JP4246217B2 - 動圧型軸受ユニット - Google Patents

Description

本発明は、動圧型軸受ユニットに関し、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、或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、更には電気機器、例えば軸流ファンなどの小型モータに使用される動圧型軸受ユニットに関する。

上記各種情報機器におけるディスク駆動用スピンドルモータや軸流ファン用モータには、高回転精度の他、高速化、低コスト化、低騒音化などの要請があり、この種のモータのスピンドルを支持する軸受は、これらの要求性能を決定づける重要な構成要素の一つである。そこで、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、あるいは実用化が図られている
のが現状である。

この動圧型軸受の基本的構成として、一端に開口部を有するハウジングの内周に軸受部材を嵌合すると共に、この軸受部材の内周面との間のラジアル軸受隙間に生じる動圧によりラジアル方向に非接触支持される軸部材を配設し、且つ上記ハウジングの開口部にシール部材を装着した構成が公知となっている（例えば下記の特許文献１）。

そして、上記軸受部材をハウジングの内周に嵌合固定する手段としては、軸受部材とハウジングとを接着剤により固定する手法、或いは、軸受部材をしまりばめによりハウジングに圧入して固定する手法が一般的に採用される。
特開２０００-３５２４１４号公報

ところで、前者のように軸受部材をハウジングに接着剤を用いて固定する手法では、接着剤の塗布等に手間を要し、特に上述のディスク駆動用スピンドルモータや軸流ファン用モータに使用される動圧型軸受は小型であるために、接着剤の塗布作業等が困難になる虞れがあると共に、接着剤の硬化に比較的長時間を要するため、作業時間の長期化および作業能率の悪化を招く虞れがある。

また、後者のように軸受部材をハウジングに圧入して固定する手法では、締めしろが原因となって軸受部材の内径寸法を収縮させ、あるいはハウジングの外径寸法を膨張させる虞れがあると共に、軸受部材の内周面の真円度やハウジングの円筒度に影響を及ぼす虞れがある。しかも、軸受部材をハウジングに圧入する際には、大きな加圧力を付与する必要があるため、これによっても作業の煩雑化を招く虞れがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、軸受部材の内径寸法やハウジングの外径寸法に悪影響を与えることなく、簡易に軸受部材をハウジング内に固定できるようにして、製品の品質や信頼性を向上させると共に、組み付け作業の時間短縮ひいては作業能率の改善を図ることを技術的課題とする。

上記技術的課題を解決するためになされた本発明は、一端に開口部を有するハウジングと、該ハウジングの内周に嵌合された軸受部材と、該軸受部材の内周面との間のラジアル軸受隙間に生じる動圧によりラジアル方向に非接触支持される軸部材と、上記ハウジングの開口部に装着されたシール部材とを備えた動圧型軸受ユニットにおいて、上記シール部材の端部が、上記軸受部材の軸方向移動を規制するように該軸受部材の端部に当接して上記ハウジングの開口部に固定されると共に、上記シール部材の端部と上記軸受部材の端部との当接部位に、上記軸受部材の周方向移動を規制する規制部を形成し、かつ、上記シール部材が、上記ハウジングの開口部に圧入されて変形することにより、該シール部材の端部が上記規制部にその形状が対応して密接していることに特徴づけられる。この場合、上記規制部は、軸受部材の端部に形成することが好ましいが、シール部材の端部に形成してもよく、或いは両者に形成してもよい。

このような構成によれば、ハウジングの開口部に、シール部材を軸受部材に当接させて固定する事のみをもって、その軸受部材の軸方向移動と周方向移動とを規制できることになる。詳述すると、ハウジングの開口部に固定されるシール部材の端部が、ハウジング内における軸受部材の端部に当接することにより該軸受部材の軸方向移動が規制されると共に、このように両者が当接した状態においては、両者の対向端部の当接部位に形成された規制部により該軸受部材の周方向移動が規制される。したがって、この両者の当接によって、軸受部材をハウジング内に固定することが可能となり、軸受部材をハウジング内に圧入することおよび接着剤を使用することが不要になる。これにより、軸受部材の組み付け時におけるハウジングの外径寸法や軸受部材の内径寸法の不当な変化、並びにハウジングの円筒度や軸受部材の内周面における真円度の狂いが生じなくなると共に、面倒且つ煩雑な接着剤の塗布作業や接着剤硬化のための待ち時間が不要になり、作業時間の短縮および作業能率の改善が図られる。

