JP2000515232A - 複数のスラストプレートを具えた流体軸受付きのスピンドル・モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 円形シャフト部（94）によって分離される第１および第２のスラストプレート（90，92）を支承する固定の中央シャフト（59）を有する流体軸受カートリッジであり、各スラストプレートは、軸方向の表面によって連結する第１及び第２の半径方向の表面と、前記シャフトの中心軸により形成される中心回転軸線の周囲を固定シャフトに対して回転するスリーブ（72）とを有する。前記スリーブは、スラストプレートの各露出面に対向するカウンタプレート（105，107）を支持し、第１及び第２の各スラストプレート用の凹所を形成する。前記凹所は、軸方向の表面により連結する半径方向の表面を有し、各スラストプレートの周囲に連続した間隙(102)を形成するべくスラストプレートの半径方向及び軸方向の表面に対面する。前記間隙は前記シャフト、スリーブ及び前記スラストプレートの間、及び前記スリーブと前記カウンタプレートとの間に潤滑流体を有し、それによりスリーブはシャフトに対する高い剛性を維持しながら前記シャフトに相対的に動き得る。

Description

【発明の詳細な説明】 複数のスラストプレートを具えた流体軸受付きのスピンドル・モータ 関連出願のクロス・リファレンス 本出願は、米国の仮特許出願の継続出願である出願番号60/044,171であり、こ の出願は1997年４月23日に出願され、本出願人に譲渡されて、その内容は番号を 参照することによって本出願中に組み込まれている。 に出願された米国特許出願 (代理人のドケット番号Ａ−6 4698/JAS)及び に出願された米国特許出願 (代理人のドケッ ト番号Ａ−65139/JAS)及び に出願された米国特許出願 (代 理人のドケット番号Ａ−64699/JAS)も参照されなければならない。これらはすべ て本発明の譲受人に譲渡され、番号を参照することによって本出願中に組み込ま れている。 発明の分野 本発明は、磁気ディスクドライブ記憶システムに関し、更に詳しくは本発明は 、磁気ディスクドライブ記憶システムに使用される流体軸受に関する。 発明の背景 磁気ディスクドライブは、情報の磁気的記憶に使用されている。磁気ディスク ドライブにおいては、磁気ディスクは高速で回転し、変換ヘッドがディスク表面 の上部に「浮いて」いる。この変換ヘッ ドはディスク上の磁場に変化を与えることによってディスク表面に情報を記録す る。情報は、ディスク表面の磁化を検出することによって、このヘッドを使用し て読み出される。この変換ヘッドは、異なるデータトラックを読み取ることがで きるように、ディスク表面を横切って半径方向に移動する。 長年にわたって記憶密度は増加する傾向にあり、一方、記憶システムのサイズ は小さくなる傾向にある。この傾向は、磁気記憶ディスクの製造と操作に高度な 精密性と厳密な許容誤差を要求する。例えば、高い記憶密度を得るために、変換 ヘッドは記憶ディスクの表面に益々接近して設けられる必要がある。この接近性 を得るためには、ディスクを実質的に一平面内で回転させることが要求される。 ディスク回転の僅かな上下動や軌道外れによって、ディスク表面が変換ヘッドに 接触することがある。これは「クラッシュ」として知られており、変換ヘッドと 記憶ディスクの表面を損傷して、データを失わせる結果となる。 前述のことかから判るように、記憶ディスクを支える軸受アセンブリが非常に 重要である。代表的な一つの軸受は、記憶ディスクのハブを固定部材に対して回 転させることのできる、一対の軌道の間に支持されたボールベアリングである。 しかし、ボールベアリング・アセンブリは、磨耗、振れ、製造の困難性等の多く の機械的問題を有する。更に、減衰性が小さいので、作動時の衝撃や振動に対す る抵抗性に欠けている。したがって、高密度磁気記憶ディスクに使用される別の 軸受アセンブリが求められてきた。 求められてきた一つの軸受は流体軸受である。流体軸受においては、空気又は 液体等の潤滑流体がハウジングの固定部材とディスクのハブの回転部材との間に 軸受面を提供する。空気の他に、代表的な潤滑剤としては、オイル又は強磁性流 体等がある。流体軸受は、 一連の点状界面を有するボールベアリング・アセンブリに比べて、軸受界面を広 い表面領域にわたって広げる。