JP2012202434A - 流体動圧軸受装置、スピンドルモータ、およびディスク駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体動圧軸受装置において、振動時のキャビテーションにより発生する気泡の滞留を抑え、潤滑オイルの漏れを抑制できる技術を提供する。
【解決手段】スラスト間隙Ｖ１とポンピング間隙Ｕ１との間に、オイルバッファＷ１が、設けられている。オイルバッファＷ１の軸方向寸法は、スラスト間隙Ｖ１の軸方向寸法より、大きい。また、オイルバッファの径方向寸法は、ポンピング間隙Ｕ１の径方向寸法より、大きい。この流体動圧軸受装置１０６Ａでは、振動時のキャビテーションによってスラスト間隙Ｖ１に発生した気泡を、オイルバッファＷ１の潤滑オイルに溶解させることができる。このため、気泡の滞留による潤滑オイルの漏れを、抑制できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体動圧軸受装置、スピンドルモータ、およびディスク駆動装置に関する。

ハードディスク装置や光ディスク装置には、ディスクを回転させるためのスピンドルモータが搭載されている。スピンドルモータは、装置のハウジングに固定されるステータ部と、ディスクを保持しつつ回転するロータ部と、を有する。スピンドルモータは、ステータ部とロータ部との間に発生する磁束によりトルクを発生させ、ステータ部に対してロータ部を回転させる。

スピンドルモータのステータ部とロータ部とは、軸受装置を介して接続される。特に、近年のスピンドルモータには、ステータ部とロータ部との間に潤滑オイルを介在させた流体動圧軸受装置が使用されている。例えば、特開２０１０−１２１７７５号公報には、固定部材と回転部材との間に軸受流体を充填した流体動圧軸受装置が、記載されている。
特開２０１０−１２１７７５号公報

特開２０１０−１２１７７５号公報の段落００３３には、軸受スリーブと第２の軸受構成部材との間に、半径方向に延在する隙間と、当該隙間に続いて軸方向に延在するシール隙間とを形成することが、記載されている。また、同段落には、シール隙間にポンピングシールを設けることが、記載されている。

このような流体動圧軸受装置において、運搬等に伴う振動が生じると、半径方向に延在する隙間の軸方向寸法が変動する。軸方向寸法が変動すると、半径方向に延在する隙間に保持された軸受流体の中に、キャビテーションによる気泡が発生する。また、当該気泡の外部への排出は、ポンピングシールにより妨げられる。このため、ポンピングシールの内側に気泡が滞留し、当該気泡が軸受流体の気液界面を押し上げて、軸受流体の漏れが発生する虞がある。

本発明の目的は、流体動圧軸受装置において、振動時のキャビテーションにより発生する気泡の滞留を抑え、それにより、潤滑オイルの漏れを抑制できる技術を提供することである。

本願の例示的な第１発明は、中心軸として上下方向に配置されるシャフトと、前記シャフトの外周面から径方向外側に突出するスラストワッシャと、前記シャフトおよび前記スラストワッシャに対して回転自在に支持される回転部材と、を備え、前記回転部材は、前記シャフトと径方向に対向する円筒部と、前記スラストワッシャと径方向に対向する内周面を有し、前記円筒部の上端部近傍から径方向外側へ向けて広がる平板部とを有し、前記スラストワッシャの外周面と前記平板部の内周面との間の径方向間隙と、前記スラストワッシャと前記円筒部との間の軸方向間隙とは、連通しており、その連通する間隙に潤滑オイルが充填され、前記スラストワッシャの外周面および前記平板部の内周面の少なくとも一方には、前記径方向間隙に保持された前記潤滑オイルを前記軸方向間隙側へ向けて押し込むポンピング溝が設けられ、前記軸方向間隙は、スラスト間隙と、前記スラスト間隙より径方向外側に位置して、前記スラスト間隙より軸方向寸法の大きいオイルバッファと、を有する流体動圧軸受装置である。

本願の例示的な第２発明は、中心軸として上下方向に配置されるシャフトと、前記シャフトの外周面から径方向外側に突出するスラストワッシャと、前記シャフトおよび前記スラストワッシャに対して回転自在に支持される回転部材と、を備え、前記回転部材は、前記シャフトと径方向に対向する円筒部と、前記スラストワッシャと径方向に対向する内周面を有し、前記円筒部の上端部近傍から径方向外側へ向けて広がる平板部とを有し、前記スラストワッシャの外周面と前記平板部の内周面との間の径方向間隙と、前記スラストワッシャと前記円筒部との間の軸方向間隙とは、連通しており、その連通する間隙に潤滑オイルが充填され、前記スラストワッシャの外周面および前記平板部の内周面の少なくとも一方には、前記径方向間隙に保持された前記潤滑オイルを前記軸方向間隙側へ向けて押し込むポンピング溝が設けられ、前記径方向間隙は、前記ポンピング溝が面するポンピング間隙と、前記ポンピング間隙より前記軸方向間隙側に位置して、前記ポンピング間隙より径方向寸法の大きいオイルバッファと、を有する流体動圧軸受装置である。

