JP2006226410A - 流体動圧軸受装置およびこれを備えたモータ - Google Patents
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Abstract
【課題】 製造コストを低減すると共に、流体動圧軸受装置における軸受性能の向上を図る。
【解決手段】 流体動圧軸受装置１は、ハウジング７と、軸受スリーブ８と、回転部材３とで主に構成される。ハウジング７は、樹脂材料で射出成形された側部７ａと、該側部７ａの軸方向一端内径側に設けられた固定部７ｃに固定され該側部７ａの軸方向一端開口を閉塞する底部材１０とで構成される。前記固定部７ｃは、射出成形により射出された樹脂が成形型の内表面に沿って固化した成形面である。
【選択図】図２
【解決手段】 流体動圧軸受装置１は、ハウジング７と、軸受スリーブ８と、回転部材３とで主に構成される。ハウジング７は、樹脂材料で射出成形された側部７ａと、該側部７ａの軸方向一端内径側に設けられた固定部７ｃに固定され該側部７ａの軸方向一端開口を閉塞する底部材１０とで構成される。前記固定部７ｃは、射出成形により射出された樹脂が成形型の内表面に沿って固化した成形面である。
【選択図】図２
Description
本発明は、軸受隙間に生じる流体（潤滑流体）の動圧作用で回転部材を回転自在に非接触支持する流体動圧軸受装置に関する。この軸受装置は、情報機器、例えばＨＤＤ、ＦＤＤ等の磁気ディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ等の光ディスク装置、ＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク装置等に搭載するスピンドルモータ用、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）などに搭載するポリゴンスキャナモータ用、あるいは軸流ファンなどの電気機器に搭載する小型モータ用として好適である。
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流体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。
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流体動圧軸受装置では、軸部およびフランジ部を有する回転部材をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部と、スラスト方向に非接触支持するスラスト軸受部とを備えた動圧軸受が用いられる（例えば、特許文献１参照）。前記動圧軸受において、ラジアル軸受部を構成する軸受スリーブの内周面又はこれに対向する軸部の外周面に動圧発生手段としての動圧溝が設けられる。また、スラスト軸受部を構成するフランジ部の両端面、あるいは、これに対向する面（例えば、軸受スリーブの端面や、ハウジング底部の端面等）に動圧溝が設けられる。
この種の流体動圧軸受装置では、情報機器の高性能化に伴い、必要とされる高い軸受性能を確保すべく、構成部品の加工精度や組立て精度を高める努力がなされている。その一方で、情報機器の著しい低価格化により、この種の流体動圧軸受装置に対する低コスト化の要求も益々厳しくなっている。また今日では、小型・軽量化を目的とした情報機器の開発競争が熾烈であり、それに伴い、この種の流体動圧軸受装置の小型・軽量化も望まれている。
特開２００２―６１６４１号公報
ハウジングは、略円筒状の側部と、側部の一端開口を封口する底部とを備えている。底部は、側部と一体に形成される他、側部と別体に形成される場合もある。後者の場合、側部の一端内径側に予め固定部を設け、この固定部に底部となる部材（底部材）を圧入、接着等の手段で固定するようにしている。
