【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等はそのメモリー容量が増大し、またデー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等は高速、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、回転部に流体軸受を有する流体軸受装置及びその加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、図１４〜図１６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１４において、３１は軸であり軸受穴３２Ａを有するスリーブ３２に回転自在にはめ合わされ、軸３１はフランジ３３を一体的に有し、フランジ３３はベース３５またはスリーブ３２の凹所３２Ｄに収納され、スラスト板３４に当接して回転可能に設けられている。軸３１にはロータハブ３６、ロータ磁石３８、ディスク３９、スペーサ４０、クランパー４１が固定され、ロータ磁石３８に対向するモータステータ３７がベース３５に取り付けられ、スリーブ３２の軸受穴３２Ａの内周面には動圧発生溝３２Ｂ、３２Ｃが設けられ、フランジ３３のスリーブ３２との対向面及び、フランジ３３と、スラスト板３４との対抗面には動圧発生溝３３Ａ、３３Ｂを有し、動圧発生溝３２Ｂ、３２Ｃ、３３Ａ、３３Ｂの近傍にはオイル４２が注入されている。
【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１４を用いてその動作について説明する。図１４において、まず、モータステータ３７に通電されると回転磁界が発生し、軸３１、フランジ３３、ロータ磁石３８がハブロータ３６、ディスク３９と共に回転をはじめる。この時動圧発生溝３２Ｂ、３２Ｃ、３３Ａ、３３Ｂはオイル４２にポンピング圧力を発生し、浮上し非接触で回転し、ディスク３９には図示しない磁気ヘッドが当接して電気信号の記録再生を行う。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第５６４７６７２号公報
【０００５】
【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った。図１４に示すように軸３１はスリーブ３２の軸受穴３２Ａ内をオイル４２により潤滑されながら回転するが、図１５に示すように、長期の回転後にオイル４２中に空気４３が巻き込まれた場合等に、空気４３Ａ，４３Ｂがモータステータ３７の発熱等により体積が膨張し、空気４３Ａ，４３Ｂが動圧発生溝３２Ｂ，３２Ｃを充満していたオイル４２を図中４２Ａ，４２Ｂに示すように軸受外に流出し、動圧発生溝３２Ｂは油膜切れを起こして軸受が擦れるという危険性があった。
【０００６】
また図１６に示す別の従来の流体軸受装置は、軸受の内部の圧力が高まった場合に空気４３を排出できるよう、スリーブ３２に通気穴４４Ａ，４４Ｂが設けてある。しかしながら、通気穴４４Ａ，４４Ｂからは必要なオイル４２が図中４２Ａ，４２Ｂに示すように流出し、動圧発生溝３２Ｃにおいて油膜切れを起こして軸受が擦れるという危険性があった。
【０００７】
【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、軸またはスリーブの少なくともいずれか一方が相対的に回転し、軸外周面またはスリーブ内周面の少なくとも一方にパターン状の浅溝からなる動圧発生溝を有するラジアル軸受面を有し、動圧発生溝の浅溝の内少なくとも一本を深溝にするか、または動圧発生溝とは別に軸外周面またはスリーブ内周面に少なくとも一本の軸方向に略直線状の深溝を設け、軸とスリーブの間の隙間は潤滑剤で充満させ、動圧発生溝の深さよりパターン状または略直線状の深溝は２倍以上深くなるよう構成したものである。
【０００８】
また、本発明の流体軸受装置は軸外周面上にパターン状の浅溝からなる動圧発生溝と略直線状の深溝を有し、上金型と下金型の間に被加工物である軸を挟みこみ、金型間に圧力を加えて軸を両金型間で回転させて、両方の溝を転造により同時に加工するか、または、スリーブ内周面上にパターン状の浅溝からなる動圧発生溝と深溝を有し、両方の溝をボール転造により加工するものである。
