JP2006162029A - 流体動圧軸受装置および該流体動圧軸受装置を備えたスピンドルモータ並びに記録ディスク駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 軸受部材20の外周面とシール部材30の内周面との間には第1キャピラリーシール部50が形成され、軸部材10の外周面とシール部材30突出孔31aの内周面との間には第2キャピラリーシール部60が形成されている。円筒部32の略中間部には通気孔32aが形成され、シール部材30の底部31の内側面と軸受部材20の上端面との間には潤滑油保持隙間73が形成されている。潤滑油80は、キャピラリーシール部50、60の作用により外部漏出が防止され、その液面が第1キャピラリーシール部50に位置することにより、余裕分の潤滑油80が第1キャピラリーシール部50と潤滑流体保持隙間73に充填されている。
【選択図】 図1
Description
(1)第1実施形態
以下、本発明の第1実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る流体動圧軸受装置1の概略構成を表し、図1(A)は流体動圧軸受装置1の側断面図、図1(B)は、図1(A)の矢視方向Aから見た流体動圧軸受装置1の側面図である。
次に、本発明の第2実施形態について図2を参照して説明する。図2は、本発明の第2実施形態に係る流体動圧軸受装置2の概略構成を表し、図2(A)は流体動圧軸受装置2の側断面図、図2(B)は、図2(A)の矢視方向Aから見た流体動圧軸受装置2の側面図である。なお、以下の第2実施形態〜第11実施形態では、第1実施形態と同様な構成要素には同符号を付して、その構成・作用の説明は省略する。第2実施形態の流体動圧軸受装置2では、第1実施形態の通気孔32aの代わりに、切欠32bが形成されている。切欠32bは、円筒部32の端部に形成され、その上端位置が第1実施形態の通気孔32aと一致している。第2実施形態では、切欠32bを通じて、潤滑油80の充填量を目視確認することができる。
次に、本発明の第3実施形態について図3を参照して説明する。図3は、本発明の第3実施形態に係る流体動圧軸受装置3の概略構成を表す側断面図である。第3実施形態の流体動圧軸受装置3では、軸本体部11が小径円筒部15と大径円筒部16とのみからなり、第1実施形態のテーパ部14が省略されている。すなわち、第3実施形態では軸本体部11の大径円筒部16は、上端位置が第1実施形態のテーパ部14の上端位置と一致するような形状をなしている。このようにすることで、テーパ部14の研磨加工がなくなり、回転軸11の加工が容易になる。
次に、本発明の第4実施形態について図4を参照して説明する。図4は、本発明の第4実施形態に係る流体動圧軸受装置4の概略構成を表す側断面図である。第4実施形態では、第1実施形態のシール部材30に、突出孔31aの内周縁に沿って上方へ突出する環状突起部31cが形成されている。これにより、第2キャピラリーシール部60内の潤滑油80の軸方向への移動をさらに許容することができるので、潤滑油80の外部漏出をさらに防止することができる。
次に、本発明の第5実施形態について図5を参照して説明する。図5は、本発明の第5実施形態に係る流体動圧軸受装置5の概略構成を表す側断面図である。第5実施形態の流体動圧軸受装置5は、軸受部材20を内周面に嵌着する中空略円筒状のケース部材90を備えている。ケース部材90は、切削加工により形成されている。閉塞部材40は、ケース部材90の下側開口部91に嵌着され、その上端面はフランジ部12の下面に対向している。ケース部材90の外周面の上端部にはシール部材30が嵌着され、段部92にシール部材30の円筒部32の下端面を当接させることにより、シール部材30の軸方向の位置決めがなされる。このようにして軸方向の位置決めを行うことによって、第1実施形態の突起部31bを形成する手間が省けるので、シール部材30の軸方向の位置決め精度を損なわずに、シール部材30の加工を容易にすることができる。また、ケース部材90に軸受部材20と閉塞部材40を嵌着する構成とすることで、それぞれの部材の形状が単純化されて加工が容易になるとともに、それぞれの部材を標準化して予めストックしておくことによって種々の組み合わせが可能となり、軸受装置の設計変更があっても迅速に対応することができる。これにより、生産コストが低減できる。
