JP2003239987A

JP2003239987A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2003239987A
Application number: JP2002043561A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Ikeda; 哲雄池田; Tomohiro Haruta; 知宏春田
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2002-02-20
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2003-08-27
Anticipated expiration: 2022-02-20
Also published as: JP4110793B2

Abstract

(57)【要約】【課題】非導電性材料または難導電性材料からなる転
動体を備えた転がり軸受において、当該軸受の帯電を十
分に抑制することができ、よって帯電に起因する軸受性
能の低下などを防ぐことができる転がり軸受を提供す
る。【解決手段】内輪２、外輪３、及び保持器５を導電性
材料により構成する。さらに、保持器５が偏芯したとき
に、内輪２の外周面２ａ及び外輪３の内周面３ａにそれ
ぞれ接触する第１及び第２の楕円形状部５ｄ，５ｆの短
径部分５ｄ１及び長径部分５ｅ１（通電部）を、当該保
持器５の内周側及び外周側に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスクド
ライブ（ＨＤＤ）装置などの磁気記録装置等に用いら
れ、ディスク媒体等の回転体を支承する転がり軸受に関
する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】例えば
ＨＤＤ装置に使用される転がり軸受では、スピンドルモ
ータなどによる磁気ディスクの高速回転を高精度に支承
するため、回転・音響性能や耐フレッチング性能、耐摩
耗性能等に優れたセラミックス材料からなる転動体を使
用することがある。このセラミックス材料は、一般的
に、窒化ケイ素又はジルコニアなどの非導電性材料、す
なわち絶縁材であり、従って、この従来の転がり軸受の
内外輪間は電気的に絶縁されている。それゆえ、この従
来の転がり軸受をＨＤＤ装置に用いた場合、外輪（回転
輪）と共に回転する磁気ディスク上の電荷は逃げ場が無
く、蓄積される。その結果、帯電した磁気ディスクによ
り電気的にヘッドが引き付けられて接触するヘッドクラ
ッシュ等の不具合を生じる恐れがあった。このようなヘ
ッドクラッシュ等を防ぐために、アース手段としての磁
性流体シールを軸受や装置に取り付け、帯電した電荷を
逃がすことが提案されているが、磁性流体シールだけで
は帯電防止に不十分なことがあり、さらには軸受や装置
構成が複雑なものとなった。また、導電性材料を添加
し、一定の導電性を付与したセラミックス材料も提案さ
れているが、十分な導電性と耐フレッチング、耐摩耗性
等の強度を両立させるのは困難であり、後者を優先した
場合には、絶縁材とは言えないまでも、難導電材であ
り、上記ヘッドクラッシュ等の不具合を解消するには至
らない。ここで、上記難導電材とは、体積抵抗率（ＪＩ
Ｓ、Ｋ６９１１に記載）が１０⁶Ω・ｃｍより大きいも
のとする。

【０００３】また、上記のような従来の転がり軸受で
は、近年、ポリアミド樹脂などの合成樹脂製の保持器が
使用されている。ところが、この合成樹脂自体が元々帯
電し易い材料であるため、保持器の帯電量、ひいては軸
受の帯電量を増加させる。この結果、軸受は、帯電した
電荷によって大気中の塵埃等の異物を吸着し易くなり、
軸受回転時に異音（ゴミ音）を生じ、その音響特性を著
しく低下させることがあった。

【０００４】上記のような従来の問題点に鑑み、本発明
は、非導電性材料または難導電性材料からなる転動体を
備えた転がり軸受において、当該軸受の帯電を十分に抑
制することができ、よって帯電に起因する軸受性能の低
下などを防ぐ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】本発明の転がり軸受は、
内輪及び外輪と、前記内輪と外輪との間に転動自在に設
けられた複数の転動体と、前記複数の転動体を周方向に
沿って所定間隔に保持する円環状の保持器とを備えた転
がり軸受であって、前記内輪、外輪、及び保持器が導電
性材料により構成され、かつ前記転動体が非導電性材料
または難導電性材料により構成されているとともに、前
記保持器の内周側及び外周側に、当該保持器の偏芯に伴
って前記内輪の外周面及び前記外輪の内周面にそれぞれ
接触して内外輪間を電気的に導通させる第１及び第２の
通電部を設けたことを特徴とするものである（請求項
１）。

