JP2007120722A

JP2007120722A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2007120722A
Application number: JP2005317208A
Authority: JP
Inventors: Norikazu Kitagawa; 乃一北川; Koji Yamamoto; 晃司山本
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2007-05-17

Abstract

【課題】転動体の転動開始時の低トルク化を図ることで、ＨＤＤ装置のスイングアームの微小揺動時における応答性を向上させた転がり軸受を提供する。
【解決手段】ハードディスクドライブ装置の基台上に設けられたスイングアームを軸支する転がり軸受10,12であって、当該転がり軸受は、相対回転可能に対向して配置された一対の軌道輪16,18,20,22と、各軌道輪の対向面16b,18b,20b,22bにそれぞれ形成された軌道面16c,18c,20c,22c間に転動自在に組み込まれた複数の転動体24,26と、複数の転動体を１つずつ回転自在に保持する複数のポケット28a,30aを有する環状の保持器28,30とを具備し、保持器には、その一方側に各転動体をポケットに挿入するための複数の開口ｋが形成されており、複数の転がり軸受でスイングアームを軸支した状態において、それぞれの軸受の保持器は、その一方側を基台に対向させて軌道輪間に組み込まれている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、磁気ディスク装置(ハードディスクドライブ(ＨＤＤ)装置)のスイングアームなどのように、高速で微小揺動する部品を支持するために使用される転がり軸受の改良に関する。

従来、例えばパーソナルコンピュータ(デスクトップ型及びノート型)などに搭載されるハードディスクドライブ(ＨＤＤ)装置において、基台上に設けられたスイングアームは、軸方向に沿って垂直に配列された２つの転がり軸受(例えば、玉軸受)で微小揺動自在に支持されている(特許文献１参照)。

かかるＨＤＤ装置に用いられる軸受装置は、例えば、図３に示すように、軸Ｓに沿って垂直方向に外装された２つの転がり軸受(一端側玉軸受１０、他端側玉軸受１２)と、これら２つの玉軸受10,12に外装されたスリーブ１４とを備えている。スリーブ１４には、スイングアーム(図示しない)が装着されるようになっており、筒状のスリーブ本体１４ａと、スリーブ本体１４ａの内周面１４ｂに設けられた環状凸部１４ｃとが設けられている。なお、ＨＤＤ装置には、いずれも図示しない磁気ディスクと、当該磁気ディスクを回転させるスピンドルモータと、当該磁気ディスクへのデータ書込み及び当該磁気ディスクからのデータ読込みのための磁気ヘッドとが備えられている。

この場合、各玉軸受10,12及びスリーブ１４を軸Ｓに外装すると、各玉軸受10,12の内輪16,20の内周面16a,20aが軸Ｓの外周面Ｓ１に嵌合し、外輪18,22の外周面18a,22aがスリーブ本体１４ａの内周面１４ｂに嵌合するとともに、スリーブ本体１４ａの環状凸部１４ｃにより２つの玉軸受10,12は、所定の間隔で軸方向に沿って位置決めされる。

ここで、２つの玉軸受10,12に対して所定の予圧を付与する方法について説明する。例えば、２つの玉軸受10,12の外輪18,22間に環状凸部１４ｃを介在させて、スリーブ本体１４ａの内周面１４ｂに各外輪18,22を接着剤で固定、あるいは接着剤を用いずに圧入固定する。そして、一端側玉軸受１０の内輪１６に矢印Ｆ１方向の予圧を付与し、その状態で当該玉軸受１０の内輪１６を軸Ｓ(外周面Ｓ１)に接着剤で固定、あるいは接着剤を用いずに圧入固定する。同様に、他端側玉軸受１２の内輪２０に矢印Ｆ２方向の予圧を付与し、その状態で当該玉軸受１２の内輪２０を軸Ｓ(外周面Ｓ１)に接着固定、あるいは圧入固定する。これにより、２つの玉軸受10,12に所定の予圧を付与することができる。

また、２つの玉軸受10,12には、複数の転動体(玉)24,26を１つずつ回転自在に保持した状態で、内輪16,20と外輪18,22との間を公転する環状の保持器28,30が設けられている。保持器28,30には、玉24,26を保持するポケット28a,30aと、隣り合うポケット28a,30aを連結する柱部28b,30bとが周方向に沿って交互に設けられている。この場合、保持器28,30は、一方側に各玉24,26をポケット28a,30aに挿入するための開口ｋを有し、他方側が閉塞された冠型を成している(いわゆる冠型保持器)。なお、保持器28,30の柱部28b,30bには、開口ｋを一部覆うように突出した一対の爪部ｔが設けられており、各ポケット28a,30aに挿入された玉24,26は、これら爪部ｔにより挟持された状態で当該ポケット28a,30a内に保持される。

