JP2007177807A - Hydrodynamic bearing unit - Google Patents
Hydrodynamic bearing unit Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007177807A JP2007177807A JP2005373767A JP2005373767A JP2007177807A JP 2007177807 A JP2007177807 A JP 2007177807A JP 2005373767 A JP2005373767 A JP 2005373767A JP 2005373767 A JP2005373767 A JP 2005373767A JP 2007177807 A JP2007177807 A JP 2007177807A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bearing
- rotating shaft
- flange
- dynamic pressure
- thrust
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Abstract
Description
本発明は、軸受と回転軸間の隙間に供給した潤滑油が、回転軸の回転中に高圧となる動圧が発生して回転軸のラジアル方向とスラスト方向双方の荷重を非接触状態で支持するタイプの動圧軸受ユニットに関する。本発明の動圧軸受ユニットは、磁気ディスクや光ディスクの読み書きを行うディスク駆動装置の駆動源やレーザプリンタのポリゴンモータ等の、各種情報機器の駆動用モータとして用いられるスピンドルモータの軸受ユニットとして好適である。 In the present invention, the lubricating oil supplied to the gap between the bearing and the rotating shaft generates a high dynamic pressure during rotation of the rotating shaft, and supports the load in both the radial and thrust directions of the rotating shaft in a non-contact state. The present invention relates to a hydrodynamic bearing unit. The hydrodynamic bearing unit of the present invention is suitable as a bearing unit of a spindle motor used as a drive motor of various information devices such as a drive source of a disk drive device that reads and writes magnetic disks and optical disks and a polygon motor of a laser printer. is there.
この種の情報機器用スピンドルモータにあっては、記録の高密度化やデータの転送速度の高速化を果たすために、高速かつ高精度の回転性能が求められており、これらの特性に優れるモータを作る上で、近年では回転軸を支持する軸受として非接触タイプの動圧軸受が広く採用されている。動圧軸受は、回転軸と軸受との間の微小な隙間に潤滑油を供給して油膜を形成し、その油膜を、回転軸が回転することにより高圧化させて回転軸を高剛性で支持する軸受であり、その動圧は、回転軸と軸受との互いの摺動面の一方に動圧発生用の溝(動圧溝)を形成して効果的に得るようにしている。 In this kind of spindle motor for information equipment, high-speed and high-precision rotation performance is required in order to achieve high recording density and high data transfer speed. In recent years, non-contact type hydrodynamic bearings have been widely adopted as bearings for supporting a rotating shaft. In a hydrodynamic bearing, lubricating oil is supplied to a minute gap between a rotating shaft and a bearing to form an oil film, and the oil film is increased in pressure by rotating the rotating shaft to support the rotating shaft with high rigidity. The dynamic pressure is effectively obtained by forming a dynamic pressure generating groove (dynamic pressure groove) on one of the sliding surfaces of the rotating shaft and the bearing.
スピンドルモータの軸受は、主に回転軸の軸振れを防ぐ目的で、通常のラジアル方向の荷重支持に加えてスラスト方向の荷重を支持する構成となっている。スラスト荷重は、回転軸に一体に設けたフランジを軸受端面に摺接可能に対向させ、回転軸のスラスト荷重がフランジを介して軸受の端面で受けられるように構成される。上記動圧は、スラスト側およびラジアル側の双方で発生するようになされ、すなわち、互いに対向する回転軸のフランジと軸受端面のいずれか一方にスラスト動圧溝が形成され、軸受の内周面と、該内周面に対向する回転軸の外周面のいずれか一方にラジアル動圧溝が形成される。これら動圧溝は、回転軸の回転に伴って油膜が高圧になるように形状や深さが工夫され、例えば回転軸の回転方向に向かうにしたがって幅や深さが狭小となるクサビ形状などが一般的である。 The spindle motor bearing is configured to support a thrust load in addition to a normal radial load support mainly for the purpose of preventing the shaft from rotating. The thrust load is configured such that a flange provided integrally with the rotating shaft is opposed to the bearing end surface so as to be slidable, and the thrust load of the rotating shaft is received by the end surface of the bearing through the flange. The dynamic pressure is generated on both the thrust side and the radial side, that is, a thrust dynamic pressure groove is formed on one of the flange of the rotating shaft and the bearing end surface facing each other, and the inner circumferential surface of the bearing A radial dynamic pressure groove is formed on one of the outer peripheral surfaces of the rotating shaft facing the inner peripheral surface. These dynamic pressure grooves are devised in shape and depth so that the oil film becomes high pressure with the rotation of the rotating shaft, for example, a wedge shape whose width and depth become narrower toward the rotating direction of the rotating shaft. It is common.
