滚子轴承用护圈、 滚子轴承及滚子轴承用护圈的制造方法 技术领域 本发明涉及一种通过冲压加工制造的滚子轴承用护圈、具备滚子轴承用护圈的 针状滚子轴承及滚子轴承用护圈的制造方法。
背景技术 汽车用传动装置的怠速轴承及摩托车用发动机的连杆大端用轴承等大多采用由 滚子和护圈构成的保持架 & 滚柱类型的针状滚子轴承。 作为这种轴承，本申请人已经提 出了以下技术。
JP 特开 2000-18258 号公报 ( 专利文献 1) 中记载的滚子轴承用护圈是切削出的护 圈，作为用来防止滚子向护圈外径一侧脱落的爪，在对凹袋 (pocket) 进行挖洞机械加工 等时通过机械加工在柱部的中间部形成外爪。 另外，作为用来防止滚子向护圈内径一侧 脱落的爪，通过减薄拉深加工在柱部的两端部形成内爪。
JP 特许第 3665653 号公报 ( 专利文献 2) 记载的滚子轴承用护圈是滚压加工的护 圈，在对带钢进行冲裁冲出凹袋的工序后，形成防止滚子从凹袋脱落的防脱用的爪。 具 体地说，利用上侧的造爪工具对水平载置的该带钢朝下进行挖洞加工，在柱部的下侧形 成滚子阻止爪。 另外，利用下侧的造爪工具朝上进行挖洞加工，在柱部的上侧形成滚子 阻止爪。 接着，对带钢进行滚压加工，形成将上述的柱部的下侧的滚子阻止爪一侧配置 在外径侧的环状的护圈。
在先技术文献
专利文献
专利文献 1 ：JP 特开 2000-18258 号公报
专利文献 2 ：JP 特许第 3665653 号公报
近年来，在成本控制上要求变高，要求用更少的加工工时数制造护圈的技术。 在利用 JP 特开 2000-18258 号公报记载的方法制造滚子轴承用护圈的情况下，由于设置 内爪的工序和设置外爪的工序是分开的工序，因此在加工工时数上还有改善的余地。 另 外，在利用 JP 特许第 3665653 号公报记载的方法制造滚子轴承用护圈的情况下，由于需 要在滚压加工前的带钢的两面侧分别设置内爪设置工序使用的工具和外爪设置工序使用 的工具，因此，在加工设备上有改善的余地。
发明内容 本发明是鉴于上述情况而提出的，目的是提供一种用更简单的加工设备以及更 少的加工工时数就能够制造的滚子轴承用护圈。
为了实现该目的，本发明的滚子轴承用护圈具备圆环形状的一对环部和相互连 结所述一对环部的多个柱部，在相邻的所述柱部之间形成有收容滚子的凹袋，其中，
柱部在与凹袋面对的壁面上具有偏向径向内侧并防止滚子向径向内侧脱落的第 一滚子阻止部以及偏向径向外侧并防止滚子向径向外侧脱落的第二滚子阻止部，
第一以及第二滚子阻止部分别是通过仅从径向一方侧的加工而形成的。
根据所述的本发明，第一以及第二滚子阻止部由于分别通过仅从径向一方侧的 加工而形成，因此可以将形成第一滚子阻止部的工具和形成第二滚子阻止部的工具配置 于从护圈观察时的同侧。 因此，可以使滚子阻止部的加工设备简化。 而且，可以将形成 第一滚子阻止部的工具和形成第二滚子阻止部的工具归拢成一个，在同一工序形成内径 侧及外径侧的滚子阻止部。 因此，可以相比于现有技术减少加工工时数。
第一以及第二滚子阻止部的形成虽然不限定于来自径向外侧或内侧的任一方侧 的加工，但优选的是仅通过来自径向外侧的加工形成。 由此，第一以及第二滚子阻止部 可以容易形成。
在第一以及第二滚子阻止部仅通过来自径向外侧的加工而形成的情况下，具体 地说，第一滚子阻止部是利用从径向外侧插入凹袋的加工工具对柱部的与凹袋面对的壁 面进行减薄拉深而形成的冲挤 (burnish) 爪。 由此，可以用冲挤爪防止滚子向径向内侧脱 落。
在第一以及第二滚子阻止部仅通过来自径向外侧的加工而形成的情况下，具体 地说，第二滚子阻止部是利用加工工具对所述柱部的外径面进行凿密而形成的凿密爪。 由此，可以用凿密爪防止滚子向径向外侧脱落。 柱部的形状并不限定于一实施方式，但优选的是柱部包括 ：在轴向中央部区域 相对地位于径向内侧的柱中央部、在轴向端部区域相对地位于径向外侧的一对柱端部、 分别位于柱中央部及一对柱端部之间的一对柱倾斜部，第一滚子阻止部设置于柱中央 部，第二滚子阻止部设置于一对柱端部。 由此，可以提高护圈的强度且同时实现轻量 化。
更优选的是，柱中央部、一对柱端部以及一对柱倾斜部的各部的壁厚小于相邻 的各部的边界部分的壁厚。 由此，可以使边界部分的壁厚比其他部分厚，可以提高相对 于应力集中的耐久性。 因此，可以得到高强度的滚子轴承用护圈。
另外，通过增加滚子和柱部的接触面积，可以降低接触部分的接触面压力。 结 果是可以防止滚子歪斜，并且可以防止壁面的磨损或烧粘。
更优选的是，滚子轴承用护圈还具备分别从一对环部向径向内侧延伸的边缘 部，一对环部以及边缘部的壁厚小于环部和边缘部的边界部分的壁厚。 由此，可以使边 界部分的壁厚比其他部分厚，可以得到高强度的滚子轴承用护圈。
另外，本发明的滚子轴承具备本发明的滚子轴承用护圈和收容于凹袋的多个滚 子。 根据本发明，可以得到由更少的加工工时数制造的滚子轴承。
另外，根据本发明的滚子轴承用护圈的制造方法，所述滚子轴承用护圈具备圆 环形状的一对环部、相互连结一对环部的多个柱部、在相邻的柱部之间收容滚子的凹 袋、在柱部的与凹袋面对的壁面上分别偏向径向内侧及径向外侧而防止滚子脱落的第一 以及第二滚子阻止部，其中，所述滚子轴承用护圈的制造方法包括 ：
在作为原始材料的圆筒部件上形成一对环部、多个柱部及凹袋的工序，
