JP2008261397A - 動圧軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の軸受スリーブの組立時の不具合を解消して組立精度を高めることで、ばらつきの少ない優れた軸受剛性を発揮し得る動圧軸受装置を提供する。
【解決手段】ハウジング部１０の内周に配設される第１のスリーブ部１１の内周面１１ａには複数の動圧溝領域Ａ、Ｂが軸方向に離隔して形成される。動圧溝領域Ａと動圧溝領域Ｂとは、第１のスリーブ部１１の内周面１１ａの軸方向中央から互いに離隔しかつ等距離となる位置に設けられている。また、動圧溝領域Ｃと動圧溝領域Ｄとは、第２のスリーブ部１２の軸方向中央から互いに離隔しかつ等距離となる位置に設けられている。第１のスリーブ部１１と第２のスリーブ部１２には共に焼結金属製の同一の成形品が使用される。これら動圧溝領域Ａ〜Ｄは何れも、正逆双方向の回転用の配列態様をなすよう、各動圧溝Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ３、Ｄ１〜Ｄ３を配列している。
【選択図】図２

Description

本発明は、動圧軸受装置に関するものである。

動圧軸受装置は、軸受隙間に生じる流体の動圧作用で回転側の部材を非接触支持するものである。この種の軸受装置は、高速回転時の回転精度や耐摩耗性、あるいは静粛性等に優れたものであり、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使用されている。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におけるスピンドルモータ用の軸受装置として、あるいは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動圧軸受装置では、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、動圧発生用の溝（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（例えば、特許文献１を参照）。

ところで、上記構成の動圧軸受装置を組込んだ情報機器、例えばＨＤＤ等のディスク駆動装置においては、読み取り速度の向上を目的として、一層の高速回転化が要請されているが、その場合には、スピンドル軸を回転支持する軸受部に作用するモーメント荷重が大きくなる。そのため、このモーメント荷重の増大に対応するために、ラジアル軸受部を軸方向に離隔して複数箇所に設けると共に、ラジアル軸受部間のスパン（いわゆる軸受スパン）を大きくする必要が生じる。これら複数のラジアル軸受部を１つの軸受スリーブの内周側に設けた構成は従来より採用されているが、軸受スリーブの長大化による内径面精度（円筒度など）が確保できないなど、ラジアル軸受部間のスパン増大に対応し得る軸受スリーブを製造することが困難になる場合が推測される。

ラジアル軸受部間のスパンを増大させ、かつ、軸受スリーブの製造を容易にする手段として、軸受スリーブを複数個とし、これらを軸方向に離隔して複数箇所に配置することが考えられる（例えば、特許文献２を参照）。しかしながら、この構成では、たとえ個々の軸受スリーブ内周のラジアル軸受面が高精度に形成されていても、各軸受スリーブを接着、圧入等の手段でハウジングに固定する際に芯ずれが生じるおそれがある。

また、複数個の軸受スリーブをハウジングに固定する場合には、その取り付け方向も重要となる。通常、動圧溝は、軸部材の回転方向に合わせてその配列態様が定められている（例えば、特許文献１を参照）。そのため、取り付け時、その上下方向を間違えて取り付けると、十分な動圧作用を発揮することができない。例えば軸受スリーブの外観部分に、取り付け方向の目印を設けておけば上述のミスを回避することはできるが、目印を付けるための作業が余分に必要となるため、工程数の増加を招く。また、軸受スリーブ等の構成部品が小さいために目印を目視で確認すること自体容易ではなく、目印を設けることで、取り付け方向のミスが完全に回避できるとは言い難い。
特開２００３−２３９９５１号公報 特許第３６０２７０７号公報

本発明の課題は、複数の軸受スリーブの組立時の不具合を解消して組立精度を高めることで、ばらつきの少ない優れた軸受剛性を発揮し得る動圧軸受装置を提供することである。

前記課題を解決するため、本発明は、ハウジング部と、ハウジング部の内周に配設されるスリーブ部と、スリーブ部の内周に挿入される軸部と、複数の動圧溝を配列してなり、スリーブ部の内周に設けられる動圧溝領域とを備え、動圧溝領域による流体の動圧作用で軸部とスリーブ部との何れか一方が他方に対して非接触に回転支持されるものにおいて、複数のスリーブ部をハウジング部の内側に配し、各スリーブ部の内周面の軸方向両側に双方向回転用の動圧溝領域を形成したことを特徴とする動圧軸受装置を提供する。なお、ここでいう『軸方向両側』は、『（スリーブ部の内周面の）軸方向中央を境としてその両側』との意であり、一のスリーブ部に形成される複数の動圧溝領域同士が連続している（接している）か否かは問わない。

上述のように、本発明は、（１）動圧溝領域を設けた複数のスリーブ部をハウジング部の内側に設けた点、（２）動圧溝領域の配列態様を双方向回転用とした点、（３）（２）の特徴を有する複数の動圧溝領域をスリーブ部内周面の軸方向両側に設けた点、（４）使用する全てのスリーブ部を（１）〜（３）の特徴を有するスリーブ部とした点、を技術的特徴とするものである。

