JP2002352532A - 情報記録ディスクのスイングアーム用ピボット軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】低トルク要求を満たし、軸受１個分で従来の軸
受を2個並べて使用するのと同等の性能が得られ、装置
の薄形化に対処し得る軸受装置を提供することである。 【解決手段】ＨＤＤのベースに固定するためのシャフト
９と、スイングアームを固定する筒部８が装着されるス
リーブ１２に１個の転がり玉軸受１３を組み込む。該軸
受１３は、外輪１４および内輪１５の軌道溝１６が、単
一曲率の二つの軌道面１４ａ・１４ｂ，１５ａ・１５ｂ
を組合わせたゴシックアーチ状に形成されると共に、外
輪１４と内輪１５のいずれか一方若しくは双方のリング
がゴシックアーチの頂点で分割され、外内輪間で保持器
１８によって円周方向に等分に配置される転動体１７
は、ボールで、かつ対向する部分に２箇所平坦面１７ｂ
が設けられると共に、外輪１４および内輪１５の軌道面
１４ａ…と接触して形成される接触角が軸受の回転軸に
対して左右交互になるように配置されており、そして上
記分割されたリングにより適正な予圧が付与されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パーソナルコンピュー
タの記憶装置に用いられるハードディスクドライブ装置
（ＨＤＤ：Hard Disk Drive 以下、略してＨＤＤと
もいう）のディスク上に読み書きの機能を持つスイング
アームを揺動運動させるピボット軸受装置、または、フ
ロッピーディスクドライブ装置（ＦＤＤ：Floppy Disk
Drive）のスイングアームを揺動運動させるピボット
軸受装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ＨＤＤの一例として、図８、図
９に示す装置がある。図８および図９において、ＨＤＤ
１は略矩形箱状のベースプレート２と、このベースプレ
ート２に載置されたスピンドルモータ３と、このスピン
ドルモータ３に回転される磁気ディスクの所定の位置に
情報を書き込むとともに、任意の位置から情報を読み込
む磁気ヘッド５を有するヘッドスタックアッセンブリ
（Head Stack Assemblyの頭文字を取り、以下、ＨＳ
Ａと略称する）６とから大略構成されている。

【０００３】ＨＳＡ６は、磁気ヘッド５を先端部に取り
付けたスイングアーム７と、外輪がスイングアーム７に
備えた筒部（Ｅ−ブロック）８に嵌合されると共に、内
輪がベースプレート２に取り付けたシャフト９に嵌合さ
れて、スイングアーム７をシャフト９に回転可能に支持
させる軸受装置１０と、スイングアーム７を回転駆動さ
せる駆動部（ボイスコイルモータ）１１とから大略構成
されている。

【０００４】軸受装置１０は、図１０に示すようにシャ
フト９とスリーブ１２に単列玉軸受１００，１００を二
個並べて組み込むことで大略構成されている(例えば特
許第３０５４８５８号)。この軸受装置１０は、軸方向
のガタを無くすために、予圧を加えるようにしている。
すなわち、二個の軸受１００，１００の外輪１０１，１
０１は接着固定、またはしめしろを持って圧入固定され
ており、内輪１０２，１０２は片側を先に接着または圧
入固定した後、他方の内輪は所定の予圧荷重になるよう
に接着または圧入固定される。図１０に示すように二個
の内輪１０２，１０２の間には、予圧が付与されるよう
に十分な隙間が確保されている。また他のタイプの軸受
装置としては、図１０にて示すスリーブ１２が省略され
た軸受装置１０がある（図１１、図１２）。この装置の
予圧の付与は前記内輪１０２の固定方法と同様におこな
う。

【０００５】また、軸受一個で予圧を付与し、かつ軸受
装置のモーメント剛性を確保できる軸受には、従来から
知られている４点接触玉軸受がある（図１３）。しか
し、この軸受の場合は、一個のボール１０３を外輪軌道
面１０４で二箇所、内輪軌道面１０５で二箇所常時接触
して荷重が負荷されている。すなわち、ボール１０３が
拘束された状態になるので、装置が回転するときの起動
トルクまたは回転トルクが通常の軸受よりもはるかに大
きく、ＨＳＡの要求特性の一つである低トルクに関して
問題があることが容易に推察される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年、携帯用パソコン
などの小型化、薄型化が進められており、携帯用パソコ
ンなどに用いられる大容量記録装置であるＨＤＤも小
型、薄型のものが要求されている。ＨＤＤの小型化は磁
気ディスクの径寸法を3.5インチから2.5インチ、1.8イ
ンチ、1インチのように小さくする事によって対処して
おり、ＨＤＤ内部に使用されているＨＳＡの支点用の軸
受装置も軸受のサイズを小さくする事で対処する事が可
能になっている。

