JP2002139050A - 玉軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 玉軸受の運転に支障を来すことなく、玉軸受
運転時の動トルクの低下及びトルク変動の低減を図る。 【解決手段】 保持器６ａを構成するリム部７ａの一部
で、ポケット９、９から外れた部分の直径方向の厚さ
を、全周に亙って、これら各ポケット９、９を設けた部
分より薄くして、薄肉部１４とする。この薄肉部１４の
内外両周面と、内輪２の外周面及び外輪４の内周面との
間にグリースが行き渡りにくくする事により上記課題を
解決できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明に係る玉軸受は、例
えばハードディスクドライブ装置（ＨＤＤ）やフレキシ
ブルディスクドライブ装置（ＦＤＤ）のスピンドルモー
タ、或は、超小型演算処理装置（ＭＰＵ）や集積回路
（ＩＣ）の冷却ファン駆動モータ等の回転支持部を構成
する為に利用する。

【０００２】

【従来の技術】上述の様なＨＤＤ等、各種情報機器の回
転部分を支持するために、図５に示すような小型の玉軸
受が広く使用されている。この玉軸受は、外周面に内輪
軌道１を有する内輪２と、内周面に外輪軌道３を有する
外輪４とを、互いに同心に配置すると共に、これら外輪
４の内周面と内輪２の外周面との間の空間５内に冠型の
保持器６を、これら外輪４及び内輪２に対する相対回転
自在に設けている。この保持器６は、ポリアミド樹脂、
含油ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、含油ポリア
セタール樹脂等の、摩擦係数の低い合成樹脂を射出成形
する事により一体に形成して成る。尚、必要に応じて、
この様な合成樹脂中に、ガラス繊維、チタン酸カリウ
ム、ウィスカ等の補強剤を添加する。何れにしても、上
記保持器６は、円環状のリム部７の軸方向片面（図５の
右面）に複数の弾性片８を形成し、円周方向に隣り合う
弾性片８と上記リム部７とにより囲まれる部分に、複数
のポケット９を設けて成る。そして、この様な保持器６
の各ポケット９内にそれぞれ保持した玉１０、１０を、
上記外輪軌道３と上記内輪軌道１との間に転動自在に設
けている。尚、上記保持器９の直径方向に関する位置決
めは、上記各玉１０の転動面とポケット９の内面との係
合により図っている。言い換えれば、上記保持器６の位
置決め構造を、転動体案内としている。

【０００３】又、上記外輪４の両端部内周面に形成した
係止溝１１、１１には、それぞれ密封板１２、１２の外
周縁を係止し、これら各密封板１２、１２の内周縁を、
上記内輪２の両端部外周面に近接対向させている。この
様な密封板１２、１２は、上記空間５内に注入したグリ
ースが外部に漏洩するのを防止すると共に、外部に存在
する異物が上記空間５内に入り込む事を防止する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ＨＤＤ用スピンドルモ
ータ等の回転支持部に組み込む玉軸受の場合には、外輪
と内輪との相対回転に要する動トルクの変動（トルク変
動）が低い事が要求される。即ち、トルク変動は高速回
転時に於けるＮＲＲＯ（Non Repetable Run-Out、回転
非同期振れ）の増大に結び付き、ＨＤＤの高密度化を図
る上での障害となる。これに対して上述の様な従来構造
は、十分な耐久性確保を考慮した場合には、必ずしも十
分にトルク変動を低く抑えられない場合がある。この理
由は、次の通りである。

【０００５】転がり接触部を潤滑する為、玉軸受内に注
入したグリースの一部は、この玉軸受の運転に伴って各
玉１０の転動面に付着し、これら各玉１０の転動に伴っ
て、転がり接触部に送られる。この際、これら各玉１０
の転動面に付着したグリースのうちの一部が、保持器６
の内周面に付着し、この内周面で次第に成長する。即
ち、上記各玉１０の転動面に付着したグリースのうちの
一部は、上記保持器６のポケット９の内周側開口周縁部
で掻き取られて、この保持器６の内周面に付着する。

