JPH11117934A - 動圧溝付き軸受装置 - Google Patents

動圧溝付き軸受装置

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JPH11117934A
JPH11117934A JP28524497A JP28524497A JPH11117934A JP H11117934 A JPH11117934 A JP H11117934A JP 28524497 A JP28524497 A JP 28524497A JP 28524497 A JP28524497 A JP 28524497A JP H11117934 A JPH11117934 A JP H11117934A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bearing surface
radial bearing
shaft
radial
bearing
Prior art date
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Application number
JP28524497A
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English (en)
Inventor
Hiromitsu Asai
拡光 浅井
Yasuyuki Matsumoto
靖之 松本
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NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸の曲げ剛性の確保及び回転体の振れ回りを
抑えながら、低温時でも低トルクでしかも耐久性に優
れ、さらにコストの安い動圧溝付き軸受装置を提供する
事を目的とする。 【解決手段】 合成樹脂製の軸受部材の円筒状孔は、円
筒状のラジアル軸受面と前記ラジアル軸受面に続くスラ
スト軸受面とを有し、前記ラジアル軸受面は2〜5mmの
内径を有すると共に動圧発生用の溝を有し、前記軸受部
材と前記軸受部材に嵌合する軸との間には40℃で粘度
が100cSt 以下のフッ素油が存在し、前記軸にディス
クが取り付けられ、前記ラジアル軸受面と前記軸との間
のラジアル軸受隙間は前記軸が前記ラジアル軸受面に接
触した時には、前記ラジアル軸受面の軸心に対するディ
スクの軸心の変位量が100μm以下となるように設定
されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は情報機器、音響機
器、映像機器等、特に光ディスク装置や磁気ディスク装
置に最適なスピンドルモータ用動圧溝付き軸受装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、スピンドルモータ用動圧溝付き装
置はデータの高速転送の要求から、ますますモータの高
速回転化の傾向にある。このため、スピンドルモータの
支持軸受には高速回転に伴う回転体の不釣り合いによる
遠心力の影響がますます大きくなっている。
【0003】従来のスピンドルモータ用軸受装置の構成
が図2に断面図で示されている。この従来例では、金属
製スリーブ21の内径面の一端に鋼球23が圧入され、
軸16と鋼球23とが点接触するスラストすべり軸受と
なっている。スリーブ21のラジアル軸受面6の内径は
1.5mmであり、ラジアル軸受面6には動圧発生用の溝
(不図示)が設けられてラジアル動圧軸受となってい
る。なお、軸16にディスク取り付け部材13aを取り
付け、ロータ14及びステータ9で駆動する。
【0004】軸16と軸受部材4(スリーブ21及び鋼
球23から成る)との間には、ラジアル動圧軸受の起動
・停止時の接触とスラストすべり軸受の接触に対して境
界潤滑性の良い合成油が検討されてきた。特に、上述の
ラジアル動圧軸受の負荷容量は使用する潤滑剤の粘度に
比例するので、どのような粘度の潤滑剤を採用するかは
重要である。
【0005】しかるに、合成油は温度変化に対する粘度
変化が大きいため、高温時において必要な負荷容量を満
足する油は低温時の粘度増加が大きく軸受のトルク(起
動トルク、動トルク)が大きくなる。逆に低温時に最適
な軸受のトルクが得られるような粘度の合成油を選べ
ば、高温時に大きく粘度が低下して負荷容量が不足する
というものであった。
【0006】そこで、温度粘度特性の良いフッ素油も検
討されてきたが、フッ素油でも0〜60℃で4〜5倍程
度の粘性変化があるため、軸受トルクを下げる目的でラ
ジアル軸受面の内径を小さくし、負荷容量を確保するた
めにフッ素油の粘度を上げてラジアル軸受隙間を狭くし
ていた。
【0007】しかし、最近、CD−ROM(コンパクト
