JP2008133857A - 動圧軸受装置および軸受部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受部材の貫通孔を低コストに型成形可能とすることで、軸受装置の低コスト化を図る
【解決手段】成形ピン２３を、仮想円筒面Ｃ’に対して二点で接触する（接触点をＰ’で表す）断面形状とした。これにより、固定穴２１ｂ１のアンダーカットが小さくなるか、もしくは消滅するため、金型の加工が容易となる。また、円筒面２１ｃと固定穴２１ｂ１との間の角部２１ｄが鈍化されるので、金型が変形・破損し難くなる。よって、金型製作コストの低廉化が可能となり、軸受装置の低コスト化を図ることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、軸受隙間に生じる潤滑流体の動圧作用で軸部材を回転自在に支持する動圧軸受装置、及びその動圧軸受装置に用いられる軸受部材の製造方法に関する。

この種の動圧軸受装置は、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、例えばファンモータなどの小型モータ用として好適に使用可能である。

従来の動圧軸受装置の多くは、ハウジングの内周に軸受スリーブを固定し、さらに軸受スリーブの内周に軸部材を挿入して、軸部材の外周面と軸受スリーブの内周面との間にラジアル軸受隙間を形成し、このラジアル軸受隙間に発生した潤滑流体の動圧作用で軸部材を回転自在に支持する構造である。

近年では、部品点数の削減によるコスト低減等を目的として、軸受スリーブとハウジングとを一体化すると共に、これを型成形品に置き換えようとする提案がなされている（特許文献１）。

特開２００６−２２６５２０公報

ところで、動圧軸受装置においては、軸受装置の内部に充満させた潤滑油の圧力バランスを保持するため、軸受装置の内部で潤滑油を循環させるための循環路を設ける場合が多い。上記のように軸受スリーブとハウジングを一体化させた構造では（以下、この一体化させた部品を「軸受部材」と呼ぶ）、循環路の一部として軸受部材に貫通孔を形成する必要がある。コスト面あるいはコンタミ防止の観点から、貫通孔は、軸受部材の型成形と同時に型で形成することが望ましい。

図９に、貫通孔付き軸受部材１０７の一例を示す。この軸受部材１０７は、ハウジングの内周面に軸受スリーブを固定したアセンブリの輪郭をそのまま有し、その内周面は、軸受スリーブの内周面に相当する小径内周面１０７ａと、ハウジングの内周面に相当する第１の大径内周面１０７ｂおよび第２の大径内周面１０７ｃとで構成される。小径内周面１０７ａの一端と第１の大径内周面１０７ｂの一端との間には、径方向に第１の肩面１０７ｄが形成され、小径内周面１０７ａの他端と第２の大径内周面１０７ｃの一端との間には、径方向に第２の肩面１０７ｅが形成される。軸方向の貫通孔１１２は、第１の肩面１０７ｄ及び第２の肩面１０７ｅにそれぞれ開口している。

この軸受部材１０７は、例えば図１０に示す金型を用いることで射出成形することができる。この金型は、可動型１２１と固定型１２２と、貫通孔１１２を成形するための成形ピン１２３とを備える。可動型１２１は、軸受部材７の小径内周面１０７ａを成形するシャフト部１２１ａと、第１の肩面１０７ｄを成形する肩面１２１ｂと、第１の大径内周面１０７ｂを成形する円筒面１２１ｃとを有する。固定型１２２は、第２の肩面１０７ｅを成形する肩面１２２ｂを有する。可動型１２１の肩面１２１ｂの外径部には固定穴１２１ｂ１が形成され、この固定穴１２１ｂ１に成形ピン１２３の一端が挿入される。この状態で、可動型１２１と固定型１２２とを型締めし、成形ピン１２３の他端が、固定型１２２の肩面１２２ｂの外径部に形成された固定穴１２２ｂ１に挿入され、成形ピン１２３がキャビティ内で位置決めされる。

この場合において、図１０（ｂ）の拡大断面図に示すように、成形ピン１２３を断面円形とし、かつ成形ピン１２３の外周面を第１の大径内周面１０７ｂを成形する円筒面１２１ｃに１点で内接させると、固定穴１２１ｂ１が極端に大きなアンダーカットを持つため、金型の加工が困難となる。また、仮に加工できても、円筒面１２１ｃと固定穴１２１ｂ１との間の角部１２１ｂ３が尖端形状となるので、金型が変形・破損し易くなる。これらは金型製作コストの高騰につながり、さらには軸受装置のコストアップを招く。

