JP2001124059A

JP2001124059A - 動圧型軸受ユニット

Info

Publication number: JP2001124059A
Application number: JP30584899A
Authority: JP
Inventors: Tsuguto Nakaseki; 嗣人中関; Kazuo Okamura; 一男岡村
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1999-10-27
Filing date: 1999-10-27
Publication date: 2001-05-08
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: JP3842499B2

Abstract

(57)【要約】【課題】動圧型軸受ユニットのモーメント負荷容量を
増大させる。【解決手段】ラジアル軸受面10ａに軸方向に離隔する
第一および第二動圧発生部Ａ、Ｂを形成する。両動圧発
生部Ａ、Ｂに、円周方向に連続した平滑なランド部13
ａ、13ｂと、その内側に配置された複数の動圧溝14ａ、
14ｂとを設ける。動圧の最大圧力部17は両動圧発生部
Ａ、Ｂのランド部13ａ、13ｂで生じる。ランド部13ａ、
13ｂをそれぞれラジアル軸受面10ａの両端部に設けるこ
とにより、両動圧発生部Ａ、Ｂの軸方向中心O _A、O _B
よりも外側に最大圧力部17がシフトされるため、最大圧
力部17間の距離Ｌが従来品よりも拡大する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動圧型軸受ユニッ
トに関する。この軸受ユニットは、特に情報機器、例え
ばＨＤＤ、ＦＤＤ等の磁気ディスク装置、ＣＤ−ＲＯ
Ｍ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の光ディスク装置、ＭＤ、ＭＯ等
の光磁気ディスク装置などのスピンドルモータ、あるい
はレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナ
モータなどのスピンドル支持用として好適なものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】上記各種情報機器のスピンドルモータに
は、高回転精度の他、高速化、低コスト化、低騒音化な
どが求められている。これらの要求性能を決定づける構
成要素の一つに当該モータのスピンドルを支持する軸受
があり、近年では、この種の軸受として、上記要求性能
に優れた特性を有する動圧型軸受の使用が検討され、あ
るいは実際に使用されている。

【０００３】図５は、この種の動圧型軸受ユニットの概
略構造を示す断面図で、軸２’の外周側に配置した円筒
状の軸受部材７’の内周面に動圧発生部Ａ’、Ｂ’を軸
方向に離隔配設し、この動圧発生部Ａ’、Ｂ’で軸２’
の回転時にラジアル軸受すきまCr’に潤滑油の動圧を発
生させて軸２’を回転自在に非接触支持する構造であ
る。図６に示すように、動圧発生部Ａ’、Ｂ’のそれぞ
れには、一方に傾斜する動圧溝14’が配列された第一の
溝領域m1と、第一の溝領域m1から軸方向に離隔し、他方
に傾斜する動圧溝14’が配列された第二の溝領域m2と、
二つの溝領域m1、m2間に位置する環状の平滑部ｎとを備
え、平滑部ｎと動圧溝14’間の背の部分15’は同レベル
にある（クロスハッチングで示す）。また、二つの動圧
発生部Ａ’、Ｂ’の間には円周方向溝16’があり、この
円周方向溝16’は両隣にある動圧発生部Ａ’、Ｂ’の動
圧溝14’と同レベルである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、例えばノート型
パソコンへの搭載等を考慮し、上記軸受ユニットのさら
なるコンパクト化、特に軸方向寸法の短縮化（薄型化）
の要求が高まっている。この対策としては、軸受部材
７’の軸方向長さを短くすることが有効であるが、その
場合には軸方向長さの短縮に伴って動圧発生部Ａ’、
Ｂ’間のスパンが減少するため、モーメント負荷に対す
る支持力が低下し、軸受ユニット全体のモーメント負荷
容量が低下する。

