JP4114293B2

JP4114293B2 - 動圧軸受

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Publication number: JP4114293B2
Application number: JP34607299A
Authority: JP
Inventors: 康雄高村; 高橋　　毅; 徹也小田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 1999-12-06
Filing date: 1999-12-06
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2019-12-06
Also published as: JP2001165150A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、コンピュータのハードディスクドライブやファンモータ等に使用される動圧軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンピュータのハードディスクドライブやファンモータ等に使用される動圧軸受には、ステンレス鋼製のシャフトと銅合金製のスリーブが使用されている。しかしながら、近年のコンピュータの低価格化に伴って、動圧軸受も低コストのものが求められており、スリーブとして、動圧発生溝等の機械加工が容易で材料コストが安価な合成樹脂製のスリーブが多く用いられ始めている。この合成樹脂製スリーブには、例えば、収縮が小さく成形性のよい熱可塑性のポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）または熱硬化性のエポキシ樹脂が使用されている。そして、合成樹脂製スリーブは、スリーブをハウジングに圧入することによって、ハウジングに装着される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記合成樹脂製スリーブを用いる動圧軸受では、この合成樹脂製スリーブをハウジングに圧入する際に、ハウジングの内径とスリーブの外径の間に締め代があるために、合成樹脂製スリーブは変形する。合成樹脂製スリーブが変形すると、合成樹脂製スリーブの内径面の真円度、つまり、動圧発生溝が形成されるスリーブの内径面の真円度が充分に確保できないという問題が生じる。
【０００４】
合成樹脂製スリーブの変形によって、合成樹脂製スリーブの内径面の真円度が確保できないと、合成樹脂製スリーブがシャフトを押圧したり、合成樹脂製スリーブとシャフトとの間に隙間が生じたりして、動圧発生溝の機能が充分に発揮できない。したがって、この合成樹脂製スリーブの変形を最小限にするために、予め変形代を考慮した寸法の合成樹脂製スリーブを用いて製造された動圧軸受もある。しかし、変形代を考慮した合成樹脂製スリーブを使用した場合であっても、合成樹脂製スリーブの変形を狭い許容誤差範囲内に収めるのは非常に困難である。
【０００５】
一方、合成樹脂製スリーブの変形の防止策として、接着によって合成樹脂製スリーブをハウジングに固定する方法がある。この接着による固定方法では、合成樹脂製スリーブをハウジングに圧入する必要がないので、スリーブが変形することはない。したがって、上述のスリーブの真円度の問題は解消される。しかしながら、合成樹脂製スリーブを接着によって固定する方法は、接着剤の塗布や加熱乾燥等において工程が煩雑になる上、接着剤の取り扱いに難点がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、合成樹脂製スリーブをハウジングに圧入で固定しても、合成樹脂製スリーブの内径面の真円度が容易に確保できる動圧軸受を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の動圧軸受は、動圧溝が形成された合成樹脂製の受部材を備え、上記受部材に実質的に歪を与えない緩衝部材によって上記受部材が支持される動圧軸受において、
上記緩衝部材は、切り起こし爪を有する弾性リング状部材であり、上記切り起こし爪は、上記弾性リング状部材の軸方向と周方向に対して傾斜していることを特徴としている。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
上記構成によれば、緩衝部材は、切り起こし爪を有する弾性リング状部材であるから、受部材の装着時における外部からの力に対して、緩衝部材の切り起こし爪のみが変形して、切り起こし爪を有する弾性リング状部材は受部材が実質的に変形するのを防止する。
【００２９】
