JP3716648B2

JP3716648B2 - Spindle motor for recording disk drive

Info

Publication number: JP3716648B2
Application number: JP32116598A
Authority: JP
Inventors: 晴繁大澤; 朋広長谷川; 佳樹岡山
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 1998-11-12
Filing date: 1998-11-12
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2018-11-12
Also published as: JP2000152552A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスク等の記録ディスクを回転駆動するためのスピンドルモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスク等の記録ディスクを回転駆動するために使用される従来のスピンドルモータは、記録ディスク駆動装置のベース部材又はこれに取付けられるブラケットに固定される軸部材と、この軸部材に対して相対的に回転自在であるロータハブと、軸部材とロータハブとの間に介在された一対の軸受と、ロータハブに装着されたロータマグネットと、このロータマグネットに対向して配設されたステータとを備えており、ロータハブに１枚又は２枚以上の記録ディスクが装着される。
【０００３】
このようなスピンドルモータにおいては、一般的に、軸部材はステンレス鋼（例えばＳＵＳ４３０Ｆ）から形成され、ロータハブはステンレス鋼（例えばＳＵＳ４３０Ｆ）、アルミニウム（例えばＡ６０６１）又はアルミ合金から形成される。また、ロータハブを回転自在に支持するための一対の軸受は、内輪及び外輪と、これらの間に介在された転動体としてボールとを備え、内輪、外輪及びボールがベアリング鋼（例えばＳＵＪ２）から形成されている。
【０００４】
ところで、近年では、記録ディスク駆動装置の益々の小型化、高速化及び高容量化が要求されるに及んで、記録ディスクの単位面積当たりの記録容量を増大させるために、磁気特性に優れた薄膜磁気ヘッドや磁界の大きさによって内部抵抗が変化するＭＲ素子を利用した磁気ヘッドが採用されるようになってきている。このようなＭＲ素子を利用した磁気ヘッドを採用した記録ディスク駆動装置の場合、ＭＲ素子の特性上、磁気ヘッドに対して一定の電圧が印加される。そのために記録ディスクと磁気ヘッドとの間に電位差が生じ、磁気ヘッドが記録ディスクから浮上したとき記録ディスクと磁気ヘッドとの間に放電が発生し、記録ディスクに記録された情報が破壊されたり、磁気ヘッドが電気的に腐食するという欠点を有している。
【０００５】
また、記録ディスクを回転駆動するためのスピンドルモータにおいても、高速化に伴い、従来の鋼製ボール（転動体）を用いた軸受では、鋼球の摩耗によるガタ、振動の問題や、この摩耗に起因する発塵による記録ディスク駆動装置内の清浄空間の汚染の問題、またボールの焼付きの問題等が生じてきている。
【０００６】
上述した記録ディスクと磁気ヘッドとの間の放電を防止するために、例えば特開平６−１７６４７３号公報には、ロータハブを回転自在に支持するための軸受の内輪、外輪或いは転動体のうちの少なくとも一つをセラミックにより形成し、記録ディスク駆動装置のベース部材とロータハブとを電気的に絶縁する手段が開示されている。中でも内外輪間に介在される転動体としてのボールをセラミックで構成することにより、ベース部材とロータハブとの間の電気的絶縁性が確保されると同時に高硬度を有するセラミック製ボールの使用によって、ボールの摩耗に起因するガタ及び振動の発生、ボールの焼付き、発塵の発生等の問題も解決することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、軸受を構成する部材のうちボールをセラミックによって形成し、内外輪を従来と同じくベアリング鋼によって形成した場合、記録ディスク駆動装置内の温度が上昇して軸部材、ロータハブ及び軸受が熱膨張すると、セラミックによって形成されたボールと他の部材との間の熱膨張係数が著しく異なるため、内外輪とボールとの間に隙間が生じ、一対の軸受に予圧が付与されない状態、即ちいわゆる予圧が抜けた状態となり、ロータハブに回転振れ等が生じ、回転特性が悪化するという問題を生じる。
【０００８】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に留意してなされたものであり、その目的とするところは、セラミック製転動体を有する軸受を用いた場合に発生する温度変化時の予圧の抜けを防止し、ロータハブを安定して回転することができる記録ディスク駆動用スピンドルモータを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では、記録ディスク駆動装置のベース部材又はこれに取付けられるブラケットに固定される軸部材と、少なくとも１枚の記録ディスクが装着されるロータハブと、前記軸部材と前記ロータハブとの間に軸線方向に間隔を置いて配設された一対の軸受と、前記ロータハブに装着されたロータマグネットと、前記ロータマグネットに対向して配設されたステータとを具備する記録ディスク駆動用スピンドルモータにおいて、
前記ロータハブは、前記記録ディスクが装着されるハブ本体と、このハブ本体の半径方向内側に配設された軸受支持スリーブとを有し、前記軸受支持スリーブの一端部は前記ハブ本体の内周面に固定され、前記軸受支持スリーブの他端側外周面と前記ハブ本体の内周面との間には環状の間隙が形成されており、
前記一対の軸受は、それぞれ、半径方向に間隔を置いて配設された内輪及び外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に介在された複数個のセラミック製転動体とを備え、前記一対の軸受のうち一方の軸受の外輪はその端面が前記スリーブの一端側の面に当接するようにした状態で前記ハブ本体の内周面に装着され、それらの他方の軸受の外輪は前記軸受支持スリーブの他端側に装着されており、
前記軸受支持スリーブの熱膨張係数は前記軸部材の熱膨張係数よりも大きく、温度上昇時、前記軸受支持スリーブの軸線方向の熱膨張が前記軸部材の軸線方向の熱膨張よりも大きくなることを特徴とする。
【００１０】
本発明に従えば、ロータハブはハブ本体と軸受支持スリーブから構成され、軸受支持スリーブの一端部がハブ本体に固定され、この軸受支持スリーブの他端側外周面とハブ本体の内周面との間には環状の間隙が形成されている。このように構成することによって、軸受支持スリーブの他端側は温度変化により軸線方向に自由に伸縮することができる。ハブ本体と軸受支持スリーブとの間隙は、温度変化によっても両者が実質上接触しない大きさに形成され、このような大きさに形成することによって、軸受支持スリーブの他端側の自由な伸縮が許容される。
【００１１】
そして、一対の軸受の一方の軸受の外輪はその端面がスリーブの一端側の面に当接するようにした状態で前記ハブ本体の内周面に装着され、他方の軸受の外輪が軸受支持スリーブの他端側に装着される。これによって、軸受支持スリーブが温度変化により伸縮すると、一方の軸受の外輪の位置が所要のとおりに変化するようになる。このスピンドルモータでは、軸受支持スリーブの熱膨張係数は軸部材の熱膨張係数よりも大きく、また、軸受支持スリーブの軸線方向の長さを充分に確保することができる。従ってモータの温度が上昇すると、一方の軸受を基準にして、他方の軸受の外輪はその内輪よりも軸線方向外側に、即ち半径方向に生じる隙間を軸線方向の変位で補正する方向に所要のとおりに変位し、かくしてセラミック製転動体を備えた一対の軸受の高温時の予圧の抜けを確実に防止することができる。また、本発明では、前記軸受支持スリーブの他端側内周面には、前記他方の軸受の外輪に作用する環状肩部が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明に従えば、軸受支持スリーブの他端側内周面には環状肩部が設けられ、他方の軸受の外輪はこの環状肩部に当接するように装着される。従って、温度上昇によって軸受支持スリーブの他端側が熱膨張したとき、この環状肩部が一方の軸受の外輪に作用して軸線方向に確実に変位させることができる。
また、本発明では、前記軸受支持スリーブの固定部位と前記環状肩部との間の部位の外周面には、環状溝が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明に従えば、軸受支持スリーブの外周面に環状溝が形成されているので、軸受支持スリーブが軸線方向に撓みやすくなり、このような弾性的撓みによって一対の軸受に所定予圧を付与する予圧付与効果、また高温時に所定予圧を維持する予圧維持効果が向上する。
【００１６】
また、本発明では、前記ハブ本体の内周面の所定部位には、半径方向内方に突出する固定突起が設けられ、前記軸部材の基部側の軸受の外輪は、前記固定突起の一端面に当接するように位置決めされ、前記軸受支持スリーブは前記固定突起の他端面に当接するように位置決めされ、この軸受支持スリーブは前記固定突起の内周面に固定されることを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、軸部材の基部側の軸受の外輪は、ハブ内周面に設けられた固定突起の一端面に当接され、また軸受支持スリーブはこの固定突起の他端面に当接されるので、軸受及び軸受支持スリーブをハブ本体に対して所定の位置に位置付けることができる。また、軸受支持スリーブは上記軸受の外輪が当接する固定突起の内周面に固定されるので、軸受支持スリーブの固定部位とこの軸受支持スリーブに装着された軸受の外輪までの距離を長くすることができる。
