具有密封圈的壳型滚针轴承及其制造方法

专利名称：具有密封圈的壳型滚针轴承及其制造方法
技术领域：
本发明涉及具有密封圈的滚针轴承及其制造方法。
背景技术：
以往，自动变速器多使用滑动轴承(轴瓦)，但为了轴瓦的烧接 对策及低转矩化而代用壳型滚针轴承。
作为壳型滚针轴承，公知的是实现了轴承截面高度达到1.5 2.5mm的薄壁化的轴承及为了做成与轴瓦同级别的润滑剂的贯通油量 而具有密封圈的轴承(例如，参照专利文献1 3)。
具体而言，图21所示的壳型滚针轴承100具备壳(带挡边的外 圈)101、保持器102、多个滚针103，具有1.5mm左右的轴承截面高 度及17 33mm的轴径。另外，图22所示的壳型滚针轴承110除了壳 111、保持器112、多个滚针113之外，还具备具有2mm左右的截面高 度以控制贯通油量的密封圈114，具有3 3.5mm的轴承截面高度及 13 43mm的轴径。
对图22所示的壳型滚针轴承110的密封圈114进行切削加工，另 外，在切削加工后实施热处理以防止与配合部件的接触等而引起的磨 损。
专利文献l:(日本)特开平6 — 294418号公报 专利文献2:(日本)特开2000 — 291669号公报 专利文献3:(日本)实用公开平6 — 23776号公报但是，在如图21所记载的壳型滚针轴承100中，要求控制贯通油
量，另一方面，在如图22所记载的壳型滚针轴承110中，由于对密封 圈114实行切削加工，而存在不能产生密封圈的内径圆度及内径尺寸
公差等所需精度的问题。

发明内容
本发明是鉴于上述的情况而设立的，其目的在于提供一种具有密 封圈的壳型滚针轴承及其制造方法，其具备良好的尺寸精度，可以控 制贯通油量。
(1) 一种具有密封圈的壳型滚针轴承，具备
壳，其在内周面或者外周面具有滚道面，在两端部具有凸缘部； 保持器，其在贯穿圆周方向具有多个油兜；
多个滚针，其以沿着上述滚道面滚动自如的方式保持于上述各油 兜内；以及
圆筒形密封圈，其在上述壳的内侧或者外侧被设置于上述保持器 的端面和上述凸缘部之间，其特征在于，
上述密封圈构成浮动密封，通过冲压加工而成型。
(2) 如(1)所述的具有密封圈的壳型滚针轴承，其特征在于， 上述密封圈在通过上述冲压加工成型后，不进行热处理。
(3) 如(1)所述的具有密封圈的壳型滚针轴承，其特征在于， 上述密封圈在通过上述冲压加工成型后，进行耐磨处理。
(4) 如(1)所述的具有密封圈的壳型滚针轴承，其特征在于， 上述保持器为树脂制保持器。
(5) —种具有密封圈的壳型滚针轴承的制造方法，其中上述具有 密封圈的壳型滚针轴承具备壳，其在内周面或者外周面具有滚道面，在两端部具有凸缘部；保持器，其在贯穿圆周方向具有多个油兜；多 个滚针，其以沿着上述滚道面滚动自如的方式保持于上述各油兜内；
以及圆筒形密封圈，其在上述壳的内侧或者外侧被设置于上述保持器 的端面和上述凸缘部之间，该制造方法的特征在于，通过冲压加工对 上述密封圈进行成型。
本发明的具有密封圈的壳型滚针轴承及其制造方法，通过利用冲 压加工来对密封圈进行成型，可以使密封圈得到良好的尺寸精度，防 止与配合部件的接触引起的磨损。另外，由于具有密封圈，因而可以 控制贯通油量。另外，由于密封圈为浮动密封，因而与接触式密封相 比较可实现低转矩化。
另外，由于密封圈在利用冲压加工而成型后不进行热处理，因而 还可实现低成本化。
再者，由于密封圈在通过冲压加工而成型后进行耐磨处理，因而 可以防止因与设置于壳的端部的凸缘部的滑动接触而引起密封圈的磨 损。另外，作为耐磨处理只要进行用低温处理的渗氮处理就可以既防 止与耐磨处理相伴随的密封圈的变形又可以提高耐磨性，进而可以高 精度制作薄壁密封圈。
另外，通过将保持器做成树脂制保持器，可以容易且廉价制作在 金属制保持器中油兜成型特别是用于保持滚针的爪的加工困难的薄壁 保持器。


图1是示出本发明一实施方式的具有密封圈的壳型滚针轴承的剖 面图。
图2是示出密封圈的第一实施例的加工工序的剖面图，图2 (A)表示坯料金属板，图2 (B)表示冲裁内径部分的工序，图2 (C)表示 内缘翻边的工序，图2 (D)表示压縮成型的工序，图2 (E)表示切除 圆筒部的工序，图2 (F)表示减薄拉伸内径的工序，图2 (G)表示切 除飞边部分的工序，图2(H)表示二次减薄拉伸的工序。
图3是示出密封圈的第二实施例的加工工序的剖面图，图3 (A) 表示盘绕基材，图3 (B)表示冲裁内径部分的工序，图3 (C)表示翻 边的工序，图3 (D)表示压縮成型的工序，图3 (E)表示切除圆筒状 部的工序，图3 (F)表示减薄拉伸内径的工序，图3 (G)表示切除飞 边的工序。
图4是第二实施例切除工序及其后续的回嵌工序所使用的冲压装 置的剖面图。
图5是按照加工的进行顺序表示切除工序及其后续的回嵌工序的 剖面图，图5 (A)是加工前的状态图，图5 (B)是加工过程剖面图， 图5 (C)是将圈恢复到盘绕基材的原来状态的状态图。
图6是第二实施例中减薄拉伸工序及其后续的回嵌工序所使用的 冲压装置的剖面图。
图7是按照加工的进行顺序表示减薄拉伸工序及其后续的回嵌工 序的剖面图，图7 (A)是加工前的状态图，图7 (B)是加工过程剖面 图，图7 (C)是将圈恢复到盘绕基材的原来状态的状态图。
