(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースに固定されたシャフトと、
前記シャフトの外周面を内輪とする小径ボールベアリングと、
内輪をロータに固定し、外輪を前記ケースに固定した大径ボールベアリングと、
前記小径ボールベアリングの外輪と前記大径ボールベアリングの内輪との間を掛け渡しすることにより前記ロータにスラスト方向に付勢力を与える予圧バネ手段とからなり、
ラジアル方向の内側と外側に前記小径ボールベアリングと前記大径ボールベアリングを略一平面状に配置したことを特徴とする薄形軸受の構造。
【請求項２】
ラジアル方向に内側から内輪，第１のボール群，中輪，第２のボール群および外輪を配置してなる一体形ボールベアリングと、
中心部にシャフトを固定し、該シャフトが前記内輪に固定されたロータと、
前記中輪を固定したケースと、
前記ロータと前記外輪との間を掛け渡しすることにより、前記ロータにスラスト方向に付勢力を与える予圧バネ手段と、
から構成されたことを特徴とする薄形軸受の構造。
【請求項３】
ケースに固定された外輪と、
中輪を固定したロータと、
シャフトの外周面を内輪とし、該内輪と前記中輪との間に配置した第１のボール群および前記中輪と前記外輪との間に配置した第２のボール群とからなる一体形ボールベアリングと、
前記シャフトと前記ケースの間に設けられ、前記ロータにスラスト方向に付勢力を与える予圧バネ手段と、
から構成されたことを特徴とする薄形軸受の構造。
【請求項４】
スラスト軸受を有するケースと、
前記スラスト軸受との間にボールを配置することにより回転可能に支持されたロータと、
外輪が前記ケースの外周部に固定されたボールベアリングと、
前記ロータの外周部と前記ボールベアリングの内輪との間を掛け渡しすることにより、前記ロータにスラスト方向に付勢力を与える予圧バネ手段と、
から構成されたことを特徴とする薄形軸受の構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ等のロータの軸受構造、さらに詳しくいえば、モータの薄形化を考慮した薄形軸受構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パソコン，ＡＶ装置用小形モータやＣＰＵ等の半導体部品などを冷却するために用いられているファンモータは、装置の小形化，薄形化に伴いモータ自体の薄形化がますます求められている。
モータの薄形化を図るためにはロータシャフトを回転支持する軸受部を薄くすることが必要である。
従来、ボールベアリングを使用する場合、同じ外径のボ−ルベアリングを垂直方向に２個使用して軸を保持し、さらにボールの遊びを無くすることで回転安定性を確保している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図１０に従来の軸受構造を示す。本図はマグネット，コイル，モータケースなどを省略したもので、軸受構造部分を断面で示した正面図である。
ロータ６２を固定したシャフト６１は、１つ目のボールベアリング６６と同径の２つ目のボールベアリング６７によってケース６３に支持されている。シャフト６１の先端に係止したワッシャ６５とボールベアリング６７の間にコイル状の予圧バネ６４を圧縮嵌入し、ロータ６２に下方向に予圧を与えている。
従来の軸受構造は、このようにスラスト方向に同径のボールベアリングを配置しているため、軸受部分の厚さ（高さ）は、ボ−ルベアリングの厚さ×２倍プラス予圧機構の厚さが最低でも必要となる。
【０００４】
軸受の厚さを薄くするためには、ボールベアリングを１つにすることを考えられ、本件出願人はロータの軸を１つのボールベアリングで支持する一軸受形ファンモータを提案している（特願平８−３４６７１９）。この提案によれば、薄形化と部品の削減を図ることができるが、１つのボールベアリング支持のため安定した回転確保のための工夫が必要となる。
