JP2001032827A - Dynamic pressure bearing device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばハードディ
スクドライブ用モータなどに適用可能な動圧軸受装置に
関するもので、特に、軸とスリーブの材質に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrodynamic bearing device applicable to, for example, a motor for a hard disk drive, and more particularly to a material of a shaft and a sleeve.
【０００２】[0002]
【従来の技術】相対回転する軸とスリーブとを備え、軸
の外周面とスリーブの内周面との少なくとも一方に動圧
発生溝が形成されてなる動圧軸受装置は、軸とスリーブ
とが一旦高速で相対回転し始めると、動圧発生溝によっ
て動圧力が生じ、ロータが高い剛性をもって高い芯振れ
精度で回転するため、これを例えばハードディスクドラ
イブ用モータの軸受装置として用いれば、高記録密度化
を図ることができる。動圧軸受装置において、軸の外周
面とスリーブの内周面との隙間は、特性を決定する要因
として重要である。特に、ハードディスクドライブ用モ
ータ用の動圧軸受装置においては、ロータの回転時の剛
性を高くするためには上記の隙間を小さくすればよい
が、この隙間をあまり小さくすると、軸の外周面とスリ
ーブの内周面との間に介在するオイルの粘性抵抗によっ
て回転時の負荷が大きくなり、電源電池の消耗が早くな
るという難点がある。そこで、ハードディスクドライブ
モータ用の動圧軸受装置においては、ロータの回転時の
剛性を重んじるか、または省電力化を重んじるかによっ
て、軸の外周面とスリーブの内周面との隙間の設計値が
変わるものであって、一般には数μｍに設定されてい
る。2. Description of the Related Art A dynamic pressure bearing device comprising a shaft and a sleeve which rotate relative to each other and having a dynamic pressure generating groove formed in at least one of an outer peripheral surface of the shaft and an inner peripheral surface of the sleeve is provided. Once the relative rotation starts at high speed, dynamic pressure is generated by the dynamic pressure generating groove, and the rotor rotates with high rigidity and high core runout accuracy. For example, if this is used as a bearing device of a motor for a hard disk drive, a high recording density is obtained. Can be achieved. In a hydrodynamic bearing device, a gap between an outer peripheral surface of a shaft and an inner peripheral surface of a sleeve is important as a factor for determining characteristics. In particular, in a hydrodynamic bearing device for a motor for a hard disk drive, the above gap may be reduced to increase the rigidity of the rotor during rotation. There is a disadvantage that the load at the time of rotation increases due to the viscous resistance of the oil interposed between the inner peripheral surface of the power supply and the inner peripheral surface of the power supply and the power battery is quickly consumed. Therefore, in a hydrodynamic bearing device for a hard disk drive motor, the design value of the gap between the outer peripheral surface of the shaft and the inner peripheral surface of the sleeve depends on whether rigidity during rotation of the rotor or power saving is emphasized. It varies, and is generally set to several μm.
【０００３】動圧軸受装置における軸の外周面とスリー
ブの内周面との隙間は、上記のように設計思想を反映し
た重要な寸法であり、所定の設計値に設定された後は、
上記の隙間が温度変化に対して一定であるか、または、
上記隙間に介在するオイルの粘度が低温において増加す
るため、上記の隙間が低温において広がり、高温におい
て狭くなるのが望ましい。従って、内周側が軸となる場
合の、軸の材質の熱膨張係数は、スリーブの材質の熱膨
張係数と同等もしくは大きいことが望ましい。そして、
軸の材質としては、例えば、用途としてノート型パソコ
ンのハードディスクドライブ用を考えると、携帯時、落
下時の衝撃等を考慮して、できるだけ硬いもの、剛性の
高いものが望ましい。The clearance between the outer peripheral surface of the shaft and the inner peripheral surface of the sleeve in the hydrodynamic bearing device is an important dimension reflecting the design concept as described above, and after being set to a predetermined design value,
The gap is constant with temperature change, or
Since the viscosity of the oil interposed in the gap increases at low temperatures, it is desirable that the gap expands at low temperatures and narrows at high temperatures. Therefore, when the inner peripheral side is the shaft, the thermal expansion coefficient of the material of the shaft is desirably equal to or greater than the thermal expansion coefficient of the material of the sleeve. And
As a material of the shaft, for example, considering a hard disk drive of a notebook personal computer as an application, a material as hard as possible and a material having high rigidity are desirable in consideration of an impact at the time of carrying or dropping.
【０００４】そこで、従来の動圧軸受装置の例として、
スリーブの材料をフェライト系ステンレス鋼、例えばＳ
ＵＳ４３０などとし、軸の材料をマルテンサイト系ステ
ンレス鋼、例えばＳＵＳ４２０などとしたものがある。
熱膨張係数（単位は［×１０ -6／℃］）は、フェライト
系ステンレス鋼のＳＵＳ４３０Ｆが１０．４、マルテン
サイト系ステンレス鋼のＳＵＳ４２０Ｊ２が９．９で、
両者はほぼ同等といえる。一方、軸の材料としての上記
ＳＵＳ４２０Ｊ２のビッカース硬度（単位は［Ｈｖ］）
は、焼入れ、焼きなまし等の熱処理後は６２０であり、
相当高い値になる。Therefore, as an example of a conventional hydrodynamic bearing device,
The material of the sleeve is ferritic stainless steel, for example, S
US430, etc., and the shaft material is martensitic stainless steel.
