JP2000291649A

JP2000291649A - 動圧型軸受装置およびその製造方法

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Publication number: JP2000291649A
Application number: JP11099249A
Authority: JP
Inventors: Tsuguto Nakaseki; 嗣人中関; Kazuo Okamura; 一男岡村; Masakazu Hirata; 正和平田; Isao Komori; 功古森
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1999-04-06
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 2000-10-20

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】有底筒状のハウジング６内に軸部材２と
軸受本体７とを収容し、軸部材２の回転時に生じる動圧
作用で、軸部材２をそれぞれ非接触状態で回転自在に支
持するラジアル軸受部10およびスラスト軸受部11を形成
する。スラスト軸受部11の軸受隙間Ｃs1、Ｃs2は、先
ず、ハウジング６の底面６a1上に樹脂シート12を敷き、
次いで軸受本体７、軸部材２のフランジ部2b、樹脂シー
ト12を相互に密着させた状態で軸受本体７をハウジング
６の内周面に固定し、その後、樹脂シート12を溶剤で除
去することによって形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動圧型軸受装置お
よびその製造方法に関する。この軸受装置は、特に情報
機器、例えばＨＤＤ、ＦＤＤ等の磁気ディスク装置、Ｃ
Ｄ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の光ディスク装置、Ｍ
Ｄ、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に固定したモータステータ24と、回転軸22
ａに装着したモータロータ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もしくは回転軸22ａの外周面（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もしくはこれに対向する面（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
の動圧溝加工は個々のハウジング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るため、製造コス
トが高くなる。また、この構造では、スラスト軸受部の
軸受隙間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、組立工数の増大によるコスト増も懸念され
る。

【０００６】そこで、本発明は、動圧型軸受装置の製造
コストをさらに低減させることを主目的とする。具体的
には、スラスト軸受部の軸受隙間（スラスト軸受隙間）
の設定を容易にすると共に、高精度のスラスト軸受隙間
を実現可能とすることを目的とする。

【０００７】

【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装置は、ハウジングと、
ハウジングに固定された軸受本体と、軸部材と、軸部材
と軸受本体との相対回転時に生じる動圧作用で軸部材を
非接触支持するラジアル軸受部およびスラスト軸受部と
を有する。上記ハウジングは内周面をストレート面とし
た有底筒型であり、かつスラスト軸受部の軸受隙間は、
ハウジングに対する軸受本体の固定位置を管理すること
で適正幅に設定可能とされる。

【０００８】このようにハウジングを一体の有底筒型
（袋型ハウジング）とし、このハウジング内に別体の軸
受本体を収容すれば、軸受本体（特にその内周面）への
動圧溝加工を塑性加工で行うことができ、高精度化およ
び低コスト化が達成される。また、軸受本体の形状が単
純化されるので、動圧溝加工時のワークの取扱いも容易
となる。ハウジングに対する軸受本体の固定位置を管理
することにより、簡単かつ高精度に適正幅のスラスト軸
受隙間を得ることができる。

【０００９】スラスト軸受部の軸受隙間は、軸受本体を
ハウジングに対して位置決めする位置決め手段を除去す
ることにより適正幅に形成することができる。

【００１０】上記動圧型軸受装置は、有底筒状のハウジ
ング内に軸部材と軸受本体とを収容して上記ラジアル軸
受部およびスラスト軸受部を形成することにより製造さ
れる。この際、スラスト軸受部の軸受隙間は、ハウジン
グに対する軸受本体の固定位置を管理することで適正幅
に設定することができる。この場合、軸受本体の固定位
置を調節するだけで所望の幅のスラスト軸受隙間が得ら
れるので、製造コストの低減や軸受隙間の高精度化を図
ることができる。

【００１１】ハウジングに対する軸受本体の固定位置の
管理は、ハウジング内に設けられた、軸受本体をハウジ
ングに対して位置決めする位置決め手段で行うことがで
きる。位置決め手段による位置決め後に当該位置決め手
段を除去すれば、適正幅のスラスト軸受隙間が簡単に得
られる。

【００１２】位置決め手段は例えば樹脂層で構成され、
その場合の樹脂層の除去法としては溶剤が用いられる。
このようにハウジングに対する軸受本体の位置決め、特
に軸方向の位置決めを樹脂層を介して行った場合、軸受
本体はハウジング内で樹脂層の厚さを加味した位置に固
定される。従って、その後、樹脂層を溶剤で除去すれ
ば、軸受本体とハウジングとの間に樹脂層の厚さに応じ
た幅の隙間（軸方向隙間）が形成され、この隙間をスラ
スト軸受部の軸受隙間として利用することができる。

【００１３】具体的に上記軸受本体の位置決めは、例え
ば軸受本体とハウジングの底部との間に軸部材および樹
脂層を介在させ、軸受本体、軸部材、樹脂層およびハウ
ジングの底部を相互に密着させた状態で行うことができ
る。

