JP5172213B2 - 流体軸受装置、およびその軸部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、流体軸受装置、およびその軸部材の製造方法に関する。

流体軸受装置は、軸受隙間に形成される流体の膜で軸部材を相対回転自在に支持するものである。この種の軸受装置は、特に高速回転時における回転精度、静粛性等に優れており、情報機器をはじめ種々の電気機器に搭載されるモータ用の軸受装置として好適に使用される。具体的には、ＨＤＤ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おけるスピンドルモータ用の軸受装置として、あるいはレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータ、プロジェクタのカラーホイールモータ、ファンモータなどのモータ用軸受装置として好適に使用される。

通常、流体軸受装置においては、軸部材の軸部が軸受スリーブの内周に挿入され、軸部の外周面と軸受スリーブの内周面との間にラジアル軸受隙間を形成する。また、軸部の一端に設けたフランジ部が、このフランジ部の端面と対向する面（例えば軸受スリーブの下端面）との間にスラスト軸受隙間を形成する（例えば、特許文献１を参照）。

このように、軸部の外周面はラジアル軸受隙間を形成し、フランジ部の端面はスラスト軸受隙間を形成することから、これらの面は高精度に仕上げておく必要がある。また、ラジアル軸受隙間とスラスト軸受隙間とを共に形成する場合、個々の面精度だけでなく、これらの間の形状精度、すなわち軸部の外周面とフランジ部の端面との間の直角度を高めておくことが重要となる。

共に別体の軸部とフランジ部とを高精度に一体化する方法として、例えば回転軸に環状のスラストプレートを圧入することで固定する手段が提案されている（特許文献２を参照）。
特開２００３−２３９９５１号公報 特開２００１−３１７５４５号公報

ところで、最近では、情報機器の小型化・携帯化に伴い、これら情報機器に搭載される流体軸受装置に対して、落下等に対する耐性（耐衝撃性）の向上が求められている。従い、軸部とフランジ部とを別体構造とする軸部材であれば、その締結強度を向上させることが重要となる。

特許文献２に記載の如く、圧入手段を採用する場合、例えば締め代の設定のみで比較的高い固定強度を得ることができる反面、固定強度と組立て精度とは相反する関係にある。そのため、上述の如く、抜止め力（固定力）向上の要請に対応するべく締め代を大きくとるほど組立て精度の低下を招き、これにより軸受面間の直角度など所要の形状精度を得ることが困難となる。また、締め代を大きくとり過ぎると、組立て精度のみならず個々の部品の形状精度を低下させる原因ともなりかねない。

以上の事情に鑑み、本発明では、軸部とフランジ部との締結強度に優れ、かつ、組立て精度に優れた軸部材を製造することを技術的課題とする。あるいは、上述の特徴を有する軸部材を備えた流体軸受装置を提供することを技術的課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、フランジ部およびフランジ部の孔に嵌合した軸部を有する軸部材と、軸部の外周面とこの外周面に対向する面との間に形成されるラジアル軸受隙間と、フランジ部の少なくとも一方の端面とこの端面に対向する面との間に形成されるスラスト軸受隙間とを備える流体軸受装置であって、フランジ部の孔の内周面には、軸部との被圧入面よりも大径の筒状面が設けられ、この筒状面と軸部の外周面との間に隙間が形成され、フランジ部の孔の内周面と軸部の外周面との間に、圧入固定されている部分と、加締め固定されている部分とが設けられ、かつ筒状面と軸部の外周面との隙間の一部に、加締めに伴う塑性変形が吸収されていることを特徴とする流体軸受装置を提供する。また、本発明は、フランジ部およびフランジ部の孔に嵌合した軸部を有する軸部材と、軸部の外周面とこの外周面に対向する面との間に形成されるラジアル軸受隙間と、フランジ部の少なくとも一方の端面とこの端面との間に形成されるスラスト軸受隙間とを備える流体軸受装置であって、フランジ部の孔の内周面には環状の切欠き溝が設けられ、この切欠き溝と軸部の外周面との間に隙間が形成され、フランジ部の孔の内周面と軸部の外周面との間に、圧入固定されている部分と、加締め固定されている部分とが設けられ、かつ切欠き溝と軸部の外周面との隙間の一部に、加締めに伴う塑性変形が吸収されていることを特徴とする流体軸受装置を提供する。

また、前記課題を解決するため、本発明は、軸部と、軸部の一端に固定されるフランジ部とを備え、軸部の外周面が、この外周面に対向する面との間にラジアル軸受隙間を形成すると共に、フランジ部の少なくとも一方の端面が、この端面に対向する面との間にスラスト軸受隙間を形成する流体軸受装置用軸部材の製造方法であって、被圧入面と、被圧入面より大径の筒状面とを有するフランジ部の孔に軸部を圧入して、筒状面と軸部との間に隙間を形成すると共に、フランジ部の端面内周側に加締め加工を施し、加締め加工による変形で隙間の少なくとも一部を充足するようにしたことを特徴とする流体軸受装置用軸部材の製造方法を提供する。また、本発明は、軸部と、軸部の一端に固定されるフランジ部とを備え、軸部の外周面が、この外周面に対向する面との間にラジアル軸受隙間を形成すると共に、フランジ部の一方の端面が、この端面に対向する面との間にスラスト軸受隙間を形成する流体軸受装置用軸部材の製造方法であって、被圧入面と、被圧入面より大径の環状の切欠き溝とを有するフランジ部の孔に軸部を圧入して環状の切欠き溝と軸部との間に隙間を形成すると共に、フランジ部の端面内周側に加締め加工を施し、加締め加工による変形で隙間の少なくとも一部を充足するようにしたことを特徴とする流体軸受装置用軸部材の製造方法を提供する。

