具有密封圈的殼型滾針軸承及其制造方法

專利名稱：具有密封圈的殼型滾針軸承及其制造方法
技術領域：
本發明涉及具有密封圈的滾針軸承及其制造方法。
背景技術：
以往，自動變速器多使用滑動軸承(軸瓦)，但為了軸瓦的燒接 對策及低轉矩化而代用殼型滾針軸承。
作為殼型滾針軸承，公知的是實現了軸承截面高度達到1.5 2.5mm的薄壁化的軸承及為了做成與軸瓦同級別的潤滑劑的貫通油量 而具有密封圈的軸承(例如，參照專利文獻1 3)。
具體而言，圖21所示的殼型滾針軸承100具備殼(帶擋邊的外 圈)101、保持器102、多個滾針103，具有1.5mm左右的軸承截面高 度及17 33mm的軸徑。另外，圖22所示的殼型滾針軸承110除了殼 111、保持器112、多個滾針113之外，還具備具有2mm左右的截面高 度以控制貫通油量的密封圈114，具有3 3.5mm的軸承截面高度及 13 43mm的軸徑。
對圖22所示的殼型滾針軸承110的密封圈114進行切削加工，另 外，在切削加工后實施熱處理以防止與配合部件的接觸等而引起的磨 損。
專利文獻l:(日本)特開平6 — 294418號公報 專利文獻2:(日本)特開2000 — 291669號公報 專利文獻3:(日本)實用公開平6 — 23776號公報但是，在如圖21所記載的殼型滾針軸承100中，要求控制貫通油
量，另一方面，在如圖22所記載的殼型滾針軸承110中，由于對密封 圈114實行切削加工，而存在不能產生密封圈的內徑圓度及內徑尺寸
公差等所需精度的問題。

發明內容
本發明是鑒于上述的情況而設立的，其目的在于提供一種具有密 封圈的殼型滾針軸承及其制造方法，其具備良好的尺寸精度，可以控 制貫通油量。
(1) 一種具有密封圈的殼型滾針軸承，具備
殼，其在內周面或者外周面具有滾道面，在兩端部具有凸緣部； 保持器，其在貫穿圓周方向具有多個油兜；
多個滾針，其以沿著上述滾道面滾動自如的方式保持于上述各油 兜內；以及
圓筒形密封圈，其在上述殼的內側或者外側被設置于上述保持器 的端面和上述凸緣部之間，其特征在于，
上述密封圈構成浮動密封，通過沖壓加工而成型。
(2) 如(1)所述的具有密封圈的殼型滾針軸承，其特征在于， 上述密封圈在通過上述沖壓加工成型后，不進行熱處理。
(3) 如(1)所述的具有密封圈的殼型滾針軸承，其特征在于， 上述密封圈在通過上述沖壓加工成型后，進行耐磨處理。
(4) 如(1)所述的具有密封圈的殼型滾針軸承，其特征在于， 上述保持器為樹脂制保持器。
(5) —種具有密封圈的殼型滾針軸承的制造方法，其中上述具有 密封圈的殼型滾針軸承具備殼，其在內周面或者外周面具有滾道面，在兩端部具有凸緣部；保持器，其在貫穿圓周方向具有多個油兜；多 個滾針，其以沿著上述滾道面滾動自如的方式保持于上述各油兜內；
以及圓筒形密封圈，其在上述殼的內側或者外側被設置于上述保持器 的端面和上述凸緣部之間，該制造方法的特征在于，通過沖壓加工對 上述密封圈進行成型。
本發明的具有密封圈的殼型滾針軸承及其制造方法，通過利用沖 壓加工來對密封圈進行成型，可以使密封圈得到良好的尺寸精度，防 止與配合部件的接觸引起的磨損。另外，由于具有密封圈，因而可以 控制貫通油量。另外，由于密封圈為浮動密封，因而與接觸式密封相 比較可實現低轉矩化。
另外，由于密封圈在利用沖壓加工而成型后不進行熱處理，因而 還可實現低成本化。
再者，由于密封圈在通過沖壓加工而成型后進行耐磨處理，因而 可以防止因與設置于殼的端部的凸緣部的滑動接觸而引起密封圈的磨 損。另外，作為耐磨處理只要進行用低溫處理的滲氮處理就可以既防 止與耐磨處理相伴隨的密封圈的變形又可以提高耐磨性，進而可以高 精度制作薄壁密封圈。
另外，通過將保持器做成樹脂制保持器，可以容易且廉價制作在 金屬制保持器中油兜成型特別是用于保持滾針的爪的加工困難的薄壁 保持器。


圖1是示出本發明一實施方式的具有密封圈的殼型滾針軸承的剖 面圖。
圖2是示出密封圈的第一實施例的加工工序的剖面圖，圖2 (A)表示坯料金屬板，圖2 (B)表示沖裁內徑部分的工序，圖2 (C)表示 內緣翻邊的工序，圖2 (D)表示壓縮成型的工序，圖2 (E)表示切除 圓筒部的工序，圖2 (F)表示減薄拉伸內徑的工序，圖2 (G)表示切 除飛邊部分的工序，圖2(H)表示二次減薄拉伸的工序。
圖3是示出密封圈的第二實施例的加工工序的剖面圖，圖3 (A) 表示盤繞基材，圖3 (B)表示沖裁內徑部分的工序，圖3 (C)表示翻 邊的工序，圖3 (D)表示壓縮成型的工序，圖3 (E)表示切除圓筒狀 部的工序，圖3 (F)表示減薄拉伸內徑的工序，圖3 (G)表示切除飛 邊的工序。
圖4是第二實施例切除工序及其后續的回嵌工序所使用的沖壓裝 置的剖面圖。
圖5是按照加工的進行順序表示切除工序及其后續的回嵌工序的 剖面圖，圖5 (A)是加工前的狀態圖，圖5 (B)是加工過程剖面圖， 圖5 (C)是將圈恢復到盤繞基材的原來狀態的狀態圖。
圖6是第二實施例中減薄拉伸工序及其后續的回嵌工序所使用的 沖壓裝置的剖面圖。
圖7是按照加工的進行順序表示減薄拉伸工序及其后續的回嵌工 序的剖面圖，圖7 (A)是加工前的狀態圖，圖7 (B)是加工過程剖面 圖，圖7 (C)是將圈恢復到盤繞基材的原來狀態的狀態圖。
