JP2008069807A - 流体軸受装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モーメント剛性に優れ、各構成部材の製造や、部材同士の組み付けを容易に行うことができる流体軸受装置を提供する。
【解決手段】流体軸受装置１は、ハウジングと、ラジアル軸受面を有し、ハウジング内周に配設された軸受スリーブとを備えている。軸受スリーブは、軸方向に並べて設けられた第１および第２の軸受スリーブ８１，８２で構成され、この軸受スリーブ８１，８２は、軸方向に並べて設けられた第１および第２ハウジング７１，７２にそれぞれ固定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体軸受装置およびその製造方法に関するものである。

流体軸受装置は、軸受隙間に形成される潤滑流体の流体膜で支持すべき軸を回転自在に支持する軸受装置である。この流体軸受装置は、高速回転、高回転精度、低騒音等の特徴を有するものであり、近年ではその特徴を活かして、情報機器をはじめ種々の電気機器に搭載されるモータ用の軸受装置として、より具体的には、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、プロジェクタのカラーホイールモータ、ファンモータなどのモータ用軸受装置として好適に使用されている。

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、スピンドル軸（軸部材）をラジアル方向に支持するラジアル軸受部とスラスト方向に支持するスラスト軸受部とが設けられる。ラジアル軸受部は、ラジアル軸受隙間を介して対向する軸受スリーブの内周面あるいは軸部材の外周面の何れか一方に動圧溝等の動圧発生部を設けた動圧軸受で構成される場合と、この種の動圧発生部を設けない真円軸受で構成される場合とがある。

ところで、上記のスピンドルモータをはじめとする情報機器用モータでは、情報処理量の増大等に伴い高速回転化が急速に進展している。これに伴い流体軸受装置には、より一層の軸受剛性の向上、特にモーメント荷重に対する剛性（モーメント剛性）の向上が求められている。

流体軸受装置のモーメント剛性の向上には、ラジアル軸受部を軸方向の２箇所に離隔して設け、軸受スパンを拡大させた構造が有効である。この種の構造を実現するための構成として、例えば以下に示すものが知られている。
（１）単体の軸受スリーブの上下２箇所に離隔してラジアル軸受面を形成したもの（例えば、特許文献１参照）。
（２）軸受スリーブを軸方向に２つ並べて設け、両軸受スリーブにそれぞれ１箇所ずつラジアル軸受面を形成したもの（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−２３２３５３号公報 特開平１１−２６９４７５号公報

（１）の構成で軸受スパンの拡大を図る場合には、軸受スリーブを長大化させる必要があるが、長大化に伴って加工精度を確保するのが難しくなる。特に軸受スリーブを焼結金属製とすると、その圧粉成形時に均一密度を得にくくなり、所望の軸受性能を発揮できない恐れがある。従って、より一層の軸受スパンの拡大には限度がある。

一方、（２）の構成で軸受スパンの拡大を図る場合には、各軸受スリーブの長大化を防止することができる分、軸受スリーブの加工精度上の問題、特に軸受スリーブを焼結金属製とした場合における密度の問題は比較的容易に解消することができる。しかしながら、軸受スリーブはハウジング内周に組み付けられるのが通例で、軸受スリーブをハウジングへ組み付ける際には、二つの軸受スリーブのラジアル軸受面間で所定の同軸度を確保しなければならない。そのため、（１）の構成に比べ組立作業が煩雑かつ困難になる。近年求められるラジアル軸受面間の同軸度はマイクロオーダーの微小なものであるため、この問題は特に顕著である。

具体的に述べると、ハウジングに対する軸受スリーブの固定は、例えば、内周の所定箇所に接着剤を塗布したハウジングを軸受スリーブに外嵌し、その後接着剤を固化させることにより行われる（接着固定）。このとき、接着剤が所望の場所以外に付着すると軸受スリーブの組み付け精度の低下、ひいては軸受性能の低下を招く恐れがある。この点（２）の構成では、ハウジングが二つの軸受スリーブを固定できるだけの軸方向寸法を有するため、ハウジングを軸受スリーブに外嵌する際に細心の注意を払う必要があり、これが組立作業の煩雑化を招いている。

