JP2005140344A - 動圧型軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スラスト軸受部の軸受隙間の設定を容易にすると共に、高精度の軸受隙間を実現可能とする。
【解決手段】スラスト軸受部１１のスラスト軸受隙間Ｃｓ１、Ｃｓ２は、軸受本体７の下端面とスラスト円盤２ｂのスラスト軸受面２ｂ１との間、スラスト円盤２ｂのスラスト軸受面２ｂ２とハウジング６の底面６ａ１との間にそれぞれ形成されている。また、ハウジング６の底部６ａに、組立時にスラスト軸受隙間Ｃｓ１、Ｃｓ２を設定するための隙間設定手段９が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、動圧型軸受装置に関する。この軸受装置は、特に情報機器、例えばＨＤＤ、ＦＤＤ等の磁気ディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ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、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。

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。

図６はこの種のスピンドルモータの一例で、軸受装置21で回転自在に支持された回転軸22ａを、ハウジング26に固定したステータ24と、回転軸22ａに装着したロータ25との間に生じる励磁力で回転駆動する構造である。軸受装置21には、ラジアル荷重を支持するラジアル軸受部30とスラスト荷重を支持するスラスト軸受部31とが設けられ、これらの軸受部30、31は何れも軸受面に動圧発生用の溝（動圧溝）を有する動圧型軸受である。ラジアル軸受部30の動圧溝は、ハウジング26の内周面26ａ（ラジアル軸受面）に形成され、スラスト軸受部31の動圧溝は、回転軸22ａの下端に固定したスラスト円盤22ｂの両端面22b1、22b2（スラスト軸受面）にそれぞれ形成される。ハウジング26の底部には、スラスト円盤22ｂの厚さにスラスト軸受隙間の幅（１０〜２０μｍ程度）を加算した段差が設けられ、この段差部分にバックメタル32を組み込むことによって、スラスト円盤22ｂの軸方向両側に上記所定幅のスラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2が形成される。

この軸受装置21は、ハウジング26にスラスト円盤22ｂとバックメタル32を組み込んだ後、ハウジング26内径部に、ハウジング26の内径よりラジアル軸受隙間Ｃr分だけ小径の回転軸22ａを挿入し、さらに回転軸22ａ先端をスラスト円盤22ｂの内径部に圧入することによって組立てられる。

上記軸受装置においては、スラスト円盤22ｂの両端面の動圧溝加工はプレス加工により低コストに行い得るが、ハウジング内周面26ａの動圧溝加工はハウジング26形状に対応した専用の高精度加工装置により行う必要があり、製造コストが高くなる。従って、製造コストのさらなる低減が望まれ、この要請に応えるべく、図７に示すように、ハウジング26を一体の袋型とし、ハウジング26の内径部に、動圧溝付きのラジアル軸受面27ａを有する軸受本体27を固定する構造が提案されている。

しかし、図７の構造では、スラスト軸受部31の軸受隙間Ｃs1、Ｃs2を精度をよくするために寸法測定等の煩雑な作業を要し、組立工数が増大するという不具合がある。この問題は、図６と同様にハウジング26の底部を別部材（バックメタル32等）で封口することによって解消することができるが、その場合、バックメタルとハウジング26の接合部からの潤滑油の漏れが懸念され、また、バックメタルの組込みに伴う工数増加も問題となる。

そこで、本発明は、上記の動圧型軸受装置において、スラスト軸受部の軸受隙間の設定を容易にすると共に、高精度の軸受隙間を実現可能とすることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、 一端側に開口部、他端側に底部を有する有底筒状のハウジングと、スラスト円盤を有する軸部材と、ハウジング内に設けられ、軸部材との相対回転時に生じる動圧作用で軸部材を非接触状態で回転自在に支持する軸受本体と、上記相対回転時に生じる動圧作用で軸部材を非接触状態でスラスト支持するスラスト軸受部とを有する動圧型軸受装置において、スラスト軸受部のスラスト軸受隙間が、軸受本体の他端側端面とスラスト円盤の一端側端面との間、スラスト円盤の他端側端面とハウジングの底面との間にそれぞれ形成され、ハウジングの底部に、組立時に上記スラスト軸受隙間を設定するための隙間設定手段が設けられている構成を提供する。