この広い軸受界面によって回転部材と固定部材と の間での上下動や軌道外れが減少するので、これは好ましいことである。更に、 界面領域における流体の使用によって軸受に減衰効果が与えられ、突発的な軌道 外れを減少させるのに役立つ。 しかし、流体軸受自体は、剛性対動力比が低い等の欠点を有する。これらの問 題によって、外部荷重又は衝撃に対して軸受が敏感に影響を受ける。 この問題の望ましい解決策は、スピンドルモータをディスクドライブハウジン グの底面と上面カバーとの双方に取り付けることであろう。こうすれば、ドライ ブ全体の性能が向上する。両端に取り付けたモータは、片端のみに取り付けたも のに比べて極めて強固に保持される。 公知の流体モータの設計には、上面カバーの取り付け方法は示されていない。 この理由は、上面カバーの取り付けをするためにはモータ軸受の両端を開放して おかなければならないことにある。流体軸受型のモータ軸受の両端を開放すると 、流体軸受からオイルまたは流体が漏れる危険性が非常に高くなる。この漏れは 、何よりも、軸受内のポンプ圧の変動によって生じる流量のわずかな差によって もたらされる。軸受内の流れのバランスを注意深くとらないと、片端または両端 に対する正味圧力の上昇で液体がキャピラリーシールを通過して外に押しだされ てしまう。従来の公知のスラストプレートベアリングの設計において流量のバラ ンスをとるのが困難なのは、ポンプ溝によって生じる流量が流体軸受に形成され るギャップの関数であり、流量がRPMまたはモータへの負荷によって変動するか らである。このため、動的モータ性能、剛性（半径方向及び軸方向 ）及び減衰を最適にするような流体軸受を使ったモータの設計には新しい取り組 み方が必要だ。 発明の概要 したがって、本発明の一つの目的は、荷重と回転速度の変化に対して比較的影 響を受け難い改善された流体軸受を提供することにある。 本発明の別の目的は、大きい剛性を有する流体軸受を提供することにある。 本発明の更に別の目的は、ディスクドライブ等のためのスピンドルモータに適 した、片端のみで支えられた従来の標準型スピンドルモータよりも丈夫な流体軸 受を提供し、システムの安定性、特に回転するディスクに対するトランスデュー サの安定性を最適化することにある。 本発明の更なる目的は、モータをスピンドルモータのハウジングの上面カバー 及び底部に取り付けできるスピンドルモータ等に適した流体軸受を設計すること にある。 本発明の別の目的は、上端及び下端で開放している軸受を持つ流体軸受モータ を提供することにある。 本発明のこれらの及びその他の目的は、軸受カートリッジとして又はスピンド ルモータ中に組み込み可能なカートリッジとして適した流体軸受を提供すること によって達成された、該軸受はシャフトと少なくとも二つの独立した軸受とを具 え、各軸受はシャフト上に支えられたスラストプレートと、前記シャフトの周囲 を相対回転可能なカウンタプレート及び／又はスリーブとを具えている。製造上 の制約により軸受内の異なる部分が実際の配置から逸脱しているので、上面カバ ー取付具を具えた両端開放式マルチスラスト型又はシ ングルプレート型の流体軸受は流体を軸受外に押し出す可能性がある。これは流 体動作から生じる軸受内部の圧力バランスが崩れることによって起こる。このよ うな状況では、複数のスラストプレートを持つ軸受全体をセクション毎に分離し なければならない。分離または分断をすることで圧力バランスの崩れの影響を最 少にし、液体漏れの可能性をなくすまたは減らす。 このような配置では、個々の軸受を異なる方向に異なる位置で流出させて分離 を確立しなければならない。それぞれのスラストプレートはプレートの半径方向 に延びる半径方向の流出口と、この半径方向の孔につながる内径の軸方向の流出 孔を具える。複数プレート設計の場合には、シャフトを通る孔は結合され、シャ フトとスラストプレートの両方に流出するようにする。間隔への孔の結合部それ ぞれにはメニスカスが形成される。 更に詳しくは、一実施例においては、この軸受は固定シャフトと該シャフトの 周囲を回転しこれを取り囲むスリーブと、前記シャフトの一部分によって分離さ れた少なくとも一つの第１及び第２のスラストプレートとを具えている。シャフ トは軸受内の適切な位置で流出させる軸方向の孔を具える。