JP2006292013A - 動圧軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸受装置の軸方向寸法をコンパクト化すること、およびモーメント荷重に対する負荷能力を高めることを目的とする。
【解決手段】 両端を開放したハウジング７の内周に円筒状のスリーブ部８を固定し、さらにスリーブ部８の内周に軸部材２を挿入する。軸部材２に、スリーブ部８を軸方向両側から挟んでシール部９、１０を固定し、両シール部９、１０の外周面と９ａ、１０ａとハウジング７の内周面７ａとの間に、潤滑油の油面を有するシール空間Ｓ１、Ｓ２を形成する。スリーブ部８の内周面８ａと軸部材２の外周面２ａとの間のラジアル軸受隙間を形成すると共に、シール部９、１０の端面９ｂ、１０ｂとこれに対向するスリーブ部８の端面８ｂ、８ｃとの間にスラスト軸受隙間を形成し、各軸受隙間で生じる潤滑油の動圧作用で軸部材２をラジアル方向およびスラスト方向に非接触支持する。
【選択図】図２

Description

本発明は、動圧軸受装置に関するものである。

動圧軸受装置は、軸受部材と、軸受部材の内周に挿入した軸部材との相対回転により軸受隙間に生じた流体の動圧作用で圧力を発生させ、この圧力で軸部材を非接触支持する軸受装置である。この動圧軸受装置は、高速回転、高回転精度、低騒音等の特徴を備えるものであり、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におけるディスクドライブ用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、プロジェクタのカラーホイールモータ、あるいは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。

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込まれる動圧軸受装置では、図８に示すように、軸部材２０をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部Ｒと、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Ｔとが設けられる。このラジアル軸受部Ｒの軸受としては、円筒状のスリーブ部８０の内周面に動圧発生用の溝（動圧溝）を設けた動圧軸受が公知であり、スラスト軸受部Ｔとしては、例えば、軸部材２０のフランジ部２０ｂの両端面、又は、これに対向する面（スリーブ部８０の端面８１や、ハウジング７０に固定されるスラスト部材７１の端面７１ａ等）に動圧溝を設けた動圧軸受が公知である（例えば、特許文献１〜２参照）。

この種の動圧軸受装置において、通常、スリーブ部８０はハウジング７０の内周の所定位置に固定され、また、ハウジング７０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７０の開口部にシール部１００を配設する場合が多い。シール部１００の内周面は、軸部材２０の外周面との間にシール空間Ｓを形成し、このシール空間Ｓの容積は、ハウジング７０の内部空間に充満された潤滑油が使用温度範囲内での熱膨張・収縮によって容積変化する量よりも大きくなるように設定される。従って、温度変化に伴う潤滑油の容積変化があった場合でも、潤滑油の油面は常にシール空間内に維持される（特許文献１参照）。
特開２００３―６５３２４号公報 特開２００３−３３６６３６号公報

上述のように、図８に示す動圧軸受装置では、シール部の内周面と軸部材の外周面との間にシール空間を形成している。このシール空間に、温度変化に伴う潤滑油の容積変化量を吸収する機能（バッファ機能）を持たせようとすると、シール空間（シール部）の軸方向寸法を大きく確保する必要があり、軸受装置の薄型化の要請に応えることが難しくなる。また、ハウジングの内部において、スリーブ部の軸方向中心位置が相対的にハウジングの底部側に下がるため、ラジアル軸受部の軸受中心と回転体重心との離間距離が大きくなり、使用条件等によっては、モーメント荷重に対する負荷能力が不足する場合が起こり得る。さらに、軸部材のフランジ部の両側にスラスト軸受部を設けており、両スラスト軸受部間の軸方向距離が小さくなるので、その分、スラスト軸受部によるモーメント荷重の負荷能力が低くなる傾向がある。特に、ディスク駆動装置に用いられる動圧軸受装置の場合、ロータ（ロータハブ、ロータマグネット、ディスク、クランパ等が組み付けられた回転体）の回転に伴って比較的大きなモーメント荷重が軸部材に作用するので、耐モーメント荷重性は重要な特性である。

