JPH10259820A - 動圧流体軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ラジアル軸受部及びスラスト軸受部間の圧力
差をなくして安定した動圧発生を実現し、潤滑剤の流出
の危険がなく、薄型化、小型化を可能にする。 【解決手段】 軸部３４ａとこれから径方向外方へ張り
出したスラスト板部３４ｂとを有してなる回転軸体３４
を、軸部３４ａに嵌合したスリーブ部３２ｂとスラスト
板部３４ｂを収容した径方向内方開口の環状のスラスト
溝部３２ｄとを有してなる固定スリーブ体３２に対し、
両者間隙に充填された潤滑剤３６を介し、回転自在に支
持する。スラスト板部３４ｂは軸部３４ａがスラスト板
部３４ｂより突出することなく軸部３４ａの一端部に位
置し、固定スリーブ体３２のスラスト板部側を密閉し、
潤滑剤３６をラジアル軸受部とスラスト軸受部とに連続
的に充填する。回転軸体３４に、両スラスト軸受部と、
両ラジアル軸受部間と、スリーブ部３２ｂの開口端側と
を連通する連通路３８ａ，３８ｂ，３８ｃを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録ディスク駆動
用スピンドルモータ等のように高速かつ高精度が要求さ
れるモータの回転体の回転支持に好適な動圧流体軸受装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】軸部から張り出したスラスト板部を有す
る回転軸体が、固定スリーブ体に対し潤滑剤を介して回
転自在に支持される構成の動圧流体軸受装置として、米
国特許第５，５１６，２１２号が存在する。この構造を
以下図２を用いて説明する。

【０００３】図２は、記録媒体（例えばハードディス
ク）駆動装置用のスピンドルモータについての断面図で
あり、記録媒体駆動装置の基盤１０の円形嵌合孔１０ａ
に固定スリーブ体１２の下部外周部が嵌合固定されてい
る。

【０００４】固定スリーブ体１２には、大径円筒状の基
部１２ａの上方に、中間径を有する中間部１２ｂを介し
て、小径円筒状のスリーブ部１２ｃが同軸状に設けられ
ている。基部１２ａの内周面は、中間部１２ｂの内径よ
り大径で下側に向けて２段に順に拡径された大内径部が
形成されており、この大内径部に円環状スラスト受け１
２ｄ及び円盤状スラストカバー１２ｅが下方より順に嵌
合固定されており、固定スリーブ体１２の中間部１２ｂ
に対応する部分に、径方向内方開口状の環状のスラスト
溝部１２ｆが形成されている。スラストカバー１２ｅの
中央部には大気開放孔１２ｇが設けられている。

【０００５】スリーブ体１２に対し回転自在に支持され
る回転軸体１４は、円柱状の軸部１４ａと、この軸部１
４ａの下部寄りに径方向外方へ張り出した環状板状のス
ラスト板部１４ｂとを有しており、軸部１４ａの中間部
を含む大部分はスリーブ部１２ｃにスリーブ嵌合し、ス
ラスト板部１４ｂはスラスト溝部１２ｆに内嵌状態で収
容され、スラスト板部１４ｂより下方へ突出した軸端部
１４ｃがスラスト受け１２ｄの内周部に挿入配置されて
いる。

【０００６】スリーブ部１２ｃの内周面と軸部１４ａの
外周面との間の間隙、スラスト溝部１２ｆとスラスト板
部１４ｂとの間の間隙、及び軸端部１４ｃとスラスト受
け１２ｄの内周面との間の間隙には、これら間隙に連続
してオイル等の潤滑剤１６が充填されている。スリーブ
部１２の上端開口部に対応する軸部１４ａの上部分及び
軸端部１４ｃは、その外周面が軸方向外方へ向かうに従
い縮径するテーパ面１４ａ１及び１４ｃ１となってお
り、それぞれ対向する固定スリーブ体１２の内周面との
間でその間隙が外方に向かうに従い拡径するテーパシー
ル部を構成し、潤滑剤１６の両端界面が両テーパシール
部に位置することにより、表面張力により潤滑剤１６の
流出が防止される。

