JP2008190711A - 動圧軸受装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スラスト軸受隙間の隙間幅を高精度かつ低コストに設定することができる動圧軸受装置の製造方法を提供する
【解決手段】ハウジング７の内底面７ｂ１の変形により、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間及び第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間の幅設定を行う。これにより、従来スラスト軸受隙間の隙間幅を設定するために使用されていた位置決め用の段部や位置決め部材が不要となるため、動圧軸受装置の製造コストを低減することができる。
【選択図】図８

Description

本発明は、動圧軸受装置の製造方法に関するものである。

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、あるいは電気機器の冷却ファン等に使用される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。

例えば、特許文献１および特許文献２に示されている動圧軸受装置は、側部および底部を有するコップ状のハウジングと、ハウジングの内周に固定された軸受スリーブと、フランジ部を有する軸部材とを備える。軸受スリーブの内周面と軸部材の外周面との間にはラジアル軸受隙間が形成され、フランジ部の上側端面と軸受スリーブの下側端面との間、およびフランジ部の下側端面とハウジングの内底面との間にそれぞれスラスト軸受隙間が形成される。各軸受隙間に生じる潤滑流体の動圧作用で、軸部材がラジアル方向およびスラスト方向に非接触支持されている。

特開２００５−２８２７７９号公報 特開２００２−６１６３７号公報

このような動圧軸受装置の軸受隙間の隙間幅は動圧効果に大きな影響を与えるため、できるだけ高精度に設定することが望ましい。しかし、特に上記のようなコップ状のハウジングを用いる場合、スラスト軸受隙間の隙間幅の設定は困難であるため、様々な方法でスラスト軸受隙間を高精度に設定する工夫がなされている。

例えば、特許文献１に示される動圧軸受装置は、ハウジングの内周に段部を設け、その段部に軸受スリーブの下側端面を当接させて位置決めすることにより、スラスト軸受隙間の隙間幅を設定している。また、特許文献２に示される動圧軸受装置は、ハウジングの内底面と軸受スリーブの下側端面との間に、両面に当接する位置決め部材を設けることにより、スラスト軸受隙間の隙間幅を設定している。

しかしながら、上記の何れの方法も、ハウジングの段部、あるいは位置決め部材を必要するため、工程数や部材数が増加する。さらに、これらの段部や位置決め部材はスラスト軸受隙間の隙間幅の精度に直結するため、高精度に加工する必要がある。従って、上記のようなスラスト軸受隙間の隙間幅の設定方法は、コスト高や生産効率の低下を招く。

本発明の課題は、スラスト軸受隙間の隙間幅を高精度かつ低コストに設定することができる動圧軸受装置の製造方法を提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明は、側部および底部を有するハウジングと、ハウジングの内周に固定された軸受スリーブと、フランジ部を有する軸部材と、軸受スリーブの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前記軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部と、フランジ部の一方の端面と軸受スリーブの一方の端面との間のスラスト軸受隙間に生じる潤滑流体の動圧作用で前記軸部材をスラスト方向に支持する第１スラスト軸受部と、フランジ部の他方の端面とハウジングの内底面との間のスラスト軸受隙間に生じる潤滑流体の動圧作用で前記軸部材をスラスト方向に支持する第２スラスト軸受部とを備えた動圧軸受装置を製造するための方法であって、ハウジングの内底面の変形により、第１スラスト軸受部のスラスト軸受隙間及び第２スラスト軸受部のスラスト軸受隙間の幅設定を行うことを特徴とする。

このように本発明では、ハウジングの内底面を変形させることにより、第１スラスト軸受部のスラスト軸受隙間及び第２スラスト軸受部のスラスト軸受隙間の幅設定を行う。これにより、スラスト軸受隙間の隙間幅を設定する際、位置決め用の段部や位置決め部材が不要となるため、動圧軸受装置の製造コストを低減することができる。

このハウジングの内底面の変形は、例えば弾性変形により行うことができる。この場合、ハウジングの内底面をハウジング開口側へ弾性変形させた状態で、軸部材及び軸受スリーブをハウジング内周に挿入し、フランジ部の他方の端面をハウジングの内底面に当接させると共に、フランジ部の一方の端面を軸受スリーブの一方の端面に当接させ、その後ハウジングの内底面を弾性的に復元させることで、両スラスト軸受隙間の幅設定を行うことができる。

あるいは、第１及び第２スラスト軸受部のスラスト軸受隙間が何れも０の状態、すなわちフランジ部の一方の端面と軸受スリーブの端面、及びフランジ部の他方の端面とハウジングの内底面をそれぞれ当接させた状態で、ハウジングの内底面をハウジング開口側へ弾性変形させ、これによる軸受スリーブのスライドにより両スラスト軸受隙間の幅設定を行うことができる。このときの幅設定を、軸受スリーブのスライド量に基づいて行うと、隙間幅の高精度な設定が可能となる。

