JP3984091B2 - Hydrodynamic bearing device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受隙間に形成した油膜で回転部材を支持する流体軸受装置に関する。この軸受装置は、情報機器のモータ類、例えばHDD・FDD等の磁気ディスク装置、CD−ROM・DVD−ROM等の光ディスク装置、MD・MO等の光磁気ディスク装置などのスピンドルモータ、レーザビームプリンタ(LBP)のポリゴンスキャナモータ、あるいは電気機器、例えば軸流ファンなどの小型モータ用として好適である。
【0002】
【従来の技術】
上記各種モータには、高回転精度の他、高速化、低コスト化、低騒音化などが求められている.これらの要求性能を決定づける構成要素の一つに当該モータのスピンドルを支持する軸受があり、近年ではこの種の軸受として、上記要求性能に優れた特性を有する動圧軸受の使用が検討され、あるいは実際に使用されている。
【0003】
例えば、HDD等のディスク装置のスピンドルモータに組み込まれる動圧軸受装置では、軸部材をラジアル方向に回転自在に支持するラジアル軸受部と、軸部材をスラスト方向に回転自在に支持するスラスト軸受部とが設けられ、少なくともラジアル軸受部に、軸受面に動圧発生用の溝(動圧溝)を有する動圧軸受が用いられる。ラジアル軸受部の動圧溝は、軸受スリーブの内周面または軸部材の外周面のうちの何れか一方に形成される。
【0004】
通常、軸受スリーブはハウジングの内周に圧入や接着等の手段で固定され、また、ハウジングの内部空間に注油した潤滑油が外部に漏れるのを防止するために、ハウジングの開口部にシール部材を固定する場合が多い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の軸受装置は、ハウジング、軸受スリーブ、軸部材、およびシール部材といった部品で構成されるが、情報機器の益々の高性能化に伴って必要とされる高い軸受性能を確保すべく、各部品の加工精度や組立精度をさらに高める必要がある。また、情報機器の低価格化の傾向に伴い、この種の軸受装置に対するコスト低減の要求も益々厳しくなっている。
【0006】
このような要求に応えるべく、焼結金属製の軸受スリーブをインサート部品として、ハウジングを樹脂でインサート成形する方法の採用が検討されているが、この方法では、異種材料である樹脂製ハウジングと焼結金属製軸受スリーブとの密着度が不十分となり易く、軸受スリーブ表面から樹脂が剥離する懸念があること、および射出成形時の軸受スリーブの位置決め精度を出しにくいこと等の理由から、十分な軸受精度を確保することが難しいという問題がある。
【0007】
そこで、本発明は、インサート成形した樹脂製ハウジングを使用する場合にも高い軸受精度を確保できる流体軸受、およびその製造方法の提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的の達成のため、本発明は、支持すべき軸部材の外周との間でラジアル軸受隙間を形成する焼結金属製の軸受スリーブと、軸受スリーブをインサート部品として樹脂で型成形されたハウジングとを備え、軸部材と軸受スリーブの相対回転時にラジアル軸受隙間に形成した流体膜で軸部材と軸受スリーブとを非接触に保持する流体軸受装置において、ハウジングが、側部と、側部の一端から内径側に延び、シール空間を形成するシール部と、側部の他端を閉塞する底部とを一体に備えると共に、底部端面に面するゲートから射出した樹脂で成形され、軸受スリーブが、シール空間に面して樹脂で被覆されていない部分を有し、軸受スリーブの前記部分を、ハウジングのシール部の内周面を成形する型と係合可能の基準面とし、軸受スリーブの表面近傍の気孔に樹脂を入り込ませたことを特徴とするものである。
【0009】
軸受スリーブの素材となる焼結金属は、多孔質の金属で、金属粉末を混合し、成形し、焼結して得られる。このような焼結金属は、内部に多数の気孔(内部組織としての気孔)を備えると共に、これら気孔が外表面に通じて形成される多数の開孔を備えている。上記金属粉末としては、例えば、銅、鉄、及びアルミニウムの中から選択される一種以上の粉末を原料とし、必要に応じて、すず、亜鉛、鉛、黒鉛、二硫化モリブデン等の粉末又はこれらの合金粉末を添加したものが考えられる。