ところで、油膜が形成される回転軸と軸受との間の隙間は、油圧が高圧になりやすく、かつ軸受剛性が向上するという観点からなるべく小さい方が望ましいとされ、換言すると、その隙間を管理あるいは制御することが軸受性能を左右する。例えば特許文献1によると、軸受端面の直角度および平面度を所定値以下に規定し、これによってラジアル側およびスラスト側の軸受隙間を適正化したとされている。 By the way, it is desirable that the gap between the rotating shaft on which the oil film is formed and the bearing is as small as possible from the viewpoint that the hydraulic pressure tends to be high and the bearing rigidity is improved. Control affects bearing performance. For example, according to Patent Document 1, the perpendicularity and flatness of the bearing end surface are defined to be equal to or less than a predetermined value, and thereby the bearing clearances on the radial side and the thrust side are optimized.
軸受隙間が増大すると、油膜圧力が低下して動圧が十分に大きくならず軸受剛性が低下する傾向を示し、スピンドルモータの継続動作に伴う高温化(例えば60℃前後)が、潤滑油の粘度低下を促進させて軸受剛性の不足は顕著となる。そこで、上記文献に記載されるように軸受隙間を所定値以下として極力小さくする設計は有効とされるが、反面、軸受隙間が小さすぎると、潤滑油の粘性摩擦が増大することによって、モータが起動し難くなる、すなわち回転軸が静止状態から回転を始動し難くなるといった弊害が生じることになる。特に、回転軸の停止時に重力によってフランジが軸受端面に密着しようとするスラスト側ではこのような起動障害が起こりやすく、また、使用環境温度が例えば0℃以下と低い場合には、潤滑油の粘性摩擦の増大によって起動不能に陥ることも懸念される。また、ノートPC(パーソナルコンピュータ)等のバッテリ電源を併用するタイプの携帯型機器のスピンドルモータは起動トルクが小さいため、起動性の点から軸受隙間の微小化にも限度があった。 When the bearing gap increases, the oil film pressure decreases, the dynamic pressure does not increase sufficiently, and the bearing rigidity tends to decrease. The high temperature (for example, around 60 ° C.) accompanying the continuous operation of the spindle motor causes the viscosity of the lubricating oil to increase. The decrease in the bearing rigidity becomes remarkable by promoting the decrease. Therefore, it is effective to design the bearing gap to be as small as possible as described in the above document, but on the other hand, if the bearing gap is too small, the viscous friction of the lubricating oil increases, so that the motor It is difficult to start up, that is, it is difficult to start rotation from a stationary state. In particular, when the rotating shaft is stopped, such a starting failure is likely to occur on the thrust side where the flange tends to come into close contact with the bearing end surface by gravity, and when the operating environment temperature is low, for example, 0 ° C. or less, the viscosity of the lubricating oil There is also concern that it may become unable to start due to increased friction. In addition, since a spindle motor of a portable device of a type that uses a battery power source such as a notebook PC (personal computer) has a small starting torque, there is a limit to miniaturization of the bearing gap from the viewpoint of starting performance.
よって本発明は、回転軸と軸受間の隙間量を適正範囲に規定することによって、使用環境温度の変動に伴う潤滑油の粘性摩擦の影響を大きく受けることなく動圧効果が十分に発揮されるとともに回転軸のスムーズな起動性を確保することができる動圧軸受ユニットを提供することを目的としている。 Therefore, in the present invention, by defining the clearance between the rotating shaft and the bearing within an appropriate range, the dynamic pressure effect is sufficiently exerted without being greatly affected by the viscous friction of the lubricating oil accompanying the fluctuation of the operating environment temperature. In addition, an object of the present invention is to provide a hydrodynamic bearing unit that can ensure smooth startability of a rotating shaft.
