JP2008298235A - 流体軸受装置及びその組み立て方法 - 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流体軸受装置の組み立て方法を提供する
【解決手段】軸部材２の軸部２ａ（可動部Ａ）をフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２から突出させる。この軸部材２をハウジング７の内周に配し、軸部２ａの下端部２ａ２をハウジング底部７ｂの上側端面７ｂ１に当接させると共に、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と当接させる。この状態で、ハウジング底部７ｂをハウジング開口側へ押し上げて、軸部２ａとフランジ部２ｂを軸方向に相対移動させることにより、第１及び第２スラスト軸受隙間の幅設定を行う。
【選択図】図５

Description

本発明は、流体軸受装置及びその組み立て方法に関するものである。

流体軸受装置は、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用、プロジェクタのカラーホイール用、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に示されている流体軸受装置は、有底の筒状をなしたハウジングと、ハウジングの内周に固定されたスリーブ部（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底部の上側端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膜で、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

このような流体軸受装置において、軸受隙間の隙間幅の設定精度は軸受性能に大きな影響を与える。しかし、スラスト軸受隙間の高精度な幅設定は容易ではなく、特に上記のような有底筒状のハウジングを用いる場合、スラスト軸受隙間の幅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に示される流体軸受装置は、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に示される流体軸受装置は、ハウジング底部の上側端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が、大量生産される全ての軸受装置においてこれらの部材を高精度に加工することは非常に困難であると共に、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流体軸受装置、及びその組み立て方法を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は、有底の筒状をなし、少なくとも底部が金属製のハウジングと、ハウジングの内周に設けられたスリーブ部と、ハウジング底部とスリーブ部との間に配置されたフランジ部を有する軸部材と、スリーブ部の内周面と軸部材の外周面との間に形成されたラジアル軸受隙間と、フランジ部の両端面に面する二つのスラスト軸受隙間とを有する流体軸受装置であって、軸部材に、フランジ部に対して軸方向に相対移動可能な可動部を設け、ハウジング底部を弾性変形させた状態で、ハウジング底部が軸部材の可動部と軸方向に当接可能で、かつ軸部材のフランジ部がスリーブ部と軸方向に当接可能であることを特徴とする。

このように、軸部材に、フランジ部に対して軸方向に相対移動可能な可動部を設けることにより、軸部材をスラスト軸受隙間の幅設定を行うための治具として用いることが可能となる。例えば、フランジ部の端面から可動部を所定量だけ突出させ、この状態で軸部材をハウジング内に収容する。次いで、可動部をハウジング底部と軸方向で当接させると共に、フランジ部をスリーブ部と軸方向で当接させれば、軸部材を基準として、ハウジング底部とスリーブ部の軸方向の相対位置を精度良く定めることができる。その後、ハウジング外から、フランジ部の端面から突出した可動部を押込む方向に両者を相対移動させれば、ハウジング内で軸部材が軸方向の遊びを持つようになる。従って、このときの相対移動量を適宜コントロールすることにより、適正幅のスラスト軸受隙間を得ることが可能となる。ハウジング外からの可動部とフランジ部の相対移動は、例えばハウジング底部を弾性変形させ、ハウジング底部に当接した可動部を軸方向に押込むことによって行うことができる。

軸部材には、ラジアル軸受隙間に面する軸部を設けることができる。この場合、軸部で可動部を構成すれば、可動部と軸部を別体にする場合と比べ、部品点数を削減して軸部材の低コスト化を図ることができる。この場合、軸部とフランジ部の結合部には、両者の軸方向相対移動を許容しつつ、軸受運転中に軸受装置に負荷され得る最大荷重（衝撃荷重等）でずれを生じない程度の結合強度が求められる。この条件に適合する結合方法として圧入があり、この場合、軸部の外周面とフランジ部の内周面との間に、上記条件を満たす圧入代を選定する必要がある。

一方、可動部と軸部を別体に形成すれば、スラスト軸受隙間の幅設定に際しては、可動部を軸部に対して相対移動させればよく、軸部とフランジ部との間の相対移動が不要となる。従って、軸部とフランジ部の結合構造の選択自由度が高まる。例えば軸部とフランジ部を鍛造や旋削等で一体成形することができ、これにより軸部とフランジ部の間に高い直角度を確保することが可能となる。その他、接着や溶接等の手段で両者を強固に結合してもよい。何れの場合でも、可動部と軸部の結合部には、両者の軸方向相対移動を許容しつつ、軸受運転中に軸受装置に負荷され得る最大荷重ではずれを生じない程度の結合強度が求められ、これは例えば可動部を軸部に圧入することで実現することができる。

