JP2008128332A - 流体軸受装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受性能を悪化させることなくハウジングに対する軸受スリーブの固定強度を高める。
【解決手段】ハウジング７は、その内径側に軸受スリーブ８を圧入接着可能とする第１内周面７ａ１と、第１内周面７ａ１よりも開口側に設けられ、その内径側に軸受スリーブを隙間接着可能とする第２内周面７ａ２と、第２内周面７ａ２よりも開口側に設けられ、第２内周面７ａ２よりも小径でかつ軸受スリーブ８の外径よりも大径の第３内周面７ａ３とを有する。
【選択図】図４

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油膜で軸部材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、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。

例えばディスク装置等のスピンドルモータに組み込まれる流体軸受装置として、図９に示すものが公知である。同図に示す流体軸受装置７０は、ハウジング７７の内周に軸受スリーブ７８を固定すると共に、軸受スリーブ７８の内周に軸部材７２を挿入し、軸部材７２の外周面と軸受スリーブ７８の内周面との間のラジアル軸受隙間にラジアル軸受部７５，７６を設けている。また、ハウジング７７の開口部内周には環状のシール部材７９が固定され、該シール部材７９と軸部材７２との間にはシール空間が形成されている。流体軸受装置の低コスト化を図る観点から、部品点数は出来るだけ少なく、また部材形状は出来るだけシンプルであるのが望ましく、同図に示す流体軸受装置７０では、ハウジング７７を、側部と底部とが一体の有底筒状（コップ状）に形成すると共に、側部内周を軸方向全長に亘ってストレートな円筒面に形成している（例えば、特許文献１、２参照）。
特開２００３−２３２３５３号公報 特開２００３−２３９９７４号公報

近年のディスク装置の大容量化等に伴ってディスクの搭載枚数が増加する傾向にあり（ディスクの多積層化）、これによる重量増によっても軸部材の抜け強度（抜去力）を高め回転精度を安定的に維持できるよう、ハウジングに対する軸受スリーブの固定強度を一層高めることが求められている。なおハウジングに対する軸受スリーブの固定手段として様々な手段が提案されているが、現実的には簡易な手段、例えば圧入、接着等を採用する場合が多い。

圧入で固定強度を高めるには、締め代を大きく設定する必要がある。しかしながら、締め代を大きく設定すると軸受スリーブの内周面形状、すなわちラジアル軸受隙間の幅精度が悪化し、軸受性能を低下させるおそれがある。そのため、圧入のみで両者の固定強度を高めるのは容易ではない。

一方、両者を接着固定する場合、両者の接着固定は、接着剤をハウジングの内周面あるいは軸受スリーブの外周面に予め塗布した状態で、両者を相対スライドさせることにより行われるのが通例である。しかしながら、ハウジングと軸受スリーブの相対スライドによって接着剤がハウジングの底部側（スラスト軸受部側）に回り込み、ハウジングの内周面と軸受スリーブの外周面との間に介在させるべき接着剤量が不足するおそれがある。特に上記特許文献のように、ハウジングを有底筒状とした構成では、ハウジングに予め軸部材が挿入されているので、回り込んだ接着剤が軸部材に付着するおそれもある。これはすなわち、両者間に所望の固定強度が得られないこと、および所望の軸受性能が得られないことを意味する。

本発明の課題は、ハウジングに対する軸受スリーブの固定強度を高め、安定した軸受性能を発揮可能な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、軸受性能を悪化させることなくハウジングに対する軸受スリーブの固定強度を容易に高め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、本発明では、有底筒状のハウジングと、ハウジングの内周に固定された軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入された軸部材とを備え、軸受スリーブと軸部材の間のラジアル軸受隙間に形成される油膜で軸部材をラジアル方向に支持する流体軸受装置において、ハウジングが、その内径側に軸受スリーブを圧入接着した第１内周面と、第１内周面よりも開口側に設けられ、その内径側に軸受スリーブを隙間接着した第２内周面と、第２内周面よりも開口側に設けられ、第２内周面よりも小径でかつ軸受スリーブの外径よりも大径の第３内周面とを有することを特徴とする流体軸受装置を提供する。