【０００９】
本発明は上記した構成によって、軸受に必要なオイルは隙間が小さい軸受内部に残したまま、軸受内部に蓄積した空気だけを深溝を通して軸受外に排出可能とし、動圧発生溝部においてオイルの油膜切れが無く、軸受の信頼性が流体軸受装置の構成とその加工方法を得る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施の形態における流体軸受装置及び加工方法について、図１〜図１３を参照しながら説明する。図１〜図３は本発明の一実施の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１またはスリーブ２の少なくともいずれか一方が相対的に回転し、軸１の外周面またはスリーブ２の軸受穴２Ａの少なくとも一方にパターン状の浅溝からなる動圧発生溝１Ｂ，１Ｃを有するラジアル軸受面を有し、軸１の外周面またはスリーブ２の内周面には、動圧発生溝１Ｂ，１Ｃのパターン状の浅溝の内少なくとも一本を深溝にするか、または動圧発生溝１Ｂ，１Ｃとは別に少なくとも一本の軸に略平行な略直線状の深溝５を有し、軸１とスリーブ２の間の隙間はオイル等の潤滑剤４で充満されており、動圧発生溝１Ｂ，１Ｃの深さより深溝５は２倍以上深く形成されている。動圧発生溝１Ｂ，１Ｃは二組の魚骨パターン状の浅溝であり、二組の間に隙間大部３を有している。図２は軸１とスリーブ２の断面図であるが、深溝５は少なくとも一本以上、例えば本実施例では２本加工されている。
【００１１】
以上のように構成された流体軸受装置について、図１〜図７を用いてその動作について説明する。図１において図示しないモータ等により軸１またはスリーブ２のいずれかが回転を始めると、動圧発生溝１Ｂ，１Ｃはオイル４を動圧発生溝１Ｂ，１Ｃのポンピング効果によりかき集めて圧力を発生し、軸１は浮上し非接触で高精度に回転する。しかしながら、軸受が長時間回転後にはオイル４の中には図中６に示す空気６が混入している場合がある。混入した空気６は蓄積量が多くなった場合や、周囲の温度が上昇して空気６の内部圧力が上昇した時や、膨張して体積が大きくなった時に、空気６は深溝５の中を通って図３に示すように外部に排出される。こうして空気６が排出されることで、オイル４は軸受外へ押し出されたり、漏れたりしないで、軸１とスリーブ２の間の十分小さい軸受隙間に、オイル自身の表面張力で保持され、軸受は油膜切れを生じないで安定して回転できる。本実施例において軸１の直径は０．５〜２０ミリメートルであり、深溝５の深さは動圧発生溝１Ｂ，１Ｃの深さの２倍以上の場合に、オイル４が軸受隙間に保持され、空気６は良好に排出されることが確認できた。深溝一本あたりの幅は軸円周上の約０．５〜５％を目安とした場合に空気６はスムーズに排出された。
【００１２】
深溝はパターン状の複数浅溝からなる動圧発生溝１Ｂ，１Ｃの内、少なくとも一本の浅溝を他の浅溝より２倍以上深く設ける第１の方法と、動圧発生溝とは別に、軸１に略平行な略直線状な深溝を設ける方法のいずれか一方の方法がとられるが、図４は深溝５が軸１となす角度について表わしている。軸１が図中矢印Ｍ方向に回転する場合、図中θの角度は大きすぎると図４の様にオイル４は深溝に沿って矢印Ｎ方向に移動させられ、動圧発生溝１Ｂの下方部分で油膜切れが生じる場合がある。この角度θは、図５に示すように±３度以内が良好であり、油膜切れが生じないことがわかった。尚深溝５は軸１全体に伸びる連続した一本の溝ではなく、上側の動圧発生溝１Ｂに一本と、下側の動圧発生溝１Ｃに一本というように複数本に分断された溝でもかまわない。図５は実際の軸受を観察して求めたデータである。
【００１３】
図６は図３における略直線状の深溝５の深さと軸受隙間に残留する空気の面積比率を観察して求めたものである。深溝５は、その深さが浅すぎる場合はオイル４がオイル４自身の表面張力により深溝に充満してしまうため空気６は排出されにくい。図６に示すように深溝の深さは２０マイクロメータ以上が必要であり、２０〜７００マイクロメータの場合に排出される。７００マイクロメートルより深い場合は、軸受隙間部のオイル４の保持力に悪影響が出る危険性がある。尚、この観察実験は動圧発生溝１Ｂ，１Ｃの深さは１〜１５マイクロメータとし、その範囲で良好な結果を得た。
