(57)【要約】【課題】  可能な限り小さい性能損失、高い軸受剛性及び長い寿命を有し適切で非接触のシールを具備する流体軸受を提供する。【解決手段】  本発明の流体軸受は、その一端で回転部材と堅く結合されるシャフトと、同心の軸受間隙を形成するようにシャフトを該シャフトの他の自由端で僅かな半径方向の間隔で囲繞する軸受スリーブと、を備える。シャフト及び／又は軸受スリーブは、少なくとも１つのラジアル軸受部を形成する少なくとも１つの溝模様を有する。流体軸受は、さらに、調整容積と、軸受間隙を調整容積と接続し、軸受間隙に対して所定の角度で半径方向外側に延びる少なくとも１つの接続流路と、を備える。【選択図】  図１
2004176912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端で回転部材と堅く結合されるシャフト（１０）と、
同心の軸受間隙（２４）を形成するように前記シャフトを該シャフトの他の自由端で僅かな半径方向の間隔で囲繞する軸受スリーブ（１２）と、
前記シャフト（１０）及び前記軸受スリーブ（１２）がその回りに相対的に回転する回転軸（２２）と、
調整容積（２０，６０）と、
前記軸受間隙（２４）を前記調整容積（２０，６０）と接続し、前記回転軸（２２）に対して所定の角度で半径方向外側に延びる少なくとも１つの接続流路（２６，５８）と、
を備え、
前記シャフト（１０）及び／又は前記軸受スリーブ（１２）は、少なくとも１つのラジアル軸受部を形成する少なくとも１つの溝模様を有する、
ことを特徴とする流体軸受。
【請求項２】
前記接続流路（２６，５８）は、直接若しくは間接に、前記軸受間隙（２４）及び／又は前記ラジアル軸受部に隣接する、ことを特徴とする請求項１に記載の流体軸受。
【請求項３】
軸受流体が、前記軸受間隙（２４）と、少なくとも１つの接続流路（２６，５８）とを完全に充満し、前記調整容積（２０）を少なくとも部分的に充満し、
該軸受流体は、前記軸受間隙（２４）と前記調整容積（２０，６０）との間で連続するキャピラリ膜を形成する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の流体軸受。
【請求項４】
前記接続流路（２６，５８）は、少なくとも部分的に、前記軸受スリーブ（１２）内に形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の流体軸受。
【請求項５】
前記接続流路（２６）の境界面の１つは、実質的に半径方向に延びる前記軸受スリーブ（１２）の正面端により形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の流体軸受。
【請求項６】
前記接続流路（５８）の境界面の１つは、軸方向及び／又は半径方向に延びる前記軸受スリーブ（１２）の正面端領域の表面により形成されている、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の流体軸受。
【請求項７】
前記接続流路の境界面の１つは、追加して設けられる環形状の部材の正面端により形成される、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の流体軸受。
【請求項８】
前記接続流路（２６）の境界面の１つは、追加して設けられるポット形状の部材の底部により形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の流体軸受。
【請求項９】
前記接続流路の境界面の１つは、追加して設けられる環形状の部材の外側面により形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の流体軸受。
【請求項１０】
前記接続流路（２６，５８）は、前記軸受スリーブ（１２）の内径から前記調整容積（２０）まで延びている、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の流体軸受。
【請求項１１】
前記接続流路（２６）は、前記軸受スリーブ（１２）の内径に環状に隣接し、毛細管作用を有する環状間隙を形成する、ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の流体軸受。
【請求項１２】
前記接続流路（２６，５８）は半径方向外側に延びて、該接続流路の境界面の１つは、軸受の前記回転軸（２２）と、零以上の角度αをなす、ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の流体軸受。
【請求項１３】
前記角度αは、９０°±６０°の範囲にあり、好ましくは略９０°である、ことを特徴とする請求項１２に記載の流体軸受。
