JP2006067652A - 片持ち軸受機構及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 安価な金型プレス加工を用いてコストダウンを図りつつ、軸受ホルダをその取付板に対して高精度に垂直に固定する。
【解決手段】 本発明は、内部にスラスト受け及び含油軸受を有して、アウターロータタイプモータのロータシャフトの端部を回転可能に支持すると共に、取付板に固定される。軸受ホルダは、高透磁率材質の鋼板から絞り加工により、フランジ部と、該フランジ部の中央から垂直に立ち上げられて、内部に含油軸受を保持する円筒部と、中央にシャフトが挿通するための開口が開けられた天井部とを一体に連続して形成される。取付板と、軸受ホルダのいずれか一方に、円周上に等間隔の貫通穴を備え、その他方に備えたバーリング加工或いはボス加工により形成した複数の突起部を、貫通穴に挿入した後に該突起部の先端側をカシメにより固定し、軸受ホルダを取付板に取り付ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、片持ち軸受構成を有するアウターロータタイプのブラシレスモータの片持ち軸受機構及びその製造方法に関する。

従来、ロータ上に載置した光ディスクまたは光磁気ディスク等のディスク回転駆動装置等に用いられるモータとして、片持ち軸受構成を有するアウターロータタイプのブラシレスモータが用いられている。このようなモータは、取付板に開けた軸受ホルダ挿通孔に軸受ホルダを通して固定し、軸受ホルダ内の軸受部によってロータシャフトを支持する構造になっている。

ディスク回転駆動装置等に用いられるモータは、近年、一層の小型化，高回転速度化が要請されているだけでなく、記録・再生時におけるディスク面の回転振れを高精度で抑制することが要請されている。そのために、モータ取付面に対して高精度に垂直に軸受装置を取り付けて固定し、ロータシャフトを片持ち支持する必要がある。

図１０は、軸受装置を高精度に垂直に固定する第１の従来技術を例示する図である（特許文献１参照）。軸受ホルダは、黄銅（真鍮）などの金属を切削加工により形成され、この中に、ロータシャフトを支える軸受が圧入固定されている。この軸受ホルダを取付板に設けた軸受ホルダ挿通孔にカシメにより固定する。切削加工により製作することにより、軸受ホルダのフランジ部に対して、軸受ホルダを高精度に垂直に加工することが可能となる。しかしながら、真鍮切削の軸受ホルダはコストが高くなる。

図１１は、軸受装置を高精度に垂直に固定する第２の従来技術を例示する図である（特許文献２参照）。鋼板からなるブラケットの中央部にバーリング加工をほどこし、これによって軸受を保持する軸受ホルダとしたものである。バーリング加工とは、板材に穴をあけ（この穴を下穴と呼ぶ）、下穴に大きなパンチを押し込み下穴の縁を広げながら立て、円筒部を作る加工である。このようなバーリング加工により形成された円筒部（軸受ホルダ）の内側にはシャフトを回転自在に支持する軸受が圧入固定される。図示の機構は金属プレス加工を用いた安価な部品で構成されていて、また構造が簡単であり組立工程が簡素化できる。

しかし、バーリング加工では、鋼板の立ち上げ部分の体積分しか延ばせないので、形成された円筒部（軸受ホルダ）の高さを高くするには限界があり、軸受長の全てを包む事ができない。そのため、軸受けの油逃げに対して隙間ができてしまい、油が流出しやすくなる。また取付板に円筒部をできるだけ高く形成するため、金型構造が複雑（多くのステージが必要）になり金型コストが上がるという問題がある。

図１２は、軸受装置を高精度に垂直に固定する第３の従来技術を例示する図である（特許文献３参照）。上述の例と同様に、ロータシャフトは、軸受によって回転可能に支持される。この軸受を保持する軸受ホルダは、その取付板に対して垂直に取り付ける必要がある。このため、取付板に形成された取付部（挿通孔）に、軸受ホルダを緩く嵌合した状態で、組立治具（図示省略）を用いることにより高精度に垂直に固定する。その後、この軸受ホルダと取付部との間の嵌合隙間に対して、ＵＶ硬化型の接着剤が充填され硬化される。これによって、この軸受ホルダ及び軸受は、取付板に対して高精度で軸垂調整された状態で固定される。

