JP2001248632A - Fluid bearing device - Google Patents

Fluid bearing device

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JP2001248632A
JP2001248632A JP2000056248A JP2000056248A JP2001248632A JP 2001248632 A JP2001248632 A JP 2001248632A JP 2000056248 A JP2000056248 A JP 2000056248A JP 2000056248 A JP2000056248 A JP 2000056248A JP 2001248632 A JP2001248632 A JP 2001248632A
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Japan
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groove
shaft member
bearing
axis
degrees
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JP2000056248A
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Toshihiro Yamanishi
敏弘 山西
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dynamic pressure type fluid bearing device having high bearing rigidity in the radial direction and excellent resistance against impact and vibration. SOLUTION: When an upper radial bearing part 6 and a lower radial bearing part 7 are formed on an outer peripheral face of a shaft member 10 and a groove shape of the radial bearing part is formed like a circular arc on a cross section vertical for an axial line 44 of the radial bearing part, a groove having a groove inclination angle of 45 or 70 degrees on one side, a symmetrical shape, and a dog leg shape is formed by forming a line forming a right angle for the axial line 44 symmetrical in a plurality of grooves having substantially dog leg shape along the direction of rotary shaft centered on the line forming a right angle for the axial line 44 of the shaft member 10.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は軸部材とこれに嵌合
するスリーブ部材との間に充填される潤滑油を介して、
軸部材あるいはスリーブ部材を回転自在に支持する動圧
流体軸受け装置に関し、特にラジアル動圧軸受けの軸受
剛性の向上を図ったものに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a lubricating oil filled between a shaft member and a sleeve member fitted thereto.
The present invention relates to a hydrodynamic bearing device that rotatably supports a shaft member or a sleeve member, and more particularly to a device that improves the bearing rigidity of a radial dynamic pressure bearing.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、所定方向に回転されるスリー
ブ部材あるいは軸部材を回転自在に支持する軸受け装置
として、軸部材と、この軸部材に対して相対的に回転自
在に支持されたスリーブ部材と、前記スリーブ部材と軸
部材との間隙に充填された潤滑油を備えた動圧流体軸受
けが実用化されている。その代表的なものがヘリングボ
ーン型と呼ばれる軸受け装置であり、見かけ上、くの字
状の形状をした溝がスリーブ部材の内周面、あるいは軸
部材の外周面のいずれか一方に形成されたものである。
2. Description of the Related Art Heretofore, as a bearing device for rotatably supporting a sleeve member or a shaft member rotated in a predetermined direction, a shaft member and a sleeve member rotatably supported relative to the shaft member have been known. And, a hydrodynamic bearing provided with lubricating oil filled in a gap between the sleeve member and the shaft member has been put to practical use. A typical example is a bearing device called a herringbone type, in which an apparently U-shaped groove is formed on either the inner peripheral surface of the sleeve member or the outer peripheral surface of the shaft member. Things.

【0003】図15は上述したような従来型の動圧型流
体軸受け装置を搭載したモーターの断面図である。図に
示されるように、シャーシ14には固定軸10が圧入さ
れており、かつ上部にはコイル13を巻き付けたコアも
固定されている。固定軸10の外周面には軸方向に所定
の間隔を保ったラジアル方向動圧発生用溝(ヘリングボ
ーン溝)6,7がそれぞれ形成されている。以降、ラジ
アル方向動圧発生用溝をラジアル軸受けと呼び、ラジア
ル軸受け6を上側ラジアル軸受け、ラジアル軸受け7を
下側ラジアル軸受けと呼ぶ。通常、上側ラジアル軸受け
と下側ラジアル軸受けの間には油溜め部5が形成され、
上下のラジアル軸受け部の圧力伝搬を緩衝させている。
上記固定軸10には半径方向に突出したスラスト円盤2
が設けられ、固定軸10に対して回転自在なスリーブ4
にはスラスト円盤2を覆うスラストカバー3が装着され
ている。潤滑油1は、固定軸10とスラスト円盤2に対
向するスリーブ4との間隙に充填されている。マグネッ
ト12およびバックヨーク15を包含したハブ11は上
記スリーブ4と結合している。
FIG. 15 is a sectional view of a motor equipped with the above-mentioned conventional dynamic pressure type fluid bearing device. As shown in the figure, a fixed shaft 10 is press-fitted into a chassis 14, and a core around which a coil 13 is wound is also fixed to an upper portion. Radial dynamic pressure generating grooves (herringbone grooves) 6, 7 are formed on the outer peripheral surface of the fixed shaft 10 at predetermined intervals in the axial direction. Hereinafter, the radial dynamic pressure generating groove is referred to as a radial bearing, the radial bearing 6 is referred to as an upper radial bearing, and the radial bearing 7 is referred to as a lower radial bearing. Usually, an oil reservoir 5 is formed between the upper radial bearing and the lower radial bearing,
The pressure propagation of the upper and lower radial bearings is buffered.
The fixed shaft 10 has a thrust disk 2 protruding in the radial direction.
And a sleeve 4 rotatable with respect to the fixed shaft 10.
Is provided with a thrust cover 3 for covering the thrust disk 2. The lubricating oil 1 is filled in a gap between the fixed shaft 10 and the sleeve 4 facing the thrust disk 2. The hub 11 including the magnet 12 and the back yoke 15 is connected to the sleeve 4.

【0004】こうした構成の動圧型流体軸受けにおける
ラジアル軸受けでは、例えば、特開平9−35404号
公報にも記載されているように、固定軸10の軸線44
と直角をなす線に対して10度ないし30度のヘリング
ボーン溝6,7の溝傾斜角8,9(θ1,θ2)が形成さ
れている。なお、軸部材の軸線に対して垂直な断面にお
いて、上記溝の形状は円弧状に彫られていることが多
い。これは、例えば、特公平4−78364号(軸部材
に溝を形成する方法)や特公平3−49648号(スリ
ーブ部材に溝を形成する方法)に示されるように、軸受
けの溝形状はボールを用いた転造により製造されるた
め、その形状が円弧状になるためである。
[0004] In the radial bearing in the dynamic pressure type fluid bearing having such a configuration, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-35404, the axis 44 of the fixed shaft 10 is used.
The groove inclination angles 8, 9 (θ 1 , θ 2 ) of the herringbone grooves 6, 7 of 10 to 30 degrees are formed with respect to a line perpendicular to the above. In a cross section perpendicular to the axis of the shaft member, the shape of the groove is often carved in an arc shape. For example, as described in Japanese Patent Publication No. 4-78364 (method of forming a groove in a shaft member) and Japanese Patent Publication No. 3-49648 (method of forming a groove in a sleeve member), the groove shape of the bearing is ball. This is because it is manufactured by rolling using, and its shape becomes an arc shape.

【0005】図12はスリーブ部材33に硬質ボール3
2でへリングボーン溝を形成する時の一般的な工法を表
した図であり、硬質ボール32はガイドピン31に圧入
されており、ガイドピン31の軸線に沿って回転しなが
ら進行する。軸廻りに硬質ボール32が一回転する時の
軸線方向への進行量を操作(変更)することで、へリン
グボーンの溝傾斜角θ34は自在に設定することができ
る。また、以上のような構成の工具のボール径35、及
び突き出し量36を調整することで、円弧溝の形状(溝
深さ、溝幅比)も操作(変更)することが可能である。
このようにして工具調整を図れば、任意形状の溝加工が
可能であり、軸受特性が最大になる溝形状の研究が盛ん
に行われている。
[0005] FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating a general method of forming a herringbone groove in Step 2, wherein a hard ball 32 is pressed into a guide pin 31 and advances while rotating along the axis of the guide pin 31. By manipulating (changing) the amount of advance in the axial direction when the hard ball 32 makes one rotation around the axis, the groove inclination angle θ34 of the herringbone can be set freely. Further, by adjusting the ball diameter 35 and the protrusion amount 36 of the tool having the above-described configuration, the shape (groove depth, groove width ratio) of the arc groove can also be operated (changed).
If the tool is adjusted in this way, a groove having an arbitrary shape can be formed, and research on a groove shape that maximizes the bearing characteristics has been actively conducted.

【0006】ところで、ハードディスクドライブ装置は
コンピュータの外部記録装置として必要不可欠である。
年々、その記録容量は増大するとともに、ノートパソコ
ンの普及とともにハードディスクも小型化している。そ
のためハードディスクに搭載されるモーターの軸受け
は、ますます高速回転で小さなNRRO(非再現性ラン
アウト)が要求されており、もはや従来からの玉軸受け
では、その要求を満たせないとも言われ、流体軸受けを
搭載した高性能なモーターの開発が急がれている。
Incidentally, a hard disk drive is indispensable as an external recording device of a computer.
The recording capacity is increasing year by year, and the hard disk is becoming smaller with the spread of notebook computers. For this reason, motor bearings mounted on hard disks are required to rotate at even higher speeds and have a smaller NRRO (non-reproducible runout), and it is said that conventional ball bearings can no longer satisfy the demand. The development of high-performance motors on board is urgent.

【0007】そこで流体軸受けの溝形状を構成する溝深
さ,溝傾斜角,溝幅比などの工夫により軸受け特性の向
上が図られてきた。特に軸受剛性は軸受特性の中でも重
要なファクターである。軸受剛性とは、回転中のモータ
ーにおいて、衝撃や振動が動圧型流体軸受装置に伝播さ
れた時、軸部材とスリーブ部材が接触することなく軸部
材が回転できる度合を表している。その単位はgf/μ
mであり、スリーブ部材に対して回転している軸部材を
1μm偏芯させるのに要する荷重gfの比として定義さ
れる。
Therefore, the bearing characteristics have been improved by contriving the groove depth, groove inclination angle, groove width ratio, etc., which constitute the groove shape of the fluid bearing. In particular, bearing stiffness is an important factor in bearing characteristics. The bearing rigidity indicates the degree to which the shaft member can rotate without contact between the shaft member and the sleeve member when a shock or vibration is transmitted to the hydrodynamic bearing device in the rotating motor. Its unit is gf / μ
m, which is defined as the ratio of the load gf required to decenter the shaft member rotating by 1 μm with respect to the sleeve member.