图8是表示密封圈的第三实施例加工工序的剖面图，图8 (A)表 示盘绕基材，图8 (B)表示冲裁内径的工序，图8 (C)表示内缘翻边 的工序，图8 (D)表示压縮成型的工序，图8 (E)表示切除圆筒状部 的工序，图8 (F)表示减薄拉伸内径的工序，图8 (G)表示切除飞边 的工序。图9是表示密封圈的第四实施例加工工序的剖面图，图9 (A)表
示盘绕基材，图9 (B)表示冲裁内径的工序，图9 (C)表示内缘翻边 的工序，图9 (D)表示压縮成型的工序，图9 (E)表示切除圆筒状部 的工序，图9 (F)表示减薄拉伸内径的工序，图9 (G)表示切除飞边 的工序。
图IO是表示密封圈的第五实施例加工工序的剖面图，图10 (A) 表示坯料金属板，图10 (B)表示冲裁内径的工序，图10 (C)表示内 缘翻边的工序，图10 (D)表示切除圆筒状部的工序，图10 (E)表示 冷轧的工序。
图11是表示冷轧加工的实施方式的侧面图。
图12是图ii的xn —xn剖面图。
图13 (A)是表示冷轧加工开始前的状态的图12的XIII部的放大 图，(B)是表示加工后的状态的图12的XIII部的放大图。
图14是表示密封圈的第六实施例加工工序的剖面图，图14 (A) 表示坯料金属板，图14 (B)表示冲裁内径的工序，图14 (C)表示内 缘翻边的工序，图14 (D)形成角R部的工序，图14 (E)表示切除 圆筒状部的工序，图14 (F)表示冷轧的工序。
图15是图14 (D)的X V部放大图。
图16(A)是表示冷轧加工开始前的状态的与图13同样的放大图， 图16 (B)是表示加工后的状态的与图13同样的放大图。
图17是表示壳型滚针轴承和轴瓦的动转矩的测量结果的图表。图18是表示壳型滚针轴承和轴瓦的贯通油量的测量结果的图表。
图19是对成型条件及有无退火处理的保持器的外径圆度进行比较 的图表。
图20是表示耐磨处理后的密封圈的翘曲量的图表。
图21是表示现有的壳型滚针轴承的剖面图。
图22是表示具有切削加工后的密封圈的另一现有的壳型滚针轴承
的剖面图。 符号说明
30:具有密封圈的壳型滚针轴承 31:壳
31a:滚道面
31b、 31c:内向凸缘(凸缘部)
32:保持器
32a:油兜
32b:保持器的端面 33:滚针 34:密封圈
具体实施例方式
下面，将参照附图详细说明本发明一实施方式的具有密封圈的壳 型滚针轴承。
具有密封圈的壳型滚针轴承30配置在自动变速器内的齿轮系之
间、齿轮轴和机架之间、或者机油泵齿轮的侧上等。如图1所示，该壳型滚针轴承30包括壳(带挡边外圈)31、保持器32、多个滚针
33、圆筒形密封圈34，并且其可转动地支承未示出的轴(或者内圈部件)。
壳31包括设置在在内周面上的滚道面31a，设置在两端部处的 向内凸缘部31b、31c。保持器32包括设置在圆周方向上的多个油兜32a。
在此，保持器32由金属制成，该金属可以是例如SPCC、 S10C、 AISI—1010、 SCM415、 SK5、 SUJ2的钢，并且其通过焊接、冲压、或 切削的方法而被加工。另外，可以以与传统方法相同的方式来对保持 器32实施碳氮共渗化及盐浴软氮化处理(扩散渗碳)的热处理，然而， 在将较薄的保持器应用到40mm或以上的轴径的滚针轴承的情况下， 由于对保持器32执行的热处理引起的变形，可能使滚针33钻进在滚 道面31a和保持器32的外径面之间的空间。因此，为了抑制由热处理 引起变形，保持器32采用扩散渗碳SQ (Single quench)处理、NV渗 氮处理等。
当保持器32由树脂制成的时候，可使用聚酰胺46、聚酰胺66、 PPS (聚苯硫醚)等。聚酰胺46在15(TC的温度下可连续使用，并且也 可在瞬间达到17(TC的情况下使用。聚酰胺66可以在12(TC的温度下 使用，PPS可以在20(TC的温度下使用。为了提高机械强度，在各树脂 材料中混入20 30%的玻璃纤维。
在壳型滚针轴承30的轴承截面高度为1.5 2.5mm左右时，保持 器的厚度较小为lmm或以下。通过用上述树脂形成薄壁保持器，同金 属制成的保持器相比，可以很容易地形成用于保持油兜及滚针的爪。
例如，对于这种内径为45mm的由树脂制成的保持器32而言，要 求精确的圆度。为了制造具有高精度的树脂制成的保持器，在对保持 器进行注射模塑成型之后，进行退火处理是有效的。滚针33滚动自如地保持在保持器32的各油兜32a中，以便该滚 针33可以沿着壳31的滚道面31a自如地滚动。在该滚针33两端部上 实施凸面加工。
密封圈34由例如SPCC SPCE、或者SUJ2的钢制成。该密封圈34 设置在保持器32的端面32b和壳31的内向凸缘部31b之间，其在壳 内部润滑油流动的下游侧上并且控制流过该滚针轴承30的润滑油的 量。密封圈34根据需要还可以由例如铜或者铜系合金、铝或者铝系合 金等的非铁金属制成。另外，如果使用本实施方式的下述的加工方法， 密封圈34优选由SPCC及SPCE制成。而且，密封圈34是具有比轴的 外径稍大、比壳31的内径稍小的外径的浮动密封。
