JP2003023751A - 記録ディスク駆動用モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クランパによって記録ディスクをクランプし
たときに発生する押圧力によるスラスト軸受部の影響を
回避し、信頼性の高い記録ディスク駆動用モータを提供
すること 【解決手段】 ロータハブ上壁部１ａの下面とスリーブ
３の上端面３ｃとに介在するスラスト軸受部２２に規定
される微小間隙において、該微小間隙が径方向内方から
外方に拡開するようにスリーブ３の上端面をロータハブ
上壁部１ａの下面に対して傾斜するように傾斜面を形成
させる。あるいは、ロータハブ上壁部１ａの下面をスリ
ーブ３の上端面３ｃに対して傾斜するように傾斜面を形
成させる。これにより、クランプ時におけるスラスト軸
受部への影響を回避できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体動圧軸受を備
え、ハードディスク等の記録ディスクを駆動する、記録
ディスク駆動用モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パソコンなどで主に使用されるハ
ードディスク駆動装置（ＨＤＤ）等の記録ディスク駆動
装置における記録ディスクの大容量化に伴い、これら記
録ディスクを回転駆動するモータに対しても、より高
速、且つ高精度な回転が要求されるようになってきた。
このような要求に応える形で、ボールベアリングよりも
高速回転時の安定性に優れる動圧軸受が普及し、様々な
提案がされるようになっている。例えば、特開平１１−
２７８９５号公報に開示されるように、シャフトと、こ
のシャフトを回転自在に収容するスリーブとの間に潤滑
剤を介在させ、これらスリーブの内周面とシャフトの外
周面の少なくとも一方の面に動圧発生用の溝を形成する
ことで、モータにかかる径方向の負荷を支持するラジア
ル軸受部を構成し、またシャフトの端面と、スリーブに
固定されたスラスト板との間に潤滑剤を介在させ、これ
らシャフトの端面とスラスト板の少なくとも一方の面に
動圧発生溝を形成することで、モータにかかる軸線方向
の負荷を支持するスラスト軸受部を構成した記録ディス
ク駆動用モータがある。

【０００３】このような中、記録ディスク駆動装置は、
より小型な携帯情報端末への適用が開始されており、記
録ディスク駆動用モータに対しては、これまでの高速、
且つ高精度な回転に加えて、より小型、且つ薄型化並び
に低消費電力化が望まれるようになってきた。

【０００４】上記新たな要求に対応するために、本願の
出願人は、特開２０００−１９７３０９号等において、
スラスト軸受部をロータハブの下面とこれと軸線方向に
対向するスリーブの上端面との間に設けた記録ディスク
駆動用モータを提案した。この記録ディスク駆動用モー
タにおいては、従来スラスト軸受部を構成するために用
いられてきたスラスト板を不要化し、記録ディスク駆動
用モータの小型、且つ薄型化を実現すると共に、モータ
の軸線方向両側から作用する負荷を支持するために通常
一対構成されていたスラスト軸受部を一つのみとするこ
とで、モータの回転時に軸受部で発生する、潤滑流体の
粘性抵抗に起因するトルク損失を低減し、モータの消費
電力量を抑制することができるというメリットを有す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】小型化並びに薄型化に
対応する場合、シャフトがロータハブと一体的に回転す
るいわゆるシャフト回転型の記録ディスク駆動用モータ
においては、ロータハブの厚み方向の寸法との関係で、
ロータハブにクランパを固定するための雌ネジ孔を設け
ることが実質的に不可能となり、必然的にシャフトに雌
ネジ孔を設け、この雌ネジ孔に雄ネジを締結してクラン
パを固定するセンターピン型の構成になる。しかし、記
録ディスク駆動装置の適用範囲がますます小型、且つ薄
型の機器に拡大する中、選択するロータハブの材質、厚
み方向の寸法などによっては、センターピン型の構成で
は、記録ディスク実装時に、クランパの記録ディスクに
対する押圧力により、ロータハブが変形することがあ
る。

【０００６】このような変形が起こると、ロータハブが
撓み、スラスト軸受部に規定される微小間隙の軸線方向
の隙間寸法が径方向に不均一となり、スラスト軸受部に
おいて安定した軸支持力を得ることが困難になり、モー
タの回転精度が悪化するばかりか、スラスト軸受部を構
成するロータハブの下面とスリーブの上端面とが接触す
ることによって、軸受面の摩耗や損傷あるいは焼き付き
等の障害が発生し、モータの耐久性並びに信頼性を低下
させる懸念がある。

