JP4152707B2 - Hydrodynamic bearing device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラジアル軸受隙間に生じる潤滑油の油膜によって回転部材を非接触支持する流体軸受装置に関する。この軸受装置は、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、レーザビームプリンタ(LBP)のポリゴンスキャナモータ、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として好適である。
【0002】
【従来の技術】
上記各種モータには、高回転精度の他、高速化、低コスト化、低騒音化などが求められている。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、上記要求性能に優れた特性を有する流体軸受の使用が検討され、あるいは実際に使用されている。
【0003】
この種の流体軸受は、軸受隙間内の潤滑油に動圧を発生させる動圧発生手段を備えたいわゆる動圧軸受と、動圧発生手段を備えていないいわゆる真円軸受(軸受面が真円形状である軸受)とに大別される。
【0004】
例えば、HDD等のディスク装置のスピンドルモータに組込まれる流体軸受装置では、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支持するスラスト軸受部とが設けられ、ラジアル軸受部として、軸受スリーブの内周面又は軸部材の外周面に動圧発生用の溝(動圧溝)を設けた動圧軸受が用いられる(例えば、特許文献1参照)。このラジアル軸受部は、高い軸受機能を得るため、軸方向に離隔して複数箇所に設けられる場合が多い。スラスト軸受部としては、例えば、軸部材の端面をハウジングの一端側に設けたスラスト軸受部でスラスト方向に支持する構造の軸受(いわゆるピボット軸受)が用いられる。通常、軸受スリーブはハウジングの内周の所定位置に固定され、また、ハウジングの内部空間に注油した潤滑油が外部に漏れるのを防止するため、ハウジングの他端側にシール部材を配設する場合が多い。
【0005】
【特許文献1】
特開2001―124057号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
この種の流体軸受装置では、ラジアル軸受部の軸受隙間や動圧溝の形状・寸法誤差等の理由により、軸受回転時、ハウジング一端側のスラスト軸受部周辺において潤滑油の圧力が高まり、ハウジング他端側のシール部周辺の潤滑油と圧力差が生じる場合がある。例えば、ラジアル軸受面にヘリングボーン形状の動圧溝を設けた動圧軸受を例に取ると、動圧溝が軸方向中心に対して軸方向対称に精度良く形成されている場合、該動圧溝による潤滑油のポンピング力は軸方向中心に対してシール部側とスラスト軸受部側とでバランスするが、製造誤差等により、動圧溝の形状が軸方向非対称になり、軸方向中心に対してシール部側の軸方向寸法がスラスト軸受部側の軸方向寸法よりも大きくなると、該動圧溝による潤滑油のポンピング力はシール部側がスラスト軸受部側に対して相対的に大きくなる。そして、このポンピング力の差圧により、シール部側からスラスト軸受部側に向いた潤滑油の圧力が加わり、これがスラスト軸受部周辺の潤滑油の圧力を高め、シール部周辺の潤滑油との圧力差を生じる原因となる。
【0007】
そして、上記の圧力差により、軸部材はシール部側に押し上げられる方向の軸方向力を受ける(以下、この軸方向力を「押し上げ力」という。)。通常、この種の流体軸受装置が組み込まれるモータでは、マグネットの吸着力などにより、軸部材をスラスト軸受部に押し付ける構造になっているが、上記の押し上げ力がこの押し付け力よりも大きくなると、軸部材の浮き上がり現象が生じ、モータ及びその周辺部位に好ましくない影響を与える可能性がある。
【0008】
本発明の課題は、上記の押し上げ力による軸部材の浮き上がり現象を防止することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、ハウジングと、ハウジングの内部に設けられた軸受スリーブと、軸受スリーブの内周面に挿入された軸部材と、軸受スリーブの内周面と軸部材の外周面との間に設けられ、軸受隙間に生じる潤滑油の油膜で軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部と、ハウジングの一端側に設けられ、軸部材の端面をスラスト方向に支持するスラスト軸受部と、ハウジングの他端側に設けられ、軸部材の外周面との間にシール空間を形成するシール部とを備えた流体軸受装置において、軸受スリーブは、焼結金属からなる多孔質体で形成され、シール部で密封されたハウジングの内部空間には、軸受スリーブの内部気孔を含めて、潤滑油が充満され、ラジアル軸受部は軸方向に離隔して複数箇所に設けられ、動圧溝を有すると共に、スラスト軸受部に最も近い個所に設けられているラジアル軸受部から他の箇所に設けられているラジアル軸受部の方向に潤滑油の引き込みが生じるように構成され、軸受スリーブと軸部材との相対回転時に、スラスト軸受部周辺の潤滑油の圧力Ptが、シール部周辺の潤滑油の圧力Psに対して、Pt≦Psとなり、ハウジングの内部空間に充満された潤滑油の油面がシール空間内に維持される構成を提供する。
【0010】
ラジアル軸受部を上記のように構成することで、スラスト軸受部に最も近いラジアル軸受部側から他のラジアル軸受側に向かう潤滑油の流動、すなわち、スラスト軸受部側からシール部側に向かう潤滑油の流動が生じ、スラスト軸受部周辺の潤滑油の圧力Ptが、シール部周辺の潤滑油の圧力Psと同じか、これよりも低くなる(Pt≦Ps)。これにより、軸部材に対する上記押し上げ力の発生を回避して、軸部材の浮き上がり現象を防止することができる。
【0012】
より具体的には、次のような手段を採用することができる。
【0013】
