JP2004028174A - 軸受けユニットおよび軸受けユニットを有するモータ - Google Patents

Abstract

【課題】組立てが簡単であり潤滑油の漏洩の無い信頼性に優れた軸受けユニットおよび軸受けユニットを有するモータを提供すること。
【解決手段】回転軸６０と、回転軸６０をラジアル方向に関して回転可能に支持するラジアル軸受け１１４と、回転軸をスラスト方向に関して回転可能に支持するスラスト軸受け１２４と、ラジアル軸受け１１４とスラスト軸受け１２４を収容して保持し、回転軸６０との間に半径方向の空隙Ｈを有する樹脂製ハウジング１１６とを有する軸受けユニット１１０であり、樹脂製ハウジング１１６は、一端部側に空隙Ｈを有し、一端部と反対側の他端部には開口部を有する円筒状の第１部材１４０と、円筒状の第１部材１４０の他端部の開口部を閉じるための第２部材１４３とを有し、円筒状の第１部材１４０の他端部と第２部材１４３は、超音波融着されている。
【選択図】　　　　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受けユニットおよび軸受けユニットを有するモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
モータを用いる電子機器の例としては、情報記録再生装置があるが、その中で例えばハードディスク装置は、その用途が拡大し、大型の記録装置やデスクトップ型のパーソナルコンピュータ用記録装置の他に、例えば、ノート型のパーソナルコンピュータやこれより小さいサイズの携帯用の端末装置等の電子機器に使用されるようになっている。
最近においては、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）カード寸法と称されるＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）メモリカードやカード型のモデム程度の大きさを有するＰＣカード型のハードディスク装置が用いられ、このＰＣカード型のハードディスク装置は、必要に応じて使用者がノート型のパーソナルコンピュータや携帯用の端末機のＰＣカードスロットに抜き差しして使用される。
【０００３】
図１７は、従来のハードディスクドライブ装置に用いられているモータのための動圧流体軸受けユニットの断面構造を示している。
この軸受けユニット１０６０は、回転軸１０６１と、軸受け１０６２と、スラスト受け１０６３と、ハウジング１０６４などを有している。
回転軸１０６１は、断面Ｔ型ステップ形状の軸である。軸受け１０６２は、動圧発生溝１０６２ａと動圧発生溝１０６２ｂを有している。動圧発生溝１０６２ａは、回転軸１０６１をラジアル方向に回転自在に支持している。動圧発生溝１０６２ｂは、回転軸１０６１をスラスト方向に回転自在に支持している。スラスト受け１０６３の内面には、回転軸１０６１をスラスト方向に回転自在に支持するための動圧発生溝１０６３ａを有している。
金属製のハウジング１０６４は、金属製のシール部材１０６６と金属製の蓋１０６５を有している。このハウジング１０６４は、軸受け１０６２とスラスト受け１０６３を保持して、内部の潤滑油の漏洩を防止する役割を果たす。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の軸受けユニット１０６０では次のような問題がある。
ハウジング１０６４は、シール部材１０６６と蓋部材１０６５を締結することにより構成されており、これらのハウジング１０６４、シール部材１０６６および蓋部材１０６５は、いずれも金属製の部材である。
軸受け１０６２と回転軸１０６１との空隙には潤滑油が充填されているが、この潤滑油がハウジング１０６４の外に漏れないようにするために、ハウジング１０６４とシール部材１０６６との締結部Ｂは、金属部材同士を接着剤で締結すると同時にシーリングする必要がある。これと同様にハウジング１０６４と蓋部材１０６５の締結部Ａも、金属部材同士を接着剤で締結すると同時にシーリングする必要がある。
このように、従来の軸受けユニット１０６０の構造では、軸受け１０６２とスラスト受け１０６３を保持し、内部の潤滑油の漏洩を防止する必要があり、ハウジング１０６４はシール部材１０６６と蓋部材１０６５により接着剤を用いて締結し且つシーリングしなければならないので、従来の軸受けユニットは高価であり、組立て工程が複雑になってしまう。しかも、接着剤などにより各部材を締結し且つシーリングを行う必要があるので、その作業管理が困難であり、軸受けユニットの動作信頼性に欠けるという問題もある。
そこで本発明は、上記課題を解消し、組立てが簡単であり潤滑油の漏洩の無い信頼性に優れた軸受けユニットおよび軸受けユニットを有するモータを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、回転軸と、前記回転軸をラジアル方向に関して回転可能に支持するラジアル軸受けと、前記回転軸をスラスト方向に関して回転可能に支持するスラスト軸受けと、前記ラジアル軸受けと前記スラスト軸受けを収容して保持し、前記回転軸との間に半径方向の空隙を有する樹脂製ハウジングとを有する軸受けユニットであり、前記樹脂製ハウジングは、一端部側に前記空隙を有し、前記一端部と反対側の他端部には開口部を有する円筒状の第１部材と、前記円筒状の第１部材の前記他端部の前記開口部を閉じるための第２部材と、を有し、前記円筒状の第１部材の前記他端部と前記第２部材は、超音波融着されていることを特徴とする軸受けユニットである。
【０００６】
請求項１では、ラジアル軸受けは、回転軸をラジアル方向に関して回転可能に支持する。スラスト軸受けは、回転軸をスラスト方向に関して回転可能に支持する。
