(57)【要約】【課題】高い剛性で潤滑性及びシール性に優れた低価格で小型の軸受装置を提供する。【解決手段】軸受装置には、支軸１４に対してスイングアーム２０を回転自在に支持する転がり軸受が設けられ、転がり軸受は、相対回転可能に対向配置された軌道輪(内輪2,4、外輪６)と、軌道輪間に組込まれた複数の転動体８とを具備し、内輪は、軸方向に分割された２つの軌道輪構成体から成り且つ各軌道輪構成体には互いに同一の曲率を成した軌道溝2g,4gが形成されており、各軌道溝を相互に組み合わせることで、ゴシックアーチ状の軌道溝が外輪軌道溝６ｇに対向して位置付けられると共に、一方の軌道溝２ｇと転動体８と外輪軌道溝との接触点相互を結んだ作用線Ｌ１と、他方の軌道溝４ｇと転動体と外輪軌道溝との接触点相互を結んだ作用線Ｌ２とが、支軸に対して所定の接触角で交差する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハードディスクドライブ装置に設けられたスイングアーム用の軸受装置であって、
軸受装置には、支軸に対してスイングアームを回転自在に支持する転がり軸受が設けられており、転がり軸受は、相対回転可能に対向配置された軌道輪と、軌道輪間に転動自在に組込まれた複数の転動体とを具備し、
一方の軌道輪は、軸方向に分割された２つの軌道輪構成体から成り且つ各軌道輪構成体には互いに同一の曲率を成した軌道溝がそれぞれ形成されており、これら軌道溝を相互に組み合わせることで、ゴシックアーチ状の軌道溝が他方の軌道輪の軌道溝に対向して位置付けられると共に、
一方の軌道輪構成体の軌道溝と転動体と他方の軌道輪の軌道溝との接触点相互を結んだ作用線と、他方の軌道輪構成体の軌道溝と転動体と他方の軌道輪の軌道溝との接触点相互を結んだ作用線とが、支軸に対して所定の接触角で交差することを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
分割されていない他方の軌道輪には、その軌道溝に凹溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
一方の軌道輪の各軌道輪構成体には、その軌道溝が形成された周面に段差が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の軸受装置。
【請求項４】
段差は、軌道輪間に配置された密封板の先端に対するかかり代として構成されていることを特徴とする請求項３に記載の軸受装置。
【請求項５】
段差は、保持器の内径部に対するかかり代として構成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の軸受装置。
【請求項６】
一方の軌道輪の側面と他方の軌道輪の側面との間に寸法差が設けられており、いずれかの軌道輪の側面に密封体を装着することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の軸受装置。
【請求項７】
一方の軌道輪の側面と他方の軌道輪の側面との間に寸法差がある複数の転がり軸受を軸方向に並べて支軸に装着して予圧を付加し、他方の軌道輪にハウジング又はＥブロックを固定したことを特徴とする請求項６に記載の軸受装置。
【請求項８】
一方の軌道輪の側面と他方の軌道輪の側面との間に寸法差が無い複数の転がり軸受を軸方向に並べて支軸に装着する場合、いずれかの軌道輪間に間座を介挿して予圧を付加し、他方の軌道輪にハウジング又はＥブロックを固定したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば高速で微小揺動する部位に用いられる軸受装置に関し、特にハードディスクドライブ装置(ＨＤＤ装置)に設けられたスイングアーム用の軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えばコンピュータ(ＰＣ)やビデオレコーダなどの各種ＯＡ(Office Automation)機器などにおいて、そのＨＤＤ装置のスイングアームには、種々の軸受装置が用いられている。例えば特許文献１に示された軸受装置には、支軸に対してスイングアームを回転自在に支持する一対の転がり軸受が設けられており、各転がり軸受は、それぞれ相対回転可能に対向配置された内輪及び外輪と、内外輪間に転動自在に組込まれた複数の転動体(玉)と、軸受両側の内外輪間に配置された密封板とを備えている。