【0008】この軸受剛性が低下すると、回転している
軸部材と固定されたスリーブ部材が直接接触して、いわ
ゆる焼き付き現象が発生し、モーターは回転できなくな
り、モーターとしての基本機能が消滅することになる。
また、ハードディスクドライブのモーターに動圧流体軸
受を搭載する場合は、焼き付きなどの大事故に比較して
非常に些細なラジアル方向のNRROという動作不良で
も、モーターとしての商品価値がなくなるので、ラジア
ル軸受には大きな軸受剛性が必要となる。さらに、ハー
ドディスクの小型化で軸受け装置に与えられるスペース
も狭まるので、どうすれば大きな軸受け剛性を持つ軸受
け装置を設計できるのかが課題である。
When the rigidity of the bearing is reduced, the rotating shaft member and the fixed sleeve member come into direct contact with each other, causing a so-called burn-in phenomenon, so that the motor cannot rotate and the basic function as the motor disappears. become.
In addition, when a hydrodynamic bearing is mounted on the motor of a hard disk drive, even a very small operation failure of NRRO in the radial direction as compared with a large accident such as seizure loses its commercial value as a motor. Requires large bearing stiffness. Further, since the space given to the bearing device is reduced due to the downsizing of the hard disk, it is a problem how to design a bearing device having a large bearing rigidity.

【0009】現状では、軸受形状の各寸法及び潤滑油の
粘性が与えられれば、流体力学に基づく設計理論にこれ
らの数値を代入することで軸受剛性は計算できるので、
何回か試算を繰り返し必要な軸受剛性が得られる形状を
決定している。しかしその前提となる設計理論に改善す
べき課題が多い。そのひとつとして、本発明では、上述
したように、現実の溝形状はボール転造により円弧形状
が施されているのに対して、理論形状の都合上、溝形状
を矩形形状で処理している課題を取り上げる。
At present, given the dimensions of the bearing shape and the viscosity of the lubricating oil, the bearing stiffness can be calculated by substituting these values into a design theory based on fluid dynamics.
The shape is determined by repeating trial calculations several times to obtain the required bearing rigidity. However, there are many issues that need to be improved in the design theory as the premise. As one of them, according to the present invention, as described above, the actual groove shape is formed into an arc shape by ball rolling, but the groove shape is processed into a rectangular shape due to the theoretical shape. Take up the issues.

【0010】例えば、「Finite Element Analysis of H
erringbone Groove Journal Bearings: A Parametric S
tudy」(著者 Nicole Zirkelback,文献名Page.234〜,Vo
l.120,APRIL 1998,Transactions of the ASME)に記載さ
れているシミュレーションモデルは矩形形状である。ま
た「HDDスピンドルモータ用各種動圧軸受に関する特
性比較研究」(著者 小野 京右,文件名 ’98モー
タ技術シンポジウム社団法人 日本能率協会 主催)に
おいても、へリングボーン型の流体軸受けのシミュレー
ションモデルは矩形形状としている。なお、小野京右氏
は上記内容に沿った特許(特開平10−267029号
公報)も出願されており、その中では動圧流体軸受けの
特性を計算する手法として、ダイバージェンス・フォー
ミュレーション法と差分法を併用したとの記述がある。
For example, “Finite Element Analysis of H
erringbone Groove Journal Bearings: A Parametric S
tudy ”(author Nicole Zirkelback, ref. Page.234-, Vo
The simulation model described in l.120, APRIL 1998, Transactions of the ASME) has a rectangular shape. Also, in the “Comparative Study on Characteristics of Various Dynamic Pressure Bearings for HDD Spindle Motors” (author Keisuke Ono, the subject of the '98 Motor Technology Symposium organized by the Japan Management Association), the simulation model of the herringbone type fluid bearing is rectangular. It has a shape. It should be noted that Keio Ono has also applied for a patent (Japanese Patent Laid-Open No. 10-267029) in accordance with the above description, in which divergence formulating is used as a method for calculating the characteristics of a hydrodynamic bearing. There is a statement that the difference method was used together.

【0011】ここで、流体軸受けの溝形状が矩形の場合
を図4に示す。これはスリーブ部材に溝が掘られたタイ
プで、軸部材の軸線27に垂直な断面で軸受け内部をイ
メージ的に分かりやすく表したものである。実際の軸受
け、例えば3.5インチ用ハードディスクドライブの場
合、スリーブ半径24は1mmないし2mmに対して、
半径隙間Cr22は2μmないし5μm、また溝深さ2
1も2μmないし5μmであり、下記の数1式で定義さ
れる溝幅比は0.4ないし0.6、軸受長さは2mmな
いし5mmで設計される事例が多い。
FIG. 4 shows a case where the groove shape of the fluid bearing is rectangular. This is a type in which a groove is dug in the sleeve member, and the inside of the bearing is represented in an image-friendly manner in a cross section perpendicular to the axis 27 of the shaft member. In the case of an actual bearing, for example, a hard disk drive for 3.5 inches, the sleeve radius 24 is 1 mm to 2 mm,
The radial gap Cr22 is 2 μm to 5 μm, and the groove depth 2
1 is also 2 μm to 5 μm, the groove width ratio defined by the following equation 1 is 0.4 to 0.6, and the bearing length is often designed to be 2 mm to 5 mm.

【数1】 しかしながら前述のように実際の溝形状は円弧(図5参
照)のことが多く、矩形形状で近似して得られた計算値
の結果を円弧形状に適用したとしても、それが必ず最適
設計かどうかという疑問が残る。すなわち、特に問題と
なるのが溝幅比と溝傾斜角の関係である。前述した文献
等で活用されている設計理論において、溝傾斜角と軸受
剛性の関係を試算するとき、溝幅比は固定されている。
溝が矩形形状ならば問題はないが、溝形状が図12で示
したボール転造法による場合、下記の数2式に記載され
たように、溝傾斜角が小さくなると溝幅比が大きくなる
特性があるのに、従来の計算方法では溝幅比を固定して
いるために、従来の計算では明らかに不要な計算誤差を
含んでいることになる。図7は溝傾斜角がθ=90度で
溝幅比が0.12となるボール径の初期条件において、
溝傾斜角θと溝幅比の関係を下記の数2式から求めたも
のである。ハードディスク用のラジアル軸受けでは、溝
傾斜角が10度ないし20度の範囲で、溝幅比が0.4
〜0.6ぐらいに設計することが多い。
(Equation 1) However, as described above, the actual groove shape is often an arc (see FIG. 5), and even if the result of the calculated value obtained by approximating the rectangular shape is applied to the arc shape, whether or not the result is always the optimal design. The question remains. That is, the relation between the groove width ratio and the groove inclination angle is particularly problematic. In the design theory utilized in the above-mentioned documents and the like, when calculating the relationship between the groove inclination angle and the bearing rigidity, the groove width ratio is fixed.
There is no problem if the groove has a rectangular shape, but when the groove is formed by the ball rolling method shown in FIG. 12, the groove width ratio increases as the groove inclination angle decreases, as described in Equation 2 below. Although there is a characteristic, the conventional calculation method has a fixed groove width ratio, and thus the conventional calculation clearly includes unnecessary calculation errors. FIG. 7 shows the initial condition of the ball diameter at which the groove inclination angle is θ = 90 degrees and the groove width ratio is 0.12.
The relationship between the groove inclination angle θ and the groove width ratio is obtained from the following equation (2). In a radial bearing for a hard disk, the groove width ratio is 0.4 when the groove inclination angle is in the range of 10 to 20 degrees.
Often designed to about 0.6.

【0012】また図6で示した斜線部領域29分だけ、
溝領域に差も生じており、従来の設計理論で計算した潤
滑油の内部圧力は現実と異なっていることになる。
Further, only for the shaded area 29 shown in FIG.
There is also a difference in the groove area, and the internal pressure of the lubricating oil calculated by the conventional design theory is different from the actual one.

【数2】 grv90:θ=90度の時のgrv land90:θ=90度の時のland(Equation 2) grv 90 : grv land 90 when θ = 90 degrees: land when θ = 90 degrees

【0013】以上をまとめると、多くのラジアル軸受に
関して溝形状(溝深さ,半径隙間,溝幅比,溝傾斜角)
と軸受剛性の関係が研究される中で、限られた設計条件
の中で軸受剛性が最大となる形状とは何かという課題が
ある。また、軸受形状から軸受剛性を求めるために引用
されてきた設計理論は、溝形状が矩形に限定されてお
り、円弧形状に適用するには幾つかの計算誤差を無視し
なければならないという課題もある。
In summary, the groove shape (groove depth, radial gap, groove width ratio, groove inclination angle) for many radial bearings
While the relationship between the bearing rigidity is studied, there is a problem as to what is the shape that maximizes the bearing rigidity under limited design conditions. In addition, the design theory that has been cited for obtaining the bearing rigidity from the bearing shape has a problem that the groove shape is limited to a rectangle, and some calculation errors must be ignored in order to apply the groove shape to an arc shape. is there.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】従来の流体軸受け装置
は以上のように構成されており、計算によって算出され
た理論的な溝形状(溝深さ,半径隙間,溝幅比,溝傾斜
角)と軸受剛性の関係を参照して軸受け装置を作製して
も、実際の装置とは一致せず、十分な剛性を有し、かつ
摩擦トルクの小さい軸受け装置を必ずしも得られるとは
限らないという問題点があった。この発明は以上のよう
な問題点を解消するためになされたもので、高剛性で低
摩擦な流体軸受け装置を提供することを目的とする。
The conventional fluid bearing device is configured as described above, and the theoretical groove shape (groove depth, radial gap, groove width ratio, groove inclination angle) calculated by calculation. Of bearings with reference to the relationship between bearings and bearing stiffness does not match the actual device, and it is not always possible to obtain bearings with sufficient rigidity and low friction torque There was a point. The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a fluid bearing device having high rigidity and low friction.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1にか
かる流体軸受け装置は、潤滑油を介してスリーブ部材と
接触し、該スリーブ部材に対して相対的に回転自在であ
る軸部材とからなる流体軸受け装置であって、上記スリ
ーブ部材の内周面および軸部材の外周面のいずれか一方
の回転摺動面に形成されたラジアル軸受け部を有し、該
ラジアル軸受け部は上記軸部材の軸線と直角をなす線を
中心として回転軸方向に沿った略くの字状の複数の溝か
らなり、該複数の溝は、上記軸部材の軸線と直角をなす
線を対称にして片側45度ないし70度の傾斜角を有し
た対称形状のくの字状の溝であり、かつ上記軸部材の軸
線に対して垂直なる断面において上記溝形状が円弧状に
彫られている、ものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a fluid bearing device which is in contact with a sleeve member via lubricating oil and is rotatable relative to the sleeve member. A fluid bearing device, comprising: a radial bearing portion formed on one of the inner and outer peripheral surfaces of the sleeve member and the outer peripheral surface of the shaft member. It consists of a plurality of substantially U-shaped grooves along the rotation axis direction about a line perpendicular to the axis, and the plurality of grooves are symmetrical with respect to a line perpendicular to the axis of the shaft member and 45 degrees on one side. A symmetrical U-shaped groove having an inclination angle of 70 to 70 degrees, and wherein the groove shape is engraved in an arc shape in a cross section perpendicular to the axis of the shaft member.

