JP2008275132A - 流体軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明によれば、軸部とフランジ部との締結強度に優れ、かつ、各軸受面間の形状精度に優れた軸部材を有する流体軸受装置を提供する。
【解決手段】軸部２１の一端がフランジ部２２の孔に圧入されている。フランジ部２２の上端面２２ａ内周には予め逃げ部２２ｄが設けられており、この逃げ部２２ｄに対して加締め加工を施すことで、軸部２１とフランジ部２２との間に加締め部２３が形成される。
【選択図】図６

Description

本発明は、流体軸受装置、特にフランジ部を有する軸部材を備えた流体軸受装置に関する。

流体軸受装置は、軸受隙間に形成される流体の膜で軸部材を相対回転自在に支持するものである。この種の軸受装置は、特に高速回転時における回転精度、静粛性等に優れており、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好適に使用される。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。

通常、流体軸受装置においては、軸部材の軸部が軸受スリーブの内周に挿入され、軸部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部を構成する。また、軸部の一端にフランジ部を設け、このフランジ部の端面とこれに対向する面（例えば軸受スリーブの端面）との間にスラスト軸受部を構成する（例えば、特許文献１を参照）。

このように、軸部の外周面はラジアル軸受部を構成し、また、フランジ部の端面はスラスト軸受部を構成することから、これらの面は高精度に仕上げておく必要がある。また、ラジアル軸受部とスラスト軸受部とを共に構成する場合、個々の面精度だけでなく、これらの間の形状精度、すなわち軸部の外周面とフランジ部の端面との間の直角度を如何に高めるかが重要となる。

互いに別体の軸部とフランジ部とを高精度に一体化する方法として、例えば回転軸に環状のスラストプレートを圧入することで固定する手段が提案されている（特許文献２を参照）。

また、最近では、情報機器の小型化・携帯化が進むにつれ、これら情報機器に搭載される流体軸受装置に対して、落下等に対する耐性（耐衝撃性）の向上が求められている。従い、軸部とフランジ部とを別体構造とする軸部材であれば、その締結強度を向上させることが重要となる。
特開２００３−２３９９５１号公報 特開２００１−３１７５４５号公報

特許文献２に記載の如く、圧入手段を採用する場合、例えば締め代の設定のみで比較的高い固定強度を得ることができる反面、固定強度と組立て精度とは相反する関係にある。そのため、上述の如く、固定力（抜止め力）向上の要請に対応するべく締め代を大きく採るほど組立て精度の低下を招き、これにより軸受面間の直角度など所要の形状精度を得ることが困難となる。特に、最近の小型化に対する要請が強まる中、軸寸法を縮小するとなると、どうしても圧入長さを短くせざるを得ず、締結強度を確保することが困難となる。

以上の事情に鑑み、本発明では、軸部とフランジ部との締結強度に優れ、かつ、各軸受面間の形状精度に優れた軸部材を有する流体軸受装置を提供することを技術的課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、軸部の一端にフランジ部を有する軸部材と、軸部の外周面とこの外周面に対向する面との間に形成されるラジアル軸受隙間と、フランジ部の一端面とこの一端面に対向する面との間に形成されるスラスト軸受隙間とを備える流体軸受装置において、軸部がフランジ部に圧入されると共に、フランジ部の一端面内周に逃げ部が設けられ、この逃げ部に加締め加工が施されていることを特徴とする流体軸受装置を提供する。

このように、本発明は、軸部とフランジ部との固定に圧入と加締めとを併用した点を技術的特徴とする。このような固定手段を採用することで、圧入による締結力と加締めによる締結力とを軸部とフランジ部との間に付与することができ、固定強度の向上を図ることができる。また、加締め加工であれば、フランジ部の変形（塑性変形）が部分的なもので済むため、圧入により得られた高い形状精度（直角度）、あるいは個々の部品加工時に得られた高い面精度を維持した状態で固定強度の向上を図ることができる。

また、本発明は、上述の加締め加工を、フランジ部の一端面内周に設けた逃げ部に対して行う点を技術的特徴とする。図１１（ａ）に示すように、圧入と加締めとを併用してフランジ部１２２を軸部１２１に固定する場合、フランジ部１２２の端面１２２ａには、塑性加工部３１ｂによる加締め加工を受けて凹んだ部分（凹部１２２ｆ）が形成されると共に、凹部１２２ｆの周囲には、凹んだ量に応じて盛上り部１２２ｇが生じる（図１１（ｂ）を参照）。そのため、この盛上り部１２２ｇ、特にフランジ部１２２の端面１２２ａのスラスト軸受面となる領域に近い側に形成される盛上り部１２２ｇが当該軸受面から大きく突出する場合には、軸受性能に悪影響を及ぼす恐れがあり、好ましくない。特に、圧入状態にあるフランジ部の内周に加締め加工を施す場合には、加締め加工による塑性変形が軸部の側ではなくフランジ部の外径側に向けて生じる傾向にあるため、上述の盛上りが顕著となる。