樹脂製ハウジングは、ラジアル軸受けとスラスト軸受けを収容して保持し、回転軸との間に半径方向の空隙を有している。
この樹脂製のハウジングは、円筒状の第１部材とこれとは別の第２部材を有している。円筒状の第１部材は、一端部側に空隙を有しており、一端部と反対側の他端部には開口部を有している。第２部材は、円筒状の第１部材の他端部の開口部を閉じるためのものである。
円筒状の第１部材の他端部とこの第２部材は、超音波融着により一体化されて樹脂製ハウジングを構成している。
樹脂製ハウジングの円筒状の第１部材は、一端部側に上述した空隙を有しておれば、ラジアル軸受けとスラスト軸受けおよび回転軸を収容して保持することができる。そして円筒状の第１部材の他端部と第２部材を超音波融着するだけで、構造の簡単な内部の潤滑油の漏洩の無い信頼性に優れた軸受けユニットが得られる。
本発明の軸受けユニットは、従来と異なり金属製の複数の部材を接着剤などを用いて締結し且つシーリングする必要が無くなるので、組立て工程が簡単になる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の軸受けユニットにおいて、前記第２部材は、円盤状の蓋部材である。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１に記載の軸受けユニットにおいて、前記円筒状の第１部材と前記第２部材の少なくとも一方が液晶ポリマーから成る。
【０００９】
請求項３では、円筒状の第１部材と第２部材の少なくとも一方が液晶ポリマーであると、超音波融着時にアウトガスの発生やコンタミネーションの発生が少なくなる。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１に記載の軸受けユニットにおいて、前記円筒状の第１部材の他端部と前記第２部材が当たる位置であり、前記円筒状の第１部材の他端部と前記第２部材の一方には、融着用のエネルギーダイレクターが設けられている。
【００１１】
請求項４では、融着用のエネルギーダイレクターを用いて、円筒状の第１部材の他端部と第２部材は確実に超音波融着することができる。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項４に記載の軸受けユニットにおいて、前記エネルギーダイレクターは、断面三角形を有している。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項４に記載の軸受けユニットにおいて、前記第２部材には、前記円筒状の第１部材の他端部が当たる位置に前記エネルギーダイレクターが設けられている。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項４に記載の軸受けユニットにおいて、前記円筒状の第１部材の他端部と前記第２部材が当たる位置には、前記円筒状の第１部材の他端部と前記第２部材を前記エネルギーダイレクターにより融着する際に、前記円筒状の第１部材の軸方向に関する前記第２部材の位置精度を維持するための位置精度維持部を有する。
【００１５】
請求項７では、位置精度維持部が、円筒状の第１部材の他端部と第２部材をエネルギーダイレクターにより融着する際に、円筒状の第１部材の軸方向に関する第２部材の位置精度を維持することができ、これによって正確な形状の樹脂製のハウジングを形成することができる。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項４に記載の軸受けユニットにおいて、前記エネルギーダイレクターは、リング状に連続して形成されている。
【００１７】
請求項９の発明は、請求項４に記載の軸受けユニットにおいて、前記エネルギーダイレクターは、前記リング状に形成されており、複数の切欠き部を有する。
【００１８】
請求項１０の発明は、請求項１に記載の軸受けユニットにおいて、前記ラジアル軸受けと前記スラスト軸受けは、動圧流体軸受けである。
【００１９】
請求項１１の発明は、請求項１に記載の軸受けユニットにおいて、前記ラジアル軸受けは、焼結金属製軸受けである。
【００２０】
請求項１２の発明は、請求項１０に記載の軸受けユニットにおいて、前記スラスト軸受けは、前記第２部材の内面に形成されている動圧発生溝を有する動圧流体軸受けである。
【００２１】
請求項１２では、樹脂製の第２部材の内面に対して動圧流体軸受けを設けることにより、別部材のスラスト軸受けの設定が不要となり、部品点数を減らすことができる。
【００２２】
請求項１３の発明は、請求項１２に記載の軸受けユニットにおいて、前記スラスト軸受けは、前記第２部材の内面に形成されている動圧発生溝を有する動圧流体軸受けであり、前記動圧発生溝は超音波転写されることで形成されている。
【００２３】
請求項１３では、第２部材の内面に形成される動圧流体軸受けの動圧発生溝が、超音波転写により形成されることにより、バリの発生がしづらいという利点がある。
【００２４】
請求項１４の発明は、軸受けユニットを有するモータであり、前記軸受けユニットは、回転軸と、前記回転軸をラジアル方向に関して回転可能に支持するラジアル軸受けと、前記回転軸をスラスト方向に関して回転可能に支持するスラスト軸受けと、前記ラジアル軸受けと前記スラスト軸受けを収容して保持し、前記回転軸との間に半径方向の空隙を有する樹脂製ハウジングとを有する軸受けユニットであり、前記樹脂製ハウジングは、一端部側に前記空隙を有し、前記一端部と反対側の他端部には開口部を有する円筒状の第１部材と、前記円筒状の第１部材の前記他端部の前記開口部を閉じるための第２部材と、を有し、前記円筒状の第１部材の前記他端部と前記第２部材は、超音波融着されていることを特徴とする軸受けユニットを有するモータである。
