JPH0366915A - 動圧軸受装置 - 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、磁気ディスク駆動装置（ＨＤＤ）。

光磁気ディスク、光ディスク等の回転駆動装置に使用す
る動圧軸受装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の動圧軸受装置としては、例えば第７図に
示すようなものがある。この従来技術は、磁気ディスク
ロの回転駆動装置用の動圧軸受装置で、固定部材である
ハウジング１は中心部に円筒状シャフトＩＡを有し、そ
のシャフトＩＡの軸心に円筒状孔２を有している。この
円筒状孔２の内径面にはラジアル軸受面４が設けられて
いる。上記円筒状孔２に軸５が嵌合され、この軸５の外
径面には前記ラジアル軸受面４に対向するラジアル受面
６が設けられている。そして、これらのラジアル軸受面
４とラジアル受面６との少なくとも一方に動圧発生用の
溝７が形成され、ラジアル軸受長が構成されている。

又、上記円筒状孔２の一端にころ８が圧入固着されてお
り、そのころ８の上端面には平面状のスラスト軸受面９
が設けられている。このスラスト軸受面９に対向する軸
５の下端面には、スラスト受面１０が設けられている。

そして、これらのスラスト軸受面９とスラスト受面１０
との少なくとも一方に動圧発生用の溝１１が形成され、
スラスト軸受Ｓが構成されている。

ハウジング１の円筒状シャフトＩＡの外径面にはモータ
ステータ１２が取付けられ、軸５の上端部に一体的に固
着されたハブ１３の内径面には、前記モータステータ１
２と対向させて、モータロータ１４が取付けられている
。

ラジアル軸受長の軸受すきま１５、及びスラスト軸受Ｓ
の軸受すきま１６には、潤滑油又はグリースが潤滑剤と
してそれぞれ充填されている。

モータステータ１２に通電すると、モータロータ１４が
ハブ１３及び軸５と共に一体回転する。

この回転に伴う動圧発生用の溝７．１１のポンピング作
用で、各軸受すきま１５．１６内の潤滑剤の圧力が高く
なることによって、軸５は非接触を保って半径方向及び
垂直方向に支持される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし上記従来の動圧軸受装置にあっては、構造上ラジ
アル軸受長とスラスト軸受Ｓとの直角度が要求される。

万一、ラジアル軸受長に対してスラスト軸受Ｓが傾いて
取付けられた場合には、スラスト軸受面９とスラスト受
面１０とが片当たりし、異常摩耗や異常回転をきたすと
いう問題点があった・ 又、ラジアル軸受長とスラスト軸受Ｓとの両方とも潤滑
剤を使用するため、軸５の回転に伴うオイルミストの外
部への飛散を完全に遮断することは難しいという問題点
があった。

対策として全体を気体潤滑とすれば、オイルミストによ
る汚染の問題は解決されるが、その場合は、気体の粘度
がオイル等に比し極めて小さい関係で負荷容量が不足し
、軸受装置を大型にして負荷容量の不足を補う必要があ
る。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた
ものであり、その目的とするところは、自動調心性を備
えて軸受面の片当たりが防止でき、且つオイルミストに
よる汚染等のトラブルも生じない動圧軸受装置を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の第１の発明は、固定部材は外径面に設けた円筒
状のアジアル軸受面とラジアル軸受面より半径方向内方
に設けたスラスト軸受面とを有し、前記固定部材に嵌合
する回転部材はラジアル軸受面にラジアル軸受すきまを
介して対向するラジアル受面とスラスト軸受面にスラス
ト軸受すきまを介して対向するスラスト受面とを有し、
前記スラスト軸受面とスラスト受面とのいずれか一方は
凹球面であって他方が凸球面であり、前記ラジアル軸受
面とラジアル受面との少なくとも一方に動圧発生用の溝
を設け、前記スラスト軸受面とスラスト受面との少なく
とも一方に動圧発生用の溝を設け、前記ラジアル軸受す
きまに気体が存在し、前記スラスト軸受すきまに潤滑剤
が存在する。