そこで本発明では、動圧軸受装置の軸方向寸法をコンパクト化すること、およびモーメント荷重に対する負荷能力を高めることを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の動圧軸受装置は、スリーブ部を備え、軸方向両端を開口した軸受部材と、スリーブ部の内周に挿入した軸部材と、軸部材にその外径側へ突出させて設けられ、軸受部材の両端開口部に配置されたシール部と、両シール部の外周にそれぞれ形成されたシール空間と、軸受部材のスリーブ部の内周面と軸部材の外周面との間のラジアル軸受隙間に生じる潤滑油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るものである。

以上の構成によれば、軸受部材の両端開口部にシール空間が形成される。シール空間は、上述のとおり、軸受装置の内部空間に充満された潤滑油の温度変化に伴う容積変化量を吸収する機能（バッファ機能）を有するものであるが、軸受部材の両端開口部にシール空間を形成すれば、一端側開口部にのみシール空間を形成する場合（図８参照）に比べ、軸受装置全体のバッファ機能を高めることができる。従って、個々のシール空間の容積を小さくすること、換言すればシール部の軸方向寸法を小さくすることができる。これにより軸受装置の軸方向寸法を小型化することが可能となり、あるいは軸受部材の軸方向寸法を大きくし、軸方向複数箇所に設けたラジアル軸受部間の離間距離を大きくしてモーメント荷重に対する負荷能力を高めることができる。

この種の動圧軸受装置では、その組立後、ラジアル軸受隙間等の軸受装置の内部空間を潤滑油で満たす必要がある。図８に示すように、軸方向一方側が閉じたハウジングを使用する場合、かかる作業は容易ではなく、減圧状態で軸受装置を潤滑油中に浸漬し、その後大気圧に開放する等、特殊な装置・工程を使用して注油作業を行う場合が多い。この場合、減圧度を増すほど軸受装置内部の残存エアを減らすことができるが、高減圧化には限界があるため、残存エアの発生が避けられない。これに対し、本発明では軸受部材の両端が大気に開放されているので注油作業を容易に行うことができ、例えば常圧環境下であっても潤滑油を加圧しながら注油することができる。従って、注油作業を低コストに行うことができ、かつ軸受装置内部での残存エア量をより少なくすることができる。

シール部は、シール空間を形成するための部材としてだけでなく、スラスト軸受隙間を形成するための部材としても用いることができる。これにより、部品点数の削減によるコスト低減を図ることが可能となる。一例として、スリーブ部の端面とこれに対向する一方のシール部の端面との間にスラスト軸受隙間を形成する構成が考えられ、これにより、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と軸受部材とをスラスト方向に非接触に保持する第１スラスト軸受部が形成される。

これに加えて、スリーブ部の端面とこれに対向する他方のシール部の端面との間にスラスト軸受隙間を形成することもできる。これにより、当該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と軸受部材とをスラスト方向に非接触に保持する第２スラスト軸受部が構成される。

この構成では、第１スラスト軸受部と第２スラスト軸受部とが、軸受部材の軸方向両端に形成されるため、軸部材のフランジ部の両側にスラスト軸受部を設けた構成（図８参照）に比べ、両スラスト軸受部間の軸方向離間距離が大きくなり、その分、スラスト軸受部によるモーメント荷重の負荷能力が高くなる。

軸受部材を、軸方向の複数箇所に配置したスリーブ部と、スリーブ部の間に介在させたスペーサ部とで構成すると、個々のスリーブに動圧発生部を形成することにより、軸方向に離間した複数のラジアル軸受部を簡単に構成することができる。また、各スリーブ部を含油焼結金属で形成する場合、スペーサ部は多孔質組織を有しない材料（非孔質材料）で形成することができ、この場合、軸受装置が包含する潤滑油量が減少する（スペーサ部の内部に潤滑油が含浸されないため）。潤滑油の熱膨張・収縮に伴う容積変化量は、軸受装置が包含する潤滑油の総量に比例するので、総油量が少なくなる分、シール空間の容積を小さくすることができる。

