動圧流体軸受装置および動圧流体軸受装置を備えた小型モータ
【課題】 クランプねじをねじ孔に締込んだ際のシャフトの変形によるシャフトの過浮上を防止することができ、小型化が促進される動圧流体軸受装置を提供する。
【解決手段】 スリーブ３の軸受孔に、シャフト５が回転自在に挿通され、シャフト５にクランプを締結するためのねじ孔１０がシャフト５の上端部から軸心１７の方向に沿って形成され、スリーブ３の内周面とシャフト５の外周面との間隙２１に作動油１６が充填され、スリーブ３の内周面に、動圧発生用溝を形成したラジアル軸受部２６，２７が設けられている。スリーブ３の内径は、開口上端部３ａから所定範囲Ａ内における内径Ｄ１が、所定範囲Ａよりも下端側の範囲Ｂにおける内径Ｄ２に比べて、シャフト５の径方向の変形見込み量ΔＤだけ大きく形成されている。所定範囲Ａは、スリーブ３の開口上端部３ａから上端側に位置するラジアル軸受部２６を取り込んだ範囲に相当する。
【解決手段】 スリーブ３の軸受孔に、シャフト５が回転自在に挿通され、シャフト５にクランプを締結するためのねじ孔１０がシャフト５の上端部から軸心１７の方向に沿って形成され、スリーブ３の内周面とシャフト５の外周面との間隙２１に作動油１６が充填され、スリーブ３の内周面に、動圧発生用溝を形成したラジアル軸受部２６，２７が設けられている。スリーブ３の内径は、開口上端部３ａから所定範囲Ａ内における内径Ｄ１が、所定範囲Ａよりも下端側の範囲Ｂにおける内径Ｄ２に比べて、シャフト５の径方向の変形見込み量ΔＤだけ大きく形成されている。所定範囲Ａは、スリーブ３の開口上端部３ａから上端側に位置するラジアル軸受部２６を取り込んだ範囲に相当する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば１インチ以下のＨＤＤ用モータ等の小型薄型モータに使用される動圧流体軸受装置、および動圧流体軸受装置を備えた小型薄型モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＨＤＤのＡＶ製品や家電製品への展開に伴い、スピンドルモータは小型・薄型・高精度・長寿命を求められている。前記スピンドルモータの構成は、図１０に示すように、ベース５１に、軸受孔を有するスリーブ５２が設けられ、この軸受孔にシャフト５３が挿通され、シャフト５３の上端部に、ディスク６５を受けるハブ５４と、ディスク６５をハブ５４上に保持するためのクランプ５５とが設けられている。このクランプ５５は、クランプねじ５６をシャフト５３に形成されたねじ孔５７（雌ねじ）にねじ込むことにより、シャフト５３に締結されている。
【０００３】
また、シャフト５３は、本体軸部５３ａと、本体軸部５３ａの上端に形成された先端軸部５３ｂと、本体軸部５３ａの下端に形成されたスラストフランジ部５３ｃとで構成されている。前記先端軸部５３ｂは、本体軸部５３ａよりも小径であり、ハブ５４に嵌め込まれている。前記スラストフランジ部５３ｃは本体軸部５３ａよりも大径である。また、前記ハブ５４にはマグネット６６が設けられており、コイルを巻回したステータ６７がマグネット６６の内周側に対向してベース５１に設けられている。
【０００４】
また、前記スピンドルモータの高精度化・長寿命化のために、軸受には動圧流体軸受が採用されている。
すなわち、スリーブ５２の下端部には、シャフト５３に作用するスラスト荷重を受け止めるスラスト板５８が設けられている。
【０００５】
また、シャフト５３の本体軸部５３ａの外周面とスリーブ５２の内周面との間の間隙６０ａ、および、スラストフランジ部５３ｃの外周面とスリーブ５２の内周面との間の間隙６０ｂ、および、スラストフランジ部５３ｃの上面とこの面に対向するスリーブ５２の下部面との間の間隙６０ｃ、および、スラストフランジ部５３ｃの下面とスラスト板５８の上面との間の間隙６０ｄの前記各間隙６０ａ〜６０ｄには、作動流体である作動油６１が充填されている。
【０００６】
スリーブ５２の内周面には、動圧発生用溝を形成したラジアル軸受部６２ａ，６２ｂが軸心６８の方向（上下方向）において一対設けられている。また、スラスト板５８の上面には、動圧発生用溝を形成した主スラスト軸受部６３が設けられ、スラストフランジ部５３ｃの上面には、動圧発生用溝を形成した副スラスト軸受部６４が設けられている。尚、スラスト板５８の上面に形成した動圧発生用溝は、スラストフランジ部５３ｃの下面に形成してもよい。
【０００７】
これによると、コイルに通電することによって、シャフト５３が回転し、クランプ５５によってハブ５４上に保持されたディスク６５が回転する。この際、各軸受部６２ａ，６２ｂ，６３，６４によって動圧が発生し、ラジアル荷重がラジアル軸受部６２ａ，６２ｂによって支持され、スラスト荷重が主スラスト軸受部６３と副スラスト軸受部６４とによって支持される。
【０００８】
しかしながら前記の従来形式では、スピンドルモータの小型化に伴って、シャフト５３の外径が小さくなり、シャフト５３の本体軸部５３ａの外周面とねじ孔５７との径方向の肉厚ｔが薄くなるため、クランプねじ５６をねじ孔５７に螺合して締め込んだ際、図１１の実線で示すように、シャフト５３の上部が径方向外側へ膨れて変形し、前記間隙６０ａの上部が下部よりも径方向に縮小されて狭くなった。その結果、前記間隙６０ａ内の作動油６１が下方へ押されて間隙６０ｄに過剰に充填され、シャフト５３が過浮上するといった悪影響があった。
【０００９】
尚、図１０，図１１では、動圧流体軸受を採用したスピンドルモータを示したが、図１２に示すように、動圧流体軸受の代わりに、上下一対のボールベアリング７１，７２を採用したスピンドルモータがある（下記特許文献１参照）。これによると、シャフト７３の上端部分において、クランプ７４を止めるねじ孔７５が形成されており、シャフト７３の外周面とねじ孔７５との径方向の肉厚をｔとし、ねじ孔７５の谷径をＤ０とすると、下記の式（１）を満たすように寸法が設定されている。
ｔ≧Ｄ０／２ ・・・式（１）
前記式（１）を満たすことにより、ねじ孔７５にねじ７６を締め込んだ時の応力で上部のボールベアリング７１の内輪が変形するのを防止することができる。
【００１０】
しかしながら図１２に示したスピンドルモータでは、前記式（１）を満たしているため、シャフト７３の外径が大径化し、スピンドルモータの小型化の障害になるといった問題がある。
【特許文献１】特開２０００−１２５５０６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、ねじをねじ孔に締め込んだ際のシャフトの変形による悪影響を防止することができ、小型化が促進される動圧流体軸受装置および動圧流体軸受装置を備えた小型モータ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】
前記目的を達成するために、本第１発明における動圧流体軸受装置は、
スリーブに形成された軸受孔にシャフトが挿通され、
前記スリーブとシャフトとのいずれか一方が固定されているとともに他方が回転自在な動圧流体軸受装置であって、
前記シャフトに他部材を締結するためのねじ孔がシャフトの一端部から軸心方向に沿ってスリーブの開口一端部を越え他端側へ向かって形成され、
前記スリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙に作動流体が充填され、
前記スリーブの内周面とシャフトの外周面との少なくともいずれかに、動圧発生用溝を形成したラジアル軸受部が設けられ、
スリーブの内径は、少なくともスリーブの開口一端部から前記ねじ孔にねじ込まれるねじの先端部までを含む所定範囲が、この所定範囲よりも他端側の範囲に比べて、シャフトの径方向の変形見込み量だけ大きく形成されているものである。
【００１３】
これによると、シャフトに他部材を締結する際、ねじをシャフトのねじ孔に締め込むことによって、シャフトの一端部が径方向外側へ膨れて変形する。これに対して、スリーブの内径は、少なくともスリーブの開口一端部から前記所定範囲において、前記シャフトの変形を見込んだ変形見込み量だけ大きく形成されているため、シャフトが変形しても、所定範囲内におけるスリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙が径方向に縮小して狭くなるのを防止することができ、スリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙を適切な大きさに維持することが可能となる。これにより、シャフトの変形による悪影響を防止することができる。また、シャフトの外周面とねじ孔との径方向の肉厚を薄くすることができるため、シャフトの外径を小さくすることが可能であり、小型化が促進される。
【００１４】
本第２発明における動圧流体軸受装置は、ラジアル軸受部はシャフトの軸心方向において複数設けられ、
ねじ孔にねじ込まれるねじの先端部が一端側に位置するラジアル軸受部の形成範囲内に突入し、
所定範囲は、スリーブの開口一端部から前記一端側に位置するラジアル軸受部までを取り込んだ範囲に相当するものである。
【００１５】
本第３発明における動圧流体軸受装置は、スリーブの軸受孔は、指定範囲内において、ストレート状に形成されているものである。
