JPH0246312A - 軸受装置ならびに軸受装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明はＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）やＤＡＴ　（
デジタルオーディオテープレコーダ）の回転ヘッド装置
などに装備されている軸受装置およびその軸受装置に予
圧を与える方法に関する。

［従来の技術］ 第６図は従来の８ミリＶＴＲなどに装備されている回転
ヘッド装置の軸受部分を半断面図によって示している。

この回転ヘッド装置では、固定ドラムｌの中心に上下に
２箇所設けられた軸受２と３によってシャフト４が回転
自在に支持されている。この軸受２．３は、シャフト４
に形成された溝４８４ｂにそれぞれ複数のボール２ａ、
３ａが配置され、ボール２ａを上部レース２ｂにより、
またボール３ａを下部レース３ｂにより支持するように
して構成されている。また上部レース２ｂと下部レース
３ｂとの間には予圧スプリング５が介装されて、両レー
ス２ｂおよび３ｂをそれぞれ外側方向（互いに引き離さ
れる方向）に付勢している、この予圧スプリング５は、
溝４ａ、４ｂに当接しているボール２ａ、３ａに対して
、軸受のスラスト方向のがたをなくすために必要な予圧
（スラスト荷重）を与えるために設けられているもので
ある。

この軸受２．３の組立作業としては、まず上部レース２
ｂの外径を予め固定ドラムｌの内径に対してタイトに、
また下部レース３ｂの外径を予め固定ドラムｌの内径に
対してルーズに加工形成しておく、そしてボール２ａ、
３ａを多溝４ａ。

４ｂに配置させた後、上部レース２ｂを高温あるいは常
温中にて固定ドラム１に上方から圧入する０次に下部レ
ース３ｂを下方から挿入する。そして下部レース３ｂと
固定ドラムｌとの間のクリアランスに接着剤６を穴７よ
り注入して固化させる。このようにして軸受２゜３を組
立てている。

一方第７図は従来の軸受装置の他の例を示す半断面図で
ある。

この軸受装置においては、ハウジング１１に穿設された
基準穴１１ａ内にシャフト４が挿入されており、このシ
ャフト４には２箇所の満４ａと４ｂが形成されている０
両溝４ａと４ｂの中間にはボール受け１２が挿入されて
おり、このボール受け１２はハウジング１１に対し接着
や圧入などの手段によって固定されている。満４ａと４
ｂ内に設置される複数のボール１３はハウジング１１の
両端の開口部から基準穴１１ａ内に挿入される。またボ
ール１３（ｐ外側（ハウジング１１の開口端側）からは
テーパ面１４ａを有する一対のアウターレース１４が挿
入されている。このアウターレース１４は、ボール１３
に対して図の矢印Ｆで示される予圧（スラスト荷重）を
与えるように基準穴１１ａの中央（内側）方向に押し込
まれる。そしてその状態で、ハウジング１１に設けられ
た穴１１ｂから接着剤を注入されることなどにより、ハ
ウジング１１に固定される。

このようにして形成された軸受装置は、第８図に示すよ
うに、回転ヘッド装置の固定ドラム１に挿入される。こ
の場合、ハウジング１１の外周は予めシャフト４の外周
と平行になるように最終仕上げされており、且つ固定ド
ラム１の内径も予めハウジング１１の外周とタイトに嵌
合するように加工されている。したがって、この固定ド
ラム１に第７図に示す軸受装置が高温中あるいは常温中
で圧入されるようになっている。

［発明が解決しようとする課題１ 以上に説明したような２種類の従来の軸受装置は、以下
のような問題点を有している。

（１１まず第６図に示す軸受装置においては、ボール２
ａ、３ａに外側方向の予圧を与λるために予圧スプリン
グなどが必要となるため、それだけ軸受装置を構成する
部品点数が多くなっていた。