对圆筒部件仅从径向一方侧进行加工而形成第一滚子阻止部的工序，
对圆筒部件仅从径向一方侧进行加工而形成第二滚子阻止部的工序。
根据本发明，由于包括对圆筒部件仅从径向一方侧进行加工而形成第一滚子阻
止部的工序和对圆筒部件仅从径向一方侧进行加工而形成第二滚子阻止部的工序，因此 可以通过仅从一方侧的加工形成第一以及第二滚子阻止部，可以得到由比现有技术少的 加工工时数制造的滚子轴承。
优选的是形成第一滚子阻止部的工序和形成第二滚子阻止部的工序同时进行。 由此，可以短时间内制造加工所需的时间可以缩短且成本上有利的滚子轴承用护圈。
发明效果
如此本发明的滚子轴承用护圈由于通过仅从径向一方侧的加工来形成偏向径向 内侧的第一滚子阻止部以及偏向径向外侧的第二滚子阻止部，因此相比于现有技术可以 使滚子阻止部的加工设备简化。 另外，相比于现有技术可以由少的加工工时数制造滚子 轴承用护圈。 因此，可以提供成本上有利的滚子轴承。 附图说明
图 1 是表示本发明的一实施方式的滚子轴承用护圈的立体图 ；
图 2 是表示采用图 1 的滚子轴承用护圈的针状滚子轴承的立体图 ；
图 3 是表示图 1 的滚子轴承用护圈的保持架的构造的立体图 ；
图 4 是从图 3 的箭头 IV 观察的滚子轴承用护圈的截面图 ；
图 5 是图 1 所示的滚子轴承用护圈的变形例，是与图 4 对应的截面图 ；
图 6 是表示图 1 所示的滚子轴承用护圈的主要的制造工序的流程图 ；
图 7 是表示深拉深工序的图 ；
图 8 是表示冲裁加工工序的图 ；
图 9 是表示内缘翻边 (burring) 加工工序的图 ；
图 10 是表示修整 (trimming) 加工工序的图 ；
图 11 是表示形成柱倾斜部等的工序的加工前的状态的图 ；
图 12 是从轴向观察到的扩开冲压用外模的图 ；
图 13 是表示扩开冲压工序的加工途中的状态的图 ；
图 14 是表示扩开冲压工序的加工后的状态的图 ；
图 15 是表示边界部分的增肉加工的工序的图 ；
图 16 是表示形成凹袋的工序的立体图 ；
图 17 是图 16 所示的工序的截面图 ；
图 18 是在图 17 中的 A-A 处切开，表示从箭头方向观察的状态的截面图，表示 冲挤 (burnish) 加工前的状态 ；
图 19 是在图 17 中的 A-A 处切开，表示从箭头方向观察的状态的截面图，表示 通过冲挤加工形成第一滚子阻止部的状态 ；
图 20 是在图 17 中的 B-B 处切开，表示从箭头方向观察的状态的截面图，表示 通过凿密 ( かしめ ) 加工形成第二滚子阻止部的状态 ；
图 21 是表示本发明的其他实施方式的滚子轴承用护圈的立体图 ；
图 22 是表示采用图 21 的滚子轴承用护圈的针状滚子轴承的立体图 ；
图 23 是表示图 21 的滚子轴承用护圈的凹袋的构造的立体图 ；
图 24 是从图 23 的箭头 XXIV 观察到的向视图 ；图 25 是图 21 所示的滚子轴承用护圈的变形例，是与图 24 对应的图 ； 图 26 是表示前处理工序的图 ； 图 27 是从轴向观察到的缩颈 (necking) 用内模的图 ； 图 28 是表示后处理的图。具体实施方式
参考图 1 ～图 4 说明本发明的一实施方式的针状滚子轴承 11 以及滚子轴承用护 圈 13( 以下简称为 “护圈 13”)。 此外，图 1 是护圈 13 的立体图，图 2 是针状滚子轴承 11 的立体图，图 3 是表示护圈 13 的柱部 15 的形状的立体图，图 4 是从图 3 的箭头 IV 方 向观察到的向视图。
首先，参考图 2，针状滚子轴承 11 具备多个针状滚子 12 和保持多个针状滚子 12 的护圈 13。 下面参考图 1，护圈 13 具备圆环形状的一对环部 14 和相互连接一对环部 14 的多个柱部 15。 另外，相邻的柱部 15 之间形成有收容针状滚子 12 的凹袋 20。
此外，所谓本说明书中的 “圆环形状的环部” 仅指的是在圆周方向上连续的一 体型的环部。 即，应理解为不包含通过焊接等接合了两端部的环部。 柱部 15 包括在其轴向中央部区域相对位于径向内侧的柱中央部 16、在轴向端部 区域相对位于径向外侧的一对柱端部 17 以及分别位于柱中央部 16 和一对柱端部 17 之间 的一对柱倾斜部 18。
下面，参考图 3 及图 4，面对凹袋 20 的柱部 15 的壁面 16b、17b、18b 引导针状 滚子 12 的旋转。 其中在柱中央部 16 的壁面 16b 上设有防止针状滚子 12 脱落的第一滚子 阻止部 16a、非接触部 16c、油槽 16d。 另外，在柱端部 17 的壁面 17b 设有防止针状滚子 12 脱落的第二滚子阻止部 17a。
第一滚子阻止部 16a 设置于柱中央部 16 的两处。 更具体地说，是在柱中央部 16 的轴向两端侧，偏向与凹袋 20 面对的柱中央部 16 的壁面 16b 的径向内侧。 并且防止针 状滚子 12 向径向内侧脱落。
第二滚子阻止部 17a 分别设置在一对柱端部 17 上。 更具体地说，偏向与凹袋 20 面对的柱端部 17 的壁面 17b 的径向外侧。 并且防止针状滚子 12 向径向外侧脱落。
利用这种第一滚子阻止部 16a 和第二滚子阻止部 17a，即使针状滚子 12 的直径 小，也可以在充分确保针状滚子 12 的游隙量的同时，有效地防止针状滚子 12 从护圈 13 脱落。
