JP2000220633A

JP2000220633A - 動圧型軸受装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP2000220633A
Application number: JP11020558A
Authority: JP
Inventors: Tsuguto Nakaseki; 嗣人中関; Kazuo Okamura; 一男岡村; Isao Komori; 功古森
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 2000-08-08
Anticipated expiration: 2019-01-28
Also published as: JP3905657B2

Abstract

(57)【要約】【課題】スラスト軸受部の軸受隙間の設定を容易にす
ると共に、高精度の軸受隙間を実現可能とする。【解決手段】有底円筒状のハウジング６の底部にその
底面６a1よりも突出する当接部12を設ける。ハウジング
６内に軸部材２を挿入してこれを当接部12に当接させる
と共に、ハウジング６内に、軸部材２との相対回転時に
生じる動圧作用で軸部材２を非接触状態で回転自在に支
持する軸受本体７を挿入し、軸受本体７を軸部材２と係
合させて軸受本体７の位置決めを行う。その後、軸部材
２を押し込んで当接部12を後退させることにより、動圧
作用により軸部材２を非接触状態でスラスト支持するス
ラスト軸受部11のスラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2を形成す
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、動圧型軸受装置に
関する。この軸受装置は、特に情報機器、例えばＨＤ
Ｄ、ＦＤＤ等の磁気ディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶ
Ｄ−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６はこの種のスピンドルモータの一例
で、軸受装置21で回転自在に支持された回転軸22ａを、
ハウジング26に固定したステータ24と、回転軸22ａに装
着したロータ25との間に生じる励磁力で回転駆動する構
造である。軸受装置21には、ラジアル荷重を支持するラ
ジアル軸受部30とスラスト荷重を支持するスラスト軸受
部31とが設けられ、これらの軸受部30、31は何れも軸受
面に動圧発生用の溝（動圧溝）を有する動圧型軸受であ
る。ラジアル軸受部30の動圧溝は、ハウジング26の内周
面26ａ（ラジアル軸受面）に形成され、スラスト軸受部
31の動圧溝は、回転軸22ａの下端に固定したスラスト円
盤22ｂの両端面22b1、22b2（スラスト軸受面）にそれぞ
れ形成される。ハウジング26の底部には、スラスト円盤
22ｂの厚さにスラスト軸受隙間の幅（１０〜２０μｍ程
度）を加算した段差が設けられ、この段差部分にバック
メタル32を組み込むことによって、スラスト円盤22ｂの
軸方向両側に上記所定幅のスラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2
が形成される。

【０００４】この軸受装置21は、ハウジング26にスラス
ト円盤22ｂとバックメタル32を組み込んだ後、ハウジン
グ26内径部に、ハウジング26の内径よりラジアル軸受隙
間Ｃr 分だけ小径の回転軸22ａを挿入し、さらに回転軸
22ａ先端をスラスト円盤22ｂの内径部に圧入することに
よって組立てられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記軸受装置において
は、スラスト円盤22ｂの両端面の動圧溝加工はプレス加
工により低コストに行い得るが、ハウジング内周面26ａ
の動圧溝加工はハウジング26形状に対応した専用の高精
度加工装置により行う必要があり、製造コストが高くな
る。従って、製造コストのさらなる低減が望まれ、この
要請に応えるべく、図７に示すように、ハウジング26を
一体の袋型とし、ハウジング26の内径部に、動圧溝付き
のラジアル軸受面27ａを有する軸受本体27を固定する構
造が提案されている。

【０００６】しかし、図７の構造では、スラスト軸受部
31の軸受隙間Ｃs1、Ｃs2を精度をよくするために寸法測
定等の煩雑な作業を要し、組立工数が増大するという不
具合がある。この問題は、図６と同様にハウジング26の
底部を別部材（バックメタル32等）で封口することによ
って解消することができるが、その場合、バックメタル
とハウジング26の接合部からの潤滑油の漏れが懸念さ
れ、また、バックメタルの組込みに伴う工数増加も問題
となる。

