JP2008095911A - Ball bearing and manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、外輪に球状部材を介して軸部材を回転自在に支持し得るようにした、内輪を有しない簡易型の玉軸受及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a simple ball bearing having no inner ring and a method for manufacturing the same, in which an outer ring can rotatably support a shaft member via a spherical member.
従来の一般的な玉軸受は、球状部材が転動可能なように、内径部分の全周に亘って凹溝軌道が形成された外輪、該外輪の凹溝軌道の内周面に接触転動する球状部材、該球状部材を保持するリテーナ部材、上記球状部材が転動可能なように、外径部分の全周に亘って凹溝軌道が形成された内輪とから構成されている(例えば特許文献1参照)。
最近時、小径軸を軸受けする小型の玉軸受の要求が高まる中で、上記の従来の一般的な玉軸受の構成では、その限界が指摘され、上記要求にあった玉軸受の提供が極めて難しい状況にあった。上記要求に対応する為に、出願人は、内輪を廃し、外輪、球状部材、リテーナ部材の構成で、玉軸受を構成することを考えた。こうすることで、内輪の占める部分についてこれを削減し、その分小径とし、より小径の軸を軸受けする小型玉軸受を構成することが可能となった。
しかしながら、このような玉軸受にあっては、内輪がないため、次の欠点を有するものとなってしまった。即ち、
Recently, with the increasing demand for small ball bearings for bearing small-diameter shafts, the limitations of conventional general ball bearing configurations described above have been pointed out, and it is extremely difficult to provide ball bearings that meet the above requirements. Was in the situation. In order to meet the above requirements, the applicant considered eliminating the inner ring and configuring the ball bearing with the configuration of the outer ring, the spherical member, and the retainer member. In this way, it is possible to reduce the portion occupied by the inner ring, to make it smaller, and to configure a small ball bearing that supports a smaller-diameter shaft.
However, such ball bearings have the following drawbacks because there is no inner ring. That is,
(1)上記内輪を廃した軸受にあっては、外輪+球状部材+リテーナ部材の状態でいったん組立てておいて、その後に、内軸を組み付けることになる。従来の、内外輪の揃ったボールベアリングにあっては、ボール部材の周方向の位置決めはリテーナ部材によってこれを行い、径方向のボールの保持は内輸及び外輪によってこれを挟み込むことによって問題なくボールの保持ができた。しかしながら、上記した内輪を廃した軸受にあっては、外輪+球状部材+リテーナ部材の状態で、内軸を組付ける前の段階において、充分に球状部材の保持ができない為、組み立て作業が難しいことになる。 (1) In the bearing that has eliminated the inner ring, it is assembled once in the state of the outer ring + spherical member + retainer member, and then the inner shaft is assembled. In a conventional ball bearing with both inner and outer rings, the circumferential positioning of the ball member is performed by the retainer member, and the radial ball is held without any problem by sandwiching it with the inner and outer rings. I was able to hold. However, in the bearings that do not use the inner ring described above, the spherical ring member cannot be sufficiently held in the state of the outer ring + spherical member + retainer member before the inner shaft is assembled. become.
(2)球状部材の内側に挿入される軸部材を支持するに当たって、従来の内輪を有するものにあっては、内輪が軸方向に充分に幅を有していた為、球状部材の内側に挿入される軸部材が、軸方向の軸線が変位することがなく、安定的に支持できたのであるが、上記内輪を廃したものにあっては、球状部材の内側に挿入される軸部材が軸方向に対して傾いてしまい、軸部材の軸線が変位してしまう傾向がある。
本発明の目的は、これらの問題点を解決して、内輪のない玉軸受を構成し、小径軸を軸受け可能な小型の玉軸受を提供することである。
(2) When supporting the shaft member inserted inside the spherical member, the inner ring has a sufficient width in the axial direction in the case of having a conventional inner ring, so it is inserted inside the spherical member. The shaft member that was inserted could be stably supported without displacement in the axial direction, but the shaft member inserted inside the spherical member was a shaft if the inner ring was eliminated. It tends to be inclined with respect to the direction, and the axis of the shaft member tends to be displaced.
