(57)【要約】【課題】スラストプレートを歪みや反りが生じることなく、強固にスリーブに締結し、信頼性と耐衝撃性に優れた流体軸受装置を提供する。【解決手段】スリーブ１１の段部１１ｄにスラストプレート１２の外周部１２ａを配置し、スリーブ１１のかしめ部１１ｅを塑性変形させることで、スラストプレート１２をスリーブ１１に締結する流体軸受装置２において、スラストプレート１１の形状を、軸線方向面Ａに対称な形状とすることで、スラストプレート１２の反りや歪を発生させないようにすることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受孔を有するスリーブと、
前記軸受孔に回転自在な状態で挿通されたシャフトと、
前記シャフトの端面と隙間を介して対向し、前記軸受孔の一方の開口側を閉塞しているスラストプレートと、
前記シャフトの端面と前記スラストプレートの間に形成されている動圧軸受部と、
前記スリーブに形成され、前記スラストプレートの外周部を固定しているかしめ部と、
前記シャフト、前記軸受孔、および前記スラストプレートの間に形成されている隙間に保持されている潤滑流体と、を備え、
前記スラストプレートは回転中心軸に直交する面に面対称な形状である流体軸受装置。
【請求項２】
前記スラストプレートの外周部は、回転中心軸方向長さが、前記外周部より内周側の領域よりも短く形成されている請求項１に記載の流体軸受装置。
【請求項３】
前記スラストプレートの外周部より半径方向内側に形成された段部と、
この段部と前記軸受孔との間に形成されているテーパ部と、を備え、
前記スラストプレートの外周部と前記かしめ部との間に形成されている隙間に接着剤が充填されている請求項１または請求項２に記載の流体軸受装置。
【請求項４】
前記かしめ部内周側に少なくとも１つの溝を形成している請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の流体軸受装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の流体軸受装置を備えたスピンドルモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光・磁気ディスクなどを駆動するモータに用いることが好適である流体軸受装置に関するものであり、特に、流体軸受装置の一端側開口部を閉塞しているプレートの締結構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光・磁気ディスク装置は、携帯電話、携帯ムービーなどのモバイル製品への搭載に伴い、小型化、軽量化、薄型化、高容量化へと進む傾向にある。それに伴い、光・磁気ディスク装置のディスクを回転させるために用いられているスピンドルモータは、小型化、薄型化への対応が避けられず、また、モバイル製品などに求められる耐衝撃性の向上、高精度化が要望されている。
【０００３】
これらの要望に対応するために、流体軸受装置を用いたスピンドルモータが主流となり、多くの光・磁気ディスク装置に用いられている。
【０００４】
図７に図示しているように、従来の流体軸受装置１０１は、スリーブ１０２の軸受孔１０２ａにシャフト１０３が隙間を介して配置され、シャフト１０３の小径部１０３ａにスラスト板１０４が配置され、小径部１０３ａに固定されたブッシュ１０５によりシャフト１０３に固定されている。そして、スラスト板１０４と軸線方向に対向するようにプレート１０６が、スリーブ１０２に固定されている。
【０００５】
シャフト１０３の外周面１０３ｂとスリーブ１０２の軸受穴１０２ａとの間には、ラジアル動圧軸受部１０７が形成されている。スラスト板１０４とスリーブ１０２との間および、スラスト板１０４とプレート１０６との間には、スラスト動圧軸受部１０８、１０９が形成されている。
【０００６】
そして、それぞれの軸受部間に充填されている潤滑流体１１０に圧力を発生させ、スリーブ１０２に取付けられているディスク（図示しない）が載置固定されているハブ１１１を回転させる。
【０００７】
