JP2003194051A - 軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 焼き嵌めにおける予圧抜けの発生を防止し、
量産性が高くコストの安い軸受装置を提供する。 【解決手段】 一対のベアリング１，２が外輪間に予圧
スプリング３を介して所定間隔でシャフト５に挿入され
ており、一方向に順次形成した第１のベアリング挿入部
７ＮＬと逃げ部７ＮＮと第２のベアリング挿入部７ＮＵ
とからなる貫通孔７Ｎを有する回転体７の第１及び第２
のベアリング挿入部７ＮＬ，７ＮＵに一対のベアリング
１，２が焼き嵌めされている軸受装置において、第１の
ベアリング挿入部７ＮＬの内径Ｂを第２のベアリング挿
入部７ＮＵの内径Ａより大きく形成すると共に、いずれ
の内径Ａ，Ｂも前記外輪の外周部の直径Ｃに対しシマリ
嵌めの関係とした回転体７を、所定の温度に加熱し、貫
通孔７Ｎに、第２のベアリング挿入部７ＮＵ側から一対
のベアリング１．２を滑らかに挿入して焼き嵌めして構
成した。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は回転フレの少ない高
精度に回転する回転体を含む軸受装置に係り、特に、Ｄ
ＶＣ等の小型の磁気記録装置における回転ドラム等に好
適な軸受装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、磁気テープに情報を記録する磁気
記録再生装置が広範に普及している。磁気記録再生装置
の一つとして、近年には、極めて小型のＤＶＣ（Ｄｉｇ
ｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｃａｍｅｒａ）も普及してい
る。これらの磁気記録再生装置においては、走行する磁
気テープに対して回転する磁気ヘッドにより信号が記録
・再生される。磁気ヘッドは、回転ドラムにおいて、高
精度に高速回転可能なアッパードラムアッセンブリ（軸
受装置）のアッパードラムに配置されている。 【０００３】図５は、従来例の軸受装置を示す断面構成
図であり、図６は、従来例の軸受装置におけるベアリン
グユニットを示す断面構成図である。図５に示すよう
に、アッパードラムアッセンブリ（軸受装置）３９は、
図６に示すベアリングユニット４０にアッパードラム
（回転体）３７を組み込んだものである。 【０００４】図６に示すように、ベアリングユニット４
０においては、円筒状のシャフト３５に所定の間隔で同
一の上ベアリング３１と下ベアリング３２とが配置され
ており、上ベアリング３１の外輪３１Ｇの外周部３１Ｇ
Ｇ及び下ベアリング３２の外輪３２Ｇの外周部３２ＧＧ
には、ブッシュ３４の円筒状の貫通孔３４Ｎが接着剤３
６で固定されている。上ベアリング３１はシャフト３５
に設けられた上ベアリング用溝３５Ｕに充填された所定
数のボール３１Ｂと外輪３１Ｇより構成され、下ベアリ
ング３２はシャフト３５に設けられた下ベアリング用溝
３５Ｌに充填された所定数のボール３２Ｂと外輪３２Ｇ
より構成され、外輪３１Ｇと外輪３２Ｇとの間には、そ
の間に配置された、外輪３１Ｇ，３２Ｇの外径より小さ
い外径を有する与圧スプリング３３により所定の与圧が
懸けられており、ブッシュ３４がベアリング３１，３２
を介して、固定したシャフト３５に対して回転するよう
に構成されている。 【０００５】ブッシュ３４の貫通孔３４Ｎに、所定のス
キマ嵌め公差を有するベアリング３１，３２を挿入し、
外輪３１Ｇ，３２Ｇを接着した後に、ブッシュ３４の上
部に、シャフト３５の軸に対して同軸となるように、外
周面３４Ｋが、シャフト３５の軸に対して垂直になるよ