【０００７】しかし、薄型化に関しては、ＨＳＡの支点
用の軸受装置の幅寸法を短くする必要があるが、近年、
特に薄型化の要求が強くなってきているカードタイプの
超薄型ＨＤＤは、単に幅の短い軸受を選定したのみで
は、要求される超薄型に適切には対処できないというの
が実情であった。

【０００８】本発明は従来技術の有するこのような問題
点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、低
トルク要求を満たし、軸受１個分で従来の軸受を2個並
べて使用するのと同等の性能が得られ、装置の薄形化に
対処し得る軸受装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本発明がなした技術的手段は、内周に転動体が転がる
軌道面を有する外輪と、外周に転動体が転がる軌道面を
有する内輪と、前記外輪と内輪の間に収容される転動体
と、その転動体を円周方向に等分に配置する保持器が組
み込まれている軸受において、転動体はボールで、かつ
対向する部分に２箇所平坦面が設けられると共に、外輪
および内輪の軌道面と接触して形成される接触角が軸受
の回転軸に対して左右交互になるように配置され、外輪
および内輪の軌道面は、単一曲率を組合わせたゴシック
アーチ状に形成されると共に、外輪と内輪のいずれか一
方若しくは双方のリングはゴシックアーチの頂点で分割
され、その分割されたリングにより適正な予圧が付与さ
れており、前記内輪の内径には、情報記録ディスクのベ
ースに固定するためのシャフトが装着され、前記外輪の
外径にはスイングアームを固定するＥ−ブロックが装着
されていることである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図に
基いて説明する。なお、本実施形態は、本発明の一実施
形態を示すにすぎず何等これに限定解釈されるものでは
ない。

【００１１】本発明軸受装置は、例えば図８に示すＨＤ
Ｄのスイングアーム用ピポット軸受装置として組み込ま
れている。ＨＤＤ１は、例えば略矩形箱状のベースプレ
ート２と、このベースプレート２に載置されたスピンド
ルモータ３と、このスピンドルモータ３に回転される磁
気ディスク４の所定の位置に情報を書き込むとともに、
任意の位置から情報を読み込む磁気ヘッド５を有するＨ
ＳＡ６とから大略構成されている。ＨＳＡ６は、磁気ヘ
ッド５を先端部に取り付けたスイングアーム７と、外輪
１４がスイングアーム７に備えた筒部（Ｅ−ブロック）
８に嵌合されると共に、内輪がベースプレート２に取り
付けたシャフト９に嵌合されて、スイングアーム７をシ
ャフト９に回転可能に支持させる軸受装置１０と、スイ
ングアーム７を回転駆動させる駆動部（ボイスコイルモ
ータ）１１とから大略構成されている。

【００１２】軸受装置１０は、シャフト９に内輪１５が
固定され、筒部８に外輪１４が固定された軸受１３が一
個組み付けられており、所定の予圧荷重が負荷されてい
る。また、筒部８はスリーブ１２を介して外輪１４に装
着されるか、または直接嵌合される。

【００１３】軸受１３は、上述した外輪１４と、内輪１
５と、前記外輪１４と内輪１５の間に収容される転動体
１７と、その転動体１７を円周方向に等分に配置する保
持器１８が組み込まれている転がり玉軸受である。

【００１４】前記軸受装置１０において、外輪１４とス
リーブ１２若しくは筒部８は接着固定または、しめしろ
を持って圧入固定される。また、内輪１５とシャフト９
も同様に固定される。なお、スリーブ１２を省略した場
合も同様である。

【００１５】外輪１４は、内周に転動体１７が転がる軌
道面１４ａ・１４ｂを有し、内輪１５は、外周に転動体
１７が転がる軌道面１５ａ・１５ｂを有し、該軌道面１
４ａ・１４ｂ，１５ａ・１５ｂは、夫々転動体１７の半
径よりも大きな半径で、夫々の軌道面１４ａ・１４ｂと
軌道面１５ａ・１５ｂによって夫々所望形状の軌道溝１
６，１６を形成している。各軌道溝１６，１６の形状
は、単一の曲率の各軌道面１４ａ・１５ｂと各軌道面１
４ｂ・１５ａを夫々組合わせたゴシックアーチ状に夫々
形成されている。