【０００５】そこで本発明は、動圧型軸受ユニット全体
でのモーメント負荷容量の増大を図ることを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明にかかる動圧型軸受ユニットは、回転側部材
と固定側部材との間に設けられたラジアル軸受すきま
と、ラジアル軸受すきまに面して軸方向に離隔配設さ
れ、回転側部材の回転時に上記ラジアル軸受すきまに流
体の動圧を発生させて回転側部材を非接触支持する一対
の動圧発生部とを具備するものにおいて、軸方向一端側
の動圧発生部のうちで最大の動圧を生じる最大圧力部
を、当該動圧発生部の軸方向中心よりも軸方向一端側に
シフトさせたものである。この場合、さらに軸方向他端
側の動圧発生部のうちで最大の動圧を生じる最大圧力部
を、当該動圧発生部の軸方向中心よりも軸方向他端側に
シフトさせのが望ましい。

【０００７】これにより、それぞれの動圧発生部での最
大圧力部間の軸方向距離が増大するため、モーメント負
荷に対する剛性を高めることができる。つまり、図５お
よび図６に示す従来品では、各動圧発生部Ａ’、Ｂ’の
軸方向中央部分、すなわち平滑部ｎに流体が集められる
ため、図７に示すように、動圧の圧力分布は動圧発生部
Ａ’、Ｂ’の軸方向中心O _A’、O _B’（平滑部ｎ）付
近で最大となる。この最大圧力部17’を図３に示すよう
に動圧発生部Ａ、Ｂの軸方向中心O _A、O _Bよりも外側
にシフトすれば、最大圧力部17間の距離Ｌを従来品の当
該距離L'よりも増大させることができ、これによりモー
メント負荷に対する支持力を向上させることができる。
最大圧力部のシフトは、上記のように双方の動圧発生部
で行う他、何れか一方の動圧発生部でのみ行ってもよ
い。

【０００８】具体的構造としては、一方または双方の動
圧発生部を、円周方向に連続した平滑なランド部と、ラ
ンド部の内側に設けられ、回転側部材の回転時にランド
部に上記流体を押し込む複数の動圧発生溝とを具備させ
たものが考えられる。

【０００９】ラジアル軸受すきまは、軸の外周面と軸の
外周側に配置した軸受部材の内周面との間に形成するこ
とができ、この場合、軸または軸受部材の何れか一方が
回転側部材、他方が固定側部材となる。一対の動圧発生
部は、軸受部材の内周面に設けることができ、この場
合、軸受部材を、油を含浸させた多孔質材で形成すれ
ば、圧縮成形により動圧発生部を低コストに加工するこ
とができる。多孔質材としては、焼結金属が望ましい。

【００１０】一対の動圧発生部間に流体を補給する補給
手段を設けることにより、両動圧発生部に流体を円滑に
補給することが可能となる。この補給手段は、動圧発生
部間に開口した流体流路で構成したり、流体としての油
を含浸させた多孔質材で構成することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１乃
至図４に基いて説明する。

【００１２】図４は、本発明にかかる動圧型軸受ユニッ
ト１を備える情報機器用スピンドルモータの断面図で、
一例としてＨＤＤ（ハードディスクドライブ）スピンド
ルモータを示している。このスピンドルモータは、スピ
ンドルとなる軸部材２を回転自在に支持する軸受ユニッ
ト１と、軸部材２に取付けられ、磁気ディスクＤを一又
は複数枚保持するディスクハブ３と、半径方向のギャッ
プを介して対向させたモータステータ４およびモータロ
ータ５とを有する。ステータ４は、軸受ユニット１を保
持するケーシング９の円筒状外周部に取付けられ、ロー
タ５はディスクハブ３の内周面に取付けられている。ス
テータ４に通電すると、ステータ４とロータ５との間の
励磁力でロータ５が回転し、ディスクハブ３および軸部
材２が回転する。