【００１４】樹脂層はシート状としたり、あるいは被膜
状とすることができる。

【００１５】

【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、および図７に基いて説明する。

【００１６】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
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。

【００１７】軸受装置１は、軸部材２と、有底円筒状の
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
を主な構成要素とする。つまり、この軸受装置１は、ハ
ウジング６を一体の有底筒型とすると共に、ハウジング
６の内径部に別体の軸受本体７を固定した構造である。
ハウジング６の内周面は、図６に示す従来品と異なり、
段差部分のないストレート面であり、開口部から底部に
わたって同一内径に形成される。軸部材２は、回転軸2a
とフランジ部2bからなり、フランジ部2bは回転軸2aの下
端部に孔あき円盤状のスラスト円盤を圧入等で固定する
ことにより構成される。この軸部材２は、回転軸2aを軸
受本体７の内径部に、フランジ部2bを軸受本体７とハウ
ジング６の底部6aとの間の軸方向空間９に収容して配置
される。フランジ部2bと軸受本体７およびハウジング底
部6aとの間には軸方向の隙間（スラスト軸受隙間Ｃs1、
Ｃs2）があり、そのため軸部材２は軸方向に移動可能で
ある。

【００１８】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
周面あるいは軸2aの外周面には、動圧溝を有するラジア
ル軸受面7aが形成される。これより軸部材２の回転時に
は、ラジアル軸受隙間Ｃr （ラジアル軸受面7aと回転軸
2aの外周面との間の環状隙間）に動圧作用が発生し、回
転軸2aを非接触状態で回転自在に支持するラジアル軸受
部10が構成される。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
面にラジアル軸受面7aの動圧溝形状（図７（ａ）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。このように軸受本体７の素材として焼結金属を用い
た場合、軸受本体７に潤滑油や潤滑油を含浸させた動圧
型含油軸受として使用することができる。

【００１９】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をフ
ランジ部2bの両端面、あるいはフランジ部2bに対向する
面（軸受部材７の下端面やハウジング底面６a1）に設け
て構成される。この構成から、軸部材２の回転時には、
上スラスト軸受面２b1とその対向面（本実施形態では軸
受本体７の下端面）との間のスラスト軸受隙間Ｃs1、お
よび下スラスト軸受面２b2とその対向面（本実施形態で
はハウジング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、フランジ部2bは軸
受本体７の下端面およびハウジング底面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。スラスト軸受隙間Ｃ
s1、Ｃs2の幅は、ハウジング６に対する軸受本体７の固
定位置、特に軸方向の固定位置を管理することにより適
正に設定される。逆にいうと、軸受部材７は、適正幅の
スラスト軸受隙間が形成される位置でハウジング６に固
定されるが、その具体的手段については後述する。

【００２０】ラジアル軸受面7aおよびスラスト軸受面２
b1、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。図７（ａ）（ｂ）は、一
例としてへリングボーン型を示すもので、（ａ）図は軸
受本体７の内周面に設けたラジアル軸受面7aを、（ｂ）
図は、フランジ部2bの上側の端面に設けたスラスト軸受
面２b1を示す。図示のように、ラジアル軸受面7aは、一
方に傾斜する動圧溝13が形成された第１の溝領域m1と、
第１の溝領域m1から軸方向に離隔し、他方に傾斜する動
圧溝13が配列された第２の溝領域m2と、２つの溝領域間
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13間の背の部分14とは同一レベルにある。スラ
スト軸受面２b1の動圧溝15は、半径方向のほぼ中心部に
屈曲部分を有するほぼＶ字状をなしている。

【００２１】上記軸受装置１の組立時において、スラス
ト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2の幅設定は以下の手順で行われ
る。

【００２２】まず、図２に示すように、ハウジング６内
の例えば底面６a1上に位置決め手段として樹脂層12を形
成する。樹脂層12は、例えばハウジング底面６a1上に樹
脂シートを敷設することによって構成される。樹脂シー
ト12の厚さδは、スラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2の幅の和
（Ｃs1＋Ｃs2）程度とし、また、その敷設領域は図示の
ようにハウジング底面６a1の全面とする他、その一部領
域としてもよい。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の軸端および
フランジ部2bの下端面を樹脂シート12に接触させる。次
いで軸受本体７をハウジング６の内径部に押し込み、軸
受本体７の下端面がフランジ部2bに接触するまで軸受本
体７を押し進め、相互に対向する軸受本体７の下端面、
フランジ部2bの両端面２b1・２b2、樹脂シート12、およ
びハウジング底面６a1をそれぞれ密着させる。これによ
り、軸受本体７のハウジング６に対する軸方向の位置決
めがなされるので、この密着状態を保持しつつ軸受本体
７をハウジング６内周面に固着する。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。な
お、上記のように軸部材２と軸受本体７とを別々にハウ
ジング６内に挿入する他、一緒に挿入してもよい。

