JP4446435B2

JP4446435B2 - モータの軸受装置

Info

Publication number: JP4446435B2
Application number: JP2003336779A
Authority: JP
Inventors: 一男野口
Original assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Current assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Priority date: 2003-09-29
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2023-09-29
Also published as: JP2005106095A

Description

本発明は、モータの軸受装置に関し、特に複数の焼結含油軸受を重ねた状態で使用する軸受装置に関するものである。

ＣＤプレーヤ、ＶＴＲ、ビデオディスクプレーヤ等のオーディオ機器には各種モータが使用されている。
図６に示すモータは、ディスク装置のスピンドルモータ等に使用されるブラシレスモータの一例である。図６において、中心線より右側はその要部断面をハッチングにて示している。
１は駆動用回転軸、２は回転軸１とともに回転するロータである。このロータ２は回転軸１が固定されたロータケース３、ロータケース３の円周部全周にわたって取り付けられた磁石４で構成されている。
ステータベース６は薄板で形成され、筒状に成形された軸受ホルダ７がカシメ加工により固着されている。軸受ホルダ７には、軸受８が嵌入され、回転軸１を回転可能に支持している。また、軸受ホルダ７は図面下方側が封止された形状となっており、回転軸１の下方側端部をスラスト受け用シート１３を介して支持している。
また、ロータの抜け止めとしてワッシャ１１が用いられている。
また、軸受ホルダ７の図面上方端部にはプレート２０が取り付けられている。このプレート２０は、軸受８に含侵させた潤滑油の飛散防止のためにとりつけられている。

軸受ホルダ７の外周側には、コイル１０が巻かれたステータコア９が固定され、コイル１０の端末はステータベース６の上面に設けられたフレキシブル基板１２の接続パターン（図示せず）へはんだ付け等で接続される。
軸受８の下方側（ステータベース側）は、軸受８の内側中央部に凹部１９を設けるため、その外径を他の部分より小さく絞り、小径部１８が形成されている。凹部１９により、回転軸１は軸受８の両端部付近で回転支持される。

軸受８にはその外周面に、軸方向へ複数本の溝１７が形成されている。この溝は、軸受ホルダ７に装着された軸受８へ回転軸１へ挿通する際の、空気抜きの役目をもっている。
このような構成の例として、例えば本願出願人が以前出願した特開２００３−７９０９５がある。
また、特開２００２−１９５２５９にも類似の構成が見られる。

特開２００３−７９０９５号公報特開２００２−１９５２５９号公報

近年、ディスクの記録密度が高密度化し、回転速度が高速化するに従って、回転軸の垂直度等の回転精度や回転の高耐久性が要求されるようになった。
回転精度については、軸と軸受のクリアランスが大きく影響し、より小さなクリアランスが求められる。軸と軸受のクリアランスをより小さくするためには軸および軸受を製造するための加工に高度な技術が要求される。
また、耐久性に関しては、軸受に含浸されたオイルの保持が問題となり、軸の回転によりオイルが飛散することなく軸受にオイルが保持される必要がある。そのためには飛散防止機構やオイルを保持するための構成が必要となる。
本願発明は、特に高度な加工技術を用いることなく、高い回転精度を持ち同時に高い耐久性を有するモータの軸受装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するため、本願の請求項１に記載のモータの軸受装置は、軸受ホルダの内側に、軸挿通孔を有する円筒状の焼結含油軸受が圧入され、前記軸挿通孔に挿入された軸を回転可能に支持する軸受装置において、前記焼結含油軸受は、一つ以上の識別マークを有し、外周部の円筒外面に対して前記軸挿通孔の円筒内面が偏心したものであり、
前記識別マークは、前記焼結含油軸受の外周面取りにかかるよう上面に設けられた凹部であり、
前記焼結含油軸受の複数を、前記識別マークを基準として互いに回転させた位置に重ねて配置し、
重なり合った前記外周面取りと前記軸受ホルダ内面によってオイル溜まりとなる空隙を構成したことを特徴とするものである。
このように構成すると、複数の軸受をある角度ずらして組み合わせて用いることにより、軸受を製造する際に生じる軸挿通孔と外周のわずかな心ずれを利用して、実質的な軸孔径を軸に合わせることが可能となる。
また、請求項２記載については、前記焼結含油軸受の複数を、互いに１８０度ずつ回転させた位置に重ねて配置している。

