JP2008089005A

JP2008089005A - 流体軸受式回転装置

Info

Publication number: JP2008089005A
Application number: JP2006267654A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Asada; 隆文淺田; Hiroaki Saito; 浩昭斎藤; Daisuke Ito; 大輔伊藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2008-04-17
Also published as: US7950854B2; US20080080797A1

Abstract

【課題】軸受の内部に空気が滞留して排出されず、軸受が油膜切れを起す事を防止する。
【解決手段】ラジアル動圧発生溝とスラスト動圧発生溝は連結した流路を形成し、ラジアル動圧発生溝の反スラスト動圧溝側端部と、スラスト動圧発生溝の反ラジアル動圧発生溝側の端部を連結するように設けられた連通穴を備え、この連通穴とラジアル動圧発生溝及びスラスト動圧発生溝は潤滑剤の循環経路を構成し、動圧発生溝のポンプ力により潤滑剤が循環する流体軸受式回転装置において、動圧発生溝部の上流側に位置する動圧発生溝が加圧するように潤滑剤を循環させ、動圧発生溝部での低圧部の発生を無くし、ここへの気泡の蓄積を防止し、ラジアル動圧溝及びスラスト動圧発生溝において油膜切れを防止し長寿命な流体軸受式回転装置を実現できる。
【選択図】図１

Description

本発明は動圧流体軸受を使用した流体軸受式回転装置に関するものである。

近年、回転するディスクを用いた記録装置等はそのメモリー容量が増大し、またデータの転送速度が高速化しているため、これらに使用される記録装置の軸受は常にディスク負荷を高精度に回転させるため、高い性能と信頼性が要求されている。そこでこれら回転装置には高速回転に適した流体軸受置が用いられている。

流体軸受式回転装置は、軸とスリーブとの間にオイル等の潤滑剤を介在させ、動圧発生溝によって回転時にポンピング圧力を発生し、これにより軸がスリーブに対して非接触で回転する。流体軸受式回転装置は、非接触で機械的な摩擦は無いため高速回転に適している。

以下、図２６〜図３６を参照しながら、従来の流体軸受式回転装置の一例について説明する。従来の流体軸受式回転装置は、図２６に示すように、スリーブ２１、軸２２、フランジ２３、スラスト板２４、シールキャップ２５、オイル２６、ハブ２７、ベース２８、ロータ磁石２９およびステータ３０を備えている。

軸２２は、フランジ２３と一体化しており、スリーブ２１の軸受穴２１Ａに回転可能な状態で挿入される。フランジ２３は、スリーブ２１の段部２１Ｃに収納される。軸２２の外周面またはスリーブ２１の内周面の少なくともいずれか一方には、ラジアル動圧発生溝２１Ｂが形成されている。一方、フランジ２３のスリーブ２１との対向面およびフランジ２３とスラスト板２４との対向面には、スラスト動圧発生溝２３Ａ，２３Ｂがそれぞれ形成されている。スラスト板２４は、スリーブ２１に固着されている。少なくとも各動圧発生溝２１Ｂ，２３Ａ，２３Ｂの付近の軸受隙間は、オイル２６によって充填されており、また、スリーブ２１と軸２２、スラスト板２４によって形成される袋状の軸受隙間全体についても、必要に応じてオイル２６によって充填されている。シールキャップ２５はスリーブ２１の上端面にその固定部２５Ａが取り付けられ、テーパ部２５Ｂと，換気孔２５Ｃを有している。２１Ｇは連通孔であり、軸受穴２１Ａに略平行に設けられ、シールキャップ２５のオイル溜まり部（前記ラジアル動圧発生溝２１Ｂの反スラスト動圧溝側端部）と、フランジ２３の外周近傍（スラスト動圧溝２３Ｂの反ラジアル溝側の端部）を連結するように設けられ、連通穴２１Ｇとラジアル動圧発生溝２１Ｂ、及びスラスト動圧発生溝２３Ｂはオイル２６の循環経路を構成する。また、３５は軸受内部に混入した気泡である。

ベース２８には、スリーブ２１が固定されている。そして、ステータ３０が、ロータ磁石２９に対向するようにベース２８に固定される。ロータ磁石３０は漏れ磁束によって軸方向に吸引力を発生し、ハブ２７をスラスト板２４の方向に約１０〜１００グラムの力で押し付けている。

一方、ハブ２７は、軸２２に固定されると共に、ロータ磁石２９、ディスク３１、スペーサ３２、クランパー３３およびネジ３４が固定されている。

ここで、図２６に示す上記従来の流体軸受式回転装置の動作について、図２６から図２８を用いて説明する。軸受が回転中に魚骨状パターンからなるラジアル動圧発生溝２１Ｂのポンプ力と、魚骨状パターンまたはスパイラルパターンであるスラスト動圧発生溝２３Ｂの２つからなる動圧発生溝のポンプ力の合力は、シールキャップ２５のテーパ部２５Ｂ間の隙間のオイル２６を、軸受穴２１Ａを通ってフランジ２３側に向けて図中黒色矢印方向に運搬するようにそれらの溝パターンが設計されており、オイル２６はスラスト動圧発生溝２３Ｂを経由して連通穴２１Ｇに流入し、再びシールキャップ２５のテーパ部２５Ｂに循環し蓄えられる。これにより、軸２２をスリーブ２１とスラスト板２４に対して非接触の状態で回転させることができ、図示しない磁気ヘッドまたは光学ヘッドによって、回転する記録ディスク３０に対してデータの記録再生を行うことができる。

しかしながら、図２７〜図２８において、ラジアル動圧発生溝２１Ｂは図２８中上半分（図中Ｌ）が下半分（図中Ｓ）より長い、非対称パターンの魚骨状パターンであり、一方、スラスト動圧溝２３Ｂは図２８の様なスパイラル溝パターンであり、軸受の回転により図２７の矢印方向に、ラジアル軸受部のオイル２６を吸い出し、フランジ２３の外周面に向けてオイル２６を移動させる方向の流れを作る。これにより図２８に示す様に、スラスト動圧発生溝２３Ｂがラジアル動圧発生溝２１Ｂのオイルを吸い出す力を発生する事により、ラジアル軸受とスラスト軸受の間に、軸受内部は図２８に示すような圧力分布になるが、図中に、Ｐｔ（−）、または、Ｐｒ（−）に示すような低圧部が発生する。この様な低圧部が発生すると、ここにオイル２６中に溶解していた気泡３５が低圧部に蓄積し、この低圧部で圧力差により膨張してラジアル動圧溝２１Ｂ、またはスラスト動圧溝２３Ｂにおいて油膜切れが生じて、軸受が擦れて焼け付く課題があった。軸受が擦れたり焼け付いたりすると回転装置や、ディスク記録装置全体がまったく動作できなくなり重要な問題を発生していた。尚、図２７のおけるラジアル動圧発生溝２１Ｂは非対称パターンが示されているが、この場合、図中上半分と下半分の長さが等しい（図中Ｌ＝Ｓ）対称パターンでも同じ問題が発生する。

図２９〜図３０に、従来の流体軸受装置の第２の構造を示している。従来の第２の流体軸受式回転装置は、図２９に示すように、スリーブ１２１は第２スリーブ１２１Ｄと一体に構成され、軸１２２、カバー板１３６、オイル２６、ベース２８、ハブ２７を備えている。軸１２２はスリーブ１２１の軸受穴１２１Ａに回転可能な状態で挿入される。軸１２２の外周面またはスリーブ１２１の内周面の少なくともいずれか一方には、ラジアル動圧発生溝１２１Ｂが形成されている。一方、ハブ２７の下面とスリーブ１２１の上面のいずれか一方の面には、スラスト動圧発生溝１２１Ｈが形成されている。カバー板１３６は、スリーブ１２１か第２スリーブ１２１Ｄまたはベース２８に固着されている。また、少なくとも各動圧発生溝１２１Ｂ，１２１Ｈの付近の軸受隙間は、オイル２６によって充填されており、また、スリーブ１２１と軸１２２とカバー板１３６によって形成される袋状の軸受隙間全体についても、必要に応じてオイル２６によって充填されている。１２１Ｇは前記ラジアル動圧発生溝１２１Ｂとスラスト動圧発生溝１２１Ｈから成る動圧溝部の両端を連結するように設けられた連通穴、３５は軸受内部に混入した気泡である。

ここで、図２９に示す上記従来の第２の流体軸受式回転装置において図２９と図３０を用いその動作について説明する。軸受が回転中にスラスト動圧発生溝１２１Ｈが図３０のＰｔに示すような圧力を発生し浮上する。また、ラジアル動圧発生溝１２１ＢはＰｒに示す圧力を発生し軸１２２は非接触で回転する。ラジアル動圧発生溝１２１Ｂはおよそ魚骨状パターンであるがそのポンプ力は、スパイラルパターンであるスラスト動圧発生溝１２１Ｈのポンプ力を加えた合力はオイル２６を図中黒色矢印方向に運搬するようにそれらの溝パターンは設計されており、オイル２６はスラスト動圧発生溝１２１Ｈと軸受穴１２１Ａを順じ通って連通穴１２１Ｇに流入しながら循環を繰り返す。

