JP3685426B2

JP3685426B2 - 動圧流体軸受装置

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Publication number: JP3685426B2
Application number: JP30964496A
Authority: JP
Inventors: 義和市山
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 1996-11-20
Filing date: 1996-11-20
Publication date: 2005-08-17
Anticipated expiration: 2016-11-20
Also published as: JPH10148212A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスク駆動装置用、ＣＤ−ＲＯＭ駆動装置用スピンドルモータや、レーザビームプリンタ用モータ等の小型精密モータその他に用いられる、潤滑流体を利用した動圧流体軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動圧流体軸受装置は、軸部材と、軸部材に対して相対的に回転自在であるスリーブ部材とを備え、軸部材の外周面とスリーブ部材の内周面との一方または双方に動圧溝が形成されている。軸部材とスリーブ部材とが相対的に回転されると、動圧溝のポンピング作用によって動圧溝が形成された部位の潤滑流体の圧力が高められ、かく発生する圧力によってスリーブ部材と軸部材とが潤滑流体を介して回転自在に軸受支持される。
【０００３】
この種の動圧流体軸受装置を軸固定型のモータに適用する場合には、軸部材がモータのベースプレート等の固定部材に装着され、スリーブ部材がロータである回転部材に装着される。また、これを軸回転型のモータに適用する場合には、軸部材が回転部材に装着され、スリーブ部材が固定部材に装着される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した動圧流体軸受装置においては、潤滑流体の外部への流出を防止するために、潤滑流体と空気との境界面またはその外側にテーパシール構造が設けられている。テーパシール構造は、軸部材およびスリーブ部材の一方または両方の対向面が傾斜するように形成され、対向するスリーブ部材と軸部材との間隔が上記境界面の外側に向けて直線状に大きくなるように形成される。このようなテーパシール構造を設けた場合には、潤滑流体と空気との境界面が上記テーパ部に位置し、このテーパ部にて潤滑流体の表面張力によって潤滑流体に内方の力が作用し、この内方への力によって潤滑流体の流出が防止される。
【０００５】
また動圧流体軸受装置は、上記境界面から外部に至る部分にラビリンス構造が設けられている。ラビリンスシール構造は、軸部材に形成または装着された第１のラビリンス部材とスリーブ部材に形成または装着された第２のラビリンス部材を備え、第１および第２のラビリンス部材の相互に対向する面に設けられた突起によって両者間に複雑な通路を規定する。このようなラビリンスシール構造を設けた場合には、第１および第２のラビリンス部材の間に規定される通路は、その間隔が小さく、またその形状が複雑であるので、この通路を通しての潤滑流体の流れが制限され、これによって潤滑流体の流出が防止される。このように潤滑流体の流出は、テーパシール構造およびラビリンスシール構造の一方または両方の協同作用によって防止される。
【０００６】
しかしながら、この種の動圧流体軸受装置においては、潤滑流体と空気との境界面から潤滑流体が蒸発し、気体または微粒子状態の潤滑流体を含む空気が外部に流出することは防止できない。そして、従来の装置では、このような気体または微粒子状態の潤滑流体の漏れを防止するための構造、手段が採用されていない。それ故に、長期に渡って動圧流体軸受装置を使用すると、潤滑流体の上述した漏れによって潤滑流体の量が減少し、その減少量が大きくなると動圧流体軸受装置が寿命となる。そのような従来の動圧流体軸受装置をモータに適用した場合には、モータの回転中は高温となるために、潤滑流体は蒸発して気体または微粒子状態になり易く、それ故に、潤滑流体の上述した漏れ量も多くなり、動圧流体軸受装置の寿命が短くなる。