この流体軸受装置１０１において、プレート１０６は、潤滑流体１１０が充填されているスラスト動圧発生部１０８，１０９を構成している部材である。したがって、締結部分１１２から潤滑流体１１０が漏洩しなく、回転中心軸であるシャフト１０３に対して所望の平面度、直角度を満足する必要がある。
【０００８】
そこで、締結部分１１２には、漏洩防止が十分であり、取付け後の部品精度が確保でき且つ、生産性、コストを考慮して、カシメ工法を用いた締結方法が多く採用されている。
【０００９】
図８は、締結部分１１２の拡大断面図である。図８に図示しているプレート１０６とスリーブ１０２を締結しているカシメ工法は、スリーブ１０２を塑性変形させることにより生じるプレート１０６の変形を防止するために、プレート１０６に加わる押圧応力Ｆ１の分力Ｆ１ｘとＦ１ｙを打ち消すために回転モーメントＭ１ｘ、Ｍ１ｙが等しくなるように押圧応力Ｆ１の押圧方向を設定している。つまり、押圧応力Ｆ１の方向を設定しておくことにより、Ｍ１ｘ＝Ｍ１ｙとなり、プレート１０６に対するかしめによる変形を防止している。
【特許文献１】特開平６−１７８４９１号公報
【特許文献２】特開２００１−２９５８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記従来のプレート１０６とスリーブ１０２のカシメ締結方法では、計測が困難である回転モーメントＭ１ｘ、Ｍ１ｙを正確に等しくすることができなく、また、計測ができたとしても、プレート１０６とスリーブ１０２が加工バラツキを有しているので、回転モーメントＭ１ｘ、Ｍ１ｙを個々の組合せ毎に計測しなければならなく、実際に流体軸受装置を製造するにあたって、カシメ押圧方向を調整し、プレート１０６の平行度、直角度をサブミクロンレベルで確保することが困難である。
【００１１】
そこで、本発明は、容易にスラストプレートの平面度が所望の精度を満足でき、歪むことなく強固にスリーブに締結させることができる流体軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そして、この目的を達成するために、本発明の流体軸受装置および、それを備えたスピンドルモータは、軸受孔を有するスリーブと、軸受孔に回転自在な状態で挿通されたシャフトと、シャフトの端面と隙間を介して対向し、軸受孔の一方の開口側を閉塞しているスラストプレートと、シャフトの端面とスラストプレートの間に形成されている動圧軸受部と、スリーブに形成され、スラストプレートの外周部を固定しているかしめ部と、シャフト、軸受孔、およびスラストプレートの間に形成されている隙間に保持されている潤滑流体とを備え、スラストプレートは回転中心軸に直交する面に面対称な形状としたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の流体軸受装置によれば、カシメ工法によりスリーブに締結されているスラスト動圧軸受部の構成部品であるスラストプレートの反り、歪が生じることがないので、容易にスラストプレートの平面度が所望の精度を満足でき、歪むことなく強固にスリーブに締結させた流体軸受装置を提供することができる。
【００１４】
その結果、スラスト動圧軸受隙間を所望の精度で確保することが可能となり、流体軸受装置として必要な剛性が確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の動圧流体軸受の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における流体軸受装置２を用いたスピンドルモータ１の断面図を示す。本実施形態の説明では、便宜上、図面の上下方向を「軸方向上側」、「軸方向下側」等と表現するが、スピンドルモータ１の実際の取り付け状態を限定するものではない。
【００１７】
図１に図示しているスピンドルモータ１は、固定部であるステータ部３、回転部であるロータ部４、および、流体軸受装置２の３つの要素によって構成されている。
【００１８】