【００１４】
図７〜図８は軸１の外周面への動圧発生溝１Ｂ，１Ｃと深溝５の加工方法を示している。上型７と、下型８には共に、深溝を塑性加工するための凸部７Ａ，８Ａと、動圧溝１Ｂ，１Ｃを塑性加工するための凸部７Ｂ，８Ｂが設けられており、上型７と下型８の間に軸１を挟み込み、加圧しながら軸を転ろがせる事で軸１の表面に深溝５と動圧発生溝１Ｂ，１Ｃが同時に加工できる。尚、この転造加工後には研磨加工等で軸１の外周面を仕上げ加工する場合もある。
【００１５】
図９〜図１０はスリーブ２の軸受穴２Ａに動圧発生溝２Ｂ，２Ｃと、深溝５を加工する方法を示している。ボール転造ツール９には、動圧発生溝２Ｂ，２Ｃ加工用の小径ボール９Ａと、深溝５を加工するための大径ボール９Ｂが取り付けられている。ボール転造ツール９に図１０に示す矢印Ｏのようにスクリューモションを与えると小径ボール９Ａが軸受穴２Ａに動圧発生溝２Ｂ，２Ｃを加工することができ、さらに、大径ボール９Ｂに図中Ｐに示す様に軸方向に直線運動を与えると深溝５が加工できる。尚、ボール転造ツール９に大径ボール９Ａと、小径ボール９Ｂを一体に構成される場合は、それらは、スリーブ２の長さと同等以上の距離を離して取り付けられている。尚、小径ボール９Ａと大径ボール９Ｂは別のボール転造ツールに取り付けられても良い。本実施形態においては、大径ボール９Ｂは３個有しており、深溝は３本加工している。このボール転造加工法の場合、大径ボール９Ｂは３個以上であれば、転造加工中にツール９と軸受穴２Ａで自動的に中心が会うので加工性が良好である。
【００１６】
以上のように本実施の形態によれば、流体軸受部に混入した空気が容易に排出され、軸受に生じがちであった油膜切れが防止され、高精度かつ長寿命に回転させる軸受装置の構成が得られる。また高精度に生産性良く、流体軸受装置が量産可能になる。
【００１７】
図１１〜図１３は本発明の第２の実施形態の流体軸受装置の図である。スリーブ１２の軸受穴１２Ａに軸１１が回転自在に挿入され、軸１１の外周面またはスリーブ１２の内周面の少なくとも一方にパターン状の浅溝からなる動圧発生溝１１Ｂ，１１Ｃを有するラジアル軸受面を有し、スリーブ１２には隙間大部１２Ｂが設けられ、軸１１の上部側には径小部１１Ａがありこの径小部１１Ａにはロータ磁石１８を有するロータハブ２２が取り付けられ、ロータハブ２２とスリーブ１２の間はスリーブ側に固定された抜け防止板１３があり、軸１１の他端（図１１において下側）には軸１１に直角なスラスト軸受面１１Ｄを有し、この軸受面１１Ｄはスリーブ１２側に固定され、螺旋状または魚骨状パターンの動圧発生溝１４Ａを有するスラスト板１４に対抗してスラスト軸受面を構成し、スリーブ１２はモータステータ１７と共にベース板１６に固定され、軸１１の外周面またはスリーブ１２の内周面の少なくともいずれか一方には少なくとも一本の軸方向に略直線状の深溝１５を有し、軸１１とスリーブ１２の間の隙間及び軸１１のスラスト軸受面１１Ｄはオイル等の潤滑剤２３で充満されており、動圧発生溝１４Ａの深さより略直線状の深溝１５の深さは２倍以上深く設けられている。ロータハブ２２には、ディスク１９とスペーサ２０がクランパー２１により取り付けられている。
【００１８】
以上のように構成された流体軸受装置について、図１１〜図１３を用いてその動作について説明する。図１１において、まず、ステータ１７に通電されると回転磁界が発生し、ロータ磁石１８がロータハブ２２、軸１１、ディスク１９、クランパー２１、スペーサ２０と共に回転を始める。動圧発生溝１１Ｂ，１１Ｃ、１４Ａ、においてオイル等の潤滑剤２３を回転力によりかき集めポンピング圧力を発生し軸受部は浮上し非接触で高精度に回転する。
【００１９】
図１２において、軸受が長時間回転後にはオイル２４の中には図中１１に示す空気２４が混入している場合がある。混入した空気２４は蓄積量が多くなった場合や、周囲の温度が上昇して空気２４の内部圧力が上昇した時、または膨張して体積が大きくなった時に、空気２４は深溝１５の中を通って図１２中の矢印に示すように外部に排出される。こうして空気２４が排出されることで、オイル２３は軸受外へ押し出されたり、漏れたりしないで、軸１１とスリーブ１２の間の十分小さい軸受隙間に、オイル２３自身の表面張力により保持され、軸受は油膜切れを生じないで安定して回転できる。本実施例において軸１の直径は０．５〜２０ミリメートルであり、深溝１５の深さは動圧発生溝１１Ｂ，１１Ｃの深さの２倍以上の場合に、オイル２３が軸受隙間に良好に保持され、空気２４は良好に排出されることが確認できた。