【０００６】上記のように構成された転がり軸受では、
内外輪及び保持器が導電性材料により構成され、かつ保
持器に設けた上記第１及び第２の通電部がその保持器の
偏芯に伴って内輪の外周面及び外輪の内周面にそれぞれ
接触したときに、当該保持器を介して内外輪間が電気的
に導通する。従って、転動体が鋼製の場合とほぼ同様な
帯電防止効果が得られ、軸受の帯電を十分に抑制するこ
とができる。また、導電性材料によって保持器を構成し
ていることから、合成樹脂からなる従来例と異なり、保
持器自体の帯電を防止し、軸受の帯電量の増加を防ぐこ
とができ、帯電による異物の吸着を抑えることができ
る。

【０００７】また、上記転がり軸受（請求項１）におい
て、前記保持器が、環状の基部と、この基部から周方向
に沿って所定間隔に突設された複数の柱部と、前記柱部
の相互間に設けられ、前記複数の転動体をそれぞれ保持
する複数のポケットとを備え、前記基部の内周及び外周
を互いに位相が異なる楕円形状に形成するとともに、前
記基部内周の楕円形状での短径部分を前記第１の通電部
として構成し、かつ前記基部外周の楕円形状での長径部
分を前記第２の通電部として構成してもよい（請求項
２）。この場合、上記短径部分及び長径部分がそれぞれ
内輪外周面及び外輪内周面に接触することにより、保持
器を介して内外輪間を電気的に導通させる。

【０００８】また、上記転がり軸受（請求項１）におい
て、前記第１の通電部が、前記保持器の内周面から径方
向内方側に突出した第１の突起部により構成され、かつ
前記第２の通電部が、前記保持器の外周面から径方向外
方側に突出した第２の突起部により構成されてもよい
（請求項３）。この場合、上記各突起部が対応する内輪
外周面及び外輪内周面に接触することにより、保持器を
介して内外輪間を電気的に導通させる。

【０００９】また、本発明の転がり軸受は、内輪及び外
輪と、前記内輪と外輪との間に転動自在に設けられた複
数の転動体と、前記複数の転動体を周方向に沿って所定
間隔に保持する円環状の保持器とを備えた転がり軸受で
あって、前記内輪、外輪、及び保持器が導電性材料によ
り構成され、かつ前記転動体が非導電性材料または難導
電性材料により構成されているとともに、前記保持器の
内周側または内輪の外周側に、その保持器の偏芯に伴っ
て前記内輪の外周面または保持器の内周面にそれぞれ接
触する第１の通電部を設け、かつ前記保持器の外周側ま
たは外輪の内周側に、その保持器の偏芯に伴って前記外
輪の内周面または保持器の外周面にそれぞれ接触する第
２の通電部を設け、これらの第１及び第２の通電部によ
り内外輪間を電気的に導通させることを特徴とするもの
である（請求項４）。

