(57)【要約】【課題】低コスト、かつ、組み立てが容易ながら十分な発塵抑制効果を安定して得ることができるピボットアッシー軸受を提供する【解決手段】スリーブ２０と、スリーブ２０内に挿入されたシャフト４０が、両者の間に装着された一対の転がり軸受３０を介して相対回転自在に設けられ、軸方向端部内にシール板５０がスリーブ２０の内周面２３に固着されて設けられたピボットアッシー軸受１０Ａにおいて、シール板５０の内周面５３とシャフト４０の外周面４２との間に形成される第２のラビリンス隙間（シール隙間）６２に、発塵を抑える流体シール７０を設けた。【選択図】図５
2017020636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリーブと、
シャフトと、
前記スリーブと前記シャフトとの間に配設された転がり軸受と、
前記転がり軸受の軸方向外側に配置された第１のシール部材と、を備え、
前記第１のシール部材と前記スリーブとの間または前記第１のシール部材と前記シャフトとの間に形成された環状のシール隙間の全周に亘って潤滑流体を保持していることを特徴とするピボットアッシー軸受。
【請求項２】
前記第１のシール部材において前記環状のシール隙間に臨む環状面が、該環状面の軸方向中央部に向かって少なくとも前記環状のシール隙間が広がらないように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のピボットアッシー軸受。
【請求項３】
前記環状面が、該環状面の軸方向中央部に向かって断面凸状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のピボットアッシー軸受。
【請求項４】
前記第１のシール部材の端面と前記環状面との間の角部がテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のピボットアッシー軸受。
【請求項５】
前記第１のシール部材の軸方向外側に前記シール隙間を覆う第２のシール部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のピボットアッシー軸受。
【請求項６】
磁気ディスク上で磁気ヘッドを移動させる磁気ヘッドアームを揺動可能に支持する請求項１〜５のいずれかに記載のピボットアッシー軸受を備えたことを特徴とするディスク駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気ディスク駆動装置等に使用されるピボットアッシー軸受に係り、特にシール隙間によるシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記ピボットアッシー軸受は、一般に、シャフトの外周に転がり軸受を介してスリーブが回転自在に支持された構造を有しており、転がり軸受は軸方向に離間した一対の状態で装備されるものが多い。このようなピボットアッシー軸受においては、近年、内部に充填される潤滑剤に含まれる油分の漏洩や蒸発などによる発塵に対する改善が強く要求されている。すなわち、発塵物がメディアや磁気ヘッドに付着すると、読み書きエラーが生じるため、発塵の抑制が寿命や故障率に好影響を与えると考えられている。特にサーバー用ハードディスク駆動装置に適用されるピボットアッシー軸受に対しては発塵抑制の要求レベルがより厳しいとされている。
【０００３】
そこで発塵対策として、軸方向両端部のシャフトとスリーブとの間に、環状のシール部材を配設したりシャフトと一体のフランジ部を設けたりするとともに、ラビリンス状の隙間をそれらシール部材やフランジ部と転がり軸受やシャフトとの間に形成したものが知られている（特許文献１，２等）。また、スリーブとシャフトとの間に磁性流体シールを設ける提案がなされている（特許文献３）。これらの発塵対策は、外部から軸受内部への異物混入を抑制するものとしても機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０７７９２４号公報
【特許文献２】特開２００８−０６９９２０号公報