圖8是表示密封圈的第三實施例加工工序的剖面圖，圖8 (A)表 示盤繞基材，圖8 (B)表示沖裁內徑的工序，圖8 (C)表示內緣翻邊 的工序，圖8 (D)表示壓縮成型的工序，圖8 (E)表示切除圓筒狀部 的工序，圖8 (F)表示減薄拉伸內徑的工序，圖8 (G)表示切除飛邊 的工序。圖9是表示密封圈的第四實施例加工工序的剖面圖，圖9 (A)表
示盤繞基材，圖9 (B)表示沖裁內徑的工序，圖9 (C)表示內緣翻邊 的工序，圖9 (D)表示壓縮成型的工序，圖9 (E)表示切除圓筒狀部 的工序，圖9 (F)表示減薄拉伸內徑的工序，圖9 (G)表示切除飛邊 的工序。
圖IO是表示密封圈的第五實施例加工工序的剖面圖，圖10 (A) 表示坯料金屬板，圖10 (B)表示沖裁內徑的工序，圖10 (C)表示內 緣翻邊的工序，圖10 (D)表示切除圓筒狀部的工序，圖10 (E)表示 冷軋的工序。
圖11是表示冷軋加工的實施方式的側面圖。
圖12是圖ii的xn —xn剖面圖。
圖13 (A)是表示冷軋加工開始前的狀態的圖12的XIII部的放大 圖，(B)是表示加工后的狀態的圖12的XIII部的放大圖。
圖14是表示密封圈的第六實施例加工工序的剖面圖，圖14 (A) 表示坯料金屬板，圖14 (B)表示沖裁內徑的工序，圖14 (C)表示內 緣翻邊的工序，圖14 (D)形成角R部的工序，圖14 (E)表示切除 圓筒狀部的工序，圖14 (F)表示冷軋的工序。
圖15是圖14 (D)的X V部放大圖。
圖16(A)是表示冷軋加工開始前的狀態的與圖13同樣的放大圖， 圖16 (B)是表示加工后的狀態的與圖13同樣的放大圖。
圖17是表示殼型滾針軸承和軸瓦的動轉矩的測量結果的圖表。圖18是表示殼型滾針軸承和軸瓦的貫通油量的測量結果的圖表。
圖19是對成型條件及有無退火處理的保持器的外徑圓度進行比較 的圖表。
圖20是表示耐磨處理后的密封圈的翹曲量的圖表。
圖21是表示現有的殼型滾針軸承的剖面圖。
圖22是表示具有切削加工后的密封圈的另一現有的殼型滾針軸承
的剖面圖。 符號說明
30:具有密封圈的殼型滾針軸承 31:殼
31a:滾道面
31b、 31c:內向凸緣(凸緣部)
32:保持器
32a:油兜
32b:保持器的端面 33:滾針 34:密封圈
具體實施例方式
下面，將參照附圖詳細說明本發明一實施方式的具有密封圈的殼 型滾針軸承。
具有密封圈的殼型滾針軸承30配置在自動變速器內的齒輪系之
間、齒輪軸和機架之間、或者機油泵齒輪的側上等。如圖1所示，該殼型滾針軸承30包括殼(帶擋邊外圈)31、保持器32、多個滾針
33、圓筒形密封圈34，并且其可轉動地支承未示出的軸(或者內圈部件)。
殼31包括設置在在內周面上的滾道面31a，設置在兩端部處的 向內凸緣部31b、31c。保持器32包括設置在圓周方向上的多個油兜32a。
在此，保持器32由金屬制成，該金屬可以是例如SPCC、 S10C、 AISI—1010、 SCM415、 SK5、 SUJ2的鋼，并且其通過焊接、沖壓、或 切削的方法而被加工。另外，可以以與傳統方法相同的方式來對保持 器32實施碳氮共滲化及鹽浴軟氮化處理(擴散滲碳)的熱處理，然而， 在將較薄的保持器應用到40mm或以上的軸徑的滾針軸承的情況下， 由于對保持器32執行的熱處理引起的變形，可能使滾針33鉆進在滾 道面31a和保持器32的外徑面之間的空間。因此，為了抑制由熱處理 引起變形，保持器32采用擴散滲碳SQ (Single quench)處理、NV滲 氮處理等。
當保持器32由樹脂制成的時候，可使用聚酰胺46、聚酰胺66、 PPS (聚苯硫醚)等。聚酰胺46在15(TC的溫度下可連續使用，并且也 可在瞬間達到17(TC的情況下使用。聚酰胺66可以在12(TC的溫度下 使用，PPS可以在20(TC的溫度下使用。為了提高機械強度，在各樹脂 材料中混入20 30%的玻璃纖維。
在殼型滾針軸承30的軸承截面高度為1.5 2.5mm左右時，保持 器的厚度較小為lmm或以下。通過用上述樹脂形成薄壁保持器，同金 屬制成的保持器相比，可以很容易地形成用于保持油兜及滾針的爪。
例如，對于這種內徑為45mm的由樹脂制成的保持器32而言，要 求精確的圓度。為了制造具有高精度的樹脂制成的保持器，在對保持 器進行注射模塑成型之后，進行退火處理是有效的。滾針33滾動自如地保持在保持器32的各油兜32a中，以便該滾 針33可以沿著殼31的滾道面31a自如地滾動。在該滾針33兩端部上 實施凸面加工。
密封圈34由例如SPCC SPCE、或者SUJ2的鋼制成。該密封圈34 設置在保持器32的端面32b和殼31的內向凸緣部31b之間，其在殼 內部潤滑油流動的下游側上并且控制流過該滾針軸承30的潤滑油的 量。密封圈34根據需要還可以由例如銅或者銅系合金、鋁或者鋁系合 金等的非鐵金屬制成。另外，如果使用本實施方式的下述的加工方法， 密封圈34優選由SPCC及SPCE制成。而且，密封圈34是具有比軸的 外徑稍大、比殼31的內徑稍小的外徑的浮動密封。
