專利名稱：流體軸承裝置、具有該裝置的主軸馬達及硬盤驅(qū)動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種流體軸承裝置、具有該流體軸承裝置的主軸馬達及硬盤驅(qū)動裝置。
背景技術：
近年來，使用光盤、磁盤等旋轉記錄媒體的記錄裝置，隨著其儲存容量的增大，數(shù)據(jù)的傳輸速度也高速化。因此，由于對使用這種記錄裝置的盤驅(qū)動裝置提出了高速旋轉并且低NRRO(非同步旋轉振動)及低旋轉音的要求，所以在軸承上使用流體軸承裝置。
在流體軸承裝置上，在軸與軸套之間存在作為潤滑劑的潤滑油(油)，在旋轉時利由動壓發(fā)生槽所產(chǎn)生的泵作用壓力，使軸與軸套以非接觸進行旋轉。由于流體軸承裝置，其軸與軸套是非接觸的，所以摩擦阻力極小，適合于高耐久性的高速旋轉。
以下，參照圖9說明典型的傳統(tǒng)實例的流體軸承裝置。圖9是包括以往實例的流體軸承裝置的硬盤驅(qū)動裝置的截面圖。
在圖9上，軸401，被能旋轉地插入安裝在底座405上的軸套402的軸承孔402A中。軸401具有與下端部整體成形的凸緣403。凸緣403被收納于形成在軸套402下部的臺階部402D內(nèi)，并能旋轉地面對止推板404。由于凸緣403被收納于臺階部402D，所以凸緣403具有軸401不能從軸套402脫出的防脫出功能。軸套402的下端部，具有被加工成薄壁圓筒狀的下保持部402B，并將下保持部402B的全周以能包圍止推板404的方式向內(nèi)側彎曲(鉚接)以將止推板404固定在軸套402上，并利用粘接劑密封。
在軸承孔402A的內(nèi)圓周面上，設有在該技術領域中眾所周知的人字形狀的動壓發(fā)生槽402E、402F。此外，在凸緣403的、與軸套402臺階部402D相對的面上設有動壓發(fā)生槽403A，在凸緣403的、與止推板404相對的面上設有動壓發(fā)生槽403B。在包含動壓發(fā)生槽402E、402F、403A、403B的、軸401及凸緣403之間的間隙中，填充了作為動作流體的油412。在軸承孔402A內(nèi)圓周面的動壓發(fā)生槽402E與402F之間，設有儲油槽402C，以便能保存油412。
在軸401上，安裝有保持轉子磁鐵407的輪轂406。通過將螺釘413擰在設于軸401上的內(nèi)螺紋(未圖示)的方法將箝位器411固定在輪轂406上。在底座405上，將定子408安裝在面對轉子磁鐵407的位置上。盤409，是用于記錄及/或再生的能裝卸的媒體，并通過隔套410被安裝在輪轂406上，被箝位器411固定。
以下，說明上述構成的以往實例流體軸承裝置的動作。當向馬達定子408通電時產(chǎn)生旋轉磁場，并對轉子磁鐵407施加旋轉力，輪轂406、盤409、隔套410、箝位器411、軸401及凸緣403開始旋轉。動壓發(fā)生槽402E、402F、403A、403B因旋轉而產(chǎn)生泵作用壓力，軸401上浮，軸401能在與止推板404及軸承孔402A的內(nèi)圓周面以非接觸狀態(tài)旋轉。
此外，根據(jù)近年來馬達小型化的要求，開始采用從軸向無凸緣的無凸緣軸式結構。利用該結構，可以縮小徑向尺寸，由于能將軸的全部軸向尺寸作為徑向軸承而利用，所以能縮小軸向尺寸(例如，參照專利文獻4)。
專利文獻1特開昭58-24616號公報專利文獻2特開昭59-43216號公報專利文獻3專利第2509752號公報專利文獻4特開平8-331796號公報在上述以往實例的流體軸承裝置中，在組裝過程中混入的或脫泡不干凈的空氣，因馬達的旋轉氣泡會增長。當在油412等潤滑流體中混入了氣泡時，在氣泡部分會降低負荷支撐能力，并引起旋轉精度的降低或潤滑能力的降低，繼而引起壽命的縮短。
此外，在上述以往實例的流體軸承裝置中，當由于飛機運輸時等的低壓環(huán)境或周圍溫度上升而使氣泡體積膨脹時，填充于軸與軸承孔之間的潤滑流體則有被壓出流體軸承裝置的外部、漏出的危險。因此，在流體軸承裝置上有可能產(chǎn)生潤滑流體量減少及因付著于其他零件的污染問題。
此外，在上述以往實例的流體軸承裝置中，為了將止推板404固定于軸套402上，在形成動壓發(fā)生槽402E、402F等精密加工的高成本軸套402上形成了下保持部402B。因此，軸套402成了昂貴的零件。如果在加工保持部402B時產(chǎn)生破裂等廢品，就要廢棄該軸套402并產(chǎn)生大浪費。
近年來，隨著硬盤驅(qū)動器等盤驅(qū)動裝置需要的擴大及小型·薄型化，要求提高其所用的流體軸承裝置的生產(chǎn)效率、降低成本及實現(xiàn)小型·薄型化。
本發(fā)明的目的在于是提供一種能圓滑除去氣泡、防止裝置內(nèi)污染，并且以小型·薄型提高加工性及生產(chǎn)效率更高的廉價流體軸承裝置，及具有該流體軸承裝置的主軸馬達及硬盤驅(qū)動裝置。
此外，在無凸緣軸式流體軸承裝置中，因小型化有如下問題。第一，采用內(nèi)置轉子式的主軸馬達有利于小型化，但在輪轂內(nèi)部沒有安裝防脫裝置的空間。第二，由于隨著小型化而限制了高度，所以限制了油保持空間的容量。為了使油保持空間尺寸與徑向軸承尺寸相匹配，在被小型化了的裝置上若充分確保軸承剛性，則油保持空間就不充分且降低了裝置的壽命。第三，由于隨著小型化而使軸向尺寸也受到限制，所以不能確保止推板的鉚接及薄板的鉚接尺寸。第四，由于隨著小型化而加大了軸承空間所產(chǎn)生氣泡的影響程度，所以需要可靠除去氣泡的方法。