本願の例示的な第１発明および第２発明によれば、振動時のキャビテーションによって軸方向間隙に発生した気泡を、オイルバッファの潤滑オイルに溶解させることができる。このため、気泡の滞留による潤滑オイルの漏れを、抑制できる。

図１は、流体動圧軸受装置の部分縦断面図である。 図２は、ディスク駆動装置の縦断面図である。 図３は、スピンドルモータの縦断面図である。 図４は、回転部材の縦断面図である。 図５は、回転部材の下面図である。 図６は、回転部材の上面図である。 図７は、流体動圧軸受装置の部分縦断面図である。 図８は、流体動圧軸受装置の部分縦断面図である。 図９は、流体動圧軸受装置の部分縦断面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下では、中心軸に沿う方向を上下方向として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、これは、説明の便宜のために上下方向を定義したものであって、本発明に係る流体動圧軸受装置、スピンドルモータ、およびディスク駆動装置の、使用時の姿勢を限定するものではない。

＜１．第１実施形態に係る流体動圧軸受装置＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る流体動圧軸受装置１０６Ａの部分縦断面図である。図１に示すように、流体動圧軸受装置１０６Ａは、シャフト１３４Ａ、スラストワッシャ１３５Ａ、および回転部材１４１Ａを、備えている。シャフト１３４Ａは、中心軸として上下方向に配置される部材である。スラストワッシャ１３５Ａは、シャフト１３４Ａの外周面から径方向外側に突出している。回転部材１４１Ａは、シャフト１３４Ａおよびスラストワッシャ１３５Ａに対して、回転自在に支持されている。

回転部材１４１Ａは、円筒部５１１Ａおよび平板部５１２Ａを、有している。円筒部５１１Ａは、シャフト１３４Ａと径方向に対向する内周面を、有している。平板部５１２Ａは、円筒部５１１Ａの上端部近傍から径方向外側へ向けて、広がっている。平板部５１２Ａは、スラストワッシャ１３５Ａと径方向に対向する内周面を、有している。

スラストワッシャ１３５Ａの外周面と平板部５１２Ａの内周面との間には、径方向間隙８２Ａが設けられている。また、スラストワッシャ１３５Ａと円筒部５１１Ａとの間には、軸方向間隙８１Ａが設けられている。径方向間隙８２Ａと軸方向間隙８１Ａとは連通し、その連通する間隙には、潤滑オイル１０５Ａが充填されている。

また、スラストワッシャ１３５Ａの外周面および平板部５１２Ａの内周面の少なくとも一方には、ポンピング溝１６０Ａが設けられている。スラストワッシャ１３５Ａに対して回転部材１４１Ａが回転すると、ポンピング溝１６０Ａにより、径方向間隙８２Ａに保持された潤滑オイル１０５Ａが、軸方向間隙８１Ａ側へ押し込まれる。

図１に示すように、軸方向間隙８１Ａは、スラスト間隙Ｖ１を含んでいる。また、径方向間隙８２Ａは、ポンピング溝１６０Ａが面するポンピング間隙Ｕ１を含んでいる。また、図１から明白に読み取れるように、スラスト間隙Ｖ１とポンピング間隙Ｕ１との間には、これらの間隙Ｖ１，Ｕ１より広い間隔を有するオイルバッファＷ１が、設けられている。

図１の例では、回転部材１４１Ａの円筒部５１１Ａの上面に、環状面９１Ａと、軸方向凹部９２Ａと、が設けられている。上述したスラスト間隙Ｖ１は、環状面９１Ａとスラストワッシャ１３５Ａの下面との間に、設けられている。軸方向凹部９２Ａは、環状面９１Ａの径方向外側に配置されて、軸方向に凹んだ部位を含む。上述したオイルバッファＷ１は、軸方向凹部９２Ａとスラストワッシャ１３５Ａの下面との間に、設けられている。

このように、図１のオイルバッファＷ１は、スラスト間隙Ｖ１より径方向外側に、配置されている。オイルバッファＷ１の軸方向寸法は、スラスト間隙Ｖ１の軸方向寸法より、大きい。また、図１のオイルバッファＷ１は、ポンピング間隙Ｕ１より軸方向間隙８１Ａ側に、配置されている。オイルバッファＷ１の径方向寸法は、ポンピング間隙Ｕ１の径方向寸法より、大きい。

この流体動圧軸受装置１０６Ａでは、振動時のキャビテーションによってスラスト間隙Ｖ１に気泡が発生したとしても、当該気泡を、オイルバッファＷ１内の潤滑オイル１０５Ａに、溶解させることができる。このため、気泡の滞留による潤滑オイル１０５Ａの漏れを、抑制できる。

＜２．第２実施形態＞
＜２−１．ディスク駆動装置の構成＞
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。

図２は、ディスク駆動装置１０２の縦断面図である。ディスク駆動装置１０２は、磁気ディスク１２２を回転させつつ、磁気ディスク１２２に対して情報の読み出しおよび書き込みを行う装置である。図２に示すように、ディスク駆動装置１０２は、装置ハウジング１２１、３枚の磁気ディスク１２２、アクセス部１２３、およびスピンドルモータ１０１を有している。