Stainless steel such as SUS420.
Thermal expansion coefficient (unit is [× 10 -6/ ℃]) is ferrite
Stainless steel SUS430F 10.4, Marten
SUS420J2 of the site stainless steel is 9.9,
Both are almost equivalent. On the other hand, the above
Vickers hardness of SUS420J2 (unit is [Hv])
Is 620 after heat treatment such as quenching and annealing,
It becomes a considerably high value.
【０００５】近年、動圧軸受装置を用いたモータの回転
トルクを低減するために、軸の直径およびスリーブの孔
の内径を細くすることが要求されている。この要求に応
えるためには、スリーブの孔の内部を加工する精密旋盤
のバイトも細くする必要がある。しかし、スリーブの材
料である上記のようなステンレス鋼は切削抵抗が高く、
加工性が悪いため、バイトを細くすると加工精度が低下
し、また、バイトが破損するという問題がある。そのた
め、スリーブ材料としてステンレス鋼を用いると、丸孔
の加工限界は直径５ｍｍ程度までで、これより小さい直
径のものは加工することが困難であり、動圧軸受装置の
小型化、小径化の要求に応えることができないという問
題がある。In recent years, in order to reduce the rotational torque of a motor using a hydrodynamic bearing device, it has been required to reduce the diameter of a shaft and the inner diameter of a hole in a sleeve. In order to meet this demand, it is necessary to make the cutting bit of the precision lathe for machining the inside of the hole of the sleeve thin. However, stainless steel such as the above, which is the material of the sleeve, has high cutting resistance,
Since the workability is poor, there is a problem that when the cutting tool is made thinner, the processing accuracy is lowered and the cutting tool is damaged. Therefore, when stainless steel is used as the sleeve material, the processing limit of the round hole is up to about 5 mm in diameter, and it is difficult to process a hole having a diameter smaller than this, and it is required to reduce the size and diameter of the hydrodynamic bearing device. There is a problem that can not respond to.
【０００６】そこで、動圧軸受装置の小型化、小径化の
要求に応えるために考えられたのが、スリーブの材料を
銅合金、例えば燐青銅などとし、軸の材料をオーステナ
イト系ステンレス鋼、たとえばＳＵＳ３０３などとした
ものである。上記銅合金、例えばＣ５１９１Ｂ−Ｈの熱
膨張係数は１７．６、上記ＳＵＳ３０３の熱膨張係数は
１７．３で、両者の熱膨張係数はほぼ同等といえる。上
記ＳＵＳ３０３のビッカース硬度は１８０である。この
従来例は、スリーブ材料として、加工性のよい銅系の材
料を用い、孔径が小さいスリーブでも加工することを可
能にして動圧軸受装置の小型化、小径化の要求に応える
ものである。上記スリーブと組み合わせる軸の材料は、
銅系材料と同等の熱膨張係数をもつ上記オーステナイト
系ステンレス鋼を使用している。ところが、オーステナ
イト系ステンレス鋼は焼入れを行っても硬度を高めるこ
とができず、上記のように硬度は１８０であって低い値
である。このため、軸の加工工程において傷が発生しや
すく、また、アブレシブ（引っかき）摩耗が大きいため
に、寿命が短いという問題がある。Therefore, in order to meet the demand for downsizing and diameter reduction of the hydrodynamic bearing device, it has been considered that the sleeve is made of a copper alloy, for example, phosphor bronze, and the shaft is made of austenitic stainless steel, for example. SUS303 or the like. The above copper alloy, for example, C5191B-H has a coefficient of thermal expansion of 17.6, and the above SUS303 has a coefficient of thermal expansion of 17.3. The Vickers hardness of the SUS303 is 180. In this conventional example, a copper-based material having good workability is used as a sleeve material, and it is possible to process even a sleeve having a small hole diameter, thereby responding to demands for downsizing and downsizing of a hydrodynamic bearing device. The material of the shaft combined with the above sleeve is
The austenitic stainless steel having a thermal expansion coefficient equivalent to that of a copper-based material is used. However, the hardness of austenitic stainless steel cannot be increased even by quenching, and the hardness is 180, which is a low value, as described above. For this reason, there is a problem that a flaw is easily generated in a shaft processing step, and the life is short due to a large abrasive (scratch) wear.
