JP2000352414A

JP2000352414A - 動圧型軸受ユニット

Info

Publication number: JP2000352414A
Application number: JP11165825A
Authority: JP
Inventors: Natsuhiko Mori; 夏比古森; Kazuo Okamura; 一男岡村
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1999-06-11
Filing date: 1999-06-11
Publication date: 2000-12-19

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な設備で精度よく、かつ能率的に組立可
能な動圧型軸受ユニットを提供する。【解決手段】軸受ユニットは、ハウジング２と、ハウ
ジング２に収容され、軸部材１の外周面と軸受すきまを
介して対向する軸受面3aを有し、当該軸受面3aに動圧溝
が設けられた軸受本体３とを備える。ハウジング２の内
周面の軸方向二箇所に係止部13、17を設け、弾性体15の
弾性力で軸受本体３を第一係止部13に押付けて軸受本体
３を両係止部13、17間に拘束する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高回転精度、高速
安定性、高耐久性などの優れた特徴を有する動圧型軸受
ユニットに関する。この軸受ユニットは、磁気ディスク
装置（ＨＤＤ、ＦＤＤなど）、光ディスク装置（ＣＤ−
ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭなど）、光磁気ディス
ク装置（ＭＤ、ＭＯ等）などの情報記憶装置や、情報処
理装置（レーザビームプリンタ等）のスピンドルモータ
を初めとして、高回転精度が要求される機器の支持装置
として好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】上記各種情報機器のスピンドルモータに
は、高回転精度の他、高速化、低コスト化、低騒音化な
どが求められている。これらの要求性能を決定付ける構
成要素の一つに当該モータのスピンドルを支持する軸受
があり、近年では、この種の軸受として、上記要求性能
に優れた特性を有する動圧型焼結含油軸受の使用が検討
され、あるいは実際に使用されている。

【０００３】この動圧型焼結含油軸受は、円筒状のハウ
ジング内に収容し、ハウジング内周面に固定してユニッ
ト化される。その際の固定方法としては、圧入と接着が
考えられている。

【０００４】圧入は、動圧溝のない通常の焼結含油軸受
においては最も一般的な固定方法であり、例えば図６に
示すように、軸受本体23に圧入ピン21（矯正ピン）を挿
入すると共に、軸受本体23の一端面を圧入治具24で加圧
することにより行うことができる。すなわち、加圧に伴
って収縮する軸受内径面を圧入ピン21に食いつかせ、軸
受内径面を矯正しつつ軸受外径面をハウジング22の内径
面に圧入するのである。この方法であれば、圧入ピン21
によって軸受内径寸法が最終的に仕上げられると共に、
確保すべき精度、例えば軸受内径面とハウジング22の基
板取付け面22ａとの直角度、ハウジング外周面との同軸
度などを圧入完了と同時に確保することができ、しかも
低コストである。一方、接着は、例えば図７に示す治具
26を用い、ハウジング22内周面と軸受本体23外周面との
接合面に接着剤27を供給することによって行うことがで
きる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】動圧溝を軸受本体の内
周面に有する場合、上記の圧入では軸受の内外径の同軸
度の狂い（偏り、偏肉）などの影響により、圧入時の矯
正で動圧溝の一部がつぶれ、所定の溝形状や溝深さが得
られないおそれがある。圧入ピン21を使用せずに圧入す
ればこの不具合は回避できるが、その場合には、圧入後
の精度がハウジング内周面と軸受外周面との接合面の精
度にならうため、この部分の単体精度を必要とされる組
立精度よりも高めなければならず、量産が難しくなるな
どコストアップの要因となる。

【０００６】また、圧入後は、圧入締め代の存在により
軸受内径寸法が縮小するが、圧入締め代は、ハウジング
内周面の公差、および軸受外周面の公差に左右されるの
で、公差が大きい場合には軸受内径寸法の変化が大きく
なる。動圧軸受の場合、軸受すきまを厳しく管理する必
要があり、軸受内径寸法の変化が大きいと、軸受すきま
が過剰に広くなって動圧効果が著しく減じられる等の不
具合を招く。従って、ハウジング内周面、および軸受外
周面の各公差は小さいレンジで設定する必要があり、こ
れもコストアップの要因となる。また、場合によっては
当該公差の実現が不可能になる。