本発明では、圧入と加締めとを併用して軸部とフランジ部との固定を図るようにしたので、圧入による締結力と加締めによる締結力とを軸部とフランジ部との間に付与することができ、固定強度の向上を図ることができる。また、加締め加工であれば、フランジ部の変形（塑性変形）が部分的なもので済むため、圧入により得られた高い組付精度（直角度）、あるいは個々の部品の加工精度（平面度など）を維持した状態で固定強度の向上を図ることができる。

このように、圧入と加締めとを併用してフランジ部を軸部に固定することで、固定強度に優れ、かつ組立精度にも優れた軸部材を得ることができるが、かかる場合には、圧入時のフランジ部の変形が加締め加工により助長される恐れがある点に留意する必要がある。すなわち、軸部をフランジ部の孔の何れか一方の側から圧入する際、フランジ部の孔の加工精度の如何によって軸方向で締め代にばらつきが生じ、フランジ部が何れかの方向に反りを生じる場合がある。この種の反りが残ったまま、フランジ部の一端面に加締め加工を施すと、かかるフランジ部の反り（変形）が助長される恐れがあり好ましくない。

これに対して、本発明では、フランジ部の孔の内周面と軸部の外周面との間に、圧入固定される部分と加締め固定される部分とに加え、加締めに伴う塑性変形を吸収した部分を設けることとした。あるいは、大径部を有するフランジ部の孔に軸部を圧入して、孔の大径部と軸部との間に隙間を形成すると共に、フランジ部の端面内周側に加締め加工を施し、加締め加工による変形で隙間の少なくとも一部を充足するようにすることとした。このようにすることで、軸部とフランジ部との組立時、加締め加工により生じたフランジ部の塑性変形のうち少なくとも内周側へ生じる変形の一部が軸部とフランジ部との間で吸収される。あるいは、加締め固定部となるべき箇所に設けられた隙間を充足する向きにフランジ部の変形が生じる。以上より、内周側へ変形し切れずに外周側へと生じる変形を小さくして、加締めによりフランジ部全体に生じる反りなどの変形が助長されるのを抑制することができる。

塑性変形の吸収部分は、フランジ部と軸部との間に設けた隙間を充足することで形成することができ、当該隙間はフランジ部の孔の内周面に予め形成した大径部と軸部の外周面との間に形成することができる。

ここで、隙間の形成位置は特に限定されるものではなく、例えば、加締め加工により凹んだ部分の半径方向内側に塑性変形の吸収部分が形成されるように隙間を設けることができる。あるいは、加締め加工により凹んだ部分の直下に塑性変形の吸収部分が形成されるように隙間を設けることができる。ただし、何れの場合においても、加締め加工によるフランジ部の変形を吸収できる程度に、加締め加工を施す箇所（凹部）との距離が近いことが必要となる。また、加締め加工を施す箇所がスラスト軸受面との兼ね合いで極力内周側とすべき点を考慮すると、凹部の半径方向内側に位置し、加締め加工に伴う変形により当該箇所が充足される位置に隙間を設けるのが好ましい。この場合、加締め固定部と塑性変形の吸収部分とが同一の領域に形成されることになる。かかる構成とすれば、できるだけフランジ部の内側に加締め加工を施しつつも加締めによる変形をなるべく低減することができ、かつ、隙間の充足部分で軸部との間に加締め固定部が形成されることで、加締めによる固定力を有効に得ることができる。

なお、加締め前にフランジ部と軸部との間に形成すべき隙間の形状として、例えばフランジ部の大径部を、孔の被圧入部より大径の筒状面で構成し、この筒状面と軸部の外周面との間に形成されるものを挙げることができる。あるいは、大径部を環状の切欠き溝で構成し、この切欠き溝と軸部の外周面との間に形成されるものを挙げることができる。

また、加締め加工時の端面上での盛上りを抑える目的で、フランジ部の一方の端面内周側に逃げ部を設け、この逃げ部に加締め加工を施すようにすることも可能である。このような構成とすることで、加締め加工を受けた部分に凹部が形成されると共に、加締め加工により生じる塑性流動が、凹部に隣接しかつ端面に設けた逃げ部によって吸収される。従って、スラスト軸受面に近い側に生じる盛上り部を低く抑えることができる。また、逃げ部の外径端から離れた位置に加締め加工を施すようにすれば、加締め加工によりその外周側に生じる盛上り部が逃げ部上に形成される。そのため、加締め加工により生じる盛上り部のスラスト軸受面から突出する部分を低く抑えることができる。

上述の軸部材は、締結強度に優れると共に、軸受面精度および軸受面間の直角度に優れるものであるから、軸受隙間を高精度に管理することが必要な流体軸受装置用に組み込んで好適に提供可能である。また、ＨＤＤ用モータなど、軸部のフランジ部固定側とは反対側の端部にディスクハブ等の他部材を取付けてなるモータに組み込んで好適に提供可能である。

以上のように、本発明によれば、軸部とフランジ部との締結強度に優れ、かつ、組立て精度に優れた軸部材を製造することができる。また、上述の特徴を有する軸部材を備えた流体軸受装置を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づき説明する。なお、以下の説明における『上下』方向は、単に各図における構成要素間の位置関係を容易に理解するために用いるもので、流体軸受装置（動圧軸受装置）の設置方向や使用態様、あるいは後述する軸部材の組立態様等を特定するものではない。

図１は、本発明の一実施形態に係る動圧軸受装置１を具備したスピンドルモータの断面図を示す。このスピンドルモータは、例えば磁気ディスクを備えたＨＤＤのディスク駆動モータとして用いられるもので、ハブ３を取り付けた軸部材２をラジアル方向に非接触支持する動圧軸受装置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４ａおよびロータマグネット４ｂとからなる駆動部４と、ブラケット５とを備えている。ステータコイル４ａはブラケット５に固定され、ロータマグネット４ｂはハブ３に固定される。動圧軸受装置１のハウジング７は、ブラケット５の内周に固定される。また、同図に示すように、ハブ３にはディスク６（図１では２枚）が保持される。このように構成されたスピンドルモータにおいて、ステータコイル４ａに通電すると、ステータコイル４ａとロータマグネット４ｂとの間に発生する励磁力でロータマグネット４ｂが回転し、これに伴って、ハブ３に保持されたディスク６が軸部材２と一体に回転する。

