JP2002139041A - 動圧型軸受ユニット - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ハウジング内での油とシール部材との接触を
防止して油漏れを防ぐ。 【解決手段】 ハウジング３の内周に含油焼結金属から
なる軸受部材２を配置し、軸１の回転で軸受隙間Ｃに生
じた油の動圧により軸１を非接触支持する。ハウジング
３の開口部はシール部材２１でシールし、ハウジング底
部の軸１、軸受部材２、およびハウジング３で囲まれた
密閉空間１８を外気に開放する通気路１９を設ける。ハ
ウジング３の内周と軸受部材２の外周間のハウジング開
口側端部に、通気路１９と連通する油溜まり部２３を設
ける。
防止して油漏れを防ぐ。 【解決手段】 ハウジング３の内周に含油焼結金属から
なる軸受部材２を配置し、軸１の回転で軸受隙間Ｃに生
じた油の動圧により軸１を非接触支持する。ハウジング
３の開口部はシール部材２１でシールし、ハウジング底
部の軸１、軸受部材２、およびハウジング３で囲まれた
密閉空間１８を外気に開放する通気路１９を設ける。ハ
ウジング３の内周と軸受部材２の外周間のハウジング開
口側端部に、通気路１９と連通する油溜まり部２３を設
ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高回転精度、高速
安定性、高耐久性、低騒音性等に優れた特性を有する動
圧型軸受ユニットに関し、特に情報機器用スピンドルモ
ータのスピンドル支持用に好適な軸受ユニットに関す
る。ここでいう「情報機器用スピンドルモータ」には、
例えば、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭなど
の光ディスク、ＭＯなどの光磁気ディスク、ＨＤＤなど
の磁気ディスクを駆動するスピンドルモータ、あるいは
レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）や複写機のポリゴンス
キャナモータなどが含まれる。
安定性、高耐久性、低騒音性等に優れた特性を有する動
圧型軸受ユニットに関し、特に情報機器用スピンドルモ
ータのスピンドル支持用に好適な軸受ユニットに関す
る。ここでいう「情報機器用スピンドルモータ」には、
例えば、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭなど
の光ディスク、ＭＯなどの光磁気ディスク、ＨＤＤなど
の磁気ディスクを駆動するスピンドルモータ、あるいは
レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）や複写機のポリゴンス
キャナモータなどが含まれる。
【０００２】
【従来の技術】近年、上記各種情報機器用スピンドルモ
ータやポリゴンスキャナモータのスピンドル支持用の軸
受として、動圧型軸受が注目されている。この動圧型軸
受は、軸受隙間に生じた潤滑油の動圧効果で軸を非接触
支持するものであるが、その中でも、図７に示すよう
に、軸受部材５２として潤滑油や潤滑グリースを含浸さ
せた焼結金属を使用する動圧型焼結含油軸受は、コスト
面などに優れた利点を備えるため、上記スピンドルモー
タやポリゴンスキャナモータ用の軸受としてさらに広範
な利用が期待されている。
ータやポリゴンスキャナモータのスピンドル支持用の軸
受として、動圧型軸受が注目されている。この動圧型軸
受は、軸受隙間に生じた潤滑油の動圧効果で軸を非接触
支持するものであるが、その中でも、図７に示すよう
に、軸受部材５２として潤滑油や潤滑グリースを含浸さ
せた焼結金属を使用する動圧型焼結含油軸受は、コスト
面などに優れた利点を備えるため、上記スピンドルモー
タやポリゴンスキャナモータ用の軸受としてさらに広範
な利用が期待されている。
【０００３】この動圧型の焼結含油軸受は、潤滑油が軸
受隙間Ｃと軸受部材５２の内部とを循環する点に特色が
ある。つまり、軸受ユニットの昇温や軸５１の回転に伴
う圧力発生により軸受部材５２の内部から滲み出した油
は、傾斜した動圧溝５５の作用によって軸受面に引き込
まれて動圧作用を呈し、軸受面の正圧によって軸受面の
細孔から軸受部材５２の内部に還流し、その後、再び軸
受部材５２の表面から滲み出すというサイクルを繰り返
す。
受隙間Ｃと軸受部材５２の内部とを循環する点に特色が
ある。つまり、軸受ユニットの昇温や軸５１の回転に伴
う圧力発生により軸受部材５２の内部から滲み出した油
は、傾斜した動圧溝５５の作用によって軸受面に引き込
まれて動圧作用を呈し、軸受面の正圧によって軸受面の
細孔から軸受部材５２の内部に還流し、その後、再び軸
受部材５２の表面から滲み出すというサイクルを繰り返
す。
【０００４】ところで、潤滑油の滲み出しは、軸受部材
５２の内周面のみならず、それ以外の表面、例えば軸受
部材５２のハウジング開口側端面５２ａでも生じる（こ
の場合の滲み出しは、油の熱膨張が主要因となる）。そ
のため、軸受の運転中には当該端面５２ａ付近に潤滑油
が溜まる場合がある。特に組立時のエア抜き用として、
ハウジング５３の内周と軸受部材５２の外周との間に通
気路５９を設けた場合、軸受部材５２のハウジング底部
側のチャンファ５２ｃや通気路５９の表面に滲み出た油
もこの通気路５９を通って上方に移動する。そのため、
上記ハウジング開口側端面５２ａ付近に溜まる油量が増
大する傾向にあり、場合によってはハウジング５３の開
