CN101517251B - 流体轴承装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的流体轴承装置,将毂(10)形成以型芯(13)作为镶嵌部件的树脂注射成形件,使该型芯(13)露出于毂(10)表面。从而,成形毂(10)的模具的型腔不会被型芯(13)分割,因而,能够抑制由于在型腔内配置型芯(13)而带来的树脂流动性的恶化。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用在径向轴承间隙中产生的润滑膜旋转自如地支承轴构件的流体轴承装置。
背景技术
这种流体轴承装置,能够作为信息设备、例如HDD等磁盘驱动装置,CD-ROM、CD-R/RW、DVD-ROM/RAM等光盘装置,MD、MO等光磁盘驱动装置等的主轴马达用、激光打印机(LBP)的多角度扫描仪马达、投影仪的彩色轮马达、或电气设备例如风扇马达等小型马达用而适用。
例如,专利文献1的图5中,例示了一种流体轴承装置,其是具备轴构件和向外径方向突出地设置在轴构件上的树脂制毂(盘毂),在毂的内部埋入型芯(金属部)。像这样,由于树脂制毂具有型芯,从而毂的强度提高,能够防止盘搭载时随着夹紧力等而产生的毂的变形。
另外,该文献的图6所示的流体轴承装置包括:轴构件、设置在轴构件一端的法兰部、设置在轴构件另一端的法兰状毂(盘毂)、内周插入有轴构件的轴承套筒、保持轴承套筒的壳体。若轴构件旋转,则在毂的端面和壳体的端面之间形成一个推力轴承间隙,同时在法兰部的端面和轴承套筒的端面之间形成另一个推力轴承间隙,依靠在这些推力轴承间隙中产生的润滑油的动压作用,沿两推力方向支承轴构件。
另外,该文献的图2表示一种在轴构件上没有设置法兰部,只在一处形成推力轴承间隙的液体轴承装置。
专利文献1:特开2005-337342号公报
如上所述的毂例如能够利用以轴构件及型芯作为镶嵌部件的树脂注射成形从而形成。图9表示用来形成这种毂的成形模具的一例。该模具由定模103和动模104构成,往设置在动模104轴心的固定孔105中插入固定有型芯102的轴构件101。将这样的模具合模形成型腔106,经由在动 模104的成形面的外径端附近设置的浇口107向型腔106中注射熔融树脂。
在该型腔106中配置作为镶嵌部件的型芯。从而,注射到型腔内的熔融树脂的流路变窄,因而,熔融树脂的流动性下降。再有,当如上所述型芯102被埋入毂内部时,型芯102配置在型腔106的中央部、即不与模具接触的位置。从而,型腔106被分割成型芯102的轴承外部侧区域106a和轴承内部侧区域106b,因而各个区域中熔融树脂的流路面积变得更窄。从而,熔融树脂的流动性进一步降低,树脂有可能填充不到型腔106的端部。若树脂的填充不充分,则无法获得毂所要求的尺寸精度。特别是,若与轴构件101的界面上的树脂填充不充分,则有可能在树脂成形部和轴构件101之间形成间隙,降低它们的固接力,或是填充在轴承内部的润滑剂从该间隙漏出。
要想提高这种配置了型芯102的型腔106内的熔融树脂的流动性,例如只要将型芯102薄壁化确保熔融树脂的流路面积即可。可是,若将型芯102薄壁化,则型芯102的刚性降低,有可能无法获得毂所要求的强度。
另外,由于型芯102被埋入毂内部,从而,也有可能产生以下这样的不合理情况。图10表示具有如上所述形成的毂109的流体轴承装置的局部放大图。该流体轴承装置中,如图10所示,毂109中与轴构件2的界面的轴承内部侧的端部由树脂部108形成,因而,该部分的树脂有可能产生压陷(图10中P所示)。若像这样在毂109的内径端产生向轴承内部侧的压陷,则润滑剂的流动性恶化,压陷大时也有可能与对置的轴承套筒110干涉。
另外,如上述的轴承装置中,毂相对于轴构件的轴向上的定位精度很重要。例如,上述专利文献1的图6所示的流体轴承装置中,面对一个推力轴承间隙的毂的端面和面对另一个推力轴承间隙的法兰部的端面的轴向距离直接关系到各推力轴承间隙的宽度精度。因而,若毂相对于轴构件没能在轴向上精度良好地定位,则推力轴承间隙的宽度精度下降,推力方向的支承力下降。
另外,上述专利文献1的图2所示的流体轴承装置中,毂相对于轴构件的轴向上的定位精度由轴构件的下端面和壳体的内底面的轴向距离反映。若这些轴向距离过小,则轴构件旋转时有可能导致转矩增大。另一方面,若这些轴向距离过大,则轴承内部的空间增大,填充的润滑油量也增大,因而,必须要扩大吸收随着润滑油温度变化而产生的体积变化的密封空间的容积,而导致轴承装置的大型化。
另外,上述专利文献1的图5所示的流体轴承装置中,轴构件形成具有肩面的带台阶轴状,将型芯与该肩面抵接,从而,将型芯相对于轴构件在轴向上进行定位。可是,由于该型芯由树脂部包覆,因此即使精度良好地定位型芯,也有可能由于树脂的成形收缩而使毂端面的精度降低,无法获得期望的推力轴承间隙的宽度精度等。
发明内容
本发明的课题在于提供一种具备带有型芯的树脂制毂的流体轴承装置,在维持毂的强度的前提下提高成形性,同时防止填充在轴承内部的润滑剂的流动性恶化。
另外,本发明的其他课题在于提供一种具备带有型芯的毂的流体轴承装置,将形成推力轴承间隙的毂端面相对于轴构件在轴向上精度良好地进行定位,从而谋求轴承性能的提高。
为了解决所述课题,本发明提供一种流体轴承装置,具备轴构件、向外径方向突出地设置在轴构件上并安装有转子磁铁的毂、轴构件的外周面面对的径向轴承间隙、毂端面面对的推力轴承间隙,利用径向轴承间隙及推力轴承间隙中产生的润滑膜支承轴构件,所述流体轴承装置其特征在于,毂是镶嵌有型芯的树脂注射成形件,该型芯在毂表面露出。
像这样,本发明中镶嵌型芯利用树脂注射成形形成毂,使该型芯露出毂表面。从而,在型腔内能够与某个模具接触地设置型芯,因而型腔不会被型芯分割。从而,能够抑制由于在型腔内配置型芯而带来的树脂流动性的恶化。
若该毂中、面对轴承内部用润滑剂充满的空间的部分全部由型芯形成,则树脂部不与润滑剂接触,因而树脂材料无须具备对润滑剂的耐受性,树脂材料的选择自由度拓宽。另外,根据该构成,毂的内径端的轴承内部侧端部由型芯形成,从而不会在该部分产生树脂部的压陷,能够避免由此产生的不合理情况。
该流体轴承装置中,设有防止轴承内部润滑剂漏出的密封空间。该密封空间有时由在毂内周面形成的沉割(under cut)形状的锥形面构成其外周面。若用树脂形成设置在该毂上的沉割形状的锥形面,则成形件脱模时必须强制脱离,有可能损伤锥形面。本发明中,由于用型芯形成该锥形面,从而无须依照锥形面形成与该部分对应的模具形状。因而,例如将该部分的模具形成圆筒面,由此能够避免锥形面与模具的干涉,能够防止由于强制脱离造成的锥形面的损伤。
在这种树脂制的毂上大多安装有防止转子磁铁磁通泄漏的金属性轭。若将这种金属性轭粘接固定在树脂部上,则树脂和金属基于粘接产生的固定力较弱,从而有可能无法获得足够的固定强度。鉴于这点,若在从毂露出的型芯上直接粘接固定轭,则提高了毂和轭的固定强度。或者也能够将型芯与轭预先形成一体,将该一体制品作为镶嵌构件,成形形成毂。
另外,为了解决所述课题,本发明的流体轴承构件,包括具有肩面的带台阶轴状的轴构件、与轴构件的外周面嵌合的型芯、镶嵌型芯注射成形的法兰状的毂、轴构件的外周面面对的径向轴承间隙、利用在该径向轴承间隙中产生的润滑膜的动压作用沿径向支承轴构件的径向轴承部、毂端面面对的推力轴承间隙、利用在该推力轴承间隙中产生的润滑膜的动压作用沿推力方向支承轴构件的推力轴承部,所述流体轴承装置其特征在于,将型芯的端面与轴构件的肩面抵接,并且在型芯的端面形成推力轴承间隙。
像这样,本发明的流体轴承装置中,由于在型芯的端面形成推力轴承间隙,因而不会像由树脂覆盖的现有品那样由于成形收缩而使端面精度降低。从而,通过将型芯端面与轴构件的肩面抵接,相对于轴构件在轴向上精度良好地定位,从而能够提高推力轴承间隙的宽度精度和降低转矩等,或是能够实现轴承装置的小型化。
另外,若在轴构件的外周面中、与毂接触的区域设置凹凸部,则在该凹凸部中渗入毂的注射成形材料,在由此产生的锚效果下,注射成形材料和轴构件的外周面的密接性提高,可谋求毂和轴构件的固定强度的提高。
另外,若利用磨削高精度加工轴构件的肩面,则能够进一步提高型芯相对于轴构件的定位精度。该肩面的磨削优选是以轴构件的一端面为基准进行。例如在将形成推力轴承间隙的法兰部与该端面抵接从而进行定位的 情况中(参照图12),能够进一步精度良好地设定形成一方推力轴承间隙的型芯端面和形成另一方推力轴承间隙的法兰部端面的轴向距离L,能够实现推力轴承间隙的宽度设定的更加高精度化。
另外,若将轴构件中、面对径向轴承间隙的外周面和肩面同时磨削,则能够削减工序数,同时由于事先将磨削工具加工成高精度,从而能够高精度地设定这些面的直角度和偏振精度等。从而,外周面形成的径向轴承间隙和与肩面抵接的型芯形成的推力轴承间隙的直角度和偏振精度等被设定成高精度,能够谋求随着轴承间隙宽度精度的提高而带来的支承力增大和轴承装置旋转精度的提高等。
另外,专利文献1的流体轴承装置中,为了避免轴承套筒和毂的接触,而使轴承套筒的端面比壳体端面在轴向上靠轴承内部侧配置。因而,在推力轴承间隙中的润滑油动压作用不能充分发挥的轴承装置起动、停止时等低速旋转时,隔着推力轴承间隙的毂端面和壳体端面接触滑动。若由于该接触滑动而使隔着推力轴承间隙对置的面磨损,则推力轴承间隙的间隙宽度的精度降低,有可能使推力方向的支承力降低。特别是若在该面上形成的动压产生部磨损,则有可能大幅度降低旋转精度和推力方向的支承力等。
本发明的课题在于提供一种流体轴承装置,能够避免隔着推力轴承间隙对置的面彼此的接触滑动,防止这些面的磨损,从而维持稳定的旋转精度及推力方向的支承力等。
为了解决所述课题,本发明的流体轴承装置,包括旋转侧构件和固定侧构件,利用在旋转侧构件和固定侧构件之间的推力轴承间隙中产生润滑油的动压作用,沿推力方向支承旋转侧构件,这种流体轴承装置其特征在于,在旋转侧构件和固定侧构件之间,形成间隙宽度小于所述推力轴承间隙的推力方向的微小间隙。
像这样,本发明的流体轴承装置在旋转侧构件和固定侧构件之间,形成间隙宽度小于推力轴承间隙的推力方向的微小间隙。例如在轴承装置起动、停止时等低速旋转时,隔着该微小间隙对置的面接触,从而防止隔着推力轴承间隙对置的面彼此的接触。从而抑制旋转侧构件及固定侧构件的面对推力轴承间隙的部分的磨损,从而能够维持旋转精度和推力方向的支 承力等。
该微小间隙优选是设置在推力轴承间隙的内径侧。从而能够抑制隔着微小间隙对置的面、即轴承装置低速旋转时接触滑动的面的圆周速度,因而能够更进一步抑制由于这些面接触滑动产生的磨损。
若用含油性的材料形成隔着该微小间隙对置的面的任意一个,则向微小间隙逐渐供给润滑油,从而能够更进一步抑制由于接触滑动产生的磨损。
旋转侧构件及固定侧构件能够采用以下构成,例如,一方具备轴构件和向外径方向突出地设置在轴构件的毂,另一方具备内周插入有轴构件的轴承套筒和在内周上保持轴承套筒的壳体。若将该轴承套筒端面的一部分突出,在该突出部和毂之间形成所述微小间隙,则与在轴承套筒整个端面接触滑动的情况相比,接触滑动部分的面积减少,因而能够降低转矩。或者,将毂的端面一部分突出,在该突出部和轴承套筒的端面的一部分区域之间形成所述微小间隙,这种情况下也获得与上述同样的效果。
另外,在像专利文献1所述的流体轴承装置中,设有密封装置,其是吸收内部充满的润滑油的热膨胀,防止润滑油的漏出。如上所述,若将轴承套筒的端面比壳体端面在轴向上靠轴承内部侧配置,则在盘毂和轴承套筒之间形成比较大的容积空间。若用润滑油充满轴承内部的空间,则该空间也充满润滑油,因而,润滑油总量增大,润滑油的热膨胀量也增大。从而,密封装置需要大型化,而导致轴承装置的大型化。
本发明的课题在于,减少流体轴承装置内部充满的润滑油总量,谋求轴承装置的小型化。
为了解决所述课题,本发明的流体轴承装置具备轴构件和向外径方向突出地设置在轴构件上的毂,利用在推力轴承间隙中产生的润滑膜的动压作用沿推力方向支承轴构件及毂,所述流体轴承装置其特征在于,毂的端面具有面对用润滑油充满的空间的油接触面,同时,油接触面具有面对推力轴承间隙的第1端面和比第1端面在轴向上靠轴承内部侧设置的第2端面。
像这样,在本发明中,毂端面中、面对用润滑油充满的空间的油接触面,具有面对推力轴承间隙的第1端面和比第1端面在轴向上靠轴承内部 侧设置的第2端面。从而,缩小了在第2端面和该面在轴向上对置的面(例如轴承套筒的端面)之间形成的空间容积,从而,该部分的润滑油减少。从而,能够减少润滑油的膨胀量,因而谋求发挥缓冲功能的密封装置的小型化、进而谋求轴承装置的小型化。
通过将该毂形成具有型芯的树脂成形件,从而与只用树脂形成的情况相比能够提高毂的强度,同时与只用金属形成的情况相比能够谋求材料成本的降低。也能够在该型芯上形成所述第1端面及第2端面。这种情况下,由于面对推力轴承间隙的第1端面用型芯形成,从而谋求第1端面的耐磨损性提高。从而,在轴承装置起动、停止时等低速旋转时,能够抑制第1端面随着与隔着推力轴承间隙对置的面接触滑动而造成的磨损。
