JP2006132630A - 動圧軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高回転精度の動圧軸受装置を低コストで提供することを目的とする。
【解決手段】 動圧軸受装置１のラジアル軸受部Ｒを多円弧軸受で構成する。軸受スリーブ８の内周面８ａには、曲率中心を回転軸心から偏心させた複数の円弧面１１と、その各円弧面１１の境界には分離溝１０とが形成される。軸受スリーブ８の内周面８ａに形成された前記複数の円弧面１１でラジアル軸受面Ａが構成され、軸部材２の外周面２ａ１との間でくさび状隙間１３が形成される。軸部材２と軸受スリーブ８との相対回転に伴い、流体圧力が最大となるくさび状隙間１３の最小幅部ｔ１は、その円周方向位置を軸方向でずらせて形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、動圧軸受装置に関するものである。この動圧軸受装置は、情報機器、例えば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のスピンドルモータ用、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、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の軸受装置として好適である。

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付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動圧軸受（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。

動圧軸受の一例として、多円弧軸受が知られている。この多円弧軸受は、軸部材の外周面と軸受スリーブの内周面との間に、回転方向を次第に縮小したくさび形の隙間（くさび状隙間）を円周方向等間隔に三つ以上配置し、くさび状隙間に生じる油等の潤滑流体の動圧作用で軸部材を軸受スリーブに対して非接触に支持するものである（例えば、特許文献１）。
特開平９−２００９９８号公報

この多円弧軸受は、円周方向等間隔に配置された複数の円弧面をその内周に有する軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入された軸部材とで構成される。軸部材と軸受スリーブとを相対回転させると、ラジアル軸受隙間内の潤滑流体がくさび状隙間の狭い部分に押し込まれるため、潤滑流体の圧力が隙間の縮小方向に徐々に上昇し、最小幅部の周辺で圧力のピークを迎える。この上昇した圧力によって軸部材と軸受スリーブとが非接触支持される。

このように多円弧軸受では、圧力のピーク部分がくさび状隙間の数に対応して円周方向の複数箇所で生じる。そのため、ラジアル軸受隙間の円周方向では、圧力の高い部分と低い部分、さらには圧力が０となる部分（分離溝の形成領域）とが周期的に現れ、圧力のアンバランスを生じるが、この圧力のアンバランスは、ＨＤＤ等のスピンドルモータで要求されるＮＲＲＯ等の軸受精度に悪影響を及ぼす可能性がある。また、動圧軸受の用途によっては軸部材を水平姿勢にして使用する場合があり、その場合、ラジアル軸受隙間の圧力の低い部分を下にして軸受をセットすると、圧力不足から軸部材を確実に非接触支持できないおそれがある。

そこで本発明は、多円弧軸受に特有の上記問題点を解決し、高い回転精度を有する動圧軸受装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入された軸部材と、軸受スリーブと軸部材との間のラジアル軸受隙間に生じた流体の動圧作用で、軸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、ラジアル軸受隙間が、円周方向の一方又は双方を縮小させた複数のくさび状隙間を有する動圧軸受装置において、くさび状隙間の最小幅部の円周方向位置を軸方向でずらせたことを特徴とするものである。上記の流体（潤滑流体）としては、潤滑油や磁性流体の他、エアー等の気体を用いることができる。この構成によれば、軸受装置全体で見ると、圧力の発生部分であるくさび状隙間の最小幅部の数が従来品よりも増す結果となる。そのため、円周方向での流体圧力のアンバランスを軽減することができ、ＮＲＲＯ等の回転精度の向上、さらには水平姿勢時における軸部材と軸受スリーブとの接触回避を図ることが可能となる。

上記のくさび状隙間の最小幅部を、軸方向で傾斜させることもできる。これにより、軸部材と軸受スリーブとの相対回転時、軸方向で流体の圧力ピークが円周方向の一部領域（最小幅部の存在領域）αに満遍なく分布する。従って、ラジアル軸受隙間全体で圧力ピークの局所的な分布を回避することができ、ＮＲＲＯ等の回転精度のさらなる向上を図ることが可能となる。

この動圧軸受装置では、各くさび状隙間の最小幅部の存在領域αを円周方向で連続させるのが望ましい。これにより、流体の圧力ピークがラジアル軸受隙間の全周で満遍なく生じるため、回転精度のさらなる向上を図ることができる。