本発明の第２の発明は、固定部材は外径面に設けた円筒
状のラジアル軸受面とラジアル軸受面より半径方向内方
に設けた一方の調心座とを有し、該一方の調心座上に配
設したスラスト軸受部材は上面に設けたスラスト軸受面
と下面に設けた他方の調心座とを有し、前記一方の調心
座と他方の調心座とのいずれか一方は凸球面であって他
方は凹面であり、前記スラスト軸受部材は他方の調心座
を介して一方の調心座に傾動可能に載置され、前記固定
部材に嵌合する回転部材はラジアル軸受面にラジアル軸
受すきまを介して対向するラジアル受面とスラスト軸受
面にスラスト軸受すきまを介して対向するスラスト受面
とを有し、前記ラジアル軸受面とラジアル受面との少な
くとも一方に動圧発生用の溝を設け、前記スラスト軸受
面とスラスト受面との少なくとも一方に動圧発生用の溝
を設け、前記ラジアル軸受すきまに気体が存在し、前記
スラスト軸受すきまに潤滑剤が存在する。

〔作用］ 単位負荷容量が大きくコンパクトにできる潤滑剤潤滑方
式の動圧発生用の溝を有するスラスト軸受を、その固定
部材の中心部に設けたため低トルクで十分な負荷容量に
なる。

そのスラスト軸受は、スラスト軸受面とスラスト受面と
を凸球面と凹球面とで傾動可能に形成するか、或いはま
た、スラスト軸受面とスラスト受面とを、凸球面の調心
座と凹面の調心座とを対向させて傾動可能に構成したた
め、自動調心機能がある。したがって、万一、ラジアル
軸受長に対してスラスト軸受Ｓが傾いても、ラジアル軸
受に案内されてスラスト軸受にアラインメント作用が働
き、その結果スラスト軸受面とスラスト受面との片当た
りが防止される。

一方、単位負荷容量は小さいが環境汚染物を発生するお
それのない気体潤滑方式の動圧発生用の溝を有するラジ
アル軸受を、直径の大きな円筒状の固定部材の外径側に
設けたため、低トルクで十分な負荷容量とすることがで
きると共に、スラスト軸受の潤滑剤の外部への飛散を効
果的に阻止する。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１実施例の縦断面図で、本発明を磁
気ディスク駆動装置（ＨＤＤ）に適用したものである。

基台２０に大径の円筒形シャフト２１を一体に取付けて
固定部材２２が構成されている。そのシャフト２１の外
径面には、その軸方向に離れた三箇所に、円筒状のラジ
アル軸受面２３が設けられている。又このラジアル軸受
面２３より半径方向内方に間隔を隔てた位置、すなわち
、シャフト２１の上面中心部に、凹部２４が形成され、
その凹部２４に凹球面からなるスラスト軸受面２５が設
けられている。

一方、前記シャフト２１の外径面に、回転部材である伏
せたカップ状のハブ２８が嵌合している。

このハブ２８の中心部内面に短い軸２９が突設され、そ
の軸２９の中心を貫通する貫通孔３０の下端に、鋼球３
１が球面の一部を突出させた状態で圧入固着されている
。ハブ２８と鋼球３１とで回転部材３４が構成されてい
る。この鋼球３１の突出した凸球面にスパイラル状の動
圧発生用の溝３２を設けてスラスト受面３３が形成され
ている。

その凸球面をなすスラスト受面３３は、固定部材２２の
シャフト２１の凹部２４内に挿入されて、スラスト軸受
面２５にスラスト軸受すきま３５を介して対向する。そ
して、凹球面状のスラスト軸受面２５と凸球面状のスラ
スト受面３３とで、いわゆる球面スパイラルグループベ
アリング（ＳＧＢ）と呼ばれる動圧形スラスト軸受Ｓが
構成されている。この実施例のそのスラスト軸受すきま
３５には、凹部２４内に貯えられている潤滑油、グリー
ス等の潤滑剤３６が存在している。

