(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部とその軸部よりも径方向外方へ張り出したスラスト板部とを有する軸体と、前記軸部にスリーブ嵌合したスリーブ部と前記スラスト板部に外嵌したスラスト支持部とを有するスリーブ体と、前記軸体とスリーブ体との間の間隙に充填された潤滑液とを備えてなり、
前記軸部と前記スリーブ部が径方向に相対する１又は２以上のラジアル軸受部、及び前記スラスト板部が軸心方向における両側において前記スラスト支持部とそれぞれ軸心方向に相対する両スラスト軸受部において、前記軸体と前記スリーブ体が前記潤滑液を介して相対回転自在に支持されてなる動圧流体軸受装置であって、
前記スラスト板部と前記スラスト支持部との間の間隙における前記スラスト板部の外周側には、前記両スラスト軸受部に連続して前記潤滑液が充填され、
スリーブ体に形成されたスラスト部通気孔は、上記間隙拡大部の外周側に開口しており、スラスト部通気孔を通して間隙拡大部に潤滑液を注入することによりスラスト軸受部及びその近傍に潤滑液を充填することが可能である。すなわち、間隙拡大部に注入された潤滑液は、毛細管現象により間隙が小となる側つまり間隙拡大部における内径側に徐々に浸透し、間隙形成部のスラスト板部側を経てスラスト板部の外周部及び両スラスト軸受部に入り込む。
前記スラスト支持部は、前記スリーブ部に連続して設けられ一方の前記スラスト軸受部の一部を構成するスラスト軸受面が形成されたスラスト支持基部と、該スラスト支持基部に取り付けられ他方の前記スラスト軸受部の一部を構成する他のスラスト軸受面が形成されたスラストブッシュとからなり、
前記スラスト板部の径方向外方における前記スラスト支持基部と前記スラストブッシュとの間には、前記スラスト板部の外周側に連通し前記潤滑剤の一部を保持する間隙形成部と該間隙形成部の外周側に位置し前記スラスト支持基部と前記スラストブッシュとを隙間無く接合する環状の結合部とが設けられ、かつ、前記間隙形成部の前記結合部寄りに径方向外側に行くに従い間隙が大となる間隙拡大部が形成され、前記両スラスト軸受部及び前記スラスト板部の外周側の潤滑剤に連続して前記間隙形成部に充填された潤滑剤が前記間隙拡大部において界面を形成し、
前記スリーブ体に、前記間隙拡大部の外周側を前記スリーブ体の外方に開口するスラスト部通気孔が径方向に設けられていることを特徴とする動圧流体軸受装置。
【請求項２】
前記両スラスト軸受部にはそれぞれ、前記潤滑液を径方向内方にポンピングする動圧発生用のスパイラル溝部を有している請求項１記載の動圧流体軸受装置。
【請求項３】
ラジアル軸受部の１つは前記両スラスト軸受部の一方に隣接し、そのラジアル軸受部に、潤滑液を前記隣接するスラスト軸受部に向かう方向にポンピングするよう軸心方向に不平衡に形成された動圧発生用のヘリングボーン溝部を有し、前記ラジアル軸受部に隣接する前記スラスト軸受部に、前記潤滑液を径方向内方にポンピングする動圧発生用のスパイラル溝部を有している請求項１又は２記載の動圧流体軸受装置。
【請求項４】
前記スラスト軸受部に隣接するラジアル軸受部の隣接スラスト軸受部とは逆の側に、別のラジアル軸受部を有し、それらのラジアル軸受部同士の間に、軸部の外周面とスリーブ部の内周面との径方向間隙が両ラジアル軸受部よりも大きい環状の中間径方向間隙拡大部を有し、該中間径方向間隙拡大部に開口して外部に連通するラジアル部通気孔を有する請求項３に記載の動圧流体軸受装置。
【請求項５】
前記ラジアル部通気孔と前記スラスト部通気孔とは、前記スリーブ体の軸心を通る同一平面上に位置している請求項４記載の動圧流体軸受装置。
【請求項６】
請求項１，２，３，４又は５記載の動圧流体軸受装置を備え、軸体又はスリーブ体がロータと一体的に回転する電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸部から張り出したスラスト板部を有してなる軸体とスリーブ体との一方に対し他方が潤滑液を介し回転自在に支持されてなる動圧流体軸受装置及びその動圧軸受装置を備えた電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスク駆動用のスピンドルモータ等の電動機においては、高速化並びに低振動（騒音）を目的に、軸受装置として動圧流体軸受を使用したものが提案されている。図６はこの種動圧流体軸受装置を備えたハードディスク駆動用のスピンドルモータ（電動機）についての断面図を示したものである。
【０００３】
図６における軸受装置は、軸部ａの下端にスラスト板部ｂを有する上下方向の回転軸体ｃが、軸部ａにスリーブ嵌合したスリーブ部ｄとスラスト板部ｂに外嵌した径方向内方開口の環状のスラスト溝部ｅとを有し下端部が閉塞されてなる固定スリーブ体ｆに対し、潤滑液を介し回転自在に支持されてなる。
【０００４】
スリーブ部ｄと軸部ａの間には、それぞれ動圧発生用のヘリングボーン溝部が設けられた上ラジアル軸受部ｇ及び下ラジアル軸受部ｈが形成され、両者の間に径方向間隙拡大部ｉが設けられている。この間隙拡大部ｉは、固定スリーブ体ｆに設けられた通気孔ｊを介して外部（スピンドルモータ内における固定スリーブ体ｆの外部）に連通し、ロータｋとブラケットｌの間隙ｍを介して外気に通じている。
【０００５】