この動圧軸受装置では、軸方向に二つのラジアル軸受隙間を配置することもできる。この場合、両ラジアル軸受隙間における前記最小幅部の傾斜方向は逆向きとし、相対回転時に両ラジアル軸受隙間の流体が合流するように形成するのが望ましい。ラジアル軸受隙間の流体がそれぞれ軸方向に離反する方向に流れると、潤滑流体の軸受外への漏れや流体圧力のアンバランスによる気泡の発生等を招くおそれがあるからである。このとき、流体の合流部には、逃げ溝を形成することが望ましい。この逃げ溝を形成することにより、逃げ溝の部分では軸部材の外周面との間の隙間幅が拡大するため、逃げ溝部分での流体圧力の極端な上昇を回避することができる。

くさび状隙間は、例えば軸受スリーブの内周面に隙間数と同数の円弧面を形成することによって構成される。この場合、軸受スリーブを焼結金属で形成すれば、圧縮成形により精度良くかつ能率良く各円弧面を成形することが可能となる。予め焼結金属製軸受スリーブ素材の内周面に逃げ溝を形成した上で、円弧面を圧縮成形すれば、逃げ溝部分はサイジングされないため、その表面開孔率は円弧面に比べて大きくなる。これにより、逃げ溝に集められた流体が、軸受スリーブの内部に環流しやすくなり、逃げ溝部分での流体圧力の極端な上昇を回避することができる。

上記の動圧軸受装置は、この動圧軸受装置と、ロータマグネットと、ステータコイルとを有するモータに好ましく用いることができる。モータとしては、例えばディスク装置用のスピンドルモータ、レーザビームプリンタ用のポリゴンスキャナモータ、軸流ファン用の小型モータ等を挙げることができる。

以上のように、本発明によれば、高い回転精度を有する動圧軸受装置を低コストで提供することができる。また、この動圧軸受装置と、ロータマグネットと、ステータコイルとを含むモータは、高い回転精度を有し、しかも低コストであるという特徴を備える。

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、本発明の一実施形態に係る動圧軸受装置（流体動圧軸受装置）１を組込んだ情報機器用スピンドルモータの一構成例を概念的に示している。この情報機器用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、動圧軸受装置１と、動圧軸受装置１の軸部材２に取り付けられたロータ（ディスクハブ）３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、ブラケット６とを備えている。ステータコイル４はブラケット６の外周に取り付けられ、ロータマグネット５は、ディスクハブ３の内周に取り付けられている。ディスクハブ３は、その外周に磁気ディスク等のディスクＤを一枚または複数枚保持する。ブラケット６の内周に動圧軸受装置１のハウジング７が装着されている。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、それに伴ってディスクハブ３、軸部材２が回転する。

図２は、本発明の一実施形態にかかる動圧軸受装置１を示している。この動圧軸受装置１は、一端に開口部７ａを有する有底円筒状のハウジング７と、ハウジング７の内周面に固定された軸受スリーブ８と、軸受スリーブ８の内周に挿入された軸部材２と、ハウジング７の開口部７ａに固定されたシール部材９とを主要な構成部材として含む。なお、以下では、説明の便宜上、ハウジング７の開口部７ａを上側、これと軸方向反対側を下側として説明を行う。

軸部材２は、軸部２ａと、軸部２ａの下端で外径側に張り出したフランジ部２ｂとを一体または別体に有する。この軸部材２は、全体をステンレス鋼等の金属材で形成する他、例えば軸部２ａを金属製、フランジ部２ｂを樹脂製とした金属と樹脂のハイブリッド構造とすることもできる。フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２は、ハウジング７の底部７ｃの上側端面７ｃ１と対向し、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１は、軸受スリーブ８の下側端面８ｃと対向している。

