JP2002039192A

JP2002039192A - スイングアーム用の軸受装置

Info

Publication number: JP2002039192A
Application number: JP2000219047A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Muraki; 宏光村木; Kenji Takei; 健治武井; Masaomi Shiraishi; 正臣白石
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2000-07-19
Publication date: 2002-02-06

Abstract

(57)【要約】【課題】軸方向の高さが低く、部品点数が少なく、且
つ低コストであるスイングアーム用の軸受を提供するこ
と。【解決手段】磁気ディスク装置に備えられるスイング
アーム１３をシャフト１１に軸支するラジアル型の玉軸
受２０を備え、前記玉軸受２０が、前記シャフト１１に
固定される内輪２１と、前記スイングアーム１３に直接
的又は間接的に固定される外輪２２と、前記内輪２１の
軌道面２４と前記外輪２２の軌道面２３との間に配置さ
れる玉２５とを備えた軸受装置１０において、前記玉軸
受２０が１つ備えられ、前記内輪２１及び前記外輪２２
の固定状態が圧入固定であり、前記玉２５が、前記内輪
軌道面２４及び前記外輪軌道面２３と３点以上する接触
することを特徴とする軸受装置１０。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速で微少振動す
る部位に用いられる軸受装置に関し、特に、磁気ディス
ク装置に備えられるスイングアーム用の軸受装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図面を参照しながら従来型の軸受装置を
説明する。図７には、従来型の軸受装置１００の断面図
が示される。軸受装置１００は、磁気ディスク装置であ
るハードディスク装置に備えられる部品である。この装
置は、ベース（図示せず）に固定されたシャフト１０１
に取り付けられた２つの玉軸受１０２ａ，１０２ｂを備
えている。

【０００３】玉軸受１０２ａ，１０２ｂは、内径面がシ
ャフト１０１に接着された内輪１０３ａ，１０３ｂと、
外径面にハウジング１０４が接着剤により接着された外
輪１０５ａ，１０５ｂと、内輪１０３ａの内輪軌道面１
０６ａ，１０６ｂ及び外輪１０５ａ，１０５ｂの外輪軌
道面１０７ａ，１０７ｂの間に配置された複数の玉１０
８ａ，１０８ｂとを備えている。また、複数の玉１０８
ａ，１０８ｂは、それぞれが、内輪軌道面１０６ａ，１
０６ｂ及び外輪軌道面１０７ａ，１０７ｂと２点で接触
しており、且つ保持器（図示せず）によって、玉軸受１
０８ａ，１０８ｂの周方向に一定間隔を空けて配置され
ている。また、内輪１０３ａ，１０３ｂ及び外輪１０５
ａ，１０５ｂの間にはグリースが密封されている。更
に、ハウジング１０４にはボイスコイルモータ１０９と
スイングアーム１１０とが接着されている。

【０００４】玉軸受１０２ａにはアキシアル方向に予圧
がかけられており、これによってある一定の接触角を有
している。また、玉軸受１０２ｂにもアキシアル方向に
予圧がかけられており、これによってある一定の接触角
を有している。この予圧によって、軸受装置１０の剛性
を高めると共に、軸受装置１００のアキシアル方向の振
動及び共振を抑えている。

【０００５】そして、玉軸受１０２ａと玉軸受１０２ｂ
とは、同じ形状及び構造を有しており、玉軸受１０２ａ
の接触角及び玉軸受１０２ｂの接触角の大きさは等し
い。そして、２個の玉軸受１０２ａ，１０２ｂを組み合
わせることで、軸受装置１００は、アキシアル方向及び
ラジアル方向の荷重を受けることができるとともに、ア
ーム先端のヘッド位置に作用する荷重によるモーメント
荷重を受けることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年、磁気ディスク装
置はますますの高密度化が求められている。このため、
磁気ディスクの信号を記録するトラックの幅はますます
狭くなってきており、更に、目標トラックへのアクセス
の高速化と位置決め性能の高精度化が要求されている。
また、磁気ディスク装置は、家庭用ＡＶ機器や携帯型情
報機器などに対しても用途の拡大が求められている。以
上から、磁気ディスク装置のスイングアームを支持する
軸受装置には、高速可動で、耐衝撃性が高く、小型で、
低コストなものが求められている。このため、制御が高
速化しても高精度を満たせる高剛性と、耐衝撃性を満た
すための高モーメント剛性を有しながら、軸方向の高さ
が低く、少ない部品点数である軸受装置が要求されてい
る。

