JP2005114165A - 流体動圧軸受、スピンドルモータ及びハードディスクドライブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ラジアル軸受部及びスラスト軸受部における動圧レベルを均等化させることができる流体動圧軸受を提供する。
【解決手段】 シャフト４に連結されたスラストプレート１３と、一方がカバープレート１４によって閉塞され、シャフト４とスラストプレート１３を軸受間隙８を介在させて囲む軸受スリーブ３を備え、軸受スリーブ３とシャフト４とが各々対向する面には、少なくとも１個のラジアル軸受部９、１０が設けられ、軸受スリーブ３及びカバープレート１４とスラストプレート１３とが各々対向する面には、少なくとも１個のスラスト軸受部２０が設けられる流体動圧軸受であって、軸受スリーブ３において、シャフト４におけるラジアル軸受部９に接する部分と、軸受間隙８におけるスラスト軸受部２０に接する部分とを連通する連通導油路１７が設けられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流体動圧軸受と、スピンドルモータと、ハードディスクドライブ装置に関する。

ハードディスクドライブ装置用スピンドルモータは、通常、ロータと呼ばれる回転部材とステータと呼ばれる静止部材から成る。ロータには永久磁石が配置され、ステータにはコイルが巻回された金属薄板パッケージが配置される。この場合のロータは、好適な軸受装置を用いることで、ステータに対して回転自在に軸承される。

ロータを軸承する軸受装置（以下、軸受と記載）としては、最近では、従来用いられてきた転がり軸受に代わり流体動圧軸受が起用されることが多くなっている。流体動圧軸受は、すべり軸受を発展させた軸受であって、軸受スリーブと、この軸受スリーブに挿入されたシャフトから成る。軸受スリーブは、円筒形状の内周面を有し、シャフトは、円筒形状の外周面を有する。シャフト外周面の外径は、軸受スリーブ内周面の内径より僅かに小さいため、軸受スリーブとシャフトの間には軸受間隙と呼ばれる同心の間隙が生じる。この軸受間隙には、好適には潤滑剤であるオイルが充填され、これによって切れ目のない毛細管現象による皮膜が形成される。

上記した軸受スリーブと対向するシャフトは相まってラジアル軸受部を形成する。このラジアル軸受部を形成する２つの対向面の少なくとも一方には動圧溝パターンが設けられる。回転による相対的な動作が始まると、この動圧溝パターンが軸受間隙に充填された潤滑剤に加速力が作用し、一種のポンプ作用が生まれる。このポンプ作用によって圧力（動圧）が付加されて、潤滑剤は軸受間隙を連通する。このようにして均質且つ均等厚の潤滑剤皮膜が形成される。この潤滑剤皮膜は、動圧が付加されることで安定する。又、先に述べたラジアル軸受部は、自己調心のメカニズムを備えており、このメカニズムが先述の切れ目なく連通される潤滑剤皮膜と相まって、シャフトと軸受スリーブの間に安定した同心の回転運動をもたらす。

又、スラスト動圧軸受（スラスト軸受ともいう）を設けることで、軸受を回転軸に沿って安定させることができる。この場合、スラスト軸受は、好適にはシャフトの一方の端部に配置されたスラストプレートの両方の端面によって形成される。このスラストプレートは、軸受スリーブとカバープレートによって形成された凹部内に設けられている。そのスラストプレートは、一方の端面が軸受スリーブの端面と対向し、他方の端面がカバープレートの内側端面と対向している。このように構成することにより、カバープレートが、スラストプレートに対向する反対面を成し、軸受全体を下部で閉塞させるので、潤滑剤が満たされた軸受間隙に空気が侵入したり、軸受間隙から潤滑剤が飛散したりする事態が回避される。スラスト動圧軸受では、対向して配置され協働する軸受面に動圧溝パターンが設けられ、潤滑剤は軸受内部で十分に循環する。

軸受間隙の閉塞部側と対向する開口部側（シャフトと軸受内面）には、空間を設けるようにしても良い。その場合、この空間は潤滑剤の油溜り及び油量調整用貯留部として機能する。尚、この空間は軸受をシールする役目も果たす。シャフトと軸受スリーブの間に形成された円錐状の間隙変化部に介在する潤滑剤（オイル）に毛細管現象の力が作用すると、切れ目のない潤滑剤皮膜が形成される。このことから、この潤滑剤の皮膜は毛細管シール（キャピラリーシール）とも称される。

上記したようにラジアル軸受部には動圧溝パターンが設けられるため、シャフトが動圧を発生させるレベルになって回転されると、軸受間隙に充填されている潤滑剤は、軸受の閉塞端部の方向に流れ始める。その場合、スラスト軸受部における動圧のレベルは、ラジアル軸受部（特に複数の内のシャフトの自由端部側に設けられたラジアル軸受部）における動圧のレベルと比較して高くなる。このように軸受の回転軸に略平行な方向には動圧レベルに差異が発生するため、スラストプレートは、それを囲む凹部におけるスラスト方向の軸受間隙の通常予想される中心位置で回転できなくなる。スラストプレートの端面と軸受スリーブとの間のスラスト方向の軸受間隙は、スラストプレートの端面とカバープレートとの間の軸受間隙よりも非常に小さくなる。特に、上記シャフトの近傍における動圧より、スラストプレートの外周面における動圧のほうが大きくなることにより、上記した作用は更に顕著となる。軸受の形態及び荷重の負荷状態によっては、上記した動圧レベルの差異により、スラストプレートが軸受スリーブに危険なレベルまで接近し、さらに、スラストプレートが軸受スリーブに接触する可能性が考えられる。すなわち、軸受の寿命を低下させ、或いは、軸受を損傷させる可能性が考えられる。

