KR101783730B1

KR101783730B1 - 유체 동압 베어링 장치

Info

Publication number: KR101783730B1
Application number: KR1020127018204A
Authority: KR
Inventors: 코우요우 스즈키; 히로시 니와; 후미노리 사토지; 키미히코 비토; 요시하루 이나즈카
Original assignee: 엔티엔 가부시키가이샤
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2017-10-10
Anticipated expiration: 2030-11-24
Also published as: KR20120112547A; CN102695888B; CN102695888A; US9512878B2; WO2011077883A1; US20140145366A1; US20120230618A1

Abstract

밀봉 부재(9)의 사출 성형에 의해 형성되는 웰드라인(W)을 두께가 얇은 부분이 되는 축방향 홈(9b20)의 최심부(R)를 피한 원주방향 위치[바람직하게는 축방향 홈(9b20)의 원주방향 사이의 원통면(9b21)의 영역]에 형성함으로써 밀봉 부재(9)에 강도가 매우 낮은 부분이 형성되는 것을 회피할 수 있고, 압입에 의한 손상을 방지할 수 있다.

Description

유체 동압 베어링 장치{FLUID DYNAMIC BEARING UNIT}

본 발명은 베어링 간극에 발생하는 윤활유의 동압 작용에 의해 축부재를 상대 회전 가능하게 지지하는 유체 동압 베어링 장치에 관한 것이다.

예를 들면, 특허문헌 1에 나타내어져 있는 유체 동압 베어링 장치는 바닥이 있는 통 형상의 하우징의 내주에 소결 금속제의 베어링 슬리브가 고정됨과 아울러 베어링 슬리브의 내주에 축부재가 삽입되고, 축부재의 외주면과 베어링 슬리브의 내주면 사이의 레이디얼 베어링 간극에 발생하는 윤활유의 동압 작용에 의해 축부재를 지지하고 있다. 베어링 슬리브의 단부에는 밀봉 부재가 고정되고, 이 밀봉 부재로 하우징의 내부에 채워진 윤활유를 밀봉하고 있다. 구체적으로는 밀봉 부재가 베어링 슬리브의 끝면에 접촉하는 원반 형상의 제 1 밀봉부와, 베어링 슬리브의 외주면에 접촉하는 원통 형상의 제 2 밀봉부를 일체로 갖고, 제 1 밀봉부의 내주면과 축부재의 외주면 사이에 제 1 밀봉 공간이 형성됨과 아울러 제 2 밀봉부의 외주면과 하우징의 내주면 사이에 제 2 밀봉 공간이 형성된다. 이와 같이, 레이디얼 베어링 간극보다 외경측에 제 2 밀봉 공간을 형성함으로써 레이디얼 베어링 간극과 축방향으로 나란히 배치된 제 1 밀봉 공간의 축방향 치수를 축소할 수 있기 때문에, 베어링 장치의 축방향 치수의 축소, 또는 레이디얼 베어링 스팬의 확대에 의한 베어링 강성의 향상을 도모할 수 있다.

상기 밀봉 부재는 예를 들면 수지의 사출 성형에 의해 형성된다.

또한, 상기 유체 동압 베어링 장치에서는 밀봉 부재와 베어링 슬리브 사이에 제 1 밀봉 공간과 제 2 밀봉 공간을 연통하는 연통로가 형성된다. 이 연통로에 의해, 양쪽 밀봉 공간 내에 유지된 윤활유의 압력 밸런스를 적정하게 유지할 수 있다.

또한, 예를 들면 특허문헌 2에 나타내어져 있는 유체 동압 베어링 장치는 축부재와, 내주에 축부재를 삽입한 베어링 부재와, 베어링 부재의 개구부에 설치되어 베어링 부재의 내부에 채워진 윤활유를 밀봉하는 밀봉 부재를 구비한다. 이 유체 동압 베어링 장치에서는 밀봉 부재가 수지의 사출 성형에 의해 형성되어 있다.

일본 특허 공개 2007-255593호 공보 일본 특허 공개 2005-265119호 공보

상기한 바와 같은 유체 동압 베어링 장치에 있어서, 밀봉 공간의 용적이 고정밀도로 설정되어 있지 않으면 용적 부족에 의한 기름 누출이나, 용적 과대에 의한 베어링 장치의 대형화를 초래할 우려가 있다. 이 때문에, 밀봉 부재의 치수 정밀도를 높이고 밀봉 공간의 용적을 고정밀도로 설정할 필요가 있다. 그러나, 상기한 바와 같이 밀봉 부재를 수지의 사출 성형으로 형성하면 수지의 고화시에 성형 수축이 발생하기 때문에 밀봉 부재의 치수 정밀도, 특히 외주면의 치수 정밀도가 저하될 우려가 있다.

예를 들면, 밀봉 부재(제 2 밀봉부)를 베어링 슬리브의 외주면에 압입하면 밀봉 부재의 외주면의 형상을 베어링 슬리브의 외주면의 형상으로 본뜰 수 있다. 이에 따라, 밀봉 부재 단체(單體)에서는 외주면의 정밀도가 낮은 경우라도 고정밀도로 가공한 베어링 슬리브의 외주면에 밀봉 부재를 본뜨게 함으로써 밀봉 부재의 외주면의 정밀도를 높일 수 있다. 그러나, 이와 같이 밀봉 부재를 베어링 슬리브에 압입하면 밀봉 부재에 큰 부하가 가해지기 때문에 밀봉 부재에 깨짐 등의 손상이 생길 우려가 있다.

예를 들면, 상기한 바와 같이 밀봉 부재가 수지의 사출 성형품일 경우, 캐비티에 사출된 수지의 합류부에는 웰드라인이 형성되는 경우가 있다. 이러한 웰드라인의 형성부는 다른 영역에 비해서 취약하기 때문에, 상기한 바와 같은 압입에 의한 손상의 기점이 되기 쉽다. 특히, 밀봉 공간의 내주면에 축방향 홈을 형성하고 이 축방향 홈으로 제 1 밀봉 공간과 제 2 밀봉 공간을 연통하는 연통로를 구성할 경우, 축방향 홈을 형성한 분만큼 밀봉 부재의 두께가 얇아져 강도가 저하된다. 이러한 두께가 얇은 부분에 웰드라인에 의한 취약부가 형성되면, 이 부분의 강도가 국부적으로 매우 낮아져 상기한 바와 같은 압입에 의한 손상이 생길 우려가 높아진다.

예를 들면, 밀봉 부재를 전체적으로 두께를 두껍게 해서 강도를 높이면 압입에 의한 손상을 방지할 수 있지만, 재료 비용이 늘어나고 또한 유체 동압 베어링 장치 전체의 치수가 커지기 때문에 바람직하지 못하다.

또는 밀봉 부재를 웰드라인이 형성되어 있지 않은 방법으로 사출 성형하면 강도를 높일 수 있다. 예를 들면, 도 10a에 나타내는 바와 같이 바닥이 있는 통 형상의 캐비티(101)의 저부(102)의 중심에 핀게이트(103)를 설치하여 이 핀게이트(103)로부터 용융 수지를 사출하면, 용융 수지가 분류되지 않고 원주방향 전체 방향으로 흐르기 때문에(도 10b 참조) 웰드라인은 형성되지 않는다. 그러나, 이 경우 도 11에 나타내는 바와 같이 바닥이 있는 통 형상의 성형품(110)의 저부(111)의 중심 부분(120)을 제거하는 공정이 필요해져서 가공에 수고가 든다.

이밖에 밀봉 부재를 성형하는 금형에 환상의 필름게이트를 설치했을 경우(도시 생략)도 웰드라인은 형성되지 않지만, 이 경우 성형품에 환상의 게이트 자국이 형성되기 때문에 게이트 자국의 제거 작업에 수고가 든다.

본 발명의 해결해야 할 제 1 과제는 밀봉 부재를 두껍게 하거나 수고가 드는 제법을 채용하지 않고, 베어링 슬리브에의 압입에 의한 밀봉 부재의 손상을 방지하는 것에 있다.

또한, 상기 특허문헌 2에는 도 27a에 나타내는 바와 같이 밀봉 부재(200)의 외부측 끝면(201)(대기 접촉측의 끝면)의 외주 가장자리부에 대응하는 위치에 설치한 게이트(202)(필름게이트)로부터 용융 수지(Q)를 사출해서 밀봉 부재(200)를 성형하는 방법이 나타내어져 있다. 이 방법에서는 도 27b에 나타내는 바와 같이, 밀봉 부재(200)의 외부측 끝면(201)으로부터 돌출된 게이트 절단 자국(203)이 형성되기 때문에 이 게이트 절단 자국(203)이 디스크 허브 등의 다른 부재와 접촉할 우려가 있다. 특히, 동 문헌에 나타내어져 있는 사출 성형 방법에서는 수지 성형품의 게이트부를 형 개방과 동시에 잡아뜯어서 절단하기 때문에, 게이트부의 수지가 완전하게 고화되지 않은 상태로 잡아늘려진다. 이 때문에, 게이트 자국의 돌출량을 관리하는 것이 어렵고, 밀봉 부재(200)의 외부측 끝면(201)으로부터 게이트 절단 자국(203)이 돌출되어서 회전측의 부재(디스크 허브 등)와 접촉할 우려가 높아진다. 따라서, 금형으로부터 밀봉 부재(200)을 인출한 후 게이트 절단 자국(203)에 후처리 가공(도면 중에 X선을 따르는 제거 가공)을 실시할 필요가 있어 공정수 증가에 의한 가공 비용의 상승을 초래한다.

예를 들면, 도 28에 나타내는 바와 같이 밀봉 부재(300)의 끝면(301)에 스폿 페이싱부(끝면보다 한층 낮게 된 부분)(303)를 형성하고, 이 스폿 페이싱부(303)에 게이트 자국(302)을 형성하면 게이트 자국(302)이 밀봉 부재의 끝면(301)으로부터 돌출되는 것을 회피할 수 있다. 그러나, 스폿 페이싱부(303)를 형성하면 밀봉 부재(300)를 성형하는 금형 형상이 복잡해져서 가공 비용 상승을 초래할 뿐만 아니라, 예를 들면 끝면(301)에 발유제를 도포할 경우 스폿 페이싱부(303)에 발유제가 고여버려 발유제의 낭비가 많아질 우려가 있다. 특히, 도 28과 같이 스폿 페이싱부(303)의 외주측이 밀봉 부재(300)의 외주면(304)으로 연결되어 있는 경우에는 스폿 페이싱부(303)에 고인 발유제가 외주면(304)으로 흘러내려서 여러 가지 문제를 초래할 우려가 있다. 예를 들면, 밀봉 부재(300)의 외주면(304)이 밀봉 공간을 형성하는 밀봉면이 될 경우, 이 밀봉면에 발유제가 흘러내리면 밀봉 공간 내의 기름이 발유제에 의해 튀어서 밀봉 능력이 저하될 우려가 있다. 또는 밀봉 부재(300)의 외주면(304)이 다른 부재와의 접착 고정면이 될 경우, 접착 고정면에 발유제가 흘러내리면 접착제를 균일하게 도포할 수 없어 밀봉 부재(300)의 고정력이 저하될 우려가 있다.

