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JP4401067B2 - DYNAMIC PRESSURE BEARING, SPINDLE MOTOR HAVING THE DYNAMIC PRESSURE BEARING, AND DISK DRIVE DEVICE USING THE SPINDLE MOTOR - Google Patents

DYNAMIC PRESSURE BEARING, SPINDLE MOTOR HAVING THE DYNAMIC PRESSURE BEARING, AND DISK DRIVE DEVICE USING THE SPINDLE MOTOR Download PDF

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JP4401067B2 JP2002343492A JP2002343492A JP4401067B2 JP 4401067 B2 JP4401067 B2 JP 4401067B2 JP 2002343492 A JP2002343492 A JP 2002343492A JP 2002343492 A JP2002343492 A JP 2002343492A JP 4401067 B2 JP4401067 B2 JP 4401067B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動圧軸受及びこれを動圧軸受を備えたスピンドルモータ並びにこのスピンドルモータを用いたディスク駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、ハードディスク等の記録ディスクを駆動するディスク駆動装置において使用されるスピンドルモータの軸受として、シャフトとスリーブ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が種々提案されている。
【0003】
近年このようなスピンドルモータが使用されるディスク駆動装置は、携帯情報端末等の小型機器への適用が開始されており、更なる薄型化の要求が高まりつつある。
【0004】
このため、本願の出願人は、スラスト軸受部を構成するためのスラストプレートを不要として、モータの小型・薄型化を可能としつつ、ラジアル軸受部間の間隔を可能な限り大きくして所望の軸受剛性を得ることを可能としたディスク駆動装置用スピンドルモータを提案した(特許文献1参照)。
【0005】
このような動圧軸受を使用するスピンドルモータを図1に示す。図1(a)において図示するスピンドルモータは、ロータaの底面とスリーブbの上端面との間にロータaの浮上力を発生するためのスラスト軸受部Sを構成し、またロータaに一体的に設けられたシャフトcの外周面とスリーブbの内周面との間に、外気に連通する空気介在部dを介してロータaの調心や倒れの防止に作用するための上部ラジアル軸受部R1及び下部ラジアル軸受部R2を構成している。また、スリーブbが固定されるベース部材eには、ステータfが装着されると共に、ロータaには、ステータfと対向するようにロータマグネットgが固着されている。
【0006】
上記のスピンドルモータにおけるスラスト軸受部S及び上部ラジアル軸受部R1の概略構成を図1(b)及び(c)を参照して説明する。図1(b)において拡大して示すように、ロータaの底面とスリーブbの上端面との間に構成されるスラスト軸受部Sには、図1(b)において矢印Aで示す半径方向内方側に向かうオイルの流れを誘起するポンプイン型のスパイラル溝SGが設けられており、これによりロータaの浮上方向の支持力が得られる。尚、スラスト軸受部Sに設けられるスパイラル溝SGの具体的形状については図1(c)に図示する。また、スラスト軸受部Sの半径方向内方に配置される上部ラジアル軸受部R1には、図1(b)において示すようにスラスト軸受部S側に位置するスパイラル溝部RS1よりも空気介在部d側に位置するスパイラル溝部RS2の方が軸線方向寸法が長く設定された、軸線方向にアンバランスな形状のヘリングボーン溝HG1が設けられており、これにより、シャフトcの上端部側における半径方向の支持力が得られる。このとき、軸線方向寸法の差の分、スパイラル溝部RS2のオイルに対するポンピング力がスパイラル溝部RS1のポンピング力を上回ることとなるので、上部ラジアル軸受部R1では、スラスト軸受部S側へと向かう動圧が発生する。
【0007】
尚、動圧発生溝の形状は特に図示していないが、下部ラジアル軸受部R2には、一対のスパイラル溝部の軸線方向寸法が実質的に同等に設定された、軸線方向に対称な形状のヘリングボーン溝HG2が設けられており、これにより、シャフトcの下端部側における半径方向の支持力が得られる。更に、ベース部材eのロータマグネットgと軸線方向に対向する位置には、強磁性材製のリング状部材hが配置されており、ロータマグネットgとリング状部材hとの間に作用する磁気吸引力によってロータaの浮上を抑制する方向の支持力を得ている。これらスラスト軸受部Sで発生する動圧による浮上力とロータマグネットgとリング状部材hとの間に作用する磁気吸引力とをバランスさせて、ロータaにかかる軸線方向荷重を支持している。
【0008】
上記の如き構成の動圧軸受を有することによって、図1(a)に図示されるスピンドルモータにおいては、軸受剛性を著しく低下させることなくモータの構造を簡略化し且つ低コスト化することが可能になるといったメリットを有する。
【0009】
【特許文献1】
特開2000−197309号公報(第4−6頁、第2図)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記図1に図示するスピンドルモータでは、スラスト軸受部Sよりも半径方向内方側の領域(図1(b)において、一点鎖線で囲む領域Pとして示す)におけるロータaの底面とスリーブbの上端面との間の間隙寸法が実質上スラスト軸受部Sと同等の間隙寸法となるよう設定されている。
【0011】
通常であれば、動圧の発生に寄与しない領域Pの間隙寸法をスラスト軸受部Sの隙間寸法よりも数倍、より具体的には、軸受部では数μmの間隙寸法に設定されるのに対し、領域Pでは約数十μm程度の大きな間隙寸法となるよう設定することでオイルの粘性に起因する回転時の損失を低減することができ、より効率化することができるのであるが、このように大きな間隙寸法を有する領域を軸受部に隣接して設けることで、動圧の作用しないモータの静止時に衝撃や振動といった外乱が加えられると、外乱によるロータaの軸線方向の振動が拡大することが新たに判明した。このような非動作時の振動は、スラスト軸受部Sで保持されるオイルが、外乱によってロータaがスリーブbに押し付けられた際に間隙の大きな領域Pに逃げることで、オイルによるダンピング効果が低下することに起因していると考えられている。
【0012】
このように非動作時とはいえロータaの振動が大きくなることで、ロータaに搭載されるディスクの振れも大きくなり、ディスクに近接配置されるヘッドと接触してこれが破壊される懸念がある。従って、これを回避するためにスラスト軸受部Sの半径方向内方側に位置する領域Pも軸受部と実質的に同一の間隙寸法に設定されている。
【0013】
また、オイル中に気泡が混入していた場合には、上部ラジアル軸受部R1に設けられたヘリングボーン溝HG1とスラスト軸受部Sに設けられたスパイラル溝SGによるポンピング作用によって、気泡はスラスト軸受部Sの半径方向内方に位置する領域Pに集められることとなる。しかしながら、領域Pは、軸受部と実質的に同一の隙間寸法の微小間隙であり且つ動圧溝が形成されていないことから、この領域Pに集められた気泡にはロータaの回転時にも周方向の流動しか生じず、その場に滞留してしまうこととなる。
【0014】
このように、スラスト軸受部Sの半径方向内方側の領域Pに滞留した気泡は、モータの回転にともなって周方向に流動するうちに凝集され、やがて一つの円周方向の空気の帯となる。このように領域Pにおいてオイル中に空気の帯が発生すると、動作時の異常振動やNRRO(非繰り返し性振れ成分)の悪化、あるいはスラスト軸受部Sに設けられたスパイラル溝SGによるオイルの半径方向内方側への流動が阻害され、所定の浮上力が得られずロータaの浮上異常が生じる原因になる可能性がある。尚、オイル内に気泡が混入する原因としては、例えばオイル注入工程における作業者の不注意や、モータの回転時にヘリングボーン溝HG1のアンバランスなポンピングによって、空気介在部d側に位置するスパイラル溝部RS2の下端部が空気中に露出してしまうことに起因してオイルの界面が乱れ、これにより空気がオイル内に巻き込まれ、気泡となって現れる等が考えられる。
【0015】
本発明の目的は、作業者の問題や加工誤差等に起因してスラスト軸受部と上部ラジアル軸受部との間に連続して保持されるオイル内に気泡が混入しても排除することが可能な動圧軸受を提供することである。
【0016】
また、本発明の別の目的は、軸受手段として上記動圧軸受を備えることで、気泡に起因する問題が回避され、信頼性の高いスピンドルモータ並びにこのスピンドルモータを用いたディスク駆動装置を提供することである。
【0017】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、微小間隙内に保持されたオイルに対して軸線方向の一の方向に作用する動圧を発生するスラスト軸受部と、該スラスト軸受部の半径方向内方側に配置され、且つ微小間隙内に保持されたオイルに対して半径方向に作用する動圧を発生するラジアル軸受部とからなる動圧軸受において、
前記スラスト軸受部には、動圧発生溝として前記オイルに対して半径方向内方側に向かう流れを誘起するポンプイン型のスパイラル溝列が円周方向に設けられており、
