(57)【要約】【課題】　スピンドルモータの起動及び停止過程において、僅かな摩耗も防止する流体動圧軸受を提供する。【解決手段】　流体動圧軸受は、シャフト４に形成された孔１１に少なくとも部分的に挿入された球面を有する要素１２を有する。この要素１２は、該球面が上記シャフト４の正面端から僅かに突出し、少なくともスピンドルモータの静止時には対向軸受１０に載置される。一方で、要素１２は、スピンドルモータの静止時に動圧軸受面の摩耗を抑制し、他方では、シャフト４を拡幅して半径方向の加圧力によりスラストプレート９をシャフト４に固定する固定要素として構成される。【選択図】　図１
2004053022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　少なくとも環状のスラストプレート（９）と、当該スラストプレートに対向して配置された対向軸受（１０）とを備え、前記スラストプレートがラジアル軸受システムにより回転可能に軸支されるシャフト（４）に結合された、ディスク記憶装置を駆動するためのスピンドルモータの回転軸受用の軸受システムの一部としての流体動圧軸受であって、
　前記シャフト（４）は、圧力軸受領域に軸方向の孔（１１）を有し、
　球面を有する要素（１２）が、当該球面が前記シャフト（４）の正面端から僅かに突出し、少なくともスピンドルモータの静止時に前記対向軸受（１０）に載置されるように、前記孔（１１）に少なくとも部分的に挿入されている、
　ことを特徴とする流体動圧軸受。
【請求項２】
　前記要素（１２）は、球として形成される、ことを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受。
【請求項３】
　前記要素（１２）は、実質的に円筒状に形成され、その正面端に、前記対向軸受（１０）と対向する球面を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受。
【請求項４】
　前記要素（１２）は、規定された長さ（ｓ）だけ、シャフト（４）の正面端から突出し、
　当該長さ（ｓ）は、前記要素（１２）がモータの限界回転数時に前記対向軸受（１０）から離れ接触しないように選択される、
　ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の流体動圧軸受。
【請求項５】
　前記スラストプレート（９）は、遷移嵌合若しくは圧力嵌合により、シャフト（４）に滑動嵌合状態に配置される、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の流体動圧軸受。
【請求項６】
　前記要素（１２）は、前記孔（１１）の内径よりも大きく、
　前記スラストプレート（９）は、当該要素（１２）を前記シャフト（４）に挿入する際に形成される加圧力により、当該シャフト（４）に固定される、
　ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の流体動圧軸受。
【請求項７】
　少なくとも環状のスラストプレート（９）と、当該スラストプレートに対向して配置された対向軸受（１０）とを備え、前記スラストプレートがラジアル軸受システムにより回転可能に軸支されるシャフト（４）に結合され、対向して配置された対向軸受（１０）と協働する、ディスク記憶装置を駆動するためのスピンドルモータの回転軸受用の軸受システムの一部としての流体動圧軸受の組立方法であって、
　流体圧力領域で前記シャフト（４）に軸方向の孔（１１）を形成するステップと、
　球面を有する要素（１２）を、当該球面が前記シャフト（４）の正面端から僅かに突出し、少なくともスピンドルモータの静止時に前記対向軸受（１０）に載置されるように、前記孔（１１）に少なくとも部分的に挿入するステップと、
　を備えることを特徴とする流体動圧軸受の組立方法。
【請求項８】
　前記スラストプレート（９）を、遷移嵌合若しくは圧力嵌合により、シャフト（４）に滑動嵌合状態に配置するステップをさらに備え、
　前記挿入ステップにおいて、前記要素（１２）を、前記スラストプレート（９）がシャフト（４）に固定されるように、前記孔（１１）に挿入する、
　ことを特徴とする請求項７に記載の流体動圧軸受の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、ディスク記憶装置を駆動するためのスピンドルモータの回転軸受用の流体軸受システムの一部としての流体動圧軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
　流体軸受は、通常、軸受筐体、軸受筐体の開口部に配置されたシャフト、及びシャフトと軸受筐体とを互いに回転可能に軸支し軸受筐体とシャフトとの間に形成される少なくとも１つのラジアル軸受領域を有し、ここで、上記シャフトと軸受筐体との間に形成される軸受間隙は、液体の潤滑剤で、好ましくは、軸受油で充満される。
【０００３】
　軸方向の力を支えるために、離間して流体動圧軸受が提供され、この流体動圧軸受は、実質的に、好ましくはシャフトの一端に配置されるスラストプレートとそこに配置されるカバープレートとにより形成される。このカバープレートは、スラストプレートに対する対向軸受を形成し、軸受システム全体を下方に向かって閉成するので、潤滑剤が軸受システムから漏出する可能性はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
