JPH06300043A - 流体力学ポンプ、スピンドル装置及びデータ記録用ディスク装置 - Google Patents
流体力学ポンプ、スピンドル装置及びデータ記録用ディスク装置Info
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- JPH06300043A JPH06300043A JP6049992A JP4999294A JPH06300043A JP H06300043 A JPH06300043 A JP H06300043A JP 6049992 A JP6049992 A JP 6049992A JP 4999294 A JP4999294 A JP 4999294A JP H06300043 A JPH06300043 A JP H06300043A
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- fluid
- bearing
- sleeve
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/10—Construction relative to lubrication
- F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
- F16C33/106—Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
- F16C17/026—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with helical grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure, e.g. herringbone grooves
-
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- F16C33/10—Construction relative to lubrication
- F16C33/1005—Construction relative to lubrication with gas, e.g. air, as lubricant
- F16C33/101—Details of the bearing surface, e.g. means to generate pressure such as lobes or wedges
- F16C33/1015—Pressure generating grooves
-
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- F16C33/107—Grooves for generating pressure
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
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- G11B19/00—Driving, starting, stopping record carriers not specifically of filamentary or web form, or of supports therefor; Control thereof; Control of operating function ; Driving both disc and head
- G11B19/20—Driving; Starting; Stopping; Control thereof
- G11B19/2009—Turntables, hubs and motors for disk drives; Mounting of motors in the drive
-
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- Sliding-Contact Bearings (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】流体力学ポンプ、スピンドル装置及びデータ記
録用ディスク装置。 【構成】本発明は、流体力学ポンプを、流体力学ベアリ
ングに関して同軸に位置づける。ベアリングとポンプの
統合されたアセンブリは、ベアリングを組み込んだデバ
イス内で、種々の用途のために与圧された流体を提供す
ることができる。本発明は、副次的流体力学ベアリング
が主ベアリング・アセンブリに組み込まれた流体力学の
ベアリング・アセンブリを構成する。副次的ベアリング
は、主ベアリングの高圧で流れがない要件ではなく、高
流量のポンプ・アプリケーションに対して最適化されて
いる。ベアリング・アセンブリが回転するとき、流体の
流れが提供される。
録用ディスク装置。 【構成】本発明は、流体力学ポンプを、流体力学ベアリ
ングに関して同軸に位置づける。ベアリングとポンプの
統合されたアセンブリは、ベアリングを組み込んだデバ
イス内で、種々の用途のために与圧された流体を提供す
ることができる。本発明は、副次的流体力学ベアリング
が主ベアリング・アセンブリに組み込まれた流体力学の
ベアリング・アセンブリを構成する。副次的ベアリング
は、主ベアリングの高圧で流れがない要件ではなく、高
流量のポンプ・アプリケーションに対して最適化されて
いる。ベアリング・アセンブリが回転するとき、流体の
流れが提供される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に流体に加圧する
ために流体力学ベアリングを利用するポンプ装置に関連
し、特に、磁気記録ディスク駆動機構のスピンドル・ア
センブリへのポンプの編入に関連する。
ために流体力学ベアリングを利用するポンプ装置に関連
し、特に、磁気記録ディスク駆動機構のスピンドル・ア
センブリへのポンプの編入に関連する。
【0002】
【従来の技術】従来の機械ベアリングは、回転している
シャフトの摩擦による磨耗を減らすため、ボールベアリ
ングと組み合わせて液体の潤滑材を使用する。しかし、
高精度、高速回転(RPM)で使われるとき、従来の機
械ベアリングはいくつかの短所を有する。ボールベアリ
ングは完全に球形でなく、ボールベアリングが回転する
溝は、がわずかに形が損われていることがある。これ
は、回転しているシャフトの方向と位置に不規則な変動
を起こす。更に、機械的ベアリングは、しばしば磨耗し
て、これらの不規則な変動の大きさを増加する。それに
加えて、磨耗粒子及び潤滑材が機械的ベアリングから飛
散し、回転しているシャフトを取り巻くデバイスを汚染