ハウジング７は、両端を開口させた円筒状の側部７ｂと、側部７ｂの一端開口を封口する底部７ｃとで構成される。この実施形態において、側部７ｂと底部７ｃとは別部材であり、例えば側部７ｂは樹脂組成物の射出成形により、底部７ｃは軟質金属のプレス成形により成形される。この底部７ｃを側部７ｂの下側開口部に接着あるいは圧入、またはこれらを併用して取り付けることにより、一方の端部を封口した有底筒状のハウジング７が形成される。この他、ハウジング７の側部７ｂと底部７ｃとは、樹脂組成物や金属材料で一体成形することもできる（図８参照）。本実施形態において底部７ｃの上側端面７ｃ１には、第２のスラスト軸受面Ｃが形成され、上側端面７ｃ１の第２のスラスト軸受面Ｃとなる領域には、図示は省略するが、例えばスパイラル形状やヘリングボーン形状の動圧溝が形成される。この動圧溝は、ハウジング７全体あるいは底部７ｃを射出成形やプレス成形する際に同時に成形することができる。ハウジング７の側部７ｂの内周面には、後述する軸受スリーブ８が例えば接着等の手段により固定される。

ハウジング７の開口部７ａの内周面には、金属材料や樹脂組成物で形成された環状のシール部材９が、例えば圧入あるいは接着、またはこれらを併用して固定される。シール部材９の内周面９ａは、軸部２ａの外周面２ａ１に設けられたテーパ面２ａ２とシール空間Ｓを介して対向する。軸部２ａのテーパ面２ａ２は上側に向かって漸次縮径しており、軸部材２の回転により遠心力シールとしても機能する。動圧軸受装置の組立後、シール部材９で密封された動圧軸受装置１の内部空間に流体として例えば潤滑油が充満され、この状態では、潤滑油の油面はシール空間Ｓの範囲内に維持される。なお部品点数の削減および組立工数の削減のため、シール部材９をハウジング７と一体成形することもできる。

軸受スリーブ８は、例えば、黄銅やアルミ（アルミ合金）等の軟質金属材料、あるいは焼結金属材料で形成される。この実施形態においては、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に潤滑油（または潤滑グリース）を含浸させた含油焼結金属で円筒状に形成される。本実施形態において、軸受スリーブ８の下側端面８ｃには、第１のスラスト軸受面Ｂが形成され、このスラスト軸受面Ｂとなる領域には、図示は省略するが、例えばスパイラル形状やヘリングボーン形状の動圧溝が例えば型成形により形成される。

軸受スリーブ８の内周面８ａには、例えば、図３に示すように、軸受スリーブ８の両端面に開口する分離溝１０と、円周方向に複数の円弧面１１を配列した多円弧状のラジアル軸受面Ａとが形成される。各円弧面１１は、軸心Ｏから等距離オフセットした位置に中心を有する偏心円弧面であり、各円弧面１１の境界に分離溝１０が配置されている。分離溝１０は、後述するくさび状隙間１３へ給油するため、およびくさび状隙間１３での負圧発生を防止するために設けられ、その断面形状は図示の半円状には限定されない。

軸受スリーブ８の内周に軸部材２を挿入すると、軸部２ａの真円状外周面２ａ１と軸受スリーブ８の内周面８ａとの間に環状のラジアル軸受隙間が形成される。このうち、円弧面１１と軸部２ａの外周面２ａ１との間の隙間は、円周方向両端に最大幅部ｔ２と最小幅部ｔ１を有し、かつ円周方向の一方向に対して漸次縮小するくさび状隙間を形成する。このくさび状隙間１３は、円弧面１１の数に対応して、円周方向の複数箇所（図示例では三箇所）に等間隔で形成される。なお、このような形態の多円弧軸受は、テーパ軸受と称されることもある。

本発明では、くさび状隙間１３の最小幅部ｔ１は、その円周方向の位置を軸方向でずらせて形成される。図４はその一例を示すもので、この実施形態の各最小幅部ｔ１は、軸方向で連続して円周方向に変位した形態、すなわち軸方向に対して傾斜した形態を有する。これに伴い、分離溝１０および円弧面１１の各部も軸方向で傾斜した形態となっている。これは、軸受スリーブ８の内周面８ａ（軸方向両端のチャンファ８ｅを除く）の横断面形状が、軸方向全体で同一形状をなし、かつ軸方向一端側から他端側にかけて徐々に回転させた形態を有することを意味する。なお、図４および以下示す軸受スリーブの縦断面図では、図面の簡略化のため、軸受スリーブ８の内周面８ａには、分離溝１０の輪郭のみを図示している。

