(57)【要約】【課題】  凹陥部からのオイルの除去が容易な形状の撥油性シャフト凹陥部を有する流体動圧軸受を提供する。【解決手段】  シャフト及び軸受スリーブを含む流体動圧軸受組立である。軸受間隙が、シャフトと軸受スリーブとの間に形成され、潤滑流体が充填されている。毛細管シールが軸受スリーブの一端に形成され、凹陥部が毛細管シールの真上においてシャフトに形成される。凹陥部の表面は、シャフトの軸に対して鋭角をなす。【選択図】  図２
2004225896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、
軸受スリーブと、
前記シャフトと前記軸受スリーブとの間に形成された軸受間隙と、
前記軸受間隙に収容された潤滑流体と、
前記軸受スリーブの第１の端部に形成された毛細管シールと、
前記毛細管シールの真上において前記シャフトに形成された凹陥部と、
を有し、
前記凹陥部の表面は、前記シャフトの軸に対して鋭角をなしていることを特徴とする流体動圧軸受組立体。
【請求項２】
前記シャフト及び前記軸受スリーブのうちの少なくとも一方は、ラジアル動圧を前記潤滑流体に発生させる少なくとも一組のラジアル流体動圧溝を更に有することを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受組立体。
【請求項３】
前記シャフトに固定して取り付けられたスラストプレートと、
前記軸受スリーブの第２の端部に付着させられたカウンタプレートと、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受組立体。
【請求項４】
前記凹陥部は、前記表面に塗布された撥油膜を更に有することを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受組立体。
【請求項５】
前記鋭角は、４５°未満であることを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受組立体。
【請求項６】
撥油膜が、前記軸受スリーブの上面に塗布され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組立体。
【請求項７】
前記毛細管シールは、テーパー状毛細管シールであることを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受組立体。
【請求項８】
撥油膜が、前記テーパー状毛細管シールの上部に塗布されていることを特徴とする請求項７に記載の流体動圧軸受組立体。
【請求項９】
シャフトと、
軸受スリーブと、
前記シャフトと前記軸受スリーブとの間に形成された軸受間隙と、
前記軸受間隙に収容された潤滑流体と、
前記軸受スリーブの真上において前記シャフトに形成された凹陥部と、
を有し、
前記凹陥部の表面は、前記シャフトの軸に対して鋭角をなしていることを特徴とする流体動圧軸受組立体。
【請求項１０】
前記軸受スリーブは、毛細管シールを更に有することを特徴とする請求項９に記載の流体動圧軸受組立体。
【請求項１１】
前記凹陥部は、潤滑流体除去膜を更に有することを特徴とする請求項９に記載の流体動圧軸受組立体。
【請求項１２】
前記シャフト及び前記軸受スリーブのうちの少なくとも一方は、ラジアル動圧を前記潤滑流体に発生させる少なくとも一組のラジアル流体動圧溝を更に有することを特徴とする請求項９に記載の流体動圧軸受組立体。
【請求項１３】
前記シャフトに固定して取り付けられたスラストプレートと、
前記軸受スリーブの第２の端部に付着させられたカウンタプレートと、
を更に有することを特徴とする請求項９に記載の流体動圧軸受組立体。
【請求項１４】
前記鋭角は、４５°未満であることを特徴とする請求項９に記載の流体動圧軸受組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してスピンドルモータに関する。より詳細には、本発明は、軸受部内に収容された、軸受部の潤滑オイルによって包囲された回転シャフトを軸支するために流体動圧軸受を利用するスピンドルモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年は、より小型でより軽量のスピンドルモータに対する需要が増大していた。また、コンピュータにおいて使用される磁気ディスク及び光ディスクのようなデータ記録装置では、記憶容量の高密度化の要望が増大していた。これらの開発は、このようなディスクを回転させるために使用されるスピンドルモータにおいて、モータの回転速度を増加し、回転精度を向上させる技術に対する需要を増大させた。
