(57)【要約】【課題】より簡易な構造でハードディスク駆動装置の効果的なコンタミネーション防止が可能な玉軸受およびピボット軸受装置を提供する。【解決手段】シール２２の内周２４を内輪１１の外周３２の周溝３３の内側まで延伸させて、周溝３３とシール２２の内周２４との間の空隙によるラビリンス構造３７を形成した。これにより、シャフト６とスリーブ７との間の空間と外部とを機能的に遮断することができ、簡易な構造で、アウトガス、アウトパーティクル等の汚染物質がピボット軸受装置１から外部へ放出されるのを防止することができる。【選択図】図３
2014119035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に設けられて複数個の転動体を保持する保持器と、を含む玉軸受であって、
前記内輪の外周に形成される周溝と、
外周が前記外輪の内周に保持されるとともに内周が前記周溝の内側まで延伸される環状のシールと、
を有することを特徴とする玉軸受。
【請求項２】
前記シールの内周は、前記周溝の対向する側壁間に非接触の状態で配置されることを特徴とする請求項１に記載の玉軸受。
【請求項３】
予圧を作用させていない状態での前記シールの内周と前記周溝の各側壁との軸線方向距離は、予圧を作用させた時の前記内輪と前記外輪との軸線方向への相対移動距離よりも長く設定されることを特徴とする請求項２に記載の玉軸受。
【請求項４】
前記シールは、内周に沿って配置される複数個の切欠きを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の玉軸受。
【請求項５】
前記複数個の切欠きは、前記シールの内周から前記内輪の外周を超えて延伸することを特徴とする請求項４に記載の玉軸受。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の玉軸受を備えることを特徴とするピボット軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードディスク駆動装置に使用される玉軸受およびピボット軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、ハードディスク駆動装置におけるケーシング内ならびに部品のコンタミネーション防止は、ハードディスク駆動装置の記録密度を高める上で極めて重要である。典型的に、ハードディスク駆動装置には、スイングアームを揺動可能に支持するピボット軸受装置が内蔵されており、概して、ピボット軸受装置は、シャフトとスリーブとの間に一対の玉軸受が介装されている。このようなピボット軸受装置においては、玉軸受の接着に使用される接着剤あるいは封入される潤滑剤等に起因して、アウトガス、アウトパーティクル等の汚染物質によるコンタミネーションが発生することが知られている。
【０００３】
そこで、特許文献１には、各玉軸受の両側をシール部材と密封板との組み合わせによるダブルシール構造とすることにより、玉軸受内部および玉軸受相互間の間隙に発生したアウトガス、アウトパーティクル等の汚染物質を遮断して、アウトガス、アウトパーティクル等がピボット軸受装置（軸受ユニット）の外部へ放出されないようにしたピボット軸受装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９６７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のピボット軸受装置においては、各玉軸受の軸線方向両側にシール部材を配置しているため、部品点数の増加に伴う組立工数の増大により製造コストが増加する問題がある。また、上記ピボット軸受装置では、ダブルシール構造とすることによりピボット軸受装置の軸線方向長さが延長されるため、ハードディスク駆動装置が大型化する問題がある。さらに、上記ピボット軸受装置では、シャフト（軸）とスリーブ（ハウジング）との径方向間隙W1を転動体の半径W2よりも小さく設定しているため、スリーブの玉軸受間に延在する部分を厚肉化させており、ピボット軸受装置が重量化する問題がある。
【０００６】
