JPH109254A - 玉軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単に製造でき、軸方向に対する長さ変動に
影響することなく、軸を安定的に回転支持する。 【解決手段】 内輪２及び外輪３には回転軸１のラジア
ル方向に対する転動体４の移動が拘束される平面状のラ
ジアル方向規制壁５，６を対向形成し、内輪２及び外輪
３のいずれか一方には回転軸１のスラスト方向に対する
転動体４の移動が拘束される平面状のスラスト方向規制
壁７を形成すると共に、このスラスト方向規制壁７位置
から前記ラジアル方向規制壁５，６を転動体４の径寸法
より長い範囲に亘って設定し、転動体４に隣接するラジ
アル方向規制壁５，６間の空間部には転動体４がスラス
ト方向規制壁７に押圧付勢される弾性変形可能な弾性押
圧手段８を装填する。また、必要に応じて抜け止めフラ
ンジ１０や回転駆動伝達部材１２を取付ける際の補強用
の延長部１１を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、玉軸受に係り、
特に、複写機やプリンタに使用される定着装置のように
加熱・冷却により軸方向に延び縮みする軸に対して有効
な玉軸受の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機やプリンタに使用される定
着装置においては、加熱ロール、加圧ロール等の回転軸
を軸受にて回転支持する構造が採用される。この種の軸
受として、例えばすべり軸受を採用すると、回転軸との
間のすべり摩擦抵抗が大きいため、その分、駆動用モー
タの容量を大きくせざるを得ず、モータコストが嵩むと
いう事態を生ずる。そこで、モータコストの低減化とい
う観点から、すべり軸受よりも摩擦抵抗の少ない玉軸受
を使用したいという要請がある。

【０００３】この種の玉軸受としては、例えばラジアル
軌道部とスラスト軌道部とを有する断面Ｌ字状の外輪及
び内輪で、転動体（ボール）を狭持して互いに嵌合する
ようにしたものが既に提案されている（例えば実開平７
−２３８２１号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の玉軸受にあっては、外輪、内輪を鍛造にて製造する先
行技術に比べれば、玉軸受自体を小型化し得るかも知れ
ないが、外輪、内輪には夫々転動体が係合する曲面状の
ラジアル軌道部、スラスト軌道部を形成しなければなら
ないため、たとえ鍛造に代えてプレス加工するにして
も、夫々の軌道部を形成するための工程が必要不可欠に
なる分、製造がそれ程容易になるものではない。

【０００５】特に、従来の玉軸受にあっては、外輪、内
輪に夫々ラジアル軌道部、スラスト軌道部を形成し、こ
れらの軌道部で転動体を拘束支持するようにしているの
で、回転軸の軸方向の長さ変動（伸び縮み）に対する余
裕が何等考慮されていない。このため、例えば定着装置
の加熱ロールが加熱されてその回転軸が軸方向に熱膨張
したとすると、玉軸受の転動体がスラスト軌道部に不必
要に強く圧接し、玉軸受の回転支持性を損なう懸念が起
こり得る。それゆえ、プリンタや複写機に使用される定
着装置の加熱ロールや加圧ロールのように加熱、冷却に
より軸方向に伸び縮みする回転軸に対する軸受として前
記玉軸受をそのまま使用することはできない。

【０００６】この発明は、以上の技術的課題を解決する
ためになされたものであって、簡単に製造でき、軸方向
に対する長さ変動に影響することなく、軸を安定的に回
転支持する新規な玉軸受を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、
図１（ａ）に示すように、内輪２と外輪３との間に複数
の転動体４を挟持配置し、内輪２あるいは外輪３に取付
られた回転軸１を回動支持する玉軸受において、前記内
輪２及び外輪３には回転軸１のラジアル方向に対する転
動体４の移動が拘束される平面状のラジアル方向規制壁
５，６を対向形成し、内輪２及び外輪３のいずれか一方
には回転軸１のスラスト方向に対する転動体４の移動が
拘束される平面状のスラスト方向規制壁７を形成すると
共に、このスラスト方向規制壁７位置から前記ラジアル
方向規制壁５，６を転動体４の径寸法より長い範囲に亘
って設定し、転動体４に隣接するラジアル方向規制壁
５，６間の空間部には転動体４がスラスト方向規制壁７
に押圧付勢される弾性変形可能な弾性押圧手段８を装填
したことを特徴とするものである。