【０００７】本発明は、上記課題に鑑みたものであり、
その目的は、ロータハブに作用する記録ディスクのクラ
ンプ力による軸受部への影響を回避し、スラスト軸受部
の微小間隙を一定に保つことで、高精度な回転を維持す
ることができると共に、耐久性並びに信頼性の高い記録
ディスク駆動用モータを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の記録ディスク駆動用モータは、略円盤状の
上壁部と該上壁部の外周部から垂下するとともに外周部
に記録ディスクが保持される周壁部とからなるロータハ
ブと、該ロータハブと一体的に回転するシャフトと、該
シャフトが挿通される中空円筒状のスリーブとを備えた
記録ディスク駆動用モータにおいて、前記スリーブの内
周面と前記シャフトの外周面とは、潤滑流体が保持され
た微小間隙を介して径方向に対向すると共に、該スリー
ブの内周面又は該シャフトの外周面の少なくとも一方の
面には、動圧発生用溝が形成されることでラジアル軸受
部が構成され、また前記ロータハブ上壁部の下面と前記
スリーブの上端面とは、潤滑流体が保持された微小間隙
を介して軸線方向に対向すると共に、該ロータハブ上壁
部の下面と該スリーブの上端面の少なくとも一方の面
に、動圧発生溝が形成されることでスラスト軸受部が構
成され、且つ該スラスト軸受部に規定される該微小間隙
は、径方向外方に向かって拡開していることを特徴とす
る（請求項１）。

【０００９】クランパの記録ディスクに対する押圧力に
より、ロータハブは周壁部側、すなわち径方向外方側が
押し下げられることとなり、スラスト軸受部における微
小間隙も記録ディスクの実装時には、径方向外方側が径
方向内方側よりも狭くなる。これに対し、予めスラスト
軸受部の微小間隙を径方向外方側が拡開するよう規定し
ておくことで、クランパによる応力変形のスラスト軸受
部への影響が回避される。

【００１０】このような構成は、スリーブの上端面を、
スラスト軸受部に規定される微小間隙が径方向外方に向
かって拡開するようロータハブ上壁部の下面に対して傾
斜する傾斜面に形成する（請求項２）、あるいはロータ
ハブ上壁部の下面を、スラスト軸受部に規定される微小
間隙が径方向外方に向かって拡開するようスリーブの上
端面に対して傾斜する傾斜面に形成する（請求項３）こ
とで可能となる。

【００１１】この場合、スリーブ上端面あるいはロータ
ハブ上壁部の下面の傾斜量は、これらの面間に形成され
る微小間隙の径方向外端部における軸方向の幅寸法が約
２μｍから約８μｍの範囲となるよう設定される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の記録ディスク駆動
用モータの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する
が、本発明は、以下に示す各実施例に限定されるもので
はない。

【００１３】図１において、この記録ディスク駆動用の
モータは、略円盤状の上壁部１ａと、上壁部１ａの外周
部から垂下する周壁部１ｂと、周壁部１ｂの下端部から
径方向外方に突設され、上面に記録ディスクが載置され
るフランジ部１ｃとからなるロータハブ１と、ロータハ
ブ１と一体的に回転するシャフト２と、シャフト２が挿
通される中空円筒状のスリーブ３と、スリーブ３が内嵌
される円筒部４ａが一体的に形成されたブラケット４を
備えている。シャフト２の軸線方向下端部（ロータハブ
１側端部とは反対側の端部）には、抜け止めリング１１
が取付けられており、この抜け止めリング１１に対応し
てスリーブ３に設けられた環状切欠との間でシャフト２
並びにロータハブ１の抜け止め構造が形成される。

【００１４】ブラケット４の円筒部４ａの外周面には、
ステータ５が配設され、ロータハブ１の周壁部１ｂの内
周面には、このステータ５と径方向に間隙を介して対向
したロータマグネット６が固着されている。

【００１５】シャフト２には、ロータハブ１にクランパ
１２を固定するための雌ネジ孔８が設けられていて、デ
ィスク実装時には、雌ネジ孔８に雄ネジ９が締結されク
ランパ１２を固定している。

