JP2006161928A - 動圧軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受面の性状劣化が少なく、また、軸受隙間の変動が少なく、長期にわたって安定した軸受機能が得られる動圧軸受装置を提供する。
【解決手段】軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部材２の軸部２ａの外周面２ａ１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、軸受スリーブ８の上側端面８ｂと軸部材２のフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２との間にスラスト軸受部Ｔが設けられる。軸受スリーブ８は、焼結金属からなる多孔質体で円筒状に形成された母体８１と、母体８１の内周面から上側端面にかけて形成された樹脂層８２とで構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸受隙間に生じる流体（潤滑流体）の動圧作用によって軸部材を非接触支持する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、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。

例えば、ＨＤＤ等のディスク装置のスピンドルモータに組込まれる動圧軸受装置では、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る。ラジアル軸受部としては、軸受スリーブの内周面又は軸部材の外周面に動圧溝等の動圧発生手段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、軸部材に設けたフランジ部の端面、あるいは、これらに対向する面（軸受スリーブの端面やハウジングの内底面等）に動圧溝等の動圧発生手段を設けた動圧軸受が用いられる（例えば、特許文献１）。

また、ラジアル軸受部としては、ヘリングボーン形状やスパイラル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、ラジアル軸受面を多円弧面で構成した、いわゆる多円弧軸受と称される動圧軸受が用いられる場合もある（例えば、特許文献２、３）。

通常、軸受スリーブは焼結金属や軟質金属等の金属材料で形成されるが、軸受スリーブに動圧溝を設ける場合、動圧溝の成形方法として転造、エッチング、プレス加工等が採用されている（例えば、特許文献４、５）。また、軸部材のフランジ部を合成樹脂製とし、該フランジ部の成形と同時にその端面に動圧溝を成形することも提案されている（例えば、下記の特許文献６）。
特開２００２―６１６３７号公報 特開２０００―３３７３８３号公報 特開平９−２００９９８号公報 特許第２５４１２０８号公報 特開平１０―３０６８２７号公報 特開平７−３３２３５３号公報

例えば、動圧軸受装置の起動時や停止時など、軸受隙間内の潤滑流体の動圧作用が十分発現されない状態では、軸受スリーブの軸受面と軸部材との直接接触が起こり、その結果、軸受面やこれに対向する軸部材の表面の性状が劣化して、長期にわたって安定した軸受機能が得られない場合がある。

また、ラジアル軸受面に関し、金属製の軸受スリーブの内周面に動圧溝を転造加工で成形する方法（特許文献４）は、複雑な設備を必要とするばかりでなく、動圧溝成形後の後加工が必要であり、製造コストの点で問題がある。これに対して、動圧溝をプレス加工で成形する方法（特許文献５）は、上記のような不都合がなく、動圧溝を簡易な設備で、少ない工数で、かつ精度良く成形することができる。しかしながら、この成形方法では、動圧溝の成形後に、焼結金属製の軸受スリーブのスプリングバックを利用して、動圧溝の成形型を軸受スリーブの内周面から離型するため、この成形方法を適用するに際し、軸受スリーブの内径、肉厚、軸方向長さが制限される場合がある。

また、ラジアル軸受面及びスラスト軸受面に関して、動圧溝をエッチング加工で成形する方法は、処理工数が多く、製造コストの点で問題があると同時に、動圧溝の形状や寸法を精度良く仕上げるのが難しい。

一方、スラスト軸受部を構成する軸部材のフランジ部を合成樹脂製とし、該フランジ部の成形と同時にその端面に動圧溝を成形することにより（特許文献６）、スラスト軸受部の動圧溝の形成工程を簡略化することができる。しかしながら、合成樹脂製のフランジ部は吸水や温度変化等による寸法変化が比較的大きく、スラスト軸受隙間の変動により安定したスラスト軸受機能が得られない場合がある。