【０００８】このような技術的手段において、本願発明
は広く玉軸受全般を適用対象とするが、特に加熱・冷却
によって軸方向長さが変動する回転軸１を回転支承する
ための玉軸受に対して有効である。そして、上記内輪２
及び外輪３については型成形や焼入硬化を利用する等適
宜方法にて製造して差し支えないが、内輪２、外輪３に
形成されるラジアル方向規制壁５，６、スラスト方向規
制壁７は平面状でよいので、従前のようなラジアル軌道
部、スラスト軌道部を形成する必要がなく、内輪２，外
輪３をプレス加工にて簡単に製造することが可能であ
る。ここで、簡単な製法で充分な支持剛性を得るという
観点からすれば、内輪２及び外輪３製造用の板材を深絞
り加工することにより少なくとも断面略Ｌ字状に成形
し、内輪２及び外輪３の断面略Ｌ字部分の一方をラジア
ル方向規制壁５，６として使用すると共に、前記断面略
Ｌ字部分の他方をスラスト方向規制壁７又は弾性押圧手
段押さえ壁９として使用することが好ましい。

【０００９】また、本発明において、弾性押圧手段８と
しては、波状リングのような板バネを用いてもよいし、
弾性ゴムのような弾性体を用いる等適宜選定して差し支
えないが、弾性押圧手段８の弾性及びこの弾性押圧手段
８が装填される空間部の大きさについては、回転軸１が
加熱、冷却によって長さ変動する範囲を許容し、安定的
に回転支持する程度に選定することが必要である。

【００１０】更に、玉軸受に対する軸の抜け止め構造と
しては、公知の手法を用いて差し支えないが、抜け止め
部品を不要にするという観点からすれば、例えば内輪２
が回転軸１に取付られるタイプにおいて、内輪２の内側
に回転軸１のラジアル方向に延びる抜け止めフランジ１
０を形成し、回転軸１の端部を前記抜け止めフランジ１
０に当接させるようにすることが好ましい。

【００１１】更にまた、玉軸受の取付構造としては、通
常支持フレームの被軸受部に玉軸受を密接嵌合させる
が、玉軸受の嵌合位置を規制するという観点からすれ
ば、例えば外輪３の外周に回転軸１のラジアル方向に突
出する位置決めフランジを形成し、この位置決めフラン
ジを支持フレーム面に当接させるようにすることが好ま
しい。また、玉軸受の回り止めをより確実に行うという
観点からすれば、外輪３の一部に回転軸１のラジアル方
向に延びる固定フランジを設け、この固定フランジを介
して支持フレームにネジなどで固着することが好まし
い。

【００１２】また、回転軸１に対して回転駆動力を与え
るには、図１（ｂ）に示すように、回転軸１に通常回転
駆動伝達部材１２を取付けるようにするが、例えば回転
軸１が中空薄肉軸であるような場合には、例えば内輪２
が回転軸１に取付られるタイプにおいて、内輪２には回
転軸１のスラスト方向に延びる延長部１１を形成し、こ
の延長部１１にて回転軸１の周面を補強すると共に該延
長部１１に対応した箇所に回転駆動伝達部材１２をネジ
等で固着することが好ましい。