【０００７】一方、接着の場合には、上記圧入の場合の
不具合を解消することができる。すなわち、接着治具を
精度よく仕上げておけば、各単体精度が現状の量産設備
程度のものであっても、充分に実用可能な組立精度を得
ることができる。

【０００８】しかし、動圧型焼結含油軸受は、素材表面
が油で濡れた焼結含油材で構成されるため、油の濡れ方
にばらつきが避けられず、これは接着力のバラツキとし
て現れる。表面の油を例えば遠心分離機などで吹き飛ば
すことも考えられるが、工程が増えるためにコストアッ
プを招き、その作業条件の設定も難しく、また、一度に
大量に処理する際には濡れ具合のバラツキを揃えるのが
難しくなる。

【０００９】また、当然のことながら接着設備が必要と
なる。上記情報機器用途では、軸受の内径寸法はφ２〜
φ４ぐらいが主流であり、極めて小さい。この種の小型
軸受を正確に接着しようとすれば、接着設備にも特殊な
ものが必要となり、コストアップを招く。

【００１０】さらに接着後は、しばらくそのままで保持
しなければならないので、サイクルタイムが悪く、量産
性に劣る。

【００１１】そこで、本発明は、簡単な設備で精度よ
く、かつ能率的に組立可能な動圧型軸受ユニットの提供
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、ハウジングと、ハウジングに収容さ
れ、支持すべき軸部材の外周面と軸受すきまを介して対
向する軸受面を有し、当該軸受面に動圧溝が設けられた
軸受本体とを備え、軸部材と軸受本体との相対回転時に
上記動圧溝で生じる動圧作用により、上記軸部材を非接
触支持するものにおいて、ハウジングの軸方向の二箇所
に係止部を設け、軸受本体を、弾性体を介して両係止部
で拘束した。

【００１３】これにより、軸受本体がハウジングの軸方
向両側から拘束されるため、軸受本体の軸方向の位置決
めを行うことができる。この場合、軸受本体外周面とハ
ウジング内周面とのはめあいは緩いものでもよいので、
圧入のように組立後に軸受本体の内周面が変形すること
もない。また、軸受本体は弾性体の弾性力で固定される
から、接着時に問題となる接着強度のバラツキ等の問題
も回避される。

【００１４】軸受本体の外周面とハウジングの内周面と
の間に、軸受本体の軸方向両端に開口する軸方向通気路
を設けておけば、軸部材を軸受本体の内径部に挿入する
際にも、ハウジング内に閉じ込められた空気をスムーズ
にハウジング外に排出することができる。

【００１５】上記のように弾性体を使用する場合、軸方
向通気路が弾性体によって塞がれる場合もあるので、そ
の場合には弾性体とこれに対向する軸受本体の端面との
間に、軸方向通気路に開口する径方向通気路を設け、軸
方向通気路を径方向通気路を介してハウジング外と連通
させるのがよい。

【００１６】上記何れの軸受本体も油を保有する焼結金
属で形成することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１乃
至図５に基づいて説明する。

【００１８】図１に示すように、軸受ユニットは、軸部
材１と、有底円筒状のハウジング２と、ハウジング２の
内周面に固定された円筒状の軸受本体３と、軸部材１を
それぞれラジアル方向およびスラスト方向で支持するラ
ジアル軸受部４およびスラスト軸受部５とを有する。

【００１９】軸受本体３の内周面には動圧溝を有するラ
ジアル軸受面3aが形成される。図２（Ａ）に示すよう
に、本実施形態では軸受本体３の内周面の複数箇所（例
えば二箇所）にラジアル軸受面3aを設けた場合を例示す
る。但し、ラジアル軸受面3aの数は任意であり、軸受の
使用条件等に応じて一つあるいは三つ以上とすることも
できる。軸部材１と軸受本体３の相対回転時（本実施形
態では軸部材１の回転時）には、ラジアル軸受面3aと軸
部材１の外周面との間の軸受隙間に動圧が発生し、軸部
材１を非接触支持するラジアル軸受部４が構成される。

