(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１つの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、前記軸部とスリーブ部が径方向に相対する１または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、前記軸体とスリーブ体の一方に対し他方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、前記ラジアル軸受部は、前記両スラスト軸受部の一方に隣接し、前記ラジアル軸受部に、前記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へ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し、前記潤滑液は、前記ラジアル軸受部と前記隣接するスラスト軸受部との間に途切れることなく満たされ、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、前記スリーブ体には、前記スラスト板部と前記スラスト支持部との間の間隙のうちスラスト軸受部より径方向外方部分において開口するスラスト部通気孔が軸方向に設けられ、該スラスト部通気孔は前記スラスト板部近傍が該スラスト板部より離れるにつれて間隙が大となる構造でありかつ大気に解放されており、該スラスト部通気孔において潤滑液と大気の境界が前記スラスト板部から離れて位置していることを特徴とする動圧流体軸受装置。
【請求項２】
前記スリーブ体は、前記ラジアル軸受部及び該ラジアル軸受部側のスラスト軸受部の一部を構成する内筒部と該内筒部に外嵌固定された外筒部とを備えてなり、前記内筒部は耐摩耗性に優れた材料により構成されている請求項１記載の動圧流体軸受装置。
【請求項３】
前記内筒部の外周面と前記外筒部の内周面との少なくとも一方には軸方向に凹溝が形成され、該凹溝を用いて前記スラスト部通気孔が構成されている請求項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中間通気孔を有する請求項１〜４記載の動圧流体軸受装置。
【請求項５】
請求項１，２，３，４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】
一方、この種軸受装置の材料としては、通常、回転軸体ｃの軸部ａ及びスラスト板部ｂにステンレス材、スリーブ体ｆのスリーブ部ｄにブロンズ材或いはステンレス材を用いることが行われている。しかしながら、スリーブ部ｄにブロンズ材を用いた場合には、ブロンズ材自身加工性に優れているものの、耐摩耗性に難があるため、高負荷の軸受構造には適していない難点がある。また、スリーブ部ｄにステンレス材を用いた場合には、耐摩耗性に優れているものの、回転軸体ｃに対する耐焼き付き性に難があり、高速回転での使用には問題を有している。
【００１０】
なお、これらの諸問題を解決するものとして、セラミックを始めとしてスリーブ部ｄに適する材料は種々存在する。しかし、これらは高価であったり、加工性に難があったりし、実使用には支障のある場合が多いのが実状である。
【００１１】
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。
【００１２】
また、本発明の別の目的は、軸受部を構成する材料の耐摩耗性を向上し、スリーブ体の加工性を改善すると同時に、コストメリットを得ることができ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。
【００１３】
【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１つの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、前記軸部とスリーブ部が径方向に相対する１または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、前記軸体とスリーブ体の一方に対し他方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、前記ラジアル軸受部は、前記両スラスト軸受部の一方に隣接し、前記ラジアル軸受部に、前記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へ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し、前記潤滑液は、前記ラジアル軸受部と前記隣接するスラスト軸受部との間に途切れることなく満たされ、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、前記両スラスト軸受部に連続して前記潤滑液を充填し、前記スリーブ体に、前記スラスト板部と前記スラスト支持部との間の間隙のうちスラスト軸受部より径方向外方部分において開口するスラスト部通気孔を軸方向に設け、該スラスト部通気孔を前記スラスト板部側が該スラスト板部より離れるにつれて間隙が大となる構造でかつ大気に解放する構成とし、該スラスト部通気孔において潤滑液と大気の境界を前記スラスト板部から離れて位置させていることを特徴とする（請求項１）。
【００１４】