또한, 상기 특허문헌 2에는 도 29에 나타내는 바와 같이 밀봉 부재(400)의 내부측 끝면(401)(기름 접촉측의 끝면)에 대응하는 위치에 게이트(402)(핀게이트)를 설치한 예가 나타내어져 있다[도 29에 나타내는 밀봉 부재(400)는 도 27a에 나타내는 밀봉 부재(200)와 상하가 반대로 되어 있다]. 이 경우, 밀봉 부재(400)의 내부측 끝면(401)에 게이트 절단 자국이 형성되지만, 게이트 절단 자국에는 가는 수지 부스러기가 생성되어 있기 때문에 게이트 절단 자국이 윤활유와 접촉함으로써 수지 부스러기가 윤활유에 오염물로서 혼입될 우려가 있다. 특히, 수지 성형품의 게이트부를 형 개방과 동시에 잡아뜯어서 절단할 경우, 게이트 절단 자국이 보풀이 일게 되어서 수지 부스러기가 다량으로 발생할 우려가 있기 때문에 윤활유에 오염물이 혼입될 우려가 높다.

본 발명의 해결해야 할 제 2 과제는 수지의 사출 성형품인 밀봉 부재를 갖는 유체 동압 베어링 장치로 있어서, 가공 비용 상승이나 윤활유에의 오염물의 혼입을 초래하지 않고 밀봉 부재의 게이트 자국과 다른 부재의 접촉을 방지하는 것에 있다.

상기 제 1 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 축부재와, 내주에 축부재가 삽입된 베어링 슬리브와, 내주에 베어링 슬리브를 유지한 하우징과, 대경 내주면 및 소경 내주면을 갖는 수지의 사출 성형품이며 대경 내주면이 베어링 슬리브의 단부 외주면에 압입 고정된 밀봉 부재와, 축부재의 외주면과 베어링 슬리브의 내주면 사이의 레이디얼 베어링 간극에 발생하는 윤활유의 동압 작용에 의해 축부재를 레이디얼 방향으로 지지하는 레이디얼 베어링부와, 밀봉 부재의 소경 내주면과 축부재의 외주면 사이에 형성되어 하우징 내부에 채워진 윤활유를 밀봉하는 제 1 밀봉 공간과, 밀봉 부재의 외주면과 하우징의 내주면 사이에 형성되어 하우징 내부에 채워진 윤활유를 밀봉하는 제 2 밀봉 공간과, 밀봉 부재와 베어링 슬리브 사이에 형성되어 제 1 밀봉 공간과 제 2 밀봉 공간을 연통하는 연통로를 구비한 유체 동압 베어링 장치로서, 밀봉 부재의 대경 내주면에 상기 연통로를 구성하는 축방향 홈이 형성되고, 상기 축방향 홈의 최심부를 회피한 원주방향 위치에 사출 성형에 의한 웰드라인이 형성된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 밀봉 부재의 사출 성형에 의해 형성되는 웰드라인을 두께가 얇은 부분이 되는 축방향 홈의 최심부를 회피한 원주방향 위치에 형성함으로써 밀봉 부재에 국부적으로 강도가 낮은 부분이 형성되는 것을 회피할 수 있고, 압입에 의한 손상을 방지할 수 있다. 예를 들면, 밀봉 부재의 대경 내주면에 상기 축방향 홈이 복수 형성될 경우, 상기 웰드라인을 상기 복수의 축방향 홈의 원주방향 사이의 영역에 형성하는 것이 바람직하다.

같은 취지로부터, 밀봉 부재의 내부측 끝면에 상기 연통로의 일부가 구성하는 지름방향 홈을 형성할 경우, 상기 웰드라인은 상기 지름방향 홈의 최심부를 회피한 원주방향 위치에 형성하는 것이 바람직하다.

밀봉 부재의 선팽창계수가 베어링 슬리브의 선팽창계수보다 클 경우, 고온 환경 하에서는 열팽창에 의한 밀봉 부재의 내주면의 확경량이 베어링 슬리브의 외주면의 확경량을 상회하기 때문에 밀봉 부재와 베어링 슬리브 사이의 압입값이 작아진다. 이러한 경우에도 밀봉 부재와 베어링 슬리브의 고정력을 확보하기 위해서 상온시에 있어서의 압입값은 조금 크게 설정할 필요가 있다. 이 때문에, 압입에 의해 밀봉 부재에 가해지는 부하가 더욱 커져서 밀봉 부재가 손상될 우려가 높아진다. 따라서, 밀봉 부재의 선팽창계수가 베어링 슬리브의 선팽창계수보다 큰 경우에는 본 발명의 구성을 적용하는 것이 특히 바람직하다.

예를 들면, HDD의 디스크 구동 장치에 사용되는 축경(축부재의 직경)이 2∼4㎜인 유체 동압 베어링 장치의 경우, 밀봉 부재와 베어링 슬리브의 압입값(양쪽 부재의 직경의 차)을 40㎛ 이상으로 설정하면 충분한 고정력을 얻을 수 있고, 또한 밀봉 부재의 외주면을 베어링 슬리브의 형상으로 본뜨게 할 수 있다. 또한, 압입값이 지나치게 크면 압입 작업이 곤란해지기 때문에 양쪽 부재의 압입값은 60㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.

하우징 내부에 채워지는 윤활유는 예를 들면 에스테르계 윤활유를 사용할 수 있다.

그런데, 수지의 사출 성형품의 웰드라인 형성부에 있어서의 강도는 캐비티에 충전된 용융 수지의 고화 속도에 영향을 받는다. 즉, 수지의 고화 속도가 빠르면 웰드라인 형성부의 강도가 약해지고, 고화 속도가 느리면 웰드라인 형성부의 강도가 강해지는 경향이 있다. 한편, 밀봉 부재는 하우징 내부에 채워지는 윤활유(특히 에스테르계 윤활유)와 항상 접촉하기 때문에, 밀봉 부재를 형성하는 수지의 내유성이 낮으면 밀봉 부재의 강도 저하나 스트레스 크랙을 생성할 우려가 있다. 따라서, 밀봉 부재를 형성하는 수지는 고화 속도가 느리고, 또한 내유성이 우수한 것이 바람직하다. 이러한 수지로서 예를 들면 결정성 수지, 특히 PPS, ETFE, PEEK, PA66, PA46, PA6T, PA9T 중에서 선택된 결정성 수지를 사용할 수 있다.

상기 연통로는 예를 들면 베어링 슬리브의 외주면에 형성한 축방향 홈과 밀봉 부재의 상기 축방향 홈으로 구성할 수 있다.

예를 들면, 밀봉 부재의 내주면에 상기 축방향 홈이 홀수개 형성될 경우, 밀봉 부재의 사출 성형 게이트를 상기 축방향 홈의 원주방향 위치에 설치하면 웰드라인을 상기 축방향 홈의 최심부를 회피한 원주방향 위치에 설치할 수 있다.

또한, 상기 제 2 과제를 해결하기 위해서 본 발명은 축부재와, 내주에 축부재가 삽입된 베어링 부재와, 베어링 부재의 개구부에 고정되어 베어링 부재의 내부에 채워진 윤활유를 밀봉하는 밀봉 부재와, 축부재의 외주면과 베어링 부재의 내주면 사이의 레이디얼 베어링 간극에 발생하는 윤활유의 동압 작용에 의해 축부재를 레이디얼 방향으로 지지하는 레이디얼 베어링부를 구비한 유체 동압 베어링 장치로서, 밀봉 부재가 사이드 게이트로부터 수지를 사출해서 형성된 사출 성형품이고, 상기 사이드 게이트에 의한 게이트 자국이 밀봉 부재의 외부측 끝면의 축방향 위치를 넘지 않은 것을 특징으로 한다.

이와 같이 밀봉 부재를 금형의 형 개방면에 형성되는 소위 사이드 게이트로부터 수지를 사출해서 형성하면 수지 성형품의 게이트부가 형 개방에 의해 잡아뜯어지지 않고, 게이트 자국이 잡아늘려지지 않는다. 이에 따라, 밀봉 부재의 외주면에 형성되는 게이트 자국을 밀봉 부재의 외부측 끝면의 축방향 위치를 넘지 않는 위치에 형성할 수 있고, 게이트 자국이 디스크 허브 등의 다른 부재와 접촉하는 사태를 방지할 수 있다.

또한, 게이트 자국을 윤활유와 접촉하지 않는 위치에 형성함으로써 게이트 자국에 생성되는 수지 부스러기가 오염물로서 윤활유에 혼입될 우려를 회피할 수 있다. 또한, 「윤활유와 접촉하지 않는 위치」란 밀봉 부재에 의해 밀봉된 베어링 부재의 내부의 윤활유와 접촉하지 않는 위치를 의미하고, 베어링 부재의 내부로부터 누출된 윤활유가 접촉할 수 있는 위치를 배제하는 취지는 아니다. 예를 들면, 밀봉 부재의 외주면에서 밀봉 공간을 형성할 경우, 밀봉 부재의 외주면 중 밀봉 공간 내의 유면(油面)보다 대기측에 게이트 자국을 형성하면 좋다. 또한, 밀봉 부재의 내부측 끝면이 윤활유에 접촉함과 아울러 밀봉 부재의 외주면이 베어링 부재에 고정될 경우, 밀봉 부재의 외주면 중 베어링 부재와의 고정면의 내부측 단부를 제외하는 위치에 상기 게이트 자국을 형성하면 좋다. 특히, 후자의 경우 베어링 부재와의 고정면으로부터 게이트 자국이 외경측으로 돌출되면 베어링 부재와의 고정에 지장을 초래할 우려가 있기 때문에, 게이트 자국은 베어링 부재와의 고정면보다 내경측에 형성하는 것이 바람직하다.

게이트 자국은 예를 들면 밀봉 부재의 외주면의 상단에 모따기부를 형성하여 이 모따기부에 형성할 수 있다.