本発明の課題は、軸受スリーブの軸受面及びこれに対向する部材表面の性状劣化が少なく、長期にわたって安定した軸受機能が得られる動圧軸受装置を提供することである。

本発明の他の課題は、軸受隙間の変動が少なく、安定した軸受機能が得られる動圧軸受装置を提供することである。

本発明の更なる課題は、動圧発生手段を有する軸受スリーブの製造コストを低減して、より一層低コストな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、本発明は、ハウジングと、ハウジングの内部に設けられた軸受スリーブと、軸受スリーブに対して相対回転する軸部材と、ラジアル軸受隙間に生じる潤滑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た動圧軸受装置において、軸受スリーブはその母体が焼結金属で形成されていると共に、ラジアル軸受隙間に臨むラジアル軸受面が樹脂層で構成され、ラジアル軸受面は、ラジアル軸受隙間が円周方向に楔状に漸次縮小した領域を有するように、多円弧面で構成されている構成を提供する。

ここで、上記の潤滑流体としては、潤滑油（又は潤滑グリース）、磁性流体、エアー等の気体を用いることができる。

上記構成に加え、スラスト軸受隙間に生じる潤滑流体の動圧作用で軸部材をスラスト方向に非接触支持するスラスト軸受部を設けても良い。この場合、軸受スリーブは、スラスト軸受隙間に臨むスラスト軸受面が樹脂層で構成されるようにすると良い。また、このスラスト軸受面には動圧発生手段として動圧溝を設けても良い。さらに、このスラスト軸受面の動圧溝は、樹脂層の成形と同時に成形しても良い。

軸受スリーブは、その母体が焼結金属で形成されているので、全体が樹脂材料で形成されたいわゆる樹脂軸受に比べて、吸水や温度変化による寸法変化が少なく、寸法安定性に優れている。そのため、軸受スリーブと軸部材等との間のラジアル軸受隙間（さらにはスラスト軸受隙間）の変動が少なく、安定した動圧作用が得られる。また、軸受スリーブは、ラジアル軸受隙間に臨むラジアル軸受面（さらにはスラスト軸受隙間に臨むスラスト軸受面）が樹脂層で構成されているので、例えば、動圧軸受装置の起動時や停止時など、軸受隙間内の潤滑流体の動圧作用が十分発現されない状態で軸受面と軸部材との直接接触が起こったとしても、軸受面やこれに対向する軸部材の表面に傷つきが生じにくく、長期にわたって安定した軸受機能が得られる。

軸受スリーブの母体は、例えば、銅、鉄、及びアルミニウムの中から選択される１種以上の金属粉末を主原料とし、必要に応じて、すず、亜鉛、鉛、黒鉛、二硫化モリブデン等の粉末又はこれらの合金粉末を混合し（成型性や離型性を高めるため、必要に応じて少量のバインダー等を添加しても良い。）、所定形状に成形し、焼成して得られた焼結体（焼結金属）に、必要に応じてサイジング等の後処理を施して形成することができる。このような母体の内部には焼結金属の多孔質組織による多数の内部細孔があり、また、母体の表面には内部細孔が外部に開口して形成された多数の表面開孔がある。母体の内部細孔には、例えば真空含浸等によって潤滑油や潤滑グリースを含浸させても良い。

軸受面を構成する樹脂層の組織は、潤滑流体を通過させるものであっても良いし、潤滑流体を通過させないものであっても良い。前者の場合、樹脂層を介して、母体の内部と軸受隙間内との間で潤滑流体が循環する構成とすることができる。後者の場合、軸受隙間内の潤滑流体が樹脂層を介して母体の内部に逃げることがないので、軸受隙間内における潤滑流体の圧力損失がなく、高い軸受剛性が得られる。通常、焼結金属製の軸受スリーブを用いる場合、動圧溝の成形前に軸受面の封孔処理を行う場合が多いが、軸受面は完全に封孔されることはなく、所定割合（数％〜十数％）の表面開孔が残されている。このため、軸受隙間内において、若干の圧力損失が発生する傾向がある。後者の場合、軸受面の封孔処理が樹脂層の形成によって完全になされるので、上記のような圧力損失の問題が解消されると同時に、従来行われていた封孔処理工程をなくして、工程の簡略化を図ることができる（封孔処理後の洗浄工程も削減することができる）。軸受面が完全に封孔されている構成は、特に、気体軸受において有利である。

