JP2005337377A - 動圧流体軸受装置及びハードディスク駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シール部の長さを低減しつつオイルバッファ量を確保できかつ低温時にオイル面の変動が小さく、軸受部のオイル切れの発生を確実に防止でき、またオイルの蒸発表面積を小さくでき、コンタミネーションの軸受部内への侵入阻止機能の高い動圧流体軸受装置を提供する。
【解決手段】 シャフト６とスリーブ５を隙間をあけて嵌合するとともにシャフト６とスリーブ５の間の隙間にオイル２４を充填し、かつシャフト６外周面とスリーブ５内周面の少なくとも何れか一方に動圧発生溝を形成してなるラジアル軸受部８が構成された動圧流体軸受装置において、ラジアル軸受部８の少なくとも一端部でスリーブ５に軸受面７より大径の円筒内周面２２を形成し、この円筒内周面２２とシャフト６外周面との間に円筒状のシール空間２３を形成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は動圧流体軸受装置に関し、特にハードディスク駆動装置における軸受装置として好適な動圧流体軸受装置及びそれを用いたハードディスク駆動装置に関するものである。

ハードディスク駆動装置は、その高容量化に伴って軸受装置として従来の玉軸受から回転精度の優れた流体軸受への転換が進んでおり、その流体軸受として、シャフトとスリーブを隙間をあけて嵌合するとともにシャフトとスリーブの間の隙間にオイルを充填し、かつシャフト外周面とスリーブ内周面の少なくとも何れか一方に動圧発生溝を形成することで、シャフトとスリーブを相対回転自在に支持できるようにした動圧流体軸受装置が多く使用されている。この動圧流体軸受装置によれば、極めて簡単な構成にて高速回転数でも抵抗が小さくかつ高い回転精度（性能）を得ることができるという特長がある。

また、この種の動圧流体軸受装置において、軸受部に充填したオイルが外部に漏れでないようにするとともに、雰囲気温度差によるオイルの膨張収縮や蒸発による減量を吸収して軸受部に常にオイルが充填された状態を維持するために、図８に示すように、シャフト４１とスリーブ４２の間の隙間にオイル４３を充填し、かつシャフト４１の外周面とスリーブ４２の内周面の少なくとも何れか一方に動圧発生溝（図示せず）を形成した軸受部４４の両端部に、軸受部４４側の内端で最小隙間を有し、軸受部４４と反対側の外端で最大隙間を形成する隙間変化部４６から成る外開きのテーパ状のシール部４５を設け、オイル量をこの隙間変化部４６から成るシール部４５の容積の０．１〜０．９倍となるように設定したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この隙間変化部４６は、オイル面４７がメニスカスを形成して表面張力にてオイル４３が外部に洩れ出すのを防止することでシール部４５として機能し、またオイル４３の蒸発、温度変化による膨張収縮などによるオイル面４７の変動を吸収するオイルバッファとして機能して軸受部４４内でのオイル切れを防止し、また軸受部４４内に空気が侵入するのを防止するとともに混入した空気を排出する機能を奏する。

また、軸受部４４から遠ざかるにつれて間隔寸法が比例的に大きくなる単純な円錐面状の隙間変化部４６から成るシール部４５の構造では、シール長を短くしようとすると、テーパの傾斜角が大きくなるために隙間間隔の変化率が大きくなり、その結果メニスカスの対称性が崩れ易くなってシール強度が低下するという問題がある。そこで、軸受部４４の少なくとも一端部に、軸受部４４に近い点で軸芯に対する傾斜角が大きく、軸受部４４から遠ざかるにつれて傾斜角が小さくなるような曲面状の逃がし部から成るシール部を構成することで、短いシール長で十分なオイルバッファ量を確保しつつシール強度を確保して安定したシール機能を実現しようとしたものも知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特許第２９３７８３９号明細書 特開２００２−１８１０４６号公報

