(57)【要約】【課題】転動体の表面と保持器のポケット面との接触による摩擦抵抗を低減し、ハードディスクドライブ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に設けられたスイングアームを揺動及び回転自在に支持し、相対回転可能に対向配置された軌道輪と、各軌道輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体24,26と、複数の転動体を回転自在にポケット28a,30a内に保持する保持器28,30とを備えた転がり軸受であって、保持器は、そのポケットの大きさが、転動体径をＤａ、保持器ポケット径をＤｐとした場合、１．０５×Ｄａ≦Ｄｐ≦１．１５×Ｄａなる関係に設定されている。【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に設けられたスイングアームを揺動及び回転自在に支持し、相対回転可能に対向配置された軌道輪と、各軌道輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、複数の転動体を回転自在にポケット内に保持する保持器とを備えた転がり軸受であって、
保持器は、そのポケットの大きさが、転動体径をＤａ、保持器ポケット径をＤｐとした場合、１．０５×Ｄａ≦Ｄｐ≦１．１５×Ｄａなる関係に設定されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
ハードディスクドライブのディスクの記録トラック数は、１インチ当たり２０万本以上であることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体を揺動及び回転自在に支持する転がり軸受に関し、特に、磁気ディスク装置(ハードディスクドライブ(以下、ＨＤＤという))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。
【背景技術】
【０００２】
従来から、物体を揺動及び回転自在に支持する転がり軸受として、転動体に玉を用いた深溝玉軸受(以下、単に玉軸受という)が知られている。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ＨＤＤ用の軸受装置において、多数のトラックが形成されたハードディスク上をトレースするスイングアームは、軸方向に沿って垂直に配列された２つの玉軸受によって揺動及び回転自在に支持されている。
【０００３】
かかるＨＤＤに用いられる軸受装置は、例えば、図２(ａ)に示すように、軸Ｓに沿って垂直方向(同図の上下方向)に外装された２つの転がり軸受(一方側玉軸受１０(同図の下側の軸受)、他方側玉軸受１２(同図の上側の軸受))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は、スイングアーム(図示しない)が外装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とで構成されている。なお、ＨＤＤには、いずれも図示しないハードディスクと、当該ハードディスクを回転させるスピンドルモータと、当該ハードディスクへのデータ書込み及び当該ハード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。
【０００４】
この場合、例えば、各玉軸受10,12は、内輪16,20がその内周面16a,20aに接着剤を塗布して、軸Ｓの外周面Ｓ１に接着固定されているとともに、外輪18,22がその外周面18a,22aに接着剤を塗布して、スリーブ本体１４ａの内周面１４ｂに接着固定されている。また、これ以外の固定方法としては、例えば、内輪16,20の内周面16a,20aを軸Ｓの外周面Ｓ１と当接させて圧入固定するとともに、外輪18,22の外周面18a,22aをスリーブ本体１４ａの内周面１４ｂと当接させて圧入固定してもよい。いずれの場合でも、各玉軸受10,12は、スリーブ本体１４ａの環状凸部１４ｃによって、所定の間隔で軸方向(図２(ａ)の上下方向)に沿って位置決めされているとともに、各玉軸受10,12には、所定の予圧がそれぞれ付与されている。
【０００５】
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を接着固定、あるいは圧入固定する。そして、一方側玉軸受(図２(ａ)の下側の軸受)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)に接着固定、あるいは圧入固定する。同様に、他方側玉軸受(図２(ａ)の上側の軸受)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。
【０００６】
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との間を回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。また、この状態で、２つの玉軸受10,12には、軌道輪(内輪16,20と外輪18,22)、転動体(玉)24,26及び保持器28,30が相互に接触する部分の摩擦による摩耗の減少、焼付き防止及び軸受の疲れ寿命の延長などを目的として、その内部に所定の潤滑剤(潤滑油やグリースなど)が封入されている。
