JP2006342912A - 軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電鋳部と保持部との間の結合力を向上させることで、高い軸受性能を安定的に発揮し得る軸受装置を提供する。
【解決手段】 電鋳金属で析出形成された第１析出部１５の電鋳加工後、かかる第１析出部１５の外周面に非導電性の第２マスキング部１６を施し、この状態で第２析出部１７を電鋳加工で形成することで、外周面６に小径部７および大径部８を形成した電鋳部４を得る。この電鋳部４を形成したマスター軸９をインサート部品として保持部５を樹脂で射出成形する。
【選択図】図４

Description

本発明は、軸部材の外周面との間にラジアル軸受隙間を形成する軸受部材の内周面を電鋳部で構成した軸受装置に関する。

軸受装置は自動車、産業機器、精密機器、電気、電子といった各分野で機構部品として広く用いられている。特に回転体を支持する滑り軸受や流体軸受等では、軸受面となる軸受部材の内周面あるいは軸部材の外周面の面精度が軸受性能を大きく左右することから、高い軸受面精度を得るため、従来から多種多様の提案がなされている。

例えば、特開２００３−５６５５２号公報（特許文献１）では、電鋳部をインサート部品として樹脂部を一体に型成形した軸受部材が提案されている。この軸受部材は、電鋳部の成形母体となるマスター軸の非マスキング領域に電鋳殻である円筒状の電鋳部を形成し、この電鋳部をインサート部品として樹脂部を型成形した後、電鋳部をマスター軸から分離することで、分離面となる電鋳部の内周面をそのまま軸受部材の内周面（軸受面）として使用可能としたことを特徴とするものである。

ここで電鋳加工は、マスター表面に金属イオンを電着（電解析出）させて金属層を形成する技術であり、電鋳加工の特性上、電鋳部の内面にマスターの表面形状がミクロンオーダーまで高精度に転写される。そのため、表面精度を高めたマスター軸を使用すれば、特に後加工を施すことなく、高い面精度を有する内周面（軸受面）を低コストに得ることができる。
特開２００３−５６５５２号公報

一方で、この種の軸受部材では、作業性等の問題から、電鋳部をインサート部品として、この電鋳部を内周に保持する樹脂部（保持部）を、電鋳部と一体に型成形し、型成形と同時に電鋳部を保持部に固定する場合が多い。しかしながら、両部材間の結合力が不足すると、例えば電鋳部の外周面と樹脂部の内周面との間で剥離が生じる等して、軸受性能に悪影響を及ぼす可能性がある。

本発明の課題は、電鋳部と保持部との間の結合力を向上させることで、高い軸受性能を安定的に発揮し得る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、電鋳部および電鋳部を内周に保持する保持部を有する軸受部材と、軸受部材の内周に挿入される軸部材とを備え、電鋳部をインサート部品として保持部が型成形されると共に、電鋳部の内周面と軸部材の外周面との間にラジアル軸受隙間を形成したものであって、電鋳部の外周面に、電鋳加工時の金属析出量を異ならせて大径部と小径部とを形成したことを特徴とする軸受装置を提供する。

このように、本発明は、電鋳加工時の金属析出量を異ならせることで、電鋳部の外周面に大径部と小径部とを形成したことを特徴とするものであり、かかる構成の電鋳部をインサート部品として保持部を型成形することで、保持部の内周面が電鋳部の外周面に倣った形状に形成され、両面は周方向あるいは軸方向で互いに噛み合った形態をなす。これによれば、マスター軸の外周面に析出される電鋳部の内周面を高精度に成形しつつも、電鋳部と保持部との間の結合力を高めることができる。従って、例えば電鋳部の外周面と保持部の内周面との間で剥離が生じる等して、かかる軸受性能が低下する事態を可及的に防ぐことができる。また、電鋳加工時の金属析出量を異ならせて大径部および小径部を形成することで、同様の外周面形状を機械加工で形成する場合と比べ、加工時に電鋳部に余計な負荷を作用させることなく形成することができる。そのため、保持部のインサート成形前に、電鋳部がマスター軸から剥離し、あるいは変形するといった事態を確実に回避することができる。

電鋳部の外周面に、金属析出量を異ならせて大径部および小径部を形成した軸受装置として、例えば電鋳加工時に電極から離隔した箇所で小径部を形成すると共に、小径部よりも当該電極に接近した箇所で大径部を形成した軸受装置を挙げることができる。

