JP2008185179A - Fluid bearing device, spindle motor equipped with it, and recording and reproducing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気ディスク、光ディスク等の記録ディスクを回転駆動するモータに搭載される流体軸受装置に関するものであって、特に、携帯機器として小型化に対応可能な流体軸受装置およびこれを備えたスピンドルモータ、記録再生装置に関する。 The present invention relates to a hydrodynamic bearing device mounted on a motor that rotationally drives a recording disk such as a magnetic disk or an optical disk, and more particularly to a hydrodynamic bearing device that can be miniaturized as a portable device and a spindle provided with the hydrodynamic bearing device. The present invention relates to a motor and a recording / reproducing apparatus.
従来から、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等のディスク状の記録媒体を回転駆動する記録装置において使用されるスピンドルモータの軸受として、シャフトとスリーブとの間に介在させたオイル等の潤滑流体の流体圧力を利用して両者を相対回転自在に支持する流体軸受装置が提案されている。
そして、シャフトとスリーブとの間に一連の微少な隙間が形成されており、シャフトあるいはスリーブの少なくとも一方には、回転軸の周方向に沿って形成された動圧発生溝(ラジアル動圧発生溝)と回転軸の半径方向に形成された動圧発生溝(スラスト動圧発生溝)が形成されている。また、これらの微少隙間中には、潤滑流体としてのオイルが保持されている。そして、このような流体軸受装置の構成の中には、一連の微少な隙間の端部にテーパシール部が形成されて大気に露出した構造、いわゆる、片袋構造のものがある。
Conventionally, as a bearing of a spindle motor used in a recording apparatus that rotationally drives a disk-shaped recording medium such as a magnetic disk, an optical disk, or a magneto-optical disk, a lubricating fluid such as oil interposed between a shaft and a sleeve is used. There has been proposed a hydrodynamic bearing device that uses fluid pressure to support both in a relatively rotatable manner.
A series of minute gaps are formed between the shaft and the sleeve, and at least one of the shaft and the sleeve has a dynamic pressure generating groove (radial dynamic pressure generating groove) formed along the circumferential direction of the rotating shaft. ) And a dynamic pressure generating groove (thrust dynamic pressure generating groove) formed in the radial direction of the rotating shaft. Further, oil as a lubricating fluid is held in these minute gaps. Among the configurations of such a hydrodynamic bearing device, there is a so-called one-bag structure in which a taper seal portion is formed at the end of a series of minute gaps and exposed to the atmosphere.
片袋構造の流体軸受装置においては、軸部材となるシャフトが回転を始めると、オイルは動圧発生溝によるポンピングで、各ラジアル軸受部およびスラスト軸受部の中心部側に引き込まれ、軸受の中心部で流体動圧が極大となる反面、軸受の端部側ではオイルの内圧が低下して負圧が発生する。
オイル内に負圧が生じると、例えば、オイルの充填作業時等にオイル内に溶け込んだ空気が気泡化して現れ、やがて温度上昇や低圧環境等によって気泡が体積膨張し、オイルを軸受外部へと漏出させるといったスピンドルモータの耐久性や信頼性に影響する問題が発生する。
特許文献1においては、スリーブ部材の外周面に、その上端面と下端面とを連通する縦溝(連通孔)と、スリーブ部材の上端面に、縦溝とスリーブ部材の内周面とを連通する横溝を形成し潤滑流体を循環させる発明が開示されている。すなわち、この縦溝および横溝に微小隙間に充填される潤滑流体に連続して潤滑流体を保持し、また微小隙間に充填される潤滑流体と縦溝および横溝に保持される潤滑流体とを循環させることで、潤滑流体の内圧を調整して、負圧が発生することを防止するとともに、軸受の微小隙間の気泡を外部に排出している。
When negative pressure is generated in the oil, for example, the air dissolved in the oil appears as bubbles when filling the oil, and eventually the bubbles expand in volume due to a temperature rise or a low pressure environment. Problems such as leakage may affect the durability and reliability of the spindle motor.
In
しかしながら、シャフトの半径方向においてテーパシール部の位置と、例えば、ラジアル軸受部の位置とが異なるタイプの流体軸受装置においては、衝撃や振動等によりシャフトが上下動することによって、テーパシール部の一部を形成する部材、例えば、キャップ部材とシャフト、あるいは、フランジとスリーブとの接触によって、テーパシール部と軸受内部との間の微少隙間が一時的に分断されてしまう。この場合、以下の問題が発生する。
すなわち、流体軸受装置に振動や衝撃が加わると、シャフトとスリーブとの相対位置が上下方向に激しく変化し、軸受内部の潤滑流体としてのオイルがテーパシール部に押し出されてくる。このとき、テーパシール部の一部を形成する部材、例えば、キャップ部材とシャフトとが接触し、テーパシール部と軸受内部とをつなぐ微少隙間が一時的に遮断される。このため、テーパシール部に押し出されて流入してきたオイルが、スリーブの内周面等の軸受内部に戻ることができなくなってしまう。この場合、軸受内部には大きな負圧が発生し、例えば、潤滑流体の充填作業時等に潤滑流体内に溶け込んだ空気等が気泡として発生するおそれがある。そして、上記の現象が繰り返されることによって、発生した気泡が大きく成長し、それが開口部側に移動すると潤滑流体を外部に押し出して漏れ出しの原因となる。このため、流体軸受装置の耐久性や性能に悪影響を与えてしまうおそれがある。
However, in a hydrodynamic bearing device of a type in which the position of the taper seal portion in the radial direction of the shaft is different from the position of the radial bearing portion, for example, the shaft moves up and down due to impact, vibration, etc. A minute gap between the taper seal portion and the inside of the bearing is temporarily divided by the contact between the member forming the portion, for example, the cap member and the shaft, or the flange and the sleeve. In this case, the following problem occurs.
That is, when vibration or impact is applied to the hydrodynamic bearing device, the relative position between the shaft and the sleeve changes drastically in the vertical direction, and oil as a lubricating fluid inside the bearing is pushed out to the taper seal portion. At this time, a member forming a part of the taper seal portion, for example, a cap member and the shaft are in contact with each other, and a minute gap connecting the taper seal portion and the inside of the bearing is temporarily blocked. For this reason, the oil that has been pushed out and flowed into the tapered seal portion cannot return to the inside of the bearing such as the inner peripheral surface of the sleeve. In this case, a large negative pressure is generated inside the bearing, and for example, air or the like dissolved in the lubricating fluid may be generated as bubbles when the lubricating fluid is filled. When the above phenomenon is repeated, the generated bubble grows large, and when it moves to the opening side, the lubricating fluid is pushed out to cause leakage. For this reason, there exists a possibility of having a bad influence on durability and performance of a fluid dynamic bearing device.
本発明の課題は、振動や衝撃を受けた場合においても軸受内部に負圧が発生することを防止して、耐久性や信頼性を向上させることが可能な流体軸受装置およびこれを備えたスピンドルモータ、記録再生装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to prevent a negative pressure from being generated inside a bearing even when subjected to vibration or shock, and to improve durability and reliability, and a spindle provided with the same The object is to provide a motor and a recording / reproducing apparatus.
第1の発明に係る流体軸受装置は、スリーブと、シャフトと、潤滑流体と、軸受部と、スラスト板と、開口部と、溝部と、を備えている。スリーブは、挿通孔を有している。シャフトは、スリーブの挿通孔内にスリーブに対して相対回転可能な状態で配置されており、本体部と本体部と半径が異なる異径部とを有している。潤滑流体は、スリーブとシャフトとの間に形成される隙間に充填されている。軸受部は、スリーブの内周面およびシャフトの本体部における外周面の少なくとも一方に形成された動圧発生溝を有しており、潤滑流体を介してスリーブとシャフトとを相対回転自在に支持している。スラスト板は、スリーブに対してシャフトの軸方向における一方の端部側に固定されている。開口部は、シャフトの異径部における外周面とスリーブの内周面とによって形成されており、シャフトの軸方向における他方の端部側が大気に面している。溝部は、スリーブおよびシャフトの少なくとも一方にシャフトの半径方向に沿って形成されており、開口部と軸受部とを連通している。 A hydrodynamic bearing device according to a first invention includes a sleeve, a shaft, a lubricating fluid, a bearing portion, a thrust plate, an opening portion, and a groove portion. The sleeve has an insertion hole. The shaft is disposed in the insertion hole of the sleeve so as to be rotatable relative to the sleeve, and has a main body portion and a different diameter portion having a different radius from the main body portion. The lubricating fluid is filled in a gap formed between the sleeve and the shaft. The bearing portion has a dynamic pressure generating groove formed on at least one of the inner peripheral surface of the sleeve and the outer peripheral surface of the main body portion of the shaft, and supports the sleeve and the shaft so as to be relatively rotatable via a lubricating fluid. ing. The thrust plate is fixed to one end side in the axial direction of the shaft with respect to the sleeve. The opening is formed by the outer peripheral surface of the different diameter portion of the shaft and the inner peripheral surface of the sleeve, and the other end side in the axial direction of the shaft faces the atmosphere. The groove portion is formed in at least one of the sleeve and the shaft along the radial direction of the shaft, and communicates the opening portion and the bearing portion.