また、間隙拡大部ｉは、回転軸体ｃに設けられた径方向通気孔ｎ及び軸方向通気孔ｏを介して回転軸体ｃの下端の凹部ｐに連通している。スラスト板部ｂと軸部ａの間には軸心方向の呼吸孔ｑが設けられ、スラスト板部ｂ内には、呼吸孔ｑの軸心方向中間位置とスラスト板部ｂの外周面を連通する呼吸孔ｒが設けられている。
【０００６】
スラスト板部ｂの上下面とスラスト溝部ｅの上下面の間には、それぞれ動圧発生用のヘリングボーン溝部が設けられたスラスト軸受部ｓが形成されている。
【０００７】
上ラジアル軸受部ｇにおける潤滑液に混在する気泡は、その上部においてスリーブ部ｄの上端と軸部ａの間から、また下部において間隙拡大部ｉ及び通気孔ｊを介して、それぞれ外部に解放される。下ラジアル軸受部ｈにおける潤滑液に混在する気泡は、その上部において間隙拡大部ｉ及び通気孔ｊを介して、下部において呼吸孔ｑ、凹部ｐ、軸方向通気孔ｏ、径方向通気孔ｎ、間隙拡大部ｉ及び通気孔ｊを介してそれぞれ外部に解放される。また、各スラスト軸受部ｓにおける潤滑液中に混在する気泡は、呼吸孔ｑ、凹部ｐ、軸方向通気孔ｏ、径方向通気孔ｎ、間隙拡大部ｉ及び通気孔ｊを介して外部に解放される。このように、各ラジアル軸受部の軸心方向両端及び各スラスト軸受部の径方向両端、すなわち動圧発生用溝部による圧力が最低となる部分をそれぞれ外気に通じさせ、それらの部分において潤滑液中の気泡を外部に解放することにより、温度上昇や気圧低下時の気泡膨張による潤滑液の流出・散逸を防いでいる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このようなハードディスク駆動用スピンドルモータにあっては、回転軸体ｃの軸部ａに、ハードディスクのクランプ等のためのディスククランプ用の雌ねじ部ｔが設けられることがあるが、軸方向通気孔ｏや径方向通気孔ｎ等と軸部ａ内のスペースの取り合いになり、設計面の自由度が低下し、加工上の難点となる場合もある。さらに、上記のように必要な通気孔及び呼吸孔の数が多いことは、製造コストの増大要因となっていた。特に、スラスト板部ｂに上記のような呼吸孔ｑ及び呼吸孔ｒを設ける必要があることは、コストアップは勿論、軸部ａとスラスト板部ｂからなる回転軸部ｃを一体物とすることを困難としていた。
【０００９】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に留意してなされたものであり、その目的とするところは、潤滑液中に混在し得る気泡を、軸体以外の部分に設けた通気孔を通じて外部に円滑に解放することができ、特に高速回転においても気泡を円滑に外部に解放し得る動圧流体軸受装置及びその動圧流体軸受装置を備えた電動機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の動圧流体軸受装置にあっては、軸部とその軸部よりも径方向外方へ張り出したスラスト板部とを有する軸体と、前記軸部にスリーブ嵌合したスリーブ部と前記スラスト板部に外嵌したスラスト支持部とを有するスリーブ体と、前記軸体とスリーブ体との間の間隙に充填された潤滑液とを備えてなり、前記軸部と前記スリーブ部が径方向に相対する１又は２以上のラジアル軸受部、及び前記スラスト板部が軸心方向における両側において前記スラスト支持部とそれぞれ軸心方向に相対する両スラスト軸受部において、前記軸体と前記スリーブ体が前記潤滑液を介して相対回転自在に支持されてなる動圧流体軸受装置であって、前記スラスト板部と前記スラスト支持部との間の間隙における前記スラスト板部の外周側には、前記両スラスト軸受部に連続して前記潤滑液が充填され、前記スラスト支持部は、前記スリーブ部に連続して設けられ一方の前記スラスト軸受部の一部を構成するスラスト軸受面が形成されたスラスト支持基部と、該スラスト支持基部に取り付けられ他方の前記スラスト軸受部の一部を構成する他のスラスト軸受面が形成されたスラストブッシュとからなり、前記スラスト板部の径方向外方における前記スラスト支持基部と前記スラストブッシュとの間には、前記スラスト板部の外周側に連通し前記潤滑剤の一部を保持する間隙形成部と該間隙形成部の外周側に位置し前記スラスト支持基部と前記スラストブッシュとを隙間無く接合する環状の結合部とが設けられ、かつ、前記間隙形成部の前記結合部寄りに径方向外側に行くに従い間隙が大となる間隙拡大部が形成され、前記両スラスト軸受部及び前記スラスト板部の外周側の潤滑剤に連続して前記間隙形成部に充填された潤滑剤が前記間隙拡大部において界面を形成し、前記スリーブ体に、前記間隙拡大部の外周側を前記スリーブ体の外方に開口するスラスト部通気孔が径方向に設けられていることを特徴とする（請求項１）。
【００１１】
軸体及びスリーブ体の一方に対し他方が回転することにより、スラスト軸受部及びラジアル軸受部における潤滑液に、軸体及びスリーブ体の一方に対する他方の調芯に必要な動圧が発生する。潤滑液に混入し得る気泡は軸受部における圧力が低くなる側に移送されるため、この部分を外部に解放することが必要であり、気泡の排出を円滑に行うことが可能となる。スラスト軸受部における潤滑液の気泡はスラスト軸受部の外周側に移送され、間隙形成部を経てその間隙拡大部の界面に達し、スラスト部通気孔を通ってスリーブ体の外方に解放される。
【００１２】