壁面 16b 在柱中央部 16 上，位于两处的第一滚子阻止部 16a 之间。 壁面 17b 在 柱端部 17 上，与第二滚子阻止部 17a 相邻。 壁面 18b 在柱倾斜部 18 上，位于第一滚子 阻止部 16a 和壁面 17b 之间。 另外，壁面 16b、17b、18b 构成同一高度的平面。 另外， 夹着凹袋 20 相对的壁面 16b、17b、18b 彼此相互平行。 由此，可以使针状滚子 12 稳定 旋转。
非接触部 16c 在第一及第二滚子阻止部 16a 径向上设置于相邻的区域。 非接触 部 16c 相比于壁面 16b、17b、18b 而言凹陷，因此，与针状滚子 12 隔着规定的间隙面对。 非接触部 16c 倾斜，使得随着从第一滚子阻止部 16a 在径向上离开，规定的间隙增加。
具体地说，非接触部 16c 设置于第一滚子阻止部 16a 的径向外侧的区域，并且以
其与针状滚子 12 之间的间隙朝向径向外侧增加的方式倾斜。
由此，润滑油向第一滚子阻止部 16a 的流入量增加。 结果是可以防止第一滚子 阻止部 16a 的油膜断开。
油槽 16d 设置于第一滚子阻止部 16a 的轴向两侧。 油槽 16d 是沿径向延伸的形 状，相比于非接触部 16c 更加凹陷。 由此，可以使在径向流动的润滑油的量增多，可以 提高护圈 13 的径向的通油性。 通油性的提高有助于除去磨耗粉末、有助于抑制针状滚子 轴承 11 的温度上升。
另外，从油槽 16d 溢出的润滑油由于被供应给相邻的第一滚子阻止部 16a 以及壁 面 16b、17b、18b，因此可以防止第一滚子阻止部 16a 等的油膜断开。
在上述结构的柱部 15 中，柱中央部 16、柱端部 17 以及柱倾斜部 18( 以下将它们 统称为 “直线部分” ) 的壁厚 t1 被设定成实质相等。 另一方面，柱中央部 16 和柱倾斜 部 18 的边界部分以及柱端部 17 和柱倾斜部 18 的边界部分 ( 以下将它们统称为 “边界部 分” ) 的壁厚 t2 被设定成比直线部分的壁厚 t1 厚 (t1 ＜ t2)。 由此，边界部分的强度相 对提高。 结果是，即使轴承旋转时的应力集中于边界部分，也能够提高护圈 13 的耐久性 能。 此外，所谓壁厚是指内径面和外径面之间的厚度尺寸。 另外，直线部分的壁厚 t1 和边界部分的曲率半径 r 满足 r ＜ t1 的关系。 如果减 小边界部分的曲率半径 r，可以增长与边界部分相邻的直线部分的轴向长度，即可以增大 直线部分的表面积。 结果是，可以降低轴承旋转时的接触面压力。
具体地说，在对护圈 13 进行外径侧引导 ( 外壳引导 ) 时，柱端部 17 的外径面与 外壳 ( 图示省略 ) 接触。 在此，若至少柱端部 17 与柱倾斜部 18 之间的边界部分的曲率 半径 r 处于上述范围内，则可以降低柱端部 17 的外径面与外壳之间的接触面压力。
另外，环部 14 以及柱端部 17 的外径面的表面粗糙度 Ra 设定为 0.05μm 以上 0.3μm 以下。由此，可以防止环部 14 以及柱端部 17 的外径面和外壳的接触引起的磨损。 此外，所谓 “表面粗糙度 Ra” 是算术平均粗糙度。
另一方面，在对护圈 13 进行内径侧引导 ( 旋转轴引导 ) 时，柱中央部 16 的内径 面和旋转轴 ( 图示省略 ) 接触。 在此，若至少柱中央部 16 与柱倾斜部 18 之间的边界部 分的曲率半径 r 处于上述范围内，则可以降低柱中央部 16 的内径面与旋转轴之间的接触 面压力。 另外，此时，只要将柱中央部 16 的内径面的表面粗糙度 Ra 设定为 0.05μm 以 上 0.3μm 以下即可。
而且，边界部分在凸侧 ( 弯曲加工时有拉伸应力作用的一侧 ) 与凹侧 ( 弯曲加工 时有压缩应力作用的一侧 ) 分别形成圆角部分。 此时，凸侧的曲率半径始终大于凹侧的 曲率半径。 因此，本说明书中所谓 “边界部分的曲率半径 r” 是指凸侧的曲率半径。 另 外，所谓 “边界部分的壁厚 t2” 是指将凸侧的中央部和凹侧的中央部连结起来的线段的 长度。
另外，柱中央部 16 的外径面相比于柱端部 17 的内径面位于径向外侧。 并且， 针状滚子 12 的节距圆 12a 在柱中央部 16 的外径面的径向内侧，且位于柱端部 17 的内径 面的径向外侧。 由此，针状滚子 12 分别与壁面 16b、17b、18b 接触。 如此，通过使针 状滚子 12 和壁面 16b、17b、18b 的接触面积增加，可以有效防止针状滚子 12 的歪斜。
但是，柱中央部 16 和柱端部 17 的位置关系并不限定于上述情况。 参考图 5，说
明护圈 13 的变形例。 此外，图 5 是表示护圈 13 的变形例的图，是与图 4 对应的图。 此 外，由于各构成要素的形状、功能共通，因此，对于同一构成要素标注与图 4 相同的参 考符号，省略说明。
参考图 5，柱中央部 16 的外径面位于柱端部 17 的内径面的径向内侧。 而且，针 状滚子 12 的节距圆 12a 在柱中央部 16 的外径面的径向外侧，且位于柱端部 17 的内径面 的径向内侧。 此时，针状滚子 12 仅由柱倾斜部 18 的壁面 18b 引导。 根据上述结构，由 于第一滚子阻止部 16a 和第二滚子阻止部 17a 在径向上分开配置，因此可以可靠防止针状 滚子 12 的脱落。
