(57)【要約】本発明は、限定された軸線方向空間を有する超小型形状ファクターでの使用に適するハブ／軸／スラスト板組立体のスラスト板上の流体動圧軸受を提供するものである。
2006509159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸と、
第１および第２の軸線方向表面および外径部分を有するスラスト板であり、前記外径部分に軸受溝があり、前記軸が前記スラスト板の第１の軸線方向表面から延びている前記スラスト板と、
間隙を挟んで、前記スラスト板の前記第２の軸線方向表面と対向する軸線方向表面を有する対抗板と、
前記対抗板に結合され、前記軸および前記スラスト板に対して回転するように支持されるとともに、さらに前記第１の軸線方向スラスト板表面および前記スラスト板の前記外径部分の表面と対向する表面を定めるスリーブと、
前記スリーブを回転のために支持する、前記スリーブ表面間の間隙内にある流体とを含む流体動圧軸受。
【請求項２】
前記スラスト板の前記第１または第２の軸線方向表面、前記スラスト板の前記第２の軸線方向表面と対向する前記対抗板の前記軸線方向表面、または、前記スラスト板の前記第１の軸線方向表面と対向する前記スリーブの前記表面のうちの１つに溝が形成されている請求項１に記載された流体動圧軸受。
【請求項３】
前記スラスト板とスリーブ、または、前記スラスト板と対抗板の間のスラスト間隙を閉じるように軸線方向磁気付勢を行なう手段を更に含む請求項２に記載された流体動圧軸受。
【請求項４】
前記スラスト板の前記第１の軸線方向表面、または、前記スラスト板の前記第１の軸線方向表面に対向する前記スリーブの前記表面のいずれかに溝が存在し、前記スラスト板の前記第２の軸線方向表面、または、前記スラスト板の前記第２の軸線方向表面と対向する前記対抗板の前記軸線方向表面のいずれかに溝が存在する請求項１に記載された流体動圧軸受。
【請求項５】
前記スリーブとスラスト板、および、前記スリーブと軸の間に流体を保持するための１つまたは複数のシールを更に含む請求項１に記載された流体動圧軸受。
【請求項６】
前記シールが、半径方向、求心性、垂直方向または逆垂直方向の毛細管シールから成る群から選択した毛細管シールである請求項５に記載された流体動圧軸受。
【請求項７】
前記溝が、山形溝、矢筈形溝、螺旋溝または正弦溝である請求項１に記載された流体動圧軸受。
【請求項８】
円筒形状と、
軸受溝が形成された外周面と、
第１および第２の軸受表面とを含み、
前記第１の軸線方向表面で、スラスト板から軸が延びている、ディスク・ドライブにおけるスピンドル・モータで使用されるスラスト板。
【請求項９】
請求項８に記載された前記スラスト板と、
間隙を挟んで、前記スラスト板の前記第２の軸線方向表面に対向する軸線方向表面を有する対抗板と、
前記対抗板に結合され、前記軸と前記スラスト板に対して回転するように支持されるとともに、さらに前記第１の軸線方向スラスト板表面および前記スラスト板の前記外径表面に対向する表面を定めるスリーブと、
前記スリーブを回転のために支持する、前記スリーブ表面間の間隙内にある流体とを含む流体動圧軸受。
【請求項１０】
前記スラスト板の前記第１または第２の軸線方向表面、前記スラスト板の前記第２の軸線方向表面に対向する前記対抗板の前記軸線方向表面、または、前記スラスト板の前記第１の軸線方向表面に対向する前記スリーブの前記表面のうちの１つに溝が形成されている請求項９に記載された流体動圧軸受。
【請求項１１】
前記スラスト板と前記スリーブ、または、前記スラスト板と前記対抗板の間のスラスト間隙を閉じるように、軸線方向磁気付勢を行なう手段を更に含む請求項１０に記載された流体動圧軸受。
【請求項１２】
前記スラスト板の前記第１の軸線方向表面、または、前記スラスト板の前記第１の軸線方向表面に対向する前記スリーブの前記表面のいずれかに溝が存在し、前記スラスト板の前記第２の軸線方向表面、または、前記スラスト板の前記第２の軸線方向表面に対向する前記対抗板の前記軸線方向表面のいずれかに溝が存在する請求項９に記載された流体動圧軸受。
【請求項１３】
前記スリーブとスラスト板、および、前記スリーブと軸の間に流体を保持するための１つまたは複数のシールを含む請求項９に記載された流体動圧軸受。
【請求項１４】
前記溝が、山形溝、矢筈形溝、螺旋溝または正弦溝である請求項９に記載された流体動圧軸受。
【請求項１５】
軸と、
第１および第２の軸線方向表面および外径部分を含むスラスト板であり、前記軸が前記スラスト板の第１の軸線方向表面から延びている前記スラスト板と、