する。
シャフトの摩擦による磨耗を減らすため、ボールベアリ
ングと組み合わせて液体の潤滑材を使用する。しかし、
高精度、高速回転(RPM)で使われるとき、従来の機
械ベアリングはいくつかの短所を有する。ボールベアリ
ングは完全に球形でなく、ボールベアリングが回転する
溝は、がわずかに形が損われていることがある。これ
は、回転しているシャフトの方向と位置に不規則な変動
を起こす。更に、機械的ベアリングは、しばしば磨耗し
て、これらの不規則な変動の大きさを増加する。それに
加えて、磨耗粒子及び潤滑材が機械的ベアリングから飛
散し、回転しているシャフトを取り巻くデバイスを汚染
する。
【0003】上述の諸困難のために、ある種のアプリケ
ーションでは、ガス・ベアリングが、しばしば高速回転
のシャフトを支持する望ましい方法となる。ガス・ベア
リングは、流体力学叉は流体静力学の何れの動作原理も
使うことができる。流体静力学のベアリングにおいて、
加圧されたガスのソースは、回転しているシャフトとそ
の周囲のスリーブの間に供給される。ガスは潤滑材とし
て働き、シャフトがスリーブと接触しないで回転するこ
とを可能にする。流体力学のベアリングにおいて、斜め
の溝がシャフトに切られており、シャフトの回転によっ
て、ガスが溝に流れるようになっている。このガスの流
れによってつくられた動圧によって、ガスが潤滑材とし
て働くことができる。多くのアプリケーションにおい
て、使われる潤滑ガスは、単にろ過された空気である。
他のアプリケーションにおいては、窒素叉は不活性ガス
が望ましい。
ーションでは、ガス・ベアリングが、しばしば高速回転
のシャフトを支持する望ましい方法となる。ガス・ベア
リングは、流体力学叉は流体静力学の何れの動作原理も
使うことができる。流体静力学のベアリングにおいて、
加圧されたガスのソースは、回転しているシャフトとそ
の周囲のスリーブの間に供給される。ガスは潤滑材とし
て働き、シャフトがスリーブと接触しないで回転するこ
とを可能にする。流体力学のベアリングにおいて、斜め
の溝がシャフトに切られており、シャフトの回転によっ
て、ガスが溝に流れるようになっている。このガスの流
れによってつくられた動圧によって、ガスが潤滑材とし
て働くことができる。多くのアプリケーションにおい
て、使われる潤滑ガスは、単にろ過された空気である。
他のアプリケーションにおいては、窒素叉は不活性ガス
が望ましい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】流体力学のガス・ベア
リングによってつくられた圧力は、かなり大きい。しか
し、この圧力は、デバイスの中で他の用途のために通常
利用できない。ガス・ベアリングからガスを抜き出そう
とすると、その正しい機能に深刻な影響を与える。従っ
て、流体力学のガス・ベアリングを組み込んだデバイス
は、回転しているシャフトによってつくられた加圧され
たガスを利用することができない。もしこのようなデバ
イスが加圧されたガスの長期的ソースを必要とするなら
ば、機械的コンプレッサを組み込まなければならない。
これらのコンプレッサは、デバイス内の空間を必要と
し、電力を消費し、振動及び汚染の源因になるので、し
ばしば望ましくない。前述の理由のために、流体力学の
ベアリングによってつくられたガス圧力がベアリングを
組み込んでいるデバイスによって、他の目的のために利
用することができる装置が必要となる。
リングによってつくられた圧力は、かなり大きい。しか
し、この圧力は、デバイスの中で他の用途のために通常
利用できない。ガス・ベアリングからガスを抜き出そう
とすると、その正しい機能に深刻な影響を与える。従っ
て、流体力学のガス・ベアリングを組み込んだデバイス
は、回転しているシャフトによってつくられた加圧され
たガスを利用することができない。もしこのようなデバ
イスが加圧されたガスの長期的ソースを必要とするなら
ば、機械的コンプレッサを組み込まなければならない。
これらのコンプレッサは、デバイス内の空間を必要と
し、電力を消費し、振動及び汚染の源因になるので、し
ばしば望ましくない。前述の理由のために、流体力学の
ベアリングによってつくられたガス圧力がベアリングを
組み込んでいるデバイスによって、他の目的のために利
用することができる装置が必要となる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、流体力学のベ
アリングに関して、同軸に流体力学のポンプを置くこと
によって、この必要性を満たす装置に関する物である。
この機械構成は、ベアリング及びポンプのアセンブリの
一体化みを可能にし、ベアリングを組み込んでいるデバ
イス内の種々の機能に加圧した流体を供給する。組み込
まれたベアリングとポンプのアセンブリから利益を得る
ことができる1つのデバイス・タイプは、磁気記録ディ
スク駆動機構である。ディスク駆動装置は、高速回転し
ているシャフトを読み書きヘッドの下で回転する磁気記
録メディアに組み込んでいる。データに対する高速アク
セスのためには、より高い回転速度が望ましい。
アリングに関して、同軸に流体力学のポンプを置くこと
によって、この必要性を満たす装置に関する物である。
この機械構成は、ベアリング及びポンプのアセンブリの
一体化みを可能にし、ベアリングを組み込んでいるデバ
イス内の種々の機能に加圧した流体を供給する。組み込
まれたベアリングとポンプのアセンブリから利益を得る
ことができる1つのデバイス・タイプは、磁気記録ディ
スク駆動機構である。ディスク駆動装置は、高速回転し
ているシャフトを読み書きヘッドの下で回転する磁気記
録メディアに組み込んでいる。データに対する高速アク
セスのためには、より高い回転速度が望ましい。
【0006】しかし、10,000RPM(回転/分)
以上の回転速度は、機械的ベアリングに対しては実際的
でない。それに加えて、機械的ベアリングの不規則な変
動は、読出し/書込みヘッドを回転しているディスクに
対して位置づけるための正確度を減少させる。これは、
一方で達成し得る記録密度を制限する。従って、いくら
かの磁気記録ディスクは、流体力学のジャーナル・ベア
リング(journal bearing) から構成される空気ベアリン
グ・スピンドルで放射状の負荷を支持し、流体力学のス
ラスト・ベアリング(thrust bearing) から構成される
空気ベアリング・スピンドルで軸の負荷を支持してい
る。
以上の回転速度は、機械的ベアリングに対しては実際的
でない。それに加えて、機械的ベアリングの不規則な変
動は、読出し/書込みヘッドを回転しているディスクに
対して位置づけるための正確度を減少させる。これは、
一方で達成し得る記録密度を制限する。従って、いくら
かの磁気記録ディスクは、流体力学のジャーナル・ベア