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、より簡易な構造でハードディスク駆動装置の効果的なコンタミネーション防止が可能な玉軸受およびピボット軸受装置を提供することを課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の玉軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪の間に設けられて複数個の転動体を保持する保持器と、を含む玉軸受であって、前記内輪の外周に形成される周溝と、外周が前記外輪の内周に保持されるとともに内周が前記周溝の内側まで延伸される環状のシールと、を有することを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のピボット軸受装置は、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪の間に設けられて複数個の転動体を保持する保持器と、前記内輪の外周に形成される周溝と、外周が前記外輪の内周に保持されるとともに内周が前記周溝の内側まで延伸される環状のシールと、を有する玉軸受を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、より簡易な構造でハードディスク駆動装置の効果的なコンタミネーション防止が可能な玉軸受およびピボット軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】典型的なハードディスク駆動装置の構成を示した斜視図である。
【図２】本実施形態のピボット軸受装置の縦断面図である。
【図３】図２に示されるピボット軸受装置の上側に配置された玉軸受の要部を拡大して示した図である。
【図４】図２に示されるピボット軸受装置の上側に配置された玉軸受の要部を拡大して示した図であり、特に、内輪に予圧を作用させた状態を示す図である。
【図５】本実施形態のピボット軸受装置の玉軸受のシール単体の平面図である。
【図６】図５におけるＢ−Ｂ断面図であり、内輪と外輪とを仮想線で示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施形態を添付した図を参照して説明する。
図１に示されるのは、本実施形態のピボット軸受装置１を備えるハードディスク駆動装置２である。ハードディスク駆動装置２は、ピボット軸受装置１によって揺動可能に支持されるスイングアーム３を有する。このようなハードディスク駆動装置２では、スイングアーム３の先端に配置された磁気ヘッド４が磁気ディスク５上を移動して、これにより、情報を磁気ディスク５に記録するとともに記録された情報を磁気ディスク５から読み出すことができる。なお、スイングアーム３は、スイングアームブロックを上下方向へ貫通する取付孔（図示省略）にスリーブ７が嵌着され、これにより、シャフト６に対して軸線回りに相対回転可能にピボット軸受装置１に取り付けられる。
【００１２】
以下の説明において、理解を容易にするために、図２、図３、図４、図６における上方向（上側）ならびに下方向（下側）をそのまま上方向（上側）ならびに下方向（下側）と定義する。ピボット軸受装置１は、シャフト６とスリーブ７との間に上下一対で配置される玉軸受１０を有する。玉軸受１０は、シャフト６の外周８に固定される内輪１１と、スリーブ７の内周９に固定される外輪１２と、内輪１１と外輪１２との間に設けられて複数個の転動体１３を保持する環状の保持器１４と、を有する。
【００１３】
シャフト６は、下部に外フランジ１５を有する中空軸であり、外フランジ１５の内周側の上面には下側に配置された玉軸受１０の内輪１１の下端面１６が当接される。これにより、内輪１１は、シャフト６に対して上下方向（軸線方向）に位置決めされる。シャフト６の外周８には、上下の各玉軸受１０に対応する位置に、周方向に延びる環状の接着領域１７が形成される。また、シャフト６の下端部の端面には、シャフト６に対して同軸上に配置されたボス１８が設けられる。ボス１８はハードディスク駆動装置２のケーシング１９に固定され、これにより、ピボット軸受装置１がケーシング１９に取り付けられる。その結果、スリーブ７に固定されたスイングアーム３は、ピボット軸受装置１の軸線回りに揺動可能に、ケーシング１９に取り付けられる。
【００１４】
スリーブ７の内周面９には、各玉軸受１０の外輪１２が嵌合される上下一対の外輪嵌合部２０が形成される。そして、上下一対の玉軸受１０の各外輪１２が、対応する各外輪嵌合部２０に嵌合される。これにより、一対の玉軸受１０は、スリーブ７に対して軸線方向（上下方向）へ位置決めされ、上下の玉軸受１０間の軸方向距離（上下間隔）が予め定められた距離に設定される。なお、スリーブ７の内径は、玉軸受１０の外輪１２の外径と同一あるいは僅かに小さく設定される。また、シャフト６の外フランジ１５の外径は、スリーブ７の外輪嵌合部２０の直径よりも小さく、且つ玉軸受１０の外輪１２の内径よりも大きく設定される。さらに、外フランジ１５の外周側の上面には、下側に配置された玉軸受１０の外輪１２との接触を避けるための環状の段差部２１が形成される。
【００１５】
