JPH03260415A - 動圧流体軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は情報機器、音響機器等に用いられる耐久性に優
れた動圧流体軸受装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、磁気ディスクの高密度化とともにますます高トラ
ツク密度が要求される傾向にある。これに伴い、磁気デ
ィスク用の軸受装置においても、従来の転がり軸受に代
わって、非回転数同期威分の振れが小さい動圧流体軸受
装置が検討されるようになってきている。

従来の高密度磁気ディスク用の動圧流体軸受装置として
は、例えば第５図に示すようなものが知られている。こ
のものは、ハウジングｌの内径面２に軸３が嵌合してい
る。そのハウジング１の内径面２には、円筒状のラジア
ル軸受面４が軸方向に間隔をおいて２カ所に設けられで
ある。一方、軸３には、長手方向に間隔をおいて２カ所
にラジアル受面５が設けられており、ラジアル軸受面４
とラジアル受面５とはラジアル軸受すきま６を介して対
向してラジアル軸受Ｒを構成している。ラジアル軸受面
４とラジアル受面５との少なくとも一方（図ではラジア
ル受面５）に、ヘリングボーン状の動圧発生用の溝７が
設けられている。また、ハウジング１の内径面２には２
カ所のラジアル軸受面４，４０間に、ラジアル軸受面４
より大径の逃げ部８が設けられている。

軸３の下端は平面状のスラスト受面９とされ、ハウジン
グ１に固着されたスラスト板１０に設けられたスラスト
軸受面１１に対向してスラスト軸受Ｓを構成している。

スラスト軸受面１１には動圧発生用の溝１６が設けられ
、またハウジングの内径面２の下端部には下方のラジア
ル軸受面４より大径の逃げ部１４が設けられている。軸
３の上端部には一体回転可能にハブ１２が嵌着され、そ
のハブ１２に図示しない磁気ディスクが取り付けられる
ようになっている。

上記ラジアル軸受面４の軸方向長さＬは、動圧発生用の
溝７の軸方向長さｌより長くなっており（Ｌ＞ｆ）、動
圧発生用の溝７は逃げ部８と連通していない。この動圧
流体軸受装置は、ラジアル軸受すきま６に毛細管現象に
より保持される極めて微少量の潤滑剤で潤滑される。

なお、ラジアル軸受面４．４間の逃げ部８にはハウジン
グ１を貫通してハブ１２の内部に連通する空気抜き孔１
３が設けられ、スラスト軸受面１１上の逃げ部１４には
ハウジング１の外部に連通ずる空気抜き孔１５が設けら
れている。これらの空気抜き孔１３．１５は、温度変化
があってもハウジング１の内外の気圧を同一にして、軸
受すきま内の潤滑剤の外部への洩れを防止するものであ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

磁気ディスク用の動圧流体軸受装置の場合、敵方時間に
及ぶ極めて長い耐久性が要求される。しかしながら上記
従来の動圧流体軸受装置にあっては、ラジアル軸受すき
ま６内に保持されている極めて微少量の潤滑剤が蒸発し
たり、あるいは装置の起動停止の際に飛散して時間の経
過とともに徐々に失われてゆき、耐久性が不足するとい
う問題点がある。

そこで本発明は、軸受部から潤滑剤が失われることによ
る耐久性の不足の問題を解決することを目的としている
。

〔課題を解決するための手段］ この目的を達成するため、本発明の動圧流体軸受装置は
、ハウジングの内径面に軸が嵌合し、前記ハウジングの
内径面に設けた円筒状のラジアル軸受面が軸に設けたラ
ジアル受面とラジアル軸受すきまを介して対向し、その
ラジアル軸受面とラジアル受面との少なくとも一方に動
圧発生用の溝を設けである。

そして、前記ハウジングに取り付けた磁性流体シールが
シールすきま内の磁性流体を介して軸と対向し、前記ラ
ジアル軸受すきまと磁性流体シールとの間にはラジアル
軸受すきまより大きい流体溜まりが設けられ、該流体溜
まりは動圧発生用の溝と連通している。

〔作用〕

ラジアル軸受すきまと磁性流体シールとの間に設けた流
体溜まりは動圧発生用の溝と連通しているため、流体溜
まりから軸受すきまに潤滑流体が補給される。また、時
間が経過しても軸受すきまから潤滑流体が失われてゆか
ず耐久性がよい。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。なお
、従来と同一または相当部分には同一符号を付し、重複
する説明を省く。

