JP2000266060A - 玉軸受及びこれを備えた記録ディスク駆動用モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】剛性の低下、騒音の発生、或いはフリクション
トルクの増加等の不具合を招くことなく、潤滑性能の向
上によって長寿命化を達成することのできる玉軸受及び
これを備えた記録ディスク駆動用モータを提供するこ
と。 【解決手段】円筒状であって互いに同心状に配置された
内輪２と外輪３との間に、転動体７を収容する収容部１
０が周方向に複数配列された環状の転動体保持器４が介
在され、この収容部１０に潤滑剤とともに回動自在に保
持された複数個の転動体７が、前記内輪２及び外輪３に
それぞれ転接するよう配置されてなる玉軸受１におい
て、前記収容部１０における前記転動体７が接触する接
触部が、前記転動体７の自転軸Ｓに直交し且つ前記転動
体７が前記内輪２及び外輪３に転接する両転送部１７，
１８を含む平面が前記収容部１０の内面に交わることで
形成される円弧であって、この円弧に沿って潤滑剤保持
溝１９が形成されている。また、これを備える記録ディ
スク駆動用モータである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＯＡ機器、家電機
器等に使用される玉軸受、及びそのような玉軸受を有す
る記録ディスク駆動用モータに関し、特に潤滑性能の向
上により長寿命化を図った玉軸受及び記録ディスク駆動
用モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】公知の玉軸受は、円筒状であって互いに
同心状に配置された内輪と外輪との間に、環状の転動体
保持器が介在され、この転動体保持器に周方向に複数配
列された収容部にそれぞれ球状の転動体（ボール）が回
動自在に保持され、内輪と外輪とも互いに回転自在とな
っている。収容部は、凹凸のない球状に凹んだ表面であ
り、潤滑剤が充填されて転動体の転動の円滑化を図って
いる。このような玉軸受は、主としてＯＡ機器から家電
機器等の幅広い機器におけるモータに適用されている。

【０００３】近年、玉軸受には、各種機器の小型化及び
低消費電力化の促進が図られるのに伴って、小型化の他
に、消費電力低減のために回転トルクの低減が求められ
るようになってきた。これらの要求に応えるためには、
例えば、玉軸受内部のボールの径を縮小したり、玉軸受
に付与される予圧を低減するといった手段が考えられ
る。なお、予圧とは、玉軸受の剛性を上げることを目的
として内輪または外輪に軸方向へ付与される圧力のこと
である。

【０００４】ところが、このような手段では、回転トル
クだけでなく玉軸受自体の剛性も低下するためがたつき
が発生し使用する機器に要求される性能に合致させるの
が困難となる。

【０００５】玉軸受の剛性を低下させることなく回転ト
ルクの低減を図る別の手段としては、玉軸受に潤滑剤と
して封入されるグリースに着目してこの量を減らすか、
或いはグリースに含まれて潤滑作用をなす基油の粘度を
低下させるといったことが考えられる。しかし、このよ
うな手段であっても、グリースの量を低減させた場合に
は、早期にボールの接触部（ボールが転動体保持器の収
容部に接触する部位）にグリースが不足しグリースの枯
渇が生じ寿命を短縮させる恐れがある。一方、グリース
の基油の粘度を低下させた場合には油膜厚さが小さくな
り、潤滑作用が不十分になる。しかも、転動体保持器の
ボールを保持する収容部の内面は、ボールの径よりも若
干大きい球状の曲面に形成されており、ボールは、内輪
または外輪に軸方向の荷重つまり予圧が付与されている
ことによって内輪及び外輪の各々の転走部に対し転動す
るので、ボールの両側の各転走部の潤滑剤は、転動体保
持器における接触部によって逆に掻き取られることもあ
る。何れの場合にも潤滑剤の保持が不十分であることに
より玉軸受のフリクショントルクが大きくなり焼き付け
や騒音の発生、更には潤滑剤の漏れにより寿命が短くな
っていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、潤滑剤の保
持力の向上を図った玉軸受として、例えば特開平８−１
８４３１８号公報に内輪と外輪との間に介在される転動
体保持器におけるボールを保持するための円形孔などの
収容部の内面を平行な細溝が密に並ぶ凹凸面に形成した
ものが提案されている。同公報によると、この玉軸受の
転動体保持器は、合成樹脂製であって発熱による変形を
防止する必要があることから、凹凸面にすることによっ
て転動体保持器とボールとの接触面積の低減を図って転
動体保持器とボールとの摺接による発熱の抑制を主目的
としたものであるが、その細溝を設けることで潤滑剤の
保持力が高くなり潤滑性能寿命が向上するとも記載され
ている。