シール空間の幅（半径方向寸法）は軸方向に均一であっても良いが、シール性を高める観点から、シール空間は、軸受部材の軸方向内部側に向かって漸次縮小したテーパ形状を有していることが好ましい。シール空間が上記のテーパ形状を有していると、シール空間内の潤滑油はシール空間が狭くなる方向に向けて毛細管力によって引き込まれる。そのため、外部への潤滑油の漏れ出しが効果的に防止される。このような構成を実現する手段として、シール部の外周面に、軸受部材の外部側に向かって漸次縮径するテーパ面を形成する手段、軸受部材の端部の内周面に、軸受部材の外部側に向かって漸次拡径したテーパ面を形成する手段がある。特に前者の手段によれば、シール部が軸部材と伴に回転することにより、上記の毛細管力による引き込み作用に加え、回転時の遠心力による引き込み作用も得られるので（いわゆる遠心力シール）、ハウジング内部から外部への潤滑油の漏れ出しがより一層効果的に防止される。

上記構成の動圧軸受装置は、高い回転精度と耐久性を具備し、ロータマグネットとステータコイルとを有するモータ、例えばＨＤＤ用のスピンドルモータ等に好ましく用いることができる。

以上より、本発明によれば、動圧軸受装置のモーメント荷重に対する負荷能力を高め、あるいは動圧軸受装置の軸方向寸法をコンパクトにすることができる。

また、本発明によれば、スラスト軸受部によるモーメント荷重の負荷能力を高めることができる。

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、本実施形態にかかる動圧軸受装置（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４ａおよびロータマグネット４ｂと、ブラケット５とを備えている。ステータコイル４ａはブラケット５の外周に取り付けられ、ロータマグネット４ｂ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。ステータコイル４ａに通電すると、ステータコイル４ａとロータマグネット４ｂとの間に発生する電磁力でロータマグネット４ｂが回転し、それに伴ってディスクハブ３、および軸部材２が一体となって回転する。

図２は、上記スピンドルモータで使用される動圧軸受装置１の第１の実施形態を示すものである。この動圧軸受装置１は、回転側となる軸部材２と、固定側となる軸受部材６と、軸部材２に固定された第１シール部９および第２シール部１０とを主要構成部品として構成される。図２に示す実施形態では、固定側となる軸受部材６はハウジング７と、スリーブ部８とで別体に構成されている。なお、以下では、説明の便宜上、軸受部材６の開口部から軸部材２の端部が突出している側を上側、その軸方向反対側を下側として説明を進める。

スリーブ部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、スリーブ部８の上側端面８ｂと第１シール部９の下側端面９ｂとの間に第１スラスト軸受部Ｔ１が設けられ、スリーブ部８の下側端面８ｃと第２シール部１０の上側端面１０ｂとの間に第２スラスト軸受部Ｔ２が設けられる。

軸部材２は、ステンレス鋼等の金属材料で形成され、あるいは、金属と樹脂のハイブリッド構造とされる。軸部材２は全体として概ね同径の軸状をなし、その中間部分には、他所よりも僅かに小径に形成した逃げ部２ｂが形成されている。軸部材２の外周面２ａのうち、第１および第２シール部９、１０の固定位置には、凹部、例えば円周溝２ｃが形成されている。

ハウジング７は、例えば、樹脂材料を射出成形して円筒状に形成され、その内周面７ａは、同径でストレートな円筒面となっている。図１に示すブラケット５の内周面にハウジング７の外周面が圧入、接着、圧入接着等の手段で固定される。

ハウジング７を形成する樹脂は主に熱可塑性樹脂であり、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（ＰＰＳＦ）、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、上記の樹脂に充填する充填材の種類も特に限定されないが、例えば、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用いることができる。これらの充填材は、単独で用い、あるいは、二種以上を混合して使用しても良い。この実施形態では、ハウジング７を形成する材料として、結晶性樹脂としての液晶ポリマー（ＬＣＰ）に、導電性充填材としてのカーボンファイバー又はカーボンナノチューブを２〜８ｗｔ％配合した樹脂材料を用いている。