図２は、動圧軸受装置１を示している。この動圧軸受装置１は、ハウジング７と、ハウジング７の内周に固定される軸受スリーブ８と、ハウジング７の一端を閉塞する蓋部材９
と、ハウジングの他端開口側に配設されるシール部材１０と、ハウジング７と軸受スリーブ８、およびシール部材１０に対して相対回転する軸部材２とを主に備える。

ハウジング７は、例えば真ちゅう等の金属材料や樹脂材料で筒状に形成され、その軸方向両端を開口した形態をなす。ハウジング７の内周面７ａには、軸受スリーブ８の外周面８ｃが、例えば接着、圧入、溶着など適宜の手段で固定される。また、内周面７ａの下端側には、内周面７ａよりも大径であって、後述する蓋部材９を固定するための固定面７ｂが形成される。

軸受スリーブ８は、例えば焼結金属からなる多孔質体で円筒状に形成される。この実施形態では、軸受スリーブ８は、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、ハウジング７の内周面７ａに接着固定される。軸受スリーブ８は、樹脂やセラミック等の非金属材料からなる多孔質体で形成することもでき、また焼結金属等の多孔質体以外にも、内部空孔を持たない、あるいは潤滑油の出入りができない程度の大きさの空孔を有する構造の材料で形成することもできる。

軸受スリーブ８の内周面８ａの全面又は一部の領域には、ラジアル動圧発生部として複数の動圧溝を配列した領域が形成される。この実施形態では、例えば図３に示すように、互いに傾斜角の異なる複数の動圧溝８ａ１，８ａ２をヘリングボーン形状に配列した領域が、軸方向に離隔して２ヶ所に形成される。また、これら動圧溝８ａ１，８ａ２配列領域は、軸受内部における潤滑油の循環を意図的に作り出す目的で、その一方あるいは双方を軸方向非対称に形成することも可能である。図３に例示の形態でいえば、上側の動圧溝８ａ１，８ａ２配列領域に関し、その軸方向中心ｍより上側（シール部材１０側）の動圧溝８ａ１配列領域の軸方向寸法Ｘ１が、下側の動圧溝８ａ２配列領域の軸方向寸法Ｘ２よりも大きくなるように形成されている。

軸受スリーブ８の下端面８ｂの全面または一部の領域には、例えば図４に示すように、スラスト動圧発生部として、複数の動圧溝８ｂ１をスパイラル形状に配列した領域が形成される。この動圧溝８ｂ１配列領域は、完成品の状態では後述するフランジ部２２の上端面２２ａと対向し、軸部材２の回転時、上端面２２ａとの間に後述する第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間を形成する（図２を参照）。

軸受スリーブ８の外周面８ｃには、軸方向に向けて延びる複数の軸方向溝８ｃ１が形成されている。これら軸方向溝８ｃ１は、主に動圧軸受装置１の使用時、軸受内部空間内で潤滑油の過不足等が生じた場合などに、当該過不足等の状態を早急に適正な状態に回復するための役割を果たす。

ハウジング７の下端側を閉塞する蓋部材９は、例えば金属材料あるいは樹脂材料で形成され、ハウジング７の内周下端に設けられた固定面７ｂに固定される。この際、蓋部材９の固定には、接着、圧入、溶着、溶接など任意の手段を用いることができる。

蓋部材９の上端面９ａの全面又は一部の領域には、例えば図４と同様の配列態様（スパイラルの方向は逆）をなす動圧溝配列領域が形成される。この動圧溝配列領域（スラスト動圧発生部）は、完成品の状態ではフランジ部２２の下端面２２ｂと対向し、軸部材２の回転時、下端面２２ｂとの間に後述する第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間を形成する（図２を参照）。

シール手段としてのシール部材１０は、この実施形態ではハウジング７と別体に金属材料あるいは樹脂材料で形成され、ハウジング７の上端内周に圧入、接着、溶着、溶接等任意の手段で固定される。

シール部材１０の内周にはテーパ形状をなすシール面１０ａが形成されており、このシール面１０ａと、後述する軸部２１の外周面との間にシール空間Ｓが形成される。潤滑油を動圧軸受装置１内部に充満させた状態では、潤滑油の油面は常にシール空間Ｓの範囲内に維持される。

軸部材２は、軸部２１と、中央に設けた孔に軸部２１の下端を固定した環状のフランジ部２２とで構成される。軸部２１の外周には、図２に示すように、軸受スリーブ８の内周面８ａに設けられた動圧溝８ａ１，８ａ２配列領域とラジアル方向に対向するラジアル軸受面２１ａが形成される。この実施形態ではラジアル軸受面２１ａは軸方向に離隔して２ヶ所に設けられる。これらラジアル軸受面２１ａ，２１ａの間には、ラジアル軸受面２１ａより小径のヌスミ部２１ｂが設けられる。

軸部２１の下端はフランジ部２２に圧入されている。また、軸部２１とフランジ部２２との嵌合領域の軸方向端部（ここでは軸受スリーブ８側）に、フランジ部２２との加締め固定部２３が形成されている。

なお、軸部２１については、ステンレス鋼など、強度、剛性、耐摩耗性等に優れた材料で形成するのが好ましく、また、フランジ部２２については、例えば真ちゅう等、軸部２１に比べて加締め加工時における塑性加工性に優れた材料で形成されるのが好ましい。

上述の構成部品を組立てた後、軸受内部空間（図２中、散点模様で示す領域）に潤滑油を充填することで、完成品としての動圧軸受装置１を得る。ここで、動圧軸受装置１内部に充満される潤滑油としては、種々のものが使用可能であるが、ＨＤＤ等のディスク駆動装置用の動圧軸受装置に提供される潤滑油には、その使用時あるいは輸送時における温度変化を考慮して、低蒸発率及び低粘度性に優れたエステル系潤滑油、例えばジオクチルセバケート（ＤＯＳ）、ジオクチルアゼレート（ＤＯＺ）等が好適に使用可能である。