以上に述べた流体軸受装置のスラスト軸受隙間の幅設定は、軸部材に、フランジ部に対して軸方向に相対移動可能な可動部を設け、この可動部をフランジ部の端面から突出させて軸部材をハウジング内に収容し、ハウジング底部を軸部材の可動部に当接させると共に、フランジ部をスリーブ部に当接させた状態でハウジング底部を弾性変形させて、可動部とフランジ部とを軸方向に相対移動させることにより行うことができる。

このようなスラスト軸受隙間の幅設定は、例えば、可動部をフランジ部の端面からスラスト軸受隙間幅に等しい量だけ突出させた状態で、軸部材をハウジング内に収容し、ハウジング底部の弾性変形で、フランジ部の端面に対する可動部の突出量を０にすることにより行うことができる。

以上のように、本発明によると、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流体軸受装置、及びその組み立て方法が得られる。

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、本発明に係る流体軸受装置１（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、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が任意の枚数保持される。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、筒状の側部７ａ及び側部７ａの一端開口部を閉塞する底部７ｂを有するコップ状のハウジング７と、ハウジング７に固定されたスリーブ部としての軸受スリーブ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の開口側を上側、底部７ｂ側を下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。本実施形態では、軸部２ａ及びフランジ部２ｂは別体に形成され、この軸部２ａが、フランジ部に対して軸方向に相対移動可能な可動部Ａを構成する。軸部２ａとフランジ部２ｂは、軸受運転中の衝撃荷重等でずれを生じない程度の結合強度が求められ、例えば圧入により固定される。圧入固定される軸部２ａの外周面２ａ１及びフランジ部２ｂの内周面２ｂ３は、共に円筒面とする他、例えば両面にスプライン又はセレーションを形成してこれらを嵌合させて、トルク伝達方向の締結力を高めてもよい。

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。図３（ａ）にクロスハッチングで示す領域は、ラジアル動圧発生部の丘部を表している。上側の動圧溝８ａ１は軸方向非対称形状に形成され、具体的には、動圧溝８ａ１の軸方向中間部に形成された環状の平滑部より上側の溝の軸方向寸法Ｘ１が下側の溝の軸方向寸法Ｘ２よりも大きくなっている（Ｘ１＞Ｘ２）。

軸受スリーブ８の外周面８ｄには、軸方向に延びる溝８ｄ１が軸方向全長に亘って任意の本数形成される。この実施形態では、３本の軸方向溝８ｄ１を円周方向等間隔に形成している。これら軸方向溝８ｄ１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８ｄ１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８ｄ１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の下側端面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。図３（ｂ）にクロスハッチングで示す領域は、スラスト動圧発生部の丘部を表している。

軸受スリーブ８の上側端面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側端面８ｂの内径側領域には、任意の本数の半径方向溝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、金属材料で形成され、例えば旋削等の機械加工により形成される。この他、真ちゅう等の軟質金属の塑性加工（例えば、鍛造加工やプレス加工）でハウジング７を形成することもできる。あるいは、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の射出成形や、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成形によりハウジング７を形成することもできる。

ハウジング底部７ｂの上側端面７ｂ１の全面又は一部環状領域には、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７ｂ１１をスパイラル形状に配列した領域が形成される。また、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。尚、図４にクロスハッチングで示す領域は、スラスト動圧発生部の丘部を表している。

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の下側端面９ｂを軸受スリーブ８の上側端面８ｂに当接させた状態で行われる。

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。

この動圧軸受装置１は、ハウジング底部７ｂをハウジング開口側に弾性変形させた状態で、ハウジング底部７ｂが軸部２ａの下端部２ａ２と当接可能で、かつフランジ部２ｂが軸受スリーブ８と当接可能となるように構成される。言い換えると、ハウジング底部７ｂを変形させ、ハウジング底部７ｂと軸部２ａ、フランジ部２ｂと軸受スリーブ８をそれぞれ当接させた状態で、ハウジング底部７ｂの変形が弾性範囲内となるように、ハウジング底部７ｂの材料や形状等が適宜設定される。

