JP2006189082A - 流体軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 塑性加工品である金属製ハウジングの外周面の真円度を改善した流体軸受装置を提供する。
【解決手段】 金属製のハウジング７をプレス加工で薄肉円筒状に形成し、かつ金属製の軸受スリーブ８の外周面８ｄがハウジング７の内周面７ａに圧入された状態で、ハウジング７の外周面の真円度が５μｍ以下となるように構成した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、軸受隙間に生じる流体（潤滑流体）の油膜で回転部材を非接触支持する流体軸受装置に関するものである。この軸受装置は、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、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータ、その他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、低騒音化等が求められている。これらの要求性能を決定づける構成要素の１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、軸受隙間内の流体（例えば潤滑油等）に動圧を発生させる動圧発生手段を備えた動圧軸受と、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に組み込まれる流体軸受装置では、軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部およびスラスト方向に支持するスラスト軸受部の双方を動圧軸受で構成する場合がある。この種の流体軸受装置におけるラジアル軸受部としては、例えば軸受スリーブの内周面と、これに対向する軸部材の外周面との何れか一方に、動圧発生部としての動圧溝を形成すると共に、両面間にラジアル軸受隙間を形成するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

通常、軸受スリーブはハウジングの内周に所定位置に固定され、また、ハウジングの内部空間に注油した潤滑油が外部に漏れるのを防止するために、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（特許文献１）。
特開２００３−２３９９５１号公報

この種の流体軸受装置は、ハウジング、軸受スリーブ、軸部材をはじめとする種々の部品で構成され、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。

この種のコスト低減を図る手段の一つとして、ハウジングを金属材料の塑性加工で形成することが考えられる。しかしながら、塑性加工（例えばプレス加工）により形成されたハウジングは、切削等の機械加工によるハウジングに比べて、外周面の真円度が悪く（真円度の値が大きく）なる傾向にある。このようなハウジング外周面の真円度の悪化は、次のような問題を生じさせる可能性がある。

すなわち、この種の流体軸受装置を上記各種モータの回転支持部に用いる場合、通常、ハウジングの外周面をブラケット（保持部材）の内周面に接着剤を介して密着固定するが、その際の接着強度を考慮して、両者の接着部の軸方向寸法や接着剤の充填隙間が決められている。しかしながら、ハウジングの外周面の真円度が悪いと、保持部材の内周面に装着したときに、接着剤の充填隙間が円周方向で不均一になり、接着強度の低下や共振の問題が懸念される。

また、ハウジングの外周面をブラケットの内周面に圧入により密着固定する方法も考えられるが、この場合も、ハウジングの外周面の真円度が悪いと、保持部材の内周面に圧入したときに、圧入代が円周方向で不均一になり、圧入強度の低下や共振の問題が同様に懸念される。

本発明の課題は、塑性加工品である金属製ハウジングの外周面の真円度を改善した流体軸受装置を提供することである。

前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、ハウジングおよび軸受スリーブに対して相対回転する回転部材と、回転部材と軸受スリーブとの間のラジアル軸受隙間に生じる流体の油膜で回転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ものにおいて、ハウジングは金属材料の塑性加工品であると共に、軸受スリーブは金属材料で形成され、かつ、軸受スリーブの外周面がハウジングの内周面に圧入された状態で、ハウジングの外周面の真円度が５μｍ以下であることを特徴とする流体軸受装置を提供する。なお、ここでいう真円度は、２０℃の温度条件下で真円度測定器により測定した周面形状において、該周面形状の外接円の直径と内接円の直径との際の２分の１の値（半径真円度）である。

金属材料を塑性加工（プレス加工等）して形成されたハウジングは、旋削等の機械加工による金属製ハウジングに比べて低コストで製造することができる。また、金属製の軸受スリーブの外周面をハウジングの内周面に圧入した状態で、ハウジングの外周面の真円度が５μｍ以下となるように構成することで、ハウジングの外周面をブラケットの内周面に接着固定する際に、両部材間の接着隙間が円周方向で不均一となる事態を避け、接着強度の低下や共振を抑えることができる。

