JP2002139028A

JP2002139028A - 動圧型軸受ユニット

Info

Publication number: JP2002139028A
Application number: JP2001155930A
Authority: JP
Inventors: Natsuhiko Mori; 夏比古森
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2000-08-23
Filing date: 2001-05-24
Publication date: 2002-05-17

Abstract

(57)【要約】【課題】ラジアル軸受隙間やスラスト軸受隙間の隙間
管理を適正化し、高回転精度の動圧型軸受ユニットを提
供する。【解決手段】軸部材３の軸部３ａ外周に対するフラン
ジ部３ｂの両端面３b1、３b2の直角度をそれぞれ０．０
０１ｍｍ以下、フランジ部３ｂの両端面３b1、３b2の平
面度をそれぞれ０．００１ｍｍ以下、軸受部材７の端面
７ｂの軸受部材７内周に対する直角度を０．００２ｍｍ
以下、当該端面７ｂの平面度を０．００１５ｍｍ以下、
底部５１の内面５１ａの平面度を０．００２ｍｍ以下に
それぞれ設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動圧型軸受ユニッ
トに関するものである。この軸受ユニットは、特に情報
機器、例えばＨＤＤ、ＦＤＤ等の磁気ディスク装置、Ｃ
Ｄ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の光ディスク装置、Ｍ
Ｄ、ＭＯ等の光磁気ディスク装置などのスピンドルモー
タ、あるいはレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴ
ンスキャナモータなどのスピンドル支持用として好適な
ものである。

【０００２】

【従来の技術】上記各種情報機器のスピンドルモータに
は、高回転精度の他、高速化、低コスト化、低騒音化な
どが求められている。これらの要求性能を決定づける構
成要素の一つに当該モータのスピンドルを支持する軸受
があり、近年では、この種の軸受として上記要求性能に
優れた特性を有する動圧型軸受の使用が検討され、ある
いは実際に使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年の上記情報機器用
のスピンドルモータでは、情報記録密度の増大や高速回
転化等を図るべく高回転精度がより一層強く求められて
おり、この要請に応えるべく、上記スピンドルモータに
組込まれる動圧型軸受についてもさらなる高回転精度が
求められている。

【０００４】動圧型軸受の回転精度を大きく左右する要
因として、動圧を生じるラジアル軸受隙間やスラスト軸
受隙間での隙間管理が重要であると考えられる。

【０００５】本発明の課題は、ラジアル軸受隙間やスラ
スト軸受隙間の隙間管理を適正化した高回転精度の動圧
型軸受ユニットを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、軸部およびフランジ部を有する軸部材
と、軸部材の外周に配置した軸受部材と、動圧溝を有す
る軸受面および軸受面に面した軸受隙間をそれぞれに備
え、軸部材と軸受部材との相対回転時に軸受隙間に発生
した動圧で軸部材をラジアル方向およびスラスト方向に
非接触支持するラジアル軸受部およびスラスト軸受部と
を備えた動圧型軸受ユニットにおいて、軸部材の軸部外
周に対するフランジ部の両端面の直角度をそれぞれ０．
００１ｍｍ以下とし、かつフランジ部の両端面の平面度
をそれぞれ０．００１ｍｍ以下とした。この発明におけ
る「軸受部材」には、ラジアル軸受面およびスラスト軸
受面を有する軸受部材をハウジングに固定した構成、ラ
ジアル軸受面およびスラスト軸受面をハウジングに直接
形成した構成が含まれる。

【０００７】この場合、フランジ部の両端面のうち一方
とスラスト軸受隙間を介して対向する軸受部材の端面
の、軸受部材の内周に対する直角度を０．００２ｍｍ以
下で、かつその平面度を０．００１５ｍｍ以下とするの
が望ましい。また、フランジ部の他方の端面とスラスト
軸受隙間を介して対向する面の平面度を０．００２ｍｍ
以下とするのが望ましい。