【0016】また、この発明の請求項2にかかる流体軸
受け装置は、潤滑油を介してスリーブ部材と接触し、該
スリーブ部材に対して相対的に回転自在である軸部材と
からなる流体軸受け装置であって、上記スリーブ部材の
内周面および軸部材の外周面のいずれか一方の回転摺動
面に形成されたラジアル軸受け部を有し、該ラジアル軸
受け部は上記軸部材の軸線と直角をなす線を中心として
回転軸方向に沿った略くの字状の複数の溝からなり、該
複数の溝は、該くの字を形成する一方の溝の傾斜角θ1
が上記軸部材の軸線と直角をなす線を対称にして45度
ないし70度の範囲にある時に、他方の溝の傾斜角θ2
はθ2/θ1の比が0.6ないし1.1の関係をもつ角度
範囲であり、かつ上記軸部材の軸線に対して垂直なる断
面において溝形状が円弧状に彫られているものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a fluid bearing device comprising a shaft member which is in contact with a sleeve member via lubricating oil and is rotatable relative to the sleeve member. Having a radial bearing portion formed on one of the rotation sliding surfaces of the inner peripheral surface of the sleeve member and the outer peripheral surface of the shaft member, wherein the radial bearing portion is perpendicular to the axis of the shaft member. The groove comprises a plurality of substantially U-shaped grooves extending along the direction of the rotation axis about the line formed, and the plurality of grooves are formed by the inclination angle θ 1 of one of the grooves forming the U shape.
Is symmetrical with respect to a line perpendicular to the axis of the shaft member and is in the range of 45 to 70 degrees, the inclination angle θ 2 of the other groove is
Is an angle range in which the ratio of θ 2 / θ 1 has a relationship of 0.6 to 1.1, and the groove shape is carved in an arc shape in a cross section perpendicular to the axis of the shaft member. is there.

【0017】また、この発明の請求項3にかかる流体軸
受け装置は、スリーブ部材と接触し、該スリーブ部材に
対して相対的に回転自在である軸部材とからなる流体軸
受け装置であって、上記スリーブ部材の内周面および軸
部材の外周面のいずれか一方の回転摺動面に形成された
ラジアル軸受け部を有し、該ラジアル軸受け部は上記軸
部材の軸線と直角をなす線を中心として回転軸方向に沿
った略くの字状の複数の溝からなり、該複数の溝は、上
記軸部材の軸線と直角をなす線を対称にして片側45度
ないし70度の傾斜角を有した対称形状のくの字状の溝
であり、かつ上記軸部材の軸線に対して垂直なる断面に
おいて上記溝形状が円弧状に彫られ、上記軸部材とスリ
ーブ部材の隙間に空気が潤滑流体として充填されてい
る、ものである。
The fluid bearing device according to a third aspect of the present invention is a fluid bearing device comprising a shaft member which is in contact with a sleeve member and is rotatable relative to the sleeve member. A radial bearing portion is formed on one of the rotational sliding surfaces of the inner peripheral surface of the sleeve member and the outer peripheral surface of the shaft member, and the radial bearing portion is centered on a line perpendicular to the axis of the shaft member. It consists of a plurality of substantially U-shaped grooves along the rotation axis direction, and the plurality of grooves have an inclination angle of 45 degrees to 70 degrees on one side by symmetrically forming a line perpendicular to the axis of the shaft member. The groove is a symmetrical U-shaped groove, and the groove is carved in an arc shape in a cross section perpendicular to the axis of the shaft member, and the gap between the shaft member and the sleeve member is filled with air as a lubricating fluid. Is what it is.

【0018】また、この発明の請求項4にかかる流体軸
受け装置は、潤滑油を介してスリーブ部材と接触し、該
スリーブ部材に対して相対的に回転自在である軸部材と
からなる流体軸受け装置であって、上記スリーブ部材の
内周面および軸部材の外周面のいずれか一方の回転摺動
面に形成されたラジアル軸受け部を有し、該ラジアル軸
受け部は上記軸部材の軸線と直角をなす線を中心として
回転軸方向に沿った略ハの字状の複数の溝からなり、該
複数の溝は、上記軸部材の軸線と直角をなす線を対称に
して片側45度ないし70度の傾斜角を有した対称形状
のハの字状の溝であり、かつ上記軸部材の軸線に対して
垂直なる断面において上記溝形状が円弧状に彫られてい
る、ものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a fluid bearing device comprising a shaft member which is in contact with a sleeve member via lubricating oil and is rotatable relative to the sleeve member. Having a radial bearing portion formed on one of the rotation sliding surfaces of the inner peripheral surface of the sleeve member and the outer peripheral surface of the shaft member, wherein the radial bearing portion is perpendicular to the axis of the shaft member. It consists of a plurality of substantially U-shaped grooves along the rotation axis direction with the line formed as the center, and the plurality of grooves are symmetrical with respect to a line perpendicular to the axis of the shaft member, and each side has an angle of 45 to 70 degrees. The groove is a symmetrical C-shaped groove having an inclination angle, and the groove is formed in an arc shape in a cross section perpendicular to the axis of the shaft member.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】かかる従来の問題点を解消するた
めに、本願発明者は鋭意研究した結果、有限要素法を用
いて矩形と円弧のどちらの溝形状でも軸受剛性が計算で
きる解析システムの開発により、円弧溝の溝形状(溝深
さ、半径隙間、溝角度、溝幅比)と軸受剛性との関係を
見出した。すなわち、その結果として本発明は、ボール
転造法により形成された円弧形状の溝を有し溝傾斜角θ
が45度ないし70度の範囲にあるラジアル軸受を構成
することにより、従来のラジアル軸受(溝傾斜角が10
度ないし35度)よりも、大きな軸受剛性を得られ、動
圧流体軸受装置で回転支持されたモーターに関して耐振
動特性、及び耐衝撃特性を向上させることができるよう
になった。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In order to solve such a conventional problem, the inventors of the present invention have made intensive studies and as a result, have developed an analysis system capable of calculating bearing stiffness by using the finite element method in both rectangular and circular groove shapes. Through the development, the relationship between the groove shape (groove depth, radial gap, groove angle, groove width ratio) of the arc groove and bearing rigidity was found. That is, as a result, the present invention has an arc-shaped groove formed by the ball rolling method and has a groove inclination angle θ.
Of the conventional radial bearing (with a groove inclination angle of 10 °) is formed in the range of 45 ° to 70 °.
(35 ° to 35 °), the vibration resistance and shock resistance of the motor rotatably supported by the hydrodynamic bearing device can be improved.

【0020】以下に溝傾斜角θが45度ないし70度の
効果を、円弧状の溝形状で構成されたラジアル軸受、特
に3.5インチ用ハードディスクドライブに使用される
モーターに搭載される大きささのラジアル軸受の解析結
果を引用して説明する。図13は軸受剛性の解析に必要
な諸寸法を表している。軸受長さ41は3mmであり、
溝形状のくの字の頂点は軸長さの中心42に位置する。
すなわち長さ42は長さ41の半分である。また、スリ
ーブ4部材は軸部材10に対して偏心して回転している
が、その偏芯量ΔEは二点鎖線44の軸部材10の軸線
と二点差線43のスリーブ4部材の軸線との距離45で
ある。しかし通常、偏心状態は下記の数3式で定義され
る偏心率εで表す事が多く、ここではε=0.1の条件
で軸受剛性を解析している。なお、数3式のCrは、図
5に示した半径隙間22であり、2μmないし10μm
の範囲にある。
The effect of the groove inclination angle θ of 45 ° to 70 ° will be described below in connection with a radial bearing having an arcuate groove shape, particularly a size mounted on a motor used in a 3.5-inch hard disk drive. This will be described with reference to the analysis results of the radial bearing. FIG. 13 shows various dimensions required for analyzing the bearing rigidity. The bearing length 41 is 3 mm,
The apex of the groove-shaped square is located at the center 42 of the axial length.
That is, the length 42 is half of the length 41. The sleeve 4 member is eccentrically rotated with respect to the shaft member 10, and the amount of eccentricity ΔE is the distance between the axis of the shaft member 10 at the two-dot chain line 44 and the axis of the sleeve 4 member at the two-dot line 43. 45. However, in general, the eccentric state is often represented by an eccentricity ε defined by the following equation (3). Here, the bearing rigidity is analyzed under the condition of ε = 0.1. Note that Cr in Equation 3 is the radial gap 22 shown in FIG. 5 and is 2 μm to 10 μm.
In the range.

【数3】 くの字を形成する溝傾斜角θ1とθ2は、θ1=θ2で上下
対称とし、溝傾斜角θと溝幅比の関係は図7のデータを
引用した。図中の横軸のラベルθは、この場合θ=θ1
=θ2と考える。なおスリーブ径はφ3.5mm、溝深
さは5μm、溝数は8個とし、軸部材の回転数は720
0rpm、潤滑油の粘度は20×10-3Pa・secと
する。
(Equation 3) The groove inclination angles θ 1 and θ 2 forming a square shape are vertically symmetrical at θ 1 = θ 2 , and the relationship between the groove inclination angle θ and the groove width ratio refers to the data in FIG. In this case, the label θ on the horizontal axis is θ = θ 1
= Θ 2 . The sleeve diameter was 3.5 mm, the groove depth was 5 μm, the number of grooves was 8, and the number of rotations of the shaft member was 720.
0 rpm, and the viscosity of the lubricating oil is 20 × 10 −3 Pa · sec.