本發(fā)明的另一目的在于在無凸緣軸式流體軸承裝置上解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之1所述的流體軸承裝置，具有在大致中央部具有軸承孔的軸套、能旋轉地插入軸承孔中的軸、沿軸方向支承軸一端的止推板、及具有穿過軸的開口部且覆蓋軸套上面的蓋部。在軸套的軸承孔與軸之間形成徑向流體軸承，在所述推板與所述軸的一端之間形成推力流體軸承。軸在軸套上面附近具有直徑變細的臺階部，蓋部的內(nèi)圓周部能覆蓋臺階部。在軸套上面與蓋部之間形成第1空間，該第1空間，在軸承孔附近其軸向?qū)挾日S著接近軸套外圓周而加寬軸向?qū)挾?。形成于蓋部與臺階部之間的第2空間，是在靠近軸承孔附近軸向的寬度窄、隨著接近軸的中心而加寬軸向?qū)挾鹊目臻g。
根據(jù)本發(fā)明，由于蓋部覆蓋了軸臺階部和軸套的上面且具有軸防脫的功能，所以能節(jié)省傳統(tǒng)實例中所必須的凸緣。因此，能實現(xiàn)流體軸承裝置的小型化、薄型化。此外，蓋部能確保與軸套的上面之間存油的第1空間。因此，加大了裝置的存油量，并可提高壽命。
并且，在本發(fā)明中，即使在軸旋轉時流體軸承裝置內(nèi)的油等潤滑流體飛出到第2空間時，由于第2空間在靠近軸承孔附近的軸向的寬度窄，所以潤滑流體因毛細管力而能返回流體軸承裝置內(nèi)。因此，能防止?jié)櫥黧w向流體軸承裝置外部漏出而減少潤滑流體量及對其他零件的附著、污染。
本發(fā)明之2所述的流體軸承裝置，其特征在于軸承孔與軸的間隔比第1空間及第2空間的軸向上的最窄寬度還窄。
根據(jù)本發(fā)明，由于在軸承孔附近，軸承孔與軸的間隔比第1空間及第2空間的軸向的最窄寬度還窄，所以因毛細管現(xiàn)象，潤滑流體難于流入第2空間。因此，能防止?jié)櫥黧w向流體軸承裝置外部漏出而減少潤滑流體量及對其他零件的附著、污染。
本發(fā)明之3所述的流體軸承裝置，間隙a是軸承孔附近的、軸套上面與蓋部的內(nèi)面之間的軸向間隙，間隙c是軸承孔附近的、軸與蓋部的內(nèi)面之間的軸向間隙，間隙e是軸的外圓周面與軸承孔的內(nèi)圓周面之間的間隙。具有a＞c＞e的關系。
本發(fā)明之4所述的流體軸承裝置，具有在大致中央部具有軸承孔的軸套、能旋轉地插入軸承孔中的軸、沿軸方向支承軸一端的止推板、及托架，該托架具有穿過軸的開口部且覆蓋軸套上面的蓋部、與蓋部連續(xù)設置且覆蓋軸套側面的側部、與側部連續(xù)設置且使止推板與軸套緊密接觸并保持止推板的下保持部。在軸套的軸承孔與軸之間形成徑向流體軸承，在止推板與軸的一端之間形成推力流體軸承。軸在靠近軸套上面的附近具有直徑變細的臺階部，蓋部的內(nèi)圓周部覆蓋臺階部。在軸套上面與蓋部之間形成第1空間，該第1空間，在軸承孔附近其軸向?qū)挾日?，隨著接近軸套外圓周而加寬軸向?qū)挾取?br> 根據(jù)本發(fā)明，由于蓋部覆蓋了軸臺階部和軸套的上面且具有軸防托的功能，所以能節(jié)省傳統(tǒng)實例中所必須的凸緣。因此，能實現(xiàn)流體軸承裝置的小型化、薄型化。此外，蓋部能確保其與軸套的上面之間存油的第1空間。因此，加大了裝置的存油量并提高了壽命。
根據(jù)本發(fā)明，由于托架具有固定止推板及形成儲油槽的兩個功能，所以能實現(xiàn)減少零件個數(shù)、縮短生產(chǎn)工序、提高生產(chǎn)率。并且，由于由托架固定了止推板，并且能將儲油槽設在第1空間，所以與如以往實例所述的直接加工作為昂貴精密零件的軸套并形成固定止推板的下保持部的情況相比，可以降低價格。此外，即使在加工下部保持部時產(chǎn)生破裂等廢品時，由于托架與軸套相比是便宜的零件，所以即使廢棄損失也少，并且由于容易更換，所以能實現(xiàn)生產(chǎn)效率高且便宜的流體軸承裝置。
本發(fā)明之5所述的流體軸承裝置，其特征在于托架的下保持部厚度比側面部薄。
根據(jù)本發(fā)明，由于托架的下保持部厚度比側面部薄，所以為了保持止推板，在彎曲下保持部時沒有在側部產(chǎn)生形變的危險。下保持部厚度因材質(zhì)而異，但最好設定為側部厚度的1/2～1/8左右。
本發(fā)明之6所述的流體軸承裝置，其特征在于軸套由多孔燒結體構成，由托架和止推板覆蓋軸套的外面而封閉多孔燒結體的孔。由于多孔燒結體便宜，并能在成形模具上預先設計動壓發(fā)生槽圖形，所以是在成形時同時也能形成動壓發(fā)生槽的部件。
根據(jù)本發(fā)明，由于托架和止推板能覆蓋軸套并封閉多孔燒結體，所以能防止?jié)櫥黧w在多孔燒結體的連續(xù)空孔中流動并向外部漏出。因此，即使在軸套部件上使用多孔燒結體，流體軸承裝置也不損失作為軸承的功能，并能實現(xiàn)生產(chǎn)率高的廉價的流體軸承裝置。
本發(fā)明之7所述的流體軸承裝置，間隙a是軸承孔附近的、軸套上面與蓋部的內(nèi)面之間的軸向間隙，間隙c是軸承孔附近的、軸與蓋部的內(nèi)面之間的軸向間隙，間隙e是軸的外圓周面與軸承孔的內(nèi)圓周面之間的間隙，并具有a＞c＞e的關系。
