JP2000205269A - 玉軸受 - Google Patents

玉軸受

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JP2000205269A
JP2000205269A JP1196799A JP1196799A JP2000205269A JP 2000205269 A JP2000205269 A JP 2000205269A JP 1196799 A JP1196799 A JP 1196799A JP 1196799 A JP1196799 A JP 1196799A JP 2000205269 A JP2000205269 A JP 2000205269A
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JP
Japan
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ball bearing
ball
balls
diameter
pocket
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JP1196799A
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English (en)
Inventor
Mamoru Aoki
護 青木
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NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/38Ball cages
    • F16C33/41Ball cages comb-shaped
    • F16C33/412Massive or moulded comb cages, e.g. snap ball cages
    • F16C33/414Massive or moulded comb cages, e.g. snap ball cages formed as one-piece cages, i.e. monoblock comb cages
    • F16C33/416Massive or moulded comb cages, e.g. snap ball cages formed as one-piece cages, i.e. monoblock comb cages made from plastic, e.g. injection moulded comb cages
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
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    • F16C33/41Ball cages comb-shaped
    • F16C33/418Details of individual pockets, e.g. shape or ball retaining means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 玉軸受の運転時に発生する保持器音と回転非
同期振れとの大きさを僅少に抑えると共に、この玉軸受
に作用する動摩擦トルクを小さく抑える。 【解決手段】 玉軸受の保持器11を構成する、ポケッ
ト7の内面に形成した球面部15の曲率半径を、このポ
ケット7内に転動自在に保持する玉の転動面の曲率半径
の103〜105%の大きさに規制する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明に係る玉軸受は、ハ
ードディスクドライブ装置(HDD)用スピンドルモー
タ、ビデオテープレコーダ(VTR)用ドラム、レーザ
ープリンタ(LBP)用スキャナモータ等、低騒音、低
振動を要求される各種回転機械の回転部分を支持する為
に利用する。
【0002】
【従来の技術】各種回転機械の軸受部等、各種回転部分
を支持する為の転がり軸受として、例えば図2に示す様
な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とを同心に配置し、上記内輪軌道1と外輪軌
道3との間に、複数個の玉5、5を転動自在に設けて成
る。図示の例の場合、上記内輪軌道1と外輪軌道3と
は、共に深溝型としている。又、上記複数個の玉5、5