在上述放入型芯的树脂制毂中,型芯的第2端面例如能够比第1端面靠内径侧形成。这种情况下,若将型芯的第1端面及第2端面的里侧端面形成没有台阶的平面状,则型芯的形成是内径部比外径部厚壁。当将型芯固定在轴构件上时,由于像这样型芯的内径部形成得厚壁,从而能够提高型芯和轴构件的固定强度,从而能够谋求毂强度的提高。
另外,在专利文献1所示那样使用了带型芯(金属部)的毂的流体轴承装置中,当将该金属部固定在轴构件的外周面上时,若在例如两者间具有间隙的状态下进行嵌合,则很难提高它们的固定精度,有可能导致轴承装置旋转精度的降低。另外,若通过压入固定两者,则金属部有可能因为压入阻力而变形。特别是使毂薄壁化的情况中,金属部的壁厚也会薄壁化,因而提高了因为压入阻力而变形的可能性。
本发明的课题在于提供一种能够将镶嵌在树脂制毂中的金属部不变形且精度良好地固定在轴构件上的流体轴承装置。
为了解决所述课题,本发明的流体轴承装置,具备轴构件、从轴构件的外周面向外径方向突出地设置的毂、利用在轴构件的外周面面对的径向轴承间隙中产生的润滑膜的动压作用能够旋转地支承轴构件的径向轴承部,所述流体轴承装置其特征在于,毂是以金属部作为镶嵌构件的树脂成形件,将该金属部压入固定在轴构件的外周面,且将金属部和轴构件的固定面中、至少任意一方形成凹凸面。
像这样,本发明中,将金属部和轴构件的固定面中、至少任意一方形 成凹凸面。从而,在金属部压入轴构件时,嵌合面的压入区域缩小,能够降低压入阻力。从而,能够将金属部不变形地压入轴构件中,因而能够精度良好地固定两者。
如上所述,若将轴构件和金属部的固定面的任意一方形成凹凸面,则在该凹凸面的凹部和对置的面之间形成间隙,从而轴承内部充满的润滑流体有可能向外部漏出。鉴于这点,若将毂以轴构件及固定在轴构件上的金属部作为镶嵌构件用树脂注射成形,则在轴构件和金属部之间形成的间隙中渗入树脂,能够埋住该间隙,从而能够防止润滑油漏出。
另外,当通过焊接固定金属部和轴构件时,熔化出来的材料有可能流入到其他部分、例如轴构件的外周面,降低轴承性能。本发明中,由于在所述凹凸面的凹部和对置的面之间形成的间隙捕获了熔化出来的材料,从而能够避免上述那样的不合理情况。
该金属部能够用例如塑性加工形成。这种情况下,也能够在该塑性加工的同时,在金属部内周面形成凹凸面。
另外,专利文献1的轴承装置中,将用来在毂上固定盘的夹钳用螺钉拧紧在轴构件上时,若盘毂及轴构件在螺钉旋转的同时旋转,则不能紧固螺钉。从而,往往在盘毂上面设置孔(以下称为止转孔),其功能是防止夹钳安装时旋转。
这种止转孔例如能够在与盘毂注射成形的同时形成。图49(a)表示成形盘毂的模具的一例。该模具由动模121和定模122构成,在动模121上形成突起部126,作为用来形成止转孔的成形部。定模122具备用来往轴心中插入轴构件127的固定孔123,同时在成形面的外径端附近形成浇口124。往由该动模121和定模122形成的型腔125内经由浇口124注射熔融树脂。从浇口124注射的熔融树脂如图中箭头所示在型腔125内流动。
此时,由于成形部126突出设置在型腔125内,从而树脂的流动性恶化。特别是当往盘毂中镶嵌型芯时,由于在型腔内配置型芯,从而熔融树脂的流路面积变窄,因而,树脂的流动性进一步恶化,树脂有可能无法填充到型腔的端部。例如,若树脂不能填充到与轴构件127接触的内径端,则在与轴构件127间形成间隙,从而,轴构件127和盘毂的固定强度有可能降低,或是轴承内部的油有可能从该间隙漏出。
另外,也有可能因为成形部126产生以下这样的不合理情况。图49(b)表示突起部126附近的轴正交平面上的熔融树脂的流动。如箭头所示,注射的树脂绕过突起部126向型腔内径端流动。此时,在突起部126外径侧(图中右侧)分成两股的树脂,在突起部126内径侧(图中左侧)合流,此时,在该合流部分A形成焊缝线。由于该焊缝线的形成,而有可能降低盘毂的强度,降低轴承装置的耐久性。
本发明的目的在于,通过提高具有用于夹钳安装的止转孔的树脂制盘毂的成形性,从而提高盘毂的尺寸精度、强度及耐久性。
为了实现上述目的,本发明的流体轴承装置,具备轴构件和向外径方向突出地设置在轴构件上、具有盘搭载面且用树脂注射成形的盘毂,利用轴构件的外周面面对的径向轴承间隙的润滑膜旋转自如地支承轴构件,所述流体轴承装置其特征在于,盘毂具有固定盘的夹钳安装用的止转孔,该止转孔通过去除树脂成形部的注射浇口痕迹而形成。
另外,为了实现上述目的,本发明提供一种用来制造流体轴承装置的方法,这种流体轴承装置具备轴构件和向外径方向突出地设置在轴构件上、具有盘搭载面且用树脂注射成形的盘毂,利用轴构件的外周面面对的径向轴承间隙的润滑膜旋转自如地支承轴构件,所述流体轴承装置的制造方法其特征在于,在盘毂上形成的注射浇口痕迹的去除加工中形成止转孔,该止转孔用于固定盘的夹钳安装。
像这样,本发明是在注射浇口痕迹的去除加工中形成止转孔,因而无须在盘毂的成形模具上设置用于形成止转孔的成形部。从而,确保了型腔内熔融树脂的流动性,能够确实将树脂填充到盘毂的端部,因而能够提高盘毂的尺寸精度。另外,由于省略成形部,从而,避免了由于树脂绕开成形部而产生的焊缝线的形成,因而能够提高盘毂的强度及耐久性。
当盘毂是以型芯作为镶嵌构件的树脂注射成形件时、即在成形盘毂的型腔内配置型芯时,适用本发明对于确保型腔内熔融树脂的流动性特别有效。
另外,本发明的制造方法中,能够在同一工序中进行浇口痕迹的去除加工和止转孔的形成,因而能够削减轴承装置的制造工序数,谋求生产效率的提高。
发明效果
如以上,根据本发明,能够在具备带型芯的树脂制毂的流体轴承装置中维持毂的强度,并提高成形性。另外,基于此也不会在毂内径端产生向轴承内部侧的压陷,能够避免润滑剂的流动性降低。
另外,如以上,本发明的流体轴承装置中,由于将形成推力轴承间隙的毂端面相对于轴构件在轴向上精度良好地定位,从而能够谋求轴承性能的提高。
附图说明
图1是装入了流体轴承装置1的主轴马达的截面图。
图2是流体轴承装置1的截面图。
图3是轴承套筒的截面图。
图4是轴承套筒的仰视图。
图5是壳体的俯视图。
图6是表示毂的注射成形工序的截面图。
图7是表示其他例的流体轴承装置的截面图。
图8是表示其他例的流体轴承装置的截面图。
图9是表示现有的毂的注射成形工序的截面图。
图10是表示现有的毂和轴构件的界面附近的放大截面图。
图11是装入了流体轴承装置201的主轴马达的截面图。
图12是流体轴承装置201的截面图。
图13是轴承套筒的截面图。
图14是壳体的俯视图。
图15是表示轴构件的加工工序的主视图。
图16是表示轴构件的凹凸部其他例的主视图。
图17是其他流体轴承装置201的截面图。
图18是表示装入了流体轴承装置501的主轴马达的截面图。
图19是表示本发明的流体轴承装置301的截面图。
图20是轴承套筒的轴向截面图。
图21是轴承套筒的俯视图。
图22是壳体的俯视图。
图23是表示其他例的流体轴承装置的微小间隙C附近的截面图。
图24(a)是表示其他例的流体轴承装置的微小间隙C附近的截面图,(b)是该流体轴承装置的轴承套筒的俯视图。
图25是表示其他例的轴承套筒的俯视图。
图26是表示其他例的流体轴承装置的微小间隙C附近的截面图。
图27是表示其他例的流体轴承装置321的截面图。
图28是装入了流体轴承装置401的主轴马达的截面图。
图29是流体轴承装置401的截面图。
图30是轴承套筒的截面图。
图31是轴承套筒的仰视图。
图32是壳体的俯视图。
图33是其他流体轴承装置421的截面图。
图34是装入了流体轴承装置501的主轴马达的截面图。
图35是流体轴承装置501的截面图。
图36是轴承套筒的截面图。
图37是轴承套筒的仰视图。
图38是壳体的俯视图。
图39是轴构件及型芯的俯视图。
图40是其他例的轴构件及型芯的俯视图。
图41是其他流体轴承装置521的截面图。
图42是装入了流体轴承装置601的主轴马达的截面图。
图43是流体轴承装置601的截面图。
图44是轴承套筒的截面图。
图45是轴承套筒的仰视图。
图46是壳体的俯视图。
图47是表示毂的注射成形工序的截面图。
图48是表示其他流体轴承装置601的截面图。
图49(a)是表示现有的盘毂的注射成形工序的截面图。(b)是其放大俯视图。
图中,1-流体轴承装置,2-轴构件,4-定子线圈,5-转子磁铁,6-托架,8-轴承套筒,9-壳体,10-毂,13-型芯,14-树脂部,11-盖构件,12-轭,21-定模,22-动模,25-型腔,26-浇口,27-圆筒面,R1、R2-径向轴承部,T1、T2-推力轴承部,S-密封空间。
具体实施方式
以下,根据附图对本发明的第1实施方式进行说明。
图1示意性地表示装入了适用本发明的流体轴承装置1的信息设备用主轴马达的一构成例。该主轴马达,用于HDD等盘驱动装置,具备相对旋转自由地非接触支承轴构件2的流体轴承装置(动压轴承装置)1、隔着例如半径方向的间隔对置的定子线圈4及转子磁铁5和托架6。定子线圈4安装在托架6的外周侧内周面,转子磁铁5经由轭12固定在毂10的外径侧。流体轴承装置1固定在托架6的内周。另外,在毂10上省略了图示,保持着一张或多张作为信息记录媒体的盘。在如上所述构成的主轴马达中,若对定子线圈4通电,则在定子线圈4与转子磁铁5之间产生的励磁力作用下转子磁铁5旋转,随之,毂10及保持在毂10上的盘与轴构件2一体旋转。
图2表示流体轴承装置1。该流体轴承装置1主要包括轴构件2、向轴构件2外径方向突出设置的毂10、内周插入有轴构件2的轴承套筒8、保持轴承套筒8的壳体9和将壳体9一端封口的盖构件11。还有,为了便于说明,以下说明中以在轴向两端形成的壳体9的开口部中、由盖构件11封口的一侧为下侧、以与封口部相反一侧为上侧。
该流体轴承装置1中,在轴构件2的外周面2a和轴承套筒8的内周面8a之间,沿轴向间隔开设置径向轴承部R1、R2。另外,在轴承套筒8的下侧端面8b和轴构件2的法兰部2b的上侧端面2b1之间设置第1推力轴承部T1,在壳体9的上端面9a和毂10的圆盘部10a的下侧端面10a1之间设置第2推力轴承部T2。
轴承套筒8由例如以铜为主成分的烧结金属的多孔质体形成圆筒状,利用粘接(包括活动粘接)、压入(包括压入粘接)、熔敷(包括超声波熔敷)等适宜方法固定在壳体9的内周面9c。
在轴承套筒8的内周面8a的整个面或局部圆筒区域,如图3所示,沿轴向间隔开形成将多个动压槽8a1、8a2排列成人字形状的区域。另外,在轴承套筒8的下侧端面8b的整个面或局部环状区域,如图4所示,形成多个动压槽8b1排列成螺旋形状的区域。
壳体9由金属材料或树脂材料形成轴向两端开口的大致圆筒状,用盖构件11将其一端侧的开口部封口。在壳体9的上端面9a的整个面或局部环状区域,如图5所示,形成多个动压槽9a1排列成螺旋形状的区域。在壳体9的上方部外周形成朝向上方逐渐扩径的第1锥形面9b。在壳体9的下方部外周形成圆筒面9e,该圆筒面9e利用粘接、压入、熔敷等方法固定在托架6的内周。封口壳体9下端侧的盖构件11由金属或树脂形成,利用粘接、压入、熔敷等方法固定在设于壳体9下端内周侧的台阶部9d上。
轴构件2由例如金属形成。在轴构件2下端作为止脱件独立设有法兰部2b。法兰部2b为金属制,利用例如螺钉拧紧和粘接等方法固定在轴构件2上。
毂10由作为金属部的型芯13和树脂部14构成,其形状是包括覆盖壳体9上端开口部的圆盘部10a、从圆盘部10a外周部向轴向下方延伸的筒状部10b、从筒状部10b向外径侧突出的锷部10c。没有图示的盘外嵌在圆盘部10a的外周,同时放置在锷部10c上侧端面上所形成的盘搭载面10d上。并且,利用没有图示的合适的保持装置(夹钳等)将盘保持在毂10上。像这样,由于树脂制的毂10具有型芯13,从而毂10的强度提高,因而能够防止盘搭载时由于夹紧力等造成的毂10的变形。
型芯13经由例如不锈钢的塑性加工(例如冲压加工)形成,其形状是包括从轴构件2外周面2a向外径方向延伸的圆盘部13a、从圆盘部13a外径端向轴向下方延伸的圆筒部13b。型芯13的圆盘部13a的下侧端面13a1在毂10的圆盘部10a的下侧端面10a1露出,并且,型芯13的圆筒部13b的内周面13b1及外周面13b2,在毂10的筒状部10b的内周面10b1及外周面10b2露出。从而,毂10中、面对轴承内部用润滑剂充满的空间的部分全部由型芯13形成。因而,毂10的树脂部14的树脂材料无须具备对润滑剂的耐受性,树脂部14的材料选择自由度拓宽。另外,毂10的圆 盘部10a内径端的下端部由型芯13形成,从而不会在该部分产生树脂的压陷,能够避免由此产生的不合理情况。
毂10的圆盘部10a的下侧端面10a1与壳体9的上端面9a的动压槽形成区域隔着推力轴承间隙对置。这些面在轴承装置起动、停止时等低速旋转时接触滑动,因而要求有高的耐磨损性。本实施方式中,在毂10的圆盘部10a的下侧端面10a1上露出型芯13,从而与树脂相比能够谋求耐磨损性的提高。
在毂10的筒状部10b的内周面10b1即型芯13的圆筒部13b的内周面13b1中、与壳体9的外周上端设置的第1锥形面9b对置的部分,形成向上方扩径的呈所谓沉割形状的第2锥形面10b10。该第2锥形面10b10相对于轴向的锥形角比第1锥形面9b的锥形角设定得小。从而,在第1锥形面9b和第2锥形面10b10之间,形成径向尺寸朝向上方逐渐缩小的锥状密封空间S。该密封空间S在毂10(轴构件2)旋转时与推力轴承部T2的推力轴承间隙的外径侧连通。在流体轴承装置1内部充满后述润滑油的状态下,润滑油在毛细管力作用下被拉入到密封空间S的窄幅侧,因而油面始终保持在密封空间S的范围内。另外,密封空间S的外周部由第2锥形面10b10形成,从而在对密封空间S内的润滑油施加离心力之际,润滑油基于锥形面10b10被压向上方,因而能够更确实地将润滑油保持在密封空间S的内部。
