JP2002206524A - 軸受および回転体支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単体でスイングアーム等の回転体を支持で
き、回転体支持装置の薄肉化を可能とする軸受および回
転体支持装置を提供する。 【解決手段】 内輪２の外径面および外輪３の内径面
に、転動体４に接触する軌道面２ａ，３ａを設け、これ
ら軌道面２ａ，３ａ間に複数の転動体４を介在させる。
内輪２と外輪３の間のモーメント荷重およびスラスト荷
重を支持する支持手段５を設ける。この支持手段５は、
例えば４点接触玉軸受とすることでラジアル荷重の支持
手段と兼用するものとしても良く、また別にスラスト滑
り軸受として設けても良い。内輪２および外輪３の軌道
面２ａ，３ａと転動体４とのラジアル方向の隙間は負隙
間とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、コンピュータの
ＨＤＤ装置におけるスイングアームなどで使用される回
転体を支持する軸受および回転体支持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータの小型化に伴い、コンピュ
ータに内蔵されるＨＤＤ装置（ハードディスクドライブ
装置）も薄肉となってきている。このＨＤＤ装置には、
回転駆動源として、情報記憶媒体である磁気ディスクを
回転させるスピンドルモータと、ハードディスクとの間
で情報交換（記録並びに読み取り）を行う磁気ヘッドを
揺動させてハードディスク上に高速位置決めするスイン
グアーム用モータが使用されている。これらのモータで
駆動されるいずれの回転体支持装置も、ＨＤＤ装置の薄
肉化に伴い、軸方向長さを短くすることが必要になって
きている。

【０００３】従来から、これら回転体の支持は、２個の
玉軸受にアキシアル予圧を負荷する構造とされている。
図１０は、その一例であるスイングアーム支持装置を示
す。この例では、２個の玉軸受３１により、スイングア
ーム４０を回転支軸４１に揺動自在に支持し、各玉軸受
３１にアキシアル予圧を負荷した構成とされている。各
玉軸受３１にはミニアチュア軸受が用いられる。最近で
は、薄肉化に対応するために、ＪＩＳで規定された幅寸
法より小さい特殊な玉軸受も使用されている。

【０００４】スイングアーム４０は、磁気ヘッドをハー
ドディスク上に高速位置決めするサーボ装置である。こ
のため、支点となる玉軸受３１のトルクは、極力小さ
く、かつ変動の無いものが要求される。また、サーボ系
の安定を確保するために、径方向の固有振動数を高く設
定しておかなければならない。これらの要求を満足させ
るために、２個の玉軸受３１を組み立てる際に、固有振
動数（剛性）を測定しながら組み立てることもなされて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】スイングアーム４０等
を支持する従来の回転体支持装置は、上記のように玉軸
受３１を２個使うため、コストが高く、軸方向長さも長
くなる。今後、ＨＤＤ装置の薄肉化が追求されることか
ら、玉軸受３１の薄肉化が必要になり、製造コストおよ
び組立コストの増加は避けられないと考えられる。

【０００６】なお、スピンドルモータ用軸受としては、
玉軸受に代わって動圧流動体軸受が採用され始めてお
り、組立コストの低減が図られつつある。スピンドルモ
ータの場合は、数千ｒｐｍの回転速度で回転するので玉
軸受を動圧流体軸受に置き換えることが可能である。し
かし、スイングアームの場合は、揺動運動、つまり正逆
の回動を行うので、揺動端で速度が零となり流体膜が形
成されない。そのため、スピンドルモータと同様の動圧
流体軸受を使用することができない。

