JPH11230163A - 流体軸受装置 - Google Patents

流体軸受装置

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JPH11230163A
JPH11230163A JP10026275A JP2627598A JPH11230163A JP H11230163 A JPH11230163 A JP H11230163A JP 10026275 A JP10026275 A JP 10026275A JP 2627598 A JP2627598 A JP 2627598A JP H11230163 A JPH11230163 A JP H11230163A
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JP
Japan
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fixed
dynamic pressure
pressure generating
thrust
fixed shaft
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JP10026275A
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English (en)
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Yasuo Saeki
康雄 佐伯
Takao Yoshitsugu
孝雄 吉嗣
Katsunori Sakuragi
克則 桜木
Shuji Fukutani
秀志 福谷
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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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
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/10—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load
    • F16C17/102—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure
    • F16C17/107—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure with at least one surface for radial load and at least one surface for axial load
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    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
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    • 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
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    • F16C33/72—Sealings
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    • 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
    • F16C2370/00—Apparatus relating to physics, e.g. instruments
    • F16C2370/12—Hard disk drives or the like

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動圧発生部からの潤滑流体の飛散を改善でき
る流体軸受装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 スラスト側動圧発生部の開放端のラジア
ル方向の隙間Δｄを、スラスト側動圧発生部のスラスト
方向の隙間２６よりも大きく設定したことを特徴とし、
高速回転，高温の環境下においても、スラスト側動圧発
生部の開放端からの潤滑流体の飛散を回避する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＯＡ機器やＡＶ機