なお、図２(ａ)に示す構成において、２つの玉軸受10,12は、一例として、各保持器28,30の開口ｋが互いに向かい合うように位置付けられているが、保持器28,30の開口ｋを互いに同一方向(同図の上方向若しくは下方向)へ向けて位置付けてもよいし、保持器28,30の他方側(開口ｋとは反対側の閉塞側)が互いに向かい合うように位置付けてもよい。
【０００７】
ところで、近年、ＨＤＤのダウンサイジング(小型軽量化)が進み、これに伴い、ＨＤＤ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に用いられる転がり軸受は、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)を多数のトラックが形成されたハードディスクの極く狭い範囲内で正確かつ迅速にトレースさせなければならない。このため、ＨＤＤ用の転がり軸受には、特に、トレース時にスイングアームを微小揺動させる際の応答性(動き出し)、具体的には、転動体(玉)がほとんど転動しないほどのスイングアームの微小揺動時における低トルク化が求められている。
【０００８】
このような低トルク化の要求に対し、例えば、特許文献１には、転動体(玉)24,26の径(玉直径)をＤａ、保持器28,30のポケット径をＤｐ２とした場合、ポケット径Ｄｐ２の玉径Ｄａに対する比率(玉径比)Ｐ２(Ｐ２＝Ｄｐ２／Ｄａ)を、１．０２〜１．０４の範囲内(１．０２≦Ｐ２≦１．０４)に設定したＨＤＤ用の転がり軸受(玉軸受)の構成が、一例として開示されている(図２(ｂ),(ｃ)参照)。このような構成によれば、転動体(玉)24,26を積極的に拘束することなく、保持器28,30の半径方向(例えば、図２(ｂ),(ｃ)の表裏方向)の動き量を小さく抑えることができる。これにより、当該保持器28,30を組み込んだ玉軸受10,12(図２(ａ)参照)の低トルク化及びトルク変動の低減化を図っている。
【特許文献１】特開２００３−１９４０６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、例えば、トレース時にスイングアームが動き出す際など、転動体(玉)24,26の表面(転動面)24a,26aと保持器28,30のポケット面28p,30pとが接触し、当該転動面24a,26aとポケット面28p,30pとの間の摩擦抵抗が大きくなって、転がり軸受(玉軸受10,12)の回転時における応答性が低下してしまう場合がある。この場合、結果として、スイングアームの動き出しのタイミングが遅れてしまい、当該スイングアームを高速かつスムーズにトレースさせることができなくなってしまう場合がある。
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、転動体の表面と保持器のポケット面との接触による摩擦抵抗を低減し、ＨＤＤ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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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に設けられたスイングアームを揺動及び回転自在に支持しているとともに、相対回転可能に対向配置された軌道輪と、各軌道輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、複数の転動体を回転自在にポケット内に保持する保持器とを備えている。このような構成において、保持器は、そのポケットの大きさが、転動体径をＤａ、保持器ポケット径をＤｐとした場合、１．０５×Ｄａ≦Ｄｐ≦１．１５×Ｄａなる関係に設定されている。
また、ハードディスクドライブのディスクの記録トラック数は、１インチ当たり２０万本以上に設定されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、転動体の表面と保持器のポケット面との接触による摩擦抵抗を低減し、ＨＤＤ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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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、本実施形態に係るＨＤＤ用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２(ａ))と同様であり、以下では、当該軸受装置に用いられる転がり軸受の特徴的な構成の説明に止める。
【００１３】
