JP2003202021A

JP2003202021A - 流体軸受装置

Info

Publication number: JP2003202021A
Application number: JP2002375464A
Authority: JP
Inventors: Martin Hafen; マーティン、ハーフェン; Joerg Hoffmann; ヨーグ、ホフマン; Andreas Kull; アンドレアス、クル; Mathias Wildpreth; マーチアス、ビルトプレト
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2002-01-03
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2003-07-18
Also published as: US6848829B2; DE10200089A1; US20030123764A1

Abstract

(57)【要約】【課題】潤滑剤の充填状態が簡単にかつ確実に検査可
能に構成された、流体軸受装置を提供する。【解決手段】流体軸受装置は、シャフト１とブッシュ
２とを備え、当該シャフト及びブッシュは、そのスライ
ド面の間を通じた潤滑剤の流通を助け、相対的に回転可
能であり、少なくともブッシュ２の正面の開口部領域で
は、シャフト１の切削部８とブッシュ２の内径とで規定
される潤滑剤用貯留部１２を備える。貯留部１２内の潤
滑剤の充填状態を検査可能にするため、切削部８には、
外径が漸次小さくなる遷移領域が、ブッシュ２の外側と
内側とにそれぞれ形成される。シャフト１の軸方向横断
面における遷移領域の外周部の傾斜角は、それぞれ鋭角
α、βである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スピンドルモータ
用、例えば、ハードディスク駆動装置の駆動部用の流体
軸受装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スピンドルモータは、本質的には、ステ
ータ、ロータ、及び、少なくとも前記両者の間に配置さ
れる軸受システムから構成される。電気モータにより駆
動されるロータは、軸受システムにより、ステータに対
して回転軸支される。軸受システムとして、玉軸受も流
体力学的スライド軸受も使用される。流体力学的軸受
（流体軸受）システムは、軸受ブッシュ及びシャフトを
含み、当該シャフトは、軸受ブッシュの軸方向の孔に配
置される。シャフトは、軸受ブッシュ内で自在に回転
し、その一部は、半径方向軸受（ラジアル軸受）を形成
する。軸受面の間の潤滑剤として、流体若しくは気体が
使用され、いずれも、相互に動かされる部分の両方の軸
受面を離間する軸受の隙間に存在する。作動中には、潤
滑剤、好ましくは油は、軸受面の間に、負荷能力のある
潤滑剤膜を形成する。相互に有効に結合された状態にあ
るシャフト及び／又はブッシュの軸受表面は、少なくと
も、溝状の模様を備え、回転により引き起こされるいず
れの相対的な動きも、ポンプ効果を潤滑剤に作用させ、
そのため、軸受剛性のために必要な流体力学的圧力（動
圧）が発生する。

【０００３】玉軸受に対する流体力学的スライド軸受に
固有の利点は、動作精度、衝撃（ショック）の印加に対
する耐久性、及び、構造部品の数の少なさである。所定
の回転数で、スライド相手材は、接触しないので、スラ
イド相手材は、損耗することなく、ほとんど音を立てな
いで作動する。

【０００４】特定の軸受システムの信頼性のある動作の
ためには、充填される潤滑剤の量が重要である。正確な
充填量が僅かに不足するだけで、軸受システムの寿命
は、相当短縮される可能性があり、その一方で、潤滑剤
の後からの漏出が過剰になり、及びそれによりハードデ
ィスク駆動装置の破壊が発生し得る。軸受装置を組み立
てた後で、軸受装置は、潤滑剤について規定された量を
充填される。現状の軸受構造では、潤滑剤を充填した後
での正確な充填状態は、もはや検査できない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実状に
鑑みてなされたもので、潤滑剤の充填状態が簡単にかつ
確実に検査可能に構成された、流体軸受装置を提供する
ことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の観点に係る流体軸受装置は、シャフ
トとブッシュとを備え、当該シャフト及びブッシュは、
そのスライド面の間を通じた潤滑剤の流通を助け、相対
的に回転可能であり、少なくともブッシュの正面の開口
部領域では、シャフトの切削部とブッシュの内径とで規
定される潤滑剤用貯留部を備える流体軸受装置であっ
て、前記切削部は、漸次外径が小さくなる遷移領域を形
成し、前記シャフトの軸方向横断面における当該遷移領
域の外周部の傾斜角は、それぞれ鋭角α、βである、こ
とを特徴とする。

【０００７】上記構成によれば、シャフトの周囲に形成
される切削部は、外径が小さくなる遷移領域を示し、シ
ャフトの軸方向横断面において、当該遷移領域の外周部
の傾斜角は、それぞれ鋭角α、βである。ブッシュの内
側に存在する遷移領域は、ブッシュの内壁と共に、環状
の間隙を形成し、その間隙は、潤滑剤用の貯留部として
機能し、そのため、潤滑剤は、キャピラリ力（毛管現象
による力）により、この間隙に保持される。ブッシュの
外側にある遷移領域は、有利な方法で、貯留部中の潤滑
剤の充填状態を簡単に目視しかつ制御することを可能に
する。