本発明者は、磁気記録ディスク装置等に用いられる動圧軸受ユニットの、特にスラスト荷重を支持する側の軸受隙間の形態および量について鋭意研究を重ねた。ここで言うスラスト側の軸受隙間は、回転軸が有するフランジおよびこのフランジに対向する軸受端面の間の微小な隙間であって、回転軸が回転しておらずフランジが軸受端面に部分的に当接した状態での互いの対向面間に生じる微小隙間である。その隙間は、それら対向面の一方あるいは双方の直角度(軸方向に対して直角であるべき面の傾斜の度合い、零で完全な直角)や平面度(うねりや面荒れ等で生じる平坦性の度合い、零で完全な平面)の“ずれ”で生じてくるものであり、直角度が零、かつ平面度も零である場合には隙間は存在しない。 The inventor has intensively studied the form and amount of the bearing clearance on the side that supports the thrust load of the hydrodynamic bearing unit used in the magnetic recording disk device or the like. The thrust side bearing clearance here is a minute gap between the flange of the rotating shaft and the bearing end face facing this flange, and the rotating shaft is not rotating and the flange partially contacts the bearing end face. It is a minute gap generated between the opposing surfaces in contact with each other. The gap is a perpendicularity of one or both of the opposing surfaces (degree of inclination of the surface that should be perpendicular to the axial direction, zero and perfect right angle) or flatness (flatness caused by undulation or surface roughness). When the squareness is zero and the flatness is zero, there is no gap.
さて、本発明者の研究によると、スラスト側の軸受隙間が最大で2〜6μmの精度に構成された場合に、十分な動圧効果と起動性とを共に満足する動圧軸受ユニットが得られることを見出した。この場合の最大とは、回転軸が軸受に対して1回転する間に両者間に生じる最大の隙間であり、これ以上の隙間は両者が離れなければ生じないという意味である。 According to the research of the present inventor, when the thrust side bearing gap is configured with an accuracy of 2 to 6 μm at the maximum, a hydrodynamic bearing unit satisfying both sufficient hydrodynamic effect and startability can be obtained. I found out. The maximum in this case is the maximum gap generated between the two rotating shafts with respect to the bearing, and a gap larger than this does not occur unless they are separated.
この数値範囲の根拠は、隙間が2μmを下回ると、その隙間に存在する潤滑油によって生じる粘性摩擦が著しく増大し、回転軸を回転させるための起動トルクを大きくする必要が生じる。これはすなわち起動性が低下するということであり、特に使用環境温度が0℃以下では顕著であった。起動性が低いと、起動トルクの小さいノートPC等の携帯型機器用スピンドルモータには不適当であり、また、寒冷な使用環境では動作不能のおそれがある。一方、スラスト側の軸受隙間が6μmを超えると、油膜圧力が低くなりすぎて十分な動圧効果を得ることができず、フランジが軸受端面に接触したままとなって動圧軸受自体の機能が発揮されにくくなる。 The reason for this numerical range is that when the gap is less than 2 μm, the viscous friction generated by the lubricating oil present in the gap is remarkably increased, and it is necessary to increase the starting torque for rotating the rotating shaft. This means that the startability is deteriorated, and particularly when the use environment temperature is 0 ° C. or less. If the startability is low, it is not suitable for a spindle motor for a portable device such as a notebook PC having a small start torque, and may not be operable in a cold use environment. On the other hand, if the bearing clearance on the thrust side exceeds 6 μm, the oil film pressure becomes too low to obtain a sufficient dynamic pressure effect, and the flange remains in contact with the bearing end surface, so that the dynamic pressure bearing itself functions. It becomes difficult to be demonstrated.
本発明の動圧軸受ユニットは上記知見を基になされたものであって、円柱状の軸本体にフランジが設けられてなる回転軸と、この回転軸の軸本体が回転自在に挿入され、その状態でフランジが対向する端面を有する円筒状の軸受とを備え、フランジと軸受端面の互いの対向面のいずれか一方にスラスト動圧溝が形成され、軸受の内周面と、該内周面に対向する軸本体の外周面のいずれか一方にラジアル動圧溝が形成され、回転軸と軸受との間に形成される微小隙間に潤滑油が供給され、回転軸が回転すると、スラスト動圧溝およびラジアル動圧溝に供給された潤滑油に動圧が発生して、回転軸が軸受によってスラスト方向およびラジアル方向に非接触状態で支持される動圧軸受ユニットにおいて、フランジと軸受端面との間に形成される最大の隙間が、2〜6μmであることを特徴としている。 The hydrodynamic bearing unit of the present invention is made on the basis of the above knowledge, and a rotating shaft in which a flange is provided on a cylindrical shaft main body, and the shaft main body of the rotating shaft are rotatably inserted. A cylindrical bearing having an end face opposed to the flange in the state, and a thrust dynamic pressure groove is formed on one of the opposing faces of the flange and the bearing end face, and the inner peripheral face of the bearing, and the inner peripheral face A radial dynamic pressure groove is formed on one of the outer peripheral surfaces of the shaft body opposite to the shaft, and lubricating oil is supplied to a minute gap formed between the rotating shaft and the bearing. In a dynamic pressure bearing unit in which dynamic pressure is generated in the lubricating oil supplied to the groove and the radial dynamic pressure groove, and the rotary shaft is supported by the bearing in a non-contact state in the thrust direction and the radial direction, the flange and the bearing end surface Max formed between Gap, is characterized in that it is 2-6 [mu] m.
