【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報機器，音響・映像機器，事務機等に使用される流体軸受装置に係り、特に、磁気ディスク装置（以降はＨＤＤと記す），光ディスク装置等に最適な流体軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような用途に使用される流体軸受装置としては、例えば、図２に示すようなＨＤＤ用スピンドルモータがある。
ベース１に立設した円筒部１ａの内側に、円筒体状のスリーブ２が内挿されていて、これらは一体的に固着されている。このスリーブ２には軸３が回転自在に挿通されていて、軸３とスリーブ２との間には動圧流体軸受部が介在している。そして、軸３の上端には、逆カップ状のハブ４が一体的に取り付けられており、軸３の下端には、円板状のスラストプレート５が圧入により固着されている。
【０００３】
このスラストプレート５の両平面は、スラスト流体軸受Ｓのスラスト受面５ｓ，５ｓとされている。そして、上側のスラスト受面５ｓには一方の相手部材であるスリーブ２の下端面がスラスト流体軸受Ｓの流体軸受すきまを介して対向し、このスリーブ２の下端面がスラスト流体軸受Ｓのスラスト軸受面２ｓとされている。
【０００４】
また、スラストプレート５の下方には、他方の相手部材であるカウンタープレート６が配置され、ベース１に固定されている。このカウンタープレート６の上面が、スラストプレート５の下側のスラスト受面５ｓにスラスト流体軸受Ｓの流体軸受すきまを介して対向して、スラスト流体軸受Ｓのスラスト軸受面６ｓとされている。そして、上記スラスト受面５ｓ，５ｓにヘリングボーン状又はスパイラル状の動圧発生用溝（図示せず）を備えて、スラスト流体軸受Ｓが構成されている。
【０００５】
一方、軸３の外周面には、上下に間隔をおいて一対のラジアル受面３ｒ，３ｒが形成されている。また、スリーブ２の内周面には、ラジアル受面３ｒ，３ｒにラジアル流体軸受Ｒの流体軸受すきまを介して対向してラジアル軸受面２ｒ，２ｒが形成されている。そして、ラジアル受面３ｒ，３ｒとラジアル軸受面２ｒ，２ｒとの少なくとも一方に、ヘリングボーン状又はスパイラル状の動圧発生用溝７，７を備えて、ラジアル流体軸受Ｒ，Ｒが構成されている。
【０００６】
そして、円筒部１ａの外周面にはステータ８が固定され、ハブ４の内周面下側に固定されているロータ磁石９とギャップを介して周面対向して駆動モータＭを形成しており、この駆動モータＭにより軸３とハブ４とが一体的に回転駆動されるようになっている。
軸３が回転すると、スラスト流体軸受Ｓ及びラジアル流体軸受Ｒの各動圧発生用溝のポンピング作用により、各流体軸受Ｓ，Ｒの流体軸受すきまに充填された微量の潤滑剤に動圧が発生して、軸３はスリーブ２の内周面及びカウンタープレート６の上面と非接触となり支承される。
【０００７】
このような従来のスピンドルモータにおいては、スラストプレート５はステンレス鋼で構成されており、また、前述のように軸３に圧入によって固着されていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ＨＤＤは記録密度の向上が求められていて、情報を記録するためのトラックの幅が狭くなっているため、回転精度の高い流体軸受の採用が検討されている。さらに、ノート型パソコンのような携帯機器に搭載されるＨＤＤにおいては、薄型化が求められているとともに、可搬性能に優れ（８００Ｇ以上の耐衝撃性）且つ高信頼性（使用環境が変化しても不安定振動が発生しにくい）の流体軸受装置が求められている。
【０００９】
しかしながら、上記のような従来のスピンドルモータにおいてはスラストプレート５は圧入によって軸３に固着されていたので、スラストプレート５の材質としては、耐衝撃性に必要な締結強度を確保するためにヤング率が高いステンレス鋼が採用され、しかも起動停止耐久性を満たすために熱処理して表面硬さを硬くしたものが使用されていた。
【００１０】
このため、スラストプレート５に動圧発生用溝を加工する場合は、化学エッチングや電解エッチング等の方法を用いていたので、加工コストが高く実用化への障害となっていた。
そこで、本発明は、上記のような従来の流体軸受装置が有する問題点を解決し、耐衝撃性及び起動停止耐久性に優れ、加工コストの低い流体軸受装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明の流体軸受装置は、一端にフランジ部を有する軸と、該軸に流体軸受すきまを介して対向する相手部材と、を備えた流体軸受装置において、前記フランジ部を焼結金属又は含油焼結金属で構成するとともに、前記軸にねじ止めによって固着したことを特徴とする。
【００１２】
このような構成の流体軸受装置は、焼結金属又は含油焼結金属で前記フランジ部を構成したので、起動停止耐久性が優れている。特に、焼結金属，含油焼結金属が、境界潤滑性に優れた金属や固体潤滑剤等の潤滑性を有する成分を金属粉に混合して焼結したものである場合は、起動停止耐久性がさらに優れている。なお、含油焼結金属とは、前記焼結金属に潤滑性を有する油等を含浸させたものである。
【００１３】
また、焼結金属又は含油焼結金属を用いたので、前記フランジ部を製造するに際して切削加工や熱処理による硬化処理等を省略することが可能であり、さらに、前記フランジ部の両平面に動圧発生用溝を加工する場合は、焼結前又は焼結後にプレスによる押圧成形によって動圧発生用溝を加工することができるので、前記フランジ部の加工コストが低い。
【００１４】
さらに、前記フランジ部をねじ止めによって前記軸に固着したので、十分な締結強度が確保されて耐衝撃性が優れている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る流体軸受装置の実施の形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明の流体軸受装置の一実施形態であるＨＤＤ用スピンドルモータの縦断面図である。
まず、スピンドルモータの構造を説明する。なお、以下の説明における上，下等の方向を示す用語は、特に断りがない限り、説明の便宜上、図１におけるそれぞれの方向を意味するものである。
【００１６】
このスピンドルモータは、ハブ１４が固着された軸１３と、ベース１１の円筒部１１ａに取り付けられたスリーブ１２とから構成されている。
軸１３はスリーブ１２に回転自在に挿通されていて、軸１３とスリーブ１２との間にはラジアル流体軸受Ｒが介装されている。また、軸１３の一端にはスラストプレート１５が備えられていて、スラストプレート１５の両平面と、これに対向するスリーブ１２及びカウンタープレート１６との間に、スラスト流体軸受Ｓが設けられている。なお、スラストプレート１５が本発明の構成要件たるフランジ部に相当し、スリーブ１２及びカウンタープレート１６が本発明の構成要件たる相手部材に相当する。
【００１７】
ベース１１の円筒部１１ａの外周面にはステータ１８が固定されていて、ハブ１４の内周面に固定されたロータ磁石１９とギャップを介して周面対向して駆動モータＭを形成している。
そして、駆動モータＭによりハブ１４と軸１３とを一体的に回転駆動させると、スラスト流体軸受Ｓ及びラジアル流体軸受Ｒにより、軸１３がスリーブ１２及びカウンタープレート１６に対して回転自在に支承されるようになっている。
【００１８】
次に、上記のようなスピンドルモータの構造を、さらに詳細に説明する。
ベース１１の中央部に立設されている円筒部１１ａの内側には円筒体状のスリーブ１２が内挿されていて、これらは一体的に固着されている。そして、このことによりスリーブ１２の外周面と円筒部１１ａの内周面との間に、環状すきまである潤滑剤溜まり２２が形成されている。この潤滑剤溜まり２２の構造については、後にさらに詳述する。
【００１９】
スリーブ１２には中空状の軸１３が回転自在に挿通されていて、軸１３の内周面には雌ねじ１３ｆが形成されている。なお、軸１３は中実軸でもよい。また、軸１３の材質は、硬さが高くて耐食性に優れた材料であれば特に限定されるものではないが、例えばマルテンサイト系のステンレス鋼やオーステナイト系ステンレス鋼に、熱処理を施して表面を硬化させたものあるいはメッキやダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜による表面処理を行って表面を硬化させたものがあげられる。
【００２０】
この軸１３の上端部１３ａは他部より小径となっていて、この小径な上端部１３ａを浅い逆カップ状のハブ１４の中央部に設けられた穴に圧入することにより、軸１３とハブ１４とが一体に固着されている。そして、小径な上端部１３ａと大径な他部との境目に形成される前記大径な他部の上端面１３ｂにハブ１４の下面が当接されるから、軸１３とハブ１４とは十分な耐衝撃性を確保するに足る強度で固着される。
【００２１】
また、スリーブ１２の下端より突出した軸１３の下端には、円板状のスラストプレート１５が固定されている。このスラストプレート１５は焼結金属又は含油焼結金属で構成されている。この焼結金属や含油焼結金属は境界潤滑性に優れた金属，固体潤滑剤等の潤滑性を有する成分を含有しており、さらに含油焼結金属はそれに加えて油が含浸されているので、このような材質でスラストプレート１５を構成すればスピンドルモータの起動停止耐久性を優れたものとすることができる。
