JP4615328B2 - Hydrodynamic bearing device - Google Patents
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Description
本発明は、動圧軸受装置に関する。ここでの動圧軸受装置は、情報機器、例えばHDD、FDD等の磁気ディスク装置、CD−ROM、CD−R/RW、DVD−ROM/RAM等の光ディスク装置、MD、MO等の光磁気ディスク装置などのスピンドルモータ用、レーザビームプリンタ(LBP)のポリゴンスキャナモータ、プロジェクタのカラーホイール、あるいは電気機器、例えば軸流ファンなどの小型モータ用の軸受装置として好適である。 The present invention relates to a hydrodynamic bearing device. The hydrodynamic bearing device here is an information device, for example, a magnetic disk device such as HDD or FDD, an optical disk device such as CD-ROM, CD-R / RW, or DVD-ROM / RAM, or a magneto-optical disk such as MD or MO. It is suitable as a bearing device for a spindle motor such as a device, a polygon scanner motor of a laser beam printer (LBP), a color wheel of a projector, or a small motor such as an electric device such as an axial fan.
上記各種モータには、高回転精度の他、高速化、低コスト化、低騒音化等が求められている。これらの要求性能を決定づける構成要素の一つに当該モータのスピンドルを支持する軸受があり、近年では、この種の軸受として、上記要求性能に優れた特性を有する動圧軸受の使用が検討され、あるいは実際に使用されている。 In addition to high rotational accuracy, the various motors are required to have high speed, low cost, low noise, and the like. One of the components that determine the required performance is a bearing that supports the spindle of the motor, and in recent years, as this type of bearing, the use of a hydrodynamic bearing having characteristics excellent in the required performance has been studied. Or it is actually used.
上記動圧軸受の一例として、例えば軸部およびフランジ部を有する軸部材をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部と、軸部材をスラスト方向に非接触支持するスラスト軸受部とを備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この種の動圧軸受装置において、ラジアル軸受部を構成する軸受部材の内周面又は軸部の外周面に動圧発生手段としての動圧溝が設けられる。また、スラスト軸受部を構成するフランジ部の両端面、あるいは、これらに対向する軸受部材の端面に動圧溝が設けられる。
上記構成の動圧軸受装置は、軸受部材、軸部材等の部品で構成されており、情報機器の急速な高性能化に伴って必要とされる高い回転性能を確保すべく、各部品の加工精度や組立精度を高める努力がなされている。 The hydrodynamic bearing device having the above-described configuration is composed of components such as a bearing member and a shaft member, and each component is processed in order to ensure high rotational performance required for rapid performance improvement of information equipment. Efforts are being made to increase accuracy and assembly accuracy.
ところで、スラスト軸受隙間の軸方向幅は、動圧軸受装置の運転中、その運転状況による温度変化により変化する。例えば、フランジ部を有する軸部材は耐摩耗性を考慮してステンレス鋼で形成され、軸受部材は加工性を考慮して黄銅で形成される場合、ステンレス鋼と黄銅とでは黄銅の線膨張係数の方が大きいため、昇温時における軸方向の熱膨張量は、黄銅製の軸受部材の方がステンレス鋼製のフランジ部よりも大きくなる。このとき、スラスト軸受隙間幅は拡大する。一般に動圧軸受装置では、高温時に流体(例えば、潤滑油)の粘度が低下するため、特にスラスト方向での軸受剛性の低下が問題となるのであるが、軸受部材の線膨張係数がフランジ部よりも大きいと、高温時にスラスト軸受隙間幅が拡大するため、スラスト方向の軸受剛性がさらに低下する。一方、低温時には、潤滑油の粘度上昇によりモータトルクが増大するが、上記線膨張係数の差は、このトルクを増大させる方向に働く。このような構造では、フランジ部と軸受部材の熱膨張量差が、高温時および低音時の何れでもそれぞれの不具合を助長する方向に作用する点が問題となっている。 By the way, the axial width of the thrust bearing gap changes during operation of the hydrodynamic bearing device due to temperature changes depending on the operating conditions. For example, when a shaft member having a flange portion is made of stainless steel in consideration of wear resistance and a bearing member is made of brass in consideration of workability, the linear expansion coefficient of brass is made of stainless steel and brass. Therefore, the amount of thermal expansion in the axial direction at the time of temperature rise is greater in the case of the bearing member made of brass than in the flange portion made of stainless steel. At this time, the thrust bearing gap width increases. In general, in a hydrodynamic bearing device, the viscosity of a fluid (for example, lubricating oil) decreases at a high temperature, and thus a decrease in bearing rigidity, particularly in the thrust direction, becomes a problem. If it is too large, the thrust bearing gap width increases at high temperatures, so that the bearing rigidity in the thrust direction further decreases. On the other hand, when the temperature is low, the motor torque increases due to an increase in the viscosity of the lubricating oil, but the difference in the linear expansion coefficient acts in the direction of increasing this torque. In such a structure, there is a problem in that the difference in thermal expansion between the flange portion and the bearing member acts in a direction that promotes each defect at both high temperature and low sound.