An object of the present invention is to solve these problems and to provide a small ball bearing capable of bearing a small-diameter shaft by constituting a ball bearing without an inner ring.
上記目的を達成するため本発明は、外輪と、外輪の内径部分に接触配置される球状部材と、球状部材を保持するリテーナ部材とを備え、外輪に球状部材を介して軸部材を相対回転自在に支持し得るようにした内輪を有しない玉軸受であって、前記外輪の内径部分の全周に亘って前記球状部材が転動可能なようにこれを該外輪の軸方向及び径方向外方向に支持するための凹溝軌道を複数列設けるとともに、前記外輪の中空部の軸方向の少なくとも一方側に前記リテーナ部材を該外輪の内部に出入り自在とする開放部を形成し、前記リテーナ部材を前記凹溝軌道に対応して複数個設け、該各リテーナ部材を弾性変形可能な材料で構成し、該各リテーナ部材に前記球状部材を保持する空間部を設け、該空間部に、少なくとも前記外輪から離れる側に前記球状部材の直径より狭くなっている狭径部を設けたものである。
また本発明は、外輪に球状部材を介して軸部材を回転自在に支持し得るようにした内輪を有しない玉軸受の製造方法であって、球状部材と、内径部分にその全周に亘って球状部材が転動可能なようにこれを軸方向及び径方向外方向に支持するための凹溝軌道を複数列有し、内側の中空部の軸方向の少なくとも一方側に前記リテーナ部材を内部に出入り自在とする開放部を有する外輪と、球状部材を保持する空間部を有し、該空間部に、少なくとも前記外輪から離れる側に前記球状部材の直径より狭くなっている狭径部を有する弾性変形可能な材料からなる複数個のリテーナ部材とを設け、前記各リテーナ部材の前記空間部に前記球状部材を保持せしめる工程と、前記外輪の内径部分に、その軸方向の少なくとも一方向に形成された開放部から前記球状部材とともに前記複数のリテーナ部材の中の一つを挿入する工程と、前記球状部材とともに前記リテーナ部材を前記球状部材が前記外輪の対応する凹溝軌道に一致する位置まで更に前記外輪の内方向に挿入する工程と、残りのリテーナ部材を外輪の内径部分に挿入し、残りのリテーナ部材をその保持する球状部材が前記外輪の対応する凹溝軌道に嵌合する位置まで更に外輪の内径部分に押し込む工程とによって前記複数のリテーナ部材を前記球状部材とともに前記外輪に組み付けたことを特徴とする。
また本発明は、前記各リテーナ部材に設けられた前記球状部材を保持する空間部は、前記外輪から離れる側及び該外輪に近づく側の両側に前記球状部材の直径より狭くなっている狭径部を設けたものである。
In order to achieve the above object, the present invention includes an outer ring, a spherical member arranged in contact with the inner diameter portion of the outer ring, and a retainer member that holds the spherical member, and the shaft member can be rotated relative to the outer ring via the spherical member. A ball bearing that does not have an inner ring that can be supported by the outer ring, and that the spherical member is allowed to roll over the entire circumference of the inner diameter portion of the outer ring. A plurality of rows of concave groove tracks for supporting the outer ring, and an open portion that allows the retainer member to freely enter and exit the outer ring on at least one axial side of the hollow portion of the outer ring. A plurality of retainer members are provided corresponding to the grooves, and each retainer member is made of an elastically deformable material. Each retainer member is provided with a space portion for holding the spherical member, and at least the outer ring is provided in the space portion. On the side away from It is provided with a small diameter which is smaller than the diameter of the serial spherical member.
