JP2800278B2 - 動圧軸受装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁気ディスク，光磁気ディスク光ディスク
等の駆動装置やVTR（ビデオテープレコーダ）,LBP（レ
ーザビームプリンタ）,DAT（デジタルオーディオテープ
レコーダ）等に使用する動圧軸受装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の動圧軸受装置としては、例えば第３図
に示すようなものがある。この従来技術は、磁気ディス
クＤの回転駆動装置における動圧軸受装置で、固定部材
であるハウジング１は中心部に円筒状スリーブ1Aを有
し、そのスリーブ1Aの軸心に円筒状孔２を有している。
この円筒状孔２の内径面にはラジアル軸受面４が設けら
れている。上記円筒状孔２に軸５が嵌合され、この軸５
の外径面には前記ラジアル軸受面４に対向するラジアル
受面６が設けられている。そして、これらラジアル軸受
面４とラジアル受面６との少なくとも一方に動圧発生用
の溝７が形成され、ラジアル軸受Ｒが構成されている。

又、上記円筒状孔２の一端にころ８が圧入固着されて
おり、そのころ８の上端面には平面状のスラスト軸受面
９が設けられている。このスラスト軸受面９に対向する
軸５の下端面には、スラスト受面10が設けられている。
そして、これらスラスト軸受面９とスラスト受面10との
少なくとも一方に動圧発生用の溝11が形成され、スラス
ト軸受Ｓが構成されている。

ハウジング１の円筒状スリーブ1Aの外径面にはモータ
ステータ12が取付けられ、軸５の上端部に一体的に固着
されたハブ（回転体）13の内径面には、前記モータステ
ータ12と対向させて、モータロータ14が取付けられてい
る。ラジアル軸受Ｒの軸受すきま15、及びスラスト軸受
Ｓの軸受すきま16には、潤滑油又はグリースが潤滑剤と
して充填されている。

モータステータ12に通電すると、モータロータ14がハ
ブ13及び軸５と共に一体回転する。この回転に伴う動圧
発生用の溝7,11のポンピング作用で、各軸受すきま15,1
6内の潤滑剤の圧力が高くなることによって、軸５は非
接触を保って半径方向及び垂直方向に支持される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ラジアル軸受Ｒとスラスト軸受Ｓとに潤滑剤を使用す
る上記従来の動圧軸受装置にあっては、軸５の回転に伴
うオイルミストの外部への飛散で磁気ディスクＤが汚染
される事態を極力防止する必要がある。しかし、オイル
ミストの外部飛散を完全に遮断することは非常に困難で
ある。結局、全体を気体潤滑とすれば、オイルミストに
よる汚染の問題は解消されるが、その場合は気体の粘度
がオイル等に比し極めて小さい関係で、軸受にかかる荷
重が小さい範囲とか、軸受が大型化しても良い場合とか
に限られてしまう。すなち従来、比較的荷重が大きい範
囲で使用できるコンパクトな動圧軸受装置を、オイルミ
ストによる汚染のおそれなく実現することはできないと
いう問題点があった。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たものであり、その目的とするところは、負荷容量が大
きく且つコンパクトで、オイルミストによる汚染も生じ
ない動圧軸受装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明
は、固定部材は外径面に設けた円筒状のラジアル軸受面
とラジアル軸受面より半径方向内方に間隔を隔てて設け
たスラスト軸受面とを有し、前記固定部材に嵌合する回
転部材はラジアル軸受面にラジアル軸受すきまを介して
対向するラジアル受面とスラスト軸受面スラスト軸受す
きまを介して対向するスラスト受面とを有し、前記ラジ
アル軸受面とラジアル受面との少なくとも一方にラジア
ル軸受用の動圧発生用の溝を設け、前記スタスト軸受面
とスラスト受面との少なくとも一方にスラスト軸受用の
動圧発生用の溝を設け、前記ラジアル軸受すきまに気体
が存在し、前記スラスト軸受すきまに潤滑剤が存在する
動圧軸受装置であって、駆動用モータをラジアル気体軸
受の半径方向内方に配設したことを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、上記請求項１に係る発
明である動圧軸受装置において、前記駆動用モータがイ
ンナーロータタイプの周対向モータであることを特徴と
する。