そこで、本発明は、軸受部材の貫通孔を低コストに型成形可能とすることで、軸受装置の低コスト化を図ることを主な目的とする。

前記課題を解決するため、本発明では、大径内周面、軸部材との間でラジアル軸受隙間を形成する小径内周面、大径内周面と小径内周面との間の肩面、及び内部を潤滑流体が流通する軸方向の貫通孔を有する軸部材を射出成形するに際し、キャビティ内に貫通孔を成形する成形ピンを配置し、かつ成形ピンの少なくとも一端側における外周面を、大径内周面の成形面を含んだ仮想円筒面Ｃ’と二点で接触する断面形状に形成する。

図４（ｂ）に示す軸受部材の成形金型において、符号Ｃ’は、大径内周面の成形面（円筒面１２１ｃ）を含む仮想円筒面を表す。図示のように、成形ピン２３が仮想円筒面Ｃ’に対して二点で接触する（接触点をＰ’で表す）断面形状であれば、固定穴２１ｂ１のアンダーカットが小さくなるか、もしくは消滅するため、金型の加工が容易となる。また、円筒面２１ｃと固定穴２１ｂ１との間の角部２１ｄが鈍化されるので、金型が変形・破損し難くなる。よって、金型製作コストの低廉化が可能となり、軸受装置の低コスト化を図ることができる。

軸受部材７の第１の大径内周面７ｂは、これを成形する円筒面２１ｃと同形状かつ同寸法である。同様に、軸受部材の貫通孔１２もこれを成形する成形ピン２３と同形状かつ同寸法となる。従って、本発明は、大径内周面、小径内周面、大径内周面と小径内周面との間の肩面、及び内部を潤滑流体が流通する軸方向の貫通孔を有し、貫通孔も含めて型成形された軸受部材と、軸受部材の内周に挿入された軸部材とを備え、軸受部材の小径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流体の動圧作用で軸部材をラジアル方向に支持するものであって、前記貫通孔の少なくとも一端側における内周面が、前記大径内周面を含んだ仮想円筒面Ｃと二点で接触する断面形状を備えた動圧軸受装置としても特徴付けることができる。

特に図３（ｂ）に示すように、前記仮想円筒面Ｃと貫通孔の内周面との接触点Ｐから軸受部材の中心側へ向けて延びた貫通孔の内周面の一辺が、貫通孔の中心線Ｏと平行であれば、射出成形時に使用する成形ピン２３の固定穴２１ｂ１のアンダーカットを無くすことができる。従って、金型製作コストのさらなる低廉化を図ることができる。尚、ここで言う貫通孔の中心線Ｏとは、径方向断面における軸受部材の中心Ｏ_１と貫通孔の中心（図心）Ｏ_２とを結ぶ直線のことを言い（図３（ｂ）参照）、以下の説明においても同様とする。

貫通孔の内周面の断面形状が半円形等の曲線部を有する場合は、前記仮想円筒面Ｃと貫通孔との接触点Ｐから軸受部材の中心側へ向けて延びた貫通孔の内周面の接触点Ｐにおける接線が、貫通孔の中心線Ｏと平行であると、上記と同様の効果が得られる。

また、図５および図６に示すように、仮想円筒面Ｃと貫通孔との接触点Ｐから軸受部材の中心側へ向けて延びた貫通孔の内周面の一辺（図５参照）、あるいは仮想円筒面Ｃと貫通孔との接触点Ｐから軸受部材の中心側へ向けて延びた貫通孔の内周面の接触点Ｐにおける接線（図６参照）が、軸受部材の中心側へ向けて貫通孔中心線Ｏに漸次接近した形状であっても上記と同様の効果が得られる。

貫通孔の径方向断面積を軸方向で異ならせると、貫通孔を成形する成形ピンを部分的に太くすることができる。これにより成形ピンの剛性を高めることができるため、成形ピンの曲げや折損等の不具合を低減し、成形性をさらに高めることができる。