【０００７】上記の問題を改善するために、特開平１０
−８９３４５号公報に記載されているように、スリーブ
が銅合金で、軸がオーステナイト系ステンレス鋼からな
り、上記軸の表面に窒化処理を施して表面の硬度を高め
てなる動圧軸受が知られている。In order to improve the above problem, Japanese Patent Application Laid-Open
As described in JP-A-89345, a dynamic pressure bearing is known in which a sleeve is made of a copper alloy, a shaft is made of austenitic stainless steel, and the surface of the shaft is subjected to nitriding treatment to increase the surface hardness. ing.
【０００８】しかし、上記公報に記載されているような
窒化処理は、ステンレス鋼がもっているクロム層からな
る不動態被膜を窒化鉄で置き換える処理であるため、ス
テンレス鋼が元々もっている耐食性が著しく低下し、錆
びやすいという問題がある。特に、軸に袋孔、あるいは
袋状のタップ孔があると、これらの孔には水分が溜まり
やすいため、短時間で錆が発生する可能性がある。ま
た、元々比較的柔らかいオーステナイト系ステンレス鋼
の表面を窒化処理して表層を硬くしているため、柔らか
い母材の上に硬く薄い表層が載っているだけであり、凹
状の打痕については防止効果が低い。さらに、軸に上記
のような袋状の孔を形成する必要がある場合、薄い表層
部分のみとはいえ、硬い層が形成されているため、加工
性が悪く、バイトやドリルの寿命が低下するという難点
がある。However, the nitriding treatment described in the above publication is a treatment in which the passivation film formed of a chromium layer of stainless steel is replaced with iron nitride, so that the corrosion resistance inherent in stainless steel is significantly reduced. And there is a problem that it is easily rusted. In particular, if there is a blind hole or a bag-like tap hole in the shaft, moisture easily accumulates in these holes, and rust may be generated in a short time. In addition, since the surface layer of austenitic stainless steel, which is relatively soft, is hardened by nitriding the surface, only a hard and thin surface layer is placed on the soft base material. Is low. Furthermore, when it is necessary to form a bag-like hole in the shaft as described above, a hard layer is formed even though only a thin surface layer portion is formed, so that the workability is poor and the life of the cutting tool and the drill is reduced. There is a disadvantage.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
従来技術の問題点を解消するためになされたもので、加
工性が良好で、より小径化することが可能であり、傷つ
き難く、耐摩耗性、耐衝撃性に優れた動圧軸受装置を提
供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and has good workability, can be made smaller in diameter, and is hardly damaged. An object of the present invention is to provide a hydrodynamic bearing device having excellent wear resistance and impact resistance.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、相対回転する軸とスリー
ブとを備え、軸の外周面とスリーブの内周面との少なく
とも一方に動圧発生溝が形成されてなる動圧軸受装置に
おいて、上記スリーブは銅合金からなり、上記軸は、銅
合金の熱膨張係数と同等またはそれ以上の熱膨張係数を
有する材料であり、かつ、熱処理を行う前のビッカース
硬度が３００より小さく、熱処理後のビッカース硬度が
３００より大きい材料からなることを特徴とする。In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 comprises a shaft and a sleeve which rotate relative to each other, and at least one of an outer peripheral surface of the shaft and an inner peripheral surface of the sleeve. In a dynamic pressure bearing device in which a dynamic pressure generating groove is formed, the sleeve is made of a copper alloy, and the shaft is made of a material having a thermal expansion coefficient equal to or higher than that of the copper alloy, and And a material having a Vickers hardness before heat treatment of less than 300 and a Vickers hardness of more than 300 after heat treatment.
【００１１】上記軸は、請求項２記載の発明のように、
オーステナイト系ステンレス鋼にマンガンまたはニッケ
ルが添加された耐熱鋼からなるものであってもよいし、
請求項３記載の発明のように、ベリリウム銅からなるも
のであってもよい。上記軸には、請求項４記載の発明の
ように、ねじ取り付け用のタップ孔が形成されているも
のであってもよい。[0011] The shaft is, as in the invention described in claim 2,
Austenitic stainless steel may be made of heat-resistant steel with manganese or nickel added,
As in the third aspect of the present invention, it may be made of beryllium copper. The shaft may be formed with a tapped hole for screw attachment, as in the invention described in claim 4.