【００２０】
図１３は軸１１が１万ｒｐｍ以上の高速回転している時のオイル２３の充満状態を示している。抜け防止板１３にはテーパ部１３Ａが設けられており、オイル２３自身の表面張力で保持されると共に、オイル２３に遠心力が図中矢印Ｑの方向に加わり、オイル２３は強固に保持されて流出することがないので、高速回転で大変長寿命に軸受の運転が行える。
【００２１】
以上のように本実施の形態によれば、流体軸受部に混入した空気が容易に排出され、軸受に生じがちであった油膜切れが防止され、ディスクを高精度かつ長寿命に回転させる軸受装置の構成が得られる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように本発明の流体軸受装置は軸外周面またはスリーブ内周面の少なくとも一方にパターン状の浅溝からなる動圧発生溝と、少なくとも一本の軸方向にパターン状または略直線状の深溝を有し、軸とスリーブの間の隙間は潤滑剤で充満されており、動圧発生溝の深さより略直線状の深溝は２倍以上深くなるよう構成することで、潤滑剤を軸受隙間に保持したまま内部に蓄積した空気を深溝から排出して軸受隙間の油膜切れを解決するものである。また生産性に優れた動圧発生溝および深溝の加工方法を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第一の実施形態の流体軸受装置断面図
【図２】本発明第一実施形態の深溝の詳細図
【図３】本発明第一実施形態の深溝の詳細図
【図４】本発明第一実施形態の深溝の詳細図
【図５】本発明第一実施形態の深溝の角度説明図
【図６】本発明第一実施形態の深溝の深さ説明図
【図７】本発明の深溝の加工方法説明図
【図８】本発明の深溝の加工方法説明図
【図９】本発明の深溝の加工方法説明図
【図１０】本発明の深溝の加工方法説明図
【図１１】本発明第二実施形態の流体軸受装置断面図
【図１２】本発明第二実施形態の詳細図
【図１３】本発明第二実施形態の詳細図
【図１４】従来の流体軸受装置断面図
【図１５】従来の流体軸受装置説明図
【図１６】従来の流体軸受装置説明図
【符号の説明】
１，１１ 軸
１Ｂ，１Ｃ、２Ｂ，２Ｃ，１１Ｂ，１１Ｃ 動圧発生溝
２，１２ スリーブ
２Ａ，１２Ａ 軸受穴
３ 隙間大部
４，２３ オイル
５，１５ 深溝
６，２４ 空気
７ 上金型
８ 下金型
９ ボール転造ツール
１３ 抜け防止板
１３Ａ テーパ部
１４ スラスト板
１６ ベース
１７ モータステータ
１８ ロータ磁石
１９ ディスク
２０ スペーサ
２１ クランパー
２２ ロータハブ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
In recent years, recording devices using disks and the like have increased memory capacity and data transfer speeds have increased. Therefore, disk rotating devices and the like used in this type of recording devices require high-speed, high-precision rotation. And a hydrodynamic bearing device is used for the rotating main shaft portion. The present invention relates to a hydrodynamic bearing device having a hydrodynamic bearing in a rotating portion and a method of processing the hydrodynamic bearing device.
