(57)【要約】【課題】  温度変化によって生じる軸受予圧およびアキシャル・ラジアル剛性の変化を抑制することで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。【解決手段】  本発明の転がり軸受装置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１３ａ，１３ｂとを備え、軸１１の一方の端部には鍔部２２が形成され、鍔部２２と転がり軸受１３ｂとの間に軸１１の線膨張係数より大きな値の線膨張係数の間座２３を介在させている。【選択図】      図１
2006002876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記軸の一方の端部に形成された鍔部と前記転がり軸受との間に前記軸の線膨張係数より大きな値の線膨張係数の間座を介在させたことを特徴とする転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受装置に関し、特に、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。
【背景技術】
【０００２】
従来のスイングアーム用転がり軸受装置では、グリースが密封された転がり軸受２個に対して予圧をかけて使用されている。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１０１は、軸１０２と、軸１０２周りに設けられた筒状のハウジング１０３と、ハウジング１０３を軸１０２に対して揺動可能に支持する一対の転がり軸受（玉軸受）１０４，１０４とを備えている。
【０００３】
ハウジング１０３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１０５がナット１０６によってスペーサ１０７を介して固定されており、スイングアーム１０５はハウジング１０３と共に軸１０２に対して揺動回転する。
【０００４】
図３のように構成された転がり軸受装置１０１では、軸１０２、ハウジング１０３及び転がり軸受１０４、１０４の内輪１０８，１０８、外輪１０９，１０９、玉１１０，１１０をＳＵＳ４００系統の同一材料で構成したり、軸１０２、ハウジング１０３の材料にはＳＵＳ３００系統を使用し、内輪１０８，１０８、外輪１０９，１０９、玉１１０，１１０の材料を異なる材料で構成したりする場合がある。
【０００５】
また近年、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も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にも、制御の高速化と高精度化が要求されている。この要求を満たすため、転がり軸受の内輪および軸の線膨張係数を転動体、外輪およびハウジングの線膨張係数より大きくして、高温時の軸受すきまの減少を促し、共振周波数の低下を防ぐことが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２０００−３９０１９号公報（第２−３項、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図３に示す転がり軸受装置１０１では、軸１０２及びハウジング１０３がＳＵＳ３００系統、内輪１０８、外輪１０９及び玉１１０がＳＵＳ４００系統で各々構成され、適正な予圧を装置内部の軸受部に負荷することにより、転がり軸受１０４は一対の接触角αを有している。なお、ＳＵＳ３００系統の線膨張係数の値は、ＳＵＳ４００系統の線膨張係数の値より大きい。
【０００７】
ここで、例えば温度が上昇した場合、内輪１０８の線膨張係数は軸１０２の線膨張係数より小さいため、玉１１０に対する内輪１０８及び軸１０２の径方向の伸びは小さい。一方、内輪１０８及び軸１０２の軸方向の伸びは軸の材料であるＳＵＳ３００系統の線膨張係数に沿って大きくなる。一方、玉１１０に対する外輪１０９及びハウジング１０３の径方向の伸びはハウジング１０３の線膨張係数に沿って大きくなる。また、外輪１０９及びハウジング１０３の軸方向の伸びは軸１０２と同程度に大きくなる。
【０００８】
これに対して、玉１１０の膨張は線膨張係数が小さいために小さく、その結果、軸受ラジアルすきまが初期に設定したすきまより大きくなる。このため、転がり軸受１０４は予圧を維持することができず予圧を低下し、図４に示すように、接触角αは接触角γへと大きくなる。これにより初期の接触角αにより得られた軸受ばねＡは軸受ばねＣとなり、当初のアキシャル・ラジアル剛性も低下してしまう。
【０００９】
更に、例えば温度が低下した場合、玉１１０に対する内輪１０８、軸１０２及びハウジング１０３、外輪１０９の軸方向の収縮は上述した温度上昇時とは反対に収縮するが、内輪１０８及び軸１０２の径方向の収縮に対しハウジング１０３及び外輪１０９の径方向の収縮が大きくなる。これに対して、玉１１０の収縮は小さく、その結果、軸受ラジアルすきまが初期に設定したすきまより小さくなるため、転がり軸受１０４は予圧を維持することができず予圧を増大し、図４に示すように、接触角αは接触角βへと小さくなる。これにより初期の接触角αにより得られた軸受ばねＡは軸受ばねＢとなり、当初のアキシャル・ラジアル剛性が増大してしまう。
