(57)【要約】【課題】動圧流体軸受装置のフランジに、フランジの外周部と軸の外周部とを連通する孔を形成する。  【解決手段】２つのフランジ半体の表面に、それぞれラジアル方向の溝を設け、前記溝に連通する縦溝を各フランジ半体の内周に設ける。２つのフランジ半体を両者の溝が対向するように接合して軸に取り付けることにより、フランジの外周と軸の外周とを連通する経路から形成される。前期の溝の断面形状は半円形、三角形、矩形など任意の形状にできる。前期溝はフランジ半体の少なくとも一方に設ければよく、溝の形成はプレスなどの簡単な加工で可能である。  【選択図】図１
2005308186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジアル軸受としての軸受穴を有し、かつ前記軸受穴の周囲に、前記軸受穴の直径より大きい直径の、スラスト軸受として働く、前記軸受穴の軸心に垂直なスラスト面を有するスリーブ、
前記スリーブの前記軸受穴に相対的に回転可能に挿入されている軸、及び
前記軸に設けられた、前記スリーブの前記スラスト面に対向する対向面を有する少なくとも１つのフランジであって、
前記フランジは少なくとも２つのフランジ半体を有し、前記少なくとも２つのフランジ半体の少なくとも一方のフランジ半体の面に、ラジアル方向の通路及び前記ラジアル方向の通路と前記軸の外周部近傍とを連通する他の通路を有し、前記ラジアル方向の通路を挟んで前記少なくとも２つのフランジ半体を接合することにより形成される、前記軸の外周面近傍と前記フランジの外周面近傍とを連通する少なくとも１つのラジアル方向の貫通孔を有し、
前記スリーブの軸受穴の内周面及び前記軸の外周面の少なくとも一方にヘリングボーン形状のラジアル動圧発生溝を有し、
前記フランジの前記対向面と前記スリーブの前記スラスト面の少なくとも一方にヘリングボーン形状のスラスト動圧発生溝を有し、
前記軸と前記スリーブの軸受穴との間及び前記フランジと前記段部との間の隙間に潤滑剤を充填し、
前記軸及びスリーブのいずれか一方に回転物が取り付けられることを特徴とする動圧流体軸受装置。
【請求項２】
前記フランジは、前記軸が挿入される孔を有する少なくとも２つのフランジ半体を有し、前記フランジ半体の少なくとも一方のフランジ半体の面に少なくとも１つのラジアル方向の溝を有し、
前記２つのフランジ半体の前記軸が挿入される孔の内周面に、前記ラジアル方向の溝に連通しつつ前記軸の軸心に沿う方向に設けられた縦溝を有し、
前記２つのフランジ半体を前記ラジアル方向の溝を挟んで密着させて前記フランジを構成したことを特徴とする請求項１記載の動圧流体軸受装置。
【請求項３】
前記ラジアル方向の溝が２つのフランジ半体の双方に設けられ、前記２つのフランジ半体を、前記双方の溝が対向するように前記軸に取り付けたことを特徴とする請求項１記載の動圧流体軸受装置。
【請求項４】
前記ラジアル方向の溝の断面形状が、半円形、三角形、四角形、及び円弧の内の少なくとも１つである請求項１記載の動圧流体軸受装置。
【請求項５】
前記フランジのラジアル方向の貫通孔は、２つのフランジ半体の対向面の間にスペーサを挟んで形成される隙間であることを特徴とする請求項１記載の動圧流体軸受装置。
【請求項６】
前記フランジのラジアル方向の貫通孔は、対向する２つのフランジ半体の少なくとも一方の対向面に設けた突起によって形成される隙間であることを特徴とする請求項１記載の動圧流体軸受装置。
【請求項７】
前記少なくとも２つのフランジ半体の少なくとも一方のフランジ半体の、前記軸が挿入される孔の周囲に凹部を設けたことを特徴とする請求項１記載の動圧流体軸受装置。
【請求項８】
前記少なくとも２つのフランジ半体の少なくとも一方のフランジ半体の、前記軸が挿入され孔から離れた面に、前記軸が挿入される孔を囲むように形成した溝を有することを特徴とする請求項１記載の動圧流体軸受装置。
【請求項９】
前記軸は、前記フランジが取り付けられる位置の外周面に軸心方向に所定の長さを有する凹部を有することを特徴とする請求項１記載の動圧流体軸受装置。
【請求項１０】
前記軸は、前記フランジが取り付けられる位置の外周に凹部を有し、前記フランジは前記軸が挿入される孔の内周面に、前記軸を前記孔に挿入したとき前記軸の凹部に入り込む凸部を有することを特徴とする請求項１記載の動圧流体軸受装置。   
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑剤などの流体に動圧を発生させて、軸と軸の保持部材とを非接触で相対的に回転させる動圧流体軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
