌型治具の軸方向他端には、前記シェル外輪装着段部と同軸で、前記保持器に前記複数のニードルを組み込んだ状態での最大外径よりも大径であり、軸方向に凹んだ、前記保持器に前記複数のニードルを組み付けたまま装着可能な、保持器装着段部が設けられており、
前記シェル外輪装着段部の奥端面には、前記シェル外輪装着段部と同軸で、前記シェル外輪のフランジ部内径よりも小さな小径穴が設けられており、
前記小径穴と、前記保持器装着段部は、前記小径穴から前記保持器装着段部に向かうにつれて直径が大きくなるテーパー状の縮径穴によってなだらかに繋がれており、
前記雄型治具は、前記雌型治具の前記小径穴よりも小径で、前記小径穴に挿入可能な直径の本体部と、前記本体部と同軸で、前記本体部と隣接して軸方向に突出している、前記小径穴の直径から前記ニードルの外径の２倍を差し引いた直径よりも小さな直径の保持器装着部と、を有しており、
前記本体部と前記保持器装着部との段差部は、軸直角平面である保持器押部となっており、
前記保持器を前記シェル外輪に挿入する際には、
前記シェル外輪を前記雌型治具の前記シェル外輪装着段部に装着し、
前記複数のニードルを組み込んだ前記保持器を、前記雄型治具の前記保持器装着部、もしくは、前記雌型治具の前記保持器装着段部に装着し、
前記雄型治具を前記雌型治具の前記保持器装着段部側から挿入することにより、前記複数のニードルを組み込んだ前記保持器を前記シェル外輪に挿入することを特徴とするシェル形ニードル軸受の製造方法。
内周面に軌道面を、両端部に一対の内向きフランジ部を有するシェル外輪と、
前記シェル外輪の軌道面に沿って転動自在となるように、前記シェル外輪内に配置される複数のニードルと、
前記複数のニードルを保持するための複数のポケットを有する保持器と、
を備えたシェル形ニードル軸受の製造方法であって、
前記保持器は、縮径可能であり、
前記シェル外輪の両フランジ部を成形し、このシェル外輪に熱処理を施した後で、保持器挿入治具を用いて前記保持器を前記シェル外輪のフランジ部の内径よりも小さな径に縮径して前記シェル外輪に挿入した後、前記複数のニードルを前記保持器のポケットに挿入することを特徴とし、
前記保持器挿入治具は、雌型治具と、雄型治具とからなり、
前記雌型治具の軸方向一端には、前記シェル外輪の外径よりも大径で、軸方向に凹んだ、前記シェル外輪を装着可能なシェル外輪装着段部が設けられており、
前記雌型治具の軸方向他端には、前記シェル外輪装着段部と同軸で前記保持器の外径よりも大径の軸方向に凹んだ、前記保持器を装着可能な、保持器装着段部が設けられており、
前記シェル外輪装着段部の奥端面には、前記シェル外輪装着段部と同軸で、前記シェル外輪のフランジ部内径よりも小さな小径穴が設けられており、
前記小径穴と、前記保持器装着段部は、前記小径穴から前記保持器装着段部に向かうにつれて直径が大きくなるテーパー状の縮径穴によってなだらかに繋がれており、
前記雄型治具は、前記雌型治具の前記小径穴よりも小径で、前記小径穴に挿入可能な直径の本体部と、前記本体部と同軸で、前記本体部と隣接して軸方向に突出している、前記小径穴の直径から前記保持器の径方向の厚さの２倍を差し引いた直径よりも小さな直径の保持器装着部と、を有しており、
前記本体部と前記保持器装着部との段差部は、軸直角平面である保持器押部となっており、
前記保持器を前記シェル外輪に挿入する際には、
前記シェル外輪を前記雌型治具の前記シェル外輪装着段部の装着し、
前記保持器を、前記雄型治具の前記保持器装着部、もしくは、前記雌型治具の前記保持器装着段部に装着し、
前記雄型治具を前記雌型治具の前記保持器装着段部側から挿入することにより、前記保持器を前記シェル外輪に挿入することを特徴とするシェル形ニードル軸受の製造方法。
内周面に軌道面を、両端部に一対の内向きフランジ部を有するシェル外輪と、
前記シェル外輪の軌道面に沿って転動自在となるように、前記シェル外輪内に配置される複数のニードルと、
前記複数のニードルを保持するための複数のポケットを有する保持器と、
を備えたシェル形ニードル軸受の製造に使用する製造治具であって、
前記製造治具は、雌型治具と、雄型治具とからなり、
前記雌型治具の軸方向一端には、前記シェル外輪の外径よりも大径で、軸方向に凹んだ、前記シェル外輪を装着可能なシェル外輪装着段部が設けられており、
前記雌型治具の軸方向他端には、前記シェル外輪装着段部と同軸で、前記保持器に前記複数のニードルを組み込んだ状態での最大外径よりも大径であり、軸方向に凹んだ、前記保持器に前記複数のニードルを組み付けたまま装着可能な、保持器装着段部が設けられており、
前記シェル外輪装着段部の奥端面には、前記シェル外輪装着段部と同軸で、前記シェル外輪のフランジ部内径よりも小さな小径穴が設けられており、
前記小径穴と、前記保持器装着段部は、前記小径穴から前記保持器装着段部に向かうにつれて直径が大きくなるテーパー状の縮径穴によってなだらかに繋がれており、
前記雄型治具は、前記雌型治具の前記小径穴よりも小径で、前記小径穴に挿入可能な直径の本体部と、前記本体部と同軸で、前記本体部と隣接して軸方向に突出している、前記小径穴の直径から前記ニードルの外径の２倍を差し引いた直径よりも小さな直径の保持器装着部と、を有しており、
前記本体部と前記保持器装着部との段差部は、軸直角平面である保持器押部となっていることを特徴とするシェル形ニードル軸受の製造に使用する製造治具。
内周面に軌道面を、両端部に一対の内向きフランジ部を有するシェル外輪と、
前記シェル外輪の軌道面に沿って転動自在となるように、前記シェル外輪内に配置される複数のニードルと、
前記複数のニードルを保持するための複数のポケットを有する保持器と、
を備えたシェル形ニードル軸受の製造に使用する製造治具であって、
前記製造治具は、雌型治具と、雄型治具とからなり、
前記雌型治具の軸方向一端には、前記シェル外輪の外径よりも大径で、軸方向に凹んだ、前記シェル外輪を装着可能なシェル外輪装着段部が設けられており、
前記雌型治具の軸方向他端には、前記シェル外輪装着段部と同軸で前記保持器の外径よりも大径の軸方向に凹んだ、前記保持器を装着可能な、保持器装着段部が設けられており、
前記シェル外輪装着段部の奥端面には、前記シェル外輪装着段部と同軸で、前記シェル外輪のフランジ部内径よりも小さな小径穴が設けられており、
前記小径穴と、前記保持器装着段部は、前記小径穴から前記保持器装着段部に向かうにつれて直径が大きくなるテーパー状の縮径穴によってなだらかに繋がれており、
前記雄型治具は、前記雌型治具の前記小径穴よりも小径で前記小径穴に挿入可能な直径の本体部と、前記本体部と同軸で、前記本体部と隣接して軸方向に突出している、前記小径穴の直径から前記保持器の径方向の厚さの２倍を差し引いた直径よりも小さな直径の保持器装着部と、を有しており、
前記本体部と前記保持器装着部との段差部は、軸直角平面である保持器押部となっていることを特徴とするシェル形ニードル軸受の製造に使用する製造治具。