流体軸受装置及び流体軸受装置を有するディスク駆動用モータ
【課題】テーパシール部がスリーブと一体であることに起因してロータの回転振れが大きくなるという問題に対応するために、スリーブとは別にテーパリングを備えてテーパシール部を構成するようにテーパリングの中心位置合わせを高精度に行う。
【解決手段】シャフトと、スリーブと、潤滑流体とを備える流体軸受装置において、スリーブの端部にテーパリングを備え、スリーブの端部に環状の突出壁を有し、リング内周面とシャフトの外周面との少なくとも一方を傾斜面として、テーパリングは、第１の接着剤によりスリーブの端面に接着されると共に第１の接着剤とは異なる種類の第２の接着剤により突出壁の内周面に接着され、リング外周面が突出壁の内周面に当接するように固定される。
【解決手段】シャフトと、スリーブと、潤滑流体とを備える流体軸受装置において、スリーブの端部にテーパリングを備え、スリーブの端部に環状の突出壁を有し、リング内周面とシャフトの外周面との少なくとも一方を傾斜面として、テーパリングは、第１の接着剤によりスリーブの端面に接着されると共に第１の接着剤とは異なる種類の第２の接着剤により突出壁の内周面に接着され、リング外周面が突出壁の内周面に当接するように固定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体軸受装置及びその流体軸受装置を有するディスク駆動用モータに係り、特に、ハードディスクドライブに好適に搭載されるのディスク駆動用モータ及びそのディスク駆動用モータに好適に搭載される流体軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の流体軸受装置を搭載したモータの例として、特許文献１及び２に記載されたものがある。このようなモータの一般的形態を図５に示す。
この図５に示すモータ５００は、ハードディスクドライブのディスク駆動用モータであり、ステータＳとロータＲとにより構成される。
【０００３】
ステータＳは、モータべースＪ１３と、その中心部に円環状に立ち上げられた立ち上げ部Ｊ１３ａの内周面に固定された真鍮よりなるスリーブＪ９と、立ち上げ部Ｊ１３ａの外周面に固定されたステータコアＪ１４とを含んで構成される。
【０００４】
ロータＲは、ハブＪ２と、このハブＪ２に固定されたリングマグネットＪ６とを含んで構成される。
ハブＪ２の外周面Ｊ２ａにはハードディスク（図示せず）が装着される。
また、このハブＪ２の中心孔Ｊ２ｂにはステンレス鋼よりなるシャフトＪ１が固定されている。
【０００５】
この構成において、スリーブＪ９は、シャフトＪ１を、スラスト方向及びラジアル方向に流体軸受を介して軸支しており、これにより、ロータＲはステータＳに対して回転自由に支持される。
【０００６】
ラジアル方向の流体軸受は、シャフトＪ１の外周面Ｊ１ａとスリーブＪ９の内周面Ｊ９ａとその間隙に充填された潤滑流体２０とを含んで構成される。この潤滑流体２０は、図示しないスラスト方向の流体軸受にも共有されている。
この潤滑流体２０をシールするテーパシール部ＪＴＳは、スリーブＪ９におけるハブＪ２側の端部に設けられ、スリーブＪ９の内周面Ｊ９ａとこれに対向するシャフトＪ１の外周面Ｊ１ａとで形成される。
また、潤滑流体２０は、その液面２０ａがテーパシール部ＪＴＳに位置するように充填量が規定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１０１６１０号公報
【特許文献２】特開平８−２１０３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述した流体軸受を用いたモータ５００は、軸受内部が潤滑流体２０で満たされ、ロータＲの回転により発生する潤滑流体２０の圧力を利用してシャフトＪ１がスリーブＪ９などに非接触状態で回転自由に支持されるものである。
【０００９】
また、流体軸受の開放端部には、潤滑流体２０を封止するためのテーパシール部ＪＴＳが設けられているが、このテーパシール部ＪＴＳは、ロータＲの回転に伴う温度上昇によって潤滑流体２０が膨張しても溢れ出ないような形状にて形成されている。
すなわち、テーパシール部ＪＴＳは、その形状が潤滑流体２０を所定の容量だけ蓄えられる形状とされている。
【００１０】
この膨張について例を用いて説明する。
ステンレス鋼よりなるシャフトＪ１の熱膨張係数は、１０．５×１０-6／℃ であり、真鍮よりなるスリーブＪ９の熱膨張係数は、１７×１０-6／℃ である。
また、モータ５００の使用上限温度は通常８０℃であり、常温の２５℃からこの使用上限温度まで温度が上昇すると、その温度増分は５５℃である。
【００１１】
この流体軸受は、常温の２５℃において、孔の直径が４．００５０ｍｍ、深さ（孔の長さ）が２１．０００ｍｍの真鍮製のスリーブＪ９の中に、外径が４．００００ｍｍ、長さが２０．０００ｍｍのステンレス鋼製のシャフトＪ１が挿入され、潤滑流体２０を保持する容量（テーパシール部ＪＴＳを除く間隙の体積）が１３．２２７ｍｍ3である。
温度が常温から８０℃に上昇すると、スリーブＪ９の孔の直径は４．００８７ｍｍに変化し、シャフトＪ１の外径は４．００２３ｍｍに変化し、容量は１３．４３１ｍｍ3へと１．０１５４倍に増加する。この増加分は１．５４％である。
一方、テーパシール部ＪＴＳは、常温の２５℃において、最小径が４．００５０ｍｍ、最大径が４．２０５０ｍｍ、軸方向長さが２．１０００ｍｍで形成されており、その容量が１．４０９１ｍｍ3である。
温度が常温から８０℃に上昇すると、容量は、１．４３０６ｍｍ3へと1．０１５３倍増加する。この増加分は１．５３％である。
【００１２】
これらに対して、潤滑流体２０として一般的に使用されるオイルの熱膨張係数は、８×１０-6／℃ なので、温度が同様に常温の２５℃から８０℃に上昇すると、温度増分は５５℃であるから体積増加分は４．４０％である。
【００１３】
このように、温度上昇による容量（または体積）の増加は、テーパシール部ＪＴＳを除いて潤滑流体を保持する容量の増加分とテーパシール部ＪＴＳの容量の増加分とを合わせた容量増加量よりも潤滑流体自体の体積増加量の方が大きいので、温度上昇に伴い潤滑流体２０の液面２０ａはテーパシール部ＪＴＳにおいて上昇する。
【００１４】
具体的には、常温の２５℃において、図５におけるスリーブＪ９の端面Ｊ９ｂから液面２０ａまでの距離が１．１００ｍｍであるとすると、温度が８０℃に上昇した場合、潤滑流体２０自体の体積膨張分から潤滑流体を保持する全容量の増加分を差し引くと、０．３８２４ｍｍ3となり、このとき液面は０．４７９ｍｍ上昇するので、この液面上昇があっても潤滑流体２０が溢れないようにテーパシール部ＪＴＳの軸方向長さが設定される。
【００１５】
実際の設計においては、この液面上昇に加えて、量産における寸法のばらつき，潤滑流体の蒸発による液量減少分，外部から加わる衝撃による液面揺動分等を考慮してテーパシール部の形状を設定しなければならない。
【００１６】
しかしながら、モータの厚さは、例えば、ハードディスクドライブに搭載する場合、７．５ｍｍ以下等のように厳しく規定されるので、テーパシール部の軸方向長さを大きく（長く）すると、その分スラスト方向の軸受スパンが短くなり、軸受に加わる負荷が増加してロータの回転振れが大きくなるという問題があった。
【００１７】
この問題に対しては、スリーブの材質を、他の部材よりも大きい熱膨張係数を有する材質にするという構成も検討されている。
この構成によれば、温度上昇に伴い、スリーブの内径が拡張してテーパシール部の容量が増加して潤滑流体の液面上昇を抑制することができるものの、テーパシール部以外の潤滑流体保持部、すなわち、シャフトとスリーブとの間隙も、その間隙が微少であるが故に大幅に拡張して軸受剛性が低下し、ロータの回転振れが大きくなるという問題が生じる。