本発明の課題は、モーメント剛性に優れ、かつ各構成部材の製造や各構成部材同士の組み付けを容易かつ高精度に行うことができる流体軸受装置を提供することにある。

また、本発明の他の課題は、モーメント剛性に優れる流体軸受装置を容易かつ高精度に組み立て得る方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、ハウジングと、ラジアル軸受面を有し、ハウジングの内周に配設された軸受スリーブとを備え、軸受スリーブのラジアル軸受面が面するラジアル軸受隙間に形成される潤滑流体の流体膜で支持すべき軸をラジアル方向に支持する流体軸受装置において、相互に固定された一対の軸受スリーブとハウジングとが軸方向に複数並べて設けられ、ハウジングが、相互に固定されていることを特徴とするものである。なお、ここでいうラジアル軸受面は、ラジアル軸受隙間に面する面を意図したものであり、この面に動圧溝等の動圧発生部が形成されているか否かは問わない。

上記構成によれば、軸受スリーブが軸方向に複数並べて設けられるので、ラジアル軸受部の軸受スパンを拡大してモーメント剛性を高めることができる。その一方で、軸受スリーブの長大化を防止することができるので、軸受スリーブを容易かつ高精度に製造することができる。また、ハウジングが個々の軸受スリーブと対をなす形で軸方向に複数並べて設けられるので、ハウジングの長大化を防止して、ハウジングと軸受スリーブの組み付けを容易かつ高精度に行うことができる。

上記構成において、ハウジング間の固定強度を高める観点から、隣接する二つのハウジングは凹凸嵌合させた状態で固定するのが望ましい。

上記のようにラジアル軸受面を有する軸受スリーブを軸方向に複数並べる場合には、前述のとおり、ラジアル軸受面間の同軸度を確保するのが重要になる。そのため、相互に固定された一対の軸受スリーブとハウジングは、各ラジアル軸受面間の同軸度を確保した状態で、より具体的には、ラジアル軸受面間の同軸度を３μｍ以下とした状態で、軸方向に複数並べるのが望ましい。これにより、所望のラジアル軸受隙間の幅精度、すなわちラジアル方向の回転精度が確保される。

ところでこの種の流体軸受装置は各種モータに組み込まれて使用されるものであり、モータとの固定は、ハウジングを他部材、例えばモータブラケットの内周に装着することにより行われるのが通例である。しかしながら、ハウジングを軸方向に複数並べる構成上、ハウジング外周が面一とならない場合があるため、ハウジングの外周全体をモータブラケットとの固定面とすると、固定精度の悪化、ひいてはモータ性能の低下を招くおそれがある。そのため、上記構成において、他部材との固定部は、軸方向に複数並べて設けられるハウジングのうち、一のハウジングにのみ設けるのが望ましい。

上記の本発明に係る流体軸受装置は、例えば、相互に固定された一対の軸受スリーブとハウジングとを軸方向に複数並べ、ハウジングを、ラジアル軸受面間の芯出しを行った状態で相互に固定する工程を経て製造することができる。なお、ラジアル軸受面間の芯出しは、例えば、同一の組立ピンに軸受スリーブを圧入（軽圧入）することにより行うことができる。

以上に示すように、本発明によれば、モーメント剛性に優れ、かつ各構成部材の製造や各構成部材同士の組み付けを容易かつ高精度に行うことができる流体軸受装置を提供することができる。

また、モーメント剛性に優れる流体軸受装置の製造を、容易かつ高精度に行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明における『上下』方向は単に各図における上下方向を便宜的に示すもので、流体軸受装置の設置方向や使用態様を限定するものではない。

図１は、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、例えばＨＤＤ等のディスク駆動装置に用いられるもので、流体軸受装置１と、流体軸受装置１の軸部材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はモータブラケット（以下、ブラケットという）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。流体軸受装置１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、本発明に係る流体軸受装置の第１実施形態を示すもので、具体的には図１に示す流体軸受装置１の拡大断面図である。同図に示す流体軸受装置１は、軸受本体７と、軸受本体７の内周に挿入された軸部材２と、軸部材２の外径側に突出して設けられたシール部材９，１０とを主要な構成部材として備えている。なお同図に示す軸受本体７は、軸方向に複数、ここでは二つ並べられ、相互に固定された第１および第２のハウジング７１，７２と、各ハウジング７１，７２の内周にそれぞれ固定された第１および第２の軸受スリーブ８１，８２とで構成されている。第１および第２の軸受スリーブ８１，８２は相互に非固定である。

