CN100337046C - 动压轴承装置 - Google Patents

Abstract

一种动压轴承装置，由于设置了将2个径向动压轴承部(RB、RB)相互间连通的压力开放用旁通路(BP)，即使在设置于各径向轴承部(RB)的动压发生槽的槽形状(槽长)等成为不平衡状态，泵作用力的相当于不平衡量的润滑流体也可经由压力开放用旁通路(BP)从高压侧的径向轴承部(RB)流向低压侧的径向轴承部(RB)，可使2个径向轴承部的压力得到平衡，可防止径向轴承部(RB)的不平衡状态对轴向轴承部(SB)造成影响，可防止该轴向轴承部(SB)的上浮量变动。可采用简单的结构良好地防止因径向动压轴承部(RB)的不平衡对轴向上浮量造成的影响。

Description

动压轴承装置

技术领域

本发明涉及利用润滑流体的动压、回转自如地支承轴和轴承构件的一方的动压轴承装置。

背景技术

近年来，在各种回转驱动装置中，作为为使回转体高速且高精度回转的轴承装置，开发有一种在润滑流体中产生动压来支承回转轴的动压轴承装置。在这种动压轴承装置中，为了实现整个装置薄型化等目的，例如有一种采用了图4所示结构的轴向轴承部SB的方案。即，在轴向轴承部SB中，回转构件(回转中枢)3与由动压轴承构件(轴承套筒)1回转自如支承的回转轴2接合，同时将该回转构件3的中心区域的轴向内侧(图4的下面侧)的端面与所述动压轴承构件1的轴向外端面(图4的上端面)相互邻接状对向配置，在该轴向对向区域内形成有所述轴向轴承部SB。

在该轴向动压轴承部SB的轴承空间的内部侧注入有润滑流体，同时沿周向设置例如螺旋形状的动压发生槽，用作对该润滑流体的动压发生装置，利用该动压发生槽的加压作用对所述润滑流体发生动压，可得到所需的轴向上浮力。

在所述动压轴承构件1的内周面与回转轴2的外周面对向的径向对向区域中，沿轴向形成有2个径向轴承部RB、RB，在各径向动压轴承部RB的轴承空间中，从轴向动压轴承部SB连续注入有润滑流体。并沿周向设置例如人字形状的动压发生槽，用作对该润滑流体的动压发生装置，利用该动压发生槽的加压作用对所述润滑流体发生动压，可得到所需的径向上浮力。

在所述动压轴承装置中，从2个径向轴承部RB、RB至轴向动压轴承部SB的轴向空间形成连续状，在该连续的轴承空间内连续性注入有润滑流体。

然而，在这种动压轴承装置中，设置于径向轴承部RB的动压发生槽的槽形状(槽长)等因制造时的加工误差等，有时成为了轴向不平衡形状，为此，例如在图示下侧的径向轴承部RB中，如图5的箭头长度所示，泵作用力P1、P2在轴向上成为不平衡状态(例如、P1＞P2)，因这种不平衡状态，有时会影响到轴向动压轴承部SB的轴向上浮量。

这种根据径向轴承部RB的不平衡引起的轴向上浮量的变动与润滑流体的粘度变动大致成正比，例如图6所示，在低温侧的区域，轴向上浮量的变动(纵轴)相对于温度变动(横轴)要大得多。图6是将回转体的重量(g)作为参数的图，可以看出，特别是在回转体重量小的小型·轻量的回转驱动装置中，轴向上浮量的变动容易受到影响。更直接地讲，如图7和图8所示，回转体重量(横轴)越小，则回转体的轴向上浮量的变动(纵轴)的倾斜度越大，特别是温度越低，轴向上浮量变动得越激烈。

在近年的回转驱动装置之类使用小型的主轴电机的小型·轻量的回转体驱动的结构中，这种根据径向轴承部RB的不平衡引起的轴向上浮量的变动有可能成为极大的问题，例如在回转驱动信息记录用硬盘的硬盘驱动装置(HDD)中，特别是在低温环境下有可能会发生磁头与硬盘接触等的危险性。

