JP3064441B2 - 軸受構造体及びスピンドルモータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軸受構造体及びそれを
用いたスピンドルモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気ディスクや光ディスク等を回
転駆動するスピンドルモータに於て、２組又は３組のラ
ジアル型の玉軸受を、シャフトに沿って並設する構造が
広く使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近時に於ては、ラップ
トップ型パソコン等の薄型（コンパクト）化に象徴され
るように、この種のＯＡ機器等の薄型化が求められてい
る。

【０００４】ところが、上述の玉軸受は、円筒状の内輪
と外輪、及びその間に介装されるボール（球体）から成
り、その剛性、耐久性等を維持する上から、玉軸受の寸
法を小さくすることは困難であり、また、上述のように
シャフトに沿って、このような玉軸受を２組（又は３
組）を並設すると、軸方向寸法も必然的に大きくなると
いう問題があった。

【０００５】本発明はこのような問題点を解決し、回転
軸心のぶれを防止し、振動及び騒音の発生を抑制するに
必要な剛性及び耐久性を保ちつつ、コンパクト化（薄型
化）を図ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の軸受構造体は、
球体と、該球体が転動する環状溝が外周面及び軸心直交
端面に凹設された第１部材と、該第１部材を包囲して配
置されると共に上記球体が転動する環状溝が内周面及び
軸心直交平面に凹設された第２部材とを、備えてなる軸
受構造体において；前記第１部材の外周面に形成された
環状溝と前記第２部材の内周面に形成された環状溝と
は、相互に僅かだけ異なる軸心方向位置に形成されるこ
とで前記球体に対して予圧が付与され；前記第１部材の
軸心直交端面に形成された環状溝と前記第２部材の軸心
直交平面に形成された環状溝とは、相互に同心状に形成
されると共に僅かだけ異なる径を有することで前記球体
に対して予圧が付与されるように構成されたものであ
る。

【０００７】また、本発明のスピンドルモータは、球体
と、該球体が転動する環状溝が外周面及び軸心直交端面
に凹設された第１部材と、該第１部材を包囲して配置さ
れると共に上記球体が転動する環状溝が内周面及び軸心
直交平面に凹設された第２部材とをもって、構成した軸
受構造体を有し、さらに、上記第１部材と第２部材の内
のいずれか一方がロータに固設又はロータの一部を形成
し、他方がブラケットに固設又はブラケットの一部を形
成してなるスピンドルモータにおいて；前記第１部材の
外周面に形成された環状溝と前記第２部材の内周面に形
成された環状溝とは、相互に僅かだけ異なる軸心方向位
置に形成されることで前記球体に対して予圧が付与さ
れ；前記第１部材の軸心直交端面に形成された環状溝と
前記第２部材の軸心直交平面に形成された環状溝とは、
相互に同心状に形成されると共にそれぞれ僅かだけ異な
る径を有することで前記球体に対して予圧が付与される
ように構成されたものである。

【０００８】

【作用】第１部材の外周面の環状溝と、第２部材の内周
面の環状溝とが、対向すると共に、両環状溝間に複数個
の球体が転動自在に、嵌込まれる。

【０００９】また、第１部材の軸心直交端面と、第２部
材の軸心直交端面とが対向すると共に、夫々に凹設され
た環状溝が、相互に対向し、両環状溝間に複数個の球体
が転動自在に、嵌込まれる。

【００１０】このようにして、相対的に軸心廻りに回転
する第１部材と第２部材の、ラジアル方向及び軸方向の
位置が規制され、第１部材と第２部材の内の回転側の軸
心の振れ（振動）を規制する。

【００１１】また、第１部材と第２部材の対向する周面
には、一列のみの環状溝及びその中を転動する一列の球
体群が、配置されるから、軸方向寸法が著しく小さくて
済む。

【００１２】さらに、第１部材と第２部材の対向する軸
心直交端面と軸心直交平面には、環状溝及びその中を転
動する球体群が、配置されるから、スラスト力を確実に
受け得る。

【００１３】従って、第１部材と第２部材、あるいは、
これを用いたスピンドルモータのブラケットとロータ
は、同軸的相対回転における回転軸心のぶれが確実に抑
制され、コンパクト化、薄型化を実現しつつ、振動・騒
音を低減できる。