【００２３】次いで、ハウジング６の内径部に溶剤を供
給し、樹脂シート12を溶解させると、図４に示すよう
に、軸受本体７の下端面とハウジング底面６a1との間に
樹脂シート12の厚さδ分に相当するスラスト軸受隙間
（Ｃs1＋Ｃs2）が形成される。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。

【００２４】この場合、両スラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2
の幅の和は樹脂シート12の厚さδと等しくなるので、厚
さδが正確でありさえすれば、仮にフランジ部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。また、各部材の寸法測定作業等は不要である
ので、規定幅のスラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2を簡易にか
つ低コストに得ることができる。

【００２５】なお、上記工程においては、供給した溶剤
がスムーズに樹脂シート12まで達するよう、軸受本体７
の外周面に溶剤供給用の溝を形成しておくのが望まし
い。この溝は、空気抜きとしても機能するので、軸受本
体７の挿入作業を容易化したり、あるいはスラスト軸受
隙間Ｃs1、Ｃs2に混入した空気が使用時に熱膨張して軸
部材２を押し上げる等の弊害を防止することができる。

【００２６】樹脂シート12の樹脂材料と溶剤との組合わ
せは、樹脂シート12を確実に溶解させ得る限り任意に選
択することができるが、含塩素樹脂、塩素系溶剤、腐食
性溶剤は除外するのが好ましい。樹脂材料と溶剤の具体
的な組合わせとしては、例えば図５の○印で示すものが
考えられる。

【００２７】樹脂層12は、上述のように樹脂シート12を
用いる他、ハウジング底面６a1上に樹脂被膜をコーティ
ングすることによっても形成可能である。この場合のコ
ーティングは、例えば、予め樹脂を溶剤に溶かしてお
き、一定量をハウジング底面６a1上に供給し、その後、
遠心力により広げて乾燥する、という工程により形成さ
れ、この方法であれば均一な膜厚の被膜を形成すること
ができる。被膜形成後の組立手順は、上記樹脂シート12
の場合と同様であるので重複説明を省略する。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、動圧型軸
受装置の製造コストを低減できると共に、高精度の動圧
溝を形成することができる。特に、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るので、さら
なる低コスト化を図りつつ、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】本発明で適用され得る樹脂材料と溶剤の組合わ
せを示す表である。

【図６】従来の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】（ａ）図は軸受本体の断面図、（ｂ）図はスラ
スト軸受部の平面図である。

【符号の説明】

１軸受装置２軸部材 2a 回転軸 2b フランジ部６ハウジング 6a 底部６a1 底面７軸受本体 10 ラジアル軸受部 11 スラスト軸受部 12 位置決め手段（樹脂層）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)発明者平田正和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 (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 AA02 AA04 AA20 BA04 BA06 CA02 DA02 JA02 KA02 KA03 KA04 MA21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングと、ハウジングに固定された
軸受本体と、軸部材と、軸部材と軸受本体との相対回転
時に生じる動圧作用で軸部材を非接触支持するラジアル
軸受部およびスラスト軸受部とを有し、上記ハウジング
が内周面をストレート面とした有底筒型で、かつスラス
ト軸受部の軸受隙間が、ハウジングに対する軸受本体の
固定位置を管理することで適正幅に設定可能であること
を特徴とする動圧型軸受装置。
【請求項２】上記スラスト軸受部の軸受隙間が、軸受
本体をハウジングに対して位置決めする位置決め手段を
除去して形成されている請求項１記載の動圧型軸受装
置。
【請求項３】有底筒状のハウジング内に軸部材と軸受
本体とを収容して、軸部材と軸受本体との相対回転時に
生じる動圧作用で、軸部材を非接触支持するラジアル軸
受部およびスラスト軸受部を有する動圧型軸受装置を製
造するに際し、スラスト軸受部の軸受隙間を、ハウジン
グに対する軸受本体の固定位置を管理することで適正幅
に設定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４】ハウジングに対する軸受本体の固定位置
の管理を、ハウジング内に設けられた、軸受本体をハウ
ジングに対して位置決めする位置決め手段で行い、かつ
位置決め後に位置決め手段を除去して上記スラスト軸受
部の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５】位置決め手段を樹脂層とし、これを溶剤
を用いて除去する請求項４記載の動圧型軸受装置の製造
方法。
【請求項６】軸受本体とハウジングの底部との間に軸
部材および樹脂層を介在させ、軸受本体、軸部材、樹脂
層およびハウジングの底部を相互に密着させて上記軸受
本体の位置決めを行うことを特徴とする請求項５記載の
動圧型軸受装置の製造方法。
【請求項７】樹脂層がシート状である請求項６記載の
動圧型軸受装置の製造方法。
【請求項８】樹脂層が被膜状である請求項６記載の動
圧型軸受装置の製造方法。