硬盘磁头臂驱动用枢轴轴承单元

摘要

本发明涉及能减少通过轴承内部的空气流量且飞溅物少的硬盘磁头臂驱动用枢轴轴承单元（10），其具有轴向一端设有法兰的轴构件（12）；并列配置在轴构件（12）周围且具有内圈（14a、16a）、外圈（14b、16b）、配置在内圈（14a、16a）和外圈（14b、16b）间的多个滚动体（14c、16c）、保持多个滚动体（14c、16c）的保持架（14d、16d）、和配置在外圈（14b、16b）轴向端部的密封构件（14e、16e）的一对轴承（14、16）；和设于轴构件（12）轴向另一端并以轴向内侧面（22a）与轴承（14）外圈（14b）轴向端面对置，沿半径向外延伸的密封罩（22）。密封罩（22）呈阶梯状，其轴向内侧面（22a）与轴承（14）密封构件（14e）的轴向间隙（a1）窄于其与外圈（14b）的轴向间隙（a2）。

说明书

技术领域

本发明涉及一种硬盘磁头臂驱动用枢轴轴承单元，更具体而言， 涉及一种减少了通过轴承内部的空气流量并减少了飞溅物（out  particle）的硬盘磁头臂驱动用枢轴轴承单元。

背景技术

作为一例，图3（a）～（c）示出了硬盘驱动器（Hard Disc Drive （以下，也称为HDD））的简要结构。该HDD具有：用于记录信息 （数据）的磁盘（硬盘）2；使该磁盘2旋转的主轴电机4；顶端部安 装有磁头6的作为磁头臂的摇臂8；和设置在该摇臂8的基端部，驱动 该摇臂8旋转的音圈（voice coil）9。

摇臂8借助枢轴轴承单元10支承在HDD的基座（base）Bs上， 并能够转动，当由音圈9驱动其旋转时，磁头6相对于旋转状态的磁 盘2平行移动（trace：追踪）。由此，在HDD中，能够借助磁头6从 磁盘2读取信息，或者向磁盘2写入（记录）信息。

在枢轴轴承单元10上，具有：竖立在HDD的基座Bs上的轴12、 外装有摇臂8的套筒18以及安装在该轴12和套筒18之间的枢轴轴承 14、16。

此外，在枢轴轴承14、16上，具有：作为对向配置并能够相对旋 转的一对滚道圈的内圈14a、16a以及外圈14b、16b，装配于该滚道圈 之间的多个作为能够自由滚动的滚动体的滚珠14c、16c，和将该滚珠 14c、16c保持为每一个都能够自由转动的保持架14d、16d。并且，在 滚道圈之间，安装有用于密封轴承内部的非接触型密封盖14e、16e， 由此，防止异物（例如，尘埃）从轴承外部侵入，并防止封入轴承内 部的润滑脂组合物向轴承外部泄漏。

并且，该枢轴轴承14、16以内圈14a、16a外嵌于轴12、且外圈 14b、16b内嵌于套筒18的状态，轴支着装配于该套筒18的摇臂8， 使该摇臂8能够自由旋转。此外，在套筒18的内周部，具有嵌合在枢 轴轴承14、16相互之间的环状的套圈20。由此，枢轴轴承14、16以 被赋予规定的预压力的状态定位固定于规定位置，形成能够无晃动地 稳定转动的状态，能够使摇臂8以良好的响应性顺畅转动。

近年，随着硬盘（HDD）的高密度化和高容量化的进展，在要求 HDD内部具有高机械精度的同时，还要求具有更高的清洁度。当HDD 内部的磁盘、读数头等附着有异物时，会导致性能的降低或程序出错， 最差情况下，还将导致HDD故障，因此，HDD内部的构件要求具有 高清洁度。

作为HDD内部产生的异物之一，有起因于支承磁头臂的枢轴轴承 单元的润滑脂的飞溅物。由于轴承运动而使得内部的润滑脂被搅拌， 润滑脂内的油分作为微量颗粒被释放到轴承外部，飘浮在HDD的内部， 附着在磁盘、读数头等之上。