口部に取付けたシール部材６１と軸受部材５２の端面５
２ａとの間の隙間６２（保油隙間）が潤滑油で満たさ
れ、この潤滑油がシール部材６１の内周と軸５１の外周
との間のシール隙間を通って軸受ユニット外に漏洩する
おそれがある。
５２の内周面のみならず、それ以外の表面、例えば軸受
部材５２のハウジング開口側端面５２ａでも生じる（こ
の場合の滲み出しは、油の熱膨張が主要因となる）。そ
のため、軸受の運転中には当該端面５２ａ付近に潤滑油
が溜まる場合がある。特に組立時のエア抜き用として、
ハウジング５３の内周と軸受部材５２の外周との間に通
気路５９を設けた場合、軸受部材５２のハウジング底部
側のチャンファ５２ｃや通気路５９の表面に滲み出た油
もこの通気路５９を通って上方に移動する。そのため、
上記ハウジング開口側端面５２ａ付近に溜まる油量が増
大する傾向にあり、場合によってはハウジング５３の開
口部に取付けたシール部材６１と軸受部材５２の端面５
２ａとの間の隙間６２（保油隙間）が潤滑油で満たさ
れ、この潤滑油がシール部材６１の内周と軸５１の外周
との間のシール隙間を通って軸受ユニット外に漏洩する
おそれがある。
【０００５】この漏洩を防止するためには、保油隙間６
２に溜まった油をシール部材６１に接触させないことが
重要となる。一般にこの種の軸受では、軸受の運転条件
が定まれば運転中の軸受温度も定まるため、熱膨張によ
る油の容積増加量を予め把握し、この容積増加量に対応
した容積に保油隙間６２を設定することにより、油面と
シール部材６１との接触を回避することができる。
２に溜まった油をシール部材６１に接触させないことが
重要となる。一般にこの種の軸受では、軸受の運転条件
が定まれば運転中の軸受温度も定まるため、熱膨張によ
る油の容積増加量を予め把握し、この容積増加量に対応
した容積に保油隙間６２を設定することにより、油面と
シール部材６１との接触を回避することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、保油隙
間６２に溜まる油量が予想レベルであったとしても、種
々の要因によって油面とシール部材の接触が起こり得
る。例えば軸の挿入後に通気路５９に気泡が残留してい
た場合、図８（ａ）に示すように、軸受運転時には上述
のような潤滑油の挙動によって気泡Ｂは通気路５９を通
ってハウジング開口側へ押し出され、保油隙間６２に開
放される。この開放は気泡がはじける形で行なわれる
が、その際に図８（ｂ）に示すように気泡Ｂがシール部
材６１と接触し、潤滑油がハウジング５３の内周面を介
してシール部材６１の端面に接触することも起こり得
る。また、モータの駆動姿勢（傾斜状態や横置き状態で
使用する場合等）によっては、図９に示すように潤滑油
の偏りが生じる場合があり、その際には溜まった潤滑油
が流動してシール部材６１と接触する。さらに注油量の
ばらつき等も上記接触を招く要因となり得る。
間６２に溜まる油量が予想レベルであったとしても、種
々の要因によって油面とシール部材の接触が起こり得
る。例えば軸の挿入後に通気路５９に気泡が残留してい
た場合、図８（ａ）に示すように、軸受運転時には上述
のような潤滑油の挙動によって気泡Ｂは通気路５９を通
ってハウジング開口側へ押し出され、保油隙間６２に開
放される。この開放は気泡がはじける形で行なわれる
が、その際に図８（ｂ）に示すように気泡Ｂがシール部
材６１と接触し、潤滑油がハウジング５３の内周面を介
してシール部材６１の端面に接触することも起こり得
る。また、モータの駆動姿勢（傾斜状態や横置き状態で
使用する場合等）によっては、図９に示すように潤滑油
の偏りが生じる場合があり、その際には溜まった潤滑油
が流動してシール部材６１と接触する。さらに注油量の
ばらつき等も上記接触を招く要因となり得る。
【０００７】これらを考慮すると、油の漏洩対策として
は、単に保油隙間６２の幅を適性値に設定するだけでは
不充分であり、上記複合要因に対しても油面とシール部
材との接触を確実に防止し得る構造の提供が望まれる。
は、単に保油隙間６２の幅を適性値に設定するだけでは
不充分であり、上記複合要因に対しても油面とシール部
材との接触を確実に防止し得る構造の提供が望まれる。
【０００８】そこで、本発明は、ハウジング内での油と
シール部材との接触を確実に防止することにより、油漏
れを防止することを目的とする。
シール部材との接触を確実に防止することにより、油漏
れを防止することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的の達成のため、
本発明では、含油焼結金属からなり、支持すべき軸との
間に軸受隙間を有し、軸との相対回転で軸受隙間に生じ
た油の動圧により軸を非接触支持する軸受部材と、軸受
部材が収容され、一端が開口で他端が閉じられたハウジ
ングと、ハウジングの開口部をシールするシール部材
と、軸、軸受部材、およびハウジングで囲まれた密閉空
間を外気に開放する通気路とを具備する動圧型軸受ユニ
ットにおいて、ハウジングの内周と軸受部材の外周間の
ハウジング開口側端部に、上記通気路と連通する油溜ま
り部を設けた。
本発明では、含油焼結金属からなり、支持すべき軸との
間に軸受隙間を有し、軸との相対回転で軸受隙間に生じ
た油の動圧により軸を非接触支持する軸受部材と、軸受
部材が収容され、一端が開口で他端が閉じられたハウジ
ングと、ハウジングの開口部をシールするシール部材
と、軸、軸受部材、およびハウジングで囲まれた密閉空