在毂10中、筒状部10b的下方部外周面10b2及锷部10c的下侧端面,粘接固定金属制的轭12。一般来说,金属和树脂基于粘接剂产生的固接力要弱于金属彼此之间的情况。从而,像这样由于将金属制轭12不仅粘接固定在由树脂构成的锷部10c上,而且还粘接固定在由型芯13形成的筒状部10b的下方部外周面10b2,从而谋求轭12和毂10的固定强度的提高。
在毂10的圆盘部10a的上侧端面10a2设置夹钳孔10a20。为了将盘固定在盘搭载面10d上,将夹钳螺钉拧紧在轴构件2上端部之际,往该夹钳孔10a20中插入工具,进行毂10的止转。夹钳孔10a20只要在毂10的圆盘部10a的上侧端面10a2上即可,并不限定于形成部位及数目,例如可设置在圆周方向等间隔的3个部位。该夹钳孔10a20通过例如机械加工形成,或是在树脂部14的注射成形的同时利用模成形来形成。
型芯13通过将圆盘部13a的内周面和轴构件2的外周面2a压入嵌合、再将该压入嵌合面焊接从而固定在轴构件2上。将这样固定的型芯13及轴构件2进行镶嵌,用树脂注射成形,从而形成毂10的树脂部14。树脂部14是利用例如以液晶聚合物(LCP)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)等结晶性树脂和聚苯砜(PPSU)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)等非结晶性树脂为基础树脂的树脂组成物的注射成形而成形。另外,也能够根据目的在上述基础树脂中配合适量的碳素纤维和玻璃纤维等纤维状填充材料,钛酸钾等晶须状填充材料,云母等鳞片状填充材料,炭黑、石墨、碳纳米材料、各种金属粉等纤维状或粉末状的导电性填充材料。
以下,根据图6说明毂10的注射成形工序。
图6表示毂10的成形模具。该模具由定模21和动模22构成。动模22具有与型芯13的圆盘部13a的下侧端面13a1抵接的端面22a、设置在端面22a的轴心的轴向固定孔23和设置在端面22a的外周侧的环状槽24。往固定孔23中插入轴构件2,同时往环状槽24中插入型芯13,从而在型腔25内定位轴构件2及型芯13。在此状态下,设置在型芯13的圆筒部13b的内周面13b1的锥形面(第1锥形面10b10)与设置在动模22上的圆筒面27隔着径向的间隙对置。
在动模22的成形面中、成形出毂10的锷部10c下侧端面的部分设置浇口26。经由该浇口26往型腔25内注射熔融树脂。如上所述,型芯13与动模22的端面22a抵接,即靠近型腔25一端侧配置,因而型腔25不会被型芯13分割,能够确保注射的熔融树脂的流路面积。
另外,在毂10的筒状部10b的内周面10b1如上所述形成第1锥形面10b10。该第1锥形面10b10形成向上方扩径的、所谓沉割形状。从而,例如若以树脂形成该第1锥形面10b10,则在注射成形后脱模时成为强制脱离的状态,因而有可能损伤第1锥形面10b10。本发明中,如上所述,第1锥形面10b10不是成形面,而是由从毂10露出的型芯13形成,从而,能够将与该部分对置的模具形状形成圆筒面27。从而,在注射成形后脱模时,毂10的第1锥形面10b10与模具不会干涉,能够避免第1锥形面10b10的损伤。
在流体轴承装置1内部,作为润滑剂充满了例如润滑油。具体地说, 在轴构件2及毂10、轴承套筒8、壳体9及盖构件11之间形成的空间中、比密封空间S靠轴承内部侧的空间全部充满润滑油。此时,油面保持在密封空间S内。作为该润滑油可以使用各种类型,而向用于HDD等盘驱动装置的流体轴承装置提供的润滑油,考虑其使用时或输送时的温度变化,最好能够使用以低蒸发率及低粘度性优异的酯类润滑油、例如癸二酸二辛酯(DOS)、壬二酸二辛酯(DOZ)等作为基础油的润滑油。
上述构成的流体轴承装置1中,轴构件2旋转时,在轴承套筒8的内周面8a形成的动压槽8a1、8a2形成区域与对置的轴构件2的外周面2a之间,形成径向轴承间隙。并且,随着轴构件2的旋转,上述径向轴承间隙的润滑油被挤入动压槽8a1、8a2的轴向中心侧,其压力上升。这样一来,分别构成利用由动压槽8a1、8a2产生的润滑油的动压作用沿径向非接触支承轴构件2的第1径向轴承部R1和第2径向轴承部R2。
与此同时,在轴承套筒8的下侧端面8b的动压槽8b1形成区域和法兰部2b的上侧端面2b1间、及在壳体9的上端面9a的动压槽9a1形成区域和毂10的下侧端面10a1之间,分别形成推力轴承间隙。在这些推力轴承间隙中形成的润滑油膜的压力,基于动压槽8b1、9a1的动压作用而升高,从而,分别构成沿推力方向非接触支承轴构件2及毂10的第1推力轴承部T1和第2推力轴承部T2。
另外,该实施方式中,在轴承套筒8的外周面8d形成轴向槽8d1。从而能够使轴承内部充满的润滑油循环,能够避免随着局部负压的产生而造成气泡生成等。具体地说,在毂10的圆盘部10a的下侧端面10a1和轴承套筒8的上侧端面8c间的间隙、第1、第2径向轴承部R1、R2的轴承间隙及第1推力轴承部T1的轴承间隙中分别填充的润滑油可以循环。该实施方式中,在轴承套筒8内周面8a形成的动压槽8a1在轴向上上下不对称地形成,由此形成的构成是将第1径向轴承部R1的轴承间隙的润滑油向下方压入,使轴承内部的润滑油强制性循环(参照图3)。如果不是特别需要这种强制性的循环,则可以在轴向上上下对称地形成动压槽8a1。
本发明并不限定于上述实施方式。以下说明本发明的其他实施方式。还有,以下说明中,对于具有与上述实施方式同样构成、功能的部位附以相同符号,省略其说明。
上述实施方式中,是在型芯13上粘接固定另行形成的轭12,不过,并不限定于此。例如也可以如图7所示,一体设置型芯13和轭12。该型芯13和轭12的一体制品能够利用例如锻造加工和冲压加工、切削加工等加工方法形成。通过像这样将型芯13和轭12一体化,能够削减部件数及工序数,同时能够提高金属13和轭12的固定强度及固定精度。
或者也可以如图8所示,将转子磁铁5直接固定在从毂10露出的型芯13的圆筒部13b的外周面13b2。此时,型芯13的圆筒部13b作为轭发挥作用,防止磁通泄漏。根据该构成,由于省略了上述实施方式中的轭12,由此可谋求低成本化。此时,由于在转子磁铁5的上方没有设置轭,因而,该构成能够适用于磁通泄漏可能性少的流体轴承装置。
以上的实施方式中,推力轴承部T1、T2沿轴向间隔开设置,不过并不限定于此,例如也可以省略法兰部2b、省略第1推力轴承部T1,形成只用第2推力轴承部T2承担推力方向的支承的所谓单侧推力结构。这种情况下,为了限制轴构件2的脱出,例如可以在毂10的内周面10b1、壳体9外周面的至少任意一方上设置止脱构件。
接下来,根据图11~图17说明本发明的第2实施方式。
图11示意性地表示装入了适用本发明的动压轴承装置201的信息设备用主轴马达的一构成例。该主轴马达,用于HDD等盘驱动装置,具备相对旋转自由地非接触支承轴构件202及毂203的动压轴承装置201、隔着例如半径方向的间隔对置的定子线圈204及转子磁铁205和托架206。定子线圈204安装在托架206的外径侧内周面206a,转子磁铁205固定在毂203的外周。动压轴承装置201固定在托架206的内周。另外,在毂203上省略了图示,保持着一张或多张作为信息记录媒体的盘。在如上所述构成的主轴马达中,若对定子线圈204通电,则在定子线圈204与转子磁铁205之间产生的励磁力作用下转子磁铁205旋转,随之,毂203及保持在毂203上的盘与轴构件202一体旋转。
图12表示动压轴承装置201。该动压轴承装置201主要包括轴构件202、设置在轴构件202一端的法兰构件209、设置在轴构件202另一端的法兰状毂203、内周插入有轴构件202的轴承套筒208、保持轴承套筒208并在轴向两侧开口的壳体207和堵塞壳体207一端开口部的盖构件270。 还有,为了便于说明,以下说明中以在壳体207的轴向两端侧形成的开口部中、由盖构件270堵塞的一侧为下侧、以开口侧为上侧。
该动压轴承装置201中,详情后述,不过在轴构件202的大径外周面202a和轴承套筒208的内周面8a之间,沿轴向间隔开设置径向轴承部R1、R2。另外,在壳体207的上端面207a和毂203的圆盘部203a的下侧端面203a1之间设置第1推力轴承部T1,同时在法兰构件209的上侧端面209a和轴承套筒208的下侧端面208b之间设置第2推力轴承部T2。
轴承套筒208由例如以铜为主成分的烧结金属的多孔质体形成圆筒状,利用粘接、压入(包括压入粘接)、熔敷(包括超声波熔敷)、焊接(包括激光焊接)等适宜方法固定在壳体207的内周面207c上。
在轴承套筒208的内周面208a的整个面或局部圆筒区域,如图13所示,沿轴向间隔开形成将多个动压槽208a1、208a2排列成人字形状的区域。上侧的动压槽208a1在轴向上形成不对称形状,详细地说,比设置在轴向中间部的环状平滑部靠上侧的槽的轴向尺寸X,比下侧的槽的轴向尺寸Y形成得大。另一方面,下侧的动压槽208a2在轴向上形成对称的形状。
在轴承套筒208的下侧端面208b的整个面或局部环状区域,形成省略了图示的排列成螺旋形状的动压槽。另外,在轴承套筒208的外周面208d上形成一条轴向槽208d1或圆周方向等间隔地形成多条轴向槽208d1。
壳体207由金属材料或树脂材料形成大致圆筒状,用盖构件270堵塞下端侧的开口部。盖构件270与在壳体207下方部内周形成的台阶部207f抵接,利用粘接、压入、熔敷或焊接等方法进行固定。在壳体207的上端面207a的整个面或局部环状区域,如图14所示,形成多个动压槽207a1排列成螺旋形状的区域。在壳体207的上方部外周形成朝向上方逐渐扩径的第1锥形面207b。在该第1锥形面207b与在后述毂203上形成的第2锥形面203b1之间形成密封空间S。在壳体207的下方部外周形成圆筒面207e,该圆筒面207e利用粘接、压入、熔敷或焊接等方法固定在托架206的内周。
轴构件202由例如不锈钢等金属材料形成带台阶轴状,详细地说,包括大径外周面202a、设置在大径外周面202a上侧的小径外周面202b和在它们之间形成的径向的肩面202c。在轴构件202的小径外周面202b上设 有法兰状毂203,在大径外周面202a与轴承套筒208的内周面208a之间形成径向轴承间隙。
在轴构件202的下端部设置法兰构件209。法兰构件209拧紧在轴构件202下端部所设置的螺纹孔中,将其与轴构件202下端面202d抵接从而相对于轴构件202进行定位。在法兰构件209上侧端面209a与轴承套筒208的下侧端面208b之间形成推力轴承间隙。还有,法兰构件209和轴构件202的固定方法并不限定于上述,也可以利用例如粘接等固定两构件。
毂203在轴构件202的小径外周面202b上设置成法兰状,通过镶嵌了型芯231的注射成形而形成。毂203包括覆盖壳体207上端开口部的圆盘部203a、从圆盘部203a外周部向轴向下方延伸的筒状部203b、从筒状部203b向外径侧突出的锷部203c。没有图示的盘外嵌在圆盘部203a的外周,同时放置在锷部203c上侧端面上所形成的盘搭载面203d上。并且,利用没有图示的合适的保持装置(夹钳等)将盘保持在毂203上。像这样,由于树脂制的毂203具有型芯231,从而毂203的强度提高,因而能够防止盘搭载时由于夹紧力等造成的毂203的变形。
型芯231经由例如不锈钢的塑性加工(例如冲压加工)形成大致圆盘状。型芯231通过将其内周面231b压入嵌合到轴构件202的小径外周面202b(包括轻压入),使下侧端面231a与轴构件202的肩面202c抵接,从而在轴向上进行定位。此时,在轴构件202的小径内周面202b和肩面202c的边界部形成退刀部202e(参照图15),从而能够确实将型芯231与轴构件202的肩面202c密接。在此状态下,通过将型芯231和轴构件202的嵌合面焊接,从而固定两者。
将如上所述固定的型芯231及轴构件202进行镶嵌,用树脂注射成形,从而形成毂203的树脂成形部232。树脂成形部232是利用例如以液晶聚合物(LCP)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)等结晶性树脂和聚苯砜(PPSU)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)等非结晶性树脂为基础树脂的树脂组成物的注射成形而成形。另外,也能够根据目的在上述基础树脂中配合适量的碳素纤维和玻璃纤维等纤维状填充材料,钛酸钾等晶须状填充材料,云母等鳞片状填充材料,炭黑、石墨、碳纳米材料、各种金属粉等纤维状或粉末状导电性填充材料。
