JP2000314417A - スラスト剛性を高めた動圧軸受 - Google Patents
スラスト剛性を高めた動圧軸受Info
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- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/08—Structural association with bearings
- H02K7/085—Structural association with bearings radially supporting the rotary shaft at only one end of the rotor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 構造が簡単で組立てが容易、又スラスト剛性
が高く振動が加わっても軸受での接触を起こさず、安定
した回転が得られる軸受、及びこれを採用したスピンド
ルモータを提供する。 【課題手段】 スラスト軸受部において対向する２部材
が接近する方向にスラスト力が働くよう、ラジアル軸受
部を構成するシャフト２もしくはスリーブ３のいずれか
に溝７を設ける。溝７は軸に対して傾斜し、この傾斜に
よりシャフト２とスリーブ３との間にスラスト方向に相
対的な力が作用する。溝７はへリングボーン状や、他の
スラスト力を生むものであってもよい。空気を導入する
ラジアル軸受部上流側を外気と遮断することにより生ず
る負圧を利用して更にスラスト力を高めることもでき
る。
が高く振動が加わっても軸受での接触を起こさず、安定
した回転が得られる軸受、及びこれを採用したスピンド
ルモータを提供する。 【課題手段】 スラスト軸受部において対向する２部材
が接近する方向にスラスト力が働くよう、ラジアル軸受
部を構成するシャフト２もしくはスリーブ３のいずれか
に溝７を設ける。溝７は軸に対して傾斜し、この傾斜に
よりシャフト２とスリーブ３との間にスラスト方向に相
対的な力が作用する。溝７はへリングボーン状や、他の
スラスト力を生むものであってもよい。空気を導入する
ラジアル軸受部上流側を外気と遮断することにより生ず
る負圧を利用して更にスラスト力を高めることもでき
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はハードディスクなど
の小型の記憶機器やバーコードスキャナ駆動などに供さ
れるスピンドルモーターの動圧軸受に関するものであ
る。
の小型の記憶機器やバーコードスキャナ駆動などに供さ
れるスピンドルモーターの動圧軸受に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ハードディスクなどの小型の記憶機器
や、バーコードスキャナ駆動などに供されるスピンドル
モーターでは、それに用いられる軸受の耐摩耗性、回転
中のラジアルばらつき抑制力、耐振動性などが重要な特
性である。特に、軸受が振動を受けて回転中にスラスト
振動を生じることは、精度上、及び耐久性上の深刻な問
題となる。これは、外部からの衝撃などが加わると、軸
受部が振動して回転精度が狂ったり、接触するようにな
ることから生ずるもので、これを回避するには軸受のス
ラスト剛性を高める技術が求められている。
や、バーコードスキャナ駆動などに供されるスピンドル
モーターでは、それに用いられる軸受の耐摩耗性、回転
中のラジアルばらつき抑制力、耐振動性などが重要な特
性である。特に、軸受が振動を受けて回転中にスラスト
振動を生じることは、精度上、及び耐久性上の深刻な問
題となる。これは、外部からの衝撃などが加わると、軸
受部が振動して回転精度が狂ったり、接触するようにな
ることから生ずるもので、これを回避するには軸受のス
ラスト剛性を高める技術が求められている。
【０００３】この解決方法の１つとして、特開平１１−
６９７１５号公報では、ラジアル軸受部で生じる気圧を
スラスト力に利用し、回転スリーブに取り付けられたス
ラスト部材をスラスト押さえ部材に押し付ける形式の軸
受が開示されている。図６はその構造を示したもので、
図において１１はハウジング、そのハウジング１１に１
２のシャフトが固定され、そのシャフト１２の外周部
に、一方に閉塞端を有する円筒部材１３が嵌装され、こ
れがロータ部を形成している。
６９７１５号公報では、ラジアル軸受部で生じる気圧を
スラスト力に利用し、回転スリーブに取り付けられたス
ラスト部材をスラスト押さえ部材に押し付ける形式の軸
受が開示されている。図６はその構造を示したもので、
図において１１はハウジング、そのハウジング１１に１
２のシャフトが固定され、そのシャフト１２の外周部
に、一方に閉塞端を有する円筒部材１３が嵌装され、こ
れがロータ部を形成している。
【０００４】このように構成されたスピンドルモータの
駆動力は、前記円筒部材１３の外周に固定された１５の
ロータ磁石と、これに対向して前記ハウジング１１に設
けられたステータ１４との間で得られる。ラジアル動圧
は、固定されたシャフト１２の外周部と、回転する円筒
部材１３の内周面との間（ラジアル軸受部）に発生する
が、シャフト１２外周にはへリングボーン状の溝が設け
られており、これによって導入された空気が閉塞端を有
する円筒部材１３とシャフト上部との間（スラスト軸受
部）に導かれて圧力を加える結果、この円筒部材１３が
持ち上げられる。
駆動力は、前記円筒部材１３の外周に固定された１５の
ロータ磁石と、これに対向して前記ハウジング１１に設
けられたステータ１４との間で得られる。ラジアル動圧
は、固定されたシャフト１２の外周部と、回転する円筒
部材１３の内周面との間（ラジアル軸受部）に発生する
が、シャフト１２外周にはへリングボーン状の溝が設け
られており、これによって導入された空気が閉塞端を有
する円筒部材１３とシャフト上部との間（スラスト軸受
部）に導かれて圧力を加える結果、この円筒部材１３が
持ち上げられる。