[0002]
[Prior art]
Hereinafter, an example of a conventional hydrodynamic bearing device will be described with reference to FIGS. In FIG. 14, reference numeral 31 denotes a shaft, which is rotatably fitted to a sleeve 32 having a bearing hole 32A. The shaft 31 integrally has a flange 33, and the flange 33 is housed in a recess 32D of the base 35 or the sleeve 32. , And rotatably provided in contact with the thrust plate 34. A rotor hub 36, a rotor magnet 38, a disk 39, a spacer 40, and a clamper 41 are fixed to the shaft 31, and a motor stator 37 facing the rotor magnet 38 is attached to a base 35, and is provided on an inner peripheral surface of a bearing hole 32 </ b> A of the sleeve 32. Are provided with dynamic pressure generating grooves 32B and 32C, and have dynamic pressure generating grooves 33A and 33B on the surface of the flange 33 facing the sleeve 32 and on the surface facing the flange 33 and the thrust plate 34. Oil 42 is injected near the grooves 32B, 32C, 33A, 33B.
[0003]
The operation of the conventional hydrodynamic bearing device configured as described above will be described with reference to FIG. 14, first, when a motor stator 37 is energized, a rotating magnetic field is generated, and the shaft 31, the flange 33, and the rotor magnet 38 start rotating together with the hub rotor 36 and the disk 39. At this time, the dynamic pressure generating grooves 32B, 32C, 33A, and 33B generate pumping pressure in the oil 42, float and rotate in a non-contact manner, and a magnetic head (not shown) abuts on the disk 39 to record and reproduce electric signals. .
[0004]
[Patent Document 1]
US Patent No. 5,647,672
[Problems to be solved by the invention]
However, the above configuration has the following problems. As shown in FIG. 14, the shaft 31 rotates while being lubricated in the bearing hole 32A of the sleeve 32 by the oil 42. As shown in FIG. 15, for example, when the air 43 is entrained in the oil 42 after a long rotation. In addition, the air 43A, 43B expands in volume due to the heat generation of the motor stator 37 and the like, and the air 43A, 43B fills the dynamic pressure generating grooves 32B, 32C with the oil 42 outside the bearing as shown by 42A, 42B in the figure. And the dynamic pressure generating groove 32B has a danger that the oil film may be broken and the bearing may be rubbed.
[0006]
Further, in another conventional hydrodynamic bearing device shown in FIG. 16, ventilation holes 44A and 44B are provided in the sleeve 32 so that the air 43 can be discharged when the pressure inside the bearing increases. However, there is a danger that the necessary oil 42 flows out from the ventilation holes 44A and 44B as shown by 42A and 42B in the drawing, causing the oil film to break in the dynamic pressure generating groove 32C and the bearing to be rubbed.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the hydrodynamic bearing device of the present invention, at least one of the shaft and the sleeve relatively rotates, and at least one of the outer peripheral surface of the shaft and the inner peripheral surface of the sleeve comprises a pattern-shaped shallow groove. A radial bearing surface having a dynamic pressure generating groove, wherein at least one of the shallow dynamic pressure generating grooves is formed as a deep groove, or at least one of the shallow grooves on the shaft outer peripheral surface or the sleeve inner peripheral surface is provided separately from the dynamic pressure generating groove. A substantially linear deep groove is provided in the axial direction, the gap between the shaft and the sleeve is filled with a lubricant, and the pattern or substantially linear deep groove is more than twice as deep as the depth of the dynamic pressure generating groove. It was done.
[0008]
Further, the hydrodynamic bearing device of the present invention has a dynamic pressure generating groove composed of a pattern-shaped shallow groove and a substantially linear deep groove on the shaft outer peripheral surface, and is a workpiece between the upper mold and the lower mold. Insert the shaft, apply pressure between the dies, rotate the shaft between the two dies, and process both grooves simultaneously by rolling, or use a pattern-shaped shallow groove on the inner peripheral surface of the sleeve. The groove has a dynamic pressure generating groove and a deep groove, and both grooves are processed by ball rolling.