【００１８】
更に、本発明では、前記軸受支持スリーブ及び前記ハブ本体の固定部位と、前記他方の軸受の前記外輪との軸線方向の間隔（Ｌ）は、前記転動体の直径をｄとすると、０．８５ｄ≦Ｌ≦７．８３ｄに設定されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、軸受支持スリーブ及びハブ本体の固定部位と他方の軸受の外輪との間隔（Ｌ）が０．８５ｄ≦Ｌ≦７．８３ｄ（ｄ：転動体の直径）に設定されているので、温度上昇に伴う軸受の隙間を、軸線方向の変位によって補正することができ、予圧の抜けを防止することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に従う記録ディスク駆動用スピンドルモータの実施形態について説明する。
第１の実施形態
図１は、本発明に従うスピンドルモータの第１の実施形態を示す断面図である。図１を参照して、このスピンドルモータは、ブラケット２と、このブラケット２に対して相対的に回転自在であるロータハブ４とを備え、ブラケット２が例えばハードディスク駆動装置の如き記録ディスク駆動装置のベース部材（図示せず）に所要の通りに取り付けられる。ブラケット２は円形状のブラケット本体６を備え、このブラケット本体６の外周部には上方に延びる周側壁８が設けられ、この周側壁８の上端部には半径方向外方に延びるフランジ１０が設けられ、かかるフランジ１０が上記ベース部材に取付けられる。
【００２１】
ブラケット本体６の中央部には軸部材１２の一端部（下端部）が例えば圧入により固定され、その他端側（上端側）はブラケット本体６から上方に延びている。この実施形態では、軸部材１２がブラケット２に取付けられ、このブラケット２がベース部材（図示せず）に取付けられる構成であるが、これに限定されることなく、軸部材１２を直接的にベース部材に取付けるようにすることもできる。
【００２２】
軸部材１２には、モータの軸線方向、即ち図１において上下方向に間隔を置いて一対の玉軸受１４，１６が装着され、これら軸受１４，１６を介してロータハブ４が回転自在に支持されている。玉軸受１４，１６は実質上同一の構成であり、半径方向に間隔を置いて配設された内輪１８，２０及び外輪２２，２４と、内輪１８，２０及び外輪２２，２４の間に介在された転動体としてのボール２６，２８とを備え、内輪１８，２０が軸部材１２に例えば接着剤（及び／又は圧入）によって装着され、外輪２２，２４がロータハブ４側に例えば接着剤（及び／又は圧入）によって装着されている。軸受１４，１６及びこれらに関連する構成については後述する。
【００２３】
図示のロータハブ４は円筒状のハブ本体３０とこのハブ本体３０の半径方向内側に配設された軸受支持スリーブ３２とから構成されている。ハブ本体３０の下端部には半径方向外方に突出する環状フランジ３４が一体的に設けられ、環状フランジ３４の上面には、ハードディスクの如き記録ディスク（図示せず）が載置され、１枚又は複数枚（複数枚の場合、隣接する記録ディスクの間にスペーサが介在される）の記録ディスクがハブ本体３０に取付けられる。軸受支持スリーブ３２及びこれに関連する構成についても後述する。
【００２４】
ハブ本体３０の下端部にはヨーク部材３６が装着されている。ヨーク部材３６は周側壁３８と、この周側壁３８の上端部から半径方向内方に延びる取付フランジ４０とを有し、取付フランジ４０がハブ本体３０の下端部に例えばカシメ加工によって取付けられている。ヨーク部材３６の周側壁３８の内周面には環状のロータマグネット４２が装着され、このロータマグネット４０に対向して半径方向内側にステータ４４が配設されている。ステータ４４は、コアプレートを積層することによって形成されるステータコア４６と、ステータコア４６に所要の通りに巻かれたコイル４８から構成され、ステータコア４６がブラケット本体６に設けられたボス部５０に取付けられている。
【００２５】
一方（下側）の軸受１４、即ちこの実施形態では軸部材１２の基部側の軸受において、外輪２２の一端部にシール部材５２が装着され、このシール部材５２は、その先端部が内輪１８に向けて延び、外輪２２及び内輪１８との間の空間をシールする。また、他方（上側）の軸受１６、即ちこの実施形態では軸部材１２の先端側の軸受において、上記一方の軸受１４と同様に、外輪２４にシール部材５４が装着され、このシール部材５４は、その先端部が内輪２０に向けて延び、外輪２４及び内輪２０との間の空間をシールする。この他方の軸受１６の軸線方向外側には磁性流体シール手段５６が配設され、この磁性流体シール手段５６の更に外側に、磁性流体の飛散防止のためのキャップ部材５８が配設され、磁性流体シール手段５６及びキャップ部材５８がロータハブ４側に装着されている。
【００２６】
このスピンドルモータにおいては、ステータ４４のコイル４８に駆動電流が供給され、かく駆動電流を供給するとステータ４４が磁化され、ステータ４４とロータマグネット４２との相互磁気作用によってロータハブ４及びこれに装着された記録ディスク（図示せず）が所定方向に回転駆動される。
【００２７】
次いで、一対の軸受１４，１６、軸受支持スリーブ３２及びこれらに関連する構成について説明する。一対の軸受１４，１６においては、充分な耐摩耗性を備えるために、転動体としてのボール２６，２８がセラミック材料から形成され、セラミック材料として例えば窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等が用いられる。軸受１４，１６の内輪１８，２０及び外輪２２，２４は、例えばベアリング鋼（一例としてＳＵＪ２）から形成される。尚、軸受１４，１６のボール２６，２８は、例えば合成樹脂から形成されるリテーナ（図示せず）に回転自在に保持される。
【００２８】
このような軸受１４，１６において、複数個のボール２６，２８を例えば窒化ケイ素（又はアルミナ）から形成し、内輪１８，２０及び外輪２２，２４を例えばベアリング鋼から形成した場合、窒化ケイ素（又はアルミナ）の熱膨張係数が３．４×１０^−６／℃（又は７．５〜７．８×１０^−６／℃）であるのに対し、ベアリング鋼の熱膨張係数が１２．５×１０^−６／℃であるので、記録ディスク駆動装置の温度が上昇してスピンドルモータが高温になると、内輪１８，２０及び外輪２２，２４と複数個のボール２６，２８との熱膨張差に起因してこれらの間に隙間が生じて軸受１４，１６の予圧が低下する傾向にあるが、この形態では、次のようにして、この予圧低下が防止されるとともに、ガタ、振動の発生も防止される。
【００２９】
更に説明すると、ハブ本体３０の内周面の一端部には半径方向内方に突出する環状支持部６０が設けられ、かかる環状支持部６０の内周面に一方の軸受１４の外輪２２が装着されている。軸受支持スリーブ３２は円筒スリーブ状であり、その一端部に半径方向外方に突出する環状固定部６２が設けられ、かかる環状固定部６２がハブ本体３０の内周面に例えば圧入によって固定される。このように軸受支持スリーブ３２を装着することによって、図１に示す通り、軸受支持スリーブ３２の他端側の外周面とハブ本体３０の内周面との間に環状の間隙６４が形成される。この環状の間隙６４の半径方向の幅は、温度が変化しても軸受支持スリーブ３２の外周面とハブ本体３０の内周面とが実質上接触しないように設定され、このように構成することによって、軸受支持スリーブ３２の他端側の自由な熱変形が許容される。この実施形態では、軸受支持スリーブ３２は、その一端面（図１において下端面）がハブ本体３０の環状固定部６２に当接するようにハブ本体３０に装着される。また、一方の軸受１４の外輪２２は、軸受支持スリーブ３２の一端面に当接するように装着される。
【００３０】
他方の軸受１４の外輪２４は、この軸受支持スリーブ３２の他端側、この形態ではその他端部及びその近傍に装着される。軸受支持スリーブ３２の他端側には、他の部分よりも内径が大きい大内径部６６が設けられ、この大内径部６６に軸受１６の外輪２４が装着される。このように大内径部６６を設けることによって、この大内径部６６に隣接して肩部６８が形成され、軸受１６は、その外輪２４が肩部６８に当接するように取付けられる。
【００３１】
この実施形態では、軸受支持スリーブ３２は、軸部材１２よりも熱膨張係数の大きい材料から形成される。例えば、軸部材１２をステンレス鋼（一例としてＳＵＳ４３０Ｆ）から形成した場合、軸受支持スリーブ３２はアルミニウム（一例としてＡ６０６１）から形成される。尚、ハブ本体３０は例えばステンレス鋼（一例としてＳＵＳ４３０Ｆ）又はアルミニウム（一例としてＡ６０６１）から形成され、ブラケット２は例えばアルミニウム（一例としてＡ６０６１）から形成される。
【００３２】
例えば、軸部材１２をＳＵＳ４３０Ｆから形成した場合、軸部材１２の熱膨張係数は１０．４×１０^−６／℃であり、また、軸受支持スリーブ３２をＡ６０６１から形成した場合、この軸受支持スリーブ３２の熱膨張係数は２３．６×１０^−６／℃であり、軸受支持スリーブ３２の熱膨張係数が軸部材１２の熱膨張係数よりも大きくなる。
【００３３】
