(57)【要約】【課題】シャフトとスリーブとの分離および潤滑流体の漏れを防止することができる軸受機構の製造コストを削減する。【解決手段】シャフト部４１は、円柱状のシャフト下部４１２とシャフト下部４１２よりも径の小さいシャフト上部４１３とを中心軸Ｊ１に沿って有する。シャフト下部４１２が挿入されるスリーブ４２はスリーブ保持部４３に保持される。スリーブ保持部４３の開口部には内径がシャフト下部４１２の径より小さい環状であり、シャフト上部４１３が挿入される抜止部４５が設けられ、シャフト部４１と抜止部４５との間の間隙５１にてテーパシールが構成される。このような構造により、シャフト部４１とスリーブ４２との分離および潤滑流体の漏れを防止することができる軸受機構４の部品点数の削減およびシャフト部４１のストレート化が実現され、軸受機構４の製造コストを削減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受機構であって、
先端側の円柱状の第１の部位と前記第１の部位よりも径の小さい第２の部位とを中心軸に沿って有するシャフト部と、
前記第１の部位が挿入されるとともに潤滑流体による流体動圧を利用して前記シャフト部を支持するスリーブと、
前記シャフト部の前記先端側から前記スリーブを保持する有底円筒状のスリーブ保持部と、
内径が前記第１の部位の径より小さい環状であり、前記第２の部位が挿入されるとともに前記スリーブ保持部の開口部に設けられた抜止部と、
を備え、
前記シャフト部と前記抜止部との間の間隙が前記第１の部位に向かって漸次減少し、前記間隙にて前記潤滑流体の界面が形成されることを特徴とする軸受機構。
【請求項２】
請求項１に記載の軸受機構であって、
前記第１の部位の周囲が前記潤滑流体にて連続的に満たされ、前記抜止部が前記スリーブ保持部から独立した部材であり、前記スリーブ保持部が一体的に成形された部材であることを特徴とする軸受機構。
【請求項３】
請求項１または２に記載の軸受機構であって、
前記抜止部が前記スリーブ保持部から独立した部材であり、前記スリーブの端面と前記抜止部とが当接することを特徴とする軸受機構。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の軸受機構であって、
前記スリーブ保持部の底面に前記シャフト部の先端の中心と点接触する接触部材をさらに備えることを特徴とする軸受機構。
【請求項５】
電動式のモータであって、
請求項１ないし４のいずれかに記載の軸受機構と、
前記シャフト部の前記第２の部位に接続された一方の部材を前記スリーブ保持部に接続された他方の部材に対して前記シャフト部を中心に相対的に回転させる駆動機構と、
を備えることを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャフトおよびスリーブを有する軸受機構、並びに、電動式のモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シャフトおよびスリーブを有する流体動圧を利用した軸受機構では、シャフトがスリーブから分離することを防止する抜止構造や軸受機構内の潤滑流体の漏れを防止するテーパシール構造が、必要に応じて採用されている。例えば、特許文献１の図４では、ピボット軸受を有する軸受機構において、シャフトに環状部材を圧入するとともにスリーブ保持部に係止部材を設けてシャフトとスリーブとの分離を防止する抜止構造を構成し、さらに、係止部材とシャフトとの間にて潤滑流体の漏れを防止するテーパシールを構成したものが開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、スリーブをスリーブ保持部（ハウジング）に固定する環状の部材がシャフトとの間にてテーパシールを構成する軸受機構が開示されている。ただし、この軸受機構には抜止構造は設けられない。
【特許文献１】特開２００３−８８０３４号公報（図４）
【特許文献２】特開２００３−１４８４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、シャフトおよびスリーブを有する流体動圧を利用した軸受機構を用いたモータにおいて、シャフトに抜け止め用のフランジ部を設けたり、軸受機構外部に別途抜止構造を設けることは、モータの製造コスト増大の一要因となっている。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、シャフトとスリーブとの分離および潤滑流体の漏れを防止することができる軸受機構の製造コストを削減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、軸受機構であって、先端側の円柱状の第１の部位と前記第１の部位よりも径の小さい第２の部位とを中心軸に沿って有するシャフト部と、前記第１の部位が挿入されるとともに潤滑流体による流体動圧を利用して前記シャフト部を支持するスリーブと、前記シャフト部の前記先端側から前記スリーブを保持する有底円筒状のスリーブ保持部と、内径が前記第１の部位の径より小さい環状であり、前記第２の部位が挿入されるとともに前記スリーブ保持部の開口部に設けられた抜止部とを備え、前記シャフト部と前記抜止部との間の間隙が前記第１の部位に向かって漸次減少し、前記間隙にて前記潤滑流体の界面が形成される。