【００１２】請求項５記載の発明は、請求項１記載の発
明において、スリーブの外周にはモータのステータが取
り付けられ、上記軸にディスク保持用ハブが取り付けら
れ、このハブはモータのロータを構成することを特徴と
する。請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明にお
いて、上記軸にねじ取り付け用のタップ孔が形成され、
このタップ孔にねじ込まれたねじによって、上記ハブに
取り付けられたディスクがハブに押しつけられることを
特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect, a motor stator is attached to an outer periphery of the sleeve, and a disk holding hub is attached to the shaft, and the hub constitutes a motor rotor. It is characterized by doing. The invention according to claim 6 is the invention according to claim 5, wherein a tap hole for screw attachment is formed in the shaft,
The disk attached to the hub is pressed against the hub by a screw screwed into the tap hole.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる動圧軸受装
置の実施の形態について説明する。まず、本発明にかか
る動圧軸受装置を用いたハードディスクドライブ用モー
タの例について図１を参照しながら説明する。図１にお
いて、ベース１０の中心部に形成された孔には、フラン
ジ付き円筒状のボス９が圧入により固定され、ボス９の
内周側にはスリーブ３の下半部が圧入により固定されて
いる。スリーブ３の外周側には、ボス９の上方におい
て、積層コアからなるステータコア５が嵌められ、接着
等の適宜の手段によってスリーブ３に固定されている。
ステータコア５は適宜数の突極を放射状に有し、各突極
には駆動コイル４が巻回されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a dynamic pressure bearing device according to the present invention will be described below. First, an example of a hard disk drive motor using the hydrodynamic bearing device according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a cylindrical boss 9 with a flange is fixed to a hole formed in a central portion of a base 10 by press-fitting, and a lower half of the sleeve 3 is fixed to the inner peripheral side of the boss 9 by press-fitting. I have. A stator core 5 composed of a laminated core is fitted on the outer peripheral side of the sleeve 3 above the boss 9 and fixed to the sleeve 3 by an appropriate means such as adhesion.
The stator core 5 has an appropriate number of salient poles radially, and the driving coil 4 is wound around each salient pole.
【００１４】上記スリーブ３は円筒状の部材で、その内
周側には軸１が挿入されている。軸１の下端部外周側に
はリング状のスラストプレート７が圧入等によって固着
されている。スラストプレート７は、スリーブ３の下端
部に形成された凹部に適宜の間隙をおいてはまり、スリ
ーブ３とカウンタープレート８との間でスラスト軸受を
構成する。スリーブ３の下端部にはまた、上記スラスト
プレート７が嵌まる凹部よりも大きい径の凹部が形成さ
れ、この凹部にはカウンタープレート８がはめられ、接
着その他適宜の手段によってスリーブ３に固定されてい
る。スリーブ３と軸１とでラジアル動圧軸受を構成して
おり、軸１の外周面とスリーブ３の内周面間には微少な
隙間が形成されるとともに、軸１の外周面とスリーブ３
の内周面の少なくとも一方にラジアル動圧発生溝が形成
され、この動圧発生溝の形成部には動圧発生用のオイル
が介在し、ラジアル動圧軸受が形成されている。The sleeve 3 is a cylindrical member, and the shaft 1 is inserted on the inner peripheral side. A ring-shaped thrust plate 7 is fixed to the outer peripheral side of the lower end of the shaft 1 by press-fitting or the like. The thrust plate 7 fits into a recess formed at the lower end of the sleeve 3 with an appropriate gap therebetween, and forms a thrust bearing between the sleeve 3 and the counter plate 8. At the lower end of the sleeve 3, a recess having a diameter larger than that of the recess into which the thrust plate 7 is fitted is formed. A counter plate 8 is fitted into the recess, and the counter plate 8 is fixed to the sleeve 3 by bonding or other appropriate means. I have. The sleeve 3 and the shaft 1 constitute a radial dynamic pressure bearing. A minute gap is formed between the outer peripheral surface of the shaft 1 and the inner peripheral surface of the sleeve 3.
A radial dynamic pressure generating groove is formed on at least one of the inner peripheral surfaces of the inner peripheral surface, and a dynamic pressure generating oil is interposed in a portion where the dynamic pressure generating groove is formed to form a radial dynamic pressure bearing.
【００１５】上記スラストプレート７とカウンタープレ
ート８との対向面間にも微少な隙間が形成されるととも
に、スラストプレート７とカウンタープレート８との対
向面の少なくとも一方にスラスト動圧発生溝が形成さ
れ、この動圧発生溝の形成部には動圧発生用のオイルが
介在し、スラスト動圧軸受が形成されている。A minute gap is also formed between the opposing surfaces of the thrust plate 7 and the counter plate 8, and a thrust dynamic pressure generating groove is formed on at least one of the opposing surfaces of the thrust plate 7 and the counter plate 8. Oil for generating dynamic pressure is interposed in the formation portion of the dynamic pressure generation groove, and a thrust dynamic pressure bearing is formed.
【００１６】軸１の上端部はスリーブ３の上端から突出
し、この突出部にハブ２の中心孔がはめられ、圧入その
他適宜の手段によって軸１とハブ２とが固着されてい
る。ハブ２はモータのロータハウジングとディスク保持
用ハブとを兼ねていて、カップを伏せた形をしており、
前記ステータコア５と駆動コイル４を有してなるモータ
のステータを覆っている。ハブ２の周壁内周面には短い
円筒状の駆動マグネット６が固着されている。駆動マグ
ネット６は周方向にＮ極とＳ極が交互に着磁されてい
る。The upper end of the shaft 1 protrudes from the upper end of the sleeve 3. The center hole of the hub 2 is fitted in this protruding portion, and the shaft 1 and the hub 2 are fixed by press-fitting or other appropriate means. The hub 2 also serves as a rotor housing for the motor and a hub for holding the disk, and has a cup-down shape.