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、スラスト軸受部に隣接する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、スラスト板部より外周側に開口したスラスト部通気孔より外部に排出される。
【００１５】
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、両スラスト軸受部と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とに連続して充填され、この外周側に連通したスラスト部通気孔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。
【００１６】
ここで、スラスト部通気孔における潤滑液と外部との境界面がスラスト板部に近接していると、静止時及び低速回転時には問題はないが、高速回転時には、スラスト板部のスラスト支持部に対する相対的な周速が大となり、その回転表面への空気の付着力が無視できず、この回転表面に潤滑液界面の空気が引きずられてスラスト板部の外周側に空気が溜まる可能性がある。特に、スラスト部通気孔がスラスト板部外周端つまりスラスト支持部の最外周より径方向内方側に偏倚した位置に開口している場合には、スラスト板部外周端にスラスト部通気孔の開口端近傍の空気が存在し、さらにこの外周側にスラスト板部外周の潤滑液が存在していることになり、スラスト板部の外周端には潤滑液と空気とが境界を有して共存していることになる。従って、このような構造では、スラスト板部の周速が大になると、スラスト板部への空気の付着力によって界面の空気が引きずられ、スラスト板部の外周側に環状に空気部分が生じてしまう。そうなるとスラスト軸受部には潤滑液が不足気味となり、必要な負荷能力、剛性に不足を来たし、或いは焼き付きを起こす可能性もある。
【００１７】
スリーブ体に形成されたスラスト部通気孔は、スラスト板部とスラスト支持部との間の間隙においてスラスト板部より径方向外方において開口されて大気に解放されているため、スラスト板部の周速によるスラスト部通気孔への影響が回避され、しかも、スラスト部通気孔における潤滑液と大気との境界面はスラスト板部から離れて位置しているため、スラスト板部の周速によりこの境界面の空気がスラスト板部の外周側に空気が入り込むことは皆無で、潤滑液で満たされることになり、上述した空気混入による不具合を発生することがない。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
さらに、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。
【００２０】
上記動圧流体軸受装置において、スリーブ体を、前記ラジアル軸受部及び該ラジアル軸受部側のスラスト軸受部の一部を構成する内筒部と該内筒部に外嵌固定された外筒部とを備えて構成し、かつ、前記内筒部を耐摩耗性に優れた材料とすることが望ましい（請求項２）。
【００２１】
スリーブ体を内筒部と外筒部とで構成することにより、特に内筒部は簡単な円筒で構成することが可能で、複雑な形状とならず、加工し難い材料であっても容易に適用でき、しかも、ラジアル軸受部の一部を構成する内筒部が耐摩耗性材料により構成されることにより、耐摩耗性材料が高価な材料であってもスリーブ体全体を耐摩耗性材料にする場合に比べ安価になる。
【００２２】
スリーブ体を内筒部と外筒部とを含んで構成する場合、前記内筒部の外周面と前記外筒部の内周面との少なくとも一方に、軸方向に凹溝を形成し、該凹溝により前記スラスト部通気孔を構成することもできる（請求項３）。スリーブ部に設けるスラスト部通気孔を内筒部外周面の凹溝と外筒部内周面とで構成するか、内筒部外周面と外筒部内周面の凹溝とで構成することが可能となり、通気孔に対する加工が溝加工のみでよくなり、構成が簡単になる。
【００２４】
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。
【００２５】
上記動圧流体軸受装置において、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中間通気孔を有するものとすることができる（請求項４）。
【００２６】
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中間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。中間通気孔は、製造容易性の点でスリーブ体内に設けることが望ましい。
【００２７】
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。
【００２８】
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中間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。
【００２９】
中間通気孔は、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。
【００３０】
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５）。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。
