JPH04231718A - Compound fluid bearing device - Google Patents
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- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、ビデオテープレコーダ
、ディスク駆動装置、等に用いられ、スラスト軸受がピ
ボット軸受であり、ラジアル軸受に動圧型の流体軸を受
組み合わせた複合型流体軸受装置に関するものである。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a composite fluid bearing device used in video tape recorders, disk drives, etc., in which the thrust bearing is a pivot bearing and a radial bearing is combined with a hydrodynamic shaft. It is something.
【0002】0002
【従来の技術】近年、ビデオテープレコーダおよび、デ
ィスク装置等は、高性能化が図られており、その回転駆
動用主軸部は、高精度、低摩擦トルクでしかも耐摩耗性
に優れた軸受が要望されており、軸心への求心性能に優
れたラジアル流体軸受と、点接触であるために摩擦トル
クが小さいという特徴を有するピボット軸受をスラスト
軸受に組み合わせた複合型流体軸受が用いられている。[Prior Art] In recent years, the performance of video tape recorders, disk drives, etc. has been improved, and their rotational drive shafts are equipped with bearings that have high precision, low friction torque, and excellent wear resistance. In response to this demand, a composite fluid bearing is used, which combines a radial fluid bearing with excellent centripetal performance to the shaft center and a thrust bearing with a pivot bearing, which has low friction torque due to point contact. .
【0003】以下図面を参照しながら、上述した従来の
複合型流体軸受装置の一例について説明する。図5は従
来の複合型流体軸受装置の断面図である。図5において
、11はフレームであり、軸12が中央に固定されてい
る。軸12の上部端面はおよそ球面に加工され、スラス
ト受け14と当接し、スラスト潤滑剤15が保持されて
、スラスト軸受17が構成されている。スラスト受け1
4はディスク13の端面にネジ等により固定されている
。ディスク13は、中央に軸受穴13Aを有し、軸12
の外周を回転自在に設けられている。軸12の外周また
はティスクの軸受穴13Aのいずれか一方には動圧発生
溝12B,12Cが設けられ、ラジアル潤滑剤16A,
16Bが保持されて、ラジアル動圧型流体軸受18を構
成している。19はモータロータ、20はモータステー
タである。An example of the above-mentioned conventional composite hydrodynamic bearing device will be described below with reference to the drawings. FIG. 5 is a sectional view of a conventional composite hydrodynamic bearing device. In FIG. 5, 11 is a frame, and a shaft 12 is fixed at the center. The upper end surface of the shaft 12 is machined into a roughly spherical surface, contacts the thrust receiver 14, holds the thrust lubricant 15, and constitutes a thrust bearing 17. Thrust receiver 1
4 is fixed to the end surface of the disk 13 with screws or the like. The disk 13 has a bearing hole 13A in the center, and the shaft 12
It is rotatably provided around the outer periphery of the Dynamic pressure generating grooves 12B and 12C are provided on either the outer circumference of the shaft 12 or the bearing hole 13A of the disk, and radial lubricants 16A,
16B is held to constitute a radial dynamic pressure type fluid bearing 18. 19 is a motor rotor, and 20 is a motor stator.