ところで、近年では、流体動圧軸受装置の低コスト化、および軽量化を図るため、ハウジングを、金属材料の機械加工品から樹脂材料の射出成形品に置き換える試みがなされている。ハウジングのうち、特に底部を別体の底部材で構成したハウジングでは、その樹脂化は、底部材を従来と同様に黄銅やアルミ合金等の金属材料で形成する一方、側部のみを樹脂成形品とする形で行われることが多い。このように側部のみを樹脂成形品とする場合、その射出成形品のゲートは、射出成形後に固定部となる部分に設けるのが通例である。このとき、固定部は、ゲートカット後に機械加工で形成される。
しかしながら、側部の固定部は、一般に要求される寸法精度が厳しく、その機械加工は入念に行う必要がある。そのため、加工コストの増大が避けられず、樹脂化によるコストメリットを十分に享受できない。また、機械加工により発生した異物が固定部に残存する可能性があり、その場合、底部材の圧入後にこれが軸受装置の内部に入り込んでコンタミとなり、軸受性能を低下させるおそれがある。
そこで本発明の課題は、この種の流体動圧軸受装置における製造コストを低減し、一層低コストな流体動圧軸受装置を提供することである。
上記課題を解決するため、本発明にかかる流体動圧軸受装置は、有底筒状のハウジングと、該ハウジングの内周に保持された軸受スリーブと、該軸受スリーブに挿入され回転中心軸を中心として回転する軸部を有する回転部材と、軸受スリーブと回転部材の軸部との間のラジアル軸受隙間に生じる流体の動圧作用で回転部材をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部とを備えた流体動圧軸受装置において、前記ハウジングは、樹脂材料で略円筒状に射出成形された側部と、該側部の軸方向一端内径側に設けられた固定部に固定され該側部の軸方向一端開口を閉塞する底部材とを有し、前記固定部は、前記射出成形により射出された樹脂が成形型の内表面に沿って固化した成形面であることを特徴とするものである。
ここで、上記の流体（潤滑流体）としては、潤滑油（又は潤滑グリース）、磁性流体等の液体の他、エアー等の気体を用いることができる。
ハウジングを構成する側部を樹脂材料の射出成形品とすることにより、切削等の機械加工や、プレス加工による金属製のものと比較すると、高精度かつ軽量のハウジングを低コストに製造することができる。また、側部に形成された底部材を固定するための固定部が、射出成形により射出された樹脂が成形型の内表面に沿って固化した成形面であることから、高精度な固定部を容易かつ低コストに成形することができる。このとき、固定部は樹脂材料中の充填材が露出していない平滑な面となるから、底部材の圧入に伴う摩擦でコンタミの原因となる微小な異物等が発生することもない。
樹脂材料（溶融樹脂）を成形型（キャビティ）内に射出するゲートは、キャビティにおける前記固定部に対応する位置以外の箇所に設けることができるが、その中でも固定部とは軸方向他端側の内周縁部に対応する位置に設けるのが望ましい。この構成とすることで、キャビティ内に均一に樹脂を充填でき、高精度な部品成形を行うことができる。このとき、側部の一端内周縁部にはゲート跡としてのゲートカット部が形成されるが、他部材との固定には直接関与しない箇所であるので、別途仕上げ加工等を行う必要がない。従って、工程数を減じてハウジングの製造コストを低減することができる。なお、ゲート形状は、溶融樹脂をキャビティ内に均一に充填できれば特にその形態は問わず、フィルムゲート、点ゲート（多点ゲートを含む）、ディスクゲート等が選択可能である。
ところで、側部の固定部とは軸方向他端側の内周縁部には、上記のとおりゲート跡としてのゲートカット部が形成される。このとき、ゲートカット部が軸受スリーブの外周縁に設けられる面取り部よりも軸方向寸法が長いと、軸受スリーブをハウジングに固定する際、例えば軸受スリーブをハウジングに挿入するときの抵抗となるばかりでなく、ゲートカット部と面取り部との摩擦に起因した摩耗粉が軸受装置内部に混入し、軸受性能の低下を招く恐れがある。従って、ゲートカット部の軸方向寸法は、軸受スリーブの面取り部の軸方向寸法以下であることが望ましい。
ゲートカット部は、ハウジングと軸受スリーブの固定後も、成形型の開閉動作によって自動的に切断された状態、もしくは、成形後パンチにて打ち抜かれた状態、すなわちバリ等が残留した状態のままである。この状態を放置することは、バリの脱落等によりコンタミの問題を生じる恐れがあるので好ましくない。一方、バリを完全除去しようとすれば入念な機械加工が必要となってコスト高となる。