潤滑液としては、例えばスピンドル油等の各種潤滑油を用いることができる。潤滑液は、ラジアル軸受部に充填されると共に、両スラスト軸受部及びスラスト支持部とスラスト板部との間隙におけるスラスト板部の外周側に連続して充填され、この外周側に連通した間隙形成部はオイルバッファとして機能し、この間隙形成部に存在する潤滑液が必要に応じスラスト軸受部及び前記外周側に補給され得る。
【００１３】
ここで、スラスト支持部とスラスト板部との間隙におけるスラスト板部の外周側に連通した間隙形成部においては、スラスト板部側の間隙が、潤滑液を毛細管現象により保持し得る程度の小さい隙間寸法に設定され、スラスト板部の外周側の潤滑液に連続しており、間隙形成部の結合部側に形成された間隙拡大部の位置まで潤滑液が存在し、この位置に潤滑液の界面を形成している。潤滑液の界面はスラスト板部の外側に対して間隙形成部の小間隙部分を介在させて連通しているため、軸体とスリーブ体との相対回転時においても、間隙拡大部の潤滑剤は回転時の周速の影響や圧力変動の影響を受けることはほとんどなく、潤滑剤界面は安定した状態が保持される。間隙形成部はスラスト板部の外側に環状に形成することもでき、或いは周方向の一部において部分的に例えばスリット状に形成することもできる。
【００１４】
スリーブ体に形成されたスラスト部通気孔は、上記間隙拡大部の外周側に開口しており、スラスト部通気孔を通して間隙拡大部に潤滑液を注入することによりスラスト軸受部及びその近傍に潤滑液を充填することが可能である。すなわち、間隙拡大部に注入された潤滑液は、毛細管現象により間隙が小となる側つまり間隙拡大部における内径側に徐々に浸透し、間隙形成部のスラスト板部側を経てスラスト板部の外周部及び両スラスト軸受部に入り込む。
【００１５】
軸体を構成する軸部とスラスト板部は一体に形成されたものであってもよく、別体の部品を結合してなるものであってもよい。通常、軸部は軸心線に対し回転対称状をなす略円柱形状であり、スラスト板部は軸心線に対し垂直で回転対称状をなす環状板形状である。
【００１６】
スリーブ体は、軸心方向における一方において軸体（例えば軸部）との間が全周に渡り外部に実質上解放され、他方において軸体（例えばスラスト板部）を内部に実質上閉塞するものとすることができる。例えば、軸体が軸部の一端に略円板状のスラスト板部を有するものである場合、スラスト支持部は、略円板状のスラスト板部のうち軸部突出部分を除く全体に対し軸心方向及び径方向に外嵌したものとすることができる。また、スリーブ体は、軸心方向における両方において軸体（例えば軸部）との間が全周にわたり外部に実質上開放されたものとすることもできる。この場合、スラスト支持部は、例えばスラスト板部のうち軸部よりも径方向外方に張り出した環状部分に外嵌した径方向内方開口の環状溝形状とすることができる。なお、スリーブ体が固定され、軸体が回転軸体として回転するものとすることができる他、軸体が固定され、スリーブ体が回転スリーブ体として回転するものとすることもできる。
【００１７】
上記動圧流体軸受装置において、両スラスト軸受部をそれぞれ、前記潤滑液を径方向内方にポンピングする動圧発生用のスパイラル溝部を有する構成とすることができる（請求項２）。軸体とスリーブ体との相対回転時においては、スラスト軸受部及びその外周側の潤滑液に対し常に径方向内方への動圧圧力が作用することから、スラスト板部の外周側の潤滑液に遠心力が作用する場合にも、この潤滑液が遠心力に対向して確実に保持され、間隙拡大部における潤滑液の界面がより安定になる。
【００１８】
ポンプイン型のスパイラル溝部は、動圧発生の効率がよく、ヘリングボーン溝に比べて潤滑液の粘性抵抗が小さいため、スラスト軸受部における損失を減少させることができる。また、動圧発生の効率がよいためスラスト板部を小径化することが可能であり、そのような小径化によってスラスト板部の周速に比例する傾向があるスラスト軸受部における損失を一層減少させることができる。
【００１９】
上述した動圧流体軸受装置において、ラジアル軸受部の１つは前記両スラスト軸受部の一方に隣接し、そのラジアル軸受部に、前記潤滑液を隣接するスラスト軸受部に向かう方向にポンピングするよう軸心方向に不平衡に形成された動圧発生用のヘリングボーン溝部を有し、ラジアル軸受部に隣接するスラスト軸受部に、前記潤滑液を径方向内方にポンピングする動圧発生用のスパイラル溝部を有するものとすることができる（請求項３）。
【００２０】
また、前記スラスト軸受部に隣接するラジアル軸受部の隣接スラスト軸受部とは逆の側に、別のラジアル軸受部を有し、それらのラジアル軸受部同士の間に、軸部の外周面とスリーブ部の内周面との径方向間隙が両ラジアル軸受部よりも大きい環状の中間径方向間隙拡大部を有し、該中間径方向間隙拡大部に開口して外部に連通するラジアル部通気孔を有するものとすることもできる（請求項４）。
【００２１】
スラスト軸受部に隣接するラジアル軸受部において潤滑液中の気泡は潤滑液の圧力が最も低くなる側、すなわち軸心方向における前記隣接スラスト軸受部とは逆の側へ集まりやすく、中間径方向間隙拡大部を経てラジアル部通気孔を通じて外部に開放される。隣接スラスト軸受部の側から気泡を開放する必要がないので、スラスト板部内や軸部内に通気孔を設けて隣接スラスト軸受部の側を外部に通じさせる必要もない。ラジアル部通気孔は、スリーブ体内に径方向に設けるのがよい。
【００２２】