本発明においては、かかる実情に鑑み、高温時におけるスラスト軸受剛性の向上と、低音時におけるトルク低減とを図ることが可能な動圧軸受装置を提供する。 In the present invention, in view of such a situation, a dynamic pressure bearing device capable of improving the rigidity of a thrust bearing at a high temperature and reducing the torque at a low sound is provided.
前記目的を達成するため、本発明では、軸受部材と、軸受部材の内周に挿入された軸部、および軸部の外径側に張り出したフランジ部を備える軸部材と、軸受部材の一端開口部を封口する蓋部と、軸受部材と軸部との間のラジアル軸受隙間に生じる潤滑油の動圧作用で軸部材をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部と、軸受部材とフランジ部との間の第一スラスト軸受隙間に生じる潤滑油の動圧作用で前記軸部材を一方向のスラスト方向に非接触支持する第一スラスト軸受部と、蓋部とフランジ部との間の第二スラスト軸受隙間に生じる潤滑油の動圧作用で軸部材を他方のスラスト方向に非接触支持する第二スラスト軸受部とを備える動圧軸受装置において、さらに、フランジ部の外周面に対向し、かつ軸受部材の端面と当接して、第一スラスト軸受隙間および第二スラスト軸受隙間の幅の総和を規定する隙間規定部を備え、隙間規定部を軸受部材と別体に設けると共に、フランジ部の軸方向の線膨張係数を、隙間規定部の軸方向の線膨張係数以上に設定し、かつ、軸受部材を焼結金属で形成すると共に、隙間規定部と軸部材のフランジ部とを何れもステンレス鋼で形成したことを特徴とする動圧軸受装置を提供する。 In order to achieve the above object, in the present invention, a bearing member, a shaft member that is inserted into the inner periphery of the bearing member, a shaft member that includes a flange portion that projects to the outer diameter side of the shaft portion, and one end opening of the bearing member A lid portion that seals the shaft portion, a radial bearing portion that supports the shaft member in a non-contact manner in the radial direction by the dynamic pressure action of lubricating oil generated in a radial bearing gap between the bearing member and the shaft portion, a bearing member and a flange portion, A first thrust bearing portion that supports the shaft member in a non-contact manner in one thrust direction by a dynamic pressure action of lubricating oil generated in a first thrust bearing gap between the second thrust bearing portion and a second thrust portion between the lid portion and the flange portion In a hydrodynamic bearing device comprising a second thrust bearing portion that non-contact-supports the shaft member in the other thrust direction by the hydrodynamic action of lubricating oil generated in the bearing gap, the bearing further faces the outer peripheral surface of the flange portion, and the bearing the end surface of the member and abutting, A clearance defining portion that defines the sum of the widths of the first thrust bearing clearance and the second thrust bearing clearance is provided. The clearance defining portion is provided separately from the bearing member, and the axial linear expansion coefficient of the flange portion is determined by the clearance defining portion. And the bearing member is formed of sintered metal, and the gap defining portion and the flange portion of the shaft member are both formed of stainless steel. A bearing device is provided.
上記のように、フランジ部の軸方向の線膨張係数を隙間規定部の軸方向の線膨張係数と同じか、もしくはそれよりも大きくすることで、高温時にはフランジ部の熱膨張によりスラスト軸受隙間が小さくなって、高温時におけるスラスト方向の軸受剛性の低下を抑制することが可能となる。反対に低温時には、軸方向の熱膨張差によってスラスト軸受隙間が大きくなるので、低温時におけるモータトルクの上昇を抑制することが可能となる。 As described above, by making the axial linear expansion coefficient of the flange portion the same as or larger than the axial expansion coefficient of the gap defining portion, the thrust bearing gap is increased by the thermal expansion of the flange portion at high temperatures. It becomes small, and it becomes possible to suppress the fall of the bearing rigidity of the thrust direction at the time of high temperature. On the contrary, when the temperature is low, the thrust bearing gap becomes large due to the difference in the thermal expansion in the axial direction, so that it is possible to suppress an increase in motor torque at the low temperature.