【０００７】軸部１４ａのうちスリーブ部１２ｃにスリ
ーブ嵌合した部分の中央位置には環状溝１４ｄが形成さ
れ、軸部１４ａにおける環状溝１４ｄの上下部分の外周
面とこれに対応するスリーブ部１２ｃの内周面との一方
又は両方に、ヘリングボーン状溝等のラジアル動圧発生
溝が形成されて、上下一対のラジアル軸受部が構成され
ている。スラスト板部１４ｂの上下両面とこれに対応す
るスラスト溝部１２ｆ内面との一方又は両方に、ヘリン
グボーン状溝等のスラスト動圧発生溝が形成されて、一
対のスラスト軸受部が構成されている。

【０００８】上記軸部１４ａには、一対のスラスト軸受
部の内周部間を連通する第１連通路１８ａ、上側のスラ
スト軸受部と一対のラジアル軸受部間とを連通する第２
連通路１８ｂ、及び両ラジアル軸受間と上側ラジアル軸
受部の上端部とを連通する第３連通路１８ｃが形成され
ている。これら連通路１８ａ〜１８ｃは直線状に形成さ
れ、軸部１４ａの軸心を通る最短位置に配置されてい
る。これは充填する潤滑剤１６を最少量にするための工
夫である。

【０００９】固定スリーブ体１２のスリーブ部１２ｃの
外周部にはステータ２０が外嵌固定され、また、回転軸
体１４の軸部１４ａの上端部にはカップ状のロータハブ
２２が同軸状に固着され、ロータハブ２２の円筒部２２
ａの内周面に固着された円環状ロータマグネット２４と
ステータ２０とが僅かの間隙を介してラジアル方向に対
向している。ロータハブ２２には、円盤状記録媒体がそ
の中心孔を円筒部２２ａに嵌合させかつ円筒部２２ａ下
端の鍔状ディスク載置部２２ｂ上に載せた状態で固定さ
れ、記録媒体がロータハブ２２と一体になって回転す
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したような動圧流
体軸受装置では、回転軸体１４に設けた各連通路１８
ａ，１８ｂ，１８ｃによって一対のスラスト軸受部間及
び一対のラジアル軸受部間を直接的或いは間接的に相互
連通しているため、各軸受部の低圧域に圧力差を生じな
く、各軸受部間に圧力アンバランスを生じることがな
く、動圧による安定した軸支持が期待できるが、以下に
示す解決すべき問題点がある。

【００１１】即ち、図２の動圧流体軸受装置では、潤滑
剤１６のシールをいわゆるテーパシールに頼っている
が、軸受部の上側及び下側においてそれぞれテーパ部を
軸方向に確保する必要があり、特に上記米国特許に記載
のように、テーパ角度を２度に設定しようとすると、潤
滑剤１６の界面領域に必要なギャップを確保するために
はテーパ部の軸長が非常に長くなり、軸受装置全体の軸
長さが大きくなり、結果としてモータ高さが大きくなる
と言った問題が生じ、薄型化，小型化が困難な欠点を有
している。

【００１２】また、図２に示すような記録媒体駆動装置
においては、基盤１０が装置内部に形成されるクリーン
チャンバーの区画壁の一部を構成しており、ロータハブ
２２がクリーン室内に収容される一方、スラストカバー
１２ｅの大気開放孔１２ｇがクリーン室外部に開口され
ている。従って、動圧流体軸受装置の上下テーパシール
部の一方（上方）はクリーン室内に開放され、上下テー
パシール部の他方（下方）はクリーン室外部に開放され
ることになる。クリーン室は、外部環境と隔絶されるの
が一般的であるため、クリーン室内外間に温度差や気圧
差を生じると、上下テーパシール部間の圧力の釣り合い
が崩れ、潤滑剤１６の漏出を生じる虞がある。クリーン
室内外間を連通するフィルタ付通気孔を備えたものも存
在するが、圧力差の急変時には前記と同様の現象を招く
可能性がある。

