专利名称：具有旋转对称凹穴的保持架的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将滚转部件保持在滚珠轴承座圈内的保持架。尤其是，本发明涉及一种具有旋转对称凹穴的保持架，且能够很容易制造用于它的模具。
背景技术：
在使用滚转部件的轴承中，通过使用保持架来防止滚转部件的脱离以及由于相邻滚转部件之间的接触而引起的摩擦。使用保持架使得滚转部件能够在轴承座圈内旋转，同时使它们保持分开特定的固定距离。
图10表示了用于滚珠轴承中的普通保持架1。该保持架1为具有多个凹穴3的环形部件(在图10中只表示了一个凹穴)，这些凹穴3安装着滚珠2。滚珠2装入在滚珠轴承(未示出)的内环和外环之间的座圈内。滚珠2在滚珠轴承的座圈内旋转。凹穴3的内表面4A为球形，该球形与滚珠2的表面曲率匹配。通常，凹穴3的内径D1设置得稍微大于滚珠2的直径D，例如D1＝1.03D。因为D1大于D，因此在滚珠2和凹穴3的内表面之间形成间隙C。该间隙C可以装有润滑剂。
使用保持架1可以防止相邻滚珠2之间接触，并能够使滚珠2平稳旋转。因此，抑制了摩擦力矩和摩擦热，并使内环和外环彼此相对地平稳旋转。
当使用普通的保持架1时，在滚珠2和凹穴3之间形成间隙C。该间隙C装有润滑剂。但是当转速超过10000rpm时，例如由于滚珠2的自激振动，在间隙C中产生不规则波动。在间隙C中的不规则波动导致形成泵送作用，这又引起润滑剂压力波动以及由于润滑剂粘性而引起的剪切阻力波动。因此，滚珠轴承的旋转变得不稳定，非重复的径向跳动(NRRO)增加，振动和噪音增加，且润滑剂从间隙C中泄漏。
例如对于计算机硬盘、磁盘和光盘，记录介质越来越致密，驱动装置转速越来越高，这要求具有很高旋转精度、较低摩擦、较低噪音以及较长使用寿命的主轴电动机轴承，以便驱动这些记录盘。
一种减小振动的方法是使间隙C更小。但是当间隙C制成更小时，在滚珠2和凹穴3的内表面4A之间的接触表面增加。接触表面的增加减小了装于间隙C中的润滑剂的量，并增加了旋转扭矩。
上述问题由美国专利No.4225199和日本实用新型S.57-87827通过将保持架凹穴3的内表面4A制成多面体形状而解决。多面体形状提供了在凹穴内表面4A和滚珠2之间的固定间隙以及在滚珠2和保持架1之间的点接触，从而增加了润滑剂的保持量，并形成平稳旋转。
不过，因为上述现有技术参考文献所述的凹穴内表面4A为多面体形状，因此，用于形成该保持架的模具的形状复杂。因为对于复杂形状来说，制造步骤例如切割、研磨和其它机械加工将更复杂，因此，模具的制造将更昂贵。因此，需要提供一种滚珠轴承保持架，该保持架将增加润滑，并通过减小振动和噪音而进行平稳旋转，并且能够很容易且具有成本效益地进行制造。
发明内容
本发明涉及一种保持架，该保持架克服了现有技术的缺点，同时提高了润滑剂的保持量并减小了振动、噪音和非重复跳动。该保持架有环形本体，该环形本体具有多个凹穴。各凹穴有一对拐角部分，该对拐角部分形成开口。在一个实施例中，凹穴有球形内表面，并有一对锥形表面。包括拐角部分的凹穴的几何形状是旋转对称的。在另一实施例中，凹穴有球形内表面以及至少两对锥形表面。这时，包括拐角部分的凹穴的几何形状也是旋转对称的。在两个实施例中，凹穴几何形状的旋转对称使得在各个实例中形成凹穴的模具部件能够利用单个旋转轴而以很高机械加工精度进行机械加工。
通过阅读下面所述的通过实例并参考附图给出的详细说明，将更清楚本发明的其它特征和优点。
附图的简要说明图1是第一实施例的保持架凹形部分的剖视图。
图2是第一实施例的保持架的透视图。
图3是图2的保持架的凹穴的放大图。
图4是穿过图1中的线A-A的剖视图。
