JP3065368B2 - 軸受構造体及びその構造体を備えたスピンドルモータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軸受構造体及びその構
造体を備えたスピンドルモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光・磁気ディスク等の記憶媒体を
回転駆動するためのスピンドルモータ等においては、記
憶媒体に関する読み／書きエラー発生の原因となる振動
或いは騒音などを可及的に抑制するために、二組のラジ
アル型の玉軸受をシャフトに沿って直列に配置されてい
る。近時においては、いわゆるラップトップパソコン等
における一層の薄型化に象徴されるように、あらゆる装
置において薄型化がますます進行しており、各種コンピ
ュ−タ装置に内蔵され、或いは外部記憶装置に設けられ
る記憶媒体駆動用のスピンドルモータ等についても、よ
り一層の薄型化が求められている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の二組
の玉軸受をシャフトに沿って直列に配置するという手段
では、二組の玉軸受の軸線方向長さの分については、ど
うしても厚さを縮めることができず、薄型化する上で大
きな障害となっていた。この克服のために、玉軸受の玉
（球体）の径を小さくするという方策が試みられたが、
却って剛性の低下により振動及び騒音が増大するという
難点があった。

【０００４】本発明は上記事実に鑑みてなされたもので
あり、その主目的は、回転軸芯のブレを防止し、振動や
騒音の発生を抑制するに必要な剛性及び耐久性を保ちつ
つ、コンパクト化（薄型化）を図ることができる軸受構
造体及びその構造体を備えたスピンドルモータを提供す
ることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、一端が
開口する第一部材と、該第一部材に包囲されて配置され
た第二部材と、を備え、該第一部材の内周壁及び該第二
部材の外周壁にそれぞれ設けられた軌道溝によって構成
される軌道内に、複数の転動球体が環状に配装され、該
軌道内に配装された転動球体列の転動を介して前記第一
部材と前記第二部材との間で同軸的に相対回転が行なわ
れると共に、該第２の部材の端面と該端面と対向する該
第１の部材の内面との間には、該転動球体に予圧を付与
するための予圧付与手段が設けられている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、円筒状
でその上下いずれかの一端が密閉されかつ他端が開口し
た第一部材と、円柱状で該第一部材に包囲されて配置さ
れた第二部材とを備え、前記第一部材の内周壁には回転
軸線に対してほぼ垂直な円に沿って第一部材軌道溝が形
成され、さらに前記第二部材の外周壁には前記第一部材
軌道溝にほぼ対向して第二部材軌道溝が形成されてお
り、前記第一部材軌道溝および前記第二部材軌道溝によ
り形成される軌道内に複数の転動球体が環状に配置さ
れ、これらによりラジアル軸受を形成し、前記軌道内に
配装された転動球体列の転動を介して前記第一部材と前
記第二部材との間で相対回転が行われると共に、前記第
一部材密閉部の回転軸線を含む内面中央部と、該内面に
対向する前記第二部材の端面中央部およびこれらの間に
設けられた滑り部材とにより回転軸線方向のスラスト軸
受が形成され、該スラスト軸受の軸線方向の厚さまたは
支持力により前記第一部材軌道溝と前記第二部材軌道溝
との間に軸線方向の位置偏差を生じさせ、これにより前
記ラジアル軸受への予圧付与手段としている。

【０００７】

【作用】請求項１の軸受構造体においては、第一部材軌
道溝と第二部材軌道溝および、軌道内において環状に配
置された転動球体列によりラジアル軸受が形成され、第
一部材および第二部材は相対回転自在に支持されてい
る。さらに第一部材密閉部の回転軸線を含む内面中央部
と、該内面に対向する前記第二部材の端面中央部および
これらの間に設けられた滑り部材とにより回転軸線方向
のスラスト軸受が形成され、軸線方向のモータ荷重を支
持している。これに加えて、該スラスト軸受の軸線方向
の厚さまたは支持力により第一部材軌道溝と第二部材軌
道溝との間に軸線方向の位置偏差を生じさせ、これによ
り前記ラジアル軸受への予圧付与手段としている。従っ
て該スラスト軸受は、軸線方向支持のための軸受として
働く他に、前記ラジアル軸受の予圧付与手段ともなって
おり、これにより第一部材と第二部材との相対回転にお
ける回転ブレが防止される。