壳型滚针轴承30如下制成很薄。该滚针轴承的横截面的高度为 1.0 3.5mm，优选为1.5 2.5mm，更优选为1.5 2.0mm，而轴径优选 为100mm或以下。设置在壳31内的密封圈34的截面高度为0.8 1.8mm。由于具有具有上述尺寸和形状的密封圈34是通过冲压加工(在 本实施方式中，为下述的尺寸控制工序、减薄拉伸工序、二次减薄拉 伸工序)或者冷轧加工而成型。因此，由于加工硬化使表面硬度提高。 从而，可以在后续工序不进行热处理(淬火处理、回火处理)而制造 该密封圈34。因此，在没有热处理引起的变形的情况下，该密封圈34 尺寸精度很高。例如，根据使用壳型滚针轴承30的条件等需要，也可 以对密封圈34进行诸如渗氮的处理以提髙耐磨性。
具体而言，密封圈34例如通过下述的加工方法形成。
(第一实施例的加工方法) 在该加工方法的情况中，首先，对图2 (A)所示的作为坯料的由 软钢板、不锈钢板制成金属板1实施冲孔加工，得到图2 (B)所示的 具有圆孔2的第一备用中间坯料3。然后，通过对该第一备用中间坯料3实施将其圆孔2的周围全周折成相对于上述金属板l成直角的内缘翻
边加工。由上所述，得到图2 (C)所示的具有圆筒状部4的第二备用 中间坯料5。该圆筒状部4的容积比要制造的密封圈的容积大。尤其， 该圆筒状部4在轴向上的长度比要制造的密封圈在轴向上的长度大。
对上述第二备用中间坯料5的圆筒状部4，在后续的尺寸控制工序 中实施塑性加工，并且将该圆筒状部4做成图2 (D)所示的第一中间 圆筒坯料6。在上述尺寸控制工序中，执行如下操作。
在使用具备具有规定的内径的圆筒状的内周面(未示出)的模具 来限制上述圆筒状部4的外周面，同时不限制该圆筒状部4的内周面 的状态下，在轴向上挤压(一边发生塑性变形一边沿轴方向压縮)圆 筒状部4以变成期望的尺寸，即，在彼此同心设置并且轴向地移动以 彼此靠近/远离的一对平面之间(例如，形成在上述模具的端部内周面 的接收段部与内嵌于该模具的压模的前端面之间)，加工密封圈的轴 向尺寸。
随着以这样的方式进行的沿轴方向进行压縮的塑性变形，将上述 圆筒状部4的外径及轴方向尺寸控制在规定值，同时，飞边径向内膨 胀，并且得到上述第一中间圆筒状坯料6。该第一中间圆筒状坯料6的 内径尺寸小于要制造的密封圈的内径尺寸。
在图2所示的实施方式的情况下，如图2 (E)所示，在形成上述 第一中间圆筒状坯料6后进行切除工序，从上述金属板1上切除该第 一中间圆筒状坯料6。该切除工序通过使用冲压机的冲裁加工来进行。
这样，对从上述金属板1上切除的上述第一中间圆筒状坯料6实 施将内径尺寸扩至标准值(要得到的密封圈的内径尺寸)的减薄拉伸 加工。在实施该减薄拉伸加工的工序中，以不使外径扩大的方式来限 制上述第一中间圆筒状坯料6的外周面，同时，将具有适当的(与要得到的密封圈的内径尺寸一致)外径尺寸的减径冲头从轴向一端侧(图 2 (F)的上侧)压入该第一中间圆筒状坯料6的内径侧。通过这样的 减径冲头的压入，使存在于上述第一中间圆筒状坯料6的内周部分的
飞边汇聚在轴方向另一端侧(图2 (F)的下侧)，得到图2 (F)所示 的第二中间圆筒状坯料8，该第二中间圆筒状坯料8在该轴向另一端部 的内周面具有内向凸缘状的飞边锷部7。
将该第二中间圆筒状坯料8送到下面的飞边去除工序，去除上述 飞边锷部7。在该飞边去除工序中，通过将具有适当的(与要得到的密 封圈的内径尺寸一致)外径尺寸的冲裁冲头插入该第二中间圆筒状坯 料8的内侧，去除上述飞边锷部7，得到图2 (G)所示的密封圈34。
另外，该密封圈34的加工作业也可以在上述图2 (G)阶段结束， 但若在该图2 (G)阶段难以达到所期望的上述密封圈34的内周面的 内径或者性状，则如图2 (H)所示，也可以执行用减径模具对上述密 封圈34的内周面进行研磨的二次减薄拉伸。
总之，得到的密封圈34被送入对该密封圈34实施规定的加工的 有别于本发明的其它的工序。关于如上所述送入其它工序的该密封圈 34，其外径、轴向尺寸以及内径分别被调整在适当值。因此，不需要 通过车削等切去轴向端部。另外，也不需要进行如挤压加工那样需要 大的加工力的加工，从而可将上述密封圈34的制造成本抑制得很低。
这种第一实施例的加工方法，可工业化大批量地生产将内径、外 径、轴方向尺寸限制于规定值的密封圈34，并且可以以低成本构成， 并且，可以用不增加运行费用的加工装置制造。即，得到的密封圈34， 由于在尺寸控制工序将外径及轴方向尺寸限制于标准值，通过减薄拉 伸工序和飞边去除工序将内径尺寸限制于标准值，因而不需要通过车 削等切去轴向端部，可以得到使这些各尺寸都达到任意标准值的高精 度的圆筒状密封圈34。(第二实施例加工方法)图3 7表示第二实施例加工方法。本例的情况是通过依次执行如
图3 (A) — (G)所示的工序，将金属板1加工成密封圈34。该工序实质上是与第一实施例加工方法的情况相同的。另外，在本例的情况下，还可以执行如上述的图2 (H)所示的那种二次减薄拉伸工序。本例的特征在于，作为上述金属板l，使用由未示出的展巻机送出，巻绕于也未示出的收巻机的长条状金属板，按顺序执行上述图3(A) —(G)所示的工序。即，与加工的进行同步，按照与为执行各工序而邻接配置的各加工装置的间隔相均衡的间距(间隔/间距=整数)间歇性送出上述长条状的金属板1，同时，按顺序执行如上述图3 (A) — (G)所示的工序。