上記の隙間規定部は、スラスト軸受隙間を規定し得る部材に形成されていれば、その形態は問わない。すなわち、軸受部材および蓋部と別体に形成する場合、蓋部と一体に形成する場合、軸受部材と一体に形成する場合が考えられる。 The gap defining portion may be in any form as long as it is formed on a member that can define the thrust bearing gap. That is, when forming separately from a bearing member and a cover part, when forming integrally with a cover part, the case where forming with a bearing member is considered.
上記のような隙間規定部を設けることで、スラスト軸受隙間幅を精度良く管理できると共に、容易に所定寸法のスラスト軸受隙間を形成することができる。なお、隙間規定部の軸方向幅は、第一スラスト軸受隙間と第二スラスト軸受隙間とフランジ部の軸方向幅の総和と等しくなるように形成することが最も好ましい。 By providing the gap defining portion as described above, the thrust bearing gap width can be managed with high accuracy, and a thrust bearing gap with a predetermined dimension can be easily formed. It is most preferable that the gap defining portion has an axial width that is equal to the sum of the first thrust bearing gap, the second thrust bearing gap, and the axial width of the flange portion.
また、以上の構成において、ラジアル軸受部は、ヘリングボーン形状やスパイラル形状等の軸方向に傾斜した形状の動圧溝を設けた動圧軸受、複数の軸方向溝形状の動圧溝を円周方向所定間隔に設けた動圧軸受(ステップ軸受)、ラジアル軸受面を多円弧面で構成した動圧軸受(多円弧軸受)で構成することができる。 Further, in the above configuration, the radial bearing portion includes a hydrodynamic bearing provided with a hydrodynamic groove having a shape inclined in the axial direction, such as a herringbone shape and a spiral shape, and a plurality of axial groove-shaped hydrodynamic grooves. A dynamic pressure bearing (step bearing) provided at a predetermined interval in the direction and a dynamic pressure bearing (multi-arc bearing) in which a radial bearing surface is configured by a multi-arc surface can be used.
上記の動圧軸受装置は、その動圧軸受装置と、ロータマグネットと、ステータコイルとを備えたディスク装置用等のモータとして提供することが可能であり、高温時の高いスラスト軸受剛性と、低温時の低トルク性とを具備する。 The above-described dynamic pressure bearing device can be provided as a motor for a disk device or the like including the dynamic pressure bearing device, a rotor magnet, and a stator coil, and has high thrust bearing rigidity at high temperatures, low temperature With low torque.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、動圧軸受装置(流体動圧軸受装置)1を組込んだ情報機器用スピンドルモータの一構成例を概念的に示している。この情報機器用スピンドルモータは、HDD等のディスク駆動装置に用いられるもので、動圧軸受装置1と、動圧軸受装置1の軸部材2に取り付けられたロータ(以下、ディスクハブ3と称す。)と、例えば半径方向のギャップを介して対向させたステータコイル4およびロータマグネット5と、ブラケット6とを備えている。ステータコイル4はブラケット6の外周に取り付けられ、ロータマグネット5は、ディスクハブ3の内周に取り付けられている。ディスクハブ3は、その外周に磁気ディスク等のディスクDを一枚または複数枚保持する。ブラケット6の内周にハウジング7が装着されている。ステータコイル4に通電すると、ステータコイル4とロータマグネット5との間に発生する電磁力でロータマグネット5が回転し、それに伴ってディスクハブ3、軸部材2が回転する。
FIG. 1 conceptually shows a configuration example of a spindle motor for information equipment incorporating a dynamic pressure bearing device (fluid dynamic pressure bearing device) 1. This spindle motor for information equipment is used for a disk drive device such as an HDD, and is a dynamic pressure bearing