【0010】
このように焼結金属製の軸受スリーブの表面近傍の気孔(表面に開孔したものも含む)に樹脂を入り込ませることにより、気孔に入り込んだ樹脂がアンカー効果を発揮するため、ハウジングと軸受スリーブとを強固に融着し、焼結金属からの樹脂の剥離を確実に防止することができる。
【0012】
金属製の軸受スリーブは、上記焼結金属の他、通常の金属材(組織的な気孔を有しない金属材、あるいは、組織的に気孔を有していても、その気孔率が小さい金属材)で形成することができる。この金属材としては、例えば、ステンレス、銅合金、真ちゅう等の軟質金属を使用することができる。
【0013】
軸受スリーブの樹脂で被覆されていない前記部分を、ハウジングのシール部の内周面を成形する型と係合可能の基準面とすることにより、型内で軸受スリーブが精度よく位置決めされるため、軸受スリーブの内周面やハウジングの外周面が精度良く仕上げられ、これにより軸受装置自体の高精度化を図ることができる。
【0014】
上述のように軸受スリーブを樹脂でモールドする場合、特に軸受スリーブの外周および両端面を樹脂でモールドする場合は、軸受スリーブの基準面を如何にして確保するかが問題となる。この場合、軸受スリーブ内周に形成された面取り部を基準面とすれば、製品化後に基準面を別工程で除去することなく、そのままで使用可能となるので、製造工程を簡略化することができる。この面取り部は、通常はテーパ状や曲面状であるので、型の係合部をこれと面接触する形状とすれば、軸受スリーブの軸方向および半径方向の双方で軸受スリーブを確実に位置決めすることができる。
【0015】
この流体軸受装置は、型成形時に、軸受スリーブの内周に形成した基準面を、軸受スリーブの内周に挿入した型と係合させて軸受スリーブの位置決めを行い、型成形時の樹脂の射出圧力で、軸受スリーブを上記基準面と型との係合方向に押圧することによって製造することができる。
【0016】
これにより、樹脂が硬化するまで軸受スリーブの位置決めを確実に行うことができ、軸受装置の精度をより高めることができる。
【0017】
型成形時に樹脂を射出するゲートを一箇所のみに設ければ、より好ましくはキャビティの中心線(射出成形後に形成される側部7bの中心線)上に設ければ樹脂の射出時に巻き込んだエアやガスをキャビティ内で停留させることなく確実に型外に排出することができるので、樹脂の硬化後における巣の発生を確実に回避することができ、軸受スリーブとハウジングとの間で高い密着度を確保することができる。
【0018】
型成形時に、軸受スリーブを型温以上に加温しておけば、溶融樹脂が軸受スリーブの気孔に入り込みやすくなるので、樹脂を軸受スリーブ表面から奥深く含浸させることができ、ハウジングと軸受スリーブの密着度をさらに高めることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図1〜図3に基づいて説明する。
【0020】
図1は、流体軸受装置の一例として、動圧発生用の溝(動圧溝)により軸受隙間に油やエア等の流体(本実施形態では油)の動圧を発生させて軸部材を支持する動圧軸受装置1を示すものである。
【0021】
この動圧軸受装置1は、一端を開口すると共に、他端を閉塞した有底筒状のハウジング7と、円筒状の軸受スリーブ8と、軸部材2とを主要な構成部品として構成される。この動圧軸受装置は、例えばHDD等のディスク駆動装置に用いられ、この場合、ハウジング7がケーシング等の静止側の部材に固定され、軸部材2の一端(図示例では上端)が、一または複数のディスクを保持するディスクハブに固定される。なお、以下の説明では、ハウジング7の開口側(シール側)を上方とし、そのハウジング7の閉塞側を下方として説明を進める。
【0022】
軸部材2は、ステンレス鋼等の金属材で形成される。軸部材2の軸端部(図示例では下端)は球面状に形成され、この軸端部2aをハウジングの底部7cで接触支持することにより、ピボット型のスラスト軸受部Tが構成される。
【0023】
