JP2017116069A - 軸受装置、情報記録再生装置および軸受装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】軸受装置10は、シャフト20と、シャフト20に外挿された転がり軸受11と、を備えている。転がり軸受11は、シャフト20の中心軸L1と同軸上に配置された内輪30と、径方向外側から内輪30を囲む外輪40と、内輪30と外輪40との間に転動自在に保持された複数の転動体15と、を備えている。内輪30は、軸方向の一方側に配置された内輪一半部31と、軸方向の他方側に配置された内輪他半部32と、を有している。内輪一半部31は、転動体15に対して軸方向の一方側から他方側に向かって当接している。内輪他半部32は、転動体15に対して軸方向の他方側から一方側に向かって当接している。内輪一半部31および内輪他半部32には、互いに近接する方向に予圧が付与されている。
【選択図】図2
Description
このような軸受装置では、一対の転がり軸受の内輪を相互に近接させる方向に予圧を付与することで、外輪および内輪と転動体との内部隙間を無くし、転がり軸受の剛性を高めている。予圧を付与した状態で転がり軸受を配置するためには、一対の転がり軸受を軸方向に並んで配置し、予圧が付与された状態で内輪をシャフトに固定する必要がある。
しかも、リテーナが円筒状に形成されているので、リテーナが内輪および外輪に接触しない状態を実現できる。したがって、リテーナと内輪および外輪との摺動抵抗を低減させることができ、低トルクな軸受装置とすることができる。
そして、シール部材は、内輪および外輪のうち軸方向に突出した一方部材の端部に接触して設けられているので、内輪および外輪の他方部材にシール部材が接触することを容易に防止できる。これにより、内輪と外輪とが相対回転した際に、内輪および外輪の他方部材とシール部材との接触による摺動抵抗が発生することを防止できる。したがって、転がり軸受の回転性能が低下することを抑制できる。
[第1実施形態]
最初に第1実施形態の情報記録再生装置1および軸受装置10について説明する。
(情報記録再生装置)
図1は、第1実施形態に係る情報記録再生装置の斜視図である。
図1に示すように、情報記録再生装置1は、記録層を有するディスクD(磁気記録媒体)に対して、書き込みおよび読み取りを行う装置である。情報記録再生装置1は、アーム8(回動部材)と、アーム8の先端側に支持されたヘッドジンバルアセンブリ4と、ヘッドジンバルアセンブリ4の先端に装着されたスライダ2と、ヘッドジンバルアセンブリ4をスキャン移動させるアクチュエータ(VCM:ボイスコイルモータ)6と、ディスクDを回転させるスピンドルモータ7と、情報に応じて変調した電流をスライダ2に供給する制御部5と、これら各構成品を内部に収容するハウジング9と、を備えている。
図2は、図1のII−II線における側面断面図である。
図2に示すように、軸受装置10は、シャフト20と、シャフト20に外挿された転がり軸受11と、を備えている。
なお、以下の説明では、軸受装置10の中心軸(シャフト20の中心軸)L1に沿った方向を「軸方向」という。また、中心軸L1に直交する方向を「径方向」といい、中心軸L1回りに周回する方向を「周方向」という。
転動体15は、一半部転動面31aおよび第1転動面40aに対して、軸方向の同じ位置に接触している。また、転動体15は、他半部転動面32aおよび第2転動面40bに対して、軸方向の同じ位置に接触している。縦断面視において、径方向に対する転動体15と他半部転動面32aとの接触角θは、45°未満となっている(図3参照)。転動体15と一半部転動面31a、第1転動面40aおよび第2転動面40bとの接触角についても同様である。複数の転動体15は、リテーナ50によって、転動自在に周方向に沿って環状に均等配列されている。
図2および図4に示すように、リテーナ50は、例えば樹脂材料等により円環板状に形成され、中心軸L1と同軸に配置されている。リテーナ50の内径は、シャフト20の外径よりも僅かに大きくなっている。リテーナ50の外径は、外輪40の内径程度となっている。リテーナ50には、転動体15が挿入可能なボールポケット51が転動体15の個数に対応して形成されている。ボールポケット51は、リテーナ50の外周面から径方向内側に向かって窪んでいる。ボールポケット51は、周方向に等間隔をあけて形成されている。また、リテーナ50の内周縁には、軸方向両側に突出する厚肉部53が周方向に沿って全周に亘って連続的に形成されている。厚肉部53は、ボールポケット51よりも径方向内側に形成されている。厚肉部53の厚さは、内輪一半部31と内輪他半部32との隙間よりも小さくなっている。リテーナ50は、内輪一半部31と内輪他半部32との間に厚肉部53が位置するように配置されている。なお、厚肉部53は、周方向に沿って断続的に形成されていてもよい。
