JPH10281149A - 動圧軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストにて所望のスラスト動圧力を得る。 【解決手段】 スラスト板１１を、可撓性材料１１ａに
より取付角度矯正可能に軸４に固定し、軸４とスラスト
板１１とを一体加工等することなく、スラスト対向動圧
面の平行度を確保し得るように構成してなるもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動圧軸受装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、モータ等の各種装置において、特
に高速回転に対応し得るようにオイル等の潤滑剤の動圧
を利用した動圧軸受装置が種々検討され提案されてい
る。この動圧軸受装置には、回転体のラジアル方向の運
動を規制するラジアル動圧軸受装置とスラスト方向の運
動を規制するスラスト動圧軸受装置とがあり、このうち
のスラスト動圧軸受装置としては、軸に例えば圧入、焼
きバメ、螺子止め等によりスラスト板を固定すると共
に、このスラスト板のスラスト方向に対向して相対回転
可能にスラスト軸受を配置し、これらの互いに対向する
動圧面によりスラスト動圧軸受部を構成する一方で、こ
れら両対向動圧面のうちの少なくとも一方側にスラスト
動圧発生用溝を形成し、上記スラスト動圧軸受部により
構成されるスラスト軸受隙間に、所定のオイル等の潤滑
剤を介在させたものが知られている。

【０００３】このようなスラスト動圧軸受装置では、上
記軸受隙間に介在する潤滑剤が、回転体（スラスト板ま
たはスラスト軸受の何れか一方）の回転時にスラスト動
圧発生用溝のポンピング作用により昇圧され、当該潤滑
剤のスラスト動圧力によって回転体の浮上支持が行われ
るようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記スラス
ト動圧力を設計値通り効率良く作用させるには、上記両
対向動圧面の寸法精度を良好に保つことが重要となる。
ここで、上記スラスト軸受隙間の設定値（回転体浮上
時）は数μｍと極めて小さいため、上記両対向動圧面の
平行度は極めて厳しいものとなる。この平行度を支配す
る大きな要因として、軸とスラスト板との直角度がある
が、上述したスラスト板を軸に対して固定する方法で
は、軸に対してスラスト板が多少なりとも傾いてしま
い、充分な直角度を得るのが難しい。このように軸に対
してスラスト板が傾いて上記対向面同士の内周側と外周
側のスラスト軸受隙間の寸法が上記設定値に対して変化
してしまうと、潤滑剤の移動量・方向が変化して所望の
スラスト動圧力が得られなくなり、その結果潤滑剤漏れ
や軸受損傷等の不具合を招来するといった問題があっ
た。

【０００５】因に、軸とスラスト板とを一体加工すれ
ば、直角度を出すことが可能となるが、加工コストが極
めて高くなるので、好ましくない。

【０００６】そこで本発明は、低コストにて所望のスラ
スト動圧力を得ることができる動圧軸受装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の動圧軸受装置は、スラスト軸受と軸に固
定したスラスト板とが相対回転可能にスラスト方向に対
向配置され、これらスラスト軸受及びスラスト板のスラ
スト方向に対向する動圧面同士の少なくとも一方に動圧
発生用溝が設けられた動圧軸受装置において、前記スラ
スト板は、可撓性材料により取付角度矯正可能に前記軸
に固定されていることを特徴としている。

【０００８】上記目的を達成するために、請求項２の動
圧軸受装置は、請求項１に加えて、可撓性材料は、可撓
性材を含む接着剤であることを特徴としている。

【０００９】上記目的を達成するために、請求項３の動
圧軸受装置は、請求項１または２に加えて、可撓性材料
は、スラスト動圧力によって取付角度が矯正される可撓
性を有することを特徴としている。

【００１０】上記目的を達成するために、請求項４の動
圧軸受装置は、請求項１または２に加えて、可撓性材料
は、塑性変形可能な材料であり、スラスト動圧力以上の
荷重によって取付角度が矯正されるように塑性変形する
ことを特徴としている。

【００１１】上記目的を達成するために、請求項５の動
圧軸受装置は、請求項１乃至４の何れか一つに加えて、
可撓性材料は、ラジアル方向の厚さを所定厚とすること
によって取付角度が矯正されることを特徴としている。