【００１０】
このように、軸１０２及びハウジング１０３を構成する材料と内輪１０８、外輪１０９及び玉１１０を構成する材料が同一でない場合には、温度変化によって転がり軸受１０４の予圧が変化し、これによってアキシャル・ラジアル剛性が変化してしまうという問題があった。
【００１１】
一方、特許文献１に記載の転がり軸受装置では、内輪および軸の材料を外輪およびハウジングの材料と異ならせて、内輪および軸の線膨張係数を外輪およびハウジングの線膨張係数より大きくすることで高温時の軸受すきまを減少させているが、軸及びハウジングの材料に応じて転がり軸受の材料を選択する必要があり、汎用性の低い転がり軸受となってしまう。
【００１２】
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、温度変化によって生じる軸受予圧およびアキシャル・ラジアル剛性の変化を抑制することで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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る上記課題は、下記構成によって達成される。
（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、
前記軸の一方の端部に形成された鍔部と前記転がり軸受との間に前記軸の線膨張係数より大きな値の線膨張係数の間座を介在させたことを特徴とする転がり軸受装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の転がり軸受装置によれば、軸の線膨張係数より大きな値の線膨張係数の間座を鍔部と軸受との間に介在させることにより、温度変化によって生じる軸受予圧およびアキシャル・ラジアル剛性の変化を抑制することができ、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の第１実施形態に係る転がり軸受装置について図面を参照して説明する。      
【００１６】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る転がり軸受装置を説明するための断面図である。図１に示すように本実施形態の転がり軸受装置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玉軸受である一対の転がり軸受１３ａ，１３ｂとを備えている。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１４がナット１５によってスペーサ１６を介して固定されており、スイングアーム１４はハウジング１２と共に軸１１に対して揺動回転する。
【００１７】
転がり軸受１３ａ，１３ｂは、外周面に内輪軌道面を有する内輪１７、１７と、内周面に外輪軌道面を有する外輪１８、１８と、内輪軌道面と外輪軌道面との間に円周方向に転動自在に配置された複数の玉１９，１９とをそれぞれ有する。また、転がり軸受１３ａ，１３ｂは、さらに、複数の玉１９，１９をそれぞれ収容する複数のポケットを有する保持器２０，２０と、外周縁部が外輪１８，１８の軸方向外方に固定されたシール部材２１，２１とをそれぞれ有する。
【００１８】
軸１１の一方の端部である下端部には、鍔部２２が形成されている。また、鍔部２２と鍔部側の転がり軸受１３ｂの内輪１７との間には、軸１１の外周面に遊嵌された間座２３が介在されている。従って、間座２３は、一方の端面を内輪１７の軸方向外方の端面と当接し、他方の端面を鍔部２２の鍔面と当接している。
【００１９】
また、鍔部側の転がり軸受１３ｂの内輪１７は軸１１に遊嵌されており、転がり軸受１３ａ，１３ｂは、転がり軸受１３ｂの外輪１８及び転がり軸受１３ａの内輪１７と外輪１８を軸１１及びハウジング１２に圧入又は接着により組み込むことで予圧が付与される。
【００２０】
転がり軸受装置１０への予圧付与は、一方の転がり軸受１３ａの内輪１７を加振しながら軸１１に挿入し、外輪１８側で共振周波数を測定しながら予圧を制御する、所謂共振圧入方式や、内輪１７を加振しながら軸１１に挿入し、外輪１８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によって行なわれればよく、これにより軸受の剛性を増加することができる。
【００２１】
軸１１、ハウジング１２及び転がり軸受１３ａ，１３ｂを構成する内輪１７、外輪１８、玉１９は、例えば線膨張係数が１０．１×１０-6／℃であるＳＵＳ４００系統のマルテンサイト系ステンレス鋼を材料として形成されている。また、間座２３は、例えば、線膨張係数が１６．２×１０-6／℃であるＳＵＳ３０３のようなＳＵＳ３００系統のオーステナイト系ステンレス鋼を材料として形成されており、軸１１の線膨張係数より大きな値の線膨張係数を有する材料が使用されている。