リング(journal bearing) から構成される空気ベアリン
グ・スピンドルで放射状の負荷を支持し、流体力学のス
ラスト・ベアリング(thrust bearing) から構成される
空気ベアリング・スピンドルで軸の負荷を支持してい
る。
【0007】更に、ディスク駆動機構は、組み込まれた
ポンプ・アセンブリが供給することができるガス流を利
用することができる。ガス圧力の潜在的用途は、ディス
ク駆動機構のアクチュエータ部分において、流体力学の
ベアリングに加圧し、汚染管理のために正方向に加圧さ
れた領域をつくり、空気ラッチの操作のために圧力を提
供することである。従って、1具体化において本発明
は、空気ベアリング・スピンドルを有するディスク駆動
システムから構成され、スピンドル・アセンブリの区画
が、空気ポンプとして働くように設計されている。とく
に、追加の空気ベアリングが、ディスク駆動機構のスピ
ンドル・アセンブリに組み込まれている。追加のベアリ
ングは、主空気ベアリングのように高圧で流れはゼロと
いうのでなく、流れを利用するポンプのアプリケーショ
ンに最適化される。
ポンプ・アセンブリが供給することができるガス流を利
用することができる。ガス圧力の潜在的用途は、ディス
ク駆動機構のアクチュエータ部分において、流体力学の
ベアリングに加圧し、汚染管理のために正方向に加圧さ
れた領域をつくり、空気ラッチの操作のために圧力を提
供することである。従って、1具体化において本発明
は、空気ベアリング・スピンドルを有するディスク駆動
システムから構成され、スピンドル・アセンブリの区画
が、空気ポンプとして働くように設計されている。とく
に、追加の空気ベアリングが、ディスク駆動機構のスピ
ンドル・アセンブリに組み込まれている。追加のベアリ
ングは、主空気ベアリングのように高圧で流れはゼロと
いうのでなく、流れを利用するポンプのアプリケーショ
ンに最適化される。
【0008】スピンドル・アセンブリが回転していると
き、空気流が供給される。従って、主ジャーナル・ベア
リングと同様に、この圧力ソースは信頼できる。本発明
の機構を有する流体力学のポンプは、流体ベアリング内
面を有するスピンドル・ハブ及びスピンドル・ハブ内で
同軸に置かれたスリーブを含んでいる。スリーブは、支
持ベースに取り付けられて、滑らかな流体ベアリングの
内面とダイナミックな流体圧力を生成するための溝を彫
られた流体ベアリングの外面を有する。スリーブにおけ
る通路は、潤滑流をスリーブの流体ベアリングの外面か
ら、ベースに流れるようにしている。
き、空気流が供給される。従って、主ジャーナル・ベア
リングと同様に、この圧力ソースは信頼できる。本発明
の機構を有する流体力学のポンプは、流体ベアリング内
面を有するスピンドル・ハブ及びスピンドル・ハブ内で
同軸に置かれたスリーブを含んでいる。スリーブは、支
持ベースに取り付けられて、滑らかな流体ベアリングの
内面とダイナミックな流体圧力を生成するための溝を彫
られた流体ベアリングの外面を有する。スリーブにおけ
る通路は、潤滑流をスリーブの流体ベアリングの外面か
ら、ベースに流れるようにしている。
【0009】スピンドル・ハブに接続し、スリーブ内で
同軸に置かれたシャフトは、ダイナミックな流体圧力を
生成するために、溝を彫られた流体ベアリングの外面を
有する。回転するシャフトに対して、第1の流体力学の
ベアリングがスピンドル・ハブの流体ベアリングの内面
と、スリーブの流体ベアリングの外面の間に形成される
ように、手段が用意されている。同様に、シャフトの回
転は、第2の流体力学のベアリングを、スリーブの流体
ベアリングの内面とシャフトの流体ベアリングの外面の
間に形成する。この第2のベアリングが、シャフトとス
リーブの間の摩擦による磨耗を防止するために働く。第
1のベアリングは、第2のベアリングが高圧で流れがな
いことを要するのとは逆に、高流量ポンプ・アプリケー
ション用に最適化される。
同軸に置かれたシャフトは、ダイナミックな流体圧力を
生成するために、溝を彫られた流体ベアリングの外面を
有する。回転するシャフトに対して、第1の流体力学の
ベアリングがスピンドル・ハブの流体ベアリングの内面
と、スリーブの流体ベアリングの外面の間に形成される
ように、手段が用意されている。同様に、シャフトの回
転は、第2の流体力学のベアリングを、スリーブの流体
ベアリングの内面とシャフトの流体ベアリングの外面の
間に形成する。この第2のベアリングが、シャフトとス
リーブの間の摩擦による磨耗を防止するために働く。第
1のベアリングは、第2のベアリングが高圧で流れがな
いことを要するのとは逆に、高流量ポンプ・アプリケー
ション用に最適化される。
【0010】第1の流体力学のベアリングにおける動圧
は、潤滑流をスリーブの通路を通してベースに送り込む
ように働く。本発明は、従って従来のコンプレッサとポ
ンプの方式による汚染、振動、及び消費電力の問題なし
で加圧された流体を供給する統合ベアリング・アセンブ
リを提供する。
は、潤滑流をスリーブの通路を通してベースに送り込む
ように働く。本発明は、従って従来のコンプレッサとポ
ンプの方式による汚染、振動、及び消費電力の問題なし
で加圧された流体を供給する統合ベアリング・アセンブ
リを提供する。
【0011】
【実施例】図1を参照すると、本発明のディスク駆動機
構の具体例の概略図が図示されており、全体的参照番号
10で指示されている。システム10は、ディスク・ス
ピンドル・アセンブリ12及びヘッド・アクチュエータ
・アセンブリ14から構成されている。スピンドル・ア
センブリ12及びヘッド・アクチュエータ・アセンブリ
14は、微粒子汚染を防止するために密封されたハウジ
ング16の中に置かれている。スピンドル・アセンブリ
12は、スピンドル22に装填された複数の磁気記録デ
ィスク20から構成されている。スピンドル22は、図
示されないハブ内の電気モータによって回転される。
構の具体例の概略図が図示されており、全体的参照番号
10で指示されている。システム10は、ディスク・ス
ピンドル・アセンブリ12及びヘッド・アクチュエータ
・アセンブリ14から構成されている。スピンドル・ア
センブリ12及びヘッド・アクチュエータ・アセンブリ
14は、微粒子汚染を防止するために密封されたハウジ
ング16の中に置かれている。スピンドル・アセンブリ
12は、スピンドル22に装填された複数の磁気記録デ
ィスク20から構成されている。スピンドル22は、図
示されないハブ内の電気モータによって回転される。
【0012】ヘッド・アクチュエータ・アセンブリ14
は、アクチュエータ・アーム・アセンブリ32を、ディ
スク20に関連して動かすボイス・コイル・モータ30
を含む。アセンブリ32は、各々が2つの隣接したディ