【００１３】次に、上述した技術的手段の作用について
説明する。例えば図１（ａ）においては、玉軸受の転動
体４は、ラジアル方向規制壁５，６、スラスト方向規制
壁７及び弾性押圧手段８にて転動可能に内輪２、外輪３
間に拘束保持される。このため、内輪２若しくは外輪３
に取付けられた回転軸１は前記転動体４の転動に伴って
回転支承される。また、例えば加熱、冷却によって回転
軸１の軸方向長さが変動したとすると、この回転軸１の
軸方向長さの変動に伴って内輪２若しくは外輪３が回転
軸１の軸方向（スラスト方向）に沿って移動するが、こ
の内輪２若しくは外輪３の移動代は弾性押圧手段８の弾
性変形にて吸収されるため、依然として、転動体４はラ
ジアル方向規制壁５，６、スラスト方向規制壁７及び弾
性押圧手段８にて転動可能に保持されることになり、回
転軸１の回転動作が不安定になることはない。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態
に基づいてこの発明を詳細に説明する。 ◎実施の形態１ 図２はこの発明が適用された玉軸受をロール支持部（例
えば定着装置の加熱ロールの支持部）に用いた実施の形
態１を示す。同図において、符号２０は例えば定着装置
の加熱ロールからなるロール軸であり、このロール軸２
０の両端は一対の支持フレーム２１に夫々玉軸受２２を
介して回転支承されている。

【００１５】本実施の形態において、玉軸受２２は、図
３及び図５に示すように、ロール軸２０に嵌合密接する
リング状の内輪３０と、この内輪３０によりも一回り大
きく形成されるリング状の外輪４０と、前記内輪３０と
外輪４０との間の空間部に接触転動可能に収容される複
数の転動体（ボール）５０とを備えている。

【００１６】ここで、内輪３０は、金属製の円形リング
部材を深絞り加工して断面略Ｌ字状に形成し、この断面
略Ｌ字状部分のロール軸２０の周面に沿った方向に延び
る部分を転動体５０のラジアル方向規制壁３１とし、前
記断面略Ｌ字状部分のロール軸２０のラジアル外方向に
延びる部分を後述する波打ち板バネ６２の位置規制壁３
２とし、更に、前記ラジアル方向規制壁３１の内周縁に
はロール軸２０のラジアル内方向に向かう抜け止めフラ
ンジ３３を形成し、この抜け止めフランジ３３にロール
軸２０の端部周縁を当接させるようにしたものである。

【００１７】また、外輪４０は、金属製の円形リング部
材を深絞り加工して断面略Ｌ字状に形成し、この断面略
Ｌ字状部分のロール軸２０の周面に沿った方向に延びる
平面部分（内輪３０のラジアル方向規制壁３１に対向す
る部分）を転動体５０のラジアル方向規制壁４１とし、
前記断面略Ｌ字状部分のロール軸２０のラジアル外方向
に延びる部分（内輪３０の位置規制壁３２に対向する部
分）を転動体５０のスラスト方向規制壁４２とし、更
に、ラジアル方向規制壁４１の外周縁にはロール軸２０
のラジアル外方向に向かう位置決めフランジ４３を形成
し、この位置決めフランジ４３を支持フレーム２１の内
壁面に当接させるようにしたものである。

【００１８】更に、転動体５０は、内輪３０のラジアル
方向規制壁３１、外輪４０のラジアル方向規制壁４１及
びスラスト方向規制壁４２に転動可能に接触配置されて
おり、転動体５０と内輪３０の位置規制壁３２との間に
は空間部が形成される。そして、この空間部にはリング
状の転動体押さえ板６１が配設されると共に、この転動
体押さえ板６１と位置規制壁３２との間にはリング状の
波打ち板バネ６２が装填され、転動体押さえ板６１を常
時転動体５０側へ押圧する。本実施の形態では、前記波
打ち板バネ６２は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、リ
ング状の板バネ本体６３に複数、例えば９０度置きに４
つの山部Ｐ1を形成すると共に、各山部Ｐ1に対して４５
度変位した位置に谷部Ｐ0を形成することにより、波打
ち状の板バネとしたものである。

【００１９】更に、本実施の形態においては、前記内輪
３０と外輪４０との間の空間部には潤滑剤（図示せず）
が充填されており、前記外輪４０のラジアル方向規制壁
４１の外周縁にはリンク状の樹脂製キャップ７０が固着
され、前記潤滑剤の保持、内輪３０、外輪４０及び転動
体５０の組付け状態を維持するようになっている。