【００１４】

【実施例】以下、図示の実施例に基づき本発明を詳説す
る。

【００１５】図１と図２は、本発明の軸受構造体１を有
するスピンドルモータの夫々別の実施例を示し、磁気デ
ィスク駆動用のラジアルギャップ型モータを例示する。

【００１６】図１又は図２に於て、軸受構造体１は、回
転軸としての第１部材11と、この第１部材11を包囲する
有底円筒状の第２部材12と、両者間に介装される球体
２，３…とを、備えている。

【００１７】第１部材11は中実短円柱状であって、外周
面４に１本の環状溝５が凹設され、かつ、軸心Ｃに直交
するように形成した軸心直交端面６には他の１本の環状
溝７が凹設されている。

【００１８】断面形状において各環状溝５，７は円弧状
であり、各環状溝５，７は上記軸心Ｃを中心とする円形
上に在る。

【００１９】第２部材12は、円筒壁部８と底壁部９とか
ら成る。

【００２０】円筒壁部８の内周面10は、微小間隙をもっ
て、第１部材11の外周面４に対向し、かつ、この内周面
10に１本の環状溝13が凹設される。

【００２１】この環状溝13と前記環状溝５とが対向し
て、両者間に、一群の球体２…が、転動自在に介装され
る。

【００２２】また、底壁部９の内面に相当する軸心直交
平面14に、同心状に１本の環状溝15が凹設される。

【００２３】この軸心直交平面14と、第１部材11の軸心
直交端面６とは、微小間隙をもって対向し、かつ、環状
溝15と環状溝７とが対向する。

【００２４】両環状溝15, ７間に、他の一群の球体３…
が、転動自在に介装される。

【００２５】断面形状において各環状溝13, 15は円弧状
であり、上記軸心Ｃを中心とする円形状に在る。

【００２６】しかして、図１に示す実施例では、球体２
の接触角と球体３の接触角は同じ向きであり、球体２の
荷重方向線Ｅ、及び、球体３の荷重方向線Ｇは、いずれ
も軸心Ｃに対し底壁部９側に向かって斜めに交差してい
る。

【００２７】かつ、図１から明らかな如く、球体２…群
と球体３…群の間には、軸心Ｃと平行な方向のベクトル
の分力の大きさが同じで向きが逆となるように予圧が加
わっている。

【００２８】即ち、第１部材11は球体２…群によって、
同図の下方向の分力を受け、球体３…群によって、同図
の上方向の分力を受け、両分力が釣り合っている。

【００２９】勿論、ラジアル方向については、球体２…
群内で釣合うと共に、他方の球体３…群内で釣合う。但
し、第１部材11は前者によって径方向内方への分力を受
け、後者によって径方向外方への分力を受けている。

【００３０】次に、図２に示す実施例では、球体２の接
触角と球体３の接触角は異なる向きである。

【００３１】但し、球体２の荷重方向線Ｅ、及び、球体
３の荷重方向線Ｇは、いずれも軸心Ｃに対し斜めに交差
する点は図１と同様である。

【００３２】また、図２に於ても予圧を加えて組立てら
れている点、及び、球体２…群と球体３…群の間には、
軸心Ｃと平行な方向のベクトルの分力の大きさが同じで
向きが逆となる予圧が加わっている点も、前実施例と同
じである。

【００３３】但し、この図２では、第１部材11は、球体
２…群及び球体３…群の両者から、径方向内方への分力
を受けている。

【００３４】次に、図１又は図２に示した上記軸受構造
体１を用いたスピンドルモータについて説明する。

【００３５】16はロータであり、倒立の浅い帽子型であ
って、回転軸としての前記第１部材11にこのロータ16が
固設される。

【００３６】即ち、ロータ16の内部中心のボス部の孔部
17に、第１部材11の小突部18を挿入して固着連結する。

【００３７】また、このロータ16の外周面には外鍔部19
を突設して、図示省略の磁気ディスクを受ける。そし
て、20はロータマグネットであって、リング状又は所定
の磁極数に対応したセグメント形状をなし、ロータ16の
内周面に固着されている。

【００３８】このように第１部材11をロータ16に固設し
た場合を示す。

【００３９】他方、21はブラケットフランジ部であり、
その孔部22に第２部材12を挿入して固着する。

【００４０】即ち、第２部材12とブラケットフランジ部
21をもって、ブラケット23を構成する。言い換えれば、
図１又は図２は、第２部材12がブラケット23の一部を形
成している場合を例示している。