【０００８】またラジアル軸受とその予圧付与手段およ
びスラスト軸受が第一部材と第二部材との重なり部分の
みで構成されているため、従来に比べてより薄型で簡単
な構造の軸受構造体が実現できる。

【０００９】請求項２における前記軸受構造体を備えた
スピンドルモータでは、静止部材に対してロータが同軸
的相対回転における回転軸線のブレを確実に抑制され、
薄型化を実現しつつ、振動や騒音を低減できる。

【００１０】

【実施例】本発明に従う軸受構造体を備えたスピンドル
モータを、添付の図面を参照しつつ説明を行なう。図１
は第一の実施例を示すスピンドルモータの断面図であ
り、搭載されるべき記録ディスク（例えば磁気ディスク
でよい）は省略して示してある。図１において、１は軸
受構造体、１６は例えば鉄材やアルミニウム等から形成
されたハブ、２３は同様にアルミニウム等で形成された
ブラケットである。軸受構造体１は、それぞれ鉄材等で
形成された第一部材１２と、第一部材１２の内側に配設
された第二部材１１とから構成されており、回転軸線Ｃ
に対して、第一部材１２と第二部材１１とが相対回転を
行なう。第一部材１２は、図１では軸線方向Ｃの一端側
である上方に開口した円筒形状を有し、環状の側壁８と
側壁８の他端に設けられた平面部９とにより形成され
る。この側壁８の外周面には、ブラケット２３の孔部２
２がはめ込み固定され、更に、この上方にはアマチュア
コイル２４が取り付けられている。なお、ブラケット２
３は、図示省略のディスク駆動装置の基台に固定されて
いる。

【００１１】第二部材１１は略円柱形状をなし、第一部
材１２に囲まれて配置されている。第二部材の上部に
は、同軸的に小径の円柱形状を有した小突部１８が一体
的に形成されている。そして、この小突部１８には、記
録ディスク（図示省略）を搭載するハブ１６がはめ込み
固定されている。ハブ１６は、逆椀型形状をなし、外周
側面１７と鍔部１９とにより記録ディスク（図示省略）
が保持される。また、ハブ１６の内周面４０には、ロー
タマグネット２０が接着固定されている。このロータマ
グネット２０は前記アマチュアイコイル２４に対向し、
かつ環状に配設されている。従って、ハブ１６は、軸受
構造体１を介し、ブラケット２３に対して回転自在に支
持されると共に、アマチュアコイル２４とロータマグネ
ット２０との相対回転によって、同軸的に回転駆動され
る。

【００１２】本第一の実施例のスピンドルモータは、ロ
ータマグネット２０がアマチュアコイル２４の半径方向
の外側に位置するアウターロータタイプのモータを構成
しており、ロータ側であるハブ１６が第二部材１１に一
体的に固定されると共に、静止部材であるブラケット２
３側が第一部材１２に固定されている。この他、ハブ１
６の鍔部１９と、これに対向するブラケット２３の段部
４３との間隙部を小さくすることにより、ラビリンスシ
ール機構が形成され、これにより、スピンドルモータ内
部に存在する不浄な空気が外部に流出・拡散することを
防止する。

【００１３】次に、軸受構造体１について詳述する。第
一部材１２において、側壁８の内周面１０には、円弧状
の断面を有する軌道溝１３が環状に設けられ、また、側
壁８の端部に設けられた平面部９の内面９１には、回転
軸線Ｃと実質上一致する部位に形成された半球状の曲面
を有する凹部９２が設けられている。第二部材１１にお
いては、同様に外周面４に、第一部材１２の軌道溝１３
に対応して、円弧状の断面を有する軌道溝５が環状に設
けられ、また、図１では下面となるが、端面８１には、
回転軸線Ｃと実質上一致する部位に球状の曲面を有した
凹部８２が設けられている。

