JP3839695B2

JP3839695B2 - Hydrodynamic bearing device and spindle motor using the same

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Publication number: JP3839695B2
Application number: JP2001310429A
Authority: JP
Inventors: 晴繁大澤; 貴之大江
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2021-10-05
Also published as: JP2003113837A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オイル等の潤滑流体を用いて軸部材とスリーブ部材とをラジアル方向及びスラスト方向に対し回転自在に支持する動圧軸受装置及びこれを用いたスピンドルモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、スピンドルモータの軸受として、軸部材とスリーブ部材とを相対回転自在に支持するために、両者の間に介在させたオイル等の潤滑流体の流体圧力を利用する動圧軸受装置が種々提案されている。本願の出願人にあっては、特願平１１−０１２６６０号（特開２０００−２１５５８９号）等に示すように、スラスト動圧軸受部とこれに隣接するラジアル動圧軸受部とに連続して潤滑流体を充填し両軸受部が協働して回転時の負荷を支持し得ると同時に、両軸受部の境界部に気泡が滞留しないようにした軸受構造を提案している。
【０００３】
図１０は、この種動圧軸受装置を用いた記録ディスク駆動用スピンドルモータ１の概略構成を模式的に示す断面図である。記録ディスク駆動装置のベースもしくはこのベースに固定されるブラケットからなるモータベース２には円筒状支持壁３が一体に設けられ、この外周面にステータ４が外嵌固定されている。支持壁３の内周面には円筒状スリーブ部材５が内嵌固定され、支持壁３の下端開口部にスリーブ部材５の下端に当接するようにしてカバー部材６が設けられ、スリーブ部材５の下面開口を閉塞している。
【０００４】
モータベース２に対して高速回転するロータ７は、記録ディスク８を保持する逆カップ状のロータハブ９と、このロータハブ９の略円盤状上壁部９１における回転中心に上端部が一体的に固着された軸部１０と、上壁部９１の外周縁部から下方に垂下する円筒状周壁部９２の内周面に固着されステータ４に対して所定間隙を介して径方向に対向する円筒状ロータマグネット１１とからなり、記録ディスク８はその中心孔をロータハブ９の周壁部９２に嵌挿させ、周壁部９２下端の鍔部９３上に載置させることにより保持され、図外のクランプにてロータハブ９に固定される。ロータハブ９の上壁部９１は動圧軸受装置のスラスト板部を兼用し、軸部１０とこの上壁部９１とで動圧軸受装置の軸部材が構成される。
【０００５】
ロータ７の軸部１０はスリーブ部材５の内側に嵌挿され、図１１（Ａ）に示すように、軸部１０の外周面であるラジアル軸受面１０Ａがスリーブ部材５の内周面であるラジアル受け面５Ａにラジアル微小間隙を介して径方向に対向し、また、ロータハブ９の上壁部９１の下面であるスラスト軸受面９１Ｂがスリーブ部材５の上端面であるスラスト受け面５Ｂにスラスト微小間隙を介して軸方向に対向している。軸部１０の下端部はスリーブ部材５の下端部内周に拡径形成された段付凹部５ａに位置し、この軸部１０の下端部に軸部１０より大径の環状ストッパ１２が嵌着され、これが段付凹部５ａに収容されることにより軸部１０のスリーブ部材５からの抜け止めがなされている。
【０００６】
ラジアル微小間隙及びスラスト微小間隙にはオイル等の潤滑流体１３が両微小間隙にわたって連続的に充填され毛細管現象により保持されている。より具体的には、潤滑流体１３は、スリーブ部材５の上部外周を囲むよう上壁部９１に一体に設けられた周状突起９４の内周面とスリーブ部材５の上部外周面との間に形成された環状テーパシール部１４から、スラスト微小間隙及びラジアル微小間隙を経て、段付凹部５ａ，カバー部材６，軸部１０下端面及びストッパ１２で囲まれた空間にわたって連続的に充填されており、スラスト微小間隙における潤滑流体１３はその外周側のテーパシール部１４に形成された気液界面で外部空気と接し、ラジアル微小間隙における潤滑流体１３は軸部１０の下端に貯留された潤滑流体１３に連続するものの、スリーブ部材５とカバー部材６とで形成された径方向第１空気路１５及びスリーブ部材５と支持壁３とで形成された上下方向第２空気路１６を通して外部空気に接している。
【０００７】
ラジアル微小間隙を形成するラジアル軸受面１０Ａとラジアル受け面５Ａとの一方もしくは両方、この例ではラジアル受け面５Ａに、ラジアル微小間隙の潤滑流体１３をスラスト微小間隙側に移動させる動圧が発生するよう軸方向にアンバランスなヘリングボーン状溝からなるラジアル動圧溝１７が形成され、これによりラジアル荷重支持圧を発生させると共にラジアル微小間隙の潤滑流体１３にスラスト方向への移動圧力を発生させるラジアル動圧軸受部が構成される。
【０００８】
また、スラスト微小間隙を形成するスラスト軸受面９１Ｂとスラスト受け面５Ｂとの一方もしくは両方、この例ではスラスト受け面５Ｂに、スラスト微小間隙の潤滑流体１３を内径側つまりラジアル微小間隙側に移動させる動圧を発生するスラスト動圧溝１８が形成され、これによりスラスト微小間隙の潤滑流体１３にラジアル方向への移動圧力を発生させるスラスト動圧軸受部が構成される。このスラスト動圧溝１８は、複数のスパイラル状溝１８ａを周方向に配列して構成され、スラスト受け面５Ｂの内径側はスパイラル状溝１８ａの溝底面に連続し、潤滑流体１３を溝底面からラジアル微小間隙側に案内できるようにしてある。
【０００９】
ラジアル動圧軸受部の潤滑流体移動圧力とスラスト動圧軸受部の潤滑流体移動圧力とは両動圧軸受部の境界部分に向かって圧力を高めるように作用することによってロータ９に対する浮上力が得られ、スラスト方向の支持が実現する。同時に、両動圧軸受部の境界部分の圧力が高まることにより、この境界部分に滞留しようとする気泡は圧力の低い側、つまりスラスト動圧軸受部の径方向外周方向に移動し、テーパシール部１４の気液界面より外部に放出される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような動圧軸受装置にあっては、高速回転時には動圧効果によりロータ７つまり回転体を非接触に保持できるが、非回転時においてはその機能がないため、外部から衝撃が加われば回転体が軸受隙間の範囲で自由に動いてしまう。特に、重力及び、ステータ４とロータマグネット１１間の磁気力以外には軸方向の拘束力がないことから非回転時に外乱が加わると回転体は大きく移動する。
【００１１】
通常、ラジアル軸受隙間（ラジアル微小間隙）は数μｍと狭いが、スラスト軸受隙間（スラスト微小間隙）は数十μｍと大きいので、回転体がこの軸受隙間の範囲で動けば、スラスト方向に急激に回転体が移動した場合、スラスト動圧軸受部の隙間が拡大する個所ではスクイズ効果により圧力が低下してキャビテーションが発生する。
【００１２】
すなわち、回転体が固定体に対しスラスト振動をすると、潤滑流体の流れ抵抗が最も大きいスラスト微小間隙の内径側でかつこの微小間隙の最も狭い部分つまり隣合う溝相互間の丘部分の動圧変動幅ΔＰが大きくなる。静圧Ｐ０からの変動圧力Ｐ＝Ｐ０−ΔＰ（隙間が開く時に発生）がある値以下になると潤滑流体に溶け込んでいた空気は気化し気泡となり、いわゆるキャビテーションが発生する。
【００１３】
ある程度の振動範囲までは見えない程度の大きさに止まっている空気泡は、Ｐ＝Ｐ０＋ΔＰ（隙間が狭まる時に発生）の際には圧力の低いところに押しやられるので、結局は圧力レベルの低い溝部分に集積して増加し、見える程度の大きさに成長する。
【００１４】
上述したようなスラスト微小間隙とラジアル微小間隙とが直結したような構造においては、その両端は大気圧であるが、各部分での隙間変動量に伴う動圧の大きさ、表面張力による圧力差などに起因して、気泡はより安定なところに移動し、かつ小さな気泡は結びついてトータルの表面積が小さくエネルギーが小さい安定した状態になっていく。図１１の例の場合には、スラスト動圧溝の部分よりラジアル側の境界部の比較的隙間の大きい部分に気泡が溜まりやすくなる。この結果、気泡は円滑に排出されることなく大きく成長して場合によってはリング状になって軸受部の主要部分を占拠し、潤滑流体を軸受部（特にラジアル動圧軸受部）側に押し出してしまったり、あるいは一気に外部に移動してシール部から潤滑流体を噴出させてしまうことになる。しかも気泡が動圧軸受部に残ったままモータを回転させると、正常な軸受機能を有さないために、焼き付き現象等の重大な損傷を来す危険がある。