【0021】図8は上述した新しい解析システムで、円
弧ではなく矩形状の溝を解析した結果である。ラジアル
軸受は上記寸法で構成され、溝形状のみ矩形、かつ溝幅
比は0.6で固定した解析条件で軸受剛性を求めた。こ
れは新しい解析システムでも条件が同じならば、従来か
らの設計理論と同一の結果が得られるかどうかを検証す
るためである。その結果、半径隙間が5μmと7μmの
二者とも溝傾斜角が28度付近で軸受剛性が最大となっ
ており、従来の設計理論と一致することが確認できた。
FIG. 8 shows a result of analyzing a rectangular groove instead of an arc by the new analysis system described above. The radial bearing was configured with the above dimensions, the groove shape was rectangular, and the groove rigidity was determined under analysis conditions in which the groove width ratio was fixed at 0.6. This is to verify whether the same results as the conventional design theory can be obtained under the same conditions in the new analysis system. As a result, it was confirmed that the bearing stiffness was maximum when the groove inclination angle was around 28 degrees in both cases of the radial gaps of 5 μm and 7 μm, which agreed with the conventional design theory.

【0022】図9は上記条件において矩形溝を円弧溝に
変えた時の解析結果である。すなわち溝形状は円弧だ
が、溝傾斜角に関係なく溝幅比は0.6で固定という解
析条件で、実際のボール転造法で溝傾斜角とともに溝幅
比が変動することを無視した解析内容である。こちらの
場合も図8同様に、溝傾斜角が28度付近で軸受剛性が
最大となっている。図8、及び図9の結果から、溝幅比
が固定された条件では溝形状に関係なく、軸受剛性は溝
傾斜角が28度付近で最大となることが判明した。
FIG. 9 shows an analysis result when the rectangular groove is changed to an arc groove under the above conditions. In other words, under the analysis conditions that the groove shape is an arc, but the groove width ratio is fixed at 0.6 regardless of the groove inclination angle, the analysis contents ignore the fact that the groove width ratio fluctuates with the groove inclination angle in the actual ball rolling method It is. Also in this case, as in FIG. 8, the bearing rigidity is maximum when the groove inclination angle is around 28 degrees. From the results of FIGS. 8 and 9, it was found that the bearing stiffness was maximized at a groove inclination angle of about 28 degrees regardless of the groove shape under the condition that the groove width ratio was fixed.

【0023】図10は円弧状の溝形状で、溝傾斜角とと
もに溝幅比が連動して変化する解析条件(図7)の結果
である。この解析条件では、いずれの半径隙間Crでも
溝傾斜角が45度ないし70度付近で軸受剛性が大き
く、特に溝傾斜角度は60度付近で軸受け剛性は最大と
なる結果を得た。前記の二つの解析結果(溝幅比を固定
した条件)と大きく異なる溝傾斜角にて軸受剛性が最大
となったわけである。
FIG. 10 shows the results of analysis conditions (FIG. 7) in which the groove width ratio changes in conjunction with the groove inclination angle in the form of an arc-shaped groove. Under these analysis conditions, it was found that the bearing rigidity was large when the groove inclination angle was around 45 to 70 degrees, and the bearing rigidity became maximum especially when the groove inclination angle was around 60 degrees in any radial gap Cr. The bearing stiffness was maximized at a groove inclination angle that was significantly different from the above two analysis results (conditions in which the groove width ratio was fixed).

【0024】図11は、上述した三種類の解析条件で半
径隙間が5μmの時の、軸受剛性の絶対値を比較したも
のであり、円弧状の溝で溝幅比が溝形状とともに連動す
る解析条件と、他の解析条件では、溝傾斜角に対する軸
受け剛性の変化特性に顕著な差があることが分かる。
FIG. 11 shows a comparison of the absolute values of the bearing stiffness when the radial gap is 5 μm under the above-mentioned three types of analysis conditions. It can be seen that there is a remarkable difference in the change characteristic of the bearing rigidity with respect to the groove inclination angle between the condition and other analysis conditions.

【0025】また、図14は、くの字を形成する溝傾斜
角θ1とθ2がθ1≠θ2で上下非対称の場合の軸受け剛性
を示した図である。横軸はθ2とθ1の比、縦軸は軸受け
剛性の最大値を100%としたもので、θ1が45度、
60度、70度での各剛性を表している。図中の波線で
囲んだ領域(θ2/θ1比が0.6ないし1.1)なら
ば、軸受け剛性は最大値に対して95%以上の大きな剛
性を持っているので、θ 1及びθ2が多少ばらついても軸
受け剛性が急激に低下しないことがわかる。
FIG. 14 shows a groove inclination forming a U-shape.
Angle θ1And θTwoIs θ1≠ θTwoStiffness in case of vertical and asymmetric
FIG. The horizontal axis is θTwoAnd θ1Ratio, the vertical axis is the bearing
When the maximum value of rigidity is 100%, θ1Is 45 degrees,
Each stiffness at 60 degrees and 70 degrees is shown. With the wavy line in the figure
Enclosed area (θTwo/ Θ1If the ratio is 0.6-1.1)
If the bearing stiffness is greater than 95% of the maximum value
, We have θ 1And θTwoAxis even if it varies slightly
It can be seen that the receiving rigidity does not decrease rapidly.

【0026】上述したように、従来は溝傾斜角が30度
付近で軸受剛性が最大と言われてきた。しかし溝形状が
円弧状ならば、溝傾斜角を45度ないし70度付近に構
成することで、より大きな軸受剛性が得られ、耐衝撃性
および耐振動性に優れたモーターを提供することができ
ると言える。
As described above, conventionally, the bearing rigidity is said to be maximum when the groove inclination angle is around 30 degrees. However, if the groove shape is an arc shape, by configuring the groove inclination angle at around 45 degrees to 70 degrees, greater bearing rigidity can be obtained, and a motor excellent in shock resistance and vibration resistance can be provided. It can be said.

【0027】また、図10によると、溝傾斜角が10度
ないし35度の範囲は溝傾斜角と軸受け剛性が直線関係
にある。この範囲で溝傾斜角を設計している場合、溝傾
斜角が加工工程でばらつくと、それが直接に軸受け剛性
へ影響することが予想される。例えば、溝傾斜角が20
度と21度とでは軸受け剛性が1%異なる。現在の加工
技術のレベルでは溝傾斜角が±2度もばらつくとは考え
られにくいが、溝傾斜角が45度ないし70度の範囲で
は溝傾斜角に対して軸受け剛性がフラットなため、溝傾
斜角がばらついても軸受け剛性の変動は無視できる程度
であり、従来の10度ないし35度の範囲よりも溝傾斜
角のばらつきが鈍感であるという長所を持つ。よって従
来のような溝加工精度が必要なくなり、結果的に流体軸
受け装置のコストダウンも達成できることとなる。
According to FIG. 10, when the groove inclination angle is in the range of 10 ° to 35 °, the groove inclination angle and the bearing rigidity have a linear relationship. When the groove inclination angle is designed within this range, if the groove inclination angle varies in the machining process, it is expected that this directly affects the bearing rigidity. For example, when the groove inclination angle is 20
The bearing rigidity differs by 1% between the degrees and 21 degrees. At the current level of processing technology, it is unlikely that the groove inclination angle will vary by ± 2 degrees. However, when the groove inclination angle is in the range of 45 to 70 degrees, the bearing rigidity is flat with respect to the groove inclination angle. Even if the angle varies, the fluctuation of the bearing rigidity is negligible, and has an advantage that the variation of the groove inclination angle is less sensitive than the conventional range of 10 to 35 degrees. Therefore, the conventional groove machining accuracy is not required, and as a result, the cost of the fluid bearing device can be reduced.

【0028】加えて、これまでは溝傾斜角を10度ない
し35度と考えていたため、この溝傾斜角で得られる軸
受け剛性では設計条件が満たされない場合、精密加工技
術を駆使して小さな溝深さ、及び半径隙間を形成するこ
とで軸受け剛性の増加を図ってきた。そのために必然的
に加工コストが高いという課題があった。ところが溝傾
斜角度を45度ないし70度の範囲に設定すると軸受け
剛性が増加するので、溝深さ、及び半径隙間の加工に高
度な精密加工技術が必要でなくなり、この観点からも動
圧流体軸受け装置のコストダウンを達成できると考えら
れる。以上の結果から、流体軸受け装置を作製するのに
適した実施の形態について以下に説明する。
In addition, since the groove inclination angle was previously considered to be 10 degrees to 35 degrees, if the design conditions were not satisfied with the bearing stiffness obtained at this groove inclination angle, a small groove depth was obtained by making full use of precision machining technology. In addition, the rigidity of the bearing has been increased by forming a radial gap. Therefore, there is a problem that the processing cost is necessarily high. However, when the groove inclination angle is set in the range of 45 degrees to 70 degrees, the bearing rigidity increases, so that a high precision machining technique is not required for machining the groove depth and the radial gap. It is considered that the cost of the device can be reduced. Based on the above results, an embodiment suitable for manufacturing a fluid bearing device will be described below.

【0029】(実施の形態1)以下に、本発明の実施の
形態1にかかる流体軸受け装置について説明する。図1
は本実施の形態1による動圧型流体軸受け装置のモータ
ーの固定軸を中心とした左右対称な構造の半分を示す部
分断面図である。図において、シャーシ14には固定軸
10が圧入されており、かつ上部にはコイル13を巻き
付けたコアも固定されている。固定軸10の外周面には
軸方向に所定の間隔を保って上側ラジアル軸受け6、及
び下側ラジアル軸受け7が形成されている。このラジア
ル軸受けの形成方法は、例えば、特公平4−78364
号公報でも記述されているように、ガイドパイプの内面
に同軸嵌合された硬質ボールを軸部材10に押しつけて
回転前進させ、軸部材10に円弧状の溝を彫り込むもの
である。
(Embodiment 1) A fluid bearing device according to Embodiment 1 of the present invention will be described below. FIG.
FIG. 2 is a partial sectional view showing a half of a symmetrical structure about a fixed shaft of a motor of the dynamic pressure type fluid bearing device according to the first embodiment. In the figure, a fixed shaft 10 is press-fitted into a chassis 14, and a core around which a coil 13 is wound is also fixed to an upper portion. An upper radial bearing 6 and a lower radial bearing 7 are formed on the outer peripheral surface of the fixed shaft 10 at predetermined intervals in the axial direction. The method of forming this radial bearing is described in, for example, Japanese Patent Publication No. 4-78364.
As described in the publication, a hard ball coaxially fitted to the inner surface of the guide pipe is pressed against the shaft member 10 and rotated forward to engrave an arc-shaped groove in the shaft member 10.