【００１８】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、軸受の軸方向長さを大きく（長く）することなく、回転振れが少なく高い信頼性が得られる流体軸受装置を提供することにある。そして、従来のモータ５００のテーパシール部がスリーブと一体であることに起因してロータの回転振れが大きくなるという問題に対応するために、スリーブとは別にテーパリングを備えてテーパシール部を構成するようにテーパリングの中心位置合わせを高精度に行うことが課題であると認識した。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の流体軸受装置は、シャフトと、シャフトが挿入されたスリーブと、シャフトとスリーブとの間隙に介在させた潤滑流体と、を備え、シャフトをスリーブに対して相対的に回転自在に支持する流体軸受装置において、スリーブの端部に環状のテーパリングを備え、テーパリングは、リング内周面と、リング外周面と、スリーブと軸方向に対向するリング下面と、を有し、テーパリングのリング内周面とこれに対向するシャフトの外周面との少なくとも一方をリング内周面とシャフトの外周面とで形成する間隙がスリーブから離れるに従って広がる傾斜面として、リング内周面とシャフトの外周面との間隙に潤滑流体の液面が位置してテーパシール部を形成すると共に、スリーブは、端部から軸方向に突出する環状の突出壁を有し、テーパリングは、第１の接着剤によりスリーブの端面に接着されると共に第１の接着剤とは異なる種類の第２の接着剤により突出壁の内周面に接着され、リング外周面が突出壁の内周面に当接するように固定されることを特徴とします。
この態様によると、突出壁の内周面にテーパリングの外周面が当接するようにテーパリングを固定するから、テーパリングの中心位置合わせを高精度に行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、スリーブとは別にテーパリングを備えてテーパシール部を構成した流体軸受装置を提供して、軸受の軸方向長さを大きく（長く）することなく、回転振れが少なく高い信頼性が得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の流体軸受装置における実施例を搭載したモータの断面図である。
【図２】本発明の流体軸受装置の要部を説明する拡大断面図である。
【図３】本発明の流体軸受装置における昇温状態での要部を説明する拡大断面図である。
【図４】本発明の流体軸受装置における他の実施例を搭載したモータの断面図である。
【図５】従来の流体軸受装置を搭載したモータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図４を用いて説明する。図１は、本発明の流体軸受装置における実施例を搭載したモータの断面図である。図２は、本発明の流体軸受装置の要部を説明する拡大断面図である。図３は、本発明の流体軸受装置における昇温した状態での要部を説明する拡大断面図である。図４は、本発明の流体軸受装置における他の実施例を搭載したモータの断面図である。
【００２３】
＜第１実施例＞
図１に示す第１実施例の流体軸受装置を搭載したモータ５０は、ハードディスクドライブに用いられるディスク駆動用モータであり、ステータＳとロータＲとにより構成される。
【００２４】
ステータＳは、モータべース１３と、その中心部に円環状に立ち上げられた立ち上げ部１３ａの内周面１３ａ１に固定された真鍮よりなるスリーブ９と、立ち上げ部１３ａの外周面１３ａ２に固定された環状のステータコア１４とを含んで構成される。このステータコア１４は、図示しない複数の突極を備え、各突極にはコイル３０が巻回されている。
【００２５】
ロータＲは、略カップ状のハブ２と、その最外周の周壁２ｄの内面２ｄ１に固定されたリング状のマグネット６とを含んで構成される。
ハブ２の外周面２ａにはハードディスク（図示せず）が装着される。
【００２６】
このハブ２の中心孔２ｂにはステンレス鋼よりなるシャフト１が固定されている。
シャフト１は、スリーブ９に挿入されると共にラジアル方向及びスラスト方向に流体軸受装置Ｂを介して軸支される。
この流体軸受装置Ｂは、ラジアル方向の軸受ＲＢとスラスト方向の軸受ＳＢとで構成されている。
【００２７】
ラジアル方向の軸受ＲＢは、シャフト１の外周面１ａとスリーブ９の内周面９ａとその間隙に充填された潤滑流体２０とを含んで構成される。
スラスト方向の軸受ＳＢは、スリーブ９における図１の下方側の端部に形成された段部９ｂと、シャフト１の端部に固定され段部９ｂに収容されたスラストリング３１と、段部９ｂに固定されスリーブ９の開口端部を封止するスラストプレート３２と、これらの部材の間隙、すなわち、スリーブ９及びスラストプレート３２と、スラストリング３１及びシャフト１の先端面と、の間隙に充填された潤滑流体２０とを含んで構成される。
以上の構成において、ロータＲはステータＳに対して回転自由に支持されている。
【００２８】
次に、流体軸受装置Ｂのテーパシール部ＴＳについて詳述する。
実施例の流体軸受Ｂにおいて、そのテーパシール部ＴＳは、シャフト１と、スリーブ９と、このスリーブ９の外周部から軸方向に環状に突出する突出壁９ｋ及びスリーブ９の端面９ｔに固定されたテーパリング４とにより構成される。このテーパリング４は、端面９ｔと接着剤ａｄｈ１により固定され、突出壁９ｋとも接着剤ａｄｈ２により固定される。
【００２９】
接着剤ａｄｈ１は、例えば面接着に適した嫌気性接着剤を用いることができる。
接着剤ａｄｈ２は隅部に盛られて硬化しており、例えば体積変化が少ないエポキシ系接着剤を用いることができる。
【００３０】
また、テーパリング４の外周側である接着剤ａｄｈ２が塗布される部分には、軸方向の厚さを小さく（薄く）する凹部４ｋが形成されている。
これにより、接着剤ａｄｈ２はテーパリング４の上面４ｔから突出することがないので、接着剤ａｄｈ２によりモータ５０の軸方向の厚さが増加することはない。
【００３１】
また、突出壁９ｋの内周面にテーパリング４の外周面が当接するようにテーパリング４を固定することで、テーパリング４の中心位置合わせを高精度に行うことができる。
【００３２】
この固定方法においては、ロータＲの回転による温度上昇でテーパリング４が膨張した際には、テーパリング４の内径が拡張すると共に厚さが増加するように変形する。
従って、テーパリング４とスリーブ９の端面９ｔとの間の接着面などに剥離が生じることもない。
【００３３】
このテーパリング４を含む部分の構成について、図２を用いて具体的に説明する。この図は、常温での状態を説明する図である。
【００３４】
図２において、テーパシール部ＴＳは、シャフト１の外周面１ａと、スリーブ９の内周面９ａの端面９ｔ側に、端面９ｔに向かうに従って大径となるよう傾斜して形成された第１テーパ面９ｃと、テーパリング４の内周面であってスリーブ９から離れるに従って大径となるよう傾斜した第２テーパ面４ａと、により構成される。
すなわち、テーパシール部ＴＳにおいて、テーパリング４の内周面４ａとシャフト１の外周面１ａとの径方向の間隙が、スリーブ９から離れるに従って拡大するように形成されている。
潤滑流体２０は、その液面２０ａがテーパシール部ＴＳの途中に位置するような量で充填されている。
【００３５】
次に、各部材の熱膨張について詳述する。
シャフト１はマルテンサイト系のステンレスで形成され、スリーブ９は銅合金で形成され、テーパリング４はアルミニウムで形成されており、それぞれ熱膨張係数は、
シャフト１：１０．５×１０-6／℃
スリーブ９：１７×１０-6／℃
テーパリング４：２３．５×１０-6／℃