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の軸受機構であって、前記第１の部位の周囲が前記潤滑流体にて連続的に満たされ、前記抜止部が前記スリーブ保持部から独立した部材であり、前記スリーブ保持部が一体的に成形された部材である。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の軸受機構であって、前記抜止部が前記スリーブ保持部から独立した部材であり、前記スリーブの端面と前記抜止部とが当接する。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の軸受機構であって、前記スリーブ保持部の底面に前記シャフト部の先端の中心と点接触する接触部材をさらに備える。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、電動式のモータであって、請求項１ないし４のいずれかに記載の軸受機構と、前記シャフト部の前記第２の部位に接続された一方の部材を前記スリーブ保持部に接続された他方の部材に対して前記シャフト部を中心に相対的に回転させる駆動機構とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１ないし４の発明では、シャフト部とスリーブとの分離および潤滑流体の漏れを防止することができる軸受機構の製造コストを削減することができる。
【００１２】
また、請求項２の発明では、軸受機構を容易に製造することができる。
【００１３】
また、請求項３の発明では、スリーブを確実に固定することができる。
【００１４】
また、請求項４の発明では、シャフト部を中心軸方向に容易に支持することができる。
【００１５】
請求項５の発明では、高信頼性を有するモータの製造コストを削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明の一の実施の形態に係る電動式のモータ１を示す縦断面図である。モータ１は、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ駆動装置やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）駆動装置等のディスク駆動装置において、円板状の記録ディスクを回転させるディスク駆動用モータとして用いられる。モータ１は回転体であるロータ部２、および、固定体であるステータ部３を有し、ロータ部２はシャフト部４１およびスリーブ４２を有する軸受機構４によりシャフト部４１の中心軸Ｊ１を中心としてステータ部３に対して回転可能に支持される。
【００１７】
ロータ部２は略円板状のロータ本体２１を有し、中心軸Ｊ１方向に関するおよそ中央に環状の段差部４１１が形成されるシャフト部４１が、ロータ本体２１の中央にステータ部３側（図１において下側）に突出するようにして固定される。シャフト部４１は、段差部４１１から先端側（下側）の円柱状の部位４１２（以下、「シャフト下部４１２」という。）とシャフト下部４１２よりも径の小さいロータ部２側（上側）の部位４１３（以下、「シャフト上部４１３」という。）とを中心軸Ｊ１に沿って有し、ＳＵＳ４２０Ｆ等のステンレス鋼にて一体的に形成される。ロータ本体２１の外周部には円筒状のヨーク２２が下方に突出するように取り付けられ、ヨーク２２の内周面には多極着磁された円環状の界磁用磁石２３が固定される。なお、シャフト部４１はステンレス鋼以外の金属にて形成されてもよい。
【００１８】
ロータ本体２１の上面の外縁部には、中央部２１１に対して円環状に低くなったディスク載置部２４が形成され、中央部２１１の外周上には板バネ状の複数の付勢部２５（ただし、図１では１つの付勢部２５のみを図示している。）が、周方向に関して等間隔に（例えば、６０度毎に）設けられ、複数の付勢部２５の先端部は中央部２１１の外周面より外側に僅かに突出する。これにより、ロータ本体２１に載置される図示省略の記録ディスクは、その中心孔が中央部２１１に嵌入されて複数の付勢部２５によりセンタリングされ、ロータ本体２１の環状マグネット２６と環状マグネット２６に対向して記録ディスク上に設けられる金属板（図示省略）とにより構成されるマグネットクランプによりロータ本体２１に固定される。
【００１９】
ステータ部３はロータ部２に向かって開口する略椀状のブラケット３１を有し、ブラケット３１の中央には開口側に向かって突出する円筒部３２が形成される。円筒部３２には金属（例えば、黄銅）にて形成される有底円筒状のスリーブ保持部４３が嵌入されて固定される。スリーブ保持部４３には潤滑流体が含浸された多孔質材料（例えば、焼結金属）にて形成されるとともにシャフト下部４１２が挿入されるスリーブ４２が挿入される。すなわち、スリーブ４２はスリーブ保持部４３によりシャフト部４１の先端側から覆われて保持される。スリーブ４２の外周面上には、後述する軸受機構４の製造時に利用される複数の溝４２１が中心軸Ｊ１に平行に形成される。スリーブ４２は、必ずしも多孔質材料にて形成される必要はなく、例えば金属にて形成されてもよい。また、スリーブ保持部４３は金属以外に、例えば樹脂にて形成されてもよい。