本發(fā)明之8所述的流體軸承裝置，具有在大致中央部具有軸承孔的軸套、能旋轉地插入軸承孔中的圓柱狀的軸、沿軸方向支承軸一端的止推板、及具有穿過軸的開口部且覆蓋軸套上面的蓋部。在軸套的軸承孔與軸之間形成徑向流體軸承，在止推板與軸的一端之間形成推力流體軸承。在軸套上面與蓋部之間具有儲油槽。在軸外圓周上形成有環(huán)狀槽。
根據(jù)本發(fā)明，由于采用了由圓柱形狀的軸構成的無凸緣軸式流體軸承裝置，所以裝置整體被小型化。并且，即使利用蓋部在軸套的上面形成儲油槽，但因小型化也難于保持充分的油量。但是，由于在本發(fā)明中在軸的外圓周上形成了環(huán)狀槽，所以能充分加大油的保持量。其結果是，提高了裝置的壽命。
本發(fā)明之9所述的流體軸承裝置，在軸套內(nèi)圓周面上形成沿軸向并列設置的兩條動壓發(fā)生槽，軸的槽的軸向位置位于兩條動壓發(fā)生槽的軸向之間。
根據(jù)本發(fā)明，由于軸的槽被配置于兩條動壓發(fā)生槽的之間，所以對徑向軸承的性能沒有影響。
本發(fā)明之10所述的流體軸承裝置，在軸套的內(nèi)圓周面上，將凹部形成于兩條動壓發(fā)生槽的軸向之間，且軸的槽的軸向尺寸比軸套的凹部的軸向尺寸短。
根據(jù)本發(fā)明，由于對應于軸套的凹部配置了軸的槽，所以對徑向軸承的性能沒有影響。
本發(fā)明之11所述的流體軸承裝置，其特征在于在蓋部內(nèi)圓周面與軸臺階部附近的外圓周面之間，形成了隨著靠向軸向外側而縮小了半徑方向間隙的空間。
在本發(fā)明中，當軸旋轉時，即使流體軸承裝置內(nèi)的油等潤滑流體向空間側移動，由于隨著靠向軸向外側而縮小了半徑方向間隙，所以潤滑流體能因毛細管力而返回流體軸承裝置內(nèi)。因此，能防止?jié)櫥黧w向流體軸承裝置外部漏出而減少潤滑流體量及對其他零件的附著、污染。
本發(fā)明之12所述的流體軸承裝置，蓋部的內(nèi)圓周面，沿軸向直線延伸，臺階部附近的外圓周面是隨著向軸向外側靠近而縮小外徑的錐面。
本發(fā)明之13所述的流體軸承裝置，其特征在于在軸套上形成連通止推板附近空間和第1空間且流體軸承的油可移動的連通通道。
根據(jù)本發(fā)明，利用在流體軸承裝置上設置連通作為儲油槽的第1空間、和連通第1空間與止推板附近空間的連通通道，能順利地除去油中所含的氣泡，并能防止降低流體軸承裝置的性能。
本發(fā)明之14所述的流體軸承裝置，其特征在于蓋部具有連通第1空間和外部的換氣通道。
根據(jù)本發(fā)明，當周圍溫度上升且氣泡的內(nèi)部壓力上升時，或在飛機運輸時的低壓環(huán)境下氣泡的內(nèi)部壓力相對大時，能利用換氣通道均衡第1空間氣泡壓力和外部氣壓，能防止油因氣泡的膨脹而流出。
本發(fā)明之15所述的主軸馬達，具有明本發(fā)明之1～14中任意一項所述的流體軸承裝置。
根據(jù)本發(fā)明，能提供一種可順利除去氣泡、實現(xiàn)防止裝置內(nèi)的污染并且以小型、薄型而加工性良好且生產(chǎn)效率高的廉價的流體軸承裝置及具有該流體軸承裝置的主軸馬達。
本發(fā)明之16所述的硬盤驅(qū)動裝置，具有本發(fā)明之15所述的主軸馬達、及被安裝于主軸馬達輪轂上的作為記錄媒體的盤。
根據(jù)本發(fā)明，能提供一種能順利除去氣泡、實現(xiàn)防止裝置內(nèi)的污染，并且以小型、薄型而加工性良好且生產(chǎn)效率高的廉價的流體軸承裝置及具有該流體軸承裝置的硬盤驅(qū)動裝置。
(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明，利用蓋部能實現(xiàn)儲油槽的形成及軸的防脫。
并且，通過設置第1空間，能實現(xiàn)順利除去氣泡、防止裝置內(nèi)的污染。
此外，以托架具有止推板的固定功能，能不對作為昂貴精密零件的軸套直接進行加工。因此，能實現(xiàn)零件數(shù)量的減少、生產(chǎn)工序的縮短、生產(chǎn)效率的提高，并能提供以小型、薄型而加工性良好且廉價的流體軸承裝置、及具有該流體軸承裝置的主軸馬達和硬盤驅(qū)動裝置。


圖1是本發(fā)明實施例1的硬盤驅(qū)動裝置剖面圖。
圖2是本發(fā)明實施例1的點劃線圓A部放大圖。
圖3是本發(fā)明實施例2的流體軸承裝置剖面圖。
圖4是本發(fā)明實施例3的硬盤驅(qū)動裝置剖面圖。
圖5是本發(fā)明實施例4的流體軸承裝置剖面圖。
圖6是圖5的局部放大圖。
圖7是圖5的局部放大圖。
圖8是圖5的局部放大圖。
圖9是以往實例硬盤驅(qū)動裝置的剖面圖。
圖中1-軸，1A、1B、4A-動壓發(fā)生槽，2-軸套，2A-軸承孔，3-托架，3a-托架的上保持部，3b-托架的側部，4-止推板，5-第1空間，6-第2空間，7-下保持部，8-連通孔，9-換氣孔，10-底座，11-輪轂，12-轉子磁鐵，13-馬達定子，14-盤，15-隔套，16-箝位器，20-油，21、31-臺階部，22-內(nèi)面，27-粘接劑，32-多孔燒結體軸套，34-外螺紋，36-開口部。
具體實施例方式