動圧流体軸受装置及びこれを備えたモータは、例えばハードディスク駆動用のＤＣモータなど、長期間にわたって連続的に使用され長い寿命と長期の信頼性を必要とする各種回転装置に用いられている。このような動圧流体軸受装置を有するモータの従来例が特開平１０−３１８２５３号公報に示されており、以下これを図１４を参照して説明する。図１４は前記従来例の動圧流体軸受装置の断面図であり、説明に必要な右側の要部のみが図示されている。
図１４において、例えば、ハードディスク装置などのベース部材と共通に構成されているベースプレート１０２に円柱状の軸１０１が固定されている。軸１０１の図において上部には、円板状のフランジ１２６が固定されている。軸１０１は、スリーブ１３０の軸受穴１３０ａに挿入されている。スリーブ１３０は軸１０１により支持されて回転可能になされている。スリーブ１３０にはロータマグネット１１２を有するハブ１０８が取り付けられている。ハブ１０８のディスク載置部１１０に、図示を省略した磁気ディスクなどの記録再生ディスクが取り付けられる。ベースプレート１０２には前記ロータマグネット１１２に対向するステータ１１４が取り付けられており、ハブ１０８に回転力を与える。フランジ１２６の上方にはリング状のキャップ１３８が設けられている。
【０００３】
スリーブ１３０の軸受穴１３０ａの内周には図示を省略したヘリングボーン形状のラジアル動圧溝が設けられ、ラジアル動圧軸受部１４４が形成されている。また、フランジ１２６の両面にはそれぞれ図示を省略したヘリングボーン形状のスラスト動圧溝が設けられ、スラスト動圧軸受部１５４及び１５６が形成されている。フランジ１２６には、軸１０１の軸心にほぼ垂直に２つの循環孔１７６が約１８０°の中心角で設けられている。循環孔１７６の内周端は、それぞれ軸１０１の外周に軸心に沿う方向に設けられた貫通孔１７４に連通している。貫通孔１７４の両開放端は、軸１０１と軸受穴１３０ａとの隙間に連通している。循環孔１７６及び貫通孔１７４により、フランジ１２６の上面とキャップ１３８との間の隙間１５６ａ、フランジ１２６の下面とスリーブ１３０との間の隙間１５４ａ及びフランジ１２６の外周１８０とスリーブ１３０との間の隙間１８０ａが連通される。軸１０１及びフランジ１２６と、スリーブ１３０の軸受穴１３０ａとの間の隙間にはオイルなどの潤滑流体（以下、オイルという）が注入されている。
【０００４】
前記のオイルの注入時に、オイル中に気泡が混入するのを避けることはできない。オイル中の気泡のうちフランジ１２６の上下の隙間１５４ａ及び１５６ａに存在する気泡について説明する。スリーブ１３０が回転すると、オイルはスラスト動圧軸受部１５４、１５６においてポンピング作用による圧力及び遠心力を受ける。フランジ１２６の上面及び下面にはそれぞれのスラスト動圧溝が形成されているが、フランジ１２６の上面及び下面のスラスト動圧溝を、ラジアル方向で正確な動圧バランスを保つように加工するのは通常困難である。正確な動圧バランスが保たれないとき、スラスト動圧軸受部１５４及び１５６がオイルに与えるポンピング圧力はスラスト動圧軸受部１５４及び１５６のラジアル方向においてアンバランスを生じる。その結果隙間１８０ａのオイル圧と貫通孔１７４のオイル圧との間に差が生じて、圧力の高い方から圧力の低い方に向かってオイルの流れが生じる。例えば図に示す矢印１９０及び１９１で示す方向にオイルの流れが生じると、オイルは隙間１８０ａ、隙間１５４ａ、１５６ａ、貫通孔１７４及び循環孔１７６を通って循環する。上記のようにオイルが循環すると、オイル中に存在する気泡は隙間１５６ａから貫通孔１７４へ流入する際に、キャップ１３８の内周部に設けられた環状の凹部１６２でオイルから分離される。分離された気泡は軸１０１の細径部１０１Ｄとキャップ１３８の隙間から大気中に排出される。このように、スラスト動圧溝のラジアル方向の動圧バランスが保たれないことを利用してオイルを循環させることにより、注入時にオイルに混入していた気泡は逐次排出され、最終的にオイルは気泡を含まない状態になる。
【特許文献１】特開平１０−３１８２５３号公報
【特許文献２】特開平８−２１４４９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記の従来の動圧流体軸受装置では、フランジ１２６の循環孔１７６をドリルなどによる孔開け加工で形成していた。また、貫通孔１７４は、軸１０１の表面を切削加工により削り取り平面部を設けることにより形成していた。