以上のように、本発明によれば、軸受部材に流体循環用の貫通孔を形成する場合でも、貫通孔を低コストに型成形することが可能となる。従って、軸受装置の低コスト化を図ることができる。

また、貫通孔を型成形することにより、軸受部材の成形後に貫通孔を穴あけ加工する場合に比べ、切削粉が発生しない分だけコンタミの発生防止により有効となる。

以下、本発明の第１実施形態を図１〜図４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を相対回転自在に非接触支持する動圧軸受装置１と、軸部材２に固定されるディスクハブ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、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。動圧軸受装置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、ディスクハブ３には、情報記録媒体としてのディスクＤが一又は複数枚（図１では２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、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、動圧軸受装置１を示している。この動圧軸受装置１は、軸受部材７と、軸受部材７の内周に挿入される軸部材２と、軸受部材７の一端を閉口する蓋部材１０と、軸受部材７の他端をシールするシール部１１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の開口部のうち、蓋部材１０で閉口される側を下側、閉口側と反対の側を上側として以下説明する。

軸部材２は、軸部２ａと、軸部２ａの下端に設けられたフランジ部２ｂとを備える。軸部２ａは、ＳＵＳ鋼等の金属材料で略円筒状に形成される。フランジ部２ｂは、軸部２ａと同一材料で一体に形成する他、別材料で形成することもできる。例えば、フランジ部２ｂを樹脂材料で形成し、軸部２ａと一体に設けたハイブリット構造とすることができる。

軸部２ａの外周面２ａ１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２に示すように、複数の動圧溝２ｃ１、２ｃ２をへ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。これら動圧溝２ｃ１、２ｃ２形成領域は、軸部材２の回転時、対向する軸受部材７の小径内周面７ａとの間に後述する第１、第２ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の各ラジアル軸受隙間を形成する。

軸受部材７は、軸方向両端を開口した略円筒形状を成し、小径内周面７ａと、小径内周面の上側に設けられた第１の大径内周面７ｂと、小径内周面７ａの下側に設けられた第２の大径内周面７ｃとを備える。小径内周面７ａの上端と第１の大径内周面７ｂの下端との間には、径方向に第１の肩面７ｄが形成されると共に、小径内周面７ａの下端と第２の大径内周面７ｃの上端との間には、径方向に第２の肩面７ｅが形成される。尚、この実施形態では、第２の大径内周面７ｃは、第１の大径内周面７ｂよりも僅かに大径に形成される。

この実施形態では、軸受部材７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）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の結晶性樹脂や、ポリフェニルサルフォン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等の非晶性樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物を射出成形することで形成される。また、上記の樹脂に充填する充填剤の種類も特に限定されないが、例えば、充填剤として、ガラス繊維等の繊維状充填剤、チタン酸カリウム等のウィスカー状充填剤、マイカ等の鱗片状充填剤、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剤を用いることができる。これらの充填剤は、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。

軸受部材７の第２の肩面７ｅの全面または一部環状領域には、スラスト動圧発生部として、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（ａ）に示すように、複数の動圧溝７ｅ１をスパイラル形状に配列した領域が形成される。この動圧溝７ｅ１形成領域はフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１と対向し、軸部材２の回転時には、上側端面２ｂ１との間に後述する第１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）。動圧溝７ｅ１は、軸受部材７の型成形で使用する金型に、対応する形状の溝型を形成しておくことにより、軸受部材７の射出成形と同時に成形することができる。

この軸受部材７には、図２に示すように、軸方向に貫通する複数の貫通孔１２が形成される。この実施形態では、貫通孔１２は、軸方向で軸直交方向の断面積を異ならせると共に、上側ほど断面積を拡大させた形態を成し、軸受部材７の円周方向等間隔に４箇所設けられる。具体的には、貫通孔１２は、上端が第１の肩面７ｄに開口し、断面積が最も大きい第１流路１２ａと、下端が第２の肩面７ｅに開口し、断面積が最も小さい第３流路１２ｃと、第１流路１２ａと第３流路１２ｃの間に形成され、断面積が第１流路１２ａより小さく、第３流路１２ｃより大きい第２流路１２ｂとで構成される。第１、第２流路１２ａ、１２ｂは断面矩形に形成され、第３流路１２ｃは断面円形に形成される（図３（ｂ）を参照）。また、第１流路１２ａと第２流路１２ｂとの間には、テーパ状の連続部１２ｄが設けられ、これらを滑らかに連続させている。第２流路１２ｂを省略し、第１流路１２ａおよび第３流路１２ｃで貫通孔１２を構成することもできる。