しかし、治具を用いて固定しながらＵＶ硬化型の接着剤によって硬化させるため、精度の良い治具と高価なＵＶ照射機を必要とし、生産工数も多くかかり、また使用する接着剤も高価である。
特開平１０−１０８４０４号公報 特開平８−２８９５２３号公報 特開平７−３２２５５４号公報

本発明は、高価な金属材質の切削によるとか、高価な接着剤及び設備を用いることなく、安価な金型プレス加工を用いてコストダウンを図りつつ、軸受ホルダをその取付板に対して高精度に垂直に固定することを目的としている。

本発明の片持ち軸受機構は、内部にスラスト受け及び含油軸受を有して、アウターロータタイプモータのロータシャフトの端部を回転可能に支持すると共に、取付板に固定される。軸受けホルダは、高透磁率材質の鋼板から絞り加工により、フランジ部と、該フランジ部の中央から垂直に立ち上げられて、内部に含油軸受を保持する円筒部と、中央にシャフトが挿通するための開口が開けられた天井部とを一体に連続して形成される。取付板と、軸受ホルダのいずれか一方に、円周上に等間隔の貫通穴を備え、その他方に備えたバーリング加工或いはボス加工により形成した複数の突起部を、貫通穴に挿入した後に該突起部の先端側をカシメにより固定し、軸受ホルダを取付板に取り付ける。

また、天井部は、円筒部から直角に内方向に向かう外面を、引付マグネット外面と対向させて、引付マグネットの磁路として機能させる一方、該天井部内面で、抜け止めワッシャを支持する。

また、取付板には、含油軸受の一部が入り込むに十分な内径を有するくぼみ部を設け、かつ該くぼみ部の底部中央に備えたスラスト受けによりシャフトの底部を支持する。

さらに、本発明の片持ち軸受機構の製造方法は、内部にスラスト受け及び含油軸受を有して、アウターロータタイプモータのロータシャフトの端部を回転可能に支持する片持ち軸受機構を、取付板に対して垂直に位置決めして固定する。高透磁率材質の鋼板から絞り加工により、フランジ部と、該フランジ部の中央から垂直に立ち上げられて、内部に含油軸受を保持する円筒部と、中央にシャフトが挿通するための開口が開けられた天井部とから成る軸受ホルダを一体に連続して形成し、取付板と軸受ホルダのいずれか一方に、円周上に等間隔の貫通穴を備え、取付板と軸受ホルダの他方に、バーリング加工或いはボス加工により複数の突起部を形成し、取付板に対する軸受ホルダの直角度を修正して突起部を挿入した後に、該突起部の先端側をカシメにより固定し、軸受ホルダを取付板に取り付ける。

また、軸受ホルダの直角度の修正は、取付板に取り付ける前に、そのフランジ部の裏面を切削加工するか、或いは、取付板に対する軸受ホルダの相対角度位置を調整しながら最も直角度の良い貫通穴に突起部を挿入することにより直角度を修正したものである。

本発明によれば、高価な真鍮切削品を使うことなく、また接着剤を使わずに接合する事で、材料費の削減と、治具、設備費用を大幅に削減し、これによってモータのコストダウンを図りつつ、取付板の傾きに対して軸受ホルダの傾きを相殺できる最適な場所に調整してカシメるとか、軸受ホルダの取付板接合面を切削加工するとかの直角度修正工程を施すことで、部品単品精度に左右されない製品を製作できる。

また、本発明によれば、安価な金型プレス品を採用できるだけでなく、引付マグネットのバックヨーク又は対向面としても機能させることが可能となる。

また、本発明によれば、シャフト底部を支持する部材のような別ピースの部品追加が不要となる一方、軸受ホルダに天井部を一体に備えて、その構造を袋閉じの形状にすることで抜け止めワッシャを軸受ホルダと軸受の間に挟み込むことが可能となる。

