JP2008075731A - 玉軸受用保持器及び玉軸受及びその玉軸受を適用したハードディスクドライブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】保持器の質量軽減により、ハードディスクドライブ装置のスイングアームを揺動可能に軸支する軸受の微小揺動時の応答性を向上させた玉軸受用保持器及び玉軸受及びその玉軸受を適用したハードディスクドライブ装置を提供することである。
【解決手段】円環状の基部４１と、該基部の周方向に等間隔で複数個形成され、転動体３０を転動自在に保持可能なポケットＰを含み、該ポケットが、前記基部の一側面から周方向にわたって等間隔で軸方向に突設した複数個のつなぎ部４３と、該つなぎ部の軸方向端部４３ａから突設した爪部４４，４４とによって画成されている玉軸受用保持器であって、前記つなぎ部の軸方向端部の位置が、各ポケットの中心Ｐ１を周方向で連続してなるポケットのP.C.D（Pitch Circle Diameter ピッチ円直径）の位置よりも、前記一側面と軸方向反対側の他側面４６寄りにあるものとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばハードディスクドライブ装置（Hard Disk Drive HDD）のスイングアーム用軸受などの高い周波数で微小揺動する軸受に使用され、複数の転動体の相対位置を保持する玉軸受用保持器の改良に関するものである。

例えば図４に示すように、ハードディスクドライブ装置１００に内蔵され高速で回転するハードディスク（磁気ディスク）１１０には、ハードディスク１１０と同心に所定のピッチで記録トラック１１１が設定され、その記録トラック１１１に記録信号が記録されている。なお、図４は、説明のため、ハードディスクドライブ装置１００の上面の蓋を取り外した状態を示している。
この記録トラック１１１に記録信号を読み書きする際には、先端側１３２に磁気ヘッド１２０が固定され、基端側１３３が軸受１３１で軸支されたスイングアーム１３０に電流を与えて、スイングアーム１３０を揺動させることで磁気ヘッド１２０が所定の記録トラック１１１に移動させられる。

スイングアーム１３０の支持部に使用される軸受（ピボット軸受）１３１は、図５に示すように、相対回転可能に対向して配置された一対の軌道輪（固定輪１０及び回転輪２０）と、当該固定輪１０と回転輪２０の対向面にそれぞれ形成された軌道面１１，２１間に転動自在に組み込まれた複数の転動体（例えば玉）３０，３０…と、その転動体３０，３０…を、固定輪１０と回転輪２０との間で転動自在に保持する保持器４０とで構成されている。

この場合に使用される保持器４０として、一般的には、図１（ｂ）及び図６に示すような冠型の保持器が使用されている（例えば特許文献１を参照。）。
その構成は、前記固定輪１０と回転輪２０の間に挿入可能な円環状に形成された基部４１と、該基部４１の周方向（図１（ｂ）及び図６中で矢印ＡＲ１で示す方向）に所定の間隔（等間隔）をもって複数個形成され、転動体３０，３０…を転動自在かつ等間隔に保持可能なポケットＰ，Ｐ…を含み、該ポケットＰが、前記基部４１の一側面から周方向にわたって所定の間隔（等間隔）で軸方向（図１（ｂ）及び図６中で矢印ＡＲ２で示す方向）に突設した複数個のつなぎ部４３，４３…と、該つなぎ部４３の軸方向端部４３ａから突設した爪部４４，４４とによって画成されている。
ポケットＰは、転動体３０の曲率半径よりも僅かに大きな曲率半径を有する内周面４２を備えるとともに、爪部４４，４４間で軸方向に開口したポケット入口４５を備えている。

