JPH09112561A - 転がり軸受用保持器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 往復揺動する状態で使用されるミニアチュア
玉軸受に組み込んだ場合でも、内輪軌道及び外輪軌道に
部分的な摩耗が進行する事を防止する。 【構成】 保持器６ａ´の回転方向に関し、ポケット
７、７の片側内周面を球状凹面１３、１３とし、他側を
円筒面１４、１４とする等により、玉５、５の転動面と
の間の摩擦特性を、回転方向両側で異ならせる。この結
果、往復揺動に伴って玉５、５が僅かずつ公転し、軌道
面の一部に摩耗が進行する事を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明の転がり軸受用保持器は、
例えばハードディスクドライブ装置（ＨＤＤ）を構成す
るスイングアームを支承したり、或はＨＤＤに組み込ま
れるステッピングモータの回転支持部を構成するミニア
チュア玉軸受に組み込んだ状態で使用する。

【０００２】

【従来の技術】例えばＨＤＤ用のスイングアームを往復
揺動自在に支承する為、図５〜６に示す様なミニアチュ
ア玉軸受が広く使用されている。この玉軸受は、外周面
に内輪軌道１を有する内輪２と内周面に外輪軌道３を有
する外輪４とを同心に配置し、上記内輪軌道１と外輪軌
道３との間に、それぞれが転動体である複数個の玉５、
５を転動自在に設けて成る。図示の例の場合、上記内輪
軌道１と外輪軌道３とは、共に深溝型としている。又、
上記複数個の玉５、５は、保持器６に設けたポケット
７、７内に、転動自在に保持している。

【０００３】上記図５〜６に示した玉軸受を構成する保
持器６は波形プレス保持器と呼ばれるもので、それぞれ
が金属板材をプレス成形する事により得られる、波形で
円環状に形成された１対の素子８、８を組み合わせて成
る。これら両素子８、８は、それぞれの円周方向複数箇
所に、ポケット７、７を構成する為の凹部９、９を形成
している。そして、この１対の素子８、８同士を上記凹
部９、９から外れた部分で突き合わせ、これら各部分を
複数のリベット１０により結合固定して、円環状で円周
方向複数箇所にポケット７、７を有する保持器６として
いる。上記各凹部９、９の内面中間部は、上記各玉５、
５の外面の曲率半径よりも僅かに大きな曲率半径を有す
る、断面円弧状の球状凹面としている。この為、１対の
素子８、８を突き合わせると、上記凹部９、９が組み合
わされてポケット７、７を構成する。

【０００４】尚、ＨＤＤ用のミニアチュア玉軸受を構成
する内輪２の外周面と外輪４の内周面との間部分には、
グリースその他の潤滑油等の潤滑剤を充填して、内輪２
と外輪４との相対回転が円滑に行なわれる様にする。こ
の為にミニアチュア玉軸受では、シール板やシールド板
等の密封部材により、内輪２外周面と外輪４内周面との
間の空間の両端開口を塞ぎ、この空間から潤滑剤が漏洩
するのを防止している。但し、この様な密封部材は、本
発明の要旨とは関係ないので、図５には省略している。

【０００５】又、ミニアチュア玉軸受を構成する保持器
としては、図５〜６に示した波形プレス保持器の他、図
７〜８に示す様な、冠型保持器と呼ばれるものも知られ
ている。この図７〜８に示した保持器６ａは、合成樹脂
等により造られた円環状の主部１１の円周方向複数箇所
に、玉５を転動自在に保持するポケット７、７を設けて
いる。この様な冠型の保持器６ａの場合、上記各ポケッ
ト７、７は、上記主部１１に互いに間隔をあけて配置さ
れた１対の弾性片１２、１２の間部分に設けられる。こ
の様な保持器６ａを使用して玉軸受を組み立てる場合に
は、上記各玉５を、各ポケット７、７を構成する１対ず
つの弾性片１２、１２の先端縁同士の間隔を弾性的に押
し広げつつ、これら１対の弾性片１２、１２同士の間に
押し込む。上記保持器６ａは、この様にして上記各ポケ
ット７、７内に各玉５を抱き込む事により、これら各玉
５を、前記内輪軌道１と外輪軌道３（図５）との間に、
転動自在に保持する。