また、弾性リング状部材を軽圧入で装着しても、切り起こし爪によって、受部材の固定を強固なものにし、組み込み易く抜け難い固定となる。
【００３０】
さらに、切り起こし爪が上記弾性リング状部材の軸方向と周方向に対して傾斜しているから、上記弾性リング状部材が周方向と軸方向の両方に移動するのを防止できる。
【００３１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の動圧軸受において、上記切り起こし爪は先端を鋭利に形成してなる弾性リング状部材であることを特徴としている。
【００３２】
上記構成によれば、上記切り起こし爪は先端を鋭利に形成されているので、弾性リング状部材を軽圧入で装着しても、切り起こし爪によって、受部材の固定をいっそう強固なものにし、組み込み易く抜け難い固定となる。
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【００３６】
【００３７】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の動圧軸受において、上記弾性リング状部材は、内周側と外周側との両方に上記切り起こし爪を有していることを特徴としている。
【００３８】
上記構成によれば、上記弾性リング状部材が、内周側と外周側との両方に上記切り起こし爪を有しているから、受部材の装着時における外部からの力に対して、内周側に切り起こされた切り起こし爪と外周側に切り起こされた切り起こし爪が変形して、切り起こし爪を有する弾性リング状部材は受部材が実質的に変形するのを防止する。また、弾性リング状部材は、両方の切り起こし爪によって、ハウジングと受部材との両方に確実に取り付けられる。
【００３９】
請求項４に係る発明は、請求項１または２に記載の動圧軸受において、上記受部材は、上記緩衝部材を軸方向に拘束する鍔を有することを特徴としている。
【００４０】
上記構成によれば、受部材が上記緩衝部材を軸方向に拘束する鍔を有しているから、上記緩衝部材が軸方向に移動するのが防止される。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００４２】
図１は、本発明による第１の実施形態の動圧軸受の斜視図である。図１において、動圧軸受けは受部材１１を有して、受部材１１の内周面にはヘリングボーン形状の動圧発生溝１２が形成されている。この動圧軸受けには、円筒部１３と連結部１４とからなる緩衝部材１５が受部材１１に一体に設けられている。上記受部材と緩衝部材１５には、収縮が小さく成形性の優れた、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂あるいは熱硬化性のエポキシ樹脂が用いられる。
【００４３】
より詳しく説明すると、上記円筒形の受部材１１の外周側に、上記受部材１１と平行に円筒部１３が設けられ、上記円筒部１３の一方の端と上記受部材１１の一方の端とが、連結部１４によって、一体に連結されている。一方、上記円筒部１３の他方の端と上記受部材１１の他方の端とは連結されていない。上記円筒部１３と上記受部材１１との間には円筒形の空間が形成されている。上記円筒形の空間は、一方の端の側では閉塞され、他方の端の側では開放されている。連結部１４の外径は円筒部１３の外径よりも僅かに小さく加工され、連結部１４の外周部１４ａと上記円筒部１３の外周部１３ａとの間には、段差１６が形成されている。
【００４４】
次に、上記構成の受部材１１および緩衝部材１５をハウジング（図示せず）のシリンダ穴に取付けたときの動作を説明する。
【００４５】
上記ハウジングのシリンダ穴の直径は、上記受部材１１の外周部に一体に設けられた円筒部１３の外径よりも、締め代分だけ小さく作られている。また、受部材１１の一方の端部と円筒部１３の一方の端部に一体に接続された連結部１４の外径は、ハウジングの内径よりも小さく作られている。したがって、受部材１１をハウジングに挿嵌する時、初期の段階では、連結部１４の外径がハウジングの内径よりも小さく作られているので、連結部１４はハウジングに簡単に挿入される。それ故に、受部材１１に圧力が加わることがなく、受部材１１に変形は全く発生しない。
【００４６】
さらに、受部材１１をハウジングに挿入していくと、円筒部１３の外周面はハウジングの内周面よりも締め代分だけ小さく作られているので、円筒部１３の外周面とハウジングの内周面とが接触する。そして、さらに受部材１１をハウジングの中に圧入すると、ハウジングの内周面が円筒部１３の外周面を押圧する。このとき、ハウジングの押圧力によって円筒部１３は円筒形の空間に向けて変形する。このように、円筒部１３の変形すなわち歪は、円筒部１３と受部材１１との間に形成された空間が緩衝になって、受部材１１には伝わらない。
【００４７】