一方、軸受間隙の各部分の間における動圧レベルを均等化させる機能を備える流体動圧軸受が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の軸受では、軸受用流体として好適な媒体として空気が用いられている。又、特許文献１の軸受で、先に述べた軸受間隙の各部分間における動圧レベルを均等化させる手段は、軸受間隙の中間部と外気を結ぶ排気孔である。
米国特許ＵＳ５８５５４３８号明細書

しかしながら、特許文献１に記載された軸受間隙の各部分の間の動圧レベルを均等化させる方法は、流体として液状の潤滑剤を使用する軸受には不適切である。なぜなら、潤滑剤がこの排気孔を通って外に排出される危険性を有するからである。いずれにせよ、上記した特許文献１の形態の流体動圧軸受の場合には、排気孔が具備されているため液状の潤滑剤を注入することは極めて困難である。特許文献１の流体動圧軸受のもうひとつの欠点は、スラスト軸受部で動圧レベルを直接に均等化させることができない点である。
本発明は、上記した問題を解決するためになされたものであって、ラジアル軸受部及びスラスト軸受部における動圧レベルを均等化させることができる流体動圧軸受、スピンドルモータおよびハードディスクドライブ装置を提供することを目的とする。

上記した問題を解決するために、本発明の流体動圧軸受、スピンドルモータおよびハードディスクドライブ装置では、
円筒形状の外周面を有するシャフトと、
シャフトに連結されて円筒形状の外周面を有するスラストプレートと、
一方がカバープレートによって閉塞され、シャフトとスラストプレートを潤滑剤が充填される微小な軸受間隙を介在させて囲む略円筒形状の内周面を有する軸受スリーブを備え、
軸受スリーブとシャフトとが各々対向する面には、少なくとも１個のラジアル軸受部が設けられ、
軸受スリーブ及びカバープレートとスラストプレートとが各々対向する面には、少なくとも１個のスラスト軸受部が設けられる流体動圧軸受であって、
軸受スリーブにおいて、シャフトにおけるラジアル軸受部に接する部分と、軸受間隙におけるスラスト軸受部に接する部分とを連通する連通導油路が設けられる。

本発明の流体動圧軸受、スピンドルモータおよびハードディスクドライブ装置では、流体動圧軸受における軸受間隙の回転軸に略平行な方向の両端の動圧レベルを均等化させることができるので、複数軸受の個々の軸受部における動圧レベルの差を減少させて均等化させることができる。また、上記した動圧レベルの均等化により上記したスラスト軸受部を構成する部材同士が接触して流体動圧軸受が破損する危険性を低減させることができる。

以下に、本発明の望ましい実施形態を、図面を参照して説明する。
なお、本明細書に示された各図は、本発明の実施形態の一例を示すものであり、本発明を限定するものではない。
また、本明細書に添付された図面においては、同種の部品又は対応する部品については同じ参照番号が付されている。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態となる流体動圧軸受を具備するハードディスクドライブ装置用スピンドルモータの縦方向の概略断面図である。図１ａは、図１の流体動圧軸受における軸受カバー部材の周辺を拡大して示した断面図である。図１ｂは、図１の流体動圧軸受におけるスラスト軸受部の周辺を拡大して示した断面図である。

図１に示されている例は、静止している軸受スリーブに対して、ロータを担持するシャフトが軸受により回転自在に軸承されている場合である。本発明は、言うまでもなく、静止しているシャフトに対して、ロータを担持する軸受スリーブが軸受により回転自在に軸承されている場合の形態も含んでいる。

本実施形態は、シャフト４と、前記シャフト４に連結されたスラストプレート１３と、一方がカバープレート１４によって閉塞され、前記シャフト４と前記スラストプレート１３を、潤滑剤が満たされた僅かな軸受間隙８を介在させつつ包含する軸受スリーブ３を備える流体動圧軸受、特に、スピンドルモータ用流体動圧軸受に関する。

軸受スリーブ３とシャフト４の、対向する２つの面は、少なくとも１個の公知のラジアル軸受部９、１０を形成し、軸受スリーブ３及びカバープレート１４と、スラストプレート１３との対向する２つの面が公知のスラスト軸受部２０を形成している。本実施形態の流体動圧軸受には、軸受スリーブ３とシャフト４の間のラジアル軸受部９に接する部分と、軸受間隙８のスラスト軸受部２０に接する部分とを連通する少なくとも１個の連通導油路１７が設けられている。

図１のスピンドルモータは、コアとコイルから成るステータ２が配置されて静止しているベースプレート１を含んでいる。ベースプレート１に設けられた切り欠き部には軸受スリーブ３がきつくはめ込まれている。又、この軸受スリーブ３にはシャフト４が回転自在に挿入される円筒形状の孔が回転軸に略平行な方向に設けられている。シャフト４の開放（自由）端部側では、ハードディスクドライブ装置のディスク（図示せず）が１枚又は複数枚搭載されるロータ５を担っている。ロータ５の下側端部の内側には、複数の磁極対を備える永久磁石６が配列されている。上記した磁極対には、動作に必要な空間を隔てて配置されるステータ２からの交番磁界が印加され、これによりロータ５はシャフト４とともに回転する。上記コイルは、例えば、コネクターピン７を介して通電される。