この他、黄銅やアルミニウム合金等の軟質金属材料、その他の金属材料でハウジング７を形成することもできる。

スリーブ部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焼結金属の多孔質体で円筒状に形成され、ハウジング７の内周面７ａの所定位置に圧入、接着、あるいは圧入接着等の手段で固定される。なお、スリーブ部８は、焼結金属以外にも銅合金等のメタル材料で形成することもできる。

スリーブ部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、例えば図３（ａ）に示すような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。

第１シール部９および第２シール部１０は、何れも真ちゅう（黄銅）等の軟質金属材料やその他の金属材料、あるいは、樹脂材料でリング状に形成され、軸部材２の外周面２ａの所定位置に、例えば接着剤で固定される。接着剤としては、熱硬化性接着剤を使用することができ、この場合、軸部材２に対するシール部９、１０の位置決めを行った後、軸部材２を加熱処理（ベーキング）することで、シール部９、１０を確実に軸部材２に固定することができる。このとき、軸部材２に塗布した接着剤が、接着剤溜まりとしての円周溝２ｃに充填されて固化することにより、シール部９、１０の軸部材２に対する接着強度が向上する。

第１シール部９の外周面９ａは、ハウジング７の上端開口部の内周面７ａとの間に所定の容積をもった第１シール空間Ｓ１を形成し、第２シール部１０の外周面１０ａは、ハウジング７の下端開口部の内周面７ａとの間に所定の容積をもった第２シール空間Ｓ２を形成する。この実施形態において、第１シール部９の外周面９ａおよび第２シール部１０の外周面１０ａは、それぞれ軸受装置の外部側に向かって漸次拡径したテーパ面状に形成される。そのため、両シール空間Ｓ１、Ｓ２は、互いに接近する方向に漸次縮小したテーパ形状を呈する。軸部材２の回転時、両シール空間Ｓ１、Ｓ２内の潤滑油は毛細管力による引き込み作用と、回転時の遠心力による引き込み作用とにより、シール空間が狭くなる方向に向けて引き込まれる。これにより、ハウジング７の内部からの潤滑油の漏れ出しが効果的に防止される。油漏れをより確実に防止するため、図２の拡大図に示すように、ハウジング７の上側端面７ｂと下側端面７ｃ、第１シール部９の上側端面９ｃ、および第２シール部１０の下側端面１０ｃにそれぞれ撥油剤１１の被膜を形成することもできる。

第１および第２シール空間Ｓ１、Ｓ２は、ハウジング７の内部空間に充満された潤滑油の温度変化に伴う容積変化量を吸収するバッファ機能を有する。想定される温度変化の範囲内では、油面は常時両シール空間Ｓ１、Ｓ２内にある。これを実現するために、両シール空間Ｓ１、Ｓ２の容積の総和は、少なくとも内部空間に充満された潤滑油の温度変化に伴う容積変化量よりも大きく設定される。

上記のようにして、軸部材２にスリーブ部８を挟んでシール部９，１０を固定した後、この組み付け体をハウジング７の内周面７ａに挿入し、スリーブ部８の外周面をハウジング７の内周面７ａに固定する。スリーブ部８のハウジング７に対する固定は、接着、圧入、接着と圧入の併用、溶着（超音波溶着）等の適宜の手段によって行うことができる。このようにして組立が完了すると、シール部９、１０で密閉されたハウジング７の内部空間に、スリーブ部８の内部気孔も含め、潤滑流体として例えば潤滑油を充満させる。