前記ラジアル軸受部には、動圧発生溝として前記オイルに対して発生する動圧の最大圧力が前記スラスト軸受部側に偏倚して現れるよう軸線方向にアンバランスな形状のヘリングボーン溝列が円周方向に設けられており、
前記スラスト軸受部と前記ラジアル軸受部との間には、それぞれの微小間隙内に前記オイルが途切れることなく連続して保持されており、前記スラスト軸受部に設けられる前記スパイラル溝のうち複数のスパイラル溝は、他のスパイラル溝よりも半径方向内方側に延伸するよう設けられると共に、前記複数のスパイラル溝は円周方向等間隔に配置され、
前記ラジアル軸受部から前記スラスト軸受部にかけての間には、前記オイルで満たされた半径方向に広がる半径方向内方側の領域が設けられ、
前記他のスパイラル溝よりも半径方向内方側に延伸する複数のスパイラル溝は、前記スラスト軸受部の内側端部から前記半径方向内方側の領域に向かって伸びると共に前記半径方向内方側の領域の半径方向の全域に亘って設けられていることを特徴とする。
【0018】
このように、スラスト軸受部に形成されるスパイラル溝のうち少なくとも一本を他のスパイラル溝よりも半径方向内方まで延伸させることで、スラスト軸受部の半径方向内方側の領域に気泡が滞留した場合も、その気泡が滞留している領域までスパイラル溝によるオイルの半径方向の流れが生じることとなる。これにより、滞留する気泡にも半径方向のオイルの流れが作用し、スラスト軸受部とラジアル軸受部のそれぞれの動圧発生溝の作用による圧力的に密封された状態が解除されるので、気泡の排出が可能になる。
【0020】
更に、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載に記載の動圧軸受において、前記他のスパイラル溝よりも半径方向内方側に延伸する複数のスパイラル溝は、前記スラスト軸受部の最外端に至るまで半径方向外方側にも延伸していることを特徴とする。
【0021】
加えて、請求項に記載の発明は、請求項1又は2に記載に記載の動圧軸受において、前記スパイラル溝列の半径方向外方側には、前記スラスト軸受部の最外端に至る少なくとも一本の溝が設けられていることを特徴とする。
【0022】
また、請求項に記載の発明は、シャフトと、該シャフトが回転自在に遊挿される貫通孔が形成されたスリーブと、該スリーブの上端面と軸線方向に対向し且つ前記シャフトの外周面から半径方向外方側に伸びる底面を備え前記シャフトに固定された円形の天板を有するロータと、を備えてなるスピンドルモータであって、
前記スリーブの上端面及び該上端面と軸線方向に対向する前記天板の底面との間には、オイルが保持される微小間隙が形成されると共に、前記ロータの回転に応じて該微小間隙に保持されるオイルに流体動圧を誘起する動圧発生溝が設けられることによってスラスト軸受部が構成され、
前記スリーブの貫通孔の内周面と前記シャフトの外周面との間には、オイルが保持される微小間隙が形成されると共に、前記ロータの回転に応じて該微小間隙に保持されるオイルに流体動圧を誘起する動圧発生溝が設けられることによってラジアル軸受部が構成され、
前記スラスト軸受部が構成される前記スリーブの上端面及び天板の底面との間に形成される微小間隙は、該微小間隙の内径端側から外径端側まで、ほぼ同一の間隙寸法を有するよう形成されており、
前記スラスト軸受部と前記ラジアル軸受部とからなる動圧軸受が、請求項1乃至のいずれか記載の動圧軸受であることを特徴とする。
【0023】
更に、請求項に記載の発明はシャフトと、該シャフトの外周面から半径方向外方に突設される環状の一対のスラストプレートと、前記一対のスラストプレートの軸線方向の一方の面とそれぞれ微小間隙を介して対向する一対のスラスト面と該スラスト面に連続し前記シャフトの外周面と微小間隙を介して半径方向に対向するラジアル内周面とが形成された中空円筒状のスリーブとを備えたスピンドルモータであって、
前記一対のスラストプレートの軸線方向の一方の面と前記一対のスラスト面との間に形成される微小間隙にはオイルが保持され、該オイルに動圧を誘起する動圧発生用溝が設けられることによってそれぞれスラスト軸受部が構成され、
前記シャフトの外周面と前記スリーブのラジアル内周面との間に形成される微小間隙にはオイルが保持され、該オイルに動圧を誘起する動圧発生用溝が設けられることによってラジアル軸受部が軸線方向に離間して一対構成され、
前記スラスト軸受部が構成される前記一対のスラストプレートの一方の面と前記スリーブの一対のスラスト面との間に形成される微小間隙は、それぞれ該微小間隙の内径端側から外径端側まで、ほぼ同一の間隙寸法を有するよう形成されており、
前記一対のスラスト軸受部と前記一対のラジアル軸受部とは、それぞれ一組のスラスト軸受部とラジアル軸受部とからなる一対の動圧軸受を構成し、該一対の動圧軸受がそれぞれ請求項1乃至のいずれかに記載の動圧軸受であることを特徴とする。
【0024】
加えて、請求項に記載の発明は、情報を記録できる記録ディスクが回転駆動されるディスク駆動装置において、ハウジングと、該ハウジングの内部に固定され該記録ディスクを回転させるスピンドルモータと、該記録ディスクの所要の位置に情報を書き込み又は読み出すための情報アクセス手段とを有するディスク駆動装置であって、前記スピンドルモータは、請求項又はに記載したスピンドルモータであることを特徴とする。
【0025】
ところで、請求項1以外の請求項に記載する発明は、本発明の実施形態に即した構成に関するものであり、重複した記載を避けるために、各請求項に係る発明の構成による作用効果並びにその原理に関しては、下記発明の実施の形態及び発明の効果において詳述する。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る動圧軸受に関し、これを用いたスピンドルモータとともに説明する共に、このスピンドルモータを用いたディスク駆動装置の各実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。
【0027】
本発明の実施の形態に関して、図2を参照して説明する。尚、この実施の形態では、上記した図1に図示するスピンドルモータに用いられる動圧軸受と実質上同一の構造を有していることから、重複した記載を避けるためにもこの図1に図示するスピンドルモータの動圧軸受との相違点についてのみ説明する。
【0028】
図2に図示されるとおり、スラスト軸受部Sには、動圧発生溝としてポンプイン型のスパイラル溝SG1に加え、これらスパイラル溝SG1よりも半径方向内方側に延伸されるスパイラル溝SG1Aが設けられている点で図1に開示される動圧軸受とは異なる。すなわち、スリーブbの上端面には、その外周部に設けられたスパイラル溝SG1による動圧発生溝列と、これらスパイラル溝SG1よりも半径方向内方側に延伸され、スリーブbの上端部内周縁にまで至る二本のスパイラル溝SG1Aが円周方向等間隔に設けられている。
【0029】
次に、これら二本の延伸するスパイラル溝SG1Aを設けたことによる気泡排出の原理について説明する。
【0030】
まず、スラスト軸受部Sに領域Pを介して隣接すると共に、これに連続してオイルが保持される上部ラジアル軸受部R1には、既に述べたように、スラスト軸受部S方向への動圧を発生する軸線方向にアンバランスな形状のヘリングボーン溝HG1が設けられている。また、半径方向内方側に延伸するスパイラル溝SG1Aが設けられているとはいえ、本実施の形態に係るスラスト軸受Sにおいても、スパイラル溝SG1及びSG1Aともにポンプイン型の形状を有していることから、半径方向内方側への動圧を発生する。
【0031】
このとき、上記したような原因でオイル内に気泡が混入していた場合には、ラジアル軸受部とスラスト軸受部との動圧発生能力の差に起因して、ロータaの底面とスリーブbの上端面との間に形成される微小間隙のうち、スラスト軸受部Sの半径方向内方側に位置する図1(b)において一点鎖線で示す領域Pに気泡が集められる。尚、ラジアル軸受部とスラスト軸受部との動圧発生能力の差は、動圧発生溝の溝形状や軸受部に形成される微小間隙の間隙寸法の大小に起因する。
【0032】
斯くして、スラスト軸受部Sの内方側に位置する領域Pは、気泡が溜まった状態となるが、このとき、領域Pが軸受部よりも間隙寸法が大きくなるよう設定されていた場合、比較的に大きな間隙内では、回転するロータaの底面側と静止しているスリーブbの上端面側とでオイルに流速差が生じ、この流速差に起因してオイルに流動が生じるので、領域Pに集められた気泡も、そこに滞留することなく徐々に排出される。
【0033】
しかしながら、領域Pとスラスト軸受部Sとが実質的に同一の間隙寸法になるよう形成されると、僅か数μmしかない微小間隙内では、ロータaの底面側とスリーブbの上端部側とのオイルの流速差は小さくなり、オイルには円周方向の流れのみ生じることとなる。
【0034】
これに対して、本実施の形態のように、スラスト軸受部Sに設けられたスパイラル溝SG1のうち、他の溝よりも半径方向内方側に延伸するスパイラル溝SG1Aを設けておくことで、ロータaの回転時、延伸するスパイラル溝SG1Aによって領域P内にもオイルが流入するようになり、半径方向の流動が生じることとなる。このような半径方向の流動に乗じて領域Pに集められた気泡は順次半径方向外方側への移動を開始し、やがてスラスト軸受部Sの半径方向外方側に位置するオイル端部の界面から空気中に解放される。
【0035】
このように、ロータaの底面とスリーブbの上端面との間に形成される間隙をほぼ全体にわたってスラスト軸受部Sと同等の微小間隙とすることで、外乱に起因するロータaの非動作時の振動を抑制しながら、半径方向内方側に延伸するスパイラル溝SG1Aを設けることで、気泡の滞留による異常振動やNRROの悪化及びロータaの浮上異常といった種々の問題の解決を図ることが可能となる。
【0036】