第１図は本発明の第１の実施例である。

ハウジングＩの内径面２には、２カ所のラジアル軸受面
４，４の軸方向外側に、ラジアル軸受すきま６より大き
い内径の流体溜まり２０がそれぞれ設けられている。更
にその流体溜まり２０の軸方向外側に、磁性流体シール
２１が取り付けられている。この磁性流体シール２１は
、軸方向に磁極を有するリング状の永久磁石２２と、そ
の永久磁石２２の両端面に密着しているリング状の鋼板
からなる一対のヨーク２３とを備え、ヨーク２３の内径
面は軸３の外径面とシールすきま２４を介して対向して
いる。そのシールすきま２４に充填された磁性流体２５
は永久磁石２２．ヨーク２３゜軸３の間に形成されてい
る磁気回路に拘束されて、シールすきま２４を塞いでい
る。

上記の流体溜まり２０は、シールすきま２４内の磁性流
体２５で軸方向外方が密閉され、軸方向の内方のラジア
ル軸受すきま６の側が動圧発生用の溝７と連通している
。

また、この実施例の動圧発生用の溝７の軸方向長さｌは
、ラジアル軸受面４の軸方向長さＬと等しくされ（Ｌ−
１）、動圧発生用の溝７と流体溜まり２０及び逃げ部８
とが連通している。また、逃げ部８に設けた空気抜き孔
１３は、軸方向に設けた連絡孔２７を経て空気抜き孔１
５に連通され、ハウジング１の下方の外部に開放されて
いる。また、この空気抜き孔１３からの潤滑剤の洩れを
防止するため、ラジアル受面５の動圧発生用の溝７は、
屈曲部７ａより逃げ部８例の溝長さの方が屈曲部７ａよ
り磁性流体シール２１例の溝長さより長い非対称形のへ
リングボーン状の溝パターンにしている。

軸３とハブ１２とは、駆動モータＭにより回転駆動され
る。回転駆動モータＭを構成する円筒状のロータマグネ
ット３０は、ハブ１２の内径面に一体回転可能に取付け
られている。このロータマグネット３０に対向するステ
ータコイル３１は、ハウジング１の円筒状の外径面に固
着されている。

ハウジング１に取付けたケース（図示せず）がハブ】２
に取付けた磁気ディスク（図示せず）をおおって密封し
ている。

ラジアル軸受Ｒ及びスラスト軸受Ｓの軸受すきまには潤
滑剤がそれぞれ存在する。潤滑剤は流体溜まり２０にも
貯えられる。ラジアル軸受Ｒの潤滑剤は、磁性流体シー
ルすきま２４に存在する磁性流体（磁化可能な潤滑油お
よび磁化可能なグリース等）と共通の磁性流体を使用し
てもよく、あるいは磁性流体でない潤滑油またはグリー
スを使用してもよい。スラスト軸受Ｓの潤滑剤はラジア
ル軸受Ｒと共通な潤滑剤を使用してもよく、或いは異な
る潤滑剤を使用してもよい。例えばスラスト軸受Ｓには
飛散の少ないグリースを使用し、ラジアル軸受Ｒには注
入の容易な潤滑油を使用するなど、適宜に選定すること
が可能である。

次に作用を説明する。

回転駆動モータＭのステータコイル３１に通電すると、
ロータマグネット３０に回転力が発生してハブ１２と軸
３とが一体的に回転する。軸３が回転するとラジアル軸
受Ｒの動圧発生用の溝７のボンピング作用によって動圧
が発生し、ラジアル軸受すきま６の潤滑剤の圧力が高く
なって軸３はハウジングｌのラジアル輔受面４に非接触
で半径方向に支持される。一方、スラスト軸受Ｓにおい
ては、スラスト軸受面１１の動圧発生用の溝１６のボン
ピング作用によって動圧が発生し、軸３は浮上支持され
る。

動圧発生用の溝７は流体溜まり２０と連通しているから
、流体溜まり２０内の潤滑剤は、ヘリングボーン状の動
圧発生用の溝７のポンピング作用により溝の屈曲部７ａ
へ流入する。そして溝の屈曲部７ａに充満した潤滑剤は
ラジアル軸受すきま６を通って流体溜まり２０に移行し
て循環する。

このため、ラジアル軸受すきま６には流体溜まり２０か
ら連続的に潤滑剤が補給されることとなる。

スラスト軸受Ｓにおいても、ヘリングボーン状（又はス
パイラル状）の動圧発生用の溝１６のポンピング作用に
より、潤滑剤の循環が行われる。

また、動圧発生用の満７は非対称形のへリングボーン状
の溝であり、その軸方向に長い方の溝が逃げ部８に連通
しているから、逃げ部８から流体溜まり２０の方に向け
て潤滑剤を押し出すように作用して、潤滑剤が空気抜き
孔１３．連絡孔２７゜空気抜き孔１５を通って外部へ流
出するのを防いでいる。