ステータ部３を構成しているベース５は、例えば、アルミダイカスト製であり、表面にコーティングを施して形成されている。また、ベース５は、その中心部分付近に、流体軸受装置２を固定するための円筒状部５ａが形成されている。
【００１９】
この円筒状部５ａの外周部には、ステータコア６が接着などによって固定されている。ステータコア６は、径方向に沿ってほぼ等角度間隔で配置された複数の突極部を有しており、この突極部に対してそれぞれコイル線７が巻回されている。
【００２０】
なお、ベース５の材質としては、磁性を有するステンレス鋼材または鋼板を用いる場合もあるが、これに限定するものではない。
【００２１】
ロータ部４は、主に、ハブ８とマグネット９から構成されている。ハブ８は、例えば、非磁性材料製のステンレス鋼によって形成されており、流体軸受装置２を構成しているシャフト１０の上端部に嵌合するように固定されており、シャフト１０と一体となって回転する。
【００２２】
また、ハブ８は、シャフト１０の上端部が固定される中央孔８ａと、マグネット９が取り付けられるマグネット保持部８ｂと、記録ディスク（図示しない）が載置されるディスク載置面８ｃとを有している。
【００２３】
マグネット９は、隣接する磁極がＮ極、Ｓ極と交互に配置された円環状の部材であって、例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系樹脂マグネット等によって構成されており、ハブ８のマグネット保持部８ｂに対して装着されている。そして、マグネット９は、ステータコア６に対して半径方向に所定の隙間を介して対向配置されており、コイル線７に電流を流すことで発生する磁束を付与することで、マグネット９を介してロータ部４に対して回転力を付与する。
【００２４】
固定部であるステータ部３と回転部であるロータ部４の間には、図２に図示されている流体軸受装置２が配置されている。流体軸受装置２は、図１に示すようにベース５の円筒状部５ａの内周に配置されている。
【００２５】
流体軸受装置２は、図２に示すように、スラストフランジ部１０ａを有するシャフト１０と、スリーブ１１、および、スラストプレート１２により構成されている。
【００２６】
シャフト１０は、流体軸受装置２の回転軸となる略円柱状の部材であって、スリーブ１１の円形の軸受孔１１ａ内に挿入されており、例えば、ステンレス鋼によって形成されている。
【００２７】
そして、シャフト１０の軸方向下側の端部には、円板状のスラストフランジ部１０ａが、シャフト１０に対して一体加工、あるいは圧入または接着などによって固定されており、例えばステンレス鋼によって形成されている。そして、スラストフランジ部１０ａは、スリーブ１１における円形の大径孔部１１ｂの部分に収納されている。
【００２８】
スリーブ１１は、略円筒状の部材であって、軸受孔１１ａ内に挿入されたシャフト１０およびシャフト１０に固定されているスラストフランジ部１０ａを相対回転可能な状態で保持している。
【００２９】
そして、スラストフランジ部１０ａの軸方向下面に対向し、スリーブ１１の軸受孔１１ａを閉塞するように円盤状のスラストプレート１２が、スリーブ１１に固定されている。
【００３０】
このスリーブ１１は、例えば真鍮等の銅合金によって形成されており、表面には無電解ニッケルメッキが施されている。
【００３１】
また、スラストフランジ部１０ａにおけるスラストプレート１２と対向している軸方向下面には、動圧を発生させるスパイラル形状のスラスト動圧発生溝１３ａが形成されており、スラストフランジ部１０ａとスラストプレート１２との間にはスラスト動圧軸受部１３（動圧軸受部）が形成されている。
【００３２】
ここで、スラスト動圧発生溝１３ａは、スパイラル形状に限定されるものではなく、ヘリングボーン形状などであってもよい。
【００３３】
また、スラスト動圧発生溝１３ａを設ける場所は、スラストフランジ部１０ａの軸方向下面に限定されるものではなく、スラストプレート１２の軸方向上面、またはその両方に設けてもよい。
【００３４】