通常、プレス加工などの塑性加工で形成される金属製ハウジングは、その成形性を考慮して、比較的薄肉に形成される。この場合、金属製の軸受スリーブの圧入に伴い、ハウジングに軸受スリーブ外周面の真円度が転写され、ハウジングの外周面の真円度が上記範囲内に改善される。このような軸受スリーブの外周面の真円度は、例えば軸受スリーブを焼結金属の多孔質体で形成する場合、焼結後の寸法サイジングにより得ることができ、その値は５μｍ未満に抑えられる。なお、塑性加工で形成した金属製ハウジングが比較的厚肉である場合にも、軸受スリーブの圧入代や、焼結金属製軸受スリーブの剛性（ハウジング圧入時の変形のし難さ）等を適宜調整することで対応することが可能である。

上記構成の流体軸受装置は、例えば流体軸受装置を備えたディスク装置のスピンドルモータとして提供することが可能である。

このように、本発明によれば、塑性加工品である金属製ハウジングの外周面の真円度を改善した流体軸受装置を提供することができる。

以下、本発明の第１実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る流体軸受装置（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流体軸受装置１と、軸部材２に装着されたディスクハブ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ている。また、流体軸受装置１のハウジング７の外周面は、ブラケット６の内周面に、接着又は圧入等の手段で固定される。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状情報記憶媒体（以下、単にディスクという。）Ｄを一枚または複数枚保持している。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、これに伴って、ディスクハブ３およびディスクハブ３に保持されたディスクＤが軸部材２と一体に回転する。

図２は、流体軸受装置１を示している。この流体軸受装置１は、軸部材２と、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およびスラスト部材１０と、シール部材９とを主な構成要素として構成されている。なお、説明の便宜上、ハウジング７のスラスト部材１０固定側を下側、スラスト部材１０の固定側と反対の側を上側として以下説明する。

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、金属材料と樹脂材料とのハイブリッド構造とされ、軸部２ａと、軸部２ａの下端に一体または別体に設けられたフランジ部２ｂを備えている。なお、ハイブリッド構造をなす軸部材２としては、軸部２ａの芯部あるいはフランジ部２ｂ、もしくはその双方を樹脂材料で形成したものが使用可能である。

ハウジング７は、薄肉金属のプレス成形品で、例えば真ちゅう等の軟質金属からなるパイプ材のプレス加工で円筒状に形成される。ここでいうプレス成形品は、金型を取付けたプレス機によって加工された成形品全てを意味し、例えば板金プレス等によって成形されたものも含まれる。また、プレス加工時のバリなどを取り除くため、プレス加工後にバレル研磨等の処理を施すこともできる。

軸受スリーブ８は、焼結金属からなる多孔質体、例えば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る。この軸受スリーブ８は、詳細については後述するが、スラスト部材１０の当接部１０ｂに当接させた状態で、ハウジング７の内周面７ａの所定位置に圧入固定される。なお、軸受スリーブ８の外径は、ハウジング７の内径に比べて、後述する軸受スリーブ８の外周面８ｄのハウジング７の内周面７ａに対する所定の圧入代の分だけ大径に形成されている。

軸受スリーブ８の内周面８ａの全面又は一部円筒領域には、ラジアル動圧発生部としての動圧溝が形成される。この実施形態では、例えば図３（ａ）に示すように、複数の動圧溝８ａ１、８ａ２をへ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箇所形成される。上側の動圧溝８ａ１の形成領域では、動圧溝８ａ１が、軸方向中心ｍ（上下の傾斜溝間領域の軸方向中央）に対して軸方向非対称に形成されており、軸方向中心ｍより上側領域の軸方向寸法Ｘ１が下側領域の軸方向寸法Ｘ２よりも大きくなっている。

軸受スリーブ８の外周面８ｄには、１又は複数本の軸方向溝８ｄ１が軸方向全長に亘って形成される。この図示例では、例えば図３（ｃ）に示すように、３本の軸方向溝８ｄ１が円周方向等間隔に形成されている。なお、軸受スリーブ８には、焼結後に寸法サイジングが施され、外周面８ｄの真円度は５μｍ未満に矯正される。

軸受スリーブ８の下端面８ｃの全面または一部環状領域には、スラスト動圧発生部として、例えば図３（ｂ）に示すように、複数の動圧溝８ｃ１をスパイラル形状に配列した領域が形成される。

軸受スリーブ８の上端面８ｂは、図３（ｃ）に示すように、半径方向の略中央部に設けられた円周溝８ｂ１により、内径側領域８ｂ２と外径側領域８ｂ３に区画され、内径側領域８ｂ２には、１又は複数本の半径方向溝８ｂ２１が形成される。この図示例では、３本の半径方向溝８ｂ２１が円周等間隔に形成されている。