作为减少飞溅物的方法，例如有，将轴承的迷宫式密封圈设得较 窄的方法，或者如专利文献1所述，以具有带电性能的材料形成轴承 的密封构件，利用静电力来捕捉颗粒的方法。

此外，在专利文献2所述的硬盘驱动器用枢轴组件中，如图6所 示，公开了为避免设于球轴承120的润滑脂等所产生的气体或尘埃释 放到外部而固定于轴110的轮毂盖140。该轮毂盖140由内周部141和 厚度比内周部141薄的外周部142构成。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-138991号公报

专利文献2：日本特开2004-92666号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，通常，HDD会被认为在其运转时，内部将产生强空气流， 在磁头臂附近也会以掠过枢轴轴承单元的形式产生空气流。由于空气 掠过轴承内部，使得微粒（particle）被释放到外部，仅凭轴承内部的 密封构件很难将其捕捉。

此外，在枢轴单元的上部，出于与密封板相同的目的，安装有如 图3（c）所示的密封罩22。通常，密封罩由板材经模压加工制得，现 有的密封罩22为图4（a）、（b）任一个所示的形状。此外，考虑到 轴承的轴向振摆精度的问题，在其与轴承外圈端面之间需要有一定的 间隙，因此，在现有形状的密封罩中，在密封盖与密封罩之间，形成 有较大间隙（例如，间隙A为0.25mm左右）。由于来自外部的空气 直接出入于该枢轴轴承单元的间隙部分，因此，空气流量的降低和飞 溅物的减少受到限制。

进而，如图5所示，设于轴12的轴向一端的法兰部12a与轴承内 圈端面抵接，另一方面，在轴向内侧面，以不妨碍轴承16旋转的方式 设有阶梯部，从而在其与轴承外圈端面之间形成充分的间隙。因此， 在法兰部12a与外圈16b之间以及在法兰部12a与密封盖16e之间能够 形成较大间隙（例如，间隙B为0.25mm左右），这些间隙部分也成为 空气的流出口和流入口，成为轴承向HDD内部释放飞溅物的主要原因。

另一方面，在图6所示的枢轴组件中，尽管记载有密封件125和 轮毂盖140的内周部141之间的间隙设定为较小的技术方案，但在比 该间隙更靠径向外侧的部分，在轮毂盖140的外周部142与外圈122 的端面之间的整个间隙，形成为较大间隙，未能形成具有足够距离的 迷宫式密封结构。

本发明鉴于上述课题而做出，其目的在于，提供一种能够减少通 过轴承内部的空气流量且飞溅物较少的硬盘磁头臂驱动用枢轴轴承单 元。

解决课题的手段

本发明的上述目的通过下述构成来实现。

（1）一种硬盘磁头臂驱动用枢轴轴承单元，其特征在于，具有：

轴向一端具有法兰部的轴构件；

一对轴承，其并列配置在上述轴构件的周围，分别具有：内圈、 外圈、配置在该内圈和外圈之间的多个滚动体、分别保持该多个滚动 体的保持架、以及配置在该外圈的轴向端部的密封构件；和

密封罩，其安装于上述轴构件的轴向另一端，以轴向内侧面与一 个上述轴承的外圈的轴向端面相面对，并沿半径方向向外延伸，

上述密封罩的轴向内侧面呈阶梯状，使得上述密封罩的轴向内侧 面与上述一个轴承的密封构件之间的轴向间隙窄于其与上述外圈的轴 向间隙。

（2）根据（1）所述的硬盘磁头臂驱动用枢轴轴承单元，其特征 在于，上述密封构件为安装于形成在该外圈的轴向端部的环状槽，并 具有向上述内圈延伸的环状部的密封盖，

上述密封罩的轴向内侧面通过与上述一个轴承的密封盖的环状部 对置的第一密封罩面、比该第一密封罩面更靠近半径方向外侧且在轴 向外侧与上述外圈的轴向端面对置的第二密封罩面、和连接该第一密 封罩面和第二密封罩面的密封罩阶梯面，而形成阶梯状，

上述密封罩的轴向内侧面形成为，上述第一密封罩面与上述一个 轴承的密封盖的环状部的轴向最短间隙窄于上述第二密封罩面与上述 外圈的轴向端面之间的轴向最短间隙，且上述密封罩阶梯面与上述外 圈的轴向端面和上述环状槽的交界位置之间的最短间隙窄于上述第二 密封罩面与上述外圈的轴向端面之间的轴向最短间隙。