なお、この実施形態では、円筒部１３はスリット（細長い切れ目）のない円筒であるが、円筒部１３における半径方向の変形を吸収するために、円筒部１３の軸方向にスリットを設けてもよい。
【００４８】
図２は、図１の動圧軸受の一変形例を示す。図２において、動圧軸受けは受部材２１を有し、この受部材２１の内周面にヘリングボーン動圧発生溝２２が形成され、内筒部２３と外筒部２４と内連結部２５と外連結部２６とから成る緩衝部材２７が、上記受部材２１に一体に設けられている。
【００４９】
詳細には、上記円筒形の受部材２１の外周側に、上記受部材２１と平行に内筒部２３が設けられ、上記内筒部２３の他方の端と上記受部材２１の他方の端とが、内連結部２５によって一体に連結されている。しかし、上記内筒部２３の一方の端と上記受部材２１の一方の端とは連結されていない。したがって、上記内筒部２３と上記受部材２１との間には円筒形の空間が形成されている。上記円筒形の空間は、他方の端の側では閉塞され、一方の端の側では開放されている。
【００５０】
また、上記内筒部２３の外周側に、上記内筒部２３と平行に外筒部２４が設けられ、上記内筒部２３の一方の端と上記外筒部２４の一方の端とが、外連結部２６によって一体に連結されている。上記内筒部２３の他方の端と上記受部材２１の他方の端とは連結されていない。したがって、上記内筒部２３と上記外筒部２４との間には円筒形の空間が形成されている。上記円筒形の空間は、一方の端の側では閉塞され、他方の端の側では開放されている。
【００５１】
上記受部材２１および緩衝部材２７をハウジング（図示せず）のシリンダ穴に挿嵌したときの動作について説明する。
【００５２】
上記ハウジングの内径は、上記受部材２１の外周部に一体に設けられた外筒部２４の外径よりも、締め代分だけ小さく作られている。したがって、受部材２１をハウジングに挿嵌していくと、外筒部２４の外周面はハウジングの内周面よりも締め代分だけ小さく作られているので、外筒部２４の外周面とハウジングの内周面とが接触する。そして、プレス等によって受部材２１をハウジングの中に圧入すると、ハウジングの内周面が外筒部２４の外周面を押圧する。このとき、ハウジングの押圧力によって外筒部２４は変形する。しかしながら、外筒部２４の変形は、外筒部２４と内筒部２３との間に形成された空間の方に変形し、また内筒部２３は、その内筒部２３と受部材２１との間に形成された空間とが緩衝になって、受部材２１は殆ど変形しない。
【００５３】
また、上記内筒部２３と外筒部２４とは、それぞれ、内連結部２５と外連結部２６を基準にして、半径方向に傾斜移動できる。したがって、緩衝部材２７は受部材２１に対して調芯性を与えることができる。
【００５４】
なお、上記実施形態では、内筒部２３と外筒部２４とはスリットのない円筒であるが、内筒部２３や外筒部２４に軸方向にスリット（図示せず）を設けて、内筒部２３や外筒部２４における半径方向の変形を吸収するようにしてもよい。
【００５５】
図３は、図２の動圧軸受の一変形例を示す。図３に示すように、この動圧軸受けは受部材３１を有し、受部材３１の内周面にヘリングボーン形状の動圧発生溝３２が形成されている。また、内筒部３３と中筒部３４と外筒部３５と内連結部３６と外連結部３７とから成る緩衝部材３８が、受部材３１と別体に製造されている。上記緩衝部材３８は、上記緩衝部材３８の内筒部３３に受部材３１の外周部３１ａを圧入して、受部材３１に取付けている。さらに、上記受部材３１は緩衝部材３８を軸方向に拘束する鍔３１ｂ,３１ｃを有している。
【００５６】
緩衝部材３８の内筒部３３の外周側に、上記内筒部３３と平行に上記中筒部３４が設けられ、上記内筒部３３の他方の端と上記中筒部材３５の他方の端とが、内連結部３６によって一体に連結されている。しかし、上記内筒部３３の一方の端と上記中筒部材３５の一方の端とは連結されていない。したがって、上記内筒部３３と上記中筒部材３５との間には円筒形の空間が形成されている。上記円筒形の空間は、他方の端の側では閉塞され、一方の端の側では開放されている。
【００５７】
また、上記中筒部３４の外周側に、上記中筒部３４と平行に上記外筒部３５が設けられ、上記中筒部３４の一方の端と上記外筒部３５の一方の端とが、外連結部３７によって一体に連結されている。しかし、上記中筒部３４の他方の端と上記外筒部３５の他方の端とは連結されていない。したがって、上記中筒部３４と上記外筒部３５との間には円筒形の空間が形成されている。上記円筒形の空間は、一方の端の側では閉塞され、他方の端の側では開放されている。
【００５８】
上記受部材３１および緩衝部材３８をハウジング（図示せず）に取付けると、図２の実施形態と同様にして、受部材３１の歪が回避される。
【００５９】