另外,毂203的注射成形材料并不限定于树脂,也能够使用熔融金属。作为金属材料,可以使用例如镁合金和铝合金等低熔点金属材料,这种情况与使用树脂材料的情况相比,能够提高强度和导电性等。此外,也能够采用以金属粉和粘合剂的混合物注射成形后进行脱脂、烧结的所谓MIM成形,或者利用陶瓷进行的注射成形(所谓的CIM成形)。
毂203的树脂成形部232与轴构件202的小径外周面202b接触。在该小径外周面202b上设置凹凸,由于在该凹凸部中渗入作出注射材料的熔融树脂,由此发挥锚效果,提高了树脂成形部232和轴构件202的固接力。该凹凸部如后所述,能够通过在小径外周面202b上保留随着轴构件202的车削加工而产生的车削纹而形成。并不限定于此,如图16所示,也能够由在小径外周面202b上形成的花键槽202b1构成凹凸部。
在毂203的筒状部203b的内周面的上方部形成向上方逐渐扩径的第2锥形面203b1。第2锥形面203b1相对于轴向的锥形角比第1锥形面207b设定得小。从而,在它们之间形成的密封空间S形成径向尺寸向上方逐渐缩小的锥状。由于像这样由向上方扩径的第2锥形面203b1构成密封空间S的外周部,从而,在毂203旋转时,除了基于锥状密封空间S的毛细管力的吸引作用以外,密封空间S内的润滑油基于离心力向上方、即轴承内部侧吸引,因而能够更确实地防止润滑油向外部漏出。
在动压轴承装置201内部,作为润滑剂充满了例如润滑油,油面始终保持在密封空间S内。作为该润滑油可以使用各种类型,而向用于HDD等盘驱动装置的动压轴承装置提供的润滑油,考虑其使用时或输送时的温度变化,最好能够使用低蒸发率及低粘度性优异的酯类润滑油、例如癸二酸二辛酯(DOS)、壬二酸二辛酯(DOZ)等作为基础油而使用的润滑油。
上述构成的动压轴承装置201中,轴构件202旋转时,在轴承套筒208内周面208a形成的动压槽208a1、208a2形成区域与对置的轴构件202的外周面202a之间,形成径向轴承间隙。并且,随着轴构件202的旋转,上述径向轴承间隙的润滑油被挤入动压槽208a1、208a2的轴向中心侧,其压力上升。构成利用由该动压槽208a1、208a2产生的润滑油的动压作用沿径向非接触支承轴构件202的第1径向轴承部R1和第2径向轴承部R2。
与此同时,在壳体207上端面207a的动压槽207a1形成区域和毂203 的下侧端面203a1之间形成推力轴承间隙,同时在轴承套筒208下侧端面208b的动压槽形成区域和法兰构件209的上侧端面209a间形成推力轴承间隙。在这些推力轴承间隙中形成的润滑油膜的压力,基于各动压槽的动压作用而升高,从而,构成沿两推力方向非接触支承轴构件202及毂203的第1推力轴承部T1和第2推力轴承部T2。
另外,在轴承套筒208的外周面208d形成轴向槽208d1,从而能够将第2推力轴承部T2外径侧的空间和第1推力轴承部T1内径侧的空间连通。从而,能够防止在轴承内部空间由于出现局部负压而生成气泡等。另外,本实施方式中,如图3所示,第1径向轴承部R1的动压槽208a1在轴向上形成不对称形状,因而在径向轴承间隙中润滑油被压入到轴向下方。从而,润滑油通过径向轴承间隙→第2推力轴承部T2的推力轴承间隙→轴向槽208d1→轴承套筒208的上侧端面208c和毂203间的空间这样的路径,再被吸引到径向轴承间隙中。通过像这样强制性循环轴承内部的润滑油,从而能够更确实地防止局部负压的产生。还有,如果不是特别需要这样的强制性循环,也可以将动压槽208a1形成轴向对称的形状。
如以上,本发明中,由于用型芯231形成第1推力轴承部T1的推力轴承间隙,因而不会像以树脂包覆型芯的现有制品那样随着成形收缩而降低端面精度。因而通过将型芯231的端面231a抵接轴构件202的肩面202c,从而能够相对于轴构件202在轴向上高精度地定位型芯231的端面231a。特别是型芯231相对于轴构件202的下端面202d精度良好地定位,由此能够精度良好地设定与因和该下端面202d抵接而定位的法兰构件209的轴向距离L(参照图2)。从而,高精度地设定两推力轴承部T1、T2的推力轴承间隙的间隙宽度的总量,能够提高推力方向的支承力。
另外,在轴承装置起动、停止时等低速旋转时,动压槽形成的动压作用没有充分发挥,因而毂203的圆盘部203a下侧端面203a1与隔着推力轴承间隙对置的壳体207的上端面207a接触滑动。因而,形成推力轴承间隙的毂203的圆盘部203a的下侧端面203a1要求高的耐磨损性。如上所述,用型芯231的下侧端面231a形成毂203的圆盘部203a的下侧端面203a1,从而能够提高低速旋转时接触滑动部分的耐磨损性。
以下用图5说明轴构件202的加工方法。
首先,将由不锈钢构成的圆筒状的轴材切断成规定长度,对该轴材外周面施行车削加工,从而在轴构件202上形成大径外周面202a、小径外周面202b及肩面202c。这些面成为形成车削纹的粗糙面。在该车削加工的同时,在小径外周面202b和肩面202c的边界部形成退刀部202e。
其后,对轴构件202的大径外周面202a及肩面202c施行磨削加工,提高这些面的面精度。该磨削加工中,使用以相对于轴构件202的中心轴倾斜的轴为中心旋转的斜刃磨削砂轮240和与轴构件202下端面202d抵接的定位夹具250(参照图15)。磨削砂轮240具有磨削轴构件202大径外周面202a的第1磨削面241、磨削轴构件202肩面202c的第2磨削面242和与轴构件202的小径外周面202b对置的第3磨削面243。第2磨削面242的径向尺寸L1(轴构件202的径向上的尺寸)设定得小于轴构件202的肩面202c的径向尺寸L2(L1<L2)。若旋转这样的磨削砂轮240,磨削轴构件202,则能够用第1磨削面241及第2磨削面242磨削轴构件202的大径外周面202a及肩面202c,另一方面,能够使小径外周面202b和第3磨削面243不接触。从而,能够将轴构件202的大径外周面202a及肩面202c形成高精度加工的磨削面,同时将小径外周面202b形成保留车削加工造成的车削纹的粗糙面。
另外,如图15所示,在轴构件202的下端面202d抵接定位夹具250的状态下,即以轴构件202的下端面202d为基准,用第2磨削面242磨削肩面202c,从而,能够高精度地设定轴构件202的肩面202c和下端面202d的轴向距离L3。还有,若预先对轴构件202的下端面202d施以磨削加工,提高该面的面精度,则能够更准确地进行随着与定位夹具250抵接而形成的轴向定位,从而更高精度地设定轴构件202的肩面202c和下端面202d的轴向距离。
像这样,通过对轴构件202的肩面202c施以磨削加工,提高该面的面精度,从而提高型芯231相对于轴构件202的定位精度。再以下端面202d为基准磨削轴构件202的肩面202c,由此高精度地设定肩面202c和下端面202d的轴向距离L3。从而更进一步提高了型芯231和法兰构件209的轴向距离L的设定精度,推力轴承间隙的宽度精度提高,推力方向的支承力进一步提高。
另外,如上所述,用磨削砂轮240同时磨削轴构件202中的大径外周面202a和肩面202c,从而能够削减工序数,同时能够高精度地设定这些面的直角度和偏振精度等。从而,能够高精度地设定大径外周面202a形成的径向轴承间隙和以肩面202c定位的型芯231形成的推力轴承间隙的直角度和偏振精度等。从而,能够谋求随着轴承间隙宽度精度的提高而带来的支承力增大和轴构件202的旋转精度的提高等。
本发明并不限定于上述实施方式。以下,说明本发明的其他实施方式。还有,以下的说明中,对具有与上述实施方式同样构成、功能的部位附以相同符号,省略其说明。
图7表示本发明的其他实施方式的动压轴承装置201。该动压轴承装置201省略了上述实施方式中设置在轴构件202下端的法兰构件及法兰构件形成的第2推力轴承部。止脱构件210经由粘接、焊接等方法固定在毂203的筒状部203b的内周上方部所设置的台阶部203e上。止脱构件210经由例如金属材料的冲压加工形成截面大致L字型,其上端面210a和设置在壳体207外周的径向的肩面在轴向上卡合,从而,限制毂203及轴构件202脱出。止脱构件210的内周面210b形成向上方逐渐扩径的锥形状,在与壳体207的第1锥形面207b之间形成密封空间S。即,止脱构件210的内周面210b与上述实施方式的设置在毂203上的第2锥形面203b1发挥同样作用。壳体207形成有底筒状的杯状,在其内底面207d抵接轴承套筒208的下侧端面208b。另外,轴构件202的下端面202d与壳体207的内底面207d隔着一定间隙在轴向上对置。
该动压轴承装置201中与上述实施方式同样,以下端面202d为基准磨削轴构件202的肩面202c,从而高精度地设定肩面202c和下端面202d的轴向距离。从而,能够在以推力轴承部T1沿推力方向非接触支承毂203及轴构件202的状态下,高精度地设定轴构件202下端面202d和壳体207内底面207d的轴向距离。因而,能够避免由于轴构件202下端面202d与壳体207内底面207d过度接近而造成的转矩增大和由于这些面过度隔离、轴承内部空间增大而造成的密封空间S的大容量化、进而是轴承装置的大型化等。
以上的实施方式中,是镶嵌型芯213和轴构件202的一体件从而注射 成形毂,不过,并不限定于此,例如可以在以型芯作为镶嵌部件注射成形毂后,将毂固定在轴构件上。
接下来,根据图18~图27说明本发明的第3实施方式。
图18示意性地表示装入了适用本发明的流体轴承装置(动压轴承装置)301的信息设备用主轴马达的一构成例。该主轴马达,用于HDD等盘驱动装置,具备相对旋转自由地非接触支承轴构件302及毂310的动压轴承装置301、隔着例如半径方向的间隔对置的定子线圈304及转子磁铁305和托架306。定子线圈304安装在托架306的外周侧内周面,转子磁铁305固定在毂310外径侧设置的轭312上。动压轴承装置301固定在托架306的内周。另外,在毂310上省略了图示,保持着一张或多张作为信息记录媒体的盘。在如上所述构成的主轴马达中,若对定子线圈304通电,则在定子线圈304与转子磁铁305之间产生的励磁力作用下转子磁铁305旋转,随之,毂310及保持在毂310上的盘与轴构件302一体旋转。
图19表示动压轴承装置301。该动压轴承装置301由旋转侧构件303和固定侧构件307组成。旋转侧构件303包括轴构件302和向轴构件302外径突出设置的毂310,固定侧构件307包括轴承套筒308、壳体309和关闭壳体309一端的盖构件311。还有,为了便于说明,以下说明中以在轴向两端形成的壳体309的开口部中、由盖构件311关闭的一侧为下侧、以和闭口侧相反侧为上侧。
在轴构件302的外周面302a和轴承套筒308的内周面308a之间,沿轴向间隔开设置径向轴承部R1、R2。另外,在轴承套筒308的下侧端面308b和轴构件302的法兰部302b的上侧端面302b1之间设置第1推力轴承部T1,同时在壳体309的上端面309a和毂310的圆盘部310a下侧端面310a1之间设置第2推力轴承部T2。
轴承套筒308由例如以铜为主成分的烧结金属的多孔质体形成圆筒状,利用粘接(包括活动粘接)、压入(包括压入粘接)、熔敷(包括超声波熔敷)等适宜方法固定在壳体309的内周面309c上。
在轴承套筒308内周面308a的整个面或局部圆筒区域,作为径向动压产生部如图20所示,沿轴向间隔开形成将多个动压槽308a1、308a2排列成人字形状的区域。另外,在轴承套筒308的下侧端面308b的整个面或局 部环状区域,作为推力动压产生部如图21所示,形成多个动压槽308b1排列成螺旋形状的区域。另外,在轴承套筒308的外周面308d上形成轴向槽308d1。
壳体309由金属材料或树脂材料形成大致圆筒状。该实施方式中,壳体309形成其轴向两端开口的形状,且用盖构件311封口一端侧。在另一端侧的端面(上端面)309a的整个面或局部环状区域,作为推力动压产生部如图22所示,形成多个动压槽309a1排列成螺旋形状的区域,在动压槽309a1间的区域形成背部309a10。在壳体309的上方部外周形成朝向上方(与封口侧相反一侧)逐渐扩径的第1锥形面309b。在壳体309的下方部外周形成圆筒面309e,该圆筒面309e利用粘接、压入、熔敷等方法固定在托架306的内周。
封口壳体309下端侧的盖构件311由金属或树脂形成,利用粘接、压入、熔敷等方法固定在设置于壳体309下端内周侧的台阶部309d。
轴构件302在该实施方式中为金属制,在其下端部作为止脱件独立设置法兰部302b。法兰部302b为金属制,利用例如螺钉拧紧等方法固定在轴构件302上。在轴构件302的上端形成凹部(该实施方式中为环状槽)302c,通过以轴构件302作为镶嵌部件的树脂注射成形形成毂310时,上述凹部302c的作用是防止轴构件302相对于毂310脱出。
毂310包括覆盖壳体309开口侧(上侧)的圆盘部310a、从圆盘部310a外周部向轴向下方延伸的筒状部310b、从筒状部310b向外径侧突出的锷部310及在锷部310c上端形成的盘搭载面310d。没有图示的盘外嵌在圆盘部310a的外周,同时放置在盘搭载面310d上。并且,利用没有图示的合适的保持装置(夹钳等)将盘保持在毂310上。