スラスト軸受Ｓにおいても、動圧発生用の溝１６を非対
称形へリングボーン（又はスパイラル）状の溝とすれば
、逃げ部１４の潤滑剤が空気抜き孔１５を通って外部へ
流出するのを防ぐことができる。

磁性流体シール２１は、軸３の起動・停止時に潤滑剤が
ラジアル軸受すきま６の外部へ飛散するのを防止し、ま
た潤滑剤の外部への蒸発を防止する。

かくして、この実施例によれば、軸受部から潤滑剤が失
われることによる耐久性の不足の問題を効果的に解決す
ることができる。

更に、逃げ部８の空気抜き孔１３を、図示しない密閉ケ
ースが取付けられるハウジング１の外部に連通せしめた
から、磁性流体シール２１のシール作用と相まって、磁
気ディスク装置で要求される清浄度の向上が達成できる
。

なお、逃げ部８と外部とを連通ずる空気抜き孔１３を設
けずに、ラジアル軸受すきま６．流体溜まり２０及び逃
げ部８を潤滑剤で完全に満たすようにしてもよい。この
ようにすれば、逃げ部８゜流体溜まり２０及びラジアル
軸受すきま６に気泡がないので温度変化があっても潤滑
剤の外部への洩れはない。また、ラジアル軸受Ｒに設け
る動圧発生用の溝７の溝パターンを必ずしも非対称形と
する必要もない。ただし、逃げ部８．流体溜まり２０及
びラジアル軸受すきま６に気泡のない組立は、真空中や
磁性流体中で行うことになり、組立コストが高くなる。

第２図は第２の実施例を示す。

この実施例は、ラジアル軸受Ｒの動圧発生用の溝７Ａを
ラジアル軸受面４に設けた点が上記第１の実施例と異な
る。

その他の構成及び作用効果は第１の実施例と同様である
。

第３図、第４図には第３の実施例を示す。

この実施例は軸３Ａの下端部を基台４３に固定支持し、
上端部を基台４３に取付けたケース３５に固定支持して
支持剛性を高めたもので、特に高密度が要求される磁気
ディスク装置に適している。

ハブ１２には中心部に円筒部１２Ａが設けられており、
この円筒部１２Ａの内径面には一対のスリーブ３６が上
下に嵌着されている。従って、ハウジングｌはハブ１２
と、一対のスリーブ３６とを備えている。各スリーブ３
６の内径面はラジアル受面５にラジアル軸受すきま６を
介して対向するラジアル軸受面４とされている。また各
スリーブ３６の軸方向内側の端面ば平面状のスラスト軸
受面３７とされ、ヘリングボーン（又はスパイラル）状
の動圧発生用の溝３８が形成されている。

一方、各スリーブ３６の軸方向外側では磁性流体シール
２１がハウジング１にそれぞれ取付けられている。

また、軸３Ａの上下のラジアル受面５の間にラジアル受
面５より大径のつば３９が設けられ、このつば３９の両
側面がスラスト受面４０とされて上記スラスト軸受面３
７にスラスト軸受すきま４１を介して対向している。

なお、この実施例のラジアル受面５に形成されている動
圧発生用の溝７は非対称形のへリングボーン溝で、その
軸方向長さｌはラジアル軸受面４の軸方向長さＬより長
＜　（Ｌ＜ｆ）Ｌ、である。

いま、回転駆動モータＭのステータコイル３１（取付は
部材４２を介して基台４３に固定されている）に通電す
ると、ロータマグネット３０に回転力が発生してハブ１
２がスリーブ３６と一体的に回転する。スリーブ３６が
回転するとラジアル軸受Ｒの動圧発生用の溝７のボンピ
ング作用によって動圧が発生し、ラジアル軸受すきま６
の潤滑剤の圧力が高くなり、スリーブ３６は軸３Ａのラ
ジアル受面５に非接触で半径方向に支持される。

一方、スラスト軸受Ｓにおいては、スラスト軸受面３７
の動圧発生用の溝３８のボンピング作用によって動圧が
発生し、スリーブ３６は軸３Ａのっぽ部３９のスラスト
受面４０と非接触に支持される。

