JPH0666317A - 軸受構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２以上のころがり軸受を同軸上に配置して一
の軸を相対的に回転自在に支持する軸受構造において、
特別な手段を用いないで、２以上のころがり軸受から発
生される振動による共振が起こらないようにする。 【構成】 内輪１６、１６′の内径及び外輪１７、１
７′の外径がそれぞれ同一である上下２つのボールベア
リング４と５の内輪をモータベース２に立設された支持
軸３に外嵌状に圧入し、これらボールベアリングの外輪
をロータケース１０のボス部１４の支持孔１４ａに内嵌
状に圧入することで該ロータケースを支持軸に回転自在
に支持し、下側ボールベアリング５のボール１５′、１
５′、・・・のピッチ円直径Ｐ２を上側ボールベアリン
グ４のボール１５、１５、・・・のピッチ円直径Ｐ１よ
り大きくした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は新規な軸受構造に関す
る。詳しくは、内輪内径及び外輪外径が同一である２以
上のころがり軸受を同軸上に配置して一の軸を相対的に
回転自在に支持する軸受構造に関するものであり、特別
な手段を用いなくても、各ころがり軸受で発生する振動
が共振を起こさないようにすることができ、これによ
り、振動及び騒音を低減することができる新規な軸受構
造を提供しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】一の軸を相対的に回転自在に支持する軸
受構造、即ち、回転軸を固定部材に回転自在に支持する
軸受構造又は回転部材を固定軸に回転自在に支持する軸
受構造には、外輪と内輪との間にボール又はローラ等の
転動体が介在されたころがり軸受を用いることが多い。

【０００３】そして、従来のこの種の軸受構造にあって
は、２以上のころがり軸受として同じ規格のもの、即
ち、内輪内径及び外輪外径が同じであり、かつ、ころが
り軸受の転動体直径、転動体ピッチ円直径、転動体の数
又は転動体の内輪もしくは外輪に対する接触角等の各要
素が同じものを用いていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ころがり軸
受に設けられる球やローラ等の転動体を寸法誤差が全く
無いように形成することは事実上不可能であるため、転
動体が内輪及び外輪に接触して自転しながら公転される
ことによってある程度の振動が発生することは避けられ
ない。

【０００５】そして、従来のこの種の軸受構造にあって
は、同一規格のころがり軸受が複数配設されているた
め、各ころがり軸受から発生する振動の周波数が略一致
してしまい、その振動周波数帯に振動エネルギーが集中
するため、これら振動が共振して増幅されてしまうとい
う問題があった。

【０００６】また、共振を起こした振動周波数帯で振動
しやすい他の部品があるときは、その振動しやすい部品
が共振により増幅された振動により、さらに、共振を起
こしてしまい騒音をさらに大きくするという問題もあっ
た。

【０００７】さらに、各ころがり軸受から発生する振動
が共振すると、回転部材や回転支持部材に伝わる振動が
倍増し、回転軸又は回転部材の回転精度を悪化させる原
因になるという問題もある。

【０００８】また、このような問題を解決するために、
一方のころがり軸受の内輪内径または外輪外径と他方の
ころがり軸受の内輪内径または外輪外径とを異ならせる
ことが考えられる。

【０００９】しかし、このようにするには、軸の外径を
一方のころがり軸受が外嵌される部分と他方のころがり
軸受が外嵌される部分とで異ならせたり、あるいは、こ
ろがり軸受が内嵌される被内嵌部材の内径を一方のころ
がり軸受が内嵌される部分と他方のころがり軸受が内嵌
される部分とで異ならせる必要があり、軸及び被内嵌部
材の加工が複雑となり、コスト高を招来するという新た
な問題が生ずる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明軸受構造
は、上記した課題を解決するために、内輪内径及び外輪
外径が同一である２以上のころがり軸受を同軸上に配置
して一の軸を相対的に回転自在に支持すると共に、転動
体直径、転動体ピッチ円直径、転動体の数又は転動体の
内輪もしくは外輪に対する接触角のうちの少なくとも一
つの要素を各ころがり軸受において異ならせたものであ
る。

【００１１】

【作用】従って、本発明軸受構造にあっては、各ころが
り軸受から発生する振動の周波数が互いに異なるので、
振動エネルギーがある周波数帯に集中しないため、周波
数の一致による共振を無くすことができ、これによっ
て、振動及び騒音をかなり低減することができると共
に、回転部材の回転が安定し、しかも、そのための特別
な手段は何も要らないので、構造が複雑になることも無
く、コスト高を招来することもない。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明軸受構造の詳細を添付図面に
示した各実施例に従って説明する。