装置ハウジング１２１は、３枚の磁気ディスク１２２、アクセス部１２３、およびスピンドルモータ１０１を内部に収容する。スピンドルモータ１０１は、３枚の磁気ディスク１２２を保持しつつ、これらの磁気ディスク１２２を、中心軸Ｌ２を中心として回転させる。アクセス部１２３は、磁気ディスク１２２の記録面に沿ってヘッド３３１を移動させて、磁気ディスク１２２に対する情報の読み出しおよび書き込みを行う。なお、アクセス部１２３は、磁気ディスク１２２に対して、情報の読み出しおよび書き込みの一方のみを行うものであってもよい。

＜２−２．スピンドルモータの構成＞
続いて、上記のスピンドルモータ１０１の構成について説明する。図３は、スピンドルモータ１０１の縦断面図である。図３に示すように、スピンドルモータ１０１は、ステータ部１０３とロータ部１０４とを、備えている。ステータ部１０３は、ディスク駆動装置１０２の装置ハウジング１２１に対して、相対的に静止している。ロータ部１０４は、ステータ部１０３に対して、回転可能に支持されている。

本実施形態のステータ部１０３は、ベース部材１３１、ステータコア１３２、コイル１３３、シャフト１３４、上スラストワッシャ１３５、および下スラストワッシャ１３６を有している。

ベース部材１３１は、ステータコア１３２や下スラストワッシャ１３６を支持する。ベース部材１３１は、中心軸Ｌ２の周囲において上方へ突出した、略円筒状のホルダ部４１２を含んでいる。本実施形態では、装置ハウジング１２１の受け部側の部材が、ベース部材１３１となっている。ただし、ベース部材１３１は、装置ハウジング１２１に取り付けられた他の部材であってもよい。ベース部材１３１は、例えば、アルミニウム合金等の金属の鋳造により得られる。

ステータコア１３２およびコイル１３３は、駆動電流に応じて磁束を発生させるステータとなる。

ステータコア１３２は、複数の鋼板を軸方向（中心軸に沿う方向。以下同じ）に積層した積層鋼板からなる。ステータコア１３２は、円環状のコアバック４２１と、コアバック４２１から径方向（中心軸に直交する方向。以下同じ）外側へ向けて突出した複数本のティース部４２２と、を有する。コアバック４２１は、ベース部材１３１のホルダ部４１２に、固定されている。コイル１３３は、ティース部４２２の周囲に巻回された導線により、構成されている。導線の端部は、ベース部材１３１の下方へ引き出されて、所定の電源装置と接続されている。

シャフト１３４は、中心軸Ｌ２に沿って配置された略円柱形状の部材である。シャフト１３４には、上スラストワッシャ１３５および下スラストワッシャ１３６が、固定されている。上スラストワッシャ１３５は、シャフト１３４の上端部付近に、例えば接着剤で固定されている。本実施形態の上スラストワッシャ１３５は、金属製の円環状の部材である。上スラストワッシャ１３５は、シャフト１３４の上端部付近の外周面から、径方向外側に突出する部分を構成している。

下スラストワッシャ１３６は、シャフト１３４の下端部付近に、例えば接着剤で固定されている。本実施形態の下スラストワッシャ１３６は、下環状部４６１と外側円筒部４６２とを有する、金属製の部材である。下環状部４６１は、シャフト１３４の下端部付近の外周面から、径方向外側に突出する部分を構成している。外側円筒部４６２は、下環状部４６１の径方向外側の端部から、上方へ向けて延びている。

下スラストワッシャ１３６は、ベース部材１３１のホルダ部４１２に、固定されている。シャフト１３４は、下スラストワッシャ１３６を介して、ベース部材１３１に固定されている。すなわち、本実施形態のスピンドルモータ１０１は、軸固定タイプのモータである。

一方、本実施形態のロータ部１０４は、回転部材１４１およびロータマグネット１４３を有している。

回転部材１４１は、シャフト１３４、上スラストワッシャ１３５、および下スラストワッシャ１３６に対して、回転可能に支持されている。回転部材１４１は、円筒部５１１、平板部５１２、およびディスク保持部５１３を有している。

円筒部５１１は、上スラストワッシャ１３５の下側かつ下スラストワッシャ１３６の下環状部４６１の上側に配置された、略円筒状の部位を含む。円筒部５１１の内周面は、シャフト１３４の外周面と、径方向に対向している。平板部５１２は、円筒部５１１の上端部近傍から径方向外側へ向けて広がる。平板部５１２は、ステータコア１３２およびコイル１３３の上方を覆っている。ディスク保持部５１３は、平板部５１２の径方向外側において、３枚の磁気ディスク１２２を保持する。

ロータマグネット１４３は、回転部材１４１に固定された円環状の磁石である。ロータマグネット１４３の内周面は、ステータコア１３２の複数のティース部４２２の径方向外側の端面と、径方向に対向する。また、ロータマグネット１４３の内周面は、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に配列された磁極面となっている。

このようなスピンドルモータ１０１において、ステータ部１０３のコイル１３３に駆動電流を与えると、ステータコア１３２の複数のティース部４２２に、径方向の磁束が発生する。そして、ティース部４２２とロータマグネット１４３との間の磁束の作用により、周方向のトルクが発生する。その結果、ステータ部１０３に対してロータ部１０４が、中心軸Ｌ２を中心として回転する。ディスク保持部５１３に保持された３枚の磁気ディスク１２２は、回転部材１４１とともに、中心軸Ｌ２を中心として回転する。