中間径方向間隙拡大部は、少なくとも軸心方向両端部が、両ラジアル軸受部に向かって径方向間隙が漸次縮小するものとし、各径方向間隙漸次縮小部にそれぞれ潤滑液の界面が位置するものとすることが望ましい。さらに、各径方向間隙漸次縮小部に十分な径方向間隙を形成して十分な量の潤滑液を保持し、両ラジアル軸受部（及びスラスト軸受部に隣接するラジアル軸受部を通じてその隣接スラスト軸受部）に対し潤滑液が十分補給されるようにすることが望ましい。中間径方向間隙拡大部は、軸心方向のまわりに回転対称状に形成することができる。
【００２３】
前記の別のラジアル軸受部は、潤滑液の圧力を高める動圧発生用溝を有するものとすることが好ましく、その動圧発生用溝としては、例えば発生する圧力が軸心方向中央を中心として軸心方向に対称に形成されたヘリングボーン溝を採用し得る。この別のラジアル軸受部における軸心方向一方側は、中間径方向間隙拡大部に臨む。他方側はスリーブ体の軸心方向における一方と軸体との間の全周にわたり外部に実質上開放された部分を経て外部に通じるものとすることができる。この別のラジアル軸受部の軸心方向における前記中間径方向間隙拡大部とは逆の側は、表面張力により潤滑液を各軸受部に保持し得るよう漸次径方向間隙を拡大させる径方向間隙拡大部とし、これらの径方向間隙拡大部に潤滑液の界面を有するものとすることが望ましい。このラジアル軸受部における潤滑液中に混在し得る気泡は、中間径方向間隙拡大部を経てスリーブ体内のラジアル部通気孔を通じて外部に開放されるか、或いは、例えばスリーブ体の軸心方向における一方と軸体との間の全周にわたり外部に実質上開放された部分を経て外部に開放される。
【００２４】
ラジアル部通気孔は、中間径方向間隙拡大部に１又は２以上開口するものとすることができる。その開口位置は、中間径方向間隙拡大部における径方向間隙が最大の位置とすることが好ましい。
【００２５】
上記した動圧流体軸受装置において、前記ラジアル部通気孔と前記スラスト部通気孔とは、前記スリーブ体の軸心を通る同一平面上に位置していることが好ましい（請求項５）。
【００２６】
スリーブ体に径方向にラジアル部通気孔及びスラスト部通気孔を形成する場合、これらがスリーブ体の軸心を通る同一平面上に位置することは、スリーブ体にこれらの孔加工を同一方向から行い得ることを意味し、スリーブ体を持ち替えることなく、例えば固定した状態で或いは軸方向のみ位置調節自在に支持した状態で孔加工用を行い得る。
【００２７】
本発明の電動機は、上記動圧流体軸受装置を備え、軸体又はスリーブ体がロータと一体的に回転するものである（請求項６）。スリーブ体が固定され、軸体が回転軸体として回転するものとすることもでき、軸体が固定され、スリーブ体が回転スリーブ体として回転するものとすることもできる。この電動機は、ハードディスク等の磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等の光ディスクを始めとする記録媒体、特に円盤状記録媒体を駆動するためのスピンドルモータの他、種々の電動機として用いることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態について図１〜図５を参照して説明する。
図１〜図４は、本発明の実施の形態の一例を示したものであって、そのうち図１は本発明の動圧流体軸受装置を備えたハードディスク駆動用のスピンドルモータ（電動機）の断面図、図２は図１における要部の拡大断面図、図３はスリーブ形成体の断面図、図４はスリーブ形成体の一部の底面図である。尤も、この動圧流体軸受装置は、他の電動機や種々の機械器具にも利用し得る。
【００２９】
図１に示されるように、ハードディスク駆動装置のベース又はこのベースに取り付けられるブラケット等のモータ支持部材２の内周環状支持壁４に、動圧流体軸受装置の固定スリーブ体６の下部が同軸状に内嵌固定され、動圧流体軸受装置の回転軸体８の軸部８ａの上端部にカップ形のロータハブ１０がその中央嵌合孔１０ａにおいて嵌合固定され、支持壁４の外周面に外嵌固定されたステータ１２とロータハブ３８の下部外周壁部１０ｂに内嵌固定された円筒状のロータマグネット１４が径方向に相対することにより、軸回転型のスピンドルモータ１６が構成される。
【００３０】
複数枚のハードディスク１８は、隣り合うハードディスク１８間にスペーサ１９を介在させた積層状態でロータハブ１０の上部外周壁部１０ｃに外嵌され、ロータハブ１０若しくは軸部８ａに固着されるクランプ部材（図示せず）により保持される。
【００３１】
回転軸体８は、上下方向の軸部８ａと、その軸部８ａの下端部に環状板状に同軸状に張り出してなる円板状のスラスト板部８ｂからなる一体物であり、軸部８ａの上端の連結部８ａ１がロータハブ１０の中央嵌合孔１０ａにおいて嵌合固定される。回転軸体８には、スリーブ形成体６ａとスラストブッシュ６ｂからなる固定スリーブ体６が外嵌されている。
【００３２】
固定スリーブ体６のスリーブ形成体６ａは、軸部８ａのうちスラスト板部８ｂと上端の連結部８ａ１との間の部分にスリーブ嵌合するスリーブ部６ａ１と、このスリーブ部６ａ１の下部に連続しスラストブッシュ６ｂと共にスラスト板部８ｂに外嵌するスラスト支持部２０を構成するスラスト支持基部６ａ２とを形成している。スラスト支持基部６ａ２の内径は、下方に向かって、中内径部６ａ３及び大内径部６ａ４へと順次拡径されており、この大内径部６ａ４に円板状のスラストブッシュ６ｂが内嵌固定（例えばかしめ固定）されることにより、スラスト板部８ｂに対し径方向及び軸部８ａを除く軸心方向に外嵌したスラスト支持部２０が形成されている。
