JP2009270717A - ベアリングアセンブリおよびその組み立て方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より少数の部品からなり、組立作業を簡素化することのできるベアリングアセンブリを提供する。
【解決手段】ピボットベアリングアセンブリ２０は、内壁面にねじ山２２が設けられた貫通孔を有するサスペンションアーム２１と、このサスペンションアーム２１の貫通孔に取り付けられたピボットベアリングカートリッジ２３とを備える。ピボットベアリングカートリッジ２３は、スリーブ２７を含んでいる。このスリーブ２７は、サスペンションアーム２１のねじ山２２と係合するねじ山２４が外周面に形成された円筒部分２７ａと、その円筒部分２７ａの下端と接し、外側へ突出したフランジ部分２７ｂとを有する。このスリーブ２７により、サスペンションアーム２１とピボットベアリングカートリッジ２３とが着脱自在に組み立て可能となっている。
【選択図】図３

Description

本発明は概してハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に関し、より詳細には、ピボットベアリングカートリッジがサスペンションアームに取り付けられたベアリングアセンブリ、およびその取り付け方法に関する。

近年、データの記録技術の分野においては、記憶容量が増大する一方で、その記憶容量が占める物理的サイズも縮小化するという傾向にある。また、より高性能なコンピュータハードウェアやコンピュータソフトウェアの導入が加速するに伴い、より安価で大容量であるとともに、よりコンパクトに実装されたディスクドライブに対する市場の要求が高まっている。記憶デバイスの製造業者は、技術的性能や信頼性を損なうことなく合理的に実現可能な、あらゆる増分コストの削減を達成すべく全力を尽くしている。

ハードディスクドライブ用のヘッドディスクアセンブリは、旋回軸を有する回転駆動装置を備えている。ハードディスクドライブは高精度に製造されるデバイスであり、いくつかの締め付け方法により複数の部品が互いに固定されている。かつては、完成品に不具合が生じた場合にその修理を可能とするため、ネジ等の締結部材が広く用いられていた。しかしながら、業界内では、不良な組立品を再加工するのではなく、単にそれを不合格品とする傾向にあった。このため、接着剤を用いるという異なる締結法が導入されたものの、接着剤に由来した新たな一連の加工上の問題を引き起こすこととなり、この問題は依然として検討が続けられている。ガスの放出、ハードディスクドライブ内の材料への長期的影響、接着剤の結合強度、硬化時間、および接着剤の疲労は、そのような懸念の一部である。

ハードディスクドライブ用のシングルヘッド構造は、簡単に説明すると、「デ・ポピュレート（de-populated）」マルチヘッド構造といわれるものが一般的である。図１は、軸１０１を中心軸として回転する複数の磁気ハードディスク１０８を有する従来のマルチヘッド磁気ディスクドライブ１００を示している。キャリッジデバイス１０２は、各磁気ヘッドスライダ１０７を磁気ハードディスク１０８の各々のトラック上に位置させる。キャリッジデバイス１０２は、軸１０３を中心に回動可能なピボットアクチュエータキャリッジ１０４と、このピボットアクチュエータキャリッジ１０４を回動させるための、例えばボイスコイルモータ等のメインアクチュエータコイル１０５とを有している。ピボットアクチュエータキャリッジ１０４は、サスペンションアーム１０６を複数有している。