潤滑油の注油は、例えば未注油状態の動圧軸受装置を真空槽内で潤滑油中に浸漬した後、大気圧に開放することにより行われる。このとき、図１に示すように、ハウジング７（軸受部材６）の両端が開放されているので、ハウジングの一端を閉じた場合（図８参照）に比べ、内部空間のエアを確実に潤滑油で置換することができ、残存エアによる弊害、例えば高温時の油漏れ等を確実に回避することができる。また、このような減圧を利用した注油方法だけでなく、常圧下での注油（例えば潤滑油の加圧注油）も可能となり、注油装置および工程を簡略化して製造コストの低廉化を図ることができる。

軸部材２の回転時には、スリーブ部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。また、スリーブ部８の上側端面８ｂのスラスト軸受面となる領域が第１シール部９の下側端面９ｂと所定のスラスト軸受隙間を介して対向し、スリーブ部８の下側端面８ｃのスラスト軸受面となる領域は、第２シール部１０の上側端面１０ｂと所定のスラスト軸受隙間を介して対向する。そして、軸部材の回転に伴い、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、上記スラスト軸受隙間に潤滑油の動圧が発生し、軸部材２およびシール部９、１０が上記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第１スラスト軸受部Ｔ１と第２スラスト軸受部Ｔ２とが構成される。

本発明では、シール空間Ｓ１、Ｓ２は、軸部材２から外径側に張り出したシール部９、１０の外周面９ａ、１０ａとハウジング７の内周面７ａとの間に形成される。従って、ハウジングに固定したシール部と軸部材の外周面との間にシール空間を形成する場合（図８参照）に比べ、シール部９、１０の軸方向肉厚の薄肉化を図りつつシール空間の必要容積を確保することができる。加えて、スリーブ部８の軸方向両側にシール空間Ｓ１、Ｓ２を形成しているため、スリーブ部の軸方向一方側にのみシール空間を形成する場合（図８参照）に比べ、軸受装置全体でシール空間による潤滑油のバッファ機能を高めることができ、これにより個々のシール空間Ｓ１、Ｓ２の容積をシール空間Ｓの容積よりも減じることができる。そのため、例えば、スリーブ部８の軸方向寸法を従来よりも縮小し、あるいは、スリーブ部８の軸方向長さを従来よりも大きくして第１ラジアル軸受部Ｒ１の動圧溝領域と第２ラジアル軸受部の動圧溝領域の軸方向間隔を増すことができる。前者によれば、動圧軸受装置の軸方向寸法を従来よりも小さくすることができ、一方、後者によればモーメント荷重に対する負荷能力を高めることができる。

また、図２に示す構成であれば、図８に示す構造に比べ、ハウジング７の形状が単純化されることから、その成形コストの低減を図ることができる。

図４は、動圧軸受装置（流体動圧軸受装置）１の第２の実施形態を示している。この実施形態の動圧軸受装置１が第１の実施形態と異なる点は、第１シール部９および第２シール部１０の何れか一方（図４では第２シール部１０）を軸部材２と一体形成した点にある。これにより、シール部１０の固定時における軸部材２とシール部１０との間の組み付け精度（例えば直角度）のばらつきを抑えることができ、組立時の精度管理を容易化することが可能となる。また、第１の実施形態と同様に、図８に示す構造に比べてハウジング７の形状を単純化し、さらには少なくともスラスト部材７１の分だけ部品点数を削減することができる。

図５は、動圧軸受装置（流体動圧軸受装置）１の第３の実施形態を示している。この実施形態の動圧軸受装置１が第１の実施形態と異なる点は、ハウジング７およびスリーブ部８を一体化し、軸受部材６を単一部品とすることで、部品点数および組立工数の削減を通じて更なる低コスト化を図った点にある。この軸受部材６は、軟質金属、その他の金属材料の鍛造や機械加工で形成するほか、樹脂や低融点金属の射出成形、さらにはＭＩＭ成形で形成することができる。

この場合、軸受部材６のうち、スリーブ部８の内周面と軸部材２の外周面との間にラジアル軸受隙間が形成され、スリーブ部８の上側端面８ｂとシール部９の下側端面９ｂとの間、およびスリーブ部８の下側端面８ｃとシール部１０の上側端面１０ｂとの間にそれぞれスラスト軸受隙間が形成される。また、軸受部材６の両端開口部（ハウジングに相当する部分７の両端開口部）の内周面７ａとシール部９、１０の外周面との間にそれぞれシール空間Ｓ１、Ｓ２が形成される。

