JP2005233271A - 転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 予圧抜けを防止することにより、予圧変動に伴うトルク変動や剛性の変動を低減して位置決め制御の高速化と高精度化とを図ることができるスイングアーム用転がり軸受装置を提供すること。
【解決手段】 本発明のスイングアーム用転がり軸受装置１０は、軸１１と、軸１１周りに設けられた筒状のハウジング１２と、ハウジング１２を軸１１に対して揺動可能に支持する転がり軸受１３，１４と、を備え、軸１１の外周面には、シールリング２７，２８が転がり軸受１３，１４の内輪１７，１８の側面部と接触するようにして固定されており、シールリング２７，２８は、軸１１と同じ材質であるか、或いは、軸１１の線膨張係数の値に近似した線膨張係数を有する材質からなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、転がり軸受装置に関し、磁気ディスク装置のスイングアームのような、高速で微小揺動する部位に使用される転がり軸受装置に関する。

近年、磁気ディスク装置はますます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ますます狭くなってきており、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、これに伴って、磁気ヘッドを搭載するスイングアームを支持するスイングアーム用転がり軸受装置では、制御の高速化と高精度化を満たすため、ハウジングの軽量化が求められている。

従来のスイングアーム用転がり軸受装置の一例として、潤滑剤が密封された２つの玉軸受に予圧をかけて使用されるものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照。）。

例えば、図３に示すようなスイングアーム用転がり軸受装置７０は、転がり軸受７１，７１の内輪７２，７２の内径面及び外輪７３，７３の外径面の４か所に接着剤を塗布し、内輪７２，７２を軸７４に、外輪７３，７３をハウジング７５に接着固定するか、或いは、接着剤を用いずにそれぞれ圧入固定している。また、図４に示すようなスイングアーム用転がり軸受装置８０は、転がり軸受８１，８１の外輪８２，８２間に外輪間座８３を介在し、内輪８４，８４の内径面の２か所に接着剤を塗布して内輪８４を軸８５に接着固定するか、或いは、接着剤を用いずにそれぞれ圧入固定している。

さらに、スイングアーム用転がり軸受７０，８０では、ボイスコイルモータが取付けられたスイングアーム７６，８６が図３のハウジング７５や図４の外輪間座８３及び外輪８２に取付けられる。スイングアームの取り付け方法としては、３．５インチＨＤＤ（ハードディスクドライブ）の場合には、ハウジングの中央部外径面の１か所にボルト止めする（所謂、引っ張りタイプ）もの、ハウジングの外径面又は間座の外径面にボルト先端を突き当てる（所謂、突き当てタイプ）もの、ハウジングの外径面又は転がり軸受の外輪外径面、外輪間座の外径面と、スイングアームとが接着固定されて取付けられる（所謂、接着タイプ）ものが主に用いられる。また、２．５インチＨＤＤの場合には、プレス加工された平板に間座を設け、ナットによって固定する（所謂、積層タイプ）ものが主に用いられる。

ところで、このようなスイングアーム用転がり軸受７０，８０では、特許文献１〜３に記載されるように、グリース等の潤滑剤の飛散を防止するためのシールリングがハウジングやシャフトに固定されている。
特開平１１−１６６５２６号公報（第２−３頁、図１） 特開２００１−８４７１６号公報（第３頁、図１） 特許第２５８６３２６号公報（第３−４頁、図１）

しかしながら、スイングアーム用転がり軸受装置７０，８０では、温度変化が生じると、転がり軸受の内輪７２，８４と軸７４，８５との線膨張係数の差に伴ってこれらの嵌合部分の隙間が大きくなり、内輪７２，８４と軸７４，８５との接着がはがれたり、圧入による保持力が低下して、予圧抜けが発生するという問題があった。特許文献１〜３では、転がり軸受装置の線膨張係数についての記載がなく、このような温度変化に対する接着はがれや圧入による保持力低下については考慮されていなかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、予圧抜けを防止することにより、予圧変動に伴うトルク変動や剛性の変動を低減して位置決め制御の高速化と高精度化とを図ることができる転がり軸受装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。
（１） 軸と、該軸周りに設けられた筒状のハウジングと、前記ハウジングを前記軸に対して揺動可能に支持する転がり軸受と、を備えた転がり軸受装置であって、
前記軸の外周面には、シールリングが前記転がり軸受の内輪の側面部と接触するようにして固定されており、前記シールリングは、前記軸と同じ材質であるか、或いは、前記転がり軸受の内輪の線膨張係数より前記軸の線膨張係数の値に近似した線膨張係数を有する材質からなることを特徴とする転がり軸受装置。