【0030】また、上記固定軸10には半径方向に突出
したスラスト円盤2が設けられ、固定軸10に対して回
転自在なスリーブ4にはスラスト円盤2を覆うスラスト
カバー3が装着されている。潤滑油1は、固定軸10と
スラスト円盤2に対向するスリーブ4との間隙に充填さ
れている。マグネット12およびバックヨーク15を包
含したハブ11は上記スリーブ4と結合している。
The fixed shaft 10 is provided with a radially protruding thrust disk 2, and a sleeve 4 rotatable with respect to the fixed shaft 10 is provided with a thrust cover 3 for covering the thrust disk 2. The lubricating oil 1 is filled in a gap between the fixed shaft 10 and the sleeve 4 facing the thrust disk 2. The hub 11 including the magnet 12 and the back yoke 15 is connected to the sleeve 4.

【0031】モーターが回転を始める、すなわち、固定
軸10に対してスリーブ4が回転を始めると、上下のラ
ジアル軸受け6,7とスリーブ4との間の潤滑油1もス
リーブ4とともに回り始める。固定軸10の表面には、
固定軸10の軸線44と直角をなす線に対して、傾斜角
8(θ1)と傾斜角9(θ2)から形成されたくの字状の
複数の溝が軸方向に二個形成されている。これらの溝と
スリーブ4間に充填された潤滑油1が、スリーブ4の回
転によってくの字状の溝に沿って溝の中央部に寄せら
れ、大きな油圧を発生させる。この油圧によりスリーブ
は固定軸10に非接触で回転できるようになっている。
When the motor starts rotating, that is, when the sleeve 4 starts rotating with respect to the fixed shaft 10, the lubricating oil 1 between the upper and lower radial bearings 6, 7 and the sleeve 4 also starts to rotate together with the sleeve 4. On the surface of the fixed shaft 10,
With respect to a line perpendicular to the axis 44 of the fixed shaft 10, a plurality of U-shaped grooves formed at an inclination angle 8 (θ 1 ) and an inclination angle 9 (θ 2 ) are formed in the axial direction. I have. The lubricating oil 1 filled between the groove and the sleeve 4 is brought to the center of the groove along the dogleg-shaped groove by the rotation of the sleeve 4 and generates a large oil pressure. This oil pressure allows the sleeve to rotate without contact with the fixed shaft 10.

【0032】この構成のラジアル軸受けにおいて、軸部
材10の軸線に対して垂直なる断面において溝形状は円
弧状となっている。かつ前記の二つ溝傾斜角の関係が、
45度≦θ1≦70度、45度≦θ2≦70度、θ1=θ2
で形成される対称型のヘリングボーン溝の構造が、本発
明の特徴的な構造である。
In the radial bearing having this configuration, the groove shape is an arc shape in a cross section perpendicular to the axis of the shaft member 10. And the relationship between the two groove inclination angles is
45 degrees ≦ θ 1 ≦ 70 degrees, 45 degrees ≦ θ 2 ≦ 70 degrees, θ 1 = θ 2
The structure of the symmetrical herringbone groove formed by the formula (1) is a characteristic structure of the present invention.

【0033】すなわち、本実施の形態では、上述のよう
な構成とすることにより、図10において、溝傾斜角
(θ1,θ2)が45度ないし70度の範囲内である軸受
け剛性と、従来の10度ないし35度の範囲内であるも
のとを比較すると、ラジアル軸受けの軸受け剛性は約
1.3倍も大きくなる利点があることがわかる。例え
ば、溝傾斜角が20度の時の軸受け剛性が75%、これ
に対して溝傾斜角が55度の時の軸受け剛性は100%
であり、100%÷75%=1.33倍である。
That is, in the present embodiment, by adopting the above-described configuration, the bearing rigidity in which the groove inclination angles (θ 1 , θ 2 ) are in the range of 45 to 70 degrees in FIG. Comparing with the conventional one in the range of 10 degrees to 35 degrees, it is understood that there is an advantage that the bearing rigidity of the radial bearing is increased by about 1.3 times. For example, when the groove inclination angle is 20 degrees, the bearing rigidity is 75%, whereas when the groove inclination angle is 55 degrees, the bearing rigidity is 100%.
100% ÷ 75% = 1.33 times.

【0034】このようなラジアル軸受で大きな軸受け剛
性を得ることにより、動圧型流体軸受け装置を搭載した
モーターは耐衝撃特性、耐振動特性が向上し、結果とし
てこのモータを採用したハードディスクドライブや光デ
ィスクなど情報記録再生装置の耐衝撃特性、耐振動特性
が改善されることになる。
By obtaining a large bearing rigidity with such a radial bearing, a motor equipped with a dynamic pressure type fluid bearing device has improved shock resistance and vibration resistance. As a result, a hard disk drive, an optical disk or the like employing this motor has been developed. The shock resistance and vibration resistance of the information recording / reproducing apparatus are improved.

【0035】なお、本実施の形態では、ラジアル軸受け
6,7の溝を軸部材10側に形成した場合を示したが、
図5に示すように、スリーブ4部材側にラジアル軸受け
となる溝を形成しても、上述したのと同じ効果が得られ
る。
In this embodiment, the case where the grooves of the radial bearings 6 and 7 are formed on the shaft member 10 is shown.
As shown in FIG. 5, the same effect as described above can be obtained by forming a groove serving as a radial bearing on the side of the sleeve 4 member.

【0036】(実施の形態2)次に本発明の実施の形態
2にかかる流体軸受け装置について説明する。ヘリング
ボーン型のラジアル軸受けの軸受け剛性を求める基礎式
を記載した文献として、「動圧型溝付き軸受」(著者:
伊庭剛二、文献名 不二越技法 VOL45No.1
(1989)通巻101号)を挙げる。これによれば軸
受け剛性の元となる負荷容量Wは下記に示す数4式とな
る。ここで、μは流体の粘性係数、Rは軸部材の半径、
ωは角速度、Crは前述の半径隙間、εも前述の偏心
率、そしてW”が無次元負荷容量である。W”は該論文
にあるように、軸受け長さ,溝傾斜角,溝幅比,溝深
さ,半径隙間によって決まる定数である。
(Embodiment 2) Next, a fluid bearing device according to Embodiment 2 of the present invention will be described. "Dynamic pressure type grooved bearing" is a document that describes the basic formula for calculating the bearing stiffness of a herringbone type radial bearing (author:
Iba Koji, literature name Fujikoshi technique VOL45No. 1
(1989), Vol. 101). According to this, the load capacity W which is the basis of the bearing rigidity is represented by the following equation (4). Here, μ is the viscosity coefficient of the fluid, R is the radius of the shaft member,
ω is the angular velocity, Cr is the above-mentioned radial clearance, ε is the above-mentioned eccentricity, and W ″ is the dimensionless load capacity. W ″ is the bearing length, groove inclination angle, groove width ratio as described in the article. , Groove depth and radius gap.

【数4】 上記数4式はレイノルズ数Reが1より非常に小さい時
に成立するものである。
(Equation 4) The above equation (4) is satisfied when the Reynolds number Re is much smaller than 1.

【0037】課題を解決するための手段において提示し
た潤滑油および空気で、下記の数5式を用いてレイノル
ズ数を求める。この式は「粘性流体の力学」(生井武
文、井上雅弘共著:理工学社:61ページ)を引用し
た。なお、ここで、νは動粘性係数で、Uは軸部材の接
線速度である。
Using the lubricating oil and air presented in the means for solving the problem, the Reynolds number is determined using the following equation (5). This equation was quoted from "Mechanics of viscous fluid" (Takefumi Ikui and Masahiro Inoue: Rigakusha: page 61). Here, ν is the kinematic viscosity coefficient, and U is the tangential velocity of the shaft member.

【数5】 また、室温における潤滑油の粘性係数は20×10-3
a・secであり、比重は0.9とすると、動粘性係数
は22.2×10-62/secとなる。空気の場合は
粘性係数が1.884×10-6Pa・secで比重は
1.226×10 -3なので動粘性係数は15.012×
10-62/secである。
(Equation 5)The viscosity coefficient of the lubricating oil at room temperature is 20 × 10-3P
a · sec and the specific gravity is 0.9, the kinematic viscosity coefficient
Is 22.2 × 10-6mTwo/ Sec. In the case of air
The viscosity coefficient is 1.884 × 10-6The specific gravity is Pa · sec
1.226 × 10 -3So the kinematic viscosity coefficient is 15.012 ×
10-6mTwo/ Sec.

【0038】今、R=1.5×10-3m、回転数720
0rpmの時、U=Rω=1.13m/sであり、Cr
=5μmとすると、潤滑油でのレイノルズ数は1.35
×10-4で1より充分に小さく明らかな粘性流れであ
る。空気の時のレイノルズ数も1.99×10-4であ
り、潤滑油と同じ程度の粘性流れである。よって潤滑流
体が油と空気のどちらでも、上記数4式は成立すること
になる。
Now, R = 1.5 × 10 −3 m, rotation speed 720
At 0 rpm, U = Rω = 1.13 m / s, and Cr
= 5 μm, the Reynolds number of the lubricating oil is 1.35.
An apparent viscous flow that is sufficiently smaller than 1 at × 10 -4 . The Reynolds number in the case of air is also 1.99 × 10 −4, which is the same viscous flow as lubricating oil. Therefore, when the lubricating fluid is either oil or air, the above equation (4) is satisfied.

【0039】上記数4式において、W”は形状だけに起
因するファクターであり、粘性係数の影響を受けない。
よって実施の形態1に記載された、くの字形状のラジア
ル軸受けにおいて、潤滑流体を油から空気に変更した場
合は粘性係数の差によって剛性の絶対値は小さくなる
が、小さいなりに、くの字状の溝傾斜角が45度ないし
70度の範囲で軸受け剛性が大きいという傾向は維持さ
れることになる。なお、粘性係数の差で低下した軸受け
剛性は、モーターの回転数を大きくして補うことが多
く、本実施の形態においても同様に剛性を補うことがで
きる。
In the above equation (4), W ″ is a factor caused only by the shape and is not affected by the viscosity coefficient.
Therefore, in the case of the radial bearing having the V-shape described in the first embodiment, when the lubricating fluid is changed from oil to air, the absolute value of the rigidity becomes small due to the difference in the viscosity coefficient. The tendency that the bearing rigidity is large is maintained when the inclination angle of the U-shaped groove is in the range of 45 to 70 degrees. It should be noted that the bearing stiffness reduced by the difference in the viscosity coefficient is often compensated by increasing the number of rotations of the motor, and the stiffness can be similarly compensated in the present embodiment.

