軸受ユニット
【課題】ラジアル剛性を向上させると共に、軸受の低コスト化と低トルク化を図ることが可能な軸受ユニットを提供する。
【解決手段】軸体２とハウジング４との間に沿って配列された３個の第１〜第３の単列軸受６,８,１０とを具備し、第１の単列軸受の両側に第２及び第３の単列軸受が配列されていると共に、各単列軸受は、内輪１２、外輪１４、複数の転動体１６を備え、第２の単列軸受と第１の単列軸受との間には、外輪相互間に当接させた状態で間座１８が介在されていると共に、第１の単列軸受と第３の単列軸受との間には、内輪相互間に当接させた状態で間座２０が介在されており、第２の単列軸受の内輪は、外向フランジ２ｆに当接され、第３の単列軸受の内輪は、軸体に接着固定され、第２の単列軸受と第１の単列軸受とは、背面組合せで配列され、第１の単列軸受と第３の単列軸受とは、正面組合せで配列されている。
【解決手段】軸体２とハウジング４との間に沿って配列された３個の第１〜第３の単列軸受６,８,１０とを具備し、第１の単列軸受の両側に第２及び第３の単列軸受が配列されていると共に、各単列軸受は、内輪１２、外輪１４、複数の転動体１６を備え、第２の単列軸受と第１の単列軸受との間には、外輪相互間に当接させた状態で間座１８が介在されていると共に、第１の単列軸受と第３の単列軸受との間には、内輪相互間に当接させた状態で間座２０が介在されており、第２の単列軸受の内輪は、外向フランジ２ｆに当接され、第３の単列軸受の内輪は、軸体に接着固定され、第２の単列軸受と第１の単列軸受とは、背面組合せで配列され、第１の単列軸受と第３の単列軸受とは、正面組合せで配列されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばハードディスクドライブ(ＨＤＤ)装置のスイングアームを回転自在に支持する軸受ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の軸受ユニットが用いられたＨＤＤ装置としては、例えば図３(ａ),(ｂ)に示すように、磁気ディスク１０２を回転させるスピンドルモータ１０４と、磁気ディスク１０２に対して情報の記録或いは読取を行うための磁気ヘッド１０６とを備えたものが知られている。磁気ヘッド１０６は、軸受ユニットＪで回動自在に支持されたスイングアーム１０８の先端に取り付けられており、その基端には、当該スイングアーム１０８を回転駆動させるボイスコイル１１０が設けられている。また、スイングアーム１０８は、軸受ユニットＪを介してＨＤＤ装置のベースＢｓ上に回動自在に支持されている。この場合、磁気ディスク１０２を回転させた状態でスイングアーム１０８を回動させて、磁気ヘッド１０６を磁気ディスク１０２に対して平行移動させることにより、磁気ディスク１０２に情報を記録したり、或いは磁気ディスク１０２から情報を読み取ることができる。
【０００３】
また、近年では、上述したようなＨＤＤ装置において、情報の記録及び読取の高速化が要求されており、これに伴って、当該ＨＤＤ装置に用いられる軸受ユニットＪには、ラジアル方向の剛性(ラジアル剛性)を向上させる要求がされている。そこで、かかる要求に応えるために、例えば特許文献１には、アンギュラ玉軸受の玉数を増加させることでラジアル剛性を向上させる技術が提案されている。また、例えば特許文献２,３には、４個(列)の玉軸受を組み込むことでラジアル剛性を向上させる技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２９２１６
【特許文献２】特開２００５−２０７４５５
【特許文献３】ＵＳ６,１９１,９２４ Ｂ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、玉数を増加させる技術(特許文献１)では、軸受の部品点数が増加し、製造コストが上昇してしまう場合があり、そのため、当該軸受の低コスト化には一定の限界があった。また、４個(列)の玉軸受を組み込む技術(特許文献２,３)では、軸受回転時のトルクが上昇してしまう場合があり、そのため、当該軸受の低トルク化には一定の限界があった。
そこで、ラジアル剛性を向上させると共に、軸受の低コスト化と低トルク化を図ることができる技術の開発が要望されているが、現在そのような技術は知られていない。
【０００６】
本発明は、このような要望に応えるためになされており、その目的は、ラジアル剛性を向上させると共に、軸受の低コスト化と低トルク化を図ることが可能な軸受ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するために、本発明は、一端側に外向フランジが突設され且つ当該一端側から他端側に向けて延出した軸体と、軸体の外側を覆うように対向配置されたハウジングと、軸体とハウジングとの間に沿って配列された３個の第１〜第３の単列軸受とを具備し、第１の単列軸受の両側に第２及び第３の単列軸受が配列されていると共に、各単列軸受は、内輪及び外輪と、内外輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備えた軸受ユニットであって、第２の単列軸受と第１の単列軸受との間には、外輪相互間に当接させた状態で間座が介在されていると共に、第１の単列軸受と第３の単列軸受との間には、内輪相互間に当接させた状態で間座が介在されており、第２の単列軸受の内輪は、外向フランジに当接され、第３の単列軸受の内輪は、軸体に接着固定され、第２の単列軸受と第１の単列軸受とは、背面組合せで配列され、第１の単列軸受と第３の単列軸受とは、正面組合せで配列されている。
