JP2007024267A - 流体軸受装置およびこれを備えたモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 この種の流体軸受装置において、軸受内部の圧力状態を適正化する流体流路を精度良くかつ安定して形成する。
【解決手段】 軸受部材７に、軸受部材７を軸方向に貫通する流体流路としての連通孔１２を設け、かつ軸受部材７の軸方向下端に位置する第一スラスト軸受部Ｔ１の側に小径部１２ａを、軸方向上端に位置する第二スラスト軸受部Ｔ２の側に大径部１２ｂをそれぞれ設ける。小径部１２ａを、スリーブ部８の下端面に形成される、第１のスラスト動圧発生部としての第一スラスト軸受面８ｂより外径側に開口させる。また、大径部１２ｂを、ハウジング部９の上端面に形成される、第２のスラスト動圧発生部としての第二スラスト軸受面９ａより内径側に開口させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、軸受部材に対して相対回転する軸部材をそのラジアル軸受隙間に形成される流体膜を介してラジアル方向で回転自在に支持する流体軸受装置に関するものである。この種の軸受装置は、情報機器、例えばＨＤＤ等の磁気ディスク駆動装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ等の光ディスク駆動装置、ＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク駆動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として好適に使用可能である。

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、軸受隙間内の潤滑流体に動圧を発生させるための動圧発生部を備えた動圧軸受と、動圧発生部を備えていない、いわゆる真円軸受（軸受断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（動圧軸受装置）におけるラジアル軸受部としては、例えば軸受部材の内周面（軸受部材がハウジングと軸受スリーブとを備える場合には、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。また、スラスト軸受部としては、例えば軸受スリーブの軸方向端面に、動圧発生部としての動圧溝を形成すると共に、この軸受スリーブの軸方向端面と、これに対向する軸部材のフランジ部端面との間にスラスト軸受隙間を形成するものが知られている（何れも、例えば特許文献１を参照）。

また、上記軸受隙間を含む軸受内部の圧力バランスを保つ等の目的で、軸受スリーブの外周面に軸方向の溝を形成し、軸受内部に、ラジアル軸受隙間の軸方向両端間で潤滑油等の流体を流通させる流体流路を構成したものが知られている（例えば、特許文献２を参照）。
特開２００３−２３９９５１号公報 特開２００３−２３２３５３号公報

この種の流体流路は、軸受部材（軸受スリーブ）の成形と同時に、あるいは軸受部材成形後の後加工によって形成することができる。しかしながら、流体流路の内径寸法は一般に微小（数十μｍ〜数百μｍ程度）であるから、これを精度良くかつ安定して形成することは難しい。

上述の問題は、流体流路を大径化することにより解決することができる。しかしながら、その一方で、流体流路の全体を単に大径化しただけでは、軸受部材の強度低下を招く恐れがある。また、流体流路の大径化に伴い、他の流体保持空間から流体流路へ流体が過剰に流れ込むことで、本来圧力が高まるべき箇所から流体が逃げ、あるいは局所的に負圧状態を生じる恐れがある。そのため、却って軸受内部の圧力バランスが崩れる可能性がある。

本発明の課題は、この種の流体軸受装置において、軸受内部の圧力状態を適正化する流体流路を精度良くかつ安定して形成することである。

前記課題を解決するため、本発明は、軸受部材と、軸受部材に対して相対回転する軸部材と、軸部材と軸受部材との間のラジアル軸受隙間に形成される流体膜を介して軸部材と軸受部材の何れか一方をラジアル方向で回転自在に支持するラジアル軸受部とを備えたものにおいて、軸受部材に、その軸方向両側に開口し、ラジアル軸受隙間を含む軸部材の外周面と軸受部材の内周面との隙間の両端間で流体を流通可能な流体流路を設け、かつ流体流路の流路面積を、その軸方向で異ならせたことを特徴とする流体軸受装置を提供する。

このように、本発明は、軸受部材に設けられた流体流路の流路面積を、その軸方向で異ならせたことを特徴とするものである。かかる構成によれば、流体流路のうち、少なくともその流路面積を大きくした領域では、かかる流体流路の加工性や成形性を改善することができる。また、軸受内部での流体の保有量が増加することで、流体の劣化を抑制することが可能となる。加えて、流体流路にその流路面積を小さくした領域を設けることで、流体の流体流路への過剰な流れ込みを極力回避して、軸受内部における圧力バランスを適正に保つことができる。

