JP2007321965A - Fluid bearing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軸受隙間に形成される油膜で軸部を回転自在に支持する流体軸受装置に関するものである。 The present invention relates to a hydrodynamic bearing device that rotatably supports a shaft portion with an oil film formed in a bearing gap.
流体軸受装置は、その高回転精度および静粛性から、情報機器、例えばHDD等の磁気ディスク駆動装置、CD−ROM、CD−R/RW、DVD−ROM/RAM等の光ディスク駆動装置、MD、MO等の光磁気ディスク駆動装置等のスピンドルモータ用、レーザビームプリンタ(LBP)のポリゴンスキャナモータ、プロジェクタのカラーホイール、あるいは電気機器の冷却ファン等に使用されるファンモータなどの小型モータ用として好適に使用可能である。 Due to its high rotational accuracy and quietness, the hydrodynamic bearing device is an information device, for example, a magnetic disk drive device such as HDD, an optical disk drive device such as CD-ROM, CD-R / RW, DVD-ROM / RAM, MD, MO, etc. Suitable for small motors such as fan motors used for spindle motors such as magneto-optical disk drive devices, etc., polygon scanner motors for laser beam printers (LBP), color wheels for projectors, cooling fans for electrical equipment, etc. It can be used.
例えば、特許文献1に示されている流体軸受装置は、ラジアル軸受隙間の外部への開放端側にシール部材が配され、シール部材の内周面と、シール部材の内周に挿入された軸部材の外周面との間に、シール空間を形成する。ラジアル軸受隙間を含む軸受装置の内部空間に充満された潤滑油の油面は、常にこのシール空間内に保持される。この軸受装置では、軸受装置の使用時(モータ起動時、停止時を問わない)のシール空間からの油漏れをより確実に防止するために、シール部材の端面や内周面に撥油剤を塗布したり、シール部材自体を撥油性を有する樹脂材で形成している。
For example, in the hydrodynamic bearing device shown in
一方、軸受装置の組立時に潤滑油を注入する方法として、例えば特許文献2には、減圧雰囲気下にさらした軸受装置の軸受隙間の開放端に潤滑油を滴下した後、軸受装置を大気に開放することにより、潤滑油を軸受隙間に充填する、いわゆる滴下含油による方法が示されている。この方法によると、軸受装置の外周面を汚すことなく、注油することができる。
On the other hand, as a method of injecting lubricating oil at the time of assembling the bearing device, for example,
特許文献2の方法では、軸受装置の端面に滴下する油量を適正に管理する必要があるが、特に小型の軸受装置の場合、軸受内部に充満される油量も極少量であるため、滴下する油量を調整することが困難となる。このような場合には、油不足を避けるため、適正量よりも多めの油を滴下することがある。例えば特許文献1の軸受装置に注油する場合、滴下した油が、撥油性を有するシール部材の端面を越えて軸受装置の外径端に達し、外周面を汚染する恐れがある。このように軸受装置の外周面が油で汚染されると、接着強度が低下し、あるいはこれを防止するために外周面の油を除去する工程が必要となってコストアップを招く。
In the method of
本発明の課題は、注油時に流体軸受装置の外周部が油で汚染されることを防止することにある。 An object of the present invention is to prevent the outer peripheral portion of a hydrodynamic bearing device from being contaminated with oil during lubrication.
前記課題を解決するため、本発明は、潤滑油で満たされたラジアル軸受隙間と、内周にラジアル軸受隙間とつながったシール空間を形成するシール部材と、シール部材の外径側に配置され、シール部材を保持する保持部材とを備える流体軸受装置において、保持部材の端面に撥油部を設けたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is arranged on the outer diameter side of the seal member, a radial bearing gap filled with lubricating oil, a seal member forming a seal space connected to the radial bearing gap on the inner periphery, In a hydrodynamic bearing device including a holding member that holds a seal member, an oil repellent portion is provided on an end surface of the holding member.