この構成に係る大径部および小径部は、電極となる陽極表面とマスター軸外表面との対向間隔が比較的狭い箇所では析出速度が高まり、前記対向間隔が比較的広い箇所では析出速度が遅くなるという電鋳加工の特性を利用して形成されたものである。この場合、析出速度が小さい箇所が小径部、および小径部に比べて析出速度が大きい箇所が大径部となる。そのため、かかる方法によれば、形成すべき電鋳部の形状に合わせてマスター軸に対する電極（陽極）の形状あるいは配置態様を設定するだけで、容易に電鋳部の外周面に大径部および小径部を形成することができる。

電鋳部の外周面に、金属析出量を異ならせて大径部および小径部を形成した軸受装置として、例えば電鋳部の外周面を、電鋳加工時の電流密度をその内径側の電鋳加工時よりも高めることにより粗面化して、大径部と小径部とを形成した軸受装置を挙げることができる。

この方法により形成された電鋳部であれば、電鋳密度増加後における電鋳金属の析出速度が、電鋳部内径側の電鋳加工時における析出速度と比べて増加するので、これにより電鋳加工が完了した後の電鋳部の外周面は粗面化し、小径部と大径部とを有する凹凸形状をなす。一方で、電鋳部内径側の電鋳加工時における析出速度は、外径側の電鋳加工時における析出速度よりも小さいため、これにより析出形成された電鋳部の内周面は高精度に仕上げられる。従って、電鋳部の内周面と外周面とで面粗さを大きく異ならせることができ、高い軸受面精度と、保持部との結合力向上とを両立することができる。また、各電極に供給する電流量（印加電圧）を適宜調整するだけで、特段の設備変更や追加を要することなく、容易に電鋳部の外周に凹凸面を形成することができる。

電鋳部の外周面に、金属析出量を異ならせて大径部および小径部を形成した軸受装置として、例えば電鋳部の成長過程で、電鋳部の外周面を部分的にマスキングし、マスキング部分で小径部を形成すると共に、非マスキング部分で大径部を形成した軸受装置を挙げることができる。

上記構成における電鋳部は、例えば所定厚みまで電鋳金属を析出形成した時点でマスター軸を電鋳浴から一旦取出し、取出したマスター軸の外周に形成された金属析出部（電鋳部）の外周面を部分的にマスキングし、これを再度電鋳浴に浸漬した上で電鋳加工を続行することで形成されるものである。これによれば、電鋳部の外周面のうち、マスキング部以外の領域にのみ電鋳金属が析出することで、マスキング部に小径部が形成されると共に、非マスキング部に大径部が形成される。従って、電鋳部の成長過程における、電鋳部外周面へのマスキング形状を適宜調整することで、小径部及び大径部の形状自由度を高めることができる。

電鋳部の外周面に、金属析出量を異ならせて大径部および小径部を形成した軸受装置として、例えば電鋳部の成長過程で、電鋳部の外周面に気泡を付着させ、気泡の付着部分で小径部を形成すると共に、気泡の非付着部分で大径部を形成した軸受装置を挙げることができる。

通常、この種の電鋳加工時、陰極となるマスター軸の外周から発生する水素（Ｈ₂）は、本来電鋳部の面精度に悪影響を及ぼすものとして、その発生を抑制する傾向にあるが、本発明では、逆にこの水素気泡を積極的に利用して電鋳部の外周面に凹部を設けることを特徴とするものである。この方法により形成される電鋳部であれば、電鋳部の外周面のうち、気泡付着部以外の領域にのみ電鋳金属が析出することで、電鋳加工後の電鋳部外周面に、小径部として複数のピット状（球面状）の凹部が形成される。従って、付着させる気泡の大きさを管理することで、小径部と大径部（凹部以外の領域）との径寸法差を容易に制御することができ、電鋳部と保持部との間の結合力を容易に調整することができる。もちろん、上記の電気化学的方法以外の方法、例えば外部から気泡を電鋳浴中に供給する方法を採用してもよく、これにより同様の作用を得ることができる。何れにしても、電鋳部外周面への気泡の付着作業は、マスター軸を電鋳浴に浸漬させた状態で行うことができるので、非常に簡便である。

また、上記課題を解決するため、本発明は、電鋳部および電鋳部を内周に保持する保持部を有する軸受部材と、軸受部材の内周に挿入される軸部材とを備え、電鋳部をインサート部品として保持部が型成形されると共に、電鋳部の内周面と軸部材の外周面との間にラジアル軸受隙間を形成したものであって、電鋳部の外周面に取り込まれた非導電性粉末で外周面を粗面化したことを特徴とする軸受装置を提供する。