器に使用される流体軸受装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】流体軸受装置は、テーブル型ＶＴＲやカ
メラ一体型ＶＴＲの回転ヘッドシリンダ，レーザー複写
機のポリゴンスキャナーモータ、フロッピーディスク装
置やハードディスク装置の記録媒体の回転駆動部に採用
されている。
【０００３】具体的には、ハードディスク装置ではその
メモリー容量が増大し、またデータの転送速度が高速化
しているため、この種の記録装置にもちいられるディス
ク回転装置は高速、高精度回転が必要となっている。
【０００４】その回転主軸部には、米国特許第５５０４
６３７号公報に開示されるような流体軸受装置が用いら
れている。これは図５に示すように構成されている。
【０００５】固定軸１とこの固定軸１に枢支された回転
スリーブ２を有している。固定軸１の基端は下ケース３
に固定されている。回転スリーブ２の外周にはハードデ
ィスク４が取り付けられている。
【０００６】固定軸１と回転スリーブ２との間に形成さ
れたラジアル側動圧発生部５は、固定軸１の外周面に動
圧発生溝６が形成されている。固定軸１の先端には、こ
の固定軸１に螺合する雄ねじ部７が形成された延長軸８
によって固定スラスト板９が取り付けられている。
【０００７】回転スリーブ２の側には、固定スラスト板
９に対応して凹部１０が形成されている。この凹部１０
の開口部は、中心に前記延長軸８の外径より大径の中心
孔１１が穿設された回転スラスト板１２によって閉塞し
てネジ１３で回転スリーブ２に係止されている。
【０００８】このようにして、回転スリーブ２の側の前
記凹部１０と固定スラスト板９と回転スラスト板１２と
の間に形成されたスラスト側動圧発生部１４は、固定ス
ラスト板９の上面と下面に動圧発生溝１５，１６が形成
されている。このスラスト側動圧発生部１４と前記ラジ
アル側動圧発生部５とには、潤滑流体が充填されてい
る。
【０００９】下ケース３には固定軸１の基端部の周囲に
ステータ巻線１７が配置され、回転スリーブ２の内周部
には前記ステータ巻線１７に対向してマグネット１８が
取り付けられている。また、延長軸８は上ケース１９に
ネジ２０で固定されている。
【００１０】このように構成された流体軸受装置は、ス
テータ巻線１７を励磁すると、回転スリーブ２を介して
ハードディスク４が、下ケース３と上ケース１９との間
に形成された真空中で高速回転する。
【００１１】固定軸１に対して回転スリーブ２が回転す
ることによって、潤滑流体をポンピングして回転スリー
ブ２が非接触回転している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、次の様な問題点がある。遠心力や潤滑流
体の膨張などによって図６に示すように、ラジアル側動
圧発生部５から潤滑流体２１の飛散２２や延長軸８と回
転スラスト板１２の間からの潤滑流体２１の飛散２３が
発生して、モータのロックや焼き付きが発生する。
【００１３】特に、飛散した潤滑流体がハードディスク
４に付着した場合には、データの記録再生にエラーが発
生する。さらに詳しくは、スラスト側動圧発生部の開放
端から潤滑流体が飛散しないようにできるだけラジアル
方向の隙間を小さくしているのが従来の技術思想であ
る。
【００１４】また、スラスト方向の耐衝撃性能の向上を
要求されているのが現状である。この耐衝撃性能につい
ては、上記のような固定軸１の両端を固定した固定軸両
持ち構造の流体軸受装置だけでなく、固定軸１の基端だ
けを固定した固定軸片持ち構造の流体軸受装置において
もスラスト方向の耐衝撃性能の向上を要求されているの
が現状である。
【００１５】本発明は動圧発生部からの潤滑流体の飛散
を改善できる流体軸受装置を提供することを目的とす
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の流体軸受装置
は、スラスト側動圧発生部の開放端のラジアル方向の隙
間を、スラスト側動圧発生部のスラスト方向の隙間より
も大きく設定したことを特徴とする。
【００１７】この構成によると、高速回転，高温の環境
下においても、スラスト側動圧発生部の開放端からの潤
滑流体の飛散を回避できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】請求項１記載の流体軸受装置は、
少なくとも一方の端部が固定された固定軸とこの固定軸
に回動自在に枢支された回転スリーブとの間に潤滑流体
をポンピングして非接触回転する流体軸受装置であっ
て、固定軸の側には固定スラスト板を設け、回転スリー
ブの側には前記固定スラスト板の下面と上面および前記
下面と上面をつなぐ外周面に沿った対向面で構成される
