JP3610386B2 - 玉軸受 - Google Patents
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Description
【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 (2)
- 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。
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