(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
玉を転動自在に保持するポケットを周方向の複数箇所に配置して成る環状体であって、周方向における前記ポケットの最大幅が玉の直径の１０１〜１０４％の範囲にある玉軸受用保持器において、
前記ポケットの内面は、
前記玉の半径より大きい球面の半径を有する球面と、
前記環状体の径方向に中心軸を有し、前記球面より内方に、かつ、転動する玉がその転動方向に当接する位置に形成された円筒面の一部としての２つの円筒状凹面とを含み、
前記２つの円筒状凹面は、前記球面の曲率中心を前記環状体の径方向に通過する線分Ｌを前記環状体の周方向へ前後に等量シフトした線分Ｌ１及びＬ２をそれぞれ中心軸として、前記球面の半径より大きい円筒状凹面の半径を有し、かつ、
前記２つの円筒状凹面は、前記球面よりも内方に形成される
ことを特徴とする玉軸受用保持器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、玉軸受用保持器に関し、特に、ハードディスクドライブ装置等に使用される高精度な玉軸受の保持器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、従来の玉軸受用保持器を示す斜視図であり、図１２はその一部を別角度から見た斜視図である。図１１において、当該保持器１０１は、玉１０２（図１２）を保持するポケット１０１ａを、周方向の複数箇所に配置して成る環状体である。図１３の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、図１２におけるポケット１０１ａ又は玉１０２の中心を通るＡ−Ａ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面図及びＣ−Ｃ線断面図である。各ポケット１０１ａの内面は球面１０１ｃであり、この球面１０１ｃの半径（曲率半径）は玉１０２の半径よりわずかに大きい。従って、玉１０２とポケット１０１ａとの間には微小な隙間があり、この隙間には潤滑剤が保持されている。一方、この隙間が大きくなるほど、ポケット１０１ａに対する玉１０２の動き量が大きくなり、玉１０２全体（全数）における保持器１０１の周方向への不等配量が大きくなる。不等配量が大きくなると、回転非同期振れが発生する。ハードディスクドライブ装置では、この回転非同期振れが大きいと、リードライトエラーが発生する。そこで、隙間の値をできるだけ小さく設計して、回転非同期振れを許容範囲内に抑制している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の玉軸受用保持器において、玉１０２が保持器１０１の周方向の一方向に転動するとき、図１３の（ａ）及び（ｂ）における二点鎖線（右寄りの方）に示すように、玉１０２はポケット１０１ａに接触する。このとき、玉１０２の転走面に付着している潤滑剤がポケット１０１ａのエッジ１０１ｂ（上又は下）で絶えずかき落とされる。この結果、ポケット１０１ａに保持されている潤滑剤が減少し、摩擦による振動を十分に抑制することができなくなって、保持器１０１から音や振動や発生する。
また、回転非同期振れを許容範囲内に抑制すべく、玉１０２とポケット１０１ａとの隙間を小さくすると、動トルクが増大する。動トルクが増大した状態において、各ポケット１０１ａに径方向の寸法のばらつきがあると、ポケット１０１ａ内で玉１０２が詰まって回転しなくなることがある。
【０００４】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、潤滑剤の保持性能を向上させるとともに、玉の詰まりを防止しつつ回転非同期振れを抑制する玉軸受用保持器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】
本発明は、玉を転動自在に保持するポケットを周方向の複数箇所に配置して成る環状体であって、周方向における前記ポケットの最大幅が玉の直径の１０１〜１０４％の範囲にある玉軸受用保持器において、前記ポケットの内面は、前記玉の半径より大きい球面の半径を有する球面と、前記環状体の径方向に中心軸を有し、前記球面より内方に、かつ、転動する玉がその転動方向に当接する位置に形成された円筒面の一部としての２つの円筒状凹面とを含み、前記２つの円筒状凹面は、前記球面の曲率中心を前記環状体の径方向に通過する線分Ｌを前記環状体の周方向へ前後に等量シフトした線分Ｌ１及びＬ２をそれぞれ中心軸として、前記球面の半径より大きい円筒状凹面の半径を有し、かつ、前記２つの円筒状凹面は、前記球面よりも内方に形成されるものである。
【０００６】
このような玉軸受用保持器では、転動する玉がポケットに接触するとき、玉は常に円筒状平面に当接する。従って、玉と球面との間には所定の隙間が確保され、この隙間に潤滑剤が保持される。一方、円筒状平面に対する玉の移動量を小さく設定すれば、周方向への玉の不等配量が抑制される。また、この場合でも、上記隙間が確保され、ポケット内での玉の詰まりが防止される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、第１の実施形態（参考例）による玉軸受用保持器の斜視図である。当該保持器１は、玉２を保持するポケット１ａを、周方向の複数箇所に配置して成る環状体である。なお、保持器全体の概略形状は、図１１とほぼ同様であるので図示を省略する。