【０００６】前述した保持器６或は上述した保持器６ａ
を備えたミニアチュア玉軸受の使用時には、上記複数個
の玉５、５の転動に伴って、上記内輪２と外輪４とが相
対回転する。この際上記複数個の玉５、５は、自転しつ
つ上記内輪２の周囲を公転する。又、上記保持器６、６
ａは、上記玉５、５の公転速度と同じ速度で、上記内輪
２の周囲を回転する。更に、図示は省略したが、円筒状
の主部に玉を転動自在に保持できる大きさを有するポケ
ットを複数個形成した、もみ抜き保持器と呼ばれる保持
器も、ミニアチュア玉軸受用の保持器として、一部で使
用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】例えばＨＤＤ用のスイ
ングアームを往復揺動自在に支承するミニアチュア玉軸
受の場合には、内輪２と外輪４とが所望角度（例えば３
０度程度）範囲内で往復揺動する。又、従来から知られ
た保持器６、６ａの場合には、ポケット７、７の内周面
の性状は、保持器６、６ａの円周方向（公転方向）に亙
って同じとしていた。従って、内輪軌道１と外輪軌道３
との間に配置された玉５、５及びこの玉５、５を保持し
ている保持器６、６ａは、上記内輪２と外輪４との往復
揺動に伴って同じ様に往復揺動する。言い換えれば、上
記内輪２が外輪４に対して一方向に揺動し、上記玉５、
５及び保持器６、６ａが一方向に所定角度（内輪２と外
輪４との相対変位角度の１／２程度）だけ揺動した後、
上記内輪２が外輪４に対して他方向に同じ角度だけ揺動
すると、上記玉５、５及び保持器６、６ａが他方向に所
定角度だけ揺動する。従って、上記内輪２と外輪４との
多数回に亙る往復揺動に拘らず、上記玉５、５の転動面
は、上記内輪軌道１及び外輪軌道３の同じ部分のみと接
触する。

【０００８】この結果、上記内輪軌道１及び外輪軌道３
の一部で上記玉５、５の転動面と接触する部分のみが摩
耗（フレッチング摩耗）し易くなり、ミニアチュア玉軸
受の耐久性の面から不利になる。特に、往復揺動の両端
部で玉５、５の回転方向が変化する点（玉５、５の回転
速度が零になる点）では、上記内輪軌道１及び外輪軌道
３と玉５、５の転動面との間に油膜が形成されにくい
為、摩耗条件が厳しくなる。この結果、図９に黒く示し
た、上記内輪軌道１（及び、図示は省略したが、外輪軌
道３）の一部で上記玉５、５の転動面と接触する部分に
のみ、摩耗が進行する。図９に黒く示した部分の摩耗が
進行しても、他の部分は何ら損傷を受けていない。

【０００９】そこで本発明者は、往復揺動の度に上記回
転方向が変化する点が少しずつでもずれれば、上記内輪
軌道１及び外輪軌道３全体の摩耗を均等に進行させて、
ミニアチュア玉軸受全体として耐久性を飛躍的に増大さ
せる事ができると考えた。本発明は、この様な事情によ
りなしたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の転がり軸受用保
持器は、前述した従来の転がり軸受用保持器と同様に、
複数の転動体を転動自在に保持すべく、全体を円環状に
形成され、円周方向複数個所にポケットが設けられてい
る。

【００１１】特に、本発明の転がり軸受用保持器に於い
ては、各ポケットの内周面の一部で転がり軸受用保持器
の円周方向反対側部分の性状を互いに異ならせている。
そしてこの性状を互いに異ならせる事により、上記内周
面の一部で上記転がり軸受用保持器の円周方向一端部と
転動体の転動面との摩擦特性と、上記内周面の残部で上
記転がり軸受用保持器の円周方向他端部と転動体の転動
面との摩擦特性とを、互いに異ならせている。この様
に、摩擦特性を異ならせるべく、各ポケットの内周面の
一部で転がり軸受用保持器の円周方向反対側部分の性状
を互いに異ならせるには、これら両部分の形状を異なら
せたり、或はこれら両部分の表面粗さを異ならせる事が
考えられる。更に、上記両部分の材質を異ならせる事に
よっても、これら両部分の摩擦特性を互いに異ならせる
事ができる。

【００１２】尚、本発明の作用・効果を最も顕著に得ら
れるのは、ＨＤＤ等に組み込まれるミニアチュア玉軸受
用の保持器であるが、３６０度未満の往復揺動状態で使
用される転がり軸受であれば、一般的な玉軸受の他、こ
ろ軸受、テーパころ軸受用の保持器も、本発明の対象と
なる。勿論、ラジアル転がり軸受用の保持器だけでな
く、スラスト転がり軸受用の保持器も、本発明の対象と
なる。