【0040】以上のように、実施の形態1において潤滑
流体を油から空気に変更した本実施の形態2によれば、
動圧型流体軸受け装置を搭載したモーターは、上記実施
の形態1と同様に、耐衝撃特性,耐振動特性に優れてお
り、結果としてこのモーターを採用したハードディスク
ドライブや光ディスクなど情報記録再生装置の耐衝撃特
性,耐振動特性が改善され、しかも、構成を簡略化で
き、製造においても工程を簡略化することがができる。
As described above, according to the second embodiment in which the lubricating fluid is changed from oil to air in the first embodiment,
The motor equipped with the dynamic pressure type fluid bearing device is excellent in shock resistance and vibration resistance similarly to the first embodiment, and as a result, the resistance of an information recording / reproducing device such as a hard disk drive or an optical disk using this motor is improved. The shock characteristics and the vibration resistance characteristics are improved, and the configuration can be simplified, and the manufacturing process can be simplified.

【0041】(実施の形態3)以下に、本発明の実施の
形態3による流体軸受け装置について、図2,図5,図
14を用いて説明する。図2は本実施の形態3による動
圧型流体軸受け装置のモーターの固定軸を中心とした左
右対称な構造の半分を示す部分断面図である。図に示す
ように、基本的な構成は実施の形態1と同じであるが、
本実施の形態3では、軸受け6a,7aの傾斜角θ2
θ1比が0.6ないし1.1の関係にあるθ2の傾斜角を
持つ非対称型のヘリングボーン溝に特徴がある。
(Embodiment 3) Hereinafter, a fluid bearing device according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a half of a symmetrical structure about a fixed shaft of a motor of the dynamic pressure type fluid bearing device according to the third embodiment. As shown in the figure, the basic configuration is the same as that of the first embodiment,
In the third embodiment, the inclination angles θ 2 /
theta 1 ratio is characterized in herringbone grooves asymmetrical type with the inclination angle of theta 2 in a relationship of from 0.6 1.1.

【0042】このような軸受け形状を形成することで、
上記実施の形態1と同様に、従来品よりも大きな軸受け
剛性が得られるとともに、潤滑油が下側ラジアル軸受け
側の軸受け開口部から流出するのを防止して、シール効
果を期待できる。
By forming such a bearing shape,
As in the first embodiment, a greater bearing rigidity than that of the conventional product can be obtained, and at the same time, the lubricating oil can be prevented from flowing out of the bearing opening on the lower radial bearing side, and a sealing effect can be expected.

【0043】図14は、くの字を形成する溝傾斜角θ1
とθ2がθ1≠θ2で上下非対称の場合の軸受け剛性を示
した図である。横軸はθ2とθ1の比、縦軸は軸受け剛性
の最大値を100%としたものであり、θ1が45度、
60度、70度での各剛性を表している。図中の波線で
囲んだ領域(θ2/θ1比が0.6ないし1.1)なら
ば、軸受け剛性は最大値に対して95%以上の大きな剛
性を持っている。これよりθ1=θ2の対称型のくの字で
なくとも、θ1が45度ないし70度でθ2/θ1比が
0.6ないし1.1ならば、大きな軸受け剛性が得られ
ることがわかる。また、θ1及びθ2が多少ばらついても
軸受け剛性が急激に低下しないということもわかる。
FIG. 14 shows a groove inclination angle θ 1 forming a dogleg.
FIG. 6 is a diagram showing bearing rigidity when θ 2 is θ 1 ≠ θ 2 and is vertically asymmetric. The horizontal axis theta 2 and theta 1 ratio, and the vertical axis is obtained by the maximum value of the bearing rigidity and 100%, theta 1 is 45 degrees,
Each stiffness at 60 degrees and 70 degrees is shown. In the region surrounded by the dashed line (the ratio θ 2 / θ 1 is 0.6 to 1.1), the bearing stiffness has a large stiffness of 95% or more of the maximum value. From this, even if the angle is not a symmetrical V-shape of θ 1 = θ 2 , a large bearing stiffness can be obtained if θ 1 is 45 to 70 degrees and the θ 2 / θ 1 ratio is 0.6 to 1.1. You can see that. It can also be seen that the bearing stiffness does not drop sharply even if θ 1 and θ 2 vary somewhat.

【0044】これに加えて、θ1≠θ2とすることで、ラ
ジアル軸受けの内部にわずかの圧力差を設けて、潤滑油
1を軸線方向に移動させる力を生じさせる効果がある。
詳述すると、上記のこの効果によって潤滑油1が軸受け
6a、7a内部に向かって移動する場合をポンプ・イン作
用、逆に軸受け外部に向かって流出する場合をポンプ・
アウト作用と呼ぶ。例えば、図2において、軸受け剛性
が最大値に達するまでの小さな溝傾斜角(およそ55度
以下)の範囲でθ2>θ1とすると、θ2側の軸受け剛性
がθ1と比較して大きくなる。軸受け剛性は軸受けの内
部圧力に面積を積したものであり、すなわち軸受け剛性
が大きいと潤滑油の圧力が大きくなるため、潤滑油は紙
面上で下から上へ流れるポンプ・インの作用を受けるこ
とになる。この作用によって潤滑油1が下側ラジアル軸
受け7a側の軸受け開口部から流出することを防止する
ことができる。
In addition, by setting θ 1 ≠ θ 2, there is an effect that a slight pressure difference is provided inside the radial bearing to generate a force for moving the lubricating oil 1 in the axial direction.
More specifically, a pump-in operation is performed when the lubricating oil 1 moves toward the inside of the bearings 6a and 7a due to the above effect, and a pump-in operation is performed when the lubricating oil 1 flows out toward the outside of the bearing.
Called out action. For example, in FIG. 2, if θ 2 > θ 1 in a range of a small groove inclination angle (about 55 degrees or less) until the bearing rigidity reaches the maximum value, the bearing rigidity on the θ 2 side is larger than θ 1. Become. The bearing stiffness is the product of the internal pressure of the bearing and the area.In other words, if the bearing stiffness is large, the pressure of the lubricating oil will increase, so the lubricating oil will be affected by the pump-in flowing from the bottom up on the paper. become. By this operation, the lubricating oil 1 can be prevented from flowing out of the bearing opening on the lower radial bearing 7a side.

【0045】一方、溝傾斜角が60度以上(軸受け剛性
が最大値を示す傾斜角より大きな角度領域)ではθ2
θ1で、潤滑油1は紙面上で下から上へ流れるポンプ・
インの作用を受けることになる。ただしポンプ・インの
作用が大きすぎると、スラスト軸受け側の軸受け開口部
から潤滑油が流出する恐れがあり、これに関してはスラ
スト軸受けのヘリングボーンでポンプ・インもしくはポ
ンプ・アウトの作用を作り、軸受け装置全体における潤
滑油圧力の釣り合いを取る必要がある。
On the other hand, when the groove inclination angle is 60 degrees or more (an angle region where the bearing rigidity is larger than the inclination angle at which the bearing rigidity shows the maximum value), θ 2 <
At θ 1 , the lubricating oil 1
In. However, if the action of the pump-in is too great, lubricating oil may flow out from the bearing opening on the thrust bearing side. In this regard, the pumping-in or pump-out action is created by the herringbone of the thrust bearing. It is necessary to balance the lubricating oil pressure in the entire device.

【0046】このように本実施の形態3によれば、ラジ
アル軸受け6a,7aを構成する傾斜角θ1とθ2を有す
るくの字状の複数の溝において、θ2>θ1となるように
することにより、ポンプ・イン作用を発生させるように
したから、高い軸受け剛性を確保しつつ、潤滑油1が下
側ラジアル軸受け7a側の軸受け開口部から流出するの
を防止し、オイルシール効果を期待することができる。
As described above, according to the third embodiment, θ 2 > θ 1 is satisfied in a plurality of U-shaped grooves having the inclination angles θ 1 and θ 2 constituting the radial bearings 6a and 7a. By doing so, the pump-in action is generated, so that the lubricating oil 1 is prevented from flowing out of the bearing opening on the lower radial bearing 7a side while securing high bearing rigidity, and an oil seal effect is obtained. Can be expected.

【0047】(実施の形態4)次に本発明の実施の形態
4にかかる流体軸受け装置について、図3を用いて説明
する。図3は本実施の形態4による動圧型流体軸受け装
置のモーターの固定軸を中心とした左右対称な構造の半
分を示す部分断面図である。図に示すように、基本的な
構成は実施の形態1と同じであるが、本実施の形態2で
は、軸受け6b,7bにおいて、それぞれの溝傾斜角が
45度≦θ1≦70度、及び45度≦θ2≦70度、加え
てθ1=θ2の関係を持つハの字状の溝形状を有している
のが特徴である。
(Fourth Embodiment) Next, a fluid bearing device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a half of a symmetrical structure about a fixed shaft of a motor of a dynamic pressure type fluid bearing device according to a fourth embodiment. As shown in the drawing, the basic configuration is the same as that of the first embodiment. However, in the second embodiment, in the bearings 6b and 7b, the respective groove inclination angles are 45 degrees ≦ θ 1 ≦ 70 degrees, and It is characterized by having a C-shaped groove shape having a relationship of 45 degrees ≦ θ 2 ≦ 70 degrees and θ 1 = θ 2 .

【0048】通常、ラジアル軸受け部分は上記実施の形
態1で述べたように、軸方向に上下二つのくの字状溝
(ヘリングボーン溝)で構成される。しかしながらモー
ターにおけるラジアル軸受け部分のスペースが少ない時
は、「ヘリングボーン溝付動圧気体軸受の不釣合振動に
関する研究」(市原 順一,日本機械学会論文集C編、
53巻495号、昭和62−11)にもあるように、ハ
の字状のラジアル軸受けひとつで構成される場合もあ
る。
Normally, as described in the first embodiment, the radial bearing portion is constituted by two upper and lower U-shaped grooves (herringbone grooves) in the axial direction. However, when there is little space in the radial bearing portion of the motor, "Study on unbalanced vibration of herringbone grooved hydrodynamic gas bearing" (Junichi Ichihara, Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, C,
As described in Vol. 53, No. 495, Showa 62-11), it may be constituted by a single U-shaped radial bearing.

【0049】本実施の形態4は、ハの字の溝傾斜角度を
45度ないし70度とすることで、従来からのハの字の
溝傾斜角度(10度ないし35度)と比較して、大きな
軸受け剛性が得られる作用をもつものである。
In the fourth embodiment, by setting the angle of the groove in the shape of a square to be 45 degrees to 70 degrees, the angle of the groove in the angle of the square is 10 to 35 degrees. It has an effect of obtaining a large bearing rigidity.