このように、上記構成に係る電鋳部は、その外表面に非導電性粉末を付着あるいは接触させた状態で、非導電性粉末の付着箇所以外の箇所にのみ電鋳金属を析出させることで形成されるものである。従って、かかる構成によれば、電鋳部の外径側において、非導電性粉末を取り込んだ状態で電鋳金属の析出が生じ、その外周面は、取り込まれた非導電性粉末により粗面化されるため、粗面化した電鋳部の外周面と保持部の内周面との間の結合力を高めることができる。また、上記外周面粗さの度合いは、非導電性粉末のサイズを適宜調整することで容易に制御することができる。

上記構成の軸受装置は、例えば滑り軸受や流体真円軸受を構成する他、軸受部材の内周面と、これに対向する軸部材の外周面の何れか一方に、ラジアル軸受隙間に流体の動圧作用を生じるための動圧発生部を設けた、いわゆる動圧軸受を構成することもできる。

動圧発生部として、例えば複数の傾斜溝（動圧溝）を所定の形状に配列したものが考えられる。また、この他の形態として、例えば複数の円弧面を形成したものが考えられ、この場合には、いわゆる多円弧軸受が構成可能である。

上記構成の軸受装置は、例えばこの軸受装置を備えたモータとして好適に提供可能である。

以上のように、本発明によれば、電鋳部と保持部との間の結合力を向上させることで、高い軸受性能を長期に亘って安定的に発揮し得る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５に基づいて説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る軸受装置１の断面図である。同図において、軸受装置１は、軸部材２と、軸部材２を内周に挿入可能な軸受部材３とを備える。このうち軸受部材３は、電鋳部４と、電鋳部４を内周に保持する保持部５とを備える。

軸受部材３の内周面の全面又は軸方向の一部領域に設けられる軸受面３ａは電鋳部４の内周面で構成される。電鋳部４の外周面６には、複数の小径部７および大径部８とが形成される。この実施形態では、複数の大径部８が軸方向に離隔して形成され、これら大径部８間の領域に複数の小径部７が大径部８と軸方向に隣接して形成される。保持部５は、略円筒状をなすもので、この実施形態では樹脂を型成形することで形成される。

以下、軸受装置１の製造工程を、軸受部材３の製造工程を中心に説明する。

軸受部材３は、マスター軸９の外表面に電鋳殻である電鋳部４を析出形成する工程（電鋳加工工程）、電鋳部４およびマスター軸９をインサート部品として保持部５の型成形を行う工程（インサート成形工程）、および電鋳部４とマスター軸９とを分離する工程を順に経て製作される。

図２は、電鋳加工工程を概念的に示すもので、浴槽１０内に充満された電解質溶液１１（電鋳浴ともいう。以下同じ。）中に、電鋳加工を施すべきマスター軸９（陰極）および陽極１２が配設される。陽極１２は、この実施形態では、例えばその内周面をマスター軸９の外周面９ａに倣った形状（断面円弧状）とした板状部材で、陰極となるマスター軸９の周囲に複数かつ等間隔（例えば９０°間隔で４枚）に配設される。マスター軸９および陽極１２は、電線等を介して電力供給部１３に対して電気的に接続され、この電力供給部１３により、両極９、１２間に所定電圧が印加される。

電鋳部４の成形母体となるマスター軸９は、例えば焼入処理をしたステンレス鋼で断面輪郭真円状に、かつ軸方向で均一径に形成される。マスター軸９の材料としては、ステンレス鋼以外にも、例えばクロム系合金やニッケル系合金など、マスキング性、導電性、耐薬品性を有するものであれば金属、非金属を問わず任意に選択可能である。マスター軸９を軸部材２として使用する場合には、上記特性の他、軸受の構成部品として求められる、機械的強度、剛性、摺動性、耐熱性等を満たす材料であることが望ましい。この場合、マスター軸９の外表面の少なくとも電鋳部４の形成予定領域に、電鋳部４との間の摩擦力を減じるための表面処理、例えばフッ素系の樹脂コーティングを施すのが望ましい。

マスター軸９は、むく軸（中実軸）の他、中空軸あるいは中空部に他材料（樹脂など）を充填した中実軸であってもよい。また、マスター軸９の外周面精度は、軸受部材３の軸受面３ａとなる電鋳部４の内周面の面精度を直接左右するので、なるべく高精度に仕上げておくことが望ましい。

マスター軸９の外表面のうち、電鋳部４の形成予定領域を除く箇所には、図２に示すように、予め非導電性のマスキングが施される。マスキング部（この実施形態では、第１マスキング部）１４形成用の被覆材としては、非導電性をはじめ、電解質溶液に対する耐食性を有する材料が選択使用される。

