JPH06137321A - 軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】非回転同期成分の振れがなく、ディスクが小型
化してもモータスペースが確保でき、且つ組立の容易
な、磁気ディスク装置，光ディスク装置等に用い得る軸
受装置を提供する。 【構成】ラジアル軸受は、基台１１に設けられた孔の内
径面に嵌合したスリーブ１２の内径面を軸受面１４とす
るラジアル動圧流体軸受Ｒとして非回転同期成分の振れ
をなくすとともにモータスペースを確保した。また、ス
リーブ１２の端部に、回転軸１８の端部を支持するスラ
スト軸受のスラスト板１６を配設すると共に、スラスト
軸受とラジアル軸受との間に、開口面積がラジアル軸受
の軸受すきま面積より大きい通気孔２２を開口させて、
組立時に潤滑剤が邪魔にならないようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク装置，光
ディスク装置などに使用される軸受装置の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来使用されている磁気ディスク装置用
の軸受装置としては、例えば図３に示すようなものがあ
る。このものは、基台１に円筒状のハウジング２が固定
され、そのハウジング２内に軸方向に間隔をおいて配設
された上下二個の玉軸受３で、回転軸４をラジアル方向
とアキシアル方向とに支持している。回転軸４の軸端に
はハブ５が固着され、そのハブ５の内径面にロータ（マ
グネット）６が固定されている。そのロータ６に径方向
のエアギャップＧを隔てて周対向に配されたステータ７
は前記ハウジング２の外径面に固定され、ラジアルギャ
ップ形のブラシレスＤＣモータＭが構成されている。ハ
ブ５には磁気ディスクＤが搭載され、モータＭによりハ
ブ５を回転させることにより、磁気ディスクＤを駆動す
る構造になっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近時、磁気ディスク装
置に対する高密度化，小型化，低コスト化の要求が、ま
すます厳しくなってきている。高密度化を実現するに
は、磁気ディスクのトラックピッチを一層小さくするこ
とが必要であり、これに関連して磁気ディスク装置用の
軸受装置に対しては、回転中の軸受に起因する非回転同
期成分の振れを小さくすることが求められている。ま
た、磁気ディスク装置の小型化を実現するには、磁気デ
ィスク径を小さくすることが必要であり、これに関連し
て軸受装置を薄型化するとともに径を縮小することが求
められている。

【０００４】しかしながら、上記従来の磁気ディスク装
置用の軸受装置にあっては、回転軸４を二個の玉軸受３
で支持する構造であり、玉軸受の玉及び軌道面の加工精
度上、非回転同期成分の振れを小さくすることは難し
い。しかも、玉軸受の外径寸法を小さくすることにも限
度があるから、ディスクの小型化に対応して半径方向の
径を縮小することが困難で、モータスペースの確保が難
しい。また、玉軸受けを組み込むための組立コストがか
かり、低コスト化にも限度がある等の問題点があった。

【０００５】そこで、本発明は、上記従来の軸受装置の
問題点に着目してなされたものであり、回転軸を径方向
に支持する軸受を玉軸受に代えてラジアル動圧流体軸受
とし、スラスト軸受をスリーブの端部に配設することに
より、非回転同期成分の振れをなくすとともにモータス
ペースを確保し、且つ組立の容易な軸受装置を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明は、回転軸がラジアル軸受とスラスト軸受とで回転
可能に支持された軸受装置に係り、前記ラジアル軸受
は、基台に設けられた孔の内径面に嵌合して固定された
基台と異なる材質からなるスリーブの内径面にラジアル
軸受面を有するラジアル動圧流体軸受であり、前記スラ
スト軸受は前記スリーブの端部に配設したスラスト板の
上面にスラスト軸受面を有し、該スラスト軸受面とラジ
アル軸受面との間に開口面積が前記ラジアル軸受面とス
リーブに挿入した回転軸の外径面との間のすきま面積よ
り大きい通気孔が開口していることを特徴とする。

