JP2000039020A

JP2000039020A - 転がり軸受装置

Info

Publication number: JP2000039020A
Application number: JP10207773A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Muraki; 宏光村木; Koichi Kawakami; 耕一川上
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1998-07-23
Filing date: 1998-07-23
Publication date: 2000-02-08

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単かつ安価な構成で、制御の高速化と高精
度化を図ることがきると共に、フレッチング摩耗を抑制
でき機能低下を抑制できる転がり軸受装置を提供する。【解決手段】玉軸受６の転動体の材質としてセラミッ
クを用いると共に、軌道面に油を注入しておく。また、
玉軸受６の内輪６Ａ或いは軸３の少なくとも一方の熱膨
張係数が、外輪６Ｂ及びハウジング７のそれよりも大き
くなるように材質を選定する。これにより、例え潤滑油
が枯渇したとしても、フレッチング摩耗を抑制できると
共に、高温時（実働時）における軸受すきまの増大延い
ては予圧抜けを抑制できる。従って、簡単かつ安価な構
成としながら、長期に亘って、制御の高速化と高精度化
を維持促進することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転がり軸受装置に
関し、例えば磁気ディスク装置におけるスイングアーム
用の軸受装置のように、高速で微少揺動する部位での使
用に適した転がり軸受装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスイングアーム用軸受装置では、
例えば図２のように、ハウジング１２に固定された軸１
３に、一対の玉軸受１０、１１を介して、揺動部材１４
が揺動可能に取り付けられ、該揺動部材１４にスイング
アーム１５が支持されている。前記スイングアーム１５
は、ロータ及びステータ等から成るモータ１６により駆
動される。ところで、従来においては、潤滑剤としてグ
リースが密封された２個の玉軸受１０、１１に予圧（軸
振れ、転動体の滑り、振動や騒音の防止のために、転動
体と内外輪との間隙を調整すべく軸受に与えられるアキ
シャル荷重を言う）をかけて使用するのが一般的であ
り、その玉軸受１０、１１の転動体（以下、玉或いはボ
ールとも言う）の材質には軸受鋼またはステンレス鋼が
使用されている。

【０００３】また、軸受１０、１１の内外輪の材質は同
一で、共に軸受鋼或いはマルテンサイト系ステンレス鋼
が使用されている。更に、軸１３と揺動部材１４の材質
も同一で、共にオーステナイト系ステンレス鋼が用いら
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一方、近年において
は、磁気ディスク装置は益々高密度化が要求されてい
る。このため、ディスクに信号を記録するトラックの幅
は益々狭くなってきており、信号を記録再生するヘッド
を搭載するスイングアームには、目標トラックへのアク
セスの高速化と位置決め精度の向上が一層強く要求され
る。

【０００５】従って、スイングアームを支持する玉軸受
には、制御の高速化と高精度化を満足するために、低ト
ルクであることと、トルクスパイク（急激なトルク変
動）のようなトルク変動が無いことが要求される。ま
た、ヘッドとディスクとのスペーシングが小さくなるに
従い、従来にも増して玉軸受には飛散や蒸発の少ない潤
滑剤や潤滑方法が求められている。

【０００６】ところで、前述した従来のスイングアーム
用の玉軸受装置（図２参照）において、低トルク化のた
めに、グリース量を極端に少なくすると、所定期間使用
した後には軌道面とボールとの接触部の潤滑剤が枯渇な
どして、玉軸受の軌道がフレッチングにより損傷し易く
なるおそれがあり、以て位置決め精度を高く維持しなが
ら制御の高速化等を図ることが困難となるおそれがあっ
た。

【０００７】本発明は、かかる従来の実情に鑑みなされ
たもので、簡単かつ安価な構成で、制御の高速化と高精
度化を図ることができると共に、低トルク化やトルク変
動の抑制を図るために潤滑剤を少なくしたり或いは低粘
度な潤滑剤を用いたりしても、フレッチング摩耗を抑制
でき機能低下を抑制できる転がり軸受装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に記
載の発明では、回転中心内側から転動体を転動自由に支
持する内輪部と、回転中心外側から転動体を転動自由に
支持する外輪部と、前記内輪部と前記外輪部との間に介
装されるセラミックからなる転動体と、を含んで構成さ
れた転がり軸受装置において、前記内輪部の熱膨張係数
が、前記外輪部の熱膨張係数より大きくなるように、前
記内輪部と前記外輪部の材質を選定するようにした。