因此，在本例的情况下，不论上述图3 (A) — (G)所示哪一道工序，都不是贯穿整个宽度来切断上述长条状的金属板1，而是随着密封圈34的加工作业的进行来顺序送出上述长条状的金属板1。而且，在从展巻机拉出的上述长条状金属板1上，在图3 (E)所示的切断工序，在形成了比图3 (B)所示的圆孔2大的第二圆孔IO的情况下，以使该金属板1的宽度方向两端部彼此连接的方式来确保该金属板1的宽度尺寸(设宽度尺寸〉第二圆孔IO的直径)。而且，在实施规定的加工之后，再将在上述切断工序中从上述第二圆孔10的内侧冲裁后的第一中间圆筒状坯料6(以及在下述工序制造的第二中间圆筒状坯料8)回嵌到上述第二圆孔10的内侧，然后，随着上述金属板l的输送，送入执行下面的工序的加工装置。就上述图3 (A) — (G)所示的工序而言，如上所述，由于与上述图2 (A) — (G)所示的工序相同的，因而省略重复的说明，下面，以为了按顺序执行上述图3 (A) — (G)所示的工序而执行上述回嵌的点为中心进行说明。
图3 (E)所示的切除工序及回嵌工序是通过图4所示的加工装置进行的。该如图4所示的加工装置中，在圆筒状的冲模14的上表面和在施加向下方的弹力的状态下进行升降的压紧模12的下表面之间压紧上述金属板l，同时，通过冲头13将上述第一中间圆筒状坯料6压入上述冲模14内，使该第一中间圆筒状坯料6与上述金属板1分离。另外，在上述冲模14的内径侧设置有施加向上方的弹力的反弹模15，可以对上述第一中间圆筒状坯料6施加向上方的弹力。但是，上述反弹模15，根据设置于上面中央部的对接调节块16和上述冲头13的下端面的对接，在该冲头13下降时退避到下方。
使用上述的图4所示的加工装置的如图3 (E)所示的切除工序和回嵌工序按图5 (A) — (C)所示的顺序进行。首先，如图5 (A)所示，将仍与上述金属板1接合的上述第一中间圆筒状坯料6内嵌于上述冲模14的上端部。接着，随着构成上述加工机的压头17使上述压紧模12的下面及上述冲头13下降，如图5 (B)所示，在压紧模12的下表面和上述冲模14的上表面之间压紧上述金属板1，同时通过上述冲头13将上述第一中间圆筒状坯料6压入上述冲模14内。其结果是，从上述金属板1上切除下该第一中间圆筒状坯料6，与此同时，在上述金属板1上形成第二圆孔10。在进行了该分割之后，在上述压紧模12及上述冲头13随着上述压头17上升时，如图5 (C)所示，使被该冲头13挤压而下降的上述压紧模15上升。其结果是，通过该压紧模15，上述第一中间圆筒状坯料6被压入上述第二圆孔10内，并被保持在该第二圆孔IO的内侧。于是，通过使上述金属板l移动，将上述第一中间圆筒状坯料6送入图3 (F)所示的下面的减薄拉伸工序及回嵌工序。
该图3 (F)所示的减薄拉伸工序及回嵌工序，是通过图6所示的加工装置执行的。在该图6所示的加工装置中，在施加向上方的弹力的承模18的上表面和进行升降的圆筒状减径冲模20的下表面之间将上述金属板l压紧，与此同时，通过环形冲头19将上述第一中间圆筒状坯料6压入到上述减径冲模20内。上述环形冲头19在上述承模18的内径侧可进行与该承模18分开的升降，并且在向上方施加了弹力的状态下设置。另外，在上述环形承模19的内径侧固定有减径冲头21，
该减径冲头21用于对上述第一中间圆筒状坯料6的内周面进行处理以做成第二中间圆筒状坯料8。上述环形冲头19可升降地设置于该减径冲头21的周围，而最大上升量受其内周面和该减径冲头21的外周面的卡合的限制。具体而言，如图6及图7 (A)所示，上述最大上升量为下述状态，即，在使上述承模18最大上升的状态下，使上述环形冲头19的上端缘处于比该承模18的上表面稍微靠下方的位置。再者，在上述冲模20的内径侧设置有向下方施加弹力的反弹模22。
使用上述的图6所示的加工装置的如图3 (F)所示的减薄拉伸工序及回嵌工序，按照如图7的(A) — (C)所示的顺序进行。首先，如图7 (A)所示，保持于上述第二圆孔10的内侧的状态下的上述第一中间圆筒状坯料6内嵌于上述承模18的上端部内侧，使其下端面抵接于上述环形冲头19的上端缘。接着，如图7 (B)所示，使上述减径冲模20和上述反弹模22与构成上述加工机的压头23 —起下降，在该减径冲模20的下表面将上述金属板1压入下方，在上方从上述第二圆孔10抽出上述第一中间圆筒状坯料6，通过上述环形冲头19送入上述减径冲模20的内径侧。由此，在送入到减径冲模20的内径侧的上述第一中间圆筒状坯料6的内径侧，随着使该减径冲模20与上述压头23一起进一步下降，插入上述减径冲头21。其结果是，将上述第一中间圆筒状坯料6的内径限制于规定尺寸，与此同时，使飞边部汇聚于内周面上端部，做成内周面上端部形成有飞边锷部7 (图3 (F))的上述第二中间圆筒状坯料8。由此，在形成该第二中间圆筒状坯料8之后，若使上述减径冲模20与上述压头23 —起上升，则使被该减径冲头20挤压并下降的上述金属板1与上述承模18—起上升，与此同时，使上述反弹模22相对于上述减径冲头20下降。此时，该反弹模22向下方挤压刚形成于上述第二中间圆筒状坯料8的上端部内周面的上述飞边锷部7 (参照图3 (F))，因此，将上述第二中间圆筒状坯料8压入上述第二圆孔10内，且保持于该第二圆孔IO的内侧。于是，通过移动上述金属板1，将上述第二中间圆筒状坯料8送入