また、圧入時の加圧力によるシール部材の変形を利用して、該シール部材の端部を規制部にその形状を対応させて密接させる構成としているので、規制部に対応した形状にするための加工をシール部材の端部に施す必要がなくなり、シール部材の加工の複雑化を回避できる。この場合におけるシール部材の変形には、弾性変形および塑性変形が含まれる。このシール部材の圧入に供される圧入治具は、シール部材を規制部の形状に対応して変形させる上で有利な弾性体でなる治具を使用することが好ましい。なお、必要ならば、シール部材の端部を、規制部に対応した形状に加工してもよい。

この場合、上記規制部の一例として、上記軸受部材の端部に、傾斜面を形成することが挙げられる。そして、この傾斜面は、上記軸受部材の端部の全域に亘るように形成してもよく、上記軸受部材の端部の略半部または一部に形成してもよい。

このように構成すれば、軸受部材の傾斜面にシール部材の端部が当接することにより、好ましくはこの両者が面接触して周方向に係合した状態となることにより、軸受部材の周方向移動が規制され、上述と同様の利点を享受できるのはもとより、軸受部材の端部をテーパ状に加工するだけで済むため、軸受部材の加工の複雑化を回避できる。

また、上記規制部の他の例として、上記軸受部材の端部に、その軸直角面の二等分線に対応する部位が隆起する隆起部を形成するようにしてもよい。この場合、隆起部の一態様としては、上記二等分線を基準としてその両側に対称に傾斜面を形成し、上記二等分線に対応する屈曲部を隆起部とすることが挙げられる。

このように構成すれば、軸受部材の隆起部にシール部材の端部が当接することにより、好ましくはこの両者が当接によって周方向に係合した状態となることにより、軸受部材の周方向移動が規制され、上述と同様の利点を享受できる。また、この場合にも、軸受部材の端部に隆起部を形成するだけで済むため、軸受部材の加工の複雑化を回避できる。

更に、上記規制部の他の例として、上記軸受部材の端部に、周方向に沿う複数の凹凸部を形成してもよい。この場合、凹凸部の形状は、例えば湾曲状の曲面を繋げてなる波形状であってもよく、平面を繋げてなる矩形波形状や三角波形状等であってもよい。

このように構成すれば、軸受部材の複数の凹凸部にシール部材の端部が当接することにより、好ましくはこの両者が当接によって係合した状態となることにより、軸受部材の周方向移動が規制され、上述と同様の利点を享受できる。

更に、以上の構成において、上記軸受部材は、すきまばめにより上記ハウジングの内周に嵌合されていることが好ましい。

このように構成すれば、軸受部材の組み付け時におけるハウジングや軸受部材の不当な寸法変化、およびハウジングの円筒度や軸受部材の内周面における真円度の狂いを回避する上で、極めて有利となる。

本発明に係る動圧型軸受ユニットによれば、ハウジングの開口部に固定されるシール部材が、該ハウジング内の軸受部材にその軸方向移動を規制するように当接し、且つ上記シール部材に対する軸受部材の当接側端部に、該軸受部材の周方向移動を規制する規制部を形成したから、シール部材を軸受部材に当接させて固定するだけで、軸受部材をハウジング内に固定できることになる。これにより、従来のように軸受部材をハウジングに圧入することや接着剤を使用することが不要になるため、軸受部材の組み付け時におけるハウジングおよび軸受部材の主要寸法に不当な変化が生じたり、或いはこれらの円筒度や真円度に狂いが生じる等の不具合が回避されると共に、面倒且つ煩雑な接着剤の塗布作業や接着剤硬化のための待ち時間が不要になり、作業時間の短縮および作業能率の改善が図られる。しかも、圧入時の加圧力によるシール部材の変形を利用して、該シール部材の端部を規制部にその形状を対応させて密接させる構成としているので、規制部に対応した形状にするための加工をシール部材の端部に施す必要がなくなり、シール部材の加工の複雑化を回避できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図１に基づく以下の説明において、「先端」とは上端を意味し、「基端」とは下端を意味する。