本発明では、軸受の材質は、スラスト動圧溝やラジアル動圧溝を形成しやすいことから、原料の金属粉末を圧縮成形してできた成形体を焼結した焼結金属が好ましく用いられる。それらの動圧溝は、コイニング等の塑性加工によって容易に形成することができる。 In the present invention, the bearing material is preferably a sintered metal obtained by sintering a molded body formed by compression molding a raw metal powder because the thrust dynamic pressure groove and the radial dynamic pressure groove are easily formed. These dynamic pressure grooves can be easily formed by plastic working such as coining.
本発明によれば、回転軸のフランジと、回転軸を支持してフランジに対向する軸受端面との間であるスラスト側の軸受隙間を最適な条件に規定したことにより、高温あるいは低温の状況下においても十分な動圧効果と起動性とが共に発揮される動圧軸受ユニットを提供することができるといった効果を奏する。 According to the present invention, the thrust side bearing clearance between the flange of the rotating shaft and the bearing end surface that supports the rotating shaft and faces the flange is defined as an optimum condition. In this case, it is possible to provide a hydrodynamic bearing unit that exhibits both sufficient hydrodynamic effect and startability.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図1は、一実施形態に係る動圧軸受ユニット1の縦断面を示しており、図2は軸受の平面図、図3は軸受の横断面図である。この動圧軸受ユニット1は、磁気記録ディスク駆動装置のスピンドルモータに好適な軸受ユニットであり、符号20で示す円筒状の軸受の外径がφ6mm程度の小型のもので、軸孔21に挿入される直径φ3mm程度の回転軸2を回転自在に支持する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a longitudinal section of a fluid dynamic bearing unit 1 according to an embodiment, FIG. 2 is a plan view of the bearing, and FIG. 3 is a transverse sectional view of the bearing. This dynamic pressure bearing unit 1 is a bearing unit suitable for a spindle motor of a magnetic recording disk drive device. A cylindrical bearing indicated by
図1に示す通り、動圧軸受ユニット1は、図中上方に開口する有底円筒状のハウジング10と、ハウジング10に収容された軸受20と、軸受20に回転自在に支持される回転軸30とから構成される。ハウジング10は、円筒状のハウジング本体11と、ハウジング本体11の下側の開口内周縁に、電子ビームあるいはレーザ等の溶接手段で固着されてその開口を気密に塞ぐ円盤状の底板12とから構成されている。軸受20は、ハウジング本体11内に圧入するか、もしくは嵌め込んだ状態を溶接、接着等の手段によって、ハウジング10内に固着されている。
As shown in FIG. 1, the hydrodynamic bearing unit 1 includes a bottomed
回転軸30は、軸本体31に環状のフランジ32が一体に固着されてなるもので、いずれも黄銅やステンレス等の溶製材から形成されたものである。フランジ32は、軸方向の位置決めがなされるとともに面方向が軸本体31の軸方向に対して直角になるように、すなわち直角度が零になるように、軸本体31の外周面に形成された段部31aに係止されている。段部31aを境に軸本体31は大径部31bと小径部31cに分けられ、大径部31bが軸受20の軸孔21に図中上から挿入されており、フランジ32が軸受20の上端面22に対向させられる。回転軸30のラジアル荷重は軸受20の内周面23で支持され、回転軸30のスラスト荷重は軸受20の上端面22で支持される。
The
軸受20の内周面23と軸本体31の外周面との間、および軸受20の上端面22とフランジ32の下面32aとの間は、それぞれラジアル側の軸受隙間41、スラスト側の軸受隙間42であり、これらの隙間41,42には潤滑油が供給される。ラジアル側の軸受隙間41は1〜3μm程度に設定され、スラスト側の軸受隙間42は後で詳述するように2〜6μmに設定される。
Between the inner
