JP2534522B2 - 回転ドラム装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転ドラム装置、特にビデオテープレコー
ダもしくはデジタルオーディオテープレコーダ用等の回
転ドラムユニットに用いられる、動圧形流体軸受を備え
た回転ドラム装置の構造に関するものである。

〔従来の技術〕

最近、この種のVTR（ビデオテープレコーダ）やDAT
（デジタルオーディオテープレコーダ）等の装置は、急
速に小形，薄形化の方向に進みつつあり、これに伴っ
て、回転ドラムユニットも小形，薄形化されてきた。こ
のため、回転ドラムの軸受も、玉軸受から動圧形流体軸
受が採用されるようになってきた。

第５図に、従来の動圧形流体軸受を用いたこの種の回
転ドラムユニットの一例の縦断面図を示す。

図において、１は下ドラム、２は、下ドラム１の中心
に固設された中心軸、３は、中心軸２と同軸心的に下ド
ラム１に固定されたロータリトランスのステータ、４
は、モータコイルで、下ドラム１に固設されたヨーク4a
に固定されている。５は、中心軸２上に、下ドラム１の
固設端の反対端部に同軸心的に固定された円板状のスラ
スト受台、６は、中心軸２に対して回転可能に嵌合して
いるスリーブで、中心軸２との嵌合すき間には潤滑用流
体が満たされ、スリーブ６もしくは中心軸２のいずれか
一方には、動圧発生用みぞが刻設されている（図示せ
ず）。

７は、スリーブ６に同軸心的に固設された上ドラム、
８は、スリーブ６に同軸心的に固設されて、前記ステー
タ３との対向位置に配設されたロータリトランスのロー
タ、９は、スリーブ６に同軸心的に固設されたマグネッ
トヨーク9aに固定されたモータマグネットである。

10は、スラスト受台５の対向位置にスリーブ６に固設
されたスラスト板で、スラスト受台５との間には潤滑流
体が満たされ、かつ、スラスト受台5,スラスト板10のい
ずれか一方には、動圧発生用みぞが刻設されている（図
示せず）。11は、上ドラム７に固設された回転ヘッドで
ある。

つぎに以上のような構成における動作を説明する。

いま、モータコイル４に所定の電流を流すことによ
り、モータマグネット９は回転を開始する。このとき、
中心軸２とスリーブ６のいずれか一方に刻設された動圧
発生用みぞと嵌合すき間に満たされた潤滑流体とによ
り、流体動圧が発生して、スリーブ６は、中心軸２に潤
滑流体を介して浮動的に回転支持される。

同時に、スラスト受台５とスラスト板10との間にも流
体動圧が発生し、下ドラム１から上ドラム７へ向う軸方
向に推力を発生し、モータマグネット９とヨーク4aとの
間に作用する力と釣合い、スラスト板10は、スラスト受
台５より浮上する。それに伴い、スリーブ６およびスリ
ーブ６に固定された上ドラム7,ロータリトランスのロー
タ8,モータ9,さらに回転ヘッド11は、中心軸２と完全に
非接触状態で回転している。このことにより、玉軸受を
用いた場合の回転ドラム装置より精度よく回転支持する
ことができる。また、軸受ハウジングを収容するスペー
スを設ける必要がなく、さらに、軸受スパンも短くする
ことができるので、ドラム装置の薄形化が可能である。

また、第６図は、磁性流体を用いた動圧形流体軸受を
採用した従来の回転ドラムユニットの他の従来例であ
る。図中、第５図におけると同一（相当）構成要素は、
同一符号で表わす。

12はシールマグネット、13はシールヨークである。こ
のドラムの特徴は、潤滑流体が漏れないように潤滑流体
に磁性をもたせ、シールマグネット12とシールヨーク13
とにより磁気的にシールしていることにある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、第５図に示した従来例にあっては、周
対向式のロータリトランスを用いる必要があり、スリー
ブ６とトランスのロータ８との同軸度、および下ドラム
１とトランス３との同軸度に、高い加工／組立精度が要
求され、コストの上昇につながっている。また、モータ
およびロータリトランス共に上ドラム７の下と下ドラム
１の中に収容しなければならないため、モータやトラン
スを大形化することができず、トルク不足や、トランス
のクロストークを生ずる怖れがあった。

また、第６図における従来例にあっては、上ドラム７
の中にモータを、下ドラム１の中にロータリトランスを
収容し、共にサイズ上の制約は第５図例よりは少いが、
潤滑流体が、第５図例の場合は、片側が封止され、片側
開放であるため漏れることがないが、第６図例において
は、両側開放で、作動流体が漏れてしまうため、流体に
磁性をもたせ、片側をマグネットによりシールしなけれ
ばならなかった。このため、シールマグネットやヨー
ク，磁性流体等が必要となりコスト上昇につながり、か
つ組立性も悪化するという欠点があった。