【０００８】また、本発明では、底部を有するハウジン
グと、ハウジングの内周に固定された軸受部材と、軸受
部材の内周に挿通される軸部、およびフランジ部を有す
る軸部材と、軸受部材の内周と軸部材の軸部の外周との
間に設けられ、ラジアル軸受隙間に発生する動圧で軸部
材をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部と、
軸部材のフランジ部の両端面と、これに対向する軸受部
材の端面およびハウジングの底部の内面との間にそれぞ
れ設けられ、スラスト軸受隙間に発生する動圧で軸部材
をスラスト方向に非接触支持するスラスト軸受部とを備
えた動圧型軸受ユニットにおいて、ハウジングの底部の
内面と外面との平行度を０．００５ｍｍ以下とした。

【０００９】上記構成に加え、軸部材の軸部外周に対す
るフランジ部の両端面の直角度をそれぞれ０．００１ｍ
ｍ以下とし、かつフランジ部の両端面の平面度をそれぞ
れ０．００１ｍｍ以下とすることができる。さらに、フ
ランジ部の両端面のうち一方とスラスト軸受隙間を介し
て対向する軸受部材の端面の、軸受部材の内周に対する
直角度を０．００２ｍｍ以下とし、かつその平面度を
０．００１５ｍｍ以下とすることができる。さらに、ハ
ウジングの底部の内面の平面度を０．００２ｍｍ以下と
することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１を参照しながら、本発明に係
る動圧型軸受ユニットの実施形態を説明する。

【００１１】軸受ユニット１は、軸部材３と、有底円筒
状のいわゆる袋型ハウジング５と、軸受部材７と、軸受
部材７の一端側（ハウジング５の開口側をいう）を密封
するシールワッシャ等のシール部材９とを主な構成要素
とする。軸部材３は、軸部３ａと、軸部３ａの一端部に
設けられたフランジ部３ｂとを有し、軸部３ａを軸受部
材７の内周に、フランジ部３ｂを軸受部材７の端面７ａ
とハウジング５の底部５１との間に配置してユニット内
に収容される。ハウジング５の底部５１は、ハウジング
５の一端開口部を閉塞するもので、ハウジング５と一体
形成する他、別体の底蓋部材で形成してもよい。

【００１２】軸受部材７は、軟質金属や油を含浸させた
焼結金属等で形成される。軸受部材７の内周には、複数
の動圧溝を有するラジアル軸受面１１aがプレス加工に
よる転写、転造等によって形成され、これより軸部材３
と軸受部材７の相対回転時（本実施形態では軸部材３の
回転時）に、ラジアル軸受面１１aと軸部３ａの外周面
との間のラジアル軸受隙間Ｃｒに満たされた流体（例え
ば潤滑油）の動圧が生じ、この動圧作用によって軸部３
ａをラジアル方向で非接触支持するラジアル軸受部１１
が構成される。

【００１３】フランジ部３ｂの軸方向両側には、軸方向
の隙間であるスラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2が設けられ
る。スラスト軸受隙間Ｃs1は、フランジ部３ｂの一方の
端面３b1とこれに対向する軸受部材７の端面７ａとの間
に形成され、他方のスラスト軸受隙間Ｃs2は、フランジ
部３ｂの他方の端面３b2と、ハウジング５の底部５１の
内面５１aとの間に形成される。スラスト軸受隙間Ｃs
1、Ｃs2に面する端面、例えばフランジ部３ｂの両端面
３b1、３b2には、それぞれ動圧発生用の動圧溝を有する
スラスト軸受面1３ａ、１３ｂが形成され、これより上
記回転時には、スラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2に上記流体
動圧が発生し、フランジ部３ｂをスラスト方向両側から
非接触支持するスラスト軸受部１３が構成される。

【００１４】上記ラジアル軸受面1１ａおよびスラスト
軸受面1３ａ、１３ｂの動圧溝形状は任意に選択するこ
とができ、公知のへリングボーン型、スパイラル型、ス
テップ型、多円弧型等の何れかを選択し、あるいはこれ
らを適宜組合わせて使用することができる。