상기한 바와 같이, 밀봉 부재의 외주면에 게이트 자국을 형성함으로써 밀봉 부재의 외부측 끝면을 평탄하게 할 수 있기 때문에, 이 끝면에 발유제를 도포하는 경우에도 끝면에 스폿 페이싱부를 형성했을 경우(도 17 참조)와 같이, 발유제의 낭비가 많아지거나 발유제가 밀봉 부재의 외주면에 흘러내리거나 하는 문제는 발생하지 않는다.

또한, 밀봉 부재의 게이트부 절단 후의 처리 가공을 생략하면 공정수 감소에 의한 가공 비용의 저감이 도모된다.

게이트는 캐비티 내에 채워진 수지에 소정 이상의 압력[보압(保壓)]을 가할 수 있도록 소정 이상의 면적을 확보할 필요가 있다. 게이트의 면적을 확보하기 위해서 게이트의 축방향 치수를 크게 하면 밀봉 부재의 축방향 치수가 커져서 베어링 장치의 대형화를 초래하기 때문에, 게이트의 면적은 원주방향 치수로 확보하는 것이 바람직하다. 이 경우, 게이트 자국의 원주방향 치수는 축방향 치수보다 커진다.

상기와 같은 밀봉 부재는 밀봉 부재의 외주면을 성형하는 성형면에 설치한 사이드 게이트를 통해서 런너로부터 캐비티에 용융 수지를 사출하는 스텝과, 수지가 고화된 후 런너 내에서 고화된 런너 수지부와 밀봉 부재가 일체로 된 수지 성형품을 금형으로부터 인출하는 스텝과, 런너 수지부와 밀봉 부재를 분리하는 스텝을 거쳐서 제조할 수 있다.

이와 같이, 밀봉 부재를 성형하는 금형 중 밀봉 부재의 외주면을 성형하는 성형면에 사이드 게이트를 설치함으로써 형 개방과 동시에 게이트 자국이 잡아늘려지지 않고, 게이트 자국이 밀봉 부재의 끝면으로부터 돌출되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 금형으로부터 인출한 수지 성형품의 런너 수지부와 밀봉 부재의 경계부를 절곡함으로써 런너 수지부와 밀봉 부재를 분리하면, 게이트 자국이 잡아늘려지는 사태를 확실하게 방지할 수 있다.

이때, 금형으로부터 인출한 수지 성형품 중 런너 수지부와 밀봉 부재의 외주면의 경계부에 V자 홈을 형성하면, 이 V자 홈을 기점으로 해서 수지 성형품을 게이트부에서 정확하게 절단할 수 있다.

(발명의 효과)

이상과 같이, 본 발명에 의하면 밀봉 부재를 두껍게 하거나 수고가 드는 밀봉 부재의 제법을 필요로 하지 않고, 베어링 슬리브에의 압입에 의한 밀봉 부재의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 가공 비용 상승이나 윤활유로의 오염물의 혼입을 초래하지 않고, 수지의 사출 성형품인 밀봉 부재의 게이트 자국이 디스크 허브 등의 다른 부재와 접촉하는 사태를 확실하게 방지할 수 있다.

도 1은 HDD용 디스크 구동 장치의 스핀들 모터의 단면도이다.
도 2는 유체 동압 베어링 장치의 단면도이다.
도 3은 베어링 슬리브의 단면도이다.
도 4는 밀봉 부재의 A-A선(도 5 참조)에 있어서의 단면도이다.
도 5는 도 4의 B방향으로부터 본 밀봉 부재의 평면도이다.
도 6은 밀봉 부재를 사출 성형하기 위한 금형의 단면도이다.
도 7은 도 6의 금형의 X-X선에 있어서의 단면도이다.
도 8은 베어링 슬리브와 밀봉 부재를 압입 고정한 상태의 단면도이다.
도 9는 실시예를 설명하는 단면도이다.
도 10a는 밀봉 부재를 사출 성형하기 위한 금형의 참고예를 나타내는 단면도이다.
도 10b는 도 10a의 밀봉 부재의 Y-Y선에 있어서의 단면도이다.
도 11은 참고예의 밀봉 부재를 형성하는 방법을 나타내는 단면도이다.
도 12는 HDD용 디스크 구동 장치의 스핀들 모터의 단면도이다.
도 13은 유체 동압 베어링 장치의 단면도이다.
도 14는 베어링 슬리브의 단면도이다.
도 15는 베어링 슬리브와 밀봉 부재를 압입 고정한 상태의 단면도이다.
도 16은 밀봉 부재의 A-A선(도 6 참조)에 있어서의 단면도이다.
도 17은 도 5의 B방향으로부터 본 밀봉 부재의 평면도이다.
도 18은 밀봉 부재의 게이트 자국 부근의 확대 단면도이다.
도 19는 밀봉 부재를 사출 성형하기 위한 금형의 단면도이다.
도 20은 도 19의 금형의 게이트 부근의 확대 단면도이다.
도 21은 도 19의 금형의 X-X선에 있어서의 단면도이다.
도 22a는 런너 내에서 고화된 수지와 밀봉 부재를 분리하는 공정을 나타내는 측면도이다.
도 22b는 런너 내에서 고화된 수지와 밀봉 부재를 분리하는 공정을 나타내는 측면도이다.
도 22c는 런너 내에서 고화된 수지와 밀봉 부재를 분리하는 공정을 나타내는 측면도이다.
도 23는 런너 내에서 고화된 수지 및 밀봉 부재의 일체품의 경계부의 확대 단면도이다.
도 24는 다른 실시형태에 의한 유체 동압 베어링 장치의 단면도이다.
도 25는 도 24의 유체 동압 베어링 장치의 확대 단면도이다.
도 26는 도 24의 밀봉 부재의 확대 단면도이다.
도 27a는 종래의 밀봉 부재의 성형 공정을 나타내는 단면도이다.
도 27b는 도 27a의 밀봉 부재의 게이트부 절단 후의 A부분을 확대한 도면이다.
도 28a는 밀봉 부재의 참고예를 나타내는 평면도이다.
도 28b는 도 28a의 밀봉 부재의 단면도이다.
도 29는 종래의 밀봉 부재의 성형 공정을 나타내는 단면도이다.

이하, 본원의 제 1 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 의한 유체 동압 베어링 장치(1)를 도입한 정보 기기용 스핀들 모터를 나타내고 있다. 이 스핀들 모터는 HDD 등의 디스크 구동 장치에 사용되는 것으로, 축경이 2∼4㎜인 축부재(2)를 회전 가능하게 지지하는 유체 동압 베어링 장치(1)와, 축부재(2)에 장착된 디스크 허브(3)와, 예를 들면 반경 방향의 갭을 통해서 대향시킨 스테이터 코일(4) 및 로터 마그넷(5)을 구비하고 있다. 스테이터 코일(4)은 브래킷(6)의 외주면에 부착되고, 로터 마그넷(5)은 디스크 허브(3)의 내주면에 부착된다. 유체 동압 베어링 장치(1)는 브래킷(6)의 내주에 장착된다. 디스크 허브(3)에는 자기디스크 등의 디스크(D)가 소정 매수(도시예에서는 2매) 유지된다. 스테이터 코일(4)에 전류가 통전되면 스테이터 코일(4)과 로터 마그넷(5) 사이의 전자력에 의해 로터 마그넷(5)이 회전하고, 이것에 의해 디스크 허브(3) 및 축부재(2)가 일체가 되어서 회전한다.

도 2에 나타내는 유체 동압 베어링 장치(1)는 축부재(2)와, 일단을 개구시킴과 아울러 타단을 폐쇄한 바닥이 있는 통 형상의 하우징(7)과, 하우징(7)의 내주면에 고정되어 내주에 축부재(2)가 삽입된 베어링 슬리브(8)와, 하우징(7)의 개구부를 밀봉하는 밀봉 부재(9)를 주요한 구성 부품으로 하고 있다. 또한, 이하에서는 설명의 편의상 축방향에서 하우징(7)의 개구측을 상측, 그 반대측을 하측으로 해서 설명을 진행한다.

축부재(2)는 예를 들면 스테인레스강 등의 금속 재료로 형성되고, 축부(2a)와, 축부(2a)의 하단에 일체 또는 별체로 설치된 플랜지부(2b)를 구비하고 있다. 축부재(2)는 그 전체를 금속 재료로 형성하는 것 외에, 예를 들면 플랜지부(2b)의 전체 또는 그 일부(예를 들면 양쪽 끝면)를 수지로 구성하여 금속과 수지의 하이브리드 구조로 할 수도 있다.

베어링 슬리브(8)는 예를 들면 구리(또는 구리 및 철)를 주성분으로 하는 소결 금속으로 원통 형상으로 형성된다. 이 외에 황동 등의 연질 금속으로 베어링 슬리브(8)을 형성하는 것도 가능하다.

베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)에는 제 1 레이디얼 베어링부(R1)와 제 2 레이디얼 베어링부(R2)의 레이디얼 베어링면이 되는 상하 2개의 영역(도 2의 점선 부분)이 축방향으로 이격되어서 형성되고, 이들 2개의 영역에는 예를 들면 도 3에 나타내는 바와 같은 헤링본 형상의 동압 홈(8a1, 8a2)이 각각 형성된다. 상측의 동압 홈(8a1)은 언덕부(도 3에 크로스 해칭으로 나타냄)의 축방향 중앙부의 띠 형상 부분에 대하여 축방향 비대칭으로 형성되어 있고, 구체적으로는 띠 형상 부분보다 상측 영역의 축방향 치수(X1)가 하측 영역의 축방향 치수(X2)보다 크게 되어 있다.

베어링 슬리브(8)의 하측 끝면(8b)에는 제 1 스러스트 베어링부(T1)의 스러스트 베어링면이 되는 영역(도 2의 점선 부분)이 형성되고, 상기 영역에는 도시는 생략하지만 예를 들면 스파이럴 형상의 동압 홈이 형성되어 있다. 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d)에는 양쪽 끝면(8b, 8c)을 연통하는 축방향 홈(8d1)이 형성되고, 본 실시형태에서는 예를 들면 3개의 축방향 홈(8d1)이 원주방향으로 등배(等配)되어 있다(도 8 참조).

하우징(7)은 도 2에 나타내는 바와 같이, 원통 형상의 소경부(7a)와, 소경부(7a)의 상측에 배치된 원통 형상의 대경부(7b)와, 소경부(7a)의 하단 개구부를 봉지(封止)하는 저부(7c)로 구성되고, 각 부(7a∼7c)는 일체로 형성되어 있다. 소경부(7a)의 내주면과 대경부(7b)의 내주면(7b1)은 축방향과 직교하는 방향의 평탄면 형상으로 형성된 단차면(7d)으로 연속되어 있다.