（3）根据（2）所述的硬盘磁头臂驱动用枢轴轴承单元，其特征 在于，上述第一密封罩面与上述一个轴承的密封盖的环状部之间的轴 向最短间隙设定为0.1mm以下，上述第二密封罩面与上述外圈的轴向 端面之间的轴向最短间隙设定为0.2mm以下。

（4）根据（2）或（3）所述的硬盘磁头臂驱动用枢轴轴承单元， 其特征在于，上述密封罩阶梯面为剖面呈直线状的倾斜面。

（5）根据（4）所述的硬盘磁头臂驱动用枢轴轴承单元，其特征 在于，上述密封罩的密封罩阶梯面与上述外圈的轴向端面和上述环状 槽的交界位置之间的最短间隙设定为0.1mm以下。

（6）根据（1）～（5）任一项所述的硬盘磁头臂驱动用枢轴轴承 单元，其特征在于，上述法兰部的轴向内侧面形成为，其与上述另一 个轴承的密封构件的轴向间隙窄于其与上述外圈之间的轴向间隙的阶 梯状。

（7）根据（6）所述的硬盘磁头臂驱动用枢轴轴承单元，其特征 在于，上述密封构件为安装于形成在该外圈的轴向端部的环状槽，具 有向上述内圈延伸的环状部的密封盖，

上述法兰部的轴向内侧面通过与上述另一个轴承的密封盖的环状 部对置的第一法兰面、比该第一法兰面更靠半径方向外侧且在轴向外 侧与上述外圈的轴向端面对置的第二法兰面、和连接该第一法兰面和 第二法兰面的法兰阶梯面而形成为阶梯状，

上述法兰部的轴向内侧面形成为，上述第一法兰面与上述另一个 轴承的密封盖的环状部之间的轴向最短间隙窄于上述第二法兰面与上 述外圈之间的轴向最短间隙，并且，上述法兰阶梯面与上述外圈的轴 向端面和上述环状槽的交界位置之间的最短间隙窄于上述第二法兰面 与上述外圈的轴向端面之间的轴向最短间隙。

（8）根据（7）所述的硬盘磁头臂驱动用枢轴轴承单元，其特征 在于，上述第一法兰面与上述另一个轴承的密封盖的环状部之间的轴 向最短间隙设定为0.1mm以下，上述第二法兰面与上述外圈的轴向端 面之间的轴向最短间隙设定为0.2mm以下。

（9）根据（7）或（8）所述的硬盘磁头臂驱动用枢轴轴承单元， 其特征在于，上述法兰阶梯面为剖面呈直线状的倾斜面。

（10）根据（9）所述的硬盘磁头臂驱动用枢轴轴承单元，其特 征在于，上述法兰部的法兰阶梯面与上述外圈的轴向端面和上述环状 槽的交界位置之间的最短间隙设定为0.1mm以下。

（11）根据（1）～（10）中任一项所述的硬盘磁头臂驱动用枢 轴轴承单元，其特征在于，还具有外嵌于上述一对轴承的上述外圈的 壳体。

发明的效果

依据本发明的硬盘磁头臂驱动用枢轴轴承单元，由于密封罩的轴 向内侧面形成为与一个轴承的密封构件之间的轴向间隙窄于其与外圈 的轴向间隙的阶梯状，因此，能够通过使产生于密封罩与轴承之间的 间隙较窄并形成距离长的迷宫式密封结构来减少通过轴承内部的空气 流量，减少飞溅物。