後述するように、第１軸受スリーブ８１の内周面８１ａと軸部材２の外周面２ａ１との間に第１ラジアル軸受部Ｒ１が設けられ、第２軸受スリーブ８２の内周面８２ａと軸部材２の外周面２ａ１との間に第２ラジアル軸受部Ｒ２が設けられる。また、この実施形態では、第１軸受スリーブ８１の上側端面８１ｂとシール部材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、第２軸受スリーブ８２の下側端面８２ｂとシール部材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。

第１および第２ハウジング７１，７２は共に略円筒状をなし、例えば樹脂で射出成形される。ハウジング７１，７２の射出成形に用いるベース樹脂としては、射出成形可能なものであれば非晶性樹脂・結晶性樹脂を問わず使用可能で、例えば、非晶性樹脂として、ポリサルフォン（ＰＳＵ）、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。もちろんこれらは一例にすぎず、使用環境等を考慮してその他のベース樹脂を使用することもできる。また、上記のベース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、単独で用いる他、二種以上を混合して使用しても良い。

ハウジング７１，７２は、上記樹脂材料以外にも、黄銅やアルミニウム合金等の軟質金属材料、あるいはその他の金属材料で形成することもできる。

第１ハウジング７１の下端部および第２ハウジング７２の上端部には、それぞれ段差部７３，７４が設けられ、両ハウジング７１，７２は両段差部を嵌合（凹凸嵌合）させた状態で接着固定されている。この段差部７３，７４は、全周に亘って設けても良いし、周り止めを図る観点から円周方向で間欠的に設けても良い。本実施形態では、図４に示すように、第１ハウジング７１の段差部７３の軸方向寸法Ｌ１が、第２ハウジング７２の段差部７４の軸方向寸法Ｌ２よりも若干大きく設定されている（Ｌ１＞Ｌ２）。従って両ハウジング７１，７２は、第１ハウジング７１の下側端面７１ｂと第２ハウジング７２の段差面７２ｃとを当接させた状態で相互に固定されている。そして、第１および第２ハウジング７１，７２のうち、第２ハウジング７２が、ブラケット６の内周に固定されている（図１参照）。

第１および第２軸受スリーブ８１，８２は、共に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、第１軸受スリーブ８１は第１ハウジング７１の内周に、また第２軸受スリーブ８２は第２ハウジング７２の内周にそれぞれ固定されている。軸受スリーブ８１，８２は、焼結金属以外のその他の多孔質体、例えば多孔質樹脂の他、多孔質ではない銅合金等の金属材料で形成することもできる。

第１軸受スリーブ８１の内周面８１ａおよび第２軸受スリーブ８２の内周面８２ａにはそれぞれ、図３（ｂ）に示すように、第１ラジアル軸受部Ｒ１のラジアル軸受面Ａ１および第２ラジアル軸受部Ｒ２のラジアル軸受面Ａ２となる領域が形成され、該ラジアル軸受面Ａ１、Ａ２にはそれぞれヘリングボーン形状の動圧溝８１ａ１、８２ａ１が形成されている。ラジアル軸受面Ａ１は第２軸受スリーブ８２から離反する上側の端部に形成され、ラジアル軸受面Ａ２は第１軸受スリーブ８１から離反する下側の端部に形成されている。なお、動圧溝８１ａ１、８２ａ１は、スパイラル形状等、公知のその他の形状とすることもできる。動圧溝８１ａ１、８２ａ１の何れか一方又は双方は、軸部材２の外周面２ａに形成しても良い。図示する状態で、第１軸受スリーブ８１のラジアル軸受面Ａ１と第２軸受スリーブ８２のラジアル軸受面Ａ２との間の同軸度は３μｍ以下に設定されている。

