JPH1113745A - 動圧軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易で低コストな構造で、短い溝長の傾斜溝
片１１６ａの溝長を高精度に得ることを可能とする。 【解決手段】 短い溝長を有する傾斜溝片１１６ａにお
ける溝端部分に繋げるようにして、基準方向に向かって
直線状に延びる補助溝片１１６ｃを連設することによ
り、短い溝長の傾斜溝片１１６ａを形成する場合に、ま
ず、直線状に延びる補助溝片１１６ｃの形成を行い、そ
の後に短い溝長の傾斜溝片１１６ａを形成するようにし
たもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、潤滑油に動圧を発
生させ、その動圧により軸側部材と軸受側部材とを相対
的に回転自在に支持するように構成した動圧軸受装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、モータ等の各種装置において、特
に高速回転に対応し得るようにオイル等の潤滑油の動圧
を利用した動圧軸受装置が種々検討され提案されてい
る。この動圧軸受装置においては、軸側部材の動圧面
と、この軸側部材の外周側又は軸端側に所定の隙間を介
して装着された軸受側部材の動圧面と、が対向配置され
ており、その対向隙間に動圧軸受部が形成されている。
また、上記両対向動圧面のうちの少なくとも一方側に
は、動圧発生用溝が形成されており、動圧軸受内に注入
されたオイル等の潤滑油が、回転時に動圧発生用溝のポ
ンピング作用により加圧され、当該潤滑油の動圧によっ
て上記両部材が相対的に回転可能に支持されるようにな
っている。

【０００３】このような動圧軸受装置において、動圧発
生用溝を軸受側部材に形成した場合が図３に示されてい
る。すなわち、本図に示されている場合では、中空円筒
状の軸受側部材１の内周部にラジアル動圧軸受部を形成
する動圧面２，３が軸方向に並設されており、それらの
各動圧面２，３を形成している上記軸受側部材の内周壁
面に、へリングボーン形状をなすラジアル動圧発生用溝
４が、略くの字状に傾斜して延びるように設けられてい
る。このへリングボーン形状のラジアル動圧発生用溝４
においては、一組の傾斜溝部４ａ，４ｂから構成された
傾斜溝部が、中心軸Ｏの周りに多数環状に配列されてい
る。

【０００４】このとき、本願発明者らは、上記へリング
ボーン形状の傾斜溝部を構成している一組の傾斜溝部４
ａ，４ｂの各溝長を互いに異なるように構成することを
検討した（出願時点では非公知）。具体的には、軸受の
外方側に配置された傾斜溝部４ａの溝長さを短く設定す
るとともに（図３中の符号Ａ，Ｄ参照）、軸受の内方側
に配置された傾斜溝部１４ｂ溝長さを長く設定し（図３
中の符号Ｂ，Ｃ参照）、潤滑油に対する加圧力を軸方向
内側から外側方向に向けるようにしたものであるが、こ
のようにすれば、動圧軸受部の外方側に潤滑油を移動さ
せて軸側部材の軸端部分を良好に支持することができ、
特に、回転開始直後において軸側部材の軸端部分が軸受
側部材に金属接触することを有効に防止することができ
る。

【０００５】この構成の場合、長い傾斜溝部１４ａによ
り加圧されて軸方向外側に向かって移動した潤滑油は、
短い傾斜溝部１４ｂによる加圧力とバランスすることと
なるが、そのバランス状態においては、長い傾斜溝変片
１４ａによる有効軸受幅が、図中の（Ａ），（Ｂ）のよ
うに短くなり、短い傾斜溝部１４ｂの有効軸受幅Ａ，Ｂ
と略等しくなる。

【０００６】したがって、このような潤滑油のバランス
状態を安定的に維持するためには、短い長さの傾斜溝部
１４ｂの溝長さを正確に形成することが必要となる。な
お、長い傾斜溝部１４ａの溝長については、比較的ラフ
な精度で形成してもかまわない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、一般的に、
軸受内面の動圧面を加工するための工具と、溝加工を行
うための工具とは異なるものが使用されており、工具を
取り替える際に位置決めに誤差を生じたり、加工自体の
精度にバラツキがあることから、特開昭６３−３１８３
１１号公報にも記載があるように、傾斜溝部の長さを一
定の精度以上に形成することは難しく、実際使用した場
合には安定した動圧特性が得られないという問題があ
る。