【００１５】
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、非回転時に外部から加振されて潤滑流体中に気泡が発生した場合であっても、この気泡をラジアル動圧軸受部側に閉じ込めることがないようにし、出来るだけ気泡が小さいうちにスラスト動圧軸受部外周側にある気液界面部まで移動させることができる構造を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の動圧軸受装置においては、外周にラジアル軸受面を有する軸部及び該軸部に一体的に設けられスラスト軸受面を有するスラスト板部を備えた軸部材と、前記ラジアル軸受面にラジアル微小間隙を介して径方向に対向するラジアル受け面及び前記スラスト軸受面にスラスト微小間隙を介して軸方向に対向するスラスト受け面を有するスリーブ部材と、前記両微小間隙に連続して充填される潤滑流体とを備え、前記ラジアル軸受面及び／もしくはラジアル受け面には、潤滑流体にラジアル荷重を支持するための動圧を発生させるラジアル動圧溝が形成され、前記スラスト軸受面及び／もしくはスラスト受け面には、潤滑流体をラジアル微小間隙に向けて移動させる動圧が発生するよう複数のスパイラル状溝を周方向に配列してなるスラスト動圧溝が形成され、前記軸部材と前記スリーブ部材とが相対回転自在に支持され、さらに、前記スラスト微小間隙の外周側には、潤滑流体と空気との界面を有するシール部が設けられ、前記スラスト軸受面及び／もしくはスラスト受け面における前記スラスト動圧溝よりラジアル微小間隙側には、前記スラスト動圧溝の底面より突出しスラスト動圧溝における潤滑流体のラジアル微小間隙側への流動を抑制する堰部が環状に設けられ、スラスト動圧溝は、前記スラスト受け面の外周に達していることを特徴とするものである（請求項１）。
【００１７】
このような構成の動圧軸受装置にあっては、非回転時、外部から加振された場合に、上述したように特にスラスト微小間隙における潤滑流体に気泡が発生する可能性がある。潤滑流体中に気泡が発生するとこの気泡は溝内に溜まり、次第に集積して大きく成長するが、スラスト微小間隙のラジアル微小間隙側に堰部が設けられることから、この気泡はラジアル微小間隙側への移動が阻止され、ラジアル軸受部に流入することが防止される。
【００１８】
軸部材とスリーブ部材との相対回転がなされると、スラスト微小間隙における潤滑流体にはスラスト動圧溝の作用によりラジアル微小間隙に向かう移動圧力が発生し、潤滑流体の圧力がスラスト微小間隙とラジアル微小間隙との境界部分で最も高くなることから、潤滑流体中に気泡が発生していた場合にはこの気泡は圧力レベルの低い部分つまりスラスト微小間隙の外周側に移動させられ、遂にはシール部から外部に放出される。この結果、非回転時に外部からの加振によって潤滑流体中に発生した気泡は、ラジアル微小間隙に閉じ込められることなく、外部に放出されることになる。
【００１９】
また、上述した動圧軸受装置において、スラスト動圧溝における各スパイラル溝に、潤滑流体の流入しやすい部分と気泡が溜まりやすい部分とを周方向にずれるようにして設け、当該スパイラル溝内に潤滑流体の循環路を形成するのが望ましく（請求項２）、特に、各スパイラル溝における周方向断面を、スパイラル溝の両側の丘の少なくとも一方側の端部を最も深い形状に形成して気泡の溜まりやすい部分に設定するのがよい（請求項３）。
【００２０】
このようにすると、潤滑流体中に発生した気泡はスパイラル溝の溝内においても気泡が溜まりやすい部分に集まり、この部分と潤滑流体の流入しやすい部分とでスパイラル溝内において潤滑流体の循環流路が形成されることになり、気泡が小さいうちに外部に円滑に排出されることになる。
【００２１】
さらに、上述の動圧軸受装置において、スラスト動圧溝における各スパイラル溝を、内径側が浅く、外径側が深くなるように形成するのがよく（請求項４）、潤滑流体が表面張力により内径側に集まりやすくなり、気泡を外径側に導くポンピング力が発生し、気泡の排出機能が高まる。
【００２２】
同様に、スラスト微小間隙を、内径側が狭く、外径側が広くなるように形成してもよく（請求項５）、この場合には、スラスト振動時に発生する負圧の値を小さく抑えてキャビテーションを発生しにくくすると同時に、潤滑流体が表面張力により内径側に集まりやすくなり、気泡を外径側に導く力が発生し、気泡の排出機能が高まる。
【００２３】
さらに、スラスト動圧溝を、偶数個のスパイラル溝とし溝深さが浅いスパイラル溝と深いスパイラル溝との２種類を周方向に交互に配列して構成し、各スパイラル溝をその内周側で隣接するスパイラル溝に連通させるのもよい（請求項６）。この場合には、隣接するスパイラル溝を通じた潤滑流体の大きな潤滑路を形成することが可能となり、上記と同様に気泡を外周側に導き、外部へ排出することができる。
【００２４】
そして、上述したような動圧軸受装置を用い、軸部材とスリーブ部材との一方を回転側としてロータマグネットを一体的に備え、他方を固定側として前記ロータマグネットに対向する位置にステータを有することによりスピンドルモータを構成することができ（請求項７）、動圧軸受特性の低下或いは潤滑流体の漏出を防止したスピンドルモータを提供することが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るスピンドルモータの実施形態について図面を参照して説明する。図１〜図９は、本発明を前記図１０で説明した記録ディスク駆動用スピンドルモータに適用した場合の要部を示したものであり、前記と同一符号のものは同一もしくは相当するものを示すものとする。
【００２６】
まず、図１（Ａ），（Ｂ）は第１の実施形態を示し、図１１で説明したものと異なる点は、スリーブ部材５の上端面のスラスト受け面５Ｂにおいて、スラスト微小間隙に充填された潤滑流体１３に対しラジアル微小間隙に向かう移動圧力を発生させるスラスト動圧溝１８を、複数のスパイラル状溝１８ａを周方向に配列して形成すると共に、スラスト受け面５Ｂのスラスト動圧溝よりラジアル微小間隙側に、スラスト動圧溝１８の溝底面よりスラスト軸受面９１Ｂ側に突出しスラスト受け面５Ｂと面一となる堰部２１を環状に形成した点である。すなわち、スラスト動圧溝１８を構成する複数のスパイラル状溝１８ａは、その溝底面が外周側に開口されているが、内周側に対しては堰部２１の存在により閉じられている。
【００２７】
このような構成の動圧軸受装置においては、非回転時に外部から加振されて潤滑流体１３中に気泡が発生した場合、この気泡は溝内部に集積するが、各スパイラル状溝１８ａの内周側はその溝内部が堰部２１により堰き止められているため、溝内部の気泡がラジアル微小間隙へ移動することが阻止される。従って、潤滑流体１３中に発生する気泡は、ラジアル動圧軸受部側に閉じ込められることがなく、スラスト動圧軸受部の外周側に誘導されて外部に放出され、できるだけ小さい内に外部に導出することが可能になる。
【００２８】
ここで、環状の堰部２１は、上述の例のようにスパイラル状溝１８ａの溝を完全に塞ぎ止めるのがベターであるが、要は溝内の流れを止められればよく、実質的には溝深さの７０〜８０％程度塞ぐような段形状でも相応の効果が得られる。
【００２９】
図２（Ａ），（Ｂ）に示す第２の実施形態は、このような場合であり、スラスト受け面５Ｂにおけるスラスト動圧溝よりラジアル微小間隙側に、スラスト動圧溝１８の溝底面よりその溝深さの７０〜８０％程度だけスラスト軸受面９１Ｂ側に突出した堰部２２を環状に形成している。
【００３０】
図３（Ａ），（Ｂ）は本発明の第３の実施形態を示したものである。この実施形態では、スリーブ部材５のスラスト受け面５Ｂにおけるスラスト動圧溝１８よりラジアル側に環状堰部２３を設けると共に、この堰部２３の外周側に各スパイラル状溝１８ａの溝底面から連続する円錐面２３ａを設けている。このような構成の場合、スラスト動圧溝による動圧発生時に各スパイラル状溝１８ａの溝底部から内周側への潤滑流体１３の移動が円滑に行われる。
【００３１】
次に、スラスト動圧溝１８のスパイラル状溝１８ａに、潤滑流体の流入しやすい個所と気泡が溜まりやすい個所とを設けて、この溝内で潤滑流体が循環しやすくした実施形態について説明する。
【００３２】
図４（Ａ），（Ｂ）に示す実施形態では、図１に示した実施形態と同様に、スラスト動圧溝１８よりラジアル微小間隙側に環状堰部２１を設けた上で、スラスト動圧溝１８の各スパイラル状溝１８ａの周方向断面をスラスト微小間隙における潤滑流体１３の移動方向下流側が深くなるような直角三角形状に形成したものである。各スパイラル状溝１８ａにおいては、図４（Ｂ）より明らかなように、溝深さが小さい側つまり直角三角形の鋭角側に潤滑流体１３が表面張力により集まり、逆に溝深さの大きい側つまり直角側に気泡が集まりやすく、潤滑流体１３が流入しやすい個所と気泡が溜まりやすい個所とが設けられる。スパイラル状溝１８ａの長手方向にみると直角三角形の鋭角側に潤滑流体１３の流路が形成されるので、各スパイラル状溝１８ａ内部において潤滑流体１３の循環流路が形成されることになる。