この軸方向の孔はシ ャフトの一方の端から延び、少なくとも一つのスラストプレートを通る。軸方向 の孔は半径方向の孔によって、その一方の端に最も近いスラストプレートとそれ に向かい合ったカウンタープレートとの間の位置で、軸受の間隙に結合される。 別の実施例では、軸方向の孔はシャフトの一方の端から最も遠いスラストプレ ートを越えて延び、第２の半径方向の横孔によって軸受の間隙に結合できる。こ の方法はシャフトとシャフトの一端から最も遠いスラストプレートよりも遠くに あるスリーブとの間の間隙がジャーナル軸受部として使われる場合に適している 。メニスカス は各流出口のいずれか一方の側にある軸受の間隙内分断用の隣接軸受部を形成す る。 軸受がディスクドライブ内で、典型的にはスピンドルモータ内又は別の軸受と して、使われる場合には、軸方向孔の開放端は底面または基底にあり、軸方向孔 の閉鎖端は頂部にある。シャフトまたはスリーブの多くのギャップ部に溝を形成 でき、剛性を増加させている。溝は１つ以上のカウンタープレート上、又は１つ 以上のスラストプレート表面に設けることができる。 複数のスラストプレートを使用することによって、付帯的な動力消費の増加を 伴わずに構造全体の剛性を維持し、更には増加させることすらできる。その上、 合理的な幅の間隙が維持されているので、製造及び組立行程を難しくすることが 避けられる。 本発明のその他の特長と利点は、当業者であれば、以下の図面を参照して説明 された本発明に基づいて容易に理解することができるであろう。 図面の簡単な説明 図１は、本発明に係る流体力学的ベアリングカートリッジおよびスピンドルモ ータを取入れ得る磁気ディスク記憶システムの斜視図である。 図２は、スピンドルモータ・アセンブリ内に取入れられた先行技術の流体力学 的ベアリングカートリッジの縦断面図である。 図３は、本発明に係る流体力学的ベアリングカートリッジの縦断面図である。 好適実施例の詳細な説明 図１は、本発明の流体力学的ベアリングカートリッジが使用され 得る磁気ディスク駆動記憶システムの分解斜視図である。以下で論ずる実施例に おいては、流体力学的ベアリングおよびそれと結合されたカートリッジはスピン ドルモータに関して示される。明らかに、このベアリングカートリッジは、例示 の目的のみで示されたこの特定の設計態様のディスクドライブに限定されるもの でない。本発明が達成する多くの利点が与えられれば、それは回転用のアクチュ エータを支持する為にも使用され得る。上記ベアリングカートリッジはまた、デ ィスクドライブの分野以外にも多数の用途を有している。 更に、本明細書中に開示された流体ベアリングは、固定シャフトおよび回転囲 繞スリーブを有している。上記設計態様はまた、スリーブが固定されると共にシ ャフトが回転する場合にも有用である。ベアリングは両端において開放されてい ることから、上記シャフトはスリーブを越えて延伸し、外部装置またはシステム に対して軸方向で結合され得る。 この特定の実施例において、記憶システム10は、記憶ディスク16を担持するス ピンドルモータ14を有するハウジング基部12を含んでいる。接片アセンブリ(arm ature assembly)18は、ディスク16の表面に亙り変換器20を移動する。ディスク1 6の周囲はシール22およびカバー24によりシールされている。作動時において、 ディスク16は高速で回転する一方、変換器20は、ディスク16の表面上で径方向に 分化された多数のトラックの内の任意のひとつに位置せしめられる。これにより 変換器20は、選択箇所においてディスク16の表面の磁気コード化情報を読み書き することが許容される。上記ディスクは数千RPMで極めて高速で回転し、ディス クの表面上で上記変換器が浮遊するのを維持する。今日の技術においては、変換 器と回転ディスク表面との間の離間距離は、マイクロインチで測定されることか ら、上記ディスクは傾斜または揺動しないことが絶対的に必要である。 図２は、この技術において既に確立されたタイプの流体力学式単一スラストプ レート・ベアリングモータの縦断面図である。この図に示された基本構造は、固 定シャフト10と、該シャフトの回りで回転するスリーブ13から支持されたハブ12 とを含んでいる。シャフト10は一端にスラストプレート14を含むと共に、他端に てショルダ16に終端している。