本発明は、既述の通り、複数の軸受スリーブの取り付け方向のミスを回避する目的で創作されたものであり、かつ下記の問題をも解決し得る発明を創作、提供するものである。

すなわち、動圧溝領域を設けた複数のスリーブ部をハウジング部の内側に設け（特徴１）、かつ動圧溝領域の配列態様を双方向回転用とする（特徴２）ことで、一のスリーブ部に対して他のスリーブ部が上下反転して取り付けられた場合であっても、動圧溝による所要の動圧作用効果を変わらず得ることができる。また、複数のスリーブ部を配設することで軸受スパンの長大化を図ることもできる。

しかしながら、この構成（特徴１および２に係る構成）のみでは、ハウジング部に対する組付け精度を満足することは難しい。ここで、例えば図８に示すように、動圧溝領域１０１、１０２を各軸受スリーブ１１１、１１２の一端側（非当接側）にそれぞれ設けて、軸受スパンを極力長くとるようにした場合の芯出し作業を考える。この場合、動圧溝領域１０１を成形していない側の領域（スリーブ隣接側）では、動圧溝領域１０１の側に比べて内径寸法が若干大きくなる。そのため、ピン２１を用いた軸受スリーブ１１１、１１２間の芯出しの際、他端側（大径側）が傾いた状態（図７中１点鎖線の状態に示す、いわゆる中折れの状態）で芯出しが行われる可能性がある。これでは、双方の軸受スリーブ１１１、１１２間で同軸度の低下を招き、軸受剛性の低下、ひいては軸受性能の低下が懸念される。

そこで、本発明では、上記特徴２を有する動圧溝領域を、スリーブ部の内周面の軸方向両側に設けることとした（特徴３）。このように、一のスリーブ部の内周面の軸方向両側に複数の動圧溝領域を設けることで、複数個のスリーブ部をハウジング部に固定する場合、位置決め時のスリーブ部の傾きを防いで、かかる芯出しを精度良く行うことができる。従って、高い組立精度を有する動圧軸受装置を得ることができる。

また、上記特徴１〜３を併せ持つ動圧軸受装置であれば、スリーブ部が何れの向きに取り付けられた場合であっても軸受スパンはそれほど変わらないから、高いモーメント剛性をその取り付け方向によらず安定して得ることができる。

さらに、ハウジング部の内周に配設されるスリーブ部全てを上記特徴を有するスリーブ部とする（特徴４）ことで、一種類のスリーブ部のみを製造するだけで済む。これにより、部品点数の削減に伴う低コスト化はもちろん、金型ごとの寸法精度に起因したマッチング作業が不要となり、より組立後の寸法精度のばらつきが少ない動圧軸受装置を得ることができる。

動圧溝領域がなす双方向回転用の配列態様については、特に限定されることなく種々の態様が使用可能である。また、一のスリーブ部の軸方向両側に設けられる二つの動圧溝領域は、それぞれ双方向回転用の配列態様をなすものであればよく、これらが同一であるか否かは問わない。

例えば図３に示すように、一の動圧溝領域Ａと他の動圧溝領域Ｂとが、同一方向から見て同一の配列態様をなすものであってもよい。あるいは、図６に示すように、一の動圧溝領域Ｇと他の動圧溝領域Ｈとが、軸方向中央の断面を境に鏡像関係にあるような配列態様をなすものであってもよい。このうち、前者の配列態様（同一の配列態様）をなすものであれば、一のスリーブ部に対する他のスリーブ部の取り付け方向によらず、軸受スパン（図２中でいえば幅寸法Ｌで示すスパン）が一定になるので、モーメント剛性のばらつきを一層小さく抑えて信頼性の高い優れた動圧軸受装置を提供することが可能となる。もちろん、何れの場合にしても双方の動圧溝領域により形成されるラジアル軸受部が軸方向になるべく離隔して形成されるようその溝配列態様を定めることが好ましい。動圧軸受装置全体で見た場合のラジアル軸受スパンの長大化を図ることができ、また、結果的に、スリーブ部の取り付け方向によらず軸受スパンを極力一定に保つことができるためである。

また、これらスリーブ部の内周に挿入されて使用される軸部は、動圧溝領域による流体の動圧作用で軸部とスリーブ部との何れか一方が他方に対して非接触に回転支持される限りにおいて、種々の形態をとることができる。例えば少なくともスリーブ部の内周に位置する領域については、その軸方向全長にわたって径一定であることが望ましい。各スリーブ部の内径寸法、特に動圧溝領域のうち実質的に軸受面となる最内径面との対向間隔（ラジアル隙間）を一定に保つためである。

