JP2005163903A - 動圧軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 動圧軸受装置における生産効率の向上を図ると共に、ハウジングと軸受スリーブとの間の接着強度を向上させる。
【解決手段】 ハウジング７の内周面７ｃと軸受スリーブ８の外周面８ｄとの間に接着剤Ａの溜り部１２と保持部１３を形成する。保持部１３では、ハウジング内周面７ｃと軸受スリーブ外周面８ｄの間に締め代を与える。ハウジング７の内周面７ｃに接着剤Ａを塗布し、その内周に軸受スリーブ８を圧入することにより、保持部１３で軸受スリーブ８をハウジング７に対して位置決め保持する一方、接着剤の溜り部１２で接着剤Ａを捕捉して十分な接着強度を確保する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ラジアル軸受隙間に生じる潤滑油の動圧作用で軸部材を回転自在に非接触支持する動圧軸受装置に関する。この軸受装置は、情報機器、例えばＨＤＤ、ＦＤＤ等の磁気ディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ等の光ディスク装置、ＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク装置などのスピンドルモータ、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータ、プロジェクタ用カラーホイール、あるいは電気機器、例えば軸流ファンなどの小型モータ用として好適である。

上記各種モータには、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づ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、上記要求性能に優れた特性を有する動圧軸受の使用が検討され、あるいは実際に使用されている。

例えば、HDD等のディスク駆動装置のスピンドルモータに組み込まれる動圧軸受装置では、軸部材をラジアル方向に回転自在に非接触支持するラジアル軸受部と、軸部材をスラスト方向に回転自在に支持するスラスト軸受部とが設けられ、ラジアル軸受部として、軸受スリーブの内周面又は軸部材の外周面に動圧発生用の溝（動圧溝）を設けた動圧軸受が用いられる。スラスト軸受部としては、例えば、軸部材のフランジ部の両端面、又はこれに対向する面（軸受スリーブの端面やハウジングに固定されるスラスト部材の端面等）に動圧溝を設けた動圧軸受が用いられる（例えば特許文献１参照）。
特開平２００２−０６１６４１号公報

上記構成の動圧軸受装置において、軸受スリーブをハウジングに固定するための手段として接着剤を使用することが考えられる。この場合、手順としては、例えばハウジングの内周面に予め接着剤を塗布しておき、軸受スリーブをハウジングの内周面に挿入して所定位置に位置決めした後、接着剤を固化させる方法が考えられる。しかしながら、これでは、接着剤が固化するまでハウジングと軸受スリーブの位置決め状態を位置決め治具等で保持し、衝撃等による軸受スリーブの位置ずれを規制する必要がある。そのため、接着剤の固化まで接着後の工程を進めることができず、生産性の低下を招く。

これ以外に、例えばハウジングの内周面に予め接着剤を塗布した後、軸受スリーブをハウジングの内周面に圧入することにより、締め代でもって軸受スリーブのハウジングに対する位置決めを行うことも考えられるが、これでは圧入に伴って接着剤がハウジング内周面と軸受スリーブ外周面の間の隙間から掻き出されるため、接着剤が不足して十分な接着力を得られない懸念がある。

そこで、本発明は、生産性の向上と接着力の確保とを両立することのできる動圧軸受装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、ハウジングと、ハウジングの内周に固定された軸受スリーブと、軸部材と、軸部材の回転時に、軸部材と軸受スリーブの間のラジアル軸受隙間に生じる潤滑油の動圧作用で軸部材をラジアル方向で非接触に支持するラジアル軸受部とを具備するものにおいて、軸受スリーブをハウジングの内周面に接着剤で固定し、軸受ハウジングの内周面と軸受スリーブの外周面との間に、両者を締め代でもって保持する保持部と、接着剤の溜り部とを設けた。