軸受スリーブ３の内径表面と、これより僅かに小さいシャフト４の外径表面との間には軸受間隙８が形成される。この軸受間隙８は、潤滑剤（望ましくは、液体の軸受用流体）により充填されている。本実施形態の流体動圧軸受は、２個のラジアル軸受部９、１０によって形成されている。これらのラジアル軸受部９、１０は、シャフト４の外周面及び軸受スリーブ３の内周面の双方、あるいは、シャフト４の外周面又は軸受スリーブ３の内周面の何れかに設けられた動圧溝パターン１１、１２によって特徴付けられる。ロータ５及びシャフト４が回転すると同時に、動圧溝パターン１１、１２により、軸受間隙８あるいはこの軸受間隙８に介在する潤滑剤に動圧が発生する。これによって、軸受は荷重の負荷に耐えられるようになる。

ここで述べられている流体動圧軸受のスラスト方向の力は、シャフト４と連結されたスラストプレート１３とカバープレート１４によってシャフト４の下側端部に形成されたスラスト流体動圧軸受によって受けとめられる。スラスト軸受部（符号２０）はカバープレート１４によって、空気が入らぬよう密封され、それにより、軸受間隙８から潤滑剤が飛散することが回避されている。スラストプレート１３及びカバープレート１４の互いに対向する面の両方あるいはいずれか一方には、スラスト軸受部２０に十分な動圧が発生するように動圧溝パターン（不図示）が設けられている。

シャフト４の端部４’は、軸受スリーブ３から突出している。又、軸受スリーブ３におけるシャフト４の端部４’が突出している側の部分は、軸受カバー部材１５によって閉塞されている。

軸受カバー部材１５は、図１、特に、図１ａに示されるように２つの部材リングプレート１５’、カバーキャップ１５”から構成され、軸受スリーブ３の端部３’に挿入されるリングプレート１５’が含まれている。ここで、リングプレート１５’の厚さ寸法は、半径方向で外周側に向かって徐々に小さく（薄く）なる。軸受カバー部材１５は、リングプレート１５’の半径方向で外周側に位置して回転軸１８に略平行な方向に突出する突起上に載置されるカバーキャップ１５”を更に含む。この回転軸１８に略平行な方向に突出している突起により、リングプレート１５’とカバーキャップ１５”の間に所定の間隔が保持される。

リングプレート１５’は、図１ａの断面図に示されるように略円錐型となるように形成されるが、これにより、リングプレート１５’とカバーキャップ１５”の間に、環状であって、リングプレート１５’と同様に円錐型である空洞が形成される。この空洞は、半径方向の外周側に延伸され、軸受用流体の量を調整する油量調整用貯留部１６として機能する。油量調整用貯留部１６の半径方向の内周側に位置する部分は、軸受間隙８に接している。カバーキャップ１５”は、上記の他に、油量調整用貯留部１６に連通する注入孔１５”’を備える。軸受用流体は、この注入孔１５”’から注入される。

本実施形態の流体動圧軸受には、スラスト軸受部２０と、ラジアル軸受部９、１０、特に“上側”のラジアル軸受部９とを直接に繋いで軸受間隙８の動圧レベルを均等化させる手段として、少なくとも１個の連通導油路１７が設けられる。上記した軸受用流体は、この連通導油路１７の中を自由に流動する。又、この連通導油路１７のほとんどの部分は、軸受スリーブ３の中を貫く孔として形成されている。

連通導油路１７は、特に図１ｂから明らかなように、上記軸受スリーブ３の下側（閉塞端側）の端部３”におけるスラストプレート１３の外周に面するところから始まり、軸方向部分１７’を形成しつつ軸受スリーブ３における反対側である上側（開放端側）の端部３’まで延伸される。図１ａから明らかなように、連通導油路１７の軸方向部分１７’は、リングプレート１５’の内部に切り欠き部あるいは溝として形成される半径方向部分１７”に連通する。ここで、リングプレート１５’は、軸受スリーブ３の上側の端部３’に接している。連通導油路１７の半径方向部分１７”は、上側のラジアル軸受部９の近傍において軸受間隙８と連通する。本実施形態では、連通導油路１７の一部は、軸受スリーブ３の中に形成され、他の一部はリングプレート１５’の中に形成されている。

本実施形態の流体動圧軸受では、円筒形状の外周面を有するシャフト４と、シャフト４に連結されて円筒形状の外周面を有するスラストプレート１３と、一方がカバープレート１４によって閉塞され、潤滑剤が充填される微小な軸受間隙８を介在させてシャフト４とスラストプレート１３を囲む略円筒形状の内周面を有する軸受スリーブ３を備え、軸受スリーブ３とシャフト４とが各々対向する面には、少なくとも１個のラジアル軸受部９、１０が設けられ、軸受スリーブ３及びカバープレート１４とスラストプレート１３とが各々対向する面には、少なくとも１個のスラスト軸受部２０が設けられる流体動圧軸受であって、軸受スリーブ３において、シャフト４におけるラジアル軸受部９に接する部分と、軸受間隙８におけるスラスト軸受部２０に接する部分とを連通する連通導油路１７が設けられる。

連通導油路１７は、軸受スリーブ３における流体動圧軸受の回転軸に対して略平行な方向の一方の端部３’から他方の端部３”に延伸されて設けられ、シャフト４における回転軸１８に対して略平行方向に延伸される軸方向部分１７’と、回転軸１８に対して略垂直方向に延伸される半径方向部分１７”とが設けられる。