【００１４】軌道溝１３と軌道溝５とは、回転軸線Ｃの
半径方向に対向して配置され、これにより規定される環
状の軌道内を、複数個の転動球体２が介装され、これら
複数の球体２は軌道内を転動する。軌道内を環状に配列
して介装された複数の球体２、即ち、転動球体列によ
り、第一部材１２と第二部材１１とが回転軸線Ｃに対し
て、相対的かつ同軸的に回転自在に支持される。これに
より、第一部材１２と第二部材１１とは、回転軸線Ｃに
対する半径方向へのブレが規制される。なお、転動球体
列を軌道内に均等に配列するために、通常の玉軸受等に
用いられるリテーナ（保持器）を、図示省略するが必要
に応じて用いてもよい。一方、凹部９２と凹部８２と
は、回転軸線Ｃ上に位置して配置され、この間隙部に球
体９３が一個介装されている。この球体９３は、第一部
材１２と第二部材１１の回転軸線Ｃの方向に支持する。

【００１５】回転軸線Ｃ方向上における第一部材１２と
第二部材１１の位置関係は、球体９３の介装により規定
される。その際、互いに対向する軌道溝１３と軌道溝５
との相対位置関係は、軌道溝５が軌道溝１３に対して僅
かに高い位置、即ち、図１の回転軸線Ｃ方向で、軌道溝
５が軌道溝１３よりも、僅かに上側にズレた位置として
いる。これにより、第一部材１２と第二部材１１の間に
介在される前記転動球体列は、その荷重の方向線を、図
１にＥで示す如く、即ち半径方向内方に向けて下方に傾
斜する方向に作用させる。この荷重の方向線Ｅは、回転
軸線Ｃと斜交しており、回転軸線Ｃ方向の荷重成分も含
んでいる。即ち、この荷重成分は図１における回転軸線
Ｃ方向の下向きとなる。

【００１６】この回転軸線Ｃの下向きに作用する荷重成
分に対し、球体９３は、第一部材１２と第二部材１１と
の間に介装されることにより、前記荷重成分を受け、実
質上同じ大きさで、かつ反対方向、即ち、回転軸線Ｃ方
向の上向きに力を作用させる。従って、球体９３は、前
記転動球体列に対して予圧を与える予圧手段として作用
し、これにより、転動球体列と第一部材１２と第二部材
１１との三者間を釣合わせて保持させる。そして、転動
球体列は、それらの相互作用により自ら加わる予圧によ
り、それぞれ転動する球体２の円弧状の軌道横断面内を
半径方向に実質上位置変動することなく、安定して転動
することができる。

【００１７】こうして、第一部材１２と第二部材１１と
の回転軸線Ｃの半径方向に対するブレが、なお一層防止
され、従って、この軸受構造体１を備えた本発明に従う
スピンドルモータは、振動及び騒音が低減される。ま
た、第一部材１２と第二部材１１とは、構成される一列
の環状軌道及び転動球体列が配置されており、これによ
り、従来に比べて、回転軸線Ｃ方向の寸法が短くするこ
とができる。

【００１８】次に、図４を用いて、この軸受構造体１を
組み立てる場合の一例を説明する。図４は、軸受構造体
１の組み立て順序を示す断面図であり、工程（１）から
順に工程（３）へと流れる。まず、工程（１）では、第
一部材１２の平面部内面９１に設けられた凹部９２に球
体９３を入れる。