軸受スリーブ8は、ハウジング7の内周面、より詳細には側部7bの内周面7c1の所定位置に配設される。この軸受スリーブ8は、例えば焼結金属からなる多孔質体、特に銅を主成分とする焼結金属の多孔質体で形成され、特に潤滑油や潤滑グリースを含浸させて気孔に油を保持させた多孔質体(含油焼結金属)で形成される。軸受スリーブ8の内周面8aと軸部材2の外周面との間に第一ラジアル軸受部R1と第2ラジアル軸受部R2とが軸方向に離隔して設けられる。
【0024】
この焼結金属で形成された軸受スリーブ8の内周面8aには、第一ラジアル軸受部R1および第二ラジアル軸受部R2のラジアル軸受面となる二つの領域が軸方向に離隔して設けられ、これら二つの領域には、例えばヘリングボーン形状の動圧溝がそれぞれ形成されている。なお、動圧溝の形状として、スパイラル形状や軸方向溝形状等を採用しても良い。軸受スリーブ8の上端面8bには、軸受スリーブ8の方向性を識別するための溝8eが環状に形成されている。
【0025】
ハウジング7は、後述するように、焼結金属からなる軸受スリーブ8をインサート部品として、樹脂を射出成形して形成される。このハウジング7は、円筒状の側部7bと、側部7bの上端から内径側に延びたシール部7aと、側部7bの下端を閉塞する底部7cとを一体に備えている。シール部7aの内周面7a1および側部7bの内周面7b1は、軸方向にストレートに延びており、シール部7aの内周面7a1は軸部材2に形成されたテーパ状の外周面と所定幅のテーパ状シール空間Sを介して対向している。ハウジング7内では、シール部7aの内側面7a1と軸受スリーブ8の上端面8b、側部7bの内周面7b1と軸受スリーブ8の外周面、底部7cの内側面7c1と軸受スリーブ8の下端面8cがそれぞれ密着している。なお、軸受スリーブ8の内周面8aや上端面8b内周に形成された面取り部8dは、樹脂に覆われていない。
【0026】
軸部材2は、軸受スリーブ8の内周面8aに挿入され、球面部2aをハウジングの底部7cの内端面7c1に接触させている。シール部5aで密封されたハウジング7の内部空間には潤滑油が給油され、ラジアル軸受隙間R1,R2が潤滑油で満たされる。
【0027】
軸部材2と軸受スリーブ8が相対回転すると(本実施形態においては軸部材2が回転すると)、軸受スリーブ8の内周面8aのラジアル軸受面となる領域(上下二箇所の領域)は、それぞれ軸部材2の外周面とラジアル軸受隙間を介して対向する。そして、軸部材の回転に伴い、ラジアル軸受隙間に潤滑油の油膜が形成され、その動圧で軸部材2がラジアル方向に回転自在に非接触指示される。これにより、軸部材2をラジアル方向に回転自在に非接触支持する第一ラジアル軸受部R1と第二ラジアル軸受部R2とが構成される。一方、軸部材2は、スラスト方向でピボット形式のスラスト軸受部Tによって回転自在に支持される。図示例では、軸部材2の軸端部2aをハウジング底部7cの内側面7c1に直接接触させているが、ハウジング底部7cに適宜の材料(低摩擦性の材料等)からなるスラストプレートを配置し、これに軸端部2aを摺接させることもできる。
【0028】
図2は、ハウジング7をインサート成形するための射出成形装置を示すものである。この射出成形装置は、内型10と外型20とを有するもので、何れか一方を可動型(例えば内型10)とし、他方を固定型とする。
【0029】
内型10は、円筒状のシャフト部11を有する。シャフト部11は、軸受スリーブ8の内周に嵌合される嵌合部12とシール部7aの内周面7a1を成形するシール成形部13とを有し、シール成形部13の外径寸法は嵌合部12の外形寸法よりも大きい。嵌合部12とシール成形部13との間には、テーパ状の係合部14が形成される。この係合部14は、軸受スリーブ8の上端部内周に形成された面取り部8dと面接触して係合可能であり、両者の係合によって型内で軸受スリーブ8の位置決めがなされる。
【0030】
外型20は、円筒空洞状の成形部21を有するもので、内型10との同軸状態を維持しつつ、その衝合面22を内型の衝合面15と衝合させることにより、軸受スリーブ8の周囲にキャビティ30が形成される。このキャビティ30にゲート31から溶融樹脂を射出してキャビティ30に充填し、その後、樹脂が硬化したところで内型10と外型20を衝合面15,22で分離して型開きすれば、軸受スリーブ8を樹脂でモールドしたハウジング7が得られる。この成形品は、軸受スリーブ8とハウジング7からなる複合部品であり、両部材8,7は別段の固定工程を経ることなく相互に固定される。
