(57)【要約】【課題】  オイル移動防止用の流体トラップを有する流体動圧軸受組立体を提供する。【解決手段】  シャフト及び軸受スリーブを有する流体動圧軸受組立体である。軸受間隙はシャフトと軸受スリーブとの間に形成され、潤滑流体により充填される。潤滑流体の余剰分を収容するリザーバは、軸受スリーブの一方の端部に形成される。リザーバは、シャフトに近接した箇所には設けられない。流体トラップ用凹陥部はシャフトに形成され、流体トラップは、潤滑流体がシャフトに沿って周囲へ移動することを防止するように構成される。【選択図】  図１
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【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一方の端部に形成され、前記潤滑流体の余剰分を収容するリザーバと、
前記シャフトに形成された流体トラップと、
を備え、
前記リザーバは、前記シャフトに近接していない箇所に配置され、前記流体トラップは、前記潤滑流体が前記シャフトに沿って周囲へ移動することを防止するように構成されていることを特徴とする流体動圧軸受組立体。
【請求項２】
前記流体トラップは、前記潤滑流体の上方への移動を防止する鋭角上部エッジ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】
前記潤滑流体は、オイ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４】
撥油膜が、前記流体トラップの上方における前記シャフトの表面に付着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５】
前記リザーバは、毛細管シールを含む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】
前記毛細管シールは、テーパー付きの毛細管シールであることを特徴とする請求項５に記載の流体動圧軸受組立体。
【請求項７】
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、前記潤滑流体にラジアル動圧を発生させる少なくとも１組のラジアル流体動圧溝を更に備え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８】
軸受コーンを有するシャフトと、
軸受スリーブと、
前記軸受コーンを有する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、
前記軸受コーンにより形成され、前記潤滑流体の余剰分を収容するリザーバと、
前記シャフトに形成された流体トラップと、
を備え、
前記リザーバは、前記シャフトに近接していない箇所に配置され、前記流体トラップは、前記潤滑流体が前記シャフトに沿って周囲へ移動することを防止するように構成されていることを特徴とする流体動圧軸受組立体。
【請求項９】
前記流体トラップは、前記潤滑流体の上方への移動を防止する鋭角上部エッジを更に有することを特徴とする請求項８に記載の流体動圧軸受組立体。
【請求項１０】
前記潤滑流体は、オイルであることを特徴とする請求項８に記載の流体動圧軸受組立体。
【請求項１１】
撥油膜が、前記流体トラップの上方における前記シャフトの表面に付着されていることを特徴とする請求項８に記載の流体動圧軸受組立体。
【請求項１２】
前記リザーバは、毛細管シールを含むことを特徴とする請求項８に記載の流体動圧軸受組立体。
【請求項１３】
前記毛細管シールは、テーパー付きの毛細管シールであることを特徴とする請求項１２に記載の流体動圧軸受組立体。
【請求項１４】
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、前記潤滑流体にラジアル動圧を発生させる少なくとも１組のラジアル流体動圧溝を更に備えていることを特徴とする請求項８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、軸受部の潤滑オイルによって包囲されたシャフトを軸受部の内部で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】
ディスクドライブ記録システムは、デジタル情報を記録するため、長年に亘ってコンピュータに使用されている。情報は磁気ディスク媒体の同心円状記録トラックに記録され、実際の情報は媒体内の磁気転移の形式により記録される。ディスク自体はスピンドルに回転自在に取り付けられ、情報は、ディスクの表面上を半径方向に移動する旋回アームに一般的に設けられている読取り／書込みヘッドを用いてアクセスされる。読取り／書込みヘッド、即ち、トランスデューサは、情報の適切な読取り及び書込みを保証するため、ディスク上の記録トラックと精密に位置を合わせる必要がある。