上記流体流路は、例えば流路面積の小さい第一流路部と、第一流路部に比べて流路面積の大きい第二流路部とを設けたものとすることができる。

上記流体流路を有する流体軸受装置として、例えばスラスト軸受隙間に形成される流体膜を介して軸部材と軸受部材の何れか一方をスラスト方向で回転自在に支持する第１のスラスト軸受部をさらに備え、かつ第１のスラスト軸受部に、そのスラスト軸受隙間に流体の動圧作用を発生させる第１の動圧発生部を設けたものが考えられる。この場合、流体流路がスラスト軸受隙間の圧力発生領域に開口していると、開口部を介して圧力の逃げが生じ、動圧発生部による動圧効果が不十分となる恐れがある。従って、流体流路は、第１の動圧発生部を避けてその内径側もしくは外径側に開口するのが望ましい。

第１の動圧発生部よりも外径側に流体流路を開口させる場合、軸部材の必要軸径との兼ね合いから第１の動圧発生部の形成領域を内径側に拡大することは難しい。この場合、流体流路の当該開口部を流路面積の小さい第一流路部とすることで、第１の動圧発生部の形成領域を可能な限り外径側に拡大することが可能となる。従って、第１の動圧発生部で容易に必要面積を確保することができ、軸受設計の自由度が高まる。

また、流体軸受装置の他の構成として、スラスト軸受隙間に形成される流体膜を介して軸部材と軸受部材の何れか一方をスラスト方向で回転自在に支持する第２のスラスト軸受部をさらに備え、かつ第２のスラスト軸受部に、そのスラスト軸受隙間に流体の動圧作用を発生させる第２の動圧発生部を設けたものが考えられる。

上記構成において、流体流路を開口させるに当たり、当該軸受装置の外径側では、内径側に比べて寸法上の制約が緩やかであるため、第２の動圧発生部の形成領域を容易に外径側へ拡大することができる。従って、流体流路を第２の動圧発生部よりも内径側に開口させる場合には、その開口面積に関係なく、第２の動圧発生部の形成領域を確保することができる。これにより、当該開口部を第一流路部に比べてその流路面積を大きくした第二流路部とした場合でも、これによる第２の動圧発生部の面積減少を回避することができ、軸受設計のさらなる容易化が図られる。

流体流路は、その流路面積を軸方向で異ならせた領域（例えば第一流路部と第二流路部）を有するものである限り、種々の形態を採ることができる。具体的には、例えば流体流路を、軸受部材の軸方向一端側に開口する第二流路部と、第二流路部との間で段差を有し、かつ軸受部材の軸方向一端側に開口する第一流路部とで構成することができる。あるいは、第二流路部から第一流路部に向けてその流路面積が漸次縮小する領域を、流体流路の軸方向一部又は全体に亘って設けた構成とすることができる。

これら流体流路を含む軸受内部の流体保有空間は、通常、シール空間を介して大気と連通可能となるように構成される。この場合、第一流路部を、第二流路部を介して外気に開放するようにスラスト軸受部を設けるのが望ましい。第一流路部を第１の動圧発生部より外径側に開口する場合には、かかる第１の動圧発生部を、シール空間とは反対側の大気閉塞側に設けるのが望ましい。かかる構成によれば、軸受部材の、外気に連通するシール空間の側に第１の動圧発生部を設ける場合と比べて、かかるスラスト軸受隙間における流体圧力を容易に高めることができる。

また、軸受部材は、樹脂又は金属の一体成形品とすることで、流体流路を、軸受部材の成形時に軸受部材本体と同時に形成することができる。

上記構成の流体軸受装置は、この流体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、この種の流体軸受装置において、軸受内部の圧力状態を適正化する流体流路を精度良くかつ安定して形成することができる。

