JP2008298236A - Fluid bearing device - Google Patents
Fluid bearing device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008298236A JP2008298236A JP2007147133A JP2007147133A JP2008298236A JP 2008298236 A JP2008298236 A JP 2008298236A JP 2007147133 A JP2007147133 A JP 2007147133A JP 2007147133 A JP2007147133 A JP 2007147133A JP 2008298236 A JP2008298236 A JP 2008298236A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaft
- shaft portion
- flange portion
- bearing
- coating layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Abstract
Description
本発明は流体軸受装置に関する。 The present invention relates to a hydrodynamic bearing device.
流体軸受装置は、軸受隙間に形成される油膜で軸部材を回転自在に支持するものである。この流体軸受装置は、高速回転、高回転精度、低騒音等の特徴を有するものであり、近年ではその特徴を活かして、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、より具体的には、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のスピンドルモータ、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ている。 The hydrodynamic bearing device supports a shaft member rotatably with an oil film formed in a bearing gap. This hydrodynamic bearing device has characteristics such as high-speed rotation, high rotation accuracy, and low noise. In recent years, the hydrodynamic bearing device has been utilized as a motor bearing device for motors mounted on various electrical devices including information devices. More specifically, magnetic disk devices such as HDDs, optical disk devices such as CD-ROM, CD-R / RW, DVD-ROM / RAM, spindle motors such as magneto-optical disk devices such as MD and MO, laser beams, etc. It is preferably used as a motor bearing device such as a polygon scanner motor of a printer (LBP), a color wheel motor of a projector, and a fan motor.
例えば、スピンドルモータ用の流体軸受装置は、軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入され、軸受スリーブに対して相対回転する軸部材とを備える。軸部材としては、ラジアル軸受面を有する軸部と、軸部の一端外径側に張り出したフランジ部とを有するものが使用される場合が多い。このフランジ付軸部材としては、軸部およびフランジ部を切削や鍛造等で一体に形成した一体タイプと、個別に製作した軸部およびフランジ部を適宜の手段で一体化した別体タイプとがある。 For example, a hydrodynamic bearing device for a spindle motor includes a bearing sleeve and a shaft member that is inserted into the inner periphery of the bearing sleeve and rotates relative to the bearing sleeve. As the shaft member, a member having a shaft portion having a radial bearing surface and a flange portion projecting to one end outer diameter side of the shaft portion is often used. As the shaft member with flange, there are an integral type in which the shaft portion and the flange portion are integrally formed by cutting, forging, and the like, and a separate type in which the shaft portion and the flange portion manufactured individually are integrated by appropriate means. .
一体タイプのフランジ付軸部材は、軸部とフランジ部との間に高い締結強度を確保し得る反面、その製作に際しては専用の加工設備が必要でコスト高が著しいものとなる。そのため、近時においては、フランジ付軸部材を別体タイプとする場合がある。別体タイプのフランジ付軸部材としては種々のものが提案されているが、軸部材に要求される耐衝撃性を満足するだけの固定強度を有するものとして、例えば、(1)フランジ部を軸部の一端にねじ止め固定したもの(例えば、特許文献1を参照)、(2)軸部の一端を環状のフランジ部内周に嵌合し、嵌合部の一端にレーザを照射して軸部とフランジ部とを溶接(レーザ溶接)したもの(特許文献2を参照)、(3)相互に対向する軸部およびフランジ部の端面のうち、少なくとも一方の端面に突起を設け、該突起を他方の端面に抵抗溶接したもの(例えば、特許文献3を参照)などが公知である。