うに、ベース面３４Ｂを精密研削加工により形成する。
そして、図５に示すように、アッパードラム３７がその
ベース面３７Ｂをブッシュ３４のベース面３４Ｂに密着
させて組み込まれ、図示しないボルトで固定されて、ア
ッパードラムアッセンブリ３９が得られる。このとき、
アッパードラム３７は、シャフト３５に対して回転可能
となるが、アッパードラム３７の外周部３７Ｇのシャフ
ト３５に対する回転のフレは所定の範囲内に収められて
いる。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のアッ
パードラムアッセンブリ３９は、上ベアリング３１と下
ベアリング３２との間に所定の予圧を与えることが出
来、精密加工によりブッシュ３４のベース面３４Ｂを形
成しているので、容易に、シャフト３５に対してアッパ
ードラム３７が回転フレの極めて少ない高速回転が出来
るようにすることが出来る。しかしながら、上及び下ベ
アリング３１，３２付のシャフト３５をブッシュ３４に
組み込んだ後に、ベース面３４Ｂおよび外周面を形成す
るには、非常にコストがかかるという問題があった。 【０００７】これに対して、コストの小さい量産性の高
いアッパードラムアッセンブリ（軸受装置）を得る方法
として、アッパードラムの貫通孔に、直接、上及び下ベ
アリング付のシャフトを焼き嵌めで挿入固定することが
考えられる。 【０００８】図７は、ベアリングの取付け状態を示す断
面構成図であり、ベアリングが正常に挿入された場合を
示す。図７に示すように、シャフト１１５に上ベアリン
グ１１１と下ベアリング１１２のそれぞれの内輪１１１
Ｎと内輪１１２Ｎにシャフト１１５がシマリ嵌めで挿入
固定されており、上及び下ベアリング１１１，１１２の
それぞれの外輪１１１Ｇ，１１２Ｇ間には予圧スプリン
グ１１３（予圧スプリンリング１１３の外径は外輪１１
１Ｇ，１１２Ｇの外径よりは小さい）により所定の予圧
が懸けられており、従って、外輪１１１Ｇ、１１２Ｇは
それぞれ互いに離れる方向である矢印１１６Ｕ，１１６
Ｌの方向に移動して、それぞれボール１１１Ｂ，１１２
Ｂに接するので、外輪１１１Ｇ，１１２Ｇと内輪１１１
Ｎ，１１２Ｇ間にはガタが発生しない。 【０００９】この上及び下ベアリング１１１，１１２付
シャフト１１５を、所定の温度に加熱してあるアッパー
ドラム１１７の円筒状の貫通孔１１７Ｎに矢印１１４の
方向に挿入し、焼き嵌めする。アッパードラム１１７の
上ベアリング挿入部１１７ＮＵおよび下ベアリング挿入
部１１７ＮＬの直径は同一であり、上及び下ベアリング
１１１，１１２の外輪１１１Ｇ，１１２Ｇの直径に対
し、シマリ嵌めの公差になっており、焼き嵌めのための
加熱を行うとスキマ嵌めになる。正常に、焼き嵌めが行
われると、外輪１１１Ｇ，１１２Ｇは所定の位置まで挿
入されて、予圧が維持され、シャフト１１５とアッパー
ドラム１１７との間にはガタが発生せず、フレのないア
ッパードラムアッセンブリ１１９が得られる。 【００１０】しかし、焼き嵌めを行うと、正常にシャフ
トが挿入配置されても、その冷却過程でアッパードラム
が収縮し、そのため矢印１１６Ｕ，１１６Ｌと反対の方
向に力が作用し、予圧抜けが発生し、上及び下ベアリン
グ１１１，１１２の外輪１１１Ｇ，１１２Ｇと内輪１１
１Ｎ，１１２Ｎ間にガタが生じる。また、シャフト挿入
時に、アッパードラム１１７の温度が低下して、下ベア
リング１１２の外輪１１２Ｇが貫通孔１１７Ｎと強く接
触すると、そこで外輪１１２Ｇから予圧スプリング１１
３に圧縮の力が加わり、やはり予圧抜けが発生し、上及
び下ベアリング１１１，１１２の外輪１１１Ｇ，１１２