第1の手段は、スラスト軸受部に最も近い個所に設けられているラジアル軸受部において、該ラジアル軸受部の動圧溝による潤滑油のポンピング力がシール部側よりもスラスト軸受部側が大きくなるように構成することである。このように構成することで、スラスト軸受部側からシール部側に向かう潤滑油の流動が生じ、これにより、スラスト軸受部周辺の潤滑油の圧力がシール部周辺の潤滑油の圧力よりも高くなる現象が防止される。
【0014】
第1の手段として、スラスト軸受部に最も近い個所に設けられているラジアル軸受部の動圧溝を軸方向非対称に形成することができる。例えば、該動圧溝をヘリングボーン形状とする場合、該動圧溝の軸方向中心に対して、スラスト軸受部側の軸方向寸法をシール部側の軸方向寸法よりも大きくし、若しくは、スラスト軸受部側の溝本数、溝角度、溝深さ等をシール部側と異ならせる。あるいは、第1の手段として、スラスト軸受部に最も近い個所に設けられているラジアル軸受部の動圧溝を軸方向対称に形成する一方、該動圧溝のシール部側端部領域と対向する相手部材の表面に軸受隙間よりも大きな隙間を形成する逃げ部を設けて、シール部側の軸方向寸法を擬似的にスラスト軸受部側の軸方向寸法よりも小さくしても良い。
【0015】
第2の手段は、スラスト軸受部に最も近い個所に設けられているラジアル軸受部を、他の箇所に設けられているラジアル軸受部に対して、軸受隙間内に発生する潤滑油の動圧が高くなるように構成することである。このように構成することで、スラスト軸受部に最も近いラジアル軸受部側から他のラジアル軸受側に向かう潤滑油の流動、すなわち、スラスト軸受部側からシール部側に向かう潤滑油の流動が生じ、これにより、スラスト軸受部周辺の潤滑油の圧力がシール部周辺の潤滑油の圧力よりも高くなる現象が防止される。
【0016】
第2の手段には、スラスト軸受部に最も近い個所に設けられているラジアル軸受部の軸受隙間を、他の個所に設けられているラジアル軸受部の軸受隙間よりも小さくする手段、スラスト軸受部に最も近い個所に設けられているラジアル軸受部の動圧溝と他のラジアル軸受部の動圧溝とで溝本数、溝角度、溝深さ等を異ならせる手段が含まれる。あるいは、第2の手段として、軸受スリーブを焼結金属等の多孔質体で形成すると共に、スラスト軸受部に最も近い個所に設けられているラジアル軸受部を構成する軸受スリーブの軸受面の表面開孔率(表面開孔とは多孔質体組織の内部気孔が外表面に開孔した部位をいい、表面開孔率とは単位面積当たりに占める表面開孔の総面積の比率をいう。)を、他の個所に設けられているラジアル軸受部を構成する軸受スリーブの軸受面の表面開孔率よりも小さくしても良い。
【0017】
また、Pt≦Ps、特にPt=Psにする手段として、ラジアル軸受部を軸方向に離隔して複数箇所に設けると共に、スラスト軸受部に最も近い個所に設けられているラジアル軸受部とスラスト軸受部との間に、該ラジアル軸受部の軸受半径隙間よりも大きな隙間を有する空間部を設けることができる。該空間部を設けることにより、スラスト軸受部周辺における潤滑油の圧力の高まりが緩和され、シール部周辺における潤滑油の圧力よりも高くなる現象が防止される。この手段は、ラジアル軸受部をいわゆる真円軸受(軸受面に動圧溝を有しない軸受)として構成する場合、動圧軸受として構成する場合の双方に適用することができる。
【0018】
上記空間部の隙間の最大値は軸受半径隙間の10倍以上とするのが好ましい。これは次の理由による。一般に、流体軸受の負荷容量Wは下記の式で表すことができる。
W=W1・{αωR4/(ΔR)2}・β
ここで、W:負荷容量、W1:軸受仕様によって決まる無次元負荷容量、α:潤滑油粘度、ω:回転角速度、R:軸受半径、ΔR:軸受半径隙間、β:偏心率である。
【0019】
上記の式より、軸受半径隙間ΔRが10倍になると、負荷容量Wは1/100になることが分かる。従って、上記空間部の隙間を軸受半径隙間の10倍以上とすることで、上記空間部の負荷容量をラジアル軸受部の負荷容量の1/100(1%)以下にすることができ、これにより、スラスト軸受部周辺における潤滑油の圧力の高まりを効果的に緩和することができる。
【0020】
上記構成において、ハウジングは樹脂材料で形成することができる。樹脂製のハウジングは射出成形等の型成形で形成することができるので、旋削等の機械加工による金属製ハウジングに比べて低コストで製造することができると共に、プレス加工による金属製ハウジングに比べて比較的高い精度を確保することができる。特に、軸受スリーブをインサート部品として、ハウジングを樹脂材料で型成形することにより、ハウジングに対する軸受スリーブの接着等による固定作業を省略できるので、組立工程の簡素化に有利である。この場合、軸受スリーブを焼結金属で形成すると、型成形時に、溶融樹脂が軸受スリーブの固定面の表面開孔から内部気孔内に侵入して固化し、そして、内部気孔内で固化した部分が一種のアンカー効果によって、ハウジングと軸受スリーブとを強固に密着させるので、両者間の相対的な位置ずれが生じず、安定した固定状態が得られる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図1〜図5に基づいて説明する。
【0022】
図1は、この実施形態に係る流体軸受装置1を組み込んだ情報機器用スピンドルモータの一構成例を示している。この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、軸部材2を回転自在に支持する流体軸受装置1と、軸部材2に装着されたディスクハブ3と、半径方向のギャップを介して対向させたモータステータ4およびモータロータ5とを備えている。ステータ4はケーシング6の外周に取付けられ、ロータ5はディスクハブ3の内周に取付けられる。流体軸受装置1のハウジング7は、ケーシング6の内周に装着される。ディスクハブ3には、磁気ディスク等のディスクDが一又は複数枚保持される。ステータ4に通電すると、ステータ4とロータ5との間の励磁力でロータ5が回転し、それによってディスクハブ3および軸部材2が一体となって回転する。
【0023】
図2は、第1の実施形態に係る流体軸受装置(流体動圧軸受装置)1を示している。この流体軸受装置1は、ハウジング7と、軸受スリーブ8と、軸部材2とを構成部品して構成される。
