WO2021140836A1 - ころ軸受用溶接保持器、保持器付きころおよびころ軸受 - Google Patents
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- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/46—Cages for rollers or needles
- F16C33/54—Cages for rollers or needles made from wire, strips, or sheet metal
Definitions
- the present invention relates to a welding cage for roller bearings, rollers with cages, and roller bearings.
- a welded portion is formed by rolling a ladder-shaped member having a pocket formed in advance in an annular shape and joining the ends of the ladder-shaped member abutting against each other.
- Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-160263
- butt joints are provided between both ends of a pair of annular portions, and butt joints are provided at positions corresponding to pillars on both sides of the butt joint. There is a notch.
- the cage described in Patent Document 2 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-64044
- Patent Document 3 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-270655 discloses a method of using a bead preventive tool to prevent the welded portion from protruding toward the pocket side. ing.
- the weld metal flows in a wide range inside the pocket in the longitudinal direction. Therefore, the fluidized weld metal does not melt with the inner surface of the pocket in the longitudinal direction, causing welding defects, which hinders smooth rolling of the rollers.
- the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is a welded cage and cage for roller bearings capable of smoothly rolling rollers and reducing stress concentration. It is an object of the present invention to provide roller bearings and roller bearings.
- the welding cage for roller bearings has a butt joint portion in which a strip-shaped member is rolled and both ends are joined together, and a pair of annular portions and a pair extending in the axial direction. It is provided with a plurality of pillars connecting the annular portions of the above and a pocket formed between adjacent pillar portions for accommodating rollers, and the pair of annular portions are formed on the inner wall surface in the axial direction of the pocket as a reference surface and. Including a convex portion protruding inward in the axial direction from the reference surface, the convex portion is a welding mark provided on the butt joint, and the axial dimension of the roller is A and the axial dimension of the pocket is B. In this case, the protrusion dimension of the convex portion inward in the axial direction from the reference plane is smaller than (BA) ⁇ 1/2.
- a groove is formed at the intersection of the butt joint and the reference surface, the convex portion is provided in the groove, and the end portion on the inner side in the axial direction exceeds the reference surface.
- the protrusion dimension of the convex portion inward in the axial direction from the reference surface in the range of 5 mm or more and 200 mm or less is 0.01 mm or more and 1.5 mm or less.
- the convex portion has a flat surface in contact with the rollers.
- the roller with a cage includes a roller and the above-mentioned welding cage for roller bearings that accommodates the roller in a pocket.
- the roller bearing according to one aspect of the present invention includes the roller with a cage described above and a shaft inserted into the center hole of the weld cage for roller bearings to form the inner raceway surface of the roller.
- a welded cage for roller bearings a roller with a cage, and a roller bearing capable of reducing smooth rolling of rollers and stress concentration.
- FIG. 1 It is a figure which shows the state which incorporated the roller into the welding cage for roller bearing which concerns on embodiment of this invention, and used for a planetary gear support structure
- (A) is the schematic diagram of the planetary gear support structure
- (B). ) Is a cross-sectional view of the gear portion. It is a perspective view which shows the roller bearing holding welding holder which concerns on embodiment of this invention. It is a top view which shows a part of the state in which the roller is incorporated in the roller bearing holding welding holder which concerns on embodiment of this invention. It is a top view which shows a part of the welding cage for a roller bearing which concerns on embodiment of this invention. It is a partially enlarged perspective view which shows the convex part enlarged.
- the planetary gear mechanism 100 is used in, for example, a transmission of an automobile, and the roller 2 is incorporated in the roller bearing weld cage 3 in order to rotatably support the pinion gear (planetary gear) 103 in the planetary gear mechanism 100.
- a roller with a cage 1 is used. That is, the roller 1 with a cage according to the present embodiment is a roller with a cage for automobiles.
- the planetary gear mechanism 100 has a ring gear (internal gear) 101 having internal teeth and surrounding the outer periphery, a sun gear 102 having external teeth and arranged at the center of the ring gear 101, and external teeth.
- a plurality of pinion gears (planetary gears) 103 arranged between the ring gear 101 and the sun gear 102 are provided.
- the pinion gear 103 meshes with the ring gear 101 and the sun gear 102, and is rotatably supported by a roller 1 with a cage on the pinion shaft 105 installed in the engaging hole.
- Each pinion shaft 105 is provided (connected) to the carrier 104, and a rotation corresponding to the revolution of the pinion gear 103 is input / output from the carrier 104.
- a washer 106 is arranged between the carrier 104 and the pinion gear 103.