電解質溶液１１には、電鋳部４の析出材料となる金属（例えばＮｉやＣｕ等）を含んだものが用いられる。上記析出金属の種類は、軸受面３ａに求められる硬度、あるいは潤滑油に対する耐性（耐油性）など、要求される特性に応じて適宜選択される。また、電解質溶液１１には、カーボンなどの摺動材、あるいはサッカリン等の応力緩和材を必要に応じて含有させることもできる。

上述の状態から、電力供給部１３により、マスター軸（陰極）９および陽極１２に直流電圧を印加し、電極９、１２間の電解質溶液１１に通電する。これにより、イオン化した金属がマスター軸９の外周面９ａ上に析出を開始する。この際（析出開始時）の印加電圧は、電流密度が、例えば３Ａ／ｄｍ²となるように制御される。

析出開始後、例えば図３に示すように、電鋳金属の析出厚みが所定の値ｔ１になったところで、一旦電鋳加工を停止し、マスター軸９を電鋳浴１１から取出す。そして、図３に示すように、取出す直前の電鋳加工で析出形成された電鋳部（第１析出部１５）の外周面上に第２マスキング部１６を被膜形成する。この実施形態では、複数の第２マスキング部１６が、全周に亘って帯状に形成される。

かかる状態のマスター軸９を、電鋳浴１１中に浸漬させ、図２に示す状態に再度配設した状態で、電鋳加工を再開する。これにより、第１析出部１５の外周面上の、第２マスキング部１６を除く箇所に、電解質溶液１１中の金属が析出し、これにより同箇所に後述する第２析出部１７が形成される。

以上の工程を経ることにより、マスター軸９の外周に、図４に示すように、マスター軸９外周の第１マスキング部１４以外の領域に円筒状の第１析出部１５を形成し、さらに第１析出部１５の第２マスキング部１６以外の領域に第２析出部１７を形成した電鋳部４が形成される。この際、電鋳部４の内周面は、同図中の断面部に示すように、第１析出部１５の内周面で形成され、軸方向に亘って径一定の円筒面形状をなす。一方、電鋳部４の外周面は第１析出部１５の第２マスキング部１６形成領域と、第２析出部１７の外表面とで構成され、第１析出部１５の第２マスキング部１６を含む領域が、完成品における小径部７（図１を参照）となる。また、第２析出部１７の外周面を含む領域が、完成品における大径部８（図１を参照）となる。

上記工程を経て製作された、電鋳部４を外周に設けたマスター軸９（以下、電鋳軸１８という。）は、保持部５をインサート成形する成形型内にインサート部品として供給配置される。

図５は、保持部５のインサート成形工程を概念的に示すもので、固定型１９、および可動型２０からなる金型には、ランナ２１およびゲート２２と、キャビティ２３とが設けられる。ゲート２２は、この実施形態では、点状ゲートであり、成形金型（可動型２０）の、保持部５の軸方向一端面に対応する位置に、かつ円周方向等間隔に複数箇所（例えば三箇所）形成される。各ゲート２２のゲート面積は、充填する溶融樹脂の粘度や、成形品の形状に合わせて適切な値に設定される。

上記構成の金型において、電鋳軸１８を所定位置にインサートした状態で可動型２０を固定型１９に接近させて型締めする。次に、型締めした状態で、スプール（図示は省略）、ランナ２１、およびゲート２２を介してキャビティ２３内に溶融樹脂Ｐを射出、充填し、保持部５を電鋳軸１８と一体に成形する。これにより、樹脂製の保持部５の内周面５ａは、電鋳部４の外周面６（小径部７および大径部８）に倣った形状をなす。

なお、樹脂材料としては、例えば液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂等の結晶性樹脂が好適に使用可能である。もちろんこれらは一例にすぎず、軸受の用途や使用環境に適合した樹脂材料が任意に選択可能である。必要に応じて強化材（繊維状、粉末状等の形態は問わない）や潤滑剤、導電化剤等の各種充填材を加えてもよい。

型開き後、マスター軸９、電鋳部４、および保持部５が一体となった成形品を金型１９、２０から脱型する。この成形品は、その後の分離工程において電鋳部４および保持部５からなる軸受部材３（図１を参照）と、マスター軸９とに分離される。

分離工程は、マスター軸９に析出形成された電鋳部４に生じる内部応力が解放されることで、電鋳部４の内周面が半径方向に拡径する事象を利用して軸受部材３とマスター軸９との分離を行うものである。具体的には、マスター軸９あるいは軸受部材３に衝撃を与えることで、電鋳部４の内周面を半径方向に拡径させて、マスター軸９の外周面との間に微小隙間（半径寸法で１μｍ〜数十μｍ程度）を形成する。この微小隙間は、この実施形態のように、マスター軸９をそのまま軸受装置１の軸部材２として使用する場合、軸受部材３と軸部材２との間のラジアル軸受隙間（図示は省略）として機能する。また、電鋳部４の分離手段としては、上記手段以外に、例えば電鋳部４とマスター軸９とを加熱（又は冷却）し、両者間に熱膨張量差を生じさせることによる方法、あるいは両手段（衝撃と加熱）を併用する手段等が使用可能である。