【００３１】
【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３は、本発明の実施の形態の一例としての動圧流体軸受装置についてのものであって、そのうち図１は断面図、図２は図１におけるスリーブ形成体のＡ−Ａ線断面図、図３は図１におけるスリーブ形成体の底面図である。図４は図１〜図３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。
【００３２】
回転軸体１２は、上下方向の軸部１２ａと、その軸部１２ａ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１２ｂからなる一体物である。軸部１２ａの外周面の上下中間部には断面円弧状の環状円弧凹部１２ａ１が形成されている。軸部１２ａの上端部は、上方に向かって漸次縮径された後、一定の径の小径部１２ａ２に縮径されている。軸部１２ａには、上方開口の軸心方向の雌ねじ部１３が設けられている。
【００３３】
回転軸体１２には、スリーブ形成体１４ａと固定スラスト板１４ｂからなる固定スリーブ体１４が外嵌されている。スリーブ形成体１４ａは、セラミック等の耐摩耗性材料により構成されスリーブ部を構成する円筒状の内筒部１４ａ１と、ステンレス等の加工性の良好な材料により構成され内筒部１４ａ１に外嵌固定された円筒状の外筒部１４ａ２とからなり、内筒部１４ａ１が軸部１２ａのうちスラスト板部１２ｂと上端の小径部１２ａ２との間の部分にスリーブ嵌合している。内筒部１４ａ１と外筒部１４ａ２との結合は、圧入、焼き嵌め、超音波接合、接着固定等の手段により行うことができ、この場合、潤滑液Ｖの漏れ防止のために、少なくともスラスト板部１２ｂとの反対側の接合部には接着剤などでシールすることが望ましい。
【００３４】
外筒部１４ａ２はその下端部が内筒部１４ａ１より幾分長く形成されており、内筒部１４ａ１直下の外筒部１４ａ２の内周面に内筒部１４ａ１の内周面より順次拡径された中内径部１４ａ３及び大内径部１４ａ４が形成されている。この大内径部１４ａ４に円板状の固定スラスト板１４ｂが内嵌固定されることにより、スラスト板部１２ｂに対し径方向及び軸部１２ａを除く軸心方向に外嵌したスラスト支持部１６が形成されている。
【００３５】
内筒部１４ａ１の内周面の上下中間部は、溝底の断面が平坦な環状凹部１４ａ５が形成され、環状円弧凹部１２ａ１と相対し、両者の間に環状の中間径方向間隙拡大部１８が形成されている。また、両端が環状凹部１４ａ５の上下中間位置と内筒部１４ａ１の外周面にそれぞれ開口する径方向の中間通気孔１９が内筒部１４ａ１に設けられている。
【００３６】
中間径方向間隙拡大部１８の上下における内筒部１４ａ１と軸部１２ａの間には、それぞれ上ラジアル軸受部２０及び下ラジアル軸受部２２が形成されている。上ラジアル軸受部２０における内筒部１４ａ１の内周面には、中心（溝の折曲位置）をその上ラジアル軸受部２０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２０ａ（図１には破線で模式的に示されている）が設けられている。回転軸体１２の回転時には、ヘリングボーン溝２０ａによって、上ラジアル軸受部２０に充填された潤滑液Ｖ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。
【００３７】
一方、下ラジアル軸受部２２における内筒部１４ａ１の内周面には、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２２ａ（図１には破線で模式的に示されている）が設けられている。回転軸体１２の回転時にヘリングボーン溝２２ａによって下ラジアル軸受部２２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２２の上端において最も低くなる。
【００３８】
上ラジアル軸受部２０の上側は、軸部１２ａが漸次縮径されて内筒部１４ａ１との間隙を漸次拡大させる径方向間隙拡大部２４に臨み、上ラジアル軸受部２０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２４に位置する。上ラジアル軸受部２０の下側は、中間径方向間隙拡大部１８に臨み、上ラジアル軸受部２０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１８の上半部における中間通気孔１９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。
【００３９】
下ラジアル軸受部２２の上側は、中間径方向間隙拡大部１８に臨み、下ラジアル軸受部２２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１８の下半部における中間通気孔１９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。
【００４０】
中間径方向間隙拡大部１８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２０及び下ラジアル軸受部２２に対し潤滑液Ｖが十分に補給され得る。
【００４１】