上述した構成のスピンドルモータにおいては、記録ディスク駆動装置の温度上昇によってモータ自体の温度が高くなると、一対の軸受１４，１６においては、ボール２６，２８がセラミック材料から形成されているので、上述したように内外輪１８，２０，２２，２４間に隙間が生じる傾向にある。一方、軸部材１２と軸受支持スリーブ３２との関係においては、軸受支持スリーブ３２の熱膨張係数が軸部材１２の熱膨張係数よりも大きいので、温度が上昇すると、軸部材１２よりも軸受支持スリーブ３２の方が熱膨張が大きくなる。それ故に、一方の軸受１４を基準にすると、他方の軸受１６においては、外輪２４の方が内輪２０よりもより軸線方向外方に、即ち図１において上方に変位する。外輪２４のこのような変位は、容易に理解される通り、軸受１４，１６の内外輪１８，２０，２２，２４間の隙間を解消する方向の変位であり、従って、上述したように構成することによって、温度上昇時の内輪１８，２０と外輪２２，２４との間の隙間が、他方の軸受１６の内輪２０及び外輪２４の軸線方向の変位差によって補正され、これによって回転時のガタ、振動の発生、また軸受の予圧低下を防止することができる。
【００３４】
上述した実施形態では、他方の軸受１６が軸受支持スリーブ３２の大内径部６６に装着されているので、軸受支持スリーブ３２が熱膨張する際、その肩部６８が他方の軸受１６の外輪２４の端面に作用し、これによって外輪２４は軸線方向に確実に変位される。
【００３５】
このようなスピンドルモータにおいては、軸受支持スリーブ３２の充分な熱変形量を確保するために、その固定部位である環状固定部６２を一方の軸受１４の近傍にてハブ本体３０に固定するのが望ましい。このように構成することによって、一対の軸受１４，１６間の間隔がある程度小さくても軸受支持スリーブ３２の軸線方向の長さを充分に確保することができる。
【００３６】
上述した記載から理解される如く、温度上昇時に他方の軸受１６の外輪２４を軸線方向に変位させるために寄与する部分は、軸受支持スリーブ３２及びハブ本体３０の固定部位（詳細には、軸受支持スリーブ３２の環状固定部６２の内側端面）と他方の軸受１６の外輪２４（詳細には、軸受支持スリーブ３２の肩部６８の端面）との間の部位であり、従ってこの部位の軸線方向の間隔（Ｌ）を０．８５≦Ｌ≦７．８３ｄ（ｄ：転動体としてのボール２６，２８の直径）に設定するのが望ましい。この間隔Ｌが０．８５ｄより小さくなると、温度上昇時に軸受１４，１６の内外輪１８，２０，２２，２４間に隙間が生じるようになる。一方、この間隔Ｌが７．８３ｄより大きくなると、温度上昇時の軸受１６の外輪２４の軸線方向の変位量が、このとき発生する隙間量に比して大きくなり、過度の予圧が付与されるようになる。尚、上述した間隔Ｌは、軸受１４，１６の内輪１８，２０、外輪２２，２４及びボール２６，２８の材質、これらボール２６，２８の接触角、軸部材１２及び軸受支持スリーブ３２の材質等によって幾分変化する。例えば、３．５インチのハードディスク用スピンドルモータにおいては、上記間隔Ｌは３〜４ｍｍ程度であり、また軸受支持スリーブ３２の外周面とハブ本体３０の内周面との隙間は１ｍｍ程度である。
第２の実施形態
図２は、本発明に従うスピンドルモータの第２の実施形態における一対の軸受及びこれらの近傍を示す半断面図である。尚、以下の実施形態において、第１の実施形態と実質上同一の部材には同一の番号を付し、その説明を省略する。
【００３７】
この第２の実施形態では軸受支持スリーブに修正が施されており、図２を参照して説明すると、図示の軸受支持スリーブ７２は略円筒スリーブ状であり、その一端部には環状固定部７４が設けられている。この形態では、軸受支持スリーブ７２の一端側は、一端に向けてその外径がテーパ状に漸増しており、従って環状固定部７４は、図２に示す通り、他の部分よりも半径方向外方に突出している。この環状固定部７４をハブ本体３０の内周面に例えば圧入によって固定すると、軸受支持スリーブの他端側において、軸受支持スリーブ７２の外周面とハブ本体３０の内周面との間に環状の間隙７６が形成される。この軸受支持スリーブ７２は、その一端面がハブ本体３０の環状支持部６０に当接するように装着される。
【００３８】
この第２の実施形態においても、一方の軸受１４の外輪２２は、ハブ本体３０の環状支持部６０の内周面に装着され、他方の軸受１６の外輪２４は軸受支持スリーブ７２の他端側の内周面に装着される。この形態では、軸受支持スリーブ７２の一端部には、半径方向内方に突出する第１フランジ７８が設けられ、一方の軸受１４は、外輪２２がこの第１フランジ７８に当接するように装着される。また、軸受支持スリーブ７２の他端側の内周面には、半径方向内方に突出する第２フランジ８０が設けられ、他方の軸受１６は、外輪２４が第２フランジ８０に当接するように装着される。このように第２フランジ８０を設けることによって肩部が形成され、温度上昇によって軸受支持スリーブ７２が熱膨張したとき、この肩部が他方の軸受１６の外輪２４に作用するようになる。第２の実施形態のその他の構成は、上述した第１の実施形態と実質上同一である。
【００３９】
このような第２の実施形態においても、図１と図２とを対比することによって容易に理解される如く、軸部材１２、一対の軸受１４，１６、ハブ本体３０及び軸受支持スリーブ７２の基本的構成が第１の実施形態と実質上同一であるので、上記第１の実施形態と同様の作用効果が達成される。
第３の実施形態
図３は、本発明に従うスピンドルモータの第３の実施形態における一対の軸受及びこれらの近傍を示す半断面図である。
【００４０】
この第３の実施形態ではハブ本体及び軸受支持スリーブに修正が施されており、図３を参照して説明すると、図示のハブ本体３０Ａの環状支持部６０Ａの内側端部には、半径方向内方に突出する固定突部８２が設けられている。また、軸受支持スリーブ８４は略円筒スリーブ状であり、その一端部には半径方向内方に突出する取付フランジ８６が設けられ、この取付フランジ８６に対応する軸受支持スリーブ８４の一端部外周面には環状凹部８８が設けられている。この形態では、軸受支持スリーブ８４の一端部は、その環状凹部８８の周側面をハブ本体３０Ａの固定突部８２の内周面に例えば圧入することによって固定され、このように装着すると、図３に示すように、軸受支持スリーブ８４の他端側において、この軸受支持スリーブ８４の外周面とハブ本体３０Ａの内周面との間に環状の間隙８７が形成される。尚、この軸受支持スリーブ８４は、環状凹部８８の端面が固定突部８２の端面（図３において上側の端面）に当接することによって位置決めされる。
【００４１】
この第３の実施形態においても、一方の軸受１４の外輪２２は、ハブ本体３０Ａの環状支持部６０Ａの内周面に装着され、その外輪２２が固定突部８２の端面（図３において下側の端面）に当接することによって所定の装着位置に位置決めされる。また、他方の軸受１６の外輪２４は軸受支持スリーブ８４の他端側の内周面に装着される。この形態では、第１の実施形態と同様に、軸受支持スリーブ８４の他端側には大内径部９０が設けられ、このように大内径部９０を設けることによってこれに隣接して肩部９２が形成され、他方の軸受１６は、その外輪２４が肩部９２に当接するように大内径部９０に装着される。この第３の実施形態のその他の構成は、上述した第１の実施形態と実質上同一である。
【００４２】
このような第３の実施形態においても、図１と図３とを対比することによって容易に理解される如く、軸部材１２、一対の軸受１４，１６、ハブ本体３０及び軸受支持スリーブ７２の基本的構成が第１の実施形態と実質上同一であり、軸受支持スリーブ８４は一端部においてハブ本体３０Ａに固定され、その他端側においてハブ本体３０Ａとの間に環状の隙間８７が形成されており、従って上記第１の実施形態と同様の作用効果が達成される。加えて、軸受１４の外輪２２及び軸受支持スリーブ８４がハブ本体３０Ａに設けられた固定突起８２に当接するように装着されるので、この外輪２２及び軸受支持スリーブ８４をハブ本体３０Ａに対して正確に位置決めすることができる。更に、軸受支持スリーブ８４が固定突起８２の内周面に固定されるので、軸受支持スリーブ８４における固定部位と軸受１６の外輪２４の装着部位との間隔Ｌを長くすることができる。
第４の実施形態
図４は、本発明に従うスピンドルモータの第４の実施形態における一対の軸受及びこれらの近傍を示す半断面図である。
【００４３】
この第４の実施形態では、上述した第３の実施形態と対比して軸受支持スリーブに修正が施されており、図４を参照して説明すると、図示の軸受支持スリーブ１０２は略円筒スリーブ状であり、その一端側には半径方向内方に突出する取付フランジ１０４が設けられ、この取付フランジ１０４の一端部に対応する軸受支持スリーブ１０２の外周面には環状凹部１０６が設けられている。軸受支持スリーブ１０２の一端部は、その環状凹部１０６の周側面をハブ本体３０Ａの固定突部８２の内周面に例えば圧入することによって固定され、このように装着することによって、軸受支持スリーブ１０２の他端側において、この軸受支持スリーブ１０２の外周面とハブ本体３０Ａの内周面との間に環状の隙間１０８が形成される。
【００４４】
この第４の実施形態においても、第３の実施形態と同様に、一方の軸受１４の外輪２２は、ハブ本体３０Ａの環状支持部６０Ａの内周面に装着され、また、他方の軸受１６の外輪２４は軸受支持スリーブ１０２の他端側の内周面に装着される。上述した形態と略同様に、軸受支持スリーブ１０２の他端側には大内径部１１０が設けられ、これに隣接して肩部１１２が形成され、他方の軸受１６は、その外輪２４が肩部１１２に当接するように大内径部１１０に装着される。
【００４５】
第４の実施形態では、軸受支持スリーブ１０２の所定部位の外周面に環状溝１１４が設けられている。この環状溝１１４は、軸受支持スリーブ１０２における、ハブ本体３０Ａとの固定部位（即ち、環状凹部１０６）と軸受１６の装着部位（即ち肩部１１２）との間の部位に設けられる。このように環状溝１１４を設けることによって、この環状溝１１４の部位にて軸受支持スリーブ１０２の肉厚が薄くなって軸線方向に撓みやすくなる。第４の実施形態のその他の構成は、上述した第３の実施形態と実質上同一である。
【００４６】