图5是用于模制图2的保持架的凹穴部分的模具部件的放大图。
图6是第二实施例的保持架的透视图。
图7是图6的保持架的凹穴的放大图。
图8是图6的保持架的凹穴的放大剖视图。
图9是用于模制图6的保持架的凹穴部分的模具部件的放大图。
图10是普通凹穴部分的放大剖视图。
具体实施例方式
图2和3表示了用于保持多个滚珠(未示出)的“冠”形保持架4。滚珠是滚转部件，其装入形成于径向滚珠轴承(未示出)的外环和内环之间的座圈内。多个凹穴5沿保持架4的周向等间距布置，每个凹穴5保持一个滚珠。凹穴5的数目随轴承中的滚珠的数目而变化。
各凹穴5有一对拐角部分7，该对拐角部分7从环形部件6的一个边缘凸出。各凹穴5沿三个方向开口-环形部件6的内周和外周方向以及环形部件6的一个边缘方向。凹穴5的内表面8为与滚珠表面相对应的球形(即凹表面形状)。当滚珠压入在凹穴5的一个边缘处的开口内时，拐角部分7伸展开，从而允许滚珠装入凹穴5内，并在该凹穴5内旋转。
图1表示了保持架4的一个凹穴5的剖视图。凹穴5的球形内表面8的直径D2大于滚珠的直径D，优选是D2＝1.03D-1.06D。一对锥形表面9形成于一对拐角部分7的内表面上。锥形表面9的平面在空间中延伸时将相交于顶点P。连接着顶点P和内表面8的中心C的线将等分在顶点P处形成的角。锥形表面9落入直径等于内表面8的直径的圆周内。因此，与锥形表面9相切的球表面S的直径稍微大于滚珠直径D，但是小于内表面8的直径D2。该球表面S的直径D3可以设置为D3＝1.005D-1.025D；优选是大约D3＝1.016D-1.020D。
内表面8的锥形表面9和底部10与滚珠接触(见图1)。因此，滚珠在三点被支承。这使得滚珠旋转，并抑制在高速时的自激振动。在凹穴5内表面8和滚珠之间形成固定间隙C1。该固定间隙C1保持着润滑剂，并将润滑剂可靠地供给摩擦表面，从而增加润滑和减小振动、噪音和NRRO。图4表示了其中装入滚珠的凹穴5的宽度W。该宽度W比相同尺寸的普通保持架凹穴的宽度小大约15％。减小宽度W导致滚珠和凹穴5的锥形表面9和底部10之间的接触长度缩短。接触长度缩短导致摩擦减小，并减小了轴承旋转力矩，这又能够减小球形表面S的直径。球形表面S的直径减小导致能精确定位滚珠。保持架4可以通过注射模制可热塑的树脂例如尼龙66或聚苯撑硫醚(PPS)而制造。
图5表示了模具部件11。该模具部件11是可以用于形成保持架4的凹穴5的注射模制工具的一部分。该模具部件11有柱形主体单元11A。锥形部分11D与该柱形主体单元11A相连。柱形部分11E与该锥形部分11D相连。锥形部分11D的较大直径小于柱形主体单元11A的直径。因此，环形环11F形成于柱形主体单元11A的一端上。将柱形主体单元11A的直径选择为这样，即拐角部分7的顶部由该环形环11F形成。锥形部分11D和柱形部分11E形成在凹穴5的开口处的入口几何形状。锥形部分11C与柱形部分11E相连，而球形部分11B与该锥形部分11C相连。锥形部分11C形成锥形表面9，而球形部分11B形成凹穴5的内表面8。凹穴5内表面的底部10可以有平面(planer)形状。为了使底部10有平面形状，可对球形部分11B进行机械加工而在它的自由端有平面形状。模具部件11的几何形状为旋转对称的，并可以很容易地利用单个旋转轴线而以很高机械加工精度对其进行机械加工。因此，模具部件11的制造成本降低。可以利用具有上述几何形状的模具而制造保持架4。
在使用时，特定数目的滚珠插入保持架4中。包括滚珠的保持架4再置于轴承的外环和内环之间。然后，将润滑剂注入轴承内，并安装挡板，以防止润滑剂溅开和外部物体进入到轴承的座圈中。
图6-9表示了“冠”形保持架12的第二实施例。只详细介绍保持架12的与保持架4不同的部分。