図１に示すように、動圧型軸受ユニット１は、先端に開口部２ａを有する有底円筒状のハウジング２と、該ハウジング２の内周に嵌合された円筒状の軸受部材３と、該軸受部材３の内周に配置された軸部材４と、上記ハウジング２の開口部２ａに装着されたシール部材５とを主要たる構成要素とする。この動圧型軸受ユニット１は、例えば軸流ファンモータに使用される。

上記ハウジング２は、例えば黄銅等の軟質金属で形成され、円筒状の側部２ｂと底部２ｃとから構成される。そして、このハウジング２の内底面には、上記軸部材４をスラスト方向に支持するスラスト軸受部Ｓａが設けられる。このスラスト軸受部Ｓａは、上記軸部材４の基端に形成された湾曲面４ａを、ハウジング２の底部２ｃに埋設されたスラスト板６の先端面でピボット支持することにより構成される。なお、ハウジング２の底部２ｃは、該ハウジング２の基端側開口部を閉塞するものであり、ハウジング２と一体形成する他、別体の底蓋部材で形成してもよい。

上記軸部材４は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）等の金属で形成され、その外周面には基端側から順に、ぬすみ部４ｂと、テーパ面４ｃとが設けられている。このテーパ面４ｃは、基端側から先端側に向かって順次縮径しており、該テーパ面４ｃの先端側には、その基端側の円筒面４ｄと略同径の円筒面４ｅが連設されている。

上記軸受部材３は、例えば多孔質体、特に銅を主成分とする焼結金属で形成され、その内部の気孔に潤滑油または潤滑グリースが含浸されてなる含浸軸受として構成される。この軸受部材３の内周面には、先端側と基端側とに２つのラジアル軸受面３ｂ，３ｂが設けられている。これらのラジアル軸受面３ｂには、例えばプレス加工による転写、転造等によって動圧溝８が形成されている。この動圧溝８の形状は、任意に選択することができ、公知のヘリングボーン型、スパイラル型、ステップ型、多円弧型等の何れかを選択し、或いはこれらを適宜組み合わせて使用することができる。

上記軸部材４をラジアル方向に支持するラジアル軸受部Ｒａ，Ｒａは、上記軸受部材３に対する軸部材４の相対回転時（この実施形態では軸部材４の回転時）に、軸部材４の外周面と上記ラジアル軸受面３ｂ、３ｂとの間のラジアル軸受隙間Ｒ１，Ｒ１に満たされた流体（例えば潤滑油）の動圧が生じることにより、軸部材４を非接触で支持するように構成されている。

上記軸受部材３の先端部、すなわち上記シール部材５に対する軸受部材３の当接側端部は、傾斜面３ｘに加工されている。この傾斜面３ｘは、上記シール部材５の基端面５ｘと密接することにより、軸受部材３の周方向移動を規制する規制部となる。この傾斜面３ｘの傾斜度は、軸受部材３の外径寸法Ｄ１に対する軸方向の変位寸法ａの比率が、例えば１／３００以上で且つ１／１０以下に設定される（図２参照）。この比率が１／３００未満であると、傾斜面３ｘの傾斜度が不足して、軸受部材３の周方向移動の規制力を充分に確保できなくなる虞れがあり、１／１０を超えると、傾斜面３ｘの傾斜度が過大となり、シール部材５に対して後述する必要な変形を生じさせることが困難となる。そして、この軸受部材３は、ハウジング２の内周にすきまばめで嵌合されている。

上記シール部材５は、中心部に軸部材４が挿通される挿通孔５ｃを有する円環状をなすもので、例えば快削黄銅などの軟質金属で形成されると共に、上記挿通孔５ｃの内周面に上記軸部材４のテーパ面４ｃが対向し、この両者間にシール空間が形成されている。このシール部材５は、ハウジング２の内周にしまりばめにより圧入され、且つ接着剤を用いて固定されている。なお、このシール部材５は、黄銅以外にも他の金属や樹脂材料で形成することができる。