【００１０】上記のように構成された転がり軸受（請求
項４）では、内外輪及び保持器が導電性材料により構成
され、上記第１の通電部が保持器の偏芯に伴って当該保
持器と内輪との間を電気的に導通し、かつ上記第２の通
電部が保持器の偏芯に伴って当該保持器と外輪との間を
電気的に導通して内外輪間を電気的に導通させる。従っ
て、転動体が鋼製の場合とほぼ同様な帯電防止効果が得
られ、軸受の帯電を十分に抑制することができる。ま
た、導電性材料によって保持器を構成していることか
ら、合成樹脂からなる従来例と異なり、保持器自体の帯
電を防止し、軸受の帯電量の増加を防ぐことができ、帯
電による異物の吸着を抑えることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の転がり軸受の好ま
しい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
尚、以下の説明では、ＨＤＤ装置に適用した場合につい
て説明する。図１は本発明の一実施形態による玉軸受を
示す断面図であり、図２は図１のII−II線断面図であ
る。但し、図２では、ボール４の図示は省略している。
図において、本実施形態の玉軸受１では、固定輪として
の内輪２及び回転輪としての外輪３と、これらの内外輪
の間に転動自在に配列した転動体としての複数のボール
４と、ボール４をそれぞれ保持する複数のポケット５ａ
を備えた円環状の保持器５と、上記内外輪間の環状開口
部をシールするシール板６とを備えている。上記内輪２
及び外輪３は、例えばスピンドルモータのスピンドル軸
１０及び磁気ディスクを一体回転可能に搭載したモータ
ハブ（図示せず）にそれぞれ取り付けられており、モー
タによるディスク回転を円滑に支承する。尚、上記スピ
ンドル軸１０及びモータハブは金属等の導電体であり、
また、スピンドル軸１０は金属製のモータベース（図示
せず）に軸支されており、このベースを介して接地され
るようになっている。

【００１２】上記内輪２及び外輪３は、軸受用鋼（例え
ば、ＳＵＪ２）等の導電性材料により構成されている。
上記ボール４は、非導電性材料、例えば窒化ケイ素系又
はジルコニア系のセラミックス材料により構成されてお
り、内外輪２，３間を電気的に絶縁した状態で、内輪２
の外周面２ａに形成された軌道溝２ａ１及び外輪３の内
周面３ａに形成された軌道溝３ａ１上を転走する。尚、
この説明以外に、１０⁶Ω・ｃｍより大きい体積抵抗率
（ＪＩＳ、Ｋ６９１１に記載）を有する難導電性材料に
より、ボール４を構成してもよい。

【００１３】上記保持器５は、環状の基部５ｂと、この
基部５ｂから周方向に沿って所定間隔に突設された複数
の柱部５ｃと、これらの柱部５ｃの相互間に、上記ポケ
ット５ａを配置した冠型の環状体であり、導電性材料に
より構成されている。この導電性材料は、ポリアミド樹
脂やフッ素樹脂等の合成樹脂に、導電性を付与するため
の添加物を加えたものである。添加物は、カーボンファ
イバー等の導電性繊維、アルミニウム合金や銅等の金属
粉末、あるいは黒鉛等の導電性無機粉末を用いる。保持
器５は、導電性付与物を添加した合成樹脂を、射出成形
法によって一体成形することにより形成されている。こ
のように導電性付与物を含んだ合成樹脂を一体成形して
いるので、保持器５を高精度に形成することができる。

【００１４】上記ポケット５ａは、ボール４との隙間を
適切な値とした真円状の断面形状を有している（図２を
参照）。つまり、ポケット５ａは、上記隙間を適切な値
とすることにより、当該ポケット５ａ内でのボール詰ま
りを防止して軸受に回転不良が発生するのを防ぐととも
に、ポケット５ａ内でのボール４の移動量を規制してボ
ール４の周方向での不等配量が大きくなるのを防いで、
回転非同期振れの発生、及び保持器音や振動が増大する
のを防止している。尚、上記隙間は、ボール転走面に供
給されるグリース等の潤滑剤溜めとしても機能してお
り、潤滑不良の発生を抑えるようになっている。