【００１９】工程（２）では、第二部材１１の平面８１
を下に向けて、第一部材１２の一端に存在する開口を通
してその内部に差し込む。

【００２０】その後の工程（３）では、第一部材１２を
部分的に加熱することにより、仮想線のように、その側
壁８の開口側の開口径を幾分膨張させて拡げ、かかる状
態にて複数の球体２を、第一部材１２と第二部材１１と
の間隙部に差し込み、軌道溝１３と軌道溝５との間に介
装させる。なお、図示を省略するが、球体２にリテーナ
（保持器）を用いる場合には、球体２を差し込んだ後、
リテーナをいっしょに装着させる。

【００２１】上述の加熱により一旦昇温した第一部材１
２の温度を低下させると、側壁８の開口側の開口径が収
縮し、元の所定開口径に戻る。これにより、予め、第一
部材１２の軌道溝１３と第二部材１１の軌道溝５とが、
回転軸線Ｃ方向に対して僅かにズレて設けてあるため、
自動的に球体２に予圧が加わる。

【００２２】図２は、本発明に従う軸受構造体を備えた
第二の実施例を示すスピンドルモータの断面図である。
なお、図１のスピンドルモータの説明に用いた同じ部材
には同様の番号が付してある。また、さらに以後に示す
図３に対しても同様である。図２に示すスピンドルモー
タでは、図１に示した第一の実施例とは逆の構成であ
り、軸受構造体１の第一部材１２が、ハブ１６に一体的
に固定され、第二部材１１が、静止部材であるブラケッ
ト２３に取り付けられている。

【００２３】ハブ１６は、第一部材１２の側壁８に装着
される内側環状壁２５と、記録ディスクが装着される外
側環状壁２７と、これらを一体的に結合する端壁部２６
とから構成される。内側環状壁２５の外周面には、リン
グ状のロータマグネット２０が接着等により固定されて
いる。ブラケット２３には、回転軸線Ｃに同軸的に孔部
２２が穿設されており、この孔部２２に、第二部材１１
の小突部１８がはめ込み固定されている。またブラケッ
ト２３には、円筒部２９が設けられており、この円筒部
２９の内周面に、ステータが環状に配設されている。即
ち、この第二の実施例によるスピンドルモータは、ステ
ータ（アマチュアコイルが巻かれている）の半径方向内
側に対向して、前記ロータマグネット２０が配置され
た、いわゆるインナーロータタイプのモータを構成す
る。また、本実施例では、円筒部２９の外周側とこれに
対向するハブ１６の外側環状壁２７との間隙によるラビ
リンスシール機構を備えている。

【００２４】軸受構造体１において、第一部材１２の平
面部内面９１に、マグネット７８が埋設されており、こ
のマグネット７８に対向して、第二部材１１の端面８１
にも同様にマグネット７７が埋設されている。マグネッ
ト７８及び７７は、回転軸線Ｃ方向にそれぞれ着磁され
ており、かつ、これらは互いに反発するように同極同士
を対向させて設けてある。従って、これらマグネット７
８及び７７によって生成される反発力が、転動球体２に
作用する予圧となる。この予圧力はマグネット７８及び
７７の着磁力や、形状、厚み等により自由に設定できる
と共に、例えば、第二部材１１の一部を着磁することに
より、部品点数を減少できる。なお、軸受構造体１の予
圧の作用については、既に述べた第一の実施例と同様の
ため、説明を省略する。

【００２５】次に、図３は本発明に従う第三の実施例の
軸受構造体を備えたスピンドルモータの断面図である。
本実施例は、図２で示した第二の実施例と同様に、イン
ナーロータタイプのモータ構造を有するスピンドルモー
タである。そして、その相違点を以下に述べる。第一部
材１２の側壁８に、ハブ１６の内側短環状壁２５が固定
されており、側壁８の残りの外周面全周にわたり、リン
グ状マグネット２０が接着剤等で固定されている。即
ち、第一部材１２の側壁８は、ロータマグネット２０の
支持板を兼用しており、ハブ１６の内側環状壁２５の半
径方向の厚み（肉厚）寸法分が省略できる。従って、こ
の省略した寸法分を、ロータマグネット２０またはアマ
チュアコイル２４の半径方向へ増やすことができ、実質
的に、性能の向上が図れると共に、同等性能であれば小
型化が図れる。