図2に、上記スピンドルモータで使用される動圧軸受装置1の一例を示す。この動圧軸受装置1は、スリーブ状の部分を有する軸受部材20と、軸受部材20の内周に挿入された軸部材2とを主要な構成部材とし、本実施形態において、軸受部材20は、スリーブ状の軸受スリーブ8と、内周に軸受スリーブ8を固定した円筒状のハウジング7とで構成される。ハウジング7の一端開口部には、その開口を封口する蓋部7cが固定され、ハウジング7の他端側開口部7aにはシール部材9が固定される。なお、説明の便宜上、ハウジング7の開口部7a側を上方向、ハウジング7の蓋部7cで封口される側を下側として説明を進める。
FIG. 2 shows an example of the hydrodynamic bearing
ハウジング7は、円筒状の側部7bと、側部7bの一端開口部を封口する蓋部7cと一体または別体に構成されている。側部7bと蓋部7cは、例えばステンレス鋼や黄銅等の金属材料、あるいは、PPS(ポリフェニレンサルファイド)やLCP(液晶ポリマー)、あるいはPEEK(ポリエーテルエーテルケトン)等の樹脂材料で形成される。この実施形態では側部7bと蓋部7cは黄銅で一体形成されている。蓋部7cの上側端面7c1のスラスト軸受面となる一部環状領域には、図示は省略するが、動圧発生手段として、例えばスパイラル形状やヘリングボーン形状に配列された動圧溝が形成されている。その際、上側端面7c1に設けられる動圧溝は、側部7bおよび蓋部7cからなるハウジングの成形と同時に型成形することができ、これにより別途蓋部7cに動圧溝を形成する手間を省くことができる。
The housing 7 is configured integrally or separately with a
軸受スリーブ8は、円筒状に形成され、ハウジング7の側部7bの内周面7b1に固定されている。この軸受スリーブ8の内周面8aには、軸部材2が回転自在に挿入される。軸受スリーブ8は、例えば、黄銅やアルミ(アルミ合金)等の軟質金属材料、あるいは、焼結金属材料で形成される。この実施形態において、軸受スリーブ8は、焼結金属からなる多孔質体、特に銅又は鉄を主成分とする焼結金属の多孔質体で形成されている。軸受スリーブ8の内周面8aのラジアル軸受面となる領域には動圧発生手段が設けられており、この実施形態では、動圧発生手段として、例えばヘリングボーン形状やスパイラル形状の動圧溝が形成されている。具体的には、例えば図3に示すように、軸方向に離隔した上下2箇所のラジアル軸受面となる領域にヘリングボーン形状の動圧溝8a1、8a2が形成されており、上側領域の動圧溝8a1は、軸方向中心mに対して軸方向非対称に形成されている。このとき、軸方向中心mより上側領域の軸方向寸法X1が下側領域の軸方向寸法X2よりも大きくなっている。そのため、軸部材2の回転時、動圧溝8a1による流体(例えば潤滑油)の引き込み力(ポンピング力)は、下側の対称形の動圧溝8a2に比べ相対的に大きくなる。なお、ラジアル軸受面となる領域は任意の数を形成可能であり、1箇所あるいは軸方向の3箇所以上に形成することもできる。
The
軸受スリーブ8の外周面8bには、その両端面8c、8dに開口した循環溝8b1が1本又は複数本設けられている。この実施形態では、3本の循環溝8b1が円周方向等間隔に形成されている。動圧軸受装置の運転中は、全体的に下向きに押し込められた潤滑油がこの循環溝8b1により、上方に戻される。なお、循環溝はハウジング7の側部7bの内周面7b1に形成することもできる。
The outer
また、この実施形態において、軸受スリーブ8の下側端面8cのスラスト軸受面となる一部環状領域には、図示は省略するが、動圧発生手段として例えばスパイラル形状やヘリングボーン形状に配列された動圧溝が形成されている。
Further, in this embodiment, although not shown in the figure, a partial annular region serving as a thrust bearing surface of the
ハウジング7の上端開口部7aには、金属材料あるいは樹脂材料で形成されたシール部材9が圧入、接着等の手段で固定されている。シール部材9は、この実施形態においては環状をなし、ハウジング7とは別体に形成されている。シール部材9の内周面9aは上方に向かうにつれて漸次拡径し、軸部2aの外周面2a1と所定容積のシール空間Sを介して対向する。また、シール部材9の下側端面9bは軸受スリーブ8の上側端面8dと当接している。シール部材9で密封された動圧軸受装置1の内部空間には、潤滑油が充満され、この状態では、潤滑油の油面はシール空間Sの範囲内に維持される。なお、部品点数の削減および組立工数の削減のため、シール部材9をハウジング7と一体形成することもできる。あるいは、軸受スリーブ8の内周面8aの上端部側領域をラジアル軸受面となる領域よりもわずかに大径に形成し、この大径に形成した領域の内径側に所定容積のシール空間が形成されるようにしても良い。
A
軸部材2は、例えばステンレス鋼等の金属材料で、軸部2aとその一端に一体又は別体に設けられたフランジ部2bとで構成される。あるいは、金属部分と樹脂部分とからなるハイブリッド構造(例えば、軸部2aを金属材料で形成し、フランジ部2bを樹脂材料で形成する)とされる。本実施形態においては、軸部2aとフランジ部2bとが、ステンレス鋼で一体に形成されている。軸部2aの外周面2a1は、軸受スリーブ8の内周面8aのラジアル軸受面となる上下二つの領域と対向する。本実施形態において、フランジ部2bの上側端面2b1および下側端面2b2は平坦な平滑面として形成されている。
The shaft member 2 is made of, for example, a metal material such as stainless steel, and includes a