ここでは、スリーブの内周面あるいはシャフトの外周面の少なくとも一方に形成された動圧発生溝を有する潤滑流体を介してスリーブとシャフトとを相対回転自在に支持する軸受部と、シャフトの異径部における外周面とスリーブの内周面とによって形成されており、例えば、シャフトの軸方向に徐々に隙間が大きくなるテーパ構造である他端側が大気に面している開口部と、を備えた流体軸受装置であって、軸受部と開口部とを連通する溝部をシャフトの半径方向に沿って配置している。
なお、挿通孔とはシャフト等の回転軸となるものを挿通する孔をいう。また、シャフトの異径部とは、軸受部を形成するシャフトの本体部と比べて半径の大きな径大部(例えば、フランジ付きシャフト)および半径の小さな径小部(フランジレスの段付きシャフト)を含むものとする。そして、スリーブには、例えば、フランジレスの段付きシャフトを含む流体軸受装置において、スリーブがシャフトの軸方向への抜けることを防止するためのスリーブキャップ等が含まれる。つまり、溝部は、フランジレスの段付きシャフトの場合にはシャフトの段差部とスリーブキャップとが当接する部分に形成されていればよいし、フランジ付きシャフトの場合にはフランジ部分とスリーブの一部との当接部分に形成されていればよい。
Here, a bearing portion that supports the sleeve and the shaft so as to be relatively rotatable via a lubricating fluid having a dynamic pressure generating groove formed on at least one of the inner peripheral surface of the sleeve and the outer peripheral surface of the shaft, and a different diameter of the shaft Formed by the outer peripheral surface of the sleeve and the inner peripheral surface of the sleeve, for example, provided with an opening having a taper structure in which the gap gradually increases in the axial direction of the shaft and the other end facing the atmosphere In the hydrodynamic bearing device, a groove portion that communicates the bearing portion and the opening portion is disposed along the radial direction of the shaft.
The insertion hole is a hole through which a shaft such as a shaft is inserted. Also, the different diameter part of the shaft means a large diameter part (for example, a flanged shaft) and a small diameter part (flangeless stepped shaft) having a larger radius than the main body part of the shaft forming the bearing part. Shall be included. The sleeve includes, for example, a sleeve cap for preventing the sleeve from coming off in the axial direction of the shaft in a hydrodynamic bearing device including a flangeless stepped shaft. That is, in the case of a flangeless stepped shaft, the groove may be formed in a portion where the stepped portion of the shaft and the sleeve cap abut, and in the case of a flanged shaft, the groove portion and a part of the sleeve. What is necessary is just to be formed in the contact part.
これにより、流体軸受装置が衝撃や振動を受けて、例えば、軸方向におけるスリーブキャップとスラスト板との間においてシャフトとスリーブとが激しく上下に相対移動した場合でも、シャフトの肩部とスリーブとが当接した際に両部材間の隙間が遮断されてしまうことを防止することができる。つまり、開口部と軸受部とを連通する溝部を介して潤滑流体が移動することができるため、軸受内部において負圧が発生することを防止することができる。なお、ここでいう軸受内部には、スリーブの内周面およびシャフトの本体部の外周面によって形成される軸受部(ラジアル軸受部)だけでなく、例えば、スラスト板とシャフトの端部との間に形成される軸受部(スラスト軸受部)、スリーブの上端面と下端面とを連通する連通孔等も含まれる。
この結果、流体軸受装置が大きな衝撃や振動を受けた場合でも、軸受内部に負圧が発生することを防止することで、軸受内部に充填された潤滑流体内における気泡の発生に起因する潤滑流体の漏れ出し等の不具合の発生を防止して流体軸受装置の耐久性や信頼性を向上させることが可能となる。
As a result, even if the hydrodynamic bearing device is subjected to impact or vibration, for example, when the shaft and the sleeve violently move up and down between the sleeve cap and the thrust plate in the axial direction, the shoulder portion of the shaft and the sleeve do not move. It is possible to prevent the gap between the two members from being blocked when abutting. That is, since the lubricating fluid can move through the groove portion that communicates the opening and the bearing portion, it is possible to prevent a negative pressure from being generated inside the bearing. In addition, not only the bearing portion (radial bearing portion) formed by the inner peripheral surface of the sleeve and the outer peripheral surface of the main body portion of the shaft but also, for example, between the thrust plate and the end portion of the shaft. Also included are a bearing portion (thrust bearing portion) formed in the above, a communication hole communicating the upper end surface and the lower end surface of the sleeve, and the like.
As a result, even when the hydrodynamic bearing device is subjected to a large impact or vibration, it is possible to prevent a negative pressure from being generated inside the bearing, so that the lubricating fluid caused by the generation of bubbles in the lubricating fluid filled inside the bearing It is possible to improve the durability and reliability of the hydrodynamic bearing device by preventing the occurrence of problems such as leakage.
第2の発明に係る流体軸受装置は、第1の発明に係る流体軸受装置であって、スリーブは、シャフトにおける本体部の外周側に配置されているスリーブ本体部と、シャフトにおける異径部の外周側に配置されているスリーブキャップと、を有している。
ここでは、フランジレスタイプの流体軸受装置において、スリーブが、異径部のシャフトの外周側に配置されたスリーブキャップを有しており、例えば、溝部は、スリーブキャップの軸受部側の面に形成されている。
ここで、スリーブキャップは、スリーブの一部であり、シャフトがシャフトの軸方向に抜け出してしまうことを防止するために設けられている。
なお、上記のようにスリーブキャップを有している場合であっても、シャフト側、すなわち、上述した肩部に溝部を形成してもよい。
A hydrodynamic bearing device according to a second aspect of the present invention is the hydrodynamic bearing device according to the first aspect of the present invention, wherein the sleeve includes a sleeve main body portion arranged on the outer peripheral side of the main body portion of the shaft, and a different diameter portion of the shaft. And a sleeve cap disposed on the outer peripheral side.
Here, in the flangeless type hydrodynamic bearing device, the sleeve has a sleeve cap disposed on the outer peripheral side of the shaft of the different diameter portion, and for example, the groove portion is formed on the bearing portion side surface of the sleeve cap. Has been.
Here, the sleeve cap is a part of the sleeve, and is provided to prevent the shaft from slipping out in the axial direction of the shaft.
Even when the sleeve cap is provided as described above, the groove portion may be formed on the shaft side, that is, the shoulder portion described above.
これにより、フランジレスタイプの流体軸受装置であっても、軸受内部に負圧が発生することを防止することで、軸受内部に充填された潤滑流体内における気泡の発生に起因する潤滑流体の漏れ出し等の不具合の発生を防止して、流体軸受装置の耐久性や信頼性を向上させることが可能となる。
第3の発明に係る流体軸受装置は、第1または第2の発明に係る流体軸受装置であって、異径部は、シャフトの半径方向に環状に突出したフランジ部によって形成されている。
ここでは、シャフトの一部に半径方向に突出したフランジ部を有しているタイプの流体軸受装置において、例えば、溝部は、フランジ部の軸受部側の面に形成されている。
なお、上記のようにフランジ部を有している場合であっても、スリーブ側に溝部を形成してもよい。
As a result, even in a flangeless type hydrodynamic bearing device, by preventing the generation of negative pressure inside the bearing, leakage of the lubricating fluid due to the generation of bubbles in the lubricating fluid filled inside the bearing It is possible to improve the durability and reliability of the hydrodynamic bearing device by preventing the occurrence of problems such as sticking out.
A hydrodynamic bearing device according to a third aspect of the present invention is the hydrodynamic bearing device according to the first or second aspect of the present invention, wherein the different diameter portion is formed by a flange portion projecting annularly in the radial direction of the shaft.
Here, in the hydrodynamic bearing device of the type having a flange portion protruding in the radial direction on a part of the shaft, for example, the groove portion is formed on the surface of the flange portion on the bearing portion side.
Even when the flange portion is provided as described above, a groove portion may be formed on the sleeve side.
これにより、シャフトにフランジ部を有するタイプの流体軸受装置であっても、軸受内部に負圧が発生することを防止することで、軸受内部に充填された潤滑流体内における気泡の発生に起因する潤滑流体の漏れ出し等の不具合の発生を防止して流体軸受装置の耐久性や信頼性を向上させることが可能となる。
第4の発明に係る流体軸受装置は、第1から第3の発明のいずれか1つに係る流体軸受装置であって、溝部は、円周方向に沿って等間隔に設けられている。
ここでは、溝部は環状方向に沿って等間隔に配置されており、例えば、3箇所の溝部が設けられている場合に、シャフトの中心から見て隣接する溝部は、それぞれ120度の角度を有している。
これにより、軸受部と開口部とを移動する潤滑流体をバランスよく分散することが可能となり、潤滑流体の流動を良好に維持することができる。
As a result, even in a hydrodynamic bearing device of a type having a flange portion on the shaft, the generation of bubbles in the lubricating fluid filled in the bearing is prevented by preventing negative pressure from being generated inside the bearing. It is possible to improve the durability and reliability of the hydrodynamic bearing device by preventing the occurrence of problems such as leakage of the lubricating fluid.
A hydrodynamic bearing device according to a fourth invention is the hydrodynamic bearing device according to any one of the first to third inventions, wherein the groove portions are provided at equal intervals along the circumferential direction.
