JPH02256911A - スピンドルユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、小型軽量で且つ高精度を要求される音響機器
、映像機器等に使用されるスピンドルユニットの改良に
関する。

［従来の技術〕 従来、この種のスピンドルユニットに関しテハ、その摩
耗対策が重要なテーマの一つになっている。

このものは、第２図に示すように、周縁部に一対のへラ
ド１を有するＶＴＲの上部シリンダ２を支持するスピン
ドルユニットである。下部シリンダ３に固着した軸体４
に、上部シリンダ２に固着されたハウジング５が、動圧
形ラジアル軸受Ｒとスラスト軸受Ｓとを介して回転可能
に支持されている。動圧形ラジアル軸受Ｒは、軸体４の
外周面に軸方向に間隔をおいて、上下に動圧発生用の溝
７を配して構成されている。

スラスト軸受Ｓは、ハウジング５の軸方向上端部の内周
面に圧入により取付けられた鋼球８に対して、軸体４の
軸方向の上端面４ａを、潤滑剤を介して又は介さないで
対向させて構成されている。

上部シリンダ２は、上記動圧形ラジアル軸受Ｒとスラス
ト軸受Ｓとを介して軸体４に支承され、内設されたモー
タ９により軸体４のまわりを回転駆動される。

〔発明が解決しようとする課題］ 近時、音響機器・映像機器等の急速な技術革新に伴い、
スラスト軸受の耐摩耗性が要求される傾向が強くなって
いる。こうした要望に対応するため、スピンドルユニッ
トの鋼球や軸体の構成材料として、超硬材料、セラミッ
クス、窒化鋼材等を用いて実験したが、いずれも高価で
あるという問題点があった。

本発明者等は、上記の問題点を解決するため従来のスピ
ンドルユニットの使用条件を再検討した結果、機器の小
型化につれスピンドルユニットに加わる負荷が低くなる
ことに着目した。

そこで本発明は、スラスト軸受Ｓの構成部品は高価な材
料の代わりに安価な鋼材を使用して、これに高硬度耐摩
耗性の向上に的を絞った比較的加工の容易な浸炭硬化処
理を施すことにより、一般には組織を脆くし衝撃荷重や
繰返し疲労に対する抵抗力を低下させるので有害とされ
ているセメンタイトを積極的に表層部に析出させて、耐
荷重強度は低くてもよい用途向けに、耐摩擦性、耐摩耗
性が極めて大きいスピンドルユニットを安価に提供する
ことを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

軸体の外周面にハウジングが嵌合し、該ハウジングと軸
体とのいずれか一方に取付けた鋼球が他方に軸方向に対
向してスラスト軸受を構成するスピンドルユニットにお
いて、前記鋼球と該鋼球に軸方向に対向する部材との少
なくとも一方は浸炭硬化処理された鋼材であり、該浸炭
硬化処理された鋼材のスラスト軸受を構成する表層部に
はセメンタイトが析出していることを特徴とするスピン
ドルユニット。

〔作用］ スラスト軸受Ｓを構成する鋼球と該鋼球に軸方向に対向
する部材との少なくとも一方は浸炭硬化処理された鋼材
であり、該浸炭硬化処理された鋼材の表層部にはセメン
タイトを析出させているから、耐摩耗性が極めて高く、
長時間運転しても摩耗しない。

しかして、セメンタイトを析出させると、セメンタイト
組織が粗大化して脆くなり、耐衝撃荷重性が低下するが
、本スピンドルユニットのスラスト軸受にかかるスラス
ト荷重は、軽荷重であり、耐荷重強度に関しては問題な
い。

〔実施例〕

以下く本発明の実施例を図とともに説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示し、磁気ヘッド用回転
シリンダに適用したものである。

下ドラム１１の中心部に立設された軸径２．８　ｍｍの
軸体１２の外径面には、軸方向に離れた三箇所に円筒状
のラジアル受面１３．１３が設けられて、ここに動圧形
ラジアル軸受Ｒのへリングポーン状の動圧発生溝１４が
形成されている。

一方、周縁部に一対のヘッド１５を有する上ドラム１６
の中心部に、ハウジング１７が一体的に固着して設けら
れている。このハウジング１７には円筒状の軸挿通孔１
８が形成され、その上端部には、スラスト軸受Ｓを構成
する鋼球２０が嵌着されている。鋼球２０は、直径７ノ
６４インチであり、軸挿通孔１８に嵌挿された軸体１２
の上面の平面状のスラスト受面１２ａに潤滑油膜を介し
て又は介さないで当接している。このスラスト軸受Ｓに
かかるスラスト荷重は１００ｇ以下である。２１はハウ
ジング１７の内径面の上端部に設けた空気抜き穴である
。ハウジング１７の内径面には、上記ラジアル受面１３
．１３に軸受すきまを介して対向するラジアル軸受面２
２．２２が形成されている。

下ドラム１１の立上部２３の外径面には、ロータリート
ランス３０を形成する一方のコイル３１が取付けられて
いる。又、下ドラム１１の外周部の内径面に、モータ３
２のステータ３３が取付けられている。一方、上ドラム
１６の下面内部に、上記ロータリートランス３０の一方
のコイル３１に径方向に隙間をおいて対向する他方のコ
イル３４と、上記モータ３２のステータ３３に対向する
ロータ３５とが、取付けられている。