これに対して、本発明では、フランジ部の一端面内周に逃げ部を設け、この逃げ部に対して加締め加工を行うようにしたので、加締め加工を受けた部分に凹部が形成されると共に、加締め加工により生じる塑性流動が当該凹部に隣接する逃げ部によって吸収される。従って、スラスト軸受面に近い側に生じる盛上り部を低く抑えることができる。また、逃げ部の外径端から離れた位置に加締め加工を施すようにすれば、加締め加工によりその外径側に生じる盛上り部が逃げ部上に形成される。そのため、加締め加工により生じる盛上り部のスラスト軸受面から突出する部分を低く抑えることができる。また、この場合には、加締め加工量（凹部の大きさ）に応じて上述のスラスト軸受面からの突出高さを低く抑えることができる。具体的には、盛上り部のスラスト軸受面からの突出高さを３μｍ以下とすることで、より好ましくは２μｍ以下とすることで軸受性能への実質的な干渉を回避して、良好な軸受性能を確保することができる。

また、加締め加工により生じる盛上り部の大きさ（特にその高さ）を調整することで、加締め加工を受けて凹んだ部分の外径側に生じた盛上り部（第１の盛上り部）でスラスト軸受面を構成することも可能である。すなわち、逃げ部のうちスラスト軸受面に隣接する部分の大きさに合わせて、スラスト軸受面側に生じる盛上り部の大きさを調整することで、かかる盛上り部をスラスト軸受面の一部として使用することができる。従い、フランジ部端面への加締め加工を軸部から比較的離れた位置に対して実施することができ、これにより、軸部への加締めをより強固なものとすることができる。なお、加締め加工による盛上りの高さは、例えば加締め用治具の先端形状、加締め量（治具の押込み量）、あるいは逃げ部の形状などを適宜設定することにより制御することができる。

また、加締め加工を受けて凹んだ部分の内径側に盛上り部が形成される場合、この盛上り部（第２の盛上り部）で軸部との加締め部を形成することも可能である。この場合、盛上り部が大きいほど（高いほど）、軸部との締結面積が増加することになるので、上述の調整により内径側に積極的に塑性変形を生じるようにすることで、軸部との加締めによる固定力を高めることができる。

上述の軸部材は、締結強度に優れると共に、軸受面精度および軸受面間の直角度に優れるものであるから、軸受隙間を高精度に管理することが必要な流体軸受装置用に組み込んで好適に提供可能である。また、ＨＤＤ用モータなど、軸部のフランジ部とは反対側の端部にディスクハブ等の他部材を取付けてなるモータに組み込んで好適に提供可能である。

以上のように、本発明によれば、軸部とフランジ部との締結強度に優れ、かつ、各軸受面間の形状精度に優れた軸部材を有する流体軸受装置を提供することができる。また、加締め加工をフランジ部の端面に設けた逃げ部に対して行うことで、加締め加工により生じる盛上りがスラスト軸受面に及ぼす悪影響を小さくして、良好な軸受性能を確保することができる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図８に基づき説明する。なお、以下の説明における『上下』方向は、単に各図における構成要素間の位置関係を容易に理解するために用いるもので、流体軸受装置（動圧軸受装置）の設置方向や使用態様、あるいは後述する軸部材の組立態様等を特定するものではない。

図１は、本発明の一実施形態に係る動圧軸受装置１を具備したスピンドルモータの断面図を示す。このスピンドルモータは、例えば磁気ディスクを備えたＨＤＤのディスク駆動モータとして用いられるもので、ハブ３を取り付けた軸部材２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４ａおよびロータマグネット４ｂとからなる駆動部４と、ブラケット５とを備えている。ステータコイル４ａはブラケット５に固定され、ロータマグネット４ｂはハブ３に固定される。動圧軸受装置１のハウジング７は、ブラケット５の内周に固定される。また、同図に示すように、ハブ３にはディスク６（図１では２枚）が保持される。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４ａに通電すると、ステータコイル４ａとロータマグネット４ｂとの間に発生する励磁力でロータマグネット４ｂが回転し、これに伴って、ハブ３に保持されたディスク６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、ハウジング７と、ハウジング７の内周に固定される軸受スリーブ８と、ハウジング７の一端を閉塞する蓋部材９
と、ハウジングの他端開口側に配設されるシール部材１０と、ハウジング７と軸受スリーブ８、およびシール部材１０に対して相対回転する軸部材２とを主に備える。

ハウジング７は、例えば真ちゅう等の金属材料や樹脂材料で筒状に形成され、その軸方向両端を開口した形態をなす。ハウジング７の内周面７ａには、軸受スリーブ８の外周面８ｃが、例えば接着（ルーズ接着や圧入接着を含む）、圧入、溶着（超音波溶着やレーザ溶着を含む）など適宜の手段で固定される。また、内周面７ａの下端側には、内周面７ａよりも大径であって、後述する蓋部材９を固定するための固定面７ｂが形成される。

軸受スリーブ８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、軸受スリーブ８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７の内周面７ａに接着固定される。軸受スリーブ８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。