である。
すなわち、テーパリング４を、シャフト１及びスリーブ９よりも熱膨張係数の大きな材料で形成してある。
また、潤滑流体２０としてエステル系オイルを使用しており、その熱膨張係数は、８×１０-6／℃ である。
【００３６】
ここで、各部材は、常温２５℃において、以下の寸法になるよう形成してある。
すなわち、
シャフト１の外径ｄｓ：φ４．００００ｍｍ
テーパリング４の内周面である第２テーパ面４ａにおいて、
最小内径ｄ１（スリーブ側の内径）：φ４．００５０ｍｍ
最大外径ｄ２（スリーブとは反対側の内径）：φ４．２０５０ｍｍである。
【００３７】
従って、ロータＲの回転に伴う昇温で各部材の温度が８０℃になったとすると、温度増分が５５℃であるから、各寸法は、以下のように大きくなる方向に変化する。ここでは区別の為に符号に添え字「(80)」を付記し、この昇温した状態を、図３を用いて説明する。
【００３８】
すなわち、昇温した８０℃での各寸法は、
シャフト１の外径ｄｓ(80)：φ４．００２３ｍｍ
第２テーパ面４ｃの最小内径ｄ１(80)：φ４．０１０２ｍｍ
第２テーパ面４ｃの最大内径ｄ２(80)：φ４．２１０４ｍｍ
である。
【００３９】
また、上述したように、テーパリング４は、スリーブ９の端面９ｔに接着剤ａｄｈ１により固定され、突出壁９ｋとも接着剤ａｄｈにより固定されているので、ロータＲの回転による温度上昇でテーパリング４が膨張した際には、図３において矢印で示したように、テーパリング４の内径が拡張すると共に厚さが増加する方向に変形する。
【００４０】
この寸法変化により、テーパシール部ＴＳの容積は、１．４０９１ｍｍ3から１．４５０５ｍｍ3へと１．０２９４倍に拡張する。この増加分は２．９４％である。
これは、従来の例で示した容積増分１．５３％に対して約２倍の増加である。
【００４１】
一方、テーパシール部ＴＳ以外の、流体軸受装置Ｂの潤滑流体２０を保持する容量（間隙）も同様に増加（拡張）するが、これは、ステンレスのシャフト１と銅合金のスリーブ９との組み合わせであるので、従来と同様に容量増分は１．５４％である。
また、潤滑流体２０の体積は４．４０％増加する。
【００４２】
これら各部材や潤滑流体の膨張による容量や体積の増分を総合すると、潤滑流体２０の液面２０ａは、温度が常温２５℃から８０℃に上昇した場合、０．４６６ｍｍ変位（上昇）するが、これは、従来例の変位（上昇）量である０．４７９ｍｍに対して０．０１３ｍｍ少ない。
従って、テーパシール部ＴＳとして、テーパリング４を用いない従来の構造に対してその軸方向長を０．０１３ｍｍ短縮することができ、すなわち、この流体軸受Ｂを搭載したモータ５０の厚さを０．０１３ｍｍ薄くすることができる。
【００４３】
上述した内容からわかるように、テーパリング４の材質はその熱膨張係数が大きい程好ましい。
例えば、ＰＯＭ（ポリアセタール）を用いると、その熱膨張係数は９０×１０-6／℃ であるからアルミニウムの熱膨張係数より更に大きく、この場合に他の部材や寸法などを同様の条件として８０℃における液面変位（上昇）を求めると、０．３２６ｍｍとなる。
従って、この変位量は、アルミニウムを用いた場合の変位量より０．１４０ｍｍ少ない。
すなわち、この流体軸受装置Ｂを搭載したモータの厚さを、さらに０．１４０ｍｍ短縮することが可能となる。
【００４４】
以上詳述した構成によれば、流体軸受装置Ｂにおけるテーパシール部ＴＳ以外における潤滑流体２０の充填隙間を過剰に広げることなく、テーパシール部ＴＳにおける潤滑流体２０の保持容量をより増加させることができるので、昇温時の潤滑流体２０の液面上昇を抑制して流体軸受装置Ｂの軸方向長さを短くすることができる。
【００４５】
また、軸受スパンを短くする必要がないのでこれに伴う軸受剛性の低下を招くことはなく、ロータＲの回転振れが大きくなることがない。
また、シャフト１とスリーブ９の間隙も大幅に拡張することがないので、軸受剛性の低下が抑制され、ロータＲの回転振れが大きくなることがない。
【００４６】
＜第２実施例＞
次に、本発明の流体軸受装置の第２実施例について図４を用いて詳述する。
図４に示す第２実施例の流体軸受装置を搭載したモータ５０Ａは、ハードディスクドライブに用いられるディスク駆動用モータであり、ステータＳとロータＲとにより構成される。
【００４７】
第１実施例のモータ５０は、モータベース１３に固定されたスリーブ９がシャフト１を回転自由に軸支する構成のものであったが、この第２実施例のモータ５０Ａは、シャフト５１ｓの一端側がモータベース６３に固定され、そのシャフト５１ｓに対してスリーブ５９を含むロータＲが回転する構造のものである。
【００４８】
ステータＳは、モータベース６３と、このモータベース６３に形成された環状の立ち上げ部６３ａの外周面６３ａ１に固定された環状のステータコア６４とを含んで構成される。
このステータコア６４は、図示しない複数の突極を備え、各突極にはコイル８０が巻回されている。
モータベース６３の中心孔６３ｂには、ステンレス鋼よりなるシャフト芯５１ｓが固定されており、このシャフト芯５１ｓの外周面には円筒状の円筒体９１が固定されている。
シャフト芯５１ｓと円筒体９１とは一体化されているので、この円筒体９１を含めてシャフト５１と見なすことができる。
【００４９】
ロータＲは、貫通孔７２ｂを有する略環状のハブ７２と、その周壁７２ｄの内面７２ｄ１に固定されたリング状のヨーク５６Ｙとその内周面に固定されたリング状のマグネット５６Ｍとを含んで構成される。
ハブの外周面７２ａにはハードディスク（図示せず）が装着される。
このハブ７２の貫通孔７２ｂの内面７２ｂ１には、スリーブ５９が固着されている。
【００５０】
スリーブ５９にはその貫通孔５９ａに円筒体９１が挿入されており、この円筒体９１は、スリーブ５９によりラジアル及びスラスト方向に流体軸受装置Ｂを介して軸支される。
以上の構成において、ロータＲはステータＳに対して回転自由に支持されている。
【００５１】
流体軸受装置Ｂは、スリーブ５９の貫通孔５９ａの内周面５９ａ１と、円筒体９１の外周面９１ａと、これらの間隙に充填された潤滑流体２０とを含んで構成される。
この流体軸受Ｂのテーパシール部ＴＳは、スリーブ５９の両端部側に一対設けられている。
【００５２】
具体的には、このテーパシール部ＴＳは、スリーブ５９の内周面５９ａ１と、円筒体９１の外周面９１ａの両端部９１ｔ側に設けられ各端部９１ｔに向かうに従って小径となるように傾斜する第１テーパ面９１ｂと、スリーブ５９の両端面５９ｔに接着により固定された一対のテーパリング５４の内周面であって、スリーブ５９から離れるに従って小径となるように傾斜して形成された第２テーパ面５４ａと、により構成される。
【００５３】
テーパリング５４は、その外周面もスリーブ５９から軸方向に延出した環状壁５９ｋの内周面に接着により固定されている。これにより、テーパリング５４の中心位置合わせを高精度に行うことができる。
図４において、スリーブ５９における環状壁５９ｋの内周面及び内側隅に設けられた断面三角形状の周溝５９ｍ１，５９ｍ２は、テーパリング５４を接着する接着剤を良好に保持するための接着剤溜まりである。
【００５４】
第１テーパ面９１ｂと第２テーパ面５４ａとは間隙を有して互いに対向し、スリーブ５９から離れるに従ってその径方向の間隙が拡大するように各傾斜が設定されている。
潤滑流体２０は、その液面２０ａがテーパシール部ＴＳの途中に位置するような量で充填されている。
【００５５】
このような構成において、円筒体９１はシャフト芯５１と同じ材質であり、他の各部材を第１実施例と同様の材料として、テーパリング５４を円筒体９１及びスリーブ５９よりも熱膨張係数の大きな材料で形成してある。
【００５６】