- the pinion axis is simply referred to as an "axis”.
- each pinion gear 103 is rotatably supported on the shaft 105 via the caged roller 1 according to the present embodiment. That is, the roller 1 with a cage rotatably supports the pinion gear 103 and the shaft 105, and the planetary gear mechanism 100 includes the pinion gear 103, the shaft 105, and the roller 1 with a cage.
- the roller 1 with a cage is composed of a plurality of rollers 2 and a welding cage 3 for bearings
- the outer peripheral surface of the shaft 105 is the inner raceway surface
- the inner peripheral surface of the pinion gear 103 is the outer raceway surface. It is supposed to be.
- the roller bearing welding cage 3 of this embodiment is used for outer ring guidance.
- the roller 2 is a needle-shaped roller.
- the shaft 105 does not have a lubricating oil supply hole, and the lubricating oil supplied from the axial gap between the pinion gear 103 and the washer 106 is guided to the outer peripheral surface of the shaft 105, whereby the needle roller 2 And the welding cage 3 for roller bearings is lubricated.
- the amount of lubricating oil supplied to the roller 1 with a cage is reduced or the viscosity is low in order to further improve the fuel efficiency of the automobile.
- Lubricating oil may be supplied.
- the kinematic viscosity of the lubricating oil is, for example, 2 cm Stokes (cSt) to 8 cm Stokes (cSt) at 100 ° C.
- the roller bearing welding cage 3 holds a plurality of rollers 2.
- the roller bearing weld cage 3 accommodating a plurality of rollers 2 is provided as a roller 1 with a cage.
- the roller bearing welding cage 3 does not accommodate the roller 2 in the pocket 50, and only the roller bearing welding cage 3 is shown.
- the roller bearing welding cage 3 is simply referred to as a cage.
- the cage 3 of the present embodiment is a weld cage in which a strip-shaped member is rolled and both ends are joined together and welded. The method for manufacturing the cage 3 will be described later.
- the cage 3 is formed between a pair of annular portions 30, a plurality of pillar portions 40 extending in the axial direction to connect the pair of annular portions 30, and adjacent pillar portions 40, and a pocket 50 for accommodating the rollers 2. And. A plurality of pockets 50 are provided at intervals in the circumferential direction.
- axial direction the direction along the central axis of the cage 3
- diameter direction the direction orthogonal to the central axis
- circumferential direction around the central axis is referred to as "circumferential direction”.
- the pillar portion 40 of the present embodiment has a pillar central portion 42, a pair of pillar end portions 43, and a pillar inclined portion 44.
- the column central portion 42 is located radially inward in the axial central portion region of the column portion 40.
- the column end 43 is located radially outside the column center 42 in the axial end region of the column 40.
- the column inclined portion 44 is located between the column central portion 42 and the column end portion 43, and extends from the column central portion 42 so as to be inclined outward in the axial direction and outward in the radial direction.
- the inner side in the axial direction is the direction from the annular portion 30 toward the pillar portion 40, and the outer side in the axial direction is the direction from the annular portion 30 toward the opposite side to the pillar portion 40.
- a roller stopper portion is provided on the wall surface of the pillar portion 40 facing the pocket 50 to prevent the roller 2 from falling off in the radial direction inward and outward.
- the annular portion 30 includes a reference surface 32 and a convex portion 33 projecting inward in the axial direction from the reference surface 32 on the wall surface 31 on the inner side in the axial direction of the pocket 50.
- the reference surface 32 is a surface formed when the pocket 50 is formed by punching.
- the reference surface 32 is a non-contact portion that does not come into contact with the roller 2.
- the surface of the reference surface 32 may be formed with a sheared surface and a fracture surface.
- the convex portion 33 is a part of the welding mark provided on the butt joint portion 30a.
- the convex portion 33 is formed by a weld bead and is made of the same material as the annular portion 30. No machining marks are formed on the butt joint portion 30a because no additional machining such as shaving is performed.
- the convex portion 33 has a substantially triangular shape, has a wide width in the circumferential direction of a portion in contact with the reference surface 32, and tapers toward the inner wall surface in the axial direction. For ease of understanding, in FIGS. 2, 3, 5 and 6, the weld marks provided on the butt joint 30a are hatched.
- the convex portion 33 may be continuously provided from the inner diameter side edge to the outer diameter side edge of the annular portion 30, or may be partially provided.
- the convex portion 33 is located at the central portion in the circumferential direction of the wall surface 31 on the inner side in the axial direction of the pocket 50. That is, the convex portion 33 is sandwiched by the reference surface 32 in the circumferential direction.