軸受スリーブの樹脂層は、例えばインサート成形によって母体の所定表面に形成され、ラジアル軸受隙間に臨むラジアル軸受面（さらにはスラスト軸受隙間に臨むスラスト軸受面）を有する。樹脂層の成形時、樹脂層を形成する溶融樹脂が母体の所定表面の表面開孔から表層部の内部細孔に入り込んで固化するため、樹脂層は一種のアンカー固化によって母体表面に強固に密着する。そのため、母体表面からの樹脂層の剥離、脱落が生じにくく、高い耐久性が得られる。

スラスト軸受面の動圧溝は、例えば、樹脂層を成形する金型の所要部位（スラスト軸受面を成形する部位）に動圧溝を成形する溝型を加工しておき、樹脂層の成形時に、上記溝型の形状を樹脂層に転写することによって形成することができる。このように、スラスト軸受面の動圧溝を、樹脂層の成形と同時に成形することにより、軸受スリーブの動圧溝を少ない工数で比較的精度良く成形することができる。

多円弧面状のラジアル軸受面を形成する手段としては、例えば、次の２つの手段がある。第１の手段は、軸受スリーブの母体内周面をサイジング等により予め真円形状に成形しておき（このとき、分離溝と称される軸方向溝を形成しても良い。）、この真円形状の母体内周面の円周方向複数箇所に、円周方向に肉厚が漸次増加した領域を有する樹脂層を形成するものである。第２の手段は、軸受スリーブの母体内周面をサイジング等により予め所望の多円弧面状に成形しておき（このとき、分離溝と称される軸方向溝を形成しても良い。）、この多円弧面状の母体内周面に沿って均一肉厚の樹脂層を形成するものである。何れの手段を採用する場合でも、軸受スリーブの母体内周面は通常のサイジング等で簡易に成形することができる。

樹脂層は、摺動特性に優れた樹脂材料で形成することが好ましく、必要に応じて油や固体潤滑剤を配合しても良い。樹脂層を形成する樹脂材料としては、ポリエチレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、熱可塑性ポリイミド、熱硬化性ポリイミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。

上記の固体潤滑剤としては、ポリテトラフルオロエチレン、黒鉛、二硫化モリブデン、窒化硼素、二硫化タングステン等が挙げられ、また、上記の油としては、スピンドル油、冷凍機油、タービン油、マシン油、ダイナモ油等の鉱油、炭化水素、エステル、ポリグリコール、シリコーン油、フッ素油等の合成油など、一般に使用されている潤滑油等が挙げられる。

樹脂層を形成する樹脂材料には、摩擦・摩耗特性を改善したり、線膨張係数を小さくしたりするために、適当な充填材を添加することができる。例えば、ガラス繊維、カーボン繊維、ピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、ポリエステル繊維、ボロン繊維、炭化珪素繊維、窒化硼素繊維、窒化珪素繊維、金属繊維、アスベスト、石炭ウール等の繊維類や、これらを布状に編んだもの、炭酸カルシウムやタルク、シリカ、クレー、マイカ等の鉱物類、硼酸アルミニウム、ウィスカー、チタン酸カリウムウィスカー等の無機ウィスカー類、カーボンブラック、黒鉛、ポリイミド樹脂やポリベンゾイミダゾール等の各種耐熱性樹脂等が挙げられる。さらに、樹脂層の熱伝導性を向上させる目的で、カーボン繊維、金属繊維、黒鉛粉末、酸化亜鉛等の添加しても良い。また、炭酸リチウム、炭酸カルシウム等の炭酸塩、リン酸リチウム、リン酸カルシウム等のリン酸塩等を配合しても良い。

