| 【発明の名称】 |
流体軸受装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】園田 孝司
【氏名】浅田 隆文
【氏名】浜田 力
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| 【要約】 |
【課題】軸受の信頼性を向上でき、しかも製造工程が容易である流体軸受装置を提供する。
【解決手段】固定側のシャーシ２ａとスリーブ２ｂとを一体的に成形して取り付け部２を構成する。スリーブ２ｂに挿入した回転軸３の一端側にスラスト軸受板５を取り付ける。回転軸３とスリーブ２ｂの内周面およびスラスト軸受板５との間隙に流体１２を充填する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】固定側のシャーシに配置されたスリーブに回転自在に支持された回転軸の一端側にスラスト軸受板を取り付けて、前記回転軸とスリーブの内周面および前記スラスト軸受板との間隙に流体を充填した流体軸受装置であって、前記シャーシとスリーブとを一体的に形成して取り付け部を形成した流体軸受装置。
【請求項２】前記スリーブの内周面とこの内周面と対向する回転軸の外周面の少なくとも一方の面に動圧発生溝を形成した請求項１記載の流体軸受装置。
【請求項３】前記スラスト軸受板に前記回転軸をスラスト方向に支持する動圧発生溝を形成した請求項１または請求項２記載の流体軸受装置。
【請求項４】前記スリーブを、前記シャーシと一体的に形成された円筒状部から構成するとともに、前記円筒状部の基端側に前記スラスト軸受板を固定した請求項１〜請求項３のいずれかに記載の流体軸受装置。
【請求項５】前記スリーブ内周面に、銅、ニッケルメッキ、あるいは四フッ化エチレン樹脂等からなる樹脂層を形成した請求項１〜請求項４のいずれかに記載の流体軸受装置。
【請求項６】前記スリーブと前記シャーシとをプレス加工もしくはダイキャスト加工により一体的に形成した請求項１〜請求項５のいずれかに記載の流体軸受装置。
【請求項７】前記スラスト軸受板に前記シャーシに形成されたスラスト軸受板の取り付け部と係合する凸部を設けた請求項１〜請求項６のいずれかに記載の流体軸受装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体軸受装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、デジタル技術分野では、情報（データ）の高記録密度化やデータ転送の高速化が強く要望されている。それに伴って、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させるために内蔵したモータの回転精度の向上と高速回転化とが要求されている。
【０００３】このような要求を満たすために、従来より、モータの軸受装置として動圧を発生して回転体を支持する動圧型の流体軸受装置が、開発され実用化されている。以下、光ディスクや磁気ディスク等の記録媒体に情報を記録再生する記録再生装置に使用される流体軸受装置を例に挙げて説明する。
【０００４】図４、図５は、従来の流体軸受装置を示す。流体軸受装置１ｃは、固定側としての取り付け部２に配置されたスリーブ１３と、このスリーブ１３によって回転自在に支持された回転軸３と、回転軸３の一端側に取り付けられたスラスト軸受板５とからなり、回転軸３とスリーブ１３の内周面およびスラスト軸受板５との間隙には流体が充填されている。
【０００５】詳細には、取り付け部２は、シャーシ２ｄと回転軸３を挿入する凹部２ｅとからなり、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る。凹部２ｅの底部には、回転軸３をスラスト方向に支持する円板状のスラスト軸受板５が挿入され、凹部２ｅの内周部には、その基端部がスラスト軸受板５と接触するように軸受孔１３ａが形成された円筒状のスリーブ１３が圧入や接着等により固定される。スラスト軸受板５は、例えばポリアミドイミド樹脂等の樹脂成形品からなり、スリーブ１３は、例えば真鍮などの銅合金により形成される。
【０００６】スリーブ１３の内周面には、回転軸３をラジアル方向での動圧を発生させるラジアル動圧発生溝４ａ、４ｂが形成されており、軸受孔１３ａには、回転軸３が回転自在に挿入されている。挿入された回転軸３の外周面とスリーブ１３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の隙間部が形成される。
【０００７】このラジカル軸受の隙間部と、回転軸３とスラスト軸受板５との間隙には、動圧源となる流体として潤滑剤１２が充填される。この流体軸受装置１ｃをモータとして使用する場合には、凹部２ｅの外周部にモータステータ６が固定され、回転軸３の上端には、ディスク８を着脱可能に保持して回転駆動する回転支持体７が配置される。回転支持体７のモータステータ６との対向面には、モータロータ９が配置される。