- the surface of the convex portion 33 in contact with the roller 2 is a flat surface. Contacting includes not only direct contact with the roller 2 but also close contact. This flat surface is formed by pressing the bead preventive device. A flat surface is specifically a flat surface.
- the convex portion 33 is continuously provided from the inner diameter side edge to the outer diameter side edge of the annular portion 30, the flat surface is also continuously provided from the inner diameter side edge to the outer diameter side edge of the annular portion 30.
- the dimension of protrusion of the convex portion 33 inward from the reference surface 32 in the axial direction will be described.
- A be the axial dimension of the roller 2.
- the axial dimension of the pocket 50 is B.
- the protrusion dimension C of the convex portion 33 inward in the axial direction from the reference plane is set to be smaller than (BA) ⁇ 1/2.
- the axial dimension A of the roller 2 is 3 mm or more and 80 mm or less
- the outer diameter of the cage 3 is 5 mm or more and 200 mm or less
- the inner diameter is 3 mm or more and 190 mm or less
- the axial width is 4 mm or more and 100 mm or less
- the plate thickness is
- the axial dimension B of the pocket 50 is 3.03 mm or more and 85 mm or less
- the protrusion dimension B of the convex portion 33 is 3.03 mm or more and 85 mm or less
- the protrusion dimension C from the reference surface 32 of the convex portion 33 in the axial direction is 0.01 mm or more and 1. It is 5 mm or less, preferably 0.02 mm or more and 0.5 mm or less.
- the protrusion dimension C is 0.01 mm or less or 0.02 mm or less
- the annular portion 30 of the cage 3 is elliptical deformed during the revolution movement, and when stress is concentrated on the butt joint portion 30a, fatigue fracture occurs. There is. Further, if the protruding dimension C is 1.5 mm or more or 0.5 mm or more, the roller 2 may come into contact with the tip of the convex portion 33, which may hinder the rolling of the roller 2.
- the welded part does not protrude toward the pocket side from the reference surface so that the welded part on the inner wall surface in the axial direction of the pocket does not hinder the smooth rolling of the roller.
- the shape of the annular part is devised in addition to the welded part so that stress is not concentrated on the welded part. Therefore, no consideration was given to the shape of the welded portion, particularly the protrusion dimension of the welded portion toward the pocket side.
- the present inventor has set the protrusion dimension C of the convex portion 33 inward in the axial direction from the reference surface 32 of the convex portion 33 to 0.01 mm or more when the outer diameter of the cage 3 is in the range of 5 mm or more and 200 mm or less. It was found that the smooth rolling of the roller 2 and the reduction of stress concentration can be achieved at the same time by setting the diameter to 5.5 mm or less.
- FIG. 7 is a flowchart showing a process of manufacturing a cage.
- FIG. 8 is a schematic view showing a typical process among the processes shown in FIG. 7. A method of manufacturing the cage will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
- a band-shaped member to be used as a material for the cage is prepared, and a pressing process is performed in which the cross-sectional shape is V-shaped.
- the V-shape means that when the central portion and the annular portion of the strip-shaped steel plate in which the pocket is punched are bent into a cylindrical shape, they are pushed and bent so as to provide a step in the radial direction. Therefore, due to the pressing process, the central portion of the pillar portion has a shape that is recessed inward in the radial direction from the annular portion.
- a pocket punching process (FIG. 8 (A)) is performed to form a pocket for holding the needle-shaped roller.
- the pocket punching step is performed by punching a steel plate in a strip shape by pressing the cutting edge in a pocket shape with a punch having a punching blade. As a result, pockets are formed in the lateral width direction of the strip-shaped steel plate.
- a bending step (FIG. 8B) is performed in which the cut strip-shaped steel plate is bent into a cylindrical shape along the inner diameter surface of the outer ring.
- a joining step (FIG. 8C) is performed in which both end faces are welded and joined. Specifically, both ends of the strip-shaped steel plate to be the annular portion 30 are aligned, and both end faces are welded and joined by a welding bead to form a butt joint 30a (FIG. 6). By this step, the convex portions 33 are formed on the pair of annular portions 30.
- a bead preventive device having a size substantially the same as the shape of the pocket 50 is brought into contact with the convex portion 33.
- the portion inside the convex portion 33 in the axial direction becomes a flat surface.
- the butt joint portion 30a is not subjected to additional machining such as shaving. That is, no processing marks are formed on the butt joint portion 30a.
- a heat treatment step such as a soft nitriding treatment or a carburizing and quenching treatment is performed to manufacture a cage.