本第４発明における動圧流体軸受装置は、スリーブの軸受孔は、所定範囲内において、開口一端部ほど大径となるテーパー状に形成されているものである。
【００１６】
また、本第５発明における動圧流体軸受装置は、スリーブに形成された軸受孔にシャフトが挿通され、
前記スリーブとシャフトとのいずれか一方が固定されているとともに他方が回転自在な動圧流体軸受装置であって、
シャフトに他部材を締結するためのねじ孔がシャフトの一端部から軸心方向に沿ってスリーブの開口一端部を越え他端側へ向かって形成され、
前記スリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙に作動流体が充填され、
前記スリーブの内周面とシャフトの外周面との少なくともいずれかに、動圧発生用溝を形成したラジアル軸受部が設けられ、
前記シャフトの外径は、少なくともスリーブの開口一端部に臨む部分から前記ねじ孔にねじ込まれるねじの先端部までを含む所定範囲が、この所定範囲よりも他端側の範囲に比べて、シャフトの径方向の変形見込み量だけ小さく形成されているものである。
【００１７】
これによると、ねじをシャフトのねじ孔に締め込むことによって、シャフトの一端部が径方向外側へ膨れて変形する。これに対して、シャフトの外径は、少なくともスリーブの開口一端部に臨む部分から前記所定範囲において、前記シャフトの変形を見込んだ変形見込み量だけ小さく形成されているため、シャフトが変形しても、所定範囲内におけるスリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙が径方向に縮小して狭くなるのを防止することができ、スリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙を適切な大きさに維持することが可能となる。これにより、シャフトの変形による悪影響を防止することができる。また、シャフトの外周面とねじ孔との径方向の肉厚を薄くすることができるため、シャフトの外径を小さくすることが可能であり、小型化が促進される。
【００１８】
また、本第６発明における動圧流体軸受装置は、所定範囲は、スリーブの開口一端部に臨む部分から前記ねじ孔にねじ込まれるねじの先端部までの長さに、前記ねじ孔を形成した部分のシャフトの径方向の肉厚を加えた範囲に相当するものである。
【００１９】
また、本第７発明における動圧流体軸受装置は、シャフトは、所定範囲内において、ストレート状に形成されているものである。
また、本第８発明における動圧流体軸受装置は、シャフトは、所定範囲内において、一端側ほど小径となるテーパー状に形成されているものである。
【００２０】
また、本第９発明における動圧流体軸受装置は、シャフトがベースに固定されたスリーブに対して回転自在であり、
スリーブの他端部に、シャフトの他端面に対向するスラスト板が設けられ、
前記スリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙と前記シャフトの他端面とスラスト板との間隙とが連通し、
これら間隙に作動流体が充填され、
前記シャフトの他端面とスラスト板との少なくともいずれかに、動圧発生用溝を形成したスラスト軸受部が設けられているものである。
【００２１】
これによると、シャフトが回転している際、スラスト荷重がスラスト軸受部で支持される。また、ねじをシャフトのねじ孔に締め込むことによって、シャフトの一端部が径方向外側へ膨れて変形しても、所定範囲内におけるスリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙が径方向に縮小して狭くなるのを防止することができ、スリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙を適切な大きさに維持することが可能となるため、作動流体がスリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙からシャフトの他端面とスラスト板との間隙に過剰に充填されることはない。これにより、シャフトが過浮上するといった悪影響を防止することができる。
【００２２】
また、本第１０発明における小型モータは、前記第１発明から第９発明のいずれかに記載の動圧流体軸受装置を備えたものである。
これによると、モータの小型化を促進することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によると、ねじをシャフトのねじ孔に締め込むことによって、シャフトの一端部が径方向外側へ膨れて変形しても、所定範囲内におけるスリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙が径方向に縮小して狭くなるのを防止することができ、スリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙を適切な大きさに維持することが可能となる。これにより、作動流体がスリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙からシャフトの他端面とスラスト板との間隙に過剰に充填されることはなく、シャフトが過浮上するといった悪影響を防止することができる。
【００２４】
また、シャフトの外周面とねじ孔との径方向の肉厚を薄くすることができるため、シャフトの径を小さくすることが可能であり、モータの小型化が促進される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の第１の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
１は軸回転タイプの小型薄型モータであり、ベース２に円筒状のスリーブ３が設けられている。このスリーブ３に形成された軸受孔４には、シャフト５が回転自在に挿通されている。前記シャフト５の上端部（一端部）には、ディスク６を受けるハブ７（他部材の一例）と、ディスク６をハブ７上に保持するためのクランプ８（他部材の一例）とが設けられている。ハブ７にはマグネット１８が設けられ、マグネット１８に径方向の内側から対向するステータ１９がベース２に設けられている。
【００２６】
図３に示すように、前記シャフト５は、軸受孔４に挿入された本体軸部５ａと、本体軸部５ａの上端部に形成された先端軸部５ｂと、本体軸部５ａの下端部に形成されたスラストフランジ部５ｃとで構成されている。前記先端軸部５ｂの外径は本体軸部５ａの外径Ｄ４よりも小さく、スラストフランジ部５ｃの外径は本体軸部５ａの外径Ｄ４よりも大きく設定されている。尚、前記本体軸部５ａの上端はスリーブ３の開口上端部３ａ（開口一端部）に臨んでいる。
【００２７】
また、シャフト５には、上端面に開口するねじ孔１０が形成されている。このねじ孔１０は、下孔部１０ａと、下孔部１０ａの内周に形成された雌ねじ部１０ｂとで構成されており、シャフト５の上端面から軸心１７の方向に沿ってスリーブ３の開口上端部３ａを越え下端側（他端側）へ向って形成されている。
【００２８】
前記シャフト５の先端軸部５ｂはハブ７の中央部に形成された貫通孔１２に嵌め込まれている。前記ねじ孔１０にクランプねじ１３をねじ込むことにより、ハブ７とクランプ８とがシャフト５の上端部に締結される。
【００２９】
前記スリーブ３の下端部（他端部）には、スラストフランジ部５ｃの下方に対向するスラスト板１４が設けられている。このスラスト板１４によってスリーブ３の下端部が閉鎖されている。
【００３０】
図４に示すように、スリーブ３の軸受孔４は、シャフト５の本体軸部５ａが挿通される本体軸挿通孔部４ａと、スラストフランジ部５ｃが挿通されるフランジ挿通孔部４ｂとで構成されている。本体軸挿通孔部４ａの上端部（一端部）には、本体軸挿通孔部４ａよりも僅かに大径なシール面部４ｃが形成され、本体軸挿通孔部４ａの上下両端部間には、本体軸挿通孔部４ａよりも僅かに大径な油溜り部４ｄが形成されている。
【００３１】
図２に示すように、シャフト５の本体軸部５ａの外周面とスリーブ３の本体軸挿通孔部４ａの内周面との間に第１の間隙２１が形成され、スラストフランジ部５ｃの上面（一端面）とこの面に対向するスリーブ３の下部面との間に第２の間隙２２が形成され、スラストフランジ部５ｃの外周面とスリーブ３のフランジ挿通孔部４ｂの内周面との間に第３の間隙２３が形成され、スラストフランジ部５ｃとスラスト板１４との間に第４の間隙２４が形成されている。これら第１〜第４の間隙２１〜２４は連通しており、これら間隙２１〜２４には作動油１６（作動流体の一例）が充填されている。
【００３２】
図４に示すように、前記スリーブ３の内周面には、ラジアル軸受部２６，２７が上下方向（すなわちシャフト５の軸心１７の方向）において一対設けられている。これらラジアル軸受部２６，２７はそれぞれ、スリーブ３の内周面に形成されたヘリングボーン形状等のラジアル動圧発生用溝２６ａ，２７ａの作用により、ラジアル荷重支持圧を発生させるものである。尚、前記クランプねじ１３の先端部は上端側のラジアル軸受部２６の形成範囲内に突入している。また、油溜り部４ｄは両ラジアル軸受部２６，２７の上下間に配設されている。
【００３３】