【００１３】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に留意して成されたものであり、その目的とする
ところは、軸方向寸法を短くでき、しかもクリーン室内
外間の温度差や圧力差などによっても潤滑剤の流出を生
じることのない動圧流体軸受装置を得ることを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の動圧流体軸受装置にあっては、軸部とこの
軸部から径方向外方へ張り出したスラスト板部とを有し
てなる回転軸体が、軸部にスリーブ嵌合したスリーブ部
とスラスト板部を内嵌状態で収容した径方向内方開口の
環状のスラスト溝部とを有してなる固定スリーブ体に対
し、回転軸体と固定スリーブ体との間隙に充填された潤
滑剤を介し、主に軸部とスリーブ部が相対する一対のラ
ジアル軸受部及びスラスト溝部とスラスト板部が相対す
るスラスト板部両面の一対のスラスト軸受部において回
転自在に支持されてなる動圧流体軸受装置であって、ス
ラスト板部を軸部がスラスト板部より突出することなく
軸部の一端部に位置させ、固定スリーブ体のスラスト板
部側を密閉して潤滑剤をラジアル軸受部とスラスト軸受
部とに連続的に充填し、回転軸体に、両スラスト軸受部
のそれぞれの内周部と、両ラジアル軸受部間と、スリー
ブ部の開口端側のラジアル軸受部の外気との界面近傍と
を連通する連通路を形成した、ことを特徴とする。

【００１５】この動圧流体軸受装置は、回転軸体の軸部
がスラスト板部より突出することがなく、固定スリーブ
体のスリーブ部が軸部にスリーブ嵌合すると共に、スラ
スト板部がスラスト溝部内に密閉されて収容されるの
で、回転軸体と固定スリーブ体との間に充填された潤滑
剤のシール部はスリーブ部の開口端のみでよく、シール
に要する軸方向長さが従来に比し半減する上、潤滑剤の
界面が１個所のみであることから、この種軸受装置が用
いられる空間の内外圧力差等によってシール性が損なわ
れることがなく、安定したシール性能を確保することが
出来る。

【００１６】また、本発明は、上述した動圧流体軸受装
置において、連通路を、スラスト軸受部のそれぞれの内
周部間を連通する第１連通路と、他端側のスラスト軸受
部の内周部と両ラジアル軸受部間とを連通する第２連通
路と、両ラジアル軸受部間とスリーブ部の開口端側のラ
ジアル軸受部の外気との界面近傍とを連通する第３連通
路とからなるものとしている。この場合、第１〜第３連
通路のうち、第２，第３連通路を軸部の軸心を通る直線
状に形成することが望ましい。

【００１７】本発明によれば、第１連通路、第２連通路
及び第３連通路を介して一対のスラスト軸受部及び一対
のラジアル軸受部が相互に連通され、各軸受部の低圧域
に圧力差を生じなく、各軸受部間に圧力アンバランスを
生じることがなく、動圧による安定した軸支持が期待で
きる。特に、第２，第３連通路が軸部の軸心を通る直線
状に形成されることにより、この連通路は最短距離を確
保することになり、潤滑剤の充填量を最小にできる。

【００１８】さらに、本発明は、上述した動圧流体軸受
装置において、スリーブ部の開口端近傍に対応する軸体
に他端部側に縮径するテーパ面を形成し、回転軸体と固
定スリーブ体との間隙に充填された潤滑剤の外気に露出
する界面をテーパ面に位置させるようにしたことを特徴
としている。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図１を参
照しつつ説明する。図１は、上述した図２と同様、記録
媒体駆動用スピンドルモータについての断面図であり、
図２で示した符号と同一符号のものは同一もしくは相当
するものを示すものとする。

【００２０】記録媒体駆動装置の基盤３０は、従来のも
のに比し薄型に構成されており、この基盤３０の円形嵌
合孔３０ａに固定スリーブ体３２の下部外周部が嵌合固
定されている。この固定スリーブ体３２には、大径円筒
状の基部３２ａの上方に小径円筒状のスリーブ部１２ｂ
が同軸状に設けられており、従来のものに比し軸方向長
さが小さく形成され、基部３２ａの一部が円形嵌合孔３
０ａに嵌合している。基部３２ａの内周面は、スリーブ
部３２ｂの内径より十分大きい大内径部が形成され、こ
の大内径部の下側開口端がさらに拡径され、この拡径部
に下方より円盤状スラストカバー３２ｃが嵌合固定され
て固定スリーブ体３２の下側が密封されており、基部３
２ａに対応する位置に径方向内方開口状の環状スラスト
溝部３２ｄが形成されている。