これにより、電鋳部４の内周面（マスター軸９との分離面）の全面又は軸方向の一部領域を軸受面３ａとする軸受部材３が得られる。

このように、電鋳金属で析出形成された第１析出部１５の電鋳加工後、かかる第１析出部１５の外周面に非導電性マスキングを施し、この状態で第２析出部１７を電鋳加工で形成することで、小径部７（小径部７の厚み＝第１析出部１５の厚みｔ１）および大径部８（大径部８の厚み＝第１析出部１５の厚みｔ１＋第２析出部１７の厚みｔ２）を電鋳部４の外周面６に形成することができる。従って、これら小径部７および大径部８を有する電鋳部４の外周面６とこれに密着した保持部５の内周面５ａとが軸方向で噛み合った状態で固定される。これにより、両面６、５ａ間の結合力が向上し、保持部５に対する電鋳部４の相対変位、この実施形態では軸方向への抜けに対する抵抗力を大幅に高めることができる。なお、より結合力を高める場合には、例えば第２マスキング部１６の形成時期を早める等して第１析出部１５の厚みｔ１に対する第２析出部１７の厚みｔ２の比（ｔ２／ｔ１）を高めて、小径部７と大径部８との段差を大きくとればよい。

また、第２マスキング部１６は、この実施形態では、帯状にかつ軸方向で３箇所形成した場合（図３や図４を参照）を説明したが、これにより形成される電鋳部４が軸方向あるいは周方向で保持部５と係合可能である限り、特にこの形態に限られるものではない。例えば図示は省略するが、上記実施形態のように、第２マスキング部１６を周方向に連続してかつ軸方向に断続的に形成する他、周方向に断続的に形成してもよく、また、軸方向全長に亘って連続的に形成してもよい。あるいは、これらを任意に組合わせた形状にしても構わない。

以上、本発明の第１実施形態を説明したが、本発明は、この実施形態に限定されることなく、他の構成を採ることもできる。以下、軸受装置の他の構成例について説明する。なお、以下に示す図において、第１実施形態と構成・作用を同一にする部位および部材については、同一の参照番号を付し、重複説明を省略する。

図６は、本発明の第２実施形態に係る軸受装置の断面図である。同図における軸受装置３１は、電鋳部３４の外周面形状を、第１実施形態（図１）に示す形態と異ならせた点を特徴とするものである。すなわち、図６に示す電鋳部３４は、その外周面３６に複数のピット状（球面状）の凹部３７を設けており、これら複数の凹部３７（小径部に相当）および凹部３７に隣接する領域（大径部に相当）によって保持部５との結合力向上を図るものである。

上記構成の軸受装置３１のうち電鋳部３４は、例えば図７にて概念的に示す電鋳加工工程にて形成される。すなわち、図７に示すように、所定の厚みまで電鋳金属を析出形成した後、例えば浴槽１０下部に設けたノズル３２を介して電解質溶液１１中に気泡３３を供給する。この気泡３３は、マスター軸９の外周に形成された金属析出部（図３でいう第１析出部１５に相当）３５の外周面３５ａに付着し、気泡３３が付着した状態で電鋳加工が続行される。これにより、金属析出部３５の外周面３５ａのうち、気泡３３が付着した領域以外の領域には、引き続き電鋳金属が析出し、電鋳加工完了後の電鋳部３４外周面には、図６に示す複数の球面状の凹部３７が形成される。なお、気泡３３の供給方法としては、上記方法の他、Ｎｉなどの電解析出に伴い、陰極（マスター軸９）に発生する水素気泡（Ｈ₂）を利用して、この水素気泡を金属析出部３５の外周面３５ａに付着させる方法も可能である。

図８は、本発明の第３実施形態に係る軸受装置の断面図である。同図における軸受装置４１は、電鋳部４４の外周面形状を、第１および第２実施形態に示す形態と異ならせた点を特徴とするものである。すなわち、図８に示す電鋳部４４は、その外周面４６に、後述する非導電性粉末４５の外表面を含む凹凸面４７を形成しており、この凹凸面４７によって保持部５との結合力向上を図るものである。