上記のように、本発明は、ハウジングが、その内径側に軸受スリーブを圧入接着した第１内周面と、第１内周面よりも開口側に設けられ、その内径側に軸受スリーブを隙間接着した第２内周面とを有することを特徴とするものである。かかる構成の流体軸受装置では、軸受スリーブとハウジングとの間に、両者が圧入接着された領域と隙間接着された領域とが軸方向に並べて設けられるので、両者を圧入あるいは接着のみで固定する場合に比べ、両者の固定強度を高めることができる。また上記の第３内周面は、軸受スリーブ挿入時のガイド面として使用することができ、組立の簡略化に寄与する。

上記構成の流体軸受装置は、ハウジングに、軸受スリーブの外径よりも小径の第１内周面と、第１内周面よりも開口側に軸受スリーブの外径よりも大径の第２内周面と、第２内周面よりも開口側に、第２内周面よりも小径でかつ軸受スリーブの外径よりも大径の第３内周面とを設け、第２内周面に予め接着剤を塗布した状態で軸受スリーブを第１内周面の内径側に配置し、その後接着剤を軸受スリーブの外周面と第１内周面との間に導入する工程を経て製造することができる。なお、軸受スリーブの外周面とハウジングの第１内周面との間に接着剤を導入するには、例えば接着剤を軟化させ毛細管力によって当該領域に接着剤を引き込む手法、真空吸引によって当該領域に接着剤を引き込む手法、あるいは両者を併用する手法等を採用することができる。

かかる構成とすれば、ハウジングの内周に軸受スリーブを圧入固定した後に、ハウジングの第１内周面と軸受スリーブの外周面との間に必要十分量の接着剤を供給することができる。そのため、ハウジングの第１内周面あるいは軸受スリーブの外周面に予め接着剤を塗布した状態で圧入する場合に懸念される、ハウジング底部側への接着剤の回り込みを回避しつつ、ハウジングと軸受スリーブとを圧入接着することができる。また、ハウジングの第２内周面よりも開口側に、第２内周面よりも小径でかつ軸受スリーブの外径よりも大径の第３内周面を設けているので、軸受スリーブの挿入時には、当該第３内周面で軸受スリーブの外周面をガイドすることができる。従って、軸受スリーブの挿入時、特に挿入開始時において、その外周面や一端面に接着剤が付着するのを回避することができるので、ハウジング底部側への接着剤の回り込みをより効果的に回避することができ、安定した軸受性能が発揮可能となる。

上記の態様で軸受スリーブとハウジングとを固定する際、第３内周面は、第２内周面との半径寸法差が、予め第２内周面に塗布する接着剤高さよりも大きくなるような内径寸法に設定しておくのが望ましい。かかる構成とすれば、軸受スリーブ挿入時における外周面等への接着剤の付着を確実に防止することができ、組立作業の簡略化を図ることができる。

本願にかかるハウジングを金属の機械加工品とすると、ハウジングが複数の異径内周面を有する形状であるから加工が複雑化してその製造コストが高騰するおそれがあり、また第１内周面に固定（圧入）される軸方向領域で、軸受スリーブの内周面形状が悪化、すなわちラジアル軸受隙間の幅精度が悪化し、所望の回転精度を得られないおそれがある。これらの問題点を解消する観点から、ハウジングは樹脂の射出成形品とするのが望ましい。

上記構成の流体軸受装置には、ハウジングの開口部をシールするシール部材を設けることができ、本発明は、シール部材の内周側に第１のシール空間を形成し、シール部材の外周側に第２のシール空間を形成した構成の流体軸受装置に特に好適である。