ところで、近年では、ハードディスクドライブ装置１００の小型化及び高容量化が急速に進められ、それに伴ってハードディスク１１０の１インチ当りの記録トラック１１１の密度（ＴＰＩ：Track Per Inch）が高くなり、２０万ＴＰＩを超えるものもある。
このようなハードディスク１１０では、数多くの記録トラック１１１が極めて狭いトラック幅で同心円状に配列されているので、所定の記録トラック１１１に磁気ヘッド１２０を迅速に移動させるためには、磁気ヘッド１２０が固定されたスイングアーム１３０が大きくすばやく動き、高精度に位置決めできるように、スイングアーム１３０を軸支するピボット用軸受の微小揺動応答性を向上させる必要があった。
ここで、微小揺動応答特性とは、スイングアーム１３０を軸支する軸受１３１に電流を加えた時のスイングアーム１３０の揺動量と、揺動可能な周波数の相関的な関係である。例えば、スイングアーム１３０の揺動量が大きく、揺動可能な周波数が低い程、微小揺動応答特性が良いと言える。

しかし、特許文献１に開示のような従来のこの種の玉軸受用保持器では、スイングアームが揺動するときに保持器が転動体を不安定に押したりすることがあり、このように小型化及び高容量化が要求されるピボット軸受の微小揺動応答性を向上させるのが困難であった。そこで、スイングアームが揺動するときに保持器が転動体を不安定に押したりする要因がどこにあるのかという点に着目して考察したところ、保持器の質量がスイングアームが揺動するときの慣性力に影響するということがわかった。
特開平７−２７９９７０号公報

本発明の目的は、保持器の質量軽減により、ハードディスクドライブ装置のスイングアームを揺動可能に軸支する軸受の微小揺動時の応答性を向上させた玉軸受用保持器及び玉軸受及びその玉軸受を適用したハードディスクドライブ装置を提供することである。

上記課題を達成するために、本発明の第一の発明は、円環状の基部と、該基部の周方向に所定の間隔をもって複数個形成され、転動体を転動自在に保持可能なポケットを含み、該ポケットが、前記基部の一側面から周方向にわたって所定の間隔で軸方向に突設した複数個のつなぎ部と、該つなぎ部の軸方向端部から突設した爪部とによって画成されている玉軸受用保持器であって、前記つなぎ部の軸方向端部の位置が、各ポケットの中心を周方向で連続してなるポケットのP.C.D（Pitch Circle Diameter ピッチ円直径）の位置と同一、あるいはその位置よりも、前記一側面と軸方向で反対側の他側面寄りにあることを特徴とする玉軸受用保持器としたことである。

第二の発明は、第一の発明において、爪部と軸方向反対側のポケット内底をポケット底部とし、該ポケット底部と基部の他側面との間の厚さをポケット底厚としたときに、転動体の玉径（玉直径、以下玉径ともいう。）が１ｍｍ以下であって、かつポケット底厚が玉径の２０％以下であることを特徴とする玉軸受用保持器としたことである。

第三の発明は、第一又は第二の発明において、保持器の軸中心からポケットの中心までの距離をポケット中心半径ｒ1、保持器の軸中心から保持器の外径面までの距離を保持器外半径ｒ２、保持器の軸中心から保持器の内径面までの距離を保持器内半径ｒ３としたときに、ポケット中心半径ｒ１と保持器外半径ｒ２との差Ｍ１と、ポケット中心半径ｒ１と保持器内半径ｒ３との差Ｍ２が、Ｍ１＜Ｍ２の関係にあることを特徴とする玉軸受用保持器としたことである。

第四の発明は、第三の発明において、転動体の玉径が１ｍｍ以下であって、かつポケット中心半径ｒ１と保持器内半径ｒ３との差Ｍ２を基準にして、ポケット中心半径ｒ１と保持器外半径ｒ２との差Ｍ１が５０％〜７０％としたことを特徴とする玉軸受用保持器としたことである。

第五の発明は、第一乃至第四のいずれかの発明において、転動体の玉径が１ｍｍ以下であって、かつ爪部の厚さを玉径の３０％以下としたことを特徴とする玉軸受用保持器としたことである。