上述构成的毂310利用例如以液晶聚合物(LCP)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)等结晶性树脂和聚苯砜(PPSU)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)等非结晶性树脂为基础树脂的树脂组成物的注射成形而成形。该实施方式中,毂310以轴构件302作为镶嵌部件注射成形。另外,也能够根据目的在上述基础树脂中配合适量的碳素纤维和玻璃纤维等纤维状填充材料,钛酸钾等晶须状填充材料,云母等鳞片状填充材料,炭黑、石墨、碳纳米材料、各种金属粉等纤维状或粉末状导电性填充材料。
圆盘部310a的下侧端面310a1包括第1端面310a11和第2端面310a12,第1端面310a11与壳体309上端面309a的动压槽309a1形成区域在推力方向上对置,第2端面310a12隔着轴向的高低差形成在第1端面310a11的内径侧,比第1端面310a11靠轴向下方设置。从而,毂310的圆盘部310a的内径部比外径部厚壁形成。由于该部分厚壁形成,从而提高了与轴构件302的固定强度,能够谋求毂310拔出力的提高。
当旋转侧构件303旋转时,在毂310的圆盘部310a的第1端面310a11和壳体309的上端面309a之间形成第2推力轴承部T2的推力轴承间隙Ts,同时,在毂310的圆盘部310a的第2端面310a12和轴承套筒308的上侧端面308c之间形成微小间隙C。此时如图19(b)所示,设定第1端面310a11和第2端面310a12的高低差(轴向距离),以使微小间隙C的间隙宽度N小于第2推力轴承部T2的推力轴承间隙Ts的间隙宽度M(M>N)。
在筒状部310b内周面中、与设置在壳体309外周上端的第1锥形面309b对置的部分,形成向上方扩径的第2锥形面303b1。该第2锥形面303b1相对于轴向的锥形角比第1锥形面309b的锥形角设定得小。从而,在第1锥形面309b和第2锥形面310b 1之间形成径向尺寸向上方逐渐缩小的锥状密封空间S。该密封空间S在旋转侧构件303旋转时,与推力轴承部T2的推力轴承间隙的外径侧连通。在动压轴承装置301内部充满后述润滑油的状态下,润滑油在毛细管力作用下被吸引到密封空间S的窄幅侧,从而油面始终保持在密封空间S的范围内。另外,密封空间S的外周部由第2锥形面310b1形成,从而在对密封空间S内的润滑油施加外径方向的离心力之际,利用锥形面310b1向上方压入,因而能够更确实地将润滑油保持在密封空间S内部。
在具有上述构成的动压轴承装置301内部空间充满润滑油,其油面被保持在密封空间S内。作为充满的润滑油可使用各种类型,而向用于HDD等盘驱动装置的动压轴承装置提供的润滑油,考虑其使用时或输送时的温度变化,最好能够使用低蒸发率及低粘度性优异的酯类润滑油、例如癸二酸二辛酯(DOS)、壬二酸二辛酯(DOZ)等作为基础油的润滑油。
上述构成的动压轴承装置301中,轴构件302旋转时,轴承套筒308内周面308a形成的动压槽308a1、308a2形成区域,在与对置的轴构件302 的外周面302a之间,形成径向轴承间隙。并且,随着轴构件302的旋转,上述径向轴承间隙的润滑油被压入动压槽308a1、308a2的轴向中心侧,其压力上升。像这样,利用在第1径向轴承部R1和第2径向轴承部R2形成的动压槽308a1、308a2产生的润滑油的动压作用沿径向非接触支承旋转侧构件303。
与此同时,在轴承套筒308下侧端面308b的动压槽308b1形成区域和与之对置的法兰部302b的上侧端面302b1间,形成推力轴承间隙,同时,在壳体309的上端面309a的动压槽309a1形成区域和与之对置的毂310的下侧端面310a1的第1端面310a11之间,形成推力轴承间隙Ts。这些推力轴承间隙的润滑油膜的压力基于设置在第1推力轴承部T1及第2推力轴承部T2的动压槽308b1、309a1的动压作用而升高,沿推力方向非接触支承旋转侧构件303。
在轴承装置起动、停止时等低速旋转时,如上所述动压槽形成的动压作用没有充分发挥。因而,在图19所示上下方向使用动压轴承装置301的情况中,低速旋转时,在重力作用下,毂310的圆盘部310a的第1端面310a11和壳体309的上端面309a接近,推力轴承间隙Ts的间隙宽接近0。本发明中,如上所述,设定在毂310的圆盘部310a下侧端面310a1形成的第2端面310a12和轴承套筒308上侧端面308c之间的微小间隙C的间隙宽N,使之小于第2推力轴承部T2的推力轴承间隙Ts的间隙宽M。从而,在动压作用没有充分发挥时的低速旋转时,隔着微小间隙C对置的毂310的第2端面310a12和轴承套筒308的上侧端面308c接触,从而,防止隔着推力轴承间隙Ts对置的毂310的第1端面310a11和壳体309上端面309a接触。从而能够防止壳体309上端面309a、特别是动压槽309a1间的背部309a10的磨损,从而维持推力方向的支承力。
另外,由于微小间隙C比推力轴承间隙Ts靠内径侧,因而,隔着微小间隙C对置的面彼此的接触滑动比隔着推力轴承间隙Ts对置的面彼此的接触滑动圆周速度变慢。从而能够抑制隔着微小间隙C对置的毂310的端面310a1及轴承套筒308的上侧端面308c的磨损。再有,由于轴承套筒308以作为含油性材料的烧结含油金属形成,从而含浸在轴承套筒308中的润滑油依次向滑动部供给,从而滑动面的润滑性提高,能够更有效地抑制这 些向的磨损。
另外,第1端面310a11和第2端面310a12的高低差(轴向距离)的设定如上所述,需要使推力轴承间隙Ts的间隙宽M大于微小间隙C的间隙宽N,同时,设定在推力轴承间隙Ts中动压作用充分发挥的范围内。该高低差的设定是例如比壳体309上端面309a(详细说是动压槽309a1的背部309a10)和轴承套筒308上侧端面308c的轴向距离小极少一点为好。从而,可充分获得第2推力轴承部形成的推力方向的支承力(毂310的悬浮力),因而能够防止高速旋转时隔着微小间隙C对置的面彼此接触滑动。
还有,该实施方式中,在轴承套筒308的外周面308d形成轴向槽308d1。从而能够使轴承内部充满的润滑油循环,能够避免随着局部负压的产生而造成气泡生成等。具体地说,在毂310的圆盘部310a的第2端面310a12和轴承套筒308的上侧端面308c间的间隙、第1、第2径向轴承部R1、R2的径向轴承间隙及第2推力轴承部T2的推力轴承间隙中分别填充的润滑油可以循环。该实施方式中,在轴承套筒308内周面308a形成的动压槽308a1在轴向上上下不对称地形成,由此形成的构成是将第1径向轴承部R1的径向轴承间隙的润滑油向下方压入,使轴承内部的润滑油强制性循环(参照图20)。如果不是特别需要这种强制性的循环,则可以在轴向上上下对称地形成径向轴承面的动压槽。
本发明并不限定于上述实施方式。以下说明本发明的其他实施方式。还有,以下说明中,对于具有与上述实施方式同样构成、功能的部位附以相同符号,省略其说明。
上述实施方式中,在毂310的圆盘部310a的下侧端面310a1上隔着高低差形成第1端面310a11及第2端面310a12,在该第2端面310a12和轴承套筒308的上侧端面308c之间形成微小间隙C,不过并不限定于此。例如也可以如图23所示,将毂310的圆盘部310a的下侧端面310a1形成没有高低差的平面状,另一方面,将轴承套筒308的上侧端面308c比壳体309的上端面309a靠轴向上方配置,从而在圆盘部310a的下侧端面310a1和轴承套筒308的上侧端面308c间形成微小间隙C。从而,微小间隙C的间隙宽N设定得小于第2推力轴承部T2的推力轴承间隙Ts的间隙宽M。
或者如图24(a)、(b)所示,也可以将轴承套筒308的上侧端面308c 的一部分向上方突出,在该突出部308c1和毂310的圆盘部310a的下侧端面310a1之间形成微小间隙C。该微小间隙C的间隙宽N与上述实施方式同样,设定得小于推力轴承间隙Ts的间隙宽M。该例中,突出部308c1在轴承套筒308的上侧端面308c的径向中央部形成环状。由此,与上述实施方式那样在轴承装置低速旋转时轴承套筒308的上侧端面308c整体接触滑动的情况相比,接触滑动部分的面积小,因此能够抑制转矩。
另外,突出部308c1的形状没有特别限定,例如图25所示,可以在轴承套筒308的上侧端面308c形成放射状。这种情况下,若旋转侧构件303旋转,则不仅推力轴承间隙Ts的润滑油,就连在突出部308c1和毂310的圆盘部310a下侧端面310a1之间形成的微小间隙C的润滑油也产生动压作用。在该动压作用下,例如轴承装置起动时的毂310的悬浮提前,能够降低隔着微小间隙C对置的面彼此的接触滑动。
或者,如图26所示,也可以将毂310的圆盘部310a的下侧端面310a1的一部分向下方突出,在该突出部310a13和轴承套筒308的上侧端面308c的一部分区域之间形成微小间隙C。该微小间隙C的间隙宽N也与上述实施方式同样,设定得小于推力轴承间隙Ts的间隙宽M。
另外,动压轴承装置301的构成并不限定于上述。例如上述实施方式中,推力轴承部设置在2个部位,不过并不限定于此。例如,图27所示的动压轴承装置321中,推力轴承部T设置在1个部位、即毂310的圆盘部310a的下侧端面310a1和壳体309的上端面309a之间。另外,上述实施方式中,用设置在轴构件302下端的法兰部302b进行轴构件302的止脱,不过,本实施方式中是在毂310的内周固定止脱构件315,该止脱构件315和壳体在轴向上卡合,从而进行轴构件302及毂310的止脱。该止脱构件315经由例如金属材料的冲压加工形成截面大致L字型,固定在设置于毂310的筒状部310b内周面上端的台阶部310e上。止脱构件315内周面315a与对置的壳体309外周面上方的第1锥形面309b之间形成密封空间S。该内周面315a形成向上方扩径的锥形状,与上述实施方式的第2锥形面310b1发挥同样的作用。
另外,该动压轴承装置321中,毂310通过以型芯313作为镶嵌部件的树脂注射成形形成。从而与如上所述只用树脂形成的情况相比,能够提 高毂310的刚性。另外,该型芯313面对微小间隙C,从而能够谋求与轴承套筒308上侧端面308c接触滑动部分的耐磨损性的提高。壳体309形成杯状,在其内底面309f设置径向槽309f1。利用该径向槽309f1和设置在轴承套筒308外周面308d的轴向槽308d1将轴构件302下端面302d和壳体309内底面309f之间的间隙、毂310的圆盘部310a的下侧端面310a1和轴承套筒308上侧端面308c之间的间隙连通。
以上的实施方式中,用树脂或放入了型芯的树脂形成毂310,不过并不限定于此,也可以用例如金属材料形成。另外,以上的实施方式中,轴承套筒308由烧结金属形成,不过并不限定于此,可以用例如多孔质树脂形成。
另外,以上的实施方式中,以具备轴构件302及毂310的一侧作为旋转侧构件,以具备轴承套筒308及壳体309的一侧作为固定侧构件,不过也可以与之相反地设定旋转侧构件和固定侧构件。
另外,像图2所示动压轴承装置301那样在毂310下侧端面310a1露出型芯313的情况中,例如能够在该型芯313冲压加工的同时形成推力动压产生部。特别是如上所述分开进行型芯313的第1端面310a11和第2端面310a12冲压的情况中,只要在第1端面310a11冲压的同时形成动压产生部,就能够在进一步限定的区域的冲压中形成动压产生部,因而能够精度良好地形成动压产生部。
以下,根据图28~图33说明本发明的第4实施方式。
图28示意性地表示装入了适用本发明的流体轴承装置(动压轴承装置)401的信息设备用主轴马达的一构成例。该主轴马达,用于HDD等盘驱动装置,具备相对旋转自由地非接触支承轴构件402的动压轴承装置401、隔着例如半径方向的间隔对置的定子线圈404及转子磁铁405和托架406。定子线圈404安装在托架406的外周侧内周面,转子磁铁405固定在毂410外径侧设置的轭412上。动压轴承装置401固定在托架406的内周。另外,在毂410上省略了图示,保持着一张或多张作为信息记录媒体的盘。在如上所述构成的主轴马达中,若对定子线圈404通电,则在定子线圈404与转子磁铁405之间产生的励磁力作用下转子磁铁405旋转,随之,毂410及保持在毂410上的盘与轴构件402一体旋转。
图29表示动压轴承装置401。该动压轴承装置401主要包括轴构件402、向外径方向突出地设置于轴构件402的毂410、内周插入有轴构件402的轴承套筒408、保持轴承套筒408的壳体409和关闭壳体409一端的盖构件411。还有,为了便于说明,以下说明中以在轴向两端形成的壳体409的开口部中、由盖构件411关闭的一侧为下侧、以和闭口侧相反侧为上侧。
在轴构件402的外周面402a和轴承套筒408的内周面408a之间,沿轴向间隔开设置径向轴承部R1、R2。另外,在轴承套筒408的下侧端面408b和轴构件402的法兰部402b的上侧端面402b1之间设置第1推力轴承部T1,同时在壳体409的上端面409a和毂410的圆盘部410a下侧端面410a1之间设置第2推力轴承部T2。
