JP3840013B2 - 流体軸受装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクや磁気ディスクを含んだ記録媒体に情報を記録再生する記録再生装置に用いられ、動圧を発生して回転体を支承する動圧型の流体軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタル技術分野では、情報（データ）の高記録密度化及びデータ転送を高速に行うことが強く要望されている。このような要望に伴って、ハードディスク装置や記録再生装置を備えた情報機器及び映像機器では、ディスク状またはテープ状の記録媒体を回転駆動するために内蔵したモータにおいても、その回転精度の向上と高速回転化が要求されている。これらの要求を同時に満足するモータの軸受装置として、動圧を発生して回転体を支承する動圧型の流体軸受装置が開発、実用化されている。
【０００３】
以下、従来の流体軸受装置について、図４及び図５を用いて具体的に説明する。
図４は従来の流体軸受装置の構成を示す断面図であり、図５は図４に示した従来の流体軸受装置の主要部の構成を示す拡大断面図である。
図４及び図５に示すように、従来の流体軸受装置は、取り付け部４１、回転軸４４をラジアル方向で支承するスリーブ４２、及び上記回転軸４４をスラスト方向で支承するスラスト軸受板４３を備えている。さらに、従来の流体軸受装置には、モータロータ４８を有し、ディスク４９を脱着可能に保持して回転するための回転支持体４５、及び上記モータロータ４８に対向して配置されたモータステータ４７が設けられている。
取り付け部４１は、例えば亜鉛ダイキャスト材やアルミダイキャスト材により形成され、スリーブ４２、スラスト軸受板４３、及びモータステータ４７を取り付けるためのシャーシ４１ａを含んで構成されている。詳細には、取り付け部４１では、底部を有する円筒状部４１ｂをシャーシ４１ａに設けて、その円筒状部４１ｂ内にスリーブ４２及びスラスト軸受板４３を挿入し配設している。さらに、上記円筒状部４１ｂの外周部分にモータステータ４７を固定している。
【０００４】
スリーブ４２は、例えば真鍮などの銅合金により円筒状に形成され、その軸受孔には回転軸４４が回転自在に挿入されている。スリーブ４２の内周面には、ラジアル方向での動圧を発生するためのラジアル動圧発生溝５０Ａ，５０Ｂが設けられている。尚、スリーブ４２は、上記シャーシ４１ａの円筒状部４１ｂの内周側に圧入あるいは接着により組み付けられている。また、動圧源である潤滑剤４６が、ラジアル動圧発生溝５０Ａ，５０Ｂ内と、スリーブ４２、スラスト軸受板４３、及び回転軸４４に囲まれた空間とに充填されている。
スラスト軸受板４３は、例えばポリアミドイミド樹脂等の樹脂成型品により円板状に形成されて、スリーブ４２の端面と上述の円筒状部４１ｂの底面との間に配設されている。
回転軸４４は、スリーブ４２内に回転自在に挿入されている。この回転軸４４の一端部側には、回転支持体４５が一体的に回転するよう結合されている。回転軸４４の上記ラジアル動圧発生溝５０Ａ，５０Ｂと対向する外周面とスリーブ４２の内周面との間には、数μｍ単位の所定の隙間により構成されたラジアル軸受隙間部が設けられている。
【０００５】
ここで、上記のように構成された従来の流体軸受装置の動作について、具体的に説明する。
まず、モ−タステータ４７に通電して回転磁界が発生すると、モータロータ４８には回転トルクが作用して、回転支持体４５を回転駆動する。この回転支持体４５の回転駆動により、回転軸４４及びディスク４９が回転する。この時、ラジアル動圧発生溝５０Ａ，５０Ｂでは、潤滑剤４６が回転軸４４の回転によってポンピングされ、圧力（動圧）を発生する。その結果、ラジアル方向において、回転軸４４は、スリーブ４２の内周面と非接触な状態で回転する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の流体軸受装置では、取り付け部４１と、回転軸４４を支承するためのスリーブ４２及びスラスト軸受板４３とがそれぞれ別個に構成されていた。このため、この従来の流体軸受装置では、当該装置の部品点数が多く、製造工数及びコストの削減を行うことは困難であった。さらに、この従来の流体軸受装置では、スラスト軸受板４３及びスリーブ４２を取り付け部４１のシャーシ４１ａに設けた円筒状部４１ｂ内に圧入し配設する必要があった。それゆえ、この従来の流体軸受装置では、スリーブ４２を円筒状部４１ｂ内に圧入したとき、そのスリーブ４２の軸受孔が変形するなどの歪みを生じることがあった。その結果、この従来の流体軸受装置では、上記ラジアル軸受隙間部を高精度に形成することができずに所望の軸受精度を得ることができない、あるいは回転軸４４とスリーブ４２とが当接して、回転不能となるという問題点を生じた。さらに、生じた歪みが大きい場合、回転軸４４をスリーブ４２の軸受孔に挿入できないこともあった。