【０００７】この発明の目的は、単体で回転体の支持、
特に揺動運動するスイングアーム等のアンバランス荷重
の回転体の支持が単体で行える軸受を提供することであ
る。この発明の他の目的は、揺動運動等を行う回転体を
支持する装置の薄肉化を可能とすることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明における第１の
発明の軸受は、転動体にボールを用いた単列の転がり軸
受であって、内輪および外輪の軌道面が、内輪の外径面
および外輪の内径面にそれぞれ設けられた断面Ｖ字状な
いしゴシックアーチ状の軌道溝の内面からなり、全ての
ボールが、内輪の軌道面の２点と、外輪の軌道面の２点
との合計４点で接触し、上記内輪および外輪の軌道面と
上記転動体とのラジアル方向の隙間を負隙間としたもの
である。このように、転動体を内外輪の各軌道面で２
点、合計４点で接触させているので、内外輪間のモーメ
ント荷重およびスラスト荷重を支持することができる。
また、上記のように内外輪と転動体の間は、ラジアル方
向の隙間を負隙間としてあるため、ラジアル剛性が確保
される。このため、単体の軸受で、スイングアーム等の
アンバランスな回転体の支持が安定して行える。内外輪
の軌道面とボールとで、モーメント荷重およびスラスト
荷重の支持手段を兼用するため、別のモーメント荷重支
持手段を設ける必要がなく、簡単な構成の軸受となる。
また、転がり軸受であるため、回転体が正逆に回転する
場合にも、流体膜形成上の不都合等を生じることなく、
円滑な支持が行える。

【０００９】上記のように４点接触とする場合に、上記
外輪が、軸方向に並ぶ一対の分割外輪と、これら分割外
輪を相互に固定した固定部材とからなり、上記各分割外
輪に、外輪側の軌道面における上記ボールに対する２点
の接触点のうちの各１点の接触点が位置する軌道面部分
を設けても良い。このように、外輪を一対の分割外輪と
することにより、これら分割外輪の組立過程で、ラジア
ル方向の隙間を負隙間とする締代を、自由に設定するこ
とができる。

【００１０】この発明における第２の発明の軸受は、単
列の溝無しラジアル転がり軸受と、スラスト軸受とから
なり、上記ラジアル転がり軸受における内輪または外輪
の幅面が、上記スラスト滑り軸受における滑り軸受面と
なるものである。この構成の場合、ラジアル転がり軸受
によりラジアル荷重が支持され、スラスト滑り軸受によ
りモーメント荷重およびスラスト荷重が支持される。そ
のためスイングアーム等のアンバランスな回転体の支持
が安定して行える。スラスト滑り軸受は、ラジアル転が
り軸受における内輪または外輪の幅面が滑り軸受面とな
るものであるため、ラジアルおよびスラスト形式の両軸
受を組み合わせた軸受全体が、単列の単体の軸受と同様
な簡素でコンパクトな構成のものとなる。したがって、
この発明の場合も、単体同様の軸受により、スイングア
ーム等のアンバランスな回転体の支持が安定して行え
る。ラジアル軸受は、溝無しのものであるため、内外輪
の軌道面を円筒面に形成したもので良く、製造が容易で
ある。

【００１１】この発明の回転体支持装置は、ハードディ
スクドライブ装置のスイングアームを、転がり軸受を介
して支持する回転体支持装置であって、前記転がり軸受
が１列の軌道面と転動体とからなり、軸受隙間を負隙間
としたものである。この構成によると、１列の軌道面と
転動体とからなる転がり軸受によってスイングアームを
支持でき、装置の薄肉化が可能となる。

【００１２】この発明の回転体支持装置において、前記
転がり軸受として、この発明の上記第１の発明および第
２の発明のいずれかの軸受を用いても良い。これによ
り、装置の薄肉化が可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１およ
び図２と共に説明する。この実施形態は、ＨＤＤ装置の
スイングアームに用いられる軸受の例を示す。図１に示
すように、この軸受１は、内輪２の外径面および外輪３
の内径面に、転動体４に接触する軌道面２ａ，３ａを設
け、これら軌道面２ａ，３ａ間に複数の転動体４を介在
させた単列の転がり軸受である。内輪２および外輪３の
軌道面２ａ，３ａと転動体４とのラジアル方向の隙間は
負隙間とされており、これによりラジアル剛性を上げて
いる。転動体４は、内外輪２，３間に設けた保持器９の
ポケット内に保持される。