【０００７】しかしながら、従来のスイングアーム用の
軸受装置１００は、玉軸受２個に予圧をかけて使用され
ており、このため、軸方向の長さを軸受２つ分確保する
必要があった。その結果、軸受装置の軸方向長さが長く
なってしまい、小型化に課題が残っていた。更に、玉軸
受を２個使用するので、部品点数に問題が残っていた。
更に、玉軸受は、シャフト及びハウジングとは別に組み
立てられた後に取り付けられるので、嵌め合いの関係か
ら寸法差が生じてしまい、また、確実な固定のためには
接着剤が必要であった。これは、場合によっては内輪と
軸との間あるいは外輪とハウジングとの間に隙間が生じ
てしまい、また、接着剤分の寸法ずれも生じるので、こ
れらが精度低下の原因となっていた。

【０００８】以上の事柄を鑑みて、本発明の目的は、高
い剛性と、高いモーメント剛性とを有し、且つ高精度を
有しながら、低い軸方向の高さと、少ない部品点数とを
満たし、且つ低コストなスイングアーム用の軸受を提供
することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、磁気デ
ィスク装置に備えられるスイングアームをシャフトに軸
支するラジアル型の玉軸受を備え、前記玉軸受が、前記
シャフトに固定される内輪と、前記スイングアームに直
接的又は間接的に固定される外輪と、前記内輪の軌道面
と前記外輪の軌道面との間に配置される玉とを備えた軸
受装置において、前記玉軸受が１つ備えられ、前記内輪
及び前記外輪の固定状態が圧入固定であり、前記玉が、
前記内輪軌道面及び前記外輪軌道面と３点以上する接触
することを特徴とする軸受装置によって達成される。

【００１０】本発明の軸受装置は、玉軸受において、玉
と内輪軌道面との接触部の数、又は、玉と外輪軌道面と
の接触部の数の少なくとも一方が２点以上となり、これ
らの接触部の合計が３点以上となる。また、本発明の軸
受装置においては、内輪及び外輪を圧入することによっ
て玉軸受に予圧がかけられる。ラジアル荷重は内輪の内
径面及び外輪の内径面に対して均等に付与されることが
好ましい。内輪の内径面から軸心方向に向かって付与さ
れた荷重は、内輪軌道面を介して玉に荷重を付与する。
また、外輪の外径面から軸心方向に向かって付与された
荷重は外輪軌道面を介して玉に荷重を付与する。

【００１１】以上のような構成からなる本発明の軸受装
置は、１個の玉軸受を用いるだけで、スイングアーム用
の軸受装置に必要とされる剛性及びモーメント剛性を満
たすことができる。したがって、本発明の軸受装置は、
従来型の軸受装置に比較して、低い軸方向の高さと、少
ない部品点数とを満たすことができ、更に低コストであ
る。また、玉軸受を接着によって固定する場合に比べて
高精度である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しながら本発
明の実施の形態を説明する。まず、図１及び図２を参照
しながら、本発明の第１実施形態を説明する。図１に示
されるのは、本発明の第１実施形態であるスイングアー
ム用の軸受装置１０の断面である。この軸受装置１０
は、回転軸Ｃを中心としてベース（図示せず）に固定さ
れるシャフト１１と、その周囲に配置されたハウジング
１２とを備えており、更に、シャフト１１及びハウジン
グ１２の間に玉軸受２０が配置されている。なお、玉軸
受２０はラジアル軸受である。ハウジング１２の外径面
にはスイングアーム１３及びボイスコイルモータ１４が
取り付けられている。