シール部材９は、例えば樹脂材料又は軟質金属材料で環状に形成され、ハウジング７の内周面７ａ上端に配設される。シール部材９の内周面９ａは、軸部２ａの外周に設けられたテーパ面２ａ２と所定のシール空間Ｓ１を介して対向する。なお、軸部２ａのテーパ面２ａ２は上側（ハウジング７に対して外部側）に向かって漸次縮径し、軸部材２の回転時には毛細管力シールおよび遠心力シールとして機能する。また、シール部材９の下端面９ｂは、その外径側領域９ｂ１を内径側領域に比べて軸方向上方に後退させた形態をなす。

スラスト部材１０は、例えば、樹脂材料又は金属材料で形成され、ハウジング７の内周面７ａ下端に配設される。スラスト部材１０の端面１０ａの一部環状領域または全面には、スラスト動圧発生部として、例えば図３（ｂ）に示す動圧溝８ｃ１と同様の動圧溝をスパイラル形状に複数配列（スパイラルの回転方向は逆）した領域が形成される。この動圧溝形成領域は、フランジ部２ｂの下端面２ｂ２と対向し、軸部材２の回転時には、動圧溝形成領域と下端面２ｂ２の間に第二スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間を形成する（図２を参照）。また、この実施形態において、スラスト部材１０は、端面１０ａの外周縁部から上方に延びた環状の当接部１０ｂを一体に備えている。当接部１０ｂの上側端面は軸受スリーブ８の下端面８ｃと当接し、当接部１０ｂの内周面はフランジ部２ｂの外周面と径方向の隙間を介して対向する。

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の内周面７ａの下端部にスラスト部材１０を、例えば圧入、接着、溶着、溶接（レーザー溶接を含む）等の手段で固定する。次に、軸部材２を内周に装着した軸受スリーブ８をハウジング７の内周に収容し、軸受スリーブ８の外周面８ｄをハウジング７の内周面７ａに所定の圧入代で圧入すると共に、その下端面８ｃをスラスト部材１０の当接部１０ｂの上側端面に当接させる。

このように、外周面８ｄの真円度が５μｍ未満の軸受スリーブを、所定の圧入代をもってハウジング７の内周面７ａに圧入することにより、軸受スリーブ８の外周面８ｄの真円度がハウジング７に転写され、ハウジング７の外周面の真円度が５μｍ以下に抑えられる。なお、ハウジング７に対する軸受スリーブ８の固定は、上記の圧入のみによって行ってもよいし、圧入に加え、接着や超音波溶着等の固定手段を併用することもできる。

上記圧入と同時に、軸受スリーブ８の下端面８ｃをスラスト部材１０の当接部１０ｂに当接させることにより、スラスト部材１０に対する軸受スリーブ８の軸方向の位置決めが正確になされる。従って、当接部１０ｂとフランジ部２ｂの軸方向寸法とをそれぞれ管理することにより、後述する第一スラスト軸受部Ｔ１と第二スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間を精度良く設定することができる。

軸受スリーブ８の固定後、シール部材９をハウジング７の内周面７ａの上端部に配し、その下端面９ｂの内径側領域を軸受スリーブ８の上端面８ｂの内径側領域８ｂ２に当接させる。そして、この状態で、シール部材９を適宜の手段、例えば圧入、接着、溶接等によってハウジング７に固定する。なお、シール部材９とハウジング７との固定に超音波溶着を用いる場合、図示は省略するが、シール部材９の外周面に凸状のリブを設けることによって、超音波溶着時の固定力を高めることができる。

上記のようにして組立が完了すると、軸部材２の軸部２ａは軸受スリーブ８の内周面８ａに挿入され、フランジ部２ｂは軸受スリーブ８の下端面８ｃとスラスト部材１０の端面１０ａとの間の空間部に収容された状態となる。その後、シール部材９で密封されたハウジング７の内部空間は、軸受スリーブ８の内部空孔を含め、潤滑油で充満される。潤滑油の油面は、シール空間Ｓ１の範囲内に維持される。