轴承套筒408由例如以铜为主成分的烧结金属的多孔质体形成圆筒状,利用粘接(包括活动粘接)、压入(包括压入粘接)、熔敷(包括超声波熔敷)等适宜方法固定在壳体409的内周面409c上。此时,为了避免与毂410接触,轴承套筒408的上侧端面408c比壳体409上端面409a在轴向上靠轴承内部侧(图中下方)配置。
在轴承套筒408的内周面408a的整个面或局部圆筒区域,如图30所示,沿轴向间隔开形成将多个动压槽408a1、408a2排列成人字形状的区域。另外,在轴承套筒408的下侧端面408b的整个面或局部环状区域,如图31所示,形成多个动压槽408b1排列成螺旋形状的区域。
壳体409由金属材料或树脂材料形成轴向两端开口的大致圆筒状,用盖构件411封口其一端侧的开口部。在壳体409的上端面409a的整个面或局部环状区域,如图32所示,形成多个动压槽409a1排列成螺旋形状的区域。在壳体409的上方部外周形成朝向上方逐渐扩径的第1锥形面409b。在壳体409的下方部外周形成圆筒面409e,该圆筒面409e利用粘接、压入、熔敷等方法固定在托架406的内周。封口壳体409下端侧的盖构件411由金属或树脂形成,利用粘接、压入、熔敷等方法固定在设置于壳体409下端内周侧的台阶部409d。
轴构件402由例如金属形成。在轴构件402下端作为止脱件独立设置法兰部402b。法兰部402b为金属制,利用例如螺钉拧紧、或者粘接等方 法固定在轴构件402上。
毂410是具有型芯413的树脂成形件,其形状包括覆盖壳体409上侧开口部的圆盘部410a、从圆盘部410a外周部向轴向下方延伸的筒状部410b、从筒状部410b向外径侧突出的锷部410c。没有图示的盘外嵌在圆盘部410a的外周,同时放置在锷部410c上侧端面上形成的盘搭载面410d。并且,利用没有图示的合适的保持装置(夹钳等)将盘保持在毂410上。像这样,由于树脂制的毂410具有型芯413,从而毂410的强度提高,因而能够防止盘搭载时由于夹紧力等造成毂410的变形。
若轴承装置内部空间由后述的润滑油充满,则毂410的圆盘部410a下侧端面410a1面对由润滑油充满的空间。在作为该油接触面的下侧端面410a1上,在其外周部形成第1端面410a11,同时在第1端面410a11内径侧隔着轴向的高低差形成第2端面410a12。第2端面410a12比第1端面410a11在轴向上靠轴承内部侧(图中下方)设置。从而,与下侧端面410a1形成没有高低差的平面状的现有制品(图29(b)中虚线所示)相比,能够缩小在毂410和轴承套筒408之间形成的空间的容积。从而减少了轴承内部充满的润滑油的总量,能够减少润滑油的热膨胀量,因而缩小了后述密封空间S的容积,能够谋求轴承装置的小型化。
在毂410的圆盘部410a的下侧端面410a1,露出型芯413的下侧端面413a。在该下侧端面410a1形成的第1端面410a11隔着第2推力轴承部T2的推力轴承间隙与壳体409的上端面409a对置。因而,在轴承装置起动、停止时等低速旋转时,第1端面410a11和壳体409的上端面409a接触滑动。从而第1端面410a11被要求高的耐磨损性,不过,本实施方式中,由于用型芯413形成第1端面410a11,因而获得了优于树脂的耐磨损性。
如上所述,在型芯413的下侧端面413a形成第1端面410a11及第2端面410a12,从而能够使型芯413的内径部的壁厚厚于外径部。从而提高了轴构件402和型芯413的固定强度,能够谋求毂410强度的提高。
型芯413经由例如不锈钢的冲压加工形成。这种情况下,可以利用一次冲压形成型芯413,不过,也能够分成二次冲压形成。具体地说,在第一次的冲压中冲压整个型芯413,以第2端面410a12的壁厚均匀形成。此时,型芯413的下侧端面413a形成没有高低差的平面状。其后,在第二次 的冲压中,只冲压型芯413的下侧端面413a外周部,形成第1端面410a11。该第二次冲压在由第1次冲压限定的区域中进行,因而能够进行高精度的加工。从而,能够精度良好地加工面对推力轴承间隙的第1端面410a11,由于推力轴承间隙的间隙宽高精度地设定,可谋求推力方向的支承力的提高。还有,为了获得稳定的推力方向的支承力,第1端面410a11的平面度优选是设定为5μm以下,最好是设定为2μm以下。
型芯413及轴构件402通过在压入两者的状态下焊接从而进行固定。将该型芯13及轴构件2进行镶嵌,用树脂注射成形,从而形成毂410的树脂部414。树脂部414是利用例如以液晶聚合物(LCP)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)等结晶性树脂和聚苯砜(PPSU)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)等非结晶性树脂为基础树脂的树脂组成物的注射成形而成形。另外,也能够根据目的在上述基础树脂中配合适量的碳素纤维和玻璃纤维等纤维状填充材料,钛酸钾等晶须状填充材料,云母等鳞片状填充材料,炭黑、石墨、碳纳米材料、各种金属粉等纤维状或粉末状导电性填充材料。
在毂410的筒状部410b内周面中、与设置在壳体409外周上端的第1锥形面409b对置的部分,形成向上方扩径的第2锥形面410b1。该第2锥形面410b1相对于轴向的锥形角比第1锥形面409b的锥形角设定得小。从而,在第1锥形面409b和第2锥形面410b1之间形成径向尺寸向上方逐渐缩小的锥状密封空间S。该密封空间S在毂410(轴构件402)旋转时,与推力轴承部T2的推力轴承间隙的外径侧连通。在动压轴承装置401内部充满后述润滑油的状态下,润滑油在毛细管力作用下被吸引到密封空间S的窄幅侧,从而油面始终保持在密封空间S的范围内。另外,密封空间S的外周部由第2锥形面410b1形成,从而在对密封空间S内的润滑油施加外径方向的离心力之际,利用锥形面410b1向上方压入,因而能够更确实地将润滑油保持在密封空间S内部。
在动压轴承装置401内部作为润滑流体充满例如润滑油。作为该润滑油可使用各种类型,而向用于HDD等盘驱动装置的动压轴承装置提供的润滑油,考虑其使用时或输送时的温度变化,最好能够使用低蒸发率及低粘度性优异的酯类润滑油、例如癸二酸二辛酯(DOS)、壬二酸二辛酯(DOZ) 等作为基础油的润滑油。
上述构成的动压轴承装置401中,轴构件402旋转时,轴承套筒408内周面408a形成的动压槽408a1、408a2形成区域,在与对置的轴构件402的外周面402a之间,形成径向轴承间隙。并且,随着轴构件402的旋转,上述径向轴承间隙的润滑油被压入动压槽408a1、408a2的轴向中心侧,其压力上升。像这样,利用在第1径向轴承部R1和第2径向轴承部R2设置的动压槽408a1、408a2产生的润滑油的动压作用沿径向非接触支承轴构件402。
与此同时,在轴承套筒408下侧端面408b形成的动压槽408b1形成区域和与之对置的法兰部402b的上侧端面402b1间,形成推力轴承间隙,同时,在壳体409的上端面409a形成的动压槽409a1形成区域和与之对置的毂410的下侧端面410a1之间形成推力轴承间隙,在这些推力轴承间隙中形成的的润滑油膜的压力基于形成在第1推力轴承部T1及第2推力轴承部T2的动压槽408b1、409a1的动压作用而升高。并且,依靠这些油膜的压力沿推力方向非接触支承轴构件402及毂410。
另外,在该实施方式中,在轴承套筒408的外周面408d形成轴向槽408d1。从而能够使轴承内部充满的润滑油循环,能够避免随着局部负压的产生而造成气泡生成等。具体地说,在毂410的圆盘部410a的下侧端面410a1和轴承套筒408的上侧端面408c间的间隙、第1、第2径向轴承部R1、R2的轴承间隙及第1推力轴承部T1的轴承间隙中分别填充的润滑油可以循环。该实施方式中,在轴承套筒408内周面408a形成的动压槽408a1在轴向上上下不对称地形成,由此形成的构成是将第1径向轴承部R1的轴承间隙的润滑油向下方压入,使轴承内部的润滑油强制性循环(参照图30)。如果不是特别需要这种强制性的循环,则可以在轴向上上下对称地形成动压槽408a1。
本发明并不限定于上述实施方式。以下说明本发明的其他实施方式。还有,以下说明中,对于具有与上述实施方式同样构成、功能的部位附以相同符号,省略其说明。
上述实施方式中,用设置在轴构件402下端的法兰部402b进行轴构件402的止脱,不过,并不限定于此。例如图33所示的动压轴承装置421中 是在毂410的内周固定止脱构件415,该止脱构件415和壳体在轴向上卡合,从而进行轴构件402及毂410的止脱。该止脱构件415经由例如金属材料的冲压加工形成截面大致L字型,固定在设置于毂410的筒状部410b内周面上端的台阶部410e上。止脱构件415内周面415a与对置的壳体409外周面上方的第1锥形面409b之间形成密封空间S。该内周面415a形成向上方扩径的锥形状,与上述实施方式的第2锥形面410b1发挥同样的作用。
该动压轴承装置421中,推力轴承部T设置在1个部位、即毂410的圆盘部410a的下侧端面410a1和壳体409的上端面409a之间。壳体409形成杯状,在其内底面409f设置径向槽409f1。利用该径向槽409f1和设置在轴承套筒408外周面408d的轴向槽408d1将轴构件402下端面402d和壳体409内底面409f之间的间隙、毂410的圆盘部410a的下侧端面410a1和轴承套筒408上侧端面408c之间的间隙连通。
另外,以上的实施方式中,通过以型芯413作为镶嵌部件的树脂注射成形形成了毂410,不过并不限定于此。例如也可以用金属材料或树脂材料形成整个毂410。
接下来,根据图34~图41说明本发明的第5实施方式。
图34示意性地表示装入了适用本发明的流体轴承装置501的信息设备用主轴马达的一构成例。该主轴马达,用于HDD等盘驱动装置,具备相对旋转自由地非接触支承轴构件502的流体轴承装置(动压轴承装置)501、隔着例如半径方向的间隔对置的定子线圈504及转子磁铁505和托架506。定子线圈504安装在托架506的外周侧内周面,转子磁铁505固定在毂510外径侧设置的轭512上。流体轴承装置501固定在托架506的内周。另外,在毂510上省略了图示,保持着一张或多张作为信息记录媒体的盘。在如上所述构成的主轴马达中,若对定子线圈504通电,则在定子线圈504与转子磁铁505之间产生的励磁力作用下转子磁铁505旋转,随之,毂510及保持在毂510上的盘与轴构件502一体旋转。
图35表示流体轴承装置501。该流体轴承装置501主要包括轴构件502、向外径方向地突出设置于轴构件502的毂510、内周插入有轴构件502的轴承套筒508、保持轴承套筒508的壳体509和关闭壳体509一端的盖构件511。还有,为了便于说明,以下说明中以在轴向两端形成的壳 体509的开口部中、由盖构件511关闭的一侧为下侧、以和闭口侧相反侧为上侧。
该流体轴承装置510中,在构件502的外周面502a和轴承套筒508的内周面508a之间,沿轴向间隔开设置径向轴承部R1、R2。另外,在轴承套筒508的下侧端面508b和轴构件502的法兰部502b的上侧端面502b1之间设置第1推力轴承部T1,同时在壳体509的上端面509a和毂510的圆盘部510a下侧端面510a1之间设置第2推力轴承部T2。
轴承套筒508由例如以铜为主成分的烧结金属的多孔质体形成圆筒状,利用粘接、压入(包括压入粘接)、熔敷(包括超声波熔敷)、焊接(包括激光焊接)等适宜方法固定在壳体509的内周面509c上。
在轴承套筒508的内周面508a的整个面或局部圆筒区域,如图36示,沿轴向间隔开形成将多个动压槽508a1、508a2排列成人字形状的区域。另外,在轴承套筒508的下侧端面508b的整个面或局部环状区域,如图37所示,形成多个动压槽508b1排列成螺旋形状的区域。
壳体509由金属材料或树脂材料形成其轴向两端开口的大致圆筒状,用盖构件511封口其一端侧开口部。在壳体509的上端面509a的整个面或局部环状区域,如图38所示,形成多个动压槽509a1排列成螺旋形状的区域。在壳体509的上方部外周形成朝向上方逐渐扩径的第1锥形面509b。在壳体509的下方部外周形成圆筒面509e,该圆筒面509e利用粘接、压入、熔敷或焊接等方法固定在托架506的内周。封口壳体509下端侧的盖构件511由金属或树脂形成,利用粘接、压入、熔敷或焊接等方法固定在设置于壳体509下端内周侧的台阶部509d。
轴构件502由例如金属形成。在轴构件502的下端作为止脱件独立设置法兰部502b。法兰部502b为金属制,利用例如螺钉拧紧、粘接等方法固定在轴构件502上。
毂510由作为金属部的型芯513和树脂部514组成,其形状包括覆盖壳体509上端开口部的圆盘部510a、从圆盘部510a外周部向轴向下方延伸的筒状部510b、从筒状部510b向外径侧突出的锷部510c。没有图示的盘外嵌在圆盘部510a的外周,同时放置在锷部510c上侧端面上形成的盘搭载面510d上。并且,利用没有图示的合适的保持装置(夹钳等)将盘保 持在毂510上。像这样,由于树脂制的毂510具有型芯513,从而毂510的强度提高,因而能够防止盘搭载时由于夹紧力等造成的毂510的变形。
