JP2003097574A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 輸送時の振動によるフレッチング摩耗の発生
を防止することができる転がり軸受を提供する。 【解決手段】 シール６の内周面に、内輪２の外周面を
摺動する摺動部６ａを設けた。この摺動部６ａの摺動抵
抗を、一方の摺動方向と他方の摺動方向とで異ならせ
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は転がり軸受に関し、
特に静粛性が要求される機器に使用される転がり軸受に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤ
Ｄ）のスピンドルモータ等には、転がり軸受が使用され
ている。図６は従来の転がり軸受を用いたスピンドルモ
ータを示す断面図である。図６において、従来のスピン
ドルモータでは、モータベース５０に固定された主軸５
１に対し、玉軸受からなる２個の転がり軸受５２を介在
して円筒状のモータハブ５４が回転自在に支持されてい
る。上記モータハブ５４の外周部には、例えば３枚の磁
気ディスク５５が軸方向に隙間を設けて重ねられ、当該
モータハブ５４と一体回転可能に取り付けられている。
また、モータハブ５４には、上記モータベース５０側に
突出した筒状の突出部５４ａが設けられている。この突
出部５４ａの内周部側には、上記モータベース５０に固
定されたステータ巻線５６と対向するように、環状のロ
ータマグネット５７が固定されており、上記ステータ巻
線５６に通電することにより、モータハブ５４及び磁気
ディスク５５が回転するようになっている。

【０００３】上記転がり軸受５２は、図７に示すように
上記モータハブ５４の内周面に固定された外輪５２ａ、
主軸５１の外周面に固定された内輪５２ｂ、これら外輪
５２ａと内輪５２ｂとの間に配置された転動体５２ｃ、
及び外輪５２ａと内輪５２ｂとの間の環状開口部に装着
されたシール５２ｅを備えており、モータハブ５４の内
側に設けられたリング状の突起部５４ｂを挟んで軸方向
に並べて配置されている。また、上記転動体５２ｃは、
保持器５２ｄによって保持された状態で、外輪５２ａ及
び内輪５２ｂにそれぞれ形成された断面円弧状の外輪軌
道５２ａ１及び内輪軌道５２ｂ１を転動する。また、転
がり軸受５２には、外輪５２ａ及び内輪５２ｂ、転動体
５２ｃとの間に、潤滑性を付与するための潤滑剤（オイ
ルやグリース等）が充填されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなスピンド
ルモータでは、モータハブ５４が転がり軸受５２を介在
して回転自在に支持されているので、輸送時の振動によ
り当該モータハブ５４が転がり軸受５２の外輪５２ａと
ともに微小揺動する。このため、転がり軸受５２の転動
体５２ｃと外輪軌道５２ａ１及び内輪軌道５２ｂ１との
接触部分で潤滑剤の油膜切れが生じて、すべり摩耗（フ
レッチング摩耗）が発生し、特にスピンドルモータ等の
静粛性が要求される機器では、動作時に異音や振動を発
生する等、機器の音響性能や振動性能が悪化するという
問題を生じていた。本発明は上記の事情に鑑みて提案さ
れたものであって、振動によるフレッチング摩耗の発生
を防止することができる転がり軸受を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために以下の手段を採用している。すなわち、内輪
と、上記内輪と同心に配置される外輪と、上記内輪と上
記外輪との間にそれぞれ介在する複数個の転動体と、外
周部が上記外輪に固定され、上記内輪と上記外輪との間
の環状開口部に装着されるリング状のシールとを備えた
転がり軸受において、上記内輪と外輪との相対回転に伴
って内輪外周面を摺動し、その摺動抵抗が一方の摺動方
向と他方の摺動方向とで異なる摺動部を、上記シールの
内周面に少なくとも一つ設けるという手段を採用してい
る（請求項１）。