この貫通孔１２のうち、第１流路１２ａの内周面は、図３（ｂ）の拡大図に示すように、その横断面において第１の大径内周面７ｂを含んだ仮想円筒面Ｃ（破線で示す）と二点で接触する形態を有する（接触点をＰで示す）。本実施形態のように第１流路１２ａを断面矩形状とした場合、各接触点Ｐから軸受部材の中心側へ向けて延びた第１流路１２ａの内周面の一辺１２ａ１、１２ａ１は、貫通孔１２の中心線Ｏ（軸受部材７の中心Ｏ_１と第１流路１２ａの中心（図心）Ｏ_２とを結ぶ直線）と平行となる。

上記のように、本実施形態では、軸受部材７の第２の肩面７ｅに面してスラスト軸受隙間が形成される。このスラスト軸受隙間での動圧抜けの防止のため、貫通孔１２は第２の肩面７ｅのスラスト軸受隙間（動圧溝７ｅ１形成領域）を避けた領域に開口させるのが望ましい。上記のように、貫通孔１２の一端（第１流路１２ａの開口端部）を仮想円筒面Ｃと接触させれば、貫通孔１２を第２の肩面７ｅの外径端に形成することができる。従って、スラスト軸受隙間の径方向幅を十分に確保することができ、スラスト方向で高い支持力を得ることができる。

また、第１流路１２ａおよび第２流路１２ｂは、その外径側の内周面が軸方向の同一面上にある。これにより、貫通孔１２は第２の肩面７ｅにおいてさらに外径側に開口させることができるため、スラスト軸受隙間の領域を外径方向に拡張することができ、スラスト方向の支持力をさらに高めることができる。特に、本実施形態のように、貫通孔１２の断面積を軸方向で異ならせ、断面積の最も小さい第３流路１２ｃを軸受部材７の第２の肩面７ｅに開口させれば、スラスト軸受隙間の径方向幅のさらなる拡張に有効となる。尚、本実施形態では、第２流路１２ｂの下端部の中央部から第３流路１２ｃが延びているが、第３流路１２ｃを軸受部材７の外径側に寄せて設けると、さらにスラスト軸受隙間の領域を拡張することができる。

貫通孔１２のうち、動圧逃げを考慮する必要がない側（シール部１１の側）に断面積が最も大きい第１流路１２ａを設けることにより、軸受内部の保油量を増加させることができる。本発明のように、軸受部材７を樹脂で一体成形する場合、軸受部材７に潤滑油を含浸させることができないので、軸受装置内部の保油量が減少する傾向にあるが、上記の構成であれば潤滑油の不足分を補って、ラジアル軸受隙間やスラスト軸受隙間に潤沢な潤滑油を供給することが可能となる。

また、貫通孔１２の上端開口部が断面積の大きい矩形状であり、下端開口部が断面積の小さい円形状であることから、両開口部の形状差が顕著となり、軸受部材７の上下を容易に識別することが可能となる。従って、組立時の誤組みを回避することができる。

軸受部材７の第２の大径内周面７ｃには、軸受部材７の下端側を閉口する蓋部材１０が接着（ルーズ接着を含む）、圧入（圧入接着を含む）、溶着（超音波溶着を含む）、溶接等の手段で固定される。この際、軸受部材７と蓋部材１０との固定面間では、軸受内部に充満した潤滑油が少なくとも外部に漏出しない程度の密封性を確保する必要がある。

蓋部材１０の上側端面１０ａの一部環状領域には、スラスト動圧発生部として、図示は省略するが、複数の動圧溝を、例えば図３（ａ）に示すスパイラル形状とは円周方向反対向きの形状となるよう配列した領域が形成される。この動圧溝形成領域はフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２と対向し、軸部材２の回転時には、下側端面２ｂ２との間に後述する第２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）。