保持架12有形成于环形部件6上的多个凹穴5(图6中所示为10个凹穴)。各凹穴5的内表面8上有一对锥形表面9，另外一对锥形表面13朝向空穴5底部。锥形表面9和锥形表面13的平面在空间中延伸时分别相交于顶点P和Q(见图8)。P和Q都在通过内表面8的中心C的线上。球形表面S与锥形表面9和锥形表面13接触。球形表面S的直径稍微大于滚珠直径D。球形表面S的直径D3近似为D3＝1.005D-1.025D，或者优选是D3＝1.01D-1.020D。内表面8的尺寸D2近似为D2＝1.03D-1.06D。
在保持架12中，滚珠通过锥形表面9和13而在4个点处被支承。固定间隙C1形成于滚珠和凹穴5的内表面8之间，从而导致产生与第一实施例所述相似的作用和效果。
保持架12也可以制成有三对或更多对锥形表面。
图9表示了模具部件14。该模具部件14有柱形主体单元14A、锥形部分14G、柱形部分14H和环形环14F，它们的形状和功能分别与前述柱形主体单元11A、锥形部分11D、柱形部分11E和环形环11F相同。柱形部分14H与该锥形部分14E相连，该锥形部分14E再与球形部分14C相连。该球形部分14C与锥形部分14D相连，该锥形部分14D再与球形部分14B相连。锥形部分14E和14D分别形成锥形表面9和13。球形部分14B和14C形成球形内表面8。模具部件14A的几何形状为旋转对称的，并可以很容易地利用单个旋转轴线而以很高的机械加工精度对其进行机械加工。因此，模具部件14的制造成本降低。可以利用具有上述几何形状的模具而制造保持架12，且该保持架12将有参考保持架4所述的全部优点。
上述实施例只是作为实例。本说明书是举例说明，而不是进行限定；本领域技术人员根据本说明书可以知道其它变化形式，这些变化形式将落在附加权利要求的范围内。
权利要求
1.一种保持架，包括环形部件；多个凹穴，这些凹穴形成于该环形部件内；形成于各凹穴内的内表面；以及至少一对锥形表面，该至少一对锥形表面形成于各凹穴内；其中该凹穴的形状是旋转对称的。
2.根据权利要求1所述的保持架，其中所述内表面的直径大于插入各凹穴内的滚转部件的直径。
3.根据权利要求1所述的保持架，其中插入各凹穴内的滚转部件由所述锥形表面和内表面支承。
4.根据权利要求1所述的保持架，其中该内表面是球形的。
5.根据权利要求1所述的保持架，其中，该保持架由从尼龙66和聚苯撑硫醚中选择的材料制成。
6.根据权利要求1所述的保持架，其中所述内表面的直径为插入各凹穴内的滚转部件的直径的1.03-1.06倍。
7.根据权利要求1所述的保持架，其中与所述的一对锥形表面相切的表面的直径为插入各凹穴内的滚转部件的直径的1.016-1.02倍。
8.一种保持架，包括环形部件；多个凹穴，这些凹穴形成于该环形部件内；形成于各凹穴内的内表面；以及至少两对锥形表面，该至少两对锥形表面形成于各凹穴内；其中该凹穴的形状是旋转对称的。
9.根据权利要求8所述的保持架，其中所述内表面的直径大于插入各凹穴内的滚转部件的直径。
10.根据权利要求8所述的保持架，其中插入各凹穴内的滚转部件由该锥形表面支承。
11.根据权利要求8所述的保持架，其中该内表面是球形的。
全文摘要
一种保持架，其有具有多个凹穴的环形本体。各凹穴有形成一开口的一对拐角部分。该凹穴有球形内表面和一对锥形表面。或者，该凹穴有球形内表面和至少两对锥形表面。包括拐角部分的凹穴的几何形状为旋转对称的。该保持架提高了润滑剂的保持量，并减小了振动、噪音和非重复跳动。
文档编号F16C33/38GK1461897SQ03138518
公开日2003年12月17日 申请日期2003年5月30日 优先权日2002年5月30日
发明者山本卓也 申请人:美蓓亚株式会社