ディスクリードオンリーメモリー)、DVD(ディジタ
ルビテオディスク)等の駆動装置の高速化が進み、軸1
6の曲げ剛性不足、軸受の負荷容量不足によりディスク
取り付け部材13aの軸16への装着時の不釣り合いに
よる回転体の遠心力が大きくなる、という問題が発生し
てきている。
【0008】ディスク装着時の回転体の不釣り合いは、
ディスクの装着穴寸法のばらつきによるチャックずれ、
ディスクの装着穴とディスク取り付け部材13aの外径
面との同軸度のずれなどにより発生し、規格では最大1
gf・cm と大きい。例えば、6,000rpm で回転した時
の遠心力は約400gfとなり、これにディスク位置のモ
ーメントを加えると600〜800gfと非常に大きな力
となり、低トルクで負荷容量を確保するのは困難になっ
てきている。
【0009】さらに、スリーブ21として金属製スリー
ブ(動圧軸受)を用いた場合、耐摩耗性が悪いため、起
動・停止時の接触及び負荷容量不足による接触が発生し
て摩耗するという問題が発生してきている。また、軸受
には装置の省電力化の要求から低温時の低トルク化も求
められている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、軸
の曲げ剛性の確保及び回転体(軸)の振れ回りを抑えな
がら、低温時でも低トルクで機能しかつ高温時の負荷容
量を確保し、しかも耐久性に優れ、さらにコストの安い
動圧溝付き軸受装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のスピンドルモーター用軸受装置は、合成樹
脂製の軸受部材の円筒状孔は、円筒状のラジアル軸受面
と前記ラジアル軸受面に続くスラスト軸受面とを有し、
前記ラジアル軸受面は2〜5mmの内径を有すると共に動
圧発生用の溝を有し、前記軸受部材と前記軸受部材に嵌
合する軸との間には40℃で粘度が100cSt 以下のフ
ッ素油が存在し、前記軸にディスクが取り付けられ、前
記ラジアル軸受面と前記軸との間のラジアル軸受隙間は
前記軸が前記ラジアル軸受面に接触した時には、前記ラ
ジアル軸受面の軸心に対するディスクの軸心の変位量が
100μm以下となるように設定されていることを特徴
とする動圧溝付き軸受装置を提供するものである。
【0012】ラジアル軸受面の内径を2〜5mmと大きく
することにより、軸の曲げ剛性が向上する。この場合、
ラジアル軸受面の内径が5mmより大きくなると動トルク
が大きくなりすぎる。
【0013】更に、本発明では耐摩耗性に優れた合成樹
脂を使用し、射出成形により製造したラジアル動圧溝付
き軸受とスラスト軸受とが一体の合成樹脂製軸受部材で
あり、部品点数が少なく、加工が容易で低コストであ
る。さらに、耐摩耗性に優れた樹脂を使用した合成樹脂
製軸受部材とすることより、ほとんど摩耗せず耐久性に
優れている。
【0014】温度粘度特性のよい低粘度のフッ素油を用
いることにより、低温時におけるトルクの増大を抑え、
高温時の負荷容量を確保することができる。潤滑剤の動
粘度としては低トルク化のために40℃で100cSt 以
下が好ましいが、さらに、低温時の低トルク化を図りた
い場合は40℃で50cSt 以下がより望ましい。
【0015】また、軸が樹脂製軸受部材のラジアル軸受
面に接触した時、軸に取り付けたディスクの軸心はラジ
アル軸受面の軸心に対する変位量が100μm以下にな
るようにラジアル軸受隙間を設定したことにより、スピ
ンドルモータとしてのディスクの振れ回り量は±100
μm以下となる。このように、上記低粘度のフッ素油を
用い、動圧軸受の作用とすべり軸受の作用とを持たせる
ことにより、低トルクで高性能の軸受装置を提供する事
が可能になる。
【0016】なお、ディスクに求められる振れ回り量の
精度は使用機器により異なる。また、スピンドルモータ
の組立精度(基台とラジアル軸受面の直角度、軸とディ
スク取り付け部材との直角度)によっても変わり、組立
精度で悪くなった分は振れ回り量で補わなければならな
い。また、組立精度の要求を厳しくすると部品の加工精
度も厳しくなり加工コストも高くなり、組立コストも上
がるため、組立精度を考慮に入れるとディスクの軸心の
ラジアル軸受面の軸心に対する変位量は、CD−ROM
で50μm以下(振れ回り量で±50μm以下)、DV
Dで30μm以下(振れ回り量で±30μm以下)がよ
り好ましい。
【0017】この軸受装置は、通常は動圧溝付きラジア
ル軸受として働き、過大な不釣り合いが生じ負荷容量不
足になった時ラジアルすべり軸受として働く。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1を参照して説明
する。図1は動圧溝付き軸受装置の断面図を示す。
【0019】本実施例のモータ1では、合成樹脂製軸受
