JP2010019292A - 流体動圧軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 流体動圧軸受装置の低コスト化を図ること、および蓋部材の耐抜け強度の向上を図ることを目的とする。
【解決手段】本発明の流体動圧軸受装置１は、軸部材２と、軸部材２の外周面との間にラジアル軸受隙間を形成する軸受スリーブ８と、軸受スリーブ８を収容し、両端が開口したハウジング９と、ハウジング９の一端側の開口部を閉塞し、スラスト軸受部Ｔ１，Ｔ２を形成する蓋部材１０とを有する。ハウジング９は、軸受スリーブ８をインサートした射出成形品とし、ハウジング９の他端側に、シール空間Ｓを形成するシール部９ｂを一体に形成する。蓋部材１０は、ハウジングの外周面に固定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、軸部材の外周面と軸受スリーブの内周面との間のラジアル軸受隙間に生じた流体膜で軸部材を回転自在に支持する流体動圧軸受装置に関する。

流体動圧軸受装置は、その高回転精度および静粛性から、情報機器（例えばＨＤＤ）の磁気ディスク駆動装置、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイ等の光ディスク駆動装置、若しくはＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク駆動装置等のスピンドルモータ用、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータ用、プロジェクタのカラーホイールモータ用、又は電気機器の冷却等に使用されるファンモータなどの小型モータ用として使用されている。

例えば、特許文献１には、軸部材と、内周に軸部材を挿入した軸受スリーブと、内周に軸受スリーブを保持した筒状のハウジングと、ハウジングの一方の開口部を閉塞する蓋部材と、シール空間を形成するシール部材とを有する流体動圧軸受装置が示されている。蓋部材はハウジングの内周面に接着や圧入、あるいは加締め等の適宜の手段で固定されている。

特開２００３−３３６６３６号公報

流体動圧軸受装置に対するコスト削減要求は近年益々厳しくなる傾向にあり、さらなる低コスト化が強く求められている。

また、用途の拡大に伴って流体動圧軸受装置に求められる改善要求が多様化する傾向にある。一例として、蓋部材の耐抜け強度の向上を挙げることができる。流体動圧軸受装置に衝撃荷重が加わると、軸部材の端部が蓋部材に突き当たり、この時の衝撃で蓋部材が破損したり脱落するおそれがある。特に、ＨＤＤ等の大容量化を目的として複数枚のディスクを搭載する場合には、軸部材側の重量が増大して蓋部材に加わる衝撃が大きくなるため、蓋部材の耐抜け強度が強く求められる。上記特許文献１の流体動圧軸受装置のようにハウジングの内周面に蓋部材を固定する場合、蓋部材の肉厚を増せばハウジングと蓋部材との固定面積が拡大され、蓋部材の固定強度を高めて蓋部材をハウジングから抜け難くすることができる。しかし、蓋部材の肉厚を増すと軸受装置の軸方向寸法の拡大やラジアル軸受部の軸受スパンの縮小を招くため、蓋部材をむやみに厚肉化することはできない。

本発明の主な課題は、流体動圧軸受装置の低コスト化を図ること、蓋部材の耐抜け強度の向上を図ること、にある。

前記課題を解決するために、本発明にかかる流体動圧軸受装置は、軸部材と、軸部材の外周面との間にラジアル軸受隙間を形成する軸受スリーブと、軸受スリーブを収容し、両端が開口したハウジングと、ハウジングの一端側の開口部を閉塞し、スラスト軸受部を形成する蓋部材とを有する流体動圧軸受装置において、ハウジングが、軸受スリーブをインサートした射出成形品であり、ハウジングの他端側に、シール空間を形成するシール部が一体に形成され、蓋部材がハウジングの外周面に固定されていることを特徴とするものである。

軸受スリーブをインサートした射出成形品でハウジングを形成することにより、両者を接着固定していた従来に比べ、接着工程を省略でき、工数減を通じて流体動圧軸受装置の低コスト化を図ることができる。

また、蓋部材をハウジングの外周面に固定しているため、蓋部材をハウジングの内周面に固定する場合に比べて、内周面と外周面の径差分だけ固定面積を増すことができる。蓋部材を軸受スリーブの外周面に固定しようとする場合、開口部を閉塞する部分（例えば図２のプレート部１０ａ参照）と、外周面に固定される筒状の部分（例えば図２の起立部１０ｂ参照）とが必要となるが、両者の固定面積を拡大するには、固定される起立部を軸方向に延ばして蓋部材とハウジング外周面との接触面積を拡大すれば足り、蓋部材を厚肉化する必要がない。また、起立部を延ばしても軸受装置全体の軸方向寸法には影響しない。以上から、軸受装置の軸方向寸法やラジアル軸受部の軸受スパンに影響を与えることなく、蓋部材の耐抜け強度を高めることができる。