本発明の転がり軸受装置によれば、内輪の側面部に接触する軸と同じ材質であるか、或いは、転がり軸受の内輪の線膨張係数より軸の線膨張係数の値に近似した線膨張係数を有する材質からなるシールリングが、転がり軸受の内輪の側面部と接触するようにして固定されているために、温度変化が生じても、軸とシールリングとの間に接着はがれが起きず、シールリングは内輪の側面部を接触支持することができる。これにより、内輪と軸との間で、温度変化による接着はがれや圧入嵌合による保持力の低下を生じたとしても、内輪が軸に対して移動することがなく、予圧抜けの発生を防止することができる。この結果、予圧変動に伴うトルク変動や剛性の変動が低減され、位置決め制御の高速化と高精度化とを図ることができる。

以下、本発明の各実施形態に係る転がり軸受装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、各実施形態の転がり軸受装置は、磁気ディスク装置において、磁気ヘッドを搭載するスイングアームを支持するスイングアーム用転がり軸受装置として説明される。

（第１実施形態）
図１に示されるように、第１実施形態のスイングアーム用転がり軸受装置１０は、軸１１と、軸１１周りに設けられた筒状のハウジング１２と、ハウジング１２を軸１１に対して揺動可能に支持する本発明の転がり軸受である一対の深溝玉軸受１３，１４とを備える。

軸１１は、磁気ディスク装置のケース１に固定されており、アルミニウム或いはステンレス等の材質から構成されている。一対の深溝玉軸受１３，１４は、軸１１とハウジング１２との間に配置されており、ハウジング１２を軸１１に対して相対回転自在とする。また、ハウジング１２には、ボイスコイルモータが取付けられたスイングアーム２が固定されており、スイングアーム２は、ハウジング１２と共に軸１１に対して揺動回転する。

深溝玉軸受１３，１４は、外周面に内輪軌道面１５，１６を有する内輪１７，１８と、内周面に外輪軌道面１９，２０を有する外輪２１，２２と、内輪軌道面１５，１６と外輪軌道面１９，２０との間に、周方向に転動自在に複数の玉２３，２４がそれぞれ配されている。また、深溝玉軸受１３，１４には、外周縁部が外輪２１，２２に固定された一対のシール部材２５，２５，２６，２６がそれぞれ装着されており、深溝玉軸受１３，１４の内部空間に封入されたグリース等の潤滑剤が飛散するのを防止している。

深溝玉軸受１３，１４において、内輪１７，１８は、その内径面に塗布された接着剤によって軸１１に固定されており、外輪２１，２２は、その外径面に塗布された接着剤によってハウジング１２に固定されている。なお、接着剤を用いた固定に代えて、圧入による固定を用いても良い。圧入固定の場合は、接着剤が乾燥するまでの間に接着剤から出るガスによる磁気ディスク表面への汚染が防げるので好ましい。

また、これら深溝玉軸受１３，１４への予圧の付与は、内輪１７，１８を加振しながら軸１１に挿入し、外輪２１，２２側で共振周波数を測定しながら予圧を制御する、所謂共振圧入方式でもよいし、内輪１７，１８を加振しながら軸１１に挿入し、外輪２１，２２側でトルクを測定しながら予圧を制御する所謂トルク圧入方式でもよい。なお、深溝玉軸受１３，１４の材質としては、ステンレス鋼や軸受鋼が用いられている。

また、軸１１の外周面には、シールリング２７，２８が深溝玉軸受１３，１４の内輪１７，１８の軸方向外方における側面部２９，３０と接触するようにして固定されている。シールリング２７，２８は、ハウジング１２の内周面よりもわずかに小さい外径を有する円環形状に形成されており、深溝玉軸受１３，１４のシール部材２５，２５，２６，２６と共に、潤滑剤が飛散するのを防止している。シールリング２７，２８は、その内周面に塗布された接着剤によって軸１１に固定されている。なお、シールリング２７，２８は、接着剤を用いて固定する代わりに、圧入により固定してもよい。また、シールリング２７，２８の軸方向厚さは、１５ｍｍ以下であればよく、転がり軸受装置の小型化を考慮して、好ましくは５ｍｍ以下に形成される。

また、シールリング２７，２８の材質は、軸１１と同じ材質であるか、或いは、内輪１７，１８の線膨張係数より軸１１の線膨張係数の値に近似した線膨張係数を有する材質で構成される。具体的には、シールリング２７，２８は、軸１１と同じ、アルミニウム或いはステンレス等から構成される。