軸受スリーブ８の内周面８ａの全面又は一部の領域には、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３に示すように、互いに傾斜角の異なる複数の動圧溝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ヶ所に形成される。この実施形態では、軸受内部における潤滑油の循環を意図的に作り出す目的で、一方側（ここでは上側）の動圧溝８ａ１、８ａ２配列領域を軸方向非対称に形成している。図３に例示の形態で説明すると、軸方向中心ｍより上側（シール部材１０側）の動圧溝８ａ１配列領域の軸方向寸法Ｘ１が、下側の動圧溝８ａ２配列領域の軸方向寸法Ｘ２よりも大きくなるように形成されている。

軸受スリーブ８の下端面８ｂの全面または一部の領域には、例えば図４に示すように、スラスト動圧発生部として、複数の動圧溝８ｂ１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８ｂ１配列領域は、完成品の状態では後述するフランジ部２２の上端面２２ａと対向し、軸部材２の回転時、上端面２２ａ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の外周面８ｃには、軸方向に向けて延びる複数の軸方向溝８ｃ１が形成されている。これら軸方向溝８ｃ１は、主に動圧軸受装置１の使用時、軸受内部空間内で潤滑油の過不足が生じた場合などに、この好ましくない状態を早急に適正な状態に回復するための役割を果たす。

ハウジング７の下端側を閉塞する蓋部材９は、例えば金属材料あるいは樹脂材料で形成され、ハウジング７の内周下端に設けられた固定面７ｂに固定される。この際、蓋部材９の固定手段には、軸受スリーブ８の場合と同様、接着、圧入、溶接、溶着など任意の手段を用いることができる。

蓋部材９の上端面９ａの全面又は一部の領域には、例えば図４と同様の配列態様（スパイラルの方向は逆）をなす動圧溝配列領域が形成される。この動圧溝配列領域（スラスト動圧発生部）は、完成品の状態ではフランジ部２２の下端面２２ｂと対向し、軸部材２の回転時、下端面２２ｂ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）。

シール手段としてのシール部材１０は、この実施形態ではハウジング７と別体に金属材料あるいは樹脂材料で形成され、ハウジング７の上端内周に圧入、接着、溶着、溶接等任意の手段で固定される。

シール部材１０の内周にはテーパ形状をなすシール面１０ａが形成されており、このシール面１０ａと、後述する軸部２１の外周面との間にシール空間Ｓが形成される。潤滑油を動圧軸受装置１内部に充満させた状態では、潤滑油の油面は常時シール空間Ｓの範囲内に維持される。

軸部材２は、軸部２１と、中央に設けた孔に軸部２１の下端を固定した環状のフランジ部２２とで構成される。軸部２１の外周には、図２に示すように、軸受スリーブ８の内周面８ａに設けられた動圧溝８ａ１、８ａ２配列領域とラジアル方向に対向するラジアル軸受面２１ａが形成される。この実施形態ではラジアル軸受面２１ａは軸方向に離隔して２ヶ所に設けられる。これらラジアル軸受面２１ａ、２１ａの間には、ラジアル軸受面２１ａより小径のヌスミ部２１ｂが設けられる。

軸部２１の下端はフランジ部２２に圧入されている。また、軸部２１の圧入領域の軸方向端部（ここでは軸受スリーブ８側）に、フランジ部２２との加締め部２３が形成されている。

なお、軸部２１については、ステンレス鋼など、強度、剛性、耐摩耗性等に優れた材料で形成するのが好ましく、また、フランジ部２２については、例えば真ちゅう等、軸部２１に比べて加締め加工時における塑性加工性に優れた材料で形成されるのが好ましい。

上述の構成部品を組立てた後、軸受内部空間に潤滑油を充填することで、完成品としての動圧軸受装置１を得る。ここで、動圧軸受装置１内部に充満される潤滑油としては、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、軸受スリーブ８の双方の動圧溝８ａ１、８ａ２配列領域は、軸部２１のラジアル軸受面２１ａ、２１ａとラジアル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、上下何れの動圧溝８ａ１、８ａ２配列領域においても潤滑油が動圧溝８ａ１、８ａ２の軸方向中心ｍ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８ａ１、８ａ２の動圧作用によって、軸部材２を回転自在に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とがそれぞれ軸方向に離隔して２ヶ所に構成される。

これと同時に、軸受スリーブ８の下端面８ｂに設けた動圧溝８ｂ１配列領域とこれに対向するフランジ部２２の上端面２２ａとの間のスラスト軸受隙間、および蓋部材９の上端面９ａに設けた動圧溝配列領域とこれに対向するフランジ部２２の下端面２２ｂとの間のスラスト軸受隙間に、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とがそれぞれ構成される。

以下、軸部材２の製造工程の一例を図５および図６に基づき説明する。

図５は、軸部材２のアセンブリに用いる装置の概略図を示している。この装置は、軸部２１を保持する第１の治具３１と、第１の治具３１の下方に位置するフランジ部２２を保持する第２の治具３２と、第２の治具３２との間でフランジ部２２を保持あるいは拘束可能な第３の治具３３とを主に備える。