このように本発明では、シール部材の外径側に配置された保持部材の端面に撥油部を設けた。これにより、シール部材の内周に形成されたシール空間から注油する際、シール空間からシール部材の外径端を越えるまで油が溢れ出た際にも、撥油部の撥油作用により、それ以上の外径側への油の広がりを防止することができる。従って、軸受装置の外周部の油による汚染を防止することができる。 Thus, in the present invention, the oil repellent portion is provided on the end face of the holding member disposed on the outer diameter side of the seal member. As a result, when oil is poured from the seal space formed on the inner periphery of the seal member, even when oil overflows from the seal space to beyond the outer diameter end of the seal member, The spread of oil to the outer diameter side can be prevented. Therefore, contamination of the outer peripheral portion of the bearing device with oil can be prevented.
また、この軸受装置において、保持部材の端面とシール部材の端面との間に凹部を形成すると、撥油部の撥油作用により内径側に戻された油を捕捉することができるため、軸受装置の外周部の油による汚染をより確実に防止することができる。 Further, in this bearing device, if the recess is formed between the end surface of the holding member and the end surface of the seal member, the oil returned to the inner diameter side by the oil repellent action of the oil repellent portion can be captured. It is possible to more reliably prevent contamination of the outer periphery of the oil by oil.
また、シール部材の端面に撥油部を設けると、軸受装置の使用時におけるシール空間からの油漏れを防止することができる。このように、保持部材の端面及びシール部材の端面に撥油部を設けると、注油時にシール空間から溢れ出た油が、撥油部上を滑るようにして保持部材の外径端まで一気に達し、軸受装置の外周部を汚染する恐れがある。この点に鑑み、シール部材の端面の撥油部と保持部材の端面の撥油部との間に非撥油性領域を設けると、保持部材の撥油部ではじかれた油を非撥油性領域に保持できるため、油の外径側への広がりをより確実に防止できる。尚、ここで言う「非撥油性」とは、撥油剤塗布のような積極的に撥油性を付与する処理を行っていないことを意味する(以下の説明において同様)。 Further, when the oil repellent portion is provided on the end face of the seal member, oil leakage from the seal space during use of the bearing device can be prevented. As described above, when the oil repellent part is provided on the end face of the holding member and the end face of the seal member, the oil overflowing from the seal space at the time of lubricating oil reaches the outer diameter end of the holding member at a stretch so as to slide on the oil repellent part. There is a risk of contaminating the outer periphery of the bearing device. In view of this point, when a non-oil repellent region is provided between the oil repellent portion on the end surface of the seal member and the oil repellent portion on the end surface of the holding member, the oil repelled by the oil repellent portion of the holding member is removed. Therefore, it is possible to more reliably prevent the oil from spreading to the outer diameter side. The term “non-oil repellency” as used herein means that the treatment for positively imparting oil repellency such as application of an oil repellant is not performed (the same applies in the following description).