なお、図３では、鍔３１ｂ,３１ｃが上記受部材３１の両端部に設けられていて、緩衝部材３８を軸方向に拘束しているが、一方の鍔３１ｂは取り外し可能になっている。
【００６０】
また、内筒部３３と中筒部３４と外筒部３５とに軸方向のスリット（図示せず）が設けられている場合には、スリットが内筒部３３と中筒部３４と外筒部３５の半径方向の変形を吸収するので、両方の鍔３１ｂ,３１ｃが受部材３１に一体に取付けられていてもよい。
【００６１】
図４（ａ）は、本発明による実施形態の動圧軸受の断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の正面図である。この動圧軸受の緩衝部材は、図４（ａ）に示すように、弾性のある金属または樹脂からなる波形の弾性リング状部材４１からなる。上記弾性リング状部材４１は、受部材４２と別体に作られ、受部材４２と円筒形のハウジング４３との間に挿嵌されている。上記弾性リング状部材４１の周方向の一端部４１ａは、図４（ａ）に示すように、互いに離れている。もっとも、上記一端部４１ａと他端部４１ｂとは一致していてもよい。
【００６２】
上記構成において、弾性リング状部材４１を受部材４２とハウジング４３との間に挿嵌すると、弾性を有する弾性リング状部材４１は、ハウジング４３の内周面を押圧すると共に受部材４２の外周面を押圧して、弾性リング状部材４１を介して受部材４２をハウジング４３に実質的に固定する。
【００６３】
図５は、図４（ａ）の変形例を示す。図５において、弾性リング状部材５１は、波形を形成する凸部５１ａすなわち波の山が周方向一方に傾いている。凸部５１ａは、図５では、矢印Ｃで示す時計周りの方向に傾いている。
【００６４】
上記構成において、弾性リング状部材５１の凸部５１ａは矢印Ｃの方向に傾斜しているから、弾性リング状部材５１の凸部５１ａが傾斜していない場合に比べて、軸受５２の矢印Ｃの方向に対する移動に対して弾性リング状部材５１の抵抗力が増大する。したがって、弾性リング状部材５１によって、軸受５２の矢印Ｃ方向の回転に対して、より高い回転抑止効果が得られる。
【００６５】
図６の（ａ）は、第３実施形態の緩衝部材を含む動圧軸受の縦断面図であり、（ｂ）はその緩衝部材の斜視図である。緩衝部材は弾性リング状部材６１で形成され、弾性リング状部材６１は、図６の（ａ）に示すように、動圧軸受６２とハウジング６３のと間の隙間部分に挿嵌される。図６の（ｂ）に示すように、弾性リング状部材６１は先端の鋭い切り起こし爪６１ａを有し、切り起こし爪６１ａは弾性リング状部材６１の外周側に、軸方向の一方に、鱗状に切り起こされている。
【００６６】
上記構成において、弾性リング状部材６１が受部材６２とハウジング６３との間の隙間部分に挿嵌されると、切り起こし爪６１ａは、弾性リング状部材６１の半径方向すなわち肉厚方向に変形される。一方、この切り起こし爪６１ａはハウジング６３の内周面に食い込むと共に、弾性リング状部材６１は、切り起こし爪６１ａの弾力によって受部材６２をハウジング６３に固定する。また、弾性リング状部材６１を移動させる力が、上記軸方向の一つの側に働いたとしても、切り起こし爪６１ａの鋭い先端がハウジング６３の内周面に食い込み、弾性リング状部材６１は移動することができない（アンカー効果）。つまり、弾性リング状部材６１を軽圧入で装着しても、切り起こし爪６１ａの鋭い先端によって、受部材６２の固定を強固なものにし、組み込み易く抜け難い固定を可能にしている。
【００６７】
図７（ａ）は、図６の変形例の縦断面図であり、（ｂ）はその斜視図である。緩衝部材である弾性リング状部材７１は、図６の（ａ）に示すように、内周側と外周側とにそれぞれ切り起こされた先端の鋭い切り起こし爪７１ａ,７１ｂを有している。また、上記内周側の起こし爪７１ａは弾性リング状部材７１の軸方向の一方に切り起こされ、外周側の切り起こし爪７１ｂは上記軸の他方向に切り起こされている。
【００６８】
上記構成において、弾性リング状部材７１が受部材７２とハウジング７３の間の隙間部分に挿嵌されると、切り起こし爪７１ａはハウジング６３の内周面を押圧し、切り起こし爪７１ｂは受部材６２の外周面を押圧する。このようにして、弾性リング状部材７１は、切り起こし爪７１ａ,７１ｂの弾力によって、受部材７２をハウジング７３に固定する。また、弾性リング状部材７１を移動させる力が、軸方向のどちらかに働いたとしても、切り起こし爪７１ａ,７１ｂのどちらかの鋭い先端が、ハウジング７３の内周面または受部材７２の外周面に食い込み、弾性リング状部材７１は軸方向の何れの方向にも移動することができない。
【００６９】
図８は、弾性リング状部材８１は、図６に示した緩衝部材の変形例の斜視図である。緩衝部材である弾性リング状部材８１は、図８に示すように、その外周側に切り起こされた先端の鋭い切り起こし爪８１ａを有している。上記切り起こし爪８１ｂは、上記軸方向に対して４５度傾斜して設けられている。