また、上記のハウジングの内底面の変形を、塑性変形により行うこともできる。この場合、例えば、ハウジングの内底面に凸部を形成し、ハウジング内に軸部材及び軸受スリーブを収容した後、フランジ部の一方の端面を軸受スリーブの端面に当接させると共に、フランジ部の他方の端面をハウジング内底面の凸部に当接させた状態で、軸受スリーブをハウジングの内周面に固定し、その後、軸部材を押込んでフランジ部ので凸部を塑性変形させることにより、スラスト軸受隙間の幅設定を行うことができる。

このとき、凸部をハウジング内底面の一部領域に形成することにより、ハウジング底部全体を突出させる場合と比べ、ハウジング底部の軸受外部側端面の変形を最小限の領域にとどめることができる。ハウジング底部の外部側端面は、動圧軸受装置をモータ等に取付ける際の基準面となることがあるため、この面の変形を抑えて平面度を維持することにより、モータ等への組み付け精度を高めることができる。

上記のような方法で製造された動圧軸受装置は、スラスト軸受隙間の幅精度が高精度に設定されるため、優れたスラスト方向の軸受性能を得ることができる。

以上のように、本発明によれば、スラスト軸受隙間の隙間幅を高精度かつ低コストに設定することができる動圧軸受装置の製造方法が得られる。

以下、本発明の実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。

図１は、本発明の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、ディスクハブ３を取付けた軸部材２を回転自在に非接触支持する動圧軸受装置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、モータブラケット６とを備えている。ステータコイル４はモータブラケット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のハウジング７は、モータブラケット６の内周に固定される。ディスクハブ３には、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。）Ｄが１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との間に発生する電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、側部７ａおよび底部７ｂを有するコップ状のハウジング７と、ハウジング７に固定された軸受スリーブ８と、ハウジング７および軸受スリーブ８に対して相対回転する軸部材２とを主な構成要素として構成される。なお、説明の便宜上、ハウジング７の底部７ｂの側を下側、底部７ｂと反対の側を上側として以下説明する。

軸部材２は、例えばＳＵＳ鋼など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るフランジ部２ｂとを備える。なお、軸部材２はこれに限らず、例えば金属材料と樹脂材料と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、例えば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。この他、軸受スリーブ８を他の金属や樹脂、あるいはセラミック等で形成することも可能である。

軸受スリーブ８の内周面８ａの全面又は一部円筒領域には、ラジアル動圧発生部として、例えば図３（ａ）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。この動圧溝８ａ１、８ａ２の形成領域は、ラジアル軸受面として軸部２ａの外周面２ａ１と対向し、軸部材２の回転時には、外周面２ａ１との間に後述するラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２のラジアル軸受隙間を形成する（図２を参照）。また、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。

軸受スリーブ８の外周面８ｄには、軸方向に延びる溝１０が軸方向全長に亘って１又は複数本形成される。この実施形態では、３本の軸方向溝１０を円周方向等間隔に形成している。これら軸方向溝１０は、軸受スリーブ８をハウジング７の内周に固定した状態では、対向するハウジング７の内周面７ａ１との間に潤滑油の流体流路を構成する（図２を参照）。これら軸方向溝１０は、例えば軸受スリーブ８本体をなす圧粉体の成形型に予め軸方向溝１０に対応する箇所を設けておくことで、軸受スリーブ８本体の圧粉体成形と同時に成形することができる。

軸受スリーブ８の下端面８ｃ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、図３（ｂ）に示すように、複数の動圧溝８ｃ１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８ｃ１の形成領域は、スラスト軸受面としてフランジ部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）。

軸受スリーブ８の上端面８ｂの径方向の略中央部には、図３（ａ）に示すように、Ｖ字断面の周方向溝８ｂ１が全周に亘って形成される。周方向溝８ｂ１によって区画された上端面８ｂの内径側領域には、１又は複数本の半径方向溝８ｂ２が形成される。この半径方向溝８ｂ２は、軸受スリーブ８にシール部９を当接させた状態で、周方向溝８ｂ１とラジアル軸受隙間との間を連通する（図２参照）。

ハウジング７は、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、あるいは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で射出成形され、例えば図２に示すように、側部７ａと、側部７ａの下端に一体に形成された底部７ｂとを有する。ハウジング７を形成する上記樹脂組成物としては、例えば、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状充填材、マイカ等の鱗片状充填材、カーボン繊維、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノマテリアル、各種金属粉等の繊維状または粉末状の導電性充填材を、目的に応じて上記ベース樹脂に適量配合したものが使用可能である。尚、ハウジング７を成形金型から離型した後、底部７ｂの下端面７ｂ２の中央部には射出ゲート跡が形成される。このゲート跡が下端面７ｂ２の面精度に影響しないように、下端面７ｂ２の中央部には軸受内部側へ凹んだ逃げ部７ｂ２０が形成される。

ハウジング７の射出材料は上記に限らず、例えば、マグネシウム合金やアルミニウム合金等の低融点金属材料が使用可能である。また、金属紛とバインダーの混合物で射出成形した後、脱脂・焼結するいわゆるＭＩＭ成形や、金属材料、例えば真ちゅう等の軟質金属のプレス成形でハウジング７を形成することもできる。