图3 (G)所示的后续的飞边去除工序及复位工序。而在如图3 (G)所示飞边去除工序之后，若进行如上述的图2 (H)所示的二次减薄拉伸工序，则进行将通过该飞边去除工序得到的密封圈34压入金属板1的第二圆孔10内的复位工序。与此相对，若将通过上述的飞边去除工序得到的密封圈34直接送入有别于本发明的对该密封圈34实施规定的加工的工序，则可以省略上述复位工序(在图3 (G)直接取出从金属板分离后的密封圈34)。
在以上述方式构成的本例的情况下，除由第一实施例得到的作用、效果之外，还可取得可以进行工业化大批量生产，而且可使用不必增加运行经费的连续加工装置来制造的作用、效果。即，在本例的情况下，由于作为上述金属板1使用从展巻机送出且巻绕于收巻机的长条金属板1，将随着切除工序而从该金属板1上切除并实施了规定的加工的第一、第二圆筒状中间坯料6、 8再压入该金属板1的第二圆孔10的内侧，因此，可以将这些各中间坯料6、 8与该金属板1一起送入下面的加工工序。即，与连续加工相比，设备投资低廉，而且加工效率优良(加工周期短)，可进行逐级加工。因此，可以使上述密封圈34的下降成本进一步下降。
(第三实施例加工方法)
图8表示第三实施例加工方法。在本例的情况下，在图8 (F)所示的减薄拉伸工序及回嵌工序中，将第二圆筒状中间坯料8从金属板1的第二圆孔10抽出后再嵌入的方向，相对于该金属板1与上述的第二实施例加工方法的情况上下颠倒。随着使该方向颠倒，毫无疑问势必使如图6 7所示的加工装置的结构发生变化。而其它部分的结构，由于与上述的第二实施例加工方法一样，因而省略重复的说明。
(第四实施例加工方法)
图9表示第四实施例加工方法。在本例的情况下，在图9 (C)所示的内缘翻边加工工序的下面，设定有如图9 (D)所示的切除工序及 复位工序。由于其它部分的构成与上述的第二实施例加工方法一样， 因而省略重复的说明。重要的是，在实施本发明时，若切除工序在上 述内缘翻边加工工序之后，考虑到加工作业的难易程度、确保加工精 度，则可以设定在任意的定时。
如上所述，本实施方式的具有密封圈壳型滚针轴承30通过用冲压 加工对密封圈34进行成型，可以使密封圈得到良好的尺寸精度，进而 与防止配合部件的接触而产生的磨损。另外，由于具有密封圈34，因 此可以控制贯通油量。再者，由于密封圈34为浮动密封，因而与接触 式密封相比可实现低转矩。而更优选通过将密封圈34做成1.0 0.25mm 的轴承截面高度以实现薄壁化。
特别是由于密封圈34在通过冲压加工成型之后不进行热处理，因 而还可实现低成本。
(第五实施例加工方法) 本例的密封圈的加工方法中，首先通过用冲压机等将从展巻机上 拉出的长条金属板冲裁加工成圆形，形成如图IO(A)所示的金属板1。
然后，作为第一工序，通过冲压机等的冲裁加工对上述金属板1 的中央部进行冲裁，做成如图10 (B)的上段所示的圆轮状的第一备用 中间坯料3。冲裁结果生成的如图10 (B)的下段所述的圆板状切屑51 或者废弃或者作为用于制造更小径的密封圈的坯料来使用。
作为第二工序，对上述第一备用中间坯料3实施下述的内缘翻边 加工，即，将靠近该第一备用中间坯料3的内径的部分沿轴方向折弯 成直角。该内缘翻边加工是通过以在现有的金属加工领域广为人知的 方式，在用一对压模从轴方向两侧夹持住靠近该第一备用中间坯料3 的外径的部分的状态下，使冲模压入靠近该第一备用中间坯料3的内径的部分而进行的。通过以这种方式进行的内缘翻边加工，做成如图 10 (C)所示的具备从圆筒状部4及该圆筒状部4的轴方向一端部向径
方向外侧折弯的外向锷部9的、截面成L字形、整体为圆环状的第二 备用中间坯料5。根据本发明的密封圈的加工方法，由该第二备用中间 坯料5中的圆筒状部4制造高精度薄壁圈。与此相对，在上述外向锷 部9中存在于比该圆筒状部4的外周面靠径方向外侧的部分，在下述 的第三工序中作成圆环状切屑52 (参照图10 (D)的下段)，废弃掉。
然后，在后续的第三工序中，对上述第二备用中间坯料5实施用 冲压加工等进行的冲裁加工，去除上述外向锷部9，做成如图IO (D) 的上段部分所示的圆筒状第一中间圆筒状坯料6。该第一中间圆筒状坯 料6的外径与要制造的密封圈34的外径相一致。
在后续的第四工序中，对这样得到的第一中间圆筒状坯料6实施 冷轧加工。而且，通过该冷轧加工的塑性加工，调整上述第一中间圆 筒状坯料6的内外径及截面形状，做成如图10 (E)所示的具有所需的 形状精度及尺寸精度的密封圈34。参照图11 13更详细地说明将上述 第一中间圆筒状坯料6加工成该密封圈34的冷轧加工。
将上述第一中间圆筒状坯料6内嵌支承于圆环状的冲模40内。该 冲模40具有相互同心的圆筒面即内外两周面，由使各自的外周面滚动 接触于该冲模40的外周面的未图示的多个支承辊，来(在阻止径方向 的位移的状态下)只是转动自如地支承。另外，上述冲模40具有与要 制造的密封圈34 (以及上述第一中间圆筒状坯料6)的外径相一致的 内径。在上述第四工序时，将该第一中间圆筒状坯料6保持于上述冲 模40的内周面。而且，在该状态下，通过挤压辊41将上述第一中间 圆筒状坯料6朝向上述冲模40的内周面且沿着图11的箭头方向进行 挤压。