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実施形態に係る流体軸受装置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２およびハブ部１０を備えた軸部材３を回転自在に非接触支持する流体軸受装置（動圧軸受装置）１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の外径側に取付けられ、ロータマグネット５は軸部材３のハブ部１０外周に取付けられている。流体軸受装置１の軸受部材７は、ブラケット６の内周に固定される。また、軸部材３のハブ部１０には、図示は省略するが、磁気ディスク等のディスク状情報記録媒体（以下、単にディスクという。）が一又は複数枚保持される。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との間に発生する励磁力でロータマグネット５が回転し、これに伴って、軸部材３および軸部材３のハブ部１０に保持されたディスクが軸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３と、軸部材３の軸２を内周に収容可能な軸受部材７とを主に備えている。なお、説明の便宜上、軸方向両端に形成される軸受部材７（ハウジング部９）開口部のうち、蓋部材１１で封口される側を下側、封口側と反対の側を上側として以下説明する。

軸部材３は、例えば軸受部材７の開口側に配置されるハブ部１０と、ハブ部１０の径方向中央から回転軸方向に延びる軸２とを備えている。

ハブ部１０は金属あるいは樹脂で形成され、軸受部材７の開口側（上側）を覆う円盤部１０ａと、円盤部１０ａの外周部から軸方向下方に延びる筒状部１０ｂと、筒状部１０ｂの外周に設けられるディスク搭載面１０ｃおよび鍔部１０ｄとで構成される。図示されていないディスクは、円盤部１０ａの外周に外嵌され、ディスク搭載面１０ｃに載置される。そして、図示しない適当な保持手段（クランパなど）によってディスクがハブ部１０に保持される。

軸２は、この実施形態ではハブ部１０と一体に形成され、その下端に抜止めとしてフランジ部２ｂを別体に備えている。フランジ部２ｂは、金属製で、例えばねじ結合等の手段により軸２に固定される。なお、軸２とハブ部１０とは上述のように金属あるいは樹脂で一体成形される他、軸２とハブ部１０とをそれぞれ別体に形成することもできる。この場合、例えば軸２を金属製とし、この金属製の軸２をインサート部品としてハブ部１０と一体に軸部材３を樹脂で型成形することができる。

軸受部材７は、軸方向両端を開口した形状をなし、略円筒状のスリーブ部８、およびスリーブ部８の外径側に位置し、スリーブ部８を内周に保持するハウジング部９とを主に備えている。この実施形態では、軸受部材７は、例えばＬＣＰやＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の結晶性樹脂、あるいはＰＳＵ、ＰＥＳ、ＰＥＩ等の非晶性樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物で射出成形され、これにより、スリーブ部８およびハウジング部９が一体に形成される。

スリーブ部８の内周面８ａの全面又は一部円筒面領域には、ラジアル動圧発生部として複数の動圧溝を配列した領域が形成される。この実施形態では、例えば図３に示すように、複数の動圧溝８ａ１、８ａ２をヘ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。従って、軸部材３の回転時には、非対称の動圧溝８ａ１によってラジアル軸受隙間の潤滑油が下方に押込まれる。

スリーブ部８の下端面の全面または一部環状面領域には、第一スラスト軸受面８ｂが設けられる。この実施形態では、第一スラスト軸受面８ｂに、第１のスラスト動圧発生部として、例えば図５に示すように、複数の動圧溝８ｂ１をスパイラル形状に配列した領域が形成される。この第一スラスト軸受面８ｂ（動圧溝８ｂ１形成領域）はフランジ部２ｂの上端面２ｂ１と対向し、軸２（軸部材３）の回転時には、上端面２ｂ１との間に第一スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間を形成する（図２を参照）。

スリーブ部８の外径側に位置するハウジング部９は略筒状をなすもので、その軸方向幅をスリーブ部８のそれに比べて長幅としている。この実施形態では、ハウジング部９は、その軸方向下端をスリーブ部８の下端面（第一スラスト軸受面８ｂ）よりも更に下端側に突出させた形態をなす。

ハウジング部９の一端側端面（上端面）はその内周に連続するスリーブ部８の上端面８ｃよりも若干上方に位置し、その全面または一部環状領域には、第二スラスト軸受面９ａが設けられる。この実施形態では、第二スラスト軸受面９ａに、第２のスラスト動圧発生部として、例えば図４に示すように複数の動圧溝９ａ１をスパイラル形状（図５に示す動圧溝８ｂ１とはそのスパイラル方向が逆となっている。）に配列した領域が形成される。この第二スラスト軸受面９ａ（動圧溝９ａ１形成領域）はハブ部１０の円盤部１０ａの下端面１０ａ１と対向し、軸部材３の回転時には、下端面１０ａ１との間に後述する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）。