本発明によれば、袋型ハウジングを有する軸受装置においてもスラスト軸受隙間を簡単な工程で精度よく形成することができ、より一層の低コスト化と共に、動作の安定性や信頼性の向上を図ることができる。

以下、本発明の実施形態を図１乃至図５に基いて説明する。

図１は、本発明にかかる動圧型軸受装置１を有する情報機器用スピンドルモータの一例で、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）スピンドルモータの断面図である。このスピンドルモータは、軸部材２を回転自在に支持する軸受装置１と、軸部材２に取付けられ、図示しない磁気ディスクを一又は複数枚保持するディスクハブ３と、半径方向のギャップを介して対向させたステータ４およびロータ５とを有する。ステータ４は軸受装置１のハウジング６外周部に取付けられ、ロータ５はディスクハブ３の内周面に取付けられている。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、ディスクハブ３および軸部材２が回転する。

軸受装置１は、軸部材２と、有底円筒状のハウジング６と、ハウジング６の内周面に固定された厚肉円筒状の軸受本体７と、軸受本体７の一端側（ハウジング６の開口側をいう）を密封するシール部材８と、ハウジング６の他端開口部を封口する底部6aに設けられた隙間設定手段９とを主な構成要素とする。軸部材２は、回転軸2aと回転軸2aの下端部に圧入等で固定したスラスト円盤2bとで構成され、回転軸2aを軸受本体７の内径部に、スラスト円盤2bを軸受本体７とハウジング６の底部6aとの間の空間に収容した垂直姿勢で配置される。

軸受本体７は、例えば軟質金属あるいは合金（例えば銅、真鍮等）で形成される。軸受本体７の内周面には、動圧溝を有するラジアル軸受面7aが形成され、これより軸部材２の回転時には、ラジアル軸受面7aと回転軸2aの外周面との間のラジアル軸受隙間Ｃrに動圧作用が発生し、回転軸2aが非接触状態で回転自在に支持される。軸受本体７は軟質金属等だけでなく、例えば焼結金属によって成形することもでき、その場合の動圧溝は圧縮成形、すなわち、コアロッドの外周面に動圧溝形状に対応した凹凸形状の溝型を形成し、コアロッドの外周に焼結金属を供給して焼結金属を圧迫し、焼結金属の内周部に溝型形状に対応した動圧溝を転写することによって、低コストにかつ高精度に成形することができる。この場合、焼結金属の脱型は、圧迫力を解除することによる焼結金属のスプリングバックを利用して簡単に行える。

軸部材２をスラスト支持するスラスト軸受部11は、動圧溝を有するスラスト軸受面２b1、２b2をスラスト円盤2bの両端面に設けて構成される。この構成から、スラスト円盤2bの回転時には、上スラスト軸受面２b1と軸受本体７の下端面との間のスラスト軸受隙間Ｃs1、および下スラスト軸受面２b2とハウジング６の底面６a1との間のスラスト軸受隙間Ｃs2にそれぞれ動圧が発生するので、スラスト円盤2bは軸受本体７の下端面およびハウジング６の底面６a1に対してそれぞれ非接触状態で支持され、これにより軸部材２が軸方向両側からスラスト支持される。

上記ラジアル軸受面7aおよびスラスト軸受面２b1、２b2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。

隙間設定手段９は、軸受装置の組立時においてスラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2を規定の幅に設定するためのものである。この隙間設定手段９としては、例えば図１に示すように、ハウジング６の底部の中心にハウジング底部6aの肉厚にほぼ等しい孔６a2を貫通形成すると共に、この孔６a2に移動部材、例えば金属製のボール10を圧入した構造が考えられる。この隙間設定手段９による隙間設定は以下の手順で行われる。

