JPH074428A - 軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軸受装置のスラスト軸受部における潤滑オイ
ルの飛散を防ぎ、必要な潤滑オイル量を確保し得るよう
にする。 【構成】 図はスラスト板１３の構造を示しており、ス
パイラル形状で微小深さのスラスト軸受溝１３１を形成
する点は従来と同じであるが、ここではこれに加えてス
ラスト軸受溝１３１の外側に隣接する円周状の溝１３２
を形成し、これを充分に深くすることによってオイルが
軸受外部に流失しないようにし、ここに必要充分な量の
オイルを確保できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、計算機の外部記憶デ
ィスク装置、またはＶＴＲヘッド等、高い回転精度が要
求される精密機器に使用して好適な軸受装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディスク装置やＶＴＲヘッド等の
スピンドル部分に使用される軸受装置として、回転精
度，信頼性の向上、または部品点数や組立工数を削減す
る目的から、例えば図１２のような動圧流体軸受が使用
されている。図１３はスラスト板上に形成されたスラス
ト軸受溝を示す平面図である。図１２に示すものは動圧
流体軸受をディスク装置に適用した例で、軸受装置１は
大きくは円筒孔を有する軸受部材（スリーブ）１１、こ
のスリーブ１１に挿通されてディスクを保持するための
ハブ１ａが装着された軸体１２、さらには円盤状の支持
板（スラスト板）１３などから構成される。

【０００３】軸体１２にはヘリングボーン形状で微小溝
深さのラジアル軸受溝１２１，１２２が形成され、スリ
ーブ１１の円筒孔内面との間にはオイル，グリース等の
適宜な潤滑流体（潤滑オイル）１４ａ，１４ｂで満たさ
れた微小隙間を形成している。また、スラスト板１３に
は図１３に示すように、スパイラル形状で微小深さのス
ラスト軸受溝１３１が形成され、軸体１２の端面とオイ
ル，グリース等の適宜な潤滑オイル１４ｃを介して当接
している。

【０００４】このような構成において、モータの電磁力
によりスリーブ１１に対して軸体１２が回転すると、ラ
ジアル軸受溝１２１，１２２は粘性ポンプ作用により、
潤滑オイル１４ａ，１４ｂをラジアル軸受溝１２１，１
２２のヘリングボーンパターン折り返し部分に向かって
押し込むように動作し、潤滑オイル１４ａ，１４ｂには
圧力が発生する。これにより、軸体１２はスリーブ１１
に対し非接触で回転支持され、ラジアル軸受として機能
する。

【０００５】同様に、スラスト軸受溝１３１も軸体１２
の回転により、潤滑オイル１４ｃがスラスト軸受溝１３
１の中心に押し込まれるように動作するため、潤滑オイ
ル１４ｃ内に圧力が発生し、軸体１２は上方力１６を受
けて浮上する。このとき、上方力１６に対抗するように
軸受外部の力、例えば電磁吸引力等により軸方向に下方
力１５を発生させれば、軸体１２は非接触でスラスト支
持される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような軸受装置には下記のような問題がある。この点に
つき、以下に説明する。図１４はかかる軸受装置１の組
立工程の一部を示すもので、スラスト板１３をスリーブ
１１に組み込む工程を示している。このとき、例えばマ
イクロディスペンサ等で潤滑オイル１４ｃをスラスト板
１３上に必要量だけ滴下させておき、この組み立て工程
で潤滑オイルの充填を行なう。

【０００７】ところが、軸受動作時、すなわち軸体１２
がスラスト板１３に対し、浮上すきまを形成するときに
必要とするオイル量を滴下しても、組み立て時に図１５
のように軸体１２がスラスト板１３に当接する状態で
は、オイルの一部は軸受外部に１４ｃ２のように押し出
される。押し出されたオイル１４ｃ２は、軸体１２が回
転を始めると、図１６のように遠心力により飛散するた
め軸受部に戻らず、その結果オイル量が不足する。