しかしながら、ラジアル動圧発生溝１２１Ｂは図中上半分（図中Ｌ）が下半分（図中Ｓ）より長い、非対称パターンの魚骨状パターンであり、一方、スラスト動圧溝１２１Ｈは図３０の様なスパイラル溝パターンであるために、軸受の回転により図２９の白色矢印方向に、スラスト動圧発生溝１２１Ｈがラジアル動圧発生溝１２１Ｂのオイル２６を吸い出す方向の流れを作る。これによりラジアル軸受とスラスト軸受の間に、図３０中のＰｔ（−）、または、Ｐｒ（−）に示すような低圧部が発生する。この様な低圧部が発生すると、ここにオイル２６中に溶解していた気泡３５が蓄積し、この低圧部で圧力差により膨張してラジアル動圧溝１２１Ｂ、またはスラスト動圧溝１２１Ｈにおいて油膜切れが生じて、軸受が擦れて焼け付く課題があった。軸受が擦れたり焼け付いたりすると回転装置や、ディスク記録装置全体がまったく動作できなくなり重要な問題を発生していた。尚、図２９のおけるラジアル動圧発生溝１２１Ｂは非対称パターンが示されているが、この場合、図中上半分と下半分の長さが等しい（図中Ｌ長さ＝Ｓ長さ）対称パターンでも同じ問題が発生する。

図３１〜図３２に、従来の流体軸受装置の第３の構造を示している。従来の第３の流体軸受式回転装置は、図３１に示すように、スリーブ２２１は第２スリーブ２２１Ｄと一体に構成され、軸２２２、カバー板２３６、オイル２６、ベース２８、ハブ２７を備えている。軸２２２はフランジ２２３と一体化しており、スリーブ２２１の軸受穴２２１Ａに回転可能な状態で挿入される。軸２２２の外周面またはスリーブ２２１の内周面の少なくともいずれか一方には、ラジアル動圧発生溝２２１Ｅ、２２１Ｆが形成され、ハブ２７と第２スリーブ２２１Ｄの対向面の少なくともいずれか一方に主スラスト動圧発生溝２２１Ｊを形成している。一方、フランジ２２３とスリーブ２２１の下面のいずれか一方の面には、サブスラスト動圧発生溝２２１Ｈが形成されている。カバー板２３６は、スリーブ２２１か第２スリーブ２２１Ｄまたはベース２８に固着されている。少なくとも各動圧発生溝２２１Ｅ，２２１Ｆ、２２１Ｈ付近の軸受隙間は、オイル２６によって充填されており、また、スリーブ２２１と軸２２２とカバー板２３６によって形成される袋状の軸受隙間全体についても、必要に応じてオイル２６によって充填されている。２２１Ｇは前記スラスト動圧発生溝２２１Ｈ、前記ラジアル動圧発生溝２２１Ｅ、２２１Ｆから成る動圧溝部の両端を連結するように設けられた連通穴、３５は軸受内部に混入した気泡である。

ここで、図３１に示す上記従来の第３の流体軸受式回転装置において図３１と図３２を用いてその動作について説明する。軸受が回転中に主スラスト動圧発生溝２２１Ｊは圧力を発生して浮上する。またサブスラスト動圧発生溝２２１Ｈは図３２のＰｔに示すような圧力を発生しオイル２６を運搬する。また、ラジアル動圧発生溝２２１Ｅ、２２１ＦはＰｒに示す圧力を発生し軸２２２は非接触で回転する。ラジアル動圧発生溝２２１Ｅ，２２１Ｆはおよそ魚骨状パターンであるがそのポンプ力は、スパイラルパターンであるサブスラスト動圧発生溝２２１Ｈのポンプ力を加えた合力はオイル２６を図中黒色矢印方向に運搬するようにそれらの溝パターンは設計されており、オイル２６はサブスラスト動圧発生溝２２１Ｈと軸受穴２２１Ａを通過して連通穴２２１Ｇに流入しながら循環を繰り返す。

しかしながら、サブスラスト動圧溝２２１Ｈは図３２の様なスパイラル溝パターンであるが、一方ラジアル動圧発生溝２２１Ｅまたは２２１Ｆの少なくともいずれか一方は図３２中下半分（図中Ｌ）が上半分（図中Ｓ）より長い非対称パターンの魚骨状パターンであるために、軸受の回転により図３１の白色矢印方向に、ラジアル動圧発生溝２２１Ｆが、サブスラスト動圧発生溝２２１Ｈのオイル２６を吸い出す方向の流れを作る。これにより、ラジアル軸受とサブスラスト軸受の間に、図３２のＰｔ（−）、または、Ｐｒ（−）に示すような低圧部が発生する。この様な低圧部が発生するとここにオイル２６中に溶解していた気泡３５が蓄積し、この低圧部で圧力差により膨張してラジアル動圧溝２２１Ｆ、またはサブスラスト動圧溝２２１Ｈにおいて油膜切れが生じて、軸受が擦れて焼け付く課題があった。軸受が擦れたり焼け付いたりすると回転装置や、ディスク記録装置全体がまったく動作できなくなり重要な問題を発生していた。

図３３〜図３４に、従来の流体軸受装置の第４の構造を示している。従来の第４の流体軸受式回転装置は、軸３２２、フランジ３２３，スリーブ３２１、オイル２６、上カバー３３６、ハブ２７、ベース２８を備え、ハブ３２７にはディスク３１とロータ磁石２９、ベース２８には蓋３３８が取り付けられている。また、軸３２２は、フランジ３２３を一体的に有し、軸３２２はスリーブ３２１の軸受穴３２１Ａに相対的に回転可能な状態で挿入され、フランジ３２３はスリーブ３２１の下面に対向し軸受面を形成している。軸３２２の外周面またはスリーブ３２１の内周面の少なくともいずれか一方には、ラジアル動圧発生溝３２１Ｂが形成され、またスリーブ３２１の下面または、フランジ３２３の上面の少なくとも一方にはスラスト動圧発生溝３２３Ａが設けられる。また、上カバー３３６はスリーブ３２１との間に隙間を有し、スリーブ３２１またはハブ３２７に固着される。また、軸３２２はベース２８に固定され、ハブ３２７にはディスク３１とロータ磁石２９が取り付けられる。またベース２８にはロータ磁石２９の外周面に対向するような位置に図示しないステータが固定される。ロータ磁石２９は軸方向に吸引力を図中下方向に発生し、スリーブ３２１をフランジ３２３の方向に約１０〜５０グラムの力で押し付けている。また、スリーブ３２１と軸３２２と上カバー３３６及び下カバー３３７によって形成される軸受隙間全体についても、必要に応じてオイル２６によって充填されている。３２１Ｇは前記ラジアル動圧発生溝３２１Ｂとスラスト動圧発生溝３２３Ａから成る動圧溝部の両端を連結するように設けられた連通穴、３５は軸受内部に混入した気泡である。

ここで、図３３と図３４に示す上記従来の第４の流体軸受式回転装置の動作について説明する。軸受が回転中にスラスト動圧発生溝３２３Ａが図３４のＰｔに示すような圧力を発生し浮上する。また、ラジアル動圧発生溝３２１ＢはＰｒに示す圧力を発生し軸３２２は非接触で回転する。ラジアル動圧発生溝３２１Ｂはおよそ魚骨状パターンであるがそのポンプ力は、スパイラルパターンであるスラスト動圧発生溝３２３Ａのポンプ力を加えた合力はオイル２６を図３３中において黒色矢印方向に運搬するようにそれらの溝パターンは設計されており、オイル２６はスラスト動圧発生溝３２３Ａと軸受穴３２１Ａを順次通って連通穴３２１Ｇに流入して循環を繰り返す。

しかしながら、スラスト動圧溝３２３Ａは図３４の様なスパイラル溝パターンであるが、一方、ラジアル動圧発生溝３２１Ｂは図３４中下半分（図中Ｌ）が上半分（図中Ｓ）より長い、非対称パターンの魚骨状パターンであるために、軸受の回転により図３３の矢印方向にスラスト動圧軸受部３２３Ａ付近のオイル２６を吸い出す方向の流れを作る。これによりラジアル軸受とスラスト軸受の間に、図３４のＰｔ（−）、または、Ｐｒ（−）に示すような低圧部が発生する。この様な低圧部が発生すると、ここにオイル２６中に溶解していた気泡３５が蓄積し、この低圧部で圧力差により膨張してラジアル動圧溝３２１Ｂ、またはスラスト動圧溝３２３Ａにおいて油膜切れが生じて、軸受が擦れて焼け付く課題があった。軸受が擦れたり焼け付いたりすると回転装置や、ディスク記録装置全体がまったく動作できなくなり重要な問題を発生していた。尚、図３３におけるスラスト動圧発生溝３２３Ａは魚骨状パターンが示されているが、この場合、スパイラルパターンでも同じ問題が発生する。

図３５〜図３６に、従来の流体軸受装置の第５の構造を示している。従来の第５の流体軸受式回転装置は、軸４２２、フランジ４２３、スリーブ４２１、オイル２６、上カバー４３６、ハブ４２７、ベース２８を備えている。また、軸４２２は、フランジ４２３を一体的に有し、軸４２２はスリーブ４２１の軸受穴４２１Ａに相対的に回転可能な状態で挿入され、フランジ４２３はスリーブ４２１の下面に対向し軸受面を形成している。軸４２２の外周面またはスリーブ４２１の内周面の少なくともいずれか一方には、ラジアル動圧発生溝４２１Ｂ、４２３Ｃが形成され、またスリーブ４２１の下面または、フランジ４２３の上面の少なくとも一方にはスラスト動圧発生溝４２３Ａが設けられる。また、上カバー４３６はスリーブ４２１との間に隙間を有し、スリーブ４２１またはハブ４２７に固着される。また、軸４２２はベース２８に固定され、ハブ４２７には図示しないディスクとロータ磁石が取り付けられる。またベース２８にはロータ磁石に対向するような位置に図示しないステータが固定される。また、スリーブ４２１と軸４２２と上カバー４３６によって形成される軸受隙間全体についても、必要に応じてオイル２６によって充填されている。４２１Ｇは前記ラジアル動圧発生溝４２１Ｂとスラスト動圧発生溝４２３Ａから成る動圧溝部の両端を連結するように設けられた連通穴、３５は軸受内部に混入した気泡である。