スク20の間の空間に置かれた複数のアクチュエータ・
アーム34を有する。各アクチュエータ・アーム34
は、1対の読み書きヘッド36を有する。1つのヘッド
は、アクチュエータ・アーム34の上にあるディスクを
読み、他方は、アクチュエータ・アーム34の下にある
ディスクを読む。動作において、スピンドル22は、ハ
ブ内モータによって回転され、モータ30は、ディスク
20の間のアクチュエータ・アーム34を要求されたト
ラック位置へ動かす。
は、アクチュエータ・アーム・アセンブリ32を、ディ
スク20に関連して動かすボイス・コイル・モータ30
を含む。アセンブリ32は、各々が2つの隣接したディ
スク20の間の空間に置かれた複数のアクチュエータ・
アーム34を有する。各アクチュエータ・アーム34
は、1対の読み書きヘッド36を有する。1つのヘッド
は、アクチュエータ・アーム34の上にあるディスクを
読み、他方は、アクチュエータ・アーム34の下にある
ディスクを読む。動作において、スピンドル22は、ハ
ブ内モータによって回転され、モータ30は、ディスク
20の間のアクチュエータ・アーム34を要求されたト
ラック位置へ動かす。
【0013】ヘッド36の1つが、要求されたトラック
上のデータを読みとるか叉は書き込む。図2は、スピン
ドル・アセンブリ12の断面図である。ベース・メンバ
100は、動かない円筒形のスリーブ102に、複数の
ねじ104叉は接着材結合のような他の適当な接続手段
によって取り付けられている。スリーブ102は、滑ら
かな空気ベアリング面である内面106を有する。スリ
ーブ102の外面108は、複数の圧力生成用溝がつく
られた空気ベアリング面である。溝は、斜めにスリーブ
の縦の軸に切られ、これについては更に図3と関連して
説明する。回転できるシャフト110は、スリーブ10
2の内部に適合する。シャフト110は、複数の圧力生
成用溝が施された外部空気ベアリング面を有する。
上のデータを読みとるか叉は書き込む。図2は、スピン
ドル・アセンブリ12の断面図である。ベース・メンバ
100は、動かない円筒形のスリーブ102に、複数の
ねじ104叉は接着材結合のような他の適当な接続手段
によって取り付けられている。スリーブ102は、滑ら
かな空気ベアリング面である内面106を有する。スリ
ーブ102の外面108は、複数の圧力生成用溝がつく
られた空気ベアリング面である。溝は、斜めにスリーブ
の縦の軸に切られ、これについては更に図3と関連して
説明する。回転できるシャフト110は、スリーブ10
2の内部に適合する。シャフト110は、複数の圧力生
成用溝が施された外部空気ベアリング面を有する。
【0014】溝は、斜めにスリーブの縦の軸に切られ、
これについては更に図3と関連して説明する。スリーブ
102とシャフト110の間に主空気ベアリングが形成
されるギャップがある。望ましい具体化では、このギャ
ップはおよそ160マイクロインチである。シャフト端
プラグ120は、干渉収縮適合によるシャフト110の
最上部の内側に適合するように形成されている。皿状ス
ピンドル・ハブ124を受けるために、端プラグ120
は、突起部分122を有する。スピンドル・ハブ124
は、端プラグ120に収縮適合されている。スピンドル
・ハブ124及びスリーブ102の間のギャップは、望
ましい具体化においては、およそ300マイクロインチ
である。
これについては更に図3と関連して説明する。スリーブ
102とシャフト110の間に主空気ベアリングが形成
されるギャップがある。望ましい具体化では、このギャ
ップはおよそ160マイクロインチである。シャフト端
プラグ120は、干渉収縮適合によるシャフト110の
最上部の内側に適合するように形成されている。皿状ス
ピンドル・ハブ124を受けるために、端プラグ120
は、突起部分122を有する。スピンドル・ハブ124
は、端プラグ120に収縮適合されている。スピンドル
・ハブ124及びスリーブ102の間のギャップは、望
ましい具体化においては、およそ300マイクロインチ
である。
【0015】このギャップにおいて、ポンプ・ベアリン
グが形成される。スロット180は、施盤叉はその他の
手段によって、スリーブ102の外周に切られている。
スロット180は、実質的にスリーブ102の長さの中
間点に位置している。スロット180に対する流体の伝
達は、スロット180から出口187にスリーブ102
の本体に沿ってベース100を通して延びている通路1
85である。複数の磁気記録ディスク20及び環状のス
ペーサー・メンバ130は、スピンドル・ハブ124に
適合しており、フランジ126の上に乗っている。ディ
スク20及びスペーサ130は、交互に並べられて、デ
ィスク・スタック132を構成する。ディスク・クラン
プ140は、ディスク・スタック132に適合し、位置
がずれないようにしている。
グが形成される。スロット180は、施盤叉はその他の
手段によって、スリーブ102の外周に切られている。
スロット180は、実質的にスリーブ102の長さの中
間点に位置している。スロット180に対する流体の伝
達は、スロット180から出口187にスリーブ102
の本体に沿ってベース100を通して延びている通路1
85である。複数の磁気記録ディスク20及び環状のス
ペーサー・メンバ130は、スピンドル・ハブ124に
適合しており、フランジ126の上に乗っている。ディ
スク20及びスペーサ130は、交互に並べられて、デ
ィスク・スタック132を構成する。ディスク・クラン
プ140は、ディスク・スタック132に適合し、位置
がずれないようにしている。
【0016】クランプ140は、スピンドル・ハブ12
4のフランジ126に対応するフランジ142を有す
る。クランプ140は、ねじ144によってシャフト端
プラグ120に取り付けられている。複数のガスの入口
146は、クランプ140及びハブ124を通り抜け、
主ベアリング及びポンプ・ベアリングを、スピンドル・
アセンブリの外側とのガスによる流体伝達を行ってい
る。同様に、ベース100及びハブ124の間のギャッ
プ148は、空気がポンプ・ベアリングに入るための通
路を提供する。ベース100は、モータ実装ポスト16
2を受けるためのアパーチャ160を有し、ポスト16
2は、干渉収縮適合叉は複数のねじによってベース10
0に取り付けられている。
4のフランジ126に対応するフランジ142を有す
る。クランプ140は、ねじ144によってシャフト端
プラグ120に取り付けられている。複数のガスの入口
146は、クランプ140及びハブ124を通り抜け、
主ベアリング及びポンプ・ベアリングを、スピンドル・
アセンブリの外側とのガスによる流体伝達を行ってい
る。同様に、ベース100及びハブ124の間のギャッ
プ148は、空気がポンプ・ベアリングに入るための通