Here, the groove portions are arranged at equal intervals along the annular direction. For example, when three groove portions are provided, adjacent groove portions as viewed from the center of the shaft have an angle of 120 degrees. is doing.
This makes it possible to disperse the lubricating fluid that moves between the bearing portion and the opening in a well-balanced manner, and to maintain a good flow of the lubricating fluid.
第5の発明に係る流体軸受装置は、第1から第4の発明のいずれか1つに係る流体軸受装置であって、シャフトの円周方向に沿った平面による溝部の断面積の合計は、シャフトの軸方向に直交する平面による動圧発生溝の溝断面積を含むシャフトとスリーブとの軸受隙間の断面積の合計よりも大きい。
ここでは、シャフトの円周方向に沿った平面による溝部の断面積、言い換えれば、スリーブの周方向に沿った溝部の断面積を含むシャフトとスリーブとの間の軸受隙間の断面積の合計が、シャフトの軸方向に直交する面による動圧発生溝の溝断面積を含むシャフトとスリーブとの間の軸受け隙間の断面積の合計よりも大きくなるように形成している。
これにより、シャフトとスリーブとの間の隙間よりも十分に大きな隙間を、溝部に設けているため、軸受部の隙間側への潤滑流体の移動をよりスムーズにすることができる。この結果、軸受内部に負圧が発生することをより確実に防止することができる。
A hydrodynamic bearing device according to a fifth aspect of the present invention is the hydrodynamic bearing device according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, wherein the sum of the cross-sectional areas of the grooves by the plane along the circumferential direction of the shaft is: It is larger than the sum of the cross-sectional areas of the bearing gap between the shaft and the sleeve including the groove cross-sectional area of the dynamic pressure generating groove by a plane orthogonal to the axial direction of the shaft.
Here, the total cross-sectional area of the groove portion by the plane along the circumferential direction of the shaft, in other words, the total cross-sectional area of the bearing gap between the shaft and the sleeve including the cross-sectional area of the groove portion along the circumferential direction of the sleeve, It is formed so as to be larger than the sum of the cross-sectional areas of the bearing gaps between the shaft and the sleeve including the groove cross-sectional area of the dynamic pressure generating groove by the surface orthogonal to the axial direction of the shaft.
Thereby, since a gap sufficiently larger than the gap between the shaft and the sleeve is provided in the groove portion, the lubricating fluid can be more smoothly moved to the gap side of the bearing portion. As a result, it is possible to more reliably prevent the negative pressure from being generated inside the bearing.
第6の発明に係る流体軸受装置は、第1から第5の発明のいずれか1つに係る流体軸受装置であって、シャフトにおける本体部と異径部との互いの外周面をつなぐシャフトの半径方向に略平行な面であるスリーブの肩部とスリーブとのシャフトの軸方向における第1の隙間(B)、溝部における深さ(E)、軸受部においてシャフトとスリーブとの間に形成されるシャフトの半径方向における第2の隙間(A)の関係は、以下の関係式(1)を満たす。
B+E>A ・・・・・(1)
ここでは、軸受部の隙間と、溝部の深さと、第1の隙間(例えば、肩部とスリーブキャップとのシャフトの半径方向における隙間)と、の関係において、溝部の深さと第1の隙間との合計が、軸受部の隙間よりも大きくなるように溝部の深さを形成している。
A hydrodynamic bearing device according to a sixth invention is the hydrodynamic bearing device according to any one of the first to fifth inventions, wherein the shaft connects the outer peripheral surfaces of the main body portion and the different diameter portion of the shaft. A first clearance (B) in the axial direction of the shaft between the shoulder portion of the sleeve and the sleeve, which is a surface substantially parallel to the radial direction, a depth (E) in the groove portion, and a bearing portion formed between the shaft and the sleeve. The relationship of the second gap (A) in the radial direction of the shaft satisfies the following relational expression (1).
B + E> A (1)
Here, in the relationship between the clearance of the bearing portion, the depth of the groove portion, and the first clearance (for example, the clearance between the shoulder portion and the sleeve cap in the radial direction of the shaft), the depth of the groove portion and the first clearance The depth of the groove is formed so that the sum of the two becomes larger than the gap of the bearing.
なお、肩部とスリーブとのシャフトの軸方向における第1の隙間は、例えば、流体軸受装置が振動等によって、肩部とスリーブとが接触することによって、距離が0になった場合も含む。また、溝部の深さとは、溝部におけるシャフトの軸方向における距離をいう。
これにより、軸受部に流れる潤滑流体よりも軸受部と開口部とを連通する溝部に流れる潤滑流体の方が流動しやすくなる。この結果、軸受部に引き込もうとする潤滑流体の量に比べて多くの量の潤滑流体を溝部を介して供給することが常に可能となり、軸受内部における負圧の発生をより確実に防止することができる。さらに、肩部とスリーブとが接触するような場合であっても、上記と同様の効果を確実に得ることが可能となる。
The first gap in the axial direction of the shaft between the shoulder portion and the sleeve includes, for example, a case where the distance becomes 0 due to contact between the shoulder portion and the sleeve due to vibration or the like of the hydrodynamic bearing device. Moreover, the depth of a groove part means the distance in the axial direction of the shaft in a groove part.
As a result, the lubricating fluid flowing in the groove communicating the bearing and the opening is more likely to flow than the lubricating fluid flowing in the bearing. As a result, it is always possible to supply a larger amount of lubricating fluid through the groove portion than the amount of lubricating fluid to be drawn into the bearing portion, and the generation of negative pressure inside the bearing can be prevented more reliably. it can. Furthermore, even when the shoulder portion and the sleeve are in contact with each other, it is possible to reliably obtain the same effect as described above.
第7の発明に係る流体軸受装置は、第2の発明に係る流体軸受装置であって、スリーブキャップは、スリーブ本体部の外周側端部と当接するスリーブ当接部と、シャフトの軸方向に凹んだ潤滑流体溜まり部と、シャフトにおける本体部と異径部との外周面をつなぐシャフトの半径方向に略平行な面である肩部に係合するシャフト係合部と、が外周側から順に形成されており、シャフトの軸方向における潤滑流体溜まり部とスリーブ本体との距離(D)、シャフトの軸方向におけるシャフト係合部とスリーブ本体との距離(C)、溝部における深さ(E)、開口部における最大隙間(F)の関係は、以下の関係式(2),(3)を満たす。
E<D−C ・・・・・(2)
E<F ・・・・・(3)
ここでは、スリーブキャップと肩部との隙間と、潤滑流体溜まりの高さと、溝部の深さと、開口部における最大隙間と、の関係において、潤滑流体溜まりの高さからスリーブキャップと肩部との隙間を引いた長さが、溝部における深さよりも大きく、かつ、溝部における深さは、開口部における最大隙間よりも小さい。
これにより、仮に、軸受部と開口部とに充填されている潤滑流体が減少して開口部における潤滑流体の液面が低下した場合であっても、溝部を介して軸受内部に空気が流入することを防止することができる。さらに、軸受内部にスリーブとスリーブキャップとによって形成される潤滑流体溜まりを設けた場合であっても、気液分離の機能を確保することが可能となる。
A hydrodynamic bearing device according to a seventh aspect of the present invention is the hydrodynamic bearing device according to the second aspect of the present invention, wherein the sleeve cap includes a sleeve abutting portion that abuts on an outer peripheral side end portion of the sleeve main body portion, and an axial direction of the shaft. A recessed lubricating fluid reservoir, and a shaft engaging portion that engages with a shoulder that is a surface substantially parallel to the radial direction of the shaft that connects the outer peripheral surfaces of the main body portion and the different diameter portion of the shaft, in order from the outer peripheral side. The distance (D) between the lubricating fluid reservoir and the sleeve body in the axial direction of the shaft, the distance (C) between the shaft engaging portion and the sleeve body in the axial direction of the shaft, and the depth (E) in the groove The relationship of the maximum gap (F) in the opening satisfies the following relational expressions (2) and (3).
E <D-C (2)
E <F (3)
Here, in relation to the clearance between the sleeve cap and the shoulder, the height of the lubricating fluid reservoir, the depth of the groove, and the maximum clearance in the opening, the height of the lubricating fluid reservoir determines the relationship between the sleeve cap and the shoulder. The length obtained by drawing the gap is larger than the depth in the groove, and the depth in the groove is smaller than the maximum gap in the opening.
As a result, even if the lubricating fluid filled in the bearing portion and the opening is reduced and the liquid level of the lubricating fluid in the opening is lowered, air flows into the bearing through the groove. This can be prevented. Furthermore, even if a lubricating fluid pool formed by a sleeve and a sleeve cap is provided inside the bearing, it is possible to ensure the function of gas-liquid separation.