The present invention also relates to a method of manufacturing a ball bearing having no inner ring that can rotatably support a shaft member via a spherical member on an outer ring, the spherical member and an inner diameter portion extending over the entire circumference. The spherical member has a plurality of rows of groove grooves for supporting the spherical member in the axial direction and the radially outward direction so that the spherical member can roll, and the retainer member is disposed at least on one side in the axial direction of the inner hollow portion. Elasticity having an outer ring having an open part that allows entry and exit, and a space part for holding a spherical member, and a narrow-diameter part that is narrower than the diameter of the spherical member at least on the side away from the outer ring. A plurality of retainer members made of a deformable material, the step of holding the spherical member in the space of each retainer member, and an inner diameter portion of the outer ring formed in at least one axial direction. From the open part A step of inserting one of the plurality of retainer members together with the spherical member, and further inserting the retainer member together with the spherical member to a position where the spherical member coincides with the corresponding concave groove track of the outer ring. Inserting the remaining retainer member into the inner ring portion of the outer ring, and further inserting the remaining retainer member into the inner ring portion of the outer ring until the spherical member that holds the retainer member fits into the corresponding groove groove of the outer ring. The plurality of retainer members are assembled to the outer ring together with the spherical member by the step of pushing into the outer ring.
Further, according to the present invention, the space portion that holds the spherical member provided in each retainer member has a narrow-diameter portion that is narrower than the diameter of the spherical member on both the side away from the outer ring and the side closer to the outer ring. Is provided.
本発明は、内輪がない為、小径軸を軸受け可能であり、小型且つ安価に製造できる。また、内輪のない玉軸受にあっては、外輪の内径部分にリテーナ部材と球状部材を挿入する前の段階において、球状部材の安定的な保持ができない為、組み立てが容易でないが、本発明のものは、リテーナ部材+球状部材を外輪の内径部分に挿入する作業のみで組み立てが完了するため組み立てが極めて簡単である。また、リテーナ部材を複数列配置としたため、内側に挿入される軸部材を安定的に支持することができ、軸部材の軸方向の軸線が変位すること
がない。
Since the present invention does not have an inner ring, a small diameter shaft can be supported, and it can be manufactured in a small size and at a low cost. Further, in a ball bearing without an inner ring, since the spherical member cannot be stably held before the retainer member and the spherical member are inserted into the inner diameter portion of the outer ring, the assembly is not easy. Since the assembly is completed only by inserting the retainer member + the spherical member into the inner diameter portion of the outer ring, the assembly is extremely simple. Further, since the retainer members are arranged in a plurality of rows, the shaft member inserted inside can be stably supported, and the axial line of the shaft member is not displaced.
以下に本発明の実施の形態を添付した図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明に係る、小径軸の軸受けに適した簡易型の玉軸受2の断面図を示している。玉軸受2は、外輪4と、2個の互いに同一構造のリテーナ部材6,7と、鋼球等からなる球状部材8とより構成され、内輪を有しないことを特徴としている。前記外輪4の円柱状の中空部の左右には、左右いずれの方向からでも、軸方向にリテーナ部材6を挿入でできるように、開放部10,12が形成されている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a simple ball bearing 2 suitable for a small-diameter shaft bearing according to the present invention. The ball bearing 2 includes an
前記外輪4は、筒状の部材から構成され、本実施形態では、外輪4はポリアセタール(POM)を用いている。該外輪4は特に変形させる必要がない為、金属その他、種々の材料を利用することができる。前記外輪4の内径部分の両端から所定の間隔を存した位置には、全周に亘って、断面が円弧状の凹溝軌道14,15が2列形成されている。尚、凹溝軌道14,15の断面形状は、円弧状に限られたものではなく、テーパ状の傾斜面等種々のものが考えられる。当該凹溝軌道14,15は、球状部材8が転動可能なように、これを軸方向及び径方向外方向に支持するように構成されている。これら凹溝軌道14,15は2列配置に特に限定されるものではなく、外輪4に複数列設けることができ、これら列数に対応してリテーナ部材を設ける構成とすることができる。前記リテーナ部材6,7は、弾性変形可能なナイロン等の樹脂からなる筒状部材により構成されている。
The
前記リテーナ部材6,7は、前記外輪4の内径部に、僅かな隙間を存して挿入可能な大きさに設定されている。前記リテーナ部材6,7には、略等間隔に複数の空間部16が形成され、該各空間部16に球状部材8を保持できるようになっている。前記空間部16は、前記球状部材8の球面と略同一の曲率からなる、リテーナ部材6の径方向に開放された凹曲壁面により形成され、この空間部16の前記リテーナ部材6の外周面に開口する側と、その反対側の前記リテーナ部材6の内周面に開口する側は、前記外輪4に近づく側に球状部材8の直径より狭くなっている狭径部16aと、前記外輪4から離れる側に球状部材8の直径より狭くなっている狭径部16bを有している。
The
図1は、外輪4に2個のリテーナ部材6,7を組み付けた状態を示し、球状部材8がリテーナ部材6,7の各空間部16に回転自在に保持され、各球状部材8の一部が外輪4の複数列の凹溝軌道14,15に嵌合している。
次に図3を参照して、玉軸受2の組み立て製造工程について説明する。
FIG. 1 shows a state in which two
Next, an assembly manufacturing process of the ball bearing 2 will be described with reference to FIG.