凹部を設け、固定スラスト板と凹部との間にも潤滑流体
を充填するとともに、固定スラスト板の厚さをｔとし、
前記凹部の開口部の幅をΔＬとした場合に ΔＬ ＝ ｔ ＋ １０μｍ〜３０μｍ に設定したことを特徴とする。
【００１９】請求項２記載の流体軸受装置は、請求項１
において、固定軸を、両端部が固定された両持ち固定軸
とし、固定軸と回転スリーブとの間に形成されたラジア
ル側動圧発生部の一端部に、固定スラスト板と凹部とで
形成されたスラスト側動圧発生部を配設し、前記ラジア
ル側動圧発生部から前記スラスト側動圧発生部にわたっ
て潤滑流体を充填し、前記スラスト側動圧発生部の開放
端のラジアル方向の隙間Δｄを Δｄ ＞ ΔＬ −
ｔ に設定したことを特徴とする。
【００２０】請求項３記載の流体軸受装置は、両端部が
固定された両持ち固定軸とこの固定軸に回動自在に枢支
された回転スリーブとの間に潤滑流体をポンピングして
非接触回転する流体軸受装置であって、固定軸の側には
固定スラスト板を設け、回転スリーブの側には前記固定
スラスト板の下面と上面および前記下面と上面をつなぐ
外周面に沿った対向面で構成される凹部を設け、固定軸
と回転スリーブとの間に形成されたラジアル側動圧発生
部の一端部に、固定スラスト板と凹部とで形成されたス
ラスト側動圧発生部を配設し、前記ラジアル側動圧発生
部から前記スラスト側動圧発生部にわたって潤滑流体を
充填し、固定スラスト板の厚さをｔとし、前記凹部の開
口部の幅をΔＬとした場合に、前記スラスト側動圧発生
部の開放端のラジアル方向の隙間Δｄを、 Δｄ ＞
ΔＬ − ｔ に設定したことを特徴とする。
【００２１】請求項４記載の流体軸受装置は、請求項２
または請求項３において、基端がケーシングに取り付け
られた固定軸と、前記固定軸に回転自在に取り付けられ
前記固定軸の先端に対応して前記固定軸よりも大径の開
口部が端部に形成され外周部に負荷が取り付けられた回
転スリーブと、中央に貫通孔が穿設された円盤で前記固
定軸の先端に取り付けられ下面が回転スリーブの前記開
口部の底面に対向して外周面が前記開口部の内周面に対
向する固定スラストリングと、基端が前記固定軸の先端
に螺合して固定スラストリングを前記固定軸に係止する
延長軸と、円盤で前記回転スリーブの開口部に取り付け
られ中央に穿設された貫通孔に前記延長軸が挿通された
回転スラストリングとを設け、前記固定軸の外周面と前
記回転スリーブの中心孔の内周面とで形成されるラジア
ル側動圧発生部に動圧発生用グルーブを形成し、前記固
定スラストリングと前記回転スリーブの開口部の内周面
と前記固定スラストリングとの対向面で形成されるスラ
スト側動圧発生部に動圧発生用グルーブを形成し、前記
ラジアル側動圧発生部および前記スラスト側動圧発生部
に潤滑流体を充填し、前記延長軸の先端を前記ケーシン
グに固定したことを特徴とする。
【００２２】請求項５記載の流体軸受装置は、請求項
２，請求項３，請求項４において、Δｄを１０μｍ〜３
０μｍに設定したことを特徴とする。本発明の実施の形
態を図１〜図４に基づいて説明する。
【００２３】図１はハードディスク装置に使用した流体
軸受装置を示す。この流体軸受装置は固定軸両持ち構造
で図示されているが、固定軸片持ち構造としても使用で
きる。
【００２４】図１に示した全体的な構成は図５に示した
従来の構成と同一であるが、細部においては異なる。な
お、従来例と同様の作用を成すものには同一の符号を付
けて説明する。
【００２５】図１において、固定軸１の基端はネジ２４
で下ケース３に固定されている。固定軸１の先端に固定
スラスト板９が延長軸８によって取り付けられている。
回転スリーブ２の側には、前記固定スラスト板９の下面
と上面および前記下面と上面をつなぐ外周面に沿った対
向面とで構成される凹部１０を設け、固定軸１と回転ス
リーブ２との間に形成されたラジアル側動圧発生部５の
一端部に、固定スラスト板９と凹部１０とで形成された
スラスト側動圧発生部１４が形成されている。ラジアル
側動圧発生部５は固定軸１の外周面に動圧発生溝６が形
成されている。スラスト側動圧発生部１４は固定スラス
ト板９の上面に動圧発生溝１５が形成され、固定スラス
ト板９の下面に動圧発生溝１６が形成されている。
【００２６】図２に示すように、固定スラスト板９の厚
さをｔとし、凹部１０の開口部の幅をΔＬとした場合
に、スラスト側動圧発生部１４の開放端のラジアル方向
の隙間Δｄ（図３を参照）を、 Δｄ ＞ ΔＬ −
ｔ に設定した。
【００２７】ラジアル側動圧発生部５からスラスト側動
圧発生部１４にわたっては潤滑流体２１を充填した。使
用した潤滑流体は、９５パーセント以上がエステル油を
用い、残りの５パーセント以下は、鉱油、オレフィン、
炭化水素などである。その表面張力は２５ｄｙｎ／ｃｍ
（ａｔ２９℃）以上に調製した。