回転部材としての上記ハブ２８の内周面には、前記ラジ
アル軸受面２３にラジアル軸受すきま３７を介して対向
するラジアル受面３８が設けられている。このラジアル
受面３８にヘリングボーン状の動圧発生用の溝３９が形
成されている。このラジアル受面３８とラジアル軸受面
２３とで動圧形ラジアル軸受長が構成されている。その
ラジアル軸受すきま３７には気体（この場合は空気）が
存在し、気体潤滑される。

上記回転部材を構成するハブ２８の外面の下縁部にはロ
ータ４０が取付けられている。これに対して、固定部材
２２を構成する基台２０の凹部内周面に、ステータ４１
がロータ４０に周対向させて取付けられている。

上記のように構成した動圧軸受装置のハブ２８の外径面
２８Ａには、取付部材４２を介して、ｌないし複数枚の
磁気ディスクＤが装着されている。

次に作用を説明する。

ステータ４１のコイルに通電すると、ロータ４０に回転
力が発生する。これにより、回転部材であるハブ２８が
磁気ディスクＤと一体に回転する。

この回転に伴い、ハブ２８のラジアル受面３８に形成さ
れたヘリングボーン状の動圧発生用の溝３９のポンピン
グ作用で、ラジアル軸受すきま３７内の空気の圧力が高
くなり、ハブ２８はシャフト２１に対し非接触を保って
半径方向に支持される。

この場合のラジアル軸受長を構成するハブ２８の内径は
大径であり、軸受有効径が大きい、したがって気体潤滑
であるにもかかわらず、十分なラジアル負荷容量が得ら
れている。

また磁気ディスク駆動装置にあっては、磁気ディスクＤ
が取付けられるハブ２８の外径面２８Ａと、ラジアル軸
受長のラジアル受面３８を構成するハブ２８の内径面と
の同軸度を高い精度で確保する必要がある。その点につ
いても、ハブ２８の内外面であるから容易に精度良く加
工することができ、回転数成分の振れを小さくすること
ができるとともに、傾きも小さく抑えることができる。

一方、スラスト軸受Ｓにあっては、ハブ２８の回転と同
時に、球面状のスラスト受面３３に形成されたスパイラ
ル状の動圧発生用の溝３２のポンピング作用で、スラス
ト軸受すきま３５内の潤滑剤３６の圧力が高くなり、ハ
ブ２８はシャフト２１に対し非接触を保って軸方向に浮
上し支持される。

この場合、スラスト軸受Ｓは潤滑油又はグリースを用い
た潤滑とされているため、コンパクトでも大きなアキシ
ャル負荷容量が得られると共にラジアル負荷容量も得ら
れている。

また、スラスト軸受Ｓは球面軸受としたため、調心性が
ある。その調心機能により、ラジアル軸受長のラジアル
受面３８に傾きが生じてもスラスト軸受Ｓの片あたりや
、スラスト軸受すきま３５の不均一による軸受性能の低
下という現象は防止される。

ハブ２８の回転で、スラスト軸受Ｓの潤滑剤３６からオ
イルミストが発生することは避けられない、しかしこの
実施例では、スラスト軸受Ｓは気体潤滑のラジアル軸受
長より内側にある。したがって、オイルミストはラジア
ル軸受すきま３７の気流に巻き込まれて捕捉され、軸受
装置の外部には飛散せず、磁気ディスクＤ及びハブ２８
外径面等は清浄に保たれる。

第２図は上記第１実施例におけるスラスト軸受Ｓの変形
例を示している。

この場合は、鋼球３１をシャフト２１に溶接。

接着等の固着手段で固着したものであり、固定部材２２
は鋼球３１を備えている。スラスト軸受面２５が動圧発
生用の溝３２を有する凸球面となり、これに対向するス
ラスト受面３３が回転部材３４の軸２９の端面に凹球面
として形成されている。