The motor covers the stator having the stator core 5 and the drive coil 4. A short cylindrical drive magnet 6 is fixed to the inner peripheral surface of the peripheral wall of the hub 2. The driving magnet 6 has N and S poles alternately magnetized in the circumferential direction.
【００１７】各駆動コイルの端部は適宜の端子板を介し
てフレキシブルプリント基板（以下「ＦＰＣ」という）
１２に接続され、ＦＰＣ１２は、ベース１０の底部に形
成された凹溝に沿って外部に引き出され、給電回路に接
続されている。ベース１０には、駆動コイル４および上
記端子板などとベース１０との絶縁を図るための絶縁シ
ート１１が敷かれている。軸１には、上端から中心軸線
に沿ってタップ孔１５が形成されている。ハブ２はフラ
ンジ２１を有し、ハブ２の胴部２２の外周にはめられた
ハードディスクおよびスペーサは上記フランジ２１に載
せられて位置規制される。上記タップ孔１５には図示さ
れないねじがねじ込まれて図示されないクランパーが取
り付けられ、このクランパーによって上記ハードディス
クおよびスペーサが押さえられることにより、ハードデ
ィスクがハブ２に取り付けられる。An end of each drive coil is connected to a flexible printed circuit board (hereinafter referred to as "FPC") via an appropriate terminal plate.
12, the FPC 12 is drawn out to the outside along a groove formed in the bottom of the base 10, and is connected to a power supply circuit. The base 10 is provided with an insulating sheet 11 for insulating the drive coil 4 and the terminal plate and the like from the base 10. A tap hole 15 is formed in the shaft 1 along the central axis from the upper end. The hub 2 has a flange 21, and the hard disk and the spacer fitted on the outer periphery of the body 22 of the hub 2 are placed on the flange 21 to regulate the position. A screw (not shown) is screwed into the tap hole 15 and a clamper (not shown) is attached. The hard disk and the spacer are pressed by the clamper, whereby the hard disk is attached to the hub 2.
【００１８】周知の通り、駆動マグネット６の回転位置
を磁気センサで検知し、この検知信号に応じて各駆動コ
イルへの給電を制御することにより、ステータコア５の
突極と駆動マグネット６との間に磁気的吸引反発力が生
じて駆動マグネット６が周方向に付勢され、ロータハウ
ジング２、軸１、スラストプレート７からなるモータの
ロータが回転駆動される。軸１の回転により、その外周
面とスリーブ３の内周面の少なくとも一方に形成された
動圧発生溝と、その間に介在するオイルとからなる動圧
軸受装置によって動圧力が発生し、軸１がスリーブ３の
内周面に無接触で回転する。また、スラストプレート７
とカウンタープレート８との対向面間に形成されている
スラスト動圧軸受部にスラスト方向の動圧力が発生し、
軸１がカウンタープレート８から浮いた状態で回転す
る。As is well known, the rotational position of the drive magnet 6 is detected by a magnetic sensor, and the power supply to each drive coil is controlled in accordance with this detection signal, so that the distance between the salient poles of the stator core 5 and the drive magnet 6 is increased. A magnetic attraction repulsive force is generated in the motor, the drive magnet 6 is urged in the circumferential direction, and the rotor of the motor including the rotor housing 2, the shaft 1, and the thrust plate 7 is driven to rotate. Due to the rotation of the shaft 1, a dynamic pressure is generated by a dynamic pressure bearing device including a dynamic pressure generating groove formed on at least one of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the sleeve 3 and oil interposed therebetween. Rotates without contact with the inner peripheral surface of the sleeve 3. Also, the thrust plate 7
Dynamic pressure in the thrust direction is generated in the thrust dynamic pressure bearing portion formed between the opposing surfaces of
The shaft 1 rotates while floating from the counter plate 8.
【００１９】本発明の特徴は、上記のように構成された
軸１とスリーブ３を有してなる動圧軸受装置の、上記軸
１とスリーブ３の材質にある。スリーブ３の材料は、加
工性のよい銅合金とする。これに対して軸１の材料は、
熱膨張係数が、スリーブ３の材料である銅合金とほぼ同
等またはそれ以上の値であり、かつ、加工を容易にする
ために、熱処理前で加工時のビッカース硬度が３００Ｈ
ｖより小さく、加工後は、耐摩耗性、耐衝撃性等を高め
るために、熱処理を行うことによってビッカース硬度が
３００Ｈｖより大きくなる材料とする。A feature of the present invention resides in the material of the shaft 1 and the sleeve 3 of the hydrodynamic bearing device having the shaft 1 and the sleeve 3 configured as described above. The material of the sleeve 3 is a copper alloy having good workability. On the other hand, the material of shaft 1 is
The coefficient of thermal expansion is substantially equal to or higher than that of the copper alloy as the material of the sleeve 3, and the Vickers hardness at the time of processing before heat treatment is 300H in order to facilitate processing.