【請求項１４】
前記調整容積（２０）は、少なくとも部分的に、前記軸受スリーブ（１２）内に形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の流体軸受。
【請求項１５】
前記調整容積（２０）は、ｖ字形状の断面を有する回転対称の中空部として形成され、前記接続流路（２６）を介して前記軸受間隙（２４）と接続されている、
ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の流体軸受。
【請求項１６】
前記調整容積（２０）は、ｖ字形状の断面を有する環形状で一方が開放された自由空間として形成され、前記シャフト（１０）に対して同心に半径方向の間隔を開けて配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の流体軸受。
【請求項１７】
前記調整容積（２０）は、実質的に半径方向に延びて、内側から外側に拡がる境界面を有する、ことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の流体軸受。
【請求項１８】
前記接続流路（２６）は、前記軸受間隙（２４）に隣接する前記調整容積（２０）の尖端部により形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の流体軸受。
【請求項１９】
前記調整容積（２０）は、通気流路（２８）を介して外部と接続されている、ことを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の流体軸受。
【請求項２０】
前記通気流路（２８）は、スクリュ形状のねじピッチとして形成されている、ことを特徴とする請求項１９に記載の流体軸受。
【請求項２１】
前記軸受スリーブ（１２）の正面端（１２’）は、テーパ状に形成され、該テーパ状の正面端（１２’）と該正面端を閉成するカバープレート（４０，４８，５２）との間に前記調整容積（２０）が形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の流体軸受。
【請求項２２】
前記シャフト（１０）は、前記軸受筐体（１２）の正面端（１２’）の近傍に、段差部（１０”）を有し、該段差部は、前記正面端（１２’）に配置されるカバープレート（４０，４８，５２）により、少なくとも部分的に覆われている、
ことを特徴とする請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の流体軸受。
【請求項２３】
前記請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の流体軸受を有するスピンドルモータ。
【請求項２４】
前記請求項２３に記載のスピンドルモータを有するディスク記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体軸受、スピンドルモータ及びディスク記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ディスク記憶装置用スピンドルモータは、回転部品、すなわち、環状の永久磁石が配置されるロータと、静止部品、すなわち、巻回されたコイルを有する積層コアが配置されるステータとから構成され、ロータは、適切な軸受システムにより、ステータに対向して軸支される。
【０００３】
これまで長く使用されてきた転がり軸受の他に、流体軸受の使用が増大している。流体軸受は、改良された滑り軸受であり、円筒状の軸受内表面を有する軸受スリーブと、該軸受スリーブに挿入され円筒状の軸受外表面を有するシャフトとから形成される。シャフトの直径は、軸受スリーブの内径よりも僅かに小さく、そのため、両方の軸受表面の間に存在する軸受間隙は、潤滑剤、好ましくは軸受油で充満されて連続するキャピラリ膜を形成する。
【０００４】
軸受油が流体軸受から漏出しないように、流体軸受は、軸受スリーブの一方の正面端を気密に閉成される。他方の正面端に位置しモータシャフトと軸受内表面との間の開口部には、例えば、円錐状の境界面を有する同心の自由空間が形成可能であり、この自由空間は、潤滑剤貯蔵部及び膨張容積として機能する。この自由空間は、軸受をシールする機能も有する。
【０００５】
モータシャフトと軸受スリーブの円錐状の出口開口部との間の自由空間に存在する油は、キャピラリ力の作用により、安定した連続する液体膜を形成し、そのため、この種のシールは、キャピラリシールとも称される。
【０００６】