【００２１】スリーブ体３２に対し回転自在に支持され
る回転軸体３４は、円柱状の軸部３４ａと、この軸部３
４ａの下端に径方向外方へ張り出した環状板状のスラス
ト板部３４ｂとを有しており、スラスト板部３４ｂより
上方の軸部３４ａの大部分はスリーブ部３２ｂにスリー
ブ嵌合し、スラスト板部３４ｂはスラスト溝部３２ｄに
内嵌状態で収容されている。

【００２２】スリーブ部３２ｂの内周面と軸部３４ａの
外周面との間の間隙、及びスラスト溝部３２ｄの内周面
とスラスト板部３４ｂの外周面との間の間隙には、これ
ら間隙に連続してオイル等の潤滑剤３６が充填されてい
る。スリーブ部３２ｂの上端開口部に対応する軸部３４
ａの上部分には、その外周面が軸方向外方（上方）に向
かうに従い縮径するテーパ面３４ａ１が形成され、対向
するスリーブ部３２ｂの内周面との間でその間隙が外方
に向かうに従い拡径するテーパシール部を構成し、潤滑
剤３６の界面がこのテーパシール部に位置することによ
り表面張力により潤滑剤３６の流出を防止している。

【００２３】軸部３４ａのうちスリーブ部３２ｂにスリ
ーブ嵌合した部分の中央位置には環状溝３４ｄが形成さ
れ、軸部３４ａにおける環状溝３４ｄの上下部分の外周
面とこれに対応するスリーブ部３２ｂの内周面との一方
又は両方に、ヘリングボーン状溝等のラジアル動圧発生
溝が形成されて、上下一対のラジアル軸受部が構成され
ている。スラスト板部３４ｂの上下両面とこれに対応す
るスラスト溝部３２ｄ内面との一方又は両方に、ヘリン
グボーン状溝等のスラスト動圧発生溝が形成されて、一
対のスラスト軸受部が構成されている。

【００２４】上記軸部３４ａには、一対のスラスト軸受
部の内周部間を連通する第１連通路３８ａ、上側のスラ
スト軸受部と一対のラジアル軸受部間とを連通する第２
連通路３８ｂ、及び両ラジアル軸受間と上側ラジアル軸
受部の上端部とを連通する第３連通路３８ｃとが形成さ
れている。第１連通路３８ａは軸方向に形成され、その
下端は下側スラスト軸受部の内周部に、その上端は軸部
３４ａとスラスト板部３４ｂとの結合部にそれぞれ開口
されている。また、第２，第３連通路３８ｂ、３８ｃは
直線状に形成されると共に、軸部３４ａの軸心を通る最
短位置に配置され、潤滑剤３６の充填量を最小限に止め
ている。

【００２５】上記構成の動圧流体軸受装置を採用したス
ピンドルモータにおいては、スリーブ部３２ｂの外周に
外嵌固定されたステータ２０と、軸部３４ａに固着され
たカップ状ロータハブ２２のロータマグネット２４との
磁気的相互作用によりロータハブ２２が回転すると、固
定スリーブ体３２に対し回転軸体３４が回転し、両ラジ
アル軸受部により、回転軸体３４及びロータハブ２２等
を含む回転体がラジアル方向に動圧支持され、両スラス
ト軸受部により、回転体がスラスト方向に動圧支持され
る。

【００２６】両スラスト軸受部及び両ラジアル軸受部
は、それぞれの低圧部間が第１，第２，第３連通路３８
ａ，３８ｂ，３８ｃにより連通されるため、各軸受部間
に圧力差を生じることがなく、安定した軸支持が実現す
る。

【００２７】以上、本発明の具体例について説明した
が、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱することなく種々の変更、修正が可能
である。