【０００９】このように、転動体をセラミックで構成す
れば、例え潤滑剤が枯渇等したとしても、フレッチング
摩耗を抑制でき、装置の耐久性を向上させることができ
る。しかも、例えば、低トルク化やトルク変動の抑制を
図るべく、潤滑剤を少なくしたり或いは潤滑剤として潤
滑油を用いたりしても、フレッチング摩耗が少ないの
で、低トルクでトルク変動の少ない特性を長期に亘って
良好に維持することができる。

【００１０】更に、本発明では、前記内輪部の熱膨張係
数が、前記外輪部の熱膨張係数より大きくなるように、
前記内輪部と前記外輪部の材質を選定するようにしたの
で、高温時（実働時など）における軸受すきまの増大延
いては予圧抜けを抑制することができ、以て軸振れ、ガ
タ等を抑制をできると共に、軸受の共振周波数の低下を
抑制することができる。このため、フレッチング摩耗の
抑制等のために、転動体としてセラミックを採用して
も、高温時における位置決め精度の低下、共振周波数の
低下などを確実に回避することができる。

【００１１】従って、簡単且つ安価な構成でありなが
ら、制御の高精度化を図りつつ制御の高速化等を促進す
ることが可能となる。

【００１２】請求項２に記載の発明では、前記転動体
と、前記内輪部の転動体軌道面及び前記外輪部の転動体
軌道面と、の間の潤滑剤として、潤滑油を用いるように
した。

【００１３】かかる構成とすれば、グリース潤滑等に比
べ、潤滑剤の初期の飛散を少なくできると共に、低トル
ク化やトルク変動の抑制を図ることができ一層、制御の
高速化と高精度化を促進することが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を、添付の
図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形
態に係る転がり軸受装置を示す。図１において、大径部
２Ａを基端部に有する支持部２が、支持台１から延伸さ
れて形成され、該支持部２の外周には、筒状の軸３が挿
着される。該軸３の基端側３Ａ及び先端側３Ｂの外周部
分には、スイングアーム（ここでは図示せず。図２等参
照）等に連結されるハウジング７を揺動自由に支持する
ための一対の玉軸受６が嵌合保持されている。

【００１５】即ち、軸３の基端側３Ａ及び先端側３Ｂの
外周部分には、玉軸受６の内輪（インナーレース）６Ａ
が嵌合保持（圧入など）され、玉軸受６の外輪（アウタ
ーレース）６Ｂは、前記ハウジング７の内周面に嵌合保
持されている。

【００１６】なお、軸３は、前記支持部２よりその延伸
方向において所定量長く形成されると共に、前記ハウジ
ング７の内周面には、各玉軸受６を挿着したときに、前
記軸３の両端面と玉軸受６の内輪６Ａの外側端面６ａと
が略一致するような位置、或いは前記軸３の両端面から
玉軸受６の内輪６Ａの外側端面６ａが若干突出するよう
な位置に、各玉軸受６の外輪６Ｂを位置決めする段部７
Ａが形成されている。

【００１７】このため、図１のように、前記軸３を支持
部２に挿入し、支持部２に締結部材５を介して板状部材
４を締結すると、該板状部材４の下面、前記段部７Ａ、
前記大径部２Ａの段部２Ｂ（支持部２の延伸方向に略直
角な平面部分）を介して、各玉軸受６を軸３の延伸方向
において予圧しつつ、各玉軸受６と軸３とを位置決め固
定することができる。これにより、各玉軸受６の外輪６
Ｂに連結されたハウジング７延いてはスイングアーム
（図示せず）等を良好に軸３を中心とし揺動（スイン
グ）させることができることになる。

【００１８】ところで、本実施形態では、玉軸受６の潤
滑剤として油を用いており、予め軌道面に微量の油を注
入してある。この油潤滑によれば、グリース潤滑の場合
に比べて、潤滑剤の初期の飛散を少なくできると共に、
低トルク化やトルク変動の抑制を図ることができる。な
お、油を軌道面に注入する代わりに、予め軌道面に微量
の油を薄く塗布しておく潤滑方法である、いわゆるオイ
ルプレーティング処理等を採用することもできる。

