JP2005164048A - 流体軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 組立工程を簡素する。
【解決手段】 シール部材４は、基部４ａと、基部４ａから軸方向下方に一体に延びた脚部４ｂとを備えている。基部４ａは、軸部材２の外周面２ａとの間にシール空間Ｓ１を形成する内周面４ａ１を有する。脚部４ｂは、基部４ａの内周面４ａ１よりも大径で、軸部材２の外周面２ａとの間に保油空間Ｓ２を形成する内周面４ｂ１と、軸受スリーブ８の上側端面８ｃと当接する当接面４ｂ２とを有する。軸受スリーブ８は、ハウジング７の段部７ｄの当接面７ｄ１とシール部材４の脚部４ｂの当接面４ｂ２とで軸方向両側から挟持され、ハウジング７の内部に固定される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ラジアル軸受隙間に生じる潤滑油の油膜によって回転部材を非接触支持する流体軸受装置に関する。この軸受装置は、情報機器、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などのスピンドルモータ、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータ、あるいは電気機器、例えば軸流ファンなどの小型モータ用として好適である。

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、上記要求性能に優れた特性を有する流体軸受の使用が検討され、あるいは実際に使用されている。

この種の流体軸受は、軸受隙間内の潤滑油に動圧を発生させる動圧発生手段を備えたいわゆる動圧軸受と、動圧発生手段を備えていないいわゆる真円軸受（軸受面が真円形状である軸受）とに大別される。

例えば、ＨＤＤ等のディスク駆動装置のスピンドルモータやレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータに組込まれる流体軸受装置では、軸部材をラジアル方向に回転自在に非接触支持するラジアル軸受部と、軸部材をスラスト方向に回転自在に支持するスラスト軸受部とが設けられ、ラジアル軸受部として、軸受スリーブの内周面又は軸部材の外周面に動圧発生用の溝（動圧溝）を設けた動圧軸受が用いられる。スラスト軸受部としては、例えば、軸部材の一端側端面をスラスト部材によって支持する構造の軸受（いわゆるピボット軸受）が用いられる。通常、軸受スリーブはハウジングの内周の所定位置に固定され、また、ハウジングの内部空間の潤滑油が外部に漏れるのを防止するため、ハウジングの開口部にシール部材を配設する場合が多い（例えば、特許文献１参照）。

また、シール部材と軸受スリーブの端面との間に一定の間隔を設け、該間隔部を油の保持空間とした流体軸受装置もある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１―１２４０５７号公報 特開平１１−１０８０５３号公報

上記構成の流体軸受装置は、ハウジング、軸受スリーブ、軸部材、スラスト部材、及びシール部材といった部品で構成され、情報機器の益々の高性能化に伴って必要とされる高い軸受性能を確保すべく、各部品の加工精度や組立精度を高める努力がなされている。その一方で、情報機器の低価格化の傾向に伴い、この種の流体軸受装置に対するコスト低減の要求も益々厳しくなっている。

上記構成の流体軸受装置では、通常、軸受スリーブをハウジングの内周に接着剤又は圧入によって固定するが、前者の場合、接着剤の塗布、両部品の保持、接着剤の乾燥固化といった複数工程が必要であり、また、接着剤が固化するまでに比較的長い時間を要する。後者の場合、圧入時のしめしろによっては、軸受スリーブの内周面が内径側に変位して軸受隙間に変動をきたす可能性がある。

また、シール部材と軸受スリーブの端面との間に一定の間隔を設けた流体軸受装置では、ハウジングに対するシール部材と軸受スリーブの固定位置によって上記間隔部の軸方向寸法が変動し、上記間隔部を一定寸法に管理するのが難しい。

本発明の課題は、組立工程が簡素で、より一層低コストで、かつ信頼性の高い流体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、本発明は、ハウジングと、ハウジングの内部に固定された軸受スリーブと、軸受スリーブの内周面に挿入された軸部材と、軸受スリーブの内周面と軸部材の外周面との間に設けられ、軸受隙間に生じる潤滑油の油膜で軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部と、軸部材をスラスト方向に支持するスラスト軸受部と、ハウジングの内部をシールするシール部とを備えた流体軸受装置において、軸受スリーブを、ハウジングの一端側に設けた当接部とハウジングの他端側に設けたシール部とで軸方向の両側から挟持して、ハウジングの内部に固定した構成を提供する。

上記構成によれば、軸受スリーブをハウジングに接着剤で固定する場合に比べて、組立工程の工数及び時間を削減することができ、また、軸受スリーブをハウジングに圧入する場合に比べて、軸受隙間の変動がなく、安定した軸受機能を確保することができる。

