JP2000186716A - 流体動圧軸受、スピンドルモ―タ、及び回転体装置 - Google Patents

流体動圧軸受、スピンドルモ―タ、及び回転体装置

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JP2000186716A
JP2000186716A JP11280977A JP28097799A JP2000186716A JP 2000186716 A JP2000186716 A JP 2000186716A JP 11280977 A JP11280977 A JP 11280977A JP 28097799 A JP28097799 A JP 28097799A JP 2000186716 A JP2000186716 A JP 2000186716A
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dynamic pressure
peripheral surface
fluid dynamic
sleeve
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Tadao Iwaki
岩城　　忠雄
Yukihiro Nakayama
幸博 中山
Isamu Takehara
勇 竹原
Ryoya Yoneyama
良冶 米山
Takafumi Suzuki
隆文 鈴木
Hiromitsu Goto
廣光 後藤
Toshiharu Kogure
利春 小榑
Naoki Kawada
直樹 川和田
Atsushi Ota
敦司 太田
Koji Nitori
幸治 似鳥
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Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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    • F16C2370/12—Hard disk drives or the like

Abstract

(57)【要約】 【課題】シャフト両端固定型液体軸受において、支持で
きる負荷荷重を高めること、及び傾けた場合にも潤滑油
が漏洩し難くすること。 【解決手段】 固定シャフト１と、その内周面と固定シ
ャフト１の外周面との間に第１微小隙間５を形成するよ
うに配置された回転スリーブ２と、その内周面と回転ス
リーブ２の外周面との間に第２微小隙間６を形成するよ
うに配置された固定スリーブ３と、回転スリーブ２の下
端面との間に第３微小隙間７を形成するように配置され
たホルダー部材４とで二重スリーブ型流体動圧軸受を構
成した。第１微小隙間５と第２微小隙間６の各一方の端
部は大気に接する開口端１１，１２とし、且つ第１微小
隙間５と第２微小隙間６の各他方の端部は第３微小隙間
７を介して連通する閉塞端とし、これらの微小隙間には
潤滑油１８を充填した。第１微小隙間５と第２微小隙間
６にはアキシャル動圧発生溝８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ
を、且つ第３微小隙間７にはスラスト動圧発生溝９を夫
々設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明ハードディスクドライ
ブ（ＨＤＤ）装置等の回転体装置、この回転体装置の駆
動源として用いられるスピンドルモータ、及びこのスピ
ンドルモータの軸受に適した流体動圧軸受であって、そ
のシャフトの両端をネジ等で利用装置のシャーシー等に
固定できるシャフト両端固定型流体動圧軸受に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】空気動圧軸受は、軽く、きれいに、滑ら
かに回り、暑さや寒さに強く、長持ちし、しかも潤滑油
を用いないのでディスク等の媒体を汚すことがないとい
う優れた特長を有することから、ＨＤＤ装置、光ディス
ク装置、光偏向装置等の回転体装置に広く使われてい
る。しかしなら、最近は処理すべき情報量が非常に増加
し、特に大容量ＨＤＤ装置において５枚以上もの多数の
ディスクを回転駆動しなければならなくなってきたが、
空気動圧軸受ではこの要求に応えられなくなった。そこ
で、空気動圧軸受よりも大きな負荷荷重を支持できる流
体動圧軸受がＨＤＤ装置に採用されるようになった。
【０００３】流体動圧軸受の基本的な構成並びに動作
は、例えば米国特許第５１１２１４２号、米国特許第５
５２４９８５号、米国特許第５５２４９８６号、米国特
許第５５３３８１２号等に開示されている。
【０００４】従来の流体動圧軸受、特にスリーブが回転
する流体動圧軸受を、シャフトを利用装置に固定する方
法で分けると２種類ある。１つは図１８に示すシャフト
一端固定型流体動圧軸受、他は図１９に示すシャフト両
端固定型流体動圧軸受である。先ず図１８に示す流体動
圧軸受は、下端を利用装置のシャーシー１６等の固定部
にネジ１５により固定された固定シャフト１と、上端が
蓋部材２０により完全に閉じられ且つ下端がキャピラリ
ーシールを形成する開口１１を有する回転スリーブ２で
構成されている。次に図７に示す流体動圧軸受は、両端
を利用装置のシャーシー１６等の固定部にネジ１４と１