【００２８】また、図１においてラジアル側動圧発生部
５の下端に位置する前記回転スリーブ２と固定軸１との
隙間は、固定軸１の径が基端部に向かって次第に細くな
るテーパ部１ａを有しており、これに対応する回転スリ
ーブ２の部分２ａの内径もラジアル側動圧発生部５の部
分よりも大径に形成されており、表面張力によって潤滑
流体が入り込まない区間がこの両者によって形成されて
いる。
【００２９】回転スリーブ２は材質が銅合金およびアル
ミ合金で作成されており、磁気の漏洩を低減するために
磁性鋼板２５がマグネット１８との間に介装されてい
る。このように構成したため、ステータ巻線１７を励磁
すると、回転スリーブ２を介してハードディスク４が、
下ケース３と上ケース１９との間に形成された密閉空間
Ｓで高速回転し、固定軸１に対して回転スリーブ２が回
転することによって、潤滑流体をポンピングして回転ス
リーブ２が非接触回転する。
【００３０】回転中のスラスト側動圧発生部１４におけ
る固定スラスト板９の上面と回転スラスト板１２の下面
との隙間２６は５μｍ、固定スラスト板９の下面とこの
下面と回転スリーブ２との対向面との隙間は１０μｍの
場合に好適な性能が得られた。これは ΔＬ ＝ ｔ ＋ １５μｍ と表現できる。
【００３１】スラスト方向の耐衝撃性能の向上の観点か
らは、この隙間は小さい方が好ましいが、現実的な加工
精度の信頼性からは、下限は ΔＬ ＝ ｔ ＋ １０μｍ が限界であった。また、目標値となる５００Ｇ耐衝撃の
許容範囲から上限は ΔＬ ＝ ｔ ＋ ３０μｍ が限界であった。したがって、許容範囲は、 ΔＬ ＝ ｔ ＋ １０μｍ〜３０μｍ と表現できる。図４はこの隙間と耐衝撃の測定結果を示
す。
【００３２】加工精度を上げずに、しかも実用的な範囲
で目標値となる耐衝撃値を下げた場合には、 ΔＬ ＝ ｔ ＋ ２０μｍ〜４０μｍ が許容範囲であった。
【００３３】さらに、図３に示すように、上記のように
固定スラスト板９の上面と回転スラスト板１２の下面と
の隙間２６が５μｍで、ΔＬ ＝ ｔ ＋ １５μｍ
の場合の開放端のラジアル方向の隙間Δｄを、使用して
いる潤滑流体の表面張力によってこの潤滑流体が入り込
まない隙間として３０μｍに設定して、運転中のスラス
ト側動圧発生部の開放端から外部への潤滑流体の飛散を
検証すると、潤滑流体の飛散は確認できなかった。ラジ
アル方向の隙間Δｄの許容範囲は Δｄ ＞ ΔＬ − ｔ であった。
【００３４】
【発明の効果】以上のように本発明の流体軸受装置は、
固定軸の側には固定スラスト板を設け、回転スリーブの
側には前記固定スラスト板の下面と上面および前記下面
と上面をつなぐ外周面に沿った対向面で構成される凹部
を設け、固定スラスト板と凹部との間にも潤滑流体を充
填するとともに、固定スラスト板の厚さをｔとし、前記
凹部の開口部の幅をΔＬとした場合にΔＬ ＝ ｔ ＋
１０μｍ〜３０μｍに設定したため、実用的な範囲で
スラスト方向の耐衝撃性能の良好なものが得られる。
【００３５】また、本発明の流体軸受装置は、スラスト
側動圧発生部の開放端のラジアル方向の隙間Δｄを Δ
ｄ ＞ ΔＬ − ｔ に設定することによって潤滑流
体の飛散を無くすることができ、特にハードディスク装
置に好適な流体軸受装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の断面図
【図２】同実施の形態の要部の拡大図
【図３】同実施の形態の要部の拡大図
【図４】同実施の形態のスラストがたの隙間と耐衝撃の
測定図
【図５】従来の流体軸受装置の断面図
【図６】図５の要部の拡大図
【符号の説明】
１ 固定軸 ２ 回転スリーブ ３ 下ケース ４ ハードディスク ５ ラジアル側動圧発生部 ６ 動圧発生溝 ７ 雄ねじ部 ８ 延長軸 ９ 固定スラスト板 １０ 回転スリーブの側の凹部 １１ 回転スラスト板の中心孔 １２ 回転スラスト板 １３ ネジ １４ スラスト側動圧発生部 １５，１６ 固定スラスト板の動圧発生溝 １７ ステータ巻線 １８ マグネット １９ 上ケース ２０ ネジ ２１ 潤滑流体 ２２ 飛散した潤滑流体 ２３ 飛散した潤滑流体 ２４ ネジ
フロントページの続き (72)発明者 福谷 秀志 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも一方の端部が固定された固定
    軸とこの固定軸に回動自在に枢支された回転スリーブと
    の間に潤滑流体をポンピングして非接触回転する流体軸
    受装置であって、 固定軸の側には固定スラスト板を設け、 回転スリーブの側には前記固定スラスト板の下面と上面
    および前記下面と上面をつなぐ外周面に沿った対向面で
    構成される凹部を設け、 固定スラスト板と凹部との間にも潤滑流体を充填すると