本発明の目的は、スラスト方向に同径の２つのボールベアリングで支持した従来構造のものと同じ程度に安定した回転支持ができるとともにモータの薄形化を実現することができる２つのボールベアリングおよび１つのボールベアリングとスラストベアリングの組み合わせを用いた薄形軸受構造を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明による薄形軸受の構造は、ケースに固定されたシャフトと、前記シャフトの外周面を内輪とする小径ボールベアリングと、内輪をロータに固定し、外輪を前記ケースに固定した大径ボールベアリングと、前記小径ボールベアリングの外輪と前記大径ボールベアリングの内輪との間を掛け渡しすることにより前記ロータにスラスト方向に付勢力を与える予圧バネ手段とからなり、ラジアル方向の内側と外側に前記小径ボールベアリングと前記大径ボールベアリングを略一平面状に配置して構成されている（図２対応）。
本発明は、ラジアル方向に内側から内輪，第１のボール群，中輪，第２のボール群および外輪を配置してなる一体形ボールベアリングと、中心部にシャフトを固定し、該シャフトが前記内輪に固定されたロータと、前記中輪を固定したケースと、前記ロータと前記外輪との間を掛け渡しすることにより、前記ロータにスラスト方向に付勢力を与える予圧バネ手段とから構成されている（図４，図５対応）。
本発明は、ケースに固定された外輪と、中輪を固定したロータと、シャフトの外周面を内輪とし、該内輪と前記中輪との間に配置した第１のボール群および前記中輪と前記外輪との間に配置した第２のボール群とからなる一体形ボールベアリングと、前記シャフトと前記ケースの間に設けられ、前記ロータにスラスト方向に付勢力を与える予圧バネ手段とから構成されている（図７対応）。
本発明は、スラスト軸受を有するケースと、前記スラスト軸受との間にボールを配置することにより回転可能に支持されたロータと、外輪が前記ケースの外周部に固定されたボールベアリングと、前記ロータの外周部と前記ボールベアリングの内輪との間を掛け渡しすることにより、前記ロータにスラスト方向に付勢力を与える予圧バネ手段とから構成されている（図８，図９対応）。
【０００６】
【作用】
上記構成によれば、２つのボールベアリングを用い安定してロータを支持でき、軸受の薄形化を実現できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は、本発明による薄形軸受構造を説明するための参考例１を示す図で、モータの構成要素であるマグネット部，コイル部などを省略してある。（ａ）は断面で示した正面図、（ｂ）は下半分を断面で示した平面図で、断面上のケースおよびロータの一部を省略してある。ボールベアリングのボールが一方に偏らないようにするためのリテーナは図面中記載されていない。
円板状のロータ５は、外周部に大径ボールベアリング２の外輪２ｂに圧着固定する突堤５ａを有している。ロータ５の中心孔５ｂには、シャフト４が圧着固定される。
小径ボールベアリング１は内輪１ａ，複数のボール１ｃからなるボール群および外輪１ｂより構成されている。大径ボールベアリング２は内輪２ａ，複数のボール２ｃからなるボール群および外輪２ｂより構成されている。
【０００８】
大径ボールベアリング２の内輪の内径は、小径ボールベアリング１の外輪１ｂの外径より大きくなっている。ベアリングケース３は、円筒部３ａと円筒部３ａの端部よりラジアル方向へ伸びるリング部３ｂより構成されている。
ベアリングケース３の円筒部３ａの内周面には小径ボールベアリング１の外輪１ｂが、円筒部３ａの外周面には大径ボールベアリング２の内輪２ａの内周面がそれぞれ圧着固定される。
ロータ５を小径および大径ボールベアリング１および２に取り付ける場合、コイル状の予圧バネ６をシャフト４に嵌合した後、シャフト４を小径ボールベアリング１の内輪１ａに圧入するとともに突堤５ａの内周部を大径ボールベアリング２の外周面に圧入して固定する。
【０００９】
ロータ５は、予圧バネ６によってスラスト方向に予圧が与えられる。小径および大径ボールベアリング１および２が略水平方向に配置された形状となるため軸受けの厚さは薄くなり、しかもロータ５はシャフト４の部分において小径ボールベアリング１で支持され、外周内面で大径ボールベアリング２で支持されるため回転安定性も確保される。ロータ５とともに回転するものは、大径ボールベアリング２の外輪２ｂとシャフト４と小径ボールベアリング１の内輪１ａである。