【００１３】玉軸受２０は、内輪２１内径面がシャフト
１１の表面に接し、且つ外輪２２外径面がハウジング１
２の表面に接している。そして、これらの内外輪２１，
２２は、シャフト１１及びハウジング１２間に圧入され
ている。内輪２１の軌道面２３及び外輪２２の軌道面２
４の間には複数の玉２５が配置されている。玉２５は、
図示されない保持器によって等間隔に保持されている。
また、内輪２１及び外輪２２の間には潤滑剤が密封され
る。

【００１４】ここで図２を参照する。図２には、玉軸受
２０の内外輪軌道面２３，２４と、玉２５との接触の様
子が示されている。各軌道面２３，２４は、断面視で玉
２５の半径よりも大きな曲率半径の２つの曲面からなっ
ている。２つの曲面の境界は軸方向において玉２５の中
心位置と同じである。

【００１５】図２から明らかなように、玉２５は、接触
部２６ａ，２６ｂにて内輪２１と接しており、また、接
触部２７ａ，２７ｂにて外輪２２と接している。したが
って、玉２５と内外輪２１，２２とは、合計４点で接触
している。そして、玉軸受２０は、シャフト１１及びハ
ウジウング１２（図１を参照）に圧入されているので、
内外輪２１，２２にはラジアル荷重（図２中においては
横方向）が付与されており、また接触部２６ａ，２６
ｂ，２７ａ，２７ｂを介して、玉２５にも荷重が付与さ
れる。このようにして、玉軸受２０にはラジアル方向の
予圧がかけられる。

【００１６】そして、接触部２６ａ及び接触部２６ｂを
介して伝達される荷重は、玉２５の表面を介すことで、
接触角α１をもって玉２５に付与される。また、接触部
２７ａ及び接触部２７ｂを介して伝達される荷重も，玉
２５の表面を介すことで、接触角α１をもって玉２５に
付与される。したがって、４つの接触部を２６ａ，２６
ｂ，２７ａ，２７ｂを介して付与される荷重は、全て同
じ接触角α１を有しており、これらの荷重はつりあって
いる。

【００１７】以上の構成からなる軸受装置１０は、玉軸
受２０に、ラジアル方向の荷重をかけることで予圧が付
与されている。従来型の軸受装置（例えば図７の軸受装
置１００）においてはアキシアル方向に荷重をかけるの
で、２つの玉軸受が必要であるが、軸受装置１０の場合
は、ラジアル方向の荷重によって１つの玉軸受２０に軸
受２つ分の予圧をかけることができ、これによって、１
つの玉軸受２０で従来型の軸受装置における玉軸受２つ
分の剛性及びモーメント剛性を有している。これらの結
果、軸受装置１０は２つ以上の玉軸受を備える必要がな
く、よって２つ分のスペースも必要ない。以上の理由に
より、本発明の実施形態である軸受装置１０は、軸方向
の高さが低く、且つ、部品点数が少ない。よって、生産
コストも低い。

【００１８】更に、軸受装置１０は、内外輪ともにシャ
フト及びハウジングに圧入固定されるため、接着剤を必
要としない。接着剤が必要ないので、アウトガスが発生
する心配もない。また、接着剤分の隙間もなく、隙間を
生じ得るような寸法精度でも圧入により隙間がなくなる
ので、より高精度である。

【００１９】更に、軸受装置１０は、シャフト１１のフ
ランジ１１ａを無くしてストレート形状であってもよ
い。また、前述の構成においては、玉軸受２０がハウジ
ング１２に圧入されており、このハウジング１２にスイ
ングアーム１３が固定されているので、外輪２２とスイ
ングアーム１３とは間接的に一体で摺動するが、ハウジ
ング１２を無くして外輪２２の外径面に直接的にスイン
グアーム１３及びボイスコイルモータ１４を取り付けて
もよい。この場合、軸受２０はシャフト１１と、スイン
グアーム１３及びボイスコイルモータ１４との間に圧入
される。