間を外気に開放する通気路とを具備する動圧型軸受ユニ
ットにおいて、ハウジングの内周と軸受部材の外周間の
ハウジング開口側端部に、上記通気路と連通する油溜ま
り部を設けた。
【００１０】油溜まり部を設けることにより、軸受の運
転中に通気路を介してハウジングの開口側に押し上げら
れた油や軸受部材から滲み出した油は油溜まり部に溜ま
る。この油溜まり部は、ハウジングの内周と軸受部材の
外周間のハウジング開口側端部、つまり軸受部材のハウ
ジング開口側の端面からその反開口側の領域にかけて形
成されるため、油溜まり部の油面レベルを従来品よりも
ハウジング反開口側に後退させることができる。これに
より、シール部材と油面との間の距離が拡大するので、
気泡の開放やモータ駆動姿勢の傾き、あるいは注油量の
バラツキに基づくシール部材と油面との接触を回避する
ことができる。
転中に通気路を介してハウジングの開口側に押し上げら
れた油や軸受部材から滲み出した油は油溜まり部に溜ま
る。この油溜まり部は、ハウジングの内周と軸受部材の
外周間のハウジング開口側端部、つまり軸受部材のハウ
ジング開口側の端面からその反開口側の領域にかけて形
成されるため、油溜まり部の油面レベルを従来品よりも
ハウジング反開口側に後退させることができる。これに
より、シール部材と油面との間の距離が拡大するので、
気泡の開放やモータ駆動姿勢の傾き、あるいは注油量の
バラツキに基づくシール部材と油面との接触を回避する
ことができる。
【００１１】この場合、油溜まり部の容積は軸受運転中
の油の容積増大量よりも大きく設定するのが望ましく、
これにより油溜まり部の油面レベルを軸受部材のハウジ
ング開口側端面よりも反開口側に後退させることができ
る。
の油の容積増大量よりも大きく設定するのが望ましく、
これにより油溜まり部の油面レベルを軸受部材のハウジ
ング開口側端面よりも反開口側に後退させることができ
る。
【００１２】具体的に通気路は、ハウジング内周と軸受
部材の外周との間に形成された第一通路と、軸受部材の
ハウジング反開口側端面とこれに対向するハウジングと
の間に形成された第二通路とで構成することができる。
かかる構成から、組立時において軸を軸受部材に挿入す
る際には、軸、軸受部材、およびハウジングで囲まれた
密閉空間の空気が第二通路および第一通路を経て外気に
開放されるため、軸の挿入が容易に行なえるようにな
る。この場合、上記通気路のうちの第一通路を油溜まり
部に開口させるのがよい。
部材の外周との間に形成された第一通路と、軸受部材の
ハウジング反開口側端面とこれに対向するハウジングと
の間に形成された第二通路とで構成することができる。
かかる構成から、組立時において軸を軸受部材に挿入す
る際には、軸、軸受部材、およびハウジングで囲まれた
密閉空間の空気が第二通路および第一通路を経て外気に
開放されるため、軸の挿入が容易に行なえるようにな
る。この場合、上記通気路のうちの第一通路を油溜まり
部に開口させるのがよい。
【００１３】軸受部材のハウジング開口側端面とシール
部材との間に軸方向の隙間を設けることにより、油溜ま
り部の油面とシール部材との間の距離がさらに拡大する
ため、油面とシール部材との接触防止により有効とな
る。
部材との間に軸方向の隙間を設けることにより、油溜ま
り部の油面とシール部材との間の距離がさらに拡大する
ため、油面とシール部材との接触防止により有効とな
る。
【００１４】上記動圧型軸受ユニットは、ハウジング内
に、軸をスラスト方向で支持するスラスト軸受部を有す
るものとすることができ、これにより軸にスラスト荷重
が負荷される用途でも安定して軸を支持することができ
る。
に、軸をスラスト方向で支持するスラスト軸受部を有す
るものとすることができ、これにより軸にスラスト荷重
が負荷される用途でも安定して軸を支持することができ
る。
【００１５】上記動圧型軸受ユニットは、軸と軸受部材
との相対回転により光ディスク、光磁気ディスク、ある
いは磁気ディスクの何れかを回転させるスピンドルモー
タ、または軸と軸受部材との相対回転によりポリゴンミ
ラーを回転させるポリゴンスキャナモータのスピンドル
支持用として使用することができる。
との相対回転により光ディスク、光磁気ディスク、ある
いは磁気ディスクの何れかを回転させるスピンドルモー
タ、または軸と軸受部材との相対回転によりポリゴンミ
ラーを回転させるポリゴンスキャナモータのスピンドル
支持用として使用することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１〜
図５に基づいて説明する。
図５に基づいて説明する。
【００１７】図１は、情報機器の一種であるレーザビー
ムプリンタ（ＬＢＰ）に装備されるポリゴンスキャナモ
ータの断面図である。このモータは、垂直姿勢の軸１を
回転自在に支持する軸受部材２を有する軸受ユニットＵ
と、軸１の上端に取付けられたポリゴンミラーＰと、軸
方向のギャップを介して対向させたステータｍSおよび
ロータｍRを主体とするモータ部Ｍとで構成される。軸
受部材２はベース４に取付けたハウジング３の内周に固
定される。６はロータハブ、７はポリゴンミラーＰをロ
ータハブ６に押付けるための予圧バネである。ステータ
ｍSに通電すると、ロータハブ６に取付けられたロータ
ｍRとの間の励磁力でロータｍRが回転し、この回転に伴
って軸１およびポリゴンミラーＰが回転する。レーザ光
源から所定の光学系を経てポリゴンミラーＰに入射した
