JP3695127B2 - 密封板付転がり軸受 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係る密封板付転がり軸受は、例えばハードディスクドライブ装置（ＨＤＤ）、フレキシブルディスクドライブ装置（ＦＤＤ）等の磁気ディスクドライブ装置に組み込む電動モータのスピンドルを支持する為に、或はヘッドを支持するスイングアームを揺動自在に支持する為に利用する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータ等の記憶装置として使用するＨＤＤは、例えば特開平７−１１１０５３号公報に記載されている様に、図２３に示す様な構造を有する。ＨＤＤの使用時にハードディスク１は、ダイレクトドライブ型の電動モータにより高速で回転する。この電動モータの駆動軸、或は、先端部にヘッド２を設けたスイングアーム３の基端部は、例えば図２４に示す様な転がり軸受４により、モータケースに対して回転自在に、或は支持軸に対し揺動変位自在に支持している。
【０００３】
上記転がり軸受４は、内周面に外輪軌道５を有する外輪６と、外周面に内輪軌道７を有する内輪８と、これら外輪軌道５と内輪軌道７との間に転動自在に設けられた複数の転動体９、９とを備える。これら各転動体９、９は、全体を円環状に形成した、金属製の波形保持器、或は合成樹脂製の冠型保持器等の保持器１０により、円周方向に亙って互いに間隔をあけた状態で、転動自在に保持している。更に、上記外輪６の両端部内周面には密封板であるシールド板１１、１１の外周縁部を係止すると共に、これら各シールド板１１、１１の内周縁を上記内輪８の両端部外周面に近接させて、上記各転動体９、９を設置した空間部分の内外を仕切っている。
【０００４】
尚、図２４に示した転がり軸受４の場合に上記各シールド板１１、１１の外周縁は、上記外輪６の内周面両端部に形成した係止溝１２、１２に、かしめ付けにより係止している。即ち、金属板により全体を円輪状に形成した上記各シールド板１１、１１の外周縁に、断面形状が略円形の折り返し部１３、１３を形成し、これら各折り返し部１３、１３を上記各係止溝１２、１２の内径側に位置させた状態で上記各折り返し部１３、１３を直径方向外方に塑性変形させる（かしめ広げる）事により、上記各シールド板１１、１１の外周縁部を上記各係止溝１２、１２に、図２４〜２５に示す様に係止している。
【０００５】
尚、上述の様な転がり軸受４を構成する外輪６の内周面と内輪８の外周面との間に存在して複数の転動体９、９を設けた空間１４の両端開口部を塞ぐ密封板として従来から、図２４〜２５に示す様なシールド板１１の他、図２６〜２８に示す様な構造のものも知られている。先ず、図２６〜２７に示した第２〜３例のシール板１１ａ、１１ｂの場合には、ゴム等の弾性材１５ａ、１５ｂを金属製の芯金１６ａ、１６ｂにより補強して成る。この様なシール板１１ａ、１１ｂは、上記弾性材１５ａ、１５ｂの外周縁部で上記各芯金１６ａ、１６ｂの外周縁から直径方向外方に突出した部分を、外輪６の端部内周面に形成した係止溝１２に、上記弾性材１５ａ、１５ｂの弾性を利用して係止する事により、上記外輪６の端部内周面に係止している。
【０００６】
又、図２８に示した第４例の場合には、金属製のシールド板１１ｃの外周縁部に形成した折り返し部１３ａの外周面に、この外周面のほぼ全面に亙って、ゴム、エラストマー等の有機材料系の弾性材１７を添着している。この様なシールド板１１ｃの外周縁部を外輪６の端部内周面に形成した係止溝１２に係止した状態では、上記弾性材１７が上記折り返し部１３ａの外周面と上記係止溝１２の内面との間で弾性的に圧縮され、これら両面同士の間をシールする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図２４〜２８に示す様なシールド板１１、１１ｃ、或はシール板１１ａ、１１ｂを備えた、従来の密封板付転がり軸受の場合には、次の様な点を改良する事が望まれている。先ず、図２４〜２５に示した第１例の構造の場合には、シールド板１１の外周縁部と係止溝１２の内面との間のシール性が十分とは言えず、この部分から空間１４内に充填したグリース及びこのグリース中の基油成分が染み出す可能性がある。即ち、上記シールド板１１の外周縁部と係止溝１２の内面とは、互いに金属同士で接触している為、上記シールド板１１の外周縁部と係止溝１２の内面との間に、微小な隙間が存在する可能性がある。更には、後述する様に、折り返し部１３の途中の不連続部２７、２７（図１１、１３）の存在等により、不可避的な隙間が形成される。この為、上記グリース又はこのグリース中の基油成分が、上記微小な隙間等を通じて密封板付転がり軸受外に漏出する可能性がある。ＨＤＤやＦＤＤ等に組み込まれる密封板付転がり軸受から漏出したグリース又はこのグリース中の基油成分等の異物は、清浄であるべきハードディスクの設置空間を汚染し、ＨＤＤやＦＤＤ等を組み込んだコンピュータ機器が誤動作する原因となる為、好ましくない。
【０００８】
これに対して、図２６〜２８に示した第２〜４例の構造の場合には、グリース又はこのグリース中の基油成分が密封板付転がり軸受外に漏出する事を防止する効果が大きい代わりに、弾性材の破片が清浄であるべきハードディスクの設置空間内に飛散する可能性がある。即ち、図２６〜２８に示した第２〜４例の構造は何れも、シール板１１ａ、１１ｂ自体を構成する弾性材１５ａ、１５ｂ、若しくはシールド板１１ｃを構成する金属板に添着した弾性材１７の一部が、空間１４と反対側に露出している。又、上記各弾性材１５ａ、１５ｂ、１７は、上記各シール板１１ａ、１１ｂ、或はシールド板１１ｃの外周縁を係止溝１２に係止する際に一部が破断し、その結果生じた細片が清浄であるべきハードディスクの設置空間を汚染する可能性がある。更には、図２６〜２８に示した構造の場合に、弾性材１５ａ、１５ｂとしてゴムを使用すると、ゴム中に含まれる添加剤や加硫剤が上記清浄空間を汚染する、所謂ケミカル・コンタミネーションが発生する可能性もある。弾性材１５ａ、１５ｂの構成材料として弗素ゴムを使用したり、二次加硫を行なえば、上記ケミカル・コンタミネーションの問題を或る程度低減できるが、材料費或は加工コストが嵩む。
本発明の密封板付転がり軸受は、この様な問題を何れも解消すべく発明したものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の密封板付転がり軸受は、前述した従来から知られている密封板付転がり軸受と同様に、内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、上記外輪の端部内周面でこの外輪軌道から外れた部分に全周に亙って設けられた係止溝と、全体を円輪状に形成され、外周縁部をこの係止溝に係止する事により上記外輪の端部内周面に係止された密封板とを備える。
【００１０】
特に、本発明の密封板付転がり軸受に於いては、上記密封板の内側面外径寄り部分のうち、この密封板の外周縁よりも内径寄り部分で上記係止溝の内側側面に対向する部分には弾性を有するシール材が、全周に亙って添着されている。そして、上記密封板を上記係止溝に係止した状態でこのシール材は、この密封板の内側面外径寄り部分とこの係止溝の内側側面との間で弾性的に挟持されている。
本発明の密封板付転がり軸受の場合には、上記構成に加えて、上記密封板の外周縁は、円輪状の金属板の外周縁部に円周方向に亙り互いに等間隔に形成した複数の切り欠き同士の間を折り返して成る折り返し部を上記係止溝に係止する事により、この係止溝に係止されている。そして、上記各切り欠きの数をｎとし、上記各転動体の数をｚとした場合に、ｎ≧４、ｎ≠ｚ、ｎ≠ｚ±１、ｎ≦２ｚを満たす。
【００１１】
【作用】