殼型滾針軸承30如下制成很薄。該滾針軸承的橫截面的高度為 1.0 3.5mm，優選為1.5 2.5mm，更優選為1.5 2.0mm，而軸徑優選 為100mm或以下。設置在殼31內的密封圈34的截面高度為0.8 1.8mm。由于具有具有上述尺寸和形狀的密封圈34是通過沖壓加工(在 本實施方式中，為下述的尺寸控制工序、減薄拉伸工序、二次減薄拉 伸工序)或者冷軋加工而成型。因此，由于加工硬化使表面硬度提高。 從而，可以在后續工序不進行熱處理(淬火處理、回火處理)而制造 該密封圈34。因此，在沒有熱處理引起的變形的情況下，該密封圈34 尺寸精度很高。例如，根據使用殼型滾針軸承30的條件等需要，也可 以對密封圈34進行諸如滲氮的處理以提髙耐磨性。
具體而言，密封圈34例如通過下述的加工方法形成。
(第一實施例的加工方法) 在該加工方法的情況中，首先，對圖2 (A)所示的作為坯料的由 軟鋼板、不銹鋼板制成金屬板1實施沖孔加工，得到圖2 (B)所示的 具有圓孔2的第一備用中間坯料3。然后，通過對該第一備用中間坯料3實施將其圓孔2的周圍全周折成相對于上述金屬板l成直角的內緣翻
邊加工。由上所述，得到圖2 (C)所示的具有圓筒狀部4的第二備用 中間坯料5。該圓筒狀部4的容積比要制造的密封圈的容積大。尤其， 該圓筒狀部4在軸向上的長度比要制造的密封圈在軸向上的長度大。
對上述第二備用中間坯料5的圓筒狀部4，在后續的尺寸控制工序 中實施塑性加工，并且將該圓筒狀部4做成圖2 (D)所示的第一中間 圓筒坯料6。在上述尺寸控制工序中，執行如下操作。
在使用具備具有規定的內徑的圓筒狀的內周面(未示出)的模具 來限制上述圓筒狀部4的外周面，同時不限制該圓筒狀部4的內周面 的狀態下，在軸向上擠壓(一邊發生塑性變形一邊沿軸方向壓縮)圓 筒狀部4以變成期望的尺寸，即，在彼此同心設置并且軸向地移動以 彼此靠近/遠離的一對平面之間(例如，形成在上述模具的端部內周面 的接收段部與內嵌于該模具的壓模的前端面之間)，加工密封圈的軸 向尺寸。
隨著以這樣的方式進行的沿軸方向進行壓縮的塑性變形，將上述 圓筒狀部4的外徑及軸方向尺寸控制在規定值，同時，飛邊徑向內膨 脹，并且得到上述第一中間圓筒狀坯料6。該第一中間圓筒狀坯料6的 內徑尺寸小于要制造的密封圈的內徑尺寸。
在圖2所示的實施方式的情況下，如圖2 (E)所示，在形成上述 第一中間圓筒狀坯料6后進行切除工序，從上述金屬板1上切除該第 一中間圓筒狀坯料6。該切除工序通過使用沖壓機的沖裁加工來進行。
這樣，對從上述金屬板1上切除的上述第一中間圓筒狀坯料6實 施將內徑尺寸擴至標準值(要得到的密封圈的內徑尺寸)的減薄拉伸 加工。在實施該減薄拉伸加工的工序中，以不使外徑擴大的方式來限 制上述第一中間圓筒狀坯料6的外周面，同時，將具有適當的(與要得到的密封圈的內徑尺寸一致)外徑尺寸的減徑沖頭從軸向一端側(圖 2 (F)的上側)壓入該第一中間圓筒狀坯料6的內徑側。通過這樣的 減徑沖頭的壓入，使存在于上述第一中間圓筒狀坯料6的內周部分的
飛邊匯聚在軸方向另一端側(圖2 (F)的下側)，得到圖2 (F)所示 的第二中間圓筒狀坯料8，該第二中間圓筒狀坯料8在該軸向另一端部 的內周面具有內向凸緣狀的飛邊鍔部7。
將該第二中間圓筒狀坯料8送到下面的飛邊去除工序，去除上述 飛邊鍔部7。在該飛邊去除工序中，通過將具有適當的(與要得到的密 封圈的內徑尺寸一致)外徑尺寸的沖裁沖頭插入該第二中間圓筒狀坯 料8的內側，去除上述飛邊鍔部7，得到圖2 (G)所示的密封圈34。
另外，該密封圈34的加工作業也可以在上述圖2 (G)階段結束， 但若在該圖2 (G)階段難以達到所期望的上述密封圈34的內周面的 內徑或者性狀，則如圖2 (H)所示，也可以執行用減徑模具對上述密 封圈34的內周面進行研磨的二次減薄拉伸。
總之，得到的密封圈34被送入對該密封圈34實施規定的加工的 有別于本發明的其它的工序。關于如上所述送入其它工序的該密封圈 34，其外徑、軸向尺寸以及內徑分別被調整在適當值。因此，不需要 通過車削等切去軸向端部。另外，也不需要進行如擠壓加工那樣需要 大的加工力的加工，從而可將上述密封圈34的制造成本抑制得很低。
這種第一實施例的加工方法，可工業化大批量地生產將內徑、外 徑、軸方向尺寸限制于規定值的密封圈34，并且可以以低成本構成， 并且，可以用不增加運行費用的加工裝置制造。即，得到的密封圈34， 由于在尺寸控制工序將外徑及軸方向尺寸限制于標準值，通過減薄拉 伸工序和飛邊去除工序將內徑尺寸限制于標準值，因而不需要通過車 削等切去軸向端部，可以得到使這些各尺寸都達到任意標準值的高精 度的圓筒狀密封圈34。(第二實施例加工方法)圖3 7表示第二實施例加工方法。本例的情況是通過依次執行如
圖3 (A) — (G)所示的工序，將金屬板1加工成密封圈34。該工序實質上是與第一實施例加工方法的情況相同的。另外，在本例的情況下，還可以執行如上述的圖2 (H)所示的那種二次減薄拉伸工序。本例的特征在于，作為上述金屬板l，使用由未示出的展巻機送出，巻繞于也未示出的收巻機的長條狀金屬板，按順序執行上述圖3(A) —(G)所示的工序。即，與加工的進行同步，按照與為執行各工序而鄰接配置的各加工裝置的間隔相均衡的間距(間隔/間距=整數)間歇性送出上述長條狀的金屬板1，同時，按順序執行如上述圖3 (A) — (G)所示的工序。
