JP4348666B2

JP4348666B2 - 転がり軸受

Info

Publication number: JP4348666B2
Application number: JP2000398524A
Authority: JP
Inventors: 茂則保谷; 澄生佐藤
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2020-12-27
Also published as: US6565259B2; JP2002195268A; US20020081048A1

Description

【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、ハードディスクドライブ装置、ビデオテープレコーダ、ＯＡ機器装置等の回転支持部分に用いるのに好適な転がり軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４に示すように、転がり軸受10は、軌道面をそれぞれ有する内輪11、外輪12と、ボール等の複数の転動体５とからなり、各転動体５は内輪11の軌道面と外輪12の軌道面との間に転動自在に配置されている。また、各転動体５は保持器１により回転自在に保持されている。そして、軸方向の両端部には、それぞれ、円環状のシール部材13が配置されている。
【０００３】
保持器１は、図５に示すように、一定間隔に配置された複数の凹部２を有する環状体であり、一体成型された樹脂成型品である。凹部２は転動体５ (図４参照)を受け止める部分であり、各凹部２毎に設けた一対の爪３によって、転動体５の脱落を防止しかつ回転可能に保持することができる。また、隣接する凹部２の爪３の間には、グリース溜り４が等間隔で配置されている。そして、保持器１を用いることにより、各転動体５を等間隔に離間配置して、転動体５同士の接触による焼き付きを防止することができる。
【０００４】
保持器１は、軸受荷重を直接支えるものでは無いので、転動体５や内輪11、外輪12に比して強度の低い材料でも良い。しかしながら、保持器１は、転動体５や内輪11、外輪12と滑り接触をする。例えば、内輪11が回転し外輪12が静止した状態で使用する場合には、転動体５は自転しつつ内輪11の周囲を公転し、保持器１は、凹部２を転動体５と滑り接触しながら転動体５より駆動力を受け、転動体５の公転速度と同じ速度で内輪11の周囲を回転する。よって、保持器１は、摩耗や焼き付きに対して強いことが要求され、その材料には６６ナイロン等の合成樹脂を用い、射出成形によって製造される場合が多い。
【０００５】
かかる材料によって成形された保持器１は、弾性変形が可能であることから、射出成形時においては、金型内に射出された樹脂が固化した後、金型から製品を離型する際には、離型方向に対してアンダーカット形状となる爪３を、外向きに広げるいわゆる無理抜きによって離型することとして、金型構造の単純化を図っている。また、転がり軸受10の組み立て時には、保持器の爪３の先端を押し広げ、球面状の凹部２に転動体５を押し込むことで、転動体５を抱える様にして転動自在に保持することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
さて、保持器１は、以上のごとく金型からの離型性や、転動体５の組付け性に配慮する関係上、爪３は薄肉構造を採っているが、このことが、転がり軸受10の特性に、以下のような影響を及ぼしている。
【０００７】
保持器１と、転動体５または内輪11、外輪12の軌道輪との間には、必要量のクリアランスが設けられているが、かかるクリアランスにグリースを充填・供給しても、保持器１に振動が誘発されて、保持器音と呼ばれる騒音や振動が発生する。この保持器音の具体的な発生原因としては、（１）保持器１と、転動体５または内輪11、外輪12の軌道輪との衝突、（２）転動体５と保持器１の間の滑り摩擦による自励振動、（３）グリースの抵抗による保持器１と転動体５の衝突、（４）内輪11、外輪12の軌道面、転動体５の転動面のうねりによる振動、（５）軸系の振動数が保持器１の共振周波数に近く振動する、等が上げられる。
【０００８】
また、転動体５の径の相互差や、転動体５の円周方向の配置が不均等になると、転動体５の公転周波数成分の振れが生じる。その結果として、転がり軸受10の回転中にその振動が変動し、回転非同期振れ（ＮＲＲＯ）が大きくなり、微小変位が起きてＨＤＤ等において回転ムラ、ＮＲＲＯ等の性能の悪化を来す。特に、高回転で用いる場合（12,000〜15,000ｒｐｍ）には、保持器１の肉薄部分に転動体５からの力が作用し変形が生じたり、爪３が押し広げられ、転動体５の動き量が大きくなり、衝突音を増大させたり、また、転動体５が大きく変動して円周方向で不均等配置となり、ＮＲＲＯを悪化させる。