尚、半径方向内方に延伸するスパイラル溝SG1Aは、図2(b)に示すとおり、スリーブbの上端面の外周端部(スラスト軸受部Sの最外端)に至るまで半径方向外方に延伸されるスパイラル溝SG1A’とすることも可能である。このようにスパイラル溝SG1A’を半径方向外方にも延伸した形状とすることで、気泡を領域Pから半径方向により離れた部位まで運ぶことができるようになり、且つオイルの動きもより大きくなることから、気泡の排出がより容易に行われることとなる。また、このスパイラル溝SG1A’のうちスパイラル溝SG1よりも半径方向外方に延伸する部分は、必ずしもスパイラル溝SG1A’に連続して設ける必要はなく、これとは独立して設けることも可能であるし、スパイラル溝SG1A’の形成本数よりも多く設けることも可能である。
【0037】
ところで、上記実施の形態では、半径方向内方に延伸するスパイラル溝SG1Aを二本設けた構成を例にあげて説明したが、このようなスパイラル溝SG1Aは、少なくとも一本設けておけば良い。しかしながら、このようなスパイラル溝SG1Aによって、領域P内で半径方向のオイルの流れを生じさせることから、スパイラル溝SG1Aの本数は多く設けた方が、気泡の排出効果を向上させることができ、スラスト軸受部Sの径等にもよるが、例えば図2(c)に図示するように四本の延伸するスパイラル溝SG1Aを円周方向等間隔に設けておくことも可能である。
【0038】
また、このような動圧軸受は、図1(a)に図示されるような構成のスピンドルモータだけでなく他の構成のスピンドルモータにも適用可能である。次に、このような動圧軸受の他の構成のスピンドルモータへの適用例について図3を参照して説明する。
【0039】
図3に図示されるスピンドルモータは、ブラケット2と、このブラケット2に設けられた中央開口内に一方の端部が外嵌固定されるシャフト4と、このシャフト4に対して相対的に回転自在なロータ6とを備える。ロータ6は、外周部に記録ディスク(図4においてディスク板53として図示)が載置されるロータハブ6aと、ロータハブ6aの内周側に位置し、オイルが保持される微小間隙を介してシャフト4に軸支持されるスリーブ6bとを備えている。ロータハブ6aの内周部には接着等の手段によってロータマグネット10が固着されており、このロータマグネット10と半径方向に対向してブラケット2にステータ12が装着されている。
【0040】
スリーブ6bの略中央部には内周面がシャフト4の外周面との間にオイルが保持される微小間隙を形成するようスリーブ6bを軸線方向に貫通する貫通孔6b1が形成され、シャフト4の上部及び下部には、半径方向外方に突出する環状の上部スラストプレート14及び下部スラストプレート16がそれぞれ取付けられている。
【0041】
スリーブ6bの軸線方向両端部には、上部スラストプレート14及び下部スラストプレート16に対応して、これら上部及び下部スラストプレート14,16の外径よりも大径な上部スラスト面6b2及び下部スラスト面6b3が形成されている。この上部スラスト面6b2及び下部スラスト面6b3の外周部には、環状で且つ中空円筒状の上部ブッシュ部材18及び下部ブッシュ部材20が装着されている。上部及び下部ブッシュ部材18,20の開放側端部は、上部シールキャップ22及び下部シールキャップ24によって閉塞されている。
【0042】
また、スリーブ6bの外周部には、上部及び下部スラスト面6b2,6b3の間に、半径方向外方側に突出する環状突部6b4が形成されており、この環状突部6b4の外周面とロータハブ6aの内周面とが、例えば圧入等の手段によって締結されている。
【0043】
上部スラスト面6b2と、上部スラストプレート14の下面(軸線方向内側面)との間には、オイルが保持される微小間隙が形成されており、上部スラスト軸受部26が構成されている。
【0044】
また、下部スラスト面6b3と、下部スラストプレート16の上面(軸線方向内側面)との間には、オイルが保持される微小間隙が形成されており、下部スラスト軸受部28が構成されている。
【0045】
更に、貫通孔6b1の内周面とシャフト4の外周面との間には、上部ラジアル軸受部30及び下部ラジアル軸受部32が構成されている。
【0046】
これら、上部及び下部ラジアル軸受部30,32に動圧発生溝として、それぞれが隣接するスラスト軸受部26,28に向かう動圧を発生するよう、図1(b)に図示されるような軸線方向にアンバランスな形状のへリングボーン溝HG1を設け、また上部及び下部スラスト軸受部26,28の構成を図1に図示されるスラスト軸受部Sと同様の構成として動圧発生溝として図2に図示されるポンプイン型のスパイラル溝SG1を設けると共に、半径方向内方に延伸するスパイラル溝SG1A又はSG1A’を設けておく。すなわち、図1(b)に図示される構成をラジアル軸受部R1とスラスト軸受部Sの組合せをシャフト4の上下部に一対形成することで、ロータ6を上下部から同一形状の軸受部によって支持することとなるので、例えば複数枚の記録ディスクを回転駆動するような高負荷のスピンドルモータにおいても安定して支持することが可能となり、また、気泡の滞留に起因する種々の問題の発生を回避することが可能になる。
【0047】
従って、外乱の印加に起因するロータ6の非動作時の振動の抑制が可能であると同時に、動圧軸受に保持されるオイル内に混入した気泡を排出することが可能となるので、信頼性の高いスピンドルモータを得ることができる。
【0048】
図4に、一般的なディスク駆動装置50の内部構成を模式図として示す。ハウジング51の内部は塵・埃等が極度に少ないクリーンな空間を形成しており、その内部に情報を記憶する円板状のディスク板53が装着されたスピンドルモータ52が設置されている。加えてハウジング51の内部には、ディスク板53に対して情報を読み書きするヘッド移動機構57が配置され、このヘッド移動機構57は、ディスク板53上の情報を読み書きするヘッド56、このヘッドを支えるアーム55及びヘッド56及びアーム55をディスク板53上の所要の位置に移動させるアクチュエータ部54により構成される。
【0049】
このようなディスク駆動装置50のスピンドルモータ52として上記各実施形態のスピンドルモータを使用することで、信頼性の高いディスク駆動装置とすることが可能となる。
【0050】
以上、本発明に従う動圧軸受及びこの動圧軸受を備えたスピンドルモータ並びにディスク駆動装置の一実施形態について説明したが、本発明は係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。
【0051】
【発明の効果】
本発明の動圧軸受は、オイル中に混入した気泡の排出を可能にし、安定した性能を維持することが可能になる。
【0052】
また、本発明のスピンドルモータでは、ロータの非動作時の振動を抑制すると同時に、気泡の滞留による問題の発生を回避することが可能になるので、信頼性の高いスピンドルモータとすることが可能になる。
【0053】
更に、本発明のディスク駆動装置では、スピンドルモータの非動作時の振動に起因するディスクとの接触によるヘッドの破壊が防止されると同時に、スピンドルモータの軸受部内に滞留する気泡に起因する問題の発生も回避されるので、非常に安定した信頼性の高いディスク駆動装置とすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)及び(b)は、本発明の前提構成となる従来のスピンドルモータ及びその軸受部の一部の概略構成を示す断面図であり、図1(c)は、スラスト軸受部に設けられるスパイラル溝の形状を示す平面図である。
【図2】本発明の実施の形態に係るスパイラル溝及びその変形例の形状を示す平面図である。
【図3】本発明の動圧軸受のスピンドルモータへの適用例を示す断面図である。
【図4】ディスク駆動装置の内部構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
26,28,S スラスト軸受部
30,32,R1 ラジアル軸受部
SG,SG1,SG1A,SG1A’ スパイラル溝
HG1 ヘリングボーン溝
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dynamic pressure bearing, a spindle motor provided with the dynamic pressure bearing, and a disk drive device using the spindle motor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a spindle motor bearing used in a disk drive device for driving a recording disk such as a hard disk, a lubricating fluid such as oil interposed between the shaft and the sleeve to support the shaft and the sleeve so as to be relatively rotatable. Various hydrodynamic bearings utilizing the fluid pressure have been proposed.
[0003]
In recent years, disk drive devices using such spindle motors have started to be applied to small devices such as portable information terminals, and demands for further thinning are increasing.
[0004]