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、軸部２ａの外周面２ａ１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の潤滑油が動圧溝８ａ１（８ａ２）の軸方向中心ｍ側に押し込まれ、その圧力が上昇する。このような動圧溝の動圧作用によって、軸部２ａを非接触支持する第一ラジアル軸受部Ｒ１と第二ラジアル軸受部Ｒ２がそれぞれ構成される。

同時に、フランジ部２ｂの上端面２ｂ１とこれに対向する軸受スリーブ８の下端面８ｃ（動圧溝８ｃ１形成領域）との間のスラスト軸受隙間、およびフランジ部２ｂの下端面２ｂ２とこれに対向するスラスト部材１０の端面１０ａ（動圧溝形成領域）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、フランジ部２ｂを両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Ｔ１、Ｔ２が構成される。

また、前述したように、第一ラジアル軸受部Ｒ１の動圧溝８ａ１は、軸方向中心ｍに対して軸方向非対称（Ｘ１＞Ｘ２）に形成されているため｛図３（ａ）参照｝、軸部材２の回転時、動圧溝８ａ１による潤滑油の引き込み力（ポンピング力）は上側領域が下側領域に比べて相対的に大きくなる。そして、この引き込み力の差圧によって、軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部２ａの外周面２ａ１との間の隙間に満たされた潤滑油が下方に流動し、第一スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間→軸方向溝８ｄ１→シール部材９の下端面９ｂの外径側領域９ｂ１と軸受スリーブ８の上端面８ｂの外径側領域８ｂ３との間の環状隙間→軸受スリーブ８の上端面８ｂの円周溝８ｂ１→軸受スリーブ８の上端面８ｂの半径方向溝８ｂ２１という経路を循環して、第一ラジアル軸受部Ｒ１のラジアル軸受隙間に再び引き込まれる。このように、潤滑油がハウジング７の内部空間を流動循環するように構成することで、内部空間内の潤滑油の圧力が局部的に負圧になる現象を防止して、負圧発生に伴う気泡の生成、気泡の生成に起因する潤滑油の漏れや振動の発生等の問題を解消することができる。また、何らかの理由で潤滑油中に気泡が混入した場合でも、気泡が潤滑油に伴って循環する際にシール空間Ｓ１内の潤滑油の油面（気液界面）から外気に排出されるので、気泡による悪影響はより一層効果的に防止される。

なお、上記図示例では、スラスト部材１０、軸受スリーブ８、シール部材９の順にハウジング７に固定した場合を説明したが、特にこの順序に限定されず、例えば、シール部材９、軸受スリーブ８、スラスト部材１０の順にハウジング７に固定しても構わない。

また、上記図示例では、シール部材９をハウジング７とは別体に形成した場合を例示したが、シール部材９をハウジング７と一体に形成することもできる。その場合、図示は省略するが、プレス成形した薄肉円筒状ハウジング７の上端部を、例えばネッキング加工等により縮径させて、ハウジング７の上端から内径側に突出する内径突出部と、内径突出部の内径縁から上方に延びる上方延在部とを設けるのがよい。これにより、上方延在部の内周面は、対向する軸部２ａの外周面２ａ１との間にシール空間を形成する。また、内径突出部の下端面に、軸受スリーブ８の上端面８ｂを当接させることで、軸受スリーブ８のハウジング７に対する軸方向の位置決めが容易かつ正確になされる。

この他、スラスト部材１０をハウジング７と一体にプレス成形することも可能である。その場合、ハウジング中のスラスト部材１０に対応する箇所を他所とは肉厚に形成することもでき、あるいはハウジング７全体に亘って肉厚一定とすることもできる。

また、スラスト部材１０の当接部１０ｂは、スラスト部材と一体に形成される必要はなく、例えば図示は省略するが、スペーサなどの環状部材としてスラスト部材１０と別体に形成し、これをスラスト部材１０と軸受スリーブ８との間に介在させるようにしてもよい。あるいは、他の位置決め手段により、スラスト部材１０の軸方向位置決めを行うことで、当接部１０ｂやスペーサなどの位置決め部材を省略することもできる。同様に、シール部材９も省略可能であり、その場合、図示は省略するが、軸受スリーブ８の内周面８ａ上端の、ラジアル軸受隙間を形成しない領域と、これに対向する軸部２ａの外周面２ａ１との間にシール空間が形成される。