【０００８】この場合、軸受部に残留したオイル１４ｃ
１の気液境界面は軸受外周より内側に来るため、このス
ラスト軸受は理論的な軸受径φＤｔよりも小さいφＤｒ
の軸受として機能することになる。したがって、本来の
軸受性能が得られず、例えば軸受浮上量の不足、または
軸受剛性の不足などの問題が発生し、軸受の信頼性が損
なわれるという問題が生じる。したがって、この発明の
課題はオイルを飛散させることなく、必要な潤滑オイル
量を軸受部に供給し得るようにすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、第１の発明では、軸受面を持つ軸体と、この軸受面
と対向する支持面をもつ支持板とからなり、前記軸受面
または支持面には微小深さの軸受溝を形成し、かつ軸受
面が支持面に対して所定の流体を介し動圧力により非接
触で支持される軸受装置において、前記軸受溝に隣接す
る外周部分または内周部分に位置し、かつ軸受溝と連通
する円周状の溝を、前記軸受面または支持面に少なくと
も１つ設けたことを特徴としている。

【００１０】第２の発明では、軸受面を持つ軸体と、こ
の軸受面と対向する支持面をもつ支持板とからなり、前
記軸受面または支持面には微小深さの軸受溝を形成し、
かつ軸受面が支持面に対して所定の流体を介し動圧力に
より非接触で支持される軸受装置において、前記軸受溝
を横切るように位置する円周状の溝を、前記軸受面また
は支持面に少なくとも１つ設けたことを特徴としてい
る。なお、上記第１，第２の発明においては、前記円周
状の溝を、動圧支持力が発生する部分に向かって深さが
除々に浅くなるような断面形状を持つものとすることが
できる。

【００１１】

【作用】

（１）軸受溝に隣接する外周部分または隣接する内周部
分に位置し、かつ軸受溝と連通する円周状の溝を、軸受
面または支持面に少なくとも１つ設けるようにすること
により、軸受動作中に必要な潤滑オイル量を軸受部に供
給し、設計通りの動圧スラスト軸受性能を得られるよう
にする。 （２）軸受溝を横切るように位置する円周状の溝を、軸
受面または支持面に少なくとも１つ設けるようにするこ
とにより、オイルシールとして機能するためオイルの飛
散を防止し、軸受の信頼性を長期に渡って確保し得るよ
うにする。 （３）上記（１），（２）の円周状の溝を、動圧支持力
が発生する部分に向かって溝深さが徐々に浅くなるよう
な断面形状とすることにより、円周状の溝部にオイルを
残留させないようにし、軸受溝部分に潤滑オイルをスム
ースに供給できるようにして本来の軸受動作を可能とす
る。

【００１２】

【実施例】図１はこの発明の実施例を示す平面図であ
る。これは、スラスト板１３の構造を示すもので、スパ
イラル形状で微小深さのスラスト軸受溝１３１を形成す
る点は従来と同様であるが、この発明では、これに加え
てスラスト軸受溝１３１の外側に隣接する円周状の溝１
３２を形成して構成される。この円周状の溝１３２は、
例えば軸受溝１３１に比べて充分深く、従って充分な溝
容量を持つようにする。このため、組立工程などで、例
えば図２のように軸体１２とスラスト板１３とが当接し
ても、オイルが軸受外部に押し出されることなく、円周
状の溝１３２にスラスト軸受に必要なオイル量が確保さ
れることになる。

【００１３】一方、軸受動作時に軸体１２が浮上する場
合、図３のように円周状の溝１３２から充分な量のオイ
ル量が供給されるため、従来のようにオイル量が不足し
て実質的に軸受径が小さくなるといった不具合も生じな
い。また、スラスト軸受に必要なオイル量に対し、円周
状の溝１３２の溝容積に充分な余裕を持たせ、オイルを
必要量よりも多少多めに充填しておけば、充填量の厳密
なコントロールも必要なくなる、といったメリットも生
じる。

【００１４】なお、円周状の溝を上記ではスラスト板上
に設けるようにしたが、軸体の端面に上記と同様に形成
しても良い。また、図４に示すように溝内周部分，溝外
周部分の両側からオイルが押し込まれるスパイラルヘリ
ングボーン形状の溝の場合には、内外周両側から潤滑オ
イルが供給されるよう、図示のように軸受溝１３１の内
外周両側に円周状の溝１３２Ｂ，１３２Ａを形成するこ
とが必要である。