上記構成において、上記の当接部は、ハウジングに一体に設け、あるは、ハウジングの一端部に固定されたスラスト部材に設けることができる。

また、本発明は、上記課題を解決するため、ハウジングと、ハウジングの内部に固定された軸受スリーブと、軸受スリーブの内周面に挿入された軸部材と、軸受スリーブの内周面と軸部材の外周面との間に設けられ、軸受隙間に生じる潤滑油の油膜で軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部と、軸部材をスラスト方向に支持するスラスト軸受部と、ハウジングの内部をシールするシール部とを備えた流体軸受装置において、シール部は、基部と、基部からハウジングの一端側に延びた脚部とを備え、基部は、軸部材との間にシール空間を形成する内周面を有し、脚部は、基部の内周面よりも大径で、軸部材との間に保油空間を形成する内周面と、軸受スリーブの一端側端面と当接する当接面とを有する構成を提供する。

シール部の脚部の当接面と軸受スリーブの一端側端面とを当接させると、両者の相互間の軸方向位置関係が決まる。そして、シール部の脚部の内周面と軸部材との間に保油空間が形成され、この保油空間の空間容積は脚部の内周面の内径寸法と軸方向寸法とによって決まる。したがって、脚部の内周面の寸法を管理することによって、脚部の当接面と軸受スリーブの一端側端面とを当接させるだけで、所定の空間容積をもった保油空間を簡易に精度良く形成することができる。

特に、ハウジングの内部空間に潤滑流体を充満させる流体軸受装置では、上記保油空間を設けることにより、ハウジング内部における潤滑流体の保油量を多くして、潤滑流体の劣化を抑制し、軸受機能の長期安定化を図ることができる。また、上記保油空間を所定の空間容積に精度良く形成することができるので、ハウジングの内部空間に充満させる潤滑流体の総量管理も精度良く行うことができる。

上記のシール部は、ハウジングに一体形成することができ、あるいは、ハウジングの一端側に固定したシール部材によって構成することができる。後者の場合、シール部の基部と脚部は別体のリング部材によって構成することもできるが、部品点数を少なくする点から、基部と脚部は一体構成とするのが好ましい。また、シール部の少なくとも基部の内周面は撥油性を有することが好ましい。

また、上記構成において、軸受スリーブを、ハウジングの一端側に設けた当接部とシール部の脚部の当接面とで軸方向の両側から挟持して、ハウジングの内部に固定した構成とすることができる。

以上の構成において、ラジアル軸受部は軸受隙間内に潤滑油の動圧を発生させる動圧軸受とすることができる。

本発明の動圧軸受装置は、ディスク装置のスピンドルモータに好適である。

本発明によれば、組立工程が簡素で、より一層低コストで、かつ信頼性の高い流体軸受装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、第１の実施形態に係る流体軸受装置（流体動圧軸受装置）１を示している。この流体軸受装置１は、例えば、ＨＤＤ等のディスク駆動装置のスピンドルモータやレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータに組込まれるもので、ハウジング７と、軸受スリーブ８と、軸部材２と、スラスト部材３と、シール部材４とを構成部品して構成される。

軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部材２の外周面２ａとの間に第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２とが軸方向に離隔して設けられる。また、軸部材２の下側端面２ｂとハウジング７の底部７ｃに配設されたスラスト部材３との間にスラスト軸受部Ｔが設けられる。尚、説明の便宜上、スラスト軸受部Ｔの側を下側、スラスト軸受部Ｔと反対の側を上側として説明を進める。

軸受スリーブ８は、例えば、焼結金属からなる多孔質体、特に銅を主成分とする燒結金属の多孔質体で円筒状に形成される。この焼結金属で形成された軸受スリーブ８の内周面８ａには、第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、該２つの領域には、例えばヘリングボーン形状の動圧溝８ａ１、８ａ２がそれぞれ形成される。尚、動圧溝の形状として、スパイラル形状や軸方向溝形状等を採用しても良い。

軸部材２は、例えば、ステンレス鋼等の金属材で形成され、その下側端部に、スラスト部材３と協働してスラスト軸受部Ｔを構成する凸球状の下側端面２ｂを備えている。

ハウジング７は、例えば、黄銅等の金属材で有底筒状に形成され、円筒状の側部７ｂと、側部７ｂと一体に設けられた下端側の底部７ｃとを備えている。また、側部７ｂの内周面７ｂ１と底部７ｃの内底面７ｃ１との間に段部７ｄが設けられ、段部７ｄは、内底面７ｃ１から軸方向上方に所定寸法だけ高くなった位置で当接面７ｄ１を形成する。側部７ｂの内周面７ｂ１は軸受スリーブ８の外周面と適合し、段部７ｄの当接面７ｄ１は軸受スリーブ８の下側端面８ｂと当接する。