路を提供する。ベース100は、モータ実装ポスト16
2を受けるためのアパーチャ160を有し、ポスト16
2は、干渉収縮適合叉は複数のねじによってベース10
0に取り付けられている。
【0017】固定子巻き線アセンブリ170は、ポスト
162に取り付けられている。複数の回転子磁石172
は、円筒形の磁気実装メンバ174に取り付けられてい
る。これは、裏打ち鉄(backing iron)として知られてお
り、シャフト110の内面に取り付けられている。別の
方法では、磁石172は、複数の交互磁気区画(極)で
磁化された1つの磁性体シリンダで作ることができる。
巻線アセンブリ170、回転子磁石172及びメンバ1
74は、シャフト110を回転させるハブ内ブラシレス
・スピンドル・モータ190を構成する。8個の極、1
2個のスロット・デルタ巻ブラシレスDCスピンドル・
モータが、望ましい具体化において使われている。
162に取り付けられている。複数の回転子磁石172
は、円筒形の磁気実装メンバ174に取り付けられてい
る。これは、裏打ち鉄(backing iron)として知られてお
り、シャフト110の内面に取り付けられている。別の
方法では、磁石172は、複数の交互磁気区画(極)で
磁化された1つの磁性体シリンダで作ることができる。
巻線アセンブリ170、回転子磁石172及びメンバ1
74は、シャフト110を回転させるハブ内ブラシレス
・スピンドル・モータ190を構成する。8個の極、1
2個のスロット・デルタ巻ブラシレスDCスピンドル・
モータが、望ましい具体化において使われている。
【0018】軸の負荷を支持するスラスト・ベアリング
は、スラスト・ギャップ192に形成される。このベア
リングは、スピンドル・ハブ124及びそれに取り付け
られたディスク20を支持している。スラスト・ベアリ
ングの詳細は、本発明の理解にとって不可欠でなく、詳
細な説明を省く。本発明に関連して動作するスラスト・
ベアリングの詳細な記述は、1991年12月23日出
願のIBM特許出願第07/813,311号「ディス
ク駆動機構のためのスピンドル装置(Spindle System fo
r a Disk Drive)」に記載されている。望ましい具体化
においては、ベース100、スリーブ102、シャフト
110、端プラグ120、クランプ140、ねじ144
は、耐食性と長寿命を提供するため、強化ステンレス鋼
で作られている。
は、スラスト・ギャップ192に形成される。このベア
リングは、スピンドル・ハブ124及びそれに取り付け
られたディスク20を支持している。スラスト・ベアリ
ングの詳細は、本発明の理解にとって不可欠でなく、詳
細な説明を省く。本発明に関連して動作するスラスト・
ベアリングの詳細な記述は、1991年12月23日出
願のIBM特許出願第07/813,311号「ディス
ク駆動機構のためのスピンドル装置(Spindle System fo
r a Disk Drive)」に記載されている。望ましい具体化
においては、ベース100、スリーブ102、シャフト
110、端プラグ120、クランプ140、ねじ144
は、耐食性と長寿命を提供するため、強化ステンレス鋼
で作られている。
【0019】1つの材料を使用することは、また、動作
中の熱による歪を減らすのに役立つ。スピンドル・ハブ
124は、ディスク20との熱膨張係数が近いアルミニ
ウムであり、しばしばアルミニウム基板から作られる。
スピンドル・アセンブリ12の動作に関する説明にはい
る。最初は、シャフト110は、停止している。モータ
190が付勢されると、シャフト110及びそれに取り
付けられたハブ124は回転を始める。空気が、入口1
46及びギャップ148を通して吸い込まれ、シャフト
110とスリーブ102の間に主空気ベアリングを、ス
リーブ102とハブ124の間にポンプ・ベアリングを
形成する。
中の熱による歪を減らすのに役立つ。スピンドル・ハブ
124は、ディスク20との熱膨張係数が近いアルミニ
ウムであり、しばしばアルミニウム基板から作られる。
スピンドル・アセンブリ12の動作に関する説明にはい
る。最初は、シャフト110は、停止している。モータ
190が付勢されると、シャフト110及びそれに取り
付けられたハブ124は回転を始める。空気が、入口1
46及びギャップ148を通して吸い込まれ、シャフト
110とスリーブ102の間に主空気ベアリングを、ス
リーブ102とハブ124の間にポンプ・ベアリングを
形成する。
【0020】入口146及びギャップ148から入った
空気は、通路185を通してポンプ・ベアリングから出
る。図3は、明確に分かるようにスラスト・ベアリング
・アセンブリ、及びディスクを除いた図2のスピンドル
・アセンブリの分解外観図である。ハブ124及びそれ
と接続したシャフト110は、本発明の内部構造をより
明確に示すように通常の動作位置からずらされている。
図3のシャフト110は、溝302を有する上部の溝領
域300及び溝306を有する下部の溝領域304を有
する。溝302は、空気を主空気ベアリング・ギャップ
に向けて下方へ引っ張るように設計されている。溝30
6は、空気を主空気ベアリング・ギャップに向けて上方
へ引っ張るように設計されている。
空気は、通路185を通してポンプ・ベアリングから出
る。図3は、明確に分かるようにスラスト・ベアリング
・アセンブリ、及びディスクを除いた図2のスピンドル
・アセンブリの分解外観図である。ハブ124及びそれ
と接続したシャフト110は、本発明の内部構造をより
明確に示すように通常の動作位置からずらされている。
図3のシャフト110は、溝302を有する上部の溝領
域300及び溝306を有する下部の溝領域304を有
する。溝302は、空気を主空気ベアリング・ギャップ
に向けて下方へ引っ張るように設計されている。溝30
6は、空気を主空気ベアリング・ギャップに向けて上方
へ引っ張るように設計されている。
【0021】溝の数、その深さ、角度及び他のパラメー
タは、全て空気ベアリングの必要サイズ及び動作特性に
依存する。動作特性の例としては、回転速度、支持する
負荷及びベアリングの堅さが含まれる。殆どの動作特性
はベアリングを組み込んでいるデバイスの要求事項によ
って記述される。例えば、ディスク駆動機構において、
空気ベアリングの回転速度は、ディスクの必要回転速度
で記述される。溝のパラメーターを決定する流体力学方
程式及び設計トレードオフは、当業者には既知であり、
ウィリアム A.グロス(William A. Gross)等による参
照文献「流体膜潤滑(Fluid Film Lubrication)」ニュー
ヨーク、ジョン ワイリー アンド サンズ(John Wile
y and Sons, 1980) に記述されている。