【００３３】
スリーブ部６ａ１の内周面の上下中間部は、上下両端部に傾斜面を有する環状凹部６ａ５が形成され（図３参照）、軸部８ａの外周面と相対して両者の間に環状の中間径方向間隙拡大部２２が形成されている。また、両端が環状凹部６ａ５の上下中間位置と固定スリーブ体６の外周面にそれぞれ開口する径方向のラジアル部通気孔２３がスリーブ部６ａ１に設けられている。固定スリーブ体６の外周部におけるスラスト部通気孔２３の開口部は、支持壁４の上方においてスピンドルモータ１６内に通じており、さらにモータ支持部材２とロータハブ１０の間隙１５を通じて外気に通じている。
【００３４】
中間径方向間隙拡大部２２の上下におけるスリーブ部６ａ１と軸部８ａの間には、それぞれ上ラジアル軸受部２４及び下ラジアル軸受部２６が形成されている。上ラジアル軸受部２４におけるスリーブ部６ａ１の内周面には、図３に示すように、中心（溝の折曲位置）をその上ラジアル軸受部２４の上下中間位置に位置させて上下対称状に形成した動圧発生用のヘリングボーン溝２４ａが設けられている。回転軸体８の回転時には、ヘリングボーン溝２４ａによって、上ラジアル軸受部２４に充填された潤滑液に、上下中間位置に向かって上下均衡して圧力が高まるように動圧が発生し、上下端において最も圧力が低くなる。
【００３５】
一方、下ラジアル軸受部２６におけるスリーブ部６ａ１の内周面には、図３に示すように、中心（溝の折曲位置）を下方に偏心させ、潤滑液Ｖを下方にポンピングするよう軸心方向に不平衡に形成した動圧発生用のヘリングボーン溝２６ａが設けられている。回転軸体８の回転時にヘリングボーン溝２６ａによって下ラジアル軸受部２６に充填された潤滑液Ｖに発生する動圧は、下ラジアル軸受部２６の上端において最も低くなる。
【００３６】
上ラジアル軸受部２４の上側は、軸部８ａが漸次縮径されてスリーブ部６ａ１との間隙を漸次拡大させる径方向間隙拡大部２８に臨み、上ラジアル軸受部２４に充填された潤滑液Ｖの上方界面は、表面張力により径方向間隙拡大部２８に位置する。上ラジアル軸受部２４の下側は、中間径方向間隙拡大部２２に臨み、上ラジアル軸受部２４に充填された潤滑液Ｖの下方界面は、表面張力により中間径方向間隙拡大部２２の上半部におけるラジアル部通気孔２３の開口部よりも上方（上方に向かって漸次径方向間隙が縮小する部分）に位置する。
【００３７】
下ラジアル軸受部２６の上側は、中間径方向間隙拡大部２２に臨み、下ラジアル軸受部２６に充填された潤滑液Ｖの上方界面は、表面張力により中間径方向間隙拡大部２２の下半部におけるラジアル部通気孔２３の開口部よりも下方（下方に向かって漸次径方向間隙が縮小する部分）に位置する。
【００３８】
中間径方向間隙拡大部２２の上下にはそれぞれ十分な量の潤滑液Ｖが保持され、上ラジアル軸受部２４及び下ラジアル軸受部２６に対し潤滑液Ｖが十分に補給され得る。
【００３９】
スラスト支持部２０の上下面は、内周側及び外周側において若干の段差を有するものの実質上平行に構成され、スラスト支持部２０の上下面とスラスト板部８ｂの上下面との間にそれぞれ上スラスト軸受部３０及び下スラスト軸受部３２が形成されている。上スラスト軸受部３０のスラスト支持基部６ａ２における下面には、図４に示すように、動圧発生用のポンプイン型のスパイラル溝３０ａが環状配置で設けられ、下スラスト軸受部３２のスラスト板部８ｂにおける下面には、図示しないが、上記スパイラル溝３０ａより内周寄りに動圧発生用のポンプイン型のスパイラル溝が環状配置で設けられている。回転軸体８の回転時には、スパイラル溝によって、上スラスト軸受部３０及び下スラスト軸受部３２にそれぞれ充填された潤滑液Ｖに、径方向内方に向かって圧力が高まるように動圧が発生する。潤滑液Ｖに発生する動圧は、上スラスト軸受部３０及び下スラスト軸受部３２の外周側において最も低くなる。
【００４０】
潤滑液Ｖは、下ラジアル軸受部２６の上方界面から下ラジアル軸受部２６，上スラスト軸受部３０，スラスト板部８ｂの外周側、下スラスト軸受部３２，及びその径方向内方に至るまで、実質上連続した状態で充填されている。
【００４１】
スラスト支持部２０を構成するスラスト支持基部６ａ２とスラストブッシュ６ｂとの間には、スラスト板部８ｂの径方向外方において、環状の間隙形成部３４及び環状の結合部３６が形成されている。間隙形成部３４は、スラスト支持部２０におけるスラスト板部８ｂの外周側つまりスラスト支持基部６ａ２における中内径部６ａ３の内周面とスラスト板部８ｂの外周面との間の間隙に連通しており、スラスト板部８ｂ側の連通路部３７とこの外周側に連通する間隙拡大部３８とからなる。
【００４２】
連通路部３７は、その間隙がスラスト板部８ｂ外周面と大内径部６ａ３との間の間隙にほぼ等しい間隙に形成され、また、間隙拡大部３８は、径方向外側に行くに従い間隙が連通路部３７の間隙から徐々に大きくなるよう、スラスト支持基部６ａ２の中内径部６ａ３と大内径部６ａ４との間の下面側に環状円錐面３８ａを加工することにより形成されている。間隙形成部３４のさらに径方向外側に位置する結合部３６は、大内径部６ａ４におけるスラストブッシュ６ｂとの嵌合部に連続してスラスト支持基部６ａ２とスラストブッシュ６ｂとの間を密に結合している。