【００１９】また、本実施形態では、各玉軸受６の転動
体（ボール）６Ｃには、セラミックボールが用いられて
いる。セラミックボールは、硬度が高いため、耐摩耗性
に優れ、フレッチング摩耗が少ないと言った特徴があ
る。このため、たとえ油潤滑の欠点である潤滑油の枯渇
が生じたとしても、フレッチング摩耗を抑制することが
できる。

【００２０】即ち、本実施形態のように、油による潤滑
と、セラミックボールと、を組み合わせると、潤滑剤の
初期の飛散を少なくできると共に、低トルク化やトルク
変動の抑制を図ることができ、且つ、油潤滑の欠点であ
る潤滑油の枯渇などが生じたとしても、フレッチング摩
耗を抑制することができる。

【００２１】なお、玉軸受６の転動体としてセラミック
ボールを用いた場合に、内輪６Ａ、外輪６Ｂに同一のス
テンレス鋼または軸受鋼を用いるか、或いは軸３とハウ
ジング７に同一のステンレス鋼を用いると、高温時（実
働時など）には、これらの鋼とセラミックの熱膨張係数
（体積熱膨張係数を含む概念であるが、ここでは線熱膨
張係数で代表することとする）の違いから、玉軸受６内
の軸受すきまが大きくなるおそれがある。これでは、玉
軸受６に対する予圧が抜け、共振周波数が低下し、延い
てはスイングアームの位置決め性能が低下するおそれが
ある。

【００２２】前記予圧が抜けないようにするためには、
内輪６Ａ、外輪６Ｂ、軸３及びハウジング７のすべての
材質の線熱膨張係数を、前記セラミックボール６Ｃと同
じにすることが考えられるが、かかる方法では製品コス
トが増大してしまうことになる。

【００２３】そこで、本実施形態では、前記予圧が抜け
ないようにするために、内輪６Ａの線熱膨張係数を外輪
６Ｂのそれよりも大きくする、或いは軸３の線熱膨張係
数をハウジング７のそれよりも大きくする、若しくは内
輪６Ａ及び軸３の線熱膨張係数を外輪６Ｂ及びハウジン
グ７のそれよりも大きくするように、それぞれの材質を
選択する。

【００２４】即ち、セラミックボール６Ｃより回転中心
内側にあるセラミックボール６Ｃの支持に関与する内輪
部（例えば、内輪６Ａ或いは軸３等が相当する）の材料
の線熱膨張係数が、セラミックボール６Ｃより回転中心
外側にあるセラミックボール６Ｃの支持に関与する外輪
部の構成部材（例えば外輪６Ｂ或いはハウジング７等が
相当する）の材料の線熱膨張係数よりも大きくなるよう
に、その材質を選定する。

【００２５】例えば、内輪６Ａには軸受鋼を、外輪６Ｂ
には焼きが入るマルテンサイト系ステンレス鋼を用いる
ことができる。或いは、軸３にオーステナイト系ステン
レス鋼を、ハウジング７にはマルテンサイト系ステンレ
ス鋼を用いることができる。更に、内輪６Ａに軸受鋼
を、軸３にオーステナイト系ステンレス鋼を、外輪６Ｂ
に焼きが入るマルテンサイト系ステンレス鋼を、ハウジ
ング７にマルテンサイト系ステンレス鋼を用いることな
ども可能である。なお、各材質の線熱膨張係数は、以下
のようである。軸受鋼；１２．５×１０^-6 マルテンサイト系ステンレス鋼；１０．１×１０^-6 オーステナイト系ステンレス鋼；１６．３×１０^−６セラミック（窒化珪素）；３．２×１０^−６

【００２６】このように、内輪６Ａ或いは軸３の少なく
とも一方の線熱膨張係数を、外輪６Ｂ及びハウジング７
のそれよりも大きくなるように材質を選定すれば、内輪
６Ａ及び軸３の線熱膨張係数と外輪６Ｂ及びハウジング
７のそれとを同一にしていた従来における予圧の抜けの
発生を抑制できることになる。このため、フレッチング
摩耗の抑制等のために、セラミックボール６Ｃを採用し
たとしても、従来のような位置決め精度の低下、玉軸受
６の共振周波数の低下などを確実に回避することができ
る。