【００２２】
また、スラストプレート１５を製造するに際して切削加工や熱処理による硬化処理等を省略できるので、スピンドルモータの加工コストが低い。さらに、スラストプレート１５の両平面に動圧発生用溝を加工する場合は、焼結前又は焼結後にプレスによる押圧成形によって加工することができるので、スラストプレート１５の加工コストが低い。
【００２３】
なお、スラストプレート１５の両平面に動圧発生用溝を設けた方が起動停止耐久性に優れるが、スピンドルモータの使用姿勢や荷重条件等によっては、片方の平面（負荷の少ない側） あるいは両平面の動圧発生用溝を省略することも可能である。
焼結金属としては、鉄，錫，亜鉛，炭素等のうちの少なくとも１種を含んだ銅合金系の金属粉末を焼き固めたもの（焼結したもの）が好ましく、含油焼結金属としては、前記焼結金属に潤滑剤である油を含浸させたものが、摺動性と加工性を兼ね備えているため好ましい。
【００２４】
このスラストプレート１５は、軸１３の内周面に設けられた雌ねじ１３ｆに螺合した止めねじ２０により固着されていて、軸１３とスラストプレート１５とは十分な耐衝撃性を確保するに足る締結強度（抜け荷重）で固着されている。止めねじ２０は、スピンドルモータの使用中のゆるみ防止のために、軸１３の回転方向に応じて右ねじ又は左ねじを使い分けることが好ましい。このようにスラストプレート１５の固着をねじ止めによって行うと、圧入の場合のようにスラストプレート１５に用いる素材のヤング率が制限されることがなく、耐衝撃性に必要な締結強度の確保が容易である。
【００２５】
このとき、中空状の軸１３はその内径より大径な凹状部である接合部３０を下端面に有し、また、止めねじ２０は頭部２０ａと雄ねじを有する先端部２０ｃとの間に円柱状の円柱部２０ｂを有していて、これら接合部３０及び円柱部２０ｂは、スラストプレート１５の中央部に設けられた止めねじ２０を挿入するための穴１５ｂとほぼ同径となっている。
【００２６】
円柱部２０ｂが穴１５ｂと凹状の接合部３０とに嵌合されることによりスラストプレート１５が軸１３に取り付けられているので、接合部３０の内周面が止めねじ２０の円柱部２０ｂを介してスラストプレート１５を軸１３に対して同軸に案内する案内面として作用して、スラストプレート１５は軸１３に５０μｍ以下の同軸度で取り付けられる。
【００２７】
また、軸１３の下端面にスラストプレート１５の上面が当接された形態で、スラストプレート１５が軸１３に取り付けられているので、スラストプレート１５の厚さが薄くてもスラストプレート１５の端面の振れが小さい。
なお、止めねじ２０の頭部２０ａの形状としては、図示の平頭形に限定されることはなく、丸小ねじのような丸頭形や皿小ねじのような皿頭形など適宜変更してもよい。
【００２８】
そして、スラストプレート１５の下側の平面は、ベース１１の中央部に取り付けたカウンタープレート１６の上面と対向している。また、スラストプレート１５の上側の平面は、スリーブ１２の下端面と対向している。なお、カウンタープレート１６は、ベース１１と一体に形成されていてもよい。
カウンタープレート１６の上面の中央部（軸１３の真下の位置）には、止めねじ２０の頭部２０ａを収納する凹部１６ａが設けられている。そうすれば、止めねじ２０をスラストプレート１５に没入した形態で取り付ける必要がなく、スラストプレート１５の加工が容易となる。
【００２９】
なお、スラストプレート１５を固定する止めねじ２０を頭部２０ａが没入した形態で取り付けた場合は、凹部１６ａは設ける必要はない。
スラストプレート１５の上下の両平面はスラスト受面１５ｓ，１５ｓとされる。そして、上側のスラスト受面１５ｓにスラスト流体軸受Ｓの流体軸受すきまを介して対向するスリーブ１２の下端面と、下側のスラスト受面１５ｓにスラスト流体軸受Ｓの流体軸受すきまを介して対向するカウンタープレート１６の上面とが、それぞれスラスト軸受面１２ｓ，１６ｓとされて、相対するスラスト受面１５ｓ，１５ｓ及びスラスト軸受面１２ｓ，１６ｓのうち少なくとも一方に、例えばヘリングボーン状の動圧発生用溝（図示せず）を備えてスラスト流体軸受Ｓを構成している。
【００３０】
なお、この動圧発生用溝をスラストプレート１５の両平面（スラスト受面１５ｓ，１５ｓ）に設ける加工方法は特に限定されるものではなく、塑性加工，切削加工，化学エッチング，電解エッチング等があげられる。塑性加工であるコイニング加工は、プレス等を用いて金型をスラストプレート１５に押圧することにより前記動圧発生用溝を刻印する方法であるので、エッチングと比較すると量産性に優れていて低コストである。
【００３１】
ここで、カウンタープレート１６のベース１１への固着方法について説明する。カウンタープレート１６は、ベース１１の中央部に設けた穴にすきまばめ又は軽圧入されていて、カウンタープレート１６の外周部がベース１１の円筒部１１ａの下部に、複数の止めねじ３１によってねじ止めされている。
このカウンタープレート１６は外周部に段差を有していて、外周部は他部より厚さが薄くなっている。すなわち、図１から分かるように、カウンタープレート１６は、上面側の外径寸法が大きく下面側の外径寸法が小さい２段構造の板状部材であって、カウンタープレート１６の縦断面形状は略凸字状となっている。
【００３２】
カウンタープレート１６が上記のような構造を有していることから、カウンタープレート１６をベース１１に取り付けた際には、ベース１１の中央部に設けた前記穴の内周面とカウンタープレート１６の下面側の外径寸法が小さい部分の外周面とから環状溝２８が形成される。止めねじ３１はこの環状溝２８の部分に取り付けられていて、止めねじ３１の頭部は環状溝２８内に収納されている。なお、このような環状溝２８は、カウンタープレート１６の全周にわたって設けてもよいが、一部分に設けてもよい。
【００３３】
このように、ベース１１とカウンタープレート１６とをねじ止め３１により固着したので、加締めによる固着のようにベース１１及びカウンタープレート１６に荷重が加えられることがなく、ベース１１及びカウンタープレート１６に変形が生じることがない。したがって、カウンタープレート１６の上面に形成されるスラスト軸受面１６ｓが変形して、スラスト軸受面１６ｓの平面度が低下するという問題が生じることがない。
【００３４】
また、カウンタープレート１６の上面の一部が、ベース１１の中央部に設けた前記穴の底面と当接していることから、カウンタープレート１６は該穴において水平且つ安定した姿勢で配置される。
なお、止めねじ３１の代わりにピンを使用してもよい。また、止めねじ３１を使用する代わりに環状溝２８に接着剤を充填することにより、ベース１１とカウンタープレート１６とを固着してもよい。あるいは、止めねじ３１でベース１１とカウンタープレート１６とを固着した上、環状溝２８に接着剤を充填して固着を強化してもよい。止めねじ３１と接着剤とを併用すれば、止めねじ３１の周囲が接着剤により覆われるので、外部からの振動や衝撃等によって止めねじ３１が緩むことが防止される。
【００３５】
また、環状溝２８に接着剤を充填すると、ベース１１とカウンタープレート１６との接合部分のすきまに接着剤が浸透していき、ベース１１とカウンタープレート１６との固着が強化されるとともに、前記接合部分が封止される。前記接合部分のすきまが接着剤により密封されると、スピンドルモータの回転中に前記接合部分から、スピンドルモータの内部に充填された潤滑剤が流出するおそれが小さくなる。なお、接着剤を充填した後に７０〜１００℃に加熱して接着剤を完全に硬化させることにより、固着強度の確保を図ることが好ましい。
【００３６】
接着剤の種類は特に限定されるものではなく、エポキシ系の接着剤、嫌気性の接着剤、紫外線硬化型の接着剤、あるいはこれらのうちの複数を併用したタイプの接着剤であってもよい。また、十分な固着強度を得ることができ、前記接合部分を封止してスピンドルモータの内部に充填された潤滑剤が流出することを防止できれば、接着剤の代わりに封止材を用いてもよい。
【００３７】
一方、軸１３の外周面には、軸方向に間隔をおいて上下に一対のラジアル受面１３ｒ，１３ｒが形成されるとともに、このラジアル受面１３ｒ，１３ｒにラジアル流体軸受Ｒの流体軸受すきまを介して対向するラジアル軸受面１２ｒ，１２ｒが、スリーブ１２の内周面に形成されている。そして、相対するラジアル受面１３ｒ，１３ｒ及びラジアル軸受面１２ｒ，１２ｒのうち少なくとも一方に、例えば略くの字状のヘリングボーン状の動圧発生用溝１７，１７を備えて、ラジアル流体軸受Ｒ，Ｒが構成されている。
【００３８】
なお、動圧発生用溝１７，１７を設ければ、軸１３とスリーブ１２との間が流体潤滑状態となって回転中の振れ精度を小さくできるが、スピンドルモータの使用条件によっては、スリーブ１２を含油焼結金属で構成して動圧発生用溝１７，１７を省略することにより、軸１３とスリーブ１２との間を境界潤滑状態とすることもできる。
【００３９】