- a plurality of needle-shaped rollers are incorporated into the pocket of the cage manufactured in this way to manufacture a roller with a cage.
- the protrusion dimension C in the axial direction from the reference surface 32 of the convex portion 33 is preset. As a result, since the convex portion 33 does not come into contact with the roller 2, it is possible to manufacture the cage 3 which does not hinder the rolling of the roller 2 and can reduce the stress on the convex portion 33.
- FIGS. 9 and 10 are partially enlarged plan views showing a modified example of the convex portion 33.
- the convex portion 33 of the above embodiment has a substantially triangular shape, but as shown in FIG. 9, the convex portion 33A may have a substantially semicircular shape in a plan view.
- a convex portion 33A is formed when the protrusion dimension of the convex portion 33A inward from the reference surface 32 in the axial direction is smaller than a predetermined value. This is because, unlike the convex portion 33 described above, it is formed when the bead preventive device is not used.
- the above-mentioned convex portion 33 may be provided on one annular portion 30A, and the convex portion 33A of this modification may be provided on the other annular portion 30A.
- the convex portion 33 of the above embodiment is provided on the flat butt joint portion 30a, but as shown in FIG. 10, the shape of the butt joint portion 30a may be different. Specifically, an inclined portion 35 is provided at a corner portion where the butt joint portion 30a of the annular portion 30B and the reference surface 32 intersect. A groove 36 is formed at a portion where the inclined portion 35 and the reference surface 32 intersect.
- the groove portion 36 is, for example, V-shaped.
- the convex portion 33B is provided in the groove portion 36, and the axially inner end portion of the convex portion 33B exceeds the reference surface 32. That is, the convex portion 33B is provided so as to project from the reference surface 32.
- the convex portion 33B may be provided so as to fill a part of the groove portion 36, or may be provided so as to cover the entire inclined portion 35.
- the shape of the convex portion 33B is a substantially rhombic shape.
- a V-shaped groove is provided in the butt joint, and in order to prevent contact with the rollers, a welded portion is provided so as not to protrude from the V-shaped groove, or in order to maintain strength.