レーザ光は、ポリゴンミラーＰにより反射されて図示し
ない感光ドラム面を走査する。
ムプリンタ（ＬＢＰ）に装備されるポリゴンスキャナモ
ータの断面図である。このモータは、垂直姿勢の軸１を
回転自在に支持する軸受部材２を有する軸受ユニットＵ
と、軸１の上端に取付けられたポリゴンミラーＰと、軸
方向のギャップを介して対向させたステータｍSおよび
ロータｍRを主体とするモータ部Ｍとで構成される。軸
受部材２はベース４に取付けたハウジング３の内周に固
定される。６はロータハブ、７はポリゴンミラーＰをロ
ータハブ６に押付けるための予圧バネである。ステータ
ｍSに通電すると、ロータハブ６に取付けられたロータ
ｍRとの間の励磁力でロータｍRが回転し、この回転に伴
って軸１およびポリゴンミラーＰが回転する。レーザ光
源から所定の光学系を経てポリゴンミラーＰに入射した
レーザ光は、ポリゴンミラーＰにより反射されて図示し
ない感光ドラム面を走査する。
【００１８】軸受ユニットUを他の情報機器用スピンド
ルモータ、例えばディスク装置のスピンドルモータに用
いる場合は、ディスク（光ディスク、磁気ディスク、あ
るいは光磁気ディスク等）が軸１に支持される。
ルモータ、例えばディスク装置のスピンドルモータに用
いる場合は、ディスク（光ディスク、磁気ディスク、あ
るいは光磁気ディスク等）が軸１に支持される。
【００１９】図２に示すように、軸受ユニットUは、軸
１と、軸１を支持する軸受部材２と、軸受部材２を内周
に固定したハウジング３とを主要構成要素とする。
１と、軸１を支持する軸受部材２と、軸受部材２を内周
に固定したハウジング３とを主要構成要素とする。
【００２０】ハウジング３は一端を開口すると共に、他
端を閉じた有底円筒型をなし、一端側の開口部を上にし
てベース４（図１参照）に固定されている［以下の説明
では、ハウジングの開口側（図面上方）を「開口側」と
称し、その軸方向反対側（図面下方）を反開口側と称す
る］。ハウジング３の他端側には底部３ａが設けられ
る。この底部３ａは図示のようにハウジング３の筒状部
分と一体形成する他、別部材で製作してから筒状部分の
他端開口部に固定してもよい。
端を閉じた有底円筒型をなし、一端側の開口部を上にし
てベース４（図１参照）に固定されている［以下の説明
では、ハウジングの開口側（図面上方）を「開口側」と
称し、その軸方向反対側（図面下方）を反開口側と称す
る］。ハウジング３の他端側には底部３ａが設けられ
る。この底部３ａは図示のようにハウジング３の筒状部
分と一体形成する他、別部材で製作してから筒状部分の
他端開口部に固定してもよい。
【００２１】ハウジング３内部の反開口側には、軸１を
スラスト方向で支持するスラスト軸受部１１が設けられ
る。スラスト軸受部１１は、例えば底部３ａに装着した
スラストワッシャ１２に球面状の軸端を接触させて構成
することができるが、その構造は任意である。スラスト
軸受部１１よりもハウジング開口側には、内径側に張出
した係止部３ｂが形成される。この係止部３ｂは、軸受
部材２のハウジング反開口側の端面２ｂと軸方向で係合
してその位置決めを行なう。
スラスト方向で支持するスラスト軸受部１１が設けられ
る。スラスト軸受部１１は、例えば底部３ａに装着した
スラストワッシャ１２に球面状の軸端を接触させて構成
することができるが、その構造は任意である。スラスト
軸受部１１よりもハウジング開口側には、内径側に張出
した係止部３ｂが形成される。この係止部３ｂは、軸受
部材２のハウジング反開口側の端面２ｂと軸方向で係合
してその位置決めを行なう。
【００２２】軸受部材２は、焼結金属に潤滑油あるいは
潤滑グリースを含浸させて細孔内に油を保有させた含油
焼結金属で円筒状に形成される。焼結金属としては、例
えば銅系あるいは鉄系、またはその双方を主成分とする
ものが使用でき、望ましくは銅を20〜95％使用して成形
される。軸受部材２の内周には、軸１の外周面と微小な
軸受隙間Ｃを介して対向する軸受面１４が軸方向に離隔
して二箇所に形成される。双方の軸受面１４には、軸方
向に対して傾斜した複数の動圧溝１５（へリングボーン
型）が円周方向に配列形成される。動圧溝１５は軸方向
に対して傾斜して形成されていれば足り、この条件を満
たす限りへリングボーン型以外の他の形状、例えばスパ
イラル型でもよい。動圧溝１５の溝深さは２〜１０μｍ
程度が適当で、例えば３μｍに設定される。
潤滑グリースを含浸させて細孔内に油を保有させた含油
焼結金属で円筒状に形成される。焼結金属としては、例
えば銅系あるいは鉄系、またはその双方を主成分とする
ものが使用でき、望ましくは銅を20〜95％使用して成形
される。軸受部材２の内周には、軸１の外周面と微小な
軸受隙間Ｃを介して対向する軸受面１４が軸方向に離隔
して二箇所に形成される。双方の軸受面１４には、軸方
向に対して傾斜した複数の動圧溝１５（へリングボーン
型）が円周方向に配列形成される。動圧溝１５は軸方向
に対して傾斜して形成されていれば足り、この条件を満
たす限りへリングボーン型以外の他の形状、例えばスパ
イラル型でもよい。動圧溝１５の溝深さは２〜１０μｍ
程度が適当で、例えば３μｍに設定される。
【００２３】図３（ａ）に示すように、両軸受面１４
は、一方に傾斜する動圧溝１５が配列された第１の溝領
域m1と、第１の溝領域m1から軸方向に離隔し、他方に傾
斜する動圧溝１５が配列された第２の溝領域m2と、２つ
の溝領域m1、m2の間に位置する環状の平滑部ｎとを備え
ており、２つの溝領域m1、m2の動圧溝１５は平滑部ｎで