尚、この発明の効果を阻害しない範囲内で、一般合成樹脂に広く適用しうる添加剤を併用しても良い。例えば、離型剤、難燃剤、帯電防止剤、耐候性改良剤、酸化防止剤、着色剤等の工業用添加剤を適宜添加しても良い。また、樹脂層の潤滑性を損なわない範囲内で、中間製品または最終製品の形態において、別途、アニール処理等の化学的又は物理的な処理によって性質改善のための変性が可能である。

樹脂層における｛樹脂材料の線膨張係数（°Ｃ-1）｝×｛樹脂層の肉厚（μｍ）｝は、０．１５以下であることが好ましく、より好ましくは０．１３以下、さらに好ましくは０．１０以下であるのが良い。上記の値が０．１５より大きいと、吸水や温度変化に伴う樹脂層の寸法変化によって、軸受隙間が比較的大きく変動して、トルク変動や回転精度の低下につながりやすい。一方、成形可能な樹脂層の厚みは５０μｍ程度であり、これより薄いと成形が困難となる。従って、上記の値は０．００３以上であることが好ましく、より好ましくは０．０１以上、さらに好ましくは０．０１５以上であるのが良い。

上記構成において、ハウジングは軸方向一端側に開口部を有すると共に、軸方向他端側に底部を有する形態にすることができる。また、スラスト軸受面は軸受スリーブの軸方向一端側の端面に設け、軸受スリーブのスラスト軸受面と対向して軸部材にフランジ部を設けることができる。

さらに、軸部材との間にシール空間を形成すると共に、軸部材が軸方向一端側に変位したときに軸部材と係合可能である係止部をハウジングの開口部に設けることができる。

本発明の動圧軸受装置は、特に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、軸受スリーブの母体を焼結金属で形成すると共に、ラジアル軸受隙間に臨むラジアル軸受面（さらにはスラスト軸受隙間に臨むスラスト軸受面）を樹脂層で構成したので、軸受スリーブの軸受面及びこれに対向する部材表面の性状劣化が少なく、また、軸受隙間の変動が少なく、長期にわたって安定した軸受機能が得られる。

さらに、軸受スリーブのラジアル軸受面を多円弧面で構成したので、軸受スリーブの製造コストを低減して、より一層低コストな動圧軸受装置を提供することができる。そして、このような効果は、スラスト軸受面の動圧溝を樹脂層に形成することにより一層顕著になる。

また、本発明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は、良好な回転性能を長期に亘って維持する。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る動圧軸受装置（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概念的に示している。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、軸部材２を回転自在に非接触支持する動圧軸受装置１と、軸部材２に装着されたロータ（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４およびロータマグネット５とを備えている。ステータ４はブラケット６の外周に取付けられ、ロータマグネット５はディスクハブ３の内周に取付けられる。動圧軸受装置１のハウジング７は、ブラケット６の内周に装着される。ディスクハブ３には、磁気ディスク等のディスクＤが一又は複数枚保持される。ステータ４に通電すると、ステータ４とロータマグネット５との間の電磁力でロータマグネット５が回転し、それによって、ディスクハブ３および軸部材２が一体となって回転する。

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に固定された軸受スリーブ８と、軸部材２と、係止部材１０とを主要な部品として構成される。

軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部材２の軸部２ａの外周面２ａ１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、軸受スリーブ８の上側端面８ｂと軸部材２のフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２との間にスラスト軸受部Ｔが設けられる。

ハウジング７は、黄銅やステンレス鋼等の金属材料又は樹脂材料で有底円筒状に形成され、円筒状の側部７ｂと、側部７ｂの軸方向一端側（同図では上側）に設けられた開口部７ａと、側部７ｂの軸方向他端側（同図では下側）に一体に設けられた底部７ｃとを備えている。尚、側部７ｂと底部７ｃとは別体に形成し、両者を適宜の手段で相互に結合しても良い。また、説明の便宜上、ハウジング７の開口部７ａの側を上側、底部７ｃの側を下側とする。

