(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面よりも縮径した面を有するスリーブと該スリーブに微小間隙を介して嵌め入れた軸を備え、前記スリーブの内周面の前記スリーブの内周面よりも縮径した面に動圧発生用溝を形成し、該微小間隙に潤滑流体を封入した動圧軸受において、
前記スリーブ端部に、端面側から内部側にかけて漸次径方向外側に径が大きくなる第１のテーパ部と、該第１のテーパ部に連続して漸次内部側に向かって径方向外側に径が小さくなる第２のテーパ部と、該第２のテーパ部に前記スリーブの内周面よりも大径の位置で連続して形成され該第２のテーパ部よりも軸に対す
る傾斜角が大きい傾斜面とを設けることで、前記第１のテーパ部と前記第２のテーパ部と前記傾斜面と前記軸の周面との間に形成される空間部を形成し、
軸を含む断面における前記第１のテーパ部と前記第２のテーパ部とのなす空間部側の角度を鈍角とし、
軸を含む断面における前記第２のテーパ部と傾斜面とのなす空間部側の角度を鈍角とし、
前記第２のテーパ部と前記軸との間に潤滑流体と外部との界面が形成されるとき前記第２のテーパ部と前記軸との間がキャピラリ効果が得られる間隔で対向していることを特徴とする動圧軸受。
【請求項２】
前記傾斜面は第２のテーパ部よりも軸方向の長さが短い傾斜面であることを特徴とする請求項１に記載の動圧軸受。
【請求項３】
前記第１のテーパ部の最小径が前記傾斜面の最大径よりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の動圧軸受。
【請求項４】
前記第１のテーパ部の軸に対する傾斜角は、第２のテーパ部の軸に対する傾斜角よりも小さく設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の動圧軸受。
【請求項５】
前記第１のテーパ部の軸方向長さは、第２のテーパ部の軸方向長さよりも小さく設けてあることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の動圧軸受。
【請求項６】
前記軸が単一径の円柱状とするとともに、回転側とされていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の動圧軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、動圧軸受に関し、より詳しくは、潤滑剤の増減に対応することが容易で、温度上昇に伴う潤滑流体の熱膨張による外部への漏洩を確実に防止し、比較的加工も容易な動圧軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータ等の光・磁気ディスク駆動装置或いはスピンドルモータの回転支持部に用いられる軸受は、動圧軸受がより多く使用されるようになっている。このような動圧軸受は、相対回転する軸とスリーブとの間のラジアル方向の僅かな隙間のいずれか一方に、或いは軸に一体形成したフランジ部と該フランジ部を僅かな隙間をおいて嵌め入れる空間を形成したスリーブとの間の隙間のスラスト方向のいずれか一方に、ヘリングボーン或いはスパイラル状の動圧溝を形成すると共に、これらの隙間に潤滑流体を充満させ、相対回転時に生じる動圧を利用してラジアル方向或いはスラスト方向に非接触の軸受を形成したものである。この場合、軸とスリーブとの間で、起動時や停止時等にいわゆる「すりこぎ運動」が生じても潤滑流体が極力外部へ漏洩しないような工夫がなされる。
【０００３】
潤滑流体の漏洩防止を工夫した動圧軸受として、例えば、図５に示すように、相対回転するスリーブ１２の内周面に動圧溝１３を形成して軸１１を嵌め入れたラジアル動圧軸受において、前記軸１１の端部を開放側に向けて小径となるテーパ部１１ａを設けると共に該テーパ部１１ａの軸方向外側には、段部１１ｂを設けて内部の軸径と同径とした軸部１１ｃを設けたラジアル動圧軸受がある。この動圧軸受では、前記テーパ部１１ａを設けた軸部の周りのスリーブ１２内径部に、潤滑流体Ｇを溜めるように凹部１３を形成すると共に、該凹部１３の開放部を軸部１１ｃで狭くなるように形成し、また、潤滑流体Ｇが毛細管現象によるキャピラリ効果により動圧軸受方向へ引き込まれるようにして漏れを防止した構成としてある。