そして、請求項３に係る発明は、上記請求項１又は請
求項２に係る発明である動圧軸受装置において、前記ス
ラスト軸受部の潤滑剤が導電性流体であることを特徴と
する。

〔作用〕

単位負荷容量は小さいが環境汚染物を発生するおそれ
のない気体潤滑方式の動圧発生用の溝を有するラジアル
軸受を、円筒状の固定部材の直径の大きな外径側に設け
たため、十分な負荷容量とすることができる。また、固
定部材を構成する軸の直径を大きくできるため、片持ち
軸であっても軸の曲げ方向の固有振動数を高くでき、高
速回転が可能である。しかも、駆動モータをラジアル軸
受の半径方向内方に配置せしめることで、当該駆動モー
タのラジアル軸受外方への突出を防ぐことができるか
ら、装置全体が非常にコンパクトになる。

また、有単位負荷容量が大きくコンパクトにできる潤
滑剤潤滑方式の動圧発生用の溝を有するスラスト軸受
を、その固定部材の中心部に設けたことも、コンパクト
化に役立つ。

且つ、回転部材の回転でスラスト軸受に発生するオイ
ルミストは、ラジアル軸受の圧力気体が外部飛散を効果
的に阻止する。

駆動用モータをインナーロータタイプの周対向モータ
にすると、アウタロータの場合よりもモータロータの慣
性が小さくなり、よってモータの起動時間が短い。

スラスト軸受部の潤滑剤を導電性流体にすると、アー
ス作用により装置内への静電気の蓄積がなくなり、磁気
ディスクへの悪影響が防止される。

かくして、コンパクト化，高負荷，無汚染，高速化に
加えて、更に起動時間の短縮化，静電気除去等の多角的
な作用が得られる。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１実施例の縦断面図、第２図はそ
のスラスト軸受面の平面図である。この実施例は、本発
明の動圧軸受装置を磁気ディスク駆動装置（HDD）に適
用したものである。先ず構成を説明すると、基台20の中
心部にに軸60が立設固定されると共に、その軸60の外側
に半径方向の間隔を介して外側のスリーブ64が円筒状に
突設され、それら基台20と軸60と外側スリーブ64とで固
定部材を構成している。そして、軸60を囲んで円筒状の
内側のスリーブ61が回転自在に配設されると共に、その
スリーブ61の外側には伏せたカップ状のハブ28が一体回
転可能に固着され、それらハブ28と内側のスリーブ61と
で回転部材を構成している。

固定部材である大径の外側スリーブ64の外径面には、
その軸方向に離れた二箇所に、円筒状のラジアル軸受面
22が形成されている。又このラジアル軸受面22より半径
方向内方に間隔を隔てた位置にある軸60の上端面はスラ
スト軸受面25とされ、そこには第２図に示すようなスパ
イラル状の動圧発生用の溝26が形成されている。

一方、回転部材であるハブ28の内径面は、ラジアル軸
受面22にラジアル軸受すきま31を介して対向するラジア
ル受面32とされ、このラジアル受面32にヘリングボーン
状の動圧発生用の溝33が設けられている。このラジアル
受面32とラジアル軸受面22とで動圧形ラジアル軸受Ｒが
構成されている。そのラジアル軸受すきま31には気体
（この場合は空気）が存在し、気体潤滑される。また、
内側のスリーブ61の前記軸60の上端面に向き合う底面
は、前記スラスト軸受面25にスラスト軸受すきま35を介
して対向するスラスト受面36とされ、スラスト軸受面25
とスラスト受面36とで動圧形スラスト軸受Ｓが構成され
ている。この動圧形スラスト軸受Ｓは潤滑剤潤滑であ
り、潤滑油又はグリースを用いることができるが、カー
ボンや金属等の導電体の微粒子を含有する導電性潤滑剤
を用いることもできる。