図６は、動圧軸受装置（流体動圧軸受装置）１の第４の実施形態を示している。この実施形態の動圧軸受装置１が第１の実施形態と異なる点は、第１シール部９および第２シール部１０の何れか一方（図４では第２シール部１０）を軸部材２と一体形成すると共に、ハウジング７およびスリーブ部８を一体化し、軸受部材６を単一部品とした点にある。

図７は、動圧軸受装置（流体動圧軸受装置）１の第５の実施形態を示している。この動圧軸受装置が図２に示す第１の実施形態と異なる点は、スリーブ部を上側スリーブ部８１と下側スリーブ部８２とで構成し、両者の間にリング状のスペーサ部８３を介装した点にある。スペーサ部８３は、真ちゅう（黄銅）等の軟質金属材料やその他の金属材料、あるいは、樹脂材料でリング状に形成され、上側スリーブ部８１や下側スリーブ部８２のような多孔質組織は有していない。これら上側スリーブ部８１、下側スリーブ部８２、スペーサ部８３、およびハウジング７で軸受部材６が構成される。

上側スリーブ部８１の内周面８１ａと軸部材２の外周面２ａとの間に第１ラジアル軸受部Ｒ１が設けられ、下側スリーブ部８２の内周面８２ａと軸部２ａの外周面２ａとの間に第２ラジアル軸受部Ｒ２が設けられる。また、上側スリーブ部８１の上側端面８１ｂと第１シール部材９の下側端面９ｂとの間に第１スラスト軸受部Ｔ１が設けられ、下側スリーブ部８２の下側端面８２ｃと第２シール部材１０の上側端面１０ｂとの間に第２スラスト軸受部Ｔ２が設けられる。

上側スリーブ部８１と下側スリーブ部８２との間に、多孔質組織を有しない非孔質のスペーサ部８３を介装しているので、上述した実施形態の動圧軸受装置１に比べて、軸受装置の内部空間に充満される潤滑油の総油量が少なくて済む（スペーサ部８３の内部には潤滑油が含浸されないため）。一方、潤滑油の熱膨張・収縮に伴う容積変化量は、軸受装置の内部空間に充満された潤滑油の総油量に比例するので、総油量が少なくなる分、シール空間Ｓの容積を小さくすることができる。したがって、この実施形態の動圧軸受装置１は、シール部材９の軸方向寸法をさらに小さくすることが可能である。

図７に示す実施形態においては、スペーサ部８３を軸部材２に固定することもできる。この場合、上側スリーブ部８１の下側端面８１ｃとスペーサ部８３の上側端面との間に第１スラスト軸受部Ｔ１を形成し、下側スリーブ部８２の上側端面８２ｂとスペーサ部８３の下側端面との間に第２スラスト軸受部Ｔ２を形成することもできる。

以上の説明では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２およびスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２として、ヘリングボーン形状やスパイラル形状の動圧溝により潤滑油の動圧作用を発生させる構成を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２として、いわゆるステップ軸受や多円弧軸受を採用しても良い。

図９は、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の一方又は双方をステップ軸受で構成した場合の一例を示している。この例では、スリーブ部８の内周面８ａの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８ａ３が円周方向所定間隔に設けられている。

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一例を示している。この例では、スリーブ部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８ａ４、８ａ５、８ａ６で構成されている（いわゆる３円弧軸受）。３つの円弧面８ａ４、８ａ５、８ａ６の曲率中心は、それぞれ、スリーブ部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８ａ４、８ａ５、８ａ６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、それぞれ楔状に漸次縮小した形状を有している。そのため、スリーブ部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油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。このような潤滑油の動圧作用によって、スリーブ部８と軸部２ａとが非接触支持される。尚、３つの円弧面８ａ４、８ａ５、８ａ６の相互間の境界部に、分離溝と称される、一段深い軸方向溝を形成しても良い。