【０００７】そこで、本発明は、上記の動圧型軸受装置
（図７参照）において、スラスト軸受部の軸受隙間の設
定を容易にすると共に、高精度の軸受隙間を実現可能と
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、軸部材と、有底筒状のハウジングと、
ハウジング内に設けられ、軸部材との相対回転時に生じ
る動圧作用で軸部材を非接触状態で回転自在に支持する
軸受本体と、上記相対回転時に生じる動圧作用で軸部材
を非接触状態でスラスト支持するスラスト軸受部とを有
する動圧型軸受装置において、ハウジングの底部に、組
立時に上記スラスト軸受部の軸受隙間を設定するための
隙間設定手段を設けた。

【０００９】隙間設定手段としては、例えばハウジング
の底面よりも突出した位置で軸部材と当接可能で、かつ
当接後の軸部材の押し込みにより後退する当接部を有す
るものが考えられる。軸受装置の組立時において、ハウ
ジングに軸部材を挿入する際に、当接部をハウジング底
面よりも突出した位置で軸部材に当接させれば、軸部材
の位置（軸方向の位置）が定まる。その後、この軸部材
と係合するまで軸受本体をハウジングに挿入すれば、軸
受本体の位置決めを行うことができる。このように軸受
本体を位置決めした上で軸部材のみを押し込み（軸受本
体は動かない）、当接部を後退させれば、スラスト軸受
部に当接部の後退量に応じた幅の軸受隙間を形成するこ
とができる。なお、スラスト軸受部は、ハウジングの底
部と、これに対向する軸受本体の端面との間に設けるこ
とができる。

【００１０】この場合の当接部は、軸部材の押し込みに
よって移動する移動部材に設けたり、あるいは上記軸部
材の押し込みによって変形する突起に設けることができ
る。

【００１１】また、上記動圧型軸受装置は、有底円筒状
のハウジングの底部にその底面よりも突出する当接部を
設け、ハウジング内に軸部材を挿入してこれを当接部に
当接させると共に、ハウジング内に、軸部材との相対回
転時に生じる動圧作用で軸部材を非接触状態で回転自在
に支持する軸受本体を挿入し、軸受本体を軸部材と係合
させて軸受本体の位置決めを行い、その後軸部材を押し
込んで当接部を後退させることにより、動圧作用により
軸部材を非接触状態でスラスト支持するスラスト軸受部
のスラスト軸受隙間を形成する、という手順で製造され
得る。

【００１２】当接部を、軸部材の押し込みによって移動
する移動部材に設けたり、あるいは軸部材の押し込みに
より変形する突起に設ければ、当接部の後退を当該移動
部材の移動や突起の変形によって行うことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１乃
至図５に基いて説明する。

【００１４】図１は、本発明にかかる動圧型軸受装置１
を有する情報機器用スピンドルモータの一例で、ＨＤＤ
（ハードディスクドライブ）スピンドルモータの断面図
である。このスピンドルモータは、軸部材２を回転自在
に支持する軸受装置１と、軸部材２に取付けられ、図示
しない磁気ディスク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ステー
タ４およびロータ５とを有する。ステータ４は軸受装置
１のハウジング６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。

【００１５】軸受装置１は、軸部材２と、有底円筒状の
ハウジング６と、ハウジング６の内周面に固定された厚
肉円筒状の軸受本体７と、軸受本体７の一端側（ハウジ
ング６の開口側をいう）を密封するシール部材８と、ハ
ウジング６の他端開口部を封口する底部6aに設けられた
隙間設定手段９とを主な構成要素とする。軸部材２は、
回転軸2aと回転軸2aの下端部に圧入等で固定したスラス
ト円盤2bとで構成され、回転軸2aを軸受本体７の内径部
に、スラスト円盤2bを軸受本体７とハウジング６の底部
6aとの間の空間に収容した垂直姿勢で配置される。

【００１６】軸受本体７は、例えば軟質金属あるいは合
金（例えば銅、真鍮等）で形成される。軸受本体７の内
周面には、動圧溝を有するラジアル軸受面7aが形成さ
れ、これより軸部材２の回転時には、ラジアル軸受面7a
と回転軸2aの外周面との間のラジアル軸受隙間Ｃr に動
圧作用が発生し、回転軸2aが非接触状態で回転自在に支
持される。軸受本体７は軟質金属等だけでなく、例えば
焼結金属によって成形することもでき、その場合の動圧
溝は圧縮成形、すなわち、コアロッドの外周面に動圧溝
形状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。