ハウジング７を樹脂材料で形成する場合、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂の中から適宜に選択して用いることができる。熱可塑性樹脂の場合、例えば、非晶性樹脂として、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、結晶性樹脂として、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。また、上記の樹脂に、充填材として、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、カーボンファイバー、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノマテリアル、金属粉末等の繊維状又は粉末状の導電性充填材を単独で、あるいは、二種以上を混合して配合しても良い。

軸部材２は、例えば、ステンレス鋼等の金属材料で形成され、あるいは、金属部分と樹脂部分からなるハイブリッド構造とされ、軸部２ａと、軸部２ａから外径側に張り出したフランジ部２ｂとを備えている。軸部２ａとフランジ部２ｂは、両者を一体に形成しても良いし、両者を別体に形成し、適宜の手段（レーザ溶接等）で相互に結合しても良い。

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た母体８１と、母体８１の所定表面に形成された樹脂層８２とで構成される。この実施形態において、樹脂層８２は母体８１の内周面から上側端面にかけて形成されており、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及び上側端面８ｂのスラスト軸受面となる領域は樹脂層８２で構成される。

軸受スリーブ８の樹脂層８２は、例えばインサート成形（射出成形）によって母体８１の内周面から上側端面にかけて形成される。樹脂層８２の成形時、樹脂層８２を形成する溶融樹脂が母体８１の表面の表面開孔から表層部の内部細孔に入り込んで固化するため、樹脂層８２は一種のアンカー固化によって母体８１の表面に強固に密着する。樹脂層８２における｛樹脂材料の線膨張係数（°Ｃ-1）｝×｛樹脂層の肉厚（μｍ）｝は、０．１５以下である。

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領域が設けられ、該領域は、例えば図３示すような３つの円弧面１３で構成されている（いわゆる３円弧軸受）。３つの円弧面１３の曲率中心は、それぞれ、軸受スリーブ８（軸部２ａ）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１３で区画される各領域において、ラジアル軸受隙間１５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１３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１４が形成されている。ラジアル軸受面となる３つの円弧面１３は、それぞれ樹脂層８２で構成されている。この実施形態において、軸方向溝１４の領域は母体８１の表面のまま残されているが、この領域にも樹脂層８２を形成しても良い。軸受スリーブ８と軸部２ａとが所定方向に相対回転すると、ラジアル軸受隙間１５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２ａとが非接触支持される。尚、図３に示すような多円弧軸受の構成は、第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２のうち一方にのみ適用しても良い。

また、樹脂層８２で構成された軸受スリーブ８の上側端面８ｂには、スラスト軸受部Ｔのスラスト軸受面となる領域が設けられ、該領域には、例えば図４に示すようなスパイラル形状（へリングボーン形状でも良い。）の動圧溝８ｂ１が形成される。この動圧溝８ｂ１は、樹脂層８２を成形する金型の所要部位（スラスト軸受面を成形する部位）に動圧溝８ｂ１を成形する溝型を加工しておき、樹脂層８２の成形時に、上記溝型の形状を樹脂層８２の軸受面に転写することによって形成することができる。このように、スラスト軸受面の動圧溝８ｂ１を、樹脂層８２の成形と同時に成形することにより、軸受スリーブ８を少ない工数で比較的精度良く成形することができる。

上記のような軸受スリーブ８は、ハウジング７の側部７ｂの内周に接着、圧入等の適宜の手段で固定され、その下側端面８ｃはハウジング７の底部７ｃの内面に当接している。

ハウジング７の開口部７ａの内周には、黄銅等の金属材料又は樹脂材料で形成された係止部材１０が固定されている。係止部材１０の内周面１０ａは、軸部２ａの外周面２ａ１と所定容積のシール空間Ｓを介して対向する。そして、係止部材１０で密封されたハウジング７の内部空間には、軸受スリーブ８の内部気孔を含めて、潤滑流体としての潤滑油が充満されている。この潤滑油の油面は、シール空間Ｓの範囲内に維持される。また、軸部材２が図１に示す状態から軸方向上方へ変位すると、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１が係止部材１０の下側端面１０ｂと係合し、これにより、軸部材２の抜けが規制される。すなわち、この実施形態の係止部材１０は、シールとしての機能と、軸部材２の抜けを規制するストッパとしての機能とを併せ持っている。