因此，在本例的情況下，不論上述圖3 (A) — (G)所示哪一道工序，都不是貫穿整個寬度來切斷上述長條狀的金屬板1，而是隨著密封圈34的加工作業的進行來順序送出上述長條狀的金屬板1。而且，在從展巻機拉出的上述長條狀金屬板1上，在圖3 (E)所示的切斷工序，在形成了比圖3 (B)所示的圓孔2大的第二圓孔IO的情況下，以使該金屬板1的寬度方向兩端部彼此連接的方式來確保該金屬板1的寬度尺寸(設寬度尺寸〉第二圓孔IO的直徑)。而且，在實施規定的加工之后，再將在上述切斷工序中從上述第二圓孔10的內側沖裁后的第一中間圓筒狀坯料6(以及在下述工序制造的第二中間圓筒狀坯料8)回嵌到上述第二圓孔10的內側，然后，隨著上述金屬板l的輸送，送入執行下面的工序的加工裝置。就上述圖3 (A) — (G)所示的工序而言，如上所述，由于與上述圖2 (A) — (G)所示的工序相同的，因而省略重復的說明，下面，以為了按順序執行上述圖3 (A) — (G)所示的工序而執行上述回嵌的點為中心進行說明。
圖3 (E)所示的切除工序及回嵌工序是通過圖4所示的加工裝置進行的。該如圖4所示的加工裝置中，在圓筒狀的沖模14的上表面和在施加向下方的彈力的狀態下進行升降的壓緊模12的下表面之間壓緊上述金屬板l，同時，通過沖頭13將上述第一中間圓筒狀坯料6壓入上述沖模14內，使該第一中間圓筒狀坯料6與上述金屬板1分離。另外，在上述沖模14的內徑側設置有施加向上方的彈力的反彈模15，可以對上述第一中間圓筒狀坯料6施加向上方的彈力。但是，上述反彈模15，根據設置于上面中央部的對接調節塊16和上述沖頭13的下端面的對接，在該沖頭13下降時退避到下方。
使用上述的圖4所示的加工裝置的如圖3 (E)所示的切除工序和回嵌工序按圖5 (A) — (C)所示的順序進行。首先，如圖5 (A)所示，將仍與上述金屬板1接合的上述第一中間圓筒狀坯料6內嵌于上述沖模14的上端部。接著，隨著構成上述加工機的壓頭17使上述壓緊模12的下面及上述沖頭13下降，如圖5 (B)所示，在壓緊模12的下表面和上述沖模14的上表面之間壓緊上述金屬板1，同時通過上述沖頭13將上述第一中間圓筒狀坯料6壓入上述沖模14內。其結果是，從上述金屬板1上切除下該第一中間圓筒狀坯料6，與此同時，在上述金屬板1上形成第二圓孔10。在進行了該分割之后，在上述壓緊模12及上述沖頭13隨著上述壓頭17上升時，如圖5 (C)所示，使被該沖頭13擠壓而下降的上述壓緊模15上升。其結果是，通過該壓緊模15，上述第一中間圓筒狀坯料6被壓入上述第二圓孔10內，并被保持在該第二圓孔IO的內側。于是，通過使上述金屬板l移動，將上述第一中間圓筒狀坯料6送入圖3 (F)所示的下面的減薄拉伸工序及回嵌工序。
該圖3 (F)所示的減薄拉伸工序及回嵌工序，是通過圖6所示的加工裝置執行的。在該圖6所示的加工裝置中，在施加向上方的彈力的承模18的上表面和進行升降的圓筒狀減徑沖模20的下表面之間將上述金屬板l壓緊，與此同時，通過環形沖頭19將上述第一中間圓筒狀坯料6壓入到上述減徑沖模20內。上述環形沖頭19在上述承模18的內徑側可進行與該承模18分開的升降，并且在向上方施加了彈力的狀態下設置。另外，在上述環形承模19的內徑側固定有減徑沖頭21，
該減徑沖頭21用于對上述第一中間圓筒狀坯料6的內周面進行處理以做成第二中間圓筒狀坯料8。上述環形沖頭19可升降地設置于該減徑沖頭21的周圍，而最大上升量受其內周面和該減徑沖頭21的外周面的卡合的限制。具體而言，如圖6及圖7 (A)所示，上述最大上升量為下述狀態，即，在使上述承模18最大上升的狀態下，使上述環形沖頭19的上端緣處于比該承模18的上表面稍微靠下方的位置。再者，在上述沖模20的內徑側設置有向下方施加彈力的反彈模22。
使用上述的圖6所示的加工裝置的如圖3 (F)所示的減薄拉伸工序及回嵌工序，按照如圖7的(A) — (C)所示的順序進行。首先，如圖7 (A)所示，保持于上述第二圓孔10的內側的狀態下的上述第一中間圓筒狀坯料6內嵌于上述承模18的上端部內側，使其下端面抵接于上述環形沖頭19的上端緣。接著，如圖7 (B)所示，使上述減徑沖模20和上述反彈模22與構成上述加工機的壓頭23 —起下降，在該減徑沖模20的下表面將上述金屬板1壓入下方，在上方從上述第二圓孔10抽出上述第一中間圓筒狀坯料6，通過上述環形沖頭19送入上述減徑沖模20的內徑側。由此，在送入到減徑沖模20的內徑側的上述第一中間圓筒狀坯料6的內徑側，隨著使該減徑沖模20與上述壓頭23一起進一步下降，插入上述減徑沖頭21。其結果是，將上述第一中間圓筒狀坯料6的內徑限制于規定尺寸，與此同時，使飛邊部匯聚于內周面上端部，做成內周面上端部形成有飛邊鍔部7 (圖3 (F))的上述第二中間圓筒狀坯料8。由此，在形成該第二中間圓筒狀坯料8之后，若使上述減徑沖模20與上述壓頭23 —起上升，則使被該減徑沖頭20擠壓并下降的上述金屬板1與上述承模18—起上升，與此同時，使上述反彈模22相對于上述減徑沖頭20下降。此時，該反彈模22向下方擠壓剛形成于上述第二中間圓筒狀坯料8的上端部內周面的上述飛邊鍔部7 (參照圖3 (F))，因此，將上述第二中間圓筒狀坯料8壓入上述第二圓孔10內，且保持于該第二圓孔IO的內側。于是，通過移動上述金屬板1，將上述第二中間圓筒狀坯料8送入