次に、本発明の第6実施形態について図6を参照して説明する。図6は、本発明の第6実施形態に係る流体動圧軸受装置6の概略構成を表す側断面図である。第6実施形態は、第5実施形態の変形例である。第6実施形態の流体動圧軸受装置6では、第5実施形態のケース部材90の段部92を省略して、軸受部材20の外周にシール部材30を嵌着するとともに、ケース部材90の上端面90aにシール部材30の円筒部32の下端面を当接させることにより、シール部材30の軸方向の位置決めを行っている。これにより、シール部材30の軸方向の位置決め精度を損なわずに、第5実施形態のケース部材90の段部92を形成する手間が省けるので、ケース部材90の加工を容易にすることができる。
次に、本発明の第7実施形態について図7を参照して説明する。図7は、本発明の第7実施形態に係る流体動圧軸受装置7の概略構成を表す側断面図である。第7実施形態は、第5実施形態の変形例である。第7実施形態の流体動圧軸受装置7は、有底円筒状のケース部材90を備えている。ケース部材90は、第5実施形態の閉塞部材40とケース部材90とが一体的に形成された部材である。また、流体動圧軸受装置7は、軸受部材20の下端面とケース部材90の底部の上側面との間に、回転軸10のフランジ部12が係合する係合隙間101が形成されるように、スペーサ100(スペーサ部材)を備えている。また、流体動圧軸受装置7では、第1実施形態の軸受部材20の上端面に形成されたテーパ面20dの代わりに、シール部材30の底部31の内側面に、突出孔31aから半径方向外側に向かうに従って軸方向に上がっていくテーパ面31dが形成されている。さらに、第1実施形態の軸受部材20の外周面上側に形成されたテーパ面20cの代わりに、シール部材30の円筒部32の内側面に、テーパ面31dから軸方向下側に向かうに従って拡径するテーパ面32bが形成されている。また、ケース部材90の外周面の上端部に嵌着される円筒部32の下端部の内側には、テーパ面31dと接続する円筒面が形成されている。このような構成によって、軸受部材20のテーパ面や段部が省略され、外周面がストレートな円筒となるので、さらに加工が容易となる。また、第5実施形態と同様にして、ケース部材90や軸受部材20に加えてスペーサ100も標準化して予めストックしておくことによって、さらに迅速に設計変更への対応を行うことができる。
次に、本発明の第8実施形態について図8を参照して説明する。図8は、本発明の第8実施形態に係る流体動圧軸受装置8の概略構成を表す側断面図である。第8実施形態は、第1実施形態の変形例である。第8実施形態では、第1実施形態における回転軸10のフランジ部12の上面に対向する軸受部材20の下端面に、スラスト方向の荷重を受ける動圧を発生させるスラスト動圧溝20eが形成されている。このような形態では、フランジ部12の上面で発生するスラスト方向の動圧によってフランジ部12の下面で発生するスラスト方向の動圧がバランスされるので、回転軸10が過浮上なく安定して回転できる。
次に、本発明の第9実施形態について図9を参照して説明する。図9は、本発明の第9実施形態に係る流体動圧軸受装置9の概略構成を表す側断面図である。流体動圧軸受装置9は、軸受部材20を内周面に嵌着する中空円筒状のケース部材90を備えている。ケース部材90は、絞り加工あるいは伸管加工によって形成されているので、第5実施形態のケース部材よりも安価である。閉塞部材40は、ケース部材90の下側開口部91に嵌着され、その上端面は回転軸10のフランジ部12の下面に対向している。そして、軸受部材20の下端面と閉塞部材40の上端面との間には、フランジ部12が係合するための係合隙間101が形成されるように、スペーサ100が設けられている。
(B)スピンドルモータ
次に、第1実施形態〜第9実施形態の流体動圧軸受装置1〜9が適用されたスピンドルモータについて説明する。図11は、第1実施形態の流体動圧軸受装置1が適用された第10実施形態のスピンドルモータ200の概略構成を表す側断面図である。なお、スピンドルモータ200には、第1実施形態の流体動圧軸受装置1に限らず、第2実施形態〜第9実施形態の流体動圧軸受装置2〜9も適用することができるのは言うまでもない。