【０００５】一方前記円筒部材１３の外周部には環状の
スラスト部材１６、これに対向する位置には、ハウジン
グ１１に固定されたスラスト押さえ部材１７が設けられ
ており、円筒部材１３が持ち上げられるとともに前記ス
ラスト部材１６がスラスト押さえ材１７に接近すること
により、両者の間でスラスト動圧が発生し、円筒部材を
所定の高さに保持して無接触の回転を確保するものであ
る。
スラスト部材１６、これに対向する位置には、ハウジン
グ１１に固定されたスラスト押さえ部材１７が設けられ
ており、円筒部材１３が持ち上げられるとともに前記ス
ラスト部材１６がスラスト押さえ材１７に接近すること
により、両者の間でスラスト動圧が発生し、円筒部材を
所定の高さに保持して無接触の回転を確保するものであ
る。
【０００６】しかし、このような方法では、円筒部材１
３を挿入した後、スラスト部材１６の直角度、及びスラ
スト押さえ部材１７との隙間を調整することがむずかし
いという組立て上の問題がある。又このような構造によ
れば、スラスト部材１６及び、スラスト押さえ部材１７
を新たに設けるために構造が複雑となり、サイズ、重量
とも増加することにもつながる。
３を挿入した後、スラスト部材１６の直角度、及びスラ
スト押さえ部材１７との隙間を調整することがむずかし
いという組立て上の問題がある。又このような構造によ
れば、スラスト部材１６及び、スラスト押さえ部材１７
を新たに設けるために構造が複雑となり、サイズ、重量
とも増加することにもつながる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な問題を解消し、構造が簡単で組立てが容易であり、又
スラスト剛性が高く、振動が加わっても軸受での接触を
起こさず、安定した回転が得られる軸受を提供すること
を目的としている。
な問題を解消し、構造が簡単で組立てが容易であり、又
スラスト剛性が高く、振動が加わっても軸受での接触を
起こさず、安定した回転が得られる軸受を提供すること
を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明では、ラジアル軸
受部を構成する部材のいずれかに、スラスト軸受部にお
いて対向する２部材が接近する方向にスラスト力が働く
溝を設けることにより、上記課題を解決しようとするも
ので、具体的には以下の内容を含んでいる。
受部を構成する部材のいずれかに、スラスト軸受部にお
いて対向する２部材が接近する方向にスラスト力が働く
溝を設けることにより、上記課題を解決しようとするも
ので、具体的には以下の内容を含んでいる。
【０００９】すなわち、請求項１に記載する本発明は、
シャフトと、前記シャフトの外周面に相対回転可能に嵌
装されるスリーブと、前記シャフトもしくはスリーブの
いずれか一方の部材に直接もしくは間接的に取り付けら
れもしくは一体に成形されて他方の部材の一端に形成さ
れる軸に垂直な面と対向するスラスト板とからなり、前
記シャフトの外周面と前記スリーブの内周面との間（以
下、ラジアル軸受部と呼ぶ）でラジアル方向の動圧を発
生し、前記スラスト板と、それに対向する前記他方の部
材の一端に形成される軸に垂直な面との間（以下、スラ
スト軸受部と呼ぶ）でスラスト方向の動圧を発生させる
動圧軸受において、前記ラジアル軸受部を構成するいず
れか一方の面に、前記スラスト軸受部で対向する２つの
部材を近づける方向のスラスト力が働く溝が設けられ、
前記スラスト軸受部で対向するいずれか一方の面に前記
スラスト方向の動圧を発生させる溝が設けられているこ
とを特徴としている。
シャフトと、前記シャフトの外周面に相対回転可能に嵌
装されるスリーブと、前記シャフトもしくはスリーブの
いずれか一方の部材に直接もしくは間接的に取り付けら
れもしくは一体に成形されて他方の部材の一端に形成さ
れる軸に垂直な面と対向するスラスト板とからなり、前
記シャフトの外周面と前記スリーブの内周面との間（以
下、ラジアル軸受部と呼ぶ）でラジアル方向の動圧を発
生し、前記スラスト板と、それに対向する前記他方の部
材の一端に形成される軸に垂直な面との間（以下、スラ
スト軸受部と呼ぶ）でスラスト方向の動圧を発生させる
動圧軸受において、前記ラジアル軸受部を構成するいず
れか一方の面に、前記スラスト軸受部で対向する２つの
部材を近づける方向のスラスト力が働く溝が設けられ、
前記スラスト軸受部で対向するいずれか一方の面に前記
スラスト方向の動圧を発生させる溝が設けられているこ
とを特徴としている。
【００１０】請求項２に記載する本発明にかかる動圧軸
受は、前記ラジアル軸受部に設けられる溝が、軸に対し
て傾斜した溝、もしくはへリングボーン状の溝であるこ
とを特徴としている。
受は、前記ラジアル軸受部に設けられる溝が、軸に対し
て傾斜した溝、もしくはへリングボーン状の溝であるこ
とを特徴としている。
【００１１】請求項３に記載する本発明にかかる動圧軸
受は、前記ラジアル軸受部の上流側を外気と遮断して密
閉し、それによって生ずる前記ラジアル軸受部上流側近
傍の負圧を利用して前記スラスト軸受部を構成する部材
を押し付ける方向の力を補強することを特徴としてい
る。
受は、前記ラジアル軸受部の上流側を外気と遮断して密
閉し、それによって生ずる前記ラジアル軸受部上流側近
傍の負圧を利用して前記スラスト軸受部を構成する部材
を押し付ける方向の力を補強することを特徴としてい
る。
【００１２】請求項４に記載する本発明にかかる動圧軸
受けは、外気と連結した前記ラジアル軸受部と、外気と
連結した前記スラスト軸受部とが連続して形成され、前
記ラジアル軸受部で導入した気体を前記スラスト軸受部
に導いてスラスト圧力として利用することにより、前記
スラスト軸受部の動圧を発生させる溝を廃止したことを
特徴としている。
受けは、外気と連結した前記ラジアル軸受部と、外気と
連結した前記スラスト軸受部とが連続して形成され、前
記ラジアル軸受部で導入した気体を前記スラスト軸受部
に導いてスラスト圧力として利用することにより、前記