圖3 (G)所示的后續的飛邊去除工序及復位工序。而在如圖3 (G)所示飛邊去除工序之后，若進行如上述的圖2 (H)所示的二次減薄拉伸工序，則進行將通過該飛邊去除工序得到的密封圈34壓入金屬板1的第二圓孔10內的復位工序。與此相對，若將通過上述的飛邊去除工序得到的密封圈34直接送入有別于本發明的對該密封圈34實施規定的加工的工序，則可以省略上述復位工序(在圖3 (G)直接取出從金屬板分離后的密封圈34)。
在以上述方式構成的本例的情況下，除由第一實施例得到的作用、效果之外，還可取得可以進行工業化大批量生產，而且可使用不必增加運行經費的連續加工裝置來制造的作用、效果。即，在本例的情況下，由于作為上述金屬板1使用從展巻機送出且巻繞于收巻機的長條金屬板1，將隨著切除工序而從該金屬板1上切除并實施了規定的加工的第一、第二圓筒狀中間坯料6、 8再壓入該金屬板1的第二圓孔10的內側，因此，可以將這些各中間坯料6、 8與該金屬板1一起送入下面的加工工序。即，與連續加工相比，設備投資低廉，而且加工效率優良(加工周期短)，可進行逐級加工。因此，可以使上述密封圈34的下降成本進一步下降。
(第三實施例加工方法)
圖8表示第三實施例加工方法。在本例的情況下，在圖8 (F)所示的減薄拉伸工序及回嵌工序中，將第二圓筒狀中間坯料8從金屬板1的第二圓孔10抽出后再嵌入的方向，相對于該金屬板1與上述的第二實施例加工方法的情況上下顛倒。隨著使該方向顛倒，毫無疑問勢必使如圖6 7所示的加工裝置的結構發生變化。而其它部分的結構，由于與上述的第二實施例加工方法一樣，因而省略重復的說明。
(第四實施例加工方法)
圖9表示第四實施例加工方法。在本例的情況下，在圖9 (C)所示的內緣翻邊加工工序的下面，設定有如圖9 (D)所示的切除工序及 復位工序。由于其它部分的構成與上述的第二實施例加工方法一樣， 因而省略重復的說明。重要的是，在實施本發明時，若切除工序在上 述內緣翻邊加工工序之后，考慮到加工作業的難易程度、確保加工精 度，則可以設定在任意的定時。
如上所述，本實施方式的具有密封圈殼型滾針軸承30通過用沖壓 加工對密封圈34進行成型，可以使密封圈得到良好的尺寸精度，進而 與防止配合部件的接觸而產生的磨損。另外，由于具有密封圈34，因 此可以控制貫通油量。再者，由于密封圈34為浮動密封，因而與接觸 式密封相比可實現低轉矩。而更優選通過將密封圈34做成1.0 0.25mm 的軸承截面高度以實現薄壁化。
特別是由于密封圈34在通過沖壓加工成型之后不進行熱處理，因 而還可實現低成本。
(第五實施例加工方法) 本例的密封圈的加工方法中，首先通過用沖壓機等將從展巻機上 拉出的長條金屬板沖裁加工成圓形，形成如圖IO(A)所示的金屬板1。
然后，作為第一工序，通過沖壓機等的沖裁加工對上述金屬板1 的中央部進行沖裁，做成如圖10 (B)的上段所示的圓輪狀的第一備用 中間坯料3。沖裁結果生成的如圖10 (B)的下段所述的圓板狀切屑51 或者廢棄或者作為用于制造更小徑的密封圈的坯料來使用。
作為第二工序，對上述第一備用中間坯料3實施下述的內緣翻邊 加工，即，將靠近該第一備用中間坯料3的內徑的部分沿軸方向折彎 成直角。該內緣翻邊加工是通過以在現有的金屬加工領域廣為人知的 方式，在用一對壓模從軸方向兩側夾持住靠近該第一備用中間坯料3 的外徑的部分的狀態下，使沖模壓入靠近該第一備用中間坯料3的內徑的部分而進行的。通過以這種方式進行的內緣翻邊加工，做成如圖 10 (C)所示的具備從圓筒狀部4及該圓筒狀部4的軸方向一端部向徑
方向外側折彎的外向鍔部9的、截面成L字形、整體為圓環狀的第二 備用中間坯料5。根據本發明的密封圈的加工方法，由該第二備用中間 坯料5中的圓筒狀部4制造高精度薄壁圈。與此相對，在上述外向鍔 部9中存在于比該圓筒狀部4的外周面靠徑方向外側的部分，在下述 的第三工序中作成圓環狀切屑52 (參照圖10 (D)的下段)，廢棄掉。
然后，在后續的第三工序中，對上述第二備用中間坯料5實施用 沖壓加工等進行的沖裁加工，去除上述外向鍔部9，做成如圖IO (D) 的上段部分所示的圓筒狀第一中間圓筒狀坯料6。該第一中間圓筒狀坯 料6的外徑與要制造的密封圈34的外徑相一致。
在后續的第四工序中，對這樣得到的第一中間圓筒狀坯料6實施 冷軋加工。而且，通過該冷軋加工的塑性加工，調整上述第一中間圓 筒狀坯料6的內外徑及截面形狀，做成如圖10 (E)所示的具有所需的 形狀精度及尺寸精度的密封圈34。參照圖11 13更詳細地說明將上述 第一中間圓筒狀坯料6加工成該密封圈34的冷軋加工。
將上述第一中間圓筒狀坯料6內嵌支承于圓環狀的沖模40內。該 沖模40具有相互同心的圓筒面即內外兩周面，由使各自的外周面滾動 接觸于該沖模40的外周面的未圖示的多個支承輥，來(在阻止徑方向 的位移的狀態下)只是轉動自如地支承。另外，上述沖模40具有與要 制造的密封圈34 (以及上述第一中間圓筒狀坯料6)的外徑相一致的 內徑。在上述第四工序時，將該第一中間圓筒狀坯料6保持于上述沖 模40的內周面。而且，在該狀態下，通過擠壓輥41將上述第一中間 圓筒狀坯料6朝向上述沖模40的內周面且沿著圖11的箭頭方向進行 擠壓。