ここで、図３５と図３６に示す上記従来の第５の流体軸受式回転装置の動作について説明する。軸受が回転中にスラスト動圧発生溝４２３Ａが図３６のＰｔに示すような圧力を発生し浮上して回転する。また、ラジアル動圧発生溝４２１Ｂと４２１ＣはＰｒに示す圧力を発生し軸４２２は非接触で回転する。ラジアル動圧発生溝４２１Ｂはおよそ魚骨状パターンであるがそのポンプ力は、スパイラルパターンであるスラスト動圧発生溝４２３Ａのポンプ力を加えた合力はオイル２６を図中黒色矢印方向に運搬するようにそれらの溝パターンは設計されており、オイル２６はスラスト動圧発生溝４２３Ａと軸受穴４２１Ａを通って連通穴４２１Ｇに流入して循環を繰り返す。

しかしながら、スラスト動圧溝４２３Ａは図３６の様なスパイラル溝パターンであるが、一方、ラジアル動圧発生溝４２１Ｂは図中下半分（図中Ｌ）が上半分（図中Ｓ）より長い、非対称パターンの魚骨状パターンであるために、軸受の回転により図３５の白色矢印方向にスラスト動圧軸受部４２３Ａ付近またはラジアル動圧発生溝４２１Ｃ付近のオイル２６を吸イ出す方向の流れを作る。これによりラジアル軸受とスラスト軸受の間に、図３６のＰｔ（−）、または、Ｐｒ（−）に示すような低圧部が発生する。この様な低圧部が発生すると、ここにオイル２６中に溶解していた気泡３５が蓄積し、この低圧部で圧力差により膨張してラジアル動圧溝４２１Ｂにおいて油膜切れが生じて、軸受が擦れて焼け付く課題があった。軸受が擦れたり焼け付いたりすると回転装置や、ディスク記録装置全体がまったく動作できなくなり重要な問題を発生していた。
特開平８−３３１７９６号公報実用新案登録第２５６０５０１号公報特開２００４−１１６６２３号公報

しかしながら、上記従来の流体軸受式回転装置では、前記ラジアル動圧発生溝とスラスト動圧発生溝から成る動圧発生溝部において、動圧発生溝のポンプ力（循環力または運搬力と言うこともある）によりオイルが循環する場合に、動圧発生溝部の上流側に位置する動圧発生溝が加圧するようにオイルを循環させるのではなく、下流に位置する動圧発生溝がオイルを吸い出す方向に圧力を発生していたため、動圧発生溝部に低圧部が発生し、ここにオイルに溶解していた気泡が蓄積し、圧力差により膨張してラジアル動圧溝またはスラスト動圧発生溝において油膜切れが生じて軸受が擦れて焼け付く課題があった。

上記問題を解決するために、本発明の流体軸受式回転装置は、軸と、開口する開口端と閉塞された閉塞端とを有する軸受孔を有し、この軸受孔内に前記軸を間隙を介して回転自在な姿勢で挿入させたスリーブと、前記スリーブおよび前記軸のうち、回転する側に取り付けられたハブと、前記軸の外周面またはスリーブ内周面の少なくとも一方にラジアル動圧発生溝が形成されたラジアル軸受面と、前記スリーブの開口端側端面と前記ハブの間または、前記スリーブの閉塞端側端面と軸の間の少なくともいずれか一方にスラスト動圧発生溝を有し、前記ラジアル動圧発生溝と前記スラスト動圧発生溝は連結した流路を形成し、前記軸受穴に略平行に位置し、かつ前記ラジアル動圧発生溝のスラスト動圧発生溝とは反対側の溝端部と、スラスト動圧発生溝のラジアル動圧発生溝とは反対側の溝端部を連結するように設けられた少なくとも1つの連通穴を備え、前記連通穴とラジアル動圧発生溝及びスラスト動圧発生溝は潤滑剤の循環経路を構成し、前記循環経路には潤滑剤が注入され、前記ラジアル動圧発生溝はスラスト動圧発生溝に向けて潤滑剤を運搬する運搬力を発生する非対称溝パターンとし、スラスト動圧発生溝は対称溝パターンとし、連通穴の内部において、前記ラジアル動圧発生溝が発生する運搬力は潤滑剤をスラスト動圧発生溝側からラジアル動圧発生溝側に向けて循環させる方向に働くことを特徴としたものである。（軸受内部の圧力は低圧でなく、負圧でもなく大気圧以上の圧力になる。バブルや気泡や空気が軸受内部に溜まらないので軸受に油膜切れが生じない。）

また、軸受穴を有するスリーブと、前記スリーブの軸受穴に相対的に回転可能な状態で挿入される軸と、前記スリーブおよび前記軸のうち、回転する側に取り付けられたハブと、前記軸の外周面またはスリーブ内周面の少なくとも一方にラジアル動圧発生溝が形成されたラジアル軸受面と、前記スリーブ端面と軸の間の少なくともいずれか一方にスラスト動圧発生溝を有し、前記ラジアル動圧発生溝と前記スラスト動圧発生溝は連結した流路を形成し、前記軸受穴に略平行に位置し、かつ前記ラジアル動圧発生溝のスラスト動圧発生溝とは反対側の溝端部と、スラスト動圧発生溝のラジアル動圧発生溝とは反対側の溝端部を連結するように設けられた少なくとも1つの連通穴を備え、この連通穴とラジアル動圧発生溝及びスラスト動圧発生溝は潤滑剤の循環経路を構成し、この循環経路には潤滑剤が注入され、前記ラジアル動圧発生溝はスラスト動圧発生溝に向けて潤滑剤を運搬する運搬力を発生する非対称溝パターンとし、スラスト動圧発生溝は対称溝パターンとし、連通穴の内部において、前記ラジアル動圧発生溝が発生する運搬力は潤滑剤をスラスト動圧発生溝側からラジアル動圧発生溝側に向けて循環させる方向に働くことを特徴としたものである。

さらには、前記ラジアル動圧発生溝の非対称溝パターンは、軸方向に見て溝頂点を境に上半分が下半分より長い魚骨状溝で、かつ前記スラスト動圧溝の対称溝パターンは、最内周半径をＲｉ、溝頂点半径をＲｍ、最外周半径をＲｏとしたとき、下式の関係を有する魚骨状溝としたことを特徴としたものである。

本発明によれば、ラジアル動圧発生溝とスラスト動圧発生溝は連結した流路を形成し、
ラジアル動圧発生溝のスラスト動圧発生溝とは反対側の溝端部と、スラスト動圧発生溝のラジアル動圧発生溝とは反対側の溝端部を連結するように設けられた連通穴を備え、前記連通穴と前記ラジアル動圧発生溝及び前記スラスト動圧発生溝は潤滑剤の循環経路を構成し、動圧発生溝のポンプ力（循環力または運搬力とも言う）により潤滑剤が循環する流体軸受式回転装置において、動圧発生溝部の上流側に位置する動圧発生溝が加圧するように潤滑剤を循環させ、動圧発生溝部での低圧部の発生を無くし、ここに気泡が蓄積を防止し、ラジアル動圧溝及びスラスト動圧発生溝において油膜切れを防止し長寿命な流体軸受式回転装置を実現できる。

以下本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施の形態について、図面とともに記載する。

以下に、代表的な構成と４つのイメージ図の説明をします。
図１を用いて実施例１の流体軸受式回転装置の一例について説明する。本発明の流体軸受式回転装置は、図１に示すように、スリーブ１、軸２、フランジ３、スラスト板４、シールキャップ５、オイル、超流動性グリースまたはイオン性液体等の潤滑剤６、ハブ７、ベース８、ロータ磁石９およびステータ１０を備えている。

軸２は、フランジ３と一体化しており、スリーブ１の軸受穴１Ａに回転可能な状態で挿入される。フランジ３は、スリーブ１の段部１Ｃに収納される。軸２の外周面またはスリーブ１の内周面の少なくともいずれか一方には、ラジアル動圧発生溝１Ｂが形成されている。一方、フランジ３とスラスト板４との対向面、およびフランジ３のスリーブ１との対向面は、スラスト動圧発生溝３Ａ，３Ｂがそれぞれ形成されている。スラスト板４は、スリーブ１またはベース８に固着されている。少なくとも各動圧発生溝１Ｂ，３Ａ，３Ｂの付近の軸受隙間は、潤滑剤６によって充填されており、また、スリーブ１、軸２及びスラスト板４によって形成される袋状の軸受隙間全体についても、必要に応じて潤滑剤６によって充填されている。（スリーブ１は、後述するハブ７側が開口端となり、スラスト板4側が閉塞端となっている）シールキャップ１５はスリーブ１の上端面にその固定部５Ａが取り付けられ、テーパ部５Ｂと，換気孔５Ｃを有している。１Ｇは連通孔であり、軸受穴１Ａに略平行に設けられ、シールキャップ５のオイル溜まり部（前記ラジアル動圧発生溝１Ｂのスラスト動圧発生溝とは反対側の溝端部に相当する）と、フランジ３の外周近傍（スラスト動圧発生溝３Ｂのラジアル動圧発生溝とは反対側の溝端部に相当する）を連結するように設けられ、連通穴１Ｇとラジアル動圧発生溝１Ｂ、及びスラスト動圧発生溝３Ｂは連なって設けられており、潤滑剤６の循環経路を構成する。また、１５は軸受内部に混入した気泡である。連通穴１Ｇは、スリーブ１の内部に形成してもよいし（図１参照）、スリーブ１の外周部に形成してもよいし（図１０参照、後述）、スリーブ１の外周を覆う部材の内周部に形成してもよい。

