(57)【要約】【課題】温度変化による寸法変化が引き起こすトルク変化を解決した保持器を提供する。【解決手段】  保持器３は、ポケットＰの中心半径（ＰＣＤ／２）と保持器外径側（ＣＥＤ／２）との寸法（ポケット外径側の寸法）ＥＳを、転動体（玉）の外径ＢＤとの比率で１３％〜１７％の範囲に設定する。そのポケット外径側の寸法ＥＳは、例えば、（保持器外径ＣＥＤ−ポケット中心直径ＰＣＤ）／２として算出される。さらに、ポケットＰの中心半径（ＰＣＤ／２）と保持器内径側（ＣＩＤ／２）の寸法（ポケット内径側の寸法）ＩＳを、転動体（玉）の外径ＢＤとの比率で２０％〜３０％の範囲に設定する。そのポケット内径側の寸法ＩＳは、例えば、（ポケット中心直径ＰＣＤ−保持器内径ＣＩＤ）／２として算出される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に回転可能に対向配置された軌道輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体を所定の間隔で保持するポケットを備えた保持器において、
（保持器外径−ポケット中心直径）／２を転動体径比１３％〜１７％としたこと
を特徴とする保持器。
【請求項２】
（ポケット中心直径−保持器内径）／２が転動体径比２０％〜３０％としたこと
を特徴とする請求項１に記載の保持器。
【請求項３】
保持器外径側のポケット開口の寸法が転動体径の９８％以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の保持器。
【請求項４】
転動体が玉である請求項１〜請求項３のいずれかに記載の保持器。
【請求項５】
転動体の半径と、ポケットの内周面の半径との関係が、
１．０１×（転動体の半径）＜ポケット内周面の半径＜１．０６×（転動体の半径）
の関係を有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の保持器。
【請求項６】
保持器に保持される転動体の径が１ｍｍ以下で、かつ、ポケット中心直径と転動体径と転動体数との関係は、
ポケット中心直径／転動体径／転動体数＞０．５８であること
を特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の保持器。
【請求項７】
保持器を組み込んだ転がり軸受は、記録トラックピッチが２０万ＴＰＩ以上の固定磁気ディスク装置に使用されるスイングアームを揺動可能に軸支する転がり軸受であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の保持器。
【請求項８】
保持器を組み込んだ転がり軸受は、モバイル用又は車載用の固定磁気ディスク装置に使用されるスイングアームを揺動可能に軸支する転がり軸受であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の保持器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受の保持器の内外径およびポケット中心直径を所定の比率および寸法とした保持器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば図７に示すように、固定磁気ディスク装置（以下、ＨＤＤ：Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅと称する）１００に内蔵され高速で回転する磁気ディスク１１０には、ＨＤＤ１１０と同心に所定のピッチで記録トラック１１１が設定され、その記録トラック１１１に記録信号が記録されている。なお、図５は、説明のため、ＨＤＤ１００の上面の蓋を取り外した状態を示している。
この記録トラック１１１に記録信号を読み書きする際には、先端側１３２に磁気ヘッド１２０が固定され、基端側１３３が軸１３４に転がり軸受１３５で軸支されたスイングアーム１３０に固定されたボイスコイルに電流を与えて、スイングアーム１３０を揺動回転させることで磁気ヘッド１２０が所望の記録トラック１１１に移動させられる。
