JP2006207720A

JP2006207720A - 転がり軸受用樹脂製保持器及び転がり軸受

Info

Publication number: JP2006207720A
Application number: JP2005021657A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tani; 弘志谷; Norihiro Aoki; 則広青木
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-01-28
Filing date: 2005-01-28
Publication date: 2006-08-10

Abstract

【課題】射出成型時の樹脂材料の流動性を向上させることで精密成型を可能とした転がり軸受用樹脂製保持器及び転がり軸受を提供する。
【解決手段】互いに相対的に回転可能に対向配置された軌道輪(内輪８、外輪１０)と、軌道輪間に転動自在に配列された複数の転動体６とを備えた転がり軸受４、及び、当該転がり軸受に用いられた樹脂製保持器２であって、樹脂製保持器には、複数の転動体を１つずつ回転自在に保持する複数のポケット１２が形成されており、当該樹脂製保持器を射出成型する際に用いる樹脂材料には、当該樹脂製保持器の成型後において平均繊維長が０.０１〜０.２０ｍｍの範囲になる補強繊維が配合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、射出成型時の樹脂材料の流動性を向上させることで精密成型を可能とした転がり軸受用樹脂製保持器及び転がり軸受に関する。

従来から例えば特許文献１に示すように、転がり軸受用樹脂製保持器の樹脂材料には、例えばガラス繊維や炭素繊維などの補強繊維が配合されており、これにより樹脂製保持器の機械的強度を確保している。
また近年、例えばハードディスクドライブ装置(ＨＤＤ装置)のコンパクト化が要求されており、これに応えるために転がり軸受の小型化が図られている。この場合、特に転動体の直径が１.２ｍｍ以下で転動体相互間が１ｍｍ以下となるような転がり軸受(例えば、ミニアチュア玉軸受、小径軸受など)では、樹脂製保持器の最も肉が薄い部分が約０.３ｍｍ程度の肉厚となる。

ところで、保持器には複数のポケットが形成されており、保持器全体として複雑な形状(例えば、薄肉形状、狭小形状、或いはこれらの組合せ形状)を成している。また、従来の補強繊維の大きさ(例えば、平均繊維長、平均繊維径)は、保持器成型後において約０.４〜０.５ｍｍ程度となる(図１(ｃ)参照)。この場合、かかる補強繊維が配合された樹脂材料を用いて複雑形状を成す保持器を射出成型するとき、特に最も肉厚が薄い部分(肉厚約０.３ｍｍ程度)に、平均繊維長の長い補強繊維が例えば引っ掛かったり詰まったりした状態で成型されてしまうため、樹脂材料の流動性が低下する場合がある。

このような補強繊維の引っ掛かりや詰まりは、保持器全体に対する樹脂材料の流動性を低下させ、成型後の保持器において例えば充填不足、バリやヒケなどが発生して精密成型を困難にさせる要因ともなり得る。そして、精密成型されていない保持器をそのまま転がり軸受に用いた場合には、例えば転がり軸受を滑らかに回転させることが困難になるだけで無く、更に例えば保持器の破損や異音(保持器が転動体や内外輪と衝突する際に生じる異音)の発生といった問題が生じる虞もあり、そのような問題が生じた場合には、転がり軸受を長期に亘って連続的に使用することができなくなってしまう。
特開平９−１３３１３７号公報

本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、射出成型時の樹脂材料の流動性を向上させることで精密成型を可能とした転がり軸受用樹脂製保持器及び転がり軸受を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明は、互いに相対的に回転可能に対向配置された軌道輪と、軌道輪間に転動自在に配列された複数の転動体とを備えた転がり軸受に用いられ、複数の転動体を１つずつ回転自在に保持する複数のポケットが形成された樹脂製保持器であって、樹脂製保持器を射出成型する際に用いる樹脂材料には、当該樹脂製保持器の成型後において平均繊維長が０.０１〜０.２０ｍｍの範囲になる補強繊維が配合されている。