あるいは、回転時のロストルクを極力減らす目的で、一のスリーブ部の内周面に形成した複数の動圧溝領域のうち、隣接する他のスリーブ部の側に配した動圧溝領域とラジアル方向に対向する軸部の外周面に逃げ部（小径部）を設けた構成を採ることもできる。これは、実質的なラジアル軸受部は、軸方向に最も離隔した位置で形成されればよく、隣接する他のスリーブ部に近い側の動圧溝領域では、動圧発生作用をそれほど必要としないためである。むしろ、当該動圧溝領域におけるラジアル隙間を外周面の他領域に比べて大きくとることで、軸受スパンを極力大きくとって必要なモーメント剛性を確保しつつも、回転時のロストルクを低減して、出力効率をはじめとする軸受性能の更なる改善を図ることができる。

また、上記構成のスリーブ部を設ける場合、例えば、軸部に、スリーブ部の外径寸法よりも大径となるフランジ部を設け、かつ、フランジ部の端面のうち、スリーブ部との対向領域よりも外径側の領域で、流体の動圧作用が生じるスラスト軸受隙間を形成した構成とするのがよい。かかる構成とすれば、実質的にスラスト軸受部を、スリーブ部とフランジ部との対向領域よりも外径側に移行することができるので、フランジ部と対向するスリーブ部の端面に動圧発生領域を設けずに済むためである。従って、スリーブ部は１つで済み、かつスラスト方向にも回転側の部材（軸部あるいはスリーブ部）を非接触支持することが可能となる。

なお、この場合、スラスト軸受隙間に流体の動圧作用を発生させる動圧発生領域を、複数の動圧溝をへリングボーン状に配列することにより形成することもできる。へリングボーン状に配列することで、潤滑油等の流体が動圧溝領域の半径方向中央に集められるので、本来スラスト軸受隙間となるべき領域で流体圧を高めることができ効果的である。

以上の構成を有する動圧軸受装置は、例えばこの動圧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、複数の軸受スリーブの組立時の不具合を解消して組立精度を高めることで、ばらつきの少ない優れた軸受剛性を発揮し得る動圧軸受装置を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。なお、以下の説明における『上下』方向は単に各構成要素間の位置関係を容易かつ明確に理解するために用いるに過ぎず、動圧軸受装置の設置方向や使用態様等を特定するものではない。後述する実施形態の説明についても同様である。

図１は、本発明の一実施形態に係る動圧軸受装置を具備したスピンドルモータの断面図を示している。このスピンドルモータは、例えばＨＤＤ等のディスク駆動用に使用されるもので、フランジ部７、８を有する軸部６をラジアル方向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２ａおよびロータマグネット２ｂとからなる駆動部２と、ブラケット３とを備えている。軸部６にはハブ４が取り付けられ、ハブ４にロータマグネット２ｂが固定される。また、ブラケット３にステータコイル２ａが固定される。動圧軸受装置１のハウジング部１０は、ブラケット３の内周に固定される。また、同図に示すように、ハブ４にはディスク５（図１では２枚）が保持される。このように構成されたモータにおいて、ステータコイル２ａに通電すると、ステータコイル２ａとロータマグネット２ｂとの間に発生する励磁力でロータマグネット２ｂが回転し、これに伴って、ハブ４に固定されたディスク５が軸部６と一体に回転する。

図２は、動圧軸受装置１の断面図を示している。この動圧軸受装置１は、複数のスリーブ部１１、１２を有する軸受部材９と、軸受部材９の内周に挿入された軸部６と、複数のスリーブ部１１、１２を挟んで軸部６に固定されるフランジ部７、８と主な構成部品として構成される。

軸受部材９は、ハウジング部１０と、ハウジング部１０の内周に固定された複数のスリーブ部、ここでは第１のスリーブ部１１と第２のスリーブ部１２とを備える。

ハウジング部１０は、例えば金属材料あるいは樹脂材料等で形成されるもので、小径面１０ａと、小径面１０ａの軸方向両端に位置し、小径面１０ａに比べて相対的に大径となる大径面１０ｂ、１０ｃとを有する。小径面１０ａの内周には第１のスリーブ部１１と、第２のスリーブ部１２とが軸方向に並んで配設される。また、大径面１０ｂ、１０ｃは、段差面１０ｄ、１０ｅを介してそれぞれ小径面１０ａとつながっている。

軸部６は例えばステンレス鋼等の金属材料で形成され、その外周面６ａに環状のフランジ部７、８を固定してなる。また、外周面６ａのうち、図２に示す形状に動圧軸受装置１を組立てた状態で、隣接する他のスリーブ部に近い側の動圧溝領域（第１のスリーブ部１１でいえば、動圧溝領域Ｂであり、第２のスリーブ部１２でいえば、動圧溝領域Ｃである。）とラジアル方向に対向する領域には、他所に比べて小径となる逃げ部６ｂが形成されている。