軸受スリーブ３におけるカバープレート１４側と反対側の端部３’は、軸受カバー部材１５により閉塞され、軸受カバー部材１５は、軸受スリーブ３の端部３’に挿入されるリングプレート１５’及びリングプレート１５’との間に空間を形成するカバーキャップ１５”を含む複数の部材から構成される。

連通導油路１７は、少なくとも一部が軸受スリーブ３の中に設けられ、軸方向部分１７’の少なくとも一部が軸受スリーブ３の中で延伸されて形成され、半径方向部分１７”の少なくとも一部が軸受カバー部材１５の中で延伸されて設けられる。あるいは、軸方向部分１７’の少なくとも一部が軸受スリーブ３の中に形成され、半径方向部分１７”の一部が軸受スリーブ３の中に、残りの一部が軸受カバー部材１５の中に設けられ、半径方向部分１７”が、軸受スリーブ３及び軸受カバー部材１５の一部分に設けられる溝、あるいは、軸受スリーブ３又は軸受カバー部材１５の一部分に設けられる溝により形成される。

軸受スリーブ３には、流体動圧軸受の回転軸１８に対して略平行な方向の少なくとも一方の端部３’の部分に、軸受用流体のための油量調整用貯留部１６が設けられる。油量調整用貯留部１６は、軸受間隙８と連通する円錐形状の空洞であり、軸受カバー部材１５における軸受スリーブ３の端部３’に挿入されるリングプレート１５’とリングプレート１５’との間に空間を形成するカバーキャップ１５”との間に位置し、全てが軸受カバー部材１５中で、且つ、流体動圧軸受の回転軸１８に対して略垂直方向に延伸されて設けられる。

本実施形態のスピンドルモータは、上記した流体動圧軸受を備え、本実施形態のハードディスクドライブ装置は、上記したスピンドルモータを備える。

本実施形態の流体動圧軸受では、シャフト４と、このシャフト４に結合されているスラストプレート１３と、一方の端部がカバープレート１４によって閉塞されている軸受スリーブ３を備える流体動圧軸受、特に、スピンドルモータ用流体動圧軸受が提供されている。ここで、上記シャフト４と上記スラストプレート１３は、僅かな同心の軸受間隙８を経て軸受スリーブ３に囲まれている。又、この軸受間隙８には、潤滑剤が充填されている。この場合の、軸受スリーブ３とシャフト４の対向する２つの面には、少なくとも１個のラジアル軸受部９、１０が形成され、軸受スリーブ３及びカバープレート１４と、スラストプレート１３との対向する２つの面によりスラスト軸受部２０が形成されることは知られている。

本実施形態の流体動圧軸受には、軸受スリーブ３とシャフト４の間のラジアル軸受部９に接している部分と、軸受間隙８のスラスト軸受部２０に接している部分を連通する少なくとも１個の連通導油路１７が設けられている。この場合、各々の軸受部９、２０を、連通導油路１７を介して直接又は間接的に連通するようにしても良い。

本実施形態の利点は、軸受間隙８に介在する軸受用流体が、軸受間隙８を介してだけでなく、ラジアル軸受部９とスラスト軸受部２０の間の連通導油路１７を介しても循環できる点である。つまり、流体動圧軸受において互いに最も離れている部分が連通導油路１７によって連通されていることになる。これにより、軸受間隙８の中の動圧レベルを均等化させることが可能となり、個々の軸受部９、２０における動圧レベルの差が減少される。

以上に示したように、本実施形態の流体動圧軸受の中の動圧レベルは比較的均等化されているので、流体動圧軸受が回転している間、スラストプレート１３の両側の端面にできる軸受間隙８の幅は略同様となる。これは、回転軸１８に略平行な方向で見たときに、スラストプレート１３は、軸受スリーブ３とカバープレート１４によって形成される凹部のほぼ中心で回転していることを意味する。これによって、スラスト軸受部２０を成す部材同士が接触して流体動圧軸受が破損する危険性を低減できると同時に、流体動圧軸受を、回転軸１８に略平行な方向の両側に均等に負荷させることができる。

連通導油路１７は、好適には、軸受スリーブ３の一方の端部３’から他方の端部３”に延伸されて設けられる。これにより、互いに最も離れている軸受間隙８部分が連通されることになる。

更に、連通導油路１７は、好適にはシャフト４の回転軸１８と略平行に延伸して設けられる軸方向部分１７’と、回転軸１８に対して横方向（好適には回転軸１８に対して略垂直方向）に延伸して設けられる半径方向部分１７”から構成されていても良い。軸方向部分１７’と半径方向部分１７”は、いずれも基本的に、回転軸１８に対して０°から９０°の範囲における任意の角度であって良い。

本実施形態のスピンドルモータは、軸受スリーブ３の端部３’が軸受カバー部材１５によって閉塞されている形態の場合であり、軸受カバー部材１５は、複数の部材（リングプレート１５’とカバーキャップ１５”）から構成されていても良い。

上記のように、軸受スリーブ３の端部３’が軸受カバー部材１５によって閉塞されている本実施形態では、連通導油路１７の軸方向部分１７’は、好ましくは軸受スリーブ３の中に位置し、連通導油路１７の半径方向部分１７”は、好ましくは軸受カバー部材１５に設けられる。但し、連通導油路１７の半径方向部分１７”が部分的に軸受スリーブ３の中に位置しつつ、軸受スリーブ３の中に位置しない部分が軸受カバー部材１５に位置する形態や、連通導油路１７の半径方向部分１７”の全てが軸受スリーブ３の中に位置する形態（例えば第２の実施形態）であっても良い。

