(57)【要約】【課題】  低発塵性、極低温における安定した低トルク性、及び高温における耐久性に優れた、車載用ＨＤＤのスイングアーム用転がり軸受の提供。【解決手段】  外周面に内輪軌道を有する内輪１０と、内周面に外輪軌道を有する外輪１１と、前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体１３と、前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に設けられ前記転動体を転動自在に保持する保持１１とを備え、前記内輪軌道、前記外輪軌道、前記転動体、及び前記保持器に、鉱油又は合成油の少なくとも１種からなる潤滑油を塗油することを特徴とする。【選択図】  図１
2005024052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、この内輪と外輪との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、前記転動体を転動自在に保持する保持器と、を備え、前記内輪軌道面、前記外輪軌道面、前記転動体、及び前記保持器に、鉱油及び合成油の少なくとも1種からなる潤滑油が塗油されていることを特徴とする、車載用ＨＤＤのアクチュエータ用転がり軸受。
【請求項２】
前記アクチュエータが、スイングアームである請求項１記載の転がり軸受。
【請求項３】
請求項１又は２記載の転がり軸受を備えた軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受及び軸受ユニットに関するものであり、詳しくは、車載用ハードディスクドライブ（以下、「ＨＤＤ」と称する。）の構成部品の一部であるスイングアーム等のアクチュエータに組込まれる転がり軸受、及び軸受ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
パソコン等に用いられるＨＤＤには、軸受からの潤滑油やグリースの飛散を防止するため、ラビリンスシール構造等の機械的な飛散防止機構が設けられている。
【０００３】
ところで、車載用ＨＤＤ等、最近のＨＤＤは高記録密度化、高精度化に伴ってその小型化が進んでいる。ＨＤＤの高記録密度化によって、磁気ヘッド部と磁気ディスクとの間隙（フライングハイト）が５０ｍ以下へと狭まってきており、このような微小隙間においては、磁気ディスク上への異物の付着が大きな障害となる。また、車載用ＨＤＤのように小型化されると、軸受からの発塵（潤滑油等の塵が発生すること。）を防ぐシールが簡易的な構造にならざるを得ない。
【０００４】
付着する異物が、固体物質に限らず、潤滑油のような液状物質であっても、磁気ディスク表面に付着することで磁気ヘッドとの間に潤滑油が溜まりディスクとヘッドが吸着する問題や、付着した潤滑油により「ゆらぎ」が生じて正常な読み書きを困難にするという問題がある。特に、ＨＤＤアクチュエータ用転がり軸受ユニットの場合、軸受ユニットが磁気ディスクの極近傍に配置されているため、既述の付着の影響を受け易い。このように、車載用ＨＤＤにおいては、潤滑油の低発塵性が要求される。
【０００５】
また、ＨＤＤの薄型化に伴い、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）の出力の低下に対応した、安定した低トルク駆動性能が軸受に要求される。特に、車載されることにより、使用温度が極低温から高温（１００℃近傍）にまで広範囲にわたるため、極低温における安定した低トルク性や、高温における耐久性について、さらなる向上が望まれている。
【０００６】
例えば、特開２００３−９７５７３号公報（特許文献１）には、フッ素系潤滑油を使用したＨＤＤアクチュエータ用転がり軸受が開示されている。フッ素系潤滑油は粘度指数が高く、極低温から高温まで流動性が良いことから、何重かのシール構造を採ることができるＨＤＤアクチュエータ用転がり受の潤滑剤として有効である。
【０００７】
しかしながら、小型化された車載用ＨＤＤにフッ素系潤滑油を使用しても、発塵性能が十分ではないという問題がある。上述のように、車載用ＨＤＤにおいては発塵を防ぐためのシール構造が簡略化されている。また、ＨＤＤアクチュエータ用転がり軸受に特有の所定角度幅での揺動運動が繰り返されることによって、フッ素系潤滑油が転がり軸受内部で揺動撹拌される。フッ素系潤滑油は表面エネルギが低いため、フッ素系潤滑油に乱流が発生した時には気泡は形成されにくいが、発生した気泡は弾けやすい。この気泡が弾ける際に発生する微細な飛沫が塵となる、発塵現象が発生して、この塵が軸受ユニット外に飛散し、ハードディスクに付着してしまう恐れがある。