ベース８には、スリーブ１が固定されている。そして、ステータ１０が、ロータ磁石９に対向するようにベース８に固定される。ロータ磁石１０は漏れ磁束によって軸方向に吸引力を発生し、ハブ７をスラスト板４の方向に約１０〜１００グラムの力で押し付けている。一方、ハブ７は、軸２に固定されると共に、ロータ磁石９、記録ディスク１１、スペーサ１２、クランパー１３およびネジ１４が固定されている。

ここで、図１に示す本発明実施例１の流体軸受式回転装置の動作について、図１および図６から図７を用いて説明する。軸受が回転中に魚骨状パターンからなるラジアル動圧発生溝１Ｂのポンプ力（循環力または運搬力とも言う）と、魚骨状パターンであるスラスト動圧発生溝３Ｂの2つからなる動圧発生溝のポンプ力の合力は、シールキップ５のテーパ部５Ｂの隙間の潤滑剤６を、軸受穴１Ａを通ってフランジ３の外周面に向けて図中黒色矢印方向に運搬するようにそれらの溝パターンが設計されており、潤滑剤６はスラスト動圧発生溝３Ｂを経由して連通穴１Ｇに流入し、再びシールキャップ５のテーパ部５Ｂに循環し蓄えられる。これにより、軸２をスリーブ１とスラスト板４に対して非接触の状態で回転させることができ、図示しない磁気ヘッドまたは光学ヘッドによって、回転する記録ディスク１１に対してデータの記録再生を行うことができる。図６〜図７において、ラジアル動圧発生溝１Ｂは図中上半分（図中Ｌ）が下半分（図中Ｓ）より長い、非対称パターンの魚骨状パターンであり、またスラスト動圧発生溝３Ｂは図７の様な対称パターンの魚骨状パターンであり、軸受の回転により図６の白色矢印方向に、ラジアル軸受部の潤滑剤６を圧縮し加圧して潤滑剤６に流れを与え、フランジ３の外周面に向けて潤滑剤６を循環させる。ここでいうスラスト動圧発生溝の対称パターンは、例えば下式で表される。

Ｒｉ：溝パターンの最内周半径
Ｒｍ：溝パターンの頂点半径
Ｒｏ：溝パターンの最外周半径

これにより図７に示す様に、ラジアル動圧発生溝１Ｂがスラスト動圧発生溝３Ｂのオイルを圧縮しつつ流速を発生する事により、ラジアル軸受とスラスト軸受の間に、図７のＰｒ（＋）に示すような圧力分布をもたらす。この様な圧力分布は軸受隙間に低圧部が発生しない事が特徴であるが、発明者が多くの透明な軸受装置を製作し、これらの軸受を回転させ可視化観察を続けた結果、低圧部を持たない設計を施した軸受装置は、軸受隙間に潤滑剤６中に溶解していた気泡１５がスムーズに軸受隙間から潤滑剤溜まり部１５Ｂへ移動し、換気穴５Ｃや軸２とシールキャップ５の隙間から軸受外部に排出され、ラジアル動圧発生溝１Ｂ及びスラスト動圧発生溝３Ｂの軸受隙間に油膜切れが生じて、軸受が擦れる心配がないことを実験的に見出した。また、図２６の従来例に示すように低圧部が存在するような軸受は低圧部に気泡１５が蓄積され排出されにくいことを見出している。このように本発明の流体軸受装置においては、軸受隙間に潤滑剤６中に溶解していた気泡１５がスムーズに軸受隙間から潤滑剤溜まり部１５Ｂへ移動し、軸受隙間に油膜切れが生じる心配がない。

以下に4つのイメージ図の紹介をします。
図２から図５は、ラジアル動圧発生溝１Ｂ、スラスト動圧発生溝３Ｂ、連通穴１Ｇ、オイル溜まり（この場合はスリーブ１とシールキャップ５との間の隙間）からなる、潤滑剤６の循環流路を示すイメージ図である。

図２は軸受装置が回転中にラジアル動圧発生溝（Ｐｒ）はスラスト動圧発生溝（Ｐｔ）に向けてオイルを加圧し流し込む方向へポンプインし、スラスト動圧発生溝は軸受を浮上させるための圧力は発生するが、潤滑剤を流路内に流す力は発生しない場合のイメ−ジ図であり、このような圧力発生条件に軸受を設計することにより、潤滑剤は連通穴を循環するとともに、軸受隙間に低圧部の発生がなく、軸受隙間に潤滑剤６中に溶解していた気泡１５が蓄積されず、スムーズに軸受隙間から潤滑剤溜まり部へ異動し、軸受隙間に油膜切れが生じる心配がない。

図３は軸受装置が回転中にラジアル動圧発生溝（Ｐｒ）はスラスト動圧発生溝（Ｐｔ）に向けて潤滑剤を流し込む方向へ十分大きな力でポンプインし、また、スラスト動圧発生溝はその流れと反対方向に流す力に、即ち軸受隙間部を逆方向から加圧する方向に、少々のポンプ圧を発生する場合であるが、ラジアル動圧発生溝（Ｐｒ）がスラスト動圧発生溝（Ｐｔ）に向けて潤滑剤を加圧し流し込む力を大きくなるよう設計することで潤滑剤６はラジアル動圧発生溝からスラスト動圧発生溝側へ流れを発生している。このような圧力発生条件に軸受を設計することにより、潤滑剤は連通穴を循環するとともに、軸受隙間に低圧部の発生がなく、軸受隙間に潤滑剤６中に溶解していた気泡１５が蓄積されず、スムーズに軸受隙間から潤滑剤溜まり部へ移動し、軸受隙間に油膜切れが生じる心配がない。

図４は軸受装置が回転中にスラスト動圧発生溝（Ｐｔ）はラジアル動圧発生溝（Ｐｒ）に向けて潤滑剤を流し込む方向へポンプインし、ラジアル動圧発生溝は軸受荷重を支えるための圧力は発生するが、潤滑剤を流路内に流す力は発生しない場合であり、このような圧力発生条件に軸受を設計することにより、潤滑剤は連通穴を循環するとともに、軸受隙間に低圧部の発生がなく、軸受隙間に潤滑剤６中に溶解していた気泡１５が蓄積されず、スムーズに軸受隙間から潤滑剤溜まり部へ異動し、軸受隙間に油膜切れが生じる心配がない。

図５は軸受装置が回転中にスラスト動圧発生溝（Ｐｔ）はラジアル動圧発生溝（Ｐｒ）に向けて潤滑剤を流し込む方向へ十分大きな力でポンプインし、また、ラジアル動圧発生溝はその流れと反対方向に流す力に、即ち軸受隙間部を逆方向から加圧する方向に、少々のポンプ圧を発生する場合であるが、スラスト動圧発生溝（Ｐｔ）がラジアル動圧発生溝（Ｐｒ）に向けて潤滑剤を流し込む力を大きくなるよう設計することで潤滑剤６はスラスト動圧発生溝からラジアル動圧発生溝側へ流している。このような圧力発生条件に軸受を設計することにより、潤滑剤は連通穴を循環するとともに、軸受隙間に低圧部の発生がなく、軸受隙間に潤滑剤６中に溶解していた気泡１５が蓄積されずスムーズに軸受隙間から潤滑剤溜まり部へ異動し、軸受隙間に油膜切れが生じる心配がない。
図２から図５に示す4種の設計条件に流体軸受装置を設計しておく事で、軸受隙間に低圧部の発生がなく、軸受隙間に潤滑剤６中に溶解していた気泡１５がスムーズに軸受隙間から潤滑剤溜まり部へ移動し、軸受隙間に油膜切れが生じない流体軸受装置が構成できる。

図８〜図９は本発明実施例２の形態を示しておりその構成は図６〜図７に示す本発明実施例１と同じであるが、ラジアル動圧発生溝１Ｂは図９中、上半分（図中Ｌ）が下半分（図中Ｓ）より長い、非対称パターンの魚骨状溝であり、またスラスト動圧発生溝３Ｂは図９に示す様なスパイラルパターンであり、軸受の回転によりラジアル動圧発生溝1Ｂとスラスト動圧発生溝３Ｂは流路の中を互いに押し合う方向の圧力を発生させているが、ラジアル動圧発生溝1Ｂの潤滑剤６を流路中を流す力は、サブスラスト動圧発生溝３Ｂのその力より大きくしているので、ラジアル動圧発生溝1Ｂが図８の黒色矢印方向に潤滑剤６に流れを与え循環する。（少なくとも室温では）これにより、ラジアル軸受とスラスト軸受に、図９のＰｒ（＋）に示すような圧力分布をもたらす。この様な圧力分布は軸受隙間に低圧部が発生しない事が特徴であり、軸受隙間に潤滑剤６中に溶解していた気泡１５がスムーズに軸受隙間から潤滑剤溜まり部へ移動し、換気穴５Ｃや軸２とシールキャップ５の隙間から軸受外部に排出されるので、軸受隙間に油膜切れが生じて軸受がこすれる心配がない。