【０００７】
本発明は、上述したように潤滑流体が蒸発して気体または微粒子状態で流出することを抑えることができる動圧流体軸受装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、スリーブ部材と、スリーブ部材に対して相対的に回転自在である軸部材と、軸部材とスリーブ部材との間の間隙に充填された潤滑流体とを備えた動圧流体軸受装置において、
前記軸部材と前記スリーブ部材との相対的回転によって空気流を生成する手段が設けられ、前記空気流を生成する手段は半径方向内方に向けて空気を押し込み、これによって、潤滑流体と空気との境界面付近における空気の圧力が高められることを特徴とする動圧流体軸受装置である。
本発明に従えば、空気流を生成する手段が設けられているので、この空気流を生成する手段の作用によって潤滑流体と空気との境界面付近における空気の圧力が高められ、これによって潤滑流体の蒸気圧が高めに維持され、更なる潤滑流体の蒸発が抑えられ、その結果、潤滑流体の気体または微粒子状態での流出が抑えられる。また、空気流を生成する手段が半径方向内方に向けて空気を押し込むので、生成される空気流は潤滑流体と空気との境界面に直接的に作用せず、空気流によってこの境界面が乱されることが少なく、その結果、潤滑流体の蒸発をより効果的に抑えることができる。
なお、従来から、たとえば実開平１−８６４５４号公報および米国特許第４，９９６，６１３号明細書に開示されているように、ボールベアリングを介して相対回転可能に連結された、モータの軸部材とハブのような円筒部材をボールベアリングの外側において微少隙間を介して嵌合、対向させ、それらの対向面の一方に螺旋状の溝を形成したのものが知られている。このようなモータにおいては、軸部材と円筒部材とが所定方向に相対的に回転すると、螺旋状溝によりモータ外部から内部への空気流が生じ、ボールベアリングの潤滑油やその蒸気をモータ内部に導き、モータ外に流出するのを防止している。この公知のものは、モータの外部から内部に向かって空気流を作る点においては、本発明と似ているものの、潤滑流体と空気との界面付近における空気の圧力に対する配慮、考察はなく、課題、構成、効果のいずれの点においても異なるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に従う動圧流体軸受装置の実施形態について説明する。図１は、本発明に従う動圧流体軸受装置の一実施形態を備えたハードディスク駆動装置用スピンドルモータの一例を示す断面図であり、図２は、図１のモータの一部を切欠いて断面で示す部分拡大斜視図である。
【００１０】
図１および図２において、図示のスピンドルモータは、固定部材を構成するベースプレート２を備えている。このベースプレート２は、ハードディスク駆動装置のベース基板（図示せず）に取付けられる。ベースプレート２には、動圧流体軸受装置４を介して、回転部材を構成するロータ６が回転自在に支持されている。ロータ６は、円筒状のハブ本体８を備えている。ハブ本体８の下端部には、半径方向外方に突出するフランジ状ディスク載置部１０が設けられ、このディスク載置部１０に磁気ディスクが所定の間隔を置いて複数枚取付けられる。ハブ本体８の内周面には、ロータマグネット１２が装着され、このロータマグネット１２に対向してステータ１４がベースプレート２に配設されている。ステータ１４は、複数枚のコアプレートを積層したステータコア１８と、このステータコア１８に巻かれたコイル２０から構成され、ステータコア１８がベースプレート２の環状突壁２２に固定されている。
【００１１】
次いで、動圧流体軸受装置４について説明すると、図示の動圧流体軸受装置４は、軸部材２４とスリーブ部材２６とを備えている。軸部材２４は、断面が円形状の細長い軸部２８を有し、この軸部２８の一端部がベースプレート２に固定されている。軸部２８の他端部近傍には、円盤状部材３０が一体的に設けられ、この円盤状部材３０が軸部２８から半径方向外方に突出するフランジ部３２を構成している。本実施形態では、軸部２８と円盤状部材３０とは別体に形成しているが、両者を一体に形成してもよい。このように構成されているので、軸部材２４はベースプレート２に固定され、これとともに固定組立体を構成する。
【００１２】