第8の発明に係る流体軸受装置は、第1から第7の発明のいずれか1つに係る流体軸受装置であって、潤滑流体は、開口部において軸受内部に発生する気泡の最大体積分の空隙が確保されるように充填されている。
ここでは、開口部に充填する潤滑流体の体積を、開口部に充填することが可能な最大体積から軸受内部で発生が予想される気泡の体積を控除した体積としている。
これにより、軸受内部で発生した気泡が開口部に流入して潤滑流体を押しのけたとしても、潤滑流体が開口部の外部にまで押しのけられることはない。この結果、潤滑流体が開口部から漏れることによって、耐久性や信頼性を失うことを防止することが可能となる。
第9の発明に係るスピンドルモータは、第1から第8の発明のいずれか1つに係る流体軸受装置と、ベースと、ステータと、ロータマグネットと、ハブと、を備えている。ステータは、ベースに固定されている。ロータマグネットは、ステータに対向して配置され、ステータとともに磁気回路を構成している。ハブは、ロータマグネットを固定している。
A hydrodynamic bearing device according to an eighth invention is the hydrodynamic bearing device according to any one of the first to seventh inventions, wherein the lubricating fluid is a maximum volume of bubbles generated inside the bearing at the opening. It is filled so that a void is secured.
Here, the volume of the lubricating fluid filled in the opening is set to a volume obtained by subtracting the volume of bubbles expected to be generated inside the bearing from the maximum volume that can be filled in the opening.
Thus, even if bubbles generated inside the bearing flow into the opening and push the lubricating fluid away, the lubricating fluid is not pushed to the outside of the opening. As a result, it is possible to prevent loss of durability and reliability due to leakage of the lubricating fluid from the opening.
A spindle motor according to a ninth aspect includes the hydrodynamic bearing device according to any one of the first to eighth aspects, a base, a stator, a rotor magnet, and a hub. The stator is fixed to the base. The rotor magnet is arranged to face the stator and constitutes a magnetic circuit together with the stator. The hub fixes the rotor magnet.
これによれば、スピンドルモータが大きな衝撃を受ける状況で使用される場合であっても、耐久性や信頼性を向上させることが可能となる。
第10の発明に係る記録再生装置は、第9発明に係るスピンドルモータと、情報アクセス手段と、を備えている。情報アクセス手段は、ハブに固定された、情報を記録できる記録媒体の所要の位置に情報を書き込みまたは読み出しする。
これによれば、記録再生装置が大きな衝撃を受ける状況で使用される場合であっても、耐久性や信頼性を向上させることが可能となる。
According to this, even when the spindle motor is used in a situation where it receives a large impact, durability and reliability can be improved.
A recording / reproducing apparatus according to a tenth aspect of the invention includes the spindle motor according to the ninth aspect of the invention and information access means. The information access means writes or reads information to or from a required position of a recording medium fixed to the hub and capable of recording information.
According to this, even when the recording / reproducing apparatus is used in a situation where it receives a large impact, it is possible to improve durability and reliability.
本発明に係る流体軸受装置によれば、衝撃や振動を受けた場合においても軸受内部に負圧が発生して潤滑流体内における気泡が発生、拡大することを防止して、スピンドルモータの耐久性や信頼性を向上させることができる。 According to the hydrodynamic bearing device of the present invention, the durability of the spindle motor can be prevented by preventing negative pressure from being generated inside the bearing and generating and expanding bubbles in the lubricating fluid even when subjected to impact or vibration. And reliability can be improved.
本発明の一実施形態に係る流体軸受装置を搭載したスピンドルモータ1について、図1〜図5を用いて説明する。
なお、以下の説明において、図1における上下方向を「軸方向」、上方向を「軸方向上
側」(軸方向外側)、下方向を「軸方向下側」(軸方向外側)と表現するが、これらは実際の流体軸受装置30の取り付け方向を限定するものではない。
[スピンドルモータ1全体の構成]
本実施形態に係るスピンドルモータ1は、図1に示すように、記録ディスク(記録媒体)5を回転駆動するための装置であって、主として、回転部材10と、静止部材20と、流体軸受装置30と、を備えている。
回転部材10は、主に、記録ディスク5が装着されるハブ11と、ロータマグネット12とを有している。
A
In the following description, the vertical direction in FIG. 1 is expressed as “axial direction”, the upward direction as “axially upper side” (axially outer side), and the downward direction as “axially lower side” (axially outer side). These do not limit the mounting direction of the actual
[
As shown in FIG. 1, the
The rotating
ハブ11は、例えば、鉄系金属材料であるステンレンス鋼(例えば、マルテンサイト系またはフェライト系のステンレス鋼材であり、例えば、DHS1など)で形成されており、シャフト31に対して圧入接着等によって、シャフト31と一体化される。また、ハブ11は、外周部に、記録ディスク5を載置するためのディスク載置部11aを一体的に形成している。
ロータマグネット12は、ハブ11の外周側の面に固定されており、後述するステータ22とともに磁気回路を構成する。そして、ロータマグネット12は、ネオジウム−鉄−ボロン系樹脂マグネット等の高エネルギー積の磁石材料からなり、表面には防錆処理やチッピング防止処理を兼ねてエポキシ樹脂コーティングやニッケルメッキなどが施されている。
The
The
記録ディスク5は、ディスク載置部11aの上に載置され、例えば、図示しないクランパ等によって軸方向下側に押え付けられて、クランパとディスク載置部11aとの間に狭持される。
静止部材20は、図1に示すように、主に、ベース21と、ベース21に固定されたステータ22と、から構成されている。
ベース21は、記録再生装置のハウジングを兼ねており、後述する流体軸受装置30の土台部分となる第1ベース部21aと、ステータ22をとりつけるための第2ベース部21bとを有する。そして、ベース21は、アルミ系金属材料または鉄系金属材料で形成されている。
ステータ22は、第2ベース部21bに固定されており、ロータマグネット12に対向する位置に配置されている。そして、ステータ22のステータコアは、厚み0.15〜0.20mmの厚みのケイ素鋼板を積層して形成されている。
The
As shown in FIG. 1, the
The base 21 also serves as a housing of the recording / reproducing device, and includes a
The
[流体軸受装置30の詳細構成等]
流体軸受装置30は、図2に示すように、ベース21のほぼ中央部分に形成された開口部に固定されており、静止部材20に対して回転部材10を回転可能な状態で支持する。そして、流体軸受装置30は、主として、シャフト31と、スリーブ32と、スラスト板33と、潤滑流体としてのオイル(潤滑流体)34と、を含むように構成されている。なお、このうちスリーブ32およびスラスト板33が静止側の部材を構成し、シャフト31が回転側の部材を構成する。
シャフト31は、鉄系金属材料であるステンレス鋼(例えば、オーステナイト系ステンレス鋼であるSUS303等や通常のオーステナイト系ステンレス鋼よりもマンガン含有量を高めたASK8000等、マルテンサイト系ステンレス鋼であるSUS420等)やセラミックスなどで形成された軸方向に延びる円柱状の部材であって、スリーブ32の軸受穴(挿通孔)32dに回転可能に挿入されている。具体的には、シャフト31は、スリーブ32とスラスト板33とに対して隙間を介して相対回転可能な状態で配置されている。そして、シャフト31は、本体部31aと、本体部31aに隣接する軸方向外側に本体部31aに比べて直径を細くした異径部31bと、シャフト31の外側端部近傍に異径部31bよりもさらに直径を細くした凸部31cとを有している。また、シャフトにおける本体部31aの外周面と異径部31bの外周面との間には、シャフト31の半径方向に平行な面である肩部31dが形成されている。
[Detailed Configuration of Fluid Bearing Device 30]
As shown in FIG. 2, the
The
スリーブ32は、例えば、純鉄、ステンレス鋼、銅合金および焼結金属等によって形成される軸方向に延びる軸受穴32dを有する略円筒状の部材であって、ベース21に対して固定されている。また、スリーブ32は、シャフト31の本体部31aの外周側に対向する位置に配置されているスリーブ本体部32aと、シャフト31の異径部31bの外周側に対向する位置にスリーブキャップ32bと、スリーブ本体部32aの上端面と下端面とを連通する連通孔32cと、によって構成されている。
スリーブキャップ32bは、シャフト31が軸方向外側へ抜け出してしまうことを防止するための、スリーブ本体部32aよりも内周面が小さな円筒形の部材であって、オイル溜まり部を形成する部材である。なお、スリーブキャップ32bについては、後段にて詳述する。