Ｇと内輪１１１Ｎ，１１２Ｎ間にガタが生じるという問
題が常にあり、実用的で量産性の高いものではなかっ
た。 【００１１】そこで、本発明は、上記問題を解決し、焼
き嵌めにおける予圧抜けの発生を防止し、量産性が高く
コストの安い軸受装置を提供することを目的とするもの
である。 【００１２】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、本発明は、同一の一対のベアリング
（１，２）と、円筒状のシャフト５と、予圧スプリング
３と、一方向に順次形成した第１のベアリング挿入部
（７ＮＬ）と逃げ部（７ＮＮ）と第２のベアリング挿入
部（７ＮＵ）とからなり前記逃げ部の内径が前記第１及
び第２のベアリング挿入部の内径より大きい貫通孔（７
Ｎ）を有する回転体とを有し、所定間隔を有する前記一
対のベアリングの内輪１Ｎ，２Ｎの内周部に前記シャフ
トが圧入挿入されており、前記予圧スプリングは前記一
対のベアリングの対向する外輪１Ｇ，２Ｇ間に配置され
て、前記外輪間の離間方向に予圧をかけており、前記貫
通孔の第１及び第２のベアリング挿入部に前記一対のベ
アリングの前記外輪の外周部をそれぞれ挿入固定し、前
記シャフトに対し前記一対のベアリングを介して前記回
転体を回転自在に保持した軸受装置において、前記第１
のベアリング挿入部（７ＮＬ）の内径（直径Ｂ）を前記
第２のベアリング挿入部（７ＮＵ）の内径（直径Ａ）よ
り大きく形成すると共に、いずれの前記内径も前記外輪
の外周部の直径に対しシマリ嵌めの関係とした前記回転
体を、所定の温度に加熱し、前記一対のベアリングおよ
び前記予圧スプリングの配置された前記シャフトを、前
記貫通孔に、前記第２のベアリング挿入部側から前記一
対のベアリングを滑らかに挿入して、前記一対のベアリ
ングの外輪を前記第１及び第２のベアリング挿入部にそ
れぞれ配置した後、冷却して焼き嵌め固定する構成とし
たことを特徴とする軸受装置である。 【００１３】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、好ましい実施例により、図面を参照して説明する。 ＜実施例＞図１は、本発明の軸受装置の実施例を示す断
面構成図である。図２は、本発明の軸受装置の実施例に
おけるベアリングユニットを示す断面構成図である。図
３は、本発明の軸受装置の実施例における回転体を示す
断面構成図である。図４は、実施例に係る軸受装置を組
み立てる工程図である。 【００１４】図１に示すように、実施例のアッパードラ
ムアッセンブリ（軸受装置）９は、例えば、ＤＶＣの回
転ドラム（回転数９０００ｒｐｍでフレ精度１μｍ以
下）を構成するアッパードラムアッセンブリであり、ベ
アリングユニット１０をアッパードラム（回転体）７の
貫通孔７Ｎの所定位置に焼き嵌めで挿入固定保持したも
のである。 【００１５】図２にも示すように、ベアリングユニット
１０は、例えば、直径２ｍｍ、長さ１８ｍｍのＳＵＳ４
２０からなるシャフト５に、例えば外径Ｃの上ベアリン
グ１と外径Ｄの下ベアリング２が所定の位置に圧入によ
り固定配置されたものである。ここで、上ベアリング１
の外輪１Ｇと下ベアリング２の外輪２Ｇとの間には予圧
スプリング３が配置されており、外輪１Ｇ，２Ｇに対し
て互いが離れる方向に、予圧が印加されている。上ベア
リング１の外径Ｃ及び下ベアリングの外径Ｄは同一で、
例えば６ｍｍである。これらによって、外輪１Ｇ，２Ｇ
の外周部１ＧＧ，２ＧＧに対するシャフト５の外周部５
Ｇのフレは０．００２ｍｍ以内に保持される。 【００１６】一方、図３に示すように、回転体としての
アッパードラム７は、例えばＡｌ合金からなり、例えば