【0024】
軸受スリーブ8の内周面8aと軸部材2の外周面2aとの間に第1ラジアル軸受部R1と第2ラジアル軸受部R2とが軸方向に離隔して設けられる。また、軸部材2の下側端面2bとハウジング7の底部7cの内底面7c2との間にスラスト軸受部Tが設けられる。尚、説明の便宜上、スラスト軸受部Tの側を下側、スラスト軸受部Tと反対の側(シール部7aの側)を上側として説明を進める。
【0025】
軸受スリーブ8は、例えば、焼結金属からなる多孔質体、特に銅を主成分とする燒結金属の多孔質体で円筒状に形成される。この焼結金属で形成された軸受スリーブ8の内周面8aには、第1ラジアル軸受部R1と第2ラジアル軸受部R2のラジアル軸受面となる上下2つの領域が軸方向に離隔して設けられ、該2つの領域には、例えば図3に示すようなヘリングボーン形状の動圧溝8a1、8a2がそれぞれ形成される。上側(シール部7aに近い側)の動圧溝8a1は、軸方向中心m1に対して軸方向対称形状に形成されているが(軸方向中心m1からの軸方向寸法はX0)、下側(スラスト軸受部Tに近い側)の動圧溝8a2は、軸方向中心m2に対して軸方向非対称形状に形成されている。この例では、軸方向中心m2より下側領域(スラスト軸受部Tに近い側)の軸方向寸法X1を、上側領域(シール部7aに近い側)の軸方向寸法X2よりも大きくしている(X1>X2)。
【0026】
軸部材2は、例えば、ステンレス鋼等の金属材で形成され、その下側端部に、ハウジング7の底部7cの内底面7c2と協働してスラスト軸受部Tを構成する凸球状の下側端面2bを備えている。
【0027】
ハウジング7は、焼結金属からなる軸受スリーブ8をインサート部品として、樹脂を射出成形(インサート成形)して形成され、円筒状の側部7bと、側部7bの上端から内径側に一体に延びた環状のシール部7aと、側部7bの下端と一体に連続した底部7cとを備えている。シール部7aの内周面7a1は、軸部材2の外周面2aと所定のシール空間Sを介して対向する。上記のインサート成形により、側部7bの内周面7b1は軸受スリーブ8の外周面8dと、シール部7aの内側面7a2は軸受スリーブ8の上側端面8bと、内底面7c1は軸受スリーブ8の下側端面8cと相互に密着した状態で結合される。軸受スリーブ8が多孔質の焼結金属で形成されているので、前述したアンカー効果により、ハウジング7と軸受スリーブ8とが強固に密着して、両者の安定した固定状態が得られる。
【0028】
この実施形態の流体軸受装置1は、上記のインサート成形により相互に固定されたハウジング7および軸受スリーブ8に対して、軸部材2を装着することによって組立ることができる。すなわち、軸部材2を軸受スリーブ8の内周面8aに挿入して、その下側端面2bをハウジング7の内底面7c2に接触させる。そして、軸受スリーブ8の内部気孔を含め、シール部7aで密封されたハウジング7の内部空間に潤滑油を充満する。この潤滑油の油面はシール空間S内に維持される。
【0029】
軸部材2の回転時、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(上下2箇所の領域)は、それぞれ、軸部材2の外周面2aとラジアル軸受隙間を介して対向する。そして、軸部材2の回転に伴い、上記軸受隙間に潤滑油の動圧が発生し、軸部材2が上記軸受隙間内に形成される潤滑油の油膜によって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ラジアル軸受部R1と第2ラジアル軸受部R2とが構成される。同時に、軸部材2の下側端面2bがハウジング7の内底面7c2によって接触支持される。これにより、軸部材2をスラスト方向に回転自在に支持するスラスト軸受部Tが構成される。
【0030】
上述したように、上下2箇所に設けられた第1ラジアル軸受部R1と第2ラジアル軸受部R2のうち、下側(スラスト軸受部Tに近い側)の第2ラジアル軸受部R2の動圧溝8a2は、軸方向中心m2に対して軸方向非対称形状に形成されており、軸方向中心m2より下側領域(スラスト軸受部Tに近い側)の軸方向寸法X1が、上側領域(シール部7aに近い側)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8a2による潤滑油のポンピング力は下側領域(スラスト軸受部Tに近い側)が上側領域(シール部7aに近い側)に対して相対的に大きくなる。そして、このポンピング力の差圧により、第2ラジアル軸受部R2の側から第1ラジアル軸受部R1の側に向かう潤滑油の流動、すなわち、スラスト軸受部T側からシール部7a側に向かう潤滑油の流動が生じ、これにより、スラスト軸受部Tの周辺における潤滑油の圧力がシール部7aの周辺における潤滑油の圧力よりも高くなる現象が防止される。
【0031】
図4は、第2の実施形態に係る流体軸受装置(流体動圧軸受装置)11を示している。この流体軸受装置11では、第1ラジアル軸受部R1の動圧溝8a1’と第2ラジアル軸受部R2の動圧溝8a2’を共に軸方向対称に形成する一方、第2ラジアル軸受部R2については、その動圧溝8a2’のシール部7a側の端部領域を、軸部材2の外周面2aに設けた逃げ部2cに対向させている。軸部材2の逃げ部2cは、第1ラジアル軸受部R1と第2ラジアル軸受部R2との間の領域に設けられ、逃げ部2cと軸受スリーブ8の内周面8aとの間の隙間は、第2ラジアル軸受部R2(及び第1ラジアル軸受部R1)の軸受隙間よりも大きい。従って、動圧溝8a2’のシール部7a側の端部領域をこの逃げ部2cに対向させることにより、動圧溝8a2’のシール部7a側の軸方向寸法は擬似的にスラスト軸受部T側の軸方向寸法よりも小さくなる。そのため、軸部材2の回転時、動圧溝8a2’による潤滑油のポンピング力は下側領域(スラスト軸受部Tに近い側)が上側領域(シール部7aに近い側)に対して相対的に大きくなる。そして、このポンピング力の差圧により、第2ラジアル軸受部R2の側から第1ラジアル軸受部R1の側に向かう潤滑油の流動、すなわち、スラスト軸受部T側からシール部7a側に向かう潤滑油の流動が生じ、これにより、スラスト軸受部Tの周辺における潤滑油の圧力がシール部7aの周辺における潤滑油の圧力よりも高くなる現象が防止される。