ところが、図８に示したようなテーパ状の隙間変化部４６から成るシール部４５の構成では、オイルバッファ量を確保できるように十分な量のオイル４３をシール部４５に充填するようにすると、シール長が長くなり過ぎるか、そうしない場合にはオイル面４７の面積が大きくなって蒸発表面積が大きくなり、軸受の長寿命化を実現することができないという問題がある。また、回転時にはオイルに作用する遠心力の傾斜面に沿った分力によってシール力が減殺されるという問題もある。また、低温時におけるオイル面４７の変化量が大きくなるため、低温時においても確実にオイル切れを防止するのが困難である。特にハードディスク駆動装置をカーナビなどの車載機器に装備するような場合には、パソコンなどに装備するような場合に比して、より苛酷な低温状態に晒されるため、そのような温度条件においてもオイル切れを防止することは重要な課題となってきている。また、信頼性の高いオイル切れ防止機能を確保するには、オイル充填時の液面の調整・管理を精度良く行う必要があるが、隙間変化部４６の隙間寸法が０．４ｍｍ以下と小さい場合には、その液面調整、液面管理が容易でなく、手間と工数を要し、コストアップにつながるという問題がある。また、上記のような車載機器に搭載する場合、コンタミネーションの軸受部内への侵入阻止機能も重要であるが、そのような機能も低いという問題がある。

また、特許文献２に開示された構成では、これらの問題をある程度解消することはできるが、基本的にこれらの問題を解消するできるものではない。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、シール部の長さを低減しつつオイルバッファ量を確保できかつ低温時にもオイル面の変動が小さく、軸受部のオイル切れの発生を確実に防止でき、またオイルの蒸発表面積を小さくできて軸受の長寿命化を実現でき、また遠心力によるシール力の低下を抑制でき、またコンタミネーションの軸受部内への侵入阻止機能の高い動圧流体軸受装置及びそれを用いたハードディスク駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の動圧流体軸受装置は、シャフトとスリーブを隙間をあけて嵌合するとともにシャフトとスリーブの間の隙間にオイルを充填し、かつシャフト外周面とスリーブ内周面の少なくとも何れか一方に動圧発生溝を形成してなる軸受部が構成された動圧流体軸受装置において、軸受部の少なくとも一端部でスリーブに軸受部より大径の円筒内周面を形成し、この円筒内周面とシャフト外周面との間に軸受部内と連続してオイルが充填されるシール空間を形成したものである。

この構成によると、一端開口タイプの軸受部の一端部に設けられるシール部、及び両端開口タイプの軸受部の両端部に設けられるシール部において、そのシール空間が円筒状であるため、従来例のような円錐状の場合に比して軸方向長さを低減しつつその容積を大きくできてオイルバッファ量を確保できかつ低温時にオイル面の変動も小さいので、軸受部のオイル切れの発生を確実に防止できる。また、オイルの蒸発表面積も小さくできるので、軸受の長寿命化を実現できる。また、回転時にオイルに作用する遠心力の方向は円筒内周面に対して垂直でシール力を低下させるような分力が作用しないので、シール力の低下を抑制して高いシール機能を発揮することができる。また、軸受部の隙間とシール空間の間で隙間が段階的に変化することでシール空間から軸受部内へのコンタミネーションや空気の侵入を確実に防止することができる。