また、この実施形態では、軸部２１の上方に、適当な駆動機構により軸部２１をフランジ部２２の側に向けて押し込む第４の治具３４が配設されると共に、第３の治具３３と第４の治具３４との間に、第５の治具３５が配設されている。ここで、第５の治具３５は、下方に位置する第３の治具３３との間に弾性体３６を介設してなり、第４の治具３４から下向きの負荷を受けた場合、この負荷を弾性体３６を介して第３の治具３３に伝達するようになっている。この場合、弾性体３６が負荷に応じて圧縮変形することで、第５の治具３５の下方への変位を吸収するようになっている。

第１の治具３１は、軸部２１を挿入しかつ保持可能な孔３１ａを有する。また、第２の治具３２の上端面３２ａはその上方に位置する第３の治具３３の下端面３３ａとでフランジ部２２を保持、拘束する。従い、孔３１ａは、軸部２１のラジアル軸受面２１ａ、２１ａをがたつきなく保持、拘束可能な程度に、その寸法や形状が高精度に形成されている必要がある。同様に、上端面３２ａや下端面３３ａも、スラスト軸受面を含むフランジ部２２の両端面２２ａ、２２ｂを隙間なく保持、拘束可能な程度に、その形状（平面度など）が高精度に形成されている必要がある。

加えて、この種の軸部材２においては、ラジアル軸受面２１ａとスラスト軸受面（上端面２２ａ）との間の直角度が軸受性能を左右する。そのため、これら軸受面間で高い直角度が得られるよう、孔３１ａと上端面３２ａとの間、および孔３１ａと下端面３３ａとの間の直角度を予め高精度に加工することで高めておくことが望ましい。フランジ部２２を軸方向に拘束する上端面３２ａと下端面３３ａとの間で高い平行度が得られるように双方の治具３２、３３を高精度に加工しておくことはもちろんである。

第１の治具３１の下方には、第１の治具３１の下降に伴い、フランジ部２２の内周に加締め加工を施し、軸部２１との間に加締め部２３を形成するための塑性加工部３１ｂが設けられる。この実施形態では、塑性加工部３１ｂは、図６（ａ）に示すように、下端側に向かうにつれて（フランジ部２２の側に近づくにつれて）その半径方向幅寸法を小さくした形状をなし、その外周側に位置する第１のテーパ面３１ｂ１と、内周側に位置する第２のテーパ面３１ｂ２とで構成される。

ここで、塑性加工部３１ｂと対峙するフランジ部２２の形状に目を向けると、かかるフランジ部２２の上端面２２ａ内周には、全面にわたってフラットな上端面２２ａを有すると仮定した場合のフランジ部２２の一部を取り除いてできる逃げ部２２ｄが形成されている。図６（ａ）に例示のフランジ部２２でいえば、段差を介して上端面２２ａと同一の平面位置から下端面２２ｂの側に向けて所定量だけ後退させた下段平面２２ｄ１で逃げ部２２ｄが構成されている。従い、塑性加工部３１ｂは、軸部２１およびフランジ部２２を各治具３１〜３５に設置した状態では、フランジ部２２の逃げ部２２ｄの上方に位置し、あるいは逃げ部２２ｄを構成する下段平面２２ｄ１と当接している。

また、軸部２１を圧入すべき孔をなすフランジ部２２の内周面２２ｃには、大径部としての切欠き溝２２ｅが形成される。ここで、切欠き溝２２ｅは、加締め加工を受ける逃げ部２２ｄの近傍に設けられ、加締め加工を受けることでその切欠き容積が減少するようになっている。また、切欠き溝２２ｅを除く内周面２２ｃの内径は、圧入前の段階では、所定の圧入代を見込んで、圧入すべき軸部２１の下端部の外径よりも小さくなるよう形成されている。

以下、上記構成の装置を用いた場合の、軸部材２の組立工程の一例を説明する。この実施形態では、軸部２１、第５の治具３５、第１の治具３１の順に下方向きの荷重を付与して、実質的な圧入および加締め加工をフランジ部２２の拘束下で行う場合を説明する。

まず、図５に示す状態から、第４の治具３４を下降させ、軸部２１の下端をフランジ部２２の孔に圧入する。そして、フランジ部２２に対する軸部２１の圧入姿勢が安定化した段階で、第４の治具３４により第５の治具３５を下方への押し込みを開始することで、弾性体３６を介して、第３の治具３３に下向きの負荷が伝達される。従い、フランジ部２２の両端面２２ａ、２２ｂを、第３の治具３３と第２の治具３２との間で拘束しながら、軸部２１の圧入が進行する。

このようにして軸部２１の圧入を、フランジ部２２を拘束した状態で続行し、かかる圧入がある程度完了した段階で、第４の治具３４を第１の治具３１に当接させ、第１の治具３１をフランジ部２２に設けた逃げ部２２ｄに向けて押し込む。このようにして、第１の治具３１の下端に設けた塑性加工部３１ｂで逃げ部２２ｄに対し塑性加工（加締め加工）を施すことで、軸部２１との間に加締め部２３が形成される。上述の加締め加工は、引き続きフランジ部２２の拘束下で行われる。

