JP2005192292A - スピンドルモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 スピンドルモータを薄型化できながら、ハブなどの回転部材とシャフトとの締結強度を良好に維持でき、かつ、ラジアル軸受部の軸受剛性が小さくなることもないスピンドルモータを提供する。
【解決手段】 ハブ９におけるシャフト３への圧入部９ｃが、スリーブ２の開口部側端面２ａに臨む箇所よりもラジアル軸受部５側に延ばされて形成され、ハブ９の圧入部９ｃの内周直径が、ラジアル軸受部５のシャフト３の直径よりも小さく形成され、ハブ９の圧入部９ｃの外周直径が、スリーブ２の開口部側端面２ａに臨む箇所の開口部直径よりも小さく形成されている。この構成によれば、スリーブ２の軸方向長さを短くすることなく、ハブ９における圧入部９ｃを、スリーブ２の開口部側端面２ａよりもさらにラジアル軸受部５側に延ばして圧入部９ｃとシャフト３との接触面積を増加でき、ハブ９とシャフト３との締結強度を良好に維持できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流体軸受を有するスピンドルモータに関する。

近年のハードディスク装置の高容量化に伴い、ハードディスク装置に内蔵されているスピンドルモータに用いられている軸受として、従来用いられていた玉軸受に代わって、玉軸受よりも回転精度が優れ、しかも静音性にも優れている流体軸受への置き換えが進んでいる。

この種の従来のスピンドルモータは、図５に概略的に示すように、ベース１に固定され中央部に挿通孔を有するスリーブ２に、シャフト３を所定隙間あけた姿勢で挿入させ、シャフト３とスリーブ２との間の隙間に、作動流体としての潤滑油４を充填させている。また、シャフト３の外周面とスリーブ２の内周面との互いに対向する面における少なくとも一方にヘリングボーン形状などの動圧発生溝を形成してラジアル軸受部５を構成しており、このラジアル軸受部５の箇所を含めて潤滑油４が充填されている。なお、図５に示すスピンドルモータにおいては、シャフト３とスリーブ２との間における奥側寄り箇所と開口部寄り箇所との２箇所にそれぞれラジアル軸受部５を設けている。

また、シャフト３の奥端部にはシャフト３よりも太径のスラストフランジ６が取り付けられ、スラストフランジ６の円形平面部に対向するようにスラストプレート７を配設させてスリーブ２に固定しており、スラストフランジ６とスラストプレート７との間の隙間にかけても潤滑油４を充填させている。また、スラストフランジ６とスラストプレート７との対向面における少なくとも一方の面に動圧発生溝を形成してスラスト軸受部８を構成し、さらに、シャフト３の端部に隣接するスラストフランジ６の面とこの面に対向するスリーブ２の面とにおける少なくとも一方にも動圧発生溝を形成してスラスト軸受部８を構成している。

シャフト３におけるスリーブ２から突出している突出側端部３ａには、その外周に磁気記録ディスクが固定される回転部材としてのハブ９が圧入状態で外嵌されている。ベース１におけるスリーブ２を内側に挿入している筒状部１ａの外周にはステータコア１０が取り付けられている。また、９ａは、その外周に磁気ディスクが取り付けられるハブ９の筒状部で、このハブ９の筒状部９ａの内周において、前記ステータコア１０に対向するようにロータマグネット１１が取り付けられ、このロータマグネット１１とステータコア１０によりモータ駆動部が構成されている。

前記モータ駆動部によりハブ９やシャフト３、スラストフランジ６が回転駆動されると、ラジアル方向はラジアル軸受部５の動圧発生溝によって、スラスト方向はスラスト軸受部８の動圧発生溝によって、それぞれの箇所の潤滑油４に動圧が発生し、これらの流体軸受（ラジアル軸受部５およびスラスト軸受部８）によりスリーブ２およびスラストプレート７に対してシャフト３とスラストフランジ６とが非接触で回転支持される。

ここで、図５に示すように、流体軸受を有する従来のスピンドルモータでは、ハブ９におけるシャフト３への圧入部９ｃを含めた円盤状部９ｂはほぼ均一な厚みで形成されている。

また、特許文献１等にも、図６や図７に示すようなラジアル軸受部３１、３２およびスラスト軸受部３３、３４を有するスピンドルモータが開示されている。なお、図６、図７における３５、３６は回転部材としてのハブ、３７、３８はシャフト、３９，４０はスリーブである。