[0009]
According to the above-described configuration, the present invention enables only the air accumulated in the bearing to be discharged out of the bearing through the deep groove while leaving the oil required for the bearing inside the bearing with a small gap. The structure of the hydrodynamic bearing device and its processing method can be obtained without the need for reliability.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a hydrodynamic bearing device and a processing method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 are sectional views of a hydrodynamic bearing device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, at least one of the shaft 1 and the sleeve 2 relatively rotates, and at least one of the outer peripheral surface of the shaft 1 and the bearing hole 2A of the sleeve 2 has a dynamic pressure generating groove 1B formed of a pattern-shaped shallow groove. A radial bearing surface having an inner peripheral surface of the shaft 1 or an inner peripheral surface of the sleeve 2, at least one of the pattern-shaped shallow grooves of the dynamic pressure generating grooves 1B and 1C is formed as a deep groove, or In addition to the dynamic pressure generating grooves 1B and 1C, there is provided at least one shaft having a substantially linear deep groove 5 substantially parallel to the shaft, and a gap between the shaft 1 and the sleeve 2 is filled with a lubricant 4 such as oil. The deep groove 5 is formed at least twice as deep as the depths of the dynamic pressure generating grooves 1B and 1C. The dynamic pressure generating grooves 1B and 1C are two sets of fishbone pattern-shaped shallow grooves having a large gap 3 between the two sets. FIG. 2 is a cross-sectional view of the shaft 1 and the sleeve 2. At least one or more deep grooves 5, for example, two in this embodiment, are processed.
[0011]
The operation of the hydrodynamic bearing device configured as described above will be described with reference to FIGS. When either the shaft 1 or the sleeve 2 starts rotating by a motor or the like not shown in FIG. 1, the dynamic pressure generating grooves 1B and 1C collect the oil 4 by the pumping effect of the dynamic pressure generating grooves 1B and 1C to generate pressure. The shaft 1 floats and rotates with high accuracy without contact. However, after the bearing has rotated for a long time, air 6 shown in FIG. When the amount of accumulated air 6 increases, when the ambient temperature increases and the internal pressure of the air 6 increases, or when the volume increases and expands, the air 6 flows through the deep groove 5. As shown in FIG. By discharging the air 6 in this manner, the oil 4 is not pushed out or leaked out of the bearing, but is held in a sufficiently small bearing gap between the shaft 1 and the sleeve 2 by the surface tension of the oil itself, and the bearing is It can rotate stably without running out of oil film. In this embodiment, when the diameter of the shaft 1 is 0.5 to 20 millimeters and the depth of the deep groove 5 is at least twice the depth of the dynamic pressure generating grooves 1B and 1C, the oil 4 is held in the bearing gap. It was confirmed that the air 6 was discharged well. The air 6 was smoothly discharged when the width per one deep groove was about 0.5 to 5% on the circumference of the shaft.
[0012]
The deep groove is different from the first method of providing at least one shallow groove at least twice as deep as the other shallow grooves among the dynamic pressure generating grooves 1B and 1C composed of a plurality of pattern-shaped shallow grooves. Either one of the methods of providing a substantially linear deep groove substantially parallel to the shaft 1 is adopted. FIG. 4 shows the angle formed by the deep groove 5 with the shaft 1. When the shaft 1 rotates in the direction of the arrow M in the figure, if the angle θ in the figure is too large, the oil 4 is moved in the direction of the arrow N along the deep groove as shown in FIG. In some cases, oil film breakage may occur. This angle θ is good within ± 3 degrees as shown in FIG. 5, and it was found that the oil film did not break. Note that the deep groove 5 is not a single continuous groove extending over the entire shaft 1, but is divided into a plurality of grooves such as one in the upper dynamic pressure generating groove 1B and one in the lower dynamic pressure generating groove 1C. It can be a groove. FIG. 5 shows data obtained by observing actual bearings.