上述した、連通導油路１７の軸方向部分１７’は、好適には軸受スリーブ３内の軸方向の孔により構成される。これに対して、連通導油路１７の半径方向部分１７”は孔（望ましくは環状の溝）として軸受カバー部材１５の一部分に形成されても良いが、軸受スリーブの端部３’の一部分（例えば第２の実施形態）、あるいは、軸受スリーブ３及び軸受カバー部材１５の一部分に形成されても良い。環状の溝が備える利点は、軸受用流体が軸受間隙８の周囲に均等に分散されて軸受間隙８に到達する点である。

流体動圧軸受の好ましい実施形態としては、軸受スリーブ３の一方の端部３’（例えば第４の実施形態）に、軸受用流体のための公知の油量調整用貯留部１６を設けるようにしても良い。この油量調整用貯留部１６は、毛細管シールとしても機能する。又、この油量調整用貯留部１６は、好適には軸受間隙８と連通されている円錐形の空洞である。

油量調整用貯留部１６は、リングプレート１５’とカバーキャップ１５”の間で、回転軸１８に対して略垂直方向に延伸されて形成されて（この場合、油量調整用貯留部１６は完全に軸受カバー部材１５の中程に位置する。）も良いが、軸受スリーブ３とシャフト４の間で、軸受の回転軸１８と平行に延伸されて形成されて（第３の実施形態）も良く、また、軸受スリーブ３と軸受カバー部材１５の間で、回転軸１８に対して略垂直方向に延伸されて形成されて（第４の実施形態）も良い。一般的には、上記した油量調整用貯留部１６は、回転軸１８に対して０°から９０°の範囲の任意の角度で形成することができる。

以上から、油量調整用貯留部１６は、連通導油路１７の一方の端部と直接に繋がっていても良い。その一方で油量調整用貯留部１６は、軸受間隙８とも直接若しくは間接的に連通されている。又、上記連通導油路１７の軸方向部分１７’のスラスト軸受側端部における圧力と油量調整用貯留部１６における圧力は同様となる。

本実施形態の流体動圧軸受は、スピンドルモータ、特に、ハードディスクドライブ装置用のスピンドルモータに起用される。

このように本実施形態では、流体動圧軸受における軸受間隙８の回転軸１８に略平行な方向で両端の動圧レベルを均等化させることができるので、スラスト軸受部２０とラジアル軸受部９の間で動圧レベルの差を減少させて均等化させることができる。また、上記した動圧レベルの均等化によりスラスト軸受部２０を構成する部材同士が接触して流体動圧軸受が破損する危険性を低減させることができる。

＜第２の実施形態＞
図２は、本発明の第２の実施形態となる流体動圧軸受を具備するハードディスクドライブ装置用スピンドルモータの縦方向の概略断面図である。図２ａは、図２の流体動圧軸受における軸受カバー部材の周辺を拡大して示した断面図である。図２ｂは、図２の流体動圧軸受におけるスラスト軸受部２０の周辺を拡大して示した断面図である。

なお、図２、図２ａ、図２ｂにおいて、第１の実施形態のスピンドルモータと略同様な構造である部分には同じ符号を付与しており、符号１〜１４、１８、２０が付与されている部材及びその特徴については、図１により説明済みであるので重複する説明を省略する。

図２及び図２ａに示された本実施形態のスピンドルモータの場合も、２つの部材から構成される軸受カバー部材１１５が用いられている。本実施形態で記載した２つの部材は、軸受スリーブ３の上側の端部３’に設けられた凹部に挿入されたリングプレート１１５’及びカバーキャップ１１５”である。尚、リングプレート１１５’の厚み寸法は均一である。又、カバーキャップ１１５”は、軸受スリーブ３の上側の端部３’で、回転軸１８に略平行な方向に突出された環状の突起上に載置されている。この突起は、リングプレート１１５’より半径方向で外周側に配置されている。

カバーキャップ１１５”の底面は、シャフト４に向かってテーパーを形成するように構成されている。これにより、カバーキャップ１１５”とリングプレート１１５’との間に、半径方向の外周側に向かって拡大される円錐型の空洞が形成される。この空洞は、半径方向外周側に拡大しており、軸受用流体の油量調整用貯留部１１６として機能する。この油量調整用貯留部１１６の半径方向で内周側の部分は、軸受間隙８に接している。又、カバーキャップ１１５”は、油量調整用貯留部１１６に連通する注入孔１１５”’（軸受用流体の注入を目的とする）を備える。

本実施形態の場合も、流体動圧軸受には、スラスト軸受部２０と、ラジアル軸受部９、１０、特に“上側”のラジアル軸受部９とを直接に繋いで軸受間隙８の動圧レベルを均等化させる手段として、少なくとも１個の連通導油路１１７が設けられている。尚、この連通導油路１１７の大部分は軸受スリーブ３の中に形成されている。