上記構成の動圧軸受装置１において、軸部材２の回転時、軸受スリーブ８の双方の動圧溝８ａ１，８ａ２配列領域は、軸部２１のラジアル軸受面２１ａ，２１ａとラジアル軸受隙間を介して対向する。そして、軸部材２の回転に伴い、上下何れの動圧溝８ａ１，８ａ２配列領域においても潤滑油が動圧溝８ａ１，８ａ２の軸方向中心ｍに向けて押し込まれ、その圧力が上昇する。このような動圧溝８ａ１，８ａ２の動圧作用によって、軸部材２を回転自在にラジアル方向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とがそれぞれ軸方向に離隔して２ヶ所に構成される。

これと同時に、軸受スリーブ８の下端面８ｂに設けた動圧溝８ｂ１配列領域とこれに対向するフランジ部２２の上端面２２ａとの間のスラスト軸受隙間、および蓋部材９の上端面９ａに設けた動圧溝配列領域とこれに対向するフランジ部２２の下端面２２ｂとの間のスラスト軸受隙間に、動圧溝の動圧作用により潤滑油の油膜がそれぞれ形成される。そして、これら油膜の圧力によって、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と第２スラスト軸受部Ｔ２とがそれぞれ構成される。

以下、軸部材２の製造工程の一例を図５および図６に基づき説明する。

図５は、軸部材２のアセンブリに用いる装置の概略図を示している。この装置は、軸部２１を保持する第１の治具３１と、第１の治具３１の下方に位置するフランジ部２２を保持する第２の治具３２と、第２の治具３２との間でフランジ部２２を保持あるいは拘束可能な第３の治具３３とを主に備える。

また、この実施形態では、軸部２１の上方に、適当な駆動機構により軸部２１をフランジ部２２の側に向けて押し込む押圧部材３４が配設されている。押圧部材３４と第３の治具３３との間には、剛性部材３５および弾性体３６が配設されており、剛性部材３５が押圧部材３４から下向きの負荷を受けた場合、この負荷を弾性体３６を介して第３の治具３３に伝達するようになっている。この場合、弾性体３６が負荷に応じて圧縮変形することで、第３の治具３３の圧縮変形を吸収するようになっている。

第１の治具３１は、軸部２１を挿入しかつ保持可能な孔３１ａを有する。また、第２の治具３２の上端面３２ａはその上方に位置する第３の治具３３の下端面３３ａとでフランジ部２２を保持、拘束する。従い、孔３１ａは、軸部２１のラジアル軸受面２１ａ，２１ａをガタつきなく保持、拘束可能な程度に、その寸法や形状が高精度に形成されている必要がある。同様に、上端面３２ａや下端面３３ａも、スラスト軸受面を含むフランジ部２２の両端面２２ａ，２２ｂを隙間なく保持、拘束可能な程度に、その形状（平面度など）が高精度に形成されている必要がある。

加えて、この種の軸部材２においては、ラジアル軸受面２１ａとスラスト軸受面（上端面２２ａ）との間の直角度が軸受性能を左右する。そのため、これら軸受面間で高い直角度が得られるよう、孔３１ａと上端面３２ａとの間、および孔３１ａと下端面３３ａとの間の直角度を予め高精度に加工することで高めておくことが望ましい。フランジ部２２を軸方向に拘束する上端面３２ａと下端面３３ａとの間で高い平行度が得られるように双方の治具３２，３３を高精度に加工しておくことはもちろんである。

第１の治具３１の下方には、第１の治具３１の下降に伴い、フランジ部２２の内周に加締め加工を施し、軸部２１との間に加締め固定部２３を形成するための塑性加工部３１ｂが設けられる。この実施形態では、塑性加工部３１ｂはその全周にわたって、図６（ａ）に示すように、下端側に向かうにつれて（フランジ部２２の側に近づくにつれて）その半径方向幅寸法を小さくした形状をなし、その外周側に位置する第１のテーパ面３１ｂ１と、内周側に位置する第２のテーパ面３１ｂ２とで構成される。

ここで、塑性加工部３１ｂと対峙するフランジ部２２の形状に目を向けると、軸部２１を圧入すべき孔をなすフランジ部２２の内周面２２ｃに、軸部２１の被圧入部より大径の大径面２２ｄ１が形成される。ここで、大径面２２ｄ１は、内周面２２ｃのうち加締め加工を受ける上端面２２ａの側に設けられ、後述する変形の吸収機能を発揮し得る程度の隙間（例えば数μｍ〜数十μｍ）が軸部２１との間に形成されるよう、その内径寸法が適当に定められる。また、大径面２２ｄ１を除く内周面２２ｃの内径は、圧入前の段階では、所定の圧入代を見込んで、圧入すべき軸部２１の下端部の外径よりも小さくなるよう形成されている。

また、フランジ部２２の上端面２２ａ内周には、全面にわたってフラットな上端面２２ａを有すると仮定した場合のフランジ部２２の一部を取り除いてできる逃げ部が形成されている。図６（ａ）に例示のフランジ部２２でいえば、段差を介して上端面２２ａと同一の平面位置から下端面２２ｂの側に向けて所定量だけ後退させた下段平面２２ｅで逃げ部が構成されており、その内周側に設けたテーパ面２２ｄ２を介して下段平面２２ｅと大径面２２ｄ１とがつながっている。この場合、塑性加工部３１ｂは、軸部２１およびフランジ部２２を各治具３１〜３３に設置した状態では、フランジ部２２の下段平面２２ｅの上方に位置し、あるいは下段平面２２ｅと当接している。