(C)記録ディスク駆動装置
次に、第10実施形態のスピンドルモータ200が適用された記録ディスク駆動装置としての磁気ディスク駆動装置300について説明する。図12は、第11実施形態の記録ディスク駆動装置300の概略構成を表す側断面図である。磁気ディスク駆動装置300には、第10実施形態のスピンドルモータ200の基台210内を密閉して塵・埃等が極度に少ないクリーンな空間を形成するカバー部材301が設けられている。カバー部材301と基台210とにより、磁気ディスク駆動装置300の筐体が形成される。したがって、基台210はスピンドルモータ200の一部と磁気ディスク駆動装置300の筐体の一部を兼ねている。このようにして、スピンドルモータ200のステータ220やロータ230を含むスピンドルモータ200の本体部は、磁気ディスク駆動装置300の筐体内部に収容される。
[実施例1]
実施例1は、液面状態の観察が可能なように透明な樹脂製シール部材が装着された、本発明の第1実施形態と同じシール構造を有する、観察用流体動圧軸受装置である。したがって、実施例1の観察用流体動圧軸受装置には、第1実施形態で説明した充填方法に従って潤滑油を充填した。すなわち、樹脂製シール部材以外の部材を全て組立てた状態の、半完成の観察用流体動圧軸受装置の軸受部材内部を真空に近い状態にし、ディスペンサーを用いて軸受部材上端面に潤滑油を規定量だけ供給し、軸受隙間の開口部と連通孔とを潤滑油で覆うようにした後、軸受部材の外部を大気圧に戻し、外圧と内圧の差により軸受隙間内と連通孔内に潤滑油を連続的に充填した。この段階では、まだ、第1キャピラリーシール部、潤滑油保持隙間および第2キャピラリーシール部を充填するために必要な量の潤滑油が、表面張力によって液面が盛り上がった状態で軸受部材の上端面に保持されている。次いで、シール部材を軸受部材に嵌着して、軸方向の位置決めを行い、第1キャピラリーシール部の所定の位置に液面を形成した。その結果を図13に示す。図13は、実施例1の観察用流体動圧軸受装置の側面の写真であり、軸受部材とシール部材との間の潤滑油の液面を示している。図13で示すように、実施例1では、第1キャピラリーシール部の全周に亘って、軸方向の同じ位置に潤滑油の液面が形成されていることが確認できた。このような確認を複数回行ったが、いずれも同じ結果が得られた。すなわち、実施例1では、第1キャピラリーシール部の全周にわたって、安定して均一な潤滑油の液面を形成することができた。
実施例1と同じ観察用軸受装置を用いて、軸受部材の上端面に液面が形成されるよう、実施例1の規定量よりも少ない量の潤滑油を、実施例1と同じ充填方法で充填し、液面の状態を確認した。その結果を図14、15に示す。図14、15は、比較例1,2の流体動圧軸受装置の上面の写真であり、軸受部材の上端面の潤滑油の液面がなす輪郭形状を示している。このような場合、軸受部材の穴中心から半径方向のほぼ同じ位置に液面が形成された状態、すなわち前記輪郭形状が真円に近い形状であれば、均一な潤滑油の液面が形成された、とすることができる。比較例1、2では、いずれも、規定量よりも少ないが、軸受部材の上端面に液面が形成されるために必要な量を充填した。しかしながら、図14、15から判るように、潤滑油の液面が不均一に形成され、上面から見た液面の輪郭はいびつな形状をなし、いつも同じように形成されなかった。図14では、中心孔縁の一部で液面の輪郭が不連続となっている。図15では、図14よりも若干多い量の潤滑油を充填してみたが、連通孔が潤滑油で覆われず、さらに、中心孔縁の一部に気泡が入って、潤滑油が不連続に充填された状態となってしまった。このような状態では、軸部材の回転時に、潤滑油に空気が混入したり、軸受隙間内への潤滑油の十分な供給が損なわれたりして、軸受装置が焼付きを起こす虞がある。
[実施例2〜19]