【００３３】
このような構成にあっては、非回転時に外部から加振されて潤滑流体１３中に気泡が発生しても、この気泡がラジアル微小間隙側に流入することが環状堰部２１により阻止される上、スパイラル状溝１８ａ内部での潤滑流体１３の循環流路に従って溝内部の気泡が外周側に案内され、テーパシール部１４より外部に排出されることになる。すなわち、非回転時の振動によって潤滑流体１３に発生した気泡がこの非回転の状態で外部に積極的に排出されることとなり、回転時における気泡の影響が軽微なものになる。
【００３４】
図５（Ａ），（Ｂ）に示す実施形態は、上述とは逆に、スラスト動圧溝１８の各スパイラル状溝１８ａの周方向断面をスラスト微小間隙における潤滑流体１３の移動方向上流側が深くなるような直角三角形状に形成したものである。また、図６（Ａ），（Ｂ）に示す実施形態は、スラスト動圧溝１８の各スパイラル状溝１８ａの周方向断面をＷ形状とし、スパイラル状溝１８ａの周方向両側の丘部に近い位置を気泡の溜まりやすい個所に設定したものである。これら何れの形状においても各スパイラル状溝１８ａ内部で潤滑流体１３の循環流路が形成されることになり、気泡の放出を円滑に実現できる。
【００３５】
次に、図７に示す実施形態について説明する。スリーブ部材５のスラスト受け面５Ｂに形成されたスラスト動圧溝１８は複数のスパイラル状溝１８ａを周方向に配列して構成されているが、各スパイラル状溝１８ａはスラスト受け面５Ｂ（丘部表面）からの溝深さが内径側を浅く外径側を深くなるよう溝底面を傾斜させており、スラスト受け面５Ｂの最内周部が環状堰部２４となっている。この実施形態によれば、スラスト微小間隙に充填された潤滑流体１３が表面張力により内径側に集まりやすくなり、潤滑流体１３を内径側，気泡を外径側に導くポンピング力が発生し、気泡の排出がより円滑に行われることになる。
【００３６】
図８は他の実施形態を示したものである。この実施形態では、スリーブ部材５の上端面に設定されるスラスト受け面５Ｂを内径側から外径側にかけて傾斜させ、このスラスト受け面５Ｂとロータハブ９のスラスト軸受面９１Ｂとの間に形成されるスラスト微小間隙を、内径側が狭く外径側が広くなるように設定してある。スラスト受け面５Ｂの最内周部が環状堰部２５となる。
【００３７】
図８の実施形態によれば、潤滑流体１３が充填されるスラスト微小間隙が内径側を狭く外径側を広くして一様な隙間としていないため、スラスト振動時に発生する負圧の値を小さく抑えてキャビテーションの発生を低減することが可能となり、同時に、図７の実施形態の場合と同様に、表面張力によりスラスト微小間隙の内径側に潤滑流体１３を、外径側に気泡を導くポンピング力を発生させることができる。このようなポンピング力は、非回転時に外部から加振されて潤滑流体１３中に発生した気泡を、速やかに外部に導き出し、ロータが回転するまでに（非回転時に）気泡を外部に積極的に排出できることになる。
【００３８】
図９はさらに他の実施形態を示したものである。スリーブ部材５のスラスト受け面５Ｂに形成されるスラスト動圧溝１８は偶数個のスパイラル状溝により構成されている。すなわち、図９に示すように、溝深さの浅い適数個のスパイラル状溝１８ａ１とこれと同数の溝深さの深いスパイラル状溝１８ａ２とを、浅い溝と深い溝とが交互に配置されるよう周方向に配列してスラスト動圧溝１８が構成されている。そして、スラスト受け面５Ｂのスラスト動圧溝１８よりラジアル微小間隙側に、スラスト動圧溝１８の溝底面よりスラスト軸受面９１Ｂ側に突出しスラスト受け面５Ｂと面一となる堰部２６が環状に形成され、この環状堰部２６の外周側において、隣合う２つのスパイラル状溝１８ａ１，１８ａ２がその内周部において互いに連通するよう、スパイラル状溝１８ａ１，１８ａ２の内周端部間が連通路２７により接続されている。
【００３９】
この実施形態によれば、溝深さの浅いスパイラル状溝１８ａ１にはそのほぼ全域に表面張力により潤滑流体１３が集まり、溝深さの深いスパイラル状溝１８ａ２に気泡が集まりやすくなり、この２種のスパイラル状溝１８ａ１，１８ａ２の内周部が互いに連通していることにより２つのスパイラル状溝１８ａ１，１８ａ２に渡って循環路が形成され、スパイラル状溝１８ａ１の潤滑流体１３が連通路２７を通ってスパイラル状溝１８ａ２に流入されることに伴い、スパイラル状溝１８ａ２に集められた気泡が外周側に導き出され、気液界面から外部に排出されることになる。
【００４０】
以上、本発明に従う動圧軸受装置及びこれを用いたスピンドルモータの実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の動圧軸受装置によれば、スラスト軸受面及び／もしくはスラスト受け面におけるスラスト動圧溝よりラジアル微小間隙側に、スラスト動圧溝の溝底面より突出した環状の堰部を設けたため、非回転時に外部から加振されて潤滑流体中に発生した気泡をラジアル動圧軸受部側に閉じ込めることなくできるだけ小さい内にスラスト微小間隙の外周側のシール部より外部に排出することができ、軸受特性の低下や潤滑流体の漏出を防止することができ、焼き付き現象等の重大な損傷を回避できるものである。
【００４２】
加えて、スラスト動圧溝を構成する複数のスパイラル状溝に潤滑流体の流入しやすい部分と気泡が溜まりやすい部分とを周方向にずれるようにして設ければ、このスパイラル状溝内部において潤滑流体の循環路を形成することができ、気泡の排出をより円滑に行うことができる。
【００４３】
また、スラスト動圧溝の各スパイラル状溝を、内径側を浅く外径側を深く形成することにより、表面張力を利用して潤滑流体と気泡とをそれぞれ内外径方向に導くポンピング力を発生させることが可能となり、上述の効果をより一層顕著なものにできる。
【００４４】
さらに、スラスト微小間隙を、内径側を狭く外径側を広く形成すれば、キャビテーションの発生を低減できる上、上述したと同様に、表面張力を利用して潤滑流体と気泡とをそれぞれ内外径方向に導くポンピング力を発生させることが可能となる。
【００４５】
一方、偶数個のスパイラル状溝によってスラスト動圧溝を構成する場合に、溝深さの浅いスパイラル状溝と深いスパイラル状溝とを交互に配列してそれぞれを内周側で連通する構成とすれば、隣合うスパイラル状溝間で潤滑流体の循環路を形成することが可能となり、気泡の外部への導出を円滑に行えるものである。
【００４６】
そして、上述した動圧軸受装置を用いることにより、軸部材に対してスリーブ部材を相対的に回転するスピンドルモータを構成することができ、動圧軸受特性の低下或いは潤滑流体の漏出を防止したスピンドルモータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の動圧軸受装置の実施形態を示し、（Ａ）は要部の断面図、（Ｂ）はスリーブ部材の一部斜視図である。
【図２】本発明の動圧軸受装置の他の実施形態を示し、（Ａ）は要部の断面図、（Ｂ）はスリーブ部材の一部斜視図である。
【図３】本発明の動圧軸受装置の更に他の実施形態を示し、（Ａ）は要部の断面図、（Ｂ）はスリーブ部材の一部斜視図である。
【図４】本発明の動圧軸受装置の別の実施形態を示し、（Ａ）はスリーブ部材の一部の斜視図、（Ｂ）はスラスト動圧軸受部の一部を周方向に切断した拡大断面図である。
【図５】本発明の動圧軸受装置の他の実施形態を示し、（Ａ）はスリーブ部材の一部の斜視図、（Ｂ）はスラスト動圧軸受部の一部を周方向に切断した拡大断面図である。
【図６】本発明の動圧軸受装置の他の実施形態を示し、（Ａ）はスリーブ部材の一部の斜視図、（Ｂ）はスラスト動圧軸受部の一部を周方向に切断した拡大断面図である。
【図７】本発明の動圧軸受装置の他の実施形態を示し、（Ａ）は要部の断面図、（Ｂ）はスリーブ部材の一部斜視図である。
【図８】本発明の動圧軸受装置の他の実施形態を示し、（Ａ）は要部の断面図、（Ｂ）はスリーブ部材の一部斜視図である。
【図９】本発明の動圧軸受装置の他の実施形態を示すスリーブ部材の一部斜視図である。
【図１０】本発明の動圧軸受装置が適用されるスピンドルモータの断面図である。
【図１１】従来の動圧軸受装置を示し、（Ａ）は一部の断面図、（Ｂ）はスリーブ部材の一部斜視図である。
【符号の説明】
１スピンドルモータ
４ステータ
５スリーブ部材
５Ａラジアル受け面
５Ｂスラスト受け面
９ロータハブ
９１上壁部
９１Ｂスラスト軸受面
１０軸部材
１０Ａラジアル軸受面
１１ロータマグネット
１３潤滑流体
１４テーパシール部
１７ラジアル動圧溝
１８スラスト動圧溝
１８ａ、１８ａ１，１８ａ２スパイラル状溝
２１、２２、２３、２４、２５、２６環状堰部