【０００７】

【作用】ラジアル軸受を動圧流体軸受としたため、軸受
に起因する非回転同期成分の振れがない。また、スリー
ブの内径面を直接に動圧流体軸受としているため、ディ
スクが小型化されても大きなモータスペースを確保でき
る。また、所定の開口面積を有する通気孔でスラスト軸
受面とラジアル軸受面との間を外部とを連通させたた
め、潤滑剤を予め軸受部に供給しておいて軸をスリーブ
に挿入するのみで簡単に組み立てることができ、量産し
易く低コストである。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。図１は
本発明の第１の実施例で、周対向のラジアルギャップ形
のブラシレスＤＣモータを搭載した磁気ディスク装置用
の軸受装置の断面図である。基台１１はアルミダイカス
トまたはアルミ合金板からなり、その中心部に設けた孔
１１ａに、銅合金，硬質アルミ合金など基台１１とは異
なる材質からなるスリーブ１２を嵌合して取付けてあ
る。スリーブ１２の内径面１２ａには動圧発生用の溝１
３が設けられて、ラジアル動圧流体軸受Ｒのラジアル軸
受面１４を構成している。厚肉の基台１１の孔１１ａに
スリーブ１２を嵌合したことで基台の孔１１ａの深さが
軸受装置に利用できて、装置の軸方向寸法を小さくでき
るメリットがある。なお、アルミダイカスト製の基台１
１の孔１１ａの内径面を直接に軸受面１４にすることも
考えられるが、その場合は、起動停止時の回転軸との接
触で軸受面１４がかじり易いという欠点がある。そこ
で、基台１１はコストが安く加工性・切削性のよいアル
ミ又はその合金材とし、スリーブ１２には摺動性と耐摩
耗性のよい銅合金，硬質アルミ合金等の材料を使用する
ものである。具体的には、半分作った状態のアルミダイ
カスト等からなる基台１１に設けられた孔１１ａの内面
に、摺動性が良くしかも加工性のよい銅合金を圧入，焼
きばめ等の手段で嵌合して一体化しておき、切削でスリ
ーブ内径面１２ａを加工した後、動圧発生用の溝１３を
ボール転造法で塑性加工し、さらにその溝１３の周辺の
盛り上がりを除去するための軸受面１４の仕上げ加工を
行っている。あるいは、予め銅合金をアルミダイカスト
時に基台１１にインサート成形により一体化しておくこ
ともできる。

【０００９】スリーブ１２の下端面で基台の孔１１ａの
内側には、プラスチックシート，セラミックシートなど
の摺動性・耐摩耗性の良いシート１５を上面に配設した
スラスト板１６が配設されてかしめ又は接着などの手段
で基台１１に固定されている。前記シート１５の上面は
スラスト軸受面１７を構成している。回転軸１８は、前
記スリーブ１２に僅かの軸受すきまＣを介して嵌合さ
れ、回転軸の外周面は前記ラジアル軸受面１４に対向し
たラジアル受面１９になっている。回転軸１８の下端面
２０は凸球面とされ、前記スラスト軸受面１７に点接触
してピボット式のスラスト軸受Ｓ_P を構成している。ス
リーブ１２の下端面とスラスト板１６との間に、通気孔
２２が開口している。この通気孔２２の断面積は、回転
軸１８の外径面（ラジアル受面１９）とスリーブ１２の
内径面（ラジアル軸受面１４）との間の軸受すきま面積
よりも大きくしてある。このように形成した通気孔２２
の機能については後述する。

【００１０】ここで、ラジアル流体軸受Ｒ及びスラスト
軸受Ｓ_P に使用される潤滑剤について述べると、磁気デ
ィスク装置の場合、磁気ディスクの表面に摺動性をよく
するために予め塗布されている極性基を有するふっ素油
の誘導体（例えばカルボン酸，アミン，エステル，アル
コール，イソシアネートなどの極性基を有するパーフル
オロアルキルポリエーテル）、或いはその他の粘度の低
いふっ素油に比較的粘度の高いふっ素油の誘導体を少量
添加したものが好ましい。すなわち、潤滑剤にふっ素油
を用いると、他の鉱油系の潤滑剤に比べて温度粘度特性
が良い（温度変化による粘度変化が少ない）ので、高温
使用時の負荷容量を確保しながら低温使用時の摩擦トル
クを小さくできるという利点がある。