【特許文献３】特開２００２−０２７７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記発塵対策のうち、前者の場合にはラビリンス状であっても微小な隙間は存在するため、その隙間を通過する空気の流れによって生じる発塵等を完全に抑制することはできない。また、後者の磁性流体シールでは磁性流体が隙間に充填されているので空気が流れる隙間は無くなるが、磁性流体シールのコストが高いことや、組み立て時に特殊な工程が必要となるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、低コスト、かつ、組み立てが容易ながら十分な発塵抑制効果を安定して得ることができるピボットアッシー軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のピボットアッシー軸受は、スリーブと、シャフトと、前記スリーブと前記シャフトとの間に配設された転がり軸受と、前記転がり軸受の軸方向外側に配置された第１のシール部材と、を備え、前記第１のシール部材と前記スリーブとの間または前記第１のシール部材と前記シャフトとの間に形成された環状のシール隙間の全周に亘って潤滑流体を保持していることを特徴とする。
【０００８】
本発明のピボットアッシー軸受によれば、環状のシール隙間に毛細管力の作用で潤滑流体を全周に亘って保持させて該シール隙間を封止していることにより、十分な発塵抑制効果を安定して得ることができる。毛細管力の作用を利用した潤滑流体によるシールは、マグネットや高価な磁性流体を必要としないので磁性流体シールよりも材料コストが低く、かつ、組み立て時に特殊な工程を要することもないため、磁性流体シールよりもコストおよび製造し易さの点で有利である。
【０００９】
本発明は、前記第１のシール部材において前記環状のシール隙間に臨む環状面が、該環状面の軸方向中央部に向かって少なくとも前記環状のシール隙間が広がらないように形成されている形態を含む。この形態によると、毛細管力が環状面の軸方向中央部に向かって作用するので、潤滑流体は毛細管現象によりシール隙間内に保持され易く、かつ、シール隙間からの流失が抑えられ、より安定したシール機能が発揮される。この形態の具体例としては、前記環状面が、該環状面の軸方向中央部に向かって断面凸状に形成されている形態が挙げられる。この形態では、潤滑流体は、毛細管現象により環状面の軸方向中央部に向かって集合し易く、より効果的にシール隙間に保持される。また同様の効果を得る形態として、前記第１のシール部材の端面と前記環状面との間の角部がテーパ状に形成されている形態が挙げられる。
【００１０】
また、本発明は、より一層の発塵抑制効果を得る上で、前記第１のシール部材の軸方向外側に前記シール隙間を覆う第２のシール部材を設けることを好ましい形態とする。これにより、シール隙間に保持される潤滑流体の蒸発や飛散を抑えることができる。
【００１１】
次に、本発明のディスク駆動装置は、磁気ディスク上で磁気ヘッドを移動させる磁気ヘッドアームを揺動可能に支持する上記本発明のピボットアッシー軸受を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、低コスト、かつ、組み立てが容易ながら十分な発塵抑制効果を安定して得ることができるピボットアッシー軸受が提供されるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）一実施形態に係るピボットアッシー軸受が適用されたハードディスク駆動装置を示す斜視図、（ｂ）ピボットアッシー軸受の斜視図である。
【図２】一実施形態に係るピボットアッシー軸受の全体断面図である。
【図３】図２の右側の端部に形成されるラビリンス隙間を示す一部拡大断面図である。
【図４】図２の左側の端部の一部拡大断面図である。
【図５】図４で示した部分に形成されるラビリンス隙間およびオイルによるシールの状態を示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係るピボットアッシー軸受の全体断面図である。
【図７】他の実施形態のオイルによるシールの状態を示す断面図である。
【図８】シール板（第１のシール部材）の内周面（環状面）の形状例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
［１］一実施形態の構成
図１（ａ）は、一実施形態に係るピボットアッシー軸受１０Ａが適用されたコンピュータの記憶装置の一つであるハードディスク駆動装置１を示している。このハードディスク駆動装置１においては、ピボットアッシー軸受１０Ａに揺動可能に支持された磁気ヘッドアーム３の先端に設けられた磁気ヘッド４が磁気ディスク５上を移動することにより、情報を磁気ディスク５に記録し、また、記録した情報を磁気ディスク５から読み出す。
【００１５】
ピボットアッシー軸受１０Ａは、図１（ｂ）に示すように、円筒状のスリーブ２０の内部に配置された転がり軸受３０にシャフト４０が挿入されることによって、図２に示すスリーブ２０とシャフト４０とが相対的に回転することを可能にした軸受装置である。
【００１６】
ピボットアッシー軸受１０Ａは、シャフト４０が図１（ａ）に示すケース６の底部に固定され、スリーブ２０が回転する。スリーブ２０は、磁気ヘッドアーム３の基部２の取付孔２ａに圧入して嵌合され、磁気ヘッドアーム３はスリーブ２０の回転に伴って揺動する。