本発明において、第１の単列軸受の接触角は、第２及び第３の単列軸受の接触角よりも大きく設定されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ラジアル剛性を向上させると共に、軸受の低コスト化と低トルク化を図ることが可能な軸受ユニットを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る軸受ユニットの構成を示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)の軸受ユニットの組立に際し、第１の予圧付与プロセスを示す図、(ｃ)は、同図(ａ)の軸受ユニットの組立に際し、第２の予圧付与プロセスを示す図。
【図２】(ａ)は、本発明の変形例に係る軸受ユニットの構成を示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)の軸受ユニットの組立に際し、予圧付与プロセスを示す図。
【図３】(ａ)は、ＨＤＤ装置の構成を示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)のＨＤＤ装置の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態に係る軸受ユニットについて添付図面を参照して説明する。
図１(ａ)に示すように、本実施の形態の軸受ユニットＪは、一端側に外向フランジ２ｆが突設され且つ当該一端側から他端側に向けて延出した軸体２と、軸体２の外側を覆うように対向配置されたハウジング４と、軸体２とハウジング４との間に沿って配列された３個の単列軸受6,8,10とを備えている。また、それぞれの単列軸受6,8,10は、軸体２に接着固定された内輪１２と、内輪１２に対向してハウジング４に接着固定された外輪１４と、内外輪12,14間に転動自在に組み込まれた複数の転動体１６とを備えて構成されている。
【００１１】
なお、図面では、転動体１６として“玉”を例示しているが、“ころ”が適用される場合もある。また、図面上で特に参照符号は付さないが、３個の単列軸受(第１の単列軸受６、第２の単列軸受８、第３の単列軸受１０)には、それぞれ、複数の転動体１６を回転自在に保持する保持器と、軸受内部を軸受外部から密封するための密封板(例えば、シール、シールド)とが設けられているが、これらは必ずしも必要ではない。
【００１２】
かかる軸受構成において、３個の単列軸受(第１の単列軸受６、第２の単列軸受８、第３の単列軸受１０)は、所定の予圧荷重が付与された状態で軸体２とハウジング４との間に接着固定されている。この場合、３個の単列軸受6,8,10のうち、第１の単列軸受６の予圧荷重は、他の２個の単列軸受(第２の単列軸受８、第３の単列軸受１０)よりも大きな予圧荷重に設定されていると共に、当該第１の単列軸受６の接触角Ｌ１は、第２の単列軸受８の接触角Ｌ２及び第３の単列軸受１０の接触角Ｌ３よりも大きく設定されている。
【００１３】
なお、接触角L1,L2,L3は、各単列軸受6,8,10に予圧荷重を付与した際に各転動体１６が内外輪12,14に接した点相互を結んだ線と、軸受中心軸に垂直な平面(ラジアル平面)との成す角度として規定されている。この場合、接触角が大きくなるに従って軸受のアキシアル荷重を負荷する能力が大きくなり、これとは逆に、接触角が小さくなるに従って軸受のラジアル荷重を負荷する能力が大きくなる。
【００１４】
ここで、本実施の形態の軸受ユニットＪにおける３個の単列軸受6,8,10の配列構成について説明すると、大きな接触角Ｌ１の第１の単列軸受６を一端側の外向フランジ２ｆに当接させると共に、小さな接触角Ｌ３の第３の単列軸受１０を他端側に配列し、双方の軸受6,10相互の中間に小さな接触角Ｌ２の第２の単列軸受８を配列させている。
【００１５】
かかる配列構成において、一端側で隣り合った第１の単列軸受６と第２の単列軸受８とは、背面組合せ(ＤＢ)で配列されている共に、双方の軸受6,8の予圧方向は、互いに反対方向に設定されている。この場合、大きな接触角Ｌ１の第１の単列軸受６の予圧荷重は、他の２個の小さな接触角L2,L3の第２及び第３の単列軸受8,10の予圧荷重の合計と略同一に設定されている。別の捉え方をすると、第１の単列軸受６の予圧荷重は、第２及び第３の単列軸受8,10のそれぞれに付与した各予圧荷重の略２倍に設定されている。このとき、第２及び第３の単列軸受8,10の予圧荷重は、互いに略同程度に設定すれば良い。
【００１６】
また、大きな接触角Ｌ１の第１の単列軸受６の予圧方向は、第２及び第３の単列軸受8,10の予圧方向とは反対方向に設定されている。これにより、第１の単列軸受６と第２の単列軸受８とが背面組合せ(ＤＢ)で配列されると共に、第２の単列軸受８と第３の単列軸受１０とが並列組合せ(ＤＴ)で配列されることになる。なお、背面組合せ(ＤＢ)の軸受は、ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重を負荷する能力があり、並列組合せ(ＤＴ)の軸受は、ラジアル荷重と一方向のアキシアル荷重を負荷する能力がある。
【００１７】
次に、本実施の形態の軸受ユニットＪの組立方法の一例について説明する。
まず、図１(ｂ)に示すように、大きな接触角Ｌ１の第１の単列軸受６を軸体２とハウジング４との間に挿入し、その内輪１２を外向フランジ２ｆに当接させた状態で軸体２に接着固定する。このとき、第１の単列軸受６の外輪１４は、ハウジング４に接着固定しないで移動フリーな状態にしておく。また、第１の単列軸受６のラジアル内部すきまは、予め他の２つの単列軸受(第２及び第３の単列軸受8,10)よりも大きく設定しておく。