スリーブ部材２６は、中空円筒状のスリーブ部材本体３４を備えている。スリーブ部材本体３４は、内径が小さい小内径部３６、内径が上記小内径部３６より大きい中内径部３８、および内径が上記中内径部３８よりも大きい大内径部４０を有している。また、スリーブ部材本体３４の大内径部４０には、これと一体的に回転するようにキャップ部材４４が装着されている。このようなスリーブ部材２６と軸部材２４とは、軸部２８の一端部近傍からフランジ部３２の一面、その外周面およびその他面に渡って連続した間隙を規定し、この間隙に潤滑流体４５としての潤滑油が充填される。このスリーブ部材２６は、ロータ６とともに回転組立体を構成する。
【００１３】
この実施形態では、動圧流体軸受装置４のラジアル動圧溝およびスラスト動圧溝は、次のとおりに設けられている。すなわち、ラジアル動圧溝４６，４８は、スリーブ部材２６の小内径部３６の内周面に、その軸線方向（図１において上下方向）に間隔を置いて設けられ、軸部２８との相対回転により発生する潤滑流体４５の動圧によって軸部材２４に作用するラジアル力を支持する。ラジアル動圧溝４６，４８は、へリングボーン、スパイラル等の形状でよく、スリーブ部材２６の内周面に形成することに代えて、軸部材２４の外周面に、またはスリーブ部材２６の内周面および軸部材２４の外周面の双方に形成することができる。また、スラスト動圧溝５０，５２は、軸部材２４のフランジ部３２の両面に設けられ、スリーブ部材２６との相対回転より発生する潤滑流体４５の動圧によって軸部材に作用するスラスト力を支持する。スラスト動圧溝５０，５２は、へリングボーン、スパイラル等の形状でよく、フランジ部３２の両面に設けることに代えて、またはこれらとともにこのフランジ部３２の両面に対向するスリーブ部材本体３４の接続部４２の内面およびキャップ部材４４の内面に設けることもできる。
【００１４】
本実施形態では、軸部材２４のフランジ部３２の外側の面（図１において上側の面）に対向するキャップ部材４４の内面には、フランジ部３２の上面と協働して、テーパシール構造を構成するテーパシール部５４が設けられている。テーパシール部５４は、半径方向外方に向けてフランジ部３２との間隔が狭くなるような傾斜面から構成され、フランジ部３２の外側の面と協働して断面楔状環状のテーパ状空間を規定する。軸部材２４とスリーブ部材２６との間の間隙に注入される潤滑流体４５は、片側境界面５６（図１にいて上側に位置する境界面であって、潤滑流体４５と空気との境界面）がこの断面楔状の環状空間に位置するように充填され、テーパシール部５４は、表面張力によって潤滑流体４５に半径方向外方に、換言すると環状のテーパ状空間が狭くなる方向に力を付与し、これによって潤滑流体４５の外部への流出が防止される。テーパシール部５４は、キャップ部材４４の内面に代えて、またはこれとともにフランジ部３２の外側の面に設けることもできる。
【００１５】
また、軸部材２４の軸部２８の一端部（ベースプレート２に固定された部位の上側部位）の外周面には、テーパシール構造を構成するテーパシール部５８が設けられている。テーパシール部５８は、軸線方向下方に向けてスリーブ部材本体３４の小内径部３６との間隔が広くなるような傾斜面から構成され、スリーブ部材２６の小内径部３６の内周面と協働して断面楔状の環状空間を規定する。軸部材２４とスリーブ部材２６との間の間隙に注入される潤滑流体４５は、他側境界面６０（図１にいて下側に位置する境界面）がこの断面楔状の環状空間に位置するように充填され、テーパシール部５８は、表面張力によって潤滑流体４５に軸線方向内方に、換言すると環状のテーパ状空間が狭くなる方向に力を付与し、これによって潤滑流体４５の外部への流出が防止される。テーパシール部５８は、軸部材２４の外周面に代えて、またはこれとともに、スリーブ部材２６の小内径部３６の内周面に設けることもできる。
【００１６】
このモータに適用された動圧流体軸受装置４には、さらに、潤滑流体４５と空気との境界面５６，６０近傍の空気の圧力を高めるための手段が、上記境界面５６，６０の外側に設けられている。軸部材２４の軸部２８の他端には、プレート部材６２が固定されている。そして、このプレート部材６２に対応して、キャップ部材４４の外面には、この大部分を収容するための凹部６３が形成され、この凹部６３の底面に、すなわちプレート部材６２と対向するキャップ部材４４の外面に、図２に示すように間隔を置いて複数個の螺旋溝６４が形成されている。この螺旋溝６４は、外部から上記境界面５６に向けて空気流を生成する空気流発生溝として機能する。空気流発生溝としては、螺旋形状に限定されることなく、プレート部材６２に対するキャップ部材４４の相対的回転によって外部から上記境界面５６に向けう空気流を発生する適宜の形状でよい。