(實施例1)以下參照圖1及圖2，說明本發(fā)明實施例1的流體軸承裝置。圖1是包含本發(fā)明實施例1流體軸承裝置的硬盤驅(qū)動裝置剖面圖。圖2是圖1的點劃線圓A部的放大圖。
在圖1中，在軸1上安裝了保持轉子磁鐵12的輪轂11。在底座10上將馬達定子13安裝于面對轉子磁鐵12的位置。即，該流體軸承裝置，采用的是外轉子式的主軸馬達。盤14是記錄及/或再生用的媒體，其通過隔套15被安裝在輪轂11上，并被箝位器16所固定。
軸1能旋轉地插入在軸套2的軸承孔2A中。軸1在靠近軸套2上面附近具有減細直徑的臺階部21，此外，具有用于安裝輪轂11、比臺階部21還細的臺階部31。輪轂11被壓入并粘接在臺階部31上。將外螺紋34擰入設在軸1上的內(nèi)螺紋(未圖示)中，以便將箝位器16固定在輪轂11上。
軸套2具有連通止推板4附近空間、與作為后面將詳細說明的第1空間5連通的通道的連通孔8。止推板4是用于沿軸向支撐軸1下端部的推力軸承部的構成要素。
托架3具有具有穿過軸1開口(內(nèi)圓周面)36的環(huán)狀上保持部(蓋部)3a、與上保持部3a連接的壁厚較厚的圓筒狀側部3b及與側部3b連接且比側部3b薄的圓筒狀的下保持部7。下保持部7的厚度是側部3b厚度的約1/5。如圖1所示，當在托架3內(nèi)插入軸套2時，托架3的上保持部3a覆蓋軸套2的上端面2a及軸1的臺階部21，側部3b覆蓋軸套2的側面。由于托架3的上保持部3a內(nèi)圓周部覆蓋軸1的臺階部21，所以具有防止軸1脫出的功能。在托架3的上保持部3a與形成于軸套2的上端面2a的凹部之間，形成了第1空間5。在托架3的上保持部3a上，設有連通第1空間5與流體軸承裝置外部且用于取得氣壓平衡而作為換氣通道的換氣孔9。換氣孔9孔的大小，如果過大則有油20飛出流體軸承裝置外部的危險，所以采取適當?shù)拇笮?，例?.5mm以下。此外，若換氣孔9和連通孔8同軸，則因沖擊等油20有飛出流體軸承裝置外部的可能，所以最好設在例如位于相對于軸1旋轉180°的位置等離開的位置上。此外，由于也有不向外部排出氣泡而積蓄于儲油槽型的流體軸承裝置，所以有時也不需要換氣孔9。
在軸承孔2A的內(nèi)圓周面上，設有該技術領域中眾所周知的人字形狀的動壓發(fā)生槽2B及2C。在止推板4與軸1的相對的面上，設有動壓發(fā)生槽4A。如上所述，該流體軸承裝置，是由兩個徑向動壓軸承和一個軸向動壓軸承構成的無凸緣軸式流體軸承裝置。換言之，軸1為圓柱形狀、且沒有凸緣。
以下，說明實施例所使用零件的材質(zhì)。軸1可以用不銹鋼或與其類似的鋼。軸套2由銅合金構成，并在其整個表面實施鍍鎳。托架3，由與軸1不同的切削性好的不銹鋼制成，或者，用沖壓性良好的不銹鋼制成。止推板4，由經(jīng)熱處理能提高硬度的不銹鋼制成。底座10，由鐵類金屬做成，并在其表面實施鍍鎳等。輪轂11，由切削性好的不銹鋼制成。轉子磁鐵12由釹(Nd)類上午樹脂磁體構成。馬達定子13，由厚度為0.15～0.20mm的硅鋼片制成。托架3還被丙烯酸類粘接劑固定在底座10上。馬達定子13也被丙烯酸類粘接劑固定在底座10上。
在組裝本實施例的流體軸承裝置時，首先將軸套2和軸1裝入托架3中，與軸套2重疊并裝載止推板4。然后將托架3的下保持部7的整個圓周向內(nèi)側彎曲(鉚接)以包住止推板4。將粘接劑27涂抹于被彎曲的下保持部7上。以此將止推板4固定于軸套2上并且密封被彎曲的下保持部7的間隙，以防止填充于軸1與軸承孔2A之間間隙的油20泄漏。粘接劑27，例如是環(huán)氧膠類的粘接劑。
以下，參照放大了圖1用點劃線圓包圍部分的圖2，詳細說明實施例1的流體軸承裝置。在圖2上，「a」表示軸承孔2A附近的軸套2與上側保持部3a內(nèi)面22之間以箭頭B表示的軸向間隙(以下稱為間隙a)?！竍」表示距間隙a而靠近軸套2外圓周側的軸套2與內(nèi)面22之間的軸向間隙(以下稱為間隙b)?！竎」表示軸承孔2A附近的軸1與內(nèi)面22的軸向間隙(以下稱為間隙c)?！竏」表示距間隙c而靠近軸1中心側位置的軸1與內(nèi)面22的軸向間隙(以下稱為間隙d)?！竐」表示軸1外面與軸承孔2A內(nèi)圓周之間的間隙(以下稱為間隙e)。
第1空間5是在軸承孔2A附近、從間隙a向間隙b擴展的空間。在托架3的內(nèi)面22與軸1臺階部21之間形成了第2空間6。第2空間6，是在軸承孔2A附近、從間隙c向間隙d擴展的空間。間隙c比間隙a窄。軸套2與軸1的間隙e比間隙a及間隙c窄。
在本實施例中，例如間隙a為40～100μm、間隙c為10～40μm、間隙e為1～5μm。通常各間隙的大小為a＞c＞e的關系。
以下參照圖1及圖2說明本實施例1流體軸承裝置的動作。當定子13通電時產(chǎn)生旋轉磁場，對轉子磁鐵12施加旋轉力，且輪轂11、盤14、隔套15、箝位器16及軸1開始旋轉。在動壓發(fā)生槽2B、2C及4A上，因旋轉而產(chǎn)生泵作用壓力，軸1上浮，且軸1與止推板4及軸承孔2A的內(nèi)圓周面以非接觸狀態(tài)旋轉。當軸1旋轉時，由填充于軸1與軸承孔2A之間的間隙及軸1與止推板4之間的間隙中的油20，在軸1與軸承孔2A之間形成徑向流體軸承部，在軸1的下端部與止推板4之間形成推力流體軸承部。