【００１５】図５はこの発明の他の実施例を示す平面図
である。これもスラスト板１３の構造を示すものである
が、ここでは円周状の溝１３２を軸受溝１３１を横切る
ように形成した点が特徴である。このとき、軸受溝１３
１は円周状の溝１３２によって内周の部分と外周の部分
に分割されるが、そのときの溝部断面を図６に示す。

【００１６】図６で軸受溝１３１の内周部分はＣ部に相
当し、動圧支持力を発生する軸受となる。円周状の溝１
３２はＢ部に相当し、上記第１実施例の場合と同じく潤
滑オイルの保持，供給の役割を果たす。一方、軸受溝１
３１の外周部分は同図ではＡ部に相当し、スラスト軸受
を構成する潤滑オイル１４ｃから分離して軸受外部に出
ようとするオイル１４ｃ３を、スパイラル溝の粘性ポン
プ作用により、円周状の溝１３２に押し戻すように作用
する。したがって、この外周部分はオイルシールとして
機能し、その結果、オイルの飛散を防止して長期に亘る
信頼性を確保することができる。

【００１７】図１および図５のスラスト板は、第３の実
施例をも含んでいる。すなわち、円周状の溝１３２の断
面形状は図７のように、軸受溝部分１３１、つまり動圧
支持力が発生する部分に向かって徐々に浅くなるテーパ
状になっている。これにより、軸体１２が浮上したと
き、毛管現象により円周状の溝１３２から軸受溝部分１
３１へ、潤滑オイル１４ｃがスムースに供給されること
になる。従って、円周状の溝部１３２にオイルが残留
し、軸受溝部分１３１への供給が滞って軸受動作に支障
を来す、等の問題を無くすことができる。

【００１８】以上では、図１２のような軸受装置につい
て説明したが、この発明は図８ないし図１１に示す如き
軸受装置についても適用することができる。以下、これ
らについて簡単に説明する。図８では、円筒溝を有する
スリーブ２１と、このスリーブ２１に挿通されディスク
を保持するためのハブ２ａが装着された軸体２２と、円
盤状のスラスト板２３とからなり、軸体２２にはそれぞ
れラジアル軸受溝２２１，２２２を形成するとともに、
スリーブ２１の円筒孔および軸体２２に段付き部分を形
成し、ラジアル軸受溝２２１，２２２の部分で、スリー
ブ２１の円筒孔径および軸体２２の径をそれぞれ異なら
せ、組み立て時に潤滑オイルの損失や混合を生じさせな
いようにしたものである。

【００１９】図９に示すものは、軸体３２の軸受部分の
少なくとも１つを、オイル３４ｂを押し込む方向が互い
に対向する１対の溝パターン３２２から構成し、この１
対の溝パターン３２２が形成された各部分の軸体径と、
これに対応するスリーブ３１の円筒孔径を、各溝パター
ン毎に互いに異ならせるとともに、１対の溝パターン部
分のオイル３４ｂを互いに連通させることにより、充分
な下方力を確保し得るようにして振動や衝撃による動作
不良を起こし難くし、信頼性を向上させたものである。

【００２０】図１０に示すものは、潤滑オイル４４が溝
パターン間で連通している例えば非対称ヘリカルボーン
溝パターン４２ａ，４２ｂを組み合わせることで、スラ
スト下方力を得るようにしたものである。つまり、溝パ
ターン４２ａは軸方向下向きに、一方４２ｂは軸方向上
向きに潤滑オイル４４を押し込むように動作し、潤滑オ
イル４４には圧力が発生する。このとき、図９の場合と
同様、溝パターン４２ａ，４２ｂの軸径に差があるため
スラスト下方力が発生し、充分な下方力を確保すること
が可能となる。

【００２１】図１１では、テーパ状に軸径が変化してい
るヘリングボーン軸受溝５２２により、スラスト下方力
を得るようにした点が特徴である。このテーパ状ヘリン
グボーン軸受溝５２２は、溝角度が互いに正負逆で連続
的に異なる２つのヘリカル溝パターンが組み合わさった
ものと言えるので、図９，図１０の場合と同様の作用お
よび効果がもたらされることになる。以上のように、こ
の発明はスラスト力を利用する軸受装置一般に適用する
ことができる、と言える。