【００４１】24はステータであり、ブラケット23の一部
である第２部材12の円筒壁部８外周面に固着され、ロー
タマグネット20と対向して配置される。

【００４２】次に、図３に示す別の実施例に於て、軸受
構造体１の構成は前述の図１と同様であるが、図１のも
のを上下逆にして使用すると共に、第１部材11を静止側
とし、第２部材12を回転側に用いている点で相違する。

【００４３】さらに詳しく説明すると、図３に於て、第
１部材11の小突部18を、ブラケット23の孔部22に挿入し
て固着し、モータの固定軸としてこのブラケット23に立
設する。このように第１部材11はブラケット23に固着す
る。

【００４４】他方、第２部材12は、ロータ16の一部を形
成している。即ち、ロータ16は、内円筒部25と平板壁部
26と、外円筒部27から成るロータ本体28と、その内円筒
部25の孔部25ａに内挿固定された第２部材12と、から構
成される。

【００４５】ロータマグネット20はこの内円筒部25の外
周面に外嵌状に固着される。

【００４６】ブラケット23には、軸心Ｃと同心状に、円
筒壁部29が立設されていて、ロータ16の上記外円筒部27
の内周面と微小間隙をもって対向する。

【００４７】この円筒壁部29の内面にステータ24が固着
され、ステータ24の内周面と、上記ロータマグネット20
とが、対向して配置される。

【００４８】次に、図４に上記軸受構造体１の組立方法
を示す。

【００４９】まず、工程では、第２部材12の底壁部９
の環状溝15内に球体３…を入れる。

【００５０】次の工程では第１部材11を第２部材12の
中へ差込む。

【００５１】その後の工程では、第２部材12を部分的
に加熱することにより、仮想線のようにその円筒壁部８
の開口側が拡径するように変形させて、球体２…を差込
み、環状溝５と13の間に装入する。

【００５２】上述の加熱によって一旦昇温した第２部材
12の温度が低下すると、自動的に予圧が加わる。

【００５３】即ち、前述の図１又は図２でも明らかな如
く、環状溝７と15、及び、環状溝５と13の各々の位置を
相互に僅かだけずらせてあり、これによって、球体２…
及び球体３…を介して、軸方向及び径方向の予圧が、第
１部材11と第２部材12間に作用する。

【００５４】なお、図１〜図４に於て、通常の玉軸受と
同様の保持器（リテーナ）の図示を省略したが、所望に
より、球体２…群、及び、球体３…群を円周等分配状に
保持させるため使用する。

【００５５】また、上述の図示の実施例では潤滑剤の飛
散を防止するシール装置・シール部材の図示を省略した
が、ラビリンスシールや磁性流体シール等を適宜使用す
るのが好ましい。

【００５６】なお、本発明は上述の実施例以外にも設計
変更自由であって、例えば、光ディスク（光磁気ディス
ク）用のディスククランプ部を有するスピンドルモー
タ、あるいは、それ以外のモータ等の回転軸受部位に本
発明の軸受構造体を応用するも自由である。

【００５７】さらに、スピンドルモータとしての構造で
は、図示のラジアルギャップ型以外に、アキシャルギャ
ップ型とするも（一層の薄型化を図り得て）望ましい。

【００５８】また、軸としての第１部材11を中空とする
も自由である。

【００５９】さらに、図１又は図２に於て、第１部材11
とロータ16とを一体物で形成したり、第２部材12とブラ
ケットフランジ部21とを一体物で形成するも好ましい場
合がある。

【００６０】図３に於て、第１部材11とブラケット23と
を一体物としたり、第２部材12とロータ本体28とを一体
物としても、同様に好ましい。

【００６１】なお、図１又は図３に於て、底壁部９の中
央の孔30は、第２部材12を、ブラケットフランジ部21の
孔部22（図１の場合）又はロータ本体28の孔部25ａ（図
３の場合）に、圧入する際に使用される。

【００６２】即ち、（図示省略したが）棒状の先端に段
付部をもって小径の小突起を形成して成る押圧治具の該
小突起を、この孔30に挿入して、第２部材12の底壁部９
の中央を押して、孔部22，25ａに圧入する。