For this reason, the applicant of the present application eliminates the need for a thrust plate for constituting the thrust bearing portion, enables the motor to be reduced in size and thickness, and increases the distance between the radial bearing portions as much as possible to achieve a desired bearing. A spindle motor for a disk drive device that can obtain rigidity has been proposed (see Patent Document 1).
[0005]
A spindle motor using such a dynamic pressure bearing is shown in FIG. The spindle motor shown in FIG. 1 (a) forms a thrust bearing portion S for generating a floating force of the rotor a between the bottom surface of the rotor a and the upper end surface of the sleeve b, and is integral with the rotor a. An upper radial bearing for acting on the alignment of the rotor a and prevention of collapse via an air interposition part d communicating with the outside air between the outer peripheral surface of the shaft c and the inner peripheral surface of the sleeve b. R1 and lower radial bearing portion R2 are configured. A stator f is attached to a base member e to which the sleeve b is fixed, and a rotor magnet g is fixed to the rotor a so as to face the stator f.
[0006]
A schematic configuration of the thrust bearing portion S and the upper radial bearing portion R1 in the spindle motor will be described with reference to FIGS. 1 (b) and 1 (c). As shown in an enlarged view in FIG. 1B, the thrust bearing portion S formed between the bottom surface of the rotor a and the upper end surface of the sleeve b has an inner radius in the direction indicated by an arrow A in FIG. A pump-in type spiral groove SG for inducing the flow of oil toward the side is provided, whereby a support force in the floating direction of the rotor a is obtained. A specific shape of the spiral groove SG provided in the thrust bearing portion S is illustrated in FIG. Further, in the upper radial bearing portion R1 disposed radially inward of the thrust bearing portion S, as shown in FIG. 1B, the air intervening portion d side is more than the spiral groove portion RS1 located on the thrust bearing portion S side. Is provided with a herringbone groove HG1 having an unbalanced shape in the axial direction in which the dimension in the axial direction is set longer in the spiral groove part RS2, and thereby the radial support on the upper end side of the shaft c is provided. Power is obtained. At this time, since the pumping force of the spiral groove portion RS2 with respect to the oil exceeds the pumping force of the spiral groove portion RS1 by the difference in the axial dimension, the dynamic pressure toward the thrust bearing portion S side in the upper radial bearing portion R1. Occurs.
[0007]
Although the shape of the dynamic pressure generating groove is not particularly illustrated, the lower radial bearing portion R2 has a herring having a symmetrical shape in the axial direction in which the axial dimensions of the pair of spiral groove portions are set substantially equal. A bone groove HG2 is provided, and thereby a radial supporting force on the lower end side of the shaft c is obtained. Further, a ring-shaped member h made of a ferromagnetic material is arranged at a position facing the rotor magnet g of the base member e in the axial direction, and magnetic attraction acting between the rotor magnet g and the ring-shaped member h. A supporting force in a direction to suppress the floating of the rotor a is obtained by force. The levitation force due to the dynamic pressure generated in the thrust bearing portion S and the magnetic attractive force acting between the rotor magnet g and the ring-shaped member h are balanced to support the axial load applied to the rotor a.
[0008]
By having the hydrodynamic bearing having the above-described configuration, the spindle motor shown in FIG. 1A can simplify the structure of the motor and reduce the cost without significantly reducing the bearing rigidity. It has the merit of becoming.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2000-197309 A (page 4-6, FIG. 2)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, in the spindle motor shown in FIG. 1, the bottom surface of the rotor a and the sleeve b in the region radially inward of the thrust bearing portion S (shown as a region P surrounded by a one-dot chain line in FIG. 1B). Is set so that the gap between the upper end surface and the thrust bearing portion S is substantially the same.
