流体动力轴承装置以及使用该装置的存储盘驱动装置的制作方法

专利名称：流体动力轴承装置以及使用该装置的存储盘驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及一种流体动力轴承装置以及一种使用该流体动力轴承 装置的存储盘驱动装置，并且特别涉及一种防止磨损及防止产生噪声的流 体动力轴承。
背景技术：
采用流体动压的流体动力轴承装置被应用于安装在数据存储盘驱 动装置(例如，硬盘驱动装置)中的主轴马达的轴承机构。流体动力轴 承装置大体上包括具有排列成预定形状(例如，绯鱼骨形状和螺旋形状) 的动压生成沟槽的轴和/或衬套。当转子围绕中心轴线旋转时，通过沟 槽阵列、在轴与衬套之间保持的润滑油中产生很高的流体动压，使得相 对于衬套支撑轴而不会彼此接触。流体动力轴承装置通常包括在径向上 生成动压支撑载荷的径向轴承部分，该径向轴承部分以设置在轴的径向 外表面和/或衬套的径向内表面上的径向动压生成沟槽来限定。此外， 流体动力轴承装置通常包括在轴向上生成动压支撑载荷的推力轴承部 分，该推力轴承部分以设置在轴、转子毂和/或衬套的推力表面上的推 力动压生成沟槽来限定。发明内容根据本发明优选实施方式的流体动力轴承装置具有新颖的结构以 减小施加其上的冲击或振动所带来的不利影响。流体动力轴承装置传统 上被应用在主轴马达上以旋转存储盘驱动装置的数据存储盘，并且有助 于减少主轴马达的不可重复的磨损。但是应当指出，性能是从下面的假 设推出，即适配主轴马达的装置在其运行过程中被设置成静止状态。在 本发明中，发明者考虑了装置可能处于运动状态的情况并且发明了一种 新颖的流体动力轴承装置，所述流体动力轴承装置具有当适配传统流体 动力轴承装置的装置在其运行过程中处于运动状态时减小通过流体动 力轴承装置产生的噪声的结构。在本发明的优选实施方式中，限定流体动力轴承装置的部件的尺寸
的旋转部分(例如，转子毂)与静止部分(例如，衬套)不会彼此接触。 具体地讲，当轴接触到衬套的径向内表面的轴向上端部分以及衬套的径 向内表面的轴向下端部分时，推力板和衬套不会彼此接触，其中连接轴 向端部与另一轴向端部的连线经过中心轴线。只要适配传统流体动力轴承装置的装置在其运行过程中处于静止 的状态，传统流体动力轴承装置就稳定地支撑旋转部分。但是，当装置 在其运行过程中处于运动的状态时，反常力可能被施加到流体动力轴承 装置，并且转子毂和/或推力板可能接触到衬套。特别指出，发明者发 现当轴与衬套彼此接触时不会产生不期望的噪声，但是当转子毂和/或 推力板接触到衬套时将产生不期望的噪声。因此，在本发明的优选实施 方式中，径向动力轴承部分的间隔被减小并且推力动力轴承部分的间隔 被增加。通过此构造，可以防止推力板和/或转子毂接触到衬套，限制 了不期望的噪声的产生。在本发明的优选实施方式中，轴和衬套的硬度可以被优选地构造，并且轴或者衬套中具有较大硬度的表面可以被修光滑至具有0.02 nm或 更小的算数平均表面粗糙度，该表面与轴或衬套中的另 一个表面接触。在具有较大現变的轴或衬套的表面是粗糙的情况下，当它们彼此接触 时另一个会被磨损。最终，轴会更加倾斜并且因此推力板和/或转子毂将接 触到衬套。但是在本发明的优选实施方式中，具有较大現变的轴或衬套具 有光滑的表面。通过此构造，可以防止轴或衬套被磨损。根据本发明优选实施方式的流体动力轴承装置优选地被应用在例 如硬盘驱动装置等数据存储盘驱动装置上。例如，适配根据本发明优选 实施方式的流体动力轴承装置在运行过程中处于运动的状态时，不会产 生不期望的噪声。特别提及，流体动力轴承装置优选地被用于其中具有 2.5英寸或更小磁盘的硬盘驱动装置，所述磁盘通常被用于便携装置。即使当衬套和轴由不同的材料制成时，具有较大硬度的轴或衬套的 表面能够被修光滑至具有0.02 nm或更小的算术平均表面粗糙度，以防止 具有较大硬度的轴或衬套的表面将另 一个磨损，提高了持久性以及轴承 寿命。