また、軸受部のシャフト外周面とスリーブ内周面の隙間は０．００１〜０．００５ｍｍとすると、ハードディスク駆動装置などに適用した場合にも、その回転数領域で必要な耐衝撃性を確保でき、必要な軸受性能を維持することができて好適である。具体的には、回転数とシャフト径と所定の温度条件の下で所定の軸受剛性が得られるように軸受隙間と軸受長さがセットで設定される。例えば、（１）２．５”ディスクを２枚搭載するハードディスク駆動装置用の軸受装置においては、回転数５０００〜６０００ｒｐｍ、シャフト径３．０ｍｍ、８０℃の高温条件で、０．１〜２．０Ｎ／μｍの軸受剛性が得られるように設定される。また、（２）３．５”ディスクを３枚搭載するハードディスク駆動装置用の軸受装置においては、回転数７０００〜７５００ｒｐｍ、シャフト径４．０ｍｍ、８０℃の高温条件で、０．１〜３．８Ｎ／μｍの軸受剛性が得られるように設定される。また、（３）３．５”ディスクを１枚搭載するハードディスク駆動装置用の軸受装置においては、回転数７０００〜７５００ｒｐｍ、シャフト径４．０ｍｍ、８０℃の高温条件で、０．１５〜８．８Ｎ／μｍの軸受剛性が得られるように設定される。また、（４）３．０”ディスクを４枚搭載するハードディスク駆動装置用の軸受装置においては、回転数１２０００〜１６０００ｒｐｍ、シャフト径３．５ｍｍ、８０℃の高温条件で、０．１〜４．５Ｎ／μｍの軸受剛性が得られるように設定される。また、（５）１．８”ディスクを２枚搭載するハードディスク駆動装置用の軸受装置においては、回転数４０００〜４５００ｒｐｍ、シャフト径３．０ｍｍ、７０℃の高温条件で、０．０５〜２．５Ｎ／μｍの軸受剛性が得られるように設定される。また、（６）０．８５”ディスクを１枚搭載するハードディスク駆動装置用の軸受装置においては、回転数４０００〜４５００ｒｐｍ、シャフト径２．０ｍｍ、８０℃の高温条件で、０．０２〜０．１５Ｎ／μｍの軸受剛性が得られるように設定される。総合すると、シャフト径が２．０〜４．０ｍｍ、回転数が４０００〜１６０００ｒｐｍ、７０〜８０℃の高温条件で、０．０２〜１０Ｎ／μｍの軸受剛性が得られるように設定される。

また、シール空間の半径方向の隙間寸法を、０．４０ｍｍ以下、好適には０．１０〜０．３０ｍｍ、さらに最適には０．１５〜０．２５ｍｍに設定し、シール空間の軸芯方向長さは、軸受部の軸芯方向の両端間長さの１／３以下に設定することで、上記のような流体動圧軸受において、短いシール長で確実に上記効果を奏することができる。

また、シール空間の軸受部側端面の外周部に凹部を設けると、例えシール空間内にコンタミネーションが侵入した場合でも、遠心力と重力の作用で凹部内に押し込まれて蓄積され、軸受部側に侵入することがないので、軸受性能に悪影響を与えるのを確実に防止し、軸受寿命の長寿命化を実現することができる。

また、シール空間の軸受部とは反対側端部に、その円筒内周面より大径の大径段部を形成すると、この大径段部に吸引ノズルの先端位置を位置決めすることで、オイル充填量の制御、オイル面の管理を容易に高精度に行うことができる。このことは、シール空間の隙間が上記のように０．４０ｍｍ以下というような微小隙間の場合に、オイル面を液面センサや顕微鏡で検出しつつオイル充填量を制御するというような方法の実施が極めて困難で、作業能率が悪いため、特に効果的である。

また、シール空間の軸受部とは反対側端部とその外側部分の間において、シャフト外周面と円筒周面及びそれに連続する面に撥油層を形成し、かつシャフト外周面の撥油層の軸受部側端縁を、円筒内周面の外側端及びその撥油層の軸受部側端縁より軸受部側に位置させると、オイルがその濡れ性質によってシール空間の壁面に沿ってはい上がって濡らすことで、オイルの蒸発面が広くなり、蒸発量が多くなるのを撥油層にて防止でき、かつ軸受回転時にシャフト外周面に付着したオイルが遠心力で飛散した場合でも確実にシール空間２３内に回収できて、周囲環境がオイル等で汚染されるのを確実に防止でき、オイル等による汚染を嫌うハードディスク駆動装置などに好適である。

また、シャフトの一端部をスリーブの端面に臨ませるとともに、シャフトのスリーブ挿入側の他端部にフランジを固定し、スリーブの他端部にフランジを隙間をあけて収容する大径穴とその開放端を閉鎖するプレートを設け、フランジの少なくとも一面側においてフランジとスリーブ側の対向面の少なくとも一方に動圧発生溝を形成すると、コンパクトな構成にてラジアル方向とスラスト方向の両方向の軸受機能を有するとともに、シール部に大気圧と上記オイル表面張力によるシール力が作用して高いシール性を有する動圧流体軸受を実現できる。