本実施形態においては、ハウジング7の側部7bと蓋部7cの境界部分の内周側には、第一スラスト軸受隙間と第二スラスト軸受隙間の幅の総和を規定する隙間規定部Yとしての環状のスペーサー部材10が設けられている。スペーサー部材10は、例えばステンレス鋼や黄銅等の金属材料、あるいは樹脂材料で形成され、本実施形態においてはステンレス鋼で形成されている。スペーサー部材10は、ハウジング7の側部7bや蓋部7cとは別体として、ハウジング7の内周面7b1等に固定され、スペーサー部材10の内周面は、フランジ部2bの外周面2b3と微小隙間を介して対向している。スペーサー部材10のハウジング7への固定方法としては、接着や圧入、あるいは溶着等の他、例えばスペーサー部材10をインサート部品として、ハウジング7をインサート成形し、スペーサー部材10の底面10bを蓋部7cに、あるいは外径面10cを側部7bに一部埋設した状態で固定することもできる。
In this embodiment, on the inner peripheral side of the boundary portion between the
そして、スペーサー部材10の底面10bが蓋部7cの上側端面7c1と当接し、上端面10aが軸受スリーブ8の下側端面8cと当接することによって、軸受スリーブ8のハウジング7に対する固定位置が決まる。すなわち、軸受スリーブ8をハウジング7の内周面7b1に沿って、スペーサー部材10に当接するまで押し込むと、ハウジング7の蓋部7cの上側端面7c1に対する軸受スリーブ8の下側端面8cの位置が、スペーサー部材10の軸方向幅Wにより決定され、軸受スリーブ8はこの状態で、ハウジング7の内周面7b1に接着等で固定される。
The
上記構成の動圧軸受装置1において、軸部材2が回転すると、軸部2aの外周面2a1は、軸受スリーブ8の内周面8aの上下2箇所に離隔形成されたラジアル軸受面となる領域とラジアル軸受隙間を介して対向する。そして、軸部材2と軸受スリーブ8の相対回転に伴い、ラジアル軸受隙間に満たされた潤滑油が動圧作用を発生し、その圧力によって軸部材2がラジアル方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材2をラジアル方向に回転自在に非接触支持する第1のラジアル軸受部R1と第2のラジアル軸受部R2とが形成される。
In the
また、軸部材2のフランジ部2bの上側端面2b1は、軸受スリーブ8の下側端面8bに形成されたスラスト軸受面となる領域と、第一スラスト軸受隙間を介して対向し、フランジ部2bの下側端面2b2は、ハウジング7の蓋部7cの上側端面7c1に形成されたスラスト軸受面となる領域と、第二スラスト軸受隙間を介して対向する。軸部材2と軸受スリーブ8との相対回転に伴い、両スラスト軸受隙間に満たされた潤滑油が動圧作用を発生し、その圧力によって軸部材2がスラスト方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材2をスラスト両方向に回転自在に非接触支持する第1のスラスト軸受部T1および第2のスラスト軸受部T2が形成される。
Further, the upper end surface 2b1 of the
本発明においては、フランジ部2bの軸方向の線膨張係数を、隙間規定部Y、ここではスペーサー部材10の軸方向の線膨張係数以上に設定した。本実施形態においては、フランジ部2bとスペーサー部材10を共にステンレス鋼で形成するものとしたが、具体的には、フランジ部2bは耐摩耗性を考慮してオーステナイト系ステンレス鋼で形成した。上記条件を考慮すると、スペーサー部材10はオーステナイト系、マルテンサイト系、フェライト系ステンレス鋼の何れかで形成することができる(図6参照)。このとき、フランジ部2bの軸方向の線膨張係数は、スペーサー部材10の軸方向の線膨張係数と同じかそれ以上となる。つまり、高温時にはフランジ部2bの軸方向の熱膨張量が、スペーサー部材10のそれと等しいか、もしくはそれよりも大きくなるためスラスト軸受隙間が小さくなる。従って、潤滑油の粘度低下によるスラスト方向の軸受剛性の低下を抑制することができる。反対に低温時には、軸方向の熱膨張量差によってスラスト軸受隙間が大きくなるので、低温時におけるモータトルクの上昇を抑制することができる。
In the present invention, the linear expansion coefficient in the axial direction of the
なお、隙間規定部Y、本実施形態においてはスペーサー部材10の軸方向幅Wは、フランジ部2bと第一スラスト軸受隙間と第二スラスト軸受隙間の軸方向幅の総和と等しくすれば、第一スラスト軸受隙間と第二スラスト軸受隙間の幅を容易かつ精度良く管理することができる。
Note that the gap defining portion Y, in this embodiment, the axial width W of the
本発明は、図2に示す動圧軸受装置のみならず、以下に例示する他の動圧軸受装置の形態においても同様に適用することができる。なお、以下の説明では、基本的に図2に示す実施形態と同一機能を有する部材および要素には共通の参照番号を付して重複説明を省略する。 The present invention can be similarly applied not only to the fluid dynamic bearing device shown in FIG. 2 but also to other fluid dynamic bearing devices exemplified below. In the following description, members and elements having basically the same functions as those in the embodiment shown in FIG.