在本发明的优选实施方式中，具有较大硬度的轴或衬套在与另一个进行接触的部分的硬度是100HV或者更大的维氏硬度。此外，另一个 在与具有较大硬度的轴或衬套进行接触的部分的硬度是600 HV或者更小的维氏硬度。通过此构造，可以有效地防止具有较大硬度的轴或衬套 将另一个磨损。根据本发明的优选实施方式，流体动力轴承装置包括附连到轴的轴 向端部的推力板和/或转子毂。在转子毂和/或推力板被提升至额定的飞 行高度的状态下、当轴倾斜时，转子毂和/或推力板不会接触到衬套， 直到轴接触到衬套径向内表面的轴向两端，衬套的径向内表面限定出将 轴插入其中的通孔。由于根据本发明优选实施方式的流体动力轴承装置 不会产生不期望的噪声，即使流体动力轴承装置或适配它的装置在其运 行过程中是移动的，因此根据本发明优选实施方式的流体动力轴承装置 能够优选地用于例如便携数字音乐播放器等便携装置。根据本发明的优选实施方式，限定推力动力轴承部分的轴向间隙的 间隔朝向径向外部方向逐渐增加。因此可以进一步防止推力板和/或转子毂接触到衬套。在本发明的优选实施方式中，限定径向动力轴承部分的径向间隙的 间隔是在大约1.3 nm至大约2.5 nm的范围中。根据本发明优选实施方式的流体动力轴承装置被优选地用于带有2.5 英寸或更小磁盘的硬盘驱动装置中。通过较小的磁盘，施加到流体动力轴 承部分的载荷减小，进一步防止了具有较大現变的轴和/或衬套将另 一个磨 损。因此，可以提供当其在运行过程中被移动时不会产生不期望噪声的、 耐用的硬盘驱动装置。通过下面对本发明优选实施方式的详细描述并结合附图，本发明其它 的特征、元件、步骤、过程、特点以及优点将变得更明显。


图l是示出根据本发明第一优选实施方式的流体动力轴承装置的横 截面图。图2是图1中示出的衬套的俯视图。
图3是示出根据本发明第一优选实施方式的变例的流体动力轴承装 置的横截面图。图4是图3所示的衬套的俯视图。图5是示出转子毂与衬套壳体位置关系的视图。图6是示出表面粗糙度的算术平均数与磨损量之间的关系的图。图7是示出根据本发明第二优选实施方式的流体动力轴承装置的横 截面图。图8是示出根据第二优选实施方式的流体动力轴承装置在轴处于尽 可能倾斜的状态时的横截面图。图9是示出硬盘驱动装置的横截面图。图IO是示出便携装置的立体图。
具体实施方式
第一优选实施方式结合附图，将详细描述本发明的优选实施方式。图l是示出根据本 发明第一优选实施方式的流体动力轴承装置的横截面图。图2是衬套S 的俯视图。如图1所示，流体动力轴承装置包括衬套S以及具有的直径大于衬 套S的直径的转子毂R。转子毂R以可旋转的方式附连到由衬套S支 撑的轴l。在村套S与转子毂R之间设置有间隙，并且该间隙填充有润 滑油2。该装置配置有径向轴承部分3以及推力轴承部分4，并且利用 这些轴承部分，转子毂R被支撑在当其转动时不会接触到衬套S的状态。 为了方便起见，图1中朝上和朝下的方位被描述成"上部/下部"、"顶 部/底部"、"沿轴向"等，但是这并不是意图限制根据本发明优选实施 方式的流体动力轴承装置、马达以及存储盘驱动装置在实际安装状态下 的方位。衬套S具有中空圆柱形形状，其具有限定轴承孔5的径向内表面， 轴承孔5沿轴向穿透衬套，并且轴1插入到轴承孔5中。沿轴向设置在轴承孔5下面的开口通过密封盖6被密封，于是密封盖6与衬套S限定 出具有轴向上部开口的大致杯形形状。衬套S配置有轴向下部，在此部 分上衬套S的直径沿径向朝外扩展，限定出保存润滑油2的油池部分7。 衬套S进一步包括沿中心轴线延伸并连接油池部分7与衬套S轴向上端 面的循环孔，用以循环润滑油2。