　スピンドルモータの起動時には、最初に、軸受システムの流体力学的圧力が形成されなければならず、モータの限界回転数時に、やっと、その目標値に到達する。反対に、スピンドルモータを停止する際には、軸受システムの流体力学的圧力は、その目標値からスピンドルモータの静止時にゼロまで減少する。前述した過渡的段階においては、別条件の下で、スラストプレートの作動面が対応する対向軸受の作動面に接触するために、流体軸受システム、特に動圧軸受は、その機能を果たさない。そのため、この軸受面においては、摩耗が増大し、特に、スピンドルモータの頻繁な起動／停止の際には、モータ寿命が低下する。
【０００５】
　そこで、本発明の課題は、特にスピンドルモータの起動及び停止過程において、僅かな摩耗も防止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】
【０００６】
　この課題は、本発明に係る請求項１の特徴により、解決される。対応する動圧軸受の組立方法も同様に提供される。
【０００７】
　本発明の特徴は、動圧軸受領域のシャフトが、球面を有する要素が少なくとも部分的に挿入される軸方向の孔を備え、この球面がシャフトの正面端から僅かに突出し、少なくともスピンドルモータの静止状態では対向軸受上に載置されることである。
【０００８】
　これにより、静止時並びに特にモータの起動及び停止時には、スラストプレートの作動面ではなく球状の要素がカバープレートの作動面上に載置することが達成される。そのため、一方では、作動面の摩耗が、他方では、摩擦モーメントが、モータの起動若しくは停止時には、かなり低減される。しかし、モータが十分な回転数に到達し、対応する流体力学的圧力が軸受システムに形成されたときには、殆ど摩擦のないモータの作動が実現され、この場合には、球状の要素の軸受機能は、もはや必要とされない。
【発明の効果】
【０００９】
　本発明によれば、スピンドルモータの起動及び停止過程において、僅かな摩耗も防止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】
【００１０】
　本発明の実施の形態にかかる流体動圧軸受について、以下図面を参照して説明する。
【００１１】
　本実施形態は、本発明に係る流体動圧軸受を有するディスク記憶装置を駆動するためのスピンドルモータを示す。図示された例においては、ロータを保持するシャフトが固定された軸受筐体に回転可能に軸支される。容易に理解されるように、本発明は、固定されたシャフトがロータを保持する回転可能な軸受筐体により囲繞される構造も含む。
【００１２】
　図１のスピンドルモータは、ステータコア及び巻線部から構成されるステータ部２が配置される固定されたベースプレートを含む。軸受筐体３は、ベースプレート１の凹部に固定して受け入れられ、シャフト４が回転可能に受け入れられる軸方向の円筒形の孔を有する。シャフト４の自由端は、ディスク記憶装置の図示しない１つ若しくは２以上の記憶ディスクが配置され固定されるロータ部５を保持する。ロータ部５内部の下方の周囲には、複数組の極を有する環状の永久磁石６が配置され、それにより、電気的交換場を有し作動空間上に突出したステータ部２に電流が供給され、その結果、ロータ部５は、シャフト４と共に回転する。ステータ巻線部の電流供給は、例えば、電気的接触部７上でなされる。
【００１３】
　軸受筐体３の内径とシャフト４の外径との間には、潤滑剤で充満される軸受間隙８が形成される。流体軸受装置は、ここで詳細には図示されず溝模様により特徴付けされる２つのラジアル軸受領域から構成され、この溝模様は、シャフト４の表面及び／又は軸受筐体３の内面に形成される。ロータ部５及びシャフト４が回転状態に置かれるとすぐに、溝模様により、軸受間隙８、すなわち、そこにある潤滑剤に、流体力学的圧力が形成され、その結果、軸受は支持力（負荷能力）を有する。
【００１４】
　シャフト４と結合されたスラストプレート９及びカバープレート１０により構成される流体動圧軸受は、シャフト４の下方端で、軸受装置の軸方向の力を受ける。カバープレート１０は、スラストプレート９に対する対向軸受を構成し、軸受装置全体を下方に閉成するので、潤滑剤は、軸受間隙８から漏出できない。カバープレート１０と同様にスラストプレート９は、軸受筐体３の対応する凹部に受け入れられる。
【００１５】
　本発明に係る動圧軸受の組立及びスラストプレートのシャフトへの固定について、図２に基づいて、より詳細に説明する。
【００１６】
　スラストプレート９は、遷移嵌合若しくは圧力嵌合により、シャフト４に滑動嵌合状態に配置され、すなわち、スラストプレート９の中央の孔の内径は、シャフト４の外径より、僅かに大きいか、同一若しくは小さい。シャフト４は、スラストプレート９が配置された位置近傍に、軸方向の孔１１を有し、その直径は、好ましくは、少なくともスラストプレートの半分の厚さに相当する。スラストプレート９をシャフト４に固定するために、シャフト４の孔１１に、固定要素１２が、好ましくは、球１２形態で、挿入される。この球１２の外径は、孔１１の内径よりも大きいので、この領域のシャフトは、拡幅され、半径方向の加圧力を示し、この加圧力によりスラストプレート９がシャフト４に固定される。孔１１のシャフト４の直径に対する比率が大きくなり、孔１１の直径と比較して、球１２が大きくなると、球１２の挿入によるシャフト４が得られる拡幅は大きくなり、そのため、達成可能な加圧力は一層大きくなる。球１２を挿入する前に、スラストプレート９は、シャフト４の回転軸１３に関して直角になるように調整される。このために、高度に正確な組立装置が使用される。
