JP2003314533A - 流体軸受装置 - Google Patents

流体軸受装置

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JP2003314533A
JP2003314533A JP2002123633A JP2002123633A JP2003314533A JP 2003314533 A JP2003314533 A JP 2003314533A JP 2002123633 A JP2002123633 A JP 2002123633A JP 2002123633 A JP2002123633 A JP 2002123633A JP 2003314533 A JP2003314533 A JP 2003314533A
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housing
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thrust
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JP2002123633A
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English (en)
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Nobuyoshi Yamashita
信好 山下
Masaaki Toda
正明 戸田
Fumitada Satoji
文規 里路
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NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数の削減 【解決手段】 ハウジング7は、焼結金属からなる多孔
質体で形成され、軸部2aが挿入される内周面7aと、
上端の開口部に設けられたシール部7cと、下端部に設
けられた段部7bとを備えている。内周面7aには、第
1ラジアル軸受部R1の軸受面7a1と第2ラジアル軸
受部R2の軸受面7a2とが軸方向に離隔して設けら
れ、段部7bの端面には、第1スラスト軸受部S1の軸
受面7b1が設けられる。これら軸受面7a1、7a
2、7b1には、ぞれぞれ、ヘリングボーン形状やスパ
イラル形状等の動圧溝が形成される。また、シール部7
cの内周面は、軸部2aの外周面2a1と所定のシール
空間を介して対向する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ラジアル軸受隙間
に生じる潤滑油の油膜によって回転部材を非接触支持す
る流体軸受装置に関する。この軸受装置は、情報機器、
例えばHDD、FDD等の磁気ディスク装置、CD−R
OM、CD−R/RW、DVD−ROM/RAM等の光
ディスク装置、MD、MO等の光磁気ディスク装置など
のスピンドルモータ、レーザビームプリンタ(LBP)
のポリゴンスキャナモータ、あるいは電気機器、例えば
軸流ファンなどの小型モータ用として好適である。
【0002】
【従来の技術】上記各種モータには、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、上
記要求性能に優れた特性を有する流体軸受の使用が検討
され、あるいは実際に使用されている。
【0003】この種の流体軸受は、軸受隙間内の潤滑油
に動圧を発生させる動圧発生手段を備えたいわゆる動圧
軸受と、動圧発生手段を備えていないいわゆる真円軸受
(軸受面が真円形状である軸受)とに大別される。
【0004】例えば、HDD等のディスク装置のスピン
ドルモータに組込まれる流体軸受装置では、軸部材をラ
ジアル方向に回転自在に非接触支持するラジアル軸受部
と、軸部材をスラスト方向に回転自在に非接触支持する
スラスト軸受部とが設けられ、これら軸受部として、軸
受面に動圧発生用の溝(動圧溝)を有する動圧軸受が用
いられる。ラジアル軸受部の動圧溝は、軸受スリーブの
内周面又は軸部材の外周面に形成され、スラスト軸受部
の動圧溝は、フランジ部を備えた軸部材を用いる場合、
そのフランジ部の両端面、又は、これに対向する面(軸
受スリーブの端面や、ハウジングの底部に配設されるス
ラスト部材の端面等)にそれぞれ形成される。通常、軸
受スリーブはハウジングの内周の所定位置に固定され、
また、ハウジングの内部空間に注油した潤滑油が外部に