- a welded portion was provided so as to protrude from the V-shaped groove.
- the convex portion 33B is provided in the groove portion 36, and the protrusion dimension of the convex portion 33B inward from the reference surface 32 in the axial direction is set to a predetermined value so that the convex portion 33 does not come into contact with the roller 2. ,
- the rolling of the roller 2 is not hindered, and the stress on the convex portion 33 can be reduced.
- the roller 2 accommodated in the pocket 50 uses a needle-shaped roller, but the present invention is not limited to this, and for example, a cylindrical roller, a rod-shaped roller, or the like may be used.
- the cage 3 is a so-called M-type cage having a pair of annular portions, but is not limited to this, and is a so-called V-type cage having no pair of annular portions 30. You may.
- roller 1 with a cage has been described as not having a raceway ring, but it may be configured to include a raceway ring.
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Abstract
ころ軸受用溶接保持器の一対の環状部(30)は、ポケットの軸方向内側の壁面(31)において、基準面(32)と、基準面から軸方向内側に突出する凸部(33)とを含む。凸部は、突合せ接合部に設けられる溶接痕である。ころの軸方向の寸法をAとし、ポケットの軸方向の寸法をBとした場合に、凸部の基準面から軸方向内側への突出寸法Cは、(B-A)×1/2よりも小さい。
Description
本発明は、ころ軸受用溶接保持器、保持器付きころおよびころ軸受に関する。
従来の溶接保持器は、あらかじめポケットを形成した梯子状部材を環状に丸め、その両端を突き合わせて接合することによって、溶接部が形成されている。たとえば、特許文献1(特開2013-160263号公報)に記載の保持器は、一対の環状部の両端部間に突合せ接合部が設けられ、突合せ接合部の両側で柱部に対応する位置に切欠きが設けられている。また、特許文献2(特開2006-64044号公報)に記載の保持器は、溶接部の除去が不要な形状にすることで、溶接部を大きく確保して、溶接部の強度高めている。
一方で、溶接保持器の製造方法として、たとえば特許文献3(特開2009-270655号公報)には、ビード防止具を使用して、溶接部がポケット側に突出しないようにする方法が開示されている。
特許文献1の保持器では、ラジアル荷重を負担しないころが遠心力により柱部に衝突した場合、応力が柱部の切欠部に集中するため、保持器が破損するおそれがある。特許文献2の保持器では、応力集中はポケットの角部で生じることが多いため、保持器が破損するおそれがある。このように、特許文献1,2の保持器では、溶接部に応力が集中するため、保持器が破損するおそれがある。
また、特許文献3の溶接保持器の製造方法では、溶接金属がポケットの長手方向内側の広い範囲に流動する。そのため、流動した溶接金属は、ポケットの長手方向内側面と溶け合わず、溶接不良を生じるため、ころの円滑な転動を妨げてしまう。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ころの円滑な転動と応力集中を低減することが可能なころ軸受用溶接保持器、保持器付きころおよびころ軸受を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係るころ軸受用溶接保持器は、帯状部材を丸めてその両端を付き合わせて接合した突合せ接合部を有するものであって、一対の環状部と、軸方向に延びて一対の環状部を連結する複数の柱部と、隣り合う柱部の間に形成されてころを収容するポケットとを備え、一対の環状部は、ポケットの軸方向内側の壁面において、基準面と、基準面から軸方向内側に突出する凸部とを含み、凸部は、突合せ接合部に設けられる溶接痕であり、ころの軸方向の寸法をAとし、ポケットの軸方向の寸法をBとした場合に、凸部の基準面から軸方向内側への突出寸法は、(B-A)×1/2よりも小さい。
好ましくは、突合せ接合部と基準面とが交差する部分には、溝部が形成されており、凸部は、溝部に設けられ、その軸方向内側の端部は、基準面を超えている。