２７連通路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydrodynamic bearing device that supports a shaft member and a sleeve member so as to be rotatable in a radial direction and a thrust direction using a lubricating fluid such as oil, and a spindle motor using the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various types of hydrodynamic bearing devices that utilize the fluid pressure of a lubricating fluid such as oil interposed between the shaft member and the sleeve member to support relative rotation of the shaft member and the sleeve member have been proposed as spindle motor bearings. Has been. In the applicant of the present application, as shown in Japanese Patent Application No. 11-012660 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-215589) and the like, the thrust dynamic pressure bearing portion and the radial dynamic pressure bearing portion adjacent thereto are continuously provided. A bearing structure has been proposed in which a lubricating fluid is filled so that both bearings can cooperate to support a load during rotation, and at the same time, bubbles do not stay at the boundary between both bearings.
[0003]
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of a recording disk driving spindle motor 1 using this type of hydrodynamic bearing device. A cylindrical support wall 3 is integrally provided on a motor base 2 formed of a base of a recording disk driving device or a bracket fixed to the base, and a stator 4 is externally fixed to the outer peripheral surface. A cylindrical sleeve member 5 is fitted and fixed to the inner peripheral surface of the support wall 3, and a cover member 6 is provided at the lower end opening of the support wall 3 so as to contact the lower end of the sleeve member 5. The lower surface opening is closed.
[0004]
The rotor 7 that rotates at a high speed with respect to the motor base 2 has an upper end integrally fixed to a rotation center of a reverse cup-shaped rotor hub 9 that holds the recording disk 8 and a substantially disk-shaped upper wall portion 91 of the rotor hub 9. The cylindrical rotor magnet is fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical peripheral wall portion 92 that hangs downward from the outer peripheral edge portion of the shaft portion 10 and the upper wall portion 91 and is opposed to the stator 4 in a radial direction with a predetermined gap therebetween. The recording disk 8 is held by inserting its central hole into the peripheral wall portion 92 of the rotor hub 9 and placing it on the flange portion 93 at the lower end of the peripheral wall portion 92. Fixed to. The upper wall portion 91 of the rotor hub 9 also serves as a thrust plate portion of the hydrodynamic bearing device, and the shaft portion 10 and the upper wall portion 91 constitute a shaft member of the hydrodynamic bearing device.
[0005]
The shaft portion 10 of the rotor 7 is fitted inside the sleeve member 5, and as shown in FIG. 11A, the radial bearing surface 10 </ b> A that is the outer peripheral surface of the shaft portion 10 is the radial surface that is the inner peripheral surface of the sleeve member 5. The thrust bearing surface 91B, which is opposed to the receiving surface 5A in the radial direction via a radial minute gap, and the lower surface of the upper wall portion 91 of the rotor hub 9 is located on the thrust receiving surface 5B, which is the upper end surface of the sleeve member 5, and the thrust minute gap It faces in the axial direction via. The lower end portion of the shaft portion 10 is located in a stepped recess 5a having a diameter increased on the inner periphery of the lower end portion of the sleeve member 5, and an annular stopper 12 larger in diameter than the shaft portion 10 is fitted to the lower end portion of the shaft portion 10. The shaft 10 is prevented from coming off from the sleeve member 5 by being accommodated in the stepped recess 5a.