【０００４】
更に、図６に示すように、スリーブ２２に設けた凹部２２ａに、軸２１に設けたフランジ部２１ｆを嵌め入れ、該フランジ部２１ｆの軸方向に対して直角の面２１ｂに動圧溝２１ｃを設けてスリーブ２２の対向する面２２ｂとの間で動圧軸受２３を形成し、更に、軸２１の周面２１ａとスリーブ２２の内周面２２ｃとの間に凹部２２ａから通じる環状細路２４を形成し、該環状細路２４から外部へ少し距離をおいた位置に、円錐台形状内周面２２ｄが構成する潤滑流体溜まり２５を形成したスラスト動圧軸受が知られている（特開平９−２７３５４３）。
【０００５】
また、図７に示すように、スピンドルモータの回転部材であるハブ３２が、ラジアル流体軸受Ｒとスラスト流体軸受Ｓとを介して固定部材である軸３１に支持され、そのスラスト流体軸受Ｓのスラスト受面３１ａ（３１ｂ）を構成する軸３１のフランジ部３１ｆと、これに対向してスラスト軸受面３３を構成するスラストカバー部３４とを備え、そのスラストカバー部３４を、荷重を受けるスラスト板３５とこのスラスト板３５から軸方向隙間を隔てたシール板３６と、それら両板３５、３６の間に介在して漏出潤滑流体を保持する断面略Ｖ字状のポケット隙間３７と、で構成したスピンドルモータが知られている（特開２０００−１９２９４６）。
【０００６】
或いはまた、動圧軸受の下部に潤滑流体溜まりを設けた動圧軸受として、図８に示すように、ハウジング４２と、該ハウジング４２に一定の隙間をおいて嵌め入れた軸４１とより成り、軸４１外周面又はハウジング４２の内周面のいずれか一方に動圧溝を形成した動圧軸受において、前記軸４１に開放側に向けて小径となるテーパ状の軸部４１ａを形成すると共に、該軸部４１ａを配置した位置に同様のテーパ状の内周面４２ａを形成して一定の空間４５を形成し、ハウジング４２の先細内周面４２ａが開口部４４から軸方向の奥側に向かって内径が増大するようにしたキャピラリーシール部４３を構成した動圧軸受が知られている（特開２００１−８２４５８）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記するように、大気側に開放部を有する動圧軸受においては、潤滑流体と空気（大気）との境界部の相対する軸受部の隙間形状は、遠心力に逆らう方向、即ち、開放側に向けて小径となるテーパ部を設けている。また、テーパ状の軸表面と潤滑流体との間には一定の「濡れ性」が必要であり、この「濡れ性」確保のため表面加工時には一定の面粗度が必要となる。しかし潤滑流体溜まり部の隙間空間には段差加工部があるため精密仕上げ加工をする必要があり、このような場合加工精度と面粗度との兼ね合いが難しい。また、硬質の軸に精密なテーパ加工を施すことは加工コスト増大の要因となっている。
【０００８】
一方、動圧軸受の作動中は潤滑流体の温度が上昇し開放部近傍の潤滑流体溜まりにおける潤滑流体量が多くなり、起動時や停止等に生じる「すりこぎ運動」の際外部へ漏洩する場合がある。しかし、常温時には潤滑流体溜まりに一定の潤滑流体を保持しておく必要がある。このように、開放側の潤滑流体溜まり空間の容積は、潤滑流体の増減分に対応できるような容積としなければならないが、潤滑流体の保持空間（潤滑流体溜め）を形成する際、潤滑流体を漏れないよう保持するだけでなく、キャピラリ効果を維持させ素早く動圧軸受部へ引き戻す作用をさせる必要があるが、その空間形状を決めるのは難しい。
【０００９】
この発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、潤滑流体の増減に対応することが容易で、温度上昇に伴う潤滑流体の熱膨張による外部への漏洩を確実に防止することのできる潤滑流体溜まり空間を有し、加工も比較的容易な動圧軸受を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
即ち、この発明は、上記する課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、内周面よりも縮径した面を有するスリーブ（２）と該スリーブに微小間隙を介して嵌め入れた軸を備え、前記スリーブ（２）の内周面の前記スリーブ（２）の内周面よりも縮径した面に動圧発生用溝を形成し、該微小間隙に潤滑流体を封入した動圧軸受において、