好ましくは、外径が5mm以上200mm以下の範囲における、凸部の基準面から軸方向内側への突出寸法は、0.01mm以上1.5mm以下である。
好ましくは、凸部は、ころと接する面が平面である。
本発明の一態様に係る保持器付きころは、ころと、ころをポケットに収容する、上述したころ軸受用溶接保持器とを備える。
本発明の一態様に係るころ軸受は、上述した保持器付きころと、ころ軸受用溶接保持器の中心穴に挿通されて、ころの内側軌道面を構成する軸とを備える。
本発明によれば、ころの円滑な転動と応力集中を低減することが可能なころ軸受用溶接保持器、保持器付きころおよびころ軸受を提供することができる。
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
(遊星歯車支持構造の概要)
はじめに、図1を参照して、本実施の形態に係る保持器付きころ1が用いられる遊星歯車機構(プラネタリヤギア)100の概要について説明する。
はじめに、図1を参照して、本実施の形態に係る保持器付きころ1が用いられる遊星歯車機構(プラネタリヤギア)100の概要について説明する。
遊星歯車機構100は、たとえば、自動車のトランスミッションなどに用いられ、その遊星歯車機構100におけるピニオンギア(遊星歯車)103を回転可能に支持するために、ころ軸受用溶接保持器3にころ2を組み込んだ保持器付きころ1が使用されている。すなわち、本実施の形態に係る保持器付きころ1は、自動車用保持器付きころである。
遊星歯車機構100は、内歯を有し外周を取り囲むリングギア(内歯歯車)101と、外歯を有しリングギア101の中心に配置されるサンギア(太陽歯車)102と、外歯を有しリングギア101とサンギア102の間に配置される複数のピニオンギア(遊星歯車)103とを備える。ピニオンギア103は、リングギア101およびサンギア102と噛合し、係合穴に設置されるピニオン軸105に保持器付きころ1によって回転可能に支持される。各々のピニオン軸105は、キャリア104に設けられ(連結され)、キャリア104からピニオンギア103の公転に相当する回転が入出力される。キャリア104とピニオンギア103との間には、ワッシャ106が配置されている。以下、ピニオン軸を単に「軸」という。
図1(B)を特に参照して、各ピニオンギア103は、本実施の形態に係る保持器付きころ1を介して、軸105上に回転自在に支持されている。つまり、保持器付きころ1は、ピニオンギア103および軸105を回転可能に支持するものであり、遊星歯車機構100は、ピニオンギア103と、軸105と、保持器付きころ1とを備える。具体的には、保持器付きころ1は、複数のころ2ところ軸受用溶接保持器3とで構成され、軸105の外周面を内側軌道面とし、ピニオンギア103の内周面を外側軌道面としている。本実施の形態のころ軸受用溶接保持器3は、外輪案内で用いられている。なお、本実施の形態では、ころ2は、針状ころである。
本実施の形態では、軸105に潤滑油供給穴が存在せず、ピニオンギア103とワッシャ106の軸方向の隙間から供給された潤滑油を軸105の外周面に導くことにより、針状ころ2およびころ軸受用溶接保持器3の潤滑を行っている。
なお、多段化の進む自動車のトランスミッションに遊星歯車機構100が使用された場合、自動車の更なる燃費向上のために保持器付きころ1へと供給される潤滑油量が少量化したり、低粘度の潤滑油が供給されることがある。潤滑油の動粘度は、たとえば、100℃で2センチストークス(cSt)~8センチストークス(cSt)である。
(ころ軸受用溶接保持器について)
次に、図2~図6を参照して、本実施の形態に係るころ軸受用溶接保持器3について説明する。特に図3を参照して、ころ軸受用溶接保持器3は、複数のころ2を保持する。複数のころ2を収容したころ軸受用溶接保持器3は、保持器付きころ1として提供される。図2,図4では、ころ軸受用溶接保持器3はポケット50にころ2を収容しておらず、ころ軸受用溶接保持器3のみ示している。なお、以下の説明において、ころ軸受用溶接保持器3を単に保持器という。
次に、図2~図6を参照して、本実施の形態に係るころ軸受用溶接保持器3について説明する。特に図3を参照して、ころ軸受用溶接保持器3は、複数のころ2を保持する。複数のころ2を収容したころ軸受用溶接保持器3は、保持器付きころ1として提供される。図2,図4では、ころ軸受用溶接保持器3はポケット50にころ2を収容しておらず、ころ軸受用溶接保持器3のみ示している。なお、以下の説明において、ころ軸受用溶接保持器3を単に保持器という。
本実施の形態の保持器3は、帯状部材を丸めてその両端を付き合わせて溶接した溶接保持器である。保持器3の製造方法については、後述する。
保持器3は、一対の環状部30と、軸方向に延びて一対の環状部30を連結する複数の柱部40と、隣り合う柱部40の間に形成されてころ2を収容するポケット50とを備える。ポケット50は、周方向に間隔をあけて複数設けられる。以下の説明では、保持器3の中心軸に沿った方向を「軸方向」、中心軸に対して直交する方向を「径方向」、中心軸周りの円周方向を「周方向」と呼ぶ。
本実施の形態の柱部40は、柱中央部42と、一対の柱端部43と、柱傾斜部44とを有する。柱中央部42は、柱部40のうち軸方向中央部領域で径方向内側に位置する。柱端部43は、柱部40のうち軸方向端部領域で柱中央部42に対して径方向外側に位置する。柱傾斜部44は、柱中央部42と柱端部43との間に位置して柱中央部42から軸方向外方かつ径方向外方に向かって傾斜して延びている。なお、軸方向内側とは、環状部30から柱部40を向く方向であり、軸方向外側とは、環状部30から柱部40と反対側を向く方向である。
