JP2005188756A - スイングアーム用転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 転がり軸受の潤滑剤の飛散や蒸発を防止し、スイングアームの低トルク化及びトルク変動の抑制を図り、転がり軸受を固定する接着剤によるアウトガスの発生を防止することを目的とする。
【解決手段】 転がり軸受の軌道面に潤滑油を塗布し、ハウジングの内側面及び軸の外側面に転がり軸受の内輪及び外輪を圧入する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スイングアーム用転がり軸受装置に関し、更に詳しくは、磁気ディスク装置等の高速で微小振動する部位に使用されるスイングアーム用転がり軸受装置に関し、特にトルク変動を抑制し、高精度の動作を確保するスイングアーム用転がり軸受装置に関する。

最近、磁気ディスク装置は小型・軽量化し、ますます高密度化が要求されてきている。このため、従来に比べ磁気ヘッドと磁気ディスクのスペーシングが小さくなり、ディスクに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いる。そのような状況に対応するため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、これまで以上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。従って、スイングアームを支持する軸受には低トルク化とトルクスパイク（急激なトルク変動）のようなトルクの大幅な変化が生じないことが求められる。

しかし、スイングアーム用の玉軸受では、潤滑剤の交換等取り扱いに便利な潤滑剤としてグリースが用いられている。特にグリースは塗布後初期の段階では飛散し易く、軸受の作動が継続すると劣化し易いためトルクが大きくなったり、あるいはトルクヒステリシス、トルクスパイクなどのトルク変動が大きくなるという問題があった。

また、スイングアーム用軸受装置では転がり軸受の固定に接着剤が使用されていた。軸及びハウジングへの軸受の固定は、例えば軸受内径面及び軸受外径面のそれぞれ四隅に接着剤を塗布し、軸の外側面及びハウジングの内側面に軸受の内輪及び外輪を固定するものである。そのため、接着剤によるアウトガス（接着剤から出るガス）が磁気ディスク等の表面に付着するという問題があった。さらにこの接着作業において接着剤の量が多いと軸受から接着剤がはみ出すという問題もある。そうなると、接着剤だけ軸の外側面あるいはハウジングの内側面に現れることになり接着剤のアウトガスも増加し磁気ディスク等への影響も大きくなる。

さらに、一般にスイングアーム用転がり軸受ではシールを使用し内部に封入したグリースが軸受外部に流出しないように密封する。シールはゴムシール（Ｖシール）及び鉄シールド（Ｚシールド）などが用いられている。しかし、ゴムシールではアウトガス（ゴムから出るガス）による磁気ディスクへの影響が考えられ、また鉄シールドであればコスト高になるという問題もある。

以上のように、磁気ディスク装置の小型化に対応できるスイングアームの高速、高精度の作動を確保するスイングアーム用転がり軸受装置が求められる。そのため従来問題となっていた潤滑剤の飛散、蒸発を解消する潤滑剤及び潤滑方法により軸の低トルク化及び均一なトルク出力を可能にし、転がり軸受の適切な固定方法が求められている。

本発明は、転がり軸受の潤滑剤の飛散や蒸発を防止し、スイングアームが取り付けられた軸の低トルク化及びトルク変動の抑制を図る。

請求項１記載の発明は、転がり軸受の軌道面に潤滑油を塗布し、ハウジングの内側面及び軸の外側面に転がり軸受の内輪及び外輪を圧入したことを特徴とするスイングアーム用転がり軸受装置を提供する。

潤滑剤としてグリースに比べ油膜の形成が容易で油膜強さが大きく酸化安定性が良い潤滑油を軌道面に注入して薄く塗布しておく。その結果、潤滑剤の初期の飛散を少なくできるとともに、軸に取り付けたスイングアームのトルク変動も小さくできる。また本発明では軸受の内輪及び外輪は軸の外側面及びハウジングの内側面に圧入固定されている。軸受の固定では接着剤を用いていないためアウトガスの磁気ディスク表面への付着という問題を解消できる。