【００６３】これによって、第２部材12の軸心を押すこ
ととなり、均等に力が加えられ、偏圧入によるベアリン
グのダメージを防止出来る。

【００６４】なお、その後、グリース等の飛散を防止す
るためにシール部材31を貼着してこの孔30を施蓋する。

【００６５】なお、この孔30は省略することも可能であ
る。

【００６６】

【発明の効果】本発明の軸受構造体は、第１部材11と第
２部材12が軸心Ｃ廻りに相対的に回転自在に確実に保持
出来、外周面４と内周面10の間の球体２…群、及び、軸
心直交端面６と軸心直交平面14の間の球体３…群に予圧
が付与される構成によって、ラジアル方向及びアキシャ
ル方向の両者から、回転軸心Ｃのぶれが確実に規制さ
れ、振動や騒音が著しく低減する。

【００６７】さらに、（従来の玉軸受の内輪と外輪が無
くて）本発明の軸受構造は、薄型化、コンパクト化を図
ることが出来、かつ、耐久性及び剛性にも優れる。しか
も組立が簡単である。

【００６８】そして、本発明のスピンドルモータは、全
体の薄型化、コンパクト化を図ることが出来ると共に、
球体２，３に予圧が付与される構成によって回転軸心Ｃ
のぶれ等を生じないで、かつ、振動や騒音の少ない精度
の高い回転を実現出来る。

【００６９】また、軸受構造体１をユニット化して予め
組立てて後に、ロータ16やブラケット23等の他の部品に
組込んでスピンドルモータとすれば、組立が容易とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】他の実施例の断面図である。

【図３】別の実施例の断面図である。

【図４】組立方法説明図である。

【符号の説明】

１ 軸受構造体 ２ 球体 ３ 球体 ４ 外周面 ５ 環状溝 ６ 軸心直交端面 ７ 環状溝 10 内周面 11 第１部材 12 第２部材 13 環状溝 14 軸心直交平面 15 環状溝 16 ロータ 23 ブラケット Ｃ 軸心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 5/173 H02K 5/16 H02K 21/22 F16C 19/00 F16C 25/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 球体２，３と、該球体２，３が転動する
   環状溝５，７が外周面４及び軸心直交端面６に凹設され
   た第１部材11と、該第１部材11を包囲して配置されると
   共に上記球体２，３が転動する環状溝13, 15が内周面10
   及び軸心直交平面14に凹設された第２部材12とを、備え
   てなる軸受構造体において、 前記第１部材11の外周面に形成された環状溝５と前記第
   ２部材12の内周面10に形成された環状溝13とは、相互に
   僅かだけ異なる軸心方向位置に形成されることで前記球
   体２に対して予圧が付与され、 前記第１部材11の軸心直交端面６に形成された環状溝７
   と前記第２部材12の軸心直交平面14に形成された環状溝
   15とは、相互に同心状に形成されると共に僅かだけ異な
   る径を有することで前記球体３に対して予圧が付与され
   るように構成された ことを特徴とする軸受構造体。
2. 【請求項２】 球体２，３と、該球体２，３が転動する
   環状溝５，７が外周面４及び軸心直交端面６に凹設され
   た第１部材11と、該第１部材11を包囲して配置されると
   共に上記球体２，３が転動する環状溝13, 15が内周面10
   及び軸心直交平面14に凹設された第２部材12とをもっ
   て、構成した軸受構造体を有し、さらに、上記第１部材
   11と第２部材12の内のいずれか一方がロータ16に固設又
   はロータ16の一部を形成し、他方がブラケット23に固設
   又はブラケット23の一部を形成してなるスピンドルモー
   タにおいて、 前記第１部材11の外周面に形成された環状溝５と前記第
   ２部材12の内周面10に形成された環状溝13とは、相互に
   僅かだけ異なる軸心方向位置に形成されることで前記球
   体２に対して予圧が付与され、 前記第１部材11の軸心直交端面６に形成された環状溝７
   と前記第２部材12の軸心直交平面14に形成された環状溝
   15とは、相互に同心状に形成されると共にそれぞれ僅か
   だけ異なる径を有することで前記球体３に対して予圧が
   付与されるように構成された ことを特徴とするスピンド
   ルモータ。