衬套S还包括位于衬套S轴向上端部分、沿径向朝外延伸的凸缘部 分9。衬套S径向外表面的轴向上部朝向轴向下方逐渐收缩，并且通过 限定在衬套S的径向外表面与转子毂R的径向内表面之间的间隙与转子 毂R的径向内表面径向相对。通过此构造，该间隙用作防止润滑油2 外流的毛细密封部分。转子毂R包括盘状部分ll(推力板)，其具有将轴l的轴向上端 部分插入其中的中心通孔10;从盘状部分起、沿轴向朝下延伸的圆柱形 部分12;以及从转子毂R的径向外表面起、沿径向朝外延伸的转子凸 缘部分13。轴1具有大致柱状形状，并且其轴向上端部分被插入到中心通孔10 中且附连到盘状部分ll，使得转子毂R与轴1的中心轴线基本上对齐。轴1被插入到村套S中并且转子毂R以可旋转的方式被支撑。具有 大致环形形状的保持件14被附连到圆柱形部分12的径向内表面。当力 使转子毂R从衬套S朝着轴向上方移动时，保持件14与衬套S的凸缘 部分9接合并且防止转子毂R移出。在本发明的优选实施方式中，为了便于加工衬套S时的切削过程， 村套S是由铁素体不锈钢制成，并且轴1是由硬度比铁素体不锈钢更大 的马氏体不锈钢制成。应当指出，衬套S可由多个构件组成，例如，村 套S可包括通过主要由铜组成的多孔烧结材料制成的衬套本体，以及 由磷青铜制成的、具有其中附连衬套本体的大致杯形形状的衬套壳体。在村套S与转子毂R之间、衬套S与轴1之间配置有间隙，所述间 隙填充有润滑油2(例如，酯油)。特别是，间隙被设置在流体动力轴承 装置的以下位置位于转子毂R的圆柱形部分12的径向内表面和衬套 S的径向外表面之间；位于转子毂R的盘状部分11的轴向下表面与衬 套S的轴向上端面之间；位于衬套S的径向内表面与轴1的径向外表面
之间；以及位于轴1的轴向下端面与密封盖6的轴向上表面之间。这些 间隙不间断地填充有润滑油。环形转子磁铁15被附连到凸缘部分13的轴向下表面。转子磁铁15 在圆周方向上被磁化使S极和N极交替设置。衔铁(图未示)被设置在 转子磁铁15的径向外侧，使得衔铁与转子磁铁15经由它们之间的间隙 径向相对。 一旦激励衔铁，衔铁便与转子磁铁15相互作用，并且使转 子毂R围绕中心轴线旋转。衬套S包括径向轴承部分3和推力轴承部分4，当转子毂R旋转时 它们以非接触方式支撑转子毂R。径向轴承部分3通过衬套S的径向内表面的一部分、与衬套S的径 向内表面沿径向相对的轴l径向外表面的一部分、以及填充在限定于衬 套S与轴1之间的间隙的润滑油2来限定。此外，衬套S的径向内表面 设置有多个动压生成沟槽(例如，排列成绯鱼骨形状的沟槽，即，绯鱼 骨沟槽阵列18)。动压生成沟槽通过引导润滑油沿着转子毂R的旋转方 向朝向预定部分流动而在润滑油2中产生流体动压力。推力轴承部分4是通过衬套S的轴向上端面、转子毂R的盘状部分 11的轴向下表面、以及填充在限定于衬套S与盘状部分11之间的间隙 的润滑油2来限定。特别是如图l和图2中所示，衬套S包括自衬套S 的径向内表面的上端起、沿径向朝外延伸的衬套推力表面20。在本发明 的优选实施方式中，衬套推力表面20垂直于轴1，并且自衬套S的径 向内表面的上端起、沿径向延伸至衬套S的轴向上端面的径向中部。此 外，转子毂R包括与衬套推力表面20轴向相对、垂直于轴l的转子推 力表面21，其设置在盘状部分21的轴向下表面。如上所述，推力轴承 部分4通过衬套推力表面20、转子推力表面21、以及填充于其间间隙 的润滑油2来限定。在本发明的优选实施方式中，衬套推力表面20与 转子推力表面21基本上彼此平行。如图2所示，在村套推力表面20上 配置有排列成螺旋形状的多个动压生成沟槽(即，螺旋沟槽阵列22)。 当转子毂R旋转时，螺旋沟槽阵列22在推力轴承部分4处产生朝向径 向内部方向的润滑油2的流动。如图1所示，衬套S轴向上表面的径向外部是倾斜的，使得限定在 盘状部分11轴向下表面与衬套S的轴向上表面之间的间隙的轴向间隔
