JPS63167111A - 動圧型流体軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はハードディスク装置、ポリゴンスキャナーユニ
ット等の高速回転する主軸部に用いられる潤滑剤を用い
たラジアル方向の動圧型流体軸受に関するものである。

従来の技術 近年、ＶＴＲ用回転ヘッドアッセンブリー、ハードディ
スク装置、ポリゴンスキャナーユニット等の回転主軸部
には、玉軸受に代わって回転精度の高い動圧型流体軸受
を用いる動きがあり、その中でも流体としてエアーを用
いたエアー動圧軸受よりも焼は付き等、故障の少なさと
、低速から高速までの幅広い回転数での軸受剛性の高さ
の点で優れるオイル等の潤滑流体を用いた動圧型流体軸
受が用いられている。

以下、ポリゴンスキャナーに用いられた従来のラジアル
方向の動圧型流体軸受の一例について説明する。

第１０図〜第１１図は従来の動圧型流体軸受を搭載した
ポリゴンスキャナーの断面図である。この構成について
説明する。１はベース部材、１Ａはベース部材１と一体
に設けられたスロープであり、軸受穴１Ｄにはその内周
面に設けられた動圧発生用のへリングポーン溝１Ｄ、１
Ｃが設けられている。１Ｅは軸受穴１ｐの径大部１Ｆに
混入した空気をスロープ１Ａの外へ開放させる通気穴、
１Ｇはレーザービームの透光窓であり、１Ｈ，１１は軸
受穴１Ｄと径大部１Ｆを結ぶテーパ部である。

２は軸受穴１Ｄに回転自在に挿入された軸、３は軸１に
一体に取り付けられたディスク、このディスク３にはレ
ーザービームを反射するためのポリゴンミラー６と、モ
ータ・ロータ７とが取υ付けられている。４は軸２の下
端面に当接するよう設けられたスラスト部材であシ、ス
パイラル溝４Ａを有している。６は軸２の抜けを防止す
るリング、８は上部カバー、９はモータ・ステータ、１
ｏはヘリングボーン溝、１Ｂ、１Ｃとスパイラル連語に
注油された潤滑剤である。

以上のように構成されたポリゴンスキャナーに用いられ
た従来の動圧型流体軸受の動作について説明する。まず
モータ・ステータ９に通電されるとモータ・ステータ９
に回転磁界が生じ、これによりモータ嗜ロータ了が軸２
、ディスク３、リング６、ポリゴンミラー６と共に回転
する。これにより２個のヘリングボーン溝１Ｂ、１Ｃは
ボンピング作用によ）潤滑剤１０に圧力を発生し無接触
で回転する。またスパイラル溝４Ａのポンピング作用に
より軸２は一定量（約１０ミクロンメータ）浮上して無
接触で回転する。そして、図示しないレーザー発生装置
から発生したレーザービームが透光窓１Ｇを通して回転
中のポリゴンミラー６に入射するとこれを反射してレー
ザービームの走査を行う。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では次のような問題点が
あった。第１１図は、従来のラジアル動圧型流体軸受の
拡大図であるが同図において、軸２が高速で回転すると
テーパ部１Ｈ９１工に最初に保持されていた潤滑剤１０
は遠心力で径大部１Ｆに流出し、このまま高速回転（例
えば３０ｏＯτｐｍ以上）を続けると、同図Ａ　、　Ａ
’に示すようにやがて油切れが生じ軸受部の一部が潤滑
剤で満たされなくなり軸受剛性の低下や、軸振れの増加
を招いていた。この遠心力は回転数の２乗に比例して大
きくなるので従来の動圧型流体軸受は、高速回転には不
適格であった。本発明は上記問題点に鑑み、高速回転で
も潤滑剤の飛散や流出のない信頼性に優れた動圧型流体
軸受を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の動圧型流体軸受は
、軸とスロープからな）、軸表面またはスロープの軸受
穴内周面にヘリングボーン溝を有し、軸表面に周溝を有
し、この周溝はヘリングボーン溝から遠ざかるにつれて
次第に軸径か細くなる方向のテーパ部有し、とのテーパ
部は軸受穴の内周面に対向する位置に設けられ、テーパ
部と軸受穴の内周面の隙間に潤滑剤を注油し、油溜めと
している。

