(57)【要約】【課題】転動体の不等配列が生じにくくＮＲＲ−ｆｃ成分が極めて小さい、トルクを小さくして回転精度の優れた転がり軸受装置を提供する。【解決手段】玉軸受１は、内輪２と、外輪３と、内輪２と外輪３との間に転動自在に配設された複数の玉４と、玉４を前記両輪２，３の間に保持する保持器５と、を備えている。保持器５は、円環状の主部と、この主部の片面に設けられた複数のポケットとを備えている。ここで、ポケットのピッチ円直径は、玉軸受のピッチ円直径の１００．０％以上で１０１．５％以下の寸法に設定されている。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に配設された複数の転動体と、全体が円環状若しくは円筒状をなして複数のポケットを周方向にわたり間欠的に形成しており、前記ポケット内に前記転動体を転動自在に保持する保持器と、を備えた転がり軸受装置において、
前記ポケットのピッチ円直径を、軸受のピッチ円直径の１００．０％以上としたことを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記ポケットのピッチ円直径を、軸受のピッチ円直径の１０１．５％以下の寸法としたことを特徴とする請求項１記載の転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転がり軸受装置に係り、特に、ハードディスクドライブ（以降はＨＤＤと記す），フレキシブルディスクドライブ（ＦＤＤ），ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ），デジタルオーディオテープレコーダ（ＤＡＴ），レーザービームプリンタ（ＬＢＰ）等の情報機器，音響・映像機器等において、高い回転精度が要求される回転支持部分に好適に使用される転がり軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような用途に使用される転がり軸受装置においては、回転非同期成分の振れ（ＮＲＲ）が大きな問題となっている。特に、ＨＤＤは、その記録密度の向上率が年率１００％を超え、１インチ当たりのトラック数（ＴＰＩ：トラック　パー　インチ）もますます多くなっているため、ＨＤＤに使用されるモータや軸受のＮＲＲの低減要求がますます厳しくなっている。そして、ＮＲＲの中でも、保持器及び転動体に起因するＮＲＲであるＮＲＲ−ｆｃ成分（転動体公転数成分）が、特に重要である。
【０００３】
転がり軸受装置の具体的な装置として、例えば内輪及、外輪及び転動体を備えた転がり軸受のＮＲＲ−ｆｃ成分が大きくなる要因について説明すると、第一に、転がり軸受の転動体である玉に径相互差があること、第二に、転がり軸受内において玉が等配に配置されないこと（以降は、不等配列と記す）があげられる。
まず、第一の要因である玉の径相互差については、近年の玉の加工精度の向上により、ある程度抑制することができるようになってきている。
【０００４】
次に、第二の要因である玉の不等配列について説明する。玉の不等配列は、保持器が転がり軸受内で偏心し、その結果、玉の位置がそれぞれ不均一に偏ることにより生じるものである。よって、転がり軸受内で保持器が偏心しにくくしたり、保持器のポケット内で玉が動くことができる量を小さくすれば、不等配列の度合いを小さくすることが可能である。
【０００５】
一方、保持器のポケットの径は、該ポケットが玉を強く拘束しないように、玉径より若干大径となっており、そのため、前記ポケットと前記玉との間にはポケットすきまと呼ばれる間隙が介在することとなる。そして、このポケットすきまがあることにより、玉はポケット内で動くことができるようになっている。ポケット径は、転がり軸受のサイズ，転がり軸受の使用条件，保持器の材料等の条件を考慮して設計されている。
【０００６】
したがって、従来の転がり軸受においては、玉の不等配列を抑えるためポケット径を小さく設計して、玉がポケット内で動くことができる量を小さくしていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ポケット径を小さくし過ぎると、製造上の誤差により玉と保持器とが常に接触するようになったり、潤滑剤を保持する空間が減少してポケットエッジ部で潤滑剤をかき取りやすくなったりするため、潤滑不良による音響特性の悪化や焼付きが起こる等の問題が生じる恐れがあった。したがって、ポケット径を小さくすることには限界があった。また、ポケット径を小さくすると、ポケットが玉を拘束し、トルクが増大する。
【０００８】