【００１７】軸部材２をスラスト支持するスラスト軸受
部11は、動圧溝を有するスラスト軸受面２b1、２b2をス
ラスト円盤2bの両端面に設けて構成される。この構成か
ら、スラスト円盤2bの回転時には、上スラスト軸受面２
b1と軸受本体７の下端面との間のスラスト軸受隙間Ｃs
1、および下スラスト軸受面２b2とハウジング６の底面
６a1との間のスラスト軸受隙間Ｃs2にそれぞれ動圧が発
生するので、スラスト円盤2bは軸受本体７の下端面およ
びハウジング６の底面６a1に対してそれぞれ非接触状態
で支持され、これにより軸部材２が軸方向両側からスラ
スト支持される。

【００１８】上記ラジアル軸受面7aおよびスラスト軸受
面２b1、２b2の動圧溝形状は任意に選択することがで
き、公知のへリングボーン型、スパイラル型、ステップ
型、多円弧型等の何れかを選択し、あるいはこれらを適
宜組合わせて使用することができる。

【００１９】隙間設定手段９は、軸受装置の組立時にお
いてスラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2を規定の幅に設定する
ためのものである。この隙間設定手段９としては、例え
ば図１に示すように、ハウジング６の底部の中心にハウ
ジング底部6aの肉厚にほぼ等しい孔６a2を貫通形成する
と共に、この孔６a2に移動部材、例えば金属製のボール
10を圧入した構造が考えられる。この隙間設定手段９に
よる隙間設定は以下の手順で行われる。

【００２０】まず、図２に示すように、ハウジング底部
6aの孔６a2にボール10を圧入する。この時、ボール10上
端の表面（当接部）は、ハウジング底面６a1に対してス
ラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2に相当する幅δ（Ｃs1とＣs2
の和）分だけ突出させておく。次いで、図３に示すよう
に軸部材２をハウジング６の内径部に挿入し、回転軸2a
の軸端をボール表面（当接部12）に当接させる。さらに
軸受本体７をハウジングの内径部に押し込み、上スラス
ト軸受隙間Ｃs1が０となるまで、すなわち軸受本体７の
下端面がスラスト円盤2bに接触するまで軸受本体７を押
し進め、この状態で軸受本体７をハウジング６内周面に
固着する。この時、軸部材２は当接部12との当接によっ
て軸方向で位置出しされており、さらにこの軸部材２に
軸受本体７が軸方向で係合するため、軸受本体７の軸方
向での位置出しが正確に行われる。なお、軸受本体７の
固着方法としては、圧入あるいは接着等が考えられる。

【００２１】次いで、図４に示すように、軸部材２のみ
を下方に押し込み、当接部12がハウジング６の底面６a1
と同一レベルに達するまでボール10を押し戻せば、スラ
スト円盤2bの軸方向両側にスラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2
が形成される。この場合、両スラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃ
s2の幅の和はボール10の突出量δと等しいので、突出量
δが正確でありさえすれば、仮にスラスト円盤2b、ハウ
ジング６、軸受本体７等に多少の寸法誤差がある場合に
も高精度なスラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2を形成すること
ができる。

【００２２】その後、ハウジング６内を潤滑油で満た
し、軸受本体７の上面側をシール部材８でシールすれば
図１に示す軸受装置１が得られる。移動部材10や孔６a2
の形状、材質等は、軸部材２の押し込みにより移動部材
10が移動できる限り任意に選択することができ、上述の
金属製ボール10や円筒状の孔６a2には限定されない。

