JP2005233419A - 流体動圧軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 潤滑剤の気化量及び飛散可能性が増加せず、軸受の有効長寸法低下による性能低下を無くすことが同時に実現可能である流体動圧軸受装置を提供する。
【解決手段】 シャフト１０の周囲を回転する軸受スリーブ１２及び軸受保持部材１３における相互対向面によって形成されるラジアル軸受部及びスラスト軸受部と、相互対向面の間に介在して潤滑剤が充填される軸受間隙１６と、軸受間隙１６と流体の潤滑剤が流動可能であるように連通される油量調整用貯留部とが設けられ、該油量調整用貯留部は、軸受保持部材１３の外周側とその軸受保持部材１３を囲繞するように設けられる外殻部材１４の内周側との間に、１条若しくは複数条の螺旋状に形成される螺旋溝及びそれに対向する周面による螺旋溝状導油路１８の形態として構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流体動圧軸受装置に用いられる潤滑剤を保持する構成に関し、特に、ハードディスクドライブ装置に搭載されるスピンドルモータを回転自在に軸支するために用いられる流体動圧軸受装置に関する。

流体動圧軸受装置の場合、好ましくは円筒形状のシャフトである軸受内側部材が、好ましくは軸受スリーブである軸受外側部材に回転自在に軸支される。その場合、軸受スリーブの内径寸法は、シャフトの外径寸法より僅かに大きい寸法である。これにより、軸受スリーブとシャフトの間には小さな寸法の軸受間隙が介在することになる。この軸受間隙には、好ましくはオイル（油）である潤滑剤が満たされる。

軸受間隙に動圧を発生させるため、軸受面を成す上記軸受スリーブの内径表面と、上記シャフトの外径表面との何れか一方の表面には溝模様形状の構造（溝パターン）が設けられている。対向して設けられる上記軸受面が相対的に回転運動することによって、その軸受面には、一種のポンプ作用により動圧が発生し、均一の厚み寸法を有する潤滑剤皮膜が形成される。この潤滑剤皮膜は、動圧の発生領域では強化されて、上記軸受面を成す各表面を離間させる機能を有する。

このような流体動圧軸受の構造が転がり軸受の構造と比べて優れている点は、ノイズレベルがより低い点、回転精度がより高い点、更に、耐衝撃性が明らかに勝る点等の各点である。更に、流体動圧軸受は、部品点数についても転がり軸受より少なくてすむので、製造コストも大幅に引き下げることができる。

ハードディスクドライブ装置においては、例えば、ディスクやヘッド等を内蔵して塵埃が入らないように密閉されたクリーンエリアが汚染されると、読み込み−書き込みヘッドが固着してしまい、ハードディスクドライブ装置が全く作動しなくなる事態が発生する可能性がある。それ故、ハードディスクドライブ装置に用いられる流体動圧軸受装置の場合、潤滑剤が漏出或いは飛散しないように万全を期さなければならない。

このような場面で頻繁に利用される手段が、いわゆる毛細管シールである。このシールの構造は、潤滑剤における材料特性と、毛細管現象による力と、接着力と、凝集力とを有効利用することによりシールする構造である。

例えば、特許文献１に開示される毛細管シールの場合、軸受スリーブの貫通孔の一方の端部に、例えば円錐状の“傾斜部”が設けられている。因みに、この毛細管シールのもう一方の端部は空気が侵入しないよう閉塞される。このような構造によって、特に、軸受に衝撃を受けた時の潤滑剤の残留性は高められ、毛細管シールのシール性は向上する。

又、軸受スリーブに設けられる円錐状の傾斜部により、軸受スリーブの内周面とシャフトの外周面の間には、同心であって、端部に向かって拡大する空隙が生じる。この空隙には、潤滑剤が部分的に充填される。潤滑剤は、軸受スリーブ及びシャフトの表面を湿潤させる機能を有するため、軸受スリーブ及びシャフトの表面と空気との境界面には、凹面形状のメニスカスが形成される。上記空隙に介在する潤滑剤は、気化することによって失われる潤滑剤を補填する潤滑剤リザーバとして機能する。

一方、メニスカスの上側に位置する、軸受スリーブの円錐状の傾斜部とシャフトの外周面の間の空隙は、潤滑剤の容積が温度上昇による容積変化で増量した時に、その増加分の潤滑剤を受け入れる油量調整用貯留部として使用される。又、潤滑剤の液状の成分に作用する凝集力（この凝集力は軸受間隙の毛細管現象による力により補助される）は、液状の潤滑剤が軸受外に流出してハードディスクドライブ装置のクリーンエリアに侵入することを防ぐ働きをする。このようなシール構造の場合には、そのシール性能は、傾斜部の角度が小さければ小さいほど、又、潤滑剤の粘度が高ければ高いほど良くなる。

上記と類似する毛細管シールを有する流体動圧軸受装置は、例えば、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、及び、特許文献６にも開示される。

米国特許第５６６７３０９Ａ号明細書 米国特許第５５１６２１２Ａ号明細書 米国特許第５４２７４５６Ａ号明細書 米国特許第５５３３８１１Ａ号明細書 米国特許第５５３６０８８Ａ号明細書 独国実用新案第２０２１１５８８Ａ号明細書