また、ポケット50に対面する柱部40の壁面には、ころ2の径方向内側・外側への脱落を防止するころ止め部が設けられている。
環状部30は、ポケット50の軸方向内側の壁面31において、基準面32と、基準面32から軸方向内側に突出する凸部33とを含む。
基準面32は、打ち抜き加工によりポケット50を形成する場合に形成される面である。基準面32は、ころ2と接触しない非接触部である。基準面32の表面は、せん断面と破断面が形成されていてもよい。
凸部33は、突合せ接合部30aに設けられる溶接痕の一部である。凸部33は、溶接ビードにより形成され、環状部30と同じ材質である。突合せ接合部30aには、削りなどの追加工が行われないため、加工痕が形成されていない。凸部33は、略三角形状であり、基準面32に接する部分の周方向の幅が広く、軸方向内側の壁面に至るにつれ先細りとなる。なお、理解容易のため、図2,3,5,6において、突合せ接合部30aに設けられる溶接痕にハッチングを施している。
凸部33は、環状部30の内径側端縁から外径側端縁まで連続して設けられてもよいし、部分的に設けられてもよい。凸部33は、ポケット50の軸方向内側の壁面31の周方向中央部に位置する。すなわち、凸部33は、周方向において基準面32によって挟まれている。
凸部33は、ころ2と接する面が平面である。接するとは、ころ2に直接的に接触するだけでなく、近接していることも含む。この平面は、ビード防止具が押し付けられることにより形成される。平面とは、具体的には平坦な面である。凸部33が環状部30の内径側端縁から外径側端縁まで連続して設けられる場合、平面も環状部30の内径側端縁から外径側端縁まで連続して設けられる。これにより、万が一、凸部33の先端にころ2が当接した場合であっても、凸部33ところ2の接触箇所が面になるため、凸部33の応力を低減することが可能となる。
次に、凸部33の基準面32から軸方向内側への突出寸法について説明する。図3を参照して、ころ2の軸方向の寸法をAとする。図4を参照して、ポケット50の軸方向の寸法をBとする。このような場合において、凸部33の基準面から軸方向内側への突出寸法Cは、(B-A)×1/2よりも小さく設定されていることが好ましい。具体的には、ころ2の軸方向の寸法Aが3mm以上80mm以下、保持器3の外径が5mm以上200mm以下、内径が3mm以上190mm以下、軸方向幅が4mm以上100mm以下、板厚が0.5mm以上3mm以下、ポケット50の軸方向の寸法Bが3.03mm以上85mm以下である場合、凸部33の基準面32から軸方向内側への突出寸法Cは、0.01mm以上1.5mm以下であり、0.02mm以上0.5mm以下であることが好ましい。
突出寸法Cが0.01mm以下あるいは0.02mm以下であると、公転運動の際に保持器3の環状部30が楕円変形して、突合せ接合部30aへ応力集中した場合に、疲労破壊する場合がある。また、突出寸法Cが1.5mm以上あるいは0.5mm以上であると、凸部33の先端にころ2が当接する場合があり、ころ2の転動を阻害するおそれがある。
従来の溶接保持器では、ポケットの軸方向内側の壁面の溶接部がころの円滑な転動を妨げないようにするために、溶接部が基準面よりポケット側に突出しないようにしていた。また、溶接部が基準面よりもポケット側に突出している場合であっても、溶接部の他に環状部の形状を工夫するなど、溶接部に応力が集中しないような工夫がなされているだけで、溶接部の形状、特に溶接部のポケット側への突出寸法については、何ら考慮されていなかった。本発明者は、鋭意研究した結果、保持器3の外径が5mm以上200mm以下の範囲の場合において、凸部33の基準面32から軸方向内側への突出寸法Cを、0.01mm以上1.5mm以下にすることで、ころ2の円滑な転動と応力集中の低減の両立が可能となることを見出した。
(保持器の製造方法)
図7は、保持器を製造する工程を示すフローチャートである。図8は、図7に示された工程のうち、代表的な工程を表す概略図である。図7および図8を参照して、保持器の製造方法について説明する。
図7は、保持器を製造する工程を示すフローチャートである。図8は、図7に示された工程のうち、代表的な工程を表す概略図である。図7および図8を参照して、保持器の製造方法について説明する。
まず、保持器の材料となる帯状部材を準備し、断面形状がV字状となるように成型するプレス工程を行う。ここで、V字状とは、ポケットが打ち抜かれた帯状の鋼板の中央部と環状部とが円筒状に折り曲げられたときに、径方向に段差が設けられるように押し曲げることをいう。したがって、プレス工程によって、柱部の中央部は、環状部よりも径方向の内側に凹んだ形状となる。その後、針状ころを保持するポケットを形成するためのポケット抜き加工(図8(A))を行う。ポケット抜き工程は、打ち抜き刃を有するポンチで、帯状に鋼板に対して、ポケット形状に刃先を押し当てて打ち抜くことにより行う。これにより、帯状の鋼板の横幅方向にポケットが形成される。
保持器の円周長さとなるように、帯状の鋼板を切断する切断工程を行う。次に、切断された帯状の鋼板を、外輪の内径面に沿うような円筒状に折り曲げる曲げ工程(図8(B))を行う。その後、両端面を溶接して接合する接合工程(図8(C))を行う。具体的には、環状部30となるべき帯状の鋼板の両端部を位置合わせして、溶接ビードにより両端面を溶接して接合し、突合せ接合部30a(図6)を形成する。この工程により、一対の環状部30に凸部33が形成される。必要に応じて、ポケット50の形状とほぼ同じ大きさのビード防止具を凸部33に当接する。これにより、凸部33の軸方向内側の部分が平面になる。このように、突合せ接合部30aに対して、削りなどの追加工を行っていない。つまり、突合せ接合部30aには加工痕が形成されていない。さらに、たとえば軟窒化処理や浸炭焼入処理等の熱処理工程を行って、保持器が製造される。