【０００９】
本発明は上記のごとき、保持器の特性に起因する保持器音の増大や、ＮＲＲＯの悪化という課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、成形型からの離型性や、転動体の組付け性を損なうことなく、転動体からの力や滑り摩擦力による変形が生じないような強度と剛性を、保持器に持たせ、転がり軸受の保持器音やＮＲＲＯの悪化を防ぐことにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための、本発明の請求項１に係る転がり軸受は、一定間隔に配置された複数の凹部に、転動体の脱落を防止する一対の爪を設けた樹脂製の保持器を有する転がり軸受であって、前記保持器に固定され前記転動体との接触を避ける孔を備える別体の補強部材を有することを特徴とする。すなわち、本発明では、前記別体の補強部材を前記保持器に固定することで、保持器の強度と剛性とを向上させることができる。また、前記保持器と前記補強部材との距離を接近させても、前記補強部材と前記転動体との接触を防ぐことができる。よって、前記補強部材の設置に要する空間を可能な限り小さくし、かつ、前記ボスの長さを可能な限り短くして、前記保持器の剛性及び強度の向上を促進することができる。
【００１１】
また、本発明の請求項２に係る転がり軸受は、前記補強部材は、環状の板材と前記保持器のグリース溜りに固定される複数のボスとを備えるものである。本発明によれば、前記ボスによって前記環状の板材と前記保持器とが連結され、前記環状の板材の剛性によって、前記保持器の強度と剛性とを向上させることができる。また、前記グリース溜りは、前記保持器の周上に等間隔で配置されているものであり、かかるグリース溜りを利用して前記保持器と前記ボスとを連結することで、保持器の強度と剛性とをその全周にわたって均等に向上させる。
【００１２】
さらに、本発明の請求項３に係る転がり軸受は、前記保持器のグリース溜りには、前記補強部材のボスをプレスフィットさせる孔を設けている。この構成によれば、前記保持器に対する前記補強部材の固定作業を、単純化することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、従来技術と同一部分または相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明は省略する。
【００１４】
図１には、本発明の実施の形態に係る転がり軸受の、転動体５及び保持器６と、保持器６に固定される別体の補強部材８を側方から見た状態（補強部材８については断面）を示している。また、図２には保持器６の一部分を、図３には補強部材８の全体を示している。
【００１５】
保持器６は、従来の保持器１（図５参照）とほぼ同様の構造を有するが、グリース溜り４に、孔７を設けた点が異なっている。孔７の深さは、保持器６のグリース溜り４の厚さの30〜70％とする。その他、保持器６の材料には、６６ナイロン等の合成樹脂を用い、射出成形によって製造される点は従来と同様である。
【００１６】
補強部材８は、環状の板材８ａに複数のボス８ｂと、転動体５との接触を避けるための孔８ｃを設けたものである。ここで、環状の板材８ａの外径を、保持器６の外径の80〜120％とし、環状の板材８ａの厚さを、保持器６のグリース溜り４の厚さの20〜80％とする。また、穴８ｃは転動体５に対応した球状の内面を有し、中心点からの径は、転動体５の径の100〜120％とする。さらに、ボス８ｂの長さは、保持器６の幅（内外径差）の20〜60％とする。補強部材８の材質は、保持器６と同様に６６ナイロンを用いたり、６６ナイロンにグラスファイバーを最大30％配合したもの、ポリアセタール、液晶ポリマー等の合成樹脂を用い、射出成形によって製造されることが望ましい。
【００１７】
そして、補強部材８は、保持器６の爪３の先端を押し広げ、球面状の凹部２に転動体５を押し込んだ後に、保持器６に対して固定される。その固定方法として、保持器６のグリース溜り４に設けた孔７に対し、ボス８ｂをプレスフィット又は超音波にて、互いに溶着する手法を採ることで、保持器６に対する補強部材８の固定作業の単純化を図っている。ボス８ｂは、保持器６の孔７にプレスフィットした状態で、転動体５の径の50〜100％の長さだけ、保持器６の表面から突出する。なお、図示は省略するが、ボス８ｂをいわゆる段付ボスとすれば、保持器６に対する補強部材８の位置決めをより正確、確実に行うことができる。