上記した従来の流体動圧軸受装置用の毛細管シールにおける１つの問題点は、軸受スリーブの円錐状の傾斜部とシャフトの外周面の間の空隙が軸方向に傾斜部分を有するために、軸受の有効長寸法が短くなってしまう点である。

また、この空隙の軸方向の長さ寸法及び傾斜角度は、潤滑剤の総充填量（容量）及び潤滑剤の粘度により変化する。例えば、潤滑剤の粘度が低くなって水っぽくなり流動性が高まれば高まるほど、傾斜部の角度は小さくできるが、上記した潤滑剤のリザーバ及び油量調整用貯留部として機能させるための充分な総充填量（容量）が必要であることを考慮すると、軸受の長さ寸法中に占められる空隙の長さ寸法の割合が増加し、逆に軸受の有効長寸法の割合は短くなるので軸受としての性能低下の点で不利になる。

従来の流体動圧軸受装置用の毛細管シールにおけるもう一つの問題点は、油量調整用貯留部に溜まる潤滑剤が直接外気に曝される表面積が大きい点である。

これは、油量調整用貯留部に溜まる潤滑剤が直接外気に曝される表面積が大きいと、潤滑剤が気化する量も増加し、ハードディスクドライブ装置のクリーンエリアにおける流体動圧軸受装置に属さない部分が汚染される可能性が増加するという問題である。
又、上記した従来の流体動圧軸受装置を備えたハードディスクドライブ装置に極端な衝撃荷重あるいは振動が加えられた場合には、潤滑剤が油量調整用貯留部から飛散する可能性を有するという問題がある。

従って、従来の流体動圧軸受装置では、潤滑剤の総充填量が多い場合に、潤滑剤のメニスカス表面からの気化量及び飛散可能性の増加による不都合と、軸受の有効長寸法低下による性能低下の不都合との両方を同時に解決することは難しかった。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたもので、極端な衝撃荷重あるいは振動が加えられても潤滑剤が飛散せず、潤滑剤が直に外気に触れる面積を最小に抑えながら油量調整用貯留部の充分な容量を確保し、潤滑剤が容易に充填できる毛細管シールを用いた流体動圧軸受装置を提供することであり、更には、潤滑剤の総充填量が多い場合でも、潤滑剤の気化量及び飛散可能性が増加せず、軸受の有効長寸法低下による性能低下を無くすことが同時にできる流体動圧軸受装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するため、本発明の流体動圧軸受装置は、少なくとも１個の軸受内側部材と、回転軸の周囲を軸受内側部材に対して相対的に回転する少なくとも１個の軸受外側部材と、軸受内側部材及び軸受外側部材における相互に対向する面によって形成される少なくとも１個のラジアル軸受部及び／または少なくとも１個のスラスト軸受部と、相互に対向する面の間に介在して潤滑剤が充填される軸受間隙と、軸受間隙と流体の潤滑剤が流動可能であるように連通される油量調整用貯留部と、軸受外側部材を囲繞するように設けられる外殻部材とが設けられた流体動圧軸受装置であって、
油量調整用貯留部は、軸受外側部材の外周側若しくは外殻部材の内周側のいずれか一方に１条あるいは複数条の螺旋状に形成される螺旋溝及び該螺旋溝に対向する周面により、軸受外側部材と外殻部材の間の螺旋溝状導油路の形態として構成されることを特徴とする。

本発明の流体動圧軸受装置では、毛細管シールを構成する油量調整用貯留部を、軸受外側部材の外周側若しくは外殻部材の内周側のいずれか一方に１条あるいは複数条の螺旋溝及び該螺旋溝に対向する周面により構成される螺旋溝状導油路の形状に設けたので、極端な衝撃荷重あるいは振動が加えられても潤滑剤が飛散する事態を無くすことができ、潤滑剤が直に外気に触れる面積を最小に抑えつつ油量調整用貯留部の充分な容量を確保でき、さらに潤滑剤を容易に充填することができる。

以下に、図面を参照して、本発明による軸受装置の好適な実施形態を詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態にかかる流体動圧軸受装置の断面図である。
図１の流体動圧軸受装置は、円筒形状であって軸方向に延伸される貫通孔が設けられた軸受スリーブ１２を備えている。この貫通孔には、回転軸２２で自在に回転するシャフト１０が挿入される。シャフト１０の一方の端部（下側の端部）には、スラストプレート１１が連結され、シャフト１０のもう一方の端部（自由端部）では、例えば、ロータ（図示せず）を担持している。軸受スリーブ１２とスラストプレート１１の直径は同一であって、これらは軸受保持部材１３に設けられた円筒形状の貫通孔に収納される。軸受スリーブ１２の貫通孔と、その貫通孔の内周直径より僅かに小さい外周直径のシャフト１０との間には、軸受間隙１６を有するラジアル軸受部が形成され、その軸受隙間１６には、好ましくは液体状の軸受流体である潤滑剤が充填される。