【０００３】
データ記録装置において回転シャフトを軸支するために使用される軸受に関するこの要望に対処するため、従来の転がり軸受の代わりに流体動圧軸受を採用する傾向が強まってきている。流体動圧軸受は、シャフトが回転しているときに、例えばオイル又は空気のような潤滑流体内に流体動圧を発生させることによって回転シャフトを軸支する。
【０００４】
流体動圧軸受は、従来技術において周知である。スピンドルモータの回転シャフト用の軸受として流体動圧軸受を利用する構造も周知である（例えば、日本国特許第２９３７８３３号公報（特許文献１）参照）。従来公知の流体動圧軸受の一例は、図４（ａ）乃至（ｃ）に従来例として示されている。
【０００５】
図４（ａ）乃至（ｃ）に示されるように、回転シャフト３１は、軸受スリーブ３２内に回転のために軸支され、軸受部を構成する。潤滑オイルは、軸受スリーブ３２の内周面及び底面と、回転シャフトの外周面との間に形成された間隙に封じ込められる。ラジアル流体動圧発生用溝３３は、軸受スリーブの軸受部の内周面に形成され、スラスト流体動圧発生用の溝３４は、軸受スリーブ３２の底面に形成される。
【０００６】
シャフト３１が回転するとき、ラジアル流体動圧発生用溝３３及びスラスト流体動圧発生用溝３４によって、それぞれ、ラジアル方向及びスラスト方向に発生させられた流体動圧は、回転シャフトと軸受スリーブとの間に介在する潤滑オイルの膜によって、回転シャフトを軸受スリーブ内に浮遊した状態で回転させることができる。
【０００７】
上記スピンドルモータの動作中に、回転シャフト３１とスリーブ３２との間の間隙３５に封じ込められた潤滑オイル１２は、スリーブ３２の上端部の開口面へ上昇する。このオイル上昇現象は、温度変化によって誘発された潤滑オイルの膨張及び収縮による体積変化、軸受寸法の膨張変位、シャフトの回転の開始時及び停止時のポンプ効果によって誘発された内部運動、又は、回転中の遠心力及び動圧の効果のために生ずる。
【０００８】
軸受スリーブの開口面に到達し溢れるこのタイプの潤滑オイルの上昇は、潤滑オイル漏れの問題を生ずる。軸受スリーブからの潤滑オイルの漏出及び喪失は、流体動圧を不足させ、潤滑を低下させ、場合によっては、回転シャフトと軸受スリーブとの間の接触による焼けるような加熱を生じさせる。同時に、漏出潤滑オイルは、磁気ディスク上の記録物を消去する可能性がある。
【０００９】
図４（ａ）乃至（ｃ）に示されるように、テーパー面３６を有する間隙拡張部３７は、潤滑オイルの漏出を防止するために軸受スリーブの上部に設けられる。間隙拡張部３７は、間隙開口端領域における軸受スリーブ３２の内面とシャフトの軸との間において測定されるような規定の傾斜角αで徐々に広がる。かくして、間隙の上部は、開口面の方向へ徐々に拡大する。更に、図４（ｃ）に示されるように、軸受は、軸受スリーブ３２の内面、特に、テーパー面３６の内部に設けられた潤滑オイルリザーバ３８を含む。
【００１０】
上記日本国特許第２９３７８３３号公報に記載されているように、オイル収集溝が軸受スリーブの内面に設けられる。間隙変化部もこの開示された構造に設けられ、間隙は軸受スリーブの開口面へ向かって拡大する。外側へ向かって間隙が拡大する角度をαとすると、間隙変化部の内面は、０°以上の角度αで傾斜する。日本国特許第２９３７８３３号公報に記載されているように、間隙傾斜角αが０°であることは、間隙変化部の一部の領域が回転シャフトと平行であってもよいことを示す。
【００１１】
間隙拡張シール部がスリーブに設けられるだけではなく、図１に示された流体動圧軸受構造のシャフトは、表面に撥油膜が塗布された凹陥部が設けられる。このような凹陥部は、特に、オイル充填処理中に、オイルが軸受間隙から更に飛散し、損傷を加えることを防止する。従来の凹陥部の構造は図３に詳細に示され、従来のシャフト凹陥部は、参照符号４０で示されている。図３に示されているように、凹陥部４０の表面は、凹陥部の底部及び上部（図３の点Ａ及び点Ｂ）においてシャフト軸に対して９０°の角度をなす。従って、オイルが軸受間隙に充填され、オイルの一部が軸凹陥部４０に飛散するとき、オイルの一部は、凹陥部の縁又は隅のいずれかにおいて底面４０ａに集積され、オイルを拭き取るか、又は、真空ノズルを使用してオイルを吸い取ることによって、除去されるべきである。しかし、上述のいずれかの工程を用いてオイルを完全に除去することは困難である。また、凹陥部からオイルを除去するためには、軸受組立工程に別のステップを付加しなければならないので、軸受のコストが増加する。