加えてハウジングの外周面に固定した蓋部材を、モータのベースとなる部材、例えばモータブラケットへの取り付け部として活用することができる。例えば蓋部材に相当する部分をハウジングと一体に成形する場合、成形性を考えて樹脂を使用する場合が多いが、この樹脂部品をモータブラケット（通常は金属製）に接着固定する際には、固定強度を確保することが難しくなる。これに対して、本願発明のように、蓋部材をモータブラケットへの取り付け部として活用する構成であれば、ハウジングを成形性に富む材料（例えば樹脂）で形成し、その一方で、蓋部材をモータブラケットとの接着性に富む材料（例えば金属）で形成することができ、成形性と固定強度とを両立することが可能となる。

また、本発明にかかる流体動圧軸受装置は、軸部材と、軸部材の外周面との間にラジアル軸受隙間を形成する軸受スリーブと、軸受スリーブを収容し、両端が開口したハウジングと、ハウジングの一端側の開口部を閉塞し、スラスト軸受部を形成する蓋部材とを有する流体動圧軸受装置において、ハウジングが、軸受スリーブをインサートした射出成形品であり、ハウジングの他端側に、シール空間を形成するシール部が一体に形成され、蓋部材とハウジングが異なる材料で形成されていることを特徴とするものである。

この場合も、軸受スリーブをインサートした射出成形品でハウジングを形成しているので、両者を接着固定していた従来品に比べて、接着工程を省略でき、流体動圧軸受装置の低コスト化を図ることができる。

また、蓋部材とハウジングを異なる材料で形成することで、蓋部材およびハウジングを両者に求められる特性に適合した材料で形成することができ、軸受装置の設計自由度が高まる。例えば上記のようにハウジングと蓋部材に相当する部分とを一体に射出成形する場合には、成形性が材料選択の重要なファクターとなるが、ハウジングには、この他にも強度、ブラケットに対する接着性、導電性等も必要とされる。コストを考慮すると、これらの要求特性を単一材料で満足することは困難である。これに対し、ハウジングと蓋部材を異なる材料で形成すれば、例えばハウジングを成形性に富む材料で形成する一方で、蓋部材を強度、導電性、あるいは接着性に優れた材料で形成することが可能となり、上記要求性能を満足することができる。ここで「異なる材料」の代表例として、ハウジングと蓋部材のうち、一方を樹脂材料で形成し、他方を金属材料で形成する場合を挙げることができる。化学的組成の異なる材料である限り両部材を何れも樹脂材料で形成し、あるいは金属材料で形成することもできる。双方を樹脂材料で形成する場合の「異なる材料」として、ベース樹脂が異なるものを挙げることができる。

以上に述べた構成においては、蓋部材の導電率（固有電気抵抗の逆数）をハウジングの導電率よりも大きくするのが望ましい。通常、ＨＤＤ等のディスク装置では、ディスクとヘッドとの間に静電気が帯電するので、この静電気を、軸受装置を通じて接地側のモータブラケットに放電することが望まれる。この場合、導電経路となるハウジングに導電性が必要とされるが、上述のとおりハウジングの成形性と導電性を両立することは難しい。これに対し、蓋部材を、その導電率がハウジングの導電率よりも大きい材料で形成することで、蓋部材を介した導電経路を確保することができ、その一方で、ハウジングの導電性が不要となるので、ハウジングの材料として、ハウジングに求められる特性（成形性）のみに適合した材料を選択することができ、材料の選択余地を拡大することができる。

軸受スリーブの前記一端側（蓋部材で閉塞している側）の少なくとも外周チャンファをハウジングで被覆することで、軸受スリーブの抜け止めを図ることができる。この効果は、軸受スリーブの前記一端側の端面をハウジングで被覆することによって、より顕著に得ることができる。

ハウジングで軸受スリーブの前記一端側の端面を被覆した場合、この被覆部の端面に、動圧溝等のスラスト動圧発生部を形成することもできる。これにより、スラスト軸受部を動圧軸受で構成することが可能となる。このスラスト動圧発生部は、ハウジングの射出成形と同時に型成形することができるので、かかるスラスト動圧発生部を独立した工程で形成する必要がなく、軸受装置の製造工程を簡略化することができる。

蓋部材をプレス成形品とすることで、蓋部材の製作コストを低廉化することができる。

以上に述べた流体軸受装置においては、軸部材にフランジ部を設け、軸受スリーブの端面とフランジ部の一方の端面との間、および蓋部材とフランジ部の他方の端面との間に、それぞれスラスト軸受隙間を形成することにより、スラスト軸受部を動圧軸受で構成することができる。