また、本発明は、互いに相対的に回転可能に対向配置された軌道輪と、軌道輪間に転動自在に配列された複数の転動体と、複数の転動体を１つずつ回転自在に保持する複数のポケットが形成された樹脂製保持器とを備えた転がり軸受であって、樹脂製保持器を射出成型する際に用いる樹脂材料には、当該樹脂製保持器の成型後において平均繊維長が０.０１〜０.２０ｍｍの範囲になる補強繊維が配合されている。

このような発明において、樹脂材料には、平均繊維径が５μｍ以下の補強繊維が配合されている。また、転動体には、直径１.２ｍｍ以下の玉が用いられており、転がり軸受の外径は、９.５２５ｍｍ未満に設定されている。更に、ディスク径が１インチ以下のハードディスクドライブ装置に用いられる軸受には、転動体として直径０.６ｍｍ以下の玉が用いられており、転がり軸受の外径は４ｍｍ以下に設定されている。

本発明によれば、射出成型時の樹脂材料の流動性を向上させることで精密成型を可能とした転がり軸受用樹脂製保持器及び転がり軸受を実現することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る転がり軸受用樹脂製保持器及び転がり軸受について図１を参照して説明する。
図１(ａ)には、本実施の形態の転がり軸受用樹脂製保持器２の斜視図が示されており、図１(ｂ)には、本実施の形態の転がり軸受４が示されている。
この場合、保持器２として冠形保持器２を想定する。また、転がり軸受４としては、例えばスラスト軸受やラジアル軸受を適用することができるが、ここでは一例としてラジアル軸受４を想定する。更に、転がり軸受に用いる転動体６として玉６を想定する。

図１(ａ),(ｂ)に示すように、樹脂製保持器(冠形保持器)２は、互いに相対的に回転可能に対向配置された軌道輪(内輪８、外輪１０)と、内外輪8,10間に転動自在に配列された複数の転動体(玉)６とを備えた転がり軸受(ラジアル軸受)４に用いられ、複数の転動体(玉)６を１つずつ回転自在に保持する複数のポケット１２が形成されている。なお、本実施の形態では、直径１.２ｍｍの転動体(玉)６が配列された外径９.５２５ｍｍ未満の転がり軸受４を想定する。この場合、外径とは、転がり軸受４の外輪１０の外径を意味する。

このような転がり軸受４の両側には、密封板１４が設けられており、当該密封板１４の基端は、外輪１０の内周面(外輪内周面１０ｓ)に形成されたシール溝１０ｇに固定され、その先端は対向する内輪８の外周面(内輪外周面)８ｓに向けて延出している。密封板１４としては、例えばシールやシールドを適用することができる。シールは、心金入りのゴム製で、その先端が内輪外周面８ｓに接触する接触シールと、その先端が内輪外周面８ｓに接触しないで所定の隙間を保つ非接触シールとを適用することができる。また、シールドは、例えば金属板をプレス加工して形成されており、その先端は内輪外周面８ｓに接触しないで所定の隙間に保たれている。

ここでは密封板１４の一例として、シールド１４を想定する。この場合、密封板(シールド)１４の先端と内輪外周面８ｓとの間には、所定の隙間(ラビリンス)Ｌが構成され、転がり軸受４内に封入した潤滑剤(例えば、グリース、油)が外部に漏洩したり、外部から異物(例えば、水、塵埃)が転がり軸受４内に浸入するのを防止することが可能となる。

また、樹脂製保持器２を射出成型する際に用いる樹脂材料としては、例えばポリアミド(ナイロン)６６、ポリアミド(ナイロン)４６、ポリエーテルエーテルケトン(ＰＥＥＫ)、フェノール樹脂、ポリアセタール(ＰＯＭ)、ポリフェニレンスルフィド(ＰＰＳ)、ポリブチレンテレフタレート(ＰＢＴ)などを適用することができるが、転がり軸受４(保持器２)の使用目的や使用環境に応じて任意の樹脂材料を適用することができる。

