(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部の軸方向端面と前記軸方向端面に対向し、前記軸方向端面の外径よりも大径である軸受面を有する軸受部とを備え、前記軸方向端面に前記軸方向端面の外周縁まで至り、かつ一方向に回転することでアキシャル支持用の動圧を発生する動圧発生溝が形成されると共に、前記軸方向端面の外周には動圧発生流体が充填されているスラスト動圧軸受であって、
前記動圧発生溝の最外周部に、動圧力を緩和する方向でかつ前記軸方向端面の面内方向の屈曲部を設けたことを特徴とする
スラスト動圧軸受。
【請求項２】
前記屈曲部の幅は、前記屈曲部に接続されている前記動圧発生溝の幅よりも狭いことを特徴とする
請求項１に記載のスラスト動圧軸受。
【請求項３】
軸部の軸方向端面と前記軸方向端面に対向する軸受面を有する軸受部とを備え、前記軸方向端面あるいは前記軸受面のいずれか一方に、一方向に回転することでアキシャル支持用の動圧発生溝が形成されているスラスト動圧軸受であって、
前記軸方向端面の外周縁と前記動圧発生溝の最外周部との間に、前記動圧発生溝への前記動圧発生流体の導入を妨げる環状平坦部を設け、
前記動圧発生溝の最外周部近傍と、前記軸部と前記軸受部の間に形成され動圧発生流体が充填された隙間との間に、動圧発生流体が移動可能な貫通穴を形成したことを特徴とする
スラスト動圧軸受。
【請求項４】
軸部の軸方向端面と前記軸方向端面に対向する軸受面を有する軸受部とを備え、前記軸方向端面に前記軸方向端面内で閉じたアキシャル支持用の動圧発生溝が形成されているスラスト動圧軸受であって、
前記軸方向端面の外周縁と前記動圧発生溝の最外周部との間に、前記動圧発生溝への前記動圧発生流体の導入を妨げる環状平坦部を設け、
前記軸受面の、前記軸方向端面の外周縁に略々対向した位置に前記軸部に対して同心円状に円環状溝が形成され、前記円環状溝の内周側半径が前記動圧発生溝の最外周部半径よりも小さく、かつ前記円環状溝の外周側半径が前記軸方向端面の外周半径よりも大きいことを特徴とする
スラスト動圧軸受。
【請求項５】
前記動圧発生溝がヘリングボーンタイプであることを特徴とする
請求項１から請求項４の何れかに記載のスラスト動圧軸受。
【請求項６】
前記動圧発生溝がスパイラルグループタイプであることを特徴とする
請求項１から請求項４の何れかに記載のスラスト動圧軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク装置用モータ等の軸受として好適なスラスト軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置の回転駆動用モータとしては、従来からブラシレス多相直流モータが用いられている。この種のモータはスピンドルモータとも呼ばれ、基本的な構成として、励磁状態において電流磁界を発生するコイルと、コイルからの電流磁界との相互作用により回転力を得るロータマグネットを備えたロータとを有している。
【０００３】
このような構造のスピンドルモータでは、近年、磁気ディスク装置に対する高密度化、静音化、小型化などの要求に伴って、従来の玉軸受に代わって動圧軸受が採用されるようになってきている。
動圧軸受としては図６に示す軸部５１を備えたものがある。この軸部５１は軸方向の一端にフランジ５２を備えている。このフランジ５２の軸方向端面５３には、図７に示すようなアキシャル支持用の動圧発生溝５５が形成されている。この動圧発生溝５５はＶ字形状をしたへリングボーンタイプであり、フランジ５２の周方向に一定間隔で並んでいる。前記軸部５１の外周面には、同じくへリングボーンタイプのラジアル支持用の動圧発生溝５６が形成されている。軸部５１が軸回りに矢印５０の方向に回転すると、アキシャル支持用の動圧発生溝５５がハウジング５７ならびにスラストプレート５８の軸受面との間に動圧を発生して、ハウジング５７とスラストプレート５８に対して軸部５１を軸方向に支持する。