図5は、第1実施形態に係る軸受装置の製造方法を示すフローチャートである。図6から図9は、第1実施形態に係る軸受装置の製造方法を示す工程図であり、図1のII−II線に相当する部分における断面図である。
図5に示すように、本実施形態の軸受装置10の製造方法は、一半部配置工程S10と、リテーナ配置工程S20と、転動体配置工程S30と、他半部配置工程S40と、予圧付加工程S50と、を備えている。
具体的に、最初にブロック状の治具Pに、シャフト20を載置する。治具Pには、シャフト20のフランジ25に対応した凹部が形成されており、シャフト20は、フランジ25のうち軸方向他方側を向く面が治具Pの主面と面一になるように載置される。次いで、内輪一半部31をシャフト20に外挿し、フランジ25に対して当接させた状態で、シャフト20に固定する。内輪一半部31とシャフト20との固定は、圧入や接着、溶接等により行う。また、外輪40をシャフト20に外挿し、治具Pの主面上に載置する。これにより、内輪一半部31の軸方向一方側の端面と、外輪40の軸方向一方側の端面と、が軸方向の同じ位置に位置する状態となる。なお、治具Pの形状は、図示された形態に限定されず、適宜変更されてもよい。
具体的に、リテーナ50をシャフト20に外挿し、内輪一半部31の軸方向他方側の端面上に載置する。
具体的に、外輪40とシャフト20との間に軸方向の他方側から複数の転動体15をそれぞれ挿入する。さらに、リテーナ50のボールポケット51(図7参照)に向かって各転動体15を押し込む。これにより、各転動体15は、リテーナ50に保持された状態で、内輪一半部31の一半部転動面31aと転動溝48との間に配置される。
具体的に、内輪他半部32をシャフト20に外挿し、他半部転動面32aが転動体15に当接する状態とする。これにより、転動体15は、一半部転動面31aと、他半部転動面32aと、転動溝48と、の間に配置された状態となる。
具体的に、内輪他半部32を内輪一半部31側に向かって所定の力で押圧した状態で、内輪他半部32をシャフト20に固定する。内輪他半部32とシャフト20との固定は、圧入や接着、溶接等により行う。シャフト20に固定された内輪一半部31には、転動体15を介して内輪他半部32に付与された力が及ぶ。これにより、内輪一半部31および内輪他半部32は、互いに近接する方向に予圧が付与された状態となる。ここで、一半部転動面31aは、径方向外側かつ軸方向他方側を向き、転動体15に軸方向一方側から軸方向他方側に向かって当接している。また、他半部転動面32aは、径方向外側かつ軸方向一方側を向き、転動体15に軸方向他方側から軸方向一方側に向かって当接している。このため、内輪一半部31および内輪他半部32が互いに近接する方向に予圧を付与されることで、転動体15は径方向外側に向かって押圧される。その結果、転動体15は、外輪40の転動溝48を押圧し、内輪30および外輪40と転動体15との内部隙間を無くしている。
最後に、治具Pを取り外すことで、図2に示す軸受装置10が完成する。
これにより、接触角が45°以上である構成と比較して、転動体15が内輪30および外輪40から受ける軸方向の力を大きくすることができるので、転動体15と内輪30および外輪40とを軸方向においてより強く接触させることができる。よって、転がり軸受11の軸方向における剛性をより高めることができる。したがって、軸受装置10の共振周波数を高くすることができ、高速回転に対応可能な軸受装置10とすることができる。
上記第1実施形態に係る情報記録再生装置1では、外輪40とアーム8とが別体で形成されているが、これに限定されるものではない。
図10に示すように、第1実施形態の第1変形例に係る情報記録再生装置101では、軸受装置110の転がり軸受111が、アーム8と一体形成された外輪140を備えている。
図10に示すように、転がり軸受111の内輪130は、軸方向の一方側(シャフト20のフランジ25側)に配置された内輪一半部131(一半部)と、軸方向の他方側に配置された内輪他半部132(他半部)と、に分割されている。
内輪他半部132は、中心軸L1に直交する面に対して、内輪一半部131と面対称に形成されている。すなわち、内輪他半部132の外周面のうち軸方向の内輪一半部131側の端部には、縦断面視で直線状の他半部転動面132a(接触面)が全周に亘って形成されている。他半部転動面132aは、径方向外側かつ軸方向一方側を向いている。