又、上記ラジアル軸受部は、表面に設けられた図示しない溝模様形状の構造（溝パターン）により特徴付けられる。流体動圧軸受装置は、シャフト１０が回転すると同時に、この溝パターンによって、軸受間隙１６内の潤滑剤に流体動圧が発生することから、荷重が付加されても耐えられるようになる。

スラストプレート１１は、閉塞端側カバープレート１５と軸受スリーブ１２と軸受保持部材１３と相まって流体動圧軸受装置のスラスト軸受部を構成する。この流体動圧軸受装置のスラスト軸受部によって、軸方向に力が加えられ、軸受における軸受スリーブ１２又は軸受保持部材１３に対するシャフト１０の位置が決められる。上記構成によるスラスト軸受部は、閉塞端側カバープレート１５によって、空気が入らないように密封される。このように構成させることで、軸受スリーブ１２と、軸受保持部材１３と、スラストプレート１１と、閉塞端側カバープレート１５に跨る軸受間隙１６から潤滑剤が漏出する事態を回避することができる。

スラスト軸受部に十分な動圧が発生するよう、軸受スリーブ１２とスラストプレート１１、又は、閉塞端側カバープレート１５とスラストプレート１１の対向する２つの表面には、一方側に図示しない溝模様形状の構造（溝パターン）が設けられている。

又、軸受スリーブ１２と軸受保持部材１３の間は軸方向に延伸され、軸受間隙１６の下端部側と上端部側は、好ましくは複数設けられる還流導油路１７によって連通される。この還流導油路１７によって、潤滑剤は、軸受間隙１６の中で常に循環することができる。

一方、軸受保持部材１３は、軸受スリーブ１２及び軸受保持部材１３の上側端部を覆うと共に軸受保持部材１３の全長に延伸され、且つ、下側端部では閉塞端側カバープレート１５を受け入れる鍋型の外殻部材１４に囲繞される。又、シャフト１０の自由端部は、外殻部材１４の開口部から突出する。

本実施形態によれば、軸受保持部材１３の外周表面には１条若しくは複数条からなる螺旋溝が設けられる。この螺旋溝は、外殻部材１４に囲繞されることにより、軸受保持部材１３の全長にわたる螺旋溝状導油路１８となる。尚、本実施形態では、螺旋溝を軸受保持部材１３側に設けて螺旋溝状導油路１８を形成したが、外殻部材１４側に螺旋溝を設けて螺旋溝状導油路１８を形成してもよい。

螺旋溝状導油路１８の下部は、内外連通導油路１９を介して軸受間隙１６と連通される。螺旋溝状導油路１８の上部は、充填孔２１から入れられた流体が到達可能である環状の充填用切欠部２０と連通される。潤滑剤は、充填孔２１から注入し、適切な手段により軸受間隙１６に充填させれば良い。螺旋溝状導油路１８は、潤滑剤の油量調整用貯留部としても機能させるため、潤滑剤は、その全長の例えば半分まで充填すれば良い。

本実施形態の流体動圧軸受装置は、ハードディスクドライブのディスク駆動用スピンドルモータを回転自在に軸支する流体動圧軸受装置である。流体動圧軸受装置を用いたスピンドルモータについては、後述する第２実施形態にて説明する。

本実施形態では、回転軸２２の周囲を相互に相対的に回転できる少なくとも１個の軸受内側部材（シャフト１０）と、少なくとも１個の軸受外側部材（軸受スリーブ１２及び軸受保持部材１３）を備える。この流体動圧軸受装置には、軸受内側部材（シャフト１０）と軸受外側部材（軸受スリーブ１２及び軸受保持部材１３）の、相互に対向する面に形成されたラジアル軸受部及び／又はスラスト軸受部が設けられている。その相互に対向する面の間には、潤滑剤が充填され、且つ、流体が流れることができるよう油量調整用貯留部と連通される軸受間隙１６が形成される。本実施形態の場合、油量調整用貯留部は、軸受外側部材（軸受保持部材１３）の外周に設けられた１条若しくは複数条から成る螺旋溝を用いて形成される。又、軸受外側部材（軸受保持部材１３）は別な外殻部材１４に囲繞されるので、軸受外側部材（軸受保持部材１３）と外殻部材１４の間には油量調整用貯留部として機能する螺旋溝状導油路１８が形成される。

上記したように本実施形態の流体動圧軸受装置では、軸受内側部材であるシャフト１０と、回転軸２２の周囲を軸受内側部材に対して相対的に回転する軸受外側部材である軸受スリーブ１２及び軸受保持部材１３と、軸受内側部材及び軸受外側部材における相互に対向する面によって形成されるラジアル軸受部及びスラスト軸受部と、相互に対向する面の間に介在して潤滑剤が充填される軸受間隙１６と、軸受間隙１６と流体の潤滑剤が流動可能であるように連通される油量調整用貯留部とが設けられており、その油量調整用貯留部は、軸受外側部材である軸受保持部材１３の外周側に１条若しくは複数条の螺旋状に形成される螺旋溝と、その軸受保持部材１３を囲繞するように設けられる外殻部材１４との間に螺旋溝状導油路１８の形態で構成される。