【0050】すなわち、ハの字状とくの字状では軸受け
長さが同じでも、正味の軸受け長さはハの字の方が短
い。したがって同一の軸受け長さならば、軸受け剛性の
絶対値はくの字状の溝が大きいことになる。しかしなが
ら軸受け剛性に関しては、溝傾斜角と軸受け長さとの関
係は独立しており、従来からの溝傾斜角度(10度ない
し35度)より本実施の形態4における45度ないし7
0度の方が良好であると言える。
That is, even if the bearing length is the same in the U-shape and the U-shape, the net bearing length is shorter in the U-shape. Therefore, if the bearing length is the same, the absolute value of the bearing stiffness will be larger in the V-shaped groove. However, regarding the bearing stiffness, the relationship between the groove inclination angle and the bearing length is independent, and is 45 to 7 degrees in the fourth embodiment from the conventional groove inclination angle (10 to 35 degrees).
It can be said that 0 degrees is better.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項1にかか
る流体軸受け装置によれば、円弧溝で形成されたラジア
ル軸受けにおいて、溝傾斜角を従来の10度ないし35
度の範囲から45度ないし70度の範囲に変更すること
により大きな軸受け剛性が得られるようになり、振動や
衝撃に強いモーターを提供することができるという効果
がある。また、軸受け剛性を大きくするために、従来は
精密加工技術を駆使して微小な溝深さ及び半径隙間を形
成していたが、本発明では溝傾斜角を変えるという簡単
な作業で対応できるのでコストダウンできるという効果
も得られる。さらに、溝傾斜角が45度ないし70度の
範囲では、加工上、溝傾斜角がばらついても軸受け剛性
にはほとんど影響しないので、さらに溝形成の作業に神
経を使う必要がなくなり、コストダウンの効果が大きく
なるとともに、動圧流体軸受け装置の性能のばらつきも
抑制できるという効果がある。
As described above, according to the fluid bearing device according to the first aspect of the present invention, in the radial bearing formed by the arc-shaped groove, the groove inclination angle is set to 10 degrees to 35 degrees in the related art.
By changing the range from 45 degrees to 70 degrees, a large bearing rigidity can be obtained, and there is an effect that a motor resistant to vibration and impact can be provided. In addition, in order to increase the bearing stiffness, a fine groove depth and a radial gap were conventionally formed by making full use of precision processing technology, but in the present invention, it is possible to respond by a simple operation of changing the groove inclination angle. The effect of cost reduction can also be obtained. Further, when the groove inclination angle is in the range of 45 ° to 70 °, even if the groove inclination angle varies in processing, the bearing rigidity is hardly affected. Therefore, it is not necessary to use a nerve for the groove forming operation, and the cost can be reduced. This has the effect of increasing the effect and suppressing the variation in the performance of the hydrodynamic bearing device.

【0052】また、本発明の請求項2にかかる流体軸受
け装置によれば、くの字を形成する一方の傾斜角θ1
45度ないし70度の範囲にある時に、他方の傾斜角θ
2はθ 2/θ1の比が0.6ないし1.1の関係をもつ角
度範囲とすることにより、必ずしもくの字状の溝を形成
する二つの角が同一でなくとも大きな軸受け剛性が得ら
れ、さらに軸受け内部にポンプ・インあるいはポンプ・
アウトの作用を発生させることが可能となり、別途シー
リング部材などを必要とすることなく潤滑油が軸受け開
口部から漏れるのを防止することができるという効果が
ある。
A fluid bearing according to claim 2 of the present invention.
According to the shaking device, one of the inclination angles θ forming the dogleg1But
When in the range of 45 to 70 degrees, the other inclination angle θ
TwoIs θ Two/ Θ1With a ratio of 0.6 to 1.1
To form a U-shaped groove
Large bearing stiffness even if the two corners are not the same
And pump-in or pump-
Out action can be generated,
Lubricating oil can be opened without the need for ring members
The effect of being able to prevent leakage from the mouth
is there.

【0053】また、本発明の請求項3にかかる流体軸受
け装置によれば、潤滑油の代わりに空気を用いた流体軸
受けのラジアル軸受け部において、ラジアル軸受け部を
構成するくの字状の溝の断面形状を円弧溝とし、その溝
傾斜角を45度ないし70度の範囲にすることで、大き
な軸受け剛性が得られ、振動や衝撃に強いモーターを提
供でき、構成を簡略化してコストダウンを図ることがで
きるという効果がある。
Further, according to the fluid bearing device of the third aspect of the present invention, in the radial bearing portion of the fluid bearing using air instead of the lubricating oil, the V-shaped groove forming the radial bearing portion is formed. By setting the cross-sectional shape to an arc groove and setting the groove inclination angle in the range of 45 to 70 degrees, a large bearing rigidity can be obtained, a motor resistant to vibration and impact can be provided, and the configuration is simplified to reduce costs. There is an effect that can be.

【0054】また、本発明の請求項4にかかる流体軸受
け装置によれば、ハの字状の溝傾斜角を45度ないし7
0度の範囲にすることで、大きな軸受け剛性を持たせ、
スペース的にヘリングボーン型のラジアル軸受けがふた
つ設置できないような小型モーターに実用的な軸受け剛
性を持つラジアル軸受けを提供することができるという
効果が得られる。
Further, according to the fluid bearing device of the fourth aspect of the present invention, the angle of inclination of the C-shaped groove is set to 45 degrees to 7 degrees.
By setting it to the range of 0 degrees, a large bearing rigidity is provided,
The effect is obtained that a radial bearing having practical bearing rigidity can be provided for a small motor in which two herringbone type radial bearings cannot be installed in terms of space.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1における流体軸受け装置
のモーターの固定軸を中心とした左右対称な構造の半分
を示す部分断面図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a half of a symmetrical structure about a fixed shaft of a motor of a fluid bearing device according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態2における流体軸受け装置
のモーターの固定軸を中心とした左右対称な構造の半分
を示す部分断面図である。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a half of a left-right symmetric structure centered on a fixed shaft of a motor of a fluid bearing device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態3における流体軸受け装置
のモーターの固定軸を中心とした左右対称な構造の半分
を示す部分断面図である。
FIG. 3 is a partial sectional view showing a half of a left-right symmetric structure centered on a fixed shaft of a motor of a fluid bearing device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】軸部材の軸線に対して垂直なる断面においてラ
ジアル軸受部の溝形状が矩形状に彫られた様子を誇張し
て描画した、従来からラジアル軸受の軸受剛性を計算す
る時に用いられる解析モデルを示す図である
FIG. 4 shows an exaggerated drawing of a rectangular shape of the groove shape of the radial bearing portion in a cross section perpendicular to the axis of the shaft member, which is conventionally used when calculating the bearing rigidity of a radial bearing. It is a figure showing a model

【図5】軸部材の軸線に対して垂直なる断面においてラ
ジアル軸受部の溝形状が円弧状に彫られた様子を誇張し
て描画した、溝がボール転造法で形成された時の溝形状
を表している図である。
FIG. 5 is an exaggerated drawing of the groove shape of the radial bearing portion formed in an arc shape in a cross section perpendicular to the axis of the shaft member, the groove shape when the groove is formed by ball rolling; FIG.

【図6】ラジアル軸受部を軸部材の軸線に対して垂直な
る断面に投射した場合、溝が円弧と矩形ではハッチング
した領域だけ溝の面積だけ差が生じることを説明するた
めの図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining that when a radial bearing is projected on a cross section perpendicular to the axis of a shaft member, a difference occurs only in the hatched region between the arc and the rectangle in the area of the groove.

【図7】ボール転造法でラジアル軸受の溝を形成する
時、溝傾斜角とともに溝幅比が連動することを説明する
ための図である
FIG. 7 is a view for explaining that a groove width ratio is linked with a groove inclination angle when a groove of a radial bearing is formed by a ball rolling method.

【図8】矩形状の溝形状で、溝幅比が0.6固定、スリ
ーブ径3.5mm、軸受長さ3mmのラジアル軸受で、
半径隙間Crが5μm及び7μmにおいて、溝傾斜角と
軸受剛性の関係を解析した結果を、軸受剛性の最大値を
100%として示した相対比較図である。
FIG. 8 is a radial bearing having a rectangular groove shape, a fixed groove width ratio of 0.6, a sleeve diameter of 3.5 mm, and a bearing length of 3 mm.
FIG. 9 is a relative comparison diagram showing the result of analyzing the relationship between the groove inclination angle and the bearing rigidity when the radial gap Cr is 5 μm and 7 μm, with the maximum value of the bearing rigidity being 100%.

【図9】円弧状の溝形状で、溝幅比が0.6固定、スリ
ーブ径3.5mm、軸受長さ3mmのラジアル軸受で、
半径隙間Crが5μm、6μm及び7μmにおいて、溝
傾斜角と軸受剛性の関係を解析した結果を、軸受剛性の
最大値を100%として示した相対比較図である。
FIG. 9 is a radial bearing having an arc-shaped groove shape, a fixed groove width ratio of 0.6, a sleeve diameter of 3.5 mm, and a bearing length of 3 mm.
FIG. 9 is a relative comparison diagram showing the result of analyzing the relationship between the groove inclination angle and the bearing rigidity when the radial gap Cr is 5 μm, 6 μm, and 7 μm, with the maximum value of the bearing rigidity being 100%.

【図10】円弧状の溝形状で、スリーブ径3.5mm、
軸受長さ3mmのラジアル軸受で、図7に示した溝傾斜
角と溝幅比の解析条件にて、半径隙間Crが3.25μ
m、5μm、6μm及び7μmにおいて、溝傾斜角と軸
受剛性の関係を解析した結果を、軸受剛性の最大値を1
00%として示した相対比較図である。
FIG. 10 is an arc-shaped groove shape having a sleeve diameter of 3.5 mm,
A radial bearing having a bearing length of 3 mm and a radial gap Cr of 3.25 μm under the analysis conditions of the groove inclination angle and the groove width ratio shown in FIG.
The results of analyzing the relationship between the groove inclination angle and the bearing rigidity at m, 5 μm, 6 μm, and 7 μm indicate that the maximum value of the bearing rigidity is 1
It is a relative comparison figure shown as 00%.