【００１５】また、上記保持器５の基部５ｂには、図２
に示すように、その基部内周を楕円形状に形成した第１
の楕円形状部５ｄ（図２の内輪２側のクロスハッチ部に
て図示）と、その基部外周を楕円形状に形成した第２の
楕円形状部５ｅ（図２の外輪３側のクロスハッチ部にて
図示）とが設けられている。これらの楕円形状部５ｄ，
５ｅは、例えば周方向の全周にわたって、上記柱部５ｃ
の内周面５ｃ１及び外周面５ｃ２よりもそれぞれ径方向
内方側及び径方向外方側に膨れ出るように形成されてい
る。また、楕円形状部５ｄ，５ｅは、図２に示すよう
に、互いに位相が異なるように形成されており、保持器
５が例えば図２の矢印Ｗにて示す方向に偏芯したとき
に、楕円形状部５ｄ，５ｅは同時に内輪２の外周面２ａ
及び外輪３の内周面３ａにそれぞれ接触するように構成
されている。詳細には、楕円形状部５ｄには、保持器５
の偏芯に伴って内輪２の外周面２ａに接触する第１の通
電部としての短径部分５ｄ１（保持器内周面５ｃから最
も径方向内方に膨れ出た部分）が設けられ、楕円形状部
５ｅには、保持器５の偏芯に伴って外輪３の内周面３ａ
に接触する第２の通電部としての長径部分５ｅ１（保持
器外周面５ｅから最も径方向外方に膨れ出た部分）が設
けられている。これらの短径部分５ｄ１及び長径部分５
ｅ１は、図２に示すように、互いに位相が９０゜異なる
よう形成されており、例えば軸受回転時に、保持器５が
がたつくことにより、上記短径部分５ｄ１が内輪２の外
周面２ａの肩部に接触し、同時に上記長径部分５ｅ１が
外輪３の内周面３ａの肩部に接触するようになってい
る。

【００１６】以上のように構成された本実施形態の玉軸
受１では、内外輪２，３及び保持器５を導電性材料によ
り構成するとともに、内輪２の外周面２ａ及び外輪３の
内周面３ａにそれぞれ接触可能な第１及び第２の楕円形
状部５ｄ，５ｅを保持器５の内周側及び外周側に設けて
いる。これらの楕円形状部５ｄ，５ｅの短径部分５ｄ１
及び長径部分５ｅ１が対応する内輪外周面２ａ及び外輪
内周面３ａに接触したときに、内輪２と外輪３とが保持
器５を介して電気的に導通する。従って、ボール４が鋼
製の場合とほぼ同様な帯電防止効果を得ることができ、
軸受の帯電を十分に抑制することができる。また、導電
性材料からなる保持器５を用いたことから、合成樹脂か
らなる従来例と異なり、保持器自体の帯電を防止でき、
ひいては軸受の帯電量の増加を防ぐことができる。従っ
て、塵埃などの異物を大気中から吸着するのを抑えるこ
とができ、異物による異音の発生を防いで、軸受の音響
特性が低下するのを防止することができる。

【００１７】さらに、本実施形態の玉軸受１を用いたＨ
ＤＤ装置では、外輪３と共に回転する磁気ディスクの電
荷を、当該軸受を介して逃がすことができることから、
上記従来例と異なり、磁気ディスクに電荷が蓄積される
のを防ぐことができる。この結果、蓄積された電荷によ
る、帯電した磁気ディスクとヘッドとが衝突するヘッド
クラッシュ等の不具合を防止することができる。しか
も、磁性流体シールや常時接触式の導電性部材等のアー
ス手段を軸受やＨＤＤ装置に設ける必要がないので、軸
受及びＨＤＤ装置の構成を簡素化することができる。ま
た、常時接触式のアース手段を用いるよりも、回転トル
クを小さくすることができるため、ＨＤＤ装置のような
小型、高速回転の用途では特に好適である。

