JP2005188753A - 動圧型軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ラジアル軸受隙間やスラスト軸受隙間の隙間管理を適正化した高回転精度の動圧型軸受ユニットを提供する。
【解決手段】軸受部材７は焼結金属で形成され、その内周には、多円弧形状を有するラジアル軸受面１１ａが形成される。フランジ部３ｂの一方の端面３ｂ１に対向する軸受部材７の端面７ａの、軸受部材７の内周に対する直角度は０．００２ｍｍ以下に設定され、かつ当該端面７ａの平面度が０．００１５ｍｍ以下に設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、動圧型軸受ユニットに関するものである。この軸受ユニットは、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。

近年の上記情報機器用のスピンドルモータでは、情報記録密度の増大や高速回転化等を図るべく高回転精度がより一層強く求められており、この要請に応えるべく、上記スピンドルモータに組込まれる動圧型軸受についてもさらなる高回転精度が求められている。

動圧型軸受の回転精度を大きく左右する要因として、動圧を生じるラジアル軸受隙間やスラスト軸受隙間での隙間管理が重要であると考えられる。

本発明の課題は、ラジアル軸受隙間やスラスト軸受隙間の隙間管理を適正化した高回転精度の動圧型軸受ユニットを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、軸部およびフランジ部を有する軸部材と、軸部材の外周に配置した軸受部材と、動圧溝を有する軸受面および軸受面に面した軸受隙間とを備え、軸部材と軸受部材との相対回転時に軸受隙間に発生した動圧で軸部材をラジアル方向およびスラスト方向に非接触支持するラジアル軸受部およびスラスト軸受部とを備えた動圧型軸受ユニットにおいて、軸受部材は焼結金属で形成され、ラジアル軸受隙間に面する多円弧形状のラジアル軸受面を内周に有すると共に、スラスト軸受隙間に面する端面を有し、軸受部材の端面の、軸受部材の内周に対する直角度が０．００２ｍｍ以下で、かつ、その平面度が０．００１５ｍｍ以下である構成を提供する。この発明における「軸受部材」には、ラジアル軸受面およびスラスト軸受面を有する軸受部材をハウジングに固定した構成、ラジアル軸受面およびスラスト軸受面をハウジングに直接形成した構成が含まれる。

上記構成において、軸部材のフランジ部は、軸受部材の端面との間にスラスト軸受隙間を形成する端面を有し、軸部材の軸部外周に対するフランジ部の前記端面の直角度が０．００１ｍｍ以下で、かつ、フランジ部の前記端面の平面度が０．００１ｍｍ以下であることが好ましい。

また、本発明は、底部を有するハウジングと、ハウジングの内周に固定された軸受部材と、軸受部材の内周に挿通される軸部、およびフランジ部を有する軸部材と、動圧溝を有する軸受面および軸受面に面した軸受隙間とを備え、軸部材と軸受部材との相対回転時に軸受隙間に発生した動圧で軸部材をラジアル方向およびスラスト方向に非接触支持するラジアル軸受部およびスラスト軸受部とを備えた動圧型軸受ユニットにおいて、ハウジングの底部の内面と外面との平行度が０．００５ｍｍ以下である構成を提供する。

以上のように、所定部位の直角度および平面度を所定値内に管理することにより、ラジアル軸受隙間およびスラスト軸受隙間が適正値に確保され、軸部材と軸受部材との相対回転時における、軸受面同士の接触や軸受隙間内での動圧不足による不安定回転が防止されるので、トルクロスやトルク変動を抑えて高い回転精度を得ることができる。