The
The
連通孔32cは、スリーブ本体部32aの上端面と下端面とを連通するための孔であって、潤滑流体を循環させるために設けられている。
スラスト板33は、鉄系金属材料であるステンレス鋼(例えば、SUS420)や超硬合金鋼(例えば、FB10)で形成されており、スリーブ32の軸方向下側の端部に形成された略円形の開口部を塞ぐように配置されている。
ここで、静止部材20と回転部材10とによって構成される各部について説明する。
スリーブ本体部32aの内周面には、当技術分野では周知のへリングボーン形状のラジアル動圧発生溝(動圧発生溝)41が、また、スラスト板33の上面(シャフト31との対向面)には、スラスト動圧発生溝43が設けられている。このため、シャフト31の本体部31aおよびスリーブ32の間には、ラジアル動圧発生溝41を含むラジアル軸受部(軸受部)42が形成される。また、シャフト31およびスラスト板33の間には、スラスト動圧発生溝43を含むスラスト軸受部44が形成される。
The
The
Here, each part comprised by the
A herringbone-shaped radial dynamic pressure generating groove (dynamic pressure generating groove) 41, which is well known in the art, is formed on the inner peripheral surface of the sleeve
テーパシール部36は、シャフト31の異径部31bの外周面と、スリーブキャップ32bの内周面とによって形成された隙間であって、軸方向外側に向かって隙間が大きくなっており、軸方向外側の端部は大気に面している。本実施形態においては、異径部31bの外周面がテーパ構造を有していることにより、軸方向外側に向かって隙間が大きくなる形状を構成している。これにより、毛細管現象を利用したオイルの保持を可能としている。
凸部31cの外周面には、ハブ11が圧入、接着、レーザ溶接などによって固定されており、シャフト31の回転と共に回転する構造となっている。
オイル34は、ラジアル軸受部42およびスラスト軸受部44を含むシャフト31、スリーブ32およびスラスト板33の間に形成される隙間と連通孔32cに充填されている。そして、オイル34としては、例えば、低粘度なエステルオイル等を用いることができる。
The
The
The
以上に述べたように、この流体軸受装置30は、ラジアル軸受部とスラスト軸受部とから構成されるフランジレスシャフトタイプである。
[スピンドルモータ1の動作]
ここで、図1と図2とを参照して、スピンドルモータ1の動作について説明する。
スピンドルモータ1では、ステータ22に通電されると回転磁界が発生し、ロータマグネット12に回転力が付与される。これにより、回転部材10を、シャフト31を回転中心としてシャフト31とともに回転させることができる。
シャフト31が回転すると、各動圧発生溝41,43において半径方向および軸方向の支持圧が発生する。これにより、シャフト31がスリーブ32に対して非接触状態で支持される。すなわち、静止部材20に対して回転部材10が非接触状態で回転可能となり、これにより記録ディスク5の高精度な高速回転が実現される。
As described above, the
[Operation of spindle motor 1]
Here, the operation of the
In the
When the
[スリーブキャップ32bの詳細構造]
ここで、図3,図4を参照して、スリーブキャップ32bの配置等について説明する。
スリーブキャップ32bは、上述したように、シャフト31の軸方向においてスリーブ本体部32aの軸方向外側に配置されている。そして、スリーブキャップ32bは、図3に示すように、外周側から順番に、スリーブ当接部32fと、オイル溜まり部(潤滑流体溜まり部)32gと、シャフト係合部32hとを有している。
スリーブ当接部32fは、スリーブキャップ32bをスリーブ本体部32aに固定する部分であって、スリーブ本体部32aの外周面の一部とスリーブ本体部32aの上端面の一部とに当接して固定されている。
オイル溜まり部32gは、シャフト31の軸方向外側に凹んでいる。このオイル溜まり部32gによって、スリーブ本体部32aの上端面と、スリーブキャップ32bとの間に、オイル34を蓄えるためのオイル溜まり38を形成している。なお、このオイル溜まり部38を形成するスリーブ本体部32aには、図3に示すように、軸方向下方に段差面32abが加工されている。これによって、軸方向上方へ突出する突出部32aaが形成される。この段差面32abを形成することにより、スリーブキャップ32bの取付け精度を向上させて、スリーブキャップ32bに形成されたスリット39におけるシャフト31との間の隙間の精度も向上させることができる。また、突出部32aaが形成されることにより、スリーブキャップ32bとスリーブ本体部32aとの接着に使用された接着剤が漏れ出した場合でも、突出部32aaによって漏れ出した接着剤をせき止めて、連通孔32c側へ移動しないようにすることができる。
[Detailed structure of
Here, the arrangement and the like of the
As described above, the
The
The
シャフト係合部32hは、オイル溜まり部32gを基準としてみるとスリーブ本体側32aに突出した環状突起部であって、シャフト31の肩部31dと対向する面を有している。また、シャフト31の異径部31bと対向する面も有しており、上述したテーパシール部36の一部を形成している。シャフト係合部32hには、図4に示すように、シャフト31の半径方向を向いたスリット(溝部)39が3箇所に設けられている。
ここで、図5(a)および図5(b)に示すように、スピンドルモータ1が上下方向(軸方向)に衝撃や振動等を受けた場合には、まず、図5(a)に示すように、シャフト31には、スリーブ32に対して軸方向下向きに移動する力が働く。このとき、シャフト31の下端面とスラスト板33との間の隙間が小さくなって、そこに存在していたオイル34の量分だけテーパシール部36からオイル34が押し出される。そして、次に、図5(b)に示すように、シャフト31がスリーブ32に対して軸方向上方へ移動すると、シャフト31の下端面とスラスト板33との間の隙間が再び形成され、テーパシール部36へ押し出されたオイル34が軸受隙間内へ吸い込まれる方向に力が働く。このとき、従来の流体軸受装置では、シャフトがスリーブに対して軸方向上方へと移動するにつれて、オイルの流路が小さくなる。このため、シャフトとスラスト版との間の隙間分のオイルが十分に軸受隙間側に流入することができなくなり、軸受隙間内に負圧が発生するおそれがある。
The
Here, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), when the
本実施形態では、このとき、スリーブキャップ32bとシャフト31の肩部31dとが接触したとしても、テーパシール部36と軸受内部(ラジアル軸受部42,オイル溜まり38,連通孔32c,スラスト軸受部44)とのオイル34の通路を、スリット39を設けることにより確保している。これにより、スリーブキャップ32bとシャフト31の肩部31dとが接触したとしても、スリーブキャップ32bに設けられたスリット39を介してオイル34が軸受隙間側へ移動することができるため、軸受内部(ラジアル軸受部42,オイル溜まり38,連通孔32c,スラスト軸受部44)に負圧が発生することを防止し、気泡の発生、膨張を抑制することができる。
ここで、スリット39の断面積と、ラジアル軸受部42に形成されているラジアル動圧発生溝41の溝断面積との関係について詳述する。
In the present embodiment, at this time, even if the
Here, the relationship between the sectional area of the
シャフト係合部32hは、内径が2.75mm、外径が3.32mmの環状部材である。スリット39は、環状方向において等間隔に3箇所形成されており、内角が30度の扇側形状に形成されている。また、スリット39のシャフト31の軸方向における高さ(深さ)は、20μmである。これらの諸元により、シャフト係合部32hに形成されるスリット39の断面積、すなわち、テーパシール部36とラジアル軸受部42とを連通させるスリット39の円周方向に沿った断面積の合計は、約0.04mm2となっている。
一方、ラジアル軸受部42に形成されるラジアル動圧発生溝41は、スリーブ本体部32aの内周面に形成されており、そのスリーブ本体部32aの内径は、例えば、3mmである。そして、スリーブ本体部32aの内周面に対して深さが0.005mm、溝幅比が40%、合計で8本の溝が形成されている。これらの諸元により形成されるラジアル動圧発生溝41の溝断面積の合計は、約0.01mm2となっている。
The
On the other hand, the radial dynamic
本実施形態のスピンドルモータ1においては、スリット39の断面積の合計(約0.04mm2)が、ラジアル動圧発生溝41の溝断面積(約0.01mm2)を含むシャフト31とスリーブ32との間の軸受隙間の断面積の合計(約0.03mm2)よりも大きくなるように設計されている。なお、シャフト31の径2.996mm、スリーブ32の内径3mmであるものとする。
これにより、ラジアル軸受部42に形成されるラジアル動圧発生溝41側へ流れるオイル34の流れを十分に確保することができる。この結果、より多くのオイル34をスリット39を介して供給することができるため、上述したスピンドルモータ1における振動時等においても、軸受内部(ラジアル軸受部42,オイル溜まり38,連通孔32c,スラスト軸受部44)に負圧が発生することをより確実に防止することができる。
In the
Thereby, the flow of the
[実施例1]
スピンドルモータ1が上下方向に衝撃を受けた場合に、ラジアル軸受部42とテーパシール部36部とを連通するためにスリーブキャップ32bに配置したスリット39が、軸受内部(ラジアル軸受部42,オイル溜まり38,連通孔32c,スラスト軸受部44)に負圧が発生することを防止する効果を確認するために以下のシミュレーションを行った。具体的には、図6に示すように、スリーブキャップ32bの下端面とシャフト31の肩部31dとのシャフト31の軸方向における隙間Gが25μmであって、ラジアル軸受部42とテーパシール部36とを連通するスリット39を有している流体軸受装置と、スリット39を有していない流体軸受装置について、上下方向に振動を加えた場合の軸受内部(ラジアル軸受部42,オイル溜まり38,連通孔32c,スラスト軸受部44)の圧力降下についてシミュレーションを行った。
[Example 1]
When the
ここで、上下の1ストローク、すなわち、25μm往復の周期を0.5秒で行い、このときに移動するオイル34の量を、7.07×10-3m/秒、かつ、流量がストローク半周期(0.25秒)一定で隙間変化が連続的であるとする。この条件の下、シミュレーションを行った結果、図7(a)および図7(b)に示すような軸受内部における圧力降下のグラフが得られた。
図7(a)は、スリット39無しの場合の流体軸受装置において、軸受内部の圧力降下を示したグラフである。これによれば、時間の変化と共に、隙間Gが小さくなってやがて0になっている。これは、上下方向の振動によって、スリーブキャップ32bが肩部31dに接触したことを表している。そして、この時間の変化、すなわち、隙間Gが小さくなるにつれて、軸受内部の圧力も急降下していることが分かる。このときの軸受内部の圧力を見てみると、−100kPaに達していることから、実際には、この地点に到達する以前に気泡が発生し、圧力降下を低減するものと考えられる。
Here, the upper and lower strokes, that is, the cycle of 25 μm reciprocation is performed in 0.5 seconds, and the amount of
FIG. 7A is a graph showing the pressure drop inside the bearing in the hydrodynamic bearing device without the