フランジ部７、８は、軸部６に固定した状態では、外周面６ａから外径側に突出した形態となり、それぞれハウジング部１０の内部（大径面１０ｂ、１０ｃの内周）に収容される。フランジ部７、８の軸部６への固定手段としては、接着や圧入、圧入と接着との併用など種々の手段が使用可能である。この実施形態では、軸部６の外周面６ａのうちフランジ部７、８の内周面７ｃ、８ｃが固定される箇所に、接着剤溜まりとなる円周溝６ａ１、６ａ２を設けることで、接着強度の向上を図っている。なお、フランジ部７、８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されたものでもよく、樹脂材料で形成されたものでもよい。

フランジ部７の外周面７ａは、ハウジング部１０の大径面１０ｂとの間に所定の容積を有するシール空間Ｓ１を形成し、フランジ部８の外周面８ａはハウジング部１０の大径面１０ｃとの間に所定の容積を有するシール空間Ｓ２を形成する。この実施形態において、フランジ部７の外周面７ａおよびフランジ部８の外周面８ａは、それぞれハウジング部１０の外部側に向かって漸次縮径したテーパ形状をなす。そのため、シール空間Ｓ１、Ｓ２は、ハウジング部１０の内部側（第１のスリーブ部１１の側）に向かって漸次縮小したテーパ形状を有する。従って、これらシール空間Ｓ１、Ｓ２はバッファ機能と共に、軸部６の回転時、毛細管力による引き込み力と、遠心力による引き込み力とにより高いシール機能を発揮する。

ハウジング部１０の内周に配設される複数のスリーブ部１１、１２のうち第１のスリーブ部１１は、例えば焼結金属からなる多孔質体で円筒状に形成される。この実施形態では、第１のスリーブ部１１は、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、ハウジング部１０の内周面（小径面１０ａ）に圧入、接着、あるいは圧入接着等の手段で固定される。なお、第１のスリーブ部１１は、樹脂やセラミック等の非金属材料からなる多孔質体で形成することもでき、また焼結金属等の多孔質体以外にも、内部空孔を持たない、あるいは潤滑油の出入りができない程度の大きさの空孔を有する構造の材料で形成することもできる。

第１のスリーブ部１１の内周面１１ａには複数の動圧溝領域Ａ、Ｂが軸方向に離隔して形成される。詳細には、動圧溝領域Ａは、何れも傾斜状をなし、かつ円周方向に配列される複数の動圧溝Ａ１、Ａ２、Ａ３と、これら動圧溝Ａ１、Ａ２、Ａ３をそれぞれ区画する区画部Ａ４、Ａ５、Ａ６とで構成される。同様に、動圧溝領域Ｂは、何れも傾斜状をなし、かつ円周方向に配列される複数の動圧溝Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３と、これら動圧溝Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３をそれぞれ区画する区画部Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６とで構成される。動圧溝領域Ａと動圧溝領域Ｂとは、第１のスリーブ部１１の内周面１１ａの軸方向中央から互いに離隔しかつ等距離となる位置（軸方向中央断面を基準として対称となる位置）に設けられている。

第２のスリーブ部１２の内周面１２ａには複数の動圧溝領域Ｃ、Ｄが軸方向に離隔して形成される。ここで、第１のスリーブ部１１と第２のスリーブ部１２とは共に同じものを使用しているため、動圧溝領域Ｃ、Ｄのうち何れか一方が動圧溝領域Ａで、他方が動圧溝領域Ｂに等しい。もちろん、動圧溝領域Ｃと動圧溝領域Ｄとは、第２のスリーブ部１２の軸方向中央から互いに離隔しかつ等距離となる位置に設けられている。

以上より、これら動圧溝領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは何れも各スリーブ部１１、１２の内周に挿入された軸部６の外周面６ａと対向するが、この実施形態では、外周面６ａのうち、第１のスリーブ部１１の動圧溝領域Ｂ、および第２のスリーブ部１２の動圧溝領域Ｃとラジアル方向に対向する領域には、他所より小径となる逃げ部６ｂが設けられている。そのため、軸部６の回転時、各スリーブ部１１、１２の軸方向両端に位置する動圧溝領域Ａと動圧溝領域Ｄと外周面６ａとの間に、後述する第１、第２ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２（図２を参照）のラジアル軸受隙間がそれぞれ形成される。

この実施形態では、互いに異なる傾斜角を有する動圧溝Ａ１と動圧溝Ａ２とが正回転用の動圧溝として（いわゆるへリングボーン状に配列された動圧溝として）機能すると共に、互いに異なる傾斜角を有する動圧溝Ａ２と動圧溝Ａ３とが同様にへリングボーン状に配列された逆回転用の動圧溝として機能するように配列されている。動圧溝Ａ１と動圧溝Ａ２、および動圧溝Ａ２と動圧溝Ａ３とはそれぞれ軸方向で連続している。