After processing, in order to improve abrasion resistance, impact resistance, and the like, a material having a Vickers hardness greater than 300 Hv by heat treatment is used.
【００２０】軸１に求められる上記のような要求を満た
す材料の一つとして、オーステナイト系ステンレス鋼に
マンガンまたはニッケルを添加した材料がある。また、
別の材料としてベリリウム鋼がある。スリーブ３の材料
である銅合金の例として、前述の燐青銅がある。この燐
青銅（Ｃ５１９１Ｂ−Ｈ）の熱膨張係数は１７．６であ
る。これに対して軸１の材料の一例であるオーステナイ
ト系ステンレス鋼にマンガンまたはニッケルを添加した
材料は、マンガンまたはニッケルの添加によって、熱処
理により硬くなる特性を付与した材料であって、ＪＩＳ
Ｇ ４３１１にある耐熱鋼棒のオーステナイト系に相
当する。この耐熱鋼棒の熱膨張係数は１６．５〜１８．
０の範囲であり、上記燐青銅の熱膨張係数と同等になっ
ている。従って、軸１の外周面とスリーブ３の内周面と
の間の間隙が、温度変化によって大きく変動することは
ない。One of the materials satisfying the above-mentioned requirements for the shaft 1 is a material obtained by adding manganese or nickel to austenitic stainless steel. Also,
Another material is beryllium steel. The phosphor bronze described above is an example of the copper alloy that is the material of the sleeve 3. The thermal expansion coefficient of this phosphor bronze (C5191B-H) is 17.6. On the other hand, a material obtained by adding manganese or nickel to an austenitic stainless steel, which is an example of the material of the shaft 1, is a material having a property of being hardened by heat treatment by the addition of manganese or nickel.
G 4311 corresponds to the austenitic heat-resistant steel rod. The coefficient of thermal expansion of this heat-resistant steel rod is 16.5-18.
0, which is equivalent to the coefficient of thermal expansion of the phosphor bronze. Therefore, the gap between the outer peripheral surface of the shaft 1 and the inner peripheral surface of the sleeve 3 does not greatly change due to a temperature change.
【００２１】軸１の材料である上記オーステナイト系ス
テンレス鋼にマンガンまたはニッケルを添加した材料
は、熱処理前、加工時の硬度は３００Ｈｖ以下で加工性
が良く、タップ孔１５の加工を容易に行うことができ
る。そして、加工後に、時効硬化、焼入れ焼きなまし、
固溶化熱処理等の熱処理を行うことによって硬度が３０
０Ｈｖ以上になり、耐摩耗性、耐衝撃性を高め、また、
傷つきにくいという特性をもたせることができる。The material obtained by adding manganese or nickel to the austenitic stainless steel, which is the material of the shaft 1, has a workability of 300 Hv or less before and after heat treatment, has good workability, and facilitates the working of the tap hole 15. Can be. And after processing, age hardening, quenching and annealing,
By performing a heat treatment such as a solution heat treatment, the hardness becomes 30.
0Hv or more, enhance abrasion resistance, impact resistance,
It is possible to provide a property of being hardly damaged.
【００２２】次に、軸１の別の材料である前記ベリリウ
ム銅は、ＪＩＳ Ｃ１７２０に相当し、その熱膨張係数
は１７．８で、スリーブ３の材料である燐青銅の熱膨張
係数と同等である。また、上記ベリリウム銅も、熱処理
前は硬度３００Ｈｖ以下で加工性が良く、タップ孔１５
の加工を容易に行うことができる。そして、加工後に熱
処理を行うことによって硬度が３００Ｈｖ以上になり、
耐摩耗性、耐衝撃性を高め、また、傷つきにくいという
特性をもたせることができる。Next, the beryllium copper, which is another material of the shaft 1, corresponds to JIS C1720 and has a thermal expansion coefficient of 17.8, which is equivalent to the thermal expansion coefficient of phosphor bronze which is the material of the sleeve 3. is there. The beryllium copper also has good workability at a hardness of 300 Hv or less before heat treatment, and has a tapped hole 15.
Can be easily processed. Then, by performing heat treatment after processing, the hardness becomes 300 Hv or more,
Abrasion resistance and impact resistance can be enhanced, and characteristics of being hardly damaged can be provided.
【００２３】以上説明した軸１の材料としての耐熱鋼棒
とベリリウム銅の材料特性、すなわち、、熱膨張係数、
熱処理の種類、熱処理初期（熱処理の前）と熱処理後の
ビッカース硬度を次の表に示す。 The material properties of the heat-resistant steel rod and beryllium copper as the material of the shaft 1 described above, that is, the thermal expansion coefficient,
The following table shows the types of heat treatment, initial heat treatment (before heat treatment) and Vickers hardness after heat treatment.