ハウジング７の内底面７ｂ１の全面又は一部環状領域には、スラスト動圧発生部として、図４に示すように、複数の動圧溝７ｂ１１をスパイラル形状に配列した領域が形成される。この動圧溝の形成領域は、スラスト軸受面としてフランジ部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）。尚、図４にクロスハッチングで示す領域Ａは、スラスト動圧発生部の丘部を表している。

ハウジング７の内周面７ａ１には、軸受スリーブ８の外周面８ｄが、例えば接着（ルーズ接着や圧入接着を含む）、圧入、溶着等の適宜の手段で固定される。

シール部９は、図２に示すように、例えば金属材料や樹脂材料でハウジング７とは別体に形成され、ハウジング７の側部７ａの上端部内周に圧入、接着、溶着、溶接等の手段で固定される。シール部９の固定は、シール部９の下端面９ｂを軸受スリーブ８の上端面８ｂに当接させた状態で行われる（図２を参照）。

シール部９の内周面９ａにはテーパ面が形成されており、このテーパ面と、テーパ面に対向する軸部２ａの外周面２ａ１との間には、上方に向けて半径方向寸法が漸次拡大する環状のシール空間Ｓが形成される。シール部９で密封されたハウジング７の内部空間には、潤滑油が注油され、ハウジング７内が潤滑油で満たされる（図２中の散点領域）。この状態では、潤滑油の油面はシール空間Ｓの範囲内に維持される。

上記構成の動圧軸受装置１において、軸部材２の回転時、軸受スリーブ８のラジアル軸受面（内周面８ａの動圧溝８ａ１、８ａ２形成領域）は、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。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８ａ１、８ａ２の軸方向中心ｍ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とが構成される。

これと同時に、軸受スリーブ８のスラスト軸受面（下端面８ｃの動圧溝８ｃ１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、およびハウジング７のスラスト軸受面（上端面７ｂ１の動圧溝形成領域）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、各動圧溝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とが構成される。なお、上記のラジアル軸受隙間およびスラスト軸受隙間の隙間幅は、１μｍ以上５０μｍ以下の任意の値に設定される。また、この隙間幅の公差は２０μｍ以内、望ましくは１０μｍ以内に設定される。

また、ハウジング７の下端内部に位置するスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２のスラスト軸受隙間と、ハウジング７の開口側に形成されるシール空間Ｓとの間が、軸方向溝１０や半径方向溝８ｂ２等を介して連通状態となる。これによれば、例えば何らかの理由でスラスト軸受部Ｔ１、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２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、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→軸方向溝１０→シール部９の下端面９ｂと軸受スリーブ８の上端面８ｂとの間の隙間→円周方向溝８ｂ１→半径方向溝８ｂ２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、軸受内部の圧力バランスが適正に保たれる。これにより、潤滑油の負圧発生に伴う気泡の生成を防止し、これに伴う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。

以上のような構成を有する動圧軸受装置１の組立方法、特にスラスト軸受隙間の設定方法の一例を、図５〜図８に基づいて概略的に示す。

図５〜８に示す組立装置１００は、固定台１３と、固定台１３に対して軸方向に可動である可動部１１およびハウジング押さえ１２と、押し上げピン１４と、押し上げカム１５と、変位計１６とで構成される。押し上げカム１５は回転軸とカムの中心が偏心した偏心カムであり、押し上げカム１５が回転すると、押し上げピン１４が軸方向に押し上げられる。

まず、図５で示すように、固定台１３にハウジング７を載置するとともに、可動部１１に設けられたチャック部１１ａで、軸受スリーブ８が外挿された軸部材２をチャッキングする。

次に、図６で示すように、ハウジング押さえ１２でハウジング７を固定台１３に固定する。ハウジング押さえ１２は、円筒部１２ａと円筒部１２ａの上端開口部に配された円盤部１２ｂとを備え、円盤部１２ｂの中央部には軸受スリーブ８及びフランジ部２ｂが通過できる穴１２ｂ１が形成される。この穴１２ｂ１の径は、ハウジング７開口部の内径寸法より大きく、外径寸法より小さい。このハウジング押さえ１２による固定は、組立工程終了まで外されない。

次に、図７（ａ）で示すように、軸受スリーブ８および軸部材２をハウジング７の内周に圧入し、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１と軸受スリーブ８の下端面８ｃとを当接させるとともに、フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２とハウジング７の内底面７ｂ１とを当接させる（図７（ｂ）参照）。すなわち、この状態では、後に形成されるスラスト軸受隙間に相当する隙間幅が０となる。このとき変位計１６をリセットし、この状態を基準として測定する。

次に、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、可動部１１の移動量、すなわち軸受スリーブ８および軸部材２の移動量δを変位計１６で測定しながら、押し上げカム１５を回転させて押し上げピン１４を押し上げる。この押し上げピン１４の上端面１４ａでハウジング７の底部７ｂの下端面７ｂ２を押し上げ、ハウジング７の内底面７ｂ１をハウジング開口側（図中上側）へ弾性的に突出させる。このハウジング７の内底面７ｂ１の弾性変形により、軸受スリーブ８および軸部材２をハウジング開口側へ移動させる（図８（ｂ）参照）。尚、理解の容易化のため、図８（ｂ）では、ハウジング７の内底面７ｂ１の変形量を誇張して示している（図９〜図１４においても同様）。