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のそれぞれの軸方向中央側に押し込まれ、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（下側端面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との間の第１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（ハウジング底部７ｂの上側端面７ｂ１の動圧溝７ｂ１１形成領域）とこれに対向するフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２との間の第２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の閉塞側に位置する第１及び第２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８ｄ１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が軸方向非対称（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の上側の溝による潤滑油の引き込み力（ポンピング力）は、下側の溝の引き込み力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スラスト軸受隙間→軸方向溝８ｄ１→シール部９の下側端面９ｂと軸受スリーブ８の上側端面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の組み立て方法、特にスラスト軸受隙間の設定方法の一例を、図５に基づいて概略的に示す。

まず、可動部Ａとしての軸部２ａの下方からフランジ部２ｂを圧入し、軸部２ａの下端部２ａ２をフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２から突出させる（図５（ａ）参照）。このとき、フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２からの軸部２ａの突出量δは、第１及び第２スラスト軸受隙間の隙間幅の合計量の設定値と等しくなるように設定される。

次に、図５（ｂ）に示すように、軸部材２及び軸受スリーブ８をハウジング７の内周に収容する。このとき、軸部２ａの下端部２ａ２をハウジング底部７ｂの上側端面７ｂ１に当接させると共に、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。これにより、軸部材２を基準として、ハウジング底部７ｂと軸受スリーブ８の軸方向の相対位置が精度良く定められ、この状態で軸受スリーブ８をハウジング７の内周面７ａ１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。

次に、図５（ｃ）に示すように、ハウジング底部７ｂの下側端面７ｂ２を治具１０で押し上げ、底部７ｂを弾性変形させる。このとき、治具１０の上端面１０ａでハウジング７のハウジング底部７ｂの下側端面７ｂ２を押し上げる領域が小さすぎると、ハウジング７に塑性変形が生じる恐れがあるため、この領域はなるべく大きくすることが好ましく、例えば、軸部２ａの下端部２ａ２よりも大きい領域で押し上げることが好ましい。あるいは、図２に示すように、ハウジング底部７ｂの下側端面７ｂ２の中央部に逃げ部７ｂ２０が形成される場合は、逃げ部７ｂ２０の周辺領域を押し上げることが好ましい。さらに、図２に示すように、ハウジング底部７ｂの下側端面７ｂ２の外周部に環状溝７ｂ２１等の凹部を形成しておくと、底部７ｂの弾性変形が容易化されて内部応力が低減するため、底部７ｂに塑性変形が生じる恐れをより確実に回避することができる。

このように、ハウジング７の底部７ｂをハウジング７の開口側へ向けて突出させることにより、軸部材２の軸部２ａが押し上げられる。このとき、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１は、ハウジング７の内周面７ａ１に固定された軸受スリーブ８の下側端面８ｃと当接しているため、フランジ部２ｂの上方への移動は規制される。従って、ハウジング底部７ｂで押し上げられた軸部２ａは、フランジ部２ｂに対して相対的に上方へ移動することとなる。これにより、フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２から突出した軸部２ａの下端部２ａ２が押し上げられ、軸部２ａとフランジ部２ｂとの相対位置を調整することができる。本実施形態では、軸部２ａの突出量δを、予めフランジ部２ｂの端面２ｂ２から第１及び第２スラスト軸受隙間の隙間幅の合計量に設定しているため、軸部２ａの突出量が０となるまで、すなわち、フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２と軸部２ａの下端部２ａ２とが面一になるまで軸部２ａを押し上げればよい。

その後、治具１０の押し上げを解放すると、図５（ｄ）に示すように、ハウジング７の底部７ｂの変形が弾性的に復元し、上側端面７ｂ１が平面状に戻る。以上により、第１及び第２スラスト軸受隙間の幅設定が行われる。

本発明に係る組み立て方法は、上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明する。尚、以下の説明において、上記の実施形態と同一の構成・機能を有する箇所には同一の符号を付して説明を省略する。

図６に示す実施形態は、軸部２ａの下端部に下方へ向けて漸次拡径したテーパ面２ａ３を形成している点で、上記の実施形態と異なる。動圧軸受装置１を組み立てる際には、まず、軸部２ａの上方から、すなわちテーパ面２ａ３が形成された端部と反対側の端部からフランジ部２ｂを外挿し、フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２から軸部２ａ（可動部Ａ）の下端部２ａ２をδだけ突出させる（図６（ａ）参照）。このとき、ラジアル軸受面が形成された軸部２ａの外周面２ａ１を傷つけないように、軸部２ａとフランジ部２ｂとは隙間嵌め、あるいは軽圧入状態であることが好ましい。また、軸部２ａのうち、フランジ部２ｂが固定される部分は、フランジ部２ｂとの固定力を高める措置を講ずることが好ましい。例えば、この領域の軸部２ａの外周面２ａ１をやや大径とすることで軸部２ａとフランジ部２ｂとを圧入状態とすることにより両者の締結力を高めたり、あるいは、この領域の軸部２ａの外周面２ａ１及びフランジ部２ｂの内周面２ｂ３にスプラインを形成し、これらを嵌合させることで両者のトルク方向の締結力を高めたりすることが好ましい（図示省略）。