【００２８】

【発明の効果】本発明の動圧流体軸受装置は、以上説明
したように構成されているので、次に記載の効果を奏す
る。請求項１記載の動圧流体軸受装置にあっては、固定
スリーブ体に対して回転支持される回転軸体が、軸部と
この軸端より突出することなく径方向外方に張り出した
スラスト板部とを有してなり、かつ固定スリーブ体のス
ラスト板部側が密閉状となっているため、軸受装置全体
の軸方向長さを従来に比し大幅に小さくすることがで
き、これを使用するモータの小型化，薄型化を実現でき
るものである。その上、固定スリーブ体と回転軸体との
間の隙間に充填された潤滑剤の界面が１個所でよくなる
ため、モータ等が収容される空間に内外圧力差を生じて
も従来のような潤滑剤の漏出を生じることがなく、安定
した軸受性能を発揮でき、長寿命化が期待できるもので
ある。

【００２９】請求項２記載の動圧流体軸受装置にあって
は、回転軸体に形成される連通路を各軸受部間を順次連
通する第１〜第３連通路により構成するため、軸部全体
を貫通する連通構造にする場合に比べ、構造が簡単にな
り、特に、請求項３に記載のように、第２，第３連通路
を軸部の軸心を通る直線状とすれば、各軸受部間を最短
距離で結ぶ連通路とすることができ、この形成が容易に
なる上、潤滑剤の充填量を最小に押さえ得る利点が得ら
れる。

【００３０】請求項４記載の動圧流体軸受装置にあって
は、充填潤滑流体をテーパ面によるテーパシールでシー
ルすることができ、しかもこのテーパ面を軸部に外方側
に縮径する方向に形成するため、軸部の回転によって潤
滑剤を軸受内部に作用させることができ、良好なシール
性能が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の動圧流体軸受装置を適用したハードデ
ィスク駆動用スピンドルモータの断面図である。

【図２】従来例を示すスピンドルモータの断面図であ
る。

【符号の説明】

３２ 固定スリーブ体 ３２ｂ スリーブ部 ３２ｄ スラスト溝部 ３４ 回転軸体 ３４ａ 軸部 ３４ｂ スラスト板部 ３６ 潤滑剤 ３８ａ 第１連通路 ３８ｂ 第２連通路 ３８ｃ 第３連通路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸部と該軸部から径方向外方へ張り出し
   たスラスト板部とを有してなる回転軸体が、前記軸部に
   スリーブ嵌合したスリーブ部と前記スラスト板部を内嵌
   状態で収容した径方向内方開口の環状のスラスト溝部と
   を有してなる固定スリーブ体に対し、前記回転軸体と前
   記固定スリーブ体との間隙に充填された潤滑剤を介し、
   主に軸部とスリーブ部が相対する一対のラジアル軸受部
   及びスラスト溝部とスラスト板部が相対するスラスト板
   部両面の一対のスラスト軸受部において、回転自在に支
   持されてなる動圧流体軸受装置であって、 前記スラスト板部は前記軸部がスラスト板部より突出す
   ることなく軸部の一端部に位置し、前記固定スリーブ体
   の前記スラスト板部側は密閉されて前記潤滑剤が前記ラ
   ジアル軸受部と前記スラスト軸受部とに連続的に充填さ
   れており、 前記回転軸体には、前記両スラスト軸受部のそれぞれの
   内周部と、前記両ラジアル軸受部間と、前記スリーブ部
   の開口端側の前記ラジアル軸受部の外気との界面近傍
   と、を連通する連通路が形成されている、ことを特徴と
   する動圧流体軸受装置。
2. 【請求項２】 前記連通路は、前記スラスト軸受部のそ
   れぞれの内周部間を連通する第１連通路と、前記他端側
   のスラスト軸受部の内周部と前記両ラジアル軸受部間と
   を連通する第２連通路と、前記両ラジアル軸受部間と前
   記スリーブ部の開口端側の前記ラジアル軸受部の外気と
   の界面近傍とを連通する第３連通路とからなる、請求項
   １記載の動圧流体軸受装置。
3. 【請求項３】 前記第１，第２，第３連通路のうち、少
   なくとも第２，第３連通路は、前記軸部の軸心を通る直
   線状に形成されている、請求項２記載の動圧流体軸受装
   置。
4. 【請求項４】 前記スリーブ部の開口端近傍に対応する
   前記軸体には他端部側に縮径するテーパ面が形成され、
   前記回転軸体と前記固定スリーブ体との間隙に充填され
   た潤滑剤の外気に露出する界面が前記テーパ面に位置す
   る、請求項１〜３記載の動圧流体軸受装置。