以下、上記構成の装置を用いた場合の、軸部材２の組立工程の一例を説明する。この実施形態では、軸部２１、剛性部材３５、第１の治具３１の順に下方向きの荷重を付与して、実質的な圧入および加締め加工をフランジ部２２の拘束下で行う場合を説明する。

まず、図５に示す状態から、押圧部材３４を下降させ、軸部２１の下端をフランジ部２２の孔に圧入する。そして、フランジ部２２に対する軸部２１の圧入姿勢が安定した段階で、押圧部材３４により剛性部材３５を下方への押し込みを開始することで、弾性体３６を介して、第３の治具３３に下向きの負荷が伝達される。従い、フランジ部２２の両端面２２ａ，２２ｂを第３の治具３３と第２の治具３２との間で拘束した状態で、軸部２１の圧入が進行する。

このようにして軸部２１の圧入を、フランジ部２２を拘束した状態で続行し、かかる圧入がある程度完了した段階で、押圧部材３４を第１の治具３１に当接させ、第１の治具３１をフランジ部２２の下段平面２２ｅ（逃げ部）に向けて押し込む。このようにして、第１の治具３１の下端に設けた塑性加工部３１ｂで逃げ部に対し塑性加工（加締め加工）を施すことで、加締め加工を受けた部分には、塑性加工部３１ｂに倣った形状の凹部２２ｆが形成される。また、凹部２２ｆの形成に伴い生じた内周側への塑性流動（塑性変形）で、大径面２２ｄ１と軸部２１との間の隙間が部分的に充足されると共にフランジ部２２の一部が軸部２１に押し付けられる。これにより、フランジ部２２と軸部２１との間に残った隙間と隣合う位置に加締め固定部２３が形成される。上述の加締め加工は、引き続きフランジ部２２の拘束下で行われる。

この際、逃げ部としての下段平面２２ｅに形成された凹部２２ｆの外周側には、加締め加工による盛上り部（第１の盛上り部）２２ｇ１が形成される。この実施形態では、下段平面２２ｅの外径端から内周側に離れた位置に加締め加工を施すようにしたので、第１の盛上り部２２ｇ１は凹部２２ｆと上端面２２ａとの間の下段平面２２ｅ上に生じる。また、加締め加工を受けてできた凹部２２ｆの内周側には、第２の盛上り部２２ｇ２が形成される。

このようにして、軸部２１がフランジ部２２に圧入され、かつ軸部２１とフランジ部２２との間に加締め固定部２３が形成された段階で、押圧部材３４の下降を停止し、治具３１〜３３から軸部２１とフランジ部２２との一体組立品を取出すことで、完成品としての軸部材２を得る。この実施形態では、軸部２１の下端面２１ｃが第２の治具３２の上端面３２ａと当接する位置まで第１の治具３１を押し込んだ（フランジ部２２を塑性変形させた）段階で押圧部材３４を停止し、組立品（軸部材２）を取出している。

このように、軸部２１をフランジ部２２に圧入し、かつフランジ部２２を加締め加工により部分的に塑性変形させて軸部２１との間に加締め固定部２３を形成することで、圧入による締結力と加締めによる締結力とを軸部２１とフランジ部２２との間に付与することができ、固定強度の向上を図ることができる。また、フランジ部２２の変形（塑性変形）が部分的なもので済むため、圧入時に得られた高い形状精度（直角度）、あるいは個々の部品加工時に得られた高い面精度を維持した状態で固定強度の向上を図ることができる。

また、フランジ部２２の内周面２２ｃに大径部としての大径面２２ｄ１を設け、軸部２１を圧入した状態では、軸部２１の外周面との間に隙間が生じるようにし、かつ、加締め加工によるフランジ部２２の変形でこの隙間を埋めるようにした。このようにして加締め加工を行うことで、加締め加工時に生じるフランジ部２２の変形（塑性流動）が大径面２２ｄ１と軸部２１との隙間で吸収され、加締め加工を受けた部分（ここでは凹部２２ｆ）より外周側への変形量が低減される。そのため、圧入によりフランジ部２２全体に生じる反り等の変形が、何れかの端面（ここでは上端面２２ａ）に対して行う加締め加工により助長されるのを避けることができ、スラスト軸受面となる上端面２２ａおよび下端面２２ｂの平面度、あるいは軸部２１との直角度をそれぞれ高精度に維持することができる。

また、この実施形態のように、大径面２２ｄ１と軸部２１との隙間を、加締め加工により形成される凹部２２ｆの内周側（半径方向内側）に形成することで、加締め加工時、軸部２１の側に向けて塑性変形が生じ易くなり、外周側への変形が一層減じられる。これにより、端面２２ａが外周側へ押し拡げられるのを極力抑えて、フランジ部２２全体の変形を小さくすることができる。特に、この実施形態では、軸部２１との間に加締め固定部２３を形成すべき領域に予め大径面２２ｄ１を形成したフランジ部２２に対して圧入および加締め加工を施したので、圧入固定がなされていない領域に、加締め加工によりフランジ部２２の内周側に生じる変形で加締め固定部２３を形成することができ、この加締め固定部２３による固定力を有効に得ることができる。

また、この実施形態では、フランジ部２２の上端面２２ａ内周に予め逃げ部としての下段平面２２ｅを設けておき、この下段平面２２ｅに対して加締め加工を行うようにしたので、加締め加工により生じた塑性流動が、凹部２２ｆの周囲に形成された逃げ部（上端面２２ａと下段平面２２ｅとの段差）によって吸収される。そのため、凹部２２ｆの外周側に向けて生じる塑性変形（塑性流動）の量を低減して、第１の盛上り部２２ｇ１の高さを低く抑えることができる。特に、この実施形態のように、第１の盛上り部２２ｇ１が下段平面２２ｅ上に形成される場合には、第１の盛上り部２２ｇ１がスラスト軸受面よりも軸受スリーブ８側へ突出する量を、下段平面２２ｅと上端面２２ａとの段差分だけ低く抑えることができる。これにより、第１の盛上り部２２ｇ１のスラスト軸受面への干渉を緩和もしくは解消して、優れた軸受性能を発揮することができる。具体的には、第１の盛上り部２２ｇ１のスラスト軸受面からの突出高さを３μｍ以下とすることで、好ましくは２μｍ以下とすることで、軸受性能への実質的な干渉を回避して良好な軸受性能を確保することができる。

