| 【発明の名称】 |
流体軸受装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】斎藤 浩昭
【氏名】浜田 力
【氏名】淺田 隆文
|
| 【要約】 |
【課題】潤滑剤が高速回転でもスラスト軸受とラジアル軸受の間で分離され下方へ垂れ下がったり、外部へ流出しない、あるいはスラスト軸受の潤滑剤がラジアル軸受へ流出しない流体軸受構造を得る。
【解決手段】内側スラスト動圧溝５と外側スラスト動圧溝６の中間においてフランジ４外周には周溝凹部４Ａが、またフランジ４外周に対向するスリーブ１０内周面には径大部１０Ｃが設けられ、径大部１０Ｃの、フランジ４外周の周溝凹部４Ａに対応する位置のスリーブ１０内周には径小部１０Ｄを有することにより潤滑剤が下方へ垂れ下がることを阻止し、潤滑剤の流出、移動を止め、それらに起因するスラスト浮上量の低下を防止することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 少なくとも一端がベース部材に固定された固定軸と、前記固定軸の固定端部近傍に固定されたフランジ部材と、前記固定軸に回転自在に挿入されたスリーブを有し、前記スリーブに連設されるハブまたは、前記スリーブの一方の端部近傍に固定され、前記フランジ部材に対向かつ近接するスラスト板を有し、前記固定軸の外周面またはスリーブ内周面の少なくともいずれか一方にラジアル動圧溝を有し、前記スラスト板または前記フランジ部材または前記スリーブの軸方向に互いに対向する面の少なくともいずれかにはスラスト動圧溝を有し、これら前記ラジアル動圧溝およびスラスト動圧溝の溝部には潤滑剤が保持され、前記ベース部材にはモータステータが、また前記ハブにはモータロータを有し、前記フランジ部材において、その外周面に周溝凹部が、また、その周溝凹部に対向する前記スリーブ内周面には径大部が設けられ、前記径大部の、前記フランジ外周の周溝凹部に対応する位置の内周面には径小部を有する流体軸受装置。
【請求項２】 スリーブ内周面の径小部には、周溝を有し、この周溝に撥油剤を塗布した請求項１記載の流体軸受装置。
【請求項３】 少なくとも一端がベース部材に固定された固定軸と、前記固定軸の他端部近傍に固定されたフランジ部材と、前記固定軸に回転自在に挿入されたスリーブを有し、前記スリーブに連設されるハブまたは、前記スリーブの一方の端部近傍に固定され、前記フランジ部材に対向かつ近接するスラスト板を有し、前記固定軸の外周面またはスリーブ内周面の少なくともいずれか一方にラジアル動圧溝を有し、前記スラスト板または前記フランジ部材または前記スリーブの軸方向に互いに対向する面の少なくともいずれかにはスラスト動圧溝を有し、これら前記ラジアル動圧溝およびスラスト動圧溝の溝部には潤滑剤が保持され、前記ベース部材にはモータステータが、また前記ハブにはモータロータを有し、前記フランジ部材において、その外周面に周溝凹部が、また、その周溝凹部に対向する前記スリーブ内周面には径大部が設けられ、前記径大部の、前記フランジ外周の周溝凹部に対応する位置の内周面には径小部を有する流体軸受装置。
【請求項４】 スリーブ内周面の径小部には、周溝を有し、この周溝に撥油剤を塗布した請求項３記載の流体軸受装置。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】近年、ディスク等を用いた記録装置はそのメモリ−容量が増大し、またデ−タの転送速度が高速化しているため、この種の記録装置に用いられるディスク回転装置は高速、高精度回転が必要となり、その回転主軸部には流体軸受装置が用いられている。本発明は、磁気ディスクを回転させながら信号の記録再生を行なうディスク記録装置や、高速回転するビデオテ−プレコ−ダ用回転ヘッド装置等に用いられる動圧型の流体軸受装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】以下、図７を参照しながら、従来の流体軸受装置の一例について説明する。図７において、ベ−ス部材４１には軸４２がその一端において固定され、この軸４２にスリ−ブ４４Ａが回転自在に填め合わされている。軸４２の端面にはフランジ４３が圧入されて固定され、フランジ４３に対向してスラスト板４５がスリ−ブ４４Ａに固定されている。軸４２の外周面または、スリ−ブ４４Ａの内周面のいずれか一方には、通常は２組の魚骨状の動圧溝４４Ｂ、４４Ｃが設けられ、スリ−ブ４４Ａのフランジ４３に対向する面と、フランジ４３と、スラスト板４５の少なくともいずれかには、螺旋状のまたは魚骨状の動圧溝４３Ａ，４３Ｂが設けられ、それぞれの溝部、４４Ｂ，４４Ｃ，４３Ａ，４３Ｂと、オイルまたは空気の溜り部である４４Ｅには潤滑剤４６が注油されて充満している。スリ−ブ４４Ａにはハブ４４が一体的に構成され、ハブ４４にはロ−タ磁石４８が、またベ−ス部材４１にはモ−タステ−タ４９が取り付けられている。