以下，說明當油20內(nèi)部含有氣泡時氣泡的排出過程。動壓發(fā)生槽2B及2C被設計為油20因在上述徑向軸承部產(chǎn)生的泵作用壓力而能從圖1的上方向下方移動的眾所周知的形狀，因此油20經(jīng)過徑向流體軸承部、連通孔8、第1空間5，沿返回徑向流體軸承部的通道循環(huán)。在推力軸承流體軸承附近，含于油20中的空氣(氣泡)通常比間隙a的寬度大并與油20一起從下方沿連通孔8向上方移動，并流入第1空間5。由于第1空間5在軸承孔2A附近是從間隙b朝向間隙a變窄的錐狀空間，所以油20因毛細管現(xiàn)象，從間隙b移動到間隙a附近。由于在含于油20的氣泡中沒有毛細管現(xiàn)象，所以氣泡從油20中分離并在第1空間5積存成空氣塊。當空氣在第1空間5的氣壓比流體軸承裝置外部氣壓高時，空氣通過換氣孔9被排放到外部。
以下，說明第2空間6的功能。當油20通過毛細管現(xiàn)象流入間隙e時，若施加沖擊，油20則急速運動，有時通過間隙c而流入第2空間6中。在油20處于積存于第2空間6的狀態(tài)下，當從外部施加沖擊時，油20有向流體軸承裝置外部漏出的危險。在實施例1的流體軸承裝置中，由于間隙c比間隙d窄，所以流入第2空間6的油20，因毛細管現(xiàn)象，從間隙d流向間隙c、并流入間隙e。以此，能防止油20從托架3的開口部36與軸1的間隙向外部泄漏。因此，能防止因油量不足而降低軸承功能或因流動的油對其他零件、例如外部硬盤或磁頭等的附著和污染。
根據(jù)如上所述的本實施例1的流體軸承裝置，由于托架3的上保持部3a覆蓋了軸1的臺階部21和軸套2上面2a，并具有軸1的防脫出功能，所以能節(jié)省以往實例所必須的凸緣。因此，能實現(xiàn)流體軸承裝置的小型化、薄型化。此外，上保持部3a確保了其與軸套2上面2a之間的、作為儲油槽的第1空間5。因此加大了裝置的油保有量，并提高了壽命。
并且，根據(jù)如上所述本實施例1的流體軸承裝置，能順利地排除氣泡、并實現(xiàn)防止裝置內(nèi)的污染。由于托架3具有固定止推板4及形成第1空間5(儲油槽)的兩個功能，所以能實現(xiàn)減少零件個數(shù)、縮短生產(chǎn)工序、提高生產(chǎn)率。由于托架3的下保持部7厚度比側3b部薄，所以為了保持止推板4，在彎曲下保持部7時不會有在側部3b上產(chǎn)生形變的危險。由于托架3覆蓋了軸1的臺階部21和軸套2上面2a并具有軸1的防脫出功能，所以能實現(xiàn)比以往實例的小型化、薄型化。通過由托架3固定止推板4并且將儲油槽設在第1空間5中，與以往所述實例的對作為昂貴精密零件的軸套直接加工時相比可以廉價地制造軸承裝置。即使在如上所述在下保持部7上產(chǎn)生制造不良時，由于托架3是比軸套2便宜的零件，所以，廢棄損失也小，可以實現(xiàn)生產(chǎn)效率高的便宜流體軸承裝置，及具備該流體軸承裝置的主軸馬達和硬盤驅(qū)動裝置。
(實施例2)實施例2的流體軸承裝置如圖3所示。圖3是本發(fā)明實施例2的流體軸承裝置剖面圖。在圖3上，具有取代圖1所示的上述實施例1中的軸套2的多孔燒結體軸套32。除此之外具有相同的結構，所以省略重復說明。在實施例2中，多孔燒結體的各粉末粒徑一般約為0.1mm左右的大小，但在圖3中，為了容易理解多孔的形體而放大表示了各粉末的顆粒。
多孔燒結體軸套32，是將各種金屬粉末、金屬化合物粉末及非金屬粉末等作為原料，經(jīng)燒結工序制造而成。作為多孔燒結體軸套32的原料，使用鐵、鐵合金、銅、銅合金、或?qū)⑺鼈兓旌系幕旌衔?。多孔燒結體軸套32由于在成形模具上預先設計了動壓發(fā)生槽的圖形，所以具有在成形的同時也能形成動壓發(fā)生槽的優(yōu)點。此外，也可以成形制造軸套的形狀，然后用滾壓成形等方法形成動壓發(fā)生槽。
但是，當在以往實例的流體軸承裝置的圖5所示的軸套402部件上使用圖3所示的多孔燒結體軸套時，由于圖3所示的多孔燒結體軸套具有連續(xù)的空孔，所以當軸1旋轉時油20在連續(xù)空孔中流動。因此，由于流體軸承裝置因油20向流體軸承裝置外部漏出而失去作為軸承的功能，所以在流體軸承裝置上不能使用多孔燒結體軸套32。
在圖3實施例2的流體軸承裝置上，由于托架3及止推板4密封了多孔燒結體軸套32，所以能防止油20從多孔燒結體軸套32的連續(xù)空孔中流動并向流體軸承裝置外部漏出。因此，即使將多孔燒結體用于軸套部件，流體軸承裝置也不會喪失軸承功能，并能實現(xiàn)高生產(chǎn)效率的廉價的流體軸承裝置。
此外，在圖3上形成了連通孔8，但由于多孔燒結體具有連續(xù)的空孔，所以無須連通孔。
(實施例3)圖4所示的流體軸承裝置，與實施例1的裝置相比，除了在軸套2上設有連通通道以外其構造全部相同。
因此，能分別獲得利用托架3的作用效果、利用第1空間5的作用效果、利用第2空間6的作用效果、利用換氣孔9的作用效果，并且能獲得它們的相乘的效果。
(實施例4)以下，參照圖5～圖8說明本發(fā)明實施例4的流體軸承裝置。圖5是包含本發(fā)明實施例4的流體軸承裝置的磁盤驅(qū)動裝置的剖面圖。圖6～圖8是圖5的局部放大圖。
在圖5中，在軸101上，安裝了保持轉子磁鐵112的輪轂111。在底座110上將馬達定子113安裝于面對轉子磁鐵112的位置(外圓周一側)。即，該流體軸承裝置采用了內(nèi)轉子式主軸馬達。