また、第１軸受スリーブ８１の上側端面８１ｂの一部又は全部環状領域には、図３（ａ）に示すように、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受面となる領域が形成され、該スラスト軸受面にはスパイラル形状の動圧溝８１ｂ１が形成されている。動圧溝８１ｂ１は、へリングボーン形状等、公知のその他の形状とすることもできる。動圧溝８１ｂ１は、シール部材９の下側端面９ｂに形成しても良い。外周面８１ｄには、円周方向等間隔に配された複数（図示例は３本）の軸方向溝８１ｄ１が形成されている。

また、第２軸受スリーブ８２の下側端面８２ｂの一部又は全部環状領域には、図３（ｃ）に示すように、第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受面となる領域が形成され、該スラスト軸受面にはスパイラル形状の動圧溝８２ｂ１が形成されている。動圧溝８２ｂ１は、へリングボーン形状等、公知のその他の形状とすることもできる。動圧溝８２ｂ１は、シール部材１０の上側端面１０ｂに形成しても良い。外周面８２ｄには、円周方向等間隔に配された複数（図示例では３本）の軸方向溝８２ｄ１が形成されている。

軸部材２は、ステンレス鋼等の金属材料で形成され、全体として概ね同径の軸状をなしている。この実施形態では、軸部材２の軸方向所定箇所に環状のシール部材９、１０が適宜の固定手段、例えば接着、圧入、圧入接着（圧入と接着の併用）、溶接など任意の方法により固定されている。これらシール部材９，１０はそれぞれ、第１ハウジング７１の上端内周側および第２ハウジング７２の下端内周側に収容される。また、接着剤による固定強度を高めるため、シール部材９，１０の固定位置となる軸部材２の外周面２ａ１に接着剤溜まりとなる円周溝２ａ２が設けられている。シール部材９，１０は、真ちゅう（黄銅）等の軟質金属材料やその他の金属材料で形成しても良いし、樹脂材料で形成しても良い。また、シール部材９，１０のうちの何れか一方は、軸部材２に一体形成しても良い。

シール部材９の外周面９ａは第１ハウジング７１の内周面７１ａとの間に所定容積のシール空間Ｓ１を形成し、シール部材１０の外周面１０ａは第２ハウジング７２の内周面７２ａとの間に所定容積のシール空間Ｓ２を形成する。この実施形態において、シール部材９，１０の外周面９ａ，１０ａは、それぞれ第１ハウジング７１および第２ハウジング７２の外部側に向かって漸次縮径したテーパ面状に形成され、シール空間Ｓ１、Ｓ２は、ハウジング７１，７２の内部側に向かって漸次縮小したテーパ形状を呈している。なお、テーパ面は、シール部材９，１０の外周面と対向する第１および第２ハウジング７１，７２の内周面７１ａ，７２ａに設けても良いし、シール部材９，１０の外周面およびハウジング７１，７２の内周面の双方に設けても良い。

次に、上記の構成部材からなる流体軸受装置１の製造工程を、軸受本体７の組立工程を中心に以下説明する。

まず図５（ａ）に示すように、第１ハウジング７１の内周に第１軸受スリーブ８１を固定して第１アッセンブリ１１を製作すると共に、第２ハウジング７２の内周に第２軸受スリーブ８２を固定して第２アッセンブリ１２を製作する。このとき、第１ハウジング７１の下側端面７１ｂと第１軸受スリーブ８１の下側端面８１ｂとの離間距離、および第２ハウジング７２の段差面７２ｃと第２軸受スリーブ８２の上側端面８２ｂとの離間距離を管理することにより、第１軸受スリーブ８１の上側端面８１ｂと第２軸受スリーブ８２の下側端面８２ｂとの離間距離、換言すると両スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の離間距離を所望の値に設定することができる。本実施形態では、第１ハウジング７１の下側端面７１ｂと第１軸受スリーブ８１の下側端面８１ｂとが面一となるように、また、第２ハウジング７２の段差面７２ｃと第２軸受スリーブ８２の上側端面８２ｃとが面一となるようにそれぞれ固定されている。

ハウジングに対する軸受スリーブの固定手段としては接着、圧入等種々の固定手段を採用することができるが、接着、厳密には隙間接着が望ましい。圧入を伴う固定手段を採用すると、圧入に伴ってラジアル軸受面の精度悪化、ひいては回転精度の悪化を招く恐れがある。これに対し隙間接着であれば、接着隙間で軸受スリーブやハウジングの精度のばらつきを吸収することができ、ラジアル軸受面の精度悪化を回避することができる。