従来のシングルヘッド・デポピュレート構造を、図２（Ａ）〜図２（Ｄ）に示す。図２（Ａ）〜図２（Ｄ）は、今日の用途で目下行われているハードディスクドライブの回転ベアリングをアクチュエータアームに取り付けるためのいくつかの構造を示している。図２（Ａ）に示すベアリング１１１は、外側ベアリングスリーブ１１２とアクチュエータアーム１１３との間に接着剤を用いることにより、あるいは、外側ベアリングスリーブ１１２とアクチュエータアーム１１３との嵌め合い（締まり嵌め）により固定されている。図２（Ｂ）は、位置決め用締結ねじ１１４を示している。位置決め用締結ねじ１１４は、アクチュエータ１１５の側面に配置されており、アクチュエータ１１５が外側ベアリングスリーブ１１６に付勢されるようになっている。図２（Ｃ）は他の固定方法を示しており、外側ベアリングスリーブ１１８の上端部に設けられた凹部内の保持リング１１７を示している。ベアリングスリーブ１１８の下端部は、大きな外径を有するフランジを含み、これにより外側ベアリングスリーブをアクチュエータアーム１１９内に固定している。図２（Ｄ）は、さらに他の固定方法を示している。この方法は、外側ベアリングスリーブ１２０が、その上端部の凹部溝の代わりに、その下端部にフランジを有する点では図２（Ｃ）に示す方法と同様であり、ねじ部を設けることで、外側ベアリングスリーブをアクチュエータアーム１２１にネジナット締結部材１２２を用いて固定している。

しかしながら、最近では、さらなる構造の簡素化と共に、高い動作信頼性が強く求められつつある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、より少数の部品からなり、組立作業を簡素化することで総製造コストを低下させることが可能なベアリングアセンブリを提供することにある。

本発明の第２の目的は、駆動信頼性およびロバスト性を向上させつつ、製造誤差を低減可能なベアリングアセンブリを提供することにある。磁気ディスクドライブの部品コストおよび組立コストは、ドライブ装置の総コストにおいて相当な部分を占めている。

本発明の第３の目的は、ハードディスクドライブに好適なベアリングアセンブリの組み立て方法を提供することにある。

本発明の第４の目的は、全体的な製造コストを低下させ且つ性能を向上させつつ、より少数で安価な部品を有するハードディスクドライブに好適なベアリングアセンブリを提供することにある。

本発明の第５の目的は、全般的な組立作業を簡素化することのできるベアリングアセンブリの組み立て方法を提供することにある。

本発明の第６の目的は、製造公差を減少させながらも、駆動信頼性およびロバスト性を向上させることのできるベアリングアセンブリを提供することにある。

本発明の第７の目的は、駆動系に対する重量負荷を低減し、これにより磁気ヘッドが回転するディスク上の選択されたデータトラックにアクセスするアクセス時間を減少させることのできるハードディスクドライブ用ベアリングアセンブリを提供することにある。

本発明の第８の目的は、ディスクドライブの内部に異物を導入させず、ガスの放出、腐食、損耗、またはサスペンションからの脱落を発生させないことにある。

本発明の上述ならびに他の目的、特徴および利点は、以下の明細書、特許請求の範囲および添付図面を参照することによってより一層理解することができる。

本発明の第１のベアリングアセンブリは、金属から型打ちされたアクチュエータサスペンションアームに結合されたものである。サスペンションアームは、上面および底面と、ハードディスクドライブのアクチュエータ回転軸を把持するねじ山を有する貫通孔とを有する。さらに、このベアリングアセンブリは、低質量の外側スリーブを有するベアリングカートリッジを備える。外側スリーブは、フランジを有する下部部材を含む上部円筒部材を有し、上部円筒部材には、サスペンションアームのねじ山と係合するねじ山が形成されている。外側スリーブは、内部スペーサ部材を有する。

本発明の第２のベアリングアセンブリは、金属から型打ちされたアクチュエータサスペンションアームに結合されたものである。サスペンションアームは、底面から分離された上面と、ハードディスクドライブのアクチュエータ回転軸を把持する貫通孔とを有する。さらに、このベアリングアセンブリは、ベアリングカートリッジと保持リングとを備える。ベアリングカートリッジは、低質量の外側スリーブを有する。外側スリーブは、フランジを有する上端部と円筒下端部とを有し、円筒下端部は、その直径部に形成された溝を有し、円筒下端部は、貫通孔内に摺動係合し、その後、フランジ上端部はアクチュエータサスペンションアームの上面に接する。保持リングは、溝の内部に挿入され、ベアリングをアクチュエータサスペンションアームに固定する。外側スリーブは、内部スペーサ部材を有する。

