JP2008138736A - 軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で組立が容易であり、オイルの封入量を高めて潤滑切れの問題の発生を防止し、低トルク、低トルク変動でスイングアームを揺動可能に支持する。
【解決手段】磁気ディスク装置に用いられるスイングアーム２をシャフト４回りに揺動可能に支持する軸受装置１であって、スイングアーム２に固定され第１の円形軌道１１を有する回転軌道板６と、該回転軌道板６に対して軸方向に間隔をあけて配置され、第１の円形軌道１１に対向する第２の円形軌道１０を有するとともに、シャフト４に固定される固定軌道板５と、これら軌道板５，６の２つの円形軌道１０，１１の間に挟まれる複数の転動体７とを備えるスラスト軸受部２０を軸方向に複数段備え、各円形軌道１０，１１の軌道面と転動体７とが複数の接触点で接触する軸受装置１を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、軸受装置に関し、特に、磁気ディスク装置に用いられるスイングアームをシャフト回りに揺動可能に支持する軸受装置にするものである。

磁気ディスク装置に備えられるスイングアームをシャフト回りに揺動可能に支持する軸受装置としては、例えば、特許文献１〜３に開示されているものが知られている。
これらの軸受装置は、いずれも、シャフト側に固定される内輪と、スイングアームに固定される外輪と、これら内外輪によって半径方向に挟まれる複数の転動体とを有するラジアル玉軸受である。

特許文献１に開示された軸受装置は、内輪および外輪に設けられた転動体の半径寸法より大きな曲率半径の２つの曲面からなる軌道面間に転動体を挟むことにより、１個の転動体を３カ所以上の接触点で軌道面に接触させ、シャフトおよびハウジングに圧入することによりラジアル方向の予圧を負荷する構造になっている。これにより、スイングアームにより負荷されるモーメント荷重およびスラスト荷重を同時に支持することとしている。

特許文献２に開示された軸受装置は、外輪を軸方向に２つに分割した分割外輪を有し、該分割外輪を軸方向に近接させることによりラジアル方向に予圧を付与する構造になっている。この軸受装置も同様に、１個の転動体を４カ所の接触点で軌道面に接触させた状態に維持することにより、モーメント荷重およびスラスト荷重を同時に支持することができる。

また、特許文献３に開示された軸受装置は、内輪または外輪のいずれかを軸方向に分割し、他方を一体に形成した複列の玉軸受である。分割された内輪または外輪を軸方向に近接させることによりラジアル方向の予圧を付与する構造になっている。この軸受装置によれば、複列構造にすることにより、より大きなモーメント荷重およびスラスト荷重を支持することができる。

特開２００２−３９１９２号公報 特開２００２−２０６５２４号公報 特開２００６−６４０７９号公報

しかしながら、これら特許文献１〜３に開示されている軸受装置は、いずれもラジアル玉軸受であり、以下の問題がある。
第１に、磁気ディスク装置のスイングアームを駆動するボイスコイルモータにスイングアームを線形応答させるために、軸受装置には低トルク、低トルク変動であることが要求され、潤滑材としては粘性の高いグリースから粘性の低いオイルへと変遷している。オイルは粘性が低いためにその封入量を高めることが困難であり、一般には、オイルの漏洩を抑制するために、内外輪間にシールド板が圧入される。しかしながら、磁気ディスク装置の小型化に伴い、軸受装置の内外輪も小型薄肉化され、シールド板の圧入によって内外輪が変形する虞がある。
第２に、ラジアル玉軸受の場合、転動体を周方向に等間隔に配置するための保持器の構造が複雑で、その組立が困難であるという問題がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡単な構造で組立が容易であり、オイルの封入量を高めて潤滑切れの問題の発生を防止し、低トルク、低トルク変動でスイングアームを揺動可能に支持することができる軸受装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、磁気ディスク装置に用いられるスイングアームをシャフト回りに揺動可能に支持する軸受装置であって、前記スイングアームに固定され第１の円形軌道を有する回転軌道板と、該回転軌道板に対して軸方向に間隔をあけて配置され、前記第１の円形軌道に対向する第２の円形軌道を有するとともに、前記シャフトに固定される固定軌道板と、これら軌道板の２つの円形軌道の間に挟まれる複数の転動体とを備えるスラスト軸受部を軸方向に複数段備え、各円形軌道の軌道面と前記転動体とが複数の接触点で接触する軸受装置を提供する。