（２）また第６図で下部レース３ｂを固定ドラム１に接
着剤６などにより固定させる際、固定ドラム１と下部レ
ース３ｂのクリアランスの分だけ、シャフト４が基準面
１ａに対して若干側いた状態で固定される可能性がある
。そのため、シャフト４と固定ドラムｌの基準面１ａお
よびリード段差１ｂとの相互の角度精度を得るためには
、下部レース３ｂを固定ドラム１に固定した後で、シャ
フト４を基準にして基準面１ａとリード段差１ｂを切削
などにより仕上げ加工をする必要があり、組付作業が複
雑になっていた。また前記の固定ドラム１の基準面１ａ
やチャック部ＩＣの仕上げ加工時には、軸受部への切削
油や切粉の流入が考えられ、それを防ぐためにはシール
ドしたりドライで加工する必要が生じてくる。さらに後
者のドライで加工する場合には防爆対策なども必要とな
る。

（３）一方、第７図に示す軸受装置においては前述の（
１）および（２）の問題点は回避されるが、ハウジング
１１の外周の長平方向が直線状になっており固定ドラム
１への圧入時の摺動抵抗が大きくなるため、ハウジング
１１の長さＬはある程度限定される必要がある。′その
ため各アウターレース１４間の間隔（軸受の支持スパン
）が短いものに限定される。さらに、ボール１３に内側
方向の予圧Ｆを与えるために、ボール１３をアウターレ
ース１４の内側に配置する必要があるため、ボール１３
の配置スパンも限定されて、軸受の支持スパンは一層小
さいものになってしまう。

（４）また第７図の軸受装置では、一般的に、シャフト
４がステンレス鋼によって形成され、ハウジング１１も
ステンレス鋼によって形成されることになるため、両者
の熱による膨張係数は同一となっている。したがって、
環境温度が低温になったときに、シャフト４とハウジン
グ１１の線収縮量が同一となるので、アウターレース１
４がボール１３に与える予圧は、第９図に示すようにほ
とんど変化しない、これに対し、ボール１３とシャフト
４およびアウターレース１４との間に塗布されているグ
リスの粘性は、第１０図に示すように低温付近から急激
に上昇する。軸受の回転負荷損失（ロストルク）は予圧
とグリスの粘度に比例するため、この軸受装置では、第
１１図に示すように、低温の環境下においてロス＋ルク
がグリスの粘度上昇とほぼ同様の割合で増大してしまう
、そのため、このような軸受装置を備えた回転ヘッド装
置などでは、低温時にモータの負荷が増大し、消費電流
が増えたり、起動トルクの大きな駆動用モータが必要と
なり特に省電力が要請されるポータプルユースの製品に
は適さないものとなっている。

本発明は以上のような問題点を解決するためになされた
ものであり、部品点数が少なくてすみ、固定ドラムなど
への組付工程を簡略化できるとともに、軸受スパンを大
きくとることができ且つ低温時のロストルクの上昇を抑
えることができる軸受装置を提供することを目的とする
。

【課題を解決するための手段］ 本発明は、外周に２箇所の溝が形成されているシャフト
とこの各溝内に配置されている複数のボールと、これら
のボールを前記多溝と対向する側から支持している２つ
のアウターレースとがハウジングに穿設された基準穴内
に挿入されており且つ、前記２つのアウターレースは互
いに離れる方向に予圧が与えられた状態でハウジングに
固定されていることを特徴とするものである。

また、この軸受装置に予圧を与える方法としては、前記
一対のアウターレースの少なくとも一方に、これらを互
いに引き離す方向の外力を加えることによって、これら
のアウターレースに支持されたボールに前記外力と同一
方向の予圧を与えるようにするのがよい。

〔作用１ 本発明においては、ボールを支持する２つのアウターレ
ースが互いに離れる方向に圧力が加えられた状態でハウ
ジングに固定されているので、これらの各アウターレー
スによって、ボールにはそれぞれ外側方向（ハウジング
の開口端方向）の予圧が与えられる。したがって、従来
例のようにボールを各アウターレースの内側に設ける必
要がなくなるので、それだけ軸受スパンを大きくするこ
とができる。またハウジングに固定されたアウターレー
スはボールに対して外側方向の予圧を与えているので、
ハウジングをシャフトに比べて熱膨張係数の大きい素材
により形成することにより、低温時に予圧を減少させる
ことが可能となる。そのため、低温時に、グリスの粘度
の上昇があっても、予圧を減少させることにより、ロス
トルクの上昇を押えることが可能となる。