本発明の第３のベアリングアセンブリは、金属から型打ちされたアクチュエータサスペンションアームに結合されたものである。サスペンションアームは、底面から分離された上面と、ハードディスクドライブのアクチュエータ回転軸を把持する貫通孔とを有する。さらに、このベアリングアセンブリは、ベアリングカートリッジとナット締結部材とを備える。ベアリングカートリッジは、低質量の外側スリーブを有し、外側スリーブは、フランジを有する上端部と円筒下端部とを有し、円筒下端部は、その直径部に形成されたねじ山を有し、円筒下端部は、貫通孔内に摺動係合し、その後、フランジ上端部はアクチュエータサスペンションアームの上面に接する。ナット締結部材は、低質量の外側スリーブをアクチュエータサスペンションアームに固定する。外側スリーブは、内部スペーサ部材を有する。

本発明のベアリングアセンブリの組み立て方法は、金属から型打ちされたアクチュエータサスペンションアームを用意する工程と、低質量の外側スリーブを有するベアリングカートリッジを用意する工程とを含む。サスペンションアームは、上面および底面と、アクチュエータ回転軸を支持するねじ山を有する貫通孔とを有する。外側スリーブは、フランジを有する下部部材を含む上部円筒部材を有し、上部円筒部材は、サスペンションアームのねじ山と係合するねじ山が形成されている。外側スリーブは、内部スペーサ部材を有する。

本発明のベアリングアセンブリおよびその組み立て方法では、アクチュエータサスペンションアームが、アルミニウムまたはスチールからなる群から選ばれる金属から型打ちされたものであるとよい。また、外側スリーブのフランジが、その係合に際しては、アクチュエータサスペンションアームに対する制限止め部材であるとよい。こうすることにより、組み立てた際の誤差の低減を図ることができるからである。

本発明のベアリングアセンブリおよびその組み立て方法によれば、全体的な部品点数を減少させることができ、製造工程の簡素化が可能となり、コストの低減を図ることができる。

従来の一般的なマルチヘッド磁気ドライブアセンブリの構成を表す斜視図である。 従来のシングルヘッド・デポピュレート構造の構成を表す斜視図である。 本発明における第１の実施の形態としてのピボットベアリングアセンブリの斜視構成を表す部分破断図である。 本発明における第２の実施の形態としてのピボットベアリングアセンブリの要部斜視構成を表す部分破断図である。 本発明における第３の実施の形態としてのピボットベアリングアセンブリの要部斜視構成を表す部分破断図である。

幾何学的構造原理および運動学的構造原理の新規な適用は、本発明の中心をなすものである。部品を統合しつつこれらの原理を適用することは組み立て作業の効率化、高精度化に寄与し、ピボットアクチュエータの信頼性を向上させる。構造原理は、部品の組立に対して必要とされる十分な許容誤差と制約条件とを提供する。製造された部品は、作製が容易で、組立品としてより良好に機能し、応力位置をゼロとすることができる。以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態という。）について、図面を参照して詳細に説明する。

ハードディスクドライブ用のヘッドディスクアセンブリは、アクチュエータの回転軸となるピボット軸を含むロータリーアクチュエータ装置を備える。ハードディスクドライブにおいて、ヘッドサスペンションアセンブリは、ヘッドスライダを磁気ディスク上に位置させることで、ディスクに対する情報の読み書きを進める。ネットワークサーバからパーソナルコンピュータの分野や、デスクトップ型ワークステーションからノートブックシステムの分野にわたって、ハードディスクドライブに課せられた容量に対する要求は、以前にも増して加速度的に高まっている。また、メガバイトあたりのコストが安価であることも望まれていることから、ディスクやヘッドを追加するという従来の方法は、ますます適切ではなくなってきている。むしろ、本来の工学的挑戦は、駆動信頼性、コストおよび耐用年数を改善し続けるということにある。

［第１の実施の形態］
図３（Ａ）および図３（Ｂ）を参照して、本発明における第１の実施の形態としてのピボットベアリングアセンブリ２０について説明する。図３（Ａ）は、ピボットベアリングアセンブリ２０の構成を表す分解斜視図であり、図３（Ｂ）は、ピボットベアリングアセンブリ２０を組み立てた状態を表す。ピボットベアリングアセンブリ２０は、サスペンションアーム２１と、低質量の外側スリーブ２７を有するピボットベアリングカートリッジ２３とを含んでいる。本実施の形態は、ピボットベアリングカートリッジ２３をサスペンションアーム２１に取り付けるためのいくつかの構造上の改良を図ったものである。