区画されて非連続になっている。平滑部ｎと動圧溝１５
間の背の部分１６とは同一レベルにある。
は、一方に傾斜する動圧溝１５が配列された第１の溝領
域m1と、第１の溝領域m1から軸方向に離隔し、他方に傾
斜する動圧溝１５が配列された第２の溝領域m2と、２つ
の溝領域m1、m2の間に位置する環状の平滑部ｎとを備え
ており、２つの溝領域m1、m2の動圧溝１５は平滑部ｎで
区画されて非連続になっている。平滑部ｎと動圧溝１５
間の背の部分１６とは同一レベルにある。
【００２４】この動圧型軸受ユニットでは、軸１の回転
に伴う圧力（負圧）の発生と昇温による油の熱膨張によ
って軸受部材２の内部の油（潤滑油、または潤滑グリー
スの基油）が軸受部材２の表面からからにじみ出し、動
圧溝１５の作用により軸受面１４と軸１の外周面との間
の軸受隙間Cに引き込まれる。軸受隙間Cに引き込まれた
油は軸受面１４で潤滑油膜を形成して軸１を非接触支持
する。軸受面１４に正圧が発生すると、軸受面１４の表
面に孔（開孔部：多孔質体組織の細孔が外表面に開口し
た部分をいう）があるため、油は軸受部材２の内部に還
流するが、次々と新たな油が軸受面１４に押し込まれ続
けるので油膜力および剛性は高い状態で維持される。こ
の場合、連続して安定した油膜が形成されるので、高回
転精度が得られ、軸振れやＮＲＲＯ、ジッタ等が低減さ
れる。また、軸１と軸受部材２が非接触で回転するため
に低騒音であり、しかも低コストである。
に伴う圧力（負圧）の発生と昇温による油の熱膨張によ
って軸受部材２の内部の油（潤滑油、または潤滑グリー
スの基油）が軸受部材２の表面からからにじみ出し、動
圧溝１５の作用により軸受面１４と軸１の外周面との間
の軸受隙間Cに引き込まれる。軸受隙間Cに引き込まれた
油は軸受面１４で潤滑油膜を形成して軸１を非接触支持
する。軸受面１４に正圧が発生すると、軸受面１４の表
面に孔（開孔部：多孔質体組織の細孔が外表面に開口し
た部分をいう）があるため、油は軸受部材２の内部に還
流するが、次々と新たな油が軸受面１４に押し込まれ続
けるので油膜力および剛性は高い状態で維持される。こ
の場合、連続して安定した油膜が形成されるので、高回
転精度が得られ、軸振れやＮＲＲＯ、ジッタ等が低減さ
れる。また、軸１と軸受部材２が非接触で回転するため
に低騒音であり、しかも低コストである。
【００２５】上記動圧型軸受ユニットＵの組立に際し、
通常、軸１はハウジング３に軸受部材２を装着した状態
で軸受部材２の内径部に挿入される。軸１の挿入前に
は、潤滑性向上のために予めハウジング３内に注油する
場合があるが、軸受部材２と軸１との間の軸受隙間Ｃは
数μｍ程度しかないため、軸端と注油した油の上面との
間に閉じ込められた空気の逃げ場がなくなり、軸１の挿
入が難しくなる。
通常、軸１はハウジング３に軸受部材２を装着した状態
で軸受部材２の内径部に挿入される。軸１の挿入前に
は、潤滑性向上のために予めハウジング３内に注油する
場合があるが、軸受部材２と軸１との間の軸受隙間Ｃは
数μｍ程度しかないため、軸端と注油した油の上面との
間に閉じ込められた空気の逃げ場がなくなり、軸１の挿
入が難しくなる。
【００２６】この対策として本発明の軸受ユニットＵに
は、図１および図２に示すように、ハウジング３の反開
口側で軸１、軸受部材２、およびハウジング３によって
囲まれた密閉空間１８を外気に開放する通気路１９が形
成される。通気路１９は、軸受部材２の両端面２ａ、２
ｂに開口する第一通路１９ａと、第一通路１９ａと密閉
空間１８とを連通する第二通路１９ｂとで構成される。
第一通路１９ａは、軸受部材２の外周面とハウジング３
の内周面との間に、第二通路１９ｂは、軸受部材２のハ
ウジング反開口側の端面２ｂとこれに対向するハウジン
グ３（係止部３ｂ）との間にそれぞれ形成される。本実
施形態では、図３（ａ）（ｂ）に示すように、第一通路
１９ａを軸受部材２の外周面に設けた二つの軸方向溝で
形成し、第二通路１９ｂを軸受部材２のハウジング反開
口側端面２ｂに設けた二つの半径方向溝で形成した場合
を例示している。なお、これらは例示に過ぎず、例えば
第一通路１９ａをハウジング３の内周面に、第二通路１
９ｂを係止部３ｂの端面に形成することもできる。図３
（ｂ）に示すように、第一通路１９ａと第二通路１９ｂ
の位相は９０°ずれているが、その場合でも両通気路１
９ａ、１９ｂは軸受部材端面２ｂの外径側チャンファ部
２ｃを介して互いに連通状態にある。
は、図１および図２に示すように、ハウジング３の反開
口側で軸１、軸受部材２、およびハウジング３によって
囲まれた密閉空間１８を外気に開放する通気路１９が形
成される。通気路１９は、軸受部材２の両端面２ａ、２
ｂに開口する第一通路１９ａと、第一通路１９ａと密閉
空間１８とを連通する第二通路１９ｂとで構成される。
第一通路１９ａは、軸受部材２の外周面とハウジング３
の内周面との間に、第二通路１９ｂは、軸受部材２のハ
ウジング反開口側の端面２ｂとこれに対向するハウジン
グ３（係止部３ｂ）との間にそれぞれ形成される。本実
施形態では、図３（ａ）（ｂ）に示すように、第一通路
１９ａを軸受部材２の外周面に設けた二つの軸方向溝で
形成し、第二通路１９ｂを軸受部材２のハウジング反開
口側端面２ｂに設けた二つの半径方向溝で形成した場合
を例示している。なお、これらは例示に過ぎず、例えば
第一通路１９ａをハウジング３の内周面に、第二通路１
９ｂを係止部３ｂの端面に形成することもできる。図３