そして、図５（ｂ）と同様に、軸部材２をハウジング７の内周に収容し、軸受スリーブ８をハウジング７の内周面７ａ１に固定する。その後、ハウジング７の底部７ｂを治具で押し上げることにより、軸部２ａのテーパ面２ａ３をフランジ部２ｂの内周面２ｂ３に圧入する（図６（ｂ）参照）。このように、テーパ面２ａ３部分をフランジ部２ｂの内周に圧入することで、両者の圧入締結力を向上させることができる。また、テーパ面２ａ３がフランジ部２ｂの内周面２ｂ３と軸方向で係合することで、軸部２ａとフランジ部２ｂとの抜け止めを行うことができる。

以上の実施形態では、軸部２ａと可動部Ａを一体に形成しているが、これに限らず、例えば、図７に示すように、軸部材２と可動部Ａを別体に形成することもできる。具体的には、まず、軸部２ａの下端部２ａ２に形成した軸方向孔２ａ４に、別途形成した可動部Ａを圧入し、この可動部Ａを軸部２ａの下端部２ａ２からδだけ突出させる（図７（ａ）参照）。この状態で、図５（ｂ）と同様に、軸部材２をハウジング７の内周に収容して軸受スリーブ８をハウジング７の内周面に固定し、その後、治具でハウジング底部７ｂを弾性的に押し上げることにより、可動部Ａを軸方向孔２ａ４に圧入する（図７（ｂ）参照）。このように、軸部２ａと可動部Ａを別体に形成することにより、スラスト軸受隙間の幅設定に際して軸部２ａとフランジ部２ｂとの間の相対移動が不要となる。従って、例えば軸部２ａとフランジ部２ｂを接着や溶接等の手段により強固に固定することができる。また、軸部２ａとフランジ部２ｂを圧入固定する場合、可動部Ａを軸部２ａの下端部２ａ２の軸方向孔２ａ４に圧入することにより軸部２ａの外径寸法が拡径するため、フランジ部２ｂとの圧入締結力を増大させることができる。尚、可動部Ａや軸方向孔２ａ４の形状は特に限定されず、例えばともに円筒状に形成することができる。あるいは、軸方向孔２ａ４を円筒面とすると共に、可動部Ａの外周面を下方へ向けて拡径したテーパ面とすることもできる（図示省略）。

また、軸部２ａと可動部Ａを別体に形成すると、図８に示すように軸部２ａとフランジ部２ｂとを鍛造や旋削等で一体成形することもでき、これにより軸部２ａとフランジ部２ｂとの間に高い直角度を確保することが可能となる。この他、例えば、金属製の軸部２ａをインサート部品とした樹脂の射出成形でフランジ部２ｂを形成してもよい。あるいは、フランジ部２ｂの両端面２ｂ１、２ｂ２のみを樹脂で形成し、その他の部分を金属材料で形成してもよい。

本発明に係る動圧軸受装置１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９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。この場合、金属製のハウジング底部７ｂの形状が簡略化されるため、プレス加工等により容易に形成することができる。また、側部７ａは金属材料に限らず、例えば樹脂材料の射出成形で形成することができるため、製造コストをさらに低減することができる。

あるいは、図１０に示すように、ハウジング側部７ａとスリーブ部８とを軸受部材１７として一体に形成してもよい。このとき、ハウジング底部７ｂは軸受部材１７と別体に形成され、軸受部材１７の下側の大径内周面、すなわち、上記実施形態で言うハウジング側部の内周面７ａ１に圧入や接着等の適宜の方法で固定される。また、軸受部材１７のうち、スリーブ部８の外径端には、スリーブ部８の両端面８ｂ及び８ｃに開口した貫通孔１７ａが形成され、スリーブ部８の上側端面８ｂには径方向溝１７ｂが形成される。これら貫通孔１７ａ及び径方向溝１７ｂにより、第１スラスト軸受隙間の外径端とラジアル軸受隙間の上端とが連通状態となる。