このように構成されたスイングアーム用転がり軸受装置１０では、ハードディスクドライブの使用が長時間になると、各部材の摩擦等によりケース１内の雰囲気温度が上昇する。これに伴って、深溝玉軸受１３，１４の内輪１７，１８と軸１１との線膨張係数の差により、両者間に隙間が発生し、接着はがれや圧入による保持力の低下が生ずる。しかしながら、深溝玉軸受１３，１４の内輪１７，１８の側面部２９，３０と接触するシールリング２７，２８が、軸１１と同じ材質であるか、或いは、内輪１７，１８の線膨張係数より軸１１の線膨張係数の値に近似した線膨張係数を有する材質からなるため、温度変化が生じたとしても、両者間で隙間を生じることがなく、接着はがれや圧入による保持力の低下が起きることがない。

その結果、内輪１７，１８と軸１１の間で接着はがれや圧入による保持力の低下が生じたとしても、シールリング２７，２８が軸１１に対して緩まないことから、深溝玉軸受１３，１４の内輪１７，１８の移動を防ぎ、予圧抜けの発生を防止することができる。よって、予圧変動に伴うトルク変動や剛性の変動を低減して、位置決め精度の高速化と高精度化とを図ることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るスイングアーム用転がり軸受装置について図２を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一または同等部分については、同一の符号を付し、説明を省略或いは簡略化する。

図２に示すように、第２実施形態のスイングアーム用転がり軸受装置４０は、第１実施形態に用いていた一対のシールリング２７，２８のうち、一方のシールリング２７を深溝玉軸受１３側に配置し、深溝玉軸受１４側では、シールリング２８の代わりに、軸４１に形成されたフランジ４２を設けて、フランジ４２に深溝玉軸受１４の内輪１８の側面部３０を接触させている。

また、深溝玉軸受１３，１４の外輪２１，２２間には、外輪間座４３を介在させており、外輪間座４３の両端面と外輪２１，２２とは接着剤により固定されている。また、スイングアーム２’は、本発明の筒状のハウジングであるスリーブ部２ａを備えており、スリーブ部２ａの内周面は外輪２１，２２の外周面と外輪間座４３の外周面に接着剤によって固定されている。なお、スリーブ部２ａと外輪２１，２２及び外輪間座４３との固定は、圧入による固定であってもよい。

従って、本実施形態のスイングアーム用転がり軸受装置４０によれば、深溝玉軸受１３の内輪１７の側面部２９と接触するシールリング２７が、軸１１と同じ材質であるか、或いは、内輪１７，１８の線膨張係数より軸１１の線膨張係数の値に近似した線膨張係数を有する材質からなるため、温度変化が生じたとしても、両者間で隙間を生じることがなく、接着はがれや圧入による保持力の低下が起きることがない。その結果、内輪１７、１８と軸１１の間で接着はがれや圧入による保持力の低下が生じたとしても、シールリング２７と軸４１のフランジ４２によって深溝玉軸受１３，１４の内輪１７，１８の移動を防ぎ、予圧抜けの発生を防止することができる。よって、予圧変動に伴うトルク変動や剛性の変動を低減して、位置決め精度の高速化と高精度化とを図ることができる。

また、シールリング２７を深溝玉軸受１３，１４の一方の側のみとし、また、ハウジングをスイングアーム２’のスリーブ部２ａで構成したので、部品点数を低減すると共に、装置の低コスト化を図ることができる。また、深溝玉軸受１４をフランジ４２でバックアップすることが可能であるため、モーメント剛性と耐衝撃性を向上することができる。

なお、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
例えば、転がり軸受は、単列深溝玉軸受に限らず、その他、単列アンギュラ玉軸受等の各種転がり軸受を適用しても良い。

本発明の第１実施形態に係るスイングアーム用転がり軸受装置を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係るスイングアーム用転がり軸受装置を示す断面図である。 従来のスイングアーム用転がり軸受装置の断面図である。 図３と異なるスイングアーム用転がり軸受装置の断面図である。

符号の説明

１０，４０ スイングアーム用転がり軸受装置（転がり軸受装置）
２，２’ スイングアーム
２ａ スリーブ部（ハウジング）
１１，４１ 軸
１２ ハウジング
１３，１４ 転がり軸受
１７，１８ 内輪
２１，２２ 外輪
２７，２８ シールリング
４２ フランジ

Claims (1)

1. 軸と、該軸周りに設けられた筒状のハウジングと、前記ハウジングを前記軸に対して揺動可能に支持する転がり軸受と、を備えた転がり軸受装置であって、
   前記軸の外周面には、シールリングが前記転がり軸受の内輪の側面部と接触するようにして固定されており、前記シールリングは、前記軸と同じ材質であるか、或いは、前記転がり軸受の内輪の線膨張係数より前記軸の線膨張係数の値に近似した線膨張係数を有する材質からなることを特徴とする転がり軸受装置。

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