この第４の実施形態においても、その基本的構成が第３の実施形態と実質上同一であるので、第３の実施形態と同様の作用効果が達成される。加えて、軸受支持スリーブ１０２の外周面に環状溝１１４が設けられているので、環状溝１１４が設けられてる部位にて撓みやすくなり、これによって予圧付与効果及び予圧維持効果を向上させることができる。
【００４７】
以上、本発明に従うスピンドルモータの種々の実施形態について説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【００４８】
例えば、図示の実施形態においては、いずれも、軸部材１２の基部側の軸受１４の外輪２２をハブ本体３０（３０Ａ）に装着し、軸部材１２の先端側の軸受１６の外輪２４を軸受支持スリーブ３２（７２，８４，１０２）に装着しているが、これとは反対に、上記基部側の軸受１４の外輪２２を軸受支持スリーブ３２（７２，８４，１０２）に装着し、上記先端側の軸受１６の外輪２４をハブ本体３０（３０Ａ）に装着するようにすることもできる。尚、かかる場合、軸受支持スリーブ３２（７２，８４，１０２）の一端部を、この先端側の軸受１６の外輪２４の近傍に固定するのが望ましい。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の請求項１のスピンドルモータによれば、軸受支持スリーブの熱膨張係数は軸部材の熱膨張係数よりも大きく、また、一方の軸受の外輪はその端面がスリーブの一端側の面に当接するようにした状態で前記ハブ本体の内周面に装着されている。従って、軸受支持スリーブの軸線方向の長さを充分に確保することができ、モータの温度が上昇すると、一方の軸受を基準にして、他方の軸受の外輪はその内輪よりも軸線方向外側に、即ち半径方向に生じる隙間を軸線方向の変位で補正する方向に所要の通りに変位し、かくしてセラミック製転動体を備えた軸受の高温時の予圧の抜けを確実に防止することができる。
【００５０】
また、本発明の請求項２のスピンドルモータによれば、温度上昇によって軸受支持スリーブの他端側が熱膨張したとき、軸受支持スリーブの環状肩部が一方の軸受の外輪に作用し、かくしてこの軸受の外輪を軸線方向に確実に変位させることができる。
【００５１】
また、本発明の請求項３のスピンドルモータによれば、軸受支持スリーブの外周面に環状溝が形成されているので、軸受支持スリーブが軸線方向に撓みやすくなり、一対の軸受に所定予圧を付与する予圧付与効果、また高温時に所定予圧を維持する予圧維持効果が向上する。
【００５３】
また、本発明の請求項５のスピンドルモータによれば、軸受及び軸受支持スリーブをハブ本体に対して所定の位置に位置付けることができ、また軸受支持スリーブの固定部位とこの軸受支持スリーブに装着された軸受の外輪までの距離を長くして高温時に他方の軸受の外輪を所要の通りに変位させることができる。
【００５４】
更に、本発明の請求項６のスピンドルモータによれば、温度上昇に伴う軸受の隙間を、軸線方向の変位によって補正することができ、予圧の抜けを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う記録ディスク駆動用スピンドルモータの第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に従う記録ディスク駆動用スピンドルモータの第２の実施形態における軸受及びこれらの近傍を簡略的に示す半断面図である。
【図３】本発明に従う記録ディスク駆動用スピンドルモータの第３の実施形態における軸受及びこれらの近傍を簡略的に示す半断面図である。
【図４】本発明に従う記録ディスク駆動用スピンドルモータの第４の実施形態における軸受及びこれらの近傍を簡略的に示す半断面図である。
【符号の説明】
２ブラケット
４ロータハブ
６ブラケット本体
１２軸部材
１４，１６軸受
１８，２０内輪
２２，２４外輪
２６，２８ボール（転動体）
３０，３０Ａハブ本体
３２，７２，８４，１０２軸受支持スリーブ
４２ロータマグネット
４４ステータ
６４，７６，８７，１０８環状の隙間
６８，８８，１１２肩部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a spindle motor for rotationally driving a recording disk such as a hard disk.
[0002]
[Prior art]
A conventional spindle motor used for rotationally driving a recording disk such as a hard disk has a shaft member fixed to a base member of a recording disk drive device or a bracket attached thereto, and a relative to the shaft member. A rotatable rotor hub, a pair of bearings interposed between the shaft member and the rotor hub, a rotor magnet mounted on the rotor hub, and a stator disposed opposite to the rotor magnet, One or more recording disks are mounted on the rotor hub.
[0003]
In such a spindle motor, the shaft member is generally made of stainless steel (for example, SUS430F), and the rotor hub is made of stainless steel (for example, SUS430F), aluminum (for example, A6061), or an aluminum alloy. The pair of bearings for rotatably supporting the rotor hub includes an inner ring and an outer ring, and balls as rolling elements interposed therebetween, and the inner ring, the outer ring, and the balls are formed of bearing steel (for example, SUJ2). Has been.
[0004]
By the way, in recent years, a thin film having excellent magnetic characteristics has been proposed in order to increase the recording capacity per unit area of the recording disk as the recording disk drive device is required to be further reduced in size, speeded up, and increased in capacity. Magnetic heads that use MR elements whose internal resistance changes depending on the magnitude of the magnetic head or the magnetic field have been adopted. In the case of a recording disk drive that employs a magnetic head using such an MR element, a constant voltage is applied to the magnetic head due to the characteristics of the MR element. Therefore, a potential difference occurs between the recording disk and the magnetic head, and when the magnetic head floats from the recording disk, a discharge occurs between the recording disk and the magnetic head, and the information recorded on the recording disk is destroyed, The magnetic head has the disadvantage that it corrodes electrically.
[0005]
In addition, with spindle motors for rotating recording disks, bearings using conventional steel balls (rolling elements) have become more susceptible to backlash and vibration problems due to wear of steel balls. The problem of contamination of the clean space in the recording disk drive due to the generated dust and the problem of ball seizure have arisen.