朝向衬套s的径向外侧逐渐增加。当衔铁受到激励而使转子毂R转动时，由于通过径向轴承部分生成 的动压力使轴1以不接触到衬套S径向内表面的方式被支撑，并且由于 通过推力轴承部分生成的动压力使转子毂R以轴向提升并不接触到衬 套S的方式被支撑。最近，适配流体动力轴承装置的马达被安装到例如便携数字音乐播 放器等便携装置中。当该装置在其运行过程中被移动时，反常力被施加 到流体动力轴承，并且在转子毂R旋转的过程中转子毂R与衬套S可 能会彼此接触。在存储盘驱动装置中，数据存储盘被安装到转子毂上并且以高速随 之旋转，因此，包括转子毂和数据存储盘的转子部分储存了很高的角动 量。因此，当存储盘驱动在其运行过程中被移动时，转子部分不能够跟 随存储盘驱动装置的运动，并且转子毂和/或轴会接触到衬套。转子毂 和/或轴与衬套在转子旋转过程中的接触产生不期望的类似蛙鸣的噪 声。在便携音响播放器运行时，这种不期望的噪声是极度不受欢迎的。本发明的发明者通过大量研究发现，在转子毂和/或推力板与衬套之 间位于推力轴承部分的接触产生了不期望的噪声。此外，本发明的发明 者发现，推力轴承部分主要导致了不期望噪声的产生。通常来讲，推力 动力轴承部分被设置在径向动力轴承部分的径向外侧，并因此具有更高的圆周速度。当反常力被施加到流体动力轴承装置并且转子部分相对于 衬套倾斜时，转子部分位于其具有最高圆周速度的径向最外侧部分可能 会接触到衬套。通常来讲，设置在转子毂和/或推力板的推力轴承表面 接触到衬套，并且由于它们的盘状形状而产生了不期望的噪声。在本发明的优选实施方式中，流体动力轴承装置具有一种构造，其 中当转子毂R尽可能地倾斜时，转子毂R不会接触到衬套S。特别是， 在根据本发明的本优选实施方式的流体动力轴承装置中，限定了推力轴 承部分的间隙的间隔被以如下方式构造在转子毂R被提升至额定飞行 高度的状态下、当轴1倾斜时转子毂R不会接触到衬套S，直到轴l的衬套S的径向内表面限定有使轴1插入其中的轴承孔。换句话说，当轴 接触到衬套径向内表面的轴向上端部分以及衬套径向内表面的轴向下 端部分时，推力板与衬套不会彼此接触，其中连接一个轴向端部和另一 轴向端部的直线经过中心轴线。为了实现上述构造，优选地而不是限制性地，推力轴承部分4被设置在靠近杯形形状的衬套S的上部开口 。参照图3和图4，传统上，推力轴承部分4通过衬套S轴向上表面 的径向外部(即，衬套推力轴承表面)、与其通过间隙轴向相对的转子 毂R轴向下表面的部分(即，转子推力轴承表面)、以及填充间隙的润 滑油2来限定。此外，为了有效地在润滑油中产生动压力，限定推力轴 承部分的间隙的轴向间隔被构造成小于在村套S与转子毂R之间彼此轴 向相对的，他部分，间隔。因此，在传统的流体动力轴承装置中，轴的触。在本发明的优选实施方式中，流体动力轴承装置具有推力轴承部分 4的外径、轴l的轴向长度、限定在轴1与村套S之间的间隙的径向间 隔，所述每一项都被优选地构造。如图5所示，在根据本发明本优选实 施方式的流体动力轴承装置中，在转子毂R被提升至额定飞行高度的状 态下当轴1倾斜时转子毂R不会接触到衬套S，直到轴l的轴向上部和 轴向下部分别接触到衬套S径向内表面的轴向上端和轴向下端，衬套S 的径向内表面限定有使轴1插入其中的轴承孔。在本发明的本优选实施方式中，如图1所示，衬套S轴向上表面的 径向外部是倾斜的，使得限定在盘状部分11轴向下表面与衬套S的轴 向上表面之间的间隙的轴向间隔朝向衬套S的径向外侧逐渐增加。通过 此构造，可以稳定地防止转子毂R与村套S彼此接触。本发明本优选实 施方式的额定飞行高度指的是当转子毂R以预定转速稳定旋转时带有 设置在其上的数据存储盘的转子毂R被提升的高度。在图5中，被提升 至预定飞行高度的转子毂R通过点划线示出。