【００１７】
以下、図２〜図５により一実施形態のピボットアッシー軸受１０Ａを説明する。
ピボットアッシー軸受１０Ａは、図２に示すように、円筒状のスリーブ２０の内部に、軸方向（図２で左右方向）に離間して配設された一対の転がり軸受３０を介してシャフト４０が回転自在に支持された構造を有している。
【００１８】
転がり軸受３０は、内輪３１と外輪３２とを有し、これら内輪３１と外輪３２との間に、複数の球状の転動体３３が保持されている玉軸受である。複数の転動体３３は、内輪３１と外輪３２との間に嵌合された図示せぬ保持器に、回転自在、かつ、周方向に一列の状態で保持されている。内輪３１はシャフト４０の外周面４２に固着され、外輪３２はスリーブ２０の内周面２３に固着される。転がり軸受３０のシャフト４０およびスリーブ２０への固着は、接着等の手段によってなされる。転がり軸受３０においては、内輪３１と外輪３２との間に、グリース等の潤滑剤が封入される。
【００１９】
シャフト４０は軸心に中空部４０ａを有する円柱状のもので、図２において右側の端部にフランジ部４１が形成されている。フランジ部４１は半径方向に延在する円盤部４１ｂと、円盤部４１ｂの外周から軸方向に突出する円筒部４１ｃとを有する。シャフト４０のフランジ部４１が形成された側の端面には、中空部４０ａの開口を囲繞する環状凸部４４が突設されている。フランジ部４１の円筒部４１ｃの外周面は、スリーブ２０の内周面２３の端部に形成された環状凹部２０ａに対向している。フランジ部４１の円筒部４１ｃの内周面は、右側の転がり軸受３０の外輪３２の外周面に対向している。図２において、左側の転がり軸受３０の内輪３１が右方向に押されると、左側の転がり軸３０の外輪３２がスペーサ部２１に当接し、スペーサ部２１を介して右側の転がり軸受３０の外輪３２を押す。そして、右側の転がり軸受３０の内輪３１がフランジ部４１の内面に当接することで両方の転がり軸受３０に予圧が掛けられる。
【００２０】
図３に示すように、フランジ部４１の外周面とスリーブ２０の環状凹部２０ａの内周面との間にはラビリンス隙間６３が形成され、右側の転がり軸受３０の外輪３２の端面とフランジ部４１の円盤部４１ｂとの間にラビリンス隙間６３ａが形成され、外輪３２の外周面とフランジ部４１の円筒部４１ｃの内周面との間にラビリンス隙間６３ｂが形成されている。これにより、従来よりも長い距離のラビリンス隙間が得られる。
【００２１】
図２に示すように、スリーブ２０の内周面２３の軸方向中間部には、両端部よりも内径が小さいスペーサ部２１が同心状に形成されている。図４に示すように、スペーサ部２１の段差面には、スリーブ２０の内周面２３と直交する位置決め部２１ａと、この位置決め部２１ａから軸方向内側に切り欠かれた傾斜逃げ部２１ｂが形成されている。２つの転がり軸受３０は、位置決め部２１ａに外輪３２を当接させることで軸方向の位置決めがなされる。そしてそのように位置決めされて予圧が掛けられた状態で、内輪３１と外輪３２がそれぞれシャフト４０の外周面とスリーブ２０の内周面２３とに接着等の手段で固定されている。
【００２２】
ピボットアッシー軸受１０Ａの、図２において左側の端部内には、環状のシール板（第１のシール部材）５０が配設されている。シール板５０はスリーブ２０とシャフト４０との間の隙間を閉塞するために配設され、その外周面５２がスリーブ２０の内周面２３に接着等の手段で固着されている。
【００２３】
図５に示すように、ピボットアッシー軸受１０Ａの図２において左側の端部においては、左側の転がり軸受３０の内輪３１の端面３１ａが外輪３２の端面３２ａよりも軸方向内側（図５で右側）に位置している。そして、シール板５０が外輪３２の端面３２ａに当接しており、内輪３１の端面３１ａとの間に第１のラビリンス隙間６１が形成されているとともに、シール板５０の環状の内周面（環状面）５３とシャフト４０との間に第２のラビリンス隙間（シール隙間）６２が形成されている。
【００２４】
上記のような構造を得るために、前述したように、内輪３１に対し軸方向内側に向けて予圧が掛けられ、その状態で内輪３１はシャフト４０に固着される。これにより図５に示すように外輪３２の端面３２ａはアキシャル隙間に相当する分だけ内輪３１の端面３１ａよりも軸方向外側（図５で左側）に位置することになる。そして外輪３２の端面３２ａにシール板５０を当接させて外輪３２およびシール板５０をスリーブ２０の内周面２３に固着させることで、シール板５０と内輪３１の端面３１ａとの間に第１のラビリンス隙間６１が形成される。シール板５０を内輪３１の端面３１ａよりも軸方向外側に位置する外輪３２の端面３２ａに当接させることにより、シール板５０として段差のない平坦な円板を用いて容易に第１のラビリンス隙間６１を形成することができる。そのため、シール板５０はプレス加工などで安価に製造することができる。また、シール板５０とシャフト４０との間には環状の第２のラビリンス隙間６２が形成される。第２のラビリンス隙間６２は、シール板５０の内径寸法をシャフト４０の外径寸法よりも僅かに大きくすることで形成できるが、第２のラビリンス隙間６２は毛細管現象によって潤滑流体を保持可能な程度の隙間寸法になるように調整される。