この際、ハウジングと蓋部材の間に、両スラスト軸受隙間が０となるまでハウジングと蓋部材の軸方向の接近移動を許容する軸方向隙間を介在させておけば、スラスト軸受部のスラスト軸受隙間を高精度に設定することが可能となる。この場合、スラスト軸受隙間の隙間幅を０にした状態から、軸受スリーブから離隔する方向に蓋部材を所定量だけ移動させれば（これによってハウジングと蓋部材の間に、前記軸方向隙間が形成される）、スラスト軸受隙間を規定幅に設定することができる。この方法によれば、各部材の精度に依存することなく、蓋部材の移動量でスラスト軸受隙間の幅設定を行うことができるため、各部品の加工精度が緩和され、加工コストを低減することができる。

以上のように、本発明によれば、流体動圧軸受装置の低コスト化を図ることができる。また、大型化や軸受性能の低下を招くことなく、蓋部材の耐抜け強度を高めることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る流体動圧軸受装置１を組込んだ情報機器用スピンドルモータの一構成例を概念的に示している。このスピンドルモータは、ＨＤＤ等のディスク駆動装置に用いられるもので、軸部材２を回転自在に支持する流体動圧軸受装置１と、軸部材２の上端部に固定されたディスクハブ３と、ギャップ（図示例では半径方向のギャップ）を介して対向させたステータコイル４およびロータマグネット５と、ベース部材としてのモータブラケット６とを備えている。ステータコイル４はモータブラケット６の外周に取り付けられ、ロータマグネット５はディスクハブ３の内周に取り付けられている。流体動圧軸受装置１は、モータブラケット６の内周に固定される。ディスクハブ３には、情報記録媒体としてのディスクＤが１枚又は複数枚（本実施形態では２枚）保持され、図示しないクランプ装置で固定される。ステータコイル４に通電すると、ロータマグネット５が回転し、これに伴って、ディスクハブ３およびディスクハブ３に保持されたディスクＤが軸部材２と一体に回転する。

図２に示す流体動圧軸受装置１は、軸部材２と、内周に軸部材２を挿入した軸受スリーブ８と、軸受スリーブ８を収容し、軸方向両端を開口したハウジング９と、軸受スリーブ８の軸方向一端側（図示例では下端側）の開口部を閉塞する蓋部材１０とを有する。尚、以下では、説明の便宜上、軸方向において、蓋部材で閉塞された側を下側、その反対側を上側と言うものとする。

軸部材２は、軸部２ａと、フランジ部２ｂとを有する。軸部２ａおよびフランジ部２ｂは耐摩耗性に富む金属材料、例えばステンレス鋼で形成される。軸部２ａの下端には、小径部２ａ１が形成されており、この小径部２ａ１を穴あき円盤状のフランジ部２ｂの内周に嵌合固定することで、軸部材２が形成される。軸部とフランジ部の固定方法は任意であり、圧入や接着、さらには溶接（特にレーザ溶接）等を採用することができる。軸部材２として、軸部２ａとフランジ部２ｂを鍛造等で一体成形したものを使用することもできる。

図３に示すように、軸受スリーブ８は、多孔質体、例えば銅を主成分とする焼結金属で円筒状に形成される。この他、軸受スリーブ８を他の金属や樹脂、あるいはセラミック等で形成することも可能である。軸受スリーブ８の内周面８ａ及び外周面８ｄは、共に軸方向で径方向寸法を一定とした円筒面状に形成される。また、軸受スリーブ８の軸方向両端の内径端および外径端には、それぞれチャンファ８ｅｉ、８ｅｏ、８ｆｉ、８ｆｏが形成される。

軸受スリーブ８の内周面８ａには、ラジアル軸受隙間の流体膜（油膜）に動圧作用を発生させるためのラジアル動圧発生部が形成され、本実施形態では図３に示すように、ヘリングボーン形状の動圧溝８ａ１、８ａ２を配列した２つの動圧溝領域が軸方向に離隔して形成される。２つの動圧溝領域のうち、動圧溝８ａ１、８ａ２を除くクロスハッチングを付した部分は丘部となる。上側の動圧溝領域では、動圧溝８ａ１が軸方向非対称形状に形成され、具体的には、丘部の軸方向略中央部に形成された帯状部分に対して、上側の溝の軸方向寸法Ｘ１が下側の溝の軸方向寸法Ｘ２よりも大きくなっている（Ｘ１＞Ｘ２）。下側の動圧溝領域では、動圧溝８ａ２が軸方向対称形状に形成される。以上に述べた上下動圧溝領域でのポンピング能力のアンバランスにより、軸部材２の回転中は、軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部２ａの外周面との間に満たされた油が下方に押し込まれるようになる。

軸受スリーブ８の下側端面８ｃには、スラスト軸受隙間の油膜に動圧作用を発生させるためのスラスト動圧発生部が形成される。このスラスト動圧発生部は、図４に示すようにへリングボーン形状で、Ｖ字状に屈曲した動圧溝８ｃ１と丘部８ｃ２を円周方向に交互に配列した構成を有する。