また、その螺旋溝状導油路１８は、軸受保持部材１３の外周側軸方向の全長にわたって延伸されて形成され、潤滑剤は、螺旋溝状導油路１８に隣接する軸受間隙１６側から開始された全長の一部まで達するように充填される。螺旋溝状導油路１８の一方の終端部は、軸受間隙１６と内外連通導油路１９により連通され、特に軸受間隙１６におけるスラスト軸受部に属する部分と連通される。螺旋溝状導油路１８は、その横断面が略三角形であり、螺旋溝状導油路１８の端部は、軸受保持部材１３に設けられている環状の充填用切欠部２０に連通される。

本実施形態の軸受外側部材は、軸受スリーブ１２、及び、軸受スリーブ１２を同心に囲繞するように設けられる軸受保持部材１３である。軸受スリーブ１２及び軸受保持部材１３には、軸受間隙１６におけるラジアル軸受部に属する部分と、軸受間隙１６におけるスラスト軸受部に属する部分とを連通させる還流導油路１７が軸方向に配設される。軸受間隙１６には、潤滑剤が、充填用切欠部２０と、螺旋溝状導油路１８と、内外連通導油路１９を介して充填される。

本実施形態では、軸受外側部材である軸受保持部材１３の外周に、１条若しくは複数条から成る螺旋溝状導油路１８が形成され、この軸受保持部材１３は、別な外殻部材１４に囲繞される。この構成により、軸受保持部材１３と外殻部材１４の間に螺旋溝状導油路１８の形態をとる油量調整用貯留部が形成される。この螺旋溝状導油路１８は、好ましくは軸受保持部材１３の全長に延伸されるように形成されるため、十分な容量を有しながら、部分的に潤滑剤が充填された油量調整用貯留部を得ることができる。本実施形態では、螺旋溝状導油路１８の横断面形状を、好適にするために三角形としているが、任意形状としても良い。

上記螺旋溝状導油路１８の全長の少なくとも１／３には、潤滑剤が充填される。ここで全長とは、螺旋溝状導油路１８に隣接する軸受間隙１６側から見た螺旋溝状導油路１８の全体の長さを指すものである。

本実施形態では、螺旋溝状導油路１８の一方の端部（下端部）は、内外連通導油路１９を介して軸受間隙１６と連通される。本実施形態では、螺旋溝状導油路１８の下端部と軸受間隙１６と連通していれば良いので、例えば、内外連通導油路１９に代えて、連結孔、若しくは、連結環を設けるようにしても良い。こうすれば、軸受間隙１６と螺旋溝状導油路１８の間には、切れ目無く連通される潤滑剤皮膜が常に形成されることになる。

ここで、螺旋溝状導油路１８又は内外連通導油路１９は、好ましくはスラスト軸受（スラストプレート１１）が設けられている所、すなわち、軸受間隙１６の閉塞端部側で軸受間隙１６と連通される。言い換えると、螺旋溝状導油路１８は、軸受間隙１６のスラスト軸受部に属する部分と連通される。

軸受外側部材は、例えば、回転軸２２と同心に配置された２個の部材（軸受スリーブ１２及び軸受スリーブ１２を囲繞する軸受保持部材１３）から形成させるようにしても良い。

軸受スリーブ１２及び／又は軸受保持部材１３には、好ましくは、軸方向に延伸されて形成される還流導油路１７が配置される。この還流導油路１７は、軸受間隙１６のラジアル軸受部に属する部分とスラスト軸受部に属する部分を連通させる。

螺旋溝状導油路１８の自由端部は、好ましくは、軸受スリーブ１２の一方の端部に設けられた環状の充填用切欠部２０と連通される。

充填用切欠部２０は、例えば、環状のスロットであって、軸受保持部材１３の外周、又は、軸受スリーブ１２及び軸受保持部材１３とこれを囲繞する外殻部材１４の間に形成される。螺旋溝状導油路１８と軸受間隙１６には、この充填用切欠部２０を介して潤滑剤を充填すればよい。

潤滑剤の充填量は、軸受間隙１６が完全に潤滑剤で満たされ、しかも、螺旋溝状導油路１８が少なくとも部分的に（例えば、螺旋溝条高さの半分まで）満たされる量である。このようにして本実施形態では、潤滑剤と外気の境界面を、螺旋溝状導油路１８の経路中（例えば、螺旋溝状導油路１８の全長の半分の位置）に設けるようにする。

上記から本実施形態の流体動圧軸受装置の有利性を容易に見出すことができる。螺旋溝状導油路１８の横断面積は、比較的小さいので、潤滑剤と外気の境界面の表面積は最小限に抑えられる。その一方で、螺旋溝状導油路１８の全長は比較的長いため、油量調整用貯留部として機能する部分を十分に確保できる。又、潤滑剤と外気の境界面が螺旋溝状導油路１８の経路中にあることから、軸受に極度な衝撃荷重や振動が加えられても、潤滑剤が外部に飛散する恐れもない。

本実施形態の流体動圧軸受装置の場合、上記したように潤滑剤の外部との境界面の表面積を最小限に抑えたにもかかわらず、螺旋溝状導油路１８を介して潤滑剤を容易に充填できる。充填方法については、後述する図７にて説明する。