ハウジング10の開口端部には、環状の板材からなるカバー部材13が固着されている。このカバー部材13によって、上記潤滑油の飛散が抑えられる共に、スラスト動圧によって浮上する回転軸30のフランジ32がカバー部材13に当接して回転軸30の抜け止めがなされる。
A
図2に示すように、軸受20の上端面22には、回転軸30の回転方向Rに向かうにしたがって内周側に湾曲しながら延びる複数のスパイラル溝24が、周方向に等間隔をおいて形成されている(図2では上端面22と区別するため斜線を描いてある)。これらスパイラル溝24の外周側の端部は外周面に開口しているが、内周側の端部は内周面23に開口しておらず閉塞している。スパイラル溝24は10本前後形成され(図2では12本)、また、最大深さは10μm前後とされる。
As shown in FIG. 2, the
また、図3に示すように、軸受20の軸孔21の内周面23には、断面が半円弧状で、両端面間にわたり軸方向に沿って真っ直ぐに延びる複数の分離溝25が、周方向に等間隔をおいて形成されている。そして、内周面23の各分離溝25の間には、軸受20の外径の軸心Pに対して偏心し、矢印Rで示す回転軸30の回転方向に向かうにしたがって内周側に縮径していく断面形状の偏心溝26が形成されている。この場合、図示例では分離溝25および偏心溝26はそれぞれ5つ形成されているが、これらは3〜6が好適な数とされる。
Further, as shown in FIG. 3, the inner
偏心溝26の内面と回転軸30の外周面との間の微小隙間は、回転軸30の回転方向に向かうにしたがってしだいに狭小となる断面クサビ状となっている。分離溝25の幅は、図3に示す動圧軸受20の軸心Pを中心とした周方向への角度θで8〜20°に相当する長さとされ、また、その最大深さは0.10mm前後とされる。
The minute gap between the inner surface of the
本実施形態の軸受20は、原料の金属粉末を圧縮成形した成形体を焼結した焼結軸受である。焼結軸受であることにより、スパイラル溝24、分離溝25および偏心溝26は塑性加工によって容易に形成することができる。例えば、軸受20の内周面23を形成する場合には、分離溝25および偏心溝26を形成し得る雄型のピンを、焼結軸受の素材の軸孔に圧入することによって形成することができる。また、スパイラル溝24は、このスパイラル溝24を形成し得る複数の凸部が形成されたパンチを焼結軸受20の素材の端面に刻印することによって形成することができる。焼結軸受は多孔質であるためスプリングバック量が少なく、塑性加工によってスパイラル溝24、分離溝25および偏心溝26を高い寸法精度で形成することができる。
The bearing 20 of the present embodiment is a sintered bearing obtained by sintering a molded body obtained by compression molding a raw metal powder. By being a sintered bearing, the
焼結軸受の原料粉末としては、例えば鉄:40〜60wt%、銅:40〜60wt%、錫:1〜5wt%の合金粉末のように、鉄粉と銅粉がほぼ同量であって、他に数wt%の錫粉を含有するものが好ましく用いられる。このような組成によれば、加工性の良好な銅を主成分とする焼結材の特性に加えて、鉄量を多く含有することにより強度が向上し、さらに、錫を含有することにより、回転軸30に対するなじみ性と塑性加工性がより向上する。このため、上記のように塑性加工によってスパイラル溝24、分離溝25および偏心溝26を形成することが容易となり、しかも、摩擦係数が低減して耐摩耗性が向上する。
As the raw material powder of the sintered bearing, for example, iron powder and copper powder are almost the same amount, such as alloy powder of iron: 40-60 wt%, copper: 40-60 wt%, tin: 1-5 wt%, In addition, those containing several wt% tin powder are preferably used. According to such a composition, in addition to the properties of a sintered material whose main component is copper with good workability, the strength is improved by containing a large amount of iron, and further, by containing tin, The conformability to the
軸受20は、潤滑油が含浸されて含油軸受とされる。そして、軸孔21に挿入された回転軸30が、図2および図3に示す矢印R方向に回転すると、内周面23の各分離溝25にしみ出して貯留する潤滑油が、効率よく回転軸30に巻き込まれて偏心溝26と回転軸30との間のクサビ状の微小隙間に侵入し、油膜を形成する。この微小隙間に入っていく潤滑油は、微小隙間の狭小側に流動することにより、クサビ効果が生じて高圧となり、高いラジアル動圧が発生する。このように油膜が高圧化する部分は、偏心溝26に応じて周方向に等間隔をおいて発生し、これによって回転軸30のラジアル荷重は、バランスよく、かつ高い剛性をもって支持される。
The