对于这种动压轴承装置中的轴向上浮量的变动，通常是考虑使用永久磁铁等的磁性吸引装置来抑止，但若这种磁性的吸引力太强，则径向上浮所需的最低转速增大，启动或停止时，回转体与动压轴承构件接触的时间增长，提早造成了动压轴承构件等的磨耗，会发生回转不良的现象。又，当径向动压轴承部RB的不平衡量增大时，则有可能完全得不到轴向轴承部SB的轴向上浮。

为此，本发明目的在于，提供一种结构简单、可良好地防止上述这种不平衡对轴向上浮量造成影响的动压轴承装置。

发明内容

为实现上述目的，本发明的动压轴承装置使用与轴承空间分开各自形成的压力开放用旁通路，将从2个径向动压轴承部中的一方侧至轴向动压轴承部的轴承间空间与另一方侧的径向轴承部的轴向外方侧的空间之间连通。

采用具有这种结构的动压轴承装置，例如即使是在设置于径向轴承部的动压发生槽的槽形状(槽长)成为不平衡状态，由其起因的泵作用力的相当于不平衡量的润滑流体也可经由压力开放用旁通路从高压侧流向低压侧，可消除上述的不平衡。结果是可防止径向轴承部的不平衡状态对轴向轴承部造成的影响，可防止该轴向轴承部的上浮量变动。

在所述动压轴承装置中，所述压力开放用旁通路轴向形成于动压轴承构件或轴的任一方，由此可容易构成。

在所述动压轴承装置中，最好是在所述轴承构件的轴向端面即在离所述轴向对向区域的半径方向内侧的部位设置有比所述轴向对向区域的轴向间隔大的扩大间隙部，在该扩大间隙部中，将所述压力开放用旁通路配置成开口的形状。这样，压力开放用旁通路与扩大间隙部间的润滑流体能良好地进行流动。

又，所述压力开放用旁通路可具有在2个径向轴承部间开口的连通孔。采用这种结构，使用压力开放用旁通路的润滑流体能更加良好地进行流动。

综上所述，本发明的动压轴承装置由于设置了将2个径向动压轴承部连通的压力开放用旁通路，即使在设置于各径向轴承部的动压发生槽的槽形状(槽长)等成为不平衡状态，由其起因的泵作用力的相当于不平衡量的润滑流体也可经由压力开放用旁通路内从高压侧流向低压侧，可使所述2个径向轴承部的压力得到平衡，这样，可防止径向轴承部的不平衡状态对轴向轴承部造成影响，可防止该轴向轴承部的上浮量变动。由此，采用简单的结构，可始终得到稳定的轴向上浮量，可提高动压轴承装置的可靠性。

附图的简单说明

图1为表示具有本发明的动压轴承装置的轴回转型的HDD用主轴电机概要的纵剖面说明图。

图2为表示图1所示的HDD用主轴电机中使用的动压轴承装置放大的纵剖面说明图。

图3为表示本发明的另一实施例的动压轴承装置放大的纵剖面说明图。

图4为表示一般的动压轴承装置的构造及其泵作用力的纵剖面说明图。

图5为表示图4所示的动压轴承装置中、径向轴承部的泵作用力处于不平衡形状时的纵剖面说明图。

图6为表示轴向轴承部的上浮量的温度特性的线图。

图7为表示轴向轴承部的上浮量的负载特性的线图。

图8为表示因轴向轴承部的不平衡形成的轴向轴承部上浮量的温度特性的线图。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明的实施例。在此之前，先说明一下作为采用本发明的动压轴承装置一例的硬磁盘驱动装置(HDD)的概要。

图1所示的整个轴回转型的HDD驱动装置由固定构件即定子组10和从图示上侧相对于该定子组10安装的回转构件即转子组20构成。其中，定子组10具有用螺钉固定于未图示的固定基台上的固定支架11。为了轻量化，该固定支架11由铝系金属材料形成，环状的轴承座12立设于该固定支架11的大致中央部分，在该轴承座12的内周面，中空圆筒状的动压轴承构件即轴承套筒13通过压入或热压方式与所述轴承座12接合。为了便于小径孔的加工等，该轴承套筒13由磷青铜等的铜系材料形成。