【００１２】このような請求項１乃至５における動圧軸
受装置によれば、スラスト板を軸に固定する可撓性材料
は、当該可撓性材料に与えられる例えば請求項３に記載
のようなスラスト動圧力または例えば請求項４に記載の
ようなスラスト動圧力以上の荷重によって、スラスト板
の軸に対する取付角度を矯正する（直角とする）ように
変形するため、軸とスラスト板とを一体加工等すること
なく、スラスト対向動圧面の平行度が確保されるように
なる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１に示されている本発明の実施
の形態は、所謂軸固定型のＨＤＤスピンドルモータに本
発明を適用したものである。先ず、このモータの構成に
ついて説明する。

【００１４】同図において、符号１はフレームを示して
おり、このフレーム１の略中心部には、モータの回転中
心となる固定軸４が図示上方側に向かって立設されてい
る。フレーム１における上記固定軸４の周囲には、円筒
状のコアホルダー１ａが図示上方側に向かって立設され
ており、この円筒状のコアホルダー１ａの外周部に、巻
線２が巻回されたステータコア３が装着されている。

【００１５】上記固定軸４の外周に対しては、略円筒状
のラジアル軸受５を内周側に装着したハブ６が、当該ラ
ジアル軸受５を介して回転自在に支承されている。この
ハブ６は、磁気ディスク（不図示）を外周部に装着する
略円筒状の胴部６ａを有しており、この胴部６ａの内周
側に、バックヨーク７を介して駆動マグネット８が環状
に装着されている。この駆動マグネット８は、前述した
ステ−タコア３の外周端面に対して環状に対向するよう
に配置されている。

【００１６】上記固定軸４とラジアル軸受５との周状対
向部位には、一対のラジアル動圧軸受部９ａ，９ｂが軸
方向に並設されており、これらの両ラジアル動圧軸受部
９ａ，９ｂ同士の軸方向間部分には、ラジアル軸受５の
内周面を窪ませることによって固定軸４との隙間を拡大
してなる潤滑剤溜り部１０が設けられている。

【００１７】上記各ラジアル動圧軸受部９ａ，９ｂにお
いて対向動圧面となる固定軸４の外周面及びラジアル軸
受５の内周面の少なくとも一方には、例えばへリングボ
ーン形状の多数のラジアルグルーブが環状に並設するよ
うに凹設されている。なお、図１における符号５ａは、
ラジアル軸受５側の動圧面に凹設されたラジアルグルー
ブを示している。

【００１８】さらに、上記固定軸４の先端側（図示上端
側）の途中部分には、リング状のスラスト板１１が固着
されている。このスラスト板１１は、上記ラジアル軸受
５の図示上側に隣接して配置されていると共に、前記ハ
ブ６の図示上側の中央部分に螺子止めされたスラスト押
え板１３の図示下側に隣接して配置されている。

【００１９】上記ラジアル軸受５の上記スラスト板１１
に対向する図示上側の端部５ｂ及びスラスト押え板１３
の上記スラスト板１１に対向する図示下側の端部１３ｂ
は、それぞれスラスト軸受を兼ねており、スラスト板１
１とラジアル軸受５の端部５ｂとの面対向部位により、
図示下側のスラスト動圧軸受部１２ａが構成されている
と共に、スラスト板１１とスラスト押え板１３の端部１
３ｂとの面対向部位により、図示上側のスラスト動圧軸
受部１２ｂが構成されている。

【００２０】上記スラスト動圧軸受部１２ａにおいて対
向動圧面となるスラスト板１１の図示下端面及びラジア
ル軸受５の端部５ｂの図示上端面の少なくとも一方と、
上記スラスト動圧軸受部１２ｂにおいて対向動圧面とな
るスラスト板１１の図示上端面及びスラスト押え板１３
の端部１３ｂの図示下端面の少なくとも一方には、それ
ぞれ例えばヘリンボーン形状のスラストグルーブが環状
に凹設されている。

【００２１】そして、これらのスラスト動圧軸受部１２
ａ，１２ｂにより構成される各軸受隙間、スラスト板１
１の外周面とこれに対向するハブ６の内周面との間に形
成される潤滑剤溜り部１４、前述したラジアル動圧軸受
部９ａ，９ｂにより構成される各軸受隙間及び潤滑剤溜
り部１０には、例えばオイル等の潤滑剤が連続して充填
されており、上記ハブ６の回転時に、ラジアルグルーブ
のポンピング作用によりラジアル動圧軸受部９ａ，９ｂ
における潤滑剤が昇圧されて動圧が生じ、ハブ６がラジ
アル方向に回転支持されると共に、上記スラストグルー
ブのポンピング作用によりスラスト動圧軸受部１２ａ，
１２ｂにおける潤滑剤が昇圧されて動圧が生じ、ハブ６
がスラスト方向に浮上支持されるように構成されてい
る。