図４に示すように、各くさび状隙間１３の最小幅部ｔ１は、軸受スリーブ８の軸方向全体で見れば、円周方向の一部領域αに存在する。本発明では、各くさび状隙間１３における最小幅部ｔ１の存在領域αを円周方向で連続させている。ここでの「連続」は、隣接する存在領域αが離れていないこと、すなわち隣接する存在領域αの円周方向両端が一致している場合、および隣接する存在領域αの円周方向両端が重なっている場合の双方を含む意である（図４では隣接する存在領域αの両端が重なっている場合を例示している）。

この軸受スリーブ８をハウジング７に固定する際、軸受スリーブ内周面８ａの分離溝１０や円弧面１１の傾斜方向は、軸部材２の回転に伴って、潤滑油が分離溝１０をハウジング７の底部７ｃ側に向かって流れる向きとする。例えば軸部材２が上方から見て時計回りに回転する場合、図４に示す上下姿勢のまま軸受スリーブ８をハウジング７に固定する。この組立時のねじれ方向の識別を容易とするため、軸受スリーブ８の両端面の何れか一方、例えば上側端面８ｂには、図３に示すように識別マーク１４を形成するのが望ましい。識別マーク１４の形状は任意であり、図示のようなドット状とする他、例えば環状に形成することもできる。

以上の構成を有する軸受スリーブ８の内周面８ａは、例えば軸受スリーブ８の内周に、当該内周面８ａの形状に対応した成形部をその外周に有するサイジングピンを挿入し、その状態で金型に入れて圧縮成形（サイジング）することで形成することができる。圧縮成形により、軸受スリーブ８の内周面８ａが塑性流動を起こしてサイジングピンの成形部に食い付き、成形部の表面形状が軸受スリーブ内周面８ａに転写される。これにより、軸受スリーブ８の内周面８ａに分離溝１０や多円弧状のラジアル軸受面Ａを精度良く成形することができ、高精度のラジアル軸受隙間が得られる。軸受スリーブ８を圧縮成形用の金型から取り出すと、軸受スリーブ８にスプリングバックが生じて成形した内周面８ａが拡径するので、成形後の内周面８ａを崩すことなく、サイジングピンをスムーズに軸受スリーブ８の内周から抜き取ることができる。なお、この他にも、傾斜状の分離溝１０や多円弧状のラジアル軸受面Ａを転造により成形することもできる。

以上の構成を有する動圧軸受装置１では、軸部材２の回転に伴い、ラジアル軸受隙間に満たされた潤滑油がくさび状隙間１３の狭い部分に押し込まれるため、潤滑油の圧力がくさび状隙間１３の縮小方向に徐々に上昇し、最小幅部ｔ１の周辺で圧力のピークを迎える。このような潤滑流体の動圧作用によって、軸部材２と軸受スリーブ８とをラジアル方向で非接触支持するラジアル軸受部Ｒが構成される。この際、最小幅部ｔ１は傾斜しているので、軸方向全長では、圧力ピークが円周方向の一部の存在領域αに満遍なく分布する。従って、ラジアル軸受隙間全体で見れば、圧力ピークの局所的な分布を回避することができ、ＮＲＲＯ等の回転精度の向上を図ることが可能となる。特に本実施形態のように、存在領域αを円周方向で連続させれば、圧力ピークがラジアル軸受隙間の円周方向全周で満遍なく生じるため、回転精度のさらなる向上を図ることができる。

また、軸受スリーブ８の下側端面８ｃに形成された第１スラスト軸受面Ｂと、ハウジング７の底部材７ｃの上側端面７ｃ１に形成された第２スラスト軸受面Ｃは、それぞれ軸部材２のフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１との間の第１スラスト軸受隙間、下側端面２ｂ２との間の第２スラスト軸受隙間を介して対向する。従って、軸部材２の回転時には、各スラスト軸受面Ｂ、Ｃに形成した動圧溝により両スラスト軸受隙間に潤滑油の動圧作用が発生し、その圧力によって軸部材２がスラスト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をスラスト両方向に回転自在に非接触支持する第１のスラスト軸受部Ｔ１および第２のスラスト軸受部Ｔ２が形成される。