まず、図２に示すように、ハウジング底部6aの孔６a2にボール10を圧入する。この時、ボール10上端の表面（当接部）は、ハウジング底面６a1に対してスラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2に相当する幅δ（Ｃs1とＣs2の和）分だけ突出させておく。次いで、図３に示すように軸部材２をハウジング６の内径部に挿入し、回転軸2aの軸端をボール表面（当接部12）に当接させる。さらに軸受本体７をハウジングの内径部に押し込み、上スラスト軸受隙間Ｃs1が０となるまで、すなわち軸受本体７の下端面がスラスト円盤2bに接触するまで軸受本体７を押し進め、この状態で軸受本体７をハウジング６内周面に固着する。この時、軸部材２は当接部12との当接によって軸方向で位置出しされており、さらにこの軸部材２に軸受本体７が軸方向で係合するため、軸受本体７の軸方向での位置出しが正確に行われる。なお、軸受本体７の固着方法としては、圧入あるいは接着等が考えられる。

次いで、図４に示すように、軸部材２のみを下方に押し込み、当接部12がハウジング６の底面６a1と同一レベルに達するまでボール10を押し戻せば、スラスト円盤2bの軸方向両側にスラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2が形成される。この場合、両スラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2の幅の和はボール10の突出量δと等しいので、突出量δが正確でありさえすれば、仮にスラスト円盤2b、ハウジング６、軸受本体７等に多少の寸法誤差がある場合にも高精度なスラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2を形成することができる。

その後、ハウジング６内を潤滑油で満たし、軸受本体７の上面側をシール部材８でシールすれば図１に示す軸受装置１が得られる。移動部材10や孔６a2の形状、材質等は、軸部材２の押し込みにより移動部材10が移動できる限り任意に選択することができ、上述の金属製ボール10や円筒状の孔６a2には限定されない。

図５は隙間設定手段９の他の実施形態で、ハウジング６の底面６a1中心部に突起13を一体形成したものである。この場合、突起13の先端が回転軸2aの軸端と当接する当接部12となる。この実施形態は、突起13を軸部材２の押し込みに伴う圧縮方向の加圧力で変形（塑性変形）させ、この変形により当接部12をハウジング６の底面６a1と同一レベルまで後退させるもので、当接部12の後退動作を突起13の変形により行う点を除き、図２〜図４と同様の構成でかつ同様の手順で組立てられるため、重複説明を省略する。この実施形態の場合、突起13の変形スペースを確保するため、図示のように突起13の周囲には浅い肉取り部14を形成する。また、突起13は軸部材２、特に回転軸2aの軸端よりも軟質の材料で形成する。突起13はハウジング６と別体に構成しても構わない。

上記隙間設定手段９は、上記のようにハウジング底面６a1の中心１箇所のみに設ける他、ハウジング底部6aの複数箇所に設けてもよい。

本発明にかかる動圧型軸受装置を有するスピンドルモータの断面図である。 上記動圧型軸受装置の製造手順を示す断面図である。 上記動圧型軸受装置の製造手順を示す断面図である。 上記動圧型軸受装置の製造手順を示す断面図である。 隙間設定手段の他の実施形態を示す断面図である。 動圧型軸受装置を有するスピンドルモータの断面図である。 動圧型軸受装置の他例を示す断面図である。

符号の説明

１ 軸受装置
２ 軸部材
2a 回転軸
2b スラスト円盤
６ ハウジング
6a 底部
６a1 底面
７ 軸受本体
９ 隙間設定手段
10 移動部材（ボール）
11 スラスト軸受部
12 当接部
13 突起
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 (1)

1. 一端側に開口部、他端側に底部を有する有底筒状のハウジングと、スラスト円盤を有する軸部材と、ハウジング内に設けられ、軸部材との相対回転時に生じる動圧作用で軸部材を非接触状態で回転自在に支持する軸受本体と、前記相対回転時に生じる動圧作用で軸部材を非接触状態でスラスト支持するスラスト軸受部とを有する動圧型軸受装置において、
   前記スラスト軸受部のスラスト軸受隙間が、前記軸受本体の他端側端面と前記スラスト円盤の一端側端面との間、前記スラスト円盤の他端側端面と前記ハウジングの底面との間にそれぞれ形成され、
   前記ハウジングの底部に、組立時に前記スラスト軸受隙間を設定するための隙間設定手段が設けられていることを特徴とする動圧型軸受装置。

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