上記シール部材５は、圧入時の加圧力により変形して姿勢が傾斜し、これに伴って、その当接側端部の基端面５ｘが、上記軸受部材３の傾斜面３ｘに密接している。したがって、軸受部材３は、シール部材５との当接により、ハウジング２内で軸方向移動および周方向移動が規制され、ハウジング２の内周に固定された状態にある。なお、シール部材５の基端面５ｘを予め傾斜面に加工しておき、これをハウジング２の内周に圧入して、その姿勢を傾斜させることなく該基端面５ｘと上記軸受部材３の傾斜面３ｘとを密接させてもよい。

このような構成によれば、ハウジング２の内周に接着剤を使用することなくすきまばめにより嵌合された軸受部材３は、シール部材５を圧入して固定するだけで、その軸方向移動と周方向移動とが規制される。したがって、軸受部材３の組み付け時にハウジング２の外径寸法や軸受部材３の内径寸法に不当な変化が生じず、しかもハウジング２の円筒度や軸受部材３の内周面における真円度の狂いが生じなくなる。また、軸受部材３に対する面倒且つ煩雑な接着剤の塗布作業等が不要になり、作業性が大幅に改善される。

図３〜図６は、本発明の第２〜第５の実施形態に係る動圧型軸受ユニットの構成要素である軸受部材をそれぞれ例示するものである。なお、これらの各図に基づく各実施形態の以下の説明において、図示しない構成要件であって上述の第１の実施形態に係る動圧型軸受ユニット１と共通のものについては、同一符号を参酌する。

図３(a),(b)に示すように、本発明の第２の実施形態における軸受部材１３は、その先端部（シール部材５への当接側端部）の略半部が傾斜面１３ｘとされ、その残余部が非傾斜面１３ｙとされている。このような構成においても、ハウジング２内に軸受部材１３をすきまばめにより嵌合させた状態で、シール部材５をしまりばめにより圧入することにより、該シール部材５が変形して、その当接側端部の基端面５ｘが上記軸受部材１３の傾斜面１３ｘに密接する。したがって、この傾斜面１３ｘが、軸受部材１３の周方向移動移動を規制する規制部となる。この場合におけるシール部材５の変形は、該シール部材５の姿勢を傾斜状に変化させる変形、または該シール部材５の基端面５ｘが圧入時の加圧力により押し潰される変形等の何れの態様であってもよい。また、シール部材５の基端面５ｘに、上記傾斜面１３ｘに対応する傾斜面を加工してもよい。そして、この第２の実施形態によるにしても、上述の第１の実施形態と同様の作用効果が得られる。

図４(a),(b)に示すように、本発明の第３の実施形態における軸受部材２３は、その先端部における１／２未満の領域が傾斜面２３ｘとされ、その残余部が非傾斜面２３ｙとされている。このような構成によっても、動圧型軸受ユニットの組立後においては、シール部材５の基端面５ｘが上記軸受部材２３の傾斜面２３ｘに密接した状態となる。したがって、この傾斜面２３ｘが、軸受部材２３の周方向移動を規制する規制部となる。その他の説明事項については、上記第２の実施形態で既に述べた事項と同一である。

図５(a),(b)に示すように、本発明の第４の実施形態における軸受部材３３は、その先端部における軸直角面の二等分線Ｗ（同図(a)参照）を基準としてその両側に傾斜面３３ｘ，３３ｘが形成され、上記二等分線Ｗに対応する部位が屈曲状の隆起部とされている。このような構成によれば、動圧型軸受ユニットの組立後においては、シール部材５が加圧力により屈曲状に押し潰されることにより、その基端面５ｘが両傾斜面３３ｘ，３３ｘの少なくとも上記二等分線Ｗの近傍に密接し、或いはシール部材５の姿勢が変化することにより基端面５ｘが何れか一方の傾斜面３３ｘに密接する。また、シール部材５の基端面５ｘに上記両傾斜面３３ｘ，３３ｘに対応する傾斜面を加工しておけば、シール部材５の基端面５ｘが軸受部材３３の両傾斜面３３ｘ，３３ｘの全域に亘って密接する。したがって、この両傾斜面３３ｘ，３３ｘまたはその何れか一方の面３３ｘが、軸受部材３３の周方向移動を規制する規制部となる。なお、その他の説明事項については、上記第２の実施形態で既に述べた事項と同一である。