【０００３】以上のように構成された従来の流体軸受装置について、図７を用いてその動作について説明する。図７において、モ−タステ−タ４９に通電がされ、回転磁界が発生すると、ロ−タ磁石４８は、ハブ４４、スリ−ブ４４Ａ、スラスト板４５と共に回転体５０として一体的に回転を始める。この時魚骨状の動圧溝４４Ｂ、４４Ｃは潤滑剤４６を掻き集めポンピング作用により圧力を発生せしめ、また魚骨状の動圧溝４３Ａ、４３Ｂもそれぞれ潤滑剤４６を掻き集めこれらの発生圧力により回転体５０は軸４２及びフランジ４３に対し完全非接触状態となり回転する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のような構成では、次の様な問題点がある。図８に示すように、高速回転では動圧溝４３Ａにおいて潤滑剤４６の一部４６Ａ，４６Ｂが下方へ垂れ下がり、気液境界面４６Ｃも下へ移動する事があった。また、動圧溝４３Ｂでは潤滑剤４６が溢れ出て気液境界面４６Ｄも下へ移動し４６E，４６Fに示すように余剰油が軸受外へ飛散し、装置を汚すことがあった。
【０００５】また、上記構成のモータを倒立設置した場合、あるいは倒立設置したかのような軸上側にフランジ、スラスト板をもつモータ構成の場合は図９に示すように高速回転において動圧溝６３Ａにおいて潤滑剤６６の一部６６Ａ，６６Ｂが下方へ垂れ下がり、気液境界面６６Ｃも下へ移動する事があった。また、動圧溝６３Ｂにおいて潤滑剤６６の一部６６Ｅ，６６Ｆが下方へ垂れ下がり気液境界面６６Ｄも下へ移動する事があった。それらの現象が加速すると、軸受浮上量が低下しさらには油切れをおこし動圧溝６３Ａを損傷する場合があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するために本発明の流体軸受装置は、少なくとも一端がケースに固定された固定軸と、固定軸の固定端部近傍又は他端部近傍に固定されたフランジ部材と、固定軸に回転自在に挿入されたスリーブを有し、スリーブに連設されるハブまたはスリーブの一方の端部近傍に固定されフランジ部材に対向かつ近接するスラスト板を有し、固定軸の外周面またはスリーブ内周面の少なくともいずれか一方にラジアル動圧溝を有し、スラスト板またはフランジ部材またはスリーブの軸方向に互いに対向する面の少なくともいずれかにはスラスト動圧溝を有し、これらラジアル動圧溝およびスラスト動圧溝の溝部には潤滑剤が保持され、フランジ部において、その外周面に周溝凹部が、また、その周溝凹部に対向するスリーブ内周面には径大部が設けられ、径大部の、フランジ外周の周溝凹部に対応する位置の内周面には径小部を設けたものである。
【０００７】これにより、潤滑剤の流出が無い流体軸受の構成を得ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態における流体軸受装置について、図１〜図６を参照しながら説明する。
【０００９】図１は本発明の第１の実施形態における流体軸受装置の断面図を示している。図１において、軸２は、その一端がベース部材１に固定され、この軸２の固定側近傍にフランジ４と、このフランジ４を貫通してその延長上に下軸部２Ａを有し、この軸２の外周には軸受穴１０Ｆを有するスリーブ１０が回転自在に填め合わされ、また、フランジ４はスリーブ１０の段部１０Ａに収納されている。またフランジ４の下側の面と下軸部２Ａの外周面に対向するスラスト板７がスリーブ１０の凹部１０Ｂに固定されている。軸２の外周面またはスリーブ１０の内周面のいずれか一方には通常は２組の、例えば魚骨状のラジアル動圧溝３Ａ，３Ｂが設けられ、スリーブ１０の段部１０Ａの端面とフランジ４の対向面のいずれか一方には魚骨状の内側スラスト動圧溝５が設けられ、またフランジ４と、スラスト板７相互の対向面のいずれか一方には必要に応じて外側スラスト動圧溝６が設けられ、ラジアル動圧溝３Ａ，３Ｂ、及び外側スラスト動圧溝６，内側スラスト動圧溝５には潤滑剤１１が注油されている。スリーブ１０に固定されたハブ９にはモータロータ１３が、またベース部材１にはモータステータ１２が固定されている。図２においてラジアル動圧溝３Ｂ、内側スラスト動圧溝５の間において、軸２には空気溜まり、または油溜まりとなる周溝凹部２Ｂが設けられている。また、フランジ４において、その外周面に周溝凹部４Ａが、また、それに対向するスリーブ段部１０Ａの内周面の径大部１０Ｃには径小部１０Ｄが設けられている。