図4に示す動圧軸受装置1は、ハウジング7の側部7bと蓋部7cを別体とし、蓋部7cの外径側上部に隙間規定部Yとしての円筒部7caを一体に設け、この円筒部7caの上端面を軸受スリーブ8の下側端面8cに当接させることで、両スラスト軸受隙間幅を規定している。この実施形態においても、上記線膨張係数の関係が成り立つよう、蓋部7cはオーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系ステンレス鋼の何れかで形成されている。
The
図5に示す動圧軸受装置1は、隙間規定部Yをハウジング7の側部7bの軸方向幅Wで示す領域に構成した点で、図2に示す第一の実施形態と異なる。図示例においては、軸受部材20をハウジング7と軸受スリーブ8の二部材で構成する場合を例示しているが、スリーブ状の部分を有する軸受部材を一部材で構成し、例えばプレス成形段階で隙間規定部Yの軸方向幅Wを規定するようにしてもよい。この実施形態においても、上述の線膨張係数の関係が成り立つよう、隙間規定部Yを含むハウジング7の側部7bはオーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系ステンレス鋼の何れかで形成されている。
The
以上の説明では、フランジ部2bを構成する材料としてオーステナイト系ステンレス鋼、隙間規定部Yを構成する材料としてオーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系ステンレス鋼の何れかとし、フランジ部2bの軸方向の線膨張係数が、隙間規定部Yの軸方向の線膨張係数以上となるようにしたが、材料の選択肢はこれに限らない。図6に、各部材を構成する主な材料の線膨張係数の大小関係を示す。フランジ部2bを構成する材料として、隙間規定部Yを構成する材料と同一あるいは上階層の材料を使用すれば、本発明の要件を満たすことができる。
In the above description, austenitic stainless steel is used as the material constituting the
ただし、両部材間の線膨張係数の差が余りに大きいと、スラスト軸受隙間幅が過小になる等の不具合が生じる恐れがあるため、フランジ部2bの材料を選択するに際しては、注意が必要である。特に、フランジ部2bを樹脂材料で形成し、隙間規定部Yを金属材料で形成する場合、一般的に樹脂材料の線膨張係数は金属材料のそれと比して大幅に大きいため、上記問題が発生する恐れが高まる。よって、この場合は、フランジ部2bを5×10-5/℃以下の線膨張係数である樹脂材料で形成するのが好ましい。
However, if the difference in the linear expansion coefficient between the two members is too large, there is a risk that a problem such as an excessively small thrust bearing gap width may occur, so care must be taken when selecting the material of the
また、フランジ部2bと隙間規定部Yの双方を樹脂材料で形成する場合は、2〜9×10-5/℃の線膨張係数、かつ線膨張係数の差が5×10-5/℃以下である樹脂材料同士で形成するのが好ましい。
When both the
以上の説明では、ラジアル軸受部R1、R2およびスラスト軸受部T1、T2として、へリングボーン形状やスパイラル形状の動圧溝により流体の動圧作用を発生させる構成を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。 In the above description, the radial bearing portions R1 and R2 and the thrust bearing portions T1 and T2 have exemplified the configuration in which the fluid dynamic pressure action is generated by the herringbone shape or spiral shape dynamic pressure grooves. Is not limited to this.
例えば、ラジアル軸受部R1、R2として、いわゆるステップ軸受や多円弧軸受を採用しても良い。 For example, so-called step bearings or multi-arc bearings may be employed as the radial bearing portions R1 and R2.