本発明のハードディスク駆動装置は、上記構成の動圧流体軸受装置を備え、シャフト若しくはスリーブにハードディスクを装着するハブを固定し、ハブにロータマグネットを、スリーブ若しくはシャフトを固定した筐体にステータを配設して駆動モータを構成したものであり、コンパクトでシンプルな構成にて、高い耐衝撃性を有し、信頼性の高い軸受性能を長期にわたって安定して得ることができるハードディスク駆動装置を実現することができる。

本発明の動圧流体軸受装置によれば、スリーブに形成した大径の円筒内周面とシャフト外周面との間に構成されたシール空間にてオイルバッファ量を確保できかつ低温時にオイル面の変動も小さいので、軸受部のオイル切れの発生を確実に防止でき、またオイルの蒸発表面積も小さくできて軸受の長寿命化を実現でき、また遠心力によるシール力の低下を抑制でき、またシール空間から軸受部内へのコンタミネーションや空気の侵入を確実に防止することができるなどの多大な効果が発揮される。

以下、本発明の動圧流体軸受装置を適用したハードディスク駆動装置の一実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。

図１において、１はハードディスク駆動装置の筐体で、その駆動モータ配置部２に円筒状ボス３とその周囲のモータ配置凹部４とが形成されている。円筒状ボス３の内周には円筒体から成るスリーブ５の下部が嵌合固定されている。スリーブ５の内周面には、シャフト６が微小な隙間をあけて回転自在に嵌合する軸受面７が形成され、この軸受面７とシャフト６の外周面の間でラジアル軸受部８が構成されている。スリーブ５の内周の下端部には、大径穴９が形成され、その下部にさらに大径の受け段部１０が形成されている。受け段部１０にはプレート１１が密接嵌合されるとともにスリーブ５の下端周縁のかしめにて密閉固着されている。なお、かしめに代えて接着、圧入などのその他の結合手段を適用しても良い。

シャフト６の下端面には、大径穴９内に回転自在に収容配置されるフランジ１２がボルト１３にて締結固定されている。勿論、ボルト１３に代えて、溶接、かしめ、焼き嵌めなどのその他の固定手段を適用しても良いし、一体形成しても良い。フランジ１２の上下両面とそれに対向する大径穴９の段面９ａ及びプレート１１の内側面１１ａとの間に微小な隙間が設けられ、フランジ１２の外周と大径穴９内周との間には比較的大きな隙間が形成されている。シャフト６の上端部はスリーブ５の上端面より突出され、その突出端部が略ハット形状のハブ１４の軸心部に形成された装着穴１４ａが嵌合されて一体的に固定されている。ハブ１４はその外周鍔１４ｂ上にハードディスク（図示せず）を装着固定するように構成され、かつ外周鍔１４ｂの外縁の下部に、駆動モータ１５のリング状のロータ１６の上端部が固着されている。また、駆動モータ１５のステータ１７が円筒状ボス３の下部外周に装着固定されている。これらロータ１６とステータ１７から成る駆動モータ１５は筐体１に形成されたモータ配置凹部４内に収容配置されている。１８は、ロータ１６の内周に固着されたロータマグネット、１９はステータ１７に配設されたステータコイルである。

スリーブ５の内周の軸受面７には、図２に模式的に示すように、上部と下部にそれぞれ中央部の圧力を高めるようにヘリングボーン型の動圧発生溝２０ａ、２０ｂが形成され、ラジアル軸受機能を発揮するように構成されている。上部の動圧発生溝２０ａは下部の動圧発生溝２０ｂより上下幅が広くより高い動圧を発生するように構成されるとともに、それらの間には比較的大きな隙間を形成する中間凹部２１が形成されている。また、フランジ１２の両面には、中心部の圧力を高めるようにスパイラル型やヘリングボーン型などの動圧発生溝（図示せず）が形成され、スラスト軸受機能を発揮するように構成されている。

スリーブ５の内周の上端部には、図１（ｂ）に詳細に示すように、軸受面７より大径の円筒内周面２２が形成され、この円筒内周面２２とシャフト６外周面との間に円筒体形状のシール空間２３が形成されている。スリーブ５とプレート１１にて区画形成され、内部にシャフト６とフランジ１２を収容配置された軸受空間内にオイル２４が充填されている。このオイル２４を充填した状態で、そのオイル面２５がシール空間２３内に位置し、そのオイル面２５での表面張力によってシール空間２３がオイル洩れを防止するシール性を持つように形成されている。