【００２０】次に、本実施の形態に係る玉軸受の製造方
法について説明すると、先ず、リング状部材を深絞り加
工することにより内輪３０、外輪４０を成形した後、こ
の内輪３０と外輪４０との間に転動体５０、転動体押さ
え板６１、波打ち板バネ６２を組み込み、更に、潤滑剤
を充填した後に、外輪４０にキャップ７０を固着するよ
うにすればよい。

【００２１】このように製造された玉軸受にてロール軸
２０を回転支持するようにすれば、図５（ａ）に示すよ
うに、内輪３０と外輪４０との間に挟持される転動体５
０は、ラジアル方向規制壁３１，４１及びスラスト方向
規制壁４２並びに転動体押さえ板６１の４箇所に接触配
置される。このとき、転動体５０の夫々の接触部は平面
状であり、従前のようなラジアル軌道部、スラスト軌道
部のように曲面状に形成されていないが、転動体５０は
内輪３０と外輪４０との間で位置拘束された状態で接触
転動するため、ロール軸２０は玉軸受にて回転支持され
る。

【００２２】また、ロール軸２０が例えば熱膨張し、そ
の軸方向長さが伸びると、図５（ｂ）に示すように、ロ
ール軸２０の伸びｄに追従して玉軸受の内輪３０がロー
ル軸２０の軸方向にｄだけ移動する。ところが、この内
輪３０の移動分は、波打ち板バネ６２の弾性的な圧縮変
形で吸収されることになり、転動体５０は、ラジアル方
向規制壁３１，４１及びスラスト方向規制壁４２並びに
転動体押さえ板６１の４箇所に接触配置されたままの状
態を保つ。このとき、この波打ち板バネ６２の弾性係数
を小さく設定しておけば、転動体５０への圧縮弾性力は
小さく抑えられるため、内輪３０がロール軸２０の軸方
向に移動したとしても、転動体５０に対して特に強い圧
接力が作用するという事態は生じない。よって、玉軸受
の回転支持性能はロール軸２０の伸び変形に影響される
ことなく良好に保たれる。尚、波打ち板バネ６２を圧縮
状態で組込んでおけば、ロール軸２０の縮み変形に対し
ても有効に働く。

【００２３】また、本実施の形態によれば、内輪３０、
外輪４０は深絞り加工にて製造されているため、絞り加
工による加工硬化を利用することによって内輪３０、外
輪４０の強度は充分に得られる。このため、内輪３０、
外輪４０の製造法として、焼き入れ硬化などの熱処理が
不要になる。

【００２４】更に、本実施の形態では、内輪３０を深絞
り加工する際に、抜け止めフランジ３３を同時に形成す
るようにしたので、抜け止めリング等の別部品を必要と
しないで、ロール軸２０の抜け止めが防止される。更に
また、本実施の形態では、外輪４０を絞り加工する際
に、位置決めフランジ４３を同時に形成するようにした
ので、支持フレーム２１の軸受孔に玉軸受を嵌合させる
際の位置決め作業を容易に行うことが可能である。

【００２５】◎実施の形態２ 図６はこの発明が適用された玉軸受をロール支持部（例
えば定着装置の加熱ロールの支持部）に用いた実施の形
態２を示す。同図において、玉軸受の基本的構成は実施
の形態１と略同様であるが、一方の玉軸受の内輪の構成
が実施の形態１と異なる。尚、実施の形態１と同様な構
成要素については実施の形態１と同様な符号を付してこ
こではその詳細な説明を省略する。すなわち、一方の玉
軸受の内輪３０にはロール軸２０のスラスト方向（軸方
向）に延びる延長筒状部３４が形成され、この延長筒状
部３４にてロール軸２０の周面が補強されると共に、こ
の延長筒状部３４に対応した箇所には駆動ギア３５が嵌
合されてネジ等の止め具３６にて固着されている。従っ
て、本実施の形態によれば、たとえロール軸２０が中空
薄肉構成であるとしても、前記延長筒状部３４がロール
軸２０の剛性を補強し、駆動ギア３５を固着する上で充
分な支持剛性を確保するようになっている。