図２に示すように、前記シャフト５のスラストフランジ部５ｃの下端面（シャフト５の他端面）には、主スラスト軸受部２８が設けられている。この主スラスト軸受部２８は、スラストフランジ部５ｃの下端面に形成されたヘリングボーン形状（又はスパイラル形状等）の主スラスト動圧発生用溝（図示せず）の作用により、スラスト荷重支持圧を発生させるものである。
【００３４】
さらに、前記スラストフランジ部５ｃの上端面には、副スラスト軸受部２９が設けられている。この副スラスト軸受部２９は、スラストフランジ部５ｃの上端面に形成されたヘリングボーン形状（又はスパイラル形状等）の副スラスト動圧発生用溝（図示せず）の作用により、スラスト荷重支持圧を発生させるものである。
【００３５】
図４に示すように、軸受孔４の本体軸挿通孔部４ａの直径（すなわちスリーブ３の内径）は、スリーブ３の開口上端部３ａから所定範囲Ａ内における直径Ｄ１が、所定範囲Ａよりも下端側（他端側）の範囲Ｂ内における直径Ｄ２に比べて、シャフト５の径方向の変形見込み量Δｄだけ大きく形成されている（すなわち、Ｄ１＝Ｄ２＋Δｄ）。尚、前記本体軸挿通孔部４ａの直径Ｄ２はシャフト５の本体軸部５ａの外径Ｄ４に対応した値である。
【００３６】
また、前記所定範囲Ａは、スリーブ３の開口上端部３ａから上端側のラジアル軸受部２６までを取り込んだ範囲に相当しており、スリーブ３の開口上端部３ａからクランプねじ１３の先端部までを含んでいる。また、所定範囲Ａよりも下端側の範囲Ｂは、本体軸挿通孔部４ａの下端から下端側のラジアル軸受部２７までを取り込んだ範囲に相当している。尚、軸受孔４の本体軸挿通孔部４ａは、所定範囲Ａ内において、直径Ｄ１が一定で変化しないストレート（真直ぐ）な孔として形成されている。
【００３７】
以下、前記構成における作用を説明する。
シャフト５の先端軸部５ｂをハブ７の貫通孔１２に嵌め込み、クランプねじ１３をねじ孔１０を締め込んで、ハブ７とクランプ８とをシャフト５に締結する。この際、クランプねじ１３のねじ込み深さの範囲において、シャフト５が径方向外側へ膨れようとするため、図５の実線で示すように、本体軸部５ａが、その上端からクランプねじ１３の先端までの範囲Ｌにおいて、径方向外側へ膨れて変形し、外径がＤ４よりも拡大する（図３の仮想線参照）。
【００３８】
これに対して、スリーブ３の軸受孔４の本体軸挿通孔部４ａの直径は、スリーブ３の開口上端部３ａから所定範囲Ａ内における直径Ｄ１が、範囲Ｂ内における直径Ｄ２に比べて、シャフト５の径方向の変形見込み量Δｄだけ大きく形成されており、このため、前記のようにシャフト５の本体軸部５ａが径方向外側へ膨れて変形しても、前記所定範囲Ａ内における第１の間隙２１が径方向に縮小して狭くなるのを防止することができ、この第１の間隙２１を適切な大きさに維持することが可能となる。
【００３９】
ステータ１９に通電することにより、シャフト５が回転するとともに、ディスク６とハブ７とクランプ８とがシャフト５と一体に回転する。この際、両ラジアル軸受部２６，２７のラジアル動圧発生用溝２６ａ，２７ａの作用により、ラジアル荷重支持圧が発生してラジアル荷重が支持され、主スラスト軸受部２８の主スラスト動圧発生用溝と副スラスト軸受部２９の副スラスト動圧発生用溝との作用により、スラスト荷重支持圧が発生してスラスト荷重が支持される。
【００４０】
このようにシャフト５が回転している際、前記のようにシャフト５の変形に対して第１の間隙２１を適切な大きさに維持することが可能であるため、作動油１６が第１の間隙２１から第４の間隙２４に過剰に充填されることはなく、これにより、シャフト５が過浮上するといった悪影響を防止することができる。
【００４１】
また、シャフト５の本体軸部５ａの外周面とねじ孔１０との径方向の肉厚ｔを薄くすることができるため、前記本体軸部５ａの外径Ｄ４を小さくすることが可能であり、モータ１の小型化を促進することができる。
【００４２】
次に、前記第１の実施の形態におけるシャフト５の径方向の変形見込み量ΔＤの一例を（１）〜（４）に記載する。例えば、上記変形見込み量ΔＤは、先ずシャフト５単体のときの外径の軸方向の変化を非接触変位計で走査して求め、次に、シャフト５にクランプねじ１３を螺合したときの外径の軸方向の変化を同様に走査して求め、それらの差から変形見込み量ΔＤを求めることができる。
（１）シャフト５の材質が高Ｍｎ、Ｃｒ系ステンレス鋼（例えばＡＳＫ８０００）であり、クランプねじ１３のサイズがＭ１．６である場合において、シャフト５の本体軸部５ａの外径がφ２．４ｍｍのとき、変形見込み量ΔＤ（オフセット量）は１．２μｍ程度であり、また、前記外径がφ３．０ｍｍのとき、変形見込み量ΔＤ（オフセット量）は０．８μｍ程度である。
（２）シャフト５の材質が高Ｍｎ、Ｃｒ系ステンレス鋼であり、シャフト５の本体軸部５ａの外周面とねじ孔１０との径方向の肉厚をｔとすると、変形見込み量ΔＤ（オフセット量）は下記の式を満足する範囲である。
ΔＤ／２＝−ａ×ｔ＋ｂ
ここで、ａ＝０．１５〜０．５であり、ｂ＝０．７〜１．１０である。
（３）シャフト５の材質がマルテンサイト系ステンレス鋼（例えばＳＵＳ４２０Ｊ２）であり、クランプねじ１３のサイズがＭ１．６である場合において、シャフト５の本体軸部５ａの外径がφ２．４ｍｍのとき、変形見込み量ΔＤ（オフセット量）は１．０μｍ程度であり、また、前記外径がφ３．０ｍｍのとき、変形見込み量ΔＤ（オフセット量）は０．３μｍ程度である。
（４）シャフト５の材質がマルテンサイト系ステンレス鋼であり、シャフト５の本体軸部５ａの外周面とねじ孔１０との径方向の肉厚をｔとすると、変形見込み量ΔＤ（オフセット量）は下記の式を満足する範囲である。
ΔＤ／２＝−ｃ×ｔ＋ｄ
ここで、ｃ＝０．３５〜０．７であり、ｄ＝０．６５〜１．１である。
【００４３】
次に、本発明における第２の実施の形態を図６に基づいて説明する。
スリーブ３の軸受孔４の本体軸挿通孔部４ａは、所定範囲Ａ内において、開口上端部３ａほど大径となるテーパー状の孔として形成されている。この際、前記本体軸挿通孔部４ａの直径は、所定範囲Ａの上端部においてＤ１となり、所定範囲Ａの下端部においてＤ２となる。
【００４４】
前記第１および第２の実施の形態では、図４，図６に示すように、スリーブ３の開口上端部３ａから上端側のラジアル軸受部２６までを取り込んだ範囲を所定範囲Ａとしているが、スリーブ３の開口上端部３ａからクランプねじ１３の先端部までの範囲を所定範囲Ａとしてもよい。また、スリーブ３の開口上端部３ａからクランプねじ１３の先端部までの範囲以上で且つスリーブ３の開口上端部３ａから上端側のラジアル軸受部２６を取り込んだ範囲以下の範囲を、所定範囲Ａとしてもよい。
【００４５】
前記第１および第２の実施の形態では、シャフト５の変形を見込んでスリーブ３の所定範囲Ａの内径を大きくしているが、次に説明する第３の実施の形態では、図７，図８に示すように、シャフト５の変形を見込んで、シャフト５の外径を小さくしている。
【００４６】
すなわち、図７に示すように、シャフト５の本体軸部５ａの外径は、その上端部分（すなわちスリーブ３の開口上端部３ａに臨む部分）から所定範囲Ｅ内における外径Ｄ３が、この所定範囲Ｅよりも下端側（他端側）の範囲Ｆ内における外径Ｄ４に比べて、シャフト５の径方向の変形見込み量ΔＤだけ小さく形成されている（すなわち、Ｄ３＝Ｄ４−ΔＤ）。
【００４７】
尚、前記所定範囲Ｅは、シャフト５の本体軸部５ａの上端部分からクランプねじ１３の先端部までの長さＬに、本体軸部５ａの外周面とねじ孔１０との径方向の肉厚ｔを加えた範囲に相当する。また、前記範囲Ｆは、所定範囲Ｅの下端から本体軸部５ａの下端までの範囲に相当する。尚、シャフト５の本体軸部５ａは、所定範囲Ｅ内において、外径Ｄ３が一定で変化しないストレート（真直ぐ）な円形軸として形成されている。
【００４８】
また、スリーブ３の本体軸挿通孔部４ａは直径Ｄ２に形成されており、シャフト５の本体軸部５ａの外径Ｄ４が前記本体軸挿通孔部４ａは直径Ｄ２に対応した値である。
以下、前記構成における作用を説明する。
【００４９】
シャフト５の本体軸部５ａの外径は、その上端部分から所定範囲Ｅ内における外径Ｄ３が、範囲Ｆ内における外径Ｄ４に比べて、変形見込み量ΔＤだけ小さく形成されており、これによって、図８の実線で示すように、前記本体軸部５ａが径方向外側へ膨れて変形しても、前記外径Ｄ３がほぼ外径Ｄ４まで拡大するため、所定範囲Ｅ内における第１の間隙２１が径方向に縮小して狭くなるのを防止することができ、この第１の間隙２１を適切な大きさに維持することが可能となる。これにより、作動油１６が第１の間隙２１から第４の間隙２４に過剰に充填されることはなく、シャフト５が過浮上するといった悪影響を防止することができる。
【００５０】
また、前記第３の実施の形態におけるシャフト５の径方向の変形見込み量ΔＤの一例は、先の第１の実施の形態で説明した（１）〜（４）と同一である。
次に、本発明における第４の実施の形態を図９に基づいて説明する。
【００５１】
シャフト５の本体軸部５ａの外径は、所定範囲Ｅ内において、上端側（一端側）ほど小径となるテーパー状の円形軸として形成されている。この際、前記本体軸部５ａの外径は、所定範囲Ｅの上端部においてＤ３となり、所定範囲Ｅの下端部においてＤ４となる。
【００５２】