【０００８】上記のように構成された流体軸受装置１ｃでは、モータステータ６に通電されると回転磁界が発生し、モータロータ９に回転トルクが作用して回転支持体７が回転駆動し、それに伴なって回転軸３およびディスク８が回転する。
【０００９】回転軸３が回転すると、回転軸３に形成されたラジアル動圧発生溝４ａ、４ｂにより潤滑剤１２がポンピングされてラジアル方向に圧力（動圧）が発生し、回転軸３とスリーブ１３の内周面とが非接触な状態で安定に回転する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の流体軸受装置１ｃでは、取り付け部２とスリーブ１３及びスラスト軸受板５とがそれぞれ別個に構成されているため、装置の部品点数が多く、製造工程が煩雑でコストダウンが図れないという問題がある。
【００１１】また、スラスト軸受板５やスリーブ１３は、シャーシ２ｄの凹部２ｅに圧入して配設する必要があるため、スリーブ１３を凹部２ｅに圧入したときにスリーブ１３の軸受孔１３ａが変形して歪みを生じることがある。そのため、ラジアル軸受の隙間部を高精度に形成できず、所望の軸受精度を得ることができない、あるいは回転軸３とスリーブ１３とが当接して回転不能となる。さらに、生じた歪みが大きい場合には、回転軸３をスリーブ１３の軸受孔１３ａに挿入できないことがある。
【００１２】さらに、凹部２ｅへのスリーブ１３の圧入を容易にするために、凹部２ｅの内周面およびスリーブ１３の外周面はなめらかな表面となるように面粗度を精度良く仕上げているが、このような表面仕上げを行う工程には時間がかかる上、コスト高となる。その上、流体軸受装置１ｃに大きな衝撃荷重が加わった場合には、スリーブ１３と凹部２ｅとが互いにずれやすくなり、最悪の場合にはスリーブ１３が凹部２ｅから抜けることがある。
【００１３】本発明は前記問題点を解決し、軸受の信頼性を向上でき、しかも製造工程が容易である流体軸受装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の流体軸受装置は、シャーシとスリーブとを一体的に形成することを特徴とする。
【００１５】この本発明によると、軸受の信頼性の高い流体軸受装置を少ない部品点数でしかも簡略な製造工程で実現できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の流体軸受装置は、固定側のシャーシに配置されたスリーブに回転自在に支持された回転軸の一端側にスラスト軸受板を取り付けて、前記回転軸とスリーブの内周面および前記スラスト軸受板との間隙に流体を充填した流体軸受装置であって、前記シャーシとスリーブとを一体的に形成して取り付け部を形成したことを特徴とする。
【００１７】この構成によると、軸受の信頼性の高い流体軸受装置を少ない部品点数で、しかも簡略な製造工程で実現できる。本発明の請求項２記載の流体軸受装置は、請求項１において、前記スリーブの内周面とこの内周面と対向する回転軸の外周面の少なくとも一方の面に動圧発生溝を形成したことを特徴とする。
【００１８】この構成によると、発生した動圧によって回転軸をラジアル方向に高精度に支持できる。本発明の請求項３記載の流体軸受装置は、請求項１または請求項２において、前記スラスト軸受板に前記回転軸をスラスト方向に支持する動圧発生溝を形成したことを特徴とする。
【００１９】この構成によると、発生した動圧によって回転軸をスラスト方向に高精度に支持できる。本発明の請求項４記載の流体軸受装置は、請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、前記スリーブを、前記シャーシと一体的に形成された円筒状部から構成するとともに、前記円筒状部の基端側に前記スラスト軸受板を固定したことを特徴とする。
【００２０】この構成によると、スラスト軸受板をシャーシへ容易に取り付けできる。本発明の請求項５記載の流体軸受装置は、請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、前記スリーブ内周面に、銅、ニッケルメッキ、あるいは四フッ化エチレン樹脂等からなる樹脂層を形成したことを特徴とする。
【００２１】この構成によると、こすれや摺動による摩耗を抑制して軸受部の耐摩耗性を向上できる。本発明の請求項６記載の流体軸受装置は、請求項１〜請求項５のいずれかにおいて、前記スリーブと前記シャーシとをプレス加工もしくは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。