この際、逃げ部２２ｄのうち塑性加工部３１ｂにより加締め加工を受けた部分には、塑性加工部３１ｂの形状に倣った凹部２２ｆが形成される。そして、凹部２２ｆの外周側には、加締め加工による盛上り部（第１の盛上り部）２２ｇ１が形成される。ここでは、逃げ部２２ｄの外径端から内周側に離れた位置に加締め加工を施すようにしたので、第１の盛上り部２２ｇ１は逃げ部２２ｄの外径部分、正確には逃げ部２２ｄを構成する下段平面２２ｄ１の外径部分に生じる。また、逃げ部２２ｄのうち加締め加工を受けてできた凹部２２ｆの内周側には、第２の盛上り部２２ｇ２が形成される。

このようにして、軸部２１がフランジ部２２に圧入され、かつ軸部２１とフランジ部２２との間に加締め部２３が形成された段階で、第４の治具３４の下降を停止し、治具３１〜３５から軸部２１とフランジ部２２との一体組立品を取出すことで、完成品としての軸部材２を得る。この実施形態では、軸部２１の下端面２１ｃが第２の治具３２の上端面３２ａと当接する位置まで第１の治具３１を押し込んだ（フランジ部２２を塑性変形させた）段階で第４の治具３４を停止し、組立品（軸部材２）を取出している。

このように、軸部２１をフランジ部２２に圧入し、かつフランジ部２２を部分的に塑性変形させて軸部２１との間に加締め部２３を形成することで、圧入による締結力と加締めによる締結力とを軸部２１とフランジ部２２との間に付与することができ、固定強度の向上を図ることができる。また、フランジ部２２の変形（塑性変形）が部分的なもので済むため、圧入時に得られた高い形状精度（直角度）、あるいは個々の部品加工時に得られた高い面精度を維持した状態で固定強度の向上を図ることができる。

また、併せて、フランジ部２２の上端面２２ａ内周に予め逃げ部２２ｄを設けておき、この逃げ部２２ｄに対して加締め加工を行うようにしたので、加締め加工により生じた塑性流動が、凹部２２ｆの周囲に形成された逃げ部２２ｄによって吸収される。そのため、凹部２２ｆの外周側に向けて生じる塑性変形（塑性流動）の量を低減することができ、第１の盛上り部２２ｇ１の高さを低く抑えることができる。特に、この実施形態のように、第１の盛上り部２２ｇ１が下段平面２２ｄ１上に形成される場合には、第１の盛上り部２２ｇ１がスラスト軸受面よりも軸受スリーブ８側へ突出する量を、下段平面２２ｄ１と上端面２２ａとの段差分だけ低く抑えることができる。これにより、第１の盛上り部２２ｇ１のスラスト軸受面への干渉を緩和もしくは解消して、優れた軸受性能を発揮することができる。具体的には、第１の盛上り部２２ｇ１のスラスト軸受面からの突出高さを３μｍ以下とすることで、より好ましくは２μｍ以下とすることで軸受性能への実質的な干渉を回避して、良好な軸受性能を確保することができる。

また、この実施形態のように、上端面２２ａの内周部分をスラスト軸受面との同一平面よりも下端面２２ｂの側に近づけて逃げ部２２ｄを形成する場合であれば、かかる逃げ部２２ｄを構成する下段平面２２ｄ１の後退量でもって第１の盛上り部２２ｇ１の突出量を制御し易い。

また、この実施形態では、フランジ部２２の内周面２２ｃに大径部としての切欠き溝２２ｅを設けるようにした。そのため、圧入によりフランジ部２２全体に生じる反り等の変形が、何れかの端面（ここでは上端面２２ａ）に対して行う加締め加工により助長されるのを避けて、フランジ部２２の形状を高精度に維持することができる。

なお、この実施形態では、小径部として切欠き溝２２ｅを内周面２２ｃに形成した場合を説明したが、もちろんこれ以外の形態を採ることも可能である。すなわち、逃げ部２２ｄへの加締め加工により生じた塑性変形を、圧入により軸部２１と小径部との間に形成される空間でもって吸収可能な限りにおいて、任意の形状を採ることが可能である。例えば図７（ａ）に示すように、小径部として、内周面２２ｃより大径の大径面２２ｇを内周面２２ｃの上端に形成することも可能である。この場合、図７（ｂ）に示すように、加締め加工により逃げ部２２ｄの内周側に第２の盛上り部２２ｇ２が生じると共に、軸部２１に向けて塑性変形が生じ、これにより軸部２１との間に加締め部２３が形成される。

また、この実施形態では、治具３１〜３３の各軸受面と当接する面（孔３１ａの内周面や上端面３２ａ、下端面３３ａ）を予め高精度に形成しておき、かつこれら治具３１〜３３の位置精度を高度に設定しておくことで、ラジアル軸受面２１ａと、上端面２２ａに設けたスラスト軸受面との間の直角度を高く保った状態で、圧入および加締め固定を行うことができる。

