(57)【要約】【課題】高速スピンドルモータとして汎用されるスラスト軸受ユニットのハウジング内におけるシャフト端部まわりに潤滑油の循環経路を確保することにより十分な潤滑油補給を可能にする。【解決手段】ハウジングと、該ハウジング内に嵌合される焼結含油軸受もしくはハウジングと一体化した流体動圧軸受からなる軸受部と、該軸受部に支承されるシャフトと、該シャフトのスラスト端を支持するべくハウジング内底面部に嵌め込まれるスラストプレートとからなり、上記スラストプレート中心部には貫通孔が貫通されているとともに、スラストプレートとハウジング内底面および壁面間には上記貫通孔を介してハウジング内を循環する油路を形成してなる。これによりモータの高速連続回転特性の向上とスラスト軸受ユニットの長寿命化をはかり、しかも低振動で静粛性をより向上させることができる。【選択図】図１
2006342926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、該ハウジング内に嵌合される焼結含油軸受材もしくは該ハウジングと一体化した流体動圧軸受からなる軸受部と、該軸受部に支承されるシャフトと、該シャフトのスラスト端を支持するべくハウジング内底面部に嵌め込まれるスラストプレートとからなり、上記スラストプレート中心部にはシャフトより径小の貫通孔が貫通されているとともに、スラストプレートとハウジング内底面および壁面間には上記貫通孔を介してハウジング内を循環する油路を形成してなることを特徴としたモータのスラスト軸受ユニット。
【請求項２】
スラストプレートとハウジング内底面および壁面間に形成した油路が、スラストプレートの外周端面から裏面側（ハウジング内底面部側）にかけて、中心に貫通した貫通孔に通じるべく溝を形成してなるものであるところの請求項１に記載のモータのスラスト軸受ユニット。
【請求項３】
スラストプレートとハウジング内底面および壁面間に形成した油路が、スラストプレートの外周端面およびハウジング内底面部の表面側（スラストプレート当接側）にかけて、上記スラストプレート中心に貫通した貫通孔に通じるべく溝を形成してなるものであるところの請求項１に記載のモータのスラスト軸受ユニット。
【請求項４】
スラストプレートの上面（シャフトの端部を受ける面）に、中心に形成した貫通孔と同軸状の円形凹状の窪みからなる椀状部を形成してなるところの請求項１〜３のいずれか１に記載のモータのスラスト軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＤやＤＶＤ、ブルーレイディスクなどといった各種光学的記録装置のドライブ用モータ、あるいはレーザプリンタにおけるスキャン部駆動用、その他ハードディスクドライブ用など、主として各種高速スピンドルモータとして汎用されるモータのスラスト軸受ユニットの改良に関し、軸受ハウジング内におけるシャフト端部まわりに潤滑油の循環経路を確保することにより十分な潤滑油補給を可能にし、これによってモータの高速連続回転特性の向上とモータのスラスト軸受ユニットの長寿命化をはかり、しかもモータの高速回転に際し、低振動で静粛性をより向上させることを目的とする。
【背景技術】
【０００２】
各種の電子機器やＤＶＤあるいはＣＤ−ＲＯＭならびにそれらの関連機器等に広く用いられるスピンドルモータについては高速回転性や長時間連続駆動、さらには静粛性等の要請から、例えば特開平１１−２３０１８１号公報に記載されているような焼結含油軸受を用い、しかも軸受内面中間部を径大にした所謂中逃げ型の軸受を用いるとともに、底面側の軸端を軸受板（スラストプレート）に当接させてシャフト（モータ軸）の全荷重を軸受板で支承するようにしたものが多用されている。
【特許文献１】特開平１１−２３０１８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した従来の技術におけるスピンドルモータによる場合においては、シャフトにかかる全荷重をスラストプレートが支えることになるために、シャフトの回転が数千回転（ｒｐｍ）以上の高速回転をする場合においては、スラストプレートにおけるシャフトの荷重支承部分において高速摺動がおこなわれるところから、より多くの潤滑油を必要とする。
【０００４】
一般的にシャフトに付着した潤滑油は、オイルの濡れ性によってシャフト表面を伝わって上方へと移動した後、シャフトの高速回転による遠心力によってシャフトの外周方向へと振り飛ばされ、また振り飛ばされたシャフトの表面には新たに潤滑油が付着し、その後振り飛ばされるといったことが繰り返される結果、シャフトとスラストプレートの摺動部付近は常に潤滑油不足の状態が続くことになり、モータの耐久性を損なう原因となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記した従来技術の難点を解決し、スラストプレートにおけるシャフトの全荷重支承部分に対する潤滑油の、より十分な補給を可能とし、これによってとくに高速回転をするスピンドルモータの耐久性を向上させるとともに低振動で静粛性に富むモータのスラスト軸受ユニットを提供するものである。