本実施の形態では、このような樹脂材料を用いて樹脂製保持器２を射出成型する際、当該樹脂材料には、保持器成型後において平均繊維長が０.０１〜０.２０ｍｍの範囲となるような平均繊維径が５μｍ以下の補強繊維が配合されている。補強繊維としては、例えばチタン酸カリウム繊維を適用することができる。チタン酸カリウム繊維は、その平均繊維長が８〜３０μｍで平均繊維径が０.２〜０.７μｍとなっている。なお、補強繊維は、これに限定されることは無く、保持器２の形状や大きさ(特に、最も肉厚が薄い部分の寸法)に応じて任意の補強繊維を適用することが可能である。例えば、保持器成型後に平均繊維長が０.０１〜０.２０ｍｍの範囲となるような平均繊維径が５μｍ以下の炭素繊維やガラス繊維であれば、これらの繊維を補強繊維として適用しても良い。

以上、本実施の形態によれば、保持器成型後において平均繊維長が０.０１〜０.２０ｍｍの範囲となるような平均繊維径が５μｍ以下の補強繊維を樹脂材料に配合したことにより、複雑形状を成す保持器２を射出成型する際の樹脂材料の流動性を向上させることができる。従来の保持器成型では、特に最も肉厚が薄い部分(肉厚約０.３ｍｍ程度)に、補強繊維が引っ掛かったり詰まったりした状態で成型されてしまう場合が想定されるが、本実施の形態の補強繊維を配合することにより、保持器全体に対する樹脂材料の流動性が向上し、成型後の保持器２において例えばバリやヒケなどが発生すること無く精密成型を実現することができる。更に、このように精密成型された保持器２を転がり軸受４に用いることにより、転がり軸受４を滑らかに回転させることができると共に、保持器２の破損や異音(保持器２が転動体(玉)６や内外輪8,10と衝突する際に生じる異音)の発生といった問題も生じない。この結果、転がり軸受４を長期に亘って連続的に使用することができる。

ここで、上述した各実施の形態の保持器２を組込んだ転がり軸受４が、ハードディスクドライブ装置(ＨＤＤ装置)のスイングアームに適用された構成例について説明する。
ＨＤＤ装置は、例えば図２(ａ),(ｂ)に示すように、磁気ディスク１６を回転させるスピンドルモータ１８と、情報の記録或いは読み取り用の磁気ヘッド２０とを備えている。なお、ここでは一例として、ディスク径が１インチ以下の磁気ディスク１６を有するＨＤＤ装置を想定し、かかるＨＤＤ装置に転がり軸受４が用いられている。

磁気ヘッド２０は、軸受装置Ｊで回動自在に支持されたスイングアーム２２の先端に取り付けられており、その基端には、当該スイングアーム２２を回転駆動させるボイスコイル２４が設けられている。スイングアーム２２は、軸受装置Ｊを介してＨＤＤ装置の基台２６上に回動自在に支持されており、磁気ディスク１６を回転させた状態でスイングアーム２２を回動させて、磁気ヘッド２０を磁気ディスク１６に対して平行移動させることにより、磁気ディスク１６に情報を記録したり、或いは磁気ディスク１６から情報を読み取ることができる。

かかるＨＤＤ装置に用いられる軸受装置Ｊは、例えば図２(ｃ)に示すように、シャフト２８に外装される２つの転がり軸受４(図面では、一端側玉軸受３０、他端側玉軸受３２と表記する)と、これら２つの玉軸受30,32に外装されるスリーブ３４とを備えている。シャフト２８には、筒状のシャフト本体２８ａと、シャフト本体２８ａの一端側に形成されたフランジ２８ｂとが設けられている。

また、スリーブ３４には、スイングアーム２２が装着されるようになっており、筒状のスリーブ本体３４ａと、スリーブ本体３４ａの一端側に形成されたフランジ３４ｂと、スリーブ本体３４ａの内周面に設けられた環状凸部３４ｃとが設けられている。

この場合、各玉軸受30,32及びスリーブ３４をシャフト本体２８ａに外装すると、一端側玉軸受３０の内輪３６(内輪３６の端面３６ａ)がフランジ２８ｂに当接すると共に、スリーブ本体３４ａの環状凸部３４ｃにより２つの玉軸受30,32は、所定の間隔で軸方向に沿って位置決めされる。このとき、一端側玉軸受３０(内輪３６及び外輪３８)の端面36a,38aが互いに整列して同一平面状に位置決めされる。