【０００７】同公報の細溝は、ボールとの接触面積の低
減のために、或いは潤滑剤の保持力を高めるための溝で
あって、その溝形状は、その作用からしてできるだけ広
範囲に設けるようにして、潤滑剤を保持する容積を拡大
させ潤滑剤の保持力を高めると共に、ボールが接触する
収容部の内面の接触面積の低減が図れるというものであ
る。

【０００８】しかしながら、このような構成は、ボール
と転動体保持器の収容部との接触面積の低減や潤滑剤の
保持力を高めることはできるかもしれないが、その収容
部の内面におけるボールの接触部とは無関係に潤滑剤が
分布するといったことがあった。潤滑剤は潤滑性能を維
持するために収容部の接触部に集中させることが望まし
いが、同公報の構成では、潤滑剤は不足してないのにも
かかわらず、接触部に潤滑剤がいきわたらず、結局潤滑
剤が必要以上に充填する必要があり、このことが回転ト
ルクを大きくしたり、或いは潤滑剤の漏れといった問題
があった。

【０００９】勿論、このよう玉軸受を機器に適用する
と、玉軸受はその機器の基幹部品を構成するため消費電
力の増大や潤滑剤の漏れといった不具合により機器の不
調や修繕・交換といったことが発生する。例えば、高精
度を要求されるハードディスク等の記録ディスク駆動用
モータでは、騒音や潤滑剤の漏れの発生はハードディス
ク装置において重大な不具合となるため、そのような玉
軸受の適用は信頼性に欠けるもので何らかの改善が迫ら
れる。

【００１０】そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑み
てなされたもので、その目的とするところは、剛性の低
下、騒音の発生、或いはフリクショントルクの増加等の
不具合を招くことなく、潤滑性能の向上によって長寿命
化を達成することのできる玉軸受及びこれを備えた記録
ディスク駆動用モータを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の玉軸受は、円筒状であって互いに同心
状に配置された内輪と外輪との間に、転動体を収容する
収容部が周方向に複数配列された環状の転動体保持器が
介在され、この収容部に潤滑剤とともに回動自在に保持
された複数個の転動体が、前記内輪及び外輪にそれぞれ
転接するよう配置されてなる玉軸受において、前記収容
部における前記転動体が接触する接触部が、前記転動体
の自転軸に直交し且つ前記転動体が前記内輪及び外輪に
転接する両転送部を含む平面が前記収容部の内面に交わ
ることで形成される円弧であって、この円弧に沿って潤
滑剤保持溝が形成されている。

【００１２】この玉軸受は、転動体保持器の収容部にお
ける転動体との接触部が円弧、即ち回動軌跡に沿って潤
滑剤保持溝が配設されているので、潤滑剤をその溝内に
単に確保しておく程度の作用に止まらず、潤滑剤をその
接触部に集中させて少量で最大限に使用できるようにし
たので、潤滑剤を増量させることなくフリクショントル
クが格段に低減するとともに、長期間にわたり潤滑不良
による焼き付きや騒音の発生を確実に防止して長寿命化
を図ることができる。また、その潤滑剤保持溝は、必要
最低限の部位しか形成されていないので異音の発生もな
いし、成形も容易にできる。潤滑剤保持溝は、回動軌跡
である円弧上に配置してもよいし、円弧上からはずれて
配置してもよい。

