JP2728202B2 - 半球型流体ベアリング - Google Patents

半球型流体ベアリング

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    • F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/60—Thickness, e.g. thickness of coatings

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はベアリングに係り、
特に、半球型流体ベアリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に流体ベアリングは高速回転を要
する所に利用される。通常の接触式ベアリングであるボ
ールベアリングやローラーベアリング等は高速回転時、
振動及び騒音が発生し、回転が不安定である。これに対
し、流体ベアリングは高速で非接触式で回転するので振
動がほどんどなく、安定した回転を期待しうる。従っ
て、流体ベアリングは高速回転が要求されるハードディ
スクドライブのスピンドルモーターやレーザープリンタ
またはレーザースキャナに使用される回転多面鏡の駆動
モーター等に利用されうる。
【０００３】図１は流体ベアリングの一つである従来の
半球型流体ベアリングを示した断面図である。図１に示
されるように、従来の半球型流体ベアリングは、例え
ば、モーターの軸１０に相互対面するように固定され、
外周面が球形の上部内輪１２０及び下部内輪１３０と、
ベアリングハウジング１４０内に固定される外輪１５０
と、上部内輪１２０及び下部内輪１３０を軸から離脱し
ないように圧搾させるリング１６０と、上部内輪１２０
と下部内輪１３０の間に位置して、上、下部内輪１２
０、１３０と外輪１５０の間のクリアランスを維持させ
るためのスペーサ１７０を含む。
【０００４】外輪１５０は上部内輪１２０及び下部内輪
１３０が回転されうるように支持する。上、下部内輪１
２０、１３０と外輪１５０の間には潤滑油が介されてい
るので上、下部内輪１２０、１３０は外輪１５０と流体
摩擦によって接触しない状態で回転されうる。従って、
半球型流体ベアリングを使用するモーターは高速回転で
振動が発生せず安定した回転力を得ることが出来る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、モーター等に
設置された半球型流体ベアリングはモーターの起動及び
停止時に、上、下部内輪１２０、１３０と外輪１５０が
接触して、その接触面が磨耗する問題点がある。即ち、
臨界速度以下では上、下部内輪１２０、１３０と外輪１
５０の間で固体摩擦が起こって磨耗が促進され、その結
果、半球型流体ベアリングの寿命が短縮される。
【０００６】本発明の目的は、固体摩擦によって発生す
る磨耗を効果的に減少させうる半球型流体ベアリングを
提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による半球型流体ベアリングは外周潤滑面が球
形で回転する軸に互いに対面するように固定される一対
の内輪と、前記内輪の潤滑面に対応する潤滑面を有し、
前記内輪の回転を支持する外輪とを具備する半球型流体
ベアリングにおいて、前記内輪及び外輪のうちの何れか
一つの潤滑面にチタンまたはセラミックよりなる第１コ
ーティング膜を形成したことを特徴とする。そして、前
記外輪はセラミック材料よりなることが望ましい。そし
て、前記第１コーティング膜上にDLCよりなる第２コー
ティング膜がさらに形成されることと、前記第２コーテ
ィング膜に所定の溝が形成されることと、前記溝は第１
コーティング膜まで延長されることと、前記第１コーテ
ィング膜の厚さが５μm〜２０μmであることと、前記第
２コーティング膜の厚さが５μm〜１０μmであることを
特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な一実施形態
について添付図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】図２及び図３を参照すれば、本発明の一実
施形態による半球型流体ベアリングは外周面が球形で、
例えば、モーターの軸１０に相互対面するように固定さ
れた上部内輪２０及び下部内輪３０と、ベアリングハウ
ジング４０内に固定されて上部内輪２０及び下部内輪３
０が回転されうるように支持する外輪５０と、上部内輪
２０及び下部内輪３０を軸１０から離脱しないように圧
搾するリング６０と、上部内輪２０と下部内輪３０の間
に設置されて、上、下部内輪２０、３０と外輪５０の間
のクリアランスを維持するためのスペーサ７０とを含ん
で構成されている。ここで、リング６０は軸１０と圧力
ばめまたはねじ構造で結合されうる。
【００１０】高炭素鋼またはWCoを主成分にして作られ
たところの上、下部内輪２０、３０には、５μm〜２０
μmの厚さのチタン膜２１がコーティングされている。
同様に、高炭素鋼またはWCoを主成分にする外輪５０の
潤滑面には５μm〜２０μmの厚さのチタン膜５１がコー
ティングされている。前記チタンコーティング膜２１、
５１の代りにセラミック、例えば、Ａｌ2Ｏ3よりなるコ
ーティング膜を形成してもよい。そして、上、下部内輪
２０、３０と外輪５０はセラミック材質で形成してもよ
い。前記のコーティング膜はモーターの起動または停止
時、即ち、臨界速度以下で上、下部内輪２０、３０と外
輪５０の間の固体摩擦によって上、下部内輪２０、３０
と外輪５０が磨耗することを緩和させる役割をする。
【００１１】一方、固体摩擦による磨耗をさらに減少さ
せるために、上、下部内輪２０、３０にコーティングさ
れたチタンコーティング膜２１の上に厚さ５μm〜１０
μmのDLC（Diamond Like Carbon）膜２２がコーティン
グされている。前記DLCコーティング膜２２はチタンコ
ーティング膜２１との線膨張係数が類似して剥離問題や
クリアランスの変化の問題を起こさないたけではなく、
チタンコーティング膜２１より磨耗に強いので固体摩擦
の影響をさらに効果的に減少させうる。
【００１２】前記DLCコーティング膜２２には溝２３が
形成されている。溝２３は必要ならDLCコーティング膜
２２の厚さによってDLCコーティング膜２２を通してチ
タンコーティング膜２１まで延長されうる。この溝２３
は上、下部内輪２０、３０が回転される時オイルまたは
空気圧を発生させ、上、下部内輪２０、３０を外輪５０
から浮上させる機能を果たす。さらに、前記DLCコーテ
ィング膜２２と溝２３は外輪５０に形成するようにして
もよい。
【００１３】以下、前記のような半球型流体ベアリング
の製造方法の一実施形態を詳しく説明する。
【００１４】高炭素鋼またはWCoを主成分にして作られ
たところの上、下部内輪２０、３０を真球度が０.１５
μm〜０.２５μmになるようにラッピングし、その周面
に５μm〜２０μmの厚さのチタン膜をコーティングす
る。そして、チタンコーティング膜の上に５μm〜１０
μmの厚さのDLC膜をコーティングする。
【００１５】チタン膜をコーティングする時にはチタン
イオンビームを照射する方法またはチタンガスを蒸着す
る方法が使用されうる。このような方法を利用してチタ
ン膜の代りにセラミック膜をコーティングすることもで
きる。
【００１６】同じ方法で、外輪５０の潤滑面にも５μm
〜２０μmの厚さのチタンまたはセラミック膜がコーテ
ィングされる。
【００１７】次に、DLCコーティング膜２２には溝２３
が形成される。溝２３の形成は溝を形成する部分を化学
的に腐蝕する方法または電気放電加工（Electric Disch
argemachining）方法によって行うことができる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による半球
型流体ベアリングによれば、内輪と外輪の間の固体摩擦
による磨耗を効果的に防止することができ、従来のベア
リングが１０万回〜２０万回の停止、起動の耐久性を有
することに比べて約５０万回の停止、起動の耐久性を有
する長所がある。
【００１９】
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の半球型流体ベアリングを示した断面図で
ある。
【図２】本発明の一実施形態による半球型流体ベアリン
グを示した断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
１０ 軸 ２０,３０ 内輪 ２１ チタンコーティング膜 ２２ DLCコーティング膜 ４０ ベアリングハウジング ５０ 外輪 ６０ リング ７０ スペーサ