また、蓋部材１０の上側端面１０ａの外周には上方に突出する突出部１０ｂが設けられており、突出部１０ｂの上端に位置する当接面１０ｂ１を軸受部材７の第２の肩面７ｅに当接させた状態で、蓋部材１０が軸受部材７の第２の大径内周面７ｃに固定される。この場合、突出部１０ｂの軸方向寸法からフランジ部２ｂの軸方向幅を減じた値が、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の各スラスト軸受隙間の総和に等しくなる。

軸受部材７の第１の大径内周面７ｂには、環状のシール部１１が、その下側端面１１ｂを第１の肩面７ｄに当接させた状態で固定される。シール部１１の内周面１１ａと、この面に対向する軸部２ａの外周面２ａ１との間には、その半径方向寸法を上方へ向けて拡大させたテーパ状のシール空間Ｓが形成される。軸受装置の内部を後述する潤滑油で満たした状態では、潤滑油の油面は常にシール空間Ｓの範囲内にある。

上記構成を有する動圧軸受装置１の内部空間に、潤滑流体、例えば潤滑油を充満する。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動圧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）等を基油とした潤滑油が好適に使用可能である。

上記構成の動圧軸受装置１において、軸部材２の回転時、軸部２ａの外周面２ａ１に形成された動圧溝２ｃ１、２ｃ２形成領域は、対向する軸受部材７の小径内周面７ａとの間にラジアル軸受隙間を形成する。そして、軸部材２の回転に伴い、上記ラジアル軸受隙間の潤滑油が動圧溝２ｃ１、２ｃ２の軸方向中心側に押し込まれ、その圧力が上昇する。このように、動圧溝２ｃ１、２ｃ２によって生じる潤滑油の動圧作用によって、軸部材２をラジアル方向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とがそれぞれ構成される。

これと同時に、軸受部材７の第２の肩面７ｅ（動圧溝７ｅ１形成領域）とこれに対向するフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１との間のスラスト軸受隙間、および蓋部材１０の上側端面１０ａ（動圧溝形成領域）とこれに対向するフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２との間のスラスト軸受隙間に形成される潤滑油膜の圧力が、動圧溝の動圧作用により高められる。そして、これら油膜の圧力によって、軸部材２をスラスト方向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とがそれぞれ構成される。

このとき、貫通孔１２と、シール部１１の下側端面１１ｂに複数設けられた半径方向溝１１ｂ１とで構成される流体流路により、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の各スラスト軸受隙間と軸受部材７の開口側（シール部１１の側）に設けられるシール空間Ｓとの間が連通状態となる。これによれば、軸受内部の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。

また、この実施形態では、第１ラジアル軸受部Ｒ１の動圧溝２ｃ１は、軸方向非対称に形成され、具体的には、軸方向中間部より上側の動圧溝の軸方向寸法Ｘ１が下側の動圧溝の軸方向寸法Ｘ２よりも大きく形成されている（Ｘ１＞Ｘ２）。このため（図２を参照）、軸部材２の回転時、動圧溝２ｃ１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、軸受部材７の小径内周面７ａと軸部２ａの外周面２ａ１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→貫通孔１２→シール部１１の半径方向溝１１ｂ１、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、軸受内部の潤滑油を流動循環させることで、上記のような潤滑油の負圧発生を防止する効果をより高めることができる。尚、このような潤滑油の強制的な循環が特に必要のない場合は、動圧溝２ｃ１を軸方向対称に形成することもできる。

以下、図４を用いて、軸受部材７を成形するための成形金型を説明する。この金型は、可動型２１と、固定型２２と、貫通孔１２を成形するための成形ピン２３とで構成される。

可動型２１は、軸受部材７の小径内周面７ａを成形するシャフト部２１ａと、第１の肩面７ｄを成形する肩面２１ｂと、第１の大径内周面７ｂを成形する円筒面２１ｃとを備える。固定型２２は、第２の肩面７ｅを成形する端面２２ｂと、第２の大径内周面７ｃを成形する円筒面２２ｃとを備える。