スラスト支持部１６の上面は平坦な平面に形成されているが、スラスト支持部１６の下面は、上面と実質上平行に構成された内周側から外周側に向かって内外中間位置において漸次下方に傾斜して離隔した後、再び実質上平行になる。スラスト支持部１６の上下面のうち実質上平行に構成された内周側とスラスト板部１２ｂの上下面の間に、それぞれ上スラスト軸受部２６及び下スラスト軸受部２８が形成され、そのスラスト支持部１６の上下面のうち実質上平行に構成された内周側には、それぞれ動圧発生用のポンプイン型のスパイラル溝２６ａ，２８ａ（図１には破線で模式的に示されている）が設けられている。回転軸体１２の回転時には、スパイラル溝２６ａ，２８ａによって、上スラスト軸受部２６及び下スラスト軸受部２８にそれぞれ充填された潤滑液Ｖに、矢示（破線）のよう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２６及び下スラスト軸受部２８の外周側において最も低くなる。
【００４２】
潤滑液Ｖは、下ラジアル軸受部２２の上方界面から下ラジアル軸受部２２，上スラスト軸受部２６，スラスト板部１２ｂの外周側、下スラスト軸受部２８，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。中間径方向間隙拡大部１８に保持された潤滑液Ｖは、下ラジアル軸受部２２を通じて上スラスト軸受部２６に補給され得る。
【００４３】
固定スリーブ体１４に形成されるスラスト部通気孔３４は、スラスト支持部１６の上面におけるスラスト板部１２ｂの外周縁より径方向外方の部分（最外周端）に一端を開口して軸心方向に設けられている。すなわち、内筒部１４ａ１の外周面には、中間通気孔１９が開口する位置にこの中間通気孔１９に連通する凹溝３４ａが、内筒部１４ａ１の下端面から中間通気孔１９より上部の位置まで軸心方向にかつ周方向に幾分幅を有して形成され、この凹溝３４ａと外筒部１４ａ２の内周面とによりスラスト部通気孔３４が形成されている。外筒部１４ａ２にはこのスラスト部通気孔３４の上端に連通して径方向に貫通孔３５が形成されており、これにより中間通気孔１９及びスラスト部通気孔３４が貫通孔３５を通して外部に開口されている。
【００４４】
スラスト部通気孔３４は、その下部つまりスラスト板部１２ｂ側が、凹溝３４ａに傾斜面３４ａ１を形成することによりスラスト板部１２ｂより離れるにつれて間隙が大となる構造になっており、スラスト支持部１６に充填された潤滑液Ｖがスラスト部通気孔３４の傾斜面３４ａ１の位置まで充填され、潤滑液Ｖと大気の境界がズラスト板部１２ｂより離れて位置している。スラスト部通気孔３４における潤滑液Ｖの界面は傾斜面３４ａ１において表面張力により保持され、余分な潤滑液Ｖが保持され得、上下スラスト軸受部２６，２８（及び上スラスト軸受部２６に隣接する下ラジアル軸受部２２）に対しその潤滑液Ｖを補給することができる。
【００４５】
図４に示されるように、固定スリーブ体１４の下部が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３６の内周結合孔３６に同軸状に内嵌固定され、回転軸体１２の軸部１２ａの上端の小径部１２ａ２にカップ形のロータハブ３８がその中央嵌合孔３８ａにおいて嵌合固定され、固定スリーブ体１４の外周面つまり外筒部１４ａ２の外周面に外嵌固定されたステータ４０とロータハブ３８の外周壁部３８ｂに内嵌固定された円筒状のロータマグネット４２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４４が構成される。固定スリーブ体１４の外周部における貫通孔１９の開口部は、外筒部１４ａ２の上方においてスピンドルモータ４４内に通じており、さらにモータ支持部材３６とロータハブ３８の間隙４６を通じて外気に通じている。
【００４６】
ハードディスク（図示せず）は、ロータハブ３８に外嵌され、雌ねじ部１３にねじ止めされるクランプ部材（図示せず）により保持される。
【００４７】
ロータハブ３８の回転による回転軸体１２の回転時には、上ラジアル軸受部２０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１８を経てスリーブ体１４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２４を経て外部に開放される。
【００４８】
また、回転軸体１２の回転時には、下ラジアル軸受部２２における潤滑液Ｖにヘリングボーン溝２２ａによって下ラジアル軸受部２２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２６における潤滑液Ｖに、スパイラル溝２６ａ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２２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２６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２８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２８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。上下スラスト軸受部２６，２８におけるポンプイン型のスパイラル溝２６ａ，２８ａ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２６，２８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１２ｂ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４４の駆動電流の電流値を低減させることができる。