[0011]
Normally, the gap size in the region P that does not contribute to the generation of dynamic pressure is set to be several times larger than the gap size of the thrust bearing portion S, more specifically, the gap size is set to several μm in the bearing portion. On the other hand, in the region P, it is possible to reduce the loss during rotation due to the viscosity of the oil by setting it to have a large gap size of about several tens of μm. By providing a region having such a large gap size adjacent to the bearing portion, when a disturbance such as an impact or vibration is applied when the motor that does not act on dynamic pressure is stationary, vibration in the axial direction of the rotor a due to the disturbance is expanded. It was newly discovered. Such non-operating vibration is caused by the fact that the oil held by the thrust bearing portion S escapes to the region P having a large gap when the rotor a is pressed against the sleeve b due to a disturbance, thereby reducing the damping effect by the oil. It is believed that this is due to
[0012]
Thus, the vibration of the rotor “a” becomes large even when not operating, so that the vibration of the disk mounted on the rotor “a” also increases, and there is a concern that this may be broken by contact with the head disposed close to the disk. . Therefore, in order to avoid this, the region P located on the radially inner side of the thrust bearing portion S is also set to have substantially the same gap size as the bearing portion.
[0013]
Further, when bubbles are mixed in the oil, the bubbles are caused by the pumping action by the herringbone groove HG1 provided in the upper radial bearing portion R1 and the spiral groove SG provided in the thrust bearing portion S. They are collected in a region P located inward in the radial direction of S. However, since the region P is a minute gap having substantially the same gap size as that of the bearing portion and no dynamic pressure groove is formed, the bubbles collected in this region P are surrounded even when the rotor a rotates. Only the flow in the direction will occur, and it will stay there.
[0014]
As described above, the bubbles staying in the region P on the radially inner side of the thrust bearing portion S are aggregated while flowing in the circumferential direction along with the rotation of the motor, and eventually, one circumferential air band and Become. Thus, when a band of air is generated in the oil in the region P, abnormal vibration during operation, deterioration of NRRO (non-repetitive vibration component), or the radial direction of the oil due to the spiral groove SG provided in the thrust bearing portion S. There is a possibility that the flow to the inner side is hindered, and a predetermined levitation force cannot be obtained, resulting in an abnormal rise of the rotor a. The reason why bubbles are mixed in the oil is, for example, the spiral groove portion located on the air interposition portion d side due to carelessness of the operator in the oil injection process or unbalanced pumping of the herringbone groove HG1 when the motor rotates. It is conceivable that the oil interface is disturbed due to the lower end of the RS 2 being exposed to the air, whereby the air is entrained in the oil and appears as bubbles.
[0015]
The object of the present invention is to eliminate even if air bubbles are mixed in the oil continuously held between the thrust bearing and the upper radial bearing due to the operator's problem or machining error. Is to provide a simple hydrodynamic bearing.
[0016]
Another object of the present invention is to provide a highly reliable spindle motor and a disk drive device using this spindle motor, by providing the hydrodynamic bearing as the bearing means, thereby avoiding problems due to bubbles. That is.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, there is provided a thrust bearing portion that generates dynamic pressure acting in one axial direction on the oil held in the minute gap, and a radially inner side of the thrust bearing portion. In a dynamic pressure bearing comprising a radial bearing portion that generates a dynamic pressure acting in a radial direction with respect to oil disposed and held in a minute gap,
The thrust bearing portion is provided with a pump-in type spiral groove array in the circumferential direction for inducing a flow toward the radially inner side with respect to the oil as a dynamic pressure generating groove,
The radial bearing portion has a circular herringbone groove array with an unbalanced shape in the axial direction so that a maximum dynamic pressure generated with respect to the oil appears as a dynamic pressure generating groove on the thrust bearing portion side. Provided in the circumferential direction,
Wherein between the thrust bearing portion and the radial bearing portions are held continuously without the oil it is interrupted that in each of the small gap, the spiral groove caries Chi plurality of provided in the thrust bearing portion scan Pairaru groove, with provided so as to extend radially inwardly than the other spiral groove, the plurality of spiral grooves are arranged equiangularly,
Between the radial bearing portion and the thrust bearing portion, a radially inwardly extending region filled with the oil is provided,
A plurality of scan Pairaru groove you stretched radially inwardly than the other spiral groove, the radially inwardly with extending from the inner end of the thrust bearing portion toward the region of the radially inward side It is provided over the whole area of the radial direction of the area | region of the side.
[0018]
As described above, by extending at least one of the spiral grooves formed in the thrust bearing portion to the inside in the radial direction with respect to the other spiral grooves, bubbles are retained in the radially inward region of the thrust bearing portion. Also in this case, the oil flows in the radial direction through the spiral groove up to the region where the bubbles stay. As a result, the oil flow in the radial direction also acts on the remaining bubbles, and the pressure-sealed state due to the action of the respective dynamic pressure generating grooves of the thrust bearing portion and the radial bearing portion is released. Discharge becomes possible.
[0020]
Further, the invention according to claim 2, in the dynamic pressure bearing according to claim 1, a plurality of scan Pairaru groove you stretched radially inwardly than the other spiral groove, the thrust bearing It is also characterized by extending radially outward until reaching the outermost end of the part.
[0021]
In addition, according to a third aspect of the present invention, in the hydrodynamic bearing according to the first or second aspect, the outermost end of the thrust bearing portion reaches the radially outer side of the spiral groove row. At least one groove is provided.
[0022]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a shaft, a sleeve having a through-hole into which the shaft is rotatably inserted, an axially opposed upper end surface of the sleeve , and an outer peripheral surface of the shaft. a rotor having a radially outward side circular top plate fixed to said shaft comprises a bottom surface extending to a spindle motor comprising comprise,
Between the upper end surface of the sleeve and the bottom surface of the top plate facing the upper end surface in the axial direction, a minute gap for retaining oil is formed, and the minute gap is formed according to the rotation of the rotor. A thrust bearing portion is configured by providing a dynamic pressure generating groove for inducing fluid dynamic pressure in the retained oil,
Between the inner peripheral surface of the through hole of the sleeve and the outer peripheral surface of the shaft, a minute gap for retaining oil is formed, and the oil retained in the minute gap according to the rotation of the rotor. A radial bearing portion is configured by providing a dynamic pressure generating groove for inducing fluid dynamic pressure,
The minute gap formed between the upper end surface of the sleeve constituting the thrust bearing portion and the bottom surface of the top plate has substantially the same gap dimension from the inner diameter end side to the outer diameter end side of the minute gap. Is formed as
The hydrodynamic bearing comprising the thrust bearing portion and the radial bearing portion is the hydrodynamic bearing according to any one of claims 1 to 3 .
[0023]
The invention according to claim 5 is a shaft, a pair of annular thrust plates protruding radially outward from the outer peripheral surface of the shaft, and one axial surface of the pair of thrust plates, respectively. A hollow cylindrical sleeve formed with a pair of thrust surfaces facing each other through a minute gap, and an outer peripheral surface of the shaft continuous with the thrust surface and a radial inner circumferential surface facing the radial direction via a minute gap. A spindle motor with
Oil is held in a minute gap formed between one axial surface of the pair of thrust plates and the pair of thrust surfaces, and a dynamic pressure generating groove for inducing dynamic pressure in the oil is provided. Each of which constitutes a thrust bearing,
Oil is held in a minute gap formed between the outer peripheral surface of the shaft and the radial inner peripheral surface of the sleeve, and a dynamic pressure generating groove for inducing dynamic pressure in the oil is provided, thereby providing a radial bearing portion. Is configured in a pair spaced apart in the axial direction,
The minute gaps formed between one surface of the pair of thrust plates constituting the thrust bearing portion and the pair of thrust surfaces of the sleeve are respectively from the inner diameter end side to the outer diameter end side of the minute gap. Are formed to have approximately the same gap size,
The pair of thrust bearing portions and the pair of radial bearing portions constitute a pair of dynamic pressure bearings each including a pair of thrust bearing portions and a radial bearing portion, and each of the pair of dynamic pressure bearings is claimed in claim 1. It is a hydrodynamic bearing in any one of thru | or 3. It is characterized by the above-mentioned.