【００１３】上記発明の玉軸受において、前記潤滑剤保
持溝は、前記転動体の前記両転走部に転接しながら回動
する部位が通過する線上に複数のＶ字形状溝が位置し、
このＶ字形状溝の折曲部の先端が、前記転動体の自転方
向に向いて形成されてなることが好ましい。

【００１４】これにより、潤滑剤保持溝では、Ｖ字形状
溝内の潤滑剤が転動体の自転に伴い中央寄り（折曲部付
近）に向けて流動され、転動体表面とＶ字形状溝との間
に集められた潤滑剤の圧力が上昇して動圧が発生する。
従って、潤滑剤は、転動体における内輪と外輪との転走
部の回動軌跡の部位に効率的に集中させることができる
ため、フリクショントルクが低減して潤滑性能が一層飛
躍的に向上し転動体の転動が格段に安定する。また、潤
滑剤保持溝は、転動体の自転方向に沿って規則的に形成
されているので異音の発生もない。更に、潤滑剤が少量
で済むため漏れの心配もない。

【００１５】本発明の記録ディスク駆動用モータは、静
止部材と、この静止部材に対して相対的に回転自在であ
る回転部材と、この回転部材と前記静止部材との間に介
在されて前記回転部材を前記静止部材に回転自在に保持
させる玉軸受とを備え、前記玉軸受として本発明の玉軸
受を用いた構成になっている。

【００１６】この記録ディスク駆動用モータは、玉軸受
の転動体保持器において転動体における内輪と外輪との
両転走部に転接する回動軌跡の部位が通過する転動体保
持面に潤滑剤を効率的に集中させることで、フリクショ
ントルクが格段に低減するので、消費電力を低減でき、
転動体の自転が安定化して騒音を低減できると共に、玉
軸受の潤滑性能の格段の向上によって長期間にわたり潤
滑不良による焼き付きの発生を確実に防止でき、長寿命
化を図ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
について図面を参照しながら詳述する。

【００１８】図１及び図２は本発明の一実施形態に係る
玉軸受１を示す縦断面図で、図１は上下に２個一対取り
付ける場合の上側に配置する状態、図２は下側に配置す
る状態をそれぞれ示しており、下側に取り付ける場合に
は上側に取り付け状態から上下反転させた配置で取り付
けられる。

【００１９】これらの図において、この玉軸受１は、円
筒状であって同心状に配置された内輪２と外輪３との間
に、ボール保持器（転動体保持器）４に転動体として周
方向等間隔の配置で回動自在に保持された複数個の鋼球
からなるボール７が介在されている。ボール保持器４
は、図３の斜視図に示すように、環状に形成された保持
器本体８の一方の端面上に、２個一対として対面した保
持片９，９が複数対突設されているとともに、各一対の
保持片９，９の対向面間に、ボール７の径よりも僅かに
大きな径の球状に凹んだ形状を有する収容部１０が形成
されている。複数個のボール７は、各収容部１０に個々
に回動自在に保持されて、図１及び図２に示すように、
収容部１０から両側方にはみ出た部分が内輪２及び外輪
３の球状に凹んだ転走面１１，１２に転接するよう接し
ている。なお、玉軸受１におけるボール保持器４の収容
部１０の開口側であって内輪２と外輪３との間は、シー
ル材１５によって封止されている。

【００２０】上記上下の各玉軸受１，１を取り付けるに
際しては、一般に、上側及び下側の玉軸受１，１におけ
る各外輪３を回転体１４の内面に接着剤による接着手段
などにより固定したのちに、上側の玉軸受１の内輪２
を、図１に矢印で示すように、固定主軸１３の軸心に沿
って下方向（軸方向）に付勢力を付与した状態で接着剤
で固定し、下側の玉軸受１の内輪２を、図２に矢印で示
すように、固定主軸１３の軸心に沿って上方向（軸方
向）に付勢力を付与した状態で接着剤で固定すること
で、それぞれの玉軸受１，１には軸方向に荷重（予圧）
が付与された状態となる。