スラスト部材３は、例えば、樹脂材料で円盤状に形成され、ハウジング７の内底面７ｃ１に配設される。スラスト部材３は、軸部材２の下側端面２ｂを支持するスラスト支持面３ａを有する。ハウジング７の段部７ｄの当接面７ｄ１は、スラスト支持面３ａから軸方向上方に所定寸法だけ高くなった位置にある。

シール部材４は、例えば、ＰＴＦＥ複合材等の樹脂材や黄銅等の金属材で形成され、ハウジング７の内周面７ｂ１の上端部に圧入固定される。シール部材４は、基部４ａと、基部４ａから軸方向下方に一体に延びた脚部４ｂとを備えている。基部４ａは、軸部材２の外周面２ａとの間にシール空間Ｓ１を形成する内周面４ａ１を有する。脚部４ｂは、基部４ａの内周面４ａ１よりも大径で、軸部材２の外周面２ａとの間に保油空間Ｓ２を形成する内周面４ｂ１と、軸受スリーブ８の上側端面８ｃと当接する当接面４ｂ２とを有する。

シール部材４は、ＰＴＦＥ複合材等の撥油性（油をはじく性質）を有する樹脂材で形成することにより、あるいは、金属材で形成する場合は、表面に撥油処理を施すことにより、少なくとも基部４ａの内周面４ａ１に（好ましくは上端面にも）撥油性（油をはじく性質）を与えておくのが好ましい。これにより、ハウジング７の内部空間の潤滑流体が外部に漏れ出すことを効果的に防止することができる。

この実施形態の流体軸受装置１は、例えば、次のような工程で組立てる。

まず、ハウジング７の内底面７ｃ１にスラスト部材３を配置する。その後、軸受スリーブ８をハウジング７の側部７ｂの内周面７ｂ１に挿入し、その下側端面８ｂをハウジング７の段部７ｄの当接面７ｄ１に当接させる。これにより、軸受スリーブ８がハウジング７に対して位置決めされる。

つぎに、シール部材４をハウジング７の側部７ｂの内周面７ｂに圧入し、その脚部４ｂの当接面４ｂ２が軸受スリーブ８の上側端面８ｃに当接するまで押し進める。これにより、シール部材４が側部７ｂの内周面７ｂ１の上端部に固定されると同時に、軸受スリーブ８が、ハウジング７の段部７ｄの当接面７ｄ１とシール部材４の脚部４ｂの当接面４ｂ２とで軸方向両側（上下方向）から挟持され、ハウジング７の内部に固定される。

その後、軸部材２を軸受スリーブ８の内周面８ａに挿入して、その下側端面２ｂをスラスト部材３のスラスト支持面３ａに接触させる。そして、シール部材４でシールされたハウジング７の内部空間に、軸受スリーブ８の内部気孔（多孔質体の組織気孔）を含めて、潤滑流体、例えば潤滑油を充満させる。保油空間Ｓ２はシール空間Ｓ１と連通し、潤滑油は保油空間Ｓ１にも充満され、その油面はシール空間Ｓ１内に維持される。

軸部材２の回転時、軸受スリーブ８の内周面８ａのラジアル軸受面となる領域（上下２箇所の領域）は、それぞれ、軸部材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、軸部材２の回転に伴い、上記ラジアル軸受隙間に潤滑油の動圧が発生し、軸部材２が上記ラジアル軸受隙間内に形成される潤滑油の油膜によってラジアル方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材２をラジアル方向に回転自在に非接触支持する第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２とが構成される。同時に、軸部材２の下側端面２ｂがハウジング７の内底面７ｃ１に配設されたスラスト部材３のスラスト支持面３ａによって接触支持される。これにより、軸部材２をスラスト方向に回転自在に支持するスラスト軸受部Ｔが構成される。

図２は、第２の実施形態に係る流体軸受装置（流体動圧軸受装置）１１を示している。この実施形態の流体軸受装置１１が、第１の実施形態の流体軸受装置１と異なる点は、ハウジング１７を両端が開口した筒状に形成すると共に、ハウジング１７の下端部をスラスト部材１３によって閉塞した点、軸受スリーブ８の下側端面８ｂと当接する当接面１３ｂをスラスト部材１３に設けた点にある。

スラスト部材１３は、例えば、樹脂材で形成され、ハウジング１７の内周面１７ａの下端部に圧入固定される。スラスト部材１３は、軸部材２の下側端面２ｂを支持するスラスト支持面１３ａと、スラスト支持面１３ａの外周に設けられた段部１３ｂとを備え、段部１３ｂは、スラスト支持面１３ａから軸方向上方に所定寸法だけ高くなった位置で当接面１３ｂ１を形成する。