は、保持器6に設けたポケット7、7内に、転動自在に
保持している。
【0003】上記図2に示した玉軸受を構成する保持器
6は、波形プレス保持器と呼ばれるもので、それぞれが
金属板材をプレス成形する事により造られる、波形で円
環状に形成された1対の素子8、8を組み合わせて成
る。これら両素子8、8は、それぞれの円周方向複数箇
所に、上記各ポケット7、7を構成する為の、略半円筒
状の凹部9、9を形成している。そして、これら1対の
素子8、8同士をこれら各凹部9、9から外れた部分で
突き合わせ、これら各部分を複数のリベット10により
結合固定して、円環状で円周方向複数箇所にポケット
7、7を有する保持器6としている。上記各凹部9、9
の内面中間部は、上記各玉5、5の転動面の曲率半径よ
りも僅かに大きな曲率半径を有する、断面円弧状の球状
凹面としている。この為、1対の素子8、8を突き合わ
せると、上記凹部9、9が組み合わされてポケット7、
7を構成する。
【0004】又、図3に示した、冠型保持器と呼ばれる
保持器11は、合成樹脂等により造られた円環状の主部
12の円周方向複数箇所に、玉5、5(図2)を転動自
在に保持するポケット7、7を設けている。この様な冠
型の保持器11の場合、上記各ポケット7、7は、上記
主部12に互いに間隔をあけて配置された1対の弾性片
13、13の片側面と、上記主部12の軸方向(図3の
左右方向)片面(図3の右面)でこの1対の弾性片1
3、13の間部分に設けられた球面状の凹面部14、1
4とから構成される。これら弾性片13、13の片側面
と凹面部14、14との曲率半径は、上記玉5の転動面
の曲率半径よりも僅かに大きい。
【0005】玉軸受を組み立てる場合には上記保持器1
1を上記各玉5、5に、各ポケット7、7を構成する1
対ずつの弾性片13、13の先端縁同士の間隔を弾性的
に押し広げつつ、これら1対の弾性片13、13の間に
押し込む。上記保持器11は、この様にして上記各ポケ
ット7、7内に玉5、5を抱き込む事により、これら各
玉5、5を、前記内輪軌道1と外輪軌道3(図2)との
間に、転動自在に保持する。
【0006】前述した保持器6或は上述した保持器11
を備えた玉軸受の使用時には、上記複数個の玉5、5の
転動に伴って、上記内輪2と外輪4との相対回転を自在
とする。この際、上記複数の玉5、5は、自転しつつ上
記内輪2の周囲を公転する。又、上記保持器6、11
は、上記各玉5、5の公転速度と同じ速度で、上記内輪
2の周囲を回転する。
【0007】上記内輪2の外周面と外輪4の内周面との
間部分には、グリースその他の潤滑油等の潤滑剤を充填
若しくは連続的に供給して、上記相対回転が円滑に行な
われる様にする。そして、玉軸受に振動や騒音が生じな
い様にすると共に、焼き付き等の故障を防止する。尚、
シール板やシールド板等の密封部材により、内輪2の外
周面と外輪4の内周面との間の空間の両端開口を塞ぎ、
この空間から潤滑剤が漏洩したり、或はこの空間内に塵
芥等の異物が進入するのを防止する玉軸受もある。但
し、前記図2には、この様な密封部材を持たない玉軸受
を示している。
【0008】尚、図2に示した従来構造の第1例の場
合、ポケット7、7の内周面は、図4〜5に斜格子で示
す様に、凹部9、9の大部分がほぼその全幅に亙って、
玉5、5(図2)の転動面の曲率半径よりも僅かに大き
な曲率半径を有し、保持案内面として機能する球面部1
5、15になっている。又、図3に示した従来構造の第
2例の場合にもポケット7、7の内周面は、図6〜7に
斜格子で示す様に、やはりその全幅に亙って玉5の転動
面の曲率半径よりも僅かに大きな曲率半径を有し、保持
案内面として機能する球面部15になっている。
【0009】上述した様な保持器6、11を組み込んだ
玉軸受の場合、必要量の潤滑剤を充填若しくは供給して
も、この保持器6、11に振動が誘発され、当該保持器
6、11を組み込んだ玉軸受に、保持器音と呼ばれる騒
音や振動が発生する場合がある。この様な保持器6、1
1の振動は、保持器6、11の玉5、5に対する動き量
が大きい事に起因して、上記各玉5、5と保持器6、1
1との間の滑り摩擦に基づいて発生する。又、この様な
場合、上記保持器6、11に対する各玉5、5の動き量
も大きくなり、これら各玉5、5の円周方向に亙る不等
配(円周方向に亙る配置のばらつき)が大きくなる。こ
の様に各玉5、5の円周方向に亙る不等配が大きくなる
事に起因して、上記玉軸受に、回転非同期振れ(Non Re
peatableRun-out=NRRO)と呼ばれる、1回転毎に