[0006]
In order to prevent the discharge between the recording disk and the magnetic head, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-176473 discloses at least one of an inner ring, an outer ring, and a rolling element of a bearing for rotatably supporting a rotor hub. A means is disclosed in which one is made of ceramic and electrically insulates the base member of the recording disk drive and the rotor hub. Above all, by configuring the ball as a rolling element interposed between the inner and outer rings with ceramic, electrical insulation between the base member and the rotor hub is ensured, and at the same time, by using a ceramic ball having high hardness, Problems such as backlash and vibration due to ball wear, ball seizure, and dust generation can also be solved.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, for example, when the ball is made of ceramic among the members constituting the bearing and the inner and outer rings are made of bearing steel as in the conventional case, the temperature in the recording disk drive rises and the shaft member, rotor hub and bearing are heated. When expanded, the coefficient of thermal expansion between the ball formed of ceramic and other members is significantly different, so that a gap is formed between the inner and outer rings and the ball, and no preload is applied to the pair of bearings, that is, so-called preload. This causes the rotor hub to run out, causing rotational vibration or the like in the rotor hub, resulting in a deterioration in rotational characteristics.
[0008]
The present invention has been made in consideration of such problems of the prior art, and its object is to preload at the time of temperature change that occurs when a bearing having a ceramic rolling element is used. It is an object of the present invention to provide a spindle motor for driving a recording disk that can prevent the slippage of the recording medium and can stably rotate a rotor hub.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, a shaft member fixed to a base member of a recording disk drive device or a bracket attached thereto, a rotor hub to which at least one recording disk is mounted, and an axial direction between the shaft member and the rotor hub In a spindle motor for driving a recording disk comprising a pair of bearings disposed at intervals, a rotor magnet mounted on the rotor hub, and a stator disposed opposite to the rotor magnet,
The rotor hub has a hub body on which the recording disk is mounted, and a bearing support sleeve disposed radially inward of the hub body, and one end of the bearing support sleeve is an inner peripheral surface of the hub body An annular gap is formed between the outer peripheral surface of the other end side of the bearing support sleeve and the inner peripheral surface of the hub body,
Each of the pair of bearings includes an inner ring and an outer ring that are spaced apart in the radial direction, and a plurality of ceramic rolling elements interposed between the inner ring and the outer ring, and the pair of bearings Outer ring of one of the bearings Is mounted on the inner peripheral surface of the hub body with its end face in contact with the face on one end side of the sleeve. The outer ring of the other bearing is attached to the other end of the bearing support sleeve,
The coefficient of thermal expansion of the bearing support sleeve is greater than the coefficient of thermal expansion of the shaft member, and when the temperature rises, the thermal expansion in the axial direction of the bearing support sleeve is greater than the thermal expansion in the axial direction of the shaft member. Features.
[0010]
According to the present invention, the rotor hub is composed of a hub body and a bearing support sleeve, and one end portion of the bearing support sleeve is fixed to the hub body, and the other end side outer peripheral surface of the bearing support sleeve and the inner peripheral surface of the hub body. An annular gap is formed between them. By comprising in this way, the other end side of a bearing support sleeve can be freely expanded-contracted to an axial direction by a temperature change. The gap between the hub body and the bearing support sleeve is formed in such a size that the two do not substantially contact each other even when the temperature changes. By forming such a size, free expansion and contraction of the other end side of the bearing support sleeve can be achieved. Permissible.
[0011]
And the outer ring of one bearing of the pair of bearings Is mounted on the inner peripheral surface of the hub body with its end face in contact with the one end surface of the sleeve. The outer ring of the other bearing is attached to the other end of the bearing support sleeve. It is. This As a result, when the bearing support sleeve expands and contracts due to temperature changes, the position of the outer ring of one bearing As required To change. In this spindle motor, the thermal expansion coefficient of the bearing support sleeve is larger than the thermal expansion coefficient of the shaft member. In addition, the axial length of the bearing support sleeve can be sufficiently secured. Therefore, when the motor temperature rises, the outer ring of the other bearing is axially outward from the inner ring, that is, the radial direction is corrected with the axial displacement when the motor temperature rises. Change as required And thus with ceramic rolling elements Pair of shafts Preload loss at high temperature Surely prevent Can be stopped. In the present invention, an annular shoulder that acts on the outer ring of the other bearing is provided on the inner peripheral surface of the other end of the bearing support sleeve.
[0012]
According to the present invention, an annular shoulder is provided on the inner peripheral surface of the other end of the bearing support sleeve, and the outer ring of the other bearing is mounted so as to abut against the annular shoulder. Therefore, when the other end side of the bearing support sleeve is thermally expanded due to the temperature rise, the annular shoulder portion acts on the outer ring of one bearing and can be reliably displaced in the axial direction.
In the present invention, an annular groove is formed on an outer peripheral surface of a portion between the fixed portion of the bearing support sleeve and the annular shoulder portion.
[0013]
According to the present invention, since the annular groove is formed on the outer peripheral surface of the bearing support sleeve, the bearing support sleeve is easily bent in the axial direction, and preload is applied to the pair of bearings by such elastic bending. The application effect and the preload maintaining effect of maintaining a predetermined preload at a high temperature are improved.
[0016]
According to the present invention, a fixed protrusion protruding radially inward is provided at a predetermined portion of the inner peripheral surface of the hub body, and the outer ring of the bearing on the base side of the shaft member is one end surface of the fixed protrusion. The bearing support sleeve is positioned so as to contact the other end surface of the fixed projection, and the bearing support sleeve is fixed to the inner peripheral surface of the fixed projection.
[0017]
According to the present invention, the outer ring of the bearing on the base side of the shaft member is brought into contact with one end surface of the fixed projection provided on the inner peripheral surface of the hub, and the bearing support sleeve is brought into contact with the other end surface of the fixed projection. Therefore, the bearing and the bearing support sleeve can be positioned at predetermined positions with respect to the hub body. In addition, since the bearing support sleeve is fixed to the inner peripheral surface of the fixing protrusion with which the outer ring of the bearing contacts, the distance between the fixed part of the bearing support sleeve and the outer ring of the bearing mounted on the bearing support sleeve is increased. Can do.
[0018]
Further, in the present invention, the axial distance (L) between the bearing support sleeve and the hub body fixing portion and the outer ring of the other bearing is 0.85d, where d is the diameter of the rolling element. ≦ L ≦ 7.83d is set.
[0019]
According to the present invention, the distance (L) between the bearing support sleeve and the fixed portion of the hub main body and the outer ring of the other bearing is set to 0.85d ≦ L ≦ 7.83d (d: diameter of the rolling element). Therefore, the bearing gap accompanying the temperature rise can be corrected by the displacement in the axial direction, and the preload can be prevented from being lost.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a spindle motor for driving a recording disk according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
First embodiment
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a spindle motor according to the present invention. Referring to FIG. 1, the spindle motor includes a bracket 2 and a rotor hub 4 that is rotatable relative to the bracket 2. The bracket 2 is a base of a recording disk drive device such as a hard disk drive device. Attached to member (not shown) as required. The bracket 2 includes a circular bracket body 6, a peripheral side wall 8 extending upward is provided on the outer periphery of the bracket body 6, and a flange 10 extending radially outward is provided on the upper end of the peripheral side wall 8. Such a flange 10 is attached to the base member.
[0021]
One end (lower end) of the shaft member 12 is fixed to the central portion of the bracket body 6 by, for example, press fitting, and the other end (upper end) extends upward from the bracket body 6. In this embodiment, the shaft member 12 is attached to the bracket 2 and the bracket 2 is attached to a base member (not shown). However, the present invention is not limited to this, and the shaft member 12 is directly attached to the base. It can also be attached to a member.
[0022]
A pair of ball bearings 14, 16 are mounted on the shaft member 12 at intervals in the axial direction of the motor, that is, in the vertical direction in FIG. 1, and the rotor hub 4 is rotatably supported via these bearings 14, 16. Yes. The ball bearings 14 and 16 have substantially the same configuration, and are interposed between the inner rings 18 and 20 and the outer rings 22 and 24 that are spaced apart in the radial direction, and between the inner rings 18 and 20 and the outer rings 22 and 24. The inner rings 18 and 20 are attached to the shaft member 12 by, for example, an adhesive (and / or press-fit), and the outer rings 22 and 24 are attached to the rotor hub 4 side, for example, by an adhesive (and / or). Or press fit). The bearings 14 and 16 and the structures related thereto will be described later.
[0023]
The illustrated rotor hub 4 includes a cylindrical hub body 30 and a bearing support sleeve 32 disposed on the inner side in the radial direction of the hub body 30. An annular flange 34 projecting radially outward is integrally provided at the lower end of the hub body 30, and a recording disk (not shown) such as a hard disk is placed on the upper surface of the annular flange 34. Alternatively, a plurality of recording disks (in the case of a plurality of sheets, a spacer is interposed between adjacent recording disks) are attached to the hub body 30. The bearing support sleeve 32 and the configuration related thereto will also be described later.