【００２２】
このように構成された転がり軸受装置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、各部材の摩擦熱により転がり軸受装置１０の雰囲気温度が上昇し、これにともなって、各部材が熱膨張を生じ、従来技術の転がり軸受１０４と同様に、転がり軸受１３ａ，１３ｂの軸受ラジアルすきまが初期に設定したすきまより大きくなろうとする。しかしながら、間座２３が他の部材よりも相対的に大きく膨張するため、間座２３が内輪１７を軸方向内方へ押圧する。このため、軸受ラジアルすきまは初期に設定したすきまに維持され、転がり軸受１３ａ，１３ｂは常温時設定の予圧と同等とすることができる。このため、アキシャル・ラジアル剛性の変化を抑制することができる。
【００２３】
また、温度が低下した場合には、従来技術の転がり軸受１０４と同様に、転がり軸受１３ａ，１３ｂの軸受ラジアル隙間が初期に設定したすきまより小さくなろうとする。しかしながら、間座２３の収縮が他の部材よりも大きいため、増大しようとする予圧を逃がす形となり、転がり軸受１３ａ，１３ｂは常温時設定の予圧を維持することができる。このため、アキシャル・ラジアル剛性の変化を抑制することができる。
【００２４】
従って、本実施形態に係る転がり軸受装置１０では、軸１１の線膨張係数より大きな値の線膨張係数の間座２３を鍔部２２と内輪１７との間に介在させることで、温度が上昇した場合でも、低下した場合でも予圧を常温設定時の予圧と同等とすることが可能となり、アキシャル・ラジアル剛性の変化を抑制することが可能となる。
【００２５】
（第２実施形態）
次に、図２を参照して、本発明の第２実施形態に係る転がり軸受装置について説明する。なお、第１実施形態と同等の部分については、同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。
【００２６】
図２は本発明の第２実施形態に係る転がり軸受装置を説明するための断面図である。本実施形態に係る転がり軸受装置３０では、鍔部２２と転がり軸受１３ｂの内輪１７との間に、軸１１に遊嵌されたシールキャップを兼ねた間座３１が介在されている。間座３１は、例えば線膨張係数２３．７×１０-6／℃であるアルミニウム合金のような、軸１１より大きな値の線膨張係数の材料で形成される。また、間座３１は、シール部材２１の取り付け部より大きな外径寸法のフランジ部３２を有しており、シール部材２１と内輪１７との間の微小すきまから滲み出すグリースの飛散を防止している。
本実施形態のその他の構成および作用については、第１実施形態のものと同様である。
【００２７】
従って、本実施形態の転がり軸受装置３０では、軸１１の線膨張係数より大きな値の線膨張係数の間座３１を鍔部２２と内輪１７との間に介在させることで、温度が上昇した場合でも、低下した場合でも予圧を常温設定時の予圧と同等とすることが可能となり、アキシャル・ラジアル剛性の変化を抑制することが可能となる。
【００２８】
また、間座３１にフランジ部３２を形成することによって、シール部材２１と内輪１７
との間の微小すきまから滲み出すグリースの飛散を防止することができる。
【００２９】
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、適宜な変形、改良等が可能である。
本実施形態では、軸、ハウジング及び転がり軸受の各構成部材の材料を、ＳＵＳ４００系統のマルテンサイト系ステンレス鋼、間座の材料をＳＵＳ３０３或いはアルミニウム合金によって構成したが、各部材の材料は、間座に軸の線膨張係数より大きな値のものを用いる以外は、任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る転がり軸受装置を説明するための断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る転がり軸受装置を説明するための断面図である。
【図３】従来の転がり軸受装置を説明するための断面図である。
【図４】転がり軸受の接触角を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０、３０        転がり軸受装置
１１              軸
１２              ハウジング
１３ａ，１３ｂ    転がり軸受
１４              スイングアーム
１７              内輪
１８              外輪
１９              玉
２２              鍔部
２３，３１        間座
【図１】
2006002876.tif 000003
【図２】
2006002876.tif 000004
【図３】
2006002876.tif 000005
【図４】
2006002876.tif 000006