スリーブ13は、スラストプレート14上で回転する 為に、一端にカウンタプレート19を支持している。カウンタプレート19およびス ラストプレート14は十分な間隙22により離間されることにより、潤滑流体が、リ ザーバ20を出て、間隙22を介し、且つ、スラストプレート14の端部とスリーブ13 の内部表面27との間と、スラストプレート14の下側表面24とスリーブ13の上面25 との間と、スリーブの内側表面28と固定シャフトの外側表面29との間と、により 画成されたリザーバ26を貫通し、流体力学的ベアリングを潤滑すべく循環するの を許容する。この流体経路は、基本的に中央ボア21を貫通してリザーバ20に至り 完了する。スラストプレート14およびカウンタプレート19の間と、スラストプレ ート14およびスリーブ13の間と、シャフト10およびスリーブ13の間と、に形成さ れたベアリング表面上を流体が流れるのを促進すべく、典型的には、斯かるアセ ンブリの各々の２つの対向表面の内の一方は、この技術では公知の細溝部分を担 持する。 各ベアリング表面間の流れは流体力学的圧力を生成し、強度に帰着する。流体 の循環は、ベアリング表面の幾何形状と細溝パターンの適切な設計態様により、 シャフトの中央孔20から他のベアリング表面に対して維持される。上記モータの 設計態様を完成すべく使用される重要構造の残りの部分としては、基部44の一部 内に螺入され た螺条領域31で終端するシャフト延長部30が挙げられる。固定子42はスリーブ13 から支持された磁石40と協働し、固定子巻線42が励起されるとスリーブ18および ハブ12は固定シャフトの回りを回転せしめられる。 ディスクドライブモータにおいて使用される如く、このシステムは一個以上の ディスク44を回転の為に支持する。変換器およびディスクドライブはディスクの 表面上で極めて低高度で浮遊することから、本質的に、ディスクが回転するとき にハブとディスクは揺動もしくは振動してはならない。更に、もし斯かる揺動が 生じたとしても、スラストプレート14の表面とカウンタプレート19の対向面およ びスリーブ13との間に接触が生じないことが重要である。しかし乍ら、上記で説 明した如く、スラストプレート14である負荷担持表面が、振動または揺動の場合 には枢動が生ずる中心点から離間して配置された図２の片持ち式ベアリングにお いては、対向する表面が圧接または接触する可能性が極めて高く、長期間に関す る各表面の摩耗と、短期間に関するディスクの回転速度の低下の両者に帰着する 。 この理由の故に、次の図の設計態様が採用された。この設計態様を採用するこ とにより、スラストまたはコニカルベアリングタイプのいずれであっても、負荷 担持表面は、流体力学的ベアリングシステム全体の中央に近接して配置される。 また、その回りにおいてベアリングの一切の揺動が生じ得る枢動ポイントもまた 、ベアリングの中央に近接して位置する。この故に、負荷担持表面を可及的にデ ィスクの中心に近接して移動することにより、ベアリングの端部における圧接を 引き起こすディスクの一切の揺動または振動が生ずる可能性は小さくなる。スラ ストプレートを付加することにより、間隙幅を減少することなく強度が高められ 、システムの製造が容易な ものとされる。 図３を参照すると、これは、図２の設計態様に対して容易に取入れられて多く の用途を有すると共に特にハブ71などのハブを取付けてディスクドライブに取入 れられるに有用なカートリッジを形成する変更例であることが理解できる。シャ フト59の上端101はディスクドライブの頂部カバー24に締着され得ると共に、シ ャフト59の底部延長部は、図２に示された如き基部82と合致係合すべく延伸され 得る。 本発明の設計態様は、シャフト59上に各々取付けられると共にシャフト94の領 域により相互に離間された少なくとも２個のスラストプレート90、92を含んでい る。更に、スラストプレートの各々は、シャフトの端部セクション101、103によ り離間されている。ディスクドライブで使用されるとき、頂部端部セクション10 1は好適にはカバー24に締着され、底部シャフト端部セクション103は基部82に締 着または取付けられる。 本発明の流体ベアリングは、スリーブ72の内側表面およびそれが支持するカウ ンタプレート105、107、および、組み合わされたシャフト59の外側スリーブおよ びスラストプレート90、92の間に形成される。