JP3610386B2

JP3610386B2 - 玉軸受

Info

Publication number: JP3610386B2
Application number: JP15868995A
Authority: JP
Inventors: 真路阿部
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1994-08-26
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2020-01-12
Also published as: JPH08114233A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、軌道輪案内形式の保持器を備えた玉軸受に関し、特に保持器ポケット内で滞留する潤滑剤（グリ−ス、油分）を適正としてポケット内での玉の潤滑性及び玉と内・外輪との接触部の潤滑性を良くした玉軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パソコン或いはワ−プロ用のハ−ドディスク装置やフロッピイディスク装置等の駆動用モ−タ軸には小径の玉軸受が用いられる。玉軸受には合成樹脂製保持器の案内形式として、転動体（玉）により案内する転動体案内形式と、内輪又は外輪により案内する内輪又は外輪案内形式とがあるが、いずれにしても時間の経過と共に保持器ポケット内に充填された潤滑剤（グリ−ス、油分）の量により軸受の摩擦トルクは徐々に減少しほぼ一定となる。このような保持器の玉を保持するポケット形状には、図７及びこの図７のＢ−Ｂ矢視断面図である図８に示すように外輪１１と内輪１２との間に配置される玉１４を保持する保持器１３のポケット１３Ｐの内壁がフラットな円筒状のものと、図９及びこの図９のＣ−Ｃ矢視断面図である図１０に示すように外輪２１と内輪２２との間に配置される保持器２３のポケット２３Ｐの内壁が球面状のものとがある。そして内輪又は外輪案内形式の保持器には円筒状のポケットを有するものが多く、転動体案内形式の保持器には球面状のポケットを有するものが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記するように、保持器ポケット内に充填された潤滑剤は、時間の経過と共に当初より徐々に減少したところで安定し且つ摩擦トルクも一定となることが望ましい。しかし、図７及び図８に示す円筒状のポケット１３Ｐを有する内輪１２（或いは外輪１１）案内形式の保持器においては、玉表面−軌道面−ポケット面−玉表面と循環しポケット内に滞留したままの潤滑剤Ｇが多く、軸受の摩擦トルクが球面状のポケットを有する転動体案内形式の軸受に比べて大きく問題となっている。即ち、円筒状のポケットを有する軌道輪案内形式の保持器の軸受は、玉がポケットの中心で接触するため掻き取り作用が無く時間が経過してもトルクは低下しないことが多い。一方、図９及び図１０に示す転動体案内形式の保持器２３では、玉２４の表面に付着した余剰の潤滑剤Ｇは球面ポケット２３Ｐのエッジ部で掻き取られ保持器内周面或いは外周面に付着しトルクには影響せず、玉や軌道輪接触部の潤滑剤の粘性抵抗は回転時間の経過と共に低減しトルク低下も進行する。そして、高速回転で過剰に掻き取り作用が進行した場合には、ポケットエッジ部とボ−ル表面で油膜切れを起こし、潤滑不良による異常音が生じるようになる。
【０００４】
この発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、潤滑剤の適正な量を維持して軸受摩擦トルクを一定値に安定させ、且つ保持器の異常音の発生も防止することの出来る玉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】