前記フランジ１２６に循環孔１７６をドリル加工により形成する場合、フランジ１２６の厚さが例えば３ｍｍ以上の場合には比較的容易である。しかし、厚さが２ｍｍ以下のフランジを有する小型の動圧流体軸受装置の場合には、ドリルの錐の直径が０．５ｍｍ程度と極めて細くなるので、錐が折れやすく孔開け加工は困難になる。またドリルによる孔開け加工は一定の時間を要するので、加工時間を短縮するのが難しく、加工コストの低減が困難である。
【０００６】
さらにドリル加工では、金属を切削するので細かい金属粉が生じる。この金属粉の除去のためには入念な洗浄工程を必要とする。時には洗浄工程によっても除去されない金属粉がスリーブの循環孔内に残留することがある。残留金属粉が動圧流体軸受装置の使用中に脱落して軸とスリーブとの狭い隙間に入ると回転に障害を与えるとともに、最悪時には回転不能になるなど動圧流体軸受装置の故障の原因になることもある。
本発明はドリルによる孔開け加工をすることなくオイルが循環する孔が形成されたフランジを有する動圧流体軸受装置及び前記フランジの加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の動圧流体軸受装置は、ラジアル軸受としての軸受穴を有し、かつ前記軸受穴の周囲に、前記軸受穴の直径より大きい直径の、スラスト軸受として働く、前記軸受穴の軸心に垂直なスラスト面を有するスリーブ、前記スリーブの前記軸受穴に相対的に回転可能に挿入されている軸、及び前記軸に設けられた、前記スリーブの前記スラスト面に対向する対向面を有する少なくとも１つのフランジであって、前記フランジは少なくとも２つのフランジ半体を有し、前記少なくとも２つのフランジ半体の少なくとも一方のフランジ半体の面に、ラジアル方向の通路及び前記ラジアル方向の通路と前記軸の外周部近傍とを連通する他の通路を有し、前記ラジアル方向の通路を挟んで前記少なくとも２つのフランジ半体を接合することにより形成される、前記軸の外周面近傍と前記フランジの外周面近傍とを連通する少なくとも１つのラジアル方向の貫通孔を有し、前記スリーブの軸受穴の内周面及び前記軸の外周面の少なくとも一方にヘリングボーン形状のラジアル動圧発生溝を有し、前記フランジの前記対向面と前記スリーブの前記スラスト面の少なくとも一方にヘリングボーン形状のスラスト動圧発生溝を有し、前記軸と前記スリーブの軸受穴との間及び前記フランジと前記段部との間の隙間に潤滑剤を充填し、前記軸及びスリーブのいずれか一方に回転物が取り付けられることを特徴とする。
本発明によれば、２つのフランジ半体の少なくとも一方の面にラジアル方向の溝を設け、各フランジ半体の溝を有する面を互いに接触させて軸に取り付けることにより、フランジ内にラジアル方向の通路が形成される。また各フランジ半体の内周端には縦方向の溝である他の通路が設けられているのでフランジの外周と軸の外周とが、前記ラジアル方向の通路と前記の他の通路により連通する。ラジアル方向の通路がフランジ半体の表面の溝によって形成され、この溝はプレス加工等の簡単かつ加工コストの安い加工法で形成されるので、フランジのコストが低減される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、表面にラジアル方向の溝を形成するとともに軸が挿入される孔の内周面に縦溝を形成した２つのフランジ半体を、溝を形成した面同士で密着させて軸に取り付ける。これによりフランジの面に略並行な孔を有するフランジを形成することができる。溝は、プレス加工等の、工具の消耗が少なくかつ加工時間の短い加工法で作られるので、加工コストが低い。プレス加工では、ドリルで孔開けをする場合のように切りくずが生じないので、フランジのラジアル方向の貫通孔に切りくずが残って障害を起こすなどの問題は生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の動圧流体軸受装置の好適な実施例を図１から図１３を参照して説明する。
【００１０】
《第１実施例》
本発明の第１実施例の動圧流体軸受装置を図１から図７を参照して説明する。