【0004】以上のように構成された複合型流体軸受装
置について、以下その動作について説明する。まず、モ
ータステータ20に通電されると、これによりモータロ
ータ19は、ティスク13、スラスト受け14と共に回
転する。このとき動圧発生溝12B,12Cはポンピン
グ圧力を発生し、軸12に対して、ディスク13は無接
触で回転振れを発生せず高性能に回転し、スラスト受け
14は、図中Eに示す自重等による力がかかるが、軸先
端12Aと点接触しながら小さい摩擦トルクで軽く回転
する。The operation of the composite hydrodynamic bearing device constructed as described above will be explained below. First, when the motor stator 20 is energized, the motor rotor 19 rotates together with the disk 13 and the thrust receiver 14 . At this time, the dynamic pressure generation grooves 12B and 12C generate pumping pressure, and the disk 13 rotates with high performance without contact with the shaft 12 and without rotational runout, and the thrust receiver 14 is rotated as shown in E in the figure. Although force is applied due to its own weight, etc., it rotates lightly with small friction torque while making point contact with the shaft tip 12A.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、次の様な問題点がある。それは、スラス
ト軸受17は、摩耗防止のためには、軸12は硬い鋼材
等で構成し、また、スラスト受け14は、炭化珪素また
は窒化珪素等の高価な材料を用いなければならない。と
ころがそれでも、耐摩耗性は不充分であり、軸先端12
Aとスラスト受け14の点接触部分にはスラスト潤滑剤
15は入り込むことができず、潤滑不良によりスラスト
受け14、また軸先端12のいずれかから5ミクロンメ
ータ程度の摩耗が発生することは避けることが困難であ
った。一方、ラジアル軸受に玉軸受、または含油軸受を
用いた図示しない別の従来例においては、ラジアル方向
の回転精度が悪く、軸振れが20ミクロンメータ程度あ
るため、この軸振れが有る効果により、スラスト受け1
4が軸先端に当接する点は1回転中に常に移動させられ
、スラスト受けには、集中荷重がかからず、スラスト軸
受17の摩耗は比較的少なかった。これに比べて図5の
従来例はラジアル軸受に動圧型流体軸受を用いているの
で、回転性能は良い代わりに、スラスト受け14が軸先
端12Aの常に同じ点と当接してしまうためスラスト軸
受の摩耗防止は困難であった。However, the above configuration has the following problems. In order to prevent wear of the thrust bearing 17, the shaft 12 must be made of hard steel, and the thrust receiver 14 must be made of an expensive material such as silicon carbide or silicon nitride. However, the wear resistance is still insufficient, and the shaft tip 12
The thrust lubricant 15 cannot enter the point contact area between A and the thrust receiver 14, and it is necessary to avoid wear of about 5 micrometers from either the thrust receiver 14 or the shaft tip 12 due to poor lubrication. was difficult. On the other hand, in another conventional example (not shown) in which a ball bearing or an oil-impregnated bearing is used as a radial bearing, the rotation accuracy in the radial direction is poor and the shaft runout is about 20 micrometers. Uke 1
The point where 4 abuts on the tip of the shaft is constantly moved during one rotation, no concentrated load is applied to the thrust bearing, and wear on the thrust bearing 17 is relatively small. In comparison, the conventional example shown in Fig. 5 uses a hydrodynamic bearing as the radial bearing, so although the rotational performance is good, the thrust bearing 14 always comes into contact with the same point on the shaft tip 12A, so the thrust bearing Preventing wear was difficult.
【0006】そこで本発明はスラスト軸受の耐摩耗性に
優れ、かつ、低摩擦トルクで回転性能の良好な、複合型
流体軸受装置を提供するものである。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a composite hydrodynamic bearing device that has a thrust bearing with excellent wear resistance, low friction torque, and good rotational performance.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の複合型流体軸受装置は、ラジアル軸受に動圧
型流体軸受を用い、スラスト軸受は、軸の一端の先端を
ほぼ球面状とし、軸に直角な平面より2/1000〜1
2/1000だけ傾けたものである。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the composite hydrodynamic bearing device of the present invention uses a hydrodynamic bearing as the radial bearing, and the thrust bearing has one end of the shaft having a substantially spherical shape. , 2/1000 to 1 from the plane perpendicular to the axis
It is tilted by 2/1000.
【0008】[0008]
【作用】本発明は、上記した構成により、ラジアル軸受
の回転性能を高精度に保ちつつ、スラスト軸受の充分な
耐摩耗性を有する複合型流体軸受装置を得ることができ
る。According to the present invention, with the above-described configuration, it is possible to obtain a composite hydrodynamic bearing device having sufficient wear resistance of the thrust bearing while maintaining high rotational performance of the radial bearing.
【0009】[0009]
【実施例】以下本発明の一実施例の複合型流体軸受装置
について、図1から図4を参照しながら説明する。図1
は本発明実施例の複合型流体軸受けの断面図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A composite hydrodynamic bearing device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4. Figure 1
FIG. 2 is a sectional view of a composite fluid bearing according to an embodiment of the present invention.