流体は、流体ダイナミックベアリ ングの固定部分および回転部分の間の間隙102内に維持される。同様に、以下に 詳述する如く、ベアリング間隙内の流体は、幾つかの区画に分割され、各ベアリ ング区画の端部は流体内に形成されたメニスカスにより形成される。 図３に示された実施例の作動時においては、スリーブ72はシャフト59に対して 回転して流体ベアリング内に流体を循環させることにより、流体力学的圧力を生 成する。流体力学的流体は、流体ダイナミックベアリングの回転部分を固定部分 から分離する圧力を生成す る。この流体流吸排作用および圧力生成は、相対的に配置された区画における２ 個の対向表面の一方が適切に細溝形成されていれば常に生ずるものである。典型 的には、流体圧力を増大かつ維持する為には、間隙の上限セクション101および 下限セクション103において、シャフトに直接的に面するスリーブの表面、また は、シャフトの表面のいずれかは、公知の螺旋またはヘリンボンパターンまたは 当業界では公知の類似細溝パターンを用いて細溝形成され、所要の吸排効果(pum ping effect)を提供する。代替的に、または、付加的に、少なくとも一個のスラ ストプレートまたはカウンタプレートの対向表面の少なくとも一方が細溝形成さ れる。典型的には、スラストプレート90、92の端部において間隙領域200、202を 形成する軸方向面は細溝形成されない。 図３を再度参照すると、スラストプレート90、92の各々は、その端部において スリーブ72の軸方向壁部とスリーブ72の径方向壁部のいずれかまたはカウンタプ レート105、107により形成された凹所200、202内で夫々回転する。従って、凹所 200内で回転するスラストプレート90を考えると、ベアリング間隙は、スリーブ7 2の径方向壁部210とスラストプレート90の径方向壁部214とにより形成され、次 にスラストプレート90の端壁部216とスリーブ72の軸方向壁部218とにより形成さ れ；最終的に上記間隙はスラストプレートの径方向壁部220とカウンタプレート1 05の径方向壁部222との間に延伸する。スラストプレート92の回りの間隙、およ び、シャフト59上に取付けられ得る一切の付加的スラストプレートは同様に形成 されることから、重なり合うシャフトとスリーブの丈に延伸する連続的間隙が形 成される。 上記間隙は、スリーブに自由回転を与え乍ら、固定シャフトと回転スリーブと の間における流体の吸排作用を提供する一方、ベアリ ング区画の各々における流体の存在は、所要の強度および振動減衰、ならびに、 ベアリングの回転に対する潤滑を提供する。 製造上の制約によりベアリングの種々の箇所では実際の幾何形状は偏ることか ら、両端にて開放した頂部カバーアタッチメントを備えた複数スラストプレート ベアリングは、流体をベアリングから押出す可能性がある。この効果は、ベアリ ングの内側において流体力学的作用により生成される圧力不均衡に依り引き起こ されるものである。斯かる状況においては、複数スラストプレートにより形成さ れたベアリング区画の各々は隣接区画から離間もしくは分断して圧力不均衡の効 果を最小限のものとすることにより、流体漏出の可能性を排除または減少せねば ならない。本発明においてこれは、流体ベアリング区画の各々の端部における間 隙に亙りメニスカスを形成する手段を提供することで達成される。 この種の配置構成においては、個々のベアリングは種々の箇所で種々の方法で 通気される。各スラストプレートの上下のまたは各側のベアリング区画は、各ス ラストプレート内に協働する軸心および垂直孔を設けることにより通気される。 複数スラストプレートが使用される場合、それらはシャフトを貫通する軸心孔を 提供することにより分断され、隣接するベアリング区画同士の間の所要境界は、 径方向の単一もしくは複数の通気孔が確立する。簡潔に述べると、メニスカスは 各通気孔の各側に形成され；メニスカスは、シャフト59とスリーブ72が相互に対 して回転するときに間隙を通る流体循環を制限する。従って、いずれの側におい ても流体が間隙102から離脱する可能性は減少される。本発明の概念によれば、 軸心孔または垂直孔を介しての循環は存在せず、且つ、シャフト孔94の内側に流 体は存在しない。シャフトは、ベアリング102の内側の適宜な位置を通気する為 だけの貫通孔94を有している。