即ち、この発明は上記する課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、軌道輪案内形式の保持器を有する玉軸受において、前記保持器のポケットの側壁は、中央部を円筒状とすると共に該中央部の外側と内側の少なくとも一方を球面状若しくは円錐面状の一部となるように形成し、該保持器のポケットの側壁に形成した球面状若しくは円錐面状部分のエッジ部分は、該保持器と内輪の肩部若しくは外輪の肩部との間に存在する隙間分偏心した時に玉と非接触を保つ形状としたものであることを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明は、この玉軸受は、ハードディスク装置またはフロッピイディスクの駆動用モータ軸用として使用されグリース潤滑されるものであることを特徴とする。
【０００７】
【作用】
玉軸受を上記請求項１に記載の手段とすると、保持器のポケットに充填された潤滑剤は回転中に一部は掻き取られ残りは残留するが、従来の円筒状のポケットを有する保持器と比較すると、掻き取られる潤滑剤の量は円筒状のポケットのものよりより多くなり且つポケット内に残留する潤滑剤の量は少なくなる。また、従来の球面状のポケットを有する保持器と比較すると、掻き取られる潤滑剤の量は球面状のポケットのものよりより少なく、従ってポケット内に残留する潤滑剤の量は多くなる。そしてこの玉軸受は当初は保持器のポケットに充填された潤滑剤により摩擦トルクは大きいがやがて低下して一定の摩擦トルクに安定する。
更に、保持器のポケットの球面又は円錐面のエッジ部分で僅かなすきまを残しながら余剰な潤滑剤（グリ−ス、油分）を掻き取ることが出来る。
【０００８】
【実施例】
以下、この発明の具体的実施例について図面を参照して説明する。
図１はこの発明の玉軸受の軸方向断面図の一部であり、図２（Ａ）は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図２（Ｂ）は保持器のポケット部分の一部拡大図である。
この玉軸受は、外輪１と内輪２と合成樹脂製保持器（この場合は冠型保持器）３と玉４とで構成され、該保持器３はガイド部３ｄにて内輪２に案内される内輪案内形式としてある（但し、外輪案内形式でも良い）。この玉軸受の保持器３のポケット３Ｐの側壁は、該保持器３のポケット３Ｐ部分の一部拡大図である図２（Ｂ）に示すように、中央部３ａを円筒状とし且つ外側部３ｂ及び内側部３ｃを球面状の一部とした３つの部分で構成されている。或いは該ポケット３Ｐの外側部３ｂ若しくは内側部３ｃは円錐面状の一部としても良い。或いはまた、これらの外側部３ｂ若しくは内側部３ｃの一方は球面状の一部か円錐面状の一部として他方は中央部３ａをそのまま延長した円筒状としても良い。
【０００９】
図３はこの発明の玉軸受の断面図であって、外輪１と内輪２との間に玉４を保持した保持器３を配置した状態を示す。内輪案内形式の軸受の場合、保持器３は内輪２の案内面（肩部）２ａで摩擦力によって回転させられるので玉４はポケット３Ｐの回転方向とは反対側側面で接触する。このように玉４が保持器３のポケット３Ｐの壁面と接触したときでも、該玉４と外側部３ｂ及び内側部３ｃの端部との間には一定の『すきま』が形成されるように、これらの外側部３ｂ及び内側部３ｃを球面状若しくは円錐面状に形成する。
【００１０】
図４（Ａ）は前記保持器３が内輪２との間のすきま分偏心した状態の軸受を示し、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＰ部拡大図である。即ち、これらの図に示すように保持器３が内輪２の肩部２ａとの間に存在するすきま分偏心してもなお玉４と外側部３ｂ及び内側部３ｃの端部との間には一定の『すきま』が形成されるようにこれらの外側部３ｂ及び内側部３ｃをポケットの円筒状部分の直径よりも大きい直径を有する球面状若しくは円錐面状の一部にて形成する。
【００１１】