つぎに本発明を実施形態に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態を示す断面図である。玉軸受１９、２９の潤滑剤として潤滑油９を用いる。玉軸受１９、２９をスイングアーム用軸受装置に組み込む前に玉軸受１９、２９の外輪１１、２１及び内輪１３、２３の軌道面１５、２５に微量の潤滑油９を注入する。潤滑油９の注入により玉１７、２７の回転とともに軌道面１５、２５に潤滑油９が塗布される。潤滑油は運動する接触面の中に入りやすく、熱を放散させる能力があるため、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。また軸受の作動中における潤滑油９の劣化もグリースに比べ少ない。その結果、軸１のトルク変動も小さくなる。なお、油を塗布する方法としてはこのような軌道面１５、２５に潤滑油９を注入する方法以外に、予め玉軸受１９、２９をどぶづけして軌道面１５、２５に微量の潤滑油９を薄く塗布しておく潤滑方法であるオイルプレーティングを施しても同様の効果を得られる。

本実施形態のスイングアーム用軸受装置の組立方法は特に限定されるものではないが、以下の方法を採る。はじめに軸１及びハウジング３を所定の位置に配置する。図１の下方の玉軸受２９を下方から軸１とハウジング３の間に圧入する。外輪２１はハウジングの肩部３ｄで固定される。そこで、ハウジングの内側面３ｃに外輪２１が固定され、軸の外側面１ａに内輪２３が固定される。これにより玉軸受２９が位置決めされる。

続いて図１の上方の玉軸受１９を上方から軸１とハウジング３の間に圧入する。玉軸受１９の外輪１１はハウジングの肩部３ｂで固定される。それにより、ハウジングの内側面３ａに外輪１１が固定され、軸の外側面１ａに内輪１３が固定される。これにより玉軸受２９が位置決めされる。結果的に軸受１９、２９はハウジング３と軸１の端面近傍に位置決めされることになる。図１に示すように本実施形態においてはハウジング３と軸１の間の２箇所でこのように玉軸受１９、２９が圧入される。本実施形態においては転がり軸受として玉軸受１９、２９を使用しているが、これをころ軸受とすることも可能である。

玉軸受１９、２９は内輪１３、２３及び外輪１１、２１とも軸１及びハウジング３に圧入固定されている。軸受１９、２９の圧入時のしめ代としては直径で１μｍ以上１２μｍ以下が望ましい。しめ代が１μｍより小さいと軸１の端面に取り付けられたスイングアーム（図示せず）作動時に玉軸受１９、２９が圧入された軸の外側面１ａとハウジングの内側面３ａ、３ｃの所定位置からずれる可能性がある。またしめ代が１２μｍを超えると軸１とハウジング３の軸受１９、２９を挟む力が強くなり内輪内径面及び外輪外径面に大きな力が加わる。それにより外輪１１、２１、内輪１３、２３の変形が大きくなり、トルク変動が発生しスイングアームが円滑に作動しなくなる。

予圧付与の方式は、本実施形態では内輪１３、２３を加振しながら圧入し、外輪１１側でトルクを測定しながら予圧制御する、いわゆるトルク圧入方式（トルク管理）を採る。本実施形態の予圧付与の方法であるいわゆるトルク圧入方式を、図１を用いて説明する。

玉軸受１９、２９が圧入された状態では上方の玉軸受１９の外輪１１の軌道面１５の底と下方の玉軸受２９の外輪２１の軌道面２５の底との間の距離（外輪の軌道面底間の距離）と内輪１３の軌道面１５の底と内輪２３の軌道面２５の底との距離（内輪の軌道面底間の距離）は等しい。この場合、外輪１１、２１、玉１７、２７及び内輪１３、２３の間に隙間が存在する。その隙間を除去し、軸受の剛性を増すために予圧付与を行う。

予圧付与は図１の矢印の方向に内輪１３、２３を振動させる。振動により玉軸受１９の内輪１３は下方に移動し、玉軸受２９の内輪２３は上方に移動する。その結果、内輪の軌道面底間の距離が外輪の軌道面底間の距離より短くなり、外輪、玉及び内輪の間の隙間がなくなる。