一方、シャフト１０の外周面１０ｂとスリーブ１１の軸受穴１１ａの少なくとも一方の面には、動圧を発生させるヘリングボーン形状のラジアル動圧発生溝１４ａ、１４ｂが形成されており、シャフト１０とスリーブ１１との間にはラジアル動圧軸受部１４が形成されている。また、ラジアル動圧発生溝１４ａは、軸方向上側の溝長さが長い非対称ヘリングボーン形状であり、潤滑流体１５を軸方向上側から軸方向下側に向かう流れを生じさせるようにしている。
【００３５】
また、軸受穴１１ａとシャフト１０の外周面１０ｂとで形成されているラジアル動圧軸受部１４の軸方向上側には、テーパシール部１６が形成されている。
【００３６】
このテーパシール部１６は、軸受穴１１ａの軸方向上側部分に半径方向外側に向かって内径寸法が大きくなるように傾斜している傾斜面１１ｃと、この傾斜面１１ｃに対向しているシャフト１０の外周面１０ｂとの間に形成されている隙間である。このテーパシール部１６の毛管力によって、潤滑流体１５が外部に漏洩することを防止している。
【００３７】
以上のような構成である流体軸受装置２において、スラストプレート１２をスリーブ１１に精度よく締結し、スリーブ１１とスラストプレート１２との締結部分から潤滑流体１５が漏洩しなく且つ、外部からの衝撃が加わっても締結部分が破壊しないために、かしめ工法と接着工法の２つを併用している。図３を用いて、その締結部分について詳細に説明する。
【００３８】
スリーブ１１とスラストプレート１２を締結しているかしめ工法および接着工法は、まず、スラストプレート１２をスリーブ１１にかしめ固定し、かしめ固定した部分を接着剤にて封止するという締結方法である。図３には、スラストプレート１２をスリーブ１１にかしめ固定した際の断面外略図を図示している。
【００３９】
図３において、スリーブ１１における大径孔部１１ｂの軸方向下側に形成されている段部１１ｄにスラストプレート１２の外周部１２ａが配置されている。ここで、外周部１２ａはスリーブ１１の大径孔部１１ｂより径方向外側の領域としている。
【００４０】
そして、スリーブ１１に形成されている略円筒状のかしめ部１１ｅを半径方向内側（図３における左側方向）に専用冶具を用いて、任意の荷重Ｌにて外周部１２ａに当接するように塑性変形させている。
【００４１】
かしめ部１１ｅを塑性変形させることで、外周部１２ａの内部には、押圧応力Ｆが働く事になる。押圧応力Ｆは、分力Ｆｘ（押圧応力ＦのＸ方向成分（半径方向成分））、Ｆｙ（押圧応力ＦのＹ方向成分（軸線方向成分））となり、スラストプレート１２の内部に働くこととなる。以下に、この分力（ＦｘとＦｙ）の伝播について説明する。
【００４２】
まず、分力Ｆｙは、スラストプレート１２の軸方向下側面１２ａａから軸方向上側面１２ａｂに向かう回転軸線方向に働く。スラストプレート１２における外周部１２ａの軸方向上側面１２ａｂおよび、スリーブ１１の段部１１ｄは、接しており、巨視的には凹凸がない平面形状なので、分力Ｆｙが軸方向上側面１２ａｂ（段部１１ｄ）に向かって働くことで、押圧方向が、１８０°異なる方向に働く反力Ｆｙｙが、軸方向下側面１２ａａに向かって生じることになる。反力Ｆｙｙは、その力が分力Ｆｙと同じであるので、分力Ｆｙは、打ち消される事になる。よって、分力Ｆｙにより、スラストプレート１２が反ったり、歪んだりすることがない。
【００４３】
一方、分力Ｆｘは、スラストプレート１２の外周部１２ａから回転中心軸方向側の本体部１２ｂに向かって働く。以下に、分力Ｆｘが、スラストプレート１２の本体部１２ｂ内部を伝播する状態について、図４を用いて説明する。
【００４４】
図４は、分力Ｆｘによるスラストプレート１２の状態を模式的に図示したものである。図４に図示しているように本体部１２ｂ（破線部）の半径方向外側から分力Ｆｘが働く。分力Ｆｘが外周部１２ａから本体部１２ｂに向かって働く（圧縮荷重）ことで、本体部１２ｂは、図４に図示しているように、破線形状から実線形状に変形する。つまり、半径方向が縮径し、軸線方向が延びるように変形する。
【００４５】
ここで、スラストプレート１２は、図３および、図４に図示しているように、軸線方向に垂直な面Ａを基準面として、軸線方向に対称な形状（面対称な形状）となっている。
【００４６】