下面，参考图 6 ～图 20 说明护圈 13 的制造方法。 而且，图 6 是表示护圈 13 的 主要的制造工序的流程图，具有第一到第六工序。 另外，图 7 ～图 10 表示第一工序的详 细情况的说明图，图 11 ～图 14 表示第二工序的详细情况的说明图，图 15 是表示第三工 序的详细情况的说明图，图 16 ～图 20 是表示第五工序的详细情况的说明图。
首先，作为护圈 13 的原始材料，使用含碳量为 0.15wt％以上 1.1wt％以下的钢板 ( 碳素钢 )。 具体地说，可以举出含碳量为 0.15wt％以上 0.5wt％以下的 SCM415 或 S50C 等，或者是含碳量为 0.5wt％以上 1.1wt％以下的 SAE1070 或 SK5 等。 这是因为，含碳量 小于 0.15wt％的碳素钢难以通过淬火处理形成渗碳硬化层，为了使护圈 13 具有必要的硬 度，需要进行渗碳氮化处理。 此外，渗碳氮化处理与后述的各淬火处理相比，设备费用 高，因此结果是导致针状滚子轴承 11 的制造成本上升。 另外，含碳量小于 0.15wt％的碳 素钢即使通过渗碳氮化处理有时也无法得到足够的渗碳硬化层，存在表面起点型的剥离 提前产生的顾虑。 另一方面，含碳量超过 1.1wt％的碳素钢的加工性显著降低。 另外，作为护圈 13 的原始材料，可以是含碳量为 0.15wt％以下的 SPC。 由此， 后述的冲挤加工以及凿密加工变容易。
在图 6 所示的第一工序 S11 中，由上述的作为原始材料的平坦的钢板形成圆筒部 件 22。 具体地说，参考图 7，通过深拉深加工由钢板得到杯状部件 21。 此时，在杯状 部件 21 的轴向一方侧端部 ( 图 7 的上侧 ) 形成底壁 21a，在轴向另一方侧端部 ( 图 7 的下 侧 ) 形成朝外凸缘部 21b。 另外，此时，通过减薄拉深加工将杯状部件 21 的外径面或内 径面的表面粗糙度 Ra 制成 0.05μm 以上 0.3μm 以下。
下面，参考图 8，通过冲裁加工除去杯状部件 21 的底壁 21a。 但是，通过冲裁 加工无法完全除去底壁 21a，在杯状部件 21 的轴向一方侧端部形成朝内凸缘部 21c。
下面，参考图 9，通过内缘翻边加工使朝内凸缘部 21c 在轴向上立起。 进而参 考图 10，通过修整加工将杯状部件 21 的轴向另一方侧端部切断，从而除去朝外凸缘部 21b。
由此，可以形成图 10 所示的圆筒部件 22。 由上述工序得到的圆筒部件 22 的外 径尺寸与柱中央部 16 的外径尺寸一致。 另外，由上述工序得到的圆筒部件 22 的壁厚设 为 t。
下面，在图 6 所示的第二工序 S12 中，使圆筒部件 22 在径向上变形，形成柱中 央部 16、一对柱端部 17、以及一对柱倾斜部 18。 在该实施方式中，使用约束圆筒部件 22 外径面的扩开冲压用外模 24( 以下简称 “外模 24”) 和约束圆筒部件 22 内径面的一对 扩开冲压用内模 25、26( 以下简称 “内模 25、26” )，使圆筒部件 22 的轴向两端部扩径
( 扩开冲压 )。
参考图 11 ～图 14，外模 24 在内部具有容纳圆筒部件 22 的圆筒空间 23a。 与该 圆筒空间 23a 面对的外模 24 的表面由以下三部分构成，其一是与柱中央部 16 的外径尺寸 一致的小径部 23b、其二是与柱端部 17 的外径尺寸一致的大径部 23c、其三是小径部 23b 和大径部 23c 之间与柱倾斜部 18 的倾斜角度一致的倾斜部 23d。
第一内模 25 是从中空的圆筒部件 22 的轴向一方侧端部 ( 图 11 的上侧 ) 插入的 圆柱形状的部件。 第一内模 25 由以下三部分构成，其一是与柱中央部 16 的内径尺寸一 致的小径部 25a、其二是与柱端部 17 的内径尺寸一致的大径部 25b、其三是小径部 25a 和 大径部 25b 之间与柱倾斜部 18 的倾斜角度一致的倾斜部 25c。 第二内模 26 也是同样结 构，从圆筒部件 22 的轴向另一方侧端部 ( 图 11 的下侧 ) 被插入。
外模 24 例如由以 90°的间隔呈放射状被分割的第一～第四分割外模 24a、24b、 24c、24d 构成。 该第一～第四分割外模 24a ～ 24d 分别在移动工具 27 的作用下可以在圆 筒部件 22 的径向上移动。 另外，第一内模 25、第二内模 26 分别可在圆筒部件 22 的轴向 上移动。
参考图 11，当第一～第四分割外模 24a ～ 24d 向径向外侧后退、第一以及第二内 模 25、26 相互远离地在轴向上后退时，处于圆筒部件 22 可以从圆筒空间 23a 取出放入的 状态。 即，所谓后退是指向远离圆筒部件 22 的方向移动。
下面，参考图 13，当第一～第四分割外模 24a ～ 24d 向径向内侧前进时，由小径 部 23b 约束圆筒部件 22 的外径面。 进而，参考图 14，当第一以及第二内模 25、26 相互 接近地在轴向上前进时，利用倾斜部 25c、26c，接着利用大径部 25b、26b 将圆筒部件 22 的轴向两端部扩展向径向外侧。 即，所谓前进是指向靠近圆筒部件 22 的方向移动。