前記スリーブ端部に、端面側から内部側にかけて漸次径方向外側に径が大きくなる第１のテーパ部（２ｃ）と、該第１のテーパ部に連続して漸次内部側に向かって径方向外側に径が小さくなる第２のテーパ部（２ｅ）と、該第２のテーパ部に前記スリーブの内周面よりも大径の位置で連続して形成され該第２のテーパ部よりも軸に対する傾斜角が大きい傾斜面（２ｂ）とを設けることで、前記第１のテーパ部（２ｃ）と前記第２のテーパ部（２ｅ）と前記傾斜面（２ｂ）と前記
軸の周面との間に形成される空間部（５）を形成し、
軸を含む断面における前記第１のテーパ部（２ｃ）と前記第２のテーパ部（２ｅ）とのなす空間部側の角度を鈍角とし、
軸を含む断面における前記第２のテーパ部と傾斜面とのなす空間部側の角度を鈍角とし、
前記第２のテーパ部と前記軸との間に潤滑流体と外部との界面が形成されるとき前記第２のテーパ部と前記軸との間がキャピラリ効果が得られる間隔で対向していることを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、前記傾斜面（２ｂ）は第２のテーパ部（２ｅ）よりも軸方向の長さが短い傾斜面であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、前記第１のテーパ部（２ｃ）の最小径が前記傾斜面（２ｂ）の最大径よりも大きいことを特徴とするものである。
【００１３】
更に、請求項４に記載の発明は、前記第１のテーパ部（２ｃ）の軸（１）に対する傾斜角（α）は、第２のテーパ部（２ｅ）の軸（１）に対する傾斜角（β）よりも小さく設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
更にまた、請求項５に記載の発明は、前記第１のテーパ部（２ｃ）の軸方向長さ（ａ）は、第２のテーパ部（２ｅ）の軸方向長さ（ｂ）よりも小さく設けてあることを特徴とするものである。
【００１５】
更にまた、請求項６に記載の発明は、前記軸（１）が単一径の円柱状とするとともに、回転側とされていることを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の具体的な実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の動圧軸受の一部縦断面図である。この動圧軸受は、硬質材で製作した軸１と、該軸１を嵌め入れる比較的軟質の材料で製作されたスリーブ２と、で構成されている。前記軸１とスリーブ２との間は僅かの隙間（３μｍ〜１０μｍ）が設けられると共に、スリーブ２の内周面にはヘリングボーン形或いはスパイラル形の溝２ａ、即ち、動圧溝２ａを設けてラジアル動圧軸受３が形成されている（軸１側に動圧溝を形成しても良い）。前記スリーブ２側には、例えば強磁性体を設けると共に、前記軸１はこのスリーブに設けた強磁性体に対向配置される磁気コイルを設けたベースに固定され、それぞれスピンドルモータの相対回転部材となる。
【００１７】
前記軸１は、通常、真直に配置されるが、該軸１を嵌め入れたスリーブ２の上端部には、端部に開放部４を設け且つ一定量の潤滑流体溜めとなる空間部５が形成されている。前記スリーブ２の内径部には、前記開放部４から下方に向かって途中まで空間部５の内径が大きくなる第１のテーパ部２ｃが形成されている。そして該第１のテーパ部２ｃの途中には連設部２ｄを設けると共に、該連設部２ｄから更に下方に向かって空間部５の径が小径となる第２のテーパ部２ｅが形成されている。前記軸１と第１のテーパ部２ｃから第２のテーパ部２ｅに連続する部分の間には、０．１５ｍｍ〜０．３５ｍｍの隙間が設けられている。この場合、軸１には一定の強度が必要であるため、例えばステンレス鋼製の硬質材で製作され、スリーブ２は軟質材である銅合金で製作されるので、加工上もテーパ部は、スリーブ２側に設けるのが効率的である。また、該第２のテーパ部２ｅの終端部からスリーブの前記ラジアル動圧軸受３から少し上側に傾斜面２ｂが形成されている。この場合、図１ないし図３に記載されているように、該傾斜面２ｂの軸に対する傾斜角度は第２のテーパ部２ｅよりも大きくかつ該傾斜面２ｂの軸方向の長さは短くなっている。
【００１８】
