(57)【要約】【課題】　小さい案内率を有する非常に薄いスラストプレートを使用するときでも、安定して高度に正確にシャフトと圧力結合可能な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に形成された軸方向の孔に挿入されスラストプレート９を固定する円筒状の固定要素１２を有する。この固定要素１２の外径は、上記孔の最小の内径よりも大きく構成される。そのため、該固定要素１２は、挿入位置において、シャフト４を拡幅し、半径方向の加圧力を発生させて、スラストプレート９をシャフト４の所定位置に固定する。【選択図】　図１
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【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、
　前記スラストプレート（９）が、当該スラストプレートが配置される位置近傍に軸方向の孔（１１）を有する前記シャフト（４）に配置され、
　前記スラストプレート（９）を固定する要素（１２，１６，１８）が前記孔（１１）に挿入され、当該要素（１２，１６，１８）の外径は、前記孔（１１）の内径よりも大きく形成されている、
　ことを特徴とする流体動圧軸受。
【請求項２】
　前記要素（１２）は、実質的に円筒状の栓として形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受。
【請求項３】
　前記要素（１６）の外周面は、球状に形成されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の流体動圧軸受。
【請求項４】
　前記要素（１８）は、実質的に円錐台形状に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受。
【請求項５】
　前記要素（１２，１６，１８）は、少なくとも一端に案内部を有する、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】
　前記シャフト（４）は、その直径が減少する段差（１５）を有し、
　前記スラストプレート（９）は、前記シャフト（４）の直径が減少する領域に配置され、前記段差（１５）に載置される、
　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】
　前記スラストプレート（９）は、その内径に、環状の空間部（１４）を有する、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の流体動圧軸受。
【請求項８】
　ディスク記憶装置を駆動する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を組み立てるためのスラストプレートのシャフトへの取付方法であって、
　前記スラストプレート（９）用に提供される位置近傍の前記シャフト（４）に軸方向の孔（１１）を形成するステップと、
　前記スラストプレート（９）を前記シャフト（４）に配置するステップと、
　前記孔（１１）の内径よりも大きい外径を有し前記スラストプレート（９）を固定する要素（１２，１６，１８）を前記孔（１１）に挿入するステップと、
　を備えることを特徴とするスラストプレートのシャフトへの取付方法。
【請求項９】
　前記配置ステップにおいて、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、ことを特徴とする請求項８に記載のスラストプレートのシャフトへの取付方法。
【請求項１０】
　前記スラストプレート（９）を、前記固定要素（１２，１６，１８）を挿入する前に、前記シャフト（４）の回転軸（２０）に関して直角になるように調整するステップをさらに備える、ことを特徴とする請求項８又は９に記載のスラストプレートのシャフトへの取付方法。
【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。
【０００４】
　多くの場合、スラストプレートとシャフトとの間の結合は、圧力結合により実現される。通常、小さいモータ及びディスク記憶装置が使用されるので、軸受システムの自由に使用できる装置高さも減少する。別の条件下で、このような事情に応じて、スラストプレートの厚さを低減することが検討されている。最適な圧力結合を実現するためには、所謂案内率、つまり加圧長さｔを孔直径ｄで割った商が、１若しくはそれ以上である必要がある。スラストプレートが薄くなると、要求される直角度を達成することが難しくなり、規定の加圧力を保証するために、孔に対してシャフトがさらに大きくなるように選択される。そのため、組立時に、スラストプレートが、局部的な冷間溶接によりシャフト上に焼き付き、これにより、シャフトとスラストプレートとの間に要求される直角度がもはや得られないという危険がある。
【０００５】
　非常に薄いスラストプレートを使用する際のこの問題を回避するために、溶接によりスラストプレートをシャフトと結合することが知られている。この種の結合は、下記の特許文献１に開示されている。しかし、その際、溶接過程の残留分による軸受システムが汚染するという欠点及び危険が存在し、そのため、軸受システムが損傷する可能性がある。溶接過程での熱の発生により、スラストプレートが変形し、そのため、使用できなくなるという危険がさらに存在する。
【特許文献１】特開２０００−３２４７５３号公報
【０００６】
　そこで、下記の特許文献２において開示される別の可能性は、スラストプレートをシャフトの正面端にねじ留めするということである。しかし、このことは、一方で、１つの平面とシャフトの回転軸に直角な正面端とを用意することを意味し、他方では、誤差に対する修正の困難さと追加的な組立費用が発生することを意味する。
【特許文献２】米国特許第５３５７１６３号公報
【０００７】
　そのため、スラストプレートとシャフトとを一つの部材から形成するという別の解決手段が存在する。しかし、高度に要求される公差を満足するそのような統合部材を製造することは、非常に複雑で高価である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
　そこで、本発明の課題は、ｔ／ｄ＜１となる小さい案内率を有する非常に薄いスラストプレートを使用するときでも、安定して高度に正確にシャフトと圧力結合可能な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】
【０００９】
　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。これに対応するスラストプレートの取付方法も同様に提供される。
【００１０】
　本発明の有利な実施形態及び更なる実施形態は、従属項において提供される。
【００１１】
　本発明の特徴は、スラストプレートが配置される位置近傍に軸方向の孔を有するシャフトにスラストプレートが配置され、この孔にスラストプレートを固定する要素が挿入され、該固定要素の外径は、孔の最小直径よりも大きいことである。
【００１２】
　固定要素を挿入することにより、スラストプレート近傍のシャフトは、拡幅され、その際、半径方向の加圧力が存在し、これにより、スラストプレートがシャフトに堅く保持される。本発明によりシャフトとスラストプレートとの間に達成可能な加圧力は、少なくとも従来の圧力結合の達成可能な加圧力と同一若しくはこれより大きい。
【００１３】
　周知の技術に対する本発明の実質的な利点は、非常に薄いスラストプレートを使用する際にも、大きな加圧力と、シャフトに対するスラストプレートの良好な直角度とを得ることができるということにある。
【００１４】
　さらに、本発明においてスラストプレートをシャフトに取り付け、固定する際には、切削屑若しくはそのようなものによる軸受システムの作動面の懸念すべき汚染は、全くないという利点がある。
【００１５】