５により夫々固定された固定シャフト１と、下端と上端
にキャピラリーシールを形成する開口１１ａと１１ｂを
夫々有する回転スリーブ２で構成されている。
【０００５】これら図１８と図１９において８、８ａ及
び８ｂはアキシャル動圧発生溝、９ａと９ｂはスラスト
動圧発生溝である。５、５ａ、５ｂ、１７ａ、１７ｂ及
び１７ｃは固定シャフト１と回転スリーブ２の間に形成
された微小隙間である。これらの微小隙間には、潤滑油
１８が充填されている。微小隙間の幅は、流体動圧軸受
のサイズにもよるが、通常は２〜１５μｍである。１３
ａは固定シャフトの上側ネジ孔で、１３と１３ｂは下側
ネジ孔である。
【０００６】図１８に示すシャフト一端固定型流体動圧
軸受においては、微小隙間５、１７ａ、１７ｂ及び１７
ｃに充填された潤滑油１８はテーパー状の開口１１で大
気と接触しているが、この開口によるキャピラリーシー
ルと表面張力によって、充填された潤滑油１８が微小隙
間の外に漏洩しないようになっている。特に、微小隙間
１７ａ、１７ｂ及び１７ｃは閉塞端を形成している。
【０００７】このような閉塞端を有する微小隙間構造、
言わば片袋を有する微小隙間構造のために充填された潤
滑油１８が開口１１から漏洩し難くなっている。他方、
図１９に示すシャフト両端固定型流体動圧軸受において
は、微小隙間５ａ、５ｂ、１７ａ、１７ｂ及び１７ｃに
充填された潤滑油１８はテーパー状の上側開口１１ａと
下側開口１１ｂで大気と接触しているが、これらの開口
によるキャピラリーシールと表面張力によって、充填さ
れた潤滑油１８が微小隙間の外に漏洩しないようになっ
ている。
【０００８】上記の如き構成の従来装置において、図１
８に示すシャフト一端固定型流体動圧軸受は微小隙間に
閉塞端部が形成されているので傾けても充填された潤滑
油が漏洩し難くシール性に優れているが、シャフト１は
下端のみの一端固定であるために高速回転時に才差運動
が発生して回転が不安定になるという欠点がある。逆
に、図１９に示すシャフト両端固定型流体動圧軸受はシ
ャフト１が両端で固定されているために高速回転時に才
差運動が発生することがなく回転は安定しているが、微
小隙間は上側と下側の両方で大気に開口しているために
シール性が十分でないという問題がある。上下のアキシ
ャル動圧発生溝８ａと８ｂの間の微小隙間に空気溜を形
成し表面張力を大きくしても、流体動圧軸受を傾けて水
平にすると表面張力は急激に小さくなる。更に、この状
態で温度変化や外部からの衝撃が加えられると、微小隙
間に充填された潤滑油は容易に外部に漏洩してしまう。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする第１
の課題は、シャフト両端固定型流体動圧軸受において、
高速回転時には勿論のこと静止時に傾けても高いシール
性が保持されるようにすることである。解決しようとす
る第２の課題は、シャフト両端固定型流体動圧軸受にお
いて、従来装置に比べて更に大きな負荷荷重を支持でき
るようにすることである。解決しようとする第３の課題
は、大きな負荷荷重を支持しながら安定した高速回転を
保持できるスピンドルモータを提供することである。解
決しようとする第４の課題は、５枚以上もの多数のハー
ドディスクを回転駆動できる回転体装置を提供すること
である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記第１ないし第２の課
題を解決する請求項１の発明は、固定シャフトを中心に
して、その外側に回転スリーブ、更にその外側に固定ス
リーブを同軸に配置して二重スリーブ構造のシャフト両
端固定型流体動圧軸受を構成した。そして固定シャフト
と回転スリーブとの間に形成された第１微小隙間と回転
スリーブと固定スリーブとの間に形成された第２微小隙
間の各一方の端部を大気に接する開口端とし且つ各他方
の端部を第３微小隙間を介して連通する閉塞端とした。
第３微小隙間は、固定スリーブの下端面と、これに対向
して配置された円盤状ホルダー部材との間に形成された
微小隙間である。また、これらの微小隙間には潤滑油を
充填した。更に、第１微小隙間と第２微小隙間にはアキ
シャル動圧発生溝を設け、第３微小隙間にはスラスト動
圧発生溝を設けた。
【００１１】上記第１ないし第２の課題を解決する請求
項２の発明は、請求項１の二重スリーブ構造のシャフト
両端固定型流体動圧軸受において、アキシャル動圧発生
溝が回転スリーブの内周面と外周面とに夫々形成されて
いるものである。
【００１２】上記第１ないし第２の課題を解決する請求
項３の発明は、請求項１の二重スリーブ構造のシャフト
両端固定型流体動圧軸受において、アキシャル動圧発生
溝が回転スリーブの内周面と固定スリーブの内周面とに
夫々形成されているものである。
【００１３】上記第１ないし第２の課題を解決する請求
項４の発明は、請求項１の二重スリーブ構造のシャフト
両端固定型流体動圧軸受において、アキシャル動圧発生
溝が固定シャフトの外周面と回転スリーブの外周面とに
夫々形成されているものである。
【００１４】上記第１ないし第２の課題を解決する請求
項５の発明は、請求項１の二重スリーブ構造のシャフト
両端固定型流体動圧軸受において、アキシャル動圧発生
溝が固定シャフトの外周面と固定スリーブの内周面とに
夫々形成されているものである。