【００２２】ところで、本実施形態においては、上記ス
ラスト板１１は、図１に示されるように、可撓性材料１
１ａにより上記固定軸４に固定されている。このスラス
ト板１１と固定軸４との間に介在する上記可撓性材料１
１ａは、モータが回転して上述したように上下のスラス
ト動圧軸受部１２ａ，１２ｂにスラスト動圧力が発生す
ると、このスラスト動圧力によって、スラスト板１１の
固定軸４に対する取付角度が直角となるように変形す
る。すなわち、組立時に、固定軸４とスラスト板１１と
の直角度が多少ずれていても、上記スラスト動圧力が生
じると当該スラスト動圧力によって可撓性材料１１ａが
変形し、固定軸４に対するスラスト板１１の取付角度が
矯正されるようになっている。

【００２３】ここで、本発明者は、スラスト板１１の対
向動圧面に対する平行度（固定軸４に対するスラスト板
１１の直角度）を確保するように変形する可撓性材料１
１ａの条件を求めるべく、以下の実験を行った。

【００２４】上記可撓性材料１１ａとして、例えばウレ
タンアクリレート（可撓性材）を適量含む紫外線硬化型
接着剤を用い、このウレタンアクリレートを適量含む紫
外線硬化型接着剤として、例えばスリーボンド社製の商
品名ＴＢ−３０５１、ＴＢ−３０６７、ＴＢ−３０４
２、ＴＢ−３０６０を用い、この接着剤１１ａのラジア
ル方向の厚みを１０μｍ、５０μｍに変えて、以下の条
件でモータの起動停止を１０００回繰り返した。 スラスト板１１の内径；φ３ｍｍ スラスト板１１の外径；φ８ｍｍ モータ回転数；７２００ｒｐｍ 浮上量；７〜８μｍ 負荷能力；３Ｎ

【００２５】モータ起動停止１０００回後のスラスト板
１１の摺動痕（片当たり）の有無と接着剤１１ａの種類
（物性；特に伸び）、上記接着剤１１ａのラジアル方向
厚みとの関係を以下の表１に示す。

【表１】

【００２６】表１より明らかなように、接着剤１１ａの
種類及びラジアル方向厚みが適切であれば、すなわち接
着剤１１ａの伸びが１０％以上、ラジアル方向厚みが１
０μｍより大であれば、スラスト動圧力により当該接着
剤１１ａがスラスト板１１の対向動圧面に対する平行度
を矯正するように変形し、これによりスラスト板１１の
片当たりが生じなくなることが判る。

【００２７】計算上では、スラスト板１１の外周部で数
μｍの平行度の矯正を行うには、上記接着剤１１ａが３
Ｎの外力で、０．１μｍ程度の変形をすれば良い。

【００２８】また、ウレタンアクリレートを適量含む紫
外線硬化型接着剤１１ａとして、例えば以下の特性を有
するスリーボンド社製の商品名ＴＢ−３０６１Ｅを用
い、当該接着剤１１ａのラジアル方向の厚みを０．１ｍ
ｍとしても、上述したのと同様に、スラスト動圧力によ
りスラスト板１１の対向動圧面に対する平行度が矯正さ
れることとなった。 硬度；８０（ショア−Ｄスケール） ヤング率；３５０ＭＰａ 引っ張り強度；６０ＭＰａ 伸び；１０％

【００２９】なお、可撓性接着剤硬化物１１ａの微小変
形領域での応力−歪み特性に関しては、あまり知られて
いないが、マクロには変形しやすいが戻り難いという特
性を有しているため、上記微小変形は弾性的ではなく、
永久歪みとして残る（塑性変形する）ものと考えられ
る。

【００３０】従って、モータ組立時において、上記可撓
性材料１１ａによりスラスト板１１を固定軸４に固定し
た後に、上記スラスト押え板１３（回転組）を上述した
スラスト動圧力とほぼ同等な荷重で図示下方に押圧する
ようにすれば、固定軸４とスラスト板１１との直角度が
多少ずれていても、当該押圧力により上記可撓性材料１
１ａが、上記スラスト動圧力がスラスト板１１に作用し
た場合と同様に、スラスト板１１の対向動圧面に対する
平行度を矯正するように変形すると共に、この変形が塑
性変形として以後も残ることになる。すなわち、モータ
組立時にスラスト押え板１３（回転組）をスラスト動圧
力とほぼ同等な荷重で図示下方に押圧するという方法で
も、スラスト板１１の対向動圧面に対する平行度を確保
することができる。