【０００４】
一方、ラジアル支持用の動圧発生溝５６は、ハウジング５７の内周軸受面との間に動圧を発生して、ハウジング５７に対して軸部５１を径方向に支持する。
ところで、上記した動圧軸受は図７に示すように動圧発生溝５５とフランジ５２の軸方向端面５３の外周縁５３ａとの間に所定幅の環状平坦部５４が存在している。したがって、この環状平坦部５４が軸方向端面５３の外周縁５３ａから動圧発生溝５５への動圧発生流体の導入を妨げて、動圧不足やキャビテーション現象を招くという問題がある。
【０００５】
そこで、図５に示すように、軸部６１の軸方向端面に、軸方向端面６２の外周縁６２ａまで達する動圧発生溝６３を形成すれば、動圧発生流体が動圧発生溝６３に導入され易くなる上に、軸受面積および負荷容量の増大を図れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この場合には、図５に示すように、上記外周縁６２ａにおいて動圧発生溝６３と平坦部６５との境界に、回転方向６０に対して尖ったエッジ６６が形成されるから、このエッジ６６が対向する軸受面を傷つけたり摩耗させたりして、焼き付き等の回転不具合が生じることがあるという問題がある。この問題は、特に、起動停止時に軸部６１が径方向に振れながら回転する「すりこぎ」運動が顕著な場合に深刻になる。
【０００７】
そこで、本発明は特に起動停止時の動圧発生不足やキャビテーション現象の発生を緩和し、かつ軸受面の損傷を防止できるスラスト動圧軸受を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のスラスト動圧軸受は、軸部の軸方向端面と前記軸方向端面に対向し、前記軸方向端面の外径よりも大径である軸受面を有する軸受部とを備え、前記軸方向端面に前記軸方向端面の外周縁まで至り、かつ一方向に回転することでアキシャル支持用の動圧を発生する動圧発生溝が形成されると共に、前記軸方向端面の外周には動圧発生流体が充填されているスラスト動圧軸受であって、前記動圧発生溝の最外周部に、動圧力を緩和する方向でかつ前記軸方向端面の面内方向の屈曲部を設けた構成となっている。
【０００９】
本発明は上記した構成によって、外周縁より動圧発生溝に円滑に動圧発生流体が導入され、所望の動圧が発生する。また軸受面との相対的な滑り方向に尖ったエッジが形成されないので、軸受面の損傷を防止できる。このように本発明によれば、動圧発生溝に動圧発生流体を円滑に導入でき、かつ軸受面の損傷を防止できるスラスト動圧軸受を提供することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の発明は、軸部の軸方向端面と前記軸方向端面に対向し、前記軸方向端面の外径よりも大径である軸受面を有する軸受部とを備え、前記軸方向端面に前記軸方向端面の外周縁まで至り、かつ一方向に回転することでアキシャル支持用の動圧を発生する動圧発生溝が形成されると共に、前記軸方向端面の外周には動圧発生流体が充填されているスラスト動圧軸受であって、前記動圧発生溝の最外周部に、動圧力を緩和する方向でかつ前記軸方向端面の面内方向の屈曲部を設けたことを特徴とするスラスト動圧軸受であり、動圧発生溝に動圧発生流体を円滑に導入でき、かつ軸受面の損傷を防止するという作用を有する。
【００１１】
また本発明の第２の発明は、軸部の軸方向端面と前記軸方向端面に対向する軸受面を有する軸受部とを備え、前記軸方向端面あるいは前記軸受面のいずれか一方に、一方向に回転することでアキシャル支持用の動圧発生溝が形成されているスラスト動圧軸受であって、前記軸方向端面の外周縁と前記動圧発生溝の最外周部との間に、前記動圧発生溝への前記動圧発生流体の導入を妨げる環状平坦部を設け、前記動圧発生溝の最外周部近傍と、前記軸部と前記軸受部の間に形成され動圧発生流体が充填された隙間との間に、動圧発生流体が移動可能な貫通穴を形成したことを特徴とするスラスト動圧軸受であり、動圧発生溝に動圧発生流体を円滑に導入でき、かつ軸受面の損傷を防止するという作用を有する。