【０００８】角度α及びβは、それぞれ０°より大きく
９０°より小さいことが望ましい。

【０００９】ブッシュの内側にある遷移領域は、ブッシ
ュの外側にある遷移領域よりも、小さい角度を形成する
ようにしてもよい。

【００１０】ブッシュの内側にある遷移領域の長さは、
ブッシュの外側にある遷移領域の長さよりも大きくされ
てもよい。

【００１１】遷移領域は、直線状若しくは湾曲した形
状、即ち、例えば、球状、凸形状、凹形状等であり得
る。

【００１２】それぞれの遷移領域の長さにわたって、角
度α、βは、一定若しくは急激に変化することができ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態にかかる流体
軸受装置について、以下図面を参照して説明する。

【００１４】本実施の形態では、流体軸受装置（流体力
学的軸受装置）及びスピンドルモータにおける使用例が
記載される。ここでは、ロータを搭載したシャフトが固
定されたブッシュに自在に回転可能に配置されているこ
とを前提にして説明を開始する。

【００１５】図１は、本発明の実施の形態にかかる潤滑
剤のない軸受装置の断面図を示し、図３は、図１の軸受
装置において潤滑剤が充填された場合の軸受装置の断面
図である。図１及び図３に基づいて、軸受装置は、ブッ
シュ２内に自在に回転可能に配置されるシャフト１を有
する。常時、シャフト１及び／又はブッシュ２の表面は
対向し、図示された場合において、シャフト１の表面
が、嵌合された溝状の模様部７を有する円筒状領域を示
す。

【００１６】ブッシュ２は、その下部の正面に圧力板３
を受け入れる環状の空隙部４を備える。ブッシュ２内の
シャフト１は、空隙部４においてシャフトと堅く結合さ
れる圧力板３を回転させる。圧力板３は、シャフト１を
受け入れる同心の孔を有し、そのため、孔の周囲に沿っ
て、多数の間隙５が分配され得る。これらの間隙５は、
圧力板３とシャフト１との間に潤滑剤流路を形成し、潤
滑剤の交換を助ける。ブッシュ２の上部の開口部は、蓋
６により密閉され、当該蓋は、空気の軸受装置内への侵
入を防止する。

【００１７】記載された溝状の模様部７により、シャフ
トの回転時に、ある種のポンプ作用が働き、それは、圧
力形成としても、潤滑剤の分配としても機能し、ブッシ
ュ２とシャフト１との間の空間を充填する。シャフト１
若しくは圧力板３並びにブッシュ２の対向して存在する
表面の相対的な動きにより、回転方向及び溝状の模様部
７のデザイン若しくは配列に応じて、軸受の隙間を通じ
て、潤滑剤１５が輸送される。潤滑剤は、また、ブッシ
ュ２とシャフト１との間隙にも流通し、同様に、圧力板
の周囲に存在するブッシュ２と圧力板３との間隙にも流
通する。ポンプ効果により、流体力学的圧力のかかる多
数の領域が、半径方向軸受（ラジアル軸受）及び圧力板
３により形成された軸方向軸受（スラスト軸受）に沿っ
て構成され、相互に回転する部分の間でつながっている
潤滑剤膜を保持し、この潤滑剤膜は、シャフト１とブッ
シュ２との間において安定して同心の回転に寄与する。
軸受装置の剛性は、間隙の幅、潤滑剤の粘度及び溝状の
模様部の形状により、決定される。

【００１８】ブッシュ２の上部の正面側（開口部側）で
は、シャフト１は切削部８を有し、この切削部は、ブッ
シュ２の内径と共に、潤滑剤１５を受け入れる貯留部１
２を形成する。最大のくびれ、また、切削部の底部１０
の周囲の最小の直径が、ブッシュ２の正面領域に存在す
る。

【００１９】図２は、切削部８を有するシャフト１の拡
大図を示す。シャフト１の外径が一定の部分から、角度
αの下で長さ１３を有する遷移領域９に沿って、切削部
の底部１０に到達するまで、シャフトの直径は減少す
る。最終的には、角度βの下で長さ１４を有する遷移領
域１１に沿って、シャフトの本来の径に至るまで、シャ
フト１の直径は増加する。遷移領域９，１１は、また、
内側に向かって先端が細くなるように形成される。遷移
領域９若しくは１１のそれぞれの長さ１３若しくは１４
は、並びに、シャフト１の横断面におけるこれらの遷移
領域に形成された角度α若しくはβは、場合により変更
可能であり、図示された角度とは異なるように形成され
得る。重要なことは、シャフトの横断面に関して、遷移
領域が、鋭角α若しくはβを形成し、ここで、角度α及
びβは、０°より大きく９０°より小さいということで
ある。なお、遷移領域により形成される角度α、βは、
好ましくは、７０°と８０°の間の範囲である。

【００２０】本実施の形態においては、ブッシュ２の内
側にある遷移領域１１は、ブッシュ２の外側にある遷移
領域９よりも小さい角度に形成される。そのため、充填
状態を制御するために自由に中を見ることができる、十
分に大きい貯留部１２が形成される。この場合、ブッシ
ュ２の内側にある遷移領域１１の長さ１４は、好ましく
は、ブッシュ２の外側にある遷移領域９の長さ１３より
も大きい。