【００１６】また、前記軌道溝１６がゴシックアーチの
外輪１４または内輪１５のいずれか一方のリングは、ゴ
シックアーチの頂点で軸方向に分割され、軸受装置に組
み込まれるときに分割されたリングにより所定の予圧が
付与される。その場合、分割リングは組み込まれた状態
において、互いに向き合った側には予圧が付与されるに
十分なすきまＣが確保されている。

【００１７】図１に示す第一実施形態では、内輪１５が
幅方向の中央で軸方向に二分割され、外輪１４が分割さ
れていないもので、図示しない筒部８がスリーブ１２を
介して外輪１４の外径に装着されるタイプ、図６に示す
第二実施形態では、第一実施形態にて示したスリーブ１
２を省略し、図示しない筒部８が直接外輪１４の外径に
嵌合されるタイプ、図７に示す第三実施形態では外輪１
４が幅方向の中央で軸方向に二分割され、内輪１５が分
割されていないもので、図示しない筒部８がスリーブ１
２を介して外輪１４の外径に装着されるタイプを示す。
なお、外輪１４と内輪１５は、そのいずれか一方あるい
は双方共が二分割されているタイプが用いられる。

【００１８】なお、軌道面１４ａ…には潤滑剤、潤滑油
（グリース）が充填されていてもよい。

【００１９】転動体１７は、転がり接触面となる外径１
７ａが軸方向にも曲率を持ち、かつ軌道面１４ａ・１４
ｂ，１５ａ・１５ｂの夫々の半径よりも小径の半径を有
する任意形状で、該転動体１７は、隣接する転動体１７
が夫々交互に交差状に配されると共に、各転動体１７の
外径１７ａが、常に外輪１４の一方の軌道面１４ａと内
輪１５の一方の軌道面１５ｂ、若しくは外輪１４の他方
の軌道面１４ｂと内輪１５の他方の軌道面１５ａにて二
点接触している。

【００２０】例えば、転動体１７は、図２に示すよう
に、一組の相対面（平坦面）１７ｂ・１７ｂを有する上
下切断状ボール（ボールの上下部分を切断して相対面１
７ｂ・１７ｂを形成した構造のものをいう。以下同
じ。）で、該相対面１７ｂ・１７ｂに垂直する自転中心
軸１７ｃが夫々交差状となるように夫々の転動体１７，
１７…が組込まれると共に、各転動体１７の外径１７ａ
が、常に外輪１４の一方の軌道面１４ａと内輪１５の一
方の軌道面１５ｂ、若しくは外輪１４の他方の軌道面１
４ｂと内輪１５の他方の軌道面１５ａにて二点接触して
いる（図１参照）。すなわち、転動体１７は対向する相
対面（平坦面）１７ｂ・１７ｂが二箇所設けられ、隣同
士の転動体１７はその平坦面１７ｂ，１７ｂが９０度位
相がずれており、曲率のある外径１７ａは外輪１４およ
び内輪１５の軌道面１４ａ・１５ｂ，１４ｂ・１５ａと
接触している。したがって、隣同士の転動体は外内輪と
の接触角が大略９０度ずれた状態に組まれる。

【００２１】転動体１７の外径１７ａが相対する外輪１
４の軌道面１４ａと内輪１５の軌道面１５ｂに点接触し
ている接触点を符号１９，１９で示し、交差状の転動体
１７の外径１７ａが相対する外輪１４の軌道面１４ｂと
内輪１５の軌道面１５ａに点接触している接触点を符号
２０，２０で示す。

【００２２】転動体１７は、その上下の切断幅は特に限
定されず、また上下の切断割合は、均等あるいは均等で
ないものであってもよく、本発明の範囲内で任意に選択
可能である。すなわち、転動体１７の相対面１７ｂ，１
７ｂは、対称であっても非対称であってもよくいずれも
本発明の範囲内である。

【００２３】尚、転動体１７の全体形状、相対面１７
ｂ，１７ｂの有無や、外径１７ａにおける軸方向の曲率
の大小等は、上記具体的形状に何等限定されるものでは
なく、本発明の範囲内において任意に変更可能である。
すなわち、例えば、相対面１７ｂ，１７ｂに代えて、非
平行状の両面を備え、該両面に垂直する自転中心軸１７
ｃを有するものとしてもよい。また、図３に示すような
転動体１７′を使用することも本発明の範囲内である。
すなわち、非対称の相対面１７ｂ′，１７ｄ′を有する
転動体１７′（上下切断状ボール）を使用し、相対面１
７ｂ′，１７ｄ′の大端側１７ｄ′が軸受の内輪１５に
向くように配することで転動体１７′の回転がより安定
になり、より低トルクを実現することができる。１７
ａ′は外径、１７ｃ′は自転中心軸を示す。本形態は主
に高速回転に用いられる。