このように本実施形態の流体動圧軸受装置では、毛細管シールを構成する油量調整用貯留部を、軸受外側部材である軸受保持部材１３の外周側に１条若しくは複数条の螺旋溝を形成し、外殻部材１４で軸受保持部材１３を囲繞することにより構成される螺旋溝状導油路１８の形状に設けたので、極端な衝撃荷重あるいは振動が加えられても潤滑剤が飛散する事態を無くすことができ、潤滑剤が直に外気に触れる面積を最小に抑えつつ油量調整用貯留部の充分な容量を確保でき、さらに潤滑剤を容易に充填することができ、潤滑剤の総充填量が多い場合でも、潤滑剤のメニスカス表面からの気化量及び飛散可能性が増加せず、軸受の有効長寸法低下による性能低下を無くすことが同時に実現可能である。

（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態にかかる流体動圧軸受装置の断面図である。

図２に示した第２実施形態と図１に示した第１実施形態との主な相違点は以下の各点である。
（２ａ） 本実施形態の流体動圧軸受装置では、閉塞端側カバープレート１５’は、軸受保持部材１３’の内周側に設けられた閉塞端側カバープレート用切欠部に収容される。
（２ｂ） 本実施形態の場合も、軸受保持部材１３’の外周には螺旋溝状導油路１８’が延伸されて形成されるが、螺旋溝は外殻部材１４’側に形成される。尚、本実施形態では、螺旋溝を外殻部材１４’側に設けて螺旋溝状導油路１８’を形成したが、軸受保持部材１３’側に螺旋溝を設けて螺旋溝状導油路１８’を形成してもよい。
（２ｃ） 螺旋溝状導油路１８’の上部には内外連通導油路１９’が設けられ、その内外連通導油路１９’を介して螺旋溝状導油路１８’と軸受間隙１６とが連通される。

（２ｄ） 本実施形態の螺旋溝状導油路１８’の一方の終端部は、軸受間隙１６と、内外連通導油路１９’により連通され、特に軸受間隙１６におけるラジアル軸受部に属する部分と連通される。螺旋溝状導油路１８’の下端部は、軸受保持部材１３’及び外殻部材１４’に設けられている環状の充填用切欠部２０’に連通される。
（２ｅ） 本実施形態による流体動圧軸受装置の場合には、潤滑剤はその充填用切欠部２０’から充填（注入）される。
本実施形態におけるその他の特徴は、上記した第１実施形態と同様になるため重複する説明を省略する。

図３は、図２に示された流体動圧軸受装置を具備するスピンドルモータのシャフトが静止した状態を示す断面図である。
図３のスピンドルモータは、コアと巻線から成るステータユニット３８が配設されたベースプレート３７を備える。

シャフト１０は、ベースプレート３７の中心に設けられた切欠部に取り付けられ、スラストプレート１１と共に流体動圧軸受装置における静止部材を構成する。
一方、軸受スリーブ１２、軸受保持部材１３’及び外殻部材１４’は、この外殻部材１４’に固定されたロータ３９と共に、回転軸２２の周囲を回転する回転部材を構成する。
ロータ３９の下端部の内側面には、複数の磁極対を備える環状の永久磁石４０が配設される。これらの磁極対に交番磁界が印加されることにより、ロータ３９及びロータ３９と結合される軸受部材１２、１３’、１４’が回転する。

このように本実施形態の流体動圧軸受装置でも、毛細管シールを構成する油量調整用貯留部を、軸受外側部材である軸受保持部材１３’の外周側に１条若しくは複数条の螺旋溝を形成し、外殻部材１４’で軸受保持部材１３’を囲繞することにより構成される螺旋溝状導油路１８’の形状に設けることができるので、極端な衝撃荷重あるいは振動が加えられても潤滑剤が飛散する事態を無くすことができ、潤滑剤が直に外気に触れる面積を最小に抑えつつ油量調整用貯留部の充分な容量を確保でき、さらに潤滑剤を容易に充填することができ、潤滑剤の総充填量が多い場合でも、潤滑剤のメニスカス表面からの気化量及び飛散可能性が増加せず、軸受の有効長寸法低下による性能低下を無くすことが同時に実現可能である。

（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態にかかる流体動圧軸受装置の断面図である。

図４に示した第３実施形態と図１に示した第１実施形態との主な相違点は以下の各点である。
（３ａ） 本実施形態の流体動圧軸受装置は、シャフト２３に取り付けられたスラストプレート２４と、軸受スリーブ２５と、軸受保持部材２６と、その軸受保持部材２６に設けられた閉塞端側カバープレート用切欠部に配設される閉塞端側カバープレート２８（軸受外側部材）を備える。
（３ｂ） 軸受保持部材２６及び閉塞端側カバープレート２８は、鍋型の外殻部材２７に囲繞される。
（３ｃ） 本実施形態の軸受も、還流導油路３０と連通される軸受間隙２９を有する。これにより、本実施形態の流体動圧軸受装置の場合も軸受間隙２９におけるスラスト軸受部及びラジアル軸受部の間で潤滑剤を循環させることができる。