【００１７】
プレート部材６２とこれに対向するキャップ部材４４との間隔は僅かで５０μｍ以下が望ましい。このような構成において、軸部材２４、したがって固定組立体に対してスリーブ部材２６、したがって回転組立体が所定の方向に回動されると、図１及び図２から明らかなように、螺旋状溝６４の作用によって外部から半径方向内方に上記境界面５６に向かう空気流が生成される。そして、かかる空気流の作用によって、境界面５６から蒸発した潤滑流体４５の気体または微粒子を含む空気が境界面５６付近に封じ込まれ、潤滑流体４５の外部への流出が防止される。また、このような空気流によって上記境界面５６付近、すなわち、境界面５６から螺旋状溝５６が設けられている部位までの間の空間における空気の圧力が上昇され、これによって上記境界面５６付近の潤滑流体４５の蒸気圧を高めに維持することができ、潤滑流体４５の更なる蒸発が防止される。特に、モータが回転しているときには、軸部材２４とスリーブ部材２６との相対的回転によって潤滑流体４５の温度も上昇し、潤滑流体４５の蒸発量も多くなる傾向にあるが、このようにモータ回転中、境界面４６付近の潤滑流体４５の蒸気圧が高めに維持されるので、潤滑流体４５の蒸発量自体も少なくすることができる。
【００１８】
潤滑流体４５の片側の境界面５６に関連して、螺旋状溝６４をキャップ部材４４の外面、詳しくは凹部６３の底面に設けているが、これに代えて、プレート部材６２の内面に、またはキャップ部材４４の外面およびプレート部材６２の内面の双方に設けることもできる。また、実施形態では、上記境界面５６から外部に至る空気通路（その片側の面はキャップ部材４４におけるテーパシール部５４、内周面４４ａ、凹部６３の底面および凹部６３の内周面６３ａによって規定され、それに対向する他側の面はフランジ部３０の外側の面、軸部材２４の軸部２８の外周面ならびにプレート部材６２の内面および外周面によって規定されている）におけるキャップ部材４４の外面に螺旋溝６４を設けているが、この部位に代えて、またはこの部位に加えて、上記空気通路のその他の部位、たとえばキャップ部材４４の内周面、これと対向す軸部材２４の外周面、キャップ部材４４の凹部６３の内周面、これと対向するプレート部材６２の外周面等に設けることもできる。
【００１９】
また、潤滑流体４５の他側の境界面６０に関連して設けられた空気の圧力を高める手段は、スリーブ部材２６の小内径部３６の下端面３６ａに形成された螺旋状溝６６により構成されている。この螺旋状溝６６は、外部から上記境界面６０に向けて空気流を生成する空気流発生溝として機能すれば、螺旋形状以外の他の形状でもよい。
【００２０】
スリーブ部材２６の小内径部３６の下端面３６ａとこれと対向するベースプレート２との間隔は僅かであり、それ故に、上述したように、軸部材２４、したがって固定組立体に対してスリーブ部材２６、したがって回転組立体が所定の方向に回動されると、図１から明らかなように、上記螺旋状溝の作用によって外部から半径方向内方に上記境界面６０に向かう空気流が生成される。そして、かかる空気流の作用によって、境界面６０から蒸発した潤滑流体４５の気体または微粒子を含む空気が境界面６０付近に押し込まれ、潤滑流体４５の外部への流出が防止される。また、このような空気流によって上記境界面６０付近、すなわち、境界面６０から上記螺旋状溝が設けられている部位までの間の空間における空気の圧力が上昇され、これによって上記境界面６０付近の潤滑流体４５の蒸気圧を高めに維持することができ、上述したと同様の作用効果が達成される。
【００２１】
潤滑流体４５の他側の境界面６０に関連して、螺旋状溝をスリーブ部材２６の小内径部３６の端面に設けているが、これに代えて、ベースプレート２の内面に、またはベースプレート２の内面および小内径部３６の端面の双方に設けることもできる。また、実施形態では、上記境界面６０から外部に至る空気通路（その片側面はベースプレート２の内面および環状壁部２２の内周面によって規定され、その他側面はスリーブ部材２６の小内径部３６の端面３６ａおよび外周面によって規定されている）における上記端面３６ａに螺旋溝を設けているが、この部位に代えて、またはこの部位に加えて、上記空気通路のその他の部位、たとえば環状壁部２２の内周面、これと対向する小内径部３６の外周面等にに設けることもできる。