図２は、図１のＰ部の拡大図である。前記軸１とスリーブ２との間の上端部に形成される潤滑流体溜まり用の空間部５の、スリーブ２側に形成される前記第１のテーパ部２ｃの、垂直面に対する角度、即ち、テーパ角度αは、１°以上とする。また、スリーブ２の第２のテーパ部２ｅの垂直面に対する角度、即ち、テーパ角度βは、４°〜１０°以下とする。このように、第１のテーパ部２ｃの傾斜角度αを１°以上とし、第２のテーパ部２ｅの傾斜角度βを、特に４°〜１０°以下とするのは、若し１０°以上にすると、遠心力が大きくなり、４°以下ではテーパ部が立ちすぎてキャピラリ効果が殆どなくなり冷却時の潤滑流体の戻りが悪くなるからである。また、第１のテーパ部２ｃの傾斜角度αを設けるのは、組立工程で直径０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの粒状オイルが付着する恐れがあるため、キャピラリー効果を得ることのできない該粒状オイルを遠心力によって第２のテーパ部２ｅへ押しもどし、潤滑流体のキャピラリ効果を良くするためであるが、１°以上あればその効果を発揮する。更に、傾斜面２ｂの段部（図１参照）を設けることによって、潤滑流体溜まりである空間部５の容積を大きくすることができるので熱膨張による潤滑流体の体積膨張に対応しやすくなる。
【００１９】
図３も、図１のＰ部の拡大図であるが、この図に示すように、軸１とスリーブ２との間に形成される潤滑流体溜まり用の空間部５の、スリーブ２側に形成される前記第１のテーパ部２ｃの、垂直方向長さａは、該スリーブ２の第２のテーパ部２ｅの垂直方向長さｂよりも小さくしてある。即ち、垂直方向長さａは０．５ｍｍ〜１．０ｍｍで、ｂは１．０ｍｍ〜１．５ｍｍに設けられている。このように、スリーブ２の第１のテーパ部２ｃの垂直方向長さａを、第２のテーパ部２ｅの垂直方向長さｂよりも小さく形成すると、潤滑流体溜まりである空間部５の容積を大きくすることができるので、オイルに対してキャピラリー効果を得やすくなると共に、熱膨張による潤滑流体の体積膨張に対応しやすくなる。更に、精密加工を要する動圧軸受において加工も比較的容易となる。尚、この場合、第１のテーパ部２ｃの最小径は傾斜面２ｂの段部の傾斜面の最大径よりも大きくしてある。
【００２０】
この発明の実施の形態は、以上のようであるが、図４に示すように、ラジアル動圧軸受部３から少し上方へ設けた平坦な段部２ｂ（図１参照）は形成せず、スリーブ２の内周面から直接第１のテーパ部２ｅを形成しても良い。また、第１のテーパ部２ｃと第２のテーパ部２ｅとの間の連設部２ｄは、これら第１のテーパ部２ｃと第２のテーパ部２ｅとが急角度で変化するよう線状の谷としてあるが、該連設部２ｄは、少し縦方向の直線部を設けても良いし、Ｒ加工しても良い。
【００２１】
【発明の効果】
以上、詳述したようにこの発明の動圧軸受によれば、冷却時と熱膨張による体積増加時との潤滑流体の増減に対して、キャピラリ効果を発揮しつつ素早く動圧軸受部に潤滑流体を供給することができる。また、潤滑流体の増減に対して漏れを生じさせることなく対応させることができる。更に、比較的加工も容易であり加工コストも低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の動圧軸受の一部縦断面図である。
【図２】  この発明の動圧軸受の一部縦断面図である図１のＰ部の拡大図であって、スリーブの内周面に設けるテーパ部の傾斜角の説明図である。
【図３】  この発明の動圧軸受の一部縦断面図である図１のＰ部の拡大図であって、スリーブの内周面に設けるテーパ部の軸方向長さの説明図である。
【図４】  この発明の動圧軸受の一部縦断面図であって、潤滑流体溜まりを構成するスリーブ側の第２のテーパ部に段部を設けない場合の図である。
【図５】  従来の動圧軸受の一部縦断面図である。
【図６】  従来の動圧軸受の一部縦断面図である。
【図７】  従来の動圧軸受の一部縦断面図である。
【図８】  従来の動圧軸受の一部縦断面図である。
【符号の説明】
１    軸
２    スリーブ
２ａ  動圧溝
２ｂ  傾斜面
２ｃ  第１のテーパ部
２ｄ  連設部
２ｅ  第２のテーパ部
３    ラジアル動圧軸受
４    開放部
５    空間部
【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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