【0031】
溶融樹脂としては、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性樹脂を使用することができる。この溶融樹脂には、スラスト軸受部Tにおける潤滑性、耐摩耗性を向上させるため、PTFE、黒鉛、二硫化モリブデン等の固体潤滑材を配合するのが好ましい。また、ハウジング7の強度を確保して良好なハウジング精度を確保するため、ガラス繊維等の補強材を配合するのが望ましい。
【0032】
ところで、上述のように軸受スリーブ8の面取り部8dを基準面として内型10の係合部14と係合させた場合、樹脂が完全に硬化するまでは、両者の係合状態を保持する必要がある。そのためには、ゲート31をハウジング7の下端面8cと対向する部分、特にキャビティ30の中心軸上の一箇所にのみ設けるのが望ましい。これによりゲート31から射出された樹脂の圧力が軸受スリーブ8の下端面8cに作用し、軸受スリーブ8を上方(ハウジング開口側)に押すので、樹脂が硬化するまで軸受スリーブ8の面取り部8dと内型10の係合部14との係合状態を確実に保持し、軸受スリーブ8の位置決め精度を高めることができる。
【0033】
なお、軸受スリーブ8に係合部14との係合方向へ十分な押圧力が付与されるのであれば、ゲート31をキャビティ30の中心軸から偏心させてもよく、あるいは樹脂の射出方向をキャビティ中心軸に対して傾けることもできる。
【0034】
一般的な射出成形のように、ゲート31を複数箇所に設けた場合、例えばキャビティ30の軸心上のゲート31の他にキャビティ30の外周近傍二箇所にもゲートを設けた場合(3点ゲート)には、射出に伴って巻き込まれたエアやガス(以下、エア等という)が他のゲートから射出された樹脂の流れと干渉してキャビティ内に残存し、硬化後の巣の発生原因となる場合がある。これに対し、図示のように、ゲート31を一箇所のみに配置した場合、特にキャビティ30の中心軸上に配置した場合は、巻き込まれたエア等が樹脂の流れに乗ってキャビティ30の底部30aを外径側に移動し、キャビティ側部30b内をハウジング開口側に押し出され、さらに型同士の衝合面15,22を通ってキャビティ30外に排出されるので、キャビティ30内でのエア等の残存を回避することができる。この時のエア等の排出をスムーズに行うため、型同士の衝合面15,22に排気通路32を形成しておくのが望ましい。
【0035】
型締め時における型の保圧力は、射出圧力の1.2〜2.5倍に設定する。保圧力が1.2倍よりも小さいと、樹脂と焼結金属の密着度が十分に得られず、樹脂が焼結金属から剥がれて樹脂スリーブの固定状態が不安定化する。また、保圧力が2.5倍を超えると、射出成形後にハウジング7を脱型させにくくなる。これに対し、1.2〜2.5倍の範囲であればこれら成形性と脱型性を両立することができる。
【0036】
ところで、上述のように溶融樹脂に固体潤滑材や補強材を配合した場合、溶融樹脂の粘度が増して流動性が低下する。この場合、樹脂の充填効率を高めるために樹脂の射出圧力を上げる必要があるが、このように高い射出圧力では、キャビティのうち、軸受スリーブ8の外周側のキャビティ側部30bをできるだけ薄肉に形成する必要がある。この部分が厚肉であると、その分だけ高い射出圧力が必要となるため、射出圧力で軸受スリーブ8が変形して動圧溝の精度を低下させるおそれがあるからである。その一方、キャビティ底部30cは、軸部材2との摺動に対する耐摩耗性と、軸部材2を軸受スリーブ8内周に挿入する際の強度を確保するため、できるだけ厚肉に形成するのが好ましいが、その一方でキャビティ底部30cが厚すぎる場合は、巣やひけの発生による樹脂はがれの問題を生じる。
【0037】
本発明者等が鋭意検討したところ、ハウジング7の側部7bの肉厚L1と底部7cの肉厚L2の比L1/L2を0.15〜1.2の間に設定すれば、樹脂の流動不良、巣や引けの発生による樹脂はがれ、さらには射出圧力による軸受スリーブ8の変形を確実に防止できることが判明した。なお、ここでいうハウジング底部7cの肉厚L2は、軸受スリーブ8のハウジング下端面8cとハウジング底部7cの外側面7c2との間の距離をいう。