【００１１】また、磁気ディスクに塗布されている潤滑
剤と同一のふっ素油の誘導体を含むので、回転中に軸受
部から潤滑剤が僅かに飛散することがあっても、磁気デ
ィスク摺動性に悪影響を及ぼすことがない。回転軸１８
の駆動装置に関しては、本実施例のものは、図３の従来
例のものとほぼ同じである。すなわち、回転軸１８の軸
端にはハブ５が固着され、そのハブ５の内径面にロータ
６が固定されている。そのロータ６に径方向のエアギャ
ップを隔てて周対向に配されたステータ７はスリーブ１
２の外径面に固定され、ラジアルギャップ形のブラシレ
スＤＣモータＭが構成されている。ハブ５には磁気ディ
スクＤが搭載されている。なお、ロータ６とステータ７
とは軸方向の位置をずらしてあるが、これはロータ６に
常時図１で下向きに（スラスト軸受Ｓ_P 方向に向け）モ
ータＭの磁気吸引力を作用させるようにして、輸送時
に、回転軸１８がスリーブ１２から抜け落ちるのを防ぐ
ためである。また、図示しないが、モータＭのロータ６
とは別に、静止部材と回転部材のそれぞれに永久磁石を
配設して、その永久磁石同士の吸引力の作用で回転軸１
８の抜け止めをするようにしても良い。或いは、どちら
か一方の永久磁石の代わりに磁性体を用いてもよい。ま
た、ハブ５に固定した磁性体のヨークにロータを取り付
けて、そのヨークを軸方向に吸引するための永久磁石を
静止部材に設けて、抜け止めとしても良い。また、静止
部材に磁性体を取付け、モータＭのロータ６との間に吸
引力を作用させ、抜け止めとしても良い。

【００１２】次に作用を説明する。この実施例の軸受装
置を組み立てる際には、スリーブ１２内に予め潤滑剤を
入れておき、回転軸１８をスリーブの上端から挿入す
る。潤滑剤は回転軸１８の挿入につれて、下部の通気孔
２２から徐々に排出される。したがって、軸受すきまＣ
内に空気などの気泡を巻き込むことなく、しかも潤滑剤
をスリーブ１２の入口側に溢れさせることなく、軸受す
きま内をくまなく満たした状態で、組み立てることがで
きる。すなわち、このような適切な断面積を有する通気
孔２２を設けたことにより、スラスト板１６を前もって
スリーブ１２の下端に組み付けた状態で回転軸１８を挿
入することが可能になり、軸受装置の組み立が容易とな
った。通気孔２２を設けない場合は、先ず回転軸１８を
スリーブ１２に挿入し、次いで潤滑剤を注入して、その
後にスラスト板１６を組み付ける方法をとらねばなら
ず、そのため組立時に回転軸１８及び基台１１を裏返す
ことが必要となるから、組立コストが高くなる。

【００１３】軸受装置を駆動した場合、スリーブのラジ
アル軸受面１４に形成した動圧発生用の溝１３のポンピ
ング作用で軸受すきまＣ内の潤滑剤に動圧が発生して、
回転軸１８は定格運転状態では半径方向に非接触で回転
する。そのため、非回転同期成分の振れが発生しない。
しかも、基台１１に取りつけたスリーブ１２の内径面１
２ａを直接にラジアル軸受面１４としているから、軸受
の外径が小さくなり、そのためモータスペースが大きく
確保できる。

【００１４】また、ピボットスラスト軸受Ｓ_P は、点接
触のため、起動トルクが小さく摩耗が少ない上に、構造
が簡単になり、低コストである。なお、上記実施例では
ラジアル動圧流体軸受Ｒの動圧発生用の溝１３をラジア
ル軸受面１４に設けたが、ラジアル受面１９のほうに設
けても良く、またラジアル軸受面１４とラジアル受面１
９との双方に設けても良い。

【００１５】図２に第２の実施例を示す。この実施例
は、エアギャップを軸方向に有する平面対向のアキシャ
ルギャップ形ブラシレスＤＣモータを搭載した磁気ディ
スク装置用の軸受装置の例である。基台２５は、鉄板ま
たは真鍮板のような金属板であり、その中心部に設けら
れた孔２５ａに、硬くて、摺動性の良いアルミ合金，ア
ルミ複合合金，銅合金，セラミックなどのような材料か
らなるスリーブ２６を嵌合し、かしめ，接着などの手段
により基台２５に一体に固定してある。スリーブ２６の
内径面２６ａはラジアル動圧流体軸受Ｒのラジアル軸受
面とされている。スリーブ２６の下端部の内周には、耐
摩耗性と摺動性の良い硬質ステンレス鋼，超硬合金，セ
ラミック等のいずれかからなるスラスト板２８が固定し
て配設され、その上面に回転軸２９をアキシャル方向に
支持するスラスト軸受Ｓのスラスト軸受面３０が形成さ
れている。