前記第３および第４の実施の形態では、図７，図９に示すように、シャフト５の本体軸部５ａの上端部分からクランプねじ１３の先端部までの長さＬに、本体軸部５ａの外周面とねじ孔１０との径方向の肉厚ｔを加えた範囲を所定範囲Ｅとしているが、前記長さＬの範囲を所定範囲Ｅとしてもよい。また、第１および第２の実施の形態における所定範囲Ａ（図４，図６参照）を第３および第４の実施の形態における所定範囲Ｅに適用してもよい。また、反対に、第３および第４の実施の形態における所定範囲Ｅ（図７，図９参照）を第１および第２の実施の形態における所定範囲Ａに適用してもよい。
【００５３】
前記第１〜第４の実施の形態では、図２に示すように、ラジアル軸受部２６，２７をスリーブ３の内周面に形成しているが、シャフト５の外周面に形成してもよい。また、主スラスト軸受部２８をスラストフランジ部５ｃの下端面に形成しているが、スラスト板１４に形成してもよい。さらに、副スラスト軸受部２９をスラストフランジ部５ｃの上端面に形成しているが、スラストフランジ部５ｃの上方において対向するスリーブ３の下部面に形成してもよい。
【００５４】
前記第１〜第４の実施の形態では、クランプねじ１３で他部材の一例であるクランプ８とハブ７とをシャフト５に締結しているが、クランプ８のみをクランプねじ１３でシャフト５に締結してもよい。
【００５５】
前記第１〜第４の実施の形態では、軸心１７の方向において上下２個のラジアル軸受部２６，２７を設けているが、３個以上設けてもよい。
前記第１〜第４の実施の形態では、作動流体の一例として作動油１６を用いているが、油以外の液体又は気体を用いてもよい。
【００５６】
前記第１〜第４の実施の形態では、固定されたスリーブ３に対してシャフト５が回転する構造のモータ１を挙げたが、ベース２に固定されたシャフト５に対してスリーブ３が回転する構造のものであってもよい。
【００５７】
前記第１〜第４の実施の形態では、ねじ孔１０に締め込まれたクランプねじ１３の先端部が上端側のラジアル軸受部２６の形成範囲内に突入しているが、クランプねじ１３の先端部が上端側のラジアル軸受部２６の形成範囲よりも上方となるように、クランプねじ１３の長さを短縮して、前記形成範囲に到達しないようにしてもよい。
【００５８】
また、前記第１の実施の形態のようにシャフト５の変形を見込んでスリーブ３の所定範囲Ａの内径（本体軸挿通孔部４ａの直径Ｄ１）を大きくする（図４参照）ことと、前記第３の実施の形態のようにシャフト５の変形を見込んでシャフト５の所定範囲Ｅの外径（本体軸部５ａの外径Ｄ３）を小さくする（図７参照）こととを組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、気体、液体を問わず流体軸受を使用した軸受装置に適用することができる。この軸受装置は、記録媒体制御装置のための、小型化に適した信頼性の高いものである。前記記録媒体は、光記録媒体、光磁気記録媒体、磁気記録媒体等がある。また、媒体にはディスクをはじめ、テープ等も含まれる。また、軸受装置の使用箇所は、ディスク駆動装置、リール駆動装置、キャプスタン駆動装置、ドラム駆動装置等である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるモータの断面図である。
【図２】同、モータの動圧流体軸受装置の拡大断面図である。
【図３】同、モータのシャフトの断面図であり、クランプねじをねじ込んでいない状態を実線で示し、クランプねじをねじ込んで変形した状態を仮想線で示す。
【図４】同、モータのスリーブの断面図である。
【図５】同、モータのスリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙の上部の拡大断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態におけるモータのスリーブの断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態におけるモータのシャフトの断面図であり、クランプねじをねじ込んでいない状態を実線で示し、クランプねじをねじ込んで変形した状態を仮想線で示す。
【図８】同、モータのスリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙の上部の拡大断面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態におけるモータのシャフトの断面図である。
【図１０】従来の動圧流体軸受装置を備えたモータの断面図である。
【図１１】同、モータのスリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙の上部の拡大断面図である。
【図１２】従来のベアリング軸受装置を備えたモータの断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ モータ
２ ベース
３ スリーブ
３ａ 開口上端部（開口一端部）
４ 軸受孔
５ シャフト
１０ ねじ孔
１３ クランプねじ
１４ スラスト板
１６ 作動油（作動流体）
１７ 軸心
２１ 第１の間隙
２４ 第４の間隙
２６，２７ ラジアル軸受部
２６ａ，２７ａ ラジアル動圧発生用溝
２８ 主スラスト軸受部
Ａ 所定範囲
Ｂ 他端側の範囲
Ｅ 所定範囲
Ｆ 他端側の範囲
Ｄ１ 本体軸挿通孔部４ａの直径（スリーブの内径）
Ｄ２ 本体軸挿通孔部４ａの直径（スリーブの内径）
Ｄ３ 本体軸部５ａの外径（シャフトの外径）
Ｄ４ 本体軸部５ａの外径（シャフトの外径）
ΔＤ 変形見込み量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば１インチ以下のＨＤＤ用モータ等の小型薄型モータに使用される動圧流体軸受装置、および動圧流体軸受装置を備えた小型薄型モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＨＤＤのＡＶ製品や家電製品への展開に伴い、スピンドルモータは小型・薄型・高精度・長寿命を求められている。前記スピンドルモータの構成は、図１０に示すように、ベース５１に、軸受孔を有するスリーブ５２が設けられ、この軸受孔にシャフト５３が挿通され、シャフト５３の上端部に、ディスク６５を受けるハブ５４と、ディスク６５をハブ５４上に保持するためのクランプ５５とが設けられている。このクランプ５５は、クランプねじ５６をシャフト５３に形成されたねじ孔５７（雌ねじ）にねじ込むことにより、シャフト５３に締結されている。
【０００３】
また、シャフト５３は、本体軸部５３ａと、本体軸部５３ａの上端に形成された先端軸部５３ｂと、本体軸部５３ａの下端に形成されたスラストフランジ部５３ｃとで構成されている。前記先端軸部５３ｂは、本体軸部５３ａよりも小径であり、ハブ５４に嵌め込まれている。前記スラストフランジ部５３ｃは本体軸部５３ａよりも大径である。また、前記ハブ５４にはマグネット６６が設けられており、コイルを巻回したステータ６７がマグネット６６の内周側に対向してベース５１に設けられている。
【０００４】
また、前記スピンドルモータの高精度化・長寿命化のために、軸受には動圧流体軸受が採用されている。
すなわち、スリーブ５２の下端部には、シャフト５３に作用するスラスト荷重を受け止めるスラスト板５８が設けられている。
【０００５】
また、シャフト５３の本体軸部５３ａの外周面とスリーブ５２の内周面との間の間隙６０ａ、および、スラストフランジ部５３ｃの外周面とスリーブ５２の内周面との間の間隙６０ｂ、および、スラストフランジ部５３ｃの上面とこの面に対向するスリーブ５２の下部面との間の間隙６０ｃ、および、スラストフランジ部５３ｃの下面とスラスト板５８の上面との間の間隙６０ｄの前記各間隙６０ａ〜６０ｄには、作動流体である作動油６１が充填されている。
【０００６】
スリーブ５２の内周面には、動圧発生用溝を形成したラジアル軸受部６２ａ，６２ｂが軸心６８の方向（上下方向）において一対設けられている。また、スラスト板５８の上面には、動圧発生用溝を形成した主スラスト軸受部６３が設けられ、スラストフランジ部５３ｃの上面には、動圧発生用溝を形成した副スラスト軸受部６４が設けられている。尚、スラスト板５８の上面に形成した動圧発生用溝は、スラストフランジ部５３ｃの下面に形成してもよい。
【０００７】
これによると、コイルに通電することによって、シャフト５３が回転し、クランプ５５によってハブ５４上に保持されたディスク６５が回転する。この際、各軸受部６２ａ，６２ｂ，６３，６４によって動圧が発生し、ラジアル荷重がラジアル軸受部６２ａ，６２ｂによって支持され、スラスト荷重が主スラスト軸受部６３と副スラスト軸受部６４とによって支持される。
【０００８】
しかしながら前記の従来形式では、スピンドルモータの小型化に伴って、シャフト５３の外径が小さくなり、シャフト５３の本体軸部５３ａの外周面とねじ孔５７との径方向の肉厚ｔが薄くなるため、クランプねじ５６をねじ孔５７に螺合して締め込んだ際、図１１の実線で示すように、シャフト５３の上部が径方向外側へ膨れて変形し、前記間隙６０ａの上部が下部よりも径方向に縮小されて狭くなった。その結果、前記間隙６０ａ内の作動油６１が下方へ押されて間隙６０ｄに過剰に充填され、シャフト５３が過浮上するといった悪影響があった。