また、この実施形態では、動圧溝領域Ｂを構成する動圧溝Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３は、上述の動圧溝Ａ１、Ａ２、Ａ３と同じ態様に配列されている。そのため、動圧溝Ａ１、Ａ２、Ａ３と同様に、動圧溝Ｂ１と動圧溝Ｂ２とが正回転用の動圧溝として機能すると共に、動圧溝Ｂ２と動圧溝Ｂ３とが逆回転用の動圧溝として機能する。なお、本発明において言う「正回転」、「逆回転」は相対的な回転方向の違いを明確にする意で使用しているに過ぎず、動圧軸受装置１の主たる回転方向を意図するものではない。

なお、この実施形態では、フランジ部７の上端面７ｂとスラスト方向に対向するハウジング部１０の段差面１０ｄの全面又は一部領域に、例えば図４（ａ）に示すように、互いに傾斜角の異なる複数の動圧溝Ｅ１、Ｅ２をへリングボーン形状に配列した領域（動圧溝領域Ｅ）が形成される。この動圧溝領域Ｅは、軸部６の回転時、対向する上端面７ｂとの間に後述する第１スラスト軸受部Ｔ１（図２を参照）のスラスト軸受隙間を形成する。

また、フランジ部８の下端面８ｂとスラスト方向に対向する段差面１０ｅの全面又は一部領域に、例えば図４（ｂ）に示すように、互いに傾斜角の異なる複数の動圧溝Ｆ１、Ｆ２をへリングボーン形状に配列した領域（動圧溝領域Ｆ）が形成される。この動圧溝領域Ｆは、軸部６の回転時、対向する下端面８ｂとの間に後述する第２スラスト軸受部Ｔ２（図２を参照）のスラスト軸受隙間を形成する。

また、この実施形態では、各スリーブ部１１、１２の外周面１１ｄ、１２ｄには、それぞれ複数本（図示例では３本）の軸方向溝１１ｄ１、１２ｄ１が円周方向で等間隔に形成されている。これにより、軸方向に離隔して形成されるスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２間を連通可能な流体流路が形成される。これら軸方向溝１１ｄ１、１２ｄ１によって流体流路を設けることで、潤滑油の圧力バランスが崩れた場合も早急にかかる圧力差を解消することができる。また、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を防止することができる。

この動圧軸受装置１は、例えば次のような工程で組立てられる。

まず、図５に示すように、第１のスリーブ部１１と第２のスリーブ部１２とを軸方向に当接させた状態で、その内周に、軸方向にわたって均一径をなす組立用のピン２１を挿通する。これにより、ピン２１に対して第１のスリーブ部１１と第２のスリーブ部１２との間で内周面１１ａ、１２ａを基準に芯出しがなされ、各スリーブ部１１、１２がピン２１に対して位置決め保持される。

この場合、詳細には、ピン２１の外周面と、各スリーブ部１１、１２の内径寸法最小部（動圧溝領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの区画部Ａ４〜Ａ６、Ｂ４〜Ｂ６、Ｃ４〜Ｃ６、Ｄ４〜Ｄ６の内周面）との間には、ピン２１に対して軸方向に移動可能で、かつピン２１と各スリーブ部１１、１２との間にガタが生じない程度のハメアイすき間が存在している。図５では、負のハメアイすき間が形成された場合（ピン２１が各スリーブ部１１、１２に対して軽圧入された場合）を例示している。

次に、アセンブリ化された状態のピン２１および双方のスリーブ部１１、１２をハウジング部１０の内周に挿入し、この状態で双方のスリーブ部１１、１２の外周面１１ｄ、１２ｄをハウジング部１０の小径面１０ａの所定位置に接着、圧入、溶着（超音波溶着）等の手段で固定する。これにより軸受部材９のアセンブリが完了する。

上述のようにして軸受部材９のアセンブリを行った後、ピン２１を抜き取る。そして、軸部６を各スリーブ部１１、１２の内周に挿入し、フランジ部７、８を軸部６の所定位置に固定する。この際、一方のフランジ部７の上端面７ｂから他方のフランジ部８の下端面８ｂまでの軸方向離間距離を所定の値に管理した状態で各フランジ部７、８を軸部６に固定することで、後述する各スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２のスラスト軸受隙間の総和が所定の範囲内に設定される。なお、フランジ部７、８のうち一方は、挿入前に予め軸部６に固定しておいてもよく、軸部６に一体形成してもよい。

上記の工程を経て組立が完了した後、フランジ部７、８でシールされるハウジング部１０の内部空間に、潤滑流体として例えば潤滑油を注油する。これにより、各スリーブ部１１、１２の内部空孔（多孔質体組織の内部空孔）を含めた軸受部材９の内部空間が潤滑油で満たされる。

