JP2001187920A - スピンドルモータ - Google Patents

スピンドルモータ

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JP2001187920A
JP2001187920A JP34389299A JP34389299A JP2001187920A JP 2001187920 A JP2001187920 A JP 2001187920A JP 34389299 A JP34389299 A JP 34389299A JP 34389299 A JP34389299 A JP 34389299A JP 2001187920 A JP2001187920 A JP 2001187920A
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lubricant
bearing
sleeve
shaft
clearance
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Katsuhiko Tanaka
克彦 田中
Ikunori Sakatani
郁紀 坂谷
Etsuo Maeda
悦生 前田
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Original Assignee
NSK Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】潤滑剤を軸受すきまに確実に補給して潤滑剤の
減少を補うと共に潤滑剤中の残留気泡を排出しやすい機
能を有する潤滑剤溜りを設けて、耐久性と信頼性に優れ
たスピンドルモータを提供する。 【解決手段】軸１３とスリーブ１２とが軸受すきまを介
して非接触で支持されるラジアル流体軸受Ｒ及びスラス
ト軸受Ｓで支持され相対回転駆動されるスピンドルモー
タにおいて、内周が軸１３と対向する二重構造のスリー
ブ１２の内側スリーブ１２ｂの外周側に、一端が軸受す
きまに連通すると共に他端は外部に連通する潤滑剤溜ま
り１９を設け、その潤滑剤溜まり１９の軸受すきまに通
じる側のすきまである潤滑剤供給通路２０を、毛管現象
を呈する大きさとした。潤滑剤溜まり１９内の潤滑剤中
の気泡は外部に連通するすきまから排出され、軸受すき
まには潤滑剤供給通路２０を経て毛管現象で安定的に自
動的に給油される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、情報機器，音響・
映像機器用のスピンドルモータに係り、特に、レーザプ
リンタやデジタル複写機用スキャナモータや磁気ディス
ク装置（以下、ＨＤＤと略す）や光ディスク装置等に最
適な耐久性と信頼性に優れたスピンドルモータに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種のスピンドルモータとして
は、例えば図１０に示すようなＨＤＤ用スピンドルモー
タがある。このものは、ベース１にスリーブ２が固着さ
れており、そのスリーブ２に軸３が回転自在に挿通さ
れ、この軸３に一体的にハブ４が取り付けられている。
【０００３】軸３の下端面はスラスト受面３ｓとされ、
このスラスト受面３ｓに対向するスラスト軸受面６ｓを
備えたスラストプレート６がベース１に固着されてお
り、スラスト受面３ｓとスラスト軸受面６ｓとの少なく
とも一方に例えばスパイラル状の動圧発生溝７を備えて
スラスト流体軸受Ｓが構成されている。一方、軸３の外
周面には、軸方向に間隔をおいて上下に一対のラジアル
受面３ｒが形成されると共に、このラジアル受面３ｒに
対向するラジアル軸受面２ｒがスリーブ２の内周面に形
成されており、ラジアル受面３ｒとラジアル軸受面２ｒ
との少なくとも一方に例えばヘリングボーン状の動圧発
生溝８を備えてラジアル流体軸受Ｒが構成されている。
【０００４】そして、ベース１の外周に固定したステー
タ９と、ハブ４の内径面に固定したロータ磁石１０とで
構成されるモータＭにより、軸３とハブ４とが一体的に
回転駆動される。軸３が回転すると、スラスト流体軸受
Ｓとラジアル流体軸受Ｒの各動圧発生溝７，８のポンピ
ング作用で各軸受すきまの潤滑剤に動圧が発生して、軸
３はスリーブ２およびスラストプレート６と非接触とな
り支承される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに軸受にスラスト流体軸受Ｓ，ラジアル流体軸受Ｒを
採用したスピンドルモータにあっては、長期に使用する
と軸受すきまに保持される潤滑剤が蒸発や回転中の飛散
により次第に減少し、その結果潤滑不良となって、軸受
寿命の延長を図ろうとすると軸受が焼き付く恐れがあっ