この実施例の軸体１２と鋼球２ｏは、浸炭硬化処理でセ
メンタイトを多量に析出させるために、クロＬ　（Ｃｒ
）含有量の高い鋼種である５ＵＳ４４０Ｃを用いて形成
しである。そして、鋼球２゜の表層部及び軸体１２の上
面のスラスト受面１２ａを有する表層部が、共に浸炭硬
化処理されている。浸炭硬化処理自体は、従来から例え
ば耐衝撃荷重用自動車軸受等に適用されているが、これ
は鋼種として５ＣＲ４２０等が用いられており、浸炭硬
化処理によって表層部にマルテンサイト組織を形成して
、耐摩耗性、硬さを向上させ、深部は軟部性を残存させ
て衝撃吸収を行わせている。これに対して、本発明の浸
炭硬化処理は、硬度は非常に高いが脆く、衝撃荷重に対
してはむしろ有害とされているセメンタイト（Ｆｅ３Ｃ
）を表層部に析出させたものである。

セメンタイトの析出量は、表層部の体積％で１０％以上
が好ましく、５０％以上がより良い。１０％未満では、
耐摩耗性の効果がある場合とない場合とが不確定にばら
つく可能性がある。これは、本発明が適用されるスラス
ト軸受Ｓは、鋼球２０と軸体端面１２ａとの接触面積が
小さいため、高硬度のセメンタイトが表層部のｌｏＶＯ
Ｌ％より少ないと、高硬度のセメンタイト部分が上記接
触面からはずれてしまう可能性があるからで゛ある。表
層部のｌｏＶＯＬ％以上になると、確実に高硬度の部分
が上記接触面内に存在し、耐摩耗性の効果が確実に発揮
され始める。更に５０ＶＯＬ％以上では、高硬度のセメ
ンタイトが軸受接触面の主体をなすから、ばらつきもな
く安定した高い耐摩耗性の効果を示す。

なお、軸体１２と鋼球２０は、浸炭処理後に焼き入れ、
焼戻し及び研削を経て製造される。

また、軸体１２はスラスト軸受を構成する上端部の表層
部のみを浸炭硬化処理しても良い。

更に、軸体１２と鋼球２０とは浸炭鋼に浸炭硬化処理し
ても良いが、軸受鋼に浸炭硬化処理しても良い。

次に作用を述べる。

モータ３２のステータ３３のコイルに通電すると、ロー
タ３５に回転力が発生して上ドラム１６が回転する。こ
のとき、動圧形ラジアル軸受Ｒのラジアル受面１３とラ
ジアル軸受面２２との間の軸受すきまに毛細管現象で保
持されている潤滑剤の圧力が、軸体１２のラジアル受面
１３に形成された動圧発生溝１４のボンピング作用で高
くなる。

これにより、ハウジング１７は軸体１２に対し非接触を
保って半径方向に支持され回転する。

一方、スラスト軸受Ｓでは、鋼球２０が軸体１２の端面
１２ａと潤滑油を介してすべり接触しつつ、ハウジング
１７と一体的に回転する。しかし、鋼球２０の表面を構
成する表層部と軸体１２の端面１２ａを構成する表層部
とは、浸炭硬化処理して高硬度のセメンタイトを析出さ
せたものであるから、耐摩耗性が極めて高く、長時間運
転しても摩耗しない。

しかして、本スピンドルユニットのスラスト軸受にがか
るスラスト荷重は軽荷重であるから、耐荷重強度に関し
ては問題にならない。

なお、上記実施例では、鋼球２０の表層部と軸体１２の
端面１２ａを有する表層部との両方を、浸炭硬化処理し
て高硬度のセメンタイトをに析出させた場合を述べたが
、鋼球２０の表層部か軸体１２の端面１２ａを存する表
層部のいずれか一方のみに高硬度のセメンタイトを析出
さセるようにしてもよい。

又、軸体工２が固定され、ハウジング１７が回転する場
合を述べたが、反対にハウジング１７が固定され、軸体
１２が回転する場合にも適用可能である。

更に、軸体１２の一方の端面に鋼球２０を数句け、この
鋼球２０がハウジング１７と軸方向に対向して接してス
ラスト軸受を構成しても良い。

又、ロータ３５とステータ３３とが軸方向に対向する平
面対向型のモータでも良い。

更に、軸体の端面１２ａの鋼球２０に接する箇所は、鋼
球２０の曲率半径より大きな曲率半径を有する凹球面で
も良い。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、耐摩耗性が極め
て高く、長時間運転しても摩耗しないスピンドルユニッ
トを安価に提供することができるという効果が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図は磁気ヘ
ッド用回転シリンダに従来のスピンドルユニットを適用
した例を示す縦断面図である。 １２は軸体、１２ａは軸体の端面、１７はハウジング、
２０は鋼球、Ｒは動圧形ラジアル軸受、Ｓはスラスト軸
受。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸体の外周面にハウジングが嵌合し、該ハウジン
   グと軸体とのいずれか一方に取付けた鋼球が他方に軸方
   向に対向してスラスト軸受を構成するスピンドルユニッ
   トにおいて、前記鋼球と該鋼球に軸方向に対向する部材
   との少なくとも一方は浸炭硬化処理された鋼材であり、
   該浸炭硬化処理された鋼材のスラスト軸受を構成する表
   層部にはセメンタイトが析出していることを特徴とする
   スピンドルユニット。