ここに、上記ラジアル軸受すきま31のすきま寸法δr₁
は、軸60と内側スリーブ61の内径面とのすきま寸法δr₂
より小さくされており、ハブ内径面であるラジアル受面
32は軸60に干渉されることなく外側スリーブ64の外径面
であるラジアル軸受面22に案内される。

内側スリーブ61の外径面61Aに円筒状のモータロータ6
2が取付けられている。このモータロータ62の外側に周
対向に配置されたモータステータ63は、基台20に上向き
円筒状に突設されている外側スリーブ64の内周面64Aに
固定されている。すなわち、このHDD装置の駆動用モー
タは、前記モータロータ62及びモータステータ63を備え
たいわゆるインナーロータタイプの周対向モータとして
構成されている。

上記のように構成した動圧軸受装置のハブ28の外径面
には、１ないし複数枚の磁気ディスクＤが装着されてい
る。

次に作用を説明する。

モータステータ63のコイルに通電すると、モータロー
タ62に回転力が発生する。これにより、回転部材である
ハブ28が磁気ディスクＤと一体に回転する。この回転
で、ハブ28の内径面であるラジアル受面32に形成された
ヘリングボーン状の動圧発生用の溝33に動圧が発生す
る。そのため、ラジアル軸受すきま31内の空気の圧力
で、ハブ28は固定部材である軸60に対し非接触を保って
半径方向に支持される。

この場合のラジアル軸受Ｒを構成するハブ28の内径は
大径であり、軸受有効径が大きい。したがって気体潤滑
であるにもかかわらず、十分なラジアル負荷容量が得ら
れている。

また磁気ディスク駆動装置にあっては、磁気ディスク
Ｄが取付けられるハブ28の外径面と、ラジアル軸受Ｒを
構成するハブ28の内径面との同軸度を高い精度で確保す
る必要があるが、その点についても、ハブ28の内外面で
あるから容易に精度良く加工することができ、回転数成
分の振れを小さくすることができるとともに、傾きも小
さく抑えることができるという効果が得られている。

スラスト軸受Ｓにあっては、ハブ28の回転と同時に、
スラスト軸受面25に形成されたスパイラル状の動圧発生
用の溝26により動圧が発生する。そのため、ハブ28はス
ラスト軸受すきま35内の潤滑剤の圧力で軸方向に浮上
し、軸60に対し非接触を保って支持される。

この場合、スラスト軸受Ｓの方は潤滑油又はグリース
を用いた潤滑とされているため、コンパクトでも大きな
アキシャル負荷容量が得られている。また、潤滑剤とし
て導電性潤滑剤を用いた場合には、アース効果を付与す
ることも可能である。

又、従来のスラスト軸受Ｓでは、潤滑剤のオイルミス
トが発生することは避けられず、これが軸60のすきまを
経てラジアル軸受すきま31を通過しハブ28の外部に放出
されると、磁気ディスクＤが汚染されることになるが、
しかしこの実施例ではラジアル軸受Ｒを気体潤滑とした
ため、ラジアル軸受すきま31内でハブ28の回転に伴い圧
力を高められた気体が、オイルミストをハブ28内に閉じ
込めてしまう。それゆえ、磁気ディスクＤ及びハブ28の
外部は清浄度が確保できる。

更に、この実施例は、駆動モータをラジアル軸受Ｒの
内側に入れたために、一層コンパクトな装置が得られる
利点がある。また、モータがインナーロータタイプの周
対向モータのため、モータロータの慣性が小さく、モー
タの起動時間は短い。なお、軸60を回転側のハブ28に固
定した軸回転構造とし、その軸60の外径面にモータロー
タ62を固定する構成にしてもよい。その場合は、内側ス
リーブ61は不要となって部品点数が１点減るとともに、
モータロータの内径寸法及び外径寸法を小さくできるの
で、回転体全体の慣性を小さくできる。また、モータス
テータの体積を大きくできるため、モータ駆動力を大き
くすることができる。その結果、更に起動時間が短くな
るという利点がある。