【００３１】図２は本発明の他の実施形態に係る動圧軸
受装置を表した横断面図である。この実施形態において
は、上記固定軸４が、上記潤滑剤溜り部１４に対向する
位置を含む図示上方側を小径部１５ｂとしこの小径部１
５ｂより図示下方側を大径部１５ａとした段付きの固定
軸１５に代えられていると共に、この小径部１５ｂに上
述した可撓性材料１１ａを介して上記スラスト板１１が
固定されている。このスラスト板１１は、その内径（可
撓性材料１１ａを含まない内径）が上記大径部１５ａの
外径より小径にされており、その内周側の図示下側の端
面が固定軸１５の段部１５ｃに当接した状態にある。

【００３２】上記可撓性材料１１ａは、スラスト板１１
の対向動圧面に対する平行度を矯正するように変形（塑
性変形）している。このような変形は、組立時におい
て、上記可撓性材料１１ａによりスラスト板１１を固定
軸１５の小径部１５ｂに固定した後に、上記スラスト押
え板１３（回転組）をスラスト動圧力以上の荷重で図示
下方に押圧し上記スラスト板１１を段部１５ｃに押し付
けることにより、与えられている。このように、スラス
ト板１１にはスラスト動圧力以上の荷重が与えられてい
るが、本実施形態では、上述したように、当該荷重を段
部１５ｃで受けるように構成しているため、可撓性材料
１１ａが許容範囲以上に大きく変形することはなく、先
の実施形態と同様に、スラスト板１１の対向動圧面に対
する平行度が確保されるようになっている。

【００３３】図３は本発明のさらに他の実施形態に係る
動圧軸受装置を表した横断面図であり、この図３に示さ
れる動圧軸受装置は所謂軸回転型のモータに適用されて
いるものである。

【００３４】同図において、符号１６はラジアル軸受１
７に挿入された回転軸を示しており、対向動圧面となる
回転軸１６の外周面及びラジアル軸受１７の内周面の少
なくとも一方に、例えばへリングボーン形状の多数のラ
ジアルグルーブが環状に並設するように凹設されてい
る。なお、図３における符号１６ａは、回転軸１６側の
動圧面に凹設されたラジアルグルーブを示している。

【００３５】これら回転軸１６とラジアル軸受１７との
周状対向部位によりラジアル動圧軸受部１８が構成され
ていると共に、当該ラジアル動圧軸受部１８により構成
されるラジアル軸受隙間には潤滑剤が介在しており、当
該回転軸１６の回転時に、上記ラジアルグルーブのポン
ピング作用によりラジアル動圧軸受部１８における潤滑
剤が昇圧されて動圧が生じ、回転軸１６がラジアル方向
に回転支持されるように構成されている。

【００３６】上記回転軸１６の閉塞側（図示下端側）端
部には、スラスト板１９が前述したのと同様な可撓性材
料１９ａを介して固定されており、このスラスト板１９
は、上記ラジアル軸受１７の図示下側に隣接するように
配置されている。すなわち、スラスト板１９は、その図
示上面がラジアル軸受１７の図示下端面に対向するよう
に配置されている。このスラスト板１９はまた、その図
示下面が回転軸１６の閉塞側端部に対向配置された閉塞
板２０の図示上面に対向するように配置されている。

【００３７】上記ラジアル軸受１７の上記スラスト板１
９に対向する図示下側の端部１７ａ及び閉塞板２０の上
記スラスト板１９に対向する図示上側の端部２０ａは、
それぞれスラスト軸受を兼ねており、スラスト板１９と
ラジアル軸受１７の端部１７ａとの面対向部位により、
図示上側のスラスト動圧軸受部２１ａが構成されている
と共に、スラスト板１９と閉塞板２０の端部２０ａとの
面対向部位により、図示下側のスラスト動圧軸受部２１
ｂが構成されている。

【００３８】上記スラスト動圧軸受部２１ａにおいて対
向動圧面となるスラスト板１９の図示上端面及びラジア
ル軸受１７の端部１７ａの図示下端面の少なくとも一方
と、上記スラスト動圧軸受部２１ｂにおいて対向動圧面
となるスラスト板１９の図示下端面及び閉塞板２０の端
部２０ａの図示上端面の少なくとも一方には、それぞれ
スラストグルーブが凹設されている。