本発明によれば、固定軌道板と回転軌道板とによって複数の転動体を軸方向に挟み、各円形軌道の軌道面を各転動体に複数の接触点で接触させたスラスト軸受部により、スイングアームによって負荷されるラジアル方向およびスラスト方向の荷重を支持することができる。また、スラスト軸受部を軸方向に複数段備えることにより、スイングアームによって負荷されるモーメント荷重を支持することができる。

この場合において、転動体を軸方向に挟む固定軌道板と回転軌道板とにより、軸方向への経路が遮断されるので、転動体近傍のオイルが軸方向に漏洩しにくくなる。すなわち、固定軌道板および回転軌道板がシールド板として機能するので、シールド板が不要となり、固定軌道板および回転軌道板を小型薄肉化しても、これらを変形させること無く組み立てることができる。

上記発明においては、前記各円形軌道の軌道面が、略テーパ面状の第１の軌道面部と、略テーパ内面状の第２の軌道面部とを備えることとしてもよい。
このようにすることで、各転動体は、各軌道面に設けられた第１の軌道面部および第２の軌道面部にそれぞれ１カ所ずつの接触点で接触する。したがって、２つの軌道板に挟まれた各転動体は合計４カ所の接触点で軌道板に接触し、スラスト荷重およびラジアル荷重を十分に支持することが可能となる。

また、上記発明においては、前記第１、第２の軌道面部が、前記転動体の半径寸法より大きい曲率半径を有する凹面状に形成されていることとしてもよい。
いわゆるゴシックアーチ状の２つの円形軌道により転動体を挟むことにより、転動体と軌道面との接触点における接触面積を増大させ、面圧を低減して耐久性を向上することができる。

また、上記発明においては、前記各円形軌道内に配置される複数の転動体を、周方向に間隔をあけた状態に保持する保持器を備え、該保持器に、該保持器を回転軌道板と固定軌道板との間の中間位置に保持する保持手段が設けられていることとしてもよい。
このようにすることで、保持手段により固定軌道板と回転軌道板との間の中間位置に保持された保持器によって、複数の転動体が円形軌道内において周方向に間隔をあけた状態に保持される。これにより、周方向に均一な荷重を受けることができる。

また、上記発明においては、前記保持器が、リング板状に形成されるとともに、各転動体を個別に収容する貫通穴を備え、保持器の表面に、複数の凹部と、該凹部と前記貫通穴とを接続する接続溝とが設けられていることとしてもよい。
このようにすることで、簡易な形状の保持器により、転動体を周方向に間隔をあけた状態に保持することができる。この場合に、保持器の表面に設けられた凹部にオイルを溜めることが可能となり、オイルの封入量をさらに向上することができる。凹部に溜まったオイルは、接続溝を介して貫通穴内の転動体近傍に供給されるので、長期間にわたる潤滑切れを防止することが可能となる。

また、上記発明においては、前記保持器の貫通穴が、前記転動体の半径寸法よりも若干大きな短径寸法を有する略楕円形状に形成されていることとしてもよい。
このようにすることで、転動体を保持する貫通穴内面と転動体との接触を少なくして、転動体の抵抗を低減するとともに、貫通穴内面によって転動体表面のオイルが拭われてしまうことを防止することができる。

また、上記発明においては、前記貫通穴が、保持器の板厚方向の途中位置で最も径寸法が小さくなる縦断面形状を有することとしてもよい。
このようにすることで、転動体を保持する貫通穴内面と転動体との接触箇所をさらに制限し、転動体の抵抗を低減するとともに、貫通穴内面によって転動体表面のオイルが拭われてしまうことをより確実に防止することができる。

本発明によれば、簡単な構造で組立が容易であり、オイルの封入量を高めて潤滑切れの問題の発生を防止し、低トルク、低トルク変動でスイングアームを揺動可能に支持することができるという効果を奏する。

以下、本発明の一実施形態に係る軸受装置１について、図１および図２を参照して説明する。
本実施形態に係る軸受装置１は、図１に示されるように、磁気ディスク装置（図示略）のスイングアーム２と、磁気ディスク装置のベース（図示略）との間に取り付けられ、スイングアーム２をベースに対して揺動可能に支持する装置である。