一方、潤滑油は、軸受20の上端面22に形成されたスパイラル溝24内にもしみ出して貯留され、この潤滑油の一部は、回転軸30の回転によってスパイラル溝24内から出て、上端面22とフランジ32との間に油膜を形成する。また、スパイラル溝24内に保持される潤滑油は、スパイラル溝24内の外周側から内周側に向かって流動し、内周側の端部で最も高圧化するスラスト動圧が発生する。そして、そのスラスト動圧をフランジ32が受けることにより、図4に示すように回転軸30が僅かに浮上した状態となり、これによってスラスト荷重がバランスよく、かつ高い剛性をもって支持される。
On the other hand, the lubricating oil oozes out and is stored in the
回転軸30の浮上量は、磁気記録ディスクを回転駆動する場合においては温度が60℃前後で6μm以上が必要とされている。また、ラジアル側の軸受隙間41は1〜3μm程度であると述べたが、この数値は回転軸30の軸振れをμmないしはサブμm以下に抑えるためである。特に磁気記録ディスクへの記録の高密度化を保証するためには、NRRO値(非繰り返し振動値)を0.05μm以下に抑えることが不可欠であり、そのためには回転軸30の浮上性や、ラジアル、スラスト双方における軸受剛性が肝要とされている。
When the magnetic recording disk is rotationally driven, the flying height of the
さて、本実施形態の動圧軸受ユニット1においては、回転軸30が回転していない場合には、スラスト動圧が発生しないことによって図1に示すようにフランジ32が軸受20の上端面22に当たるまで回転軸30が下降している。このとき、両者の互いの対向面(フランジ32の下面32aと軸受20の上端面22との間にはスラスト側の軸受隙間42が存在する。その軸受隙間42は、対向面のいずれか一方あるいは双方の直角度(軸方向に対して直角であるべき面の傾斜の度合い、零で完全な直角)や平面度(うねりや面荒れ等で生じる平坦性の度合い、零で完全な平面)に起因して生じる。
Now, in the hydrodynamic bearing unit 1 of the present embodiment, when the
図5はフランジ32が軸本体31の軸方向に対して傾斜していることにより直角度が零でない場合を示しており、フランジ32の下面の外周縁が軸受20の上端面22に部分的に当接することにより隙間42が形成される。また、図6、図7は軸受20の上端面22が軸受20の軸方向に対して傾斜していることにより直角度が零でない場合を示しており、図6では上端面22が一定方向に傾斜する斜面になっており、図7は上端面22が外周に向かうにつれて下り斜面になっている。図6、図7の場合も、フランジ32の下面32aが軸受20の上端面22に部分的に当接することにより隙間42が形成される。ここでの隙間42は、あくまでフランジ32の下面32aと軸受20の上端面22との間に生じるものであり、スパイラル溝24の底面からフランジ32の下面32aまでの距離とは異なる。
FIG. 5 shows a case where the squareness is not zero because the
上記スラスト側の軸受隙間42は、回転軸30が1回転する間においても一定である場合か、あるいは変動する場合があるが、本実施形態では、いずれにしろ回転軸30が1回転する間に生じる隙間42が最大で2〜6μmの精度で構成されるように、設計ならびに加工が施されている。そのような隙間42の量は、フランジ32あるいは軸受20の上端面22の直角度を調整したり、互いの対向面の少なくともいずれか一方にうねりを形成したりすることにより設定することができる。直角度は切削等の機械加工によって1μm程度まで管理することができるとされている。また、特に塑性加工によって所望寸法および形状に成形が容易な焼結金属製の軸受20の上端面22を加工することは、製造上有利である。
The thrust
このようにスラスト側の軸受隙間42が2〜6μmの範囲に設定されることにより、60℃前後の高温あるいは0℃以下の低温の状況下においても十分な動圧効果と起動性とが共に発揮される。その根拠は、まず、スラスト側の隙間42が2μmを下回ると、その隙間42に存在する潤滑油によって生じる粘性摩擦が著しく増大し、寒冷な使用環境では動作不能のおそれがあるからである。一方、スラスト側の隙間42が6μmを超えると、油膜圧力が低くなりすぎて十分な動圧効果を得ることができず、フランジ32が軸受20の上端面22に部分的に接触したままとなって動圧軸受20自体の機能が発揮されにくくなるからである。本実施形態のようにスラスト側の軸受隙間42を2〜6μmの範囲に設定することで、これらの不具合の発生が未然に防がれ、十分な動圧効果および起動性が両立した動圧軸受ユニットを得ることができるのである。
By setting the thrust-
なお、軸受20は焼結軸受であると述べたが、黄銅やステンレス等の溶製材によって形成されたものでもよく、その場合にはスパイラル溝24はケミカルエッチングや放電加工といった手段で形成される。
Although the
次に、本発明の実施例を説明し、本発明の効果を明らかにする。
表1に示す組成の原料粉末を圧縮成形し、その成形体を焼結して真密度比6.3〜7.2%、外径φ6mm、内径φ3mm、軸方向長さ5mmの円筒状の焼結軸受の素材を必要数得た。
Next, examples of the present invention will be described to clarify the effects of the present invention.