【０００３】
ここで、このようなスイングアーム１３０に組み込まれている転がり軸受１３５の一般的な構成を説明する。図８に示すように、転がり軸受１３５は、相対回転可能に対向して配置された軌道輪間（例えば外輪１と内輪２との間）に転動自在に組み込まれた複数の転動体（例えば玉）Ｂと、その転動体Ｂを周方向に所定の間隔で保持する保持器３を備えている。
【０００４】
その保持器３は、一般的には、前記軌道輪１，２間に挿入可能な円環状に形成された基部の周方向に所定の間隔で複数設けられたポケットＰを備える。そのポケットＰは平面視Ｃ字型に形成されて軸方向に開口して形成されており、いわゆる冠型保持器である。なお、ポケットＰの開口はポケットＰの両側から軸方向に延出した一対の爪部（図示しない）によって、転動体Ｂの径ＢＤよりも狭い開口幅に形成されている。
そして、前記ポケットＰに転動体Ｂが収容されることにより、転動体Ｂが周方向に所定の間隔で配置される。
【０００５】
また、近年では、ＨＤＤ１００の用途が広がり、小型高速化及び省電力・高容量化が急速に進められるとともに広温度範囲で使用されるようになり、それに伴って磁気円盤１１０の１インチ当りの記録トラック１１１の密度（ＴＰＩ：Ｔｒａｃｋ  Ｐｅｒ  Ｉｎｃｈ）が濃くなり、２０万ＴＰＩを超えるものもある。
そのようなＨＤＤ１００のスイングアーム１３０は、ヘッドを極めて狭いトラックへコントロールして読み書きさせる必要があるので、広温度範囲において低トルクで滑らかに揺動することが要求されるようになってきた。
【０００６】
そこで、転がり軸受１３５の低トルクを実現する方法として、従来から、転動体径ＢＤに対して保持器３を径方向に薄くしたり（特許文献１）、保持器３の外径ＣＥＤをポケット中心径ＰＣＤの近くまで小さくすることで保持器３のポケットＰの背面からグリースを封入し易くしたり（特許文献２）されていた。またその他にも、ＨＤＤのスイングアーム１３０用に使用するころがり軸受１３５の保持器３の肉厚は軸受内のスペースや強度を考慮して設計していた。
【０００７】
ところで、従来の保持器３のポケットＰの内周面ＰＳと転動体Ｂの外径面ＢＳとの関係は、図９に示すように、ポケットの内周面ＰＳは転動体Ｂの外径ＢＤよりも僅かに大きな曲率で形成されている。
すなわち、ポケットＰの外径側のエッジ部分ＰＥと軸受中心とを結んだ直線が転動体Ｂと接する点と保持器外径ＣＥＤとの距離ＥＲと、ポケットＰの内径側のエッジ部分ＰＩと軸受中心Ｃとを結んだ直線の延長線が転動体Ｂと接する点ＢＥと保持器内径ＣＩＤとの距離ＩＲとの関係は、ほぼ同等であるか外径側の距離ＥＲの方が僅かに小さくなっている。
このとき、外径側の距離ＥＲは、保持器３の温度が低下して収縮した場合にポケットＰの外径側のエッジ部分ＰＥが転動体Ｂと接触して拘束するまでの収縮可能距離となる。
【０００８】
保持器３が収縮した場合において、保持器３の線膨張係数は転動体Ｂあるいは外輪１，内輪２の線膨張係数より大きいことから、例えば、転動体Ｂと保持器３のポケットＰの中心直径が共に同一（図中ＰＣＤ参照）である収縮前の状態から、転動体Ｂの中心直径より保持器３のポケットＰの中心直径が小径になるように変化する。そして、そのときの転動体Ｂの外径面ＢＳと保持器３のポケットＰの内周面ＰＳとの関係は、ポケット中心直径ＰＣＤより外径側のポケット内周面ＰＳが転動体Ｂの外径面ＢＳに接触することとなる。このように転動体Ｂの外径面ＢＳとポケット内周面ＰＳが接触した場合には、保持器３が転動体Ｂを拘束して、転がり軸受１３５のトルクが急激に大きくなることがあった。
【０００９】
また、保持器３が温度変化の影響を受けてその寸法が変化したことにより、スイングアーム１３０に組み込まれている転がり軸受１３５のトルクが大きくなった場合には、スイングアーム１３０のヘッドを極めて狭いトラック１１１にコントロールすることが妨げられるという問題がある。そのため、広温度範囲において低トルクで滑らかに動作するＨＤＤ１００のスイングアーム１３０が要求され、このスイングアーム１３０を揺動回転可能に軸支する転がり軸受１３５の転動体Ｂを保持する保持器３の改良が求められていた。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−２７４４３５号公報