【００２４】上記の表からわかるとおり、耐熱鋼棒もベ
リリウム銅も、熱膨張係数がスリーブ３の材料である燐
青銅の熱膨張係数とほぼ同等であり、熱処理前のビッカ
ース硬度は３００Ｈｖよりもかなり低くて加工性が良好
であることが明らかであり、熱処理後はビッカース硬度
３００Ｈｖよりも高くなっているから、耐摩耗性、耐衝
撃性を高め、また、傷つきにくいという特性をもたせる
ことが可能であることが明らかである。As can be seen from the above table, the heat expansion coefficient of both the heat-resistant steel rod and the beryllium copper is substantially equal to that of phosphor bronze, which is the material of the sleeve 3, and the Vickers hardness before the heat treatment is considerably higher than 300 Hv. It is clear that the workability is low and the workability is good. Since the Vickers hardness is higher than 300 Hv after the heat treatment, it is possible to enhance the wear resistance and the impact resistance and to have the property of being hardly damaged. It is clear that there is.
【００２５】ちなみに、以上説明した材料からなる軸１
の加工手順を示すと次の通りである。まず、初期硬度状
態の素材丸棒を用意し、次にこの端面に孔開け加工する
とともにこの孔の周囲にタップ加工を施してねじを形成
する。この加工時は熱処理前であるから素材の高度は低
く、加工性は良好である。次に、ねじが形成された上記
素材に熱処理を施し、硬度を高める。最後に外径仕上げ
研磨を行い、外径を精度良く仕上げる。Incidentally, the shaft 1 made of the material described above is used.
The processing procedure is as follows. First, a material round bar in an initial hardness state is prepared, and then a hole is formed in the end face and a tap is formed around the hole to form a screw. At the time of this processing, the height of the material is low and the workability is good because it is before the heat treatment. Next, heat treatment is performed on the material having the screw formed thereon to increase the hardness. Finally, outer diameter finish polishing is performed to finish the outer diameter with high accuracy.
【００２６】以上説明した本発明の実施の形態によれば
次のような効果を得ることができる。軸１の加工後その
硬度を３００Ｈｖ以上にすることができるため、傷の発
生を防止することができるし、アブレシブ摩耗を低減す
ることができ、長寿命化を図ることができる。窒化処理
によって表層部のみを硬化させるのではなく、熱処理に
よって軸１の芯まで硬度を高めるものであるため、打痕
による凹みもつきにくい。ステンレス鋼を窒化処理する
と表層が除去されて耐食性が著しく低下し、錆が発生し
やすくなるが、本発明において用いられるような熱処理
を行っても、表層が除去されることはなく、ステンレス
鋼本来の耐食性が維持される。軸１の加工時の材料の高
度が低いため、各種の加工、例えばタップ孔加工が容易
であるとともに、工具の寿命を長くすることができる利
点もある。According to the embodiment of the present invention described above, the following effects can be obtained. Since the hardness of the shaft 1 after processing can be set to 300 Hv or more, scratches can be prevented, abrasive wear can be reduced, and the life can be extended. Rather than hardening only the surface layer by nitriding, the hardness is increased to the core of the shaft 1 by heat treatment, so that dents due to dents are less likely to occur. When the stainless steel is nitrided, the surface layer is removed, the corrosion resistance is significantly reduced, and rust is easily generated. However, even if the heat treatment used in the present invention is performed, the surface layer is not removed, and the stainless steel is not removed. Corrosion resistance is maintained. Since the material at the time of machining the shaft 1 is low, various machining, for example, tap hole machining is easy, and there is an advantage that the life of the tool can be extended.
【００２７】なお、スリーブの材料は、銅合金とステン
レス鋼、例えばフェライト系またはマルテンサイト系ス
テンレス鋼との複合材料でもよい。The material of the sleeve may be a composite material of a copper alloy and stainless steel, for example, a ferritic or martensitic stainless steel.
【００２８】[0028]
【発明の効果】請求項１〜３記載の発明によれば、相対
回転する軸とスリーブとを備えた動圧軸受装置におい
て、スリーブは銅合金とし、軸は、上記銅合金の熱膨張
係数と同等またはそれ以上の熱膨張係数を有する材料で
あり、かつ、熱処理を行う前のビッカース硬度が３００
より小さく、熱処理後のビッカース硬度が３００より大
きい材料としたため、軸は、高度が低く加工性の良好な
段階で加工することによって精度良く加工することがで
きるとともに、その後熱処理することによって高度を高
めることができるため、耐摩耗性、耐衝撃性を高め、傷
の発生防止、アブレシブ摩耗の低減を図ることができ
る。また、窒化処理によって表層部のみを硬化させるの
ではなく、熱処理によって軸の芯まで硬度を高めるもの
であるため、打痕による凹みもつきにくい。ステンレス
鋼を窒化処理すると表層が除去されて耐食性が著しく低
下し、錆が発生しやすくなるが、本発明において用いら
れるような熱処理を行っても、表層が除去されることは
ないから、ステンレス鋼本来の耐食性が維持される。According to the first to third aspects of the present invention, in a hydrodynamic bearing device having a shaft and a sleeve which rotate relative to each other, the sleeve is made of a copper alloy, and the shaft has a coefficient of thermal expansion of the copper alloy. A material having a thermal expansion coefficient equal to or higher than that, and having a Vickers hardness of 300 before heat treatment.