なお、スラスト動圧発生溝はスパイラルパターンで説明したが、非対称な魚骨状パターンとしてもよい。非対称な魚骨状パターンは、例えば下式で表される。
Ｒｉ：溝パターンの最内周半径
Ｒｍ：溝パターンの頂点半径
Ｒｏ：溝パターンの最外周半径

図１０〜図１１は本発明実施例３の形態を示している。本発明の流体軸受式回転装置は、図１０に示すように、スリーブ２１は第２スリーブ２１Ｄと一体に構成され、軸２２、カバー板１６、潤滑剤６、ベース８、ハブ７を備えている。軸２２はスリーブ２１の軸受穴２１Ａに回転可能な状態で挿入される。軸２２の外周面またはスリーブ２１の内周面の少なくともいずれか一方には、ラジアル動圧発生溝２１Ｂが形成されている。一方、ハブ７の下面とスリーブ２１の上面のいずれか一方の面には、スラスト動圧発生溝２１Ｈが形成されている。カバー板１６は、スリーブ２１か第２スリーブ２１Ｄまたはベース２８に固着されている。また、少なくとも各動圧発生溝２１Ｂ，２１Ｈの付近の軸受隙間は、潤滑剤６によって充填されており、また、スリーブ２１と軸２２とカバー板１６によって形成される袋状の軸受隙間全体についても、必要に応じて潤滑剤６によって充填されている。２１Ｇは前記ラジアル動圧発生溝２１Ｂとスラスト動圧発生溝２１Ｈから成る動圧溝部の両端を連結するように設けられた連通穴、１５は軸受内部から排出されつつある気泡である。

ここで、本発明実施例３の流体軸受式回転装置において図１０と図１１を用いその動作について説明する。軸受が回転中にスラスト動圧発生溝２１Ｈが図１１のＰｔに示すような圧力を発生し浮上する。また、ラジアル動圧発生溝２１ＢはＰｒに示す圧力を発生し軸２２は非接触で回転する。ラジアル動圧発生溝２１Ｂはおよそ魚骨状パターンであるがそのポンプ力は、スパイラルパターンであるスラスト動圧発生溝２１Ｈのポンプ力を加えた合力は潤滑剤６を図中黒色矢印方向に運搬するようにそれらの溝パターンは設計されており、潤滑剤６はスラスト動圧発生溝２１Ｈと軸受穴２１Ａを順次通って連通穴２１Ｇに流入しながら循環を繰り返す。

図１０においてラジアル動圧発生溝２１Ｂは図中上半分（図中Ｍ）が下半分（図中Ｍ）の長さがほぼ等しい対称パターンの魚骨状溝であり、またスラスト動圧発生溝２１Ｈは図１１に示す様なスパイラルパターンであり、軸受の回転によりスラスト動圧発生溝２１Ｈが図１０の黒色矢印方向に潤滑剤６に流れを与え循環する。これにより、ラジアル軸受とスラスト軸受に、図１１のＰｒ（＋）に示すような圧力分布をもたらす。この様な圧力分布は軸受隙間に低圧部が発生しない事が特徴であり、軸受隙間に潤滑剤６中に溶解していた気泡１５がスムーズに軸受隙間から確率的に、ハブ７と第２スリーブ２１Ｄの間の隙間から外部に排出されるので、軸受隙間に油膜切れが生じて軸受がこすれる心配がない。

なお、スラスト動圧発生溝はスパイラルパターンで説明したが、非対称な魚骨状パターンとしてもよい。

図１２〜図１３は本発明実施例４の形態を示しており、その構成は図１０〜図１１の本発明実施例３と同じであるが、ラジアル動圧発生溝２１Ｂは図１３中、下半分（図中Ｌ）が上半分（図中Ｓ）より長い、非対称パターンの魚骨状パターンであり、またスラスト動圧溝２1Ｈは図１３の様なスパイラルパターンであり、軸受の回転によりラジアル動圧発生溝２1Ｂとスラスト動圧発生溝２１Ｈは流路の中を互いに押し合う方向の圧力を発生させているが、ラジアル動圧発生溝２1Ｂの潤滑剤を流す力は、スラスト動圧発生溝２１Ｈのその力より小さくしているので、ラジアル動圧発生溝２1Ｂが図１２の黒色矢印方向に潤滑剤６は流れを与えられ循環する。これにより、ラジアル軸受とスラスト軸受に、図１３のＰｒ（＋）に示すような圧力分布をもたらす。この様な圧力分布は軸受隙間に低圧部が発生しない事が特徴であり、軸受隙間に潤滑剤６中に溶解していた気泡１５が軸受隙間から第２スリーブ２１Ｄとハブ２７の隙間から確率的に軸受外部に排出され、軸受隙間に油膜切れが生じて軸受がこすれる心配がない。

図１４〜図１５は本発明実施例５の形態を示している。本発明の流体軸受式回転装置は、図１４に示すように、スリーブ３１は第２スリーブ３１Ｄと一体に構成され、軸３２、フランジ３３、カバー板１６、潤滑剤６、ベース８、ハブ７を備えている。軸３２はフランジ３３と一体化しておりスリーブ３１の軸受穴３１Ａに回転可能な状態で挿入される。軸３２の外周面またはスリーブ３１の内周面の少なくともいずれか一方には、ラジアル動圧発生溝３１Ｂ、３１Ｃが形成されている。一方、ハブ７の下面と第２スリーブ３１Ｄの上面のいずれか一方の面には、主スラスト動圧発生溝３１Ｊが形成されている。スリーブ３１の下面とフランジ３３の対向面の少なくともいずれか一方の面にはサブスラスト動圧発生溝３１Ｈが設けられ、カバー板１６が、スリーブ３１か第２スリーブ３１Ｄまたはベース８に固着されている。また、少なくとも各動圧発生溝３１Ｂ，３１Ｃ、３１Ｊ、３１Ｈの付近の軸受隙間は、潤滑剤６によって充填されており、また、スリーブ３１と軸３２とカバー板１６によって形成される袋状の軸受隙間全体についても、必要に応じて潤滑剤６によって充填されている。３１Ｇは前記ラジアル動圧発生溝３１Ｂ，３２Ｃとサブスラスト動圧発生溝３１Ｈから成る動圧溝部の両端を連結するように設けられた連通穴、１５は軸受内部から排出されつつある気泡である。

ここで、本発明実施例５の流体軸受式回転装置において図１４と図１５を用いその動作について説明する。軸受が回転中にサブスラスト動圧発生溝３１Ｈが図１５のＰｔに示すような圧力を発生し浮上する。また、ラジアル動圧発生溝３１ＢはＰｒに示す圧力を発生し軸３２は非接触で回転する。ラジアル動圧発生溝３１Ｂはおよそ魚骨状パターンであるがそのポンプ力は、スパイラルパターンであるサブスラスト動圧発生溝３１Ｈのポンプ力を加えた合力は潤滑剤６を図１４中黒色矢印方向に運搬するようにそれらの溝パターンは設計されており、潤滑剤６はサブスラスト動圧発生溝３１Ｈと軸受穴３１Ａを順じ通って連通穴３１Ｇに流入しながら循環を繰り返す。

図１４においてラジアル動圧発生溝３１Ｂは図中上半分（図中Ｍ）と下半分（図中Ｍ）の長さがほぼ等しい対称パターンの魚骨状溝であり、またサブスラスト動圧溝３１Ｈは図１５に示す様なスパイラルパターンであり、軸受の回転によりサブスラスト動圧発生溝３１Ｈが潤滑剤６に流れを与え循環する。これにより、ラジアル軸受とスラスト軸受に、図１５のＰｒ（＋）に示すような圧力分布をもたらす。この様な圧力分布は軸受隙間に低圧部が発生しない事が特徴であり、軸受隙間に潤滑剤６中に溶解していた気泡１５が軸受隙間から確率的に、ハブ７と第２スリーブ３１Ｄの間の隙間から外部に排出されるので、軸受隙間に油膜切れが生じて軸受がこすれる心配がない。

図１６〜図１７図は本発明実施例６の形態を示しておりその構成は図１４〜図１５の本発明実施例５と同じであるが、図１６においてラジアル動圧発生溝３１Ｂは図１７中、上半分（図中Ｌ）は下半分（図中Ｓ）の長さより長い非対称パターンの魚骨状溝であり、またサブスラスト動圧溝３１Ｈは図１７に示す様なスパイラルパターンであり、軸受の回転によりサブスラスト動圧発生溝３１Ｈが図１６の黒色矢印方向に潤滑剤６に流れを与え循環する。これにより、ラジアル軸受とスラスト軸受に、図１７のＰｒ（＋）に示すような圧力分布をもたらす。この様な圧力分布は軸受隙間に低圧部が発生しない事が特徴であり、軸受隙間に潤滑剤６中に溶解していた気泡１５がスムーズに軸受隙間から確率的に、ハブ７と第２スリーブ３１Ｄの間の隙間から外部に排出されるので、軸受隙間に油膜切れが生じて軸受がこすれる心配がない。