成形ピン２３は、貫通孔１２の形状に対応した形状に形成され、可動型２１と固定型２２とで形成されるキャビティ内の所定位置に配置される。本実施形態では成形ピン２３が、貫通孔１２の第１流路１２ａを成形する角柱状の第１成形ピン２３ａと、第２流路１２ｂを成形する角柱状の第２成形ピン２３ｂと、第３流路１２ｃを成形する円柱状の第３成形ピン２３ｃと、連続部１２ｄを成形する中間部２３ｄとを備える。第１成形ピン２３ａ、第２成形ピン２３ｂ、及び中間部２３ｄは一体に形成され、この一体品を大径ピンＡと称する。大径ピンＡは、可動型２１の肩面２１ｂの外径側に設けられた固定穴２１ｂ１に固定され、第３成形ピン２３ｃは、固定型２２の端面２２ｂの外径側に設けられた固定穴２２ｂ１に固定される。可動型２１と固定型２２とを型締めすると、第２成形ピン２３ｂの下側端面の中央部に設けられた嵌合穴２３ｂ１に、第３成形ピン２３ｃの上端部が嵌合し、大径ピンＡおよび第３成形ピン２３ｃが金型内で位置決めされる（図４（ａ）参照）。

このように成形ピン２３を二つ（大径ピンＡ及び第３成形ピン２３ｃ）に分割して、一方を可動型２１に固定し、他方を固定型２２に固定すると共に、型締め時に両ピンをキャビティ中で嵌合させるように構成すれば、一方の型から突出するピンの長さを短くできるので、ピン剛性を高めることができ、射出圧等による成形ピンの破損防止に有効となる。特に本実施形態のように一方のピンを他方のピンよりも大径に形成した場合、大径側のピンＡを小径側のピン２３ｃよりも長くすることで、成形ピンの破損防止により有効となる。

本発明では、図４（ｂ）に示すように、成形ピン２３のうち、可動型２１に保持される第１成形ピン２３ａの外周面が、軸受部材７の第１の大径内周面７ｂを成形する円筒面２１ｃの輪郭を含んだ仮想円筒面Ｃ’と二点で接触する断面形状に形成される。特に本実施形態のように、成形ピン２３の上端側を断面矩形状に形成した場合、仮想円筒面Ｃ’と第１成形ピン２３ａの外周面との各接触点Ｐ’から軸心へ向けて延びた第１成形ピン２３ａの外周面２３ａ１が、第１成形ピン２３ａの中心線Ｏ’（軸心Ｏ_１’と第１成形ピン２３ａの中心Ｏ_２’とを結ぶ直線）と平行となる。従って、第１成形ピン２３ａを挿入する固定穴２１ｂ１のアンダーカットが生じず、固定穴２１ｂ１の加工が容易なものとなる。また、固定穴２１ｂ１と円筒面２１ｃとの間の角部２１ｄを鈍化させることができ、角部２１ｄの変形・破損を防止することが可能となる。従って、金型製作コストの高騰を防止することができ、結果的に軸受装置の低コスト化を図ることが可能となる。

本実施形態のように、第１流路１２ａと第２流路１２ｂを矩形状に形成し、かつその外径側の面を同一面上に形成する場合、第１成形ピン２３ａおよび第２成形ピン２３ｂの対応する成形面も段差のない平坦面に形成される。従って、両面を精度良く仕上げることが可能である。これに対し、第１流路と第２流路を共に円形状に形成し、かつその外径端部を揃えて形成する場合、成形ピンは、直径の異なる二つの円柱状に形成され、かつその外径端部を軸方向の一本の直線上に揃えた精密な形状に形成される。このため、成形ピン２３の加工が困難となり、成形ピン２３の製造コストの高騰を招くことになる。

また、第３流路１２ｃを成形する第３成形ピン２３ｃは極細形状となるため、加工が容易な円柱状に形成される。このため、第３成形ピン２３ｃが嵌合する第２成形ピン２３ｂの嵌合穴２３ｂ１は円筒面状に形成される。この円筒状の嵌合穴２３ｂ１により第２成形ピン２３ｂにアンダーカットが形成されることを防ぐため、嵌合穴２３ｂ１は第２成形ピン２３ｂの下端面のおよそ中央部に設けられる。尚、第３成形ピン２３ｃを例えば断面矩形等に形成する場合には、嵌合穴２３ｂ１により第２成形ピン２３ｂにアンダーカットが形成されないため、嵌合穴２３ｂ１を第２成形ピン２３ｂの下端面の軸受外径側に寄せて設けることができる。これによると、第３流路１２ｃを軸受外径側に寄せることができるため、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間の形成領域を拡張することができる。