[0006]
In the radial minute gap and the thrust minute gap, a lubricating fluid 13 such as oil is continuously filled over both the minute gaps and held by capillary action. More specifically, the lubricating fluid 13 is disposed between the inner peripheral surface of the circumferential protrusion 94 integrally provided on the upper wall portion 91 and the upper outer peripheral surface of the sleeve member 5 so as to surround the upper outer periphery of the sleeve member 5. Filled continuously from the formed annular taper seal portion 14 through the thrust micro-gap and radial micro-gap over the space surrounded by the stepped recess 5a, the cover member 6, the lower end surface of the shaft 10 and the stopper 12. The lubricating fluid 13 in the thrust micro gap contacts external air at the gas-liquid interface formed in the taper seal portion 14 on the outer peripheral side, and the lubricating fluid 13 in the radial micro gap is retained in the lower end of the shaft portion 10. The first radial air passage 15 formed by the sleeve member 5 and the cover member 6 and the second vertical air passage 16 formed by the sleeve member 5 and the support wall 3 are continuous. It is in contact with the outside air in.
[0007]
One or both of the radial bearing surface 10A and the radial receiving surface 5A forming the radial minute gap, in this example, a dynamic pressure is generated on the radial receiving surface 5A to move the lubricating fluid 13 in the radial minute gap toward the thrust minute gap. A radial dynamic pressure groove 17 comprising a herringbone groove that is unbalanced in the axial direction is formed, thereby generating a radial load supporting pressure and generating a moving pressure in the thrust direction in the lubricating fluid 13 in the radial minute gap. A hydrodynamic bearing is configured.
[0008]
Further, one or both of the thrust bearing surface 91B and the thrust receiving surface 5B forming the thrust minute gap, and in this example, the lubricating fluid 13 in the thrust minute gap is moved to the inner diameter side, that is, the radial minute gap side. A thrust dynamic pressure groove 18 that generates a dynamic pressure is formed, thereby forming a thrust dynamic pressure bearing portion that generates a moving pressure in the radial direction in the lubricating fluid 13 in the thrust minute gap. The thrust dynamic pressure groove 18 is formed by arranging a plurality of spiral grooves 18a in the circumferential direction, the inner diameter side of the thrust receiving surface 5B is continuous with the groove bottom surface of the spiral groove 18a, and the lubricating fluid 13 is passed from the groove bottom surface. It can be guided to the radial minute gap side.
[0009]
The lubricating fluid moving pressure of the radial dynamic pressure bearing portion and the lubricating fluid moving pressure of the thrust dynamic pressure bearing portion act so as to increase the pressure toward the boundary portion between the two dynamic pressure bearing portions, thereby obtaining a floating force with respect to the rotor 9. Support in the thrust direction. At the same time, when the pressure at the boundary portion between the two dynamic pressure bearing portions is increased, the bubbles that are likely to stay in the boundary portion move to the low pressure side, that is, the radially outer peripheral direction of the thrust dynamic pressure bearing portion, and the taper seal portion. 14 is discharged to the outside from the gas-liquid interface.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the hydrodynamic bearing device as described above, the rotor 7, that is, the rotating body can be held in a non-contact state by the hydrodynamic effect at high speed rotation, but since there is no function at non-rotation time, if an impact is applied from the outside The rotating body moves freely within the bearing clearance. In particular, since there is no axial restraining force other than gravity and the magnetic force between the stator 4 and the rotor magnet 11, the rotating body moves greatly when a disturbance is applied during non-rotation.
[0011]
Normally, the radial bearing gap (radial minute gap) is as narrow as several μm, but the thrust bearing gap (thrust minute gap) is as large as several tens of μm, so if the rotating body moves within the range of this bearing gap, it suddenly increases in the thrust direction. When the rotating body moves, the pressure decreases due to the squeeze effect and cavitation occurs at the location where the clearance of the thrust dynamic pressure bearing portion is enlarged.
[0012]
That is, when the rotating body undergoes thrust vibration with respect to the stationary body, the dynamic pressure fluctuations at the inner diameter side of the thrust micro gap where the flow resistance of the lubricating fluid is the largest and the narrowest portion of this micro gap, that is, the hill portion between adjacent grooves The width ΔP increases. When the fluctuating pressure P = P0−ΔP (generated when the gap is opened) from the static pressure P0 becomes less than a certain value, the air dissolved in the lubricating fluid is vaporized and becomes bubbles, and so-called cavitation occurs.
[0013]
The air bubbles that remain in a size that cannot be seen until a certain vibration range are pushed to a place where the pressure is low in the case of P = P0 + ΔP (generated when the gap is narrowed). It accumulates in the part and grows to a size that can be seen.
[0014]
In a structure in which the thrust microgap and the radial microgap are directly connected as described above, both ends are at atmospheric pressure, but the dynamic pressure due to the gap fluctuation amount in each part, the pressure difference due to the surface tension For example, the bubbles move to a more stable place, and the small bubbles are combined to become a stable state with a small total surface area and low energy. In the case of the example in FIG. 11, bubbles tend to accumulate in a portion having a relatively large gap at the boundary portion on the radial side from the thrust dynamic pressure groove portion. As a result, the bubble grows large without being smoothly discharged, and in some cases forms a ring, occupies the main part of the bearing part, and pushes the lubricating fluid toward the bearing part (especially the radial dynamic pressure bearing part). Or it may move to the outside at once, and the lubricating fluid will be ejected from the seal portion. Moreover, if the motor is rotated while air bubbles remain in the hydrodynamic bearing portion, the motor does not have a normal bearing function, and there is a risk of serious damage such as seizure.
[0015]
The present invention has been made in consideration of such problems of the prior art, and the object of the present invention is when bubbles are generated in the lubricating fluid due to external vibration during non-rotation. Even if there is, there is a structure that prevents this bubble from being trapped on the radial dynamic pressure bearing part side, and can move to the gas-liquid interface part on the outer periphery side of the thrust dynamic pressure bearing part while the bubble is as small as possible. There is to do.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the hydrodynamic bearing device of the present invention, a shaft member having a shaft portion having a radial bearing surface on the outer periphery and a thrust plate portion integrally provided on the shaft portion and having a thrust bearing surface. A sleeve member having a radial bearing surface that is radially opposed to the radial bearing surface via a radial minute gap, and a thrust bearing surface that is axially opposed to the thrust bearing surface via a thrust minute gap; A radial fluid pressure groove for generating a dynamic pressure for supporting the radial load on the lubricating fluid is formed on the radial bearing surface and / or the radial receiving surface. A plurality of spiral grooves are formed on the thrust bearing surface and / or the thrust receiving surface so as to generate a dynamic pressure for moving the lubricating fluid toward the radial minute gap. Thrust dynamic pressure grooves arranged in a direction are formed, the shaft member and the sleeve member are supported so as to be relatively rotatable, and an interface between the lubricating fluid and air is formed on the outer peripheral side of the thrust minute gap. The thrust bearing surface and / or the thrust receiving surface is provided with a seal portion having a radial minute gap side projecting from the bottom surface of the thrust dynamic pressure groove and a radial minute amount of the lubricating fluid in the thrust dynamic pressure groove. A weir part that suppresses the flow to the gap side is provided in an annular shape. The thrust dynamic pressure groove reaches the outer periphery of the thrust receiving surface. (Claim 1).
[0017]
In the hydrodynamic bearing device having such a configuration, when it is vibrated from outside during non-rotation, bubbles may be generated in the lubricating fluid, particularly in the thrust micro-gap as described above. When bubbles are generated in the lubricating fluid, these bubbles accumulate in the groove and gradually accumulate and grow large.However, since the weir portion is provided on the radial minute gap side of the thrust minute gap, the bubbles are moved to the radial minute gap side. Is prevented from flowing into the radial bearing portion.