間隙を挟んで、前記スラスト板の前記第２の軸線方向表面に対向する軸線方向表面を有する対抗板と、
前記対抗板に結合され、前記軸およびスラスト板に対して回転するように支持されるとともに、さらに前記第１の軸線方向スラスト板表面および前記スラスト板の前記外径部分の表面に対向する表面を定めるスリーブであって、前記スラスト板の前記外径部分の表面に対向するスリーブ表面に溝が形成されている前記スリーブと、
前記スリーブを回転のために支持する、前記スリーブ表面間の間隙内にある流体とを含む流体動圧軸受。
【請求項１６】
前記スラスト板の前記第１または第２の軸線方向表面、前記スラスト板の前記第２の軸線方向表面に対向する前記対抗板の前記軸線方向表面、または、前記スラスト板の前記第１の軸線方向表面に対向する前記スリーブの表面のうちの１つに溝が存在する請求項１５に記載された流体動圧軸受。
【請求項１７】
前記スラスト板と前記スリーブ、または、前記スラスト板と前記対抗板の間のスラスト間隙を閉じるように、軸線方向磁気付勢を行なう手段を更に含む請求項１６に記載された流体動圧軸受。
【請求項１８】
前記スラスト板の前記第１の軸線方向表面、または、前記スラスト板の前記第１の軸線方向表面に対向する前記スリーブの前記表面のいずれかに溝が存在し、前記スラスト板の前記第２の軸線方向表面、または、前記スラスト板の前記第２の軸線方向表面に対向する前記対抗板の前記軸線方向表面のいずれかに溝が存在する請求項１５に記載された流体動圧軸受。
【請求項１９】
前記スリーブとスラスト板、および、前記スリーブと軸の間に流体を保持するための１つまたは複数のシールを含む請求項１５に記載された流体動圧軸受。
【請求項２０】
前記溝が、山形溝、矢筈形溝、螺旋溝または正弦溝である請求項１に記載された流体動圧軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、「薄型スラスト・ジャーナル板ＦＤＢモータ」と題する２００２年６月１２日出願の米国仮特許出願第６０／３８８４０４号に基づいて優先権を主張するものである。本願譲受人に譲渡された前記米国特許出願の全内容を本明細書の記載として援用する。
【背景技術】
【０００２】
ディスク・ドライブ・メモリ・システムが、デジタル情報を記憶するために長年の間コンピュータで使用されてきた。情報は磁気ディスク媒体の同心メモリ・トラック上に記録され、実際の情報は磁気転移形態で媒体に記憶される。ディスク自体は、スピンドル上に回転可能に取り付けられ、記録情報へのアクセスは、ディスク表面上で半径方向に動く旋回アーム上に設けた読取／書込ヘッドによって行なわれる。読取／書込ヘッドまたはトランスデューサは、情報の適切な読取および書込を保証するために、ディスク上の記憶トラックと正確に整合しなければならない。
【０００３】
動作中、ディスクは、ハブの内側またはディスクの下に配置された電気モータによって、包囲ハウジング内で、極めて高速で回転せしめられる。普通に使用される一型式のモータは、ハブ内モータまたはスピンドル内モータとして知られている。このような既知のスピンドル内モータは、通常、２つの玉軸受システムによりハブの中心に配置されたモータ軸に取り付けられたスピンドルを有する。軸受の一方は、通常、スピンドルの上部の近くに配置され、もう一方はスピンドルの底部の近くに配置されている。これらの軸受により、軸とハブの間の回転移動が可能になると共に、軸に対するスピンドルの正確な位置合せを維持することができる。軸受自体は普通、グリースまたは油によって潤滑される。
【０００４】
上に記載された従来の軸受システムには幾つかの欠点がある。第１は、軌道上を転動する球よって発生する振動の問題である。ハード・ディスク・ドライブのスピンドル内で使用される玉軸受は、軸受油またはグリースによって提供される潤滑層にもかかわらず、軌道と球の間の物理的接触をほぼ保証する条件下で動作する。微視的に不均一かつ粗い軌道上で動作する軸受球は、回転ディスクに振動を伝達する。振動により、データ・トラックと読取／書込トランスデューサの間の不整合につながり、ディスク・ドライブ・システムのデータ・トラック密度および全体性能を制限する。
【０００５】
さらに、機械式軸受は必ずしもより小さい寸法に縮小可能なわけではない。ディスク・ドライブ業界における傾向は、ディスク・ドライブ・ユニットの物理的寸法を縮小させるようになっているので、これは明らかな欠点である。
【０００６】