【００１８】
続いて、外輪間座１８を軸体２とハウジング４との間に挿入し、第１の単列軸受６の外輪１４に当接させた後、小さな接触角Ｌ２の第２の単列軸受８を軸体２とハウジング４との間に挿入し、その外輪１４を外輪間座１８に当接させる。この状態において、第２の単列軸受８側から外向フランジ２ｆ方向へ第１の予圧荷重Ｆ＋αを加える。このとき、第１の予圧荷重Ｆ＋αは、第２の単列軸受８の内輪１２に加えられ、その状態を維持しつつ当該内輪１２を軸体２に接着固定する。これにより、第２の単列軸受８は、軸体２とハウジング４との間に固定(仮止め)される。
【００１９】
次に、図１(ｃ)に示すように、外輪間座２０を軸体２とハウジング４との間に挿入し、第２の単列軸受８の外輪１４に当接させた後、小さな接触角Ｌ３の第３の単列軸受１０を軸体２とハウジング４との間に挿入し、その外輪１４を外輪間座２０に当接させる。この状態において、第３の単列軸受１０側から外向フランジ２ｆ方向へ第２の予圧荷重Ｆを加える。このとき、第２の予圧荷重Ｆは、第３の単列軸受１０の内輪１２に加えられ、その状態を維持しつつ当該内輪１２を軸体２に接着固定し、更に外輪１４をハウジング４に接着固定する。
【００２０】
この場合、第１の予圧荷重Ｆ＋αは、第２の予圧荷重Ｆを加えたときに第２の単列軸受８の予圧荷重の減少分を考慮して、第２の予圧荷重Ｆよりも大きく設定されている。具体的に説明すると、軸体２とハウジング４との間に仮止めされた第２の単列軸受８は、その内輪１２が軸体２に接着固定され、その外輪１４がハウジング４に沿って移動フリーな状態となっている。また、上述したように、第１の単列軸受６の外輪１４もハウジング４に沿って移動フリーな状態となっている。
【００２１】
このような状態において、第２の予圧荷重Ｆを第３の単列軸受１０の内輪１２に加えたとき、その予圧力は、第３の単列軸受１０の外輪１４から外輪間座２０を介して第２の単列軸受８の外輪１４に伝達されると共に、外輪間座１８を介して第１の単列軸受６の外輪１４に伝達される。このとき、第１及び第２の単列軸受6,8の外輪１４は、共にハウジング４に沿って所定量だけ移動することになる。
【００２２】
ここで、第１の単列軸受６は、既に付与されている予圧荷重(第１の予圧荷重Ｆ＋α)が更に増加することになるが、これとは逆に、第２の単列軸受８は、既に付与されている予圧荷重(第１の予圧荷重Ｆ＋α)が減少する。従って、第１の予圧荷重Ｆ＋αは、第２の予圧荷重Ｆを加えたときに第２の単列軸受８の予圧荷重の減少分(α)を考慮して、第２の予圧荷重Ｆよりも大きく設定されている。別の言い方をすると、第２の予圧荷重Ｆを加えたときに、既に第２の単列軸受８に付与された第１の予圧荷重Ｆ＋αが減少しても、当該第２の単列軸受８に第２の予圧荷重Ｆが残留するように、第１の予圧荷重Ｆ＋αが設定されている。
【００２３】
これにより、一端側の第１の単列軸受６には、第２の予圧荷重Ｆの略２倍の予圧荷重が付与された状態となり、中央の第２の単列軸受８及び他端側の第３の単列軸受１０には、それぞれ第２の予圧荷重Ｆが付与された状態となる(図１(ａ))。なお、第１の予圧荷重Ｆ＋αは、軸受ユニットＪの内部諸元や使用目的などに応じて任意に設定されるため、特に数値限定はしないが、概ねＦ×１.３〜Ｆ×１.５程度に設定すれば良い。
【００２４】
以上、本実施の形態によれば、軸体２とハウジング４との間に沿って配列された第１の単列軸受６の予圧荷重を他の２個の単列軸受(第２の単列軸受８、第３の単列軸受１０)よりも大きな予圧荷重に設定すると共に、当該第１の単列軸受６の接触角Ｌ１を他の２個の単列軸受8,10の接触角L2,L3よりも大きく設定したことにより、より大きな予圧荷重を受けても転動体１６と内外輪12,14との間の接触面圧を低く抑えることができる。これにより、軸受ユニットＪ全体の予圧荷重を大きくすることができる。即ち、同様の軸受を３個使用した軸受ユニットに比べて予圧荷重を大きく設定することができる。
【００２５】
この結果、本実施の形態の軸受ユニットＪは、同様の軸受を２個使用した既存の軸受ユニットよりもラジアル剛性を飛躍的に向上させることができる。別の捉え方をすると、本実施の形態の軸受ユニットＪは、同様の軸受を２個使用した既存の軸受ユニットよりもラジアル剛性を向上させながら、同様の軸受を４個使用した既存の軸受ユニットに比べて軸受回転時のトルク上昇を抑えることができる。
【００２６】
従って、本実施の形態の軸受ユニットＪを例えば図３に示すようなＨＤＤ装置に組み込んで、そのスイングアーム１０８を回動自在に支持した場合、当該スイングアーム１０８を高速でスムーズに動作させることができる。これにより、例えば記録トラック密度が３０万ＴＰＩ以上の磁気ディスク１０２に対して、スイングアーム１０８の磁気ヘッド１０６を高速で且つスムーズに走査させることが可能となり、その結果、情報の記録或いは読取精度を飛躍的に向上させることができる。
【００２７】
また、本実施の形態の軸受ユニットＪによれば、従来のように玉数を増加させる必要が無いため、軸受の部品点数が増加することも無い。これにより、低コストの軸受ユニットＪを実現することができる。
【００２８】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されることは無く、以下のような変形例も本発明の範囲に含めることができ、同様の効果を得ることができる。このため、以下の説明では、本変形例の構成についての説明にとどめ、その効果の説明は省略する。
【００２９】