毂510的圆盘部510a的下侧端面510a1与壳体509上端面509a的动压槽形成区域隔着推力轴承间隙对置。这些面在轴承装置起动、停止时等低速旋转时接触滑动,因而要求有高的耐磨损性。本实施方式中,在毂510的圆盘部510a的下侧端面510a1上露出型芯513,从而与树脂相比能够谋求耐磨损性的提高。
型芯513经由例如不锈钢的塑性加工(例如冲压加工)形成大致圆盘状。型芯513如图39所示,其内周面513a固定在轴构件502的外周面502a。具体地说,在型芯513的内周面513a压入(包括轻压入)轴构件502,再通过将该嵌合面焊接从而固定两者。此时,成为固定面的型芯513的内周面513a被形成凹凸面,本实施方式中,由于将多个轴向凹部513a1设置成阶梯状,从而在内周面513a形成圆周方向的凹凸。该凹部513a1能够在型芯513冲压加工的同时形成。
像这样,通过在型芯513的内周面513a设置凹部513a1,从而能够在往型芯513内周面513a压入轴构件502之际,减少型芯513和轴构件502的压入面积。从而,减轻了压入阻力,能够避免型芯513的变形。特别是像本实施方式那样,由于沿轴向设置凹部513a1,沿圆周方向形成凹凸,从而能够提高压入时轴向相对于阻力的强度。
另外,通过在型芯513的内周面513a设置凹部513a1,从而在焊接型芯513和轴构件502之际,能够用型芯513内周面513a的凹部513a1和轴构件502外周面502a之间的间隙补充收容熔解溢出的材料。从而能够防止由于熔解溢出的材料流入到其他部分而造成的不合理情况。
将如上所述固定的型芯513及轴构件502进行镶嵌,用树脂注射成形,从而形成毂510的树脂部514。树脂部514利用例如以液晶聚合物(LCP)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)等结晶性树脂和聚苯砜(PPSU)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)等非结晶性树脂为基础树脂的树脂组成物的注射成形而成形。另外,也能够根据目的在上述基础树脂中配合适量的碳素纤维和玻璃纤维等纤维状填充材料,钛酸钾等晶须状填充材料,云母等鳞片状填充材料,炭黑、石墨、碳纳米材料、各种金属粉等纤维状 或粉末状导电性填充材料。
此时,由于在型芯513的内周面513a形成凹部513a1,从而在与轴构件502的外周面502a之间形成间隙。轴构件502和毂510的界面一端向大气开放、另一端面对轴承内部由润滑油充满的空间,因而,有可能从该间隙向外部漏出润滑油。如上所述,将轴构件502及固定在轴构件502上的型芯513作为镶嵌部件,用树脂注射成形,从而注射的树脂向轴构件502和型芯513之间的间隙流入,能够掩埋该间隙,因而能够防止润滑油从该间隙漏出。
在筒状部510b内周面中、与设置在壳体509外周上端的第1锥形面509b对置的部分,形成向上方扩径的第2锥形面510b1。该第2锥形面510b1相对于轴向的锥形角比第1锥形面509b的锥形角设定得小。从而,在第1锥形面509b和第2锥形面510b1之间形成径向尺寸向上方逐渐缩小的锥状密封空间S。该密封空间S在毂510(轴构件502)旋转时,与推力轴承部T2的推力轴承间隙的外径侧连通。在流体轴承装置501内部充满后述润滑油的状态下,润滑油在毛细管力作用下被吸引到密封空间S的窄幅侧,从而油面始终保持在密封空间S的范围内。另外,密封空间S的外周部由第2锥形面510b1形成,从而在对密封空间S内的润滑油施加离心力之际,利用锥形面510b1向上方压入润滑油,因而能够更确实地将润滑油保持在密封空间S内部。
在毂510的圆盘部510a的上侧端面510a2设置夹钳孔510a20。将夹钳拧紧在轴构件502上端部用以将盘固定在盘搭载面510d上之际,往该夹钳孔510a20插入夹具,从而进行毂510的止转。夹钳孔510a20只要在毂510的圆盘部510a上侧端面510a2形成即可,形成部位及个数没有限定,例如可设置在圆周方向等间隔的3个部位。该夹钳孔510a20通过例如机械加工、或者在树脂部514注射成形的同时通过模成形形成。
在流体轴承装置501内部作为润滑流体充满例如润滑油。具体地说,在轴构件502及毂510、轴承套筒508、壳体509及盖构件511之间形成的空间中、比密封空间S靠轴承内部侧的空间全部充满润滑油。此时,油面保持在密封空间S内。作为该润滑油可以使用各种类型,而向用于HDD等盘驱动装置的流体轴承装置提供的润滑油,考虑其使用时或输送时的温 度变化,最好能够使用作为基础油使用了低蒸发率及低粘度性优异的酯类润滑油、例如癸二酸二辛酯(DOS)、壬二酸二辛酯(DOZ)等的润滑油。
上述构成的流体轴承装置501中,轴构件502旋转时,轴承套筒508内周面508a形成的动压槽508a1、508a2形成区域,在与对置的轴构件502的外周面502a之间,形成径向轴承间隙。并且,随着轴构件502的旋转,上述径向轴承间隙的润滑油被压入动压槽508a1、508a2的轴向中心侧,其压力上升。像这样,利用在第1径向轴承部R1和第2径向轴承部R2设置的动压槽508a1、508a2产生的润滑油的动压作用沿径向非接触支承轴构件502。
与此同时,在轴承套筒508下侧端面508b的动压槽508b1形成区域和法兰部502b的上侧端面502b1间、及在壳体509的上端面509a的动压槽509a1形成区域和毂510的下侧端面510a1之间,分别形成推力轴承间隙。这些推力轴承间隙中形成的润滑油膜的压力基于形成在第1推力轴承部T1及第2推力轴承部T2的动压槽508b1、509a1的动压作用而升高,沿推力方向非接触支承轴构件502及毂510。
另外,该实施方式中,在轴承套筒508的外周面508d形成轴向槽508d1。从而能够使轴承内部充满的润滑油循环,能够避免随着局部负压的产生而造成气泡生成等。具体地说,在毂510的圆盘部510a的下侧端面510a1和轴承套筒508的上侧端面508c间的间隙、第1、第2径向轴承部R1、R2的轴承间隙及第1推力轴承部T1的轴承间隙中分别填充的润滑油可以循环。该实施方式中,在轴承套筒508内周面508a形成的动压槽508a1在轴向上上下不对称地形成,由此形成的构成是将第1径向轴承部R1的轴承间隙的润滑油向下方压入,使轴承内部的润滑油强制性循环(参照图36)。如果不是特别需要这种强制性的循环,则可以在轴向上上下对称地形成动压槽508a1。
本发明并不限定于上述实施方式。以下说明本发明的其他实施方式。还有,以下说明中,对于具有与上述实施方式同样构成、功能的部位附以相同符号,省略其说明。
上述实施方式中,在轴构件502和型芯513的固定面中、型芯513的内周面513a设置轴向凹部513a1,将该面形成凹凸面,不过并不限定于此。 例如可以与之相反,将型芯513的内周面513a作为圆筒面,在轴构件502的外周面502a中、成为与型芯513固定面的部分设置凹部502a1,该部分形成凹凸面(参照图40)。或者将轴构件502和型芯513双方的固定面形成凹凸面(省略图示)。此时,对置的固定面的凹凸在圆周方向上卡合,从而能够发挥轴构件502和型芯513的相对止转作用。另外,这些凹部513a1、502a1的形状并不限定于图39、图40所示的截面矩形,也可以是截面三角形、半圆形或者波形等。另外,上述中,凹部513a1、502a1沿轴向设置,不过并不限定于此,例如也可以设置成点状、螺旋状或滚花状。
另外,上述实施方式中,用设置在轴构件502下端的法兰部502b进行轴构件502的止脱,不过并不限定于此。例如,在图41所示的流体轴承装置521中,通过在毂510内周固定止脱构件515,使该止脱构件515与壳体在轴向上卡合,从而进行轴构件502及毂510的止脱。该止脱构件515经由例如金属材料的冲压加工形成截面大致L字型,固定在设置于毂510的筒状部510b内周面上端的台阶部510e上。止脱构件515的内周面515a与对置的壳体509外周面上方的第1锥形面509b之间形成密封空间S。该内周面515a形成向上方扩径的锥形状,与上述实施方式的第2锥形面510b1发挥同样的作用。
该流体轴承装置521中,推力轴承部T只设置在1个部位,具体地说,在毂510的圆盘部510a的下侧端面510a1和壳体509的上端面509a之间设置推力轴承部T。壳体509形成杯状,在其内底面509f设置径向槽509f1。利用该径向槽509f1和设置在轴承套筒508外周面508d的轴向槽508d1将轴构件502下端面502c和壳体509内底面509f之间的间隙、毂510的圆盘部510a的下侧端面510a1和轴承套筒508上侧端面508c之间的间隙连通。
接下来,根据图42~图49说明本发明的第6实施方式。
图42示意性地表示装入了适用本发明的流体轴承装置601的信息设备用主轴马达的一构成例。该主轴马达,用于HDD等盘驱动装置,具备相对旋转自由地非接触支承轴构件602及毂610的流体轴承装置(动压轴承装置)601、隔着例如半径方向的间隔对置的定子线圈604及转子磁铁605和托架606。定子线圈604安装在托架606的外径侧内周面,转子磁铁605固定在毂610外径侧设置的轭612上。流体轴承装置601固定在托架606 的内周。另外,在毂610上利用夹钳603固定有作为信息记录媒体的盘D。在如上所述构成的主轴马达中,若对定子线圈604通电,则在定子线圈604与转子磁铁605之间产生的励磁力作用下转子磁铁605旋转,随之,毂610及保持在毂610上的盘D与轴构件602一体旋转。还有,图43中,在毂610上固定1张盘D,不过并不限定于此,也有时固定多张盘D。
图43表示流体轴承装置601。该流体轴承装置601主要包括轴构件602、向外径方向突出地设置于轴构件602的毂610、内周插入有轴构件602的轴承套筒608、内周保持有轴承套筒608的壳体609和关闭壳体609一端的盖构件611。还有,为了便于说明,以下说明中以在轴向两端形成的壳体609的开口部中、由盖构件611关闭的一侧为下侧、以和闭口侧相反侧为上侧。
该流体轴承装置601中,在轴构件602的外周面602a和轴承套筒608的内周面608a之间,沿轴向间隔开设置径向轴承部R1、R2。另外,在轴承套筒608的下侧端面608b和轴构件602的法兰部602b的上侧端面602b1之间设置第1推力轴承部T1,同时在壳体609的上端面609a和毂610的圆盘部610a下侧端面610a1之间设置第2推力轴承部T2。
轴承套筒608由例如以铜为主成分的烧结金属的多孔质体形成圆筒状,利用粘接(包括活动粘接)、压入(包括压入粘接)、熔敷(包括超声波熔敷)等适宜方法固定在壳体609的内周面609c上。
在轴承套筒608的内周面608a的整个面或局部圆筒区域,如图44所示,沿轴向间隔开形成将多个动压槽608a1、608a2排列成人字形状的区域。另外,在轴承套筒608的下侧端面608b的整个面或局部环状区域,如图45所示,形成多个动压槽608b1排列成螺旋形状的区域。
壳体609由金属材料或树脂材料形成其轴向两端开口的大致圆筒状,用盖构件611封口其一端侧开口部。在壳体609的上端面609a的整个面或局部环状区域,如图46所示,形成多个动压槽609a1排列成螺旋形状的区域。在壳体609的上方部外周形成朝向上方逐渐扩径的第1锥形面609b。在壳体609的下方部外周形成圆筒面609e,该圆筒面609e利用粘接、压入、熔敷等方法固定在托架606的内周。封口壳体609下端侧的盖构件611由金属或树脂形成,利用粘接、压入、熔敷或焊接等方法固定在设置于壳 体609下端内周侧的台阶部609d。
轴构件602由例如金属形成。在轴构件602的下端作为止脱件独立设置法兰部602b。法兰部602b为金属制,利用例如螺钉拧紧及粘接等方法固定在轴构件602上。在轴构件602上端设置毂610,这些界面一端面对轴承内部由润滑剂充满的空间,同时另一端向大气开放。
毂610由作为金属部的型芯613和树脂成形部614组成,其形状包括覆盖壳体609上端开口部的圆盘部610a、从圆盘部610a外周部向轴向下方延伸的筒状部610b、从筒状部610b向外径侧突出的锷部610c。在锷部610c的上侧端面形成盘搭载面610d,同时在圆盘部610a的上侧端面610a2形成用于后述夹钳613安装的止转孔610a20。止转孔610a20的形成部位和个数只要在上侧端面610a2上就没有特别限定,例如可形成在上侧端面610a2的径向中央部的圆周方向等间隔的3个部位。
在毂610上固定着盘D。详细地说,将盘D外嵌在圆盘部610a的外周,同时放置在盘搭载面610d上,再用螺钉607将放置在其上的夹钳603拧紧在设置于轴构件602上端部的螺纹孔中,从而固定盘D。在此之际,将图2虚线所示的夹具G经由夹钳603上形成的贯通孔603a,插入毂610上设置的止转孔610a20中。从而限制夹钳603及毂610的相对旋转,因此能够确实地紧固螺钉607。另外如上所述,由于毂610具有型芯613,从而毂610的强度提高,因而能够防止由于夹钳603的夹紧力等造成毂610的变形。