【００２５】
請求項１４では、ラジアル軸受けは、回転軸をラジアル方向に関して回転可能に支持する。スラスト軸受けは、回転軸をスラスト方向に関して回転可能に支持する。
樹脂製ハウジングは、ラジアル軸受けとスラスト軸受けを収容して保持し、回転軸との間に半径方向の空隙を有している。
この樹脂製のハウジングは、円筒状の第１部材とこれとは別の第２部材を有している。円筒状の第１部材は、一端部側に空隙を有しており、一端部と反対側の他端部には開口部を有している。第２部材は、円筒状の第１部材の他端部の開口部を閉じるためのものである。
円筒状の第１部材の他端部とこの第２部材は、超音波融着により一体化されて樹脂製ハウジングを構成している。
樹脂製ハウジングの円筒状の第１部材は、一端部側に上述した空隙を有しておれば、ラジアル軸受けとスラスト軸受けおよび回転軸を収容して保持することができる。そして円筒状の第１部材の他端部と第２部材を超音波融着するだけで、構造の簡単な内部の潤滑油の漏洩の無い信頼性に優れた軸受けユニットが得られる。
本発明の軸受けユニットは、従来と異なり金属製の複数の部材を接着剤などを用いて締結し且つシーリングする必要が無くなるので、組立て工程が簡単になる。
【００２６】
請求項１５の発明は、請求項１４に記載の軸受けユニットを有するモータにおいて、前記第２部材は、円盤状の蓋部材である。
【００２７】
請求項１６の発明は、請求項１４に記載の軸受けユニットを有するモータにおいて、前記円筒状の第１部材と前記第２部材の少なくとも一方が液晶ポリマーから成る。
【００２８】
請求項１７の発明は、請求項１４に記載の軸受けユニットを有するモータにおいて、前記円筒状の第１部材の他端部と前記第２部材が当たる位置であり、前記円筒状の第１部材の他端部と前記第２部材の一方には、融着用のエネルギーダイレクターが設けられている。
【００２９】
請求項１７では、融着用のエネルギーダイレクターを用いて、円筒状の第１部材の他端部と第２部材は確実に超音波融着することができる。
【００３０】
請求項１８の発明は、請求項１７に記載の軸受けユニットを有するモータにおいて、前記エネルギーダイレクターは、断面三角形を有している。
【００３１】
請求項１９の発明は、請求項１７に記載の軸受けユニットを有するモータにおいて、前記第２部材には、前記円筒状の第１部材の他端部が当たる位置に前記エネルギーダイレクターが設けられている。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００３３】
図１は、本発明の軸受けユニットを有するモータを備えた情報記録再生装置を示す平面図である。図２と図３は図１の情報記録再生装置の分解斜視図である。図４は、図１のスピンドルモータの断面構造例である。
【００３４】
図１〜図３に示す情報記録再生装置は、一例としてハードディスクドライブ装置である。このハードディスクドライブ装置１は、ディスク状記録媒体Ｄに対して磁気的に情報を記録したり、あるいはすでにディスク状記録媒体Ｄに記録されている情報を磁気的に再生する機能を有している。
【００３５】
このハードディスクドライブ装置１は、たとえば電子機器の一例であるいわゆるノート型パーソナルコンピュータのＰＣカードスロットに装着して使用するものであり、非常に小型でかつ薄型化の装置である。
【００３６】
ハードディスクドライブ装置１は、図２と図３に示すように概略的には筐体（外筐ともいう）２、ディスク状記録媒体Ｄ、スピンドルモータ３、回動型アクチュエータ４等を有している。筐体２は、第１部材（上筐体ともいう）１０と、第２部材（下筐体ともいう）１２を有している。第１部材１０と第２部材１２の空間の中には、スピンドルモータ３やディスク状記録媒体Ｄ、回動型アクチュエータ４等が収容されている。
ディスク状記録媒体Ｄは、図４に示すようにスピンドルモータ３のロータＲ側に固定されており、ロータＲはディスク状記録媒体Ｄを連続回転させる。
【００３７】
図３に示すように、２つの回動型アクチュエータ４は、サスペンション２０、ボイスコイル２２、２つの磁気ヘッド２４等を有している。図３に示すボイスコイル２２と図３に示すマグネット２９，３０との間に生じる電磁力により、回動型アクチュエータ４の磁気ヘッド２４は図１と図２のＦ方向に揺動可能であり、磁気ヘッド２４，２４が回転するディスク状記録媒体Ｄの任意のトラックに対して位置決めすることで情報信号の記録を行ったりあるいはすでに記録された情報を再生することができる。磁気ヘッド２４は、たとえばＧＭＲ（ジャイアント磁気抵抗効果素子）等を採用することができる。
【００３８】
図１に示すハードディスク装置１では、図４に示す筐体２の第１部材１０が第２部材１２から取り除かれた状態を示しており、内部のディスク状記録媒体Ｄや回動型アクチュエータ４等が露出している。第２部材１２の端部には、コンピュータ等に対して電気的に接続するための接続端子３５が設けられている。回路基板３７には、システムＬＳＩ（大規模集積回路）３９やＩＣ（集積回路）等の一般の電子部品等が配置されている。
【００３９】
次に、図４に示すモータ３の構造について説明する。
このモータ３はスピンドルモータであり、ロータＲとステータＳを有している。まずモータ３のロータＲの構造について説明する。
ロータＲは、概略的にはターンテーブル５０、チャック５２、駆動用のマグネット５８および回転軸（ロータシャフトとも呼んでいる）６０を有している。この回転軸６０は軸方向に関して断面Ｔ字型を有している。ターンテーブル５０はロータハウジングとも呼んでおり、たとえば鉄により作られている。このロータハウジングの中心部には孔５１が形成されており、この孔５１には回転軸６０の取付部６１が圧入により固定されている。回転軸６０はたとえばステンレス鋼により作られている。