【特許文献２】実開平７−００６５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、温度変化による寸法変化が引き起こすトルク変化を解決した保持器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を達成するために、本発明の成した技術的手段は、相互に回転可能に対向配置された軌道輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体を所定の間隔で保持するポケットを備えた保持器において、（保持器外径−ポケット中心直径）／２を転動体径比１３％〜１７％としたことである。また、それに加えて、（ポケット中心直径−保持器内径）／２が転動体径比２０％〜３０％としても良い。
【００１３】
さらに、上記に加えて、保持器外径側のポケット開口の寸法が転動体径の９８％以上１００％未満であっても良く、その場合の転動体は玉であっても良い。また、転動体の半径と、ポケットの内周面の半径との関係が１．０１×（転動体の半径）＜ポケット内周面の半径＜１．０６×（転動体の半径）の関係を有する場合もあり。さらに加えて、保持器に保持される転動体の径が１ｍｍ以下で、かつポケット中心直径と転動体径と転動体数との関係は、ポケット中心直径／転動体径／転動体数＞０．５８であるものであっても良い。
なお、保持器は、記録トラックピッチが２０万ＴＰＩ以上の固定磁気ディスク装置に使用されるスイングアームを揺動可能に軸支する転がり軸受に組み込まれても良く、その転がり軸受は、モバイル用又は車載用の固定磁気ディスク装置に使用されるスイングアームを揺動可能に軸支する転がり軸受であっても良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、温度変化による寸法変化が引き起こすトルク変化を解決した保持器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態に係る保持器３について添付図面に基づいて説明する。本発明による保持器３は、ＨＤＤ１００のスイングアーム１３０を揺動回転可能に軸支する転がり軸受１３５に組み込まれるものである。
本実施形態による保持器３は、図１に示すように、相対回転可能に対向して配置された軌道輪間（例えば外輪１と内輪２との間）に転動自在に組み込まれた複数の転動体（例えば玉）Ｂと、その転動体Ｂを周方向に所定の間隔で保持するものである。その構成は、前記従来の保持器３と同様であるが、本実施形態では、そのポケットＰの径方向の厚みと転動体Ｂとの比率に特徴を有するので、以下の実施例においてにその特徴部分を重点的に説明する。
【００１６】
なお本実施形態による保持器３は樹脂により成形されている。その樹脂材料として、例えば、４６ナイロンや６６ナイロンなどのポリアミド系樹脂や、ポリブチレンテレフタレートやポリフェレンサルサイド（ＰＰＳ）や、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）や、熱可塑性ポリイミドや、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）や、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）などが挙げられる。
【実施例１】
【００１７】
本実施例による保持器３では、ポケットＰの中心半径（ＰＣＤ／２）から保持器外径側（ＣＥＤ／２）までの寸法（ポケット外径側の寸法）ＥＳが、転動体（玉）の外径（玉径）ＢＤとの比率で１３％〜１７％の範囲に設定されている。そのポケット外径側の寸法ＥＳは、例えば、（保持器外径ＣＥＤ−ポケット中心直径ＰＣＤ）／２として算出することができる。