ハウジング部９（軸受部材７）の下端側を封口する蓋部材１１は、金属あるいは樹脂で形成され、ハウジング部９の下端内周側に設けられた段部９ｂに固定される。ここで、固定手段は特に限定されず、例えば接着（ルーズ接着、圧入接着を含む）、圧入、溶着（例えば超音波溶着）、溶接（例えばレーザ溶接）などの手段を、材料の組合わせや要求される組付け強度、密封性などに合わせて適宜選択することができる。

ハウジング部９の外周には、上方に向かって漸次拡径するテーパ状のシール面９ｃが形成される。このテーパ状のシール面９ｃは、筒状部１０ｂの内周面１０ｂ１との間に、軸受部材７の封口側（下方）から開口側（上方）に向けて半径方向寸法が漸次縮小した環状のシール空間Ｓを形成する。このシール空間Ｓは、軸２およびハブ部１０の回転時、第二スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間の外径側と連通している。

軸受部材７の径方向中間部には、図３に示すように、軸受部材７を軸方向に貫通する流体流路としての連通孔１２が１又は複数本形成される。この連通孔１２は、この実施形態では、円周方向等間隔に４箇所設けられ、その下端でスリーブ部８の第一スラスト軸受面８ｂよりも外径側に開口する（図５を参照）。また、連通孔１２はその上端でハウジング部９の第二スラスト軸受面９ａよりも内径側に開口する（図４を参照）。これにより、軸受装置内部を後述する潤滑油で充満した状態では、両スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２のスラスト軸受隙間の間で潤滑油が流通可能となる。また、スリーブ部８の軸方向両端面８ｂ、８ｃ間、あるいはこれらの内径側に位置するラジアル軸受隙間を含む、軸２の外周面２ａとスリーブ部８の内周面８ａとの隙間の両端間で潤滑油が流通可能となる（何れも図２を参照）。

また、連通孔１２は軸方向でその断面積を異ならせた形態をなし、この実施形態では、第一スラスト軸受面８ｂを含む下端面の開口側で比較的小径（小径部１２ａ）に、第二スラスト軸受面９ａを含む上端面の開口側で比較的大径（大径部１２ｂ）に形成されている。

これら連通孔１２は、例えば軸受部材７を樹脂で射出成形する際、軸受部材７の成形と同時に成形することができる。その際、図示は省略するが、連通孔１２の成形には、例えば上述した連通孔１２に対応した形状を有する成形ピン、ここでは小径部１２ａおよび大径部１２ｂに対応した外径寸法を有する成形ピンが使用される。

上記構成の流体軸受装置１の内部には潤滑油が充填され、潤滑油の油面は常にシール空間Ｓ内に維持される。この実施形態では、例えば図２に示すように、連通孔１２、および連通孔１２の軸方向両端側にそれぞれ形成されるスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の各スラスト軸受隙間を含む領域（図２中散点模様で示す領域）に潤滑油が充填される。潤滑油としては、種々のものが使用可能であるが、ＨＤＤ等のディスク駆動装置用の流体軸受装置に提供される潤滑油には、その使用時あるいは輸送時における温度変化を考慮して、低蒸発率及び低粘度性に優れたエステル系潤滑油、例えばジオクチルセバケート（ＤＯＳ）、ジオクチルアゼレート（ＤＯＺ）等が好適に使用可能である。

上記構成の流体軸受装置１において、軸２（軸部材３）の回転時、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箇所の動圧溝８ａ１、８ａ２形成領域）は、軸２の外周面２ａとラジアル軸受隙間を介して対向する。そして、軸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の軸方向中心側に押し込まれ、その圧力が上昇する。このような動圧溝８ａ１、８ａ２の動圧作用によって、軸２をラジアル方向に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とがそれぞれ構成される。