【００２５】
図５に示すように、シール板５０の、シャフト４０の外周面４２に対向して第２のラビリンス隙間６２を形成する内周面５３は円筒状に形成されているが、その内周面５３と両側の端面５４との間の各角部には、内周面５３から軸方向に離れるにつれてシャフト４０から漸次離間するテーパ面５５がそれぞれ形成されている。したがって第２のラビリンス隙間６２は、両端がしだいに広がるようにテーパ状に形成されている。
【００２６】
上記環状の第２のラビリンス隙間６２の全周に亘って潤滑流体を保持させることで、流体シール７０が設けられている。本明細書において、流体シール７０は、シール板５０で形成した環状の第２のラビリンス隙間６２の全周に亘って潤滑流体を保持させて、この第２のラビリンス隙間６２を封止しているシール構造を意味する。この流体シール７０は、潤滑流体として液状のオイルを第２のラビリンス隙間６２に充填して毛細管現象によって適当な厚さの油膜を形成し、その油膜によって隙間を封止することができる。流体シール７０を構成するオイルは第２のラビリンス隙間６２に毛細管現象によって保持され得る粘度を有するオイルであれば任意の種類でよいが、内輪３１と外輪３２との間に封入されるグリースの基油と同じ種類のオイルを用いると、グリースに悪影響を及ぼさない点で好ましい。基油としては、例えばエステル油、鉱油、合成油等を用いることができる。
【００２７】
なお、図５においては、シール板５０とシャフト４０の外周面４２との間にシール隙間（第２のラビリンス隙間６２）を形成しているが、本発明は、シャフト４０側ではなくスリーブ２０の内周面２３側にシール隙間を形成して該隙間に潤滑流体を保持させて流体シールを設ける形態も含む。その場合、シール板５０は外輪３２の端面３２ａに接触させずに内輪３１の端面３１ａに接するように構成する。
【００２８】
［２］一実施形態の作用効果
上記ピボットアッシー軸受１０Ａにおいては、内部に充填されるグリースに含まれる潤滑油（基油）の漏洩や蒸発による発塵、あるいは外部からの異物混入が、シール板５０が配設された左側の端部ではシール板５０によって抑えられ、一方、フランジ部４１が形成された右側の端部ではフランジ部４１によって抑えられる。また、微小な各ラビリンス隙間６１，６２，６３，６３ａ，６３ｂが形成されているため、これらラビリンス隙間６１，６２，６３，６３ａ，６３ｂを塵や異物は通過しにくく、発塵および異物混入が効果的に抑えられる。
【００２９】
特に、シール板５０が配設された左側の端部には第２のラビリンス隙間６２にオイルを充填した流体シール７０が設けられているため、この第２のラビリンス隙間６２を発塵や異物が通過することが完全に防止される。また、流体シール７０は磁性流体シールよりも材料コストが低く、部品点数も少ない。このため、磁性流体シールよりもコストおよび組み立て易さの点で有利である。
【００３０】
また、シール板５０の内周面５３の軸方向（幅方向）両端にテーパ面５５がそれぞれ形成され、第２のラビリンス隙間６２は両端がしだいに広がるようにテーパ状に形成されている。このため第２のラビリンス隙間６２の両端のテーパ状部分に流体シール７０のオイルが達すると、毛細管現象により、オイルは環状の第２のラビリンス隙間６２の軸方向中央部に向かって引き込まれる。このため流体シール７０のオイルの流失が抑えられ、第２のラビリンス隙間６２の中央部には常にオイルが存在する。すなわち流体シール７０は、より安定したシール機能を発揮することができる。
【００３１】
［３］他の実施形態
次に、図６および図７を参照して、上記一実施形態と近似する構成を備えた他の実施形態に係るピボットアッシー軸受１０Ｂを説明する。参照図面で上記一実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、それらの説明は省略する。
【００３２】