具体的には、シャフト６の外周面と円筒内周面２２の間の隙間寸法ｃは、オイル２４の粘性等の物性によって異なるが、シール性を確保するために０．４ｍｍ以下、好適には０．１〜０．３ｍｍ、さらに最適には０．１５〜０．２５ｍｍに設定されている。なお、ラジアル軸受部８におけるシャフト６の外周面と軸受面７との間の隙間は、０．００１〜０．００５ｍｍ程度に設定されている。また、軸芯方向の上下高さ寸法Ｌは、オイルの蒸発量及び環境温度の変化に伴う熱膨張収縮によるオイル面２５の変動をこのシール空間２３にて吸収することができる最小容積以上を確保できるように、軸受部の軸芯方向の両端間長さの１／３以下に、具体的には０．４〜２．５ｍｍ程度に設定されている。

また、シール空間２３の軸受面７側の端面外周部に凹部２６が形成され、オイル２４中に侵入したコンタミネーションが遠心力と重力の作用でこの凹部２６内に蓄積されてラジアル軸受部８内に侵入するのを防止するように構成されている。

また、シール空間２３のラジアル軸受部８とは反対側端部とその外側部分の間において、図１（ｂ）に交差斜線で示すように、シャフト６外周面と円筒周面２２及びそれに連続する面に撥油層２７が形成されている。また、この撥油層２７は、シャフト６外周面の撥油層２７のシール空間２３内側端縁２７ａを、円筒内周面２２の外側端及びその撥油層２７のシール空間２３内側端縁２７ｂよりシール空間２３内側に位置させている。

このような撥油層２７を形成すると、オイル２４がシャフト６やスリーブ５に対する濡れ性によってシール空間２３の壁面に沿ってはい上がって濡らすことで、オイル２４の蒸発面が広くなり、蒸発量が多くなるのを防止できる。また、軸受回転時にシャフト６の外周面に付着したオイル２４が遠心力で飛散した場合でも確実にシール空間２３内に回収できるので、周囲環境がオイル等で汚染されるのを確実に防止でき、オイル等による汚染を嫌うハードディスク装置などに好適である。

また、図３に示すように、シール空間２３の軸受面７とは反対側端部に、その円筒内周面２２より大径の大径段部２８を形成しても良い。この大径段部２８の段面２８ａを、オイル充填時のシール空間２３におけるオイル面２５の初期位置近傍に設定することにより、オイル充填時に、仮想線で示すようにオイルを充填した後吸引ノズル２９の先端吸引口をこの段面２８ａに当てて吸引することで、オイル面２５のレベル調整を極めて簡単にかつ精度良く行うことができる。

以上の構成の流体動圧軸受装置における、特にシール空間２３の作用効果について以下に説明する。まず、シール空間２３によるオイルの洩れを防止するシール機能について、図４を参照して説明する。シール空間２３内に充填されたオイル２４のオイル面２５は表面張力によってメニスカスを形成し、オイル面２５はオイル２４に対して濡れ性を有する円筒内周面２２に対して接触角θで接触し、その表面に沿って表面張力γが作用する。本発明では図４（ａ）に示すように、この表面張力γが円筒内周面２２の全周にかかるため、その径をＤとすると、表面張力によるシール力Ｆは、Ｆ＝π・Ｄ・γ・ｃｏｓθ で与えられる。これに対して、図４（ｂ）に示すように、外周面が角度αで傾斜している従来例のシール部では、シール力Ｆは、Ｆ＝π・Ｄ・γ・ｃｏｓθ・ｃｏｓα で与えられる。従って、本発明の構成によれば、従来の構成例よりも、より大きいシール力Ｆを確保することができる。