上記構成の動圧軸受装置１において、例えば軸部６の正回転時、第１のスリーブ部１１の動圧溝領域Ａを構成する動圧溝Ａ１〜Ａ３のうち、上端面１１ｂ側の動圧溝Ａ１、Ａ２による潤滑油の引き込み作用が生じる。これにより、潤滑油が動圧溝Ａ１、Ａ２間の連続部分（軸方向中央部分）に向けて押し込まれ、その圧力が上昇する。このような動圧溝Ａ１、Ａ２の動圧作用によって、軸部６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が構成される。また、第２のスリーブ部１２では、動圧溝領域Ｄを構成する動圧溝Ｄ１〜Ｄ３のうち、上端面１２ｃ側の動圧溝Ｄ１、Ｄ２間の連続部分に向けて潤滑油が押し込まれる。このような動圧溝Ｄ１、Ｄ２の動圧作用によって、軸部６をラジアル方向に非接触支持する第２ラジアル軸受部Ｒ２が構成される（図２を参照）。

これと同時に、ハウジング部１０の下側の段差面１０ｄに形成された動圧溝領域Ｅとこれに対向するフランジ部７の上端面７ｂとの間のスラスト軸受隙間において、動圧溝領域Ｅによる潤滑油の引き込み作用が生じ、潤滑油が動圧溝Ｅ１、Ｅ２間の連続部分（半径方向中央部分）に向けて押し込まれる。同様に、ハウジング部１０の上側の段差面１０ｅに形成された動圧溝領域Ｆとこれに対向するフランジ部８の下端面８ｂとの間のスラスト軸受隙間において、動圧溝領域Ｆにより、潤滑油が動圧溝Ｆ１、Ｆ２間の連続部分に向けて押し込まれる。このようにして、各スラスト軸受隙間に潤滑油の油膜が形成される。そして、これら油膜の圧力によって、軸部６を両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（図２を参照）。

このように、軸方向両側に動圧溝領域Ａ、Ｂを設けた第１のスリーブ部１１に対してピン２１で位置決め（芯出し）を行うことで、ピン２１の挿通時、ピン２１の外周面と、下端側の動圧溝領域Ｂとの間に、動圧溝領域Ａの間と同程度のハメアイすき間（例えば零あるいは負のすき間）が形成される。そのため、図７に示すような軸受スリーブの中折れを確実に防止し、かつ双方のスリーブ部１１、１２間での傾きを矯正して高い同軸度を確保することができる。もちろん、第２のスリーブ部１２に関しても、その軸方向両側に動圧溝領域Ｃ、Ｄを設けた構成を有するものを使用しているので、第１のスリーブ部１１と同様の作用を得ることができる。

また、この実施形態のように、双方のスリーブ部１１、１２を焼結金属で形成する場合、動圧溝領域Ａ、Ｂはいわゆる溝サイジングにより、内周面１１ａ、１２ａを圧迫変形させることで成形するのが通常である。ここで、芯出し時の中折れを防止するだけであれば、何も同一態様の動圧溝領域を両端側に形成する必要はなく、例えば帯状の凸部（小径部）をスリーブ部１１の一端側に設ければ済む。しかし、焼結金属の溝サイジングでかかる動圧溝領域や凸部を形成する場合には、その圧迫面積の違いから、内径側への突出量に違いがでる（区画部Ａ４〜Ａ６などの内径寸法と凸部の内径寸法とに違いがでる）恐れがある。そのため、なるべく同一形状の、言い換えると圧迫面積（変形面積）の等しい凸部、ここでは動圧溝領域Ａ、Ｂ（の凸部となる区画部Ａ４〜Ａ６、Ｂ４〜Ｂ６）を両端に設けることで、内径寸法を極力揃えることができ、これにより芯出しを精度良く行うことが可能となる。

さらに、第１のスリーブ部１１と第２のスリーブ部１２とは共に同一の成形品を使用していることから、動圧溝領域Ａ〜Ｄを含めた内周面１１ａ、１２ａの寸法に関しても非常にばらつきが少ない。そのため、図５に示す芯出し作業においても、同軸度のばらつきを一層小さく抑えて、アセンブリ後の軸受部材９の内周面精度を高めることができる。もちろん、一種類の金型で双方のスリーブ部１１、１２を成形可能であるから、実質的な部品点数の削減に伴う低コスト化が可能となる。

また、図３に示すように、第１のスリーブ部１１の動圧溝領域Ａ、Ｂの配列態様を共に双方向回転用とし、かつ二つの動圧溝領域Ａ、Ｂをスリーブ部１１内周の軸方向対対称位置に配設することで、例えば図５に示す芯出し時、第２のスリーブ部１２に対して第１のスリーブ部１１が上下反転して取り付けられた場合であっても、特に問題なく所要の動圧効果を得ることができる。また、何れの向きに取り付けられた場合であっても軸受スパンがほぼ一定であるから、高いモーメント剛性をその取り付け方向によらず安定して得ることができる。もちろん、双方のスリーブ部１１、１２は共に同一の成形品を使用しているので、上述の作用に関し、第１のスリーブ部１１と第２のスリーブ部１２とを入れ替えた場合であっても同様に成立する。