（３ｄ） 軸受保持部材２６の外周側と外殻部材２７の内周側の間には螺旋溝状導油路３１が設けられるが、その螺旋溝状導油路３１の下側端部は、外殻部材２７の底面と閉塞端側カバープレート２８の間に形成された環状の空隙部３２（環状導油部）に連通される。
（３ｅ） 閉塞端側カバープレート２８には、好ましくは中心（回転軸２２付近）に、上下面を貫通する開口部３３が設けられる。
（３ｆ） 潤滑剤は、その開口部３３を介して、空隙部３２（環状導油部）と軸受間隙２９との間を流動することができる。

（３ｇ） 本実施形態の流体動圧軸受装置の場合、潤滑剤は、螺旋溝状導油路３１と上部で連通される充填用切欠部３４を介して充填することができる。
（３ｈ） 軸受スリーブ２５の上端部と軸受保持部材２６の上端部の内周側の一部は、軸受保持部材２６の突起３６により軸受保持部材２６に固定される開放端側カバープレート３５によって閉塞される。
本実施形態におけるその他の特徴は、上記した第１実施形態の符号を読み替えることにより同様になるため重複する説明を省略する。

このように本実施形態の流体動圧軸受装置でも、毛細管シールを構成する油量調整用貯留部を、軸受外側部材である軸受保持部材２６の外周側に１条若しくは複数条の螺旋溝を形成し、外殻部材２７で軸受保持部材２６を囲繞することにより構成される螺旋溝状導油路３１の形状に設けることができるので、極端な衝撃荷重あるいは振動が加えられても潤滑剤が飛散する事態を無くすことができ、潤滑剤が直に外気に触れる面積を最小に抑えつつ油量調整用貯留部の充分な容量を確保でき、さらに潤滑剤を容易に充填することができ、潤滑剤の総充填量が多い場合でも、潤滑剤のメニスカス表面からの気化量及び飛散可能性が増加せず、軸受の有効長寸法低下による性能低下を無くすことが同時に実現可能である。

（第４実施形態）
図５は、本発明の第４実施形態にかかる流体動圧軸受装置の断面図である。

図５に示した第４実施形態と図１に示した第１実施形態との主な相違点は以下の各点である。
（４ａ） 本実施形態の流体動圧軸受装置は、シャフト４１と、そのシャフト４１に配設されたスラストプレート４２と、軸受スリーブ４３と、軸受保持部材４４、及び、外殻部材４５を備える。
（４ｂ） この流体動圧軸受装置の下側は外殻部材４５に収納された閉塞端側カバープレート４６によって閉塞される。
（４ｃ） この流体動圧軸受装置の上部には外殻部材４５に被せられた開放端側カバープレート４７が設けられている。この場合、潤滑剤は軸受間隙４８と還流導油路４９の間で循環する。

（４ｄ） 軸受保持部材４４と外殻部材４５の間には、内外連通導油路５１を介してスラスト軸受部側の軸受間隙４８と連通される螺旋溝状導油路５０が設けられる。
（４ｅ） 軸受間隙４８の上部は、充填用切欠部５２に連通される。
（４ｆ） 本実施形態の流体動圧軸受装置の場合、潤滑剤は充填孔５３を介して螺旋溝状導油路５０と軸受間隙４８と還流導油路４９に充填することができる。
本実施形態におけるその他の特徴は、上記した第１実施形態の符号を読み替えることにより同様になるため重複する説明を省略する。

このように本実施形態の流体動圧軸受装置でも、毛細管シールを構成する油量調整用貯留部を、軸受外側部材である軸受保持部材４４の外周側に１条若しくは複数条の螺旋溝を形成し、外殻部材４５で軸受保持部材４４を囲繞することにより構成される螺旋溝状導油路５０の形状に設けることができるので、極端な衝撃荷重あるいは振動が加えられても潤滑剤が飛散する事態を無くすことができ、潤滑剤が直に外気に触れる面積を最小に抑えつつ油量調整用貯留部の充分な容量を確保でき、さらに潤滑剤を容易に充填することができ、潤滑剤の総充填量が多い場合でも、潤滑剤のメニスカス表面からの気化量及び飛散可能性が増加せず、軸受の有効長寸法低下による性能低下を無くすことが同時に実現可能である。

（第５実施形態）
図６は、本発明の第５実施形態にかかる流体動圧軸受装置の断面図である。

図６に示した第５実施形態と図１に示した第１実施形態との主な相違点は以下の各点である。
（５ａ） 本実施形態の流体動圧軸受装置は、下側端部にスラストプレート５５が配設されたシャフト５４を備える。そのシャフト５４及びスラストプレート５５は、軸受スリーブ５６に挿入され、軸受間隙５９によりその軸受スリーブ５６と離間させられる。尚、第１実施形態では分離されていた軸受スリーブ１２及び軸受保持部材１３が、本実施形態では一体化されて軸受スリーブ５６となっている。
（５ｂ） 軸受スリーブ５６は外殻部材５７により囲繞される。
（５ｃ） 本実施形態の流体動圧軸受装置の下側端部は、外殻部材５７に挿入された閉塞端側カバープレート５８によって閉塞される。