【００２４】また、転動体１７，１７…の組込みは、隣
接する転動体１７，１７における各相対面１７ｂ・１７
ｂ，１７ｂ・１７ｂに垂直する自転中心軸１７ｃ，１７
ｃが交互に交差状となるようにするが、その交差状態は
直交状・非直交状のいずれでも構わない。

【００２５】転動体１７の交差状に配される方式は、両
方のなりで数が同じなら、特に限定されず、すなわち、
転動体１７が１ヶ毎に交差してもよく、１ヶ毎に交差し
なくとも両方のなりで数が同じなら、２ヶずつ交差ある
いは２ヶ１ヶ１ヶ２ヶ等のように交差していてもよくい
ずれも本発明の範囲内である。

【００２６】各転動体１７，１７…の運動は、保持器１
８で案内される。本実施形態に示す保持器１８は、図４
に示すような円環状保持器で、該保持器１８によって各
転動体１７…の姿勢保持を図る。

【００２７】保持器１８は、隣接する各転動体１７，１
７を相対面１７ｂ・１７ｂ，１７ｂ・１７ｂに垂直する
自転中心軸１７ｃ，１７ｃが夫々交差状になるように交
互に組み込み可能なポケット１８ｂ…を、円環体１８ａ
の円周上で転動体１７…数量と同一数量をもって等間隔
で、かつ交互に交差状に配して構成されている。各ポケ
ット１８ｂ…の軸方向の両側面１８ｃ，１８ｄは、交互
に平行しかつ軸受の回転軸と垂直でも平行でもなく、転
動体１７の接触角と同等レベルの一定の角度（傾斜状）
となっている。各ポケット１８ｂ…の軸方向の両側面１
８ｃ，１８ｄ間の距離は、転動体１７の幅よりやや大き
く構成されている。

【００２８】上記ポケット１８ｂの形状は、傾斜状の平
行な両側面１８ｃ，１８ｄを有すると共に、両側面１８
ｃ，１８ｄ間の距離を転動体１７の幅よりもやや大きく
形成されているものであれば、そのポケット全体形状は
特に限定解釈されるものではなく本発明の範囲内で変更
可能である。なお、本実施形態では、円周上で転動体１
７…数量と同一数量のポケット１８ｂ…が等間隔で、か
つ交互に交差状に配されているが、特に限定されず、両
方のなりで数が同じなら、２ヶずつ交差あるいは２ヶ１
ヶ１ヶ２ヶ等のように交差していても良く本発明の範囲
内である。保持器１８の案内方式は特に限定されるもの
ではなく、内輪案内でも、外輪案内でも、転動体案内で
もよい。また、保持器１８の構成も特に限定されるもの
ではなく、一体型でも、幾つかの部分から形成したもの
でも良い。

【００２９】種々の因子の影響により、回転中の転動体
にはスピン又はスキューが発生する可能性があり、転動
体の姿勢が上手く制御できないと、軸受の回転抵抗が大
きくなったり、スムースに回転できなくなったりする可
能性がある。従って、本実施形態によれば、保持器１８
のポケット１８ｂが、転動体１７の接触角と同等レベル
の一定角度と大体同じとした平行状両側面１８ｃ，１８
ｄを備え、該ポケット両側面１８ｃ，１８ｄにより、転
動体１７のスピン、スキューなどによる転動体１７の姿
勢変化が抑えられ、軸受の姿勢保持ができるため、軸受
の低トルク化を実現することができる。

【００３０】保持器１８は、転動体１７を保持案内する
箇所を有する形状であれば、特に限定されるものではな
く本発明の範囲内で任意に選択変更可能である。また保
持器１８の材料としては、もみ抜き保持器、プレス保持
器、樹脂保持器等が適宜選択されるので、例えば黄銅や
鉄等の金属や、例えばポリアミド６６（ナイロン６６）
・ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の合成樹脂
が本発明の範囲内で選ばれる。

【００３１】また、図５に示すような凹状円弧溝２１
ａ，２１ａを有するセパレータ（スぺーサ）２１を配す
るものであっても本発明の範囲内である。セパレータ２
１は、転動体１７の直径よりも小径状で、隣接して保持
する各転動体１７，１７を上述の通り相対面１７ｂ・１
７ｂ，１７ｂ・１７ｂに垂直する自転中心軸１７ｃ，１
７ｃが夫々交差状になるように保持する凹状円弧溝２１
ａ，２１ａを、相対面２１ｂ，２１ｂに交差状に形成し
ている。この円弧溝２１ａの曲率は、転動体外径１７ａ
の曲率と略同一、あるいは大きいものとしてもよく任意
である。このようにセパレータ２１を使用すれば軸受全
体がコンパクト化できる。