【００１８】
具体例として、例えば図２に示すように、玉径ＢＤが１ｍｍの転動体（玉）Ｂを周方向に１３個収容するように形成した保持器３の場合には、そのポケット外径側の寸法ＥＳが、玉径ＢＤ比１４．５％に設定されている。
また、他の具体例として、例えば図３に示すように、径ＢＤが０．５ｍｍの転動体（玉）を周方向に８個収容するように形成した保持器３の場合には、そのポケット外径側の寸法ＥＳが、玉径ＢＤ比１６％に設定されている。
【００１９】
本実施例では、保持器外径側のポケット開口の寸法は、一例として転動体径の９８％以上１００％未満に設定されている。
すなわち、図４〜図６において、ポケットＰ内の転動体（玉）Ｂを保持器中心Ｃ（図３参照）とポケット中心ＰＣを結ぶ線（ポケット中心線）ＳＬと回転軸と直角方向に動かした時（別の言い方をすれば、ポケット中心線ＳＬにおけるポケット中心直径ＰＣＤの円の接線方向に動かしたとき）、玉の入り込んだ位置と保持器外径側のポケットと玉の接触接部との寸法Ｇがポケット内接径ＰＲ×２の２％以下に設定されている。
その寸法Ｇは、図４及び図５において、例えば、ポケットが球面であって、ポケット中心直径をＰＣＤ、保持器外径をＣＥＤ、ポケット半径をＰＲとしたときに、
σ＝（（ＰＣＤ／２）＋（ＣＥＤ／２）＋ＰＲ）／２
Ｓ＝√（σ×（σ−（ＰＣＤ／２）×（σ−（ＣＥＤ／２）×（σ−ＰＲ））
ＥＰＩ＝Ｓ／（ＰＣＤ／４）
Ｇ＝ＰＲ−ＥＰＩ
として算出することができる。
【００２０】
図６において寸法Ｇは、例えば、ポケット半径ＰＲ、ポケット外径側の寸法ＥＳとした場合において、ＥＰＩ’は√（ＰＲ2−ＥＳ2）で算出することができる。また、ポケット外径側の寸法ＥＳは（保持器外径ＣＥＤ−ポケット中心直径ＰＣＤ）／２で算出することができることから、これをＥＰＩ’を求める式に代入すれば、ポケットＰの内周面ＰＳと転動体Ｂの外径面ＢＳとの距離との寸法Ｇは、
（ポケット半径−√（ポケット半径2−（保持器外径−ポケット中心直径）／２）2）
として算出することもできる。
【００２１】
さらに本実施例では、転動体（玉）Ｂの半径ＢＲと、ポケットＰの内周面ＰＳの半径ＰＲとの関係が、１．０１×（玉の半径）＜ポケット内周面の半径＜１．０６×（玉の半径）の関係を有するように設定されている。このように設定することにより、ポケット中心直径ＰＣＤからポケット外径側の寸法ＥＳが転動体径比１３％〜１７％であり、保持器外径側のポケット開口の寸法Ｇが転動体径の９８％以上１００％未満に設定された保持器となる。
すなわち、図４〜図６において、玉の半径をＢＲ、ポケットＰの内周面ＰＳの半径をＰＲ、ポケット外径側の寸法をＥＳ、玉径比を０．１３〜０．１７、ポケット開口の寸法Ｇを０．９８〜１．００とした場合に、三平方の定理から、
ＰＲ2＝ＥＳ2＋Ｇ2
であり、上記条件の最大値（ｍａｘ）は、
ＰＲ2＝（０．１７×２×ＢＲ）2＋（１．００×ＢＲ）2
となり、上記条件の最小値（ｍｉｎ）は、
ＰＲ2＝（０．１３×２×ＢＲ）2＋（０．９８×ＢＲ）2
で算出することができる。
【００２２】
従って、
最大値（ｍａｘ）＝１．０５６ＢＲ、及び、最小値（ｍｉｎ）＝１．０１４ＢＲ
が算出されるので、ポケット内周面の半径ＰＲが１．０１×（玉の半径）よりも大きく、１．０６×（玉の半径）の関係よりも小さく設定されることにより、上記各条件が成立したポケットＰの形状を有する保持器とすることができる。
また、本実施例では、ポケット中心直径ＰＣＤと転動体Ｂの外径ＢＤと玉数の関係は、その外径ＢＤが１ｍｍ以下の場合において、ポケット中心直径／玉径／玉数＞０．５８となっている。
【００２３】
本実施例によれば、保持器３のポケットＰの各寸法を上記の設定としたことにより、温度変化時の保持器３の寸法変化による転動体Ｂの外径面ＢＳと保持器３のポケットＰの内周面ＰＳとの接触抵抗が小さくなり、従来よりも広い温度範囲での転がり軸受１３５のトルク性能を向上させることができる。
【実施例２】
【００２４】