第六の発明は、第一乃至第五のいずれかの発明の玉軸受用保持器を樹脂製としたことである。

第七の発明は、第一乃至第六のいずれかの発明の玉軸受用保持器を用いて、ハードディスクドライブ装置のスイングアーム支持部に用いられるピボット軸受を構成したことである。

第八の発明は、相対回転可能に対向して配置された一対の軌道輪と、該一対の軌道輪間に転動自在に組み込まれた複数個の転動体と、該転動体を転動自在に保持可能な保持器とを含み、記録トラックピッチが２０万ＴＰＩ以上のハードディスクドライブ装置に使用されるスイングアームを揺動可能に軸支する軸受であって、第七の発明に係る玉軸受用保持器を用いたことを特徴とするハードディスクドライブ装置のスイングアーム用玉軸受としたことである。

第九の発明は、第八の発明に係る玉軸受を適用したことを特徴とする記録トラックピッチが２０万ＴＰＩ以上のハードディスクドライブ装置としたことである。

本発明によれば、ハードディスクドライブ装置のスイングアームを揺動可能に軸支する軸受の微小揺動時の応答性を向上させた玉軸受用保持器及び玉軸受及びその玉軸受を適用したハードディスクドライブ装置を提供することができる。すなわち、本発明によれば、保持器質量を軽減することで、スイングアームが揺動したときの慣性力が小さくなるため微小揺動応答性が格段に向上した。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、本実施形態は本発明の一実施形態にすぎず、これに限定解釈されるものではなく本発明の範囲内で設計変更可能である。

図１（ａ）、図２及び図３は、本発明の玉軸受用保持器の一形態を示す冠型保持器で、本実施形態の玉軸受用保持器は、例えばナイロン６６などの樹脂で射出成形などによって一体成形されており、その基本的な構成は前述した従来技術の構成（図５及び図６参照）と同じである。すなわち、相対回転可能に対向して配置された一対の軌道輪（固定輪１０及び回転輪２０）間に挿入可能な円環状に形成された基部４１と、該基部４１の周方向（図１（ａ）及び図６中で矢印ＡＲ１で示す方向、以下同じ。）に所定の間隔（等間隔）をもって複数個形成され、転動体３０，３０…を転動自在かつ等間隔に保持可能なポケットＰ，Ｐ…を含み、該ポケットＰが、前記基部４１の一側面から周方向にわたって所定の間隔（等間隔）で軸方向（図１（ａ）及び図６中で矢印ＡＲ２で示す方向、以下同じ。）に突設した複数個のつなぎ部４３，４３…と、該つなぎ部４３の軸方向端部４３ａから突設した爪部４４，４４とによって画成されている構成を備えた点において共通しているものである。
なお、本実施形態における玉軸受用保持器４０は、ナイロン６６樹脂で成形されているものとするが、転動体３０を支持可能であれば特に限定されず、従来周知の材質・成形方法によって成形されていれば良い。さらには保持器の質量軽減に寄与し、かつ保持器強度を維持し得る材質を選択するのが好ましい。なお、本実施例と従来技術の玉軸受用保持器では、ポケットＰの数に違いがあるが、ポケットＰの数は特に限定されるものではない。

本実施形態の玉軸受用保持器４０は、例えば図４に示すハードディスクドライブ装置１００のスイングアーム１３０を揺動可能に軸支する軸受１３１に好適に使用され、その軸受１３１は、特に、記録トラックピッチが２０万ＴＰＩ以上のハードディスク１１０を備えたハードディスクドライブ装置１００に使用されるスイングアーム１３０のピボット軸受として好適に使用されるものである。