連通導油路１１７は、特に図２に示されるように、軸受スリーブ３の下側の端部３”の、スラストプレート１３の外周に面する部分から始まり、軸方向部分１１７’を形成しつつ、軸受スリーブ３の反対側の上側の端部３’まで延伸されて形成される。連通導油路１１７の軸方向部分１１７’は、軸受スリーブ３の上側の端部３’で半径方向部分１１７”に移行する（図２ａ参照）。この半径方向部分１１７”は、軸受スリーブ３の端部３’に設けられた切り欠き部あるいは溝として形成される。

リングプレート１１５’は、軸受スリーブ３の上側の端部３’に接していることから、半径方向に延伸され、且つ、閉塞された連通導油路１１７の半径方向部分１１７”が形成される。この半径方向部分１１７”は、ラジアル軸受部９の上部の近傍で軸受間隙８に連通する。本実施形態の場合には、連通導油路１１７は、全面的に軸受スリーブ３の中に形成されている。

連通導油路１１７の全長（すなわち軸方向部分及び半径方向部分）を軸受スリーブ３の中に配するようにしても良い。こうすれば、好適にも、軸受スリーブ３を追加工するだけで連通導油路１１７が確保できる。

本実施の形態のその他の構成、動作、作用および効果については、上記した第１の実施形態の説明において、軸受カバー部材１５の符号を１１５、リングプレート１５’の符号を１１５’、カバーキャップ１５”の符号を１１５”、注入孔１５”’の符号を１１５”、油量調整用貯留部１６の符号を１１６、連通導油路１７の符号を１１７、軸方向部分１７’の符号を１１７’、半径方向部分１７”の符号を１１７”と読み替えることにより同様となるので、説明を省略する。

このように本実施形態でも、流体動圧軸受における軸受間隙８の回転軸１８に略平行な方向で両端の動圧レベルを均等化させることができるので、スラスト軸受部２０とラジアル軸受部９の間で動圧レベルの差を減少させて均等化させることができる。また、上記した動圧レベルの均等化によりスラスト軸受部２０を構成する部材同士が接触して流体動圧軸受が破損する危険性を低減させることができる。

＜第３の実施形態＞
図３は、本発明の第３の実施形態となる流体動圧軸受を具備するハードディスクドライブ装置用スピンドルモータの縦方向の概略断面図である。図３ａは、図３の流体動圧軸受における軸受カバー部材を内部側（下側）から拡大して見た場合の下面図である。

なお、図３において、第１の実施形態のスピンドルモータと略同様な構造である部分には同じ符号を付与しており、符号３〜１４、１８、２０が付与されている部材及びその特徴については、図１により説明済みであるので重複する説明を省略する。

図３及び図３ａに示した実施形態は、スラスト軸受部２０とラジアル軸受部が直接連通されている別な例を示している。本実施形態では、軸受スリーブ３の端部３’側内径を円錐状に拡張することで、軸受スリーブ３の端部３’とシャフト４の外径の間に、円錐状であって、軸受間隙８に直接連通する油量調整用貯留部２１６が形成される。本実施形態では、略鍋形状を有する一体型の軸受カバー部材２１５が上記軸受スリーブ３の端部３’上に、直接に載置されている。この軸受カバー部材２１５の軸受スリーブ３側の端部には、環状導油路２１５’が設けられている。この環状導油路２１５’は、半径方向の内周側に延伸される複数の半径方向導油路部分２１５”を介して、流体が自由に流れることができるよう、油量調整用貯留部２１６と連通されている。

軸受スリーブ３の中には、スラスト軸受部２０と“上側”のラジアル軸受部９を直接連通する連通導油路２１７が設けられている。この連通導油路２１７は、軸受間隙８あるいは軸受間隙８と油量調整用貯留部２１６の動圧レベルを均等に保つ役割を果たしている。この連通導油路２１７の軸方向部分２１７’は、軸受スリーブ３の中に形成された孔である。この孔は、軸受スリーブ３の下側の端部３”における、スラストプレート１３の外周に面する部分から始まっており、軸受スリーブ３の反対側の上側の端部３’において、軸受カバー部材２１５の環状導油路２１５’に直接に連通する。尚、この環状導油路２１５’は、油量調整用貯留部２１６を介して軸受間隙８と連通されている。

油量調整用貯留部２１６は、軸受スリーブ３とシャフト４の間に位置し、流体動圧軸受の回転軸１８に対して略平行方向に延伸されて設けられる。連通導油路２１７は、一方の端部が直接に油量調整用貯留部２１６と連通される。

本実施の形態のその他の構成、動作、作用および効果については、上記した第１の実施形態の説明において、カバーキャップ１５”とリングプレート１５’の構成により特定される内容を除き、軸受カバー部材１５の符号を２１５、油量調整用貯留部１６の符号を２１６、連通導油路１７の符号を２１７、軸方向部分１７’の符号を２１７’、半径方向部分１７”の符号を２１７”と読み替えることにより同様となるので、説明を省略する。

このように本実施形態でも、流体動圧軸受における軸受間隙８の回転軸１８に略平行な方向で両端の動圧レベルを均等化させることができるので、スラスト軸受部２０とラジアル軸受部９の間で動圧レベルの差を減少させて均等化させることができる。また、上記した動圧レベルの均等化によりスラスト軸受部２０を構成する部材同士が接触して流体動圧軸受が破損する危険性を低減させることができる。

＜第４の実施形態＞
図４は、本発明の第４の実施形態となる流体動圧軸受を具備するハードディスクドライブ装置用スピンドルモータの縦方向の概略断面図である。図４ａは、図４の流体動圧軸受におけるカバープレート３１４を拡大して示した断面図である。図４ｂは、図４及び図４ａのカバープレート３１４を内部側（上側）から拡大して見た場合の上面図である。