漏れるのを防止するため、ハウジングの開口部にシール
部材を配設する場合が多い。
【0005】また、スラスト軸受部として、軸部材の一
端面をスラストプレートによって接触支持する構造の軸
受(いわゆるピボット軸受)を採用する場合もある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記構成の流体軸受装
置は、ハウジング、軸受スリーブ、軸部材、スラスト部
材、及びシール部材といった部品で構成され、情報機器
の益々の高性能化に伴って必要とされる高い軸受性能を
確保すべく、各部品の加工精度や組立精度を高める努力
がなされている。その一方で、情報機器の低価格化の傾
向に伴い、この種の流体軸受装置に対するコスト低減の
要求も益々厳しくなっている。
【0007】本発明の課題は、部品点数が少なく、より
一層低コストな流体軸受装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、焼結金属で形成されたハウジングと、ハ
ウジングに挿入された軸部材と、ハウジングの内周面に
一体に設けられた軸受面を有し、軸部材の外周面との間
の軸受隙間に生じる潤滑油の油膜で軸部材をラジアル方
向に非接触支持する軸受部と、ハウジングの開口部に一
体に設けられ、軸部材の外周面との間にシール空間を形
成するシール部とを備えた構成を提供する。
【0009】軸受部の軸受面とシール部とをハウジング
に一体に設けることにより、従来の流体軸受装置に比べ
て、部品点数を削減して、部品の加工コスト、組立コス
トを低減することができる。また、ハウジングを焼結金
属で形成し、焼結金属組織の細孔内に潤滑油を含浸させ
ることにより、装置全体としての保油量が増大すると共
に、細孔内から軸受隙間への潤滑油の滲み出し、軸受隙
間から細孔内への潤滑油の戻りがあるので、潤滑油の劣
化が生じにくく、軸受寿命が向上する。
【0010】上記の焼結金属としては、例えば、銅、
鉄、及びアルミニウムの中から選択される1種以上の金
属粉末を主原料とし、必要に応じて、すず、亜鉛、鉛、
黒鉛、二硫化モリブデン等の粉末又はこれらの合金粉末
を混合し、成形し、焼結して得られたものを用いること
ができる。
【0011】上記構成において、軸受部は、軸受隙間内
の潤滑油に動圧を発生させる動圧軸受とすることができ
る。ハウジングが焼結金属で形成されているので、軸受
部の軸受面に動圧溝を形成する場合、その動圧溝をプレ
ス加工によって簡易に形成することができる(例えば、
動圧溝の形状に対応する溝型をもったコアロッドをハウ
ジングの内周面に加圧して、動圧溝の形状を該内周面に
転写する。)。
【0012】上記構成において、潤滑油の外部への漏れ
出しを防止するため、好ましくは、ハウジングの外部に
露出した面に封孔処理を施こすのが良い。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。
【0014】図1は、この実施形態に係る流体軸受装置
(流体動圧軸受装置)1を組み込んだ情報機器用スピン
ドルモータの一構成例を示している。このスピンドルモ
ータは、HDD等のディスク駆動装置に用いられるもの
で、軸部材2を回転自在に非接触支持する流体軸受装置
1と、軸部材2に装着されたディスクハブ3と、例えば
半径方向のギャップを介して対向させたモータステータ
4およびモータロータ5とを備えている。ステータ4は
ケーシング6の外周に取付けられ、ロータ5はディスク
ハブ3の内周に取付けられる。流体軸受装置1のハウジ
ング7は、ケーシング6の内周に装着される。ディスク
ハブ3には、磁気ディスク等のディスクDが一又は複数
枚保持される。ステータ4に通電すると、ステータ4と
ロータ5との間の励磁力でロータ5が回転し、それによ
って、ディスクハブ3および軸部材2が一体となって回
転する。
【0015】図2は、流体軸受装置1を示している。こ
の流体軸受装置1は、ハウジング7と、ハウジング7に
挿入された軸部材2と、ハウジング7に固定されたスラ
スト部材10とを構成部品として構成される。
【0016】ハウジング7の内周面7aと軸部材2の軸
部2aの外周面2a1との間に第1ラジアル軸受部R1
と第2ラジアル軸受部R2とが軸方向に離隔して設けら
れる。また、ハウジング7の段部7bの端面と軸部材2
のフランジ部2bの上側端面2b1との間に第1スラス
ト軸受部S1が設けられ、スラスト部材10の端面とフ
ランジ部2bの下側端面2b2との間に第2スラスト軸
受部S2が設けられる。尚、説明の便宜上、スラスト部