た。
【０００６】また、スリーブ２に軸３を挿入して組み立
てる際には、スリーブ２の内周面とスラストプレート６
とで囲まれた空間内の閉止円筒面に、予め所定量の潤滑
剤を注入してから軸３を挿入する。そのため空気を巻き
込みやすく、軸受すきまにわずかな気泡が残留しやすい
という問題があった。残留した気泡は、組み立てた製品
スピンドルモータを例えば航空機により輸送する場合に
起こり得る気圧変化や、スピンドルモータ使用回転中の
温度上昇によって膨張することで、軸受すきまの潤滑剤
を外部に押し出す恐れがある。
【０００７】そこで、本発明は、このような従来技術の
未解決の課題に着目したなされたものであり、潤滑剤を
軸受すきまに確実に補給して潤滑剤の減少を補うと共に
潤滑剤中の残留気泡を排出しやすい機能を有する潤滑剤
溜りを設けて、耐久性と信頼性に優れたスピンドルモー
タを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に係る本発明は、軸とスリーブとがラジ
アル流体軸受の軸受すきまを介して対向し相対回転駆動
されるスピンドルモータにおいて、内周が前記軸と対向
するスリーブの外周側に、一端が前記軸受すきまに連通
すると共に他端は外部に連通する潤滑剤溜まりを設け、
その潤滑剤溜まりの軸受すきまに通じる側のすきまを、
毛管現象を呈する大きさとしたことを特徴とする。
【０００９】ここで、前記潤滑剤溜まりは、その相対す
る内壁面の少なくとも一方に、軸受すきまに向かってす
きまを狭くするテーパ面を設けたものとすることができ
る。また、前記潤滑剤溜まりは、前記軸受すきまに連通
する側が前記ラジアル流体軸受とスラスト軸受との間に
開口しているものとすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は第１の実施の形態の断面図
で、スリーブ固定，軸回転のものである。先ず構成を説
明すると、ベース１１にスリーブ１２が固着されてい
る。このスリーブ１２は、カップ状の外側スリーブ１２
ａと、その上端に一体に固着されたフランジ付円筒体状
の内側スリーブ１２ｂとの二重構造に形成されている。
【００１１】一方、軸１３と浅い逆カップ状のハブ１４
とが一体成形されており、下方に延ばした軸１３を内側
スリーブ１２ｂに挿入して貫通させ、突き出た軸下端に
円板状のスラストプレート１６が圧入固着されている。
そのスラストプレート１６の上下の両平面はスラスト受
面１６ｓとされ、一方、上面側のスラスト受面１６ｓに
対向する内側スリーブ１２ｂの下端面及び下面側のスラ
スト受面１６ｓに対向する外側スリーブ１２ａの底面が
それぞれスラスト軸受面１２ｂｓ及び１２ａｓとされ
て、相対するスラスト受面とスラスト軸受面との少なく
とも一方に図示されない例えばヘリングボーン状または
スパイラル状の動圧発生溝を備えてスラスト流体軸受Ｓ
を構成している。
【００１２】軸１３の外周面には、軸方向に間隔をおい
て上下に一対のラジアル受面１３ｒが形成されると共
に、このラジアル受面１３ｒに対向するラジアル軸受面
１２ｒが内側スリーブ１２ｂの内周面に形成されてお
り、ラジアル受面とラジアル軸受面との少なくとも一方
に例えばヘリングボーン状の動圧発生溝１８を備えてラ
ジアル流体軸受Ｒが構成されている。
【００１３】内外二重構造のスリーブ１２にあって、軸
１３に対向する内側スリーブ１２ｂの外周側、すなわち
相手部材である外側スリーブ１２ａとの間の円環状のす
きまが潤滑剤溜まり１９になっている。この潤滑剤溜り
１９は、下端のすきまが潤滑剤供給通路２０とされてス
ラスト流体軸受Ｓとラジアル流体軸受Ｒとの間に開口し
ている。一方、上端側は内側スリーブ１２ｂのフランジ
で閉じているが、そのフランジを貫通する空気抜き孔２
１を設けて外部に連通している。
【００１４】前記潤滑剤供給通路２０は、開口部分のす
きまの大きさを、各流体軸受の軸受すきまと等しいか、
わずかに大きい程度として、表面張力に基づく毛管現象
により潤滑剤を保持できるようにしている。また、潤滑
剤溜り１９を囲む外側スリーブ１２ａの内周面にテーパ
面２２を設けることで、潤滑剤溜り１９のすきまを潤滑
剤供給通路２０に向かって次第に狭くなるようにして、
潤滑剤供給の円滑化を図っている。もっとも、テーパ面
２２は必ずしも外側スリーブ１２ａの内周面に形成する
とは限らず、内側スリーブ１２ｂの外周面に形成しても
よく、あるいは外側スリーブ１２ａの内周面及び内側ス
リーブ１２ｂの外周面の双方に形成しても良い。
【００１５】被回転体である図外の磁気ディスクを搭載
する逆カップ状のハブ１４を回転駆動させるために、図
８と同様に、ベース１１の外周に固定したステータ９
と、ハブ１４の内径面に固定したロータ磁石１０とで構