【０００８】特に、動圧軸受部の外方に毛細管シール等
の油溜部を設ける場合には、動圧面に連続して狭小な傾
斜面を形成することとなるため、油溜部の形成位置が軸
方向に僅かにずれただけで動圧発生用溝の端部位置が大
きくずれることとなり、溝の長さのバラツキが大きくな
ってしまう。

【０００９】そこで本発明は、簡易で低コストな構造
で、短い溝長さの動圧発生用溝における傾斜溝部を高精
度な寸法に形成することができ、安定した動圧特性を容
易に得ることができるようにした動圧軸受装置を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【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記載の発明では、軸側部材に設けた動圧面
と、この軸側部材の動圧面に対して所定の隙間を介して
対向配置した軸受側部材の動圧面と、により動圧軸受部
を形成するとともに、上記軸側部材の動圧面及び軸受部
材の動圧面の少なくとも一方側に、所定の基準方向に対
して傾斜して延びる略くの字状の傾斜溝部を複数配列し
た動圧発生用溝を設け、前記動圧軸受部内に注入した潤
滑油を上記動圧発生用溝により加圧して得られる動圧力
に基づいて、前記軸側部材と軸受側部材とを相対回転可
能に支持する動圧軸受装置において、上記動圧発生用溝
における略くの字状の傾斜溝部を、長い溝長を有する第
１傾斜溝部と、短い溝長を有する第２傾斜溝部と、から
形成し、上記短い溝長を有する第２傾斜溝部における溝
端部分に、前記基準方向に向かって直線状に延びる補助
溝部を連設している。

【００１１】また、請求項２記載の発明では、上記請求
項１記載の補助溝部の延出端部を、潤滑油の移動を許容
する油溜部に連設している。

【００１２】さらに、請求項３記載の発明では、上記請
求項２記載の油溜部を、軸側部材と軸受側部材との隙間
を軸受外方側に向かって徐々に拡大した毛細管シール部
から形成している。

【００１３】さらにまた、請求項４記載の発明では、上
記請求項１記載の動圧軸受部を２個所設け、各動圧軸受
部の動圧発生用溝における長い溝長を有する傾斜溝部
を、軸受内方側に配置するとともに、短い溝長を有する
傾斜溝部を、軸受外方側に配置している。

【００１４】請求項５記載の発明では、上記請求項１記
載の動圧軸受部を、ラジアル軸受部又はスラスト軸受部
として形成している。

【００１５】このような各請求項記載の手段によれば、
短い溝長の第１傾斜溝部を形成するにあたって、まず、
直線状に延びる補助溝部の形成が行われ、その後、短い
溝長の第２傾斜溝部が形成されるため、短い溝長の第２
傾斜溝部の形成開始位置が容易かつ正確に制御されるこ
ととなり、当該短い溝長の第２傾斜溝部における溝長が
高精度に得られるようになっている。

【００１６】このとき、請求項２記載の発明のような油
溜部、特に請求項３記載のような毛細管シール部が設け
られている場合においては、その毛細管シール部等の油
溜部を形成することによる寸法誤差の影響が、補助溝部
の形成によって吸収されることとなるため、特に有効で
ある。

【００１７】このような作用は、動圧軸受部が１個所設
けられる場合に限らず、請求項４記載の発明のように、
動圧軸受部が２個所以上設けられる場合でも同様に得ら
れるものである。

【００１８】さらに、請求項５記載の発明のように、ラ
ジアル軸受部、スラスト軸受部のいずれであっても同様
な作用が得られる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、いわゆる軸回転
型のＣＤ−ＲＯＭ用のスピンドルモータに適用した実施
形態について図面により詳細に説明する。

【００２０】まず、図１に示されたＣＤ−ＲＯＭスピン
ドルモータの全体構造を説明すると、このモータは、固
定部材としてのステータ組１１と、このステータ組１１
に対して図示上側から組み付けられた回転部材としての
ロータ組１２とから構成されている。

【００２１】このうちステータ組１１は、図示省略した
固定基台側にネジ止めされるフレーム基板１１１を有し
ているとともに、このフレーム１１１の略中央部分に取
り付けられた中空円筒状の軸受ホルダー１１２を備えて
おり、その軸受ホルダー１１２内に、前記ロータ組１２
を構成する回転軸１２１が回転自在に支承されている。