本実施例による保持器３では、上記実施例１に加えて、ポケットＰの中心半径（ＰＣＤ／２）から保持器内径側（ＣＩＤ／２）までの寸法（ポケット内径側の寸法）ＩＳが、転動体（玉）の外径ＢＤとの比率で２０％〜３０％の範囲に設定されている。そのポケット内径側の寸法ＩＳは、例えば、（ポケット中心直径ＰＣＤ−保持器内径ＣＩＤ）／２として算出することができる。
【００２５】
具体例として、例えば図２に示すように、玉径ＢＤが１ｍｍの転動体（玉）を周方向に１３個収容するように形成した保持器３の場合には、そのポケット内径側の寸法ＩＳが、玉径ＢＤ比２８％となるように設定されている。
また、他の具体例として、例えば図３に示すように、径ＢＤが０．５ｍｍの転動体（玉）を周方向に８個収容するように形成した保持器３の場合には、そのポケット内径側の寸法ＩＳが、玉径ＢＤ比２６％となるように設定されている。
なお、本実施例においても前記実施例１と同様に、保持器３のポケットＰの内周面ＰＳの保持器外径側から見たくぼみ寸法Ｇ等が設定されていても良い。
【００２６】
このとき、図６に示すように、ポケットＰの外径側のエッジ部分ＰＥと軸受中心とを結んだ直線が転動体Ｂと接する点と保持器外径ＣＥＤとの距離ＥＲと、ポケットＰの内径側のエッジ部分ＰＩと軸受中心Ｃとを結んだ直線の延長線が転動体Ｂと接する点ＢＥと保持器内径ＣＩＤとの距離ＩＲとの関係は、外径側の距離ＥＲの方が大きくなっており、本実施形態では外径側の距離ＥＲは、内径側の距離ＩＲの１．５倍以上になっている。
【００２７】
なお、上記範囲の寸法としたことにより、ポケット外径側の寸法ＥＳの方が保持器内径側の寸法ＩＳよりも転動体径比が小さく設定されているので、高温側へ温度変化した場合の方が低温側への温度変化した場合よりも、転動体Ｂの外径面ＢＳと保持器３のポケットＰの内周面ＰＳとの接触が早く発生することになる。
この場合には、高温側では一般に潤滑油の粘度の低下によってトルクが低下する傾向にあるとともに、さらに、保持器３も柔らかくなる傾向にあることを考慮すれば、高温側で転動体Ｂの外径面ＢＳと保持器３のポケットＰの内周面ＰＳとの接触が発生してもその拘束力は低温時の拘束力よりも弱くなるので、発生するトルクは全体的に低トルクになる。
【００２８】
また、上述の各実施例による保持器３を組み込んだ転がり軸受１３５は、記録トラックピッチが２０万ＴＰＩ以上のＨＤＤに使用されるスイングアーム１３０を揺動可能に軸支する用途に好適である。また、そのようなＨＤＤがモバイル用又は車載用として使用されることにより、本実施形態による保持器３の効果が顕著に発揮されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による保持器を組み込んだ転がり軸受の平面図である。
【図２】本発明による保持器における内径側の距離と外径側の距離の関係を説明する平面図である。
【図３】本発明による保持器の他の例における内径側の距離と外径側の距離の関係を説明する平面図である。
【図４】本発明による保持器の内周面と転動体との隙間の関係の一例を説明する拡大図である。
【図５】本発明による保持器の内周面と転動体との隙間の関係の他の例を説明する拡大図である。
【図６】本発明による保持器の内周面と転動体との隙間の関係のさらにその他の関係を説明する拡大図である。
【図７】従来のＨＤＤの構成を説明する斜視図である。
【図８】従来の保持器を組み込んだ転がり軸受の平面図である。
【図９】従来の保持器の内周面と転動体との隙間の関係を説明する拡大図である。
【符号の説明】
【００３０】
３  保持器
Ｐ  ポケット
ＰＣＤ  ポケット中心直径
ＣＥＤ  保持器外径
ＣＩＤ  保持器内径
ＥＳ  ポケット外径側の寸法
ＩＳ  ポケット外径側の寸法
Ｂ  転動体（玉）
ＢＤ  玉の外径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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