図１８〜図１９図に、本発明実施例７の形態を示している。図１８において、軸４２、フランジ４３，スリーブ４１、潤滑剤６、上カバー４４、ハブ４７、ベース８を備え、ハブ４７には記録ディスク１１とロータ磁石９、ベース８には蓋４６が取り付けられている。また、軸４２は、フランジ４３を一体的に有し、軸４２はスリーブ４１の軸受穴４１Ａに相対的に回転可能な状態で挿入され、フランジ４３はスリーブ４１の下面に対向し軸受面を形成している。軸４２の外周面またはスリーブ４１の内周面の少なくともいずれか一方には、ラジアル動圧発生溝４１Ｂが形成され、またスリーブ４１の下面または、フランジ４３の上面の少なくとも一方にはスラスト動圧発生溝４３Ａが設けられる。また、上カバー４４はスリーブ４１との間に隙間を有し、スリーブ４１またはハブ４７に固着される。また、軸４２はベース８に固定され、ハブ４７にはディスク１１とロータ磁石９が取り付けられる。またベース８にはロータ磁石９の外周面に対向するような位置に図示しないステータが固定される。ロータ磁石９は軸方向に吸引力を図中下方向に発生し、スリーブ４１をフランジ４３の方向に約１０〜５０グラムの力で押し付けている。また、スリーブ４１と軸４２と上カバー４４によって形成される軸受隙間全体についても、必要に応じて潤滑剤６によって充填されている。４１Ｇは前記ラジアル動圧発生溝４１Ｂとスラスト動圧発生溝４３Ａから成る動圧溝部の両端を連結するように設けられた連通穴、１５は軸受内部に混入した気泡である。

ここで、図１８と図１９に示す上記本発明実施例７の流体軸受式回転装置の動作について説明する。軸受が回転中にスラスト動圧発生溝４３Ａが図１９のＰｔに示すような圧力を発生し浮上する。また、ラジアル動圧発生溝４１ＢはＰｒに示す圧力を発生し軸４２は非接触で回転する。ラジアル動圧発生溝４１Ｂはおよそ魚骨状パターンであるがそのポンプ力は、スパイラルパターンであるスラスト動圧発生溝４３Ａのポンプ力を加えた合力は潤滑剤６を図１８中、黒色矢印方向に循環させるようにそれらの溝パターンは設計されており、潤滑剤６はスラスト動圧発生溝４３Ａと軸受穴４１Ａを通って連通穴４１Ｇに流入して循環を繰り返す。

図１８においてラジアル動圧発生溝４１Ｂは図１９中、上半分（図中Ｍ）が下半分（図中Ｍ）の長さがほぼ等しい対称パターンの魚骨状溝であり、またスラスト動圧溝４３Ａは図１９に示す様なスパイラルパターンであり、軸受の回転により、ラジアル軸受とスラスト軸受に、図１９のＰｒ（＋）に示すような圧力分布をもたらす。この様な圧力分布は軸受隙間に低圧部が発生しない事が特徴であり、軸受隙間に潤滑剤６中に溶解していた気泡１５がスムーズに軸受隙間から、軸４２と上カバー４４の間の隙間から外部に排出されるので、軸受隙間に油膜切れが生じて軸受が擦れる心配がない。

図２０〜図２１は本発明実施例８の形態を示しており、その構成は図１８〜図１９の本発明実施例７と同じであるが、図２０において、ラジアル動圧発生溝４１Ｂは図２１中、上半分（図中Ｌ）が下半分（図中Ｓ）より長い、非対称パターンの魚骨状パターンであり、またスラスト動圧溝４３Ｂは図２１の様なスパイラルパターンであり、軸受の回転によりラジアル動圧発生溝４1Ｂとスラスト動圧発生溝４３Ｂは流路の中を互いに押し合う方向の圧力を発生させているが、ラジアル動圧発生溝４1Ｂの潤滑剤６を流す力は、スラスト動圧発生溝３Ｂのその力より小さくしているので、ラジアル動圧発生溝４１Ｂが図２１の黒色矢印方向に潤滑剤６は流れを与えられ循環する。これにより、ラジアル軸受とスラスト軸受に、図２１のＰｒ（＋）に示すような圧力分布をもたらす。この様な圧力分布は軸受隙間に低圧部が発生しない事が特徴であり、軸受隙間に潤滑剤６中に溶解していた気泡１５がスムーズに軸受隙間から、軸４２と上カバー４４の間の隙間を通過して外部に排出されるので、軸受隙間に油膜切れが生じて軸受がこすれる心配がない。

図２２〜図２３に、本発明実施例９の構造を示している。図２２において、軸５２、フランジ５３、スリーブ５１、潤滑剤６、上カバー５４、ハブ５７、ベース８を備えている。また、軸５２は、フランジ５３を一体的に有し、軸５２はスリーブ５１の軸受穴５１Ａに相対的に回転可能な状態で挿入され、フランジ５３はスリーブ５１の下面に対向し軸受面を形成している。軸５２の外周面またはスリーブ５１の内周面の少なくともいずれか一方には、ラジアル動圧発生溝５１Ｂ、５２Ｂ、５３Ａが形成され、またスリーブ５１の下面または、フランジ５３の上面の少なくとも一方にはスラスト動圧発生溝５３Ａが設けられる。また、上カバー５４はスリーブ５１との間に隙間を有し、スリーブ５１またはハブ５７に固着される。また、軸５２はベース８に固定され、ハブ５７には図示しないディスクとロータ磁石が取り付けられる。またベース８にはロータ磁石に対向するような位置に図示しないステータが固定される。また、スリーブ５１と軸５２と上カバー５４によって形成される軸受隙間全体についても、必要に応じて潤滑剤６によって充填されている。５１Ｇは前記ラジアル動圧発生溝５１Ｂ、５２Ｃとスラスト動圧発生溝５３Ａから成る動圧溝部の両端を連結するように設けられた連通穴、１５は軸受内部から排出されつつある気泡である。

ここで、図２２と図２３に示す上記従来の第５の流体軸受式回転装置の動作について説明する。軸受が回転中にスラスト動圧発生溝４２３Ａが図３６のＰｔに示すような圧力を発生し浮上して回転する。また、ラジアル動圧発生溝５１Ｂと５１ＣはＰｒに示す圧力を発生し軸５２は非接触で回転する。ラジアル動圧発生溝５１Ｂ，５１Ｃはおよそ魚骨状パターンであるがそのポンプ力は、スパイラルパターンであるスラスト動圧発生溝５３Ａのポンプ力を加えた合力は潤滑剤６を図２２中、黒色矢印方向に運搬するようにそれらの溝パターンは設計されており、潤滑剤６はスラスト動圧発生溝５３Ａと軸受穴５１Ａを通って連通穴５１Ｇに流入して循環を繰り返す。

図２２においてラジアル動圧発生溝５１Ｂは図２３中、上半分（図中Ｍ）が下半分（図中Ｍ）の長さがほぼ等しい対称パターンの魚骨状溝であり、またスラスト動圧溝５３Ａは図２３に示す様なスパイラルパターンであり、軸受の回転により、ラジアル軸受とスラスト軸受に、図２３のＰｒ（＋）に示すような圧力分布をもたらす。この様な圧力分布は軸受隙間に低圧部が発生しない事が特徴であり、軸受隙間に潤滑剤６中に溶解していた気泡１５がスムーズに軸受隙間から、フランジ５４の外周面とスリーブ５１の対向面の間の隙間から外部に排出されるので、軸受隙間に油膜切れが生じて軸受がこすれる心配がない。

図２４〜図２５図は本発明実施例１０を示しており、その構成は図２２〜図２３の本発明実施例と同じであるが、ラジアル動圧発生溝５１Ｂは図２５中、上半分（図中Ｌ）が下半分（図中Ｓ）より長い、非対称パターンの魚骨状パターンであり、またスラスト動圧溝５３Ｂは図２５の様なスパイラルパターンであり、軸受の回転によりラジアル動圧発生溝５1Ｂとスラスト動圧発生溝５３Ｂは流路の中を互いに押し合う方向の圧力を発生させているが、ラジアル動圧発生溝５1Ｂの潤滑剤を流す力は、スラスト動圧発生溝５３Ｂのその力より大きくしているので、ラジアル動圧発生溝５1Ｂが図２４の黒色矢印方向に潤滑剤６は流れを与えられ循環する。これにより、ラジアル軸受とスラスト軸受に、図２５のＰｒ（＋）に示すような圧力分布をもたらす。この様な圧力分布は軸受隙間に低圧部が発生しない事が特徴であり、軸受隙間に潤滑剤６中に溶解していた気泡１５がスムーズに軸受隙間から、フランジ５４の外周面とスリーブ５１の対向面の間の隙間から外部に排出されるので、軸受隙間に油膜切れが生じて軸受がこすれる心配がない。

以上のように本発明実施例1から実施例１０について順次説明したが、これら実施例と図２〜図５の流路イメージ図の関係を以下に説明する。

図２は軸受装置が回転中にラジアル動圧発生溝１Ｂはスラスト動圧発生溝３Ｂに向けてオイルを加圧し流し込む方向へポンプインするタイプであるが、図６の実施例がこのタイプに相当する。

図３は軸受装置が回転中にラジアル動圧発生溝１Ｂとスラスト動圧発生溝が互いに押し合う方向にポンプインし、ラジアル動圧発生溝１Ｂがスラスト動圧発生溝３Ｂに向けてオイルを加圧し流し込む力を大きくなるよう設計したタイプであるが、図８、図１６及び図２４の実施例がこのタイプに相当する。