【００１７】
　球１２は、本発明において、更なる重要な機能を果たす。組立時に、球面がシャフト４の正面端から長さｓだけ僅かに突出し、少なくともスピンドルモータの静止時には、カバープレート１０上に載置されるように、球１２は、孔１１に挿入される。これにより、静止時に、特に、モータの機構及び停止過程において、スラストプレート９の作動面がカバープレート１０の作動面にもはや載置されないことが達成される。すなわち、モータの起動若しくは停止時には、球１２のみがカバープレート１０上に載置されるので、一方では、作動面の摩耗が、他方では、モータの起動若しくは停止時の摩擦モーメントがかなり低減される。
【００１８】
　しかし、モータが十分な回転数に到達するとすぐに、対応する流体力学的圧力が軸受システムに形成され、殆ど摩擦のないモータの作動が実現される。球１２がシャフト４の正面端から突出する長さｓは、モータの標準回転数に到達した時、球１２が対向軸受１０から離れ、もはや接触しないように選択される。
【００１９】
　動圧軸受を組み立てる際には、まず、スラストプレート９用に提供される位置近傍のシャフトに、軸方向の孔１１が形成される。次のステップでは、スラストプレート９が、シャフト４に滑らせるか若しくは押圧して挿入される。最後に、スラストプレート９を固定する球１２が、シャフト４の孔１１に挿入され、これにより、球面がシャフト４の正面端から長さｓだけ突出し、少なくともスピンドルモータの静止時に、球１２は、対向軸受１０上に載置される。同時に、スラストプレート９は、球１２をシャフト４の孔１１に挿入することにより固定される。
【００２０】
　なお、ここでは、シャフト４の孔１１の形成方法、及び、球１２の孔１１への挿入方法について詳細には説明しないが、これらの方法は任意であり、周知の方法が適用可能である。
【００２１】
　例えば、孔１１の形成方法については、シャフト４の材質に応じた穿孔ドリルを有する工作機械を使用して、所望の形状と表面精度とを有する孔１１を形成することができる。また、球１２の孔１１への挿入方法については、例えば、シャフト４の正面端を基準面にして、位置制御可能なプレス装置により、球１２を下方に押圧しながら、孔１１の所定位置まで、すなわち、シャフト４の正面端から僅かに突出するまで挿入することができる。
【００２２】
　以上説明したように、孔１１に挿入される球１２は、好ましくは、シャフト４の正面端から規定された長さｓだけ突出し、ここで、長さｓは、モータの限界回転数に到達した時に、球が対向軸受１０から離れ、もはや接触しないように選択される。一方、モータの静止時には、球１２のみが対向軸受１０に接触し、スラストプレート９は対向軸受１０と接触しない。従って、流体動圧軸受の作動面の摩耗と共に、スピンドルモータの起動若しくは停止時の摩擦モーメントがかなり低減される。
【００２３】
　さらに、この球１２は、スラストプレート９をシャフト４に固定するための固定要素として使用され得る。固定要素（球）１２をスラストプレート９領域に挿入することにより、シャフト４は拡幅され、スラストプレート９をシャフト４に固定する半径方向の加圧力が存在する。シャフト４とスラストプレート９との間に達成可能なこの種の圧力結合は、少なくとも、従来の圧力結合により達成可能な加圧力と同一若しくは大きい。このようにして、非常に薄いスラストプレート９を使用する際にも、大きな加圧力と、シャフト４に対するスラストプレート９の良好な直角度とが得られる。
【００２４】
　本発明は、上記の実施形態に限定されず、本発明の思想を逸脱しない範囲で、その応用及び変形等は任意である。
　例えば、上記実施形態で説明したように、シャフト４の孔１１の中へ押圧される要素１２は、好ましくは、球として形成され、例えば、鋼、セラミック若しくは真鍮から構成される。しかし、この要素１２が、実質的に円筒形に形成され、さらに、その正面端だけに、対向軸受に対向する球面を有するように構成することも可能である。
【００２５】
　また、本発明の流体動圧軸受は、好ましくは、ディスク記憶装置を駆動するためのスピンドルモータの回転軸受の一部として使用されるが、任意のスピンドルモータの回転軸受に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態の動圧軸受を有するディスク記憶装置を駆動するためのスピンドルモータを示す断面図である。
【図２】図１の動圧軸受の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
　１　　ベースプレート
　２　　ステータ部
　３　　軸受筐体
　４　　シャフト
　５　　ロータ部
　６　　永久磁石
　７　　接触部
　８　　軸受間隙
　９　　スラストプレート
　１０　カバープレート
　１１　孔
　１２　要素（球）
　１３　回転軸
【図１】
2004053022.tif 000003
【図２】
2004053022.tif 000004