以上のように、本発明によれば、注油時に流体軸受装置が油で汚染されることを防止できる。 As described above, according to the present invention, it is possible to prevent the hydrodynamic bearing device from being contaminated with oil during lubrication.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る流体軸受装置(動圧軸受装置)1を組込んだ情報機器用スピンドルモータの一構成例を概念的に示している。このスピンドルモータは、HDD等のディスク駆動装置に用いられるもので、軸部材2を有する動圧軸受装置1と、軸部材2に取付けられるディスクハブ3と、例えば半径方向のギャップを介して対向させたステータコイル4およびロータマグネット5と、ブラケット6とを備えている。ステータコイル4はブラケット6に取付けられ、ロータマグネット5はディスクハブ3に固定されている。動圧軸受装置1は、ブラケット6の内周に固定される。また、ディスクハブ3には、情報記録媒体としてのディスクDが一又は複数枚(図1では2枚)保持される。このように構成されたスピンドルモータにおいて、ステータコイル4に通電すると、ステータコイル4とロータマグネット5との間に発生する励磁力でロータマグネット5が回転し、これに伴って、ディスクハブ3およびディスクハブ3に保持されたディスクが軸部材2と一体に回転する。
FIG. 1 conceptually shows one configuration example of a spindle motor for information equipment incorporating a fluid dynamic bearing device (dynamic pressure bearing device) 1 according to an embodiment of the present invention. The spindle motor is used in a disk drive device such as an HDD, and is opposed to a dynamic pressure bearing
図2(a)は、動圧軸受装置1を示している。この動圧軸受装置1は、軸部材2と、内周に軸部材2を挿入した軸受スリーブ8と、軸受スリーブ8の一端開口部に配置されたシール部材9と、軸受スリーブ8及びシール部材9の外径側に配置され、軸受スリーブ8及びシール部材9を保持するコップ状の保持部材7とで構成される。なお、説明の便宜上、保持部材7が開口している側を上側、閉口している側を下側として以下説明する。
FIG. 2A shows the hydrodynamic bearing
軸部材2は、軸部2aと軸部2aの下端に設けたフランジ部2bとからなり、SUS鋼等の金属材料で一体または別体に形成される。軸部2aの外周面2a1の上方部には、油漏れを防止するための環状溝2a2が形成される。軸部材2の各部は、同種の材料で形成する他、別材料で形成することもできる。例えば軸部2aを金属材料で形成すると共に、フランジ部2bの一部または全部を樹脂材料で形成することもでき、この場合、軸部材2は、軸部2aをインサート部品とする樹脂の射出成形で製作することが可能である。
The
軸受スリーブ8は、例えば、銅を主成分とする焼結金属で円筒状に形成され、保持部材7の内周面7a1に、接着、圧入、接着剤介在の下での圧入(以下、圧入接着と称す)、あるいは溶着等、適宜の手段で固定される。尚、軸受スリーブ8を、他の金属材料、樹脂材料、あるいはセラミック等で形成することも可能である。
The
軸受スリーブ8の内周面8aの全面又は一部円筒領域には、ラジアル動圧発生部として複数の動圧溝を配列した領域が形成される。この実施形態では、例えば図3(a)に示すように、複数の動圧溝8a1、8a2をヘリングボーン形状に配列した領域が軸方向に離隔して2箇所形成される。軸部2aの回転時には、該動圧溝8a1、8a2形成領域が軸部2aの外周面2a1とラジアル軸受部R1、R2のラジアル軸受隙間を介して対向する。
A region where a plurality of dynamic pressure grooves are arranged as a radial dynamic pressure generating portion is formed on the entire inner surface or a part of the cylindrical region of the inner
軸受スリーブ8の下側端面8bの全面又は一部環状領域には、スラスト動圧発生部として、例えば図3(b)に示すように、複数の動圧溝8b1をスパイラル状に配列した領域が形成される。軸部2aの回転時には、該動圧溝8b1形成領域が軸部2aのフランジ部2bの上側端面2b1と第1スラスト軸受部T1のスラスト軸受隙間を介して対向する。
On the entire or part of the annular region of the