本発明の第9実施形態の流体動圧軸受装置9を備えたスピンドルモータで衝撃試験を行った。実施例2〜10では、本発明の第9実施形態のスピンドルモータに対して静止状態で衝撃を与え、実施例11〜19では、本発明の第9実施形態のスピンドルモータに対して回転状態で衝撃を与え、衝撃力に対する潤滑油の飛散流出防止効果を確認した。実施例2〜10の衝撃試験結果を表1、実施例11〜19の衝撃試験結果を表2に示す。
Claims (21)
- 下端部にフランジ部を有する軸部材と、
前記軸部材を相対回転自在に支承する中空略円筒状の軸受部材と、
前記軸部材の上端部が突出する突出孔を底部に有し、前記軸受部材の上端部を覆うようにして設けられた有底円筒状のシール部材と、
前記軸受部材の下端部を閉塞する閉塞部材と、
前記軸部材と前記軸受部材との間、および前記軸部材と前記閉塞部材との間の、それぞれに形成された動圧溝を含む軸受隙間と
を備え、
前記軸部材の外周面と前記軸受部材の内周面とのいずれか一方には、ラジアル方向の荷重を受ける動圧を発生させるためのラジアル動圧溝が形成され、
前記フランジ部の下面と前記閉塞部材の上面とのいずれか一方には、スラスト方向の荷重を受ける動圧を発生させるための第1スラスト動圧溝が形成され、
前記軸受部材の上端面と前記シール部材の底部の内側面との間に潤滑流体保持隙間が形成され、
前記軸受部材の外周面と前記シール部材の内周面との間には、軸方向下側に向かうに従って拡開する断面テーパ状をなした第1キャピラリーシール部が形成され、
前記軸部材の外周面と前記突出孔の内周面との間には、第2キャピラリーシール部が形成され、
前記軸受部材の端面には、前記軸受隙間と前記潤滑流体保持隙間を連通する連通孔が前記軸受部材を軸方向に貫通して形成され、
互いに連通する前記軸受隙間、前記第2キャピラリーシール部、前記連通孔、前記潤滑流体保持隙間、および前記第1キャピラリーシール部には、連続的に潤滑流体が充填されており、
前記シール部材の円筒部には、前記第1キャピラリーシール部に充填されている前記潤滑流体の液面よりも軸方向下側に位置している通気孔が形成されていることを特徴とする流体動圧軸受装置。 - 前記第2キャピラリーシール部は、軸方向上側に向かうに従って拡開する断面テーパ状をなしていることを特徴とする請求項1に記載の流体動圧軸受装置。
- 前記潤滑流体保持隙間は、半径方向外側に向かうに従って拡開する断面テーパ状をなしていることを特徴とする請求項1または2に記載の流体動圧軸受装置。
- 前記突出孔の内周縁部に沿って外部へ突出する環状突起部を形成し、前記第2キャピラリーシール部を軸方向上側に延在させたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の流体動圧軸受装置。
- 前記シール部材の底部の内側面には、3個以上の突起部が形成され、
前記突起部を前記軸受部材の上端面に当接させることによって、前記シール部材の軸方向の位置決めを行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の流体動圧軸受装置。 - 前記軸受部材の外周面と前記シール部材の内周面のそれぞれに、互いに対向する周溝が形成され、
前記周溝は、前記第1キャピラリーシール部における前記潤滑流体の液面より軸方向下側で、かつ前記シール部材の前記通気孔より軸方向上側に位置していることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の流体動圧軸受装置。 - 前記軸受部材の外周面と前記シール部材の内周面のいずれにも、前記周溝より軸方向下側に撥油剤が塗布されていることを特徴とする請求項6に記載の流体動圧軸受装置。
- 前記通気孔は、前記シール部材の円筒部の下端面まで軸方向下側に延在して形成された切欠であるとともに、前記潤滑流体の液面位置を視認するための視認窓の機能を兼ね備えていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の流体動圧軸受装置。
- 全長が前記軸受部材よりも短い中空円筒状のケース部材を備え、
前記軸受部材が、その上端部を突出させて、前記ケース部材の内周面に嵌着されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の流体動圧軸受装置。 - 前記軸受部材の上端部の外周面に嵌着された前記シール部材を前記ケース部材の上端面に当接させることによって、前記シール部材の軸方向の位置決めを行うことを特徴とする請求項9に記載の流体動圧軸受装置。