【００２６】第三の実施例における軸受構造体１では、
予圧手段として樹脂材料によるプレート片７６が、平面
部内面９１と端面８１との間に介装されている。プレー
ト片７６としては、第一部材１２と第二部材１１との相
対回転による耐磨耗性が高く、かつ摩擦係数の小さい樹
脂材料が好ましい。例えば、ポリアセタール等の樹脂材
料を用いるとよい。

【００２７】以上、本発明に従う軸受構造体及びその構
造体を備えたスピンドルモータの実施例について述べた
が、本発明はかかる実施例に限定されるものでなく、本
発明の範囲を逸脱することなく種々の変形及び修正が可
能である。

【００２８】例えば、軸受構造体１においては、第一部
材１２や第二部材１１の形状、大きさ、転動球体２の数
量、これらの材質、軌道溝の横断面形状、あるいは、予
圧手段の種類等である。また、この軸受構造体１を備え
たスピンドルモータは、ロータマグネット２０とアマチ
ュアコイル２４とが、回転軸線Ｃ方向に間隙を有して対
向する、いわゆるアキシャルエアーギャップタイプのモ
ータ構造でもよい。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、上述の構成を有するので次の
効果を奏する。即ち、回転軸芯のブレを効果的に防止す
ると共に、振動や騒音の発生を抑制することができ、剛
性と耐久性を保ちつつ、コンパクト化が図れる軸受構造
体が得られる。そして、これを備えたスピンドルモータ
は、上記に加えて、回転精度を長期にわたり保つことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う軸受構造体及びそれを備えたスピ
ンドルモータの第一の実施例を示す断面図。

【図２】本発明に従う第二の実施例を示す断面図。

【図３】本発明に従う第三の実施例を示す断面図。

【図４】本発明に従う軸受構造体の組み立て順序を示す
断面図。

【符号の説明】

１ 軸受構造体 ２ 球体 ５ 軌道溝 １１ 第二部材 １２ 第一部材 １３ 軌道溝 １６ ハブ ２０ ロータマグネット ２３ ブラケット ２４ アマチュアコイル ９３ 転動球体

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状でその上下いずれかの一端が密閉
   されかつ他端が開口した第一部材と、円柱状で該第一部
   材に包囲されて配置された第二部材とを備え、 前記第一部材の内周壁には回転軸線に対してほぼ垂直な
   平面上に直径を有する円に沿って第一部材軌道溝が形成
   され、さらに前記第二部材の外周壁には前記第一部材軌
   道溝にほぼ対向して第二部材軌道溝が形成されており、
   前記第一部材軌道溝および前記第二部材軌道溝により形
   成される軌道内に複数の転動球体が環状に配置され、こ
   れらによりラジアル軸受を形成し、前記軌道内に配装さ
   れた転動球体列の転動を介して前記第一部材と前記第二
   部材との間で相対回転が行われると共に、前記第一部材密閉部の回転軸線を含む内面中央部と、該
   内面に対向する前記第二部材の端面中央部およびこれら
   の間に設けられた滑り部材とにより回転軸線方向のスラ
   スト軸受が形成され、該スラスト軸受の軸線方向の厚さ
   または支持力により前記第一部材軌道溝と前記第二部材
   軌道溝との間に軸線方向の位置偏差を生じさせ、これに
   より前記ラジアル軸受への予圧付与手段とする、 ことを
   特徴とする軸受構造体。
2. 【請求項２】請求項１記載の軸受構造体を備えてなり、
   その軸受構造体の前記第一部材と前記第二部材のうちの
   いずれか一方が、ロータ側に固定またはロータの一部を
   形成し、他方が静止部材側に固定された、ことを特徴と
   するスピンドルモータ。