そこで本発明では、ゲートカット部を接着剤で被覆することとした。これによれば、バリ等の脱落を簡易な手段で確実に防止することができ、前述の問題点を低コストに解消することができる。
ハウジングを形成する樹脂材料は、射出成形可能な熱可塑性樹脂であれば特に限定されず、非晶性樹脂、結晶性樹脂の何れも使用可能である。なお、樹脂材料には、種々の特性、例えば強度、成形性、および導電性等を付与するための充填材を適宜配合することができる。
ラジアル軸受部は、流体の動圧作用により圧力を発生させることができれば特にその形態を問わず、例えばヘリングボーン形状等の軸方向に傾斜した形状の動圧溝を設けた動圧軸受の他、ラジアル軸受隙間に複数のくさび状隙間を有する動圧軸受（多円弧軸受）、あるいは、複数の軸方向溝形状の動圧溝を円周方向等間隔に設けた動圧軸受（ステップ軸受）で構成することができる。
以上の構成を有する流体動圧軸受装置は、ロータマグネットとステータコイルとを有するモータ、例えばＨＤＤ等のディスク装置用のスピンドルモータに好ましく使用することができる。
以上のように、本発明によれば、ハウジングの製造コストを低減すると共に、コンタミ等の問題を生じることなく流体動圧軸受装置の軸受性能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、この実施形態にかかる流体動圧軸受装置１を組み込んだ情報機器用スピンドルモータの一構成例を示している。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２を備えた回転部材３を回転自在に非接触支持する流体動圧軸受装置１と、例えば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、モータブラケット（保持部材）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は回転部材３の外周に取り付けられる。流体動圧軸受装置１のハウジング７は、モータブラケット６の内周に例えば圧入接着等の手段により固定される。回転部材３には、磁気ディスク等のディスク状情報記録媒体が一又は複数枚保持される。ステータコイル４に通電すると、ステータコイル４とロータマグネット５との間に発生する電磁力でロータマグネット５が回転し、それによって回転部材３および軸部２が一体となって回転する。
流体動圧軸受装置１は、例えば図２に示すように、側部７ａと該側部７ａの軸方向一端開口を閉塞する側部７ａとは別体の底部材１０とからなるハウジング７と、ハウジング７の内部に保持された軸受スリーブ８と、ハウジング７および軸受スリーブ８に対して相対回転する回転部材３とを主要な構成部品として備えている。なお、以下説明の便宜上、底部材１０の側を下側、底部材１０と軸方向反対側を上側として説明を進める。
回転部材３は、例えばハウジング７の上側を覆うハブ部９と、軸受スリーブ８の内周に挿入される軸部２とで構成される。
ハブ部９は、ハウジング７の上方に配置された円盤部９ａと、円盤部９ａの外周部から軸方向下方に延びた筒状部９ｂと、筒状部９ｂの外周に設けられたディスク搭載面９ｃおよび鍔部９ｄとを備えている。図示されていないディスク状情報記録媒体は、円盤部９ａの外周に外嵌され、ディスク搭載面９ｃに載置される。そして、図示しない適当な保持手段によってディスク状情報記録媒体がハブ部９に保持される。
軸部２は、この実施形態ではハブ部９と一体に形成され、その下端に抜止めとしてフランジ部１１を別体に備えている。フランジ部１１は金属製で、例えばねじ結合等の手段により軸部２に固定される。
軸受スリーブ８は、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円筒状に形成される。軸受スリーブ８の両端外周縁には、軸方向寸法δ２の面取り部（チャンファ）８ｄが形成される（図５参照）。なお、焼結金属に限らず、例えば黄銅等の軟質金属で軸受スリーブ８を形成することも可能である。