すなわち、この種の流体軸受装置では、図９にも示すように、軸受内部に充満された潤滑油の漏出を防止するためのシール空間がハウジングの開口部に設けられるのが通例である。しかしながら、図９に示すようにハウジング７７の内周にシール部材７９を固定し、その内周側にのみシール空間を設けた構造では、シール部材７９でハウジング７７に対する軸受スリーブ７８の固定強度を補完することができる反面、シール空間とラジアル軸受隙間とが軸方向に並ぶ分、ラジアル軸受部の軸方向離間距離が縮小するため、軸受剛性、特にモーメント剛性を高める上では不利となる。そのため、ディスクの多積層化によって重量が増加する場合には、所望のモーメント剛性を確保するのが難しくなっているのが現状である。一方、上述したようなシール部材の内周側に第１のシール空間を形成し、シール部材の外周側に第２のシール空間を設けた構成では、シール空間の軸方向寸法を縮小できる分軸受スパンを拡大させ、モーメント剛性を高めるのに有利である。しかしながらこの場合、シール部材は例えば軸受スリーブに固定されるため、上記のような固定強度の補完効果が得られず、要求される固定強度を確保するのに苦心していた。従って、上述した本発明の構成を採用すれば、モーメント剛性を高めつつ、必要とされる軸受スリーブの固定強度を確保することができ、ディスクの多積層化に対応可能な流体軸受装置が提供可能となる。

もちろん、上記本発明の構成を図９に示す構造の流体軸受装置に適用し、ハウジングに対する軸受スリーブの固定強度を一層高めることもできる。

以上の構成を有する流体軸受装置は、ステータコイルと、ロータマグネットとを有するモータに組み込んで、好適に使用することができる。

以上に示すように、本発明によれば、ハウジングに対する軸受スリーブの固定強度を高め、安定した軸受性能を発揮可能な流体軸受装置を提供することができる。しかも、この種の流体軸受装置が低コストに得られる。

また、本発明によれば、軸受性能を悪化させることなく、ハウジングに対する軸受スリーブの固定強度を容易に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、流体軸受装置１を組み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る。流体軸受装置１のハウジング７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流体軸受装置１の一実施形態を示すものである。この流体軸受装置１は、軸部材２と、有底筒状のハウジング７と、ハウジング７の内周に固定された軸受スリーブ８と、ハウジング７の開口部をシールするシール部材９とを主要な構成部品としている。なお、以下では、説明の便宜上、ハウジング７の開口側を上側、その軸方向反対側を下側として説明を進める。

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、軸部２ａと、軸部２ａの下端に一体又は別体に設けられたフランジ部２ｂとを備えている。軸部材２は、その全体を金属材料で形成する他、例えばフランジ部２ｂの全体あるいはその一部（例えば両端面）を樹脂で構成し、金属と樹脂のハイブリッド構造とすることもできる。

軸受スリーブ８は、焼結金属からなる多孔質体、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る。なお、焼結金属に限らず、多孔質体ではない他の金属材料、例えば黄銅等の軟質金属で軸受スリーブ８を形成することも可能である。

軸受スリーブ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（図２の黒塗り部分）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。上側の動圧溝８ａ１は、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。なお、動圧溝は、軸部２ａの外周面２ａ１に形成することもできる。軸受スリーブ８の外周面８ｄには、両端面８ｂ、８ｃを連通させる１又は複数本の軸方向溝８ｄ１が形成され、本実施形態で軸方向溝８ｄ１は、円周方向の３箇所に等配されている。

軸受スリーブ８の下側端面８ｂには第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受面となる領域（図２の黒塗り部分）が設けられ、該領域には、図示は省略するが、例えばスパイラル状に配列された複数の動圧溝が形成されている。

ハウジング７は、円筒状の小径部７ａと、小径部７ａの上側に配置された円筒状の大径部７ｂと、小径部７ａの下端開口部を封止する底部７ｃとで構成され、各部７ａ〜７ｃは一体に形成されている。小径部７ａの内周面および外周面７ａ４は、それぞれ、大径部７ｂの内周面７ｂ１および外周面７ｂ２に比べ小径に形成されている。小径部７ａの内周面と大径部７ｂの内周面７ｂ１とは、軸方向と直交する方向の平坦面状に形成された段差面７ｅで連続している。