これにより、昇温に伴い、テーパリング５４の第２テーパ面５４ａが大径方向に大きく拡張しテーパシール部ＴＳの容量が潤滑流体２０の体積膨張に合わせるように増加するので、ロータＲの回転に伴う昇温による潤滑流体２０の液面２０ａの液面上昇は僅かなものとなる。
従って、この第２実施例においても、第１実施例と同様に、テーパシール部ＴＳの軸方向の長さを短くすることができ、この流体軸受装置Ｂを搭載したモータ５０の厚さをその分薄くすることができる。
【００５７】
すなわち、この流体軸受装置Ｂは、テーパシール部ＴＳ以外における潤滑流体２０の充填隙間を過剰に広げることなく、テーパシール部ＴＳにおける潤滑流体２０の保持容量を大きく増加させるものであるので、昇温時の潤滑流体２０の液面上昇を抑制して流体軸受装置Ｂの軸方向長さを短くすることができる。
【００５８】
また、軸受スパンを短くする必要がないのでこれに伴う軸受剛性の低下を招くものではなく、ロータＲの回転振れが大きくなることがない。
また、シャフト５１とスリーブ５９の間隙も大幅に拡張することがないので、軸受剛性の低下が抑制され、ロータＲの回転振れが大きくなることがない。
また、一対のテーパリング５４の両方ではなく、一方のみを他の部材よりも熱膨張係数が大きい材料にしたものであってもよいことは言うまでもない。
【００５９】
以上、詳述した各実施例は、低温下においても格別の効果を発揮する。
低温環境下での動作について説明すると、その環境下では潤滑流体２０は熱収縮して体積が減少する。
一方、各テーパリング４，５４は、上述したように他の部材（シャフト１，５１やスリーブ９，５９）よりも熱膨張係数が大きいので、他の部材よりも著しく縮小してテーパシール部ＴＳの容量の減少度合いが大きくなる。
従って、潤滑流体２０の体積収縮に伴う液面降下が抑制され、テーパシール部ＴＳまで液面が到達せず（テーパシール部ＴＳに液面が位置せず）に動圧発生部等においていわゆる潤滑油切れが発生するのを防止することができる。
このように、この流体軸受装置Ｂは、温度変化の影響を極めて受けにくく、長期間にわたり初期性能が維持でき、極めて高い信頼性を有する。
【００６０】
以上詳述した各実施例の説明からわかるように、各部材の熱膨張係数や寸法の設定により、温度変化に伴うテーパシール部ＴＳにおける潤滑流体の液面位置の変化を任意に設定することができる。
各実施例においては、昇温により液面上昇を抑制する例を示したが、昇温により液面がほとんど変化しないように設定することもでき、また、液面が降下するように設定することもできる。
【００６１】
いずれにおいても、温度が変化しても液面をテーパシール部ＴＳ内に留め、その変位を最小限のものとすることができるので、流体軸受装置の軸方向長さを短縮し、その結果として、この流体軸受装置を搭載したモータの軸方向長さ（厚さ）を短く（薄く）することができる。
【００６２】
本発明の各実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。
【００６３】
各実施例は、流体軸受装置をハードディスクドライブのディスク駆動用モータに搭載した例を説明したが、この用途に限るものではなく、流体軸受を使用するあらゆるモータへ搭載が可能である。
【００６４】
潤滑流体としてオイルの例を説明したが、もちろんこれに限るものではない。
潤滑流体の流動性についても特に限定するものではなく、半流体のものであってもよい。その場合、実施例における液面とは界面を含むものと解釈してよい。
【００６５】
第１実施例においては、テーパシール部ＴＳのテーパ面をテーパリング４側にのみ設けた例を説明したが、これに限るものではなく、テーパ面を、テーパリング４と対向するシャフト１側にも設けてよい。また、テーパ面をシャフト１側のみに設けてもよい。
いずれの場合も、テーパリング４の内周面４ａとシャフト１の外周面１ａとの径方向の間隙が、ハブ２側に向かうに従って広がるように形成されていればよい。
【符号の説明】
【００６６】
１ シャフト、 １ａ 外周面、 ２ ハブ、 ２ａ 外周面、 ２ｂ 中心孔、 ２ｄ 周壁、 ２ｄ１ 内面、 ４ テーパリング、 ４ａ 第２テーパ面（内周面）、 ６ マグネット、 ９ スリーブ、 ９ａ 内周面、 ９ｂ 段部、 ９ｃ 第１テーパ面、 ９ｋ 突出壁、 ９ｔ 端面、 １３ モータベース、 １３ａ 立ち上げ部、 １３ａ１ 内周面、 １３ａ２ 外周面、 １４ ステータコア、 ２０ 潤滑流体、 ２０ａ 液面（界面）、 ３０ コイル、 ３１ スラストリング、 ３２ スラストプレート、 ５０，５０Ａ モータ、 ５１ シャフト、 ５４ テーパリング、 ５４ａ 第２テーパ面（内周面）、 ５６ マグネット、 ５９ スリーブ、 ５９ａ 貫通孔、 ５９ａ１ 内周面、 ５９ｍ１，５９ｍ２ 周溝（接着剤溜まり）、 ６３ モータベース、 ６３ａ 立ち上げ部、 ６３ａ１ 外周面、 ６３ｂ 中心孔、 ６４ ステータコア、 ７２ ハブ、 ７２ａ 外周面、 ７２ｂ 貫通孔、 ７２ｂ１ 内面、 ７２ｄ 周壁、 ７２ｄ１ 内面、 ８０ コイル、 ９１ 円筒体、 ９１ａ 外周面、 ９１ｂ 第１テーパ面、 ９１ｔ 端部、 ａｄｈ 接着剤、 Ｂ 流体軸受（装置）、 Ｓ ステータ、 ＴＳ テーパシール部、 Ｒ ロータ、 ＲＢ （ラジアル方向の）軸受、 ＳＢ （スラスト方向の）軸受、 ｄｓ，ｄ１，ｄ２ 径。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体軸受装置及びその流体軸受装置を有するディスク駆動用モータに係り、特に、ハードディスクドライブに好適に搭載されるのディスク駆動用モータ及びそのディスク駆動用モータに好適に搭載される流体軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の流体軸受装置を搭載したモータの例として、特許文献１及び２に記載されたものがある。このようなモータの一般的形態を図５に示す。
この図５に示すモータ５００は、ハードディスクドライブのディスク駆動用モータであり、ステータＳとロータＲとにより構成される。
【０００３】
ステータＳは、モータべースＪ１３と、その中心部に円環状に立ち上げられた立ち上げ部Ｊ１３ａの内周面に固定された真鍮よりなるスリーブＪ９と、立ち上げ部Ｊ１３ａの外周面に固定されたステータコアＪ１４とを含んで構成される。
【０００４】
ロータＲは、ハブＪ２と、このハブＪ２に固定されたリングマグネットＪ６とを含んで構成される。
ハブＪ２の外周面Ｊ２ａにはハードディスク（図示せず）が装着される。
また、このハブＪ２の中心孔Ｊ２ｂにはステンレス鋼よりなるシャフトＪ１が固定されている。
【０００５】
この構成において、スリーブＪ９は、シャフトＪ１を、スラスト方向及びラジアル方向に流体軸受を介して軸支しており、これにより、ロータＲはステータＳに対して回転自由に支持される。
【０００６】
ラジアル方向の流体軸受は、シャフトＪ１の外周面Ｊ１ａとスリーブＪ９の内周面Ｊ９ａとその間隙に充填された潤滑流体２０とを含んで構成される。この潤滑流体２０は、図示しないスラスト方向の流体軸受にも共有されている。
この潤滑流体２０をシールするテーパシール部ＪＴＳは、スリーブＪ９におけるハブＪ２側の端部に設けられ、スリーブＪ９の内周面Ｊ９ａとこれに対向するシャフトＪ１の外周面Ｊ１ａとで形成される。
また、潤滑流体２０は、その液面２０ａがテーパシール部ＪＴＳに位置するように充填量が規定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１０１６１０号公報
【特許文献２】特開平８−２１０３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述した流体軸受を用いたモータ５００は、軸受内部が潤滑流体２０で満たされ、ロータＲの回転により発生する潤滑流体２０の圧力を利用してシャフトＪ１がスリーブＪ９などに非接触状態で回転自由に支持されるものである。