上述の様に構成される本発明の密封板付転がり軸受の場合には、密封板の内側面外径寄り部分と上記係止溝の内側側面との間で弾性的に挟持されたシール材が、外輪の内周面と内輪の外周面との間に存在して複数の転動体を設けた空間からグリースの基油成分が漏出する事を防止する。上記シール材は、密封板の内側面外径寄り部分と上記係止溝の内側側面との間で弾性的に挟持されるのみで、密封板付転がり軸受外に露出しない。従って、上記シール材が、密封板付転がり軸受を設置した空間内を汚染する原因とはなりにくい。
本発明の密封板付転がり軸受の場合には、上記作用に加えて、上記密封板の組み付けに伴う外輪の微小な弾性変形に拘らず、密封板付転がり軸受の運転時に回転非同期成分が発生するのを防止できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１〜３は、本発明に関する参考例の第１例を示している。尚、本参考例の特徴は、密封板であるシールド板１１ｄの外周縁部と外輪６の端部内周面に形成した係止溝１２との係合部のシール性を十分に確保し、且つ、この係合部に設けるシール材１８の破片等の異物が密封板付転がり軸受外に出る事を防止する為の構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述した従来の密封板付転がり軸受と同様であるから、同等部分に関する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本参考例の特徴部分を中心に説明する。
【００１３】
シールド板１１ｄは、ステンレス鋼板等の金属薄板により、或は合成樹脂等の非金属製の薄板により、全体を円輪状に形成しており、外周縁部には断面形状が略円形の折り返し部１３を、全周に亙って形成している。一方、上記シールド板１１ｄの外周縁を装着すべき上記外輪６の端部内周面には、係止溝１２を、全周に亙って形成している。この係止溝１２の左右両側を仕切る１対の側面１９ａ、１９ｂのうち、内側、即ち外輪軌道５側の側面１９ａは、外側、即ち端面寄りの側面１９ｂよりも高く（外輪２の直径方向に亙る幅寸法を大きく）している。この様な係止溝１２に上述の様なシールド板１１ｄを装着するには、上記折り返し部１３を上記係止溝１２の内径側開口部に整合させた状態でこの折り返し部１３を幅方向に押し潰し、この折り返し部１３の直径を大きくする方向に塑性変形させる（かしめ広げる）事により、上記係止溝１２と折り返し部１３とを係合させる。
【００１４】
上記シールド板１１ｄの直径方向中間部外径寄り部分、即ち、このシールド板１１ｄの直径方向中間部に形成した段付傾斜部２０と上記折り返し部１３との間部分には、平坦部２１を形成している。この平坦部２１の内径Ｒ21は、上記外輪６の内径Ｒ6 よりも小さくしている。そして、上記平坦部２１の内側面（図１〜３の左側面）に、耐熱性、耐油性を有する有機弾性材であるシール材１８を、全周に亙って添着している。このシール材１８の外径Ｄ18は上記外輪６の内径Ｒ6 よりも大きく、同じくこのシール材１８の内径Ｒ18は上記外輪６の内径Ｒ6 よりも小さい（Ｄ18＞Ｒ6 ＞Ｒ18＞Ｒ21）。従って、上記シールド板１１ｄを上記係止溝１２に係止した状態で上記シール材１８は、上記平坦部２１の内側面と上記係止溝１２の内側側面１９ａとの間で弾性的に挟持される。更に、上記シール材１８の一部には、上記係止溝１２の開口周縁部に全周に亙って存在する端縁部２２が食い込む。
【００１５】
上述の様に構成される本参考例の密封板付転がり軸受の場合には、上記平坦部２１の内側面と上記係止溝１２の内側側面１９ａとの間で弾性的に挟持されたシール材１８が、前記外輪６の内周面と内輪８の外周面との間に存在して複数の転動体９を設けた空間１４からグリース又はこのグリース中の基油成分が漏出する事を防止する。特に、上記シール材１８の一部で上記端縁部２２との当接部の面圧は高く、この当接部のシール性は十分に高い。この為、粘度の低い上記基油成分の漏洩防止も有効に図れる。
【００１６】
尚、外輪６の両端部内周面に形成した、シールド板１１ｄの外周縁部を係止する為の係止溝１２と、転動体９が走行する外輪軌道５とは、旋盤工程に於いて、これら係止溝１２及び外輪軌道５に見合う形状を有する総形バイトにより、同時に切削加工する。この為、上記係止溝１２の側面１９ａは、実際には図２〜３に示す様な垂直壁とはならず、後述の図８〜１６に示す実施の形態の１例の様に、上記外輪６の中心軸に直交する面に対し、僅か（図１４の角度θ）に傾斜している。この傾斜角度（θ）は、通常は０〜１５°の範囲であり、好ましくは５〜１０°の範囲に規制する。この様に傾斜した、上記側面１９ａに、弾性を有するシール材１８を介してシールド板１１ｄの平坦部２１を押圧すると、このシール材１８は、上記側面１９ａと平坦部２１とに挟持されて、上記係止溝１２の開放側である内径側に流動する。そして、この流動の結果、上記側面１９ａと平坦部２１との間に挟持された弾性材製のシール材１８の体積が一定になって、このシール材１８の厚さが均一となる。この様に、シール材１８の厚さを均一にする為に、実際の場合には上記平坦部２１も、やはり後述の図８〜１６に示す実施の形態の第２例の様に、上記側面１９ａと同方向に傾斜させている。但し、上記シール材１８を塗布する、上記平坦部２１の傾斜角度は、上記側面１９ａの傾斜角度よりも僅かに大きく、θ＋α（図１４参照）とする事が望ましい。この余分の角度αの大きさは、好ましくは０〜５°とする。
【００１７】
図４は、本参考例による基油の漏洩防止効果を確認する為、本発明者が行なった実験の結果を示している。実験は、内径が５mmで、外輪の内周面両端部にそれぞれシールド板を装着した深溝型玉軸受を使用して行なった。上記図４の縦軸は、１対のシールド板同士の間の空間内に充填したグリースが実験の経過と共に減少する割合を、横軸は実験の経過時間を、それぞれ表している。又、この図４で「○」印を結んだ曲線αは、図１〜３に示す様な本参考例の密封板付転がり軸受の実験結果を、「＊」印を結んだ曲線βは、図２４〜２５に示した様な従来の密封板付転がり軸受の実験結果を、それぞれ表している。尚、実験は、雰囲気温度を７０℃として、外輪を１００００r.p.m.で回転させる事により行なった。使用したグリースは、ＮＳハイリューブグリース｛＝マルテンプＳＲＬグリース（共同油脂製）｝である。この様な実験の結果を表す図４から明らかな通り、本参考例の密封板付転がり軸受の場合には、グリース又はこのグリース中の基油成分の漏出を抑えて、これらグリース又は基油成分の漏出に基づく各種不都合の発生を防止できる。又、グリース及び基油成分の減少を抑える事により、転がり軸受の潤滑性能を長期間に亙って維持する事が可能になり、密封板付転がり軸受、並びにＨＤＤ等この密封板付転がりを組み込んだ各種機器の耐久性向上も図れる。
【００１８】
更に、上記シール材１８は、シールド板１１ｄの平坦部２１と前記側面１９ａとの間で弾性的に挟持されるのみで、密封板付転がり軸受外に露出しない。従って、上記シール材１８の一部が欠けたり遊離する等の問題を防止でき、密封板付転がり軸受を設置した空間内を汚染する原因とはなりにくい。この為、シール材１８の細片等、グリースの基油成分以外の異物に基づく各種不都合の発生も有効に防止できる。
【００１９】
尚、上記シール材１８を構成する有機弾性材の材質並びに厚さは、上記シールド板１１ｄを装着すべき転がり軸受の大きさ等に応じて設計的に定める。上記シール材１８の材質として特に好適なものとしては、熱又は光による重合反応で硬化するエポキシ系、ポリウレタン系、反応性アクリル系、ポリエステル系、ビニルエーテル系の樹脂がある。特に、本発明を実施する場合に、上記樹脂のうちから選択した、粘度が8000±2000cst の範囲にあるものを使用する。尚、粘度は温度の影響を受け、通常使われる室温に対して当該樹脂の周囲温度を下げれば塗布した樹脂は盛り上り、温度が高くなると平坦になる傾向を持つ。そこで、作業環境温度を適切に設定して、上記シール材１８の塗布部の厚さをコントロールする事も可能である。
【００２０】