【００１８】尚、上記の説明では、第１及び第２の通電
部として、上記第１及び第２の楕円形状部５ｄ，５ｅの
短径部分５ｄ１及び長径部分５ｅ１をそれぞれ用いた構
成について説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、保持器５の内周側及び外周側に設けられ、保
持器５の偏芯に伴って内輪２の外周面２ａ及び外輪３の
内周面３ａにそれぞれ接触して内外輪２，３間を電気的
に導通させるものであれば何等限定されない。具体的に
は、図３に示すように、第１の通電部として、例えば基
部５ｂの内周面から径方向内方側に突出した第１の突起
部５ｆを、周方向に沿って例えば４箇所設け、第２の通
電部として、基部５ｂの外周面から径方向外方側に突出
した第２の突起部５ｇを、周方向に沿って例えば４箇所
設ける構成でもよい。このように構成した場合、保持器
５が例えば同図の矢印Ｗにて示す方向に偏芯したとき
に、同図右下の突起部５ｆが内輪外周面２ａに接触し、
同時に、同図左上の突起部５ｇが外輪内周面３ａに接触
することにより、内外輪２，３間は電気的に導通され
る。尚、これらの突起部５ｆ，５ｇは、それぞれ内輪外
周面２ａ及び外輪内周面３ａに接触するように、保持器
５の内周面及び外周面から径方向内方側及び径方向外方
側に突出したものであればよく、柱部５ｃの内周面５ｃ
１及び外周面５ｃ２に設けてもよい。

【００１９】また、上記の説明では、保持器５の内周側
及び外周側に第１及び第２の通電部をそれぞれ設けた構
成について説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、保持器５の内周側または内輪２の外周側に、
その保持器５の偏芯に伴って内輪２の外周面２ａまたは
保持器５の内周面にそれぞれ接触する第１の通電部を設
け、かつ保持器５の外周側または外輪３の内周側に、そ
の保持器５の偏芯に伴って外輪３の内周面３ａまたは保
持器５の外周面にそれぞれ接触する第２の通電部を設
け、これらの第１及び第２の通電部により内外輪２，３
間を電気的に導通させるものであればよい。具体的に
は、内輪２の外周面２ａから径方向外方側に突出した突
起部を第１の通電部として内輪２の外周側に設け、かつ
外輪３の内周面３ａから径方向内方側に突出した突起部
を第２の通電部として外輪３の内周側に設けて、保持器
５の偏芯に伴って各突起部を同時に保持器５の対応する
内周面及び外周面に接触させて、保持器５と内輪２との
間及び保持器５と外輪３との間を電気的にそれぞれ導通
して内外輪２，３間を電気的に導通させる構成でもよ
い。さらに、第１及び第２の通電部の一方を保持器５に
設け、他方を内輪２または外輪３に設けてもよい。

【００２０】また、上記の説明では、転動体としてのボ
ール４を備えた玉軸受１をＨＤＤ装置に適用した場合に
ついて説明したが、本発明の転がり軸受は導電性材料か
らなる内外輪及び保持器と非導電性材料または難導電性
材料からなる転動体とを備え、内外輪及び保持器のうち
少なくとも保持器に設けた上記第１及び第２の通電部に
より内外輪間を電気的に導通させるものであれば、転動
体の形状等には何等限定されない。さらに、本発明は固
定体に対して回転体を回転させるものであれば、その固
定体と回転体との間の所定部に取り付けられて、回転体
を回転自在に支持する軸受として好適に使用することが
できる。また、上記の説明では、導電性を有する保持器
５として、導電性付与物を添加した合成樹脂を射出成形
したものを用いた場合について説明したが、導電性金属
を打抜加工したものや削り出したもの等を保持器５とし
て用いることもできる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように構成された本発明は以下の
効果を奏する。請求項１の転がり軸受によれば、上記第
１及び第２の通電部が内輪の外周面及び外輪の内周面に
それぞれ接触したときに、内輪と外輪とが保持器を介し
て電気的に導通するので、転動体が鋼製の場合とほぼ同
様な帯電防止効果が得られ、軸受の帯電を十分に抑制す
ることができる。また、保持器が導電性材料により構成
されているので、合成樹脂からなる従来例と異なり、保
持器自体の帯電を防止して軸受の帯電量の増加を防ぐこ
とができ、帯電による異物の吸着を抑えることができ
る。この結果、異物による異音の発生を防いで、軸受の
音響特性が低下するのを防止することができる。しか
も、軸受が組み込まれた装置において、回転輪と共に回
転する装置側の回転体の電荷を、当該軸受を介して逃が
すことができるので、上記ヘッドクラッシュ等の不具合
を防止することができるとともに、磁性流体シールなど
のアース手段を軸受や装置に設ける必要がないので、軸
受及び装置構成を簡素化することができる。