図7は、ラジアル軸受部R1、R2の一方又は双方をステップ軸受で構成した場合の一例を示している。この例では、軸受スリーブ8の内周面8aのラジアル軸受面となる領域に、複数の軸方向溝形状の動圧溝8a3が円周方向所定間隔に設けられている。
FIG. 7 shows an example in which one or both of the radial bearing portions R1 and R2 are configured by step bearings. In this example, a plurality of axial groove-shaped dynamic pressure grooves 8a3 are provided at predetermined intervals in the circumferential direction in a region that becomes a radial bearing surface of the inner
図8は、ラジアル軸受部R1、R2の一方又は双方を多円弧軸受で構成した場合の一例を示している。この例では、軸受スリーブ8の内周面8aのラジアル軸受面となる領域が、3つの円弧面8a4、8a5、8a6で構成されている(いわゆる3円弧軸受)。3つの円弧面8a4、8a5、8a6の曲率中心は、それぞれ、軸受スリーブ8(軸部2a)の軸中心Oから等距離オフセットされている。3つの円弧面8a4、8a5、8a6で区画される各領域において、ラジアル軸受隙間は、円周方向の両方向に対して、それぞれ楔状に漸次縮小した形状を有している。そのため、軸受スリーブ8と軸部2aとが相対回転すると、その相対回転の方向に応じて、ラジアル軸受隙間内の潤滑流体が楔状に縮小した最小隙間側に押し込まれて、その圧力が上昇する。このような潤滑流体の動圧作用によって、軸受スリーブ8と軸部2aとが非接触支持される。尚、3つの円弧面8a4、8a5、8a6の相互間の境界部に、分離溝と称される、一段深い軸方向溝を形成しても良い。
FIG. 8 shows an example of a case where one or both of the radial bearing portions R1 and R2 are configured by multi-arc bearings. In this example, the region that becomes the radial bearing surface of the inner
図9は、ラジアル軸受部R1、R2の一方又は双方を多円弧軸受で構成した場合の他の例を示している。この例においても、軸受スリーブ8の内周面8aのラジアル軸受面となる領域が、3つの円弧面8a7、8a8、8a9で構成されているが(いわゆる3円弧軸受)、3つの円弧面8a7、8a8、8a9で区画される各領域において、ラジアル軸受隙間は、円周方向の一方向に対して、それぞれ楔状に漸次縮小した形状を有している。このような構成の多円弧軸受は、テーパ軸受と称されることもある。また、3つの円弧面8a7、8a8、8a9の相互間の境界部に、分離溝と称される、一段深い軸方向溝8a10、8a11、8a12が形成されている。そのため、軸受スリーブ8と軸部2aとが所定方向に相対回転すると、ラジアル軸受隙間内の潤滑流体が楔状に縮小した最小隙間側に押し込まれて、その圧力が上昇する。このような潤滑流体の動圧作用によって、軸受スリーブ8と軸部2aとが非接触支持される。
FIG. 9 shows another example in the case where one or both of the radial bearing portions R1 and R2 are configured by multi-arc bearings. In this example as well, the region that becomes the radial bearing surface of the inner
図10は、ラジアル軸受部R1、R2の一方又は双方を多円弧軸受で構成した場合の他の例を示している。この例では、図9に示す構成において、3つの円弧面8a7、8a8、8a9の最小隙間側の所定領域θが、それぞれ、軸受スリーブ8(軸部2a)の軸中心Oを曲率中心とする同心の円弧で構成されている。従って、各所定領域θにおいて、ラジアル軸受隙間(最小隙間)は一定になる。このような構成の多円弧軸受は、テーパ・フラット軸受と称されることもある。
FIG. 10 shows another example in the case where one or both of the radial bearing portions R1 and R2 are configured by multi-arc bearings. In this example, in the configuration shown in FIG. 9, the predetermined regions θ on the minimum gap side of the three arcuate surfaces 8a7, 8a8, 8a9 are concentric with the axis O of the bearing sleeve 8 (
以上の各例における多円弧軸受は、いわゆる3円弧軸受であるが、これに限らず、いわゆる4円弧軸受、5円弧軸受、さらに6円弧以上の数の円弧面で構成された多円弧軸受を採用しても良い。また、ラジアル軸受部をステップ軸受や多円弧軸受で構成する場合、ラジアル軸受部R1、R2のように、2つのラジアル軸受部を軸方向に離隔して設けた構成とする他、軸受スリーブ8の内周面8aの上下領域に亘って1つのラジアル軸受部を設けた構成としても良い。
The multi-arc bearings in the above examples are so-called three-arc bearings, but are not limited to this, and so-called four-arc bearings, five-arc bearings, and multi-arc bearings composed of more than six arc surfaces are adopted. You may do it. Further, when the radial bearing portion is constituted by a step bearing or a multi-arc bearing, in addition to the configuration in which the two radial bearing portions are separated from each other in the axial direction as in the radial bearing portions R1 and R2, the
また、スラスト軸受部T1、T2の一方又は双方は、例えば、スラスト軸受面となる領域に、複数の半径方向溝形状の動圧溝を円周方向所定間隔に設けた、いわゆるステップ軸受、いわゆる波型軸受(ステップ型が波型になったもの)等で構成することもできる。 Further, one or both of the thrust bearing portions T1 and T2 are, for example, so-called step bearings, so-called wave bearings, in which a plurality of radial groove-shaped dynamic pressure grooves are provided at predetermined intervals in the circumferential direction in a region serving as a thrust bearing surface. It can also be constituted by a mold bearing (a step type having a wave shape) or the like.