【０００９】
尚、図１０，図１１では、動圧流体軸受を採用したスピンドルモータを示したが、図１２に示すように、動圧流体軸受の代わりに、上下一対のボールベアリング７１，７２を採用したスピンドルモータがある（下記特許文献１参照）。これによると、シャフト７３の上端部分において、クランプ７４を止めるねじ孔７５が形成されており、シャフト７３の外周面とねじ孔７５との径方向の肉厚をｔとし、ねじ孔７５の谷径をＤ０とすると、下記の式（１）を満たすように寸法が設定されている。
ｔ≧Ｄ０／２ ・・・式（１）
前記式（１）を満たすことにより、ねじ孔７５にねじ７６を締め込んだ時の応力で上部のボールベアリング７１の内輪が変形するのを防止することができる。
【００１０】
しかしながら図１２に示したスピンドルモータでは、前記式（１）を満たしているため、シャフト７３の外径が大径化し、スピンドルモータの小型化の障害になるといった問題がある。
【特許文献１】特開２０００−１２５５０６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、ねじをねじ孔に締め込んだ際のシャフトの変形による悪影響を防止することができ、小型化が促進される動圧流体軸受装置および動圧流体軸受装置を備えた小型モータ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】
前記目的を達成するために、本第１発明における動圧流体軸受装置は、
スリーブに形成された軸受孔にシャフトが挿通され、
前記スリーブとシャフトとのいずれか一方が固定されているとともに他方が回転自在な動圧流体軸受装置であって、
前記シャフトに他部材を締結するためのねじ孔がシャフトの一端部から軸心方向に沿ってスリーブの開口一端部を越え他端側へ向かって形成され、
前記スリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙に作動流体が充填され、
前記スリーブの内周面とシャフトの外周面との少なくともいずれかに、動圧発生用溝を形成したラジアル軸受部が設けられ、
スリーブの内径は、少なくともスリーブの開口一端部から前記ねじ孔にねじ込まれるねじの先端部までを含む所定範囲が、この所定範囲よりも他端側の範囲に比べて、シャフトの径方向の変形見込み量だけ大きく形成されているものである。
【００１３】
これによると、シャフトに他部材を締結する際、ねじをシャフトのねじ孔に締め込むことによって、シャフトの一端部が径方向外側へ膨れて変形する。これに対して、スリーブの内径は、少なくともスリーブの開口一端部から前記所定範囲において、前記シャフトの変形を見込んだ変形見込み量だけ大きく形成されているため、シャフトが変形しても、所定範囲内におけるスリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙が径方向に縮小して狭くなるのを防止することができ、スリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙を適切な大きさに維持することが可能となる。これにより、シャフトの変形による悪影響を防止することができる。また、シャフトの外周面とねじ孔との径方向の肉厚を薄くすることができるため、シャフトの外径を小さくすることが可能であり、小型化が促進される。
【００１４】
本第２発明における動圧流体軸受装置は、ラジアル軸受部はシャフトの軸心方向において複数設けられ、
ねじ孔にねじ込まれるねじの先端部が一端側に位置するラジアル軸受部の形成範囲内に突入し、
所定範囲は、スリーブの開口一端部から前記一端側に位置するラジアル軸受部までを取り込んだ範囲に相当するものである。
【００１５】
本第３発明における動圧流体軸受装置は、スリーブの軸受孔は、指定範囲内において、ストレート状に形成されているものである。
本第４発明における動圧流体軸受装置は、スリーブの軸受孔は、所定範囲内において、開口一端部ほど大径となるテーパー状に形成されているものである。
【００１６】
また、本第５発明における動圧流体軸受装置は、スリーブに形成された軸受孔にシャフトが挿通され、
前記スリーブとシャフトとのいずれか一方が固定されているとともに他方が回転自在な動圧流体軸受装置であって、
シャフトに他部材を締結するためのねじ孔がシャフトの一端部から軸心方向に沿ってスリーブの開口一端部を越え他端側へ向かって形成され、
前記スリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙に作動流体が充填され、
前記スリーブの内周面とシャフトの外周面との少なくともいずれかに、動圧発生用溝を形成したラジアル軸受部が設けられ、
前記シャフトの外径は、少なくともスリーブの開口一端部に臨む部分から前記ねじ孔にねじ込まれるねじの先端部までを含む所定範囲が、この所定範囲よりも他端側の範囲に比べて、シャフトの径方向の変形見込み量だけ小さく形成されているものである。
【００１７】
これによると、ねじをシャフトのねじ孔に締め込むことによって、シャフトの一端部が径方向外側へ膨れて変形する。これに対して、シャフトの外径は、少なくともスリーブの開口一端部に臨む部分から前記所定範囲において、前記シャフトの変形を見込んだ変形見込み量だけ小さく形成されているため、シャフトが変形しても、所定範囲内におけるスリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙が径方向に縮小して狭くなるのを防止することができ、スリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙を適切な大きさに維持することが可能となる。これにより、シャフトの変形による悪影響を防止することができる。また、シャフトの外周面とねじ孔との径方向の肉厚を薄くすることができるため、シャフトの外径を小さくすることが可能であり、小型化が促進される。
【００１８】
また、本第６発明における動圧流体軸受装置は、所定範囲は、スリーブの開口一端部に臨む部分から前記ねじ孔にねじ込まれるねじの先端部までの長さに、前記ねじ孔を形成した部分のシャフトの径方向の肉厚を加えた範囲に相当するものである。
【００１９】
また、本第７発明における動圧流体軸受装置は、シャフトは、所定範囲内において、ストレート状に形成されているものである。
また、本第８発明における動圧流体軸受装置は、シャフトは、所定範囲内において、一端側ほど小径となるテーパー状に形成されているものである。
【００２０】
また、本第９発明における動圧流体軸受装置は、シャフトがベースに固定されたスリーブに対して回転自在であり、
スリーブの他端部に、シャフトの他端面に対向するスラスト板が設けられ、
前記スリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙と前記シャフトの他端面とスラスト板との間隙とが連通し、
これら間隙に作動流体が充填され、
前記シャフトの他端面とスラスト板との少なくともいずれかに、動圧発生用溝を形成したスラスト軸受部が設けられているものである。
【００２１】
これによると、シャフトが回転している際、スラスト荷重がスラスト軸受部で支持される。また、ねじをシャフトのねじ孔に締め込むことによって、シャフトの一端部が径方向外側へ膨れて変形しても、所定範囲内におけるスリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙が径方向に縮小して狭くなるのを防止することができ、スリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙を適切な大きさに維持することが可能となるため、作動流体がスリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙からシャフトの他端面とスラスト板との間隙に過剰に充填されることはない。これにより、シャフトが過浮上するといった悪影響を防止することができる。
【００２２】
また、本第１０発明における小型モータは、前記第１発明から第９発明のいずれかに記載の動圧流体軸受装置を備えたものである。
これによると、モータの小型化を促進することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によると、ねじをシャフトのねじ孔に締め込むことによって、シャフトの一端部が径方向外側へ膨れて変形しても、所定範囲内におけるスリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙が径方向に縮小して狭くなるのを防止することができ、スリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙を適切な大きさに維持することが可能となる。これにより、作動流体がスリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙からシャフトの他端面とスラスト板との間隙に過剰に充填されることはなく、シャフトが過浮上するといった悪影響を防止することができる。
【００２４】