[0013]
FIG. 6 is obtained by observing the depth of the substantially linear deep groove 5 in FIG. 3 and the area ratio of air remaining in the bearing gap. If the depth of the deep groove 5 is too shallow, the oil 4 fills the deep groove due to the surface tension of the oil 4 itself, so that the air 6 is difficult to be discharged. As shown in FIG. 6, the depth of the deep groove needs to be 20 micrometers or more, and is discharged when the depth is 20 to 700 micrometers. If it is deeper than 700 micrometers, there is a risk that the holding power of the oil 4 in the bearing gap may be adversely affected. In this observation experiment, the depth of the dynamic pressure generating grooves 1B and 1C was set to 1 to 15 micrometers, and good results were obtained in that range.
[0014]
FIGS. 7 and 8 show a method of machining the dynamic pressure generating grooves 1B and 1C and the deep groove 5 on the outer peripheral surface of the shaft 1. FIG. Both the upper die 7 and the lower die 8 are provided with convex portions 7A and 8A for plastically processing the deep groove and convex portions 7B and 8B for plastically processing the dynamic pressure grooves 1B and 1C. By inserting the shaft 1 between the mold 7 and the lower mold 8 and rolling the shaft while applying pressure, the deep groove 5 and the dynamic pressure generating grooves 1B and 1C can be simultaneously formed on the surface of the shaft 1. After the rolling, the outer peripheral surface of the shaft 1 may be finished by polishing or the like.
[0015]
9 and 10 show a method for machining the dynamic pressure generating grooves 2B and 2C and the deep groove 5 in the bearing hole 2A of the sleeve 2. FIG. A small-diameter ball 9A for processing the dynamic pressure generating grooves 2B and 2C and a large-diameter ball 9B for processing the deep groove 5 are attached to the ball rolling tool 9. When a screw motion is given to the ball rolling tool 9 as shown by an arrow O in FIG. 10, the small-diameter ball 9A can process the dynamic pressure generating grooves 2B and 2C in the bearing hole 2A, and further, the large-diameter ball 9B When a linear motion is given in the axial direction as shown by P in the figure, the deep groove 5 can be machined. When the large-diameter ball 9A and the small-diameter ball 9B are integrally formed with the ball rolling tool 9, they are mounted at a distance equal to or longer than the length of the sleeve 2. Note that the small-diameter ball 9A and the large-diameter ball 9B may be attached to different ball rolling tools. In the present embodiment, three large-diameter balls 9B are provided, and three deep grooves are machined. In the case of the ball rolling method, if the number of the large-diameter balls 9B is three or more, the center is automatically met between the tool 9 and the bearing hole 2A during the rolling, so that the workability is good.
[0016]
As described above, according to the present embodiment, the configuration of the bearing device that easily discharges the air mixed into the fluid bearing portion, prevents the oil film from being broken in the bearing, and rotates with high precision and long life Is obtained. In addition, the fluid bearing device can be mass-produced with high accuracy and high productivity.
[0017]
FIGS. 11 to 13 are diagrams of a hydrodynamic bearing device according to a second embodiment of the present invention. A radial bearing having a shaft 11 rotatably inserted into a bearing hole 12A of a sleeve 12 and having dynamic pressure generating grooves 11B and 11C formed of pattern-shaped shallow grooves on at least one of the outer peripheral surface of the shaft 11 and the inner peripheral surface of the sleeve 12. The sleeve 12 is provided with a large gap portion 12B, and a small diameter portion 11A is provided on the upper side of the shaft 11, and a rotor hub 22 having a rotor magnet 18 is attached to the small diameter portion 11A. Between the sleeve 11 and the sleeve 12, there is a stopper plate 13 fixed to the sleeve side, and at the other end (lower side in FIG. 11) of the shaft 11, a thrust bearing surface 11D perpendicular to the shaft 11 is provided. Is fixed to the sleeve 12 side, and forms a thrust bearing surface against a thrust plate 14 having a dynamic pressure generating groove 14A in a spiral or fishbone pattern. And at least one of the outer peripheral surface of the shaft 11 and the inner peripheral surface of the sleeve 12 has at least one axially-substantially linear deep groove 15 in the axial direction. The gap between the sleeves 12 and the thrust bearing surface 11D of the shaft 11 are filled with a lubricant 23 such as oil, and the depth of the substantially linear deep groove 15 is more than twice as deep as the depth of the dynamic pressure generating groove 14A. Have been. A disk 19 and a spacer 20 are attached to the rotor hub 22 by a clamper 21.