换句话说，转子毂R被 提升至额定飞行高度的状态能够被理解为在转子毂R旋转的过程中限 定在转子毂R与村套S之间的预定轴向间隙。通过图5示出的构造，当流体动力轴承装置在其运行过程中被移动 并且使轴1在径向方向上倾斜的反常力被施加到转子毂R时，衬套推力 轴承表面20与转子推力轴承表面21不会彼此接触。根据本发明的本优选实施方式，在流体动力轴承装置经过长时期的 运行后，轴1与衬套S彼此接触的部分会被磨损。这会导致轴1与衬套 S之间的间隙的径向间隔扩大。由于径向间隔扩大，轴l会更严重地倾 斜并且衬套推力轴承表面20与转子推力轴承表面21会彼此接触，产生 不期望的噪声。在本发明的本优选实施方式中，下面的构造适用于流体 动力轴承装置以防止轴1和衬套S的磨损，并防止长时期使用后产生不 期望的噪声。在本发明的本优选实施方式中，限定在轴1与衬套S之间的间隙的 径向间隔小于通常流体动力轴承装置的间隔(在本发明的本优选实施方 式中为大约1.3 jim至大约2.5 jim )以减小轴1相对于中心轴线的倾角。 当间隙的径向间隔小于1.3 fun时，在轴1与衬套S之间的摩擦阻力急 剧增加。随着间隙的径向间隔的减小，轴1和衬套S彼此接触并磨损的危险 增加。因此，在本发明的本优选实施方式中，对具有较大硬度的轴l或 衬套S施加超精加工以获得极光滑表面。超精加工是一种例如产生非常 精细、镜面光滑加工表面的表面加工过程。通过此构造，可以防止具有 较大硬度的轴1或衬套S将其余一个磨损。通过对轴1或衬套S实施超 精加工，可以延迟具有较大硬度的轴1或衬套S将其余一个磨损。然而， 优选地，流体动力轴承适应间隙的减小的径向间隔以及超精加工。图6是示出表面粗糙度的算数平均数与磨损量之间的关系的图。磨 损量是在其上设置有1.8英寸磁盘的、图5示出的流体动力轴承装置中 进行测量。在测量中，使用了如下的流体动力轴承装置。在流体动力轴承装置 中，轴具有大约3.3 mm的轴向长度以及大约2.5 mm的直径。限定在 轴与村套之间的径向间隙大约是2.5 nm，以及推力轴承部分的额定飞行 高度大约是10 nm。轴是由不锈钢制成(SUS420J2，根据日本工业标准 (JIS))。轴的表面是通过切削以及磨削被修光滑。轴的径向外表面的 表面粗糙度的算数平均数通过改变磨削配置而改变。衬套是由DHS-1 (注册商标)制成，并且衬套的径向内表面经过适 当的表面加工处理。村套在接触到轴的部分具有大约290 (290VH)的 维氏硬度(VH)。轴在接触到衬套的部分的硬度大约是700 VH。表面 粗糙度的算数平均数是利用表面粗糙度表、沿着轴向方向测量。
将流体动力轴承安装到存储盘驱动装置，其中1.8英寸磁盘被安装 到流体动力轴承上。然后，将存储磁盘驱动装置放置到施加摇摆运动、 使存储磁盘驱动装置来回摇摆的振动台上，振动台以设置在振动台上并 且基本上与流体动力轴承装置的旋转轴线垂直相交的枢轴线为中心。摇 摆运动围绕枢转轴线的角度大致为卯度，以及摇摆运动的频率大约是 1.5 Hz。在磁盘驱动运行的同时，对其施加一分钟的摇摆运动，然后从 存储磁盘驱动装置中取出流体动力轴承装置并测量磨损量。如图6所示，磨损量与表面粗糙度(Ra)的算数平均数之间存在大 致清晰的相关性。应当指出，表面粗糙度(Ra)的算数平均数是根据日 本工业标准(JIS)来限定。当表面粗糙度(Ra)减小时，磨损量也减 小。当表面粗糙度大于约3 nm时，随着表面粗糙度的减小磨损量也成 线性地减小。因此，在本发明的优选实施方式中，衬套的表面粗糙度大 约是0.03nm或更小。当轴具有的硬度大于衬套的硬度时，轴在径向外表面的硬度被优选 地构造为大约500 HV至750 HV,以及衬套在径向内表面的硬度被优选 地构造为大约150HV至200HV。应当指出，轴和衬套的硬度可以进行 多种变更。