【００１４】
以下、本発明のスラスト動圧軸受を図１〜図４に示す各実施の形態に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の（実施の形態１）におけるスラスト動圧軸受の軸部の軸方向端面の構造を示す。
【００１５】
図１において、１は軸部、２は軸部１の軸方向端面、２ａは軸方向端面２の外周縁、３は軸方向端面２に形成された動圧発生溝、３ａは動圧発生溝３の動圧発生流体導入部、３ｂは同じく動圧発生溝のエッジ、４は軸受部、４ａは軸受部の軸部端面に対向した軸受面、５は動圧発生流体としての潤滑剤である。ここで動圧発生溝３の形成には、動圧発生溝３に対応したマスクを作成し、エッチングによって形成する方法などが用いられる。
【００１６】
このように構成されたスラスト動圧軸受について、以下その動作について説明する。本発明のスラスト動圧軸受は、図１（ｃ）に示すごとく軸受面４ａを有する軸受部４に、軸部１を挿入し、軸部１と軸受部４の間には、潤滑剤５を充填する。軸部１が軸回りに矢印１０の方向に回転すると、アキシャル支持用の動圧発生溝３が軸方向端面２に対向した軸受面４ａとの間の潤滑材にアキシャル方向の動圧を発生させて、軸部１を軸方向に支持する。
【００１７】
動圧発生溝３は、軸方向端面２の最外周に回転方向（矢印１０の方向）の後方に向かって屈曲した屈曲部としての動圧発生流体導入部３ａが形成されており、この動圧発生流体導入部３ａ介して軸方向端面２の外周縁２ａまで動圧発生溝３が延びている。そのため潤滑剤６が動圧発生溝３に導入され易い。その上、動圧発生流体導入部３ａは軸部１の回転方向１０に対して動圧の発生を緩和する方向（滑り方向に対して後方）となっているため、軸部１の側面との境界で、図５のような尖ったエッジが形成されない。
【００１８】
したがって、振れ回り時に軸受面５や動圧発生溝３が損傷したり焼き付いたりすることを防止できる。しかも回転起動時などにも、十分な動圧発生流体が動圧発生溝３に円滑に導入されて、所望の大きさの動圧が発生する。したがって、軸部１を安定に支持でき、かつ軸部１が振れ回りした時にも軸受面５や動圧発生溝３が損傷することを防止できる。
【００１９】
なお、本実施の形態では、動圧発生流体導入部３ａを動圧発生溝３から直線的な細い溝で構成したが、形状はこの限りではなく、軸部１の側面まで溝が到達し、かつエッジ３ｂが回転方向に尖った形状とならなければよい。
また動圧発生流体導入部３ａを全ての動圧発生溝３に設けた構成としているが、起動時などに最低限必要な動圧が確保できればよく、必ずしも全てに動圧発生流体導入部３ａを設ける必要はない。
【００２０】
また本実施の形態では、へリングボーンタイプの動圧発生溝で説明したが、スパイラルタイプ等でも同様の構成にすることで、同様の効果が得られる。
さらに本実施の形態では、軸回転タイプで説明したが、軸固定タイプであっても同様のことが言える。
（実施の形態２）
図２は本発明の（実施の形態２）におけるスラスト動圧軸受の軸部の軸方向端面の構造を示す。（実施の形態１）と同様の内容についてはその説明を省略する。
【００２１】
図２において、１１は軸部、１２は軸部１１の軸方向端面、１３は軸方向端面１２に形成された動圧発生溝、１４は貫通穴である。
このように構成されたスラスト動圧軸受について、以下その動作について説明する。本発明のスラスト動圧軸受は、軸部１１が軸回りに矢印２０の方向に回転すると、アキシャル支持用の動圧発生溝１３が軸方向端面１２に対向した軸受面（図示せず）との間の潤滑流体にアキシャル方向の動圧を発生させて、軸部１１を軸方向に支持する。
【００２２】
ここで動圧発生溝１３から、軸部１１の側面に貫通した貫通穴１４が設けられているので、軸部１１と軸受部（図示せず）の間に保持された動圧発生流体が動圧発生溝１３に導入され易い。その上、軸方向端面１２の外周縁１２ａに、図５のような尖ったエッジが形成されない。したがって実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００２３】