動圧発生用溝１７を設ける加工方法は特に限定されるものではなく、スラストプレート１５の両平面に設けた動圧発生用溝の場合と同様の慣用の方法が採用される。
ラジアル軸受面１２ｒ、すなわちスリーブ１２の内周面に動圧発生用溝１７を加工すると、量産性に優れたボール転造等の塑性加工あるいはバイトによる切削加工により動圧発生用溝１７を加工できるので、好ましい。ボール転造は、軸の外周にはめ合わせた中空状の外筒に複数個の鋼球を保持させた転造治具を、スリーブに押し込むことによって加工する方法である。
【００４０】
すなわち、スリーブ１２を旋盤上で切削加工した後、旋盤の主軸をゆっくり正逆回転させながら転造治具をスリーブ１２に押し込んで相対移動させることにより内周面にヘリングボーン状（略くの字状）の溝加工を行い、その後に溝周辺の盛り上がり部分を除去する仕上げ切削やボール通しなどの仕上げ加工を必要に応じて行う。もちろん旋盤上でなく、転造装置を用いて転造治具を左右に正逆回転させながら固定されたスリーブ１２に押し込み、ヘリングボーン状の溝を転造加工してもよい。
【００４１】
２つの動圧発生用溝１７，１７のうち外気側に位置する方は、溝長さが外気側より内側の方が僅かに短い内向き非対称溝パターン（非対称ヘリングボーン状の動圧発生用溝）となっていて、このことは以下の理由により好ましい。すなわち、軸１３の回転に伴って外気側から内側へ向かって潤滑剤を押し込む圧力が働くので（ポンプイン）、ラジアル流体軸受Ｒの流体軸受すきま内の潤滑剤が、軸１３の回転に伴う遠心力によって外部に飛散することが防止される。
【００４２】
このことをさらに詳細に説明する。動圧発生用溝１７は、軸１３の円周方向に沿って所定の間隔で並べられた複数の略くの字状の溝で構成されている。２カ所に設けられた動圧発生用溝１７，１７のうち、外気側に位置する動圧発生用溝１７（図１においては上側の動圧発生用溝１７）を、そのパターンが軸方向に非対称な形状とする。そして、他方の動圧発生用溝１７（図１においては下側の動圧発生用溝１７）のパターンを、軸方向に対称な形状とする。
【００４３】
すなわち、外気側に位置する動圧発生用溝１７においては、略くの字状の溝の軸方向の幅のうち屈曲部から外気側の端部までの幅を、屈曲部から内側の端部までの幅より大とする。
なお、本実施形態においては、外気側とは、軸１３において、スピンドルモータの外気に向いている側（図１においては上方）、すなわち、スラスト流体軸受Ｓが設けられている側とは反対側を意味するものである。また、内側とは、外気側とは反対側、すなわち、スラスト流体軸受Ｓが設けられている側を意味するものである。
【００４４】
また、回転中にスラスト流体軸受Ｓ及びラジアル流体軸受Ｒの流体軸受すきま内の潤滑剤へ気泡が巻き込まれることを少なくするためには、スラスト流体軸受Ｓ及びラジアル流体軸受Ｒに設ける動圧発生用溝は、溝角度（回転方向に対してなす角度）を３０°以下、好ましくは２５°以下とし、溝の本数を１０本以上、好ましくは１２本以上とすることが望ましい。
【００４５】
特に、ラジアル流体軸受Ｒに設けるヘリングボーン状の動圧発生用溝１７の軸受幅（動圧発生用溝１７の軸方向の幅）が軸径よりも小さい場合には、溝角度を２５°以下とし、溝の本数を１２本以上、好ましくは１６本以上とすることが望ましい。潤滑剤に気泡が巻き込まれると、回転中の不安定振動の原因となり回転精度が劣化しやすい。
【００４６】
また、上下２つのラジアル流体軸受Ｒ，Ｒに挟まれたスリーブ１２の内周面（軸１３の外周面でもよいし、あるいはスリーブ１２の内周面と軸１３の外周面との双方でもよい）には、ラジアル流体軸受Ｒの軸受すきまに向かってすきまが狭くなるテーパ状の周溝からなる逃げ溝２１を設けている。このことにより、スピンドルモータを薄型化した場合でも、ラジアル流体軸受Ｒ，Ｒの作用点間距離である軸受スパンを大きく取ることができるので、該スピンドルモータはモーメント耐力に優れる。また、逃げ溝２１は、ラジアル流体軸受Ｒの軸受すきまよりもすきまが大きいので、潤滑剤の流体摩擦が小さくなる。よって、該スピンドルモータは、軸受トルクが小さく低消費電力である。
【００４７】
なお、駆動モータＭを構成するロータ磁石１９及びステータ１８の軸方向位置を若干ずらし、軸方向の吸引力が作用するようにして、スリーブ１２の下端面側で負荷を主に分担するようにし、さらに、スラストプレート１５の下側のスラスト受面１５ｓの有効面積を、上側のスラスト受面１５ｓの有効面積よりも小さく設計することにより（軸受有効径を小さく設計する）、反負荷側の軸受トルクを削減するようにしてもよい。そうすれば、スピンドルモータの消費電力を少なくすることができる。
【００４８】
次に、前述の潤滑剤溜まり２２の構造について説明する。
スリーブ１２の外周面と円筒部１１ａの内周面との間には環状すきまが介在していて、該環状すきまが潤滑剤溜まり２２を形成している。潤滑剤溜まり２２の内面を形成する円筒部１１ａの内周面はテーパ面２４とされていて、これにより潤滑剤溜まり２２は下方のスラスト流体軸受Ｓに向かってすきまが徐々に狭くなっている。
【００４９】
もっとも、テーパ面２４は必ずしも円筒部１１ａの内周面に形成するとは限らず、スリーブ１２の外周面に形成してもよく、あるいはスリーブ１２の外周面と円筒部１１ａの内周面との双方に形成してもよい。
また、潤滑剤溜まり２２の下端には、スラストプレート１５の外周面１５ａとそれに対向する部材である円筒部１１ａの内周面との間に形成される円環状のすきまに向かって開口している潤滑剤供給路２５が設けられている。
【００５０】
そして、スラスト流体軸受Ｓの流体軸受すきまに近接して連通する潤滑剤供給路２５の開口部は、スラスト流体軸受Ｓの流体軸受すきまとほぼ等しいか、又は僅かに大きくなっていて、表面張力に基づく毛管現象により潤滑剤が潤滑剤供給路２５からスラスト流体軸受Ｓの流体軸受すきまに導入されやすいようになっている。
【００５１】
本実施形態においては、環状すきまからなる潤滑剤溜まり２２の下部の全体が潤滑剤供給路２５を形成している（すなわち、潤滑剤供給路２５が環状すきま状である）が、潤滑剤溜まり２２の下部のうち一カ所にスリット状の潤滑剤供給路２５を設けてもよいし（つまり、その他の部分は、スリーブ１２の外周面と円筒部１１ａの内周面とが接触していて閉口している）、複数箇所にスリット状の潤滑剤供給路２５を設けてもよい。
【００５２】
また、本実施形態においては、円筒部１１ａの内周面の全てをテーパ面２４として、潤滑剤溜り２２のテーパ面２４の一部を潤滑剤供給路２５とし、スラストプレート１５の外周面１５ａと円筒部１１ａの内周面との間に形成される円環状のすきまに、テーパ面２４を直接連通させている。しかし、円筒部１１ａの内周面のうち上部をテーパ面２４とし、下部はスリーブ１２の外周面と平行な面として、この平行面により形成される環状のすきまが潤滑剤供給路２５を構成するような構造としてもよい。
【００５３】
このような潤滑剤溜まり２２の上部には、外気と連通する空気抜き孔２３が開口している。空気抜き孔２３は、潤滑剤溜まり２２の最上部から垂直に伸び、スリーブ１２の上端面に開口している。すなわち、円筒部１１ａのスリーブ１２とのはめあい面に軸方向のスリットを形成するように設けられている。もちろん、潤滑剤溜まり２２の上部から水平に伸び、途中で上方に屈曲してスリーブ１２の上端面に開口するように設けてもよい。
【００５４】
次に、当該スピンドルモータへの潤滑剤の充填方法について説明する。
スピンドルモータへの潤滑剤の注入は、スピンドルモータの組み立て途中に、例えば、スピンドルモータのうち流体軸受部分（軸１３，スリーブ１２，カウンタープレート１６，ベース１１からなる部分）のみを組み立てた段階で、大気下において空気抜き孔２３からディスペンサ等を使用して行う。そして、潤滑剤を注入した後に軸１３の上端にハブ１４を取り付けて、スピンドルモータを完成させる。
【００５５】
なお、中空状の軸１３が有する穴（軸１３を軸方向に貫通する穴）から注入してもよく、また、カウンタープレート１６の中心に厚み方向の通し穴からなる貫通穴を備えている場合は、該貫通穴から注入してもよい。ただし、中空状の軸１３が有する穴から注入する場合は、止めねじ２０にも、該止めねじ２０を軸方向に貫通する穴を設けておく必要がある。
【００５６】
なお、軸１３が有する穴やカウンタープレート１６の貫通穴から潤滑剤を注入する場合は、スピンドルモータ全体を組み立てた後に潤滑剤の注入を行うこともできる。
前記貫通穴から潤滑剤を注入した後は、貫通穴にボールや円筒部材等（図示せず）を圧入することにより、該貫通穴を密封してもよい。そうすれば、異物等がスピンドルモータ内に侵入することが防止される。そして、圧入したボールの外部衝撃による脱落やボール圧入部のすきまからの油もれを防止するために、ボールの圧入後にカウンタープレート１６の下面にシート部材や粘着シール部材等を接着してもよい。ただし、この貫通穴は、流体軸受の性能上は必ずしも密封する必要はないので、潤滑剤の注入口として使用した後は空気抜きのために使用してもよい。
【００５７】