軸受スリーブ８の内周面８ａには、図２に示すように、第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２のラジアル軸受面となる上下２つの領域が軸方向に離隔して設けられている。上記２つの領域には、例えば図３（ａ）に示すようなヘリングボーン形状の動圧溝８ａ１、８ａ２がそれぞれ形成されている。上側の動圧溝８ａ１は、軸方向中心ｍ（上下の傾斜溝間領域の軸方向中央）に対して軸方向非対称に形成されており、軸方向中心ｍより上側領域の軸方向寸法Ｘ１が下側領域の軸方向寸法Ｘ２よりも大きくなっている。また、軸受スリーブ８の外周面８ｂには、１本又は複数本の軸方向溝８ｂ１が軸方向全長に亘って形成されている。この実施形態では、３本の軸方向溝８ｂ１が円周方向等間隔に形成されている。
また、軸受スリーブ８の下側端面８ｃの、スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受面となる一部環状領域には、例えば、図３（ｂ）に示すように、例えばスパイラル形状に配列された複数の動圧溝８ｃ１が形成されている。
ハウジング７は、略円筒形状の側部７ａと、側部７ａの下側開口を閉塞する底部としての底部材１０とで形成される。側部７ａは樹脂材料で射出成形される。側部７ａの上側端面７ａ１の、スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受面となる一部環状領域には、図示は省略するが、例えばスパイラル形状に配列された複数の動圧溝が形成される。この動圧溝は、側部７ａを成形する成形型の表面に該動圧溝に対応した形状を形成しておき、側部７ａの成形と同時に形成される。
側部７ａの外周には、図２に示すように、上方に向かって漸次拡径するテーパ状の外壁７ｂが形成されている。このテーパ状の外壁７ｂは、筒状部９ｂの内周面９ｂ１との間に、ハウジング７の下端側から上方に向けて半径方向寸法が漸次縮小した環状のシール空間Ｓを形成する。このシール空間Ｓは、軸部２およびハブ部９の回転時、スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間の外径側と連通する。
側部７ａの下端内径側には、底部材１０が固定される固定部７ｃが形成される。固定部７ｃの内周面７ｃ１は軸受スリーブ８が保持される内周面７ｄよりも大径であり、固定部７ｃの肉厚は側部７ａの円盤部（固定部７ｃ以外の領域）と比べて薄くなっている。また、側部７ａの上端内径側には内周縁部７ａ２が形成されている。なお、内周縁部７ａ２は、図４（ｂ）に示すように、側部７ａの内周面７ｄの上端付近を意味し、軸方向の円筒面状をなす内周面７ｄの上端の他、これに隣接するテーパ状の部分７ｆも含む。
上記のように、ハウジング７（側部７ａ）は樹脂材料の射出成形で成形されることから、従来の例えば金属製の機械加工品よりも軽量化できると共に各部分を高精度に成形することができ、また、かかる成形コストを低減することができる。また、動圧溝も射出成形時に同時に型成形されるため成形コストを低減することができる。
側部７ａを形成する樹脂材料は、射出成形可能な熱可塑性樹脂であれば特に限定されないが、非晶性樹脂を用いる場合には、例えば、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニルサルフォン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等を用いることができる。また、結晶性樹脂を用いる場合には、例えば、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等を用いることができる。
上記樹脂材料には、種々の特性を付与するための充填材を適宜配合することができる。例えば、強度や成形性を向上させるために、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ー状充填材、マイカ等の鱗片状充填材を配合することができる。また、導電性を付与するために、例えば、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、金属紛等の繊維状又は粉末状の導電性充填材を配合することができる。なお、これらの充填材は単独で用いても良いし、二種以上を混合して使用しても良い。