また、この実施形態では、圧入工程と加締め工程のうち、少なくとも加締め加工をフランジ部２２の双方の端面２２ａ，２２ｂを拘束した状態で行うようにしたので、圧入時の軸部２１に対するフランジ部２２の姿勢を維持したままで加締めることができる。また、拘束する双方の端面２２ａ，２２ｂの面精度を維持したままで加締めることができる。特に、この実施形態のように、フランジ部２２への負荷（拘束力）が、押圧部材３４および剛性部材３５の下降量に伴い増大する構成を採る場合、圧入時よりも高い拘束力でもってフランジ部２２を拘束する。そのため、万一、圧入時に軸部２１とフランジ部２２との間で位置ずれ等が生じた場合であっても、かかる位置ずれを治具３１〜３３の拘束により矯正することができる。

また、この実施形態では、圧入時においても、第２および第３の治具３２、３３によりフランジ部２２を拘束するようにしたので、軸部２１のフランジ部２２に対する圧入姿勢を適正に保った状態で、あるいはフランジ部２２の両端面２２ａ，２２ｂの平面度や振れ精度（直角度）を矯正しながら軸部２１を圧入することができる。また、圧入姿勢を適正に保った状態で圧入すれば、圧入後の位置ずれを生じる恐れもないため好ましい。

また、この実施形態のように、矯正を伴って軸部２１の圧入を行う場合には相当量の圧入代をとった状態で行うことができる一方、圧入と接着とを組み合わせた固定手段を採用することもできる。圧入と接着を併用する場合、接着剤により固定強度の補強を図ることができるので、軽圧入などを採用することが可能である。圧入代が小さくて済めば、その分組立て精度は出し易いので、加締めを伴って圧入固定することで、固定強度と形状精度（組立て精度）とに非常に優れた軸部材２を得ることが可能となる。

以上、本発明の一実施形態に係る軸部材２の構成および製造工程を説明したが、もちろん、これに限定されることなく、上記以外の構成および工程を採ることも可能である。

例えば上記実施形態では、内周面２２ｃの上端面２２ａ側に設けた大径面２２ｄ１で、軸部２１の外周面との隙間を構成した場合を説明したが、もちろんこれ以外の形態を採ることも可能である。すなわち、フランジ部２２への加締め加工により生じる塑性変形を、圧入より軸部２１と大径部との間に形成される隙間でもって吸収可能な限りにおいて、任意の形状、配置態様を採ることが可能である。図７（ａ）はその一例を示すもので、軸部２１を圧入すべきフランジ部２２の内周面２２ｃに、大径部としての切欠き溝２２ｄ３が形成されている。ここで、切欠き溝２２ｄ３は、加締め加工を受けて形成される凹部２２ｆの軸方向直下にその一部が位置するように形成されている。

この場合、図７（ｂ）に示すように、加締め加工を受けた部分（凹部２２ｆ）の内周側に向けて生じる変形、あるいは軸方向下方に向けて生じる変形（塑性流動）が、凹部２２ｆの下方内側に位置する切欠き溝２２ｄ３と軸部２１との隙間で吸収される。従い、加締め加工によりその外周側に向けて生じる変形を小さく抑えて、スラスト軸受面を含むフランジ部２２の形状を良好に維持することができる。

もちろん、加締め加工によるフランジ部２２の塑性変形を吸収可能である限り、フランジ部２２と軸部２１との間の隙間は必須ではない。例えば、圧入状態において、フランジ部２２に中空部が形成されるようにし、この中空部でもって加締め加工によるフランジ部２２の変形を吸収するようにしても構わない。中空部は例えば軸部２１の圧入に伴いフランジ部２２の内周面２２ｃの一部が閉塞されることで形成されるものであってもよい。

なお、何れの形態においても、変形を吸収する部分（隙間、中空部）は全周にわたって均一な形状に形成されているのが好ましい。また、この場合、加締め加工はフランジ部２２の上端面２２ａの全周にわたって施されるのが好ましい。かかる構成および加工態様とすることで、フランジ部２２の変形をより均一なものとして、スラスト軸受面の精度をより高めることができる。

また、以上の説明では、上端面２２ａと段差を介して形成した下段平面２２ｅで逃げ部を構成した場合を例示したが、凹部２２ｆの外周側に生じる盛上り（第１の盛上り部２２ｇ１）を低く抑える作用を有する限りにおいて、種々の形態を採ることが可能である。例えば図示は省略するが、複数のテーパ面で逃げ部を構成することも可能である。この場合、外周側のテーパ面がその外周端で上端面２２ａとつながり、かつ内周側のテーパ面がその内周端で内周面２２ｃ（あるいは大径面２２ｄ１）とつながった構成が考えられる。

また、塑性加工部３１ｂに関しても、上述の例に限定されることなく任意の形態を採ることが可能である。

また、この実施形態では、加締め固定部２３を、軸部２１とフランジ部２２との圧入領域の軸方向上端（上端面２２ａの側）に設けた場合を例示したが、上端面２２ａの側だけでなくフランジ部２２の下端面２２ｂの内周に適当な治具により加締め加工を施すようにしても構わない。この場合には、フランジ部２２の軸方向両端に加締め固定部２３が形成されることになるため、必要となる抜け止め力（固定力）やその用途に応じて他端側の加締めの有無を決定することができる。あるいは、圧入力のばらつきに応じて、一端側の加締め力を調整する代わりに他端側の加締めの有無を決定することができる。