【００７０】
上記構成において、弾性リング状部材８１は、上記切り起こし爪８１ａがその弾性によって図示しないハウジングに食い込んで、受部材を変形させることなくハウジングに固定する。上記切り起こし爪８１ｂは、軸方向に対して４５度傾斜して設けられているので、弾性リング状部材６１を移動させる力が、軸方向または周方向に働いたとしても、切り起こし爪６１ａの鋭い先端が図示しないハウジングの内周面に食い込み、弾性リング状部材６１は軸方向と周方向のいずれにも移動することができない。
【００７１】
上記第１の実施形態〜第４の実施形態においては、緩衝部材の材質は樹脂であってもよく、金属であってもよく、また、複合材であってもよい。
【００７２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１の発明の動圧軸受によれば、緩衝部材は、切り起こし爪を有する弾性リング状部材であるから、受部材の装着時における外部からの力に対して、緩衝部材の切り起こし爪のみが変形して、切り起こし爪を有する弾性リング状部材は受部材が実質的に変形するのを防止できる。
【００７３】
【００７４】
【００７５】
【００７６】
【００７７】
【００７８】
【００７９】
【００８０】
【００８１】
【００８２】
【００８３】
【００８４】
また、弾性リング状部材を軽圧入で装着しても、切り起こし爪によって、受部材の固定を強固なものにし、組み込み易く抜け難い固定となる。
【００８５】
さらに、切り起こし爪が上記弾性リング状部材の軸方向と周方向に対して傾斜しているから、上記弾性リング状部材が周方向と軸方向の両方に移動するのを防止できる。
【００８６】
請求項２の発明の動圧軸受によれば、上記切り起こし爪は先端を鋭利に形成されているので、弾性リング状部材を軽圧入で装着しても、切り起こし爪によって、受部材の固定をいっそう強固なものにし、組み込み易く抜け難い固定とすることができる。
【００８７】
【００８８】
【００８９】
請求項３の発明の動圧軸受によれば、弾性リング状部材は、内周側と外周側との両方に上記切り起こし爪を有しているので、受部材の装着時における外部からの力に対して、内周側に切り起こされた切り起こし爪と外周側に切り起こされた切り起こし爪が変形して、弾性リング状部材は受部材をハウジングに強固に固定できる。
【００９０】
請求項４の発明の動圧軸受によれば、受部材が上記緩衝部材を軸方向に拘束する鍔を有しているから、上記緩衝部材が軸方向に移動するのが防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の動圧軸受の断面斜視図である。
【図２】第１実施形態の変形例の断面斜視図である。
【図３】別の変形例の断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の第２実施形態の動圧軸受を示す（ｂ）のＡ−Ａ線横断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線縦断面図である。
【図５】第２実施形態の変形例の横断面部分図である。
【図６】（ａ）は本発明の第３実施形態の動圧軸受の縦断面図であり、
（ｂ）は上記緩衝部材の斜視図である。
【図７】（ａ）は図６の緩衝部材の変形例を示す縦断面図であり、（ｂ）はその緩衝部材の斜視図である。
【図８】図６の緩衝部材の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１１,３１，４２,５２,６２,７２…受部材、
１２,２２,３２…動圧発生溝、
１３…円筒部、
２３,３３…内筒部、
２４,３５…外筒部、
３４…中筒部、
３１ｂ…鍔、
４１…波板、弾性リング状部材、
６１,７１,８１…弾性リング状部材、
６１ａ, ７１ａ,７１ｂ,８１ａ…切り起こし部。

Claims

動圧溝が形成された合成樹脂製の受部材を備え、
上記受部材に実質的に歪を与えない緩衝部材によって上記受部材が支持される動圧軸受において、
上記緩衝部材は、切り起こし爪を有する弾性リング状部材であり、
上記切り起こし爪は、上記弾性リング状部材の軸方向と周方向に対して傾斜していることを特徴とする動圧軸受。
請求項１に記載の動圧軸受において、
上記切り起こし爪は先端を鋭利に形成してなる弾性リング状部材であることを特徴とする動圧軸受。
請求項１または２に記載の動圧軸受において、
上記弾性リング状部材は、内周側と外周側との両方に上記切り起こし爪を有していることを特徴とする動圧軸受。
請求項１または２に記載の動圧軸受において、
上記受部材は、上記緩衝部材を軸方向に拘束する鍔を有することを特徴とする動圧軸受。