【０００７】
さらに、この従来の流体軸受装置では、スリーブ４２の外周面及び円筒状部４１ｂの内周面がなめらかな表面となるように、それらの面粗度を精度高く仕上げて、スリーブ４２の円筒状部４１ｂ内への圧入を容易なものとすることは可能であった。しかしながら、それらの表面仕上げを行う工程に時間及びコストを必要とし、さらに当該流体軸受装置に大きな衝撃荷重が加わった場合、スリーブ４２と円筒状部４１ｂとが互いにずれたり、あるいはスリーブ４２が円筒状部４１ｂから抜けてしまうという新たな問題点を生じることがあった。
【０００８】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、当該流体軸受装置の部品点数及び製造工数を削減して、低コスト化を容易に行うことができ、かつ歪みを生じることなく高精度に組み立てることができる流体軸受装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の流体軸受装置は、回転軸を回転自在にラジアル方向について支承するスリーブと、前記スリーブの内周面及び前記回転軸の外周面の少なくとも一方に設けた、動圧を発生する一対のラジアル動圧発生溝と、前記スリーブを取り付けるためのシャーシと、を備え、前記スリーブと前記シャーシとが一体的に形成された流体軸受装置において、前記スリーブと前記シャーシは、前記スリーブの外周面の、前記一対のラジアル動圧発生溝の間に位置する箇所に設けたリブ部により一体的に結合されている。
このように構成することにより、当該流体軸受装置の部品点数及び製造工数を削減して、低コスト化を容易に行うことができ、かつ歪みを生じることなく高精度に組み立てることができる。
【００１０】
このように構成することにより、発生した動圧によって回転軸をラジアル方向で高精度に支承することができる。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
このように構成することにより、取り付け部に外部から作用した力や衝撃荷重をリブ部で吸収することができ、ラジアル軸受隙間部をさらに高精度に形成し保持することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、流体軸受装置の参考例と本発明の流体軸受装置を示す好ましい実施例とについて、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
《参考例》
図１は、流体軸受装置の参考例の構成を示す断面図である。
図１の流体軸受装置は、取り付け部１、回転軸４をスラスト方向で支承するスラスト軸受板３、モータロータ８を有し、上記回転軸４に結合された回転支持体５、及び上記モータロータ８に対向して配置したモータステータ７を備えている。尚、回転支持体５には、ディスク９が脱着可能に取り付けられている。
取り付け部１は、当該流体軸受装置のベースを構成するシャーシ１ａと、回転軸４をラジアル方向で支承するスリーブ１ｂとを同一材質で一体的に形成したものであり、好ましくは亜鉛ダイキャスト材やＳＰＣＣ鉄板などの金属部材をダイキャスト加工を用いて構成されている。シャーシ１ａには、当該流体軸受装置を制御するための制御回路を含んだプリント回路基板（図示せず）が取り付けられている。また、シャーシ１ａには、ボルトに例示される固定部材用の孔が設けられて、当該流体軸受装置を他の電気機器（例えば、記録再生装置）に固定できるよう構成している。
【００１６】
スリーブ１ｂは、上記取り付け部１に形成した円筒状部により構成されたものであり、その軸受孔には回転軸４が回転自在に挿入されている。スリーブ１ｂの内周面には、ラジアル方向について支承するための動圧を発生するラジアル動圧発生溝２Ａ，２Ｂが設けられている。これにより、参考例の流体軸受装置では、発生した動圧によって回転軸４をラジアル方向で高精度に支承することができる。
ラジアル動圧発生溝２Ａ，２Ｂ内と、シャーシ１ａ、スリーブ１ｂ、スラスト軸受板３、及び回転軸４に囲まれた空間とには、動圧源である潤滑剤６が充填されている。尚、この潤滑剤６の具体例には、潤滑油や磁性流体がある。また、空気を上記動圧源として用いて、潤滑剤６を充填することなく流体軸受装置を構成してもよい。
【００１７】