【００２６】◎実施の形態３ 図７はこの発明が適用された玉軸受をロール支持部（例
えば定着装置の加熱ロールの支持部）に用いた実施の形
態３を示す。同図において、玉軸受の基本的構成は実施
の形態１と略同様であるが、玉軸受の外輪の構成が実施
の形態１と異なる。尚、実施の形態１と同様な構成要素
については実施の形態１と同様な符号を付してここでは
その詳細な説明を省略する。すなわち、外輪４０は、図
７（ａ）（ｂ）に示すように、その外周縁に位置決めフ
ランジ４３を有すると共に、その位置決めフランジ４３
の一部を更に外方に突出させて固定フランジ４４とし、
この固定フランジ４４の一部にネジ挿通孔４５を開設す
ると共に、このネジ挿通孔４５を通じて例えばネジ等の
止め具４６で固定フランジ４４を支持フレーム２１に固
着するようにしたものである。

【００２７】従って、本実施の形態によれば、外輪４０
が支持フレーム２１に強固に固定されて回り止めされて
いるため、ロール軸２０回転時に内輪３０、転動体５０
を通じて外輪４０に回転力が作用したとしても、外輪４
０が動くことは確実に防止される。また、固定フランジ
４４の止め具４６にアース線を共締めするようにすれ
ば、ロール軸２０に発生する静電気を逃がすことも可能
である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、内輪、外輪のラジアル方向規制壁及びスラスト方向
規制壁、並びに、内輪と外輪との空間部に装填された弾
性押圧手段にて転動体を転動可能に拘束保持し、回転軸
が例えば加熱、冷却により伸び縮みしたとしても、その
回転軸の長さ変動分を弾性押圧手段にて吸収し、転動体
の接触転動性を維持するようにしたので、回転軸の軸方
向長さ変動に影響されることなく、回転軸の回転支持性
を常時良好に保つことができる。このため、プリンタや
複写機に使用される定着装置の加熱ロールや加圧ロール
のように、加熱、冷却により長さ方向に伸び縮みする回
転軸を支持する玉軸受として最適である。

【００２９】また、本発明によれば、内輪、外輪にラジ
アル軌道部、スラスト軌道部を形成する必要がないた
め、内輪、外輪に対して軌道部を形成するための機械加
工を施す必要がなくなり、プレス加工のみにて内輪、外
輪を簡単に製造することができ、その分、玉軸受の製造
性を簡略化することができる。

【００３０】更に、本発明において、内輪、外輪を深絞
り加工するようにすれば、深絞り加工による加工硬化を
利用することで、薄型で充分な強度の内輪、外輪を得る
ことが可能になる。このため、鍛造のような製法を用い
ることなく、しかも、焼き入れ加工などの熱処理も不要
になり、内輪、外輪の小型化、薄型化を容易に実現しな
がら、内輪、外輪の製造過程をより簡略化することがで
きる。

【００３１】更にまた、本発明において、回転軸に取付
けられている内輪の内側に回転軸のラジアル方向に延び
る抜け止めフランジを形成し、回転軸の端部を抜け止め
フランジに当接させるようにすれば、抜け止めリングの
ような別部品を用いることなく、回転軸の抜け止めを実
現することができる。

【００３２】また、本発明において、回転軸に取付けら
れる内輪に回転軸のスラスト方向に延びる延長部を形成
し、この延長部にて回転軸の周面を補強すると共に該延
長部に対応した箇所に回転駆動伝達部材を固着するよう
にすれば、回転軸が中空薄肉状のものであったとして
も、回転駆動伝達部材の取付強度を十分に確保すること
ができ、回転軸に対して回転駆動力を確実且つ安定的に
伝達することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）はこの発明に係る玉軸受の構成の一態
様を示す説明図、（ｂ）はこの発明に係る玉軸受の構成
の他の態様を示す説明図である。