【００１３】尚、図面に示した各実施例は、本発明軸受
構造を平面対向型モータにおける軸受構造に適用したも
のである。

【００１４】図１乃至図３は第１の実施例を示すもので
ある。

【００１５】図中１は平面対向型モータである。

【００１６】２は略円板状をしたモータベース、３は後
述するロータケースを支持するための支持軸であり、該
支持軸３は円柱状をしており、その下端部が上記モータ
ベース２の中央部に固定されている。

【００１７】４及び５はいずれも「深溝玉軸受」タイプ
のボールベアリングであり、上記支持軸３の上端部と下
端部寄りの位置に外嵌状にそれぞれ圧入されている。

【００１８】尚、これら２つのボールベアリング４及び
５の構造については後で詳しく説明する。

【００１９】６はステータ部であり、中心に挿通孔７ａ
が形成された略円板状をしたステータ基板７と、その上
面に周方向へ等間隔で配列された扁平な多数のステータ
コイル８、８、・・・等から成り、該ステータ基板７の
挿通孔７ａに上記支持軸３が挿通された状態でモータベ
ース２の上面に固定され、これにより、ステータコイル
８、８、・・・が支持軸３の軸回りに位置される。

【００２０】９はロータ部であり、ロータケース１０と
これに固定されたマグネット１１とから成る。

【００２１】ロータケース１０は上記モータベース２と
略同じ大きさの円板状をした主部１２と、その外周縁か
ら下方へ突設した上下幅の小さい外周壁１３と、主部１
２の中心部に形成された円形の孔の開口縁から下方へ向
けて突設した略円筒状のボス部１４とから成る。

【００２２】マグネット１１は扁平なリング状をしてお
り、ロータケース１０の主部１２の下面にこれと同軸に
なるように固着されている。

【００２３】そして、ロータケース１０のボス部１４の
支持孔１４ａにボールベアリング４、５が内嵌状に圧入
され、これにより、該ロータケース１０が支持軸３に回
転自在に支持されると共に、マグネット１１とステータ
コイル８、８、・・・とが所定の間隙を置いて対向され
る。

【００２４】しかして、ステータコイル８、８、・・・
に駆動電流が供給されるとマグネット１１に回転力が付
勢されて、ロータ部９が回転される。

【００２５】ボールベアリング４、５は既存のボールベ
アリングであり、ボール１５、１５・・・、１５′、１
５′、・・・がリング状の内輪１６、１６′と外輪１
７、１７′との間にその半径方向で挟持されて成る。

【００２６】また、内輪１６、１６′の外周面には周方
向から見て円弧状をしていて周方向に延びる溝（ボール
収納溝）１６ａ、１６′ａが形成され、外輪１７、１
７′の内周面には周方向から見て円弧状をしていて周方
向に延びる凹溝（ボール収納溝）１７ａ、１７′ａが形
成されている。

【００２７】そして、ボール１５、１５、・・・、１
５′、１５′、・・・はそれぞれ内輪１６、１６′のボ
ール収納溝１６ａ、１６′ａと外輪１７、１７′のボー
ル収納溝１７ａ、１７′ａとの間にそれぞれ挟まれた状
態で支持される。

【００２８】尚、ベアリング４又は５のボール１５、１
５、・・・又は１５′、１５′、・・・はリング状の保
持器（図示は省略する。）によりそれぞれが回転自在に
保持され、周方向に所定の間隔を保った状態で配置され
ている。

【００２９】前記２つのボールベアリング４と５は、そ
れぞれの内輪内径と外輪外径がそれぞれ同一寸法である
が、上側ボールベアリング４のボール１５、１５、・・
・のピッチ円直径Ｐ１と下側ボールベアリング５のボー
ル１５′、１５′、・・・のピッチ円直径Ｐ２が異って
いる。

【００３０】即ち、これらボールベアリング４、５は、
それぞれの内輪１６と１６′の内径が同一寸法で、上記
支持軸３の軸径と略同じか又は稍小さく、また、それぞ
れの外輪１７と１７′の外径が同一寸法で、上記ボス部
１４の支持孔１４ａの内径と略同じか又は稍大きく形成
されているが、上側ボールベアリング４の内輪１６の半
径方向の肉厚は下側ボールベアリング５の内輪１６′の
半径方向の肉厚より稍薄くされ、逆に、上側ボールベア
リング４の外輪１７の半径方向の肉厚は下側ボールベア
リング５の外輪１７′の半径方向の肉厚より稍厚くされ
ている。