【００２０】玉軸受２０の圧入は、まず、内輪２１を加
振しながら圧入し、外輪２２側で共振周波数を測定しな
がら予圧制御する。このような、いわゆる共振圧入方法
（共振管理を用いると共振周波数を一定にし、剛性を一
定にすることができる。なお、圧入時の共振周波数は、
従来型の玉軸受の剛性を求め、更に、ハウジングと玉軸
受外輪との質量の和を求めておき、剛性と質量との関係
から所望の共振周波数を設定することが好ましい。

【００２１】圧入時のしめしろとしては、１μｍ〜１２
μｍが好ましい。１μｍより小さいと高温時にしめしろ
が減少して動く心配があり、１２μｍを超えると軌道面
の変形が大きく、トルク変動の原因となるので好ましく
ない。

【００２２】玉軸受１０については、潤滑剤として油を
用い、あらかじめ内外輪軌道面２３，２４に微量の注入
しておく。このため、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ともに、トルク変動も
小さくできる。なお、油を内外輪軌道面２３，２４に注
入する代わりに、あらかじめ内外輪軌道面２３，２４に
微量の油を薄く塗布した潤滑法である、いわゆるオイル
プレーティングを施してもよい。油としては、低蒸発の
エステル系油を封入することが好ましい。なお、親和性
の高いフッ素系油を封入してもよい。また、潤滑剤はフ
ッ素薄膜コーティングであってもよいし、グリース潤滑
でもよい。

【００２３】次に、図３を参照しながら、本発明の第２
実施形態を説明する。第２実施形態と第１実施形態との
違いは玉軸受の内外輪軌道面形状である。これ以外の構
成は、第１実施形態と同様であるので、全体図は図１を
流用し、全体的な説明は省略する。また、同様の部材及
び構成には同一の符号が付けられている。図３の断面図
には、本発明の第２実施形態である玉軸受３０の内外輪
軌道面２３，３４と、玉２５との接触の様子が示されて
いる。外輪３２の軌道面３４は、断面視で玉２５の半径
よりも大きい曲率半径の１つの曲面からなっている。内
輪２１の軌道面２３は、断面視で玉２５の半径よりも大
きい曲率半径の２つの曲面からなっている。軌道面２３
の曲面の境界は軸方向において玉２５の中心位置と同じ
である。

【００２４】図３から明らかなように、玉２５は、接触
部２６ａ，２６ｂにて内輪２１と接しており、また、接
触部２７にて外輪３２と接している。したがって、玉２
５と内外輪２１，３２は、合計３点で接触している。そ
して、玉軸受３０は、シャフト１１及びハウジウング１
２（図１を参照）に圧入されているので、内外輪２１，
３２にはラジアル荷重（図３中においては横方向）が付
与されており、また接触部２６ａ，２６ｂ，３７を介し
て、玉２５にも荷重が付与される。このようにして、玉
軸受３０には予圧がかけられる。

【００２５】そして、接触部２６ａ，２６ｂを介して伝
達される荷重は、玉２５の表面を介すことで、接触角α
１をもって玉２５に付与される。また、接触部３７を介
して伝達される荷重は、玉２５の表面を介すことで、接
触角０をもって玉２５に付与される。したがって、接触
部２６ａ及び２６ｂを介して付与される荷重は、同じ接
触角α１を有しており、これらの荷重はアキシアル方向
につりあっている。また、接触部２６ａ，２６ｂを介し
た荷重と、接触部３７を介した荷重はラジアル方向につ
りあっている。したがって、これらの荷重はつりあって
いる。

【００２６】第２実施形態の軸受装置３０は、第１実施
形態の軸受装置２０と、ほぼ同様の作用を有している。
これらの軸受装置の何れを使用するかは、軸受装置に必
要とされる剛性及びモーメント剛性によって決められ
る。