スラスト軸受板３は、例えばポリアミドイミド樹脂等の樹脂成型品により円板状に形成されている。このスラスト軸受板３は、スリーブ（円筒状部）１ｂに固定される固定側端から圧入やかしめなどによってスリーブ１ｂに結合されている。このように、参考例の流体軸受装置では、スラスト軸受板３をスリーブ１ｂでの固定側端から結合するよう構成しているので、図４及び図５に示した従来例のものに比べてスラスト軸受板の取り付け部への取り付け作業を容易なものとすることができる。尚、通気孔をスラスト軸受板３に設けて、外部とスリーブ１ｂの内部空間とを連通する構成でもよい。これにより、回転軸４のスリーブ１ｂ内への挿入作業を容易なものとすることが可能となる。
回転軸４は、その一端部側には回転支持体５が一体的に回転するよう結合されている。回転軸４の上記ラジアル動圧発生溝２Ａ，２Ｂと対向する外周面とスリーブ１ｂの内周面との間には、数μｍ単位の所定の隙間により構成されたラジアル軸受隙間部が設けられている。
【００１８】
ここで、参考例の流体軸受装置の動作について、具体的に説明する。
まず、モ−タステータ７に通電して回転磁界が発生すると、モータロータ８には回転トルクが作用して、回転支持体５を回転駆動する。この回転支持体５の回転駆動により、回転軸４及びディスク９が回転する。この時、ラジアル動圧発生溝２Ａ，２Ｂでは、潤滑剤６が回転軸４の回転によってポンピングされ、圧力（動圧）を発生する。その結果、ラジアル方向において、回転軸４は、スリーブ１ｂの内周面と非接触な状態で回転する。
【００１９】
以上のように、参考例の流体軸受装置では、シャーシ１ａとスリーブ１ｂとが同一材質で一体的に形成されて取り付け部１を構成している。これにより、参考例の流体軸受装置では、当該流体軸受装置の部品点数及び製造工数を削減して、低コスト化を容易に行うことができる。さらに、参考例の流体軸受装置では、図４及び図５に示した従来例のように、スリーブを取り付け部の円筒状部内に圧入する必要はない。したがって、参考例の流体軸受装置では、スリーブ１ｂの軸受孔の変形などの歪みを生じることなく高精度に組み立てることができる。また、参考例の流体軸受装置では、たとえ大きい衝撃荷重が加わったときでも、スリーブと取り付け部の円筒状部とが互いにずれを生じたり、さらにはスリーブが円筒状部から抜けてしまうという上記従来例での問題点の発生を完全に防止することができる。
【００２０】
尚、上述の説明以外に、取り付け部１をプレス加工を用いて形成する構成でもよい。また、上述の金属部材の代わりに、チクソモールド樹脂により取り付け部１を形成してもよい。
また、上述の説明では、ラジアル動圧発生溝２Ａ，２Ｂをスリーブ１ｂの内周面に形成した構成について説明したが、参考例はこれに限定されるものではなく、シャーシ１ａとスリーブ１ｂとを同一材質で一体的に形成したものであればよい。例えばラジアル動圧発生溝を回転軸の外周面に設ける構成でもよく、回転軸の外周面及びスリーブの内周面にラジアル動圧発生溝を設ける構成でもよい。また、ラジアル動圧発生溝を有しない構成でもよい。
また、上記説明のスラスト軸受板３に代えて、回転軸４側の表面上にスラスト方向について支承するための動圧を発生するスラスト動圧発生溝を設けたスラスト軸受板を用いた構成でもよい。例えば図２にそのような構造のスラスト動圧発生溝１２を回転軸４側の表面に設けたスラスト軸受板３”を示す。このようなスラスト軸受板３”の使用により、発生した動圧によって回転軸４をスラスト方向で高精度に支承することができる。
【００２１】
《実施例》
図３は、本発明の実施例である流体軸受装置の主要部の構成を示す拡大断面図である。この実施例では、流体軸受装置の構成において、シャーシとスリーブとを一体的に結合するためのリング状のリブ部を上記スリーブの内周面と回転軸の外周面との間に形成されるラジアル軸受隙間部に対して影響を与えないスリーブの外周面の箇所に設けた。それ以外の各部は、参考例のものと同様であるのでそれらの重複した説明は省略する。
図３において、本実施例の流体軸受装置では、取り付け部１１はシャーシ１１ａとスリーブ１１ｂとの間に設けられたリング状のリブ部１１ｃを備えている。このリブ部１１ｃは、スリーブ１１ｂの外周面において、スリーブ１１ｂの内周面と回転軸４の外周面との間に形成されるラジアル軸受隙間部に影響を与えない箇所に配設されている。
【００２２】