【０００６】この様にして保持器６の内周面に付着した
グリースの量が一定であれば、特にトルク変動に結び付
く事はないが、このグリースの量は上記玉軸受の運転の
継続に伴って変化するので、上記トルク変動が発生す
る。即ち、上記保持器６の内周面に付着したグリースの
量が多くなると、このグリースが保持器６の内周面と内
輪２の外周面との両方の周面に付着した（両周面に掛け
渡された）状態となる。この状態では、上記玉軸受の運
転に伴う上記保持器６と内輪２との相対回転に基づき、
上記グリースに剪断力が作用し、上記玉軸受の動トルク
が大きくなる。そして、上記保持器６の内周面に付着し
たグリースの量が更に多くなると、この保持器６の回転
に伴う遠心力によってこのグリースがこの保持器６の内
周面に支え切れなくなって、周囲に振り飛ばされる。そ
して、この様にグリースが振り飛ばされる事で、上記動
トルクが急減する。又、保持器６の内周面からグリース
が振り飛ばされる事は、玉軸受からのグリース漏れの原
因にもなる。

【０００７】又、玉軸受の運転時に上記グリースは、上
記外輪４の内周面に付着し、同様の理由により動トルク
の増加の原因になる。即ち、上記玉軸受の運転時に、上
記グリースは遠心力により上記外輪４側に移動し、外輪
４の内周面に付着したグリースの量が多くなると、この
グリースが、上記保持器６の外周面と外輪４の内周面と
の両方の周面に付着した状態となり、これら保持器６と
外輪４との相対回転に基づき、上記グリースに剪断力が
作用し、上記玉軸受の動トルクが大きくなる。

【０００８】この様な原因で発生する玉軸受の動トルク
の増加及びトルク変動を抑える為には、玉軸受内に注入
するグリースの量を少なくしたり、或は、上記保持器６
の内周面と内輪２の外周面との距離、又は、保持器６の
外周面と外輪４の内周面との距離を大きくし、これら両
周面同士の間にグリースが掛け渡されない様にする事が
考えられる。但し、グリースの量を少なくする事は、玉
軸受の耐久性確保の面から好ましくない。又、単に上記
保持器６の内外周面と内輪２の外周面及び外輪４の内周
面との距離を大きくする事は、以下の理由により好まし
くない。

【０００９】上記保持器６の内周面と上記内輪２の外周
面との距離を大きくするには、内輪２の外周面に形成し
た、前記玉１０を軸方向両側から挟む肩部１３の直径方
向の厚さを薄くするか、或は、上記保持器６の内径を大
きくして、保持器６の直径方向の厚さを薄くすることが
考えられる。しかし、内輪２の肩部１３の直径方向の厚
さを薄くすると、玉１０が内輪軌道１から外れ易くな
り、この玉１０の転動面にエッジ応力に基づく過大面圧
が作用し易くなって、玉軸受の耐久性を損なう原因とな
る為、好ましくない。又、保持器６の直径方向の厚さを
薄くすると、玉１０による保持器６の位置決めが不確実
となり、玉軸受の運転時に保持器６のがたつきが大きく
なり、振動及び騒音の原因にもなる為、好ましくない。
これは、保持器６の外周面と外輪４の内周面との距離を
大きくした場合も同様である。本発明は、この様な事情
に鑑みて、玉軸受の動トルク及びトルク変動の低減を、
この玉軸受の運転に支障がない様に図るべく発明したも
のである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の玉軸受は、前述
した従来構造と同様に、外周面に内輪軌道を有する内輪
と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、円環状のリム部
の軸方向片面に複数のポケットを設け、上記内輪の外周
面と上記外輪の内周面との間の空間内に、これら内輪及
び外輪に対する相対回転自在に設けられた冠型の保持器
と、この保持器の上記各ポケット内に保持された状態
で、上記内輪軌道と上記外輪軌道との間に転動自在に設
けられた複数の玉とを備える。特に、本発明の玉軸受に
於いては、上記保持器のリム部の軸方向他面寄り部分の
直径方向の厚さを、全周に亙って、上記各ポケットを設
けた部分の直径方向の厚さよりも薄くしている。