（ｂ）に示すように、第一通路１９ａと第二通路１９ｂ
の位相は９０°ずれているが、その場合でも両通気路１
９ａ、１９ｂは軸受部材端面２ｂの外径側チャンファ部
２ｃを介して互いに連通状態にある。
【００２７】図１および図２に示すように、ハウジング
３の一端開口部は、リング状のシール部材２１でシール
される。このシール部材２１は、例えば樹脂材料（例え
ばポリアミドなど）や金属材料（焼結金属も含む）で形
成され、接着や圧入等の手段でハウジング３の一端開口
部に固定される。シール部材２１は、その内周面と軸１
の外周面との間に微小なシール隙間を介在させた非接触
シールで、シール隙間での毛細管現象によりハウジング
３内部からの油漏れが防止される。この際、軸１の外周
面の少なくともシール部材２１の内周面との対向領域に
撥油剤を塗布しておけば、油漏れ対策としてより有効で
ある。シール部材２１としては、トルクの増大・変動を
回避するためにも非接触シールを使用するのが望ましい
が、これらが特に問題とならないのであれば接触シール
を使用することもできる。シール部材２１は、軸受部材
２のハウジング開口側端面２ａとの間に軸方向の隙間２
２（保油隙間）を介在させて配置されている。
３の一端開口部は、リング状のシール部材２１でシール
される。このシール部材２１は、例えば樹脂材料（例え
ばポリアミドなど）や金属材料（焼結金属も含む）で形
成され、接着や圧入等の手段でハウジング３の一端開口
部に固定される。シール部材２１は、その内周面と軸１
の外周面との間に微小なシール隙間を介在させた非接触
シールで、シール隙間での毛細管現象によりハウジング
３内部からの油漏れが防止される。この際、軸１の外周
面の少なくともシール部材２１の内周面との対向領域に
撥油剤を塗布しておけば、油漏れ対策としてより有効で
ある。シール部材２１としては、トルクの増大・変動を
回避するためにも非接触シールを使用するのが望ましい
が、これらが特に問題とならないのであれば接触シール
を使用することもできる。シール部材２１は、軸受部材
２のハウジング開口側端面２ａとの間に軸方向の隙間２
２（保油隙間）を介在させて配置されている。
【００２８】図１および図２に示すように、軸受部材２
の開口側端面２ａの外径側から反開口側にかけての領
域、つまりハウジング３内周と軸受部材２外周間のハウ
ジング開口側端部には、環状の油溜まり部２３が設けら
れる。この油溜まり部２３は、ハウジング３の内周ある
いは軸受部材２の外周のうち、何れか一方または双方を
部分的に除去することにより形成され、本実施形態では
ハウジング３の内周を切除して形成した油溜まり部２３
を例示している。油溜まり部２３のハウジング開口側は
保油隙間２２に開口しており、また油溜まり部２３の内
径側には第一通路１９ａが開口している。
の開口側端面２ａの外径側から反開口側にかけての領
域、つまりハウジング３内周と軸受部材２外周間のハウ
ジング開口側端部には、環状の油溜まり部２３が設けら
れる。この油溜まり部２３は、ハウジング３の内周ある
いは軸受部材２の外周のうち、何れか一方または双方を
部分的に除去することにより形成され、本実施形態では
ハウジング３の内周を切除して形成した油溜まり部２３
を例示している。油溜まり部２３のハウジング開口側は
保油隙間２２に開口しており、また油溜まり部２３の内
径側には第一通路１９ａが開口している。
【００２９】軸受の運転中は、軸受部材２から滲み出し
た油が通気路１９を通じてハウジング開口側に押し上げ
られ、油溜まり部２３に溜まる。この際、従来品に比べ
て油面が油溜まり部２３の容積分だけハウジング反開口
側に後退するため、油面とシール部材２１の端面との間
の距離を拡大させることができる。従って、予め油溜ま
り部２３の容積を軸受運転中の油の容積増大量（軸受停
止中から軸受運転後、安定状態に至るまでの軸受部材２
外に存在する油量の差）よりも大きく設定しておけば、
軸受運転中の油面を軸受部材２の端面２ａよりもハウジ
ング反開口側に位置させることができる。この際、油溜
まり部２３の油は、ハウジング３の内周と軸受部材端面
２ａの外径側チャンファ部２ｄとの間の毛細管力によっ
て保持されるので、保油隙間２２側には流出しにくく、
仮に一時的に流出したとしても軸受部材端面２ａとシー
ル部材２１との間に十分な距離が確保されているので、
油とシール部材２１との接触が確実に防止される。
た油が通気路１９を通じてハウジング開口側に押し上げ
られ、油溜まり部２３に溜まる。この際、従来品に比べ
て油面が油溜まり部２３の容積分だけハウジング反開口
側に後退するため、油面とシール部材２１の端面との間
の距離を拡大させることができる。従って、予め油溜ま
り部２３の容積を軸受運転中の油の容積増大量（軸受停
止中から軸受運転後、安定状態に至るまでの軸受部材２
外に存在する油量の差）よりも大きく設定しておけば、
軸受運転中の油面を軸受部材２の端面２ａよりもハウジ
ング反開口側に位置させることができる。この際、油溜
まり部２３の油は、ハウジング３の内周と軸受部材端面
２ａの外径側チャンファ部２ｄとの間の毛細管力によっ
て保持されるので、保油隙間２２側には流出しにくく、
仮に一時的に流出したとしても軸受部材端面２ａとシー
ル部材２１との間に十分な距離が確保されているので、
油とシール部材２１との接触が確実に防止される。
【００３０】この場合、通気路１９中に残存した気泡の
開放は、軸受部材２の端面２ａよりもハウジング反開口