図7(b)は、スリット39を設けた場合の流体軸受装置において、軸受内部の圧力降下を示したグラフである。この場合も、時間の変化と共に、隙間Gが小さくなってやがて0になっている。ところが、図7(a)の場合と異なり、ストロークエンド(Gap=0の直前)でも、軸受内部に大きな圧力降下が発生していない(最大値でも−0.3kPa)。これは、スリット39を設けることによって流路抵抗を低く抑えることが可能となったため、軸受内部における圧力降下が抑制できたと考えられる。
以上、シミュレーションの結果から、ラジアル軸受部42とテーパシール部36部とを連通するためのスリット39を設けることによって、軸受内部(ラジアル軸受部42,オイル溜まり38,連通孔32c,スラスト軸受部44)の圧力降下を抑制することが可能となり、その結果、気泡の発生を抑制できることが確認できた。
FIG. 7B is a graph showing the pressure drop inside the bearing in the hydrodynamic bearing device in which the
As described above, from the simulation results, by providing the
[スピンドルモータ1の特徴]
(1)
本実施形態のスピンドルモータ1は、図3,図4に示すように、スリーブ32の内周面に形成されたラジアル動圧発生溝41を有しオイル34を介してスリーブ32とシャフト31とを相対回転自在に支持するラジアル軸受部42を備えている。また、シャフト31の異径部31bにおける外周面とスリーブ32の一部であるスリーブキャップ32bと内周面との間には、シャフト31の軸方向における一端が大気に面しているテーパ構造のテーパシール部36が形成されている。そして、スリーブ32の上部に取り付けられたスリーブキャップ32bには、テーパシール部36とラジアル軸受部42とを連通するスリット39がシャフト31の半径方向に沿って形成されている。
[Features of spindle motor 1]
(1)
3 and 4, the
これにより、スピンドルモータ1が上下方向に衝撃や振動を受けてシャフト31がスリーブ32に対して上下に相対移動し、シャフト31の肩部31dとスリーブ32を形成するスリーブキャップ32bとが当接して両部材間の隙間が遮断されてしまった場合でも、テーパシール部36とラジアル軸受部42とを連通するスリット39を介して、テーパシール部36からラジアル軸受部42側へオイル34をスムーズに移動させることができる。よって、軸受内部(ラジアル軸受部42,オイル溜まり38,連通孔32c,スラスト軸受部44)における負圧の発生を防止することができる。
この結果、スピンドルモータ1が衝撃や振動を受けた場合でも、軸受内部(ラジアル軸受部42,オイル溜まり38,連通孔32c,スラスト軸受部44)における負圧が発生を防止することで、オイル34内における気泡の発生、気泡の拡大を抑制することができるため、オイル34の漏れ出しを防止してスピンドルモータ1の耐久性や信頼性を向上させることが可能となる。
As a result, the
As a result, even when the
(2)
本実施形態のスピンドルモータ1では、図2に示すように、スリーブ32が、シャフト31の本体部31aの外周側に対向する位置に配置されているスリーブ本体部32aと、シャフト31の異径部31bの外周側に対向する位置にスリーブキャップ32bと、を含んで構成されている。スリーブキャップ32bは、シャフト31が軸方向外側へ抜け出してしまうことを防止するために設けられている。
つまり、フランジレスタイプのスピンドルモータであっても、軸受内部(ラジアル軸受部42,オイル溜まり38,連通孔32c,スラスト軸受部44)に負圧が発生することを防止して、オイル34内における気泡の発生、膨張を抑制することができる。この結果、気泡の発生、膨張に起因するオイル34の漏れ出しを防止して、スピンドルモータ1の耐久性や信頼性を向上させることができる。
(2)
In the
That is, even in a flangeless type spindle motor, negative pressure is prevented from being generated in the bearing 34 (
(3)
本実施形態のスピンドルモータ1では、スリット39が、図4に示すように、環状方向において等間隔に3箇所形成されており、シャフト31の中心から見て隣接するスリット39は、それぞれ120度の角度を有している。
これにより、ラジアル軸受部42とテーパシール部36との間を移動するオイル34を、効率よく分散させることが可能となり、両隙間の間を移動するオイル34の量をバランスよく確保することができる。
(4)
本実施形態のスピンドルモータ1では、スリット39の周方向における断面積の合計(約0.04mm2)が、ラジアル動圧発生溝41の溝断面積(約0.01mm2)を含むシャフト31とスリーブ32との間の軸受隙間の断面積の合計(約0.03mm2)よりも大きくなるように設計されている。
(3)
In the
As a result, the
(4)
In the
これにより、ラジアル軸受部42とテーパシール部36とを連通させるスリット39に流れるオイル34の量を十分確保して、軸受内部(ラジアル軸受部42,オイル溜まり38,連通孔32c,スラスト軸受部44)に負圧が発生することをより確実に防止することができる。
[他の実施形態]
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
(A)
上記実施形態のスピンドルモータ1では、フランジレスタイプのスピンドルモータ1に本発明の流体軸受装置30を適用した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
This ensures a sufficient amount of
[Other Embodiments]
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary of invention.
(A)
In the
例えば、図8に示すように、シャフトの一部にシャフトの半径方向に突出したフランジ部を有するタイプの流体軸受装置130においても本発明を適用することができる。以下に、流体軸受装置130について説明する。なお、ここでは、スピンドルモータ全体の説明は省略し、スリーブ132とシャフト131とによって構成される流体軸受装置130の一部分についてのみ説明する。
シャフト131は、図8に示すように、本体部131aと、シャフト131の軸方向に直交する方向に延設する円板状のスラストフランジ(異径部、フランジ部)131bと、を有している。スラストフランジ131bは、スリーブ132に形成された凹部132bに収納されており、回転するスリーブ132を保持するよう構成されている。
スリーブ132は、図8に示すように、スリーブ本体部132aと、凹部132bと、連通孔132cと、を有している。スリーブ本体部132aは、本体部131aとシャフト131の半径方向に対向した位置に配置されている。凹部132bは、前述したように、スラストフランジ131bとシャフト131の半径方向に対向した位置に配置されている。連通孔132cは、スリーブ132における上端面と下端面との間を連通するよう形成されており、シャフト131の軸方向に沿って少なくとも1つが形成されている。
For example, as shown in FIG. 8, the present invention can be applied to a
As shown in FIG. 8, the
As shown in FIG. 8, the
スリーブ本体部132aの内周面には、ラジアル動圧発生溝(動圧発生溝)141が形成されている。これにより、本体部131aとスリーブ本体部132aとの間には、このラジアル動圧発生溝141を含むラジアル軸受部(軸受部)142が形成される。
テーパシール部(開口部)136は、シャフト131のスラストフランジ131bの外周面と、凹部132bとによって形成された隙間であって、軸方向外側に向かって隙間が大きくなっており、軸方向外側の端部は大気に面している。図8においては、スラストフランジ131bの外周面がテーパ構造を有していることにより、軸方向外側に向かって隙間が大きくなる形状を構成している。これにより、毛細管現象を利用したオイルの保持を可能としている。
オイル(潤滑流体)134は、ラジアル軸受部142を含むシャフト131、スリーブ132と間に形成される隙間に充填されている。そして、オイル134としては、例えば、低粘度なエステルオイル等を用いることができる。
A radial dynamic pressure generating groove (dynamic pressure generating groove) 141 is formed on the inner peripheral surface of the sleeve main body 132a. Thus, a radial bearing portion (bearing portion) 142 including the radial dynamic
The taper seal portion (opening portion) 136 is a gap formed by the outer peripheral surface of the
Oil (lubricating fluid) 134 is filled in a gap formed between the
スラストフランジ131bの軸受内部側の面には、図8に示すように、テーパシール部136とラジアル軸受部142とを連通するシャフト131の半径方向を向いた溝(溝部)139が3箇所に設けられている。これにより、例えば、流体軸受装置130を含むスピンドルモータが上下に振動等を受け、スラストフランジ131bとスリーブ本体部132aの上端面とが接触したとしても、テーパシール部136と軸受内部(ラジアル軸受部142,連通孔132c等)とのオイル134の通路を完全に遮断してしまうことを防止することが可能となる。すなわち、スラストフランジ131bとスリーブ本体部132aの上端面とが接触したとしても、スラストフランジ131bに設けられた溝139を介してオイル134が循環可能であるので、軸受内部(ラジアル軸受部142,連通孔132c等)に負圧が発生することを防止し、気泡の発生を防止することができる。
As shown in FIG. 8, grooves (grooves) 139 facing the radial direction of the
また、溝139は、スリーブ132側に形成されている場合でも、同様の効果が得られる。
なお、ここでは、スリーブ132の本体部132aの内周面にラジアル動圧発生溝141を形成した例で説明したが、このような構成に限定されるものではなく、スリーブ本体部132aに対向する本体部131aの外周面に動圧発生溝を形成してもよい。
(B)
上記実施形態では、フランジレスタイプのスピンドルモータ1に対して、本発明の流体軸受装置30を適用した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図12に示すように、シャフト231の下端部にフランジ部231bを備えたフランジタイプのシャフトを用いた軸回転型の流体軸受装置230に対しても、本発明の適用は可能である。
The same effect can be obtained even when the
Here, the example in which the radial dynamic
(B)
In the above embodiment, the example in which the
For example, as shown in FIG. 12, the present invention can also be applied to a shaft rotation type
具体的には、フランジ部231bの上面にスリット231cが設けられているため、軸方向に衝撃や振動が加えられて、シャフト231がスリーブ232aに対して上下方向に激しく移動した場合でも、シャフト231の側面とスリーブ231aとの間の軸受隙間とフランジ部231bとスラスト板233との間の隙間とが遮断されてしまうことはない。この結果、軸受隙間内における負圧の発生を防止することで、軸受隙間における気泡の発生や膨張によってオイルが漏れ出すことを防止して信頼性の高い流体軸受装置230を提供できるという上記と同様の効果を得ることができる。