成されるモータＭが搭載されている。次に、作用を説明
する。
【００１６】上記の構成を有するスピンドルモータの組
立の手順の一例を述べると、予めカップ状の外側スリー
ブ１２ａの底部に、所定量の潤滑剤を注人しておく。つ
ぎにスラストプレート１６を外側スリーブ１２ａの底部
に平らに置き、その後内側スリーブ１２ｂを組みつけて
から、ハブ１４と一体の軸１３を、スラストプレート１
６に圧入して固着する。
【００１７】この軸１３の挿入により、底部の潤滑剤は
スラスト流体軸受Ｓとラジアル流体軸受Ｒの各軸受すき
まに充填されると同時に、潤滑剤供給通路２０を経て潤
滑剤溜り１９内にも溜まる。この組立時に、潤滑剤に巻
き込まれた空気は気泡となって潤滑剤中に混入する可能
性がある。しかし、本実施の形態の場合、軸受すきまが
潤滑剤溜り１９に連通しているため、軸受すきま空間の
空気はより大きい容積を有する潤滑剤溜り１９の方へ押
し出されて空気抜き孔２１から外部に排出されることと
なり、潤滑剤への気泡の巻き込みが少ない。また、巻き
込まれた潤滑剤の気泡も、ラジアル流体軸受Ｒの上方か
ら外部に排出される一方、大部分は潤滑剤溜り１９内で
分離されて上部の空気抜き穴２１から外部に排出され
る。よって、スピンドルモータの輸送時や使用中に潤滑
剤中の気泡が膨張して軸受すきまの潤滑剤を外部に押し
出し、潤滑剤不足を来すことは未然に防止される。
【００１８】このように、補給用の潤滑剤が保持される
潤滑剤溜り１９が気泡の分離排出機能を有することか
ら、本発明のスピンドルモータの組立作業は大気中で行
うことが可能である。しかも軸１３の一端に圧入固着さ
れたスラストプレート１６が抜け止め機能を発揮するか
ら、輸送時や使用時の外部衝撃によってスリーブ１２か
ら軸１３が抜ける心配もない。もちろん組立方法は上記
に限定する必要はない。
【００１９】モータＭにより、軸１３とハブ１４とを一
体的に回転駆動すると、スラスト流体軸受Ｓとラジアル
流体軸受Ｒの各軸受すきまに充填されている潤滑剤に、
ポンピング作用で動圧が発生して、軸１３とハブ１４は
スリーブ１２およびスラストプレート１６と非接触で支
承される。運転が長期に及んで、軸受すきまに保持され
ている潤滑剤が蒸発や回転中の飛散により次第に減少し
て不足してくると、その不足分に応じて潤滑剤溜り１９
内の潤滑剤がテーパ面２２に案内されつつ潤滑剤供給通
路２０に導かれ、連通しているすきまの狭い軸受すき間
に毛管現象で吸引される。そして、潤滑剤溜り１９内の
テーパ面２２における潤滑剤面の表面張力が釣り合う位
置で安定する。
【００２０】本実施の形態は、潤滑剤溜り１９のすきま
がテーパ状であるから、潤滑剤は表面張力ですきまの狭
い方に吸引され、一方、組立時に巻き込んだ残留気泡は
すきまの大きな方に分離排出される。したがって、潤滑
剤が減少した分だけ自動的に確実に気泡のない潤滑剤が
補給されて軸受すきま内は常時潤滑剤で満たされること
となり、耐久性に優れ且つ信頼性の高いスピンドルモー
タが得られるという効果を奏する。
【００２１】また、潤滑剤溜りをテーパ状としたため
に、スピンドルモータの輸送時や使用時に倒置しても、
保持された余分な潤滑剤が流出するのを防止できるとい
う効果もある。更に、内外二重構造のスリーブの間、す
なわち内側スリーブ１２ｂの外周面に潤滑剤溜りを設け
たことにより、スピンドルモータの装置全体の高さを低
くできるという、実用上の大きな利点が得られる。
【００２２】図２は、本発明の第２の実施の形態を示す
断面図である。なお、本実施の形態以降の実施の形態に
あっては、全て図１のものと同一部分には同一の符号を
付して、重複する説明を省略する。この第２の実施の形
態は、軸１３Ａがベース１１と一体とされ、その固定軸
１３Ａにラジアル流体軸受およびスラスト軸受を介して
支承されるスリーブ１２Ａがハブ１４Ａと共に回転する
方式、すなわち軸固定，スリーブ回転タイプのスピンド
ルモータである。
【００２３】二重構造を有するスリーブ１２Ａは、その
外側スリーブ１２ａがハブ１４Ａに逆カップ状態で一体
に嵌着され、その下端にフランジ付円筒体状の内側スリ
ーブ１２ｂが固着されている。そして、内外両スリーブ
の間に形成された潤滑剤溜り１９は、その上端側に潤滑
剤供給通路２０が設けられている。また、潤滑剤溜り１
９のテーパ面２２は内側スリーブ１２ｂの外周に形成さ
れており、潤滑剤溜り１９の底部から上部の潤滑剤供給
通路２０に向かって外開きに傾斜させてある。これによ
り、スリーブ１２Ａが回転して遠心力が作用すると、潤
滑剤溜り１９内の潤滑剤がこのテーパ面２２を伝わって
上昇し、すきまの狭い潤滑剤供給通路２０に到達して保
持される。かくして、潤滑剤供給通路２０から軸受すき