次に、潤滑剤を注入したスピンドルモータを、真空槽内に移す等の手段により真空下に保持し、脱気を行う。注入された潤滑剤のうち、スラスト流体軸受Ｓの流体軸受すきまの一部の空間に位置する潤滑剤や、スラスト流体軸受Ｓの流体軸受すきまの近傍に位置する潤滑剤は、表面張力の作用によってすきまの狭い方に引き込まれて、スラスト流体軸受Ｓの流体軸受すきま内を満たし、続いて、ラジアル流体軸受Ｒの流体軸受すきまや逃げ溝２１内に広がってゆく。
【００５８】
本実施形態においては、注入された潤滑剤が各流体軸受すきま全体に充填されるまでの期間は、スピンドルモータが真空下に保持されているので、潤滑剤が各流体軸受すきまに充填される際に、各流体軸受すきまや逃げ溝２１内に気泡が巻き込まれて残留することがほとんどない。よって、このような方法により潤滑剤を充填したスピンドルモータは、回転中に不安定振動が生じにくい。
【００５９】
通常の場合は、潤滑剤が注入されてから各流体軸受すきま全体に充填されるまでに、数分から数十分の時間を要するので、この間にスピンドルモータを真空下に保持すれば、真空下で潤滑剤を注入した場合と同様の脱気効果が得られる。
このとき、スピンドルモータを高温に保ちながら真空下に保持すると、潤滑剤の粘度が低下して、潤滑剤が各流体軸受すきま内を広がってゆく速度を高めることができるので、潤滑剤が注入されてから各流体軸受すきま全体に充填されるまでの期間を短縮することができる。
【００６０】
また、潤滑剤の注入は大気下で行うので、真空下で潤滑剤の注入を行う場合のような複雑な設備を必要とせず低コストである。さらにまた、真空下における工程は、単にスピンドルモータを真空下に保持するだけでよいので、作業性，量産性も優れている。
スピンドルモータを保持する圧力は、大気圧より低い圧力であればよいが、気泡の残留をより確実に防止するためには、０．０３ＭＰａ以下がより好ましく、０．０２ＭＰａ以下がさらに好ましい。
【００６１】
また、スピンドルモータを真空下に保持する期間は、潤滑剤の注入直後から潤滑剤が各流体軸受すきま全体に充填されるまでの期間のうち少なくとも一部の期間であればよいが、気泡の残留をより確実に防止するためには、本実施形態のように潤滑剤の注入直後から潤滑剤が各流体軸受すきま全体に充填されるまでの期間全体であることがより好ましい。
【００６２】
本実施形態においては、スピンドルモータ全体を組み立てた後に真空下で保持したが、スピンドルモータのうち一部を組み立てた段階（例えば、スピンドルモータのうち前記流体軸受部分のみを組み立てた段階）で潤滑剤を注入し、この状態で真空下で保持し、その後に、軸１３の上端にハブ１４を取り付けてスピンドルモータを完成させてもよい。
【００６３】
また、スピンドルモータの完成後や使用前に、所定の回転数で短時間（少なくとも１分間以上）回転させるエージングを行うと、動圧発生用溝の自己排出機能により、残留する気泡の除去がより確実となり好ましい。
このように注入された潤滑剤は、表面張力の作用によりスラスト流体軸受Ｓ及びラジアル流体軸受Ｒの各流体軸受すきまを満たすとともに、余分な潤滑剤は潤滑剤供給路２５を経て潤滑剤溜まり２２に溜まって、表面張力に基づく毛管現象によりテーパ面２４に保持される。したがって、潤滑剤の注入量が過剰であっても、余分な潤滑剤が潤滑剤溜まり２２に貯蔵されるので問題ない。また、運搬時や取り扱い時にスピンドルモータが倒置されたとしても、潤滑剤溜まり２２内の潤滑剤が外部に流出することはない。
【００６４】
また、潤滑剤溜まり２２のすきまの大きさが、テーパ面２４により下方の潤滑剤供給路２５に向かって狭くなっているため、外部衝撃で飛散した潤滑剤も、外部に流出しない限りは潤滑剤溜まり２２のすきまの狭い潤滑剤供給路２５の方に自然に集められる。そして、潤滑剤溜まり２２の上部（すきまの広い方）に集まった気泡は、空気抜き孔２３を通って外部に排出される。
【００６５】
駆動モータＭにより、被回転体である図示しない磁気ディスクを外周部に搭載するハブ１４と軸１３とを一体的に回転駆動させると、スラスト流体軸受Ｓ及びラジアル流体軸受Ｒの各動圧発生用溝のポンピング作用により、各流体軸受Ｓ，Ｒの流体軸受すきまに充填されている潤滑剤に動圧が発生して、軸１３はスリーブ１２及びカウンタープレート１６と非接触となり支承される。なお、前記磁気ディスクはクランプ部材でねじ止めされているので、十分な耐衝撃性を確保するに足る強度で固着されている。
【００６６】
運転が長期に及んで、流体軸受すきまに保持されている潤滑剤が次第に蒸発したり飛散したりして不足してくると、潤滑剤溜まり２２内に表面張力に基づく毛管現象で保持されている潤滑剤が、その不足分に応じてテーパ面２４に案内されつつすきまの狭い方に吸引され、各流体軸受すきま内に潤滑剤が満たされるまで補給される。すなわち、各流体軸受すきま内の潤滑剤の減少に伴い、潤滑剤供給路２５を経由してすきまの狭い流体軸受すきまに毛管現象で吸引され、潤滑剤溜まり２２のテーパ面２４の表面張力が釣り合う位置で安定する。こうして、潤滑剤の減少分だけ自動的に潤滑剤が補給される。
【００６７】
このように本実施形態のスピンドルモータは、潤滑剤溜まり２２の環状すきまがテーパ状であるから、潤滑剤は表面張力によりすきまの狭い方に吸引され、一方、組み立て時に巻き込んだ残留気泡は、すきまの広い方に分離され排出される。したがって、各流体軸受すきまには気泡のない潤滑剤が自動的に確実に補給されて、常時潤滑剤で満たされた状態となり、長期にわたり使用しても信頼性が高く耐久性に優れている。
【００６８】
また、潤滑剤の注入量に過不足があったとしても、潤滑剤が外部に飛散したり、長期間の使用において各流体軸受すきま内の潤滑剤が枯渇したりするおそれが小さい。
特に、含油焼結金属を用いた場合には、長期にわたる運転の間に潤滑剤が飛散し枯渇することによって潤滑不良となるという問題が生じるおそれがあるが、本実施形態のようなスピンドルモータであれば、そのような問題が生じることを効果的に防止できる。
【００６９】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
例えば、スピンドルモータは、本実施形態のようなスリーブ固定−軸回転タイプでもよいが、軸固定−スリーブ回転タイプでもよい。
また、流体軸受の構造，空気抜き孔２３，潤滑剤溜まり２２，潤滑剤供給路２５の構造、動圧発生用溝のパターン、スピンドルモータの細部の構造等に関しては、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できるならば、必要に応じて適宜変更することが可能である。
【００７０】
例えば、潤滑剤溜まり２２を構成するテーパ面２４は、潤滑剤溜まり２２が流体軸受すきまに向かって徐々にすきまが狭くなる形状となるならば、種々の曲面であってもよい。
また、動圧発生用溝はヘリングボーン状やスパイラル状に限定されるものではなく、動圧流体軸受として機能すれば、どのような溝パターンでもよい。また、該溝の加工方法は、材質や必要精度に応じて、化学エッチング，電解エッチング，塑性加工，切削加工，レーザ加工，イオンビーム加工，ショットブラスト等を適用することができる。
【００７１】
さらに、軸１３，スリーブ１２等のスピンドルモータを構成する部材の材質は、特に限定されるものではなく、スピンドルモータを構成する部材に通常使用される金属（ステンレス鋼，銅合金，アルミ合金等），焼結金属，含油焼結金属，プラスチック，セラミック等の材料であれば問題なく使用できる。すなわち、ステンレス鋼同士や銅合金同士の組み合わせでもよく、鉄と銅合金，鉄とアルミ合金といった異種金属の組み合わせでもよく、さらに、金属とプラスチック等の組み合わせでもよい。もちろん、メッキやＤＬＣ膜（ダイヤモンドライクカーボンコーティング）のような表面処理を必要に応じて流体軸受面に施して、起動停止時の摺動性を向上させてもよい。
【００７２】
さらに、本実施形態においては、流体軸受装置としてスピンドルモータを例示して説明したが、本発明は他の種々の流体軸受装置に対して適用することができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の流体軸受装置は、耐衝撃性及び起動停止耐久性に優れ、加工コストが低い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る流体軸受装置の一実施形態であるスピンドルモータの縦断面図である。
【図２】従来のスピンドルモータの縦断面図である。
【符号の説明】
１２ スリーブ
１３ 軸
１５ スラストプレート
１６ カウンタープレート
２０ 止めねじ
Ｒ ラジアル流体軸受
Ｓ スラスト流体軸受[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluid bearing device used for information equipment, audio / video equipment, office machines, and the like, and more particularly to a fluid bearing device optimal for a magnetic disk device (hereinafter referred to as an HDD), an optical disk device, and the like.