由此，分别形成柱中央部 16、一对柱端部 17 以及一对柱倾斜部 18。 而且圆筒 部件 22 由于通过扩开冲压被拉伸，因此第二工序结束后的一对柱端部 17 以及一对柱倾斜 部 18 的壁厚 t1 变得比圆筒部件 22 的壁厚 t 薄 (t1 ＜ t)。 另外，圆筒部件 22 由于被外模 24 和内模 25、26 在径向上夹压，因此第二工序结束后的柱中央部 16 的壁厚 t1 变得比圆 筒部件 22 的壁厚 t 薄 (t1 ＜ t)。 此外，壁厚 t1 是将柱中央部 16、一对柱端部 17 以及一 对柱倾斜部 18 的壁厚包括在一起表示的，并不意味着柱中央部 16、柱端部 17、柱倾斜部 18 的壁厚相同。
下面，在图 6 所示的第三工序 S13 中，通过增肉加工使边界部件的壁厚增厚。
参考图 15，在增肉加工中采用圆筒形状的一对压缩工具 28、29。 具体地说，在 用外模 24 以及内模 25、26 约束圆筒部件 22 的状态 ( 进行扩开冲压的状态 ) 下，利用一 对压缩工具 28、29 从两侧压缩圆筒部件 22 的轴向两端面。
此时，直线部分的内外径面由于被外模 24 以及内模 25、26 约束，因此壁厚不变 化。 另一方面，在边界部分和外模 24 以及内模 25、26 之间形成有微小间隙。 由此，圆 筒部件 22 的轴向尺寸减少，并且仅边界部分的壁厚增加。 第三工序后的边界部分的壁 厚 t2 变得比由第一工序得到的圆筒部件 22 的壁厚 t 厚 (t1 ＜ t ＜ t2)。 由此并不是使柱部 15 的壁厚在整体上变厚来提高强度，而是使直线部分的壁厚变薄，通过选择性地使产生 应力集中的边界部分的壁厚变厚来提高强度。 因此，可以使护圈 13 轻量化。 另外，此 时，同时边界部分的曲率半径 r 也变得小于直线部分的壁厚 t1。接着，在图 6 所示的第四工序 S 14 中，在圆筒部件 22 上形成凹袋 20 以及油槽 16d。 具体地说，通过使用了冲头和冲模的冲裁加工在圆筒部件 22 的圆周面上形成多个 凹袋 20 以及油槽 16d。 冲头由与凹袋 20 对应的矩形的部位和从矩形部位向圆周方向突出 而与油槽 16d 对应的突起状部位构成。 如此，通过对圆筒部件 22 实施凹袋冲裁加工，夹 着凹袋 20 相对的壁面 16b、17b、18b 彼此相互平行。
接着，在图 6 所示的第五工序 S15 中，在圆筒部件 22 的柱部 15 上形成第一滚 子阻止部 16a 以及第二滚子阻止部 17a。 图 16 是表示通过工具 60 ～ 72 形成滚子阻止部 16a、17a 的样子的立体图。 另外，图 17 是将图 16 的圆筒部件 22 以及加工台 61 等截开 表示的局部截面图。 向形成有凹袋 20 的圆筒部件 22 中从轴向一方同轴地插入圆筒形状 的加工台 61。 加工台 61 如图 17 所示，与柱中央部 16 的内径面、一方的柱倾斜部 18 的 内径面、一方的柱端部 17 的内径面以及一方的环部 14 的内径面接触并对它们进行支承。 另外，在圆筒部件 22 中从轴向另一方同轴地插入圆筒形状的加工台 65。 如图 17 所示， 加工台 65 被弹簧 67 施加作用力，使得从气缸形状的加工台基部 66 前进。 然后，插入到 圆筒部件 22 中的加工台 65 的前端突起 65t 与加工台 61 的前端凹部 61u 卡合，加工台 65 与另一方的柱倾斜部 18 的内径面、另一方的柱端部 17 的内径面以及另一方的环部 14 的 内径面接触并对它们进行支承。 在加工台 61 以及加工台 65 的径向外侧配置的工具 60 沿径向延伸，其前端指向 加工台 61。 在工具 60 的前端设有冲挤工具 62 以及凿密工具 63。 相对于此，工具 60 的 基端 68 与使工具 60 朝向加工台 61 进退运动的执行器 71 及执行器 72 卡合。
如图 17 所示，冲挤工具 62 在工具 60 的前端在轴向上隔开间隔设于两处。 该间 隔比柱中央部 16 的轴向尺寸稍小，仅通过从径向一方侧的加工，冲挤工具 62 在柱中央部 16 的两端部形成第一滚子阻止部 16a。
另外，如图 17 所示，凿密工具 63 也是在工具 60 的前端在轴向上隔开间隔设于 两处。 该间隔与一对柱端部 17、17 的距离相同，仅通过从径向一方侧的加工，凿密工具 63 在一对柱端部 17、17 上分别形成第二滚子阻止部 17a。
图 18 是表示图 17 所示的 A-A 处切开截面并从箭头方向观察的状态的截面图， 示意表示基于冲挤工具 62 的冲挤加工。 如图 18 所示，加工台 61 具备用于引导冲挤工具 62 的引导面 61a，平行相对的引导面 61a 彼此形成与凹袋 20 对应的引导槽 61g。 该引导 槽 61g 的圆周方向宽度比凹袋 20 的圆周方向宽度窄 2×W1。 即，引导面 61a 相比于面 对凹袋 20 的柱中央部 16 的壁面在宽度上更靠前，靠前的宽度是 W1。 冲挤工具 62 的前 端部 62a 的圆周方向宽度与引导槽 61g 的槽宽度相同，前端部 62a 的壁面与引导面 61a 一 致。 在将冲挤工具 62 压入凹袋 20 并进行冲挤加工时，引导槽 61g 容纳前端部 62a。 相 对于此，支承前端部 62a 的冲挤工具 62 的基部 62b 的圆周方向宽度大于前端部 62a 的圆 周方向宽度，基部 62b 的壁面 62c 以越远离前端部 62a 圆周方向宽度越增大的方式倾斜。 基部 62b 在前端侧的圆周方向宽度比凹袋 20 的圆周方向宽度宽 2×W2。 即，壁面 62c 的 前端侧相比于面对凹袋 20 的柱中央部 16 的壁面更靠里侧，靠里的宽度是 W2。 在壁面 62c 的前端和前端部 62a 的壁面之间设有台阶差部 62d。 台阶差部 62d 是以比壁面 62c 更 大的斜度倾斜的壁面。