ピボットベアリングアセンブリ２０は、以下のようにして作製される。まず、アルミニウムや鉄などの金属から型打ちすることにより、サスペンションアーム２１の外周縁を形成する。次に、サスペンションアーム２１の支持側に型抜きにより貫通孔を設け、その貫通孔の内壁面にねじ山２２を形成する。次に、このねじ山２２に適合するねじ山２４を外周面に有するスリーブ２７を用意する。このスリーブ２７により、サスペンションアーム２１とピボットベアリングカートリッジ２３とが着脱自在に組み立て可能となっている。

このスリーブ２７は、サスペンションアーム２１のねじ山２２と係合するねじ山２４が外周面に形成された円筒部分２７ｂと、その下端に接合され、外側に突出したフランジ部分２７ａとを有する。さらに、スリーブ２７には、その内部に突出する内部スペーサ２７ｃが形成されており、組み合わせ軸受（duplex bearing）２８ａ，２８ｂの相互間隔を適切に保持するようになっている。スリーブ２７の内部スペーサ部２７ｃは、組み合わせ軸受２８ａ，２８ｂの各々におけるアウターレースのみと接するようになっている。内側にねじ山を有するブッシング２９は、組み合わせ軸受２８ａ，２８ｂの各々におけるインナーレースと密接に嵌合する外周面（第１の面）と、下部に位置する組み合わせ軸受２８ｂのインナーレースを支持するためのショルダー部における第２の面とを有する。このような図３（Ａ），３（Ｂ）に示した例では、スリーブ２７の質量が低下することから、材料コストを低くすることができる。同時に、ねじ山２２とねじ山２４とを嵌合させることにより、サスペンションアーム２１をブッシング２９へ回転可能に保持するようにしたので、全体的な部品点数を減少させることができ、製造工程の簡素化が可能となり、コストの低減に有利となる。

［第２の実施の形態］
次に、図４を参照して、本発明における第２の実施の形態としてのピボットベアリングアセンブリについて説明する。

図４は、外側ベアリングスリーブ３１およびサスペンションアーム３４を含むピボットベアリングアセンブリの要部を表す分解断面図である。なお、図４では、上記第１の実施の形態における組み合わせ軸受２８ａ，２８ｂ、およびブッシング２９に相当するものの図示を省略している。外側ベアリングスリーブ３１は、そのフランジ面３３がサスペンションアーム３４の上面に接するように、サスペンションアーム３４に設けられた貫通孔３２に嵌め込まれている。保持リング３５は、所定のツール（図示せず）を用いて孔３６ａ，３６ｂを互いに引き離すことにより拡張され、溝３７に嵌め込まれる。溝３７は、その上端部がサスペンションアーム３４の底面と隣接するように設けられ、その位置において、外側ベアリングスリーブ３１をサスペンションアーム３４に対して強固に固定する。

本実施の形態によれば、全体の部品点数を減少させ、組立コストを低下させることができる。

［第３の実施の形態］
次に、図５（Ａ）および図５（Ｂ）を参照して、本発明における第３の実施の形態としてのピボットベアリングアセンブリについて説明する。

図５（Ａ）は、外側ベアリングスリーブ４１およびサスペンションアーム４５を含むピボットベアリングアセンブリの要部を表す分解断面図であり、図５（Ｂ）は、それらの組図である。なお、図５（Ａ）および図５（Ｂ）では、上記第１の実施の形態における組み合わせ軸受２８ａ，２８ｂ、およびブッシング２９に相当するものの図示を省略している。また、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）と反対側から眺めた様子を表している。外側ベアリングスリーブ４１は、その外周面に形成されたねじ山４２ａを有している。外側ベアリングスリーブ４１は、そのフランジ面４４がサスペンションアーム４５の上面に接するように、サスペンションアーム４５に設けられた貫通孔４３に嵌め込まれている。さらに、適合するねじ山４２ｂを有するナット締結部材４６によって外側ベアリングスリーブ４１がサスペンションアーム４５に固定されるようになっている。