하우징(7)의 저부(7c)의 내저면(7c1)에는 제 2 스러스트 베어링부(T2)의 스러스트 베어링면이 되는 영역(도 2의 점선 부분)이 형성되고, 상기 영역에는 도시는 생략하지만 예를 들면 스파이럴 형상의 동압 홈이 형성되어 있다.

상기 구성의 하우징(7)은 수지에 의해 사출 성형된다. 성형 수축시의 수축량의 차에 의한 변형을 방지하기 위해서, 하우징(7)의 각 부(7a∼7c)는 대략 균일 두께로 형성되어 있다. 하우징(7)을 형성하는 수지는 주로 열가소성 수지이며, 예를 들면 비결정성 수지로서 폴리설폰(PSU), 폴리에테르설폰(PES), 폴리페닐설폰(PPSU), 폴리에테르이미드(PEI) 등, 결정성 수지로서 액정 폴리머(LCP), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리아미드(PA) 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 수지에 충전재로서 예를 들면 유리 섬유 등의 섬유 형상 충전재, 티탄산 칼륨 등의 위스커(whisker) 형상 충전재, 마이카(mica) 등의 인편 형상 충전재, 카본파이버, 카본블랙, 흑연, 카본나노마테리알, 금속 분말 등의 섬유 형상 또는 분말 형상의 도전성 충전재를 사용할 수 있다. 이들 충전재는 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상을 혼합해서 사용해도 좋다.

밀봉 부재(9)는 도 4에 나타내는 바와 같이, 원반 형상의 제 1 밀봉부(9a)와, 제 1 밀봉부(9a)의 외경 끝으로부터 하방으로 돌출된 원통 형상의 제 2 밀봉부(9b)를 구비한 단면 L자형으로 형성된다. 제 1 밀봉부(9a)의 내주면(9a2)은 밀봉 부재(9)의 소경 내주면을 구성하고, 제 2 밀봉부(9b)의 내주면(9b2)은 밀봉 부재(9)의 대경 내주면을 구성한다. 제 1 밀봉부(9a)의 내부측 끝면[하측 끝면(9a1)]에는 하측 끝면(9a1)을 지름방향으로 횡단하는 소정 개수의 지름방향 홈(9a10)이 형성되고, 제 2 밀봉부(9b)의 내주면(9b2)에는 내주면(9b2)을 축방향으로 종단하는 소정 개수의 축방향 홈(9b20)이 상기 지름방향 홈(9a10)과 같은 원주방향 위치에 형성된다. 본 실시형태에서는 제 1 밀봉부(9a)의 지름방향 홈(9a10)은 단면 직사각형(도시 생략)으로 형성되고, 제 2 밀봉부(9b)의 축방향 홈(9b20)은 단면 원호 형상으로 형성된다(도 5 참조). 또한, 지름방향 홈(9a10) 및 축방향 홈(9b20)은 각각 3개씩 형성되어 원주방향으로 등배되어 있다.

제 2 밀봉부(9b)의 외주면(9b1)의 상단부에는 모따기부(9c)가 형성된다(도 4 참조). 이 모따기부(9c) 중 축방향 홈(9b20)의 최심부(R)의 원주방향 위치에 게이트 자국(24')이 형성된다(도 5 참조). 이 게이트 자국(24')과 축심을 사이에 둔 반대측의 위치에 웰드라인(W)이 형성된다. 웰드라인(W)은 제 1 밀봉부(9a)를 지름방향으로 횡단하고, 또한 제 2 밀봉부(9b)를 축방향으로 종단해서 형성된다. 제 2 밀봉부(9b)의 웰드라인(W)은 축방향 홈(9b20)의 최심부(R)를 피한 원주방향 위치에 형성되고, 본 실시형태에서는 축방향 홈(9b20)의 원주방향 사이의 원통면(9b21)의 영역에 형성된다. 또한, 제 1 밀봉부(9a)의 웰드라인(W)은 지름방향 홈(9a10)의 최심부를 회피한 원주방향 위치에 형성되고, 본 실시형태에서는 지름방향 홈(9a10)의 원주방향 사이의 평탄면(9a11)의 영역에 형성된다. 이상과 같이, 웰드라인(W)은 밀봉 부재(9)의 두께가 얇은 부분을 피한 위치에 형성된다.

상기 구성의 밀봉 부재(9)는 수지의 사출 성형에 의해 형성된다. 밀봉 부재(9)를 형성하는 수지는 고화 속도가 비교적 느리고, 또한 내유성이 우수한 재료를 선택하는 것이 바람직하고, 예를 들면 결정성 수지, 특히 PPS, ETFE, PEEK, PA66, PA46, PA6T, PA9T 중에서 선택된 결정성 수지를 바람직하게 사용할 수 있다. 구체적으로는 예를 들면 PPS로서 AGC마텍스사제 가교형PPSRG-40JA 및 직쇄형PPSRE-04, ETFE로서 다이킨코교사제 네오프론EP-521, EP-541, PEEK로서 빅트렉스사제 PEEK150GL15, PEEK150GL30, PEEK450GL15, PEEK450GL30, PA66으로서 BASF사제 A3HG5, PA46으로서 DSM사제 TW300, PA6T로서 미츠이카가쿠사제 알렌(ARLEN)RA230NK, PA9T로서 쿠라레이사제 제네스타(genestar)GR2300을 사용할 수 있다. 이들 중 PA6T는 웰드라인(W) 형성부의 강도 및 에스테르계 윤활유에 대한 내유성에 관해서 가장 뛰어난 특성을 나타내기 때문에 밀봉 부재에 최적인 재료라고 할 수 있다. 또한, 이들의 결정성 수지는 단독으로 사용하거나 복수종을 혼합하여 사용해도 좋고, 또한 상기 하우징(7)의 재료로 나타낸 바와 같은 충전재를 첨가해도 좋다.

여기에서, 밀봉 부재(9)의 사출 성형에 대하여 설명한다. 밀봉 부재(9)의 사출 성형에 사용되는 금형은 도 6에 나타내는 바와 같은 고정형(21) 및 가동형(22)으로 이루어지고, 형을 고정한 상태로 캐비티(23) 및 게이트(24)가 형성된다. 게이트(24)는 고정형(21) 및 가동형(22)의 형 고정면에 설치된 소위 사이드 게이트이며, 모따기부(9c)를 성형하는 테이퍼면(25)에 설치되고, 또한 제 2 밀봉부(9b)의 축방향 홈(9b20)을 성형하는 성형부(26)의 원주방향 위치에 배치된다(도 7 참조). 이 상태에서 게이트(24)로부터 용융 수지를 사출하면, 제 1 밀봉부(9a)의 축심의 중공부를 성형하는 돌출부(27)에 의해 수지의 흐름이 2개로 나누어져 게이트(24)의 반대측에서 합류한다. 본 실시형태에서는 제 2 밀봉부(9b)의 내주면에 홀수개(3개)의 축방향 홈(9b20)이 등배되어 있기 때문에, 각 축방향 홈(9b20)의 축심을 사이에 둔 반대측은 다른 축방향 홈(9b20)의 원주방향 중앙부가 된다. 따라서, 게이트(24)를 1개의 축방향 홈(9b20)의 최심부의 원주방향 위치에 배치함으로써 다른 축방향 홈(9b20)의 원주방향 중앙부에 웰드라인(W)이 형성된다.

상기한 바와 같이 해서 형성된 밀봉 부재(9)는 도 2에 나타내는 바와 같이 베어링 슬리브(8)의 외주 상단에 압입 고정된다. 구체적으로는 밀봉 부재(9)의 제 2 밀봉부(9b)의 내주면(9b2)이 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d)에 상방으로부터 압입된다. 이때, 밀봉 부재(9)와 베어링 슬리브(8)의 압입값은 40∼60㎛의 범위 내로 설정된다. 이에 따라, 제 2 밀봉부(9b)의 외주면(9b1)이 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d)을 본떠서 변형하여 치수 정밀도가 높아진다. 이때, 상기한 바와 같이 취약한 웰드라인(W)이 밀봉 부재(9)의 두께가 얇은 부분[제 1 밀봉부(9a)의 지름방향 홈(9a10)의 최심부, 제 2 밀봉부(9b)의 축방향 홈(9b20)의 최심부]을 피한 위치에 형성되어 있기 때문에, 밀봉 부재(9)에 국부적으로 강도가 매우 낮은 부분이 형성되는 것을 회피할 수 있고, 압입에 의한 손상을 방지할 수 있다.

밀봉 부재(9)를 베어링 슬리브(8)에 고정한 상태에서는 밀봉 부재(9)의 제 1 밀봉부(9a)의 하측 끝면(9a1)은 베어링 슬리브(8)의 상측 끝면(8c)과 접촉하고, 제 2 밀봉부(9b)의 하측 끝면은 소정의 축방향 간극(11)을 통해서 하우징(7)의 단차면(7d)과 대향한다. 또한, 제 1 밀봉부(9a)의 내주면(9a2)과 축부(2a)의 외주면(2a1) 사이에 소정 용적의 제 1 밀봉 공간(S1)이 형성됨과 아울러, 제 2 밀봉부(9b)의 내주면(9b2)과 하우징(7)의 대경부(7b)의 내주면(7b1) 사이에 소정 용적의 제 2 밀봉 공간(S2)이 형성된다. 본 실시형태에서는 제 1 밀봉부(9a)의 내주면(9a2) 및 하우징(7)의 대경부(7b)의 내주면(7b1)은 모두 상방을 확경시킨 테이퍼면 형상으로 형성되고, 그 때문에 제 1 및 제 2 밀봉 공간(S1, S2)은 하방을 향해서 점차 축소된 테이퍼 형상을 나타낸다.

이때, 제 1 밀봉부(9a)의 하측 끝면(9a1)과 베어링 슬리브(8)의 상측 끝면(8c) 사이, 및 제 2 밀봉부(9b)의 내주면(9b2)과 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d) 사이에는 제 1 밀봉 공간(S1)과 제 2 밀봉 공간(S2)을 연통하는 연통로(12)가 형성된다. 구체적으로는 제 1 밀봉부(9a)의 하측 끝면(9a1)에 형성된 지름방향 홈(9a10)과 베어링 슬리브(8)의 상측 끝면(8c)에서 지름방향의 연통로(12a)가 형성됨과 아울러, 제 2 밀봉부(9b)의 내주면(9b2)에 형성된 축방향 홈(9b20)과 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d)에 형성된 축방향 홈(8d1)에서 축방향의 연통로(12b)가 형성된다(도 8 참조).