【０００３】
しかしながら、転動体として玉を用いた転がり軸受では、内外輪間に組込む玉数や玉径に制限があるため、軸受の剛性を高めるのには限界があった。この場合、例えば内輪又は外輪の軌道溝の一方を削り落とした肩おとし玉軸受を適用し、玉数を加増することで軸受の剛性を高めることが可能である。
【０００４】
ところで、肩おとし玉軸受には、内輪又は外輪がバラけるのを防止するための“かかり代”が設けられる場合があり、その場合の軸受(密封板)組立では、高周波加熱嵌め処理がされる。このような軸受では、高温耐久性に優れた材料(例えば、フェノール材料など)で形成された保持器を使用しなければならないため、軸受装置の製造コストが上昇してしまう。
【０００５】
また、現在では、ＨＤＤ装置のコンパクト化も進んでおり、これに応えるものとして、高い剛性を有すると共に、長期に亘って一定の潤滑性を維持しつつ同時に優れたシール性を有し、製造コストの安価な小型の軸受装置の開発が望まれている。
【特許文献１】特開２００５−９０５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、高い剛性を有し且つ潤滑性及びシール性に優れた低価格で小型の軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するために、本発明は、ハードディスクドライブ装置に設けられたスイングアーム用の軸受装置であって、軸受装置には、支軸に対してスイングアームを回転自在に支持する転がり軸受が設けられており、転がり軸受は、相対回転可能に対向配置された軌道輪と、軌道輪間に転動自在に組込まれた複数の転動体とを具備し、一方の軌道輪は、軸方向に分割された２つの軌道輪構成体から成り且つ各軌道輪構成体には互いに同一の曲率を成した軌道溝がそれぞれ形成されており、これら軌道溝を相互に組み合わせることで、ゴシックアーチ状の軌道溝が他方の軌道輪の軌道溝に対向して位置付けられると共に、一方の軌道輪構成体の軌道溝と転動体と他方の軌道輪の軌道溝との接触点相互を結んだ作用線と、他方の軌道輪構成体の軌道溝と転動体と他方の軌道輪の軌道溝との接触点相互を結んだ作用線とが、支軸に対して所定の接触角で交差する。
【０００８】
本発明では、以下のような構成を付加することが可能である。
分割されていない他方の軌道輪には、その軌道溝に凹溝が形成されている。また、一方の軌道輪の各軌道輪構成体には、その軌道溝が形成された周面に段差が形成されている。また、段差は、軌道輪間に配置された密封板の先端に対するかかり代として構成されている。更に、段差は、保持器の内径部に対するかかり代として構成されている。また、一方の軌道輪の側面と他方の軌道輪の側面との間に寸法差が設けられており、いずれかの軌道輪の側面に密封体を装着する。
【０００９】
ここで、一方の軌道輪の側面と他方の軌道輪の側面との間に寸法差がある場合、複数の転がり軸受を軸方向に並べて支軸に装着して予圧を付加し、他方の軌道輪にハウジング又はＥブロックを固定する。また、一方の軌道輪の側面と他方の軌道輪の側面との間に寸法差が無い複数の転がり軸受を軸方向に並べて支軸に装着する場合、いずれかの軌道輪間に間座を介挿して予圧を付加し、他方の軌道輪にハウジング又はＥブロックを固定する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高い剛性を有し且つ潤滑性及びシール性に優れた低価格で小型の軸受装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の軸受装置について添付図面を参照して説明する。なお、本発明は、ＨＤＤ装置に設けられたスイングアーム用の軸受装置を想定しており、かかる軸受装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００１２】