上記構成の軸受装置４１のうち電鋳部４４は、例えば図２および図９にて概念的に示す電鋳加工工程を経ることによって形成される。すなわち、図２に示す電鋳加工にて、所定の厚みまで電鋳金属を析出形成した後、該金属析出部３５を形成したマスター軸９を電解質溶液１１を満たした浴槽１０から取出し、これを、図９に示す浴槽４２（電解質溶液４３）中に移す。この電解質溶液４３は、電鋳部４４の析出材料となる金属（例えばＮｉやＣｕ等）を含む他、例えばＰＴＦＥやセラミック等の非導電性粉末４５を含むものである。この電解質溶液４３中に金属析出部３５を形成したマスター軸９を浸漬させ、図９に示すように配設した状態で、両電極９、１２に直流電圧を印加する。これにより、金属析出部３５の外周面３５ａに非導電性粉末４５が付着あるいは接触する領域を除いた領域に、電鋳金属の析出が生じ、電鋳加工完了後の電鋳部４４の外周面４６には、図８に示すように、その外周面４６に複数の非導電性粉末を取り込んだ形状の凹凸面４７が形成される。なお、図８には、非導電性粉末４５が電鋳部４４の外周面４６から脱落することにより、その凹凸面４７上に、非導電性粉末４５に倣った形状の凹部が形成された形態が示されている。

このように、第１、第２実施形態においては、電鋳加工の成長過程において、該電鋳部（第１析出部１５、金属析出部３５）の外周面にマスキング部１６や気泡３３付着部を設けることで、また、第３実施形態においては、電鋳部４４（金属析出部３５）の外周面４６に非導電性粉末４５を取り込ませることで、それぞれ外周面６、３６、４６の粗面化（凹凸化）を図るものであるが、これ以外の方法によって、電鋳部外周面の粗面化を図ることも可能である。例えば電鋳部の外周面を、電鋳加工時の電流密度をその内径側の電鋳加工時よりも高めることにより粗面化して、大径部と小径部とを形成する方法は、その一例である。図１０は、本発明の第４実施形態に係る軸受装置５１の断面図で、上記方法（電流密度の増加）により形成される電鋳部５４の外周面は、その内周面に比べて粗面化され、小径部５５と大径部５６とからなる凹凸面５７となる。

このように、電鋳部５４外径側の電鋳加工時における電流密度を、電鋳部５４内径側の電鋳加工時における電流密度に比べて増加することで、これにより析出形成された電鋳部外周面（凹凸面５７）の面粗さを、内周面（軸受面）の面粗さに比べて大きく（粗く）することができる。一方で、電鋳部５４内径側の電鋳加工時における電流密度を、電鋳部５４外径側の電鋳加工時における電流密度より小さくすることで、電鋳部５４の内周面精度を高めることができる。これにより、電鋳部５４の内周面によって形成される軸受面を高精度に仕上げつつも、両部材５４、５間の結合力を向上させて、保持部５に対する電鋳部４の周方向あるいは軸方向への変位（ずれ）を抑えることができる。なお、この際の印加電圧は、電流密度が、電鋳部５４内径側の電鋳加工時における値より大となる（例えば
９Ａ／ｄｍ²）ように適宜制御される。また、この方法は、上記第１実施形態をはじめ、第２、第３実施形態に係る電鋳加工工程と組合わせて使用することもできる。

図１１は、本発明の第５実施形態に係る軸受装置の軸直交断面図である。同図における軸受装置６１は、電鋳部６４の外周面形状を、第１〜第４実施形態に示す形態と異ならせた点を特徴とするものである。すなわち、図１１に示す電鋳部６４は、電鋳部６４の厚みを周方向に異ならせた形状をなし、このうち比較的薄肉の部分を小径部６５、厚肉の部分を大径部６６とすることによって保持部５との結合力向上を図るものである。

図１２は、かかる電鋳部６４の電鋳加工工程における、マスター軸９および陽極６２の配置態様を模式的に示すものである。同図より、この実施形態では、陽極６２は、平面６２ａを有する板状部材であって、陰極となるマスター軸９を間に挟むように対向配置される。この場合、電鋳金属の析出面となるマスター軸９の外周面９ａと陽極６２の平面６２ａとの対向間隔が、平面６２ａの中央（図１２中縦方向の中央）では狭く、平面６２ａの端部（同図中縦方向の上下部）では広くなる。この状態で、電極９、６２に直流電圧を印加することで、マスター軸９の外周面９ａに電鋳金属が析出を開始する。この際、両面９ａ、６２ａ間の対向間隔が比較的狭い箇所（中央部）では析出速度が高まり、対向間隔が比較的広い箇所（端部）では析出速度が遅くなるため、電鋳部６４の、陽極６２の平面６２ａとの近接箇所に大径部６６が、平面６２ａとの遠隔箇所に小径部６５がそれぞれ析出形成される。