また、シャフトの外周面とねじ孔との径方向の肉厚を薄くすることができるため、シャフトの径を小さくすることが可能であり、モータの小型化が促進される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の第１の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
１は軸回転タイプの小型薄型モータであり、ベース２に円筒状のスリーブ３が設けられている。このスリーブ３に形成された軸受孔４には、シャフト５が回転自在に挿通されている。前記シャフト５の上端部（一端部）には、ディスク６を受けるハブ７（他部材の一例）と、ディスク６をハブ７上に保持するためのクランプ８（他部材の一例）とが設けられている。ハブ７にはマグネット１８が設けられ、マグネット１８に径方向の内側から対向するステータ１９がベース２に設けられている。
【００２６】
図３に示すように、前記シャフト５は、軸受孔４に挿入された本体軸部５ａと、本体軸部５ａの上端部に形成された先端軸部５ｂと、本体軸部５ａの下端部に形成されたスラストフランジ部５ｃとで構成されている。前記先端軸部５ｂの外径は本体軸部５ａの外径Ｄ４よりも小さく、スラストフランジ部５ｃの外径は本体軸部５ａの外径Ｄ４よりも大きく設定されている。尚、前記本体軸部５ａの上端はスリーブ３の開口上端部３ａ（開口一端部）に臨んでいる。
【００２７】
また、シャフト５には、上端面に開口するねじ孔１０が形成されている。このねじ孔１０は、下孔部１０ａと、下孔部１０ａの内周に形成された雌ねじ部１０ｂとで構成されており、シャフト５の上端面から軸心１７の方向に沿ってスリーブ３の開口上端部３ａを越え下端側（他端側）へ向って形成されている。
【００２８】
前記シャフト５の先端軸部５ｂはハブ７の中央部に形成された貫通孔１２に嵌め込まれている。前記ねじ孔１０にクランプねじ１３をねじ込むことにより、ハブ７とクランプ８とがシャフト５の上端部に締結される。
【００２９】
前記スリーブ３の下端部（他端部）には、スラストフランジ部５ｃの下方に対向するスラスト板１４が設けられている。このスラスト板１４によってスリーブ３の下端部が閉鎖されている。
【００３０】
図４に示すように、スリーブ３の軸受孔４は、シャフト５の本体軸部５ａが挿通される本体軸挿通孔部４ａと、スラストフランジ部５ｃが挿通されるフランジ挿通孔部４ｂとで構成されている。本体軸挿通孔部４ａの上端部（一端部）には、本体軸挿通孔部４ａよりも僅かに大径なシール面部４ｃが形成され、本体軸挿通孔部４ａの上下両端部間には、本体軸挿通孔部４ａよりも僅かに大径な油溜り部４ｄが形成されている。
【００３１】
図２に示すように、シャフト５の本体軸部５ａの外周面とスリーブ３の本体軸挿通孔部４ａの内周面との間に第１の間隙２１が形成され、スラストフランジ部５ｃの上面（一端面）とこの面に対向するスリーブ３の下部面との間に第２の間隙２２が形成され、スラストフランジ部５ｃの外周面とスリーブ３のフランジ挿通孔部４ｂの内周面との間に第３の間隙２３が形成され、スラストフランジ部５ｃとスラスト板１４との間に第４の間隙２４が形成されている。これら第１〜第４の間隙２１〜２４は連通しており、これら間隙２１〜２４には作動油１６（作動流体の一例）が充填されている。
【００３２】
図４に示すように、前記スリーブ３の内周面には、ラジアル軸受部２６，２７が上下方向（すなわちシャフト５の軸心１７の方向）において一対設けられている。これらラジアル軸受部２６，２７はそれぞれ、スリーブ３の内周面に形成されたヘリングボーン形状等のラジアル動圧発生用溝２６ａ，２７ａの作用により、ラジアル荷重支持圧を発生させるものである。尚、前記クランプねじ１３の先端部は上端側のラジアル軸受部２６の形成範囲内に突入している。また、油溜り部４ｄは両ラジアル軸受部２６，２７の上下間に配設されている。
【００３３】
図２に示すように、前記シャフト５のスラストフランジ部５ｃの下端面（シャフト５の他端面）には、主スラスト軸受部２８が設けられている。この主スラスト軸受部２８は、スラストフランジ部５ｃの下端面に形成されたヘリングボーン形状（又はスパイラル形状等）の主スラスト動圧発生用溝（図示せず）の作用により、スラスト荷重支持圧を発生させるものである。
【００３４】
さらに、前記スラストフランジ部５ｃの上端面には、副スラスト軸受部２９が設けられている。この副スラスト軸受部２９は、スラストフランジ部５ｃの上端面に形成されたヘリングボーン形状（又はスパイラル形状等）の副スラスト動圧発生用溝（図示せず）の作用により、スラスト荷重支持圧を発生させるものである。
【００３５】
図４に示すように、軸受孔４の本体軸挿通孔部４ａの直径（すなわちスリーブ３の内径）は、スリーブ３の開口上端部３ａから所定範囲Ａ内における直径Ｄ１が、所定範囲Ａよりも下端側（他端側）の範囲Ｂ内における直径Ｄ２に比べて、シャフト５の径方向の変形見込み量Δｄだけ大きく形成されている（すなわち、Ｄ１＝Ｄ２＋Δｄ）。尚、前記本体軸挿通孔部４ａの直径Ｄ２はシャフト５の本体軸部５ａの外径Ｄ４に対応した値である。
【００３６】
また、前記所定範囲Ａは、スリーブ３の開口上端部３ａから上端側のラジアル軸受部２６までを取り込んだ範囲に相当しており、スリーブ３の開口上端部３ａからクランプねじ１３の先端部までを含んでいる。また、所定範囲Ａよりも下端側の範囲Ｂは、本体軸挿通孔部４ａの下端から下端側のラジアル軸受部２７までを取り込んだ範囲に相当している。尚、軸受孔４の本体軸挿通孔部４ａは、所定範囲Ａ内において、直径Ｄ１が一定で変化しないストレート（真直ぐ）な孔として形成されている。
【００３７】
以下、前記構成における作用を説明する。
シャフト５の先端軸部５ｂをハブ７の貫通孔１２に嵌め込み、クランプねじ１３をねじ孔１０を締め込んで、ハブ７とクランプ８とをシャフト５に締結する。この際、クランプねじ１３のねじ込み深さの範囲において、シャフト５が径方向外側へ膨れようとするため、図５の実線で示すように、本体軸部５ａが、その上端からクランプねじ１３の先端までの範囲Ｌにおいて、径方向外側へ膨れて変形し、外径がＤ４よりも拡大する（図３の仮想線参照）。
【００３８】
これに対して、スリーブ３の軸受孔４の本体軸挿通孔部４ａの直径は、スリーブ３の開口上端部３ａから所定範囲Ａ内における直径Ｄ１が、範囲Ｂ内における直径Ｄ２に比べて、シャフト５の径方向の変形見込み量Δｄだけ大きく形成されており、このため、前記のようにシャフト５の本体軸部５ａが径方向外側へ膨れて変形しても、前記所定範囲Ａ内における第１の間隙２１が径方向に縮小して狭くなるのを防止することができ、この第１の間隙２１を適切な大きさに維持することが可能となる。
【００３９】
ステータ１９に通電することにより、シャフト５が回転するとともに、ディスク６とハブ７とクランプ８とがシャフト５と一体に回転する。この際、両ラジアル軸受部２６，２７のラジアル動圧発生用溝２６ａ，２７ａの作用により、ラジアル荷重支持圧が発生してラジアル荷重が支持され、主スラスト軸受部２８の主スラスト動圧発生用溝と副スラスト軸受部２９の副スラスト動圧発生用溝との作用により、スラスト荷重支持圧が発生してスラスト荷重が支持される。
【００４０】
このようにシャフト５が回転している際、前記のようにシャフト５の変形に対して第１の間隙２１を適切な大きさに維持することが可能であるため、作動油１６が第１の間隙２１から第４の間隙２４に過剰に充填されることはなく、これにより、シャフト５が過浮上するといった悪影響を防止することができる。
【００４１】
また、シャフト５の本体軸部５ａの外周面とねじ孔１０との径方向の肉厚ｔを薄くすることができるため、前記本体軸部５ａの外径Ｄ４を小さくすることが可能であり、モータ１の小型化を促進することができる。
【００４２】
次に、前記第１の実施の形態におけるシャフト５の径方向の変形見込み量ΔＤの一例を（１）〜（４）に記載する。例えば、上記変形見込み量ΔＤは、先ずシャフト５単体のときの外径の軸方向の変化を非接触変位計で走査して求め、次に、シャフト５にクランプねじ１３を螺合したときの外径の軸方向の変化を同様に走査して求め、それらの差から変形見込み量ΔＤを求めることができる。
（１）シャフト５の材質が高Ｍｎ、Ｃｒ系ステンレス鋼（例えばＡＳＫ８０００）であり、クランプねじ１３のサイズがＭ１．６である場合において、シャフト５の本体軸部５ａの外径がφ２．４ｍｍのとき、変形見込み量ΔＤ（オフセット量）は１．２μｍ程度であり、また、前記外径がφ３．０ｍｍのとき、変形見込み量ΔＤ（オフセット量）は０．８μｍ程度である。
（２）シャフト５の材質が高Ｍｎ、Ｃｒ系ステンレス鋼であり、シャフト５の本体軸部５ａの外周面とねじ孔１０との径方向の肉厚をｔとすると、変形見込み量ΔＤ（オフセット量）は下記の式を満足する範囲である。
ΔＤ／２＝−ａ×ｔ＋ｂ
ここで、ａ＝０．１５〜０．５であり、ｂ＝０．７〜１．１０である。
（３）シャフト５の材質がマルテンサイト系ステンレス鋼（例えばＳＵＳ４２０Ｊ２）であり、クランプねじ１３のサイズがＭ１．６である場合において、シャフト５の本体軸部５ａの外径がφ２．４ｍｍのとき、変形見込み量ΔＤ（オフセット量）は１．０μｍ程度であり、また、前記外径がφ３．０ｍｍのとき、変形見込み量ΔＤ（オフセット量）は０．３μｍ程度である。