【００４３】
スラスト支持部２０に充填された潤滑剤Ｖは、その一部がスラスト支持基部６ａ２における中内径部６ａ３の内周面とスラスト板部８ｂの外周面との間の間隙に満たされると共に、図２に示すように、連通路部３７を通り、間隙拡大部３８の内周部側に位置し、間隙拡大部３８の中間位置において潤滑剤Ｖの界面を形成している。
【００４４】
固定スリーブ体６のスラスト部通気孔４０は、一端が間隙拡大部３８の外周側に、他端がスリーブ形成体６ａの外周面にそれぞれ開口するよう径方向に設けられている。固定スリーブ体６におけるラジアル部通気孔２３とスラスト部通気孔４０とは、スリーブ形成体６ａの軸心を通る同一平面上において同一側（当該同一平面における軸心線より一方側）に平行に位置しており、スリーブ形成体６ａに対する通気孔２３，４０の孔加工を一方からのみで行えるようになっている。固定スリーブ体６を支持したモータ支持部材１６の支持壁４の内周面には、上記スラスト部通気孔４０に対応して通気案内溝が軸方向に形成されており、スラスト部通気孔４０がこの通気案内溝とスリーブ形成体６ａとで形成される縦方向の案内通路４２を通じて支持壁４の上面に開口されている。
【００４５】
ロータハブ１０の回転による回転軸体８の回転時には、上ラジアル軸受部２４における潤滑液Ｖの圧力は上下中間位置に向かって上下均衡して圧力が高まるので、潤滑液Ｖ中に混在し得る気泡は、中間径方向間隙拡大部２２を経てスリーブ体６の外部すなわち外気に開放されるか、或いは径方向間隙拡大部２８を経て外部に開放される。
【００４６】
また、回転軸体８の回転時には、下ラジアル軸受部２６における潤滑液Ｖにヘリングボーン溝２６ａによって下ラジアル軸受部２６の下端に近い位置に偏って圧力が高まるように動圧が発生すると共に、上スラスト軸受部３０における潤滑液Ｖに、スパイラル溝３０ａによって径方向内方に向かって圧力が高まるように動圧が発生するので、下ラジアル軸受部２６において調芯に必要な動圧が潤滑液Ｖに発生すると共に、上スラスト軸受部３０における潤滑液Ｖに軸心方向の負荷を支持し得る動圧が発生する。同時に、下スラスト軸受部３２の径方向内方側は閉じた空間であるので、下スラスト軸受部３２における潤滑液Ｖに軸心方向の負荷を支持し得る動圧が発生する。
【００４７】
上下スラスト軸受部３０，３２におけるポンプイン型のスパイラル溝３０ａは、動圧発生の効率が良く、ヘリングボーン溝に比べて潤滑液Ｖの粘性抵抗が小さいため、上下スラスト軸受部３０，３２における損失を減少させることができると共に、ヘリングボーン溝を用いる場合に比しスラスト板部８ｂが小径化されているので、回転による損失を一層減少させることができ、スピンドルモータ１６の駆動電流の電流値を低減させることができる。
【００４８】
下ラジアル軸受部２６の潤滑液Ｖに発生する動圧は下ラジアル軸受部２６の上端において最も低くなり、上スラスト軸受部３０の潤滑液Ｖに発生する動圧は上スラスト軸受部３０の外周側において最も低くなる。下ラジアル軸受部２６又は上スラスト軸受部３０における潤滑液Ｖ中に混在し得る気泡は、潤滑液Ｖが低圧である側、すなわち下ラジアル軸受部２６における上方又は上スラスト軸受部３０における径方向外方へ移動し、下ラジアル軸受部２６から中間径方向間隙拡大部２２を経て固定スリーブ体６内のラジアル部通気孔２３を通じて外部に解放されると共に、上スラスト軸受部３０からスラスト板部８ｂの外周面と中内径部６ａ３との間の間隙、連通路部３７及び間隙拡大部３８を経てスラスト部通気孔４０及び案内通路４２を通じて確実性高く外部に解放される。また、下スラスト軸受部３４における潤滑液Ｖ中に混在し得る気泡は、同様にスラスト板部８ｂの外周面と中内径部６ａ３との間の間隙、連通路部３７及び間隙拡大部３８を経てスラスト部通気孔４０及び案内通路４２を通じて外部に解放される。
【００４９】
このように、潤滑液Ｖに混在し得る気泡を、固定スリーブ体６に設けたラジアル部通気孔２３及びスラスト部通気孔４０を通じて確実性高く外部に解放させ得るので、温度上昇や気圧低下等による気泡の膨張による潤滑液Ｖの流出、散逸を防止することができる。しかも、従来例に比し通気孔の数が少なく回転軸体８を一体物とすることができるので、製造工程が容易で製造コストを大きく削減し得る。特に実施形態では、ラジアル部通気孔２３及びスラスト部通気孔４０を固定スリーブ体６に径方向でかつ同一方向側に設けているので、スリーブ形成体６ａ１に対する孔加工が非常に簡単になり、製造時のコストメリットが高くなる。
【００５０】
また、スラスト部側における潤滑液Ｖの界面が、スラスト板部８ｂの外方に設けた間隙形成部３４における間隙拡大部３８に形成され、しかも、この界面がスラスト板部８ｂの外周に対して間隙の小さい連通路部３７を経た間隙拡大部３８に位置しているため、スラスト板部８ｂの高速回転時にスラスト板部８ｂ回りの潤滑液Ｖが大きく流動する状態にあっても、この圧力変動は連通路部３７の小間隙において緩衝される結果、間隙拡大部３８における界面は安定状態を保持し得るものであり、長期に渡って安定した動作状態を維持できることになる。
【００５１】