【００２２】また、上記軸受ホルダー１２１の外周部に
は、ステータコア１１３が嵌着されており、このステー
タコア１１３の各突極部には巻線１１４が巻回されてい
る。

【００２３】一方、前記ロータ組１２を構成するロータ
板１２２は、略カップ形状をなすように形成されてお
り、その底板の中心部分に設けられた取付穴１２２ａ
が、上記回転軸１２１の図示上側部分に固着されている
ことによって、当該ロータ板１２２が回転軸１２１とと
もに一体回転する構成になされている。

【００２４】上記ロータ板１２２の外周部には、軸方向
に折り曲げるようにして環状フランジ部１２２ｂが形成
されており、その環状フランジ部１２２ｂの内周側壁面
に、駆動マグネット１２３が装着されている。この駆動
マグネット１２３は、前述したステータコア１４の外周
端面に対して環状に対向するように近接配置されてい
る。

【００２５】次に、上述した軸受側部材としての軸受ホ
ルダー１１２の詳細構造について述べる。図２に示され
ているように、軸受ホルダー１１２の内周壁面には、軸
方向（図示上下方向）に所定の間隔離して２個所のラジ
アル動圧面１１５，１１５が設けられている。これらの
各ラジアル動圧面１１５，１１５は、中心軸Ｏ側に向か
って段付状に突出する周状面に形成されており、上述し
た回転軸１２１の外周面に形成されたラジアル動圧面に
対して、半径方向に所定の狭小隙間を介して環状に対向
するように配置されている。そして、その両動圧面間に
形成された環状隙間がラジアル軸受部に構成される。

【００２６】上記各ラジアル軸受部を構成する環状隙間
内には、オイルや磁性流体等からなる潤滑油がそれぞれ
別個に注入されているとともに、軸受ホルダー１１２側
の各ラジアル動圧面１１５，１１５には、へリングボー
ン形状をなすラジアル動圧発生用溝１１６，１１６が各
々凹設されている。そして、これらの各ラジアル動圧発
生用溝１１６，１１６の加圧作用により上記潤滑油が昇
圧されて動圧力が生じ、その動圧力によって、前記軸受
ホルダー１１２に対して回転軸１２１が回転可能に支持
される構成になされている。

【００２７】上述した各ラジアル動圧発生用溝１１６
は、略「く」の字状をなす一組の第１及び第２の傾斜溝
部１１６ａ，１１６ｂからなる傾斜溝部を、円周方向に
所定の間隔で多数配列したものであるが、上記第１及び
第２の傾斜溝部１１６ａ，１１６ｂのそれぞれは、基準
方向としての軸方向（図示上下方向）に対して正負の方
向に対称的な傾斜角をもって延在しており、これら第１
及び第２の両傾斜溝部１１６ａ，１１６ｂどうしが、
「く」の字状の頂点部分で合流することによって互いに
連通されている。

【００２８】また、上述した第１及び第２の傾斜溝部１
１６ａ，１１６ｂのうち、軸受部の外側部分に相当する
位置に設けられた外側の第２傾斜溝部１１６ａは、軸方
向に幅Ａを有する短い溝長を備えるように形成されてい
るとともに、軸受部の内側部分に相当する位置に設けら
れた内側の第１傾斜溝部１１６ｂは、軸方向に幅Ｂを有
する長い溝長を備えるように形成されており、長い溝長
を有する内側の第１傾斜溝部１１６ｂの大きな加圧力に
よって昇圧された潤滑油を、短い溝長を有する外側の第
２傾斜溝部１１６ａの小さな加圧力に抗して軸受の外側
に向かって移動させるように構成されている。

【００２９】このように、一組の第１及び第２の傾斜溝
部１１６ａ，１１６ｂどうしをアンバランスな溝長に構
成したのは次のような理由による。すなわち、「発明の
課題」の欄でも述べたように、上記一組の第１及び第２
の傾斜溝部１１６ａ，１１６ｂどうしを設計上同一の溝
長としていても、加工誤差によるバラツキが生じる結
果、実際使用した場合には両溝による加圧力にアンバラ
ンスを生じ、安定した動圧特性が得られなくなる。

【００３０】これに対して、本願発明のように、上記第
１及び第２の傾斜溝部１１６ａ，１１６ｂの溝長を予め
意図的にアンバランスとしておけば、加圧方向が常に一
定方向に定まることとなり、短い溝長を有する第２傾斜
溝部１１６ａの加圧力にバランスした状態で安定する。
したがって、後述する補助溝部１１６ｃの設置によって
第２傾斜溝部１１６ａの溝長を精度良く形成可能とすれ
ば、常に安定した動圧特性が容易に得られることとな
る。