これと同時に、スリーブ部８の第一スラスト軸受面８ｂ（動圧溝８ｂ１形成領域）とこれに対向するフランジ部２ｂの上端面２ｂ１との間のスラスト軸受隙間、およびハウジング部９の第二スラスト軸受面９ａ（動圧溝９ａ１形成領域）とこれに対向するハブ部１０（円盤部１０ａ）の下端面１０ａ１との間のスラスト軸受隙間に、動圧溝８ｂ１、９ａ１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、軸部材３をスラスト方向に非接触支持する第一スラスト軸受部Ｔ１と第二スラスト軸受部Ｔ２とがそれぞれ構成される。

このように、軸受部材７に流体流路としての連通孔１２を設けることで、この連通孔１２を介して、軸受部材７（スリーブ部８）の下端に位置する第二スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間と軸受部材７の開口側（ハウジング部９の外径側）に形成されるシール空間Ｓとの間が連通状態となる。これによれば、例えば何らかの理由で第２スラスト軸受部Ｔ２の側の流体（潤滑油）圧力が過度に高まり、あるいは低下するといった事態を避けて、軸部材３をスラスト方向に安定して非接触支持することが可能となる。

また、第一スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間の側（下端側）に第一流路部としての小径部１２ａを設けることで、スリーブ部８の第一スラスト軸受面８ｂ（動圧溝８ｂ１形成領域）の面積を外径方向に拡張することができる。これにより、ディスク枚数の増加に伴う回転体（軸部材３）の例えばラジアル方向の負荷をスラスト軸受部でも支持することができ、安定した回転精度を得ることができる。また、連通孔１２の、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間の開口側に小径部１２ａを設けることで、当該スラスト軸受隙間における流体の流体流路（連通孔１２）への逃げを極力抑えつつも、ラジアル軸受隙間の両端間で流体を流通させ、両端間における圧力バランスを保つことができる。同時に、軸受部材７に設けられた連通孔１２の、第二スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間の側（上端側）に第二流路部としての大径部１２ｂを設けることにより、大径部１２ｂを含む軸受内部における潤滑油の保有領域を増加させることができる。かかる構成は、この実施形態のように、軸受部材７を樹脂で一体成形して、ラジアル軸受隙間やスラスト軸受隙間以外の潤滑油保有領域が比較的小さい場合に特に有効である。

また、この実施形態では、大径部１２ｂを有する連通孔１２を軸受部材７の射出成形により形成したので、少なくとも大径部１２ｂに対応する箇所では、かかるピンの剛性あるいは強度を高めることができる。また、大径部１２ｂを設けることで、小径部１２ａの軸方向幅を小さくすることができるので、これにより成形用ピンの、小径部１２ａに対応する箇所における曲げ剛性を改善することができる。従って、流体軸受装置１の小型化を狙って、連通孔１２（流体流路）を小径化する場合、かかる連通孔１２の内径寸法に対応してピンの外径寸法を全体的に小さくしたとしても、ピンの剛性や強度を確保することができる。そのため、流体軸受装置１、およびこの流体軸受装置１を備えたモータの小型化にも容易に対応することができる

また、この方法で形成された流体流路であれば、加工後流路内における切粉等の発生が抑えられるため、この種の不要物を除去するための洗浄を簡略化あるいは省略することができ、コストの面でも優位である。

また、この実施形態では、第１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３参照）、軸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、スリーブ部８の内周面８ａと軸２の外周面２ａとの間に満たされた潤滑油が下方に流動し、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間→連通孔１２→上端面８ｃと下端面１０ａ１との間の軸方向隙間、という経路を循環して、第１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、軸受部材７に軸方向の連通孔１２を設け、潤滑油がラジアル軸受隙間を含む軸受内部空間を流動循環するように構成することで、各軸受隙間をはじめとする軸受内部の圧力バランスが適正に保たれる。また、軸受内部空間の潤滑油の好ましくない流れ、例えば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。

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、流体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５は、本発明の第２実施形態に係る流体軸受装置２１を示している。この実施形態において、軸部材２２は、軸２２ａおよび軸２２ａの下端に一体または別体に設けられたフランジ部２２ｂを備えている。