底部材１０は、例えば、黄銅やアルミ合金等の金属材料で形成され、側部７ａの下端内径側に形成された固定部７ｃの内周に圧入、あるいは圧入接着等の手段により固定される。
図４（ａ）は、ハウジング７（側部７ａ）の射出成形工程を概念的に示すものである。固定型と可動型とで構成される成形型にキャビティ１７、ゲート１７ａ、ランナー１７ｂが設けられる。ゲート１７ａは、成形型の側部７ａの内周縁部７ａ２に対応する位置に、軸方向寸法δ１で配置される。なお本図では、後述するように、ゲート１７ａをパンチで軸方向に打ち抜く際の便宜から、ゲート１７ａを側部７ａの内周面７ｄの上端に対応する位置に配置する形態を例示しているが、例えばその他のゲートカット法を採用する場合等には、テーパ状の部分７ｆに対応する位置にゲート１７ａを配置することもできる。
図示されていない射出成形機のノズルから射出された樹脂材料（溶融樹脂）Ｐは、成形型のランナー１７ｂ、ゲート１７ａを通ってキャビティ１７内に充填される。このように、側部７ａの上端内径側の内周縁部７ａ２に対応する位置に配置されたゲート１７ａからキャビティ１７内に溶融樹脂Ｐを充填することにより、溶融樹脂Ｐがキャビティ１７内の円周方向及び軸方向に均一に充填されるため、側部７ａを高精度に成形することができる。なお、ゲート１７ａの形状は、キャビティ１７内に均一に溶融樹脂Ｐを充填することができれば特にその形態は限定されず、例えば内周縁部７ａ２に対応する位置の円周上一箇所あるいは複数箇所に設けられる点ゲート（多点ゲート）の他、環状のフィルムゲート、ディスクゲート等を採用することもできる。
キャビティ１７内に充填された溶融樹脂Ｐを冷却・固化した後、可動型を移動させて成形型を型開きする。そして、成形品を成形型から取り出し、ゲート１７ａをパンチにて打ち抜くと、図４（ｂ）に示すように、内周縁部７ａ２にゲート１７ａのゲート跡としてのゲートカット部７ｅが形成される。このゲートカット部７ｅは、ゲート１７ａと同様軸方向寸法δ１である。
ここで、従来は、キャビティ１７内の固定部７ｃに対応する位置にゲートが設けられていた。固定部７ｃは底部材１０を高精度に圧入固定するために、要求される寸法精度が厳しく、従って機械加工を入念に施すことにより仕上げが行われていた。しがしながら加工コストの増大が避けられず、樹脂化によるコストメリットを十分に享受できなかった。一方、本実施形態では、図４（ａ）からも明らかなように、固定部７ｃは射出成形により射出された樹脂が成形型の内表面に沿って固化した成形面となっている。従って、従来用いられていた機械加工よりも遥かに低コストで、高精度な固定部７ｃを成形することができる。
また、機械加工を行うと、例えば樹脂材料中の充填材が表面に露出することで異物が発生し、それが固定部７ｃに残存した場合、底部材１０の圧入後に異物が軸受装置の内部に入り込んでコンタミとなり、軸受性能を低下させるおそれがあった。一方、本実施形態では固定部７ｃが成形面であるため、充填材が表面に露出せず、これに起因した異物の発生を抑制し、軸受性能低下の恐れを回避することができる。
次に、本実施形態に係る流体動圧軸受装置１の組立て工程を説明する。
まず、ハウジング７を構成する側部７ａの内周面７ｄに軸受スリーブ８を、圧入接着等の手段により固定する。図５に示すように、側部７ａの上端内周縁部７ａ２に形成されたゲートカット部７ｅの軸方向寸法δ１は、軸受スリーブ８の両端外周縁に設けられた面取り部８ｄの軸方向寸法δ２以下となるように形成される（δ１≦δ２）。仮にδ１＞δ２とすると、例えば軸受スリーブ８をハウジング７に挿入するときの抵抗となるだけでなく、所定位置に固定できない恐れがある。さらに、ゲートカット部７ｅと面取り部８ｄとの摩擦に起因した異物の発生により、軸受性能の低下を招く恐れもある。一方、本実施形態の構成であれば、上記事態を招くことなく、容易に軸受スリーブ８を圧入することができる。
軸受スリーブ８を側部７ａに固定した後、軸受スリーブ８に形成された面取り部８ｄと、これに対向する側部７ａの内周縁部７ａ２との間に形成された空間には、ゲートカット部７ｅを被覆するように接着剤Ｍが充填される。