このように、マスター軸９の外周面９ａと陽極６２の平面６２ａとの対向間隔を異ならせた状態で電鋳加工を行うことで、かかる電鋳金属の析出速度を異ならせて、電鋳部６４の外周面に、周方向で析出厚みの異なる小径部６５および大径部６６を形成することができる。また、この方法によれば、形成すべき電鋳部６４の形状に合わせて陽極６２の形状、およびマスター軸９に対する配置態様を設定するだけで、容易に電鋳部６４と保持部５との間の結合力向上を図ることができる。もちろん、軸方向への抜止めを狙う場合には、マスター軸９の外周面９ａとの対向間隔が軸方向で異なるように、陽極６２の形状およびその配置態様を設定すればよい。

以上の実施形態では、保持部５の形成材料として樹脂を使用した場合を説明したが、電鋳部４をインサート部品として金属を型成形することも可能である。この場合、電鋳金属の融点以下の融点を持つ金属が使用可能である。

また、以上の実施形態では、真円軸受を構成した場合を説明したが、この他に、流体の動圧作用を生じるための動圧発生部を軸受面３ａに設けた構成を採用することができる。例えば図示は省略するが、軸方向に対して傾斜した複数の溝（動圧溝）をへリングボーン形状に配列した領域を形成することもできる。あるいは、同じく図示は省略するが、例えば軸受面３ａに複数の円弧面を形成し、これら円弧面と円弧面に対向する軸部材２の真円状外周面２ａとの間の径方向隙間を周方向に向けてくさび状に縮小させた、いわゆる多円弧軸受を構成することもできる。また、これら動圧発生部は、軸受部材３の内周面（軸受面３ａ）の側に設ける他、軸部材２の外周面２ａの側に設けることも可能である。

また、以上の実施形態では、軸受装置１（３１、４１、５１、６１）の内部に充満し、ラジアル軸受隙間に流体膜を生じる流体として、潤滑油を例示したが、それ以外にも、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。

また、この実施形態では、マスター軸９をそのまま軸部材２として使用した場合を説明したが、マスター軸９は、その外周面形状を軸方向で径一定の断面真円状とするものが使用されるので、例えば、マスター軸９とは別に製作した軸状の部材を軸部材２として用いることもできる。これによれば、一度高精度に製作したマスター軸９を繰返し転用することができるので、マスター軸９の製作コストを抑え、軸受装置１のさらなる低コスト化を図ることが可能となる。もちろん、上述のように、軸部材２の外周面２ａに動圧溝等の動圧発生部を設ける場合には、断面真円状のマスター軸９とは別に製作した軸状部材の外周面に動圧発生部を設けたものを軸部材２として用いるとよい。

以上説明した軸受装置（１、３１、４１、５１、６１）は、例えば情報機器用のモータに組み込んで使用可能である。以下、軸受装置１を上記モータ用の軸受に適用した構成例を、図１３に基づいて説明する。なお、図１に示す実施形態と構成・作用を同一にする部位および部材については、同一の参照番号を付し、重複説明を省略する。

図１３は、軸受装置１を組み込んだモータ１００の断面図を示している。このモータ１００は、例えばＨＤＤ等のディスク駆動装置用のスピンドルモータとして使用されるものであって、軸部材１０２を回転自在に非接触支持する軸受装置１と、軸部材１０２に装着されたロータ（ディスクハブ）１０３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１０４およびロータマグネット１０５とを備えている。ステータコイル１０４は、ブラケット１０６の外周に取付けられ、ロータマグネット１０５はディスクハブ１０３の内周に取付けられている。ディスクハブ１０３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ている。ステータコイル１０４に通電すると、ステータコイル１０４とロータマグネット１０５との間の電磁力でロータマグネット１０５が回転し、それによって、ディスクハブ１０３及びディスクハブ１０３に保持されたディスクＤが軸部材１０２と一体に回転する。

この実施形態において、軸受装置１は、軸受部材３と、軸受部材３の内周に挿入される軸部材１０２と、軸受部材３の一端に装着されるスラストプレート１０７とを備える。軸受部材３の内周面（軸受面３ａ）をなす電鋳部４の内周面には、ラジアル動圧発生部として、図示は省略するが、複数の動圧溝をへリングボーン形状に配列した領域が形成される。また、スラストプレート１０７の上端面には、スラスト動圧発生部として、同じく図示は省略するが、複数の動圧溝をスパイラル状に配列した領域（スラスト軸受面）１０７ａが形成される。そして、軸部材１０２の回転時、軸部材１０２の外周面１０２ａと軸受部材３の軸受面３ａとのラジアル軸受隙間に、動圧溝による潤滑油の動圧作用で軸部材１０２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Ｒが形成される。同時に、軸部材１０２の下端面１０２ｂとスラストプレート１０７の上端面１０７ａとのスラスト軸受隙間に、動圧溝による潤滑油の動圧作用で軸部材１０２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が形成される。