【０００９】
また、流体軸受の開放端部には、潤滑流体２０を封止するためのテーパシール部ＪＴＳが設けられているが、このテーパシール部ＪＴＳは、ロータＲの回転に伴う温度上昇によって潤滑流体２０が膨張しても溢れ出ないような形状にて形成されている。
すなわち、テーパシール部ＪＴＳは、その形状が潤滑流体２０を所定の容量だけ蓄えられる形状とされている。
【００１０】
この膨張について例を用いて説明する。
ステンレス鋼よりなるシャフトＪ１の熱膨張係数は、１０．５×１０-6／℃ であり、真鍮よりなるスリーブＪ９の熱膨張係数は、１７×１０-6／℃ である。
また、モータ５００の使用上限温度は通常８０℃であり、常温の２５℃からこの使用上限温度まで温度が上昇すると、その温度増分は５５℃である。
【００１１】
この流体軸受は、常温の２５℃において、孔の直径が４．００５０ｍｍ、深さ（孔の長さ）が２１．０００ｍｍの真鍮製のスリーブＪ９の中に、外径が４．００００ｍｍ、長さが２０．０００ｍｍのステンレス鋼製のシャフトＪ１が挿入され、潤滑流体２０を保持する容量（テーパシール部ＪＴＳを除く間隙の体積）が１３．２２７ｍｍ3である。
温度が常温から８０℃に上昇すると、スリーブＪ９の孔の直径は４．００８７ｍｍに変化し、シャフトＪ１の外径は４．００２３ｍｍに変化し、容量は１３．４３１ｍｍ3へと１．０１５４倍に増加する。この増加分は１．５４％である。
一方、テーパシール部ＪＴＳは、常温の２５℃において、最小径が４．００５０ｍｍ、最大径が４．２０５０ｍｍ、軸方向長さが２．１０００ｍｍで形成されており、その容量が１．４０９１ｍｍ3である。
温度が常温から８０℃に上昇すると、容量は、１．４３０６ｍｍ3へと1．０１５３倍増加する。この増加分は１．５３％である。
【００１２】
これらに対して、潤滑流体２０として一般的に使用されるオイルの熱膨張係数は、８×１０-6／℃ なので、温度が同様に常温の２５℃から８０℃に上昇すると、温度増分は５５℃であるから体積増加分は４．４０％である。
【００１３】
このように、温度上昇による容量（または体積）の増加は、テーパシール部ＪＴＳを除いて潤滑流体を保持する容量の増加分とテーパシール部ＪＴＳの容量の増加分とを合わせた容量増加量よりも潤滑流体自体の体積増加量の方が大きいので、温度上昇に伴い潤滑流体２０の液面２０ａはテーパシール部ＪＴＳにおいて上昇する。
【００１４】
具体的には、常温の２５℃において、図５におけるスリーブＪ９の端面Ｊ９ｂから液面２０ａまでの距離が１．１００ｍｍであるとすると、温度が８０℃に上昇した場合、潤滑流体２０自体の体積膨張分から潤滑流体を保持する全容量の増加分を差し引くと、０．３８２４ｍｍ3となり、このとき液面は０．４７９ｍｍ上昇するので、この液面上昇があっても潤滑流体２０が溢れないようにテーパシール部ＪＴＳの軸方向長さが設定される。
【００１５】
実際の設計においては、この液面上昇に加えて、量産における寸法のばらつき，潤滑流体の蒸発による液量減少分，外部から加わる衝撃による液面揺動分等を考慮してテーパシール部の形状を設定しなければならない。
【００１６】
しかしながら、モータの厚さは、例えば、ハードディスクドライブに搭載する場合、７．５ｍｍ以下等のように厳しく規定されるので、テーパシール部の軸方向長さを大きく（長く）すると、その分スラスト方向の軸受スパンが短くなり、軸受に加わる負荷が増加してロータの回転振れが大きくなるという問題があった。
【００１７】
この問題に対しては、スリーブの材質を、他の部材よりも大きい熱膨張係数を有する材質にするという構成も検討されている。
この構成によれば、温度上昇に伴い、スリーブの内径が拡張してテーパシール部の容量が増加して潤滑流体の液面上昇を抑制することができるものの、テーパシール部以外の潤滑流体保持部、すなわち、シャフトとスリーブとの間隙も、その間隙が微少であるが故に大幅に拡張して軸受剛性が低下し、ロータの回転振れが大きくなるという問題が生じる。
【００１８】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、軸受の軸方向長さを大きく（長く）することなく、回転振れが少なく高い信頼性が得られる流体軸受装置を提供することにある。そして、従来のモータ５００のテーパシール部がスリーブと一体であることに起因してロータの回転振れが大きくなるという問題に対応するために、スリーブとは別にテーパリングを備えてテーパシール部を構成するようにテーパリングの中心位置合わせを高精度に行うことが課題であると認識した。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の流体軸受装置は、シャフトと、シャフトが挿入されたスリーブと、シャフトとスリーブとの間隙に介在させた潤滑流体と、を備え、シャフトをスリーブに対して相対的に回転自在に支持する流体軸受装置において、スリーブの端部に環状のテーパリングを備え、テーパリングは、リング内周面と、リング外周面と、スリーブと軸方向に対向するリング下面と、を有し、テーパリングのリング内周面とこれに対向するシャフトの外周面との少なくとも一方をリング内周面とシャフトの外周面とで形成する間隙がスリーブから離れるに従って広がる傾斜面として、リング内周面とシャフトの外周面との間隙に潤滑流体の液面が位置してテーパシール部を形成すると共に、スリーブは、端部から軸方向に突出する環状の突出壁を有し、テーパリングは、第１の接着剤によりスリーブの端面に接着されると共に第１の接着剤とは異なる種類の第２の接着剤により突出壁の内周面に接着され、リング外周面が突出壁の内周面に当接するように固定されることを特徴とします。
この態様によると、突出壁の内周面にテーパリングの外周面が当接するようにテーパリングを固定するから、テーパリングの中心位置合わせを高精度に行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、スリーブとは別にテーパリングを備えてテーパシール部を構成した流体軸受装置を提供して、軸受の軸方向長さを大きく（長く）することなく、回転振れが少なく高い信頼性が得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の流体軸受装置における実施例を搭載したモータの断面図である。
【図２】本発明の流体軸受装置の要部を説明する拡大断面図である。
【図３】本発明の流体軸受装置における昇温状態での要部を説明する拡大断面図である。
【図４】本発明の流体軸受装置における他の実施例を搭載したモータの断面図である。
【図５】従来の流体軸受装置を搭載したモータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図４を用いて説明する。図１は、本発明の流体軸受装置における実施例を搭載したモータの断面図である。図２は、本発明の流体軸受装置の要部を説明する拡大断面図である。図３は、本発明の流体軸受装置における昇温した状態での要部を説明する拡大断面図である。図４は、本発明の流体軸受装置における他の実施例を搭載したモータの断面図である。
【００２３】
＜第１実施例＞
図１に示す第１実施例の流体軸受装置を搭載したモータ５０は、ハードディスクドライブに用いられるディスク駆動用モータであり、ステータＳとロータＲとにより構成される。
【００２４】
ステータＳは、モータべース１３と、その中心部に円環状に立ち上げられた立ち上げ部１３ａの内周面１３ａ１に固定された真鍮よりなるスリーブ９と、立ち上げ部１３ａの外周面１３ａ２に固定された環状のステータコア１４とを含んで構成される。このステータコア１４は、図示しない複数の突極を備え、各突極にはコイル３０が巻回されている。