図１は本発明の第１実施例の動圧流体軸受装置の断面図である。図において、円柱状の軸１はベースプレート２に固定されている。軸１には、図において上下２個所にそれぞれフランジ４及び５が取り付けられている軸１はスリーブ１６の軸受穴１６ａに挿入されている。スリーブ１６はフランジ４、５及び軸１との間に微少な隙間を保って、回転可能になされている。スリーブ１６にはロータ磁石１２を有するロータハブ１０が取り付けられている。ベースプレート２には、ロータマグネット１２に対向するようにモータステータ１４が設けられている。ロータハブ１０はディスク載置部１１を有し、図示を省略した磁気ディスク等の回転記録媒体がディスク載置部１１に取り付けられる。
軸１の外周面及びスリーブ１６の軸受穴１６ａの内周面の少なくとも一方に、ヘリングボーン形状の２組のラジアル動圧発生溝７及び８が設けられている。図１ではラジアル動圧発生溝７及び８は軸受穴１６ａの内周面に設けられている。
【００１１】
フランジ４の構成を図２を参照して詳細に説明する。図２の（ａ）はフランジ４の斜視図である。フランジ４は図２の（ｂ）の斜視図に示すフランジ半体４ｋと、図２の（ｃ）の平面図に示すフランジ半体４ｄとを組み合わせて構成される。図２の（ｂ）において、フランジ半体４ｋは円板状の部材であり、その中央部には、軸１が「しまりばめ」で挿入される孔４ｇが設けられている。フランジ半体４ｋの片面には、外周から孔４ｇに至る少なくとも１つのラジアル方向の溝４ｅが設けられている。図４（ｃ）において、フランジ半体４ｄはフランジ半体４ｋと直径がほぼ同じ円板状の部材であり、中央部に軸１がしまりばめで挿入される孔４ｇが設けられている。フランジ半体４ｄの片面には、少なくとも１つのラジアル方向の溝４ｅが設けられている。溝４ｅの内周端は、フランジ４ｄの面にほぼ垂直に孔４ｇの内周面に設けられた縦溝４ｆにつながっている。フランジ半体４ｄと４ｋを、それぞれ溝４ｅを有する面を対向させ、フランジ半体４ｋの溝４ｅとフランジ半体４ｄの溝４ｅとが合致するように組み合わせる。その結果図２の（ａ）のように、外周面に孔４ａを有し、孔４ａが縦溝４ｆに連通するフランジ４が得られる。フランジ４に軸１を圧入すると、図１に示すように、フランジ４の外周部と軸１の外周部のフランジ４の下方の空間とが孔４ａと縦溝４ｆで連通する。
スリーブ１６の第１の凹部１６ｂのスラスト面及びフランジ４の前記凹部１６ｂに対向する面の少なくとも一方に図４に示すヘリングボーン形状のスラスト動圧発生溝１８が設けられている（図１では図示を省略したがフランジ４に設けられている）。
【００１２】
フランジ５の構成を図３を参照して詳細に説明する。図３の（ａ）はフランジ５の斜視図である。図３の（ｂ）はフランジ半体５ｋの平面図である。フランジ半体５ｋは円板状部材の中央部に、軸１にしまりばめで挿入される孔５ｇを有する。フランジ半体５ｋの片面にラジアル方向の少なくとも１つの溝５ｅが設けられている。溝５ｅの内周端は、フランジ半体５の面にほぼ垂直な縦溝５ｆにつながっている。２つのフランジ半体５ｋを、溝５ｅを有する面を対向させかつ溝５ｅの位置を合わせて組み合わせると、図３の（ａ）に示すフランジ５が得られる。フランジ５では、外周部と内周部が孔５ａで連通し孔５ａは縦溝５ｆに連通している。フランジ５の孔５ｇに軸１を圧入することにより、図１に示す構成が得られる。フランジ５の近傍では、フランジ５の外周部と軸１の外周部のフランジ５の上下の空間とが孔５ａと縦溝５ｆで連通している。
図１において、フランジ５の上面とスリーブ１６の第２の凹部１６ｄのスラスト面の少なくとも一方に、図４に示すヘリングボーン形状のスラスト動圧発生溝１８が設けられている（図１では図示を省略したがフランジ５の上面に設けられている）。フランジ４及び５の溝４ｅ及び５ｅはプレス加工により形成するのが望ましい。プレス加工による溝４ｅ及び５ｅの加工時間は極めて短い（例えば０．２秒）。従って量産性がよい。またプレス金型は長寿命であるのでトータルの加工費は極めて安価である。スラスト動圧発生溝１８を、前記の溝４ｅ又は５ｅのプレス加工と同時にフランジ半体に形成してもよい。
【００１３】
スリーブ１６の、フランジ４を含む第１の凹部１６ｂ、軸１の外周とスリーブ１６の軸受穴１６ａとの隙間及びフランジ５を含む第２の凹部１６ｄには、オイルなどの潤滑剤（以下、オイルという）が充填されている。
本実施例の動圧流体軸受装置の動作を以下に説明する。図示を省略した電源からモータステータ１４に通電すると、ロータ磁石１２は回転力を受け、ロータハブ６は図１の流体軸受装置を上から見たとき時計方向に回転をはじめる。ロータハブ６に取り付けられたスリーブ１６も同様に回転するので、ラジアル動圧発生溝７及び８の近傍のオイルは、当技術分野で既知のポンピング圧力を受け、軸１はスリーブ１６の軸受穴１６に接触することなく回転する。