固定後でも、ゲートカット部７ｅは、ゲート１７ａをパンチで打ち抜き、切断された状態のままの態様、すなわちバリが残留した状態をなしている。この状態を放置したまま軸受装置を運転すると、ゲートカット部７ｅの一部（バリ）が軸受装置内部に混入し、コンタミとなって軸受性能を低下させる恐れがある。ところが、機械加工等を用いてこのゲートカット部７ｅの仕上げを行うと、研磨加工、加工後の異物除去作業等の作業を入念に行う必要があるため高コスト化を招く。一方、本実施形態では接着剤Ｍを充填するという非常に簡易かつ低コストな手段で、バリの脱落、ひいてはコンタミの発生を防止することができる。
次に、側部７ａに固定した軸受スリーブ８に、ハブ部９と一体に形成した軸部２を挿入する。その後、フランジ部１１を軸部２に、例えばねじ結合により取り付け、次いで底部材１０を側部７ａの固定部７ｃの内周に圧入、あるいは圧入接着して固定する。
上記のようにして組立てが完了すると、回転部材３の軸部２は軸受スリーブ８の内周面８ａに挿入され、フランジ部１１は軸受スリーブ８の下側端面８ｃと底部材１０の上側端面１０ａとの間の空間に収容された状態となる。その後、流体動圧軸受装置１の内部空間に、軸受スリーブ８の内部気孔を含め、流体（潤滑流体）として、例えば潤滑油を充満させる。このとき潤滑油の油面は、シール空間Ｓの範囲内に維持される。
上記構成の流体動圧軸受装置１において、回転部材３（軸部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上下二つの領域は、それぞれ軸部２の外周面２ａとラジアル軸受隙間を介して対向する。そして軸部２の回転に伴い、ラジアル軸受隙間に満たされた潤滑油による動圧作用が発生し、その圧力によって軸部２をラジアル方向に回転自在に非接触支持する第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２とが形成される。
また、ハウジング７の側部７ａの上側端面７ａ１と、軸部２と一体に形成されたハブ部９の下側端面９ａ１との間にはスラスト軸受隙間（図示省略）が形成されており、回転部材３の回転に伴い、このスラスト軸受隙間に潤滑油による動圧作用が発生し、その圧力によって回転部材３をスラスト方向に回転自在に非接触支持する第１スラスト軸受部Ｔ１が形成される。同様に、軸受スリーブ８の下側端面８ｃとフランジ部１１の上側端面１１ａとの間にスラスト軸受隙間が形成され、このスラスト軸受隙間に潤滑油による動圧作用が発生し、回転部材３をスラスト方向に非接触支持する第２スラスト軸受部Ｔ２が形成される。
以上のように、本発明の構成によれば、ハウジング７の形成および流体動圧軸受装置１の組立ての際に、一切の機械加工を排除することができるため、製造コストの大幅な低減が可能となる。ところで、上記構成の流体動圧軸受装置１は、ハウジング７の上側端面７ａ１と回転部材３（ハブ部９）の下側端面９ａ１との間にスラスト軸受隙間（スラスト軸受部Ｔ１）を形成することでシール空間Ｓをハウジング７の外周側に形成し、軸受装置の小型化（薄型化）を図ったものである。また、ハウジング７を樹脂材料で成形し軽量化を図っていることから、特に携帯型情報機器用のスピンドルモータに好ましく用いることができる。
本発明の構成は上記のものに限らず、樹脂製の側部７ａの一端内径側に底部材１０を固定するための固定部７ｃを有するものであれば好ましく用いることができる。図６はその一例を示すものであり、上記同様、製造コストを低減しつつ、軽量かつ高精度なハウジング７を成形することができる。なお、図２に示す実施形態と同一の構成部材および要素には、同一記号を付与し、重複説明を省略する。
図６に示す流体動圧軸受装置１は、回転中心に軸部１２ａとその一端に外径側に張り出したフランジ部１２ｂとを有する軸部材１２と、軸部１２ａをその内周に挿入可能な軸受スリーブ８と、軸受スリーブ８を内周に固定したハウジング７と、ハウジング７の一端開口を封口するシール部材１３とを主要な構成部材として備えている。この流体動圧軸受装置１では、軸部材１２とは別体の図示しないハブ部９が、軸受装置の完成後、圧入等の手段で固定され回転部材を構成する。