【０００８】
また、従来から、グリース潤滑ではトルク変動を低減するために、潤滑剤の充填量を少なくして潤滑剤と軸受との引掛かり現象を抑制する試みがなされているが、低トルク化の要請を損なうことになり、さらに、グリースの充填量の減少によって軸受の寿命が低下するという問題があった。
【特許文献１】特開２００３−９７５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明は、車載用ＨＤＤアクチュエータ転がり軸受及び軸受ユニットに対する特有の要求性能である低発塵化を達成し、かつ極低温における安定した低トルク性、及び高温における耐久性を向上させた車載用ＨＤＤアクチュエータ用転がり軸受及び転がり軸受ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、内輪と、外輪と、前記外輪と前記内輪との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、前記転動体を転動自在に保持する保持器とを備え、前記内輪軌道面、前記外輪軌道面、前記転動体、及び前記保持器に、鉱油及び合成油の少なくとも１種からなる潤滑油が塗油されていることを特徴とする車載用ＨＤＤアクチュエータ用転がり軸受、及び当該転がり軸受を備えた軸受ユニットによって達成される。好ましくは、鉱油及びフッ素，シリコンを含有しない合成油（好ましくは合成炭化水素油）を用いる。
【００１１】
上記構成を採用することにより、低発塵性、極低温における安定した低トルク性、及び高温における耐久性の向上が達成できる。鉱油又は合成炭化水素油の少なくとも１種からなる潤滑油の表面エネルギは、フッ素系潤滑油に比較して高いために、潤滑油が揺動撹拌された際に乱流によって潤滑油に気泡が発生しても、気泡自体が弾け難く、潤滑油は低発塵性に優れている。
【００１２】
本発明に係わるＨＤＤアクチュエータ用転がり軸受は、磁気ディスクに読み書きを行う磁気ヘッドの駆動機構を支持する等のための軸受ユニットを構成するものでもある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係わる車載用ＨＤＤアクチュエータ用転がり軸受及び軸受ユニットによれば、低発塵性、極低温における安定した低トルク性、及び高温における耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の車戴用ＨＤＤアクチュエータ用転がり軸受に係わる実施形態について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１５】
図１は、実施形態に係る車戴用ＨＤＤアクチュエータ用の転がり軸受を備えるユニットの一部を示す断面図である。符号１００は回転軸であり、１０２は回転軸を回転自在に支持するためのハウジングの一部である。回転軸１００とハウジング１０２の組み合わせによって形成される凹領域１０４には軸方向に２基の転がり軸受１が介装されている。
【００１６】
この軸受１は、内周面に外輪軌道を有する外輪１１と、外周面に内輪軌道を有する内輪１０と、外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体である玉１３と、外輪軌道と内輪軌道との間に設けられ玉１３を転動自在に保持する保持器１２とを備えている。
【００１７】
玉１３は、保持器１２を介して外輪軌道と内輪軌道との間に等間隔で転動自在に収容されている。さらに、外輪軌道、内輪軌道、及び玉１３の間に形成された空間１５の前記凹領域の外側端面付近には、空間１５の開口部を塞ぐためのシール部１４が設けられている。塗油領域である空間１５には、鉱油又は合成油の少なくとも１種からなる潤滑油が塗油されている。すなわち、内輪軌道面、外輪軌道面、転動体、及び保持器に潤滑油が適用されている。
【００１８】
車載用ＨＤＤアクチュエータ用転がり軸受は、スピンドル用転がり軸受のように磁性流体シールやラビリンス構造を持ったモータユニットになっておらず、磁気ディスクの上部近傍に配置され、非接触モータ（ボイスコイルモータ）により高速で揺動撹拌されるものであるため、スピンドル用転がり軸受よりも低発塵性が要求される。
【００１９】
鉱油とは特に限定されないが、例えば、ナフテン系鉱油、パラフィン系鉱油が好ましく使用される。合成炭化水素系油は、公知のフッ素系潤滑油より表面エネルギが低いものであれば良く、好適にはフッ素元素及び／又はシリコンを含有しないものが選択される。例えば、合成炭化水素油、エステル系潤滑油、エーテル系潤滑油が好ましく使用される。炭素と水素とで構成された合成炭化水素油としては、ポリαオレフィン油、アルキルナフタレン油等が挙げられる。