材10の側を下側、スラスト部材10と反対の側を上側
として説明を進める。
【0017】ハウジング7は、焼結金属からなる多孔質
体、例えば銅を主成分とする燒結金属の多孔質体で形成
され、軸部2aが挿入される内周面7aと、上端の開口
部に設けられたシール部7cと、下端部に設けられた段
部7bとを備えている。内周面7aには、第1ラジアル
軸受部R1の軸受面7a1と第2ラジアル軸受部R2の
軸受面7a2とが軸方向に離隔して設けられ、段部7b
の端面には、第1スラスト軸受部S1の軸受面7b1が
設けられる。これら軸受面7a1、7a2、7b1に
は、それぞれ、ヘリングボーン形状やスパイラル形状等
の動圧溝が形成される。また、シール部7cの内周面
は、軸部2aの外周面2a1と所定のシール空間を介し
て対向する。
【0018】軸部材2は、例えば、ステンレス鋼等の金
属材で形成され、軸部2aと、軸部2aの下端に一体又
は別体に設けられたフランジ部2bとを備えている。
【0019】スラスト部材10は、例えば、真ちゅう等
の金属材で円盤状に形成され、圧入+接着、レーザビー
ム溶接、高周波パルス接合等の適宜の手段により、ハウ
ジング7の段部7bの内周に固定される。また、スラス
ト部材10の端面には、第2スラスト軸受部S2の軸受
面10aが設けられる。この軸受面10aには、ヘリン
グボーン形状やスパイラル形状等の動圧溝が形成され
る。
【0020】軸部材2の軸部2aはハウジング7の内周
面7aに挿入され、フランジ部2bはハウジング7の軸
受面7b1とスラスト部材10の軸受面10aとの間の
空間部に収容される。
【0021】また、シール部7cで密封されたハウジン
グ7の内部空間には潤滑油が給油され、各部品相互間の
隙間部のみならず、ハウジング7の内部の細孔内(焼結
金属組織の細孔内)にも潤滑油が充満される。この実施
形態では、ハウジング7の細孔内に充満(含浸)された
潤滑油が外部に滲み出して漏れないよう、ハウジング7
の外部に露出した面、この例では外周面および上下端面
に封孔処理を施している。封孔処理は、例えば、上記面
の表層部の細孔内に溶融樹脂を含浸させ、固化させるこ
とによって行うことができる。
【0022】軸部材2の回転時、ハウジング7の軸受面
7a1、7a2は、それぞれ、軸部2aの外周面2a1
とラジアル軸受隙間を介して対向する。また、ハウジン
グ7の軸受面7b1はフランジ部2bの上側端面2b1
とスラスト軸受隙間を介して対向し、スラスト部材10
の軸受面10aはフランジ部2bの下側端面2b2とス
ラスト軸受隙間を介して対向する。そして、軸部材2の
回転に伴い、上記ラジアル軸受隙間に潤滑油の動圧が発
生し、軸部材2の軸部2aが上記ラジアル軸受隙間内に
形成される潤滑油の油膜によってラジアル方向に回転自
在に非接触支持される。これにより、軸部材2をラジア
ル方向に回転自在に非接触支持する第1ラジアル軸受部
R1と第2ラジアル軸受部R2とが構成される。同時
に、上記スラスト軸受隙間に潤滑油の動圧が発生し、軸
部材2のフランジ部2bが上記スラスト軸受隙間内に形
成される潤滑油の油膜によって両スラスト方向に回転自
在に非接触支持される。これにより、軸部材2をスラス
ト方向に回転自在に非接触支持する第1スラスト軸受部
S1と第2スラスト軸受部S2とが構成される。
【0023】図3は、他の実施形態に係る流体軸受装置
(流体動圧軸受装置)11を示している。この流体軸受
装置11は、ハウジング17と、軸部材12とを構成部
品として構成される。
【0024】ハウジング17の内周面17aと軸部材1
2の外周面12aとの間に第1ラジアル軸受部R11と
第2ラジアル軸受部R12とが軸方向に離隔して設けら
れる。また、軸部材12の下側端面12bとハウジング
17の底部17bとの間にスラスト支持部S11が設け
られる。尚、説明の便宜上、スラスト支持部S11の側
を下側、スラスト支持部S11と反対の側を上側として
説明を進める。
【0025】ハウジング17は、焼結金属からなる多孔
質体、例えば銅を主成分とする燒結金属の多孔質体で形
成され、軸部材12が挿入される内周面17aと、上端
の開口部に設けられたシール部17cと、下端部に設け
られた底部17bとを備えている。内周面17aには、
第1ラジアル軸受部R11の軸受面17a1と第2ラジ
アル軸受部R12の軸受面17a2とが軸方向に離隔し
て設けられ、底部17bの内面には、スラスト支持部S
1の支持面17b1が設けられる。軸受面17a1、1
7a2には、ぞれぞれ、ヘリングボーン形状やスパイラ
ル形状等の動圧溝が形成される。また、シール部17c