スラスト軸受部の動圧を発生させる溝を廃止したことを
特徴としている。
【００１３】請求項５に記載する本発明にかかる動圧軸
受けは、前記動圧軸受が、シャフト回転型のものである
ことを特徴としている。
受けは、前記動圧軸受が、シャフト回転型のものである
ことを特徴としている。
【００１４】そして、請求項６に記載する本発明は、前
記請求項１から請求項５に記載の動圧軸受を備えたスピ
ンドルモータに関するものである。
記請求項１から請求項５に記載の動圧軸受を備えたスピ
ンドルモータに関するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の要旨は、ラジアル軸受部
を構成するシャフトもしくはスリーブのいずれかの面に
軸に対して傾斜した溝を設け、この溝の作用により発生
するスラスト力を利用してスラスト軸受部を構成する部
材が押し付けられるようにするものである。このとき、
スラスト軸受部では、このラジアル軸受部で発生するス
ラスト力に押し勝つに十分な動圧を発生するように構成
されるが、ラジアル軸受部で送り込んだ空気がラジアル
軸受とスラスト軸受の接続部の圧力を高め、スラスト方
向に軸受を浮上させるようにしてもよい。このような構
成により、軸受をスラスト面に押し付け、かつスラスト
面に接触することなく安定した回転を実現することが可
能となる。
を構成するシャフトもしくはスリーブのいずれかの面に
軸に対して傾斜した溝を設け、この溝の作用により発生
するスラスト力を利用してスラスト軸受部を構成する部
材が押し付けられるようにするものである。このとき、
スラスト軸受部では、このラジアル軸受部で発生するス
ラスト力に押し勝つに十分な動圧を発生するように構成
されるが、ラジアル軸受部で送り込んだ空気がラジアル
軸受とスラスト軸受の接続部の圧力を高め、スラスト方
向に軸受を浮上させるようにしてもよい。このような構
成により、軸受をスラスト面に押し付け、かつスラスト
面に接触することなく安定した回転を実現することが可
能となる。
【００１６】次に、本発明にかかる第１の実施の形態に
つき、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施の
形態にかかる軸受の断面を示したもので、図において、
２は円柱状のシャフト、３はそのシャフト２と相対回転
可能に嵌装された中空円筒状のスリーブ、４はそのスリ
ーブ３に取り付けられたロータ（部分）で、本実施の形
態の軸受では、このスリーブ３とロータ４とがシャフト
２を中心に回転する。５は前記シャフト２の一端に固定
されたスラスト板で、このスラスト板５の、前記スリー
ブ３の端末部に対向する面には、両者の間でスラスト動
圧を発生させる６の点線で示す動圧溝が刻まれている。
又シャフト２の外周部には軸に対して傾斜した溝７が設
けられ、スリーブ３の内周面に対向している。
つき、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施の
形態にかかる軸受の断面を示したもので、図において、
２は円柱状のシャフト、３はそのシャフト２と相対回転
可能に嵌装された中空円筒状のスリーブ、４はそのスリ
ーブ３に取り付けられたロータ（部分）で、本実施の形
態の軸受では、このスリーブ３とロータ４とがシャフト
２を中心に回転する。５は前記シャフト２の一端に固定
されたスラスト板で、このスラスト板５の、前記スリー
ブ３の端末部に対向する面には、両者の間でスラスト動
圧を発生させる６の点線で示す動圧溝が刻まれている。
又シャフト２の外周部には軸に対して傾斜した溝７が設
けられ、スリーブ３の内周面に対向している。
【００１７】上記のように構成された軸受の動作は、ロ
ータ４に取り付けられた図示しないロータ磁石と、同じ
く図示しない固定側のステータとの間で回転駆動力が発
生し、ロータ４及びこれに取り付けられたスリーブ３
が、シャフト２を中心に回転する。この際、シャフト２
の外周面とスリーブ３の内周面との相対回転により、ラ
ジアル動圧が発生する。一方、回転側のスリーブ３と固
定側のスラスト板５の間に相対回転が生ずる結果、スラ
スト板５の動圧溝６の作用によりスラスト動圧が発生
し、その結果スリーブ３はスラスト板５から浮き上が
り、非接触の回転を実現する。
ータ４に取り付けられた図示しないロータ磁石と、同じ
く図示しない固定側のステータとの間で回転駆動力が発
生し、ロータ４及びこれに取り付けられたスリーブ３
が、シャフト２を中心に回転する。この際、シャフト２
の外周面とスリーブ３の内周面との相対回転により、ラ
ジアル動圧が発生する。一方、回転側のスリーブ３と固
定側のスラスト板５の間に相対回転が生ずる結果、スラ
スト板５の動圧溝６の作用によりスラスト動圧が発生
し、その結果スリーブ３はスラスト板５から浮き上が
り、非接触の回転を実現する。
【００１８】ここで、前記シャフト２の外周面には、７
の軸に対して傾斜する溝が設けられている。本実施の形
態では、前記スリーブ３は、図面上の上から見て反時計
回りに回転するよう構成されており、これに対応して前
記溝７は図面上で左上から右下に傾斜して設けられてい
る。この溝７に導入される空気の粘性作用により、この
両者間には、前記シャフト２外周面及びスリーブ３内周
面にこの溝と同じ傾斜の向きにねじが切られているとき
にシャフト２及びスリーブ３が相対移動するのと同じ方
向に、相対的なスラスト力が作用する。すなわち、本実
施の形態では、左ねじが切られている場合と同様に、ス
リーブ３がシャフト２に対し反時計回り（左巻き）に回
転する結果、スリーブ３がシャフト２に対し、図の矢印
８の方向に押し進めるスラスト力が発生する。
の軸に対して傾斜する溝が設けられている。本実施の形
態では、前記スリーブ３は、図面上の上から見て反時計
回りに回転するよう構成されており、これに対応して前
記溝７は図面上で左上から右下に傾斜して設けられてい
る。この溝７に導入される空気の粘性作用により、この