同様にして、フランジ４及び５のスラスト動圧発生溝１８によっても、次に詳しく説明するように、オイルにポンピング圧力が発生してスリーブ１６はフランジ４及び５に接触せずに回転する。
【００１４】
図５は、図１のフランジ４を含む要部の拡大断面図である。図５においてスリーブ１６が回転しているとき、フランジ４のスラスト動圧発生溝１８によりオイルの圧力が局部的に高くなる。オイル圧は図４に示すフランジ４の動圧発生溝１８の屈曲部１８ａの近傍で最も高く、外周部１４ｋ及び内周部１４ｉに向かって徐々に低くなる。図５においては、内周部１４ｉと外周部１４ｋでオイル圧は低く、内周部１４ｉと外周部１４ｋのほぼ中間位置でオイル圧は最も高くなる。
スラスト動圧発生溝１８は、前記内周部１４ｉでのオイル圧と外周部１４ｋでのオイル圧とがほぼ等しくなるように形成されるのが望ましい。しかし通常はスラスト動圧発生溝１８の加工誤差等によって、フランジ４の内周部１４ｉでのオイル圧と外周部１４ｋでのオイル圧とは同じにならない。このことを「オイル圧のアンバランスが生じる」ということにする。オイル圧のアンバランスが生じると、オイル圧の高い方からオイル圧の低い方にオイルが移動する。図５において、フランジ４の中心線ｃの左側部分は、外周部１４ｋのオイル圧が内周部１４ｉのオイル圧より低い状態を示しており、スリーブ１６とフランジ４のスラスト動圧発生面４ｇとの間のオイルは矢印１４ａ及び１４ｂで示す方向に移動する。図５において、もし孔４ａと縦溝４ｆがないと仮定すると、オイルは矢印１４ｃで示すように移動し一部が動圧流体軸受装置の開口部から外部へ流出することがある。
このようにしてオイルが流出すると、軸１と軸受穴１６ａとの間、フランジ４とスリーブ１６の凹部１６ｂとの間及びフランジ５と凹部１６ｄとの間でオイル不足による「油膜切れ」が生じるおそれがある。油膜切れが生じると、回転中に軸１及びフランジ４及び５がスリーブ１６に接触するので回転が不安定になるとともに、摩耗が生じ動圧流体軸受装置の寿命が著しく短くなる。
【００１５】
図５におけるフランジ４の中心線ｃの右側部分は、外周部１４ｋでのオイル圧が内周部１４ｉでのオイル圧より高い状態を示している。この場合スリーブ１６とフランジ４のスラスト動圧発生面４ｇとの間のオイルは矢印１４ｆで示す方向に移動する。もし孔４ａと縦溝４ｆがないと仮定すると、内周部１４ｉでのオイル圧が高くなるが、オイルが外部へ流出するおそれはない。
本実施例ではフランジ４に孔４ａ及び縦溝４ｆを設けているので、図５においてフランジ４の左側部分では、矢印１４ａ、１４ｂの方向に移動するオイルは孔４ａ内を矢印１４ｄの方向に流れ、縦溝４ｆを経て、スリーブ１６とスラスト動圧発生面４ｇとの間に戻る。すなわちオイルはスリーブ１６とスラスト動圧発生面４ｇとの間、孔４ａ及び縦溝４ｆを通って循環する。これによりオイルが矢印１４ｃで示すように外部へ流出するのが防止される。
同様にして図５におけるフランジ４の右側部分では、オイルは矢印１４ｆ、１４ｇ、１４ｈ及び１４ｍで示すように流れ、フランジ１６とスラスト動圧発生面４ｇとの間、縦溝４ｆ及び孔４ａを通って循環する。
【００１６】
図６はフランジ５の近傍におけるオイルの流れを示している。フランジ５は内周部に貫通孔５ｆを有している。図６において、フランジ５の左側部分では、フランジ５の外周部１５ｋでのオイル圧が、内周部１５ｉでのオイル圧より高い場合を示しており、オイルは矢印１５ａ、１５ｂ、１５ｃ及び１５ｄで示す方向に流れる。また矢印１５ｅ及び１５ｆで示す方向への流れもある。フランジ５の右側部分では、フランジ５の外周部１５ｋでのオイル圧が、内周部１５ｉのオイル圧より低い場合を示しており、オイルは矢印１５ｈ、１５ｉ、１５ｊ及び１５ｋで示す方向に流れる。また、矢印１５ｍ及び１５ｎに示す流れもある。
フランジ５に孔５ａ及び５ｆを設けない場合には、図６のフランジ５の右側部分において外周部１５ｋでのオイル圧が内周部１５ｉより低くなると、オイルの一部が矢印１５ｐに示すように外部へ流出することがある。
以上のように本実施例によれば、フランジ４の内周部１４ｉと外周部１４ｋとの間を孔４ａ及び縦溝４ｆで連通するとともに、フランジ５の内周部１５ｉと外周部１５ｋとの間を孔５ａ及び縦溝５ｆで連通することにより、フランジ４及び５のスラスト動圧発生溝１８にアンバランスが存在する場合でも、オイルが動圧流体軸受装置の外部へ流出することがなく安定した長期の動作が可能な動圧流体軸受装置を実現することができる。
【００１７】