【００２３】図５は隙間設定手段９の他の実施形態で、
ハウジング６の底面６a1中心部に突起13を一体形成した
ものである。この場合、突起13の先端が回転軸2aの軸端
と当接する当接部12となる。この実施形態は、突起13を
軸部材２の押し込みに伴う圧縮方向の加圧力で変形（塑
性変形）させ、この変形により当接部12をハウジング６
の底面６a1と同一レベルまで後退させるもので、当接部
12の後退動作を突起13の変形により行う点を除き、図２
〜図４と同様の構成でかつ同様の手順で組立てられるた
め、重複説明を省略する。この実施形態の場合、突起13
の変形スペースを確保するため、図示のように突起13の
周囲には浅い肉取り部14を形成する。また、突起13は軸
部材２、特に回転軸2aの軸端よりも軟質の材料で形成す
る。突起13はハウジング６と別体に構成しても構わな
い。

【００２４】上記隙間設定手段９は、上記のようにハウ
ジング底面６a1の中心１箇所のみに設ける他、ハウジン
グ底部6aの複数箇所に設けてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、袋型ハウ
ジングを有する軸受装置においてもスラスト軸受隙間を
簡単な工程で精度よく形成することができ、より一層の
低コスト化と共に、動作の安定性や信頼性の向上を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる動圧型軸受装置を有するスピン
ドルモータの断面図である。

【図２】上記動圧型軸受装置の製造手順を示す断面図で
ある。

【図３】上記動圧型軸受装置の製造手順を示す断面図で
ある。

【図４】上記動圧型軸受装置の製造手順を示す断面図で
ある。

【図５】隙間設定手段の他の実施形態を示す断面図であ
る。

【図６】動圧型軸受装置を有するスピンドルモータの断
面図である。

【図７】動圧型軸受装置の他例を示す断面図である。

【符号の説明】

１軸受装置２軸部材 2a 回転軸 2b スラスト円盤６ハウジング 6a 底部６a1 底面７軸受本体９隙間設定手段 10 移動部材（ボール） 11 スラスト軸受部 12 当接部 13 突起Ｃr ラジアル軸受隙間Ｃs1 スラスト軸受隙間Ｃs2 スラスト軸受隙間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者古森功三重県桑名市大字東方字尾弓田3066 エヌティエヌ株式会社内Ｆターム(参考） 3J011 AA04 BA02 BA08 CA02 CA06 DA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸部材と、有底筒状のハウジングと、ハ
ウジング内に設けられ、軸部材との相対回転時に生じる
動圧作用で軸部材を非接触状態で回転自在に支持する軸
受本体と、上記相対回転時に生じる動圧作用で軸部材を
非接触状態でスラスト支持するスラスト軸受部とを有す
る動圧型軸受装置において、ハウジングの底部に、組立時に上記スラスト軸受部の軸
受隙間を設定するための隙間設定手段を設けたことを特
徴とする動圧型軸受装置。
【請求項２】上記隙間設定手段が、ハウジングの底面
よりも突出した位置で軸部材と当接可能で、かつ当接後
の軸部材の押し込みにより後退する当接部を有する請求
項１記載の動圧型軸受装置。
【請求項３】当接部を、上記軸部材の押し込みによっ
て移動する移動部材に設けた請求項２記載の動圧型軸受
装置。
【請求項４】当接部を、上記軸部材の押し込みによっ
て変形する突起に設けた請求項２記載の動圧型軸受装
置。
【請求項５】有底円筒状のハウジングの底部にその底
面よりも突出する当接部を設け、ハウジング内に軸部材
を挿入してこれを当接部に当接させると共に、ハウジン
グ内に、軸部材との相対回転時に生じる動圧作用で軸部
材を非接触状態で回転自在に支持する軸受本体を挿入
し、軸受本体を軸部材と係合させて軸受本体の位置決め
を行い、その後軸部材を押し込んで当接部を後退させる
ことにより、動圧作用により軸部材を非接触状態でスラ
スト支持するスラスト軸受部のスラスト軸受隙間を形成
することを特徴とする動圧型軸受装置の製造方法。
【請求項６】当接部を、上記軸部材の押し込みによっ
て移動する移動部材に設け、当接部の後退を当該移動部
材の移動により行う請求項５記載の動圧型軸受装置の製
造方法。
【請求項７】当接部を、上記軸部材の押し込みにより
変形する突起に設け、当接部の後退を当該突起の変形に
より行う請求項５記載の動圧型軸受装置の製造方法。