両者間には、前記シャフト２外周面及びスリーブ３内周
面にこの溝と同じ傾斜の向きにねじが切られているとき
にシャフト２及びスリーブ３が相対移動するのと同じ方
向に、相対的なスラスト力が作用する。すなわち、本実
施の形態では、左ねじが切られている場合と同様に、ス
リーブ３がシャフト２に対し反時計回り（左巻き）に回
転する結果、スリーブ３がシャフト２に対し、図の矢印
８の方向に押し進めるスラスト力が発生する。
【００１９】この押し込み力によって、スリーブ３はス
ラスト板５に押し付けられ、スラスト軸受部の隙間が狭
められる。但し、この部分には前記動圧溝６の作用によ
って、これに打ち勝つスラスト動圧が発生しているため
スリーブ３とスラスト板５が接触することはなく、逆に
両者が接近した状態で非接触で回転する結果、高い動圧
が発生し、スラスト軸受部の剛性を高める効果を発揮す
るものとなる。
ラスト板５に押し付けられ、スラスト軸受部の隙間が狭
められる。但し、この部分には前記動圧溝６の作用によ
って、これに打ち勝つスラスト動圧が発生しているため
スリーブ３とスラスト板５が接触することはなく、逆に
両者が接近した状態で非接触で回転する結果、高い動圧
が発生し、スラスト軸受部の剛性を高める効果を発揮す
るものとなる。
【００２０】上記説明では、シャフト２の外周面にラジ
アル溝７が設けられているが、この溝をスリーブ３の方
に設けるようにしてもよい。すなわち、前記の例と同様
に、スリーブ３の内周面に左ねじ方向の溝を設けること
により、矢印８の方向に押し付け力が発生し、前記と同
様な効果を得ることができる。
アル溝７が設けられているが、この溝をスリーブ３の方
に設けるようにしてもよい。すなわち、前記の例と同様
に、スリーブ３の内周面に左ねじ方向の溝を設けること
により、矢印８の方向に押し付け力が発生し、前記と同
様な効果を得ることができる。
【００２１】なお、前記溝７を設けたことにより、その
溝部に導入される空気の流れに注目すると、シャフト２
に溝７が設けられている場合には、前記のような傾斜で
あれば、空気は図面上でラジアル軸受部上方から吸引さ
れ、前記傾斜溝７を伝って下方に流れる。このとき、図
１に示すようにラジアル軸受部とスラスト軸受部が連続
して設けられた構成の軸受であれば、前記ラジアル軸受
部を通過した空気がスラスト軸受部に流れ込む結果、ス
ラスト軸受部を持ち上げる圧力として作用するため、前
記スラスト軸受部の動圧溝６を廃止しても、スリーブ３
とスラスト板５との非接触回転を実現することができ、
効率的である。
溝部に導入される空気の流れに注目すると、シャフト２
に溝７が設けられている場合には、前記のような傾斜で
あれば、空気は図面上でラジアル軸受部上方から吸引さ
れ、前記傾斜溝７を伝って下方に流れる。このとき、図
１に示すようにラジアル軸受部とスラスト軸受部が連続
して設けられた構成の軸受であれば、前記ラジアル軸受
部を通過した空気がスラスト軸受部に流れ込む結果、ス
ラスト軸受部を持ち上げる圧力として作用するため、前
記スラスト軸受部の動圧溝６を廃止しても、スリーブ３
とスラスト板５との非接触回転を実現することができ、
効率的である。
【００２２】逆に溝７がスリーブ３側に設けられている
ときは、同じ左ねじ溝であっても今度は空気が図面上で
下方（スラスト軸受部）から吸引されてラジアル軸受部
上方へ抜けるようになり、スラスト動圧溝を廃止するこ
とはできない。但しこの場合は、スラスト板５を上部に
設ける下記第３の実施の形態で同様な利用が可能とな
り、その内容は後に説明する。
ときは、同じ左ねじ溝であっても今度は空気が図面上で
下方（スラスト軸受部）から吸引されてラジアル軸受部
上方へ抜けるようになり、スラスト動圧溝を廃止するこ
とはできない。但しこの場合は、スラスト板５を上部に
設ける下記第３の実施の形態で同様な利用が可能とな
り、その内容は後に説明する。
【００２３】又、本実施の形態においては、スラスト軸
受部の動圧発生溝をスラスト板５に設けているが、これ
を対向する側のスリーブ３の下端面に設けるものとして
もよい。
受部の動圧発生溝をスラスト板５に設けているが、これ
を対向する側のスリーブ３の下端面に設けるものとして
もよい。
【００２４】次に、本発明にかかる第２の実施の形態に
つき、図面を参照にして説明する。図２は本実施の形態
にかかる軸受の断面を示したもので、図において、図１
と同一符号を付したものは、同一機能を果たす部品を示
す。本実施の形態では、スリーブ３の図面上で上部に、
シャフト２の上部を外気と遮断して密閉するカバー９を
設けた点で相違する。なお、ロータ４及びスリーブ３の
回転方向は第１の実施の形態と同様、反時計回りであ
る。
つき、図面を参照にして説明する。図２は本実施の形態
にかかる軸受の断面を示したもので、図において、図１
と同一符号を付したものは、同一機能を果たす部品を示
す。本実施の形態では、スリーブ３の図面上で上部に、
シャフト２の上部を外気と遮断して密閉するカバー９を
設けた点で相違する。なお、ロータ４及びスリーブ３の
回転方向は第１の実施の形態と同様、反時計回りであ
る。
【００２５】上記のように構成した動圧軸受において
は、スリーブ３の回転により、空気はシャフト２の溝７
を伝って図面上でラジアル軸受部上部から下部へ空気が
流れるが、上部がカバー９のよって密閉されているの
で、この上部近傍で負圧が発生し、この負圧による吸引
力の作用で矢印８の押し付け力が更に補強される効果が
ある。スラスト軸受部では動圧溝６により、これに打ち
勝つスラスト動圧が発生するため、スラスト軸受部が接
触することはない。
は、スリーブ３の回転により、空気はシャフト２の溝７
を伝って図面上でラジアル軸受部上部から下部へ空気が
流れるが、上部がカバー９のよって密閉されているの
で、この上部近傍で負圧が発生し、この負圧による吸引
力の作用で矢印８の押し付け力が更に補強される効果が
ある。スラスト軸受部では動圧溝６により、これに打ち
勝つスラスト動圧が発生するため、スラスト軸受部が接
触することはない。