図１(ａ),(ｂ)には、本発明の一実施形態に係る転がり軸受用保持器(以下、保持器という)28,30が示されており、当該保持器28,30は、ハードディスクドライブ(ＨＤＤ)に設けられたスイングアーム(図示しない)を揺動及び回転自在に支持する転がり軸受10,12(図２(ａ)参照)に組み込まれている。なお、転がり軸受10,12には、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とが備えられている。
【００１４】
なお、本実施形態においては、上述した従来のＨＤＤ用の軸受装置と同様に、２つの転がり軸受10,12は、所定の予圧を付与された状態でＨＤＤのスイングアーム(図示しない)を揺動及び回転自在に支持している。この場合、ハードディスクとして、その記録トラック数が、１インチ当たり２０万本以上の高トラック密度のディスクが適用されているＨＤＤを、一例として想定する。また、本実施形態において、転がり軸受10,12としては、深溝玉軸受(以下、玉軸受10,20という)を一例として想定しており、当該玉軸受10,12には、潤滑剤(例えば、潤滑油やグリース)が封入されている。
【００１５】
図１(ａ),(ｂ)に示す構成において、保持器28,30には、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により挟まれた状態で当該ポケット28a,30a内に保持される。
【００１６】
この場合、２つの保持器28,30は、一例として、その開口ｋを互いに向かい合わせて各玉軸受10,12に組み込まれ(図２(ａ)参照)、内輪16,20と外輪18,22との間を回転している。
図１(ａ)には、ＨＤＤの軸Ｓに沿って垂直方向(図２(ａ)の上下方向)に外装された２つの玉軸受10,12のうち、一方側の玉軸受(図２(ａ)の上側の軸受)１２の内外輪20,22間に組み込まれた保持器３０(図２(ａ)参照)と、当該保持器３０のポケット３０ａに保持された状態の玉２６の構成が、一例として示されている。また、図１(ｂ)には、２つの玉軸受10,12のうち、他方側の玉軸受(図２(ａ)の下側の軸受)１０の内外輪16,18間に組み込まれた保持器２８(図２(ａ)参照)と、当該保持器２８のポケット２８ａに保持された状態の玉２４の構成が、一例として示されている。
【００１７】
なお、２つの保持器28,30は、その開口ｋを互いに同一方向(図２(ａ)の上方向若しくは下方向)へ向けて玉軸受10,12に組み込んでもよいし、他方側(開口ｋとは反対側の閉塞側)を互いに向かい合わせて玉軸受10,12に組み込んでもよい。
【００１８】
本実施形態においては、玉24,26の径(直径(図１(ａ),(ｂ)の左右方向の距離))をＤａ、保持器28,30のポケット28a,30aの径(内径(同図同一方向の距離))をＤｐ１とした場合、ポケット径Ｄｐ１が玉径Ｄａの１０５％以上、かつ、玉径Ｄａの１１５％以下(１．０５×Ｄａ≦Ｄｐ１≦１．１５×Ｄａ)となるように設定されている。すわわち、ポケット径Ｄｐ１の玉径Ｄａに対する比率(玉径比)をＰ１(Ｐ１＝Ｄｐ１／Ｄａ)とした場合、玉径比Ｐ１の値が、１．０５〜１．１５の範囲内(１．０５≦Ｐ１≦１．１５)となるように設定されている。
【００１９】
なお、玉24,26の直径(玉径Ｄａ)は、例えば、ＨＤＤの大きさなどに応じて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、玉径比Ｐ１の値は、１．０５〜１．１５の範囲内(１．０５≦Ｐ１≦１．１５)の任意の値に設定すればよく、その具体的な値は、例えば、玉径ＤａやＨＤＤの大きさ、玉軸受10,12の許容トルクなどに応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。その際、玉径比Ｐ１は、２つの保持器28,30で同一値に設定してもよいし、各保持器28,30で異なる値に設定してもよい。
【００２０】
ここで、玉軸受１２(図２(ａ)の上側の軸受)は、上述したように予圧を付して軸Ｓに外装されているため、内外輪20,22間に組み込まれた玉２６は、軌道面20c,22cの間でほぼ遊びなく、挟持された状態となっている。このため、玉径比Ｐ１を１．０５〜１．１５の範囲内(１．０５≦Ｐ１≦１．１５)に設定することで、ポケット３０ａ内に玉２６を保持した保持器３０は、その自重により玉２６方向(図１(ａ)及び図２(ａ)の下方向)へ極く僅かに移動する。この状態において、保持器３０は、図２(ｂ)に示す従来構成のように、そのポケット面３０ｐが玉２６の表面(転動面)２６ａと面接触せず、略１点３０ｘのみで接触し、当該ポケット面３０ｐと玉２６との接触面積を極めて小さくすることができる(図１(ａ))。
これにより、玉軸受１２の回転時、玉２６の表面(転動面)２６ａと保持器３０のポケット面３０ｐとの間の摩擦抵抗を極めて小さくすることで、トルク変動を低減化でき、当該軸受１２の応答性を向上させることができる。
【００２１】