図２(ａ)には、本発明の変形例に係る軸受ユニットＪの構成が示されており、当該軸受ユニットＪにおいて、小さな接触角Ｌ２の第２の単列軸受８を一端側の外向フランジ２ｆに当接させると共に、小さな接触角Ｌ３の第３の単列軸受１０を他端側に配列し、双方の軸受8,10相互の中間に大きな接触角Ｌ１の第１の単列軸受６を配列させている。
【００３０】
かかる配列構成において、一端側で隣り合った第２の単列軸受８と第１の単列軸受６とは、背面組合せ(ＤＢ)で配列されている共に、双方の軸受8,6の予圧方向は、互いに反対方向に設定されている。この場合、大きな接触角Ｌ１の第１の単列軸受６の予圧荷重は、他の２個の小さな接触角L2,L3の第２及び第３の単列軸受8,10の予圧荷重の合計と略同一に設定されている。別の捉え方をすると、第１の単列軸受６の予圧荷重は、第２及び第３の単列軸受8,10のそれぞれに付与した各予圧荷重の略２倍に設定されている。このとき、第２及び第３の単列軸受8,10の予圧荷重は、互いに略同程度に設定すれば良い。
【００３１】
また、大きな接触角Ｌ１の第１の単列軸受６の予圧方向は、第２及び第３の単列軸受8,10の予圧方向とは反対方向に設定されている。これにより、第２の単列軸受８と第１の単列軸受６とが背面組合せ(ＤＢ)で配列されると共に、第１の単列軸受６と第３の単列軸受１０とが正面組合せ(ＤＦ)で配列されることになる。なお、背面組合せ(ＤＢ)の軸受及び正面組合せ(ＤＦ)の軸受は、ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重を負荷する能力がある。
【００３２】
次に、本変形例の軸受ユニットＪの組立方法の一例について説明する。
図２(ｂ)に示すように、小さな接触角Ｌ２の第２の単列軸受８を軸体２とハウジング４との間に挿入し、その内輪１２を外向フランジ２ｆに当接させた状態で軸体２に接着固定する。このとき、第２の単列軸受８の外輪１４は、ハウジング４に接着固定しないで移動フリーな状態にしておく。
【００３３】
続いて、外輪間座１８を軸体２とハウジング４との間に挿入し、第２の単列軸受８の外輪１４に当接させた後、大きな接触角Ｌ１の第１の単列軸受６を軸体２とハウジング４との間に挿入し、その外輪１４を外輪間座１８に当接させる。このとき、第１の単列軸受６のラジアル内部すきまは、予め他の２つの単列軸受(第２及び第３の単列軸受8,10)よりも大きく設定しておく。
【００３４】
続いて、内輪間座２２を軸体２とハウジング４との間に挿入し、第１の単列軸受６の内輪１２に当接させた後、小さな接触角Ｌ３の第３の単列軸受１０を軸体２とハウジング４との間に挿入し、その内輪１２を内輪間座２２に当接させる。この状態において、第３の単列軸受１０側から外向フランジ２ｆ方向へ予圧荷重Ｆ＋βを加える。このとき、予圧荷重Ｆ＋βは、第３の単列軸受１０の外輪１４に加えられ、これにより、３つの単列軸受8,6,10には、予圧荷重Ｆ＋βが同時に付与される。
【００３５】
この場合、予圧荷重Ｆ＋βは、当該予圧荷重を解除したときに予め設定した残留予圧荷重Ｆが接触角の小さな２つの単列軸受8,10に付与され、接触角の大きな単列軸受６にＦの２倍の残留予圧が付与されるように、残留予圧荷重Ｆよりも大きく設定されている。具体的に説明すると、第２の単列軸受８の外輪１４は、ハウジング４に沿って移動フリーな状態となっており、第１の単列軸受６の内外輪12,14は、軸体２及びハウジング４に沿って移動フリーな状態となっている。
【００３６】
このような状態において、予圧荷重Ｆ＋βを第３の単列軸受１０の外輪１４に加えたとき、その予圧力は、各転動体１６から内輪１２に伝達された後、当該内輪１２から内輪間座２２を介して第１の単列軸受６の内輪１２に伝達される。そして、当該内輪１２に伝達された予圧力は、各転動体１６から外輪１４に伝達された後、外輪間座１８を介して第２の単列軸受８の外輪１４に伝達される。このとき、第３の単列軸受１０の内外輪12,14、第２の単列軸受８の外輪１４、第１の単列軸受６の内外輪12,14は、共に軸体２及びハウジング４に沿って所定量だけ移動することになる。
【００３７】
そして、かかる状態を維持しつつ第３の単列軸受１０の外輪１４をハウジング４に接着固定し、更に、内輪１２を軸体２に接着固定した後、予圧荷重Ｆ＋βを解除する。これにより、中央に配列された第１の単列軸受６には、第２及び第３の単列軸受8,10の予圧荷重Ｆの略２倍の予圧荷重が付与された状態となる(図２(ａ))。なお、予圧荷重Ｆ＋βは、軸受ユニットＪの内部諸元や使用目的などに応じて任意に設定されるため、特に数値限定はしないが、概ねＦ×１.３〜Ｆ×１.５程度に設定すれば良い。
【符号の説明】
【００３８】
２ 軸体
２ｆ 外向フランジ
４ ハウジング
６,８,１０ 単列軸受
１２ 内輪
１４ 外輪
１６ 転動体
１８,２０ 間座
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばハードディスクドライブ(ＨＤＤ)装置のスイングアームを回転自在に支持する軸受ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の軸受ユニットが用いられたＨＤＤ装置としては、例えば図３(ａ),(ｂ)に示すように、磁気ディスク１０２を回転させるスピンドルモータ１０４と、磁気ディスク１０２に対して情報の記録或いは読取を行うための磁気ヘッド１０６とを備えたものが知られている。磁気ヘッド１０６は、軸受ユニットＪで回動自在に支持されたスイングアーム１０８の先端に取り付けられており、その基端には、当該スイングアーム１０８を回転駆動させるボイスコイル１１０が設けられている。また、スイングアーム１０８は、軸受ユニットＪを介してＨＤＤ装置のベースＢｓ上に回動自在に支持されている。この場合、磁気ディスク１０２を回転させた状態でスイングアーム１０８を回動させて、磁気ヘッド１０６を磁気ディスク１０２に対して平行移動させることにより、磁気ディスク１０２に情報を記録したり、或いは磁気ディスク１０２から情報を読み取ることができる。