【００２７】次に、図４を参照しながら、本発明の第３
実施形態を説明する。第３実施形態と第１及び第２実施
形態との違いは玉軸受の内外輪軌道面形状である。これ
以外の構成は、第１及び第２実施形態と同様であるの
で、全体図は図１を流用し、全体的な説明は省略する。
また、同様の部材及び構成には同一の符号が付けられて
いる。図４の断面図には、本発明の第３実施形態である
玉軸受４０の内外輪軌道面４３，４４と、玉２５との接
触の様子が示されている。内外輪４１，４２の各軌道面
４４，４３は、断面視で玉２５の半径よりも大きい曲率
半径の２つの曲面からなっている。軌道面４４の曲面の
境界は軸方向において玉２５の中心位置よりも下側にあ
る。

【００２８】図４から明らかなように、玉２５は、接触
部４６ａ，４６ｂにて内輪４１と接しており、また、接
触部４７ａ，４７ｂにて外輪４２と接している。したが
って、玉２５と内外輪４１，４２は、合計４点で接触し
ている。そして、玉軸受４０は、シャフト１１及びハウ
ジウング１２（図１を参照）に圧入されているので、内
外輪４１，４２にはラジアル荷重（図４中のおいては横
方向）が付与されており、また接触部４６ａ，４６ｂ，
４７ａ，４７ｂを介して、玉２５にも荷重が付与され
る。このようにして、玉軸受４０には予圧がかけられ
る。

【００２９】そして、接触部４６ａ及び接触部４７ａを
介して伝達される荷重は、玉２５の表面を介すことで、
接触角α２をもって玉２５に付与される。また、接触部
４６ｂ及び接触部４７ｂを介して伝達される荷重は、玉
２５の表面を介すことで、接触角α３をもって玉２５に
付与される。したがって、接触部を４６ａ，４７ｂを介
して付与される荷重は、同じ接触角α２を有しており、
これらの荷重はラジアル方向につりあっている。接触部
４６ｂ、４７ｂを介して付与される荷重も、同様にラジ
アル方向につりあっている。ただし、接触角α２＜接触
角α３であるので、接触部４６ｂ，４７ｂを介して付与
される荷重は、アキシアル方向には、接触部４６ａ，４
６ｂを介して付与される荷重よりも大きい。したがっ
て、予圧はアキシアル方向上側に偏っている。

【００３０】第３実施形態の軸受装置４０は、第１実施
形態の軸受装置２０と、ほぼ同様の作用を有していとと
もに、アキシアル方向下側に対して強いモーメント剛性
を有している。これらの軸受装置の何れを使用するか
は、軸受装置に必要とされる剛性及びモーメント剛性に
よって決められる。

【００３１】次に、図５を参照しながら、本発明の第４
実施形態を説明する。第４実施形態と第１〜第３実施形
態との違いは玉軸受の内外輪軌道面形状である。これ以
外の構成は、第１〜第３実施形態と同様であるので、全
体図は図１を流用し、全体的な説明は省略する。また、
同様の部材及び構成には同一の符号が付けられている。
図５の断面図には、本発明の第４実施形態である玉軸受
５０の内外輪軌道面４３，５４と、玉２５との接触の様
子が示されている。外輪５２の軌道面５４は、断面視で
玉２５の半径よりも大きい曲率半径の２つの曲面からな
っている。軌道面５４の曲面の境界は軸方向において玉
２５の中心位置とよりも上側にある。内輪４１の軌道面
４３は、断面視で玉２５の半径よりも大きい曲率半径の
２つの曲面からなっている。軌道面４３の曲面の境界は
軸方向において玉２５の中心位置よりも下側にある。

【００３２】図５から明らかなように、玉２５は、接触
部４６ａ，４６ｂにて内輪４１と接しており、また、接
触部５７ａ，５７ｂにて外輪５２と接している。したが
って、玉２５と内外輪４１，５２は、合計４点で接触し
ている。そして、玉軸受４０は、シャフト１１及びハウ
ジウング１２（図１を参照）に圧入されているので、内
外輪４１，５２にはラジアル荷重（図５中においては横
方向）が付与されており、また接触部４６ａ，４６ｂ，
５７ａ，５７ｂを介して、玉２５にも荷重が付与され
る。このようにして、玉軸受５０には予圧がかけられ
る。