また、この実施形態では、図３に示すように、同一の配列態様をなす動圧溝領域を軸方向両側に設けたスリーブ部を、第１のスリーブ部１１および第２のスリーブ部１２として使用したので、何れの向きに取り付けられた場合であっても、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の軸方向スパンＬ（いわゆる軸受スパン）が一定となる。そのため、モーメント剛性の製品ごとのばらつきをさらに小さくして、より安定性および信頼性を高めた動圧軸受装置１を提供することができる。

また、この実施形態では、ハウジング部１０の一方の段差面１０ｄに動圧溝領域Ｅを、他方の段差面１０ｅに動圧溝領域Ｆをそれぞれ形成するようにしたので、各スリーブ部１１、１２の端面にこれらスラスト動圧用の動圧溝領域Ｅ、Ｆを設ける必要はない。そのため、軸部６の回転方向によらずスリーブ部１１、１２は１種類で済み、上述の作用（各スリーブ部１１、１２の上下方向を選別することなくハウジング部１０に固定可能）を同様に得ることができる。また、双方のスリーブ部１１、１２の軸方向の位置決め精度によらず、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２間の軸方向間隔を設定することができる点も、アセンブリ作業の簡略化を図る上では好ましい。もちろん、上記構成の場合、スラスト軸受部Ｔがスリーブ部１１、１２とフランジ部７、８との対向領域よりも外径側に移行することとなるため、モーメント剛性の向上にもつながる。

以上、本発明の一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、上記以外の構成をなす動圧軸受装置にも適用可能である。

上記実施形態では、ハウジング部１０に固定されるスリーブ部１１に、同一の配列態様をなす動圧溝領域Ａ、Ｂを設けた場合を説明したが、特にこの形態に限る必要はない。これら動圧溝領域Ａ、Ｂは、少なくとも双方向回転用の配列態様をなすものである限り、その詳細な配列態様が互いに異なるものであっても構わない。

図６はその一例を示すもので、第１のスリーブ部１１の内周に配設された動圧溝領域Ｇ、Ｈが、何れも双方向回転用の配列態様をなしている点、および動圧溝領域Ｇ、Ｈが第１のスリーブ部１１内周の軸方向対称位置に配設されている点は、図３に示す配列態様と変わらない。異なる点は、一方の動圧溝領域Ｇと、他方の動圧溝領域Ｈとが、第１のスリーブ部１１の軸方向中央断面を境に鏡像関係にある点である。すなわち、図６に示すように、動圧溝領域Ｇ、Ｈをそれぞれ構成する動圧溝Ｇ１〜Ｇ３、Ｈ１〜Ｈ３のうち、動圧溝Ｇ１と動圧溝Ｈ３とが第１のスリーブ部１１の軸方向中央を境に対称的な配置関係にある。同様に、動圧溝Ｇ２と動圧溝Ｈ２、および動圧溝Ｇ３と動圧溝Ｈ１とがそれぞれ対称的な配置関係にある。もちろん、第２のスリーブ部１２内周に配設される動圧溝領域Ｉと動圧溝領域Ｊについても同様の配置関係にある。

また、以上の実施形態では、ハウジング部１０の内周に、２個のスリーブ部１１、１２を配設した場合を例示したが、これに限らず、例えば３個以上のスリーブ部を軸方向に並べて配設することも可能である。また、その場合、逃げ部（小径部）６ｂは、軸受部材９の軸方向両端に位置する動圧溝領域を除く、残りの動圧溝領域全てとラジアル方向に対向するよう、軸部６の外周に形成するのがよい。なお、軸方向両端に動圧溝領域が形成されていれば良いため、軸方向両端を除く位置（３個の場合には軸方向中央）に配置されるスリーブ部には、動圧溝領域が形成されていないものを使用することもできる。

また、以上の実施形態では、ラジアル動圧溝領域Ａ〜Ｄ（あるいはラジアル動圧溝領域Ｇ〜Ｊ）を、スリーブ部１１、１２の内周面１１ａ、１２ａに軸方向に離隔して形成した場合を例示したが、特にこの形態に限定する必要はない。すなわち、動圧溝領域は、スリーブ部の内周面の軸方向両側（内周面の軸方向中央位置を境としてその両側）に形成されていればよく、結果的に、動圧溝領域同士が軸方向で接している（あるいは動圧溝が連続して形成されている）ものであってもよい。

また、以上の実施形態では、第１のスリーブ部１１の上端面１１ｂの外径側に位置し、かつフランジ部８の下端面８ｂと対向する領域（段差面１０ｅ）に、動圧溝領域Ｆを形成した場合を例示したが、これとは逆に、対向するフランジ部８の下端面８ｂの側に動圧溝領域Ｆを形成することも可能である。同様に、フランジ部７の上端面７ｂと対向するハウジング部１０の段差面１０ｄに形成される動圧溝領域Ｅについても、この動圧溝領域Ｅを段差面１０ｄと対向するフランジ部７の上端面７ｂの側に形成することが可能である。もちろん、動圧溝領域Ｅ、Ｆが取り得る配列態様としては、例示のへリングボーン形状に限らず、スパイラル形状など種々の配列態様が採用可能である。