以下、本発明の特徴点である保持器質量の軽減手段を中心に、実施例１と実施例２に分けて説明する。
「実施例１」

図１（ａ）は、本発明玉軸受用保持器の実施例１を示す。
本実施例１は、円周方向で隣り合う全てのポケットＰとポケットＰとの間のつなぎ部４３を最適化することで保持器質量の軽減を図る実施の一例である。
具体的には、前記全てのつなぎ部４３，４３…の軸方向端部４３ａ，４３ａ…の位置が、各ポケットＰ，Ｐ…の中心Ｐ１，Ｐ１…を周方向で連続してなるポケットのP.C.D（Pitch Circle Diameter ピッチ円直径）の位置（ポケットＰの中心Ｐ１を通る平面の位置ともいう。）よりも、前記一側面と軸方向で反対側の他側面（保持器背面）４６寄りにある形態とした。すなわち、本実施例によれば、従来技術と比してそのつなぎ部４３の軸方向厚さＷ３を薄く形成した。

また、特に図示は省略するが、前記つなぎ部４３の軸方向端部４３ａの位置を、ポケットＰのP.C.D（Pitch Circle Diameter ピッチ円直径）の位置と同一の位置とする構成であっても、保持器質量の十分な軽減が図れ、本発明の範囲内である。
さらに、本実施例では全てのつなぎ部４３を前記形態としているが、円周方向で１つおき、２つおきなどの任意のつなぎ部４３の軸方向端部４３ａの位置が、ポケットのP.C.D（Pitch Circle Diameter ピッチ円直径）の位置よりも、前記他側面４６寄りにある形態としたり、ポケットのP.C.D（Pitch Circle Diameter ピッチ円直径）の位置と同一の位置とする形態としたりすることも可能で、保持器の質量軽減となり本発明の範囲内である。

このような構成を採用することにより、つなぎ部４３の質量が軽くなり、保持器全体の質量を軽減することができる。従って、スイングアーム１３０が揺動したときに、保持器質量が軽いため慣性力が小さくなる。よって、保持器４０が転動体３０を不安定に押したりする力が小さくなり、微小揺動時の応答性が向上する。

このように、前記つなぎ部４３の軸方向端部４３ａの位置を、ポケットＰのP.C.D（Pitch Circle Diameter ピッチ円直径）の位置と同一、あるいはそれよりも他側面（保持器背面）４６寄りにある構成とすることで、つなぎ部４３の軸方向端部４３ａと爪部４４との間で形成される空間Ｓが深くなるため、玉軸受用保持器４０にグリースを載せやすくなるという効果も得られる。

これに比して、図１（ｂ）は、従来の玉軸受用保持器（冠型保持器）の一例を示す概略断面図であり、前記つなぎ部４３の軸方向端部４３ａの位置が、各ポケットＰのP.C.D（Pitch Circle Diameter ピッチ円直径）の位置よりも、前記爪部４４，４４間で軸方向に開口したポケット入口４５方向にある形態としている。従って、このような構造では、保持器全体でつなぎ部４３の占める領域が多く、保持器質量が嵩むため、微小揺動応答性を向上させることができず、ハードディスクドライブ装置の小型化及び高容量化に十分に応え難いものである。

また、本実施例１において、玉軸受用保持器４０のポケットＰに保持される転動体３０として、玉径（玉直径）が１ｍｍ以下の転動体を採用した場合、次の（１）と（２）に示すいずれかの構成あるいは双方の構成をさらに採用することも可能で本発明の範囲内である。
（１）前記爪部４４と軸方向反対側のポケット内底をポケット底部４７とし、該ポケット底部４７と基部４１の他側面（保持器背面）４６との間の厚さをポケット底厚Ｗ１としたときに、該ポケット底厚Ｗ１が転動体３０の玉径の２０％以下とする。
（２）爪部４４の厚さＷ２を玉径の３０％以下とする。
図１（ａ）は、前記（１）と（２）の双方の実施の形態を図示する。図１（ｂ）に示す従来技術では、図面からも把握可能なように、ポケット底厚Ｗ１と爪部４４の厚さＷ２がそれぞれ本実施例と比して厚く形成されている。また、本実施例の爪部４４の軸方向の長さは従来技術と比して長く形成されている。また、爪部４４の厚さＷ２を玉径の３０％以下として従来技術の爪部４４よりも薄く形成したことにより、つなぎ部４３の軸方向端部４３ａの平坦部分が従来技術と比して周方向で広く形成されている。