【００４０】
ターンテーブル５０は、上述したように回転軸６０と一体に取り付けられており、回転対象物であるディスク状記録媒体Ｄ（ハードディスクとも呼んでいる）をチャック５２を用いて保持している。すなわちディスク状記録媒体Ｄの内周部分６３が、ターンテーブル５０のフランジ部分５３の上に載せてあり、チャック５２はこの内周部分６３をフランジ部分５３側に固定している。チャック５２は、たとえばステンレス鋼により作られているリング状の部材である。
【００４１】
図４に示すマグネット５８は、Ｓ極とＮ極が交互に着磁されたリング状のマグネットである。このマグネット５８はたとえばネオジ焼結体を用いることができる。このマグネット５８はターンテーブル５０の内周面に対して接着により固定されている。
【００４２】
図４のディスク状記録媒体ＤがロータＲに装着された状態で、図１の回動型アクチュエータ４が揺動することにより、サスペンション２０，２０の磁気ヘッド２４，２４がディスク状記録媒体Ｄの一方の面と他方の面に対して接触しない状態で情報の記録やあるいは情報の再生を行うことができる。
しかしこれに限らず、磁気ヘッド２４が、ディスク状記録媒体Ｄの一方の面と他方の面にそれぞれ接触しながら情報を記録したりあるいは情報の再生を行うような形式のものを採用してもよい。
【００４３】
次に、図４のステータＳの構造について説明する。
ステータＳは、概略的にはハウジング８０、軸受けユニット１１０、駆動用のコイル８８、鉄心８９、図示しないフレキシブルプリント基板を有している。
ハウジング（ステータハウジングとも呼んでいる）８０は、たとえばステンレス鋼により作られており、フレキシブルプリント基板はハウジング８０に対して接着により固定されている。フレキシブルプリント基板はコイル８８に電気的に接続されている。このコイル８８のＵ相端子、Ｖ相端子およびＷ相端子と、コモン端子は、フレキシブルプリント基板を介してハウジング８０から外部に引き出されており、このフレキシブルプリント基板はコネクタを介して通電制御部１００に電気的に接続されている。
【００４４】
コイル８８は鉄心８９にそれぞれ巻かれている。このコイル８８と鉄心８９の組はたとえば９極設けられている。これに対してマグネット５８はＳ極とＮ極がたとえば１２極円周方向に沿って交互に形成されている。
通電制御部１００によりコイル８８に所定の通電パターンで通電されると、コイル８８が発生する磁界とマグネット５８が発生する磁界との相互作用により、ロータＲは回転軸６０を中心としてステータＳに対して連続回転可能になっている。
ハウジング８０は円筒部９０を有している。この円筒部９０の内周面には、軸受けユニット１１０の樹脂製のハウジング１１６の外周面が挿入して固定されている。図５はこの軸受けユニット１１０のみを示す断面図である。
【００４５】
図４と図５を参照しながら、軸受けユニット１１０の構造について説明する。
軸受けユニット１１０は、回転軸６０、ラジアル軸受け１１４、スラスト軸受け１２４、樹脂製のハウジング１１６を有している。
回転軸６０の形状について説明する。回転軸６０は、取付部６１と支持部分１３０およびステップ部１３４を有している。この回転軸６０は、単に軸とも呼んでおり、この回転軸６０は軸方向に断面で見てもしくは外観で見てＴ字型を有している。
【００４６】
取付部６１と支持部分１３０は、断面円形状でありたとえばほぼ同じ外形寸法を有している。取付部６１と支持部分１３０の間には、テーパー部６３が形成されている。
支持部分１３０の端部にはステップ部１３４が一体的に形成されている。このステップ部１３４は断面円形状を有している円板状の部分であり、ステップ部１３４の外径寸法は支持部分１３０の外径寸法よりも大きく設定されている。ステップ部１３４は回転軸６０がＧ方向に抜けないようにするための抜け防止部の役割も果たす。
この回転軸６０は、金属、例えばステンレス鋼や真鍮などにより作られている。
【００４７】
次に、軸受けユニット１１０のラジアル軸受け１１４とスラスト軸受け１２４について説明する。
まずラジアル軸受け１１４は円筒状の軸受け部材である。ラジアル軸受け１１４は、例えば焼結金属製の軸受けであり、例えば鉄、銅を主成分とした粉体により作られている。
このラジアル軸受け１１４は、回転軸６０の支持部分１３０を、ラジアル方向に関して回転可能に支持するために、第１の動圧発生部１１７が形成されている。この一対の動圧発生部１１７は、内周面に形成されており、例えばへリングボーン溝のような動圧発生溝である。
【００４８】
またラジアル軸受け１１４の内端面であって、ステップ部１３４の一方の面に対面する位置には、別の動圧発生部１１８が形成されている。この動圧発生部１１８は例えばヘリングボーン溝のような動圧発生溝である。
このラジアル軸受け１１４の外周面は、後で説明する樹脂製ハウジング１１６の円筒状の第１部材１４０の内周面に対して固定されている。
【００４９】
図５に示すスラスト軸受け１２４は、金属、例えばステンレス鋼、真鍮により作られている。このスラスト軸受け１２４の内面側には、動圧発生部１１９が形成されている。この動圧発生部１１９は、ヘリングボーン溝のような動圧発生溝であり、ステップ部１３４の他方の面に対面している。スラスト軸受け１２４は円盤状の部材である。
【００５０】
ラジアル軸受け１１４の動圧発生部１１７は、回転軸６０が回転することにより支持部分１３０の外周面とラジアル軸受け１１４の内周面との間で潤滑油による動圧を発生させる。
またラジアル軸受け１１４の別の動圧発生部１１８は、回転軸６０が回転することによりステップ部１３４の一方の面とラジアル軸受け１１４の内端面の間において潤滑油による動圧を発生させる。