【０００３】
動作中に、ディスクは、一般にハブの内側又はディスクの下側に設けられている電気モータによって、密閉ハウジング内において超高速に回転させられる。常用されているあるタイプのモータは、インハブ型又はインスピンドル型モータとして知られている。このようなインスピンドル型モータの場合、典型的には、スピンドルは、二つの玉軸受系によって、ハブの中央に設けられたモータシャフトに取り付けられている。しかし、情報記録システムのサイズが小さくなるに従って、流体動圧軸受を有する他のタイプの軸受が開発されている。
【０００４】
このようなタイプのシステムでは、気体又は液体のいずれかの潤滑流体は、固定ベース又はハウジングと、回転スピンドル又は回転ハブと、モータの固定包囲部との間で実際の軸受面として作用する。例えば、オイルを含む液体潤滑剤、より複雑な強磁性流体、又は、空気までもが流体動圧軸受システムにおいて用いるために利用されている。空気の使用が普及している理由は、ヘッド・ディスク・ハウジングへの汚染物質の放出を阻止することが重要になるからである。しかし、空気ではオイルの潤滑性が得られない。空気の低粘性は軸受間隙をより狭くすることを必要とするので、オイルと同様の動圧性能を実現するためには、公差規格を厳格にしなければならない。
【０００５】
従って、液体潤滑剤を利用する流体動圧軸受の場合、潤滑流体及びその成分は、軸受負荷容量を減少させる原因となる潤滑剤の損失を防止するため、軸受内に密閉（シール）する必要がある。このようにしなければ、スピンドルの物理的表面とハウジングの物理的表面とが相互に接触して摩耗を促進し、最終的に軸受システムに故障が発生する。同等に重大な問題は、シールの損失、又は、軸受システム内の流体レベルの制御不全によって、ハードディスクドライブが潤滑剤粒子及び液滴により汚染され、また、気体放出に関連した凝縮が発生する可能性があることである。
【０００６】
従来技術の液体潤滑式の流体動圧軸受の設計に関して更に困難な点は、流体リザーバがシャフトに非常に接近して配置されていない場合、潤滑流体がシャフトに飛散し、シャフトに沿って周囲に移動する可能性があることである。このオイル移動及び／又は飛散を防止するため、シャフト又は軸受スリーブから延在し、流体がシャフトを上らないようにする様々な物理的バリア（防壁）が作られた。
【０００７】
オイル移動防止用の物理的バリアを組み込む従来の流体動圧軸受構造体の一例は、図１（ｂ）に示されている。同図に示されるように、シャフト１２は、軸受スリーブ１４内に回転のために設置される。軸受スリーブにはリザーバ１６が形成され、リザーバの開口は、シャフト１２にあまり接近しないようにされる。オイルバリア１０は、例えば、使用時の衝撃の間に流体がシャフトに飛散するとき、潤滑流体がシャフトに沿って移動しないようにシャフトに取り付けられる。
【０００８】
この付加的な構造体を形成することによって、軸受製造の時間及びコストが増加する。従って、潤滑流体の移動を防止する低コスト構造体が技術的に必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、オイル移動防止用の流体トラップを有する流体動圧軸受組立体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一つの観点によれば、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、潤滑流体により充填される。余剰分の潤滑流体を収容するリザーバは、軸受スリーブの一方の端部に形成される。リザーバは、シャフトに非常に近接して設けられる。流体トラップ用凹陥部はシャフトに形成され、流体トラップは、潤滑流体がシャフトに沿って周囲に移動することを防止するように構成される。
【００１１】
軸受組立体が動作中に衝撃を受けたとき、少量の潤滑流体がリザーバから外部に飛散し得る。潤滑流体の小滴は、シャフトの方向へ移動し、流体トラップに捕捉されることとなる。流体トラップの鋭角上部エッジは、流体が更に上方の周囲へ移動することを防止する。
【００１２】
これらの効果及び特徴は、典型的な実施の形態に過ぎない。これらの効果及び特徴は、特許請求の範囲に記載されているような発明を限定するものとして考慮されるべきではない。本発明の更なる特徴及び効果は、添付図面及び特許請求の範囲を参照して以下の説明から明らかになるであろう。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、オイル移動防止用の流体トラップを有する流体動圧軸受組立体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】
【００１４】