연통로(12)는 양쪽 밀봉 공간(S1, S2) 내의 윤활유의 압력 밸런스를 적정 범위로 유지하기 위해서 소정 이상의 유로 면적이 필요해진다. 예를 들면, 제 2 밀봉부(9b)에 형성된 축방향 홈(9b20)의 단면적을 확대하면 제 2 밀봉부(9b)가 부분적으로 두께가 얇아져서 강도가 저하된다. 그러나, 제 2 밀봉부(9b)는 베어링 슬리브(8)에 압입됨으로써 큰 부하를 받기 때문에, 되도록이면 강도를 확보할 필요가 있다. 그래서, 도 8에 나타내는 바와 같이 제 2 밀봉부(9b)의 축방향 홈(9b20)과 베어링 슬리브(8)의 축방향 홈(8d1)으로 협동해서 축방향의 연통로(12b)를 형성함으로써, 제 2 밀봉부(9b)의 축방향 홈(9b20)의 크기를 억제하여 밀봉 부재(9)의 강도를 확보하면서 축방향의 연통로(12b)의 유로 면적을 확보하는 구조로 해도 좋다.

이상과 같이 하여, 밀봉 부재(9)로 밀봉된 하우징(7)의 내부 공간에 베어링 슬리브(8)의 내부 기공을 포함하여 윤활유(예를 들면 에스테르계 윤활유)를 충만하게 함으로써 도 2에 나타내는 유체 동압 베어링 장치(1)가 완성된다.

축부재(2)가 회전하면 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)의 레이디얼 베어링면과 축부(2a)의 외주면(2a1) 사이에 레이디얼 베어링 간극이 형성된다. 또한, 베어링 슬리브(8)의 하측 끝면(8b)의 스러스트 베어링면과 플랜지부(2b)의 상측 끝면(2b1) 사이, 및 하우징(7)의 내저면(7c1)의 스러스트 베어링면과 플랜지부(2b)의 하측 끝면(2b2) 사이에 각각 스러스트 베어링 간극이 형성된다. 그리고, 축부재(2)의 회전에 따라 레이디얼 베어링면의 동압 홈(8a1, 8a2)에 의해 상기 레이디얼 베어링 간극에 윤활유의 동압이 발생하고, 축부재(2)의 축부(2a)가 상기 레이디얼 베어링 간극 내에 형성되는 윤활유의 유막(油膜)에 의해 레이디얼 방향으로 회전 가능하게 비접촉 지지된다. 이에 따라, 축부재(2)를 레이디얼 방향으로 회전 가능하게 비접촉 지지하는 제 1 레이디얼 베어링부(R1)와 제 2 레이디얼 베어링부(R2)가 구성된다. 동시에, 스러스트 베어링면의 동압 홈에 의해 상기 스러스트 베어링 간극에 윤활유의 동압이 발생하고, 축부재(2)가 상기 스러스트 베어링 간극 내에 형성되는 윤활유의 유막에 의해 스러스트 방향으로 회전 가능하게 비접촉 지지된다. 이에 따라, 축부재(2)를 양쪽 스러스트 방향으로 회전 가능하게 비접촉 지지하는 제 1 스러스트 베어링부(T1)와 제 2 스러스트 베어링부(T2)가 구성된다.

또한, 축부재(2)의 회전시에는 상술한 바와 같이 제 1 및 제 2 밀봉 공간(S1, S2)이 하우징(7)의 내부측을 향해서 점차 축소된 테이퍼 형상을 나타내고 있기 때문에, 양쪽 밀봉 공간(S1, S2) 내의 윤활유는 모세관력에 의한 인입 작용에 의해 밀봉 공간이 좁아지는 방향, 즉 하우징(7)의 내부측을 향해서 인입된다. 이에 따라, 하우징(7)의 내부로부터의 윤활유의 누출이 효과적으로 방지된다. 또한, 밀봉 공간(S1, S2)은 하우징(7)의 내부 공간에 충전된 윤활유의 온도 변화에 따라 용적 변화량을 흡수하는 버퍼 기능을 갖고, 상정되는 온도 변화의 범위 내에서는 윤활유의 유면은 항상 밀봉 공간(S1, S2) 내에 있다.

상술한 바와 같이, 상측의 동압 홈(8a1)은 축방향 비대칭으로 형성되어 있기 때문에(도 3 참조) 축부재(2)의 회전시 레이디얼 베어링 간극의 윤활유를 하방으로 밀어넣는 힘이 생기고, 이에 따라 제 1 스러스트 베어링부(T1)의 스러스트 베어링 간극→베어링 슬리브(8)의 축방향 홈(8d1)에 의해 형성되는 유체 통로→밀봉 부재(9)와 베어링 슬리브(8) 사이의 연통로(12)라고 하는 경로를 순환시킬 수 있다. 이에 따라, 윤활유의 압력 밸런스가 유지됨과 동시에 국부적인 부압의 발생에 따르는 기포의 생성, 기포의 생성에 기인하는 윤활유의 누출이나 진동의 발생 등의 문제를 해소할 수 있다. 상기 순환 경로에는 제 1 밀봉 공간(S1)이 연통되고 또한 축방향 간극(11)을 통해서 제 2 밀봉 공간(S2)이 연통되고 있으므로, 어떠한 이유로 윤활유 중에 기포가 혼입된 경우라도 기포가 윤활유를 따라 순환할 때에 밀봉 공간(S1, S2) 내의 윤활유의 유면으로부터 외기로 배출되기 때문에 기포에 의한 악영향을 보다 한층 더 효과적으로 방지할 수 있다.

본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 이상의 실시형태에서는 밀봉 부재(9)를 사출 성형할 때의 게이트(24)가 1개소에 설치되어 있지만, 이에 한정되지 않고 게이트를 복수 개소에 형성해도 좋다.

또한, 이상의 실시형태에서는 제 1 밀봉부(9a)의 내주면(9a2)이 테이퍼면 형상으로 형성되어 있지만, 이에 한정되지 않고 제 1 밀봉부(9a)의 내주면(9a2)을 원통면으로 하는 한편 이것에 대향하는 축부(2a)의 외주면을 테이퍼면 형상으로 해도 좋다. 또한, 이상의 실시형태에서는 하우징(7)의 대경부(7b)의 내주면(7b1)이 테이퍼면 형상으로 형성되어 있지만, 이 면을 원통면으로 하는 한편 이것에 대향하는 제 2 밀봉부(9b)의 외주면(9b1)을 테이퍼면 형상으로 형성해도 좋다.

또한, 이상의 실시형태에서는 베어링 슬리브(8)가 헤링본 형상이나 스파이럴 형상의 동압 홈으로 이루어지는 동압 발생부가 형성되어 있지만, 이에 한정되지 않고 다른 형상의 동압 홈을 형성하거나 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)을 복수의 원호를 조합시킨 다원호 형상으로 함으로써 동압 발생부를 구성해도 좋다. 또한, 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a) 및 하측 끝면(8b)이나 하우징(7)의 내저면(7c1)에 동압 발생부를 형성하는 대신에, 이들의 면과 베어링 간극을 통해서 대향하는 부재[축부재(2)의 축부(2a)의 외주면(2a1) 및 플랜지부(2b)의 양쪽 끝면(2b1, 2b2)]에 동압 발생부를 형성해도 좋다. 또한, 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a) 및 축부재(2)의 축부(2a)의 외주면(2a1)의 양쪽을 원통면 형상으로 한 소위 진원(眞円) 베어링을 구성해도 좋다. 이 경우, 동압 작용을 적극적으로 발생시키는 동압 발생부는 형성되지 않지만, 축부(2a)의 작은 진동 회전에 의해 동압 작용이 발생한다.

[실시예 1]

본 발명에 의한 효과를 확인하기 위해서, 도 9에 나타내는 바와 같이 상기 실시형태의 베어링 슬리브(8)와 같은 구성의 슬리브 시험편(130)을 상기 밀봉 부재(9)와 같은 구성의 밀봉 시험편(140)의 내주에 압입하고, 밀봉 시험편(140)에 파손이 발생할 것인지의 여부를 확인하는 시험을 행했다. 밀봉 시험편(140)은 웰드라인이 축방향 홈의 원주방향 중간부에 형성된 실시예(도 5 참조)와, 웰드라인이 축방향 홈의 최심부의 원주방향 위치에 형성된 비교예(도시 생략)를 준비했다. 또한, 실시예 및 비교예의 밀봉 시험편(140)으로서 원통부(141)의 내경 치수가 다른 복수종의 시험편, 즉 슬리브 시험편(130)과의 압입값이 다른 복수종의 시험편을 준비했다. 슬리브 시험편(130)은 금속(황동)으로 형성하고, 밀봉 시험편(140)은 수지(PA6T)로 형성했다. 밀봉 시험편(140)은 원통부(141)의 내경을 약 7.5㎜, 외경을 9㎜로 설정했다. 슬리브 시험편(130)과 밀봉 시험편(140)의 압입부의 축방향 길이는 2.45㎜로 했다.

상기 시험의 결과, 하기의 표 1에 나타내는 바와 같이 실시예에서는 압입값이 90㎛인 밀봉 시험편(140)에 파손이 처음으로 발생한 것에 대하여, 비교예에서는 압입값이 50㎛인 밀봉 시험편(140)에 파손이 처음으로 발생했다. 이 점으로부터, 실시예에 의한 밀봉 시험편은 비교예에 의한 밀봉 시험편과 비교해서 슬리브 시험편의 압입에 대한 강도가 높은 것이 확인되었다.

또한, 상기와 같은 슬리브 시험편(130) 및 밀봉 시험편(140)은 예를 들면 HDD의 디스크 구동 장치에 도입되는 축경 2∼4㎜인 유체 동압 베어링 장치에 적합한 크기이지만, 이러한 유체 동압 베어링 장치에서는 슬리브와 밀봉 사이에 40㎛ 정도의 압입값이 요구된다. 비교예에 의한 밀봉 시험편은 압입값 50㎛에서 파손이 발생하고 있기 때문에, 안전율을 고려하면 실제 제품으로서 사용하는 것은 어렵다. 이에 대하여 실시예에 의한 밀봉 시험편은 압입값 80㎛까지 견딜 수 있는 강도를 갖고 있기 때문에, 압입값 40㎛ 이상의 조건 하에서도 충분하게 사용할 수 있다.

이하, 본원의 제 2 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.