如圖6所示，軸101能旋轉地被插入軸套102的軸承孔102A中。軸101在軸套102上面附近具有減細直徑的臺階部121，此外，具有用于安裝輪轂111的、比臺階部121直徑還細直徑的臺階部131。將輪轂111壓入、并粘接于臺階部131上。軸套102具有作為連通止推板104附近空間和后面將詳細說明的第1空間105的連通通道的連通孔108。止推板104是用于沿軸向支撐軸101下端部的推力軸承部的構成要素。
蓋子103是具有穿過軸101的開口部(內(nèi)圓周面)136的環(huán)狀部件，并被固定在軸套102的上端面102a上。如圖6所示，當將蓋子103固定在軸套102上時，蓋子103覆蓋軸套102的上面和軸101的臺階部121。具體而言，蓋子103的內(nèi)圓周部被配置在軸套102的上端面102a的軸向外側，并且內(nèi)圓周端部位于臺階部121的軸向外側。因此，蓋子103的內(nèi)圓周面136靠近臺階部附近的外圓周面125。如上所述，由于蓋子103覆蓋了軸101的臺階部121，所以蓋子103具有軸101的防脫出功能。此時，由于用蓋子103實現(xiàn)了防脫出結構，所以能使了防脫出結構小型化。在蓋子103和軸套102的上端面102a之間形成了第1空間105。此外，在防脫出結構中，軸徑為3mm左右時，蓋子內(nèi)徑為2.75mm左右。
在軸承孔102A的內(nèi)圓周面上，設有該技術領域內(nèi)眾所周知的人字形狀的動壓發(fā)生槽102B及102C。并且，在軸承孔102A的內(nèi)圓周面上，形成了分隔槽102B和102C的凹部102D。在止推板104與軸101相對的面上設有動壓發(fā)生槽104A。如上所述，該流體軸承裝置，是由兩個徑向動壓軸承和一個軸向動壓軸承構成的無凸緣軸式流體軸承裝置。換言之，軸101為圓柱形狀且沒有凸緣。
以下，參照圖6詳細說明實施例1的流體軸承裝置。在圖6中，「a」表示軸承孔102A附近的軸套102與蓋子103最內(nèi)圓周部的環(huán)狀凸起103b下面之間的軸向間隙(以下稱為間隙a)?！竍」表示距間隙a而靠近軸套102外圓周側的軸套102的上端面102a與蓋子103的下面103e之間的軸向間隙(以下稱為間隙b)?！竎」表示軸承孔2A附近的蓋子103內(nèi)圓周面136與軸101外圓周面125的半徑方向的間隙(以下稱為間隙c)?！竏」表示距間隙c而靠近軸101軸向外側位置的蓋子103內(nèi)圓周面136與軸101外圓周面125的半徑方向的間隙(以下稱為間隙d)?！竐」表示軸1的外面與軸承孔2A的內(nèi)圓周之間的間隙(以下稱為間隙e)。
第1空間105是在軸承孔2A附近從間隙a向間隙b擴展的空間。在蓋子103內(nèi)圓周部形成有向軸向下側延伸的環(huán)狀凸起103b，凸起103b具有平坦面及其外圓周側的錐面。在蓋子103內(nèi)圓周面136與軸101的外圓周面125之間形成了第2空間106。第2空間106，是通過將軸101的外圓周面125形成錐面而實現(xiàn)的毛細作用的密封構造。蓋子103的內(nèi)圓周面136向軸向直線延伸。軸套102與軸101的間隙e比間隙a～d的任何一個都窄。
以下，參照圖7說明軸101與軸套102的關系。在軸101的外圓周面上，沒有形成動壓軸承等，但在軸向中間位置形成有環(huán)狀的槽101A。槽101A對應于形成于軸套102的孔102A內(nèi)圓周面上的凹部102D，且位于其軸向中間位置。通過這樣設置槽101A，能擴大油保持空間，并能更多地收納油120。特別是，由于在該實施例中是沒有在軸上設置凸緣的無凸緣軸構造，所以能比以往大幅度地使其小型化，因此，擔心降低油120的收納能力。此外，隨著軸向的小型化，即使由第1空間105構成的儲油槽不充分，也能利用槽101A實質(zhì)地確保實際的儲油量。因此，在這種形式的流體軸承裝置上，槽101A的意義重大。此外，槽101A具有在組裝軸101的工序中為了零件移動而作為與裝置的一部分卡合的夾頭部的功能。此外，軸101的槽101A，在軸徑為3mm左右時，寬度為0.25mm左右，深度為0.02mm左右。
蓋子103被粘接劑固定在軸套102上。具體而言，如圖6的左側所示，蓋子103的外圓周部下面103a與軸套102的上端面102a外圓周部靠接，形成于蓋子103的外圓周側的向軸向延伸的筒部103c被配置在形成于軸套102外圓周部的臺階部102b上。在筒部103c前端與臺階部102b之間確保了間隙，并填充了粘接劑150。由此，通過將粘接劑填充于間隙的結構，能利用粘接劑的彈性吸收蓋子103與軸套102的熱膨脹系數(shù)之差。此外，筒部103c的內(nèi)圓周面，通過粘接劑與軸套102的外圓周面粘接。此時，在軸套102的外圓周面102c上形成了環(huán)狀槽102e，槽102e具有儲存粘接劑的功能。即，蓋子103，其兩面被粘接在軸套102上。此外，筒部1030的前端與臺階部102b之間間隙的軸向尺寸為0.05mm左右，粘接劑是環(huán)氧膠類。