射出成形時においては、軸受スリーブ8を型温(100℃程度)以上の温度(例えば150℃以上)、より好ましくは溶融樹脂の融点以上に加熱しておくのが望ましい。このように射出成形時に軸受スリーブ8を予め加温しておくと、図3に示すように、溶融樹脂7dが軸受スリーブ8の表面に開口した気孔8f(表面開孔)を通じて内部に入り込み、表面近傍の気孔を埋めるので、硬化した樹脂7dのアンカー効果によってハウジング7と軸受スリーブ8の密着強度を高め、樹脂剥離を起こすことなく、軸受スリーブ8とハウジング7をより強固に融着することができる。
【0038】
この場合、樹脂との接触部分において、少なくとも軸受スリーブ8の表面開孔8fの50%以上、望ましくは70%以上が樹脂7dで埋められるようにすれば、ハウジング7と軸受スリーブ8の間で実用上十分なレベルの密着強度を確保できる。なお、樹脂の厚さが十分ではない樹脂層の周縁部分ではこの限りではない。樹脂で埋められた表面開孔8fの割合は、上記手順でハウジング7をインサート成形した後、樹脂の固化後に樹脂製ハウジング7を軸受スリーブ8から剥がし、その状態で樹脂に埋められた表面開口8fの面積割合を測定することによって行うことができる。
【0039】
なお、本発明は、軸受スリーブをインサート品とし、少なくともハウジングの一端を樹脂で閉塞した有底筒状のハウジングに全て適用できるものであり、ハウジング形状や軸受の構造は図示例のものには限定されない。例えばハウジングの形状が上記条件を満たす限り、スラスト軸受部Tを、スラスト軸受隙間に生じた流体動圧で非接触支持する動圧軸受で構成してもよい。
【0040】
また、上記実施形態では、ラジアル軸受部R1,R2として、動圧発生手段として動圧溝を有する動圧軸受を使用した場合を例示しているが、これ以外にもラジアル軸受部R1,R2として、動圧溝を有さず、ラジアル軸受面が真円形状である真円軸受を使用する場合にも同様に本発明を適用することができる。
【0041】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ハウジングを型成形する際の軸受スリーブの位置決め精度を高めると共に、ハウジング底部での巣や引けの発生を確実に回避でき、しかも型成形時の軸受スリーブの変形を防止することができるので、流体軸受装置の高精度化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる流体軸受装置の断面図である。
【図2】ハウジングのインサート成形工程を示す断面図である。
【図3】樹脂でモールドされた軸受スリーブの表面部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
1 流体軸受装置
2 軸部材
2a 球面部
7 ハウジング
8 軸受スリーブ
8d 基準面(面取り部)
8f 気孔
10 内型
14 係合部
20 外型
30 キャビティ
31 ゲート
R1 ラジアル軸受部
R2 ラジアル軸受部
S スラスト軸受部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydrodynamic bearing device that supports a rotating member with an oil film formed in a bearing gap. This bearing device is a motor for information equipment, for example, a magnetic disk device such as HDD / FDD, an optical disk device such as CD-ROM / DVD-ROM, a spindle motor such as a magneto-optical disk device such as MD / MO, and a laser beam printer. It is suitable for (LBP) polygon scanner motors or small motors such as electrical equipment such as axial fans.