도 12는 본 발명의 일실시형태에 의한 유체 동압 베어링 장치(1)를 도입한 정보 기기용 스핀들 모터를 나타내고 있다. 이 스핀들 모터는 HDD 등의 디스크 구동 장치에 사용되는 것으로, 축부재(2)를 회전 가능하게 지지하는 유체 동압 베어링 장치(1)와, 축부재(2)에 장착된 디스크 허브(3)와, 예를 들면 반경 방향의 갭을 통해서 대향시킨 스테이터 코일(4) 및 로터 마그넷(5)을 구비하고 있다. 스테이터 코일(4)은 브래킷(6)의 외주면에 부착되고, 로터 마그넷(5)은 디스크 허브(3)의 내주면에 부착된다. 유체 동압 베어링 장치(1)는 브래킷(6)의 내주에 장착된다. 디스크 허브(3)에는 자기디스크 등의 디스크(D)가 소정 매수(도시예에서는 2매) 유지된다. 스테이터 코일(4)에 통전되면 스테이터 코일(4)과 로터 마그넷(5) 사이의 전자력에 의해 로터 마그넷(5)이 회전하고, 이것에 의해 디스크 허브(3) 및 축부재(2)가 일체가 되어서 회전한다.

도 13에 나타내는 유체 동압 베어링 장치(1)는 축부재(2)와, 내주에 축부재(2)를 삽입한 베어링 부재(C)와, 베어링 부재(C)의 개구부에 설치된 밀봉 부재(9)를 주요한 구성 부품으로 하고 있다. 본 실시형태에서는 베어링 부재(C)가 일단을 개구시킴과 아울러 타단을 폐쇄한 바닥이 있는 통 형상의 하우징(7)과, 하우징(7)의 내주면에 고정되어 내주에 축부재(2)가 삽입된 베어링 슬리브(8)로 구성된다. 또한, 이하에서는 설명의 편의상 축방향에서 하우징(7)의 개구측을 상측, 그 반대측을 하측으로 해서 설명을 진행한다.

베어링 슬리브(8)는 예를 들면 구리(또는 구리 및 철)를 주성분으로 하는 소결 금속으로 원통 형상으로 형성된다. 이 외에, 황동 등의 연질 금속으로 베어링 슬리브(8)를 형성하는 것도 가능하다.

베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)에는 제 1 레이디얼 베어링부(R1)와 제 2 레이디얼 베어링부(R2)의 레이디얼 베어링면이 되는 상하 2개의 영역(도 2의 점선 부분)이 축방향으로 이격되어서 형성되고, 이들 2개의 영역에는 예를 들면 도 14에 나타내는 바와 같은 헤링본 형상의 동압 홈(8a1, 8a2)이 각각 형성된다. 상측의 동압 홈(8a1)은 언덕부(도 14에 크로스 해칭으로 나타냄)의 축방향 중앙부의 띠 형상 부분에 대하여 축방향 비대칭으로 형성되어 있고, 구체적으로는 띠 형상 부분보다 상측 영역의 축방향 치수(X1)가 하측 영역의 축방향 치수(X2)보다 크게 되어 있다.

베어링 슬리브(8)의 하측 끝면(8b)에는 제 1 스러스트 베어링부(T1)의 스러스트 베어링면이 되는 영역(도 13의 점선 부분)이 형성되고, 상기 영역에는 도시는 생략하지만 예를 들면 스파이럴 형상의 동압 홈이 형성되어 있다. 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d)에는 양쪽 끝면(8b, 8c)을 연통하는 축방향 홈(8d1)이 형성되고, 본 실시형태에서는 예를 들면 3개의 축방향 홈(8d1)이 원주방향으로 등배되어 있다(도 15 참조).

하우징(7)은 도 13에 나타내는 바와 같이, 원통 형상의 소경부(7a)와, 소경부(7a)의 상측에 배치된 원통 형상의 대경부(7b)와, 소경부(7a)의 하단 개구부를 봉지하는 저부(7c)로 구성되고, 각 부(7a∼7c)는 일체로 형성되어 있다. 소경부(7a)의 내주면과 대경부(7b)의 내주면(7b1)은 축방향과 직교하는 방향의 평탄면 형상으로 형성된 단차면(7d)으로 연속되어 있다. 하우징(7)의 저부(7c)의 내저면(7c1)에는 제 2 스러스트 베어링부(T2)의 스러스트 베어링면이 되는 영역(도 13의 점선 부분)이 형성되고, 상기 영역에는 도시는 생략하지만 예를 들면 스파이럴 형상의 동압 홈이 형성되어 있다. 하우징(7)은 예를 들면 수지로 형성되고, 성형 수축량의 차에 의한 변형을 방지하기 위해서 하우징(7)의 각 부(7a∼7c)는 대략 균일 두께로 형성되어 있다.

밀봉 부재(9)는 도 16 및 도 17에 나타내는 바와 같이, 원반 형상의 제 1 밀봉부(9a)와, 제 1 밀봉부(9a)의 외경 끝으로부터 하방으로 돌출된 원통 형상의 제 2 밀봉부(9b)를 구비한 단면 L자형으로 형성된다. 제 1 밀봉부(9a)의 하측 끝면(9a1)에는 하측 끝면(9a1)을 지름방향으로 횡단하는 소정 개수의 지름방향 홈(9a10)이 형성되고, 제 2 밀봉부(9b)의 내주면(9b2)에는 내주면(9b2)을 축방향으로 종단하는 소정 개수의 축방향 홈(9b20)이 상기 지름방향 홈(9a10)과 같은 원주방향 위치에 형성된다. 도시예에서는 지름방향 홈(9a10) 및 축방향 홈(9b20)은 각각 3개씩 형성되어 원주방향으로 등배되어 있다(도 17 참조).

제 2 밀봉부(9b)의 외주면(9b1)의 상단부에는 도 18에 나타내는 바와 같이 게이트 자국(24')이 형성된다. 게이트 자국(24')은 밀봉 부재(9)의 외부측 끝면[도시예에서는 제 1 밀봉부(9a)의 상측 끝면(9a3)]의 축방향 위치(X)를 넘지 않는 위치에 형성된다. 또한, 게이트 자국(24')은 하우징(7)의 내부에 채워진 윤활유와 접촉하지 않는 위치, 구체적으로는 밀봉 부재(9)의 외주면(9b1)과 하우징(7)의 내주면(7b1) 사이에 형성되는 제 2 밀봉 공간(S2)에 유지된 유면보다 대기측(도시예에서는 상방)에 형성된다. 또한, 제 2 밀봉 공간(S2) 내의 유면의 위치는 온도 변화에 따르는 윤활유의 체적 팽창·수축에 의해 변동하기 때문에, 게이트 자국(24')은 유면의 상단 위치(S_O)보다 대기측에 형성된다. 본 실시형태에서는 제 2 밀봉부(9b)의 외주면(9b1)의 상단부에 모따기부(9c)가 형성되고, 이 모따기부(9c)에 게이트 자국(24')이 형성된다.

게이트 자국(24')은 도 17에 나타내는 바와 같이, 축방향 홈(9b20)의 원주방향 위치에 형성되고, 게이트 자국(24')과 축심을 사이에 둔 반대측의 위치에 웰드라인(W)이 형성된다. 웰드라인(W)은 제 1 밀봉부(9a)를 지름방향으로 횡단하고, 또한 제 2 밀봉부(9b)를 축방향으로 종단해서 형성된다. 구체적으로 제 2 밀봉부(9b)의 웰드라인(W)은 축방향 홈(9b20)의 원주방향 사이의 원통면(9b21)의 영역에 형성되고, 제 1 밀봉부(9a)의 웰드라인(W)은 지름방향 홈(9a10)의 원주방향 사이의 평탄면(9a11)의 영역에 형성된다. 이와 같이, 웰드라인(W)을 밀봉 부재(9)의 두께가 얇은 부분을 피한 위치에 형성함으로써 밀봉 부재(9)의 강도 저하를 방지하고 있다.

상기 구성의 밀봉 부재(9)는 수지의 사출 성형에 의해 형성된다. 밀봉 부재(9)를 형성하는 수지는 고화 속도가 비교적 느리고, 또한 내유성이 우수한 재료를 선택하는 것이 바람직하고, 예를 들면 결정성 수지, 특히 PPS, ETFE, PEEK, PA66, PA46, PA6T, PA9T 중에서 선택된 결정성 수지를 바람직하게 사용할 수 있다. 구체적으로는 예를 들면 PPS로서 AGC마텍스사제 가교형PPSRG-40JA 및 직쇄형PPSRE-04, ETFE로서 다이킨코교사제 네오프론EP-521, EP-541, PEEK으로서 빅트렉스사제PEEK150GL15, PEEK150GL30, PEEK450GL15, PEEK450GL30, PA66으로서 BASF사제 A3HG5, PA46으로서 DSM사제 TW300, PA6T로서 미츠이카가쿠사제 알렌RA230NK, PA9T로서 쿠라레이사제 제네스타GR2300을 사용할 수 있다. 이들 중 PA6T는 웰드라인(W) 형성부의 강도 및 에스테르계 윤활유에 대한 내유성에 관해서 가장 뛰어난 특성을 나타내기 때문에 밀봉 부재에 최적인 재료라고 할 수 있다. 또한, 이들의 결정성 수지는 단독으로 사용하거나 복수종을 혼합하여 사용해도 좋다. 또한, 상기 수지에 충전재로서 예를 들면 유리 섬유 등의 섬유 형상 충전재, 티탄산 칼륨 등의 위스커 형상 충전재, 마이카 등의 인편 형상 충전재, 카본파이버, 카본블랙, 흑연, 카본나노마테리알, 금속 분말 등의 도전성 충전재 등을 배합해도 좋다.

여기에서, 밀봉 부재(9)의 사출 성형에 대하여 설명한다. 밀봉 부재(9)의 사출 성형에 사용되는 금형은 도 19에 나타내는 바와 같은 고정형(21) 및 가동형(22)으로 이루어지고, 형을 고정한 상태로 캐비티(23) 및 게이트(24)가 형성된다. 게이트(24)는 고정형(21) 및 가동형(22)의 형 고정면에 설치된 소위 사이드 게이트이며, 밀봉 부재(9)의 모따기부(9c)를 성형하는 테이퍼 형상 성형면(25)에 설치되고, 또한 제 2 밀봉부(9b)의 축방향 홈(9b20)을 성형하는 성형부(26)의 원주방향 위치에 배치된다. 게이트(24)는 축방향 치수(L1)(도 20 참조)보다 원주방향 치수(L2)(도 21 참조)쪽이 큰 횡장 직사각형상으로 형성된다. 이 상태에서 게이트(24)로부터 용융 수지를 사출하면, 제 1 밀봉부(9a)의 중공부를 성형하는 돌출부(27)에 의해 수지의 흐름이 2개로 나누어져 게이트(24)의 반대측에서 합류한다. 본 실시형태에서는 제 2 밀봉부(9b)의 내주면에 3개의 축방향 홈(9b20)이 등배되어 있기 때문에, 각 축방향 홈(9b20)의 축심을 사이에 둔 반대측은 다른 2개의 축방향 홈(9b20)의 원주방향 중앙부가 된다. 따라서, 게이트(24)를 1개의 축방향 홈(9b20)의 원주방향 위치에 배치함으로써 다른 축방향 홈(9b20)의 원주방향 중앙부에 웰드라인(W)이 형성된다.