【００２２】
以上、本発明に従う動圧流体軸受装置の第１の実施形態を軸固定型のモータに適用して説明したが、このような動圧軸受装置は軸回転型のモータにも同様に適用することができる。
【００２３】
図３は、本発明に従う動圧流体軸受装置を軸回転型のモータに適用した第２の実施形態を示している。図３において、図示のスピンドルモータは、固定部材を構成するベースプレート１０２を備えている。このベースプレート１０２は、ハードディスク駆動装置のベース基板（図示せず）に取付けられる。ベースプレート１０２には、動圧流体軸受装置１０４を介して、回転部材を構成するロータ１０６が回転自在に支持されている。ロータ１０６は、カップ状のハブ本体１０８を備えている。ハブ本体１０８の下端部には、半径方向外方に突出するフランジ状ディスク載置部１１０が設けられ、このディスク載置部１１０に磁気ディスクが所定の間隔を置いて複数枚取付けられる。ハブ本体１０８の内周面には、ロータマグネット１１２が装着され、このロータマグネット１１２に対向してステータ１１４が配設されている。ステータ１１４は、ステータコア１１６と、このステータコア１１６に巻かれたコイル１１８から構成されている。
【００２４】
図示の動圧流体軸受装置１０４は、軸部材１２０とスリーブ部材１２２とを備えている。軸部材１２０は、断面が円形状の細長い軸本体１２４を有し、この軸本体１２４の上端部は、スリーブ部材１２２から上方に突出しており、軸本体１２４のこの突出端部にハブ本体１０８が固定されている。スリーブ部材１２２は、中空円筒状のスリーブ部材本体１２４を備えている。スリーブ部材本体１２４は、中空円筒状の部材から構成され、その一端（下端）には、閉塞部材１２６が固定されており、かく閉塞部材１２６を固定することによってスリーブ部材１２２は、上面が開放された円筒状の収容凹部１２８を規定する。軸部材１２０の先端側は収容凹部１２８に収容され、このようなスリーブ部材１２２と軸部材１２０とは、軸本体１２４の先端面（下端面）からその基部（上端部）に渡って連続した間隙を規定し、この間隙に潤滑流体１３０が充填される。
【００２５】
この実施形態では、スリーブ部材１２２の一端部がベースプレート１０２に固定され、このスリーブ部材１２２はベースプレート１０２とともに固定組立体を構成する。また、軸部材１２０はハブ本体１０８に固定され、ハブ本体１０８とともに回転組立体を構成する。
【００２６】
この実施形態では、動圧流体軸受装置１０４のラジアル動圧溝およびスラスト動圧溝は、次のとおりに設けられている。すなわち、ラジアル動圧溝１３２，１３４は、軸本体１２４の外周面にその軸線方向（図３において上下方向）に間隔を置いて設けられ、スリーブ部材１２２との相対的回転により発生する潤滑流体１３０の動圧によって軸部材１２０に作用するラジアル力を支持する。ラジアル動圧溝１３２，１３４は、へリングボーン、スパイラル等の形状でよく、軸部材１２０の外周面に形成することに代えて、またはこれとともに、スリーブ部材本体１２４の内周面に形成することもできる。また、スラスト動圧溝（図示せず）は、閉塞部材１２６の内面（軸部材１２０の先端面と対向する面）に設けられ、軸部材１２０との相対的回転により発生する潤滑流体１３０の動圧によって軸部材１２０に作用するスラスト力を支持する。このスラスト動圧溝は、へリングボーン、スパイラル等の形状でよく、閉塞部材１２６の内面に代えて、またはこれとともに軸部材１２０の先端面に設けることもできる。
【００２７】
本実施形態では、軸部材１２０の基部の外周面に、テーパシール構造を構成するテーパシール部１３８が設けられている。テーパシール部１３８は、軸線方向上方に向けてスリーブ部材本体１２４との間隔が広くなるような傾斜面から構成され、スリーブ部材本体１２４の内周面と協働して断面楔状の環状空間を規定する。軸部材１２０とスリーブ部材１２２との間の間隙に注入される潤滑流体１３０は、境界面１４０がこの環状のテーパ状空間に位置するように充填され、テーパシール部１４０は、表面張力によって潤滑流体１３０に軸線方向内方に、換言すると環状のテーパ状空間が狭くなる方向に力を付与し、これによって潤滑流体１３０の外部への流出が防止される。テーパシール部１３８は、軸部材１２０の外周面に代えて、またはこれとともに、スリーブ部材１２２の内周面に設けることもできる。