小径部７ａには、図４に拡大して示すように、第１内周面７ａ１と、第１内周面７ａ１よりも上側（開口側）に設けられた第２内周面７ａ２と、第２内周面７ａ２よりも上側（開口側）に設けられた第３内周面７ａ３とが形成され、各内周面７ａ１〜７ａ３はそれぞれ内径寸法を異ならせている。具体的に述べると、第３内周面７ａ３の内径寸法ｄ３は、第１内周面７ａ１の内径寸法ｄ１よりも大径に、また第２内周面７ａ２の内径寸法ｄ２よりも小径に形成されている（ｄ１＜ｄ３＜ｄ２）。また、第１〜第３内周面７ａ１〜７ａ３の内径寸法ｄ１、ｄ２、ｄ３は軸受スリーブ８の外径寸法（厳密にはハウジング７に固定される前の外径寸法）ｄ４に対し、それぞれｄ１＜ｄ４、ｄ２＞ｄ４、ｄ３＞ｄ４とされている。

また、詳細は後述するが、本実施形態では軸受スリーブ８の組み付け前、第２内周面７ａ２に接着剤２０が塗布される。そして、第２内周面７ａ２と第３内周面７ａ３の半径寸法差〔＝（ｄ２−ｄ３）／２〕は、塗布される接着剤２０の高さよりも大きくなるように設定されている。なお、図４は理解の容易化のために各部を誇張して描いたものであり、実際には、最も差の大きい第１内周面７ａ１と第２内周面７ａ２との間でも内径寸法差（ｄ２−ｄ１）は２０〜２００μｍ程度である。

ハウジング７の底部７ｃの内底面７ｃ１には、第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受面となる領域（図２の黒塗り部分）が設けられ、該領域には、図示は省略するが、例えばスパイラル状に配列された複数の動圧溝が形成されている。

上記構成のハウジング７は、樹脂で射出成形される。成形収縮時の収縮量の差による変形を防止するため、ハウジング７の各部７ａ〜７ｃは略均一厚に形成されている。

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（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。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。

図５は、上記構成のハウジング７を射出成形する工程を例示するものである。図示のように、ハウジング７は、型締めした二つの金型（雄型１２と雌型１３）のうち、雌型１３の軸芯部に設けたゲート（点状ゲート）１４から溶融樹脂をキャビティに射出して成形される。ゲートの構成や数は任意であり、複数の点状ゲートやディスクゲートを採用することもできる。ゲート位置も任意で、例えば底部７ｃの外周縁部にゲート１４を配置することもできる。

樹脂の固化後に型開きすると、成形品は雄型１２に被着した状態で雌型１３から取り出される。その後、雄型１２に設けた突き出し機構、例えば突き出しピン１５でハウジング７の開口部端面７ｆを押圧することにより、ハウジング７が雄型１２から分離される。このとき、雄型１２のうち、第２内周面７ａ２の成形部はいわゆる無理抜きとなるが、このハウジング７の形成材料が樹脂であり、また第２内周面７ａ２と第３内周面７ａ３とが傾斜面を介して滑らかに連続していることから、無理抜きに伴って小径部７ａの第３内周面７ａ３が変形あるいは損傷することはない。なお、ハウジング７の突き出しは、突き出しピン１５以外にも突き出しリングや突き出しプレートで行うこともできる。

シール部材９は、例えば、黄銅等の軟質金属材料やその他の金属材料、あるいは上述したハウジング７の成形に用いられる樹脂材料で、円盤状の第１シール部９ａと、第１シール部９ａの外径側から下方に張り出した円筒状の第２シール部９ｂとを備える断面逆Ｌ字形に一体形成される。第１シール部９ａの内周面９ａ２は軸部２ａの外周面２ａ１との間に所定容積の第１のシール空間Ｓ１を形成する。また、第２シール部９ｂの外周面９ｂ１は、ハウジング７を構成する大径部７ｂの内周面７ｂ１との間に所定容積の第２のシール空間Ｓ２を形成する。本実施形態において、第１シール部９ａの内周面９ａ２およびハウジング７の大径部７ｂの内周面７ｂ１は、何れも上方を拡径させたテーパ面状に形成され、そのため第１および第２のシール空間Ｓ１，Ｓ２は下方に向かって漸次縮小したテーパ形状を呈する。

第１シール部９ａの下側端面９ａ１には、図６に示すように、下側端面９ａ１を横断する一又は複数の径方向溝１０が形成されている。本実施形態で径方向溝１０は、図７に示すように円周方向三箇所に等配されている。