また、この実施形態では、圧入工程と加締め工程のうち、少なくとも加締め加工をフランジ部２２の双方の端面２２ａ、２２ｂを拘束した状態で行うようにしたので、圧入時の軸部２１に対するフランジ部２２の姿勢を維持したままで加締めることができる。また、拘束する双方の端面２２ａ、２２ｂの面精度を維持したままで加締めることができる。特に、この実施形態のように、フランジ部２２への負荷（拘束力）が、第４の治具３４および第５の治具３５の下降量に伴い増大する構成を採る場合、圧入時よりも高い拘束力でもってフランジ部２２を拘束する。そのため、万一、圧入時に軸部２１とフランジ部２２との間で位置ずれ等が生じた場合であっても、かかる位置ずれを治具３１〜３３の拘束により矯正することができる。

また、この実施形態では、圧入時においても、第２および第３の治具３２、３３によりフランジ部２２を拘束するようにしたので、軸部２１のフランジ部２２に対する圧入姿勢を適正に保った状態で、あるいはフランジ部２２の両端面２２ａ、２２ｂの平面度や振れ精度（直角度）を矯正しながら軸部２１を圧入することができる。また、圧入姿勢を適正に保った状態で圧入すれば、圧入後の位置ずれを生じる恐れもないため好ましい。

また、この実施形態のように、矯正を伴って軸部２１の圧入を行う場合には相当量の圧入代をとった状態で行うことができる一方、圧入と接着とを組み合わせた固定手段を採用することもできる。圧入と接着を併用する場合、接着剤により固定強度の補強を図ることができるので、軽圧入などを採用することが可能である。圧入代が小さくて済めば、その分組立て精度は出し易いので、加締めを伴って圧入固定することで、固定強度と形状精度（組立て精度）とに非常に優れた軸部材２を得ることが可能となる。

以上、本発明の一実施形態に係る軸部材２の構成および製造工程を説明したが、もちろん、これに限定されることなく、上記以外の構成および工程を採ることも可能である。

例えば逃げ部２２ｄに関し、上記実施形態では、上端面２２ａと段差を介して下段平面２２ｄ１を形成した場合を例示したが、もちろんこれ以外の形状を採ることも可能である。図８（ａ）はその一例を示すもので、同図に係る逃げ部２２ｄは、第１のテーパ面２２ｄ２と、第１のテーパ面２２ｄ２とその外径側でつながり、かつ第１のテーパ面２２ｄ２よりもスラスト軸受面に対する傾斜角の小さい第２のテーパ面２２ｄ３とで構成される。ここで、第１のテーパ面２２ｄ２はその内径側で小径部をなす大径面２２ｈとつながっており、また、第２のテーパ面２２ｄ３はその外径側で上端面２２ａとつながっている。

また、この図示例では、塑性加工部３１ｂとして、外周側のテーパ面（第１のテーパ面３１ｂ１）の水平面からの傾斜角θ１を小さくした（例えば４５°以下とした）ものを用いて加締め加工を行う。この構成の塑性加工部３１ｂを用いて逃げ部２２ｄに対し加締め加工を行うことで、加締め加工を受けた部分の外周側への塑性変形が塑性加工部３１ｂの第１のテーパ面３１ｂ１に沿って生じる。そのため、かかる塑性変形により形成される第１の盛上り部２２ｇ１はなだらかな形状となる。また、かかる塑性変形が比較的傾斜角の小さい（緩い）第２のテーパ面２２ｄ３上に第１の盛上り部２２ｇ１として生じることで、第１の盛上り部２２ｇ１の表面の傾きを水平方向に近づけることができる。以上の作用より、第１の盛上り部２２ｇ１の表面をフランジ部２２の上端面２２ａに形成されるスラスト軸受面の一部として使用することが可能となる。もちろん、この際には、塑性加工部３１ｂの第１のテーパ面３１ｂ１の傾斜角θ１や逃げ部２２ｄの第２のテーパ面２２ｄ３の水平面からの傾斜角、あるいは加締め量（塑性加工部３１ｂの押込み量）を適正に設定することが肝要となる。

また、塑性加工部３１ｂに関し、例えば図９（ａ）に示すように、内周側のテーパ面（第２のテーパ面３１ｂ２）の水平面からの傾斜角θ２を大きくしたものを用いて加締め加工を行うこともできる。この場合、加締め加工を受けた部分の内周側への塑性変形が塑性加工部３１ｂの第２のテーパ面３１ｂ２に沿って生じる。そのため、かかる塑性変形により形成される第２の盛上り部２２ｇ２は上方に向けて鋭く突出した形状となる。よって、第２の盛上り部２２ｇ２を軸部２１に密着するように形成することで、この盛上り部２２ｇ２と軸部２１との間に加締め部２３を形成することもできる。この場合、第２の盛上り部２２ｇ２が大きく突出するほど（高いほど）、軸部２１との締結面積が増加することになるので、この加締めによる固定力を高めることができる。

もちろん、塑性加工部３１ｂは上述の例に限定されることなく任意の形態を採ることが可能である。

また、この実施形態では、加締め部２３を、軸部２１とフランジ部２２との圧入領域の軸方向上端（上端面２２ａの側）に設けた場合を例示したが、フランジ部２２の下端面２２ｂの内周に適当な治具により加締め加工を施すようにしても構わない。この場合には、フランジ部２２の軸方向両端に加締め部２３が形成されることになるため、必要となる抜け止め力（固定力）やその用途に応じて他端側の加締めの有無を決定することができる。あるいは、圧入力のばらつきに応じて、一端側の加締め力を調整する代わりに他端側の加締めの有無を決定することができる。