[0018]
When the shaft member and the sleeve member are rotated relative to each other, the lubricating fluid in the thrust micro-gap generates a moving pressure toward the radial micro-gap due to the action of the thrust dynamic pressure groove, and the pressure of the lubricating fluid is changed between the thrust micro-gap and the radial micro-gap. Since it is highest at the boundary with the minute gap, if bubbles are generated in the lubricating fluid, these bubbles are moved to the lower pressure level, that is, to the outer peripheral side of the thrust minute gap, and finally the seal part. To the outside. As a result, bubbles generated in the lubricating fluid by external vibration during non-rotation are discharged outside without being confined in the radial minute gap.
[0019]
Further, in the above-described dynamic pressure bearing device, each spiral groove in the thrust dynamic pressure groove is provided with a portion where lubricating fluid easily flows and a portion where bubbles tend to accumulate in the circumferential direction so as to be lubricated in the spiral groove. It is desirable to form a fluid circulation path (Claim 2), and in particular, the circumferential cross-section of each spiral groove is formed so that at least one end of the hills on both sides of the spiral groove has the deepest shape. It is good to set in the part which is easy to collect (Claim 3).
[0020]
In this way, the bubbles generated in the lubricating fluid gather in a portion where the bubbles easily collect even in the groove of the spiral groove, and the circulating flow path of the lubricating fluid in the spiral groove at this portion and the portion where the lubricating fluid easily flows. Will be formed and will be smoothly discharged to the outside while the bubbles are small.
[0021]
Further, in the above hydrodynamic bearing device, each spiral groove in the thrust dynamic pressure groove is preferably formed so that the inner diameter side is shallow and the outer diameter side is deeper. As a result, a pumping force for guiding the bubbles to the outer diameter side is generated, and the bubble discharging function is enhanced.
[0022]
Similarly, the thrust minute gap may be formed so that the inner diameter side is narrower and the outer diameter side is wider (Claim 5). In this case, the value of the negative pressure generated during thrust vibration is suppressed to be small, and cavitation is reduced. At the same time, the lubricating fluid is likely to gather on the inner diameter side due to surface tension, and a force for guiding the bubbles to the outer diameter side is generated, thereby enhancing the function of discharging the bubbles.
[0023]
Furthermore, the thrust dynamic pressure groove is an even number of spiral grooves, and two types of spiral grooves having a shallow groove depth and deep spiral grooves are alternately arranged in the circumferential direction, and each spiral groove is arranged on the inner peripheral side thereof. It is also possible to communicate with adjacent spiral grooves (claim 6). In this case, it is possible to form a large lubrication path for the lubricating fluid through the adjacent spiral groove, and the bubbles can be guided to the outer peripheral side and discharged to the outside in the same manner as described above.
[0024]
Then, using the hydrodynamic bearing device as described above, the rotor magnet is integrally provided with one of the shaft member and the sleeve member as the rotation side, and the stator is provided at the position facing the rotor magnet with the other as the fixed side. Thus, the spindle motor can be configured (claim 7), and it is possible to provide a spindle motor that prevents the deterioration of the dynamic pressure bearing characteristics or the leakage of the lubricating fluid.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a spindle motor according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 1 to 9 show the main parts when the present invention is applied to the recording disk driving spindle motor described with reference to FIG. 10, and the same reference numerals as those shown above denote the same or corresponding parts. Shall.
[0026]
First, FIGS. 1A and 1B show the first embodiment. The difference from that described with reference to FIG. 11 is that the thrust receiving surface 5B on the upper end surface of the sleeve member 5 is filled in the thrust minute gap. A thrust dynamic pressure groove 18 for generating a moving pressure toward the radial minute gap with respect to the lubricating fluid 13 is formed by arranging a plurality of spiral grooves 18a in the circumferential direction, and from the thrust dynamic pressure groove on the thrust receiving surface 5B. The dam portion 21 is formed in an annular shape on the radial minute gap side so as to protrude from the groove bottom surface of the thrust dynamic pressure groove 18 toward the thrust bearing surface 91B and to be flush with the thrust receiving surface 5B. That is, the plurality of spiral grooves 18 a constituting the thrust dynamic pressure groove 18 have the groove bottom surface opened to the outer peripheral side, but are closed to the inner peripheral side by the presence of the dam portion 21.
[0027]
In the hydrodynamic bearing device having such a configuration, when bubbles are generated in the lubricating fluid 13 by being vibrated from the outside during non-rotation, the bubbles are accumulated in the groove, but the inner circumference of each spiral groove 18a is Since the inside of the groove is blocked by the dam portion 21, the bubbles in the groove are prevented from moving into the radial minute gap. Therefore, the bubbles generated in the lubricating fluid 13 are not confined on the radial dynamic pressure bearing portion side, are guided to the outer peripheral side of the thrust dynamic pressure bearing portion, are discharged to the outside, and are led to the outside within as small as possible. It becomes possible.
[0028]
Here, the annular dam portion 21 is better to completely block the groove of the spiral groove 18a as in the above-described example, but it suffices that the flow in the groove is substantially stopped. Corresponding effects can be obtained even with a step shape that closes about 70 to 80% of the groove depth.
[0029]
The second embodiment shown in FIGS. 2A and 2B is such a case, and from the thrust dynamic pressure groove on the thrust receiving surface 5B to the radial minute gap side, from the groove bottom surface of the thrust dynamic pressure groove 18. A dam portion 22 protruding to the thrust bearing surface 91B side by about 70 to 80% of the groove depth is formed in an annular shape.
[0030]
FIGS. 3A and 3B show a third embodiment of the present invention. In this embodiment, an annular weir portion 23 is provided on the radial side of the thrust dynamic pressure groove 18 on the thrust receiving surface 5B of the sleeve member 5 and is continuous from the bottom surface of each spiral groove 18a on the outer peripheral side of the weir portion 23. A conical surface 23a is provided. In such a configuration, when the dynamic pressure is generated by the thrust dynamic pressure groove, the lubricating fluid 13 is smoothly moved from the groove bottom portion of each spiral groove 18a to the inner peripheral side.
[0031]
Next, an embodiment will be described in which the spiral groove 18a of the thrust dynamic pressure groove 18 is provided with a location where the lubricating fluid is liable to flow in and a location where bubbles are likely to accumulate, and the lubricating fluid is easily circulated in the groove.
[0032]
In the embodiment shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B), as in the embodiment shown in FIG. 1, an annular weir 21 is provided on the radial minute gap side from the thrust dynamic pressure groove 18, and then the thrust dynamic pressure is increased. The circumferential cross section of each spiral groove 18a of the groove 18 is formed in a right triangle shape so that the downstream side in the moving direction of the lubricating fluid 13 in the thrust minute gap becomes deep. As apparent from FIG. 4B, in each spiral groove 18a, the lubricating fluid 13 gathers due to surface tension on the side where the groove depth is small, that is, the acute angle side of the right triangle, and conversely, the side where the groove depth is large, On the right angle side, bubbles are easily gathered, and a portion where the lubricating fluid 13 tends to flow in and a portion where the bubbles tend to accumulate are provided. When viewed in the longitudinal direction of the spiral groove 18a, the flow path of the lubricating fluid 13 is formed on the acute angle side of the right triangle. Therefore, the circulation flow path of the lubricating fluid 13 is formed inside each spiral groove 18a.