【０００６】
すなわち本発明の具体的な内容は、ハウジングと、該ハウジング内に嵌合される焼結含油軸受もしくはハウジングと一体化した流体動圧軸受からなる軸受部と、該軸受部に支承されるシャフトと、該シャフトのスラスト端を支持するべくハウジング内底面部に嵌め込まれるスラストプレートとからなり、上記スラストプレート中心部にはシャフトより径小の貫通孔が貫通されているとともに、スラストプレートとハウジング内底面および壁面間には上記貫通孔を介してハウジング内を循環する油路を形成してなることを特徴としたモータの軸受ユニットに関する。
【０００７】
上記した構成により、シャフトの軸受け部分には焼結含油軸受材に含浸された潤滑油が逐次供給されるとともに、シャフトに沿ってスラストプレートとの接触部方向にも十分な潤滑油が供給される。  さらにシャフトの高速回転に伴ってシャフトの下方に付着していた潤滑油がシャフトの外周方向（ハウジングの内周方向）に向けて振り飛ばされる。
【０００８】
シャフトの下方に付着していた潤滑油が外周方向に降り飛ばされると、当該部分に負圧が生じ、振り飛ばされた潤滑油は一端ハウジング内壁面に付着した後ハウジングの下端部に向けて下降し、スラストプレート外周端縁および該スラストプレートとハウジング内底面部間に、スラストプレート中心に形成した貫通孔に向けて形成した油路を通ってスラストプレート中心の貫通孔より上記したシャフト下方部分の負圧によるポンプ作用によって上方に吸い上げられ、順次スラストプレートにおけるシャフトの荷重支承部分に補給される潤滑油の循環路が形成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は上記した通り、スラストプレートを備えた軸受ユニットにおいて、スラストプレート中心部にはシャフトより径小の貫通孔が貫通されているとともに、スラストプレートとハウジング内底面および壁面間には上記貫通孔からスラストプレート端縁を介してハウジング内に通じる油路を形成してなるものであるために、スラストプレートにおけるシャフトの荷重支承部分に対する潤滑油の十分な補給を可能とし、これによってとくに高速回転をするスピンドルモータの耐久性を向上させるとともに低振動で静粛性に富むモータのスラスト軸受ユニットを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下において本発明に係るモータのスラスト軸受ユニットについて、その具体的な内容をスピンドルモータ用として開発された焼結含油軸受ユニットについての実施例をもとに説明する。  なお各図において同一又は相当部分には同一符号を付して説明する。  先ず図１および図２の第１実施例に基づいて説明すると、１はハウジング、４はスラストプレート、７は上記ハウジング１内に嵌合される焼結含油軸受材、９は該焼結含油軸受材７に支承されるシャフト、１１は焼結シールキャップをあらわしている。  さらにハウジング１は円筒状をなし、略中央部内周には求心方向に向けて突出させた軸受保持部２を有するとともに、一方（図において上方）の開口部１ａを開口させるとともに、他方（図において下方）開口部に段部１ｂを有し、内部のハウジング室３内にスラストプレート４を装入した後、上記した段部１ｂにプレート抑え１ｃが嵌め込まれている。
【００１１】
一方スラストプレート４は、図２に詳細を示したように、シャフト９の下端部を支承する表面の中心部分に、シャフト９より径小の貫通孔５が貫通されているとともに、裏面側（ハウジング内底面部側、すなわちプレート抑え１ｃに接する側）には、貫通孔５から外周端方向に向けて放射状に形成した８本の溝６が形成され、しかもスラストプレート４の外周側端面には各溝６に対応する箇所に立ち上がり溝６ａが形成されており〔図２（Ｃ）参照〕、これによってスラストプレート４とハウジング１の内底面およびハウジング壁面間には上記貫通孔５を介してハウジング室３内を循環する油路が形成されている。
【００１２】
なお、ここで使用されるスラストプレート４の材質については、各種金属、樹脂類、セラミック、石材（天然石などの宝石類を含む）などのほかにガラスや木材等の使用も考えられる。  焼結軸受材７は、金属粉を既知の圧粉成形焼結により成型が可能で、シャフト９を挿通させる中心孔の両側端部寄りに軸受部８・８を有するとともに、その軸受部８・８の中間部には径大とした所謂中逃げ部８ａが形成され、該中逃げ部８ａの内径を、両端部に形成した軸受部８・８の内径よりも大きくし、これによってモーター軸との摺動抵抗を減少させてモーターの過熱を防止するようにしている。  この焼結軸受材７は、内部の空隙部内に潤滑油が含浸されており、ハウジング１内の軸受保持部２に圧入されてハウジング１内に保持される。