そこで本発明は、このような従来の転がり軸受装置が有する問題点を解決し、転動体の不等配列が生じにくくＮＲＲ−ｆｃ成分が極めて小さい、トルクを小さくして回転精度の優れた転がり軸受装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明の転がり軸受は、内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に配設された複数の転動体と、全体が円環状若しくは円筒状をなして複数のポケットを周方向にわたり間欠的に形成しており、前記ポケット内に前記転動体を転動自在に保持する保持器と、を備えた転がり軸受装置において、前記ポケットのピッチ円直径を、軸受のピッチ円直径の１００．０％以上とした。
【００１０】
このようにすると、ポケットと転動体との間のポケットすきまが小さくなって保持器の偏心が抑制され、転動体の不等配列が生じにくくなり、ＮＲＲ−ｆｃ成分が低減する。
一方、ポケットのピッチ円直径を軸受のピッチ円直径より大きくし過ぎると、ポケットが玉を拘束してトルクが大きくなる。特に、ポケットエッジ部で潤滑剤を掻き取りやすくなり、潤滑不良により音響寿命が低下する、などの問題がある。
【００１１】
そこで、ポケットのピッチ円直径を、軸受のピッチ円直径の１００．０％以上とし、しかも、１０１．５％以下の寸法にすると、ＮＲＲ−ｆｃ成分が低減するとともに、ポケットが転動体を拘束することがなく、トルクが増大しない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る転がり軸受装置の実施の形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である玉軸受１の構造を示す縦断面図であり、図２〜４は、図１の玉軸受１が備える冠形保持器（以降は、保持器と記す）５の斜視図である。
【００１３】
玉軸受１は、内輪２と、外輪３と、内輪２と外輪３との間に転動自在に配設された複数の玉４と、玉４を前記両輪２，３の間に保持する保持器５と、を備えている。
そして、円輪状のシール板６，６の外周部を外輪３の両端部内周面に係止して、内輪２の外周面と外輪３の内周面との間の開口部分をこのシール板６，６でほぼ覆うことにより、内輪２と外輪３との間に形成される空間（玉４の設置部分）に存在するグリース（図示せず）が外部に漏洩したり、あるいは、外部に浮遊する塵挨が該空間内に侵入したりすることを防止している。
【００１４】
また、保持器５は、円環状の主部８と、この主部８の片面に設けられた複数のポケット９とを備えていて、各ポケット９は、互いに間隔をあけ対向して配置された１対の弾性片１０，１０から形成されている。各ポケット９を構成する１対の弾性片１０，１０の互いに対向する面は、球状又は円筒状の凹面をなしている。
【００１５】
そして、弾性片１０，１０の間隔を弾性的に押し広げつつ、１対の弾性片１０，１０の間に玉４を押し込むことにより、保持器５は各ポケット９内に玉４を転動自在に保持することができる。
このような保持器５は、射出成形等の方法で樹脂材料を成形することにより一体に形成されている。
【００１６】
前記樹脂材料としては、例えば、ナイロン６６，ナイロン４６等のポリアミド樹脂、ＰＴＦＥ，ＥＴＦＥ等のフッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）等のエーテルケトン系樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂（ＰＥＳ）、ポリオキシメチレン樹脂（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、直鎖型ポリフェニレンサルファイド樹脂（Ｌ−ＰＰＳ）、ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）、熱可塑性ポリイミド樹脂（ＴＰＩ）、ポリエーテルニトリル樹脂（ＰＥＮ）等があげられる。
【００１７】
これらの樹脂材料には、強度を付与するために繊維等の補強材を添加してもよい。例えば、ガラス繊維，炭素繊維，アラミド繊維，チタン酸カリウムのような各種ウィスカ等があげられる。なお、補強材の添加量は、保持器の強度，成形性，組立性等を考慮して適宜選択すればよい。通常は、５〜４０重量％である。
また、これらの樹脂材料には、潤滑性を付与するために潤滑油等の潤滑剤を添加してもよい。また、保持器の成形時には、多点ゲートにより保持器精度の向上を図ることが望ましい。なお、保持器５は、金属材料により構成してもよい。
【００１８】
そして、内輪２と外輪３との間に配置されて玉４を転動自在に保持している保持器５は、そのポケット９のピッチ円直径ＰＣＤ１を、玉軸受１のピッチ円直径ＰＣＤ２の１００．０％以上、１０１．５％以下の寸法としている。