動圧軸受装置１は以上のように構成され、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１３は、それぞれ、軸部２ａの外周面２ａ１とラジアル軸受隙間１５を介して対向する。また、軸受スリーブ８の上側端面８ｂのスラスト軸受面となる領域は、フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２とスラスト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１５に潤滑油の動圧が発生し、軸部材２の軸部２ａが上記ラジアル軸受隙間１５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、上記スラスト軸受隙間にも潤滑油の動圧が発生し、このスラスト軸受隙間内に形成される潤滑油の油膜によって、軸部材２のフランジ部２ｂ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をスラスト方向に回転自在に非接触支持するスラスト軸受部Ｔが構成される。

軸受スリーブ８は、ラジアル軸受面及びスラスト軸受面となる領域が樹脂層８２で構成されているので、例えば動圧軸受装置１の起動時や停止時など、軸受隙間内の潤滑油の動圧作用が十分発現されない状態で軸受面と軸部材２との直接接触が起こったとしても、軸受面やこれに対向する軸部材２の表面に性状劣化が生じにくく、長期にわたって安定した軸受機能が得られる。

図５に示す実施形態は、シール空間Ｓを、ハウジング７の内部方向に向かって漸次縮小するテーパ形状にしたものである。そのために、この実施形態では、係止部材１０の内周面１０ａを、ハウジング７の内部方向に向かって漸次縮径するテーパ面に形成している。シール空間Ｓをこのようなテーパ形状にすることにより、シール空間Ｓによる潤滑油の保持作用（毛細管作用等）を高めて、潤滑油の外部への洩れを効果的に防止することができる。また、必要とされる空間容積に対して、シール空間Ｓの軸方向寸法を縮小することも可能となる。尚、シール空間Ｓをテーパ形状にする手段として、軸部２ａの外周面２ａ１（シール空間Ｓに臨む外周面２ａ１）をハウジング７の内部方向に向かって漸次拡径するテーパ面に形成しても良い。この場合、軸部材２の回転により遠心力シールとしての機能も得られる。

図６に示す実施形態は、係止部材１０の内周面１０ａとフランジ部２ｂの外周面２ｂ３との間にシール空間Ｓを形成したものである。この実施形態において、係止部材１０は、その下側端面１０ｂの外径側領域が軸方向下方に突出して脚部１０ｃを構成している。また、フランジ部２ｂの外周は、半径方向の段差面２ｂ４を介して、上側の外周面２ｂ３と下側の外周面２ｂ５とに区画されている。上側の外周面２ｂ３は、ハウジング７の内部方向に向かって漸次拡径するテーパ面に形成されており、この外周面２ｂ３と係止部材１０の内周面１０ａとの間にテーパ形状のシール空間Ｓが形成されている。また、フランジ部２ｂの段差面２ｂ４は、係止部材１０の下側端面１０ｂと所定の軸方向間隔で対向しており、軸部材２が図６に示す状態から軸方向上方へ変位すると、フランジ部２ｂの段差面２ｂ４が係止部材１０の下側端面１０ｂと係合し、これにより、軸部材２の抜けが規制される。さらに、この実施形態では、係止部材１０の脚部１０ｃを軸受スリーブ８の上側端面８ｂに当接させることにより、係止部材１０の軸方向の位置決めを容易に行うことができる。