また、この実施形態では、軸部２１の下端面２１ｃとこの面に対向する第２の治具３２
の上端面３２ａとの間に若干の隙間が生じる位置まで軸部２１を押し込んだ（圧入した）段階で、第１の治具３１と第４の治具３４とを当接させる場合を説明したが、塑性加工部３１ｂによるフランジ部２２の塑性加工の開始時を、軸部２１の圧入完了時としても構わない。圧入が完全に終了した時点でフランジ部２２の加締め工程を開始するようにすれば、より加締め部２３による固定力を高めることも可能である。この場合、軸部２１と塑性加工部３１ｂとを独立して下方に押し込むために第４の治具３４を分割し、かつこれらを別個独立して駆動（上下動）させるために、複数系統の駆動機構が必要となる。

また、上記実施形態では、第２の治具３２と第３の治具３３によるフランジ部２２の拘束開始時を、軸部２１の圧入開始後としたが、拘束開始時を圧入開始時と一致させても構わない。あるいは圧入による位置ずれの矯正を目的とするのであれば、圧入完了時より少し前、あるいは圧入完了後、加締め工程中において任意の段階で拘束（矯正）を開始することも可能である。

また、上記実施形態では、所定の圧入代となるよう、軸部２１をフランジ部２２の孔に圧入し、かつ、軸部２１の下端面２１ｃが第２の治具３２の上端面３２ａと当接する位置まで塑性加工部３１ｂを下降させた場合を説明したが、かかる圧入および加締め態様はあくまでも一例に過ぎない。例えば、軸部２１とフランジ部２２、各々の加工プロセスから生じる寸法公差（平均値、あるいはその許容幅）のずれを補う目的で、軸部２１をフランジ部２２に圧入する際の圧入力に基づき加締め力を設定することも可能である。

また、本発明は、上記の構成に限らず、他の構成をなす流体軸受装置にも適用可能である。

例えば上記実施形態では、軸部２１の外周面をラジアル軸受面２１ａとして、フランジ部２２の上端面２２ａおよび下端面２２ｂをそれぞれスラスト軸受面として使用した場合を説明したが、これに限る必要はない。例えば、双方の端面２２ａ、２２ｂのうち、上端面２２ａのみをスラスト軸受面として使用する構成の流体軸受装置用の軸部材に、本発明を適用することもできる。

図１０は他の実施形態に係る動圧軸受装置１０１の断面図を示している。この動圧軸受装置１０１の特徴点（図２に係る動圧軸受装置１との主な相違点）は以下の通りである。すなわち、動圧軸受装置１０１において、軸部２１の上端（フランジ部２２とは反対側）に固定されたハブ１０３は、ハウジング１０７の開口側（上側）に位置する円盤部１０３ａと、円盤部１０３ａの外周部から軸方向下方に延びた筒状部１０３ｂとを主に有する。また、ハウジング１０７の上端面１０７ｃには、例えば図４に示す配列態様をなす動圧溝配列領域（スパイラルの向きは逆）が設けられ、向かい合う円盤部１０３ａの下端面１０３ａ１との間に第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間を形成する。

ハウジング１０７の外周には、上方に向かって漸次拡径するテーパ状のシール面１０７ｄが形成される。このテーパ状のシール面１０７ｄは、筒状部１０３ｂの内周面１０３ｂ
１との間に、ハウジング１０７の閉塞側（下方）から開口側（上方）に向けて半径方向寸法が漸次縮小した環状のシール空間Ｓを形成する。なお、図１０中、ハウジング１０７の内周面１０７ａと固定面１０７ｂは、それぞれ図２中のハウジング７の内周面７ａおよび固定面７ｂに対応している。これ以外の構成は、図２に係る構成に準じるので説明を省略する。

このように、フランジ部２２の上端面２２ａのみをスラスト軸受面として使用する場合であっても、圧入と加締めとを併用し、かつフランジ部２２の上端面２２ａ内周に設けた逃げ部に対して加締め加工を施すようにすることで、盛上り部が軸受面精度に及ぼす悪影響を小さく抑えて、ラジアル軸受面２１ａやスラスト軸受面などの面精度、およびこれら軸受面間の直角度を高度に保つことができる。もちろん、圧入と加締めとにより高い固定強度を有する軸部材２を得ることができる。

なお、以上の実施形態では何れも、ハウジング７、１０７と、軸受スリーブ８とを別体としたが、これら動圧軸受装置１、１０１の固定側を構成する部品群から選択される２以上の部品同士を、アセンブリ可能な範囲において一体化（同一材料で一体に形成、あるいは一方の部品をインサートして他方の部品を型成形）することも可能である。例えば図２に示す構成でいえば、ハウジング７と軸受スリーブ８、ハウジング７と蓋部材９、ハウジング７とシール部材１０との間で一体化が可能である。ハウジング７と軸受スリーブ８、およびシール部材１０を一体化することも可能である。また、図１０に示す構成でいえば、ハウジング１０７と軸受スリーブ８、あるいはハウジング１０７と蓋部材９との間で一体化が可能である。もちろん、シール面を外周に設けたフランジ部を一体に有する軸部材に対しても、本発明の適用が可能である。