また、外周面１４ａが３μｍ以下の同軸度に仕上げられた組立ピン１４を準備する。組立ピン１４の外径寸法は、両軸受スリーブ８１，８２が、各内周面に形成されたラジアル軸受面Ａ１、Ａ２を損傷させることなく容易にスライド可能な程度に、両軸受スリーブ８１，８２の内径寸法よりも若干大径に形成される。

次に図５（ｂ）に示すように、組立ピン１４に第２アッセンブリ１２を圧入（軽圧入）し、第２軸受スリーブ８２の下側端面８２ｂが組立ピン１４のベース部上端面１４ｂに当接するまで第２アッセンブリ１２を下方にスライドさせる。軸受スリーブ８２の下側端面８２ｂをベース部上端面１４ｂに当接させると、第２ハウジング７２の下端部は組立ピン１４の下端外径側に設けられた凹部１４ｃに収容され、これにより第２アッセンブリ１２が位置決めされる。次いで、第１アッセンブリ１１を組立ピン１４に軽圧入し第１ハウジング７１の小径外周面７１ｄに接着剤を塗布した後、第１ハウジング７１の下側端面７１ｂが第２ハウジング７２の段差面７２ｃに当接するまで第１アッセンブリを下方にスライドさせる。

第１ハウジング７１の小径外周面７１ｄに塗布された接着剤は、両ハウジング７１，７２に設けられた段差部７３，７４の相対スライドによって、第１ハウジング７１の下側端面７１ｂと第２ハウジング７２の段差面７２ｃとの間、および第１ハウジング７１の段差面７１ｃと第２ハウジング７２の上側端面７２ｂとの間に流れ込む。そして、接着剤を固化させると、両ラジアル軸受面Ａ１、Ａ２間の同軸度が３μｍ以下に設定された軸受本体７が得られる。

本実施形態で、第１ハウジング７１と第２ハウジング７２とは図４に示すように隙間嵌め（隙間接着）されているが、ラジアル軸受面間で所定の同軸度が得られるのであれば、両者の固定強度を一層高めるため、例えば第１ハウジング７１に設けた段差部７３の径方向寸法、又は第２ハウジング７２に設けた段差部７４の径方向寸法の何れか一方を他方に比べて大きくもしくは小さくし、第１ハウジング７１と第２ハウジング７２とを圧入接着することもできる。

なお上記の態様で軸受本体７を組み立てる結果、第１ハウジング７１の外周面と第２ハウジング７２の外周面とが面一とならない場合があるが、図１に示すように、ブラケット６との固定部は、第２ハウジング７２の外周にのみ設けられているため、かかる径方向の位置ズレは機能上問題とならない。

また、上記の態様で軸受本体７を組み立てる結果、第１軸受スリーブ８１の下側端面８１ｂと第２軸受スリーブ８２の上側端面８２ｂとが当接する。これにより、軸受運転時には両軸受スリーブ８１，８２間で潤滑流体をスムーズに行き来させることができ、良好な潤滑性を長期に亘って維持することができる。

また本実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２の軸受スパンを出来るだけ大きくとる目的でラジアル軸受面Ａ１を第１軸受スリーブ８１の上端部に、またラジアル軸受面Ａ２を第２軸受スリーブ８２の下端部に設けているため、軸受スリーブの長さによっては、組立ピン１４に軽圧入した状態で、軸受スリーブ８１，８２（アッセンブリ１１，１２）の姿勢が悪化する場合がある。かかる姿勢悪化によりラジアル軸受面Ａ１、Ａ２間における所定の同軸確保が難しい場合には、例えば、第１軸受スリーブ８１の内周面８１ａの下端部や第２軸受スリーブ８２の内周面８２ａの上端部に、ラジアル軸受面Ａ１，Ａ２と略同径の凸部を設けることもできる（図示省略）。

以上図２に示す軸受本体７の組立手順について説明を行ったが、軸受本体７は、上述した手順の他、図６に示す手順で組み立てることもできる。その手順を以下図面に基づいて詳述する。