(C)
上記実施形態のスピンドルモータ1では、シャフト係合部32hがシャフト31の肩部31dと対向する面にスリット39を配置した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
Specifically, since the
(C)
In the
例えば、スリットをシャフトの肩部側に設けて、テーパシール部と軸受内部の連通を確保してもよい。また、どちらか一方だけでなく、対向する両面にスリットを形成してもよい。この場合も、上記の実施形態に係るスピンドルモータ1と同様の効果を得ることができる。
(D)
上記実施形態のスピンドルモータ1では、スリット39の断面積の合計(約0.04mm2)が、ラジアル動圧発生溝41の溝断面積(約0.01mm2)を含むシャフト31とスリーブ32との間の軸受隙間の断面積の合計(約0.03mm2)よりも大きくなるように、すなわち、スリット39の断面積とラジアル動圧発生溝の溝断面積との関係について特定した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
For example, a slit may be provided on the shoulder side of the shaft to ensure communication between the taper seal portion and the inside of the bearing. Moreover, you may form a slit not only in any one but on both surfaces which oppose. Also in this case, the same effect as the
(D)
In the
例えば、図9に示すように、ラジアル軸受部42に形成されるシャフト31の半径方向における隙間Aと、スリット39の深さEと、肩部31dとスリーブキャップ32bとのシャフト31の軸方向における第1の隙間Bと、の関係について特定しても、ラジアル軸受部42に引き込もうとするオイル34の量に比べて多くの量のオイル34をスリット39を介して供給することが常に可能となるので、上記実施形態のスピンドルモータ1と同様に、軸受内部(ラジアル軸受部42,オイル溜まり38,連通孔32c,スラスト軸受部44)に負圧が発生することを防止することができるという効果を得ることができる。
すなわち、肩部31dとスリーブキャップ32bとのシャフト31の軸方向における隙間(第1の隙間)Bと、スリット39の深さEと、ラジアル軸受部42に形成される隙間(第2の隙間)Aと、の関係が、以下の式(1)を満たすようなスピンドルモータであってもよい。
B+E>A ・・・式(1)
For example, as shown in FIG. 9, the clearance A in the radial direction of the
That is, a clearance (first clearance) B in the axial direction of the
B + E> A Formula (1)
(E)
上記実施形態のスピンドルモータ1では、図10に示すように、シャフト係合部32hの下端面とスリーブ本体部32aの上端面とのシャフト31の軸方向における距離Cと、オイル溜まり部32gの下端面とスリーブ本体部32aの上端面とのシャフト31の軸方向における距離Dと、スリット39の深さEと、テーパシール部36とスリーブキャップ32bとのシャフト31の半径方向における最大隙間Fと、の関係について特に限定しなかったが、以下のような式(2)と式(3)との両方を満たすように設計してもよい。
E<D−C・・・式(2)
E<F ・・・式(3)
これにより、仮に、軸受内部(ラジアル軸受部42,オイル溜まり38,連通孔32c,スラスト軸受部44)とテーパシール部36とに充填されているオイル34が何らかの要因で減少し、テーパシール部36におけるオイル34の液面が低下した場合であっても、スリット39を介して軸受内部(ラジアル軸受部42,オイル溜まり38,連通孔32c,スラスト軸受部44)に空気が流入することを防止することができる。さらに、スリーブ本体部32aとスリーブキャップ32bとによって形成されるオイル溜まり38を設けた場合であっても、気液分離の機能を確保することが可能となる。
(E)
In the
E <D-C Formula (2)
E <F Formula (3)
Accordingly, the
(F)
上記実施形態のスピンドルモータ1では、図4に示すように、スリーブキャップ32bに配置するスリット39を環状方向に等間隔に3箇所設けた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、スリットは、少なくても1箇所に設けられておればよく、2箇所であっても、4箇所以上であってもよい。スリットの配置数は、シャフトの抜け止めとしての強度が維持できる範囲内で自由に設計することが可能である。また、スリットの配置間隔についても、等間隔に配置することを問うものではない。ただし、軸受内部とテーパシール部とを移動するオイルをバランスよく分散し、オイルの流動を良好に維持することを可能な点において、スリットを複数配置する場合の設置間隔は、等間隔である方が望ましい。
(F)
In the
For example, the slits may be provided at least at one place, and may be provided at two places or at four or more places. The number of slits can be freely designed within a range in which the strength as a shaft retaining prevention can be maintained. Further, the slits are not necessarily arranged at regular intervals. However, it is possible to disperse the oil that moves between the inside of the bearing and the taper seal in a well-balanced manner, and to maintain good oil flow. Is desirable.
(G)
上記実施形態のスピンドルモータ1では、図4に示すように、スリーブキャップ32bに配置するスリット39の形状を扇形に形成した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、円周方向の断面積が、スリーブキャップの内周側と外周側で同一となるようにスリットを形成してもよい。また、スリットの方向は、必ずしも半径方向と一致する必要はなく、半径方向に対して角度を有していてもよい。
(H)
上記実施形態のスピンドルモータ1では、テーパシール部36に充填するオイル34の量について特に限定しなかったが、以下のように、充填するオイル34の量について設計することが可能である。
(G)
In the
For example, the slit may be formed so that the circumferential cross-sectional area is the same on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the sleeve cap. Further, the direction of the slit does not necessarily coincide with the radial direction, and may have an angle with respect to the radial direction.
(H)
In the
すなわち、軸受内部(ラジアル軸受部42,オイル溜まり38,連通孔32c,スラスト軸受部44)で発生する気泡の最大体積を予想し、テーパシール部36にオイル34を充填することが可能な最大体積量から、その発生が予想される気泡の最大体積分の体積をあらかじめ除去した分量のオイルを充填してもよい。
これにより、軸受内部(ラジアル軸受部42,オイル溜まり38,連通孔32c,スラスト軸受部44)で発生した気泡がテーパシール部36に流入してオイル34を押しのけたとしても、オイル34がテーパシール部36の外部にまで押しのけられることを防止することができる。この結果、オイル34がテーパシール部36から漏れることによる耐久性や信頼性の低下を回避することが可能となる。
(I)
上記実施形態のスピンドルモータ1では、スリーブ32の内周面にラジアル動圧発生溝41が形成され、スラスト板33にスラスト動圧発生溝43が形成されている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
That is, the maximum volume of air bubbles generated inside the bearing (
As a result, even if bubbles generated inside the bearing (
(I)
In the
例えば、ラジアル動圧発生溝は、シャフトの外周面に形成されてもよいし、また、スラスト動圧発生溝は、シャフトにおいてスラスト板と対向する面に形成されていてもよい。また、上記で述べた一方に形成するだけでなく、両方に形成してもよい。また、ラジアル動圧発生溝は1組であってもよい。
(J)
上記実施形態のスピンドルモータ1では、ロータマグネット12の外周側にステータ22を対向配置した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ロータマグネットの内周側にステータを対向配置した、いわゆる、アウターロータタイプのスピンドルモータでも良い。また、リング状磁石と空芯コイルとを軸方向に対向配置した、いわゆる、フラットモータでも良い。
For example, the radial dynamic pressure generating groove may be formed on the outer peripheral surface of the shaft, and the thrust dynamic pressure generating groove may be formed on the surface of the shaft facing the thrust plate. Moreover, you may form not only in one mentioned above but in both. The radial dynamic pressure generating groove may be one set.
(J)
In the
(K)
上記実施形態では、本発明をスピンドルモータ1に対して適用した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図11に示すように、上記構成を有するスピンドルモータ1を搭載しており、記録ヘッド60aによって記録ディスク5に記録された情報を再生したり、記録ディスク5に対して情報を記録したりする記録再生装置60に対して本発明を適用することもできる。
これにより、大きな振動が想定される状況で使用される場合であっても、耐振動性を確保し騒音の発生を抑えることができる小型・薄型化に対応可能な記録再生装置を得ることができる。
(K)
In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to the
For example, as shown in FIG. 11, the
As a result, it is possible to obtain a recording / reproducing apparatus that can be reduced in size and thickness and can ensure vibration resistance and suppress the generation of noise even when used in a situation where large vibrations are assumed. .