[0002]
[Prior art]
In addition to high rotation accuracy, the various motors are required to have high speed, low cost, and low noise. One of the components that determine the required performance is a bearing that supports the spindle of the motor. In recent years, as this type of bearing, the use of a hydrodynamic bearing having characteristics excellent in the required performance has been studied, or It is actually used.
[0003]
For example, in a hydrodynamic bearing device incorporated in a spindle motor of a disk device such as an HDD, a radial bearing portion that rotatably supports a shaft member in a radial direction, and a thrust bearing portion that rotatably supports the shaft member in a thrust direction; A dynamic pressure bearing having a dynamic pressure generating groove (dynamic pressure groove) on the bearing surface is used at least in the radial bearing portion. The dynamic pressure groove of the radial bearing portion is formed on either the inner peripheral surface of the bearing sleeve or the outer peripheral surface of the shaft member.
[0004]
Normally, the bearing sleeve is fixed to the inner periphery of the housing by means such as press-fitting or bonding, and a seal member is provided at the opening of the housing in order to prevent the lubricating oil injected into the inner space of the housing from leaking to the outside. Often fixed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The bearing device configured as described above is composed of parts such as a housing, a bearing sleeve, a shaft member, and a seal member. In order to ensure high bearing performance required as information devices become more and more sophisticated, It is necessary to further improve the processing accuracy and assembly accuracy of parts. In addition, along with the trend toward lower prices of information equipment, the demand for cost reduction for this type of bearing device has become increasingly severe.
[0006]
In order to meet these demands, the adoption of a resin insert molding method using a sintered metal bearing sleeve as an insert part and a housing made of resin is being studied. Adequate bearings due to the fact that the adhesion to the metal bearing sleeve is likely to be insufficient, the resin may be peeled off from the bearing sleeve surface, and the positioning accuracy of the bearing sleeve during injection molding is difficult to achieve. There is a problem that it is difficult to ensure accuracy.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a fluid dynamic bearing capable of ensuring high bearing accuracy even when an insert-molded resin housing is used, and a manufacturing method thereof.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention provides a bearing sleeve made of sintered metal that forms a radial bearing gap with the outer periphery of a shaft member to be supported, and a housing molded with resin using the bearing sleeve as an insert part. A hydrodynamic bearing device that holds the shaft member and the bearing sleeve in a non-contact manner by a fluid film formed in a radial bearing gap when the shaft member and the bearing sleeve rotate relative to each other. The seal portion that extends from the inner diameter side to form a seal space and the bottom portion that closes the other end of the side portion are integrally provided, and is molded from a resin injected from the gate facing the bottom end surface. has a portion which is not covered with resin facing space, said portion of the bearing sleeve, and the type and engageable reference surface for molding the inner circumferential surface of the seal portion of the housing, the bearing Three The pores in the vicinity of the surface of the is characterized in that intruded resin.
[0009]
The sintered metal used as the material of the bearing sleeve is a porous metal, and is obtained by mixing, molding and sintering metal powder. Such a sintered metal has a large number of pores (pores as an internal structure) inside and a large number of apertures formed so as to communicate with the outer surface. As the metal powder, for example, one or more powders selected from copper, iron, and aluminum are used as raw materials, and powders such as tin, zinc, lead, graphite, molybdenum disulfide, or the like, if necessary An alloy powder added may be considered.
[0010]
Since the resin enters the pores (including those opened on the surface) near the surface of the sintered metal bearing sleeve in this way, the resin that has entered the pores exerts an anchor effect, so the housing and the bearing sleeve Can be firmly fused to reliably prevent the resin from peeling from the sintered metal.