在所述轴承座12的外周安装面嵌装着由电磁钢板的层叠体构成的定子铁心14，同时，在设置于该定子铁心14上的各凸极部分别卷绕着驱动线圈15。

并且，在设于所述动压轴承构件即轴承套筒13的中心孔内回转自如地***有构成转子组20的回转轴21。即，形成于所述轴承套筒13内周面上的动压面相对于所述回转轴21外周面上形成的动压面沿半径方向对向配置，在由该微小间隙构成的轴承空间部分沿轴向以适当的间隔构成有2个径向动压轴承部RB、RB。具体地讲，所述径向动压轴承部RB的轴承套筒13侧的动压面与回转轴21侧的动压面为中间隔有数μm的微小间隙地沿周向对置，在由该微小间隙构成的轴承空间内注入或隔有轴线方向连续状的润滑油和磁性流体等的润滑流体。

又，在所述轴承套筒13和回转轴21的两动压面的至少一方侧凹设有例如由人字形状构成的环状径向动压发生槽，在轴线方向上分成了2个区域，回转时，利用该径向动压发生槽的泵作用向润滑流体加压而产生动压，利用该润滑流体的动压，回转中枢22与回转轴21一起被轴支承于所述轴承套筒13上，沿径向形成非接触状态。

此时，各径向动压轴承部RB的径向动压发生槽的人字形状通常是将大致「ㄑ」字状的多个槽部并列设置成环状。例如图4中的箭头所示，该径向动压发生槽的泵作用是设定成为轴向对称平衡的状态。

虽然在设计上依靠各径向动压轴承部RB产生的平衡的泵作用力并不能将润滑流体持续推入轴向的一方侧，但在实际制造时，有时因制造误差等影响，所述各径向轴承部RB设置的动压发生槽的槽形状(槽长)等会形成轴向不平衡的形状，由此，各径向轴承部RB的泵作用力成为不平衡状态。这样，在本实施例中，多条压力开放用旁通路BP相对于所述轴承套筒13，周向等间隔地形成了轴向贯通的形状。有关该压力开放用旁通路BP的详细内容见后述。

另一方面，与所述回转轴21一起构成转子组20的回转中枢22是由铁氧体系不锈钢组成的大致杯状的构件构成，设于该回转中枢22中心部分的接合孔22a通过压入或热压方式与所述回转轴21的上端部分一体接合，该回转中枢22具有大致圆筒状的胴部22b以及磁盘载置部22c，所述胴部22b的外周部搭载有未图示的磁盘等记录媒体磁盘，所述磁盘载置部22c从该胴部22b向半径方向外方伸出，将记录媒体磁盘支承在轴线方向上；使用螺钉固定的钳位器(未图示)并利用从上方侧的压力将所述记录媒体磁盘固定成从上方侧覆盖的形状。

在所述回转中枢22的胴部22b的内周面安装着环状驱动磁铁22d。该环状驱动磁铁22d的内周面相对定子铁心14的各凸极部的外周端面呈环状地对向邻近配置，同时，该环状驱动磁铁22d的轴向下端面与安装于固定支架11侧的磁性吸引板23呈轴向对面形状，利用该两构件22d、23间的磁性吸引力沿轴向拉引整个回转中枢22，可得到稳定的回转状态。

设置于所述轴承套筒13下端侧的开口部由盖13a关闭，各径向动压轴承部RB内的润滑流体不会向外部漏出。

所述轴承套筒13的上端面与回转中枢22中心侧部分的下端面沿轴向邻近状地对向配置，在该轴承套筒13的上端面与回转中枢22的下端面间的轴向对向区域内形成了从径向轴承部RB连续的轴承空间。并且，在从该径向轴承部RB连续的轴承空间中设置有轴向动压轴承部SB。即，在构成所述轴向对向区域的两对向动压面13、22的至少一方侧形成有螺旋形状或人字形状的径向动压发生槽，包含该径向动压发生槽的轴向对向部分成为了轴向动压轴承部SB。