また、同様に、玉軸受１０(図２(ａ)の下側の軸受)は、上述したように予圧を付して軸Ｓに外装されているため、内外輪16,18間に組み込まれた玉２４は、その軌道面16c,18cの間にほぼ遊びなく、挟持された状態となっている。このため、玉径比Ｐ１を１．０５〜１．１５の範囲内(１．０５≦Ｐ１≦１．１５)に設定することで、ポケット２８ａ内に玉２４を保持した保持器２８は、その自重により玉２４とは逆方向(図１(ｂ)及び図２(ａ)の下方向)へ極く僅かに移動する。この状態において、保持器２８は、図２(ｂ)に示す従来構成のように、そのポケット面２８ｐが玉２４の表面(転動面)２４ａと面接触せず、略２点２８ｘのみで接触し、当該ポケット面２８ｐと玉２４との接触面積を極めて小さくすることができる(図１(ｂ))。
これにより、玉軸受１０の回転時、玉２４の表面(転動面)２４ａと保持器２８のポケット面２８ｐとの間の摩擦抵抗を極めて小さくすることで、トルク変動を低減化でき、当該軸受１０の応答性を向上させることができる。
【００２２】
この結果、例えば、ＨＤＤにおいて、そのスイングアーム(図示しない)をかかる玉軸受10,12によって支持することで、当該スイングアームが微小揺動する際、その動き出しのタイミングが遅れることはなく、多数のトラックが形成されたハードディスク(例えば、１インチ当たり２０万トラック(20万TPI))の極く狭い範囲内であっても、当該スイングアームを高速かつスムーズにトレースさせることができる。
【００２３】
なお、本実施形態において、２つの保持器28,30は、一例として、その開口ｋを互いに向かい合わせて各玉軸受10,12に組み込んだが(図２(ａ)参照)、上述したように、その開口ｋを互いに同一方向(同図の上方向若しくは下方向)へ向けて玉軸受10,12に組み込んでもよいし、他方側(開口ｋとは反対側の閉塞側)を互いに向かい合わせて玉軸受10,12に組み込んでもよい。
【００２４】
例えば、開口ｋが互いに同一方向(図２(ａ)の上方向若しくは下方向)へ向くように、２つの保持器28,30を玉軸受10,12に組み込んだ場合、ポケット面28p,30pと玉24,26との接触状態は、２つの保持器28,30がいずれも図１(ｂ)に示す状態(開口ｋが互いに上向きの場合)、若しくは、図１(ａ)に示す状態(開口ｋが互いに下向きの場合)となる。
また、例えば、他方側(開口ｋとは反対側の閉塞側)が互いに向かい合うように、２つの保持器28,30を玉軸受10,12に組み込んだ場合、ポケット面２８ｐと玉２４との接触状態は、図１(ａ)に示す状態となり、ポケット面３０ｐと玉２６との接触状態は、図１(ｂ)に示す状態となる。
【００２５】
これらの場合も、玉軸受10,12の回転時、玉24,26の表面(転動面)24a,26aと保持器28,30のポケット面28p,30pとの間の摩擦抵抗を極めて小さくすることで、トルク変動を低減化でき、当該軸受10,12の応答性を向上させることができる。
この結果、上述した場合と同様に、例えば、多数のトラックが形成されたハードディスク(例えば、１インチ当たり２０万トラック(20万TPI))の極く狭い範囲内であっても、ＨＤＤのスイングアームを高速かつスムーズにトレースさせることができる。
【００２６】
なお、上述した本実施形態においては、保持器28,30として、冠型保持器を適用したが、この他、例えば、波型保持器、かご形保持器及び合せ保持器など、各種のタイプを適用することができる。
また、上述した本実施形態においては、玉軸受10,12(内輪16,20、外輪18,22、玉24,26、保持器28,30)の材質について、特に言及しなかったが、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、軸受鋼(高炭素クロム軸受鋼、浸炭軸受鋼等)及びセラミックなどをそれぞれ適用することができる。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適用することができるが、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。
さらにまた、上述した本実施形態においては、特に言及しなかったが、玉軸受10,12を密封するため、内輪16,20と外輪18,22との間に密封板を介在させてもよい。この場合、例えば、接触型シールや非接触型シール、シールドなどを任意に選択して設ければよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】(ａ),(ｂ)は、本発明の一実施形態に係る転がり軸受用保持器の構成例を示す要部断面図。
【図２】従来のＨＤＤ用の軸受装置の構成例を示す図であって、(ａ)は、全体の構成例を示す要部断面図、(ｂ),(ｃ)は、転がり軸受用保持器の構成例を示す要部断面図。
【符号の説明】
【００２８】
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
１８，２２  外輪
１８ａ，２２ａ  外輪外周面
２４，２６  玉
２４ａ，２６ａ  玉表面
２８，３０  保持器
２８ａ，３０ａ  ポケット
２８ｂ，３０ｂ  柱部
２８ｐ，３０ｐ  ポケット面
２８ｘ，３０ｘ  ポケット面−玉接触点
ｋ  開口
ｔ  爪部
Ｄａ  玉径
Ｄｐ１  ポケット径
Ｓ  軸
Ｓ１  軸外周面
Ｆ１，Ｆ２  予圧方向
【図１】
2007285463.tif 000003
【図２】
2007285463.tif 000004