[0012]
In addition to the sintered metal described above, the metal bearing sleeve is a normal metal material (a metal material having no systematic pores, or a metal material having a small porosity even though it has systematic pores). Can be formed. As this metal material, for example, a soft metal such as stainless steel, a copper alloy, or brass can be used.
[0013]
Since the portion of the bearing sleeve that is not covered with the resin is used as a reference surface that can be engaged with the mold for molding the inner peripheral surface of the seal portion of the housing , the bearing sleeve is accurately positioned in the mold. The inner peripheral surface of the bearing sleeve and the outer peripheral surface of the housing are finished with high accuracy, and thereby the accuracy of the bearing device itself can be improved.
[0014]
As described above, when the bearing sleeve is molded with resin, particularly when the outer periphery and both end surfaces of the bearing sleeve are molded with resin, how to secure the reference surface of the bearing sleeve becomes a problem. In this case, if the chamfered portion formed on the inner periphery of the bearing sleeve is used as a reference surface, the reference surface can be used as it is without being removed in a separate process after the product is manufactured, so that the manufacturing process can be simplified. it can. Since this chamfered portion is usually tapered or curved, if the engagement portion of the mold is brought into surface contact with this, the bearing sleeve is reliably positioned both in the axial direction and in the radial direction of the bearing sleeve. be able to.
[0015]
In this hydrodynamic bearing device, the reference surface formed on the inner periphery of the bearing sleeve is engaged with the mold inserted in the inner periphery of the bearing sleeve at the time of mold forming to position the bearing sleeve, and the resin is injected at the time of molding. It can be manufactured by pressing the bearing sleeve with pressure in the direction of engagement between the reference surface and the mold .
[0016]
Thereby, positioning of a bearing sleeve can be performed reliably until resin hardens | cures, and the precision of a bearing apparatus can be raised more.
[0017]
If the gate for injecting the resin at the time of mold molding is provided at only one place, more preferably, if it is provided on the center line of the cavity (the center line of the
[0018]
If the bearing sleeve is heated above the mold temperature during molding, the molten resin can easily enter the pores of the bearing sleeve, so that the resin can be deeply impregnated from the surface of the bearing sleeve, and the housing and the bearing sleeve are in close contact with each other. The degree can be further increased.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0020]
As an example of a hydrodynamic bearing device, FIG. 1 supports a shaft member by generating dynamic pressure of fluid (oil in this embodiment) such as oil or air in a bearing gap by a dynamic pressure generating groove (dynamic pressure groove). 1 shows a
[0021]
The
[0022]
The shaft member 2 is formed of a metal material such as stainless steel. The shaft end portion (lower end in the illustrated example) of the shaft member 2 is formed in a spherical shape, and a pivot type thrust bearing portion T is configured by contacting and supporting the
[0023]
The
[0024]
On the inner
[0025]
As will be described later, the
[0026]
The shaft member 2 is inserted into the inner
[0027]
When the shaft member 2 and the
[0028]
FIG. 2 shows an injection molding apparatus for insert molding the
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
As the molten resin, thermoplastic resins such as polypropylene, polyacetal, and polyphenylene sulfide can be used. This molten resin is preferably blended with a solid lubricant such as PTFE, graphite, molybdenum disulfide or the like in order to improve lubricity and wear resistance in the thrust bearing portion T. Further, in order to ensure the strength of the
[0032]
By the way, when the chamfered
[0033]
If a sufficient pressing force is applied to the
[0034]
When
[0035]
The mold holding pressure during mold clamping is set to 1.2 to 2.5 times the injection pressure. If the holding pressure is less than 1.2 times, sufficient adhesion between the resin and the sintered metal cannot be obtained, and the resin is peeled off from the sintered metal and the fixing state of the resin sleeve becomes unstable. Further, if the holding pressure exceeds 2.5 times, it becomes difficult to remove the
[0036]
By the way, when a solid lubricant or a reinforcing material is blended in the molten resin as described above, the viscosity of the molten resin increases and the fluidity decreases. In this case, it is necessary to increase the injection pressure of the resin in order to increase the filling efficiency of the resin. With such a high injection pressure, the
[0037]
As a result of intensive studies by the inventors, if the ratio L1 / L2 of the thickness L1 of the
At the time of injection molding, it is desirable to heat the
[0038]
In this case, if at least 50%, preferably 70% or more of the
[0039]
The present invention can be applied to any bottomed cylindrical housing in which the bearing sleeve is an insert product and at least one end of the housing is closed with resin. The housing shape and the bearing structure are limited to those shown in the drawings. Not. For example, as long as the shape of the housing satisfies the above conditions, the thrust bearing portion T may be constituted by a dynamic pressure bearing that supports the contact with the fluid dynamic pressure generated in the thrust bearing gap.