轴的硬度优选地大于100HV并超过衬套的硬度，以及衬套 的硬度小于600 HV并小于轴的硬度。当硬度大于衬套硬度的轴1的表面粗糙度的算数平均数大约是0.03 Hm或更小时，可以防止衬套被磨损，即使轴和衬套是由彼此不同的材 料制成。 一般而言，用于传统流体动力轴承的传统轴具有大约0.06 jim 的表面粗糙度。在前面描述的本发明优选实施方式中，当轴l尽可能地倾斜时，轴 1接触到村套S的径向内表面的轴向上端和轴向下端。应当指出，在轴 l尽可能地倾斜的状态下，轴1可能接触到衬套S其他部分。这些部分 可以基于衬套的形状以及构造等而不同。此外，衬套和轴不需要在其整 个部分满足上述的硬度和表面粗糙度。衬套和轴可以包括具有上述优选 硬度和优选表面粗糙度的、彼此相接触的接触部分。第二优选实施方式参照图7和图8，将详细描述本发明的第二优选实施方式。图7是 示出根据本发明第二优选实施方式的流体动力轴承装置的横截面图。图8是示出根据第二优选实施方式的流体动力轴承装置在轴处于尽可能倾 斜的状态下时的横截面图。与第一优选实施方式的对应部件具有基本相 同功能的构件在图7和图8中被标以相同的附图标号。如图7所示，马达包括轴1以及附连到轴1轴向下端的推力板30。 衬套S包括将轴1插入其中的轴承孔5。轴承孔5的轴向下部沿径向朝 外扩展，使得推力板30容置在轴承孔5中。在下文中，轴承孔5的位 于其轴向下部、沿径向朝外扩展的部分被简称为阶梯部分32。轴承孔5 的轴向下端通过对面板31密封。轴承孔5填充有润滑油2。配置有一组推力轴承部分4， 一个被设置在推力板的轴向上侧(即， 上推力轴承部分)，以及另一个被设置在推力板的轴向下侧(即，下推 力轴承部分)。在下面的描述中，推力板20的轴向上表面和轴向下表面 被称作推力板轴承表面21，并且对面板31的轴向上表面以及衬套S的 径向朝内延伸以限定阶梯部分32并与推力板轴承表面21轴向分别相对 的内表面被称作衬套推力轴承表面20。这些推力轴承表面20和21分别 包括排列成绯鱼骨形状的动压生成沟槽。在本发明的本优选实施方式 中，上推力轴承部分和下推力轴承部分在润滑油中生成指向轴向上彼此 相反方向的动压力。轴1和转子毂R被提升至通过上推力轴承部分和下 推力轴承部分产生的动压力平衡的位置。根据本发明本优选实施方式的流体动力轴承装置具有如下构造如图8所示，在转子毂R被提升至预 定飞行高度的状态下当轴1倾斜时转子毂R与衬套S、推力板30与衬 套S不会彼此接触，直到轴1的轴向上部和轴向下部接触到衬套S径向 内表面的轴向上端和轴向下端，衬套S限定有使轴1插入其中的轴承孔。限定在轴1与轴套S之间的径向间隙、硬度、表面粗糙度等的构造 同本发明第一优选实施方式的描述中所描述的一致。通过此构造，限制 了不期望的噪声的产生。第三优选实施方式参照图9，将详细描述本发明的第三优选实施方式。图9是示出适 配上述流体动力轴承装置的硬盘驱动装置的横截面图。如图9所示，应用了流体动力轴承装置的主轴马达41被设置在底 座43上，并且磁盘42被设置在主轴马达41上。硬盘驱动装置包括 磁头44，其邻近磁盘42以从磁盘42读取信息和在磁盘42书写信息； 支撑磁头44的臂45;枢轴46，作为磁头44的旋转运动的中心轴线； 音圏马达，其具有线團48和磁铁47并使臂45围绕枢轴46运动。通过 这些部件的构造，在磁头44已经被放置到邻近旋转磁盘的状态下，使 磁头44接近在旋转磁盘上要求的位置，以执行在磁盘42上读取和/或 书写信息。在图9中，图中未示出把磁盘42保持在主轴马达上的夹具、 连接到磁头44的电线等。通过适配本发明优选实施方式的流体动力轴承装置，当硬盘驱动装 置在其运行过程中被移动时限制了硬盘驱动装置的不期望噪声的产生。 