外径（外周部７Ｇの直径）は２１．７ｍｍ（所定の公差
を有する）であり、所定の高さを有するものである。こ
こで、外周部７Ｇに対して、同軸的に貫通孔７Ｎが形成
されている。貫通孔７Ｎは、上ベアリング１が配置され
るべき上ベアリング挿入部７ＮＵと、逃げ部７ＮＮと、
下ベアリングが配置されるべき下ベアリング挿入部７Ｎ
Ｌとから構成される。 【００１７】ここで、上及び下ベアリング挿入部７Ｎ
Ｕ，７ＮＬは、外周部７Ｇに対して同軸度が例えば０．
００１ｍｍ以内になるように形成されている。上ベアリ
ング挿入部７ＮＵの直径（内径）Ａは６ｍｍであり、下
ベアリング挿入部７ＮＬの直径（内径）Ｂは、Ｂ＝Ａ＋
０．００２±０．０００５（ｍｍ）である。逃げ部の直
径（内径）は、Ａ，Ｂより十分大きな値例えば（Ａ＋
０．０５）ｍｍとする。 【００１８】上ベアリング挿入部７ＮＵの直径Ａは、上
ベアリング１の外径Ｃに対して、シマリ嵌めとなり、下
ベアリング挿入部７ＮＬの直径Ｂは、下ベアリング２の
外径Ｄ（＝Ｃ）に対して、Ａ＋０．００２ｍｍの嵌め合
いとなる（シマリ嵌めになる時と２μｍ以下でスキマ嵌
めになるときがある）。 【００１９】次に、ベアリングユニット１０をアッパー
ドラム７に焼き嵌めして、アッパードラムアッセンブリ
９を得る工程を説明する。まず、図４の（ａ）に示すよ
うに、アッパードラム７を加熱装置１５にセットする。
加熱装置１５はアッパードラム７を載せるためのベース
１１と、ベース１１の中央部に設けられた孔部１１Ｎに
配置されたベース１１を所定温度にまで加熱するための
ヒーター１２と、セットされたアッパードラム７の温度
を測定するための熱電対を備えている。アッパードラム
７は約２００度Ｃまで加熱される。 【００２０】次に、図４の（ｂ）に示すように、加熱さ
れたアッパードラム７は速やかに加熱装置１５からベア
リングユニット挿入装置２０に移される。ベアリングユ
ニット挿入装置２０は、アッパードラム７を載せるため
のベース２１と、ベース２１の上方に配置した、焼き嵌
め終了後にアッパードラムアッセンブリ９を冷却するた
めの空気を放出するための空気導入パイプ２７及びベア
リングユニット１０を保持すると共にアッパードラム７
の貫通孔７Ｎに挿入するためのホルダー２５を備えてい
る。アッパードラム７はベース２１に、保持部で保持さ
れ、その位置は中央に設けられた孔部２３に、アッパー
ドラム７の保持部外周部７Ｈがガイドされて、精密に決
められる。ベアリングユニット１０は真空チャックによ
りホルダー２５に保持され、上ベアリング１の外輪１Ｇ
が押圧部２５Ａに接している。 【００２１】次に、図４の（ｃ）に示すように、ホルダ
ー２５が下降して、ベアリングユニット１０を所定の位
置まで挿入する。このとき、挿入する際には、外輪１Ｇ
が押されて、下ベアリング２から貫通孔７Ｎに挿入され
る。所定の位置に挿入後、空気導入パイプ２７より空気
を放出して冷却し、所定の温度以下になったら、取り出
し、焼き嵌めしたアッパードラムアッセンブリ９が得ら
れる。 【００２２】ベアリングユニット１０をアッパードラム
７の貫通孔７Ｎに挿入するとき、下ベアリング２が貫通
孔７Ｎの上ベアリング挿入部７ＮＵを通過する。上ベア
リング挿入部７ＮＵの直径は上述したように、上及び下
ベアリング１，２の外周部１ＧＧ，２ＧＧの直径に対し
シマリ嵌めになっているが、アッパードラムが加熱され
た状態ではスキマ嵌めになっている。従って、下ベアリ
ング２が上ベアリング挿入部を通過に際しては特に接触
することがなく、通過する。仮に接触して予圧スプリン
グ３が圧縮されても、下ベアリング２が貫通孔７Ｎの逃
げ部７ＮＮに達すると、逃げ部７ＮＮの直径は、外周部