なお、図４、図４ａ、図４ｂにおいて、第１の実施形態のスピンドルモータと略同様な構造である部分には同じ符号を付与しており、符号１〜１４、１８、２０が付与されている部材及びその特徴については、図１により説明済みであるので重複する説明を省略する。

図４では、軸受スリーブ３の上側の端部３’が、鍋の形状を有する一体型のカバーキャップ３１５に覆われている様子を示している。カバーキャップ３１５は、軸受スリーブ３の上側の端部３’で、回転軸１８に略平行な方向に突出された環状の突起上に載置されている。

軸受スリーブ３の端部３’には、軸受スリーブ３の内径から始まり、半径外方向に沿って上記した環状の突起にまで延伸されて設けられる斜角面部あるいは凹部が設けられる。この斜角面部あるいは凹部により、軸受スリーブ３の端部３’とカバーキャップ３１５の内側との間に、外に向かって徐々に拡大する円錐状の空洞が形成される。この空洞は、軸受用流体の油量調整用貯留部３１６として機能する。油量調整用貯留部３１６の半径方向の内周側に位置する部分は、軸受間隙８に接している。尚、カバーキャップ３１５は、油量調整用貯留部１６に連通する注入孔３１５’を備える。軸受用流体は、この注入孔３１５’から注入される。

図４ａ及び４ｂでは、スラストプレート１３と相まってスラスト軸受部２０を形成するカバープレート３１４に、公知の動圧溝パターン３１４’が形成されている様子を示している。この動圧溝パターン３１４’は、軸受用流体をカバープレート３１４の中心から外に向かって押し出す機能を果たしている。動圧溝パターン３１４’を形成する個々のスパイラル模様は、環状の流路（導油路）３１４”に達しており、上述したように外に押し出された軸受用流体は、この環状の流路３１４”に集められる。

本実施形態では、好ましくは、軸受スリーブ３の中に回転軸１８に略平行な方向で、軸受スリーブ３の一方（下側）の端部３”から他方（上側）の端部３’に延伸されて形成されている孔３１７’から、環状の流路３１４”に介在される軸受用流体が排出されても良い。連通導油路３１７は、軸受スリーブ３の下側の端部３”に位置する環状の流路３１４”から始まり直接に油量調整用貯留部３１６に連通する。

本実施形態では、連通導油路３１７が介在することで、スラスト軸受部２０と上側のラジアル軸受部９が油量調整用貯留部３１６を介して連通する。これによって、軸受間隙８における動圧レベルが均等化される。

油量調整用貯留部３１６は、軸受スリーブ３と軸受カバー部材３１５の間に位置し、流体動圧軸受の回転軸１８に対して略垂直方向に延伸されて設けられ、連通導油路３１７は、一方の端部が直接に油量調整用貯留部３１６と連通され、カバープレート３１４は、連通導油路３１７と連通される環状の流路３１４”を備える。

本実施の形態のその他の構成、動作、作用および効果については、上記した第１の実施形態の説明において、カバーキャップ１５”とリングプレート１５’の構成により特定される内容を除き、軸受カバー部材１５の符号を３１５、油量調整用貯留部１６の符号を３１６、連通導油路１７の符号を３１７、軸方向部分１７’の符号を３１７’、半径方向部分１７”の符号を３１７”と読み替えることにより同様となるので、説明を省略する。

このように本実施形態でも、流体動圧軸受における軸受間隙８の回転軸１８に略平行な方向で両端の動圧レベルを均等化させることができるので、スラスト軸受部２０とラジアル軸受部９の間で動圧レベルの差を減少させて均等化させることができる。また、上記した動圧レベルの均等化によりスラスト軸受部２０を構成する部材同士が接触して流体動圧軸受が破損する危険性を低減させることができる。

本願明細書、図面及び請求項に開示された特徴は、単独であろうと任意の組み合わせであろうと、本発明の複数の実施形態を実現するために寄与するものである。

本発明の第１の実施形態となる流体動圧軸受を具備するハードディスクドライブ装置用スピンドルモータの縦方向の概略断面図である。 図１の流体動圧軸受における軸受カバー部材の周辺を拡大して示した断面図である。 図１の流体動圧軸受におけるスラスト軸受部２０の周辺を拡大して示した断面図である。 本発明の第２の実施形態となる流体動圧軸受を具備するハードディスクドライブ装置用スピンドルモータの縦方向の概略断面図である。 図２の流体動圧軸受における軸受カバー部材の周辺を拡大して示した断面図である。 図２の流体動圧軸受におけるスラスト軸受部２０の周辺を拡大して示した断面図である。 本発明の第３の実施形態となる流体動圧軸受を具備するハードディスクドライブ装置用スピンドルモータの縦方向の概略断面図である。 図３の流体動圧軸受における軸受カバー部材を内部側（下側）から拡大して見た場合の下面図である。 本発明の第４の実施形態となる流体動圧軸受を具備するハードディスクドライブ装置用スピンドルモータの縦方向の概略断面図である。 図４の流体動圧軸受におけるカバープレートを拡大して示した断面図である。 図４及び図４ａのカバープレートを内部側（上側）から拡大して見た場合の上面図である。