【００２２】

【発明の効果】この発明によれば、以下のような効果を
期待することができる。 （１）軸受溝に隣接する外周部分または隣接する内周部
分に位置し、かつ軸受溝と連通する円周状の溝を、軸受
面または支持面に１個または複数個設けるようにすれ
ば、軸受動作中に必要な潤滑オイル量を軸受部に供給す
ることができ、設計通りの動圧スラスト軸受性能を得る
ことができる。 （２）軸受溝を横切るように位置する円周状の溝を、軸
受面または支持面に１個または複数個設けるようにすれ
ば、オイルシールとして機能するためオイルの飛散が防
止され、軸受の信頼性を長期に渡って確保することがで
きる。 （３）上記（１），（２）の円周状の溝を、動圧支持力
が発生する部分に向かって溝深さが徐々に浅くなるよう
な断面形状とすれば、円周状の溝部にオイルを残留させ
ることがなく、軸受溝部分に潤滑オイルをスムースに供
給できるため、本来の軸受動作が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す平面図である。

【図２】図１による軸受装置の組立工程を示す工程図で
ある。

【図３】図１による軸受装置の動作中の状態を説明する
断面図である。

【図４】図１の変形例を示す平面図である。

【図５】この発明の第２実施例を示す平面図である。

【図６】図５に示すスラスト板溝部を示す断面図であ
る。

【図７】この発明の第３実施例を説明するためのスラス
ト板溝部の断面図である。

【図８】軸受装置の他の例を示す断面図である。

【図９】軸受装置のさらに他の例を示す断面図である。

【図１０】軸受装置の別の例を示す断面図である。

【図１１】軸受装置のさらに別の例を示す断面図であ
る。

【図１２】軸受装置の従来例を示す断面図である。

【図１３】図１２で用いられるスラスト板を示す平面図
である。

【図１４】図１２に示す従来の軸受装置の組立工程を示
す工程図である（スラスト板組み込み前）。

【図１５】図１２に示す従来の軸受装置の組立工程を示
す工程図である（スラスト板組み込み後）。

【図１６】図１２に示す軸受装置の動作中の状態を説明
する断面図である。

【符号の説明】

１，２，３，４，５…軸受装置、１ａ，２ａ，３ａ…ハ
ブ、１１，２１，３１，４１，５１…軸受部材（スリー
ブ）、１２，２２，３２，４２，５２…軸体、１３，２
３，３３，４３，５３…スラスト板、１４ａ，１４ｂ，
１４ｃ，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，３４ａ，３４ｂ，３
５，４４，５４ａ，５４ｂ…潤滑オイル、１５…上方
力、１６…下方力、１２１，１２２，２２１，２２２，
３２１，３２２…ラジアル軸受溝、１３１，１３２Ａ，
１３２Ｂ…スラスト軸受溝。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸受面を持つ軸体と、この軸受面と対向
   する支持面をもつ支持板とからなり、前記軸受面または
   支持面には微小深さの軸受溝を形成し、かつ軸受面が支
   持面に対して所定の流体を介し動圧力により非接触で支
   持される軸受装置において、 前記軸受溝に隣接する外周部分または内周部分に位置
   し、かつ軸受溝と連通する円周状の溝を、前記軸受面ま
   たは支持面に少なくとも１つ設けたことを特徴とする軸
   受装置。
2. 【請求項２】 軸受面を持つ軸体と、この軸受面と対向
   する支持面をもつ支持板とからなり、前記軸受面または
   支持面には微小深さの軸受溝を形成し、かつ軸受面が支
   持面に対して所定の流体を介し動圧力により非接触で支
   持される軸受装置において、 前記軸受溝を横切るように位置する円周状の溝を、前記
   軸受面または支持面に少なくとも１つ設けたことを特徴
   とする軸受装置。
3. 【請求項３】 前記円周状の溝を、動圧支持力が発生す
   る部分に向かって深さが除々に浅くなるような断面形状
   を持つものとすることを特徴とする請求項１または２に
   記載の軸受装置。