軸受部材２７は、スリーブ部８およびスリーブ部８の外径側に位置し、スリーブ部８と一体に形成されるハウジング部２９とを備えている。

ハウジング部２９は、その軸方向両端をスリーブ部８の両端面８ｂ、８ｃよりも軸方向上下に突出させた形態をなす。上端突出部２９ａの内周には環状のシール部２４が、その下端面２４ｂをスリーブ部８の上端面８ｃに当接させた状態で固定される。シール部２４の内周面２４ａと、この面に対向する軸２２ａの外周面２２ａ１との間には、環状のシール空間Ｓ２が形成される。ハウジング部２９の下端突出部２９ｂの内周には、軸受部材２７の下端側を封口する蓋部材２５が固定される。

蓋部材２５の上端面の一部環状領域には、第二スラスト軸受面２５ａが設けられる。この実施形態では、第二スラスト軸受面２５ａに、スラスト動圧発生部として、例えば図４に示す動圧溝配列領域が形成される。第二スラスト軸受面２５ａの外周には上方に突出する突出部２５ｂが設けられる。突出部２５ｂの上端に位置する当接面２５ｂ１をスリーブ部８の下端面に当接させた状態で、蓋部材２５が下端突出部２９ｂに固定される。

流体流路は、この実施形態では、軸受部材２７を軸方向に貫通し、その軸方向両側（スリーブ部８の両端面８ｂ、８ｃの側）に開口する連通孔１２と、蓋部材２５の当接面２５ｂ１に設けられ、連通孔１２の下端開口側と、後述するスラスト軸受部Ｔ１１、Ｔ１２のスラスト軸受隙間とを連通する半径方向溝２５ｃとで構成される。また、シール部２４の下端面２４ｂには、連通孔１２の下端開口側と、第一ラジアル軸受部Ｒ１のラジアル軸受隙間上端とを連通する半径方向溝２４ｂ１が１又は複数本形成されている。

上記構成の流体軸受装置２１において、軸部材２２の回転時、スリーブ部８の第一スラスト軸受面（下端面）８ｂと軸部材２２のフランジ部２２ｂの上端面２２ｂ１との間に第一スラスト軸受部Ｔ１１が形成されると共に、蓋部材２５の第二スラスト軸受面２５ａとフランジ部２２ｂの下端面２２ｂ２との間に第二スラスト軸受部Ｔ１２が形成される。

この実施形態においても、軸受部材２７に、その断面積を異ならせた（小径部１２ａおよび大径部１２ｂを有する）連通孔１２を設けることで、上記第１実施形態と同様の効果（圧力バランスの適正化、流体流路の成形性改善、潤滑油の保有量増加など）を得ることができる。

以上の第１、第２実施形態では、軸受部材７、２７を一体成形品とした場合を説明したが、特にこの形態に限ることなく例えば軸受部材７、２７を二以上の部材で構成することもできる。

図７は、本発明の第３実施形態に係る流体軸受装置３１を示している。同図における流体軸受装置３１は、主に軸受部材７を構成するスリーブ部８およびハウジング部９とを別体とした点で、第１実施形態に係る流体軸受装置１（図２を参照）と構成を異にする。

スリーブ部８は、例えば黄銅やアルミ等の金属で形成され、あるいは焼結金属の多孔質体で形成される。この実施形態では、スリーブ部８は、銅を主成分とする焼結金属の多孔質体で形成され、その外周面８ｄをハウジング部９の内周面９ｄに接着、圧入、あるいは溶着等の手段により固定している。また、このように、スリーブ部８をハウジング部９とは別体に形成し、これをハウジング部９に固定する形態を採るのであれば、例えば図示は省略するが、軸２を、フランジ部２ｂを有しないストレートな形状とすることもできる。この場合、ハウジング部９は、蓋部材１１を底部として一体に形成することで、有底円筒形をなす。

外周面８ｄには、１本又は複数本の軸方向溝３２が軸方向全長に亘って形成されており、この軸方向溝３２により流体流路が構成される。この実施形態では、第一スラスト軸受部Ｔ１の側を小径部３２ａ、第二スラスト軸受部Ｔ２の側を大径部３２ｂとする軸方向溝３２が円周方向等間隔に複数本（例えば３本）形成される場合を例示している。なお、これ以外の構成は、第１実施形態に準じるので説明を省略する。

図８は、本発明の第４実施形態に係る流体軸受装置４１を示している。同図における流体軸受装置４１は、主に軸受部材２７を構成するスリーブ部８およびハウジング部２９（４９）とを別体とした点で、第２実施形態に係る流体軸受装置２１（図６を参照）と構成を異にする。