【００１０】
図２は、本発明による薄形軸受構造の第１の実施の形態を示す図で、図１と同様な表記方法を採用している。以下、図３から図９まで同じ表記方法である。ただし、図６（ａ），図７（ａ）を除きリテーナは記載されている。
この実施の形態は、２つのボールベアリングをラジアル方向に配置する点では図１と同じであるが、リング板形状の予圧バネ１３を小径ボールベアリング８と大径ボールベアリング９の間に係合させる点で図１とは異なっている。
円板状のロータ１０は、シャフトは固定されておらず、大径ボールベアリング９の内輪９ａが固定されている。ケース１０の中央には小径ボールベアリング８の内輪を兼用するシャフト１１が固定され、外周部には大径ボールベアリング９の外輪９ｂが固定されている。
【００１１】
小径ボールベアリング８は内輪兼用のシャフト１１，複数のボール８ｂよりなるボール群および外輪８ａより構成されている。外輪８ａはつば部８ｃを有している。大径ボールベアリング９は外輪９ｂ，複数のボール９ｃよりなるボール群および内輪９ａより構成されている。内輪９ａはつば部９ｄを有している。
予圧バネ１３はその内周端が外輪８ａのつば部８ｃに係合し、その外周端が内輪９ａのつば部９ｄに係合される。この予圧バネ１３によってロータ１０はスラスト方向に予圧が与えられる。
ロータ１０とともに回転するものは、大径ボールベアリング９の内輪９ａと予圧バネ１３と小径ボールベアリング８の外輪８ａであり、ロータ１０は大径ボールベアリング９の内輪９ａで支持され、しかも予圧バネ１３を介して小径ボールベアリング８の外輪８ａによってシャフト１１に支持されるため、薄形であるとともに回転安定性が確保される。
【００１２】
図３は、本発明による薄形軸受構造を説明するための参考例２を示す図である。
参考例２は、２つのボールベアリングを一体化したもので、小径側のボールベアリングの外輪と大径側のボールベアリングの内輪を１つの部材で構成したものである。
一体形ボールベアリング１４は、貫通孔１４ｈを有する内輪１４ａ，複数のボール１４ｄよりなるボール群，外周下部に圧着部１４ｇを有する中輪１４ｂ，複数のボール１４ｅよりなるボール群および内周側上面に圧着溝１４ｆを有する外輪１４ｃより構成されている。中輪１４ｂの圧着部１４ｇはリング状のケース１５の内周面１５ａに固定されている。
【００１３】
ロータ１６は、貫通孔１６ｂを有する肉厚の円形部１６ｃと、その外周部に形成された肉薄の円形部１６ｂより構成されている。
ロータ１６を取り付ける場合、一端にフランジ１７ａを有するシャフト１７にコイル状の予圧バネ１８を圧縮嵌挿し、シャフト１７の先端を内輪１４の貫通孔１４ｈに挿通し、ロータ１６の貫通孔１６ｂに圧入固定する。同時にロータの外周部１６ａも外輪１４ｃの圧着溝１４ｆに圧着固定する。
ロータ１６は予圧バネ１８によりスラスト方向に予圧が与えられる。
ロータ１６とともに回転するものは、一体形ボールベアリング１４の外輪１４ｃとシャフト１７と予圧バネ１８と内輪１４ａであり、ロータ１６は外輪１４ｃで支持され、シャフト１７が内輪１４ａで支持されるため、薄形になるとともに回転の安定性を確保できる。
【００１４】
図４は、本発明による薄形軸受構造の第２の実施の形態を示す図である。
この実施の形態は、図３と同様、２つのボールベアリングを一体化したものであるが、予圧バネ２２としてリング板バネを用いた点で図３とは異なっている。
一体形ボールベアリング２０は、中央に貫通孔２０ｈを有する内輪２０ａ，複数のボール２０ｄよりなるボール群，外周下部に圧着部２０ｇを有する中輪２０ｂ，複数のボール２０ｅよりなるボール群および内周上部に切欠形状の予圧バネ係合部２０ｆを有する外輪２０ｃより構成されている。中輪２０ｂの圧着部２０ｇは略リング板形状のケース２１の内周面２１ａに固定されている。
【００１５】
ロータ２３は、貫通孔２３ａを有する肉厚の円板形状であり、外周下部には、切欠形状の予圧バネ係合部２３ｂが形成されている。シャフト２４は、フランジ２４ａを有している。
ロータを取り付ける場合、シャフト２４を内輪２０ａの貫通孔２０ｈに嵌入し、さらにロータ２３の貫通孔２３ａに圧入固定する。そして、リング板状の予圧バネ２２の内周側をロータ２３の予圧バネ係合部２３ｂに係止するとともにその外周側を外輪２０ｃの予圧バネ係合部２０ｆに係止する。