上記第1実施形態では、内輪30とシャフト20とが別体で形成されているが、これに限定されるものではない。
図11は、第1実施形態の第2変形例に係る軸受装置の説明図であり、図1のII−II線に相当する部分における断面図である。
図11に示すように、第1実施形態の第2変形例の軸受装置210の転がり軸受211は、シャフト20と一体形成された内輪一半部131を備えている。
次に第2実施形態の軸受装置310について説明する。
図12は、第2実施形態に係る軸受装置の説明図であり、図1のII−II線に相当する部分における断面図である。
図2に示す第1実施形態では、内輪30が軸方向に分割され、外輪40が一体に形成されている。これに対して図12に示す第2実施形態では、内輪330が一体に形成され、外輪340が軸方向に分割されている点で、第1実施形態と異なっている。なお、上述した実施形態およびその変形例と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する(以下の実施形態および変形例についても同様)。
内輪330は、金属材料により軸方向に沿って延びる円筒状に形成されている。内輪330は、シャフト20に外挿され、シャフト20に対して圧入や接着、溶接等により固定されている。内輪330の外周面のうち軸方向の中心には、転動溝338が周方向に沿って全周に亘って形成されている。転動溝338には、軸方向一方側に設けられた第1転動面330a(接触面)と、軸方向他方側に設けられた第2転動面330b(接触面)と、が設けられている。第1転動面330aは、軸方向一方側から他方側に向かうに従い漸次縮径し、縦断面視で直線状に形成されている。第1転動面330aは、径方向外側かつ軸方向他方側を向いている。第2転動面330bは、中心軸L1に直交する面に対して、第1転動面330aと面対称に形成されている。第2転動面330bは、径方向外側かつ軸方向一方側を向いている。内輪330は、シャフト20のフランジ25に対して軸方向他方側から当接している。
図13は、第2実施形態の第1変形例に係る軸受装置の説明図であり、図1のII−II線に相当する部分における断面図である。
図13に示すように、第2実施形態の第1変形例に係る軸受装置410の転がり軸受411において、外輪一半部341および外輪他半部342は、アーム8に固定されていてもよい。
図14は、第2実施形態の第2変形例に係る軸受装置の説明図であり、図1のII−II線に相当する部分における断面図である。
図14に示すように、第2実施形態の第2変形例に係る情報記録再生装置501では、軸受装置510の転がり軸受511が、アーム8と一体的に形成された外輪一半部341を備えている。
次に、第3実施形態の軸受装置610について説明する。
図15は、第3実施形態に係る軸受装置の説明図であり、図1のII−II線に相当する部分における断面図である。
図2に示す第1実施形態では、内輪30が軸方向に分割され、外輪40が一体に形成されている。これに対して図15に示す第3実施形態では、内輪130および外輪340がともに軸方向に分割されている点で、第1実施形態と異なっている。
リテーナ650は、内輪130と外輪340との間に配置されている。リテーナ650は、軸方向に沿うように延びる円筒状に形成されている。リテーナ650の内径は、内輪130の外径よりも大きくなっている。リテーナ650の外径は、外輪340の内径よりも大きくなっている。リテーナ650には、転動体15が挿入可能なボールポケット651が転動体15の個数に対応して形成されている。ボールポケット651は、リテーナ650の軸方向他方側の端面から軸方向一方側に向かって窪み、軸方向他方側に開口している。ボールポケット651は、周方向に等間隔をあけて形成されている。
図16は、第3実施形態に係る軸受装置の製造方法を示すフローチャートである。図17から図19は、第3実施形態に係る軸受装置の製造方法を示す工程図であり、図1のII−II線に相当する部分における断面図である。
図16に示すように、本実施形態の軸受装置610の製造方法は、一半部配置工程S110と、リテーナ保持工程S120と、転動体配置工程S130と、他半部配置工程S140と、予圧付加工程S150と、を備えている。
具体的に、リテーナ650のボールポケット651内に転動体15を組み入れる。これにより、複数の転動体15は、リテーナ650により転動自在に保持された状態となる。