本発明は、以上のような従来例の諸問題点にかんがみ
てなされたもので、回転ドラムの内側スペースを最大限
に利用でき、かつ潤滑流体の漏れを生ずることなく、コ
ストの安い動圧形流体軸受式回転ドラム装置の提供を目
的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本発明においては、 固定ドラムに固定された中心軸と、回転ドラム側に設
けられ前記中心軸に回転可能に嵌合するスリーブとのい
ずれか一方に流体動圧発生用溝を刻設するとともに、前
記スリーブの両開放端面のいずれか一方に対し、その対
向位置に前記中心軸に固定したスラスト受台を配設し、
前記一方のスリーブ開放端面とスラスト受台の対向面と
のいずれか一方に流体動圧発生用溝を刻設した動圧形流
体軸受を備えた回転ドラム装置であって、 前記スラスト受台は、前記中心軸の端部が突出した状
態でこの中心軸に固定され、このスラスト受台の前記固
定ドラム側の端面が前記スラスト受台の対向面とされ、 前記スラスト受台の側面および前記対向面と反対側の
面を覆うように、かつ、前記中心軸に対して回転可能に
構成された流体カバーが前記スリーブに固定して配設さ
れ、 前記中心軸の突出端部の側面と、この側面に対向する
前記流体カバーの面のいずれか一方に流体動圧発生用溝
を刻設して潤滑流体の外部流出を防止するよう構成さ
れ、 さらに、前記スラスト受台の両端面を貫通する穴が、
前記中心軸近傍の位置に形成され、潤滑流体が前記スラ
スト受台の両端面および側面と前記流体カバーとで形成
された空間、および前記貫通穴を循環する、 ように構成することにより、前記目的を達成しようとす
るものである。

〔作用〕

以上のような構成により、潤滑流体の漏れを生ずるこ
となく、軸受構造が小形化され、回転ドラム装置内部ス
ペースを有効に使用することができると共に、組立性も
改善される。

〔実施例〕

以下に、本発明を実施例に基づいて説明する。第１図
に、本発明に係る回転ドラム装置の一実施例の縦断面図
を示し、前出従来例第5,6図におけると同一（相当）構
成要素は同一符号で表わす。

（構成） 第１図において、１は下ドラム、２は、下ドラム１の
中心に固設された中心軸、３は、下ドラム１に固定され
たロータリトランスのステータ、５は、中心軸２に貫通
／固定された円環状のスラスト受台である。６は、中心
軸２に回転可能に嵌合しているスリーブで、中心軸２と
の嵌合すき間には潤滑流体が満たされ、第２図に中心軸
２要部の拡大図を示すように、スリーブ６もしくは中心
軸２のいずれか一方（図例は中心軸２側）に、流体動圧
発生用みぞ16,17が刻設してある（後述）。

７は、スリーブ６に同軸心的に固設された上ドラム、
８は、ロータリトランスのステータ３との対向位置にス
リーブ６に固設されたロータリトランスのロータ、９
は、上ドラム７に固設されたヨーク9aに固定されたモー
タマグネットである。10は、スリーブ６に同軸心的に固
設されたスラスト板で、スラスト受台５との間には潤滑
流体が満たしてあり、スラスト軸受を形成している。ス
ラスト受台５とスラスト板10とのいずれか一方（図例は
スラスト受台５側）には、第３図にスラスト受台５部の
底面図を示すように、らせん状の動圧発生用みぞ19を刻
設してある。第１図における14は流体カバーで、潤滑流
体が外部へ流出しないように、上記スラスト軸受部を覆
うよう、中心軸２に対して回転可能にスリーブ６上に固
設している。20は流体の潤滑穴である。15は、中心軸２
に固定されたモータ台、4aは、モータ台15に固定された
ヨーク、４は、ヨーク4aに固設されたモータコイルであ
る。

（動作） いま、モータコイル４に所定の電流を流すと、モータ
マグネット９は回転力を生じ、モータマグネット9,上ド
ラム7,スリーブ6,スラスト板10,トランス8,ヘッド11,流
体カバー14（以下、これらを“回転体”と略称する）
は、回転を開始する。このとき、中心軸２とスリーブ６
の嵌合面のいずれか一方に刻設された動圧発生用みぞ1
6,17と嵌合すき間に満たされた潤滑流体により、流体動
圧が発生し、上記回転体は中心軸２に潤滑流体を介し
て、浮動的に回転支持される。それと同時に、スラスト
受台５とスラスト板10との間にも、らせん状の動圧発生
用みぞ19により動圧が発生し、回転体を、中心軸２に沿
って軸方向に下ドラム１側に押下げる方向に推力が働
き、回転体はスラスト受台５より浮上する。そして、回
転体は、この力とモータマグネット９とヨーク4aとの間
に作用する磁力との釣合う位置で静止して回転する。