【００１６】スリーブ３の内周面とシャフト２の外周面
とは、潤滑流体が保持された微小間隙を介して径方向に
対向すると共に、軸線方向に離間して一対のラジアル軸
受部２０、２１が構成されている。一対のラジアル軸受
部２０、２１のうち軸線方向上部側に位置する上部ラジ
アル軸受部２０には、スリーブ３の内周面又はシャフト
２の外周面の少なくとも一方の面に、ロータハブ１の回
転時に、潤滑流体が軸線方向外方（シャフト２のロータ
ハブ１側端部方向）に向かう移動圧力を誘起するよう軸
線方向にアンバランスな形状を有するポンプアップ型の
ヘリングボーン溝が形成されており、また軸線方向下部
側に位置する下部ラジアル軸受部２１には、スリーブ３
の内周面又はシャフト２の外周面の少なくとも一方の面
に、ロータハブ１の回転時に、潤滑流体が軸受部の両端
部から中央部に向かう移動圧力を誘起するようバランス
した形状のヘリングボーン溝が形成されている。

【００１７】スリーブ３の上端面３ｃとロータハブ１の
上壁部１ａの下面とは、潤滑流体が保持された微小間隙
を介して軸線方向に対向すると共に、スリーブ３の上端
面３ｃと該ロータハブ１の上壁部１ａの下面の少なくと
も一方の面には、潤滑流体が径方向内方に（シャフト２
側）に向かう移動圧力を誘起するポンプイン型のスパイ
ラル溝が形成され、スラスト軸受部２２を構成する。

【００１８】スリーブ３には、シャフト２の外周面とス
リーブ３の内周面との間に形成される微小間隙の軸線方
向略中央部において開口するよう、このスリーブを径方
向に貫通する第一連通孔７ａが形成され、シャフト２外
周面の該第一連通孔部に対向する位置には、軸線方向反
対側（シャフト２の上下端部方向）に向かってそれぞれ
傾斜する一対の傾斜面から成る環状凹部２ａが形成され
ており、シャフト２の外周面とスリーブ３の内周面との
間の微小間隙の径方向の間隙寸法は、この環状凹部２ａ
の軸線方向略中央部において最大となり、両端部側に向
かって、換言すると上下ラジアル軸受部２０、２１側に
向かって漸次縮小する。加えて、スリーブ３の下端部に
も、第二連通孔７ｂが形成されている。

【００１９】スリーブ３外周面の第一連通孔７ａの開口
に当たる部位、及びスリーブ３の下端部の第二連通孔７
ｂの開口に当たる部位には、スリーブ３の上端部から下
端部に至る軸線方向溝３ａが設けられ、この軸線方向溝
３ａによってブラケット４の円筒部４ａとスリーブ３と
の間に間隙が形成されて第一連通孔７ａは外気に開放さ
れる。

【００２０】環状凹部２ａとスリーブ３の内周面との間
には、軸線方向溝３ａによって形成された空隙と第一連
通孔７ａを通じて侵入した空気が介在する気体介在部１
０が形成され、この気体介在部１０によって、上下ラジ
アル軸受部２０、２１に保持される潤滑流体が、軸線方
向に分離されている。

【００２１】潤滑流体には、上部ラジアル軸受部２０に
おいては軸線方向外方に、スラスト軸受部２２において
は径方向内方に、それぞれ軸線方向にアンバランスなヘ
リングボーン溝及びポンプイン型のスパイラル溝によっ
て移動圧力が誘起されるため、スラスト軸受部２２と上
部ラジアル軸受部２０との境界部付近、すなわちスリー
ブ３の内周面の上端部において圧力ピークを発生させ
る。

【００２２】つまり、上部ラジアル軸受部２０とスラス
ト軸受部２２とが協働することにより、ロータハブ１に
対する径方向に作用する軸支持力とブラケット４に対し
て浮上する方向に作用する軸線方向の軸支持力とが付与
される。

【００２３】尚、ブラケット４のロータマグネット６と
軸線方向に対向する部位には環状の磁性体４ｂが装着さ
れており、ロータハブ１には、軸線方向の磁気吸引力が
作用する。この磁気吸引力は、上部ラジアル軸受部２０
及びスラスト軸受部２２で発生する浮上する方向に作用
する軸線方向の軸支持力とバランスするよう設定されて
いることから、これら軸受部で発生する動圧と磁性体４
ｂとロータマグネット６との間で発生する磁気吸引力と
が協働してロータハブ１を軸線方向両側から軸支持する
こととなる。