[0040]
Moreover, in the said embodiment, although the case where the dynamic pressure bearing which has a dynamic pressure groove is used as a dynamic pressure generation means as radial bearing part R1, R2, it illustrates as radial bearing part R1, R2 besides this. The present invention can also be applied to the case where a perfect circular bearing having no dynamic pressure groove and having a perfect circular radial bearing surface is used.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the positioning accuracy of the bearing sleeve when molding the housing can be improved, and the occurrence of nests and shrinkage at the bottom of the housing can be reliably avoided, and the deformation of the bearing sleeve during molding can be prevented. Therefore, it is possible to improve the accuracy of the hydrodynamic bearing device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a hydrodynamic bearing device according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a housing insert molding process.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a surface portion of a bearing sleeve molded with resin.
[Explanation of symbols]
1 Hydrodynamic bearing device 2
8f Pore 10 Inner die 14
Claims (5)
ハウジングが、側部と、側部の一端から内径側に延び、シール空間を形成するシール部と、側部の他端を閉塞する底部とを一体に備えると共に、底部端面に面するゲートから射出した樹脂で成形され、軸受スリーブが、シール空間に面して樹脂で被覆されていない部分を有し、軸受スリーブの前記部分を、ハウジングのシール部の内周面を成形する型と係合可能の基準面とし、軸受スリーブの表面近傍の気孔に樹脂を入り込ませたことを特徴とする流体軸受装置。A bearing sleeve made of sintered metal that forms a radial bearing gap with the outer periphery of the shaft member to be supported, and a housing molded with resin using the bearing sleeve as an insert part, and the relative relationship between the shaft member and the bearing sleeve In a hydrodynamic bearing device that holds a shaft member and a bearing sleeve in a non-contact manner with a fluid film formed in a radial bearing gap during rotation,
The housing is integrally provided with a side portion, a seal portion that extends from one end of the side portion toward the inner diameter side to form a seal space, and a bottom portion that closes the other end of the side portion, and is injected from the gate facing the bottom end surface. The bearing sleeve has a portion that faces the seal space and is not covered with resin, and the portion of the bearing sleeve can be engaged with a mold that molds the inner peripheral surface of the seal portion of the housing. A hydrodynamic bearing device in which resin is made to enter pores near the surface of the bearing sleeve.
型成形時に、軸受スリーブの内周に形成した基準面を、軸受スリーブの内周に挿入した型と係合させて軸受スリーブの位置決めを行い、型成形時の樹脂の射出圧力で、軸受スリーブを上記基準面と型との係合方向に押圧することを特徴とする流体軸受装置の製造方法。A metal bearing sleeve that forms a radial bearing gap with the outer periphery of the shaft member to be supported, and a housing molded with resin using the bearing sleeve as an insert component, and when the shaft member and the bearing sleeve rotate relative to each other A method for manufacturing a hydrodynamic bearing device that holds a shaft member and a bearing sleeve in a non-contact manner with a fluid film formed in a radial bearing gap,
During molding, the reference surface formed on the inner circumference of the bearing sleeve is engaged with the mold inserted in the inner circumference of the bearing sleeve to position the bearing sleeve, and the bearing sleeve is moved by the resin injection pressure at the time of molding. A method of manufacturing a hydrodynamic bearing device, wherein the pressing is performed in an engagement direction between the reference surface and the mold.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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