[0002]
[Prior art]
As a hydrodynamic bearing device used for the above-mentioned applications, for example, there is a spindle motor for HDD as shown in FIG.
A cylindrical sleeve 2 is inserted inside a cylindrical portion 1a erected on the base 1, and these are integrally fixed. A shaft 3 is rotatably inserted through the sleeve 2, and a hydrodynamic bearing is interposed between the shaft 3 and the sleeve 2. An inverted cup-shaped hub 4 is integrally attached to the upper end of the shaft 3, and a disc-shaped thrust plate 5 is fixed to the lower end of the shaft 3 by press-fitting.
[0003]
Both planes of the thrust plate 5 are thrust receiving surfaces 5s, 5s of the thrust fluid bearing S. The lower end surface of the sleeve 2, which is one of the mating members, faces the upper thrust receiving surface 5s via a fluid bearing clearance of the thrust fluid bearing S, and the lower end surface of the sleeve 2 faces the thrust bearing of the thrust fluid bearing S. Surface 2s.
[0004]
Below the thrust plate 5, a counter plate 6, which is the other member, is arranged and fixed to the base 1. The upper surface of the counter plate 6 is opposed to the lower thrust receiving surface 5s of the thrust plate 5 via the fluid bearing clearance of the thrust fluid bearing S, and serves as a thrust bearing surface 6s of the thrust fluid bearing S. A thrust fluid bearing S is provided with herringbone or spiral dynamic pressure generating grooves (not shown) on the thrust receiving surfaces 5s and 5s.
[0005]
On the other hand, a pair of radial receiving surfaces 3r, 3r are formed on the outer peripheral surface of the shaft 3 at an interval vertically. In addition, radial bearing surfaces 2r, 2r are formed on the inner peripheral surface of the sleeve 2 so as to face the radial receiving surfaces 3r, 3r via the fluid bearing clearance of the radial fluid bearing R. At least one of the radial receiving surfaces 3r, 3r and the radial bearing surfaces 2r, 2r is provided with a herringbone-shaped or spiral-shaped dynamic pressure generating groove 7, 7 to constitute a radial fluid bearing R. I have.
[0006]
A stator 8 is fixed to the outer peripheral surface of the cylindrical portion 1a, and a driving motor M is formed to face the rotor magnet 9 fixed below the inner peripheral surface of the hub 4 via a gap. The shaft 3 and the hub 4 are integrally rotated by the drive motor M.
When the shaft 3 rotates, a dynamic pressure is generated in a small amount of lubricant filled in the fluid bearing clearances of the respective fluid bearings S and R due to the pumping action of the respective dynamic pressure generating grooves of the thrust fluid bearing S and the radial fluid bearing R. Thus, the shaft 3 is not contacted with the inner peripheral surface of the sleeve 2 and the upper surface of the counter plate 6 and is supported.
[0007]
In such a conventional spindle motor, the thrust plate 5 is made of stainless steel, and is fixed to the shaft 3 by press fitting as described above.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, HDDs have been required to have higher recording densities, and the width of tracks for recording information has become narrower. Therefore, the use of fluid bearings with high rotational accuracy has been studied. Furthermore, HDDs mounted on portable devices such as notebook computers are required to be thinner and have excellent portability (impact resistance of 800G or more) and high reliability (use environment changes). However, hydrodynamic bearing devices in which unstable vibration is unlikely to occur) are required.
[0009]
However, in the conventional spindle motor as described above, the thrust plate 5 is fixed to the shaft 3 by press-fitting. Therefore, the material of the thrust plate 5 is a Young's modulus in order to secure a fastening strength necessary for impact resistance. Stainless steel having a high hardness, and heat-treated to have a high surface hardness in order to satisfy the start / stop durability.
[0010]
For this reason, when processing the grooves for generating dynamic pressure in the thrust plate 5, a method such as chemical etching or electrolytic etching is used, so that the processing cost is high and this is an obstacle to practical use.
Therefore, an object of the present invention is to solve the problems of the conventional hydrodynamic bearing device as described above, and to provide a hydrodynamic bearing device which is excellent in impact resistance and start / stop durability and has low processing cost.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration. That is, the hydrodynamic bearing device of the present invention is a hydrodynamic bearing device including a shaft having a flange portion at one end and a mating member facing the shaft via a fluid bearing clearance, wherein the flange portion is made of a sintered metal or It is made of an oil-impregnated sintered metal, and is fixed to the shaft by screwing.
[0012]
In the hydrodynamic bearing device having such a configuration, since the flange portion is made of a sintered metal or an oil-impregnated sintered metal, the start / stop durability is excellent. In particular, when the sintered metal and the oil-impregnated sintered metal are obtained by mixing a metal powder having excellent boundary lubrication properties and a lubricating component such as a solid lubricant with a metal powder and then sintering, the start / stop durability is high. Is even better. Note that the oil-impregnated sintered metal is obtained by impregnating the sintered metal with oil or the like having lubricity.
[0013]
In addition, since a sintered metal or an oil-impregnated sintered metal is used, it is possible to omit hardening treatment or the like by cutting or heat treatment when manufacturing the flange portion, and furthermore, a dynamic pressure is applied to both flat surfaces of the flange portion. In the case of processing the generating groove, the dynamic pressure generating groove can be processed by pressing with a press before or after sintering, so that the processing cost of the flange portion is low.
[0014]
Further, since the flange portion is fixed to the shaft by screwing, sufficient fastening strength is secured and the impact resistance is excellent.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of a hydrodynamic bearing device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a spindle motor for an HDD, which is one embodiment of the hydrodynamic bearing device of the present invention.
First, the structure of the spindle motor will be described. In the following description, terms indicating directions such as up and down mean respective directions in FIG. 1 for convenience of explanation unless otherwise specified.
[0016]
This spindle motor includes a shaft 13 to which a hub 14 is fixed, and a sleeve 12 attached to a cylindrical portion 11a of a base 11.
The shaft 13 is rotatably inserted through the sleeve 12, and a radial fluid bearing R is interposed between the shaft 13 and the sleeve 12. Further, a thrust plate 15 is provided at one end of the shaft 13, and a thrust fluid bearing S is provided between both planes of the thrust plate 15 and the sleeve 12 and the counter plate 16 opposed thereto. In addition, the thrust plate 15 corresponds to a flange part which is a constituent element of the present invention, and the sleeve 12 and the counter plate 16 correspond to a mating member which is a constituent element of the present invention.
[0017]
A stator 18 is fixed to the outer peripheral surface of the cylindrical portion 11 a of the base 11, and a driving motor M is formed so as to face the rotor magnet 19 fixed to the inner peripheral surface of the hub 14 via a gap. .
When the hub 14 and the shaft 13 are integrally rotated by the drive motor M, the shaft 13 is rotatably supported on the sleeve 12 and the counter plate 16 by the thrust fluid bearing S and the radial fluid bearing R. It has become.
[0018]
Next, the structure of the spindle motor as described above will be described in more detail.
A cylindrical sleeve 12 is inserted inside a cylindrical portion 11a erected at the center of the base 11, and these are integrally fixed. As a result, a lubricant reservoir 22 having an annular gap is formed between the outer peripheral surface of the sleeve 12 and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 11a. The structure of the lubricant reservoir 22 will be described later in further detail.
[0019]
A hollow shaft 13 is rotatably inserted into the sleeve 12, and a female screw 13 f is formed on the inner peripheral surface of the shaft 13. Note that the shaft 13 may be a solid shaft. The material of the shaft 13 is not particularly limited as long as it is a material having high hardness and excellent corrosion resistance. For example, a martensitic stainless steel or an austenitic stainless steel is subjected to a heat treatment to form a surface. A cured product or a product obtained by performing surface treatment with plating or a diamond-like carbon (DLC) film to cure the surface can be used.
[0020]
The upper end 13a of the shaft 13 has a smaller diameter than the other portion, and the small diameter upper end 13a is press-fitted into a hole provided at the center of a shallow inverted cup-shaped hub 14 so that the shaft 13 and the hub 14 And are integrally fixed. Since the lower surface of the hub 14 is in contact with the upper end surface 13b of the large-diameter other portion formed at the boundary between the small-diameter upper end portion 13a and the large-diameter other portion, the shaft 13 and the hub 14 are sufficiently separated. With sufficient strength to ensure high impact resistance.