の内周面は、軸部材12の外周面12a1と所定のシー
ル空間を介して対向する。尚、この実施形態では、シー
ル部17cの内周面と対向してシール空間を形成する軸
部材12の外周面12a1を、上方(ハウジング17の
外方向)に向かって漸次縮径するテーパ形状に形成して
いる。軸部材12の回転時、テーパ形状の外周面12a
1は、いわゆる遠心力シールとしても機能する。前述し
た実施形態の軸部材2にこのようなテーパ形状の外周面
を設けても良い。
【0026】軸部材12は、例えば、ステンレス鋼等の
金属材で形成され、その下側端面12bは凸球状に形成
される。
【0027】また、シール部17cで密封されたハウジ
ング17の内部空間には潤滑油が給油され、各部品相互
間の隙間部のみならず、ハウジング17の内部の細孔内
(焼結金属組織の細孔内)にも潤滑油が充満される。こ
の実施形態では、ハウジング17の細孔内に充満(含
浸)された潤滑油が外部に滲み出して漏れないよう、ハ
ウジング17の外部に露出した面、この例では外周面お
よび上下端面に封孔処理を施している。封孔処理は、例
えば、上記面の表層部の細孔内に溶融樹脂を含浸させ、
固化させることによって行うことができる。
【0028】軸部材12の回転時、ハウジング17の軸
受面17a1、17a2は、それぞれ、軸部材12の外
周面12aとラジアル軸受隙間を介して対向する。そし
て、軸部材12の回転に伴い、上記ラジアル軸受隙間に
潤滑油の動圧が発生し、軸部材12が上記ラジアル軸受
隙間内に形成される潤滑油の油膜によってラジアル方向
に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材1
2をラジアル方向に回転自在に非接触支持する第1ラジ
アル軸受部R11と第2ラジアル軸受部R12とが構成
される。同時に、軸部材12の下側端面12bがハウジ
ング17の支持面17b1によって接触支持される。こ
れにより、軸部材12をスラスト方向に回転自在に支持
するスラスト支持部S11が構成される。
【0029】尚、本発明は、ラジアル軸受部をいわゆる
真円軸受(軸受面が真円形状である軸受)で構成した流
体軸受装置にも同様に適用可能である。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、部品点数が少なく、よ
り一層低コストな流体軸受装置を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る流体軸受装置を有する
スピンドルモータの断面図である。
【図2】本発明の実施形態に係る流体軸受装置を示す断
面図である。
【図3】本発明の他の実施形態に係る流体軸受装置を示
す断面図である。
【符号の説明】
1、11 流体軸受装置 2、12 軸部材 7、17 ハウジング 7c、17c シール部 R1、R11 第1ラジアル軸受部 R2、R12 第2ラジアル軸受部 7a1、7a2 軸受面 17a1、17a2 軸受面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 里路 文規 愛知県海部郡蟹江町大字蟹江新田字勝田場 101番地 NTN特殊合金株式会社内 Fターム(参考) 3J011 AA04 BA06 BA10 CA01 CA02 CA04 JA02 KA02 KA03 LA01 MA04 MA24 SB19

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 焼結金属で形成されたハウジングと、該
    ハウジングに挿入された軸部材と、前記ハウジングの内
    周面に一体に設けられた軸受面を有し、前記軸部材の外
    周面との間の軸受隙間に生じる潤滑油の油膜で前記軸部
    材をラジアル方向に非接触支持する軸受部と、前記ハウ
    ジングの開口部に一体に設けられ、前記軸部材の外周面
    との間にシール空間を形成するシール部とを備えた流体
    軸受装置。
  2. 【請求項2】 前記軸受部が、前記軸受隙間内の潤滑油
    に動圧を発生させる動圧軸受である請求項1記載の流体
    軸受装置。
  3. 【請求項3】 前記ハウジングの外部に露出した面に封
    孔処理が施されている請求項1又は2記載の流体軸受装
    置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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