ラジアル軸受Ｒの動圧発生用の溝７は流体溜まり２０と
連通しているから、流体溜まり２０内の潤滑剤は、ヘリ
ングボーン状の動圧発生用の溝７のボンピング作用によ
り溝の屈曲部７ａへ流入する。そして溝の屈曲部７ａに
充満した潤滑剤はラジアル軸受すきま６を通って流体溜
まり２０に移行して循環する。このため、ラジアル軸受
すきま６には流体溜まり２０から連続的に：！４滑剤が
補給される。

スラスト軸受Ｓにおいても、ヘリングボーン状（又はス
パイラル状）の動圧発生用の溝３８のボンピング作用に
より、潤滑剤の循環が行われる。

この第３の実施例によれば、スラスト荷重を軸３Ａの中
央付近で受けるべく、スラスト軸受Ｓをラジアル軸受Ｒ
で挟むようにしている。そのため、スラスト軸受Ｓを軸
端に設ける場合に比ベラシアル軸受Ｒ間の軸方向のスパ
ンが広くとれて、モーメント剛性が向上する。また、周
囲温度の変化により軸３Ａとハブ１２との熱変形が生し
ても、上下二つのスラスト軸受面３７．３７間の距離が
小さいのでスラスト軸受すきま４１の変化をすくなくで
きる利点がある。

この第３の実施例では、動圧流体軸受装置内のすべての
空間が磁性流体である潤滑剤で満たされ、スラスト軸受
Ｓとラジアル軸受Ｒが同一の潤滑剤で潤滑される。この
ため、空気抜き孔を設ける必要がなく、潤滑剤の流出や
磁気ディスクの汚染等の防止が容易である。また、ラジ
アル軸受Ｒの動圧発生用の溝は対称形でも非対称でもよ
いが、この第３の実施例のようにスラスト軸受Ｓに向か
って潤滑剤を押し出すような非対称形へリングボーン溝
パターンとすると、スラスト軸受すきま４１内の潤滑剤
の圧力が高くなり、潤滑剤がスラスト軸受すきま４１で
循環し易いので、潤滑剤中に僅かに含まれる気泡がスラ
スト軸受Ｓに溜まるのを防止できて好ましい。

なお、上記各実施例の動圧発生用の溝は、軸に設けても
ハウジング及びスラスト板に設けてもよく、あるいは双
方に設けてもよい。ただし、ラジアル軸受Ｒの動圧発生
用の溝を流体溜まり２０を設けない軸又はハウジングの
方に設けると、第３図、第４図に示すように動圧発生用
の溝７と流体溜まり２０とが半径方向に対向するように
できるから、動圧発生用の溝７と流体溜まり２０との連
通を確実にできる利点がある。

また、動圧発生用の溝の溝パターンは、ヘリングボーン
状に限らず、スパイラル状でもよい。

また、流体溜まり２０は軸３，３Ａに設けてもよい。し
かし、スペースの点と軸剛性の低下を防ぐ点から、ハウ
ジング１に設けるのが好ましい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、軸が嵌合するハ
ウジングに磁性流体シールを取付け、その磁性流体シー
ルがシールすきま内の磁性流体を介して軸と対向し、ラ
ジアル軸受すきまと磁性流体シールとの間にはラジアル
軸受すきまよりすきまが大きい流体溜まりを設け、該流
体溜まりは動圧発生用の溝と連通している構成とした。

そのため、流体溜まりから軸受すきまに潤滑剤が補給さ
れる。また、時間が経過しても潤滑剤が失われず耐久性
がよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の縦断面図、第２図は第
２の実施例の縦断面図、第３図は第３の実施例の縦断面
図、第４図は第３図の要部拡大段面図、第５図は従来の
動圧流体軸受装置の縦断面図である。 １はハウジング、２は内径面、３．３Ａは軸、４はラジ
アル軸受面、５はラジアル受面、６はラジアル軸受すき
ま、７．７Ａ、１６．３８は動圧発生用の溝、２０は流
体溜まり、２１は磁性流体シール、２４はシールすきま
、２５は磁性流体。 Σ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハウジングの内径面に軸が嵌合し、前記ハウジン
   グの内径面に設けた円筒状のラジアル軸受面が軸に設け
   たラジアル受面とラジアル軸受すきまを介して対向し、
   前記ラジアル軸受面とラジアル受面との少なくとも一方
   に動圧発生用の溝を設け、前記ハウジングに取り付けた
   磁性流体シールがシールすきま内の磁性流体を介して軸
   と対向し、前記ラジアル軸受すきまと磁性流体シールと
   の間にはラジアル軸受すきまより大きい流体溜まりが設
   けられ、該流体溜まりは動圧発生用の溝と連通している
   動圧流体軸受装置。