【００１４】転動体４には、ボールが用いられる。内輪
２および外輪３の軌道面２ａ，３ａは、内輪２の外径面
および外輪３の内径面にそれぞれ設けられた断面Ｖ字状
の軌道溝６，７の内面からなる。ボールからなる全ての
転動体４は、内輪２の軌道面２ａの２点と、外輪３の軌
道面３ａの２点との合計４点で接触している。このよう
に４点接触とする転動体４と軌道溝６，７とで、モーメ
ント荷重およびスラスト荷重の支持手段５が構成され
る。内外輪２，３の断面Ｖ字状の軌道溝６，７の傾斜角
度は、必要な剛性並びにトルクに応じて設計することが
できる。

【００１５】外輪３は、軸方向に並ぶ一対の分割外輪３
Ａ，３Ｂと、これら分割外輪３Ａ，３Ｂを相互に固定し
た固定部材８とからなる。これらの各分割外輪３Ａ，３
Ｂには、外輪３側の軌道面３ａにおける上記転動体４
（ボール）に対する２点の接触点のうちの各１点の接触
点が位置するテーパ面となった軌道面部分３ａａ，３ａ
ｂが設けられている。一対の分割外輪３Ａ，３Ｂは、軸
方向に予圧した状態で固定部材８に固定する。軌道面２
ａ，３ａは傾斜面であるため、このように軸方向の予圧
を与えることにより、転動体４と軌道面２ａ，３ａの間
は負隙間となり、ラジアル方向の予圧が与えられる。固
定部材８は円筒状の部材であり、その内径面に一対の分
割外輪３Ａ，３Ｂが接着等で固定されている。固定部材
８は、一端に内鍔８ａを有し、一方の分割外輪３Ｂは、
内鍔８ａに幅面が接している。このように、外輪３を一
対の分割外輪３Ａ，３Ｂで構成することにより、転動体
４を内外輪２，３の軌道面２ａ，３ａと４点で接触させ
る構造を簡単に構成でき、組立が容易になる。

【００１６】この構成の軸受１によると、転動体４を内
外輪２，３の各軌道面２ａ，３ａに２点ずつ、合計４点
で接触させているので、内外輪２，３間のモーメント荷
重およびスラスト荷重を支持することができる。また、
内外輪２，３と転動体４の間は、ラジアル方向の隙間を
負隙間としてあるため、ラジアル剛性が確保される。こ
のため、単体の軸受１で、スイングアーム等のアンバラ
ンスな回転体の支持が安定して行える。

【００１７】図２は、上記実施形態の軸受１を用いたス
イングアーム装置の要部断面図を示す。このスイングア
ーム装置は、磁気ヘッド１３を介して情報記憶媒体であ
る磁気ディスク１４との間で情報を交換する機能を有す
るハードディスク装置の構成部品である。磁気ヘッド１
３は、スイングアーム１０の先端に設けられている。磁
気ディスク１４の任意の箇所の情報にアクセスするため
に、スイングアーム１０は、一つの軸受１を介して回転
支軸１１に揺動自在に、つまり正逆回転自在に支持され
ている。スイングアーム１０は、軸受嵌合孔１０ａを有
し、この孔１０ａに軸受１の外輪３が嵌合して取付けら
れている。軸受１の内輪２は、回転支軸１１の段差面に
一端が係合している。スイングアーム１０の揺動駆動
は、他端でボイスコイルモータ１２により行われる。

【００１８】このように、スイングアーム１０は、単体
の軸受１を介して回転支軸１１に支持させているが、軸
受１のボールからなる転動体４は、内外輪２，３の軌道
面２ａ，３ａの４点で同時に接触しているため、スイン
グアーム１０は、軸受１により、６自由度のうち、回転
支軸１１の回りの回転を除く５自由度が制御される。す
なわち、スイングアーム１０は、回転支軸１１の軸心に
対して、ラジアル方向の移動と、正逆のスラスト方向の
移動と、正逆の曲げとが規制される。単体の軸受１で支
持できるので、スイングアーム１０の揺動支持部の軸方
向長さが短くなり、スイングアーム装置の薄肉化が可能
となる。