この時、回転体と中心軸２との間にある潤滑流体は、
各動圧発生用みぞ16,17によってそれぞれのみぞパター
ンの中心へ集めようとする流れが生じ、スリーブ６の下
ドラム１側の開放端から漏れることはない。また、中心
軸２と回転体とのもう一方の開放端は、中心軸２と流体
カバー14との嵌合部であるが、この部分には、流体漏れ
防止専用の動圧発生用みぞ18が中心軸２もしくは流体カ
バー14の一方（第２図例は軸２側）に刻設してあり、こ
の開放端より外部へ流出しようとする流れを、回転によ
って生ずるみぞ18パターンの傾斜方向への流れによって
逆送して封止する。

第2A図に、この時（回転時）の潤滑流体の流れ挙動の
方向性を各矢印で示す。

以上のように構成された動圧形流体軸受を用いた本実
施例の回転ドラム装置は、従来の動圧形流体軸受を用い
た回転ドラム装置の回転精度や潤滑流体の漏れなどの性
能を低下させることなく、第５図の従来例に比して外形
サイズも不変であり、しかも、より大形のモータやロー
タリトランスをドラム中のスペースに収容することがで
きるため、ドラムの回転トルクを増大し得、また、ロー
タリトランスのクロストークの減少等により、より多く
のチャンネルを有するロータリトランスを用いることが
できる。

また、潤滑流体としても、従来の第６図例のように、
高価な磁性流体を用いることなく、効果的にシールし得
るため、従来のようなシールマグネット等が不要とな
り、コストの上昇が抑えられ、かつ、組立も容易にな
る。

（他の実施例） 第４図は、本発明による他の実施例の回転ドラム装置
の縦断面図である。この実施例は、第１図におけるモー
タおよびロータリトランスの位置を互に軸線の上下方向
に入れ替えたものである。これに伴い、モータの吸引力
の働く方向が逆になるため、スラスト板10,スラスト受
台5,流体カバー14の位置も逆にしてある。動作について
は、第１図の例の場合と同様であり、効果も同様である
ため、重複説明は省略する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の構成によれば、通常の
潤滑流体によって効果的シールが可能になり、かつ、組
立性が改善されるとともにコスト上昇を抑えることがで
き、しかも、回転ドラムの内側のスペースを最大限に利
用し得るようになる。

さらに、本発明は、固定ドラムに固定した中心軸にス
ラスト受台を固定すると共に、前記スラスト受台の両端
面を貫通する穴を、前記中心軸近傍の位置に形成し、潤
滑流体が前記スラスト受台の両端面及び側面と前記流体
カバーとで形成された空間、及び前記貫通穴を循環する
ように構成したため、スラスト軸受の動圧の状態及びシ
ールの状態を非常に良好に保つことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による回転ドラム装置の一実施例の縦
断面図、第２図は、第１図における中心軸要部拡大図、
第2A図は、第２図における潤滑流体の挙動図、第３図
は、第２図におけるスラスト受台部の底面図、第４図
は、本発明の他の実施例の回転ドラム装置の縦断面図、
第５図，第６図は、それぞれ従来の回転ドラム装置の２
例の各縦断面図である。 １……下ドラム ２……中心軸 ５……スラスト受台 ６……スリーブ ７……上ドラム 10……スラスト板 14……流体カバー 15,17……各流体動圧発生用みぞ 18,19……各流体動圧発生用みぞ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定ドラムに固定された中心軸と、回転ド
   ラム側に設けられ前記中心軸に回転可能に嵌合するスリ
   ーブとのいずれか一方に流体動圧発生用溝を刻設すると
   ともに、前記スリーブの両開放端面のいずれか一方に対
   し、その対向位置に前記中心軸に固定したスラスト受台
   を配設し、前記一方のスリーブ開放端面とスラスト受台
   の対向面とのいずれか一方に流体動圧発生用溝を刻設し
   た動圧形流体軸受を備えた回転ドラム装置であって、 前記スラスト受台は、前記中心軸の端部が突出した状態
   でこの中心軸に固定され、このスラスト受台の前記固定
   ドラム側の端面が前記スラスト受台の対向面とされ、 前記スラスト受台の側面および前記対向面と反対側の面
   を覆うように、かつ、前記中心軸に対して回転可能に構
   成された流体カバーが前記スリーブに固定して配設さ
   れ、 前記中心軸の突出端部の側面と、この側面に対向する前
   記流体カバーの面のいずれか一方に流体動圧発生用溝を
   刻設して潤滑流体の外部流出を防止するよう構成され、 さらに、前記スラスト受台の両端面を貫通する穴が、前
   記中心軸近傍の位置に形成され、潤滑流体が前記スラス
   ト受台の両端面および側面と前記流体カバーとで形成さ
   れた空間、および前記貫通穴を循環する、 ように構成されたことを特徴とする回転ドラム装置。