【0032】
図5は、第3の実施形態に係る流体軸受装置(流体動圧軸受装置)におけるスラスト軸受部Tの周辺を示している。この流体軸受装置では、第2ラジアル軸受部R2とスラスト軸受部Tとの間に、第2ラジアル軸受部R2の軸受半径隙間C0よりも大きな隙間C1を有する空間部S1を設けている。
【0033】
この実施形態において、軸部材2の下側端面2bは凸球状に形成され、下側端面2bの曲率半径よりも小さな曲率半径を有する繋ぎ部2dを介して外周面2aと滑らかに連続している。また、空間部S1の隙間C1の最大値は、第2ラジアル軸受部R2の軸受半径隙間C0の10倍以上となるように設定されている。また、第1ラジアル軸受部R1の動圧溝と第2ラジアル軸受部R2の動圧溝は共に軸方向対称に形成されている。その他の構成は、図2に示す実施形態と同様である。
【0034】
第2ラジアル軸受部R2とスラスト軸受部Tとの間に、第2ラジアル軸受部R2の軸受半径隙間C0よりも大きな隙間C1を有する空間部S1を設けることにより、特に、空間部S1の隙間C1の最大値を第2ラジアル軸受部R2の軸受半径隙間C0の10倍以上となるように設定することにより、スラスト軸受部T周辺における潤滑油の圧力の高まりが緩和され、シール部7a周辺における潤滑油の圧力よりも高くなる現象が防止される。
【0035】
【発明の効果】
本発明によれば、軸受スリーブと軸部材との相対回転時に、スラスト軸受部周辺の潤滑油の圧力Ptがシール部周辺の潤滑油の圧力Psに対してPt≦Psとなる構成としたので、軸部材の浮き上がり現象を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る流体軸受装置を使用した情報機器用スピンドルモータの断面図である。
【図2】第1の実施形態に係る流体軸受装置を示す断面図である。
【図3】軸受スリーブの断面図である。
【図4】第2の実施形態に係る流体軸受装置を示す断面図である。
【図5】第3の実施形態に係る流体軸受装置におけるスラスト軸受部の周辺を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
1 流体軸受装置(動圧軸受装置)
11 流体軸受装置(動圧軸受装置)
2 軸部材
2a 外周面
2b 端面
2c 逃げ部
7 ハウジング
7a シール部
8 軸受スリーブ
8a 内周面
8a1、8a1’ 動圧溝
8a2 8a2’ 動圧溝
R1 第1ラジアル軸受部
R2 第2ラジアル軸受部
T スラスト軸受部
S シール空間
S1 空間部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydrodynamic bearing device in which a rotating member is supported in a non-contact manner by an oil film of lubricating oil generated in a radial bearing gap. This bearing device is a spindle of information equipment such as magnetic disk devices such as HDD and FDD, optical disk devices such as CD-ROM, CD-R / RW and DVD-ROM / RAM, and magneto-optical disk devices such as MD and MO. It is suitable for a motor, a polygon scanner motor of a laser beam printer (LBP), or an electric device such as a small motor such as an axial fan.
[0002]
[Prior art]
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. In recent years, the use of a hydrodynamic bearing having characteristics excellent in the required performance has been studied or actually used. .
[0003]
This type of hydrodynamic bearing includes a so-called hydrodynamic bearing provided with dynamic pressure generating means for generating dynamic pressure in the lubricating oil in the bearing gap, and a so-called perfect bearing having no dynamic pressure generating means (the bearing surface is a perfect circle). The bearings are roughly classified into shapes.
[0004]