これらの図に示すように、ハブ３５、３６の円盤状部３５ａ、３６ａは、シャフト３７、３８への圧入部３５ｂ、３６ｂを含めた円盤状部３５ａ、３６ａ全体（図７に示す場合には、円盤状部３６ａにおけるスリーブ４０のスラスト軸受部３４が設けられている箇所と、圧入部３６ｂと）がほぼ均一な厚みに形成されている。

このように流体軸受を有するスピンドルモータが用いられているハードディスク装置では、より小さいスペースに収納できるような小型のものが望まれており、この要望に応じて、スピンドルモータを薄型化することが要求されている。

この種のスピンドルモータを薄型化する手段の１つとしては、図８に示すように、ハブ９におけるシャフト３への圧入部９ｃを含めた円盤状部９ｂの厚み（寸法ｔ_１）を、図５に示すスピンドルモータにおけるハブ９の円盤状部９ｂの厚み（寸法ｔ_０）よりも全体的に薄くすることが考えられ、この構成によれば、スピンドルモータの厚みＴ１を、図５に示すスピンドルモータの厚みＴ０よりも小さくできて薄型化できる。しかし、この図８に示す構成によれば、シャフト３とハブ９の圧入部９ｃとの接触している箇所の寸法ｔ_１が図５に示すスピンドルモータのハブ９の圧入部９ｃ寸法ｔ_０に比較して、小さくなるので、接触面積も小さくなり、ハブ９のシャフト３に対する締結強度が弱くなる。

図８に示すようなスピンドルモータと同等に薄型化しながら、ハブ９のシャフト３に対する締結強度の低下を抑える手段としては、ハブ９における円盤状部９ｂの厚みを全体的に小さくする一方で、図９に示すように、ハブ９におけるシャフト３への圧入部９ｃをスリーブ２の開口部２ｃの近傍まで延設させたり、図１０に示すように、スリーブ２の軸方向長さを短くし、かつ、ハブ９におけるシャフト３への圧入部９ｃをスリーブ２の開口部２ｃの近傍まで延設させたりすることが考えられる。

しかしながら、図９に示すように、単に、ハブ９の圧入部９ｃをスリーブ２の開口部側端面２ａの近傍まで延設させる構造では、ハブ９の圧入部９ｃがスリーブ２の開口部側端面２ａに当接することのない短めの寸法ｂしか増やせないので、ハブ９のシャフト３に対する締結強度が不十分となるおそれがある。

これに対して、図１０に示すように、スリーブ２の軸方向長さを短くして、ハブ９におけるシャフト３への圧入部９ｃをスリーブ２の開口部２ｃの近傍まで延設させた場合には、ハブ９の圧入部９ｃの軸方向寸法を十分に増加させることができるので、ハブ９のシャフト３に対する締結強度は十分得られる。しかし、スリーブ２の軸方向長さを短くすることに伴って、ラジアル軸受部５で支持する軸受寸法Ｌ１が、図８などに示すスピンドルモータのラジアル軸受部５の軸受寸法Ｌ０より小さくなるので、軸受剛性が小さくなってしまうという課題を生じてしまう。
特開２０００−２１５５８９号公報（図３、図２）

上記したように、従来のスピンドルモータの構成では、薄型化すべく、ハブ９における円盤状部９ｂの厚みを全体的に小さくした場合に、シャフト３とハブ９との締結強度が弱くなったり、ラジアル軸受部５の軸受剛性が小さくなったりする課題を生じる。