例えば、紫外線硬化型樹脂の場合には、紫外線照射前にシールド板１１ｄに塗布した樹脂とこのシールド板１１ｄとの環境温度を下げて、塗布した樹脂の盛り上り量をコントロールすれば、より少ない樹脂量で塗布した樹脂の肉厚を大きくできる。即ち、紫外線硬化型樹脂では、紫外線はこの紫外線硬化型樹脂の厚さ方向に関して、最大３mm厚さ程度まで透過できる。そこで、上記シールド板１１ｄの平坦部２１に塗布する紫外線硬化型樹脂の厚さを、好ましくは０．０２〜０．５mm程度とし、更に好ましくは０．０４〜０．２mmとする。上記シール材１８として、熱硬化型樹脂を使用する場合も、同様の事が言える。例えば、紫外線硬化型樹脂を使用して、塗布した樹脂を紫外線照射により硬化させた場合、大気中で紫外線照射させると硬化した樹脂表面は粘着性を有する。この粘着性を利用して、上記シールド板１１ｄの平坦部２１に塗布したシール材１８と前記係止溝１２の側面１９ａとの間の密封性を向上させる事もできる。又、紫外線照射を窒素雰囲気中で行なう事により、樹脂を硬化させて得られるシール材１８の表面を滑らかにする事もできる。尚、滑らかな表面を有するシール材１８を添着したシールド板１１ｄの場合、このシールド板１１ｄを上記係止溝１２に組み込む際に使用する、自動組み付け装置のハンドリングを円滑に行なわせる事ができる。
【００２１】
更に、前述した様な樹脂に、油との不親和性を有する弗素等を添加し、上記シール材１８と油との不親和性を向上させる事もできる。何れにしても、このシール材１８を構成する有機弾性材の、全硬化状態での硬度は、ＪＩＳ硬度で３０〜８５程度とする事が適当である。又、上記シール材１８の自由状態（シールド板１１ｄを外輪６に装着する以前の状態）での厚さＴ18（図１）は、図１〜３に示す様に、前記折り返し部１３をかしめ広げる事により、シールド板１１ｄの外周縁部を前記係止溝１２に係止する構造を採用した場合には、シールド板１１ｄを構成する金属板の厚さＴ11d （図１）の０．３〜１．５倍程度にする｛Ｔ18＝（０．３〜１．５）Ｔ11d ｝事が好ましい。上記シール材１８の厚さをこの程度にすれば、このシール材１８と前記端縁部２２との当接部の当接圧を適正値にして、シール性とこのシール材１８の耐久性の確保とを高次元で両立させる事ができる。
【００２２】
次に、図５〜６は、本発明に関する参考例の第２例を示している。本参考例の場合には、シールド板１１ｅの外周縁部に弾性傾斜部２３を形成し、この弾性傾斜部２３の弾性変形に基づき、このシールド板１１ｅの外周縁部を、外輪６の端部内周面に形成した係止溝１２に係止している。この様な本参考例の構造を採用する場合、平坦部２１の内側面に添着するシール材１８の自由状態での厚さＴ18は、シールド板１１ｅを構成する金属板の厚さＴ11e の０．２〜１．２倍程度にする｛Ｔ18＝（０．２〜１．２）Ｔ11e ｝事が好ましい。その他の部分の構成及び作用は、上述した第１例の場合と同様である。
【００２３】
次に、図７は、本発明に関する参考例の第３例を示している。本参考例の場合には、外輪６の端部内周面に形成した係止溝１２の内側側面１９ａに微細な凹溝２４、２４を１乃至複数本（図示の例では２本）、それぞれ全周に亙って形成している。シールド板１１ｄの外周縁部に設けた折り返し部１３を上記係止溝１２に係止した状態では、上記シールド板１１ｄの平坦部２１の内側面に添着したシール材１８の一部が上記各凹溝２４、２４内に進入する。そして、これら各凹溝２４、２４の開口縁部と上記シール材１８の一部とが、全周に亙って十分に大きな当接圧で当接し、上記外輪２に対する上記シールド板１１ｄの装着部のシール性を、より一層向上させる。その他の構成及び作用は、前述した参考例の第１例の場合と同様である。
【００２４】
次に、図８〜１６は、本発明の実施の形態の１例を示している。本例に組み込むシールド板１１ｆを造るには、先ず、素材となる金属板にプレスによる打ち抜き加工を施して図１０に示す様な中間素材２５とする。この中間素材２５は、全体を円輪状とし、外周縁部にそれぞれがＶ字形である複数の切り込み２６、２６を、円周方向に亙り互いに等間隔で形成している。この様な中間素材２５は、円周方向に隣り合う切り込み２６、２６同士の間部分を同方向に折り返す（カールさせる）事により、図１１、１３、１４、１５に示す様な折り返し部１３とすると共に、平坦部２１及び段付傾斜部２０を有するシールド板１１ｆとする。尚、この様にして折り返し部１３を形成した場合に、この折り返し部１３の円周方向複数個所には、図１１、１３、１５に示す様に、スリット状の不連続部２７、２７が形成されるが、これら各不連続部２７、２７の幅がほぼ一定になる様に、上記各切り込み２６、２６の傾斜角度を規制しておく。この様にすれば、上記折り返し部１３を、上記各切り込み２６、２６の数と同じ略正多角形を構成する、滑らかな形状にできる。尚、この様な切り込み２６、２６の数ｎは４個所以上（ｎ≧４）とし、上記シールド板１１ｆを組み込むべき転がり軸受の転動体の数をｚとした場合に、ｎ＝ｚ、ｚ±１となる数は除外し、且つ、ｎ≦２ｚとする。この理由は、上記シールド板１１ｆの組み付けに伴う外輪６の微小な弾性変形に拘らず、密封板付転がり軸受の運転時に回転非同期成分が発生するのを防止する為である。
【００２５】
上述の様に構成したシールド板１１ｆの平坦部２１の片面で、上記折り返し部１３と反対側の面（図８、１４の左面）には、図８、１２、１３、１４、１６に示す様に、前述した様なシール材１８を全周に亙って塗布する。尚、このシール材１８の実際の断面形状は、図１４に示す様に、中央部が厚く、両端部に向けて徐々に薄くなる、円弧状になる。又、この様なシール材１８の塗布位置は、図８に示す様に、係止溝１２の側面１９ａの端縁部２２が、このシール材１８の幅方向（図８の上下方向）中央部に位置する様に規制する。この理由は、この端縁部２２を上記シール材１８の最も厚さが大きくなった部分に当接させて、十分なシール性を確保する為である。
【００２６】
尚、図１２は、上記平坦部２１の片面に上記シール材１８を、理想的に塗布した状態を示している。但し、実際にシール材１８を塗布する場合には、この様に理想的にはならず、図１６に示す様に、幅寸法が円周方向に亙り変動する事が避けられない。即ち、実際の場合、上記シール材１８の幅は、前記折り返し部１３のスリット状の不連続部２７、２７の近傍部分で広くなり、これら各不連続部２７、２７から離れた部分で狭くなる傾向になる。シール材１８の幅の変動自体は特に大きな問題とはならないが、幅の変動に伴う厚さの変動が問題になる。即ち、上記シール材１８の厚さが、幅が広い部分では小さくなり、幅が狭い部分では大きくなる。この様な厚さの変動が著しくなると、上記シール材１８によるシール効果が損なわれる為、塗布幅を一定にして厚さの変動を抑える事が重要になる。この様な観点から、上記シール材１８の塗布幅の目標値に対する変動を１０％以下に抑える事が望ましい。
【００２７】
又、上記シール材１８の厚さは、図８に示す様に外輪６に装着した状態でのシール性を確保できる様に、前記シールド板１１ｆの変形を考慮して定める。即ち、前述の図１０に示した中間素材２５の外周寄り部分を塑性変形させて上記折り返し部１３を形成すると、上記シール材１８を塗布すべき平坦部２１は、図１３に誇張して示す様に、前記各不連続部２７、２７に近い部分が凸に、これら各不連続部２７、２７から遠い部分が凹になる方向に僅かに湾曲する。そこで、最も凹んだ、円周方向に隣り合う不連続部２７、２７間の中央部分に存在するシール材１８も、上記平坦部２１と前記端縁部２２との間で、十分な力で弾性的に挟持される様に、上記シール材１８の最低厚さを決定する。
【００２８】