まず図６（ａ）に示すように、ハウジング７１，７２および軸受スリーブ８１，８２と、図５（ａ）と同様の組立ピン１４とを準備する。第２軸受スリーブ８２を組立ピン１４の所定箇所に位置決め配置した後、内周面７２ａに接着剤を塗布した第２ハウジング７２を第２軸受スリーブ８２の外周に配置し、第２アッセンブリ１２を組み立てる。次いで図６（ｂ）に示すように、第１軸受スリーブ８１を所定箇所に位置決め配置する。そして、内周面７１ａおよび小径外周面７１ｄに接着剤を塗布した第１ハウジング７１を組立ピン１４に外嵌した後下方にスライドさせ、第１軸受スリーブ８１および第２ハウジング７２と接着固定する。これにより、両ラジアル軸受面Ａ１、Ａ２間の同軸度が３μｍ以下に設定された軸受本体７が得られる。

以上のようにして製作された軸受本体７の内周に軸部材２を挿入し、シール部材９，１０を軸部材２の所定位置、本実施形態では円周溝２ａ２の外周に固定する。なお、組立作業の簡略化のため、シール部材９，１０のうちの何れか一方は、挿入前に予め軸部材２に固定しておいても良いし、軸部材２と一体形成しておいても良い。

上記の工程を経て組立が完了した後、シール部材９，１０でシールされた軸受本体７の内部空間に、両軸受スリーブ８１，８２の内部気孔も含め潤滑流体として例えば潤滑油を充填する。これにより、図２に示す流体軸受装置１が完成する。潤滑油の充填は、例えば組立が完了した流体軸受装置１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うことができる。

上記構成の流体軸受装置１において、軸部材２が回転すると、第１軸受スリーブ８１のラジアル軸受面Ａ１および第２軸受スリーブ８２のラジアル軸受面Ａ２は、それぞれ軸部材２の外周面２ａ１とラジアル軸受隙間を介して対向する。軸部材２の回転に伴って、各ラジアル軸受隙間に形成される流体膜（油膜）は、ラジアル軸受面Ａ１、Ａ２にそれぞれ形成された動圧溝８１ａ１、８２ａ１の動圧作用によってその油膜剛性を高められ、この圧力によって軸部材２が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とが形成される。

また、軸部材２が回転すると、第１軸受スリーブ８１の上側端面８１ｂのスラスト軸受面がシール部材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、第２軸受スリーブ８２の下側端面８２ｂのスラスト軸受面がシール部材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２の回転に伴い、各スラスト軸受隙間に形成される油膜は、動圧溝８１ｂ１、８２ｂ１の動圧作用によってその油膜剛性が高められ、軸部材２が両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を両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とが形成される。

また、軸部材２の回転時には、上述のように、シール部材９の外周面９ａの側とシール部材１０の外周面１０ａの側に形成されるシール空間Ｓ１、Ｓ２が、ハウジング７の内部側に向かって漸次縮小したテーパ形状を呈しているため、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、すなわちハウジング７の内部側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。また、シール空間Ｓ１、Ｓ２は、ハウジング７の内部空間に充填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し、想定される温度変化の範囲内では、潤滑油の油面は常にシール空間Ｓ１、Ｓ２内にある。

また、第１軸受スリーブ８１の軸方向溝８１ｄ１によって形成される流体通路、第２軸受スリーブ８２の軸方向溝８２ｄ１によって形成される流体通路、および各軸受隙間（第１ラジアル軸受部Ｒ１及び第２ラジアル軸受部Ｒ２のラジアル軸受隙間、第１スラスト軸受部Ｔ１及び第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間）により、軸受本体７の内部に一連の循環通路が形成される。そして、軸受本体７の内部空間に充填された潤滑油がこの循環通路を介して流動循環することにより、潤滑油の圧力バランスが保たれると同時に、局部的な負圧の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が防止される。また、第１軸受スリーブ８１の軸方向溝８１ｄ１によって形成される流体通路の一端と、第２軸受スリーブ８２の軸方向溝８２ｄ１によって形成される流体通路の一端は、それぞれ、大気開放側となるシール空間Ｓ１、Ｓ２に通じている。そのため、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外気開放側に排出されるので、気泡による悪影響はより一層効果的に防止される。なお、第１軸受スリーブ８１の下端外周縁部、および第２軸受スリーブの上端外周縁部にそれぞれ面取りが設けられていることから、各軸方向溝８１ｄ１、８２ｄ１の円周方向の位相を合せなくても、第１スラスト軸受部Ｔ１および第２スラスト軸受部Ｔ２の両スラスト軸受隙間を連通させることができる。