【００２０】
エステル系潤滑油としては、芳香族系三塩基酸と分岐アルコールとの反応により得られるトリエステル油、多価アルコールと一塩基酸との反応から得られるヒンダードエステル油、多価アルコールと二塩基酸・一塩酸の混合脂肪酸とのオリゴエステルであるコンプレックスエステル等が挙げられる。
【００２１】
エーテル系潤滑油としては、Ｃ１２〜Ｃ２０のアルキル鎖が誘導されたアルキルポリフェニルエーテル油、またＣ１２〜Ｃ２０のアルキル鎖が誘導されたアルキルナフタレン等が挙げられる。
【００２２】
本発明の潤滑油の４０℃における動粘度は４０mm２/s以上、２５０mm２/s以下であることが好ましい。この範囲を採用することにより、高温時における油膜形成が十分となり軸受の耐久性を確保することができ、さらに、取扱い性、油膜形成性、及び低トルク性が達成される。より好ましくは、５０mm２/s以上、１５０mm２/s以下であり、このような範囲とすることにより、さらに十分な耐揺動摩耗性を持った油膜が形成される。潤滑油は一種類或いは複数種類が混合して動粘度が調整されたものでもよい。
【００２３】
潤滑油はそのまま転がり軸受に塗油されてもよく、あるいは、有機溶剤で希釈してから転がり軸受に塗油されてもよい。潤滑油の動粘度が高い場合には軸受のタッキングが起こる可能性があるためこれを防止するべく、軸受内部に直接注入して塗油することが好ましい。
【００２４】
潤滑油には、適宜、潤滑耐久性を向上するための防錆剤、油性剤、酸化防止剤、揺動運動時の境界潤滑下における摩耗を防ぐような摩耗防止剤、極圧剤、粘度指数向上剤等を添加してもよい。特に、軸受鋼のような多湿環境下で錆が発生する懸念がある鋼材を使用する場合においては、防錆剤を添加することが好ましい。これらの添加剤は、公知のものを使用することができる。
【００２５】
防錆剤としては、有機系スルフォン酸塩、又はエステル類が好ましい。有機系スルフォン酸塩とエステル類とを単独若しくは混合物として使用することが出来る。
【００２６】
有機系スルフォン酸塩としては、例えば、ジノニルナフタレンスルフォン酸、重質アルキルベンゼンスルフォン酸等が挙げられ、その金属塩としては、カルシウムスルフォネート、バリウムスルフォネート、ナトリウムスルフォネート等が挙げられる。
【００２７】
エステル類としては、例えば、多塩基カルボン酸等のソルビタン誘導体、ソルビタンモノラウレート、ソルビタントリステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート等の多価アルコールの部分エステル、ポリオキシエチレンラウレート、ポリオキシエチレンオレエート、ポリオキシエチレンステアレート等のアルキルエステル等が挙げられる。
【００２８】
油性剤としては、高級脂肪酸としてオレイン酸、ステアリン酸等、高級アルコールとしてはラウリルアルコール、オレイルアルコール等、アミンではステアリルアミン、セチルアミン等、リン酸エステルでは亜リン酸ジエステル等が好ましく、これらを単独若しくは混合して使用することが出来る。
【００２９】
酸化防止剤としては、含窒素化合物系酸化防止剤とフェノール系酸化防止剤との混合物や、硫黄系酸化防止剤が好ましい。含窒素化合物系酸化防止剤としては、フェニルαナフチルアミン、ジフェニルアミン、フェニレンジアミン、オレイルアミドアミン、フェノチアジン等が挙げられる。
【００３０】
フェノール系酸化防止剤としては、p−t−ブチル−フェニルサリシレート、2,6−ジ−t−ブチル−p−フェニルフェノール、2,2_−メチレンビス（4−メチル−6−t−オクチルフェノール）、4,4_−ブチリデンビス−6−t−ブチル−m−クレゾール、テトラキス[メチレン−3−(3_,5_−ジ−t−ブチル−4_−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、n−オクタデシル−β−(4_−ヒドロキシ−3_,5_−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオネート、2−n−オクチル・チオ−4,6−ジ(4_−ヒドロキシ−3_,5_−ジ−t−ブチル)フェノキシ−1.3.5−トリアジン、4,4_−チオビス−[6−t−ブチル−m−クレゾール]、2−(2_−ヒドロキシ−3_−t−ブチル−5_−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール等のヒンダードフェノールが挙げられる。
【００３１】
潤滑油を転がり軸受内部に塗油すべき量は、軸受内部空間容積の０．１％〜７％が好ましい。さらに、軸受寿命、潤滑油漏洩の可能性を考慮すれば、軸受内部空間容積の０．２５％〜５％が好ましい。