毂610的圆盘部610a的下侧端面610a1与壳体609上端面609a的动压槽形成区域隔着推力轴承间隙对置。这些面在轴承装置起动、停止时等低速旋转时接触滑动,因而要求有高的耐磨损性。本实施方式中,在毂610的圆盘部610a的下侧端面610a1上露出型芯613,从而与树脂相比能够谋求耐磨损性的提高。
在筒状部610b内周面中、与设置在壳体609外周上端的第1锥形面609b对置的部分,形成向上方扩径的第2锥形面610b1。该第2锥形面610b1相对于轴向的锥形角比第1锥形面609b的锥形角设定得小。从而,在第1锥形面609b和第2锥形面610b1之间形成径向尺寸向上方逐渐缩小的锥状密封空间S。该密封空间S在毂610(轴构件602)旋转时,与推力轴承部 T2的推力轴承间隙的外径侧连通。在流体轴承装置601内部充满后述润滑油的状态下,润滑油在毛细管力作用下被吸引到密封空间S的窄幅侧,从而油面始终保持在密封空间S的范围内。另外,密封空间S的外周部由第2锥形面610b1形成,从而在对密封空间S内的润滑油施加离心力之际,利用锥形面610b1向上方压入润滑油,因而能够更确实地将润滑油保持在密封空间S内部。
在具有如上所述构成的流体轴承装置601内部作为润滑流体充满例如润滑油。具体地说,比密封空间S靠轴承内部侧的空间全部充满润滑油,油面始终保持在密封空间S内。作为该润滑油可以使用各种类型,而向用于HDD等盘驱动装置的流体轴承装置提供的润滑油,考虑其使用时或输送时的温度变化,最好能够使用低蒸发率及低粘度性优异的酯类润滑油、例如癸二酸二辛酯(DOS)、壬二酸二辛酯(DOZ)等作为基础油的润滑油。
上述构成的流体轴承装置601中,轴构件602旋转时,轴承套筒608内周面608a形成的动压槽608a1、608a2形成区域,在与对置的轴构件602的外周面602a之间,形成径向轴承间隙。并且,随着轴构件602的旋转,上述径向轴承间隙的润滑油被压入动压槽608a1、608a2的轴向中心侧,其压力上升。像这样,利用在径向轴承部R1、R2形成的动压槽608a1、608a2产生的润滑油的动压作用沿径向非接触支承轴构件602。
与此同时,在轴承套筒608下侧端面608b的动压槽608b1形成区域和法兰部602b的上侧端面602b1间、及在壳体609的上端面609a的动压槽609a1形成区域和毂610的下侧端面610a1之间,分别形成推力轴承间隙。这些推力轴承间隙中形成的润滑油膜的压力基于形成在第1推力轴承部T1及第2推力轴承部T2的动压槽608b1、609a1的动压作用而升高,沿两推力方向非接触支承轴构件602及毂610。
另外,该实施方式中,在轴承套筒608的外周面608d形成轴向槽608d1。从而能够使轴承内部充满的润滑油循环,能够避免随着局部负压的产生而造成气泡生成等。具体地说,在毂610的圆盘部610a的下侧端面610a1和轴承套筒608的上侧端面608c间的间隙、第1、第2径向轴承部R1、R2的轴承间隙及第1推力轴承部T1的轴承间隙中分别填充的润滑油可以循环。该实施方式中,在轴承套筒608内周面608a形成的动压槽608a1 在轴向上上下不对称地形成。具体地说如图44所示,动压槽608a1中、比形成在轴向中间部的环状平滑部靠上侧的槽,比下侧的槽形成得长。从而,当轴构件602旋转时,第1径向轴承部R1的径向轴承间隙的润滑油向下方压入,能够使轴承内部的润滑油强制性循环。还有,如果不是特别需要这种强制性的循环,则可以在轴向上上下对称地形成动压槽608a1。
以下,用图47说明毂610的形成工序。
配置在毂610上的型芯613经由例如不锈钢的塑性加工(例如冲压加工)形成大致圆盘状。将该型芯613的内周面613a固定在轴构件602的外周面602a(参照图47(a))。具体地说,将型芯613的内周面613a和轴构件602压入嵌合,再通过将该嵌合面焊接从而固定两者。
将如上所述固定的型芯613及轴构件602进行镶嵌,用树脂注射成形,从而形成毂610的树脂成形部614。树脂成形部614利用例如以液晶聚合物(LCP)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)等结晶性树脂和聚苯砜(PPSU)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)等非结晶性树脂为基础树脂的树脂组成物的注射成形而成形。另外,也能够根据目的在上述基础树脂中配合适量的碳素纤维和玻璃纤维等纤维状填充材料,钛酸钾等晶须状填充材料,云母等鳞片状填充材料,炭黑、石墨、碳纳米材料、各种金属粉等纤维状或粉末状导电性填充材料。
图47(a)表示用来形成树脂成形部614的成形模具。该模具由动模621和定模622构成。在定模622的轴心设置用来插入轴构件602的固定孔623。动模621具有成形毂610的圆盘部610a上侧端面610a2的成形面621a和设置在成形面621a上的浇口624。浇口624是配置在圆周方向等间隔的3个部位上的点状浇口,设置在后面形成的止转孔610a20的预定形成位置、即成形面621a的规定位置。经由该浇口624往由动模621及定模622形成的型腔625注射熔融树脂。
填充在型腔625内的熔融树脂固化后,打开成形模具,取出与轴构件602一体成形的毂610(参照图47(b))。随着开模,在浇口624内形成的浇口固化部自动被切断(或者利用浇口切割机构切断浇口固化部),在毂610的浇口对应位置,浇口固化部的一部分作为浇口痕迹624a残留。
该浇口痕迹624a经由机械加工去除,在该浇口痕迹624a去除加工的 同时,形成止转孔610a20。具体地说,例如图47(c)所示,将安装在铣刀盘(没有图示)的立铣刀626旋转,在此状态下将其下降,切削毂610的圆盘部610a上侧端面610a2的规定位置,从而去除浇口痕迹624a。其后,再下降立铣刀626,当立铣刀626与型芯613接触时、或者即将接触之前,停止立铣刀626的下降。从而在树脂成形部614形成轴向的止转孔610a20。像这样,在同一工序中进行浇口痕迹的去除加工和止转孔610a20的形成,从而工序数被削减,毂610的形成被简化。还有,止转孔610a20无须像图43那样贯通树脂成形部614,只要具有发挥夹钳安装时的止转作用的深度即可。
还有,定模622中、在毂610的圆筒部610b内周面成形第2锥形面610b1的成形面622a,呈朝向成形件脱模方向缩径的所谓沉割形状。因而,在树脂固化后将成形件脱模之际,毂610的第2锥形面610b1和定模622的成形面622a有可能干涉,损伤第2锥形面610b1。可是,第2锥形面610b1的锥形角的大小很微小,因而,第2锥形面610b1和成形面622a的干涉极轻。从而,即使强行脱模将毂610脱模,也由于树脂材料的滑动性及弹性而不会损伤第2锥形面610b1。
像这样,本实施方式中,在毂610成形后的浇口痕迹624a的去除加工中形成在毂610上形成的止转孔610a20。从而,无须在毂610的成形模具上设置用来形成止转孔的成形部,因而能够确保往型腔内注射的熔融树脂的流动性。从而如图47(a)所示,即使在型腔625中配置型芯613的情况中,也能够确实将树脂填充到型腔625的端部,因而能够以高的尺寸精度成形毂610。从而,提高了毂610和轴构件602的固定强度,同时,两者界面的密接性也提高,因而能够确实地防止从该界面漏油等不合理情况。另外,也能够避免由于熔融树脂绕开成形部而产生的焊缝线的形成,因而能够提高毂610的强度及耐久性。
本发明并不限定于上述实施方式。以下说明本发明的其他实施方式。还有,以下说明中,对于具有与上述实施方式同样构成、功能的部位附以相同符号,省略其说明。
上述实施方式中,用设置在轴构件602下端的法兰部602b进行轴构件602的止脱,不过并不限定于此。例如,在图48所示的流体轴承装置601 中,通过在毂610内周固定止脱构件615,使该止脱构件615和壳体在轴向上卡合,从而进行轴构件602及毂610的止脱。该止脱构件615经由例如金属材料的冲压加工形成截面大致L字型,固定在设置于毂610的筒状部610b内周面上端的台阶部610e上。止脱构件615的内周面615a与对置的壳体609外周面上方的第1锥形面609b之间形成密封空间S。该内周面615a形成向上方扩径的锥形状,与上述实施方式的第2锥形面610b1发挥同样的作用。
该流体轴承装置601中,推力轴承部只设置在1个部位,具体地说,在毂610的圆盘部610a的下侧端面610a1和壳体609的上端面609a之间设置推力轴承部T。壳体609形成杯状,在其内底面609f设置径向槽609f1。利用该径向槽609f1和设置在轴承套筒608外周面608d的轴向槽608d1将轴构件602下端面602c和壳体609内底面609f之间的间隙、毂610的圆盘部610a的下侧端面610a1和轴承套筒608上侧端面608c之间的间隙连通。还有,图48所示的流体轴承装置601中,省略了盘D、夹钳603及螺钉607的图示。
以上的实施方式中,示例了毂610是镶嵌了金属部的树脂成形件的情况,不过,并不限定于此,也可以通过树脂注射成形形成整个毂610。这种情况下,止转孔610a20形成到不贯通毂610的深度。
以上所示的第1~第6实施方式中,作为径向轴承部R1、R2及推力轴承部T1、T2(或者是推力轴承部T,以下省略),例示了利用人字形状和螺旋形状的动压槽产生润滑油动压作用的构成,不过,本发明并不限定于此。
例如,作为径向轴承部R1、R2,省略图示,也可以采用在圆周方向的多个部位形成轴向槽的所谓阶梯状的动压产生部、或采用沿圆周方向排列多个圆弧面、在对置的轴构件2的正圆状外周面2a之间形成楔状的径向间隙(轴承间隙)的所谓多圆弧轴承。
或者,能够将轴承套筒8的内周面8a形成不设置作为动压产生部的动压槽和圆弧面等的正圆外周面,由该内周面8a和对置的轴构件2的正圆状外周面2a构成所谓的正圆轴承。
另外,以上的实施方式中,径向轴承部R1、R2在轴向上间隔开设置, 不过并不限定于此,可以在轴向上连续设置它们。或者也可以只形成径向轴承部R1、R2任意一方。
另外,第1推力轴承部T1和第2推力轴承部T2一方或双方同样省略图示,能够由在形成动压产生部的区域(例如轴承套筒8的下侧端面8b、壳体9的上端面9a)沿圆周方向以规定间隔设置多个半径方向槽形状的动压槽的所谓阶梯轴承、或波型轴承(阶梯型变成波型)等构成。
另外,以上的实施方式中,说明了分别是在轴承套筒8一侧形成径向动压产生部(动压槽8a1、8a2)、在轴承套筒8和壳体9一侧形成推力动压产生部(动压槽8b1、9a1)的情况,不过,形成这些动压产生部的区域也能够设置在例如与它们对置的轴构件2和法兰部、或毂10侧等。
另外,以上说明中,作为充满流体轴承装置1内部、在径向轴承间隙和推力轴承间隙中产生动压作用的流体,例示了润滑油,不过,除此以外也能够使用可在各轴承间隙中产生动压作用的流体、例如空气等气体和磁性流体、润滑脂等。
另外,上述实施方式中,是在毂上放置盘、在用于HDD等盘驱动装置的主轴马达中使用流体轴承装置,不过,并不限定于此。例如,也能够在毂上安装多面反光镜、将流体轴承装置用于支承激光打印机的多角度扫描仪马达的旋转轴。或者,也能够在毂上安装彩色轮马达、将流体轴承装置用于支承投影仪的彩色轮马达的旋转轴。或者,也能够在毂上设置风扇(一体化),将流体轴承装置用于风扇马达。
还有,本发明的实施方式并不限定于上述,可以将以上说明的本发明的第1~第6实施方式的流体轴承装置的构成进行适宜组合。
Claims (9)
1.一种流体轴承装置,具备轴构件、向外径方向突出地设置在轴构件上并安装转子磁铁的毂、轴构件的外周面面对的径向轴承间隙、毂的端面面对的推力轴承间隙,利用径向轴承间隙及推力轴承间隙中产生的润滑膜支承轴构件,所述流体轴承装置的特征在于,
毂是镶嵌有型芯的树脂注射成形件,该型芯在毂的表面露出,毂的面对轴承内部由润滑剂充满的空间的部分全部由型芯形成。
2.根据权利要求1所述的流体轴承装置,其特征在于,
设有防止轴承内部润滑剂漏出的密封空间,该密封空间的外周部由在毂的内周面形成的沉割形状的锥形面构成,该锥形面由型芯形成。
3.根据权利要求1所述的流体轴承装置,其特征在于,
在型芯上粘接固定有轭。
4.根据权利要求1所述的流体轴承装置,其特征在于,
型芯和轭一体形成。
5.根据权利要求1所述的流体轴承装置,其特征在于,
轴构件形成具有肩面的带台阶轴状,与轴构件的外周面嵌合的型芯的端面与轴构件的肩面抵接,并且在型芯的端面形成有推力轴承间隙。
6.根据权利要求5所述的流体轴承装置,其特征在于,
在轴构件的外周面中与毂接触的区域设置有凹凸部。
7.根据权利要求5所述的流体轴承装置,其特征在于,
轴构件的肩面形成为磨削面。
8.根据权利要求7所述的流体轴承装置,其特征在于,
轴构件的肩面的磨削以轴构件的一个端面为基准来进行。
9.根据权利要求7所述的流体轴承装置,其特征在于,
轴构件中形成径向轴承间隙的外周面和肩面同时磨削。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110216 Termination date: 20110828 |