上記のようにこの動圧軸受装置１では、分離溝１０が軸方向で傾斜しているため、軸部材２の回転中は潤滑油がハウジング７の底側に押し込まれる。従って、そのままではスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２のスラスト隙間隙間での圧力が極端に高まり、これに起因して潤滑油中での気泡の発生や潤滑油の漏れ、あるいは振動の発生が懸念される。この場合、図２に示すように、スラスト軸受隙間（特に第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間）とシール空間Ｓを連通する循環路１５、１６を設ければ、この循環路１５、１６を通って潤滑油がスラスト軸受隙間とシール空間Ｓとの間で流動するため、かかる圧力差が早期に解消され、上記の弊害を防止することができる。図２では一例として、循環路１５を軸受スリーブ８の外周面に形成する場合、および循環路１６をシール部材９の下側端面９ｂに形成する場合を例示しているが、循環路１５をハウジング７の内周面に、循環路１６を軸受スリーブ８の上側端面８ｃに形成することもできる。

図２に示す実施形態では、一つのラジアル軸受部Ｒを有する動圧軸受装置１を例示しているが、軸方向に二つのラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２を設けることもできる。二つのラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２は、図５に示す動圧軸受装置１のように、それぞれ一つのラジアル軸受面Ａを有する二つの軸受スリーブ８１、８２を軸方向に並べて配置することにより構成することができる。なお、この構成では、第一スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受面Ｂが下側の軸受スリーブ８２の下側端面８ｃにのみ形成され、上側の軸受スリーブ８１の下側端面が動圧溝のない平滑面である点を除き、個々の軸受スリーブ８１、８２の構成は、図２に示す軸受スリーブ８と共通する。

このように二つの軸受スリーブ８１、８２を突合せて使用する場合、図６に示すように、二つの軸受スリーブ８１、８２は、その内周面８ａに形成される分離溝１０および円弧面１１の傾斜方向が逆向きとなるように配置するのが望ましい。この場合、図６に示すように軸部材２の回転に伴い、潤滑油が二つの軸受スリーブ８１、８２の突合せ部に合流するよう軸受スリーブ８１、８２の組み込み方向を設定すれば（図６の例でいえば、軸部材２は上方向から見て時計回りに回転させる）、潤滑油がハウジング７内の軸方向中間部付近に集められるため、シール空間Ｓからの油漏れやスラスト軸受隙間での極端な圧力上昇を回避することができ、従って、図２に示す循環路１５、１６を省略することが可能となる。

以上のように、軸方向に二つのラジアル軸受隙間を形成した場合、潤滑油の合流部となる軸受スリーブ８１、８２の突合せ部分で潤滑油の圧力上昇が懸念されるが、実際には、以下の理由から極端な圧力上昇は回避することができる。：
（１）突合せ部には、上側の軸受スリーブ８１の下側内径チャンファ８ｄと下側の軸受スリーブ８２の上側内径チャンファ８ｅとが存在する。両チャンファ８ｄ、８ｅで形成される逃げ溝１７と軸部２ａの外周面との間の隙間はラジアル軸受隙間に比べて大きいので、潤滑油が流れ込んだとしても圧力上昇は最小限に抑えられる。
（２）焼結金属製の軸受スリーブ８１、８２にラジアル軸受面Ａを圧縮成形した場合、通常はサイジングピンと非接触の上記チャンファ８ｄ、８ｅの表面開孔率がラジアル軸受面Ａよりも大きくなるため、両チャンファ８ｄ、８ｅでは、潤滑油が軸受スリーブ８１、８２の内部に活発に還流する。従って、突合せ部に流れ込んだ潤滑油の圧力上昇を抑えることができる。

もちろん、使用条件や設計条件等により、圧力の軸方向のアンバランスが問題となる場合があるので、必要に応じ、図２に示す実施形態と同様に循環路１５、１６を形成することもできる。例えばラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の軸方向長さを異ならせた場合には、上下のラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２での油の押し込み力に差が生じるので、圧力のアンバランスを生じる可能性があり、その場合には循環路１５、１６を設けることでかかるアンバランスを解消することができる。