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外周潤滑面が球形で回転する軸に互いに
    対面するように固定される一対の内輪と、前記内輪の潤
    滑面に対応する潤滑面を有し、前記内輪の回転を支持す
    る外輪とを具備する半球型流体ベアリングにおいて、 前記内輪及び外輪のうちの何れか一つの潤滑面にチタン
    またはセラミックよりなる第１コーティング膜を形成し
    たことを特徴とする半球型流体ベアリング。
  2. 【請求項２】 前記外輪はセラミック材料よりなること
    を特徴とする請求項１記載の半球型流体ベアリング。
  3. 【請求項３】 前記第１コーティング膜上にDLCよりな
    る第２コーティング膜をさらに形成したことを特徴とす
    る請求項１記載の半球型流体ベアリング。
  4. 【請求項４】 前記第２コーティング膜に所定の溝を形
    成したことを特徴とする請求項３記載の半球型流体ベア
    リング。
  5. 【請求項５】 前記溝は第１コーティング膜まで延長さ
    れていることを特徴とする請求項４記載の半球型流体ベ
    アリング。
  6. 【請求項６】 前記第１コーティング膜の厚さが５μm
    〜２０μmであることを特徴とする請求項１記載の半球
    型流体ベアリング。
  7. 【請求項７】 前記第２コーティング膜の厚さが５μm
    〜１０μmであることを特徴とする請求項３記載の半球
    型流体ベアリング。
  8. 【請求項８】 前記第２コーティング膜の厚さが５μm
    〜１０μmであることを特徴とする請求項４記載の半球
    型流体ベアリング。
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