【００２２】また、請求項２または請求項３の転がり軸
受によれば、それぞれ上記短径部分及び長径部分または
各突起部が対応する内輪外周面及び外輪内周面に接触し
たときに、その内輪と外輪とが保持器を介して電気的に
導通するので、当該軸受の帯電を簡単な構成で十分に抑
制することができ、よって帯電に起因する軸受性能の低
下などを防ぐことができる。

【００２３】また、請求項４の転がり軸受によれば、第
１及び第２の通電部が保持器の偏芯に伴って保持器と内
輪との間及び保持器と外輪との間を電気的にそれぞれ導
通して内外輪間を電気的に導通させるので、転動体が鋼
製の場合とほぼ同様な帯電防止効果が得られ、軸受の帯
電を十分に抑制することができる。また、導電性材料に
よって保持器を構成していることから、合成樹脂からな
る従来例と異なり、保持器自体の帯電を防止し、軸受の
帯電量の増加を防ぐことができ、帯電による異物の吸着
を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による玉軸受を示す断面図
である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】図１におけるII−II線断面に相当する、別の実
施形態の玉軸受を示す断面図である。

【符号の説明】

１玉軸受２内輪３外輪４ボール５保持器５ａポケット５ｂ基部５ｃ柱部５ｄ１短径部分（第１の通電部）５ｅ１長径部分（第２の通電部）５ｇ第１の突起部（第１の通電部）５ｈ第２の突起部（第２の通電部）

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内輪及び外輪と、前記内輪と外輪との間に
転動自在に設けられた複数の転動体と、前記複数の転動
体を周方向に沿って所定間隔に保持する円環状の保持器
とを備えた転がり軸受であって、前記内輪、外輪、及び保持器が導電性材料により構成さ
れ、かつ前記転動体が非導電性材料または難導電性材料
により構成されているとともに、前記保持器の内周側及び外周側に、当該保持器の偏芯に
伴って前記内輪の外周面及び前記外輪の内周面にそれぞ
れ接触して内外輪間を電気的に導通させる第１及び第２
の通電部を設けたことを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】前記保持器が、環状の基部と、この基部か
ら周方向に沿って所定間隔に突設された複数の柱部と、
前記柱部の相互間に設けられ、前記複数の転動体をそれ
ぞれ保持する複数のポケットとを備え、前記基部の内周及び外周を互いに位相が異なる楕円形状
に形成するとともに、前記基部内周の楕円形状での短径部分を前記第１の通電
部として構成し、かつ前記基部外周の楕円形状での長径
部分を前記第２の通電部として構成したことを特徴とす
る請求項１記載の転がり軸受。
【請求項３】前記第１の通電部が、前記保持器の内周面
から径方向内方側に突出した第１の突起部により構成さ
れ、かつ前記第２の通電部が、前記保持器の外周面から
径方向外方側に突出した第２の突起部により構成されて
いることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受。
【請求項４】内輪及び外輪と、前記内輪と外輪との間に
転動自在に設けられた複数の転動体と、前記複数の転動
体を周方向に沿って所定間隔に保持する円環状の保持器
とを備えた転がり軸受であって、前記内輪、外輪、及び
保持器が導電性材料により構成され、かつ前記転動体が
非導電性材料または難導電性材料により構成されている
とともに、前記保持器の内周側または内輪の外周側に、その保持器
の偏芯に伴って前記内輪の外周面または保持器の内周面
にそれぞれ接触する第１の通電部を設け、かつ前記保持
器の外周側または外輪の内周側に、その保持器の偏芯に
伴って前記外輪の内周面または保持器の外周面にそれぞ
れ接触する第２の通電部を設け、これらの第１及び第２
の通電部により内外輪間を電気的に導通させることを特
徴とする転がり軸受。