【００２０】
スリーブ保持部４３の周囲には、環状コアに設けた複数の突極に巻線を施した電機子３３が界磁用磁石２３の内周面に対向して取り付けられる。界磁用磁石２３および電機子３３はモータ１の駆動機構を構成し、電機子３３に接続された図示省略の電流供給回路により供給される電流が制御されることにより、シャフト上部４１３に接続されたロータ部２をシャフト部４１を中心としてスリーブ保持部４３に接続されたステータ部３に対して回転させるトルク（回転力）が発生する。このとき、モータ１では界磁用磁石２３の磁気的中心と電機子３３の磁気的中心とが中心軸Ｊ１方向にずれた状態とされるため、ロータ部２とステータ部３との間には、中心軸Ｊ１方向（すなわち、スラスト方向）に磁気的吸引力が作用する。ロータ部２とステータ部３との間の磁気的吸引力は、例えば、ブラケット３１上において界磁用磁石２３の下方に磁性体を設ける等して発生させてもよい。
【００２１】
軸受機構４においてスリーブ保持部４３内には潤滑流体が充填されており、シャフト下部４１２の周囲が潤滑流体にて連続的に満たされるとともに、潤滑流体がスリーブ保持部４３の開口部においてのみ外気に晒され、いわゆるフルフィル構造の軸受機構が構成される。スリーブ保持部４３の開口部には、下端面における内径がシャフト下部４１２の径より小さい環状であり、シャフト上部４１３が挿入されるとともに金属（例えば、黄銅）にて形成される抜止部４５が設けられる。なお、抜止部４５は、樹脂等の他の材料にて形成されてもよい。
【００２２】
抜止部４５の内周面は上方に向かって径が漸次増大する傾斜面とされる。したがって、シャフト部４１と抜止部４５との間の間隙５１の幅はシャフト上部４１３からシャフト下部４１２に向かって漸次減少する。これにより、間隙５１にて毛管現象および表面張力により潤滑流体の界面がメニスカス状となるテーパシールが形成され、スリーブ保持部４３からの潤滑流体の流出が防止される。
【００２３】
また、抜止部４５は段差部４１１の上方にてシャフト下部４１２と非接触状態にて嵌り合い、シャフト部４１がスリーブ４２から離れる方向に移動した際に、段差部４１１の上方を向く面と抜止部４５とが当接してシャフト部４１の移動を係止する抜け止め構造が構成される。抜止部４５の外周面はスリーブ保持部４３の内周面に当接しており（すなわち、抜止部４５はスリーブ保持部４３に圧入される。）、抜止部４５はスリーブ保持部４３に強固に固定される。
【００２４】
スリーブ保持部４３の底面（すなわち、上方を向く面）４３１の中央には、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）にて形成される円板状のスラストプレート４４が設けられる。そして、モータ１の駆動時においてロータ部２とステータ部３との間のスラスト方向の磁気的吸引力により、シャフト部４１の球面状の先端の中心（すなわち、中心軸Ｊ１とシャフト部４１の先端面とが交わる点）がスラストプレート４４に滑らかに点接触し、シャフト部４１はスラスト方向に容易かつ安定して支持される。スラストプレート４４はＰＥＥＫ以外の他の種類の樹脂、あるいは金属等にて形成されてもよい。
【００２５】
スリーブ４２は上端面が抜止部４５に当接するとともに下端面はスラストプレート４４を介してスリーブ保持部４３の底面４３１に当接し、抜止部４５とスリーブ保持部４３とにより挟持される。これにより、スリーブ４２を内周面に変形が発生しない程度の嵌め合いにてスリーブ保持部４３に嵌入しつつ、抜止部４５とスリーブ保持部４３とにより確実に固定することができる。
【００２６】
スリーブ４２の内周面には、例えば、中心軸Ｊ１方向に関して上下に複数設けられたハリングボーン溝（図１において、シャフト部４１上に破線にて示す。）が形成される。これにより、モータ１の駆動時には、潤滑流体による流体動圧を利用してシャフト部４１がスリーブ４２によりラジアル方向に支持される。すなわち、シャフト下部４１２の外周面とスリーブ４２の内周面との間の間隙５２によりラジアル動圧軸受部が構成される。なお、流体動圧発生用の溝はシャフト部４１に形成されてもよく、間隙５２の対向面の少なくともいずれか一方に形成されることにより、間隙５２がラジアル動圧軸受部とされる。
【００２７】
モータ１の軸受機構４を製造する際には、一体的に成形された有底円筒状の部材であるスリーブ保持部４３内にスラストプレート４４およびスリーブ４２が順次挿入される。続いて、スリーブ４２内にシャフト部４１のシャフト下部４１２が挿入される。このとき、スリーブ４２の複数の溝４２１を介して潤滑流体内の気泡が外部へ放出される。そして、抜止部４５がシャフト上部４１３側から中心軸Ｊ１に沿ってスリーブ保持部４３に圧入され、開口部にて固定される。潤滑流体は軸受機構の組立完了後に充填してもよいし、組立途中に所要量充填する方式であってもよい。このように、抜止部４５をスリーブ保持部４３から独立した部材とすることにより、各部材をスリーブ保持部４３に開口側から順次挿入するのみで軸受機構４を容易に製造することができる。