図２の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、図１におけるポケット１ａの中心（又は玉２の中心）を通るＡ−Ａ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面図及びＣ−Ｃ線断面図である。図２において、ポケット１ａの内面は、球面１１と、円筒面（円筒状凹面）１２とによって構成されている。すなわち、ポケット１ａの内面は、半径ｒ１の球面１１と、当該球面１１の曲率中心Ｏを環状体の径方向に通過する線分Ｌを中心軸とする半径ｒ１より小さい半径ｒ２の円筒面１２とを合体させた曲面である。これにより、円筒面１２は球面１１より内方に形成される。また、円筒面１２は、転動する玉２がその転動方向に当接する位置に配置される。球面１１の半径ｒ１及び円筒面１２の半径ｒ２は共に、玉２の半径ｒ０より大きい。従って、ｒ１＞ｒ２＞ｒ０の関係にある。また、（ｂ）に示す周方向への各ポケット１ａの最大幅Ｗmax（＝２ｒ２）は、玉２の直径（２ｒ０）の１０１〜１０４％の範囲内にある。
【０００８】
図３の（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図２の（ａ）及び（ｂ）と同一の部分の断面図であり、図の矢印の方向に転動する玉２がポケット１ａに接触した状態を示している。図において、玉２は、円筒面１２に当接し、ポケット１ａのエッジ１ｂと玉２との間には隙間Ｇができる。この隙間Ｇは潤滑剤溜めとして潤滑剤の保持に寄与する。従って、ポケット１ａ内に潤滑剤が保持されて良好な潤滑性能が維持され、保持器音や振動の発生を抑えることができる。
一方、円筒面１２の半径ｒ２を、ｒ２＞ｒ０の範囲でできるだけ小さくすることにより、ポケット１ａに対する玉２の移動量を小さくすることができる。この結果、周方向への玉２の不等配量が抑制され、回転非同期振れを低レベルに抑えることができる。また、この場合でも、玉２と球面１１との間には隙間Ｇが確保されるので、ポケット１ａ内での玉２の詰まりを防止することができる。
なお、玉２が図３の矢印と逆方向に転動する場合も同様である。
【０００９】
図４は、第２の実施形態（本発明に係る実施形態）による玉軸受用保持器の斜視図であり、当該保持器１は、ポケット１ａの内面の形状が第１の実施形態とは異なる。図４の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、図２と同様の方向から保持器１を見た断面図である。図４において、ポケット１ａの内面は、球面１１と、円筒状凹面（円筒面の一部）１３とによって構成されている。すなわち、ポケット１ａの内面は、半径ｒ１の球面１１と、当該球面１１の曲率中心Ｏを環状体の径方向に通過する線分Ｌを環状体の周方向へ前後に等量シフトした線分Ｌ１及びＬ２をそれぞれ中心軸とする半径ｒ１より大きい半径ｒ３（（ｂ）参照）の２つの円筒面（１３）とを合体させた曲面である。これにより、２つの円筒状凹面１３は球面１１より内方に形成される。また、円筒状凹面１３は、転動する玉２がその転動方向に当接する位置に配置される。球面１１の半径ｒ１及び円筒状凹面１３の半径ｒ３は共に、玉２の半径ｒ０より大きい。従って、ｒ３＞ｒ１＞ｒ０の関係にある。また、（ｂ）に示す周方向への各ポケット１ａの最大幅Ｗmaxは、第１の実施形態と同様に、玉２の直径（２ｒ０）の１０１〜１０４％の範囲内にある。
【００１０】
図５の（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図４の（ａ）及び（ｂ）と同一の部分の断面図であり、図の矢印の方向に転動する玉２がポケット１ａに接触した状態を示している。図において、玉２は、円筒状凹面１３に当接し、ポケット１ａのエッジ１ｂと玉２との間には第１の実施形態と同様に隙間Ｇができ、良好な潤滑性能が維持され、保持器音や振動の発生を抑えることができる。
一方、円筒状凹面１３の半径ｒ３を、ｒ３＞ｒ１＞ｒ０の範囲でできるだけ小さくすることにより、ポケット１ａに対する玉２の移動量を小さくすることができる。この結果、周方向への玉２の不等配量が抑制され、回転非同期振れを低レベルに抑えることができる。また、この場合でも、玉２と球面１１との間には隙間Ｇが確保されるので、ポケット１ａ内での玉２の詰まりを防止することができる。
【００１１】
図６は、第３の実施形態（参考例）による玉軸受用保持器の斜視図であり、当該保持器１は、ポケット１ａの内面の形状が第１，第２の実施形態とは異なる。図６の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、図２と同様の方向から保持器１を見た断面図である。図６において、ポケット１ａの内面は、球面１１と、一対の平面１４とによって構成されている。すなわち、ポケット１ａの内面は、半径ｒ１の球面１１と、当該球面１１の曲率中心Ｏを周方向に挟んで互いに距離ｄ４（＜２ｒ１）で対向する２つの平面１４とを合体させた曲面である。これにより、２つの平面１４は球面１１より内方に形成される。また、平面１４は、転動する玉２がその転動方向に当接する位置に配置される。球面１１の直径２ｒ１及び平面間の距離ｄ４は共に、玉２の直径２ｒ０より大きい。すなわち、２ｒ１＞ｄ４＞２ｒ０の関係にある。また、（ｂ）に示す周方向への各ポケット１ａの最大幅Ｗmax（＝ｄ４）は、第１，第２の実施形態と同様に、玉２の直径（２ｒ０）の１０１〜１０４％の範囲内にある。
【００１２】
図７の（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図６の（ａ）及び（ｂ）と同一の部分の断面図であり、図の矢印の方向に転動する玉２がポケット１ａに接触した状態を示している。図において、玉２は、平面１４に当接し、ポケット１ａのエッジ１ｂと玉２との間には第１，第２の実施形態と同様に隙間Ｇができ、良好な潤滑性能が維持され、保持器音や振動の発生を抑えることができる。