【００１１】

【作用】上述の様に構成する本発明の玉軸受によれば、
運転時のトルク変動を、玉軸受の運転に支障を及ぼすこ
となく低減できる。即ち、上記保持器のリム部の軸方向
他面寄り部分を、直径方向の厚さを全周に亙って各ポケ
ットを設けた部分の直径方向の厚さよりも薄くした、薄
肉部とする事により、上記リム部の軸方向他面寄り部分
の外周面と、外輪の内周面又は内輪の外周面との距離が
大きくなる。この結果、グリースの注入量を削減しなく
ても、これら両周面同士の間にグリースが掛け渡されに
くく（両周面同士の間の空間がグリースで塞がれにく
く）なる。この為、これら両周面同士の間に掛け渡され
る事で生じるグリースの剪断抵抗により玉軸受の動トル
クが大きくなる事を防止して、トルク変動を抑えること
ができる。又、保持器の内周面と内輪の外周面との間で
成長したグリースが保持器の遠心力により周囲に振り飛
ばされにくくなる為、この部分でグリースが振り飛ばさ
れる事に起因するグリース漏れが低減される。更に、内
輪若しくは外輪の肩部や、上記保持器のうちのポケット
部分の直径方向の厚さを薄くする必要がない為、玉軸受
の運転時に内輪と外輪の軌道面を転がる玉がこの軌道面
から外れたり、保持器ががたつくことによる振動、騒音
の発生による弊害もない。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１〜２は、本発明の実施の形態
の第１例を示している。尚、本発明の特徴は、保持器６
ａの形状のうち、この保持器６ａのリム部７ａのうちで
軸方向他面（図１の左面）寄り部分の直径方向の厚さ
を、全周に亙って、ポケット９を設けた部分より薄くし
ている点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述
した従来構造と同様であるから、同等部分には同一符号
を付して、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以
下、本発明の特徴部分、並びに上記従来構造と異なる部
分を中心に説明する。図１に示す様に、内輪２と外輪４
との間の空間５内に設けられた保持器６ａは、円環状の
リム部７ａの軸方向片面（図１の右面）に複数の弾性片
８、８を形成し、円周方向に隣り合う弾性片８、８と上
記リム部７ａとにより囲まれる部分に、複数のポケット
９、９を設けて成る。本例では、上記保持器６ａのリム
部７ａの軸方向他面寄り部分の内径ｄ′を軸方向片面側
で上記ポケット９、９を設けた部分の内径ｄより大きく
（ｄ′＞ｄ）し、且つ、リム部７ａの軸方向他面寄り部
分の外径Ｄ′を軸方向片面側で上記各ポケット９、９を
設けた部分の外径Ｄより小さく（Ｄ′＜Ｄ）し、この部
分を薄肉部１４としている。

【００１３】上記保持器６ａは、従来構造と同様に玉軸
受に組み込まれ、複数の玉１０、１０を上記各ポケット
９、９内に保持する。又、内輪２の外周面と外輪４の内
周面との間に形成される空間５にはグリースが充填して
あり、このグリースは先に述べた様に、玉軸受の運転に
伴って、外輪４の内周面及び保持器６ａの内外両周面で
成長する。但し、本発明の玉軸受の場合には、この保持
器６ａのリム部７ａの軸方向他面寄り部分に薄肉部１４
を形成している為、上記保持器６ａの内外両周面と上記
内輪２の外周面及び外輪４の内周面との間にグリースが
行き渡りにくい。即ち、上記各玉１０、１０の転動面に
付着したグリースが前記各ポケット９の周縁部で掻き取
られ、上記保持器６ａの内周面又は外周面に付着して
も、上記薄肉部１４ではこのグリースが上記内輪２の外
周面又は外輪４の内周面に達するまでは成長しにくい
（達する以前に遠心力で周囲に振り飛ばされる）。同様
に、玉軸受運転時の遠心力により上記外輪４の内周面に
付着したグリースも、上記保持器６ａの薄肉部１４の外
周面に達するまでは成長しにくい。この為、この薄肉部
１４の内外両周面と内輪２の外周面及び外輪４の内周面
との間で発生するグリースの剪断抵抗による玉軸受の動
トルクの増大を抑制し、トルク変動を低減できる。又、
保持器６ａの内周面と内輪２の外周面との間で成長した
グリースが保持器６ａの遠心力により周囲に振り飛ばさ
れる事に起因するグリース漏れは、これら両周面同士の
間にグリースが掛け渡されにくくなっている為、低減さ
れる。