上述の様なシール材１８を添着したシールド板１１ｆは、図１４〜１５に示す様な工程を経て、図８〜９に示す様に、転がり軸受を構成する外輪６の両端部内周面に形成した係止溝１２に係止する。尚、上記シールド板１１ｆの外径は、上記各不連続部２７、２７を含む部分が最大となっている。そこで、係止溝１２に装着する以前に於ける、この部分での上記シールド板１１ｆの最大外径を、この係止溝１２の側面１９ｂ側の内径よりも僅かに小さくしている。この様なシールド板１１ｆは、図１４〜１５に示す様に、上記係止溝１２に整合させた状態からこの係止溝１２内に挿入した後、前記折り返し部１３を軸方向に押し潰す様に塑性変形させて、この折り返し部１３の外径を広げ、図８〜９に示す様に、この折り返し部１３を上記係止溝１２に係止する。この作業により、上記シールド板１１ｆの外周縁部がこの係止溝１２に係止されると共に、上記シール材１８の幅方向中央部が、前記端縁部２２に、全周に亙り押し付けられて、上記シールド板１１ｆと外輪６との間をシールし、グリース又はこのグリース中の基油成分等の異物が、外部に漏洩する事を防止する。
【００２９】
尚、上述の様な形状を有するシールド板１１ｆと外輪６の係止溝１２との間に生ずる微小隙間の多くは、前記不連続部２７、２７と、外径が小さくなった、円周方向に隣り合う不連続部２７、２７間の中央部分とで生じる。これら各部分に生じる隙間を完全になくし、これら各隙間部分から上記異物の漏洩防止を図る事は非常に難しい。これに対して本発明の密封板付転がり軸受の場合には、上記各隙間よりも転がり軸受の内部寄りに存在する、前記平坦部２１と端縁部２２との間で、上記シール材１８を挟持しているので、上記隙間の存在に関係なく、上記異物の漏洩防止を図れる。この結果、低コストでしかも良好な密封性を有するシールド板１１ｆ付の転がり軸受の実現を図れる。
【００３０】
次に、図１７〜２２は、本発明に関する参考例の第４〜９例を示している。
先ず、図１７に示した第４例の場合には、シールド板１１ｆの内側面内周寄り部分に第二のシール材２８を全周に亙って添着すると共に、この第二のシール材２８の先端縁を、内輪８の外周面に形成した段部２９に近接対向させている。
次に、図１８に示した第５例の場合には、シールド板１１ｆの内周縁部に、内輪８の外周面に形成した段部２９に向け折れ曲がった折れ曲がり部３０を形成すると共に、この段部２９の外周側で上記シールド板１１ｆの内側面内周寄り部分に第二のシール材２８を全周に亙って添着している。そして、この第二のシール材２８の先端縁を、上記段部２９に近接対向させている。
又、図１９に示した第６例の場合には、シールド板１１ｆの内周縁部に形成した折れ曲がり部３０の先端縁に第二のシール材２８を全周に亙って添着し、この第二のシール材２８の先端縁を、内輪８の外周面に形成した段部２９に近接対向させている。
これら第４〜６例の構造によれば、上記シールド板１１ｆの内周縁と上記内輪８の外周面との間に存在するラビリンスシールの経路を長くして、これらシールド板１１ｆの内周縁と上記内輪８の外周面との間のシール性向上を図れる。
【００３１】
又、図２０に示した第７例の場合には、シール板１１ｇの内側面内周寄り部分に第二のシール材２８を全周に亙って添着すると共に、この第二のシール材２８の先端縁を、内輪８の外周面に形成した段部２９に、全周に亙り摺接させている。
次に、図２１に示した第８例の場合には、シール板１１ｇの内周縁部に、内輪８の外周面に形成した段部２９に向け折れ曲がった折れ曲がり部３０を形成すると共に、この段部２９の外周側で上記シール板１１ｇの内側面内周寄り部分に第二のシール材２８を全周に亙って添着している。そして、この第二のシール材２８の先端縁を、内輪８の外周面に形成した段部２９に、全周に亙り摺接させている。
又、図２２に示した第９例の場合には、シール板１１ｇの内周縁部に形成した折れ曲がり部３０の先端縁に第二のシール材２８を全周に亙って添着し、この第二のシール材２８の先端縁を、内輪８の外周面に形成した段部２９に、全周に亙り摺接させている。
これら第７〜９例の構造によれば、上記シール板１１ｇの内周縁と上記内輪８の外周面との間を完全に塞いで、これらシール板１１ｇの内周縁と上記内輪８の外周面との間のシール性向上を図れる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は以上に述べた通り構成され作用するので、清浄であるべき空間への異物の進入防止を有効に図れ、しかも運転時に回転非同期成分が発生するのを防止できる、安価な密封板付転がり軸受を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に関する参考例の第１例に組み込むシールド板の部分拡大断面図。
【図２】 同じく転がり軸受にシールド板を組み付ける途中の状態を示す部分拡大断面図。
【図３】 同じく組み付け完了後の状態を示す部分拡大断面図。
【図４】 上記参考例の効果を確認する為に行なった実験の結果を示す線図。
【図５】 本発明に関する参考例の第２例に組み込むシールド板の部分拡大断面図。
【図６】 同じく転がり軸受にシールド板を組み付けた状態を示す部分拡大断面図。
【図７】 本発明に関する参考例の第３例で、転がり軸受にシールド板を組み付けた状態を示す部分拡大断面図。
【図８】 本発明の実施の形態の１例を示す、図３と同様の図。
【図９】 図８の右方から見た部分側面図。
【図１０】 シールド板を造る為の中間素材を図９と同方向から見た図。
【図１１】 中間素材を加工して造ったシールド板を、図９と同方向から見た図。
【図１２】 シール材を理想的に添着した状態で図１１の裏面側から見た図。
【図１３】 図１２の上方から見た部分を展開した状態で示す、部分拡大図。
【図１４】 シールド板を外輪に組み付ける途中の状態を示す部分拡大断面図。
【図１５】 図１４の右方から見た部分側面図。
【図１６】 シール材の実際の添着状況を示す、図１２と同様の図。
【図１７】 本発明に関する参考例の第４例を示す、図３と同様の図。
【図１８】 同第５例を示す、図３と同様の図。
【図１９】 同第６例を示す、図３と同様の図。
【図２０】 同第７例を示す、図３と同様の図。
【図２１】 同第８例を示す、図３と同様の図。
【図２２】 同第９例を示す、図３と同様の図。
【図２３】 本発明の対象となる密封板付転がり軸受によりスピンドルを支承する電動モータ及びスイングアームを組み込んだＨＤＤの１例を、カバーを外した状態で示す斜視図。
【図２４】 本発明の対象となる密封板付転がり軸受の拡大断面図。
【図２５】 従来構造の第１例を示す、図２４の右上部に相当する部分拡大断面図。
【図２６】 同第２例を示す、図２４の右上部に相当する部分拡大断面図。
【図２７】 同第３例を示す、図２４の右上部に相当する部分拡大断面図。
【図２８】 同第４例を示す、図２４の右上部に相当する部分拡大断面図。
【符号の説明】
１ ハードディスク
２ ヘッド
３ スイングアーム
４ 転がり軸受
５ 外輪軌道
６ 外輪
７ 内輪軌道
８ 内輪
９ 転動体
１０ 保持器
１１、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ シールド板
１１ａ、１１ｂ、１１ｇ シール板
１２ 係止溝
１３、１３ａ 折り返し部
１４ 空間
１５ａ、１５ｂ 弾性材
１６ａ、１６ｂ 芯金
１７ 弾性材
１８ シール材
１９ａ、１９ｂ 側面
２０ 段付傾斜部
２１ 平坦部
２２ 端縁部
２３ 弾性傾斜部
２４ 凹溝
２５ 中間素材
２６ 切り込み
２７ 不連続部
２８ 第二のシール材
２９ 段部
３０ 折れ曲がり部
【発明の属する技術分野】
この発明に係る密封板付転がり軸受は、例えばハードディスクドライブ装置（ＨＤＤ）、フレキシブルディスクドライブ装置（ＦＤＤ）等の磁気ディスクドライブ装置に組み込む電動モータのスピンドルを支持する為に、或はヘッドを支持するスイングアームを揺動自在に支持する為に利用する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータ等の記憶装置として使用するＨＤＤは、例えば特開平７−１１１０５３号公報に記載されている様に、図２３に示す様な構造を有する。ＨＤＤの使用時にハードディスク１は、ダイレクトドライブ型の電動モータにより高速で回転する。この電動モータの駆動軸、或は、先端部にヘッド２を設けたスイングアーム３の基端部は、例えば図２４に示す様な転がり軸受４により、モータケースに対して回転自在に、或は支持軸に対し揺動変位自在に支持している。