図２に示すように、ハウジング９は、軸方向両端を開口した円筒状を成し、内周に軸受スリーブ８が保持された本体部９ａと、本体部９ａの上端内径側に配置されたシール部９ｂとを一体に有する。本体部９ａの内周面は内径寸法一定の円筒状をなし、外周面は下側を小径にした段付きの円筒面状に形成される。これにより、本体部９ａの上側に厚肉部９ａ１が形成され、その下側に厚肉部９ａ１よりも薄い薄肉部９ａ２が形成される。

シール部９ｂの内周面９ｂ１は、下方へ向けて漸次縮径したテーパ面状に形成され、このテーパ状内周面９ｂ１と軸部２ａの外周面との間に下方へ向けて径方向寸法を漸次縮小した楔状のシール空間Ｓが形成される。シール部９ｂで密封された軸受の内部空間は潤滑油で満たされる。シール空間Ｓには、軸受内部に満たされた潤滑油の油面（気液界面）が形成され、楔状のシール空間Ｓの毛細管力の引き込み作用により、油面は常にシール空間Ｓに保持される。シール空間Ｓの容積は、温度変化に伴って軸受内部に充満した潤滑油が膨張、収縮した場合でも、潤滑油の油面が常にシール空間Ｓの範囲内に保持できるように設定される。

本体部９ａとシール部９ｂの境界となるハウジング９の上端外径側では、角部が肉取りされている。この肉取りに９ｃによって、本体部９ａからシール部９ｂにかけての領域でハウジング９の肉厚がほぼ均一化されるので、樹脂の成形収縮によるシール部９ｂの内周面９ｂ１の変形を抑制し、シール空間Ｓの形状精度を確保することができる。

以上に述べたハウジング９は、軸受スリーブ８をインサート部品とした樹脂の射出成形によって一体に形成される。ハウジング９の樹脂材料は特に限定されず、例えば液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の結晶性樹脂、あるいはポリフェニルサルフォン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等の非晶性樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物が使用可能である。この樹脂材料には、目的に応じて各種充填材を適量配合することができ、例えば、ガラス繊維等の繊維状充填材、チタン酸カリウム等のウィスカ状充填材、マイカ等の鱗片状充填材、その他、適宜の粉末状充填材が使用可能である。従来の樹脂製ハウジング９では、導電性確保のため、カーボン繊維、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノマテリアル、各種金属粉等の導電性充填材を配合するのが通例であるが、本発明におけるハウジング９では、この種の導電性充填材は基本的に不要である。但し、ハウジング９の要求特性（例えば成形性）に悪影響を及ぼさず、コスト面でも支障がなければ、これら導電性充填材を配合しても構わない。

ハウジング９のインサート成形により、軸受スリーブ８の上側端面８ｂが外周チャンファ８ｅｏも含めて樹脂で被覆される。併せて、図示のように少なくとも軸受スリーブ８の下端の外周チャンファ８ｆｏを樹脂で被覆すれば、軸受スリーブ８のハウジング９に対する抜け止めを図ることができる。軸受スリーブ８の上端の内周チャンファ８ｅｉは、樹脂で被覆されず、焼結金属の組織が露出している。これは射出成形時に内周チャンファ８ｅ１を型に接触させることで、型内で軸受スリーブ８の位置決めを行うためである。

蓋部材１０は、ハウジング９の薄肉部９ａ２の外周面に嵌合固定され、ハウジング９の下側開口部を閉塞する。図示例では、蓋部材１０はコップ状をなし、略円盤状のプレート部１０ａと、プレート部１０ａの外径端から上方へ延びた円筒状の起立部１０ｂとを有する。蓋部材１０は、導電性を有する金属材料で形成され、例えば金属板をプレス加工することにより、プレート部１０ａ及び起立部１０ｂが一体に形成される。

プレート部１０ａの上側端面１０ａ１には、スラスト軸受隙間の油膜に動圧作用を発生させるスラスト動圧発生部が形成される。このスラスト動圧発生部は、図５に示すようにへリングボーン形状で、Ｖ字状に屈曲した動圧溝１０ａ１１と丘部１０ａ１２を円周方向に交互に配列した構成を有する。

蓋部材の起立部１０ｂの上端面１０ｂ１とハウジング９の厚肉部９ａ１の下端面９ａ１１とは軸方向に対向している。後述するスラスト軸受隙間の幅設定後は、両端面１０ｂ１・９ａ１１間に軸方向隙間δ１が形成され、かつプレート部１０ａの上端面１０ａ１とハウジング９の薄肉部９ａ２の下端面との間に軸方向隙間δ２が形成される。スラスト軸受隙間の幅設定後は、軸方向隙間δ１を接着剤で埋めて確実に封止するようにしてもよい。軸受装置内部の保油量を減じるため、軸方向隙間δ２は極力小さくするのが望ましい。