そのため、本体部１２ｂに圧縮荷重に相当する分力Ｆｘが加わることで変形したとしても、上面、下面のどちらか一方に応力が集中することはなく、面Ａに対して軸線方向に同じ変形量（Ｗ１、Ｗ２）となる。つまり、スラストプレート１２の本体部１２ｂの軸線方向上面１２ｂａと軸線方向下面１２ｂｂは、反り、歪みなどが生じない。
【００４７】
また、スラストプレート１２の本体部１２ｂの軸線方向の変形量について、その変形量の計算例を以下に示す。
【００４８】
スラストプレート１２の外径寸法を６．６ｍｍ、（外周部１２ａの寸法を６．６ｍｍ、本体部１２ｂの寸法を５．５ｍｍ）、厚さを０．５ｍｍ、カシメ荷重Ｌを３５０Ｎとし、シミュレーションした。
【００４９】
その結果、スラストプレート本体部１２ｂの上下端面１２ｂａ、１２ｂｂが移動する量は、それぞれ０．０１μｍであった。図３に示すスラストプレート１２とスラストフランジ部１０ａとによって形成されているスラスト軸受部隙間（軸線方向の隙間）は、１．０μｍ程度の変化により、この軸受隙間で発生している動圧に大きな影響が現れることが分かっている。
【００５０】
今回のシミュレーション結果では、変化量、すなわちスラストプレート本体部１２ｂの上下端面１２ｂａ、１２ｂｂが移動する量が、０．０１μｍであり、動圧に大きな影響が現れる変化の程度（１．０μｍ程度）の比べて十分に小さいので、動圧に影響を及ぼすこともなく、また、スラストプレートの変形が生じることもなかった。
【００５１】
以上のように、かしめ締結されたスラストプレート１２の外周部１２ｂとスリーブ１１のかしめ部１１ｅの間は、強固に固定されている。
【００５２】
しかし、かしめ締結している面、すなわちスリーブ１１の段部１１ｄおよび／またはスラストプレート１２の軸方向上側面１２ａｂは、加工面どうしであるので、ミクロ的（微視的）には、隙間が存在していることになる。
【００５３】
そこで、図３におけるスラストプレート１２の外周部１２ａの軸方向下側面１２ａａとかしめ部１１ｅの内周面１１ｅａにより形成されている空間１７に接着剤を塗布して、加工面どうしの隙間を封止する。
【００５４】
ここで、塗布する接着剤は、アクリル系接着剤やエポキシ系接着剤でもよいが、エポキシ系の接着剤を用いることがより好ましい。エポキシ系接着剤は、硬化する際に、粘度が低下し、隙間に流入しやすくなるので、空間１７だけを表面的に封止するのではなく、スラストプレート１２の外周部１２ａとスリーブ１１のかしめ部１１ｅの隙間にも充填されることになるので、潤滑流体１５が外部に漏洩することをより効果的に防止することが可能となる。
【００５５】
更に、図５に図示しているように、スラストプレート１２の外周部１２ａの軸線方向長さを外周部１２ａより内周側の領域である本体部１２ｂよりも短くすることで、更に、スラストプレート１２の変形を抑制することが可能となる。
【００５６】
図５において、スラストプレート１２の本体部１２ｂの軸線方向長さは、外周部１２ａよりもＬ１＋Ｌ２の分だけ長く形成されている（Ｌ１＝Ｌ２）。上述したように、かしめ部１１ｅにより生じる分力Ｆｘが外周部１２ａに加わり、圧縮荷重として本体部１２ｂを半径方向内側に縮径するように働くのであるが、外周部１２ａよりも本体部１２ｂの方が、軸線方向長さが長くなっているので、本体部１２ｂの応力は外周部１２ａの応力よりも小さくなり、本体部１２ｂの軸線方向の変形量が小さくなる。したがって、更に、スラストプレート１２の変形を抑制することが可能となる。
【００５７】
また、図５において、スラストプレート１２の外周部１２ａにおける軸方向下側面１２ａａと本体部１２ｂの軸方向下側面１２ｂａにより段部１８が形成されるため、接着剤塗布用ノズルの位置決めが容易となり、封止接着剤（図示せず。）を充填しやすく、接着剤のはみ出しなどの不具合が生じにくい形状となっており、安定した接着強度を得ることが容易となっている。
【００５８】