このような解決策は、下記の特許文献１に記載されている。そこでは、開放した正面端に円錐状の領域を有する軸受スリーブが開示され、そのため、シャフトと軸受スリーブとの間に回転対称の断面を有する同心の自由空間が存在する。この自由空間の下部、すなわち、軸受間隙の直接の延長部には、軸受油が存在し、軸受油の蒸発にもかかわらず、常時、軸受間隙が軸受油で十分に充満され、乾燥運転により引き起こされる軸受のかじりが回避されるように、軸受油の量が定められる。軸受流体で充満されない自由空間の容積は、温度の上昇と共に流体の液面が上昇するときには、軸受間隙から漏出する軸受油により少なくとも部分的に充満され得る膨張容積として機能する。同心の自由空間は、また、ある種の「オーバーフロー容積」と称されることもあり、これは、同時に、潤滑剤貯留部である。非常に簡単なこの解決策の欠点は、外側に向かって延びる横断面のために、自由空間のシール作用と共に軸受油の保持能力が減少することであり、そのため、さらに、軸方向の衝撃を受けた際に油が放出されるという潜在的な危険性が増大する。
【特許文献１】米国特許第５６６７３０９号公報
【０００７】
この公知の解決策のさらなる欠点は、利用可能な軸受の長さと共に軸受剛性が、「キャピラリシール」として構成された同心の自由空間の軸方向の構造長さにより低減されることである。ここで、「シール」円錐部の軸方向の構造高さ及びその傾斜角度は、軸受油の充満容積及び粘度に適合されるべきである。この際、低粘度の軸受油は、より小さい鋭角が必要であり、そのため、同一の充満容積でより大きい構造長さが必要になることがわかる。
【０００８】
しかし、ディスク記憶装置における流体軸受の適性を判断する重要な基準の１つは、軸受性能の可能な限り小さい損失であり、特に携帯用の装置における使用時には、可能な限り低い粘度の軸受油が使用される。結果的に、低い粘度に適合する上述したようなキャピラリシールは、より大きな構造長さを必要とし、従って、有効軸受長さに不利な影響を及ぼす。そのため、十分な剛性を有する流体力学的ラジアル軸受の寸法を決定することは、強く制約され、非常に小さいスピンドルモータを組み立てる際には、場合によっては、もはや不可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明の課題は、可能な限り小さい性能損失、高い軸受剛性及び長い寿命を有し適切で非接触のシールを具備する流体軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、請求項１の特徴を有する流体軸受により解決される。本発明は、また、請求項２３に基づくスピンドルモータと共に、請求項２４に基づくディスク記憶装置も提供する。
【００１１】
本発明は、その一端が好ましくはモータのロータと堅く結合されるシャフトと、シャフトの他端を僅かな半径方向の間隔で囲繞する軸受スリーブとを有するスピンドルモータ用の流体軸受を提供する。シャフトと軸受スリーブとの僅かな直径の差により、軸受流体で充満される同心の軸受間隙が形成される。軸受間隙の領域では、シャフト及び／又は軸受スリーブの円筒状の内面に少なくとも１つのラジアル軸受部が形成される。従来技術において知られているように、このラジアル軸受部は、好ましくは、溝模様を有する軸受スリーブの内面構造により形成される。本発明の流体軸受において、特に、流体軸受の軸受間隙の長さに依存しない軸受流体用の調整容積が提供され、それは、蒸発する軸受流体用の潤滑剤貯蔵部として機能すると共に、ある種のオーバーフロー容積若しくは膨張容積として機能し、異なる温度膨張係数により、軸受流体の容積が温度の上昇と共に増大し、液面が上昇するとき、オーバーフロー容積の中に軸受流体が拡がる。本発明におけるこの調整容積は、少なくとも１つの接続流路、特にマイクロ流路を介して軸受間隙と接続され、このマイクロ流路は、回転軸に対して所定の角度で半径方向外側に延びる。
【００１２】
本発明の利点は、調整容積が、利用可能な軸受の長さに沿って、軸受間隙の外側の端部に配置されるのではなく、半径方向外側に向かって形成され、マイクロ流路を介して軸受間隙と接続されることである。これにより、軸受の長さ全体に亘って同一の直径を有する軸受スリーブが構成可能であり、その結果、最大限に利用可能な長さを有する軸受間隙が形成される。そのため、少なくとも１つのラジアル軸受部が、直接に軸受スリーブの開放正面端に隣接して配置可能であり、その結果、一対のラジアル軸受を配置する場合には、２つの流体力学的ラジアル軸受の間の可能な限り大きい距離が確保できるので、最大限の軸受剛性が達成可能である。
【００１３】
調整容積が軸受間隙の外側に配置されマイクロ流路を介して軸受間隙と接続されるので、軸方向の衝撃を受けた際に軸受油が放出されるという危険は、かなり低減され、そのため、安全機能や寿命が大きく高められる。
【００１４】