【００１４】上記薄肉部１４の軸方向長さＬは、大きく
し、ポケット９の中心に近付ける程、トルク変動を低減
する効果は向上するが、玉１０、１０による保持器６ａ
の位置決めが不確実になり、玉軸受運転時に、がたつき
による振動、騒音が大きくなり易い。反対に、上記長さ
Ｌを小さくした場合、がたつきによる振動、騒音は発生
しにくくなるが、トルク変動を低減する効果は低下す
る。そして、上記薄肉部１４の軸方向長さＬを、この薄
肉部１４の端部が各ポケット９、９の中心より軸方向片
側（図１の右側）寄りに位置する程大きくした場合、保
持器６ａのトルク変動の低減の効果よりもがたつきに基
づく振動、騒音に関する悪影響が著しくなる。従って、
薄肉部１４の軸方向長さＬは、この薄肉部１４の端部が
上記各ポケット９、９の中心を越えない程度に抑える事
が望ましい。

【００１５】次に、図３は、本発明の実施の形態の第２
例を示している。本例では、保持器６ｂの内周面を、単
一円筒面としている。言い換えれば、この保持器６ｂを
構成するリム部７ｂの軸方向他面寄り部分の内径と軸方
向片面寄りで各ポケット９、９を設けた部分の内径とを
等しくしている。これに対して、上記リム部７ｂの外周
面を、段付円筒面としている。即ち、このリム部７ｂの
軸方向他面寄り部分の外径を軸方向片面寄りで上記各ポ
ケット９、９を設けた部分の外径より小さくし、この部
分を薄肉部１４ａとしている。この様な保持器７ｂによ
り玉軸受を構成した場合には、外輪４（図１参照）の内
周面と薄肉部１４ａの外周面との距離のみが大きくな
る。この結果、この両周面の間にグリースが掛け渡され
にくくなり、この部分でのグリースの剪断抵抗による玉
軸受の動トルクの増加を抑制でき、トルク変動を低減で
きる。

【００１６】次に、図４は、本発明の実施の形態の第３
例を示している。本例では、保持器６ｃのリム部７ｃの
外周面を単一円筒面とし、内周面を段付円筒面としてい
る。即ち、このリム部７ｃの軸方向他面寄り部分の外径
と軸方向片面寄りで各ポケット９、９を設けた部分の外
径とを等しくしている。これに対して、上記リム部７ｃ
の軸方向他面寄り部分の内径を、軸方向片面寄り部分で
上記各ポケット９、９を設けた部分の内径よりも大きく
し、この部分を薄肉部１４ｂとしている。この様な保持
器７ｃにより玉軸受を構成した場合には、内輪２の外周
面と薄肉部１４ｂの内周面との距離のみが大きくなる。
この結果、この部分でのグリースの剪断抵抗による玉軸
受の動トルクの増加を抑制でき、トルク変動を低減でき
る。

【００１７】

【発明の効果】上述の様に構成する本発明の玉軸受によ
れば、耐久性の低下に結び付く様なグリースの注入量の
削減をせず、保持器のがたつきによる騒音等を発生させ
ることなく、玉軸受運転時のグリースの剪断抵抗による
動トルクの増加を防止すると共にトルク変動を抑える事
ができる。又、グリース漏れも低減できる。この為、各
種精密回転支持部の性能向上に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。

【図２】保持器のみを取り出して示す斜視図。

【図３】本発明の実施の形態の第２例を示す、図２と同
様の斜視図。

【図４】同第３例を示す、図２と同様の斜視図。

【図５】従来構造の１例を示す断面図。

【符号の説明】

１ 内輪軌道 ２ 内輪 ３ 外輪軌道 ４ 外輪 ５ 空間 ６、６ａ、６ｂ、６ｃ 保持器 ７、７ａ、７ｂ、７ｃ リム部 ８ 弾性片 ９ ポケット １０ 玉 １１ 係止溝 １２ 密封板 １３ 肩部 １４、１４ａ、１４ｂ 薄肉部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周
   面に外輪軌道を有する外輪と、円環状のリム部の軸方向
   片面に複数のポケットを設け、上記内輪の外周面と上記
   外輪の内周面との間の空間内に、これら内輪及び外輪に
   対する相対回転自在に設けられた冠型の保持器と、この
   保持器の上記各ポケット内に保持された状態で、上記内
   輪軌道と上記外輪軌道との間に転動自在に設けられた複
   数の玉とを備えた玉軸受に於いて、上記保持器のリム部
   の軸方向他面寄り部分の直径方向の厚さを、全周に亙っ
   て、上記各ポケットを設けた部分の直径方向の厚さより
   も薄くした事を特徴とする玉軸受。