これと同時に、スラスト軸受け１２４の動圧発生部１１９は、ステップ部１３４の他方の面とスラスト軸受け１２４の間で潤滑油による動圧を発生させる。
これによって、回転軸６０は、ラジアル軸受け１１４によりラジアル方向とスラスト方向に関して回転可能に支持されると共に、スラスト軸受け１２４によりスラスト方向に関しても回転可能に支持される。
【００５１】
次に、図５に示す軸受けユニット１１０の特徴的な樹脂製ハウジング１１６について説明する。
樹脂製ハウジング１１６は、円筒状の第１部材１４０と円盤状の第２部材１４３により構成された密閉型の樹脂製ハウジングである。
この樹脂製ハウジング１１６は、上述したラジアル軸受け１１４、スラスト軸受け１２４、そして回転軸６０を収容して保持すると共に、これらのラジアル軸受け１１４、回転軸６０およびスラスト軸受け１２４の間には潤滑油を充填するようになっている。
【００５２】
樹脂製ハウジングの材質としては、例えばポリカーボネート、ポリイミド、ナイロンなど各種の樹脂を採用することができる。しかし、樹脂製ハウジング１１６の円筒状の第１部材１４０と第２部材１４３の少なくとも一方、好ましくは両方が、液晶ポリマーにより作られているのが望ましい。この液晶ポリマーを用いることにより、アウトガスの発生やコンタミネーションの発生を少なくすることができる。
【００５３】
図５に示すように円筒状の第１部材１４０は、一端部１４１と他端部１４２を有している。一端部１４１側には、空隙Ｈが形成されている。この空隙Ｈは、回転軸６０のテーパ部分６３の付近を通すための穴である。この空隙Ｈを含む一端部１４１の領域は、リング状の表面張力シール部１５０を構成している。この表面張力シール部１５０は、内部に充填されている潤滑油に対して接触角を大きくすることができ、この空隙Ｈの内周面に対して界面活性剤を塗布しなくても潤滑油が空隙Ｈから外部に漏れたり飛散するのを防ぐことができる。この空隙Ｈは、一端部１４１において、半径方向に向いて形成された円形状の穴である。
【００５４】
円筒状の第１部材１４０の他端部１４２には、円形状の開口部１５５が形成されている。この円形状の開口部１５５の内径は、ステップ部１３４の外径よりも大きく設定されている。
他端部１４２の端面はＢで示しており、この端面Ｂとは別の内側の位置には端面Ｃが形成されている。端面Ｃは端面Ｂに対して一段ラジアル軸受け１１４の方向にへこんだ部分である。この端面Ｃと内周面Ｄに対しては、スラスト軸受け１２４の内面側と外周面がそれぞれ突き当てて位置決めされるようになっている。この端面Ｃおよび内周面Ｄは、位置精度維持部１６０を構成している。
【００５５】
図５に示す第２部材１４３は、円盤状の部材であるが、その内周面側には、突出するようにしてエネルギーダイレクター２００が設けられている。
このエネルギーダイレクター２００は、第２部材１４３の内面においてリング状に形成されている。このエネルギーダイレクター２００の形成されている位置は、スラスト軸受け１２４の外周面よりも半径方向外側に位置している。
エネルギーダイレクター２００は、円筒状の第１部材１４０の他端部１４２の端面Ｂと、第２部材１４３の内面側とを超音波融着して密閉するために設けられているものである。このエネルギーダイレクター２００が、超音波融着により端面Ｂに融着されるのである。
超音波振動は第２部材１４３に対して印加して、図５に示す状態から図４に示す状態になるように円筒状の第１部材１４０の端面Ｂと第２部材１４３の内面とが良好に融着される。
【００５６】
上述した位置精度維持部１６０は、このように端面Ｂと第２部材１４３のエネルギーダイレクター２００が超音波融着される時に、スラスト軸受け１２４の位置が中心軸ＣＬに沿って必要以上に内側に入り込むのを防止するのである。スラスト軸受け１２４の内面と外周面が、位置精度維持部１６０の端面Ｃと内周面Ｄに対してそれぞれ機械的に位置決めされていることから、第２部材１４３のエネルギーダイレクター２００の超音波融着状態がどこまでも進行してしまうのを防ぐのである。
もしも、この位置精度維持部１６０の端面Ｃと内周面Ｄが無ければ、円筒状の第１部材１４０の端面Ｂとスラスト軸受け１２４および第２部材１４３が機械的に密着しないので、エネルギーダイレクター２００と端面Ｂとの間の超音波融着がどこまでも進行してしまい、機械精度を維持することができにくくなる。この結果、動圧発生部１１９とステップ部１３４の他方の面との間のスラスト方向のクリアランスが、所定の間隔で精度良く組立てられなくなってしまう。
このようなことから、位置精度維持部１６０はこのようなクリアランスの確保を確実に行うことができるので有用である。
なお、樹脂製ハウジング１１６は、空隙Ｈだけを残して密閉型にしているが、内部の空気を抜いてしまうための空気抜きを設けても勿論構わない。
【００５７】
軸受けユニット１１０のラジアル軸受け１１４が、焼結含油軸受けあるいは焼結含油軸受けに動圧発生溝を設けた焼結含油型動圧流体軸受けである場合には利点が多い。焼結含油型の動圧流体軸受けは、作成工程が非常に簡素で安価である。しかし、焼結金属の特性上、周囲に数ミクロンメートルから、数十ミクロンメートル程度のポーラス（巣）があるので、軸受け周囲から、潤滑油が漏洩してしまう欠点があるが、本発明では、周囲を樹脂製のハウジング１１６で覆っているので、潤滑油の漏洩は完全に防げる。従って、安価で且つ、信頼性に優れた動圧流体軸受けユニットを得ることができる。
【００５８】
次に、図６と図７を参照しながら、本発明の軸受けユニットおよび軸受けユニットを有するモータの別の実施の形態について説明する。