＜２−３．流体動圧軸受装置の構成＞
シャフト１３４、上スラストワッシャ１３５、および下スラストワッシャ１３６と、回転部材１４１との間に設けられた間隙には、潤滑オイル１０５が介在している。回転部材１４１は、シャフト１３４、上スラストワッシャ１３５、および下スラストワッシャ１３６に対して、潤滑オイル１０５を介して、回転可能に支持されている。すなわち、本実施形態では、シャフト１３４、上スラストワッシャ１３５、下スラストワッシャ１３６、および回転部材１４１が、ステータ部１０３とロータ部１０４とを相対回転可能な状態で接続する流体動圧軸受装置１０６を構成している。

流体動圧軸受装置１０６の上部と下部とには、潤滑オイル１０５における一対の気液界面が位置する。上部の気液界面は、上スラストワッシャ１３５と、回転部材１４１の平板部５１２との間に位置する。下部の気液界面は、回転部材１４１の円筒部５１１と、下スラストワッシャ１３６の外側円筒部４６２との間に位置する。なお、潤滑オイル１０５には、例えば、ポリオールエステル系オイルやジエステル系オイル等のエステルを主成分とするオイルが使用される。

＜２−４．ラジアル軸受部について＞
シャフト１３４の外周面と、回転部材１４１の円筒部５１１の内周面とは、ラジアル間隙Ｐ２を介して、径方向に対向する。ラジアル間隙Ｐ２には、潤滑オイル１０５が保持されている。

図４は、回転部材１４１の縦断面図である。図４に示すように、円筒部５１１の内周面には、ヘリングボーン形状のラジアル動圧溝列１５０が、上下に間隔をあけて設けられている。シャフト１３４に対して回転部材１４１が回転すると、ラジアル動圧溝列１５０が、ラジアル間隙Ｐ２に保持された潤滑オイル１０５に、動圧を誘起する。これにより、シャフト１３４に対して回転部材１４１が、径方向に支持される。

つまり、本実施形態では、シャフト１３４の外周面と、回転部材１４１の円筒部５１１の内周面との間に、径方向の支持力を発生させるラジアル動圧軸受部が、設けられている。なお、ラジアル動圧溝列１５０は、シャフト１３４の外周面と、回転部材１４１の内周面との、少なくとも一方に設けられていればよい。

＜２−５．下スラスト動圧軸受部について＞
回転部材１４１の円筒部５１１の下面と、下スラストワッシャ１３６の下環状部４６１の上面とは、下スラスト間隙Ｑ２を介して、軸方向に対向する。下スラスト間隙Ｑ２には、潤滑オイル１０５が保持されている。

図５は、回転部材１４１の下面図である。図５に示すように、円筒部５１１の下面には、下スラスト動圧発生溝列１６５が、設けられている。下スラスト動圧発生溝列１６５は、中心軸Ｌ２を中心とする複数の螺旋状の溝により、構成されている。下スラストワッシャ１３６に対して回転部材１４１が回転すると、下スラスト動圧発生溝列１６５が、下スラスト間隙Ｑ２に保持された潤滑オイル１０５に、径方向内側へ向かう動圧を誘起する。これにより、下スラストワッシャ１３６に対して回転部材１４１が、軸方向に支持される。

つまり、本実施形態では、回転部材１４１の円筒部５１１の下面と、下スラストワッシャ１３６の下環状部４６１の上面との間に、軸方向の支持力を発生させる下スラスト動圧軸受部が、設けられている。なお、下スラスト動圧発生溝列１６５は、回転部材１４１の円筒部５１１の下面と、下スラストワッシャ１３６の下環状部４６１の上面との、少なくとも一方に設けられていればよい。また、下スラスト動圧発生溝列１６５は、ヘリングボーン形状であってもよい。

＜２−６．上スラスト動圧軸受部について＞
上スラストワッシャ１３５の下面と、回転部材１４１の円筒部５１１の上面とは、上スラスト間隙Ｖ２を介して、軸方向に対向する。上スラスト間隙Ｖ２には、潤滑オイル１０５が保持されている。

図６は、回転部材１４１の上面図である。図６に示すように、円筒部５１１の上面には、上スラスト動圧発生溝列１７０が、設けられている。上スラスト動圧発生溝列１７０は、中心軸Ｌ２を中心とする複数の螺旋状の溝により、構成されている。上スラストワッシャ１３５に対して回転部材１４１が回転すると、上スラスト動圧発生溝列１７０が、上スラスト間隙Ｖ２に保持された潤滑オイル１０５に、径方向内側へ向かう動圧を誘起する。これにより、上スラストワッシャ１３５に対して回転部材１４１が、軸方向に支持される。

このように、本実施形態では、上スラストワッシャ１３５の下面と、回転部材１４１の円筒部５１１の上面との間に、軸方向の支持力を発生させる上スラスト動圧軸受部が、設けられている。なお、上スラスト動圧発生溝列１７０は、上スラストワッシャ１３５の下面と、回転部材１４１の円筒部５１１の上面との、少なくとも一方に設けられていればよい。また、上スラスト動圧発生溝列１７０は、ヘリングボーン形状であってもよい。