また本発明においては各アウターレースにこれらが互い
に引き離される方向の外力を与＾るなどの方法によって
、各アウターレースに、互いに引き離される方向の圧力
を加えている。そしてこの圧力が加えられた状態で各ア
ウターレースをハウジングに固定することによってボー
ルに外側方向の予圧を与えている。そのため、従来のよ
うに外側方向の予圧を与えるための予圧スプリングを特
別に設ける必要がなくなる。さらに、ハウジングにアウ
ターレースを固定するようにしているので、ハウジング
の外周をシャフトを基準にして予め仕上げ加工しておく
ことが可能になる。そのため、このように仕上げ加工さ
れたハウジングを含む軸受装置を同様に最終仕上げされ
た固定ドラムに挿入することができる。したがって、従
来のように挿入後固定ドラムについてシャフトを基準に
仕上加工する必要がなくなる。よって軸受装置の固定ド
ラムへの組付作業を簡略化させることができる。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る軸受装置を示す断面図
、第２図はハウジングの外周の仕上げ工程を説明するた
めの図、第３図はこの軸受装置を固定ドラムに挿入する
状態を説明するための図、第４図は本実施例における環
境温度と予圧との関係を示すグラフ、第５図は本実施例
における環境温度とロストルクとの関係を示すグラフで
ある。

第１図において符号２１はハウジングである。

このハウジング２１の中心には基準穴２１ａが穿設され
ている。この基準穴２１ａにはシャフト４が挿入されて
いる。このシャフト４には２箇所の溝４ａと４ｂが形成
されており、多溝４ａと４ｂの円周方向に沿って複数個
のボール２２が設置されている。また多溝４ａ、４ｂと
対向する側には、それぞれ上部レース２３および下部レ
ース２４が配置されている。各レース２３．２４の内周
面には溝２３ａ、２４ａが形成されており、この溝２３
ａ、２４ａと前記溝４ａ、４ｂとにより、ボール２２が
保持されている。また各レース２３．２４の外周面は基
準穴２１ａの内周面に対して、互いに離れる方向（外側
方向）に圧力が加えられた状態で固定されている。この
力によって、上下に配置されたボール２２に外側方向（
ハウジング２１の開口端方向）の予圧が与えられている
。

次に、この軸受装置の組立て作業について説明する。

まずシャフト４にボール２２と上部レース２３を装着し
、図示していないリテーナ＝（玉保持器）を必要に応じ
て挿入する１次にハウジング２１の内径に対して外周が
タイトに形成されている上部レース２３をボール２２お
よびシャフト４とともにハウジング２１に常温または高
温中にて圧入する。あるいは、上部レース２３をハウジ
ング２１に予め固定しておき、ボール２２とともにある
いはボール２２に先行してシャフト４に装着する。さら
にハウジング２１の内径に対して外周が若干ルーズに加
工されている下部レース２４をハウジング２１に下方か
ら挿入し、その前後にボール２２と必要な場合にはりテ
ーナーをハウジング２１に挿入する。その際、下部レー
ス２４の端面りおよび段差面Ｅはハウジング２１の端面
Ｃよりも外側に突出するようにする。