本実施例において、フランジ４及び５のそれぞれの孔４ａ又は５ａの容積Ｖは、孔４ａ又は５ａの断面積をＳ、それぞれの長さをＬ、それぞれの数をＮとすると、「Ｖ＝Ｓ×Ｌ×Ｎ」で表される。本実施例の流体軸受装置では、発明者等の種々の実験の結果、孔４ａの断面積Ｓ、長さＬ，数Ｎ（図２ではＮ＝２）で定まる容積Ｖ４ａが、スラスト動圧軸受部であるフランジ４とスリーブ１６との間に存在するオイルの体積Ｖ４ｇに等しいかそれより大きいことが望ましい（Ｖ４ｇ≦Ｖ４ａ）。同様にして、孔５ａの容積Ｖ５ａが、フランジ５とスリーブ１６との間に存在するオイルの体積Ｖ５ｇに等しいかそれより大きいことが望ましい（Ｖ５ｇ≦Ｖ５ａ）。
【００１８】
図７は、図２の（ａ）に示すフランジ４の孔４ａ及び図３の（ａ）に示すフランジ５の孔５ａの形状の複数の他の例を示すフランジ２２〜２５の部分側面図である。図７の（ａ）のフランジ２２では、孔２２ａは円形である。従ってフランジ半体２２ｂ、２２ｃにはそれぞれ断面が半円形の溝を形成すればよい。図７の（ｂ）のフランジ２３では孔２３ａはひし形である。従ってフランジ半体２３ｂ、２３ｃにはそれぞれ断面が三角形の溝を形成すればよい。
【００１９】
図７の（ｃ）のフランジ２４の孔２４ａは、断面が四角形である。従ってフランジ半体２４ｂ、２４ｃにはそれぞれ断面が四角形の溝を形成すればよい。
図７の（ｄ）のフランジ２５の孔２５ａは、断面が長円形である。従ってフランジ半体２５ｂ、２５ｃにはそれぞれ断面が円弧状の溝を形成すればよい。上記図７の（ａ）から（ｄ）の孔２２ａから２５ａにおいても前記の、各孔の容積Ｖ（＝Ｓ×Ｌ×Ｎ）がスラスト動圧軸受部に存在するオイルの体積に等しいかそれより大きい、という条件を満たすことが必要である。
図７の（ａ）から（ｄ）の孔２２ａから２５ａにおいて、例えば図７の（ｅ）のフランジ２６に示すように、フランジ半体２６ｂ及び２６ｃの一方にのみ（図ではフランジ半体２６ｂ）溝を形成して孔２６ａとしてもよい。この場合も孔２６ａの容積Ｖ（＝Ｓ×Ｌ×Ｎ）がオイルの容積Ｖに等しいかそれより大きくなるように溝の形状を設計する。図７の（ｅ）のフランジ２６では溝を２つのフランジ半体の一方にのみ加工すればよいので加工費が削減される。
図１の流体軸受装置において、軸１、フランジ４及び５，スリーブ１６は通常金属製である。しかし金属以外の材料、例えばセラミックや樹脂等を用いてもよい。
【００２０】
《第２実施例》
本発明の第２実施例の動圧流体軸受装置に設けられるフランジについて図８を参照して説明する。本実施例の動圧流体軸受装置では、フランジのみが前記第１実施例のものと異なっており、その他構成は図１に示す前記第１実施例と同じである。
図８の（ａ）は本実施例におけるフランジ２７の側面図である。フランジ２７を図１のフランジ４及び５の代わりに用いる。図において、軸１（図１に示す軸１）が通る孔２７ｈを有する金属製の円板である、フランジ半体２７ａ、２７ｂの間にスペーサとして例えば複数個の金属球２８を挟んで抵抗溶接等により接着している。金属球２８によって形成された隙間２７ｄが、例えば図２に示す孔４ａとして働く。本実施例のフランジ２７は、フランジ半体２７ａ、２７ｂに溝等の加工を施こさなくてもよいので、溝の加工費が節減される。
図８の（ｂ）は本実施例における他の例のフランジ２８の側面図である。図において、フランジ半体２８ａ、２８ｂは軸１が通る孔２８ｈを有する円板状の金属板である。フランジ半体２８ａにプレス加工による突起２９を設けている。本実施例においても、フランジ半体２８ａの凸起２９をフランジ半体２８ｂに溶接等により接着することによりフランジ２８を構成することができる。なお前記図７及び図８に示す各フランジには縦溝（例えば図２の縦溝４ｆ）の図示を省略している。
【００２１】
《第３実施例》
本発明の第３実施例の流体軸受装置に設けられるフランジについて図９を参照して説明する。本実施例の動圧流体軸受装置ではフランジのみが前記第１実施例のものと異なっており、その他の構成は図１に示す前記第１実施例の構成と同じである。図９の（ａ）は、同（ｃ）に示す本実施例のフランジ３０を構成するフランジ半体３１の斜視図、同（ｂ）はフランジ半体３２の斜視図である。図９の（ｃ）はフランジ半体３１と３２を組み合わせて構成される本実施例のフランジ３０の平面図である。図９の（ａ）において、フランジ半体３１は円板状の部材の中央部に、図１に示す軸１が挿入される孔３１ａを有する。孔３１ａの側面に少なくとも１つの縦溝３１ｂが形成されている（図９では縦溝３１ｂは２つ）。フランジ半体３１には更に、孔３１ａと同心で、孔３１ａより直径の大きい円形の段部３１ｃが形成されている。フランジ半体３１の前記段部３１ｃを有する面に少なくとも１つのラジアル方向の溝３１ｄが形成されている（図９の（ｂ）では溝３１ｄは２つ）。