The raw material powder having the composition shown in Table 1 is compression-molded, and the molded body is sintered to obtain a cylindrical sintered body having a true density ratio of 6.3 to 7.2%, an outer diameter of 6 mm, an inner diameter of 3 mm, and an axial length of 5 mm. Obtained the required number of materials for the bearing.
続いて、これら焼結軸受の素材に、図2および図3と同様のスパイラル溝、分離溝および偏心溝を塑性加工によって形成して焼結軸受を作製し、これら焼結軸受を鋼製のハウジングに圧入し、さらに焼結軸受に潤滑油としてエステル油を含浸させた。次に、フランジの直角度を調整した複数の回転軸を、焼結軸受にそれぞれ挿入して、図1に示すものと同一構成であって、フランジと軸受の上端面との間に生じるスラスト側の軸受隙間が異なる複数の動圧軸受ユニットを得た。 Subsequently, spiral sintered material, separation groove and eccentric groove similar to those shown in FIGS. 2 and 3 are formed on the sintered bearing material by plastic working to produce sintered bearings, and these sintered bearings are made of steel housings. Then, the sintered bearing was impregnated with ester oil as a lubricating oil. Next, a plurality of rotating shafts adjusted in the perpendicularity of the flange are respectively inserted into the sintered bearings, and have the same configuration as that shown in FIG. 1 and are generated on the thrust side between the flange and the upper end surface of the bearing. A plurality of hydrodynamic bearing units having different bearing clearances were obtained.
これら動圧軸受ユニットにつき回転軸を4200rpmで回転させ、そのときの回転軸の浮上量を測定した。図8はその測定結果をグラフで示しており、これによると、スラスト側の軸受隙間が6μmを超えると急激に回転軸の浮上量が減少していることが判る。磁気記録ディスクを回転駆動する場合においては、回転軸の浮上量は温度が60℃前後で6μm以上が必要とされていることから、この条件を確実に満足させるために軸受隙間は6μm以下が必要であることが判る。 The rotary shaft of these dynamic pressure bearing units was rotated at 4200 rpm, and the flying height of the rotary shaft at that time was measured. FIG. 8 is a graph showing the measurement results. According to this graph, it can be seen that when the thrust-side bearing clearance exceeds 6 μm, the flying height of the rotating shaft decreases rapidly. When rotating the magnetic recording disk, the flying height of the rotating shaft is required to be 6 μm or more when the temperature is around 60 ° C. Therefore, the bearing clearance needs to be 6 μm or less in order to satisfy this condition reliably. It turns out that it is.
次に、図9はスラスト側の軸受隙間と起動トルクとの関係を示すグラフであり、このグラフは、フランジの直角度をみかけの平均隙間としてスラスト側の軸受隙間で発生する粘性摩擦を試算し、直角度が3μmのときに回転軸を回転させるための起動トルクを1とした場合の摩擦特性を示している。図9で明らかなように、軸受隙間と起動トルクは逆比例の関係にあり、隙間が1μm以下になると起動トルクは急激に増大する。このことから、軸受隙間は2μm以上確保されている必要があることが判る。 Next, FIG. 9 is a graph showing the relationship between the thrust-side bearing clearance and the starting torque. This graph is a trial calculation of viscous friction generated in the thrust-side bearing clearance with the squareness of the flange as the apparent average clearance. 3 shows the friction characteristics when the starting torque for rotating the rotating shaft is 1 when the squareness is 3 μm. As is apparent from FIG. 9, the bearing gap and the starting torque are in an inversely proportional relationship, and when the gap is 1 μm or less, the starting torque increases rapidly. From this, it can be seen that the bearing gap needs to be 2 μm or more.
1…動圧軸受ユニット、20…軸受、22…軸受の上端面(軸受端面、対向面)、24…スパイラル溝(スラスト動圧溝)、26…偏心溝(ラジアル動圧溝)、30…回転軸、31…軸本体、32…フランジ、32a…フランジの下面(対向面)、42…スラスト側の軸受隙間。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Dynamic pressure bearing unit, 20 ... Bearing, 22 ... Upper end surface (bearing end surface, opposing surface) of bearing, 24 ... Spiral groove (thrust dynamic pressure groove), 26 ... Eccentric groove (radial dynamic pressure groove), 30 ... Rotation Shaft, 31 ... shaft body, 32 ... flange, 32a ... lower surface (opposing surface) of the flange, 42 ... bearing clearance on the thrust side.