【００４９】
下ラジアル軸受部２２の潤滑液Ｖに発生する動圧は下ラジアル軸受部２２の上端において最も低くなり、上スラスト軸受部２６の潤滑液Ｖに発生する動圧は、上スラスト軸受部２６の外周側において最も低くなる。下ラジアル軸受部２２又は上スラスト軸受部２６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２２における上方又は上スラスト軸受部２６における径方向外方へ移動し、下ラジアル軸受部２２から中間径方向間隙拡大部１８を経て固定スリーブ体１４内の中間通気孔１９及び貫通孔３５を通じて外部に開放されると共に、上スラスト軸受部２６から内筒部１４ａ１の下面３０とスラスト板部１２ｂの上面との間隙を経て固定スリーブ体１４内のスラスト部通気孔３４及び貫通孔３５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２８における潤滑液Ｖ中に混在し得る気泡は、軸心方向間隙拡大部３２を経て固定スリーブ体１４内のスラスト部通気孔３４及び貫通孔３５を通じて確実性高く外部に解放される。
【００５０】
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１４内にのみ設けた中間通気孔１９，スラスト部通気孔３４及び貫通孔３５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、通気孔の数が少なく回転軸体１２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。
【００５１】
特に、スラスト部通気孔３４は、スラスト支持部１６におけるスラスト板部１２ｂより外周側であってその最外周端に開口しているため、潤滑液Ｖ中に混在する気泡がスラスト板部１２ｂの高速回転時にスラスト板部１２ｂ表面に引きずられて外周側に移送されても、上述したようにこの気泡はその外周部からスラスト部通気孔３４に案内されて大気に解放され、しかもスラスト部通気孔３４におけるスラスト板部１２ｂより離れて潤滑液Ｖと大気との境界面を位置させているため、この境界面がスラスト支持部１６の外周側に引き寄せられて境界面の空気が潤滑液Ｖ内部に引き込まれるといった不具合を生じることがない。
【００５２】
一方、上記のスリーブ形成体１４ａは、内筒部１４ａ１と外筒部１４ａ２とを組み合わせて構成されており、しかもラジアル軸受部２０，２２及びスラスト軸受部２６を構成する内筒部１４ａ１は単なる円筒体に径方向の孔加工（中間通気孔１９）と溝加工（凹溝３４ａ）を施すのみでよいため、加工しがたい材料でも適用可能であり、高価な材料を使用したとしてもスリーブ形成体全体をこの種材料で構成する場合に比較して格段に安価になる。その上、スリーブ形成体１４ａに形成するスラスト部通気孔３４を内筒部１４ａ１と外筒部１４ａ２との２パーツ構造を利用し内筒部１４ａ１に溝加工するのみで形成でき、通気孔３４の形成が容易となる。
【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）の断面図であって、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４のものと異なる点は、固定スリーブ体１４のスリーブ形成体１４ａである。すなわち、固定スラスト板１４ｂと共に固定スリーブ体１４を構成するスリーブ形成体１４ａは、スリーブ部を構成する内筒部１４ａ１とこの内筒部１４ａ１の下半部に外嵌固定された外筒部１４ａ２とからなる。内筒部１４ａ１は、セラミックなどの耐摩耗性材料により円筒体に構成され、その中腹部に中間径方向間隙拡大部１８に連通する中間通気孔１９が径方向に形成されていると共に、下端部に軸心方向間隙拡大部を形成してなる。外筒部１４ａ２は、ベース又はブラケット等のモータ支持部材４４にこれの一部として一体に形成された環状壁部からなり、モータ支持部材４４と同様加工性の良好な材料により構成され、この外筒部１４ａ２にステータ４０が外嵌固定されている。
【００５５】
上記外筒部１４ａ２の内筒部１４ａ１より下側には、下方に向かって中内径部及び大内径部が順次拡径して形成され、下端の大内径部に固定スラスト板１４ｂを内嵌固定することにより、スラスト板部１２ｂに対し径方向及び軸部１２ａを除く軸心方向に外嵌したスラスト支持部１６が形成されている。この外筒部１４ａ２の内周面には、内筒部１４ａ１の中間通気孔１９に対応して軸方向に凹溝３４ｂが中内径部に臨んで形成されており、内筒部１４ａ１の外周面と外筒部１４ａ２の凹溝３４ｂとにより、スラスト板部１２ｂとスラスト支持部１６との間の間隙のうちスラスト板部１２ｂより径方向外方部分において開口するスラスト部通気孔３４が軸方向に設けられる。このスラスト部通気孔３４は、その下部がスラスト板部１２ｂ側がスラスト板部１２ｂより離れるにつれて間隙が大となるように凹溝３４ｂの下部に傾斜面が形成されており、スラスト支持部１６に充填された潤滑液と大気との境界がこの傾斜面の位置に対応し、スラスト板部１２ｂから離れて位置している。
【００５６】