タは、全て空気ベアリングの必要サイズ及び動作特性に
依存する。動作特性の例としては、回転速度、支持する
負荷及びベアリングの堅さが含まれる。殆どの動作特性
はベアリングを組み込んでいるデバイスの要求事項によ
って記述される。例えば、ディスク駆動機構において、
空気ベアリングの回転速度は、ディスクの必要回転速度
で記述される。溝のパラメーターを決定する流体力学方
程式及び設計トレードオフは、当業者には既知であり、
ウィリアム A.グロス(William A. Gross)等による参
照文献「流体膜潤滑(Fluid Film Lubrication)」ニュー
ヨーク、ジョン ワイリー アンド サンズ(John Wile
y and Sons, 1980) に記述されている。
【0022】記述されているパラメータに対する多くの
変更及び適合が、本発明の範囲からはずれることなく、
当業者によってなされるであろう。溝302及び306
は、主ベアリングの動作要件によって決定される深さ、
溝幅及び溝の角度有する。溝306の角度は、溝302
の角度の逆である。溝302及び306は、ステンレス
鋼に対するフォト・リソグラフによるエッチング処理に
よって形成することが望ましい。溝の間のエッチングさ
れなかった領域は、複数の山303及び307を形成す
る。動作時は、シャフト110が図3におけるクランプ
140が上から見て時計回りに回転するように回転す
る。
変更及び適合が、本発明の範囲からはずれることなく、
当業者によってなされるであろう。溝302及び306
は、主ベアリングの動作要件によって決定される深さ、
溝幅及び溝の角度有する。溝306の角度は、溝302
の角度の逆である。溝302及び306は、ステンレス
鋼に対するフォト・リソグラフによるエッチング処理に
よって形成することが望ましい。溝の間のエッチングさ
れなかった領域は、複数の山303及び307を形成す
る。動作時は、シャフト110が図3におけるクランプ
140が上から見て時計回りに回転するように回転す
る。
【0023】溝302は、下方へ空気を引き、溝306
は上方へ空気を引いて、主空気ベアリングを形成する。
スリーブ102は、溝352を有する上部溝領域350
を有し、溝356を有する下部溝領域354を有する。
溝352は、ポンプ・ベアリング・ギャップに向けて、
空気を下方へ引っ張るように設計されている。溝356
は、ポンプ・ベアリング・ギャップに向けて、空気を上
方へ引っ張るように設計されている。溝352及び35
6は、1650マイクロインチの深さを有することが望
ましい。溝の角度は、158度であることが望ましい。
溝356に対する溝の角度は、溝352に対する角度の
逆である。
は上方へ空気を引いて、主空気ベアリングを形成する。
スリーブ102は、溝352を有する上部溝領域350
を有し、溝356を有する下部溝領域354を有する。
溝352は、ポンプ・ベアリング・ギャップに向けて、
空気を下方へ引っ張るように設計されている。溝356
は、ポンプ・ベアリング・ギャップに向けて、空気を上
方へ引っ張るように設計されている。溝352及び35
6は、1650マイクロインチの深さを有することが望
ましい。溝の角度は、158度であることが望ましい。
溝356に対する溝の角度は、溝352に対する角度の
逆である。
【0024】溝352及び356は、ステンレス鋼に対
するフォト・リソグラフによるエッチング処理によって
形成することが望ましい。溝の間のエッチングされなか
った領域は、山353及び357を形成する。ポンプ・
ベアリングの溝/(溝+山)の比率は、溝の幅を溝の幅
とその隣接する山の幅の合計で割ったものとして定義さ
れる。この比率は、しばしばパーセンテージで表され
る。ポンプ・ベアリングの望ましい溝/(溝+山)の比
率は、およそ80%である。動作には、シャフト110
及びそれに接続したハブ124は、溝352が空気を下
方へ引き、溝356が空気を上方へ引いて、ポンプ・ベ
アリングを形成するように回転する。図4は、本発明の
別の具体化を描いている。
するフォト・リソグラフによるエッチング処理によって
形成することが望ましい。溝の間のエッチングされなか
った領域は、山353及び357を形成する。ポンプ・
ベアリングの溝/(溝+山)の比率は、溝の幅を溝の幅
とその隣接する山の幅の合計で割ったものとして定義さ
れる。この比率は、しばしばパーセンテージで表され
る。ポンプ・ベアリングの望ましい溝/(溝+山)の比
率は、およそ80%である。動作には、シャフト110
及びそれに接続したハブ124は、溝352が空気を下
方へ引き、溝356が空気を上方へ引いて、ポンプ・ベ
アリングを形成するように回転する。図4は、本発明の
別の具体化を描いている。
【0025】ここでは、スリーブ102の外面上の溝4
02は、全て並行であって、潤滑ガスを1方向に押して
いる。この理由で、この具体例は、一方向構成と呼ばれ
る。図3に描かれている具体例は、ポンプ・ベアリング
の上と下から潤滑ガスを吸い込むので、双方向構成と呼
ばれる。一方向構成の具体化において、スロット180
は除かれ、通路185は、スリーブ102の全体の長さ
に延びている。更に、溝402によって生成した上向き
の空気流が、通路185で下に向け直されるように、ガ
スの入口146は取り除かれている。表1は、一方向構
成の具体例と双方向構成の具体例における設計パラメー
タとの比較である。
02は、全て並行であって、潤滑ガスを1方向に押して
いる。この理由で、この具体例は、一方向構成と呼ばれ
る。図3に描かれている具体例は、ポンプ・ベアリング
の上と下から潤滑ガスを吸い込むので、双方向構成と呼
ばれる。一方向構成の具体化において、スロット180
は除かれ、通路185は、スリーブ102の全体の長さ
に延びている。更に、溝402によって生成した上向き
の空気流が、通路185で下に向け直されるように、ガ
スの入口146は取り除かれている。表1は、一方向構
成の具体例と双方向構成の具体例における設計パラメー
タとの比較である。
【表1】 特定の望ましい具体例を参照して本発明をかなり詳しく
説明してきたけれども、他のバージョンも可能である。
例えば、ポンプの実用的媒体は、ガスに限られていな
い。このタイプの流体力学ポンプは、当業者に既知のよ
うに、ベアリングを修正することによって、オイルや水
のようなポンプ液体に適合することができる。また、説
明した具体例は、ジャーナル・ベアリングと協働する、
同じ長さのポンプ・ベアリングを示した。これは、動作
要件ではない。ポンプ・ベアリングは、主ベアリングと
異なる長さでよく、軸の方向に主ベアリングからずれて
いてもよく、必要なら複数の区画に分割しても良い。
説明してきたけれども、他のバージョンも可能である。