【００２２】この構成によると、一体的に成形されたスリーブと前記シャーシとが容易に得られる。本発明の請求項７記載の流体軸受装置は、請求項１〜請求項６のいずれかにおいて、前記スラスト軸受板に前記シャーシに形成されたスラスト軸受板の取り付け部と係合する凸部を設けたことを特徴とする。
【００２３】この構成によると、スラスト軸受板のシャーシへの取り付けがさらに容易となる。
【００２４】以下、本発明の実施の形態を図１〜図３を用いて具体的な実施の形態に基づいて説明する。
【００２５】なお、従来例を示す図４、図５と同様の構成をなすものには同一の符号を付けて説明する。
（実施の形態）この実施の形態では、図１に示すように、流体軸受装置１ａの取り付け部２を構成するシャーシ２ａと、回転軸３を挿入するスリーブ２ｂとを一体的に成形した点で上記従来例とは異なる。
【００２６】流体軸受装置１ａを構成する固定側としての取り付け部２は、ベースを構成するシャーシ２ａとスリーブ２ｂとを一体的に形成して構成される。シャーシ２ａとスリーブ２ｂとを一体的に形成する方法としては、例えば、亜鉛ダイキャスト材やＳＰＣＣ鉄板、あるいは複合金属板等の金属部材を、プレス加工やダイキャスト加工により一体的に形成する方法が挙げられる。また、チクソモールド材料や樹脂を用いて成形加工してもよい。
【００２７】シャーシ２ａには、流体軸受装置１ａを制御する制御回路を含んだプリント回路基板（図示せず）が取り付けられる。また、ボルトに例示される固定部材用の孔が形成されており、この流体軸受装置１ａを、例えば記録再生装置などの他の電気機器に固定できる。
【００２８】スリーブ２ｂはシャーシ２ａに連なって形成された円筒状部からなり、円筒状部の軸受孔２ｃに回転軸３が挿入され回転自在に支持される。スリーブ２ｂの内周面にはラジアル方向の動圧を発生させて回転軸３をラジアル方向に高精度に支持するるラジアル動圧発生溝４ａ、４ｂが形成されており、回転軸３の外周面とスリーブ２ｂ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の隙間部が形成される。
【００２９】スリーブ２ｂの基端部は開口となっており、回転軸３の基端部と対向する位置に回転軸３をスラスト方向に支持する円板状のスラスト軸受板５が取り付けられている。スラスト軸受板５は、例えばポリアミドイミド樹脂等の樹脂成形品からなり、スリーブ２ｂの基端部側から圧入やかしめ等によって固定される。従って、上記従来例よりもスリーブ２ｂへのスラスト軸受板５の取り付け作業が容易になる。
【００３０】上記のように構成された回転軸３とスリーブ２ｂの内周面およびスラスト軸受板５との間隙には、動圧源となる流体として潤滑剤１２が充填され、流体軸受装置１ａが構成される。
【００３１】この流体軸受装置１ａをモータとして使用する場合には、スリーブ２ｂの外周部にモータステータ６が固定され、回転軸３の上端には回転支持体７が結合されてディスク８が着脱可能に保持される。回転支持体７のモータステータ６との対向面にはモータロータ９が配置される。
【００３２】そして、モータステータ６に通電されると回転磁界が発生し、モータロータ９に回転トルクが作用して回転支持体７が回転駆動し、それに伴なって回転軸３およびディスク８が回転する。
【００３３】回転軸３が回転すると、回転軸３に形成されたラジアル動圧発生溝４ａ、４ｂにより潤滑油１２がポンピングされラジアル方向に圧力（動圧）が発生し、回転軸３とスリーブ２ｂの内周面とが非接触な状態で安定に回転する。
【００３４】このように構成された流体軸受装置１ａでは、シャーシ２ａとスリーブ２ｂとが一体的に形成されて取り付け部２が構成されているため、流体軸受装置１ａを構成する部品の点数および製造工程数を削減でき、低コスト化が容易に実現できる。
【００３５】また、シャーシ２ａとスリーブ２ｂとを一体的に形成することで、上記従来例のようにスリーブ２ｂを取り付け部２に圧入する必要がなくなり、圧入時に生じる軸受孔２ｃの変形などを解消でき、高精度な組み立てが実現できる。
【００３６】また、流体軸受装置１ａに大きい衝撃荷重が加わっても、スリーブ２ｂとシャーシ２ａにずれが生じたり、スリーブ２ｂが抜けることがなくなる。なお、本発明の流体軸受装置１ａは、上記構成に加えて、図２に示すように回転軸３との対向面にスラスト動圧発生溝１４が形成されたスラスト軸受板５ａを用いてもよい。このようなスラスト軸受板５ａを使用すると、発生した動圧によって回転軸３をスラスト方向に高精度に支持できる。
【００３７】また、スラスト軸受板５に通気孔を設けて、外部とスリーブ２ｂの内部空間とを連通する構成としてもよい。このような構成とすると、スリーブ２ｂの内部にたまっていた空気を通気孔から排気できるため、回転軸３のスリーブ２ｂへの挿入作業を容易にできる。