【０００３】
また、近年では、上述したようなＨＤＤ装置において、情報の記録及び読取の高速化が要求されており、これに伴って、当該ＨＤＤ装置に用いられる軸受ユニットＪには、ラジアル方向の剛性(ラジアル剛性)を向上させる要求がされている。そこで、かかる要求に応えるために、例えば特許文献１には、アンギュラ玉軸受の玉数を増加させることでラジアル剛性を向上させる技術が提案されている。また、例えば特許文献２,３には、４個(列)の玉軸受を組み込むことでラジアル剛性を向上させる技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２９２１６
【特許文献２】特開２００５−２０７４５５
【特許文献３】ＵＳ６,１９１,９２４ Ｂ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、玉数を増加させる技術(特許文献１)では、軸受の部品点数が増加し、製造コストが上昇してしまう場合があり、そのため、当該軸受の低コスト化には一定の限界があった。また、４個(列)の玉軸受を組み込む技術(特許文献２,３)では、軸受回転時のトルクが上昇してしまう場合があり、そのため、当該軸受の低トルク化には一定の限界があった。
そこで、ラジアル剛性を向上させると共に、軸受の低コスト化と低トルク化を図ることができる技術の開発が要望されているが、現在そのような技術は知られていない。
【０００６】
本発明は、このような要望に応えるためになされており、その目的は、ラジアル剛性を向上させると共に、軸受の低コスト化と低トルク化を図ることが可能な軸受ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するために、本発明は、一端側に外向フランジが突設され且つ当該一端側から他端側に向けて延出した軸体と、軸体の外側を覆うように対向配置されたハウジングと、軸体とハウジングとの間に沿って配列された３個の第１〜第３の単列軸受とを具備し、第１の単列軸受の両側に第２及び第３の単列軸受が配列されていると共に、各単列軸受は、内輪及び外輪と、内外輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備えた軸受ユニットであって、第２の単列軸受と第１の単列軸受との間には、外輪相互間に当接させた状態で間座が介在されていると共に、第１の単列軸受と第３の単列軸受との間には、内輪相互間に当接させた状態で間座が介在されており、第２の単列軸受の内輪は、外向フランジに当接され、第３の単列軸受の内輪は、軸体に接着固定され、第２の単列軸受と第１の単列軸受とは、背面組合せで配列され、第１の単列軸受と第３の単列軸受とは、正面組合せで配列されている。
本発明において、第１の単列軸受の接触角は、第２及び第３の単列軸受の接触角よりも大きく設定されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ラジアル剛性を向上させると共に、軸受の低コスト化と低トルク化を図ることが可能な軸受ユニットを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る軸受ユニットの構成を示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)の軸受ユニットの組立に際し、第１の予圧付与プロセスを示す図、(ｃ)は、同図(ａ)の軸受ユニットの組立に際し、第２の予圧付与プロセスを示す図。
【図２】(ａ)は、本発明の変形例に係る軸受ユニットの構成を示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)の軸受ユニットの組立に際し、予圧付与プロセスを示す図。
【図３】(ａ)は、ＨＤＤ装置の構成を示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)のＨＤＤ装置の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態に係る軸受ユニットについて添付図面を参照して説明する。
図１(ａ)に示すように、本実施の形態の軸受ユニットＪは、一端側に外向フランジ２ｆが突設され且つ当該一端側から他端側に向けて延出した軸体２と、軸体２の外側を覆うように対向配置されたハウジング４と、軸体２とハウジング４との間に沿って配列された３個の単列軸受6,8,10とを備えている。また、それぞれの単列軸受6,8,10は、軸体２に接着固定された内輪１２と、内輪１２に対向してハウジング４に接着固定された外輪１４と、内外輪12,14間に転動自在に組み込まれた複数の転動体１６とを備えて構成されている。
【００１１】
なお、図面では、転動体１６として“玉”を例示しているが、“ころ”が適用される場合もある。また、図面上で特に参照符号は付さないが、３個の単列軸受(第１の単列軸受６、第２の単列軸受８、第３の単列軸受１０)には、それぞれ、複数の転動体１６を回転自在に保持する保持器と、軸受内部を軸受外部から密封するための密封板(例えば、シール、シールド)とが設けられているが、これらは必ずしも必要ではない。
【００１２】