【００１３】
またシャフト９は、焼結軸受材７の軸受部８・８に挿通させるとともに、下端を既述したスラストプレート４の中心部に突き当てた状態にしてハウジング１内に支承させる。なお図において１０はロータをあらわし、シャフト９およびマグネットが一体化されている。  さらにハウジング１の開口部１ａにはオイルシール１１が嵌め込まれる。
【００１４】
上記した第１実施例の構成においてモータが高速回転し、これに伴って焼結軸受材７から染み出した潤滑油はシャフト９に付着し、ハウジング室３内において次第にハウジング１の内壁面へと飛ばされるが、ハウジング１の内壁面から立ち上がり溝６ａおよび溝６を通り、中央の貫通孔５から再度ハウジング室３内へと循環する油路に沿って矢印で示したように潤滑油を循環させることができ、これによってスラストプレート４におけるシャフト９の荷重支承部分に対する潤滑油の十分な補給を可能とし、とくに高速回転をするスピンドルモータの耐久性を向上させるとともに低振動で静粛性に富むスピンドルモータ用のスラスト軸受ユニットを得ることができる。
【００１５】
また図３には、本発明の第２実施例が示されている。  これは第１実施例と同一の構成からなるモータのスラスト軸受ユニットにおいて、シャフト９の軸端とスラストプレート４の貫通孔５との同軸性を保つのは比較的困難であるため、シャフト９の高速回転に伴って、その軸端がスラストプレート４の貫通孔５と自動的に同軸となるようにしたものである。
【００１６】
具体的には、スラストプレート４の上面（シャフト９の端部を受ける面）に、中心に形成した貫通孔５と同軸状にシャフト９の端部を受けるための自動調芯機能を付加したものであって、スラストプレート４の上面（シャフト９の端部を受ける面）に、中心に形成した貫通孔５と同軸状にシャフト９の直径よりも径大な円形凹状の窪みからなる椀状部４ａを形成した。  これによりシャフト９の高速回転時において、貫通孔５に対するシャフト９の端部の振れを生じても上記した円形凹状の窪みからなる椀状部により自動的に調芯され、振れ精度を殆ど解消することができる。
【００１７】
なお、この場合における椀状部４ａについては、シャフト９の直径よりも径大な円形凹状の窪みからなる椀状部４ａとしたが、図４に示したようにシャフト９の直径よりも径小な円形凹状の窪みからなる椀状部４ａとしてもよく、これによってもシャフト９の高速回転によりハウジング１の内壁面へと飛ばされた潤滑油は、ハウジング１の内壁面から立ち上がり溝６ａおよび溝６を通り、中央の貫通孔５から再度ハウジング室３内へと循環する油路に沿って矢印で示したように潤滑油を循環させ、スラストプレート４におけるシャフト９の荷重支承部分に対する潤滑油の十分な補給を可能とすることができる。
【００１８】
さらに図５には、本発明の第３実施例が示されている。  これは第１実施例と同一の構成からなるモータのスラスト軸受ユニットにおいて、スラストプレート４とハウジング１の内底面（プレート抑え１ｃの上面）およびハウジング１の内壁面間に形成した油路が、スラストプレート４の外周端面およびハウジング１の内底面部（プレート抑え１ｃ）の上面側（スラストプレート４の当接側）にかけて、上記スラストプレート４の中心に貫通した貫通孔５に通じるべく溝６ｂを形成してなるものである。
【００１９】
すなわち、スラストプレート４とハウジング１の内底面との間に形成される油路が、スラストプレート４の下面に形成される溝６ではなしに、ハウジング１の内底面、すなわちプレート抑え１ｃの上面に掘削などにより形成される溝６ｂによって形成されるものであって、かかる溝６ｂの形状や深さおよび幅などについては既述した第１実施例における図２（Ａ）におけるスラストプレート４下面（裏面）にあらわしたのと同様に、スラストプレート４の油孔５に対応する中央部からハウジング１の内壁面方向に向けて放射状に形成される。
【００２０】
したがってこの場合にはスラストプレート４には外周端面に立ち上がり溝６ａを形成するだけで、その下面（裏面）には溝６を形成する必要はない。  このようにスラストプレート４の裏面又はプレート抑え１ｃの上面の何れかに溝６又は６ａを形成することによってスラストプレート４とハウジング１の内底面との間に油路を形成することができる。
【００２１】
上記した各実施例の構成によるモータのスラスト軸受ユニットは、ＣＤやＤＶＤ、ブルーレイディスクなどといった光学的記録装置のドライブ用モータや、あるいはレーザービームプリンタにおけるスキャン部駆動用モータ、ハードディスクドライブ等の各種磁気記録装置のドライブ用モータ等、またＤＬＰ（デジタルライトプロセッシング）のカラーホイール回転用スピンドルモータ、さらにはファンモータといった、各種高速スピンドルモータ等用として用いることができる。