【0010】図1において、1はフレームであり、軸2
が中央に固定されている。軸2の上部端面はおよそ球面
に加工され、または、少なくとも一部には、ほぼ球面を
有し、この球面の中心近傍は、スラスト受け4と当接し
、スラスト潤滑剤5が保持されて、スラスト軸受7が構
成されている。スラスト受け4はディスク3の端面にネ
ジ等により固定されている。ディスク3は、中央に軸受
穴3Aを有し、軸2に対して回転自在に設けられている
。3Cは通気穴である。軸2の外周またはディスクの軸
受穴3Aのいずれか一方には動圧発生溝2B,2Cが設
けられ、液体または気体等のラジアル潤滑剤6A,6B
が保持されて、ラジアル動圧型流体軸受8を構成してい
る。9はモータロータ、10は、モータステータである
。第2図においてスラスト受け4は図中aに示すように
スペーサ3B等をはさみ込むことにより、軸2に対して
傾きを持たせて固定されている。この傾きは、軸2の軸
心に直角な平面に対して2/1000〜12/1000
の角度を持っている。この傾きは図4中の角度Gに相当
する。In FIG. 1, 1 is a frame, and an axis 2
is fixed in the center. The upper end surface of the shaft 2 is machined into an approximately spherical surface, or at least a portion thereof has an approximately spherical surface, and the vicinity of the center of this spherical surface is in contact with the thrust receiver 4, and the thrust lubricant 5 is held, so that the thrust A bearing 7 is configured. The thrust receiver 4 is fixed to the end surface of the disk 3 with screws or the like. The disk 3 has a bearing hole 3A in the center and is rotatably provided with respect to the shaft 2. 3C is a ventilation hole. Dynamic pressure generating grooves 2B, 2C are provided on either the outer circumference of the shaft 2 or the bearing hole 3A of the disk, and radial lubricants 6A, 6B such as liquid or gas are provided.
is held to constitute a radial dynamic pressure type fluid bearing 8. 9 is a motor rotor, and 10 is a motor stator. In FIG. 2, the thrust receiver 4 is fixed at an angle with respect to the shaft 2 by inserting a spacer 3B, etc., as shown in a in the figure. This inclination is 2/1000 to 12/1000 with respect to the plane perpendicular to the axis of axis 2.
has an angle of This inclination corresponds to angle G in FIG.
【0011】以上のように構成された複合型流体軸受装
置について、以下その動作について説明する。まず、モ
ータステータ10に通電されると、これによりモータロ
ータ9は、ディスク3、スラスト受け4と共に回転する
。このとき動圧発生溝2B,2Cはポンピング圧力を発
生し、軸2に対して、ディスク3は無接触で回転振れを
発生せず高性能に回転し、スラスト受け4は、図中Fに
示すように、自重または、自重とモータロータ9の吸引
力を加えた力がかかるが、軸先端2Aと点接触しながら
小さな摩擦トルクで軽く回転する。The operation of the composite hydrodynamic bearing device constructed as described above will be explained below. First, when the motor stator 10 is energized, the motor rotor 9 rotates together with the disk 3 and the thrust receiver 4. At this time, the dynamic pressure generation grooves 2B and 2C generate pumping pressure, and the disk 3 rotates with high performance without contact with the shaft 2 and without any rotational runout, and the thrust receiver 4 is rotated as shown in F in the figure. Although it is subjected to its own weight or a force that is the sum of its own weight and the suction force of the motor rotor 9, it rotates lightly with a small frictional torque while making point contact with the shaft tip 2A.
【0012】スラスト受け4は、図2のaに示す高さだ
け傾いて取り付けられているが、この傾きにより図3の
cに示すようにスラスト受け4と軸先端2Aとの接触点
は、1回転の間に常に移動するので、軸先端2Aに集中
荷重がかからない。また接触点が移動するときに、図4
の図中矢印dに示すように、スラスト潤滑剤が接触点に
巻き込まれ、良好な潤滑がおこなわれるので耐摩耗性が
非常に向上する。The thrust receiver 4 is installed with an inclination as shown in FIG. Since it constantly moves during rotation, no concentrated load is applied to the shaft tip 2A. Also, when the contact point moves,
As shown by the arrow d in the figure, the thrust lubricant is drawn into the contact point, providing good lubrication and greatly improving wear resistance.