【００２８】
この動圧流体軸受装置１０４には、さらに、潤滑流体１３０と空気との境界面１４０近傍の空気の圧力を高めるための手段が、上記境界面１４０の外側に設けられている。この実施形態においては、ハブ本体１０８の端壁部１４４の内周部に間隔を置いて複数個の螺旋状溝１４２が設けられている。この螺旋状溝１４２は、外部から上記境界面１４０に向けて空気流を生成する空気流発生溝として機能する。空気流発生溝としては、スリーブ部材１２４に対するハブ本体１０８の相対的回転によって外部から上記境界面１４０に向けう空気流を発生する適宜の形状でよい。
【００２９】
ハブ本体１０８の端壁部１４４とこれに対向するスリーブ部材本体１２４の端面１２４ａとの間隔は僅かであり、それ故に、スリーブ部材１２２、したがって固定組立体に対して軸部材１２０、したがって回転組立体が所定の方向に回動されると、図３から明らかなように、螺旋状溝１４２の作用によって外部から半径方向内方に上記境界面１４０に向かう空気流が生成される。そして、かかる空気流の作用によって、境界面１４０から蒸発した潤滑流体１３０の気体または微粒子を含む空気が境界面１４０付近に封じ込まれ、潤滑流体１３０の外部への流出が防止される。また、このような空気流によって上記境界面１４０付近、すなわち、境界面１４０から螺旋状溝１４２が設けられている部位までの間の空間における空気の圧力が上昇され、これによって上記境界面１２４ａ付近の潤滑流体１３０の蒸気圧を高めに維持することができ、潤滑流体１３０の更なる蒸発が防止される。したがって、上述した第１の実施形態と同様の効果が達成される。
【００３０】
潤滑流体１３０の境界面１４０に関連して、螺旋状溝１４２をハブ本体１０８の端壁部１４４の内面に設けているが、これに代えて、またはこれとともにスリーブ部材本体１２４の端面１２４ａに設けることもできる。なお、この形態では、上記境界面１４０から外部に至る空気通路は、その片側がハブ本体１０８の端壁部１４４の内面によって規定され、その他側がスリーブ部材本体１２４の端面１２４ａによって規定されている。
【００３１】
図４は、本発明に従う動圧流体軸受装置の第３の実施形態を示している。図４において、図示の動圧流体軸受装置２０２は、軸部材２０４とスリーブ部材２０６とを備えている。軸部材２０４は、断面が円形状の軸本体２０８を有している。軸本体２０８の両端部には、外に行くに従って外径が小さくなっていくテーパ部２１０，２１２が設けられ、テーパ部２１０，２１２の外側にはさらに短軸部２１４，２１６が設けられ、この短軸部２１４，２１６には円形状のカバー部材２１５，２１７が固着されている。スリーブ部材２０６は、中空円筒状のスリーブ部材本体２１８を有し、このスリーブ部材本体２１８の両端部には、内径が大きくなっている大内径部２２０，２２２が設けられ、これら大内径部２２０，２２２にキャップ部材２２４，２２６が装着されている。キャップ部材２２４，２２６の内周部は軸本体２０８の両端面の外側に位置してこの両端面を覆っている。本実施形態では、キャップ部材２２４，２２６の外面の内周側部に収容凹部２２８，２３０が設けられ、この収容凹部２２８，２３０に上記カバー部材２１５，２１７が収容され、カバー部材２１５，２１７は軸部材２０４とキャップ部材２２４，２２６との間隙を覆っている。
【００３２】
この実施形態では、ラジアル動圧溝およびスラスト動圧溝は、次のとおりに設けられている。すなわち、ラジアル動圧溝２３２，２３４は、スリーブ部材本体２１８の内周面にその軸線方向（図４において上下方向）に間隔を置いて設けられ、軸部材２０４との相対的回転により発生する潤滑流体２３６の動圧によって軸部材２０４に作用するラジアル力を支持する。ラジアル動圧溝は、へリングボーン形状でよい。また、スラスト動圧溝２３８，２４０は、キャップ部材２２４，２２６の内面に設けられ、軸部材２０４との相対的回転により発生する潤滑流体２３６の動圧によって軸部材２０４に作用するスラスト力を支持する。このスラスト動圧溝も、へリングボーンでよい。
【００３３】