なお、図示は省略するが、両軸受スリーブ８１，８２と両ハウジング７１，７２との間に形成される軸方向の流体通路は、両ハウジング７１，７２の内周面７１ａ，７２ａに軸方向溝を設けることによって形成することもできる。

以上に示した構成であれば、ラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２間の軸方向スパンを大きくしてモーメント剛性を高めることができ、その一方で個々の軸受スリーブ８１，８２およびハウジング７１，７２の長大化を防止することができるから、高精度な軸受スリーブ８１，８２およびハウジング７１，７２を容易に製造することができる。また、個々の軸受スリーブおよびハウジングの長大化が防止される分、両者の組み付けを容易かつ高精度に行うことができる。

また、両ハウジング７１、７２は凹凸嵌合した状態で固定されているから、ハウジング７１，７２間の固定強度を高めることができる。

また、ラジアル軸受面Ｒ１、Ｒ２間での同軸度が３μｍ以下に設定されていることから、ラジアル軸受隙間の幅精度を高めてラジアル方向での回転精度を高め、モータの高速回転化や高回転精度化に資することができる。

図７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。この流体軸受装置２１が図２に示す流体軸受装置と異なる主な点は、第１ハウジング７１の下端部および第２ハウジング７２の上端部にそれぞれ、他所よりも内径側に張り出したスペーサ部７５，７５を設けた点にある。スペーサ部７５の内径寸法は、軸受スリーブ８１，８２の内径寸法よりも大径に形成されており、従って、スペーサ部７５の内周面と軸部材２の外周面２ａ１との間にラジアル軸受隙間は形成されない。

上記の構成であれば多孔質体からなる軸受スリーブ８１，８２の一部が、非多孔質の部分に置換されるため、軸受本体７の内部に充填すべき潤滑油量を低減することができ、シール空間Ｓ１、Ｓ２の容積を縮小することができる。従って、シール空間Ｓ１、Ｓ２の軸方向寸法を短縮してラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の軸受スパンを一層拡大させることができ、一層モーメント剛性に優れた構成とすることができる。また、この流体軸受装置２１の軸受本体７は、例えば図５に示す手順で組み立てることができるが、この組立の際には、各スペーサ部７５の一端面を各軸受スリーブ８１，８２の位置決め面として利用することができるので、各ハウジングに対する各軸受スリーブの位置決めを容易かつ高精度に行うことができる。なお、その他の事項は図２に示す流体軸受装置１と実質的に同一であるので、共通の参照番号を付して重複説明を省略する。

図８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。この流体軸受装置３１では、軸部材２が、軸部２ａと、軸部２ａと一体又は別体に設けられたフランジ部２ｂとで構成されている。また、シール部材９が軸受本体７の上端開口部にのみ設けられ、軸受本体７の下端開口部は、軸受本体７と別体の蓋部材３０で封止されている。また、スラスト軸受部Ｔ１，Ｔ２が、それぞれ、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１と第２軸受スリーブ８２の下側端面８２ｂとの間、およびフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２と蓋部材３０の上側端面３０ａとの間に設けられている。以上、この流体軸受装置３１が図２に示す流体軸受装置１と異なる主な点を説明したが、その他の事項は図２に示す流体軸受装置１と実質的に同一であるので、共通の参照番号を付して重複説明を省略する。

以上で説明を行った実施形態では、第１ハウジング７１の外径側に段差部７３を、また第２ハウジング７２の内径側に段差部７４を設けた構成としたが、これとは逆に、第１ハウジング７１の段差部７３を内径側に、第２ハウジング７２の段差部７４を外径側に設けた構成とすることもできる。また、以上では、両ハウジング７１，７２にそれぞれ段差部を設け、両ハウジング７１，７２を凹凸嵌合させた状態で固定する形態について説明を行ったが、ハウジング間での固定強度を満足することができる場合、あるいはハウジング間での固定強度が問題とならない場合には、かかる段差部を設けなくても良い（図示省略）。