在上述挤压辊41的中间部外周面与上述第一中间圆筒状坯料6匹配的部分，贯穿全周形成有凹槽42。该凹槽42的截面形状为矩形，轴 方向的宽度尺寸与上述要制造的密封圈34的宽度尺寸相一致。另外， 将上述挤压辊41的径方向的上述凹槽42的深度做成要制造的密封圈 34的厚度尺寸以下。在将上述第一中间圆筒状坯料6加工成上述密封 圈34时，使这样的挤压辊41 一边自转一边按压在上述冲模40的内周 面。而且，在该冲模40的内周面和上述凹槽42的内面之间，强力按 压上述第一中间圆筒状坯料6的圆周方向的一部分。
随着上述挤压辊41的按压，上述冲模40在与该挤压辊41的自转 方向相同方向上转动，同时支承该挤压辊41的挤压力。另外，使上述 第一中间圆筒状坯料6也与该冲模40—起转动。因此，在该第一中间 圆筒状坯料6内，使在该冲模40的内周面和上述凹槽42的内面之间 被强力挤压的部分在圆周方向上连续变化。其结果是，使上述第一中 间圆筒状坯料6的截面形状贯穿全周以图13 (A) — (B)所示的方式 发生变化。即，该第一中间圆筒状坯料6的截面形状塑性变形为上述 冲模40的内周面和上述凹槽42的内面匹配，作为上述密封圈34。艮口， 在使用上述冲模40和上述挤压辊41进行的上述第四工序时，使上述 第一中间圆筒状坯料6的外径及外周面的形状不发生变化，而使内径 及内周面的形状发生变化，从而加工成上述密封圈34。
根据以上述方式构成的本例的密封圈的加工方法，其具备下述第 一 第四工序。
"第一工序"通过冲裁金属板1做成圆轮状的第一备用中间坯料3。
"第二工序"通过实施将靠近该第一备用中间坯料3的内径部 分沿轴方向折弯成直角的内缘翻边加工，做成具备从圆筒状部4及该 圆筒状部4的轴方向一端部向径方向外侧折弯的外向锷部9的、截面 成L字形、整体为圆环的第二备用中间坯料5。"第三工序"去除该第二备用中间坯料5的外向锷部9，做成圆 筒状的第一中间圆筒状坯料6。
"第四工序"通过冷轧加工调整该第一中间圆筒状坯料6的内 外径及截面形状，做成具有所需要的形状精度及尺寸精度的密封圈34。 不言自明，该形状精度除与截面形状有关的精度外，还包含圆度等与 整体形状有关的精度。
由此，可用低成本制造有必要充分确保薄壁且内外径的尺寸及截
面形状的精度的高精度薄壁圈即上述密封圈34。 g卩，在本例的情况下， 只要根据要制造的密封圈34的径方向厚度来选择作为金属板1的金属 板的厚度，即使是薄壁密封圈34也可根据厚度尺寸充分确保必要的精 度，换言之就是可充分确保内外径的精度，同时还根据形状精度制造 良好的高精度薄壁圈。特别是由于使用上述那样的冲模40和挤压辊41 进行将上述第一中间圆筒状坯料6加工成上述密封圈34的冷轧加工， 因而可高效率地制造具有优良的形状精度及尺寸精度的密封圈34。
另外，在第四工序时，将第一中间圆筒状坯料6保持于圆环状的 冲模40的内周面。而且，在该状态下，通过挤压辊41朝向该冲模40 的内周面挤压该第一中间圆筒状坯料6的内周面。优选的是，在第三 工序形成具有与完成后的密封圈34的外径相一致的外径的第一中间圆 筒状坯料6。然后，在第四工序，使该第一中间圆筒状坯料6的外径不 发生变化，而是使内径及内周面的形状发生变化。由此，可高效率地 制造具有优良的形状精度及尺寸精度的密封圈34。
(第六实施例加工方法)
图14 16表示第六实施例加工方法。将上述的第五实施例的情况 得到的密封圈34的截面形状的四角部(内外两周面的轴方向两端缘) 削尖(使该部分的截面形状的曲率半径变得极小)。与此相对，在本
21例的情况下，故意将截面形状的四角部做成凸圆弧面(形成角R)。关于内周缘的轴方向两端缘的角R，在上述的第五实施例加工方法中，只
要在形成于挤压辊41的外周面的凹槽42的底面角部设置角R(只要将
底面角部的截面形状做成凹圆弧面)就可形成。与此相对，若仅按照
冲模的内周面的形状制造外周面的轴方向两端缘的角R，则不必从该冲
模的内周面取出完成后的密封圈。
本例的加工方法是鉴于这样的事件来考虑的，其目的在于实现从
冲模40a取出不仅使内周面的轴方向两端缘而且使外周面的轴方向两端缘也形成角R的密封圈34的加工方法。另外，在表示本例的制造方法的图14上，(A) (C)与表示上述的第五实施例加工方法的图10 (A) (C)相同。另外，图14 (E)除局部形成有下述的角R部11这一点之外与上述图10 (D)相同。本例的特征在于，设置有如图14 (D)所示的预加工工序，与此同时，设计了在(F)进行的冷轧加工所使用的冲模40a的内周面形状。因此，对与上述的第五实施例加工方法相同的部分有关的重复说明进行了省略或者简略，下面，着重说明与该第五实施例加工方法不同的部分。
在按照上述的意图考虑的第六实施例加工方法的情况下，在如图14(E)的上段所示的第一中间圆筒状坯料6的外周面一端缘，形成有如图15所示的角R部11。形成该角R部11的工序只要在将上述第一中间圆筒状坯料6a固定于(内嵌于圆环状的冲模40a)如图16所示的冲模40a的内周面以前进行即可。即，在图14 (B) — (C)之间、图14 (C) — (E)之间、图14 (E) — (F)之间的任何一个之间进行都可以。在本例的情况下，在将如(C)所示的第二备用中间坯料5加工成如(E)所示的第一中间圆筒状坯料6之前，在图14 (D)，使圆筒状部4的外周面前端缘部形成如上述图15所示的角R部11。形成这样的角R部11的作业，是通过在将上述圆筒状部4外嵌于圆筒状的型芯的状态下，在该圆筒状部4的外周面前端缘部挤压前端面在全周形成有凹圆弧面状的挤压面的圆环状压紧模，使该外周面前端缘部发生塑