【００３２】
塗油方法としては、特に限定されないが、微量の潤滑油を計量できるマイクロシリンジやポンプによって規定量を計り取り、内輪、外輪、転動体、保持器が組み上がった状態で転動体上に吐出し、軸受を数回にわたり回転させる方法が好ましい。
【００３３】
潤滑油の漏洩を防ぐために、より薄い潤滑油の塗膜を形成する場合は、潤滑油を溶剤に希釈してこれに軸受を浸漬する。軸受外部への潤滑油の飛散を避けるために、潤滑油希釈液を軸受内部転動体上に吐出した後に乾燥させて潤滑油の塗膜を形成する方法であってもよい。
【００３４】
〔実施例〕
次に、実施例により本発明をより具体的に説明する。性能試験の対象となる供試軸受として、外径７ｍｍ、内径４ｍｍ、幅２ｍｍ（片シール）（日本精工（株）呼び番：Ｂ４−４７)２ヶ組を用い、これに潤滑油としてポリαオレフィン（ＰＡＯ）を軸受内部空間容積の３％分塗油した（実施例１）。
【００３５】
潤滑油を鉱油（ＭＯ）に変えたものを実施例２、ＰＡＯとＭＯの混合油に変えたもの実施例３、ペンタエリスリトールエステル（ＰＥＴ）とＰＡＯの混合油に変えたものを実施例４、アルキルジフェニルエーテル（ＡＤＥ）とＰＡＯの混合油に変えたものを実施例５とした。比較例1〜３として、市販されているウレアグリース潤滑剤を軸受内部空間容積の３％分塗油した。
【００３６】
〔発塵試験〕
既述の供試軸受を発塵試験装置内に密閉し、雰囲気温度を常温とし、揺動角度を２６ｄｅｇとし、揺動周波数を４０Ｈｚとして発塵試験を行った。この容器には、図２に示すように内径（Ｈ2）５ｍｍのノズル２００が接続されている。このノズルを、共試軸受を備えた軸受ユニット２０２に至近距離（Ｈ1：１０ｍｍ）を介して臨ませて、軸受から発散された潤滑油を容器外の測定機構に吸引するようにした。吸引量は０．０１ｆｔ3／ｍｉｎ、測定粒子径を０．１μ以上、測定時間を１０分として、総発塵個数を測定した。ノズルはパーティクル測定機に接続されている。
【００３７】
０．１μm以上の発塵発生個数が０〜１０個：〇（低発塵性良好）、１１〜５０個：△（普通）、５１個以上：×（不良）と定義した。この結果を表１に示す。実施例１については、潤滑油塗油量を軸受内部空間容積の０．２５容積％、０．５容積％、１容積％、３容積％、５容積％、７容積％、１０容積％に変更して総発塵個数を測定した。この結果を図３に示す。７容積％以下で低発塵性が良好であることが確認された。
【００３８】
〔トルク評価試験〕
ＰＡＯの粘度グレード違い品を混合し、動粘度とトルクの影響を評価した。評価条件としては、雰囲気温度：−２０℃、回転数：２min−１、軸方向荷重：２Ｎとした。判定基準としては、内輪の回転に要するトルクが現在市販されているウレアグリースを１とした場合のトルク比とし、０．５以下をトルク性能が合格であると評価した。この結果を表１に示す。また、各潤滑油動粘度におけるトルク比を測定した。この結果を図４に示す。動粘度が５０〜２１０mm２/sの範囲で耐久性及び低トルク駆動性が優れていることが確認された。
【００３９】
〔軸受揺動耐久試験〕
初期トルク変動幅平均値に対して試験後の変動幅の平均値の増加率が５％以下を合格とした。 評価条件としては、雰囲気温度：常温、揺動角度：０〜２６度、周波数：６０Ｈｚ、軸方向荷重：２Ｎ、揺動回数：５×１０８回とした。この結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
2005024052.tif 000003
以上の結果から、この実施例に係わる軸受は、低発塵性、低トルク性、及び耐久性に優れていることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係わる車載用ＨＤＤアクチュエータ用転がり軸受及び軸受ユニットによれば、低発塵性、極低温における安定した低トルク性、及び高温における耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】転がり軸受ユニットの実施形態の断面図である。
【図２】発塵測定の概念図である。
【図３】総発塵個数と塗油量との関係を示す特性図である。
【図４】潤滑油動粘度と回転トルクとの関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  転がり軸受、１０  内輪、１１  外輪、１２  保持器、１３玉（転動体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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