側で行なわれるため、気泡とシール部材２１との接触を
防止することができる。また、図４に示すようにモータ
の駆動姿勢に傾きがある場合でも油の偏りによる油とシ
ール部材２１との接触が防止可能となり、さらに注油量
にバラツキがある場合でも油とシール部材２１の接触を
防止することができる。運転を停止すると、ユニットの
温度低下に伴って軸受部材２外の潤滑油が軸受部材２の
内部に回収されるが、油溜まり部２３の存在により、潤
滑油と軸受部材２との接触面積が十分に確保されるの
で、油の回収も迅速に行なわれる。
開放は、軸受部材２の端面２ａよりもハウジング反開口
側で行なわれるため、気泡とシール部材２１との接触を
防止することができる。また、図４に示すようにモータ
の駆動姿勢に傾きがある場合でも油の偏りによる油とシ
ール部材２１との接触が防止可能となり、さらに注油量
にバラツキがある場合でも油とシール部材２１の接触を
防止することができる。運転を停止すると、ユニットの
温度低下に伴って軸受部材２外の潤滑油が軸受部材２の
内部に回収されるが、油溜まり部２３の存在により、潤
滑油と軸受部材２との接触面積が十分に確保されるの
で、油の回収も迅速に行なわれる。
【００３１】以上から、本発明によれば、油の熱膨張以
外の種々の要因に対しても油とシール部材２１との接触
を確実に防止でき、シール隙間からの油漏れを防止して
長期間安定して軸受機能を維持することができる。
外の種々の要因に対しても油とシール部材２１との接触
を確実に防止でき、シール隙間からの油漏れを防止して
長期間安定して軸受機能を維持することができる。
【００３２】油溜まり部２３を有しない従来品で油とシ
ール部材２１との接触を回避するには、保油隙間２２の
軸方向幅を大きくする他なく、軸受ユニットの軸方向寸
法が大型化が避けられないが、本発明によれば、このよ
うな不具合はなく軸受ユニットの小型化が可能となる。
また、従来では、潤滑油中に混在した気泡を除去するた
め、軸の挿入工程前に脱泡作業等が必要となっていた
が、本発明によれば気泡は通気路１９を介し油溜まり部
２３に押し上げられて開放され、しかもその開放に際し
て気泡がシール部材２１と接触することはないので、脱
泡作業等が不要となり、組立コストの低減を図ることが
できる。
ール部材２１との接触を回避するには、保油隙間２２の
軸方向幅を大きくする他なく、軸受ユニットの軸方向寸
法が大型化が避けられないが、本発明によれば、このよ
うな不具合はなく軸受ユニットの小型化が可能となる。
また、従来では、潤滑油中に混在した気泡を除去するた
め、軸の挿入工程前に脱泡作業等が必要となっていた
が、本発明によれば気泡は通気路１９を介し油溜まり部
２３に押し上げられて開放され、しかもその開放に際し
て気泡がシール部材２１と接触することはないので、脱
泡作業等が不要となり、組立コストの低減を図ることが
できる。
【００３３】図５は、従来品（図７参照）と本発明品
（図２参照）との間で、運転時間の経過に伴う潤滑油の
漏洩の有無を試験した結果を示すものである。試験条件
は以下の通りである。 回転速度：３００００ｒｐｍ 雰囲気温度：６０℃ モータ姿勢：４０°傾斜 試験時間：３０万サイクル 運転条件：ＯＮ／ＯＦＦ（１サイクル３６秒） 測定項目：電流値、面振れ 潤滑油が漏洩すると、軸受ユニットＵ内の攪拌抵抗が減
るためにモータ電流が一次的に低下し、それに伴って面
振れ特性が劣化する。従って、時間経過に伴う電流値と
面振れを測定すれば、間接的に潤滑油の漏洩の有無を評
価できると考えられる。図５（ａ）（ｂ）より従来構造
の場合、２０万サイクルで電流値が急激に低下し、面振
れ量も上昇している。この時点でロータを抜いたとこ
ろ、ロータ内周面に潤滑油が飛散した跡があり、油漏れ
が確認された。一方、本特許発明の構造では、３０万サ
イクル経過後も電流値や面触れ値の変化は見られず、良
好な潤滑性が維持されることが確認された。
（図２参照）との間で、運転時間の経過に伴う潤滑油の
漏洩の有無を試験した結果を示すものである。試験条件
は以下の通りである。 回転速度：３００００ｒｐｍ 雰囲気温度：６０℃ モータ姿勢：４０°傾斜 試験時間：３０万サイクル 運転条件：ＯＮ／ＯＦＦ（１サイクル３６秒） 測定項目：電流値、面振れ 潤滑油が漏洩すると、軸受ユニットＵ内の攪拌抵抗が減
るためにモータ電流が一次的に低下し、それに伴って面
振れ特性が劣化する。従って、時間経過に伴う電流値と
面振れを測定すれば、間接的に潤滑油の漏洩の有無を評
価できると考えられる。図５（ａ）（ｂ）より従来構造
の場合、２０万サイクルで電流値が急激に低下し、面振
れ量も上昇している。この時点でロータを抜いたとこ
ろ、ロータ内周面に潤滑油が飛散した跡があり、油漏れ
が確認された。一方、本特許発明の構造では、３０万サ
イクル経過後も電流値や面触れ値の変化は見られず、良
好な潤滑性が維持されることが確認された。
【００３４】図６は、本発明の他の実施形態を示すもの
で、シール部材２１と軸受部材端面２ａとを密着させて
保油隙間２２を省略したものを示している。この場合も
ハウジング３の内周面と軸受部材２の外周面間のハウジ
ング開口側端部に通気路１９と連通する油溜まり部２３
を設けることにより、油漏れ防止を図ることができる。
これ以外の構成は、図１および図２に示す実施形態と同
一であるので、対応する部材・部分に同一参照番号を付
し、重複説明を省略する。
で、シール部材２１と軸受部材端面２ａとを密着させて
保油隙間２２を省略したものを示している。この場合も