具体的には、リング状のリブ部１１ｃは、スリーブ１１ｂの内周面に回転軸方向に沿って設けられた上側と下側との２つのラジアル動圧発生溝２Ａ，２Ｂの間の部分で、ラジアル軸受隙間部が存在しない箇所に外側に位置させる。このリング状のリブ部１１ｃによってシャーシ１１ａとスリーブ１１ｂとを一体的に結合している。これにより、本実施例の流体軸受装置では、参考例での効果に加えて、取り付け部１１に外部から作用した力や衝撃荷重をリブ部１１ｃで受けることができる。したがって、ラジアル軸受隙間部には、力や衝撃荷重の応力による歪みが生ぜず、設計したとおりの隙間を持することができる。尚、本実施例の流体軸受装置では、同図に示すように、スラスト軸受板３’の外周縁に円環状の突出部を設けて、この突出部をシャーシ１１ａの内周面とスリーブ１１ｂの外周面との間の空間に挿入している。この突出部を設けることにより、参考例のものに比べてスラスト軸受板３’の取り付け部１１への取り付け作業を容易に行うことができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の流体軸受装置では、回転軸を回転自在にラジアル方向について支承するスリーブが、シャーシと同一材質で一体的に形成されて取り付け部を構成している。これにより、本発明の流体軸受装置では、当該流体軸受装置の部品点数及び製造工数を削減して、低コスト化を容易に行うことができる。さらに、この発明の流体軸受装置では、歪みを生じることなく高精度に組み立てることができる。また、たとえ大きい衝撃荷重が加わったときでも、スリーブと取り付け部の円筒状部とが互いにずれを生じたり、さらにはスリーブが円筒状部から抜けてしまうという従来例での問題点の発生を完全に防止することができる。
【００２４】
また、スリーブの内周面及び回転軸の外周面の少なくとも一方にラジアル方向について支承するための動圧を発生するラジアル動圧発生溝を設けている。これにより、この発明の流体軸受装置では、発生した動圧によって回転軸をラジアル方向で高精度に支承することができる。
また、スラスト軸受板にスラスト方向について支承するための動圧を発生するスラスト動圧発生溝を設けている。これにより、この発明の流体軸受装置では、発生した動圧によって回転軸をスラスト方向で高精度に支承することができる。
【００２５】
また、スリーブが、取り付け部に形成した円筒状部により構成され、スラスト軸受板が円筒状部での固定端側から結合されている。これにより、この発明の流体軸受装置では、スラスト軸受板の取り付け部への取り付け作業を容易なものとすることができる。
【００２６】
また、シャーシとスリーブとを一体的に結合するためのリング状のリブ部を前記スリーブの内周面と回転軸の外周面との間に形成されるラジアル軸受隙間部に対して影響を与えない上記スリーブの外周面の箇所に設けている。これにより、この発明の流体軸受装置では、取り付け部に外部から作用した力や衝撃荷重をリブ部で吸収することができ、ラジアル軸受隙間部をさらに高精度に形成し保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例である流体軸受装置の構成を示す断面図
【図２】 図１に示したスラスト軸受板の変形例の構成を示す平面図
【図３】 本発明の実施例である流体軸受装置の主要部の構成を示す拡大断面図
【図４】 従来の流体軸受装置の構成を示す断面図
【図５】 図３に示した従来の流体軸受装置の主要部の構成を示す拡大断面図
【符号の説明】
１，１１ 取り付け部
１ａ，１１ａ シャーシ
１ｂ，１１ｂ スリーブ
１１ｃ リブ部
２Ａ，２Ｂ ラジアル動圧発生溝
３，３’，３” スラスト軸受板
４ 回転軸
５ 回転支持体
６ 潤滑剤
７ モータステータ
８ モータロータ
９ ディスク
１２ スラスト動圧発生溝

Claims (4)

1. 回転軸を回転自在にラジアル方向について支承するスリーブと、
   前記スリーブの内周面及び前記回転軸の外周面の少なくとも一方に設けた、動圧を発生する一対のラジアル動圧発生溝と、
   前記スリーブを取り付けるためのシャーシと、を備え、
   前記スリーブと前記シャーシとが一体的に形成された流体軸受装置において、
   前記スリーブと前記シャーシは、前記スリーブの外周面の、前記一対のラジアル動圧発生溝の間に位置する箇所に設けたリブ部により一体的に結合されていることを特徴とする流体軸受装置。
2. 前記スリーブと前記シャーシとをプレス加工により一体的に形成したことを特徴とする請求項１に記載の流体軸受装置。
3. 前記スリーブと前記シャーシとをダイキャスト加工により一体的に形成したことを特徴とする請求項１に記載の流体軸受装置。
4. 請求項１から３いずれか一つに記載の流体軸受装置を有する記録再生装置。

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