旋转体支承用轴、旋转体支承用轴的制造方法及滚子轴承与流程

将在2018年7月10日提出的日本专利申请2018-130947的包括其说明书、附图及摘要在内的公开内容作为参照而全部包含于此。

本发明涉及经由滚子而支承旋转体的旋转体支承用轴、旋转体支承用轴的制造方法及滚子轴承。

背景技术：

已知有将齿轮或辊等旋转体经由滚子支承的旋转体支承用轴。例如，在行星齿轮机构中，使用经由滚子支承行星齿轮的旋转体支承用轴。

作为旋转体支承用轴，存在以沿轴向延伸的方式形成有中空部的结构。中空部是为了旋转体支承用轴的轻量化而形成的结构，也用作向滚子的润滑油供给路的一部分(例如，参照日本特开2007-198459号公报)。

旋转体支承用轴的中空部通过使用了钻头等的削去加工或锻造加工而形成，但是从制造成本等的观点出发，希望通过锻造加工来形成中空部。然而，在通过锻造加工来形成中空部的情况下，在中空部的成形中存在加工硬化进展而成形未进展的情况。特别是中空部为小径且深的情况下，这样的问题容易发生。在加工硬化发生时，进行退火而使其软化，由此能够再次进行成形，但是制造花费劳力和时间，制造成本也升高。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供一种通过锻造加工能够容易地制造的旋转体支承用轴、旋转体支承用轴的制造方法及滚子轴承。

本发明的一个方式的圆柱状的旋转体支承用轴支承旋转体，在该旋转体支承用轴的外周面形成有供多个滚子滚动的滚道面，该旋转体支承用轴的结构上的特征在于，所述旋转体支承用轴具有以从轴向的两端面沿轴向凹陷的方式形成的中空部，所述两端面的所述中空部中的至少一个所述中空部的开口被密封构件密封，所述旋转体支承用轴具备：油流入路，用于向被所述密封构件密封的所述中空部内供给润滑油；及油流出路，从所述滚道面向被密封的所述中空部贯通旋转体支承用轴，用于将所述中空部内的润滑油向所述滚道面供给。

附图说明

前述及后述的本发明的特征及优点通过下面的具体实施方式的说明并参照附图而明确，其中，相同的标号表示相同的部件。

图1是表示应用本发明的一个实施方式的旋转体支承用轴的行星齿轮机构的分解立体图。

图2是使用了本发明的一个实施方式的旋转体支承用轴的行星齿轮的剖视图。

图3是表示本发明的一个实施方式的旋转体支承用轴的制造方法的顺序的流程图。

图4a、4b、4c、4d是说明中空部加工工序的说明图。

图5是使用了本发明的一个变形例的旋转体支承用轴的行星齿轮的剖视图。

具体实施方式

关于本发明的实施方式，参照图1至图5进行说明。此外，以下说明的实施方式作为实施本发明上的优选的具体例而表示。虽然也存在具体例示技术上优选的各种技术的事项的部分，但是本发明的技术范围没有限定为该具体的形态。

图1是表示应用本实施方式的旋转体支承用轴的行星齿轮机构的分解立体图。图2是使用了本实施方式的旋转体支承用轴的行星齿轮单元的剖视图。

行星齿轮机构11具备太阳齿轮12、内齿齿轮13、多个(在本实施方式中为3个)行星齿轮单元14及载架16。太阳齿轮12在外周面具有外齿121。内齿齿轮13在内周面具有内齿131。行星齿轮单元14配置在太阳齿轮12与内齿齿轮13之间而与外齿121及内齿131啮合。行星齿轮单元14分别能够旋转(自转)地固定于载架16。

行星齿轮机构11使用于例如对机动车的驱动源即发动机的输出轴(曲轴)的旋转进行变速的变速器。行星齿轮机构11将太阳齿轮12、内齿齿轮13及载架16这3个要素中的1个要素固定而向另1个要素输入转矩，由此将输入的转矩减速或增速地向其余的1个要素传递。行星齿轮机构11的各部的滑动通过润滑油(变速器油)润滑。

太阳齿轮12在中心部固定有不能相对旋转的轴120，并与内齿齿轮13及载架16配置成同心状。各行星齿轮单元14具有行星齿轮140和滚子轴承15。行星齿轮140与外齿121及内齿131啮合。滚子轴承15具有本发明的旋转体支承用轴1而支承作为旋转体的行星齿轮140，所述旋转体支承用轴1插通于贯通行星齿轮140的中心部的轴孔141。