次に、温度が変化した場合のオイル面２５の変動を吸収する機能について、図５を参照して説明する。図５は、軸受部から開口側への距離とオイル量の関係を示したグラフで、シール空間２３が円筒状空間から成る本発明は実線で、円錐状空間から成る従来例は破線で示している。本発明ではシール空間２３が円筒状であるため、従来例の円錐状の場合に比して軸方向長さを低減しつつその容積を大きくできる。したがって、初期のオイル面２５（初期液面）が同じである場合、本発明の方が収容オイル量が多く、かつ低温時にシール空間２３内のオイル量がΔＶ減少すると、本発明ではｈだけの液面低下で済むが、従来例では液面低下がＨ（Ｈ＞ｈ）と大きくなる。従って、本発明ではオイル溜め空間２３内の収容オイル量を多くできかつ温度変化時のオイルの膨張収縮による液面を変動の吸収能力が高く、気液境界面がラジアル軸受部８内に侵入してオイル切れが発生する恐れを確実に無くすことができる。また、オイル蒸発等による液面低下に対しても十分な吸収能力を持つことができる。さらに、シール空間２３内の収容オイル量に対してオイル面２５の表面積が従来例に比して小さいので、オイル蒸発量を抑制できる。

次に、シール空間２３内への空気の混入防止及び排出機能について、図６、図７を参照して説明する。図６は軸受回転停止時などにシール空間２３に空気が混入した場合の軸受回転中の作用を示す。本発明では、図２に示すように、動圧流体軸受の動圧発生溝２０ａ、２０ｂにて矢印の如くオイルがそれらの中央部に集められて圧力が発生し、それに伴って図６（ａ）に示すように、シール空間２３内のオイル２４にも矢印の如くラジアル軸受部８に向けて移動する力が作用するため、シール空間２３内に混入した空気３０は相対的にオイル面２５から排出される。また、回転中はこのオイル２４の流れによって空気の混入防止機能が発揮される。一方、従来例の円錐状の場合においても、図６（ｂ）に示すように、同様の作用を奏するとともに、毛細管現象によりオイルを軸受部に向けて引き込む力も作用するが、その力は相対的に小さいので、同等の作用を奏する。

また、軸受回転停止時においては、図６に矢印で示した力がオイル２４に作用しないだけで、オイル２４に作用する重力と空気３０に作用する浮力とによって、本発明においても、従来例においても、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、空気３０の混入防止機能と排出機能を奏する。

また、軸受回転停止時でかつ動圧流体軸受装置が上下反転さた場合について、図７を参照して説明すると、オイル２４内に混入若しくは発生した空気３０は球形を保とうとするため、本発明では、図７（ａ）に示すように、混入した空気３０は、ラジアル軸受部８に比べて隙間空間の大きいシール空間２３内で球形を呈して安定し、ラジアル軸受部８内に向けて侵入することはない。一方、従来例では、図７（ｂ）に示すように、発生した空気３０が球形になる場所で安定するため、ラジアル軸受部８内に向けて侵入し難いが、図７（ａ）の本発明の方がシール空間２３とラジアル軸受部８の間で隙間に段差があるので、より高い空気混入防止効果が得られる。

また、シール空間２３のオイル２４中にコンタミネーションが混入した場合、従来例ではシール部がテーパ状であるため、その傾斜面に沿って軸受部に向けてコンタミネーションが移動し易く、軸受部にコンタミネーションが侵入して軸受性能に障害を与える恐れがあるが、本発明では、シール空間２３とラジアル軸受部８の間で隙間に段差があるので、ラジアル軸受部８への侵入をより効果的に防止することができ、さらに上記のようにシール空間２３の軸受面７側の端面外周部に凹部２６を形成することで、オイル２４中に侵入したコンタミネーションが遠心力と重力の作用でこの凹部２６内に蓄積され、ラジアル軸受部８内に侵入するのを防止でき、軸受の長寿命化を実現することができる。

また、本実施形態では、シール空間２３の外周面をスリーブ３内周面に形成した円筒内周面２２にて形成してるので、従来例のようにテーパ面を加工する場合に比して寸法精度が高く表面粗さの小さい加工が容易に可能であり、信頼性が高く、安定した性能の動圧流体軸受を生産性良く、安価に提供することができる。

以上の実施形態の説明では、シール空間２３をシャフト６外周面との間で形成するスリーブ３内周の円筒内周面２２が単純な円筒面から成る例についてのみ説明したが、場合によっては複数段階で径を変化させ、階段状の断面形状に形成しても良い。