かかる軸受構成において、３個の単列軸受(第１の単列軸受６、第２の単列軸受８、第３の単列軸受１０)は、所定の予圧荷重が付与された状態で軸体２とハウジング４との間に接着固定されている。この場合、３個の単列軸受6,8,10のうち、第１の単列軸受６の予圧荷重は、他の２個の単列軸受(第２の単列軸受８、第３の単列軸受１０)よりも大きな予圧荷重に設定されていると共に、当該第１の単列軸受６の接触角Ｌ１は、第２の単列軸受８の接触角Ｌ２及び第３の単列軸受１０の接触角Ｌ３よりも大きく設定されている。
【００１３】
なお、接触角L1,L2,L3は、各単列軸受6,8,10に予圧荷重を付与した際に各転動体１６が内外輪12,14に接した点相互を結んだ線と、軸受中心軸に垂直な平面(ラジアル平面)との成す角度として規定されている。この場合、接触角が大きくなるに従って軸受のアキシアル荷重を負荷する能力が大きくなり、これとは逆に、接触角が小さくなるに従って軸受のラジアル荷重を負荷する能力が大きくなる。
【００１４】
ここで、本実施の形態の軸受ユニットＪにおける３個の単列軸受6,8,10の配列構成について説明すると、大きな接触角Ｌ１の第１の単列軸受６を一端側の外向フランジ２ｆに当接させると共に、小さな接触角Ｌ３の第３の単列軸受１０を他端側に配列し、双方の軸受6,10相互の中間に小さな接触角Ｌ２の第２の単列軸受８を配列させている。
【００１５】
かかる配列構成において、一端側で隣り合った第１の単列軸受６と第２の単列軸受８とは、背面組合せ(ＤＢ)で配列されている共に、双方の軸受6,8の予圧方向は、互いに反対方向に設定されている。この場合、大きな接触角Ｌ１の第１の単列軸受６の予圧荷重は、他の２個の小さな接触角L2,L3の第２及び第３の単列軸受8,10の予圧荷重の合計と略同一に設定されている。別の捉え方をすると、第１の単列軸受６の予圧荷重は、第２及び第３の単列軸受8,10のそれぞれに付与した各予圧荷重の略２倍に設定されている。このとき、第２及び第３の単列軸受8,10の予圧荷重は、互いに略同程度に設定すれば良い。
【００１６】
また、大きな接触角Ｌ１の第１の単列軸受６の予圧方向は、第２及び第３の単列軸受8,10の予圧方向とは反対方向に設定されている。これにより、第１の単列軸受６と第２の単列軸受８とが背面組合せ(ＤＢ)で配列されると共に、第２の単列軸受８と第３の単列軸受１０とが並列組合せ(ＤＴ)で配列されることになる。なお、背面組合せ(ＤＢ)の軸受は、ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重を負荷する能力があり、並列組合せ(ＤＴ)の軸受は、ラジアル荷重と一方向のアキシアル荷重を負荷する能力がある。
【００１７】
次に、本実施の形態の軸受ユニットＪの組立方法の一例について説明する。
まず、図１(ｂ)に示すように、大きな接触角Ｌ１の第１の単列軸受６を軸体２とハウジング４との間に挿入し、その内輪１２を外向フランジ２ｆに当接させた状態で軸体２に接着固定する。このとき、第１の単列軸受６の外輪１４は、ハウジング４に接着固定しないで移動フリーな状態にしておく。また、第１の単列軸受６のラジアル内部すきまは、予め他の２つの単列軸受(第２及び第３の単列軸受8,10)よりも大きく設定しておく。
【００１８】
続いて、外輪間座１８を軸体２とハウジング４との間に挿入し、第１の単列軸受６の外輪１４に当接させた後、小さな接触角Ｌ２の第２の単列軸受８を軸体２とハウジング４との間に挿入し、その外輪１４を外輪間座１８に当接させる。この状態において、第２の単列軸受８側から外向フランジ２ｆ方向へ第１の予圧荷重Ｆ＋αを加える。このとき、第１の予圧荷重Ｆ＋αは、第２の単列軸受８の内輪１２に加えられ、その状態を維持しつつ当該内輪１２を軸体２に接着固定する。これにより、第２の単列軸受８は、軸体２とハウジング４との間に固定(仮止め)される。
【００１９】
次に、図１(ｃ)に示すように、外輪間座２０を軸体２とハウジング４との間に挿入し、第２の単列軸受８の外輪１４に当接させた後、小さな接触角Ｌ３の第３の単列軸受１０を軸体２とハウジング４との間に挿入し、その外輪１４を外輪間座２０に当接させる。この状態において、第３の単列軸受１０側から外向フランジ２ｆ方向へ第２の予圧荷重Ｆを加える。このとき、第２の予圧荷重Ｆは、第３の単列軸受１０の内輪１２に加えられ、その状態を維持しつつ当該内輪１２を軸体２に接着固定し、更に外輪１４をハウジング４に接着固定する。
【００２０】
この場合、第１の予圧荷重Ｆ＋αは、第２の予圧荷重Ｆを加えたときに第２の単列軸受８の予圧荷重の減少分を考慮して、第２の予圧荷重Ｆよりも大きく設定されている。具体的に説明すると、軸体２とハウジング４との間に仮止めされた第２の単列軸受８は、その内輪１２が軸体２に接着固定され、その外輪１４がハウジング４に沿って移動フリーな状態となっている。また、上述したように、第１の単列軸受６の外輪１４もハウジング４に沿って移動フリーな状態となっている。
【００２１】
このような状態において、第２の予圧荷重Ｆを第３の単列軸受１０の内輪１２に加えたとき、その予圧力は、第３の単列軸受１０の外輪１４から外輪間座２０を介して第２の単列軸受８の外輪１４に伝達されると共に、外輪間座１８を介して第１の単列軸受６の外輪１４に伝達される。このとき、第１及び第２の単列軸受6,8の外輪１４は、共にハウジング４に沿って所定量だけ移動することになる。
【００２２】
ここで、第１の単列軸受６は、既に付与されている予圧荷重(第１の予圧荷重Ｆ＋α)が更に増加することになるが、これとは逆に、第２の単列軸受８は、既に付与されている予圧荷重(第１の予圧荷重Ｆ＋α)が減少する。従って、第１の予圧荷重Ｆ＋αは、第２の予圧荷重Ｆを加えたときに第２の単列軸受８の予圧荷重の減少分(α)を考慮して、第２の予圧荷重Ｆよりも大きく設定されている。別の言い方をすると、第２の予圧荷重Ｆを加えたときに、既に第２の単列軸受８に付与された第１の予圧荷重Ｆ＋αが減少しても、当該第２の単列軸受８に第２の予圧荷重Ｆが残留するように、第１の予圧荷重Ｆ＋αが設定されている。