另外，由于密封构件为安装于形成在该外圈的轴向端部的环状槽、 并具有向上述内圈延伸的环状部的密封盖，密封罩的轴向内侧面通过 与密封盖的环状部对置的第一密封罩面、比第一密封罩面更靠半径方 向外侧且在轴向外侧与上述外圈的轴向端面对置的第二密封罩面、和 连接该第一密封罩面和第二密封罩面的密封罩阶梯面而形成为阶梯 状。并且，密封罩的轴向内侧面形成为，第一密封罩面与一个轴承的 密封盖的环状部的轴向最短间隙窄于第二密封罩面与外圈的轴向端面 之间的轴向最短间隙，且密封罩阶梯面与外圈的轴向端面和环状槽的 交界位置之间的最短间隙窄于第二密封罩面与外圈的轴向端面之间的 轴向最短间隙。由此，使得密封罩与轴承之间所产生的间隙缩窄的位 置增加，其结果，通过形成距离更长的迷宫式密封结构，能够减少通 过轴承内部的空气流量并减少飞溅物。

附图说明

图1为本发明一个实施方式的HDD磁头臂用枢轴轴承单元的剖面 示意图。

图2（a）为图1的II部放大图，（b）为图1的II′部放大图。

图3（a）为HDD的整体结构的简要剖视图，（b）为HDD的整 体结构的俯视示意图，（c）为枢轴轴承单元的半剖示意图。

图4（a）和（b）为现有HDD磁头臂用枢轴轴承单元的密封罩部 分的放大图。

图5为现有HDD磁头臂用枢轴轴承单元的法兰部分的放大图。

图6为现有的其它硬盘驱动器用枢轴轴承组件的剖面示意图。

符号说明

10：枢轴轴承单元

14、16：轴承

14a、16a：内圈

14b、16b：外圈

14c、16c：滚珠（滚动体）

14d、16d：保持架

14e、16e：非接触型密封盖（密封构件）

18：套筒（壳体）

22：密封罩

22a：轴向内侧面

22a1：第一密封罩面

22a2：第二密封罩面

22a3：密封罩阶梯面

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的硬盘磁头臂驱动用枢轴轴承单元的一 个实施方式进行详细说明。需要说明的是，由于本实施方式的采用了 枢轴轴承单元的HDD的简要结构与图3（a）~（c）所示结构的HDD 相同，因此，在此仅说明枢轴轴承单元。

如图1～图2（b）所示，枢轴轴承单元10具有：轴向一端具有法 兰部12a的轴构件12、与轴构件12同心配置的作为壳体的套筒（参照 图3）18、以及在轴构件12和套筒18之间并列配置的一对轴承14、 16。

一对轴承14、16分别具有：内圈14a、16a；外圈14b、16b；配 置在该内圈14a、16a和外圈14b、16b之间的多个滚珠（滚动体）14c、 16c；分别保持该多个滚珠14c、16c的保持架14d、16d；以及配置于 该外圈14b、16b的轴向两端部的作为密封构件的非接触型密封盖14e、 16e。此外，在滚动轴承14、16的外圈14b、16b之间，设有环状的套 圈20。

如图2（a）和（b）所示，密封盖14e、16e具有：安装在形成于 该外圈14b、16b的轴向两端部的环状槽14b1、16b1的安装部14e1、 16e1；比该安装部14e1、16e1更靠近轴向外侧，且在径向内侧沿着大 致垂直于轴构件12的中心轴x的方向延伸的环状部14e2、16e2；用于 将抵接于环状槽14b1、16b1的轴向外向侧面14b2、16b2的安装部14e1、 16e1的底部14e3、16e3和环状部14e2、16e2之间进行连接的倾斜部 14e4、16e4。需要说明的是，安装部14e1、16e1除了本实施方式的形 状以外，也可以是通过铆接形成的卷边形状（curl）或由弹性挡环（snap  ring）固定的形状。此外，尽管在本实施方式中，环状部14e2、16e2 形成为沿大致垂直于轴构件12的中心轴x的方向延伸的平板形状，但 只要是向内圈14a、16a延伸的形状，也可以形成为弯曲状。

在轴构件12的轴向另一端，安装有使得轴向内侧面22a与一个轴 承14的外圈14b的轴向端面对置的沿半径方向向外延伸的密封罩22。

该密封罩22的轴向内侧面22a通过与一个轴承14的密封盖14e 的环状部14e2对置，且沿着大致垂直于轴构件12的中心轴x的方向延 伸的第一密封罩面22a1；比第一密封罩面22a1更靠近半径方向外侧， 且在轴向外侧与外圈14b的轴向端面对置，并沿大致垂直方向延伸的 第二密封罩面22a2；以及将第一密封罩面22a1和第二密封罩面22a2 连接的具有剖面呈直线状的倾斜面的密封罩阶梯面22a3而呈阶梯状。 需要说明的是，在本实施方式中，第一密封罩面22a1和第二密封罩面 22a2形成为沿着垂直于轴构件12的中心轴x的方向延伸的平板形状， 但只要是向径向外侧延伸的形状，也可以形成为弯曲状。