上記構成の流体動圧軸受装置１の組立に際しては、先ずハウジング９と一体化した軸受スリーブ８の内周に軸部材２を挿入する。次いで、ハウジング９の薄肉部９ａ２の外周面あるいは蓋部材１０の起立部１０ｂの内周面に接着剤を塗布し、薄肉部９ａ２の外周面に蓋部材１０の起立部１０ｂの内周面を嵌合する。そのまま蓋部材１０を押し進め、フランジ部２ｂの両端面２ｂ１・２ｂ２に軸受スリーブ８及び蓋部材１０のプレート部１０ａを当接させる（すなわちスラスト軸受隙間の隙間幅が０の状態にする）。このとき、蓋部材１０の起立部１０ｂの上端面１０ｂ１と、ハウジング９の厚肉部９ａ１の下端面９ａ１１とが接触せず、かつプレート部１０ａの上端面１０ａ１と薄肉部９ａ２の下端面とが接触しないように各部品の寸法を設定する。次いで、各スラスト軸受隙間の隙間幅の合計量分だけ蓋部材１０をハウジング９に対して下方向（ハウジング９から離反する方向）に引き戻し、その後、接着剤を固化させることにより、蓋部材１０の取り付けとスラスト軸受隙間の幅設定とが同時に完了する。この手順であれば、蓋部材１０の移動量でスラスト軸受隙間の幅を管理することができるので、各部品の加工精度を緩和して、加工コストを低減化することができる。

組立完了後、流体動圧軸受装置１の内部空間、すなわち、ハウジング９及び蓋部材１０で密閉された空間に、軸受スリーブ８の内部空孔を含め、潤滑流体として例えば潤滑油を満たす。

この流体動圧軸受装置１において、軸部材２が回転すると、軸受スリーブ８の内周面８ａに形成した上下の動圧溝領域と、これに対向する軸部２ａの外周面との間に２つのラジアル軸受隙間が形成される。このラジアル軸受隙間の油膜の圧力が動圧溝８ａ１、８ａ２により高められ、これにより軸部材２をラジアル方向に非接触支持する第１ラジアル軸受部Ｒ１及び第２ラジアル軸受部Ｒ２が構成される。これと同時に、軸部材２のフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１と軸受スリーブ８の下側端面８ｃとの間、及び、軸部材２のフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２と蓋部材１０のプレート部１０ａの上側端面１０ａ１との間に、それぞれスラスト軸受隙間が形成される。各スラスト軸受隙間の油膜の圧力が動圧溝８ｃ１、１０ａ１１により高められ、これにより軸部材２をスラスト方向に非接触支持する第１スラスト軸受部Ｔ１及び第２スラスト軸受部Ｔ２が構成される。

流体動圧軸受装置１は、蓋部材１０の起立部１０ｂの外周面、およびハウジング９の本体部９ａの外周面をモータブラケット６の内周面に例えば接着固定することでモータに組み込まれる。蓋部材１０の起立部１０ｂとハウジング９の本体部９ａの外径寸法を等しくしておけば、これらをモータブラケット６の円筒状の内周面に確実に固定することができる。蓋部材１０とモータブラケット６は何れも金属製であるので、両部材間で高い接着強度を得ることができる。蓋部材１０とモータブラケット６との間で十分な固定強度を確保できる場合には、ハウジング９の本体部９ａとモータブラケット６とを敢えて接着固定する必要はない。

以上に述べたように、本発明では、ハウジング９を、軸受スリーブ８をインサートした射出成形（インサート成形）で形成している。そのため、従来のように軸受スリーブ８をハウジング９に接着固定する場合に必須となる接着工程を不要にすることができる。また、ハウジング９と軸受スリーブ８の接着に際しては、ハウジング９と軸受スリーブ８の同軸度を確保するため、個々の製品について接着剤が完全に硬化するまで両部材を冶具で拘束する必要があり、精度確保に多大な労力を要する。これに対して、インサート成形であれば、射出成形型内で軸受スリーブを精度良く位置決めするだけで、精度の良い同軸度を確保することができる。従って、高い同軸度を有するハウジング９と軸受スリーブ８の一体成形品を効率よく製造することができ、低コストを図ることができる。

また、蓋部材１０をハウジング９の外周面に固定しているので、従来のように蓋部材１０をハウジング９の内周面に固定する場合に比べ、内周面と外周面の径差分だけ両部材間の固定面積を増すことができる。また、ハウジング９の厚肉部９ａ１の軸方向長さを短くすることで、蓋部材１０の起立部１０ｂの軸方向寸法を増すことができ、固定面積のさらなる増大も容易に達成できる。しかも、これに伴って、蓋部材１０を厚肉化する必要がない。従って、軸受装置１の軸方向寸法やラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の軸受スパンに影響を与えることなく、蓋部材１０の耐抜け強度を高めることができる。