【００２３】
これにより、一端側の第１の単列軸受６には、第２の予圧荷重Ｆの略２倍の予圧荷重が付与された状態となり、中央の第２の単列軸受８及び他端側の第３の単列軸受１０には、それぞれ第２の予圧荷重Ｆが付与された状態となる(図１(ａ))。なお、第１の予圧荷重Ｆ＋αは、軸受ユニットＪの内部諸元や使用目的などに応じて任意に設定されるため、特に数値限定はしないが、概ねＦ×１.３〜Ｆ×１.５程度に設定すれば良い。
【００２４】
以上、本実施の形態によれば、軸体２とハウジング４との間に沿って配列された第１の単列軸受６の予圧荷重を他の２個の単列軸受(第２の単列軸受８、第３の単列軸受１０)よりも大きな予圧荷重に設定すると共に、当該第１の単列軸受６の接触角Ｌ１を他の２個の単列軸受8,10の接触角L2,L3よりも大きく設定したことにより、より大きな予圧荷重を受けても転動体１６と内外輪12,14との間の接触面圧を低く抑えることができる。これにより、軸受ユニットＪ全体の予圧荷重を大きくすることができる。即ち、同様の軸受を３個使用した軸受ユニットに比べて予圧荷重を大きく設定することができる。
【００２５】
この結果、本実施の形態の軸受ユニットＪは、同様の軸受を２個使用した既存の軸受ユニットよりもラジアル剛性を飛躍的に向上させることができる。別の捉え方をすると、本実施の形態の軸受ユニットＪは、同様の軸受を２個使用した既存の軸受ユニットよりもラジアル剛性を向上させながら、同様の軸受を４個使用した既存の軸受ユニットに比べて軸受回転時のトルク上昇を抑えることができる。
【００２６】
従って、本実施の形態の軸受ユニットＪを例えば図３に示すようなＨＤＤ装置に組み込んで、そのスイングアーム１０８を回動自在に支持した場合、当該スイングアーム１０８を高速でスムーズに動作させることができる。これにより、例えば記録トラック密度が３０万ＴＰＩ以上の磁気ディスク１０２に対して、スイングアーム１０８の磁気ヘッド１０６を高速で且つスムーズに走査させることが可能となり、その結果、情報の記録或いは読取精度を飛躍的に向上させることができる。
【００２７】
また、本実施の形態の軸受ユニットＪによれば、従来のように玉数を増加させる必要が無いため、軸受の部品点数が増加することも無い。これにより、低コストの軸受ユニットＪを実現することができる。
【００２８】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されることは無く、以下のような変形例も本発明の範囲に含めることができ、同様の効果を得ることができる。このため、以下の説明では、本変形例の構成についての説明にとどめ、その効果の説明は省略する。
【００２９】
図２(ａ)には、本発明の変形例に係る軸受ユニットＪの構成が示されており、当該軸受ユニットＪにおいて、小さな接触角Ｌ２の第２の単列軸受８を一端側の外向フランジ２ｆに当接させると共に、小さな接触角Ｌ３の第３の単列軸受１０を他端側に配列し、双方の軸受8,10相互の中間に大きな接触角Ｌ１の第１の単列軸受６を配列させている。
【００３０】
かかる配列構成において、一端側で隣り合った第２の単列軸受８と第１の単列軸受６とは、背面組合せ(ＤＢ)で配列されている共に、双方の軸受8,6の予圧方向は、互いに反対方向に設定されている。この場合、大きな接触角Ｌ１の第１の単列軸受６の予圧荷重は、他の２個の小さな接触角L2,L3の第２及び第３の単列軸受8,10の予圧荷重の合計と略同一に設定されている。別の捉え方をすると、第１の単列軸受６の予圧荷重は、第２及び第３の単列軸受8,10のそれぞれに付与した各予圧荷重の略２倍に設定されている。このとき、第２及び第３の単列軸受8,10の予圧荷重は、互いに略同程度に設定すれば良い。
【００３１】
また、大きな接触角Ｌ１の第１の単列軸受６の予圧方向は、第２及び第３の単列軸受8,10の予圧方向とは反対方向に設定されている。これにより、第２の単列軸受８と第１の単列軸受６とが背面組合せ(ＤＢ)で配列されると共に、第１の単列軸受６と第３の単列軸受１０とが正面組合せ(ＤＦ)で配列されることになる。なお、背面組合せ(ＤＢ)の軸受及び正面組合せ(ＤＦ)の軸受は、ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重を負荷する能力がある。
【００３２】
次に、本変形例の軸受ユニットＪの組立方法の一例について説明する。
図２(ｂ)に示すように、小さな接触角Ｌ２の第２の単列軸受８を軸体２とハウジング４との間に挿入し、その内輪１２を外向フランジ２ｆに当接させた状態で軸体２に接着固定する。このとき、第２の単列軸受８の外輪１４は、ハウジング４に接着固定しないで移動フリーな状態にしておく。
【００３３】
続いて、外輪間座１８を軸体２とハウジング４との間に挿入し、第２の単列軸受８の外輪１４に当接させた後、大きな接触角Ｌ１の第１の単列軸受６を軸体２とハウジング４との間に挿入し、その外輪１４を外輪間座１８に当接させる。このとき、第１の単列軸受６のラジアル内部すきまは、予め他の２つの単列軸受(第２及び第３の単列軸受8,10)よりも大きく設定しておく。
【００３４】
続いて、内輪間座２２を軸体２とハウジング４との間に挿入し、第１の単列軸受６の内輪１２に当接させた後、小さな接触角Ｌ３の第３の単列軸受１０を軸体２とハウジング４との間に挿入し、その内輪１２を内輪間座２２に当接させる。この状態において、第３の単列軸受１０側から外向フランジ２ｆ方向へ予圧荷重Ｆ＋βを加える。このとき、予圧荷重Ｆ＋βは、第３の単列軸受１０の外輪１４に加えられ、これにより、３つの単列軸受8,6,10には、予圧荷重Ｆ＋βが同時に付与される。