　もっとも、スラストプレートのシャフトへの取り付けは、スラストプレートとシャフトとの直角度を確保する高度に正確な組立装置の使用を必要とする。
【００１６】
　スラストプレートを直角に装着するためにシャフトが段差を有するときには、さらに有利であり得る。
【発明の効果】
【００１７】
　本発明によれば、小さい案内率を有する非常に薄いスラストプレートを使用するときでも、安定して高度に正確にシャフトと圧力結合可能な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。
【００１９】
　図１に基づく本実施形態は、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。
【００２０】
　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１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状の孔を有する。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、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。ステータ巻線部への電流供給は、例えば、電気的接触部７上でなされる。
【００２１】
　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が存在する。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られる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。
【００２２】
　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。
【００２３】
　図１及び図２に従う本発明の第１の実施形態に基づいて、流体動圧軸受の組立、及び、特に、スラストプレートのシャフトへの固定をより詳細に説明する。
【００２４】
　本発明において、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。
【００２５】
　なお、スラストプレート９を取り付けるためには、スラストプレート９とシャフト４との間に形成される嵌合に対応して全く力を必要としない若しくは僅かな力しか必要としない。そのため、スラストプレート９を配置する際に、スラストプレート９が、変形したり、シャフト４に焼き付くようになることはない。
【００２６】
　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、栓形態の固定要素１２が挿入される。この栓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、栓１２が大きくなると、栓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。
　なお、固定要素として適切な材料は、鋼、セラミック若しくは真鍮である。
【００２７】
　この栓１２は、その前端部に尖端１３、すなわち、孔１１への挿入を容易にするための案内部を有してもよい。
【００２８】
　栓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２０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。
【００２９】
　スラストプレート９の内径には、場合によっては、シャフト４の材料伸びを受け入れ、一様な加圧のために役立つ環状の空間部１４が形成可能である。
【００３０】
　図３は、シャフト４の端部に段差１５を有する１つの実施形態を示す。スラストプレート９は、シャフト４の減少した直径領域に配置され、段差１５に載置される。段差の高精度な加工により、スラストプレート９をシャフト４の回転軸２０に対して正確に直角に調整することが達成可能である。
【００３１】
　図４及び図５において、可能性のある別のデザインの栓が図示される。図２及び図３に対する相異点は、スラストプレート９が内部空間部１４を有しないということである。
【００３２】
　図４に従う栓１６は、樽形状若しくは球状に形成される。栓１６の挿入を容易にするために、シャフト４の孔１１は、テーパ部１７を有してもよい。
【００３３】
　図５は、２つの互いに反対方向に向いた円錐台を有する形態の栓１８を示し、この栓１８は、テーパ部１７を有する孔１１に挿入可能である。
【００３４】
　スラストプレート９をシャフト４に取り付けるためには、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、スラストプレート９は、シャフト４上を押し動かされ、若しくは、シャフト４に挿入されて、所望の位置で、シャフト４の回転軸２０に対して正確に直角になるように調整される。最後に、スラストプレート９を固定する要素１２，１６，１８が、シャフト４の孔１１に挿入され、これにより、この領域において、シャフト４の外径（直径）が拡大され、スラストプレート９を固定する。
【００３５】
　なお、ここでは、シャフト４の孔１１の形成方法、及び、固定要素１２，１６，１８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。
【００３６】
　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、固定要素１２，１６，１８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、固定要素１２，１６，１８を押圧しながら、孔１１の所定位置まで挿入することができる。
【００３７】
　以上説明したように、スラストプレート９をシャフト４に挿入して所定位置まで押し動かす際には、殆ど力を必要としないので、容易に移動させることができる。次いで、シャフト４に形成された孔１１に挿入される固定要素１２は、孔１１の最小の直径よりも大きい外径を有するので、該シャフト４に半径方向の加圧力を発生させて、スラストプレート９をシャフト４に固定することができる。
【００３８】
　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、好ましくは、固定要素は、実質的に円筒形状を有するが、それは、樽状若しくは円錐台状に形成可能である。
【００３９】
　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】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態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断面図である。
【図２】図１の流体動圧軸受の拡大図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る流体動圧軸受の拡大図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る流体動圧軸受の拡大図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る流体動圧軸受の拡大図である。
【符号の説明】
【００４１】
　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　固定要素（栓）
　１３　尖端
　１４　空間部
　１５　段差
　１６　固定要素（栓）
　１７　テーパ部
　１８　固定要素（栓）
　２０　回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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