これによれば、ハウジング内の軸受スリーブが保持部によって規定位置に保持されるため、接着剤の固化まで位置決め治具等によって軸受スリーブの位置決めを行う必要がない。従って、接着剤の固化を待つことなく直ぐに後工程に移行することができ、これにより生産性の向上を図ることができる。また、ハウジング内周に軸受スリーブを組み込む際、ハウジング内周面と軸受スリーブ外周面とが摺動しても、両面の摺動で掻きだされた接着剤は溜り部に捕捉される。従って、両面間に十分な量の接着剤を介在させることができ、高い接着力を確保することができる。

保持部と溜り部は分離して軸受スリーブとハウジングの間に設けられる。この分離配置は、保持部と溜り部を円周方向に配列する他、軸方向に配列することによっても行える。潤滑剤の溜り部は、例えばハウジング内周に凹状に設けられる。

以上に説明した動圧軸受装置と、軸部材に取り付けたロータと、ハウジングに取り付けたステータとでモータを構成することにより、上記情報機器用に適合したモータ（スピンドルモータ、ポリゴンスキャナモータ、その他の小型モータ）を提供することができる。

本発明によれば、保持部の締め代で軸受スリーブがハウジングに対して位置決め固定されるので、接着剤の固化を待つことなくハウジングと軸受スリーブのアセンブリを次工程に移送でき、生産効率を向上させることができる。また、接着剤の溜り部に潤沢な接着剤が捕捉されるので、ハウジングと軸受スリーブとの間で高い接着強度を確保することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、動圧軸受装置を組み込んだモータの一例として、ＨＤＤ等のディスク駆動装置に用いられるスピンドルモータを示している。このモータは、軸部材２を回転自在に非接触支持する動圧軸受装置１と、軸部材２に取り付けられた回転部材３（ディスクハブ）と、例えば半径方向のギャップを介して対向させたモータステータ４およびモータロータ５と、ブラケット６とを備えている。ステータ４は、ブラケット６外周に取り付けられ、ロータ５は、ディスクハブ３の内周に取り付けられる。ディスクハブ３は、その外周に磁気ディスク等のディスクＤを一枚または複数枚保持できるようになっている。ステータ４に通電すると、ステータ４とロータ５との間の励磁力でロータ５が回転し、それに伴ってディスクハブ３および軸部材２が一体となって回転する。

図２は、動圧軸受装置１の第一の実施形態を示している。この実施形態にかかる動圧軸受装置１は、ハウジング７と、ハウジング７に固定された軸受スリーブ８およびスラスト部材１０と、軸部材２とを具備する。

軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部材２の軸部２ａの外周面２ａ１との間に第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２とが軸方向に離隔して設けられる。また、軸受スリーブ８の下側端面８ｃと軸部材２のフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１との間に第１スラスト軸受部Ｔ１が設けられ、スラスト部材１０の端面１０ａとフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２との間に第２スラスト軸受部Ｔ２が設けられる。尚、説明の便宜上、スラスト部材１０の側を下側、スラスト部材１０と反対の側を上側として説明を進める。

ハウジング７は、例えば、黄銅等の軟質金属材料や熱可塑性樹脂等の樹脂材料で形成され、円筒状の側部７ｂと、側部７ｂの上端から内径側に一体に延びた環状のシール部７ａとを備えている。シール部７ａの内周面７ａ１は、軸部２ａの外周に設けられたテーパ面２ａ２と所定のシール空間Ｓを介して対向する。尚、軸部２ａのテーパ面２ａ２は上側（ハウジング７に対して外部側）に向かって漸次縮径し、軸部材２の回転により遠心力シールとしても機能する。

軸部材２は、例えば、ステンレス鋼等の金属材料で形成され、軸部２ａと、軸部２ａの下端に一体又は別体に設けられたフランジ部２ｂとを備えている。

軸受スリーブ８は、例えば、焼結金属からなる多孔質体、特に銅を主成分とする焼結金属の多孔質体で円筒状に形成され、ハウジング７の内周面７ｃの所定位置に固定される。

この焼結金属で形成された軸受スリーブ８の内周面８ａには、第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２のラジアル軸受面となる上下２つの領域が軸方向に離隔して設けられ、該２つの領域には、例えばヘリングボーン形状に配列した複数の動圧溝がそれぞれ形成される。また、軸受スリーブ８の外周面８ｄには、１又は複数本の軸方向溝８ｄ１が軸方向全長に亙って形成される。