旋转体支承用轴1形成为大致圆柱状。旋转体支承用轴1的外周面成为滚子150滚动的滚道面2。旋转体支承用轴1经由滚子150支承作为旋转体的行星齿轮140。旋转体支承用轴1的轴向两端部固定于在载架16形成的轴固定用孔161。

在本实施方式中，在载架16形成有与轴固定用孔161连通且向径向外方开口的销插通孔162。并且，在旋转体支承用轴1的与销插通孔162相对的位置形成销用孔3，通过向销插通孔162和销用孔3插入销17而将旋转体支承用轴1固定于载架16。在本实施方式中示出使用销17向载架16固定旋转体支承用轴1的情况。然而，并不局限于此，可以通过将旋转体支承用轴1的端部紧固(使其变形而扩大)而向载架16固定旋转体支承用轴1。

滚子轴承15通过在旋转体支承用轴1的外周面(滚道面2)及行星齿轮140的轴孔141的内周面141a上滚动的多个滚子150而使行星齿轮140相对于旋转体支承用轴1的旋转顺畅。滚子轴承15一边接受行星齿轮单元14的以轴120为中心的公转产生的离心力一边支承行星齿轮140的自转。滚子轴承15也称为径向滚针轴承。滚子轴承15具有旋转体支承用轴1、多个圆柱状的滚子150及保持多个滚子150的圆环状的保持架151。各滚子150以其轴向与保持架151的轴向一致的方式配置，并沿保持架151的周向等间隔地配置。

例如在内齿齿轮13被固定而轴120旋转的情况下，与轴120一起旋转的太阳齿轮12的旋转被减速而向与载架16的中心孔160花键嵌合的省略图示的输出轴输出。此时，行星齿轮140以轴120的旋转轴o为中心公转并以旋转体支承用轴1的中心轴c为中心自转。

作为旋转体支承用轴1，例如，可以使用钢材。可以优选使用由suj2(高碳铬轴承钢钢材)或s45c(机械构造用碳钢)构成的材料。在此，使用了由成形性比较低的suj2构成的旋转体支承用轴1。旋转体支承用轴1的外径为例如30mm左右，旋转体支承用轴1的长度为例如50mm左右。以下，将与旋转体支承用轴1的中心轴c平行的方向称为轴向。

旋转体支承用轴1整体形成为大致圆柱状，在与该轴向垂直的截面的中心部(轴心部)以从轴向的两端面沿轴向凹陷的方式形成中空部4。即，中空部4以在沿轴向延伸的轴向的两端面开口的方式形成。在本实施方式中，中空部4以沿轴向贯通旋转体支承用轴1的方式形成。

中空部4具有向轴向的一方(图2的左侧)开口的第一中空部41、向轴向的另一方(图2的右侧)开口的第二中空部42及将第一中空部41与第二中空部42连通的连通部43。即，中空部4从轴向的一方至另一方依次形成第一中空部41、连通部43及第二中空部42。第一中空部41与第二中空部42的直径大致相同。连通部43的直径比第一中空部41及第二中空部42的直径小。第一中空部41及第二中空部42的直径及深度(从端部起的沿轴向的长度)根据要求的润滑油的通油性及旋转体支承用轴1的加工性等能够适当设定。

在本实施方式中，旋转体支承用轴1的两端面的中空部4的两方的开口被作为密封构件的塞子5分别密封。中空部4被用作向滚子150的润滑油供给路的一部分，但是中空部4的开口被塞子5分别密封，由此能够抑制润滑油从开口的泄漏。在本实施方式中，具备对第一中空部41的开口进行密封的第一塞子51和对第二中空部42的开口进行密封的第二塞子52这2个塞子5。作为对中空部4的开口进行密封的密封构件，除了塞子5之外，也可以使用在外周面形成有螺纹槽的螺栓状的构件等。

第一及第二塞子51、52形成为相同形状，分别一体地具有底壁5a和短圆筒状的筒部5b。筒部5b从底壁5a的径向外方的端部沿轴向突出。第一及第二塞子51、52从底壁5a侧向第一及第二中空部41、42内压入而被固定。在第一中空部41的开口侧的端部及第二中空部42的开口侧的端部形成有呈阶梯状地扩径的扩径部41a、42a。在扩径部41a、42a与第一及第二中空部41、42的其他部的交界形成有阶梯41b、42b。通过第一及第二塞子51、52与该阶梯41b、42b发生干涉而在第一及第二塞子51、52的压入时避免第一及第二塞子51、52被过度压入。扩径部41a、42a的开口侧的端部形成为越接近开口则越扩径的锥状。由此，容易将第一及第二塞子51、52向扩径部41a、42a插入。