[0024]
In addition, the invention according to claim 6 is a disk drive device in which a recording disk capable of recording information is rotationally driven, a housing, a spindle motor fixed inside the housing and rotating the recording disk, and the recording A disk drive device having information access means for writing or reading information at a required position of the disk, wherein the spindle motor is a spindle motor according to claim 4 or 5 .
[0025]
By the way, the invention described in the claims other than claim 1 relates to the configuration according to the embodiment of the present invention, and in order to avoid redundant description, the operational effects and the effects of the configuration of the invention according to each claim The principle will be described in detail in the following embodiments and effects of the invention.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a dynamic pressure bearing according to the present invention will be described together with a spindle motor using the same, and each embodiment of a disk drive device using the spindle motor will be described with reference to the drawings. It is not limited to the embodiment shown.
[0027]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, since it has substantially the same structure as the dynamic pressure bearing used in the spindle motor shown in FIG. 1, it is shown in FIG. 1 in order to avoid redundant description. Only the difference from the dynamic pressure bearing of the spindle motor will be described.
[0028]
As shown in FIG. 2, the thrust bearing portion S is provided with a spiral groove SG1A extending inward in the radial direction from the spiral groove SG1 in addition to the pump-in type spiral groove SG1 as a dynamic pressure generating groove. This is different from the hydrodynamic bearing disclosed in FIG. That is, on the upper end surface of the sleeve b, a dynamic pressure generating groove array formed by the spiral grooves SG1 provided on the outer peripheral portion thereof and the radially inner side of the spiral groove SG1 are extended to the inner peripheral edge of the upper end portion of the sleeve b. Two spiral grooves SG1A are provided at equal intervals in the circumferential direction.
[0029]
Next, the principle of bubble discharge by providing these two extending spiral grooves SG1A will be described.
[0030]
First, as described above, the dynamic pressure in the direction of the thrust bearing portion S is applied to the upper radial bearing portion R1 adjacent to the thrust bearing portion S through the region P and continuously holding oil. An unbalanced herringbone groove HG1 is provided in the generated axial direction. Further, although the spiral groove SG1A extending inward in the radial direction is provided, in the thrust bearing S according to the present embodiment, both the spiral grooves SG1 and SG1A have a pump-in shape. Therefore, dynamic pressure is generated inward in the radial direction.
[0031]
At this time, if air bubbles are mixed in the oil for the above-described reasons, the bottom surface of the rotor a and the sleeve b are caused by the difference in the dynamic pressure generating ability between the radial bearing portion and the thrust bearing portion. Bubbles are collected in a region P indicated by a one-dot chain line in FIG. 1B located on the radially inner side of the thrust bearing portion S in the minute gap formed with the upper end surface. The difference in the dynamic pressure generating ability between the radial bearing portion and the thrust bearing portion is caused by the size of the dynamic pressure generating groove and the size of the gap of the minute gap formed in the bearing portion.
[0032]
Thus, the region P located on the inner side of the thrust bearing portion S is in a state where bubbles are accumulated. At this time, if the region P is set to have a larger gap size than the bearing portion, In a relatively large gap, a difference in flow velocity occurs in the oil between the bottom surface side of the rotating rotor a and the upper end surface side of the stationary sleeve b, and the oil flows due to this flow velocity difference. The bubbles collected in P are gradually discharged without staying there.
[0033]
However, if the region P and the thrust bearing portion S are formed so as to have substantially the same gap size, the bottom surface side of the rotor a and the upper end portion side of the sleeve b are within a minute gap of only a few μm. The difference in the flow rate of oil becomes small, and only the flow in the circumferential direction occurs in the oil.
[0034]
On the other hand, as in the present embodiment, among the spiral grooves SG1 provided in the thrust bearing portion S, by providing a spiral groove SG1A that extends radially inward from the other grooves, When the rotor a rotates, the oil flows into the region P by the extending spiral groove SG1A, and a radial flow occurs. The bubbles collected in the region P by taking advantage of such radial flow start to move outward in the radial direction, and eventually the interface of the oil end located on the radial outer side of the thrust bearing portion S. Released into the air.
[0035]
As described above, the gap formed between the bottom surface of the rotor a and the upper end surface of the sleeve b is set to a minute gap equivalent to that of the thrust bearing portion S over almost the whole, so that the rotor a is not operating due to disturbance. By providing the spiral groove SG1A that extends radially inward while suppressing vibrations, it is possible to solve various problems such as abnormal vibration due to the retention of bubbles, deterioration of NRRO, and abnormal floating of the rotor a It becomes.
[0036]
Note that the spiral groove SG1A extending radially inward is radially outward until reaching the outer peripheral end of the upper end surface of the sleeve b (the outermost end of the thrust bearing portion S), as shown in FIG. 2 (b). An elongated spiral groove SG1A ′ can also be used. In this way, the spiral groove SG1A ′ has a shape extending radially outward, so that the bubbles can be transported from the region P to a portion further away in the radial direction, and the movement of the oil becomes larger. For this reason, the bubbles can be discharged more easily. In addition, the portion extending outward in the radial direction from the spiral groove SG1 in the spiral groove SG1A ′ is not necessarily provided continuously to the spiral groove SG1A ′, and can be provided independently of the spiral groove SG1A ′. However, it is possible to provide more spiral grooves SG1A ′.
[0037]
By the way, in the above-described embodiment, the configuration in which two spiral grooves SG1A extending inward in the radial direction are described as an example. However, at least one spiral groove SG1A may be provided. However, since such a spiral groove SG1A causes a radial oil flow in the region P, providing a larger number of spiral grooves SG1A can improve the bubble discharging effect, thereby increasing the thrust. Depending on the diameter of the bearing portion S and the like, for example, as shown in FIG. 2C, four extending spiral grooves SG1A can be provided at equal intervals in the circumferential direction.
[0038]
Further, such a dynamic pressure bearing is applicable not only to a spindle motor having a configuration as illustrated in FIG. 1A but also to a spindle motor having another configuration. Next, an application example of such a dynamic pressure bearing to a spindle motor having another configuration will be described with reference to FIG.
[0039]
The spindle motor shown in FIG. 3 has a bracket 2, a shaft 4 whose one end is fitted and fixed in a central opening provided in the bracket 2, and is rotatable relative to the shaft 4. Rotor 6. The rotor 6 is positioned on the inner peripheral side of the rotor hub 6a on which a recording disk (shown as a disk plate 53 in FIG. 4) is placed on the outer periphery, and the shaft 4 through a minute gap in which oil is held. And a sleeve 6b supported by the shaft. A rotor magnet 10 is fixed to the inner peripheral portion of the rotor hub 6a by means such as adhesion, and the stator 12 is mounted on the bracket 2 so as to face the rotor magnet 10 in the radial direction.