次にシャフト４を回転させながらシャフト４ならびに各
レース２３．２４をボール２２となじませる。そして下
部レース２４の段差面Ｅを適正予圧相当の荷重で下方（
第１図の右方向）に吸引する。さらにその状態で穴２１
ｂから下部レース２４とハウジング２１の内径とのクリ
アランスに穴２１ｂから接着剤を注入して固定する。こ
の場合のボール２２に予圧を与える方法としては、上記
の段差面Ｅを荷重で吸引する代りに、下部レース２４の
端面りをｉｉｍ石で吸着することにより下方に吸引して
もよい、ハウジング２１へ下部リース２４を固定させる
方法としては、前述の接着剤で接着する代りに、下部レ
ース２４を常温中でハウジング２１の内径とタイトに嵌
合するように形成し且つハウジング２１の素材よりも熱
による膨張係数が小さい素材により形成しておき、ハウ
ジング２１に挿入された下部レース２４を高温環境下で
吸引するようにしてもよい、その際は、ハウジング２１
と下部レース２４が常温に冷却された場合に生じる予圧
の減少を考慮して常温よりも若干高めの吸引を行うよう
にする。このように高温中で嵌合させた場合は、常温に
冷却されるとハウジング２１と下部レース２４とが強く
圧着されるので下部レース２４の接着は不要となる。

以上のようにハウジング２１とシャフト４を一体構成さ
せた後、シャフト４を基準として第２図に示すようにゴ
ムローラ２５でハウジング２１を回転させながら砥石２
６でハウジング２１の外周を研磨し、シャフト４とハウ
ジング２１の同軸度を得るようにする。その際本実施例
では、ハウジング２１の上方の外径Ａと下方の外径Ｂと
はφＡ〉φＢという関係にしている。また固定ドラムｌ
の内径はハウジング２１の外径の一方であるφＢに対し
てのみタイトな関係を有するように形成されている。そ
のため、このハウジング２１を固定ドラムｌに挿入する
とき（第３図参照）の摺動面積及び摺動抵抗を削減する
ことができる。したがって、それだけハウジング２１の
長さ寸法を大きくでき、軸受スパンを大きくすることが
できるようになる。

また固定ドラムｌの内周には段差１ｄが設けられ、一方
のハウジング２１の外周には前記段差ｌｄよりも若干大
きい段差２１ｃを有する凹部２１ｄが設けられている。

そしてこの固定ドラムｌにハウジング２１を含む第１図
の軸受装置を常温中または高温中にて挿入して前記段差
１ｄと２１ｃを合わせることにより、固定ドラムｌと軸
受装置の軸方向の位置が決められる。なお、この場合固
定ドラムｌの基準面１ａやリード段差ｌｂ（第６図参照
）は、軸受装置を挿入する前に、軸受装置の圧入部とな
る内径に対する角度精度が得られるように最終仕上げさ
れている。そのため、固定ドラムｌに軸受装置を挿入す
るだけでシャフト４と基準面１ａおよびリード段差１ｂ
の角度精度は確保されることになる。よって軸受装置を
挿着した後に固定ドラム１の仕上げ加工をする必要がな
くなるので、固定ドラム１への軸受装置の組付作業を簡
素化できる。

また本実施例においては、シャフト４がステンレス鋼で
ハウジング２１は黄銅などのような材料の組み合わせと
なり、ハウジング２１はシャフト４よりも熱による膨張
係数が大きい材料によって形成されている。よって、低
温の環境下では、シャフト４よりもハウジング２１の線
収縮量が大きくなるので、ハウジング２１の収縮により
各レース２３．２４は互いに近づく方向に移動する。そ
のため低温環境下では第４図に示すようにボール２２に
対するハウジング２１の開口端方向への予圧が低下する
。しかし一方において、ボール２２の設置部に注入され
るグリスは低温環境下において粘性が高くなり、グリス
による回転抵抗が大きくなる（第１０図参照）、このよ
うに低温環境下では、ボール２２に対する予圧が低下し
、その反面グリスによる回転抵抗が増加するため、両刃
が相殺されて第５図に示すように軸受のロストルクの増
大が押えられる。

〔発明の効果１ 以上説明したように本発明によれば以下に列配する効果
を奏するようになる。

（１）本発明においては、２つのアウターレースの少な
（ともいずれか一方にこれらを互いに引き離す方向の外
力を５太るなどの方法により、アウターレースに対して
これらが互いに離れる方向の圧力を加え、さらにその状
態でアウターレースをハウジングに固定している。その
ため、ボールに外側方向（ハウジングの開口端方向）の
予圧を与えるための予圧スプリングが不要となり、軸受
装置の部品点数を減少することができる。