【００２１】これにより、上側の玉軸受１のボール７
は、内輪１の転走面１１に対し上方で転接する転走部１
７と外輪３の転走面１２に対し下方で転接する転走部１
８とで挟持される。一方、下側の玉軸受１のボール７
は、内輪１の転走面１１に対し下方で転接する転走部１
７と外輪３の転走面１２に対し上方で転接する転走部１
８とで挟持される。転走部１７，１８は、図１，２で示
されるように曲率が異なる転走面１１，１２とボール７
の球面との接点が内輪２及び外輪３に描く軌跡であり、
円となる。このように、ボール７に所定の予圧を作用さ
せることにより、両玉軸受１，１は剛性が向上してがた
つきの発生が防止され、回転体１４の円滑な回転を確保
している。

【００２２】ボール７は、外輪３が回転体１４と一体に
回転するのに伴って、図１，２に示す内輪２及び外輪３
の転走部１７，１８を結んだ直線Ｑに直交してボール７
の中心を通る軸線Ｓの周りを自転しながら固定主軸１３
の軸線Ｌの周りを公転することになる。一方、図４のボ
ール保持器４の一部の拡大図に示すように、ボール保持
器４の収容部１０には、それら転走部１７，１８に転接
しながら回動する部位（回動軌跡）が通過する線Ｔ（円
弧）上にＶ字形状溝１９ａが複数個形成されて潤滑剤保
持溝１９を構成している。収容部１０において回動軌跡
が位置する部位が、ボール７が接触する接触部となる。
線Ｔは軸線Ｓに直交する直線Ｑが収容部１０の球状面を
切ることで形成され、一対の保持片９，９に円弧とな
る。これらＶ字形状溝１９ａの折曲部の先端はボール７
の自転方向に向いている。故に、潤滑剤保持溝１９は、
直線Ｑを含む面に沿って並列した配置で、且つボール７
との間に動圧を発生させる向きに形成されている。

【００２３】例えば、図４は、外輪３がＲ矢印方向に回
転して、ボール７の自転方向がＰ矢印方向である場合を
例示してある。従って、図３に示すように、ボール保持
面１０における互いに対向する二つの面には、ボール７
が転接しながら移動していく向きが互いに逆であるか
ら、Ｖ字形状を互いに逆向きとした配置で複数の潤滑剤
保持溝１９が形成されている。

【００２４】上記玉軸受１の潤滑剤保持溝１９は、ボー
ル７における内輪２と外輪３との両転走部１７，１８に
転接する回動軌跡に沿ってボール保持器４の収容部１０
にそれぞれ配設されているので、前述の特開平８−１８
４３１８号公報のように潤滑剤をボール保持面１０に単
に保持しておく程度の作用を有するものとは全く異な
り、潤滑剤を転走部１７，１８、即ち転動するボール７
が接触する部位に集中させることでき、潤滑性能が格段
に向上する。

【００２５】それに加えて、潤滑剤保持溝１９は、複数
個のＶ字形状溝１９ａとして、その折曲部をボール７に
おける内輪２と外輪３との転走部１７，１８に転接する
回動軌跡の通過する線Ｔ上に合致させ、且つこのＶ字形
状溝１９ａの折曲部の先端はボール７の自転方向に向い
て形成されている。従って、潤滑剤保持溝１９では、各
Ｖ字形状溝１９ａ内の潤滑剤がボール７の回動に伴いそ
の折曲部側に向けて流動され、ボール７とＶ字形状溝１
９ａとの間に集められた潤滑剤の圧力が上昇して動圧が
発生する。それ故に、潤滑剤は、ボール７における内輪
２と外輪３との転走部１７，１８の回動軌跡に効果的、
且つ効率的に集中させることができるから、潤滑性能が
飛躍的に向上してボール７の転動が格段に安定する。な
お、Ｖ字形状溝１９ａは、折曲部の先端がボール７の自
転方向に向いていれば、その角度を限定するものではな
い。