【００１３】

【作用】上述の様に構成される本発明の転がり軸受用保
持器が、複数の転動体を転動自在に保持する際の作用自
体は、前述した従来の転がり軸受用保持器の場合と同様
である。特に、本発明の転がり軸受用保持器の場合に
は、各ポケットの内周面の一部で転がり軸受用保持器の
円周方向反対側部分の性状を互いに異ならせた事に伴な
い、転動体が一方向に転動する際に保持器との間に作用
する抵抗と、転動体が他方向に転動する際に保持器との
間に作用する抵抗とが異なる。従って、転動体を介して
相対回転する１対の軌道輪が、同じ位置で往復揺動した
場合でも、複数の転動体及びこの複数の転動体を保持し
た保持器が、少しずつ公転運動する。この結果、各転動
体の転動面と上記１対の軌道輪の軌道面との当接位置が
少しずつずれ、この軌道面の摩耗が全体に亙って均等に
進行する。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明の実施例を示している。この
実施例は、本発明を冠型の保持器に適用したものであ
る。この保持器６ａ´は、合成樹脂により造られた円環
状の主部１１の円周方向複数箇所に、玉５、５を転動自
在に保持するポケット７、７を設けている。特に、本発
明の保持器６ａ´の場合、上記各ポケット７、７を構成
すべく、上記主部１１に互いに間隔をあけて配置された
１対の弾性片１２ａ、１２ｂのうち、一方の弾性片１２
ａ、１２ａの内周面を球状凹面１３、１３とし、他方の
弾性片１２ｂ、１２ｂの内周面を円筒面１４、１４とし
ている。

【００１５】この様な保持器６ａ´を使用して玉軸受を
組み立てる場合には、上記各玉５、５を、各ポケット
７、７を構成する１対ずつの弾性片１２ａ、１２ｂの先
端縁同士の間隔を弾性的に押し広げつつ、これら１対の
弾性片１２ａ、１２ｂの間に押し込む。上記保持器６ａ
´は、この様にして上記各ポケット７、７内に玉５、５
を抱き込む事により、これら各玉５、５を、ミニアチュ
ア玉軸受を構成する内輪２外周面の内輪軌道１と外輪４
内周面の外輪軌道３（図５）との間に、転動自在に保持
する。従って上記各玉５、５の転動面は、各玉５、５が
図２で時計方向に公転する際には、図３（Ａ）に示す様
に上記各円筒面１４と摺接し、玉５、５が図２で反時計
方向に公転する際には、図３（Ｂ）に示す様に上記各球
状凹面１３と摺接する。

【００１６】上述の様に構成される本発明の転がり軸受
用保持器が、複数の玉５、５を転動自在に保持する際の
作用自体は、前述した従来の転がり軸受用保持器の場合
と同様である。特に、本発明の転がり軸受用保持器の場
合には、上記各ポケット７、７の内周面の一部となる一
方の弾性片１２ａ、１２ａの内周面を球状凹面１３、１
３とし、他方の弾性片１２ｂ、１２ｂの内周面を円筒面
１４、１４とした事に伴ない、上記各玉５、５が一方向
に転動する際に保持器６ａ´との間に作用する抵抗と、
上記各玉５、５が他方向に転動する際に保持器６ａ´と
の間に作用する抵抗とが異なる。

【００１７】即ち、玉５が図２で時計方向に公転する際
には、図３（Ａ）に示す様に、これら各玉５の転動面と
上記各円筒面１４とが摺接する。これに対して、玉５、
５が図２で反時計方向に公転する際には、図３（Ｂ）に
示す様に、これら各玉５の転動面と上記各球状凹面１３
とが摺接する。これら二通りの状態では、上記各玉５、
５の転動面と上記各ポケット７、７の内周面との間に作
用する抵抗が異なり、これら各玉５、５の転動に対する
抵抗も異なる。一方、内輪２と外輪４とが相対回転する
際には、玉５、５の転動面と内輪２内周面の内輪軌道１
及び外輪４内周面の外輪軌道３とが僅かとは言え滑る。
そして、この滑り量は、上記各玉５、５の転動に対する
抵抗が変化した場合に、僅かとは言え変化する。