【００３３】そして、接触部４６ａ及び接触部５７ｂを
介して伝達される荷重は、玉２５の表面を介すことで、
接触角α２をもって玉２５に付与される。また、接触部
４６ｂ及び接触部５７ａを介して伝達される荷重は、玉
２５の表面を介すことで、接触角α３をもって玉２５に
付与される。したがって、接触部を４６ａ，５７ｂを介
して付与される荷重は、同じ接触角α２を有しており、
これらの荷重はラジアル及びアキシアル方向につりあっ
ている。接触部４６ｂ、５７ａを介して付与される荷重
も、同様にラジアル及びアキシアル方向につりあってい
る。

【００３４】第４実施形態の軸受装置５０は、第１実施
形態の軸受装置２０と、ほぼ同様の作用を有している。
これらの軸受装置の何れを使用するかは、軸受装置に必
要とされる剛性及びモーメント剛性によって決められ
る。

【００３５】第１〜第４実施形態の軸受装置は、組立性
を良くするために玉軸受の内輪を２分割にして組み立て
てもよい。例えば、第１実施形態の場合は、図６に示さ
れるように、内輪が内輪半材２１ａと内輪半材２１ｂと
からなる。

【００３６】

【発明の効果】本発明の軸受装置は、玉軸受が１つ備え
られ、前記玉軸受が１つ備えられ、内輪及び外輪の固定
状態が圧入固定であり、玉が、内輪軌道面及び外輪軌道
面と３点以上する接触することを特徴とするので、軸受
装置に対して１つの玉軸受を備える場合においても、十
分が剛性及びモーメント剛性を得ることができる。した
がって、従来型の軸受装置のように２つの軸受を備える
必要がなく、よって、低い軸方向の高さと、少ない部品
点数とを満たし、且つ低コストで高精度である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態である軸受装置を示した断面
図である。

【図２】第１実施形態における、玉と内外輪との接触の
様子を示した断面図である。

【図３】第１実施形態における、玉と内外輪との接触の
様子を示した断面図である。

【図４】第１実施形態における、玉と内外輪との接触の
様子を示した断面図である。

【図５】第１実施形態における、玉と内外輪との接触の
様子を示した断面図である。

【図６】本発明の実施形態である軸受装置を示した断面
図である。

【図７】従来型の軸受装置を示した断面図である。

【符号の説明】

１０軸受装置２０，３０，４０，５０玉軸受２１，４１内輪２２，３２，４２，５２外輪２３，４３内輪軌道面２４，３４，４４，５４外輪軌道面２５玉２６ａ，２６ｂ接触部２７ａ，２７ｂ接触部３７接触部４６ａ，４６ｂ接触部４７ａ，４７ｂ接触部５７ａ，５７ｂ接触部 α１，α２，α３接触角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者白石正臣神奈川県藤沢市鵠沼神明１丁目５番50号日本精工株式会社内Ｆターム(参考） 3J017 AA02 AA03 AA10 DA10 DB07 3J101 AA04 AA32 AA42 AA52 AA62 AA90 BA53 BA54 BA55 BA64 FA44 FA53 FA55 GA53 5D068 AA01 BB01 CC12 GG07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気ディスク装置に備えられるスイング
アームをシャフトに軸支するラジアル型の玉軸受を備
え、前記玉軸受が、前記シャフトに固定される内輪と、
前記スイングアームに直接的又は間接的に固定される外
輪と、前記内輪の軌道面と前記外輪の軌道面との間に配
置される玉とを備えた軸受装置において、前記玉軸受が１つ備えられ、前記内輪及び前記外輪の固
定状態が圧入固定であり、前記玉が、前記内輪軌道面及び前記外輪軌道面と３点以
上で接触することを特徴とする軸受装置。