本発明の動圧流体軸受装置は、スリーブの一端部に形成した円筒内周面とシャフト外周面の間にシール空間を形成したので、テーパ状のシール空間に比して短い寸法でオイルバッファ量を確保できかつ低温時のオイル面の変動も小さいので、軸受部のオイル切れの発生を確実に防止でき、またオイルの蒸発表面積も小さくでき、また遠心力によるシール力の低下を抑制でき、またオイル溜め空間から軸受部内へのコンタミネーションや空気の侵入を確実に防止することができるなどの多大な効果が発揮され、ハードディスク駆動装置などの軸受装置として有用である。

本発明の一実施形態におけるハードディスク駆動装置の要部構成を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大断面図である。 同実施形態における動圧発生溝の作用を示す模式図である。 同実施形態におけるシール空間の他の構成例の断面図である。 同実施形態と従来例におけるシール力を比較して示す作用説明図である。 同実施形態と従来例における温度変化によるオイル面変動の説明図である。 同実施形態と従来例における回転時の空気侵入防止作用の説明図である。 同実施形態と従来例における反転時の空気侵入防止作用の説明図である。 従来例の動圧流体軸受におけるシール部の断面図である。

符号の説明

１ 筐体
５ スリーブ
６ シャフト
８ ラジアル軸受部
９ 大径穴
１１ プレート
１２ フランジ
１４ ハブ
１５ 駆動モータ
１７ ステータ
１８ ロータマグネット
２０ａ、２０ｂ 動圧発生溝
２２ 円筒内周面
２３ シール空間
２６ 凹部
２７ 撥油層
２８ 大径段部

Claims (8)

1. シャフトとスリーブを隙間をあけて嵌合するとともにシャフトとスリーブの間の隙間にオイルを充填し、かつシャフト外周面とスリーブ内周面の少なくとも何れか一方に動圧発生溝を形成してなる軸受部が構成された動圧流体軸受装置において、軸受部の少なくとも一端部でスリーブに軸受部より大径の円筒内周面を形成し、この円筒内周面とシャフト外周面との間に軸受部内と連続してオイルが充填されるシール空間を形成したことを特徴とする動圧流体軸受装置。
2. 軸受部のシャフト外周面とスリーブ内周面の隙間を０．００１〜０．００５ｍｍとしたことを特徴とする請求項１記載の動圧流体軸受装置。
3. シール空間の半径方向の隙間寸法を、０．４０ｍｍ以下、好適には０．１０〜０．３０ｍｍ、さらに最適には０．１５〜０．２５ｍｍに設定し、シール空間の軸芯方向長さは、軸受部の軸芯方向の両端間長さの１／３以下に設定したことを特徴とする請求項２記載の動圧流体軸受装置。
4. シール空間の軸受部側端面の外周部に凹部を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の動圧流体軸受装置。
5. シール空間の軸受部とは反対側端部に、その円筒内周面より大径の大径段部を形成したことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の動圧流体軸受装置。
6. シール空間の軸受部とは反対側端部とその外側部分の間において、シャフト外周面と円筒周面及びそれに連続する面に撥油層を形成し、かつシャフト外周面の撥油層の軸受部側端縁を、円筒内周面の外側端及びその撥油層の軸受部側端縁より軸受部側に位置させたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の動圧流体軸受装置。
7. シャフトの一端部をスリーブの端面に臨ませるとともに、シャフトのスリーブ挿入側の他端部にフランジを固定し、スリーブの他端部にフランジを隙間をあけて収容する大径穴とその開放端を閉鎖するプレートを設け、フランジの少なくとも一面側においてフランジとスリーブ側の対向面の少なくとも一方に動圧発生溝を形成したことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の動圧流体軸受装置。
8. 請求項７に記載の動圧流体軸受装置を備え、シャフト若しくはスリーブにハードディスクを装着するハブを固定し、ハブにロータマグネットを、スリーブ若しくはシャフトを固定した筐体にステータを配設して駆動モータを構成したことを特徴とするハードディスク駆動装置。

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