（５ｄ） 軸受スリーブ５６の外周側と外殻部材５７の内周側の間には、内外連通導油路６２を介して軸受間隙５９と連通される螺旋溝状導油路６０が形成される。尚、第１実施形態では軸受保持部材１３の外周表面に螺旋溝が設けられていたが、本実施形態では軸受スリーブ５６の外周表面に螺旋溝が設けられる。
（５ｅ） 螺旋溝状導油路６０の上側端部は、充填用切欠部６１に連通される。
（５ｆ） 本実施形態の流体動圧軸受装置の潤滑剤は、その充填用切欠部６１から充填（注入）することができる。
本実施形態におけるその他の特徴は、上記した第１実施形態の符号を読み替えることにより同様になるため重複する説明を省略する。

図７は、図６に示された流体動圧軸受装置に潤滑剤を充填する手段を装着した状態を示す断面図である。

図６の流体動圧軸受装置に属するシャフト５４と、そのシャフト５４及び軸受スリーブ５６の間に設けられる軸受間隙５９とに低圧ハウジング６３を被せ、潤滑剤を充填する。
尚、低圧ハウジング６３には、シール６４が設けられている。シール６４は、低圧ハウジング６３を軸受スリーブ５６の端部に押し当てた場合に、低圧ハウジング６３と軸受スリーブ５４との間から空気が侵入することがないようにするために設けられる。

この図７の状態で、潤滑剤は次のように充填される。
（Ａ） 先ず、充填用切欠部６１に十分な潤滑剤が注入される。その際の潤滑剤には、切れ目無く繋がる表面が表面張力により形成される。この潤滑剤は、回転軸２２に対して同心、且つ、螺旋溝状であって、メニスカスが形成された、外気との境界面が形成される。
（Ｂ） 低圧ハウジング６３の閉塞された空隙部の中は、接続部６５に不図示の真空ポンプ等が接続されることによって低圧状態にされる。これによって、流体動圧軸受装置の流路（軸受間隙５９、内外連通導油路６２、及び、螺旋溝状導油路６０）に介在していた空気が吸引され、吸引された空気に代わって、充填用切欠部６１に注入されていた潤滑剤が流路に流れ込む。

（Ｃ） 充填用切欠部６１に注入された潤滑剤により形成される、切れ目無く繋がる外気との境界面は、潤滑剤が充填される際、流路に気泡が侵入するのを防ぐ。これによって、流体動圧軸受装置の軸受間隙５９に切れ目無く連通されていて、しかも、気泡を一切含まない潤滑剤皮膜が確実に形成される。
（Ｄ） その潤滑剤皮膜は、螺旋溝状導油路６０の中で「糸状」の形態となる。
本実施形態の流体動圧軸受装置には、上記に説明した方法により、潤滑剤を比較的容易に充填できる。

充填される潤滑剤の量は、螺旋溝状導油路６０の長さ寸法がその横断面積に対して比較的長いことから、厳密に管理する必要性が少ない。従って、充填される潤滑剤の量としては、流体動圧軸受装置に潤滑剤を過度に充填しない量となるように注意すると共に、流体動圧軸受装置の使用時間が寿命を迎えるまで、潤滑剤を途中で追加することなく、潤滑剤を円滑に循環させうるだけの量が螺旋溝状導油路６０の中に確保されるように注意するだけで良い。

このように本実施形態の流体動圧軸受装置でも、毛細管シールを構成する油量調整用貯留部を、軸受外側部材である軸受スリーブ５６の外周側に１条若しくは複数条の螺旋溝を形成し、外殻部材５７で軸受スリーブ５６を囲繞することにより構成される螺旋溝状導油路６０の形状に設けることができるので、極端な衝撃荷重あるいは振動が加えられても潤滑剤が飛散する事態を無くすことができ、潤滑剤が直に外気に触れる面積を最小に抑えつつ油量調整用貯留部の充分な容量を確保でき、さらに潤滑剤を容易に充填することができ、潤滑剤の総充填量が多い場合でも、潤滑剤のメニスカス表面からの気化量及び飛散可能性が増加せず、軸受の有効長寸法低下による性能低下を無くすことが同時に実現可能である。

本発明は、上記した各実施形態に記載された流体動圧軸受装置に限られるものではなく、各実施形態に開示された各特徴を単独あるいは任意の組合せで用いる流体動圧軸受装置にも適用することができる。

本発明の第１実施形態にかかる流体動圧軸受装置を示す断面図である。 本発明の第２実施形態にかかる流体動圧軸受装置を示す断面図である。 図２に示された流体動圧軸受装置を具備するスピンドルモータのシャフトが静止した状態を示す断面図である。 本発明の第３実施形態にかかる流体動圧軸受装置を示す断面図である。 本発明の第４実施形態にかかる流体動圧軸受装置を示す断面図である。 本発明の第５実施形態にかかる流体動圧軸受装置を示す断面図である。 図６に示された流体動圧軸受装置に潤滑剤を充填する手段を装着した状態を示す断面図である。