【００３２】これら外輪１４、内輪１５と転動体１７の
材質としては、通常軸受鋼が用いられるが、特に限定解
釈されず、使用環境に応じて耐食性や、耐熱性を向上さ
せる場合にはステンレス鋼やセラミック等が適宜選択さ
れる。

【００３３】なお、本実施形態では密封板を省略してい
るが、密封板を組み込むものとしても良く、密封板の配
置方式は特に限定されるものではなく、必要により、両
側に配置しても、片側に配置してもよく、いずれも本発
明の範囲内である。密封面は外輪側でも、内輪側でも、
いずれも本発明の範囲内である。シールの形状、例えば
リップ形状等は特に限定されるものではなく、密封面と
線接触でも、面接触でも、いずれも本発明の範囲内であ
る。また、芯金の有無も自由で、必要に応じて芯金を有
するタイプと有しないタイプとを使い分けるものとして
も良く特に限定解釈されるものではない。また、外輪１
４・内輪１５のシール溝構造も省略されているが、特に
限定されず本発明の範囲内で適宜変更可能である。

【００３４】

【発明の効果】本発明の軸受装置を、ＨＤＤのＨＳＡの
支点用に使用することにより、軸受装置の幅寸法は軸受
一個分のスペースでよく、この一個の軸受で軸受を２個
並べた従来の軸受装置と同様の性能が得られるので、カ
ードタイプのような超薄型のＨＤＤに使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明軸受装置の第一実施形態を示す縦断面
図。

【図２】転動体の一実施形態を示す斜視図。

【図３】転動体の他の実施形態を示す斜視図。

【図４】保持器の一実施形態を示す斜視図。

【図５】セパレータの一実施形態を示す斜視図。

【図６】本発明の軸受装置の第二実施形態を示す縦断面
図。

【図７】本発明の軸受装置の第三実施形態を示す縦断面
図。

【図８】本発明の軸受装置が組み込まれるハードディス
クドライブ装置の一実施形態を示す平面図。

【図９】図８に示すハードディスクドライブ装置の縦断
面図。

【図１０】従来のハードディスクドライブ装置に組み込
まれている軸受装置の一実施形態を示す縦断面図。

【図１１】従来のハードディスクドライブ装置に組み込
まれている軸受装置の他の実施形態を示す縦断面図。

【図１２】従来のハードディスクドライブ装置に組み込
まれている軸受装置の他の実施形態を示す縦断面図。

【図１３】４点接触玉軸受の縦断面図。

【符号の説明】

１：ＨＤＤ（ハードディスクドライブ装置） ３：スピンドルモータ ４：磁気ディスク ５：磁気ヘッド ６：ＨＳＡ（ヘッドスタックアッセンブリ） ７：スイングアーム ９：シャフト １０：軸受装置 １１：駆動部（ボイスコイルモータ） １２：スリーブ １３：軸受 １４：外輪 １４ａ，１４ｂ：外輪軌道面 １５：内輪 １５ａ，１５ｂ：内輪軌道面 １６：軌道溝 １７：転動体 １７ａ：外径 １７ｂ：相対面（平坦面） １８：保持器

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J101 AA04 AA32 AA33 AA42 AA54 AA63 BA64 FA41 FA53 GA53 5D068 AA01 BB01 CC12 EE00 GG05

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内周に転動体が転がる軌道面を有する外輪
   と、外周に転動体が転がる軌道面を有する内輪と、前記
   外輪と内輪の間に収容される転動体と、その転動体を円
   周方向に等分に配置する保持器が組み込まれている軸受
   において、転動体はボールで、かつ対向する部分に２箇
   所平坦面が設けられると共に、外輪および内輪の軌道面
   と接触して形成される接触角が軸受の回転軸に対して左
   右交互になるように配置され、外輪および内輪の軌道面
   は、単一曲率を組合わせたゴシックアーチ状に形成され
   ると共に、外輪と内輪のいずれか一方若しくは双方のリ
   ングはゴシックアーチの頂点で分割され、その分割され
   たリングにより適正な予圧が付与されており、前記内輪
   の内径には、情報記録ディスクのベースに固定するため
   のシャフトが装着され、前記外輪の外径にはスイングア
   ームを固定するＥ−ブロックが装着されていることを特
   徴とする情報記録ディスクのスイングアーム用ピボット
   軸受装置。