以下、例示に基づき本発明を説明する。図１は、本発明を具体化する小型モータを示す図であり、右半分を断面で示す正面図である。例示の小型モータは、片持ち軸受構成を有するアウターロータタイプのブラシレススピンドルモータに属するものである。この小型モータは、ステータ側として、取付板に取り付けられた軸受ホルダの外周に巻線を巻回した積層コアが配置されている。軸受ホルダの中にはシャフトのための含油軸受が備えられると共に、その中央底部には、軸受ホルダ天井部の開口を通して挿入されるシャフトの先端部を支持するスラスト受けを収容している。ここで、含油軸受は、中逃げ軸受又はシャフトを回転可能に支持する２つの軸受とすることができる。軸受ホルダの構成及び取付方法は、本発明の特徴をなすものであり、その詳細は後述する。

また、ロータ側は、中央でシャフトに固着されたロータケースと、これに取り付けられた駆動マグネットとからなっている。この駆動マグネットは、ステータ側の積層コアに対して径方向の外側から空隙を介して臨むように、円筒状を有している。例示のブラシレスモータには、電子整流回路（図示せず）を設けることもできる。電子整流回路は、ホール素子（図示せず）などを用いてロータの回転角度位置を検知して、その検知信号に基づき、複数の巻線のそれぞれに流す電流を制御するものであるが、それ自体は周知であり、また、本発明とは直接の関係がないことであるので、これ以上の説明は省略する。

そして、例示の小型モータには、中空円筒形状の引付マグネットが、シャフト軸と同心にして、ロータケースに接着などにより取り付けられるが、それ自体は周知の構成にすることができる。この引付マグネットに対して、本発明の軸受ホルダは、その天井部外面を対面させるように構成される。これによって、ロータケースの内面に取り付けられた引付マグネットが、固定されている軸受ホルダ天井部と引き付けあうことにより、ロータは、ステータ側に引き付けられることになる。また、この軸受ホルダ天井部は、抜け止めワッシャを軸方向に係止する機能を有している。抜け止めワッシャは、リング状に形成された、例えばポリスライダのような弾性板部材よりなる。シャフトに形成された小径部の溝内に入り込んだこの抜け止めワッシャを軸受ホルダ天井部で係止することにより、シャフト自体が抜け出るのを阻止することができる。但し、抜け止めワッシャは、弾性を有しているために、所定値以上の強い力を加えれば、シャフトを軸方向に挿入することも、引き抜くことも可能である。

さらに、例示のモータは、ディスク回転駆動装置に応用した例を示しており、シャフトの一端には、光ディスク等を載置可能のターンテーブルが固定される。

図２は、取付板のみを取り出して示す斜視図である。取付板上の軸受ホルダ取付箇所には、バーリング加工による複数の突起部が、シャフト軸を中心とする同一円周上に等間隔に設けられる。図示の突起部は、バーリング加工により形成したために、中央に穴のある円筒状にして、取付板と一体に構成される。この突起部は望ましくは３〜６個、図示の例では３個が形成されている。また、取付板には、軸受外径よりもわずかに大きくした内径を有して、軸受の下部の一部を挿入することができるくぼみ部が設けられている。このくぼみ部は、スラスト受けを介してシャフトの底部を支持する部分である。このくぼみ部が有する機能は、平板状の取付板によっても十分に達成することができるので、必ずしも必要ではないが、このくぼみ部を備えることにより、ディスク回転駆動装置でのモータの位置決めが容易となり、モータの取付板からの高さを低く抑えることも可能となる。さらに、このくぼみ部の中央底部に、スラスト受けの外径及び厚さに相当するくぼみを設けることができる。これによって、高価なスラスト受け（例えば、ポリエーテルエーテルケトン）の径を小さくすると共に、その小さな径のスラスト受けの位置決めが容易となる。いずれにしても、従来技術として説明したように、軸受ホルダを取り付けるための挿通孔を、取付板に開ける場合は、シャフト端部を支持する構成が別途必要となるのに対して、図示の構成は、シャフト端部を取付板によって支持することができる。本発明の軸受ホルダは、それ自体に、シャフト端部を支持する部分を備える必要がないので、後述のように、鋼板から絞り加工により一体に形成することが可能となる。

図３は、軸受ホルダのみを取り出して示す斜視図である。軸受ホルダは、鋼板から絞り加工により、フランジ部、円筒部、及び天井部が連続して一体に形成される。軸受ホルダは、少なくともその天井部が、上述したように、引付マグネットのヨークとして機能する必要があるので、高透磁率材質、例えば鉄、コバルト、ニッケル等からなる材質、望ましくは、亜鉛メッキ鋼板から構成される。このように、軸受ホルダを、切削加工ではなく、絞り加工（プレス加工）することにより低コストで作成でき、かつ、高透磁率材質にしたことにより、引付マグネットの磁路としての役割をさせることが可能となる。