그 후에 금형으로부터 수지 성형품을 인출한다. 이 수지 성형품은 도 22에 나타내는 바와 같이, 런너 내에서 고화된 런너 수지부(28)와 밀봉 부재(9)가 일체로 되어 있다. 이 수지 성형품의 런너 수지부(28)와 밀봉 부재(9)의 경계부[즉 게이트부(P)]에는 도 23에 나타내는 바와 같이 V자 홈(29a, 29b)이 형성된다. 구체적으로는 런너 수지부(28)의 상면(28a)의 밀봉 부재(9)측 단부에 형성된 경사부(28b)와, 밀봉 부재(9)의 외주면(9b1)의 상단에 형성된 모따기부(9c)에 의해 게이트부(P)의 상단부에 V자 홈(29a)이 형성된다. 또한, 런너 수지부(28)의 하면에 형성된 경사부(28c)와, 밀봉 부재(9)의 외주면(9b1)에 의해 게이트부(P)의 하단부에 V자 홈(29b)이 형성된다.

상기와 같은 런너 수지부(28)와 밀봉 부재(9)의 일체품을 게이트부(P)에서 절단하여 분리한다. 구체적으로는 런너 수지부(28)를 고정한 상태로 밀봉 부재(9)에 하향 부하를 가하여(도 22a 참조) 게이트부(P)를 절곡시킴으로써(도 22b 참조) 게이트부(P)가 절단되어 런너 수지부(28)와 밀봉 부재(9)가 분리된다(도 22c 참조). 이때, 게이트부(P)의 상단부, 즉 게이트부(P)를 절곡시켰을 때에 잡아늘려지는 측에 V자 홈(29a)이 형성됨으로써 이 V자 홈(29a)을 기점으로 해서 게이트부(P)가 절단되기 때문에, 런너 수지부(28) 및 밀봉 부재(9)의 일체품을 게이트부(P)에서 정확하게 절단할 수 있다. 또한, 게이트부(P)의 하단부, 즉 게이트부(P)를 절곡시켰을 때에 압축되는 측에도 V자 홈(29b)이 형성됨으로써 이 V자 홈(29b)을 기점으로 해서 게이트부(P)가 절곡되기 때문에, 상기 일체품을 게이트부(P)에서 보다 정확하게 절단할 수 있다.

런너 수지부(28)로부터 분리된 밀봉 부재(9)에는 게이트부(P)의 절단에 의한 게이트 자국(24')이 형성된다(도 18 참조). 상기한 바와 같이, 게이트부(P)를 절곡에 의해 절단함으로써 예를 들면 형 개방과 동시에 게이트부(P)를 잡아뜯을 경우와 같이 게이트 자국(24')이 잡아늘려지는 경우가 없다. 특히, 상기한 바와 같이 성형품을 금형으로부터 인출한 후에 게이트 컷을 행함으로써 수지를 완전하게 고화시킨 상태로 게이트부(P)를 절단할 수 있기 때문에, 게이트 자국(24')이 잡아늘려지는 사태를 보다 확실하게 방지할 수 있다. 이상에 의해, 게이트부(P)에서 정확하게 절단할 수 있기 때문에 절단 후에 후처리 가공을 실시하지 않아도 게이트 자국(24')이 밀봉 부재(9)의 외부측 끝면[상측 끝면(9a3)]보다 상방으로 돌출되는 사태가 회피되어 게이트 자국(24')과 디스크 허브(3)의 간섭을 방지할 수 있다. 또한, 게이트부(P)를 절단한 후 게이트 자국(24')에 후처리 가공을 실시해도 좋고, 이 경우 밀봉 부재(9)의 외주면(9b1)[모따기부(9c)]에 후처리 가공된 게이트 자국(24')이 남는다.

상기한 바와 같이 해서 형성된 밀봉 부재(9)는 도 13에 나타내는 바와 같이 베어링 슬리브(8)의 외주 상단에 압입 고정된다. 구체적으로는 밀봉 부재(9)의 제 2 밀봉부(9b)의 내주면(9b2)이 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d)에 상방으로부터 압입된다. 이에 따라, 제 2 밀봉 공간(S2)을 형성하는 제 2 밀봉부(9b)의 외주면(9b1)을 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d)으로 본뜨게 할 수 있다. 따라서, 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d)을 고정밀도로 형성함으로써 밀봉 부재(9)의 외주면(9b1)의 치수 정밀도를 높일 수 있고, 이에 따라 제 2 밀봉 공간(S2)의 용적을 고정밀도로 설정할 수 있다. 또한, 상기한 바와 같이 취약한 웰드라인(W) 형성부를 밀봉 부재(9)의 두께가 얇은 부분[제 1 밀봉부(9a)의 지름방향 홈(9a10), 및 제 2 밀봉부(9b)의 축방향 홈(9b20)]을 피한 위치에 형성함으로써 밀봉 부재(9)에 국부적으로 강도가 낮은 부분이 형성되는 것을 회피할 수 있고, 압입에 의한 손상을 방지할 수 있다.

밀봉 부재(9)를 베어링 슬리브(8)에 고정한 상태에서는 밀봉 부재(9)의 제 1 밀봉부(9a)의 하측 끝면(9a1)은 베어링 슬리브(8)의 상측 끝면(8c)과 접촉하고, 제 2 밀봉부(9b)의 하측 끝면은 소정의 축방향 간극(11)을 통해서 하우징(7)의 단차면(7d)와 대향한다. 또한, 제 1 밀봉부(9a)의 내주면(9a2)과 축부(2a)의 외주면(2a1) 사이에 소정 용적의 제 1 밀봉 공간(S1)이 형성됨과 아울러, 제 2 밀봉부(9b)의 외주면(9b1)과 하우징(7)의 대경부(7b)의 내주면(7b1) 사이에 소정 용적의 제 2 밀봉 공간(S2)이 형성된다. 본 실시형태에서는 제 1 밀봉부(9a)의 내주면(9a2) 및 하우징(7)의 대경부(7b)의 내주면(7b1)은 모두 상방을 확경시킨 테이퍼면 형상으로 형성되고, 그 때문에 제 1 및 제 2 밀봉 공간(S1, S2)은 하방을 향해서 점차 축소된 테이퍼 형상을 나타낸다.

이때, 제 1 밀봉부(9a)의 하측 끝면(9a1)과 베어링 슬리브(8)의 상측 끝면(8c) 사이, 및 제 2 밀봉부(9b)의 내주면(9b2)과 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d) 사이에는 제 1 밀봉 공간(S1)과 제 2 밀봉 공간(S2)을 연통하는 연통로(12)가 형성된다. 구체적으로는 제 1 밀봉부(9a)의 하측 끝면(9a1)에 형성된 지름방향 홈(9a10)과 베어링 슬리브(8)의 상측 끝면(8c)에서 지름방향의 연통로(12a)가 형성됨(도 13 참조)과 아울러, 제 2 밀봉부(9b)의 내주면(9b2)에 형성된 축방향 홈(9b20)과 베어링 슬리브(8)의 외주면(8d)에 형성된 축방향 홈(8d1)에서 축방향의 연통로(12b)가 형성된다(도 15 참조).

연통로(12)는 양쪽 밀봉 공간(S1, S2) 내의 윤활유의 압력 밸런스를 적정 범위로 유지하기 위해서 소정 이상의 유로 면적이 필요해진다. 그러나, 상기한 바와 같이 제 2 밀봉부(9b)에 축방향 홈(9b20)을 형성하면 부분적으로 두께가 얇아져서 강도 저하를 초래할 우려가 있기 때문에, 함부로 축방향 홈(9b20)의 크기(깊이나 원주방향 폭)를 크게 할 수는 없다. 특히, 제 2 밀봉부(9b)는 베어링 슬리브(8)에 압입됨으로써 큰 부하를 받기 때문에 되도록이면 강도를 확보할 필요가 있다. 그래서, 상기한 바와 같이 제 2 밀봉부(9b)의 축방향 홈(9b20)과 베어링 슬리브(8)의 축방향 홈(8d1)으로 협동해서 축방향의 연통로(12b)를 형성함으로써, 제 2 밀봉부(9b)의 축방향 홈(9b20)의 크기를 억제하여 밀봉 부재(9)의 강도를 확보하면서 축방향의 연통로(12b)의 유로 면적을 확보할 수 있다.

이상과 같이 하여, 밀봉 부재(9)에 의해 밀봉된 하우징(7)의 내부 공간에 베어링 슬리브(8)의 내부 기공을 포함하여 윤활유(예를 들면 에스테르계 윤활유)를 충만하게 함으로써 도 13에 나타내는 유체 동압 베어링 장치(1)가 완성된다.

축부재(2)가 회전하면 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)의 레이디얼 베어링면과 축부(2a)의 외주면(2a1) 사이에 레이디얼 베어링 간극이 형성된다. 또한, 베어링 슬리브(8)의 하측 끝면(8b)의 스러스트 베어링면과 플랜지부(2b)의 상측 끝면(2b1) 사이, 및 하우징(7)의 내저면(7c1)의 스러스트 베어링면과 플랜지부(2b)의 하측 끝면(2b2) 사이에 각각 스러스트 베어링 간극이 형성된다. 그리고, 축부재(2)의 회전에 따라 레이디얼 베어링면의 동압 홈(8a1, 8a2)에 의해 상기 레이디얼 베어링 간극에 윤활유의 동압이 발생하고, 축부재(2)의 축부(2a)가 상기 레이디얼 베어링 간극 내에 형성되는 윤활유의 유막에 의해 레이디얼 방향으로 회전 가능하게 비접촉 지지된다. 이에 따라, 축부재(2)를 레이디얼 방향으로 회전 가능하게 비접촉 지지하는 제 1 레이디얼 베어링부(R1)와 제 2 레이디얼 베어링부(R2)가 구성된다. 동시에, 스러스트 베어링면의 동압 홈에 의해 상기 스러스트 베어링 간극에 윤활유의 동압이 발생하고, 축부재(2)가 상기 스러스트 베어링 간극 내에 형성되는 윤활유의 유막에 의해 스러스트 방향으로 회전 가능하게 비접촉 지지된다. 이에 따라, 축부재(2)를 양쪽 스러스트 방향으로 회전 가능하게 비접촉 지지하는 제 1 스러스트 베어링부(T1)와 제 2 스러스트 베어링부(T2)가 구성된다.