ところで、近年、ＨＤＤ装置のダウンサイジング(小型軽量化)が進み、これに伴い、ＨＤＤ装置を駆動させる際の許容電圧や許容電流が低電圧化・低電流化されている。
この結果、当該ＨＤＤ装置に用いられる転がり軸受には、スイングアーム(特に、スイングアームの先端に取り付けられた磁気ヘッド)を微小揺動させる際の応答性(動き出し)、すなわち転動体(玉)が転動し始める際の低トルク化が求められている。特に、セルフサーボ方式のＨＤＤ装置では、サーボトラックを形成する際の磁気ヘッドの応答性が極めて重要となるため、転動体(玉)の転動開始時の低トルク化は必須要件となっている。

なお、セルフサーボ方式とは、磁気ディスクの各トラック上にサーボ基準信号パターンを形成する方式をいい、その動作概要は以下のようになっている。まず、スイングアームのボイスコイルモータに電流を供給し、磁気ヘッドを移動させ、ディスクに形成されている転写されたサーボ基準信号を読み取り、ＨＤＤ装置に装着された磁気ディスクの偏心量を検知する。当該検知後、当該偏心量に応じた補正を加えて偏心のないサーボ基準信号をトラック上に書き込み(サーボ基準信号の初期書き込み)、次にボイスコイルモータによりスイングアームの位置を微小に(１トラックピッチ相当分)変化させて、次のトラック上にサーボ基準信号を形成する。それを繰り返して同心円状のトラックにサーボ基準信号をそれぞれ記録して、磁気ディスク上にサーボ基準信号パターンを形成する。

しかしながら、従来のＨＤＤ装置に用いられる軸受装置(図３)において、２つの玉軸受10,12は、保持器28,30(ポケット28a,30a)の開口ｋが互いに向き合うように組み合わされ、上述したように予圧が付与されている。このため、一端側玉軸受１０の保持器２８がその爪部ｔで玉２４にぶら下がった状態になっている。したがって、ＨＤＤ装置のスイングアームが微小揺動する場合、玉２４と爪部ｔとの間の摩擦抵抗が大きくなり、その結果、玉２４が転動し始める際のトルクが大きくなるため、例えばサーボトラックを形成する際の磁気ヘッドの応答性(動き出し)が悪くなってしまう。

また、２つの玉軸受10,12を保持器28,30の背面側(ポケット28a,30aとは反対の閉塞側)が互いに向き合うように組み合わせた場合には、他端側玉軸受１２の保持器３０がその爪部ｔで玉２６にぶら下がった状態になり、同様の問題が生じてしまう。さらに、特許文献１に開示された軸受装置のように、２つの玉軸受10,12を保持器28,30の背面側がそれぞれＨＤＤ装置の基台側(図３における下側)を向くように組合わせた場合には、２つの保持器28,30がいずれもその爪部ｔで玉24,26にぶら下がった状態になってしまう。この場合、摩擦抵抗がさらに大きくなるため、軸受の応答性がさらに低下してしまう。
特開２００４−２８６０７０号公報

本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、転動体の転動開始時の低トルク化を図ることで、ＨＤＤ装置のスイングアームの微小揺動時における応答性を向上させた転がり軸受を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明に係る転がり軸受は、ハードディスクドライブ装置の基台上に設けられたスイングアームを軸支し、相対回転可能に対向して配置された一対の軌道輪と、各軌道輪の対向面にそれぞれ形成された軌道面間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、複数の転動体を１つずつ回転自在に保持する複数のポケットを有する環状の保持器とを具備している。このような構成において、保持器には、その一方側に各転動体をポケットに挿入するための複数の開口が形成されており、複数の転がり軸受でスイングアームを軸支した状態において、それぞれの軸受の保持器は、その一方側を基台に対向させて軌道輪間に組み込まれている。

本発明によれば、転動体の転動開始時の低トルク化を図ることで、ＨＤＤ装置のスイングアームの微小揺動時における応答性を向上させた転がり軸受を提供することができる。

以下、本発明の実施形態に係る転がり軸受について、添付図面を参照して説明する。
なお、下記の各実施形態の軸受装置の基本的な構成は、上述した従来の軸受装置(図３)と同様であるため、以下では、相違する部分の説明に止める。

