JP3893018B2 - 動圧型軸受装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動圧型軸受装置に関する。この軸受装置は、特に情報機器、例えばＨＤＤ、ＦＤＤ等の磁気ディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の光ディスク装置、ＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク装置などのスピンドルモータ、あるいはレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータなどのスピンドル支持用として好適である。
【０００２】
【従来の技術】
上記各種情報機器のスピンドルモータには、高回転精度の他、高速化、低コスト化、低騒音化などが求められている。これらの要求性能を決定づける構成要素の一つに当該モータのスピンドルを支持する軸受があり、近年では、この種の軸受として、上記要求性能に優れた特性を有する動圧型軸受の使用が検討され、あるいは実際に使用されている。
【０００３】
例えば、ＨＤＤ等のディスク装置のスピンドルモータに組込まれる動圧型軸受装置では、軸部材をラジアル方向に回転自在に非接触支持するラジアル軸受部と、軸部材をスラスト方向に回転自在に非接触支持するスラスト軸受部とが設けられ、これら軸受部として、軸受面に動圧発生用の溝（動圧溝）を有する動圧型軸受が用いられる。ラジアル軸受部の動圧溝は、ハウジングや軸受部材の内周面（ラジアル軸受面）又は軸部材の外周面に形成され、スラスト軸受部の動圧溝は、軸部材に設けられたスラスト板の両端面、又は、これに対向する面（スラスト軸受面）にそれぞれ形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述したような動圧型軸受装置において、ラジアル軸受面およびスラスト軸受面の摩耗を抑制し、この種の動圧型軸受装置の優れた軸受性能を長期にわたって維持させることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、有底筒状のハウジングと、ハウジングの内周面に固定された軸受部材と、軸受部材の内周面に挿入される軸部と、軸部に設けられたスラスト板とを有し、ハウジング及び軸受部材に対して回転する軸部材と、軸受部材の内周面と、軸部材の軸部の外周面との間に設けられ、ラジアル軸受隙間に生じる流体の動圧作用で軸部をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部と、軸部材のスラスト板の両端面と、軸受部材の下端面およびハウジングの底面との間にそれぞれ設けられ、スラスト軸受隙間に生じる動圧作用でスラスト板をスラスト方向に非接触支持するスラスト軸受部とを備えた動圧型軸受装置であって、軸部の外周面の表面硬さが軸受部材の内周面よりも大きく、スラスト板の両端面の表面硬さが、軸受部材の下端面およびハウジングの底面よりも大きく、軸部の外周面の表面粗さが軸受部材の内周面よりも小さく、スラスト板の両端面の表面粗さが、軸受部材の下端面およびハウジングの底面よりも小さく、かつ、軸部の外周面が、該表面の粗さを構成する微小突起が平滑化された表面性状を有し、スラスト板の両端面が、該表面の粗さを構成する微小突起が平滑化された表面性状を有する構成を提供する。このような表面性状を有する表面は、例えば、表面に研削加工等を施した後、タンブラー加工やバレル加工等を施こすことによって、あるいは、表面に研削加工等を施した後、該表面に、該表面よりも大きな表面硬さをもった摺動部材を相対的に摺動させることによって形成することができる。
【０００６】
上記構成において、軸部の外周面は、ＩＳＯ４２８７／１に規定された二乗平均傾斜角Δｑが２．０以下であり、ＩＳＯ４２８７／１に規定された算出平均偏差Ｒａが０．０４μｍ以下であることが好ましい。
【０００７】
上記構成において、スラスト板の両端面は、ＩＳＯ４２８７／１に規定された二乗平均傾斜角Δｑが２．０以下であり、ＩＳＯ４２８７／１に規定された算出平均偏差Ｒａが０．０４μｍ以下、好ましくはＲａ０．０１μｍ以下であることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