図７に示す実施形態は、ハウジング７の開口部７ａの内周に、黄銅等の金属材料又は樹脂材料で形成されたシール部材１１を固定したものである。シール部材１１の内周面１１ａは、軸部２ａのフランジ部２ｂの外周面と所定容積のシール空間Ｓを介して対向する。また、シール部材１０の下側端面１１ｂは、軸受スリーブ８の上側端面８ｂと所定の軸方向間隔で対向する。このシール部材１１は、上述した係止部材１０とは異なり、軸部材２の抜けを規制する機能は有していない。また、シール空間Ｓは、図８に示すように、ハウジング７の内部方向に向かって漸次縮小するテーパ形状にしても良い。

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３に示す構成において、３つの円弧面１３の最小隙間側の所定領域θが、それぞれ、軸受スリーブ８（軸部２ａ）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θ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。

図１０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、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１３で構成されている（いわゆる３円弧軸受）。３つの円弧面１３の曲率中心は、それぞれ、軸受スリーブ８（軸部２ａ）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１３で区画される各領域において、ラジアル軸受隙間１５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２ａ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２ａとが非接触支持される。尚、３つの円弧面１３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１４を形成しても良い。また、この例において、軸方向溝１４の領域は母体８１の表面のまま残されているが、この領域にも樹脂層８２を形成しても良い。

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。

また、スラスト軸受部Ｔ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。

実施形態に係るディスク装置のスピンドルモータの断面図である。 実施形態に係る動圧軸受装置を示す断面図である。 軸受スリーブの断面図である。 軸受スリーブの上端面図である。 他の実施形態に係る動圧軸受装置のハウジング開口部周辺を示す部分拡大断面図である。 他の実施形態に係る動圧軸受装置のハウジング開口部周辺を示す部分拡大断面図である。 他の実施形態に係る動圧軸受装置を示す断面図である。 他の実施形態に係る動圧軸受装置のハウジング開口部周辺を示す部分拡大断面図である。 ラジアル軸受部の他の構成例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断面図である。

符号の説明

１ 動圧軸受装置
２ 軸部材
２ｂ フランジ部
７ ハウジング
７ａ 開口部
７ｃ 底部
８ 軸受スリーブ
８１ 母体
８２ 樹脂層
１３ 円弧面
１５ ラジアル軸受隙間
１０ 係止部材
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 (8)

1. ハウジングと、該ハウジングの内部に設けられた軸受スリーブと、該軸受スリーブに対して相対回転する軸部材と、ラジアル軸受隙間に生じる潤滑流体の動圧作用で前記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た動圧軸受装置において、
   前記軸受スリーブはその母体が焼結金属で形成されていると共に、前記ラジアル軸受隙間に臨むラジアル軸受面が樹脂層で構成され、
   前記ラジアル軸受面は、前記ラジアル軸受隙間が円周方向に楔状に漸次縮小した領域を有するように、多円弧面で構成されていることを特徴とする動圧軸受装置。
2. スラスト軸受隙間に生じる潤滑流体の動圧作用で前記軸部材をスラスト方向に非接触支持するスラスト軸受部をさらに備え、前記軸受スリーブは、前記スラスト軸受隙間に臨むスラスト軸受面が樹脂層で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の動圧軸受装置。
3. 前記スラスト軸受面には動圧溝が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の動圧軸受装置。
4. 前記スラスト軸受面の動圧溝は、前記樹脂層の成形と同時に成形されたものであることを特徴とする請求項３に記載の動圧軸受装置。
5. 前記樹脂層における（樹脂材料の線膨張係数）×（樹脂層の肉厚）が０．１５以下であることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の動圧軸受装置。
6. 前記ハウジングは軸方向一端側に開口部を有すると共に、軸方向他端側に底部を有し、前記スラスト軸受面は前記軸受スリーブの軸方向一端側の端面に設けられ、該軸受スリーブのスラスト軸受面と対向して前記軸部材にフランジ部が設けられていることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の動圧軸受装置。
7. 前記ハウジングの開口部に係止部が設けられており、該係止部は前記軸部材との間にシール空間を形成すると共に、前記軸部材が軸方向一端側に変位したときに前記軸部材と係合可能であることを特徴とする請求項６に記載の動圧軸受装置。
8. 請求項１から７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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