移動量δが所定の値、すなわち第１スラスト軸受部Ｔ１および第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間の隙間幅の合計量まで達したら、押し上げを止め、押し上げピン１４を下げてハウジング７の底部７ｂに加えていた圧力を解放する。これにより、ハウジング７の底部７ｂは弾性的に復元し、もとの状態（図８（ｂ）に点線で示す）に戻る。

以上の工程を経て、各スラスト軸受隙間の隙間幅が所定の値に設定される。その後、シール部９をハウジング７の内周へ固定し、潤滑油が注油されることにより、図２に示す動圧軸受装置１が完成する。

このように本発明では、ハウジング７の内底面７ｂ１を変形（弾性変形）させることにより、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間及び第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間の幅設定を行う。これにより、従来の動圧軸受装置においてスラスト軸受隙間の幅設定のために用いられていた位置決め用の段部や位置決め部材等が不要となるため、動圧軸受装置１の製造コストを低減することができる。また、各スラスト軸受隙間の隙間幅を一旦０の状態にしてから、ハウジング７の内底面７ｂ１を弾性的に突出させてスラスト軸受隙間の幅設定を行うことにより、各部材の加工精度によらず、高精度なスラスト軸受隙間が得られる。これにより、部材の加工精度を緩和することができるため、さらなるコストの低減を図ることができる。

ところで、ハウジング７の内底面７ｂ１の突出量を、例えば押し上げピン１４の押し上げ量を測定することにより管理することも考えられる。しかし、ハウジング７の底部７ｂの下端面７ｂ２は、その加工精度が軸受性能に直接影響を及ぼすことは無いため、加工精度が緩和されることが多い。このため、下端面７ｂ２には凹凸が形成されたり、あるいは製品ごとの加工精度にばらつきが生じることがある。従って、押し上げピン１４の押し上げ量が、必ずしもハウジング７の内底面７ｂ１の突出量に対応するとは限らず、スラスト軸受隙間の隙間幅の設定精度が低下する恐れがある。本発明では、高精度に加工された軸受スリーブ８の移動量を測定することにより内底面７ｂ１の突出量を管理するため、スラスト軸受隙間の隙間幅を精度良く設定することができる。

なお、ハウジング７の下端面７ｂ２が精度良く加工されていれば、上記のように押し上げピン１４の押し上げ量を変位計１６で測定することで、内底面７ｂ１の突出量を管理することもできる。あるいは、カム１５の回転角で押し上げ量を管理することもできる。この場合、変位計１６が不要となり、装置の簡略化が図られる。これらの方法でスラスト軸受隙間の幅設定を行う場合、押し上げピン１４の上端面１４ａで、ハウジング７の底部７ｂの下側端面７ｂ２に形成した逃げ部７ｂ２０の外径側を含めた領域を押圧すると、逃げ部７ｂ２０の加工精度や逃げ部７ｂ２０に形成された射出ゲート跡等の影響を受けることなくハウジング７の底部７ｂを押し上げることができる（図８（ｂ）参照）。

また、従来スラスト軸受隙間の隙間幅を設定するために、軸部材２のフランジ部２ｂの外径側に設けられていた、ハウジングの段部あるいは位置決め部材が不要であるため、フランジ部２ｂを外径方向へ拡大することができる。これにより、スラスト軸受面も外径方向へ拡大され、スラスト方向の軸受剛性を向上させることができる。

本発明の製造方法は、上記に限られない。上記では、軸受スリーブ８がハウジング７の内周に圧入された場合を示したが、この他、圧入接着や隙間接着、あるいは超音波溶着等で固定することもできる。例えば隙間接着のように、軸受スリーブ８とハウジング７とが隙間嵌めとなる場合、ハウジング７の内底面７ｂ１を突出させた状態（図８（ｂ）参照）で両部材が固定されるまで保持した後に、押し上げピン１４による圧力を解放し、内底面７ｂ１をもとの状態に弾性的に復元させる。

また、上記では、押し上げピン１４を押し上げる手段として、断面円形の偏心カム１５が用いられているが、断面楕円形や多角形等、他の形状のカムを用いることもできる。この他、油圧等を用いて押し上げピン１４を押し上げても良い。

また、上記では、スラスト軸受隙間の隙間幅を設定した後に、シール部９をハウジング７に固定する場合を示したが、例えば、軸受スリーブ８、軸部材２、およびシール部９をハウジング７の内周に挿入してから、上記の方法でスラスト軸受隙間の隙間幅を設定してもよい。