【００２０】ラジアル軸受面3aの動圧溝形状は、各動圧
溝が軸方向に対して傾斜している限り任意に選択するこ
とができ、公知のへリングボーン型やスパイラル型等が
使用可能である。図２（Ａ）はへリングボーン型のラジ
アル軸受面3aを例示するもので、このラジアル軸受面3a
は、一方に傾斜する動圧溝６が形成された第１の溝領域
m1と、第１の溝領域m1から軸方向に離隔し、他方に傾斜
する動圧溝６が配列された第２の溝領域m2と、２つの溝
領域間m1、m2間に位置する環状の平滑部ｎとを備え、２
つの溝領域m1、m2の動圧溝６は平滑部ｎで区画されて非
連続になっている。平滑部ｎと動圧溝６間の背の部分７
とは同一レベルにある。この種の非連続型の動圧溝６
は、連続型、すなわち平滑部ｎを省略し、動圧溝６を両
溝領域m1、m2間で互いに連続するＶ字状に形成した場合
に比べ、平滑部ｎを中心として油が集められるために油
膜圧力が高く、また溝のない平滑部ｎを有するので軸受
剛性が高いという利点を有する。

【００２１】軸受本体３は、銅や真鍮などの軟質金属、
あるいは焼結金属によって形成され、本実施形態では一
例として焼結金属からなる軸受本体３を例示している。
焼結金属を用いた場合、ラジアル軸受面3aの動圧溝は、
圧縮成形、すなわちコアロッドの外周面にラジアル軸受
面3aの動圧溝形状（図２（Ａ）参照）に対応した凹凸形
状の溝型を形成し、コアロッドの外周に焼結金属を供給
して焼結金属を圧迫し、焼結金属の内周部に溝型形状に
対応した動圧溝を転写することによって、低コストにか
つ高精度に成形することができる。なお、焼結金属の脱
型は、圧迫力を解除することによる素材のスプリングバ
ックを利用して簡単に行える。脱型後の軸受本体３に潤
滑油や潤滑グリースを含浸して油を保有させることによ
り、動圧型焼結含油軸受が構成される。

【００２２】図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、軸受本体
３の外周面には、軸受本体３の内径部に軸部材１を挿入
する際の空気抜きとなる一または複数（本実施形態では
二つ）の溝状の軸方向通気路９が軸方向に沿って形成さ
れる。また、軸受本体３の一方の端面、具体的にはハウ
ジング２の底部2aと対向する端面3bには環状溝10が設け
られる。この環状溝10は、例えば軸受本体３をハウジン
グ２に挿入する際の挿入方向を判別する識別マークとし
て機能させることができる。環状溝10と軸方向通気路９
との間には、半径方向の連通溝11が設けられており、こ
の連通溝11を介して環状溝10と軸方向通気路９とがつな
がっている。軸方向通気路９はハウジング２の内周面に
形成してもよい。

【００２３】図１に示すように、ハウジング２は、底部
2aを一体に形成した有底筒型のいわゆる袋型ハウジング
である。ハウジング２の底部2a（軸受本体３の端面との
対向部）には、樹脂等の低摩擦材料で形成された板状の
スラスト受け12が装着され、このスラスト受け12に軸部
材１の球面状の軸端を接触させて、軸部材１をスラスト
方向でピボット支持するスラスト軸受部５が構成され
る。ハウジング２の内周面、例えばハウジング底部2a近
傍には、半径方向に突出する第一係止部13が設けられ
る。この第一係止部13は軸受本体３のハウジング底部側
の端面3bと係合してその軸方向の位置決めを行うもの
で、その位置決めは、軸受本体３の端面3bとハウジング
２の底部2a（具体的にはスラスト受け板12）との間に軸
方向の空間14（底部空間）が形成されるように行われ
る。第一係止部13は、図示のようにハウジング２と一体
に形成する他、別部材で構成してもよい。軸受本体３の
端面3bにおける第一係止部13との接触領域は、上記環状
溝10よりも外径側にあり、従って上記底部空間14は環状
溝10、連通溝11を介して軸方向通気路９に連通してい
る。