符号の説明

１ ベースプレート、
２ ステータ、
３ 軸受スリーブ、
３’、３” （軸受スリーブ３の）端部、
４ シャフト、
４’、４” （シャフト４の）端部、
５ ロータ、
６ 永久磁石、
７ コネクターピン、
８ 軸受間隙、
９ ラジアル軸受部（開放端部側）、
１０ ラジアル軸受部（閉塞端部側）、
１１ 動圧溝パターン（開放端部側ラジアル軸受）、
１２ 動圧溝パターン（閉塞端部側ラジアル軸受）、
１３ スラストプレート、
１４、３１４ カバープレート、
１５、１１５、２１５、３１５ 軸受カバー部材、
１５’、１１５’ リングプレート、
１５”、１１５” カバーキャップ、
１５”’、１１５”、３１５’ 注入孔、
１６、１１６、２１６、３１６ 油量調整用貯留部、
１７、１１７、２１７、３１７ 連通導油路、
１７’、１１７’、２１７’、３１７’ 軸方向部分（連通導油路）、
１７”、１１７” 半径方向部分（連通導油路）、
１８ 回転軸、
２０ スラスト軸受部、
２１５’ 環状導油路、
２１５” 半径方向導油路部分、
３１４’ 動圧溝パターン（スラスト軸受）、
３１４” 環状の流路（環状導油路）。

Claims (18)

1. シャフトと、
   前記シャフトに連結されたスラストプレートと、
   一方がカバープレートによって閉塞され、潤滑剤が充填される微小な軸受間隙を介在させて前記シャフトと前記スラストプレートを囲む軸受スリーブを備え、
   前記軸受スリーブと前記シャフトとが各々対向する面には、少なくとも１個のラジアル軸受部が設けられ、
   前記軸受スリーブ及び前記カバープレートと前記スラストプレートとが各々対向する面には、少なくとも１個のスラスト軸受部が設けられる流体動圧軸受であって、
   前記軸受スリーブにおいて、前記シャフトにおける前記ラジアル軸受部に接する部分と、軸受間隙におけるスラスト軸受部に接する部分とを連通する連通導油路が設けられる
   ことを特徴とする流体動圧軸受。
2. 前記連通導油路は、前記軸受スリーブにおける流体動圧軸受の回転軸に対して略平行な方向の一方の端部から他方の端部に延伸されて設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受。
3. 前記連通導油路は、前記シャフトにおける回転軸に対して略平行方向に延伸される軸方向部分と、前記回転軸に対して略垂直方向に延伸される半径方向部分とが設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受。
4. 前記軸受スリーブにおける前記カバープレート側と反対側の端部は、軸受カバー部材により閉塞される
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の流体動圧軸受。
5. 前記軸受カバー部材は、軸受スリーブの前記端部に挿入されるリングプレート及び前記リングプレートとの間に空間を形成するカバーキャップを含む複数の部材から構成される
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の流体動圧軸受。
6. 前記連通導油路は、少なくとも一部が軸受スリーブの中に設けられる
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の流体動圧軸受。
7. 前記連通導油路は、軸方向部分の少なくとも一部が前記軸受スリーブの中で延伸されて形成され、半径方向部分の少なくとも一部が前記軸受カバー部材の中で延伸されて設けられる
   ことを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載の流体動圧軸受。
8. 前記連通導油路は、軸方向部分の少なくとも一部が前記軸受スリーブの中に形成され、半径方向部分の一部が前記軸受スリーブの中に、残りの一部が前記軸受カバー部材の中に設けられる
   ことを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載の流体動圧軸受。
9. 前記連通導油路は、半径方向部分が、前記軸受スリーブ及び前記軸受カバー部材の一部分に設けられる溝、あるいは、前記軸受スリーブ又は前記軸受カバー部材の一部分に設けられる溝により形成される
   ことを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載の流体動圧軸受。
10. 前記軸受スリーブは、流体動圧軸受の回転軸に対して略平行な方向の少なくとも一方の端部の部分に、軸受用流体のための油量調整用貯留部が設けられる
    ことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の流体動圧軸受。
11. 前記油量調整用貯留部は、前記軸受間隙と連通する円錐形状の空洞である
    ことを特徴とする請求項１０に記載の流体動圧軸受。
12. 前記油量調整用貯留部は、前記軸受スリーブと前記シャフトの間に位置し、流体動圧軸受の回転軸に対して略平行方向に延伸されて設けられる
    ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の流体動圧軸受。
13. 前記油量調整用貯留部は、前記軸受スリーブと前記軸受カバー部材の間に位置し、流体動圧軸受の回転軸に対して略垂直方向に延伸されて設けられる
    ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の流体動圧軸受。
14. 前記油量調整用貯留部は、前記軸受カバー部材における軸受スリーブ３の前記端部３’に挿入されるリングプレートと前記リングプレートとの間に空間を形成するカバーキャップとの間に位置し、全てが軸受カバー部材中で、且つ、流体動圧軸受の回転軸に対して略垂直方向に延伸されて設けられる
    ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の流体動圧軸受。
15. 前記連通導油路は、一方の端部が直接に前記油量調整用貯留部と連通される
    ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の流体動圧軸受。
16. 前記カバープレートは、前記連通導油路と連通される環状導油路を備える
    ことを特徴とする請求項１〜１５の何れか１項に記載の流体動圧軸受。
17. 請求項１〜１６の何れか１項に記載の流体動圧軸受を備える
    ことを特徴とするスピンドルモータ。
18. 請求項１７に記載のスピンドルモータを備える
    ことを特徴とするハードディスクドライブ装置。

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