ところで、情報機器の低価格化が目覚しく進展している昨今、流体軸受装置を一層低コスト化することが求められており、従って、流体軸受装置の一構成部材である軸部材を一層低コスト化する必要が生じている。しかしながら、(1)の手段では、軸部にねじ溝を設けることによる加工コスト増、および部品点数の増加による部品コスト増が避けられない。(2)の手段では、部品点数を増加させることなくフランジ部を軸部の一端に強固に固定することができるが、高額投資が必要なため、量産に用いるには難がある。さらに(3)の手段では、(2)と同様にフランジ部を軸部の一端に強固に固定することができるが、ステンレス鋼等の難加工材で形成される場合が多い軸部又はフランジ部の端面に、突起を精度良くかつ安価に形成するのは容易ではない。 By the way, in recent years when the price of information equipment has been remarkably progressing, it is required to further reduce the cost of the hydrodynamic bearing device. Therefore, the cost of the shaft member, which is a constituent member of the hydrodynamic bearing device, is further reduced. There is a need to do that. However, with the means (1), an increase in processing cost due to the provision of screw grooves in the shaft portion and an increase in component cost due to an increase in the number of components are inevitable. With the means (2), the flange portion can be firmly fixed to one end of the shaft portion without increasing the number of parts, but it is difficult to use for mass production because a high investment is required. Further, in the method (3), the flange portion can be firmly fixed to one end of the shaft portion as in (2), but the shaft portion or the flange portion is often formed of a difficult-to-work material such as stainless steel. It is not easy to form the projections on the end face of the metal plate with high accuracy and at low cost.
本発明の課題は、軸部に対するフランジ部の固定強度を低コストに高め、これにより高い回転精度を誇り、信頼性に富む流体軸受装置を低コストに提供可能とすることにある。 An object of the present invention is to increase the fixing strength of the flange portion with respect to the shaft portion at a low cost, thereby making it possible to provide a fluid bearing device having high rotational accuracy and high reliability at a low cost.
上記課題を解決するため、本発明では、軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入され、軸受スリーブに対して相対回転する軸部材とを備え、軸部材が、ラジアル軸受面を有する軸部と、軸部の一端外径側に張り出したフランジ部とを有する流体軸受装置において、軸部材の軸部とフランジ部とを摩擦圧接したことを特徴とする流体軸受装置を提供する。なお、ここでいうラジアル軸受面は、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する面を意図したものであり、この面に動圧溝等の動圧発生部が形成されているか否かは問わない。 In order to solve the above-described problems, the present invention includes a bearing sleeve and a shaft member that is inserted into the inner periphery of the bearing sleeve and rotates relative to the bearing sleeve, and the shaft member has a shaft portion having a radial bearing surface; A hydrodynamic bearing device having a flange portion projecting to one end outer diameter side of the shaft portion, wherein the shaft portion of the shaft member and the flange portion are friction-welded. The radial bearing surface here is intended to form a radial bearing gap with the inner peripheral surface of the bearing sleeve, and a dynamic pressure generating portion such as a dynamic pressure groove is formed on this surface. It does not matter whether or not.
上記のように、軸部材の軸部とフランジ部とを摩擦圧接すれば、軸部の一端にフランジ部を設けるに際して、ねじ、レーザ、電流等の他媒体を用いる必要がない。しかも、軸部の一端にねじ溝を設ける必要や、相互に対向する軸部又はフランジ部の端面に突起を設ける必要がなく、相互に対向する軸部およびフランジ状素材の端面形状を単純化することができるので、軸部材の低コスト化が図られる。その一方で、相互に対向する軸部およびフランジ部の端面全面を接合させることができるので、接合面積の拡大を通じて、軸部に対するフランジ部の固定強度を高めることができる。 As described above, if the shaft portion and the flange portion of the shaft member are friction-welded, it is not necessary to use other media such as a screw, a laser, or an electric current when providing the flange portion at one end of the shaft portion. In addition, there is no need to provide a thread groove at one end of the shaft portion, and no protrusion on the end surface of the shaft portion or the flange portion facing each other, simplifying the end surface shape of the shaft portion and the flange-shaped material facing each other. Therefore, the cost of the shaft member can be reduced. On the other hand, since the shaft part and the whole end surface of a flange part which mutually oppose can be joined, the fixation strength of the flange part with respect to a shaft part can be raised through expansion of a joining area.