在上述擠壓輥41的中間部外周面與上述第一中間圓筒狀坯料6匹配的部分，貫穿全周形成有凹槽42。該凹槽42的截面形狀為矩形，軸 方向的寬度尺寸與上述要制造的密封圈34的寬度尺寸相一致。另外， 將上述擠壓輥41的徑方向的上述凹槽42的深度做成要制造的密封圈 34的厚度尺寸以下。在將上述第一中間圓筒狀坯料6加工成上述密封 圈34時，使這樣的擠壓輥41 一邊自轉一邊按壓在上述沖模40的內周 面。而且，在該沖模40的內周面和上述凹槽42的內面之間，強力按 壓上述第一中間圓筒狀坯料6的圓周方向的一部分。
隨著上述擠壓輥41的按壓，上述沖模40在與該擠壓輥41的自轉 方向相同方向上轉動，同時支承該擠壓輥41的擠壓力。另外，使上述 第一中間圓筒狀坯料6也與該沖模40—起轉動。因此，在該第一中間 圓筒狀坯料6內，使在該沖模40的內周面和上述凹槽42的內面之間 被強力擠壓的部分在圓周方向上連續變化。其結果是，使上述第一中 間圓筒狀坯料6的截面形狀貫穿全周以圖13 (A) — (B)所示的方式 發生變化。即，該第一中間圓筒狀坯料6的截面形狀塑性變形為上述 沖模40的內周面和上述凹槽42的內面匹配，作為上述密封圈34。艮口， 在使用上述沖模40和上述擠壓輥41進行的上述第四工序時，使上述 第一中間圓筒狀坯料6的外徑及外周面的形狀不發生變化，而使內徑 及內周面的形狀發生變化，從而加工成上述密封圈34。
根據以上述方式構成的本例的密封圈的加工方法，其具備下述第 一 第四工序。
"第一工序"通過沖裁金屬板1做成圓輪狀的第一備用中間坯料3。
"第二工序"通過實施將靠近該第一備用中間坯料3的內徑部 分沿軸方向折彎成直角的內緣翻邊加工，做成具備從圓筒狀部4及該 圓筒狀部4的軸方向一端部向徑方向外側折彎的外向鍔部9的、截面 成L字形、整體為圓環的第二備用中間坯料5。"第三工序"去除該第二備用中間坯料5的外向鍔部9，做成圓 筒狀的第一中間圓筒狀坯料6。
"第四工序"通過冷軋加工調整該第一中間圓筒狀坯料6的內 外徑及截面形狀，做成具有所需要的形狀精度及尺寸精度的密封圈34。 不言自明，該形狀精度除與截面形狀有關的精度外，還包含圓度等與 整體形狀有關的精度。
由此，可用低成本制造有必要充分確保薄壁且內外徑的尺寸及截
面形狀的精度的高精度薄壁圈即上述密封圈34。 g卩，在本例的情況下， 只要根據要制造的密封圈34的徑方向厚度來選擇作為金屬板1的金屬 板的厚度，即使是薄壁密封圈34也可根據厚度尺寸充分確保必要的精 度，換言之就是可充分確保內外徑的精度，同時還根據形狀精度制造 良好的高精度薄壁圈。特別是由于使用上述那樣的沖模40和擠壓輥41 進行將上述第一中間圓筒狀坯料6加工成上述密封圈34的冷軋加工， 因而可高效率地制造具有優良的形狀精度及尺寸精度的密封圈34。
另外，在第四工序時，將第一中間圓筒狀坯料6保持于圓環狀的 沖模40的內周面。而且，在該狀態下，通過擠壓輥41朝向該沖模40 的內周面擠壓該第一中間圓筒狀坯料6的內周面。優選的是，在第三 工序形成具有與完成后的密封圈34的外徑相一致的外徑的第一中間圓 筒狀坯料6。然后，在第四工序，使該第一中間圓筒狀坯料6的外徑不 發生變化，而是使內徑及內周面的形狀發生變化。由此，可高效率地 制造具有優良的形狀精度及尺寸精度的密封圈34。
(第六實施例加工方法)
圖14 16表示第六實施例加工方法。將上述的第五實施例的情況 得到的密封圈34的截面形狀的四角部(內外兩周面的軸方向兩端緣) 削尖(使該部分的截面形狀的曲率半徑變得極小)。與此相對，在本
21例的情況下，故意將截面形狀的四角部做成凸圓弧面(形成角R)。關于內周緣的軸方向兩端緣的角R，在上述的第五實施例加工方法中，只
要在形成于擠壓輥41的外周面的凹槽42的底面角部設置角R(只要將
底面角部的截面形狀做成凹圓弧面)就可形成。與此相對，若僅按照
沖模的內周面的形狀制造外周面的軸方向兩端緣的角R，則不必從該沖
模的內周面取出完成后的密封圈。
本例的加工方法是鑒于這樣的事件來考慮的，其目的在于實現從
沖模40a取出不僅使內周面的軸方向兩端緣而且使外周面的軸方向兩端緣也形成角R的密封圈34的加工方法。另外，在表示本例的制造方法的圖14上，(A) (C)與表示上述的第五實施例加工方法的圖10 (A) (C)相同。另外，圖14 (E)除局部形成有下述的角R部11這一點之外與上述圖10 (D)相同。本例的特征在于，設置有如圖14 (D)所示的預加工工序，與此同時，設計了在(F)進行的冷軋加工所使用的沖模40a的內周面形狀。因此，對與上述的第五實施例加工方法相同的部分有關的重復說明進行了省略或者簡略，下面，著重說明與該第五實施例加工方法不同的部分。
在按照上述的意圖考慮的第六實施例加工方法的情況下，在如圖14(E)的上段所示的第一中間圓筒狀坯料6的外周面一端緣，形成有如圖15所示的角R部11。形成該角R部11的工序只要在將上述第一中間圓筒狀坯料6a固定于(內嵌于圓環狀的沖模40a)如圖16所示的沖模40a的內周面以前進行即可。即，在圖14 (B) — (C)之間、圖14 (C) — (E)之間、圖14 (E) — (F)之間的任何一個之間進行都可以。在本例的情況下，在將如(C)所示的第二備用中間坯料5加工成如(E)所示的第一中間圓筒狀坯料6之前，在圖14 (D)，使圓筒狀部4的外周面前端緣部形成如上述圖15所示的角R部11。形成這樣的角R部11的作業，是通過在將上述圓筒狀部4外嵌于圓筒狀的型芯的狀態下，在該圓筒狀部4的外周面前端緣部擠壓前端面在全周形成有凹圓弧面狀的擠壓面的圓環狀壓緊模，使該外周面前端緣部發生塑