止推板104，被粘接劑固定在軸套102的下部。具體的如圖8所示，止推板104的外圓周部被配置于軸套102的臺階部102f。止推板104的外圓周面靠接在構成軸套102臺階部102f的圓筒部160內(nèi)圓周面161上。在圓筒部160的內(nèi)圓周面161上，形成了環(huán)狀槽162，并且在其前端部形成了隨著向外圓周側靠近而沿軸向變淺的錐面164。在止推板104的軸向外側角部，形成了隨著向外圓周側靠近而加深的錐面104a。換言之，止推板104被倒角出單側棱邊。在止推板104上錐面104a的開始部分，能重疊地對應于軸套102的環(huán)狀槽162。具體而言，錐面104a端部的軸向位置被配置于槽162軸向位置內(nèi)。粘接劑171、172，被填充于槽162、或錐面164、104a之間。粘接方法，是首先將止推板104配置于軸套102的臺階部102f。然后，將第1粘接劑171供給到軸套102的圓筒部160與止推板104的外圓周面之間。第1粘接劑171被填充到槽162內(nèi)，再填充到圓筒部160內(nèi)圓周面與錐面104a之間。最后，將第2粘接劑172供給到軸套102的錐面164與止推板104的錐面104a之間。如此，粘接止推板104和軸套102而進行兩次涂敷，形成適當?shù)男螤睿阅芴岣哒辰硬糠值拿芊庑浴?br> 以下，參照圖5說明本實施例4的流體軸承裝置的動作。當定子113通電時產(chǎn)生旋轉磁場，并對轉子磁鐵112施加旋轉力，且輪轂111、未圖示的盤、隔套、箝位器及軸101開始旋轉。在動壓發(fā)生槽102B、102C及104A上，因旋轉而產(chǎn)生泵作用壓力，軸101上浮，且軸101與止推板104及軸承孔102A的內(nèi)圓周面以非接觸方式旋轉。當軸101旋轉時，利用填充于軸101與軸承孔102A之間間隙及軸101與止推板104之間間隙中的油120，在軸101與軸承孔102A之間形成徑向流體軸承部，在軸101的下端部與止推板104之間形成推力流體軸承部。
以下，說明當油20內(nèi)部含有氣泡時氣泡的排出。徑向動壓發(fā)生槽102B及102C，被設計為通過油120在上述徑向軸承部產(chǎn)生的泵作用壓力而能從圖5的上方向下方移動的眾所周知的形狀，因此，油120經(jīng)過徑向流體軸承部、連通孔108、第1空間105，沿返回徑向流體軸承部的通道循環(huán)。在推力流體軸承部附近含于油120中的空氣(氣泡)，通常比間隙a的寬度大并與油120一起從下方沿連通孔108向上方移動，并流入第1空間105。由于第1空間105在軸承孔102A附近是從間隙b朝向間隙a變窄的錐狀空間，所以油120因毛細管現(xiàn)象而從間隙b移動到間隙a附近。由于在包含于油120的氣泡中沒有作用毛細管現(xiàn)象，所以，氣泡從油120中分離并在第1空間105積存成空氣塊。
以下，說明第2空間106的功能。當油120利用毛細管現(xiàn)象流入間隙e時，若被施加沖擊油120則急速運動，有時通過間隙c而流入第2空間106。如果在油120處于積存于第2空間106的狀態(tài)下，當從外部施加了沖擊時，油120則有向流體軸承裝置外部漏出的危險。在實施例4的流體軸承裝置中，由于間隙c比間隙d窄，所以流入第2空間106的油120，因毛細管現(xiàn)象從間隙d流向間隙c并流入間隙e。以此，能防止油120從蓋子103的開口部136與軸101的間隙向外部泄漏。因此，能防止因油量不足而降低軸承功能或因流動的油而對其他零件的附著、污染。
根據(jù)如上所述本實施例4的流體軸承裝置，能順利地除去氣泡并防止裝置內(nèi)的污染。由于蓋子103具有防止軸1脫離和形成第1空間105(儲油槽)的兩個功能，所以能實現(xiàn)減少零件個數(shù)，縮短生產(chǎn)工序，提高生產(chǎn)率。特別是由于利用蓋子103能實現(xiàn)防脫功能，所以能實現(xiàn)比以往實例的小型化、薄型化。通過利用蓋子103將儲油槽設在第1空間105，與以往所述實例的對作為昂貴精密零件的軸套直接加工時相比，可以廉價地制造軸承裝置。其結果，可以實現(xiàn)生產(chǎn)效率高的便宜的流體軸承裝置，及具備該流體軸承裝置的主軸馬達和硬盤驅(qū)動裝置。
此外，在蓋子103上，也可以設置連通第1空間105與流體軸承裝置外部且作為取得氣壓平衡換氣通道的換氣孔。
(其他實施例)在本發(fā)明的各個實施例中，將動壓發(fā)生槽設在軸承孔內(nèi)圓周面及止推板與軸的相對面上，但將其分別設在軸的外圓周面、軸與止推板的相對面上，也能獲得相同的效果，還可以將其任意組合。
(生產(chǎn)上的可利用性)本發(fā)明可用于流體軸承裝置、及具有該流體軸承裝置的主軸馬達和記錄媒體驅(qū)動裝置。在記錄媒體中，有光記錄媒體、光磁記錄媒體、磁記錄媒體等。在記錄媒體中，除了盤以外還包括磁帶。此外，流體軸承裝置，除了用于記錄媒體驅(qū)動裝置之外，也適用于輪盤驅(qū)動裝置、輸帶輥驅(qū)動裝置、磁鼓驅(qū)動裝置。
權利要求
1.一種流體軸承裝置，其特征在于，具有在大致中央部具有軸承孔的軸套、能旋轉地插入所述軸承孔中的軸、沿軸方向支承所述軸一端的止推板、及具有穿過所述軸的開口部且覆蓋所述軸套上面的蓋部；在所述軸套的軸承孔與所述軸之間形成流體軸承，在所述止推板與所述軸的一端之間形成流體軸承，所述軸，在所述軸套上面附近具有直徑變細的臺階部，所述蓋部的內(nèi)圓周部能覆蓋所述臺階部，在所述軸套上面與所述蓋部之間形成第1空間，該第1空間，在所述軸承孔附近其軸向?qū)挾日?，隨著接近所述軸套外圓周而加寬軸向?qū)挾龋纬捎谒錾w部與所述臺階部之間的第2空間，是在靠近所述軸承孔附近軸向的寬度窄、隨著接近所述軸的中心而加寬軸向?qū)挾鹊目臻g。