【００１９】ＨＤＤ装置におけるスイングアーム１０の
支持部には、上記した自由度のほかに、ＨＤＤ装置の消
費電力の低減のためにトルクの低減が求められる。この
要求に応えるために、軸受１には、上記実施形態のよう
に、転動体４を保持器４を用いて分離したものが好まし
い。保持器４を用いたものは、転動体４同士の接触によ
るトルクが低減される。

【００２０】また、揺動運動するスイングアーム１０を
支持する軸受１では、内外輪２，３と転動体４の接触面
において磨耗が発生しやすいので、保持器９として潤滑
剤を供給する手段を用いたものを使用しても良い。例え
ば、保持器９を、潤滑膜潤滑剤を含有したものとする。
これにより、転動体４に常に潤滑剤が供給され、軸受１
の耐久性を延長させることができる。

【００２１】なお、上記実施形態では、軸受１における
内外輪２，３の軌道面２ａ，３ａを断面Ｖ字状とした
が、これら軌道面２ａ，３ａは任意の曲面としても良
い。例えば、図３に示すように軌道面２ａ，３ａをゴシ
ックアーチ状、つまり２つの円弧状曲線を溝底で繋いだ
断面形状としてもよい。また、内輪２と回転支軸１１は
一体化してもよい。換言すると、軸の外径面に内輪側の
軌道面２ａを直接に形成しても良い。

【００２２】図４は、この発明の軸受の他の実施形態を
示す。この軸受１Ａは、単列の溝無しのラジアル玉軸受
２１と、スラスト滑り軸受５Ａとからなり、ラジアル玉
軸受２１における外輪３の幅面が、スラスト滑り軸受５
Ａにおける滑り軸受面となる。転動体４はボールからな
る。

【００２３】ラジアル玉軸受２１における内外輪２，３
の軌道面２ａ，３ａは、円筒面とされ、超仕上げ加工さ
れている。これらの軌道面２ａ，３ａと転動体４とのラ
ジアル方向の隙間は負隙間とされ、これによりラジアル
剛性を上げている。

【００２４】スラスト滑り軸受５Ａは、内外輪２，３に
渡って両側の幅面に対面する一対のスラストプレート１
５により構成される。この例では、スラストプレート１
５は、内輪２の幅面に固定されている。内輪２の幅は外
輪３の幅より数ミクロン広くし、スラストプレート１５
と外輪３との間に隙間Ｇが設けられている。この隙間Ｇ
を形成した外輪３の幅面とスラストプレート１５との対
向面が滑り軸受面となる。スラストすべり軸受５Ａには
耐摩耗性が要求される。これに応えるために、スラスト
プレート１５の滑り軸受面の仕上げ粗さを良くするこ
と、その表面の高硬度化を施すこと、またはスラストプ
レート１５に高硬度材料を使用することのいずれかの処
置が採られている。表面の高硬度化には窒化処理、ショ
ットブラスト処理、硬質皮膜（ＤＬＣ、ＴＩＮなど）を
採用することができる。高硬度材料としては軸受鋼以外
にセラミックスを採用することができる。

【００２５】この実施形態の軸受１Ａによると、ラジア
ル方向の荷重を単列の溝無しのラジアル玉軸受２１で受
け、モーメント荷重およびスラスト荷重をスラストすべ
り軸受５Ａで受けることができるため、単体で回転体の
支持、特に揺動運動するアンバランス荷重の回転体の支
持が単体で行える。また、ラジアル方向の予圧のため、
高い剛性を維持しながら、円滑な回転が可能となる。こ
のラジアル方向の予圧量（負隙間量）の管理のみで、必
要な剛性が得られる。

【００２６】なお、図４では、内輪２の端面にスラスト
滑り軸受のスラストプレート１５を設けた場合を示して
いるが、これに限らず、外輪３の幅を内輪２の幅よりも
広くして、外輪３の端面にスラストプレート１５を設
け、内輪２とスラストプレート１５との間に滑り軸受面
を構成しても良い。