従来の玉軸受スピンドル・システムに対する代替形態は、流体動圧軸受である。このようなシステムでは、潤滑流体、気体（空気を含む）または液体のいずれかが、固定ベースまたはハウジングおよび回転スピンドルまたは回転ハブとモータの固定周辺部の間の実際の軸受ハブとして働く。例えば、油、より複雑な強磁性流体、さらには空気を含む液体潤滑油が流体動圧軸受システム内での使用に利用されてきた。空気の使用が好評である理由は、ヘッド・ディスク・ハウジングの密封領域内への汚染物質のガス放出を回避することが重要であることである。しかし、空気は油の潤滑品質を提供しない。その低粘度はより小さな軸受間隙、したがって同様の動的性能を得るためにより高い公差基準を必要とする。
【０００７】
したがって、液体潤滑油を利用する流体動圧軸受の場合、潤滑油の損失を防ぐため、潤滑流体自体を軸受内で密封しなければならず、軸受荷重容量が小さくなることにつながる。或いは、スピンドルおよびハウジングの物理的表面は互いに乾燥接触し、軸受システムは摩耗が大きくなり、次第に故障することになる。加えて、軸受システム内に潤滑油を含むためのシールまたは他の試みなどの故障により、ディスク・ドライブのヘッド・ディスク・インターフェース領域内に汚染物質が入る可能性がある。
【０００８】
知られている流体動圧軸受組立体の１つの欠点は、流体動圧軸受は、機械軸受組立体から得られる固有の剛性を有しないので、軸線方向および半径方向荷重を支持する長い軸線方向構造が必要となることである。現在の消費者需要ではより小さいディスク・ドライブの寸法に合うように流体軸受組立体を縮小することは難しい。関連する問題では、流体動圧軸受組立体は、極めてきつい間隙および位置合わせを必要とする欠点の問題があり、小さな偏差または収差でさえ欠点のある軸受につながる可能性があるので、この負担によりこのような組立体などを製造するのが難しい。
【０００９】
普通は、ジャーナルまたはラジアル軸受が軸上に配置されている。しかし、６．３５ｃｍ（２．５インチ）、４．５７２ｃｍ（１．８インチ）、または２．５４ｃｍ（１．０インチ）の超小型形状ファクターのドライブでは、軸を限られた軸線方向空間により小さくしなければならない。このような空間は３．０ｍｍ以下であってもよい。したがって、ジャーナル軸受溝の適切な長さに対する長い軸は必ずしも実現可能ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、ハブ／軸／スラスト板組立体の適切な軸線方向および半径方向の位置決めを提供するように、適当な剛性を有する薄型流体動圧軸受モータを開発することが当業界の関心事である。さらに、パワーを保存するモータを開発することが関心事である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
４．５７２ｃｍ（１．８インチ）のドライブなどの超小型形状ファクターは、その高さが極めて限られている。本発明は、軸線方向、半径方向、および角度剛性を提供するように従来のスラスト板の２つまたは３つの表面上に流体軸受を作り出す。これは、普通は軸上に配置されたジャーナル軸受を取り除くことによって、またはスラスト板の外径上にジャーナルを設けることによって達成される。本発明は、ジャーナル軸受を受け入れるように長い軸を有する必要がないので、薄型のスリーブ／スラスト板／軸組立体を提供する。代わりに、半径方向剛性はスラスト板の外径上の溝付軸受によって提供される。スラスト板の外径上に配置された場合、ジャーナル軸受は、ジャーナル軸受が軸の外径上に配置されたとき、よりよく回転子重心と軸線方向に位置合せすることができるので、このような構造は半径方向剛性に影響を与えることなくパワーを保持する。小型形状ファクターのディスク・ドライブ内で特に有用であるので、本明細書の概念は全ての寸法のドライブ内で有用であり、モータ以外の環境内で使用される流体軸受内に含まれる可能性がある。
【００１２】
したがって、本発明は外周面上に軸受溝を備える円筒形形状を有するディスク・ドライブ内のスピンドル・モータ内で使用されるスラスト板を提供する。加えて、軸はスラスト板の上端部または底端部のいずれかから延びる。さらに、スラスト板の上表面またはスラスト板の底表面の少なくとも１つの上に配置された軸受溝がある可能性がある。
【００１３】