【０００６】このように構成された転がり軸受では、内
輪外周面に対するシール摺動部の摺動抵抗が、一方の摺
動方向と他方の摺動方向とで異なるので、シールと内輪
との相対回転に必要なトルクは一方向には軽くその逆転
方向には重くなる。このため、上記転がり軸受に微小揺
動を起こさせるような負荷が作用した場合であっても、
上記転がり軸受の内輪と外輪とは、相対的に一方向に微
小回転し続け、その転動体と外輪及び内輪との接触位置
が経時的に変化することになる。これにより、転がり軸
受に微小揺動が生じるのを防止することができ、この微
小揺動に起因して当該軸受に油膜切れが生じるのを防止
することができる。

【０００７】上記転がり軸受においては、摺動部が内輪
外周面に接触する突起部からなり、この突起部は一方の
摺動方向に向かって漸次小径になるように形成され、当
該突起部の内周の小径側端部と突起部基端のシール内周
面とが、シール径方向に延びる平面を介して連続するも
のであってもよい（請求項２）。この転がり軸受によれ
ば、上記突起部が上記一方の摺動方向（上記平面の方
向）に摺動する場合には、当該突起部が弾性変形し難
く、その反対方向に摺動する場合には弾性変形し易いの
で、内輪外周面に対する突起部の摺動抵抗が、一方の摺
動方向と他方の摺動方向とで異なることになる。

【０００８】上記転がり軸受においては、上記摺動部が
内輪外周面に面接触する突起部からなり、この突起部は
その内周の軸方向幅が、一方の摺動方向に向かって漸次
小さくなっているものであってもよい（請求項３）。こ
の場合にも、上記突起部が上記一方の摺動方向に摺動す
る場合には弾性変形し易く、その反対方向に摺動する場
合には弾性変形し難いので、内輪外周面に対する突起部
の摺動抵抗が、一方の摺動方向と他方の摺動方向とで異
なることになる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る転がり軸受の
一実施の形態を示す断面図であり、図２はこの転がり軸
受に用いたシールを示す正面図である。以下、図に基づ
いてこの転がり軸受について説明する。図１に示す転が
り軸受１は玉軸受からなり、外周面に断面円弧状の内輪
軌道２ａを有する内輪２と、この内輪２と同心に配置さ
れ、内周面に内輪軌道２ａに対向する断面円弧状の外輪
軌道３ａを有する外輪３と、内輪軌道２ａと外輪軌道３
ａとの間に介在した玉からなる複数個の転動体４と、こ
の転動体４を保持する保持器５と、内輪２と外輪３との
間の環状開口部に装着されるリング状の２つのシール
６，７とを備えている。

【００１０】上記転動体４は、保持器５によって保持さ
れた状態で、内輪軌道２ａと外輪軌道３ａを転動する。
また、転がり軸受１には、内輪２及び外輪３と、転動体
４との間に、潤滑性を付与するための潤滑剤（オイルや
グリース等）が充填されている。外輪３の内周面には、
外輪軌道３ａを挟んで軸方向両端近傍に環状の係止溝３
ｂが設けられている。この係止溝３ｂの内径は、軸方向
端部の口径を最小値として、内奥部ほど大きくなってい
る。

【００１１】一方のシール６は、例えばニトリルゴム
（ＮＢＲ）等の弾性ゴム、または６６ナイロン等の合成
樹脂からなり、軸方向外側の端面の内周近傍には環状の
溝部６ｂが形成されており、軸方向内側には環状の芯金
６ｃが埋設されている。シール６は、その外周部が外輪
３の係止溝３ｂに押し込まれて外輪３に固定されてい
る。また、シール６の内周面には、図２に示すように、
上記内輪２と外輪３との相対回転に伴って当該内輪２の
外周面を摺動する摺動部としての突起部６ａが、円周等
配に複数設けられている。各突起部６ａの内周は、周方
向の一方（図２において矢印Ｘ方向）に向かって漸次小
径になるようにテーパ状に形成されており、上記突起部
６ａの内周の小径側端部６ｅと、突起部６ａの基端側の
シール内周面６ｆとは、シール径方向に延びる平面６ｄ
を介して連続している。なお、各突起部６ａの内周面
は、軸方向において内奥部に向かって内周側への突出量
が漸次小さくなるようテーパ状に形成されている。