【図11】図8、図9、図10で計算された結果の中
で、半径隙間Cr=5μmのデータについて軸受剛性を
絶対値でプロットした図である。
FIG. 11 is a diagram in which bearing stiffness is plotted as an absolute value with respect to data of a radial gap Cr = 5 μm in the results calculated in FIGS. 8, 9 and 10;

【図12】ボール転造法でスリーブ部材に溝を形成する
方法を説明するための図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining a method of forming a groove in a sleeve member by a ball rolling method.

【図13】軸受剛性の解析に代入すべき各寸法を表した
図である。
FIG. 13 is a diagram showing dimensions to be substituted into an analysis of bearing stiffness.

【図14】円弧状の溝形状で、溝幅比は0.6固定、ス
リーブ径3.5mm、軸受長さ3mmのラジアル軸受
で、半径隙間Crが5μm、6μm及び7μmにおい
て、くの字を形成する二つの溝傾斜角(θ1、θ2)の
比θ2/θ1と、軸受剛性の関係を解析した結果を、軸受
剛性の最大値を100%として示した相対比較図であ
る。
FIG. 14 is a radial bearing having an arc-shaped groove shape, a groove width ratio of 0.6 fixed, a sleeve diameter of 3.5 mm, and a bearing length of 3 mm, and a letter C in a radial gap Cr of 5 μm, 6 μm and 7 μm. FIG. 10 is a relative comparison diagram showing a result of analyzing a relationship between a ratio θ 2 / θ 1 of two groove inclination angles (θ 1 , θ 2 ) to be formed and a bearing rigidity with a maximum value of the bearing rigidity being 100%.

【図15】従来の流体軸受け装置において、流体軸受装
置のモーターの固定軸を中心とした左右対称な構造の半
分を示す部分断面図である。
FIG. 15 is a partial cross-sectional view showing a half of a left-right symmetric structure centered on a fixed shaft of a motor of a fluid bearing device in a conventional fluid bearing device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 潤滑油 2 スラスト円板 3 スラストカバー 4 スリーブ 5 潤滑油溜め部 6 上側ラジアル軸受け部 7 下側ラジアル軸受け部 8 溝傾斜角θ1 9 溝傾斜角θ2 10 軸部材 11 ハブ 12 マグネット 13 コイル 14 シャーシ 15 バックヨーク 21 溝深さ 22 半径隙間Cr 23 軸部材の半径 24 スリーブ部材の半径 25 溝部分の角度 26 溝でない部分の角度 27 軸部材の軸線 28 円弧部分の曲率半径 29 同一溝幅比における円弧溝と矩形溝の差異 31 ガイドピン 32 硬質ボール 33 スリーブ部材 34 溝傾斜角θ1 35 ボール径 36 ボールの突き出し量 41 軸受け長さ 42 軸受け下端よりくの字の先端までの長さ 43 スリーブ部材の軸線 44 軸部材の軸線 45 偏心量ΔEREFERENCE SIGNS LIST 1 lubricating oil 2 thrust disk 3 thrust cover 4 sleeve 5 lubricating oil reservoir 6 upper radial bearing 7 lower radial bearing 8 groove inclination angle θ 1 9 groove inclination angle θ 2 10 shaft member 11 hub 12 magnet 13 coil 14 Chassis 15 Back yoke 21 Groove depth 22 Radial gap Cr 23 Radius of shaft member 24 Radius of sleeve member 25 Angle of groove portion 26 Angle of non-groove portion 27 Axis of shaft member 28 Radius of curvature of arc portion 29 At the same groove width ratio Difference between arc-shaped groove and rectangular groove 31 Guide pin 32 Hard ball 33 Sleeve member 34 Groove inclination angle θ1 35 Ball diameter 36 Ball protrusion amount 41 Bearing length 42 Length from the lower end of bearing to the end of the letter 43 Sleeve member Axis 44 Axis of shaft member 45 Eccentricity ΔE

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 潤滑油を介してスリーブ部材と接触し、
該スリーブ部材に対して相対的に回転自在である軸部材
とからなる流体軸受け装置であって、 上記スリーブ部材の内周面および軸部材の外周面のいず
れか一方の回転摺動面に形成されたラジアル軸受け部を
有し、該ラジアル軸受け部は上記軸部材の軸線と直角を
なす線を中心として回転軸方向に沿った略くの字状の複
数の溝からなり、 該複数の溝は、上記軸部材の軸線と直角をなす線を対称
にして片側45度ないし70度の傾斜角を有した対称形
状のくの字状の溝であり、かつ上記軸部材の軸線に対し
て垂直なる断面において上記溝形状が円弧状に彫られて
いる、ことを特徴とする流体軸受け装置。
Claims: 1. Contact with a sleeve member via lubricating oil,
A fluid bearing device comprising a shaft member that is rotatable relative to the sleeve member, wherein the fluid bearing device is formed on one of a rotation sliding surface of an inner peripheral surface of the sleeve member and an outer peripheral surface of the shaft member. A radial bearing portion, the radial bearing portion comprises a plurality of substantially U-shaped grooves along the rotation axis direction about a line perpendicular to the axis of the shaft member, the plurality of grooves, A symmetrical U-shaped groove having a tilt angle of 45 to 70 degrees on one side by symmetrically forming a line perpendicular to the axis of the shaft member, and a cross section perpendicular to the axis of the shaft member. 3. The fluid bearing device according to claim 1, wherein the groove shape is carved in an arc shape.
【請求項2】 潤滑油を介してスリーブ部材と接触し、
該スリーブ部材に対して相対的に回転自在である軸部材
とからなる流体軸受け装置であって、 上記スリーブ部材の内周面および軸部材の外周面のいず
れか一方の回転摺動面に形成されたラジアル軸受け部を
有し、該ラジアル軸受け部は上記軸部材の軸線と直角を
なす線を中心として回転軸方向に沿った略くの字状の複
数の溝からなり、 該複数の溝は、該くの字を形成する一方の溝の傾斜角θ
1が上記軸部材の軸線と直角をなす線を対称にして45
度ないし70度の範囲にある時に、他方の溝の傾斜角θ
2はθ2/θ1の比が0.6ないし1.1の関係をもつ角
度範囲であり、かつ上記軸部材の軸線に対して垂直なる
断面において溝形状が円弧状に彫られている、ことを特
徴とする流体軸受け装置。
2. Contacting a sleeve member via a lubricating oil,
A fluid bearing device comprising a shaft member that is rotatable relative to the sleeve member, wherein the fluid bearing device is formed on one of a rotation sliding surface of an inner peripheral surface of the sleeve member and an outer peripheral surface of the shaft member. A radial bearing portion, the radial bearing portion comprises a plurality of substantially U-shaped grooves along the rotation axis direction about a line perpendicular to the axis of the shaft member, the plurality of grooves, The inclination angle θ of one groove forming the U-shape
1 is a symmetrical line perpendicular to the axis of the shaft member, and 45
When the angle is in the range of 70 to 70 degrees, the inclination angle θ of the other groove is
2 is an angle range in which a ratio of θ 2 / θ 1 has a relationship of 0.6 to 1.1, and a groove shape is engraved in a cross section perpendicular to the axis of the shaft member, A fluid bearing device characterized by the above-mentioned.
【請求項3】 スリーブ部材と接触し、該スリーブ部材
に対して相対的に回転自在である軸部材とからなる流体
軸受け装置であって、 上記スリーブ部材の内周面および軸部材の外周面のいず
れか一方の回転摺動面に形成されたラジアル軸受け部を
有し、該ラジアル軸受け部は上記軸部材の軸線と直角を
なす線を中心として回転軸方向に沿った略くの字状の複
数の溝からなり、 該複数の溝は、上記軸部材の軸線と直角をなす線を対称
にして片側45度ないし70度の傾斜角を有した対称形
状のくの字状の溝であり、かつ上記軸部材の軸線に対し
て垂直なる断面において上記溝形状が円弧状に彫られ、
上記軸部材とスリーブ部材の隙間に空気が潤滑流体とし
て充填されている、ことを特徴とする気体軸受け装置。
3. A fluid bearing device comprising: a shaft member that is in contact with a sleeve member and is rotatable relative to the sleeve member, wherein the inner peripheral surface of the sleeve member and the outer peripheral surface of the shaft member A radial bearing portion formed on one of the rotary sliding surfaces, wherein the radial bearing portion has a plurality of substantially rectangular shapes along the rotation axis direction about a line perpendicular to the axis of the shaft member; The plurality of grooves are symmetrical U-shaped grooves having a tilt angle of 45 to 70 degrees on one side by symmetrically forming a line perpendicular to the axis of the shaft member, and In a cross section perpendicular to the axis of the shaft member, the groove shape is carved in an arc shape,
A gas bearing device, wherein a gap between the shaft member and the sleeve member is filled with air as a lubricating fluid.
【請求項4】 潤滑油を介してスリーブ部材と接触し、
該スリーブ部材に対して相対的に回転自在である軸部材
とからなる流体軸受け装置であって、 上記スリーブ部材の内周面および軸部材の外周面のいず
れか一方の回転摺動面に形成されたラジアル軸受け部を
有し、該ラジアル軸受け部は上記軸部材の軸線と直角を
なす線を中心として回転軸方向に沿った略ハの字状の複
数の溝からなり、 該複数の溝は、上記軸部材の軸線と直角をなす線を対称
にして片側45度ないし70度の傾斜角を有した対称形
状のハの字状の溝であり、かつ上記軸部材の軸線に対し
て垂直なる断面において上記溝形状が円弧状に彫られて
いることを特徴とする流体軸受け装置。
4. Contacting the sleeve member via lubricating oil,
A fluid bearing device comprising a shaft member that is rotatable relative to the sleeve member, wherein the fluid bearing device is formed on one of a rotation sliding surface of an inner peripheral surface of the sleeve member and an outer peripheral surface of the shaft member. A radial bearing portion, the radial bearing portion comprises a plurality of substantially C-shaped grooves along a rotational axis direction around a line perpendicular to the axis of the shaft member, the plurality of grooves, A symmetrical C-shaped groove having an inclination angle of 45 to 70 degrees on one side with respect to a line perpendicular to the axis of the shaft member, and a cross section perpendicular to the axis of the shaft member 3. The fluid bearing device according to claim 1, wherein the groove shape is carved in an arc shape.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020165471A (en) * 2019-03-29 2020-10-08 日本電産株式会社 Gas dynamic pressure bearing, motor and blower

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