本実施の形態によれば、上記第２の実施の形態と同様に、全体の部品点数を減少させ、組立コストを低下させることができる。

本発明をその好適な実施の形態を参照して詳細に示すとともに説明したが、当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形式的および細部にわたったさまざまな変更が可能であることを理解することができる。

２０…ピボットベアリングアセンブリ、２１，３４，４５…サスペンションアーム、２２…ねじ山、２３…ピボットベアリングカートリッジ、２４…ねじ山、２７…スリーブ、２８ａ，２８ｂ…組み合わせ軸受、２９…ブッシング、３１，４１…外側ベアリングスリーブ、３２，４３…貫通孔、３３，４４…フランジ面、３５…保持リング。

Claims (27)

1. 金属から型打ちされたアクチュエータサスペンションアームに結合され、前記サスペンションアームは、上面および底面と、ハードディスクドライブのアクチュエータ回転軸を把持するねじ山を有する貫通孔とを有するベアリングアセンブリであって、
   低質量の外側スリーブを有するベアリングカートリッジを備え、
   前記外側スリーブは、フランジを有する下部部材を含む上部円筒部材を有し、
   前記上部円筒部材には、前記サスペンションアームの前記ねじ山と係合するねじ山が形成されており、
   前記外側スリーブは、内部スペーサ部材を有する
   ベアリングアセンブリ。
2. 前記アクチュエータサスペンションアームが、アルミニウムまたはスチールからなる群から選ばれる金属から型打ちされたものである請求項１に記載のベアリングアセンブリ。
3. 前記外側スリーブの前記フランジが、前記外側スリーブの係合に際しては、前記アクチュエータサスペンションアームに対する制限止め部材である請求項１に記載のベアリングアセンブリ。
4. 前記内部スペーサ部材は、組み合わせ軸受のアウターレースを互いに分離させるものである請求項１に記載のベアリングアセンブリ。
5. 内部ブッシングを用いて、前記アクチュエータ回転軸を支持するピボット軸を受けるものである請求項１に記載のベアリングアセンブリ。
6. 前記ピボット軸が、前記ベアリングアセンブリを支持する手段を備える請求項５に記載のベアリングアセンブリ。
7. 前記アセンブリが、低価格で入門レベルのハードディスクドライブ用の低コスト構造を可能とする請求項１に記載のベアリングアセンブリ。
8. 金属から型打ちされたアクチュエータサスペンションアームに結合され、前記サスペンションアームは、底面から分離された上面と、ハードディスクドライブのアクチュエータ回転軸を把持する貫通孔とを有するベアリングアセンブリであって、
   ベアリングカートリッジと、
   保持リングと、
   を備え、
   前記ベアリングカートリッジは、低質量の外側スリーブを有し、
   前記外側スリーブは、フランジを有する上端部と円筒下端部とを有し、
   前記円筒下端部は、その直径部に形成された溝を有し、
   前記円筒下端部は、前記貫通孔内に摺動係合し、その後、前記フランジ上端部は前記アクチュエータサスペンションアームの前記上面に接し、
   前記保持リングは、前記溝の内部に挿入され、前記ベアリングを前記アクチュエータサスペンションアームに固定し、
   前記外側スリーブは、内部スペーサ部材を有する
   ベアリングアセンブリ。
9. 前記アクチュエータサスペンションアームが、アルミニウムまたはスチールからなる群から選ばれる金属から型打ちされたものである請求項８に記載のベアリングアセンブリ。
10. 前記外側スリーブの前記上部フランジが、前記外側スリーブの係合し前記アクチュエータサスペンションアームの前記上面に対する制限止め部材である請求項８に記載のベアリングアセンブリ。
11. 前記内部スペーサ部材が、組み合わせ軸受のアウターレースを互いに分離させるものである請求項８に記載のベアリングアセンブリ。
12. 内部ブッシングを用いて、前記アクチュエータ回転軸を支持するピボット軸を受けるものである請求項８に記載のベアリングアセンブリ。