【００１２】このような形状の突起部６ａは、矢印Ｙで
示す方向に摺動する場合には、その内周の小径側端部６
ｅ付近の背後（摺動方向上流側）が径方向に延びる平面
６ｄであるので、当該小径側端部６ｅ付近が平面６ｄ側
へ弾性変形し易い。また、突起部６ａがその反対の矢印
Ｘで示す方向に摺動する場合には、小径側端部６ｅ付近
がその摺動方向上流側のテーパ部分で支えられるので、
当該小径側端部６ｅ付近が弾性変形し難い。このため、
突起部６ａの摺動方向が矢印Ｙで示す方向である場合に
は、当該突起部６ａの摺動部付近が平面６ｄ側へ逃げる
ことから、内輪の外周面に対する摺動抵抗は小さくな
る。また、その摺動方向が矢印Ｘで示す方向である場合
には、内輪２の外周面に対する摺動抵抗は大きくなる。

【００１３】他方のシール７は、上記一方のシール６と
同様に例えばＮＢＲ等の弾性ゴム、または６６ナイロン
等の合成樹脂からなり、その外周部が外輪３の係止溝３
ｂに押し込まれて外輪３に固定されている。但し、この
他方のシール７には上記突起部６ａは形成されていな
い。

【００１４】図３は上記転がり軸受１をハードディスク
ドライブのスピンドルモータに組み込んだ状態を示す断
面図である。スピンドルモータの構造は、図６に示すも
のと基本的に同じである。すなわち、ハードディスクド
ライブの外容器を構成する筐体（図示せず）に取り付け
られるモータベース１１と、一端部が上記モータベース
１１の軸穴に圧入された主軸（スピンドル）１２と、２
個の上記転がり軸受１を介在して回転自在に支持された
回転体としての円筒状のモータハブ１４とを備えてい
る。

【００１５】上記転がり軸受１は、外輪３が上記モータ
ハブ１４の内周面に、内輪２が主軸１２の外周面にそれ
ぞれ固定されており、モータハブ１４の内側に設けられ
たリング状の突起部１４ｂを挟んで軸方向に並べて配置
されている。また、モータハブ１４の一端部側には、例
えば接着剤２３を用いてモータハブ５４の内部をシール
するリング状のキャップ部材２２が固定されている。

【００１６】上記モータハブ１４の外周部には、例えば
３枚の磁気ディスク１５がリング状のスペーサ１６を介
在して軸方向に所定の間隔をおいて重ねられ、モータハ
ブ１４と一体回転可能に取り付けられている。また、モ
ータハブ１４の一端部側には上記磁気ディスク１５を軸
方向に押さえるリング状の押さえ部材１７が取り付けら
れている。この押さえ部材１７は、半球面状部１７ａが
最上段の磁気ディスク１５に当接した状態で、例えば固
定ネジ１８によってモータハブ１４に固定されている。
これにより、磁気ディスク１５をより安定した状態でモ
ータハブ１４と一体回転させることができる。尚、上記
固定ネジ１８は、押さえ部材１７に設けられた孔部１７
ｂを挿通し、モータハブ１４に形成されたネジ穴１４ｃ
に螺着されている。

【００１７】また、上記モータハブ１４には、上記モー
タベース１１側に突出した筒状の突出部１４ａが設けら
れている。この突出部１４ａの内周部側にはリング状の
ロータヨーク１９が固定されており、さらには環状のロ
ータマグネット２０が上記モータベース１１に固定され
たステータ巻線２１と対向するようにロータヨーク１９
に固着されている。スピンドルモータでは、上記ステー
タ巻線２１に通電することにより、モータハブ１４及び
磁気ディスク１５が回転するようになっている。