参考のために、図１０の（ａ）に、ポケット９のピッチ円直径ＰＣＤ１と玉軸受１のピッチ円直径ＰＣＤ２とが同一寸法である場合のポケット９と玉４のすきまを示し、図１０の（ｂ）に、ポケット９のピッチ円直径ＰＣＤ１を、玉軸受１のピッチ円直径ＰＣＤ２の１０１．０％とした場合のポケット９と玉４のすきまを示す。
【００１９】
ポケット９のピッチ円直径ＰＣＤ１を、玉軸受１のピッチ円直径ＰＣＤ２の１００．０％以上とすることで、ポケット９と玉４とのすきまが小さくなり、保持器５の偏心に伴う振れ回りを防いで玉４の不等配列が生じにくいようにしている。また、保持器５の偏心が抑制されて、ポケットすきまを特段に小さくすることなく、ＮＲＲ−ｆｃ成分を容易に達成することができる。
【００２０】
さらに、ポケット９のピッチ円直径ＰＣＤ１を、玉軸受１のピッチ円直径ＰＣＤ２の１０１．５％以下の寸法としたことで、ポケット９が玉４を拘束することがなく、トルクの増大を防ぐことができる。
なお、図３に示すように、ポケット９の外縁部分に面取り１１、１２を設けても良い。また、図４に示すように、ポケット９の凹面の一部に突起１３を設けてもよい。そして、ポケット９内の表面に潤滑油が溜まりやすくなるように、Ｒａ：１〜３μｍ、Ｒｔ：５〜２０μｍ程度の表面粗さを形成し、潤滑性を向上させる。
【００２１】
次に、上記構成の玉軸受１のＮＲＲ−ｆｃ成分を計算した結果について説明する。このＮＲＲ−ｆｃ成分は、保持器が径方向に最大に偏心した際に、玉４が保持器５のポケット内において保持器５の偏心方向に限界（ポケットに接触する）まで移動して、玉４の不等配列が最大になる（図５参照）と仮定して、求めたものである。
【００２２】
図６のグラフは、第１実施例の玉軸受１として、内径４ｍｍ，外径１０ｍｍ，幅２．６ｍｍ，玉径１／１６インチ，玉数８個の軸受を使用し、ポケット９のピッチ円直径ＰＣＤ１を変化させたＮＲＲ−ｆｃ成分の計算結果を示したものである。このＮＲＲ−ｆｃ成分の計算においては、ポケットすきまの大きさを示す尺度として、保持器のポケット９の径と玉４の径との比（ポケット径／玉径）を使用した。
【００２３】
このグラフの横軸は、ポケット径／玉径であり、縦軸はＮＲＲ−ｆｃ成分である。そして、このグラフの直線６０〜６９は、ポケット９のピッチ円直径ＰＣＤ１と玉軸受１のピッチ円直径ＰＣＤ２の比（ＰＣＤ１／ＰＣＤ２）を変化させた結果を示している。そして、直線６０はＰＣＤ１／ＰＣＤ２の比が９８．０％の場合、直線６１は同じく９８．５％の場合、直線６２は同じく９９．０％の場合、直線６３は同じく９９．５％の場合、太字の直線６４は同じく１００．０％の場合、直線６５は同じく１００．５％の場合、直線６６は同じく１０１．０％の場合、直線６７は同じく１０１．５％の場合、直線６８は同じく１０２．０％の場合、直線６９は同じく１０２．５％の場合である。
【００２４】
図６のグラフから、ポケット９のピッチ円直径ＰＣＤ１と玉軸受１のピッチ円直径ＰＣＤ２の比（ＰＣＤ１／ＰＣＤ２）が１００．０％以上（直線６４〜直線６９）であると、ＮＲＲ−ｆｃ成分が小さくなり、ＰＣＤ１／ＰＣＤ２が１００％未満（直線６０〜直線６３）であると、ＮＲＲ−ｆｃ成分が大きくなることがわかる。
【００２５】
ここで、ＰＣＤ１／ＰＣＤ２が１００．０％〜１０２．５％まで０．５％間隔となる保持器５を試作し、トルク測定を行った結果を図７のグラフで示す。なお、保持器５のポケット径は玉径の１０％であるとともに、測定条件は、内輪回転４２００ｒ／ｍｉｎ　，予圧荷重７．８Ｎ，軸受２個使いである。
この図７のグラフから、トルク値は、ＰＣＤ１／ＰＣＤ２が１００．０％，１００．５％，１０１．０％では小さく、１０１．５％で若干大きくなり、１０１．５％を越えるとトルク値が急激に大きくなることがわかる。これは、ＰＣＤ１／ＰＣＤ２が１０１．５％より大きくなると、ポケットすきまが小さくなって、玉４とポケット９が接触することが多くなり、トルクが急激に大きくなるのである。
【００２６】
したがって、図６及び図７のグラフから明らかなように、ポケット９のピッチ円直径ＰＣＤ１を、玉軸受１のピッチ円直径ＰＣＤ２の１００．０％〜１０１．５％にすると、玉４の不等配列が生じにくくなってＮＲＲ−ｆｃ成分が低減し、トルクが小さい回転精度の優れた玉軸受１を得ることができる。
次に、第１の実施例で使用した玉軸受１とは寸法が異なる別の玉軸受１を用いて、上記と同様にＮＲＲ−ｆｃ成分の計算を行った第２の実施例の結果を、図８のグラフに示す。この第２の実施例の玉軸受１は、内径５ｍｍ，外径１３ｍｍ，幅４ｍｍ，玉径２ｍｍ，玉数８個の軸受である。
【００２７】