また、ハウジングの底部の内面と外面との平行度を所定値内に管理することにより、組立時における組立精度を確保することができる。

図１を参照しながら、本発明に係る動圧型軸受ユニットの実施形態を説明する。

軸受ユニット１は、軸部材３と、有底円筒状のいわゆる袋型ハウジング５と、軸受部材７と、軸受部材７の一端側（ハウジング５の開口側をいう）を密封するシールワッシャ等のシール部材９とを主な構成要素とする。軸部材３は、軸部３ａと、軸部３ａの一端部に設けられたフランジ部３ｂとを有し、軸部３ａを軸受部材７の内周に、フランジ部３ｂを軸受部材７の端面７ａとハウジング５の底部５１との間に配置してユニット内に収容される。ハウジング５の底部５１は、ハウジング５の一端開口部を閉塞するもので、ハウジング５と一体形成する他、別体の底蓋部材で形成してもよい。

軸受部材７は、軟質金属や油を含浸させた焼結金属等で形成される。軸受部材７の内周には、多円弧形状を有するラジアル軸受面１１aがプレス加工による転写、転造等によって形成され、これより軸部材３と軸受部材７の相対回転時（本実施形態では軸部材３の回転時）に、ラジアル軸受面１１aと軸部３ａの外周面との間のラジアル軸受隙間Ｃｒに満たされた流体（例えば潤滑油）の動圧が生じ、この動圧作用によって軸部３ａをラジアル方向で非接触支持するラジアル軸受部１１が構成される。

フランジ部３ｂの軸方向両側には、軸方向の隙間であるスラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2が設けられる。スラスト軸受隙間Ｃs1は、フランジ部３ｂの一方の端面３b1とこれに対向する軸受部材７の端面７ａとの間に形成され、他方のスラスト軸受隙間Ｃs2は、フランジ部３ｂの他方の端面３b2と、ハウジング５の底部５１の内面５１aとの間に形成される。スラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2に面する端面、例えばフランジ部３ｂの両端面３b1、３b2には、それぞれ動圧発生用の動圧溝を有するスラスト軸受面1３ａ、１３ｂが形成され、これより上記回転時には、スラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2に上記流体動圧が発生し、フランジ部３ｂをスラスト方向両側から非接触支持するスラスト軸受部１３が構成される。

スラスト軸受面1３ａ、１３ｂ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。

ところで、情報機器の一種であるＨＤＤでは、さらなる大容量化のため、数万ｔｐｉ（Track per inch）のものが開発されつつある。例えば２０，０００ｔｐｉのＨＤＤは、トラック間距離が１．２７μｍであるが、その場合のスピンドルモータの非繰返しラジアル振れ（ＮＲＲＯ）としては、その１０分の１程度以下（０．１３μｍ以下）が求められている。

現在では、５０，０００ｔｐｉ程度のＨＤＤが実用化されつつあり、その場合のＮＲＲＯとしては、０．０５μｍ以下が要求されている。図２は、軸部３ａの外周とフランジ部３ｂの端面の直角度を異ならせた場合のラジアルＮＲＲＯの変化を測定した結果を示しているが、この図よりＮＲＲＯを０．０５μｍ以下に抑えるためには、直角度として１μｍ以下が必要となることが理解できる。よって、軸部材３の軸部３ａ外周に対するフランジ部３ｂの両端面３b1、３b2の直角度はそれぞれ０．００１ｍｍ以下（望ましくは０．０００５ｍｍ以下）に設定するのが望ましい。

直角度を規定するだけでは、スラスト軸受隙間Ｃｓ１を適正値に管理することが難しい。かかる観点から、フランジ部３ｂの両端面３b1、３b2の平面度は、それぞれ０．００１ｍｍ以下（望ましくは０．０００５ｍｍ以下）に設定するのが望ましい。

ここで「直角度」とは、直角であるべき所定平面と基準面との組み合せにおいて、基準面に対して幾何学的に直角な幾何学平面からの、上記所定表面のずれの大きさをいう。これは、例えば軸部材３を軸心を中心として回転させながらフランジ部両端面３b1、３b2にそれぞれ接触子を接触させ、それぞれの端面３b1、３b2の振れ幅（最大値）を測定することによって表される。また、「平面度」とは、測定表面における最大凸部と最小凹部との間の高低差を意味する。何れの場合も対象となる平面に動圧溝が存在する場合は、動圧溝間の背（山）の部分を結んだ仮想平面を基準とする（以下、同じ）。