【００３８】また、図３に示すように、上記構成に加えてスリーブ２ｂの内周面に樹脂層１０を形成した流体軸受装置１ｂとしてもよい。すなわち、ラジアル動圧発生溝４ａ，４ｂが形成されたスリーブ２ｂの内周面に銅、ニッケルメッキ、あるいは四フッ化エチレン樹脂等を塗布して樹脂層１０を形成した構成としてもよい。この樹脂層１０は、スリーブ２ｂの内周面と回転軸３の外周面との間に形成されるラジアル軸受の隙間部に影響を与えないよう形成されていればよい。
【００３９】このようにスリーブ２ｂの内周面に樹脂をコーティングすることで、ラジアル軸受隙間部におけるこすれや摺動による摩耗を抑制でき、軸受部の耐磨耗性を向上させ、軸受の信頼性を向上できる。
【００４０】あるいは、スリーブ２ｂの内周面に樹脂によるコーティングを施した後、ラジアル動圧発生溝４ａ，４ｂを形成しても同様の効果が得られる。また、上記説明では、スラスト軸受板５をスリーブ２ｂの基端部側から圧入やかしめ等によって挿入したが、図３に示すように、スラスト軸受板５の外周縁部に円環状の突出部５ｂを形成し、この突出部５ｂをシャーシ２ａに形成された凹部１１と係合させてもよい。このような突出部５ｂを設けることで、スラスト軸受板５の取り付け作業をさらに容易に実現できる。
【００４１】なお、図３に示す流体軸受装置１ｂにおいて、金属部材の表面を樹脂コーティングした複合部材にて取り付け部２を形成し、スリーブ２ｂの内周面にプレス絞り加工等を施してもよい。この構成によっても上記と同様に、ラジアル軸受隙間部におけるこすれや摺動による摩耗を抑制して軸受部の耐磨耗性を向上できる。このように複合部材を用いて流体軸受装置１ｂを形成する場合には、スリーブ２ｂの内周面だけでなく、シャーシ２ａのスラスト軸受板５との対向面およびシャーシ２ａの下側に樹脂層１０が形成されていてもよい。
【００４２】また、上記説明では、スリーブ２ｂの内周面にラジアル動圧発生溝４ａ，４ｂを形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、シャーシ２ａとスリーブ２ｂとが同一材質で一体的に形成されていればラジアル動圧発生溝４ａ，４ｂを回転軸３の外周面に設ける、あるいは回転軸３の外周面とスリーブ２ｂの内周面の両方にラジアル動圧発生溝４ａ，４ｂを設けてもよい。さらに、ラジアル動圧発生溝４ａ，４ｂを有しない構成でもよい。
【００４３】また、上記説明では、動圧源となる流体として潤滑剤１２を用いた例を挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、磁性流体などを用いてもよい。さらに、流体だけでなく気体、例えば空気を用いてもよい。
【００４４】さらに、シャーシとスリーブとが一体的に形成されて取り付け部が形成された構成に、■スリーブの内周面とこの内周面と対向する回転軸の外周面の少なくとも一方の面に動圧発生溝を形成する、■スラスト軸受板に回転軸をスラスト方向に支持する動圧発生溝を形成する、■スリーブをシャーシと一体的に形成された円筒状部から構成するとともに、円筒状部の基端側にスラスト軸受板を固定する、■スリーブ内周面に、銅、ニッケルメッキ、あるいは四フッ化エチレン樹脂等からなる樹脂層を形成する、■スリーブとシャーシとをプレス加工もしくはダイキャスト加工により一体的に形成する、■スラスト軸受板にシャーシに形成されたスラスト軸受板の取り付け部と係合する凸部を設けるといった、上記■〜■の構成要件の単数または複数の組み合わせでも、従来に較べて性能の向上を期待できる。
【００４５】
【発明の効果】以上のように本発明の流体軸受装置によると、シャーシとスリーブとを一体的に形成することで、流体軸受装置を構成する部品の点数および製造工程数を削減できる。また、シャーシとスリーブとが一体的に形成されているため、スリーブ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でき、流体軸受装置に大きい衝撃荷重が加わっても、スリーブとシャーシにずれが生じたりスリーブが抜けることがなくなる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年２月２８日（２０００．２．２８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８０８７
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 義弘
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２４１４３１（Ｐ２００１−２４１４３１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月７日（２００１．９．７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−５０３６２（Ｐ２０００−５０３６２） |
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