具体的に、複数の転動体15が保持されたリテーナ650を、軸方向の他方側から内輪一半部131と外輪一半部341との間に配置する。これにより、各転動体15は、リテーナ650に保持された状態で、内輪一半部131の一半部転動面131aと、外輪一半部341の一半部転動面341aと、の間に配置される。
具体的に、内輪他半部132をシャフト20に外挿し、内輪他半部132の他半部転動面132aが転動体15に当接する状態とする。また、外輪他半部342をシャフト20に外挿し、外輪他半部342の他半部転動面342aが転動体15に当接する状態とする。これにより、各転動体15は、内輪130の一半部転動面131aおよび他半部転動面132aと、外輪340の一半部転動面341aおよび他半部転動面342aと、の間に配置された状態となる。
具体的に、内輪他半部132を内輪一半部131側に向かって所定の力で押圧した状態で、内輪他半部132をシャフト20に固定する。内輪他半部132とシャフト20との固定は、圧入や接着、溶接等により行う。また、外輪他半部342を外輪一半部341側に向かって所定の力で押圧した状態で、外輪他半部342をスリーブ60に固定する。外輪他半部342とスリーブ60との固定は、圧入や接着、溶接等により行う。これにより、転動体15は径方向に押圧され、内輪130および外輪340と転動体15との内部隙間を無くしている。
なお、予圧付加工程S150では、内輪他半部132および外輪他半部342が予圧を付与された状態でシャフト20またはスリーブ60に固定されているが、これに限定されず、内輪他半部132および外輪他半部342のいずれか一方に予圧が付与されればよい。すなわち、外輪他半部342をスリーブ60に固定させた状態で、内輪他半部132を内輪一半部131側に向かって所定の力で押圧した状態で、内輪他半部132をシャフト20に固定してもよい。また、内輪他半部132をシャフト20に固定させた状態で、外輪他半部342を外輪一半部341側に向かって所定の力で押圧した状態で、外輪他半部342をスリーブ60に固定してもよい。
次に、第4実施形態の情報記録再生装置701および軸受装置710について説明する。
図20は、第4実施形態に係る軸受装置の説明図であり、図1のII−II線に相当する部分における断面図である。
図20に示す第4実施形態では、軸受装置710の転がり軸受711が一対のシール部材760を備えている点で、図2に示す第1実施形態と異なっている。
外輪740は、軸方向の寸法が内輪130よりも大きくなっている点で、上述した外輪140と異なっている。外輪740は、内輪130よりも軸方向の両側に突出して設けられている。
例えば、上記各実施形態においては、アーム8の回動軸として軸受装置を適用しているが、軸受装置の適用は、これに限定されない。例えば、情報記録再生装置1のディスクDを回転させるスピンドルモータ7の回転軸として軸受装置を適用してもよいし、レーザー光源を走査するためのポリゴンミラーの回動軸として軸受装置を適用してもよい。
Claims (18)
- シャフトと、
前記シャフトに外挿された転がり軸受と、を備え、
前記転がり軸受は、
前記シャフトの中心軸と同軸上に配置された内輪と、
前記シャフトの径方向の外側から前記内輪を囲む外輪と、
前記内輪と前記外輪との間に転動自在に保持された複数の転動体と、
を備え、
前記内輪および前記外輪のうち少なくともいずれか一方は、前記中心軸の軸方向の一方側に配置された一半部と、前記軸方向の他方側に配置された他半部と、を有し、
前記一半部は、前記転動体に対して前記軸方向の前記一方側から前記他方側に向かって当接し、
前記他半部は、前記転動体に対して前記軸方向の前記他方側から前記一方側に向かって当接し、
前記一半部および前記他半部には、互いに近接する方向に予圧が付与されている、
ことを特徴とする軸受装置。 - 前記内輪は、前記一半部と、前記他半部と、に分割されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の軸受装置。 - 円環状に形成され、前記転動体を転動自在に保持するリテーナを備え、
前記リテーナの内周縁は、前記軸方向に突出しているとともに、前記一半部と前記他半部との間に配置されている、
ことを特徴とする請求項2に記載の軸受装置。 - 前記内輪のうち少なくとも一部は、前記シャフトと一体形成されている、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の軸受装置。 - 前記外輪は、前記一半部と、前記他半部と、に分割されている、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項の記載の軸受装置。 - 前記外輪は、前記一半部および前記他半部に外挿された外挿部材に保持されている、