本発明の１つの実施形態では、マイクロ流路は、軸受間隙のラジアル軸受部に直接隣接し、その一方、本発明の別の実施形態では、マイクロ流路は、軸受間隙の軸方向の一部で間接的にラジアル軸受部と接続される。２つの実施形態に関して、ラジアル軸受部とマイクロ流路との間にキャピラリ結合が存在し、その結果、軸受流体が、軸受間隙のラジアル軸受部からマイクロ流路を通って調整容積に至る連続するキャピラリ膜を形成することが重要である。
【００１５】
マイクロ流路及び隣接する調整容積は、好ましくは、完全に若しくは部分的に軸受スリーブに形成され、ここで、マイクロ流路は、軸受スリーブの内径から外に延びて調整容積に通じる。本発明の特別な利点のある実施形態では、マイクロ流路は、軸受スリーブの内径に、周囲を走り毛細管作用を有する円環状の間隙として形成され、ラジアル軸受部を調整容積と接続し、その半径方向の延在部は、軸受の回転軸に対して実質的に垂直に延びる。マイクロ間隙は、回転軸に関して、略３０°から９０°までの角度、特に略９０°の角度をなす。
【００１６】
調整容積は、部分的に、軸受スリーブの正面端領域に形成され、好ましくは回転対称の間隙として形成され、その厚さは、回転軸からの距離が大きくなると共に拡大し、ここで、内側にある最も狭い横断面領域は、隣接するマイクロ流路を介して軸受間隙と直結され、その際、軸受間隙から離れ拡幅された横断面領域は、軸受スリーブの縁領域に配置される。調整容積のこのような実施形態では、マイクロ流路は、先が細くなる部分を通って調整容積の半径方向内側の端部に形成可能であり、軸受間隙に直接に隣接する。
【００１７】
故障のない運転のためには、調整容積は、好ましくは、通気流路を介して周囲（外部）と接続され、ここで、通気流路は、例えば、連続するねじピッチの一部として形成されている。
【００１８】
前述した本発明の特別な実施形態では、調整容積として提供される間隙は、軸受スリーブの正面端が円錐台形状に形成され、環状のカバープレート若しくは対応する形状のキャップで覆われることにより構成され、その結果、カバープレートとテーパ状の正面端との間に所望の形態を有する調整容積が形成される。軸受スリーブの正面端に、適切な形状を有し別に設けられる凹部が形成可能であり、該凹部は、カバープレートと共に、調整容積を構成する。カバープレート若しくはハウジング底部と対向して位置する軸受スリーブの正面端との間に少なくとも部分的に非常に小さいミクロン単位の距離が提供されることにより、マイクロ流路が形成される。
【００１９】
軸受スリーブの正面端近傍のシャフトに段差が提供される場合には、この段差部は、軸受スリーブ自体若しくは対応して形成されるカバープレートにより、少なくとも部分的に半径方向に覆われることが可能であり、その結果、さらなるシール効果を有するある種のラビリンスシールが形成される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、可能な限り小さい性能損失、高い軸受剛性及び長い寿命を有し適切で非接触のシールを具備する流体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】
【００２１】
本発明の実施の形態にかかる流体軸受、スピンドルモータ及びディスク記憶装置について、以下図面を参照して説明する。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１−（ａ）は、本発明の第１の実施形態にかかる流体軸受の模式的な長手方向の断面図を示す。
【００２３】
図１−（ａ）に示す流体軸受は、円筒状の軸受スリーブ１２に受け入れられるシャフト１０を有する。このシャフト１０は、軸受スリーブにより囲繞される端部にスラストプレート１４を有し、ここで、軸受スリーブ１２は、その端部で、対向プレート１６により閉成され、該対向プレート１６は、スラストプレート１４を介して、シャフト１０に作用する軸方向の軸受力を受ける。
【００２４】
シャフト１０は、そのシャフト他端１０’で軸受スリーブ１２から突出している。軸受スリーブ１２は、この端部で、ある種の支持キャップ若しくはハウジング（ポット）１８により閉成され、該ハウジング（ポット）は、軸受シャフト１０の段差部１０”の上に延びて半径方向に重なることにより、シャフトとラビリンスシールを形成する。
【００２５】
軸受スリーブ１２は、正面端１２’において、軸受スリーブを囲繞するハウジング（ポット）１８と軸受スリーブ１２の正面端１２’との間に調整容積２０が形成されるように、図示された実施形態ではテーパ状に形成されており、この調整容積は、流体軸受の回転軸２２に対して実質的に垂直に配置された平面内に存在し、半径方向外側に向かって拡幅されている。
【００２６】