図３に示すように、ハウジング７の内周面７ｃと軸受スリーブ８の外周面８ｄとの間には、接着剤Ａの溜り部１２と保持部１３とが形成される。接着剤溜り部１２は、図示のように例えばハウジング７の内周面７ｃに凹状に形成されるが、軸受スリーブ８の外周面８ｄに形成することもできる。保持部１３は、ハウジング７と軸受スリーブ８とを締め代をもって保持する部分であり、この締め代を与えるべく、保持部１３ではハウジング７の内径寸法が軸受スリーブ８の外径寸法よりも小さくなっている。図示例では、接着剤溜り部１２と保持部１３とを円周方向に交互に配置しているが、それぞれの数は図示例の４つずつに限定されることなく、必要に応じて任意の数に定めることができる。また、保持部１３は、ハウジング内周面７ｃと軸受スリーブ外周面８ｄとの対向領域のうち、接着剤溜り部１２を除いた全領域に形成する他、その一部領域にのみ形成して他領域では二つの面７ｃ、８ｄをルーズに嵌合させることもできる。

接着剤溜り部１２と保持部１３は、上記のように円周方向で交互に配列する他、図４に概略図示するように軸方向に交互に配列してもよい。

なお、軸受スリーブ外周面８ｄに形成されたの軸方向溝８ｄ１への接着剤の流入を防止するため、軸方向溝８ｄ１は接着剤溜り部１２を避けて（保持部１３を通過するように）設ける。

第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受面となる、軸受スリーブ８の下側端面８ｃには、例えばスパイラル形状に配列した複数の動圧溝が形成される。尚、動圧溝の形状として、ヘリングボーン形状や放射溝形状等を採用しても良い。

また、シール部７ａの内側面７ａ２は、その内径側領域で軸受スリーブ８の上側端面８ｂの内径側領域と部分的に接触し、その外径側領域は、軸受スリーブ８の上側端面８ｂから離れるように傾斜状又は湾曲状に形成されている。そのため、内側面７ａ２の外径側領域と上側端面８ｂとの間に所要の空間容積をもったヌスミ部Ｐが形成される。

スラスト部材１０は、例えば、黄銅等の金属材料で形成され、ハウジング７の内周面７ｃの下端部に固定される。このスラスト部材１０の外径端部には、上方に突出する突出部１０ｂが形成されており、この突出部１０ｂはその上側端面を軸受スリーブ８の下側端面８ｃに当接させている。第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受面となる、スラスト部材１０の端面１０ａには、例えばヘリングボーン形状に配列した複数の動圧溝が形成される。尚、動圧溝の形状として、スパイラル形状や放射溝形状等を採用しても良い。

この実施形態の動圧軸受装置１は、例えば、次のような工程で組立てられる。

まず、ハウジング７の内周面７ｃに接着剤を所定量塗布する。そして、軸受スリーブ８をハウジング７の内周面７ｃに圧入し、その上側端面８ｂをシール部７ａの内側面７ａ２に当接させる。当接後は保持部１３の締め代によって軸受スリーブ８がハウジング７に対して位置決めされるため、接着剤が固化していない状態でも軸受スリーブ８の位置ずれ、特に下方への位置ずれを確実に防止することができる。従って、接着剤の塗布後は、その固化を待つことなくハウジング７と軸受スリーブ８のアセンブリを次工程に移送することができ、生産効率を向上させることができる。

また、軸受スリーブ８をハウジング７内周に圧入する際、ハウジング内周面７ｃと軸受スリーブ外周面８ｄとの摺動により掻き出された余剰の接着剤は凹状の接着剤溜り部１２に捕捉される。従って、両面７ｃ、８ｄ間には十分な量の接着剤を介在させることができ、接着剤の固化後は十分な接着強度を確保することができる。