作为第一及第二塞子51、52，可以使用由spcc等冷轧钢板构成的材料。作为第一及第二塞子51、52，虽然也受到与使用的润滑油的相适性或使用温度的影响，但是也可以使用由树脂组成的材料或由加入芯骨的树脂组成的材料。关于第一及第二塞子51、52的外径、高度、板厚，可以对应于端部孔形状而适当设定，第一塞子51与第二塞子52的尺寸也可以不同。

旋转体支承用轴1还具备油流入路6和油流出路7。油流入路6向被第一及第二塞子51、52密封的(从外部空间划定的)中空部4内供给润滑油。油流出路7从滚道面2向被密封的中空部4贯通旋转体支承用轴1，将中空部4内的润滑油向滚道面2供给。

油流入路6的一端与形成于载架16的润滑油供给用的油路163连通，并且另一端与被第二塞子52密封的第二中空部42连通。在本实施方式中，为了避开第二塞子52，以沿着相对于轴向及径向倾斜的方向(径向内侧且轴向上的连通部43侧)延伸的方式形成油流入路6。在油流入路6的油路163侧的端部形成于直径比油路163的直径大的大径部6a。由此，在组装时等即使在载架16与旋转体支承用轴1之间发生了位置偏离的情况下，也能使油路163的出口与油流入路6相对，抑制润滑油的泄漏。此外，关于油流入路6的位置、倾斜角度、内径，没有特别限定，可以适当设定。例如，设置第二塞子52的位置成为比油路163的出口靠轴向外侧处的情况等需要避开第二塞子52的情况下，可以将油流入路6形成为沿径向延伸。

油流出路7在旋转体支承用轴1的轴向中央部以沿径向延伸的方式形成。在本实施方式中，油流出路7以一端与连通部43连通且另一端向滚道面2开口的方式形成。但是，没有限定于此，可以是油流出路7的一端与第一中空部41或第二中空部42连通。油流出路7可以沿着相对于径向稍倾斜的方向延伸。可以根据与滚子150的位置关系或通油性等而适当设定油流出路7的滚子150侧的开口部的配置。

润滑油借助载架16旋转时的离心力而从油路163向旋转体支承用轴1供给，通过油流入路6向中空部4导入。导入到中空部4的润滑油借助载架16旋转时的离心力，通过油流出路7向滚道面2供给，对滚子150进行润滑。

图3是表示本实施方式的旋转体支承用轴的制造方法的顺序的流程图。如图3所示，在本实施方式的旋转体支承用轴的制造方法中，首先，在步骤s1中，进行准备旋转体支承用轴1的母材的准备工序。在利用suj2等成形性比较低的材料来形成旋转体支承用轴1的情况下，可以准备与制品尺寸比较接近的尺寸的(外径比制品尺寸稍大的)圆筒状的母材。

然后，在步骤s2中，进行通过锻造加工形成中空部4的中空部加工工序。在本实施方式中，在中空部加工工序中，对母材的轴向的两端部分别进行反向挤出加工。由此，形成以从轴向的两端面沿轴向凹陷的方式形成的中空部4。

具体而言，首先，如图4a所示，向有底圆筒状的下模100安设母材101。如图4b所示，将冲头102向母材101的一方的端部的中央部压入而进行反向挤出加工，形成第一中空部41。然后，如图4c所示，将母材101以未形成第一中空部41一侧的端部为开口侧而安设于下模100。将冲头102向母材101的另一方的端部的中央部压入而进行反向挤出加工，形成第二中空部42。此外，在此，说明了在对母材101的一方的端部进行了反向挤出加工之后，对母材的另一方的端部进行反向挤出加工的情况。然而，并不局限于此，也可以对于母材101的两方的端部同时进行反向挤出加工。而且，在第二中空部42的成形时，为了避免第一中空部41变形，可以在向第一中空部41插入有间隔件的状态下进行第二中空部42的成形。

然后，如图4d所示，通过基于钻头103的机械加工(开孔加工)，将第一中空部41与第二中空部42之间的壁贯通而形成连通部43。由此，第一中空部41与第二中空部42经由连通部43连通，形成中空部4。此外，连通部43并不局限于基于钻头103的机械加工，例如，可以通过冲裁加工来形成。而且，连通部43的加工可以通过后述的步骤s3的油路形成工序进行。通过该工序，能得到进行了中空部加工工序的工件。

在进行了步骤s2的中空部加工工序之后，在步骤s3中，对于进行了中空部加工工序的工件进行油路形成工序。在油路形成工序中，通过使用了钻头的机械加工(开孔加工)，形成油流入路6、油流出路7及销用孔3。通过该工序，能得到进行了油路形成工序的工件。