加えて、本発明は第１および第２の軸線方向表面を有するスラスト板と外径を備える流体動圧軸受を提供する。スラスト板の外径上に溝があり、スラスト板の第１の軸線方向表面から延びる軸がある。軸およびスラスト板に加えて、間隙の向こう側にスラスト板の第２の軸線方向表面と対向する軸線方向表面を備える対抗板がある。さらに、対抗板に結合され、軸およびスラスト板に対して回転するように支持されるスリーブがある。本発明では、「対して回転されるように保持される」という表現が使用される場合、軸およびスラスト板のいずれかが固定であり、スリーブおよび対抗板が回転している、または軸およびスラスト板が回転しており、スリーブおよび対抗板が固定されていることをいう。
【００１４】
スリーブはさらに、第１の軸線方向スラスト板表面およびスラスト板の外径表面と対向する表面を画定する。スリーブの表面間の間隙内には流体がある。流体は、スリーブを支持するのを助ける。スラスト板は、外径上の溝に加えて、軸線方向表面の一方または両方上に溝を有することができる。或いは、スラスト板の軸線方向表面に隣接する構造物、すなわちスリーブまたは対抗板上に溝を有することができる。１つの軸線方向表面上に溝がある場合、流体動圧軸受モータはさらに、システムの構造により、スラスト板とスリーブまたは対抗板の１つとの間に軸線方向磁気付勢力を働かせる手段を含む。両方の軸線方向表面上に溝がある場合、追加の磁気付勢力は必要ない。
【実施例】
【００１５】
次に、本発明の典型例について詳しく説明し、その例を添付図面に示す。本発明は、これらの実施例について説明するが、記載した実施例は、本発明をこれら実施例のみに特に限定することを意図するものではなく、あるいはまた、単に図示したディスク・ドライブ内に実施例を使用することを意図するものでもない。逆に、本発明は、特許請求の範囲で定義される本発明の精神および技術範囲内に包含さるであろう代替形態、変形形態および均等物を含むものである。本発明は、小型形状ファクターのディスク・ドライブ内で特に有用であるが、本明細書の概念は、あらゆる種類およびサイズのドライブで有用であり、モータ以外の環境内で使用される流体軸受内に含まれるだろう。
【００１６】
さらに、ハード・ディスク・ドライブは当業者にはよく知られている。請求されている発明を当業者が実施することを可能にするとともに、混同を防ぐため、本明細書は知られている項目に関する説明を省略する。
【００１７】
図１は、本発明のハブ／軸／プレート組立体が有用である種類のディスク・ドライブの単純な平面図である。図１は、さらに詳細に説明するスピンドル組立体のスピンドル２１によって回転される回転ディスク１９を含むドライブの基本的要素を示す。ディスクが回転すると、アクチュエータ・アーム２７の端部に取り付けられたトランスデューサ２３は、トランスデューサ２３をディスクの表面上でトラックからトラックへ移動させるように、旋回軸３１（集合的に、トランスデューサ組立体）の周りで回転するボイス・コイル・モータ２９によって選択的に位置決めされている。
【００１８】
図２は、ディスク・ドライブ内に組み込まれた流体動圧軸受の縦断面図である。図２は、一端部にスラスト板５２を有する中心に固定の軸５０を含むスピンドル・モータを示す。軸／スラスト板構造物は、単一の一体品であってもよく、または、軸／スラスト板構造物を形成するように互いに別々に製造され且つ連続的に結合された２つ以上の部品であってもよい。このような構造は、リング形状であるスラスト板であり、軸はスラスト板・リングの内径に結合されている。軸５０は、回転スリーブ５４に対して固定されている。スラスト板５２は、スリーブ５４およびスリーブ５４上に支持された対抗板５８によって画成される凹所５６内にある。対抗板５８は、ハブ・スリーブ５４上の肩状部分６０内側に押し付けられる、または同様に固定されることによって、スリーブ５４上で定位置に固定されている。軸５０とスリーブ５４の間の間隙内に、ジャーナルまたはラジアル軸受４０が配設されている。軸５０の外壁またはスリーブ５４の内壁に溝が形成されている。ラジアル軸受４０内の間隙を流体が満たす。
【００１９】
軸５０の反対端部では、軸はモータが取り付けられるベース６６の隆起部分６４の上にある肩状部分６２を含む。軸延長部６８はベース６６内の開口７０を通って延び、軸のねじ付き取付端部７２はベース内の定位置に軸を固定するナット（図示せず）を受ける。ハブ７４はスリーブ５４の外側に支持され、磁石７６はスリーブの同一表面上に配置され、ベース鋳物６６で支持される固定子７８と位置合せされる。固定子の付勢により、ハブを回転させるように、磁石７６と相互作用する領域を確立する。１つまたは複数のディスク１９がハブの表面上に支持されている。トランスデューサ２３（図１）が各ディスク１９の表面上を接近飛翔するので、モータおよびハブが非常に安定していることが重要であることが簡単に明らかになる。固定された軸設計では、この目的を達成するために、かなりの直径の軸５０を固定された軸設計内で使用しなければならない。本発明は、軸線方向および半径方向安定性の目的を達成し、固定軸および回転軸設計の両方で使用することができるスラスト・ジャーナル・プレート流体動圧軸受組立体を提供することを意図している。