また、シール部７ａの内側面７ａ２の外径側領域と軸受スリーブ８の上側端面８ｂとの間に所要の空間容積をもったヌスミ部Ｐが形成されているため、ハウジング内周面７ｃと軸受スリーブ外周面８ｄとの摺動により掻き出された余剰の接着剤はヌスミ部Ｐに捕捉される。従って、この余剰接着剤が軸受スリーブ８の上側端面８ｂに沿って内径側に流れ込む事態を防止することができる。

つぎに、軸部材２を軸受スリーブ８に装着する。尚、軸受スリーブ８をハウジング７に固定した状態でその内径寸法を測定しておき、軸部２ａの外径寸法（予め測定しておく。）との寸法マッチングを行うことにより、ラジアル軸受隙間を精度良く設定することができる。

その後、スラスト部材１０をハウジング７の内周面７ｃの下端部に装着し、突出部１０ｂの上側端面を軸受スリーブ８の下側端面８ｃに押し当てて位置決めした後、接着剤等の適宜の手段で固定する。

上記のようにして組立が完了すると、軸部材２の軸部２ａは軸受スリーブ８の内周面８ａに挿入され、フランジ部２ｂは軸受スリーブ８の下側端面８ｃとスラスト部材１０の端面１０ａとの間の空間部に収容された状態となる。その後、シール部７ａで密封されたハウジング７の内部空間に、軸受スリーブ８の内部気孔を含め、潤滑流体、例えば潤滑油を充満させる。潤滑油の油面は、シール空間Ｓの範囲内に維持される。

軸部材２の回転時、軸受スリーブ８の内周面８ａのラジアル軸受面となる領域（上下２箇所の領域）は、それぞれ、軸部２ａの外周面２ａ１とラジアル軸受隙間を介して対向する。また、軸受スリーブ８の下側端面８ｃのスラスト軸受面となる領域はフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１とスラスト軸受隙間を介して対向し、スラスト部材１０の端面１０ａのスラスト軸受面となる領域はフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２とスラスト軸受隙間を介して対向する。そして、軸部材２の回転に伴い、上記ラジアル軸受隙間に潤滑油の動圧が発生し、軸部材２の軸部２ａが上記ラジアル軸受隙間内に形成される潤滑油の油膜によってラジアル方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材２をラジアル方向に回転自在に非接触支持する第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２とが構成される。同時に、上記スラスト軸受隙間に潤滑油の動圧が発生し、軸部材２のフランジ部２ｂが上記スラスト軸受隙間内に形成される潤滑油の油膜によって両スラスト方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材２をスラスト方向に回転自在に非接触支持する第１スラスト軸受部Ｔ１と第２スラスト軸受部Ｔ２とが構成される。

図５は第二の実施形態を示すもので、ハウジング７を底部７ｄと側部７ｂとを一体に有する有底筒状に形成すると共に、側部７ｂの上端開口部の内周にシール部材９を装着し、その下側端面９ｂを軸受スリーブ８の上側端面８ｂに接触させたものである。シール部材９の内周面９ａと軸部２ａのテーパ面２ａ２との間にシール空間Ｓが形成され、このシール空間Ｓが軸部材２の回転時に遠心シールとして機能する。ハウジング底部７ｄの上側端面７ｄ１が第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受面となり、この上側端面７ｄ１に複数の動圧溝が形成される。

この実施形態においても、ハウジング内周面７ｃと軸受スリーブ外周面８ｄの間に接着剤溜り部１２および保持部１３を形成することにより（図３および図４参照）、第一の実施形態と同様に生産効率の向上と接着強度の確保とを両立することができる。

第一および第二の実施形態は、軸部材２のフランジ部２ｂの両側にスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２を形成したものであるが、スラスト軸受部は一箇所に形成することもできる。図６はその一例で、ディスクハブ３の下側端面３ａ１とハウジング７の上側端面７ｇとの間にスラスト軸受部Ｔを形成した第三の実施形態を示す。