上記の構成部材からなる流体軸受装置１は、ハウジング７内に軸部材２を収容した後、ハウジング７の内周に軸受スリーブ８を固定し、さらに軸受スリーブ８にシール部材９を固定することで組み立てることができる。

具体的には、まず図８に示すように、ハウジング７の第２内周面７ａ２に、例えば熱硬化性の接着剤２０を塗布した状態で、外周面８ｄをハウジング７の第３内周面７ａ３でガイドしながら、軸受スリーブ８を第１内周面７ａ１の所定位置（スラスト軸受隙間を確保できる位置）まで挿入する。これにより、軸受スリーブ８が、ハウジング７の第１内周面７ａ１に圧入固定される。第３内周面７ａ３の内径寸法ｄ３は第２内周面７ａ２の内径寸法ｄ２よりも小径に形成されると共に軸受スリーブ８の外径寸法ｄ４よりも大径に形成されており、また第２および第３内周面の半径寸法差が、塗布された接着剤２０の高さよりも大きく設定されていることから、軸受スリーブ８の挿入に伴って、外周面８ｄや下側端面８ｂに接着剤２０が付着し、接着剤２０がハウジング７の底部７ｃ側に回り込む事態を回避しつつ、軸受スリーブ８を圧入固定することができる。

次いで、上記の組立品に加熱処理を施す。加熱処理（ベーキング）することによって、ハウジング７の第２内周面７ａ２に塗布された接着剤２０が一時的に軟化し、その一部が、毛細管力によってハウジング７の第１内周面７ａ２と軸受スリーブ８の外周面８ｄとの間に引き込まれる。そして、しばらく加熱状態を保持して接着剤２０を固化させると、図４に示すように、第１内周面７ａ１の内径側でハウジング７と軸受スリーブ８とが圧入接着され、第２内周面７ａ２の内径側で、ハウジング７と軸受スリーブ８とが残存した接着剤２０によって全周に亘って隙間接着される。

なお、図示は省略しているが、第１内周面７ａ１と軸受スリーブ８の外周面８ｄとの間に満遍なく接着剤２０を行き渡らせ、両面間における固定強度を高めるために、加熱処理時に真空吸引等の手段を用い、ハウジング７の底部７ｃ側へ接着剤２０を引き込むこともできる。

また、軸受スリーブ８の外周面８ｄとハウジング７の第１内周面７ａ２との間の隙間は、軸受スリーブ８の外周面８ｄに設けられた軸方向溝８ｄ１とハウジング７の内周面との間に形成される空間（貫通孔）に比べ十分に小さいので、仮に軸方向溝８ｄ１に接着剤２０が流れ込もうとしても、当該接着剤２０には毛細管力が作用する。そのため、軸方向溝８ｄ１が接着剤２０で埋められることはない。

また、かかる態様でハウジング７と軸受スリーブ８とを固定する結果、第２内周面７ａ２と軸受スリーブ８の外周面８ｄとの間には十分量の接着剤２０が残存せず、隙間接着部分での固定強度が不足する場合がある。かかる場合には、第２内周面７ａ２と軸受スリーブ８の外周面８ｄとの間に接着剤２０を補充してもよい。この場合、充填する接着剤２０は、上記同様熱硬化性接着剤の他、例えば嫌気性接着剤であってもよい。

以上の説明では、接着剤２０として熱硬化性接着剤を用い、加熱処理することでハウジング７の第１内周面７ａ１と軸受スリーブ８の外周面８ｄとの間に接着剤２０を導入する場合について説明を行ったが、接着剤２０として例えば嫌気性接着剤を用い、真空吸引で両面間へ接着剤２０を導入することもできる。