この状態において所定の予圧が付与される。予圧を付与する方法としては、例えば、２つの玉軸受30,32の外輪38,40の間に環状凸部３４ｃを介在させて、スリーブ本体３４ａの内周面に各外輪38,40を接着剤で固定すると共に、一端側玉軸受３０の内輪３６をシャフト本体２８ａに接着剤で固定する。そして、他端側玉軸受３２の内輪４２は、シャフト本体２８ａにスライド可能(矢印Ｆ方向にスライド可能)に外装する。この後、他端側玉軸受３２の内輪４２に矢印Ｆ方向の予圧を付与し、その状態で他端側玉軸受３２の内輪４２をシャフト本体２８ａに接着剤など(例えば、共振圧入予圧法(特開平６−３４４２３３)など)で固定することにより、２つの玉軸受30,32に所定の予圧が付与される。

上述した実施の形態の保持器２は、一端側玉軸受３０及び他端側玉軸受３２に組込まれており、これにより２つの玉軸受30,32の回転安定性(潤滑性)を長期に亘って維持することができ、その結果、スイングアーム２２を長期に亘って安定して回転駆動させることが可能となる。
なお、上述した実施の形態において、平均繊維長は、複数本(例えば１００本)の繊維長さを同数(１００)で除算することで算出することができ、平均繊維径は、複数本(例えば１００本)の繊維径を同数(１００)で除算することで算出することができる。

(ａ)は、本実施の形態の転がり軸受用樹脂製保持器の斜視図、(ｂ)は、本実施の形態の転がり軸受の断面図、(ｃ)は、従来繊維と本発明の補強繊維とについて平均繊維長及び平均繊維径の比較図。 (ａ)は、本実施の形態の樹脂製保持器を用いた転がり軸受をハードディスクドライブ装置のスイングアームに適用した構成例を示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)のハードディスクドライブ装置の平面図、(ｃ)は、同図(ａ)のスイングアームに適用した転がり軸受の構成例を示す断面図。

符号の説明

２樹脂製保持器
４転がり軸受
６転動体
８内輪
１０外輪
１２ポケット
１４密封板

Claims

互いに相対的に回転可能に対向配置された軌道輪と、軌道輪間に転動自在に配列された複数の転動体とを備えた転がり軸受に用いられ、複数の転動体を１つずつ回転自在に保持する複数のポケットが形成された樹脂製保持器であって、
樹脂製保持器を射出成型する際に用いる樹脂材料には、当該樹脂製保持器の成型後において平均繊維長が０.０１〜０.２０ｍｍの範囲になる補強繊維が配合されていることを特徴とする転がり軸受用樹脂製保持器。
樹脂材料には、平均繊維径が５μｍ以下の補強繊維が配合されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受用樹脂製保持器。
転動体には、直径１.２ｍｍ以下の玉が用いられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受用樹脂製保持器。
転がり軸受の外径は、９.５２５ｍｍ未満に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受用樹脂製保持器。
転がり軸受は、ディスク径が１インチ以下のハードディスクドライブ装置に用いられることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の転がり軸受用樹脂製保持器。
互いに相対的に回転可能に対向配置された軌道輪と、軌道輪間に転動自在に配列された複数の転動体と、複数の転動体を１つずつ回転自在に保持する複数のポケットが形成された樹脂製保持器とを備えた転がり軸受であって、
樹脂製保持器を射出成型する際に用いる樹脂材料には、当該樹脂製保持器の成型後において平均繊維長が０.０１〜０.２０ｍｍの範囲になる補強繊維が配合されていることを特徴とする転がり軸受。
樹脂材料には、平均繊維径が５μｍ以下の補強繊維が配合されていることを特徴とする請求項６に記載の転がり軸受。
転動体には、直径１.２ｍｍ以下の玉が用いられていることを特徴とする請求項６又は７に記載の転がり軸受。
転がり軸受の外径は、９.５２５ｍｍ未満に設定されていることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の転がり軸受。
転がり軸受は、ディスク径が１インチ以下のハードディスクドライブ装置に用いられることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の転がり軸受。