ことを特徴とする請求項5に記載の軸受装置。 - 前記外輪の前記一半部および前記他半部のうちいずれか一方は、前記外挿部材と一体形成されている、
ことを特徴とする請求項6に記載の軸受装置。 - 前記軸方向に沿うように延びる円筒状に形成され、前記転動体を転動自在に保持するボールポケットが設けられたリテーナを備え、
前記内輪および前記外輪は、それぞれ前記一半部と、前記他半部と、に分割され、
前記ボールポケットは、前記軸方向に開口している、
ことを特徴とする請求項1に記載の軸受装置。 - 前記内輪および前記外輪は、それぞれ前記転動体と接触可能に設けられた接触面を備え、
前記接触面は、前記中心軸を通る断面視において、直線状に形成されている、
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の軸受装置。 - 前記内輪および前記外輪は、それぞれ前記転動体と接触可能に設けられた接触面を備え、
前記接触面は、前記中心軸を通る断面視において、円弧状に形成されている、
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の軸受装置。 - 前記中心軸を通る断面視において、前記径方向に対する前記転動体と前記外輪および前記内輪との接触角は、0°より大きく45°未満である、
ことを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の軸受装置。 - 前記転がり軸受は、前記内輪と前記外輪との間を前記軸方向の外側から覆うシール部材を備え、
前記内輪および前記外輪のうち一方部材は、他方部材よりも前記軸方向に突出して設けられ、
前記シール部材は、前記一方部材の前記軸方向における端部に接触するとともに、前記軸方向から見て前記他方部材と重なるように設けられている、
ことを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の軸受装置。 - 前記一方部材は、前記外輪である、
ことを特徴とする請求項12に記載の軸受装置。 - 請求項1から13のいずれか1項に記載の軸受装置と、
前記軸受装置の一方側端部を支持するハウジングと、
前記軸受装置に外嵌され、前記シャフトの中心軸回りに回動する回動部材と、
前記回動部材に装着され、磁気記録媒体との間で情報の記録および再生を行うスライダと、
を備えることを特徴とする情報記録再生装置。 - 前記外輪のうち少なくとも一部と、前記回動部材と、が一体形成されている、
ことを特徴とする請求項14に記載の情報記録再生装置。 - 前記転がり軸受は、前記回動部材と前記軸方向における全体に亘って重なる、
ことを特徴とする請求項14または15に記載の情報記録再生装置。 - 請求項2に記載の軸受装置の製造方法であって、
前記外輪および前記一半部を前記シャフトに挿入し、前記一半部を前記シャフトに固定する一半部配置工程と、
前記転動体を保持可能なリテーナを配置するリテーナ配置工程と、
前記転動体を前記軸方向の他方側から配置する転動体配置工程と、
前記他半部を前記シャフトに挿入する他半部配置工程と、
前記他半部を、前記一半部に向かって押圧しつつ、前記シャフトに固定する予圧付加工程と、
を備えることを特徴とする軸受装置の製造方法。 - 請求項8に記載の軸受装置の製造方法であって、
前記外輪の前記一半部および前記他半部に外挿される外挿部材、前記外輪の前記一半部、および前記内輪の前記一半部を前記シャフトに挿入し、前記外輪の前記一半部を前記外挿部材に固定するとともに、前記内輪の前記一半部を前記シャフトに固定する一半部配置工程と、
前記リテーナに、前記複数の転動体を保持させるリテーナ保持工程と、
前記転動体を前記リテーナごと前記軸方向の他方側から配置する転動体配置工程と、
前記外輪の前記他半部、および前記内輪の前記他半部を前記シャフトに挿入する他半部配置工程と、
前記内輪および前記外輪のうち少なくとも一方部材の前記他半部を、前記一方部材の前記一半部に向かって押圧しつつ、前記内輪の前記他半部を前記シャフトに固定するとともに、前記外輪の前記一半部を前記外挿部材に固定する予圧付加工程と、
を備えることを特徴とする軸受装置の製造方法。
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