For example, in a hydrodynamic bearing device incorporated in a spindle motor of a disk device such as an HDD, a radial bearing portion that supports a shaft member in a non-contact manner in the radial direction and a thrust bearing portion that supports the shaft member in a thrust direction are provided. A dynamic pressure bearing in which a groove for generating dynamic pressure (dynamic pressure groove) is provided on the inner peripheral surface of the bearing sleeve or the outer peripheral surface of the shaft member is used as the bearing portion (see, for example, Patent Document 1). In order to obtain a high bearing function, this radial bearing portion is often provided at a plurality of locations apart in the axial direction. As the thrust bearing portion, for example, a bearing (so-called pivot bearing) having a structure in which the end surface of the shaft member is supported in the thrust direction by a thrust bearing portion provided on one end side of the housing is used. Normally, the bearing sleeve is fixed at a predetermined position on the inner periphery of the housing, and a seal member is provided on the other end of the housing to prevent the lubricating oil injected into the inner space of the housing from leaking to the outside. There are many.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2001-124057 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
In this type of hydrodynamic bearing device, the pressure of the lubricating oil increases around the thrust bearing on the one end side of the housing when the bearing rotates due to the shape and dimensional error of the bearing clearance and dynamic pressure groove of the radial bearing. There may be a pressure difference with the lubricating oil around the end seal. For example, taking a dynamic pressure bearing having a herringbone-shaped dynamic pressure groove on the radial bearing surface as an example, if the dynamic pressure groove is accurately formed symmetrically in the axial direction with respect to the axial center, the dynamic pressure The pumping force of the lubricating oil by the groove is balanced on the seal side and the thrust bearing side with respect to the axial center, but the shape of the dynamic pressure groove becomes asymmetric in the axial direction due to manufacturing errors, etc. When the axial dimension on the seal portion side becomes larger than the axial dimension on the thrust bearing portion side, the pumping force of the lubricating oil by the dynamic pressure groove becomes relatively large on the seal portion side with respect to the thrust bearing portion side. Then, due to the differential pressure of this pumping force, the pressure of the lubricating oil from the seal part side toward the thrust bearing part side is applied, which increases the pressure of the lubricating oil around the thrust bearing part, and the pressure with the lubricating oil around the seal part Causes a difference.