[0033]
In such a configuration, even if bubbles are generated in the lubricating fluid 13 due to external vibration during non-rotation, the annular weir 21 prevents the bubbles from flowing into the radial minute gap. In addition, the air bubbles inside the groove are guided to the outer peripheral side in accordance with the circulation flow path of the lubricating fluid 13 inside the spiral groove 18a, and discharged from the taper seal portion 14 to the outside. In other words, bubbles generated in the lubricating fluid 13 due to vibration during non-rotation are positively discharged to the outside in this non-rotation state, and the influence of the bubbles during rotation is minimal.
[0034]
In the embodiment shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B), contrary to the above, the circumferential cross section of each spiral groove 18a of the thrust dynamic pressure groove 18 is deeper on the upstream side in the moving direction of the lubricating fluid 13 in the thrust micro gap. It is formed in a right triangle shape. Further, in the embodiment shown in FIGS. 6A and 6B, the circumferential cross section of each spiral groove 18a of the thrust dynamic pressure groove 18 has a W shape, and is close to the hills on both sides in the circumferential direction of the spiral groove 18a. The position is set at a place where bubbles tend to accumulate. In any of these shapes, a circulation flow path of the lubricating fluid 13 is formed inside each spiral groove 18a, and bubbles can be smoothly discharged.
[0035]
Next, the embodiment shown in FIG. 7 will be described. The thrust dynamic pressure groove 18 formed on the thrust receiving surface 5B of the sleeve member 5 is formed by arranging a plurality of spiral grooves 18a in the circumferential direction. Each spiral groove 18a is formed on the thrust receiving surface 5B (hill portion). The bottom surface of the groove is inclined so that the groove depth from the front surface is shallower on the inner diameter side and deeper on the outer diameter side, and the innermost peripheral portion of the thrust receiving surface 5B is an annular weir portion 24. According to this embodiment, the lubricating fluid 13 filled in the thrust micro-gap is likely to gather on the inner diameter side due to surface tension, and a pumping force that guides the lubricating fluid 13 to the inner diameter side and bubbles to the outer diameter side is generated. The discharge will be performed more smoothly.
[0036]
FIG. 8 shows another embodiment. In this embodiment, the thrust receiving surface 5B set on the upper end surface of the sleeve member 5 is inclined from the inner diameter side to the outer diameter side, and is formed between the thrust receiving surface 5B and the thrust bearing surface 91B of the rotor hub 9. The thrust minute gap is set so that the inner diameter side is narrow and the outer diameter side is wide. The innermost peripheral portion of the thrust receiving surface 5B is an annular weir portion 25.
[0037]
According to the embodiment of FIG. 8, since the thrust micro-gap filled with the lubricating fluid 13 is not made uniform by narrowing the inner diameter side and the outer diameter side, the negative pressure value generated during thrust vibration is reduced. It is possible to suppress the occurrence of cavitation, and at the same time, as in the embodiment of FIG. 7, the pumping force that guides the lubricating fluid 13 to the inner diameter side of the thrust micro-gap and the bubbles to the outer diameter side by surface tension. Can be generated. Such a pumping force promptly introduces the bubbles generated in the lubricating fluid 13 by being vibrated from the outside during non-rotation, and actively introduces the bubbles to the outside until the rotor rotates (when not rotating). It can be discharged.
[0038]
FIG. 9 shows still another embodiment. The thrust dynamic pressure groove 18 formed on the thrust receiving surface 5B of the sleeve member 5 is composed of an even number of spiral grooves. That is, as shown in FIG. 9, an appropriate number of spiral grooves 18a1 having a shallow groove depth and spiral grooves 18a2 having the same number of groove depths, and shallow grooves and deep grooves are alternately arranged. The thrust dynamic pressure grooves 18 are configured so as to be arranged in the circumferential direction. A weir portion 26 that protrudes from the thrust dynamic pressure groove 18 of the thrust receiving surface 5B to the radial minute gap side, protrudes from the groove bottom surface of the thrust dynamic pressure groove 18 toward the thrust bearing surface 91B, and is flush with the thrust receiving surface 5B is annular. In the outer peripheral side of the annular weir 26, the communication path 27 is formed between the inner peripheral ends of the spiral grooves 18a1 and 18a2 so that two adjacent spiral grooves 18a1 and 18a2 communicate with each other on the inner peripheral part thereof. Connected by.
[0039]
According to this embodiment, in the spiral groove 18a1 having a shallow groove depth, the lubricating fluid 13 gathers in almost the entire region due to surface tension, and bubbles easily gather in the spiral groove 18a2 having a deep groove depth. Since the inner circumferential portions of the spiral grooves 18a1 and 18a2 communicate with each other, a circulation path is formed across the two spiral grooves 18a1 and 18a2, and the lubricating fluid 13 in the spiral groove 18a1 passes through the communication path 27. As the air flows into the spiral groove 18a2, the bubbles collected in the spiral groove 18a2 are guided to the outer peripheral side and discharged to the outside from the gas-liquid interface.
[0040]
The embodiments of the hydrodynamic bearing device and the spindle motor using the same according to the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to such embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Or it can be modified.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the dynamic pressure bearing device of the present invention, the annular weir protruding from the thrust dynamic pressure groove on the thrust bearing surface and / or the thrust receiving surface to the radial minute gap side, and from the groove bottom surface of the thrust dynamic pressure groove. Since the part is provided, bubbles generated in the lubricating fluid that are vibrated from the outside during non-rotation are discharged from the seal part on the outer peripheral side of the thrust micro-gap within the smallest possible size without confining to the radial dynamic pressure bearing part side. Therefore, it is possible to prevent deterioration of bearing characteristics and leakage of lubricating fluid, and to avoid serious damage such as seizure phenomenon.
[0042]
In addition, if a portion where the lubricating fluid easily flows and a portion where bubbles tend to accumulate are provided so as to be shifted in the circumferential direction in the plurality of spiral grooves constituting the thrust dynamic pressure groove, the lubricating fluid is contained inside the spiral groove. The circulation path can be formed, and the bubbles can be discharged more smoothly.
[0043]
In addition, each spiral groove of the thrust dynamic pressure groove is formed with a shallow inner diameter side and a deep outer diameter side, thereby generating a pumping force that guides the lubricating fluid and bubbles in the inner and outer diameter directions using surface tension. This makes it possible to make the above-described effect even more remarkable.
[0044]
Furthermore, if the thrust micro-gap is formed so that the inner diameter side is narrower and the outer diameter side is wider, the generation of cavitation can be reduced, and in the same way as described above, the lubricating fluid and the bubbles are respectively separated in the inner and outer diameter directions using surface tension. It is possible to generate a pumping force that leads to
[0045]
On the other hand, when a thrust dynamic pressure groove is formed by an even number of spiral grooves, a structure in which spiral grooves having a shallow groove depth and deep spiral grooves are alternately arranged so as to communicate with each other on the inner peripheral side. For example, a circulation path of the lubricating fluid can be formed between the adjacent spiral grooves, and the bubbles can be smoothly led out.
[0046]
By using the above-described hydrodynamic bearing device, a spindle motor that rotates the sleeve member relative to the shaft member can be configured, and the spindle that prevents the degradation of the hydrodynamic bearing characteristics or leakage of the lubricating fluid is prevented. A motor can be provided.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B show an embodiment of a hydrodynamic bearing device of the present invention, in which FIG. 1A is a sectional view of a main part, and FIG. 1B is a partial perspective view of a sleeve member.
2A and 2B show another embodiment of the hydrodynamic bearing device of the present invention, in which FIG. 2A is a cross-sectional view of a main part, and FIG. 2B is a partial perspective view of a sleeve member.
3A and 3B show still another embodiment of the hydrodynamic bearing device of the present invention, in which FIG. 3A is a cross-sectional view of a main part, and FIG. 3B is a partial perspective view of a sleeve member.