【００１５】上記第１ないし第２の課題を解決する請求
項６の発明は、請求項１の二重スリーブ構造のシャフト
両端固定型流体動圧軸受において、アキシャル動圧発生
溝が形成された微小隙間に潤滑油溜が設られているもの
である。
【００１６】上記第１ないし第２の課題を解決する請求
項７の発明は、固定シャフトを中心にして、その外側に
回転スリーブ、更にその外側に固定スリーブを同軸に配
置して二重スリーブ構造のシャフト両端固定型流体動圧
軸受を構成した。そして固定シャフトと回転スリーブと
の間に形成された第１微小隙間と回転スリーブと固定ス
リーブとの間に形成された第２微小隙間の各一方の端部
を大気に接する開口端とし且つ各他方の端部を第３微小
隙間を介して連通する閉塞端とした。前記第３微小隙間
は、固定スリーブの下端面と、これに対向して配置され
た円盤状ホルダー部材との間に形成された微小隙間であ
る。また、これらの微小隙間には潤滑油を充填した。更
に、第１微小隙間と第２微小隙間のいずれか一方にはア
キシャル動圧発生溝を、且つ他方には潤滑油の漏洩を防
ぐための引き込み溝を、相互干渉しないようにして設け
た。更にまた、第３微小隙間にはスラスト動圧発生溝を
設けた。
【００１７】上記第１ないし第２の課題を解決する請求
項８の発明は、請求項７の二重スリーブ構造のシャフト
両端固定型流体動圧軸受において、第１微小隙間にアキ
シャル動圧発生溝が形成され、第２微小隙間に引き込み
溝が形成されたものである。
【００１８】上記第１ないし第２の課題を解決する請求
項９の発明は、請求項７の二重スリーブ構造のシャフト
両端固定型流体動圧軸受において、第２微小隙間にアキ
シャル動圧発生溝が形成され、第１微小隙間に引き込み
溝が形成されたことを特徴とする請求項７に記載の流体
動圧軸受。
【００１９】上記第１ないし第２の課題を解決する請求
項１０の発明は、請求項７、８又は９の二重スリーブ構
造のシャフト両端固定型流体動圧軸受において、引き込
み溝が微小隙間を構成する一対の部材の両方に形成され
ているものである。
【００２０】上記第１ないし第２の課題を解決する請求
項１１の発明は、請求項７、８又は９の二重スリーブ構
造のシャフト両端固定型流体動圧軸受において、引き込
み溝が微小隙間を構成する一対の部材の一方にのみ形成
されているものである。
【００２１】上記第１ないし第２の課題を解決する請求
項１２の発明は、固定シャフトを中心にして、その外側
に回転スリーブ、更にその外側に固定スリーブを同軸に
配置して二重スリーブ構造のシャフト両端固定型流体動
圧軸受を構成した。そして固定シャフトと回転スリーブ
との間に形成された第１微小隙間と回転スリーブと固定
スリーブとの間に形成された第２微小隙間の各一方の端
部を大気に接する開口端とし且つ各他方の端部を第３微
小隙間を介して連通する閉塞端とした。第３微小隙間
は、固定スリーブの下端面と、これに対向して配置され
た円盤状ホルダー部材との間に形成された微小隙間であ
る。また、これらの微小隙間には潤滑油を充填した。更
に、第１微小隙間と第２微小隙間のいずれか一方にはア
キシャル動圧発生溝を夫々設け、第３微小隙間にはスラ
スト動圧発生溝を設けた。更にまた、第１微小隙間と第
２微小隙間の夫々の開口端のいずれか一方又は両方には
キャピラリーシール部を設け、且つ、キャピラリーシー
ル部の最小溝幅部近傍の微小隙間の部分に流体溜り型の
補助シール部を設けた。
【００２２】上記第１ないし第２の課題を解決する請求
項１３の発明は、請求項１２の二重スリーブ構造のシャ
フト両端固定型流体動圧軸受において、補助シール部を
微小隙間を構成する一対の部材のいずれかの側に環状溝
として形成したものである。
【００２３】上記第１ないし第２の課題を解決する請求
項１４の発明は、請求項１２の二重スリーブ構造のシャ
フト両端固定型流体動圧軸受において、環状溝を微小隙
間を構成する一対の部材のいずれかの側に形成された断
面形状が略半円形の環状溝としたものである。
【００２４】上記第１ないし第２の課題を解決する請求
項１５の発明は、請求項１２の二重スリーブ構造のシャ
フト両端固定型流体動圧軸受において、環状溝を微小隙
間を構成する一対の部材のいずれかの側に形成された断
面形状が略三角形の環状溝としたものである。
【００２５】上記第３の課題を解決する請求項１６のス
ピンドルモータは、ロータ磁石を含むロータと、ステー
タコイルを含むステータと、ロータをステータに回転自
在に支承する流体動圧軸受とから構成されたスピンドル
モータにおいて、前記流体動圧軸受に請求項１、７又は
１２の二重スリーブ構造のシャフト両端固定型流体動圧
軸受を採用して構成ものである。
【００２６】上記第４の課題を解決する請求項１７の回
転体装置は、請求項１６のスピンドルモータを回転体の
駆動源として構成したものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る二重スリーブ
構造のシャフト両端固定型流体動圧軸受、及びこの流体
動圧軸受を備えたスピンドルモータの断面図である。図
１において、流体動圧軸受は、利用装置に両端が固定さ
れた固定シャフト１と、固定シャフト１との間に第１微
小隙間５を形成する回転スリーブ２、回転スリーブ２と
の間に第２微小隙間６を形成する固定スリーブ３と、回
転スリーブ２の下端面との間に第３微小隙間７を形成す