【００１６】回転軸２９は、前記スリーブ２６に軸受す
きまＣを介して嵌合されている。回転軸２９の円筒面は
スリーブ内径面のラジアル軸受面２７に対向したラジア
ル受面３２とされ、ヘリングボーン状の動圧発生用の溝
３３が形成されている。回転軸２９の下端面は平らなス
ラスト受面３４とされ、図示しない平面形スラスト軸受
の動圧発生用の溝が形成されており、前記スラスト軸受
面３０に対向してスラスト動圧流体軸受Ｓを構成してい
る。

【００１７】なお、図２では、ラジアル動圧流体軸受Ｒ
の動圧発生用の溝３３をラジアル受面３２に設け、スラ
スト動圧流体軸受Ｓの動圧発生用の溝をスラスト受面３
４に設けたが、それぞれの動圧発生用の溝をラジアル軸
受面２７、スラスト軸受面３０のほうに設けても良く、
また軸受面と受面との双方に設けても良い。スラスト板
２８には、前記スラスト軸受面３０とラジアル軸受面２
７との間の位置に開口する通気孔２２が軸方向に設けら
れている。この通気孔２２の断面積は、回転軸２９の外
径面（ラジアル受面３２）とスリーブ２６の内径面（ラ
ジアル軸受面２７）との間の軸受すきまＣの面積よりも
大きくしてある。

【００１８】なお、通気孔２２の断面積は一様でなくて
もよく、その場合は最小断面積が回転軸２９の外径面と
スリーブ２６の内径面との間の軸受すきまＣの面積より
も回転軸２９の軸端には、磁気ディスクＤが一枚搭載さ
れた薄型のハブ５が固着されている。平面対向型のブラ
シレスＤＣモータＭのロータ６が、そのハブ５の下面に
固定され、アキシャルエアギャップを隔ててロータ６に
平面対向に配されたステータ７が、プリント基板３６を
介して基台２５に固定されている。なお、基台２５が真
鍮板のような非磁性体の場合は、プリント基板３６と基
台２５の間に、ステータヨーク（磁性体）を設ける。ま
たは、プリント基板３６をを鉄製基板のような磁性体と
しても良い。

【００１９】この実施例は、平面対向しているロータ６
とステータ７との磁気吸引力で、回転軸２９の抜け止め
がなされており、抜け止め用の永久磁石を別途に配設し
なくて済む利点がある。また、平面対向モータとしたた
め、磁気ディスク装置全体を薄くできる利点もある。そ
の他の作用・効果は、第１の実施例とほぼ同様である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の軸受装置
は、ラジアル軸受を動圧流体軸受としたため、非回転同
期成分の振れがないし、また、ディスク径が小さくなっ
てもモータスペースを大きく確保することができる。ま
た、基台の孔にスリーブを嵌合して固定したため、基台
の孔を軸受装置に利用できて軸方向寸法が小さくでき
る。

【００２１】さらに、通気孔の開口面積がラジアル軸受
の軸受すきま面積より大きい通気孔を設けたため、予め
潤滑剤を充填した状態で回転軸をスリーブに挿入して組
付けることが可能になり、軸受装置の組立が容易で低コ
ストに提供できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の断面図である。

【図２】本発明の第２の実施例の断面図である。

【図３】従来の軸受装置の断面図である。

【符号の説明】

１１ 基台 １１ａ 孔 １２ スリーブ １４ ラジアル軸受面 １６ スラスト板 １７ スラスト軸受面 １８ 回転軸 ２２ 通気孔 Ｒ ラジアル動圧流体軸受 Ｓ_P （ピボット）スラスト軸受 Ｓ スラスト動圧流体軸受

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸がラジアル軸受とスラスト軸受と
   で回転可能に支持された軸受装置において、 前記ラジアル軸受は、基台に設けられた孔の内径面に嵌
   合して固定された基台と異なる材質からなるスリーブの
   内径面にラジアル軸受面を有するラジアル動圧流体軸受
   であり、前記スラスト軸受は前記スリーブの端部に配設
   したスラスト板の上面にスラスト軸受面を有し、該スラ
   スト軸受面とラジアル軸受面との間に開口面積が前記ラ
   ジアル軸受面とスリーブに挿入した回転軸の外径面との
   間のすきま面積より大きい通気孔が開口していることを
   特徴とする軸受装置。