径方向交差孔110はス ラストプレート90、92間を間隙102まで延在して各側にメニスカスを形成せしめ 、各スラストプレートの回りに形成されたベアリング区画を隔離している。もし 、頂部スラストプレート92の上方のシャフト101の頂端（区画Ｂ）がベアリング 表面として使用されるのであれば、径方向交差孔111は頂部スラストプレート92 とカウンタプレート107との間の間隙102まで延伸する。 各スラストプレートの各側には別体のベアリング区画も見られる。径方向また は軸方向の通気孔または開口を提供することにより、ベアリング区画の各端にメ ニスカスが形成される。 従って、図３を参照すると、スラストプレート90内には、径方向開口400が配 備され、軸方向連結細孔404からスラストプレート90の末端216に延伸している。 軸方向連結細孔404は、細孔400の径方向内端と連続的ベアリング間隙102との間 の接続を提供する。 開口400の存在は、開口400と流体力学的ベアリング間隙との間の接続部412の 各側における流体力学的ベアリング間隙内のメニスカスの形成を助ける。メニス カスはまた、軸方向細孔404と流体力学的ベアリング間隙102との間において各接 続部416、418の各側に形成される。これにより、スラストプレート90の回転を支 持する隣接ベアリング区画C、D間の所望の隔離が提供される。同様に、径方向開 口402および軸方向開口406は、スラストプレート92を支持するベアリング区画E 、Fの各端におけるメニスカスの形成を助ける。径方向通気孔110、111は、回転 支承ベアリング区画A、GおよびBの各端におけるメニスカスの形成を助ける。こ れらの回転支承ベアリング区画の隔離は、大気への潤滑流体の漏出を防止する上 で極めて重要である。 好適実施例において、ベアリング間隙102の上端にはノッチ型オイルトラップ1 50も配備される。これは、スリーブの上端へのノッ チの切込みを必要とするものである。間隙に亙り、比較的に傾斜した壁部が相互 に対向して所望のオイルトラップが生成されるが、これは、何らかの理由により キャピラリ・シール領域からの物理的拡散が存在するときに重要である。間隙10 2の下端はキャピラリ・シール160の代替的形状を示しており、シャフト壁部分16 2は傾斜される一方でスリーブ壁部分164は直線状に延伸している。シャフトは固 定されるべきことから、シャフト壁のこの傾斜が可能となり、キャピラリ・シー ルを確立する。勿論、代替的に、シャフト59の壁部164が傾斜しても良い。また 、シャフトの頂部には同様の種類のキャピラリ・シールを配備しても良い。シャ フトの各端において漏出にたいする有効なシールが提供される限り、シール150 、160の設計態様の詳細は重要でない。 図面に見られる如く、スリーブ72に段階形状300、302を設けることにより組立 てを達成するが、これらは軸方向に離間されることにより、カウンタプレート10 5、107を、それらが協働すべきスラストプレート90、92に対して押圧嵌合して載 置することが可能となる。上記スラストプレートは、任意の適宜な手法によりシ ャフト上に取付けられる。流体ダイナミックベアリングを組立てる為に、スラス トプレート90、92を備えたシャフト59がスリーブ内に挿入され、カウンタプレー トは段階形状300、302により所定位置に案内される。 充填プロセスは、シャフト孔および他の開放端を閉塞してから真空充填（従来 のプロセス）により一度に行い得る。次に、閉塞物（シール）をとりだしてベア リングから過剰オイルを排除する。 他の充填方法は、組立ての間に適宜な量の流体を個々のジャーナルおよびスラ ストプレート領域に供給することで達成され得る；この場合、回転による除去は 不要である。このプロセスのもうひとつ の利点は、異なるタイプの流体（液体または気体）をベアリングの種々の領域に 適用し得ることである。 上述した方法は多数の利点を有するが、これは、シャフトの両端が固定され得 、従って、ディスクドライブに使用されたとき、頂部カバーアタッチメントを実 現することが可能となる、と言うのも、シャフトの各端から離間されたスラスト プレートの各々の離間によりもたらされる複数スラストプレート配置構成の故で ある。この複数スラストプレート配置構成により、軸方向の強度は相当の程度に なる。