【００３１】またこの場合、本実施形態のように、２個
所のラジアル動圧面１１５，１１５における加圧方向
を、外側に向って互いに反対する方向に設定しておけ
ば、回転軸１２１と軸受ホルダー１１２との間の傾きを
補正することも可能となる。すなわち、例えば回転停止
時において、回転軸１２１と軸受ホルダー１１２との間
に傾きが生じた場合には、回転軸１２１の図示上下にお
ける端部分が、ラジアル動圧軸受部の上下の各部分にそ
れぞれ接触することとなる。

【００３２】しかしながら、このような傾きがあったと
しても、本実施形態のように加圧方向を外側に向かって
互いに反対となるように設定しておけば、回転開始時
に、上述したラジアル動圧発生用溝１１６のアンバラン
スな形状に基づいて潤滑油が軸方向外側に移動させられ
るから、上述した回転軸１２１と軸受ホルダー１１２と
の接触部分に潤滑油の油膜が形成されることとなり、そ
の油膜の加圧支持力によって、両部材どうしの接触が防
止されるとともに傾きが補正され、回転中は常に正常な
対面状態が維持されるものである。

【００３３】なお、上述したようして軸受の外側に向か
って潤滑油が移動していくと、長い溝長を有する内側の
第１傾斜溝部１１６ｂの内方側部分から潤滑油が徐々に
枯渇していき、その分、内側の動圧力が次第に低下し、
最終的には外側の短い溝長を有する外側の第２傾斜溝部
１１６ａによる加圧力とバランスした（Ａ）の実質的溝
長状態となったときに潤滑油の移動が停止されることと
なる。

【００３４】さらに、上記短い溝長を有する外側の第２
傾斜溝部１１６ａにおける外側溝端部分には、基準方向
である軸方向の外方側に向かって直線状に延びる補助溝
部１１６ｃが連設されている。この直線状補助溝部１１
６ｃは、上記第２傾斜溝部１１６ａの外端部分に連通し
た状態で、軸受部の外方に向かって所定量Ｃだけ延びて
おり、その延出端部分が、油溜部として設けられた毛細
管シール部１１７に繋げられている。

【００３５】上記毛細管シール部１１７は、軸受ホルダ
ー１１２の内周壁面をテーパ面状に傾斜形成することに
より設けられたものであって、その軸受ホルダー１１２
の傾斜壁面と、上記回転軸１２１の外周壁面との間の環
状隙間は、軸受外方側に向かって連続的に拡大されてお
り、当該環状隙間の毛細管力によって動圧軸受部内の潤
滑油をシールし、外部側に漏れ出さないように保持する
ように構成されている。

【００３６】このとき、上記毛細管シール部１１７の内
容量は、上述した潤滑油の軸受外方側への移動量を許容
するように設定されており、潤滑油の移動が行われるこ
とによっても外部漏れが防止されるようになされてい
る。

【００３７】このように本実施形態装置によれば、短い
溝長の外側の第２傾斜溝部１１６ａを形成するにあたっ
て、まず、直線状に延びる補助溝部１１６ｃの形成が行
われ、その後、第２傾斜溝部１１６ａが形成されるた
め、第２傾斜溝部１１６ａの形成開始位置が容易かつ正
確に制御されることとなり、当該第２傾斜溝部１１６ａ
における溝長が高精度に得られる。

【００３８】また、本実施形態のように軸受部の外方に
毛細管シール部１１７のような油溜部が設けられている
場合においては、毛細管シール部１１７等の油溜部を形
成することによる寸法誤差の影響が、補助溝部１１６ｃ
を形成することによって吸収されることとなり、特に有
効である。

【００３９】なお、従来技術で述べた特開昭６３−３１
８３１１号公報に記載された装置は、一対の傾斜溝部の
溝長がともに同じ場合のものであって、両方の溝の端部
に直線状の溝部をそれぞれ設けているため、溝加工を行
う場合の方向切り換えが多くなって加工に時間を要する
という問題がある。これに対して本願発明では、外側の
第２傾斜溝部の溝長が短い場合に、これを高精度かつ効
率的に加工を行うことができるようにしたものである点
で本質的に異なるものである。

【００４０】以上、本発明者によってなされた発明の実
施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変形可能であるというのはいうまでもない。