＜２−７．ポンピングシール部について＞
上スラストワッシャ１３５の外周面と、回転部材１４１の平板部５１２の内周面とは、ポンピング間隙Ｕ２を介して、径方向に対向する。ポンピング間隙Ｕ２には、潤滑オイル１０５が保持されている。

図４に示すように、平板部５１２の内周面には、ポンピング溝列１６０が、設けられている。ポンピング溝列１６０は、斜めに延びる複数の溝により、構成されている。上スラストワッシャ１３５に対して回転部材１４１が回転すると、ポンピング溝列１６０が、ポンピング間隙Ｕ２に保持された潤滑オイル１０５を、下向きに加圧する。これにより、潤滑オイル１０５が下方へ押し込まれる。

つまり、本実施形態では、上スラストワッシャ１３５の外周面と、回転部材１４１の平板部５１２の内周面との間に、潤滑オイル１０５の漏れを抑制するポンピングシール部が、設けられている。なお、ポンピング溝列１６０は、上スラストワッシャ１３５の外周面と、回転部材１４１の平板部５１２の内周面との、少なくとも一方に設けられていればよい。

また、ポンピング間隙Ｕ２の上方には、テーパシール部１３５ｄが設けられている。テーパシール部１３５ｄでは、上スラストワッシャ１３５の外周面と平板部５１２の内周面との径方向の間隔が、上方へ向かうにつれて漸次に拡大する。潤滑オイル１０５の上部の気液界面は、テーパシール部１３５ｄ内に位置し、表面張力により下方へ引き付けられている。これにより、潤滑オイル１０５の漏れが、さらに抑制されている。

テーパシール部１３５ｄの開き角は、ポンピングシール部および後述するオイルバッファＷ２と協働して潤滑オイル１０５の漏れを防止する観点から、適切に設定されることが、好ましい。具体的には、テーパシール部１３５ｄにおいて、上スラストワッシャ１３５の外周面と平板部５１２の内周面とがなす角度が、６０°以上かつ８５°以下であることが好ましい。また、当該角度は、７５°以上かつ８５°以下であれば、より好ましい。

＜２−８．オイルバッファについて＞
図７は、流体動圧軸受装置１０６の上スラストワッシャ１３５付近の部分縦断面図である。図７に示すように、上スラストワッシャ１３５と回転部材１４１との間には、上スラスト間隙Ｖ２を含む軸方向間隙８１と、ポンピング間隙Ｕ２を含む径方向間隙８２とが、設けられている。軸方向間隙８１と径方向間隙８２とは、互いに連通している。また、上スラスト間隙Ｖ２とポンピング間隙Ｕ２との間には、これらの間隙Ｖ２，Ｕ２よりも広い間隔を有するオイルバッファＷ２が、設けられている。

本実施形態のオイルバッファＷ２は、上スラスト間隙Ｖ２の径方向外側、かつ、ポンピング間隙Ｕ２の下方に、設けられている。このため、オイルバッファＷ２は、軸方向間隙８１の一部分として認識することができる一方、径方向間隙８２の一部分として認識することもできる。オイルバッファＷ２は、上スラスト間隙Ｖ２より大きい軸方向寸法を有する。また、オイルバッファＷ２は、ポンピング間隙Ｕ２より大きい径方向寸法を有する。

スピンドルモータ１０１の非動作持に、運搬等に伴う振動が生じると、上スラスト間隙Ｖ２の軸方向寸法が変動する。軸方向寸法が変動すると、上スラスト間隙Ｖ２に保持された潤滑オイル１０５に、キャビテーションによる気泡が発生する。しかしながら、本実施形態では、当該気泡を、オイルバッファＷ２内の潤滑オイル１０５に、溶解させることができる。このため、ポンピング間隙Ｕ２の下方における気泡の滞留が、抑制される。その結果、ポンピング間隙Ｕ２から外部への潤滑オイル１０５の漏れが、抑制される。

特に、本実施形態の上スラストワッシャ１３５には、軸受の外部と連通する貫通孔や溝は、設けられていない。したがって、上スラスト間隙Ｖ２と潤滑オイル１０５の上部の気液界面とを繋ぐ通路は、ポンピング間隙Ｕ２を経由する通路以外に、存在しない。このような構造では、上スラスト間隙Ｖ２に発生した気泡を、他の通路から排出することはできず、気泡の滞留が、より生じやすい。それゆえ、本実施形態の構造において、上スラスト間隙Ｖ２とポンピング間隙Ｕ２との間にオイルバッファＷ２を設け、気泡の溶解を促進することは、特に高い技術的価値を有する。

図７に示すように、上スラストワッシャ１３５の下面は、内側平面９３、第１テーパ面９４、および第２テーパ面９５を、有している。内側平面９３は、上スラスト間隙Ｖ２に面し、中心軸Ｌ２に略直交する方向に広がる。第１テーパ面９４は、内側平面９３の径方向外側に配置され、径方向外側へ向かうにつれて、円筒部５１１から離れるように傾斜する。第２テーパ面９５は、第１テーパ面９４のさらに径方向外側に配置され、第１テーパ面９４より大きい傾斜角を有する。第２テーパ面９５は、径方向外側へ向かうにつれて、円筒部５１１から離れるように傾斜する。