此外，密封罩22的轴向外侧面22b也呈阶梯状，具体而言，轴向 内侧面22a的密封罩阶梯面22a3比轴向外侧面22b的密封罩阶梯面 22b1更靠近径向外侧，在径向上，两密封罩阶梯面22a3、22b1之间的 部分形成为厚壁状。需要说明的是，轴向外侧面22b的密封罩阶梯面 22b1以外的表面也形成为沿着大致垂直于轴构件12的中心轴x的方向 延伸的平面形状。

并且，密封罩22的轴向内侧面22a形成为，其与一个轴承14的 密封盖14e的轴向间隙a1窄于其与外圈14b的轴向间隙a2。即，密封 罩22的轴向内侧面22a形成为，第一密封罩面22a1与一个轴承14的 密封盖14e的环状部14e2之间的轴向最短间隙a1窄于第二密封罩面 22a2与外圈14b的轴向端面之间的轴向最短间隙a2。

此外，第一密封罩面22a1与密封罩阶梯面22a3的交界位置22a4 位于比密封盖14e的环状部14e2的径向外端部14e5更靠径向外侧的位 置，密封罩阶梯面22a3与第二密封罩面22a2的交界位置22a5位于比 外圈14b的轴向端面和环状槽14b1的交界位置14b3更靠径向外侧的 位置。

并且，密封罩22的密封罩阶梯面22a3与外圈14b的轴向端面和 环状槽14b1的交界位置14b3之间的最短间隙a3窄于第二密封罩面 22a2与外圈14b的轴向端面之间的轴向最短间隙a2。

因此，通过密封盖14e与内圈14a之间的径向间隙、以及密封盖 14e的环状部14e2与密封罩22的第一密封罩面22a1之间的轴向最短 间隙a1、密封罩阶梯面22a3与外圈14b的轴向端面和环状槽14b1的 交界位置14b3之间的最短间隙a3，形成长距离迷宫式密封结构。由此， 能够提供一种减少了掠过轴承内部的空气的量且颗粒释放较少的枢轴 轴承单元10。

特别是在比形成于密封盖14e的环状部14e2与密封罩22的第一 密封罩面22a1之间的狭窄间隙区域更靠径向外侧的位置，进一步设有 形成于密封罩阶梯面22a3与外圈14b的交界位置14b3之间的狭窄间隙 区域，因此，能够抑制密封罩22与轴承14之间的轴向间隙中的空气 流动。

需要说明的是，在本实施方式中，第一密封罩面22a1与轴承14 的密封盖14e的环状部14e2之间的轴向最短间隙a1设定为0.01mm以 上且0.1mm以下，第二密封罩面22a2与外圈14b的轴向端面之间的轴 向最短间隙a2设定为0.04mm以上且0.2mm以下，外圈14b的轴向端 面和环状槽14b1的交界位置14b3与密封罩22的密封罩阶梯面22a3 之间的最短间隙a3设定为0.01mm以上且0.1mm以下。

此外，轴构件12的法兰部12a的轴向内侧面12b通过与另一轴承 16的密封盖16e的环状部16e2对置且沿着大致垂直于轴构件12的中 心轴x的方向延伸的第一法兰面12b1；比第一法兰面12b1更靠半径方 向外侧，且在轴向外侧与外圈16b的轴向端面对置，并沿大致垂直方 向延伸的第二法兰面12b2；以及将第一法兰面12b1和第二法兰面12b2 连接且作为剖面呈直线状的倾斜面的法兰阶梯面12b3，以径向外侧较 薄的方式形成阶梯状。