（２）また本発明では、シャフト、ボールおよびアウタ
ーレースをハウジングに挿入し、アウターレースの外周
をハウジングの内周に固定させるようにしている。その
ため、ハウジングの外周をシャフトを基準にして予め仕
上げ加工しておくことが可能となる。したがって、固定
ドラムの基準面とリード段差を軸受装置の圧入部となる
内周面を基準にして最終仕上げしておけば、この固定ド
ラムに前記のように予め仕上げ加工された軸受装置を挿
入するだけで、直ちにシャフトと基準面およびリードの
角度精度が確保されるようになる。

したがって、従来例のように固定ドラムに軸受装置を挿
着した後で固定ドラムの仕上げ加工をする必要がなくな
るので、固定ドラムへの軸受装置の組付作業を簡略化さ
せることができる。また前記の挿着後に切削工程等を入
れないですむため組付作業の自動化が容易となる。さら
にシャフト基準で切削加工を行なうための特殊な加工機
が不要となる。

（３）本発明に係るアウターレースはボールに対してそ
れぞれ外側方向の予圧を与えている。したがって、従来
例のようにボールを各アウターレースの内側に設ける必
要がなくなるので、それだけ上下に配置するボールの間
隔を大きくして軸受の支持スパンを大きくすることがで
きる。

（４）本発明に係るアウターレースはボールに対して外
側方向の予圧を与えるような状態でハウジングに固定さ
れている。そのため、ハウジングをシャフトに比べて熱
による膨張係数の大きい素材により形成することにより
、低ＩＴｉ境下でボールに対する予圧を低下させること
ができるようになる。したがって低温環境下において軸
受部のグリスの粘性による軸受の回転損失の増大が予圧
の低下によって相殺されるようになり、軸受の回転損失
の増大を防止できるようになる。よってこの軸受装置を
使用することにより駆動用モータの起動トルクや駆動ト
ルクを減少させることができ、製品の省電力化が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る軸受装置を示す断面図
、第２図はハウジングの外周の仕上げ工程を説明するた
めの図、第３図はこの軸受装置を固定ドラムに挿入する
状態を説明するための図、第４図は本実施例における環
境温度と予圧との関係を示すグラフ、第５図は本実施例
における環境温度と軸受の回転損失との関係を示すグラ
フ、第６図は従来の回転ヘッド装置の軸受部分を示す半
断面図、第７図は従来の軸受装置の他の例を示す半断面
図、第８図は第７図の軸受装置が固定ドラムに挿入され
た状態を示す半断面図、第９図は従来の軸受装置におけ
る環境温度と予圧との環境を示すグラフ、第１０図は環
境温度とグリスの粘度との関係を示すグラフ、第１１図
は従来の軸受装置における環境温度と軸受の回転損失と
の関係を示すグラフである。 ４・・・シャフト、４ａ、４ｂ・・・溝、２１・・・ハ
ウジング、２１ａ・・・基準穴、２２・・・ボール、２
３・・・上部レース、２４・・・下部レース。 第４ 図 温７１　”ｃ 第５ 図 温度　Ｃ 第９ 図 ｉ度°Ｃ 第７ 図 第１０図 ６゜ 温ｉ　＠ｃ 第１１ 図 温度°Ｃ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、外周に２箇所の溝が形成されているシャフトとこの
   各溝内に配置されている複数のボールと、これらのボー
   ルを前記各溝と対向する側から支持している２つのアウ
   ターレースとがハウジングに穿設された基準穴内に挿入
   されており且つ、前記２つのアウターレースは互いに離
   れる方向に予圧が与えられた状態でハウジングに固定さ
   れていることを特徴とする軸受装置 ２、請求項１記載の２つのアウターレースの少なくとも
   一方に、これらを互いに引き離す方向の外力を加えるこ
   とによって、これらのアウターレースに支持されたボー
   ルに前記外力と同一方向の予圧を与えるようにしたこと
   を特徴とする軸受装置に予圧を与える方法