22性变形而进行的。
在这样进行的预加工工序中，对在上述圆筒状部4的外周面前端
部形成有上述角R部11的如图14 (D)所示的第三备用中间坯料5A，
与上述第五实施例的情况同样地实施冲压加工等的冲裁加工。然后，
去除外向锷部9，做成如图14 (E)的上段部分所示的那种圆筒状的第一中间圆筒状坯料6。在该第一中间圆筒状坯料6的内外两周面的轴方向两端缘部内、外周面的轴方向一端缘，设置有上述角R部。与此相对，外周面的轴方向另一端缘及内周面的轴方向两端缘仍然是尖的。因此，在如图14 (E) — (F)所示的第四工序，在调整上述第一中间圆筒状坯料6的内外径及截面形状时，使角R部形成于上述外周面的轴方向另一端缘及内周面的轴方向两端缘。然后，在截面形状的四角部分均形成角R部，而且做成具有所需要的形状精度及尺寸精度的上述密封圈34。
为了得到这样的密封圈34，如图16所示，将上述第四工序所使用的圆环状的冲模40a的内周面做成通过台阶部45使彼此同心的圆筒部即大径部43和小径部44连续的带台阶圆筒面。另外，将该台阶部45做成截面形状为四分之一圆弧状的凹圆弧面。另外，关于形成于挤压辊41a的外周面的凹槽42a的底部轴方向两端角部，也做成截面形状为四分之一圆弧状的凹圆弧面。与冷轧加工装置有关的其它部分的结构与上述的第五实施例加工方法一样。
在本例的情况中，在该第一中间圆筒状坯料6的外周面的轴方向另一端缘(削尖的缘)与设置于该冲模40a的内周面的上述凹圆弧面即台阶部45相对置的状态下，将上述第一中间圆筒状坯料6内嵌于上述冲模40a。而且，与上述第五实施例一样，通过上述挤压辊41a朝向上述冲模40a的内周面挤压上述第一中间圆筒状坯料6。该挤压的结果是，使该第一中间圆筒状坯料6的截面形状在整周以图16 (A) — (B)所示的方式发生变化。即，使该第一中间圆筒状坯料6的截面形状以上
23述冲模40a的内周面和上述凹槽42的内周面匹配的方式发生塑性变形，进而做成上述密封圈34。此时，将构成该凹槽42的底部轴方向两端角部的凹圆弧面的形状转印到上述第一中间圆筒状坯料6的内周面两端缘部，将上述台阶部45的形状转印到该第一中间圆筒状坯料6的外周面的轴方向另一端缘部。由于在该第一中间圆筒状坯料6的外周面的轴方向一端缘部形成有原来的上述角R部11，因而在上述第四工序的结果而得到的上述密封圈34的内外两周面的轴方向两端缘部，分别形成有截面形状为四分之一圆弧状的角R部。
根据上述那样构成的本例的密封圈的加工方法，可通过工业手法高效率制造内外两周面的轴方向两端缘部分别形成有截面形状为四分之一圆弧状的角R部(凸圆弧形)的品质优良的密封圈34。 g口，只要简单地在内外两周面的轴方向两端缘部形成角R部，就可以通过对使用上述的第五实施例加工方法制造的密封圈34实施车削、研削等机械加工来制造。但是，这种通过这样的机械加工形成角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装有该密封圈的汽车用变速器等各种机械装置的成本。与此相对，根据本例的加工方法，在上述第一工序后、上述第四工序前，即，在该第一工序和上述第二工序之间、该第二工序和上述第三工序之间、或者在该第三工序和上述第四工序之间当中的任何两工序之间，对中间坯料(第一备用中间坯料3 第一中间圆筒状坯料6中的任一个)实施将外周面两端缘中的至少一方的端缘的截面形状做成例如四分之一圆弧状的凸圆弧形的预先成型，因此，该端缘不是尖棱，进而可高效率制造品质优良的密封圈34。
(第七例加工方法)下面说明对密封圈实施耐磨处理的第七例加工方法。为了使通过第一实施例 第六实施例的加工方法加工后的密封圈34避免与淬火、回火等热处理相伴随的变形，而在冲压成形后不实施热处理等处理，期望通过对金属板加工进行的加工硬化(在第一 第四实施例加工方
24法中通过冲压加工进行加工硬化，在第五、第六实施例的加工方法中除冲压加工之外，还通过冷轧加工进行加工硬化)。由于即使作为加工硬化，密封圈34构成浮动密封，因而在通常使用时不会造成问题。
但是，在在严酷的条件下使用壳型滚针轴承30的情况下，优选对密封圈34进行耐磨处理。
作为耐磨处理，为了将薄壁密封圈34精制成所需要的形状精度及尺寸精度，而优选不产生因耐磨处理引起的变形的处理方法。具体而言，就是可考虑能够在低温下的处理的渗氮处理方法。在渗氮处理中，例如有气化渗氮、盐浴渗氮、离子渗氮等，而优选可以在低温下进行处理的Nv渗氮工艺(Air Water株式会社的商标)。
Nv渗氮工艺中，对通过第一 第六实施例的任何一种加工方法成型为圆筒形密封圈34，首先例如在使用NF3等氟系气体实施氟化处理之后，进行气体渗氮处理而在密封圈34的表面形成渗氮层。通过该氟化处理，去除妨碍渗氮的被处理材料表面的Cr氧化物等，进而形成使被处理材料表面活化的氟化层。由此，即使在40(TC左右的低温下进行渗氮处理，也可形成比较均匀的渗氮层。如上所述，由于氟化处理及渗氮处理都是在低温下进行处理的，因而不会使密封圈34发生变形，可保持由第一 第六实施例的加工方法加工的高尺寸精度及形状，进而可以制作高精度的密封圈34。如上所述，通过对密封圈34实施Nv渗氮处理，形成表面Hv硬度400以上、厚度5 20pm的渗氮层，既可以防止与耐磨处理相伴的密封圈34的变形，又可提高耐磨性。