この実施形態において、軸受スリーブ８は、ハウジング１７の内周面１７ａに挿入され、スラスト部材１３の当接面１３ｂ１とシール部材４の脚部４ｂの当接面４ｂ２とで軸方向両側（上下方向）から挟持され、ハウジング７の内部に固定される。尚、スラスト部材１３を圧入した後、該圧入部分を接着剤で封止するようにしても良い。また、この実施形態では、シール部材４と同様の形態及び寸法のシール部をハウジング１７に一体形成することもできる。その他の事項は第１の実施形態に準じるので、重複する説明を省略する。

図３は、第３の実施形態に係る流体軸受装置（流体動圧軸受装置）２１を示している。この実施形態の流体軸受装置２１が、第１の実施形態の流体軸受装置１と異なる点は、ハウジング２７を樹脂材で形成すると共に、軸部材２の下側端面２ｂを支持するスラスト支持面２７ｃ１１と、軸受スリーブ８の下側端面８ｂと当接する当接面２７ｃ１２とを、ハウジング２７の底部２７ｃの内底面２７ｃ１に設けた点にある。第１の実施形態に比較して、別体のスラスト部材３は配置されておらず、また、スラスト支持面２７ｃ１１と当接面２７ｃ１２とが同一の高さレベルにある。

この実施形態において、軸受スリーブ８は、ハウジング２７の側部２７ｂの内周面２７ｂ１に挿入され、ハウジング２７の内底面２７Ｃ１の当接面２７ｃ１２とシール部材４の脚部４ｂの当接面４ｂ２とで軸方向両側（上下方向）から挟持され、ハウジング７の内部に固定される。その他の事項は第１の実施形態に準じるので、重複する説明を省略する。

以上の実施形態の流体軸受装置は、軸部材２の下側端面２ｂをスラスト支持面で支持する構成になっているが、本発明は、軸部材をスラスト動圧軸受部で非接触支持する構成の流体軸受装置にも適用可能である。

本発明の第１の実施形態に係る流体軸受装置を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る流体軸受装置を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る流体軸受装置を示す断面図である。

符号の説明

１、１１、２１ 流体軸受装置
２ 軸部材
２ａ 外周面
２ｂ 下側端面
７、１７、２７ ハウジング
７ｄ１、２７ｃ１２ 当接面
８ 軸受スリーブ
８ａ 内周面
３、１３ スラスト部材
１３ｂ１ 当接面
Ｒ１ 第１ラジアル軸受部
Ｒ２ 第２ラジアル軸受部
Ｔ スラスト軸受部

Claims (9)

1. ハウジングと、該ハウジングの内部に固定された軸受スリーブと、該軸受スリーブの内周面に挿入された軸部材と、前記軸受スリーブの内周面と前記軸部材の外周面との間に設けられ、軸受隙間に生じる潤滑油の油膜で前記軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部と、前記軸部材をスラスト方向に支持するスラスト軸受部と、前記ハウジングの内部をシールするシール部とを備えた流体軸受装置において、
   前記軸受スリーブを、前記ハウジングの一端側に設けた当接部と前記ハウジングの他端側に設けた前記シール部とで軸方向の両側から挟持して、前記ハウジングの内部に固定したことを特徴とする流体軸受装置。
2. 前記当接部は、前記ハウジングに一体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の流体軸受装置。
3. 前記当接部は、前記ハウジングの一端部に固定されたスラスト部材に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の流体軸受装置。
4. ハウジングと、該ハウジングの内部に固定された軸受スリーブと、該軸受スリーブの内周面に挿入された軸部材と、前記軸受スリーブの内周面と前記軸部材の外周面との間に設けられ、軸受隙間に生じる潤滑油の油膜で前記軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部と、前記軸部材をスラスト方向に支持するスラスト軸受部と、前記ハウジングの内部をシールするシール部とを備えた流体軸受装置において、
   前記シール部は、基部と、該基部から前記ハウジングの一端側に延びた脚部とを備え、 前記基部は、前記軸部材との間にシール空間を形成する内周面を有し、前記脚部は、前記基部の内周面よりも大径で、前記軸部材との間に保油空間を形成する内周面と、前記軸受スリーブの一端側端面と当接する当接面とを有することを特徴とする流体軸受装置。
5. 前記シール部を、前記ハウジングの一端側に固定したシール部材によって構成したことを特徴とする請求項４に記載の流体軸受装置。
6. 前記シール部が撥油性を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の流体軸受装置。
7. 前記軸受スリーブを、前記ハウジングの一端側に設けた当接部と前記シール部の脚部の当接面とで軸方向の両側から挟持して、前記ハウジングの内部に固定したことを特徴とする請求項４から６の何れかに記載の流体軸受装置。
8. 前記ラジアル軸受部が、前記軸受隙間内に潤滑油の動圧を発生させる動圧軸受である請求項１から７の何れかに記載の流体軸受装置。
9. 請求項１から８の何れかに記載の動圧軸受装置を備えたディスク装置のスピンドルモータ。

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