この動圧流体軸受装置２０２では、軸部材２０４のテーパ部２１０，２１２にテーパシール構造を構成するテーパシール部２４２，２４４が設けられている。テーパシール部２４２，２４４は、軸線方向外側に向けてキャップ部材２２４，２２６との間隔が広くなるような傾斜面から構成され、キャップ部材２２４，２２６の内周面と協働して環状のテーパ状空間を規定する。軸部材２０４とスリーブ部材２０６との間の間隙に注入される潤滑流体２３６は、境界面２４８，２５０がこれらの環状のテーパ状空間に位置するように充填され、テーパシール部２４２，２４４は、表面張力によって潤滑流体２３６に軸線方向内方に、換言すると環状のテーパ状空間が狭くなる方向に力を付与し、これによって潤滑流体２３６の外部への流出が防止される。テーパシール部２４２，２４４は、軸部材２０４の外周面に代えて、またはこれとともに、キャップ部材２２４，２２６の内周面に設けることもできる。
【００３４】
動圧流体軸受装置２０２においては、軸部材２０４の軸本体２０８に軸線方向に貫通する圧力調整貫通孔２５２，２５４が形成され、さらに圧力調整貫通孔２５２，２５４と、軸部材２０４とスリーブ部材２０６との間の間隔とを連通する連通孔２５６，２５８が形成されている。そして、このことに関連して、一対のラジアル動圧溝２３２，２３４および一対のスラスト動圧溝２３８，２４０がそれぞれアンバランスに構成され、潤滑流体２３６が矢印で示すように循環されるように構成されている。すなわち、潤滑流体２３６は、ラジアル動圧溝２３２，２３４から軸線方向内方に流動し、連通孔２５６，２５８を通り、圧力調整貫通孔２５２，２５４を軸線方向外方に流れ、スラスト動圧溝２３８，２４０を通ってラジアル動圧溝２３２，２３４に戻るように循環される。なお、潤滑流体２３６の上述した循環は、ラジアル動圧溝２３２，２３４およびスラスト動圧溝２３８，２４０のいずれか一方をアンバランスにすることによって達成できる。
【００３５】
この動圧流体軸受装置２０２には、さらに、潤滑流体２３６と空気との境界面２６０，２６２近傍の空気の圧力を高めるための手段が、上記境界面２６０，２６２の外側に設けられている。この形態では、カバー部材２１５，２１７の内面に間隔を置いて複数個の螺旋溝２６４，２６６が設けられている。螺旋溝２６４，２６６は、外部から上記境界面２６０，２６２に向けて空気流を生成する空気流発生溝として機能する。
【００３６】
カバー部材２１５，２１７とこれに対向するキャップ部材２２４，２２６（詳しくは収容凹部２２８，２３０の底面）との間隔は僅かであり、それ故に、スリーブ部材２０６に対して軸部材２０４が所定の方向に回動されると、図４から明らかなように、螺旋状溝２６４，２６６の作用によって外部から半径方向内方に上記境界面２６０，２６２に向かう空気流が生成される。そして、かかる空気流の作用によって、境界面２６０，２６２から蒸発した潤滑流体２３６の気体または微粒子を含む空気が境界面２６０，２６２付近に封じ込まれ、潤滑流体２３６の外部への流出が防止される。また、このような空気流によって上記境界面２６０，２６２付近、すなわち、境界面２６０，２６２から螺旋状溝２６４，２６６が設けられている部位までの間の空間における空気の圧力が上昇され、これによって上記境界面２６０，２６２付近の潤滑流体２３６の蒸気圧を高めに維持することができ、潤滑流体２３６の更なる蒸発が防止される。したがって、上述した第１の実施形態と同様の効果が達成される。
【００３７】
潤滑流体２３６の境界面２６０，２６２に関連して、螺旋状溝２６４，２６６をカバー部材２１５，２１７の内面に設けているが、これに代えて、またはこれとともにキャップ部材２２４，２２６の収容凹部２２８，２３０の底面に設けることもできる。また、実施形態では、上記境界面２６４，２６６から外部に至る空気通路（その片側はカバー部材２１５，２１７の内面および外周面によって規定され、その他側はキャップ部材２２４，２２６の収容凹部２２８，２３０の底面および周側面によって規定されている）におけるカバー部材２１５，２１７の内面に螺旋状溝２６４，２６６を設けているが、この部位に代えて、またはこの部位に加えて、上記空気通路のその他の部位、たとえばカバー部材２１５，２１７の外周面、これと対向するキャップ部材２２４，２２６の収容凹部２２８，２３０の周側面等に設けることもできる。
【００３８】