なお、上記図示例の流体軸受装置について、上記形態の軸受以外に、いわゆるピボット軸受でスラスト軸受部を構成することもできる。また、ラジアル軸受部として、いわゆる真円軸受でラジアル軸受部を構成することもできる。

以下、本発明の第２実施形態を図４〜図６に基づいて説明する。なお、第１実施形態と共通の事項については、以下説明を省略する。

図４は、本発明の第２実施形態に係る流体軸受装置３１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。このスピンドルモータも、ＨＤＤ等のディスク駆動装置に用いられるもので、ディスクハブ３３が固定された軸部材３２を回転自在に非接触支持する流体軸受装置３１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３４およびロータマグネット３５と、流体軸受装置３１のハウジング３７外周に固定されるブラケット３６を備えている。

図５は、流体軸受装置３１を示している。この流体軸受装置３１は、軸部材３２と、ハウジング３７と、ハウジング３７に固定された軸受スリーブ３８、およびシール部材３９とを主な構成要素として構成されている。以下では、説明の便宜上、ハウジング３７の開口部３７ａの側を上側、開口部３７ａと反対の側を下側として説明する。

軸部材３２は、例えばステンレス鋼等の金属材料で形成され、軸部３２ａと、円盤状のフランジ部３２ｂとを備えている。フランジ部３２ｂは軸部３２ａの下端よりも上方に設けられ、軸部３２ａと一体または別体をなす。

ハウジング３７は、薄肉金属のプレス成形品であり、例えば真ちゅう等の軟質金属からなる金属板の絞り加工で有底円筒状に形成される。この実施形態において、ハウジング３７の側部３７ｂの一端側に開口部３７ａが形成され、他端側に底部３７ｃが側部３７ｂと一体に形成される。

軸受スリーブ３８は、焼結金属からなる多孔質体、例えば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３７の内周面３７ｄの所定位置に固定される。

軸受スリーブ３８の内周面３８ａの上下に離隔した領域には、図６に示すように、第一ラジアル軸受部Ｒ１１および第二ラジアル軸受部Ｒ１２のラジアル軸受面となる複数の円弧面３８ａ１がそれぞれ形成される。各円弧面３８ａ１は、回転軸心Ｏからそれぞれ等距離オフセットした点を中心とする偏心円弧面であり、円周方向で等間隔に形成される。各偏心円弧面３８ａ１の間には軸方向の分離溝３８ａ２が形成される。

軸受スリーブ３８の内周面３８ａに軸部材３２の軸部３２ａを挿入することにより、軸受スリーブ３８の偏心円弧面３８ａ１および分離溝３８ａ２と、軸部３２ａの真円状外周面３２ａ１との間に、第一および第二ラジアル軸受部Ｒ１１、Ｒ１２の各ラジアル軸受隙間がそれぞれ形成される。ラジアル軸受隙間のうち、偏心円弧面３８ａ１と真円状外周面３２ａ１とで形成される領域は、隙間幅を円周方向の一方で漸次縮小させたくさび状隙間３８ａ３となる。くさび状隙間３８ａ３の縮小方向は軸部材３２の回転方向に一致している。

軸受スリーブ３８の上端面３８ｂの全面または一部環状領域には、スラスト動圧発生部として、例えば図３（ｂ）に示す動圧溝８ｃ１と同様の動圧溝をスパイラル形状に複数配列（スパイラルの回転方向は逆）した領域が形成される。この上端面３８ｂの動圧溝形成領域は、フランジ部３２ｂの下端面３２ｂ２と対向し、軸部材３２の回転時には、両面３８ｂ、３２ｂ２の間にスラスト軸受部Ｔ１１のスラスト軸受隙間が形成される（図５を参照）。その一方、軸受スリーブ３８の下端面３８ｃは動圧溝のない平滑な面となる。軸受スリーブ３８の外周面３８ｄの真円度は、所定の寸法サイジングにより５μｍ未満に設定される。

シール部材３９は、例えば樹脂材料又は金属材料で環状に形成され、ハウジング３７の開口部３７ａ内周に固定される。シール部材３９の円筒状の内周面３９ａは、ハウジング３７の開口部３７ａ内周に固定された状態（図５を参照）では、対向する軸部３２ａの外周面３２ａ１との間に所定のシール空間Ｓ２を形成する。