図１(ａ)には、本発明の一実施の形態に係る軸受装置の構成例が示されている。
本実施の形態の軸受装置は、相対回転可能に対向配置された内輪2,4及び外輪６と、内外輪間に転動自在に組込まれた複数の転動体(玉)８と、各転動体(玉)８を１つずつ回転自在に保持する複数のポケット１０ｐが形成された保持器１０と、軸受両側の内外輪間に配置された密封板１２とを備えており、内輪2,4が支軸１４に外嵌され、外輪６がハウジング１６(又は図示しない、スイングアーム)に内嵌されている。このような構成によれば、内外輪が相対的に回転することで、ハウジング１６(スイングアーム)を支軸１４に対して回転させることが可能となる。
【００１３】
この構成例では図面上、保持器１０の一例として、一方に転動体(玉)８をポケット１０ｐに挿入するための開口(図示しない)を有する冠形保持器１０を例示し、密封板１２の一例として、基端(外径部１２ｅ)が外輪６の内周面６ｓに固定され、先端(内径部１２ｔ)が内輪2,4の外周面2s,4sに非接触で狭いすきまを有する軸受シールド１２を例示する。
なお、これら保持器１０や密封板１２は一例であり、他の保持器(例えば、合わせ保持器)や密封板(例えば、接触或いは非接触タイプの軸受シール)を適用することも可能である。また、保持器１０の材質としては、例えば金属や樹脂など軸受装置の使用目的や使用環境に応じて任意の材料を適用することが可能である。
【００１４】
内輪2,4は、軸方向に分割された２つの内輪構成体2,4から構成されており、各内輪構成体2,4の外周面2s,4sにそれぞれ形成された２つの軌道溝2g,4gは、互いに同一の曲率を成している。そして、これら軌道溝2g,4gを相互に組み合わせることで、ゴシックアーチ状の軌道溝(総称して、内輪軌道溝Ｇという)が、外輪６の内周面６ｓに形成された１つの軌道溝６ｇ(以下、外輪軌道溝６ｇという)に対向して位置付けられる。この場合、２つの内輪構成体2,4は、ゴシックアーチの頂点で分断された状態で支軸１４に外嵌されるため、転動体(玉)８は、各内輪構成体2,4の２つの軌道溝2g,4gで両側から挟持された状態で内輪軌道溝Ｇと外輪軌道溝６ｇとの間に回転自在に組込まれる。
【００１５】
ここで、支軸１４とハウジング１６との間に転がり軸受を嵌合させるプロセスについて簡単に説明する。例えば、一方の内輪構成体２を支軸１４に外嵌させて、その側面２ｍを支軸１４のフランジ１４ｆに当接させた後、複数の転動体(玉)８を保持した状態の保持器１０を外輪６と共に支軸１４に外装し、各転動体(玉)８を一方の内輪構成体２の軌道溝２ｇ(以下、一方の軌道溝２ｇという)と外輪軌道溝６ｇとの間に位置付ける。この状態で、他方の内輪構成体４を支軸１４に圧入し、その軌道溝４ｇ(以下、他方の軌道溝４ｇという)を転動体(玉)８に当付けると共に、外輪６をハウジング１６に内嵌させる。そして、他方の内輪構成体４の側面４ｍに押圧力を作用させることで、転がり軸受に所定の予圧を付加する。このようなプロセスでは、内外輪間に組込む玉数を深溝型玉軸受より増やすことができる。
【００１６】
このように予圧が付加された状態において、転動体(玉)８は、内輪軌道溝Ｇと外輪軌道溝６ｇとの間で４点接触した状態に維持される。この状態において、一方の軌道溝２ｇと転動体(玉)８と外輪軌道溝６ｇとの接触点相互を結んだ作用線Ｌ１(以下、一方の作用線Ｌ１)と、他方の軌道溝４ｇと転動体(玉)８と外輪軌道溝６ｇとの接触点相互を結んだ作用線Ｌ２(以下、他方の作用線Ｌ２)とが、支軸１４に対して所定の接触角で交差する。この場合、接触角を大きくするほど軸受のアキシアル荷重の負荷能力を向上させることができ、逆に接触角が小さくするほど軸受のラジアル荷重の負荷能力を向上させることができる。なお、いずれの負荷能力を向上させるかは、軸受装置の使用環境や使用目的に応じて任意に選択されるため、ここでは特に接触角について限定しない。