22性變形而進行的。
在這樣進行的預加工工序中，對在上述圓筒狀部4的外周面前端
部形成有上述角R部11的如圖14 (D)所示的第三備用中間坯料5A，
與上述第五實施例的情況同樣地實施沖壓加工等的沖裁加工。然后，
去除外向鍔部9，做成如圖14 (E)的上段部分所示的那種圓筒狀的第一中間圓筒狀坯料6。在該第一中間圓筒狀坯料6的內外兩周面的軸方向兩端緣部內、外周面的軸方向一端緣，設置有上述角R部。與此相對，外周面的軸方向另一端緣及內周面的軸方向兩端緣仍然是尖的。因此，在如圖14 (E) — (F)所示的第四工序，在調整上述第一中間圓筒狀坯料6的內外徑及截面形狀時，使角R部形成于上述外周面的軸方向另一端緣及內周面的軸方向兩端緣。然后，在截面形狀的四角部分均形成角R部，而且做成具有所需要的形狀精度及尺寸精度的上述密封圈34。
為了得到這樣的密封圈34，如圖16所示，將上述第四工序所使用的圓環狀的沖模40a的內周面做成通過臺階部45使彼此同心的圓筒部即大徑部43和小徑部44連續的帶臺階圓筒面。另外，將該臺階部45做成截面形狀為四分之一圓弧狀的凹圓弧面。另外，關于形成于擠壓輥41a的外周面的凹槽42a的底部軸方向兩端角部，也做成截面形狀為四分之一圓弧狀的凹圓弧面。與冷軋加工裝置有關的其它部分的結構與上述的第五實施例加工方法一樣。
在本例的情況中，在該第一中間圓筒狀坯料6的外周面的軸方向另一端緣(削尖的緣)與設置于該沖模40a的內周面的上述凹圓弧面即臺階部45相對置的狀態下，將上述第一中間圓筒狀坯料6內嵌于上述沖模40a。而且，與上述第五實施例一樣，通過上述擠壓輥41a朝向上述沖模40a的內周面擠壓上述第一中間圓筒狀坯料6。該擠壓的結果是，使該第一中間圓筒狀坯料6的截面形狀在整周以圖16 (A) — (B)所示的方式發生變化。即，使該第一中間圓筒狀坯料6的截面形狀以上
23述沖模40a的內周面和上述凹槽42的內周面匹配的方式發生塑性變形，進而做成上述密封圈34。此時，將構成該凹槽42的底部軸方向兩端角部的凹圓弧面的形狀轉印到上述第一中間圓筒狀坯料6的內周面兩端緣部，將上述臺階部45的形狀轉印到該第一中間圓筒狀坯料6的外周面的軸方向另一端緣部。由于在該第一中間圓筒狀坯料6的外周面的軸方向一端緣部形成有原來的上述角R部11，因而在上述第四工序的結果而得到的上述密封圈34的內外兩周面的軸方向兩端緣部，分別形成有截面形狀為四分之一圓弧狀的角R部。
根據上述那樣構成的本例的密封圈的加工方法，可通過工業手法高效率制造內外兩周面的軸方向兩端緣部分別形成有截面形狀為四分之一圓弧狀的角R部(凸圓弧形)的品質優良的密封圈34。 g口，只要簡單地在內外兩周面的軸方向兩端緣部形成角R部，就可以通過對使用上述的第五實施例加工方法制造的密封圈34實施車削、研削等機械加工來制造。但是，這種通過這樣的機械加工形成角R部的方法，加工成本高，不可避免地提高了得到的密封圈甚至安裝有該密封圈的汽車用變速器等各種機械裝置的成本。與此相對，根據本例的加工方法，在上述第一工序后、上述第四工序前，即，在該第一工序和上述第二工序之間、該第二工序和上述第三工序之間、或者在該第三工序和上述第四工序之間當中的任何兩工序之間，對中間坯料(第一備用中間坯料3 第一中間圓筒狀坯料6中的任一個)實施將外周面兩端緣中的至少一方的端緣的截面形狀做成例如四分之一圓弧狀的凸圓弧形的預先成型，因此，該端緣不是尖棱，進而可高效率制造品質優良的密封圈34。
(第七例加工方法)下面說明對密封圈實施耐磨處理的第七例加工方法。為了使通過第一實施例 第六實施例的加工方法加工后的密封圈34避免與淬火、回火等熱處理相伴隨的變形，而在沖壓成形后不實施熱處理等處理，期望通過對金屬板加工進行的加工硬化(在第一 第四實施例加工方
24法中通過沖壓加工進行加工硬化，在第五、第六實施例的加工方法中除沖壓加工之外，還通過冷軋加工進行加工硬化)。由于即使作為加工硬化，密封圈34構成浮動密封，因而在通常使用時不會造成問題。
但是，在在嚴酷的條件下使用殼型滾針軸承30的情況下，優選對密封圈34進行耐磨處理。
作為耐磨處理，為了將薄壁密封圈34精制成所需要的形狀精度及尺寸精度，而優選不產生因耐磨處理引起的變形的處理方法。具體而言，就是可考慮能夠在低溫下的處理的滲氮處理方法。在滲氮處理中，例如有氣化滲氮、鹽浴滲氮、離子滲氮等，而優選可以在低溫下進行處理的Nv滲氮工藝(Air Water株式會社的商標)。
Nv滲氮工藝中，對通過第一 第六實施例的任何一種加工方法成型為圓筒形密封圈34，首先例如在使用NF3等氟系氣體實施氟化處理之后，進行氣體滲氮處理而在密封圈34的表面形成滲氮層。通過該氟化處理，去除妨礙滲氮的被處理材料表面的Cr氧化物等，進而形成使被處理材料表面活化的氟化層。由此，即使在40(TC左右的低溫下進行滲氮處理，也可形成比較均勻的滲氮層。如上所述，由于氟化處理及滲氮處理都是在低溫下進行處理的，因而不會使密封圈34發生變形，可保持由第一 第六實施例的加工方法加工的高尺寸精度及形狀，進而可以制作高精度的密封圈34。如上所述，通過對密封圈34實施Nv滲氮處理，形成表面Hv硬度400以上、厚度5 20pm的滲氮層，既可以防止與耐磨處理相伴的密封圈34的變形，又可提高耐磨性。