軸受ホルダの円筒部は、フランジ部の中央から垂直に立ち上げられて、内部に軸受を保持する部分である。さらに、この円筒部からは直角に内方向に向かう天井部が形成される。天井部は、中央にシャフトが挿通するための開口が開けられ、天井部外面は、引付マグネット外面と平行になるように対向させて、引付マグネットのバックヨーク又は対向面として機能させる。また、天井部内面は、上述したように、抜け止めワッシャを支持する。但し、抜け止めワッシャは、軸受の下側に位置させることもできる。軸受ホルダのフランジ部には、取付板に固定するために用いられる複数の貫通穴が開けられる。この貫通穴は、上述の取付板の突起部に対応して同一円周上に等間隔に備えられる。

取付板に設けた３個の突起部を、図３に例示した軸受ホルダのフランジ部に設けた３個の貫通穴にそれぞれ挿入した後、突起部先端側からカシメ治具を用いてカシメることにより、即ち突起部先端側を押し潰すことにより固定される。この軸受ホルダは、前述したように、例えば亜鉛メッキ鋼板から絞り加工により形成したものであるために、切削加工したもの程には高精度な加工はできない。そのため、絞り加工しただけでは、軸受ホルダのフランジ部と円筒部の直角度は必ずしも高精度とはいえないが、取付板の３個の突起部に対して、３個の貫通穴の相対位置を１２０（＝３６０／３）度ずらしつつ、取付板に対して軸受ホルダ円筒部を最も垂直に固定する位置で、取り付けることが可能となる。

図４は、軸受ホルダの別の例を示す図であり、天井部側から見た上面図である。軸受ホルダフランジ部に設ける貫通穴の数は、取付板の突起部の数の整数倍にすることができる。図４には、３個の突起部（図２参照）に対して、その３倍の９個の貫通穴を設けた例を示している。これによって、図３に例示の軸受ホルダよりも細かく、４０（＝３６０／９）度ずらしつつ、最も垂直に取り付けられる最適位置を探すことが可能となる。

図５は、取付板への軸受ホルダの取付けを説明するための詳細図であり、それ自体は、図１に例示したのと同一のものである。これに対して、図６は、バーリング加工による突起部を、軸受ホルダのフランジ部に設ける一方、それに対応する貫通穴を取付板に設けた例を示している。このように、突起部は、取付板或いは軸受ホルダのフランジ部のいずれかに設け、その他方側に貫通穴を設けることができる。

図７は、バーリング加工のような貫通穴が無く、先端袋形状にしたボス加工により形成した突起部を、取付板に設けた例を示している。上述のバーリング加工の場合と同様に、このような突起部は、また、軸受ホルダにも設けることができる。そして、また同様に、軸受ホルダの傾きを調整しつつ、突起部を貫通穴に挿通した後、突起部先端側からカシメ治具によりカシメて固定することができる。

図８は、絞り加工により形成された軸受ホルダの直角度修正加工を説明する図である。上述したように、取付位置をずらしつつ、取付板の傾きに対して、軸受ホルダの傾きを相殺できる最適な場所に調整してカシメることが可能になるが、そのような調整方法に代えて、軸受ホルダのフランジ部の裏面（取付板に接触する面）を、バイトで切削加工することにより、直角度を修正するができる。加えて、前記２つの方法（調整してカシメ及び切削加工）を組み合わせることもできる。但し、この修正工程は、図３に例示したような貫通穴を設けた軸受ホルダ側に適用することができるが、軸受ホルダ裏面に突起部を設けた場合には適用できない。

図１０を参照して従来技術として説明したように、軸受ホルダ全体を切削加工により構成する際には、真鍮のような比較的柔らかい金属を用いる必要があるが、直角度修正は、わずかに切削するだけであるので、例えば亜鉛メッキ鋼板のような真鍮より硬い金属であっても切削可能である。