【００２０】
かくして、広義の意味で、本発明は、第１および第２の軸線方向表面と、外径を含む流体動圧軸受を提供するものである。スラスト板の外径上に溝があり、スラスト板の第１の軸線方向表面から延びる軸が存在する。軸およびスラスト板に加えて、間隙の向こう側にスラスト板の第２の軸線方向表面と対向する軸線方向表面を有する対抗板が存在する。さらに、軸およびスラスト板に対して回転するように支持される対抗板に結合されたスリーブが存在する。前に述べたように、本発明では、「…に対して回転するように支持される」という表現を使用する場合、軸およびスラスト板のいずれかが固定であり、スリーブおよび対抗板が回転するか、または、軸およびスラスト板が回転し、スリーブおよび対抗板が固定であることを意味し、すなわち、本発明の流体動圧軸受が固定軸構造および非固定軸構造のいずれでも、有用であるということを意味する。
【００２１】
さらに、スリーブは、第１の軸線方向スラスト板表面およびスラスト板の外径表面に対向する表面を定める。スリーブ表面の間の間隙内には流体がある。流体はスリーブの支持を補助する。スラスト板は、外径上の溝に加えて、一方または両方の軸線方向表面上に溝を有してもよい。または、軸受溝を、スラスト板の第２の軸線方向表面に対向する対抗板の軸線方向表面上、またはスラスト板の第１の軸線方向表面と対向するスリーブの表面上に設けてもよい。１つの軸線方向表面上に溝がある場合、流体動圧軸受モータはさらに、システムの構造により、スラスト板とスリーブまたは対抗板の間に軸線方向磁気付勢力を確立する手段を含む。両方の軸線方向表面上に溝がある場合、追加の磁気付勢力は必要ない。図３〜図９は、本段落および先の段落で概要説明を行なった流体動圧軸受の各種実施例を示す。
【００２２】
図３は、スリーブ／軸／スラスト板組立体の単純化した縦断面である。図３は回転軸を有する実施例を示す。図３は、軸３０４に結合され、その後スラスト板３０６に結合されるハブ３０２を示す。スラスト板３０６の上表面を３０８で示し、スラスト板３０６の外径を３１０で示し、スラスト板３０６の下表面を３１２で示す。３１４は潤滑剤を示し、この場合軸３０４の軸壁面３２４とスリーブ３１６の内壁３２２との間に配置されている。対抗板３１８はスリーブ３１６に結合されている。流体は、スラスト板３０６の外表面３０８、３１０、３１２とスリーブ３１６および対抗板３１８の対向表面の間の間隙内に配置される。
【００２３】
図３の実施例では、スラスト板３０６上に３つの軸受がある。スラスト板３０６の外径３１０上に１つのラジアル軸受、および２つの軸線方向軸受がある。半径方向軸受の１つはスラスト板３０６の上表面３０８上にあり、別の軸線方向軸受はスラスト板３０６の底表面３１２上にある。したがって、本発明のこの実施例では、ラジアル流体動圧軸受はスラスト板３０６の外径３１０上に配置されている。図２を見ると、ジャーナルまたはラジアル軸受は軸５０とスリーブ５４の間の間隙４０に配置されている。したがって、ラジアルまたはジャーナル軸受は従来技術の構造では軸とスリーブの間に配置されているが、本発明では軸３０４上には軸受はない。代わりに、次にはスリーブ３１６の内壁３２２と軸３０４の壁面３２４の間には潤滑剤３１４がある。流体または潤滑剤３１４は、毛細管作用（シール３２０）により間隙内に保持される。
【００２４】
図４はまた、上記の通りスリーブ／軸／スラスト板の単純化された縦断面図である。図４は、固定軸を備えるこのような組立体の実施例を示す。図４は対抗板４１８に結合されたハブ４０２を示す。軸４０４はスラスト板４０６に結合されている。スラスト板４０６は、上表面４０８と、外径径方向表面４１０と、下側軸線方向表面４１２とを有する。ハブ４０２の内壁４２６と軸４０４およびスラスト板４０６の外壁の間に配置された潤滑剤４１４がある。
【００２５】