図４は軸受装置が回転中にスラスト動圧発生溝３Ｂはラジアル動圧発生溝１Ｂに向けてオイルを流し込むタイプであるが、図１０、図１４、図１８、図２２の実施例がこのタイプに相当する。

図５は軸受装置が回転中にスラスト動圧発生溝３Ｂとラジアル動圧発生溝１Ｂは互いに押し合う方向にポンプインし、スラスト動圧発生溝３Ｂがラジアル動圧発生溝１Ｂに向けてオイルを流し込む力を大きくなるよう設計したタイプであるが、図１２及び図２０の実施例がこのタイプに相当する。

尚、本発明においてスリーブ１は純鉄、ステンレス鋼、銅合金等により構成し、軸２はステンレス鋼、高マンガンクロム鋼等により構成しその直径は２ｍｍから５ｍｍであり、潤滑剤６は低粘度なエステル系オイルを使用している。

尚、図６、図８、図２２及び図２４は連通穴１Ｇ及び５１Ｇを一箇所に設けているが、連通穴は一箇所ではなく複数箇所に設けても同じである。
また、図３７に示すように、上記に示した流体軸受式回転装置を記録再生装置に適用することにより、信頼性の高い記録再生装置を提供することができる。

本発明によれば、ラジアル動圧発生溝とスラスト動圧発生溝は連結した流路を形成し、ラジアル動圧発生溝の反スラスト動圧溝側端部と、スラスト動圧発生溝の反ラジアル動圧発生溝側の端部を連結するように設けられた連通穴を備え、この連通穴とラジアル動圧発生溝及びスラスト動圧発生溝は潤滑剤の循環経路を構成し、動圧発生溝のポンプ力により潤滑剤が循環する流体軸受式回転装置において、動圧発生溝部の上流側に位置する動圧発生溝が加圧するように潤滑剤を循環させ、動圧発生溝部での低圧部の発生を無くし、ここへの気泡の蓄積を防止し、ラジアル動圧溝及びスラスト動圧発生溝において油膜切れを防止し長寿命な流体軸受式回転装置を実現できる。

本発明第１の実施の形態に係る流体軸受装置の断面図本発明の潤滑剤の循環経路を示すイメージ図本発明の潤滑剤の循環経路を示すイメージ図本発明の潤滑剤の循環経路を示すイメージ図本発明の潤滑剤の循環経路を示すイメージ図本発明第１実施例の流体軸受装置の詳細断面図同流体軸受装置における圧力分布図本発明第２実施例の流体軸受装置の詳細断面図同流体軸受装置における圧力分布図本発明第３実施例の流体軸受装置の詳細断面図同流体軸受装置における圧力分布図本発明第４実施例の流体軸受装置の詳細断面図同流体軸受装置における圧力分布図本発明第５実施例の流体軸受装置の詳細断面図同流体軸受装置における圧力分布図本発明第６実施例の流体軸受装置の詳細断面図同流体軸受装置における圧力分布図本発明第７実施例の流体軸受装置の詳細断面図同流体軸受装置における圧力分布図本発明第８実施例の流体軸受装置の詳細断面図同流体軸受装置における圧力分布図本発明第９実施例の流体軸受装置の詳細断面図同流体軸受装置における圧力分布図本発明第１０実施例の流体軸受装置の詳細断面図同流体軸受装置における圧力分布図従来の第１の流体軸受装置の断面図同流体軸受装置の詳細断面図同流体軸受装置における圧力分布図従来の第２の流体軸受装置の詳細断面図同流体軸受装置における圧力分布図従来の第３の流体軸受装置の詳細断面図同流体軸受装置における圧力分布図従来の第４の流体軸受装置の詳細断面図同流体軸受装置における圧力分布図従来の第５の流体軸受装置の詳細断面図同流体軸受装置における圧力分布図本発明の流体軸受式回転装置を備えた記録再生装置の断面図

符号の説明

１、２１、３１、４１、５１スリーブ
１Ａ軸受穴
１Ｂ、２１Ｂ、３２Ｂ，３２Ｃ，４１Ｂ、５１Ｂ，５１Ｃラジアル動圧発生溝
１Ｇ、２１Ｇ、４１Ｇ連通孔
２、２２、３２、４２，５２軸
３、３３、４３、５３フランジ
３Ａ，３Ｂ、２１Ｈ、３１Ｈ、４３Ａ、５３Ａスラスト動圧発生溝
４スラスト板
５シールキャップ
５Ｂテーパ部
６潤滑剤
７、４７ハブ
８ベース
９ロータ磁石
１０ステータ
１１記録ディスク
１５気泡
１６カバー板
２１Ｄ、３１Ｄ第２スリーブ
４３下カバー
４４上カバー
４６蓋