【００２７】以上のように、本実施形態に係る玉軸受装
置によれば、予め玉軸受６の軌道面に油を注入するよう
にしたので、高速で微小揺動するようなところで使用さ
れても、グリース潤滑の場合に比べて潤滑剤の初期の飛
散を抑制できると共に、低トルク化とトルク変動の抑制
を図ることができる。

【００２８】また、本実施形態によれば、転動体の材質
としてセラミックを用いるようにしたので、例え潤滑油
が枯渇したとしても、フレッチング摩耗を抑制でき、延
いては装置の耐久性を向上させることができる。しか
も、フレッチング摩耗が少ないので、低トルクでトルク
変動の少ない良好な特性を長期に亘って維持することが
できる。

【００２９】更に、本実施形態においては、内輪６Ａ或
いは軸３の少なくとも一方の線熱膨張係数が、外輪６Ｂ
及びハウジング７のそれよりも大きくなるように材質を
選定するようにしたので、高温時（実働時）における軸
受すきまの増大延いては予圧抜けを抑制でき、以て軸振
れ、ガタ等を抑制をできると共に、玉軸受６の共振周波
数の低下を抑制することができる。このため、本実施形
態に係る玉軸受装置６は、スイングアーム等の揺動部材
の位置決め性能を高めることができ、例えば磁気ディス
クのスイングアーム用軸受装置として好適なものとなり
得る。

【００３０】なお、上記実施形態では、玉軸受装置につ
いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、ころ軸受装置等、あらゆる転がり軸受装置（アンギ
ュラー型式なども含む）に適用することができるもので
ある。

【００３１】また、本実施形態では、潤滑剤として潤滑
油を用いることとして説明したが、ボール６ｃをセラミ
ックボールとし、内輪６Ａ或いは軸３の少なくとも一方
の線熱膨張係数が、外輪６Ｂ及びハウジング７のそれよ
りも大きくなるように材質を選定するようにすれば、例
えば潤滑剤としてグリース等を使用するようにしても、
フレッチング摩耗を抑制しながら、高温時（実働時な
ど）における軸受すきまの増大延いては実質的な予圧低
下を抑制できるので、従来に対して、制御の高精度化を
長期に亘って達成することがきる。なお、潤滑剤（例え
ばグリースなど）を少なくしたり或いは低粘度な潤滑油
を用いれば、低トルク化やトルク変動の抑制を図ること
ができ、一層、制御の高速化と高精度化を促進すること
が可能である。

【００３２】ところで、上記実施形態では、内輪６Ａと
軸３とを別体として説明したが、これらを本発明に係る
内輪部として一体的に形成することもできる。また、同
様に、外輪６Ｂとハウジング７とを別体として説明した
が、これらを本発明に係る外輪部として一体的に形成す
ることもできるものである。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、簡単かつ安価な構成で、フレッチング摩
耗を抑制して装置の耐久性を向上させることができると
共に、長期に亘って、制御の高速化と高精度化とを維持
促進することが可能となる。請求項２に記載の発明によ
れば、潤滑剤の初期の飛散を少なくできると共に、低ト
ルク化やトルク変動の抑制を図ることができ、一層、制
御の高速化と高精度化を促進することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る玉軸受装置の構成
を示す断面図である。

【図２】従来のスイングアーム用軸受装置の構成を示す
断面図である。

【符号の説明】

２支持部３軸６玉軸受６Ａ内輪（インナーレース）６Ｂ外輪（アウターレース）６Ｃ転動体（ボール）７ハウジング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3J012 AB11 AB12 BB01 BB03 FB10 FB11 3J101 AA02 AA13 AA42 AA54 AA62 BA10 BA53 BA54 BA70 CA11 CA32 EA03 EA06 EA41 EA67 FA33 FA35 FA41

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転中心内側から転動体を転動自由に支
持する内輪部と、回転中心外側から転動体を転動自由に支持する外輪部
と、前記内輪部と前記外輪部との間に介装されるセラミック
からなる転動体と、を含んで構成された転がり軸受装置において、前記内輪部の熱膨張係数が、前記外輪部の熱膨張係数よ
り大きくなるように、前記内輪部と前記外輪部の材質が
選定されたことを特徴とする転がり軸受装置。
【請求項２】前記転動体と、前記内輪部の転動体軌道
面及び前記外輪部の転動体軌道面と、の間の潤滑剤とし
て、潤滑油を用いることを特徴とする請求項１に記載の
転がり軸受装置。