る円盤状ホルダー部材４を具備して構成されている。
【００２８】固定シャフト１の両端部にはネジ孔１３ａ
と１３ｂが形成されており、これらのネジ孔１３ａと１
３ｂと螺合するネジ１４と１５によって、固定シャフト
１はＨＤＤ装置などの利用装置のシャーシー１６にネジ
止めされ、強固に固定されている。
【００２９】回転スリーブ２は、内周面と外周面とを有
するスリーブ部２ａと、ディスク等の回転体を保持する
カップ状ハブ部２ｂと、カップ状ハブ２ｂをスリーブ部
２ａの上端に固着するための円盤状延出部２ｃとからな
る部材である。円盤状延出部２ｃは、回転スリーブ２の
スリーブ部２ａの上端から径方向外方に水平に円盤状に
延出した部分であって、スリーブ部２ａと一体に形成さ
れている。カップ状ハブ２ｂは、スピンドルモータのロ
ータ部材としても機能するものであり、ロータマグネッ
ト２２はその内周面に配置され取り付けられている。
【００３０】固定スリーブ３は、軸受又はスピンドルモ
ータのベースプレートに立設される部材である。このベ
ースプレートを用いていない図１の実施例装置では、固
定シャフト１に同軸に配置され固着された円盤状ホルダ
ー部材４の外周面にその内周面を液密に嵌合させて、固
定スリーブ３はホルダー部材４に立設されている。固定
スリーブ３は、スピンドルモータのステータ部材として
も機能するものであり、ステータコイル２３はその外周
面に配置され取り付けられている。
【００３１】固定シャフト１の外周面と回転スリーブ２
の内周面との間に形成された第１微小隙間５の上端はテ
ーパー状の開口１１となっている。同様に、回転スリー
ブ２の外周面と固定スリーブ３の内周面との間に形成さ
れた第２微小隙間６の上端もテーパー状の開口１２とな
っている。回転スリーブ２の下端面と円盤状ホルダー部
材４の上面とで形成された第３微小隙間７は、その一端
を第１微小隙間５の下端に、その他端を第２微小隙間６
の下端に夫々接続されている。要するに、第３微小隙間
７は開口１１と１２に対しては閉塞端として機能するも
のである。これら第１微小隙間５、第２微小隙間６及び
第３微小隙間７には、潤滑油１８が充填されている。
【００３２】図１では誇張して示されている微小隙間で
あるが、実際には５〜５００μｍ程度の微小隙間であ
る。このため潤滑油１８は、表面張力とキャピラリー現
象によって、その液面レベルがテーパー形状の開口１１
と１２の夫々の底の部分に保持されて、通常の使用状況
においては外部に漏洩しないようになっている。しか
も、第１微小隙間５と第２微小隙間６は夫々の下端が第
３微小隙間７によって連通されて閉塞端が形成されてい
るから、本発明に係る流体動圧軸受を横に傾けても、こ
れらの微小隙間に充填されている潤滑油１８は外部に漏
洩し難くなった。
【００３３】本発明において、アキシャル動圧発生溝８
ａと８ｂは第１微小隙間５に、アキシャル動圧発生溝８
ｃと８ｄは第２微小隙間６に、そしてスラスト動圧発生
溝９は第３微小隙間７に夫々設けられている。以下、図
２ないし図６を参照しながら、これらの動圧発生溝がど
の壁面に形成されるかについて説明する。
【００３４】先ず図２の第２実施例のシャフト両端固定
型流体動圧軸受においては、アキシャル動圧発生溝８ａ
と８ｂが回転スリーブ２の内周面に、且つアキシャル動
圧発生溝８ｃと８ｄが回転スリーブ２の外周面に夫々形
成されている。
【００３５】次に図３の第３実施例のシャフト両端固定
型流体動圧軸受においては、アキシャル動圧発生溝８ａ
と８ｂが回転スリーブ２の内周面に、且つアキシャル動
圧発生溝８ｃと８ｄが固定スリーブ３の内周面に夫々形
成されている。
【００３６】また図４の第４実施例のシャフト両端固定
型流体動圧軸受においては、アキシャル動圧発生溝８ａ
と８ｂが固定シャフト１の外周面に、且つアキシャル動
圧発生溝８ｃと８ｄが回転スリーブ２の外周面に夫々形
成されている。
【００３７】更に、図５の第５実施例のシャフト両端固
定型流体動圧軸受においては、アキシャル動圧発生溝８
ａと８ｂが固定シャフト１の外周面に、且つアキシャル
動圧発生溝８ｃと８ｄが固定スリーブ３の内周面に夫々
形成されている。
【００３８】アキシャル動圧発生溝８ａと８ｂは、図６
に示す如き部分溝、または図７ないし図９に示す如きヘ
リングボーン溝である。ヘリングボーン溝に関しては、
上側溝８ａは下側溝８ｂよりも大きな動圧を発生するよ
うに、その溝の長さや深さを調節されている。これによ
って正味の潤滑油の流れの方向は微小隙間の閉塞端側の
方向となり、温度の急激な変動や大きな衝撃によっても
開口１１と１２からの潤滑油１８の漏洩が生じないよう
になっている。
【００３９】潤滑油１８の漏洩防止には、図１に示す如
くアキシャル動圧発生溝が形成された第１微小隙間に潤
滑油溜１９を設けることが更に効果的である。潤滑油溜
１９は、図１０に示す如く固定シャフト１の外周面に設
けることに限定されず、円筒状スリーブ２の内周面と外
周面、円筒状スリーブ３の外周面にも設けることができ
る。なお、潤滑油溜１９は、上下のアキシャル動圧発生
溝間に設けられるものである。潤滑油溜１９は、高速回
転時には潤滑油１８の流れを円滑にし、且つ静止時には
潤滑油の表面張力を大きくし潤滑油の漏洩効果を高める
作用をする。
【００４０】スラスト動圧発生溝９は図１１に示す如き
円環状に配置されたヘリングボーン溝であり、本発明に