[0007]
Then, due to the pressure difference, the shaft member receives an axial force in a direction in which the shaft member is pushed up toward the seal portion (hereinafter, this axial force is referred to as “push-up force”). Normally, a motor incorporating this type of hydrodynamic bearing device has a structure in which the shaft member is pressed against the thrust bearing portion by the magnet's adsorption force, etc., but if the above-mentioned pushing force becomes larger than this pushing force, There is a possibility that the phenomenon of lifting of the member occurs, which may adversely affect the motor and its peripheral parts.
[0008]
An object of the present invention is to prevent the shaft member from being lifted by the above-described pushing force.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a housing, a bearing sleeve provided inside the housing, a shaft member inserted into the inner peripheral surface of the bearing sleeve, an inner peripheral surface of the bearing sleeve, and an outer periphery of the shaft member. A radial bearing portion that supports the shaft member in the radial direction with an oil film of lubricating oil generated in the bearing gap, and a thrust bearing that is provided on one end side of the housing and supports the end surface of the shaft member in the thrust direction And a seal portion provided on the other end side of the housing and forming a seal space between the outer peripheral surface of the shaft member, the bearing sleeve is a porous body made of sintered metal. The inner space of the housing that is formed and sealed with the seal portion is filled with lubricating oil including the inner pores of the bearing sleeve, and the radial bearing portions are provided at a plurality of locations separated in the axial direction. Together with a, is configured as a lubricating oil in the direction of the radial bearing portion provided elsewhere from the radial bearing portion provided to the nearest point on the thrust bearing portion retraction occurs, the bearing sleeve and the shaft member during the relative rotation between the pressure Pt in the lubricating oil near the thrust bearing portion, the pressure Ps of the lubricant near the seal portion, Ri Do a Pt ≦ Ps, the lubricating oil is filled in the internal space of the housing oil surface provides a structure that will be maintained in the sealing space.
[0010]
By configuring the radial bearing portion as described above, the flow of lubricating oil from the radial bearing portion closest to the thrust bearing portion to the other radial bearing side, that is, the lubricating oil flowing from the thrust bearing portion side to the seal portion side flow occurs, the pressure Pt of the lubricating oil around the thrust bearing portion is equal to or pressure Ps of the lubricating oil around the seal portion is lower than this (Pt ≦ Ps). Thereby, generation | occurrence | production of the said raising force with respect to a shaft member can be avoided, and the phenomenon of a shaft member lifting can be prevented.
[0012]
More specifically, the following means can be employed.
[0013]
The first means is that in the radial bearing portion provided at a position closest to the thrust bearing portion, the pumping force of the lubricating oil by the dynamic pressure groove of the radial bearing portion is larger on the thrust bearing portion side than on the seal portion side. Is to configure. With this configuration, the lubricating oil flows from the thrust bearing portion side toward the seal portion side, whereby the pressure of the lubricating oil around the thrust bearing portion becomes higher than the pressure of the lubricating oil around the seal portion. The phenomenon is prevented.
[0014]
As a first means, the dynamic pressure groove of the radial bearing portion provided at the location closest to the thrust bearing portion can be formed asymmetrically in the axial direction. For example, when the dynamic pressure groove has a herringbone shape, the axial dimension on the thrust bearing portion side is larger than the axial dimension on the seal portion side with respect to the axial center of the dynamic pressure groove, or The number of grooves on the bearing side, groove angle, groove depth, etc. are made different from those on the seal portion side. Alternatively, as a first means, the dynamic pressure groove of the radial bearing portion provided at the location closest to the thrust bearing portion is formed symmetrically in the axial direction, while facing the seal portion side end region of the dynamic pressure groove. A clearance part that forms a gap larger than the bearing gap may be provided on the surface of the mating member, and the axial dimension on the seal part side may be made pseudo smaller than the axial dimension on the thrust bearing part side.