[0021]
A disk-shaped thrust plate 15 is fixed to the lower end of the shaft 13 projecting from the lower end of the sleeve 12. The thrust plate 15 is made of a sintered metal or an oil-impregnated sintered metal. The sintered metal and the oil-impregnated sintered metal contain lubricating components such as a metal having excellent boundary lubrication and a solid lubricant. In addition, the oil-impregnated sintered metal is impregnated with oil. If the thrust plate 15 is made of such a material, the start / stop durability of the spindle motor can be improved.
[0022]
In addition, when manufacturing the thrust plate 15, the machining cost of the spindle motor is low because the hardening process by cutting or heat treatment can be omitted. Further, in the case of processing the dynamic pressure generating grooves on both planes of the thrust plate 15, the processing cost of the thrust plate 15 is low because the processing can be performed by pressing with a press before or after sintering.
[0023]
It is to be noted that providing the grooves for generating dynamic pressure on both planes of the thrust plate 15 is more excellent in the start / stop durability, but depending on the use posture of the spindle motor, load conditions, etc. It is also possible to omit the flat dynamic pressure generating groove.
The sintered metal is preferably a sintered (sintered) copper alloy-based metal powder containing at least one of iron, tin, zinc, carbon, and the like. It is preferable that the sintered metal is impregnated with an oil as a lubricant because it has both slidability and workability.
[0024]
The thrust plate 15 is fixed by a set screw 20 screwed to a female screw 13f provided on the inner peripheral surface of the shaft 13, and the shaft 13 and the thrust plate 15 are fastened to ensure sufficient shock resistance. It is fixed with strength (pulling load). It is preferable to use a right-handed screw or a left-handed screw for the set screw 20 in accordance with the rotation direction of the shaft 13 in order to prevent loosening during use of the spindle motor. When the thrust plate 15 is fixed by screws as described above, the Young's modulus of the material used for the thrust plate 15 is not limited as in the case of press-fitting, and it is easy to secure the fastening strength required for impact resistance. It is.
[0025]
At this time, the hollow shaft 13 has a joint portion 30 which is a concave portion having a diameter larger than the inner diameter on the lower end surface, and the set screw 20 is a circle between the head portion 20a and the tip portion 20c having a male screw. It has a columnar cylindrical portion 20b, and the joint portion 30 and the cylindrical portion 20b have substantially the same diameter as the hole 15b for inserting the set screw 20 provided at the center of the thrust plate 15.
[0026]
Since the thrust plate 15 is attached to the shaft 13 by fitting the cylindrical portion 20b into the hole 15b and the concave joint portion 30, the inner peripheral surface of the joint portion 30 is interposed through the cylindrical portion 20b of the set screw 20. The thrust plate 15 acts as a guide surface for guiding the thrust plate 15 coaxially with the shaft 13, and the thrust plate 15 is attached to the shaft 13 with a coaxiality of 50 μm or less.
[0027]
Further, since the thrust plate 15 is attached to the shaft 13 in a form in which the upper surface of the thrust plate 15 is in contact with the lower end surface of the shaft 13, even if the thickness of the thrust plate 15 is thin, the end surface of the thrust plate 15 Runout is small.
The shape of the head 20a of the set screw 20 is not limited to the flat-head shape shown in the figure, but may be changed as appropriate, such as a round-head shape such as a round head screw or a flat-head shape such as a flat head screw. Is also good.
[0028]
The lower flat surface of the thrust plate 15 faces the upper surface of the counter plate 16 attached to the center of the base 11. The upper flat surface of the thrust plate 15 faces the lower end surface of the sleeve 12. Note that the counter plate 16 may be formed integrally with the base 11.
At the center of the upper surface of the counter plate 16 (at a position directly below the shaft 13), a recess 16a for accommodating the head 20a of the set screw 20 is provided. Then, it is not necessary to attach the set screw 20 in a state of being immersed in the thrust plate 15, and the processing of the thrust plate 15 becomes easy.
[0029]
When the set screw 20 for fixing the thrust plate 15 is attached in a form in which the head 20a is immersed, it is not necessary to provide the recess 16a.
Both upper and lower planes of the thrust plate 15 are thrust receiving surfaces 15s, 15s. The lower end surface of the sleeve 12 faces the upper thrust receiving surface 15s via the fluid bearing clearance of the thrust fluid bearing S, and faces the lower thrust receiving surface 15s via the fluid bearing clearance of the thrust fluid bearing S. The upper surface of the counter plate 16 is formed as thrust bearing surfaces 12s, 16s, respectively, and at least one of the opposed thrust receiving surfaces 15s, 15s and thrust bearing surfaces 12s, 16s is provided with a herringbone-shaped groove for generating dynamic pressure. (Not shown) to constitute the thrust fluid bearing S.
[0030]
The method of forming the grooves for generating dynamic pressure on both planes (thrust receiving surfaces 15s, 15s) of the thrust plate 15 is not particularly limited, and examples thereof include plastic working, cutting, chemical etching, and electrolytic etching. Can be The coining process, which is a plastic process, is a method in which the grooves for generating dynamic pressure are stamped by pressing a die against the thrust plate 15 using a press or the like. It is.
[0031]
Here, a method of fixing the counter plate 16 to the base 11 will be described. The counter plate 16 is loosely or lightly pressed into a hole provided in the center of the base 11, and the outer peripheral portion of the counter plate 16 is screwed to a lower portion of the cylindrical portion 11 a of the base 11 by a plurality of setscrews 31. Have been.
The counter plate 16 has a step at the outer peripheral portion, and the outer peripheral portion is thinner than other portions. That is, as can be seen from FIG. 1, the counter plate 16 is a plate-like member having a two-stage structure having a large outer diameter on the upper surface side and a smaller outer diameter size on the lower surface side. It has a convex shape.
[0032]
Since the counter plate 16 has the above-described structure, when the counter plate 16 is attached to the base 11, the inner peripheral surface of the hole provided at the center of the base 11 and the lower surface of the counter plate 16 The annular groove 28 is formed from the outer peripheral surface of the portion having the smaller outer diameter on the side. The set screw 31 is attached to the annular groove 28, and the head of the set screw 31 is housed in the annular groove 28. Note that such an annular groove 28 may be provided over the entire circumference of the counter plate 16 or may be provided in a part thereof.
[0033]
As described above, since the base 11 and the counter plate 16 are fixed by the screws 31, a load is not applied to the base 11 and the counter plate 16 unlike fixing by caulking, and the base 11 and the counter plate 16 are deformed. Does not occur. Therefore, the problem that the thrust bearing surface 16s formed on the upper surface of the counter plate 16 is deformed and the flatness of the thrust bearing surface 16s is reduced does not occur.
[0034]
In addition, since a part of the upper surface of the counter plate 16 is in contact with the bottom surface of the hole provided in the center of the base 11, the counter plate 16 is disposed in the hole in a horizontal and stable posture.
Note that a pin may be used instead of the set screw 31. Alternatively, the base 11 and the counter plate 16 may be fixed by filling the annular groove 28 with an adhesive instead of using the set screw 31. Alternatively, the base 11 and the counter plate 16 may be fixed to each other with the set screw 31 and then the annular groove 28 may be filled with an adhesive to enhance the fixing. If the set screw 31 and the adhesive are used together, the periphery of the set screw 31 is covered with the adhesive, so that the set screw 31 is prevented from being loosened due to external vibration or impact.
[0035]
When the adhesive is filled in the annular groove 28, the adhesive penetrates into the gap between the joint portion between the base 11 and the counter plate 16, and the adhesion between the base 11 and the counter plate 16 is strengthened. The part is sealed. If the gap at the joint is sealed with an adhesive, the possibility that the lubricant filled in the spindle motor flows out of the joint during the rotation of the spindle motor is reduced. It is preferable to secure the fixing strength by heating to 70 to 100 ° C. after filling the adhesive to completely cure the adhesive.
[0036]
The type of the adhesive is not particularly limited, and may be an epoxy-based adhesive, an anaerobic adhesive, an ultraviolet-curable adhesive, or an adhesive in which a plurality of these are used in combination. . Also, if sufficient bonding strength can be obtained and the lubricant filled in the spindle motor can be prevented from flowing out by sealing the joint portion, a sealing material may be used instead of the adhesive. Good.
[0037]
On the other hand, a pair of radial receiving surfaces 13r, 13r are formed on the outer peripheral surface of the shaft 13 at intervals in the axial direction, and a radial bearing clearance of the radial fluid bearing R is formed on the radial receiving surfaces 13r, 13r. Radial bearing surfaces 12r, 12r facing each other are formed on the inner peripheral surface of the sleeve 12. At least one of the opposed radial receiving surfaces 13r and 13r and the radial bearing surfaces 12r and 12r is provided with, for example, a substantially U-shaped herringbone-shaped groove 17 for generating dynamic pressure. , R.
[0038]
If the grooves 17 for dynamic pressure generation are provided, a fluid lubrication state is provided between the shaft 13 and the sleeve 12 so that the runout accuracy during rotation can be reduced. Is made of oil-impregnated sintered metal, and the grooves 17 for dynamic pressure generation are omitted, so that the boundary between the shaft 13 and the sleeve 12 can be brought into a boundary lubrication state.