おいては第３微小隙間７に設けられる。スラスト動圧発
生溝９は、図２ないし図５においては、回転スリーブ２
の下端面に設けられているが、これに限られるものでは
ない。円盤状ホルダー部材４の上面に設けてもよい。
【００４１】上記の如く構成されたスピンドルモータ
は、ステータコイル２３に励磁電流が供給されると、ロ
ータマグネット２２の磁界との電磁作用によってスピン
ドルモータが回転する。すると第１微小隙間５にはアキ
シャル動圧発生溝８ａと８ｂにより第１のアキシャル動
圧が発生し、第２微小隙間６にはアキシャル動圧発生溝
８ｃと８ｄにより第２のアキシャル動圧が発生し、更に
第３微小隙間７にはスラスト動圧発生溝９によりスラス
ト動圧が発生する。スピンドルモータは、これらの動圧
によってハードディスク等の回転体を支持しながら、円
滑な高速回転を持続する。
【００４２】上記したことから明らかな如く、本発明に
係る流体動圧軸受においては、第１微小隙間５の外側に
第２微小隙間６を配置し、第１微小隙間５には第１のア
キシャル動圧を、且つ第２微小隙間６には第２のアキシ
ャル動圧を発生させるようにしたので、アキシャル動圧
を従来の流体動圧軸受に比較して支持できる負荷荷重を
大幅に増加させた。
【００４３】このような大きな動圧を発生し、高速時の
安定性がよい流体動圧軸受を採用したスピンドルモータ
は、大きな負荷荷重を支持しながら、安定した高速回転
を実現できた。従って、このスピンドルモータを回転体
の駆動源とした回転体装置は大きな負荷荷重に適用でき
る。例えば大容量ＨＤＤ装置の場合、５枚以上もの多数
のハードディスクを高速で円滑に回転駆動できる。
【００４４】なお、本発明は図１に示したような二重ス
リーブ構造のシャフト両端固定型流体動圧軸受、即ち固
定シャフト１に円柱状部材を回転シャフト２に円筒状部
材を更に固定スリーブ３にも円筒状部材を夫々採用して
構成した流体動圧軸受に限定されるものではない。固定
シャフト１に円柱状部材を回転スリーブ２に円錐台状部
材を更に固定スリーブ３に回転スリーブ１の円錐外周面
との間に第２微小隙間６を形成する円錐内周面を有する
部材を夫々採用して構成した流体動圧軸受、固定シャフ
ト１に上部と下部に夫々大径部を有する円柱状部材を回
転スリーブ２に固定シャフト１の外周面との間に第１微
小隙間５を形成する内周面を有する部材を更に固定スリ
ーブ３に円筒状部材を夫々採用して構成した流体動圧軸
受、固定シャフト１にその中間部に小径部を有する円柱
状部材を回転スリーブ２に固定シャフト１の外周面との
間に第１微小隙間５を形成する内周面を有する部材を更
に固定スリーブ３に円筒状部材を夫々採用して構成した
流体動圧軸受等の様々な構成の二重スリーブ構造のシャ
フト両端固定型流体動圧軸受にも本発明は勿論適用でき
るものである。
【００４５】次に、本発明に係る二重スリーブ型流体動
圧軸受に採用されている潤滑油の漏洩防止手段の他の実
施例について、図１２ないし図１４を参照しながら説明
する。
【００４６】図１２は、本発明に係る流体動圧軸受の第
６実施例を備えたスピンドルモータの断面図である。図
１２に示す流体動圧軸受は、図１に示す流体動圧軸受と
は基本構成は同じであるが、相違点は潤滑油の漏洩防止
手段にある。即ち、図１に示す流体動圧軸受において
は、第１微小隙間５と第２微小隙間６の夫々の開口端に
キャピラリーシールを設けると共に、第１微小隙間５に
潤滑油溜１９を設けて潤滑油の漏洩防止を図っている。
これに対して、図１２に示す流体動圧軸受においては、
第１微小隙間と第２微小隙間の夫々の開口端にキャピラ
リーシールを設けると共に、回転スリーブ２の外周面に
引き込み溝Ｇを形成して潤滑油の漏洩防止を図ってい
る。引き込み溝Ｇは、回転スリーブ２の回転により潤滑
油１８を第２微小隙間６の内部に引き込むように作用す
る溝である。
【００４７】引き込み溝Ｇは、例えば図１３に示す如
く、回転スリーブ２の外周面に切削、圧印、エッチング
等の適宜の方法で形成された図の右上から左下に向かう
複数の螺旋溝である。回転スリーブ２が矢印Ｘ方向に回
転すると、上述の如く方向性を持って形成された螺旋溝
の引き込み溝Ｇの作用によって、潤滑油１８は矢印Ｙの
方向に高速で移動させられる。従って、引き込み溝Ｇを
第２微小隙間６に設けたことによって、回転スリーブ２
の回転による遠心力を上回る引き込み力が発生し、潤滑
油１８は第２微小隙間６の内部に引き込まれ、回転中に
潤滑油が外部に漏洩することが防止される。
【００４８】図１４は、引き込み溝Ｇの変形例を示す。
図１４に示す引き込み溝Ｇは、複数のＶ字形溝群から構
成された、言わばヘリングボーン型引き込み溝である。
各Ｖ字形溝群は、複数のＶ字形溝ｇを図の右上から左下
に向かうようにして螺旋状に整列して回転スリーブ２の
外周面に形成されている。従って、図１４の引き込み溝
Ｇを第２微小隙間６に設けたことによって、回転スリー
ブ２の回転による遠心力を上回る引き込み力が発生し、
潤滑油１８は第２微小隙間６の内部に引き込まれ、回転
中に潤滑油が外部に漏洩することが防止される。
【００４９】図１２ないし図１４では、第１微小隙間５
にアキシャル動圧発生溝が設けられ、且つ第２微小隙間
６に引き込み溝Ｇは配置されているとして示したが、逆
に配置してもよい。即ち、第２微小隙間６にアキシャル