【００２７】スラストプレート１５の滑り軸受面は、潤
滑性向上処理を施すことが好ましく、潤滑性の向上は耐
摩耗性の向上にも寄与できる。潤滑性向上処理として
は、図５に示すようにスラストプレート１５の滑り軸受
面を無数の窪み１６を有する面とすることや、図６に示
すようにスラストプレート１５の滑り軸受面に溝１７を
設けることによって、滑り軸受面に潤滑剤が入り易くす
ることが有効である。

【００２８】図４では図示を省略したが、転動体４同士
の接触はトルクを増大させるため、転動体４間には樹脂
製のスペーサが配置されており、潤滑はグリースにより
行われる。さらに潤滑性を向上させるためには、潤滑油
を含浸させた樹脂（例えばポリループ（ＮＴＮ社：商品
名）からなるスペーサの使用が有効である。

【００２９】なお、図４では転動体４としてボールを用
いた例を示したが、これに限らず、転動体４としてころ
を用いても良い。転動体４にころを用いた場合、剛性を
向上させることができる。特に、中空ころを用いた場合
には、転動体４の弾性変形が増すので、負隙間の管理が
容易になる。

【００３０】図７は、図４の軸受１Ａを単独で用いてス
イングアーム１０を回転支軸１１に支持させたスイング
アーム装置の要部断面図を示す。スイングアーム１０を
一端でボイスコイルモータ１２により、回転支軸１１回
りに正逆駆動することにより、その他端に取付けられて
いる磁気ヘッド（図示せず）が揺動運動する。

【００３１】このように、スイングアーム１０の支持に
上記軸受１Ａを単体で用いることにより、軸方向長さが
短くなり、スイングアーム装置の薄肉化が可能となると
共に、コストも低減できる。

【００３２】図８は、さらに他の実施形態にかかる軸受
を示す。この軸受１Ａは、図４の軸受１Ａにおいて、ス
ラストプレート１５を焼結材などの多孔質材料で形成
し、これに潤滑油を含浸させることにより潤滑寿命の向
上を図ったものである。この場合、滑り軸受面とは反対
側の面から油漏れが生じるので、滑り軸受面とは反対側
の面には漏れ防止手段として、裏板１８が貼り付けられ
ている。裏板１８の貼り付けの他に、コーティング等に
よる油漏れ防止層を施してもよい。その他の構成は図４
の実施形態と同様である。

【００３３】図９はさらに他の実施形態を示す。この例
では、図４の実施形態において、内輪２と片方のスラス
トプレート１５とを、スラストプレート付き内輪２Ａと
して一体化したものである。この実施形態と同様に、外
輪３と片方のスラストプレート１５とを一体化しても良
い。

【００３４】

【発明の効果】この発明における第１の発明の軸受は、
転動体にボールを用いた単列の転がり軸受であって、内
輪および外輪の軌道面が、内輪の外径面および外輪の内
径面にそれぞれ設けられた断面Ｖ字状ないしゴシックア
ーチ状の軌道溝の内面からなり、全てのボールが、内輪
の軌道面の２点と、外輪の軌道面の２点との合計４点で
接触し、上記内輪および外輪の軌道面と上記転動体との
ラジアル方向の隙間を負隙間としたものであるため、回
転体、特に揺動運動するスイングアーム等のアンバラン
ス荷重の回転体の支持を単体の軸受で行うことができ
る。上記のように４点接触とする場合に、上記外輪が、
軸方向に並ぶ一対の分割外輪と、これら分割外輪を相互
に固定した固定部材とからなり、上記各分割外輪に、外
輪側の軌道面における上記ボールに対する２点の接触点
のうちの各１点の接触点が位置する軌道面部分を設けた
場合は、４点接触軸受でありながら、組立が容易で、予
圧の付与が簡単に行える。この発明における第２の発明
の軸受は、単列の溝無しラジアル転がり軸受と、スラス
ト軸受とからなり、上記ラジアル転がり軸受における内
輪または外輪の幅面が、上記スラスト滑り軸受における
滑り軸受面となるものであるため、この軸受の場合も、
回転体、特に揺動運動するスイングアーム等のアンバラ
ンス荷重の回転体の支持を単体の軸受で行うことができ
る。また、ラジアル転がり軸受は溝無しの軸受であるた
め、製造が容易である。この発明の回転体支持装置は、
ハードディスクドライブ装置のスイングアームを、転が
り軸受を介して支持する回転体支持装置であって、前記
転がり軸受が１列の軌道面と転動体とからなり、軸受隙
間を負隙間としたものであるため、装置の薄肉化が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかる軸受の部分断面
図である。