他の実施形態のピボットアッシー軸受１０Ｂは、シャフト４０に上記フランジ部４１が形成されていない。シャフト４０の両端部にはそれぞれ、スリーブ２０の内周面２３に固着されたシール板５０と、シール板５０の外側に位置する環状の外側シール板（第２のシール部材）５１とが配設されている。外側シール板５１は、シャフト４０の両端部に形成された段部４３に圧入あるいは接着されることでシャフト４０にそれぞれ固定され、スリーブ２０の内周面と対向している。図７に示すように、これら外側シール板５１とスリーブ２０の内周面との間、および外側シール板５１とシール板５０との間には、隙間６４および隙間６５がそれぞれ形成されている。このように、他の実施形態のピボットアッシー軸受１０Ｂでは、両端部に同一のラビリンス構造が形成されている。
【００３３】
図７に示すように、ピボットアッシー軸受１０Ｂの両端部においては、シール板５０が外輪３２の端面３２ａに当接しており、シール板５０と内輪３１の端面３１ａとの間に第１のラビリンス隙間６１が形成されているとともに、シール板５０とシャフト４０との間に環状の第２のラビリンス隙間６２が形成されている。そしてこの第２のラビリンス隙間６２には、上記一実施形態と同様にオイルが充填されて流体シール７０が設けられている。
【００３４】
このピボットアッシー軸受１０Ｂにおいては、流体シール７０が両端部に設けられているため、発塵および異物混入の防止が十分に、かつ、安定してなされる。また、シール板５０のテーパ面５５によって毛細管シールを構成しているので、流体シール７０のオイルの流失が防止される。
【００３５】
さらに、シール板５０の外側に外側シール板５１が配設されているため、より一層の発塵および異物混入の防止効果が発揮される。また、この外側シール板５１により、流体シール７０のオイルが空気の流れによって漏出することが防がれる。
【００３６】
上記実施形態に係るピボットアッシー軸受１０Ａによって磁気ヘッドアーム３が揺動可能に支持された図１に示すハードディスク駆動装置１は、内部の清浄度を維持することができ、このため、装置の信頼性を高めることが可能となる。もちろん、ピボットアッシー軸受１０Ａの代わりにピボットアッシー軸受１０Ｂを用いても同じ効果が得られる。
【００３７】
［４］第１のシール部材のシール隙間に臨む環状面の形状
上記実施形態ではシール板５０が本発明の第１のシール部材を構成しているが、本発明では、第１のシール部材において、環状のシール隙間（上記第２のラビリンス隙間６２）に臨む環状面（上記内周面５３）が、該環状面の軸方向中央部に向かって少なくとも環状のシール隙間が広がらないような形状に形成されていると、毛細管力が環状のシール隙間の中央部に向かって作用するので該シール隙間に充填したオイルの流出を防止する上で効果的である。
【００３８】
図８では、上記実施形態において、シール板５０の第２のラビリンス隙間６２に臨む内周面５３が、該内周面５３の軸方向中央部に向かって少なくとも第２のラビリンス隙間６２が広がらないように形成されているさまざまな形態例を示したものであるが、本発明はこれら形態例に限定されるものではない。
【００３９】
図８（ａ）は、円筒面状の内周面５３の両側、すなわち内周面５３と両側の端面５４との間の各角部にテーパ面５５がそれぞれ形成されている形態を示している。図８（ｂ）は、テーパ面５５の領域がより大きい形態であって、円筒面は軸方向中央部に位置している。図８（ｃ）は、内周面５３が軸方向中央部に向かって断面凸状（三角形状）に形成された形態を示している。図８（ｄ）は、内周面５３が第２のラビリンス隙間６２に向かって凸の断面円弧状に形成された形態を示している。いずれの場合にも、第２のラビリンス隙間６２にオイルが充填されて流体シール７０が形成される。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は磁気ディスク駆動装置等において磁気ヘッドアームを揺動可能に支持するピボットアッシー軸受に適用可能であり、特にサーバー用ハードディスク駆動装置に好適である。
【符号の説明】
【００４１】
１…ハードディスク駆動装置、３…磁気ヘッドアーム、４…磁気ヘッド、５…磁気ディスク、１０Ａ，１０Ｂ…ピボットアッシー軸受、２０…スリーブ、３０…転がり軸受、３１…内輪、３２…外輪、３３…転動体、４０…シャフト、５０…シール板（第１のシール部材）、５１…外側シール板（第２のシール部材）、５３…内周面（環状面）、５４…端面、５５…テーパ面、６１…第１のラビリンス隙間、６２…第２のラビリンス隙間（シール隙間）、７０…流体シール。
【図１】
2017020636.tif 000003
【図２】
2017020636.tif 000004
【図３】
2017020636.tif 000005
【図４】
2017020636.tif 000006
【図５】
2017020636.tif 000007
【図６】
2017020636.tif 000008
【図７】
2017020636.tif 000009
【図８】
2017020636.tif 000010