また、以上では、ハウジングと軸受スリーブとをそれぞれ軸方向に２つ並べた構成としたが、これらを軸方向に３つあるいはそれ以上並べて設けることもできる。

また、以上の説明では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２のラジアル軸受隙間に流体動圧を発生させるための動圧発生部として、ヘリングボーン形状等の動圧溝を例示したが、動圧発生部として軸方向溝や円弧面を採用し、ラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２をいわゆるステップ軸受や多円弧軸受で構成することもできる。またスラスト軸受部Ｔ１，Ｔ２のスラスト軸受隙間に流体動圧を発生させるための動圧発生部として、スパイラル形状等の動圧溝を例示したが、動圧発生部として径方向溝を採用し、スラスト軸受部Ｔ１，Ｔ２をいわゆるステップ軸受で構成することもできる。

また、以上では、ラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２の双方を動圧軸受で構成する場合について説明を行ったが、上下に離隔した二箇所に設けられるラジアル軸受隙間の何れか一方あるいは双方に面する軸部材２の外周面２ａ１および軸受スリーブの内周面の双方を平滑な面とし、ラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２の一方あるいは双方をいわゆる真円軸受で構成することもできる。また、特に図８に示す流体軸受装置３１においては、軸部２ａの下端面を凸球状に形成することにより、スラスト軸受部をピボット軸受で構成することもできる。

なお、本発明にかかる流体軸受装置は、ＨＤＤ等のディスク装置用のスピンドルモータに限らず、高いモーメント荷重に対する負荷能力を要求されるその他のモータ、例えばファンモータにも好ましく用いることができる。

流体軸受装置を組み込んだスピンドルモータを概念的に示す断面図である。 第１の実施形態に係る流体軸受装置の断面図である。 （ａ）図は、第１軸受スリーブの上面図、（ｂ）図は第１および第２軸受スリーブの断面図、（ｃ）図は第２軸受スリーブの下面図である。 図２に示す流体軸受装置のＸ部拡大断面図である。 軸受本体の組立工程を示す概略図である。 軸受本体の組立工程の他手順を示す概略図である。 第２の実施形態に係る流体軸受装置の断面図である。 第３の実施形態に係る流体軸受装置の断面図である。

符号の説明

１、２１、３１ 流体軸受装置
２ 軸部材
６ ブラケット
７ 軸受本体
９，１０ シール部材
１４ 組立ピン
７１ 第１ハウジング
７２ 第２ハウジング
７３、７４ 段差部
８１ 第１軸受スリーブ
８２ 第２軸受スリーブ
８１ａ１、８２ａ１ 動圧溝
Ａ１、Ａ２ ラジアル軸受面
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、Ｓ２ シール空間

Claims (4)

1. ハウジングと、ラジアル軸受面を有し、ハウジングの内周に配設された軸受スリーブとを備え、軸受スリーブのラジアル軸受面が面するラジアル軸受隙間に形成される潤滑流体の流体膜で支持すべき軸をラジアル方向に支持する流体軸受装置において、
   相互に固定された一対の軸受スリーブとハウジングとが軸方向に複数並べて設けられ、ハウジングが、相互に固定されていることを特徴とする流体軸受装置。
2. 隣接する二つのハウジングが、凹凸嵌合した状態で固定されている請求項１に記載の流体軸受装置。
3. 他部材との固定部が、一のハウジングにのみ設けられている請求項１に記載の流体軸受装置。
4. ハウジングと、ラジアル軸受面を有し、ハウジングの内周に配設された軸受スリーブとを備え、軸受スリーブのラジアル軸受面が面するラジアル軸受隙間に形成される潤滑流体の流体膜で支持すべき軸をラジアル方向に支持する流体軸受装置の製造方法において、
   相互に固定された一対の軸受スリーブとハウジングとを軸方向に複数並べ、ハウジングを、ラジアル軸受面間の芯出しを行った状態で相互に固定する工程を含むことを特徴とする流体軸受装置の製造方法。

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