[0024]
A yoke member 36 is attached to the lower end portion of the hub body 30. The yoke member 36 has a peripheral side wall 38 and a mounting flange 40 extending radially inward from the upper end portion of the peripheral side wall 38, and the mounting flange 40 is attached to the lower end portion of the hub body 30 by, for example, caulking. . An annular rotor magnet 42 is mounted on the inner peripheral surface of the peripheral side wall 38 of the yoke member 36, and a stator 44 is disposed radially inward facing the rotor magnet 40. The stator 44 includes a stator core 46 formed by stacking core plates, and a coil 48 wound around the stator core 46 as required, and the stator core 46 is attached to a boss 50 provided on the bracket body 6. ing.
[0025]
In one (lower) bearing 14, that is, a bearing on the base side of the shaft member 12 in this embodiment, a seal member 52 is attached to one end of the outer ring 22, and the tip of the seal member 52 is attached to the inner ring 18. The space extending between the outer ring 22 and the inner ring 18 is sealed. Further, in the other (upper) bearing 16, that is, the bearing on the distal end side of the shaft member 12 in this embodiment, a seal member 54 is attached to the outer ring 24 in the same manner as the one bearing 14. The distal end portion extends toward the inner ring 20 and seals the space between the outer ring 24 and the inner ring 20. A magnetic fluid sealing means 56 is disposed outside the other bearing 16 in the axial direction, and a cap member 58 for preventing scattering of the magnetic fluid is disposed further outside the magnetic fluid sealing means 56. Seal means 56 and a cap member 58 are mounted on the rotor hub 4 side.
[0026]
In this spindle motor, a drive current is supplied to the coil 48 of the stator 44, and when the drive current is supplied, the stator 44 is magnetized, and is attached to the rotor hub 4 and the rotor hub 4 by the mutual magnetic action between the stator 44 and the rotor magnet 42. A recording disk (not shown) is driven to rotate in a predetermined direction.
[0027]
Next, the pair of bearings 14 and 16, the bearing support sleeve 32, and configurations related to these will be described. In the pair of bearings 14 and 16, balls 26 and 28 as rolling elements are formed of a ceramic material in order to provide sufficient wear resistance. For example, silicon nitride (Si ₃ N ₄ ), Alumina (Al ₂ O ₃ ) Etc. are used. The inner rings 18 and 20 and the outer rings 22 and 24 of the bearings 14 and 16 are made of, for example, bearing steel (SUJ2 as an example). The balls 26 and 28 of the bearings 14 and 16 are rotatably held by a retainer (not shown) formed of, for example, a synthetic resin.
[0028]
In such bearings 14 and 16, when the plurality of balls 26 and 28 are made of, for example, silicon nitride (or alumina), and the inner rings 18 and 20 and the outer rings 22 and 24 are made of, for example, bearing steel, silicon nitride (or Alumina) has a thermal expansion coefficient of 3.4 × 10 ^-6 / ° C. (or 7.5 to 7.8 × 10 ^-6 / ° C), whereas the thermal expansion coefficient of the bearing steel is 12.5 × 10 ^-6 Therefore, when the temperature of the recording disk drive rises and the spindle motor becomes hot, these are caused by the difference in thermal expansion between the inner rings 18, 20 and outer rings 22, 24 and the plurality of balls 26, 28. However, in this embodiment, the reduction of the preload is prevented as well as the occurrence of backlash and vibration as follows.
[0029]
More specifically, an annular support portion 60 protruding radially inward is provided at one end portion of the inner peripheral surface of the hub body 30, and the outer ring 22 of one bearing 14 is mounted on the inner peripheral surface of the annular support portion 60. Has been. The bearing support sleeve 32 has a cylindrical sleeve shape, and is provided with an annular fixing portion 62 projecting radially outward at one end thereof, and the annular fixing portion 62 is fixed to the inner peripheral surface of the hub body 30 by, for example, press fitting. . By mounting the bearing support sleeve 32 in this manner, an annular gap 64 is formed between the outer peripheral surface on the other end side of the bearing support sleeve 32 and the inner peripheral surface of the hub body 30 as shown in FIG. . The radial width of the annular gap 64 is set so that the outer peripheral surface of the bearing support sleeve 32 and the inner peripheral surface of the hub body 30 do not substantially contact each other even when the temperature changes. Thus, free thermal deformation of the other end side of the bearing support sleeve 32 is allowed. In this embodiment, the bearing support sleeve 32 is attached to the hub main body 30 such that one end surface (the lower end surface in FIG. 1) abuts the annular fixing portion 62 of the hub main body 30. Further, the outer ring 22 of one bearing 14 is mounted so as to come into contact with one end surface of the bearing support sleeve 32.
[0030]
The outer ring 24 of the other bearing 14 is attached to the other end side of the bearing support sleeve 32, in this form, at the other end portion and in the vicinity thereof. A large inner diameter portion 66 having a larger inner diameter than the other portions is provided on the other end side of the bearing support sleeve 32, and the outer ring 24 of the bearing 16 is attached to the large inner diameter portion 66. By providing the large inner diameter portion 66 in this manner, a shoulder portion 68 is formed adjacent to the large inner diameter portion 66, and the bearing 16 is attached so that the outer ring 24 abuts against the shoulder portion 68.
[0031]
In this embodiment, the bearing support sleeve 32 is made of a material having a larger thermal expansion coefficient than that of the shaft member 12. For example, when the shaft member 12 is formed from stainless steel (SUS430F as an example), the bearing support sleeve 32 is formed from aluminum (A6061 as an example). The hub body 30 is made of, for example, stainless steel (for example, SUS430F) or aluminum (for example, A6061), and the bracket 2 is made of, for example, aluminum (for example, A6061).
[0032]
For example, when the shaft member 12 is formed of SUS430F, the coefficient of thermal expansion of the shaft member 12 is 10.4 × 10. ^-6 When the bearing support sleeve 32 is made of A6061, the coefficient of thermal expansion of the bearing support sleeve 32 is 23.6 × 10 6. ^-6 / ° C., and the thermal expansion coefficient of the bearing support sleeve 32 is larger than the thermal expansion coefficient of the shaft member 12.
[0033]
In the spindle motor having the above-described configuration, when the temperature of the motor itself increases as the temperature of the recording disk drive increases, the balls 26 and 28 are formed of a ceramic material in the pair of bearings 14 and 16. Thus, there is a tendency that a gap is generated between the inner and outer rings 18, 20, 22, 24. On the other hand, in the relationship between the shaft member 12 and the bearing support sleeve 32, the coefficient of thermal expansion of the bearing support sleeve 32 is larger than the coefficient of thermal expansion of the shaft member 12. No. 32 has a larger thermal expansion. Therefore, when one bearing 14 is used as a reference, in the other bearing 16, the outer ring 24 is displaced more outward in the axial direction than the inner ring 20, that is, upward in FIG. Such a displacement of the outer ring 24 is a displacement in a direction to eliminate the gap between the inner and outer rings 18, 20, 22, and 24 of the bearings 14 and 16, as can be easily understood, and is thus configured as described above. Thus, the gap between the inner rings 18 and 20 and the outer rings 22 and 24 at the time of temperature rise is corrected by the axial displacement difference between the inner ring 20 and the outer ring 24 of the other bearing 16, thereby, Generation of vibrations and reduction of bearing preload can be prevented.
[0034]
In the above-described embodiment, since the other bearing 16 is mounted on the large inner diameter portion 66 of the bearing support sleeve 32, when the bearing support sleeve 32 is thermally expanded, the shoulder 68 of the outer ring 24 of the other bearing 16 is provided. The outer ring 24 acts on the end face, and the outer ring 24 is reliably displaced in the axial direction.
[0035]
In such a spindle motor, in order to secure a sufficient amount of thermal deformation of the bearing support sleeve 32, the annular fixing portion 62, which is a fixing portion thereof, is fixed to the hub body 30 in the vicinity of one of the bearings 14. desirable. With this configuration, the axial length of the bearing support sleeve 32 can be sufficiently ensured even if the distance between the pair of bearings 14 and 16 is small to some extent.