【００３１】また、ボール１５、１５、・・・、１
５′、１５′、・・・の数及び直径はいずれのボールベ
アリング４、５のものも同じになっており、また、内輪
１６、１６′及び外輪１７、１７′のそれぞれのボール
収納溝１６ａ、１６′ａ、１７ａ、１７′ａの深さは、
同一寸法に形成されている。

【００３２】従って、上側ボールベアリング４のボール
１５、１５、・・・のピッチ円直径Ｐ１は下側ボールベ
アリング５のボール１５′、１５′、・・・のピッチ円
直径Ｐ２より稍小さくされる。

【００３３】そして、上記内輪１６、１６′の孔１６
ｂ、１６′ｂに支持軸３が圧入され、外輪１７、１７′
がロータケース１０のボス部１４の支持孔１４ａに圧入
される。

【００３４】しかして、モータ１が回転したときに、上
側ボールベアリング４と下側ボールベアリング５とで
は、そのボール１５、１５、・・・のピッチ円直径Ｐ１
と１５′、１５′、・・・のピッチ円直径Ｐ２とが相違
するため、それぞれから発生される振動の周波数が異な
り、ボールベアリング４と５に生じた振動が互いに共振
することは無い。

【００３５】図４は本発明軸受構造の第２の実施例を示
すものである。

【００３６】尚、この実施例に示す軸受構造が前記第１
の実施例に示した軸受構造と比較して相違するところ
は、主に、上下のボールベアリングのボール、内輪及び
外輪の大きさである。

【００３７】従って、第２の実施例の説明はこの相違点
について主に行い、他の部分については、図面の各部
に、前記第１の実施例における同様の部分に付した符号
と同じ符号又はアルファベットを添えた符号を付するこ
とによって説明を省略する。

【００３８】このような符号の使い方とその意味すると
ころは後述する第３の実施例においても同様とする。

【００３９】４Ａは上側ボールベアリング、５Ａは下側
ボールベアリングであり、上側ボールベアリング４Ａの
ボール１８、１８、・・・の直径Ｌ１は下側ボールベア
リング５Ａのボール１９、１９、・・・の直径Ｌ２より
も小さく形成されている。

【００４０】これらボールベアリング４Ａと５Ａは上記
第１の実施例におけるボールベアリング４、５と同様に
それぞれの内輪１６と１６′の内径が同一で、また、そ
れぞれの外輪１７と１７′の外径が同一に形成されてお
り、かつ、上側ボールベアリング４Ａの内輪１６と外輪
１７の半径方向の肉厚が下側ボールベアリング５Ａの内
輪１６′と外輪１７′の半径方向の肉厚よりそれぞれ厚
く形成されている。

【００４１】しかして、モータ１が回転したとき、上側
ボールベアリング４Ａと下側ボールベアリング５Ａとで
は、そのボール１８、１８、・・・の直径Ｌ１とボール
１９、１９、・・・の直径Ｌ２とが相違するため、それ
ぞれから発生される振動の周波数が異なり、ボールベア
リング４Ａと５Ａに生じた振動が互いに共振することは
無い。

【００４２】図５は本発明軸受構造の第３の実施例を示
すものである。

【００４３】この実施例に示す軸受構造が前記第１の実
施例に示した軸受構造と比較して相違するところは、主
に、ボールベアリングのボールの内輪及び外輪に対する
接触角である。

【００４４】上下のボールベアリング４Ｂと５Ｂは、そ
のボール１５、１５、・・・、１５′、１５′、・・・
の数及び大きさとピッチ円直径は互いに同じであるが、
上側ボールベアリング４の内輪１６のボール収納溝１６
ａ及び外輪１７のボール収納溝１７ａの周方向から見た
内面の曲率が下側ボールベアリング５Ｂの内輪１６′の
ボール収納溝１６′ａ及び外輪１７′のボール収納溝１
７′ａの周方向から見た内面の曲率よりも小さく形成さ
れている。

【００４５】従って、上側ボールベアリング４Ｂにおい
てボール１５、１５、・・・が内輪１６及び外輪１７と
接触する接触角θ１は下側ボールベアリング５Ｂにおい
てボール１５′、１５′、・・・が内輪１６′及び外輪
１７′に接触する接触角θ２より小さくなっている。

【００４６】しかして、モータ１が回転したとき、上側
ボールベアリング４Ｂと下側ボールベアリング５Ｂとで
は、各ボール１５、１５、・・・、１５′、１５′、・
・・の内輪１６、１６′及び外輪１７、１７′に対する
それぞれの接触角（θ１、θ２）が相違するため、上側
ボールベアリング４Ｂと下側ボールベアリング５Ｂから
発生される振動の周波数がそれぞれ異なり、よって、ボ
ールベアリング４Ｂと５Ｂに生じた振動が互いに共振す
ることはない。