一方、一対の平面１４間の距離ｄ４を、２ｒ１＞ｄ４＞２ｒ０の範囲でできるだけ小さくすることにより、ポケット１ａに対する玉２の移動量を小さくすることができる。この結果、周方向への玉２の不等配量が抑制され、回転非同期振れを低レベルに抑えることができる。また、この場合でも、玉２と球面１１との間には隙間Ｇが確保されるので、ポケット１ａ内での玉２の詰まりを防止することができる。
【００１３】
上記第１の実施形態の玉軸受用保持器について、玉径（直径）に対するポケット１ａの最大幅Ｗmaxの比率を１０１〜１０６％に拡げて、保持器音発生率比、動トルク比、及び、ＮＲＲＯ（回転非同期振れ）ｆｃ比のそれぞれについて、従来品（ポケットの内面が球面のみ）との性能比較を行った結果を以下の表１〜表３に示す。なお、第２，第３の実施形態の玉軸受用保持器についても、ほぼ同様な結果が得られる。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
【表２】
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【００１６】
【表３】
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【００１７】
図８〜図１０は、上記表１〜表３をグラフ化したものである。各図中、点線は従来品の特性を表し、実線は実施形態１の玉軸受用保持器の特性を表す。図８に示すように、保持器音発生率比は、従来品より大幅に低減されている。特に、比率１０１〜１０４％の範囲においては、低減効果が著しい。
また、図９に示すように、従来品では比率の変化に伴う動トルク比の変動が大きいが、実施形態１の玉軸受用保持器では、比率の変化に関わらず、動トルク比がほぼ一定の低いレベルである。
さらに、図１０に示すように、ＮＲＲＯ ｆｃ比に関しては、比率１０１〜１０６％の全範囲で、従来品より実施形態１の玉軸受用保持器の方が低減されている。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
請求項１の玉軸受用保持器によれば、転動する玉がポケットに接触するとき、玉は常に円筒状凹面に当接する。従って、玉と球面との間には所定の隙間が確保され、この隙間に潤滑剤が保持されるので、潤滑剤の保持性能が向上する。この結果、保持器音や振動の発生を抑えることができる。一方、円筒状凹面に対する玉の移動量を小さく設定すれば、周方向への玉の不等配量が抑制され、回転非同期振れを低レベルに抑えることができる。また、この場合でも、上記隙間が確保されるので、ポケット内での玉の詰まりが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の実施形態（参考例）による玉軸受用保持器の斜視図である。
【図２】  （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、図１におけるポケットの中心（玉の中心）を通るＡ−Ａ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面図及びＣ−Ｃ線断面図である。
【図３】  （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図２の（ａ）及び（ｂ）と同一の部分の断面図であり、図の矢印の方向に転動する玉がポケットに接触した状態を示している。
【図４】  第２の実施形態（本発明に係る実施形態）による玉軸受用保持器を示す図であり、（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、第１の実施形態における図２の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に対応する図である。
【図５】  （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図４の（ａ）及び（ｂ）と同一の部分の断面図であり、図の矢印の方向に転動する玉がポケットに接触した状態を示している。
【図６】  第３の実施形態（参考例）による玉軸受用保持器を示す図であり、（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、第１の実施形態における図２の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に対応する図である。
【図７】  （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図６の（ａ）及び（ｂ）と同一の部分の断面図であり、図の矢印の方向に転動する玉がポケットに接触した状態を示している。
【図８】  玉径に対するポケットの最大幅Ｗmaxの比率と、保持器音発生率比との関係を示すグラフである。
【図９】  玉径に対するポケットの最大幅Ｗmaxの比率と、動トルク比との関係を示すグラフである。
【図１０】  玉径に対するポケットの最大幅Ｗmaxの比率と、ＮＲＲＯ（回転非同期振れ）ｆｃ比との関係を示すグラフである。
【図１１】  玉軸受用保持器の外観を示す斜視図である。
【図１２】  従来の玉軸受用保持器（一部）の斜視図である。
【図１３】  （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、図１２におけるポケットの中心を通るＡ−Ａ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面図及びＣ−Ｃ線断面図である。
【符号の説明】
１    玉軸受用保持器
１ａ  ポケット
２    玉
１１    球面
１２    円筒面
１３    円筒状凹面
１４    平面
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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