【００１３】軸受ユニット１は、軸部材２と、有底円筒
状のいわゆる袋型ハウジング６と、ハウジング６の内周
面に固定された厚肉円筒状の軸受部材７と、軸受部材７
の一端側（ハウジング６の開口側）を密封するシールワ
ッシャ等のシール部材８とを主な構成要素とする。軸部
材２は、軸2aと軸2aの下端部に設けられ、外径側に突出
するスラスト円盤2b（フランジ部）とで構成される。こ
の軸部材２は、軸2aを軸受部材７の内周部に、フランジ
部2bを軸受部材７とハウジング６の底部との間に収容し
て垂直姿勢で配置される。

【００１４】軸受部材７は、例えば銅や真鍮等の軟質金
属等で形成される。軸受部材７の内周面には、後述の動
圧発生部Ａ、Ｂを有するラジアル軸受面10ａが形成さ
れ、これより軸部材２と軸受部材７の相対回転時（本実
施形態では軸部材２の回転時）には、固定側のラジアル
軸受面10ａと回転側の軸2aの外周面との間のラジアル軸
受隙間Ｃｒに潤滑油の動圧が発生し、軸2aをラジアル方
向で非接触支持するラジアル軸受部10が構成される。

【００１５】軸受部材７は軟質金属等だけでなく、焼結
金属などの多孔質材によっても成形することもできる。
焼結金属を使用する場合の動圧溝は、圧縮成形、すなわ
ち、コアロッドの外周面にラジアル軸受面10ａの動圧溝
形状（図２参照）に対応した凹凸形状の溝型を形成し、
コアロッドの外周に焼結金属を供給して焼結金属を圧迫
し、焼結金属の内周部に溝型形状に対応した動圧溝を転
写することによって、低コストにかつ高精度に成形する
ことができる。この場合、焼結金属の脱型は、圧迫力を
解除することによる焼結金属のスプリングバックを利用
して簡単に行える。脱型後の軸受部材７に潤滑剤、例え
ば潤滑油や潤滑グリースを含浸して油を保有させること
により、動圧型焼結含油軸受が構成される。なお、動圧
溝サイジングを行う前に、多孔質材の内部に回転サイジ
ングを施し、当該内径面の開口部の分布を予め均一化さ
せておくのが望ましい。

【００１６】フランジ部2bの軸方向両側には、軸方向の
隙間であるスラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2が設けられる。
スラスト軸受隙間Ｃs1は、フランジ部2bの上端面とこれ
に対向する軸受部材７の端面との間に形成され、他方の
スラスト軸受隙間Ｃs2は、フランジ部2bの下端面と、こ
れに対向するスラスト支持部13の上面との間に形成され
る。本実施形態は、スラスト支持部13をハウジング６の
他端開口を封口する底部とし、かつハウジング６と一体
に形成した場合を例示しているが、スラスト支持部13を
ハウジング６と別体に構成してもよい。一方のスラスト
軸受隙間Ｃs1を臨む軸受部材７の下端面、および他方の
スラスト軸受隙間Ｃs2を臨むスラスト支持部13の上面に
は、それぞれ動圧溝を有するスラスト軸受面11ａ、11ｂ
が形成され、これより軸部材２の回転時には、スラスト
軸受隙間Ｃs1、Ｃs2に潤滑油の動圧が発生し、フランジ
部2bをスラスト方向両側から非接触支持するスラスト軸
受部11が構成される。

【００１７】上記軸受ユニット１は、ハウジング６内に
フランジ部2bを下にして軸部材２を挿入し、さらに所定
幅のスラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2が形成されるようにハ
ウジング６内周部の所定位置に、軸受部材７を圧入ある
いは接着することにより組立てられる。そして、この軸
受ユニット１をケーシング９の円筒状内周部に圧入ある
いは接着し、さらにロータ５やディスクハブ３からなる
アッセンブリ（モータロータ）を軸2aの上端に圧入する
ことにより、図４に示すスピンドルモータが組立てられ
る。