図９の（ｂ）において、フランジ半体３２は円板状の部材の中央部に、図１に示す軸１が挿入される孔３２ａを有する。孔３２ａの側面に少なくとも１つの縦溝３２ｂを設けている。フランジ半体３２の一方の面に少なくとも１つのラジアル方向の溝３２ｄが設けられている（図９の（ｂ）では２つ）。フランジ半体３１の、図９の（ａ）では見えない下面、又はフランジ半体３２の、図９の（ｂ）では見えない下面のいずれか一方の面に、図４に示すスラスト動圧発生溝１８が形成されている。
図９の（ａ）の、フランジ半体３１の溝３１ｄを有する面と、図９の（ｂ）のフランジ半体３２の溝３２ｄを有する面とを密着させて図１に示すように軸１（図示省略）に圧入して取り付けることによりフランジ３０が構成される。本実施例のフランジ３０では、図９の（ｃ）に示すように、フランジ半体３１の溝３１ｄとフランジ半体３２の溝３２ｄとを対向させる必要はなく、ずれていてもよい。その理由は、溝３１ｄと溝３２ｄが図９の（ｃ）に示すように対向していなくても、溝３１ｄと溝３２ｄは段部３１ｃによって連通しているからである。従って、フランジ半体３１及び３２を軸１に圧入するとき、溝３１ｄと溝３２ｄが対向するように位置決めする必要がなく、その分製造工程が簡略化される。図９の（ｃ）に示すフランジ３０は、縦溝３１ｂ及び３２ｂにより、上下の面が連通しているので、実質的に図１のフランジ５と同じ機能を有する。フランジ半体３１及び３２のいずれか一方の縦溝３１ｂ又は３２ｂを設けないようにすれば、図１のフランジ４と実質的に同じ機能を有するフランジを得ることができる。
【００２２】
図１０の（ａ）は本発明の第３実施例の流体軸受装置に設けられる他の例のフランジ３７のフランジ半体３６の平面図である。フランジ半体３６は円板状の部材の中央部に図１に示す軸１が挿入される孔３６ａが設けられている。孔３６ａの側面には少なくとも１つの縦溝３６ｂが形成されている。フランジ半体３６の一方の面に、縦溝３６ｂに連通するように溝３６ｄが設けられている。フランジ半体３６の前記一方の面には更に孔３６ａに同心でかつ直径が孔３６ａの直径より大きい溝３６ｃが設けられている。溝３６ｃは溝３６ｄに連結されている。
上記のフランジ半体３６を２つ、溝３６ｄ及び３６ｃを有する面を互いに接触させて、図１に示す軸１に圧入して取り付けることにより、図１０の（ｂ）に平面図を示すフランジ３７が得られる。
フランジ３７においても、２つフランジ半体３６を軸１に取り付けるときそれぞれの溝３６ｄを対向させる必要はない。前記のフランジ３７では、図１０の（ａ）のフランジ半体３６を２つ組み合わせる構成について説明したが、フランジ半体３６と、溝３６ｃ及び３６ｄを有しない円板状部材を組み合わせてもよい。本実施例のフランジ３０においても、溝３１ｄ、３２ｄ及び縦溝３１ｂ、３２ｂの合計容積が、スラスト動圧軸受部に存在するオイルの体積に等しいか、それより大きくなるように設定するのが望ましい。
本実施例における段部３１ｃ及び溝３６ｃは、それぞれのラジアル方向の溝３１ｄ及び３６ｄをプレス加工で形成するとき同時に形成することができるので加工費がフランジ４等に比べて特に増加することはない。
【００２３】
《第４実施例》
本発明の第４実施例の動圧流体軸受装置に設けられる軸について図１１及び図１２を参照して説明する。本実施例では図１における軸１の代わりに、図１１に示す軸４０を用いる。軸４０は上下２ヶ所に凹部４１ａ及び４２ａを有している。凹部４１ａの、軸心に対称な位置に凹部４１ｂが設けられており、凹部４２ａの軸心に対称な位置に凹部４２ｂが設けられている。凹部４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂは軸４０となる丸棒にプレス加工をして形成することができる。
本実施例の軸４０に取り付けるフランジは、前記各実施例のフランジにおいて、内周部に形成している縦溝を必要としない。その他の構成は図１に示す前記第１実施例と同様である。例えば図２に示すフランジ４では、縦溝４ｆを設けなくてもよい。また図３に示すフランジ５では縦溝５ｆを設けなくてもよい。
本実施例の動圧流体軸受装置では、軸４０の溝４１ａ、４１ｂ及び溝４２ａ、４２ｂの位置に、図１２に示すように、内周部に縦溝を有しない点を除いて図２と同じ構成のフランジ４４及び４５を取り付ける。その結果フランジ４４の孔４４ａは軸４０の凹部４１ａ、４１ｂを経て軸４０の外周部に連通する。またフランジ４５の孔４５ａは軸４０の凹部４２ａ、４２ｂを経て軸４０の外周部に連通する。