蓋部材１０は金属材料で形成されているので、ディスクＤが回転することにより帯電した静電気を、軸部材２→蓋部材１０→モータブラケット６という経路を介して確実に接地側に放電することができる。蓋部材１０とモータブラケット６を接着固定する場合、接着剤（通常は絶縁体である）によって上記導電経路が遮断される事態を防止するため、必要に応じて、蓋部材１０の下端の外径端とブラケット６の下端の内径端とに跨って（図１中のＡ領域）、適当な導電材（例えば金属粉を分散させたペースト状のもの）を塗布し、導電性被膜を形成する。

このように蓋部材１０で導電経路を構成すれば、ハウジング９の導電性が不要となるので、ハウジングの成形材料を検討する際に、材料選択の余地が広がり、軸受装置の設計自由度が増す。樹脂製ハウジング９に導電性を持たせる場合、上記のように樹脂材料中に高価な導電性充填材を配合するのが通例であるが、本発明では、この種の導電性充填材の配合を不要とし、あるいは配合量を少なくすることができるので、材料コストを抑えることができる。

従来のように、ハウジング、軸受スリーブ、およびシール部をそれぞれ別部材で形成し、軸受スリーブ及びシール部材をハウジングにそれぞれ個別に固定する構成では、軸受装置の内部での油圧のアンバランスを防止するため、軸受スリーブの外周面とハウジングの内周面との間、およびシール部材の端面とこれに対向する軸受スリーブ８の上端面８ｂとの間に油の循環路を形成し、上側のスラスト軸受隙間とシール空間Ｓとを連通させる場合が多い。この種の循環路は、軸受スリーブ８の外周面８ｄや上端面８ｂのそれぞれに形成した１または複数の溝で構成されるのが通例である。

これに対し、本発明のように、軸受スリーブ８をインサートしてハウジング９を射出成形する場合、上記溝にも樹脂が充填されるので、循環路を形成することは困難である。そのため、図２に示す流体軸受装置１も循環路は具備しない。しかしながら、軸受スリーブ８の外周面や端面に上記溝を敢えて形成した上で射出成形を行えば、溝に入り込んだ樹脂がアンカー効果を発揮するので、軸受スリーブ８の抜け止めや回り止めを図ることができる。図２では、軸受スリーブ８の上端面８ｂに上下識別マークとしての環状溝８ｂ１を形成し、これを射出成形して環状溝８ｂ１を樹脂で充填した構成を例示している。なお、特に必要がなければ、これらの溝（図２では環状溝８ｂ１）を省略しても構わない。

油の循環路を有しない流体動圧軸受装置１において、上下の動圧溝領域のポンピング能力のアンバランス（図３参照）により、軸受スリーブ８の内周面と軸部２ａの外周面との間の油を下方に押し込む構成をとる場合、軸受内部の閉塞側の空間、特に下側のスラスト軸受隙間よりも内径側の空間（底面空間Ｐ、図６参照）で圧力が過剰に高くなるおそれがある。圧力が極端に大きくなると、軸部材２に作用する上向きの浮上力が過剰となり、上下方向のスラスト支持力をバランスさせることが難しくなる。この点に鑑み、本発明では、図１および図６に示すように、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１と下側端面２ｂ２とに開口する連通孔１１を設けている。この連通孔１１を介して上下のスラスト軸受隙間間で油を循環させることにより、上下のスラスト支持力をバランスさせることができる。

図６に示すように、連通孔１１は、径方向部１１ａ及び軸方向部１１ｂを有するもので、両スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の動圧溝領域を避けてその内径側に開口させるため、屈曲した形状をなしている。さらに詳しくは、径方向部１１ａの外径端がフランジ部２ｂの上端面２ｂ１と軸受スリーブ８の内周チャンファ８ｆｉと軸部２ａの下端部に設けられたヌスミ部２ａ２とで形成される空間に開口し、径方向部１１ａの内径端につながった軸方向部１１ｂが軸部２ａの小径部２ａ１の外周面に沿って延び、第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト動圧発生部の内径側に開口している。穴あき円盤状のフランジ部２ｂの内周面に軸方向溝を形成すると共に、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１に前記軸方向溝に通じる半径方向溝を形成し、その後、フランジ部２ｂの内周孔に軸部２ａの小径部２ａ１を嵌合固定することにより、半径方向溝で半径方向部１１ａを形成し、軸方向溝で軸方向部１１ｂを形成することができる。なお、連通孔１１は、円周方向の一箇所に設ける他、複数箇所に設けることもできる。