また、以上に示した製造方法では、ハウジング７の内周に軸部材２及び軸受スリーブ８を挿入した後に、ハウジング７の内底面７ｂ１を弾性変形させているが、これに限られない。例えば、予めハウジング７の内底面７ｂ１を弾性変形させてから、ハウジング７の内周に軸部材２及び軸受スリーブ８を挿入してもよい。具体的には、図９に示すように、ハウジング７の内底面７ｂ１を両スラスト軸受隙間の隙間幅の合計量δだけ突出させる。このハウジング７の内周に軸部材２及び軸受スリーブ８を挿入し、突出させたハウジング７の内底面７ｂ１と軸部材２のフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２とを当接させると共に、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１と軸受スリーブ８の下側端面８ｃとを当接させる（図８（ｂ）と同様の状態）。この状態で、軸受スリーブ８をハウジング７に固定した後、ハウジング７の内底面７ｂ１を弾性的に復元させる（図８（ｂ）の点線で示す状態）。以上の方法により、両スラスト軸受隙間の隙間幅が設定される。

この方法によると、スラスト軸受面となるフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１及び下側端面２ｂ２に大きな負荷を加えることなくスラスト軸受隙間の幅設定をすることができるため、スラスト軸受面の変形、特に動圧発生部の変形を回避することができる。

また、以上に示した製造方法では、ハウジング７の内底面７ｂ１を弾性変形させることによりスラスト軸受隙間の幅設定を行っているが、スラスト軸受隙間の幅設定をハウジング７の内底面７ｂ１の塑性変形で行うこともできる。この方法は、ハウジング７を金属材料で形成し、底部７ｂの抜け耐力及び振動特性の向上を図る場合に有効である。以下、ハウジング７の内底面７ｂ１の塑性変形によるスラスト軸受隙間の幅設定の一例を、図１０を用いて概略的に示す。

まず、円筒状の側部７ａと円盤状の底部７ｂとを一体に有するハウジング７を形成する（図１０（ａ）参照）。ハウジング７は、例えば金属材料のプレス加工で形成され、このプレス加工と同時に、ハウジング７の内底面７ｂ１にスラスト動圧発生部として、例えばスパイラル形状の動圧溝を型成形する（図示省略）。

次に、ハウジング７の底部７ｂを塑性変形させ、内底面７ｂ１をハウジング７の開口側へ向けて突出させる。具体的には、図１０（ｂ）に示すように、固定型２１と可動型２２とで底部７ｂを軸方向両側からプレスし、固定型２１のプレス面２１ａの中央部に形成された凹部２１ａ１と、可動型２２のプレス面２２ｂの中央部に形成された凸部２２ａ１とで、ハウジング７の底部７ｂをハウジング開口側へ塑性変形させる。これにより、ハウジング内底面７ｂ１の中央部に凸部７ｂ１０が形成される（図１０（ｃ）参照）。このとき、内底面７ｂ１からの凸部７ｂ１０の突出量δが、両スラスト軸受隙間の隙間幅の合計量と同じか、これよりも大きくなるように、固定型２１の凹部２１ａ１及び可動型２２の凸部２２ａ１の形状を設計する。

このハウジング７の内周に、軸部材２及び軸受スリーブ８を収容し、軸部材２のフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１を軸受スリーブ８の下側端面８ｃに当接させると共に、フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２をハウジング７の内底面７ｂ１の凸部７ｂ１０に当接させる（図１０（ｄ）参照）。この状態で、軸受スリーブ８をハウジング７の内周に固定する。例えば、軸受スリーブ８の外周面８ｄとハウジング７の内周面７ａ１とを隙間接着で固定する場合、両部材の間に熱硬化性接着剤を介在させ、上記の状態で熱処理（ベーキング）することにより、これらを固定することができる。

その後、軸部材２をハウジング７の底部７ｂ側へ押込み、フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２でハウジング７の内底面７ｂ１の凸部７ｂ１０を圧迫し、内底面７ｂ１を元の平面状に戻す方向に塑性変形させる（図１０（ｅ）参照）。これにより、両スラスト軸受隙間の幅設定が行われる。この方法によると、金型設計によるハウジング７の内底面７ｂ１の凸部７ｂ１０の突出量、及び、軸部材２の押込み量を調整することにより、スラスト軸受隙間の幅設定を精度良く行うことができる。

ところで、図１０は概略図であるため、図１０（ｅ）に示す軸部材２の押込みによりハウジング７の底部７ｂがもとの円盤形状に完全に戻っているように示しているが、実際には、一度塑性変形させたハウジング７の内底面７ｂ１の凸部７ｂ１０、及び底部７ｂの下側端面７ｂ２の凹部７ｂ２１を完全に平面状に戻すことはできない。図１１に、図１０に示す方法でスラスト軸受隙間の幅設定を行う際におけるハウジング７の底部７ｂの変形の様子を示す。