【００３９】上記スラスト動圧軸受部２１ａ，２１ｂの
各スラスト軸受隙間、スラスト板１９の外周面とこれに
対向する固定部材２２の内周面との間に形成される潤滑
剤溜り部２３には、前述したラジアル動圧軸受部１８側
の潤滑剤が連続して充填されており、回転軸１６の回転
時に、上記スラストグルーブのポンピング作用によりス
ラスト動圧軸受部２１ａ，２１ｂにおける潤滑剤が昇圧
されて動圧が生じ、回転軸１６がスラスト方向に浮上支
持されるように構成されている。

【００４０】ここで、上記スラスト板１９の内径、スラ
スト板厚さ、スラストグルーブの溝深さ、浮上量、オイ
ル粘度、ロストルク、負荷能力、負荷能力／ロスは、以
下の表２の通りである。

【表２】

【００４１】このような構成のスラスト動圧軸受装置で
あっても、可撓性材料１９ａとして、前述したのと同様
な、種類及びラジアル方向厚みが適切な接着剤を用いて
いるため、スラスト動圧力または組立時に付与されるス
ラスト動圧力とほぼ同等な荷重によって、スラスト板１
９の対向動圧面に対する平行度が矯正されるようになっ
ている。

【００４２】以上、本発明者によってなされた発明の実
施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変形可能であるというのはいうまでもなく、例え
ば、上記実施形態においては、可撓性材料を、好ましい
ものとしてウレタンアクリレートを適量含む紫外線硬化
型接着剤（ＴＢ−３０６０、ＴＢ−３０６１Ｅ等）とし
ているが、これに限定されるものではなく、硬化物物性
が同等であれば他の物質に代えても勿論良い。

【００４３】また、上記実施形態においては、スラスト
板１１，１９を可撓性材料１１ａ，１９ａを介して軸
４，１５，１６に固定するようにしているが、スラスト
板自体を可撓性材料により構成しても良い。

【００４４】また、上記実施形態の動圧軸受装置を、デ
ィスク以外の例えばポリゴンミラー等の各種回転板を駆
動するためのモータ、潤滑剤として例えば磁性流体等を
用いたモータ、空気等を用いたモータ、さらにはモータ
以外の装置に対しても同様に適用することができる。

【００４５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の動圧軸受装
置は、スラスト板を、可撓性材料により取付角度矯正可
能に軸に固定し、軸とスラスト板とを一体加工等するこ
となくスラスト対向動圧面の平行度を確保し得るように
構成したものであるから、低コストにて所望のスラスト
動圧力を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る動圧軸受装置を備え
たＨＤＤスピンドルモータを表した半横断面図である。

【図２】本発明の他の実施形態に係る動圧軸受装置を表
した横断面図である。

【図３】本発明のさらに他の実施形態に係る動圧軸受装
置を表した横断面図である。

【符号の説明】 ４，１５，１６ 軸 ５ｂ，１３ｂ，１７ａ，２０ａ スラスト軸受 １１，１９ スラスト板 １１ａ，１９ａ 可撓性材料 １２ａ，１２ｂ，２１ａ，２１ｂ スラスト動圧軸受部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スラスト軸受と軸に固定したスラスト板
   とが相対回転可能にスラスト方向に対向配置され、これ
   らスラスト軸受及びスラスト板のスラスト方向に対向す
   る動圧面同士の少なくとも一方に動圧発生用溝が設けら
   れた動圧軸受装置において、 前記スラスト板は、可撓性材料により取付角度矯正可能
   に前記軸に固定されていることを特徴とする動圧軸受装
   置。
2. 【請求項２】 可撓性材料は、可撓性材を含む接着剤で
   あることを特徴とする請求項１記載の動圧軸受装置。
3. 【請求項３】 可撓性材料は、スラスト動圧力によって
   取付角度が矯正される可撓性を有することを特徴とする
   請求項１または２記載の動圧軸受装置。
4. 【請求項４】 可撓性材料は、塑性変形可能な材料であ
   り、スラスト動圧力以上の荷重によって取付角度が矯正
   されるように塑性変形することを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の動圧軸受装置、
5. 【請求項５】 可撓性材料は、ラジアル方向の厚さを所
   定厚とすることによって取付角度が矯正されることを特
   徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載の動圧軸受
   装置。