なお本実施の形態では、貫通穴１４を全ての動圧発生溝１３に設けた構成としているが、起動時などに最低限必要な動圧が確保できればよく、必ずしも全てに貫通穴１４を設ける必要はない。
また本実施の形態では、へリングボーンタイプの動圧発生溝で説明したが、スパイラルタイプ等でも同様の構成にすることで、同様の効果が得られる。
【００２４】
さらに本実施の形態では、軸回転タイプで説明したが、軸固定タイプであっても同様のことが言える。
（実施の形態３）
図３（ａ）（ｂ）は本発明の（実施の形態３）におけるスラスト動圧軸受の軸部の軸方向端面の構造を示す。（実施の形態１）と同様の内容については説明を省略する。
【００２５】
図３（ａ）（ｂ）において、２１は軸部、２２は軸部２１の軸方向端面、２３は軸方向端面に形成された動圧発生溝、２４は動圧発生溝２５の動圧発生流体流入側を互いに連結する円環状溝である。
このように構成されたスラスト動圧軸受について、以下その動作について説明する。本発明のスラスト動圧軸受は、軸部２１が軸回りに矢印３０の方向に回転すると、アキシャル支持用の動圧発生溝２５が軸方向端面２３に対向した軸受面（図示せず）との間の潤滑流体にアキシャル方向の動圧を発生させて、軸部２１を軸方向に支持する。
【００２６】
ここで円環状溝２４には停止時にも動圧発生流体が満たされており、起動時などに軸方向端面２２と軸受面（図示せず）の隙間が小さくなり界面に動圧発生流体が十分に確保されていない状態であっても円環状溝２４から動圧発生溝２３に動圧発生流体が供給されることによって動圧発生不足やキャビテーション現象を緩和することができる。キャビテーション現象の緩和効果は円環状溝２４の体積が大きい程高く、溝幅や深さを適切に設計することにより所望のキャビテーション現象の緩和効果が得られる。
【００２７】
また円環状溝２４の深さを動圧発生溝２３の深さを等しくすれば、エッチング等によって溝を形成する際に一回の工程で動圧発生溝２３と円環状溝２４を形成でき加工コスト、加工時間を削減することができる。
このように動圧発生溝２３の流入端を円環状溝２４で連結することにより、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００２８】
なお図３では外周側にのみ円環状溝を設けたが、内周側にも設けるとさらに効果は高くなる。
また本実施の形態では、へリングボーンタイプの動圧発生溝で説明したが、スパイラルタイプの動圧発生溝などでも同様の構成にすることで、同様の効果が得られる。さらに本実施の形態では、軸回転タイプで説明したが、軸固定タイプであっても同様のことが言える。
【００２９】
（実施の形態４）
図４（ａ）は本発明の（実施の形態４）におけるスラスト動圧軸受の軸部の軸方向端面の構造を示す。図４（ｂ）は図４（ａ）の軸部外周近傍における断面図である。（実施の形態１）と同様の内容については説明を省略する。
図４において、３１は軸部、３２は軸部３１の軸方向端面、３２ａは軸方向端面３２の外周縁、３３は軸方向端面３２に形成され軸方向端面３２内で閉じた形状の動圧発生溝、３３ａは動圧発生溝の最外周にあたる端面、３５は軸方向端面３２に対向した軸受面、３６は軸受面３５に軸方向端面３２の外周縁に略々対向し、かつ軸部３１に同心円状に形成された円環状溝、３６ａは円環状溝３６の外径端面、３６ｂは円環状溝３６の内径端面である。
【００３０】
このように構成されたスラスト動圧軸受について、以下その動作について説明する。本発明のスラスト動圧軸受は、軸部３１が軸回りに矢印４０の方向に回転すると、アキシャル支持用の動圧発生溝３３が軸方向端面３２に対向した軸受面３５との間の潤滑流体にアキシャル方向の動圧を発生させて、軸部３１を軸方向に支持する。ここで軸受面３５に軸方向端面３２の外周縁３２ａに略々対向し、かつ軸部３１に同心円状に形成された円環状溝３６が形成されており、円環状溝３６の内径端面３６ａが、動圧発生溝３３の端面３３ａよりも軸部３１の軸中心側にあり、かつ円環状溝３６の外径端面３６ｂが、軸方向端面３２の外周縁３２ａよりも軸部３１の外周側にあるため、起動時などに軸方向端面３２と軸受面３５の隙間が小さくなり両者の界面に動圧発生流体が十分に確保されていない状態であっても円環状溝３６を介して動圧発生溝３３に動圧発生流体が供給される。