上記のようにしてハウジング７と軸受スリーブ８との組立が完了すると、シール部材９を接着、圧入、圧入接着等適宜の手段によって軸受スリーブ８の外周上端に固定する。シール部材９の組立が完了すると、シール部材９を構成する第１シール部９ａの下側端面９ａ１は軸受スリーブ８の上側端面８ｃと当接し、第２シール部９ｂの下側端面は所定の軸方向隙間１１を介してハウジング７の段差面７ｅと対向する。同時に、第１シール部９ａの内周面９ａ２と軸部２ａの外周面２ａ１との間に第１のシール空間Ｓ１が形成され、第２シール部９ｂの外周面９ｂ１とハウジング７の大径部内周面７ｂ１との間に第２のシール空間Ｓ２が形成される。その後、シール部材９で密封されたハウジング７の内部空間に、軸受スリーブ８の内部気孔を含め、潤滑油を充満させることにより、図２に示す流体軸受装置１が完成する。

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上下２箇所の領域は、それぞれ、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。また、軸受スリーブ８の下側端面８ｂのスラスト軸受面となる領域は、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１とスラスト軸受隙間を介して対向し、ハウジング７の内底面７ｃ１のスラスト軸受面となる領域は、フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２と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、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の軸部２ａが上記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とが構成される。

また、軸部材２の回転時には、上述のように、第１および第２のシール空間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。

なお、第１シール部９ａの内周面９ａ２を円筒面とする一方、これに対向する軸部２ａの外周面をテーパ面状としてもよく、この場合、第１のシール空間Ｓ１には、さらに遠心力シールとしての機能も付与することができるのでシール効果が一層高まる。

また、上述したように、上側の動圧溝８ａ１は、軸方向中心ｍ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（図３参照）。そのため、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は下方に流動し、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間→軸受スリーブ８の軸方向溝８ｄ１によって形成される流体通路→第１シール部９ａの径方向溝１０によって形成される流体通路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、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、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の問題を解消することができる。上記の循環経路には、第１のシール空間Ｓ１が連通し、さらに軸方向隙間１１を介して第２のシール空間Ｓ２が連通しているので、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、Ｓ２内の潤滑油の油面（気液界面）から外気に排出される。従って、気泡による悪影響はより一層効果的に防止される。

なお、図示は省略するが、軸方向の流体通路はハウジング７の内周面に軸方向溝を設けることによって形成することもでき、径方向の流体通路は軸受スリーブ８の上側端面８ｃに径方向溝を設けることによって形成することもできる。

以上に示す流体軸受装置１では、軸受スリーブ８とハウジング７との間に、両者が圧入接着された領域と隙間接着された領域とが軸方向に並べて設けられるので、両者を圧入あるいは接着のみで固定する場合に比べて両者の固定強度を高めることができ、ディスクの多積層化に対応することが可能となる。また、以上に述べた手法で両者を組み立てることにより、組立時に懸念されるハウジング底部側への接着剤の回り込みを防止して、回転性能へ悪影響が及ぶのを回避することができる。

また、本実施形態の流体軸受装置１では、シール部材９の内周側だけでなく、外周側にもシール空間が形成されている。シール空間は、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しうる容積を有するものであり、従って本実施形態の構成であれば、第２のシール空間Ｓ２をシール部材９の外周側にも設けている分、第１のシール空間Ｓ１の軸方向寸法を図９に示す構成よりも小さくすることが可能である。そのため、例えば、軸受装置（ハウジング７）の軸方向寸法を長大化させることなく軸受スリーブ８の軸方向長さ、換言すると両ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２間の軸受スパンを図９に示す構成よりも大きくすることができ、モーメント剛性を高めることができる。この点からも、ディスクの多積層化に対応することが可能となる。

その一方で、形状が複雑化するハウジング７を樹脂の射出成形品としているので、製造コストの高騰を抑制し、流体軸受装置１の低コスト化を図ることができる。また、ハウジング７を樹脂の射出成形品とすることで、ハウジング７の第１内周面７ａ１との固定領域における軸受スリーブ８の内周形状の悪化、換言するとラジアル方向における回転精度の悪化を回避することができる。

以上、本発明に係る流体軸受装置の一実施形態について説明を行ったが、ハウジングの開口部内周を異径とする本発明の構成を図９に示す構造の流体軸受装置７０に適用することもできる。