保持部材7は、側部7aと底部7bとを有するコップ状に一体形成される。側部7aの内周面7a1の下端部には、段部7cが形成され、軸受スリーブ8の下側端面8bと当接する。側部7aの上端面7a3には、図2(b)に示すように、撥油剤による撥油部P1が設けられる。
The
保持部材7の底部7bの上側端面7b1の全面又は一部環状領域には、スラスト動圧発生部として、図示は省略するが、複数の動圧溝をスパイラル状に配列した領域が形成される。軸部2aの回転時には、該動圧溝形成領域が軸部2aのフランジ部2bの下側端面2b2と第2スラスト軸受部T2のスラスト軸受隙間を介して対向する。
Although not shown in the drawings, a region where a plurality of dynamic pressure grooves are arranged in a spiral shape is formed on the entire upper surface 7b1 of the bottom 7b of the holding
保持部材7は、例えば樹脂材料で形成され、この樹脂材料として、例えば液晶ポリマー(LCP)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等の結晶性樹脂や、ポリフェニルサルフォン(PPSU)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)等の非晶性樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物が使用できる。また、上記樹脂に配合可能な充填剤として、例えば炭素繊維やガラス繊維等の繊維状充填剤、チタン酸カリウム等のウィスカ状充填剤、マイカ等の鱗片状充填剤、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノマテリアル、各種金属粉等の導電性充填剤を挙げることができる。これら充填剤は、保持部材7の補強や導電性付与など、目的に応じて上記ベース樹脂に適量配合される。また、保持部材7を形成する材料は樹脂に限らず、真ちゅう等の金属材料を使用することもできる。
The holding
シール部材9は、金属材料や樹脂材料でリング状に形成され、保持部材7の内周面7a1の上端部に、下側端面9bを軸受スリーブ8の上側端面8cに当接させた状態で、例えば接着や圧入接着(接着剤介在下での圧入)により固定される。シール部材9の内周面9aは、上方へ向けて漸次拡径したテーパ面を有し、軸部2aの外周面2a1との間に、断面積が上方へ向けて漸次拡大し、かつラジアル軸受隙間につながったシール空間Sを形成する。このシール空間Sの毛細管力で潤滑油を軸受装置の内部側に引き込むと共に、シール空間Sで軸受内部の潤滑油の熱膨張による体積増加を吸収することにより、軸受内部の油が外部へ漏れ出すことを防止できる。
The
シール部材9の上側端面9cおよび軸部2aの環状溝2a2には、図2(b)に示すように、撥油剤による撥油部P2及びP3がそれぞれ設けられる。これにより、シール空間S内の潤滑油が外部へ漏れ出すことをより一層効果的に防止することができる。また、シール部材9の上側端面9cと保持部材7の上側端面7a3との間には、図4に示すように、シール部材9の上側端面9cの外周チャンファ部9dと、保持部材7上側端面7a3の内周チャンファ部7a4とで環状空間が形成される。この環状空間のうち、奥部はシール部材9と保持部材7とを接着固定する際の接着剤溜りGとすることもできる。環状空間の開口側は、後述のように、注油時に溢れ出た油を捕捉する凹部Fとなる。
The
上記のような構成を有する動圧軸受装置1を組み立てた後、内部に潤滑油を注入し、ラジアル軸受隙間及びスラスト軸受隙間を含む動圧軸受装置1の内部空間が潤滑油で満たす。潤滑油としては、種々のものが使用可能であるが、HDD等のディスク駆動装置用の流体軸受装置に提供される潤滑油には、その使用時あるいは輸送時における温度変化を考慮して、低蒸発率及び低粘度性に優れたエステル系潤滑油、例えばジオクチルセバケート(DOS)、ジオクチルアゼレート(DOZ)等が好適に使用可能である。
After assembling the
軸受内部への潤滑油の注入は、いわゆる滴下含油により行われる。具体的には、注油前の動圧軸受装置1を配置したチャンバー内を減圧した状態で、動圧軸受装置1のシール空間Sに潤滑油を滴下する。このとき、軸受内部に十分な油を供給するために、比較的多量な潤滑油を滴下する場合、滴下した油が保持部材7の上端面7a3の外径端まで達すると、保持部材7の外周面7a2に流れ落ち、外周面7a2が油で汚染される。本発明では、図4に示すように、潤滑油が保持部材7の上端面7a3の撥油部P1ではじかれ、表面張力により盛り上がった状態で撥油部P1より内径側に留まるため、外周面7a2が油で汚染されることを防止できる。
The lubricating oil is injected into the bearing by so-called dripping oil impregnation. Specifically, the lubricating oil is dropped into the seal space S of the fluid