動圧発生溝が設けられ、且つ第１微小隙間５に引き込み
溝Ｇが配置されてもよい。また、同一の微小隙間にアキ
シャル発生溝と引き込み溝を共に配置してもよい。
【００５０】引き込み溝Ｇの配置位置は、その潤滑油の
引き込み作用が動圧発生溝による動圧発生作用と干渉し
ない場所であることは勿論である。引き込み溝Ｇは、第
２微小隙間６を構成している回転スリーブ２の外周面に
形成されているが、同じく第２微小隙間６を構成してい
る固定スリーブ３の内周面に形成されてもよい。要する
に、引き込み溝Ｇの配置される微小隙間を構成している
一対の壁面のいずれか一方に、引き込み溝Ｇは形成され
る。
【００５１】また、本発明に係る二重スリーブ型流体動
圧軸受に採用されている潤滑油の漏洩防止手段の更に他
の実施例について、図１５ないし図１７を参照しながら
説明する。
【００５２】図１５は、本発明に係る流体動圧軸受の第
７実施例を備えたスピンドルモータの断面図である。図
１５に示す流体動圧軸受は、図１に示す流体動圧軸受と
は基本構成は同じであるが、相違点は潤滑油の漏洩防止
手段にある。即ち、図１に示す流体動圧軸受において
は、第１微小隙間５と第２微小隙間６の夫々の開口端に
キャピラリーシールを設けると共に、第１微小隙間５に
潤滑油溜１９を設けて潤滑油の漏洩防止を図っている。
これに対して、図１５に示す流体動圧軸受においては、
第１微小隙間５と第２微小隙間６の夫々の開口端にキャ
ピラリーシール部を設けると共に、流体溜り型の補助シ
ール部Ｓ２をキャピラリーシール部の最小溝幅部に近傍
に設けた二重シール構造が採用されている。このような
構成により、振動や横置された場合に外部に漏出しよう
とする潤滑油１８は、キャピラリーシールＳ１に達する
前に補助シールＳ２に捕えられ、従って外部への潤滑油
の漏出が阻止される。
【００５３】前記流体溜り型の補助シール部Ｓ２は、微
小隙間を構成している一対の壁面のいずれか一方に形成
された環状溝で実現される。例えば補助シール部Ｓ２
は、図１６に示す如く、第２微小隙間６を構成する回転
スリーブ２の外周面に断面形状が略半円形の環状溝とし
て形成される。断面形状が略半円形の環状溝の補助シー
ル部Ｓ２は、第２微小隙間６を構成する固定スリーブ３
の内周面に形成されてもよい。
【００５４】補助シール部Ｓ２は、図１７に示す如く、
第２微小隙間６を構成する固定スリーブ３の内周面に断
面形状が略三角形の環状溝として形成される。断面形状
が略三角形の環状溝の補助シール部Ｓ２は、第２微小隙
間６を構成する回転スリーブ２の外周面に形成されても
よい。図１７に示す如き補助シール部Ｓ２はキャピラリ
ーシールとしても機能する。従って図１７においては、
外側のキャピラリーシール部Ｓ１と内側の補助シール部
Ｓ２とで２段キャピラリーシール構造の潤滑油の漏洩防
止手段を構成しているのである。
【００５５】
【発明の効果】シャフト両端固定型流体動圧軸受として
構成された本発明に係る二重スリーブ構造の流体動圧軸
受は、図１９に示す従来の流体動圧軸受と同様に、高速
回転時に才差運動が生じないから安定性が高い。また、
第１微小隙間と第２微小隙間の各一方の端部を大気に開
口し、且つその各他方の端部を直接或いは第３微小隙間
を介して連通する閉塞端を形成したので、本発明に係る
二重スリーブ構造の流体動圧軸受は、図１８に示す従来
の流体動圧軸受と同様に、高速回転時には勿論のこと静
止時に傾けても潤滑油が外部に漏洩し難く、高いシール
性が確保された。このような片袋構造による漏洩防止手
段に加えて、アキシャル動圧発生溝が形成された微小隙
間に潤滑油溜を設けた漏洩防止手段、第１微小隙間と第
２微小隙間のいずれか一方にはアキシャル動圧発生溝
を、且つ他方には潤滑油の漏洩を防ぐための引き込み溝
を、相互干渉しないようにして夫々形成した漏洩防止手
段、キャピラリーシール部と共に補助シール部を設けた
漏洩防止手段の一つ又はいくつかを適宜採用することに
よって、本発明に係る二重スリーブ構造の流体動圧軸受
のシール性は非常に高まった。
【００５６】アキシャル動圧発生溝を第１微小隙間に設
けると共に第２微小隙間にも設けたので、本発明に係る
流体動圧軸受は従来装置に比較して大きな負荷荷重を支
持できるようになった。二重スリーブ構造のシャフト両
端固定型流体動圧軸受を採用して構成した本発明に係る
スピンドルモータは大きな負荷荷重を支持でき、高速時
の安定性を維持できるようになった。更に、このスピン
ドルモータを用いて構成した本発明に係るＨＤＤ装置
は、５枚以上もの多くの枚数のハードディスクを高速時
の安定性を維持しながら駆動できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る流体動圧軸受の第１実施例を備え
たスピンドルモータの断面図である。
【図２】本発明に係る流体動圧軸受の第２実施例の断面
図である。
【図３】本発明に係る流体動圧軸受の第３実施例の断面
図である。
【図４】本発明に係る流体動圧軸受の第４実施例の断面
図である。
【図５】本発明に係る流体動圧軸受の第５実施例の断面
図である。
【図６】アキシャル動圧発生溝の第１例を示す。
【図７】アキシャル動圧発生溝の第２例を示す。
【図８】アキシャル動圧発生溝の第３例を示す。
【図９】アキシャル動圧発生溝の第４例を示す。
【図１０】アキシャル動圧発生溝と潤滑油溜が形成され