【００１８】
また、保持器６に転動自在に保持された各転動体５は、補強部材８が保持器６に固定された状態で、環状の板材８ａの孔８ｃに対し一定の間隔を有して受入れられ、転動体５と環状の板材８ａとが直接接触することはない。
【００１９】
なお、図３には、ボス８ｂ及び孔８ｃを６箇づつ備えるものを示しているが、これは、凹部２及びグリース溜り４を、何れも６箇づづ有する保持器に用いるための補強部材である。したがって、当然に、補強部材８のボス８ｂ及び孔８ｃの数は図示のものに限定されるものではない。また、本発明の実施の形態に係る転がり軸受の、内輪、外輪及び円環状のシール材は、従来の転がり軸受10（図４参照）と同様の構造を有しているので、詳しい説明は省略する。
【００２０】
上記構成をなす本発明の実施の形態によって、以下のような作用効果を得ることができる。まず、本発明の実施の形態では、ボス８ｂによって環状の板材８ａと保持器６とが連結され、環状の板材８ａの剛性によって、保持器６の強度と剛性とを向上させることができる。しかも、ボス８ｂは、保持器６の周上に等間隔で配置されているグリース溜り４に対して固定されるので、保持器６の強度と剛性とを、その全周にわたって均等に向上させることができる。
【００２１】
また、環状の板材８ａに孔８ｃを設けたことで、保持器６と環状の板材８ａとの距離を接近させても、保持器６に転動自在に保持された各転動体５と環状の板材８ａとが直接接触することはない。そして、補強部材８の設置に要する空間を可能な限り小さくして、従来の保持器１（図４、図５）と単に置換して用いることを可能としている。また、ボス８ｂの長さを可能な限り短くして、保持器６に補強部材８を固定したときの剛性及び強度の向上を促進することができる。
【００２２】
また、保持器６のグリース溜り４に設けた孔７に対し、ボス８ｂをプレスフィットさせ、互いに溶着する手法をとることで、保持器６に対する補強部材８の固定作業の単純化を図り、製造コストの増加を可能な限り抑えることが可能となる。なお、補強部材８の材質を保持器６と同じとした場合には、かかる溶着作業を極めて容易に行うことが可能となる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明はこのように構成したので、以下のような効果を有する。まず、本発明の請求項１に係る転がり軸受によれば、成形型からの離型性や、転動体の組付け性を損なうことなく、転動体からの力や滑り摩擦力による変形が生じないような強度と剛性を保持器に持たせ、転がり軸受の保持器音やＮＲＲＯの悪化を防ぐことが可能となる。また、前記保持器の剛性及び強度の向上を促進して、転がり軸受の保持器音やＮＲＲＯの悪化を防ぐことができる。
【００２４】
また、本発明の請求項２に係る転がり軸受によれば、前記環状の板材の剛性によって、前記保持器の強度と剛性とを向上させることができる。しかも、前記保持器の強度と剛性とを、その全周にわたって均等に向上させることができる。
【００２５】
さらに、本発明の請求項３に係る転がり軸受によれば、前記保持器に対する前記補強部材の固定作業を単純化することができ、製造コストの増加を可能な限り抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る転がり軸受の、転動体、保持器の側面図と、補強部材の断面図である。
【図２】図１に示す保持器の部分単体図である。
【図３】図１に示す補強部材の単体図である。
【図４】従来の転がり軸受を部分的に切断して示した斜視図である。
【図５】図４に示す転がり軸受用保持器の部分単体図である。
【符号の説明】
１保持器
２凹部
３爪
４グリース溜り
５転動体
６保持器
７孔
８補強部材
８ａ環状の板材
８ｂボス
８ｃ孔
10 転がり軸受
11 内輪
12 外輪
13 円環状シール部材

Claims

一定間隔に配置された複数の凹部に、転動体の脱落を防止する一対の爪を設けた樹脂製の保持器を有する転がり軸受であって、前記保持器に固定され前記転動体との接触を避ける孔を備える別体の補強部材を有することを特徴とする転がり軸受。
前記補強部材は、環状の板材と前記保持器のグリース溜りに固定される複数のボスとを備えることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受。
前記保持器のグリース溜りには、前記補強部材のボスをプレスフィットさせる孔を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の転がり軸受。