『第1工程』
外輪4、2個のリテーナ部材6,7、所要数の球状部材8を用意し(図3A参照)、リテーナ部材6,7の各空間部16に球状部材8を押し込み、各空間部16内に球状部材8を挿入配置する。リテーナ部材6,7の各空間部16に挿入された球状部材8は、空間部16の狭径部16a,16bによって、空間部16からリテーナ部材6,7の径方向に外れないように、該リテーナ部材6,7に保持される(図3B参照)。
"First step"
Prepare the
『第2工程』
外輪4の内径部分に、その軸方向に形成されたリテーナ部材用の開放部10,12から、球状部材8とともに、2個のリテーナ部材6,7を挿入する(図3C参照)。この挿入時に、球状部材8は、外輪4の内径部分に押され、この押圧力でリテーナ部材6,7を、その弾力に抗して変形させて、外輪4の中心軸線方向に移動する。
"Second process"
The two
『第3工程』
球状部材8とともにリテーナ部材6,7を、球状部材8が外輪4の対応する凹溝軌道14,15に一致するまで尚一層外輪4の内方向に挿入する。この工程によって、リテーナ部材6,7の変形による戻り応力により、球状部材8は、径方向外方向に移動し、外輪4の対応する凹溝軌道14,15内に嵌合する(図3D参照)。
上記リテーナ部材6の外輪4に対するはめ込み作業は適宜な工具を用いて行われる。
"3rd process"
The
The work of fitting the
以上の工程によって玉軸受2の組み立ては完了する。この玉軸受2に軸部材18を装着する場合には、図4に示すように、リテーナ部材6,7の内径部に軸部材18を挿入する。この軸部材18の挿入によって、外輪4の凹溝軌道14,15の内周面と球状部材8とが適正間隔をもって対向配置されることになる。該状態において、軸部材18は、球状部材8と軸方向に所定間隔を有した2点位置で点接触し、球状部材8を介して回転自在に外輪4に支持される。
The assembly of the
尚、図5に示すように、外輪4の内径部の中央部に前記リテーナ部材6,7を係止可能な、軸方向に対して垂直な壁面を有するリング状の内壁部4bを設けるようにしても良い。上記実施形態では、外輪4の軸方向の両側にリテーナ部材6,7を軸方向に開放する開放部10,12を形成しているが、図6に示すように、開放部10を、外輪4の一方側にのみ形成し、他方側に底壁部4aを一体的に形成した構成としても良い。
As shown in FIG. 5, a ring-shaped
この底壁部4aは、外輪4の軸方向に対して垂直な平面内に形成され、中央部に軸部材18を遊嵌配置するための穴が形成されている。このように外輪4を片壁タイプとすることで、図6に示すように、プラスチックからなる、玉軸受2を支持するための、外部部材20に玉軸受2の外輪4を嵌合配置したとき、外部部材20の内側ストッパー面22を底壁部4aの壁面で受けることができる。
The
玉軸受2を支持するプラスチック製の外部部材20を図6に示すように、有底型にした場合、プラスチックの成型時の伸縮による変形を防止するため、外部部材20の肉厚を均等にする必要があり、その底壁部に肉抜きを行う。この肉抜きにより底壁部に管状の突条24が形成される。もし外輪4側に底壁部4aが存在しないと、突条24のストッパー端面22は、リテーナ部材7の端面に当接してしまい、リテーナ部材7と突条24の端面との摩擦抵抗によって、玉軸受2の回転案内性能に悪影響が出てしまう。
When the plastic
しかるに、外輪4の片側に底壁部4aを設けることでこの問題を解消できる。また、外輪4の片側に底壁部4aを設けることで、外輪4の内部へのゴミの侵入を少なくすることもできる。図5に示す内壁タイプの玉軸受2や、図6に示す片壁タイプの玉軸受2の実施形態の他の構成は、図1に示す実施形態の構成と同一であり、同一部分は同一の符号を付して対応関係を示している。また、図5に示す内壁タイプの玉軸受2の組み立て製造工程も、図5に示すように、第1の実施形態の玉軸受2の組み立て製造工程と同一である。