シャフト１０及び軸受スリーブ１２の間には、軸受間隙２４が形成され、接続流路、特にマイクロ流路２６を介して、軸受スリーブ１２の正面端で調整容積２０と接続されている。軸受間隙２４と調整容積２０との間にキャピラリ結合を維持するマイクロ流路２６は、回転対称の環状間隙として構成され、ハウジング（ポット）１８内側の底部が、間隔なしに軸受スリーブ１２の正面端１２’の隆起した環状領域に載置され、若しくは、ミクロン単位で離間されることにより、形成される。
【００２７】
調整容積２０は、通気流路２８を介して周囲（外部）と接続され、ここで、図１−（ａ）に示す実施形態では、通気流路２８は、スクリュ形状のねじピッチにより形成される。
【００２８】
図示された実施形態では、好ましくは、軸受スリーブ１２の内径に、図示しないラジアル軸受部が、軸受スリーブ１２の内径の溝模様により形成される。さらに、スラストプレート１４及び対向プレート１６の領域に、公知の方法で、アキシャル軸受領域が形成可能である。調整容積２０と、軸受間隙２４を該調整容積２０と接続するマイクロ流路２６とは、軸受スリーブ１２の正面端１２’に形成されているので、軸受スリーブ１２の全体の長さが、１つ若しくは複数のラジアル軸受部を形成するために使用するように確保される。特に、軸受スリーブ１２のそれぞれの端部に、最大限の距離で、２つのラジアル軸受部が互いに形成可能である場合には、最大の軸受剛性が得られる。
【００２９】
本発明の流体軸受を組み立てた後に、軸受間隙２４及び調整容積２０の一部は、軸受流体、好ましくは軸受油で充満される。調整容積２０の流体による充満度合いは、一方では、流体軸受の持続的な潤滑剤の補給を軸受寿命に亘って保証するために、十分な潤滑剤が充填可能であるように選択される。他方で、調整容積２０の充満されない部分には、運転中に温度が上昇した際に流体の全体容積が増加するとき、これは異なる温度膨張係数により引き起こされるが、その中に軸受流体が膨張可能な十分な空間が残存していなければならない。この空間は、軸受流体の蒸発率により、ガス状の流体で飽和され、ここで、飽和度が増加すると共に、蒸発プロセスは、ますます遅くなる。そこで、キャピラリ膜の破壊につながる可能性のある圧力差が、調整容積内では全く形成されないように、調整容積は、通気流路２８を介して周囲（外部）の空気若しくは空気圧と接続される。シャフト段差部１０”と支持キャップ１８との間の間隙は、追加的なラビリンスシールを形成する。
【００３０】
シャフト段差部１０”を覆う支持キャップ１８の縁部は、衝撃を受けた際の軸受流体の漏出に対して流体軸受をさらに保護するものである。図１−（ａ）の実施形態では、軸受流体は、軸受間隙を完全に充満し、調整容積の一部を充満するが、通気流路２８、すなわち、ねじピッチには、侵入しない。別の実施形態では、ねじ若しくはねじピッチの形状に対応して形成された通気流路は、少なくとも部分的には、追加の貯蔵部及び調整容積としても機能することができる。
【００３１】
図示された実施形態では、シャフト１０及び軸受スリーブ１２は、鋼から製造可能であり、支持キャップ１８は、アルミニウム若しくは鋼から製造可能であり、ここで、当業者は、特別な要求に応じて別の好適な材料を選択することもできる。
【００３２】
図１−（ｂ）は、図１−（ａ）の変形例の概略の部分断面図を示し、ここで、対応する部分は、同一の符号で示されている。図１−（ｂ）の実施形態は、支持キャップ若しくはポット３０がより小さく、軸受スリーブ１２全体を覆わない点で、図１−（ａ）とは異なる。この変更は、製作技術的な理由から、有利となる可能性がある。
【００３３】
さらに、図１−（ｂ）の実施形態では、軸受スリーブ１２の正面端１２’は、単純なテーパ部として形成されず、若干長いマイクロ流路２６を有し、拡幅された調整容積２０につながる段差が該マイクロ流路に続き、この調整容積は、その外側の端部において、同心で周囲を走るテーパ部２０’に移行する。
【００３４】
図１−（ｃ）は、図１−（ａ）の流体軸受の実施形態のさらなる変形例を示す。この変形例は、支持キャップ若しくはハウジング（ポット）３２，３２’がより短い側壁を有し、軸受スリーブ１２はその全長が覆われない点で、同様に図１−（ａ）の実施形態とは異なる。このため、より短い通気流路２８が形成される。
【００３５】
さらに、図１−（ｃ）の実施形態は、シャフト１０のシャフト端部１０’におけるシャフト段差部がテーパ状に形成され、シャフト１０のテーパ形状にされたシャフト端部１０’と支持キャップ３２の開放端部３４，３４’との間に、円錐形の境界面を有する同心の環状間隙３６が形成されている点で、図１−（ａ）及び図１−（ｂ）の実施形態とは異なる。この環状間隙３６は、軸受流体用の貯蔵部ではなく、追加的な調整容積として機能することが可能で、特に、シャフト１０の回転により発生する遠心力により場合によっては上方に向かって上昇する軸受流体を、下方且つ外部に向かって押圧し、調整容積２０に戻す機能を有する。