13. 前記ピボット軸が、前記ベアリングアセンブリを支持する手段を有する請求項１２に記載のベアリングアセンブリ。
14. 前記アセンブリが、低価格で入門レベルのハードディスクドライブ用の低コスト構造を可能とする請求項１２に記載のベアリングアセンブリ。
15. 金属から型打ちされたアクチュエータサスペンションアームに結合され、前記サスペンションアームは、底面から分離された上面と、ハードディスクドライブのアクチュエータ回転軸を把持する貫通孔とを有するベアリングアセンブリであって、
    ベアリングカートリッジと、
    ナット締結部材と、
    を備え、
    前記ベアリングカートリッジは、低質量の外側スリーブを有し、前記外側スリーブは、フランジを有する上端部と円筒下端部とを有し、
    前記円筒下端部は、その直径部に形成されたねじ山を有し、
    前記円筒下端部は、前記貫通孔内に摺動係合し、その後、前記フランジ上端部は前記アクチュエータサスペンションアームの前記上面に接し、
    前記ナット締結部材は、前記低質量の外側スリーブを前記アクチュエータサスペンションアームに固定し、
    前記外側スリーブは、内部スペーサ部材を有する
    ベアリングアセンブリ。
16. 前記アクチュエータサスペンションアームが、アルミニウムまたはスチールからなる群から選ばれる金属から型打ちされるものである請求項１５に記載のベアリングアセンブリ。
17. 前記外側スリーブの前記上部フランジが、前記外側スリーブと係合し前記アクチュエータサスペンションアームの前記上面に対する制限止め部材として機能する請求項１５に記載のベアリングアセンブリ。
18. 前記内部スペーサ部材が、組み合わせ軸受のアウターレースを互いに分離させるものである請求項１５に記載のベアリングアセンブリ。
19. 内部ブッシングを用いて、前記アクチュエータ回転軸を支持するピボット軸を受けるものである請求項１５に記載のベアリングアセンブリ。
20. 前記ピボット軸が、前記ベアリングアセンブリを支持する手段を有する請求項１９に記載のベアリングアセンブリ。
21. 前記アセンブリが、低価格で入門レベルのハードディスクドライブ用の低コスト構造を可能とする請求項１５に記載のベアリングアセンブリ。
22. 金属から型打ちされたアクチュエータサスペンションアームを用意する工程と、
    低質量の外側スリーブを有するベアリングカートリッジを用意する工程と、
    を含み、
    前記サスペンションは、上面および底面と、アクチュエータ回転軸を支持するねじ山を有する貫通孔とを有し、
    前記外側スリーブは、フランジを有する下部部材を含む上部円筒部材を有し、前記上部円筒部材は、前記サスペンションアームの前記ねじ山と係合するねじ山が形成されており、
    前記外側スリーブは、内部スペーサ部材を有する
    ベアリングをシングルヘッドハードディスクドライブに取り付けるベアリングアセンブリの組み立て方法。
23. 前記アクチュエータサスペンションアームが、アルミニウムまたはスチールからなる群から選ばれる金属から型打ちされる請求項２２に記載のベアリングアセンブリの組み立て方法。
24. 前記外側スリーブの前記上部フランジが、前記外側スリーブの係合の後、前記アクチュエータ支持アームの前記上面に対する制限止め部材となる請求項２２に記載のベアリングアセンブリの組み立て方法。
25. 前記内部スペーサ部材が、組み合わせ軸受のアウターレース同士を分離させる請求項２２に記載のベアリングアセンブリの組み立て方法。
26. 内部ブッシングを設けることで、前記アクチュエータ回転軸を支持するピボット軸を受けるものとする請求項２２に記載のベアリングアセンブリの組み立て方法。
27. 前記アセンブリが、低価格で入門レベルのハードディスクドライブ用の低コスト構造を可能とするものである請求項２２に記載のベアリングアセンブリの組み立て方法。

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