例えば、ポンプの実用的媒体は、ガスに限られていな
い。このタイプの流体力学ポンプは、当業者に既知のよ
うに、ベアリングを修正することによって、オイルや水
のようなポンプ液体に適合することができる。また、説
明した具体例は、ジャーナル・ベアリングと協働する、
同じ長さのポンプ・ベアリングを示した。これは、動作
要件ではない。ポンプ・ベアリングは、主ベアリングと
異なる長さでよく、軸の方向に主ベアリングからずれて
いてもよく、必要なら複数の区画に分割しても良い。
【0026】同様に、本発明の長所を磁気ディスク駆動
機構の関連において記述したけれども、この流体ポンプ
は、精密工作機械のような流体力学のベアリングを組み
込む他のデバイスにおいても利点を有する。当業者にと
って、記述された具体例に関する変更及び適合が、特許
請求の範囲に記載した本発明の範囲からはずれることな
く成され得ることは明白である。
機構の関連において記述したけれども、この流体ポンプ
は、精密工作機械のような流体力学のベアリングを組み
込む他のデバイスにおいても利点を有する。当業者にと
って、記述された具体例に関する変更及び適合が、特許
請求の範囲に記載した本発明の範囲からはずれることな
く成され得ることは明白である。
【0027】
【発明の効果】本発明により、流体力学のガス・ベアリ
ングによってつくられた圧力を、デバイスの中で他の用
途のために利用でき、機械的コンプレッサを組み込む必
要がないため、デバイス内の余分な空間を必要とせず、
電力を節減し、振動及び汚染のないベアリングを形成で
きる。
ングによってつくられた圧力を、デバイスの中で他の用
途のために利用でき、機械的コンプレッサを組み込む必
要がないため、デバイス内の余分な空間を必要とせず、
電力を節減し、振動及び汚染のないベアリングを形成で
きる。
【図1】本発明によるディスク駆動システムの概略図で
ある。
ある。
【図2】本発明のディスク・スピンドル・アセンブリの
1具体化の横断面図である.
1具体化の横断面図である.
【図3】本発明の双方向流れに関する具体化の分解切断
外観図である。
外観図である。
【図4】本発明の1方向流れに関する具体化の分解切断
外観図である。
外観図である。
10 ディスク駆動機構 20 ディスク 100 ベース 110 シャフト 124 スピンドル・ハブ 185 通路 302、306、352、356、402 溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マツ エングワル アメリカ合衆国 95023 カリフォルニア 州 ホリスタ サンセット ドライブ 15511551 (72)発明者 ラリー ジョー ギリランド アメリカ合衆国 95037 カリフォルニア 州 モーガンヒル ラパラ コート 15455 (72)発明者 カール ゴン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サン ノセ ヒドン クリーク コート 6465 (72)発明者 マイケル フィリップ ロバート アメリカ合衆国 95110 カリフォルニア 州 サンノセ ホブソン ストリート 75
Claims (12)
- 【請求項1】 流体ベアリングの内面を有する第1のシ
リンダと、 第1のシリンダ内に同軸に置かれ、ベースに取り付けら
れ、流体ベアリングの内面及び少くとも1つの動圧を生
成する溝を持った流体ベアリングの外面を有する第2の
シリンダと、 第2のシリンダ内に同軸に置かれ、少くとも1つの動圧
を生成する溝を持った流体ベアリングの外面を有するシ
ャフトと、 シャフトを第1のシリンダに取り付けるためのクランプ
と、第1のシリンダと第2のシリンダの間に第1の流体
力学の流体ベアリングを形成し、第2シリンダとシャフ
トの間に第2の流体力学の流体ベアリングを形成するよ
うに、シャフトを回転する手段と、 潤滑流体の入口と、 第2のシリンダの本体において、第2のシリンダの流体
ベアリングの外面からベースに延びていて、第1の流体
力学の流体ベアリングにおける動圧が、通路を通して潤
滑流体を供給する通路と、を備えた流体力学ポンプ。 - 【請求項2】 上記通路が第2のシリンダの長さの実質
的中間点で第2シリンダの流体ベアリングの外面と交わ
ることを特徴とする請求項1に記載の流体力学ポンプ。 - 【請求項3】 上記潤滑流体が、ガスである請求項1に
記載の流体力学ポンプ。 - 【請求項4】 上記潤滑流体が、液体である請求項1に
記載の流体力学ポンプ。 - 【請求項5】 流体ベアリングの内面を有するスピンド
ル・ハブと、 スピンドル・ハブ内に同軸に置かれ、支持ベースへ接続
するように適合し、流体ベアリングの内面、流体ベアリ
ングの外面及びダイナミックな流体圧力を生成する手段
を持った流体ベアリングの外面からベースに流体の伝達
を行う通路を有するスリーブと、 スピンドル・ハブに接続し、スリーブ内に同軸に置か
れ、ダイナミックな流体圧力を生成する手段を持つ流体
ベアリングの外面を有するシャフトと、 スピンドル・ハブの流体ベアリングの内面とスリーブの
流体ベアリングの外面の間に第1の流体力学の流体ベア
リングを形成し、スリーブの流体ベアリングの内面とシ
ャフトの流体ベアリングの外面の間に第2の流体力学の
流体ベアリングを形成するようにシャフトを回転させる
手段と、を備え、シャフトの回転中、上記第1及び第2
の流体力学の流体ベアリングにおける潤滑流体の存在に
よって、第1の流体力学の流体ベアリングの動圧が、ス
リーブの通路を通して潤滑流体を注入することを特徴と
するスピンドル装置。 - 【請求項6】 上記通路が、第2のシリンダの長さの実
質的に中間点でスリーブの流体ベアリングの外面と交わ
ることを特徴とする請求項5に記載のスピンドル装置。 - 【請求項7】 上記潤滑流体が、ガスであることを特徴
とする請求項5に記載のスピンドル装置。 - 【請求項8】 上記潤滑流体が、液体であることを特徴
とする請求項5に記載のスピンドル装置。 - 【請求項9】 ディスク駆動機構ハウジングと、 流体ベアリングの内面を有するスピンドル・ハブと、 スピンドル・ハブに取り付けられた記録ディスクと、 データを上記記録ディスクから読み込み、又は上記記録
ディスクへ書き込むための変換器を動かす手段と、 スピンドル・ハブ内に同軸に置かれ、上記ハウジングに
固定して取り付けられたスリーブと、 流体ベアリングの内面、流体ベアリングの外面及びダイ
ナミックな流体圧力を生成するための手段を持つ流体ベ
アリングの外面からベースに流体の伝達を行う通路を有
するスリーブと、 スピンドル・ハブに接続し、スリーブ内に同軸に置か
れ、ダイナミックな流体圧力を生成するための手段を持
つ流体ベアリングの外面を有するシャフトと、 スピンドル・ハブの流体ベアリングの内面とスリーブの