本実施形態に係る軸受装置１は、スイングアーム２に設けられた貫通穴２ａに嵌合される外部ハウジング３と、前記ベースに固定されるシャフト４と、シャフト４に固定された固定軌道板５と、外部ハウジング３に固定された２枚の回転軌道板６と、これら軌道板５，６間に挟まれる複数の球体（転動体）７と、該球体７を保持する保持器８とを備えている。

前記固定軌道板５は、リング板状に形成され、その中央穴５ａにシャフト４を貫通させて、シャフト４の外面に接着剤９により接着されることにより、シャフト４の外面に外鍔状に固定されている。固定軌道板５の厚さ方向の両面には、中央穴５ａと同心円状にそれぞれ円形軌道１０が設けられている。各円形軌道１０は、図２に示されるように、略テーパ面状の第１の軌道面部１０ａと、略テーパ内面状の第２の軌道面部１０ｂとからなる軌道面を備えている。

また、前記回転軌道板６も、リング板状に形成され、その中央穴６ａに半径方向に隙間をあけてシャフト４を貫通させるとともに、その外周面６ｂを前記ハウジングの内面に嵌合させた状態で、接着剤９により接着されている。これにより、２枚の回転軌道板６は、外部ハウジング３の内面に平行間隔をあけて内鍔状に固定されている。

前記固定軌道板５に対向する各回転軌道板６の表面には、中央穴６ａと同心円状にそれぞれ円形軌道１１が設けられている。各円形軌道１１は、図２に示されるように、略テーパ面状の第１の軌道面部１１ａと、略テーパ内面状の第２の軌道面部１１ｂとからなる軌道面を備えている。各回転軌道板６の円形軌道１１は、固定軌道板５の円形軌道１０に正対する位置に配置されるようになっている。

これらの軌道面部１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂは、前記球体７の半径寸法より大きな曲率半径を有する凹面状に形成されている。これにより、固定軌道板５と２枚の回転軌道板６とに軸方向に挟まれる各球体７は、各軌道面部１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂと１カ所ずつ、合計４カ所で接触するようになっている。

前記保持器８は、各球体７を収容する複数の貫通穴１２を備えたリング板状の部材であって、前記固定軌道板５と回転軌道板６との間に形成される隙間よりも薄い厚さ寸法を有するとともに、その板厚方向の両面から板厚方向に突出する突起１３を備えている。突起１３の先端間の寸法も、前記固定軌道板５と回転軌道板６との間に形成される隙間よりも若干小さい寸法となるように設定されている。

保持器８により保持された複数の球体７が、一対の円形軌道１０，１１に挟まれることにより、それぞれスラスト軸受部２０を構成しており、該スラスト軸受部２０が軸方向に間隔をあけて２段に設けられていることになる。

このように構成された本実施形態に係る軸受装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る軸受装置１を組み立てるには、シャフト４の外周面に接着剤９を塗布した固定軌道板５を嵌合させ、シャフト４の長さ方向の所定位置に接着して固定する。一方、外部ハウジング３の内面に、軸方向の一端側から一方の回転軌道板６を挿入し、その外面６ｂに接着剤９を塗布して嵌合させて固定する。

そして、外部ハウジング３に固定された一方の回転軌道板６の円形軌道１０に一致する位置に、一方の保持器８を載せ、該保持器８の貫通穴１２に球体７をそれぞれ収容する。
次いで、前記固定軌道板５を固定したシャフト４を前記保持器および回転軌道板６の中央穴６ａに貫通させて、固定軌道板５を球体７上に載せる。

さらに、固定軌道板５の円形軌道１１に一致する位置に、もう１つの保持器８を載せ、該保持器８の貫通穴１２に球体７をそれぞれ収容する。この状態で、外部ハウジング３内にオイルを供給する。
そして、最後に、外部ハウジング３の内面に、もう１つの回転軌道板６を挿入し、その外面６ｂに接着剤９を塗布して嵌合させ、板厚方向に予圧をかけた状態で接着固定する。