【０００３】
上記転がり軸受４は、内周面に外輪軌道５を有する外輪６と、外周面に内輪軌道７を有する内輪８と、これら外輪軌道５と内輪軌道７との間に転動自在に設けられた複数の転動体９、９とを備える。これら各転動体９、９は、全体を円環状に形成した、金属製の波形保持器、或は合成樹脂製の冠型保持器等の保持器１０により、円周方向に亙って互いに間隔をあけた状態で、転動自在に保持している。更に、上記外輪６の両端部内周面には密封板であるシールド板１１、１１の外周縁部を係止すると共に、これら各シールド板１１、１１の内周縁を上記内輪８の両端部外周面に近接させて、上記各転動体９、９を設置した空間部分の内外を仕切っている。
【０００４】
尚、図２４に示した転がり軸受４の場合に上記各シールド板１１、１１の外周縁は、上記外輪６の内周面両端部に形成した係止溝１２、１２に、かしめ付けにより係止している。即ち、金属板により全体を円輪状に形成した上記各シールド板１１、１１の外周縁に、断面形状が略円形の折り返し部１３、１３を形成し、これら各折り返し部１３、１３を上記各係止溝１２、１２の内径側に位置させた状態で上記各折り返し部１３、１３を直径方向外方に塑性変形させる（かしめ広げる）事により、上記各シールド板１１、１１の外周縁部を上記各係止溝１２、１２に、図２４〜２５に示す様に係止している。
【０００５】
尚、上述の様な転がり軸受４を構成する外輪６の内周面と内輪８の外周面との間に存在して複数の転動体９、９を設けた空間１４の両端開口部を塞ぐ密封板として従来から、図２４〜２５に示す様なシールド板１１の他、図２６〜２８に示す様な構造のものも知られている。先ず、図２６〜２７に示した第２〜３例のシール板１１ａ、１１ｂの場合には、ゴム等の弾性材１５ａ、１５ｂを金属製の芯金１６ａ、１６ｂにより補強して成る。この様なシール板１１ａ、１１ｂは、上記弾性材１５ａ、１５ｂの外周縁部で上記各芯金１６ａ、１６ｂの外周縁から直径方向外方に突出した部分を、外輪６の端部内周面に形成した係止溝１２に、上記弾性材１５ａ、１５ｂの弾性を利用して係止する事により、上記外輪６の端部内周面に係止している。
【０００６】
又、図２８に示した第４例の場合には、金属製のシールド板１１ｃの外周縁部に形成した折り返し部１３ａの外周面に、この外周面のほぼ全面に亙って、ゴム、エラストマー等の有機材料系の弾性材１７を添着している。この様なシールド板１１ｃの外周縁部を外輪６の端部内周面に形成した係止溝１２に係止した状態では、上記弾性材１７が上記折り返し部１３ａの外周面と上記係止溝１２の内面との間で弾性的に圧縮され、これら両面同士の間をシールする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図２４〜２８に示す様なシールド板１１、１１ｃ、或はシール板１１ａ、１１ｂを備えた、従来の密封板付転がり軸受の場合には、次の様な点を改良する事が望まれている。先ず、図２４〜２５に示した第１例の構造の場合には、シールド板１１の外周縁部と係止溝１２の内面との間のシール性が十分とは言えず、この部分から空間１４内に充填したグリース及びこのグリース中の基油成分が染み出す可能性がある。即ち、上記シールド板１１の外周縁部と係止溝１２の内面とは、互いに金属同士で接触している為、上記シールド板１１の外周縁部と係止溝１２の内面との間に、微小な隙間が存在する可能性がある。更には、後述する様に、折り返し部１３の途中の不連続部２７、２７（図１１、１３）の存在等により、不可避的な隙間が形成される。この為、上記グリース又はこのグリース中の基油成分が、上記微小な隙間等を通じて密封板付転がり軸受外に漏出する可能性がある。ＨＤＤやＦＤＤ等に組み込まれる密封板付転がり軸受から漏出したグリース又はこのグリース中の基油成分等の異物は、清浄であるべきハードディスクの設置空間を汚染し、ＨＤＤやＦＤＤ等を組み込んだコンピュータ機器が誤動作する原因となる為、好ましくない。
【０００８】
これに対して、図２６〜２８に示した第２〜４例の構造の場合には、グリース又はこのグリース中の基油成分が密封板付転がり軸受外に漏出する事を防止する効果が大きい代わりに、弾性材の破片が清浄であるべきハードディスクの設置空間内に飛散する可能性がある。即ち、図２６〜２８に示した第２〜４例の構造は何れも、シール板１１ａ、１１ｂ自体を構成する弾性材１５ａ、１５ｂ、若しくはシールド板１１ｃを構成する金属板に添着した弾性材１７の一部が、空間１４と反対側に露出している。又、上記各弾性材１５ａ、１５ｂ、１７は、上記各シール板１１ａ、１１ｂ、或はシールド板１１ｃの外周縁を係止溝１２に係止する際に一部が破断し、その結果生じた細片が清浄であるべきハードディスクの設置空間を汚染する可能性がある。更には、図２６〜２８に示した構造の場合に、弾性材１５ａ、１５ｂとしてゴムを使用すると、ゴム中に含まれる添加剤や加硫剤が上記清浄空間を汚染する、所謂ケミカル・コンタミネーションが発生する可能性もある。弾性材１５ａ、１５ｂの構成材料として弗素ゴムを使用したり、二次加硫を行なえば、上記ケミカル・コンタミネーションの問題を或る程度低減できるが、材料費或は加工コストが嵩む。
本発明の密封板付転がり軸受は、この様な問題を何れも解消すべく発明したものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の密封板付転がり軸受は、前述した従来から知られている密封板付転がり軸受と同様に、内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、上記外輪の端部内周面でこの外輪軌道から外れた部分に全周に亙って設けられた係止溝と、全体を円輪状に形成され、外周縁部をこの係止溝に係止する事により上記外輪の端部内周面に係止された密封板とを備える。
【００１０】
特に、本発明の密封板付転がり軸受に於いては、上記密封板の内側面外径寄り部分のうち、この密封板の外周縁よりも内径寄り部分で上記係止溝の内側側面に対向する部分には弾性を有するシール材が、全周に亙って添着されている。そして、上記密封板を上記係止溝に係止した状態でこのシール材は、この密封板の内側面外径寄り部分とこの係止溝の内側側面との間で弾性的に挟持されている。
本発明の密封板付転がり軸受の場合には、上記構成に加えて、上記密封板の外周縁は、円輪状の金属板の外周縁部に円周方向に亙り互いに等間隔に形成した複数の切り欠き同士の間を折り返して成る折り返し部を上記係止溝に係止する事により、この係止溝に係止されている。そして、上記各切り欠きの数をｎとし、上記各転動体の数をｚとした場合に、ｎ≧４、ｎ≠ｚ、ｎ≠ｚ±１、ｎ≦２ｚを満たす。
【００１１】
【作用】
上述の様に構成される本発明の密封板付転がり軸受の場合には、密封板の内側面外径寄り部分と上記係止溝の内側側面との間で弾性的に挟持されたシール材が、外輪の内周面と内輪の外周面との間に存在して複数の転動体を設けた空間からグリースの基油成分が漏出する事を防止する。上記シール材は、密封板の内側面外径寄り部分と上記係止溝の内側側面との間で弾性的に挟持されるのみで、密封板付転がり軸受外に露出しない。従って、上記シール材が、密封板付転がり軸受を設置した空間内を汚染する原因とはなりにくい。