本発明の軸受装置は、以上の例示に限らず、モータの回転軸支持用として広く適用可能である。この軸受装置は、上記のとおり、電鋳部４の保持部５に対する高い結合力を有するので、例えば上記ＨＤＤ等の磁気ディスク駆動用のスピンドルモータをはじめ、光ディスクの光磁気ディスク駆動用のスピンドルモータ等、高速回転下で使用される情報機器用の小型モータ、あるいはレーザビームプリンタのポリゴンスキャナモータ等における回転軸支持用としても好適に使用することができる。

本発明の第１実施形態に係る軸受装置の断面図である。 第１実施形態に係る電鋳部の電鋳加工工程を概念的に示す図である。 マスキングを施した状態のマスター軸を示す斜視図である。 電鋳軸の一部断面斜視図である。 軸受部材の型成形工程を概念的に示す図である。 本発明の第２実施形態に係る軸受装置の断面図である。 第２実施形態に係る電鋳部の電鋳加工工程を概念的に示す図である。 本発明の第３実施形態に係る軸受装置の断面図である。 第３実施形態に係る電鋳部の電鋳加工工程を概念的に示す図である。 本発明の第４実施形態に係る軸受装置の断面図である。 本発明の第５実施形態に係る軸受装置の軸直交断面図である。 第５実施形態に係る電鋳部の電鋳加工工程を概念的に示す図である。 軸受装置を備えたモータの一構成例を示す断面図である。

符号の説明

１、３１、４１、５１、６１ 軸受装置
２ 軸部材
３ 軸受部材
４、３４、４４、５４、６４ 電鋳部
５ 保持部
６ 外周面
７ 小径部
８ 大径部
９ マスター軸
１１ 電解質溶液
１２ 陽極
１４ 第１マスキング部
１５ 第１析出部
１６ 第２マスキング部
１７ 第２析出部
２３ キャビティ
３２ ノズル
３３ 気泡
３５ 金属析出部
３７ 凹部
４３ 電解質溶液
４５ 非導電性粉末
４７ 凹凸面
５７ 凹凸面
６２ 陽極
６２ａ 平面
１００ モータ
１０２ 軸部材
１０７ スラストプレート
Ｄ ディスク
Ｒ ラジアル軸受部
Ｔ スラスト軸受部

Claims (8)

1. 電鋳部および電鋳部を内周に保持する保持部を有する軸受部材と、軸受部材の内周に挿入される軸部材とを備え、電鋳部をインサート部品として保持部が型成形されると共に、電鋳部の内周面と軸部材の外周面との間にラジアル軸受隙間を形成した軸受装置であって、
   電鋳部の外周面に、電鋳加工時の金属析出量を異ならせて大径部と小径部とを形成したことを特徴とする軸受装置。
2. 電鋳加工時、電極から離隔した箇所で小径部を形成すると共に、小径部よりも当該電極に接近した箇所で大径部を形成した請求項１記載の軸受装置。
3. 電鋳部の外周面を、電鋳加工時の電流密度をその内径側の電鋳加工時よりも高めることにより粗面化して、大径部と小径部とを形成した請求項１記載の軸受装置。
4. 電鋳部の成長過程で、電鋳部の外周面を部分的にマスキングし、マスキング部分で小径部を形成すると共に、非マスキング部分で大径部を形成した請求項１記載の軸受装置。
5. 電鋳部の成長過程で、電鋳部の外周面に気泡を付着させ、気泡の付着部分で小径部を形成すると共に、気泡の非付着部分で大径部を形成した請求項１記載の軸受装置。
6. 電鋳部および電鋳部を内周に保持する保持部を有する軸受部材と、軸受部材の内周に挿入される軸部材とを備え、電鋳部をインサート部品として保持部が型成形されると共に、電鋳部の内周面と軸部材の外周面との間にラジアル軸受隙間を形成した軸受装置であって、
   電鋳部の外周面に取り込まれた非導電性粉末で当該外周面を粗面化したことを特徴とする軸受装置。
7. 電鋳部の内周面と軸部材の外周面の何れか一方に、ラジアル軸受隙間に流体の動圧作用を発生させるための動圧発生部を設けた請求項１又は６記載の軸受装置。
8. 請求項１〜７の何れか記載の軸受装置を備えたモータ。

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