図６(a),(b)に示すように、本発明の第５の実施形態における軸受部材４３は、その先端部に周方向に沿う複数の凹部４３ｘと凸部４３ｙとが形成されている。このような構成によれば、動圧型軸受ユニットの組立後においては、シール部材５が加圧力により変形して凹凸状に押し潰されることにより、その基端面５ｘが少なくとも凸部４３ｙの頂部近傍に密接する。また、シール部材５の基端面５ｘに上記凹部４３ｘと凸部４３ｙとに対応する凹凸部を加工しておけば、シール部材５の基端面５ｘが軸受部材３の凹部４３ｘと凸部４３ｙとの全域に亘って密接する。したがって、この凹部４３ｘと凸部４３ｙの両者または凸部４３ｙが、軸受部材４３の周方向移動を規制する規制部となる。なお、その他の説明事項については、上記第２の実施形態で既に述べた事項と同一である。

以上の実施形態では、軸部材４を、略丸棒状の軸部で構成し、その基端側の湾曲面４ａをスラスト軸受部Ｓａでピボット支持する構成の動圧型軸受ユニットに本発明を適用したが、軸部材を、軸部とその基端側のフランジ部とで構成し、軸部の外周面を動圧が発生するラジアル軸受部により非接触支持し、フランジ部の両端面を動圧が発生するスラスト軸受部によりそれぞれ非接触支持する構成の動圧型軸受ユニット（例えば既述のディスク駆動用スピンドルモータに使用される軸受ユニット）についても、同様にして本発明を適用することができる。

本発明の第１の実施形態に係る動圧型軸受ユニットを示す縦断正面図である。 本発明の第１の実施形態に係る動圧型軸受ユニットの構成要素である軸受部材を示す縦断正面図である。 図３(a)は、本発明の第２の実施形態に係る動圧型軸受ユニットの構成要素である軸受部材を示す平面図、図３(b)は、その縦断正面図である。 図４(a)は、本発明の第３の実施形態に係る動圧型軸受ユニットの構成要素である軸受部材を示す平面図、図４(b)は、その縦断正面図である。 図５(a)は、本発明の第４の実施形態に係る動圧型軸受ユニットの構成要素である軸受部材を示す平面図、図５(b)は、その縦断正面図である。 図６(a)は、本発明の第５の実施形態に係る動圧型軸受ユニットの構成要素である軸受部材を示す要部斜視図、図６(b)は、その縦断正面図である。

符号の説明

１ 動圧型軸受ユニット
２ ハウジング
２ａ 開口部
３ 軸受部材
３ｘ 傾斜面（規制部）
４ 軸部材
５ シール部材
５ｘ シール部材の基端面（シール部材の当接側端部）
Ｒ１ ラジアル軸受隙間
１３ 軸受部材
１３ｘ 傾斜面（規制部）
２３ 軸受部材
２３ｘ 傾斜面（規制部）
３３ 軸受部材
３３ｘ 傾斜面（規制部）
Ｗ 二等分線
４３ｘ 凹部（規制部）
４３ｙ 凸部（規制部）

Claims (1)

1. 一端に開口部を有するハウジングと、該ハウジングの内周に嵌合された軸受部材と、該軸受部材の内周面との間のラジアル軸受隙間に生じる動圧によりラジアル方向に非接触支持される軸部材と、上記ハウジングの開口部に装着されたシール部材とを備えた動圧型軸受ユニットにおいて、
   上記シール部材の端部が、上記軸受部材の軸方向移動を規制するように該軸受部材の端部に当接して上記ハウジングの開口部に固定されると共に、上記シール部材の端部と上記軸受部材の端部との当接部位に、上記軸受部材の周方向移動を規制する規制部を形成し、かつ、上記シール部材が、上記ハウジングの開口部に圧入されて変形することにより、該シール部材の端部が上記規制部にその形状が対応して密接していることを特徴とする動圧型軸受ユニット。

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