図１は、この実施形態に係る動圧型軸受装置１を組み込んだ情報機器用スピンドルモータの一構成例を示している。このスピンドルモータは、ＨＤＤ等のディスク駆動装置に用いられるもので、軸部材２を回転自在に非接触支持する動圧型軸受装置１と、軸部材２に装着されたディスクハブ３と、半径方向のギャップを介して対向させたモータステータ４およびモータロータ５とを備えている。ステータ４はケーシング６の外周に取付けられ、ロータ５はディスクハブ３の内周に取付けられる。動圧型軸受装置１のハウジング７は、ケーシング６の内周に装着される。ディスクハブ３には、磁気ディスク等のディスクＤが一又は複数枚保持される。ステータ４に通電すると、ステータ４とロータ５との間の励磁力でロータ５が回転し、それによって、ディスクハブ３および軸部材２が一体となって回転する。
【００１１】
図２は、動圧型軸受装置１を示している。動圧型軸受装置１は、円筒状の内周面７ａを有する有底筒状のハウジング７と、ハウジング７の内周面７ａに固定された円筒状の軸受部材８と、軸部材２と、軸受部材８の上端面側（ハウジング７の開口側）を密封するシール部材１０とを主要な構成要素とする。
【００１２】
ハウジング７は、例えば真ちゅう等で形成され、円筒状の側部７ｂと、底部７ｃとで構成される。尚、この実施形態では、ハウジング７の側部７ｂと底部７ｃとを一体構造にしているが、両者を別体構造としても良い。
【００１３】
軸部材２は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）等で形成され、軸部２ａと、軸部２ａに一体又は別体に設けられたスラスト板２ｂとを備えている。軸部２ａは、軸受部材８の内周面８ａに所定のラジアル軸受隙間Ｓ５をもって挿入され、スラスト板２ｂは、軸受部材８の下端面８ｂとハウジング７の底面７ｃ１との間の空間部に収容される。スラスト板２ｂの上端面２ｂ１と軸受部材８の下端面８ｂとの間、および、スラスト板２ｂの下端面２ｂ２とハウジング７の底面７ｃ１との間には、それぞれ、所定のスラスト軸受隙間Ｓ３、Ｓ４が設けられる。
【００１４】
軸受部材８は、例えば多孔質材、特に銅−鉄系の燒結金属で形成され、その内部の気孔に潤滑油又は潤滑グリースが含浸されて含油軸受とされる。軸受部材８の内周面８ａの、ラジアル軸受面となる領域には動圧溝が形成される。軸部材２が回転すると、ラジアル軸受隙間Ｓ５に動圧作用が発生し、軸部材２の軸部２ａがラジアル軸受隙間Ｓ５内に形成される潤滑油の油膜によってラジアル方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材２をラジアル方向に回転自在に非接触支持するラジアル軸受部１１が構成される。尚、動圧溝は、軸部材２の軸部２ａの外周面に形成しても良い。
【００１５】
スラスト板２ｂの上端面２ｂ１又は軸受部材８の下端面８ｂ、および、スラスト板２ｂの下端面２ｂ２又はハウジング７の底面７ｃ１の、スラスト軸受面となる領域には、それぞれ動圧溝が形成される。軸部材２が回転すると、スラスト軸受隙間Ｓ３およびＳ４に動圧作用が発生し、軸部材２のスラスト板２ｂがスラスト軸受隙間Ｓ３、Ｓ４内に形成される潤滑油の油膜によってスラスト方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材２をスラスト方向に回転自在に非接触支持するスラスト軸受部１２が構成される。
【００１６】
ラジアル軸受面およびスラスト軸受面の動圧溝形状は任意に選択することができ、公知のへリングボーン型、スパイラル型、ステップ型、多円弧型等の何れかを選択し、あるいはこれらを適宜組合わせて使用することができる。
【００１７】
上記構成において、軸部２ａの外周面の表面硬さは軸受部材８の内周面８ａよりも大きく、スラスト板２ｂの両端面２ｂ１、２ｂ２の表面硬さは、軸受部材８の下端面８ｂおよびハウジング７の底面７ｃ１よりも大きい。例えば、軸部材２は、メッキ処理、浸炭、窒化、浸炭窒化、その他の熱処理等の表面硬化処理が施されて、軸部２ａの外周面およびスラスト板２ｂの両端面２ｂ１、２ｂ２の表面硬さがビッカース硬さでＨＶ５００以上、好ましくはＨＶ５００〜５５０程度に調整されている。
【００１８】