図８に例示の直角度修正は、軸受ホルダの円筒部の内面を基準にして、フランジ部裏面を直角に修正する例を示すのに対して、図９に例示の直角度修正は、軸受ホルダの内部に挿入した軸受の内面を基準にして、直角度を修正する例を示している。

本発明を具体化する小型モータを示す図であり、右半分を断面で示す正面図である。 取付板のみを取り出して示す斜視図である。 軸受ホルダのみを取り出して示す斜視図である。 軸受ホルダの別の例を示す図であり、天井部側から見た上面図である。 取付板への軸受ホルダの取付けを説明するための詳細図である。 バーリング加工による突起部を、軸受ホルダのフランジ部に設ける一方、それに対応する貫通穴を取付板に設けた例を示す図である。 バーリング加工ではなく、ボス加工により形成した突起部を、取付板に設けた例を示す図である。 絞り加工により形成された軸受ホルダの直角度修正加工を説明する図である。 軸受ホルダの内部に挿入した軸受の内面を基準にして、直角度を修正する例を示す図である。 軸受装置を高精度に垂直に固定する第１の従来技術を例示する図である。 軸受装置を高精度に垂直に固定する第２の従来技術を例示する図である。 軸受装置を高精度に垂直に固定する第３の従来技術を例示する図である。

Claims (7)

1. 内部にスラスト受け及び含油軸受を有して、アウターロータタイプモータのロータシャフトの端部を回転可能に支持すると共に、取付板に固定される片持ち軸受機構において、
   高透磁率材質の鋼板から絞り加工により、フランジ部と、該フランジ部の中央から垂直に立ち上げられて、内部に前記含油軸受を保持する円筒部と、中央にシャフトが挿通するための開口が開けられた天井部とを一体に連続して形成した軸受ホルダを備え、
   前記取付板と、前記軸受ホルダのいずれか一方に、円周上に等間隔の貫通穴を備え、その他方に備えたバーリング加工或いはボス加工により形成した複数の突起部を、前記貫通穴に挿入した後に該突起部の先端側をカシメにより固定し、前記軸受ホルダを前記取付板に取り付けた、
   ことから成る片持ち軸受機構。
2. 前記天井部は、円筒部から直角に内方向に向かう外面を、引付マグネット外面と対向させて、引付マグネットの磁路として機能させる一方、該天井部内面で、抜け止めワッシャを支持する請求項１に記載の片持ち軸受機構。
3. 前記取付板には、前記含油軸受の一部が入り込むに十分な内径を有するくぼみ部を設け、かつ、該くぼみ部の底部中央に備えたスラスト受けによりシャフトの底部を支持する請求項１に記載の片持ち軸受機構。
4. 前記貫通穴の数を、前記突起部の数の整数倍にした請求項１に記載の片持ち軸受機構。
5. 内部にスラスト受け及び含油軸受を有して、アウターロータタイプモータのロータシャフトの端部を回転可能に支持する片持ち軸受機構を、取付板に対して垂直に位置決めして固定する片持ち軸受機構の製造方法において、
   高透磁率材質の鋼板から絞り加工により、フランジ部と、該フランジ部の中央から垂直に立ち上げられて、内部に前記含油軸受を保持する円筒部と、中央にシャフトが挿通するための開口が開けられた天井部とから成る軸受ホルダを一体に連続して形成し、
   前記取付板と、前記軸受ホルダのいずれか一方に、円周上に等間隔の貫通穴を備え、
   前記取付板と、前記軸受ホルダの他方に、バーリング加工或いはボス加工により複数の突起部を形成し、
   前記取付板に対する軸受ホルダの直角度を修正して前記突起部を挿入した後に、該突起部の先端側をカシメにより固定し、前記軸受ホルダを前記取付板に取り付けた、
   ことから成る片持ち軸受機構の製造方法。
6. 前記貫通穴の数を、前記突起部の数の整数倍にした請求項５に記載の片持ち軸受機構の製造方法。
7. 前記軸受ホルダの直角度の修正は、取付板に取り付ける前に、そのフランジ部の裏面を切削加工するか、或いは、前記取付板に対する軸受ホルダの相対角度位置を調整しながら最も直角度の良い前記貫通穴に前記突起部を挿入することにより直角度を修正した請求項５に記載の片持ち軸受機構の製造方法。
   

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