まに毛管現象で確実に潤滑剤が補給される。
【００２４】なお、この実施の形態では、スラストプレ
ート１６Ａの面にスラスト流体軸受Ｓを設ける代わり
に、軸１３Ａの上端を凸球面としたピボット支持のスラ
スト軸受として、回転部材であるスリーブ１２Ａおよび
ハブ１４Ａを支承すると共に、駆動モータＭのステータ
９に対しロータ磁石１０の位置を上にずらせて軸方向に
吸引力を作用させる構造になっている。すなわち、この
場合のスラストプレート１６Ａは、輸送時や使用時の外
部衝撃に対する単なる抜け止めとして機能するものであ
る。
【００２５】また、ベース１１には、軸１３Ａの径方向
外方に環状の立ち上げ部１１ａを設けてあり、この立ち
上げ部１１ａに駆動モータＭのステータ９を固定する。
同時に、軸１３Ａを取り巻く環状凹部２３にスリーブ１
２Ａの下部が収納される。組立の手順は、天地を逆にし
たカップ状の外側スリーブ１２ａの底部に、予め所定量
の潤滑剤を注入しておく。つぎにスラストプレート１６
Ａを外側スリーブ１２ａの底部に平らに置き、その後内
側スリーブ１２ｂを組みつけてから、ベース１１と一体
の軸１３Ａを、スラストプレート１６Ａに圧入して固着
する。この軸１３の挿入により、底部の潤滑剤はスラス
ト流体軸受Ｓとラジアル流体軸受Ｒの各軸受すきまに充
填されると共に、潤滑剤供給通路２０を経て潤滑剤溜り
１９内にも溜まる。
【００２６】その他の構成および作用・効果は第１の実
施の形態と同様である。図３は、本発明の第３の実施の
形態を示す断面図である。この第３の実施の形態も、第
２の実施の形態と同じく軸固定，スリーブ回転タイプの
スピンドルモータである。ただし、ハブ１４Ｂの中心に
貫通孔２５を設けて、軸１３Ｂの上端をその貫通孔２５
から外部に突出させて、軸１３Ｂの両端を固定できるよ
うにしている。
【００２７】また、スラスト流体軸受Ｓの構成部材であ
るスラストプレート１６Ｂには、潤滑剤中に残留する気
泡の分離排出をより確実にするために、空気抜き孔２６
が設けられている。かつ、スラストプレート１６Ｂの外
周面を、図４に示すように楕円形状にしている。すなわ
ち、スラストプレート１６Ｂの外周面を楕円形状とした
ことにより、相手部材であるハブ１４Ｂの内周面との周
方向のすきまを変化させており、回転中はすきまの小さ
な部分３０にくさび作用と表面張力により潤滑剤３１保
持し、すきまの大きな部分３２に気泡を集めて外気に連
通する空気抜き孔２６から排出するようになっている。
【００２８】この場合、円周方向にすきまが変化すれば
よいので、スラストプレート１６Ｂの外周面は偏心円で
も三角形状等であってもよい。ただし、回転中のくさび
作用が釣り合い且つ加工が容易なことから楕円形状が好
ましい。二重構造のスリーブ１２Ｂを構成する外側スリ
ーブ１２ａの方はハブ１４Ｂと一体に形成されており、
その下端に内側スリーブ１２ｂが着脱可能に嵌着されて
いる。
【００２９】この実施の形態における軸受部分の組立
は、まずスラストプレ一ト１６Ｂを固着した軸１３Ｂ
を、ハブ１４Ｂと一体となった外側スリーブ１２ａに挿
入し、つぎに内側スリーブ１２ｂを組み付ける。その状
態で潤滑剤を空気抜き孔２１及び必要に応じて軸１３Ｂ
と内側スリーブ１２ｂとのすきまから注入すると、毛管
現象によりラジアル流体軸受Ｒ及びスラスト流体軸受Ｓ
の各すきまに充填される。余分な潤滑剤は、内側スリー
ブ１２ｂの外周面に設けた潤滑剤溜まり１９のテーパ面
に保持される。その後、軸１３Ｂにベース１１を固着す
る。
【００３０】なお、スラストプレート１６Ｂの外周面を
楕円とする代わりに、外周面を真円形状とし、その外周
面の軸方向の中央部近傍に凹溝を形成し、その凹溝の底
面を相手部材であるハブ１４Ｂの内周面とのすきまが周
方向に変化するような楕円形状あるいは偏心円形状とし
ても良い。回転中は、すきまの小さな部分にくさび作用
と表面張力により潤滑剤が保持され、すきまの大きな部
分に気泡を集めて、外気に連通する空気抜き孔２６から
排出される。但し、凹溝の底面の形状としては、回転中
のくさび作用が釣り合い且つ加工が容易な楕円形状が好
ましい。このように凹溝を設けると、潤滑剤中に残留す
る気泡や回転に伴い巻き込む気泡がより確実に分離排出
できる。
【００３１】また、スラストプレート１６Ｂの外周面を
楕円とする代わりに、当該外周面を軸方向中央部近傍か
らスラストプレートの端面（スラスト流体受面１６ａ
ｓ，１６ｂｓ）に向かってテーパ形状、すなわちスラス
トプレート１６Ｂの外周面を鼓形形状（図示省略）と
し、相手部材であるハブ１４Ｂの内周面とのすき間が中
央部近傍から端面に向かって狭くなるようにしてもよ
い。そして、スラストプレート１６Ｂの中央部近傍のす
き間が大きな部分には、外気に連通する空気抜き穴２６