【００３６】
（第２の実施形態）
図２−（ａ）は、本発明にかかる流体軸受の第２の実施形態の模式的な長手方向の断面図を示す。対応する構成要素は、図１のように同一の符号で示されている。
【００３７】
図２−（ａ）の実施形態は、シャフト１０、軸受スリーブ１２、スラストプレート１４及び対向プレート１６のデザインに関して、図１−（ａ）と全体的に対応する。シャフト１０と軸受スリーブ１２との間には、軸受間隙２４が形成され、この軸受間隙には、公知の方法で図示しないラジアル軸受部が形成されている。アキシャル軸受は、スラストプレート１４及び対向プレート１６の領域に提供される。
【００３８】
図２−（ａ）の実施形態では、支持キャップ若しくはハウジング（ポット）３８は、軸受スリーブ１２を対向プレート１６の側から囲繞しその中に軸受が構成され得る軸受ハウジングの如く形成されている。シャフト１０のシャフト端部１０’が配置されるハウジング（ポット）の開放端では、カバープレート若しくは蓋４０により、該支持キャップ３８が閉成されている。このカバープレート４０は、図１−（ａ）の支持キャップ１８の底部と実質的に同一の機能を有する。カバープレート４０とテーパ状にされた軸受スリーブ１２の正面端１２’との間には、調整容積２０が形成されている。このことは、通気孔として機能する軸方向の凹部若しくは孔４２及び／又は半径方向の孔４４を介して、調整容積を周囲（外部）と接続することを可能にする。
【００３９】
図２−（ａ）の流体軸受の機能は、実質的に前述した実施形態の機能と一致する。製作技術的な理由から、図２−（ａ）において示されるように、支持キャップ３８を、その中に軸受が構成されるある種の軸受ハウジングとして形成することが有利であることもある。さらに、支持キャップ３８は、カバープレート４０により閉成され、該カバープレートは、嵌合、接着、ねじ留め若しくは類似の手段により、支持キャップと結合可能である。調整容積２０の換気のために機能する軸方向及び／又は半径方向の孔４２，４４は、実質的に図１の通気流路２８と同一の機能を果たす。その他の点では、図１に関して説明されたことが当てはまる。
【００４０】
図２−（ｂ）は、図２−（ａ）の実施形態にかかる流体軸受の変形例の長手方向の断面図を示す。図２−（ａ）と同様に、シャフト１０及び軸受スリーブ１２は、軸受ハウジングとして機能する支持キャップ３８内に配置される。図２−（ｂ）の実施形態では、シャフト１０は、支持キャップ３８により囲繞される端部に、スラストプレート１４を有する。対向プレートの機能は、支持キャップ３８の底部により引き受けられるので、この実施形態では、固有の対向プレートが省略されている。図２−（ｂ）において回転軸２２の左側に示すように、シャフト１０及びスラストプレート１４は、流体軸受の軸方向の長さ全体に亘って軸受スリーブ１２により囲繞され得る。その代わりに、軸受スリーブ１２は、スペーサリング４６の挿入部の下方で支持キャップ３８に挿入可能であり、その結果、図２−（ｂ）の回転軸２２の右側の構造が形成される。このことは、製作技術的な利点を有する。何故なら、軸受スリーブ１２の製造に費用がかからないからである。さらに、軸受間隙２４は、アキシャル軸受の領域に、スラストプレート１４及びスペーサリング４６の適当な選択若しくは組合せにより、目標どおりに設定される。図２−（ｂ）の回転軸２２の右側に示された変更は、容易に理解されるように、先に述べた若しくはこれから述べる本発明のさらなる実施形態でも同様に適用可能である。
【００４１】
図２−（ａ）の実施形態と図２−（ｂ）の実施形態とのさらなる違いは、図２−（ｂ）の実施形態におけるシャフト１０は、段差部を具備せず、その結果、追加的なラビリンスシールが存在しないことである。図２−（ａ）及び図２−（ｂ）の実施形態の間のさらなる相異点は、図２−（ｂ）の実施形態では、カバープレート４０は、シャフト１０及び貫通孔４６’の間に同心の環状間隙３６が形成されるように、中心のシャフト１０用の貫通孔４６’近傍でテーパ形状にされていることである。円錐状の軸受間隙３６の機能は、実質的に、図１−（ｃ）の軸受間隙３６の機能と一致する。
【００４２】
図２−（ｂ）の実施形態でも、軸方向及び半径方向の孔４２，４４が通気孔として提供される。カバープレート４０及び軸受スリーブの正面端１２’の間には、調整容積２０及びマイクロ流路２６が形成されている。調整容積２０及びマイクロ流路２６の機能は、図２−（ａ）及び以前の図に関連して、既に述べられている。
【００４３】