加えて、下ラジアル軸受部２６及び上下スラスト軸受部３０，３２に充填された潤滑液Ｖの界面が、スラスト板部８ｂの外周側に離れて位置していることから、スラスト板部８ｂの外周面から連通路部３７及び間隙拡大部３８における界面の位置までを潤滑液Ｖの溜部（オイルバッファ）として作用させることが可能であり、潤滑液中の気泡排除の進行や潤滑液の蒸発等により潤滑液Ｖが減少した場合には、間隙拡大部３８における潤滑液Ｖ及び連通路部３７の潤滑液Ｖを順次軸受部に補充することができ、長寿命の軸受構造を提供し得る。
【００５２】
ところで、下ラジアル軸受部２６及び上下スラスト軸受部３０，３２に対する潤滑液Ｖの注入に際しては、スラスト部通気孔４０を利用することができる。すなわち、固定スリーブ体６に回転軸体８を回転自在に組み込んだ後、固定スリーブ体６の外周方向からスラスト部通気孔４０を通して間隙拡大部３８に潤滑液Ｖを注入することにより、注入された潤滑液Ｖが毛細管現象により間隙拡大部３８から間隙寸法の小さい内周側に浸透し、これが連通路部３４及びスラスト板部８ｂと中内径部６ａ３との間隙を経て上スラスト軸受部３０及び下ラジアル軸受部２６に充填されると共に、下スラスト軸受部３２に充填される。この注入の際、各軸受部２６，３０，３２においては気泡が混入することもあるが、この気泡は、固定スリーブ体６に対する回転軸体８の回転時に上述した要領でラジアル部通気孔２３及びスラスト部通気孔４０を経て排出される。
【００５３】
つぎに、本発明の他の実施の形態を、図５を用いて説明する。図５は、本発明の動圧流体軸受装置の断面図であって、この動圧流体軸受装置は、先の実施の形態と同様、ハードディスク駆動用のスピンドルモータ（電動機）に用いることができる。なお、同図において、上述と同一符号のものは同一若しくは相当するものを示すものとする。
【００５４】
この実施の形態において、図１〜図４のものと異なる点は、固定スリーブ体６のスリーブ形成体６ａ及びスラストブッシュ６ｂである。すなわち、スリーブ形成体６ａにおいては、スリーブ部６ａ１の下部に連続するスラスト支持基部６ａ２に、中内径部を形成することなく大内径部６ａ４が設けられ、内周部側に設けられた上スラスト軸受部３０のスパイラル溝と大内径部６ａ４との間の下面に間隙拡大部３８を形成する環状円錐面３８ａが形成されている。この環状円錐面３８ａとスパイラル溝との間は、スラストブッシュ６ｂとの間で連通路部３７を形成し得るよう、スパイラル溝が形成された面より一段低くなる加工が施されている。
【００５５】
また、スラストブッシュ６ｂにおいては、先の実施の形態のものに比し厚みの大きい円板状に形成される一方、中央部上面にスラスト板部８ｂが遊嵌する円形凹溝６ｂ１が形成されている。下スラスト軸受部３２のスパイラル溝はこの円形凹溝６ｂ１の内底面に形成されている。スラストブッシュ６ｂは、スラスト支持基部６ａ２の大内径部６ａ４に嵌合すると共に、その外周端部上面をスラスト支持基部６ａ２の環状円錐面３８ａより外周側の下面に当接した状態で、かしめ加工等により固定される。
【００５６】
この実施の形態では、スラスト板部８ｂの外周がスラストブッシュ６ｂ側の円形凹溝６ｂ１の内周面に対向し、この両者間で潤滑液Ｖの充填空間を形成する点が先の実施形態と異なるだけでなく、この充填空間に連続する間隙形成部３４が上スラスト軸受部３０の径方向外側の位置に設けられている点も異なる。
【００５７】
従って、先の実施の形態と同様な作用効果を発揮し得るだけでなく、スラストブッシュ６ｂを下側にした使用状態において、間隙形成部３４の連通路部３７及び間隙拡大部３８が両スラスト軸受部３０，３２と同一高さ以上に位置するため、両スラスト軸受部３０，３２より外周方向に移送されてきた潤滑液Ｖ中の気泡が円滑に間隙形成部３４に案内されることになるため、気泡の外部解放がより確実性高くなる利点が得られる。
【００５８】
なお、上記した実施形態では、スラスト板部８ｂの外側に間隙形成部３４を環状に形成した場合を示しているが、この間隙形成部３４は環状である必要はなく、間隙形成部３４における連通路部３７と間隙拡大部３８の一方若しくは両方を周方向に部分的に形成しても良い。とりわけ、間隙拡大部３８を環状に形成すると共に、スラスト板部８ｂの外周側と間隙拡大部３８とを連通する連通路部３７をスリット状に複数個周方向等間隔に配置する構成では、間隙拡大部３８におけるオイルバッファを所定量確保できる上、スリーブ形成体６ａとスラストブッシュ６ｂとの接合位置が外周端部だけでなくスラスト板部８ｂの近傍においても設定できるため、スラスト板部８ｂ回りの機械的な剛性を確保することができる利点がある。
【００５９】
また、上記した実施形態では、例えば図１〜図５に示される動圧流体軸受装置は軸回転型のスピンドルモータに適用した場合を示しているが、これに限らず、動圧流体軸受装置における回転軸体８の上端部を電動機のブラケット等のモータ支持部材に固定して固定軸体とすると共に固定スリーブ体６を回転スリーブ体とし、上下反転させることにより、固定軸体に対して回転スリーブ体が回転自在に支持された動圧流体軸受装置を構成することが可能であり、その回転スリーブ体と共に回転するロータを設けることにより、軸固定型の電動機を構成することができる。
【００６０】
さらに、以上の実施の形態において、ラジアル軸受部２４，２６及びスラスト軸受部３０，３２における動圧溝構造は、ヘリングボーン溝とすることもできる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているため、つぎに記載するような効果を奏する。