本実施形態では、第１テーパ面９４および第２テーパ面９５と円筒部５１１の上面との間に、オイルバッファＷ２が設けられている。本実施形態の構造では、上スラストワッシャ１３５の下面に凹部を設けることなく、オイルバッファＷ２となる空間を確保している。これにより、オイルバッファＷ２内の局所的な潤滑オイル１０５のよどみが、抑制されている。

また、本実施形態のように、潤滑オイル１０５の気液界面の近傍にポンピング溝列１６０が設けられていると、潤滑オイル１０５中に、外部から気泡を巻き込む場合がある。このような気泡が、仮に、上スラスト間隙Ｖ２に混入したとすると、上スラスト動圧軸受部の機能が低下する。しかしながら、本実施形態では、後述する連通孔１４６の上方位置に、第２テーパ面９５より傾斜角の小さい第１テーパ面９４が、設けられている。第１テーパ面９４により、外部から巻き込んだ気泡の連通孔１４６へ向かう流動が、促進される。したがって、当該気泡の上スラスト間隙Ｖ２への混入が抑制される。

また、これと同時に、本実施形態では、第１テーパ面９４の径方向外側に、第１テーパ面９４より傾斜角の大きい第２テーパ面９５が、設けられている。これにより、オイルバッファＷ２の容積が、広く確保されている。

図８は、軸方向間隙８１の近傍の部分縦断面図である。図８では、上スラストワッシャ１３５から最も離れたときの円筒部５１１を実線で示すとともに、上スラストワッシャ１３５に最も接近したときの円筒部５１１を二点鎖線で示している。円筒部５１１が上スラストワッシャ１３５に最も接近したときのオイルバッファＷ２の容積は、図８において、縦横のクロスハッチングで示した領域８１１の容積に相当する。また、円筒部５１１が上スラストワッシャ１３５に最も接近したときと最も離れたときとの間の軸方向間隙８１の容積変化量は、図８において、斜線のクロスハッチングで示した領域８１２の容積に相当する。

円筒部５１１が下降し、上スラストワッシャ１３５から離れるときには、円筒部５１１の上方に、領域８１２が生じる。このとき、領域８１１に保持された潤滑オイル１０５が、領域８１２に補充される。領域８１１から領域８１２へ、潤滑オイル１０５を十分に補充するために、領域８１１の容積は、領域８１２の容積の２倍以上であることが、好ましい。また、領域８１１の容積が、領域８１２の容積の２．５倍以上であれば、より好ましい。一方、領域８１１の容積が大きすぎると、オイルバッファＷ２内に、局所的な潤滑オイル１０５のよどみが生じやすい。このため、領域８１１の容積は、例えば、領域８１２の容積の３倍以下であることが、好ましい。

＜２−９．連通孔について＞
図２〜図８に示すように、回転部材１４１は、円筒部５１１を軸方向に貫く連通孔１４６を有している。連通孔１４６の上端部は、円筒部５１１の上面に設けられ、オイルバッファＷ２に向けて開口している。連通孔１４６の下端部は、円筒部５１１の下面に設けられ、下スラスト間隙Ｑ２に向けて開口している。連通孔１４６は、上記の間隙Ｐ２，Ｑ２，Ｖ２，Ｕ２やオイルバッファＷ２と連通し、連通孔１４６の内部にも、潤滑オイル１０５が満たされている。連通孔１４６は、流体動圧軸受装置１０６における潤滑オイル１０５の連通路となる。

回転部材１４１が上下に振動したときには、上スラスト間隙Ｖ２だけではなく、下スラスト間隙Ｑ２においても、キャビテーションによる気泡が生じ得る。そして、当該気泡が、連通孔１４６を通って上方へ、流動する場合がある。本実施形態では、連通孔１４６を通って上昇した気泡は、オイルバッファＷ２へ送られる。このため、オイルバッファＷ２の潤滑オイル１０５に、当該気泡を溶解させることができる。

なお、回転部材１４１の円筒部５１１は、複数の連通孔１４６を有していてもよい。

＜３．第３実施形態に係る流体動圧軸受装置＞
続いて、第３実施形態に係る流体動圧軸受装置について、第２実施形態との相違点を中心に、説明する。図９は、第３実施形態に係る流体動圧軸受装置１０６Ｂの部分縦断面図である。

図９の例では、上スラストワッシャ１３５Ｂの下面に、内側平面９３Ｂ、テーパ面９４Ｂ、および外側平面９５Ｂが、設けられている。上スラスト間隙Ｖ３は、内側平面９３Ｂと円筒部５１１の上面との間に、設けられている。テーパ面９４Ｂは、内側平面９３Ｂの径方向外側に配置され、径方向外側へ向かうにつれて、円筒部５１１Ｂから離れるように傾斜する。外側平面９５Ｂは、テーパ面９４Ｂのさらに径方向外側に配置され、中心軸に略直交する方向に広がる。