この動圧軸受装置の組み立ては、次のようにして行われる。まず、軸受部材１７のスリーブ部８の内周に軸部材２を挿入する。その後、軸受部材１７の内周面７ａ１にハウジング底部７ｂを嵌合し、軸部材２のフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１にスリーブ部８の下側端面８ｃを当接させると共に、可動部Ａとしての軸部２ａの下端部２ａ２にハウジング底部７ｂの上側端面７ｂ１を当接させ、この状態でハウジング底部７ｂをハウジング側部７ａの内周面７ａ１に固定する。その後、ハウジング底部７ｂをハウジング開口側へ弾性変形させ、軸部２ａとフランジ部２ｂを軸方向に相対移動させてスラスト軸受隙間の幅設定を行う。

また、本発明は、図１１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８ｄ１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。あるいは、軸部２ａの外周面及び軸受スリーブ８の内周面８ａの双方を円筒面とし、いわゆる真円軸受を構成してもよい。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、下側端面８ｃ、およびハウジング底部７ｂの上側端面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、本発明に係る動圧軸受装置は、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。

動圧軸受装置を組み込んだ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。 （ａ）は、軸受スリーブの断面図である。（ｂ）は、軸受スリーブの下面図である。 図２のハウジングのＢ−Ｂ断面を矢印方向に見た断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の組み立て方法を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の組み立て方法の他の例を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の組み立て方法の他の例を示す断面図である。 本発明の組み立て方法の他の例を示す断面図である。 他の例の動圧軸受装置の断面図である。 他の例の動圧軸受装置の断面図である。 他の例の動圧軸受装置の断面図である。

符号の説明

１ 動圧軸受装置（流体軸受装置）
２ 軸部材
２ａ 軸部
２ｂ フランジ部
Ａ 可動部
３ ディスクハブ
４ ステータコイル
５ ロータマグネット
６ モータブラケット
７ ハウジング
７ａ 側部
７ｂ 底部
８ 軸受スリーブ
９ シール部
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 (6)

1. 有底の筒状をなし、少なくとも底部が金属製のハウジングと、ハウジングの内周に設けられたスリーブ部と、ハウジング底部とスリーブ部との間に配置されたフランジ部を有する軸部材と、スリーブ部の内周面と軸部材の外周面との間に形成されたラジアル軸受隙間と、フランジ部の両端面に面する二つのスラスト軸受隙間とを有する流体軸受装置であって、
   軸部材に、フランジ部に対して軸方向に相対移動可能な可動部を設け、ハウジング底部を弾性変形させた状態で、ハウジング底部が軸部材の可動部と軸方向に当接可能で、かつ軸部材のフランジ部がスリーブ部と軸方向に当接可能であることを特徴とする流体軸受装置。
2. 軸部材に、ラジアル軸受隙間に面する軸部を設け、軸部で可動部を構成した請求項１記載の流体軸受装置。
3. 軸部材に、ラジアル軸受隙間に面する軸部を設け、軸部と可動部を別体に形成した請求項１記載の流体軸受装置。
4. 有底の筒状をなし、少なくとも底部が金属製のハウジングと、ハウジングの内周に設けられたスリーブ部と、ハウジング底部とスリーブ部との間に配置されたフランジ部を有する軸部材と、スリーブ部の内周面と軸部材の外周面との間に形成されたラジアル軸受隙間と、フランジ部の両端面に面する二つのスラスト軸受隙間とを有する流体軸受装置の組み立てに際し、
   軸部材に、フランジ部に対して軸方向に相対移動可能な可動部を設け、この可動部をフランジ部の端面から突出させて軸部材をハウジング内に収容し、ハウジング底部を軸部材の可動部に当接させると共に、フランジ部をスリーブ部に当接させた状態で、ハウジング底部を弾性変形させることにより、可動部とフランジ部とを軸方向に相対移動させてスラスト軸受隙間の幅設定を行うことを特徴とする流体軸受装置の組み立て方法。
5. 可動部を、フランジ部の端面からスラスト軸受隙間幅に等しい量だけ突出させた状態で、軸部材をハウジング内に収容する請求項４記載の流体軸受装置の組み立て方法。
6. ハウジング底部の弾性変形で、フランジ部の端面に対する可動部の突出量を０にする請求項５記載の流体軸受装置の組み立て方法。

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