图 19 是表示在图 17 所示的 A-A 处切开截面并从箭头方向观察的状态的截面图，
示意表示通过冲挤加工将冲挤工具 62 压入凹袋 20 的样子。冲挤工具 62 的壁面 62c 将柱中 央部 16 的壁面向圆周方向压开 W2，并且向径向内侧压退而形成第一滚子阻止部 16a( 以 下，有时也称之为冲挤爪 16a) 及非接触部 16c。 非接触部 16c 在柱中央部 16 的径向外侧 以沿端面 62c 倾斜的形状形成。 另外，第一滚子阻止部 16a 在柱中央部 16 的径向内侧以 宽度 W1 突出形成。
图 20 是表示在图 17 所示的 B-B 处切开截面并从箭头方向观察的状态的截面图， 表示通过凿密加工将凿密工具 63 压接在柱端部 17 上的样子。 凿密工具 63 使柱端部 17 的外径面压缩变形，同时缩窄径向外侧的凹袋 20 的宽度而形成第二滚子阻止部 17a( 以下 有时也称之为凿密爪 17a)。
如图 16 ～图 20 所示，第一滚子阻止部 16a 以及第二滚子阻止部 17a 是仅通过来 自圆筒部件 22 的径向外侧的加工形成的，其中圆筒部件 22 被加工成滚子轴承用护圈 13。 第一滚子阻止部 16a 以及第二滚子阻止部 17a 也可以在时间上分别形成，但优选如图 16 以 及图 17 所示由工具 60 同时形成。 由此，缩短加工所需时间，滚子轴承用护圈 13 的制造 效率提高。
此外，虽然未图示，但也可以仅通过来自滚子轴承用护圈 13 的径向内侧的加工 来形成第一滚子阻止部 16a 以及第二滚子阻止部 17a。 此时，将径向内侧的滚子阻止部作 为凿密爪，将径向外侧的滚子阻止部作为冲挤爪。 下面，在图 6 所示的第六工序 S16 中，对护圈 13 实施热处理以使其具有表面硬 度等规定的机械性质。 作为热处理，为了使护圈 13 得到足够深度的硬化层，需要根据原 始材料的含碳量来选择适当的方法。 具体地说，在是含碳量为 0.15wt％以上 0.5wt％以下 的材料的情况下，实施渗碳淬火处理，在含碳量为 0.5wt％以上 1.1wt％以下的材料的情 况下实施光亮淬火处理或高频淬火处理。
渗碳淬火处理是利用了碳固溶于高温的钢中的现象的热处理方法，在保持钢内 部的碳量低的状态下就可以得到碳量多的表面层 ( 渗碳硬化层 )。 由此，可得到表面硬、 内部软且韧性高的性质。 另外，与渗碳氮化处理设备相比，其设备费用低。
光亮淬火处理是指通过在保护气体环境或真空中进行加热，一边防止钢表面的 氧化一边进行的淬火处理。 另外，与渗碳氮化处理设备或渗碳淬火处理设备相比，其设 备费用低。
高频淬火处理是利用感应加热的原理对钢表面进行急速加热、急速冷却来制成 淬火硬化层的方法。 与其他的淬火处理设备相比，设备费用大幅度下降，并且由于在热 处理工序不使用气体，因此还具有对环境有益的优点。 另外，在可以进行局部的淬火处 理的这一点上也有利。
进而，为了通过淬火降低产生的残余应力或内部应变，使韧性的提高、尺寸稳 定，优选在上述淬火处理之后进行回火。
通过到此说明的第一工序 S11 到第六工序 S16，完成图 1 所示的护圈 13。 此外， 护圈 13 的外径面的表面粗糙度 Ra 在圆筒部件 22 的形成 (S11) 时的减薄拉深加工中，已 经是 0.05μm 以上 0.3μm 以下。 因此，可以省去作为精加工工序的独立的研磨加工工 序。
通过施行上述的第一到第六工序 S11 ～ S16，可以形成护圈 13。 然后，通过在
护圈 13 的凹袋 20 中压入针状滚子 12，完成图 2 所示的针状滚子轴承 11。
但是，根据本实施方式，第一以及第二滚子阻止部 16a、17a 由于分别通过仅从 径向一方侧的加工而形成，因此可以将形成第一滚子阻止部 16a 的工具 62 和形成第二滚 子阻止部的工具 63 配置于从护圈 13 观察时的同侧。 因此，可以使滚子阻止部 16a、17a 的加工设备简化。 而且，可以将形成第一滚子阻止部 16a 的工具 62 和形成第二滚子阻止 部 17a 的工具 63 归拢成工具 60，在同一工序 S15 形成两种滚子阻止部 16a、17a。 因此， 可以相比于现有技术减少加工工时数。 另外，通过在面对柱部 15 的凹袋的壁面 16b、17b 上设置滚子阻止部 16a、17a，即使是小径的滚子，也可以充分确保滚子的游隙量，同时 可防止滚子从护圈 13 脱落。
另外，在本实施方式的第五工序 S15 中，通过冲挤加工以及凿密加工形成滚子 阻止部 16a、17a，因此相比于 JP 特开 2000-18258 号公报记载的那样通过基于切削的机械 加工形成滚子阻止部的现有的护圈，滚子阻止部的强度大，在耐久性方面有利。
另外，在本实施方式的第一工序 S11 中，由于由圆周方向上没有接头的圆筒部 件 22 形成护圈 13，因此相比于 JP 特许第 3665653 号公报记载的那样对带钢进行滚压加工 并通过焊接接合的现有的护圈，强度大，在耐久性方面有利。 另外，根据本实施方式，如图 16 及图 17 所示，第一以及第二滚子阻止部 16a、 17a 由于是通过仅从护圈 13 的径向外侧的加工而形成的，因此可以容易形成位于径向内 侧的滚子阻止部 16a 以及位于径向外侧的滚子阻止部 17a。