図３と同様に、図４はスラスト板４０６の外径４１０上に１つのラジアル軸受がある実施例である。加えて、２つの軸線方向スラスト軸受がある。軸線方向スラスト軸受の１つが、スラスト板４０６の上表面４０８と対抗板４１８の対向表面の間にあり、他の軸線方向軸受はスラスト板４０６の底表面４１２とスリーブ部４２１の対向表面の間にある。また、図３と同様に、従来技術の構造ではラジアル軸受またはジャーナル軸受が軸上に配置されているが、図４の実施例では軸４０４上にはラジアル軸受がない。代わりに、ラジアル軸受はスラスト板４０６の外径４１０上にある。また、図４の実施例では別体スリーブのないことに留意されたい。代わりに、ハブ４０２がスリーブとして働くように構成されている。しかし、この実施例およびその他の全ての実施例では、スリーブおよびハブは、当業界で知られている方法で互いに結合された別体部材であってもよい。
【００２６】
図４に示す実施例と、本明細書に示す他の実施例および本明細書で示されていない本発明の他の実施例では、軸受パターンは当業界で知られているあらゆるタイプのものであってもよい。例えば、このようなパターンは山形溝、矢筈形溝、螺旋溝または正弦溝であってもよく、打抜加工、圧印加工、または材料にパターン形成する他の方法によって形成することができる。
【００２７】
図５は、ハブ／軸／スラスト板組立体の単純化した縦面図である。図５は回転軸組立体の実施例である。図５に示す実施例は、図３および４に示す２つの軸線方向に対向するスラスト軸受の代わりに、単一のスラスト設計を示す。図５は、軸５０４に連結され、その後スラスト板５０６に結合されたハブ５０２を示す。スラスト板５０６は、上表面５０８と、外径５１０と、下表面５１２とを有する。さらに、スリーブ５１６がある。この場合、スリーブ５１６は、対抗板としても働く。また、密封シールド５３２がある。潤滑剤５１４がスリーブ５１６、スラスト板５０６と密封シールド５３２の間に保持されている。この実施例では、他の実施例と同様に、ハブ／スラスト板／軸組立体の様々な部品間に潤滑剤を維持するのにシールを使用することができる。このようなシールは半径方向シール、求心シール、従来の毛細管シール、逆毛細管シール、または当業界で知られている他のシールであってもよい。
【００２８】
この単一のスラスト軸受実施例では、またスラスト板５０６の外径５１０上に１つのラジアル軸受、および軸線方向またはスラスト軸受が１つだけある。１つの軸線方向またはスラスト軸受は、スラスト板５０６の下表面５１２上にある。スラスト軸受が１つだけしかないので、スラスト軸受の適切な軸線方向間隙を維持するように付勢力をハブに加えなければならない。このような付勢力は、二次磁石または固定子磁石のオフセット（図示せず）によって与えられる電磁力であってもよい。付勢力は符号５３０で示されている。加えて、ドライブが動作している間の軸受の結果による潤滑剤ポンプ方向を、符号５４０および５５０で示す。
【００２９】
また、密封シールド５３２は最も内側にある部分でスラスト板５０６の上表面５０８を覆って突き出ており、軸線方向衝撃変位リミッタとして働く。
【００３０】
図６はまた、固定軸を有するハブ／軸／スラスト板組立体の単純な縦断面である。図６は、ハブ６０２と、軸６０４に結合され、その後スラスト板６０６に結合されたベース６６０とを示す。スラスト板６０６は、上表面６０８と、外径６１０と、下表面６１２とを有する。さらに、図６は、求心（または遠心）シール（リミッタでもある）６６２を示す。流体６１４は、求心シール６６２、スラスト板６０６とハブ６０２の間に維持される。毛細管シールは６２０で示されている。
【００３１】
また、図５と同様に、スラスト板６０６の外径６１０上に１つのラジアル軸受、およびこの時スラスト板６０６の上表面６０８上に１つの軸線方向軸受がある。図５と同様に、スラスト軸受の適切な軸線方向間隙を維持するために付勢力が必要である。前と同様に、かかる付勢力を電磁力によって与えることができる。
【００３２】
この実施例では、求心シール（リミッタでもある）６６２は半径方向毛細管シール６２０のメニスカスを形成する。スピニング回転子の求心力は、求心シールおよびリミッタ６６２とスラスト板６０６の間に流体を保持する。潤滑剤の遠心力は、シール内に潤滑剤を保持するように働く。必要な付勢力は６３０で示され、ドライブが作動している間の軸線方向およびラジアル軸受の、結果としての正味潤滑剤ポンプ方向はそれぞれ、６４０および６５０で示される。
【００３３】
図７は、スリーブ／軸／スラスト板組立体の単純化した縦断面図である。図７は固定軸設計の実施例である。図７は、対抗板としても働くように構成されたハブ７０２を示す。加えて、ベース７６０は軸７０４に結合され、その後スラスト板７０６に結合されている。スラスト板７０６は、上表面７０８と、外径７１０と、下表面７１２とを有する。さらに、換気板７７２がある。毛細管シールは７２０で示されている。
【００３４】