従って、前記つなぎ部４３の形態を採用することで十分に保持器質量の軽減を図ることが可能であるが、上述の通り、さらに前記（１）ポケット底厚Ｗ１の調整、（２）爪部４４の厚さＷ２の調整をすることで、より保持器質量の軽減を図ることができる。なお、軸受組立時における保持器挿入時の爪部４４の折れや、つぶれ対策を施すものとすれば、爪部４４の厚さＷ２を玉径の２０％以下とすることも可能で、さらに保持器質量の軽減となり微小揺動応答性の向上となる。
「実施例２」

図２及び図３は、本発明玉軸受用保持器４０の実施例２を示す。
本実施例２は、前記実施例１の構成とともに、ポケット中心半径と保持器外半径との差より、ポケット中心半径と保持器内半径との差を大きくすることで保持器質量の軽減を図る実施の一例である。なお、実施例１の構成及び作用効果についての説明は省略する。

具体的には、玉軸受用保持器４０の軸中心Ｐ２からポケットＰの中心Ｐ１までの距離をポケット中心半径ｒ1、玉軸受用保持器４０の軸中心Ｐ２から玉軸受用保持器４０の外径面Ｄ１までの距離を保持器外半径ｒ２、玉軸受用保持器４０の軸中心Ｐ２から玉軸受用保持器４０の内径面Ｄ２までの距離を保持器内半径ｒ３としたときに、ポケット中心半径ｒ１と保持器外半径ｒ２との差Ｍ１と、ポケット中心半径ｒ１と保持器内半径ｒ３との差Ｍ２が、Ｍ１＜Ｍ２の関係にある形態とした。すなわち、ポケット中心半径ｒ１と保持器外半径ｒ２との差Ｍ１よりも、ポケット中心半径ｒ１と保持器内半径ｒ３との差Ｍ２の方が大きくなるように形成する。

本実施例では、例えば玉径が１ｍｍ以下の転動体３０を採用した場合、ポケット中心半径ｒ１と保持器内半径ｒ３との差Ｍ２を基準にして、ポケット中心半径ｒ１と保持器外半径ｒ２との差Ｍ１が５０％〜７０％の範囲内となるようにした。図２は５２％の場合の一例、図３は６２％の場合の一例をそれぞれ示す。

本実施形態によれば、転動体３０の保持を十分に行える状態としつつ保持器の外内径間の厚さＷ４を従来技術と比して薄くして保持器質量の軽減を図るため、実施例１の保持器質量の軽減手段と相俟って、より保持器質量を軽減することができる。

本実施例２の構成とともに、前記実施例１で説明した（１）ポケット底厚Ｗ１の調整、（２）爪部４４の厚さＷ２の調整に係る技術的手段を採用することも可能で、さらに保持器質量の軽減を図ることができる。

上述の各実施例における玉軸受用保持器４０を組み込んだ軸受１３１を使用したスイングアーム１３０は、従来の玉軸受用保持器を組み込んだ軸受を使用したスイングアームと比して、微小揺動時の応答性が格段に向上している。従って、高密度な記録トラックピッチ、例えば２０万ＴＰＩ以上のハードディスク１１０を備えたハードディスクドライブ装置１００のスイングアーム１３０を揺動可能に軸支する軸受に使用しても、スイングアーム１３０をハードディスク１１０の極めて狭いトラック幅に合わせて応答性を高くして微小揺動させることができる。