【００２６】なお、本実施の形態でもスリーブ３の内周
面に溝を設けることができるが、この場合はスリーブ３
の回転に伴い空気が図面上で下部（スラスト軸受部）か
らラジアル軸受部上部へ導かれて、前記遮蔽された部分
で好ましくないエアクッション効果をもたらす。この際
には、カバー９に点線１０で示す開口部を設けることで
回避できるが、これは結果的に第１の実施の形態と同じ
軸受構造となる。
面に溝を設けることができるが、この場合はスリーブ３
の回転に伴い空気が図面上で下部（スラスト軸受部）か
らラジアル軸受部上部へ導かれて、前記遮蔽された部分
で好ましくないエアクッション効果をもたらす。この際
には、カバー９に点線１０で示す開口部を設けることで
回避できるが、これは結果的に第１の実施の形態と同じ
軸受構造となる。
【００２７】又、本実施の形態においても、スラスト軸
受部の動圧発生溝をスラスト板５にではなく、これと対
向する側のスリーブ３の下端面に設けるものとしてもよ
い。
受部の動圧発生溝をスラスト板５にではなく、これと対
向する側のスリーブ３の下端面に設けるものとしてもよ
い。
【００２８】次に、本発明の第３の実施の形態に付き、
図面を参照に説明する。図３は、本実施の形態にかかる
軸受の断面を示したもので、前記第１の実施の形態に対
してスラスト軸受部を図面上でシャフト上部に設けた点
で相違する。図３においても、先の図で使用した符号と
同一の符号は、同一の機能を果たす部品を示しており、
又スリーブ３の回転方向も同じである。図において、１
はハウジングで、シャフト２はそのハウジング１に固定
されており、又スラスト板５はスリーブ３の端面に固定
され、シャフト２にスリーブ３が嵌装された状態でシャ
フト上端部を覆っている。又スラスト板５には、シャフ
ト２の上端面と対向する面にスラスト動圧溝６が刻まれ
ている。
図面を参照に説明する。図３は、本実施の形態にかかる
軸受の断面を示したもので、前記第１の実施の形態に対
してスラスト軸受部を図面上でシャフト上部に設けた点
で相違する。図３においても、先の図で使用した符号と
同一の符号は、同一の機能を果たす部品を示しており、
又スリーブ３の回転方向も同じである。図において、１
はハウジングで、シャフト２はそのハウジング１に固定
されており、又スラスト板５はスリーブ３の端面に固定
され、シャフト２にスリーブ３が嵌装された状態でシャ
フト上端部を覆っている。又スラスト板５には、シャフ
ト２の上端面と対向する面にスラスト動圧溝６が刻まれ
ている。
【００２９】上記のように構成された動圧軸受において
は、スリーブ３の回転によりシャフト２の溝７を伝っ
て、図面上でラジアル軸受部上部から下部へ空気が流れ
るが、上部がスラスト板５によって外気と遮断されてい
るためこの上部近傍で負圧が発生し、この負圧による吸
引力の作用により、矢印８の押し付け力が補強されるも
のである。スラスト軸受部では動圧溝６により、これに
打ち勝つスラスト動圧が発生するように構成される。
は、スリーブ３の回転によりシャフト２の溝７を伝っ
て、図面上でラジアル軸受部上部から下部へ空気が流れ
るが、上部がスラスト板５によって外気と遮断されてい
るためこの上部近傍で負圧が発生し、この負圧による吸
引力の作用により、矢印８の押し付け力が補強されるも
のである。スラスト軸受部では動圧溝６により、これに
打ち勝つスラスト動圧が発生するように構成される。
【００３０】なお、点線で示すようにスラスト板６には
開口部１０を設け、外気が導入できるようにしてもよ
い。この場合には前記負圧効果は働かないが、シャフト
２外周部の溝７によるねじ効果は有効で、スリーブ３を
矢印８のように押し下げる力が働き、結果としてスラス
ト軸受部の溝を接近させる。
開口部１０を設け、外気が導入できるようにしてもよ
い。この場合には前記負圧効果は働かないが、シャフト
２外周部の溝７によるねじ効果は有効で、スリーブ３を
矢印８のように押し下げる力が働き、結果としてスラス
ト軸受部の溝を接近させる。
【００３１】この構造においても、溝７をスリーブ３側
に設けることができる。すなわち、スリーブ３の内周面
に同様に左ねじ方向に溝を設けることにより、上記と同
様な矢印８の押し付け力が発生する。この場合溝部を伝
わる空気は、図面上でラジアル軸受部下部から導入され
上部に導かれるが、点線の開口部１０を設けることによ
り、前記空気はラジアル軸受部を通過した後、それにつ
ながるスラスト軸受部を通って外部へ排出されることと
なり、スラスト軸受部ではスラスト板５及びこれと結合
したスリーブ３を持ち上げる圧力が発生するので、この
場合にはスラスト動圧溝を省略することができ、効率的
である。
に設けることができる。すなわち、スリーブ３の内周面
に同様に左ねじ方向に溝を設けることにより、上記と同
様な矢印８の押し付け力が発生する。この場合溝部を伝
わる空気は、図面上でラジアル軸受部下部から導入され
上部に導かれるが、点線の開口部１０を設けることによ
り、前記空気はラジアル軸受部を通過した後、それにつ
ながるスラスト軸受部を通って外部へ排出されることと
なり、スラスト軸受部ではスラスト板５及びこれと結合
したスリーブ３を持ち上げる圧力が発生するので、この
場合にはスラスト動圧溝を省略することができ、効率的
である。
【００３２】なお、本実施の形態においては、スラスト
軸受部の動圧発生溝６をスラスト板５に設けているが、
これを対向する側のシャフト２の上端面に設けるものと
してもよい。
軸受部の動圧発生溝６をスラスト板５に設けているが、
これを対向する側のシャフト２の上端面に設けるものと
してもよい。
【００３３】次に、本発明の第４の実施の形態に付き、
図面を参照に説明する。図４は、本実施の形態にかかる
軸受の断面を示したもので、第１から第３の実施の形態
に対し、シャフト２がスリーブ３に対して回転する構成
となっている点で相違する。図４において、先の図で使
用した符号と同一の符号は、同一の機能を果たす部品を
示し、又シャフト２はこれまでの実施の形態同様、図面