【0013】また、本発明において、ラジアル軸受は動
圧型流体軸受でなく、含油軸受を用いても、スラスト軸
受の耐摩耗性を向上させるという効果は、得ることがで
きる。Furthermore, in the present invention, even if an oil-impregnated bearing is used instead of a hydrodynamic bearing as the radial bearing, the effect of improving the wear resistance of the thrust bearing can be obtained.
【0014】また、図2のaに示す傾き量は、角度にし
て2/1000以下では効果がなく、また、12/10
00を越えると、接触点における周速が早くなって摩耗
が増加する。Further, the amount of inclination shown in FIG. 2A has no effect when the angle is less than 2/1000;
If it exceeds 00, the circumferential speed at the contact point becomes faster and wear increases.
【0015】また、本発明において、シャフトは硬いマ
ルテンサイト系の焼き入れの行なわれたステンレス鋼で
あり、スラスト軸受けはチタンカーバイトを主成分とす
るサーメット(複合金属)また部分安定化ジルコニア(
PSZ)であり、その表面粗さは0.2ミクロン以下に
精度良く仕上げられている。そしてスラスト潤滑剤5と
してエステル油、アルファ・オレフィン油または、フッ
ソ系潤滑剤等を用いている。Further, in the present invention, the shaft is made of hard martensitic hardened stainless steel, and the thrust bearing is made of cermet (composite metal) mainly composed of titanium carbide or partially stabilized zirconia (composite metal).
PSZ), and its surface roughness is precisely finished to 0.2 microns or less. As the thrust lubricant 5, ester oil, alpha olefin oil, fluorine-based lubricant, or the like is used.
【0016】本発明によればスラスト軸受の耐摩耗性と
しては、アルミナ<炭化珪素=窒化珪素=サファイア<
PSZ=チタンカーバイトサーメットの順序でありPS
Zまたはチタンカーバイトサーメットを用いることによ
り更に寿命を保障することが可能になる。また、図1の
Fに示すように、スラスト方向に、回転体の自重に加え
て、モータロータ9のマグネットの吸引力をスラスト受
け4にかけることにより、回転体の浮き上がりや振動が
防止され、安定した回転性能が得られる。According to the present invention, the wear resistance of the thrust bearing is such that alumina<silicon carbide=silicon nitride=sapphire<
PSZ = titanium carbide cermet order PS
By using Z or titanium carbide cermet, it is possible to further guarantee the life span. In addition, as shown in Fig. 1 F, by applying the suction force of the magnet of the motor rotor 9 to the thrust receiver 4 in addition to the weight of the rotating body in the thrust direction, lifting and vibration of the rotating body are prevented and stability is achieved. It provides excellent rotational performance.
【0017】以上のように本実施例によれば、ピボット
軸受の接触点での潤滑を良好にし、高い回転精度を有し
、かつ耐摩耗性に優れた複合型流体軸受装置を得ること
ができる。As described above, according to this embodiment, it is possible to obtain a composite hydrodynamic bearing device that has good lubrication at the contact points of the pivot bearing, has high rotational accuracy, and has excellent wear resistance. .
【0018】尚、動圧発生溝2B,2Cは、軸の外周で
なく、軸受穴の内周にあっても同じである。また、ディ
スクとスラスト受けが回転せず、軸が回転しても同じこ
とである。また、スペーサ3Aは、ディスク3と一体的
に設けられた段部であっても同じである。Note that the dynamic pressure generating grooves 2B and 2C may be located not on the outer periphery of the shaft but on the inner periphery of the bearing hole. Also, the same problem occurs even if the disk and thrust receiver do not rotate, but the shaft rotates. Further, the same applies even if the spacer 3A is a stepped portion provided integrally with the disk 3.