【００３５】
この場合、予圧荷重Ｆ＋βは、当該予圧荷重を解除したときに予め設定した残留予圧荷重Ｆが接触角の小さな２つの単列軸受8,10に付与され、接触角の大きな単列軸受６にＦの２倍の残留予圧が付与されるように、残留予圧荷重Ｆよりも大きく設定されている。具体的に説明すると、第２の単列軸受８の外輪１４は、ハウジング４に沿って移動フリーな状態となっており、第１の単列軸受６の内外輪12,14は、軸体２及びハウジング４に沿って移動フリーな状態となっている。
【００３６】
このような状態において、予圧荷重Ｆ＋βを第３の単列軸受１０の外輪１４に加えたとき、その予圧力は、各転動体１６から内輪１２に伝達された後、当該内輪１２から内輪間座２２を介して第１の単列軸受６の内輪１２に伝達される。そして、当該内輪１２に伝達された予圧力は、各転動体１６から外輪１４に伝達された後、外輪間座１８を介して第２の単列軸受８の外輪１４に伝達される。このとき、第３の単列軸受１０の内外輪12,14、第２の単列軸受８の外輪１４、第１の単列軸受６の内外輪12,14は、共に軸体２及びハウジング４に沿って所定量だけ移動することになる。
【００３７】
そして、かかる状態を維持しつつ第３の単列軸受１０の外輪１４をハウジング４に接着固定し、更に、内輪１２を軸体２に接着固定した後、予圧荷重Ｆ＋βを解除する。これにより、中央に配列された第１の単列軸受６には、第２及び第３の単列軸受8,10の予圧荷重Ｆの略２倍の予圧荷重が付与された状態となる(図２(ａ))。なお、予圧荷重Ｆ＋βは、軸受ユニットＪの内部諸元や使用目的などに応じて任意に設定されるため、特に数値限定はしないが、概ねＦ×１.３〜Ｆ×１.５程度に設定すれば良い。
【符号の説明】
【００３８】
２ 軸体
２ｆ 外向フランジ
４ ハウジング
６,８,１０ 単列軸受
１２ 内輪
１４ 外輪
１６ 転動体
１８,２０ 間座
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側に外向フランジが突設され且つ当該一端側から他端側に向けて延出した軸体と、
軸体の外側を覆うように対向配置されたハウジングと、
軸体とハウジングとの間に沿って配列された３個の第１〜第３の単列軸受とを具備し、
第１の単列軸受の両側に第２及び第３の単列軸受が配列されていると共に、
各単列軸受は、内輪及び外輪と、内外輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備えた軸受ユニットであって、
第２の単列軸受と第１の単列軸受との間には、外輪相互間に当接させた状態で間座が介在されていると共に、
第１の単列軸受と第３の単列軸受との間には、内輪相互間に当接させた状態で間座が介在されており、
第２の単列軸受の内輪は、外向フランジに当接され、
第３の単列軸受の内輪は、軸体に接着固定され、
第２の単列軸受と第１の単列軸受とは、背面組合せで配列され、
第１の単列軸受と第３の単列軸受とは、正面組合せで配列されていることを特徴とする軸受ユニット。
【請求項２】
第１の単列軸受の接触角は、第２及び第３の単列軸受の接触角よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受ユニット。
【請求項１】
一端側に外向フランジが突設され且つ当該一端側から他端側に向けて延出した軸体と、
軸体の外側を覆うように対向配置されたハウジングと、
軸体とハウジングとの間に沿って配列された３個の第１〜第３の単列軸受とを具備し、
第１の単列軸受の両側に第２及び第３の単列軸受が配列されていると共に、
各単列軸受は、内輪及び外輪と、内外輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備えた軸受ユニットであって、
第２の単列軸受と第１の単列軸受との間には、外輪相互間に当接させた状態で間座が介在されていると共に、
第１の単列軸受と第３の単列軸受との間には、内輪相互間に当接させた状態で間座が介在されており、
第２の単列軸受の内輪は、外向フランジに当接され、
第３の単列軸受の内輪は、軸体に接着固定され、
第２の単列軸受と第１の単列軸受とは、背面組合せで配列され、
第１の単列軸受と第３の単列軸受とは、正面組合せで配列されていることを特徴とする軸受ユニット。
【請求項２】
第１の単列軸受の接触角は、第２及び第３の単列軸受の接触角よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−９２９８０（Ｐ２０１２−９２９８０Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２８８００５（Ｐ２０１１−２８８００５）
【出願日】平成２３年１２月２８日（２０１１．１２．２８）
【分割の表示】特願２００７−２１３０８（Ｐ２００７−２１３０８）の分割
【原出願日】平成１９年１月３１日（２００７．１．３１）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月２８日（２０１１．１２．２８）
【分割の表示】特願２００７−２１３０８（Ｐ２００７−２１３０８）の分割
【原出願日】平成１９年１月３１日（２００７．１．３１）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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