シール部材３９の下端面３９ｂは、フランジ部３２ｂの上端面３２ｂ１と所定の軸方向隙間を介して対向している。軸部材３２が上方へ相対変位すると、フランジ部３２ｂの上端面３２ｂ１がシール部材３９の下端面３９ｂと軸方向で係合し、軸部材３２が係止される。このように、シール部材３９は、シール機能と抜け止めの機能を併せ持つ。

この実施形態の流体軸受装置３１は、例えば、次のような工程で組立てる。

まず、軸部材３２を軸受スリーブ３８に装着する。そして、軸受スリーブ３８の外周面３８ｄをハウジング３７の内周面３７ｄに、所定の圧入代でもって圧入する。このように、外周面３８ｄの真円度が５μｍ未満の軸受スリーブ３８を、所定の圧入代をもってハウジング３７の内周面３７ｄに圧入することにより、軸受スリーブ３８の外周面３８ｄの真円度がハウジング３７に転写され、ハウジング３７の外周面の真円度が５μｍ以下に抑えられる。

また、軸受スリーブ３８を、その下端面３８ｃがハウジング３７の底部３７ｃに当接する位置までハウジング３７内周に圧入することにより、ハウジング３７に対する軸受スリーブ３８の軸方向の位置決めが正確に行われる。

次に、シール部材３９をハウジング３７の開口部３７ａ内周に配し、シール部材３９の下端面３９ｂと軸受スリーブ３８の上端面３８ｂとの間にフランジ部３２ｂを収容した状態で、例えば接着、圧入、溶接などの手段によりハウジング３７に固定する。これにより、図５に示す流体軸受装置３１が完成する。この際、シール部材３９で密封されたハウジング３７の内部空間は、軸受スリーブ３８の内部気孔を含め、潤滑油で充満されると共に、潤滑油の油面はシール空間Ｓ２の範囲内に維持される。

上記構成の流体軸受装置３１において、軸部材３２の回転時、軸受スリーブ３８の内周面３８ａのラジアル軸受面となる領域（上下２箇所の領域）は、軸部３２ａの外周面３２ａ１とラジアル軸受隙間を介して対向し、それぞれ多円弧軸受（テーパ軸受とも称される）を構成する。軸部材３２の回転に伴い、ラジアル軸受隙間内の潤滑油がくさび状隙間３８ａ３の縮小側に押し込まれて、その圧力が上昇する。このような動圧作用によって、軸部３２ａを非接触支持する第一ラジアル軸受部Ｒ１１と第二ラジアル軸受部Ｒ１２がそれぞれ構成される。

同時に、フランジ部３２ｂの下端面３２ｂ２とこれに対向する軸受スリーブ３８の上端面３８ｂとの間のスラスト軸受隙間にも、動圧溝の動圧作用により潤滑油の油膜が形成され、この油膜の圧力によって、フランジ部３２ｂ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Ｔ１１が構成される。

なお、上記図示例では、シール部材３９をハウジング３７とは別体に形成し、これを後付けでハウジング３７に固定した場合を説明したが、例えばシール部材３９をハウジング３７と一体に樹脂材料で形成することもできる（図示は省略）。その場合には、ハウジング３７の底部３７ｃをハウジング３７とは別体に形成すればよい。

また、上記図示例では、シール空間Ｓ２を、シール部材３９の円筒状の内周面３９ａと、これに対向する軸部３２ａの外周面３２ａ１との間に形成した場合を説明したが、本発明は、これ以外の形態に適用することも可能である。例えば図７は、ハウジング３７外部側（図７では上側）に向けて径方向隙間幅を漸次拡大させたテーパ状のシール空間Ｓ３を形成した場合を例示したものである。

また、図８には、ハウジング３７の軸方向寸法を縮小して、流体軸受装置３１の小サイズ化を図るため、シール部材３９の内周面３９ａと、フランジ部３２ｂの外周面３２ｂ３とを対向させ、この対向面間にテーパ状のシール空間Ｓ４を形成したものが例示されている。

さらに、軸部材３２の抜止めを考慮したものとして、例えば図９に示すような構成を挙げることができる。同図におけるシール空間Ｓ５は、フランジ部３２ｂに設けられた軸方向の段差によって区画形成された外周面のうち、上側の外周面３２ｂ３と、これに対向するシール部材３９の内周面３９ａとの間に形成される。また、段によって区画形成された上端面３２ｂ１のうち外径側の端面３２ｂ４は、シール部材３９の下端面３９ｂと軸方向に対向する。