が少なくとも１個設けられている。回転中や静止中は、
すき間の小さな部分に表面張力により潤滑剤が保持さ
れ、すき間の大きな部分には気泡が集まって外気に連通
する空気抜き穴２６から排出される。このように、スラ
ストプレート１６Ｂの外周面と相手部材１４Ｂの内周面
とのすき間を、端面に向かって狭くなるようにしておく
ことによっても、潤滑剤中に残留する気泡や回転に伴い
巻き込まれる気泡がより確実に分離できる。さらに高速
回転でも、スラストプレート外周面の端面近傍には常に
潤滑剤が表面張力により保持されスラスト流体軸受部に
供給されるので、潤滑不足により軸受が焼きつく恐れが
ない。
【００３２】その他の構成および作用・効果は第１，第
２の各実施の形態と同様である。なおまた、スラスト軸
受は、上記に説明したように、動圧発生用溝を設けた非
接触支持の流体軸受でも、あるいは接触支持のピボット
支持軸受でもよい。図５に本発明の第４の実施の形態を
示す。これは、図１に示したものと同じく、軸回転の構
造例である。但し、次に述べるように、２，３の点で若
干異なる構成を有する。
【００３３】図５（ｂ）に示すように内側スリーブ１２
ｂの外周面に、軸方向に変化するテーパ状のスリット１
２Ｓを設けている。そして、相手部材である外側スリー
ブ１２ａの内周面とのすきまを潤滑剤溜まり１９とし、
そのすきまが最も小さくなっている下端を潤滑剤供給通
路２０としている。また、カップ状の外側スリーブ１２
ａの底面には貫通穴４０を貫通させて、潤滑剤注入時に
混入する気泡を、その貫通穴４０から外気に排出する構
造となっている。そして、その貫通穴４０の内周面の内
端部にはテーパ面４１を設けて、対向しているスラスト
プレート１６との間で表面張力によって潤滑剤を保持す
るようにしている。
【００３４】なお、貫通穴４０から外部への潤滑剤のに
じみ出しによる流出を防ぐために、貫通穴４０の内面及
びその近傍に撥油剤を塗布して撥油処理をしておくこと
が好ましい。また、毛管現象で潤滑剤を保持できるよう
に、貫通穴４０の穴径を小さくしておいて外に漏れにく
くしたり、あるいは潤滑剤注入後にボール（鋼球，ゴム
球，プラスチック球等）を貫通穴４０に圧入することに
より封止するようにしてもよい。
【００３５】また、撥油処理については、貫通穴４０周
辺だけでなく、必要に応じて内側スリーブ１２ｂの外周
面に設けたスリット１２ｓや外側スリーブ１２ａの内周
面の潤滑剤が大気と接する境界部分等にも撥油剤を塗布
して潤滑剤のにじみ出しによる流出を防止しておくこと
が、信頼性を向上させるために好ましい。さらに、スピ
ンドルモータのトルクを小さくするために、上下２つの
ラジアル流体軸受Ｒ，Ｒに挟まれる軸外周面（及び／又
は内側スリーブ１２ｂの内周面）に、ラジアル流体軸受
Ｒの軸受すきまに向かってすきまが狭くなるテーパ状の
周溝からなる逃げ４２を設けている。もっとも、このテ
ーパ状の逃げ４２の深さを深くすると空気を巻き込みや
すくなる。そこで、対応策として、図示されないがハブ
１４Ｃに一端が嵌着された軸１３Ｃに、上下のラジアル
流体軸受Ｒの中間位置に開口する軸孔と、この軸孔を外
部に連通させる空気抜き孔とを設けてもよい。そして、
組立時に、この軸孔及び空気抜き孔を、ラジアル流体軸
受Ｒ及びスラスト流体軸受Ｓへの潤滑剤注入孔として用
いてもよい。
【００３６】本実施の形態の場合は、外側スリーブ１２
ａの底面を貫通穴４０が貫通しているため、第１の実施
の形態のような潤滑剤の注入方法は使用できない。その
ため、本実施の形態では、組み立てと潤滑剤の注入を以
下のようにして行う。先ず、軸１３Ｃとスラストプレー
ト１６とをサブアッセンブリーしたものを内側スリーブ
１２ｂに挿入し、その後に内側スリーブ１２ｂを外側ス
リーブ１２ａに圧入することで軸受部分を組み立てる。
なお、内側スリーブ１２ｂと外側スリーブ１２ａの固定
方法は、圧入だけでなく、接着, 圧入とかしめ, 圧入と
接着等の他の手段を用いてもよい。
【００３７】軸受組み立て後、内側スリーブ１２ｂと外
側スリーブ１２ａとの間の潤滑剤溜まり１９に、所定量
の潤滑剤を充填する。潤滑剤は、表面張力によってすき
まの広い方から狭い方に流れて軸受すきまに充填され
る。なお、この充填のとき、外側スリーブ１２ａの底面
に設けている貫通穴４０の部分から空気が逃げるので、
潤滑剤への気泡の混入を防止できて、スラスト軸受部Ｓ
にも潤滑剤を一様に充填させることができる。そして、
ハブ１４Ｃを軸１３Ｃの上端に嵌着する。
【００３８】なお、潤滑剤の注入方法としては、軸受組
立後に、外側スリーブ１２ａの貫通穴４０から注入する
方法もある。貫通穴４０に注入された潤滑剤は、表面張
力によって軸受すきまやテーパ状の潤滑剤溜まり１９に