[0039]
The processing method for providing the dynamic pressure generating grooves 17 is not particularly limited, and a common method similar to that for the dynamic pressure generating grooves provided on both planes of the thrust plate 15 is employed.
When the dynamic pressure generating groove 17 is formed on the radial bearing surface 12r, that is, on the inner peripheral surface of the sleeve 12, the dynamic pressure generating groove 17 can be formed by plastic working such as ball rolling or cutting with a cutting tool excellent in mass productivity. Therefore, it is preferable. Ball rolling is a method in which a rolling jig in which a plurality of steel balls are held in a hollow outer cylinder fitted on the outer periphery of a shaft is pressed into a sleeve.
[0040]
That is, after the sleeve 12 is cut on a lathe, the rolling jig is pushed into the sleeve 12 and relatively moved while slowly rotating the main spindle of the lathe forward and backward, so that the inner peripheral surface has a herringbone shape (substantially letter-shaped). Shape), and then finish machining such as finish cutting or ball-through to remove the raised portion around the groove is performed as necessary. Of course, instead of using a lathe, the rolling jig may be pressed into the fixed sleeve 12 while rotating the rolling jig forward and backward in the left and right directions to form a herringbone groove.
[0041]
Of the two dynamic pressure generating grooves 17, 17, the one positioned on the outside air side has an inward asymmetric groove pattern (asymmetric herringbone-shaped dynamic pressure generating groove) whose groove length is slightly shorter on the inner side than on the outside air side. ), Which is preferred for the following reasons. In other words, the pressure that pushes the lubricant in from the outside air side to the inside acts as the shaft 13 rotates (pump-in), so that the lubricant in the fluid bearing clearance of the radial fluid bearing R is centrifuged by the rotation of the shaft 13. It is prevented from being scattered outside by force.
[0042]
This will be described in more detail. The dynamic pressure generating groove 17 is composed of a plurality of substantially rectangular grooves arranged at predetermined intervals along the circumferential direction of the shaft 13. Of the dynamic pressure generating grooves 17, 17 provided at two locations, the dynamic pressure generating groove 17 (the upper dynamic pressure generating groove 17 in FIG. 1) located on the outside air side has a pattern in the axial direction. The shape is asymmetric. Then, the pattern of the other dynamic pressure generating groove 17 (the lower dynamic pressure generating groove 17 in FIG. 1) is shaped symmetrically in the axial direction.
[0043]
That is, in the dynamic pressure generating groove 17 located on the outside air side, the width from the bent portion to the end on the outside air side in the axial width of the substantially U-shaped groove is set to the inner end portion from the bent portion. To be greater than
In the present embodiment, the outside air side is the side of the shaft 13 facing the outside air of the spindle motor (upward in FIG. 1), that is, the side opposite to the side where the thrust fluid bearing S is provided. Is meant. The inside means the side opposite to the outside air side, that is, the side on which the thrust fluid bearing S is provided.
[0044]
In order to reduce bubbles from being caught in the lubricant in the fluid bearing clearances of the thrust fluid bearing S and the radial fluid bearing R during rotation, a dynamic pressure generating device provided in the thrust fluid bearing S and the radial fluid bearing R is provided. The groove has a groove angle (angle formed with respect to the rotation direction) of 30 ° or less, preferably 25 ° or less, and the number of grooves is desirably 10 or more, preferably 12 or more.
[0045]
In particular, when the bearing width of the herringbone-shaped dynamic pressure generating groove 17 provided on the radial fluid bearing R (the axial width of the dynamic pressure generating groove 17) is smaller than the shaft diameter, the groove angle is set to 25 ° or less. It is desirable that the number of grooves is 12 or more, preferably 16 or more. When air bubbles are caught in the lubricant, it causes unstable vibration during rotation, and rotation accuracy is likely to be deteriorated.
[0046]
In addition, the inner peripheral surface of the sleeve 12 (the outer peripheral surface of the shaft 13 or both the inner peripheral surface of the sleeve 12 and the outer peripheral surface of the shaft 13 may be interposed between the upper and lower two radial fluid bearings R, R). Is provided with a relief groove 21 composed of a tapered peripheral groove whose clearance narrows toward the bearing clearance of the radial fluid bearing R. As a result, even when the spindle motor is thinned, a large bearing span, which is the distance between the action points of the radial fluid bearings R, R, can be taken large, so that the spindle motor is excellent in moment resistance. Also, since the clearance groove 21 has a larger clearance than the bearing clearance of the radial fluid bearing R, the fluid friction of the lubricant is reduced. Therefore, the spindle motor has low bearing torque and low power consumption.
[0047]
Note that the axial positions of the rotor magnet 19 and the stator 18 constituting the drive motor M are slightly shifted so that an attraction force in the axial direction acts, and the load is mainly shared on the lower end surface side of the sleeve 12. Further, by designing the effective area of the lower thrust receiving surface 15s of the thrust plate 15 to be smaller than the effective area of the upper thrust receiving surface 15s (designing the effective bearing diameter to be smaller), the bearing torque on the non-load side is reduced. May be reduced. Then, the power consumption of the spindle motor can be reduced.
[0048]
Next, the structure of the lubricant reservoir 22 will be described.
An annular clearance is interposed between the outer peripheral surface of the sleeve 12 and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 11a, and the annular clearance forms a lubricant reservoir 22. The inner peripheral surface of the cylindrical portion 11a forming the inner surface of the lubricant reservoir 22 is a tapered surface 24, whereby the clearance of the lubricant reservoir 22 gradually decreases toward the lower thrust fluid bearing S.
[0049]
However, the tapered surface 24 is not always formed on the inner peripheral surface of the cylindrical portion 11a, and may be formed on the outer peripheral surface of the sleeve 12, or both the outer peripheral surface of the sleeve 12 and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 11a. May be formed.
At the lower end of the lubricant reservoir 22, an opening is formed toward an annular gap formed between the outer peripheral surface 15a of the thrust plate 15 and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 11a, which is a member opposed thereto. A lubricant supply passage 25 is provided.
[0050]
The opening of the lubricant supply passage 25 communicating with the fluid bearing clearance of the thrust fluid bearing S is substantially equal to or slightly larger than the fluid bearing clearance of the thrust fluid bearing S. The lubricant is easily introduced from the lubricant supply passage 25 to the fluid bearing clearance of the thrust fluid bearing S by the capillary action based on the capillary action.
[0051]
In the present embodiment, the entirety of the lower portion of the lubricant reservoir 22 having the annular clearance forms the lubricant supply passage 25 (that is, the lubricant supply passage 25 has an annular clearance shape). May be provided with a slit-shaped lubricant supply passage 25 at one place in the lower part (that is, the other part is closed by the outer peripheral surface of the sleeve 12 being in contact with the inner peripheral surface of the cylindrical portion 11a). ), A plurality of slit-shaped lubricant supply passages 25 may be provided.
[0052]
Further, in the present embodiment, the entire inner peripheral surface of the cylindrical portion 11a is a tapered surface 24, a part of the tapered surface 24 of the lubricant reservoir 22 is a lubricant supply passage 25, and the outer peripheral surface 15a of the thrust plate 15 is The tapered surface 24 is in direct communication with an annular clearance formed between the cylindrical portion 11a and the inner peripheral surface. However, the upper portion of the inner peripheral surface of the cylindrical portion 11 a is a tapered surface 24, and the lower portion is a surface parallel to the outer peripheral surface of the sleeve 12, and an annular clearance formed by this parallel surface constitutes the lubricant supply passage 25. Such a structure may be adopted.
[0053]
Above the lubricant reservoir 22, an air vent hole 23 communicating with the outside air is opened. The air vent hole 23 extends vertically from the top of the lubricant reservoir 22 and opens at the upper end surface of the sleeve 12. That is, the cylindrical portion 11a is provided so as to form an axial slit on the surface of the cylindrical portion 11a fitted with the sleeve 12. Of course, it may be provided so as to extend horizontally from the upper part of the lubricant reservoir 22, bend upward on the way, and open to the upper end surface of the sleeve 12.
[0054]
Next, a method of filling the spindle motor with a lubricant will be described.
The lubricant is injected into the spindle motor during the assembly of the spindle motor, for example, at the stage when only the fluid bearing portion (the portion including the shaft 13, the sleeve 12, the counter plate 16, and the base 11) of the spindle motor is assembled. This is performed using a dispenser or the like from the air vent hole 23 under the atmosphere. Then, after the lubricant is injected, the hub 14 is attached to the upper end of the shaft 13 to complete the spindle motor.
[0055]
In addition, the hole may be injected from a hole of the hollow shaft 13 (a hole that passes through the shaft 13 in the axial direction). May be injected from the through hole. However, when the injection is performed from the hole of the hollow shaft 13, the set screw 20 needs to be provided with a hole that penetrates the set screw 20 in the axial direction.
[0056]
When the lubricant is injected from the hole of the shaft 13 or the through hole of the counter plate 16, the lubricant can be injected after the entire spindle motor is assembled.