このスラスト軸受Ｓも上記同様の自動調心機能を有する
。

第３図には本発明の第２実施例を示す。

この実施例は、スラスト軸受Ｓの構成と駆動モータの取
付けが上記第１実施例と異なっている。

すなわちシャフト２１の上面中心部に凹部２４が形成さ
れ、その凹部２４の中心に一方の調心座５０となる凹球
面の凹面が形成されている。そして、この凹面５０に他
方の調心座５２である凸球面を有するスラスト軸受部材
５１としての半球体が、傾動可能に載置されている。そ
の半球体５１の平らな上面がスラスト軸受面２５とされ
、そこには例えば第４図に示すような、スパイラル状の
動圧発生用の溝５４が設けられている。

一方、ハブ２８の方には、回転軸心部に円柱状の軸５５
が固着され、この軸５５とハブ２８とが回転部材３４を
構成している。軸５５の自由端面ば上記のスラスト軸受
面２５とスラスト軸受すきま３５を介して対向する平面
からなるスラスト受面３３とされている。このスラスト
軸受Ｓも、凹面５０と凸球面５２とで調心機能を持たせ
たものである。

ロータ４０はハブ２８の下端面の取付けられている。ス
テータ４１は、基台２０の上面に、ロ一タ４０と平面対
向させて取付けられている。

その他の構成と作用、効果の点は上記第１実施例と同様
である。

第５図は上記第２実施例におけるスラスト軸受Ｓの変形
例である。

この変形例の場合は、半球体５１と凹面５０との代わり
に球体と円板との組み合わせを用いている。すなわち、
シャフト２１の凹部２４に設けた半球状凹部５９内に、
鋼球３１を溶接、接着等の固着手段で固着しており、固
定部材２２鋼球３１を備えている。その鋼球３１の上部
凸球面が一方の調心座６０になっている。これに対して
、スラスト軸受部材６１としての円板の下面に、他方の
調心座６２である円錐状凹面を設けるとともに、円板６
１の平らな上面にはスパイラル状の動圧発生用の溝５４
を形成してスラスト軸受面２５とされている。このスラ
スト軸受部材の円板６１は、他方の調心座の円錐状凹面
６２を介して、一方の調心座の凸球面６０に傾動可能に
載置され、スラスト軸受面２５はスラスト軸受すきま３
５を介してスラスト受面３３に対向し、スラスト軸受Ｓ
を形成している。この場合は、凸球面６０と円錐状凹面
６２とで調心機能が付与されている。

第６図には第３実施例を示す。

この実施例のスラスト軸受Ｓにあっては、シャフト２１
の上面２１Ａを中心部に向かって下がり勾配の円錐面ま
たは球面に形成して潤滑剤溜りを設けたものである。そ
して、その中心部が球状凹面のスラスト軸受面２５を構
成し、これに第１図に示すと同様のスパイラルグループ
ベアリングの鋼球３１の凸球面からなるスラスト受面３
３を対向させている。

この場合も、凹球面からなるスラスト軸受面２５と、凸
球面からなるスラスト受面３３とで調心機能が付与され
ている。

なお、上記各実施例において、ラジアル軸受長の動圧発
生用の溝３９の溝パターンは、くの字形へリングボーン
溝とした。しかしその他、への字形へリングボーン溝で
もよく、更にスパイラル溝でもよい。