なお、この第３の実施形態においては、軸受装置部のみをユニットとして示しているが、これをモータに使用する場合、軸部材２０４がモータの固定部材および回転部材の一方に装着または連結され、スリーブ部材２０６がモータの回転部材および固定部材の他方に装着または連結される。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の請求項１の動圧流体軸受装置によれば、空気流を生成する手段の作用によって潤滑流体と空気との境界面付近の圧力が高められ、これによって潤滑流体の蒸気圧が高めに維持され、更なる潤滑流体の蒸発が抑えられ、その結果、潤滑流体の気体または微粒子状態での流出が防止される。また、空気流を生成する手段が半径方向内方に向けて空気を押し込むので、生成される空気流は潤滑流体と空気との境界面に直接的に作用せず、空気流によってこの境界面が乱されることが少なく、その結果、潤滑流体の蒸発をより効果的に抑えることができる。
【００４０】
また本発明の請求項２の動圧流体軸受装置によれば、潤滑流体を流出防止するためのテーパシール部が設けられ、潤滑流体と空気との境界面がこのテーパシール部に位置するので、空気流を生成する手段から半径方向内方に押し込まれた空気はこの境界面にテーパシール部のテーパ状空間が狭くなる方向に作用し、これによって、潤滑流体の気体および微粒子を含む空気は潤滑流体と空気との境界面付近により確実に封じ込まれるようになり、潤滑流体の漏れが一層確実に防止される。
【００４１】
さらに本発明の請求項３の動圧流体軸受装置によれば、固定組立体と回転組立体との間に規定される空気通路に空気流発生溝が設けられ、この空気流生成溝は半径方向内方に向けて空気を押し込むので、潤滑流体と空気との境界面が乱されることが少なく、この空気通路を通しての潤滑流体の流出が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う動圧流体軸受装置の第１の実施形態を備えたモータの例を示す断面図である。
【図２】図１のモータにおけるキャップ部材およびその近傍を一部切欠いて断面で示す斜視図である。
【図３】本発明に従う動圧流体軸受装置の第２の実施形態を備えたモータの他の例を示す断面図である。
【図４】本発明に従う動圧流体軸受装置の第３の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
２，１０２ベースプレート
４，１０４，２０２動圧流体軸受装置
６，１０６ロータ
２４，１２０，２０４軸部材
２６，１２２，２０６スリーブ部材
２８軸部
３２フランジ部
３４，１２４，２１８スリーブ部材本体
４４，２２４，２２６キャップ部材
４５，１３０，２３６潤滑流体
４６，４８，１３２，１３４，２３２，２３４ラジアル動圧溝
５０，５２，２３８，２４０スラスト動圧溝
５６，６０，１４０，２６０，２６２境界面
６２，２２４，２２６キャップ部材
６４，６６，１４２，２６４，２６６螺旋状溝
１２４，２０８軸本体
２１５，２１７カバー部材

Claims

スリーブ部材と、スリーブ部材に対して相対的に回転自在である軸部材と、軸部材とスリーブ部材との間の間隙に充填された潤滑流体とを備えた動圧流体軸受装置において、
前記軸部材と前記スリーブ部材との相対的回転によって空気流を生成する手段が設けられ、前記空気流を生成する手段は半径方向内方に向けて空気を押し込み、これによって、潤滑流体と空気との境界面付近における空気の圧力が高められることを特徴とする動圧流体軸受装置。
潤滑流体を流出防止するためのテーパシール部が設けられ、潤滑流体と空気との境界面は前記テーパシール部に位置し、前記空気流を生成する手段によって半径方向内方に向けて押し込まれた空気は、前記テーパシール部に位置する前記潤滑流体と空気との境界面付近に作用することを特徴とする請求項１に記載の動圧流体軸受装置。
前記軸部材と前記スリーブ部材のいずれか一方は固定部材に装着され、それらの他方は回転部材に装着され、前記軸部材と前記スリーブ部材の一方と前記固定部材は固定組立体を構成し、それらの他方と回転部材とは回転組立体を構成し、前記固定組立体と前記回転組立体との間には、前記潤滑流体と空気との境界面から延びる空気通路が規定され、前記空気流を生成する手段は、前記空気通路を規定する面に形成された空気流生成溝から構成されており、
前記軸部材と前記スリーブ部材とが相対的に回転すると、前記空気流生成溝は半径方向内方に向けて空気を押し込み、これによって、前記潤滑流体と空気との境界面付近における空気の圧力が高められることを特徴とする請求項１又は２に記載の動圧流体軸受装置。