（４）シャフト５の材質がマルテンサイト系ステンレス鋼であり、シャフト５の本体軸部５ａの外周面とねじ孔１０との径方向の肉厚をｔとすると、変形見込み量ΔＤ（オフセット量）は下記の式を満足する範囲である。
ΔＤ／２＝−ｃ×ｔ＋ｄ
ここで、ｃ＝０．３５〜０．７であり、ｄ＝０．６５〜１．１である。
【００４３】
次に、本発明における第２の実施の形態を図６に基づいて説明する。
スリーブ３の軸受孔４の本体軸挿通孔部４ａは、所定範囲Ａ内において、開口上端部３ａほど大径となるテーパー状の孔として形成されている。この際、前記本体軸挿通孔部４ａの直径は、所定範囲Ａの上端部においてＤ１となり、所定範囲Ａの下端部においてＤ２となる。
【００４４】
前記第１および第２の実施の形態では、図４，図６に示すように、スリーブ３の開口上端部３ａから上端側のラジアル軸受部２６までを取り込んだ範囲を所定範囲Ａとしているが、スリーブ３の開口上端部３ａからクランプねじ１３の先端部までの範囲を所定範囲Ａとしてもよい。また、スリーブ３の開口上端部３ａからクランプねじ１３の先端部までの範囲以上で且つスリーブ３の開口上端部３ａから上端側のラジアル軸受部２６を取り込んだ範囲以下の範囲を、所定範囲Ａとしてもよい。
【００４５】
前記第１および第２の実施の形態では、シャフト５の変形を見込んでスリーブ３の所定範囲Ａの内径を大きくしているが、次に説明する第３の実施の形態では、図７，図８に示すように、シャフト５の変形を見込んで、シャフト５の外径を小さくしている。
【００４６】
すなわち、図７に示すように、シャフト５の本体軸部５ａの外径は、その上端部分（すなわちスリーブ３の開口上端部３ａに臨む部分）から所定範囲Ｅ内における外径Ｄ３が、この所定範囲Ｅよりも下端側（他端側）の範囲Ｆ内における外径Ｄ４に比べて、シャフト５の径方向の変形見込み量ΔＤだけ小さく形成されている（すなわち、Ｄ３＝Ｄ４−ΔＤ）。
【００４７】
尚、前記所定範囲Ｅは、シャフト５の本体軸部５ａの上端部分からクランプねじ１３の先端部までの長さＬに、本体軸部５ａの外周面とねじ孔１０との径方向の肉厚ｔを加えた範囲に相当する。また、前記範囲Ｆは、所定範囲Ｅの下端から本体軸部５ａの下端までの範囲に相当する。尚、シャフト５の本体軸部５ａは、所定範囲Ｅ内において、外径Ｄ３が一定で変化しないストレート（真直ぐ）な円形軸として形成されている。
【００４８】
また、スリーブ３の本体軸挿通孔部４ａは直径Ｄ２に形成されており、シャフト５の本体軸部５ａの外径Ｄ４が前記本体軸挿通孔部４ａは直径Ｄ２に対応した値である。
以下、前記構成における作用を説明する。
【００４９】
シャフト５の本体軸部５ａの外径は、その上端部分から所定範囲Ｅ内における外径Ｄ３が、範囲Ｆ内における外径Ｄ４に比べて、変形見込み量ΔＤだけ小さく形成されており、これによって、図８の実線で示すように、前記本体軸部５ａが径方向外側へ膨れて変形しても、前記外径Ｄ３がほぼ外径Ｄ４まで拡大するため、所定範囲Ｅ内における第１の間隙２１が径方向に縮小して狭くなるのを防止することができ、この第１の間隙２１を適切な大きさに維持することが可能となる。これにより、作動油１６が第１の間隙２１から第４の間隙２４に過剰に充填されることはなく、シャフト５が過浮上するといった悪影響を防止することができる。
【００５０】
また、前記第３の実施の形態におけるシャフト５の径方向の変形見込み量ΔＤの一例は、先の第１の実施の形態で説明した（１）〜（４）と同一である。
次に、本発明における第４の実施の形態を図９に基づいて説明する。
【００５１】
シャフト５の本体軸部５ａの外径は、所定範囲Ｅ内において、上端側（一端側）ほど小径となるテーパー状の円形軸として形成されている。この際、前記本体軸部５ａの外径は、所定範囲Ｅの上端部においてＤ３となり、所定範囲Ｅの下端部においてＤ４となる。
【００５２】
前記第３および第４の実施の形態では、図７，図９に示すように、シャフト５の本体軸部５ａの上端部分からクランプねじ１３の先端部までの長さＬに、本体軸部５ａの外周面とねじ孔１０との径方向の肉厚ｔを加えた範囲を所定範囲Ｅとしているが、前記長さＬの範囲を所定範囲Ｅとしてもよい。また、第１および第２の実施の形態における所定範囲Ａ（図４，図６参照）を第３および第４の実施の形態における所定範囲Ｅに適用してもよい。また、反対に、第３および第４の実施の形態における所定範囲Ｅ（図７，図９参照）を第１および第２の実施の形態における所定範囲Ａに適用してもよい。
【００５３】
前記第１〜第４の実施の形態では、図２に示すように、ラジアル軸受部２６，２７をスリーブ３の内周面に形成しているが、シャフト５の外周面に形成してもよい。また、主スラスト軸受部２８をスラストフランジ部５ｃの下端面に形成しているが、スラスト板１４に形成してもよい。さらに、副スラスト軸受部２９をスラストフランジ部５ｃの上端面に形成しているが、スラストフランジ部５ｃの上方において対向するスリーブ３の下部面に形成してもよい。
【００５４】
前記第１〜第４の実施の形態では、クランプねじ１３で他部材の一例であるクランプ８とハブ７とをシャフト５に締結しているが、クランプ８のみをクランプねじ１３でシャフト５に締結してもよい。
【００５５】
前記第１〜第４の実施の形態では、軸心１７の方向において上下２個のラジアル軸受部２６，２７を設けているが、３個以上設けてもよい。
前記第１〜第４の実施の形態では、作動流体の一例として作動油１６を用いているが、油以外の液体又は気体を用いてもよい。
【００５６】
前記第１〜第４の実施の形態では、固定されたスリーブ３に対してシャフト５が回転する構造のモータ１を挙げたが、ベース２に固定されたシャフト５に対してスリーブ３が回転する構造のものであってもよい。
【００５７】
前記第１〜第４の実施の形態では、ねじ孔１０に締め込まれたクランプねじ１３の先端部が上端側のラジアル軸受部２６の形成範囲内に突入しているが、クランプねじ１３の先端部が上端側のラジアル軸受部２６の形成範囲よりも上方となるように、クランプねじ１３の長さを短縮して、前記形成範囲に到達しないようにしてもよい。
【００５８】
また、前記第１の実施の形態のようにシャフト５の変形を見込んでスリーブ３の所定範囲Ａの内径（本体軸挿通孔部４ａの直径Ｄ１）を大きくする（図４参照）ことと、前記第３の実施の形態のようにシャフト５の変形を見込んでシャフト５の所定範囲Ｅの外径（本体軸部５ａの外径Ｄ３）を小さくする（図７参照）こととを組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、気体、液体を問わず流体軸受を使用した軸受装置に適用することができる。この軸受装置は、記録媒体制御装置のための、小型化に適した信頼性の高いものである。前記記録媒体は、光記録媒体、光磁気記録媒体、磁気記録媒体等がある。また、媒体にはディスクをはじめ、テープ等も含まれる。また、軸受装置の使用箇所は、ディスク駆動装置、リール駆動装置、キャプスタン駆動装置、ドラム駆動装置等である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるモータの断面図である。
【図２】同、モータの動圧流体軸受装置の拡大断面図である。
【図３】同、モータのシャフトの断面図であり、クランプねじをねじ込んでいない状態を実線で示し、クランプねじをねじ込んで変形した状態を仮想線で示す。
【図４】同、モータのスリーブの断面図である。
【図５】同、モータのスリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙の上部の拡大断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態におけるモータのスリーブの断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態におけるモータのシャフトの断面図であり、クランプねじをねじ込んでいない状態を実線で示し、クランプねじをねじ込んで変形した状態を仮想線で示す。
【図８】同、モータのスリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙の上部の拡大断面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態におけるモータのシャフトの断面図である。
【図１０】従来の動圧流体軸受装置を備えたモータの断面図である。
【図１１】同、モータのスリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙の上部の拡大断面図である。
【図１２】従来のベアリング軸受装置を備えたモータの断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ モータ
２ ベース
３ スリーブ
３ａ 開口上端部（開口一端部）
４ 軸受孔
５ シャフト
１０ ねじ孔
１３ クランプねじ
１４ スラスト板
１６ 作動油（作動流体）
１７ 軸心
２１ 第１の間隙
２４ 第４の間隙
２６，２７ ラジアル軸受部
２６ａ，２７ａ ラジアル動圧発生用溝
２８ 主スラスト軸受部
Ａ 所定範囲
Ｂ 他端側の範囲
Ｅ 所定範囲
Ｆ 他端側の範囲
Ｄ１ 本体軸挿通孔部４ａの直径（スリーブの内径）
Ｄ２ 本体軸挿通孔部４ａの直径（スリーブの内径）