本発明は以上の実施形態に限られない。上記の実施形態では、貫通孔１２の第１流路１２ａの断面が矩形に形成されているが、貫通孔１２の内周面（輪郭線）が仮想円筒面Ｃと二点Ｐで接触するものであれば、その形態は特に上記に限られない。貫通孔１２の他の例を、軸受部材７の第１流路１２ａにおける断面図である図５〜図７を用いて説明する。

例えば、貫通孔１２の内周面の断面形状を、三角形（図５参照）や半円形（図６参照）とすることができる。これらの場合、接触点Ｐから軸受部材の中心側へ向けて延びた貫通孔１２の内周面の一辺１２ａ１（図５参照）、あるいは接触点Ｐから軸受部材の中心側へ向けて延びた貫通孔１２の内周面の接触点Ｐにおける接線Ｌ（図６参照）は、何れも軸受部材の中心側へ向けて貫通孔１２の中心線Ｏに漸次接近しており、これにより上記の実施形態と同様の効果が得られる。また、図６に示すような構成において、接触点Ｐにおける接線Ｌが貫通孔１２の中心線Ｏと平行である場合にも、上記と同様の効果が得られる（図示省略）。あるいは、図７に示す例では、貫通孔１２が仮想円筒面Ｃよりも外径側にはみ出している。この構成においても、接触点Ｐから軸受部材の中心側へ向けて延びた貫通孔１２の内周面の一辺１２ａ１は、貫通孔１２の中心線Ｏと平行であることにより、上記と同様の効果が得られる。

また、以上の実施形態では、貫通孔１２の断面積が軸方向で異なる場合を示したが、例えば図８に示すように、断面形状が軸方向で一定（例えば矩形、図示省略）の貫通孔１２を設けることもできる。この実施形態では、貫通孔１２の下端開口部が、蓋部材１０に設けられた径方向溝１０ｃを介してスラスト軸受隙間と連通する。

この場合、軸受部材７の第２の大径内周面７ｃを第１の大径内周面７ｂよりも僅かに大径にしているので、貫通孔１２の下端側開口部は第２の大径内周面７ｃから内径側に離隔させることができる。従って、この貫通孔１２を成形する成形ピンの下端部が挿入される固定穴（図４（ａ）の固定型２２の固定穴２２ｂ１に相当）により、固定型にアンダーカットが形成されることはない。また、第２の大径内周面７ｃを第１の大径内周面７ｂと同内径寸法に形成する場合には、成形ピンの下端部を挿入する固定穴が、上端部を挿入する固定穴（図４（ａ）の可動型２１の固定穴２１ｂ１に相当）と同様の構成となるため、固定型にアンダーカットや尖った角部が形成されることはない。

また、以上の実施形態では、軸受部材７が樹脂の射出成形で形成されているが、これに限らず、例えば、金属粉末の射出成形（いわゆる、メタル・インジェクション・モールディング（Metal Injection Molding））で形成することもできる。

また、以上の実施形態では、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、いわゆるステップ軸受、あるいは、円周方向に複数の円弧面を配列し、対向する軸受部材７の小径内周面７ａ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。

また、第１スラスト軸受部Ｔ１及び第２スラスト軸受部Ｔ２の一方又は双方は、同じく図示は省略するが、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、軸部材２の外周面２ａ１や軸受部材７の第２の肩面７ｅ、あるいは蓋部材１０の上側端面１０ａに動圧発生部がそれぞれ形成される場合を説明したが、例えばこれらと軸受隙間を介して対向する軸受部材７の小径内周面７ａ、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１及び下側端面２ｂ２に動圧発生部を形成することもできる。

また、以上の実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２が軸方向に離隔して設けられているが、これに限らず、これらを連続的に設けても良い。あるいは、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の何れか一方のみを設けても良い。

また、以上の説明では、動圧軸受装置１の内部に充満し、ラジアル軸受隙間や、スラスト軸受隙間に動圧作用を生じる流体として、潤滑油を例示したが、それ以外にも各軸受隙間に動圧作用を発生可能な流体、例えば空気等の気体や、磁性流体、あるいは潤滑グリース等を使用することもできる。