- 前記ケース部材の上端部外周面には段部が形成され、
前記ケース部材の上端部外周面に嵌着された前記シール部材の円筒部の下端面を前記段部に当接させることによって、前記シール部材の軸方向の位置決めを行うことを特徴とする請求項9に記載の流体動圧軸受装置。 - 全長が前記軸受部材よりも短い中空円筒状のケース部材を備え、
前記軸受部材が、その上端部を突出させて、前記ケース部材の内周面に嵌着され、
前記シール部材が、前記軸受部材の上端部外周面に嵌着され、
前記軸受部材の外周面と前記ケース部材の上端部内周面との間には、接着剤の第1溜まり部が形成され、
前記軸受部材の外周面と前記シール部材の下端部内周面との間には、接着剤の第2溜まり部が形成され、
前記第1溜まり部と前記第2溜まり部のそれぞれには接着剤が充填され、
前記ケース部材と前記シール部材のそれぞれが、前記接着剤によって前記軸受部材に固定されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の流体動圧軸受装置。 - 前記軸受部材の外周面には、接着剤溜まり部用周溝が形成され、
前記接着剤溜まり部用周溝と前記ケース部材の上端部内周面との間に前記接着剤の第1溜まり部が形成され、前記接着剤溜まり部用周溝と前記シール部材の下端部内周面との間に前記接着剤の第2溜まり部が形成されていることを特徴とする請求項12に記載の流体動圧軸受装置。 - 前記ケース部材は、前記閉塞部材と一体的に形成された有底円筒状部材からなることを特徴とする請求項9〜13のいずれかに記載の流体動圧軸受装置。
- 前記ケース部材は、絞り加工あるいは伸管加工により形成されていることを特徴とする請求項9〜14のいずれかに記載の流体動圧軸受装置。
- 前記シール部材は、絞り加工により形成されていることを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の流体動圧軸受装置。
- 前記軸受部材と前記閉塞部材の間には、前記軸部材の前記フランジ部が係合する係合隙間を形成するためのスペーサ部材が設けられていることを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の流体動圧軸受装置。
- 互いに対向する前記軸受部材の下端面および前記フランジ部上端面のいずれか一方に、スラスト方向の荷重を受ける動圧を発生させる第2スラスト動圧溝が形成されていることを特徴とする請求項1〜17のいずれかに記載の流体動圧軸受装置。
- 基台と、
前記基台に固定されたステータと、
ロータハブと、前記ロータハブに嵌着されるとともに前記ステータと協働して回転磁界を発生するロータマグネットとを有するとともに、前記基台に対して相対回転自在に設けられたロータと、
前記ロータの回転を支持する流体動圧軸受装置と、
を備え、
前記流体動圧軸受装置は、請求項1〜17に記載の流体動圧軸受装置であり、
前記ロータは、前記流体動圧軸受装置内の第1スラスト動圧溝で発生するスラスト動圧が作用する方向に対して軸方向反対側に磁気力によって吸引されていることを特徴とするスピンドルモータ。 - 基台と、
前記基台に固定されたステータと、
ロータハブと、前記ロータハブに嵌着されるとともに前記ステータと協働して回転磁界を発生するロータマグネットとを有するとともに、前記基台に対して相対回転自在に設けられたロータと、
このロータの回転を支持する流体動圧軸受装置と、
を備え、
前記流体動圧軸受装置は、請求項18に記載の流体動圧軸受装置であることを特徴とするスピンドルモータ。 - 記録ディスクと、
前記記録ディスクに情報の書き込みおよび/または読み出しを実行する記録ヘッドと、
前記記録ディスクを回転駆動するためスピンドルモータと、
を備え、
前記スピンドルモータは、請求項19または20に記載のスピンドルモータであることを特徴とする記録ディスク駆動装置。
Priority Applications (5)
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