このように隙間をなくすことによって、玉軸受１９、２９のトルクを増加させる。そして、玉軸受１９、２９のトルクをハウジング３側で測定することにより、トルクが所定値になるまで内輪１３、２３を加振しながら圧入する。つまり、内輪の軌道面底間の距離が外輪の軌道面底間の距離よりさらに短くし、玉軸受１９、２９のトルク値を上げるというものである。

ただし、予圧付与の方式はこの方式に限定されるものではなく、内輪１３を加振しながら圧入し、外輪１１側で共振周波数を測定しながら予圧制御する、いわゆる共振圧入方式（共振管理）を採用することも可能である。それぞれの特徴としてはトルク圧入方式はトルクを一定にすることができるが、反面共振周波数（剛性）がばらつきやすい。これに対して、共振圧入方式では、共振周波数を一定にする、すなわち剛性を一定にすることができるが、反面トルクがばらつきやすい。これらの圧入方式の選択にあたってはそれぞれの特徴を考慮するのが妥当である。

また、玉軸受１９の予圧変化を防止するために、軸１とハウジング３は熱膨張係数を等しくすることが望ましい。そのため、例えばオーステナイト系ステンレス鋼同士、あるいはフェライト系ステンレス鋼同士、あるいはまたオーステナイト系ステンレス鋼とフェライト系ステンレス鋼の組み合わせが好ましい。本実施形態においては、耐食性と切削性がよいフェライト系ステンレス鋼を軸１とハウジング３の材質として選定した。

また、内部に封入した潤滑油９が軸受外部に容易に流出しないように密閉するシール５の構造は特に限定されないが、本実施形態においてはプラスチックと鉄（芯金）とからなるプラスチックシール（Ｒシール）を使用する。シールの外側にプラスチックを用いることにより、ゴムシールのようなゴムのアウトガス（ゴムから出るガス）がなくなり、磁気ディスク表面へのアウトガスの付着といった問題も排除できるからである。また、シールは鉄をプラスチックへのインサート成形によって製作されるため鉄シールドの場合よりも低コストにすることが可能である。

さらに、本実施形態においては玉軸受１９の一方の側であるハウジング３の外側端面に撥油剤７を塗布している。撥油剤７によりシール５と内輪１３とのすきま、シール５と外輪１１との固着部の微小なすきまから滲みでる潤滑油９が撥油剤７にはじかれて、軸受装置から外部への潤滑油９の漏れを抑制することができる。これより、玉軸受１９の作動中に潤滑油９が飛び散り、スイングアームを介して磁気ディスク表面に潤滑油９が付着することを防止できる。

このように、本実施形態においては潤滑剤としてグリースではなく潤滑油９を用いることにより潤滑剤の飛散、劣化ということを減少させ、さらに予圧付与についてもトルクへの影響を考慮した方法を用いることによりスイングアーム用転がり軸受に要求されている低トルク並びに均一なトルクの出力という目的を達成するものである。

また、内輪１３、２３及び外輪１１、２１を軸１及びハウジング３に接着剤を用いず圧入固定し、さらにシール５についてもプラスチック性の構造を採っている。それ故、接着剤やゴムといった材料から生じるアウトガスの発生を抑制し、磁気ディスク等の表面へのアウトガスの付着を防止できる。

以上の説明によれば、本発明は転がり軸受の潤滑剤として油を用い予め軌道面に微量の油を注入することにより高速で微小振動に対してもグリースによる潤滑の場合に比べ潤滑剤の初期の飛散を少なくでき、トルク変動も小さくすることができる。

また、接着剤を用いずにハウジングと軸の間に内輪、外輪を圧入して固定するので、接着剤によって生じるアウトガスの発生を防止することができ、磁気ディスク装置の磁気ディスク面へのアウトガスの付着を防止しうる。

本発明の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１ 軸
３ ハウジング
５ シール
７ 撥油剤
９ 潤滑油
１１ 外輪
１３ 内輪
１５ 軌道面
１９ 玉軸受 （転がり軸受）

Claims (1)

1. 転がり軸受の軌道面に潤滑油を塗布し、ハウジングの内側面及び軸の外側面に転がり軸受の内輪及び外輪を圧入したことを特徴とするスイングアーム用転がり軸受装置。
   

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