また、以上の実施形態では、軸部６が回転して、それを軸受部材９で支持する構成を説明したが、これとは逆に、軸受部材９の側が回転して、それを軸部６の側で支持する構成に対しても本発明を適用することが可能である。例えば図７に示すように、軸部６の一端をモータベースに取り付けられるブラケット３に固定し、ハウジング部１０をハブ４の内周に固定することで、図１に例示のモータに軸固定型の動圧軸受装置１を組込むことができる。この場合、ステータコイル２ａに通電すると、ステータコイル２ａとロータマグネット２ｂとの間に発生する励磁力でロータマグネット２ｂが回転し、これに伴って、ハブ４に固定されたハウジング部１０、およびハウジング部１０の内周に固定されたスリーブ部１１、１２がディスク５と共に回転する。そして、ブラケット３に固定された軸部６との間に動圧溝領域Ａ〜Ｄによる潤滑油の動圧作用が生じ、この動圧作用により形成された油膜でスリーブ部１１、１２が軸部６に対して非接触に回転支持される。

また、以上の実施形態では、フランジ部７、８として、その外周面７ａ、８ａとラジアル方向に対向する面１０ｂ、１０ｃとの間にシール空間Ｓ１、Ｓ２を形成するものを例示したが、何もこれに限る必要はない。対向する段差面１０ｄ、１０ｅとの間にスラスト軸受隙間を形成するものであれば、シール空間Ｓ１、Ｓ２に面しているか否かは問わない。例えば図示は省略するが、ハウジング部１０の一端を閉じた構成とし、閉口側のフランジ部とこれに対向する面（ハウジング部の端面、あるいは閉口部の端面）との間にスラスト軸受隙間を形成する構成を採ることも可能である。また、フランジ部を閉口側にのみ設け、開口側で、軸部の外周面とこれに対向する面との間にシール空間を形成することも可能である。

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流体の動圧作用を生じるための流体として潤滑油を例示したが、これ以外にも各動圧溝領域により動圧作用を発生可能な流体、例えば空気等の気体や、磁性流体等の流動性を有する潤滑剤、あるいは潤滑グリース等を使用することもできる。

本発明の一実施形態に係る動圧軸受装置を組み込んだモータの断面図である。 動圧軸受装置の断面図である。 動圧溝領域の配列態様の一例を示す軸受部材の端面図である。 （ａ）は図３に示す軸受部材を矢印ａの方向から見た端面図であり、（ｂ）は軸受部材を矢印ｂの方向から見た端面図である。 ピンを用いたスリーブ部間の芯出し作業を概念的に示す断面図である。 他の配列態様をなす動圧溝領域を備えた軸受部材の断面図である。 軸部を固定側とし、スリーブ部を回転側とした場合の動圧軸受装置のモータへの組付け態様の一例を示す断面図である。 従来の、複数の軸受スリーブ間の芯出し作業を概念的に示す断面図である。

符号の説明

１ 動圧軸受装置
６ 軸部
６ｂ 逃げ部
１１ 第１のスリーブ部
１２ 第２のスリーブ部
２１ ピン
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 動圧溝領域
Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ３、Ｄ１〜Ｄ３ 動圧溝
Ａ４〜Ａ６、Ｂ４〜Ｂ６、Ｃ４〜Ｃ６、Ｄ４〜Ｄ６ 区画部
Ｌ 軸受スパン
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２ スラスト軸受部

Claims (5)

1. ハウジング部と、ハウジング部の内周に配設されるスリーブ部と、スリーブ部の内周に挿入される軸部と、複数の動圧溝を配列してなり、各スリーブ部の内周に設けられる動圧溝領域とを備え、動圧溝領域による流体の動圧作用で軸部とスリーブ部との何れか一方が他方に対して非接触に回転支持される動圧軸受装置において、
   複数のスリーブ部をハウジング部の内側に配し、各スリーブ部の内周面の軸方向両側に双方向回転用の動圧溝領域を形成したことを特徴とする動圧軸受装置。
2. 一のスリーブ部の内周面に形成した複数の動圧溝領域のうち、隣接する他のスリーブ部の側に配した動圧溝領域とラジアル方向に対向する軸部の外周面に逃げ部を設けた請求項１記載の動圧軸受装置。
3. 軸部に、スリーブ部の外径寸法よりも大径となるフランジ部を設け、かつ、フランジ部の端面のうち、スリーブ部との対向領域よりも外径側の領域で、流体の動圧作用が生じるスラスト軸受隙間を形成した請求項１記載の動圧軸受装置。
4. スラスト軸受隙間に流体の動圧作用を発生させる動圧発生領域を、複数の動圧溝をへリングボーン状に配列することにより形成した請求項３記載の動圧軸受装置。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の動圧軸受装置を備えたモータ。