[0015]
The second means is that the radial bearing portion provided at the location closest to the thrust bearing portion is compared with the radial bearing portion provided at another location, and the dynamic pressure of the lubricating oil generated in the bearing gap is reduced. It is to make it high. By comprising in this way, the flow of the lubricating oil from the radial bearing portion closest to the thrust bearing portion to the other radial bearing side, that is, the lubricating oil flow from the thrust bearing portion side to the seal portion side occurs, This prevents a phenomenon in which the pressure of the lubricating oil around the thrust bearing portion becomes higher than the pressure of the lubricating oil around the seal portion.
[0016]
The second means includes means for reducing the bearing gap of the radial bearing portion provided at a location closest to the thrust bearing portion to be smaller than the bearing clearance of the radial bearing portion provided at another location, the thrust bearing portion Includes means for making the number of grooves, the groove angle, the groove depth, and the like different between the dynamic pressure groove of the radial bearing portion and the dynamic pressure groove of the other radial bearing portion provided at the closest location. Alternatively, as a second means, the bearing sleeve is formed of a porous material such as sintered metal, and the surface of the bearing surface of the bearing sleeve constituting the radial bearing portion provided at the location closest to the thrust bearing portion is opened. Porosity (surface openness refers to the site where the internal pores of the porous body structure are open to the outer surface, and surface openness refers to the ratio of the total area of surface openness per unit area). The surface area ratio of the bearing surface of the bearing sleeve constituting the radial bearing portion provided at another location may be smaller.
[0017]
Further, as means for satisfying Pt ≦ Ps, in particular, Pt = Ps, the radial bearing portions are provided at a plurality of locations apart in the axial direction, and the radial bearing portion and the thrust bearing portion provided at a location closest to the thrust bearing portion. A space portion having a gap larger than the bearing radius gap of the radial bearing portion can be provided between the two. By providing the space portion, the increase in the pressure of the lubricating oil around the thrust bearing portion is mitigated, and the phenomenon of becoming higher than the pressure of the lubricating oil around the seal portion is prevented. This means can be applied to both a case where the radial bearing portion is configured as a so-called circular bearing (a bearing having no dynamic pressure groove on the bearing surface) and a case where the radial bearing portion is configured as a dynamic pressure bearing.
[0018]
The maximum value of the clearance in the space is preferably 10 times or more the bearing radius clearance. This is due to the following reason. In general, the load capacity W of the fluid dynamic bearing can be expressed by the following equation.
W = W1 · {αωR 4 / (ΔR) 2 } · β
Here, W: load capacity, W1: dimensionless load capacity determined by bearing specifications, α: lubricating oil viscosity, ω: rotational angular velocity, R: bearing radius, ΔR: bearing radius gap, β: eccentricity.
[0019]
From the above formula, it can be seen that the load capacity W becomes 1/100 when the bearing radius gap ΔR is 10 times larger. Therefore, by making the clearance of the space portion 10 times or more of the bearing radius clearance, the load capacity of the space portion can be reduced to 1/100 (1%) or less of the load capacity of the radial bearing portion. The increase in the pressure of the lubricating oil around the thrust bearing portion can be effectively mitigated.