この実施形態では、第１スラスト軸受部Ｔ１が、フランジ部１２ｂの上側端面１２ｂ１と、これに対向する軸受スリーブ８の下側端面８ｃに形成され、第２スラスト軸受部Ｔ２が、フランジ部１２ｂの下側端面１２ｂ２と、これに対向する底部材１０の上側端面１０ａに形成される。また、シール空間Ｓが、軸部１２ａの外周面１２ａ１と、シール部材１３の内周面１３ａの間に形成される。シール部材１３の下側端面１３ｂには、径方向溝１３ｂ１が形成されている。
以上の説明では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２およびスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２として、へリングボーン形状やスパイラル形状の動圧溝により流体の動圧作用を発生させる構成を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２として、いわゆる多円弧軸受やステップ軸受を採用しても良い。
図７は、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の一方又は双方を多円弧軸受で構成した場合の一例を示している。この例では、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が、３つの円弧面８ａ３、８ａ４、８ａ５で構成されている（いわゆる３円弧軸受）。３つの円弧面８ａ３、８ａ４、８ａ５の曲率中心は、それぞれ、軸受スリーブ８の軸中心Ｏから等距離オフセットされている。３つの円弧面８ａ３、８ａ４、８ａ５で区画される各領域において、ラジアル軸受隙間は、円周方向の両方向に対して、それぞれ楔状に漸次縮小した形状を有している。そのため、軸受スリーブ８と軸部２（回転部材３）とが相対回転すると、その相対回転の方向に応じて、ラジアル軸受隙間内の潤滑流体が楔状に縮小した最小隙間側に押し込まれて、その圧力が上昇する。このような潤滑流体の動圧作用によって、軸受スリーブ８と軸部２とが非接触支持される。尚、３つの円弧面８ａ３、８ａ４、８ａ５の相互間の境界部に、分離溝と称される、一段深い軸方向溝を形成しても良い。
図８は、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の一方又は双方を多円弧軸受で構成した場合の他の例を示している。この例においても、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が、３つの円弧面８ａ６、８ａ７、８ａ８で構成されているが（いわゆる３円弧軸受）、３つの円弧面８ａ６、８ａ７、８ａ８で区画される各領域において、ラジアル軸受隙間は、円周方向の一方向に対して、それぞれ楔状に漸次縮小した形状を有している。このような構成の多円弧軸受は、テーパ軸受と称されることもある。また、３つの円弧面８ａ６、８ａ７、８ａ８の相互間の境界部に、分離溝と称される、一段深い軸方向溝８ａ９、８ａ１０、８ａ１１が形成されている。そのため、軸受スリーブ８と軸部２とが所定方向に相対回転すると、ラジアル軸受隙間内の潤滑流体が楔状に縮小した最小隙間側に押し込まれて、その圧力が上昇する。このような潤滑流体の動圧作用によって、軸受スリーブ８と軸部２とが非接触支持される。
図９は、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の一方又は双方を多円弧軸受で構成した場合の他の例を示している。この例では、図８に示す構成において、３つの円弧面８ａ６、８ａ７、８ａ８の最小隙間側の所定領域αが、それぞれ、軸受スリーブ８の軸中心Ｏを曲率中心とする同心の円弧で構成されている。従って、各所定領域αにおいて、ラジアル軸受隙間（最小隙間）は一定になる。このような構成の多円弧軸受は、テーパ・フラット軸受と称されることもある。