作　　用 本発明は上記した構成によってラジアル動圧型流体軸受
のヘリングボーン溝の端部に設けた油溜めに充満した潤
滑剤が遠心力と表面張力によりヘリングボーン溝部に向
けて押し込まれ、決して流出することがないようにする
ものである。

実施例 以下本発明の一実施例の動圧型流体軸受について図面を
参照しながら説明する。第１図〜第６図はポリゴンスキ
ャナーに搭載した第一の実施例の動圧型流体軸受である
。第１図において、１１はベース部材、１１Ａはベース
部材と一体に設けられたスロープ、１１Ｂ、１１Ｇはス
ロープ１１Ａの軸受穴１１Ｄの内周面に設けられた動圧
型流体軸受のヘリングボーン溝、１１Ｅは径大部１１Ｆ
に混入した空気をスロープ１１Ａの外へ開放させる通気
穴である。１１Ｇは図示しないレーザービームが入射す
る透光窓。第３図の１１Ｈ，１１１はスロープ１１Ａの
軸受穴１１Ｄと、径大部１１Ｆを連続するテーパ部であ
る。１２は軸、１２Ａ。

１２Ｂはこの軸の外周面に設けられた周溝形油溜めであ
り、この周溝形油溜めは第１にヘリングボーン溝から遠
ざかる方向に径が小さくなるテーパ形状を有すること。

（ただしこのテーパは、必ずしも円すいの一部分でなく
球の一部分の形状でもよい）第２に、この周溝形油溜め
のテーパは図中Ｂ　、　Ｂ／に示すように軸受穴１１Ｄ
と対向する部分を有していることが必要条件である。１
３はディスク、１４はスラスト部材で第２図におけるス
パイラル溝１４Ａを有している。１５は軸１２の抜けを
防止するリング、１６はポリゴンミラー、１７はモータ
・ロータ、１８は上部カバー、１９はモータ・ロータ、
２０はヘリングボーン溝１１Ｂ。

１１Ｃとスパイラル溝１４Ａに注油された潤滑剤である
。

尚本実施例における具体的寸法としては、軸径は６ミリ
メードル、軸受長さはそれぞれ４ミリメートル、軸受半
径隙間は７ミクロンメータ、潤滑剤２０としては、オレ
フィンおよびエステル系合成潤滑剤を使用した。軸１２
に設けた周溝片油溜め１２Ａ、１２Ｂについては、長さ
０．６ミリメードルであシ、スロープ１１Ａのテーパ部
１１Ｈ９１１工は３０〜６０度の角度を有するテーパと
した。軸の回転数は約１万ｒｐｍである。

以上のように構成された第１の実施例の動圧型流体軸受
について以下その動作を第１〜第６図を用いて説明する
。第１図においてモーターステータ１９に通電するとモ
ーターロータ１７は、軸１２、ディスク１３、リング１
６、ポリゴンミラー１６と共に回転を始める。これによ
りヘリングボーン溝１１Ｂ、１１Ｃとスラスト部材１４
のスパイラル溝１４Ａのボンピング作用によシ潤滑剤２
ｏの圧力が高められ、軸１２はスロープ１１Ａとスラス
ト部材１４に対して非接触で回転する。この時、透光窓
１１Ｇを通して図示しないレーザービームが入射すると
回転するポリゴン　９−１６はこれを反射してビームの
走査を行う。本実施例においては、第３図中、矢印Ｃに
示すように周溝形油溜め１２Ａ、１２Ｂと軸受穴１１Ｄ
の端部によシ形成されたテーパ状の空間には表面張力等
により保持された潤滑剤２０が保持されているが、この
潤滑剤２０は軸が高速回転しても遠心力で流出すること
がなく遠心力と潤滑剤２０自身の表面張力によりヘリン
グボーン溝１１Ｂ、１１Ｃにむけて押し戻される力が働
くので流出が防止される。以上のようにヘリングボーン
溝の両端に隣接する位置の軸外面に周溝を設けることに
より高速回転においても油溜め部の潤滑剤の流出が防止
され軸受部分のオイル切れが生じなくなる。