さらに、本実施形態では、図4に示すように、保持部材7のチャンファ部7a4とシール部材9のチャンファ部9dとで、凹部Gが形成される。この凹部Gにより、撥油部P1ではじかれた潤滑油を捕捉する効果が得られる。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, a recess G is formed by the
ところで、凹部Gを含め、保持部材7の上端面7a3及びシール部材9の上側端面9cの全面に撥油部が設けられた場合、注油時にシール空間Sから溢れ出た油は、撥油部上を滑るようにして保持部材7の外径端まで一気に達し、外周面7a2を汚染する恐れがある。本実施形態では、図4に示すように、撥油部P1の内径側に非撥油性の領域(凹部F)が形成されることにより、撥油部P1ではじかれた油を凹部Fに保持できるため、油を撥油部P1の内径側に留めておくことができる。
By the way, when the oil repellent portion is provided on the entire upper end surface 7a3 of the holding
上記のようにして内部に潤滑油が充満された動圧軸受装置1において、軸部2aの回転時、軸受スリーブ8の内周面8aと軸部2aの外周面2a1との間に形成されるラジアル軸受隙間の潤滑油が、動圧溝8a1、8a2の軸方向中心側に押し込まれ、その圧力が上昇する。このように、動圧溝8a1、8a2によって生じる潤滑油の動圧作用によって、軸部材2をラジアル方向に非接触支持する第1ラジアル軸受部R1と第2ラジアル軸受部R2とがそれぞれ構成される。
In the
これと同時に、軸受スリーブ8の下側端面8bとフランジ部2bの上側端面2b1との間のスラスト軸受隙間、およびフランジ部2bの下側端面2b2と保持部材7の底部7bの上側端面7b1との間のスラスト軸受隙間に形成される油膜の圧力が、動圧溝8b1等の動圧作用により高められる。そして、これら油膜の圧力によって、軸部材2をスラスト方向に非接触支持する第1スラスト軸受部T1と第2スラスト軸受部T2とがそれぞれ構成される。
At the same time, the thrust bearing gap between the
また、本実施形態では、軸受スリーブ8の外周面に、1又は複数本、例えば円周方向等間隔に配置された3本の軸方向溝8dが形成される。この軸方向溝8dと、保持部材7の内周に設けられた段部7cに形成された径方向溝7c1と、シール部材9の下側端面9bの外径部と軸受スリーブ8の上側端面8cとの間の隙間と、軸受スリーブ8の上側端面8cに形成された周方向溝8c2と、周方向溝8c2の内径側に形成された径方向溝8c1とにより、スラスト軸受隙間の外径端とラジアル軸受隙間の上端とを連通させることができる。これにより、軸受内部の潤滑油を循環させることが可能となり、軸受内部の潤滑油に局所的な負圧が発生したり、潤滑油が局所的に劣化したりすることを防ぐことができるため、これらに伴う軸受性能の低下を防止できる。また、本実施形態では、図3に示すように、動圧溝8a1が、その軸方向中心に対して軸方向で非対称な形状を呈している。これにより、軸部2aの回転時には、ラジアル軸受隙間の潤滑油が下方に押し込まれ、軸受内部の潤滑油に強制的な循環が生じ、潤滑油の局所的な負圧の発生や劣化等の不具合をより一層効果的に防止することができる。
In the present embodiment, one or a plurality of, for example, three
本発明の実施形態は上記に限られない。上記の実施形態では、保持部材7の上端面7a3に撥油剤を塗布することにより撥油部P1が形成されているが、これに限らず、例えば保持部材7のうち、少なくとも上端面7a3を含む領域、あるいは全部を、撥油性を有する材料、例えばPTFEを配合した樹脂材料で形成することにより、撥油部P1を形成することもできる。
The embodiment of the present invention is not limited to the above. In the above embodiment, the oil repellent portion P1 is formed by applying an oil repellent to the upper end surface 7a3 of the holding
また、上記の実施形態では、保持部材7の側部7a及び底部7bが一体に形成されているが、これらを別体に形成してもよい。また、上記では、軸受スリーブ8と保持部材7とが別体に形成されているが、軸受スリーブ8と保持部材7の側部7aとを、樹脂等で一体に形成し、一端開口部を別体に形成した底部7bで閉塞してもよい。
Moreover, in said embodiment, although the
また、以上では、ラジアル動圧発生部が軸受スリーブ8の内周面8aに形成され、スラスト動圧発生部が軸受スリーブ8の下側端面8b及び底部7bの上側端面7b1に形成されているが、これに限らず、動圧発生部を、軸受隙間を介して対向する面、すなわち、軸部2aの外周面2a1や、フランジ部2bの上側端面2b1、下側端面2b2に形成することもできる。
In the above, the radial dynamic pressure generating portion is formed on the inner