又、上記動圧発生用の溝３９は、軸方向に間隔をおいて
２列に形成したが、１列でもよい。

又、ラジアル軸受用の動圧発生用の溝３９は、ラジアル
軸受面２３とラジアル受面３８とのどちらに設けてもよ
く、或いは双方に設けてもよい。

同様に、スラスト軸受用の動圧発生用の溝３２゜５４は
、スラスト軸受面２５とスラスト受面３３とのどちらに
設けてもよく、或いは双方に設けてもよい。

〔発明の効果〕 以上説明したよろに、本発明によれば、単位負荷容量は
小さいが環境汚染物を発生するおそれのない気体潤滑方
式の動圧発生用の溝を有するラジアル軸受を、直径の大
きな円筒状の固定部材の外径側に設けるとともに、単位
負荷容量が大きくコンパクトにできる潤滑剤潤滑方式の
動圧発生用の溝を有するスラスト軸受を、その固定部材
の中心部に設けた。しかもそのスラスト軸受は、スラス
ト軸受面とスラスト受面とを、凸球面と凹球面とで形成
して傾動可能に組み合わせるか、或いはまた、スラスト
軸受面とスラスト受面とを、凸球面の調心座と凹面の調
心座とを対向させて傾動可能に構成した。そのため、ラ
ジアル軸受、スラスト軸受の両者とも十分な負荷容量を
有し、低トルクであり、且つ自動調心性を備えて軸受面
の片当たりが防止でき、またスラスト軸受の潤滑剤の飛
散を気体潤滑のラジアル軸受部で捕捉してオイルミスト
による汚染等のトラブルも生じない動圧軸受装置を提供
することができる。

また、回転部材の外周面とラジアル受面との同軸度を良
好にできるので、回転部材の振れを小さくすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の縦断面図、第２図はその
変形例のスラスト軸受の縦断面図、第３図は第２実施例
の縦断面図、第４図はそのスラスト軸受面の平面図、第
５図は第３図に示すものの変形例のスラスト軸受の縦断
面図、第６図は第３実施例の縦断面図、第７図は従来の
動圧軸受装置の縦断面図である。 図中、２２は固定部材、２３はラジアル軸受面、２５は
スラスト軸受面、３２は動圧発生用の溝、３３はスラス
ト受面、３４は回転部材、３５はスラスト軸受すきま、
３６は潤滑剤、３７はラジアル軸受すきま、３８はラジ
アル受面、３９は動圧発生用の溝、５０．６０は一方の
調心座、５１゜６１はスラスト軸受部材、５２．６２は
他方の調心座。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定部材は外径面に設けた円筒状のアジアル軸受
   面とラジアル軸受面より半径方向内方に設けたスラスト
   軸受面とを有し、前記固定部材に嵌合する回転部材はラ
   ジアル軸受面にラジアル軸受すきまを介して対向するラ
   ジアル受面とスラスト軸受面にスラスト軸受すきまを介
   して対向するスラスト受面とを有し、前記スラスト軸受
   面とスラスト受面とのいずれか一方は凹球面であって他
   方が凸球面であり、前記ラジアル軸受面とラジアル受面
   との少なくとも一方に動圧発生用の溝を設け、前記スラ
   スト軸受面とスラスト受面との少なくとも一方に動圧発
   生用の溝を設け、前記ラジアル軸受すきまに気体が存在
   し、前記スラスト軸受すきまに潤滑剤が存在する動圧軸
   受装置。
2. （２）固定部材は外径面に設けた円筒状のラジアル軸受
   面とラジアル軸受面より半径方向内方に設けた一方の調
   心座とを有し、一方の調心座上に配設したスラスト軸受
   部材は上面に設けたスラスト軸受面と下面に設けた他方
   の調心座とを有し、前記一方の調心座と他方の調心座と
   のいずれか一方は凸球面であって他方は凹面であり、前
   記スラスト軸受部材は他方の調心座を介して一方の調心
   座に傾動可能に載置され、前記固定部材に嵌合する回転
   部材はラジアル軸受面にラジアル軸受すきまを介して対
   向するラジアル受面とスラスト軸受面にスラスト軸受す
   きまを介して対向するスラスト受面とを有し、前記ラジ
   アル軸受面とラジアル受面との少なくとも一方に動圧発
   生用の溝を設け、前記スラスト軸受面とスラスト受面と
   の少なくとも一方に動圧発生用の溝を設け、前記ラジア
   ル軸受すきまに気体が存在し、前記スラスト軸受すきま
   に潤滑剤が存在する動圧軸受装置。