図６に示すモータ３の構造は、図４に示すモータ３の構造とほぼ同じであるが、軸受けユニット１１０の構造が異なる。図７は図６の軸受けユニット１１０の構造を示している。図７に示す軸受けユニット１１０の構造と図５に示す軸受けユニット１１０の構造が異なるのは、次の点である。その他の点については図６と図７の軸受けユニット１１０の構造は、図４と図５に示す軸受けユニット１１０の構造と同じであるので、同じ符号を記してその説明を用いることにする。
【００５９】
動圧発生部１１８が、円筒状の第１部材１４０の中間部分２３０に形成されている。この中間部分２３０は、円筒状の第１部材１４０の一端部１４１と共に、ラジアル軸受け１１４をスラスト方向に関して固定するための部分である。中間部分２３０の内径は、支持部分１３０の外径よりも大きく設定されている。この動圧発生部１１８は、ステップ部１３４の一方の面に対面している。
また第２部材３４３は、ほぼ円盤状の部材であるが、内面側にはスラスト軸受け１２４を一体的に形成している。このために別部材としての金属製のスラスト軸受けは不要となり、部品点数を削減できる。
【００６０】
第２部材３４３の内側には、スラスト軸受け１２４のための動圧発生部１１９が形成されている。この動圧発生部１１９は、ステップ部１３４の他方の面に対面している。
第２部材３４３の周囲には、エネルギーダイレクター２００がリング状に形成されている。円筒状の第１部材１４０の他端部１４２側には、位置精度維持部１６０が設けられている。この位置精度維持部１６０の端面Ｃおよび内周面Ｄが、第２部材３４３のスラスト方向に関する位置決めを行っている。これによって、第２部材１４３のエネルギーダイレクター２００が端面Ｂに対して超音波融着される際に、超音波融着が進行しすぎることが無いのは、図５の実施の形態と同様である。
【００６１】
樹脂製の第２部材３４３に対して動圧発生部１１９を形成することは、例えば図５に示す別部材の金属製のスラスト軸受け１２４の内面に対して動圧発生部１１９を形成するのに比べて格段に容易に行えることから、軸受けユニット１１０の製作価格を安価にできる。第２部材３４３の動圧発生部１１９の形成は、金型により形成しても良いし、超音波転写方式により転写して形成しても良い。
【００６２】
図８と図９は、上述したエネルギーダイレクター２００の形状例を示している。
図８（Ａ）では、図７に示す樹脂製の第２部材３４３を示している。第２部材３４３の内面側には、リング状のエネルギーダイレクター２００が連続して形成されている。このエネルギーダイレクター２００の内側には、動圧発生部１１９が形成されている。この動圧発生部１１９は、複数の例えばほぼＶ字型のヘリングボーン溝を有していて、円周方向に沿ってそれぞれ形成されている。
【００６３】
図８（Ｂ）に示すように、エネルギーダイレクター２００の半径方向の幅Ｄａは、エネルギーダイレクター２００を設ける面の半径方向の幅Ｄｂのほぼ３分の１程度が良いことが、実験で確認されている。
エネルギーダイレクター２００は、ほぼ断面三角形状であり、図８（Ａ）でみて円形状に形成されている。樹脂製の第２部材３４３を超音波で加振すれば、断面三角形状の頂点と融着面である図７に示す端面Ｂとの間に摩擦熱が集中するので、簡単に樹脂同士である端面Ｂとエネルギーダイレクター２００を介して第２部材３４３の内面を融着することができる。このような融着の原理は、図５の実施の形態でも同じである。
【００６４】
図９は、エネルギーダイレクター２００の別の形状例を示している。図９に示すエネルギーダイレクター２００は、ほぼ９０度ごとに切欠き部２０１を有している。この複数の切欠き部２０１を設けることにより、エネルギーダイレクター２００が超音波印加による発熱で、溶けやすいようにするのである。
【００６５】
次に、図１０を参照しながら、超音波融着工程の例を説明する。
回転軸６０は、既にラジアル軸受け１１４の中に挿入されている。この状態で、樹脂製ハウジング１１６の円筒状の第１部材１４０を、固定部４１０の上に対して固定する。そして蓋部材である第２部材３４３は、超音波振動子４００で加振しながら、第２部材３４３のエネルギーダイレクター２００を円筒状の第１部材１４０の端面Ｂに対して融着していく。
この時に、断面三角形状のエネルギーダイレクター２００の頂点には摩擦熱が集中するので、端面Ｂへの良好な融着を行うことができる。さらに融着が進んで、端面Ｃに対して第２部材３４３の内面３４３Ａが突き当たった時点で、融着が進行しなくなり、融着工程が終了する。この際、内周面Ｄは第２部材３４３の半径方向の位置を正確に定める。すなわち、この端面Ｃと内周面Ｄの形状精度さえ維持しておれば、円筒状の第１部材１４０と第２部材３４３との組み立て精度を簡単に得ることができる。
この結果、数μｍ程度に維持されなければならない回転軸６０のステップ部１３４の他方の面と、動圧発生部１１９の間のクリアランスは、精度良く管理することができる。このことから、軸受けユニット１１０の信頼性は優れたものになる。
【００６６】
図１１は、図７の動圧発生部１１９の形成例を示している。第２部材３４３の内面３４３Ａ側に対しては、例えば超音波振動スタンパ４５０を用いて、動圧発生部１１９を超音波転写する。このような動圧発生部１１９は、通常樹脂成形などにより成形することもできるが、図１１のように超音波振動スタンパ４５０を用いて、樹脂製の第２部材３４３の内面３４３Ａに対して超音波を印加することにより、熱により動圧発生溝を形成することができる。この超音波振動による動圧発生部１１９の転写による形成を用いることには、バリなどの発生がしづらいという利点がある。
【００６７】
次に、図１２と図１３を参照しながら、本発明の軸受けユニットおよび軸受けユニットを有するモータのさらに別の実施の形態について説明する。