【0019】[0019]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ラジアル
軸受を動圧型流体軸受とし、スラスト軸受をおよそ球面
形状を有する軸先端にスラスト受けを当接し、スラスト
受けを軸心に直角な面に対し2/1000〜12/10
00だけ傾けることにより接触点での潤滑を良好にし、
高い回転精度と、耐摩耗性に優れた複合型流体軸受装置
を得ることができる。As described above, according to the present invention, the radial bearing is a hydrodynamic bearing, the thrust bearing is made of a shaft having an approximately spherical shape, and the thrust bearing is in contact with the tip of the shaft, and the thrust bearing is attached to the surface perpendicular to the axis. against 2/1000~12/10
Tilt by 00 to improve lubrication at the contact point,
A composite hydrodynamic bearing device with high rotational accuracy and excellent wear resistance can be obtained.
【図1】本発明の一実施例における複合型流体軸受装置
の断面図FIG. 1 is a sectional view of a composite hydrodynamic bearing device according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の詳細断面図[Figure 2] Detailed sectional view of Figure 1
【図3】図2のb−b方向断面図[Fig. 3] Cross-sectional view in the b-b direction of Fig. 2
【図4】本実施例における複合型流体軸受装置の構成図
[Fig. 4] Configuration diagram of the composite hydrodynamic bearing device in this embodiment
【図5】従来の複合型流体軸受装置の断面図[Fig. 5] Cross-sectional view of a conventional composite hydrodynamic bearing device
2 軸 2A 軸先端 2B,2C 動圧発生溝 3 ディスク 4 スラスト受け 6A,6B ラジアル潤滑剤 2 axis 2A Shaft tip 2B, 2C Dynamic pressure generation groove 3 Disc 4 Thrust receiver 6A, 6B Radial lubricant
Claims (4)
れたディスクと前記ディスクと一体的に固定され前記軸
の一端に当接するスラスト受けを有し、前記軸の一端は
、ほぼ球面であり、液体または半固体の潤滑剤が塗布さ
れ、前記スラスト受けは前記軸中心に対する直角な平面
に対して2/1000〜12/1000の角度で固定さ
れてなる複合型流体軸受装置。1. A shaft having a shaft, a disk rotatably provided with respect to the shaft, and a thrust receiver integrally fixed with the disk and abutting one end of the shaft, the one end of the shaft having a substantially spherical surface. A composite hydrodynamic bearing device in which a liquid or semi-solid lubricant is applied, and the thrust receiver is fixed at an angle of 2/1000 to 12/1000 with respect to a plane perpendicular to the shaft center.
する軸受穴のいずれか一方に動圧発生溝を有する請求項
1記載の複合型流体軸受装置。2. The composite hydrodynamic bearing device according to claim 1, further comprising a dynamic pressure generating groove on either the outer periphery of the shaft or the bearing hole formed in the center of the disk.
含むサーメットまたは、部分安定化ジルコニヤからなる
請求項1記載の複合型流体軸受装置。3. The composite hydrodynamic bearing device according to claim 1, wherein the thrust bearing is made of cermet containing titanium carbide or partially stabilized zirconia.
ロータのマグネットの吸引力によりスラスト受けを、軸
の一端に押しつけた請求項1記載の複合型流体軸受装置
。4. The composite hydrodynamic bearing device according to claim 1, wherein the thrust receiver is pressed against one end of the shaft by the suction force of a magnet of a motor rotor integrally fixed to the disk.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP40884890A JPH04231718A (en) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | Compound fluid bearing device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP40884890A JPH04231718A (en) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | Compound fluid bearing device |
Publications (1)
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JPH04231718A true JPH04231718A (en) | 1992-08-20 |
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Family Applications (1)
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JP40884890A Pending JPH04231718A (en) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | Compound fluid bearing device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH04231718A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5555124A (en) * | 1992-12-15 | 1996-09-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Rotating polygon mirror driving apparatus |
-
1990
- 1990-12-28 JP JP40884890A patent/JPH04231718A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5555124A (en) * | 1992-12-15 | 1996-09-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Rotating polygon mirror driving apparatus |
US5708520A (en) * | 1992-12-15 | 1998-01-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Rotating polygon mirror driving apparatus |
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