此外，由于限制了流体动力轴承装置的磨损，根据本发明本优选实施方 式的硬盘驱动装置可以在延长期限中被稳定使用。优选地，具有2.5英寸或更小的直径的磁盘被安装在主轴马达41上。 通过此构造，可以减小具有转子毂R和衬套S的转子部分的重量，减小 了施加到轴1和衬套S的载荷。因此，可以进一步限制流体动力轴承装 置的磨损以及不期望噪声的产生。第四优选实施方式参照图10,将详细描述本发明的第四优选实施方式。图IO是示出 根据本发明第四优选实施方式的便携装置的立体图。为了描述的方便起 见，外壳51以透明方式示出并且电线、连接器等被省略。根据本发明 本优选实施方式的便携装置包括硬盘驱动装置40;处理来自硬盘驱动 装置40的信号的集成电路53;给集成电路53和硬盘驱动装置40供电 的电池52。集成电路53可以是解码例如MPEG1音频播放器3的数据、 MPEG2的数据以及MPEG4的数据的数字AV数据的解码器IC。可替 代地，集成电路53可以是接口电路以使硬盘驱动装置40用作用于个人 电脑的外部磁盘驱动装置。根据本发明的本优选实施方式，当便携装置在其运行过程中被移动 时，能够限制不期望噪声的产生。虽然本发明的优选实施方式在前面已经进行了描述，但是本发明并 不限制于上面那些具体描述，因为可以进行多种改型。
在本发明的第一优选实施方式和第二优选实施方式中，轴l具有的硬度大于衬套s的硬度。可替代地，衬套具有的硬度可大于轴的硬度， 并且衬套S接触到轴1的表面可以通过超精加工被平滑。衬套s能够被附连到转子毂R。在这种情况中，轴l附连到定子部分并被插入到设置 在附连到转子毂R的衬套S中的轴承孔5中。上述轴和衬套的优选硬度以及优选表面粗糙度并不限制于上述的 硬度和粗糙度，它们能够进行多种改动。例如，轴和衬套彼此接触的表 面可以覆盖有类金刚石碳，其中表面硬度可以是大约2000 HV至大约 3000 HV。通过此构造，可以提供可靠且具有延长的轴承寿命的流体动 力轴承装置。仅选择了经由挑选的优选实施方式来说明本发明。但是，对于本领 域的技术人员来讲，在不背离如附加的权利要求所限定的本发明的范围 的情况下，明显可以根据前述的公开作出多种修改和改型。此外，根据 本发明优选实施方式的前述描述仅用来提供说明，而不是用于限制通过 附加的权利要求及其等同物所限定的本发明。
权利要求
1.一种流体动力轴承装置包括轴，其具有以中心轴线为中心的大致圆柱形形状；具有径向内表面的衬套，所述径向内表面限定出使所述轴插入其中的轴承孔并且与所述轴的径向外表面经由限定在它们之间的径向间隙而径向相对；推力板，其具有与所述轴同轴的盘状形状并附连到所述轴上，并且其与所述衬套经由限定在它们之间的轴向间隙而轴向相对；以及填充在所述径向间隙以及所述轴向间隙中的润滑油，其中，当所述轴接触到所述衬套时，所述衬套与所述推力板保持彼此不接触。
2. 如权利要求l所述的流体动力轴承装置，其中，当所述轴接触到所一轴向端部时，所述推力板与所述衬0持彼此不接触，连接所述轴向端 部与所述另一轴向端部的直线基本上通过所述中心轴线。
3. 如权利要求l所述的流体动力轴承装置，其中，所述村套包括与所 述推力^目对且设置在所述衬套的轴向端面的推力轴M面，限定在所述侧朝向径向外侧方向逐渐扩展。
4. 如权利要求1所述的流体动力轴承装置，其中，具有较大硬度的 所述轴或所述衬套在彼此接触的部分具有0.02 nm或更小的算术平均表 面她度。
5.如权利要求4所述的流体动力轴承装置，其中，限定在所述轴与 所述衬套之间的径向间隙的间隔是从大约1.3 fim至大约2.5 pin。
6.如权利要求l所述的流体动力轴承装置，其中，所述轴和所述衬套 彼此接触的表面具有大约2000或更大的维氏現变。
7.如权利要求l所述的流体动力轴承装置，其中，所述轴或所述衬套 其中之一的硬度是大约100或更大的维氏現变并且大于另一个的現变。