図１２に示すモータ３の構造は、図４に示すモータ３の構造とほぼ同じである。しかし、図１２に示す軸受けユニット１１０の構造は、図４に示す軸受けユニット１１０の構造と異なる。
図１２と図１３に示すように、軸受けユニット１１０は、断面Ｉ型の回転軸６６０と、樹脂製のハウジングそしてラジアル軸受け６１４およびスラスト軸受け６２４を有している。
【００６８】
樹脂製のハウジング１１６は、円筒状の第１部材６４０と第２部材６４３を有している。
円筒状の第１部材６４０の一端部６４１には空隙Ｈが形成されている。第１部材６４０の他端部６４２には開口部６５５が形成されている。他端部６４５と、第２部材６４３は、図示しないが既に述べたようなエネルギーダイレクターを用いて、超音波融着されている。
樹脂製の第２部材６４３の内面側には、スラスト軸受け６２４が突出して設けられている。このスラスト軸受け６２４は、回転軸６６０の先端部７００をスラスト方向に関して回転可能に支持する。
【００６９】
ラジアル軸受け６１４は、動圧発生部１１７を有しており、これらの動圧発生部１１７は、回転軸６６０の支持部分１３０をラジアル方向に関して回転可能に支持する。回転軸６６０の取付部６６１は、図１２に示すように、ターンテーブル５０の穴５１に対して圧入により固定されている。
【００７０】
図１３に示すように、スラスト軸受け６２４は、いわゆるピヴォット受けになっており、摺動性に優れたものである。樹脂製のハウジング１１６は、ポリカーボネート、ポリイミド、ナイロンあるいは、液晶ポリマーなどにより作られており、いずれにしても回転摺動性に優れた樹脂を採用できる。
樹脂製のハウジング１１６の第１部材６４０と第２部材６４３は、同一の樹脂の材質であっても良いし、異なる樹脂の材質を採用しても勿論構わない。特に第２部材６４３は回転摺動性などに優れている液晶ポリマーを用いるのがより好ましい。
円筒状の第１部材６４０は、ラジアル軸受け６１４の周囲に対してアウトサート成形されている。逆にいえばラジアル軸受け６１４は、第１部材６４０に対してインサート成形により収容している。
【００７１】
図１４と図１５は、本発明の軸受けユニットのさらに別の実施の形態を示している。
図１４の軸受けユニット１１０は、図５の軸受けユニット１１０とほぼ同じである。図１５の軸受けユニット１１０は、図７の軸受けユニット１１０とほぼ同じである。
図１４の軸受けユニット１１０が、図５の軸受けユニット１１０と異なるのは、エネルギーダイレクター２００が第２部材１４３側ではなく、円筒状の第１部材１４０の他端部１４２を端面Ｂに形成されていることである。
図１５の軸受けユニット１１０が、図７の軸受けユニット１１０と異なるのは、やはりエネルギーダイレクター２００が円筒状の第１部材１４０の端面Ｂに形成されていることである。
【００７２】
図１６は、たとえば図１４のエネルギーダイレクター２００の形状例を示している。
エネルギーダイレクター２００は、端面Ｂにおいて例えば円形状に形成されているが、必要に応じて複数箇所に切欠き部を形成したものであっても勿論構わない。エネルギーダイレクター２００の幅に関しては、図８で説明した場合と同じである。
ところで本発明の軸受けユニットを有するモータは、ハードディスクドライブ装置のハードディスクの回転用に用いられているが、これに限らず他の種類の用途にも適用することができる。例えば本発明のモータは、ファンを回転させて、発熱素子などに風を送って冷却するためのファンモータであっても良い。また光磁気ディスクや光ディスクのようなディスク状の情報記録媒体を回転するためのモータとしても、本発明のモータは適用できるのである。
【００７３】
本発明のモータが適用される電子機器としては、ハードディスクドライブ装置に限らず、他の種類の電子機器、例えばコンピュータや携帯情報端末あるいはその他の種類のものでも良い。
本発明の実施の形態の軸受けユニットでは、樹脂製のハウジング１１６の円筒状の第１部材１４０と、第２部材１４３が、エネルギーダイレクターを用いた超音波融着により一体化されてシールされている。
【００７４】
これにより従来必要であった接着剤を用いて締結しシールドするような組立て作業が不要となり、組立て工数を減らすことができる。円筒状の第１部材１４０はラジアル軸受けの外側に対してアウトサート成形により成形することが可能である。軸受けユニット１１０が備えているラジアル軸受け１１４は、従来用いられているようなボールベアリングではなく、動圧流体軸受けとなっているので、ＮＲＲＯ（Ｎｏｎ　Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ　Ｒｕｎ　Ｏｕｔ：ボールベアリングにおける軸の振れのうち、１回転ごとに繰り返さない振れ成分、すなわち非周期的に現れる振れの量をいう。）が格段に小さくて、本発明の軸受けユニットは例えばハードディスクドライブ装置に対して適したものになっている。
樹脂製ハウジング１１６は、樹脂製の円筒状の第１部材と樹脂製の第２部材を超音波融着により締結しているので、組立てが簡単であり、内部の潤滑油が漏洩することのない動作信頼性の優れたものである。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、組立てが簡単であり潤滑油の漏洩の無い信頼性に優れたものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の軸受けユニットを有するモータが適用されている情報記録再生装置の一例であるハードディスクドライブ装置を示す平面図。
【図２】図１のハードディスクドライブ装置の分解斜視図。
【図３】図１のハードディスクドライブ装置をさらに分解した斜視図。
【図４】ハードディスクドライブ装置のディスク状記録媒体を回転するためのモータを示す断面図。