本発明の動圧軸受装置は、以上のようにＨＤＤ等のディスク駆動装置に限らず、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、高速回転下で使用される情報機器用の小型モータ、レーザビームプリンタのポリゴンスキャナモータ、あるいは電気機器等に使用されるファンモータ等における回転軸支持用としても使用することができる。

動圧軸受装置１を組込んだスピンドルモータの断面図である。 本発明の実施形態に係る動圧軸受装置１の断面図である。 （ａ）は、軸受部材７の下面図である。（ｂ）は、軸受部材７の上面図である。 （ａ）は、軸受部材７を成形するための成形金型を示す断面図である。（ｂ）は、（ａ）に示す成形金型のａ−ａ断面における断面図である。 貫通孔１２の他の例を示す断面図である。 貫通孔１２の他の例を示す断面図である。 貫通孔１２の他の例を示す断面図である。 他の実施形態に係る動圧軸受装置１を示す断面図である。 従来の軸受部材１０７を示す断面図である。 （ａ）は、従来の軸受部材１０７を成形するための成形金型を示す断面図である。（ｂ）は、（ａ）に示す成形金型のａ−ａ断面における断面図である。

符号の説明

１ 動圧軸受装置
２ 軸部材
７ 軸受部材
７ａ 小径内周面
７ｂ 第１の大径内周面
７ｃ 第２の大径内周面
７ｄ 第１の肩面
７ｅ 第２の肩面
１０ 蓋部材
１１ シール部
１２ 貫通孔
１２ａ 第１流路
１２ｂ 第２流路
１２ｃ 第３流路
２１ 可動型
２１ｂ 肩面
２１ｂ１ 固定穴
２１ｃ 円筒面
２１ｄ 角部
２２ 固定型
２２ｂ 端面
２２ｂ１ 固定穴
２３ 成形ピン
Ａ 大径ピン
２３ａ 第１成形ピン
２３ｂ 第２成形ピン
２３ｃ 第３成形ピン
Ｃ （軸受部材における）仮想円筒面
Ｃ’ （金型における）仮想円筒面
Ｐ 接触点
Ｏ 貫通孔の中心線
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２ スラスト軸受部
Ｓ シール空間

Claims (5)

1. 大径内周面、小径内周面、大径内周面と小径内周面との間の肩面、及び内部を潤滑流体が流通する軸方向の貫通孔を有し、貫通孔も含めて型成形された軸受部材と、軸受部材の内周に挿入された軸部材とを備え、軸受部材の小径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流体の動圧作用で軸部材をラジアル方向に支持する動圧軸受装置であって、
   前記貫通孔の少なくとも一端部における内周面が、前記大径内周面を含んだ仮想円筒面Ｃと二点で接触する断面形状を備えていることを特徴とする動圧軸受装置。
2. 前記仮想円筒面Ｃと貫通孔との接触点Ｐから軸受部材の中心側へ向けて延びた貫通孔の内周面の一辺が、貫通孔の中心線Ｏと平行、又は軸受部材の中心側へ向けて貫通孔の中心線Ｏに漸次接近した請求項１記載の動圧軸受装置。
3. 前記仮想円筒面Ｃと貫通孔との接触点Ｐから軸受部材の中心側へ向けて延びた貫通孔の内周面の接触点Ｐにおける接線が、貫通孔の中心線Ｏと平行、又は軸受部材の中心側へ向けて貫通孔の中心線Ｏに漸次接近した請求項１記載の動圧軸受装置。
4. 貫通孔の径方向断面が、軸方向で異なる形状を有する請求項１〜３の何れかに記載の動圧軸受装置。
5. 大径内周面、軸部材との間でラジアル軸受隙間を形成する小径内周面、大径内周面と小径内周面との間の肩面、及び内部を潤滑流体が流通する軸方向の貫通孔を有する軸受部材を射出成形するに際し、
   キャビティ内に貫通孔を成形する成形ピンを配置し、かつ成形ピンの少なくとも一端側の外周面を、大径内周面の成形面を含んだ仮想円筒面Ｃ’と二点で接触する断面形状に形成することを特徴とする軸受部材の製造方法。

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