4A and 4B show another embodiment of the hydrodynamic bearing device of the present invention, in which FIG. 4A is a perspective view of a part of a sleeve member, and FIG. 4B is a partial cut of a thrust hydrodynamic bearing part in a circumferential direction. It is an expanded sectional view.
5A and 5B show another embodiment of the hydrodynamic bearing device of the present invention, in which FIG. 5A is a perspective view of a part of a sleeve member, and FIG. 5B is a partial cut of a thrust hydrodynamic bearing part in a circumferential direction. It is an expanded sectional view.
6A and 6B show another embodiment of the hydrodynamic bearing device of the present invention, in which FIG. 6A is a perspective view of a part of a sleeve member, and FIG. 6B is a partial cut of a thrust hydrodynamic bearing part in a circumferential direction. It is an expanded sectional view.
7A and 7B show another embodiment of the hydrodynamic bearing device of the present invention, in which FIG. 7A is a sectional view of a main part, and FIG. 7B is a partial perspective view of a sleeve member.
8A and 8B show another embodiment of the hydrodynamic bearing device of the present invention, in which FIG. 8A is a cross-sectional view of a main part, and FIG. 8B is a partial perspective view of a sleeve member.
FIG. 9 is a partial perspective view of a sleeve member showing another embodiment of the hydrodynamic bearing device of the present invention.
FIG. 10 is a sectional view of a spindle motor to which the hydrodynamic bearing device of the present invention is applied.
11A and 11B show a conventional hydrodynamic bearing device, in which FIG. 11A is a partial cross-sectional view, and FIG. 11B is a partial perspective view of a sleeve member.
[Explanation of symbols]
1 Spindle motor
4 Stator
5 Sleeve member
5A Radial bearing surface
5B Thrust receiving surface
9 Rotor hub
91 Upper wall
91B Thrust bearing surface
10 Shaft member
10A radial bearing surface
11 Rotor magnet
13 Lubricating fluid
14 Taper seal
17 Radial dynamic pressure groove
18 Thrust dynamic pressure groove
18a, 18a1, 18a2 spiral groove
21, 22, 23, 24, 25, 26 Annular weir
27 passage

Claims

外周にラジアル軸受面を有する軸部及び該軸部に一体的に設けられスラスト軸受面を有するスラスト板部を備えた軸部材と、
前記ラジアル軸受面にラジアル微小間隙を介して径方向に対向するラジアル受け面及び前記スラスト軸受面にスラスト微小間隙を介して軸方向に対向するスラスト受け面を有するスリーブ部材と、
前記両微小間隙に連続して充填される潤滑流体とを備え、
前記ラジアル軸受面及び／もしくはラジアル受け面には、潤滑流体にラジアル荷重を支持するための動圧を発生させるラジアル動圧溝が形成され、前記スラスト軸受面及び／もしくはスラスト受け面には、潤滑流体をラジアル微小間隙に向けて移動させる動圧が発生するよう複数のスパイラル状溝を周方向に配列してなるスラスト動圧溝が形成され、前記軸部材と前記スリーブ部材とが相対回転自在に支持されてなる動圧軸受装置であって、
前記スラスト微小間隙の外周側には、潤滑流体と空気との界面を形成するシール部が設けられ、
前記スラスト軸受面及び／もしくはスラスト受け面における前記スラスト動圧溝よりラジアル微小間隙側には、前記スラスト動圧溝の溝底面より突出しスラスト動圧溝における潤滑流体のラジアル微小間隙側への流動を抑制する堰部が環状に設けられており、
前記スラスト動圧溝は、前記スラスト受け面の外周に達している、
ことを特徴とする動圧軸受装置。A shaft member having a shaft portion having a radial bearing surface on the outer periphery and a thrust plate portion integrally provided on the shaft portion and having a thrust bearing surface;
A sleeve member having a radial bearing surface radially opposed to the radial bearing surface via a radial minute gap and a thrust receiving surface axially opposed to the thrust bearing surface via a thrust minute gap;
A lubricating fluid that is continuously filled in both the micro gaps,
A radial dynamic pressure groove for generating a dynamic pressure for supporting a radial load in the lubricating fluid is formed on the radial bearing surface and / or the radial receiving surface, and the thrust bearing surface and / or the thrust receiving surface is lubricated. A thrust dynamic pressure groove formed by arranging a plurality of spiral grooves in the circumferential direction so as to generate a dynamic pressure for moving the fluid toward the radial minute gap is formed, and the shaft member and the sleeve member are relatively rotatable. A hydrodynamic bearing device that is supported,
On the outer peripheral side of the thrust minute gap, a seal portion that forms an interface between the lubricating fluid and air is provided,
The thrust dynamic pressure groove on the thrust bearing surface and / or the thrust receiving surface protrudes from the groove bottom surface of the thrust dynamic pressure groove, and the lubricating fluid flows in the thrust dynamic pressure groove to the radial minute gap side. The weir part to be suppressed is provided in an annular shape ,
The thrust dynamic pressure groove reaches the outer periphery of the thrust receiving surface;
A hydrodynamic bearing device characterized by that.

前記スラスト動圧溝における各スパイラル状溝には、潤滑流体の流入しやすい部分と気泡が溜まりやすい部分とが周方向にずれるようにして設けられ、当該スパイラル状溝内に潤滑流体の循環路が形成される請求項１記載の動圧軸受装置。Each spiral groove in the thrust dynamic pressure groove is provided such that a portion where lubricating fluid easily flows and a portion where bubbles tend to accumulate are shifted in the circumferential direction, and a lubricating fluid circulation path is provided in the spiral groove. The hydrodynamic bearing device according to claim 1 formed.

前記各スパイラル状溝における周方向断面は、スパイラル状溝の両側の丘の少なくとも一方側の端部が最も深い形状に形成されて気泡が溜まりやすい部分に設定されている請求項２記載の動圧軸受装置。The dynamic pressure according to claim 2, wherein the circumferential cross section of each spiral groove is set to a portion where at least one end of the hill on both sides of the spiral groove is formed in the deepest shape and bubbles are likely to accumulate. Bearing device.

前記スラスト動圧溝における各スパイラル状溝は、内径側が浅く、外径側が深く形成されている請求項１記載の動圧軸受装置。2. The hydrodynamic bearing device according to claim 1, wherein each spiral groove in the thrust dynamic pressure groove has a shallow inner diameter side and a deep outer diameter side.

前記スラスト微小間隙は、内径側が狭く、外径側が広く形成されている請求項１記載の動圧軸受装置。The hydrodynamic bearing device according to claim 1, wherein the thrust minute gap has a narrow inner diameter side and a wider outer diameter side.

前記スラスト動圧溝は、偶数個のスパイラル状溝であって溝深さが浅いスパイラル状溝と深いスパイラル状溝との２種類を周方向に交互に配列してなり、各スパイラル状溝はその内周側で隣接するスパイラル状溝に連通されている請求項１記載の動圧軸受装置。The thrust dynamic pressure grooves are an even number of spiral grooves, and two types of spiral grooves having a shallow groove depth and deep spiral grooves are alternately arranged in the circumferential direction. 2. The hydrodynamic bearing device according to claim 1, wherein the hydrodynamic bearing device communicates with adjacent spiral grooves on the inner peripheral side.

請求項１〜６に記載の動圧軸受装置を有し、前記軸部材と前記スリーブ部材との一方が回転側となってロータマグネットを一体的に有し、他方が固定側となって前記ロータマグネットに対向する位置にステータを有することを特徴とするスピンドルモータ。7. The hydrodynamic bearing device according to claim 1, wherein one of the shaft member and the sleeve member is a rotating side and has a rotor magnet integrally, and the other is a fixed side and the rotor. A spindle motor having a stator at a position facing a magnet.