Since the material is smaller and has a Vickers hardness greater than 300 after heat treatment, the shaft can be machined with high precision by machining at a stage with low altitude and good workability, and increases the altitude by heat treatment thereafter. Therefore, abrasion resistance and impact resistance can be enhanced, scratches can be prevented from occurring, and abrasive wear can be reduced. In addition, since not only the surface layer portion is hardened by the nitriding treatment, but also the hardness is increased to the core of the shaft by the heat treatment, a dent due to a dent is hardly formed. When the stainless steel is nitrided, the surface layer is removed, the corrosion resistance is significantly reduced, and rust is easily generated. However, even if the heat treatment as used in the present invention is performed, the surface layer is not removed. The original corrosion resistance is maintained.
【００２９】上記のように、軸の硬度が低く加工性の良
好な段階で軸に加工を施すことができるため、請求項４
記載の発明のように、軸にねじ取り付け用のタップ孔が
形成されるものであっても、これを容易に精度良く形成
し、加工することができる。As described above, the shaft can be machined at a stage where the hardness of the shaft is low and the workability is good.
Even if the shaft is provided with a tapped hole for screw attachment as in the described invention, it can be easily formed with high precision and processed.
【図１】本発明にかかる動圧軸受装置を有するハードデ
ィスクドライブ用モータの例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a hard disk drive motor having a dynamic bearing device according to the present invention.
１ 軸 ２ ハブ ３ スリーブ １５ タップ孔 1 shaft 2 hub 3 sleeve 15 tapped hole
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J011 AA08 AA11 BA02 BA06 CA02 DA01 DA02 JA02 KA02 MA12 RA01 SB02 SB03 SB15 SB20 5H605 BB05 BB19 CC04 EB03 EB06 FF03 5H607 BB01 BB14 BB17 CC01 DD03 GG01 GG02 GG12 KK04 KK10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference)
Claims (6)
の外周面とスリーブの内周面との少なくとも一方に動圧
発生溝が形成されてなる動圧軸受装置において、 上記スリーブは銅合金からなり、 上記軸は、上記銅合金の熱膨張係数と同等またはそれ以
上の熱膨張係数を有する材料であり、かつ、熱処理を行
う前のビッカース硬度が３００より小さく、熱処理後の
ビッカース硬度が３００より大きい材料からなることを
特徴とする動圧軸受装置。1. A dynamic pressure bearing device comprising a relatively rotating shaft and a sleeve, wherein a dynamic pressure generating groove is formed on at least one of an outer peripheral surface of the shaft and an inner peripheral surface of the sleeve. The shaft is made of a material having a thermal expansion coefficient equal to or higher than the thermal expansion coefficient of the copper alloy, and has a Vickers hardness before heat treatment of less than 300 and a Vickers hardness of 300 after heat treatment. A hydrodynamic bearing device comprising a larger material.
鋼にマンガンまたはニッケルが添加された耐熱鋼からな
る請求項１記載の動圧軸受装置。2. The dynamic pressure bearing device according to claim 1, wherein the shaft is made of heat-resistant steel obtained by adding manganese or nickel to austenitic stainless steel.
１記載の動圧軸受装置。3. The hydrodynamic bearing device according to claim 1, wherein said shaft is made of beryllium copper.
成されている請求項１記載の動圧軸受装置。4. The hydrodynamic bearing device according to claim 1, wherein a tap hole for screw attachment is formed in said shaft.
タが取り付けられ、上記軸にはディスク保持用ハブが取
り付けられ、このハブはモータのロータを構成する請求
項１記載の動圧軸受装置。5. The hydrodynamic bearing device according to claim 1, wherein a stator of the motor is attached to an outer periphery of the sleeve, and a disk holding hub is attached to the shaft, and the hub constitutes a rotor of the motor.
成され、このタップ孔にねじ込まれたねじによって、上
記ハブに取り付けられたディスクがハブに押しつけられ
る請求項５記載の動圧軸受装置。6. The hydrodynamic bearing device according to claim 5, wherein a tap hole for screw attachment is formed in the shaft, and a disk attached to the hub is pressed against the hub by a screw screwed into the tap hole.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11203228A JP2001032827A (en) | 1999-07-16 | 1999-07-16 | Dynamic pressure bearing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11203228A JP2001032827A (en) | 1999-07-16 | 1999-07-16 | Dynamic pressure bearing device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001032827A true JP2001032827A (en) | 2001-02-06 |
Family
ID=16470582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11203228A Pending JP2001032827A (en) | 1999-07-16 | 1999-07-16 | Dynamic pressure bearing device |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001032827A (en) |
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1999
- 1999-07-16 JP JP11203228A patent/JP2001032827A/en active Pending
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