【図２】同軸受を用いたスイングアームの要部断面図で
ある。

【図３】この発明の他の実施形態にかかる軸受の部分断
面図である。

【図４】この発明のさらに他の実施形態にかかる軸受の
断面図である。

【図５】同軸受におけるスラストプレートの一例を示す
平面図である。

【図６】同軸受におけるスラストプレートの他の例を示
す平面図である。

【図７】同軸受を用いたスイングアームの要部断面図で
ある。

【図８】この発明のさらに他の実施形態にかかる軸受の
断面図である。

【図９】この発明のさらに他の実施形態にかかる軸受を
示す断面図である。

【図１０】従来例の断面図である。

【符号の説明】

１，１Ａ…軸受 ２…内輪 ２ａ…軌道面 ３…外輪 ３ａ…軌道面 ３ａａ，３ａｂ…軌道面部分 ３Ａ，３Ｂ…分割外輪 ４…転動体 ５…モーメント荷重およびスラスト荷重の支持手段 ５Ａ…スラスト滑り軸受 ６，７…軌道溝 ８…固定部材 １０…スイングアーム（回転体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂口 智也 三重県桑名市大字東方字尾弓田3066 エヌ ティエヌ株式会社内 Ｆターム(参考） 3J011 AA20 BA02 BA08 3J101 AA04 AA05 AA32 AA42 AA54 AA62 AA83 BA53 BA54 BA55 BA64 FA41 FA44 FA46 FA53 FA55 GA53 5D068 AA01 BB01 CC12 GG07

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 転動体にボールを用いた単列の転がり軸
   受であって、内輪および外輪の軌道面が、内輪の外径面
   および外輪の内径面にそれぞれ設けられた断面Ｖ字状な
   いしゴシックアーチ状の軌道溝の内面からなり、全ての
   ボールが、内輪の軌道面の２点と、外輪の軌道面の２点
   との合計４点で接触し、上記内輪および外輪の軌道面と
   上記転動体とのラジアル方向の隙間を負隙間とした軸
   受。
2. 【請求項２】 上記外輪が、軸方向に並ぶ一対の分割外
   輪と、これら分割外輪を相互に固定した固定部材とから
   なり、上記各分割外輪に、外輪側の軌道面における上記
   ボールに対する２点の接触点のうちの各１点の接触点が
   位置する軌道面部分を設けた請求項１に記載の軸受。
3. 【請求項３】 単列の溝無しラジアル転がり軸受と、ス
   ラスト軸受とからなり、上記ラジアル転がり軸受におけ
   る内輪または外輪の幅面が、上記スラスト滑り軸受にお
   ける滑り軸受面となる軸受。
4. 【請求項４】 ハードディスクドライブ装置のスイング
   アームを、転がり軸受を介して支持する回転体支持装置
   であって、前記転がり軸受が１列の軌道面と転動体とか
   らなり、軸受隙間を負隙間とした回転体支持装置。
5. 【請求項５】 ハードディスクドライブ装置のスイング
   アームを、転がり軸受を介して支持する回転体支持装置
   であって、前記転がり軸受に、請求項１ないし請求項３
   のいずれかに記載の転がり軸受を用いた回転体支持装
   置。