本発明の密封板付転がり軸受の場合には、上記作用に加えて、上記密封板の組み付けに伴う外輪の微小な弾性変形に拘らず、密封板付転がり軸受の運転時に回転非同期成分が発生するのを防止できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１〜３は、本発明に関する参考例の第１例を示している。尚、本参考例の特徴は、密封板であるシールド板１１ｄの外周縁部と外輪６の端部内周面に形成した係止溝１２との係合部のシール性を十分に確保し、且つ、この係合部に設けるシール材１８の破片等の異物が密封板付転がり軸受外に出る事を防止する為の構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述した従来の密封板付転がり軸受と同様であるから、同等部分に関する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本参考例の特徴部分を中心に説明する。
【００１３】
シールド板１１ｄは、ステンレス鋼板等の金属薄板により、或は合成樹脂等の非金属製の薄板により、全体を円輪状に形成しており、外周縁部には断面形状が略円形の折り返し部１３を、全周に亙って形成している。一方、上記シールド板１１ｄの外周縁を装着すべき上記外輪６の端部内周面には、係止溝１２を、全周に亙って形成している。この係止溝１２の左右両側を仕切る１対の側面１９ａ、１９ｂのうち、内側、即ち外輪軌道５側の側面１９ａは、外側、即ち端面寄りの側面１９ｂよりも高く（外輪２の直径方向に亙る幅寸法を大きく）している。この様な係止溝１２に上述の様なシールド板１１ｄを装着するには、上記折り返し部１３を上記係止溝１２の内径側開口部に整合させた状態でこの折り返し部１３を幅方向に押し潰し、この折り返し部１３の直径を大きくする方向に塑性変形させる（かしめ広げる）事により、上記係止溝１２と折り返し部１３とを係合させる。
【００１４】
上記シールド板１１ｄの直径方向中間部外径寄り部分、即ち、このシールド板１１ｄの直径方向中間部に形成した段付傾斜部２０と上記折り返し部１３との間部分には、平坦部２１を形成している。この平坦部２１の内径Ｒ21は、上記外輪６の内径Ｒ6 よりも小さくしている。そして、上記平坦部２１の内側面（図１〜３の左側面）に、耐熱性、耐油性を有する有機弾性材であるシール材１８を、全周に亙って添着している。このシール材１８の外径Ｄ18は上記外輪６の内径Ｒ6 よりも大きく、同じくこのシール材１８の内径Ｒ18は上記外輪６の内径Ｒ6 よりも小さい（Ｄ18＞Ｒ6 ＞Ｒ18＞Ｒ21）。従って、上記シールド板１１ｄを上記係止溝１２に係止した状態で上記シール材１８は、上記平坦部２１の内側面と上記係止溝１２の内側側面１９ａとの間で弾性的に挟持される。更に、上記シール材１８の一部には、上記係止溝１２の開口周縁部に全周に亙って存在する端縁部２２が食い込む。
【００１５】
上述の様に構成される本参考例の密封板付転がり軸受の場合には、上記平坦部２１の内側面と上記係止溝１２の内側側面１９ａとの間で弾性的に挟持されたシール材１８が、前記外輪６の内周面と内輪８の外周面との間に存在して複数の転動体９を設けた空間１４からグリース又はこのグリース中の基油成分が漏出する事を防止する。特に、上記シール材１８の一部で上記端縁部２２との当接部の面圧は高く、この当接部のシール性は十分に高い。この為、粘度の低い上記基油成分の漏洩防止も有効に図れる。
【００１６】
尚、外輪６の両端部内周面に形成した、シールド板１１ｄの外周縁部を係止する為の係止溝１２と、転動体９が走行する外輪軌道５とは、旋盤工程に於いて、これら係止溝１２及び外輪軌道５に見合う形状を有する総形バイトにより、同時に切削加工する。この為、上記係止溝１２の側面１９ａは、実際には図２〜３に示す様な垂直壁とはならず、後述の図８〜１６に示す実施の形態の１例の様に、上記外輪６の中心軸に直交する面に対し、僅か（図１４の角度θ）に傾斜している。この傾斜角度（θ）は、通常は０〜１５°の範囲であり、好ましくは５〜１０°の範囲に規制する。この様に傾斜した、上記側面１９ａに、弾性を有するシール材１８を介してシールド板１１ｄの平坦部２１を押圧すると、このシール材１８は、上記側面１９ａと平坦部２１とに挟持されて、上記係止溝１２の開放側である内径側に流動する。そして、この流動の結果、上記側面１９ａと平坦部２１との間に挟持された弾性材製のシール材１８の体積が一定になって、このシール材１８の厚さが均一となる。この様に、シール材１８の厚さを均一にする為に、実際の場合には上記平坦部２１も、やはり後述の図８〜１６に示す実施の形態の第２例の様に、上記側面１９ａと同方向に傾斜させている。但し、上記シール材１８を塗布する、上記平坦部２１の傾斜角度は、上記側面１９ａの傾斜角度よりも僅かに大きく、θ＋α（図１４参照）とする事が望ましい。この余分の角度αの大きさは、好ましくは０〜５°とする。
【００１７】
図４は、本参考例による基油の漏洩防止効果を確認する為、本発明者が行なった実験の結果を示している。実験は、内径が５mmで、外輪の内周面両端部にそれぞれシールド板を装着した深溝型玉軸受を使用して行なった。上記図４の縦軸は、１対のシールド板同士の間の空間内に充填したグリースが実験の経過と共に減少する割合を、横軸は実験の経過時間を、それぞれ表している。又、この図４で「○」印を結んだ曲線αは、図１〜３に示す様な本参考例の密封板付転がり軸受の実験結果を、「＊」印を結んだ曲線βは、図２４〜２５に示した様な従来の密封板付転がり軸受の実験結果を、それぞれ表している。尚、実験は、雰囲気温度を７０℃として、外輪を１００００r.p.m.で回転させる事により行なった。使用したグリースは、ＮＳハイリューブグリース｛＝マルテンプＳＲＬグリース（共同油脂製）｝である。この様な実験の結果を表す図４から明らかな通り、本参考例の密封板付転がり軸受の場合には、グリース又はこのグリース中の基油成分の漏出を抑えて、これらグリース又は基油成分の漏出に基づく各種不都合の発生を防止できる。又、グリース及び基油成分の減少を抑える事により、転がり軸受の潤滑性能を長期間に亙って維持する事が可能になり、密封板付転がり軸受、並びにＨＤＤ等この密封板付転がりを組み込んだ各種機器の耐久性向上も図れる。
【００１８】
更に、上記シール材１８は、シールド板１１ｄの平坦部２１と前記側面１９ａとの間で弾性的に挟持されるのみで、密封板付転がり軸受外に露出しない。従って、上記シール材１８の一部が欠けたり遊離する等の問題を防止でき、密封板付転がり軸受を設置した空間内を汚染する原因とはなりにくい。この為、シール材１８の細片等、グリースの基油成分以外の異物に基づく各種不都合の発生も有効に防止できる。
【００１９】
尚、上記シール材１８を構成する有機弾性材の材質並びに厚さは、上記シールド板１１ｄを装着すべき転がり軸受の大きさ等に応じて設計的に定める。上記シール材１８の材質として特に好適なものとしては、熱又は光による重合反応で硬化するエポキシ系、ポリウレタン系、反応性アクリル系、ポリエステル系、ビニルエーテル系の樹脂がある。特に、本発明を実施する場合に、上記樹脂のうちから選択した、粘度が8000±2000cst の範囲にあるものを使用する。尚、粘度は温度の影響を受け、通常使われる室温に対して当該樹脂の周囲温度を下げれば塗布した樹脂は盛り上り、温度が高くなると平坦になる傾向を持つ。そこで、作業環境温度を適切に設定して、上記シール材１８の塗布部の厚さをコントロールする事も可能である。
【００２０】
例えば、紫外線硬化型樹脂の場合には、紫外線照射前にシールド板１１ｄに塗布した樹脂とこのシールド板１１ｄとの環境温度を下げて、塗布した樹脂の盛り上り量をコントロールすれば、より少ない樹脂量で塗布した樹脂の肉厚を大きくできる。即ち、紫外線硬化型樹脂では、紫外線はこの紫外線硬化型樹脂の厚さ方向に関して、最大３mm厚さ程度まで透過できる。そこで、上記シールド板１１ｄの平坦部２１に塗布する紫外線硬化型樹脂の厚さを、好ましくは０．０２〜０．５mm程度とし、更に好ましくは０．０４〜０．２mmとする。上記シール材１８として、熱硬化型樹脂を使用する場合も、同様の事が言える。例えば、紫外線硬化型樹脂を使用して、塗布した樹脂を紫外線照射により硬化させた場合、大気中で紫外線照射させると硬化した樹脂表面は粘着性を有する。この粘着性を利用して、上記シールド板１１ｄの平坦部２１に塗布したシール材１８と前記係止溝１２の側面１９ａとの間の密封性を向上させる事もできる。又、紫外線照射を窒素雰囲気中で行なう事により、樹脂を硬化させて得られるシール材１８の表面を滑らかにする事もできる。尚、滑らかな表面を有するシール材１８を添着したシールド板１１ｄの場合、このシールド板１１ｄを上記係止溝１２に組み込む際に使用する、自動組み付け装置のハンドリングを円滑に行なわせる事ができる。