以上の実施形態では、動圧軸受装置1の内部に充満し、軸受スリーブ8と軸部材2との間のラジアル軸受隙間や、軸受スリーブ8およびハウジング7と軸部材2との間のスラスト軸受隙間に動圧を発生させる流体として潤滑油を例示したが、それ以外にも各軸受隙間に動圧を発生させることができる流体、例えば空気等の気体や、磁性流体等を使用することもできる。
In the above embodiment, the inside of the
また、以上の実施形態では、スラスト軸受面を軸受スリーブ8の下側端面8cおよび蓋部7cの上側端面7c1に形成する場合を例示したが、これらとスラスト軸受隙間を介して対向するフランジ部2bの上側端面2b1および下側端面2b2に形成することもできる。
Moreover, although the case where the thrust bearing surface is formed on the
1 動圧軸受装置
2 軸部材
2a 軸部
2b フランジ部
3 ディスクハブ(ロータ)
4 ステータコイル
5 ロータマグネット
7 ハウジング
8 軸受スリーブ
9 シール部材
10 スペーサー部材
20 軸受部材
7c 蓋部
8a1、8a2 動圧溝
R1、R2 ラジアル軸受部
T1、T2 スラスト軸受部
S シール空間
Y 隙間規定部
DESCRIPTION OF
4
Claims (6)
さらに、フランジ部の外周面に対向し、かつ軸受部材の端面と当接して、第一スラスト軸受隙間および第二スラスト軸受隙間の幅の総和を規定する隙間規定部を備え、隙間規定部を軸受部材と別体に設けると共に、フランジ部の軸方向の線膨張係数を、隙間規定部の軸方向の線膨張係数以上に設定し、かつ、軸受部材を焼結金属で形成すると共に、隙間規定部と軸部材のフランジ部とを何れもステンレス鋼で形成したことを特徴とする動圧軸受装置。 A shaft member provided with a bearing member, a shaft portion inserted into the inner periphery of the bearing member, and a flange portion protruding to the outer diameter side of the shaft portion, a lid portion that seals one end opening of the bearing member, and a bearing member Lubricant generated in the first thrust bearing clearance between the bearing member and the flange portion, and the radial bearing portion that supports the shaft member in the radial direction without contact by the dynamic pressure action of the lubricating oil generated in the radial bearing clearance between the shaft portion and the shaft portion The first thrust bearing portion that non-contact supports the shaft member in one thrust direction by the dynamic pressure action of the oil, and the dynamic pressure action of the lubricating oil generated in the second thrust bearing gap between the lid portion and the flange portion. In a hydrodynamic bearing device comprising a second thrust bearing portion that non-contact supports the shaft member in the other thrust direction,
Furthermore, a clearance defining portion is provided which faces the outer peripheral surface of the flange portion and abuts with the end surface of the bearing member to define the sum of the widths of the first thrust bearing gap and the second thrust bearing gap. Provided separately from the member, the axial linear expansion coefficient of the flange portion is set to be greater than or equal to the axial linear expansion coefficient of the gap defining portion, the bearing member is formed of sintered metal, and the gap defining portion And the flange portion of the shaft member are both made of stainless steel.
〜3の何れか一項に記載の動圧軸受装置。 2. The radial bearing portion has a dynamic pressure groove as a dynamic pressure generating means.
The hydrodynamic bearing device according to any one of?
何れか一項に記載の動圧軸受装置。 The hydrodynamic bearing device according to any one of claims 1 to 3, wherein the radial bearing portion is a multi-arc bearing.
イルとを有するモータ。 A motor comprising the hydrodynamic bearing device according to any one of claims 1 to 5, a rotor magnet, and a stator coil.
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