第４図は本第１の実施例のヘリングボーン溝１２Ｇを軸
１２の表面にエツチング加工等によシ形成したものであ
シ、この動作、作用は第３図と同じである。

第６図は第３図に比べ軸受穴１１Ｄ内面に形成されたヘ
リングボーン溝１１Ｍの両端に周溝状の段部１１Ｎ、１
１０が設けられている。この段部は、ヘリングボーン溝
１１Ｍと同程度に切削加工等により浅く加工されている
。これによシ、周溝形油溜め１２Ａ　、　１２Ｂと軸１
２の外周面と軸受穴１１Ｄの内周面の３つの面が交わる
コーナー１２Ｅ、１２Ｆにはヘリングボーン溝１１Ｍが
形成されていない。このことによシ周溝形油溜め１２Ａ
、１２Ｂに溜められた潤滑剤の気液境界層が図中Ｆにで
きるが、この液面かヘリングボーン溝１１Ｍによって高
速でかくはんされ徐々にオイルミストを発生し長時間の
運転によっては潤滑剤が不足することがない。

第６図は第１の実施例のヘリングボーン溝の１１Ｂとほ
ぼ同じであるが、そのパターン形状が異なる。このヘリ
ングボーン溝１１Ｊは周溝形油溜め１２Ａ、１２Ｂと軸
１２表面と軸受穴１１Ｄの内周面の３つの面が交わるコ
ーナ一部分１２Ｅ。

１２Ｆには、ボール転造法等によシ、ヘリングボーン溝
と同時成型され、そのヘリングボーン溝と、溝深さが等
しい周溝１１に、１１Ｌが加工されている。これにより
、図中Ｇの位置にできる、気液境界層が回転中にかくは
んされることなく高速でも潤滑剤が安定に保持される。

以下本発明の第２の実施例について図面を参照しながら
説明する。第７〜第９図はノ・−ドディスクスピンドル
モータに適用した第２の実施例の動圧型流体軸受の断面
図である。２１はベース部材、２２はベース部材に焼ば
め等の方法により固定された軸、２２Ａ、２２Ｂはヘリ
ングボーン溝であり本実施例においては、これらヘリン
グボーン溝は非対象形状をしてお９、かつ軸の外周にエ
ツチング加工等によシ形成されている。２２Ｇ　、　２
２Ｄは周溝状油溜めであるが本実施例においては第８図
に示すように非対象なヘリングボーン溝の短い側にのみ
、このヘリングボーン溝に隣接してもうけられている。

第７図において２２はディスクで、回転するスロープ２
３Ａと一体に形成されている。

２３Ｂは通気穴、２３Ｃは径大部、２３Ｄ軸受穴である
。２４はスパイラル溝２４Ａを有するスラスト部材、２
６はディスク２３の抜けを防止するリング、２６は磁気
ディスク、２７はモータ・ロータ、２９はモータ・ステ
ータ、３０は潤滑剤である。

第２の実施例においては軸２は直径が４ミリメートル、
ヘリングボーン溝２２Ａの長さＢは第５図におけるＢ／
２の約２倍で表わせるのであるが、Ｂ＝５ミリメートル
、同２２ＢｌｄＢ＝ａミリメートルである。軸受半径隙
間は６ミクロンで回転数は３６００　ｒｐｍである。

上記に構成された第２の実施例の動圧型流体軸受につい
て以下動作を説明する。第７〜９においてモータ・ステ
ータ２９に通電するとモータ・ロータ２７は、ディスク
２３、スラスト部材２４、磁気ディスク２６と共に回転
を始める。これによりヘリングボーン溝２２Ａ、２２Ｂ
とスラスト部材２４のスパイラル溝２４Ａのポンピング
作用により潤滑剤３０の圧力が高められ軸２２はスロー
プ２３Ａとスラスト部材２４に対して無接触で回転する
。磁気ディスク２６は回転が始まると図示しない磁気ヘ
ッドが当接し、信号の記録再生を行う。