【００２１】軸受装置が完全に組み立てられると、図３
に示すように、貯留部１２には、潤滑剤１５、好ましく
は油が充填され得る。貯留部１２内の潤滑剤１５の充填
状態は、キャピラリー作用（毛管現象）により貯留部内
に形成される潤滑剤のメニスカス１６に基づいて、視覚
的に検査される。シャフト１の上部に遷移領域９が存在
するので、貯留部１２の充填状態は、上方から、困難な
しに、視認され得る。

【００２２】以上説明したように、本発明の実施の形態
によれば、シャフトの周囲にくびれた（外径が小さくな
る）２つの遷移領域を形成する。シャフトの軸方向横断
面において、ブッシュの外側にある遷移領域及びブッシ
ュの内側にある遷移領域の外周部の傾斜角は、それぞれ
鋭角α、βである。ブッシュの内側に存在する遷移領域
は、ブッシュの内壁と共に環状の間隙を形成し、この間
隙は、潤滑剤用の貯留部として機能する。そのため、潤
滑剤は、キャピラリ力（毛管現象による力）により、こ
の間隙に保持される。ブッシュの外側にある遷移領域
は、貯留部中の潤滑剤の充填状態を簡単に目視しかつ制
御することを可能にする。

【００２３】本発明は、上記の実施の形態に限定され
ず、その応用及び変形等は任意である。例えば、ロータ
を搭載したシャフトが固定されたブッシュに自在に回転
可能に配置されていると説明したが、これとは逆に、ロ
ータと結合されたブッシュが固定されたシャフトに回転
可能に軸支されてもよい。したがって、上述した構造形
態の軸受装置は、回転するシャフトを有するスピンドル
モータにおいても、固定されたシャフトを有するスピン
ドルモータにおいても、実現され得る。

【００２４】上記実施の形態では、スピンドルモータ用
流体軸受装置として説明したが、当該流体軸受装置の用
途は、スピンドルモータに限定されない。ただし、上記
の流体軸受装置は、スピンドルモータ、特にハードディ
スク駆動装置の駆動部に好適である。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、潤滑剤の充填状態が簡
単にかつ確実に検査可能に構成された流体軸受装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる潤滑剤のない軸受
装置の断面図である。

【図２】本発明の実施の形態で示されるシャフトの外観
である。

【図３】本発明の実施の形態にかかる潤滑剤が充填され
た軸受装置の断面図である。

【符号の説明】

１シャフト２ブッシュ３圧力板４環状の空隙部５間隙６蓋７溝状の模様部８切削部９遷移領域１０底部１１遷移領域１２貯留部１３長さ（遷移領域９）１４長さ（遷移領域１１）１５潤滑剤１６メニスカス α 角度（遷移領域９） β 角度（遷移領域１１）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ヨーグ、ホフマンドイツ連邦共和国、メトラフ 66693、ザーレックストラッセ９番 (72)発明者アンドレアス、クルドイツ連邦共和国、ドナウエーシンゲン 78166、ブリガフタールストラッセ 36番 (72)発明者マーチアス、ビルトプレトドイツ連邦共和国、フィリンゲン−シュヴァイニンゲン 78048、フューステンベルクリング１番Ｆターム(参考） 3J011 JA02 KA02 LA05 MA03 MA07 MA23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シャフト（１）とブッシュ（２）とを備
え、当該シャフト及びブッシュは、そのスライド面の間
を通じた潤滑剤の流通を可能とし、相対的に回転可能で
あり、少なくともブッシュ（２）の正面の開口部領域で
は、シャフト（１）の切削部（８）とブッシュ（２）の
内径とで規定される潤滑剤（１５）用貯留部（１２）を
備える流体軸受装置であって、前記切削部（８）は、漸次外径が小さくなる遷移領域
（９，１１）を備え、前記シャフト（１）の軸方向横断
面における当該遷移領域の外周部の傾斜角は、それぞれ
鋭角α、βである、ことを特徴とする流体軸受装置。
【請求項２】前記角度α及びβは、それぞれ０°より大
きく９０°より小さい、ことを特徴とする請求項１に記
載の流体軸受装置。
【請求項３】前記ブッシュ（２）の内側にある遷移領域
（１１）は、前記ブッシュ（２）の外側にある遷移領域
（９）よりも、小さい角度を形成する、ことを特徴とす
る請求項１又は２に記載の流体軸受装置。
【請求項４】前記ブッシュ（２）の内側にある遷移領域
（１１）の長さ（１４）は、前記ブッシュ（２）の外側
にある遷移領域（９）の長さ（１３）よりも大きい、こ
とを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
流体軸受装置。
【請求項５】前記遷移領域（９，１１）は、直線状若し
くは湾曲した形状である、ことを特徴とする請求項１乃
至４のいずれか１項に記載の流体軸受装置。
【請求項６】それぞれの前記遷移領域（９，１１）の長
さ（１３，１４）にわたって、前記角度α、βは、一定
若しくは急激に変化する、ことを特徴とする請求項１乃
至５のいずれか１項に記載の流体軸受装置。