充填される。ここで、部材の材質について述べると、軸
材質にはＳＵＳ３０３等のオーステナイト系ステンレス
鋼や、ＳＵＳ４２０Ｆ，ＳＵＳ４２０Ｊ２，ＳＵＳ４４
０Ｃ等のマルテンサイト系ステンレス鋼やＳＵＳ４３０
等のフェライト系ステンレス鋼、あるいはＳＵＳ６３０
等の析出硬化形ステンレス鋼、あるいは銅系材料を用い
てもよい。ラジアル軸受を構成している内側スリーブに
は、溝の転造加工が容易で切削性に優れる快削黄鋼や、
リン青銅等の鋼合金に加え、上記のようなステンレス鋼
を用いてもよい。外側スリーブは、銅合金やアルミ合金
や上記のようなステンレス鋼等何でもよい。また、アル
ミ合金の場合は、外側スリーブとべースを一体に加工し
てもよい。
【００３９】なお、外側スリーブ１２ａにマルテンサイ
ト系ステンレス鋼やフェライト系ステンレス鋼等を使用
し、軸１３ｃにオーステナイト系のステンレス鋼を使用
し、内側スリーブ１２ｂに銅合金を使用すると、外側ス
リーブ，軸及び内側スリーブの熱膨張率の関係から室温
時に比べて高温時の軸受すきまを小さくすることができ
る。すなわち、熱膨張率が約１１×１０-6／℃の外側ス
リーブの内側に、熱膨張率が約２１×１０-6／℃の銅合
金製の内側スリーブを圧入することにより、内側スリー
ブ１２ｂの見かけ上の熱膨張率が小さくなって外側スリ
ーブの熱膨張率に近づく。
【００４０】軸１３に熱膨張率が約１７×１０-6／℃の
オーステナイト系ステンレス鋼を使用すると、内側スリ
ーブ１２ｂの見かけ上の熱膨張率より軸１３ｃの熱膨張
率が大きくなるので、高温で軸受すきまを小さくするこ
とができる。その結果、温度上昇に伴う潤滑剤の粘度低
下による軸受ラジアル剛性の低下を補完することがで
き、高温においても軸受性能の低下が少ない流体軸受を
得ることができる。
【００４１】また、内側スリーブ１２ｂにマルテンサイ
ト系ステンレス系ステンレス鋼やフェライト系ステンレ
ス鋼を使用し、軸１３ｃにオーステナイト系ステンレス
鋼を使用しても同様の効果が得られる。このように、外
側スリーブ，内側スリーブ及び軸の材質を適宜選定し、
各々の部品の熱膨張率を選定することにより、温度が変
化した場合の軸受すきまをコントロールすることが可能
となり、温度変化による軸受性能の変化が少ない流体軸
受を得ることができる。
【００４２】なお、軸に銅合金や快削性のステンレス鋼
を使用した場合は、切削だけで仕上げてもよい。また、
切削のみで仕上げる場合は、ステンレス鋼の熱処理を省
略して低コスト化を図ってもよい。また、軸受面は生材
に代わって、熱処理あるいはメッキやＤＣＬ膜やＴｉＮ
等のコーティングを施して表面硬さを硬くしたり、樹脂
コーティングして摺動性を向上させてもよい。
【００４３】またなお、軸１３Ｃ，スリーブ１２，スラ
ストプレート１６の材質は、金属に限らず、樹脂やセラ
ミックスを用いてもよい。図６に本発明の第５の実施の
形態を示す。図３に示した第３の実施の形態とほぼ同じ
軸固定式構造であるが、スラストプレート１６を軸１３
の固定側の近傍に設けている。
【００４４】内側スリーブ１２ｂの外周面に、軸方向に
すきまが変化する矩形断面のスリット１２Ｓを設けて、
相手部材である外側スリーブ１２ａの内周面とのすきま
を潤滑剤溜まり１９とし、そのすきまが最も小さくなっ
ている下端を潤滑剤供給通路２０としている点は、前記
図５の場合と同様である。但し、外側スリーブ１２ａに
相当する部分は、ハブ１４Ｄの内側に筒状部として一体
に形成されており、内側スリーブ１２ｂと共にハブ１４
Ｄと一体回転する。
【００４５】この実施形態の材質について説明すると、
ハブ１４Ｄは、ハブに装着されるガラスディスクと熱膨
張率を合わせるために、例えばＳＵＳ４３０のようなフ
ェライト系のステンレス鋼を使用している。ディスクが
アルミディスクの場合には、ハブ材質はアルミニウム合
金がよい。また、ハブ１４Ｄがフェライト系のステンレ
ス鋼の場合、第４の実施の形態のように軸１３にはオー
ステナイト系のステンレス鋼を使用し、内側スリーブ１
２ｂに銅系材料を使用すると、軸, 内側スリーブ及びハ
ブの熱膨張率の関係から室温時に比べて高温時の軸受す
きまを小さくすることができる。すなわち、熱膨張率が
約１１×１０-6／℃のフェライト系ステンレス鋼からな
るハブ１４Ｄの内側に、熱膨張率が約２１×１０-6／℃
の快削黄銅等の銅合金製の内側スリーブ１２ｂを圧入す
ることにより、内側スリーブ１２ｂの見かけ上の熱膨張
率が小さくなってフェライト系のステンレス鋼の熱膨張
率に近づく。なお、内側スリーブ１２ｂの厚さを外側ス
リーブ相当部分であるハブの筒状部分１２ａの厚さより
薄くすると、内側スリーブ１２ｂの熱膨張率は外側スリ
ーブ（ハブの筒状部分）１２ａに使用されているフェラ
イト系ステンレスの熱膨張率とほぼ同じになる。