【００２１】
更に、前述した様な樹脂に、油との不親和性を有する弗素等を添加し、上記シール材１８と油との不親和性を向上させる事もできる。何れにしても、このシール材１８を構成する有機弾性材の、全硬化状態での硬度は、ＪＩＳ硬度で３０〜８５程度とする事が適当である。又、上記シール材１８の自由状態（シールド板１１ｄを外輪６に装着する以前の状態）での厚さＴ18（図１）は、図１〜３に示す様に、前記折り返し部１３をかしめ広げる事により、シールド板１１ｄの外周縁部を前記係止溝１２に係止する構造を採用した場合には、シールド板１１ｄを構成する金属板の厚さＴ11d （図１）の０．３〜１．５倍程度にする｛Ｔ18＝（０．３〜１．５）Ｔ11d ｝事が好ましい。上記シール材１８の厚さをこの程度にすれば、このシール材１８と前記端縁部２２との当接部の当接圧を適正値にして、シール性とこのシール材１８の耐久性の確保とを高次元で両立させる事ができる。
【００２２】
次に、図５〜６は、本発明に関する参考例の第２例を示している。本参考例の場合には、シールド板１１ｅの外周縁部に弾性傾斜部２３を形成し、この弾性傾斜部２３の弾性変形に基づき、このシールド板１１ｅの外周縁部を、外輪６の端部内周面に形成した係止溝１２に係止している。この様な本参考例の構造を採用する場合、平坦部２１の内側面に添着するシール材１８の自由状態での厚さＴ18は、シールド板１１ｅを構成する金属板の厚さＴ11e の０．２〜１．２倍程度にする｛Ｔ18＝（０．２〜１．２）Ｔ11e ｝事が好ましい。その他の部分の構成及び作用は、上述した第１例の場合と同様である。
【００２３】
次に、図７は、本発明に関する参考例の第３例を示している。本参考例の場合には、外輪６の端部内周面に形成した係止溝１２の内側側面１９ａに微細な凹溝２４、２４を１乃至複数本（図示の例では２本）、それぞれ全周に亙って形成している。シールド板１１ｄの外周縁部に設けた折り返し部１３を上記係止溝１２に係止した状態では、上記シールド板１１ｄの平坦部２１の内側面に添着したシール材１８の一部が上記各凹溝２４、２４内に進入する。そして、これら各凹溝２４、２４の開口縁部と上記シール材１８の一部とが、全周に亙って十分に大きな当接圧で当接し、上記外輪２に対する上記シールド板１１ｄの装着部のシール性を、より一層向上させる。その他の構成及び作用は、前述した参考例の第１例の場合と同様である。
【００２４】
次に、図８〜１６は、本発明の実施の形態の１例を示している。本例に組み込むシールド板１１ｆを造るには、先ず、素材となる金属板にプレスによる打ち抜き加工を施して図１０に示す様な中間素材２５とする。この中間素材２５は、全体を円輪状とし、外周縁部にそれぞれがＶ字形である複数の切り込み２６、２６を、円周方向に亙り互いに等間隔で形成している。この様な中間素材２５は、円周方向に隣り合う切り込み２６、２６同士の間部分を同方向に折り返す（カールさせる）事により、図１１、１３、１４、１５に示す様な折り返し部１３とすると共に、平坦部２１及び段付傾斜部２０を有するシールド板１１ｆとする。尚、この様にして折り返し部１３を形成した場合に、この折り返し部１３の円周方向複数個所には、図１１、１３、１５に示す様に、スリット状の不連続部２７、２７が形成されるが、これら各不連続部２７、２７の幅がほぼ一定になる様に、上記各切り込み２６、２６の傾斜角度を規制しておく。この様にすれば、上記折り返し部１３を、上記各切り込み２６、２６の数と同じ略正多角形を構成する、滑らかな形状にできる。尚、この様な切り込み２６、２６の数ｎは４個所以上（ｎ≧４）とし、上記シールド板１１ｆを組み込むべき転がり軸受の転動体の数をｚとした場合に、ｎ＝ｚ、ｚ±１となる数は除外し、且つ、ｎ≦２ｚとする。この理由は、上記シールド板１１ｆの組み付けに伴う外輪６の微小な弾性変形に拘らず、密封板付転がり軸受の運転時に回転非同期成分が発生するのを防止する為である。
【００２５】
上述の様に構成したシールド板１１ｆの平坦部２１の片面で、上記折り返し部１３と反対側の面（図８、１４の左面）には、図８、１２、１３、１４、１６に示す様に、前述した様なシール材１８を全周に亙って塗布する。尚、このシール材１８の実際の断面形状は、図１４に示す様に、中央部が厚く、両端部に向けて徐々に薄くなる、円弧状になる。又、この様なシール材１８の塗布位置は、図８に示す様に、係止溝１２の側面１９ａの端縁部２２が、このシール材１８の幅方向（図８の上下方向）中央部に位置する様に規制する。この理由は、この端縁部２２を上記シール材１８の最も厚さが大きくなった部分に当接させて、十分なシール性を確保する為である。
【００２６】
尚、図１２は、上記平坦部２１の片面に上記シール材１８を、理想的に塗布した状態を示している。但し、実際にシール材１８を塗布する場合には、この様に理想的にはならず、図１６に示す様に、幅寸法が円周方向に亙り変動する事が避けられない。即ち、実際の場合、上記シール材１８の幅は、前記折り返し部１３のスリット状の不連続部２７、２７の近傍部分で広くなり、これら各不連続部２７、２７から離れた部分で狭くなる傾向になる。シール材１８の幅の変動自体は特に大きな問題とはならないが、幅の変動に伴う厚さの変動が問題になる。即ち、上記シール材１８の厚さが、幅が広い部分では小さくなり、幅が狭い部分では大きくなる。この様な厚さの変動が著しくなると、上記シール材１８によるシール効果が損なわれる為、塗布幅を一定にして厚さの変動を抑える事が重要になる。この様な観点から、上記シール材１８の塗布幅の目標値に対する変動を１０％以下に抑える事が望ましい。
【００２７】
又、上記シール材１８の厚さは、図８に示す様に外輪６に装着した状態でのシール性を確保できる様に、前記シールド板１１ｆの変形を考慮して定める。即ち、前述の図１０に示した中間素材２５の外周寄り部分を塑性変形させて上記折り返し部１３を形成すると、上記シール材１８を塗布すべき平坦部２１は、図１３に誇張して示す様に、前記各不連続部２７、２７に近い部分が凸に、これら各不連続部２７、２７から遠い部分が凹になる方向に僅かに湾曲する。そこで、最も凹んだ、円周方向に隣り合う不連続部２７、２７間の中央部分に存在するシール材１８も、上記平坦部２１と前記端縁部２２との間で、十分な力で弾性的に挟持される様に、上記シール材１８の最低厚さを決定する。
【００２８】
上述の様なシール材１８を添着したシールド板１１ｆは、図１４〜１５に示す様な工程を経て、図８〜９に示す様に、転がり軸受を構成する外輪６の両端部内周面に形成した係止溝１２に係止する。尚、上記シールド板１１ｆの外径は、上記各不連続部２７、２７を含む部分が最大となっている。そこで、係止溝１２に装着する以前に於ける、この部分での上記シールド板１１ｆの最大外径を、この係止溝１２の側面１９ｂ側の内径よりも僅かに小さくしている。この様なシールド板１１ｆは、図１４〜１５に示す様に、上記係止溝１２に整合させた状態からこの係止溝１２内に挿入した後、前記折り返し部１３を軸方向に押し潰す様に塑性変形させて、この折り返し部１３の外径を広げ、図８〜９に示す様に、この折り返し部１３を上記係止溝１２に係止する。この作業により、上記シールド板１１ｆの外周縁部がこの係止溝１２に係止されると共に、上記シール材１８の幅方向中央部が、前記端縁部２２に、全周に亙り押し付けられて、上記シールド板１１ｆと外輪６との間をシールし、グリース又はこのグリース中の基油成分等の異物が、外部に漏洩する事を防止する。