上の上から見て反時計回りに回転するものとする。
図面を参照に説明する。図４は、本実施の形態にかかる
軸受の断面を示したもので、第１から第３の実施の形態
に対し、シャフト２がスリーブ３に対して回転する構成
となっている点で相違する。図４において、先の図で使
用した符号と同一の符号は、同一の機能を果たす部品を
示し、又シャフト２はこれまでの実施の形態同様、図面
上の上から見て反時計回りに回転するものとする。
【００３４】上記のように構成した動圧軸受において
は、シャフト２の回転によりシャフト２の溝７を伝っ
て、図面上でラジアル軸受部下部から上部へ空気が流れ
るが、下部がスラスト板５によって外気と遮断されてい
るためこの下部近傍で負圧が発生し、この負圧による吸
引力の作用により、矢印８の押し付け力が補強されるも
のである。スラスト軸受部では動圧溝６により、これに
打ち勝つスラスト動圧が発生するように構成される。
は、シャフト２の回転によりシャフト２の溝７を伝っ
て、図面上でラジアル軸受部下部から上部へ空気が流れ
るが、下部がスラスト板５によって外気と遮断されてい
るためこの下部近傍で負圧が発生し、この負圧による吸
引力の作用により、矢印８の押し付け力が補強されるも
のである。スラスト軸受部では動圧溝６により、これに
打ち勝つスラスト動圧が発生するように構成される。
【００３５】なお、点線で示すようにスラスト板６には
開口部１０を設け、外気が導入できるようにしてもよ
い。この場合には前記負圧効果は働かないが、シャフト
２外周部の溝７によるねじ効果は有効で、シャフト２を
矢印８のように押し下げる力が働き、結果としてスラス
ト軸受部の溝を接近させている。
開口部１０を設け、外気が導入できるようにしてもよ
い。この場合には前記負圧効果は働かないが、シャフト
２外周部の溝７によるねじ効果は有効で、シャフト２を
矢印８のように押し下げる力が働き、結果としてスラス
ト軸受部の溝を接近させている。
【００３６】本構造においても、溝７をスリーブ３側に
設けることができる。すなわち、スリーブ３の内周面
に、同様に左ねじ方向に溝を設けることにより、上記と
同様な矢印８の押し付け力が発生する。この場合溝部を
伝わる空気は、図面上でラジアル軸受部上部から導入さ
れ下部に導かれるが、点線の開口部１０を設けることに
より、前記空気はラジアル軸受部を通過した後それにつ
ながるスラスト軸受部を通って外部へ排出されることと
なり、スラスト軸受部ではシャフト２及びこれと結合し
たロータ４を持ち上げる圧力が発生するため、この場合
にはスラスト動圧溝を省略することができ、効率的であ
る。
設けることができる。すなわち、スリーブ３の内周面
に、同様に左ねじ方向に溝を設けることにより、上記と
同様な矢印８の押し付け力が発生する。この場合溝部を
伝わる空気は、図面上でラジアル軸受部上部から導入さ
れ下部に導かれるが、点線の開口部１０を設けることに
より、前記空気はラジアル軸受部を通過した後それにつ
ながるスラスト軸受部を通って外部へ排出されることと
なり、スラスト軸受部ではシャフト２及びこれと結合し
たロータ４を持ち上げる圧力が発生するため、この場合
にはスラスト動圧溝を省略することができ、効率的であ
る。
【００３７】なお、本実施の形態においてもこれまで同
様、スラスト板５に設けているスラスト軸受部の動圧発
生溝６を、対向する側のシャフト２の下端面に設けるも
のとしてもよい。
様、スラスト板５に設けているスラスト軸受部の動圧発
生溝６を、対向する側のシャフト２の下端面に設けるも
のとしてもよい。
【００３８】次に、本発明にかかる第５の実施の形態に
付き、図面を参照に説明する。図５は、本実施の形態に
かかる軸受の断面を示したもので、シャフト２がスリー
ブ３に対して回転する構成となっており、第４の実施の
形態に対してスラスト軸受部を図面上で軸受上部に設け
た点で相違する。図において、先の図で使用した符号と
同一の符号は、同一の機能を果たす部品を示し、又シャ
フト２の回転方向も先の実施の形態と同じである。
付き、図面を参照に説明する。図５は、本実施の形態に
かかる軸受の断面を示したもので、シャフト２がスリー
ブ３に対して回転する構成となっており、第４の実施の
形態に対してスラスト軸受部を図面上で軸受上部に設け
た点で相違する。図において、先の図で使用した符号と
同一の符号は、同一の機能を果たす部品を示し、又シャ
フト２の回転方向も先の実施の形態と同じである。
【００３９】本実施の形態では、シャフト２に設けられ
た溝７は傾斜した溝に代り、いわゆるへリングボーン状
の溝となっているが、これらの溝は、先の実施の形態全
てを含めて相互に互換が可能である。へリングボーン状
の溝は通常、溝の傾斜が２つの異なる方向に向き、その
両溝が一致した部分で山形の頂部を描いている。図にお
いて、この山形の頂部が軸受部の軸方向の中心からずれ
ており、この様に形成された溝７における空気の吸引に
関しては、軸方向で幅が広い方の傾斜が優位に作用す
る。すなわち、図７においては軸方向の下部にある左ね
じ方向に切られた部分の作用が優先し、したがって前記
シャフト２が反時計回りに回転すると、シャフト２はス
リーブ３に対し矢印８の方向の押し付け力が働き、スラ
スト軸受部を近づける方向の力が生み出される。
た溝７は傾斜した溝に代り、いわゆるへリングボーン状
の溝となっているが、これらの溝は、先の実施の形態全
てを含めて相互に互換が可能である。へリングボーン状
の溝は通常、溝の傾斜が２つの異なる方向に向き、その
両溝が一致した部分で山形の頂部を描いている。図にお
いて、この山形の頂部が軸受部の軸方向の中心からずれ
ており、この様に形成された溝７における空気の吸引に
関しては、軸方向で幅が広い方の傾斜が優位に作用す
る。すなわち、図７においては軸方向の下部にある左ね
じ方向に切られた部分の作用が優先し、したがって前記
シャフト２が反時計回りに回転すると、シャフト２はス
リーブ３に対し矢印８の方向の押し付け力が働き、スラ