なお、上記実施例において、ラジアル軸受Ｒの動圧発
生用の溝33の溝パターンは、くの字形ヘリングボーン溝
とした。しかしその他、ハの字形ヘリングボーン溝でも
よく、更にスパイラル溝でもよい。

又、上記動圧発生用の溝33は、軸方向に間隔をおいて
２列に形成したが、１列でもよい。

又、ラジアル軸受用の動圧発生用の溝33は、ラジアル
軸受面22とラジアル受面32とのどちらに設けてもよく、
或いは双方に設けてもよい。同様に、スラスト軸受用の
動圧発生用の溝26は、スラスト軸受面25とスラスト受面
36とのどちらに設けてもよく、或いは双方に設けてもよ
い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、
単位負荷容量は小さいが環境汚染物を発生するおそれの
ない気体潤滑方式の動圧発生用の溝を有するラジアル軸
受を、直径の大きな円筒状の固定部材の外径側に設ける
とともに、単位負荷容量が大きくコンパクトにできる潤
滑剤潤滑方式の動圧発生用の溝を有するスラスト軸受
を、その固定部材の中心部に設けたため、ラジアル軸
受，スラスト軸受の両者とも十分な負荷容量を有し且つ
潤滑剤の外部飛散も効果的に阻止することが可能とな
り、また固定軸の直径を大きくできるため、片持ち側で
あっても軸の曲げ方向の固有振動数を高めることが可能
で高速回転が可能となり、更には駆動用モータをラジア
ル気体軸受の半径方向内方に配設したため、当該ラジア
ル気体軸受の外方にモータが突出せずよりコンパクトな
装置が可能となり、かくして高負荷，無汚染、高速で且
つコンパクトな動圧軸受装置が得られるという効果を奏
する。

また、請求項２に係る発明によれば、駆動用モータを
インナロータタイプの周対向モータとしたため、モータ
ロータの慣性が小さくて済み、その結果、上記の効果に
加えて更に、モータの起動時間が短縮できるという効果
が得られる。

さらに、請求項３に係る発明によれば、スラスト軸受
の潤滑剤を導電性流体としたため、アース効果を付与す
ることができ、磁気ディスク等に及ぼす静電気の影響を
防止することができるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の縦断面図、第２図はその
スラスト軸受面の平面図、第３図は従来の動圧軸受装置
の縦断面図である。 60,64は固定部材、22はラジアル軸受面、25はスラスト
軸受面、26は動圧発生用の溝、28は回転部材、31はラジ
アル軸受すきま、32はラジアル受面、33は動圧発生用の
溝、35はスラスト軸受すきま、36はスラスト受面、62は
駆動用モータのロータ、63は駆動用モータのステータ。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定部材は外径面に設けた円筒状のラジア
   ル軸受面とラジアル軸受面より半径方向内方に間隔を隔
   てて設けたスラスト軸受面とを有し、前記固定部材に嵌
   合する回転部材はラジアル軸受面にラジアル軸受すきま
   を介して対向するラジアル受面とスラスト軸受面にスラ
   スト軸受すきまを介して対向するスラスト受面とを有
   し、前記ラジアル軸受面とラジアル受面との少なくとも
   一方にラジアル軸受用の動圧発生用の溝を設け、前記ス
   ラスト軸受面とスラスト受面との少なくとも一方にスラ
   スト軸受用の動圧発生用の溝を設け、前記ラジアル軸受
   すきまに気体が存在し、前記スラスト軸受すきまに潤滑
   剤が存在する動圧軸受装置であって、駆動用モータをラ
   ジアル気体軸受の半径方向内方に配設したことを特徴と
   する動圧軸受装置。
2. 【請求項２】前記駆動用モータがインナーロータタイプ
   の周対向モータであることを特徴とする請求項１記載の
   動圧軸受装置。
3. 【請求項３】前記スラスト軸受部の潤滑剤が導電性流体
   であることを特徴とする請求項１または２記載の動圧軸
   受装置。