スリーブ部８は、例えば黄銅やアルミ等の金属で形成され、あるいは焼結金属の多孔質体で形成される。この実施形態では、スリーブ部８は、銅を主成分とする焼結金属の多孔質体で形成され、その外周面８ｄをハウジング部４９の内周面４９ａに接着、圧入、あるいは溶着等の手段により固定している。

外周面８ｄには、１本又は複数本の軸方向溝３２が軸方向全長に亘って形成されており、この軸方向溝３２および蓋部材２５の当接面２５ｂ１に設けられる半径方向溝２５ｃとで流体流路が構成される。この実施形態では、第一スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の側を小径部３２ａ、シール空間Ｓ２に連通する側を大径部３２ｂとする軸方向溝３２が円周方向等間隔に複数本（例えば３本）形成される場合を例示している。

ハウジング部４９は、この実施形態では、図６に示すシール部２４およびハウジング部２９とを一体化した形状をなす。また、図６に示す半径方向溝２４ｂ１に代えて、この図示例では周方向溝８ｃ１および半径方向溝８ｃ２がスリーブ部８の上端面８ｃに形成され、これにより軸方向溝３２の上端開口部と第一ラジアル軸受部Ｒ１のラジアル軸受隙間上端とを連通している。なお、これ以外の構成は、第２実施形態に準じるので説明を省略する。

図９は、本発明の第５実施形態に係る流体軸受装置５１を示している。同図における流体軸受装置５１は、主に軸受部材２７を構成するスリーブ部８とハウジング部２９（５９）を別体とし、かつ軸受部材２７の下端を封口する蓋部材２５を、ハウジング部５９と一体化した点で、第２実施形態に係る流体軸受装置２１（図６を参照）と構成を異にする。

ハウジング部５９は、蓋部材２５を底部とする、いわゆる有底円筒状に形成される。ハウジング部５９の内周大径面５９ａとその下端に設けられた内周小径面５９ｂとの間には段差が設けられ、かかる段差の軸方向端面５９ｃに半径方向溝２５ｃが形成される。また、図示は省略するが、ハウジング部５９の内周面を軸方向に亘って均一径とし、これにより第一、第二スラスト軸受面８ｂ、２５ａの面積を外径側に広げた構成を採ることもできる。なお、これ以外の構成は、第２実施形態および第４実施形態に準じるので説明を省略する。

これら何れの実施形態（第３〜第５実施形態）においても、軸受部材７、２７に、その断面積を異ならせた（小径部３２ａおよび大径部３２ｂを有する）軸方向溝３２を設けることで、上記第１、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、以上の実施形態（第１〜第５実施形態）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、へ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、図示は省略するが、軸方向の溝を円周方向の複数箇所に形成した、いわゆるステップ状の動圧発生部、あるいは、円周方向に複数の円弧面を配列し、対向する軸２の外周面２ａとの間に、くさび状の径方向隙間（軸受隙間）を形成した、いわゆる多円弧軸受を採用してもよい。

あるいは、ラジアル軸受面となるスリーブ部８の内周面８ａを、動圧発生部としての動圧溝や円弧面等を設けない真円内周面とし、この内周面と対向する軸２の真円状外周面２ａとで、いわゆる真円軸受を構成することができる。

また、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の一方又は双方は、同じく図示は省略するが、スラスト軸受面８ｂ、９ａ、２５ａ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、あるいは波型軸受（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。

また、以上の実施形態では、軸受部材７、２７の側にラジアル軸受面が、また、軸受部材７、２７や蓋部材２５の側にスラスト軸受面８ｂ、９ａ、２５ａがそれぞれ形成される場合を説明したが、これら動圧発生部が形成される軸受面は、例えばこれらに対向する軸２やフランジ部２ｂあるいはハブ部１０の側（回転側）に設けることもできる。

流体流路を構成する連通孔１２は、図示の位置に限らず、軸受部材７、２７を軸方向両側で開口する限り、任意の位置に形成することができる。また、流体流路を連通孔１２と半径方向溝２５ｃ、あるいは軸方向溝３２と半径方向溝２５ｃとで形成する場合、これらを対向する部材の側に設けることも可能である。例えば図７〜図９において軸方向溝３２はスリーブ部８の側に形成されているが、これをハウジング部９、４９、５９の側に形成することもできる。あるいは図６、図８、図９において蓋部材２５あるいはハウジング部５９の側に形成されている半径方向溝２５ｃを、これと対向するスリーブ部８の側に形成することもできる。