上記するように、この発明の玉軸受は、保持器３のポケット３Ｐ内壁を、円筒状の中央部３ａと球面状の一部或いは円錐面状の一部とした外側部３ｂ及び内側部３ｃの３つの部分に分け、更に保持器３が偏心してもなお玉とポケット３Ｐの内周側及び外周側端部との間には僅かの『すきま』が出来るように形成するものである。その結果、該ポケット３Ｐに充填された潤滑剤Ｇ（グリ−ス、油分）は回転中一部は掻き取られ残りは残留するが、従来の円筒状のポケットを有する保持器と比較すると、掻き取られる潤滑剤Ｇの量は円筒状のポケットのものよりより多くなり且つポケット内に残留する潤滑剤Ｇの量は少なくなる。また、従来の球面状のポケットを有する保持器と比較すると、掻き取られる潤滑剤Ｇの量は球面状のポケットのものよりより少なく、従ってポケット内に残留する潤滑剤Ｇの量は多くなる。そして、この玉軸受では、保持器のポケットの球面のエッジ部分で僅かなすきまを残しながら余剰な潤滑剤Ｇを掻き取ることが出来る。
而して、この玉軸受は当初は保持器３のポケット３Ｐに充填された潤滑剤により摩擦トルクは大きいがやがて低下して一定の摩擦トルクに安定する。
【００１２】
次に、この発明の玉軸受と、従来の円筒状のポケットを形成した保持器を備えた玉軸受と、球面状のポケットを形成した保持器を備えた玉軸受を用いてこれらの玉軸受に生じる回転トルク（摩擦トルク）を測定した試験結果について説明する。
この実施例において、この発明の玉軸受、即ち、内壁を円筒状の中央部３ａと球面状の一部とした外側部３ｂ及び内側部３ｃの３つの部分に分けたポケット３Ｐを形成した保持器３を備えた玉軸受（図１、図２参照）を『玉軸受６』とし、円筒状のポケット１３Ｐを形成した保持器１３を備えた玉軸受（図７、図８参照）を『玉軸受７』とし、球面状のポケット２３Ｐを形成した保持器２３を備えた玉軸受（図９、図１０参照）を『玉軸受８』とする。
【００１３】
図５（Ａ）は玉軸受の回転トルク（摩擦トルク）を測定する装置の構成を示す平面図であり、図５（Ｂ）はその正面図である。３０は回転ハウジングであって、内部空間３０ａの上下の二箇所にスペ−サ３１を介して玉軸受６（玉軸受７或いは玉軸受８、以下玉軸受６等とする）の外輪を嵌合させる。
前記回転ハウジング３０の下側に配置した玉軸受６等は前記回転ハウジング３０の段部にて支持され、前記回転ハウジング３０の上側に配置した玉軸受６は固定リング３２で固定してある。これにより、上下の玉軸受６等は回転ハウジング３０内に固定される。また、前記上下の玉軸受６等の内輪には軸３３を嵌合させてある。そして該軸３３の上部にはばね３５が配置されているが、該ばね３５は上側の玉軸受６等の内輪端面上に配置されたばね支持具３４と軸３３に螺合させた鍔付ナット３６の鍔部３６ａによって保持されている。
前記鍔付ナット３６の鍔部３６ａ外周面には動歪計４１に接続した鋼線４０が固定されている。こうして生じた歪はアンプ４２により増幅してレコ−ダ４３により記録するようになっている。
【００１４】
上記構成とした回転トルク測定装置は、回転ハウジング３０が、図５（Ｂ）に示すように、矢印Ｐのように回転すると、軸３３は、図５（Ａ）に示すように、矢印Ｑの如く連れ回って捩じれる。その時の力が、鍔付ナット３６の外周面には動歪計４１を介してＦｇｆとして接線方向に生じるが、軸３３の中心までの距離をｒ（ｃｍ）とすると回転トルクＴ（ｇｆ・ｃｍ）は、
Ｔ＝Ｆ・ｒ
として測定することができる。
【００１５】
図６は上記する回転トルク（摩擦トルク）測定装置によって測定された三種類の玉軸受の回転トルクの測定結果を示す図である。
尚、これらの玉軸受の共通する構成部分の寸法等は、
内輪内径・・・５ｍｍ、外輪外形・・・１３ｍｍ、
内・外輪幅・・４ｍｍ、玉径・・・・・・２ｍｍ、
玉個数・・・・８個、ピッチ円直径・・・９ｍｍ
である。
図６（Ａ）は、この発明の『玉軸受６』を用いた場合の試験結果を示す。この玉軸受６の試験結果によれば、当初の立ち上がり時には６（ｇｆ・ｃｍ）であったが、３分後には大体３．５（ｇｆ・ｃｍ）で一定となった。