流体ベアリングの外面の間に第1の流体力学の流体ベア
リングを形成し、スリーブの流体ベアリングの内面とシ
ャフトの流体ベアリングの外面の間に第2の流体力学の
流体ベアリングを形成するようにシャフトを回転させる
手段と、を備え、シャフトの回転中、第1流体力学の流
体ベアリングにおける動圧が、潤滑流体に加圧し、スリ
ーブの通路を通して注入することを特徴とするデータ記
録用ディスク装置。 - 【請求項10】 上記通路が、第2のシリンダの長さの
実質的中間点で、スリーブの流体ベアリングの外面と交
わることを特徴とする請求項9に記載のデータ記録用デ
ィスク装置。 - 【請求項11】 上記潤滑流体が、ガスであることを特
徴とする請求項9に記載のデータ記録用ディスク装置。 - 【請求項12】 上記潤滑流体が、液体であることを特
徴とする請求項9に記載のデータ記録用ディスク装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/038,579 US5328270A (en) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | Hydrodynamic pump |
US08/038,579 | 1993-03-25 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06300043A true JPH06300043A (ja) | 1994-10-25 |
Family
ID=21900718
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6049992A Pending JPH06300043A (ja) | 1993-03-25 | 1994-02-24 | 流体力学ポンプ、スピンドル装置及びデータ記録用ディスク装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5328270A (ja) |
EP (1) | EP0626684A3 (ja) |
JP (1) | JPH06300043A (ja) |
SG (1) | SG44376A1 (ja) |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5590003A (en) * | 1995-03-08 | 1996-12-31 | Seagate Technology, Inc. | Hydrodynamic spindle motor having distributed windings |
JPH09192904A (ja) * | 1996-01-18 | 1997-07-29 | Toshiba Mach Co Ltd | 空気軸受式工作機械 |
US6368658B1 (en) * | 1999-04-19 | 2002-04-09 | Scimed Life Systems, Inc. | Coating medical devices using air suspension |
US6730349B2 (en) | 1999-04-19 | 2004-05-04 | Scimed Life Systems, Inc. | Mechanical and acoustical suspension coating of medical implants |
US6336608B1 (en) | 2000-02-29 | 2002-01-08 | James Robert Cope | Flexible web roller guide assembly with an integral centrifugal pump capability to provide a hydrostatic air bearing function to the roller guides outside supporting surface |
US6315452B1 (en) | 2000-04-28 | 2001-11-13 | Forrest D. Titcomb | Zero static-friction actuator pivot bearing for production disk drives |
US20030117906A1 (en) * | 2001-12-20 | 2003-06-26 | Rahman Mohamed Mizanur | Apparatus and method for optimizing hydrodynamic groove shape |
US7239477B2 (en) * | 2002-11-05 | 2007-07-03 | Seagate Technology Llc | Low profile air-oil hybrid fluid dynamic bearing motor |
US20050056303A1 (en) * | 2003-09-16 | 2005-03-17 | Wei-Ming Lee | Oblique burnish/wipe mechanism for hard drive disk like media |
US7001074B2 (en) * | 2003-04-21 | 2006-02-21 | Seagate Technology Llc | High pressure barrier to oil loss by diffusion |
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US7201303B2 (en) * | 2004-04-30 | 2007-04-10 | Senco Products, Inc. | Cordless fastener driving tool |
US8562222B2 (en) * | 2005-06-24 | 2013-10-22 | Seagate Technology Llc | Hub and spindle assembly |
US7679243B2 (en) * | 2005-12-22 | 2010-03-16 | Seagate Technology Llc | Motor assembly with multifunctional components |
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JPH02275113A (ja) * | 1989-04-17 | 1990-11-09 | Hitachi Ltd | 磁気デイスク装置および軸受構成体 |
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