ハウジング３の内周面と軸受部材２の外周面間のハウジ
ング開口側端部に通気路１９と連通する油溜まり部２３
を設けることにより、油漏れ防止を図ることができる。
これ以外の構成は、図１および図２に示す実施形態と同
一であるので、対応する部材・部分に同一参照番号を付
し、重複説明を省略する。
【００３５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ハウジン
グの開口側に溜まった油とシール部材との接触を回避
し、これにより油漏れを確実に防止できるので、長期間
安定した軸受機能が得られる。また、シール部材と軸受
部材の端面との間の隙間を小さくできるので、軸方向寸
法のコンパクト化が容易であり、しかも組立コストの抑
制も可能である。
グの開口側に溜まった油とシール部材との接触を回避
し、これにより油漏れを確実に防止できるので、長期間
安定した軸受機能が得られる。また、シール部材と軸受
部材の端面との間の隙間を小さくできるので、軸方向寸
法のコンパクト化が容易であり、しかも組立コストの抑
制も可能である。
【図１】本発明にかかる動圧型軸受ユニットを用いたＬ
ＢＰポリゴンスキャナモータの断面図である。
ＢＰポリゴンスキャナモータの断面図である。
【図２】上記動圧型軸受ユニットの断面図である。
【図３】上記動圧型軸受ユニットで使用される軸受部材
の断面図（Ａ図）、および底面図（Ｂ図）である。
の断面図（Ａ図）、および底面図（Ｂ図）である。
【図４】運転姿勢を傾けた動圧型軸受ユニットの要部拡
大断面図である。
大断面図である。
【図５】実験結果を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示す断面図である。
【図７】従来の動圧型軸受ユニットの断面図である。
【図８】気泡の開放過程を示す動圧型軸受ユニットの要
部拡大断面図である。
部拡大断面図である。
【図９】運転姿勢を傾けた従来の動圧型軸受ユニットの
要部拡大断面図である。
要部拡大断面図である。
１ 軸 ２ 軸受部材 ２ａ 端面（ハウジング開口側） ２ｂ 端面（ハウジング反開口側） ３ ハウジング １１ スラスト軸受部 １４ 軸受面 １８ 密閉空間 １９ 通気路 １９ａ 第一通路 １９ｂ 第二通路 ２１ シール部材 ２２ 隙間（保油隙間） ２３ 油溜まり部 Ｃ 軸受隙間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 真 宮城県柴田郡柴田町大字中名生字神明堂３ 番地の１ 東北リコー株式会社内 (72)発明者 門脇 紀之 宮城県柴田郡柴田町大字中名生字神明堂３ 番地の１ 東北リコー株式会社内 (72)発明者 森 夏比呂 三重県桑名市大字東方字尾弓田3066 エヌ ティエヌ株式会社内 (72)発明者 栗村 哲弥 三重県桑名市大字東方字尾弓田3066 エヌ ティエヌ株式会社内 Ｆターム(参考） 3J011 AA07 BA02 BA10 CA01 CA02 JA02 KA02 KA03 LA01 MA03 MA05 MA23 MA24 5D109 BB01 BB12 BB18 BB21 BB22
Claims (8)
- 【請求項１】 含油焼結金属からなり、支持すべき軸と
の間に軸受隙間を有し、軸との相対回転で軸受隙間に生
じた油の動圧により軸を非接触支持する軸受部材と、軸
受部材が収容され、一端が開口で他端が閉じられたハウ
ジングと、ハウジングの開口部をシールするシール部材
と、軸、軸受部材、およびハウジングで囲まれた密閉空
間を外気に開放する通気路とを具備する動圧型軸受ユニ
ットにおいて、 ハウジングの内周と軸受部材の外周間のハウジング開口
側端部に、上記通気路と連通する油溜まり部を設けたこ
とを特徴とする動圧型軸受ユニット。 - 【請求項２】 油溜まり部の容積を軸受運転中の油の容
積増大量よりも大きく設定した請求項１記載の動圧型軸
受ユニット。 - 【請求項３】 通気路が、ハウジング内周と軸受部材の
外周との間に形成された第一通路と、軸受部材のハウジ
ング反開口側端面とこれに対向するハウジングとの間に
形成された第二通路とを具備する請求項１または２記載
の動圧型軸受ユニット。 - 【請求項４】 第一通路を油溜まり部に開口させた請求
項３記載の動圧型軸受ユニット。 - 【請求項５】 軸受部材のハウジング開口側端面とシー
ル部材との間に軸方向の隙間を有する請求項１〜４何れ
か記載の動圧型軸受ユニット。 - 【請求項６】 ハウジング内に、軸をスラスト方向で支
持するスラスト軸受部を有する請求項１〜５何れか記載
の動圧型軸受ユニット。 - 【請求項７】 軸と軸受部材との相対回転により光ディ
スク、光磁気ディスク、あるいは磁気ディスクの何れか
を回転させる、請求項１〜６の何れかに記載した動圧型
軸受ユニットを備えるスピンドルモータ。 - 【請求項８】 軸と軸受部材との相対回転によりポリゴ
ンミラーを回転させる、請求項１〜６の何れかに記載し
た動圧型軸受ユニットを備えるポリゴンスキャナモー
タ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000336243A JP4481475B2 (ja) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | 動圧型軸受ユニット |
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