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、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２として、いわゆるステップ軸受、多円弧軸受、あるいは非真円軸受を、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２として、いわゆるステップ軸受や波型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、軸受スリーブ８の内周側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。さらには、ラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２として動圧発生部を有しないいわゆる真円軸受を、またスラスト軸受部として、軸部材の一端を接触支持するピボット軸受を採用することもできる。

本願発明の有用性を実証するために確認試験を行った。確認試験は、ハウジング７に軸部材２を収容した状態で軸受スリーブ８を固定し、軸部材２の引き抜き強度（抜去力）を測定するものである。試験用のハウジングは、小径部７ａ、大径部７ｂ、および底部７ｃを一体に有する図２に示す形態のものであり、実施例は小径部７ａが図４に拡大して示す構成のもの、比較例は小径部７ａの内周面全体をストレートな円筒面とし、その内周面に軸受スリーブを接着（隙間接着）したものである。なお、接着剤としては、両者とも同一の熱硬化性接着剤を用いた。

実施例では、約１０００Ｎ程度の抜去力が得られたのに対し、比較例では約５００Ｎ程度の抜去力しか得られなかった。従って、本発明の有用性が確認できる。

本発明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。 本発明に係る流体軸受装置の断面図である。 軸受スリーブの断面図である。 図２のＸ部の拡大断面図である。 ハウジングの射出成形工程を示す断面図である。 シール部材のＡ−Ａ線（図７参照）での断面図である。 Ｂ方向（図６参照）から見たシール部材の平面図である。 軸受スリーブをハウジングに組み付ける際の要部拡大断面図である。 公知の流体軸受装置を示す断面図である。

符号の説明

１ 流体軸受装置
２ 軸部材
７ ハウジング
７ａ 小径部
７ａ１ 第１内周面
７ａ２ 第２内周面
７ａ３ 第３内周面
７ｂ 大径部
７ｃ 底部
８ 軸受スリーブ
９ シール部材
９ａ 第１シール部
９ｂ 第２シール部
２０ 接着剤
ｄ１ 第１内周面の内径寸法
ｄ２ 第２内周面の内径寸法
ｄ３ 第３内周面の内径寸法
ｄ４ 軸受スリーブの外径寸法
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２ スラスト軸受部
Ｓ１ 第１のシール空間
Ｓ２ 第２のシール空間

Claims (5)

1. 有底筒状のハウジングと、ハウジングの内周に固定された軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入された軸部材とを備え、軸受スリーブと軸部材の間のラジアル軸受隙間に形成される油膜で軸部材をラジアル方向に支持する流体軸受装置において、
   ハウジングが、その内径側に軸受スリーブを圧入接着した第１内周面と、第１内周面よりも開口側に設けられ、その内径側に軸受スリーブを隙間接着した第２内周面と、第２内周面よりも開口側に設けられ、第２内周面よりも小径でかつ軸受スリーブの外径よりも大径の第３内周面とを有することを特徴とする流体軸受装置。
2. ハウジングが、樹脂の射出成形品である請求項１に記載の流体軸受装置。
3. さらに、ハウジングの開口部をシールするシール部材を備え、
   シール部材の内周側に第１のシール空間が形成され、シール部材の外周側に第２のシール空間が形成された請求項１又は２に記載の流体軸受装置。
4. 有底筒状のハウジングと、ハウジングの内周に固定された軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入された軸部材とを備え、軸受スリーブと軸部材の間のラジアル軸受隙間に形成される油膜で軸部材をラジアル方向に支持する流体軸受装置の製造方法であって、
   ハウジングに、軸受スリーブの外径よりも小径の第１内周面と、第１内周面よりも開口側に軸受スリーブの外径よりも大径の第２内周面と、第２内周面よりも開口側に第２内周面よりも小径でかつ軸受スリーブの外径よりも大径の第３内周面とを設け、
   第２内周面に予め接着剤を塗布した状態で軸受スリーブを第１内周面の内径側に配置し、その後接着剤を軸受スリーブの外周面と第１内周面との間に導入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。
5. 第３内周面を、第２内周面との半径寸法差が、予め塗布する接着剤高さよりも大きくなるような内径寸法に設定した請求項４に記載の流体軸受装置の製造方法。

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