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、いわゆるステップ状の動圧発生部、あるいは、円周方向に複数の円弧面を配列し、対向する軸部２１の外周面（ラジアル軸受面２１ａ）との間に、くさび状の半径方向隙間（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。

あるいは、ラジアル軸受面となる軸受スリーブ８の内周面８ａを、動圧発生部としての動圧溝や円弧面等を設けない真円状内周面とし、この内周面と対向する真円状の外周面（ラジアル軸受面２１ａ）とで、いわゆる真円軸受を構成することができる。

また、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の一方又は双方は、同じく図示は省略するが、スラスト軸受面となる領域に、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（端面が調和波形などの波型になったもの）等で構成することもできる。

また、以上の実施形態では、動圧発生部を何れも固定側（ハウジング１０７や軸受スリーブ８、蓋部材９など）に設けた場合を説明したが、その一部あるいは全てを回転側（軸部２１やフランジ部２２、ハブ１０３など）に設けることも可能である。具体的には、軸部２１の外周面（ラジアル軸受面２１ａ）やフランジ部２２の両端面２２ａ、２２ｂ、およびハブ１０３の下端面１０３ａ１のうち、１ヶ所以上に既述の動圧発生部を設けること
が可能である。

なお、以上の実施形態では、軸部材２が回転して、それを軸受スリーブ８などで非接触支持する構成を説明したが、これとは逆に、軸受スリーブ８の側が回転して、それを軸部材２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。この場合、軸受スリーブ８は、例えば図１あるいは図１０に示すハブ３、１０３に一体又は別体に固定され、ハブ３と一体に回転するよう構成される。

また、以上の実施形態では、動圧軸受装置１、１０１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膜を形成するための流体として潤滑油を例示したが、これ以外にも流体膜を形成可能な流体、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備えたスピンドルモータの断面図である。 動圧軸受装置の断面図である。 軸受スリーブの断面図である。 軸受スリーブのフランジ部と対向する端面の平面図である。 軸部材の製造工程の一例を概念的に示す断面図である。 フランジ部の逃げ部、および逃げ部に加締め加工を施す塑性加工部の一例を示す拡大断面図で、（ａ）は加締め加工前、（ｂ）は加締め加工後における拡大断面図である。 フランジ部の逃げ部、および逃げ部に加締め加工を施す塑性加工部の他の例を示す拡大断面図で、（ａ）は加締め加工前、（ｂ）は加締め加工後における拡大断面図である。 フランジ部の逃げ部、および逃げ部に加締め加工を施す塑性加工部の他の例を示す拡大断面図で、（ａ）は加締め加工前、（ｂ）は加締め加工後における拡大断面図である。 フランジ部の逃げ部、および逃げ部に加締め加工を施す塑性加工部の他の例を示す拡大断面図で、（ａ）は加締め加工前、（ｂ）は加締め加工後における拡大断面図である。 他の実施形態に係る動圧軸受装置の断面図である。 本発明の比較となる加締め加工の態様、およびフランジ部の断面形状を示すもので、（ａ）は加締め加工前、（ｂ）は加締め加工後における塑性加工部およびフランジ部の拡大断面図である。

符号の説明

１、１０１ 動圧軸受装置
２ 軸部材
７、１０７ ハウジング
８ 軸受スリーブ
２１ 軸部
２１ａ ラジアル軸受面
２２ フランジ部
２２ａ 上端面
２２ｄ 逃げ部
２２ｄ１ 下段平面
２２ｄ２、２２ｄ３ テーパ面
２２ｆ 凹部
２２ｇ１、２２ｇ２ 盛上り部
２３ 加締め部
３１ｂ 塑性加工部
３１ｂ１、３１ｂ２ テーパ面
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２ スラスト軸受部

Claims (6)

1. 軸部の一端にフランジ部を有する軸部材と、軸部の外周面とこの外周面に対向する面との間に形成されるラジアル軸受隙間と、フランジ部の一端面とこの一端面に対向する面との間に形成されるスラスト軸受隙間とを備える流体軸受装置において、
   軸部がフランジ部に圧入されると共に、フランジ部の一端面内周に逃げ部が設けられ、この逃げ部に加締め加工が施されていることを特徴とする流体軸受装置。
2. 逃げ部の外径端から離れた位置に加締め加工が施されている請求項１記載の流体軸受装置。
3. 加締め加工を受けて凹んだ部分の外径側に生じる第１の盛上り部でスラスト軸受面が構成される請求項１記載の流体軸受装置。
4. 加締め加工を受けて凹んだ部分の内径側に生じる第２の盛上り部で軸部との加締め部が形成される請求項１記載の流体軸受装置。
5. 第１の盛上り部のスラスト軸受面からの突出高さが３μｍ以下である請求項１記載の流体軸受装置。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の流体軸受装置を備えたモータ。

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