【００１２】
更に、撥油膜が凹陥部４０の表面に塗布されたとき、オイルで充填された軸受間隙の中に撥油剤が降下しないように注意をしなければならない。たとえ僅かな量の撥油剤であっても、撥油剤が軸受間隙の中へ降下すると、流体動圧軸受組立体を損傷する可能性がある。従来の凹陥部の形状の場合、撥油剤を軸受間隙の中へ降下させることなく、撥油膜を凹陥部の表面に塗布することは非常に困難である。その上、撥油剤が従来の凹陥部に塗布されたとき、撥油剤の滴は、凹陥部の窪み領域（図３の点Ａ及び点Ｂ）に集積され、その後、軸受間隙に入り込む。
【００１３】
更に、表面上のいかなる箇所にも塗布残欠を生ずることなく、撥油膜を従来の凹陥部に均等に塗布することも困難である。
【特許文献１】特許第２９３７８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、凹陥部からのオイルの除去が容易な形状の撥油性シャフト凹陥部を有する流体動圧軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第１の特徴において、本発明は、シャフト及び軸受スリーブを含む流体動圧軸受組立体を提供する。軸受間隙は、シャフトと軸受スリーブとの間に形成され、潤滑流体が充填されている。毛細管シールが軸受スリーブの一端に形成され、凹陥部が毛細管シールの真上においてシャフトに形成される。凹陥部の表面は、シャフトの軸に対して鋭角をなす。撥油膜は、凹陥部からのオイルの除去を容易にするために凹陥部の表面に塗布される。
【００１６】
上記の利点及び特徴は、表象の具現化のみから得られるものである。それらの実施の形態は、特許請求の範囲に記載されるような本発明を限定するものとして理解されるべきではない。本発明の更なる特徴及び利点は、以下の説明、図面、及び、特許請求の範囲から明白になるであろう。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、凹陥部からのオイルの除去が容易な形状の撥油性シャフト凹陥部を有する流体動圧軸受を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、一例として非限定的に添付図面を用いて説明され、添付図面中、同じ参照番号は同じ部品又は対応する部品を示している。
【００１９】
図１に示されるように、流体動圧軸受組立体１は、シャフト１０及び軸受スリーブ２０を含む。軸受スリーブは、円筒状内部開口２２が設けられている。シャフトは、シャフトがスリーブに対して回転自在であることが確保されるように、軸受スリーブ２０の円筒状開口に挿入される。シャフト１０は組立体の回転部品として図示されているが、当業者には明らかであるように、軸受スリーブが回転部品であり、シャフトが組立体の固定部品として構成してもよい。スラストプレート１４は、シャフト１０の底部に固定して締め付けられているので、シャフトと共に回転する。円筒状開口２２の一端は、カウンタプレート２４により封止される。軸受間隙は、スラストプレート付きのシャフトと、カウンタプレート付きの軸受スリーブとの間に形成される。軸受間隙は潤滑流体、好ましくは、オイルにより充填される。
【００２０】
シャフトの外面と軸受スリーブの内面とのいずれか一方には、ラジアル動圧発生用溝１８が設けられる。シャフト１０がスリーブ２０に対して回転するとき、溝１８は潤滑オイルにラジアル動圧を発生し、これにより、シャフトは軸受スリーブの内面に接触することなく回転できるようになる。
【００２１】
スラストプレート１４の底面とカウンタプレート２４の上面とのいずれか一方には、複数のスラスト動圧発生用溝（図示せず）が設けられる。シャフト１０がスリーブ２０に対して回転するとき、スラスト溝は潤滑オイルにスラスト動圧を発生し、これにより、シャフトをカウンタプレート上に浮遊させ、スラストプレートはカウンタプレートに接触することなく回転できるようになる。
【００２２】