【００１５】ところで、情報機器の一種であるＨＤＤで
は、さらなる大容量化のため、数万ｔｐｉ（Track per
inch）のものが開発されつつある。例えば２０，０００
ｔｐｉのＨＤＤは、トラック間距離が１．２７μｍであ
るが、その場合のスピンドルモータの非繰返しラジアル
振れ（ＮＲＲＯ）としては、その１０分の１程度以下
（０．１３μｍ以下）が求められている。

【００１６】現在では、５０，０００ｔｐｉ程度のＨＤ
Ｄが実用化されつつあり、その場合のＮＲＲＯとして
は、０．０５μｍ以下が要求されている。図２は、軸部
３ａの外周とフランジ部３ｂの端面の直角度を異ならせ
た場合のラジアルＮＲＲＯの変化を測定した結果を示し
ているが、この図よりＮＲＲＯを０．０５μｍ以下に抑
えるためには、直角度として１μｍ以下が必要となるこ
とが理解できる。よって、軸部材３の軸部３ａ外周に対
するフランジ部３ｂの両端面３b1、３b2の直角度はそれ
ぞれ０．００１ｍｍ以下（望ましくは０．０００５ｍｍ
以下）に設定するのが望ましい。

【００１７】直角度を規定するだけでは、スラスト軸受
隙間Ｃｓ１を適正値に管理することが難しい。かかる観
点から、フランジ部３ｂの両端面３b1、３b2の平面度
は、それぞれ０．００１ｍｍ以下（望ましくは０．００
０５ｍｍ以下）に設定するのが望ましい。

【００１８】ここで「直角度」とは、直角であるべき所
定平面と基準面との組み合せにおいて、基準面に対して
幾何学的に直角な幾何学平面からの、上記所定表面のず
れの大きさをいう。これは、例えば軸部材３を軸心を中
心として回転させながらフランジ部両端面３b1、３b2に
それぞれ接触子を接触させ、それぞれの端面３b1、３b2
の振れ幅（最大値）を測定することによって表される。
また、「平面度」とは、測定表面における最大凸部と最
小凹部との間の高低差を意味する。何れの場合も対象と
なる平面に動圧溝が存在する場合は、動圧溝間の背
（山）の部分を結んだ仮想平面を基準とする（以下、同
じ）。

【００１９】また、フランジ部３ｂの両端面３b1、３b2
のうち、一方の端面３b1に対向する軸受部材７の端面７
ａの、軸受部材７の内周に対する直角度が０．００２ｍ
ｍ以下（望ましくは０．００１５ｍｍ以下）に設定さ
れ、かつ当該端面７ａの平面度が０．００１５ｍｍ以下
（望ましくは０．００１ｍｍ以下）に設定される。

【００２０】また、フランジ部３ｂの他方の端面３b2と
スラスト軸受隙間Ｃs2を介して対向する底部５１の内面
５１ａの平面度が０．００２ｍｍ以下（０．００１５ｍ
ｍ以下）に設定される。

【００２１】以上のように直角度および平面度を規定す
ることにより、ラジアル軸受隙間Crおよびスラスト軸受
隙間Ｃs1、Ｃs2が適正値に確保され、軸受回転中の軸部
３ａと軸受部材７との接触、あるいはフランジ部３ｂと
軸受部材７や底部５１との接触を防止し、また、軸受隙
間内に軸支持に十分な動圧を発生させることが可能とな
り、高回転精度が達成される。

【００２２】さらに、底部５１の内面５１ａと外面５１
ｂとの平行度を０．００５ｍｍ以下（望ましくは０．０
０３ｍｍ以下）に設定することにより、軸受ユニット１
の組立時における組立精度を確保することができる。