部材4の円筒状孔2は動圧発生用の溝5を有する内径2
〜5mmの円筒状のラジアル軸受面6と、ラジアル軸受面
6に続くスラスト軸受面7とを有する。このようにラジ
アル軸受面6を有する円筒部17とスラスト軸受面7を
有する底面部18が射出成形により一体形成されてお
り、組立コストが節減できる。また、ラジアル軸受面6
上に動圧発生用の溝5も成形時に設けており、さらにコ
ストが節減される。スラスト軸受面7は、この実施例で
は凸球面として軸16の平面状の端面と点接触してすべ
り軸受を構成しているが成形時にスラスト軸受面7にも
動圧発生用の溝を設けてもよい。軸16の材質として一
般的に使用されている熱処理されたSUS440Cのス
テンレス鋼を用いているが、ラジアル軸受面6の直径が
2〜5mmの条件を満足すれば、軸の材質は特に限定され
るものでない。
【0020】軸受部材4の外周面が、軸受部材4より剛
性の大きい金属製の環状部材3に固定されている。軸受
部材4の円筒状孔2には軸16が回転自在に挿入されて
いる。なお、環状部材3は軸受部材4に嵌合する環状部
3bと環状部に接続する基台部3aとを有する。また、
環状部材3の環状部3bの外周面にはステータ9が固定
され、環状部材3の基台部3aは基板10にねじ11に
より固定されている。
【0021】ステータ9はコイル12を有しており、ス
テータ9の半径方向外側には、ステータ9に対向するよ
うにロータ14が配置されてモータの駆動機構を構成し
ている。ロータ14は、ヨーク13を介在して軸16に
固定されている。ここでヨーク13はディスクを装着す
るためのディスク取り付け部材13a及びロータを取り
付ける為のロータ取り付け部材13bから構成されてい
る。軸16の上端部にはディスク取り付け部材13aと
ロータ取り付け部材13bから成るヨーク13が固定さ
れている。ロータ14は、ロータ取り付け部材13bに
取り付けられ、環状部材3に固定されたステータ9と対
向している。
【0022】また、軸受部材4の外周部に設けたフラン
ジ20の軸方向位置はスラスト軸受面7側、即ち動圧発
生用の溝5と軸方向位置が異なるように設けられてい
る。これは、図2に示された従来例のように、軸受部材
4の軸方向中間にフランジ20を設けると樹脂の配向性
の影響や円筒部の肉厚変動などでラジアル軸受面6の成
形精度が悪くなるためである。
【0023】なお、軸受部材4は合成樹脂の一体化によ
り、曲げ剛性が不足気味となっても、本実施例では軸受
部材4の円筒部17に軸受部材4に嵌合する環状部3b
と、環状部3bに接続する基台部3aとを有する環状部
材3(アルミダイカスト、亜鉛ダイカスト等からなる)
を嵌合して固定して補強している。さらに、軸受部材4
と環状部材3との間に隙間を設け、この隙間に接着剤を
充填して接着したり、充填剤で隙間を埋めると、曲げ剛
性を強める為に効果的である。このように、軸受部材4
よりも剛性の大きい環状部材3によって円筒部17を補
強することにより、ラジアル軸受面の内径を2〜5mmと
したこととあいまって回転体に大きな不釣り合いがあり
回転に伴う大きな遠心力が作用しても軸受部材4が曲げ
変位する事はない。
【0024】ラジアル軸受面6と軸16との間のラジア
ル軸受隙間は、軸16がラジアル軸受面6に接触した時
軸16にディスク取り付け部材13aを介して取付けた
ディスク(不図示)の軸心の軸受部材4の軸心に対する
変位量が100μm以下になる軸受隙間としているた
め、スピンドルモータとしての回転体の振れ回り量とし
て±100μm以下となる。これにより、ディスク取り
付け部材13aのディスク取り付け位置15へのディス
ク装着時の過大な不釣り合いにより動圧軸受としての負
荷容量が不足して、軸がラジアル軸受面に接触して回転
(ラジアルすべり軸受となる)しても、回転体の振れ回
り量は±100μm以内であり振れ性能は確保できる。
回転体の振れ回り量の規格は使用機器やスピンドルモー
タの組立精度により異なるため、適正なラジアル軸受隙
間を決定すれば良い。
【0025】なお、ラジアル軸受面6の内径を3mm、ラ
ジアル軸受面6の内径と軸16の外径との差を20μ
m、スラスト軸受面7からディスクへの軸方向長さを1
2mm、スラスト軸受面7からラジアル軸受面6の上端へ
の軸方向長さを10mmとすると、ラジアル軸受面6の軸
心に対するディスクの軸心の変位量は24μm以下であ
る。
【0026】しかし、軸受性能を確保した状態でラジア
ル軸受面6の軸心に対するディスクの軸心の変位量を、
この出願の発明の範囲内にするためには、ラジアル軸受
面6の内径と軸16のラジアル軸受面6への対向部分の
外径との差は10〜30μmが好ましく、またスラスト
軸受面7からディスクへの軸方向長さはスラスト軸受面
7からラジアル軸受面6の上端への軸方向長さの2倍以
下が好ましい。
【0027】さらに、動粘度として40℃で100cSt