このような構成とすることで、シール空間Ｓ５には、遠心力および毛細間力によるシール作用が生じ、潤滑油の外部への漏れ出しが防止される。また、軸部材３２の上方への相対変位時、フランジ部３２ｂの外径側端面３２ｂ４がシール部材３９の下端面３９ｂと軸方向で係合することで、軸部材３２の抜止めがなされる。

また、この図示例では、シール部材３９は、その下端面３９ｂの、外径側端面３２ｂ４と対向しない箇所を下方に向けて突出させた形態をなす。そのため、シール部材３９の下方突出部３９ｃを軸受スリーブ３８の上端面３８ｂに当接させることで、シール部材３９の軸方向の位置決めが容易になされる。

図１０は、第一および第二ラジアル軸受部Ｒ１１、Ｒ１２を構成する多円弧軸受の他の実施形態を示すものである。この実施形態では、図６に示す構成において、各偏心円弧面３８ａ１の最小隙間側の所定領域θが、それぞれ回転軸心Ｏを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１１では、軸受スリーブ３８の内周面３８ａのラジアル軸受面となる領域が３つの円弧面３８ａ１で形成されると共に、３つの円弧面３８ａ１の中心は、回転軸心Ｏから等距離オフセットされている。３つの偏心円弧面３８ａ１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漸次縮小した形状を有している。

以上説明した第一および第二ラジアル軸受部Ｒ１１、Ｒ１２の多円弧軸受は、何れもいわゆる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、さらには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よい。また、ラジアル軸受部Ｒ１１、Ｒ１２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ほか、軸受スリーブ３８の内周面３８ａ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よい。

また、以上の説明では、ラジアル軸受部Ｒ１１、Ｒ１２として、多円弧軸受を採用した場合を例示しているが、これ以外の軸受で構成することも可能である。ラジアル軸受部Ｒ１１、Ｒ１２を構成可能な軸受としては、例えば図示は省略するが、軸受スリーブ３８の内周面３８ａのラジアル軸受隙間に面する領域（ラジアル軸受面となる領域）に、複数の軸方向溝形状の動圧溝を形成したステップ軸受が挙げられる。なお、以上説明した多円弧軸受等の軸受は、第１実施形態のラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２にも、もちろん採用することができる。

また、以上の第１、第２実施形態では、流体軸受装置１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動圧作用を生じる流体として、潤滑油を例示したが、それ以外にも各軸受隙間に動圧作用を生じ得る流体、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。

本発明の第１実施形態に係る流体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。 流体軸受装置の縦断面図である。 それぞれ軸受スリーブの（ａ）縦断面図、（ｂ）下端面、（ｃ）上端面である。 第２実施形態に係る流体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。 流体軸受装置の縦断面図である。 ラジアル軸受部を示す横断面図である。 シール空間の他の構成例を示す拡大断面図である。 シール空間の他の構成例を示す拡大断面図である。 シール空間の他の構成例を示す拡大断面図である。 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 流体軸受装置
２ 軸部材
３ ディスクハブ
４ ステータコイル
５ ロータマグネット
６ ブラケット
７ ハウジング
８ 軸受スリーブ
８ａ１、８ａ２ 動圧溝
８ｃ１ 動圧溝
９ シール部材
１０ スラスト部材
３１ 流体軸受装置
３２ 軸部材
３７ ハウジング
３７ａ 開口部
３７ｂ 側部
３７ｃ 底部
３８ 軸受スリーブ
３８ａ１ 偏心円弧面
３８ａ３ くさび状隙間
３８ｄ 外周面
３９ シール部材
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５ シール空間
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１１、Ｒ１２ ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ１１ スラスト軸受部

Claims (2)

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、前記ハウジングおよび前記軸受スリーブに対して相対回転する回転部材と、該回転部材と前記軸受スリーブとの間のラジアル軸受隙間に生じる流体の油膜で前記回転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流体軸受装置において、
   前記ハウジングは金属材料の塑性加工品であると共に、前記軸受スリーブは金属材料で形成され、かつ、前記軸受スリーブの外周面が前記ハウジングの内周面に圧入された状態で、前記ハウジングの外周面の真円度が５μｍ以下であることを特徴とする流体軸受装置。
2. 請求項１に記載の流体軸受装置を有するディスク装置のスピンドルモータ。