また、動圧発生部の形状は上記に限らず、例えばラジアル軸受部の動圧発生部として、スパイラル形状の動圧溝や、ステップ軸受、あるいは多円弧軸受等を形成することもできる。また、スラスト軸受部の動圧発生部として、ヘリングボーン形状の動圧溝や、ステップ軸受、波型軸受等を形成することもできる。 In addition, the shape of the dynamic pressure generating portion is not limited to the above, and for example, as a dynamic pressure generating portion of the radial bearing portion, a spiral dynamic pressure groove, a step bearing, a multi-arc bearing, or the like can be formed. Further, a herringbone-shaped dynamic pressure groove, a step bearing, a wave bearing, or the like can be formed as the dynamic pressure generating portion of the thrust bearing portion.
あるいは、軸部材2の外周面2a1及び軸受スリーブ8の内周面8aを真円形状とし、ラジアル軸受部Rをいわゆる真円軸受で構成することもできる。また、下端に球面状凸部を有する軸部材を使用し、この球面状凸部の先端と保持部材7の内底面7b1とを接触摺動させることにより、スラスト軸受部をいわゆるピボット軸受で構成することもできる。
Alternatively, the outer peripheral surface 2a1 of the
本発明の流体軸受装置は、以上のようにHDD等のディスク駆動装置に限らず、光ディスクの光磁気ディスク駆動用のスピンドルモータ、高速回転下で使用される情報機器用の小型モータ、レーザビームプリンタのポリゴンスキャナモータ、あるいは電気機器等に使用されるファンモータ等における回転軸支持用としても使用することができる。 As described above, the hydrodynamic bearing device of the present invention is not limited to a disk drive device such as an HDD, but a spindle motor for driving a magneto-optical disk of an optical disk, a small motor for information equipment used under high-speed rotation, and a laser beam printer. It can also be used for supporting a rotating shaft in a polygon scanner motor or a fan motor used in an electric device or the like.
1 流体軸受装置(動圧軸受装置)
2 軸部材
7 保持部材
7a 側部
7b 底部
8 軸受スリーブ
9 シール部材
P1、P2、P3 撥油部
R1、R2 ラジアル軸受部
T1、T2 スラスト軸受部
S シール空間
F 凹部(非撥油性領域)
G 接着剤溜り
1 Fluid bearing device (dynamic pressure bearing device)
2
G Adhesive reservoir
Claims (4)
保持部材の端面に撥油部を設けたことを特徴とする流体軸受装置。 A fluid comprising a radial bearing gap filled with lubricating oil, a seal member that forms a seal space connected to the radial bearing gap on the inner periphery, and a holding member that is disposed on the outer diameter side of the seal member and holds the seal member In the bearing device,
A hydrodynamic bearing device, wherein an oil repellent portion is provided on an end surface of a holding member.
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JP2010096208A (en) * | 2008-10-14 | 2010-04-30 | Ntn Corp | Fluid bearing device |
JP2012225386A (en) * | 2011-04-18 | 2012-11-15 | Ntn Corp | Fluid dynamic pressure bearing device |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20090901 |