１ＧＧ，２ＧＧの直径よりはるか大きいので、予圧スプ
リング３は元の状態に戻り、予圧を保持する。 【００２３】さらに、下ベアリング２が貫通孔７Ｎの下
ベアリング挿入部７ＮＬに達すると、上述したように下
ベアリング挿入部７ＮＬの直径は、上ベアリング挿入部
７ＮＵの直径より、０．００２ｍｍ大きいので、加熱さ
れた状態では、十分広い隙間ができており、下ベアリン
グ２は接触することなく下ベアリング挿入部７ＮＬに挿
入される。同時に上ベアリング１は上ベアリング挿入部
７ＮＵに挿入される。このとき、上ベアリング１が上ベ
アリング挿入部７ＮＵと接触しても、外輪１Ｇを押圧部
２５Ａで押されており、下ベアリング２が下ベアリング
挿入部７ＮＬに接触することがないから、予圧スプリン
グ３が機能しており、そのまま押し込んで何ら問題はな
い。 【００２４】ここで、得られたアッパードラムアッセン
ブリ９において、上ベアリング１はシマリ嵌めで固定さ
れており、下ベアリング２が公差により、スキマ嵌めに
なることが起こるが、回転精度（フレ）に問題ないこと
が確かめられている。また、ベアリングユニットを挿入
する際のアッパードラムの加熱温度は、挿入後、アッパ
ードラムによりベアリングが加熱されるが、その際に損
傷を受けない温度に設定されている。 【００２５】なお、上及び下ベアリング挿入部の寸法差
は、予圧保証、焼き嵌め作業の容易さを考慮すると大き
いほど良いのであるが、常にスキマとなる寸法では、ア
ッパードラムアッセンブリ（軸受装置）としての性能
（回転精度）を得ることが出来なくなる。従って、下ベ
アリング挿入部７ＮＬの直径Ｂは上ベアリング挿入部７
ＮＵの直径Ａ（公差を含む）より大きく、且、常温でシ
メ代が得られる寸法以下にする必要があり、予圧を保証
できるように、直径Ａに対し＋２μｍとしてある。 【００２６】以上、本発明の軸受装置として、ＤＶＣに
用いられるアッパードラムアッセンブリについて説明し
たが、これに限定されるものではなく、高速精密回転を
必要とする軸受装置に広く適用できるものである。ま
た、以上、同一の一対のベアリングを用いて、回転体の
ベアリング挿入部の内径を変えた場合について説明した
が、公差が２μｍ異なる外径を有する一対のベアリング
を用いて、同一内径に形成したベアリング挿入部に、外
径の小さいベアリングから挿入して軸受装置を形成して
も同様の効果があることは、言うまでもない。 【００２７】 【発明の効果】以上説明したように、本発明の軸受装置
は、第１のベアリング挿入部の内径を第２のベアリング
挿入部の内径より大きく形成すると共に、いずれの前記
内径も外輪の外周部の直径に対しシマリ嵌めの関係とし
た回転体を、所定の温度に加熱し、一対のベアリングお
よび予圧スプリングの配置されたシャフトを、貫通孔
に、前記第２のベアリング挿入部側から前記一対のベア
リングを滑らかに挿入して、前記一対のベアリングの外
輪を前記第１及び第２のベアリング挿入部にそれぞれ配
置した後、冷却して焼き嵌め固定する構成としたことに
より、シャフトに取付けられた一対のベアリングを回転
体に取付ける際の焼き嵌めにおける予圧抜けの発生を防
止し、量産性が高くコストの安い軸受装置を提供できる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の軸受装置の実施例を示す断面構成図で
ある。 【図２】本発明の軸受装置の実施例におけるベアリング
ユニットを示す断面構成図である。 【図３】本発明の軸受装置の実施例における回転体を示
す断面構成図である。 【図４】実施例に係る軸受装置を組み立てる工程図であ