支持キャップ３８が、例えば、アルミニウムから製造され、シャフト１０及び軸受スリーブ１２が鋼から製造されるときには、図２−（ａ）及び図２−（ｂ）の実施形態では、流体軸受を温めた状態で支持キャップ３８内に構成することが可能であり、この場合には、冷却後に支持キャップ３８は、軸受の他の部品よりも大きく収縮し、その結果、流体軸受は、ある種の収縮結合により支持キャップ３８内に保持される。
【００４４】
（第３の実施形態）
図３−（ａ）は、本発明にかかる流体軸受の第３の実施形態による模式的な長手方向の断面図を示す。図３−（ａ）に従う流体軸受は、対向プレート１６に対向して配置されるスラストプレート１４で終端するシャフト１０を有する。シャフト１０、スラストプレート１４及び対向プレート１６は、軸受スリーブ１２により囲繞され、ここで、軸受スリーブ１２は、その下方端部に、スラストプレート１６、スペーサリング４６及び対向プレート１６を受け入れるための凹部を有する。ここでも、既に図２−（ｂ）で述べたように、スペーサリング４６は、アキシャル軸受領域に軸受間隙２４を軸方向に形成するために機能する。シャフトのシャフト端部１０’が配置される軸受スリーブの開放正面端１２’には、軸受スリーブの凹部が提供され、その中に、軸受スリーブ１２の正面端１２’と共に調整容積２０を閉成するカバープレート若しくは蓋４８が配置される。調整容積２０用の通気流路２８は、蓋４８の外径にねじ状に形成される。ねじ形状の通気流路２８は、図２−（ａ）及び図２−（ｂ）の実施形態で提供されるような単純な軸方向の孔と比較して、衝撃を受けた際の流体の漏出に対する安全性を向上させる。半径方向内側に配置された蓋４８の貫通口４６”は、図２−（ｂ）の実施形態と同様に、シャフト１０と共に同心の環状間隙３６を囲むテーパ部を有し、この環状間隙は、必要な場合には、追加的な調整容積として機能するが、決して潤滑剤貯蔵部としては提供されない。貫通口４６”の内側の傾斜は、好ましくは、４５°以上である。
【００４５】
図３−（ｂ）及び図３−（ｃ）は、図３−（ａ）に従う流体軸受の変形例を示す。図３−（ｂ）の実施形態は、シャフト１０が、蓋４８により覆われるシャフト段差部１０”を有する点で、図３−（ａ）とは異なる。図３−（ｂ）の実施形態では、ねじ若しくはねじピッチの代わりに、調整容積２０の通気のために、単純な軸方向の孔４２が提供される。さらに、場合によっては上方に向かって貫通口４６”を通って漏出する軸受流体の戻りを助けるために、蓋４８は、半径方向内側に配置され軸受に向けられた内側の貫通口４６”近傍でも、若干テーパ状にされている。特に、それによって形成される小さな面取部５０は、シャフト１０の回転により軸受流体に作用する遠心力を助長し、調整容積２０内の軸受流体の戻りを促進する。
【００４６】
図３−（ｃ）の実施形態は、通気流路２８のねじ形状のデザイン及び同心の環状間隙３６において図３−（ｂ）とは異なり、両者ともに図３−（ａ）に関連して既に述べられている。
【００４７】
（第４の実施形態）
本発明にかかる流体軸受の第４の実施形態が、図４−（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示される。
【００４８】
図４−（ａ）に示すように、流体軸受は、スラストプレート１４及び対向プレート１６と共に、シャフト１０を有し、これらは、軸受スリーブ１２により囲繞されている。その点では、図４−（ａ）の実施形態は、実質的には図３−（ａ）と一致するが、ここでは、スペーサリングの機能は、軸受スリーブ１２の対応するデザインにより果たされる。その正面端１２’に、軸受スリーブは、調整容積２０を形成するための凹部を有し、カバープレート若しくは蓋５２で閉成され、ここで、軸受スリーブ１２の正面端１２’にある凹部とカバープレート５２との間に調整容積２０が形成されている。カバープレート５２は、ボルト５４を使用して、接着若しくは他の適切な方法で、軸受スリーブ１２と結合される。図４−（ａ）の実施形態において、カバープレート５２には、調整容積の通気に役立つ軸方向の孔４２が提供される。
【００４９】
図４−（ａ）の流体軸受の機能は、実質的に、図１−（ａ）及び他の図に関連して既に述べられている。しかし、製作技術的な理由から、図４−（ａ）の実施形態は、特に有利であり得る。何故なら、この実施形態は、ハウジングが不要であり、調整容積２０及びマイクロ流路２６を形成するために、単純な板形状のカバープレート５２が軸受スリーブ１２の正面端１２’に載置可能である、構造的に単純で実用化が容易な流体軸受を提供するからである。
【００５０】
１つの変形例が図４−（ｂ）に示される。この変形例は、シャフト１０が、カバープレート５４により覆われるシャフト段差部１０”を有し、その結果、追加的なラビリンスシールが形成される点で、図４−（ａ）の実施形態とは異なる。
【００５１】