【００１８】上記保持器６ａ´を組み込んだミニアチュ
ア玉軸受の場合には、上記各玉５、５を介して相対回転
する内輪２と外輪４とが、同じ位置で往復揺動した場合
でも、これら各玉５、５及びこれら各玉５、５を保持し
た保持器６ａ´が、少しずつ公転運動する。この結果、
上記各玉５、５の転動面と上記内輪２外周面の内輪軌道
１及び外輪４内周面の外輪軌道３との当接位置が少しず
つずれ、これら内輪軌道１及び外輪軌道３の摩耗が全体
に亙って均等に進行する。言い換えれば、これら内輪軌
道１及び外輪軌道３の摩耗が部分的に進行する事がなく
なって、これら内輪軌道１及び外輪軌道３の耐久性が全
体として向上する。この様な作用・効果は、図示の実施
例の様な冠型保持器に限らず、波形プレス保持器、もみ
抜き保持器を含む他の型式の保持器に本発明を適用した
場合でも、同様に得られる。

【００１９】次に、本発明の効果を確認する為、本発明
者が行なった実験に就いて説明する。試験は、耐久試験
とトルク試験との２通りの試験を行ない、その結果を表
１及び表２に記載した。それぞれの試験の条件は次の通
りである。 耐久試験 使用軸受 ： ミニアチュア玉軸受（内径８mm、外径２２mm、幅７mm） 使用グリース ： リチウム−合成油系グリース（ＮＳ７グリース） 荷重付与条件 ： １０kgf のアキシャル荷重付与 回転条件 ： 内輪を固定し外輪を２０度ずつ往復揺動 揺動回数 ： ２００万回 トルク試験 使用軸受 ： ミニアチュア玉軸受（内径８mm、外径２２mm、幅７mm） 使用グリース ： リチウム−合成油系グリース（ＮＳ７グリース） 荷重付与条件 ： ２kgf の予圧付与 回転条件 ： 外輪を固定し内輪を３６００r.p.m.で回転

【００２０】上記の耐久試験は、図４に示す様な試験
装置を用いて、ＡＣサーボモータ１５により試験軸受１
６、１６の外輪を往復揺動させる事により行なった。そ
して、試験後に上記試験軸受１６、１６を構成する内輪
２外周面の内輪軌道１及び外輪４内周面の外輪軌道３
（図５）を目視する事により、各軌道１、３部分の摩耗
を観察した。この結果、両軌道１、３に玉５、５（図
１、５）の走行跡が存在するが摩耗がないか、摩耗があ
っても極く僅かである場合には合格とした。表１の耐久
試験の欄が○は、この耐久試験が合格である事を表して
いる。又、両軌道１、３に無視できない程の摩耗が存在
する場合には不合格とした。表２の耐久試験の欄が×
は、この耐久試験が不合格である事を表している。

【００２１】又、上記のトルク試験は、上記耐久試験
を施した後に耐久試験装置から取り出した試験軸受１
６、１６の回転時のトルクを測定し、平均トルクが５０
kgf・cm以下で、且つトルクの変動が±５kgf・cm以下の場
合を合格とした。表１のトルク試験の欄が○は、このト
ルク試験が合格である事を表している。又、平均トルク
が５０kgf・cmを越えるか、或はトルク変動が±５kgf・cm
を越えた場合（両方越えた場合は勿論）には不合格とし
た。表２のトルク試験の欄が×は、このトルク試験が不
合格である事を表している。

【００２２】これら耐久試験及びトルク試験に使用した
保持器は、本発明の実施例に関するもの６種類と本発明
から外れる比較例に属するもの６種類との合計１２種類
である。先ず、実施例１〜２は何れも、ガラス繊維を２
５重量％含んだナイロン４６製の冠型保持器である。こ
のうちの実施例１は、図１〜２に示す様に、ポケットの
片側を球状凹面１３、１３とし他側を円筒面１４、１４
としている。又、実施例２は、ポケットの両側を球状凹
面として、両側の粗さを異ならせている。又、実施例３
は、ガラス繊維を２５重量％含んだポリフェニレンサル
ファイド（ＰＰＳ）製の冠型保持器で、実施例１と同
様、図１〜２に示す様に、ポケットの片側を球状凹面１
３、１３とし他側を円筒面１４、１４としている。又、
実施例４は、黄銅製のもみ抜き保持器で、ポケットの片
側を球状凹面とし他側を円筒面としている。又、実施例
５は、ガラス繊維を２５重量％含んだポリ四弗化エチレ
ン（ＰＴＦＥ）製のもみ抜き保持器で、ポケットの内周
面形状は全周に亙って円筒面とし、各ポケットの両側の
粗さを異ならせている。更に、実施例６は、鋼板（ＳＰ
ＣＣ）製の波形プレス保持器で、各ポケットの内周面は
球状凹面とし、各ポケットの両側の粗さを異ならせてい
る。