Claims

軸と、
開口する開口端と閉塞された閉塞端とを有する軸受孔を有し、この軸受孔内に前記軸を
間隙を介して回転自在な姿勢で挿入させたスリーブと、
前記スリーブおよび前記軸のうち、回転する側に取り付けられたハブと、
前記軸の外周面またはスリーブ内周面の少なくとも一方にラジアル動圧発生溝が形成されたラジアル軸受面と、
前記スリーブの開口端側端面と前記ハブの間または、前記スリーブの閉塞端側端面と軸の間の少なくともいずれか一方にスラスト動圧発生溝を有し、
前記ラジアル動圧発生溝と前記スラスト動圧発生溝は連結した流路を形成し、
前記軸受穴に略平行に位置し、かつ前記ラジアル動圧発生溝のスラスト動圧発生溝とは反対側の溝端部と、スラスト動圧発生溝のラジアル動圧発生溝とは反対側の溝端部を連結するように設けられた少なくとも1つの連通穴を備え、
前記連通穴とラジアル動圧発生溝及びスラスト動圧発生溝は潤滑剤の循環経路を構成し、
前記循環経路には潤滑剤が注入され、
前記ラジアル動圧発生溝はスラスト動圧発生溝に向けて潤滑剤を運搬する運搬力を発生する非対称溝パターンとし、スラスト動圧発生溝は対称溝パターンとし、連通穴の内部において、前記ラジアル動圧発生溝が発生する運搬力は潤滑剤をスラスト動圧発生溝側からラジアル動圧発生溝側に向けて循環させる方向に働くことを特徴とする流体軸受式回転装置。
軸受穴を有するスリーブと、
前記スリーブの軸受穴に相対的に回転可能な状態で挿入される軸と、
前記スリーブおよび前記軸のうち、回転する側に取り付けられたハブと、
前記軸の外周面またはスリーブ内周面の少なくとも一方にラジアル動圧発生溝が形成されたラジアル軸受面と、
前記スリーブ端面と軸の間の少なくともいずれか一方にスラスト動圧発生溝を有し、
前記ラジアル動圧発生溝と前記スラスト動圧発生溝は連結した流路を形成し、
前記軸受穴に略平行に位置し、かつ前記ラジアル動圧発生溝のスラスト動圧発生溝とは反対側の溝端部と、スラスト動圧発生溝のラジアル動圧発生溝とは反対側の溝端部を連結するように設けられた少なくとも1つの連通穴を備え、
前記連通穴とラジアル動圧発生溝及びスラスト動圧発生溝は潤滑剤の循環経路を構成し、
前記循環経路には潤滑剤が注入され、
前記ラジアル動圧発生溝はスラスト動圧発生溝に向けて潤滑剤を運搬する運搬力を発生する非対称溝パターンとし、スラスト動圧発生溝は対称溝パターンとし、連通穴の内部において、前記ラジアル動圧発生溝が発生する運搬力は潤滑剤をスラスト動圧発生溝側からラジアル動圧発生溝側に向けて循環させる方向に働くことを特徴とする流体軸受式回転装置。
前記ラジアル動圧発生溝の非対称溝パターンは、軸方向に見て溝頂点を境に上半分が下半分より長い魚骨状溝で、かつ前記スラスト動圧溝の対称溝パターンは、最内周半径を
Ｒｉ、溝頂点半径をＲｍ、最外周半径をＲｏとしたとき、下式の関係を有する魚骨状溝とした請求項１または２に記載の流体軸受式回転装置。
軸と、
開口する開口端と閉塞された閉塞端とを有する軸受孔を有し、この軸受孔内に前記軸を
間隙を介して回転自在な姿勢で挿入させたスリーブと、
前記スリーブおよび前記軸のうち、回転する側に取り付けられたハブと、
前記軸の外周面またはスリーブ内周面の少なくとも一方にラジアル動圧発生溝が形成されたラジアル軸受面と、
前記スリーブの開口端側端面と前記ハブの間または、前記スリーブの閉塞端側端面と軸の間の少なくともいずれか一方にスラスト動圧発生溝を有し、
前記ラジアル動圧発生溝と前記スラスト動圧発生溝は連結した流路を形成し、
前記軸受穴に略平行に位置し、かつ前記ラジアル動圧発生溝のスラスト動圧発生溝とは反対側の溝端部と、スラスト動圧発生溝のラジアル動圧発生溝とは反対側の溝端部を連結するように設けられた少なくとも1つの連通穴を備え、
前記連通穴とラジアル動圧発生溝及びスラスト動圧発生溝は潤滑剤の循環経路を構成し、
前記循環経路には潤滑剤が注入され、
前記ラジアル動圧発生溝はスラスト動圧発生溝に向けて潤滑剤を運搬する運搬力を発生する非対称溝パターンとし、スラスト動圧発生溝はラジアル動圧発生溝に向けて潤滑剤を運搬する運搬力を発生する非対称溝パターンとし、少なくとも室温におけるラジアル動圧発生溝の運搬力はスラスト動圧発生溝の運搬力より大とし、連結穴の内部において、前記２つの運搬力の合力が潤滑剤をスラスト動圧発生溝側からラジアル動圧発生溝側に向けて循環させる方向に働くことを特徴とする流体軸受式回転装置。
軸受穴を有するスリーブと、
前記スリーブの軸受穴に相対的に回転可能な状態で挿入される軸と、
前記スリーブおよび前記軸のうち、回転する側に取り付けられたハブと、
前記軸の外周面またはスリーブ内周面の少なくとも一方にラジアル動圧発生溝が形成されたラジアル軸受面と、
前記スリーブ端面と軸の間の少なくともいずれか一方にスラスト動圧発生溝を有し、
前記ラジアル動圧発生溝と前記スラスト動圧発生溝は連結した流路を形成し、
前記軸受穴に略平行に位置し、かつ前記ラジアル動圧発生溝のスラスト動圧発生溝とは反対側の溝端部と、スラスト動圧発生溝のラジアル動圧発生溝とは反対側の溝端部を連結するように設けられた少なくとも1つの連通穴を備え、
前記連通穴とラジアル動圧発生溝及びスラスト動圧発生溝は潤滑剤の循環経路を構成し、
前記循環経路には潤滑剤が注入され、
前記ラジアル動圧発生溝はスラスト動圧発生溝に向けて潤滑剤を運搬する運搬力を発生する非対称溝パターンとし、スラスト動圧発生溝はラジアル動圧発生溝に向けて潤滑剤を運搬する運搬力を発生する非対称溝パターンとし、少なくとも室温におけるラジアル動圧発生溝の運搬力はスラスト動圧発生溝の運搬力より大とし、連結穴の内部において、前記２つの運搬力の合力が潤滑剤をスラスト動圧発生溝側からラジアル動圧発生溝側に向けて循環させる方向に働くことを特徴とする流体軸受式回転装置。
前記ラジアル動圧発生溝の非対称溝パターンは、軸方向に見て溝頂点を境に上半分が下半分より長い魚骨状溝で、かつ前記スラスト動圧溝の非対称溝パターンは、非対称な魚骨状パターンまたはスパイラルパターンとした請求項４または５に記載の流体軸受式回転装置。
軸と、
開口する開口端と閉塞された閉塞端とを有する軸受孔を有し、この軸受孔内に前記軸を
間隙を介して回転自在な姿勢で挿入させたスリーブと、
前記スリーブおよび前記軸のうち、回転する側に取り付けられたハブと、
前記軸の外周面またはスリーブ内周面の少なくとも一方にラジアル動圧発生溝が形成されたラジアル軸受面と、
前記スリーブの開口端側端面面と前記ハブの間または、前記スリーブの閉塞端側端面と軸の間の少なくともいずれか一方にスラスト動圧発生溝を有し、
前記ラジアル動圧発生溝と前記スラスト動圧発生溝は連結した流路を形成し、
前記軸受穴に略平行に位置し、かつ前記ラジアル動圧発生溝のスラスト動圧発生溝とは反対側の溝端部と、スラスト動圧発生溝のラジアル動圧発生溝とは反対側の溝端部を連結するように設けられた少なくとも1つの連通穴を備え、
前記連通穴とラジアル動圧発生溝及びスラスト動圧発生溝は潤滑剤の循環経路を構成し、
前記循環経路には潤滑剤が注入され、
前記スラスト動圧発生溝はラジアル動圧発生溝に向けて潤滑剤を運搬する運搬力を発生する非対称溝パターンとし、ラジアル動圧発生溝は対称溝パターンとし、連通穴の内部において、スラスト動圧発生溝が発生する運搬力は潤滑剤をラジアル動圧発生溝側からスラスト動圧発生溝側に向けて循環させる方向に働くことを特徴とする流体軸受式回転装置。
軸受穴を有するスリーブと、
前記スリーブの軸受穴に相対的に回転可能な状態で挿入される軸と、
前記スリーブおよび前記軸のうち、回転する側に取り付けられたハブと、
前記軸の外周面またはスリーブ内周面の少なくとも一方にラジアル動圧発生溝が形成されたラジアル軸受面と、
前記スリーブ端面と軸の間の少なくともいずれか一方にスラスト動圧発生溝を有し、
前記ラジアル動圧発生溝と前記スラスト動圧発生溝は連結した流路を形成し、
前記軸受穴に略平行に位置し、かつ前記ラジアル動圧発生溝のスラスト動圧発生溝とは反対側の溝端部と、スラスト動圧発生溝のラジアル動圧発生溝とは反対側の溝端部を連結するように設けられた少なくとも1つの連通穴を備え、
前記連通穴とラジアル動圧発生溝及びスラスト動圧発生溝は潤滑剤の循環経路を構成し、
前記循環経路には潤滑剤が注入され、
前記スラスト動圧発生溝はラジアル動圧発生溝に向けて潤滑剤を運搬する運搬力を発生する非対称溝パターンとし、ラジアル動圧発生溝は対称溝パターンとし、連通穴の内部において、スラスト動圧発生溝が発生する運搬力は潤滑剤をラジアル動圧発生溝側からスラスト動圧発生溝側に向けて循環させる方向に働くことを特徴とする流体軸受式回転装置。
前記ラジアル動圧発生溝の対称溝パターンは、軸方向に見て溝頂点を境に上半分と下半分の長さがほぼ等しい魚骨状溝で、かつ前記スラスト動圧発生溝の非対称溝パターンは、非対称な魚骨状パターンまたはスパイラルパターンとした請求項７または８に記載の流体軸受式回転装置。
軸と、
開口する開口端と閉塞された閉塞端とを有する軸受孔を有し、この軸受孔内に前記軸を
間隙を介して回転自在な姿勢で挿入させたスリーブと、
前記スリーブおよび前記軸のうち、回転する側に取り付けられたハブと、
前記軸の外周面またはスリーブ内周面の少なくとも一方にラジアル動圧発生溝が形成されたラジアル軸受面と、
前記スリーブの開口端側端面と前記ハブの間または、前記スリーブの閉塞端側端面と軸の間の少なくともいずれか一方にスラスト動圧発生溝を有し、
前記ラジアル動圧発生溝と前記スラスト動圧発生溝は連結した流路を形成し、
前記軸受穴に略平行に位置し、かつ前記ラジアル動圧発生溝のスラスト動圧発生溝とは反対側の溝端部と、スラスト動圧発生溝のラジアル動圧発生溝とは反対側の溝端部を連結するように設けられた少なくとも1つの連通穴を備え、
前記連通穴とラジアル動圧発生溝及びスラスト動圧発生溝は潤滑剤の循環経路を構成し、
前記循環経路には潤滑剤が注入され、
前記スラスト動圧発生溝はラジアル動圧発生溝に向けて潤滑剤を運搬する運搬力を発生する非対称溝パターンとし、ラジアル動圧発生溝はスラスト動圧発生溝に向けて潤滑剤を運搬する運搬力を発生する非対称溝パターンとし、少なくとも室温におけるスラスト動圧発生溝の運搬力はラジアル動圧発生溝の運搬力より大とし、連結穴の内部において、前記２つの運搬力の合力が潤滑剤をラジアル動圧発生溝側からスラスト動圧発生溝側に向けて循環させる方向に働くことを特徴とする流体軸受式回転装置。
軸受穴を有するスリーブと、
前記スリーブの軸受穴に相対的に回転可能な状態で挿入される軸と、
前記スリーブおよび前記軸のうち、回転する側に取り付けられたハブと、
前記軸の外周面またはスリーブ内周面の少なくとも一方にラジアル動圧発生溝が形成されたラジアル軸受面と、
前記スリーブ端面と軸の間の少なくともいずれか一方にスラスト動圧発生溝を有し、
前記ラジアル動圧発生溝と前記スラスト動圧発生溝は連結した流路を形成し、
前記軸受穴に略平行に位置し、かつ前記ラジアル動圧発生溝のスラスト動圧発生溝とは反対側の溝端部と、スラスト動圧発生溝のラジアル動圧発生溝とは反対側の溝端部を連結するように設けられた少なくとも1つの連通穴を備え、
前記連通穴とラジアル動圧発生溝及びスラスト動圧発生溝は潤滑剤の循環経路を構成し、
前記循環経路には潤滑剤が注入され、
前記スラスト動圧発生溝はラジアル動圧発生溝に向けて潤滑剤を運搬する運搬力を発生する非対称溝パターンとし、ラジアル動圧発生溝はスラスト動圧発生溝に向けて潤滑剤を運搬する運搬力を発生する非対称溝パターンとし、少なくとも室温におけるスラスト動圧発生溝の運搬力はラジアル動圧発生溝の運搬力より大とし、連結穴の内部において、前記２つの運搬力の合力が潤滑剤をラジアル動圧発生溝側からスラスト動圧発生溝側に向けて循環させる方向に働くことを特徴とする流体軸受式回転装置。
前記ラジアル動圧発生溝の非対称溝パターンは、軸方向に見て溝頂点を境に上半分より下半分が長い魚骨状溝で、かつ前記スラスト動圧溝の非対称溝パターンは、非対称な魚骨状パターンまたはスパイラルパターンとした請求項１０または１１に記載の流体軸受式回転装置。
請求項１から１２のいずれかに記載の流体軸受式回転装置を備えた記録再生装置。