构成了上述轴向动压轴承部SB的轴承套筒13上端面侧的动压面与邻接对向的回转中枢22下端面侧的动压面之间隔有数μm的微小间隙并沿轴向对向配置，同时，在由该微小间隙构成的轴承空间内充填有来自所述径向动压轴承部RB的连续性的油和磁性流体等的润滑流体，回转时利用径向动压发生槽的泵作用向所述润滑流体加压而产生动压，利用该润滑流体的动压将所述回转轴21和回转中枢221轴支承，形成径向上浮的非接触状态。

本实施例中的所述轴向动压轴承部SB被配置在轴承套筒13的上端面与回转中枢22的下端面间的轴向对向区域中的相当于最外周侧的部分，该轴向对向区域的最外周侧部分兼有泵装置的作用，对存在于包含所述轴向动压轴承部SB的轴向对向的整个区域内的的润滑流体向半径方向内方侧进行加压。

并且，利用所述动压轴承构件即轴承套筒13的外周面划分由毛细管密封部24构成的流体密封部。即，该流体密封部即毛细管密封部24相对于包含轴向动压轴承部SB的轴向对向区域设置成了从半径方向外方侧连设的形状，利用所述轴承套筒13的外周面和与该轴承套筒13外周面沿半径方向对向状形成的防脱构件即对面板25的内周面划分上述毛细管密封部24。所述对面板25由固定在设于回转中枢22的凸缘部22e上的环状构件构成，通过将该对面板25的内周面与轴承套筒13外周面间的间隙向图示下方侧的开口部逐渐放大，划分出了锥状的密封空间。并且，所述轴向动压轴承部SB内的润滑流体可以连续地一直充填到毛细管密封部24的途中位置。

在所述轴承套筒13的上端部分设置有向半径方向外方侧伸出的防脱出凸边部13b，该防脱出凸边部13b的一部分相对所述对面板25的一部分沿轴向对向状配置。利用该两构件13b、25，可防止所述回转中枢22的轴向脱出。

设置于所述轴承套筒13的多条压力开放用旁通路BP不使用包含各径向轴承部RB的轴承空间，而是另外通过轴向贯通所述轴承套筒13形成，在所述轴承套筒13的轴向两端面分别具有开口部BP1、BP2。并且，在这些两开口部BP1、BP2中，配置于所述轴承套筒13上侧端面的开口部BP2向轴向动压轴承部SB与邻接配置于该轴向动压轴承部SB的上侧径向轴承部RB间的轴承间空间内开口。

即，该压力开放用旁通路BP的图示上侧的开口部BP2向扩大间隙部LS开口，该扩大间隙部LS在离轴向动压轴承部SB的半径方向内侧的部位上，其轴向间隔大于所述轴向动压轴承部SB，通过设置这种扩大间隙部LS，使所述压力开放用旁通路BP与轴承空间之间形成良好的连通状态，润滑流体的流动性良好。

另外，在所述压力开放用旁通路BP的两开口部BP1、BP2中，配置于轴承套筒13下侧端面的开口部BP2向由该轴承套筒13的下端面与所述盖13a划分的轴向外方侧的空间开口。

在具有这种结构的本实施例中，由于各径向轴承部RB上设置的动压发生槽的槽形状(槽长)形成了不平衡状态等，因此，该径向轴承部RB的泵作用力即使是轴向的高压侧·低压侧形成了不平衡形状，相当于该不平衡量的润滑流体也可通过所述2部位的径向轴承部RB、RB相互间连通的压力开放用旁通路BP，从高压侧的径向轴承部RB向低压侧的径向轴承部RB流动，使所述2部位的径向轴承部RB、RB相互间的压力保持平衡。结果是所述径向轴承部RB的不平衡形状不会对径向轴承部RB造成影响，可防止该径向轴承部RB的轴向上浮量变动。