【００１７】
以上、本実施の形態によれば、従来の玉軸受と内部緒元(例えば、内輪軌道溝Ｇ及び外輪軌道溝６ｇの曲率、軸受ラジアル内部すきま、玉径、玉数、転動体の中心相互を結んだ仮想円の直径(P.C.D)など)が同じ場合、本実施品１個で従来品２個分の剛性(２倍の剛性)を得ることができる。また、従来品と比較して玉数を増加させることができるため、その玉数増加分を加えた剛性を更に加えることができる。即ち、本実施品の剛性は、(従来品に比べて２倍＋玉数増加分)×２倍の剛性を得ることができる。
【００１８】
更に、本実施の形態によれば、双方の作用線L1,L2が支軸１４に対して所定の接触角で交差するため、１つの転がり軸受でアキシアル荷重とラジアル荷重の負荷能力を同時に向上させることができる。このため、例えば図１(ｂ)に示すように、２つの転がり軸受を支軸１４に外装し、それらの外輪６にＥブロック１８を介してスイングアーム２０を固定した構成において、支軸１４やＥブロック１８の軸方向の長さを短くしても、スイングアーム２０を高い回転精度で安定して支持することができる。これにより、ＨＤＤ装置のコンパクト化を図ることができる。
【００１９】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されることは無く、以下のように変更することが可能である。なお、各変形例の説明に際し、上述した実施の形態と同一の構成には図面上に同一符号を付して、その説明を省略する。
【００２０】
第１の変形例として例えば図１(ａ)に示すように、分割されていない外輪６の外輪軌道溝６ｇに、周方向に沿って凹溝２２を形成しても良い。この場合、凹溝２２は、外輪軌道溝６ｇの底面(最深部)に形成することが好ましい。なお、凹溝２２は周方向に沿って連続的或いは断続的に形成することが可能であり、また、凹溝２２の深さや形状などについても任意に設定することが可能である。このように凹溝２２を形成することにより、軸受内に封入された潤滑剤(例えば、グリース、油)を当該凹溝２２に溜めることができるため、外輪軌道溝６ｇと転動体(玉)８との間に長期に亘って潤滑剤を供給することができる。この結果、転がり軸受の潤滑性を長期に亘って一定に維持することができるため、軸受寿命の延命化を図ることが可能となる。
【００２１】
第２の変形例として例えば図２(ａ)に示すように、内輪2,4(内輪構成体2,4)の外周面2s,4sに段差2d,4dを形成しても良い。図面では一例として、それぞれの段差2d,4dを側面2m,4m寄りに形成している。このような段差2d,4dを形成することにより、当該段差2d,4dの高さ分だけ軌道溝2g,4gから側面2m,4mまでの各内輪構成体2,4の外周面2s,4sの距離を長くすることができる。これにより、潤滑剤が側面2m,4mまで伝わる時間を遅らせることが可能となる。別の言い方をすると、封入された潤滑剤を軸受内に留めておく時間を長くすることが可能となる。この結果、転がり軸受の潤滑性を長期に亘って一定に維持することができるため、軸受寿命の延命化を図ることが可能となる。なお、段差2d,4dの高さや位置は、例えば内輪2,4(内輪構成体2,4)の厚さ、転がり軸受の大きさや種類に応じて最適な値に設定されるため、ここでは特に限定しない。
【００２２】
また、上記段差2d,4dは、密封板(軸受シールド)１２の先端(内径部１２ｔ)に対する“かかり代”として構成することも可能であり、これら段差2d,4dを“かかり代”とすることにより、当該内径部１２ｔにより内輪(内輪構成体2,4)の軸方向の動きを規制することができるため、内輪(内輪構成体2,4)がバラけるのを防止することができる。