この図８の直線７１〜７９は、ポケット９のピッチ円直径ＰＣＤ１と玉軸受１のピッチ円直径ＰＣＤ２の比（ＰＣＤ１／ＰＣＤ２）を変化させた結果を示している。そして、直線７１はＰＣＤ１／ＰＣＤ２の比が９８．５％の場合、直線７２は同じく９９．０％の場合、直線７３は同じく９９．５％の場合、太字の直線７４は同じく１００．０％の場合、直線７５は同じく１００．５％の場合、直線７６は同じく１０１．０％の場合、直線７７は同じく１０１．５％の場合、直線７８は同じく１０２．０％の場合、直線７９は同じく１０２．５％の場合である。
【００２８】
図８のグラフから、ポケット９のピッチ円直径ＰＣＤ１と玉軸受１のピッチ円直径ＰＣＤ２の比（ＰＣＤ１／ＰＣＤ２）が１００．０％以上（直線７４〜直線７９）であると、ＮＲＲ−ｆｃ成分が小さくなり、ＰＣＤ１／ＰＣＤ２が１００％未満（直線７１〜直線７３）であると、ＮＲＲ−ｆｃ成分が大きくなることがわかる。
【００２９】
そして、ＰＣＤ１／ＰＣＤ２が１００．０％〜１０２．５％まで０．５％間隔となる保持器５を試作し、トルク測定を行った結果を図９のグラフで示すと、トルク値は、ＰＣＤ１／ＰＣＤ２が１００．０％，１００．５％，１０１．０％では小さく、１０１．５％を越えるとトルク値が急激に大きくなることがわかった。これは、第１の実施例と同様に、ＰＣＤ１／ＰＣＤ２が１０１．５％より大きくなると、ポケットすきまが小さくなって、玉４とポケット９が接触することが多くなり、トルクが急激に大きくなるからである。
【００３０】
したがって、第２の実施例も、ポケット９のピッチ円直径ＰＣＤ１を、玉軸受１のピッチ円直径ＰＣＤ２の１００．０％〜１０１．５％にすると、玉４の不等配列が生じにくくなってＮＲＲ−ｆｃ成分が低減し、トルクが小さい回転精度の優れた玉軸受１を得ることができる。
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００３１】
例えば、本実施形態においては、玉軸受を例示して説明したが、他の種類の様々な転がり軸受に対して適用することができる。例えば、アンギュラ玉軸受等のラジアル形の転がり軸受である。
また、転がり軸受に限らず、軸またはスリーブに転動体が転動する軌道面を形成した軸受ユニットに対して適用しても、同様の効果を奏することができる。
【００３２】
さらに、保持器の形状，種類、樹脂材料の種類等も、本発明の目的を達成できるものであれば、本実施形態に限定されるものではない。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１記載の転がり軸受装置による、ポケットのピッチ円直径を、軸受のピッチ円直径の１００．０％以上としたので、保持器の偏心が抑制されて、転動体の不等配列が生じにくくなり、ＮＲＲ−ｆｃ成分の低減を容易に達成することができる。
【００３４】
また、請求項２記載の転がり軸受装置によると、ポケットのピッチ円直径を、軸受のピッチ円直径の１００．０％以上、１０１．５％以下としたので、請求項１の効果を得ることができるとともに、ポケットが転動体を拘束することがなく、トルクの増大を防ぐことができる。
よって、本発明の転がり軸受装置は、回転精度が大変優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の転がり軸受装置の一実施形態である玉軸受の構造を示す縦断面図である。
【図２】図１の玉軸受が備える冠形保持器の斜視図である。
【図３】図２の冠形保持器の変形例を示す斜視図である。
【図４】図２の冠形保持器の他の変形例を示す斜視図である。
【図５】冠形保持器が偏心して不等配列となった玉の状態を示す概念図である。
【図６】玉軸受においてポケットのピッチ円直径及び軸受のピッチ円直径の比が変化したときのＮＲＲ−ｆｃ成分の値を示すグラフである。
【図７】図６の玉軸受においてポケットのピッチ円直径及び軸受のピッチ円直径の比が変化したときのトルクの値を示すグラフである。
【図８】他の実施形態の玉軸受において、ポケットのピッチ円直径及び軸受のピッチ円直径の比が変化したときのＮＲＲ−ｆｃ成分の値を示すグラフである。
【図９】図８の玉軸受においてポケットのピッチ円直径及び軸受のピッチ円直径の比が変化したときのトルクの値を示すグラフである。
【図１０】ポケットのピッチ円直径と軸受のピッチ円直径とを変化させたときのポケットと玉のすきまを示す図である。
【符号の説明】
１　　玉軸受（転がり軸受装置）
２　　内輪
３　　外輪
４　　玉（転動体）
５　　保持器
９　　ポケット
ＰＣＤ１　ポケットのピッチ円直径
ＰＣＤ２　軸受のピッチ円直径
【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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【図１０】
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