【００２３】ここで「平行度」とは、平行であるべき２
つの平面の組み合せにおいて、一方を基準面として、こ
の基準平面と幾何学的に平行な幾何学平面からの、他方
の平面のずれの大きさをいう。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、所定部位の直角度および
平面度を所定値内に管理することにより、ラジアル軸受
隙間およびスラスト軸受隙間が適正値に確保され、軸部
材と軸受部材との相対回転時における、軸受面同士の接
触や軸受隙間内での動圧不足による不安定回転が防止さ
れるので、トルクロスやトルク変動を抑えて高い回転精
度を得ることができる。また、ハウジングの底部の内面
と外面との平行度を所定値内に管理することにより、組
立時における組立精度を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る動圧型軸受ユニットの断面図であ
る。

【図２】軸部の外周とフランジ部の端面の直角度と、ラ
ジアルＮＲＲＯとの関係を示す図である。

【符号の説明】

１動圧型軸受ユニット３軸部材３ａ軸部３ｂフランジ部５ハウジング５１底部５１ａ内面５１ｂ外面７軸受部材７ａ端面１１ラジアル軸受部１１ａラジアル軸受面１３スラスト軸受部１３ａスラスト軸受面１３ｂスラスト軸受面Ｃｒラジアル軸受隙間Ｃs1 スラスト軸受隙間Ｃs2 スラスト軸受隙間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸部およびフランジ部を有する軸部材
と、軸部材の外周に配置した軸受部材と、動圧溝を有す
る軸受面および軸受面に面した軸受隙間をそれぞれに備
え、軸部材と軸受部材との相対回転時に軸受隙間に発生
した動圧で軸部材をラジアル方向およびスラスト方向に
非接触支持するラジアル軸受部およびスラスト軸受部と
を備えた動圧型軸受ユニットにおいて、軸部材の軸部外周に対するフランジ部の両端面の直角度
がそれぞれ０．００１ｍｍ以下で、かつフランジ部の両
端面の平面度がそれぞれ０．００１ｍｍ以下であること
を特徴とする動圧型軸受ユニット。
【請求項２】フランジ部の両端面のうち一方とスラス
ト軸受隙間を介して対向する軸受部材の端面の、軸受部
材の内周に対する直角度が０．００２ｍｍ以下で、かつ
その平面度が０．００１５ｍｍ以下である請求項１記載
の動圧型軸受ユニット。
【請求項３】フランジ部の他方の端面とスラスト軸受
隙間を介して対向する面の平面度が０．００２ｍｍ以下
である請求項１又は２記載の動圧型軸受ユニット。
【請求項４】底部を有するハウジングと、ハウジングの内周に固定された軸受部材と、軸受部材の内周に挿通される軸部、およびフランジ部を
有する軸部材と、軸受部材の内周と軸部材の軸部の外周との間に設けら
れ、ラジアル軸受隙間に発生する動圧で軸部材をラジア
ル方向に非接触支持するラジアル軸受部と、軸部材のフランジ部の両端面と、これに対向する軸受部
材の端面およびハウジングの底部の内面との間にそれぞ
れ設けられ、スラスト軸受隙間に発生する動圧で軸部材
をスラスト方向に非接触支持するスラスト軸受部とを備
えた動圧型軸受ユニットにおいて、ハウジングの底部の内面と外面との平行度が０．００５
ｍｍ以下であることを特徴とする動圧型軸受ユニット。
【請求項５】軸部材の軸部外周に対するフランジ部の
両端面の直角度がそれぞれ０．００１ｍｍ以下で、かつ
フランジ部の両端面の平面度がそれぞれ０．００１ｍｍ
以下である請求項４記載の動圧型軸受ユニット。
【請求項６】フランジ部の両端面のうち一方とスラス
ト軸受隙間を介して対向する軸受部材の端面の、軸受部
材の内周に対する直角度が０．００２ｍｍ以下で、かつ
その平面度が０．００１５ｍｍ以下である請求項４又は
５記載の動圧型軸受ユニット。
【請求項７】ハウジングの底部の内面の平面度が０．
００２ｍｍ以下である請求項４から６の何れかに記載の
動圧型軸受ユニット。