このようにして構成された本実施形態に係る軸受装置１によれば、各球体７が固定軌道板５および回転軌道板６の円形軌道１０，１１にそれぞれ４カ所で接触し、軸方向に予圧がかけられるので、ラジアル荷重およびスラスト荷重を支持することができるとともに、モーメント荷重も支持することができる。さらに、円形軌道１０，１１に複数の球体７が挟まれたスラスト軸受部２０が軸方向に２段設けられているので、より確実にモーメント荷重を支持することができるという利点がある。

この場合において、本実施形態に係る軸受装置１によれば、２枚の回転軌道板６が球体７の収容される空間を軸方向に挟む位置に配置されるので、軸方向へのオイルの経路が実質的に閉鎖され、オイルを球体７の収容される空間内に保持しておくことができる。すなわち、回転軌道板６をシールド板として機能させることができる。その結果、従来のラジアル玉軸受のように、内外輪間にシールド板を圧入する必要がなく、簡易にかつ構成部品を変形させたり傷つけたりすることなく組み立てることができる。

また、球体７の収容される空間からのオイルの漏洩を抑制できるので、封入量を増加させることができ、粘性の少ないオイルで潤滑することによって低トルクかつ低トルク変動でスイングアームの揺動を支持することができる。その結果、記憶容量の高密度化に伴うスイングアームの頻繁な高速動作においても、その加減速動作を十分にスムーズに行わせることができるという利点がある。

また、本実施形態に係る軸受装置１によれば、各円形軌道の各軌道面部１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂを、球体７の半径寸法より大きな曲率半径を有する凹面により構成したいわゆるゴシックアーチ状の軌道面を採用した。これにより、単純なテーパ面あるいはテーパ内面により構成した場合と比較して、球体７と各軌道面部１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂとの接触面積を増大させることができる。その結果、両者の接触点における面圧を低減することができ、耐久性を向上することができるという利点がある。

また、固定軌道板５と回転軌道板６とを軸方向に対向させる構造を採用しているので、保持器８としても軸方向に重ねる単純な平板状の部材を採用できる。その結果、組立が簡易であるとともに、例えば、プレス加工あるいは樹脂成形により簡易かつ低コストに製造することができる。

また、本実施形態に係る軸受装置１によれば、外部ハウジング３、シャフト４、固定軌道板５、回転軌道板６および保持器８を単純な形状に構成でき、しかも、組立も積み重ねて接着していくだけの容易なものなので、ロット管理する必要が無く、単品毎に製造することができる。その結果、タクトタイムを短縮し、稼働率を向上し、在庫を低減することができるという利点がある。

なお、本実施形態に係る軸受装置１においては、上記構造に限定されるものではなく、以下の種々の変形が可能である。
例えば、固定軌道板５とシャフト４、回転軌道板６と外部ハウジング３とを接着剤９により固定することとしたが、これに代えて、溶接により固定することとしてもよい。このようにすることで、磁気ディスクに有害なアウトガスの発生を防止することができる。

また、保持器８に設ける突起１３は、その位置および数を限定されるものではなく、図３に示されるように、板厚方向の両面に半径方向に１カ所ずつ、全周にわたって設けられていることにしてもよい。また、周方向に間隔をあけて複数箇所に設けられていることにしてもよい。

また、保持器８の貫通穴１２としては、図２に示されるように単純な円筒内面状のものに代えて、図３に示されるように、板厚方向の中央位置で最も内径寸法が小さくなるような曲面形状を有するものを採用してもよい。このようにすることで、保持器８と球体７との接触面積をより少なくして、保持器８の貫通穴１２の内面により球体７の外面に付着しているオイルが拭われてしまうことを防止することができる。

また、保持器８の貫通穴１２としては、図２に示されるように単純な円形のものに代えて、図４に示されるように、楕円形の貫通穴１２を採用してもよい。このようにすることで、保持器８と球体７との接触部分をさらに少なくすることができ、球体７の潤滑性が損なわれないようにすることができる。貫通穴１２の横断面を楕円形に構成することで、球体７の周方向および半径方向への移動を抑制しつつ、保持器８との接触を最小限に抑えることができるが、これに限定されるものではなく、類似の他の横断面形状の貫通穴を採用してもよい。