繰り返されないラジアル方向の微小変位が発生する事が
知られている。HDD等の高精度機器の回転支持部に組
み込まれる玉軸受の場合には、この様な微小変位がこの
高精度機器の性能に大きな影響を及ぼす。
【0010】この為、上述の様な保持器音と回転非同期
振れとの大きさを僅少に抑える為に従来から、上記玉
5、5の転動面の曲率半径に対する上記ポケット7、7
の球面部15の曲率半径の大きさを規制する事により、
これら各玉5、5の転動面と上記各球面部15との間の
隙間を小さくして、これら玉5、5と保持器6、11と
の相対的な動き量を小さくする事が行なわれている。一
方、上記球面部15と上記玉5、5の転動面との間の隙
間を小さくし過ぎると、この隙間内に入り込んだ潤滑剤
に、大きな剪断抵抗が作用する様になる。この様に潤滑
剤に大きな剪断抵抗が作用する様になると、玉軸受の動
摩擦トルクが大きくなり、この玉軸受を組み込んだモー
タ等の回転機械の電力消費が大きくなる。この為、上記
隙間を無闇に小さくする事はできない。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述した様に、玉軸受
の運転時に発生する保持器音と回転非同期振れとの大き
さを僅少に抑えると共に、この玉軸受に作用する動摩擦
トルクを小さく抑える為には、上記各玉5、5の転動面
と上記球面部15との間の隙間を、単に小さくするだけ
でなく、適切な大きさに規制する必要がある。一方、従
来、上記保持器6、11を構成する各ポケット7、7の
球面部15の曲率半径(球面部15の直径)は、上記各
玉5、5の転動面の曲率半径(各玉5、5の外径)の1
01〜115%の広い範囲で決定されていた。ところ
が、この範囲により決定される上記隙間が、総て適切な
大きさであるとは言えない事が、後述する本発明者が行
なった実験により明らかになった。即ち、本発明者はこ
の実験により、上記玉軸受の運転状態を良好にできる
(即ち、保持器音と回転非同期振れとの大きさを僅少に
抑えると共に、動摩擦トルクを小さく抑える事ができ
る)、上記隙間の大きさ(範囲)を突き止めた。本発明
の玉軸受は、この様な事情に基づき発明したものであ
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の玉軸受は、上述
した従来の玉軸受と同様、内周面に外輪軌道を有する外
輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、これら外輪軌
道と内輪軌道との間にそれぞれ転動自在に設けられた複
数個の玉と、これら各玉を転動自在に保持する保持器と
を備える。そして、このうちの保持器は、全体が円環状
若しくは円筒状で、複数のポケットを円周方向に亙り間
欠的に形成しており、これら各ポケット内に上記各玉を
転動自在に保持すべく、これら各ポケットの内面の少な
くとも一部に、これら各玉の外径よりも僅かに大きな直
径を有する保持案内面を備える。特に、本発明の玉軸受
に於いては、この保持案内面の直径を上記各玉の直径の
103〜105%の大きさに規制している。
【0013】
【作用】上述の様に構成する本発明の玉軸受によれば、
保持器を構成する各ポケットの保持案内面と各玉の転動
面との間の隙間の大きさを適切にして、この玉軸受の運
転状態を良好にできる。即ち、玉軸受の運転時に発生す
る保持器音と回転非同期振れとの大きさを僅少に抑える
共に、この玉軸受に作用する動摩擦トルクを小さく抑え
る事ができる。この為、本発明の玉軸受を組み込んだH
DD等の高精度機器の性能を高めると共に、この高精度
機器の電力消費を小さくできる。
【0014】
【実施例】本発明の効果を確認する為に行なった実験に
就いて説明する。実験には、内径5mmの、前述の図2に
示す様な単列深溝型の玉軸受を用いた。又、この玉軸受
を構成する複数個の玉5、5(図2)を転動自在に保持
する保持器として、前述の図3、6、7に示す様な合成
樹脂製の冠型の保持器11を用いた。そして、上記各玉
5、5の転動面の曲率半径(各玉5、5の外径。図1に
「玉径」として表示。)に対する、上記保持器11を構
成する各ポケット7、7の保持案内面である、球面部1
5の曲率半径(球面部15の直径。図1に「ポケット
径」として表示。)を種々変え、上記玉軸受に発生する
異常振動(保持器音、回転非同期振れ)発生率と、この
玉軸受に作用する動摩擦トルクとを測定する試験を行な