【００１０】以上のように構成された本発明の第１の実施形態の流体軸受装置について、図１〜図２を用いてその動作について説明する。図１において、モ−タステ−タ１２に通電がされ、回転磁界が発生すると、モータロ−タ１３は、ハブ９，スリーブ１０，スラスト板７と共に回転を始める。この時ラジアル動圧溝３Ａ、３Ｂは潤滑剤１１を掻き集めポンピング作用により圧力を発生しせしめ、また外側スラスト動圧溝６と内側スラスト動圧溝５もそれぞれ潤滑剤１１を掻き集めこれらの発生圧力によりモータロータ１３，ハブ９，スリーブ１０，スラスト板７からなる、回転体１６は軸２，フランジ４に対して完全非接触状態となり回転する。図２に従い、本実施形態における流体軸受装置のさらに詳細な動作について説明する。図２は本発明の流体軸受装置が充分な時間安定回転後の状態を示している。内側スラスト動圧溝５の潤滑剤１１は径大部１０Ｃから下がろうとする時は、径小部１０Ｄに遮られて堰き止められる。また、フランジ４外周から下がろうとする潤滑剤１１はフランジ４の周溝凹部４Ａに遮られて堰き止められる。そのため潤滑剤１１は、安定に保持される。
【００１１】次に、図３にもとづき本発明の第２の実施形態について述べる。図３は本発明の第２の実施形態における流体軸受装置の要部断面図である。軸２に軸受穴１０Ｆを有するスリーブ１０を回転自在に填め合わせている。第１実施形態と同様スリーブ１０には２組のラジアル動圧溝３Ａ，３Ｂが設けられ、また、フランジ４において、その外周面に周溝４Ａが、また、それに対向するスリーブ段部１０Ａの内周面の径大部１０Ｃには径小部１０Ｄが設けられている。径小部１０Ｄには撥油剤８が略輪状に塗布されており、径小部１０Ｄには撥油剤８をハケ等を用いて塗布しやすくするための周溝１０Ｅが必要に応じて加工されている。
【００１２】以上の本発明の第２の実施形態の流体軸受装置について、図３を用いてその動作を説明する。図示しないモータロータの回転と共にスリーブ１０は回転し、２組のラジアル動圧溝３Ａ，３Ｂは潤滑剤１１をかき集めてポンピング圧力を発生し、軸受は浮上して非接触回転する。この時、内側スラスト動圧溝６の潤滑剤１１は径大部１０Ｃから下がろうとする時は、径小部１０Ｄと撥油剤８に遮られて垂れ下がらない。このようにして潤滑剤１１は内側スラスト動圧溝５と外側スラスト動圧溝６の間で分離され、しかも垂れ下がったり流出する心配がない。
【００１３】図４は本発明の第３の実施形態における流体軸受装置の断面図を示している。図４において、軸２２は、その一端がベース部材２１に固定され、この軸２２の固定側他端部近傍にフランジ２４と、このフランジ２４を貫通してその延長上に上軸部２２Ａを有し、この軸２２の外周には軸受穴３０Ｆを有するスリーブ３０が回転自在に填め合わされ、また、フランジ２４はスリーブ３０の段部３０Ａに収納されている。またフランジ２４の下側の面と上軸部２２Ａの外周面に対向するスラスト板２７がスリーブ３０の凹部３０Ｂに固定されている。軸２２の外周面またはスリーブ３０の内周面のいずれか一方には通常は２組の、例えば魚骨状のラジアル動圧溝２３Ａ，２３Ｂが設けられ、スリーブ３０の段部３０Ａの端面とフランジ２４の対向面のいずれか一方には魚骨状の内側スラスト動圧溝２６が設けられ、またフランジ２４と、スラスト板２７相互の対向面のいずれか一方には必要に応じて外側スラスト動圧溝２５が設けられ、ラジアル動圧溝２３Ａ，２３Ｂ、及び外側スラスト動圧溝２５，内側スラスト動圧溝２６には潤滑剤３１が注油されている。スリーブ３０に固定されたハブ２９にはモータロータ３３が、またベース部材２１にはモータステータ３２が固定されている。図５においてラジアル動圧溝２３Ａ、内側スラスト動圧溝２６の間において、軸２２には空気溜まり、または油溜まりとなる周溝凹部２２Ｂが設けられている。また、フランジ２４において、その外周面に周溝凹部２４Ａが、また、それに対向するスリーブ段部３０Ａの内周面の径大部３０Ｃには径小部３０Ｄが設けられている。