另外，本发明不限于上述的各实施方式，而是可以进行适当变形、改良等。
本实施方式使用内周面具有滚道面31a、两端部具有内向凸缘部31b、 31c的外圈壳31，但也可以使用外周面具有滚道面、两端部具有外向锷部的内圈壳，该情况下，密封圈在壳的外侧，且设置于保持器
25的端面和外向锷部之间。 实施例
下面，使用本发明的具有密封圈壳型滚针轴承和现有的滑动轴承 (轴瓦)，对动转矩及贯通油量进行对比试验。动转矩的对比试验，
两轴承都使用轴承截面高度为1.5mm、试验负载为500N来进行的。另 外，贯通油量的对比试验是在下述条件下进行的，即，都是轴承截面 高为1.5mm，使用密封圈与轴的间隙达到上限即0.06mm的壳型滚针轴 承和间隙达到上限即0.08mm的轴瓦、将轴转数设为0 3000rpm、润 滑油为JWS309 (Exxon Mobil公司制造)、油压为30kPa、油温约80 °C。图17表示动转矩的测量结果，图18表示贯通油量的测量结果。
如图17所示，可以看出，在动转矩的对比试验中，由于使用壳型 滚针轴承因而可实现低转矩化。特别是可以确认，在燃费有效率差的 低速区，转矩降低效果明显。
另外，如图18所示，在贯通油量的对比试验中，与间隙为0.08 的轴瓦的贯通油量相比较，间隙为0.06mm的壳型滚针轴承的贯通油量 最大也只达到4mL左右高，可以在与轴瓦同一程度上进行贯通油量的 控制。
然后，对可在高温下使用、且使用在制造容易的聚酰胺46中混入 25。/。的玻璃纤维的材料、改变成型条件且同时对内径45mm的树脂制保 持器进行注射模塑成型、各成型条件及有无退火处理引起的外径圆度 进行了对比。图19表示其结果。
另外，试验条件为，对条件不同的4种类型的树脂制保持器进行 成型，其中，对一种类型的成形品进行退火处理。退火处理是将45mm、 22mm的退火轴插入树脂制保持器的内径，在17(TC下保持3个小时。 圆度是使用工程显微镜，对树脂制保持器(未进行退火处理的保持器
26各10个、具有退火处理的保持器20个)的浇口侧及喷射器侧的外径 分别测量8个点，求出平均值。
如图19所示，可以看出，未进行退火处理的树脂制保持器，因成 型条件而存在些许差异，但都超出公差(士0.1mm)。另一方面，进行 了退火处理的树脂制保持器全都被纳入公差内，表明退火处理在提高 圆度方面是有效的。
然后，对进行了扩散渗氮(盐浴渗氮)、NV渗氮、NV渗氮(无 氧化膜)的3种耐磨处理后的翘曲变形进行了试验。图20表示通过这 些处理的翘曲量。该结果表明，不论进行了NV渗氮、NV渗氮(无氧 化膜)、阿尔卡耐蚀铝合金VG7中的任一种处理的情况，所有的成品 的翘曲量都在规范范围内，故而更优选之。
本专利申请以2006年6月8日出版的日本专利申请(特愿2006 —159699)及2007年1月19日出版的日本专利申请(特愿2007 — 010153)为依据，其内容在此作为参照引用。
权利要求
1、一种具有密封圈的壳型滚针轴承，其包括壳，其在内周面或者外周面上具有滚道面，并且在两端部中具有凸缘部；保持器，其在圆周方向上具有多个油兜；多个滚针，其保持在所述各油兜中，以便该多个滚针可以沿着所述滚道面自如地滚动；圆筒形密封圈，其在所述壳的内侧或者外侧被设置在所述保持器的端面与所述凸缘部之间，其特征在于，所述密封圈构成浮动密封，并且该密封圈通过冲压加工而成型。
2、 如权利要求1所述的具有密封圈的壳型滚针轴承，其特征在于， 在完成对所述密封圈的所述冲压加工后，不对该密封圈进行热处理。
3、 如权利要求1所述的具有密封圈的壳型滚针轴承，其特征在于， 在完成对所述密封圈的所述冲压加工后，对该密封圈进行耐磨处理。
4、 如权利要求1所述的具有密封圈的壳型滚针轴承，其特征在于， 所述保持器由树脂制成。
5、 一种制造具有密封圈的壳型滚针轴承的方法，该具有密封圈的 壳型滚针轴承包括-壳，其在内周面或者外周面上具有滚道面，并且在两端部具有凸缘部；保持器，其在圆周方向上具有多个油兜；多个滚针，其保持在所述各油兜中，以便沿着所述滚道面自如地 滚动；以及组成浮动密封的圆筒形密封圈，其在所述壳的内侧或者外侧被设 置在所述保持器的端面与所述保持器的凸缘部之间，该制造具有密封圈的壳型滚针轴承的方法，包括通过冲压加工使 所述密封圈成型的工序。
全文摘要
本发明提供一种具有密封圈的壳型滚针轴承及其制造方法。具有密封圈的壳型滚针轴承(30)具备壳(31)，其在内周面具有滚道面(31a)，在两端部具有内向凸缘部(31b、31c)；保持器(32)，其在贯穿圆周方向具有多个油兜(32a)且通过切削进行加工；多个滚针(33)，其以沿着滚道面(31a)滚动自如的方式保持于各油兜(32a)内；以及圆筒形密封圈(34)，其设置于保持器(32)的端面(32b)和内向凸缘部(31b)之间。密封圈(34)构成浮动密封，通过冲压加工而成型。由此，具备良好的尺寸精度，可控制贯通油量。
文档编号F16C33/78GK101466957SQ200780021158
公开日2009年6月24日 申请日期2007年6月7日 优先权日2006年6月8日
发明者堀野庆一, 大塚清司, 小林一登, 工滕丈洋, 新藤功 申请人:日本精工株式会社