本発明は上記課題を解決するもので、スピンドルモータを薄型化できながら、ハブなどの回転部材とシャフトとの締結強度を良好に維持でき、かつ、ラジアル軸受部の軸受剛性が小さくなることも防止できるスピンドルモータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の請求項１に記載のスピンドルモータは、シャフトに回転部材が圧入状態で外嵌され、作動流体が充填されたラジアル軸受部を介してスリーブにシャフトが回転自在に支持され、回転部材におけるシャフトへの圧入部が、回転部材におけるスリーブの開口部側端面に臨む箇所よりもラジアル軸受部側に延ばされて形成され、回転部材の圧入部の内周直径が、ラジアル軸受部のシャフトの直径よりも小さく形成され、回転部材の圧入部の外周直径が、スリーブの開口部側端面に臨む箇所の開口部直径よりも小さく形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、スリーブの軸方向長さを短くすることなく、回転部材における圧入部を、スリーブの開口部側端面よりもさらにラジアル軸受部側に延ばして回転部材の圧入部とシャフトとの接触面積を増加させることが可能となり、この結果、スピンドルモータを薄型化できながら、回転部材とシャフトとの締結強度を良好に維持でき、かつ、ラジアル軸受部の軸受剛性が小さくなることも防止できる。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載のスピンドルモータにおいて、回転部材の圧入部外周の直径が、ラジアル軸受部のシャフトの直径と略同一に形成されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載のスピンドルモータにおいて、スリーブにおける開口部側端面に続く内周側箇所に、ラジアル軸受部の部分よりも大きい隙間をシャフトとの間に有して、この隙間部分に作動流体が溜められるシール面部が形成され、回転部材の圧入部の端部が前記シール面部に臨む箇所まで延設されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１または２に記載のスピンドルモータにおいて、回転部材の圧入部の端部がラジアル軸受部の箇所まで延設されていることを特徴とする。
これらの構成によれば、回転部材における圧入部を、スリーブのシール面部に臨む箇所まで延設させたり、ラジアル軸受部の箇所まで延設させたりすることができ、回転部材の圧入部とシャフトとの接触面積を一層増加させることが可能となり、回転部材とシャフトとの締結強度をさらに良好に維持できる。

以上のように、本発明によれば、回転部材におけるシャフトへの圧入部が、回転部材におけるスリーブの開口部側端面に臨む箇所よりもラジアル軸受部側に延ばされて形成され、回転部材の圧入部の内周直径が、ラジアル軸受部のシャフトの直径よりも小さく形成され、回転部材の圧入部の外周直径が、スリーブの開口部側端面に臨む箇所の開口部直径よりも小さく形成されていることにより、スリーブの軸方向長さを短くすることなく、回転部材における圧入部を、スリーブの開口部よりもさらにラジアル軸受部側に延ばして回転部材の圧入部とシャフトとの接触面積を増加させることができ、この結果、スピンドルモータを薄型化できながら、回転部材とシャフトとの締結強度を良好に維持でき、信頼性が向上する。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態に係るスピンドルモータの縦断面図、図２は同スピンドルモータの要部拡大縦断面図である。このスピンドルモータはハードディスク装置のスピンドルモータに用いられている。なお、従来のスピンドルモータと同様な構成要素には同じ符号を付してその説明は省略する。

図１、図２に示すように、このスピンドルモータでは、ハブ９における円盤状部９ｂの厚みｔ_２（図８〜図１０に示す円盤状部９ｂの厚みｔ_１と同等）が全体的に薄く形成されて、スピンドルモータとして薄型化（スピンドルモータの厚みＴ１）されている。そして、回転部材としてのハブ９におけるシャフト３への圧入部９ｃが、スリーブ２の開口部側端面２ａに臨む円盤状部９ｂの箇所（９ｂ’）よりもラジアル軸受部５側に延ばされて形成されている。また、ハブ９の圧入部９ｃの内周直径Ｄ１がラジアル軸受部５のシャフト３の直径Ｄ２よりも小さく形成され、ハブ９の圧入部９ｃの外周直径Ｄ３がラジアル軸受部５のシャフト３の直径Ｄ２と略同一に形成されている。なお、ハブ９の圧入部９ｃの内周直径Ｄ１に対応させて、ハブ９の圧入部９ｃが外嵌されるシャフト３の突出側端部３ａの直径も従来のものより細径（直径Ｄ１と同等のもの）に形成されている。

また、スリーブ２における開口部側端面２ａに続く内周側箇所（開口部２ｃに臨む箇所）が、ラジアル軸受部５の部分よりも大きい隙間を有するように形成され、シャフト３の外周面との隙間部分に作動流体としての潤滑油４が充填されるシール面部２ｂが形成されている。そして、ハブ９の圧入部９ｃの端部がスリーブ２のシール面部２ｂに臨む箇所まで延設されている。なお、この実施の形態では、シール面部２ｂが円錐形状に傾斜されて形成されているが、これに限るものではない。また、図２における４ａは潤滑油４の液面である。