【００２５】
ロータＲは、略カップ状のハブ２と、その最外周の周壁２ｄの内面２ｄ１に固定されたリング状のマグネット６とを含んで構成される。
ハブ２の外周面２ａにはハードディスク（図示せず）が装着される。
【００２６】
このハブ２の中心孔２ｂにはステンレス鋼よりなるシャフト１が固定されている。
シャフト１は、スリーブ９に挿入されると共にラジアル方向及びスラスト方向に流体軸受装置Ｂを介して軸支される。
この流体軸受装置Ｂは、ラジアル方向の軸受ＲＢとスラスト方向の軸受ＳＢとで構成されている。
【００２７】
ラジアル方向の軸受ＲＢは、シャフト１の外周面１ａとスリーブ９の内周面９ａとその間隙に充填された潤滑流体２０とを含んで構成される。
スラスト方向の軸受ＳＢは、スリーブ９における図１の下方側の端部に形成された段部９ｂと、シャフト１の端部に固定され段部９ｂに収容されたスラストリング３１と、段部９ｂに固定されスリーブ９の開口端部を封止するスラストプレート３２と、これらの部材の間隙、すなわち、スリーブ９及びスラストプレート３２と、スラストリング３１及びシャフト１の先端面と、の間隙に充填された潤滑流体２０とを含んで構成される。
以上の構成において、ロータＲはステータＳに対して回転自由に支持されている。
【００２８】
次に、流体軸受装置Ｂのテーパシール部ＴＳについて詳述する。
実施例の流体軸受Ｂにおいて、そのテーパシール部ＴＳは、シャフト１と、スリーブ９と、このスリーブ９の外周部から軸方向に環状に突出する突出壁９ｋ及びスリーブ９の端面９ｔに固定されたテーパリング４とにより構成される。このテーパリング４は、端面９ｔと接着剤ａｄｈ１により固定され、突出壁９ｋとも接着剤ａｄｈ２により固定される。
【００２９】
接着剤ａｄｈ１は、例えば面接着に適した嫌気性接着剤を用いることができる。
接着剤ａｄｈ２は隅部に盛られて硬化しており、例えば体積変化が少ないエポキシ系接着剤を用いることができる。
【００３０】
また、テーパリング４の外周側である接着剤ａｄｈ２が塗布される部分には、軸方向の厚さを小さく（薄く）する凹部４ｋが形成されている。
これにより、接着剤ａｄｈ２はテーパリング４の上面４ｔから突出することがないので、接着剤ａｄｈ２によりモータ５０の軸方向の厚さが増加することはない。
【００３１】
また、突出壁９ｋの内周面にテーパリング４の外周面が当接するようにテーパリング４を固定することで、テーパリング４の中心位置合わせを高精度に行うことができる。
【００３２】
この固定方法においては、ロータＲの回転による温度上昇でテーパリング４が膨張した際には、テーパリング４の内径が拡張すると共に厚さが増加するように変形する。
従って、テーパリング４とスリーブ９の端面９ｔとの間の接着面などに剥離が生じることもない。
【００３３】
このテーパリング４を含む部分の構成について、図２を用いて具体的に説明する。この図は、常温での状態を説明する図である。
【００３４】
図２において、テーパシール部ＴＳは、シャフト１の外周面１ａと、スリーブ９の内周面９ａの端面９ｔ側に、端面９ｔに向かうに従って大径となるよう傾斜して形成された第１テーパ面９ｃと、テーパリング４の内周面であってスリーブ９から離れるに従って大径となるよう傾斜した第２テーパ面４ａと、により構成される。
すなわち、テーパシール部ＴＳにおいて、テーパリング４の内周面４ａとシャフト１の外周面１ａとの径方向の間隙が、スリーブ９から離れるに従って拡大するように形成されている。
潤滑流体２０は、その液面２０ａがテーパシール部ＴＳの途中に位置するような量で充填されている。
【００３５】
次に、各部材の熱膨張について詳述する。
シャフト１はマルテンサイト系のステンレスで形成され、スリーブ９は銅合金で形成され、テーパリング４はアルミニウムで形成されており、それぞれ熱膨張係数は、
シャフト１：１０．５×１０-6／℃
スリーブ９：１７×１０-6／℃
テーパリング４：２３．５×１０-6／℃
である。
すなわち、テーパリング４を、シャフト１及びスリーブ９よりも熱膨張係数の大きな材料で形成してある。
また、潤滑流体２０としてエステル系オイルを使用しており、その熱膨張係数は、８×１０-6／℃ である。
【００３６】
ここで、各部材は、常温２５℃において、以下の寸法になるよう形成してある。
すなわち、
シャフト１の外径ｄｓ：φ４．００００ｍｍ
テーパリング４の内周面である第２テーパ面４ａにおいて、
最小内径ｄ１（スリーブ側の内径）：φ４．００５０ｍｍ
最大外径ｄ２（スリーブとは反対側の内径）：φ４．２０５０ｍｍである。
【００３７】
従って、ロータＲの回転に伴う昇温で各部材の温度が８０℃になったとすると、温度増分が５５℃であるから、各寸法は、以下のように大きくなる方向に変化する。ここでは区別の為に符号に添え字「(80)」を付記し、この昇温した状態を、図３を用いて説明する。
【００３８】
すなわち、昇温した８０℃での各寸法は、
シャフト１の外径ｄｓ(80)：φ４．００２３ｍｍ
第２テーパ面４ｃの最小内径ｄ１(80)：φ４．０１０２ｍｍ
第２テーパ面４ｃの最大内径ｄ２(80)：φ４．２１０４ｍｍ
である。
【００３９】
また、上述したように、テーパリング４は、スリーブ９の端面９ｔに接着剤ａｄｈ１により固定され、突出壁９ｋとも接着剤ａｄｈにより固定されているので、ロータＲの回転による温度上昇でテーパリング４が膨張した際には、図３において矢印で示したように、テーパリング４の内径が拡張すると共に厚さが増加する方向に変形する。
【００４０】
この寸法変化により、テーパシール部ＴＳの容積は、１．４０９１ｍｍ3から１．４５０５ｍｍ3へと１．０２９４倍に拡張する。この増加分は２．９４％である。
これは、従来の例で示した容積増分１．５３％に対して約２倍の増加である。
【００４１】
一方、テーパシール部ＴＳ以外の、流体軸受装置Ｂの潤滑流体２０を保持する容量（間隙）も同様に増加（拡張）するが、これは、ステンレスのシャフト１と銅合金のスリーブ９との組み合わせであるので、従来と同様に容量増分は１．５４％である。
また、潤滑流体２０の体積は４．４０％増加する。
【００４２】
これら各部材や潤滑流体の膨張による容量や体積の増分を総合すると、潤滑流体２０の液面２０ａは、温度が常温２５℃から８０℃に上昇した場合、０．４６６ｍｍ変位（上昇）するが、これは、従来例の変位（上昇）量である０．４７９ｍｍに対して０．０１３ｍｍ少ない。
従って、テーパシール部ＴＳとして、テーパリング４を用いない従来の構造に対してその軸方向長を０．０１３ｍｍ短縮することができ、すなわち、この流体軸受Ｂを搭載したモータ５０の厚さを０．０１３ｍｍ薄くすることができる。
【００４３】
上述した内容からわかるように、テーパリング４の材質はその熱膨張係数が大きい程好ましい。
例えば、ＰＯＭ（ポリアセタール）を用いると、その熱膨張係数は９０×１０-6／℃ であるからアルミニウムの熱膨張係数より更に大きく、この場合に他の部材や寸法などを同様の条件として８０℃における液面変位（上昇）を求めると、０．３２６ｍｍとなる。
従って、この変位量は、アルミニウムを用いた場合の変位量より０．１４０ｍｍ少ない。
すなわち、この流体軸受装置Ｂを搭載したモータの厚さを、さらに０．１４０ｍｍ短縮することが可能となる。
【００４４】
以上詳述した構成によれば、流体軸受装置Ｂにおけるテーパシール部ＴＳ以外における潤滑流体２０の充填隙間を過剰に広げることなく、テーパシール部ＴＳにおける潤滑流体２０の保持容量をより増加させることができるので、昇温時の潤滑流体２０の液面上昇を抑制して流体軸受装置Ｂの軸方向長さを短くすることができる。
【００４５】