また、この実施形態では、軸部２１の下端面２１ｃとこの面に対向する第２の治具３２
の上端面３２ａとの間に若干の隙間が生じる位置まで軸部２１を押し込んだ（圧入した）段階で、第１の治具３１と押圧部材３４とを当接させる場合を説明したが、塑性加工部３１ｂによるフランジ部２２の塑性加工の開始時を、軸部２１の圧入完了時としても構わない。圧入が完全に終了した時点でフランジ部２２の加締め工程を開始するようにすれば、加締め固定部２３による固定力をさらに高めることも可能である。この場合、軸部２１と塑性加工部３１ｂの各々を異なる駆動機構で押圧下降させるように構成すればよい。

また、上記実施形態では、第２の治具３２と第３の治具３３によるフランジ部２２の拘束開始時を、軸部２１の圧入開始後としたが、拘束開始時を圧入開始時と一致させても構わない。あるいは圧入による位置ずれの矯正を目的とするのであれば、圧入完了時より少し前、あるいは圧入完了後、加締め工程中において任意の段階で拘束（矯正）を開始することも可能である。

また、上記実施形態では、所定の圧入代となるよう、軸部２１をフランジ部２２の孔に圧入し、かつ、軸部２１の下端面２１ｃが第２の治具３２の上端面３２ａと当接する位置まで塑性加工部３１ｂを下降させた場合を説明したが、かかる圧入および加締め態様はあくまでも一例に過ぎない。例えば、軸部２１とフランジ部２２、各々の加工プロセスから生じる寸法公差（平均値、あるいはその許容幅）のずれを補う目的で、軸部２１をフランジ部２２に圧入する際の圧入力に基づき加締め条件（加締め荷重や加締め用治具の押し込み量など）を設定することも可能である。

また、本発明は、上記の構成に限らず、他の構成をなす流体軸受装置にも適用可能である。

例えば上記実施形態では、軸部２１の外周面をラジアル軸受面２１ａとして、フランジ部２２の上端面２２ａおよび下端面２２ｂをそれぞれスラスト軸受面として使用した場合を説明したが、これに限る必要はない。例えば、双方の端面２２ａ，２２ｂのうち、上端面２２ａのみをスラスト軸受面として使用する構成の流体軸受装置用の軸部材に、本発明を適用することもできる。

図８は他の実施形態に係る動圧軸受装置１０１の断面図を示している。この動圧軸受装置１０１の特徴点（図２に係る動圧軸受装置１との主な相違点）は以下の通りである。すなわち、動圧軸受装置１０１において、軸部２１の上端（フランジ部２２とは反対側）に固定されたハブ１０３は、ハウジング１０７の開口側（上側）に位置する円盤部１０３ａと、円盤部１０３ａの外周部から軸方向下方に延びた筒状部１０３ｂとを主に有する。また、ハウジング１０７の上端面１０７ｃには、例えば図４に示す配列態様をなす動圧溝配列領域（スパイラルの向きは逆）が設けられ、向かい合う円盤部１０３ａの下端面１０３ａ１との間に第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間を形成する。

ハウジング１０７の外周には、上方に向かって漸次拡径するテーパ状のシール面１０７ｄが形成される。このテーパ状のシール面１０７ｄは、筒状部１０３ｂの内周面１０３ｂ
１との間に、ハウジング１０７の閉塞側（下方）から開口側（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。なお、図８中、ハウジング１０７の内周面１０７ａと固定面１０７ｂは、それぞれ図２中のハウジング７の内周面７ａおよび固定面７ｂに対応している。これ以外の構成は、図２に係る構成に準じるので説明を省略する。

このように、フランジ部２２の上端面２２ａのみをスラスト軸受面として使用する場合であっても、圧入と加締めとを併用し、かつフランジ部２２の内周に設けた大径部で軸部２１との間に隙間を形成した状態で加締め加工を行うことにより、加締め時の塑性変形がフランジ部２２の形状精度に及ぼす影響を減じて、ラジアル軸受面２１ａやスラスト軸受面などの面精度、およびこれら軸受面間の直角度を高度に保つことができる。もちろん、圧入と加締めとにより高い固定強度を有する軸部材２を得ることができる。

なお、以上の実施形態では何れも、ハウジング７，１０７と、軸受スリーブ８とを別体としたが、これら動圧軸受装置１，１０１の固定側を構成する部品群から選択される２以上の部品同士を、アセンブリ可能な範囲において一体化（同一材料で一体に形成、あるいは一方の部品をインサートして他方の部品を型成形）することも可能である。例えば図２に示す構成でいえば、ハウジング７と軸受スリーブ８、ハウジング７と蓋部材９、ハウジング７とシール部材１０との間で一体化が可能である。ハウジング７と軸受スリーブ８、およびシール部材１０を一体化することも可能である。また、図８に示す構成でいえば、ハウジング１０７と軸受スリーブ８、あるいはハウジング１０７と蓋部材９との間で一体化が可能である。もちろん、シール面を外周に設けたフランジ部を一体に有する軸部材に対しても、本発明の適用が可能である。

また、以上の実施形態では、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潤滑油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、図示は省略するが、軸方向の溝を円周方向の複数箇所に形成した、いわゆるステップ状の動圧発生部、あるいは、円周方向に複数の円弧面を配列し、対向する軸部２１の外周面（ラジアル軸受面２１ａ）との間に、くさび状の半径方向隙間（軸受隙間）を形成した、いわゆる多円弧軸受を採用してもよい。

あるいは、ラジアル軸受面となる軸受スリーブ８の内周面８ａを、動圧発生部としての動圧溝や円弧面等を設けない真円状内周面とし、この内周面と対向する真円状の外周面（ラジアル軸受面２１ａ）とで、いわゆる真円軸受を構成することができる。

また、スラスト軸受部Ｔ１，Ｔ２の一方又は双方は、同じく図示は省略するが、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、あるいは波型軸受（端面が調和波形などの波型になったもの）等で構成することもできる。