図７は、図６に示す実施形態において、二つの軸受スリーブ８１、８２を一体とし、一つの軸受スリーブ８の内周面８ａに二つのラジアル軸受面Ａを形成した例である。この場合も上記と同様、各ラジアル軸受面における分離溝１０および円弧面１１の傾斜方向を逆向きとし、潤滑油を二つのラジアル軸受面Ａの間で合流させるのが望ましい。この場合、潤滑油の合流部における潤滑油の極端な圧力上昇を回避するため、軸受スリーブ８の内周面８ａに、上記チャンファ８ｄ、８ｅに代えて環状の逃げ溝１７を設け、軸部材２の外周面２ａ１との間の隙間幅をラジアル軸受隙間よりも大きくするのが望ましい。

なお、図５〜図７に示す実施形態において、これ以外の構造・作用は、基本的に図２および図４に示す実施形態と共通するので、同一機能を有する部材および要素には共通の参照番号を付して重複説明を省略する。

図４、図６、および図７に示す実施形態では、ラジアル軸受面Ａおよび分離溝１０を軸方向に対して傾斜させた場合を例示したが、本発明の効果を得るためには、少なくともくさび状隙間１３の最小幅部ｔ１の円周方向位置が軸方向でずれていれば足り、ラジアル軸受面Ａおよび分離溝１０は必ずしも傾斜させる必要はない。図８は、その一例で、ラジアル軸受面Ａおよび分離溝１０を軸方向にストレートに形成する一方、両ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２において、ラジアル軸受面Ａおよび分離溝１０の円周方向の位相を異ならせたものである。これにより、軸受スリーブ８の全体で見れば、くさび状隙間１３の最小幅部ｔ１が、各ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２と比べて半分のピッチで円周方向に間欠的に形成されるため、円周方向での圧力ピークの発生数が増大し、流体圧力のアンバランスを軽減することができる。

なお、図８に示す実施形態では、軸部材２の回転時にも潤滑油は軸方向の押し込み力を受けないので、図６や図７に示す実施形態に比べ、潤滑油の合流部に逃げ溝１７を形成する必要性は少ない。この観点から、図８に示す実施形態では逃げ溝１７を省略しているが、必要に応じて逃げ溝１７を形成することもできる。例えば、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の軸方向長さが異なる場合、軸受スリーブ８の内周面８ａの任意箇所で潤滑油を合流させることができるので、その場合には軸受スリーブ８の内周面８ａの合流部に逃げ溝１７を形成するのが望ましい。また、図８では、一つの軸受スリーブ８で二つのラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２を構成する場合を例示しているが、図６に示す実施形態と同様に、二つの軸受スリーブ８１、８２を付き合わせることもできる。

また、以上の説明では、流体として潤滑油を使用する場合を説明したが、磁性流体やエア等の他の流体を使用する場合にも本発明を適用することができる。さらに動圧溝を有するスラスト軸受面Ｂ、Ｃを軸受スリーブ８の下側端面８ｃおよびハウジング底部７ｃの上側端面７ｃ１に形成する場合を例示したが、これらスラスト軸受面Ｂ、Ｃの何れか一方または双方をフランジ部の上側端面２ｂ１や下側端面２ｂ２に例えばプレス成形等により形成することもできる。

図９は、動圧軸受装置１の他の実施形態を示すものである。この動圧軸受装置のスラスト軸受部Ｔは、ハウジング７の開口部７ａ側に位置し、一方のスラスト方向で軸部材２を軸受スリーブ８に対して非接触支持する。軸部材２の下端よりも上方にフランジ部２ｂが設けられ、このフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２と軸受スリーブ８の上側端面８ｂとの間にスラスト軸受部Ｔのスラスト軸受隙間が形成される。ハウジング７の開口部内周にはシール部材９が装着され、シール部材９の内周面９ａと軸部材２の軸部２ａ外周面との間にシール空間Ｓが形成される。シール部材９の下側端面９ｂはフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１と軸方向隙間を介して対向しており、軸部材２が上方へ変位した際にはフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１がシール部材９の下側端面９ｂと係合し、軸部材２の抜け止めがなされる。

この実施形態においても、ラジアル軸受部Ｒを、図３に示す多円弧軸受で構成し、かつそのラジアル軸受面Ａおよび分離溝１０を、図４、図７、もしくは図８に示す何れかの形状に形成することにより、同様の効果を得ることができる。もちろん図５および図６に示す実施形態と同様に、ラジアル軸受部Ｒを軸方向に二つ設けることもできる。