スト軸受部を近づける方向の力が生み出される。
【００４０】本発明の実施の形態においては、前記傾斜
溝とこのへリングボーン溝の例示を示しているが、スラ
スト軸受部を構成する部材を押し付ける方向にシャフト
２とスリーブ３とが相対的スラスト作用を受けるもので
あれば、例えば波形やかぎ型の溝など、これ以外の他の
形状の溝であってもよく、これらはいずれも本発明の範
囲に含まれる。
溝とこのへリングボーン溝の例示を示しているが、スラ
スト軸受部を構成する部材を押し付ける方向にシャフト
２とスリーブ３とが相対的スラスト作用を受けるもので
あれば、例えば波形やかぎ型の溝など、これ以外の他の
形状の溝であってもよく、これらはいずれも本発明の範
囲に含まれる。
【００４１】上記のように構成した動圧軸受において
は、これまでの実施の形態で説明したものと同様に、シ
ャフト２の回転により、外気と遮断されたシャフト２の
下部近傍で付圧が発生し、この吸引力の作用により、矢
印８の押し付け力が補強される。スラスト軸受部では動
圧溝６により、これに打ち勝つスラスト動圧が発生す
る。点線で示す開口部１０を設けた場合には、前記負圧
効果は働かないが、ねじ効果による矢印８の押し下げ力
は働き、スラスト軸受部の溝を接近させる。
は、これまでの実施の形態で説明したものと同様に、シ
ャフト２の回転により、外気と遮断されたシャフト２の
下部近傍で付圧が発生し、この吸引力の作用により、矢
印８の押し付け力が補強される。スラスト軸受部では動
圧溝６により、これに打ち勝つスラスト動圧が発生す
る。点線で示す開口部１０を設けた場合には、前記負圧
効果は働かないが、ねじ効果による矢印８の押し下げ力
は働き、スラスト軸受部の溝を接近させる。
【００４２】開口部１０を設けることの効果としては、
この開口部１０を通して吸入した空気が溝７を伝ってラ
ジアル軸受部からそれに連続されたスラスト軸受部に入
ってスラスト圧力を発生させ、スラスト板５を浮上させ
るので、前記スラスト動圧発生溝６を廃止することがで
き、効率的な点である。
この開口部１０を通して吸入した空気が溝７を伝ってラ
ジアル軸受部からそれに連続されたスラスト軸受部に入
ってスラスト圧力を発生させ、スラスト板５を浮上させ
るので、前記スラスト動圧発生溝６を廃止することがで
き、効率的な点である。
【００４３】この構造においても、溝７をスリーブ３側
に設け、上記と同様な矢印８の押し付け力が発生する。
この場合溝部を伝わる空気は、図面上で上部（スラスト
軸受部）から導入されラジアル軸受部下部に導かれる結
果、好ましくないエアクッション効果を生むことになる
が、前記開口部１０を設けることにより、これは解消す
る。
に設け、上記と同様な矢印８の押し付け力が発生する。
この場合溝部を伝わる空気は、図面上で上部（スラスト
軸受部）から導入されラジアル軸受部下部に導かれる結
果、好ましくないエアクッション効果を生むことになる
が、前記開口部１０を設けることにより、これは解消す
る。
【００４４】本実施の形態においても、スラスト軸受部
の動圧発生溝をスラスト板５に設けているが、これを対
向する側のスリーブ３の上端面に設けるものとしてもよ
い。
の動圧発生溝をスラスト板５に設けているが、これを対
向する側のスリーブ３の上端面に設けるものとしてもよ
い。
【００４５】なお、これまでの各実施の形態において、
ラジアル軸受部に溝を設けて吸引するものを「空気」と
しているが、この軸受は例えば不活性ガスなど、特定雰
囲気中であっても勿論使用が可能であり、その場合には
吸引されるのは特定性質を有する気体となる。
ラジアル軸受部に溝を設けて吸引するものを「空気」と
しているが、この軸受は例えば不活性ガスなど、特定雰
囲気中であっても勿論使用が可能であり、その場合には
吸引されるのは特定性質を有する気体となる。
【００４６】
【実施例】＜実施例１＞図１に示す構造のスリーブ回転
型軸受につき、その性能評価を行った。各部の寸法は、
ラジアル軸受の直径：１５ｍｍ、同長さ：２０ｍｍ、ス
ラスト板：スリーブ面に対向した直径２３ｍｍの板物。
その他の条件としては、ローター重量：１００ｇ，回転
数：１２，０００ｒｐｍ、クリアランス：４μｍで、こ
の条件は以下の実施例でも同じである。上記実施例の評
価結果、 特性１：組み立て相対時間比１２０（軸端・スリーブ端
直角度良好） 特性２：回転性能良好。５Ｇで接触。
型軸受につき、その性能評価を行った。各部の寸法は、
ラジアル軸受の直径：１５ｍｍ、同長さ：２０ｍｍ、ス
ラスト板：スリーブ面に対向した直径２３ｍｍの板物。
その他の条件としては、ローター重量：１００ｇ，回転
数：１２，０００ｒｐｍ、クリアランス：４μｍで、こ
の条件は以下の実施例でも同じである。上記実施例の評
価結果、 特性１：組み立て相対時間比１２０（軸端・スリーブ端
直角度良好） 特性２：回転性能良好。５Ｇで接触。
【００４７】＜実施例２＞図３に示す構造のスリーブ回
転型軸受につき、その性能評価を行った。ラジアル軸受
部の寸法、直径：１５ｍｍ、同長さ：２０ｍｍ。 特性１：組み立て時間比１２０（軸端・スリーブ端直角
度良好） 特性２：回転性能良好。１０Ｇで接触。
転型軸受につき、その性能評価を行った。ラジアル軸受
部の寸法、直径：１５ｍｍ、同長さ：２０ｍｍ。 特性１：組み立て時間比１２０（軸端・スリーブ端直角
度良好） 特性２：回転性能良好。１０Ｇで接触。
【００４８】＜実施例３＞図４に示す構造のシャフト回
転型軸受につき、その性能評価を行った。ラジアル軸受
部の寸法、直径：１５ｍｍ、同長さ：２０ｍｍ。 特性１：組み立て時間比１００（軸端・スリーブ端直角
度良好） 特性２：回転性能良好。９Ｇで接触。
転型軸受につき、その性能評価を行った。ラジアル軸受
部の寸法、直径：１５ｍｍ、同長さ：２０ｍｍ。 特性１：組み立て時間比１００（軸端・スリーブ端直角
度良好） 特性２：回転性能良好。９Ｇで接触。
【００４９】＜実施例３＞図５に示す構造のシャフト回
転型軸受につき、その性能評価を行った。ラジアル軸受