【００２３】一方、比較例１、３、４は何れも、ガラス
繊維を２５重量％含んだナイロン４６製の冠型保持器で
ある。又、比較例２は、ガラス繊維を２５重量％含んだ
ＰＴＦＥ製（比較例２）の冠型保持器である。このうち
の比較例１は、ポケットの内周面を球状凹面とし、両側
の粗さを同じとしている。又、比較例２は、ポケットの
内周面を円筒面として、両側の粗さを同じとしている。
又、比較例３は、比較例１と同様に、ポケットの内周面
を球状凹面とし、両側の粗さを同じとしているが、内周
面が比較例１に比べて平滑である（粗さが小さい）。
又、比較例４は、比較例１と同様に、ポケットの内周面
を球状凹面とし、両側の粗さを同じとしているが、内周
面が比較例１に比べて粗い（粗さが大きい）。又、比較
例５は、黄銅製のもみ抜き保持器で、ポケットの内周面
形状は全周に亙って円筒面とし、各ポケットの両側の粗
さを同じとしている。更に、比較例６は、鋼板（ＳＰＣ
Ｃ）製の波形プレス保持器で、各ポケットの内周面は球
状凹面とし、両側の粗さを同じとしている。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】前述した実験の結果を表した表１、２の記
載から明らかな通り、本発明の転がり軸受用保持器は、
往復揺動する部分に組み込んだ場合に十分な耐久性を確
保できるだけでなく、回転トルクを低減できる。この
為、ＨＤＤ等、往復揺動する回転支持部を有する各種機
械装置の信頼性及び耐久性を図る事と合わせて、これら
機械装置の性能向上と省エネルギ化とを図れる。尚、本
発明は、図示の例の様なラジアル玉軸受用の保持器に限
らず、スラスト玉軸受用、ラジアルころ軸受（ニードル
軸受を含む）用、ラジアルテーパころ軸受用、スラスト
テーパころ軸受用を含む、他の型式の転がり軸受用保持
器にも実施できる。

【００２７】

【発明の効果】本発明の転がり軸受用保持器は、以上に
述べた通り構成され作用する為、往復揺動する状態で使
用される転がり軸受の軌道面を均等に摩耗させて、転が
り軸受の耐久性を飛躍的に向上させる事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す、保持器の部分斜視図。

【図２】同じく平面図。

【図３】作用を説明する為の部分略平面図。

【図４】本発明の効果を確認する為の実験に使用した試
験機の部分縦断正面図。

【図５】従来から知られている玉軸受の１例を示す部分
切断斜視図。

【図６】この玉軸受に組み込まれた保持器の一部を、玉
を保持した状態で示す拡大断面図。

【図７】従来から知られている保持器の別例を示す斜視
図。

【図８】この保持器に玉を保持した状態を示す拡大断面
図。

【図９】往復揺動に伴って内輪軌道の一部が摩耗した状
態を示す、内輪の斜視図。

【符号の説明】

１ 内輪軌道 ２ 内輪 ３ 外輪軌道 ４ 外輪 ５ 玉 ６、６ａ、６ａ´ 保持器 ７ ポケット ８ 素子 ９ 凹部 １０ リベット １１ 主部 １２、１２ａ、１２ｂ 弾性片 １３ 球状凹面 １４ 円筒面 １５ ＡＣサーボモータ １６ 試験軸受

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の転動体を転動自在に保持すべく、
   全体を円環状に形成され、円周方向複数個所にポケット
   が設けられている転がり軸受用保持器に於いて、各ポケ
   ットの内周面の一部で転がり軸受用保持器の円周方向反
   対側部分の性状を互いに異ならせ、上記内周面の一部で
   上記転がり軸受用保持器の円周方向一端部と転動体の転
   動面との摩擦特性と、上記内周面の残部で上記転がり軸
   受用保持器の円周方向他端部と転動体の転動面との摩擦
   特性とを、互いに異ならせた事を特徴とする転がり軸受
   用保持器。