図１１（ａ）は、ハウジング７をプレス成形した後の状態、すなわち図１０（ａ）に示す工程後の状態を示す。コップ状のハウジングをプレス成形すると、図１１（ａ）に示すように内底面７ｂ１の中央部７ｂ１２が僅かにへこむことが多い。このとき、内底面７ｂ１に形成されたスラスト動圧発生部の丘部Ａは、中央へ向けてやや傾斜する。例えば、スラスト動圧発生部の丘部Ａの高さが１０μｍ程度の場合、丘部Ａの内径端Ａ１と外径端Ａ２との軸方向位置の差ｔ₁は１〜２μｍ程度となる。この底部７ｂの中央部を、図１０（ｂ）及び（ｃ）に示すプレス加工によりハウジング開口側に突出させる（図１１（ｂ）参照）。このときの底部７ｂの突出量、すなわち、底部７ｂの下側端面７ｂ２の凹部の深さｔ₂は、例えば２０〜４０μｍ程度に設定される。その後、ハウジング７の内底面７ｂ１の凸部７ｂ１０を軸部材２のフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２で下方へ押込み、底部７ｂをもとの円盤状に戻す（図１１（ｃ）参照）。そして、軸部材２の押込みを解放すると、底部７ｂが弾性的に僅かに復元し、底部７ｂの中央部７ｂ１２がややハウジング開口側へ盛り上がる（図１１（ｄ）参照）。このときのスラスト動圧発生部の丘部Ａの内径端Ａ１と外径端Ａ２との軸方向位置の差ｔ₃は、１〜２μｍ程度となる。

このように、ハウジング７の内底面７ｂ１の中央部７ｂ１２がやや盛り上がることにより、以下のような効果を得ることができる。すなわち、軸受装置の起動直後や停止直前の低速回転時には、動圧作用が十分に発現されないため、スラスト軸受隙間を介して対向するハウジング７の内底面７ｂ１と軸部材２のフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２とが接触摺動する。プレス成形直後のハウジング７の内底面７ｂ１は、図１１（ａ）に示すように中央部７ｂ１２がやや凹んでいる。このような状態のハウジング内底面７ｂ１をスラスト軸受面として使用すると、軸受装置の低速回転時にはスラスト動圧発生部の丘部Ａの外径端Ａ２とフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２とが接触する。スラスト軸受面の外径側は内径側と比べて周速が速いため、外径側が接触摺動するとスラスト動圧発生部の摩耗が早期に生じることとなる。これに対し、図１１（ｄ）に示すようにハウジング７の内底面７ｂ１の中央部７ｂ１２が盛り上がっていることにより、内底面７ｂ１とフランジ部２ｂとを周速が０となる内底面７ｂ１の中心で摺動させることができる。これにより、フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２やハウジングの内底面７ｂ１の摩耗、特にスラスト動圧発生部の丘部Ａの摩耗を抑えることができ、スラスト方向の軸受性能を長期間に亘り良好に維持することができる。

尚、図１１に示す例では、凸部７ｂ２１の形成領域がスラスト動圧発生部の形成領域にかかっているが、これに限らず、スラスト動圧発生部の内径側領域に凸部７ｂ２１を形成してもよい。この場合、凸部７ｂ２１の形成によるスラスト動圧発生部の変形を抑えることができる。

ところで、図１１（ｄ）に示すハウジング内底面７ｂ１の中央部７ｂ１２の盛り上がりが非常に小さい場合は、スラスト動圧発生部の丘部Ａの内径端Ａ１が摺動することとなる。この場合でも、外径端Ａ２よりも周速が遅い場所で摺動させることができるため、スラスト動圧発生部の摩耗をある程度抑えることができるが、やはり周速が０となる内底面７ｂ１の中心で摺動させた方が摩耗をより確実に抑えることができる。この効果を確実に得るために、例えば図１２に示すように、ハウジング内底面７ｂ１のうち、動圧溝７ｂ１１形成部分のみを除去することによりスラスト動圧発生部を形成してもよい。このようなスラスト動圧発生部（動圧溝７ｂ１１）は、例えば電解加工やエッチングにより形成することができる。これにより、ハウジング内底面７ｂ１の中央部７ｂ１２の盛り上がりが僅かであっても、その中心を最もハウジング開口側に突出させることができるため、周速が０となる内底面７ｂ１の中心でフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２と摺動させることができる（図１２（ｂ）参照）。このとき、内底面７ｂ１の中央部７ｂ１２の盛り上がり量ｔ₄は、第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間よりも小さくなるように設定することが好ましい。

ハウジング内底面７ｂ１の塑性変形によるスラスト軸受隙間の幅設定方法は上記に限らず、例えば図１３に示すように、ハウジング７の内底面７ｂ１の全体を予めハウジング７の開口側へ突出させてもよい。この場合、内底面７ｂ１の突出量δは、両スラスト軸受隙間の隙間幅の合計量に対応して設定される。このハウジング７の内周に軸部材２及び軸受スリーブ８を挿入し、突出させた内底面７ｂ１にフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２を当接させると共に、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１と軸受スリーブ８の下側端面８ｃとを当接させ（図１３（ａ）参照）、この状態で軸受スリーブ８をハウジング７の内周面に固定する。その後、さらに軸部材２を下方へ押込むことにより、フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２でハウジング７の内底面７ｂ１を塑性変形させ、ハウジング７の内底面７ｂ１を平坦化する（図１３（ｂ）参照）。以上の方法により、両スラスト軸受隙間の幅設定が行われる。