また、軸受スパンを短くする必要がないのでこれに伴う軸受剛性の低下を招くことはなく、ロータＲの回転振れが大きくなることがない。
また、シャフト１とスリーブ９の間隙も大幅に拡張することがないので、軸受剛性の低下が抑制され、ロータＲの回転振れが大きくなることがない。
【００４６】
＜第２実施例＞
次に、本発明の流体軸受装置の第２実施例について図４を用いて詳述する。
図４に示す第２実施例の流体軸受装置を搭載したモータ５０Ａは、ハードディスクドライブに用いられるディスク駆動用モータであり、ステータＳとロータＲとにより構成される。
【００４７】
第１実施例のモータ５０は、モータベース１３に固定されたスリーブ９がシャフト１を回転自由に軸支する構成のものであったが、この第２実施例のモータ５０Ａは、シャフト５１ｓの一端側がモータベース６３に固定され、そのシャフト５１ｓに対してスリーブ５９を含むロータＲが回転する構造のものである。
【００４８】
ステータＳは、モータベース６３と、このモータベース６３に形成された環状の立ち上げ部６３ａの外周面６３ａ１に固定された環状のステータコア６４とを含んで構成される。
このステータコア６４は、図示しない複数の突極を備え、各突極にはコイル８０が巻回されている。
モータベース６３の中心孔６３ｂには、ステンレス鋼よりなるシャフト芯５１ｓが固定されており、このシャフト芯５１ｓの外周面には円筒状の円筒体９１が固定されている。
シャフト芯５１ｓと円筒体９１とは一体化されているので、この円筒体９１を含めてシャフト５１と見なすことができる。
【００４９】
ロータＲは、貫通孔７２ｂを有する略環状のハブ７２と、その周壁７２ｄの内面７２ｄ１に固定されたリング状のヨーク５６Ｙとその内周面に固定されたリング状のマグネット５６Ｍとを含んで構成される。
ハブの外周面７２ａにはハードディスク（図示せず）が装着される。
このハブ７２の貫通孔７２ｂの内面７２ｂ１には、スリーブ５９が固着されている。
【００５０】
スリーブ５９にはその貫通孔５９ａに円筒体９１が挿入されており、この円筒体９１は、スリーブ５９によりラジアル及びスラスト方向に流体軸受装置Ｂを介して軸支される。
以上の構成において、ロータＲはステータＳに対して回転自由に支持されている。
【００５１】
流体軸受装置Ｂは、スリーブ５９の貫通孔５９ａの内周面５９ａ１と、円筒体９１の外周面９１ａと、これらの間隙に充填された潤滑流体２０とを含んで構成される。
この流体軸受Ｂのテーパシール部ＴＳは、スリーブ５９の両端部側に一対設けられている。
【００５２】
具体的には、このテーパシール部ＴＳは、スリーブ５９の内周面５９ａ１と、円筒体９１の外周面９１ａの両端部９１ｔ側に設けられ各端部９１ｔに向かうに従って小径となるように傾斜する第１テーパ面９１ｂと、スリーブ５９の両端面５９ｔに接着により固定された一対のテーパリング５４の内周面であって、スリーブ５９から離れるに従って小径となるように傾斜して形成された第２テーパ面５４ａと、により構成される。
【００５３】
テーパリング５４は、その外周面もスリーブ５９から軸方向に延出した環状壁５９ｋの内周面に接着により固定されている。これにより、テーパリング５４の中心位置合わせを高精度に行うことができる。
図４において、スリーブ５９における環状壁５９ｋの内周面及び内側隅に設けられた断面三角形状の周溝５９ｍ１，５９ｍ２は、テーパリング５４を接着する接着剤を良好に保持するための接着剤溜まりである。
【００５４】
第１テーパ面９１ｂと第２テーパ面５４ａとは間隙を有して互いに対向し、スリーブ５９から離れるに従ってその径方向の間隙が拡大するように各傾斜が設定されている。
潤滑流体２０は、その液面２０ａがテーパシール部ＴＳの途中に位置するような量で充填されている。
【００５５】
このような構成において、円筒体９１はシャフト芯５１と同じ材質であり、他の各部材を第１実施例と同様の材料として、テーパリング５４を円筒体９１及びスリーブ５９よりも熱膨張係数の大きな材料で形成してある。
【００５６】
これにより、昇温に伴い、テーパリング５４の第２テーパ面５４ａが大径方向に大きく拡張しテーパシール部ＴＳの容量が潤滑流体２０の体積膨張に合わせるように増加するので、ロータＲの回転に伴う昇温による潤滑流体２０の液面２０ａの液面上昇は僅かなものとなる。
従って、この第２実施例においても、第１実施例と同様に、テーパシール部ＴＳの軸方向の長さを短くすることができ、この流体軸受装置Ｂを搭載したモータ５０の厚さをその分薄くすることができる。
【００５７】
すなわち、この流体軸受装置Ｂは、テーパシール部ＴＳ以外における潤滑流体２０の充填隙間を過剰に広げることなく、テーパシール部ＴＳにおける潤滑流体２０の保持容量を大きく増加させるものであるので、昇温時の潤滑流体２０の液面上昇を抑制して流体軸受装置Ｂの軸方向長さを短くすることができる。
【００５８】
また、軸受スパンを短くする必要がないのでこれに伴う軸受剛性の低下を招くものではなく、ロータＲの回転振れが大きくなることがない。
また、シャフト５１とスリーブ５９の間隙も大幅に拡張することがないので、軸受剛性の低下が抑制され、ロータＲの回転振れが大きくなることがない。
また、一対のテーパリング５４の両方ではなく、一方のみを他の部材よりも熱膨張係数が大きい材料にしたものであってもよいことは言うまでもない。
【００５９】
以上、詳述した各実施例は、低温下においても格別の効果を発揮する。
低温環境下での動作について説明すると、その環境下では潤滑流体２０は熱収縮して体積が減少する。
一方、各テーパリング４，５４は、上述したように他の部材（シャフト１，５１やスリーブ９，５９）よりも熱膨張係数が大きいので、他の部材よりも著しく縮小してテーパシール部ＴＳの容量の減少度合いが大きくなる。
従って、潤滑流体２０の体積収縮に伴う液面降下が抑制され、テーパシール部ＴＳまで液面が到達せず（テーパシール部ＴＳに液面が位置せず）に動圧発生部等においていわゆる潤滑油切れが発生するのを防止することができる。
このように、この流体軸受装置Ｂは、温度変化の影響を極めて受けにくく、長期間にわたり初期性能が維持でき、極めて高い信頼性を有する。
【００６０】
以上詳述した各実施例の説明からわかるように、各部材の熱膨張係数や寸法の設定により、温度変化に伴うテーパシール部ＴＳにおける潤滑流体の液面位置の変化を任意に設定することができる。
各実施例においては、昇温により液面上昇を抑制する例を示したが、昇温により液面がほとんど変化しないように設定することもでき、また、液面が降下するように設定することもできる。
【００６１】
いずれにおいても、温度が変化しても液面をテーパシール部ＴＳ内に留め、その変位を最小限のものとすることができるので、流体軸受装置の軸方向長さを短縮し、その結果として、この流体軸受装置を搭載したモータの軸方向長さ（厚さ）を短く（薄く）することができる。
【００６２】
本発明の各実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。
【００６３】
各実施例は、流体軸受装置をハードディスクドライブのディスク駆動用モータに搭載した例を説明したが、この用途に限るものではなく、流体軸受を使用するあらゆるモータへ搭載が可能である。
【００６４】
潤滑流体としてオイルの例を説明したが、もちろんこれに限るものではない。
潤滑流体の流動性についても特に限定するものではなく、半流体のものであってもよい。その場合、実施例における液面とは界面を含むものと解釈してよい。
【００６５】
第１実施例においては、テーパシール部ＴＳのテーパ面をテーパリング４側にのみ設けた例を説明したが、これに限るものではなく、テーパ面を、テーパリング４と対向するシャフト１側にも設けてよい。また、テーパ面をシャフト１側のみに設けてもよい。