この構成によれば、スピンドルモータを薄型化しながら、ハブ９の圧入部９ｃを、スリーブ２の開口部側端面２ａよりもさらにラジアル軸受部５側位置である、シール面部２ｂに臨む箇所まで延ばして、ハブ９の圧入部９ｃとシャフト３の突出側端部３ａとが大きい寸法ｔ_４で接触するように構成したので、回転部材９の圧入部９ｃとシャフト３との接触面積を増加させることが可能となり、この結果、スピンドルモータを、その厚みがＴ１となるように薄型化できながら、ハブ９とシャフト３との締結強度を良好に維持できる。

また、ハブ９の圧入部９ｃの内周直径Ｄ１がラジアル軸受部５のシャフト３の直径Ｄ２よりも小さく形成され、ハブ９の圧入部９ｃの外周直径Ｄ３がラジアル軸受部５のシャフト３の直径Ｄ２と略同一に形成されているので、ハブ９の圧入部９ｃをスリーブ２のシール面部２ｂに臨む箇所まで延ばしても、潤滑油４の流れなどを妨げることがなく、何ら支障をきたさない。また、スリーブ２の軸方向長さを、従来のスピンドルモータ（図８参照）と比較した場合でも、短くしていないので、ラジアル軸受部５の軸受剛性が小さくなることはなく、良好な軸受剛性が維持される。

なお、この実施の形態では、ハブ９のシャフト３への圧入部９ｃは、例えば、図５に示すようなスピンドルモータとして薄型化していない構成の円盤状部９ｂの厚みｔ_０と同等の寸法ｔ_４となるようにラジアル軸受部５側に延ばされて形成されており、十分な締結強度を良好に得られるように構成されているが、これに限るものではなく、十分な締結強度を維持できるような寸法以上であればよい。
（実施の形態２）
図３は本発明の第２の実施の形態に係るスピンドルモータの要部拡大縦断面図である。

図３に示すように、このスピンドルモータでは、ハブ９におけるシャフト３への圧入部９ｃが、スリーブ２の開口部２ｃ箇所までラジアル軸受部５側に延ばされて形成されている。また、ハブ９の圧入部９ｃの内周直径Ｄ１が、ラジアル軸受部５のシャフト３の直径Ｄ２よりも小さく形成され、ハブ９の圧入部９ｃの外周直径Ｄ４が、スリーブ２の開口部側端面２ａ位置での開口部２ｃの直径Ｄ５よりも小さく、かつラジアル軸受部５のシャフト３の直径Ｄ２よりも大きく形成されている。なお、この実施の形態では、ハブ９の圧入部９ｃは、潤滑油４の液面４ａよりは上方となる位置までラジアル軸受部５側に延ばされて形成されている。

この構成によっても、スピンドルモータを薄型化できながら、ハブ９の圧入部９ｃが、スリーブ２の開口部２ｃ箇所までラジアル軸受部５側に延ばされて形成されているので、図８に示すように、ハブ９におけるシャフト３への圧入部９ｃを含めた円盤状部９ｂの厚みを全体的に薄くしたものに比較すると、ハブ９の圧入部９ｃの軸方向寸法（シャフト３の軸心Ｘに沿う方向の寸法）を大きくできる。また、ハブ９の圧入部９ｃの外周直径Ｄ４が、スリーブ２の開口部側端面２ａ位置での開口部２ｃ直径Ｄ５よりも小さく形成されているので、ハブ９の圧入部９ｃを、スリーブ２の開口部２ｃ箇所（スリーブ２の開口部側端面２ａの延長線に達する位置やその近傍位置）まで延ばしても、ハブ９の圧入部９ｃがスリーブ２の開口部側端面２ａに当接することがなく、支障をきたさない。

さらに、ハブ９の圧入部９ｃの内周直径Ｄ１が、ラジアル軸受部５のシャフト３の直径Ｄ２よりも大きく形成されているので、ハブ９の圧入部９ｃにより、スリーブ２の開口部２ｃ箇所におけるシャフト３寄り部分を覆うこととなり、潤滑油４が、シャフト３の外周面を伝わって外部に洩れることを防止できる利点もある。
（実施の形態３）
図４は本発明の第３の実施の形態に係るスピンドルモータの要部拡大縦断面図である。

図４に示すように、このスピンドルモータでは、ハブ９におけるシャフト３への圧入部３ｃの端部が、ラジアル軸受部５が設けられている箇所まで延設されている。また、ハブ９の圧入部９ｃの内周直径Ｄ１がラジアル軸受部５のシャフト３の直径Ｄ２よりも小さく形成され、ハブ９の圧入部９ｃの外周直径Ｄ３がラジアル軸受部５のシャフト３の直径Ｄ２と同一に形成されている。