    ともに、 固定スラスト板の厚さをｔとし、前記凹部の開口部の幅
    をΔＬとした場合に ΔＬ ＝ ｔ ＋ １０μｍ〜３０μｍ に設定した流体軸受装置。
  2. 【請求項２】 固定軸を、両端部が固定された両持ち固
    定軸とし、 固定軸と回転スリーブとの間に形成されたラジアル側動
    圧発生部の一端部に、固定スラスト板と凹部とで形成さ
    れたスラスト側動圧発生部を配設し、 前記ラジアル側動圧発生部から前記スラスト側動圧発生
    部にわたって潤滑流体を充填し、 前記スラスト側動圧発生部の開放端のラジアル方向の隙
    間Δｄを Δｄ ＞ ΔＬ − ｔ に設定した請求項１記載の流体軸受装置。
  3. 【請求項３】 両端部が固定された両持ち固定軸とこの
    固定軸に回動自在に枢支された回転スリーブとの間に潤
    滑流体をポンピングして非接触回転する流体軸受装置で
    あって、 固定軸の側には固定スラスト板を設け、 回転スリーブの側には前記固定スラスト板の下面と上面
    および前記下面と上面をつなぐ外周面に沿った対向面で
    構成される凹部を設け、 固定軸と回転スリーブとの間に形成されたラジアル側動
    圧発生部の一端部に、固定スラスト板と凹部とで形成さ
    れたスラスト側動圧発生部を配設し、 前記ラジアル側動圧発生部から前記スラスト側動圧発生
    部にわたって潤滑流体を充填し、 固定スラスト板の厚さをｔとし、前記凹部の開口部の幅
    をΔＬとした場合に、前記スラスト側動圧発生部の開放
    端のラジアル方向の隙間Δｄを、 Δｄ ＞ ΔＬ − ｔ に設定した流体軸受装置。
  4. 【請求項４】 基端がケーシングに取り付けられた固定
    軸と、 前記固定軸に回転自在に取り付けられ前記固定軸の先端
    に対応して前記固定軸よりも大径の開口部が端部に形成
    され外周部に負荷が取り付けられた回転スリーブと、 中央に貫通孔が穿設された円盤で前記固定軸の先端に取
    り付けられ下面が回転スリーブの前記開口部の底面に対
    向して外周面が前記開口部の内周面に対向する固定スラ
    ストリングと、 基端が前記固定軸の先端に螺合して固定スラストリング
    を前記固定軸に係止する延長軸と、 円盤で前記回転スリーブの開口部に取り付けられ中央に
    穿設された貫通孔に前記延長軸が挿通された回転スラス
    トリングとを設け、 前記固定軸の外周面と前記回転スリーブの中心孔の内周
    面とで形成されるラジアル側動圧発生部に動圧発生用グ
    ルーブを形成し、 前記固定スラストリングと前記回転スリーブの開口部の
    内周面と前記固定スラストリングとの対向面で形成され
    るスラスト側動圧発生部に動圧発生用グルーブを形成
    し、 前記ラジアル側動圧発生部および前記スラスト側動圧発
    生部に潤滑流体を充填し、 前記延長軸の先端を前記ケーシングに固定した請求項２
    または請求項３に記載の流体軸受装置。
  5. 【請求項５】 Δｄを１０μｍ〜３０μｍに設定した請
    求項２，請求項３，請求項４の何れかに記載の流体軸受
    装置。
  6. 【請求項６】 両端部が固定された両持ち固定軸とこの
    固定軸に回動自在に枢支された回転スリーブとの間に潤
    滑流体をポンピングして非接触回転する流体軸受装置で
    あって、 固定軸の側には固定スラスト板を設け、 回転スリーブの側には前記固定スラスト板の下面と上面
    および前記下面と上面をつなぐ外周面に沿った対向面で
    構成される凹部を設け、 固定軸と回転スリーブとの間に形成されたラジアル側動
    圧発生部の一端部に、固定スラスト板と凹部とで形成さ
    れたスラスト側動圧発生部を配設し、 前記ラジアル側動圧発生部から前記スラスト側動圧発生
    部にわたって潤滑流体を充填し、 固定スラスト板の厚さをｔとし、前記凹部の開口部の幅
    をΔＬとした場合に、 前記スラスト側動圧発生部の開放端のラジアル方向の隙
    間Δｄを、潤滑流体が表面張力で入り込まない隙間に設
    定した流体軸受装置。
  7. 【請求項７】 請求項１〜請求項６の何れかに記載の流
    体軸受装置を用いたモータ。
JP10026275A 1998-02-09 1998-02-09 流体軸受装置 Withdrawn JPH11230163A (ja)

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SG1999000359A SG73611A1 (en) 1998-02-09 1999-02-08 Hydrodynamic bearing device

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