図１には、本発明の第１実施形態に係る転がり軸受が示されている。
かかる転がり軸受10,12は、ハードディスクドライブ(ＨＤＤ)装置の基台上に設けられたスイングアーム(図示しない)を軸支し、相対回転可能に対向して配置された一対の軌道輪(内輪16,20及び外輪18,22)と、内輪16,20の対向面16b,20b及び外輪18,22の対向面18b,22bにそれぞれ形成された軌道面16c,20c間及び軌道面18c,22c間に転動自在に組み込まれた複数の転動体(玉)24,26と、複数の玉24,26を１つずつ回転自在に保持する複数のポケット28a,30aを有する保持器28,30とを具備している。この場合、保持器28,30には、その一方側に各玉24,26をポケット28a,30aに挿入するための複数の開口ｋが形成されている。

なお、本実施形態の転がり軸受10,12としては、一例として深溝玉軸受を想定しており、この場合、転動体(玉)の直径は、ＨＤＤ装置の大きさなどにより所定の大きさに設定されるため、ここでは特に限定しない。また、当該玉軸受には、潤滑剤(例えば、潤滑油やグリース)が封入されている。

本実施形態において、２つの玉軸受10,12は、ＨＤＤ装置の基台上に垂直方向に立設された軸Ｓに沿って配列されており、それぞれの保持器28,30は、その一方側(開口ｋ側)が基台に対向するように(図１における下側を向くように)内外輪間に組み込まれている。
この場合、２つの玉軸受10,12は、その内輪16,20の内周面16a,20aが軸Ｓの外周面Ｓ１に嵌合し、外輪18,22の外周面18a,22aがスリーブ１４の内周面１４ｂに嵌合するとともに、スリーブ本体１４ａの環状凸部１４ｃにより所定の間隔で軸方向に沿って位置決めされ、この状態で所定の予圧が付与されている。

以上のような構成によれば、２つの玉軸受10,12の玉24,26は、内輪16,20の軌道面16c,20cと外輪18,22の軌道面18c,22cとの間で位置決めされるとともに、ガタつくことなく保持器28,30のポケット28a,30a内に保持される。このとき、玉24,26は保持器28,30のポケット28a,30a内に収容された状態となり、上述した従来の軸受装置(図３)のように、保持器28,30がその爪部ｔで玉24,26にぶら下がった状態とはならない。この場合、玉24,26に爪部ｔからの摩擦抵抗が作用することはない。
このため、玉24,26は、保持器28,30のポケット28a,30a内で滑らかに回転し続けることができる。

また、別の捉え方をすれば、保持器28,30のポケット28a,30aに保持された玉24,26の荷重は、専ら軌道面16c,18c,20c,22cから内輪16,20及び外輪18,22へ加わり、保持器28,30に加わる玉24,26からの荷重は極僅かとなる。このため、保持器28,30は、その爪部ｔで玉24,26を挟持した状態で、ポケット28a,30a内に当該玉24,26を回転可能に保持したまま、内輪16,20と外輪18,22との間を滑らかに公転し続けることができる。

この結果、ＨＤＤ装置のスイングアームが微小揺動する場合であっても、玉24,26が転動し始める際のトルクを低下させることができ、玉24,26をスムーズに転動させることができる。これにより、例えばサーボトラックを形成する際、磁気ヘッドの応答性(動き出し)を向上させることができる。

また、図２には、本発明の第２実施形態に係る転がり軸受が示されている。なお、以下の説明において、上述した第１実施形態に係る転がり軸受(図１)と同一の構成については、図面上で同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態に係る軸受装置は、軸Ｓに外装される２つの転がり軸受(一端側玉軸受１０、他端側玉軸受１２)と、これらの軸受10,12の間に介在する環状且つ平板状に形成された間座３２とで構成されている。この場合、ハウジング(スリーブ１４(図１参照))は設けられておらず、スイングアーム(図示しない)は、２つの玉軸受10,12の外輪18,22の外周面18a,22aに接着固定されている。

２つの玉軸受10,12には、内輪16,20と外輪18,22との間に密封板34,36が介在しており、これにより軸受外部からの異物(例えば、水や塵埃)の侵入や軸受内部からの潤滑剤(例えば、潤滑油やグリース)の漏洩を防止している。この場合、密封板34,36は、その外径部が外輪18,22の内周面(対向面18b,22b)に支持され、その内径部が内輪16,20の外周面(対向面16b,20b)に向けて延出している。なお、密封板34,36としては、シールやシールドを適用可能である。