本発明によれば、衝撃や振動を受けた場合においても軸受内部に負圧が発生して潤滑流体内における気泡が発生、拡大することを防止することで、スピンドルモータの耐久性や信頼性を向上させることができるため、例えば、ディスク駆動装置、リール駆動装置、キャプスタン駆動装置、ドラム駆動装置等へ広く適用可能である。 According to the present invention, the durability and reliability of the spindle motor can be improved by preventing negative pressure from being generated inside the bearing even when subjected to impact or vibration, and generating and expanding bubbles in the lubricating fluid. For example, it can be widely applied to a disk drive device, a reel drive device, a capstan drive device, a drum drive device, and the like.
1 スピンドルモータ
5 記録ディスク(記録媒体)
10 回転部材
11 ハブ
11a ディスク載置部
12 ロータマグネット
20 静止部材
21 ベース
21a 第1ベース部
21b 第2ベース部
22 ステータ
30 流体軸受装置
31 シャフト
31a 本体部
31b 異径部
31c 凸部
31d 肩部
32 スリーブ
32a スリーブ本体部
32aa 突出部
32ab 段差面
32b スリーブキャップ
32c 連通孔
32d 軸受穴(挿通孔)
32f スリーブ当接部
32g オイル溜まり部
32h シャフト係合部
33 スラスト板
34 オイル(潤滑流体)
36 テーパシール部(開口部)
38 オイル溜まり
39 スリット(溝部)
41 ラジアル動圧発生溝(動圧発生溝)
42 ラジアル軸受部(軸受部)
43 スラスト動圧発生溝
44 スラスト軸受部
60 記録再生装置
60a 記録ヘッド
130 流体軸受装置
131 シャフト
131a 本体部
131b スラストフランジ(異径部,フランジ部)
132 スリーブ
132a スリーブ本体部
132b 凹部
132c 連通孔
134 オイル(潤滑流体)
136 テーパシール部(開口部)
139 溝(溝部)
141 ラジアル動圧発生溝(動圧発生溝)
142 ラジアル軸受部(軸受部)
230 流体軸受装置
231 シャフト
231b フランジ部
231c スリット
232a スリーブ
232b スリーブキャップ
232c 連通孔
A 隙間(第2の隙間)
B 隙間(第1の隙間)
E 深さ(深さ)
F 隙間(最大隙間)
1
DESCRIPTION OF
32f
36 Taper seal (opening)
38
41 Radial dynamic pressure generating groove (Dynamic pressure generating groove)
42 Radial bearing (bearing)
43 Thrust dynamic
132 Sleeve 132a
136 Taper seal (opening)
139 Groove (groove)
141 Radial dynamic pressure generating groove (Dynamic pressure generating groove)
142 Radial bearing (bearing)
230
B gap (first gap)
E Depth (depth)
F clearance (maximum clearance)
Claims (10)
前記スリーブの前記挿通孔内に前記スリーブに対して相対回転可能な状態で配置されており、本体部と前記本体部と半径が異なる異径部とを有しているシャフトと、
前記スリーブと前記シャフトとの間に形成される隙間に充填される潤滑流体と、
前記スリーブの内周面および前記シャフトの本体部における外周面の少なくとも一方に形成された動圧発生溝を有しており、前記潤滑流体を介して前記スリーブと前記シャフトとを相対回転自在に支持する軸受部と、
前記スリーブに対して前記シャフトの軸方向における一方の端部側に固定されたスラスト板と、
前記異径部の外周面と前記スリーブの内周面とによって形成されており、前記シャフトの軸方向における他方の端部側が大気に面している開口部と、
前記スリーブおよび前記シャフトの少なくとも一方に前記シャフトの半径方向に沿って形成されており、前記開口部と前記軸受部とを連通している溝部と、
を備えている流体軸受装置。 A sleeve having an insertion hole;
A shaft which is disposed in the insertion hole of the sleeve so as to be relatively rotatable with respect to the sleeve, and has a main body portion and a different diameter portion having a different radius from the main body portion;
A lubricating fluid filled in a gap formed between the sleeve and the shaft;
It has a dynamic pressure generating groove formed on at least one of the inner peripheral surface of the sleeve and the outer peripheral surface of the main body portion of the shaft, and supports the sleeve and the shaft so as to be relatively rotatable via the lubricating fluid. Bearings to
A thrust plate fixed to one end side in the axial direction of the shaft with respect to the sleeve;
An opening formed by the outer peripheral surface of the different diameter portion and the inner peripheral surface of the sleeve, the other end side in the axial direction of the shaft facing the atmosphere,
A groove formed in at least one of the sleeve and the shaft along a radial direction of the shaft, and communicating the opening and the bearing;
A hydrodynamic bearing device.
請求項1に記載の流体軸受装置。 The sleeve has a sleeve main body portion disposed on the outer peripheral side of the main body portion of the shaft, and a sleeve cap disposed on the outer peripheral side of the different diameter portion of the shaft.
The hydrodynamic bearing device according to claim 1.
請求項1または2に記載の流体軸受装置。 The different diameter portion is formed by a flange portion projecting annularly in the radial direction of the shaft.
The hydrodynamic bearing device according to claim 1.
請求項1から3のいずれか1項に記載の流体軸受装置。 The groove portions are provided at equal intervals along the circumferential direction.
The hydrodynamic bearing device according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から4のいずれか1項に記載の流体軸受装置。 The total cross-sectional area of the groove portion by a plane along the circumferential direction of the shaft includes the groove cross-sectional area of the dynamic pressure generating groove by a plane orthogonal to the axial direction of the shaft. Greater than the total cross-sectional area of
The hydrodynamic bearing device according to any one of claims 1 to 4.
請求項1から5のいずれか1項に記載の流体軸受装置。
B+E>A ・・・・・(1) A first shoulder in the axial direction of the shaft of the sleeve and the sleeve that is a surface substantially parallel to the radial direction of the shaft that connects the outer peripheral surfaces of the main body portion and the different diameter portion of the shaft. The relationship between the gap (B), the depth (E) in the groove, and the second gap (A) in the radial direction of the shaft formed between the shaft and the sleeve in the bearing is as follows. Satisfying equation (1),
The hydrodynamic bearing device according to any one of claims 1 to 5.
B + E> A (1)
前記シャフトの軸方向における前記潤滑流体溜まり部と前記スリーブ本体との距離(D)、前記シャフトの軸方向における前記シャフト係合部と前記スリーブ本体との距離(C)、前記溝部における深さ(E)、前記開口部における最大隙間(F)の関係は、以下の関係式(2),(3)を満たす、
請求項2に記載の流体軸受装置。
E<D−C ・・・・・(2)
E<F ・・・・・(3) The sleeve cap includes a sleeve abutting portion that abuts on an outer peripheral side end portion of the sleeve main body portion, a lubricating fluid reservoir portion recessed in the axial direction of the shaft, and the main body portion and the different diameter portion of the shaft. A shaft engaging portion that engages with a shoulder that is a surface substantially parallel to the radial direction of the shaft connecting the outer peripheral surface, and is formed in order from the outer peripheral side,
The distance (D) between the lubricating fluid reservoir and the sleeve main body in the axial direction of the shaft, the distance (C) between the shaft engaging portion and the sleeve main body in the axial direction of the shaft, and the depth ( E), the relationship of the maximum gap (F) in the opening satisfies the following relational expressions (2) and (3):
The hydrodynamic bearing device according to claim 2.
E <D-C (2)
E <F (3)
請求項1から7のいずれか1項に記載の流体軸受装置。 The lubricating fluid is filled so that a gap corresponding to the maximum volume of bubbles generated in the bearing portion is secured in the opening.
The hydrodynamic bearing device according to claim 1.
ベースと、
前記ベースに固定されるステータと、
前記ステータに対向して配置され、前記ステータとともに磁気回路を構成するロータマグネットと、
前記ロータマグネットを固定するハブと、を備えているスピンドルモータ。 The hydrodynamic bearing device according to any one of claims 1 to 8,
Base and
A stator fixed to the base;
A rotor magnet that is disposed opposite to the stator and forms a magnetic circuit with the stator;
A spindle motor comprising a hub for fixing the rotor magnet.
前記ハブに固定された、情報を記録できる記録媒体の所要の位置に情報を書き込みまたは読み出しするための情報アクセス手段と、を備えている記録再生装置。
A spindle motor according to claim 9;
A recording / reproducing apparatus comprising: information access means for writing information to or reading information from a required position of a recording medium that can record information fixed to the hub.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2007020689A JP2008185179A (en) | 2007-01-31 | 2007-01-31 | Fluid bearing device, spindle motor equipped with it, and recording and reproducing device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009036254A (en) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Ntn Corp | Assembling method of fluid bearing device |
KR101516044B1 (en) * | 2011-07-26 | 2015-05-04 | 삼성전기주식회사 | Sindle Motor |
-
2007
- 2007-01-31 JP JP2007020689A patent/JP2008185179A/en active Pending
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JP2009036254A (en) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Ntn Corp | Assembling method of fluid bearing device |
KR101516044B1 (en) * | 2011-07-26 | 2015-05-04 | 삼성전기주식회사 | Sindle Motor |
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