2.根據(jù)權利要求1所述的流體軸承裝置，其特征在于所述軸承孔與所述軸的間隔，比所述第1空間及所述第2空間的所述軸向上的最窄寬度還窄。
3.根據(jù)權利要求1所述的流體軸承裝置，其特征在于間隙a是軸承孔附近的、所述軸套上面與所述蓋部的內(nèi)面之間的軸向間隙，間隙c是所述軸承孔附近的、所述軸與所述蓋部的內(nèi)面之間的軸向間隙，間隙e是所述軸的外圓周面與所述軸承孔的內(nèi)圓周面之間的間隙，并具有a＞c＞e的關系。
4.一種流體軸承裝置，其特征在于，具有在大致中央部具有軸承孔的軸套、能旋轉地插入所述軸承孔中的軸、沿軸方向支承所述軸一端的止推板、及托架，該托架具有穿過所述軸的開口部且覆蓋所述軸套上面的蓋部、與所述蓋部連續(xù)設置且覆蓋所述軸套側面的側部、與所述側部連續(xù)設置且使所述止推板與所述軸套緊密接觸并保持所述止推板的下保持部，在所述軸套的軸承孔與所述軸之間形成流體軸承，在所述止推板與所述軸的一端之間形成流體軸承，所述軸，在靠近所述軸套上面附近具有直徑變細的臺階部，在所述軸套上面與所述蓋部之間形成第1空間，該第1空間，在所述軸承孔附近其軸向?qū)挾日S著接近所述軸套外圓周而加寬軸向?qū)挾取?br> 5.根據(jù)權利要求4所述的流體軸承裝置，其特征在于所述托架的所述下保持部厚度比所述側面部薄。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的流體軸承裝置，其特征在于所述軸套由多孔燒結體構成，由所述托架和所述止推板覆蓋所述軸套的外面而封閉多孔燒結體的孔。
7.根據(jù)權利要求4所述的流體軸承裝置，其特征在于間隙a是軸承孔附近的、所述軸套上面與所述蓋部的內(nèi)面之間的軸向間隙，間隙c是所述軸承孔附近的、所述軸與所述蓋部的內(nèi)面之間的軸向間隙，間隙e是所述軸的外圓周面與所述軸承孔的內(nèi)圓周面之間的間隙，并具有a＞c＞e的關系。
8.一種流體軸承裝置，其特征在于，具有在大致中央部具有軸承孔的軸套、能旋轉地插入所述軸承孔中的圓柱狀的軸、沿軸方向支承所述軸一端的止推板、及具有穿過所述軸的開口部且覆蓋所述軸套上面的蓋部；在所述軸套的軸承孔與所述軸之間形成流體軸承，在所述止推板與所述軸的一端之間形成流體軸承，在所述軸套上面與所述蓋部之間具有儲油槽，在所述軸外圓周上形成有環(huán)狀槽。
9.根據(jù)權利要求8所述的流體軸承裝置，其特征在于在所述軸套的內(nèi)圓周面上，形成有沿軸向并行設置的兩條動壓發(fā)生槽，所述軸的所述槽的軸向位置，位于所述兩條動壓發(fā)生槽的軸向之間。
10.根據(jù)權利要求9所述的流體軸承裝置，其特征在于在所述軸套的內(nèi)圓周面上，將凹部形成于所述兩條動壓發(fā)生槽的軸向之間，所述軸的所述槽的軸向尺寸比所述軸套的所述凹部的軸向尺寸短。
11.根據(jù)權利要求8～10中任意一項所述的流體軸承裝置，其特征在于在所述蓋部內(nèi)圓周面與所述軸臺階部附近的外圓周面之間，形成有隨著朝向軸向外側而縮小了半徑方向間隙的空間。
12.根據(jù)權利要求11所述的流體軸承裝置，其特征在于所述蓋部的內(nèi)圓周面，沿軸向直線延伸，所述臺階部附近的外圓周面，是隨著向軸向外側靠近而縮小外徑的錐面。
13.根據(jù)權利要求1～12中任意一項所述的流體軸承裝置，其特征在于在所述軸套上，形成連通所述止推板附近空間和所述第1空間且流體軸承的油可移動的連通通道。
14.根據(jù)權利要求1～13中任意一項所述的流體軸承裝置，其特征在于所述蓋部，具有連通所述第1空間和外部的換氣通道。
15.一種主軸馬達，其特征在于具有權利要求1～12中任意一項所述的流體軸承裝置。
16.一種硬盤驅(qū)動裝置，其特征在于具有權利要求15所述的主軸馬達、及被安裝于所述主軸馬達的輪轂上的、作為記錄媒體的盤。
全文摘要
一種流體軸承裝置，具有在大致中央部具有軸承孔(2A)的軸套(2)、能旋轉地被插入軸承孔的軸(1)、將軸(1)的一端沿軸方向支承的止推板(4)、及具有穿過軸的開口部且覆蓋軸套的上面的上保持部(3a)。在軸套(2)的軸承孔(2A)與軸(1)之間形成徑向流體軸承，在止推板(4)與軸(1)的一端之間形成推力流體軸承。在軸套(2)的上面(2a)與上保持部(3a)之間形成在軸承孔(2A)附近其軸向?qū)挾泉M窄且隨著靠近軸套(2)的外圓周而擴展軸向?qū)挾鹊牡?空間(5)。形成于上保持部(3a)與臺階部(21)之間的第2空間(6)，是在軸承孔(2A)附近軸向?qū)挾日译S著靠近軸中心而擴展軸向?qū)挾鹊目臻g。
文檔編號H02K5/16GK1724888SQ20051008598
公開日2006年1月25日 申請日期2005年7月20日 優(yōu)先權日2004年7月21日
發(fā)明者日下圭吾, 淺田隆文, 藤元公一, 矢野久明 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社