以上に述べた各動圧軸受装置の説明では、ラジアル軸受部Ｒ、Ｒ１、Ｒ２を構成する多円弧軸受の一形態として、いわゆるテーパ軸受を例示したが、図９および図１０に示す他の形態の多円弧軸受を使用することもできる。

図９に示す多円弧軸受は、図３に示す構成において、各くさび状隙間１３の最小幅部を円周方向の所定領域θの範囲で、回転軸心Ｏを曲率中心とする同心の円弧面１２で構成したものである。偏心した円弧面１１と同心の円弧面１２とでラジアル軸受面Ａが形成される。従って、各円弧面１１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に対して漸次縮小し、所定領域θにおいて一定幅を有する最小幅部ｔ１となる。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。

図１０に示す多円弧軸受では、図３に示す構成において、各円弧面１１の曲率中心が回転中心Ｏに対して直径方向に等距離オフセットされている。各円弧面１１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、それぞれくさび状に漸次縮小した形状を有している。

なお、図３、図９、および図１０では、３つの円弧面を有する３円弧軸受を例示しているが、円弧面１１、１２の数は３以上で任意に選択することができ、４円弧軸受や５円弧軸受を使用することもできる。また、円弧面１１、１２を軸受スリーブ８の内周面８ａに形成する場合を例示してきたが、これに対向する軸部２ａの外周面２ａ１に円弧面１１を形成することもできる。

また、スラスト軸受部Ｔ、Ｔ１、Ｔ２の一方又は双方は、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。

本発明の一実施形態に係る動圧軸受装置を組み込んだ情報機器用スピン ドルモータの断面図である。 上記動圧軸受装置の断面図である。 ラジアル軸受部の一構成例を示す横断面図である。 図２に示す軸受スリーブの縦断面図である。 動圧軸受装置の他の実施形態を示す断面図である。 図５に示す軸受スリーブの縦断面図である。 図２に示す軸受スリーブの他の実施形態を示す縦断面図である。 図２に示す軸受スリーブの他の実施形態を示す縦断面図である。 動圧軸受装置の他の実施形態を示す断面図である。 ラジアル軸受部の他の構成例を示す横断面図である。 ラジアル軸受部の他の構成例を示す横断面図である。

符号の説明

１ 動圧軸受装置
２ 軸部材
２ａ 軸部
２ｂ フランジ部
４ ステータコイル
５ ロータマグネット
７ ハウジング
８ 軸受スリーブ
９ シール部材
１０ 分離溝
１１ 円弧面
１２ 円弧面
１３ くさび状隙間
１４ 識別記号
１５ 循環路
１６ 循環路
１７ 逃げ溝
Ａ ラジアル軸受面
Ｂ、Ｃ スラスト軸受面
Ｒ、Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ、Ｔ１、Ｔ２ スラスト軸受部
ｔ１ （ラジアル軸受隙間）最小幅部
ｔ２ （ラジアル軸受隙間）最大幅部

Claims (7)

1. 軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入された軸部材と、軸受スリーブと軸部材との間のラジアル軸受隙間に生じた流体の動圧作用で、軸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、ラジアル軸受隙間が、円周方向の一方又は双方を縮小させた複数のくさび状隙間を有する動圧軸受装置において、
   くさび状隙間の最小幅部の円周方向位置を軸方向でずらせたことを特徴とする動圧軸受装置。
2. くさび状隙間の最小幅部を軸方向で傾斜させた請求項１記載の動圧軸受装置。
3. 各くさび状隙間の最小幅部の存在領域が、円周方向で連続している請求項２記載の動圧軸受装置。
4. 軸方向に二つのラジアル軸受隙間を配置し、軸部材と軸受スリーブの相対回転に伴って、両ラジアル軸受隙間の流体が合流するように、両ラジアル軸受隙間における前記最小幅部の傾斜方向を逆向きとしたことを特徴とする請求項２又は３記載の動圧軸受装置。
5. 軸受スリーブの内周面のうち、流体の合流部に逃げ溝を形成した請求項４記載の動圧軸受装置。
6. 軸受スリーブが焼結金属で形成されている請求項１〜５何れか記載の動圧軸受装置。
7. 請求項１〜６何れか記載の動圧軸受装置と、ロータマグネットと、ステータコイルとを有することを特徴とするモータ。

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