また、図８の例では、回転部材１４１Ｂの平板部５１２Ｂの内周面に、円筒面９６Ｂと径方向凹部９７Ｂとが、設けられている。ポンピング間隙Ｕ３は、上スラストワッシャ１３５Ｂの外周面と、円筒面９６Ｂとの間に、設けられている。また、径方向凹部９７Ｂは、円筒面９６Ｂの下方において、円筒面９６Ｂより径方向外側へ凹んでいる。

本実施形態では、上スラストワッシャ１３５Ｂのテーパ面９４Ｂおよび外側平面９５Ｂの下方に設けられた領域と、回転部材１４１Ｂの径方向凹部９７Ｂの径方向内側に設けられた領域とが、全体としてオイルバッファＷ３を構成している。本実施形態では、径方向凹部９７Ｂによって、オイルバッファＷ３が、外径側へ拡大されている。これにより、オイルバッファＷ３の容積が、より大きく確保されている。

なお、流体動圧軸受装置は、上スラストワッシャ１３５Ｂのテーパ面９４Ｂおよび外側平面９５Ｂと、回転部材１４１Ｂの径方向凹部９７Ｂとの、いずれか一方のみを有していてもよく、両方を有していてもよい。

＜４．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

オイルバッファは、上記実施形態のように、周方向に連続する円環状の空間であってもよく、周方向に部分的に設けられた空間であってもよい。ただし、オイルバッファを円環状とすれば、全周に亘って気泡の溶解を促進できる点で、好ましい。また、オイルバッファを円環状とする方が、上スラストワッシャや回転部材の加工が容易である。

シャフトと、上スラストワッシャおよび下スラストワッシャとは、上記実施形態のように別部材であってもよく、単一の部材であってもよい。すなわち、シャフト自体が、上スラストワッシャおよび下スラストワッシャの一方または両方に相当する形状を、有していてもよい。

回転部材は、上記実施形態のように一部材であってもよく、複数の部材により構成されていてもよい。例えば、円筒部に相当する部材と、平板部およびディスク保持部に相当する部材とを、互いに固定することにより、回転部材が構成されていてもよい。

スラスト動圧軸受部は、上記実施形態のように、回転部材の円筒部の上下に、設けられていてもよく、円筒部の上下の一方のみに設けられていてもよい。例えば、上スラスト間隙に面する２つの面、すなわち、上スラストワッシャの下面および円筒部の上面のいずれにも、上スラスト動圧発生溝列が設けられていなくてもよい。

オイルバッファは、上記実施形態のように、流体動圧軸受装置の上部の近傍に設けられていてもよく、下部の近傍に設けられていてもよい。例えば、流体動圧軸受装置の下部の気液界面の近傍に、ポンピングシール部が設けられ、当該ポンピングシール部と下スラスト間隙との間に、オイルバッファが設けられていてもよい。

また、本発明の流体動圧軸受装置、スピンドルモータ、およびディスク駆動装置は、磁気ディスク以外のディスク、例えば、光ディスクを回転させるためのものであってもよい。

また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、流体動圧軸受装置、スピンドルモータ、およびディスク駆動装置に利用できる。

８１，８１Ａ 軸方向間隙
８２，８２Ａ 径方向間隙
９１Ａ 環状面
９２Ａ 軸方向凹部
９３，９３Ｂ 内側平面
９４ 第１テーパ面
９５ 第２テーパ面
９６Ｂ 円筒面
９７Ｂ 径方向凹部
１０１ スピンドルモータ
１０２ ディスク駆動装置
１０３ ステータ部
１０４ ロータ部
１０５，１０５Ａ 潤滑オイル
１０６，１０６Ａ，１０６Ｂ 流体動圧軸受装置
１２１ 装置ハウジング
１２２ 磁気ディスク
１２３ アクセス部
１３１ ベース部材
１３２ ステータコア
１３３ コイル
１３４，１３４Ａ シャフト
１３５，１３５Ｂ 上スラストワッシャ
１３５Ａ スラストワッシャ
１３５ｄ テーパシール部
１３６ 下スラストワッシャ
１４１，１４１Ａ，１４１Ｂ 回転部材
１４３ ロータマグネット
１４６ 連通孔
１５０ ラジアル動圧溝列
１６０ ポンピング溝列
１６０Ａ ポンピング溝
１６５ 下スラスト動圧発生溝列
１７０ 上スラスト動圧発生溝列
５１１，５１１Ａ，５１１Ｂ 円筒部
５１２，５１２Ａ，５１２Ｂ 平板部
５１３ ディスク保持部
Ｌ２ 中心軸
Ｐ２ ラジアル間隙
Ｑ２ 下スラスト間隙
Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３ ポンピング間隙
Ｖ１ スラスト間隙
Ｖ２，Ｖ３ 上スラスト間隙
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３ オイルバッファ

Claims (13)