[0040]
A through hole 6b1 that penetrates the sleeve 6b in the axial direction is formed at a substantially central portion of the sleeve 6b so as to form a minute gap in which the inner peripheral surface is held between the outer peripheral surface of the shaft 4 and oil. An annular upper thrust plate 14 and lower thrust plate 16 projecting outward in the radial direction are attached to the upper and lower portions, respectively.
[0041]
At both ends in the axial direction of the sleeve 6b, corresponding to the upper thrust plate 14 and the lower thrust plate 16, there are an upper thrust surface 6b2 and a lower thrust surface 6b3 that are larger in diameter than the outer diameters of the upper and lower thrust plates 14, 16. Is formed. An annular and hollow cylindrical upper bushing member 18 and lower bushing member 20 are mounted on the outer periphery of the upper thrust surface 6b2 and the lower thrust surface 6b3. The open end portions of the upper and lower bush members 18 and 20 are closed by the upper seal cap 22 and the lower seal cap 24.
[0042]
Further, an annular protrusion 6b4 protruding outward in the radial direction is formed between the upper and lower thrust surfaces 6b2 and 6b3 on the outer peripheral portion of the sleeve 6b. The outer peripheral surface of the annular protrusion 6b4 and the rotor hub The inner peripheral surface of 6a is fastened by means such as press fitting.
[0043]
Between the upper thrust surface 6b2 and the lower surface (the inner surface in the axial direction) of the upper thrust plate 14, a minute gap for holding oil is formed, and the upper thrust bearing portion 26 is configured.
[0044]
Further, a minute gap for retaining oil is formed between the lower thrust surface 6b3 and the upper surface (the inner surface in the axial direction) of the lower thrust plate 16, and the lower thrust bearing portion 28 is configured.
[0045]
Further, an upper radial bearing portion 30 and a lower radial bearing portion 32 are formed between the inner peripheral surface of the through hole 6 b 1 and the outer peripheral surface of the shaft 4.
[0046]
An axial direction as shown in FIG. 1B is used so that dynamic pressure generating grooves are generated in the upper and lower radial bearing portions 30 and 32 as dynamic pressure generating grooves, respectively, toward the thrust bearing portions 26 and 28 adjacent to each other. 2 is provided with a herringbone groove HG1 having an unbalanced shape, and the upper and lower thrust bearing portions 26 and 28 have the same configuration as the thrust bearing portion S shown in FIG. The illustrated pump-in type spiral groove SG1 is provided, and the spiral groove SG1A or SG1A ′ extending inward in the radial direction is provided. That is, the rotor 6 is supported from the upper and lower parts by the bearing part of the same shape by forming a pair of the radial bearing part R1 and the thrust bearing part S on the upper and lower parts of the shaft 4 in the configuration shown in FIG. Therefore, it becomes possible to stably support even a high-load spindle motor that rotates, for example, a plurality of recording disks, and avoids various problems caused by the retention of bubbles. It becomes possible to do.
[0047]
Therefore, it is possible to suppress vibrations during non-operation of the rotor 6 due to the application of disturbance, and at the same time, it is possible to discharge bubbles mixed in the oil held by the hydrodynamic bearing. High spindle motor can be obtained.
[0048]
FIG. 4 shows a schematic diagram of an internal configuration of a general disk drive device 50. The interior of the housing 51 forms a clean space with extremely small amounts of dust and the like, and a spindle motor 52 on which a disc-shaped disk plate 53 for storing information is mounted is installed. In addition, a head moving mechanism 57 that reads and writes information from and to the disk plate 53 is disposed inside the housing 51. The head moving mechanism 57 supports a head 56 that reads and writes information on the disk plate 53, and the head. The arm 55, the head 56, and the arm 55 are configured by an actuator unit 54 that moves the arm 55 to a required position on the disk plate 53.
[0049]
By using the spindle motor of each of the above embodiments as the spindle motor 52 of such a disk drive device 50, a highly reliable disk drive device can be achieved.
[0050]
The embodiments of the hydrodynamic bearing according to the present invention and the spindle motor and the disk drive device including the hydrodynamic bearing have been described above. However, the present invention is not limited to such embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereto. Various changes or modifications can be made without departing.
[0051]
【The invention's effect】
The hydrodynamic bearing of the present invention enables the bubbles mixed in the oil to be discharged and maintains stable performance.
[0052]
Further, in the spindle motor of the present invention, it is possible to suppress the vibration when the rotor is not operating, and at the same time, avoid the occurrence of problems due to the retention of bubbles, so that the spindle motor can be highly reliable Become.
[0053]
Further, in the disk drive device according to the present invention, the head is prevented from being damaged due to contact with the disk due to vibration during non-operation of the spindle motor, and at the same time, the problem caused by bubbles remaining in the bearing portion of the spindle motor. Occurrence is also avoided, so that a very stable and highly reliable disk drive device can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views showing a schematic configuration of a part of a conventional spindle motor and a bearing portion as a precondition of the present invention, and FIG. It is a top view which shows the shape of the spiral groove provided in a thrust bearing part.
FIG. 2 is a plan view showing the shape of a spiral groove and its modification according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an application example of the dynamic pressure bearing of the present invention to a spindle motor.
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the internal configuration of the disk drive device.
[Explanation of symbols]
26, 28, S Thrust bearing portion 30, 32, R1 Radial bearing portion SG, SG1, SG1A, SG1A 'Spiral groove HG1 Herringbone groove

Claims (6)

微小間隙内に保持されたオイルに対して軸線方向の一の方向に作用する動圧を発生するスラスト軸受部と、該スラスト軸受部の半径方向内方側に配置され、且つ微小間隙内に保持されたオイルに対して半径方向に作用する動圧を発生するラジアル軸受部とからなる動圧軸受において、
前記スラスト軸受部には、動圧発生溝として前記オイルに対して半径方向内方側に向かう流れを誘起するポンプイン型のスパイラル溝列が円周方向に設けられており、
前記ラジアル軸受部には、動圧発生溝として前記オイルに対して発生する動圧の最大圧力が前記スラスト軸受部側に偏倚して現れるよう軸線方向にアンバランスな形状のヘリングボーン溝列が円周方向に設けられており、
前記スラスト軸受部と前記ラジアル軸受部との間には、それぞれの微小間隙内に前記オイルが途切れることなく連続して保持されており、前記スラスト軸受部に設けられる前記スパイラル溝のうち複数のスパイラル溝は、他のスパイラル溝よりも半径方向内方側に延伸するよう設けられると共に、前記複数のスパイラル溝は円周方向等間隔に配置され、
前記ラジアル軸受部から前記スラスト軸受部にかけての間には、前記オイルで満たされた半径方向に広がる半径方向内方側の領域が設けられ、
前記他のスパイラル溝よりも半径方向内方側に延伸する複数のスパイラル溝は、前記スラスト軸受部の内側端部から前記半径方向内方側の領域に向かって伸びると共に前記半径方向内方側の領域の半径方向の全域に亘って設けられていることを特徴とする動圧軸受。
A thrust bearing that generates dynamic pressure acting in one axial direction with respect to the oil held in the minute gap, and disposed radially inward of the thrust bearing and held in the minute gap In a dynamic pressure bearing comprising a radial bearing portion that generates a dynamic pressure acting in a radial direction on the oil that has been produced,
The thrust bearing portion is provided with a pump-in type spiral groove array in the circumferential direction for inducing a flow toward the radially inner side with respect to the oil as a dynamic pressure generating groove,
The radial bearing portion has a circular herringbone groove array with an unbalanced shape in the axial direction so that a maximum dynamic pressure generated with respect to the oil appears as a dynamic pressure generating groove on the thrust bearing portion side. Provided in the circumferential direction,
Wherein between the thrust bearing portion and the radial bearing portions are held continuously without the oil it is interrupted that in each of the small gap, the spiral groove caries Chi plurality of provided in the thrust bearing portion scan Pairaru groove, with provided so as to extend radially inwardly than the other spiral groove, the plurality of spiral grooves are arranged equiangularly,
Between the radial bearing portion and the thrust bearing portion, a radially inwardly extending region filled with the oil is provided,
A plurality of scan Pairaru groove you stretched radially inwardly than the other spiral groove, the radially inwardly with extending from the inner end of the thrust bearing portion toward the region of the radially inward side A hydrodynamic bearing characterized by being provided over the entire radial region of the side region.