この構成によれば、スピンドルモータを薄型化できながら、ハブ９の圧入部９ｃを、ラジアル軸受部５が設けられている箇所まで延ばした形状に形成したので、図１、図２に示すように、ハブ９の圧入部９ｃを、ハブ９の圧入部９ｃをスリーブ２のシール面部２ｂに臨む箇所まで延設させた場合よりも、ハブ９の圧入部９ｃの軸方向寸法ｔ_５を一層大きくできて、回転部材９の圧入部９ｃとシャフト３との接触面積をさらに増加させることが可能となり、この結果、ハブ９とシャフト３との締結強度をさらに高めることができる。

なお、この構成の場合、ラジアル軸受部５が設けられている、シャフト３の外周面およびハブ９の圧入部９ｃの外周面とスリーブ２の内周面との互いに対向する面における少なくとも一方にヘリングボーン形状などの動圧発生溝が形成されるが、シャフト３の外周面だけでなくハブ９の圧入部９ｃの外周面にもラジアル軸受部５の動圧発生溝を形成する場合には、ハブ９の圧入部９ｃの外周面に形成した動圧発生溝が、シャフト３の外周面に形成した動圧発生溝と良好に連続するようにシャフト３とハブ９との相対位置を一致させて組付ける必要がある。

また、上記実施の形態１〜３では、シャフト３とスリーブ２との間における奥側箇所と開口部寄り箇所との２箇所にそれぞれラジアル軸受部５を設けている場合を図示したが、これに限るものではなく、シャフト３とスリーブ２との間における奥側寄り箇所から開口部寄り箇所まで、１つのラジアル軸受部５を連続させて形成してもよい。

本発明のスピンドルモータは、ハードディスク装置用として特に適しているが、これに限るものではなく、この他、光ディスク駆動装置、ビデオテープレコーダ等の各種のスピンドルモータなどにも適用可能である。

本発明の第１の実施の形態に係るスピンドルモータの縦断面図 同スピンドルモータの要部拡大縦断面図 本発明の第２の実施の形態に係るスピンドルモータの縦断面図 本発明の第３の実施の形態に係るスピンドルモータの縦断面図 従来のスピンドルモータの縦断面図 他の従来のスピンドルモータの縦断面図 その他の従来のスピンドルモータの縦断面図 その他の従来のスピンドルモータの縦断面図 さらに他の従来のスピンドルモータの縦断面図 さらに他の従来のスピンドルモータの縦断面図

符号の説明

１ ベース
２ スリーブ
２ａ 開口部側端面
２ｂ シール面部
２ｃ 開口部
３ シャフト
３ａ 突出側端部
４ 潤滑油（作動流体）
４ａ 液面
５ ラジアル軸受部
８ スラスト軸受部
９ ハブ（回転部材）
９ａ 筒状部
９ｂ 円盤状部
９ｃ 圧入部
１０ ステータコア（モータ駆動部）
１１ ロータマグネット（モータ駆動部）

Claims (4)

1. シャフトに回転部材が圧入状態で外嵌され、
   作動流体が充填されたラジアル軸受部を介してスリーブにシャフトが回転自在に支持され、
   回転部材におけるシャフトへの圧入部が、回転部材におけるスリーブの開口部側端面に臨む箇所よりもラジアル軸受部側に延ばされて形成され、
   回転部材の圧入部の内周直径が、ラジアル軸受部のシャフトの直径よりも小さく形成され、
   回転部材の圧入部の外周直径が、スリーブの開口部側端面に臨む箇所の開口部直径よりも小さく形成されているスピンドルモータ。
2. 回転部材の圧入部外周の直径が、ラジアル軸受部のシャフトの直径と略同一に形成されている請求項１に記載のスピンドルモータ。
3. スリーブにおける開口部側端面に続く内周側箇所に、ラジアル軸受部の部分よりも大きい隙間をシャフトとの間に有して、この隙間部分に作動流体が溜められるシール面部が形成され、
   回転部材の圧入部の端部が前記シール面部に臨む箇所まで延設されている請求項１または２に記載のスピンドルモータ。
4. 回転部材の圧入部の端部がラジアル軸受部の箇所まで延設されている請求項１または２に記載のスピンドルモータ。

Images