本発明のモータの軸受装置は、軸受製造上発生する寸法のばらつきの特性を生かし、容易に軸受を高精度に構成し、合わせて高耐久性を有する構成とすることができる。
すなわち、特段の高精度軸受や高精度に加工された軸を必要とせずに全体の構成として回転精度を上げ、かつ特別なオイル保持機構を構成することなく、高耐久となるオイル保持の構成を実現できる。

本願の軸受装置を用いた例としてモータＭを図１に示す。図６の従来例と同様の構成は同じ符号を付してその説明を省略する。
このモータＭの軸受ホルダ７０は円筒状に形成され、両端の開口から環状の軸受３０を複数（この場合二つ）重なった状態で、軸心を出すように圧入する。この場合、軸受３０は回転軸１の下端側と軸受ホルダ７０の上端側に二組設けられている。軸受ホルダ７０の下端側はキャップ７１により塞がれる。
重ねられた軸受３０は軸受に設けられた識別マークを基準に所定角度回転方向にずらされて軸受ホルダ７０に圧入により装着される。

図２に本願発明の一実施例となる焼結含油軸受である軸受３０の構成を示す。図２（ａ）はその平面図であり、図２（ｂ）はその側面図要部断面を示す。
軸受３０は外周部３１および軸挿通孔３２が同心となるよう形成される焼結含油軸受で、所定の厚みを有すると共に、その上面３３及び下面３４と外周部３１の円筒外面３５および軸挿通孔３２の円筒内面３６が交わる部分には外周面取３７および内周面取３８が形成されている。
円筒外面３５と円筒内面３６は完全に同心となることが要求されるが、完全に同心とするには非常に高い精度の製造用金型が必要となり、そのような金型を製造するには高度な加工技術や精度管理等が必要になる。

そのため実際には数ミクロンの範囲で偏心する状態で軸受が形成される。
そして、軸挿通孔３２を形成する円筒内面３６の直径は、その呼び寸法に対しプラス公差のみで設定され、数ミクロンの幅（例えば＋０．００５から０．０１５ミリメートル）の範囲で設定される。
この偏心量および直径は、例えば一つの金型から同一ロットで生産された場合はほぼ一定の量となることが知られている。製造される金型が異なれば、同一の呼び寸法でも公差範囲内で異なる場合が多々生じる。

駆動軸１の精度は軸の真直度、直径のばらつき等で決まるが、ここでは直径のばらつきを主に扱うこととする。
駆動軸１の直径の呼び寸法は軸受の呼び寸法と同じであるが、公差は軸受の場合と逆にマイナス公差のみでで設定され、やはり数ミクロンの幅（例えば−０．００５から−０．０１５ミリメートル）の範囲で設定される。
軸の場合にも、加工する同一ロット内で寸法のばらつきはロットが変わったときよりも非常に小さいことが知られている。

軸受３０の上面３３には、凹状の識別マーク３９が一つ設けられている。この識別マーク３９は外周面取り３７にかかるよう上面３３に設けられているが、上面３３のみ、あるいは外周面取り３７だけが凹部になるよう形成されていても良い。また、その凹形状も円形に限らず円周方向の位置が識別できるような形状であればよい。
いま、この軸受３０の円筒外面３５と完全な同心の理想的な軸挿着孔３２Ａを一点鎖線で示す。実際の軸挿着孔３２は識別マーク３９からα°の角度方向にａマイクロの距離で偏心して、直径ｄで形成されているとする。

次に図３により軸受３０を重ねて使用する使用形態について説明する。図３（ａ）は識別マークを利用して９０度ずらした状態で軸受ホルダ７０に取り付けた状態の平面図を示す。図３（ｂ）は側方から見た要部断面図である。識別マークは同方向（図３（ｂ）の上側方向）を向くように重ね、回転方向にずらして配置してある。
ここで、この軸受の呼び寸法を２ｍｍで実際の直径ｄが２．０１５ｍｍ、ずれ量ａが４マイクロメータで形成されていたとする。
この場合、実質的な軸挿通孔の直径は直径ｄからａの１．４倍を引いた寸法、すなわち２．０１５ｍｍから０．００５６ｍｍを引いた２．００９４ｍｍとなり、一つの軸受を用いた場合より軸に対するクリアランスを小にできる。
また、軸受３０を１８０度ずらせて取り付けた場合、実質的な軸挿通孔の直径は２．００７ｍｍとなる。
このように、実際にできあがった軸受の軸挿通孔の孔径が大きい場合でも、同一金型で同一ロットのようにばらつきが少ない場合、複数重ねて所定角度ずらして用いることにより、軸と軸受のクリアランスを小さくでき、軸の回転精度を上げ、かつ異音の発生を防止できるという効果がある。