【００４１】例えば、上記実施形態は、動圧軸受部が２
個所設けられている場合について本発明を適用したもの
であるが、本発明はこの場合に限られることなく、動圧
軸受部が１個所の場合や、３個所以上設けられる場合で
あっても同様に適用することが可能である。

【００４２】また、本発明は、上記実施形態のようなラ
ジアル動圧軸受に限定されることなく、スラスト動圧軸
受に対しても同様に適用することができる。なお、スラ
スト軸受の場合は基準方向が半径方向となる。

【００４３】さらに本発明は、上述した実施形態のよう
な軸回転型の装置に限らず、いわゆる軸固定型の装置に
対しても同様に適用することができる。

【００４４】さらにまた、本発明は、上述したＣＤ−Ｒ
ＯＭ用のモータ以外に用いられる動圧軸受装置、例え
ば、ＨＤＤ用のモータ等に対しても同様に適用すること
ができる。

【００４５】

【発明の効果】以上述べたように本発明は、短い溝長を
有する傾斜溝部における溝端部分に繋げるようにして、
基準方向に向かって直線状に延びる補助溝部を連設する
ことにより、短い溝長の第２傾斜溝部を形成する場合
に、まず、直線状に延びる補助溝部の形成を行い、その
後に短い溝長の第２傾斜溝部を形成することとしたもの
であるから、簡易で低コストな構造で、短い溝長の第２
傾斜溝部の形成開始位置を容易かつ正確に制御して溝長
を高精度に得ることができ、回転開始時における潤滑油
の加圧方向を一定として潤滑油を安定的に保持させるこ
とができ、動圧軸受装置の信頼性を向上させることがで
きる。

【００４６】このとき、請求項２記載の発明のような油
溜部、特に請求項３記載のような毛細管シール部が設け
られる場合においては、毛細管シール部等の油溜部を形
成することによる寸法上の影響を補助溝部の形成によっ
て吸収させることができるために特に有効なものとな
り、上述した発明の効果を一層有効なものとすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる動圧軸受装置を備
えたＣＤ−ＲＯＭ用スピンドルモータの一例を表した横
断面説明図である。

【図２】図１における動圧軸受装置の軸受要部を拡大し
て表した分解半横断面図説明図である。

【図３】従来の動圧軸受装置の図２に相当する分解半横
断面図説明図である。

【符号の説明】

１１２ 軸受ホルダー １１５ ラジアル動圧面 １１６ ラジアル動圧発生用溝 １１６ａ，１１６ｂ 傾斜溝部 １１６ｃ 直線状補助溝部 １２１ 回転軸

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸側部材に設けた動圧面と、この軸側部
   材の動圧面に対して所定の隙間を介して対向配置した軸
   受側部材の動圧面と、により動圧軸受部を形成するとと
   もに、 上記軸側部材の動圧面及び軸受部材の動圧面の少なくと
   も一方側に、所定の基準方向に対して傾斜して延びる略
   くの字状の傾斜溝部を複数配列した動圧発生用溝を設
   け、 前記動圧軸受部内に注入した潤滑油を上記動圧発生用溝
   により加圧して得られる動圧力に基づいて、前記軸側部
   材と軸受側部材とを相対回転可能に支持する動圧軸受装
   置において、 上記動圧発生用溝における略くの字状の傾斜溝部を、長
   い溝長を有する第１傾斜溝部と、短い溝長を有する第２
   傾斜溝部と、から形成し、 上記短い溝長を有する第２傾斜溝部における溝端部分
   に、前記基準方向に向かって直線状に延びる補助溝部を
   連設したことを特徴とする動圧軸受装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の補助溝部の延出端部を、
   潤滑油の移動を許容する油溜部に連設したことを特徴と
   する動圧軸受装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の油溜部を、軸側部材と軸
   受側部材との隙間を軸受外方側に向かって徐々に拡大し
   た毛細管シール部から形成したことを特徴とする動圧軸
   受装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の動圧軸受部を２個所設
   け、各動圧軸受部の動圧発生用溝における長い溝長を有
   する傾斜溝部を、軸受内方側に配置するとともに、短い
   溝長を有する傾斜溝部を、軸受外方側に配置したこと特
   徴とする動圧軸受装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の動圧軸受部を、ラジアル
   軸受部又はスラスト軸受部として形成したことを特徴と
   する動圧軸受装置。