【００３１】
よって、動圧発生不足やキャビテーション現象が発生することがない。このように軸受面３６の軸方向端面３２の外周縁３２ａに略々対向した位置に軸部３１に対して同心円状に円環状溝３６を形成し、円環状溝３６の内径が動圧発生溝３３の最外径よりも小さく、かつ円環状溝３６の外径位置が軸方向端面３２の外周縁３２ａよりも軸部３１の外周側となる構成することによって、（実施の形態１）と同様の効果が得られる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、へリングボーンタイプの動圧発生溝で説明したが、スパイラルタイプの動圧発生溝などでも同様の構成にすることで、同様の効果が得られる。
また、本実施の形態では、軸回転タイプで説明したが、軸固定タイプであっても同様のことが言える。
【００３３】
さらに本実施の形態では、円環状溝の断面は四角形形状のもので説明したが、例えば断面が三角形状、半円形状などであっても動圧発生流体の導入が可能である形状であればどのような形状でもよく、同様の効果が得られる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、軸部の軸方向端面と、軸方向端面に対向する軸受面を有する軸受部とを備え、軸方向端面に軸方向端面の外周縁まで至るアキシャル支持用の動圧発生溝が形成されているスラスト動圧軸受であって、動圧発生溝の最外周部に動圧力を緩和する方向で、かつ軸方向端面の面内方向の屈曲部を設けることによって、起動時などにも軸方向端面の外周縁より動圧発生溝に動圧発生流体が円滑に導入され、所望の動圧を発生させることが可能となる。
【００３５】
また回転方向には尖ったエッジが形成されないので、軸受面の損傷を防止できる。このように本発明によれば、動圧発生溝に動圧発生流体を円滑に導入でき、かつ軸受面の損傷を防止できるスラスト動圧軸受を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の（実施の形態１）におけるスラスト動圧軸受の軸部の軸方向端面の構造を示す斜視図
（ｂ）図１（ａ）の外周縁近傍の詳細斜視図
（ｃ）軸受部の断面図
【図２】（ａ）本発明の（実施の形態２）におけるスラスト動圧軸受の上面図
（ｂ）図２（ａ）の外周縁近傍の詳細斜視図
【図３】（ａ）本発明の（実施の形態３）におけるスラスト動圧軸受の上面図
（ｂ）図３（ａ）のＡ−Ｂ線に沿う断面図
【図４】（ａ）本発明の（実施の形態４）におけるスラスト動圧軸受の斜視図
（ｂ）図４（ａ）の軸部外周近傍における断面図
【図５】（ａ）従来のスラスト動圧軸受の軸部の軸方向端面の斜視図
（ｂ）図５（ａ）の軸部の軸方向端部の部分断面図
【図６】別の従来例のスラスト動圧軸受の軸部の側面図
【図７】図６のスラスト動圧軸受の軸部の軸方向端面の上面図
【符号の説明】
１    軸部
２    軸方向端面
３    動圧発生溝
３ａ    動圧発生流体導入部（屈曲部）
３ｂ    エッジ
４    軸受部
４ａ    軸受け面
５    潤滑剤
１４    貫通穴
２４    円環状溝
３６    円環状溝
【図１】
0004357051.tif 000002
【図２】
0004357051.tif 000003
【図３】
0004357051.tif 000004
【図４】
0004357051.tif 000005
【図５】
0004357051.tif 000006
【図６】
0004357051.tif 000007
【図７】
0004357051.tif 000008