【００１４】以上のように構成された本発明の第３の実施形態の流体軸受装置について、図４〜図５を用いてその動作について説明する。図４において、モ−タステ−タ３２に通電がされ、回転磁界が発生すると、モータロ−タ３３は、ハブ２９，スリーブ３０，スラスト板２７と共に回転を始める。この時ラジアル動圧溝２３Ａ、２３Ｂは潤滑剤３１を掻き集めポンピング作用により圧力を発生しせしめ、また外側スラスト動圧溝２５と内側スラスト動圧溝２６もそれぞれ潤滑剤３１を掻き集めこれらの発生圧力によりモータロータ３３，ハブ２９，スリーブ３０，スラスト板２７からなる、回転体３６は軸２２，フランジ２４に対して完全非接触状態となり回転する。図５に従い、本実施形態における流体軸受装置のさらに詳細な動作について説明する。図５は本発明の流体軸受装置が充分な時間安定回転後の状態を示している。外側スラスト動圧溝２５の潤滑剤３１は、径大部３０Ｃから下がろうとする時は、径小部３０Ｄに遮られて堰き止められる。また、フランジ２４外周から下がろうとする潤滑剤３１は、フランジ２４の周溝２４Ａに遮られて堰き止められる。そのため潤滑剤３１は、安定に保持される。
【００１５】次に、図６にもとづき本発明の第４の実施形態について述べる。図６は本発明の第４の実施形態における流体軸受装置の要部断面図である。軸２２に軸受穴３０Ｆを有するスリーブ３０を回転自在に填め合わせている。スリーブ３０には２組のラジアル動圧溝２３Ａ，２３Ｂが設けられ、スリーブ段部３０Ａ内周には径大部３０Ｃと径小部３０Ｄが設けられている。径小部３０Ｄには撥油剤２８が略輪状に塗布されており、径小部３０Ｄには撥油剤２８をハケ等で塗布しやすくするための周溝３０Ｅが必要に応じて加工されている。
【００１６】以上、本発明第４の実施形態の流体軸受装置について、図６を用いてその動作を説明する。図示しないモータロータの回転と共にスリーブ３０は回転し、２組のラジアル動圧溝２３Ａ，２３Ｂは潤滑剤３１をかき集めてポンピング圧力を発生し、軸受は浮上して非接触回転する。この時、外側スラスト動圧溝２５に保持された潤滑剤３１は、下に垂れ下がろうとする時、径小部３０Ｄと撥油剤２８に堰き止められて垂れ下がらない。このようにして潤滑剤３１は外側スラスト軸受２５と内側スラスト軸受２６の間で分離され、しかも垂れ下がったり流出する心配がない。
【００１７】以上のように本発明の各実施形態によれば、高速回転においても外側スラスト軸受と内側スラスト軸受の間で、潤滑剤３１が分離でき、外側スラスト軸受側から内側スラスト軸受側へあるいは内側スラスト軸受側から外側スラスト軸受側へ垂れ下がる事がないため、高い信頼性を有する流体軸受装置の構成が得られる。
【００１８】
【発明の効果】以上のように本発明の流体軸受装置は、内側スラスト軸受と外側スラスト軸受の動圧発生溝の中間においてフランジ外周には周溝凹部が、またフランジ外周に対向するスリーブ内周には径大部が設けられ、前記径大部の、前記フランジ外周の周溝凹部に対応する位置の内周面には径小部を有し、この径小部が潤滑剤が下方へ垂れ下がることを阻止する働きにより、潤滑剤が高速回転でも内側スラスト軸受と外側スラスト軸受の間で分離され、外部へ流出しない、あるいは一方のスラスト軸受の潤滑剤が他方のスラスト軸受側へ流出せず浮上量の低下しない流体軸受構造を得る事ができる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１１年８月２６日（１９９９．８．２６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９７４４５
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄 （外２名）
|
| 【公開番号】 |
特開２００１−６５５５４（Ｐ２００１−６５５５４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月１６日（２００１．３．１６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２３９３１２ |
|