[0018]
The operation of the hydrodynamic bearing device configured as described above will be described with reference to FIGS. 11, when a current is applied to the stator 17, a rotating magnetic field is generated, and the rotor magnet 18 starts rotating together with the rotor hub 22, the shaft 11, the disk 19, the clamper 21, and the spacer 20. In the dynamic pressure generating grooves 11B, 11C, and 14A, the lubricant 23 such as oil is scraped by a rotational force to generate a pumping pressure, and the bearing floats and rotates with high accuracy without contact.
[0019]
In FIG. 12, after the bearing rotates for a long time, air 24 shown in FIG. The air 24 enters the deep groove 15 when the amount of accumulated air 24 increases, when the ambient temperature increases and the internal pressure of the air 24 increases, or when the volume increases due to expansion. As shown by an arrow in FIG. By discharging the air 24 in this manner, the oil 23 is not pushed out of the bearing or leaked, but is held in a sufficiently small bearing gap between the shaft 11 and the sleeve 12 by the surface tension of the oil 23 itself. Can rotate stably without breaking the oil film. In this embodiment, when the diameter of the shaft 1 is 0.5 to 20 millimeters and the depth of the deep groove 15 is twice or more the depth of the dynamic pressure generating grooves 11B and 11C, the oil 23 satisfactorily fills the bearing gap. It was confirmed that the air 24 was retained and was discharged well.
[0020]
FIG. 13 shows a state in which the oil 23 is full when the shaft 11 is rotating at a high speed of 10,000 rpm or more. The slip-off prevention plate 13 is provided with a tapered portion 13A, which is held by the surface tension of the oil 23 itself, and a centrifugal force is applied to the oil 23 in the direction of arrow Q in the figure, so that the oil 23 is held firmly. Since there is no outflow, the bearing can be operated at a high speed and a very long life.
[0021]
As described above, according to the present embodiment, air mixed in the fluid bearing portion is easily discharged, oil film breakage that tends to occur in the bearing is prevented, and the disk device rotates the disk with high precision and long life. Is obtained.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, the hydrodynamic bearing device of the present invention has a dynamic pressure generating groove formed of a pattern-shaped shallow groove on at least one of the shaft outer peripheral surface and the sleeve inner peripheral surface, and at least one axially patterned or substantially linear groove. It has a deep groove, the gap between the shaft and the sleeve is filled with lubricant. The air accumulated inside is discharged from the deep groove while keeping the oil pressure, and the oil film in the bearing gap is broken. Another object of the present invention is to provide a method for processing a dynamic pressure generating groove and a deep groove which is excellent in productivity.
[Brief description of the drawings]
1 is a sectional view of a hydrodynamic bearing device according to a first embodiment of the present invention; FIG. 2 is a detailed view of a deep groove according to the first embodiment of the present invention; FIG. 3 is a detailed view of a deep groove according to the first embodiment of the present invention; Detailed view of the deep groove of the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is an explanatory view of the angle of the deep groove of the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is an explanatory view of the depth of the deep groove of the first embodiment of the present invention. FIG. 8 is an explanatory diagram of a deep groove processing method of the present invention. FIG. 8 is an explanatory diagram of a deep groove processing method of the present invention. FIG. 10 is an explanatory diagram of a deep groove processing method of the present invention. FIG. 12 is a sectional view of a hydrodynamic bearing device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 12 is a detailed view of a second embodiment of the present invention. FIG. 13 is a detailed view of a second embodiment of the present invention. FIG. 15 is an explanatory diagram of a conventional hydrodynamic bearing device. FIG. 16 is an explanatory diagram of a conventional hydrodynamic bearing device.
1,11 Shaft 1B, 1C, 2B, 2C, 11B, 11C Dynamic pressure generating groove 2,12 Sleeve 2A, 12A Bearing hole 3 Large gap 4,23 Oil 5,15 Deep groove 6,24 Air 7 Upper mold 8 Lower Mold 9 Ball rolling tool 13 Prevention plate 13A Taper portion 14 Thrust plate 16 Base 17 Motor stator 18 Rotor magnet 19 Disk 20 Spacer 21 Clamper 22 Rotor hub