【００２２】
また本ユニットの特徴である、スラストプレートとハウジング内底面および壁面間に油路が形成されたスラスト端支持部分については、焼結含油軸受を使用する各種高速スピンドルモータ等以外にも、シャフトの回転により軸受内の潤滑油に与えられる動圧を利用してシャフトを支持する流体動圧軸受を軸受部として使用するようにした上記と同様の用途の各種高速スピンドルモータ等への適用も可能である。
【００２３】
なお図６には、本発明に係るスラスト軸受ユニットをスピンドルモータに組み込んだ状態があらわされており、同図において１０はスラスト軸９に一体に取り付けられたローター、１２はハウジング１の外側に巻回されたコイル、１３はコイル１２に対面させるべくローター１０の内周側に取り付けられたマグネット、１４はスラスト軸端に取り付けられたディスクをあらわしている。
【００２４】
〔試験用サンプル〕
サンプル１    裏面に油路用の溝を形成したポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）                製オイル循環油路付スラストプレートを用いた軸受ユニット（本発明に                おける第１実施例品）
サンプル２    ＰＥＥＫ製スラストプレートのシャフト摺動部に貫通孔を形成するとと                もに、ハウジング底部に嵌め込んだプレート抑えの上面に油路用の溝を                形成した軸受ユニット（本発明における第３実施例品）
比  較  例    無地ＰＥＥＫ製スラストプレートと、ハウジング底面に無地のプレート                抑えを嵌め込んでなる軸受ユニット（汎用品）
（スラストプレートの厚みはいずれも０．５ｍｍ、プレート抑えはいずれも鋼製）
【００２５】
〔試験条件〕
回転数    ：  ４０，０００ｒｐｍ
スラストプレートにかかる荷重  ：  ０．３ｋｇｆ
試験時間  ：  ３，０００ｈｒ
周囲温度  ：  ２５℃
シャフトの材質  ：  ＳＵＳ４２０Ｊ２
シャフトの端面形状  ：  球面状、Ｒ＝３．５
潤滑油  ：  ポリオールエステル系潤滑油、動粘度１２ｃＳｔ  ＠４０℃
【００２６】
〔試験結果〕
磨耗深さ（μｍ）
サンプル１              ０．５４
サンプル２              ０．７１
比  較  例              ５．７３
【００２７】
上記により明らかな通り、スラスト軸受ユニットのハウジング内におけるシャフト端部まわりに潤滑油の循環油路を形成した場合においては、これを設けない汎用品に比して潤滑油の補給量が格段に異なる結果、モータの耐久性ならびにスピンドルモータの低振動性および静粛性が著しく向上することが解った。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施例であるスピンドル型モータのスラスト軸受ユニットの要部を拡大してあらわした縦断面図。
【図２】図１のユニットに使用されているスラストプレートの裏面図（Ａ）、および同図のＡーＡ線矢視方向における半裁断面図（Ｂ）、および（Ａ）図におけるＰ部分の拡大図（Ｃ）。
【図３】本発明の第２実施例であるスピンドル型モータの軸スラスト受ユニットの要部を拡大してあらわした縦断面図。
【図４】本発明の第２実施例であるモータのスラスト軸受ユニットにおけるスラストプレートの椀状部をシャフトよりも小径にした状態をあらわした部分的拡大断面図。
【図５】本発明の第３実施例であるスピンドル型モータのスラスト軸受ユニットの要部を拡大してあらわした縦断面図。
【図６】本発明に係るモータのスラスト軸受ユニットをスピンドルモータに組み込んだ状態の一例をあらわした説明図。
【符号の説明】
【００２９】
１      軸受ユニット
１ａ    開口部
１ｂ    段部
１ｃ    プレート抑え
２      軸受保持部
３      ハウジング室
４      スラストプレート
４ａ    椀状部
５      貫通孔
６      溝
６ａ    立ち上がり溝
６ｂ    溝
７      焼結軸受材
８      軸受部
８ａ    中逃げ部
９      シャフト
１０    ロータ
１１    焼結シールキャップ
１２    コイル
１３    マグネット
１４    ディスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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