この第三の実施形態において、ハウジング７は、円筒状の側部７ｂと側部７ｂの下端に一体に設けられた底部７ｃとを一体に備える有底筒状に形成される。スラスト軸受部Ｔのスラスト軸受面となるハウジング７の上側端面７ｇには、例えばスパイラル形状の動圧溝が形成されている。ハウジング７は、側部７ｂの上方部外周に、上方に向かって漸次拡径するテーパ状の外壁７ｆを備えている。

ディスクハブ３は、略円板状の基部３ａと基部３ａの下側端面３ａ１から軸方向に突出する円筒状の突出部３ｃとを備えている。突出部３ｃの内壁３ｃ１と、ハウジング７のテーパ状の外壁７ｆとの間には、上方に向かって漸次縮径するテーパ状のシール空間Ｓが形成されている。突出部７ｃの内周に装着された抜止め部材１５がハウジング７の外周に形成された段部７ｈと軸方向で係合することにより、軸部材２およびディスクハブ３の上方への抜けを規制する。

軸部材２を軸受スリーブ８に挿通し、軸部材２を回転させると、軸受スリーブ８の内周面８ａのラジアル軸受面となる上下２つの領域は、それぞれ軸部材２の外周面２ａとラジアル軸受隙間を介して対向する。そして、軸部材２の回転に伴い、ラジアル軸受隙間に軸部材２をラジアル方向に回転自在に非接触支持する第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２とが構成され、ハウジング７の上側端面７ｇとディスクハブ３の下側端面３ａ１との間のスラスト軸受隙間に潤滑油の動圧作用が発生して、軸部材２をスラスト方向に回転自在に非接触支持するスラスト軸受部Ｔが構成される。

この実施形態においても、ハウジング内周面７ｃと軸受スリーブ外周面８ｄとの間に接着剤溜り部１２および保持部１３を形成することにより（図３および図４参照）、第一および第二の実施形態と同様に生産効率の向上と接着強度の確保とを両立することができる。

本発明にかかる動圧軸受装置を組み込んだＨＤＤスピンドルモータの縦断面図である。 上記動圧軸受装置の縦断面図である。 接着剤溜り部と保持部の配置例を示すもので、上記動圧軸受装置の横断面図である。 接着剤溜り部と保持部の配置例を示すもので、上記動圧軸受装置の縦断面図である。 動圧軸受装置の第二の実施形態を示す縦断面図である。 動圧軸受装置の第三の実施形態を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 動圧軸受装置
２ 軸部材
２ａ 軸部
２ｂ フランジ部
３ ディスクハブ
４ ステータ
５ ロータ
６ ブラケット
７ ハウジング
７ａ シール部
７ｂ 側部
７ｃ 内周面
８ 軸受スリーブ
８ａ 内周面
８ｄ 外周面
１２ 接着剤溜り部
１３ 保持部
Ｒ１ 第１ラジアル軸受部
Ｒ２ 第２ラジアル軸受部
Ｔ１ 第１スラスト軸受部
Ｔ２ 第２スラスト軸受部
Ｔ スラスト軸受部

Claims (5)

1. ハウジングと、ハウジングの内周に固定された軸受スリーブと、軸部材と、軸部材の回転時に、軸部材と軸受スリーブの間のラジアル軸受隙間に生じる潤滑油の動圧作用で軸部材をラジアル方向で非接触に支持するラジアル軸受部とを具備するものにおいて、
   軸受スリーブをハウジングの内周面に接着剤で固定し、軸受ハウジングの内周面と軸受スリーブの外周面との間に、両者を締め代でもって保持する保持部と、接着剤の溜り部とを設けたことを特徴とする動圧軸受装置。
2. 保持部と溜り部を円周方向に配列した請求項１記載の動圧軸受装置。
3. 保持部と溜り部を軸方向に配列した請求項１記載の動圧軸受装置。
4. 溜り部をハウジング内周に凹状に設けた請求項１記載の動圧軸受装置。
5. 軸部材に取り付けたロータと、ハウジングに取り付けたステータと、請求項１〜５の何れかに記載した動圧軸受装置とを有するモータ。