った。又、試験条件は、次の通りである。 回転速度 :5400 r.p.m. 軸受予圧荷重 :1.5 kgf 潤滑剤 :グリース(出願人会社のNS7を、内輪2の外周面と 外輪4の内周面との間の空間に、この空間容積の10 %分封入) 温湿度 :常温・常湿 この様な条件で行なった実験の結果を図1に示す。尚、
図1中、実線αは、動摩擦トルクを、破線βは、異常振
動発生率を、それぞれ示す。
【0015】この図1から明らかな通り、上記各ポケッ
ト7、7の球面部15の曲率半径を、上記各玉5、5の
転動面の曲率半径の103〜105%の大きさにした場
合に、上記異常振動発生率と動摩擦トルクとを、双方と
も十分に小さくできる事が分る。従って、上記各ポケッ
ト7、7の球面部15の曲率半径を、上記各玉5、5の
転動面の曲率半径の103〜105%の大きさに規制す
る本発明によれば、玉軸受の運転時に発生する保持器音
と回転非同期振れとの大きさを僅少に抑えると共に、こ
の玉軸受に作用する動摩擦トルクを十分に小さくでき
る。この為、本発明の玉軸受を組み込んだHDD等の高
精度機器の性能を高めると共に、この高精度機器の電力
消費を小さくできる。
【0016】尚、上述した実施例では、ポケットの内面
に形成した保持案内面が球面部15である場合に就いて
述べたが、本発明はこれに限らず、保持案内面が他の形
状であっても同様の効果を得られる。この場合、例えば
保持案内面が円筒面である場合には、この円筒面の直径
を、同じく保持案内面が楕円形ポケットの短径部である
場合には、この短径部の直径を、同じく保持案内面が玉
の直径方向両側に存在する1対の円すい凹面である場合
には、これら1対の円すい凹面同士の間隔(玉の中心を
挟む間隔)を、それぞれ保持すべき玉の外径の103〜
105%の大きさに規制する。又、上述した実施例で
は、合成樹脂製の冠型保持器を組み込んだ玉軸受を用い
て行なった実験に就いて述べたが、本発明は、前述の図
2、4、5に示した様な波形プレス保持器や他の種類の
保持器を組み込んだ玉軸受であっても、同様の効果を得
る事ができる。
【0017】
【発明の効果】本発明の玉軸受は、以上に述べた通り構
成され作用するので、運転中に発生する保持器音と回転
非同期振れとの大きさを僅少に抑えると共に、この玉軸
受に作用する動摩擦トルクを十分に小さくできる。この
為、低騒音、低振動を要求される、HDD等の高精度機
器の回転支持部分として好適に採用できると共に、これ
ら高精度機器の電力消費を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の効果を確かめる為に行なった実験の結
果を表した線図。
【図2】本発明の対象となる保持器を組み込んだ玉軸受
の第1例を示す部分切断斜視図。
【図3】本発明の対象となる保持器の第2例を示す斜視
図。
【図4】上記第1例の部分拡大分解斜視図。
【図5】組み立てた状態で示す、図4のA−A断面図。
【図6】上記第2例の部分拡大斜視図。
【図7】図6のB−B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 玉 6 保持器 7 ポケット 8 素子 9 凹部 10 リベット 11 保持器 12 主部 13 弾性片 14 凹面部 15 球面部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周
    面に内輪軌道を有する内輪と、これら外輪軌道と内輪軌
    道との間にそれぞれ転動自在に設けられた複数個の玉
    と、これら各玉を転動自在に保持する保持器とを備え、
    このうちの保持器は、全体が円環状若しくは円筒状で、
    複数のポケットを円周方向に亙り間欠的に形成してお
    り、これら各ポケット内に上記各玉を転動自在に保持す
    べく、これら各ポケットの内面の少なくとも一部に、こ
    れら各玉の外径よりも僅かに大きな直径を有する保持案
    内面を備えた玉軸受に於いて、この保持案内面の直径を
    上記各玉の直径の103〜105%の大きさに規制した
    事を特徴とする玉軸受。
JP1196799A 1999-01-20 1999-01-20 玉軸受 Pending JP2000205269A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002349578A (ja) * 2001-05-30 2002-12-04 Koyo Seiko Co Ltd 玉軸受用保持器
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