又，在用同一符号表示与上述实施例相同的构成物的图3所示的实施例中形成有贯通回转轴21状的压力开放用旁通路BP’。本实施例的压力开放用旁通路BP’剖面大致呈T字状，从设置于所述回转轴21下端面的端面开口部BP2’2沿着该回转轴21的中心轴线向上方侧延伸。并且，从该上方侧延伸端向半径方向外方侧放射状延伸，这些设置于各延伸端的侧面开口部BP’1向扩大间隙部LS内开口，该扩大间隙部LS被设置在轴向动压轴承部SB与邻接配置于该轴向动压轴承部SB的上侧径向动压轴承部RB间的部位。该实施例也可获得与上述实施例相同的作用·效果。

上面根据实施例对本发明者的发明作了具体说明，但本发明不限定于上述实施例，在不脱离本发明宗旨的范围内，当然也可作各种变形。

例如，在上述各实施例中的压力开放用旁通路BP中，也可在2个径向轴承部RB、RB间的部位设置开口的连通孔。通过设置这种连通孔，可使压力开放用旁通路BP内的润滑流体更加良好地进行流动。

又，在上述各实施例中，本发明适用于HDD主轴电机，但本发明也同样适用于其它各种各样的动压轴承装置。

Claims (7)

1.一种动压轴承装置，其特征在于，包括：

回转轴；

支承该回转轴的动压轴承构件；

在所述动压轴承构件的内周面与所述回转轴的外周面间的径向对向区域中沿轴向形成的2个径向动压轴承部；

接近所述2个径向动压轴承部中的一个配置、形成在所述动压轴承构件的轴向端面与同时与所述回转轴一体回转的回转构件的轴向端面之间的轴向对向区域中的轴向动压轴承部；

向从所述2个径向动压轴承部至所述轴向动压轴承部形成的轴承空间内连续注入的润滑流体；以及

将从所述一个径向动压轴承部连续至所述轴向动压轴承部的空间与另一方侧的径向动压轴承部的轴向外方侧连通的压力开放用旁通路，

所述压力开放用旁通路的一个开口部开口在从所述一个径向动压轴承部连续至所述轴向动压轴承部的空间。

2.如权利要求1所述的动压轴承装置，其特征在于，所述压力开放用旁通路沿轴向形成于所述动压轴承构件或轴的任一方。

3.如权利要求1所述的动压轴承装置，其特征在于，

在所述轴承构件的轴向端面即在离所述轴向对向区域的半径方向内侧设置有比所述轴向对向区域的轴向间隔大的扩大间隙部，

在该扩大间隙部中，将所述压力开放用旁通路配置成开口的形状。

4.如权利要求3所述的动压轴承装置，其特征在于，所述压力开放用旁通路具有向所述2个径向动压轴承部间开口的连通孔。

5.一种动压轴承装置，其特征在于，包括：

轴；

轴承构件；

在所述轴承构件的内周面与所述轴的外周面之间沿轴向形成的2个径向动压轴承部；

接近所述2个径向动压轴承部中的一个配置、形成在所述轴承构件的轴向端面与所述轴的轴向端面之间形成的轴向动压轴承部；

在所述轴与轴承构件之间从所述2个径向动压轴承部至所述轴向动压轴承部连续注入的润滑流体；以及

将从所述一个径向动压轴承部连续至所述轴向动压轴承部的空间与另一方侧的径向动压轴承部的轴向外方侧连通的压力开放用旁通路，

所述压力开放用旁通路的一个开口部开口在从所述一个径向动压轴承部连续至所述轴向动压轴承部的空间。

6.如权利要求5所述的动压轴承装置，其特征在于，所述压力开放用旁通路沿轴向形成于所述轴承构件或轴的任一方。

7.如权利要求6所述的动压轴承装置，其特征在于，

在所述轴承构件的轴向端面即在离所述轴向动压轴承部的所述径向动压轴承部侧设置有比所述轴向动压轴承部的轴向间隔大的扩大间隙部，

在该扩大间隙部中，将所述压力开放用旁通路配置成开口的形状。

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