另外，本發明不限于上述的各實施方式，而是可以進行適當變形、改良等。
本實施方式使用內周面具有滾道面31a、兩端部具有內向凸緣部31b、 31c的外圈殼31，但也可以使用外周面具有滾道面、兩端部具有外向鍔部的內圈殼，該情況下，密封圈在殼的外側，且設置于保持器
25的端面和外向鍔部之間。 實施例
下面，使用本發明的具有密封圈殼型滾針軸承和現有的滑動軸承 (軸瓦)，對動轉矩及貫通油量進行對比試驗。動轉矩的對比試驗，
兩軸承都使用軸承截面高度為1.5mm、試驗負載為500N來進行的。另 外，貫通油量的對比試驗是在下述條件下進行的，即，都是軸承截面 高為1.5mm，使用密封圈與軸的間隙達到上限即0.06mm的殼型滾針軸 承和間隙達到上限即0.08mm的軸瓦、將軸轉數設為0 3000rpm、潤 滑油為JWS309 (Exxon Mobil公司制造)、油壓為30kPa、油溫約80 °C。圖17表示動轉矩的測量結果，圖18表示貫通油量的測量結果。
如圖17所示，可以看出，在動轉矩的對比試驗中，由于使用殼型 滾針軸承因而可實現低轉矩化。特別是可以確認，在燃費有效率差的 低速區，轉矩降低效果明顯。
另外，如圖18所示，在貫通油量的對比試驗中，與間隙為0.08 的軸瓦的貫通油量相比較，間隙為0.06mm的殼型滾針軸承的貫通油量 最大也只達到4mL左右高，可以在與軸瓦同一程度上進行貫通油量的 控制。
然后，對可在高溫下使用、且使用在制造容易的聚酰胺46中混入 25。/。的玻璃纖維的材料、改變成型條件且同時對內徑45mm的樹脂制保 持器進行注射模塑成型、各成型條件及有無退火處理引起的外徑圓度 進行了對比。圖19表示其結果。
另外，試驗條件為，對條件不同的4種類型的樹脂制保持器進行 成型，其中，對一種類型的成形品進行退火處理。退火處理是將45mm、 22mm的退火軸插入樹脂制保持器的內徑，在17(TC下保持3個小時。 圓度是使用工程顯微鏡，對樹脂制保持器(未進行退火處理的保持器
26各10個、具有退火處理的保持器20個)的澆口側及噴射器側的外徑 分別測量8個點，求出平均值。
如圖19所示，可以看出，未進行退火處理的樹脂制保持器，因成 型條件而存在些許差異，但都超出公差(士0.1mm)。另一方面，進行 了退火處理的樹脂制保持器全都被納入公差內，表明退火處理在提高 圓度方面是有效的。
然后，對進行了擴散滲氮(鹽浴滲氮)、NV滲氮、NV滲氮(無 氧化膜)的3種耐磨處理后的翹曲變形進行了試驗。圖20表示通過這 些處理的翹曲量。該結果表明，不論進行了NV滲氮、NV滲氮(無氧 化膜)、阿爾卡耐蝕鋁合金VG7中的任一種處理的情況，所有的成品 的翹曲量都在規范范圍內，故而更優選之。
本專利申請以2006年6月8日出版的日本專利申請(特愿2006 —159699)及2007年1月19日出版的日本專利申請(特愿2007 — 010153)為依據，其內容在此作為參照引用。
權利要求
1、一種具有密封圈的殼型滾針軸承，其包括殼，其在內周面或者外周面上具有滾道面，并且在兩端部中具有凸緣部；保持器，其在圓周方向上具有多個油兜；多個滾針，其保持在所述各油兜中，以便該多個滾針可以沿著所述滾道面自如地滾動；圓筒形密封圈，其在所述殼的內側或者外側被設置在所述保持器的端面與所述凸緣部之間，其特征在于，所述密封圈構成浮動密封，并且該密封圈通過沖壓加工而成型。
2、 如權利要求1所述的具有密封圈的殼型滾針軸承，其特征在于， 在完成對所述密封圈的所述沖壓加工后，不對該密封圈進行熱處理。
3、 如權利要求1所述的具有密封圈的殼型滾針軸承，其特征在于， 在完成對所述密封圈的所述沖壓加工后，對該密封圈進行耐磨處理。
4、 如權利要求1所述的具有密封圈的殼型滾針軸承，其特征在于， 所述保持器由樹脂制成。
5、 一種制造具有密封圈的殼型滾針軸承的方法，該具有密封圈的 殼型滾針軸承包括-殼，其在內周面或者外周面上具有滾道面，并且在兩端部具有凸緣部；保持器，其在圓周方向上具有多個油兜；多個滾針，其保持在所述各油兜中，以便沿著所述滾道面自如地 滾動；以及組成浮動密封的圓筒形密封圈，其在所述殼的內側或者外側被設 置在所述保持器的端面與所述保持器的凸緣部之間，該制造具有密封圈的殼型滾針軸承的方法，包括通過沖壓加工使 所述密封圈成型的工序。
全文摘要
本發明提供一種具有密封圈的殼型滾針軸承及其制造方法。具有密封圈的殼型滾針軸承(30)具備殼(31)，其在內周面具有滾道面(31a)，在兩端部具有內向凸緣部(31b、31c)；保持器(32)，其在貫穿圓周方向具有多個油兜(32a)且通過切削進行加工；多個滾針(33)，其以沿著滾道面(31a)滾動自如的方式保持于各油兜(32a)內；以及圓筒形密封圈(34)，其設置于保持器(32)的端面(32b)和內向凸緣部(31b)之間。密封圈(34)構成浮動密封，通過沖壓加工而成型。由此，具備良好的尺寸精度，可控制貫通油量。
文檔編號F16C33/78GK101466957SQ200780021158
公開日2009年6月24日 申請日期2007年6月7日 優先權日2006年6月8日
發明者堀野慶一, 大塚清司, 小林一登, 工滕丈洋, 新藤功 申請人:日本精工株式會社