并且，法兰部12a的轴向内侧面12b形成为，其与另一轴承16的 密封盖16e的轴向间隙b1窄于其与外圈16b的轴向间隙b2。即，法兰 部12a的轴向内侧面12b形成为，第一法兰面12b1与另一个轴承16 的密封盖16e的环状部16e2之间的轴向最短间隙b 1窄于第二法兰面 12b2与外圈16b的轴向端面之间的轴向最短间隙b2。

并且，第一法兰面12b1和法兰阶梯面12b3的交界位置12b4位于 比密封盖16e的环状部16e2的径向外端部16e5更靠径向外侧的位置， 法兰阶梯面12b3和第二法兰面12b2的交界位置12b5位于比外圈16b 的轴向端面和环状槽16b1的交界位置16b3更靠径向外侧的位置。

并且，法兰部12a的法兰阶梯面12b3与外圈16b的轴向端面和环 状槽16b1的交界位置16b3之间的最短间隙b3，形成为窄于第二法兰 面12b2与外圈16b的轴向端面之间的轴向最短间隙b2。

因此，通过密封盖16e与内圈16a之间的径向间隙、密封盖16e 与法兰部12a的轴向内侧面12b之间的轴向最短间隙b1、以及法兰阶 梯面12b3与外圈16b的轴向端面和环状槽16b1的交界位置16b3之间 的最短间隙b3，形成长距离迷宫式密封结构。由此，也能够实现在轴 向一端减少了掠过轴承内部的空气的量、并且颗粒释放较少的枢轴轴 承单元10。

特别是在比形成于密封盖16e的环状部16e2和法兰部12a的第一 法兰面12b1之间的狭窄间隙区域更靠径向外侧的位置，进一步设有形 成于法兰阶梯面12b3和外圈16b的交界位置16b3之间的狭窄间隙区 域，因此能够抑制法兰部12a与轴承16之间的轴向间隙中的空气流动。

需要说明的是，在本实施方式中，第一法兰面12b1与轴承16的 密封盖16e的环状部16e2之间的轴向最短间隙a1设定为0.01mm以上 且0.1mm以下，第二法兰面12b2与外圈16b的轴向端面之间的轴向最 短间隙a2设定为0.04mm以上且0.2mm以下，外圈16b的轴向端面和 环状槽16b1的交界位置16b3与法兰部12a的法兰阶梯面12b3之间的 最短间隙b3设定为0.01mm以上且0.1mm以下。

在此，使用具备本实施方式的密封罩22的枢轴轴承单元和具备如 图4（a）所示的现有密封罩22的现有枢轴轴承单元，就颗粒的释放量 进行了试验。在本试验中，为了便于比较，枢轴轴承单元的法兰部12a 均为具有现有的如图5所示的阶梯状。需要说明的是，所用轴承的尺 寸为外径8mm、内径5mm，宽2.5mm，密封罩20的轴向内侧面20a 与密封构件14e之间的轴向最短间隙a1在本实施方式中为0.09mm，在 现有技术中为0.27mm。

其结果为，相对于使用了现有的密封罩22时的颗粒量0.448μm³／分钟，使用本实施方式的密封罩22时的颗粒量为0.049μm³／分钟， 能够确认：通过使用本实施方式的密封罩22，抑制了颗粒的释放量。

接着，使用具备本实施方式的密封罩22和法兰部12a的枢轴轴承 单元，以及本实施方式的密封罩22和图5所示的现有的法兰部12a， 就颗粒的释放量进行了试验。其结果为，使用了本实施方式的法兰部 12a时的颗粒量为0.007μm³／min，能够确认：通过使用本实施方式的 法兰部12a，进一步抑制了颗粒的释放量。

此外，本发明不限于上述实施方式，可进行适当的变形和改良。

例如，轴承14、16不特别限于附图所示结构，可根据HDD的使 用目的和使用条件等采用任意结构。此外，轴构件12采用了沿轴心部 延伸方向贯通的中空结构，但也可以采用实心结构。

此外，本实施方式的密封罩22由径向上具有不同壁厚尺寸的构件 构成，且利用加工精度高的切削加工形成。但是，密封罩22也可通过 对满足本发明的轴向最短间隙a1、a2、a3的关系的平板状构件实施模 压加工，使其弯曲来构成，该情况下能够以较低的成本进行制造。