符号の説明

１０ シャフト、
１１ スラストプレート、
１２ 軸受スリーブ、
１３、１３’ 軸受保持部材、
１４、１４’ 外殻部材、
１５、１５’ 閉塞端側カバープレート、
１６ 軸受間隙、
１７ 還流導油路、
１８、１８’ 螺旋溝状導油路、
１９、１９’ 内外連通導油路、
２０、２０’ 充填用切欠部、
２１ 充填孔、
２２ 回転軸、
２３ シャフト、
２４ スラストプレート、
２５ 軸受スリーブ、
２６ 軸受保持部材、
２７ 外殻部材、
２８ 閉塞端側カバープレート、
２９ 軸受間隙、
３０ 還流導油路、
３１ 螺旋溝状導油路、
３２ 空隙部、
３３ 開口部、
３４ 充填用切欠部、
３５ 開放端側カバープレート、
３６ 突起、
３７ ベースプレート、
３８ ステータユニット、
３９ ロータ、
４０ 永久磁石、
４１ シャフト、
４２ スラストプレート、
４３ 軸受スリーブ、
４４ 軸受保持部材、
４５ 外殻部材、
４６ 閉塞端側カバープレート、
４７ 開放端側カバープレート、
４８ 軸受間隙、
４９ 還流導油路、
５０ 螺旋溝状導油路、
５１ 内外連通導油路、
５２ 充填用切欠部、
５３ 充填孔、
５４ シャフト、
５５ スラストプレート、
５６ 軸受スリーブ、
５７ 外殻部材、
５８ 閉塞端側カバープレート、
５９ 軸受間隙、
６０ 螺旋溝状導油路、
６１ 充填用切欠部、
６２ 内外連通導油路、
６３ 低圧ハウジング、
６４ シール、
６５ 接続部。

Claims (12)

1. 少なくとも１個の軸受内側部材と、
   回転軸の周囲を前記軸受内側部材に対して相対的に回転する少なくとも１個の軸受外側部材と、
   前記軸受内側部材及び前記軸受外側部材における相互に対向する面によって形成される少なくとも１個のラジアル軸受部及び／又は少なくとも１個のスラスト軸受部と、
   前記相互に対向する面の間に介在して潤滑剤が充填される軸受間隙と、
   前記軸受間隙と流体の潤滑剤が流動可能であるように連通される油量調整用貯留部と、
   前記軸受外側部材を囲繞するように設けられる外殻部材と
   が設けられた流体動圧軸受装置であって、
   油量調整用貯留部は、
   前記軸受外側部材の外周側若しくは外殻部材の内周側のいずれか一方に１条あるいは複数条の螺旋状に形成される螺旋溝及び該螺旋溝に対向する周面により、
   前記軸受外側部材と前記外殻部材の間の螺旋溝状導油路の形態として構成される
   ことを特徴とする流体動圧軸受装置。
2. 前記螺旋溝状導油路は、前記軸受外側部材の外周側軸方向の全長にわたって若しくは外殻部材の内周側軸方向の全長にわたって延伸されて形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受装置。
3. 前記螺旋溝状導油路には、前記潤滑剤が、前記螺旋溝状導油路に隣接する軸受間隙側から開始した全長の一部まで達するように充填される
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の流体動圧軸受装置。
4. 前記螺旋溝状導油路の一方の終端部は、前記軸受間隙と、前記軸受外側部材の閉塞端側に設けられた開口部及び／又は環状導油部となる空隙部からなる内外連通導油路により連通される
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の流体動圧軸受装置。
5. 前記螺旋溝状導油路は、前記軸受間隙における前記ラジアル軸受部に属する部分と連通される
   ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の流体動圧軸受装置。
6. 前記螺旋溝状導油路は、前記軸受間隙における前記スラスト軸受部に属する部分と連通される
   ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の流体動圧軸受装置。
7. 前記螺旋溝状導油路は、その横断面が略三角形である
   ことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の流体動圧軸受装置。
8. 前記軸受外側部材は、軸受スリーブ、及び、前記軸受スリーブを同心に囲繞するように設けられる軸受保持部材である
   ことを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の流体動圧軸受装置。
9. 前記軸受スリーブ及び／又は前記軸受保持部材には、前記軸受間隙における前記ラジアル軸受部に属する部分と、前記軸受間隙における前記スラスト軸受部に属する部分とを連通させる還流導油路が軸方向に配設される
   ことを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の流体動圧軸受装置。
10. 前記螺旋溝状導油路の端部は、前記軸受外側部材及び／又は前記外殻部材に設けられている環状の充填用切欠部に連通される
    ことを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の流体動圧軸受装置。
11. 前記軸受間隙には、前記潤滑剤が、前記充填用切欠部と、前記螺旋溝状導油路と、前記内外連通導油路を介して充填される
    ことを特徴とする請求項１０に記載の流体動圧軸受装置。
12. 前記流体動圧軸受装置は、ハードディスクドライブのディスク駆動用スピンドルモータを回転自在に軸支する流体動圧軸受装置である
    ことを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載の流体動圧軸受装置。

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