また、軸受３０を重ねることにより、重なり合った外周面取り３７の部分が空隙となり、そこがオイル溜まりの役割を果たすことになる。また、上側の軸受がオイル飛散防止の役割を果たすことになる。
このような構成とすると、軸受自体がオイル溜まりを構成し、かつ飛散防止の構成となるので別部材を設けることなくそれぞれの作用を得ることができる。

図４は本願発明に係る他の実施例を示すもので、軸受３０とは異なる形状の識別マークを複数設けた例を示す。図４（ａ）はその平面図で、図４（ｂ）はその側面図要部断面を示す図である。
図４（ａ）は識別マークを利用して９０度ずらした状態で軸受ホルダ７０に取り付けた状態の平面図を示す。図４（ｂ）は側方から見た要部断面図である。軸受３０と同様の構成は同じ符号をつけてその説明を省略する。
識別マーク４９ａ、４９ｂ、４９ｃが軸受４０の外周部３１に所定角のの間隔で配置されている。識別マーク４９ａは図２と同様軸挿通孔３２のずれ方向からαの位置に形成されているとする。
識別マーク４９ｂは識別マーク４９ａから９０度離れた位置、識別マーク４９ｃは識別マーク４９ｂとは反対方向へ３０度離れた位置に形成されている。
また、格式別マーク４９ａ、４９ｂ、４９ｃは、軸受ホルダ７０へ装着した際その上面３３側から下面３４側へ挿通する溝状に形成されている。
各識別マーク４９ａ、４９ｂ、４９ｃを形成する間隔は、同一角にならなければ適宜定めることができる。

図５は軸受４０を回転方向へずらして軸受ホルダ７０へ装着する際の構成を示す。これは、上側の軸受４０に対し９０度回転方向にずらして下側の軸受４０を重ねるものである。
図５（ａ）は識別マークを利用して９０度ずらした状態で軸受ホルダ７０に取り付けた状態の平面図を示し、図５（ｂ）は側方から見た要部断面図である。図３の構成では、軸受３０を回転方向にずらすには何らかの測定器具が必要になるが、軸受４０では溝状の識別マーク４９ａと４９ｂを重ねた状態とすればちょうど９０度回転方向へずらした状態となる。
ここで、識別マーク４９ａと４９ｃを重ねると３０度ずらした構成となる。ずらし量とマークの位置は適宜定めることができる。

識別マーク４９ａ、４９ｂ、４９ｃは上述のように溝状に形成されている。回転方向にずらして軸受ホルダ７に取り付けた場合に、識別マークを重ねて取り付ければ、重ねた軸受４０の上側と下側で空気、あるいは油が通る通孔ができることになる。
軸受ホルダ７のように底が密閉された構成の場合、軸１を軸受に取り付ける場合には空気抜きとなる溝を軸受か軸受ホルダへ設ける必要があるが、識別マークを第２実施例のように溝状に形成すると、識別マークと溝を兼用することが可能となる。

焼結含油軸受を用いたモータで、ディスク駆動に用いられるスピンドルモータのような高精度なモータを提供できる。

本願発明の実施の形態によるモータの構成を示した側面図である。本願発明の軸受の詳細を示す図である（実施例１）。図２に示す軸受の使用状態の構成を示す図である（実施例１）。本願発明の軸受の他の実施例詳細を示す図である（実施例２）。図４に示す軸受の使用状態の構成を示す図である（実施例２）。従来のモータの構成を示す側面図である。

符号の説明

１回転軸
２ロータ
６ステータベース
７軸受ホルダ
３０、４０軸受
３９、４９識別マーク

Claims

軸受ホルダの内側に、軸挿通孔を有する円筒状の焼結含油軸受が圧入され、前記軸挿通孔に挿入された軸を回転可能に支持する軸受装置において、前記焼結含油軸受は、一つ以上の識別マークを有し、外周部の円筒外面に対して前記軸挿通孔の円筒内面が偏心したものであり、
前記識別マークは、前記焼結含油軸受の外周面取りにかかるよう上面に設けられた凹部であり、
前記焼結含油軸受の複数を、前記識別マークを基準として互いに回転させた位置に重ねて配置し、
重なり合った前記外周面取りと前記軸受ホルダ内面によってオイル溜まりとなる空隙を構成したことを特徴とするモータの軸受装置。
前記焼結含油軸受の複数を、互いに１８０度ずつ回転させた位置に重ねて配置したことを特徴とする請求項１記載の軸受装置。