【００２４】スリーブ３の外周面の上端部には、断面形
状が略Ｌ字状の環状の切欠部３ｂが設けられているとと
もに、ロータハブ１の上壁部１ａの下面には、この切欠
部３ｂ内に非接触状態で受容される周状突起１ｄが形成
される。

【００２５】この周状突起１ｄの内周面と径方向に対向
する切欠部３ｂの外周面は、両者の間に規定される間隙
の径方向の間隙寸法が軸線方向下方に向かってテーパ状
に漸増するよう傾斜しており、スラスト軸受部２２の径
方向外端部において、この周状突起１ｄの内周面とスリ
ーブの切欠部３ｂの外周面とが協働してテーパ状シール
部２３が構成されている。スラスト軸受部２２に保持さ
れる潤滑流体は、このテーパ状シール部２３において、
潤滑流体の表面張力と外気圧等がバランスし、潤滑流体
と空気との界面がメニスカスを形成し保持されている。

【００２６】次に図２を参照して本発明の構成並びに原
理について説明する。

【００２７】図２は、スラスト軸受部２２の一部を拡大
して示す部分拡大断面図である。ロータハブ１の上壁部
１ａの下面は、記録ディスクの非装着時には、図２にお
いて実線で示すとおり、スラスト軸受部２２に規定され
る微小間隙の間隙寸法が径方向外方に向かうにつれて拡
大するよう、スリーブ３の上端面３ｃに対して傾斜した
傾斜面に形成されている。

【００２８】そして、記録ディスクの実装時には、クラ
ンパ１２を用いて記録ディスクを固定的に保持するため
にシャフト２に設けられた雌ネジ孔８に雄ネジ９が締結
されると、クランパ１２によって記録ディスクがフラン
ジ部１ｃ側に押圧され、ロータハブ１には、周壁部１ｂ
を径方向内方へと押圧し、且つロータハブ１の上壁部１
ａをシャフト２が位置する略中央部側に対して上壁部１
ａの外周端部を軸線方向下方側（ブラケット４側）に押
圧される。この時、上記押圧力がロータハブ１の部材強
度以上になると、上壁部１ａが撓み、図２において破線
２４で示すとおり、ロータハブ１の上壁部１ａの下面
は、スリーブ３の上端面３ｃに対して実質的に平行とな
る。すなわち、スラスト軸受部２２において規定される
微小間隙が、径方向内端部（シャフト２側端部）から径
方向外端部（周状突起１ｄ側端部）に至るまで、実質的
に均一な間隙寸法となることから、スラスト軸受部にお
いてスパイラル溝のポンピングに起因して誘起される動
圧が安定し、スラスト軸受部２２における軸支持が安定
するようになると共に、スラスト軸受部２２を構成する
ロータハブ１の上壁部１ａの下面とスリーブ３の上端面
３ｃとの接触に起因する、軸受面の摩耗や損傷あるいは
焼き付き等の障害の発生が効果的に防止される。従っ
て、予めロータハブ１の上壁部１ａの下面をスリーブ３
の上端面３ｃに対して傾斜するよう形成しておくこと
で、クランパ１２のクランプ力に起因するロータハブ１
の変形を許容可能な構成とすることができる。

【００２９】ロータハブ１の上壁部１ａの下面の傾斜量
は、ロータハブ１を形成する、例えばステンレス綱やア
ルミニウム合金等といった部材や肉厚等、あるいは実装
される記録ディスクに対するクランプ強度等の要因によ
って適宜選択されるが、実質的には、スリーブ３の上端
面３ｃとの間に形成される微小間隙の径方向外端部にお
ける軸方向の幅寸法が約２μｍから約８μｍの範囲、よ
り好ましくは約３μｍとなるように設定される。上記範
囲に設定しておくことで、クランプ力によるロータハブ
１の変形を許容可能とすることができると共に、クラン
プ力がロータハブ１の変形を来すに至らなかった場合
も、潤滑流体内の圧力勾配が不安定になることはない。

【００３０】また、スラスト軸受部２２に規定される微
小間隙に連続する、周状突起１ｄの内周面とスリーブの
切欠部３ｂの外周面との間に形成されるテーパ状シール
部２３の径方向の間隙寸法は、記録ディスクが実装さ
れ、ロータハブの上壁部１ａの下面とスリーブ３の上端
面３ｃとが、実質的に平行となるようロータハブ１が撓
んだ場合も、テーパ状シール部２３における最小間隙寸
法がスラスト軸受部２２に規定される微小間隙の最大間
隙寸法以上となるよう設定される。斯く構成されること
で、スラスト軸受部２２からテーパ状シール部２３に至
る間隙内に保持される潤滑流体の内圧の圧力勾配が常に
スラスト軸受部２２側がテーパ状シール部２３側よりも
高くなり、潤滑流体内に混入した気泡がテーパ状シール
部２３側に移動し、界面から排出可能な構成とすること
ができる。