図５、図６と同様に、図７はスラスト板７０６の外径７１０上に単一のラジアル軸受と、スラスト板７０６の下表面７１２上に単一の軸線方向軸受とを有する。前と同様に、付勢力が必要であるが、この実施例では付勢力が、反対方向で作用する必要がある。このような付勢力は、電磁手段によっても付与できる。ここでは、図６と同様に、半径方向求心シールがハブ７０２とベース７６０の間に形成されている。さらに、換気板７７２が蒸発損失を制限するべく、半径方向求心シールの上に配設されている。
【００３５】
また、図７は、潤滑剤７１４用循環導管７７０を示す。循環導管７７０により、潤滑剤が１つの領域から別の領域まで通して完全には排出されないことを補償する。このような設計を「通風」または「二重通風」設計という。図３〜６に示した実施例は、このような循環経路または導管を示していないが、このような経路または導管をこれらの実施例に含むことができる。潤滑剤ポンプ方向は、７４０（軸線方向力）および７５０（半径方向力）で示されている。
【００３６】
スリーブ／スラスト板／軸組立体の一態様に留意されたい。本明細書に呈示した本発明の各実施例は、「スリーブ状部材」を含む。例えば、図３、図５、図８はそれぞれスリーブ３１６、５１６および８１６を示す。図４、図７はスリーブ自体は示さないが、ハブ４０２、７０２の構造はそれぞれ、「スリーブ」または「スリーブ状部材」として働くようになっている。図６でさえも、スリーブは備えていないが、ハブ６０２およびシール６６２の構造と組み合わせてスリーブ状部材を有する。したがって、スリーブまたはスリーブ状部材の様々な実施例は、ハブまたは対抗板およびスリーブの両方として働くように構成されたハブと、いくつかの方法で結合することができる別体のハブおよびスリーブと、スリーブとして働くように構成されたハブおよびシールと、流体動圧軸受を確立するのに必要な表面を供給するあらゆる他の構成とを含む。加えて、溝がその外径およびスラスト板の一方または両方の軸線方向表面上に示されているが、溝付きの隣接するスリーブまたは対抗板表面であってもよいことに留意されたい。
【００３７】
図８は図７と同様である。しかし、ハブ８０２と、軸８０４と、スラスト板８０６と、潤滑剤８１４と、ベース８６０と、ハブ８０２と一体化したスリーブ（または、ハブ８０２はハブおよびスリーブの両方として働くように構成されている）と、シールおよびリミッタ・リング８１６と、循環導管８７０とを示すのに加えて、ディスク８１９および磁石８７８も示されることに留意されたい。また、図８に示す実施例はスラスト板８０６の外径８１０上に１つのラジアル軸受と、スラスト板８０６の上表面８０８に１つの軸線方向軸受とを有する。したがって、付勢力８３０が必要である。
【００３８】
図９は図８と同様である。図９は、ハブ９０２と、軸９０４と、スラスト板９０６と、潤滑剤９１４と、ベース９６０と、ハブ９０２と一体化したスリーブ（または、別の観点ではハブ９０２はハブおよびスリーブの両方として働くように構成されている）と、シールおよびリミッタ・リング９１６と、循環導管９７０と、ディスク９１９と、磁石９７８とを有する上部カバー取付流体動圧軸受を示す。また、図９に示す実施例はスラスト板９０６の外径９１０上に１つのラジアル軸受と、スラスト板９０６の上表面９０８に１つの軸線方向軸受とを有する。１つの軸線方向表面のみが軸受溝を有するので、付勢力９３０が必要である。図９の上部カバー取付流体動圧軸受の実施例は、中心ねじ９８０が軸９０４をカバー９９０に結合させることを除いて、図８に示す固定軸の実施例に極めて類似している。
【００３９】
当業者にとって、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に開示された組立体に対する各種変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の薄型スラスト・ジャーナル板が特に有用である、知られているディスク・ドライブの上面図。
【図２】ディスク・ドライブ内に組み込まれた流体動圧軸受の縦断面図。
【図３】ハブ／軸／スラスト板組立体の単純化した縦断面図。
【図４】ハブ／軸／スラスト板組立体の単純化した縦断面図。
【図５】ハブ／軸／スラスト板組立体の単純化した縦断面図。
【図６】ハブ／軸／スラスト板組立体の単純化した縦断面図。
【図７】ハブ／軸／スラスト板組立体の単純化した縦断面図。
【図８】ディスク・ドライブの他の特徴を組み込んだハブ／軸／スラスト板の断面図。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成17年3月8日(2005.3.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側部材と、