【００２３】
更に、第３の変形例として例えば図２(ｂ)に示すように、上記段差2d,4dのうち例えば段差２ｄを保持器１０の内径部１０ｎに対する“かかり代”として構成することも可能である。この場合、段差２ｄの位置を転動体(玉)８寄りに設定すると共に、保持器１０の内径部１０ｎを一方の内輪構成体２の外周面２ｓ方向に突出させる。これにより、一方の内輪構成体２の軸方向の動きを規制することができる。なお、その他の構成及び効果は、第２の変形例と同様であるため、その説明は省略する。
【００２４】
また、第４の変形例として例えば図３(ａ),(ｂ)に示すように、内輪2,4(内輪構成体2,4)の側面2m,4mと外輪６の側面６ｍとの間に寸法差を設けても良い。
同図(ａ)の構成では、内輪2,4(内輪構成体2,4)の側面2m,4mが外輪６の側面６ｍよりも軸方向に突出した幅寸法に設定されており、他方の内輪構成体４の側面４ｍに環状の密封体２４が装着されている。これにより、当該密封体２４と外輪６の側面６ｍとの間にラビリンスシールが構成される。この場合、内外輪間に配置された密封板１２と新たに装着した密封体２４とによりダブルシール構造が構築されるため、シール性を更に向上させることができる。また、例えば支軸１４のフランジ１４ｆを外輪６の側面６ｍまで延出させて(図示しない)、当該延出部分を密封体２４として併用し、かかる延出部分と側面６ｍとの間にラビリンスシールを構成しても良い。これにより、軸受両側にダブルシール構造を構築することができる。
【００２５】
一方、同図(ｂ)の構成では、内輪2,4(内輪構成体2,4)の側面2m,4mが外輪６の側面６ｍよりも軸方向に没入した幅寸法に設定されており、外輪６の側面６ｍに環状の密封体２４が装着されている。これにより、当該密封体２４と他方の内輪構成体４の側面４ｍとの間にラビリンスシールが構成される。この場合、内外輪間に配置された密封板１２と新たに装着した密封体２４とによりダブルシール構造が構築されるため、シール性を更に向上させることができる。
【００２６】
このように密封体２４を新たに装着することにより、密封板１２が不要となるため、当該密封板１２の配置スペースを軸受に確保する必要が無くなる。この場合、密封板１２を無くする分だけ部品点数の削減を図ることが可能となり、その結果、装置の製造コストを低減することができる。更に、軸受幅の幅狭化を図ることができるため、軸受装置の軸方向の小型化を実現することができる。これにより、例えば図１(ｂ)のように２つの転がり軸受を支軸１４に外装した場合でも、本変形例の構成を適用することでＨＤＤ装置のコンパクト化を図ることができる。なお、密封体２４としては、潤滑剤の漏洩や異物(例えば、水、塵埃)の浸入を防止できるようなものであれば任意の部材を適用することが可能である。例えば薄板状の環状体を適用しても良いし、或いは、シールやシールドを適用しても良い。
【００２７】
また、第５の変形例として例えば図４(ａ),(ｂ)に示すように、２つの転がり軸受を支軸１４に外装し、それらの外輪６にＥブロック１８を介してスイングアーム２０を固定した構成を想定する。なお、同図(ａ)には、内輪2,4(内輪構成体2,4)の側面2m,4mと外輪６の側面６ｍとの間に寸法差がある場合の軸受装置の構成例が示されており、同図(ｂ)には、寸法差が無い場合の構成例が示されている。
【００２８】
同図(ａ)では一例として、内輪2,4(内輪構成体2,4)の側面2m,4mが外輪６の側面６ｍよりも軸方向に突出した幅寸法に設定された２つの転がり軸受が支軸１４に装着されている。この場合、軸方向に隣り合う内輪2,4(内輪構成体2,4)相互の側面2m,4m同士を当接させた状態で、内輪構成体４に軸方向の押圧力Ｆｐを作用させることで、２つの転がり軸受に所定の予圧を付加することができる。
【００２９】