図１１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。この例においても、スリーブ部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８ａ７、８ａ８、８ａ９で構成されているが（いわゆる３円弧軸受）、３つの円弧面８ａ７、８ａ８、８ａ９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８ａ７、８ａ８、８ａ９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８ａ１０、８ａ１１、８ａ１２が形成されている。そのため、スリーブ部８と軸部２ａとが所定方向に相対回転すると、ラジアル軸受隙間内の潤滑油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。このような潤滑油の動圧作用によって、スリーブ部８と軸部２ａとが非接触支持される。

図１２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１１に示す構成において、３つの円弧面８ａ７、８ａ８、８ａ９の最小隙間側の所定領域θが、それぞれ、スリーブ部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。

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、ラジアル軸受部をステップ軸受や多円弧軸受で構成する場合、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、スリーブ部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。

さらに、以上の説明では、第１および第２ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の動圧溝８ａ１、８ａ２をスリーブ部８の内周面８ａに形成する場合を例示したが、これをラジアル軸受隙間を介して対向する面、すなわち軸部材２の外周面２ａに形成することもできる。さらに、第１および第２スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の動圧溝８ｂ１、８ｃ１をスリーブ部の両端面８ｂ、８ｃに形成する場合を例示したが、スラスト軸受隙間を介して対向する面、すなわち第１シール部９の下側端面９ｂおよび第２シール部１０の上側端面１０ｂに形成することもできる。

動圧軸受装置を組み込んだモータの一例を示す断面図である。 本発明の構成を有する動圧軸受装置の断面図である。 （ａ）図はスリーブ部の断面図、（ｂ）図は（ａ）図中のｂ矢視方向か ら見た平面図、（ｃ）図は（ａ）図中のｃ矢視方向から見た平面図である。 動圧軸受装置の他の形態を示す断面図である。 動圧軸受装置の他の形態を示す断面図である。 動圧軸受装置の他の形態を示す断面図である。 動圧軸受装置の他の形態を示す断面図である。 動圧軸受装置の他の形態を示す断面図である。 ラジアル軸受部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実施形態を示す断面図である。 ラジアル軸受部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実施形態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
６ 軸受部材
７ ハウジング
８ スリーブ部
９ 第１シール部
１０ 第２シール部
１１ 撥油剤
Ｒ１ 第１ラジアル軸受部
Ｒ２ 第２ラジアル軸受部
Ｔ１ 第１スラスト軸受部
Ｔ２ 第２スラスト軸受部
Ｓ１ 第１シール空間
Ｓ２ 第２シール空間

Claims (6)

1. スリーブ部を備え、軸方向両端を開口した軸受部材と、
   スリーブ部の内周に挿入した軸部材と、
   軸部材にその外径側へ突出させて設けられ、軸受部材の両端開口部に配置されたシール部と、
   両シール部の外周にそれぞれ形成されたシール空間と、
   軸受部材のスリーブ部の内周面と軸部材の外周面との間のラジアル軸受隙間に生じる潤滑油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。
2. さらに、スリーブ部の端面とこれに対向する一方のシール部の端面との間の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と軸受部材とをスラスト方向に非接触に保持する第１スラスト軸受部を有する請求項１記載の動圧軸受装置。
3. さらに、スリーブ部の端面とこれに対向する他方のシール部の端面との間の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と軸受部材とをスラスト方向に非接触に保持する第２スラスト軸受部を有する請求項２記載の動圧軸受装置。
4. 軸受部材が、軸方向の複数箇所に配置したスリーブ部と、スリーブ部の間に介在させたスペーサ部とを有する請求項１記載の動圧軸受装置。
5. シール部の外周面に、軸受部材の外部側に向かって漸次縮径するテーパ面が形成されている請求項１記載の動圧軸受装置。
6. 請求項１〜５の何れかに記載した動圧軸受装置と、ステータコイルと、ロータマグネットとを有するモータ。