【００２４】軸受本体３のハウジング開口側の端面3cに
は、弾性体15が接触配置される。弾性体15は、適当な弾
性を有する弾性材料（金属、繊維組織、ゴム、樹脂材料
など）でリング状、例えば孔空き円板状に形成され、ハ
ウジング２の内周面に嵌合配置される。弾性体15の内周
面は、軸部材１（図１参照）の外周面に接触または近接
（図示例では近接）しており、これより弾性体15は軸受
本体３のハウジング開口側を密封するシール部材として
機能する。弾性体15を補油機能を有する補油部材、例え
ばフェルトに油を含浸させたもの、合成樹脂基材に油を
分散保持させたもの（これをフェルトに含浸させて硬化
させてもよい）などで形成すれば、軸受隙間に油を逐次
補充することができ、動圧油膜の安定形成が可能とな
る。

【００２５】弾性体15とこれに対向する軸受本体３の端
面3c（ハウジング開口側の端面）との間には、溝状の径
方向通気路16が半径方向に設けられる。この径方向通気
溝16は弾性体15の内周面および外周面に開口しており、
これより、軸方向通気路９が径方向通気路16と、弾性体
15の内周面および軸部材１の外周面間の隙間とを介して
ハウジング外部とつながる。図１では、径方向通気路16
として弾性体15の端面に設けた溝を例示しているが、軸
受本体３の端面に同様の溝を設けても構わない。径方向
通気路16の外径端は軸方向通気路９の開口部と対向させ
ておくのがよいが、図示のように軸受本体３のハウジン
グ開口側端面3cに外径チャンファ部3dを設けた場合、外
径チャンファ部3dで通気可能となるので、両通気路９、
16間に円周方向の位置ずれがあっても構わない。

【００２６】この弾性体15は、半径方向に突出する第二
係止部17によってハウジング開口側から支持される。図
１では第二係止部17として、ハウジング２の開口側端部
を内径側にかしめた構造を例示している。

【００２７】上記軸受ユニットの組立時には、先ず、ハ
ウジング２を適当な治具で保持し、その状態でハウジン
グ２の内径部に軸受本体３をすきま嵌めで挿入するか、
もしくはわずかな締まり嵌め（軸受本体３の内径寸法が
変化しない程度のはめあい）で軽く圧入する。

【００２８】この時、治具30に対して位置決めされたピ
ン31（何れも図５参照）を軸受本体３の内径部に挿入し
ておけば、軸受本体３がこのピンにならってハウジング
内径部に収容されるため、軸受本体３とハウジング２と
の間で必要な組立精度（特に半径方向の精度）が確保さ
れる。

【００２９】次に弾性体15を軸受本体３の端面3c（ハウ
ジング開口側）上に配置し、さらに弾性体15を圧縮しつ
つハウジング２の開口部を内径側にかしめることによ
り、弾性体15が、第二係止部を構成するかしめ部17と軸
受本体３の端面3cとの間に圧縮状態で介装される。

【００３０】以上の構成から、軸受本体３は、両係止部
13、17によって軸方向両側から拘束される。この時、軸
受本体３は圧縮状態の弾性体15からの軸方向の弾性力で
第一係止部13に押付けられるため、予め第一係止部13を
精度よく形成しておけば、ハウジング２と軸受本体３と
の間で高い組立精度（特に軸方向の組立精度）を確保す
ることができる。軸受本体３の内径面とハウジング開口
側端面3cとの間の精度、例えば直角度などが不十分であ
る場合にも、その振れ分が弾性体15の変形によって吸収
されるため、軸方向の弾性によって組立精度が損なわれ
ることもない。

【００３１】また、かしめ後は、軸受本体３の内径部に
軸部材１を挿入して軸受ユニットが完成するが、その際
にも底部空間14の空気が軸方向通気路９および径方向通
気路16を通ってハウジング２外部に排出されるため、軸
部材１の挿入作業もスムーズに行うことができる。