以下では、本発明は、限定的でない一例として添付図面とともに説明される。添付図面中、類似した参照符号は、類似部品又は対応部品を示している。
【００１５】
図１（ａ）に示されるように、流体動圧軸受組立体１は、シャフト２２と軸受スリーブ２０とを有する。軸受スリーブには、円筒状内側開口３２が設けられる。シャフトは、スリーブがシャフトに対して回転自在となるように軸受スリーブ２０の円筒状開口に挿入される。シャフトは、好ましくは、ディスクドライブのトップカバー（図示せず）に固定される。シャフト２２は組立体の静止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、軸受スリーブを静止部品として、シャフトを組立体の回転部品として構成してもよい。
【００１６】
軸受組立体を閉鎖するために、シールド３４をスリーブ２０に取り付けてもよい。中央開口がシールド３４に形成され、シャフト２２は、トップカバー（図示せず）に固定できるようにシールド３４を越えて延長することができる。
【００１７】
シャフト２２には、シャフトの外面に支持された軸受コーン２４が更に設けられる。軸受コーン２４は、更にシーリングエレメント（封止部材）２６と結合する。好ましい実施の形態によれば、軸受コーン及びシーリングエレメントは、毛細管シール及び潤滑流体リザーバ２８を形成する。好ましい実施の形態によれば、流体リザーバは、シャフトに非常に近接した範囲内には形成されない。軸受間隙は、軸受コーン２４と一体化したシャフト２２と、軸受スリーブ２０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。
【００１８】
シャフトの外面、又は、軸受スリーブの内面のいずれか一方は、ラジアル動圧発生用溝（図示せず）が設けられる。スリーブ２０がシャフト２２に対して回転するとき、ラジアル動圧発生用溝は潤滑オイルにラジアル動圧を発生させるので、軸受スリーブは、シャフトの外面に接触することなく回転することができる。
【００１９】
流体トラップ用凹陥部３０は、シャフト２２に形成される。凹陥部には鋭角上部エッジが設けられ、この鋭角上部エッジは、潤滑流体に対する移動バリア（防壁）として機能する。流体トラップ用凹陥部３０は、軸受組立体製造の時間及びコストを増加させることなく、通常のシャフト製造工程中に形成することができる。流体がシャフトに沿って上昇することを防止するための付加的な機械構造体は不必要である。
【００２０】
図１（ａ）に示されるように、スリーブの回転過程に生じた動作時衝撃の間に、少量の潤滑流体が毛細管シール及びリザーバ２８から漏れて、シャフト２２へ向かって移動し得る。移動する流体の小滴が流体トラップ用凹陥部３０に到達すると、これらの小滴はトラップに蓄積される。トラップ用凹陥部の鋭角上部エッジは、流体が更に上方へ向かって移動することを妨げるので、跳ね上がった流体は、凹陥部の境界の範囲内に閉じ込められる。撥油膜を、流体トラップ用凹陥部３０より上方のシャフトの表面に付着させておいてもよい。
【００２１】
読み手の便宜を図るため、上記の説明は、考えられる総ての実施の形態のうちの代表的な例を中心に扱っているが、この例は、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形態を表している。上記の説明は、考えられる総ての変形の形態を列挙し尽くすことを意図していない。ここに記載されていない変形又は変更も、実施可能である。例えば、複数の代替的な実施の形態が記述される場合、ほとんどのケースでは、種々の実施の形態の構成要素を組み合わせること、又は、ここで説明した実施の形態の構成要素を明示的には記載していないその他の変更若しくは変形と組み合わせることが可能である。記載されていない変形、変更、及び、変形のうちのほとんどのものは、特許請求の範囲に記載された事項の文字通りの範囲内に含まれ、それ以外のものは均等物である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】シャフト、及び、シャフト上に形成された流体トラップから離隔した箇所に設けられた潤滑流体リザーバを有する流体動圧軸受の部分垂直断面図（図１（ａ））、並びに、シャフト、及び、シャフトから延在して流体の移動を防止する物理的バリアから離隔した箇所に設けられた潤滑流体リザーバを有する流体動圧軸受の部分垂直断面図（図１（ｂ））である。
【符号の説明】
【００２３】
１  流体動圧軸受組立体
１０  オイルバリア
１２  シャフト
１４  軸受スリーブ
１６  リザーバ
２０  軸受スリーブ
２２  シャフト
２４  軸受コーン
２６  シーリングエレメント（封止部材）
２８  潤滑流体リザーバ
３０  流体トラップ用凹陥部
３２  軸受スリーブの円筒状内側開口
３４  シールド
【図１】
2004232860.tif 000003