【００１８】本発明では、ラジアル軸受面10ａに図１お
よび図２に示すように、軸方向に離隔する第一および第
二動圧発生部Ａ、Ｂがラジアル軸受面10ａの軸方向中心
線Ｐを挟んで対称に形成される。軸方向一端側（図面上
方）の第一動圧発生部Ａは、円周方向に連続した平滑か
つ環状のランド部13ａと、ランド部13ａの内側（第二動
圧発生部Ｂ側）に隣接して円周方向に等間隔に配列され
た複数の動圧発生溝14ａ（以下、「動圧溝」と称する）
とを具備する。ランド部13ａは、ラジアル軸受面10ａの
上記一端部に設けられ、かつ動圧溝14ａ間の背の部分15
ａと同レベルで形成される（ランド部13ａおよび背の部
分15ａにクロスハッチングを付している）。動圧溝14ａ
は、軸部材２の回転時に油をランド部13ａに押し込む方
向に傾斜している。第二動圧発生部Ｂは、第一動圧発生
部Ａと同様に、ラジアル軸受面10ａの軸方向他端部に設
けられたランド部13ｂと、このランド部13ｂの内側（第
一動圧発生部Ａ側）で当該ランド部13ｂに油を押し込む
方向に傾斜した複数の動圧溝14ｂと、動圧溝14ｂ間の背
の部分15ｂとを有する。両動圧発生部Ａ、Ｂの動圧溝14
ａ、14ｂは、両動圧発生部Ａ、Ｂ間に設けられた円周方
向の溝16を介して連続している。両動圧溝14ａ、14ｂお
よび円周方向溝16の溝底は、同レベルに形成される。

【００１９】上記構成におけるラジアル軸受面10ａでの
動圧の圧力分布を図３に示す。図示のように動圧の最大
圧力部17は両動圧発生部Ａ、Ｂのランド部13ａ、13ｂの
縁で生じるが、ランド部13ａ、13ｂはそれぞれラジアル
軸受面10ａの両端部に設けられ、両動圧発生部Ａ、Ｂの
軸方向中心O _A、O _Bよりも外側にシフトした位置にあ
るため、最大圧力部17間の距離Ｌが従来品（図７参照）
の距離L'（O _A’、O _B’間の距離）よりも拡大する。
従って、軸部材２に作用するモーメント負荷に対する支
持力を増し、軸受ユニットのモーメント負荷容量を増大
させることが可能となる。

【００２０】上記実施形態は、ラジアル軸受面10ａの中
央部（円周方向溝16の近傍）から軸方向両端に向けて油
を押し込む構造であるから、油の押し込みを継続すべく
ラジアル軸受面10ａの中央部へ油を補給する補給手段が
別途必要となる。図１に示すように、補給手段19は、例
えば油の供給路19ａを動圧発生部Ａ、Ｂ間の円周方向溝
16に開口させて構成することができる。供給路19ａの他
端は軸受部材７の端面などに開口させる。これより軸受
部材７の端面に面した空間に存在する潤滑油が供給路19
ａに引き込まれため、軸受部材７を軟質金属等で形成し
た場合にも円周方向溝16に十分な量の油を供給すること
ができ、動圧発生部Ａ、Ｂでの動圧の発生を円滑に保持
することができる。

【００２１】軸受部材７を焼結金属で形成した場合は、
軸受部材７内部の油が軸受部材７の内周面の細孔から滲
み出すため、上記供給路19ａは不要となる。つまり、こ
の場合は、円周方向溝16近傍の含油焼結金属自身が補給
手段19としての役割を果たすことになる。

【００２２】以上の説明では、動圧発生部Ａ、Ｂを軸受
部材７のラジアル軸受面10ａに形成する場合を説明した
が、軸2aの外周面に同形状の動圧発生部を形成しても同
様の効果が得られる。この場合の動圧発生部Ａ、Ｂの加
工は、上記圧縮成形によらずとも通常の機械加工やエッ
チング加工等を利用して行うことができる。また、流体
として油を例示しているが、空気等の他の流体を使用す
ることもできる。