また、本実施形態において、軸Ｓは、内部が中空の筒状に形成された軸本体Ｓｍと、軸本体Ｓｍの一端側(ＨＤＤ装置の基台側(図２における下側))の外周面Ｓ１に環状且つ一連に設けられたフランジ部Ｓｆとで構成されている。
この場合、各玉軸受10,12及び間座３２を軸Ｓに外装すると、各玉軸受10,12の内輪16,20の内周面16a,20aが軸Ｓの外周面Ｓ１に嵌合するとともに、一端側玉軸受１０の内輪１６の端面１６ｄが軸Ｓのフランジ部Ｓｆに嵌合する。また、各玉軸受10,12の外輪18,22の端面18d,22dが間座３２の端面32a,32bに当接する。これにより、２つの玉軸受10,12は、所定の間隔で軸方向に沿って位置決めされる。

ここで、２つの玉軸受10,12に対して所定の予圧を付与する方法について説明する。例えば、２つの玉軸受10,12の外輪18,22間に間座３２を介在させて、一端側玉軸受１０の内輪１６を軸Ｓ(外周面Ｓ１)に接着剤で固定、あるいは接着剤を用いずに圧入固定する。そして、他端側玉軸受１２の内輪２０は、軸本体Ｓｍへスライド可能(矢印Ｆ２方向にスライド可能)に外装する。この後、他端側玉軸受１２の内輪２０に矢印Ｆ２方向の予圧を付与し、その状態で他端側玉軸受１２の内輪２０を軸Ｓ(外周面Ｓ１)に接着剤で固定、あるいは接着剤を用いずに圧入固定する。これにより、２つの玉軸受10,12に所定の予圧を付与することができる。

なお、上述した第１実施形態及び第２実施形態においては、軸受装置(内輪16,20、外輪18,22、玉24,26、保持器28,30及び間座３２)の材質について特に限定しなかったが、使用目的や使用状況に応じて任意の材料を適用すればよい。例えば、内輪16,20、外輪18,22及び玉24,26の材料としては、ステンレス鋼や軸受鋼(高炭素クロム軸受鋼、浸炭軸受鋼等)など、間座３２の材料としては、金属(鉄、ステンレス等)や樹脂(ゴム等)などをそれぞれ用いることができる。また、保持器28,30の材料としては、金属(鉄、ステンレス等)やプラスチックなどを用いることができるが、軸受装置の小型軽量化を向上させるためには、保持器28,30はプラスチック製であることが好ましい。

本発明の第１実施形態に係る転がり軸受の構成例を示す断面図。本発明の第２実施形態に係る転がり軸受の構成例を示す断面図。従来の転がり軸受の構成例を示す断面図。

符号の説明

１０，１２玉軸受
１４スリーブ
１４ａスリーブ本体
１４ｂスリーブ内周面
１４ｃ環状凸部
１６，２０内輪
１６ａ，２０ａ内輪内周面
１６ｂ，１８ｂ，２０ｂ，２２ｂ対向面
１６ｃ，１８ｃ，２０ｃ，２２ｃ軌道面
１６ｄ内輪端面
１８，２２外輪
１８ａ，２２ａ外輪外周面
１８ｄ，２２ｄ外輪端面
２４，２６玉
２８，３０保持器
２８ａ，３０ａポケット
２８ｂ，３０ｂ柱部
３２間座
３２ａ，３２ｂ間座端面
３４，３６密封板
ｋ開口
ｔ爪部
Ｓ軸
Ｓ１軸外周面
Ｓｆフランジ部
Ｓｍ軸本体
Ｆ１，Ｆ２予圧方向

Claims

ハードディスクドライブ装置の基台上に設けられたスイングアームを軸支する転がり軸受であって、
当該転がり軸受は、相対回転可能に対向して配置された一対の軌道輪と、各軌道輪の対向面にそれぞれ形成された軌道面間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、複数の転動体を１つずつ回転自在に保持する複数のポケットを有する環状の保持器とを具備し、保持器には、その一方側に各転動体をポケットに挿入するための複数の開口が形成されており、複数の転がり軸受でスイングアームを軸支した状態において、それぞれの軸受の保持器は、その一方側を基台に対向させて軌道輪間に組み込まれていることを特徴とする転がり軸受。