図６（Ｂ）は、従来の円筒状のポケットを形成した保持器を備えた『玉軸受７』を用いた場合の試験結果を示す。この玉軸受７の試験結果によれば、当初の立ち上がり時には７．８（ｇｆ・ｃｍ）であったが、３分後には大体７（ｇｆ・ｃｍ）で一定となった。
図６（Ｃ）は、従来の球面状のポケットを形成した保持器を備えた『玉軸受８』を用いた場合の試験結果を示す。この玉軸受８の試験結果によれば、当初の立ち上がり時には５．８（ｇｆ・ｃｍ）であったが、３分後には大体２．８（ｇｆ・ｃｍ）で一定となった。
これらの試験結果から明らかなように、円筒状のポケット１３Ｐを形成した保持器を備えた玉軸受７では立ち上がり当初から比べても回転トルクは余り低下せず、球面状のポケット２３Ｐを形成した保持器を備えた玉軸受８では立ち上がり当初から比べて安定時の回転トルクの低下が大きい。
これに対して、本願発明の玉軸受では、立ち上がり当初から比べて安定時の回転トルクの低下は球面状のポケットを形成した保持器を備えた玉軸受よりは大きくはないが、それは潤滑剤がポケット３Ｐ内に一定量安定的に保持されていることを示すものである。
【００１６】
【発明の効果】
この発明の玉軸受は、以上詳述したような構成としたので、保持器のポケット内に滞留する潤滑剤は従来の玉軸受の保持器の円筒状のポケットに滞留する潤滑剤よりは少なく且つ摩擦トルクも低減することが出来る。更に、玉軸受の保持器のポケット内に滞留する潤滑剤は従来の玉軸受の保持器の球面状のポケットに滞留する潤滑剤よりは多く滞留させることが出来るので高速回転、高粘度グリ−スを使用した場合潤滑不良により生じる保持器の異常音を防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の玉軸受の軸方向断面図の一部である。
【図２】図２（Ａ）は図１のＡ−Ａ矢視断面図であり、図２（Ｂ）はこの発明の保持器のポケット部分の一部拡大図である。
【図３】この発明の玉軸受の断面図であって、外輪と内輪との間に玉を保持した保持器を配置した状態を示す。
【図４】図４（Ａ）は保持器が内輪との間に存在するスキマ分偏心した状態の軸受断面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＰ部拡大図である。
【図５】図５（Ａ）は玉軸受の回転トルク（摩擦トルク）を測定する装置の構成を示す平面図であり、図５（Ｂ）はその正面図である。
【図６】図６（Ａ）は、この発明の『玉軸受６』を用いた場合の試験結果を示す図であり、図６（Ｂ）は、従来の円筒状のポケットを形成した保持器を備えた『玉軸受７』を用いた場合の試験結果を示す図であり、図６（Ｃ）は、従来の球面状のポケットを形成した保持器を備えた『玉軸受８』を用いた場合の試験結果を示す図である。
【図７】円筒状のポケットを形成した保持器を有する従来の玉軸受の軸方向断面図の一部である。
【図８】図７のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図９】球面状のポケットを形成した保持器を有する従来の玉軸受の軸方向断面図の一部である。
【図１０】図９のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【符号の説明】
１外輪
２内輪
３保持器
３Ｐ保持器ポケット
３ａポケット側壁の中央部
３ｂポケット側壁の外側部
３ｃポケット側壁の内側部
４玉
Ｇ潤滑剤
６玉軸受
７、８玉軸受

Claims

軌道輪案内形式の保持器を有する玉軸受において、前記保持器のポケットの側壁は、中央部を円筒状とすると共に該中央部の外側と内側の少なくとも一方を球面状若しくは円錐面状の一部となるように形成し、該保持器のポケットの側壁に形成した球面状若しくは円錐面状部分のエッジ部分は、該保持器と内輪の肩部若しくは外輪の肩部との間に存在する隙間分偏心した時に玉と非接触を保つ形状としたものであることを特徴とする玉軸受。
ハードディスク装置またはフロッピイディスクの駆動用モータ軸用として使用されグリース潤滑される請求項１に記載の玉軸受。