【００２３】なお、図１乃至図４においては、ラジアル
軸受隙間Ｃｒやスラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2の幅、動圧
溝の深さ等は誇張して描かれている。

【００２４】

【発明の効果】このように本発明によれば、動圧の圧力
中心間の距離を増大させているので、動圧型軸受ユニッ
ト全体のモーメント負荷容量を増大させることができ
る。従って、動圧型軸受ユニットのさらなる薄型化が可
能となり、特に薄型化の要請の強い２．５インチディス
ク用のＨＤＤスピンドルモータに好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる動圧型軸受ユニットの概略構造
を示す断面図である。

【図２】上記動圧型軸受ユニットの動圧発生部を示す展
開平面図である。

【図３】上記動圧発生部での圧力分布を示す断面図であ
る。

【図４】動圧型軸受ユニットを有するスピンドルモータ
の断面図である。

【図５】従来の動圧型軸受ユニットの概略構造を示す断
面図である。

【図６】従来の動圧型軸受ユニットの動圧発生部を示す
展開平面図である。

【図７】従来の動圧発生部での圧力分布を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

２軸部材 2a 軸７軸受部材 10ａラジアル軸受面 13ａランド部 13ｂランド部 14ａ動圧発生溝 14ｂ動圧発生溝 17 最大圧力部 19 補給手段 19ａ供給路Ａ第一動圧発生部Ｂ第二動圧発生部 O _A第一動圧発生部の軸方向中心 O _B第二動圧発生部の軸方向中心Ｃｒラジアル軸受すきま

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転側部材と固定側部材との間に設けら
れたラジアル軸受すきまと、ラジアル軸受すきまに面し
て軸方向に離隔配設され、回転側部材の回転時に上記ラ
ジアル軸受すきまに流体の動圧を発生させて回転側部材
を非接触支持する一対の動圧発生部とを具備するものに
おいて、軸方向一端側の動圧発生部のうちで最大の動圧を生じる
最大圧力部を、当該動圧発生部の軸方向中心よりも軸方
向一端側にシフトさせた動圧型軸受ユニット。
【請求項２】さらに、軸方向他端側の動圧発生部のう
ちで最大の動圧を生じる最大圧力部を、当該動圧発生部
の軸方向中心よりも軸方向他端側にシフトさせた請求項
１記載の動圧型軸受ユニット。
【請求項３】動圧発生部が、円周方向に連続した平滑
なランド部と、ランド部の内側に設けられ、回転側部材
の回転時にランド部に上記流体を押し込む複数の動圧発
生溝とを具備する請求項１または２記載の動圧型軸受ユ
ニット。
【請求項４】上記ラジアル軸受すきまを、軸の外周面
と軸の外周側に配置した軸受部材の内周面との間に形成
し、軸または軸受部材の一方を回転側部材、他方を固定
側部材とした請求項１乃至３何れか記載の動圧型軸受ユ
ニット。
【請求項５】上記一対の動圧発生部を軸受部材の内周
面に設けた請求項４記載の動圧型軸受ユニット。
【請求項６】軸受部材を、油を含浸させた多孔質材で
形成した請求項５記載の動圧型軸受ユニット。
【請求項７】多孔質材を焼結金属とした請求項６記載
の動圧型軸受ユニット。
【請求項８】上記一対の動圧発生部間に流体を補給す
る補給手段が設けられている請求項１乃至３何れか記載
の動圧型軸受ユニット。
【請求項９】流体の補給手段が、動圧発生部間に開口
した流体流路で構成されている請求項８記載の動圧型軸
受ユニット。
【請求項１０】流体の補給手段が、当該流体としての
油を含浸させた多孔質材で構成されている請求項８記載
の動圧型軸受ユニット。