上記のように本発明では、底面空間Ｐの圧力が高くなる傾向にあるので、第２スラスト軸受部Ｔ２の動圧溝１０ａ１１を従来品で多用されるポンプインタイプのスパイラル形状にすると、スラスト軸受隙間の油が内径側に押し込まれるため、底面空間Ｐの圧力増大を助長することになる。これを回避するため、第２スラスト軸受部の動圧溝１０ａ１１は、上記のとおりへリングボーン形状（図５参照）にするのが望ましい。上側の第１スラスト軸受部Ｔ１では、この種の問題を生じないので、図４に示すへリングボーン形状の動圧溝８ｃ１に代えて、ポンプインタイプのスパイラル形状の動圧溝を採用することもできる。

本発明は、上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明する。尚、以下の説明において、上記実施形態と同様の構成、機能を有する部位には同一の符号を付して、説明を省略する。

図７に示す流体動圧軸受装置１’は、図２に示す流体動圧軸受装置１と同様に、ハウジング９を、軸受スリーブ８をインサートした樹脂の射出成形品とし、かつ金属製の蓋部材１０をハウジング９の外周面、具体的には薄肉部９ａ２の外周面に固定したものである。スラスト軸受隙間の幅設定後は、蓋部材１０の起立部１０ｂの端面１０ｂ１と、ハウジング９の厚肉部９ａ１の端面との間に軸方向隙間δ１が形成されている。

図２に示す流体動圧軸受装置１では、軸受スリーブ８の下端の外周チャンファ８ｆｏを樹脂製ハウジング９で被覆し、下端面８ｃは被覆していない。これに対し、図７に示す流体動圧軸受装置１’では、ハウジング９の薄肉部９ａ２の下端に、内径側に延びる被覆部９ｄが形成され、この被覆部９ｄで軸受スリーブ８の外周チャンファ８ｆｏのみならず、軸受スリーブ８の下端面８ｃの全体が被覆されている。被覆部９ｄの端面には、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト動圧発生部として機能する複数の動圧溝（例えば図５に示すへリングボーン形状の動圧溝）が形成されている。なお、軸受スリーブ８の下端の内周チャンファ８ｆｉは、被覆部９ｄで被覆されていない。

このように、ハウジング９の被覆部９ｄにスラスト動圧発生部を形成することにより、図２に示す実施形態において、軸受スリーブ８の下端面８ｃに形成されていたスラスト動圧発生部が不要となる。そのため、軸受スリーブ８の半径方向の肉厚を、図２に示す実施形態に比べて薄くすることができる。この薄肉化により、焼結金属製軸受スリーブ８が内部に保有する油量を減らすことができるため、軸受装置全体の保油量を少なくすることができ、昇温時の油の熱膨張量を抑制することができる。従って、シール空間Ｓの容積を小さくすることができ、シール空間Ｓの軸方向寸法を減じて、軸受装置全体を軸方向で小型化することが可能となる。

なお、被覆部９ｄのスラスト動圧発生部は、金型にスラスト動圧発生部に対応した成形型を形成することで、ハウジング９の射出成形と同時に型成形することができる。そのため、スラスト動圧発生部の形成工程を省略して低コスト化を図ることができる。

シール空間Ｓの軸方向寸法が小さくなることで、ハウジング９におけるシール部９ｂの肉厚と本体部９ａの肉厚差が小さくなるため、樹脂の成形収縮時における変形が生じにくくなる。そのため、この実施形態の流体動圧軸受装置１’ではハウジング９の上端外径部に形成する肉取り９ｃ（図２参照）を省略している。

以上に説明した実施形態では、ハウジング９の射出材料として樹脂を使用しているが、これに限らず、例えば、マグネシウム合金やアルミニウム合金等の低融点金属材料を使用して射出成形することも可能である。

また、以上の実施形態では、蓋部材１０を軸受スリーブ８に固定する際、予め接着剤をハウジング９の薄肉部９ａ２や蓋部材１０の起立部１０ｂに塗布してから、蓋部材１０をハウジングの薄肉部９ａ２に嵌合させているが、これ以外にも、先に蓋部材１０とハウジング９とを嵌合させ、スラスト軸受隙間の幅設定を行った後に、軸方向隙間δ１から接着剤を供給し、起立部１０ｂの内周面と薄肉部９ａ２の外周面との間の微小隙間の毛細管力で接着剤を引き込むことで両者を接着固定してもよい。また、上記実施形態では、蓋部材１０と軸受スリーブ８とを接着により固定する場合を例示したが、これに限らず、例えば圧入や圧入接着、あるいは溶接等の手段で固定してもよい。

また、以上の実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１・Ｒ２及びスラスト軸受部Ｔ１・Ｔ２の動圧発生部がそれぞれ軸受スリーブ８の内周面８ａ、下側端面８ｃ、及び蓋部材１０のプレート部１０ａの上側端面１０ａ１に形成されているが、これらの面と軸受隙間を介して対向する面、すなわち軸部２ａの外周面、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１、あるいは下側端面２ｂ２に形成してもよい。