図２に示されるように、ピボット軸受装置１における一対の玉軸受１０は、同型の玉軸受１０が上下対称（逆さま）に配置される。ここでは、上側に配置された玉軸受１０のみを説明して、下側に配置された玉軸受１０の説明を省略する。図３に示されるように、玉軸受１０は、プレス成形によって得られた補強部材２７を一体成形することにより得られたエンジニアリングプラスチック製のシール２２を有する。図５に示されるように、シール２２は円環形に形成される。そして、シール２２は、楔形に形成されたシール２２の外周２３が、玉軸受１０の外輪１２の内周２５に形成された周溝２６に固定される。なお、シール２２の周溝２６への固定を容易にするために、外輪１２は、周溝２６よりも上側部分の内径が、周溝２６よりも下側部分の内径よりも大きく設定される。
【００１６】
シール２２の内周２４、換言すると、シール２２の図３における左側の周縁部は、玉軸受１０の軸直角平面に対して平行に配置される一対の周縁面２８、２９と、玉軸受１０の軸線に対して平行に配置されて上下の各周縁面２８、２９に連続する周端面３０と、を有する。なお、図６にも示されるように、シール２２は、内周２４と補強部材２７によって補強されている部分とが、内側に向けて上方へ傾斜する斜部３１によって接続される。これにより、シール２２の内周２４（上側の周縁面２８）は、外周２３よりも高い位置（上側）に配置される。
【００１７】
図３に示されるように、玉軸受１０の内輪１１の外周３２には、シール２２の外周２３が外輪１２の周溝２６に固定された状態で、シール２２の内周２４を受け入れるための周溝３３が形成される。周溝３３は、玉軸受１０の軸直角平面に対して平行に配置される一対の側面３４、３５と、玉軸受１０の軸線に対して平行に配置されて上下の各側面３４、３５に連続する底面３６と、を有する。そして、シール２２の内周２４は、内輪１１の周溝３３の内側まで延伸されている。なお、内輪１１は、周溝３３の上側部分の外径と下側部分の外径とが同一である。また、図５に示されるように、シール２２の内周２４には、内周２４に沿って複数個の切欠き３９が配置される。さらに、複数個の切欠き３９は、シール２２が玉軸受１０に装着された状態で、図６に示されるように、シール２２の内周２４から内輪１１の外周３２を超えて延伸する。
【００１８】
図３に示されるように、本実施形態における周溝３３の上側の側面３４とシール２２の内周２４（上側の周縁面２８）とはA1の間隔（軸線方向距離、以下、間隔A1）で対向し、また、周溝３３の下側の側面３５とシール２２の内周２４（下側の周縁面２９）とはA2の間隔（軸線方向距離、以下、間隔A2）で対向する。さらに、周溝３３の底面３６とシール２２の内周２４（周端面３０）とはA3の間隔（以下、間隔A3）で対向する。すなわち、周溝３３とシール２２の内周２４とは、非接触の位置関係である。このように、玉軸受１０には、周溝３３とシール２２の内周２４との間の、径方向（図３における左右方向）および軸線方向（図３における上下方向）の空隙によって構成される、軸平面断面がチャンネル形（Ｃ形）のラビリンス構造３７が形成される。
【００１９】
ここで、図３に示される内輪１１に予圧を作用させていない状態において、間隔A1は、間隔A2よりも大きく設定されている（A1＞A2）。また、間隔A3は、間隔A2よりも小さく設定されている（A2＞A3）。そして、図３に示される状態から内輪１１に予圧を作用させると、内輪１１は、外輪１２に対して軸線方向へ相対移動されて図３における下方向へ距離A4（図４参照）だけ移動する。本実施形態では、図４に示される内輪１１に予圧を作用させた状態においても、周溝３３の上側の側面３４とシール２２の内周２４（上側の周縁面２８）とが非接触となるように、内輪１１に予圧を作用させていない状態における間隔A1が設定される。換言すると、内輪１１に予圧を作用させていない状態での間隔A1は、予圧を作用させた時の内輪１１の軸線方向への移動距離A4よりも長く設定される。なお、図４に示される状態において、間隔A1は間隔A3と略等しく設定される。
【００２０】
図２を参照して上で説明したように、本実施形態のピボット軸受装置１は、一対の玉軸受１０が上下対称（逆さま）に配置される。そして、一対の玉軸受１０は、各々、シール２２が装着されている側を軸線方向（上下方向）外側へ向けるようにしてシャフト６とスリーブ７との間に介装される。これにより、各玉軸受１０の内輪１１と外輪１２との間に形成される空間、およびシャフト６とスリーブ７との間に形成される一対の玉軸受１０間の空間は、上下一対のシール２２と対応する各周溝３３とによってもたらされるラビリンス構造３７により、外部空間、すなわち、ハードディスク駆動装置２のケーシング１９（図１参照）内の空間に対して遮断される。
【００２１】
この実施形態では以下の効果を奏する。