ロータ２３は、予圧バネ２２によりスラスト方向に予圧が与えられる。
ロータ２３とともに回転するものは、予圧バネ２２と一体形ボールベアリング２０の外輪２０ｃとシャフト２４と内輪２０ａであり、ロータ２３は予圧バネ２２を介して外輪２０ｃで支持され、シャフト２４が内輪２０ａで支持されるため、薄形になるとともに回転の安定性を確保できる。
【００１６】
図５は、本発明による薄形軸受構造の第３の実施の形態を示す図である。
この実施の形態は、図４とは略同様の構成であるが、ロータにシャフトを固定する点で異なっている。
一体形ボールベアリング２６の内輪２６ａ，複数のボール２６ｄよりなるボール群，内輪２６ｂ，複数のボール２６ｅよりなるボール群および外輪２６ｃならびにケース２７，予圧バネ２８の各構成は図４と同じ構成である。ネジシャフト３０は、フランジ３０ｂを有し、シャフト部分に雄ネジ３０ａが設けられている。ロータ２９の中央部には雌ネジ２９が形成され、ネジ結合によってロータ２９とネジシャフト３０が固定される。
本軸受構造は、図４と形状は略同じであるので、その効果も同じである。
【００１７】
図６は、本発明による薄形軸受構造を説明するための参考例３を示す図である。
参考例３は、２つのボールベアリングを一体化した構造について図３，図４および図５と略同様であるが、中輪をロータに固定した点で図３，図４および図５とは異なっている。
内輪を兼用するシャフト３５は、円板状のケース３３に固定されている。一方、中輪３２ａは円板状のロータ３６に固定されている。
【００１８】
シャフト３５と中輪３２ａとの間には複数のボール３２ｃからなるボール群が狭入され、さらに中輪３２ａと外輪３２ｂの間には複数のボール３２ｄからなるボール群が狭入される。
外輪３２ｂは、外周部に切欠形状の嵌合溝３２ｅを有し、この嵌合溝３２ｅとケース３３の間にコイル形状の予圧バネ３４が圧縮嵌挿される。
ロータ３６はスラスト方向に予圧が与えられる。
ロータ３６とともに回転するものは、中輪３２ａであり、ロータ３６は円管状の中輪３２ａの一端側に固定され、中輪３２ａは、内輪を兼用するシャフト３５と外輪３２ｂにそれぞれ複数のボール３２ｃよりなるボール群および複数のボール３２ｄよりなるボール群を介して支持されるため、前記の実施の形態と同様、薄型になるとともに回転の安定性も確保することができる。
【００１９】
図７は、本発明による薄形軸受構造の第４の実施の形態を示す図である。
この実施の形態は、図６と略同様であるが、予圧バネをシャフトに設けた点で図６とは異なっている。
中輪３７ａは、円板状のロータ４１に固定されている。一方、外輪３７ｂは円板状のケース３８に固定されている。
シャフト３９と中輪３７ａとの間には複数のボール３７ｃからなるボール群が狭入され、中輪３７ａと外輪３７ｂの間には複数のボール３７ｄからなるボール群が狭入される。
【００２０】
シャフト３９は一端が閉塞された円筒形である。コイル形状の予圧バネ４０はシャフト３９に収容され、シャフト３９の底面とケース３８の間に圧縮嵌入されるため、シャフト３９は上方向に付勢させられる。そのためロータ４１はスラスト方向に予圧が与えられる。
ロータ４１とともに回転するものは、中輪３７ａであり、ロータ３６は円管状の中輪３７ａの一端側に固定され、中輪３７ａは、内輪を兼用するシャフト３９と外輪３７ｂにそれぞれ複数のボール３７ｃよりなるボール群および複数のボール３７ｄよりなるボール群を介して支持されるため、図６の実施の形態と同様、薄型になるとともに回転の安定性も確保することができる。
【００２１】
図８は、本発明による薄形軸受構造の第５の実施の形態を示す図である。
この実施の形態は、スラスト方向の力を中心のボール１点で受け、周縁部にボールベアリングを配置したものである。
ケース４３は、中央に円柱形状の軸受嵌合部４３ａを有し、外周に突堤４３ｂが形成されている。軸受嵌合部４３ａの上部には嵌合溝４３ｃが形成されている。嵌合溝４３ｃに樹脂スラスト軸受４６が圧入固定されている。この樹脂スラスト軸受４６の上面とロータ４５の中央部の凹部４５ａの間に１つのボール４７ａが挟入され、ロータ４５は回転可能に支持される。