た固定シャフトの要部側面図である。
【図１１】スラスト動圧発生溝の一例を示す。
【図１２】本発明に係る流体動圧軸受の第６実施例を備
えたスピンドルモータの断面図である。
【図１３】引き込み溝を含む部分拡大図である。
【図１４】引き込み溝の変形例を含む部分拡大図であ
る。
【図１５】本発明に係る流体動圧軸受の第７実施例を備
えたスピンドルモータの断面図である。
【図１６】補助シール部を含む第2微小隙間の部分拡大
図である。
【図１７】補助シール部の変形例を含む第2微小隙間の
部分拡大図である。
【図１８】従来のシャフト一端固定型流体動圧軸受の断
面図である。
【図１９】従来のシャフト両端固定型流体動圧軸受の断
面図である。
【符号の説明】
１ 固定シャフト １ａ 固定シャフトのフランジ部 ２ 回転スリーブ ２ａ 回転スリーブのスリーブ部 ２ｂ 回転スリーブのカップ状ハブ ３ 固定スリーブ ４ ホルダー部材 ５ 第１微小隙間 ６ 第２微小隙間 ７ 第３微小隙間 ８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ アキシャル動圧発生溝 ９，９ａ，９ｂ スラスト動圧発生溝 １０ スラスト部材 １１，１１ａ，１１ｂ，１２ 開口 １３，１３ａ，１３ｂ ネジ孔 １４，１５ ネジ １６ シャーシー １７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ 微小隙間 １８ 潤滑油 １９ 潤滑油溜 ２０，２１ 蓋部材 ２２ ロータ磁石 ２３ ステータコイル ｇ Ｖ字形溝 Ｇ 引き込み溝 Ｓ１ キャピラリーシール Ｓ２ 補助シール部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹原 勇 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番 セイ コーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 米山 良冶 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番 セイ コーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 鈴木 隆文 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番 セイ コーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 後藤 廣光 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番 セイ コーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 小榑 利春 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番 セイ コーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 川和田 直樹 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番 セイ コーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 太田 敦司 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番 セイ コーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 似鳥 幸治 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番 セイ コーインスツルメンツ株式会社内

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 利用装置にその両端が固定される固定シ
    ャフトと、その内周面と固定シャフトの外周面との間に
    第１微小隙間を形成するように配置された回転スリーブ
    と、その内周面と前記回転スリーブの外周面との間に第
    ２微小隙間を形成するように配置された固定スリーブ
    と、前記回転スリーブの下端面との間に第３微小隙間を
    形成するように配置されたホルダー部材とを具備した流
    体動圧軸受であって、前記第１微小隙間と前記第２微小
    隙間にはアキシャル動圧発生溝が且つ前記第３微小隙間
    にはスラスト動圧発生溝が夫々設けられており、これら
    の微小隙間には潤滑油が充填されており、更に前記第１
    微小隙間と前記第２微小隙間の各一方の端部は大気に接
    する開口端とされ且つその各他方の端部は前記第３微小
    隙間を介して連通する閉塞端とされて構成された流体動
    圧軸受。
  2. 【請求項２】 前記アキシャル動圧発生溝が前記回転ス
    リーブの内周面と外周面とに夫々形成されていることを
    特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受。
  3. 【請求項３】 前記アキシャル動圧発生溝が前記回転ス
    リーブの内周面と前記固定スリーブの内周面とに夫々形