【図２】 実施の形態１に係る玉軸受を示す説明図であ
る。

【図３】 実施の形態１に係る玉軸受の分解斜視図であ
る。

【図４】 （ａ）は実施の形態１に係る玉軸受の波打ち
リングの詳細を示す平面説明図、（ｂ）はその側面説明
図である。

【図５】 （ａ）は図２中Ｖ部詳細図、（ｂ）は回転軸
が熱膨張したときの玉軸受の図２中Ｖ部詳細図である。

【図６】 実施の形態２に係る玉軸受を示す説明図であ
る。

【図７】 （ａ）は実施の形態３に係る玉軸受を示す説
明図、（ｂ）は（ａ）中矢印Ｂ方向から見た矢視図であ
る。

【符号の説明】

１…回転軸，２…内輪，３…外輪，４…転動体，５，６
…ラジアル方向規制壁，７…スラスト方向規制壁，８…
弾性押圧手段，９…弾性押圧手段押さえ壁，１０…抜け
止めフランジ，１１…延長部，１２…回転駆動伝達部
材，２０…ロール軸，３０…内輪，３１…ラジアル方向
規制壁，３２…位置規制壁，３３…抜け止めフランジ，
３４…延長筒状部，３５…駆動ギア，４０…外輪，４１
…ラジアル方向規制壁，４２…スラスト方向規制壁，４
３…位置決めフランジ，５０…転動体，６１…転動体押
さえ板，６２…波打ち板バネ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内輪（２）と外輪（３）との間に複数の
   転動体（４）を挟持配置し、内輪（２）あるいは外輪
   （３）に取付られた回転軸（１）を回動支持する玉軸受
   において、 前記内輪（２）及び外輪（３）には回転軸（１）のラジ
   アル方向に対する転動体（４）の移動が拘束される平面
   状のラジアル方向規制壁（５，６）を対向形成し、内輪
   （２）及び外輪（３）のいずれか一方には回転軸（１）
   のスラスト方向に対する転動体（４）の移動が拘束され
   る平面状のスラスト方向規制壁（７）を形成すると共
   に、このスラスト方向規制壁（７）位置から前記ラジア
   ル方向規制壁（５，６）を転動体（４）の径寸法より長
   い範囲に亘って設定し、転動体（４）に隣接するラジア
   ル方向規制壁（５，６）間の空間部には転動体（４）が
   スラスト方向規制壁（７）に押圧付勢される弾性変形可
   能な弾性押圧手段（８）を装填したことを特徴とする玉
   軸受。
2. 【請求項２】 請求項１記載のものにおいて、内輪
   （２）及び外輪（３）は板材を深絞り加工することによ
   り少なくとも断面略Ｌ字状に成形し、内輪（２）及び外
   輪（３）の断面略Ｌ字部分の一方をラジアル方向規制壁
   （５，６）として使用すると共に、前記断面略Ｌ字部分
   の他方をスラスト方向規制壁（７）又は弾性押圧手段押
   さえ壁（９）として使用することを特徴とする玉軸受。
3. 【請求項３】 請求項１記載のもののうち内輪（２）が
   回転軸（１）に取付られるタイプにおいて、内輪（２）
   の内側に回転軸（１）のラジアル方向に延びる抜け止め
   フランジ（１０）を形成し、回転軸（１）の端部を前記
   抜け止めフランジ（１０）に当接させたことを特徴とす
   る玉軸受。
4. 【請求項４】 請求項１記載のもののうち内輪（２）が
   回転軸（１）に取付られるタイプにおいて、内輪（２）
   には回転軸（１）のスラスト方向に延びる延長部（１
   １）を形成し、この延長部（１１）にて回転軸（１）の
   周面を補強すると共に該延長部（１１）に対応した箇所
   に回転駆動伝達部材（１２）を固着することを特徴とす
   る玉軸受。