After the lubricant is injected from the through hole, the through hole may be sealed by press-fitting a ball, a cylindrical member, or the like (not shown) into the through hole. This prevents foreign matters and the like from entering the spindle motor. Then, in order to prevent the press-fitted ball from dropping due to an external impact or to prevent oil leakage from the clearance of the ball press-fitting portion, a sheet member, an adhesive seal member, or the like may be bonded to the lower surface of the counter plate 16 after the ball is press-fitted. . However, since this through hole does not necessarily need to be sealed in terms of the performance of the fluid bearing, it may be used for venting after it has been used as a lubricant inlet.
[0057]
Next, the spindle motor into which the lubricant has been injected is held under vacuum by means such as moving it into a vacuum chamber, and deaerated. Of the injected lubricant, the lubricant located in a part of the space of the fluid bearing clearance of the thrust fluid bearing S and the lubricant located in the vicinity of the fluid bearing clearance of the thrust fluid bearing S are caused by the action of surface tension. It is drawn into the narrow gap, fills the inside of the fluid bearing clearance of the thrust fluid bearing S, and subsequently spreads into the fluid bearing clearance and the relief groove 21 of the radial fluid bearing R.
[0058]
In the present embodiment, since the spindle motor is kept under vacuum until the injected lubricant fills the entire fluid bearing clearance, the lubricant is filled in each fluid bearing clearance. In addition, air bubbles are hardly trapped and remain in each fluid bearing clearance and relief groove 21. Therefore, in the spindle motor filled with the lubricant by such a method, unstable vibration hardly occurs during rotation.
[0059]
In the normal case, it takes several minutes to several tens of minutes from the injection of the lubricant to the filling of the entire hydrodynamic bearing clearance, so if the spindle motor is kept under vacuum during this time, The same deaeration effect as when a lubricant is injected can be obtained.
At this time, if the spindle motor is maintained under a vacuum while maintaining a high temperature, the viscosity of the lubricant decreases, and the speed at which the lubricant spreads in each fluid bearing clearance can be increased, so that the lubricant is injected. It is possible to shorten the period from when the fluid bearings are completely filled to the respective clearances.
[0060]
Further, since the injection of the lubricant is performed in the atmosphere, complicated equipment such as the case of performing the injection of the lubricant under a vacuum is not required, and the cost is low. Furthermore, in the process under vacuum, it is only necessary to hold the spindle motor under vacuum, so that workability and mass productivity are excellent.
The pressure at which the spindle motor is held may be lower than the atmospheric pressure, but is preferably 0.03 MPa or less, more preferably 0.02 MPa or less, in order to more reliably prevent bubbles from remaining.
[0061]
The period during which the spindle motor is kept under vacuum may be at least part of the period from immediately after the injection of the lubricant to the time when the lubricant is filled in the entire clearance of each fluid bearing. In order to more reliably prevent the above, it is more preferable that the entire period from immediately after the injection of the lubricant to the time when the lubricant is filled in the entire clearance of each of the fluid bearings, as in the present embodiment.
[0062]
In the present embodiment, the entire spindle motor is held under vacuum after being assembled. However, the lubricant is used when a part of the spindle motor is assembled (for example, when only the fluid bearing portion of the spindle motor is assembled). May be injected and maintained under vacuum in this state, and then a hub 14 may be attached to the upper end of the shaft 13 to complete the spindle motor.
[0063]
Also, if aging is performed at a predetermined number of revolutions for a short period of time (at least one minute or more) after the completion or before use of the spindle motor, the self-discharge function of the groove for generating dynamic pressure makes it possible to remove the remaining air bubbles more. It is certain and preferable.
The lubricant thus injected fills each of the fluid bearing clearances of the thrust fluid bearing S and the radial fluid bearing R by the action of surface tension, and excess lubricant passes through the lubricant supply passage 25 to the lubricant reservoir 22. It accumulates and is held on the tapered surface 24 by capillary action based on surface tension. Therefore, even if the injection amount of the lubricant is excessive, there is no problem because the excess lubricant is stored in the lubricant reservoir 22. Further, even if the spindle motor is inverted during transportation or handling, the lubricant in the lubricant reservoir 22 does not flow out.
[0064]
Further, since the size of the clearance of the lubricant reservoir 22 is reduced toward the lower lubricant supply passage 25 by the tapered surface 24, the lubricant scattered by the external impact is not changed unless the lubricant flows out. The lubricant is naturally collected toward the lubricant supply passage 25 having a narrow clearance in the reservoir 22. The air bubbles collected at the upper part (the one with a larger gap) of the lubricant reservoir 22 are discharged to the outside through the air vent hole 23.
[0065]
When the hub 14 and the shaft 13 on which a magnetic disk (not shown), which is a rotating body, is mounted on the outer periphery are integrally rotated by the drive motor M, the dynamic pressures of the thrust fluid bearing S and the radial fluid bearing R are generated. Due to the pumping action of the grooves, a dynamic pressure is generated in the lubricant filled in the fluid bearing clearances of the fluid bearings S and R, and the shaft 13 is not in contact with the sleeve 12 and the counter plate 16 and is supported. Since the magnetic disk is screwed with a clamp member, the magnetic disk is fixed with sufficient strength to secure sufficient impact resistance.
[0066]
When the lubricant retained in the fluid bearing clearance gradually evaporates or scatters and runs short over a long period of time, the lubricant is retained in the lubricant reservoir 22 by capillary action based on surface tension. The lubricant is sucked into the narrower gap while being guided by the tapered surface 24 according to the shortage, and is replenished until the lubricant is filled in each fluid bearing gap. That is, as the amount of lubricant in each fluid bearing clearance decreases, the lubricant is sucked by the capillary phenomenon through the lubricant supply passage 25 into the fluid bearing clearance having a small clearance, and the surface tension of the tapered surface 24 of the lubricant reservoir 22 is balanced. Stabilizes in position. Thus, the lubricant is automatically replenished by the reduced amount of the lubricant.
[0067]
As described above, in the spindle motor of the present embodiment, since the annular clearance of the lubricant reservoir 22 has a tapered shape, the lubricant is sucked toward the narrower clearance by the surface tension, while the residual air bubbles entrained at the time of assembly are removed by the clearance. Is separated and discharged to a wider area. Therefore, a lubricant having no air bubbles is automatically and reliably replenished to each fluid bearing clearance, and is always filled with the lubricant. Thus, even when used for a long time, the reliability is high and the durability is excellent.
[0068]
Further, even if the amount of the injected lubricant is excessive or insufficient, the possibility that the lubricant is scattered to the outside or that the lubricant in each fluid bearing clearance is depleted during a long-term use is small.
In particular, when an oil-impregnated sintered metal is used, there is a possibility that the lubricant may be scattered and depleted during a long-term operation, resulting in poor lubrication. If so, such a problem can be effectively prevented.
[0069]
Note that the present embodiment is an example of the present invention, and the present invention is not limited to the present embodiment.
For example, the spindle motor may be a fixed-sleeve-shaft rotation type as in the present embodiment, or may be a fixed-sleeve-shaft rotation type.
Further, the structure of the fluid bearing, the structure of the air vent hole 23, the lubricant reservoir 22, the lubricant supply passage 25, the pattern of the groove for generating dynamic pressure, the detailed structure of the spindle motor, and the like are limited to the present embodiment. Rather, it can be modified as needed as long as the object of the present invention can be achieved.
[0070]
For example, the tapered surface 24 forming the lubricant reservoir 22 may have various curved surfaces as long as the lubricant reservoir 22 has a shape in which the clearance gradually narrows toward the fluid bearing clearance.
Further, the dynamic pressure generating groove is not limited to a herringbone shape or a spiral shape, but may be any groove pattern as long as it functions as a dynamic pressure fluid bearing. In addition, chemical etching, electrolytic etching, plastic processing, cutting, laser processing, ion beam processing, shot blast, or the like can be applied to the groove according to the material and required accuracy.
[0071]
Further, the material of the members constituting the spindle motor such as the shaft 13 and the sleeve 12 is not particularly limited, and metals (stainless steel, copper alloy, aluminum alloy, etc.) usually used for the members constituting the spindle motor are used. , Sintered metal, oil-impregnated sintered metal, plastic, ceramic and the like can be used without any problem. That is, a combination of stainless steels or copper alloys, a combination of different metals such as iron and copper alloys, an iron and aluminum alloy, or a combination of metals and plastics may be used. Of course, a surface treatment such as plating or a DLC film (diamond-like carbon coating) may be applied to the fluid bearing surface as necessary to improve the slidability at the time of starting and stopping.
[0072]
Further, in the present embodiment, the spindle motor has been described as an example of the hydrodynamic bearing device. However, the present invention can be applied to other various hydrodynamic bearing devices.
[0073]
【The invention's effect】
As described above, the hydrodynamic bearing device of the present invention is excellent in impact resistance and start / stop durability, and has a low processing cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a spindle motor which is an embodiment of a hydrodynamic bearing device according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a conventional spindle motor.
[Explanation of symbols]
12 sleeve
13 axes
15 Thrust plate
16 Counter plate
20 Set screw
R radial fluid bearing
S thrust fluid bearing