【００４６】軸１３に熱膨張率が約１７×１０-6／℃の
オーステナイト系ステンレス鋼を使用すると、内側スリ
ーブ１２ｂの見かけ上の熱膨張率より軸１３の熱膨張率
が大きくなるので、高温で軸受すきまを小さくすること
ができる。その結果、温度上昇に伴う潤滑剤の粘度低下
による軸受ラジアル剛性の低下を補完することができ、
高温でも軸受性能の低下が少ない流体軸受を得ることが
できる。
【００４７】なお、上記第４及び第５の実施の形態につ
いて、内側スリーブ１２ｂと外側スリーブ１２ａとの間
の潤滑剤溜まり１９は、軸方向のスリット１２Ｓで形成
する構造に限られない。すなわち、内外両スリーブ１２
ａ，１２ｂを圧入して一体化する構造だけではなく、前
記第１〜第３の実施の形態に示したような円環状のすき
まとしてもよい。その際は、内側スリーブ１２ｂにＳＵ
Ｓ４３０のようなフェライト系のステンレス鋼を使用
し、軸１３にＳＵＳ３０３やＳＵＳ３０４のようなオー
ステナイト系のステンレス鋼を使用すると、高温時の軸
受すきまを常温時より小さくできて、ラジアル剛性の低
下を少なくすることができる。
【００４８】図７に本発明の第６の実施の形態を示す。
このものは、軸回転，スリーブ固定方式の構造である
が、２個のラジアル軸受Ｒ，Ｒを、内側スリーブ１２ｂ
と外側スリーブ１２ａとに分割して設けている。つま
り、スラストプレート１６は、外側スリーブ１２ａと内
側スリーブ１２ｂとで挟まれており、そのスラストプレ
ート１６の軸方向両側にラジアル軸受Ｒを設けている。
そのため、ラジアル軸受Ｒ，Ｒ間の軸受スパンを広くで
き、軸受のモーメント剛性を大きくすることができる利
点がある。
【００４９】なお、内側スリーブ１２ｂの外周面と外側
スリーブ１２ａの内周面の間の円環状のすきまで構成さ
れた潤滑剤溜まり１９は、軸受面に向かってすきまが連
続して狭くなっており、潤滑剤が表面張力によって当該
潤滑剤溜まり１９からラジアル軸受Ｒおよびスラスト軸
受Ｓに供給されるような構造としている。図８に本発明
の第７の実施の形態を示す。
【００５０】これも、図１，図５，図７に示したものと
同じく軸回転，スリーブ固定方式の軸受構造を有してい
るが、大きく異なるのは、軸が中空とされ、これにスラ
ストプレートがねじ止めされている点である。すなわ
ち、中空の軸１３Ｄの内周面には、下端側にスラストプ
レート固定ねじ５０を螺合するための雌ねじ１３Ｄａが
形成されると共に、反対側に図示されない搭載ディスク
固定用ねじを螺合するための雌ねじ１３Ｄｂが形成され
ている。両雌ねじ１３Ｄａ，１３Ｄｂは共通にしてもよ
いが、螺着したねじの緩みを防止するため互いに逆ねじ
に形成するとか、互いのねじサイズを変えるとかしても
よい。また、ねじ下穴を貫通させておくと、製作工程中
に行われる軸洗浄が容易になる。
【００５１】スラストプレート１６を中空軸１３Ｄの下
端面に当て、スラストプレート固定ねじ５０を通し雌ね
じ１３Ｄａに螺合して締めつけることにより、軸１３Ｄ
とスラストプレート１６とが一体化される。ねじ止め構
造にすると、軸にスラストプレートを圧入して固着する
構造（図１，図５，図７参照）に比べて、軸とスラスト
プレートとの材質の違いや、固着部分の表面精度に影響
されずに抜け荷重が確保できるため、強度及び信頼性に
優れる利点がある。また、スラストプレート１６の上下
両面のスラスト受面１６ｓに動圧発生用の溝をコイニン
グで加工するにあたり、ステンレス鋼より成形圧力が低
くて成形性のよい銅系材料を使用することができる利点
もある。
【００５２】なお、外側スリーブ１２ａの底部には、ス
ラストプレート固定ねじ５０の頭部を収納する貫通穴４
０を設けている。そして、固定ねじ５０の頭部と貫通穴
４０とのすき間で潤滑剤を保持する表面張力シールとし
ている。しかして、そのままこのスピンドルモータを例
えば磁気ディスク装置（図８に一点鎖線で表されてい
る）に組み込むと、当該貫通穴４０を通り抜けて装置外
部から軸受内部にゴミが進入するおそれがある。そこ
で、ベース１１の底面にカバープレート５１を固着して
貫通穴４０を蓋している。しかし、スピンドルモータ使
用中の温度変化により、貫通穴４０の空間の空気が膨張
するなどして内圧が変化すると軸受すき間内に保持され
る潤滑剤が押し出される可能性があり、これを防ぐため
に、貫通穴４０の空間及び外側スリーブ１２ａとカバー
プレート５１との間の空間５２を磁気ディスク装置内に
連通させる通気穴５３がベース１１に設けられている。
【００５３】勿論、ゴミ等の侵入が無い場合には、前記
カバープレート５１を特に設ける必要はない。その他の
構成及び作用・効果は第１の実施の形態とほぼ同様であ
る。図９に本発明の第８の実施の形態を示す。この実施