前記他のスパイラル溝よりも半径方向内方側に延伸する複数のスパイラル溝は、前記スラスト軸受部の最外端に至るまで半径方向外方側にも延伸していることを特徴とする請求項1に記載の動圧軸受。It said another plurality of scan Pairaru groove you stretched radially inward side of the spiral groove, characterized in that it also extends radially outward side to the outermost end of the thrust bearing portion The hydrodynamic bearing according to claim 1. 前記スパイラル溝列の半径方向外方側には、前記スラスト軸受部の最外端に至る少なくとも一本の溝が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の動圧軸受。  3. The hydrodynamic bearing according to claim 1, wherein at least one groove reaching the outermost end of the thrust bearing portion is provided on a radially outer side of the spiral groove row. シャフトと、該シャフトが回転自在に遊挿される貫通孔が形成されたスリーブと、該スリーブの上端面と軸線方向に対向し且つ前記シャフトの外周面から半径方向外方側に伸びる底面を備え前記シャフトに固定された円形の天板を有するロータと、を備えてなるスピンドルモータであって、
前記スリーブの上端面及び該上端面と軸線方向に対向する前記天板の底面との間には、オイルが保持される微小間隙が形成されると共に、前記ロータの回転に応じて該微小間隙に保持されるオイルに流体動圧を誘起する動圧発生溝が設けられることによってスラスト軸受部が構成され、
前記スリーブの貫通孔の内周面と前記シャフトの外周面との間には、オイルが保持される微小間隙が形成されると共に、前記ロータの回転に応じて該微小間隙に保持されるオイルに流体動圧を誘起する動圧発生溝が設けられることによってラジアル軸受部が構成され、
前記スラスト軸受部が構成される前記スリーブの上端面及び天板の底面との間に形成される微小間隙は、該微小間隙の内径端側から外径端側まで、ほぼ同一の間隙寸法を有するよう形成されており、
前記スラスト軸受部と前記ラジアル軸受部とからなる動圧軸受が、請求項1乃至3のいずれかに記載の動圧軸受であることを特徴とするスピンドルモータ。
A shaft, a sleeve having a through-hole in which the shaft is rotatably inserted, and a bottom surface facing the upper end surface of the sleeve in the axial direction and extending radially outward from the outer peripheral surface of the shaft A spindle motor comprising: a rotor having a circular top plate fixed to a shaft;
Between the upper end surface of the sleeve and the bottom surface of the top plate facing the upper end surface in the axial direction, a minute gap for retaining oil is formed, and the minute gap is formed according to the rotation of the rotor. A thrust bearing portion is configured by providing a dynamic pressure generating groove for inducing fluid dynamic pressure in the retained oil,
Between the inner peripheral surface of the through hole of the sleeve and the outer peripheral surface of the shaft, a minute gap for retaining oil is formed, and the oil retained in the minute gap according to the rotation of the rotor. A radial bearing portion is configured by providing a dynamic pressure generating groove for inducing fluid dynamic pressure,
The minute gap formed between the upper end surface of the sleeve constituting the thrust bearing portion and the bottom surface of the top plate has substantially the same gap dimension from the inner diameter end side to the outer diameter end side of the minute gap. Is formed as
4. The spindle motor according to claim 1, wherein the hydrodynamic bearing including the thrust bearing portion and the radial bearing portion is the hydrodynamic bearing according to claim 1.
シャフトと、該シャフトの外周面から半径方向外方に突設される環状の一対のスラストプレートと、前記一対のスラストプレートの軸線方向の一方の面とそれぞれ微小間隙を介して対向する一対のスラスト面と該スラスト面に連続し前記シャフトの外周面と微小間隙を介して半径方向に対向するラジアル内周面とが形成された中空円筒状のスリーブとを備えたスピンドルモータであって、
前記一対のスラストプレートの軸線方向の一方の面と前記一対のスラスト面との間に形成される微小間隙にはオイルが保持され、該オイルに動圧を誘起する動圧発生用溝が設けられることによってそれぞれスラスト軸受部が構成され、
前記シャフトの外周面と前記スリーブのラジアル内周面との間に形成される微小間隙にはオイルが保持され、該オイルに動圧を誘起する動圧発生用溝が設けられることによってラジアル軸受部が軸線方向に離間して一対構成され、
前記スラスト軸受部が構成される前記一対のスラストプレートの一方の面と前記スリーブの一対のスラスト面との間に形成される微小間隙は、それぞれ該微小間隙の内径端側から外径端側まで、ほぼ同一の間隙寸法を有するよう形成されており、
前記一対のスラスト軸受部と前記一対のラジアル軸受部とは、それぞれ一組のスラスト軸受部とラジアル軸受部とからなる一対の動圧軸受を構成し、該一対の動圧軸受がそれぞれ請求項1乃至3のいずれかに記載の動圧軸受であることを特徴とするスピンドルモータ。
A shaft, a pair of annular thrust plates projecting radially outward from the outer peripheral surface of the shaft, and a pair of thrusts facing each other in the axial direction of the pair of thrust plates via a minute gap A spindle motor comprising a surface and a hollow cylindrical sleeve formed with a radial inner peripheral surface that is continuous with the thrust surface and is radially opposed to the outer peripheral surface of the shaft via a minute gap,
Oil is held in a minute gap formed between one axial surface of the pair of thrust plates and the pair of thrust surfaces, and a dynamic pressure generating groove for inducing dynamic pressure in the oil is provided. Each of which constitutes a thrust bearing,
Oil is held in a minute gap formed between the outer peripheral surface of the shaft and the radial inner peripheral surface of the sleeve, and a dynamic pressure generating groove for inducing dynamic pressure in the oil is provided, thereby providing a radial bearing portion. Is configured in a pair spaced apart in the axial direction,
The minute gaps formed between one surface of the pair of thrust plates constituting the thrust bearing portion and the pair of thrust surfaces of the sleeve are respectively from the inner diameter end side to the outer diameter end side of the minute gap. Are formed to have approximately the same gap size,
The pair of thrust bearing portions and the pair of radial bearing portions constitute a pair of dynamic pressure bearings each including a pair of thrust bearing portions and a radial bearing portion, and each of the pair of dynamic pressure bearings is claimed in claim 1. A spindle motor comprising the hydrodynamic bearing according to any one of claims 1 to 3.
情報を記録できる記録ディスクが回転駆動されるディスク駆動装置において、ハウジングと、該ハウジングの内部に固定され該記録ディスクを回転させるスピンドルモータと、該記録ディスクの所要の位置に情報を書き込み又は読み出すための情報アクセス手段とを有するディスク駆動装置であって、
前記スピンドルモータは、請求項4又は5に記載したスピンドルモータである、ことを特徴とするディスク駆動装置。
In a disk drive device in which a recording disk capable of recording information is rotationally driven, a housing, a spindle motor fixed inside the housing and rotating the recording disk, and writing or reading information at a required position of the recording disk A disk drive device comprising:
6. The disk drive device according to claim 4, wherein the spindle motor is the spindle motor according to claim 4.
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