このようにして製造された保持器のポケットに、複数の針状ころを組み込んで保持器付きころを製造する。
本実施の形態の保持器3は、凸部33の基準面32から軸方向内側への突出寸法Cがあらかじめ設定されている。これにより、凸部33がころ2に当接しないため、ころ2の転動を阻害せず、凸部33への応力を低減することができる保持器3を製造することができる。
(凸部の変形例)
図9,図10を参照して、凸部33の変形例について説明する。図9,図10は、凸部33の変形例を示す部分拡大平面図である。
図9,図10を参照して、凸部33の変形例について説明する。図9,図10は、凸部33の変形例を示す部分拡大平面図である。
上記実施の形態の凸部33は、略三角形状であったが、図9に示すように、凸部33Aは、平面視略半円形状であってもよい。このような凸部33Aは、凸部33Aの基準面32から軸方向内側への突出寸法が所定値より小さい場合に形成される。上述した凸部33とは異なり、ビード防止具を用いない場合に形成されるからである。また、上述した凸部33を一方の環状部30Aに設け、本変形例の凸部33Aを他方の環状部30Aに設けてもよい。
上記実施の形態の凸部33は、平坦な突合せ接合部30aに設けられていたが、図10に示すように、突合せ接合部30aの形状が異なっていてもよい。具体的には、環状部30Bの突合せ接合部30aと基準面32とが交差する角部には、傾斜部35が設けられている。傾斜部35と基準面32とが交差する部分には、溝部36が形成されている。溝部36は、たとえばV字状である。
凸部33Bは、溝部36に設けられ、凸部33Bの軸方向内側の端部は、基準面32を超えている。つまり、凸部33Bは、基準面32から突出して設けられる。凸部33Bは、溝部36の一部を埋めるように設けられてもよいし、傾斜部35すべてを覆うように、その全部を埋めるように設けられてもよい。凸部33Bの形状は、略菱形状である。
従来の溶接保持器は、突合せ接合部にV字状の溝を設け、ころと接触しないようにするために、V字状の溝から突出しないように溶接部を設けるか、強度を保つためにV字状の溝からはみ出るように溶接部を設けていた。いずれの場合であっても、凸部33Bの基準面32から軸方向内側への突出寸法を、所定値にすることは考慮されていなかった。本変形例では、溝部36に凸部33Bを設け、さらに、凸部33Bの基準面32から軸方向内側への突出寸法を所定値にすることで、凸部33がころ2に当接しないため、ころ2の転動を阻害せず、凸部33への応力を低減することができる。
なお、上記実施の形態において、ポケット50に収容するころ2は、針状ころを用いたが、これに限らず、たとえば、円筒ころ、棒状ころなどを用いても構わない。
また、上記実施の形態において、保持器3は、一対の環状部を有するいわゆるM型保持器であったが、これに限らず、一対の環状部30を有しない、いわゆるV型保持器であってもよい。
さらに、上記実施の形態において、保持器付きころ1は、軌道輪を備えないとして説明したが、軌道輪を備える構成としてもよい。
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 保持器付きころ、2 ころ、3 ころ軸受用溶接保持器(保持器)、30,30A,30B 環状部、30a,30aB 突合せ接合部、31 壁面、32 基準面、33,33A,33B 凸部、36 溝部、40 柱部、50 ポケット、105 軸(ピニオン軸)。
Claims (6)
- 帯状部材を丸めてその両端を付き合わせて接合した突合せ接合部を有するころ軸受用溶接保持器であって、
一対の環状部と、軸方向に延びて前記一対の環状部を連結する複数の柱部と、隣り合う前記柱部の間に形成されてころを収容するポケットとを備え、
前記一対の環状部は、前記ポケットの軸方向内側の壁面において、基準面と、前記基準面から軸方向内側に突出する凸部とを含み、
前記凸部は、前記突合せ接合部に設けられる溶接痕であり、
前記ころの軸方向の寸法をAとし、前記ポケットの軸方向の寸法をBとした場合に、
前記凸部の前記基準面から軸方向内側への突出寸法は、(B-A)×1/2よりも小さい、ころ軸受用溶接保持器。 - 前記突合せ接合部と前記基準面とが交差する部分には、溝部が形成されており、
前記凸部は、前記溝部に設けられ、その軸方向内側の端部は、前記基準面を超えている、請求項1に記載のころ軸受用溶接保持器。 - 外径が5mm以上200mm以下の範囲における、前記凸部の前記基準面から軸方向内側への突出寸法は、0.01mm以上1.5mm以下である、請求項1または2に記載のころ軸受用溶接保持器。
- 前記凸部は、前記ころと接する面が平面である、請求項1~3のいずれかに記載のころ軸受用溶接保持器。
- 前記ころと、
前記ころを前記ポケットに収容する請求項1~4のいずれかに記載のころ軸受用溶接保持器とを備える、保持器付きころ。 - 請求項5に記載の保持器付きころと、
前記ころ軸受用溶接保持器の中心穴に挿通されて、前記ころの内側軌道面を構成する軸とを備える、ころ軸受。
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