또한, 축부재(2)의 회전시에는 상술한 바와 같이 제 1 및 제 2 밀봉 공간(S1, S2)이 하우징(7)의 내부측을 향해서 점차 축소된 테이퍼 형상을 나타내고 있기 때문에, 양쪽 밀봉 공간(S1, S2) 내의 윤활유는 모세관력에 의한 인입 작용에 의해 밀봉 공간이 좁아지는 방향, 즉 하우징(7)의 내부측을 향해서 인입된다. 이에 따라, 하우징(7)의 내부로부터의 윤활유의 누출이 효과적으로 방지된다. 또한, 밀봉 공간(S1, S2)은 하우징(7)의 내부 공간에 충전된 윤활유의 온도 변화에 따르는 용적 변화량을 흡수하는 버퍼 기능을 갖고, 상정되는 온도 변화의 범위 내에서는 윤활유의 유면은 항상 밀봉 공간(S1, S2) 내에 있다.

상술한 바와 같이, 상측의 동압 홈(8a1)은 축방향 비대칭으로 형성되어 있기 때문에(도 14 참조) 축부재(2)의 회전시 레이디얼 베어링 간극의 윤활유를 하방으로 밀어넣는 힘이 생기고, 이에 따라 제 1 스러스트 베어링부(T1)의 스러스트 베어링 간극→베어링 슬리브(8)의 축방향 홈(8d1)에 의해 형성되는 유체 통로→밀봉 부재(9)와 베어링 슬리브(8) 사이의 연통로(12)라고 하는 경로를 순환시킬 수 있다. 이에 따라, 윤활유의 압력 밸런스가 유지됨과 동시에 국부적인 부압의 발생에 따르는 기포의 생성, 기포의 생성에 기인하는 윤활유의 누출이나 진동의 발생 등의 문제를 해소할 수 있다. 또한, 상기 순환 경로에는 제 1 밀봉 공간(S1)이 연통되고, 또한 축방향 간극(11)을 통해서 제 2 밀봉 공간(S2)이 연통되고 있으므로, 어떠한 이유로 윤활유 중에 기포가 혼입된 경우라도 기포가 윤활유를 따라 순환할 때에 밀봉 공간(S1, S2) 내의 윤활유의 유면으로부터 외기로 배출되기 때문에 기포에 의한 악영향을 보다 한층 더 효과적으로 방지할 수 있다.

본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않는다. 이하, 본 발명의 다른 실시형태를 설명하지만, 상기 실시형태와 같은 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 붙여서 중복 설명을 생략한다.

본 발명은 도 24에 나타내는 바와 같은 유체 동압 베어링 장치(31)에 적용할 수도 있다. 이 유체 동압 베어링 장치(31)는 밀봉 부재(39)의 내주면(39a)과 축부재(2)의 외주면에 형성된 테이퍼면(2a2) 사이에 밀봉 공간(S)이 형성되고, 밀봉 부재(39)의 외주면(39c)이 하우징(7)의 내주면(7a1)에 고정된다. 밀봉 부재(39)의 외주면(39c)과 하우징(7)의 내주면(7a1)은 이것들을 간극 감합시킨 상태로 그 감합 간극 내에서 접착제(G)를 고화시키는 소위 간극 접착에 의해 고정된다(도 25 참조). 밀봉 부재(39)의 하측 끝면(39b)은 베어링 슬리브(8)의 상측 끝면(8c)에 접촉하고, 하우징(7)의 내부에 채워진 윤활유와 접촉한다. 베어링 슬리브(8)의 하측 끝면(8b)은 하우징(7)의 내주면(7a1)의 하단부에 형성된 단차부(7e)에 접촉한다. 베어링 슬리브(8)의 상측 끝면(8c)에는 지름방향 홈(8c1)이 형성되고, 이 지름방향 홈(8c1)에 의해 윤활유의 연통로가 형성된다.

밀봉 부재(39)는 상기 실시형태와 마찬가지로 사이드 게이트에 의한 사출 성형으로 형성되고, 도 25에 나타내는 바와 같이 외주면(39c)에 게이트 자국(40)이 형성된다. 게이트 자국(40)은 도 26에 나타내는 바와 같이, 밀봉 부재(39)의 상측 끝면(39d)의 축방향 위치(X)보다 하방에, 또한 밀봉 부재(39)의 외주면(39c)의 지름방향 위치(Y)보다 내경측에 형성된다. 또한, 게이트 자국(40)은 하우징(7)의 내부에 채워진 윤활유와 접촉하지 않는 위치, 구체적으로는 밀봉 부재(39)의 외주면(39c) 중 하우징(7)과의 고정면의 내부측 단부(도시예에서는 하단부)를 제외하는 위치에 형성된다. 본 실시형태에서는 밀봉 부재(39)의 외주면(39c)의 상단부에 형성된 모따기부(39e)에 게이트 자국(40)이 형성된다. 이와 같이, 게이트 자국(40)을 밀봉 부재(39)의 상측 끝면(39d)의 축방향 위치(X)보다 하방에 형성함으로써 게이트 자국(40)과 디스크 허브(3)의 간섭을 방지할 수 있다. 또한, 게이트 자국(40)을 밀봉 부재(39)의 외주면(39c)보다 내경측에 형성함으로써 게이트 자국(40)과 하우징(7)의 내주면(7a1)의 간섭을 방지할 수 있다.

이상의 실시예에서는 베어링 슬리브(8)가 헤링본 형상이나 스파이럴 형상의 동압 홈으로 이루어지는 동압 발생부가 형성되어 있지만, 이에 한정되지 않고 다른 형상의 동압 홈을 형성하거나, 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a)을 복수의 원호를 조합시킨 다원호 형상으로 함으로써 동압 발생부를 구성해도 좋다. 또한, 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a) 및 하측 끝면(8b)이나 하우징(7)의 내저면(7c1)에 동압 발생부를 형성하는 대신에, 이들의 면과 베어링 간극을 통해서 대향하는 부재[축부재(2)의 축부(2a)의 외주면(2a1) 및 플랜지부(2b)의 양쪽 끝면(2b1, 2b2)]에 동압 발생부를 형성해도 좋다. 또한, 베어링 슬리브(8)의 내주면(8a) 및 축부재(2)의 축부(2a)의 외주면(2a1)의 양쪽을 원통면 형상으로 한 소위 진원 베어링을 구성해도 좋다. 이 경우, 동압 작용을 적극적으로 발생시키는 동압 발생부는 형성되지 않지만, 축부(2a)의 작은 진동 회전에 의해 동압 작용이 발생한다.

또한, 이상에 나타낸 본원의 제 1 발명 및 제 2 발명의 구성을 조합시켜서 적용하는 것도 가능하다.

1 : 유체 동압 베어링 장치 2 : 축부재
7 : 하우징 8 : 베어링 슬리브
9 : 밀봉 부재 9a : 제 1 밀봉부
9a10 : 지름방향 홈 9b : 제 2 밀봉부
9b20 : 축방향 홈 R : 축방향 홈의 최심부
W : 웰드라인 12 : 연통로
D : 디스크 R1, R2 : 레이디얼 베어링부
T1, T2 : 스러스트 베어링부 S1, S2 : 밀봉 공간

Claims

축부재와, 내주에 상기 축부재가 삽입된 베어링 슬리브와, 내주에 상기 베어링 슬리브를 유지한 하우징과, 대경 내주면 및 소경 내주면을 갖는 수지의 사출 성형품이며 대경 내주면이 상기 베어링 슬리브의 단부 외주면에 압입 고정된 밀봉 부재와, 상기 축부재의 외주면과 상기 베어링 슬리브의 내주면 사이의 레이디얼 베어링 간극에 발생하는 윤활유의 동압 작용에 의해 축부재를 레이디얼 방향으로 지지하는 레이디얼 베어링부와, 상기 밀봉 부재의 소경 내주면과 상기 축부재의 외주면 사이에 형성되어 하우징 내부에 채워진 윤활유를 밀봉하는 제 1 밀봉 공간과, 상기 밀봉 부재의 외주면과 상기 하우징의 내주면 사이에 형성되어 하우징 내부에 채워진 윤활유를 밀봉하는 제 2 밀봉 공간과, 상기 밀봉 부재와 상기 베어링 슬리브 사이에 형성되어 상기 제 1 밀봉 공간과 상기 제 2 밀봉 공간을 연통하는 연통로를 구비한 유체 동압 베어링 장치로서,
상기 밀봉 부재는 고정형 및 가동형의 형 고정면에 설치된 사이드 게이트로부터 수지를 사출해서 형성된 사출 성형품이고, 상기 사이드 게이트에 의한 게이트 자국은 상기 밀봉 부재의 외부측 끝면의 축방향 위치를 넘지 않은 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 밀봉 부재의 대경 내주면에 상기 연통로를 구성하는 축방향 홈이 형성되고, 상기 축방향 홈의 최심부를 회피한 원주방향 위치에 사출 성형에 의한 웰드라인이 형성되고, 상기 밀봉 부재의 대경 내주면에 상기 축방향 홈이 복수 형성되고, 상기 웰드라인은 상기 복수의 축방향 홈의 원주방향 사이의 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 밀봉 부재의 내부측 끝면에 상기 연통로를 구성하는 지름방향 홈이 형성되고, 상기 지름방향 홈의 최심부를 회피한 원주방향 위치에 상기 웰드라인이 형성된 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 밀봉 부재의 선팽창계수는 상기 베어링 슬리브의 선팽창계수보다 큰 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
축경이 2∼4㎜이고, 상기 밀봉 부재와 상기 베어링 슬리브의 압입값이 40㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 윤활유는 에스테르계 윤활유인 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 밀봉 부재를 결정성 수지로 형성한 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 결정성 수지는 PPS, ETFE, PEEK, PA66, PA46, PA6T, PA9T 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 베어링 슬리브의 외주면에 축방향 홈이 형성되고, 상기 축방향 홈과 상기 밀봉 부재의 상기 축방향 홈으로 상기 연통로를 구성한 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 밀봉 부재의 대경 내주면에 상기 축방향 홈이 홀수개 형성되고, 상기 밀봉 부재의 사출 성형 게이트는 상기 축방향 홈의 원주방향 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 유체 동압 베어링 장치.
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