本実施形態において、玉軸受１０は、内輪１１の外周３２に形成される周溝３３と、外周２３が外輪１２の内周２５に固定されるとともに内周２４が周溝３３の内側まで延伸される環状のシール２２と、を含む。これにより、玉軸受１０には、周溝３３とシール２２の内周２４との間の空隙によるラビリンス構造３７が形成される。そして、一対の玉軸受１０をシャフト６とスリーブ７との間に軸線方向へ一定の間隔をあけて配置することにより、ハードディスク駆動装置２のピボット軸受装置１が構成される。
【００２２】
したがって、本実施形態によれば、上側に配置された玉軸受１０に形成されるラビリンス構造３７と下側に配置された玉軸受１０に形成されるラビリンス構造３７とによって、シャフト６とスリーブ７との間の空間を、外部、すなわち、ハードディスク駆動装置２のケーシング１９の内部空間に対して遮断することができる。これにより、アウトガス、アウトパーティクル等の汚染物質がピボット軸受装置１から外部へ放出されるのを機能的に防止する、つまり、ハードディスク駆動装置２のケーシング１９内の清浄度を高いレベルで維持することができ、記録密度が高められたハードディスク駆動装置２への適用に極めて有利な玉軸受１０およびピボット軸受装置１を提供することができる。
【００２３】
また、本実施形態によれば、上記特許文献１のピボット軸受装置（以下、従来技術）のようなダブルシール構造を採用していないので、従来技術と比較して、ピボット軸受装置の軸方向長さを短く設定することができる。これにより、ハードディスク駆動装置２を小型化、特に薄型化することができる。さらに、従来技術では、シャフト６とスリーブ７との間の空間の容積を小さくするためにスリーブが厚肉化されており、ピボット軸受装置が重量化する原因になっていたが、本実施形態のピボット軸受装置１では、ラビリンス構造３７が機能的に作用するため、シャフト６とスリーブ７との間の空間の容積を小さくする必要がなく、このような重量化を回避することができる。
【００２４】
また、本実施形態では、シャフト６の外フランジ１５を、非接触の状態でスリーブ７の下側の外輪嵌合部２０まで延伸させたので、外フランジ１５とスリーブ７（外輪嵌合部２０）との間の空隙と、下側の玉軸受１０の外輪１２と外フランジ１５の段差部２１との間の空隙と、によって第２のラビリンス構造が形成される。これにより、玉軸受１０およびピボット軸受装置１を大型化させることなく、アウトガス、アウトパーティクル等の汚染物質がピボット軸受装置１から外部へ放出されるのをより効果的に防止することができる。
【００２５】
また、本実施形態において、ラビリンス構造３７は、内輪１１の周溝３３とシール２２の内周２４との間の、径方向および軸線方向両側の空隙によって構成される。このように、周溝３３とシール２２の内周２４とは非接触の関係にあるので、摩擦によるピボット軸受装置１のトルク損失を抑止することができる。また、内輪１１の周溝３３とシール２２の内周２４との間の軸線方向両側の間隔A1, A2は、内輪１１に作用させる予圧が加味されて設定されているので、周溝３３とシール２２の内周２４との非接触状態を常に維持することができる。
【００２６】
また、シール２２の内周２４に複数個の切欠き３９を配置して、各切欠き３９を、シール２２が玉軸受１０に装着された状態で、シール２２の内周２４から内輪１１の外周３２を超えて延伸させたので、シール２２の内周２４の剛性が適度に低下してシール２２の内周２４を変形（弾性変形）させやすくなり、シール２２の組付け時にシール２２の内周２４を内輪１１の周溝３３内に容易に挿入させることが可能である。その結果、シール２２の組付け性を向上させることができる。
【００２７】
なお、実施形態は上記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成することができる。
本実施形態では、玉軸受１０の軸線方向一側のみにシール２２を配置して玉軸受１０およびピボット軸受装置１を構成したが、必要に応じて、玉軸受１０の軸線方向両側にシール２２を配置して玉軸受１０およびピボット軸受装置１を構成することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１  ピボット軸受装置、１０  玉軸受、１１  内輪、１２  外輪、１３  転動体、１４  保持器、２２  シール、２３  外周（シール）、２４  内周（シール）、２５  内周（外輪）、３２  外周（内輪）、３３  周溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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