另外，如图 18 及图 19 所示，第一滚子阻止部 16a 是利用从径向外侧插入凹袋 20 的用于冲挤加工的工具 62，对柱部 15(16) 的面对凹袋 20 的壁面进行减薄拉深而形成的冲 挤爪。 由此，用冲挤爪 16a 可以防止滚子 12 向径向内侧脱落。
另外，如图 20 所示，第二滚子阻止部 17a 是利用凿密加工所使用的工具 63 对柱 部 15(17) 的外径面进行凿密而形成的凿密爪。 由此，用凿密爪 17a 可以防止滚子 12 向 径向外侧脱落。
尤其在本实施方式中，柱部 15 包括 ：在轴向中央部区域相对地位于径向内侧的 柱中央部 16 ；在轴向端部区域相对地位于径向外侧的一对柱端部 17、17 ；位于柱中央部 16 与一对柱端部 17、17 各自之间的一对柱倾斜部 18、18。 第一滚子阻止部 16a 设置于 柱中央部 16，第二滚子阻止部 17a 设置于一对柱端部 17、17。 由此，在提高护圈 13 的 强度的同时可以实现其轻量化。
另外，图 4 及图 5 所示的柱中央部 16、一对柱端部 17、17 以及一对柱倾斜部 18、18 的各部的壁厚 t1 小于相邻的各部的边界部分的壁厚 t2。 由此，使边界部分的强度 相对变大，可以提高护圈 13 的耐久性能。
并且，具备本实施方式的护圈 13 和收容于凹袋 20 的多个滚子 12。 根据滚子轴 承 11，相比于现有技术，由于减少滚子阻止部 16a、17a 的加工工时数，因此在成本上有 利。
本实施方式的护圈 13 的制造方法用于制造滚子轴承用的护圈 13，护圈 13 具备 ： 圆环形状的一对环部 14 ；相互连结一对环部 14、14 的多个柱部 15 ；在相邻的柱部 15 彼 此之间收容滚子 12 的凹袋 20 ；在柱部 15 的面对凹袋 20 的壁面 16b、17b 上分别偏向径 向内侧及径向外侧而防止滚子脱落的第一以及第二滚子阻止部。 在制造上述这样的护圈
13 时，包括 ：在作为原始材料的圆筒部件 22 上形成一对环部 14、14 和多个柱部 15 以及 凹袋 20 的工序 ；仅从径向一方侧对圆筒部件 22 进行加工而形成第一滚子阻止部 16a 的工 序 ；仅从径向一方侧对圆筒部件 22 进行加工而形成第二滚子阻止部 17a 的工序。 如此， 通过仅从径向一方侧的加工，形成偏向径向内侧的第一滚子阻止部 16a 以及偏向径向外侧 的第二滚子阻止部 17a，因此相比于现有技术可减少加工工时数，可以制造成本上有利的 护圈 13。
尤其，如图 16 以及图 17 所示，形成第一滚子阻止部 16a 的工序和形成第二滚子 阻止部的工序 17a 同时进行，因此可以缩短加工时间，因此可以制造成本上有利的护圈 13。
下面，参考图 21 ～图 28，说明本发明的其他实施方式的护圈 33 及其制造方法。 此外，对于共通的构成要素标注与护圈 13 相同的参考符号，省略说明。
首先，参考图 21 ～图 25，护圈 33 还具有一对边缘部 19，所述一对边缘部 19 分 别从一对环部 14 向径向内侧延伸。 此外，环部 14 的壁厚和边缘部 19 的轴向的壁厚被设 定成与柱部 15 的直线部分的壁厚 t1 实质相等。 另外，环部 14 和边缘部 19 的边界部分的 壁厚被设定成与其他的边界部分的壁厚 t2 实质相等。 进而环部 14 和边缘部 19 的边界部 分的曲率半径被设定为与其他的边界部分的曲率半径 r 实质相等。
即，在该实施方式中，t1 ＜ t2 也成立。 由此，除了已经说明的效果外，边缘部 19 的根部分的强度提高。 另外， r ＜ t1 也成立。 由此，由于环部 14 的外径面的表面面 积增加，因此在护圈 33 被外径侧引导时，与外壳的接触面压力可以进一步降低。 而且， 其他的结构与护圈 13 共通，因此省略说明。
上述结构的护圈 33 的制造工序，在图 6 所示的护圈 13 的第一工序 S11、第二工 序 S12、第四工序 S14 及第五工序 S15 上共通，因此省略说明。 参考图 26 ～图 28 说明 护圈 33 的增肉加工 ( 对应于图 6 的 S13) 以及缩颈加工。
在对应于 S13 的该实施方式的工序中，将要制成护圈 33 的圆筒部件 42 放置在缩 颈用外模 44 和内模 46 之间，同时进行边界部分的增肉加工和边缘部 19 的形成 ( 缩颈加 工 )。 在此，边缘部 19 是经过相对于轴向以规定角度折曲的前处理工序和相对于轴向折 曲 90°的后处理工序这两个工序而形成的。 而且，边界部分的增肉加工和后处理工序同 时进行。
首先，参考图 26，前处理工序是将作为边缘部 19 的圆筒部件 42 的轴向两端部相 对于柱端部 17 向内侧折曲规定角度 ( 在本实施方式中是 45° ) 的工序，其通过缩颈用外 模 44( 以下简称为 “外模 44” )、缩颈用内模 46( 以下简称为 “内模 46” )、一对缩颈 工具 48、49 来进行。
外模 44 与扩开冲压用外模 24 的结构相同，约束圆筒部件 42 的外径面。 但是， 轴向长度比扩开冲压用外模 24 短，并不约束形成边缘部 19 的圆筒部件 42 的轴向两端 部。