同図(ｂ)では一例として、内輪2,4(内輪構成体2,4)の側面2m,4mと外輪６の側面６ｍとの間に寸法差が無い２つの転がり軸受が支軸１４に装着されている。この場合、軸方向に隣り合う内輪2,4(内輪構成体2,4)相互の側面2m,4m間に間座２６を介挿させた状態で、内輪構成体４に軸方向の押圧力Ｆｐを作用させることで、２つの転がり軸受に所定の予圧を付加することができる。
【００３０】
以上、第５の変形例によれば、２つの軸受を組み込んだ従来品と内部緒元(例えば、内輪軌道溝Ｇ及び外輪軌道溝６ｇの曲率、軸受ラジアル内部すきま、玉径、玉数、転動体の中心相互を結んだ仮想円の直径(P.C.D)など)が同じ場合、軸受装置全体の剛性を２倍に向上させることができる。このため、スイングアーム２０を高い回転精度で安定して支持することが可能となる。
【００３１】
この場合、例えば図５に示すように、支軸１４を軸方向に延長して２つ以上(図面では４つ)の転がり軸受を組込んだ軸受装置を想定すると、例えば２つの軸受の外輪６に対してＥブロック１８を介してスイングアーム２０を固定した場合、各Ｅブロック１８を独立して回転制御させることが可能となり、その場合でも、スイングアーム２０を高い回転精度で安定して支持することができる。これにより、例えばディスクに対する情報の書込精度や書込速度或いは情報の再生精度や再生速度を向上させることができる。この場合、Ｅブロック１８に代えて、例えばハウジング１６を固定しても良い。
【００３２】
なお、上述した実施の形態及び各変形例では、内輪2,4を分割した軸受装置を想定して説明したが、これに限定されることは無く、外輪６を軸方向に分割した軸受装置にも本発明の構成を適用することができる。この場合、上述した実施の形態及び各変形例の構成を外輪６に施すことで同様の効果を得ることができる。また、密封板１２については、その基端(外径部１２ｅ)を外輪６の内周面６ｓに固定し、先端(内径部１２ｔ)を内輪2,4の外周面2s,4s方向に延出させているが、逆に、基端を内輪2,4の外周面2s,4sに固定し、先端を外輪６の内周面６ｓ方向に延出させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】(ａ)は、本発明の一実施の形態並びに第１の変形例に係る軸受装置の構成例を一部拡大して示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)の軸受装置をＨＤＤ装置に組込んだ構成例を示す断面図。
【図２】(ａ)は、本発明の第２の変形例に係る軸受装置の構成例を一部拡大して示す断面図、(ｂ)は、本発明の第３の変形例に係る軸受装置の構成例を一部拡大して示す断面図。
【図３】本発明の第４の変形例に係る軸受装置の構成例を一部拡大して示す断面図であり、(ａ)は、内輪の側面が外輪の側面よりも軸方向に突出した幅寸法に設定された構成図、(ｂ)は、内輪の側面が外輪の側面よりも軸方向に没入した幅寸法に設定された構成図。
【図４】本発明の第５の変形例に係る軸受装置の構成例を一部拡大して示す断面図であり、(ａ)は、内輪の側面と外輪の側面との間に寸法差がある場合の軸受装置の構成図、(ｂ)は、内輪の側面と外輪の側面との間に寸法差が無い場合の軸受装置の構成図。
【図５】２つ以上の転がり軸受を有する軸受装置をＨＤＤ装置に組込んだ構成例を示す断面図。
【符号の説明】
【００３４】
2,4  内輪
2g,4g  軌道溝
６  外輪
６ｇ  外輪軌道溝
８  転動体
１０  保持器
１２  密封板
１４  支軸
１６  ハウジング
１８  Ｅブロック
２０  スイングアーム
L1,L2  作用線
【図１】
2006316915.tif 000003
【図２】
2006316915.tif 000004
【図３】
2006316915.tif 000005
【図４】
2006316915.tif 000006
【図５】
2006316915.tif 000007