の形態も、中空軸１３Ｄを採用しているが、更に、部品
点数を減らし且つ潤滑剤が外部に洩れる恐れを排除する
ため、外側スリーブ１２ａとベース１１とを一体構成と
して、外側スリーブ１２ａの底部を閉じてある。そし
て、スラストプレート１６は、中空軸１３Ｄの下端部に
ねじ止めではなく圧入で固着されている点が、上記第７
の実施の形態とは異なる。
【００５４】この場合の組み立ては、第１の実施の形態
と同様、外側スリーブ１２ａの底部にスラストプレート
１６を平らに置いて適量の潤滑剤を上から注入し、その
後、ハブ１４と一体に固着されている中空軸１３Ｄをス
ラストプレート１６に圧入するという手順で行われる。
その外側スリーブ１２ａの底部に中空軸１３Ｄを組み込
む際に、空気は中空軸１３Ｄの中心穴５５を通ってスピ
ンドルモータ外へ抜けるから、軸端と外側スリーブ１２
ａの底部との間に挟まれた空気が気泡となって潤滑剤中
に残留することがない。それゆえ、スピンドルモータの
空輸時に気圧が変化したり、使用中に周囲温度が上昇し
たりしても、潤滑剤中に残留する気泡が膨張して軸受す
きまの潤滑剤が外部に押し出され、潤滑剤不足を来すこ
とはなく、信頼性が向上する。
【００５５】なお、スラストプレート１６の両面のスラ
スト受面１６ｓや、これと対向してベース１１と一体の
外側スリーブ１２ａの底面に形成されるスラスト軸受面
１１ｓは、軸回転の起動停止時の摺動性を向上させるた
めに、必要に応じてＤＬＣ膜コーティングやメッキ，ア
ルマイト処理等の表面硬化処理を行ってもよい。その他
の構成及び作用・効果は第１の実施の形態とほぼ同様で
ある。
【００５６】
【発明の効果】以上、説明したように、請求項１に係る
本発明によれば、内周が軸と対向するスリーブの外周側
に、毛管現象を呈する大きさのすきまを介して軸受すき
間に連通させた潤滑剤溜りを設けたため、経時的に潤滑
剤が減少していく流体軸受すきま内への潤滑剤の補給が
自動的に確実に行えて、その結果耐久性に優れたスピン
ドルモータが得られるという効果を奏する。
【００５７】また、その潤滑剤溜まりの端部を外部に連
通させたため、潤滑剤中の残留気泡が自然に容易に排出
できて残留気泡による軸受潤滑の不安定がなくなり、そ
の結果信頼性に優れたスピンドルモータを提供できると
いう効果が得られる。さらに、潤滑剤溜まりを内側スリ
ーブの外周側に配設したため、装置全体の高さを低くで
きるから、スピンドルモータが一層小型化できるという
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態の断面図である。
【図４】スラストプレート部分の平面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態を示す図であり、
（ａ）は断面図、（ｂ）はその内側スリーブの平面図で
ある。
【図６】本発明の第５の実施の形態を示す図であり、
（ａ）は断面図、（ｂ）はその内側スリーブの平面図で
ある。
【図７】本発明の第６の実施の形態の断面図である。
【図８】本発明の第７の実施の形態の断面図である。
【図９】本発明の第８の実施の形態の断面図である。
【図１０】従来のスピンドルモータの断面図である。
【符号の説明】
１２ スリーブ １２ａ 外側スリーブ １２ｂ 内側スリーブ １３ 軸 １３Ａ 軸 １３Ｂ 軸 １３Ｃ 軸 １３Ｄ 軸 Ｓ スラスト軸受 Ｒ ラジアル流体軸受 １９ 潤滑剤溜り ２０ 潤滑剤供給通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 悦生 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3J011 AA07 BA02 BA04 CA01 CA04 JA02 KA04 MA04 MA24 5H605 BB05 BB19 CC04 CC10 DD01 DD09 EB08 EB28 5H607 BB01 BB07 BB17 CC01 FF12 GG01 GG02 GG12 GG28 JJ02 JJ06

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軸とスリーブとが、ラジアル流体軸受の
    軸受すきまを介して対向し相対回転駆動されるスピンド
    ルモータにおいて、 内周が前記軸と対向するスリーブの外周側に、一端が前
    記軸受すきまに連通すると共に他端は外部に連通する潤
    滑剤溜まりを設け、その潤滑剤溜まりの軸受すきまに通
    じる側のすきまを、毛管現象を呈する大きさとしたこと
    を特徴とするスピンドルモータ。
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