参考图 27，内模 46 由例如以 45°的角度呈放射状分割的第一～第八分割内模 46a、46b、46c、46d、46e、46f、46g、46h 构成。 第一～第八分割内模 46a ～ 46h 处于 分别在径向上可以移动的状态。
参考图 26，内模 46 是圆筒形状的部件，其包括 ：在外径面的轴向中央部区域与柱中央部 16 的内径尺寸一致的小径部 45a、在轴向端部区域与柱端部 17 的内径尺寸一致 的大径部 45b、在小径部 45a 和大径部 45b 之间沿柱倾斜部 18 的倾斜部 45c、在轴向两端 的角部规定基于前处理的边缘部 19 的折曲角度 (45° ) 的缩颈部 45d。
具体地说，当使第一～第八分割内模 46a ～ 46h 向径向内侧后退时，处于可以将 第一～第八分割内模 46a ～ 46h 从圆筒部件 42 取出放入的状态。 另一方面，当使第一～ 第八分割内模 46a ～ 46h 向径向外侧前进时，可以约束圆筒部件 42 的内径面 ( 图 26 的状 态 )。 此外，分割内模 46a ～ 46h 通过将插入工具 47 插入而可使其前进。
缩颈工具 48 在前端具有沿着前处理工序中的边缘部 19 的倾斜角度 (45° ) 的缩 颈部 48a，处于在圆筒部件 42 的轴向上可移动的状态。 缩颈工具 49 也是相同的构成。 而且，当使一对缩颈工具 48、49 在轴向上后退时，处于可以将圆筒部件 42 从圆筒空间取 出放入的状态。 另一方面，当使一对缩颈工具 48、49 在轴向上前进时，可以将圆筒部件 42 的轴向两端部 ( 图 26 中的虚线所示部分 ) 向内侧折曲规定角度 (45° )。
接着，参考图 28，在后处理工序中，将边缘部 19 相对于柱端部 17 向内侧折曲 90°。 后处理工序中的加工工具使用的是与前处理工序中使用的结构大致相同的缩颈用 外模 54a ～ 54d( 仅图示出 54a、54c)、缩颈用内模 56a ～ 56h( 仅图示出 56a、56e)、插入 工具 57 以及一对缩颈工具 58、59。 此外，也可以将外模 44 和外模 54 做成同一模具并在 前处理工序和后处理工序中共用。 插入工具 47 和插入工具 57 也同样。
在后处理工序中，按照与前处理工序同样的顺序约束圆筒部件 42 的内外径面， 利用缩颈工具 58、59 从轴向压缩边缘部 19。 由此，柱端部 17 和边缘部 19 所成的角是 90°。 另外，在该工序可以与图 6 所示的第三工序 S13 同样对边界部分进行增肉处理。
但是，本实施方式的护圈 33 还具备分别从一对环部 14、14 向径向内侧延伸的边 缘部 19，一对环部 14、14 以及边缘部 19 的壁厚 t1 小于环部 14 和边缘部 19 的边界部分 的壁厚 t2。 由此，可以相对地增大边界部分的强度，提高护圈 33 的耐久性。
而且，在上述的实施方式中，虽然例示的是采用平坦的钢板作为原始材料来制 造护圈 13、33 的例子，但并不限于此，也可以采用管材等圆筒部件作为原始材料来制 造。 此时，可以省略图 6 所示的第一工序 S11。
在到此为止的说明中，作为本发明的实施方式示出了保持架 & 滚柱类型的针状 滚子轴承 11、31 的例子，但本发明也可以适用于还具有内圈及外圈之中至少一个的针状 滚子轴承。 另外，作为滚动体例示了采用针状滚子 12 的例子，但并不限于此，也可以是 圆柱滚子或棒状滚子。
进而，上述实施方式的针状滚子轴承 11、31 例如作为汽车用传动装置的怠速轴 承、汽车用传动装置的行星齿轮、及摩托车用发动机的连杆大端用轴承使用，从而特别 起到有益的效果。
以上，参考附图说明了本发明的实施方式，但本发明不限于图示的实施方式。 对图示的实施方式，在与本发明相同的范围内或者在均等的范围内，可以施加各种修正 或变形。
工业实用性
本发明有利用于滚子轴承用护圈以及针状滚子轴承。
符号说明11、31- 针状滚子轴承 ；12- 针状滚子 ；12a- 节距圆 ；13、33- 护圈 ；14- 环 部 ；15- 柱部 ；16- 柱中央部 ；17- 柱端部 ；18- 柱倾斜部 ；16a- 第一滚子阻止部 ( 冲挤 爪 ) ；17a- 第二滚子阻止部 ( 凿密爪 ) ；16b、17b、18b- 壁面 ；16c- 非接触部 ；16d- 油 槽 ；19- 边缘部 ；20- 凹袋 ；21- 杯状部件 ；21a- 底壁 ；21b- 朝外凸缘部 ；21c- 朝内 凸缘部 ；22、42- 圆筒部件 ；24、44- 外模 ；23a- 圆筒空间 ；23b、25a、26a、45a- 小 径 部 ；23c、25b、26b、45b- 大 径 部 ；23d、25c、26c、45c- 倾 斜 部 ；24a、24b、24c、 24d、44a、44b、44c、44d、54a、54c- 分割外模 ；25、26、46- 内模 ；46a、46b、46c、 46d、46e、46f、46g、46h、56a、56e- 分 割 内 模 ；27- 移 动 工 具 ；28、29- 压 缩 工 具 ； 47、57- 插入工具 ；48、49、58、59- 缩颈工具 ；45d、48a、49a- 缩颈部 ；60- 工具 ； 61- 加工台 ；61g- 引导槽 ；62- 冲挤工具 ；63- 凿密工具 ；65- 加工台。