ところで、図１３に示す方法によると、ハウジング７の底部７ｂの下側端面７ｂ２の全体に塑性変形が生じることとなる。上記のように、一旦塑性変形した面は、その後に軸部材２を押込んでも完全には平坦化しないため、ハウジング７の底部７ｂの下側端面７ｂ２の平面度は塑性変形前と比べて大きく低下することとなる。このような端面７ｂ２を基準として動圧軸受装置１をモータ等に取付けると、取付け精度に問題が生じる恐れがある。従って、底部７ｂの下側端面７ｂ２が、モータ等に組み込む際の基準面となる場合には、図１０に示すように底部７ｂの一部のみを塑性変形させることにより内底面７ｂ１の一部領域に凸部７ｂ１０を形成し、底部７ｂに塑性変形の影響が及ばない領域を残しておくことが好ましい。

あるいは、図１４に示すように、ハウジング７の内底面７ｂ１に予めハウジング７の開口側へ突出した凸部７ｂ１０を形成してもよい。この場合も、上記と同様に、軸部材２を下方へ押込むことにより、凸部７ｂ１０を押し潰して内底面７ｂ１を平坦化する。このような凸部７ｂ１０は、樹脂材料や金属材料の型成形により形成することができる。

以上のように、スラスト軸受隙間の幅設定をハウジング７の内底面７ｂ１の塑性変形で行うと、ハウジング７の内底面７ｂ１を弾性変形させるために用いた押し上げピン１４等が不要となるため、装置を簡略化することができる。また、塑性変形によるスラスト軸受隙間の幅設定は、ハウジングが樹脂製、金属製の何れであっても適用することができる。特に、図１０に示すようにハウジングの底部を２度塑性変形させる場合、すなわち、凸部７ｂ１０の形成するために塑性変形させた後、凸部７ｂ１０を潰すために塑性変形させる場合は、ハウジングを金属材料で形成することが好ましい。

本発明の製造方法が適用される動圧軸受装置１の形態は上記に限られない。上記の実施形態では、ハウジング７の側部７ａ及び底部７ｂが一体に形成されているが、例えば図１５に示すように、ハウジング７の側部７ａ及び底部７ｂを別体に形成してもよい。

また、図１０〜図１４に示す実施形態にように、スラスト軸受隙間の幅設定を行う際に軸受スリーブ８をハウジング側部７ａに対して移動させる必要がない場合は、軸受スリーブ８とハウジング側部７ａとを一体品として形成することもできる（図示省略）。この場合、別体に形成したハウジング底部７ｂに凸部を形成した後、ハウジング底部７ｂをハウジング側部７ａと軸受スリーブ８との一体品に固定し、ハウジング底部７ｂの凸部を塑性変形させることでスラスト軸受隙間の幅設定を行うことができる。

あるいは、図１６に示すような動圧軸受装置１にも適用することができる。この動圧軸受装置１は、ハウジング７の開口部でシール空間が２箇所形成されている点で上記の動圧軸受装置と異なる。具体的には、ハウジング７の開口部に配されるシール部材１９が、円盤部１９ａと、円盤部１９ａの外径端から下方へ延びた円筒部１９ｂとからなる断面Ｌ字型に形成される。シール部材１９の円盤部１９ａの内周面１９ａ２は上方へ向けて拡径したテーパ面状に形成され、円筒部１９ｂの外周面１９ｂ１及び内周面１９ｂ２は円筒面状に形成される。また、ハウジング７の側部７ａの開口端部には、側部７ａよりも大径な大径部７ｃが形成され、この大径部７ｃの内周面７ｃ１は上方へ向けて拡径したテーパ状に形成される。

シール部材１９は、円盤部１９ａの下側端面１９ａ１が軸受スリーブ８の上側端面８ｂに固定されると共に、円筒部１９ｂの内周面１９ｂ２が軸受スリーブ８の外周面８ｄに嵌合する。この状態で、シール部材１９の円筒部１９ｂの下端は、ハウジング７の側部７ａと大径部７ｃとの間に形成された肩面７ｅと軸方向隙間２０を介して対向する。

軸部材２が回転すると、シール部材１９の円盤部１９ａの内周面１９ａ２と軸部材２の軸部２ａの外周面２ａ１との間に、下方へ向けて径方向寸法が漸次縮小した第１シール空間Ｓ１が形成される。同時に、シール部材１９の円筒部１９ｂの外周面１９ｂ１とハウジング７の大径部７ｃの内周面７ｃ１との間に、下方へ向けて径方向寸法が漸次縮小した第２シール空間Ｓ２が形成される。シール部材１９の円盤部１９ａの下側端面１９ａ１には径方向溝１９ａ１０が形成され、この径方向溝１９ａ１０、及び軸受スリーブ８の外周面８ｄに形成された軸方向溝１０により、第１スラスト軸受部の軸受隙間の外径端、第１シール空間Ｓ１、及び第２シール空間Ｓ２が連通する。

以上の実施形態では、ラジアル動圧発生部としてヘリングボーン形状の動圧溝８ａ１、８ａ２が形成されているが、これに限らず、例えばスパイラル形状の動圧溝やステップ軸受、あるいは多円弧軸受を採用してもよい。また、上記では、スラスト動圧発生部としてスパイラル形状の動圧溝が形成されているが、これに限らず、例えばヘリングボーン形状の動圧溝やステップ軸受、あるいは波型軸受（ステップ型が波型になったもの）等を採用することもできる。