【００２８】
以上のように、モータ１の軸受機構４では、シャフト部４１がスリーブ４２に挿入されるシャフト下部４１２とシャフト下部４１２から環状の段差部４１１を介して径が小さくされるシャフト上部４１３とを有し、シャフト上部４１３の周囲には環状の抜止部４５が設けられる。抜止部４５の内周面には、シャフト下部４１２の外径より小さい内径が段差部４１１から離れるにつれて大きくなる傾斜面が設けられており、これにより、シャフト下部４１２と抜止部４５とによりシャフト部４１がスリーブ４２から抜けるのを防止する抜止構造が構成されるとともに、抜止部４５とシャフト上部４１３との間の間隙５１にて潤滑流体の界面が形成されてテーパシールが構成される。その結果、シャフト部４１とスリーブ４２との分離および潤滑流体の漏れを防止することができる軸受機構４の部品点数を減少することが実現され、軸受機構４の製造コストを削減することができる。
【００２９】
また、軸受機構４ではラジアル動圧軸受部を構成するシャフト下部４１２の径がシャフト上部４１３より大きいため、シャフト部４１がラジアル方向により安定して支持される。さらに、このような軸受機構４を用いることにより、高信頼性を有するモータ１の製造コストの削減を図ることが実現される。
【００３０】
ところで、従来の軸受機構の一形態としてシャフトの先端にフランジ部を設け、スリーブの下端面との間で抜止構造を形成するものが知られており、このような軸受機構においても少ない部品点数で抜止構造を構成しつつ潤滑流体の漏れを防止することが可能である。しかしながら、フランジ部とシャフトとが切削加工にて一体的に形成されるため、加工量が多くなり製造コストが増大してしまう。これに対して、図１の軸受機構４ではシャフト部４１がおよそストレート化されるため切削加工による削りしろを少なくすることができ、これにより、加工時間および加工量が少なくなり、軸受機構４の製造コストの削減が実現される。さらに、複雑な切削加工が容易でない材料をシャフト部４１に用いることも可能となる。また、軸受機構の軸方向に対する小型化を図ることもできる。
【００３１】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００３２】
シャフト部４１と抜止部４５との間の間隙５１は、シャフト部４１に傾斜面が形成されることにより幅がシャフト下部４１２に向かって漸次減少するものとされてもよい。また、間隙５１を形成する傾斜面は必ずしも段差部４１１近傍に設けられる必要はなく、段差部４１１から中心軸Ｊ１方向に離れた位置に設けられてもよい。さらに、間隙５１は予備の潤滑流体を溜めておく役割（いわゆる、オイル溜め）も果たすため、中心軸Ｊ１方向に長くされてより多くの潤滑流体が間隙５１にて保持されてもよい。
【００３３】
軸受機構４の設計によっては、一定の径の棒状のシャフト本体が円筒状の部材に挿入されることにより段差を有するシャフト部が形成されてもよい。また、スリーブ保持部と抜止部とが一体的に成形されてもよく、この場合、スリーブ保持部において抜止部を有する円筒部材と円筒部材の底側の開口を覆うキャップ部材とが別部材として準備され、スリーブ、シャフト部が円筒部材に挿入された後、キャップ部材により抜止部とは反対側の開口が閉塞される。
【００３４】
スリーブ４２は必ずしも抜止部４５とスリーブ保持部４３とにより強く挟持される必要はなく、抜止部４５がスリーブ４２の上端面に軽く当接するのみであってもよい。
【００３５】
上記実施の形態では、シャフト部４１の先端が略球面状とされ、スラストプレート４４が板状とされて点接触のピボット軸受が実現されるが、シャフト部の先端が平面状とされ、球面状のスラストプレートに点接触してシャフト部がスラスト方向に支持されてもよいし、シャフト部の平面状先端を平面状スラストプレートに面接触してすべり軸受部を構成してもよい。この面接触する二つの平面の少なくとも一方に動圧溝を形成してスラスト動圧軸受部を構成することもできる。
【００３６】
モータ１において、ロータ部２とステータ部３とは相対的に回転すればよく、スリーブ保持部４３に接続されたステータ部３がシャフト上部４１３に接続されたロータ部２に対してシャフト部４１を中心として回転してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】モータの縦断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  モータ
２    ロータ部
３    ステータ部
４    軸受機構
２３    界磁用磁石
３３    電機子
４１    シャフト部
４２    スリーブ
４３    スリーブ保持部
４４    スラストプレート
４５    抜止部
５１    間隙
４１２    シャフト下部
４１３    シャフト上部
４３１    面
Ｊ１    中心軸
【図１】
2005113987.tif 000003