また、フランジ部３ｂの両端面３b1、３b2のうち、一方の端面３b1に対向する軸受部材７の端面７ａの、軸受部材７の内周に対する直角度が０．００２ｍｍ以下（望ましくは０．００１５ｍｍ以下）に設定され、かつ当該端面７ａの平面度が０．００１５ｍｍ以下（望ましくは０．００１ｍｍ以下）に設定される。

また、フランジ部３ｂの他方の端面３b2とスラスト軸受隙間Ｃs2を介して対向する底部５１の内面５１ａの平面度が０．００２ｍｍ以下（０．００１５ｍｍ以下）に設定される。

以上のように直角度および平面度を規定することにより、ラジアル軸受隙間Crおよびスラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2が適正値に確保され、軸受回転中の軸部３ａと軸受部材７との接触、あるいはフランジ部３ｂと軸受部材７や底部５１との接触を防止し、また、軸受隙間内に軸支持に十分な動圧を発生させることが可能となり、高回転精度が達成される。

さらに、底部５１の内面５１ａと外面５１ｂとの平行度を０．００５ｍｍ以下（望ましくは０．００３ｍｍ以下）に設定することにより、軸受ユニット１の組立時における組立精度を確保することができる。

ここで「平行度」とは、平行であるべき２つの平面の組み合せにおいて、一方を基準面として、この基準平面と幾何学的に平行な幾何学平面からの、他方の平面のずれの大きさをいう。

本発明に係る動圧型軸受ユニットの断面図である。 軸部の外周とフランジ部の端面の直角度と、ラジアルＮＲＲＯとの関係を示す図である。

符号の説明

１ 動圧型軸受ユニット
３ 軸部材
３ａ 軸部
３ｂ フランジ部
５ ハウジング
５１ 底部
５１ａ 内面
５１ｂ 外面
７ 軸受部材
７ａ 端面
１１ ラジアル軸受部
１１ａ ラジアル軸受面
１３ スラスト軸受部
１３ａ スラスト軸受面
１３ｂ スラスト軸受面
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 (3)

1. 軸部およびフランジ部を有する軸部材と、軸部材の外周に配置した軸受部材と、動圧溝を有する軸受面および軸受面に面した軸受隙間とを備え、軸部材と軸受部材との相対回転時に軸受隙間に発生した動圧で軸部材をラジアル方向およびスラスト方向に非接触支持するラジアル軸受部およびスラスト軸受部とを備えた動圧型軸受ユニットにおいて、
   前記軸受部材は焼結金属で形成され、ラジアル軸受隙間に面する多円弧形状のラジアル軸受面を内周に有すると共に、スラスト軸受隙間に面する端面を有し、
   前記軸受部材の端面の、前記軸受部材の内周に対する直角度が０．００２ｍｍ以下で、かつ、その平面度が０．００１５ｍｍ以下であることを特徴とする動圧型軸受ユニット。
2. 前記軸部材のフランジ部は、前記軸受部材の端面との間に前記スラスト軸受隙間を形成する端面を有し、前記軸部材の軸部外周に対するフランジ部の前記端面の直角度が０．００１ｍｍ以下で、かつ、フランジ部の前記端面の平面度が０．００１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の動圧型軸受ユニット。
3. 底部を有するハウジングと、ハウジングの内周に固定された軸受部材と、軸受部材の内周に挿通される軸部、およびフランジ部を有する軸部材と、動圧溝を有する軸受面および軸受面に面した軸受隙間とを備え、軸部材と軸受部材との相対回転時に軸受隙間に発生した動圧で軸部材をラジアル方向およびスラスト方向に非接触支持するラジアル軸受部およびスラスト軸受部とを備えた動圧型軸受ユニットにおいて、
   前記ハウジングの底部の内面と外面との平行度が０．００５ｍｍ以下であることを特徴とする動圧型軸受ユニット。

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