    成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体動
    圧軸受。
  4. 【請求項４】 前記アキシャル動圧発生溝が前記固定シ
    ャフトの外周面と前記回転スリーブの外周面とに夫々形
    成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体動
    圧軸受。
  5. 【請求項５】 前記アキシャル動圧発生溝が前記固定シ
    ャフトの外周面と前記固定スリーブの内周面とに夫々形
    成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体動
    圧軸受。
  6. 【請求項６】 前記アキシャル動圧発生溝が形成された
    微小隙間に潤滑油溜が設られていることを特徴とする請
    求項１に記載の流体動圧軸受。
  7. 【請求項７】 利用装置にその両端が固定される固定シ
    ャフトと、その内周面と前記固定シャフトの外周面との
    間に第１微小隙間を形成するように配置された回転スリ
    ーブと、その内周面と前記回転スリーブの外周面との間
    に第２微小隙間を形成するように配置された固定スリー
    ブと、前記回転スリーブの下端面との間に第３微小隙間
    を形成するように配置されたホルダー部材とを具備した
    流体動圧軸受であって、これら微小隙間には潤滑油が充
    填されており、前記第１微小隙間と前記第２微小隙間の
    各一方の端部は大気に接する開口端とされ且つその各他
    方の端部は前記第３微小隙間を介して連通する閉塞端と
    されており、更に、前記第１微小隙間と前記第２微小隙
    間のいずれか一方にはアキシャル動圧発生溝が、且つ他
    方には潤滑油の漏洩を防ぐための引き込み溝が、相互干
    渉しないようにして夫々形成されて構成された流体動圧
    軸受。
  8. 【請求項８】 前記第１微小隙間にアキシャル動圧発生
    溝が形成され、前記第２微小隙間に引き込み溝が形成さ
    れたことを特徴とする請求項７に記載の流体動圧軸受。
  9. 【請求項９】 前記第２微小隙間にアキシャル動圧発生
    溝が形成され、前記第１微小隙間に引き込み溝が形成さ
    れたことを特徴とする請求項７に記載の流体動圧軸受。
  10. 【請求項１０】 前記引き込み溝が微小隙間を構成する
    一対の部材の両方に形成されていることを特徴とする請
    求項７、８又は９に記載の流体動圧軸受。
  11. 【請求項１１】 前記引き込み溝が微小隙間を構成する
    一対の部材の一方にのみ形成されていることを特徴とす
    る請求項７、８又は９に記載の流体動圧軸受。
  12. 【請求項１２】 利用装置にその両端が固定される固定
    シャフトとその内周面と前記固定シャフトの外周面との
    間に第１微小隙間を形成するように配置された回転スリ
    ーブと、その内周面と前記回転スリーブの外周面との間
    に第２微小隙間を形成するように配置された固定スリー
    ブと、前記回転スリーブの下端面との間に第３微小隙間
    を形成するように配置されたホルダー部材とを具備した
    流体動圧軸受であって、これら微小隙間には潤滑油が充
    填されており、前記第１微小隙間と前記第２微小隙間の
    各一方の端部は大気に接する開口端とされ且つその各他
    方の端部は前記第３微小隙間を介して連通する閉塞端と
    されており、前記第１微小隙間と前記第２微小隙間のい
    ずれか一方又は両方にアキシャル動圧発生溝が形成され
    ており、前記第１微小隙間と前記第２微小隙間の夫々の
    開口端のいずれか一方又は両方にはキャピラリーシール
    部が設けられており、更に、前記キャピラリーシール部
    の最小溝幅部近傍の微小隙間の部分に流体溜り型の補助
    シール部が設けられて構成された流体動圧軸受。
  13. 【請求項１３】 前記補助シール部が、微小隙間を構成
    する一対の部材のいずれかの側に環状溝として形成され
    ていることを特徴とする請求項１２に記載の流体動圧軸
    受。
  14. 【請求項１４】 前記環状溝が、微小隙間を構成する一
    対の部材のいずれかの側に形成された断面形状が略半円
    形の環状溝であることを特徴とする請求項１２に記載の
    流体動圧軸受。
  15. 【請求項１５】 前記環状溝が、微小隙間を構成する一
    対の部材のいずれかの側に形成された断面形状が略三角
    形の環状溝であることを特徴とする請求項１２に記載の
    流体動圧軸受。
  16. 【請求項１６】 ロータ磁石を含むロータと、ステータ
    コイルを含むステータと、ロータをステータに回転自在
    に支承する流体動圧軸受とから構成されたスピンドルモ
    ータにおいて、前記流体動圧軸受に請求項１、７又は１
    ２に記載の流体動圧軸受を採用したスピンドルモータ。
  17. 【請求項１７】請求項１６に記載のスピンドルモータを
    回転体の駆動源とした回転体装置。
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