本実施例においてはヘリングボーン溝２２Ａ。

２２Ｂは非対象形状をしているため回転中は第８図のＥ
に示す気液境界層が自動的に出来、軸受長さＢは同図に
示すＢ　／　２の約２倍となって油面は安定する。この
とき周溝形油溜め２２Ｃに蓄えられた潤滑剤３０は回転
中は遠心力と表面張力でヘリングボーン溝２２に向けて
押し戻される方向に力が働くので油の流出がない。

以上のように非対象形ヘリングボーン溝の短いほうに隣
接する位置の軸の外周に周溝形油溜めを設けることによ
り高速回転でも油の流出や油切れを無くすことができる
。

尚、第２の実施例において非対象形状のヘリングボーン
溝は、第９図に示すスロープ２３Ａの軸受穴２３Ｄの内
周面に加工されても同じである。

発明の効果 以上のように本発明は、ヘリングボーン溝に隣接する位
置の軸の外周に、周溝形油溜めを設けることにより高速
回転時に油溜め部の潤滑剤の流出を防止し、油切れのな
い信頼性の高い動圧型流体軸受の構成が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における動圧型流体軸受
の断面図、第２図は第１図のスラスト部材の詳細図、第
３図は第１図のラジアル軸受の詳細図、第４図〜第６図
は第１図のラジアル軸受の変形例の詳細図、第７図は本
発明の第２の実施例における動圧型流体軸受の断面図、
第８図は第７図のラジアル軸受の詳細図、第９図は第７
図のラジアル軸受の変形例の詳細図、第１０図は従来例
の動圧型流体軸受の断面図、第１１図は第１０図のラジ
アル軸受の詳細図である。 １１．２１・・・・・・ベース部材、１１　Ａ　、　２
３Ａ・・・・・・スロープ、１１Ｂ、１１Ｃ９１１■、
１１Ｍ。 ２２Ａ、２２Ｂ・・・・・・ヘリングボーン・グループ
、１１Ｄ、２３Ｄ・・・・・・軸受穴、１１Ｌ、１１Ｋ
・・・・・・第２の周溝、１１Ｎ、１１ｏ・・・・・・
段部、１２．２２・・・・・・軸、１２Ａ、１２Ｂ、２
２Ｃ，２２Ｄ・・・・・・第１の周溝形油溜め、１３．
２３・・・・・・ディスク、１４．２４・・・・・・ス
ラスト部材、２０．３０・・・・・潤滑剤。 ｌず−−−１“−スご戸ａ ＋ｙ４−−−又リーブ 第２図　　　、□−１叫酔積 ＋４Ａ−−一又バイラル逼 ＋１４−−・スロープ １１１−−−１リンゲボーン講 ”−’ｌ’−２％料τ ２２〜・−軸 ２３−一−す杖り ２３Ａ−−一スロープ ２３ｏ−一一初受亀 第９図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸とスロープからなり、前記軸表面または、前記
   スロープの軸受穴内周面にヘリングボーン溝を有し、軸
   表面に第１の周溝を有し前記第１の周溝は前記ヘリング
   ボーン溝から遠ざかるにつれて次第に軸径が細くなる方
   向のテーパ部を有し、前記テーパ部は前記軸受穴の内周
   面に対向する位置に設けられ、前期テーパ部と前期軸受
   穴の内周面の隙間に潤滑剤を注油し、油溜めとしたこと
   を特徴とする動圧型流体軸受。
2. （２）ヘリングボーン溝は軸受穴内周面に設けられ、軸
   表面の第１の周溝と前記軸外周面とスロープの軸受穴の
   ３つの面が交わる部分の軸受穴内周面に、ヘリングボー
   ン溝と同じ深さの第２の周溝を設けたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の動圧型流体軸受。
3. （３）ヘリングボーン溝は軸受穴内周面に設けられ、軸
   表面の第２の周溝と前記軸外周面とスロープの軸受穴の
   ３つの面が交わる部分の軸受穴内周面に前記ヘリングボ
   ーン溝に隣接して周状の段部を設けたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の動圧型流体軸受。