図５に示す実施の形態においても、先の実施の形態と同様の作用効果を奏する。特に、この実施の形態では、スリーブ形成体１４ａを単なる円筒体である内筒部１４ａ１とモータ支持部材４４に一体の外筒部１４ａ２とで構成するため、構成が簡単になる上、部品点数の削減が図れ、しかも外筒部１４ａ２には凹溝３４ｂのみを形成するだけでスラスト部通気孔３４を外部に開口することができ（先の実施形態における貫通孔を必要としない）、加工も容易になる。
【００５７】
なお、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１２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１４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。
【００５８】
また、図４の実施の形態では、スリーブ形成体１４ａの外筒部１４ａ２をモータ支持部材４４とは別構成としたが、この外筒部１４ａ２をモータ支持部材４４と一体構成とすることもでき、或いは、図５の実施の形態では、外筒部１４ａ２をモータ支持部材４４と一体構成としたが、別構成とすることもできる。
【００５９】
さらに、以上の実施の形態において、ラジアル軸受部２０，２２及びスラスト軸受部２６，２８における動圧溝構造は、ヘリングボーン溝としてもよい。
【００６０】
【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、スリーブ体に軸方向に形成したスラスト部通気孔を、スラスト支持部とスラスト板部との間隙においてスラスト板部より径方向外方において開口すると共に、少なくともスラスト板部側をこれより離れるにつれて間隙が大となりかつ潤滑液と大気との境界をスラスト板部から離れて位置させているため、高速回転によっても潤滑液中の気泡やスラスト部通気孔の空気が外周方向に引き込まれることがなく、円滑にスラスト部通気孔より大気に解放される得、スラスト支持部のスラスト板部より外周側に充填された潤滑液中に空気部分が生じることがなくなり、潤滑液不足もなく、安定した軸受機能を発揮し得るものである。
その上、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。

【００６１】
請求項２記載の動圧流体軸受装置においては、スリーブ体を内筒部と外筒部とにより構成し、ラジアル軸受部及び一方のスラスト軸受部を構成する内筒部を耐摩耗性材料により構成するため、内筒部の構造を簡単にして加工しがたい材料でもその適用を容易にし、また高価な材料であってもコストアップを抑えることができ、高負荷の構造にも十分適用できるものであり、しかも外筒部は加工性の良い材料等を軸受構成材料とは無関係に選択できるため、加工性や取り扱い性の改善に寄与できるものである。
【００６２】
請求項３記載の動圧流体軸受装置においては、内筒部の外周面と外筒部の内周面との少なくとも一方に軸方向凹溝を形成してスラスト部通気孔を構成するようにしたので、通気孔のための加工が非常に容易になり、加工性及び生産性が高まる利点がある。
【００６３】
請求項４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。
【００６４】
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中間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。
【００６５】
請求項５記載の電動機においては、請求項１〜４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の実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１におけるスリーブ形成体のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１におけるスリーブ形成体の底面図である。
【図４】図１の動圧流体軸受装置を用いた本発明の電動機の実施の形態を示すハードディスク駆動用のスピンドルモータについての断面図である。
【図５】本発明の別の実施の形態を示すハードディスク駆動用のスピンドルモータについての断面図である。
【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】
１２            回転軸体
１２ａ          軸部
１２ｂ          スラスト板部
１４            固定スリーブ体
１４ａ          スリーブ形成体
１４ａ１        内筒部
１４ａ２        外筒部
１４ｂ          固定スラスト板
１６            スラスト支持部
１８            中間径方向間隙拡大部
１９            中間通気孔
２０，２２      ラジアル軸受部
２６，２８      スラスト軸受部
３４            スラスト部通気孔
３４ａ、３４ｂ  凹溝
３５            貫通孔
３６            モータ支持部材
３８            ロータハブ
４４            スピンドルモータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003815927.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003815927.tif 000007