以上の各例における多円弧軸受は、いわゆる３円弧軸受であるが、これに限らず、いわゆる４円弧軸受、５円弧軸受、さらに６円弧以上の数の円弧面で構成された多円弧軸受を採用しても良い。また、ラジアル軸受部を多円弧軸受で構成する場合、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２のように、２つのラジアル軸受部を軸方向に離隔して設けた構成とする他、軸受スリーブ８の内周面８ａの上下領域に亘って１つのラジアル軸受部を設けた構成としても良い。
なお、上記のラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の一方又は双方は、ステップ軸受で構成することもできる（図示省略）。ステップ軸受は、例えば軸受スリーブ８の内周面８ａのラジアル軸受面となる領域に、複数の軸方向溝形状の動圧溝を円周方向所定間隔に設けたものである。
また、図示は省略するが、スラスト軸受部Ｔ１およびＴ２のうち一方又は双方は、例えば、スラスト軸受面となる領域に、複数の半径方向溝形状の動圧溝を円周方向所定間隔に設けた、いわゆるステップ軸受、いわゆる波型軸受（ステップ型が波型になったもの）等で構成することもできる。
以上の実施形態では、流体動圧軸受装置１の内部に充満する潤滑流体として、潤滑油を例示したが、それ以外にも各軸受隙間に動圧を発生させることができる流体、例えば磁性流体や空気等の気体を使用することもできる。
また、以上の説明では、ラジアル軸受部に動圧溝等の動圧発生手段を有する動圧軸受を例示したが、本発明の構成はこの動圧軸受の他、ラジアル軸受部に動圧発生手段を有さない、いわゆる真円軸受を採用した流体軸受にも好ましく適用することができる。
１ 流体動圧軸受装置
２ 軸部
３ 回転部材
７ ハウジング
７ａ 側部
７ａ２ 内周縁部
７ｃ 固定部
７ｅ ゲートカット部
８ 軸受スリーブ
８ｄ 面取り部
９ ハブ部
１０ 底部材
１１ フランジ部
１７ａ ゲート
Ｒ１ 第１ラジアル軸受部
Ｒ２ 第２ラジアル軸受部
Ｓ シール空間
Ｔ１ 第１スラスト軸受部
Ｔ２ 第２スラスト軸受部
δ１ 軸方向寸法（ゲートカット部）
δ２ 軸方向寸法（面取り部）
２ 軸部
３ 回転部材
７ ハウジング
７ａ 側部
７ａ２ 内周縁部
７ｃ 固定部
７ｅ ゲートカット部
８ 軸受スリーブ
８ｄ 面取り部
９ ハブ部
１０ 底部材
１１ フランジ部
１７ａ ゲート
Ｒ１ 第１ラジアル軸受部
Ｒ２ 第２ラジアル軸受部
Ｓ シール空間
Ｔ１ 第１スラスト軸受部
Ｔ２ 第２スラスト軸受部
δ１ 軸方向寸法（ゲートカット部）
δ２ 軸方向寸法（面取り部）
Claims (7)
- 有底筒状のハウジングと、該ハウジングの内周に保持された軸受スリーブと、該軸受スリーブに挿入され回転中心軸を中心として回転する軸部を有する回転部材と、軸受スリーブと回転部材の軸部との間のラジアル軸受隙間に生じる流体の動圧作用で回転部材をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部とを備えた流体動圧軸受装置において、
前記ハウジングは、樹脂材料で略円筒状に射出成形された側部と、該側部の軸方向一端内径側に設けられた固定部に固定され該側部の軸方向一端開口を閉塞する底部材とを有し、
前記固定部は、前記射出成形により射出された樹脂が成形型の内表面に沿って固化した成形面であることを特徴とする流体動圧軸受装置。 - 前記ハウジングが、軸方向他端内周縁部に、ゲートカット部を有することを特徴とする請求項１記載の流体動圧軸受装置。
- 前記ゲートカット部の軸方向寸法が、前記軸受スリーブの外周縁に設けられた面取り部の軸方向寸法以下であることを特徴とする請求項１又は２何れかに記載の流体動圧軸受装置。
- 前記ゲートカット部を、接着剤で被覆したことを特徴とする請求項２又は３何れかに記載の流体動圧軸受装置。
- 前記ラジアル軸受部が、動圧発生手段として複数の動圧溝を有することを特徴とする請求項１〜４何れかに記載の流体動圧軸受装置。
- 前記ラジアル軸受部が、多円弧軸受で構成されている請求項１〜４何れかに記載の流体動圧軸受装置。
- 請求項１〜６の何れかに記載の流体動圧軸受装置と、ロータマグネットと、ステータコイルとを有するスピンドルモータ。
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