また、上記では、動圧発生部が軸受スリーブ８の内周面８ａ、下端面８ｃ、およびハウジング７の内底面７ｂ１に形成されているが、それぞれと軸受隙間を介して対向する面、すなわち軸部２ａの外周面２ａ１、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１、および下側端面２ｂ２に動圧発生部を設けてもよい。

また、以上の実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２が軸方向で離隔して設けられているが、これらを軸方向で連続的に設けてもよい。あるいは、これらの何れか一方のみを設けてもよい。

また、以上の実施形態では、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。

また、本発明の動圧軸受装置は、上記のようにＨＤＤ等のディスク駆動装置に用いられるスピンドルモータに限らず、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等、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等における回転軸支持用、あるいは電気機器の冷却ファン用のファンモータとしても好適に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。 動圧軸受装置１の断面図である。 軸受スリーブ８の（ａ）断面図、および（ｂ）下面図である。 図２に示すハウジング７のＡ−Ａ断面を矢印方向に見た断面図である。 動圧軸受装置１の組立工程を示す断面図である。 動圧軸受装置１の組立工程を示す断面図である。 動圧軸受装置１の組立工程を示す（ａ）断面図、および（ｂ）拡大図である。 動圧軸受装置１の組立工程を示す（ａ）断面図、および（ｂ）拡大図である。 動圧軸受装置１の組立工程の他の例を示す断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、動圧軸受装置１の組立工程の他の例を示す断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図９に示す組み立て工程におけるハウジング７の底部７ｂの拡大断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、ハウジング７の内底面７ｂ１に形成されるスラスト動圧発生部の他の例を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、動圧軸受装置１の組立工程の他の例を示す断面図である。 動圧軸受装置１の組立工程の他の例を示す断面図である。 他の例の動圧軸受装置１の断面図である。 他の例の動圧軸受装置１の断面図である。

符号の説明

１ 動圧軸受装置
２ 軸部材
２ａ 軸部
２ｂ フランジ部
７ ハウジング
７ａ 側部
７ｂ 底部
７ｂ１ 内底面
８ 軸受スリーブ
９ シール部
１１ 可動部
１２ ハウジング押さえ
１３ 固定台
１４ 押し上げピン
１５ 押し上げカム
１６ 変位計
１００ 組立装置
δ 移動量
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 (9)

1. 側部および底部を有するハウジングと、ハウジングの内周に固定された軸受スリーブと、フランジ部を有する軸部材と、軸受スリーブの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前記軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部と、フランジ部の一方の端面と軸受スリーブの一方の端面との間のスラスト軸受隙間に生じる潤滑流体の動圧作用で前記軸部材をスラスト方向に支持する第１スラスト軸受部と、フランジ部の他方の端面とハウジングの内底面との間のスラスト軸受隙間に生じる潤滑流体の動圧作用で前記軸部材をスラスト方向に支持する第２スラスト軸受部とを備えた動圧軸受装置を製造するための方法であって、
   ハウジングの内底面の変形により、第１スラスト軸受部のスラスト軸受隙間及び第２スラスト軸受部のスラスト軸受隙間の幅設定を行うことを特徴とする動圧軸受装置の製造方法。
2. 前記ハウジングの内底面の変形が、弾性変形である請求項１記載の動圧軸受装置の製造方法。
3. ハウジングの内底面をハウジング開口側へ弾性変形させた状態で、軸部材及び軸受スリーブをハウジング内周に挿入し、フランジ部の他方の端面をハウジングの内底面に当接させると共に、フランジ部の一方の端面を軸受スリーブの一方の端面に当接させることで、両スラスト軸受隙間の幅設定を行う請求項２記載の動圧軸受装置の製造方法。
4. 第１及び第２スラスト軸受部のスラスト軸受隙間が何れも０の状態で、ハウジングの内底面をハウジング開口側へ弾性変形させ、これによる軸受スリーブのスライドで両スラスト軸受隙間の幅設定を行う請求項２記載の動圧軸受装置の製造方法。
5. 軸受スリーブのスライド量に基づいて、両スラスト軸受隙間の幅設定を行う請求項４記載の動圧軸受装置の製造方法。
6. 前記ハウジングの内底面の変形が、塑性変形である請求項１記載の動圧軸受装置の製造方法。
7. ハウジングの内底面に凸部を形成し、ハウジング内に軸部材及び軸受スリーブを収容した後、フランジ部の一方の端面を軸受スリーブの端面に当接させると共に、フランジ部の他方の端面をハウジング内底面の凸部に当接させた状態で、軸受スリーブをハウジングの内周面に固定し、その後、軸部材を押込んでフランジ部ので凸部を塑性変形させることにより、スラスト軸受隙間の幅設定を行う請求項６記載の動圧軸受装置の製造方法。
8. 凸部をハウジング内底面の一部領域に形成する請求項７記載の動圧軸受装置の製造方法。
9. 請求項１〜８の何れかに記載の方法で製造された動圧軸受装置。

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