また、以上の実施形態では、動圧発生部を何れも固定側（ハウジング１０７や軸受スリーブ８、蓋部材９など）に設けた場合を説明したが、その一部あるいは全てを回転側（軸部２１やフランジ部２２、ハブ１０３など）に設けることも可能である。具体的には、軸部２１の外周面（ラジアル軸受面２１ａ）やフランジ部２２の両端面２２ａ，２２ｂ、およびハブ１０３の下端面１０３ａ１のうち、１ヶ所以上に既述の動圧発生部を設けること
が可能である。

なお、以上の実施形態では、軸部材２が回転して、それを軸受スリーブ８などで非接触支持する構成を説明したが、これとは逆に、軸受スリーブ８の側が回転して、それを軸部材２の側で支持する構成に対しても本発明を適用することが可能である。この場合、軸受スリーブ８は、例えば図１あるいは図８に示すハブ３，１０３に一体又は別体に固定され、ハブ３，１０３と一体に回転するよう構成される。

また、以上の実施形態では、動圧軸受装置１，１０１の内部に充満し、ラジアル軸受隙間やスラスト軸受隙間に流体膜を形成するための流体として潤滑油を例示したが、これ以外にも流体膜を形成可能な流体、例えば空気等の気体や、磁性流体等の流動性を有する潤滑剤、あるいは潤滑グリース等を使用することもできる。

本発明の一実施形態に係る動圧軸受装置を備えたスピンドルモータの断面図である。 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。 軸受スリーブのフランジ部と対向する端面の平面図である。 軸部材の製造工程の一例を概念的に示す断面図である。 圧入状態におけるフランジ部、およびフランジ部に加締め加工を施す塑性加工部の一例を示す拡大断面図で、（ａ）は加締め加工前、（ｂ）は加締め加工後における拡大断面図である。 圧入状態におけるフランジ部、およびフランジ部に加締め加工を施す塑性加工部の他の例を示す拡大断面図で、（ａ）は加締め加工前、（ｂ）は加締め加工後における拡大断面図である。 他の実施形態に係る動圧軸受装置の断面図である。

符号の説明

１、１０１ 動圧軸受装置
２ 軸部材
８ 軸受スリーブ
２１ 軸部
２１ａ ラジアル軸受面
２２ フランジ部
２２ａ 上端面
２２ｄ１ 大径面
２２ｄ３ 切欠き溝
２２ｅ 下段平面
２２ｆ 凹部
２２ｇ１、２２ｇ２ 盛上り部
２３ 加締め部
３１ｂ 塑性加工部
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２ スラスト軸受部

Claims (8)

1. フランジ部およびフランジ部の孔に嵌合した軸部を有する軸部材と、軸部の外周面とこの外周面に対向する面との間に形成されるラジアル軸受隙間と、フランジ部の少なくとも一方の端面とこの端面との間に形成されるスラスト軸受隙間とを備える流体軸受装置であって、
   フランジ部の孔の内周面には、軸部との被圧入面よりも大径の筒状面が設けられ、この筒状面と軸部の外周面との間に隙間が形成され、
   フランジ部の孔の内周面と軸部の外周面との間に、圧入固定されている部分と、加締め固定されている部分とが設けられ、かつ筒状面と軸部の外周面との隙間の一部に、加締めに伴う塑性変形が吸収されていることを特徴とする流体軸受装置。
2. フランジ部およびフランジ部の孔に嵌合した軸部を有する軸部材と、軸部の外周面とこの外周面に対向する面との間に形成されるラジアル軸受隙間と、フランジ部の少なくとも一方の端面とこの端面との間に形成されるスラスト軸受隙間とを備える流体軸受装置であって、
   フランジ部の孔の内周面には環状の切欠き溝が設けられ、この切欠き溝と軸部の外周面との間に隙間が形成され、
   フランジ部の孔の内周面と軸部の外周面との間に、圧入固定されている部分と、加締め固定されている部分とが設けられ、かつ切欠き溝と軸部の外周面との隙間の一部に、加締めに伴う塑性変形が吸収されていることを特徴とする流体軸受装置。
3. 加締め加工を受けて凹んだ部分の半径方向内側に塑性変形の吸収部分が形成されている請求項１又は２に記載の流体軸受装置。
4. 加締め固定部と塑性変形の吸収部分とが同一の領域に形成されている請求項１又は２に記載の流体軸受装置。
5. フランジ部の一方の端面内周に逃げ部が設けられ、この逃げ部に加締め加工が施されている請求項１又は２に記載の流体軸受装置。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の流体軸受装置を備えたモータ。
7. 軸部と、軸部の一端に固定されるフランジ部とを備え、軸部の外周面が、この外周面に対向する面との間にラジアル軸受隙間を形成すると共に、フランジ部の一方の端面が、この端面に対向する面との間にスラスト軸受隙間を形成する流体軸受装置用軸部材の製造方法であって、
   被圧入面と、被圧入面より大径の筒状面とを有するフランジ部の孔に軸部を圧入して筒状面と軸部との間に隙間を形成すると共に、フランジ部の端面内周側に加締め加工を施し、加締め加工による変形で隙間の少なくとも一部を充足するようにしたことを特徴とする流体軸受装置用軸部材の製造方法。
8. 軸部と、軸部の一端に固定されるフランジ部とを備え、軸部の外周面が、この外周面に対向する面との間にラジアル軸受隙間を形成すると共に、フランジ部の一方の端面が、この端面に対向する面との間にスラスト軸受隙間を形成する流体軸受装置用軸部材の製造方法であって、
   被圧入面と、被圧入面より大径の環状の切欠き溝とを有するフランジ部の孔に軸部を圧入して環状の切欠き溝と軸部との間に隙間を形成すると共に、フランジ部の端面内周側に加締め加工を施し、加締め加工による変形で隙間の少なくとも一部を充足するようにしたことを特徴とする流体軸受装置用軸部材の製造方法。

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