【００３２】図３に本発明の他の実施形態を示す。この
実施形態は、弾性体15を支持する第二係止部17を皿ばね
等の板バネ部材19で構成したもので、板ばね部材19の外
径端はハウジング２の内周面に設けた環状の取付け溝18
に嵌合している。これ以外の軸受本体３や弾性体15の組
成・構造、弾性体15の弾性力で軸受本体３を第一係止部
13に押付ける点、および軸方向通気路９および径方向通
気路16で底部空間14をハウジング外部と連通させる点等
については図１と同様であるので重複説明を省略する。

【００３３】図４は本発明の他の実施形態を示すもの
で、弾性体15をハウジング２の底部側に配置した構造を
例示する。この場合、ハウジング２の底部2aが弾性体15
を支持する第二係止部17となる。また、ハウジング２の
開口部を内径側にかしめてできたかしめ部分が半径方向
に突出する第一係止部13となり、軸受本体３は弾性体15
の弾性力でこの第一係止部13に押付けられ、軸方向で位
置決めされる。その他の構成、作用効果は図１と同様で
あるので重複説明を省略する。

【００３４】図５に、図４に示す軸受ユニットの組立工
程で使用される組立装置を例示する。この装置は、治具
30と治具30の内周部に同軸で挿入したピン31とからな
り、治具30は、外周部材30ａと、外周部材30ａに対して
軸方向へ摺動可能に弾性支持された内周部材30ｂとで構
成される。軸受本体３の内周部にピン31を挿入すると共
に、外周部材30ａでハウジング２を支持し、かつ内周部
材30ｂの上端をハウジング２開口部の被かしめ部に押し
当てることにより、ハウジング２と軸受本体３との間の
組立精度（特に半径方向の組立精度）が確保される。こ
の状態でハウジング底部2aを加圧することにより、ハウ
ジング２の開口部が内径側にかしめられて第一係止部13
が形成される。図１および図３に示す軸受ユニットも基
本的に図５と同様の方法で組立てることができる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、極めて簡単な構造で軸
受本体をハウジングに精度よく固定することができる。
また、その精度出しも容易であり、低コストに高精度の
動圧型軸受ユニットを量産することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる動圧型軸受ユニットの断面図で
ある。

【図２】（ａ）図は上記動圧型軸受ユニットの軸受本体
の断面図、（ｂ）図は当該軸受本体の底面図である。

【図３】動圧型軸受ユニットの他の実施形態を示す断面
図である。

【図４】動圧型軸受ユニットの他の実施形態を示す断面
図である。

【図５】図４に示す動圧型軸受ユニットの組立工程を示
す断面図である。

【図６】従来の圧入工程を示す断面図である。

【図７】従来の接着工程を示す断面図である。

【符号の説明】

１軸部材２ハウジング３軸受本体 3a 軸受面 3b 端面（ハウジング底部側） 3c 端面（ハウジング開口側）９軸方向通気路 13 第一係止部 15 弾性体 16 径方向通気路 17 第二係止部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングと、ハウジングに収容され、
支持すべき軸部材の外周面と軸受すきまを介して対向す
る軸受面を有し、当該軸受面に動圧溝が設けられた軸受
本体とを備え、軸部材と軸受本体との相対回転時に上記
動圧溝で生じる動圧作用により、上記軸部材を非接触支
持するものにおいて、ハウジングの軸方向の二箇所に係止部を設け、軸受本体
を、弾性体を介して両係止部で拘束したことを特徴とす
る動圧型軸受ユニット。
【請求項２】軸受本体の外周面とハウジングの内周面
との間に、軸受本体の軸方向両端に開口する軸方向通気
路を設けた請求項１記載の動圧型軸受ユニット。
【請求項３】弾性体とこれに対向する軸受本体の端面
との間に、軸方向通気路と連通する径方向通気路を設け
た請求項２記載の動圧型軸受ユニット。
【請求項４】上記軸受本体が油を保有する焼結金属で
形成されている請求項１乃至３何れか記載の動圧型軸受
ユニット。