円筒状開口２２の上部は、好ましくは、毛細管シール２６が設けられる。シール２６には、シールの表面の全体又は一部に沿って拡大するテーパー部が設けられる。従来公知の任意の形状の毛細管シールを本発明と共に使用することができる。シャフト回転中に、並びに、シャフト回転の開始時及び終了時に、このシールは、オイルが軸受間隙から漏出することを防止する。しかし、それでもなお、衝撃やオイル充填処理の間に、オイルが偶然に飛散することはあり、そのとき、オイルの滴がシャフトを上昇し、周囲に入り込む可能性がある。
【００２３】
このような飛び散りを防止するため、図２に詳細に示されているように、凹陥部１６が、軸受スリーブ２０の上面及びその毛細管シール２６の真上の部位においてシャフト１０に形成される。凹陥部１６は、凹陥部の底部（図２の点Ｃ）から延在する壁面１６ａを有する。壁面１６ａは、シャフトの軸に対して鋭角β（９０°未満）をなす。好ましい実施の形態では、この角度βは４５°未満である。オイルが凹陥部１６に飛散する、鋭角に成形された壁面は、凹陥部からオイルを容易に除去できるようにするので、オイルは、凹陥部の底部に貯まることなく、軸受間隙のシール部に容易に逆流し得る。
【００２４】
動作中及びオイル充填処理中に凹陥部に飛散したオイルをはじくため、好ましくは、撥油膜が凹陥部１６の表面に塗布される。成形された凹陥部１６の形状は、撥油剤の滴が凹陥部の表面に貯まり、軸受間隙へ降下し得るという前述の問題を回避する。特に、撥油膜が凹陥部の表面に塗布されるとき、好ましくは、シャフトは、その塗布中に上下逆にされる。従って、撥油剤は、重力の影響で、軸受間隙へ落ちることが妨げられる。凹陥部の底部には窪み領域が形成されていないので、撥油剤の滴がこの底部内に貯まることは起こり得ない。従って、シャフトが元の動作位置へ戻されたとき、凹陥部表面には撥油剤の滴は存在せず、このような滴が軸受間隙へ落ちることもない。
【００２５】
さらに、撥油膜を凹陥部１６の表面に塗布することは非常に簡単である。なぜならば、撥油剤によって完全に被覆するために余分な時間と労力を必要とするような窪みが凹陥部の表面に存在しないからである。撥油膜を塗布する作業者は、撥油剤が軸受間隙へ落ちることを極度に心配する必要がないので、この工程も改善される。
【００２６】
読み手の便宜を図るため、上記の説明は、考えられる限りの総ての実施の形態のなかの代表的な例、即ち、本発明の原理を教示し、本発明を実施するために考えられる最良の実施の形態を示す例を重点的に取り扱っている。この説明は、考えられる限りの総ての変形例を完全に列挙することを意図するものではない。ここに記述されていない他の変形例又は変更例も可能かもしれない。例えば、多数の代替的な実施の形態が記述されているが、多くの場合に、種々の実施の形態の要素を組み合わせること、又は、記述された実施の形態の要素を、明示的に記述されていないその他の変更例又は変形例と組み合わせることが可能である。これらの記述されていない変形例、変更例及び変形例の多くのものは、請求項に記載された事項の文字通りの範囲に含まれ、その他のものは等価である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】テーパー状シール部及びシャフト凹陥部を有する流体動圧軸受組立体の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態により構成されたシャフト凹陥部を表す図１に示された領域Ｘの拡大図である。
【図３】従来の形状のシャフト凹陥部を表す図１に示された領域Ｘの拡大図である。
【図４】従来の流体動圧軸受の断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  流体動圧軸受組立体
１０  シャフト
１２  潤滑オイル
１４  スラストプレート
１６  凹陥部
１６ａ  壁面
１８  ラジアル動圧発生用溝
２０  軸受スリーブ
２２  円筒状内部開口
２４  カウンタプレート
２６  毛細管シール
３１  回転シャフト
３２  軸受スリーブ
３３  ラジアル流体動圧発生用溝
３４  スラスト流体動圧発生用溝
３５  間隙
３６  テーパー面
３７  間隙拡張部
３８  潤滑オイルリザーバ
４０  シャフト凹陥部
４０ａ  シャフト凹陥部の底面
Ａ  凹陥部の底部
Ｂ  凹陥部の上部
Ｃ  凹陥部の底部
【図１】
2004225896.tif 000003
【図２】
2004225896.tif 000004
【図３】
2004225896.tif 000005
【図４】
2004225896.tif 000006