また、軸部２ａの外周面の表面粗さは軸受部材８の内周面８ａよりも小さく、スラスト板２ｂの両端面２ｂ１、２ｂ２の表面粗さは、軸受部材８の下端面８ｂおよびハウジング７の底面７ｃ１よりも小さい。この実施形態において、軸部材２は、表面硬化処理の後、軸部２ａの外周面およびスラスト板２ｂの両端面２ｂ１、２ｂ２を研削加工等の削り加工によって仕上げ、さらに、タンブラー加工又はバレル加工を行なって、軸部２ａの外周面およびスラスト板２ｂの両端面２ｂ１、２ｂ２の微小突起（これら表面の粗さを構成する微小突起）を平滑化している。その結果、この実施形態において、軸部２ａの外周面およびスラスト板２ｂの両端面２ｂ１、２ｂ２の、ＩＳＯ４２８７／１に規定された二乗平均傾斜角Δｑは、いずれもΔｑ＝２．０以下である。また、この実施形態において、軸部２ａの外周面の、ＩＳＯ４２８７／１に規定された算出平均偏差Ｒａは０．０４μｍ以下であり、スラスト板２ｂの両端面２ｂ１、２ｂ２の算出平均偏差Ｒａは０．０４μｍ以下、好ましくは０．０１μｍ以下である。
【００１９】
尚、表面の微小突起の平滑化処理を軸部２ａの外周面についてのみ行ない、スラスト板２ｂの両端面２ｂ１、２ｂ２は研削加工等の削り加工面としても良い。その場合、例えば、スラスト板２ｂの両端面２ｂ１、２ｂ２を削り加工する際に、軸部材２の軸部２ａの外周面を、該表面よりも大きな表面硬さをもったシュー（例えば超硬合金やコンバックス等の硬質材料で形成される。）で支持し、軸部２ａをシューに対して相対摺動させることによって、軸部２ａの外周面の表面突起を平滑化することができる。また、この場合、スラスト板２ｂの両端面２ｂ１、２ｂ２の表面粗さは軸部２ａの外周面よりも小さくし、例えば算出平均偏差Ｒａが０．０１μｍ以下となるようにするのが好ましい。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、ラジアル軸受部を構成するラジアル軸受面、スラスト軸受部を構成するスラスト軸受面の摩耗が抑制され、この種の動圧型軸受装置の優れた軸受性能を長期間にわたって維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る動圧型軸受装置を有するスピンドルモータの断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る動圧型軸受装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 動圧型軸受装置
２ 軸部材
2ａ 軸部
2ｂ スラスト板
２ｂ１ 上端面
２ｂ２ 下端面
７ ハウジング
７ａ 内周面
７ｃ 底部
７ｃ１ 底面
８ 軸受部材
８ａ 内周面
８ｂ 下端面
１１ ラジアル軸受部
１２ スラスト軸受部

Claims (3)

1. 有底筒状のハウジングと、
   ハウジングの内周面に固定された軸受部材と、
   前記軸受部材の内周面に挿入される軸部と、前記軸部に設けられたスラスト板とを有し、前記ハウジング及び軸受部材に対して回転する軸部材と、
   前記軸受部材の内周面と、前記軸部材の軸部の外周面との間に設けられ、ラジアル隙間に生じる流体の動圧作用で前記軸部をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部と、
   前記軸部材のスラスト板の両端面と、前記軸受部材の下端面および前記ハウジングの底面との間にそれぞれ設けられ、スラスト軸受隙間に生じる流体の動圧作用で前記スラスト板をスラスト方向に非接触支持するスラスト軸受部とを備えた動圧型軸受装置であって、
   前記軸部の外周面の表面硬さが前記軸受部材の内周面よりも大きく、
   前記スラスト板の両端面の表面硬さが、前記軸受部材の下端面および前記ハウジングの底面よりも大きく、
   前記軸部の外周面の表面粗さが前記軸受部材の内周面よりも小さく、
   前記スラスト板の両端面の表面粗さが、前記軸受部材の下端面および前記ハウジングの底面よりも小さく、かつ、
   前記軸部の外周面が、該表面の粗さを構成する微小突起が平滑化された表面性状を有し、
   前記スラスト板の両端面が、該表面の粗さを構成する微小突起が平滑化された表面性状を有する動圧型軸受装置。
2. 前記軸部の外周面の二乗平均傾斜角Δｑが２．０以下で、算術平均偏差Ｒａが０．０４μｍ以下である請求項１記載の動圧型軸受装置。
3. 前記スラスト板の両端面の二乗平均傾斜角Δｑが２．０以下で、算術平均偏差Ｒａが０．０４μｍ以下である請求項１又は２記載の動圧型軸受装置。

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