【００２６】そのため、この玉軸受１は、ボール保持器
４の収容部１０における潤滑剤を最も必要とするボール
７の両転走部１７，１８に転接しながら回動する部位が
通過する箇所に潤滑剤を集中して保持させることができ
るため、少量の潤滑剤にて潤滑性能が一層向上する。ま
た、この玉軸受１は、剛性を損なうことなく予圧をかけ
てもフリクショントルクが低減するとともに、潤滑不良
による焼き付きの発生を長期間にわたって確実に防止で
き長寿命化を図ることができる。

【００２７】このように、この玉軸受１は、内部の潤滑
剤を最大限に活用できるようにしたことにより、剛性を
低下させることなく回転トルクの低減を可能にしている
ので、グリースの量の低減や基油の粘度の低下などの潤
滑剤の仕様変更を伴うことなく、所望の目的を達成でき
る。しかも、潤滑剤保持溝１９は、ボール保持器４を金
型で製作するときに同時に形成することができ、その後
の組立工程は既存の玉軸受と同様であって工程が増えな
いので、製造コストが大幅に上昇するものではない。

【００２８】図５は上述の玉軸受１を用いて構成した記
録ディスク駆動用モータを示す縦断面図である。この記
録ディスクは、ハードディスクである。同図において、
モータのベース体となるモータブラケット２０の中央部
に設けられた厚肉の基台部２２には、強磁性材料からな
る固定シャフト２１が圧入手段により立設状態に固定さ
れ、この固定シャフト２１の外周面には、図１及び図２
に示した上下一対の玉軸受１，１を介して円筒状のロー
タハブ２３の内方筒壁部２４が回転自在に支持されてい
る。各玉軸受１，１は、環状のスペーサ部材２７を介在
して軸方向の相互間隔を保持された状態で、各々の外輪
３が支持筒壁部２４の内周面に接着され、且つ各々の内
輪２が図１及び図２に示した方向に予圧を付与した状態
で固定シャフト２１の外周面に接着されている。

【００２９】モータブラケット２０の外周面縁部には、
段部２８を有する環状の支持突壁２９が上方に向け一体
形成されている。ステータコア３１にコイル３２が捲回
されてなるステータ３０は、支持突壁２９の段部２８に
外嵌して固定され、固定シャフト２１に対し同心状に配
置されている。ロータハブ２３の外方筒壁部３３の内周
面には、円筒状のロータマグネット３４が内嵌固定され
てステータコア３１に対し径方向に間隙を介して相対向
している。また、外方筒壁部３３の外周部には、この外
方筒壁部３３に外嵌固定される記録ディスク（図示せ
ず）を支持するための鍔部３７が設けられている。な
お、ロータハブ２３における玉軸受挿入孔３８には磁性
流体シール装置３９が嵌入され、この磁性流体シール装
置３９は、ロータハブ２３と固定シャフト２１との間を
シールして玉軸受１，１などからの潤滑剤の飛散や不浄
の空気がディスク室内に飛散するのを防止する。

【００３０】このモータは、ステータ３０のコイル３２
に通電することにより、ステータ３０とロータマグネッ
ト３４間で磁気作用が生じて、ロータハブ２３が固定シ
ャフト２１を回転支軸として上述の一対の玉軸受１，１
を介して回転する。この記録ディスク駆動用モータで
は、特に、低消費電力化、低騒音化及び長寿命化を要求
されるが、上述のようにフリクショントルクが格段に低
減した玉軸受１，１を用いているので消費電力が低減
し、ボール７における内輪２と外輪３との両転走部１
７，１８に転接する回動軌跡が通過する収容部１０に潤
滑剤を効率的に集中させているので、ボール７の転動が
安定化して騒音を低減でき、玉軸受１の潤滑性能の格段
の向上によって潤滑不良による焼き付きの発生を長期間
にわたり確実に防止でき、長寿命化を図ることができ
る。また、潤滑剤が少量で済むため潤滑剤が漏れること
がない。それ故に、このモータは、上述の玉軸受を適用
したことにより、高性能な記録ディスク駆動用モータと
なる。