[0020]
In the above structure, the housing can be formed of a resin material. Resin housings can be formed by injection molding or other molds, so they can be manufactured at lower costs than metal housings made by machining such as turning, and compared to metal housings made by pressing. A relatively high accuracy can be ensured. In particular, by using the bearing sleeve as an insert part and molding the housing with a resin material, it is possible to omit the fixing work by bonding the bearing sleeve to the housing, etc., which is advantageous in simplifying the assembly process. In this case, when the bearing sleeve is formed of sintered metal, the molten resin penetrates into the internal pores from the surface opening of the fixed surface of the bearing sleeve and solidifies during molding, and the solidified portion in the internal pores is solidified. Since the housing and the bearing sleeve are firmly brought into close contact by a kind of anchor effect, a relative fixed position between them does not occur, and a stable fixed state can be obtained.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0022]
FIG. 1 shows a configuration example of a spindle motor for information equipment incorporating a fluid dynamic bearing device 1 according to this embodiment. This spindle motor is used in a disk drive device such as an HDD, and the hydrodynamic bearing device 1 that rotatably supports the
[0023]
FIG. 2 shows a fluid dynamic bearing device (fluid dynamic pressure bearing device) 1 according to the first embodiment. The hydrodynamic bearing device 1 includes a
[0024]
Between the inner
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
The
[0028]
The hydrodynamic bearing device 1 of this embodiment can be assembled by attaching the
[0029]
When the
[0030]
As described above, of the first radial bearing portion R1 and the second radial bearing portion R2 provided at the two upper and lower locations, the dynamic pressure groove of the second radial bearing portion R2 on the lower side (side closer to the thrust bearing portion T). 8a2 is formed in an axially asymmetric shape with respect to the axial center m2, and the axial dimension X1 of the lower region (side closer to the thrust bearing portion T) from the axial center m2 is the upper region (seal
[0031]
FIG. 4 shows a fluid dynamic bearing device (fluid dynamic pressure bearing device) 11 according to the second embodiment. In the
[0032]
FIG. 5 shows the periphery of the thrust bearing portion T in the fluid dynamic bearing device (fluid dynamic pressure bearing device) according to the third embodiment. In this hydrodynamic bearing device, a space portion S1 having a gap C1 larger than the bearing radius gap C0 of the second radial bearing portion R2 is provided between the second radial bearing portion R2 and the thrust bearing portion T.
[0033]
In this embodiment, the
[0034]
By providing a space portion S1 having a gap C1 larger than the bearing radial gap C0 of the second radial bearing portion R2 between the second radial bearing portion R2 and the thrust bearing portion T, in particular, the gap C1 of the space portion S1. Is set to be 10 times or more of the bearing radius gap C0 of the second radial bearing portion R2, the increase in the pressure of the lubricating oil around the thrust bearing portion T is alleviated, and lubrication around the
[0035]
【The invention's effect】
According to the present invention, at the time of relative rotation between the bearing sleeve and the shaft member, the pressure Pt of the lubricating oil around the thrust bearing portion is Pt ≦ Ps with respect to the pressure Ps of the lubricating oil around the seal portion. It is possible to prevent the shaft member from being lifted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a spindle motor for information equipment using a hydrodynamic bearing device according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the hydrodynamic bearing device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a bearing sleeve.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a hydrodynamic bearing device according to a second embodiment.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the periphery of a thrust bearing portion in a hydrodynamic bearing device according to a third embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Hydrodynamic bearing device (dynamic pressure bearing device)
11 Fluid bearing device (dynamic pressure bearing device)
2
Claims (7)
前記軸受スリーブは、焼結金属からなる多孔質体で形成され、
前記シール部で密封されたハウジングの内部空間には、前記軸受スリーブの内部気孔を含めて、潤滑油が充満され、
前記ラジアル軸受部は軸方向に離隔して複数箇所に設けられ、動圧溝を有すると共に、前記スラスト軸受部に最も近い個所に設けられているラジアル軸受部から他の箇所に設けられているラジアル軸受部の方向に潤滑油の引き込みが生じるように構成され、
前記軸受スリーブと前記軸部材との相対回転時に、前記スラスト軸受部周辺の潤滑油の圧力Ptが、前記シール部周辺の潤滑油の圧力Psに対して、Pt≦Psとなり、
前記ハウジングの内部空間に充満された潤滑油の油面が前記シール空間内に維持されるることを特徴とする流体軸受装置。A housing, a bearing sleeve provided in the housing, a shaft member inserted into the inner peripheral surface of the bearing sleeve, and an inner peripheral surface of the bearing sleeve and an outer peripheral surface of the shaft member; A radial bearing portion that supports the shaft member in a radial direction with an oil film of lubricating oil generated in the bearing gap, a thrust bearing portion that is provided on one end side of the housing and supports an end surface of the shaft member in the thrust direction, and In a hydrodynamic bearing device provided with a seal portion provided on the other end side of the housing and forming a seal space with the outer peripheral surface of the shaft member,
The bearing sleeve is formed of a porous body made of sintered metal,
The internal space of the housing sealed by the seal portion is filled with lubricating oil, including the internal pores of the bearing sleeve,
The radial bearing portion is provided at a plurality of locations separated in the axial direction, has a dynamic pressure groove, and a radial bearing provided at another location from the radial bearing portion provided at a location closest to the thrust bearing portion. It is configured so that the lubricating oil is drawn in the direction of the bearing part,
When the relative rotation between the shaft member and the bearing sleeve, the pressure Pt of the lubricating oil near the thrust bearing portion, the pressure Ps of the lubricating oil near the seal portion, Ri Do a Pt ≦ Ps,
The hydrodynamic bearing device, wherein an oil level of lubricating oil filled in an internal space of the housing is maintained in the seal space .
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