請求項１記載の動圧流体軸受装置においては、スラスト板部より径方向外方にスラスト支持部とスラスト板部との間隙において連通する間隙形成部を設けると共に、この間隙形成部の外周側に間隙拡大部を形成し、スリーブ体に軸方向に形成したスラスト部通気孔をこの間隙拡大部の外周側に開口するようにしたので、軸体以外の部分に設けた通気孔を通じて潤滑液中に混在し得る気泡を円滑に解放することが可能になり、しかもスラスト部通気孔をスリーブ体の外周に開口するよう径方向に設けているため、軸体を一体物とすることが可能であるだけでなく、通気孔の加工が容易となり、製造工程が容易で製造コストを大きく削減し得るものである。
【００６２】
また、スラスト板部の外周側における潤滑液の界面が間隙形成部における間隙拡大部に形成され、しかも、この界面がスラスト板部の外周に対して間隙の小さい部分を経た間隙拡大部に位置しているため、スラスト板部の高速回転時にスラスト板部回りの潤滑液が大きく流動する状態にあっても、この圧力変動は間隙拡大部における界面に影響することはなく、界面は安定状態を保持し得、長期に渡って安定した動作状態を維持できるものである。
【００６３】
加えて、スラスト軸受部に充填された潤滑液の界面がスラスト板部の外周側に離れて位置し、スラスト板部の外周面から間隙形成部の間隙拡大部における界面の位置までを潤滑液の溜部（オイルバッファ）として作用させることが可能であり、潤滑液中の気泡排除の進行や潤滑液の蒸発等により潤滑剤が減少した場合に潤滑剤を順次軸受部に補充することができ、長寿命の軸受構造を提供し得る。
【００６４】
請求項２記載の動圧流体軸受装置においては、両スラスト軸受部をポンプイン型スパイラル溝部を有して構成したので、回転動作時において、潤滑液が常に径方向内方にポンピングされることとなり、スラスト板部の外周側に位置する潤滑液の界面の安定性がより促進されることになる。
【００６５】
請求項３記載の動圧流体軸受装置においては、ラジアル軸受部の１つをこれが隣接するスラスト軸受部に向かう方向に潤滑液をポンピングするよう軸方向に不平衡なヘリングボーン溝部とすると共に、この隣接スラスト軸受部に径方向に潤滑液をポンピングするスパイラル溝部としたため、動圧発生の効率が良く、潤滑液の粘性抵抗が小さくなるような使用としてスラスト軸受部における損失を減少させることができ、加えて、動圧発生の効率が良くなることによりスラスト板部の小径化が可能となり、スラスト板部の周速に比例する傾向にあるスラスト軸受部における損失を一層減少させることが可能となる。
【００６６】
請求項４記載の動圧流体軸受装置においては、複数のラジアル軸受部の間に間隙の大きい環状の中間径方向間隙拡大部を設け、これを外部に連通するラジアル部通気孔を設けるようにしたため、ラジアル軸受部における潤滑液中の気泡を外部に確実に解放することができる。
【００６７】
請求項５記載の動圧流体軸受装置においては、一つのラジアル部通気孔と一つのスラスト部通気孔とをスリーブ体の軸心を通る同一平面上に位置するようにしたので、スリーブ体に対し通気孔を同一方向から加工することが可能となり、加工工数の削減が図れ、特にスリーブ体に径方向や軸方向に通気孔を設ける場合に比し、ワークとしてのスリーブ体を持ち替えることなく孔加工を行うことができ、加工時間の大幅な短縮化が実現する。
【００６８】
請求項６記載の電動機においては、請求項１〜５の動圧流体軸受装置を備え、軸体又はスリーブ体をロータと一体的に回転させるため、必要な負荷能力、剛性を確保し、焼き付き等の不具合を生じることなく、高速回転に適した電動機を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の動圧流体軸受装置をハードディスク駆動用のスピンドルモータに適用した実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１における要部（間隙形成部）の拡大断面図である。
【図３】図１におけるスリーブ形成体の断面図である。
【図４】図１のスリーブ形成体のスパイラル溝を示す一部の下面図である。
【図５】本発明の別の実施の形態を示す動圧流体軸受装置の断面図である。
【図６】ハードディスク駆動用のスピンドルモータの従来例についての断面図である。
【符号の説明】
２  モータ支持部材
６  固定スリーブ体
６ａ  スリーブ形成体
６ａ１  スリーブ部
６ａ２  スラスト支持基部
６ｂ  スラストブッシュ
８  回転軸体
８ａ  軸部
８ｂ  スラスト板部
１０  ロータハブ
１６  スピンドルモータ
２０  スラスト支持部
２２  中間径方向間隙拡大部
２３  ラジアル部通気孔
２４，２６  ラジアル軸受部
３０，３２  スラスト軸受部
３４  間隙形成部
３６  結合部
３７  連通路部
３８  間隙拡大部
４０  スラスト部通気孔
【図１】
0003805934.tif 000002
【図２】
0003805934.tif 000003
【図３】
0003805934.tif 000004
【図４】
0003805934.tif 000005
【図５】
0003805934.tif 000006
【図６】
0003805934.tif 000007