（ａ）は、本発明の実施例１で示す玉軸受用保持器の一部を展開して示す平面図、（ｂ）は従来の玉軸受用保持器の一部を展開して示す平面図である。 本発明の実施例２で示す玉軸受用保持器の縦断側面図である。 本発明の実施例２の変形例で、玉軸受用保持器の一部を示す縦断側面図である。 蓋を取り外した状態のハードディスクドライブ装置の構成例を示す概略斜視図である。 軸受を用いたピボット軸受装置の構成を示す概略断面図である。 従来の保持器の全体構成を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 固定輪（軌道輪）
２０ 回転輪（軌道輪）
３０ 転動体（玉）
４０ 玉軸受用保持器
４１ 基部
４３ つなぎ部
４４ 爪部
４６ 他側面（保持器背面）
１００ ハードディスクドライブ装置
１３０ スイングアーム
１３１ 玉軸受
Ｐ ポケット
Ｐ１ ポケット中心
ｒ１ ポケット中心半径
ｒ２ 保持器外半径
ｒ３ 保持器内半径
Ｍ１ ポケット中心半径と保持器外半径との差
Ｍ２ ポケット中心半径と保持器内半径との差
Ｗ１ ポケット底厚
Ｗ２ 爪部の厚さ

Claims (9)

1. 円環状の基部と、該基部の周方向に所定の間隔をもって複数個形成され、転動体を転動自在に保持可能なポケットを含み、
   該ポケットが、前記基部の一側面から周方向にわたって所定の間隔で軸方向に突設した複数個のつなぎ部と、該つなぎ部の軸方向端部から突設した爪部とによって画成されている玉軸受用保持器であって、
   前記つなぎ部の軸方向端部の位置が、各ポケットの中心を周方向で連続してなるポケットのP.C.Dの位置と同一、あるいはその位置よりも、前記一側面と軸方向で反対側の他側面寄りにあることを特徴とする玉軸受用保持器。
2. 爪部と軸方向反対側のポケット内底をポケット底部とし、該ポケット底部と基部の他側面との間の厚さをポケット底厚としたときに、
   転動体の玉径が１ｍｍ以下であって、かつポケット底厚が玉径の２０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の玉軸受用保持器。
3. 保持器の軸中心からポケットの中心までの距離をポケット中心半径ｒ1、保持器の軸中心から保持器の外径面までの距離を保持器外半径ｒ２、保持器の軸中心から保持器の内径面までの距離を保持器内半径ｒ３としたときに、
   ポケット中心半径ｒ１と保持器外半径ｒ２との差Ｍ１と、ポケット中心半径ｒ１と保持器内半径ｒ３との差Ｍ２が、Ｍ１＜Ｍ２の関係にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の玉軸受用保持器。
4. 転動体の玉径が１ｍｍ以下であって、かつポケット中心半径ｒ１と保持器内半径ｒ３との差Ｍ２を基準にして、ポケット中心半径ｒ１と保持器外半径ｒ２との差Ｍ１が５０％〜７０％としたことを特徴とする請求項３に記載の玉軸受用保持器。
5. 転動体の玉径が１ｍｍ以下であって、かつ爪部の厚さを玉径の３０％以下としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の玉軸受用保持器。
6. 樹脂製であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の玉軸受用保持器。
7. ハードディスクドライブ装置のスイングアーム支持部に用いられるピボット軸受を構成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の玉軸受用保持器。
8. 相対回転可能に対向して配置された一対の軌道輪と、該一対の軌道輪間に転動自在に組み込まれた複数個の転動体と、該転動体を転動自在に保持可能な保持器とを含み、記録トラックピッチが２０万ＴＰＩ以上のハードディスクドライブ装置に使用されるスイングアームを揺動可能に軸支する軸受であって、
   請求項７に記載の玉軸受用保持器を用いたことを特徴とするハードディスクドライブ装置のスイングアーム用玉軸受。
9. 請求項８に記載の玉軸受を適用したことを特徴とする記録トラックピッチが２０万ＴＰＩ以上のハードディスクドライブ装置。

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