前記内側部材に対して回転するように構成された外側部材と、
前記内側部材に結合されたスラスト板と、
前記スラスト板の半径方向表面に沿って配置されるとともに、前記外側部材の相対回転を半径方向で支持するように構成された流体動圧ジャーナル軸受と、
前記スラスト板の軸線方向表面に沿って前記流体動圧ジャーナル軸受の半径方向中心側に配置されるとともに、前記外側部材の相対回転を軸線方向で支持するように構成された流体動圧スラスト軸受とを含む流体動圧軸受装置において、
前記スラスト板が、前記流体動圧ジャーナル軸受および前記流体動圧スラスト軸受によって生じる軸受流体流を調整するように構成された循環経路を含む流体動圧軸受装置。
【請求項２】
前記外側部材上に軸線方向付勢力を生じさせる手段を更に含む請求項１に記載された流体動圧軸受装置。
【請求項３】
前記軸線方向付勢力は、前記流体動圧スラスト軸受によって前記外側部材に加えられる力の反対方向に作用する請求項２に記載された流体動圧軸受装置。
【請求項４】
前記スラスト板と前記外側部材の間に軸受流体を保持するように構成された第１のシールを更に含む請求項１に記載された流体動圧軸受装置。
【請求項５】
前記第１のシールが毛細管シールを含む請求項４に記載された流体動圧装置。
【請求項６】
前記スラスト板と前記外側部材の間に軸受流体を保持するように構成された第２のシールを更に含む請求項４に記載された流体動圧軸受装置。
【請求項７】
前記第２のシールが毛細管シールを含む請求項６に記載された流体動圧軸受装置。
【請求項８】
前記軸線方向表面が前記スラスト板の上表面を含む請求項１に記載された流体動圧軸受装置。
【請求項９】
前記スラスト板が、前記ジャーナル軸受と前記流体動圧スラスト軸受によって生じる軸受流体流を調整するように構成された循環経路を含む請求項１に記載された流体動圧軸受装置。
【請求項１０】
前記外側部材が、前記スラスト板の前記軸線方向表面に対向する第１の表面と、前記スラスト板の前記半径方向表面に対向する第２の表面とを含む請求項１に記載された流体動圧軸受装置。
【請求項１１】
前記第１の表面または前記軸線方向表面が、表面上の溝を含む請求項１０に記載された流体動圧軸受装置。
【請求項１２】
前記溝が、山形溝、矢筈形溝、螺旋溝または正弦溝である請求項１１に記載された流体動圧軸受装置。
【請求項１３】
前記第２の表面または前記半径方向表面が、表面上の溝を含む請求項１０に記載された流体動圧軸受装置。
【請求項１４】
前記溝が、山形溝、矢筈形溝、螺旋溝または正弦溝である請求項１３に記載された流体動圧装置。
【請求項１５】
前記内側部材に結合された上部カバーを更に含む請求項１に記載された流体動圧軸受装置。
【請求項１６】
前記外側部材が、１つまたは複数のディスクを支持するように構成されたハブを含む請求項１５に記載された流体動圧軸受装置。
【請求項１７】
前記ハブに取り付けられ、前記ハブの軸線方向変位を制限するように構成されたリミッタ・リングを更に含む請求項１６に記載された流体動圧軸受装置。
【請求項１８】
前記ハブに取り付けられるとともに、該ハブに軸線方向付勢力を生じさせるように固定子に対して軸線方向で偏位した磁石を更に含む請求項１６に記載された流体動圧軸受装置。
【請求項１９】
前記スラスト板が、第１の毛細管シールおよび第２の毛細管シールに流体結合され、前記流体動圧ジャーナル軸受および前記流体動圧スラスト軸受によって生じる軸受流体流を調整するように構成された循環経路を含む請求項１に記載された流体動圧軸受装置。
【請求項２０】
内側部材と、
前記内側部材に対して回転するように構成された外側部材と、
前記内側部材に結合されたスラスト板と、
前記スラスト板の半径方向表面に沿って配置されるとともに、前記外側部材の相対回転を半径方向で支持するように構成された流体動圧ジャーナル軸受と、
前記スラスト板の軸線方向表面に沿って前記流体動圧ジャーナル軸受の半径方向中心側に配置されるとともに、前記外側部材の相対回転を軸線方向で支持するように構成された流体動圧スラスト軸受とを含む流体動圧軸受装置において、
前記流体動圧スラスト軸受が流体を含む間隙によって規定され、また
単一の毛細管シールによって前記間隙内に流体が保持される流体動圧軸受装置。
【国際調査報告】
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