8.如权利要求l所述的流体动力轴承装置，其中，所述轴或所述衬套 其中之一的^A大约600或更小的维氏現变并且小于另一个的現变。
9. 一种流体动力轴承装置包括 静止部分；以及转子部分，所述转子部分由推力动力轴承部分以及径向动力轴承部分 以围绕中心轴线相对于所述静止部分可旋转的方式被支撑；其中，在所述转子部分相对于所述静止部分^L提升至额定的飞行高度 的状态下，当所述转子部分相对于所述静止部分倾斜时，在所述推力动力 轴承部分处所述转子部分不与所述静止部分接触，直到所述转子部分在所 述径向动力轴承部分的一个接触部分与所述静止部分接触，然后围绕所述 接触部分旋转，直到所述转子部分的另 一部分与所述静止部分接触。
10.如权利要求9所述的流体动力轴承装置，其中，当所述转子部分 接触到所述静止部分的轴向端部以及接触到所述静止部分的另一轴向端 部时，所述转子部分与所述静止部分不彼此接触，连接所述轴向端部与所 述另 一轴向端部的直线基本上通过所述中心轴线。
11.如权利要求9所述的流体动力轴承装置，其中，所述静止部分包 括与所述转子部分的一部分相对且设置在所述静止部分轴向端面的推力轴承表面，限定在所述静止部分与所述转子部分之间的轴向间隙的间隔在 所述推力轴承表面的径向外侧朝向径向外侧方向逐渐扩展。
12.如权利要求9所述的流体动力轴承装置，其中，具有较大硬度的 所述转子部分或所述静止部分在彼此接触的部分具有0.02 nm或更小的 算术平均表面粗乾变。
13. 如权利要求12所述的流体动力轴承装置，其中，在所述径向动力 轴承部分中、限定在所述转子部分与所述静止部分之间的径向间隙的间 隔是从大约1.3 nm至大约2.5 jim。
14. 如权利要求9所述的流体动力轴承装置，其中，所述转子部分和
15. 如权利要求9所述的流体动力轴承装置，其中，所述转子部分或 所述静止部分其中之一的^L是大约100或更大的维氏硬度并且大于另一 个的現变。
16. 如权利要求9所述的流体动力轴承装置，其中，所述转子部分或 所述静止部分其中之一的硬Jbl大约600或更小的维氏現变并且小于另一 个的現复。
17. 如权利要求9所述的流体动力轴承装置，其中，所述转子部分是 所述流体动力轴承装置的轴以及所述静止部分是以相对于彼此可旋转的 方式支撑所述轴的衬套。
18. —种存储盘驱动装置，包括 如权利要求1或9所述的流体动力轴承装置；转子毂，其由所述流体动力轴承装置以中心轴线为中心可旋转地支撑；数据存储盘，其具有大约2.5英寸或更小的直径并被设置在所述转子毂上；底座板，在其上设置有所述流体动力轴承装置； 驱动机构，其转动所述转子毂以及所述数据存储盘；磁头，其从所述数据存储盘读取信息和/或将信息写到所述数据存储盘上。
19. 一种便携电子装置包括 如权利要求18所述的存储盘驱动装置； 处理来自所述数据存储盘的信息的集成电路； 容置所述数据存储盘以及所述集成电路的壳体。
全文摘要
具有较大硬度的轴或衬套被修光滑至具有0.02μm或更小的算术平均表面粗糙度。具有较大硬度的轴或衬套在与另一个接触的部分的硬度是100HV或更大的维氏硬度。此外，另一个在与具有较大硬度的轴或衬套接触的部分的硬度是600HV或更小的维氏硬度。限定在轴与衬套S之间的径向间隙的间隔是大约1.3μm至大约2.5μm。限定了流体动力轴承部分的其它间隙被以如下方式构造使得当转子被提升至额定飞行高度的状态下、轴尽可能地相对于衬套倾斜时，转子毂(或推力板)与衬套在推力动力轴承部分处不会彼此接触。
文档编号F16C17/10GK101153629SQ200710151679
公开日2008年4月2日 申请日期2007年9月26日 优先权日2006年9月27日
发明者木村明弘, 樱田国士 申请人:日本电产株式会社