また、上記実施形態では、流体流路を、小径部１２ａおよび大径部１２ｂを有する連通孔１２あるいは軸方向溝３２で構成した場合を例示したが、流体流路は、その流路面積を軸方向で異ならせたものである限り、上述の形態に限定されるものではない。一例として、軸受部材７の軸方向両側に開口する連通孔１２に、その断面積（流路面積）が漸次拡大する領域、例えばテーパ状の領域を軸方向一部又は全体に亘って設けた構成を挙げることができる。図１０は、連通孔１２の小径部１２ａおよび大径部１２ｂとの間に截頭円錐部１２ｃ（テーパ状領域）を設けた場合を例示している。かかる構成によれば、連通孔１２の成形に係るピンの耐久性をより一層高めることができるため、好ましい。

本発明の第１実施形態に係る流体軸受装置を組込んだスピンドルモータの断面図である。 第１実施形態に係る流体軸受装置の断面図である。 軸受部材の断面図である。 軸受部材を矢印Ａの方向から見た端面図である。 軸受部材を矢印Ｂの方向から見た端面図である。 本発明の第２実施形態に係る流体軸受装置の断面図である。 本発明の第３実施形態に係る流体軸受装置の断面図である。 本発明の第４実施形態に係る流体軸受装置の断面図である。 本発明の第５実施形態に係る流体軸受装置の断面図である。 流体流路の他の構成を示す図である。

符号の説明

１、２１、３１、４１、５１ 流体軸受装置
２、２２ａ 軸
２ｂ、２２ｂ フランジ部
３、２２ 軸部材
４ ステータコイル
５ ロータマグネット
７、２７ 軸受部材
８ スリーブ部
８ｂ 第一スラスト軸受面
８ｂ１ 動圧溝
９、２９、４９、５９ ハウジング部
９ａ 第二スラスト軸受面
９ａ１ 動圧溝
１０ ハブ部
１２ 連通孔
１２ａ 小径部
１２ｂ 大径部
２５ 蓋部材
２５ａ 第二スラスト軸受面
２５ｃ 半径方向溝
３２ 軸方向溝
３２ａ 小径部
３２ｂ 大径部
Ｓ、Ｓ２ シール空間
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ１１、Ｔ１２ スラスト軸受部

Claims (6)

1. 軸受部材と、軸受部材に対して相対回転する軸部材と、軸部材と軸受部材との間のラジアル軸受隙間に形成される流体膜を介して軸部材と軸受部材の何れか一方をラジアル方向で回転自在に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、
   軸受部材に、その軸方向両側に開口し、ラジアル軸受隙間を含む軸部材の外周面と軸受部材の内周面との隙間の両端間で流体を流通可能な流体流路を設け、かつ流体流路の流路面積を、その軸方向で異ならせたことを特徴とする流体軸受装置。
2. 流体流路に、流路面積の小さい第一流路部と、第一流路部に比べて流路面積の大きい第二流路部とを設けた請求項１記載の流体軸受装置。
3. スラスト軸受隙間に形成される流体膜を介して軸部材と軸受部材の何れか一方をスラスト方向で回転自在に支持する第１のスラスト軸受部をさらに備え、かつ第１のスラスト軸受部に、そのスラスト軸受隙間に流体の動圧作用を発生させる第１の動圧発生部を設けた請求項２記載の流体軸受装置。
4. スラスト軸受隙間に形成される流体膜を介して軸部材と軸受部材の何れか一方をスラスト方向で回転自在に支持する第２のスラスト軸受部をさらに備え、かつ第２のスラスト軸受部に、そのスラスト軸受隙間に流体の動圧作用を発生させる第２の動圧発生部を設けた請求項３記載の流体軸受装置。
5. 第二流路部を第２の動圧発生部よりも内径側に開口させた請求項４記載の流体軸受装置。
6. 軸受部材は樹脂又は金属の一体成形品である請求項１記載の流体軸受装置。

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