いずれの場合も、テーパリング４の内周面４ａとシャフト１の外周面１ａとの径方向の間隙が、ハブ２側に向かうに従って広がるように形成されていればよい。
【符号の説明】
【００６６】
１ シャフト、 １ａ 外周面、 ２ ハブ、 ２ａ 外周面、 ２ｂ 中心孔、 ２ｄ 周壁、 ２ｄ１ 内面、 ４ テーパリング、 ４ａ 第２テーパ面（内周面）、 ６ マグネット、 ９ スリーブ、 ９ａ 内周面、 ９ｂ 段部、 ９ｃ 第１テーパ面、 ９ｋ 突出壁、 ９ｔ 端面、 １３ モータベース、 １３ａ 立ち上げ部、 １３ａ１ 内周面、 １３ａ２ 外周面、 １４ ステータコア、 ２０ 潤滑流体、 ２０ａ 液面（界面）、 ３０ コイル、 ３１ スラストリング、 ３２ スラストプレート、 ５０，５０Ａ モータ、 ５１ シャフト、 ５４ テーパリング、 ５４ａ 第２テーパ面（内周面）、 ５６ マグネット、 ５９ スリーブ、 ５９ａ 貫通孔、 ５９ａ１ 内周面、 ５９ｍ１，５９ｍ２ 周溝（接着剤溜まり）、 ６３ モータベース、 ６３ａ 立ち上げ部、 ６３ａ１ 外周面、 ６３ｂ 中心孔、 ６４ ステータコア、 ７２ ハブ、 ７２ａ 外周面、 ７２ｂ 貫通孔、 ７２ｂ１ 内面、 ７２ｄ 周壁、 ７２ｄ１ 内面、 ８０ コイル、 ９１ 円筒体、 ９１ａ 外周面、 ９１ｂ 第１テーパ面、 ９１ｔ 端部、 ａｄｈ 接着剤、 Ｂ 流体軸受（装置）、 Ｓ ステータ、 ＴＳ テーパシール部、 Ｒ ロータ、 ＲＢ （ラジアル方向の）軸受、 ＳＢ （スラスト方向の）軸受、 ｄｓ，ｄ１，ｄ２ 径。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、 前記シャフトが挿入されたスリーブと、 前記シャフトと前記スリーブとの間隙に介在させた潤滑流体と、を備え、 前記シャフトを前記スリーブに対して相対的に回転自在に支持する流体軸受装置において、 前記スリーブの端部に環状のテーパリングを備え、 前記テーパリングは、リング内周面と、リング外周面と、前記スリーブと軸方向に対向するリング下面と、を有し、 前記テーパリングの前記リング内周面とこれに対向する前記シャフトの外周面との少なくとも一方を前記リング内周面と前記シャフトの外周面とで形成する間隙が前記スリーブから離れるに従って広がる傾斜面として、前記リング内周面と前記シャフトの外周面との間隙に前記潤滑流体の液面が位置してテーパシール部を形成すると共に、 前記スリーブは、端部から軸方向に突出する環状の突出壁を有し、 前記テーパリングは、第１の接着剤により前記スリーブの端面に接着されると共に前記第１の接着剤とは異なる種類の第２の接着剤により前記突出壁の内周面に接着され、前記リング外周面が前記突出壁の内周面に当接するように固定されることを特徴とする流体軸受装置。
【請求項２】
前記テーパリングは前記リング下面の反対側のリング上面に軸方向の厚さを小さくする凹部を有し、前記凹部と前記突出壁の内周面とに亘って前記第２の接着剤が塗布されることを特徴とする請求項１に記載の流体軸受装置。
【請求項３】
前記スリーブの内周面の端面側には、軸方向で当該端面に向かうに従って大径となる傾斜面であって前記リング内周面と連続して前記テーパシール部を構成するテーパ面が形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流体軸受装置。
【請求項４】
前記スリーブは、前記スリーブの内周面の端面における直径が前記リング内周面の直径より小さく形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の流体軸受装置。
【請求項５】
前記リング下面のうち少なくとも前記リング内周面に連続する領域が前記スリーブの端面に接する形状に形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の流体軸受装置。
【請求項６】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の流体軸受装置を有することを特徴とするディスク駆動用モータ。
【請求項１】
シャフトと、 前記シャフトが挿入されたスリーブと、 前記シャフトと前記スリーブとの間隙に介在させた潤滑流体と、を備え、 前記シャフトを前記スリーブに対して相対的に回転自在に支持する流体軸受装置において、 前記スリーブの端部に環状のテーパリングを備え、 前記テーパリングは、リング内周面と、リング外周面と、前記スリーブと軸方向に対向するリング下面と、を有し、 前記テーパリングの前記リング内周面とこれに対向する前記シャフトの外周面との少なくとも一方を前記リング内周面と前記シャフトの外周面とで形成する間隙が前記スリーブから離れるに従って広がる傾斜面として、前記リング内周面と前記シャフトの外周面との間隙に前記潤滑流体の液面が位置してテーパシール部を形成すると共に、 前記スリーブは、端部から軸方向に突出する環状の突出壁を有し、 前記テーパリングは、第１の接着剤により前記スリーブの端面に接着されると共に前記第１の接着剤とは異なる種類の第２の接着剤により前記突出壁の内周面に接着され、前記リング外周面が前記突出壁の内周面に当接するように固定されることを特徴とする流体軸受装置。
【請求項２】
前記テーパリングは前記リング下面の反対側のリング上面に軸方向の厚さを小さくする凹部を有し、前記凹部と前記突出壁の内周面とに亘って前記第２の接着剤が塗布されることを特徴とする請求項１に記載の流体軸受装置。
【請求項３】
前記スリーブの内周面の端面側には、軸方向で当該端面に向かうに従って大径となる傾斜面であって前記リング内周面と連続して前記テーパシール部を構成するテーパ面が形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流体軸受装置。
【請求項４】
前記スリーブは、前記スリーブの内周面の端面における直径が前記リング内周面の直径より小さく形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の流体軸受装置。
【請求項５】
前記リング下面のうち少なくとも前記リング内周面に連続する領域が前記スリーブの端面に接する形状に形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の流体軸受装置。
【請求項６】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の流体軸受装置を有することを特徴とするディスク駆動用モータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−３７０５６（Ｐ２０１２−３７０５６Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４５１５６（Ｐ２０１１−２４５１５６）
【出願日】平成２３年１１月９日（２０１１．１１．９）
【分割の表示】特願２００６−１９５３２１（Ｐ２００６−１９５３２１）の分割
【原出願日】平成１８年７月１８日（２００６．７．１８）
【出願人】（５０８１０００３３）アルファナテクノロジー株式会社 (100)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月９日（２０１１．１１．９）
【分割の表示】特願２００６−１９５３２１（Ｐ２００６−１９５３２１）の分割
【原出願日】平成１８年７月１８日（２００６．７．１８）
【出願人】（５０８１０００３３）アルファナテクノロジー株式会社 (100)
【Ｆターム（参考）】
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