[0036]
As understood from the above description, when the temperature rises, the portion that contributes to the axial displacement of the outer ring 24 of the other bearing 16 is the fixed portion of the bearing support sleeve 32 and the hub body 30 (specifically, the bearing support This is a portion between the inner end surface of the annular fixing portion 62 of the sleeve 32) and the outer ring 24 of the other bearing 16 (specifically, the end surface of the shoulder portion 68 of the bearing support sleeve 32). The interval (L) is preferably set to 0.85 ≦ L ≦ 7.83d (d: the diameter of the balls 26 and 28 as rolling elements). When the distance L is smaller than 0.85d, a gap is generated between the inner and outer rings 18, 20, 22, 24 of the bearings 14, 16 when the temperature rises. On the other hand, when the distance L is greater than 7.83d, the amount of axial displacement of the outer ring 24 of the bearing 16 when the temperature rises becomes larger than the amount of gap generated at this time, and an excessive preload is applied. It becomes like this. The above-mentioned distance L is determined by the materials of the inner rings 18 and 20, the outer rings 22 and 24 of the bearings 14 and 16, and the balls 26 and 28, the contact angles of these balls 26 and 28, the materials of the shaft member 12 and the bearing support sleeve 32, and the like. Will vary somewhat. For example, in a 3.5 inch hard disk spindle motor, the distance L is about 3 to 4 mm, and the gap between the outer peripheral surface of the bearing support sleeve 32 and the inner peripheral surface of the hub body 30 is about 1 mm.
Second embodiment
FIG. 2 is a half sectional view showing a pair of bearings and their vicinity in a second embodiment of the spindle motor according to the present invention. In the following embodiments, members that are substantially the same as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
[0037]
In the second embodiment, the bearing support sleeve is modified. Referring to FIG. 2, the illustrated bearing support sleeve 72 has a substantially cylindrical sleeve shape, and an annular fixing portion 74 is provided at one end thereof. Is provided. In this configuration, the outer diameter of one end side of the bearing support sleeve 72 gradually increases in a tapered shape toward one end, and therefore the annular fixing portion 74 is more radially outward than the other portions as shown in FIG. It protrudes toward. When the annular fixing portion 74 is fixed to the inner peripheral surface of the hub body 30 by, for example, press-fitting, an annular shape is formed between the outer peripheral surface of the bearing support sleeve 72 and the inner peripheral surface of the hub main body 30 on the other end side of the bearing support sleeve. A gap 76 is formed. The bearing support sleeve 72 is mounted such that one end surface thereof is in contact with the annular support portion 60 of the hub body 30.
[0038]
Also in the second embodiment, the outer ring 22 of one bearing 14 is attached to the inner peripheral surface of the annular support portion 60 of the hub body 30, and the outer ring 24 of the other bearing 16 is the other end side of the bearing support sleeve 72. It is mounted on the inner peripheral surface of the. In this embodiment, a first flange 78 projecting radially inward is provided at one end of the bearing support sleeve 72, and one bearing 14 is mounted so that the outer ring 22 abuts on the first flange 78. The Further, a second flange 80 projecting radially inward is provided on the inner peripheral surface on the other end side of the bearing support sleeve 72, and the other bearing 16 is configured such that the outer ring 24 contacts the second flange 80. Installed. By providing the second flange 80 in this manner, a shoulder portion is formed, and when the bearing support sleeve 72 is thermally expanded due to a temperature rise, the shoulder portion acts on the outer ring 24 of the other bearing 16. Other configurations of the second embodiment are substantially the same as those of the first embodiment described above.
[0039]
In the second embodiment, the basics of the shaft member 12, the pair of bearings 14, 16, the hub body 30, and the bearing support sleeve 72 are easily understood by comparing FIG. 1 and FIG. Since the general configuration is substantially the same as that of the first embodiment, the same effect as that of the first embodiment is achieved.
Third embodiment
FIG. 3 is a half sectional view showing a pair of bearings and the vicinity thereof in a third embodiment of the spindle motor according to the present invention.
[0040]
In the third embodiment, the hub body and the bearing support sleeve are modified. As will be described with reference to FIG. 3, the inner end of the annular support portion 60A of the hub body 30A shown in FIG. A fixed protrusion 82 is provided to protrude in the direction. Further, the bearing support sleeve 84 has a substantially cylindrical sleeve shape, and a mounting flange 86 protruding inward in the radial direction is provided at one end of the bearing support sleeve 84, and an outer peripheral surface of one end of the bearing support sleeve 84 corresponding to the mounting flange 86 is provided. Is provided with an annular recess 88. In this embodiment, one end portion of the bearing support sleeve 84 is fixed by, for example, press-fitting the peripheral side surface of the annular recess 88 into the inner peripheral surface of the fixed protrusion 82 of the hub body 30A. As shown in FIG. 5, an annular gap 87 is formed between the outer peripheral surface of the bearing support sleeve 84 and the inner peripheral surface of the hub body 30A on the other end side of the bearing support sleeve 84. The bearing support sleeve 84 is positioned by contacting the end surface of the annular recess 88 with the end surface of the fixed projection 82 (the upper end surface in FIG. 3).
[0041]
Also in the third embodiment, the outer ring 22 of one bearing 14 is mounted on the inner peripheral surface of the annular support portion 60A of the hub body 30A, and the outer ring 22 is attached to the end surface of the fixed projection 82 (the lower side in FIG. 3). Is positioned at a predetermined mounting position. The outer ring 24 of the other bearing 16 is mounted on the inner peripheral surface on the other end side of the bearing support sleeve 84. In this embodiment, as in the first embodiment, a large inner diameter portion 90 is provided on the other end side of the bearing support sleeve 84, and by providing the large inner diameter portion 90 in this way, a shoulder portion 92 is adjacent thereto. The other bearing 16 is attached to the large inner diameter portion 90 so that the outer ring 24 contacts the shoulder portion 92. Other configurations of the third embodiment are substantially the same as those of the first embodiment described above.
[0042]
Also in the third embodiment, the basics of the shaft member 12, the pair of bearings 14, 16, the hub body 30, and the bearing support sleeve 72 are easily understood by comparing FIG. 1 and FIG. The structural configuration is substantially the same as that of the first embodiment, and the bearing support sleeve 84 is fixed to the hub body 30A at one end, and an annular gap 87 is formed between the bearing support sleeve 84 and the hub body 30A at the other end. Therefore, the same effect as the first embodiment can be achieved. In addition, since the outer ring 22 and the bearing support sleeve 84 of the bearing 14 are mounted so as to abut on the fixing protrusions 82 provided on the hub body 30A, the outer ring 22 and the bearing support sleeve 84 are accurately attached to the hub body 30A. Can be positioned. Further, since the bearing support sleeve 84 is fixed to the inner peripheral surface of the fixing protrusion 82, the distance L between the fixed portion of the bearing support sleeve 84 and the mounting portion of the outer ring 24 of the bearing 16 can be increased.
Fourth embodiment
FIG. 4 is a half sectional view showing a pair of bearings and the vicinity thereof in a fourth embodiment of the spindle motor according to the present invention.
[0043]
In the fourth embodiment, the bearing support sleeve is modified in comparison with the above-described third embodiment. When described with reference to FIG. 4, the illustrated bearing support sleeve 102 has a substantially cylindrical sleeve shape. A mounting flange 104 projecting radially inward is provided on one end side, and an annular recess 106 is provided on the outer peripheral surface of the bearing support sleeve 102 corresponding to one end portion of the mounting flange 104. One end portion of the bearing support sleeve 102 is fixed by, for example, press-fitting the peripheral side surface of the annular recess 106 into the inner peripheral surface of the fixed protrusion 82 of the hub body 30A. On the other end side, an annular gap 108 is formed between the outer peripheral surface of the bearing support sleeve 102 and the inner peripheral surface of the hub body 30A.
[0044]
Also in the fourth embodiment, as in the third embodiment, the outer ring 22 of one bearing 14 is mounted on the inner peripheral surface of the annular support portion 60A of the hub body 30A, and the other bearing 16 The outer ring 24 is attached to the inner peripheral surface on the other end side of the bearing support sleeve 102. In substantially the same manner as described above, a large inner diameter portion 110 is provided on the other end side of the bearing support sleeve 102, and a shoulder portion 112 is formed adjacent thereto, and the other bearing 16 has an outer ring 24 whose shoulder portion is a shoulder portion. It is attached to the large inner diameter portion 110 so as to abut on the 112.
[0045]
In the fourth embodiment, an annular groove 114 is provided on the outer peripheral surface of a predetermined portion of the bearing support sleeve 102. The annular groove 114 is provided in a portion of the bearing support sleeve 102 between a portion where the hub body 30A is fixed (ie, the annular recess 106) and a portion where the bearing 16 is attached (ie, the shoulder 112). By providing the annular groove 114 in this way, the thickness of the bearing support sleeve 102 becomes thin at the portion of the annular groove 114, and it becomes easy to bend in the axial direction. Other configurations of the fourth embodiment are substantially the same as those of the third embodiment described above.
[0046]
Also in the fourth embodiment, the basic configuration is substantially the same as that of the third embodiment, so that the same effect as that of the third embodiment is achieved. In addition, since the annular groove 114 is provided on the outer peripheral surface of the bearing support sleeve 102, it becomes easy to bend at the portion where the annular groove 114 is provided, thereby improving the preload application effect and the preload maintenance effect. .