部の寸法、直径：１５ｍｍ、同長さ：２０ｍｍ。 特性１：組み立て時間比１００（軸端・スリーブ端直角
度良好） 特性２：回転性能良好。６Ｇで接触。
転型軸受につき、その性能評価を行った。ラジアル軸受
部の寸法、直径：１５ｍｍ、同長さ：２０ｍｍ。 特性１：組み立て時間比１００（軸端・スリーブ端直角
度良好） 特性２：回転性能良好。６Ｇで接触。
【００５０】＜対比例＞図６に示す軸端が密閉された形
式の従来技術によるのシャフト回転型軸受につき、その
性能評価を行った。 特性１：組み立て時間比２００（調整難） 特性２：回転安定性良好。
式の従来技術によるのシャフト回転型軸受につき、その
性能評価を行った。 特性１：組み立て時間比２００（調整難） 特性２：回転安定性良好。
【００５１】
【発明の効果】ラジアル軸受部において、スラスト軸受
部をスラスト方向に押しつける力が発生、これと対向す
るスラスト軸受部での圧力との釣り合いにより、スラス
ト剛性が高まり、スラスト位置変動を小さくできるとい
う効果を生む。したがって本発明にかかる動圧軸受は、
スラスト剛性が高く、揺動に強く、また構造が簡単でシ
ャフト、スリーブ間の抜き差しが自在なため、組立性に
も優れた軸受を提供することができる。
部をスラスト方向に押しつける力が発生、これと対向す
るスラスト軸受部での圧力との釣り合いにより、スラス
ト剛性が高まり、スラスト位置変動を小さくできるとい
う効果を生む。したがって本発明にかかる動圧軸受は、
スラスト剛性が高く、揺動に強く、また構造が簡単でシ
ャフト、スリーブ間の抜き差しが自在なため、組立性に
も優れた軸受を提供することができる。
【００５２】空気導入を行うラジアル軸受部を外気と遮
断して密閉することにより生ずる負圧を利用すれば、上
記スラスト軸受部をスラスト方向に押し付ける力を補強
することができる。
断して密閉することにより生ずる負圧を利用すれば、上
記スラスト軸受部をスラスト方向に押し付ける力を補強
することができる。
【００５３】そして、ラジアル軸受部で導入した空気
を、それにつながるスラスト軸受部へと導き、更に外気
に開放する構造とすることにより、スラスト軸受部で前
記導入した空気の圧力を利用して、スラスト動圧発生用
の溝加工を廃止することができる。
を、それにつながるスラスト軸受部へと導き、更に外気
に開放する構造とすることにより、スラスト軸受部で前
記導入した空気の圧力を利用して、スラスト動圧発生用
の溝加工を廃止することができる。
【図１】 本発明の実施の形態にかかる動圧軸受の断面
図である。
図である。
【図２】 本発明の他の実施の形態にかかる動圧軸受の
断面図である。
断面図である。
【図３】 本発明の他の実施の形態にかかる動圧軸受の
断面図である。
断面図である。
【図４】 本発明の他の実施の形態にかかる動圧軸受の
断面図である。
断面図である。
【図５】 本発明の他の実施の形態にかかる動圧軸受の
断面図である。
断面図である。
【図６】 従来の技術にかかる動圧軸受を採用したスピ
ンドルモータの断面図である。
ンドルモータの断面図である。
２ シャフト ３ スリーブ ５ スラスト板 ６ スラスト動圧発生溝 ７ ラジアル溝 ８ スラスト方向押し付け力 ９ カバー １０ 開口部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村部 馨 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 Ｆターム(参考） 3J011 AA04 BA05 CA03 JA02 KA02 KA03 KA04 LA05 MA07 5H607 AA00 AA04 BB09 BB14 GG03 GG12
Claims (6)
- 【請求項１】 円柱状のシャフトと、 前記シャフトの外周面に相対回転可能に嵌装される中空
円筒状のスリーブと、 前記シャフトもしくはスリーブのいずれか一方の部材に
直接もしくは間接的に取り付けられ、もしくは一体に成
形され、他方の部材の一端に形成される軸に垂直な面と
対向するスラスト板とからなり、 前記シャフトの外周面と前記スリーブの内周面との間の
ラジアル軸受部でラジアル方向の動圧を発生し、 前記スラスト板と、それに対向する前記他方の部材の一
端に形成される軸に垂直な面との間のスラスト軸受部で
スラスト方向の動圧を発生させる動圧軸受において、 前記ラジアル軸受部を構成するいずれか一方の面に、前
記スラスト軸受部で対向する２つの部材を接近させる方
向のスラスト力が働く溝が設けられ、 前記スラスト軸受部で対向するいずれか一方の面に、前
記スラスト方向の動圧を発生させる溝が設けられている
ことを特徴とする動圧軸受。 - 【請求項２】 前記ラジアル軸受部に設けられる溝が、
軸に対して傾斜した溝、もしくはへリングボーン状の溝
であることを特徴とする、請求項１に記載の動圧軸受。 - 【請求項３】 前記ラジアル軸受部の上流側を外気と遮
断して密閉し、それによって生ずる前記ラジアル軸受部
上流側近傍の負圧を利用して前記スラスト軸受部を構成
する部材を押し付ける方向の力を補強することを特徴と
する、請求項１もしくは請求項２に記載の動圧軸受。 - 【請求項４】 外気と連結した前記ラジアル軸受部と、
外気と連結した前記スラスト軸受部とが連続して形成さ
れ、前記ラジアル軸受部で導入した気体を前記スラスト
軸受部でスラスト圧力として利用することにより、前記
スラスト軸受部の動圧を発生させる溝を廃止したことを
特徴とする、請求項１もしくは請求項２に記載の動圧軸
受。 - 【請求項５】 前記動圧軸受が、シャフト回転型のもの
であることを特徴とする、請求項１から請求項４のいず
れかに記載の動圧軸受。 - 【請求項６】 請求項１から請求項５に記載の動圧軸受
を備えたスピンドルモータ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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