【００４７】尚、上記接触角θ１及びθ２は内輪１６、
１６′又は外輪１７、１７′のいずれか一方に対するも
のだけを異ならせるようにしても良い。

【００４８】また、図示は省略したが、上下のボールベ
アリング４と５の振動周波数を異ならせるためには、上
下のボールベアリング４と５とでそれぞれのボール１
５、１５、・・・の数を異ならせるようにしても良い。

【００４９】

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、本発明軸受構造は、内輪内径及び外輪外径が同一で
ある２以上のころがり軸受を同軸上に配置して一の軸を
相対的に回転自在に支持する軸受構造であって、ころが
り軸受の転動体直径、転動体ピッチ円直径、転動体の数
又は転動体の内輪もしくは外輪に対する接触角のうちの
少なくとも一つの要素を各ころがり軸受において異なら
せたことを特徴とする。

【００５０】従って、本発明軸受構造にあっては、各こ
ろがり軸受から発生する振動の周波数が互いに異なるの
で、振動エネルギーがある周波数帯に集中しないため、
周波数の一致による共振を無くすことができ、これによ
って、振動及び騒音をかなり低減することができると共
に、回転部材の回転が安定し、しかも、そのための特別
な手段は何も要らないので、構造が複雑になることも無
く、コスト高を招来することもない。

【００５１】尚、上記各実施例においては転動体の直
径、ピッチ円直径、数、内輪もしくは外輪に対する接触
角の４つの要素のいずれか一つを各軸受で異ならせるよ
うにしたが、場合によってはこれらの２以上の要素を異
ならせるようにしても良い。

【００５２】また、上記各実施例においては、ころがり
軸受としてボールベアリングを用いたものを示したが、
本発明におけるころがり軸受はローラベアリングあるい
はテーパローラベアリングであっても良く、これらボー
ルベアリングやローラベアリングのうちの種類も特定さ
れることは無く、例えば、アンギュラ玉軸受や自動調心
玉軸受等であっても良く、また、一の軸を相対的に支持
するころがり軸受の数は３以上であっても良い。

【００５３】更に、上記実施例においては、固定軸にこ
ろがり軸受を介して回転部材を支持する構造のものを示
したが、本発明は、軸受ハウジングやモータケーシング
等の固定部材にころがり軸受を介して回転軸を支持する
構造のものにも適用することができ、モータに適用する
場合はモータの種類が上記実施例に示した平面対向型モ
ータに限られることは無い。

【００５４】この他、上記実施例に示した各部の構造な
いし形状や数等は本発明を実施するに当たっての具体化
のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本
発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２及び図３と共に本発明軸受構造を平面対向
型モータにおける軸受構造に適用した第１の実施例を示
すもので、モータ全体の中央縦断面図である。

【図２】図１に示すモータの上側のボールベアリングを
同図のＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した拡大断面図であ
る。

【図３】図１に示すモータの下側のボールベアリングを
同図のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した拡大断面図で
ある。

【図４】本発明軸受構造の第２の実施例の要部を示す中
央縦断面図である。

【図５】本発明軸受構造の第３の実施例の要部を示す中
央縦断面図である。

【符号の説明】

１ モータ ３ 軸 ４ ころがり軸受（ボールベアリング） ５ ころがり軸受（ボールベアリング） １５、１５′ 転動体 １６、１６′ 内輪 １７、１７′ 外輪 Ｐ１ 転動体ピッチ円直径 Ｐ２ 転動体ピッチ円直径 ４Ａ ころがり軸受（ボールベアリング） ５Ａ ころがり軸受（ボールベアリング） １８ 転動体 １９ 転動体 Ｌ１ 転動体直径 Ｌ２ 転動体直径 ４Ｂ ころがり軸受（ボールベアリング） ５Ｂ ころがり軸受（ボールベアリング） θ１ 接触角 θ２ 接触角

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内輪内径及び外輪外径が同一である２以
   上のころがり軸受を同軸上に配置して一の軸を相対的に
   回転自在に支持する軸受構造であって、ころがり軸受の
   転動体直径、転動体ピッチ円直径、転動体の数又は転動
   体の内輪もしくは外輪に対する接触角のうちの少なくと
   も一つの要素を各ころがり軸受において異ならせたこと
   を特徴とする軸受構造。
2. 【請求項２】 ころがり軸受がボールベアリングである
   ことを特徴とする請求項１に記載の軸受構造。
3. 【請求項３】 モータの軸受構造であることを特徴とす
   る請求項１又は請求項２に記載の軸受構造。