Claims (3)
この回転軸の前記軸本体が回転自在に挿入され、その状態で前記フランジが対向する端面を有する円筒状の軸受とを備え、
前記フランジと前記軸受端面の互いの対向面のいずれか一方にスラスト動圧溝が形成され、
前記軸受の内周面と、該内周面に対向する前記軸本体の外周面のいずれか一方にラジアル動圧溝が形成され、
前記回転軸と前記軸受との間に形成される隙間に潤滑油が供給され、
前記回転軸が回転すると、前記スラスト動圧溝および前記ラジアル動圧溝に供給された潤滑油に動圧が発生して、回転軸が前記軸受によってスラスト方向およびラジアル方向に非接触状態で支持される動圧軸受ユニットにおいて、
前記フランジと前記軸受端面との間に形成される最大の隙間が、2〜6μmであることを特徴とする動圧軸受ユニット。 A rotating shaft having a cylindrical shaft body provided with a flange;
The shaft body of the rotating shaft is rotatably inserted, and in this state, a cylindrical bearing having an end surface facing the flange,
A thrust dynamic pressure groove is formed on either one of the opposing surfaces of the flange and the bearing end surface,
A radial dynamic pressure groove is formed on either the inner peripheral surface of the bearing or the outer peripheral surface of the shaft main body facing the inner peripheral surface,
Lubricating oil is supplied to a gap formed between the rotating shaft and the bearing,
When the rotary shaft rotates, dynamic pressure is generated in the lubricating oil supplied to the thrust dynamic pressure groove and the radial dynamic pressure groove, and the rotary shaft is supported in a non-contact state in the thrust direction and the radial direction by the bearing. In the hydrodynamic bearing unit
The hydrodynamic bearing unit, wherein a maximum gap formed between the flange and the bearing end surface is 2 to 6 μm.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005373767A JP2007177807A (en) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | Hydrodynamic bearing unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005373767A JP2007177807A (en) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | Hydrodynamic bearing unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007177807A true JP2007177807A (en) | 2007-07-12 |
Family
ID=38303217
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005373767A Pending JP2007177807A (en) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | Hydrodynamic bearing unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007177807A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009097640A (en) * | 2007-10-17 | 2009-05-07 | Mitsuba Corp | Sintered oil-retaining bearing and rotating electric machine |
-
2005
- 2005-12-27 JP JP2005373767A patent/JP2007177807A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009097640A (en) * | 2007-10-17 | 2009-05-07 | Mitsuba Corp | Sintered oil-retaining bearing and rotating electric machine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2007177808A (en) | Hydrodynamic bearing unit | |
US5647672A (en) | Memory disk driving apparatus | |
US6962443B2 (en) | Fluid dynamic pressure bearing apparatus | |
US20060051003A1 (en) | Fluid dynamic pressure bearing | |
US8064166B2 (en) | Hydrodynamic bearing device, spindle motor, and recording and reproducing apparatus | |
JP4408788B2 (en) | Brushless motor and manufacturing method thereof | |
US7946770B2 (en) | Hydrodynamic bearing device | |
JP2002084727A (en) | Hydrodynamic pressure bearing motor | |
JP4573349B2 (en) | Manufacturing method of hydrodynamic bearing | |
JP3983435B2 (en) | Hydrodynamic bearing unit | |
JP2007177807A (en) | Hydrodynamic bearing unit | |
JPWO2004081400A1 (en) | Hydrodynamic bearing device | |
JP2006304565A (en) | Brushless electric motor and its manufacturing method | |
US6911753B2 (en) | Gas dynamic bearing motor | |
JP4024007B2 (en) | Hydrodynamic bearing unit | |
JP4152707B2 (en) | Hydrodynamic bearing device | |
WO2018061606A1 (en) | Shaft member for fluid bearing device, manufacturing method therefor, and fluid bearing device | |
JP4731852B2 (en) | Hydrodynamic bearing unit | |
JP2001173656A (en) | Dynamic pressure type bearing unit | |
JP2004183867A (en) | Dynamic pressure fluid bearing device, and motor provided with the same | |
WO2020196599A1 (en) | Fluid dynamic bearing device | |
US20230400056A1 (en) | Fluid dynamic bearing, fluid dynamic bearing device, and motor | |
JP2823839B2 (en) | Motor bearing structure | |
JP2006194383A (en) | Dynamic pressure bearing device | |
JP4030517B2 (en) | Hydrodynamic bearing device |