【００２９】
尚、上述の様な形状を有するシールド板１１ｆと外輪６の係止溝１２との間に生ずる微小隙間の多くは、前記不連続部２７、２７と、外径が小さくなった、円周方向に隣り合う不連続部２７、２７間の中央部分とで生じる。これら各部分に生じる隙間を完全になくし、これら各隙間部分から上記異物の漏洩防止を図る事は非常に難しい。これに対して本発明の密封板付転がり軸受の場合には、上記各隙間よりも転がり軸受の内部寄りに存在する、前記平坦部２１と端縁部２２との間で、上記シール材１８を挟持しているので、上記隙間の存在に関係なく、上記異物の漏洩防止を図れる。この結果、低コストでしかも良好な密封性を有するシールド板１１ｆ付の転がり軸受の実現を図れる。
【００３０】
次に、図１７〜２２は、本発明に関する参考例の第４〜９例を示している。
先ず、図１７に示した第４例の場合には、シールド板１１ｆの内側面内周寄り部分に第二のシール材２８を全周に亙って添着すると共に、この第二のシール材２８の先端縁を、内輪８の外周面に形成した段部２９に近接対向させている。
次に、図１８に示した第５例の場合には、シールド板１１ｆの内周縁部に、内輪８の外周面に形成した段部２９に向け折れ曲がった折れ曲がり部３０を形成すると共に、この段部２９の外周側で上記シールド板１１ｆの内側面内周寄り部分に第二のシール材２８を全周に亙って添着している。そして、この第二のシール材２８の先端縁を、上記段部２９に近接対向させている。
又、図１９に示した第６例の場合には、シールド板１１ｆの内周縁部に形成した折れ曲がり部３０の先端縁に第二のシール材２８を全周に亙って添着し、この第二のシール材２８の先端縁を、内輪８の外周面に形成した段部２９に近接対向させている。
これら第４〜６例の構造によれば、上記シールド板１１ｆの内周縁と上記内輪８の外周面との間に存在するラビリンスシールの経路を長くして、これらシールド板１１ｆの内周縁と上記内輪８の外周面との間のシール性向上を図れる。
【００３１】
又、図２０に示した第７例の場合には、シール板１１ｇの内側面内周寄り部分に第二のシール材２８を全周に亙って添着すると共に、この第二のシール材２８の先端縁を、内輪８の外周面に形成した段部２９に、全周に亙り摺接させている。
次に、図２１に示した第８例の場合には、シール板１１ｇの内周縁部に、内輪８の外周面に形成した段部２９に向け折れ曲がった折れ曲がり部３０を形成すると共に、この段部２９の外周側で上記シール板１１ｇの内側面内周寄り部分に第二のシール材２８を全周に亙って添着している。そして、この第二のシール材２８の先端縁を、内輪８の外周面に形成した段部２９に、全周に亙り摺接させている。
又、図２２に示した第９例の場合には、シール板１１ｇの内周縁部に形成した折れ曲がり部３０の先端縁に第二のシール材２８を全周に亙って添着し、この第二のシール材２８の先端縁を、内輪８の外周面に形成した段部２９に、全周に亙り摺接させている。
これら第７〜９例の構造によれば、上記シール板１１ｇの内周縁と上記内輪８の外周面との間を完全に塞いで、これらシール板１１ｇの内周縁と上記内輪８の外周面との間のシール性向上を図れる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は以上に述べた通り構成され作用するので、清浄であるべき空間への異物の進入防止を有効に図れ、しかも運転時に回転非同期成分が発生するのを防止できる、安価な密封板付転がり軸受を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に関する参考例の第１例に組み込むシールド板の部分拡大断面図。
【図２】 同じく転がり軸受にシールド板を組み付ける途中の状態を示す部分拡大断面図。
【図３】 同じく組み付け完了後の状態を示す部分拡大断面図。
【図４】 上記参考例の効果を確認する為に行なった実験の結果を示す線図。
【図５】 本発明に関する参考例の第２例に組み込むシールド板の部分拡大断面図。
【図６】 同じく転がり軸受にシールド板を組み付けた状態を示す部分拡大断面図。
【図７】 本発明に関する参考例の第３例で、転がり軸受にシールド板を組み付けた状態を示す部分拡大断面図。
【図８】 本発明の実施の形態の１例を示す、図３と同様の図。
【図９】 図８の右方から見た部分側面図。
【図１０】 シールド板を造る為の中間素材を図９と同方向から見た図。
【図１１】 中間素材を加工して造ったシールド板を、図９と同方向から見た図。
【図１２】 シール材を理想的に添着した状態で図１１の裏面側から見た図。
【図１３】 図１２の上方から見た部分を展開した状態で示す、部分拡大図。
【図１４】 シールド板を外輪に組み付ける途中の状態を示す部分拡大断面図。
【図１５】 図１４の右方から見た部分側面図。
【図１６】 シール材の実際の添着状況を示す、図１２と同様の図。
【図１７】 本発明に関する参考例の第４例を示す、図３と同様の図。
【図１８】 同第５例を示す、図３と同様の図。
【図１９】 同第６例を示す、図３と同様の図。
【図２０】 同第７例を示す、図３と同様の図。
【図２１】 同第８例を示す、図３と同様の図。
【図２２】 同第９例を示す、図３と同様の図。
【図２３】 本発明の対象となる密封板付転がり軸受によりスピンドルを支承する電動モータ及びスイングアームを組み込んだＨＤＤの１例を、カバーを外した状態で示す斜視図。
【図２４】 本発明の対象となる密封板付転がり軸受の拡大断面図。
【図２５】 従来構造の第１例を示す、図２４の右上部に相当する部分拡大断面図。
【図２６】 同第２例を示す、図２４の右上部に相当する部分拡大断面図。
【図２７】 同第３例を示す、図２４の右上部に相当する部分拡大断面図。
【図２８】 同第４例を示す、図２４の右上部に相当する部分拡大断面図。
【符号の説明】
１ ハードディスク
２ ヘッド
３ スイングアーム
４ 転がり軸受
５ 外輪軌道
６ 外輪
７ 内輪軌道
８ 内輪
９ 転動体
１０ 保持器
１１、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ シールド板
１１ａ、１１ｂ、１１ｇ シール板
１２ 係止溝
１３、１３ａ 折り返し部
１４ 空間
１５ａ、１５ｂ 弾性材
１６ａ、１６ｂ 芯金
１７ 弾性材
１８ シール材
１９ａ、１９ｂ 側面
２０ 段付傾斜部
２１ 平坦部
２２ 端縁部
２３ 弾性傾斜部
２４ 凹溝
２５ 中間素材
２６ 切り込み
２７ 不連続部
２８ 第二のシール材
２９ 段部
３０ 折れ曲がり部
Claims (1)
- 内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、上記外輪の端部内周面でこの外輪軌道から外れた部分に全周に亙って設けられた係止溝と、全体を円輪状に形成され、外周縁部をこの係止溝に係止する事により上記外輪の端部内周面に係止された密封板とを備えた密封板付転がり軸受に於いて、この密封板の内側面外径寄り部分のうち、この密封板の外周縁よりも内径寄り部分で上記係止溝の内側側面に対向する部分には弾性を有するシール材が、全周に亙って添着されており、この密封板をこの係止溝に係止した状態でこのシール材は、この密封板の内側面外径寄り部分とこの係止溝の内側側面との間で弾性的に挟持されており、この密封板の外周縁は、円輪状の金属板の外周縁部に円周方向に亙り互いに等間隔に形成した複数の切り欠き同士の間を折り返して成る折り返し部を上記係止溝に係止する事により、この係止溝に係止されており、上記各切り欠きの数をｎとし、上記各転動体の数をｚとした場合に、ｎ≧４、ｎ≠ｚ、ｎ≠ｚ±１、ｎ≦２ｚを満たす事を特徴とする密封板付転がり軸受。
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