【００２４】
《第５実施例》
本発明の第５実施例の動圧流体軸受装置に設けられる軸について図１３を参照して説明する。本実施例では、軸５０の外周に２つの溝５１及び５２が設けられている。またフランジ５４の内周部５４ｇには突起５４ｃ、５４ｄが設けられている。突起５４ｃ、５４ｄは内周部５４ｇの全周に設けるのが望ましいが、一部分にのみ設けてもよい。軸５０の２つの溝５１、５２の間隔（ピッチ）と突起５４ｃ、５４ｄの間隔は等しくしておく。本実施例では、フランジ５４に軸５０を圧入したとき、突起５４ｃ、５４ｄがそれぞれの溝５１及び５２に入る。従ってフランジ５４の位置決めを正確に行うことができる。突起５４ｃ及び５４ｄの加工方法としては、図２の例において、溝４ｅをプレス加工により形成するとき、孔４ｇの周囲を加圧して、内周部が若干内側に突出するようにすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の動圧流体軸受装置は、高速で回転し長寿命を必要とする回転装置の軸受として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施例の流体軸受装置の断面図
【図２】（ａ）は本発明の第１実施例の流体軸受装置に設けられる第１のフランジの斜視図、（ｂ）は第１のフランジを構成する一方のフランジ半体の斜視図、（ｃ）は第１のフランジを構成する他方のフランジ半体の平面図
【図３】（ａ）は本発明の第１実施例の流体軸受装置に設けられる第２のフランジの斜視図、（ｂ）は前記第２のフランジを構成するフランジ半体の平面図
【図４】本発明の各実施例のおいて、フランジに形成されるスラスト動圧発生溝を示すフランジの平面図
【図５】前記第１実施例の流体軸受装置の第１のフランジにおける動作を示す要部拡大断面図
【図６】前記第１実施例の流体軸受装置の第２のフランジにおける動作を示す要部拡大断面図
【図７】（ａ）から（ｅ）は本発明の第１実施例の流体軸受装置のフランジに設けられる孔の各種の例を示す側面図
【図８】（ａ）は本発明の第２実施例の流体軸受装置に設けられるフランジの構成を示す側面図、（ｂ）は本実施例のフランジの他の例を示す側面図
【図９】（ａ）は本発明の第３実施例の流体軸受装置に設けられるフランジを構成する一方のフランジ半体の斜視図、（ｂ）は同他方のフランジ半体の斜視図、（ｃ）は前記両フランジ半体を組み合わせた本実施例におけるフランジの平面図
【図１０】（ａ）は本発明の第３実施例の流体軸受装置に設けられるフランジを構成するフランジ半体の平面図、（ｂ）は前記フランジ半体を組み合わせて構成したフランジの平面図
【図１１】本発明の第４実施例の流体軸受装置に設けられる軸の斜視図
【図１２】前記第４実施例の軸とフランジの構成を示す断面図
【図１３】本発明の第５実施例の流体軸受装置の軸とフランジの構成を示す断面図
【図１４】従来の流体軸受装置の断面図
【符号の説明】
【００２７】
１、４０、５０  軸
１ａ  外周面
２  ベースプレート
４、５、２２，２３、２４、２５、２６、２７、２８、３０、３７、４４、４５、５４  フランジ
４ａ、４ｇ、５ａ、５ｇ、２２ａ、２３ａ、２５ａ、２６ａ、２７ｈ、２８ｈ、３１ａ、３２ａ、３６ａ、４４ａ、４５ａ  孔
４ｅ、５ｅ、３１ｄ、３２ｄ、３６ｃ、３６ｄ、５１、５２  溝
４ｆ、５ｆ、３１ｂ、３２ｂ、３６ｂ  縦溝
４ｇ  スラスト動圧発生部
４ｋ、４ｄ、５ｋ、２２ｂ、２２ｃ、２３ｂ、２３ｃ、２５ｂ、２５ｃ、２６ｂ、２６ｃ、２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂ、３１、３２、３６  フランジ半体
６、１０  ロータハブ
７、８  動圧発生溝
１１  載置部
１２  ロータ磁石
１４  モータステータ
１４ｉ、１５ｉ、５４ｇ  内周部
１４ｋ、１５ｋ  外周部
１６  スリーブ
１６ａ  軸受穴
１６ｂ、１６ｄ  凹部
１８  スラスト動圧発生溝
１８ａ  屈曲部
２８  金属球
２８ａ  隙間
２９  突起
３１ｃ  段部
４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ  凹部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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