1. 中心軸として上下方向に配置されるシャフトと、
   前記シャフトの外周面から径方向外側に突出するスラストワッシャと、
   前記シャフトおよび前記スラストワッシャに対して回転自在に支持される回転部材と、
   を備え、
   前記回転部材は、
   前記シャフトと径方向に対向する円筒部と、
   前記スラストワッシャと径方向に対向する内周面を有し、前記円筒部の上端部近傍から径方向外側へ向けて広がる平板部と、
   を有し、
   前記スラストワッシャの外周面と前記平板部の内周面との間の径方向間隙と、前記スラストワッシャと前記円筒部との間の軸方向間隙とは、連通しており、その連通する間隙に潤滑オイルが充填され、
   前記スラストワッシャの外周面および前記平板部の内周面の少なくとも一方には、前記径方向間隙に保持された前記潤滑オイルを前記軸方向間隙側へ向けて押し込むポンピング溝が設けられ、
   前記軸方向間隙は、
   スラスト間隙と、
   前記スラスト間隙より径方向外側に位置して、前記スラスト間隙より軸方向寸法の大きいオイルバッファと、
   を有する流体動圧軸受装置。
2. 中心軸として上下方向に配置されるシャフトと、
   前記シャフトの外周面から径方向外側に突出するスラストワッシャと、
   前記シャフトおよび前記スラストワッシャに対して回転自在に支持される回転部材と、
   を備え、
   前記回転部材は、
   前記シャフトと径方向に対向する円筒部と、
   前記スラストワッシャと径方向に対向する内周面を有し、前記円筒部の上端部近傍から径方向外側へ向けて広がる平板部と、
   を有し、
   前記スラストワッシャの外周面と前記平板部の内周面との間の径方向間隙と、前記スラストワッシャと前記円筒部との間の軸方向間隙とは、連通しており、その連通する間隙に潤滑オイルが充填され、
   前記スラストワッシャの外周面および前記平板部の内周面の少なくとも一方には、前記径方向間隙に保持された前記潤滑オイルを前記軸方向間隙側へ向けて押し込むポンピング溝が設けられ、
   前記径方向間隙は、
   前記ポンピング溝が面するポンピング間隙と、
   前記ポンピング間隙より前記軸方向間隙側に位置して、前記ポンピング間隙より径方向寸法の大きいオイルバッファと、
   を有する流体動圧軸受装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の流体動圧軸受装置において、
   前記スラストワッシャは、
   前記スラスト間隙に面する内側平面と、
   前記内側平面の径方向外側に配置され、径方向外側へ向かうにつれて前記円筒部から離れるように傾斜するテーパ面と、
   を有する流体動圧軸受装置。
4. 請求項３に記載の流体動圧軸受装置において、
   前記テーパ面は、
   前記内側平面の径方向外側に配置された第１テーパ面と、
   前記第１テーパ面の径方向外側に配置されて、前記第１テーパ面より傾斜角の大きい第２テーパ面と、
   を有する流体動圧軸受装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれかに記載の流体動圧軸受装置において、
   前記スラストワッシャおよび前記円筒部の少なくとも一方には、前記軸方向間隙に保持された前記潤滑オイルに流体動圧を誘起するスラスト動圧発生溝が、設けられている流体動圧軸受装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれかに記載の流体動圧軸受装置において、
   前記円筒部は、
   前記スラスト間隙に面する環状面と、
   前記環状面の径方向外側に配置されて、軸方向に凹んだ軸方向凹部と、
   を有する流体動圧軸受装置。
7. 請求項１から請求項６までのいずれかに記載の流体動圧軸受装置において、
   前記平板部の内周面は、
   前記ポンピング間隙に面する円筒面と、
   前記円筒面より前記円筒部側に配置されて、前記円筒面より径方向外側へ凹んだ径方向凹部と、
   を有する流体動圧軸受装置。
8. 請求項１から請求項７までのいずれかに記載の流体動圧軸受装置において、
   前記オイルバッファは、周方向に連続する円環状の空間である流体動圧軸受装置。
9. 請求項１から請求項８までのいずれかに記載の流体動圧軸受装置において、
   前記円筒部が前記スラストワッシャに最も接近したときの前記オイルバッファの容積は、前記円筒部が前記スラストワッシャに最も接近したときと最も離れたときとの間の前記軸方向間隙の容積変化量の、２倍以上である流体動圧軸受装置。
10. 請求項１から請求項９までのいずれかに記載の流体動圧軸受装置において
    前記回転部材は、前記円筒部を軸方向に貫く連通孔を有し、
    前記連通孔の一方の端部は、前記オイルバッファに開口している流体動圧軸受装置。
11. 請求項１から請求項１０までのいずれかに記載の流体動圧軸受装置において、
    前記ポンピング溝の上方に、前記スラストワッシャと前記回転部材との径方向の間隔が上方へ向かうにつれて拡大するテーパシール部が設けられている流体動圧軸受装置。
12. ベース部材と、
    前記ベース部材に固定されたステータと、
    請求項１から請求項１１までのいずれかに記載の流体動圧軸受装置によって前記ベース部材に対して回転自在に支持されたロータ部と、
    前記ステータに対向して前記ロータ部に取り付けられたロータマグネットと、
    を備えるスピンドルモータ。
13. ディスクを回転させるディスク駆動装置であって、
    装置ハウジングと、
    前記装置ハウジングの内部に固定された請求項１２に記載のスピンドルモータと、
    前記ディスクに対して情報の読み出しおよび／または書き込みを行うアクセス部と、
    を備えるディスク駆動装置。

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