次に片壁タイプの玉軸受2の組み立て製造工程を図7を参照して以下に説明する。
However, this problem can be solved by providing the
Next, an assembly manufacturing process of the single wall
『第1工程』
外輪4、2個のリテーナ部材6,7、所要数の球状部材8を用意し(図7A参照)、リテーナ部材6,7の各空間部16に球状部材8を押し込み、各空間部16内に球状部材8を挿入配置する。リテーナ部材6,7の各空間部16に挿入された球状部材8は、空間部16の狭径部16a,16bによって、空間部16からリテーナ部材6,7の径方向に外れないように、該リテーナ部材6,7に保持される(図7A,B参照)。
"First step"
Prepare the
『第2工程』
外輪4の内径部分に、その軸方向の一方側に形成されたリテーナ部材用の開放部10から、球状部材8とともに、1個のリテーナ部材7を外輪4の内方向に挿入する(図7C参照)。この挿入時に、球状部材8は、外輪4の内径部分に押され、この押圧力でリテーナ部材7を、その弾力に抗して変形させて、外輪4の中心軸線方向に移動する。
"Second process"
One
『第3工程』
球状部材8とともにリテーナ部材7を、球状部材8が外輪4の手前の凹溝軌道14に一致するまで外輪4の内方向に挿入する(図7D参照)。このとき、リテーナ部材6,7の変形による戻り応力により、球状部材8は、径方向外方向に移動し、外輪4の凹溝軌道14内に嵌合する。
"3rd process"
The
『第4工程』
次に球状部材8とともにリテーナ部材7を、尚一層、外輪4の内方向に押動する。このときリテーナ部材7に保持された球状部材8は、リテーナ部材7の移動に伴い、凹溝軌道14から外れる(図7E参照)。
"4th process"
Next, the
『第5工程』
球状部材8とともに、リテーナ部材7を、球状部材8が外輪4の底壁部4a側の凹溝軌道15に一致するまで尚一層、外輪4の底壁部4a側の方向に挿入する。球状部材8が凹溝軌道15に一致すると、リテーナ部材7の変形による戻り応力により、球状部材8は、径方向外方向に移動し、外輪4の凹溝軌道15内に嵌合する(図7F参照)。
"5th process"
Together with the
『第6工程』
残った他のリテーナ部材6を、球状部材8とともに、外輪4の開放部10から外輪の内方向に挿入する(図7G参照)。
『第7工程』
更に、リテーナ部材6を外輪4の内方向に押し込み、球状部材8を凹溝軌道14に一致させる。このとき、リテーナ部材6,7の変形による戻り応力により、球状部材8は、径方向外方向に移動し、外輪4の対応する手前の凹溝軌道14内に嵌合する(図7H参照)。
"6th process"
The remaining
"Seventh process"
Further, the
上記リテーナ部材6,7の外輪4に対する嵌め込み作業は、適宜な工具を用いて行われる。
以上の工程によって玉軸受の組み立ては完了する。この玉軸受2には図6に示すように、軸部材18が挿入配置される。
The work of fitting the
The assembly of the ball bearing is completed by the above process. As shown in FIG. 6, a
2 玉軸受
4 外輪
4a 底壁部
4b 内壁部
6 リテーナ部材
7 リテーナ部材
8 球状部材
10 開放部
12 開放部
14 凹溝軌道
15 凹溝軌道
16 空間部
16a 狭径部
16b 狭径部
18 軸部材
20 外部部材
22 ストッパー端面
24 突条
2
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