【００２２】
ロータ４５は、中央部に凹部４５ａを有する円板形の肉厚部４５ｂ，その外周部に立ち上がっている外壁部４５ｃおよび外壁部４５ｃの先端部に形成されているフランジ４５ｄより構成されている。
内輪４２ａは、内周側下部に予圧バネ４４を係止する切欠形状の溝４２ｄを有している。内輪４２ａと外輪４２ｂの間に複数のボール４２ｃよりなるボール群が挟入され、外輪４２ｂは突堤４３ｂに圧入固定されている。
リング板状の予圧バネ４４は、ロータ４５のフランジ４５ｄと内輪４２ａの溝４２ｄとの間に係止され、ロータ４５をスラスト方向に予圧を与えている。
ロータ４５とともに回転するものは、予圧バネ４４と内輪４２ａであり、ロータ４５はその中央部がボールベアリング４７に支持され、予圧バネ４４を介して内輪４２ａで支持されるため、薄型になるとともに回転の安定性も確保することができる。
【００２３】
図９は、本発明による薄形軸受構造の第６の実施の形態を示す図である。
この実施の形態は、スラスト軸受を含油メタルで形成した点を除き、他の構成部分は図８と同じである。
ケース４９の円柱状の肉厚部４９ａには貫通孔４９ｂが形成され、この部分には、含油メタルスラスト軸受５１が圧入固定されている。含油メタルスラスト軸受５１は、中央部に凹部５１ａを有し、この部分とロータ５０の凹部５０ａの間にボール４９ａが狭入される。
含油メタルの軸受のため、軸受の寿命を樹脂製に比較し延ばすことができる。
他の構成部分は、図８と同じであり、同様の効果を有する。
【００２４】
以上の薄形軸受構造は、薄形ノートパソコン，ディスクトップパソコン，ＤＶＤ装置などのＡＶ装置，電子機器装置などに設けられる薄形が要請されるモータや、ＣＰＵなどの部品を直接，間接的に冷却するためのモータに適用できるのみでなく、他の目的で使用される駆動モータの軸受として適用が可能である。例えば、薄形が必要となる家電製品や測定機器などの駆動源モータの軸受として用いることもできる。
【００２５】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明は、ラジアル方向の内側と外側に２つのボールベアリングを略一平面状になるように配置した構造であり、２つの軸受けを用いてロータを支持するように構成したものである。したがって、ロータを１つのボールベアリングで支持する場合に比較し安定化した状態で回転可能に支持でき、かつ、軸受の厚さを薄くすることができるので、薄形のモータを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による薄形軸受構造を説明するための参考例１を示す図で、（ａ）は一部破断した平面図，（ｂ）は断面で示した正面図である。
【図２】  本発明による薄形軸受構造の第１の実施の形態を示す図で、（ａ）は一部破断した平面図，（ｂ）は断面で示した正面図である。
【図３】  本発明による薄形軸受構造を説明するための参考例２を示す図で、（ａ）は一部破断した平面図，（ｂ）は断面で示した正面図である。
【図４】  本発明による薄形軸受構造の第２の実施の形態を示す図で、（ａ）は一部破断した平面図，（ｂ）は断面で示した正面図である。
【図５】  本発明による薄形軸受構造の第３の実施の形態を示す図で、（ａ）は一部破断した平面図，（ｂ）は断面で示した正面図である。
【図６】  本発明による薄形軸受構造を説明するための参考例３を示す図で、（ａ）は一部破断した平面図，（ｂ）は断面で示した正面図である。
【図７】  本発明による薄形軸受構造の第４の実施の形態を示す図で、（ａ）は一部破断した平面図，（ｂ）は断面で示した正面図である。
【図８】  本発明による薄形軸受構造の第５の実施の形態を示す図で、（ａ）は一部破断した平面図，（ｂ）は断面で示した正面図である。
【図９】  本発明による薄形軸受構造の第６の実施の形態を示す図で、（ａ）は一部破断した平面図，（ｂ）は断面で示した正面図である。
【図１０】  従来の軸受構造を示す断面図である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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