然后，在步骤s4中，对于进行了油路形成工序的工件进行硬化工序。在硬化工序中，对于进行了油路形成工序的工件进行淬火、退火，或者进行渗碳，从渗碳温度进行淬火、退火。此外，在硬化工序中，可以进行渗碳氮化，从渗碳氮化温度进行淬火、退火，或者此外可以将退火或高频加热组合。至少以滚子150滚动的表面成为硬度58hrc～硬度64hrc的范围的方式使其硬化。通过该工序，能得到进行硬化工序的工件。

然后，在步骤s5中，对于进行了硬化工序的工件进行精加工工序。在精加工工序中，将进行了硬化工序的工件形成为附图的尺寸、形状及表面粗糙度，因此对需要的部位进行切削或研磨。通过该工序，能得到进行了精加工工序的工件。

然后，在步骤s6中，对于进行了精加工工序的工件进行密封工序。在密封工序中，通过作为密封构件的塞子5将进行了精加工工序的工件的两端面的中空部4的两方的开口密封。在密封工序中，从第一中空部41的开口压入第一塞子51，并从第二中空部42的开口压入第二塞子52，通过塞子5将中空部4的两方的开口密封。通过以上所述，能得到旋转体支承用轴1。

在本实施方式中，说明了中空部4沿轴向贯通旋转体支承用轴1的情况。然而，中空部4只要向轴向的两端面开口即可，可以如图5所示，沿轴向不贯通旋转体支承用轴1。换言之，可以省略连通部43，通过第一中空部41和第二中空部42构成中空部4。在图5的例子中，油流入路6及油流出路7与第二中空部42连通。第二中空部42成为润滑油供给路的一部分。因此，只要通过第二塞子52仅将作为润滑油供给路的一部分的第二中空部42的开口密封即可，可以省略第一塞子51。在该情况下，省略了第一塞子51的一侧的第一中空部41的内周面44可以设为单一的内径的圆筒面。

如以上说明所述，在本实施方式的旋转体支承用轴1中，具有以从轴向的两端面沿轴向凹陷的方式形成的中空部4。所述两端面的中空部4中的至少一个中空部4的开口被塞子5密封。旋转体支承用轴1具备油流入路6和油流出路7。油流入路6向被塞子5密封的中空部4内供给润滑油。油流出路7从滚道面2向被密封的中空部4贯通旋转体支承用轴1，将中空部4内的润滑油向滚道面2供给。

由此，能够将轻量化及用于作为润滑油供给路的一部分使用的中空部4通过对轴向的两端部分别进行反向挤出加工形成。其结果是，与仅对轴向的一端部进行反向挤出加工的情况相比，能够将每一次加工的塑性变形量抑制得小。由此，通过锻造加工能够容易且低成本地制造旋转体支承用轴1。即，根据本实施方式，即使形成小径且深的中空部4的情况下，也不需要以往那样的除了加工硬化之外的退火的工序，能够大幅抑制制造的劳力和时间及制造成本。

由于每一次加工的塑性变形量减小，能抑制向锻造模具(下模100或冲头102)施加的负荷，因此也能够延长锻造模具的寿命。此外，与以往那样仅对于轴向的一端部进行反向挤出加工的情况相比，能够更细地形成更深的中空部4，也能够扩大能够应用的中空部4的尺寸范围。

以上，基于实施方式而说明了本发明，但是这些实施方式没有限定权利要求书的发明。应留意的是实施方式之中说明的特征的组合的全部对于用于解决发明的课题的方案来说并非必须的点。

本发明在不脱离其主旨的范围内可以适当变形实施。例如，在上述的实施方式中，说明了在行星齿轮机构11中使用的旋转体支承用轴1。然而，旋转体支承用轴1的用途没有限定于此，可以使用于将辊或连杆等各种旋转体经由滚子150支承的用途。

在上述的实施方式中，说明了通过冷锻来制造旋转体支承用轴1的情况，但是并不局限于此，也可以应用于温锻或热锻。

此外，在上述的实施方式的行星齿轮140与多个滚子150之间也可以使用圆柱状的外圈(套圈)。在该情况下，旋转体支承用轴1、滚子150、保持架151及外圈的整体构成滚子轴承。在该滚子轴承中，例如，通过在外圈的外周侧配置作为旋转体的行星齿轮140，能够实现与上述的实施方式中的行星齿轮单元14同样的结构。此外，在该滚子轴承中，在外圈的外周侧配置的构件不需要为旋转体，可以将外圈配置在壳体等的非旋转构件的保持孔内，在旋转体支承用轴1上固定旋转体。

根据本发明，能够提供一种通过锻造加工能够容易地制造的旋转体支承用轴、旋转体支承用轴的制造方法及滚子轴承。