【００３１】尚、図２に示すロータハブ１の上壁部１ａ
の下面を傾斜面とする構成に代えて、スリーブ３の上端
面３ｃをスラスト軸受部２２に規定される微小間隙が径
方向外方に向かうにつれて拡大するよう、ロータハブ１
の上壁部１ａの下面に対して傾斜した面とすることによ
っても上記と同様の作用効果を得ることができる。

【００３２】以上、本発明にかかる記録ディスク駆動用
モータの実施形態について説明したが、本発明はかかる
実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱
することなく種々の変形乃至修正が可能である。

【００３３】

【発明の効果】本発明の請求項１の記録ディスク駆動用
モータでは、スラスト軸受部に規定される微小間隙が径
方向外方に拡開していることから、クランパによる押圧
力でロータハブが変形しても、微小間隙の軸線方向の隙
間寸法を径方向に一定に保つことが出来る。従って、ス
ラスト軸受部で、安定した軸支持力が得られると共に、
高い回転精度も維持できる。

【００３４】本発明の請求項２、請求項３の記録ディス
ク駆動用モータでは、クランプ時に、前記スラスト軸受
部で、安定した軸支持力が得られると共に、高い回転精
度も維持出来るのに加え、ロータハブの上壁部の下面と
スリーブの上端面とが接触することにより、前記ロータ
ハブの上壁部の下面と前記スリーブの上端面の摩耗や損
傷、あるいは焼き付き等の障害が発生し、モータの耐久
性並びに信頼性が低下するのを防ぐことも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の記録ディスク駆動用モータの概略構成
を示す断面図である。

【図２】本発明の第１の実施形態を示す部分拡大断面図
である。

【符号の説明】

１ ロータハブ １ａ 上壁部 １ｂ 周壁部 ２ シャフト ３ スリーブ ３ｃ 上端面 ２０，２１ ラジアル軸受部 ２２ スラスト軸受部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J011 AA04 AA06 BA06 CA02 JA02 KA04 MA02 MA08 5H605 AA04 BB05 BB14 BB19 CC04 DD05 DD07 EB06 EB17 EB39 5H607 AA04 BB01 BB14 BB17 BB25 CC01 DD03 GG01 GG02 GG09 GG15

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略円盤状の上壁部と該上壁部の外周部か
   ら垂下するとともに外周部に記録ディスクが保持される
   周壁部とからなるロータハブと、該ロータハブと一体的
   に回転するシャフトと、該シャフトが挿通される中空円
   筒状のスリーブとを備えた記録ディスク駆動用モータに
   おいて、 前記スリーブの内周面と前記シャフトの外周面とは、潤
   滑流体が保持された微小間隙を介して径方向に対向する
   と共に、該スリーブの内周面又は該シャフトの外周面の
   少なくとも一方の面には、動圧発生用溝が形成されるこ
   とでラジアル軸受部が構成され、 また前記ロータハブ上壁部の下面と前記スリーブの上端
   面とは、潤滑流体が保持された微小間隙を介して軸線方
   向に対向すると共に、該ロータハブ上壁部の下面と該ス
   リーブの上端面の少なくとも一方の面に、動圧発生溝が
   形成されることでスラスト軸受部が構成され、且つ該ス
   ラスト軸受部に規定される該微小間隙は、径方向外方に
   向かって拡開していることを特徴とする記録ディスク駆
   動用モータ。
2. 【請求項２】 前記スリーブの上端面は、前記スラスト
   軸受部に規定される微小間隙が径方向外方に向かって拡
   開するよう前記ロータハブ上壁部の下面に対して傾斜す
   る傾斜面に形成されていることを特徴とする請求項１に
   記載の記録ディスク駆動用モータ。
3. 【請求項３】 前記ロータハブ上壁部の下面は、前記ス
   ラスト軸受部に規定される微小間隙が径方向外方に向か
   って拡開するよう前記スリーブの上端面に対して傾斜す
   る傾斜面に形成されていることを特徴とする請求項１に
   記載の記録ディスク駆動用モータ。