[0047]
Although various embodiments of the spindle motor according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and corrections can be made without departing from the scope of the present invention.
[0048]
For example, in the illustrated embodiment, the outer ring 22 of the bearing 14 on the base side of the shaft member 12 is attached to the hub body 30 (30A), and the outer ring 24 of the bearing 16 on the distal end side of the shaft member 12 is bearing-supported. On the other hand, the outer ring 22 of the bearing 14 on the base side is mounted on the bearing support sleeve 32 (72, 84, 102), and the tip side is mounted on the sleeve 32 (72, 84, 102). The outer ring 24 of the bearing 16 may be mounted on the hub body 30 (30A). In such a case, it is desirable to fix one end of the bearing support sleeve 32 (72, 84, 102) in the vicinity of the outer ring 24 of the bearing 16 on the tip side.
[0049]
【The invention's effect】
According to the spindle motor of the first aspect of the present invention, the thermal expansion coefficient of the bearing support sleeve is larger than the thermal expansion coefficient of the shaft member. In addition, the outer ring of one of the bearings is mounted on the inner peripheral surface of the hub main body in a state in which an end surface thereof is in contact with a surface on one end side of the sleeve. Accordingly, the axial length of the bearing support sleeve can be sufficiently secured, When the motor temperature rises, the outer ring of the other bearing is axially outward from the inner ring, that is, the radial direction is corrected by the axial displacement when the motor temperature rises. As required Thus, preload release at high temperatures for bearings with ceramic rolling elements is avoided. certainly Can be prevented.
[0050]
According to the spindle motor of the second aspect of the present invention, when the other end side of the bearing support sleeve is thermally expanded due to a temperature rise, the annular shoulder portion of the bearing support sleeve acts on the outer ring of one bearing, and thus this bearing. The outer ring can be reliably displaced in the axial direction.
[0051]
According to the spindle motor of claim 3 of the present invention, since the annular groove is formed on the outer peripheral surface of the bearing support sleeve, the bearing support sleeve is easily bent in the axial direction, and a predetermined preload is applied to the pair of bearings. This improves the preload application effect of maintaining the predetermined preload at high temperatures.
[0053]
According to the spindle motor of the fifth aspect of the present invention, the bearing and the bearing support sleeve can be positioned at a predetermined position with respect to the hub body, and the fixed portion of the bearing support sleeve and the bearing support sleeve are mounted. By increasing the distance to the outer ring of the bearing, the outer ring of the other bearing can be displaced as required at high temperatures.
[0054]
Furthermore, according to the spindle motor of claim 6 of the present invention, the bearing gap due to the temperature rise can be corrected by the displacement in the axial direction, and the preload can be prevented from being lost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a spindle motor for driving a recording disk according to the present invention.
FIG. 2 is a half sectional view schematically showing bearings and their vicinity in a second embodiment of a spindle motor for driving a recording disk according to the present invention.
FIG. 3 is a half sectional view schematically showing bearings and their vicinity in a third embodiment of a spindle motor for driving a recording disk according to the present invention.
FIG. 4 is a half sectional view schematically showing bearings and their vicinity in a fourth embodiment of a spindle motor for driving a recording disk according to the present invention.
[Explanation of symbols]
2 Bracket
4 Rotor hub
6 Bracket body
12 Shaft member
14,16 Bearing
18, 20 inner ring
22, 24 Outer ring
26, 28 balls (rolling elements)
30,30A Hub body
32, 72, 84, 102 Bearing support sleeve
42 Rotor Magnet
44 Stator
64, 76, 87, 108 Annular gap
68, 88, 112 shoulder

Claims

記録ディスク駆動装置のベース部材又はこれに取付けられるブラケットに固定される軸部材と、少なくとも１枚の記録ディスクが装着されるロータハブと、前記軸部材と前記ロータハブとの間に軸線方向に間隔を置いて配設された一対の軸受と、前記ロータハブに装着されたロータマグネットと、前記ロータマグネットに対向して配設されたステータとを具備する記録ディスク駆動用スピンドルモータにおいて、
前記ロータハブは、前記記録ディスクが装着されるハブ本体と、このハブ本体の半径方向内側に配設された軸受支持スリーブとを有し、前記軸受支持スリーブの一端部は前記ハブ本体の内周面に固定され、前記軸受支持スリーブの他端側外周面と前記ハブ本体の内周面との間には環状の間隙が形成されており、
前記一対の軸受は、それぞれ、半径方向に間隔を置いて配設された内輪及び外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に介在された複数個のセラミック製転動体とを備え、前記一対の軸受のうち一方の軸受の外輪はその端面が前記スリーブの一端側の面に当接する状態で前記ハブ本体の内周面に装着され、それらの他方の軸受の外輪は前記軸受支持スリーブの他端側に装着されており、
前記軸受支持スリーブの熱膨張係数は前記軸部材の熱膨張係数よりも大きく、温度上昇時、前記軸受支持スリーブの軸線方向の熱膨張が前記軸部材の軸線方向の熱膨張よりも大きくなる、
ことを特徴とする記録ディスク駆動用スピンドルモータ。A shaft member fixed to a base member of a recording disk drive device or a bracket attached thereto, a rotor hub to which at least one recording disk is mounted, and an axial space between the shaft member and the rotor hub. A spindle motor for driving a recording disk, comprising: a pair of bearings disposed in a row; a rotor magnet mounted on the rotor hub; and a stator disposed opposite to the rotor magnet.
The rotor hub has a hub body on which the recording disk is mounted, and a bearing support sleeve disposed radially inward of the hub body, and one end of the bearing support sleeve is an inner peripheral surface of the hub body An annular gap is formed between the outer peripheral surface of the other end side of the bearing support sleeve and the inner peripheral surface of the hub body,
Each of the pair of bearings includes an inner ring and an outer ring that are spaced apart in the radial direction, and a plurality of ceramic rolling elements interposed between the inner ring and the outer ring, and the pair of bearings the other end one of the outer ring of the bearing is instrumentation wear on the inner peripheral surface of the hub body in a state the end surface thereof is in contact with the one end surface of the sleeve, their other bearing outer ring of the bearing support sleeve Attached to the side,
The thermal expansion coefficient of the bearing support sleeve is larger than the thermal expansion coefficient of the shaft member, and when the temperature rises, the thermal expansion in the axial direction of the bearing support sleeve is larger than the thermal expansion in the axial direction of the shaft member.
A spindle motor for driving a recording disk.

前記軸受支持スリーブの他端側内周面には、前記他方の軸受の外輪に作用する環状肩部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の記録ディスク駆動用スピンドルモータ。 2. The spindle motor for driving a recording disk according to claim 1, wherein an annular shoulder portion acting on an outer ring of the other bearing is provided on an inner peripheral surface of the other end side of the bearing support sleeve.

前記軸受支持スリーブの固定部位と前記環状肩部との間の部位の外周面には、環状溝が形成されていることを特徴とする請求項２記載の記録ディスク駆動用スピンドルモータ。 3. A spindle motor for driving a recording disk according to claim 2, wherein an annular groove is formed on an outer peripheral surface of a portion between the fixed portion of the bearing support sleeve and the annular shoulder portion.

前記ハブ本体の内周面の所定部位には、半径方向内方に突出する固定突起が設けられ、前記軸部材の基部側の軸受の外輪は、前記固定突起の一端面に当接するように位置決めされ、前記軸受支持スリーブは前記固定突起の他端面に当接するように位置決めされ、この軸受支持スリーブは前記固定突起の内周面に固定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の記録ディスク用スピンドルモータ。A fixed protrusion protruding radially inward is provided at a predetermined portion of the inner peripheral surface of the hub main body, and the outer ring of the bearing on the base side of the shaft member is positioned so as to contact one end surface of the fixed protrusion. is, the bearing support sleeve is positioned so as to abut against the other end face of the fixing protrusions, any one of claims 1 to 3 this bearing support sleeve, characterized in that fixed to an inner circumferential surface of the fixing protrusion Spindle motor for recording disk as described in 1.

前記軸受支持スリーブ及び前記ハブ本体の固定部位と、前記他方の軸受の前記外輪との軸線方向の間隔（Ｌ）は、前記転動体の直径をｄとすると、０．８５ｄ≦Ｌ≦７．８３ｄに設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の記録ディスク駆動用スピンドルモータ。The axial distance (L) between the bearing support sleeve and the fixed portion of the hub body and the outer ring of the other bearing is 0.85d ≦ L ≦ 7.83d, where d is the diameter of the rolling element. The spindle motor for driving a recording disk according to any one of claims 1 to 4, wherein