図４−（ｃ）は、図４−（ｂ）による流体軸受を改良したものを示し、シャフト１０の閉成された端部に、対向プレート１６に対向して配置されるアキシャル軸受が、ピボット軸受５６として形成されている。図４−（ｃ）に示すようなピボット軸受、並びに、別の実施形態によるこの種の軸方向の軸受は、容易に理解されるように、スラストプレート１４の代わりに、流体軸受の前述した実施形態にて提供可能である。
【００５２】
調整容積２０、マイクロ流路２６及び通気流路２８，４２の機能は、実質的に、種々の図示された実施形態の場合と同一である。しかし、製作技術的な理由から、若しくは、これまで述べた追加的な機能を得るために、本発明の１つの若しくは他の実施形態に変更を加えることが、有利である可能性がある。
【００５３】
（第５の実施形態）
最後に、本発明にかかる流体軸受の第５の実施形態が図５に示されている。図５の長手方向の断面図は、シャフトの閉成された端部にあるスラストプレート１４及び対向プレート１６と共にシャフト１０を示し、これらは、軸受スリーブ１２により囲繞され保持されている。軸受スリーブ１２とシャフト１０との間には、軸受間隙２４が形成されている。環状間隙として形成されたマイクロ流路５８は、軸受間隙２４を同心に配置されたｖ字形状の調整容積６０と接続する。マイクロ流路５８及び調整容積６０は、軸受スリーブ１２が、その開放端部に、その中にリング６４が挿入され、若しくは、嵌合され、あるいは、ねじ込まれている凹部６２を有することにより、形成されている。
【００５４】
本発明は、上記の記載及び図の中で、種々の実施形態及び変形例が示された。本発明は、示された特徴の組合せに限定されず、流体軸受の応用及び要求に応じて、さらなる変更が実行可能であり、並びに、図示された変形例の異なる組合せも実現可能である。本発明にかかる流体軸受は、特にスピンドルモータにおいて、さらに特別には、高回転数且つ低出力で作動するディスク記憶装置用のスピンドルモータにおいて使用するために好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態にかかる流体軸受の模式的な長手方向の断面図である。（ｂ）は、図１(ａ)の流体軸受の変形例の部分断面図である。（ｃ）は、回転軸の右半分若しくは左半分にそれぞれ図示される図１(ａ)の流体軸受にさらなる２つの変更を加えた変形例の部分断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の第２の実施形態にかかる流体軸受の模式的な長手方向の断面図である。（ｂ）は、図２(ａ)の流体軸受の変形例の部分断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明の第３の実施形態にかかる流体軸受の模式的な長手方向の断面図である。（ｂ）は、図３(ａ)の流体軸受の変形例の長手方向の概略断面図である。（ｃ）は、図３(ａ)の流体軸受のさらなる変形例の部分的な概略断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の第４の実施形態にかかる流体軸受の模式的な長手方向の断面図である。（ｂ）は、図４(ａ)の流体軸受の変形例の部分的な概略断面図である。（ｃ）は、図４(ａ)の流体軸受のさらなる変形例の模式的な長手方向の断面図である。
【図５】本発明の第５の実施形態にかかる流体軸受の模式的な長手方向の断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０  シャフト
１０’  シャフト端部
１０”  シャフト段差部
１２  軸受スリーブ
１２’  軸受スリーブの正面端
１４  スラストプレート
１６  対向プレート
１８  支持キャップ（ハウジング）
２０  調整容積
２０’  テーパ部
２２  回転軸
２４  軸受間隙
２６  接続流路（マイクロ流路）
２８  通気流路
３０  支持キャップ（ハウジング）
３２  支持キャップ（ハウジング）
３２’  支持キャップ（ハウジング）
３４  開放端部
３４’  開放端部
３６  軸受間隙
３８  支持キャップ（ハウジング）
４０  カバープレート
４２  孔（軸方向）
４４  孔（半径方向）
４６  スペーサリング
４６’  貫通口
４６”  貫通口
４８  カバープレート（蓋）
５０  面取部
５２  カバープレート
５４  ボルト
５６  ピボット軸受
５８  接続流路（マイクロ流路）
６０  調整容積
６２  凹部
６４  リング
【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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