【図５】図４のモータに用いられている軸受けユニットを示す断面図。
【図６】本発明の軸受けユニットを有するモータの別の実施の形態を示す断面図。
【図７】図６のモータに用いられている軸受けユニットの断面図。
【図８】エネルギーダイレクターの形状例を示す図。
【図９】エネルギーダイレクターの別の形状例を示す図。
【図１０】円筒状の第１部材と第２部材を超音波振動子により超音波融着する様子を示す図。
【図１１】超音波振動スタンパを用いて第２部材に対して動圧発生部を形成する図。
【図１２】本発明の軸受けユニットを有するモータのさらに別の実施の形態を示す断面図。
【図１３】図１２のモータの軸受けユニットを示す断面図。
【図１４】本発明のさらに別の実施の形態の軸受けユニットを示す断面図。
【図１５】本発明の軸受けユニットのさらに別の実施の形態を示す断面図。
【図１６】円筒状の第１部材側にエネルギーダイレクターが形成されている例を示す図。
【図１７】従来の軸受けユニットの断面図。
【符号の説明】
３・・・モータ、６０・・・回転軸、１１０・・・軸受けユニット、１１４・・・ラジアル軸受け、１１６・・・樹脂製ハウジング、１２４・・・スラスト軸受け、１４０・・・円筒状の第１部材、１４３・・・第２部材、１６０・・・位置精度維持部、Ｈ・・・空隙

Claims (19)

1. 回転軸と、
   前記回転軸をラジアル方向に関して回転可能に支持するラジアル軸受けと、
   前記回転軸をスラスト方向に関して回転可能に支持するスラスト軸受けと、
   前記ラジアル軸受けと前記スラスト軸受けを収容して保持し、前記回転軸との間に半径方向の空隙を有する樹脂製ハウジングとを有する軸受けユニットであり、
   前記樹脂製ハウジングは、
   一端部側に前記空隙を有し、前記一端部と反対側の他端部には開口部を有する円筒状の第１部材と、
   前記円筒状の第１部材の前記他端部の前記開口部を閉じるための第２部材と、を有し、
   前記円筒状の第１部材の前記他端部と前記第２部材は、超音波融着されていることを特徴とする軸受けユニット。
2. 前記第２部材は、円盤状の蓋部材である請求項１に記載の軸受けユニット。
3. 前記円筒状の第１部材と前記第２部材の少なくとも一方が液晶ポリマーから成る請求項１に記載の軸受けユニット。
4. 前記円筒状の第１部材の他端部と前記第２部材が当たる位置であり、前記円筒状の第１部材の他端部と前記第２部材の一方には、融着用のエネルギーダイレクターが設けられている請求項１に記載の軸受けユニット。
5. 前記エネルギーダイレクターは、断面三角形を有している請求項４に記載の軸受けユニット。
6. 前記第２部材には、前記円筒状の第１部材の他端部が当たる位置に前記エネルギーダイレクターが設けられている請求項４に記載の軸受けユニット。
7. 前記円筒状の第１部材の他端部と前記第２部材が当たる位置には、前記円筒状の第１部材の他端部と前記第２部材を前記エネルギーダイレクターにより融着する際に、前記円筒状の第１部材の軸方向に関する前記第２部材の位置精度を維持するための位置精度維持部を有する請求項４に記載の軸受けユニット。
8. 前記エネルギーダイレクターは、リング状に連続して形成されている請求項４に記載の軸受けユニット。
9. 前記エネルギーダイレクターは、前記リング状に形成されており、複数の切欠き部を有する請求項４に記載の軸受けユニット。
10. 前記ラジアル軸受けと前記スラスト軸受けは、動圧流体軸受けである請求項１に記載の軸受けユニット。
11. 前記ラジアル軸受けは、焼結金属製軸受けである請求項１に記載の軸受けユニット。
12. 前記スラスト軸受けは、前記第２部材の内面に形成されている動圧発生溝を有する動圧流体軸受けである請求項１０に記載の軸受けユニット。
13. 前記スラスト軸受けは、前記第２部材の内面に形成されている動圧発生溝を有する動圧流体軸受けであり、前記動圧発生溝は超音波転写されることで形成されている請求項１２に記載の軸受けユニット。
14. 軸受けユニットを有するモータであり、
    前記軸受けユニットは、
    回転軸と、
    前記回転軸をラジアル方向に関して回転可能に支持するラジアル軸受けと、
    前記回転軸をスラスト方向に関して回転可能に支持するスラスト軸受けと、
    前記ラジアル軸受けと前記スラスト軸受けを収容して保持し、前記回転軸との間に半径方向の空隙を有する樹脂製ハウジングとを有する軸受けユニットであり、
    前記樹脂製ハウジングは、
    一端部側に前記空隙を有し、前記一端部と反対側の他端部には開口部を有する円筒状の第１部材と、
    前記円筒状の第１部材の前記他端部の前記開口部を閉じるための第２部材と、を有し、
    前記円筒状の第１部材の前記他端部と前記第２部材は、超音波融着されていることを特徴とする軸受けユニットを有するモータ。
15. 前記第２部材は、円盤状の蓋部材である請求項１４に記載の軸受けユニットを有するモータ。
16. 前記円筒状の第１部材と前記第２部材の少なくとも一方が液晶ポリマーから成る請求項１４に記載の軸受けユニットを有するモータ。
17. 前記円筒状の第１部材の他端部と前記第２部材が当たる位置であり、前記円筒状の第１部材の他端部と前記第２部材の一方には、融着用のエネルギーダイレクターが設けられている請求項１４に記載の軸受けユニットを有するモータ。
18. 前記エネルギーダイレクターは、断面三角形を有している請求項１７に記載の軸受けユニットを有するモータ。
19. 前記第２部材には、前記円筒状の第１部材の他端部が当たる位置に前記エネルギーダイレクターが設けられている請求項１７に記載の軸受けユニットを有するモータ。

Images