また、以上の実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１・Ｒ２のラジアル動圧発生部として、ヘリングボーン形状の動圧溝を形成する場合を例示したが、これに限らず、例えば、いわゆるステップ軸受や波型軸受、あるいは多円弧軸受を採用することもできる。また、軸受スリーブ８の内周面８ａ及び軸部材２の外周面２ａ１の双方を円筒面とした、いわゆる真円軸受を、ラジアル軸受部Ｒ１・Ｒ２として採用することもできる。この場合、ラジアル軸受隙間の流体膜に積極的に動圧作用を発生させる動圧発生部は有さないが、軸部材の回転時には、潤滑流体の粘性により流体膜に動圧作用が発生し、ラジアル軸受部Ｒ１・Ｒ２が構成される。

また、以上の実施形態では、スラスト軸受部Ｔ１・Ｔ２のスラスト動圧発生部として、動圧溝を使用する場合を例示したが、これに限らず、例えばステップ軸受や波型軸受の構成を採用することもできる。あるいは、動圧軸受からなるスラスト軸受部Ｔ１・Ｔ２に代えて、軸部材２の端部を蓋部材１０のプレート部１０ａの上端面１０ａ１で接触支持するピボット軸受でスラスト軸受部を構成することもできる。

また、以上の実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１・Ｒ２が軸方向に離隔して設けられているが、これらを軸方向で連続的に設けても良い。あるいは、これらの何れか一方のみを設けてもよい。

スピンドルモータの断面図である。 流体動圧軸受装置の断面図である。 軸受スリーブの断面図である。 軸受スリーブの底面図である。 蓋部材の平面図である。 連通孔付近を拡大して示す断面図である。 流体動圧軸受装置の他の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１，１’流体動圧軸受装置
２ 軸部材
２ａ 軸部
２ｂ フランジ部
３ ディスクハブ
４ ステータコイル
５ ロータマグネット
６ モータブラケット
８ 軸受スリーブ
８ｅｉ 内周チャンファ
８ｆ１ 内周チャンファ
８ｅｏ 外周チャンファ
８ｆｏ 外周チャンファ
９ ハウジング
９ａ 本体部
９ｂ シール部
１０ 蓋部材
１０ａ プレート部
１０ｂ 起立部
１１ 連通孔
Ｒ１・Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１・Ｔ２ スラスト軸受部
Ｓ シール空間
δ１ 軸方向隙間
δ２ 軸方向隙間

Claims (9)

1. 軸部材と、軸部材の外周面との間にラジアル軸受隙間を形成する軸受スリーブと、軸受スリーブを収容し、両端が開口したハウジングと、ハウジングの一端側の開口部を閉塞し、スラスト軸受部を形成する蓋部材とを有する流体動圧軸受装置において、
   ハウジングが、軸受スリーブをインサートした射出成形品であり、ハウジングの他端側に、シール空間を形成するシール部が一体に形成され、蓋部材がハウジングの外周面に固定されていることを特徴とする流体動圧軸受装置。
2. 軸部材と、軸部材の外周面との間にラジアル軸受隙間を形成する軸受スリーブと、軸受スリーブを収容し、両端が開口したハウジングと、ハウジングの一端側の開口部を閉塞し、スラスト軸受部を形成する蓋部材とを有する流体動圧軸受装置において、
   ハウジングが、軸受スリーブをインサートした射出成形品であり、ハウジングの他端側に、シール空間を形成するシール部が一体に形成され、蓋部材とハウジングが異なる材料で形成されていることを特徴とする流体動圧軸受装置。
3. 蓋部材の導電率をハウジングの導電率よりも大きくした請求項１または２記載の流体動圧軸受装置。
4. 軸受スリーブの前記一端側の外周チャンファをハウジングで被覆した請求項１または２記載の流体動圧軸受装置。
5. さらに軸受スリーブの前記一端側の端面をハウジングで被覆した請求項４記載の流体動圧軸受装置。
6. 軸受スリーブの前記一端側の端面を被覆するハウジングの端面にスラスト動圧発生部を形成した請求項５記載の流体動圧軸受装置。
7. 蓋部材をプレス成形品とした請求項１または２記載の流体動圧軸受装置。
8. 軸部材にフランジ部を設け、軸受スリーブの端面とフランジ部の一方の端面との間、および蓋部材とフランジ部の他方の端面との間に、それぞれスラスト軸受隙間を形成した請求項１または２記載の流体動圧軸受装置。
9. ハウジングと蓋部材の間に、両スラスト軸受隙間が０となるまでハウジングと蓋部材の軸方向の接近移動を許容する軸方向隙間を介在させた請求項８記載の流体動圧軸受装置。

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