更に、スリーブは単一部分として形成され得る。 同様に、スラストプレートの取付けポイントを調節すると共に、カウンタプレ ートを移動してスリーブの構造を変更することにより、複数スラストプレート間 の間隙の調節が容易になり、動力消費および強度のフレキシビリティが相当にな る。 上記に開示した如く、このベアリングが液体ベアリングとして使用され得るこ とは勿論である。しかし乍ら、複数段階の吸排により、即ち、スラストプレート の各々およびジャーナル／スリーブ領域A、B、Gの回りの間隙の区画を別個に吸 排することにより、強度を発揮する気体ベアリングとして使用することも可能で ある。従って、本願で使用された如く、“流体(fluid)”という語句は、気体ま たは液体を意味するものと解釈されるものとする。 本発明の開示内容を理解する当業者であれば、本発明の他の特徴および利点は 明らかであろう。例えば、細溝形成パターンの箇所および設計態様を改変し、各 間隙を通る流体循環を増大または最適化することが可能である。 これらの設計態様原理を採用することにより、複数スラストプレートを備えた 安定なシステムが達成され得る。上部および下部の回転支承ベアリングA、Bは、 一端にキャピラリ・シール163、160 を有すると共に他端にはメニスカスA1、B1を有することから、各シールに対する 圧力は制限される。ベアリング区画C、D、EおよびFは基本的に各スラストプレー トの上下に配備され、各区画はメニスカスC1、C2..、F1、F2に終端している。 １個を越えるスラストプレートが使用されることから、中央シャフト孔94まで 延伸する通気孔110により形成された少なくとも一個のメニスカスG1を有すGなど の区画により隣接スラストプレートを分離することが重要である。 最後に、上部区画Bはベアリングを完成すべく流体で充填される必要は無いが 、もし必要なら、メニスカスB1を確立する通気孔111の配備が重要である。勿論 、代替例として、通気孔110はスラストプレート90の下方のメニスカスA1およびC 1の間のベアリング間隙102と連通し得；通気孔111はスラストプレート92の下方 のメニスカスE1およびG2の間のベアリング間隙に結合し得る。本発明他の特徴お よび利点は当業者には明らかであり、上述の実施例に対して改変を行い得よう。 従って、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によってのみ限定される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルーソルド，ハンス アメリカ合衆国，カリフォルニア 95060, サンタ クルズ，ガーキー ストリート 849 (72)発明者 ラーマン，モハメド ミザナー アメリカ合衆国，カリフォルニア 95129, サン ジョセ，ブルックベール ドライブ ＃２ 1502

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．円形シャフト部分により分離された少なくとも第１および第２のスラスト プレートを担持する固定中央シャフトと、 上記第１および第２のスラストプレートは、上記シャフトの外端部により上記 シャフトの両末端から分離され、 上記スラストプレートの各々は、軸方向面により接続された第１および第２の 径方向面を備え、上記シャフトの中央軸心により形成される回転中央軸心の回り で固定シャフトと相対的に回転するスリーブと、 上記スリーブは上記スラストプレートの露出表面の各々と対向するカウンタプ レートを支持しまたは形成することにより、上記第１および第２のスラストプレ ートの各々に対する凹所を形成し、 上記凹所の各々は、軸方向面により接合された径方向面を含み、該径方向面お よび軸方向面は夫々、上記スラストプレートの上記径方向面および軸方向面と対 向して上記スラストプレートの回りに連続的間隙を形成し、 上記間隙は更に、上記スラストプレートの各々の間の上記固定シャフトの軸方 向面に平行に延在する上記スリーブの内側軸方向面の間に延在し、 上記シャフトに対する上記スリーブの強度を高く維持し乍ら、上記固定シャフ トに対して上記スリーブが自由に回転する如く、上記シャフトと上記スリーブの 間、および、上記スラストプレートと上記スリーブと上記カウンタプレートの間 と、に配設された潤滑流体と、 を備えて成る、流体力学的流体ベアリングカートリッジ。 ２．前記固定シャフトは、一個以上の径方向通気孔によりベアリ ング間隙に接続されて、上記ベアリング間隙の大気状態を維持しまたは通気する 中央孔を含む、請求項１記載の流体力学的ベアリングカートリッジ。 ３．前記スリーブの内部で回転する前記シャフトの前記端部セクションは前記 第１および第２のスラストプレートを上記シャフトの上記端部から離間し、且つ 、 前記流体が上記シャフトと上記スリーブとの間にの前記間隙内に保持される如 く、上記スリーブの壁部と上記シャフトの端部セクションとの間に形成されたキ ャピラリ・シールを備える、請求項１記載の流体力学的ベアリングカートリッジ 。 ４．前記径方向通気孔のひとつは前記中央孔を前記間隙に接続し、 前記スラストプレートおよび前記シャフトは接合し、 上記間隙の各側において前記流体内にはメニスカスが形成されて前記ベアリン グの隣接区画を分離する、請求項３記載の流体力学的ベアリング。 ５．前記間隙により分離されたスラストプレートおよびカウンタプレートの各 々の径方向面の少なくとも一方に形成された細溝を更に含む、請求項４記載の流 体力学的ベアリングカートリッジ。 ６．前記細溝形成パターンは、前記カウンタプレートの前記径方向延伸面の両 者、または、前記第１および第２のスラストプレートの径方向延伸面の両者、に 形成される、請求項５記載の流体力学的ベアリングカートリッジ。 ７．前記細溝は、前記シャフトの前記外側面または上記シャフトの前記端部セ クションに面する前記スリーブの前記内側表面、および、前記スラストプレート の間で上記シャフトの中央面と上記スリーブにより形成された前記間隙の中央部 分に沿って形成される、請 求項５記載の流体力学的ベアリングカートリッジ。 ８．軸心方向に離間されると共に異なる半径を有する少なくとも第１および第 ２の段部を配備する段階と、 上記第１および第２の段部に係止すべく第１および第２のカウンタプレートを 挿入し、上記スラストプレートと上記スリーブの上記カウンタプレート部分との 間の前記間隙は正確に形成される、請求項２記載の流体力学的ベアリングカート リッジを組立てる方法。 ９．前記シャフトは第１および第２端部を有すると共に、前記スラストプレー トは回転支承ベアリング区画を形成する上記シャフトの区画により上記端部から 分離され、上記回転支承ベアリングの各々の一端は前記径方向通気孔のひとつに より形成されたメニスカス内に終結する、請求項１記載の流体力学的流体ベアリ ングカートリッジ。 １０．前記通気孔の第１のものは、前記第１および第２のスラストプレートの 間の前記間隙に結合する、請求項４記載の流体力学的ベアリング。 １１．前記通気孔の第２のものは、前記スラストプレートの頂部のものと前記 ベアリングの頂部のものとの間の前記間隙に結合する、請求項１０記載の流体力 学的ベアリング。 １２．前記ベアリング流体は気体および／または液体を含む、請求項２記載の 流体力学的流体ベアリングカートリッジ。 １３．前記スラストプレートの各々は、上記スラストプレートの各々の各径方 向面近傍に別体のベアリング区画を形成する手段を含む、請求項２記載の流体力 学的流体ベアリングカートリッジ。 １４．前記形成手段は、各スラストプレートの径方向端部まで延伸して第１接 続部にて前記間隙に結合する径方向開口と、前記シャフトの近傍に配置されると 共に上記スラストプレートをとおり軸心 方向に延伸することにより第２および第３接続部において上記スラストプレート の上下の上記間隙に結合する軸方向開口とを備え、 前記ベアリング区画は上記第１、上記第２および上記第３接続部の間に形成さ れる、請求項１３記載の流体力学的流体カートリッジ。 １５．当該ディスクドライブのハウジングと、 定常速度回転の為に一個以上のディスクを支持する手段、および、上記ディス クの各々のデータ記憶位置にアクセスする手段と、を備え、 上記支持手段は、上記一個以上のディスクを支持するハブを、上記ハウジング に支持されたシャフトに対して回転可能とする、流体充填された流体力学的ベア リング手段を備えて成る、磁気ディスク記憶システム。 １６．ディスクおよびモータと、上記ディスクおよびモータに接続されて定常 回転速度を達成すべく上記ディスクおよび上記モータを流体的に結合する手段と 、を備えて成る、ディスクドライブ。