また、図４および図５に示されるように、周方向に隣接する貫通穴１２の間に、それぞれ凹部１４を形成するとともに、該凹部１４と貫通穴１２との間に、両者を接続する接続溝１５を設けることにしてもよい。このようにすることで、球体７を収容する空間に供給されたオイルを凹部１４に溜めることができ、凹部１４に溜まったオイルを接続溝１５を介して貫通穴１２に収容された球体７の周囲に供給することができる。これにより、長期間にわたり、球体７の潤滑状態を維持することができる。

また、図６に示されるように、保持器８の表裏面に配置される凹部１４間を連結する連絡穴１６を設けることにしてもよい。
このようにすることで、封入できるオイルの総量を増加させることができるとともに、表裏いずれかの凹部１４内のオイルが減少したときに、他方の凹部１４から供給することができるという利点がある。

また、本実施形態においては、上述したように円形軌道１０，１１として、球体７の半径寸法より大きな凹面からなる軌道面部１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂにより、ゴシックアーチ状の軌道面を構成したが、これに代えて、図７に示されるように、単純なテーパ面およびテーパ内面からなり、縦断面Ｖ字状の円形軌道１０，１１を採用してもよい。

また、本実施形態においては、シャフト４に固定した１枚の固定軌道板５を、外部ハウジング３に固定した２枚の回転軌道板６によって軸方向に挟む構造を採用したが、これに代えて、図８に示されるように、外部ハウジング３に固定した１枚の回転軌道板６′をシャフト４に固定した２枚の固定軌道板５′によって軸方向に挟む構造を採用してもよい。

本発明の一実施形態に係る軸受装置を示す縦断面図である。 図１の軸受装置の転動体と円形軌道との関係を示す拡大断面図である。 図１の軸受装置の保持器の変形例を示す拡大断面図である。 図１の軸受装置の保持器の他の変形例を示す正面図である。 図４の保持器の部分的な縦断面図である。 図４の保持器の変形例を示す縦断面図である。 図１の軸受装置の円形軌道の変形例を示す拡大断面図である。 図１の軸受装置の他の変形例を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 軸受装置
２ スイングアーム
４ シャフト
５ 固定軌道板
６ 回転軌道板
７ 球体（転動体）
８ 保持器
１０ 第２の円形軌道
１０ａ，１１ａ 第１の軌道面部
１０ｂ，１１ｂ 第２の軌道面部
１１ 第１の円形軌道
１２ 貫通穴
１３ 突起（保持手段）
１４ 凹部
１５ 接続溝
２０ スラスト軸受部

Claims (7)

1. 磁気ディスク装置に用いられるスイングアームをシャフト回りに揺動可能に支持する軸受装置であって、
   前記スイングアームに固定され第１の円形軌道を有する回転軌道板と、該回転軌道板に対して軸方向に間隔をあけて配置され、前記第１の円形軌道に対向する第２の円形軌道を有するとともに、前記シャフトに固定される固定軌道板と、これら軌道板の２つの円形軌道の間に挟まれる複数の転動体とを備えるスラスト軸受部を軸方向に複数段備え、
   各円形軌道の軌道面と前記転動体とが複数の接触点で接触する軸受装置。
2. 前記各円形軌道の軌道面が、略テーパ面状の第１の軌道面部と、略テーパ内面状の第２の軌道面部とを備える請求項１に記載の軸受装置。
3. 前記第１、第２の軌道面部が、前記転動体の半径寸法より大きい曲率半径を有する凹面状に形成されている請求項２に記載の軸受装置。
4. 前記各円形軌道内に配置される複数の転動体を、周方向に間隔をあけた状態に保持する保持器を備え、
   該保持器に、該保持器を回転軌道板と固定軌道板との間の中間位置に保持する保持手段が設けられている請求項１に記載の軸受装置。
5. 前記保持器が、リング板状に形成されるとともに、各転動体を個別に収容する貫通穴を備え、
   保持器の表面に、複数の凹部と、該凹部と前記貫通穴とを接続する接続溝とが設けられている請求項４に記載の軸受装置。
6. 前記保持器の貫通穴が、前記転動体の半径寸法よりも若干大きな短径寸法を有する略楕円形状に形成されている請求項５に記載の軸受装置。
7. 前記貫通穴が、保持器の板厚方向の途中位置で最も径寸法が小さくなる縦断面形状を有する請求項５または請求項６に記載の軸受装置。

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