Ｄ３ 本体軸部５ａの外径（シャフトの外径）
Ｄ４ 本体軸部５ａの外径（シャフトの外径）
ΔＤ 変形見込み量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリーブに形成された軸受孔にシャフトが挿通され、
前記スリーブとシャフトとのいずれか一方が固定されているとともに他方が回転自在な動圧流体軸受装置であって、
前記シャフトに他部材を締結するためのねじ孔がシャフトの一端部から軸心方向に沿ってスリーブの開口一端部を越え他端側へ向かって形成され、
前記スリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙に作動流体が充填され、
前記スリーブの内周面とシャフトの外周面との少なくともいずれかに、動圧発生用溝を形成したラジアル軸受部が設けられ、
スリーブの内径は、少なくともスリーブの開口一端部から前記ねじ孔にねじ込まれるねじの先端部までを含む所定範囲が、この所定範囲よりも他端側の範囲に比べて、シャフトの径方向の変形見込み量だけ大きく形成されていることを特徴とする動圧流体軸受装置。
【請求項２】
ラジアル軸受部はシャフトの軸心方向において複数設けられ、
ねじ孔にねじ込まれるねじの先端部が一端側に位置するラジアル軸受部の形成範囲内に突入し、
所定範囲は、スリーブの開口一端部から前記一端側に位置するラジアル軸受部までを取り込んだ範囲に相当することを特徴とする請求項１記載の動圧流体軸受装置。
【請求項３】
スリーブの軸受孔は、所定範囲内において、ストレート状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の動圧流体軸受装置。
【請求項４】
スリーブの軸受孔は、所定範囲内において、開口一端部ほど大径となるテーパー状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の動圧流体軸受装置。
【請求項５】
スリーブに形成された軸受孔にシャフトが挿通され、
前記スリーブとシャフトとのいずれか一方が固定されているとともに他方が回転自在な動圧流体軸受装置であって、
シャフトに他部材を締結するためのねじ孔がシャフトの一端部から軸心方向に沿ってスリーブの開口一端部を越え他端側へ向かって形成され、
前記スリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙に作動流体が充填され、
前記スリーブの内周面とシャフトの外周面との少なくともいずれかに、動圧発生用溝を形成したラジアル軸受部が設けられ、
前記シャフトの外径は、少なくともスリーブの開口一端部に臨む部分から前記ねじ孔にねじ込まれるねじの先端部までを含む所定範囲が、この所定範囲よりも他端側の範囲に比べて、シャフトの径方向の変形見込み量だけ小さく形成されていることを特徴とする動圧流体軸受装置。
【請求項６】
所定範囲は、スリーブの開口一端部に臨む部分から前記ねじ孔にねじ込まれるねじの先端部までの長さに、前記ねじ孔を形成した部分のシャフトの径方向の肉厚を加えた範囲に相当することを特徴とする請求項５記載の動圧流体軸受装置。
【請求項７】
シャフトは、所定範囲内において、ストレート状に形成されていることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の動圧流体軸受装置。
【請求項８】
シャフトは、所定範囲内において、一端側ほど小径となるテーパー状に形成されていることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の動圧流体軸受装置。
【請求項９】
シャフトがベースに固定されたスリーブに対して回転自在であり、
スリーブの他端部に、シャフトの他端面に対向するスラスト板が設けられ、
前記スリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙と前記シャフトの他端面とスラスト板との間隙とが連通し、
これら間隙に作動流体が充填され、
前記シャフトの他端面とスラスト板との少なくともいずれかに、動圧発生用溝を形成したスラスト軸受部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の動圧流体軸受装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の動圧流体軸受装置を備えたことを特徴とする小型モータ。
【請求項１】
スリーブに形成された軸受孔にシャフトが挿通され、
前記スリーブとシャフトとのいずれか一方が固定されているとともに他方が回転自在な動圧流体軸受装置であって、
前記シャフトに他部材を締結するためのねじ孔がシャフトの一端部から軸心方向に沿ってスリーブの開口一端部を越え他端側へ向かって形成され、
前記スリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙に作動流体が充填され、
前記スリーブの内周面とシャフトの外周面との少なくともいずれかに、動圧発生用溝を形成したラジアル軸受部が設けられ、
スリーブの内径は、少なくともスリーブの開口一端部から前記ねじ孔にねじ込まれるねじの先端部までを含む所定範囲が、この所定範囲よりも他端側の範囲に比べて、シャフトの径方向の変形見込み量だけ大きく形成されていることを特徴とする動圧流体軸受装置。
【請求項２】
ラジアル軸受部はシャフトの軸心方向において複数設けられ、
ねじ孔にねじ込まれるねじの先端部が一端側に位置するラジアル軸受部の形成範囲内に突入し、
所定範囲は、スリーブの開口一端部から前記一端側に位置するラジアル軸受部までを取り込んだ範囲に相当することを特徴とする請求項１記載の動圧流体軸受装置。
【請求項３】
スリーブの軸受孔は、所定範囲内において、ストレート状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の動圧流体軸受装置。
【請求項４】
スリーブの軸受孔は、所定範囲内において、開口一端部ほど大径となるテーパー状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の動圧流体軸受装置。
【請求項５】
スリーブに形成された軸受孔にシャフトが挿通され、
前記スリーブとシャフトとのいずれか一方が固定されているとともに他方が回転自在な動圧流体軸受装置であって、
シャフトに他部材を締結するためのねじ孔がシャフトの一端部から軸心方向に沿ってスリーブの開口一端部を越え他端側へ向かって形成され、
前記スリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙に作動流体が充填され、
前記スリーブの内周面とシャフトの外周面との少なくともいずれかに、動圧発生用溝を形成したラジアル軸受部が設けられ、
前記シャフトの外径は、少なくともスリーブの開口一端部に臨む部分から前記ねじ孔にねじ込まれるねじの先端部までを含む所定範囲が、この所定範囲よりも他端側の範囲に比べて、シャフトの径方向の変形見込み量だけ小さく形成されていることを特徴とする動圧流体軸受装置。
【請求項６】
所定範囲は、スリーブの開口一端部に臨む部分から前記ねじ孔にねじ込まれるねじの先端部までの長さに、前記ねじ孔を形成した部分のシャフトの径方向の肉厚を加えた範囲に相当することを特徴とする請求項５記載の動圧流体軸受装置。
【請求項７】
シャフトは、所定範囲内において、ストレート状に形成されていることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の動圧流体軸受装置。
【請求項８】
シャフトは、所定範囲内において、一端側ほど小径となるテーパー状に形成されていることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の動圧流体軸受装置。
【請求項９】
シャフトがベースに固定されたスリーブに対して回転自在であり、
スリーブの他端部に、シャフトの他端面に対向するスラスト板が設けられ、
前記スリーブの内周面とシャフトの外周面との間隙と前記シャフトの他端面とスラスト板との間隙とが連通し、
これら間隙に作動流体が充填され、
前記シャフトの他端面とスラスト板との少なくともいずれかに、動圧発生用溝を形成したスラスト軸受部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の動圧流体軸受装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の動圧流体軸受装置を備えたことを特徴とする小型モータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−１８３７８７（Ｐ２００６−１８３７８７Ａ）
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７８３７１（Ｐ２００４−３７８３７１）
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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