る。 【図５】従来例の軸受装置を示す断面構成図である。 【図６】従来例の軸受装置におけるベアリングユニット
を示す断面構成図である。 【図７】ベアリングの取付け状態を示す断面構成図であ
る。 【符号の説明】 １…上ベアリング、１Ｇ…外輪、１Ｎ…内輪、１Ｂ…ボ
ール、１ＧＧ…外周部、２…下ベアリング、２Ｇ…外
輪、２Ｎ…内輪、２Ｂ…ボール、２ＧＧ…外周部、３…
与圧スプリング、５…シャフト、５Ｇ…外周部、６…矢
印、７…アッパードラム（回転体）、７Ｇ…外周部、７
Ｈ…保持部外周部、７Ｎ…貫通孔、７ＮＵ…上ベアリン
グ挿入部、７ＮＬ…下ベアリング挿入部、７ＮＮ…逃げ
部、９…アッパードラムアッセンブリ（軸受装置）、１
０…ベアリングユニット、１１…ベース、１１Ｎ…孔
部、１２…ヒーター、１３…熱電対、１５…加熱装置、
２０…ベアリングユニット挿入装置、２１…ベース、２
２…保持部、２３…孔部、２５…ホルダー、２５Ａ…押
圧部、２７…空気導入パイプ、３１…上ベアリング、３
１Ｇ…外輪、３１Ｂ…ボール、３１ＧＧ…外周部、３２
…下ベアリング、３２Ｇ…外輪、３２Ｂ…ボール、３２
ＧＧ…外周部、３３…与圧スプリング、３４…ブッシ
ュ、３４Ｂ…ベース面、３４Ｋ…外周面、３４Ｎ…貫通
孔、３５…シャフト、３５Ｕ…上ベアリング用溝、３５
Ｌ…下ベアリング用溝、３６…接着剤、３７…アッパー
ドラム（回転体）、３７Ｂ…ベース面、３７Ｇ…外周
部、３７Ｈ…孔の内面、３９…アッパードラムアッセン
ブリ（軸受装置）、４０…ベアリングユニット、１１１
…上ベアリング、１１１Ｇ…外輪、１１１Ｎ…内輪、１
１１Ｂ…ボール、１１２…下ベアリング、１１２Ｇ…外
輪、１１２Ｎ…内輪、１１２Ｂ…ボール、１１２Ｋ…下
面、１１３…与圧スプリング、１１４…矢印、１１５…
シャフト、１１６Ｕ，１１６Ｌ…矢印、１１７…アッパ
ードラム（回転体）、１１７ＮＵ…上ベアリング挿入
部、１１７ＮＬ…下ベアリング挿入部、１１７ＮＮ…逃
げ部、１１７Ｋ…下面、１１７Ｎ…貫通孔、１１９…ア
ッパードラムアッセンブリ（軸受装置）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】同一の一対のベアリングと、円筒状のシャ
   フトと、予圧スプリングと、一方向に順次形成した第１
   のベアリング挿入部と逃げ部と第２のベアリング挿入部
   とからなり前記逃げ部の内径が前記第１及び第２のベア
   リング挿入部の内径より大きい貫通孔を有する回転体と
   を有し、所定間隔を有する前記一対のベアリングの内輪
   の内周部に前記シャフトが圧入挿入されており、前記予
   圧スプリングは前記一対のベアリングの対向する外輪間
   に配置されて、前記外輪間の離間方向に予圧をかけてお
   り、前記貫通孔の第１及び第２のベアリング挿入部に前
   記一対のベアリングの前記外輪の外周部をそれぞれ挿入
   固定し、前記シャフトに対し前記一対のベアリングを介
   して前記回転体を回転自在に保持した軸受装置におい
   て、 前記第１のベアリング挿入部の内径を前記第２のベアリ
   ング挿入部の内径より大きく形成すると共に、いずれの
   前記内径も前記外輪の外周部の直径に対しシマリ嵌めの
   関係とした前記回転体を、所定の温度に加熱し、前記一
   対のベアリングおよび前記予圧スプリングの配置された
   前記シャフトを、前記貫通孔に、前記第２のベアリング
   挿入部側から前記一対のベアリングを滑らかに挿入し
   て、前記一対のベアリングの外輪を前記第１及び第２の
   ベアリング挿入部にそれぞれ配置した後、冷却して焼き
   嵌め固定する構成としたことを特徴とする軸受装置。