【００３１】以上、本発明にかかる一実施形態について
説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
即ち、例えば、潤滑剤保持溝は、上記では回動軌跡であ
る線Ｔ上に配置されているが、この線上に限るものでは
なくこの線を基準に沿って配置されてもよい。また、前
述の玉軸受の潤滑剤保持溝は、何れも動圧が発生するよ
うに複数個のＶ字形状溝から構成されているが、Ｖ字形
状以外の溝形状にしてもよい。更に、例えば、環状溝に
して積極的に動圧を発生させない溝でもよい。何れもボ
ールの両転走部１７，１８に転接する回動軌跡の通過線
上に溝が位置するようにすればよい。また、転動体に球
体を使用したものを示したが、これ以外のものでも適用
可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明の玉軸受によれば、
ボール保持器の収容部に、ボールにおける内輪と外輪と
の両転走部に転接する回動軌跡に沿って並ぶ複数の潤滑
剤保持溝を配設した構成としたので、従来のように潤滑
剤を収容部に単に確保しておく程度の作用に止まらず、
内部の潤滑剤を転走部に効果的に集中させて最大限に活
用すくことができるから、剛性を十分に確保できる程度
に予圧をかけても、フリクショントルクが格段に低減す
るとともに、騒音の発生や潤滑不良による焼き付きの発
生を長期間にわたり確実に防止して長寿命化を図ること
ができる。また、潤滑剤が少量で済むため潤滑剤の漏れ
を防止できる。

【００３３】また、本発明の記録ディスク駆動用モータ
によれば、フリクショントルクが格段に低減した本発明
の玉軸受を用いて構成しているので、消費電力を低減で
き、ボールにおける内輪と外輪との両転走部に転接する
回動軌跡の部位が通過するボール保持面に潤滑剤を効率
的に集中させているので、ボールの転動が安定化して騒
音を低減でき、玉軸受の潤滑性能の格段の向上によって
長期間にわたり潤滑不良による焼き付きの発生を確実に
防止でき、長寿命化を図ることができるから、記録ディ
スク駆動用としての高性能な要件を満たしたものとな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る玉軸受を示す縦断面
図である。

【図２】同上の玉軸受を２個一対として設ける場合の下
部に設置する形態を示す玉軸受の縦断面図である。

【図３】同上の玉軸受におけるボール保持器を示す斜視
図である。

【図４】同上のボール保持器の一部の拡大斜視図であ
る。

【図５】本発明の一実施形態に係る記録ディスク駆動用
モータを示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 玉軸受 ２ 内輪 ３ 外輪 ４ ボール保持器 ７ ボール １０ 収容部 １３ 固定主軸（静止部材） １４ 回転体（回転部材） １７ ボールと内輪との転走部 １８ ボールと外輪との転走部 １９ 潤滑剤保持溝 １９ａ Ｖ字形状溝 ２１ 固定シャフト（静止部材） ２３ ロータハブ（回転部材）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状であって互いに同心状に配置され
   た内輪と外輪との間に、転動体を収容する収容部が周方
   向に複数配列された環状の転動体保持器が介在され、こ
   の収容部に潤滑剤とともに回動自在に保持された複数個
   の転動体が、前記内輪及び外輪にそれぞれ転接するよう
   配置されてなる玉軸受において、 前記収容部における前記転動体が接触する接触部が、前
   記転動体の自転軸に直交し且つ前記転動体が前記内輪及
   び外輪に転接する両転送部を含む平面が前記収容部の内
   面に交わることで形成される円弧であって、この円弧に
   沿って潤滑剤保持溝が形成されていることを特徴とする
   玉軸受。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記潤滑剤保持溝
   は、複数のＶ字形状溝が位置し、このＶ字形状溝の折曲
   部の先端が、前記転動体の自転方向に向いて形成されて
   なる玉軸受。
3. 【請求項３】 静止部材と、この静止部材に相対的に回
   転自在である回転部材と、この回転部材と前記静止部材
   との間に介在されて前記回転部材を前記静止部材に回転
   自在に保持させる玉軸受とを備え、 前記玉軸受は請求項１または２の何れかに記載の記録デ
   ィスク駆動用モータ。