以下の低粘度のフッ素油を軸16と軸受面との間の隙間
に潤滑剤として用いることにより、低トルクで高性能と
する事が可能になる。
【0028】なお、軸16と軸受部材4との間に存在す
るフッ素油は、末端にカルボン酸を有するパーフルオロ
ポリエーテルを0.1〜10重量%混合したフッ素油で
あると、境界潤滑性や潤滑剤のもれ性が改善されるので
好ましい。0.1%より少ないと、境界潤滑性や潤滑剤
のもれ性が劣り、また、10%より多いとフッ素油の温
度粘度特性が悪くなる。
【0029】このように、通常はラジアル動圧溝付き軸
受として働き、過大な不釣り合いが生じ負荷容量不足に
なった時にラジアルすべり軸受として働くため、軸16
とラジアル軸受面6が接触することは少ない。しかも、
合成樹脂材料としては、炭素繊維を含むPPS(ポリフ
ェニレンサルファイド樹脂)が強度もあり、耐摩耗性に
優れるので好ましいが、PPSに限られず他の合成樹脂
材料を使用しても良い。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、曲げ剛性を確保しつつ
回転体の振れ回り量を抑えながら、低温時における軸受
の低トルク化及び高温時の高負荷容量化を可能にするこ
とができる。さらに、軸受部材が摩耗し難いのでその耐
久性に優れる。
【0031】さらに、ラジアル軸受面とスラスト軸受面
とが射出成形により一体成形された合成樹脂製軸受部材
であるため、部品点数が少なく、加工が容易で低コスト
にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の動圧溝付き軸受装置を備えた
モータの断面図である。
【図2】従来のスピンドルモータ用軸受装置の断面図で
ある。
【符号の説明】
1 モータ 2 円筒状孔 3 環状部材 4 軸受部材 5 動圧発生用の溝 6 ラジアル軸受面 7 スラスト軸受面 9 ステータ 14 ロータ 16 軸

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 合成樹脂製の軸受部材の円筒状孔は、円
    筒状のラジアル軸受面と前記ラジアル軸受面に続くスラ
    スト軸受面とを有し、前記ラジアル軸受面は2〜5mmの
    内径を有すると共に動圧発生用の溝を有し、前記軸受部
    材と前記軸受部材に嵌合する軸との間には40℃で粘度
    が100cSt 以下のフッ素油が存在し、前記軸にディス
    クが取り付けられ、前記ラジアル軸受面と前記軸との間
    のラジアル軸受隙間は前記軸が前記ラジアル軸受面に接
    触した時には、前記ラジアル軸受面の軸心に対するディ
    スクの軸心の変位量が100μm以下となるように設定
    されていることを特徴とする動圧溝付き軸受装置。
JP28524497A 1997-10-17 1997-10-17 動圧溝付き軸受装置 Pending JPH11117934A (ja)

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JP28524497A JPH11117934A (ja) 1997-10-17 1997-10-17 動圧溝付き軸受装置

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JP28524497A JPH11117934A (ja) 1997-10-17 1997-10-17 動圧溝付き軸受装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006200582A (ja) * 2005-01-18 2006-08-03 Ntn Corp 動圧軸受装置
US7456535B2 (en) 2003-02-26 2008-11-25 Minebea Co., Ltd. Thrust member attached to outer surface of motor body, and motor including same
US8164850B2 (en) 2007-07-30 2012-04-24 Nidec Corporation Fluid dynamic bearing device, spindle motor, and disk drive apparatus including nickel coated bearing housing

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006200582A (ja) * 2005-01-18 2006-08-03 Ntn Corp 動圧軸受装置
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