【００１８】以上のように構成されたスピンドルモータ
では、転がり軸受１のシール６の内周面に設けた突起部
６ａによって、外輪３の回転トルクは一方向（矢印Ｙ方
向）には軽く、その逆転方向（矢印Ｘ方向）には重くな
る。このため、輸送時の振動によりモータハブ１４を微
小揺動させようとする負荷が作用した場合であっても、
転がり軸受１に支持されたモータハブ１４は微小揺動せ
ずに、外輪３とともに回転トルクの軽い上記一方向に微
小回転し続ける。この結果、転がり軸受１の転動体４と
内輪軌道２ａ及び外輪軌道３ａとの接触位置が、常に変
化することになる。したがって、転がり軸受１の転動体
４と内輪軌道２ａ及び外輪軌道３ａとの接触部分に、微
小揺動に起因する油膜切れが生じるのを防止することが
でき、ひいてはフレッチング摩耗が発生するのを防止す
ることができる。

【００１９】なお、シール６の内周面に設けられる突起
部６ａは、上記以外に例えば図４及び図５(a)、(b)、
(c)にそれぞれ示すように、Ｖ字状、▽状、半月状等、
内周の軸方向幅が、一方の摺動方向に向かって漸次小さ
くなるような形状、つまり内輪２の外周面に対する接触
面積が一方向に向かって漸次大きくなるような形状に形
成してもよく、この場合にも、上記突起部６ａが上記一
方の摺動方向に摺動する場合には当該突起部６ａが弾性
変形し易く、その反対方向に摺動する場合には弾性変形
し難いので、内輪２の外周面に対する突起部６ａの摺動
抵抗が、一方の摺動方向と他方の摺動方向とで異なるも
のになる。また、本実施の形態では、シール６に突起部
６ａを複数設けているが、これに限られるものではな
く、少なくとも一つの突起部６ａを設ければよい。ま
た、転がり軸受１に設けた一対のシール６，７の双方に
突起部を設けても構わない。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明の転がり軸受によれ
ば、振動により軸受が微少揺動するのを、シールの内周
に設けた摺動部によって防止することができるので、当
該微小揺動に起因する油膜切れによるフレッチング摩耗
が発生するのを防止することができる。このため、転が
り軸受を用いた機器の音響性能、振動性能等が、フレッ
チング摩耗により悪化するのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る転がり軸受の一実施の形態を示す
断面図である。

【図２】上記転がり軸受のシールを示す正面図である。

【図３】上記転がり軸受を用いたスピンドルモータを示
す断面図である。

【図４】本発明に係る転がり軸受の他の実施の形態を示
す断面図である。

【図５】前図の転がり軸受のシール部分を示す要部断面
図である。

【図６】従来の軸受を用いたスピンドルモータを示す断
面図である。

【図７】図６に示した玉軸受を示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 転がり軸受 ２ 内輪 ３ 外輪 ４ 転動体 ６ シール ６ａ 突起部（摺動部） ６ｄ 平面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J016 AA02 BB03 CA02 3J101 AA02 AA32 AA42 AA52 AA62 AA81 BA73 DA20 FA35 FA48 GA53

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内輪と、上記内輪と同心に配置される外輪
   と、上記内輪と上記外輪との間にそれぞれ介在する複数
   個の転動体と、外周部が上記外輪に固定され、上記内輪
   と上記外輪との間の環状開口部に装着されるリング状の
   シールとを備えた転がり軸受において、 上記内輪と外輪との相対回転に伴って内輪外周面を摺動
   し、その摺動抵抗が一方の摺動方向と他方の摺動方向と
   で異なる摺動部を、上記シールの内周面に少なくとも一
   つ設けたことを特徴とする転がり軸受。
2. 【請求項２】上記摺動部が内輪外周面に接触する突起部
   からなり、この突起部はその内周面が一方の摺動方向に
   向かって漸次小径になるように形成され、当該突起部の
   内周の小径側端部と突起部基端側のシール内周面とが、
   シール径方向に延びる平面を介して連続している請求項
   1記載の転がり軸受。
3. 【請求項３】上記摺動部が内輪外周面に面接触する突起
   部からなり、この突起部はその内周の軸方向幅が、一方
   の摺動方向に向かって漸次小さくなっている請求項１記
   載の転がり軸受。