更に、スラストプレート１２の外周部１２ａにおける軸方向上側面１２ａｂと本体部１２ｂの軸方向上側面１２ｂｂにより形成されている傾斜面１９（段部）と、スリーブ１１における大径孔部１１ｂの間で、接着剤がスラスト動圧軸受部１３に流入することを防止するテーパ部２０が形成されている。テーパ部２０の隙間は軸方向上側面１２ａｂから軸方向上方に向かうに従い大きくなっており、封止用の接着剤が、万が一、スラストプレート１２とスリーブ１１との隙間を伝わって流れ込んできたとしても、テーパ部２０が形成されていることで、毛管力により接着剤のスラスト動圧軸受部への侵入を防止できる。
【００５９】
また、図６に示すように、スラストプレート１２の外周面１２ｃに対向しているスリーブ１１のかしめ部１１ｅの内周面１１ｅｂに溝２１を設けている。
【００６０】
かしめ部１１ｅの内周面１１ｅｂに溝２１を設けることで、接着剤（図示せず。）がスラスト動圧軸受部１３に侵入することが防止できる。また、溝２１を設けることで、かしめ部１１ｅが曲がりやすくなり、かしめ固定時の荷重Ｌを小さくすることができるため、押圧応力を低減することが可能となり、スラストプレート１２の変形を抑制することが可能となる。
【００６１】
また、かしめ部１１ｅの内周面１１ｅｂに半径方向外側に向けて空間が狭くなる溝である接着剤溜り部２２を設けることによって、接着剤の塗布量が多くなった場合でも、接着剤溜り部２２に作用する毛管力によって接着剤が接着剤溜り部２２の空間内に留められるので、接着剤がスラスト動圧軸受部１３に侵入することが防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明にかかる流体軸受装置および、スピンドルモータは、スラストプレートの反りや歪みなくスリーブに固定することで、流体軸受装置の薄型化および、信頼性を向上させることができるとともに、優れた耐衝撃性を有するので、光・磁気ディスクなどを駆動するスピンドルモータなどとして有用である。
【００６３】
また、信頼性、耐衝撃性が必要な他の回転駆動装置に搭載される各種流体軸受装置の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態１における流体軸受装置を備えたスピンドルモータの断面図
【図２】本発明の実施の形態１における流体軸受装置の断面図
【図３】スラストプレートをスリーブにかしめ固定した状態を示す拡大断面図
【図４】スラストプレートの本体部内部を伝播する分力の状態を示す図
【図５】他の実施の形態におけるスラストプレートをスリーブにかしめ固定した状態を示す拡大断面図
【図６】かしめ部に溝部を設けた状態を示す拡大断面図
【図７】従来の流体軸受装置を備えたスピンドルモータの断面図
【図８】従来の流体軸受装置における締結部の断面図
【符号の説明】
【００６５】
１、１０１  スピンドルモータ
２  流体軸受装置
３  ステータ部
４  ロータ部
５  ベース
５ａ  円筒状部
６  ステータコア
７  コイル線
８、１１１  ハブ
８ａ  中央孔
８ｂ  マグネット保持部
８ｃ  ディスク載置面
９  マグネット
１０、１０３  シャフト
１０ａ  スラストフランジ部
１０ｂ  外周面
１１、１０２  スリーブ
１１ａ、１０２ａ  軸受孔
１１ｂ  大径孔部
１１ｃ  傾斜面
１１ｄ  段部
１２  スラストプレート
１２ａ  外周部
１２ａａ、１２ａｂ。１１ｂａ、１１ｂｂ  面
１２ｃ  内周面
１２ｂ  本体部
１３、１０８、１０９  スラスト動圧軸受部
１３ａ  スラスト動圧発生溝
１４、１０７  ラジアル動圧軸受部
１４ａ、１４ｂ  ラジアル動圧発生溝
１５、１１０  潤滑流体
１８  段部
１９  傾斜面
２０  テーパ部
２１  溝部
１０４  スラスト板
１０５  ブッシュ
１０６  プレート
１１２  締結部
【図１】
2009236279.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2009236279.tif 000007
【図６】
2009236279.tif 000008
【図７】
2009236279.tif 000009
【図８】
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