また、特に抵抗溶接では、接合すべき二部材の形成材料が導電性金属に限定されるが、摩擦圧接であれば、導電性の強弱あるいは有無を考慮する必要がなく、さらには異種金属同士でも強固に接合することができる。従って、軸部およびフランジ部の形成材料の選択肢を広げることが、すなわち、要求品質に応じた最適材料を選択使用することが可能となり、この点からも軸部材の低コスト化を図ることが可能となる。 In particular, in resistance welding, the forming material of the two members to be joined is limited to conductive metal. However, if friction welding is used, it is not necessary to consider the strength or non-existence of conductivity. It can be firmly joined. Therefore, it is possible to widen the choice of the material for forming the shaft and flange, that is, it is possible to select and use the optimum material according to the required quality. From this point also, the cost of the shaft member can be reduced. It becomes.
ところで、フランジ部の端面には、対向する部材(例えば、軸受スリーブや蓋部材)の端面との間にスラスト軸受隙間を形成するスラスト軸受面が設けられるのが通例である。上記のように軸部とフランジ部とを摩擦圧接した場合、特にフランジ部の軸部側一端には、「返り」と称される肉の盛り上がりが形成される。そして、上記のスラスト軸受面は、「返り」が過大である場合には、これを切削加工で除去することによって形成することも可能であるが、洗浄工程を設け、当該洗浄工程で切削加工に伴って生じる切削粉を入念に除去する必要が生じる。切削粉が軸受隙間を満たす流体(例えば、潤滑油)に混入してコンタミとなり、軸受性能が低下するのを防止するためである。また、軸部とフランジ部とを摩擦圧接した場合、圧接時の加圧力によってフランジ部が変形等し、矯正工程をさらに設ける必要が生じる場合もある。ところが、これでは加工工程が煩雑になり、製造コストの増大が避けられないものとなる。 By the way, it is usual that the end face of the flange portion is provided with a thrust bearing surface that forms a thrust bearing gap with an end face of an opposing member (for example, a bearing sleeve or a lid member). When the shaft portion and the flange portion are friction-welded as described above, a bulge of meat called “return” is formed particularly at one end of the flange portion on the shaft portion side. The above thrust bearing surface can be formed by removing the “return” by cutting when it is excessive. However, a cleaning process is provided, and the cleaning process is performed in the cleaning process. The accompanying cutting powder must be carefully removed. This is because the cutting powder is mixed with a fluid (for example, lubricating oil) that fills the bearing gap and becomes contaminated to prevent deterioration of the bearing performance. In addition, when the shaft portion and the flange portion are friction-welded, the flange portion may be deformed by the pressure applied during the pressure-welding, and it may be necessary to further provide a correction process. However, this complicates the processing steps and inevitably increases the manufacturing cost.
そこで本発明では、フランジ部の端面を型成形された被覆層で被覆し、被覆層の表面にスラスト軸受面を形成する構成を提供する。かかる構成とすることにより、摩擦圧接に伴って形成される「返り」が過大である場合にも、また摩擦圧接に伴ってフランジ部が変形等した場合でも、被覆層を設ける一工程を経るだけでスラスト軸受面を形成することができ、製造コスト増の問題は効果的に解消することができる。また、この場合、スラスト軸受面に要求される各種精度(例えば、軸部のラジアル軸受面に対する直角度)は、被覆層でもって確保することができるので、摩擦圧接時の加工条件を緩和することができる。 Therefore, the present invention provides a configuration in which the end face of the flange portion is covered with a molded coating layer, and a thrust bearing surface is formed on the surface of the coating layer. By adopting such a configuration, even when the “return” formed with friction welding is excessive, or when the flange portion is deformed with friction welding, only one step of providing a coating layer is performed. Thus, the thrust bearing surface can be formed, and the problem of an increase in manufacturing cost can be effectively solved. In this case, various precisions required for the thrust bearing surface (for example, the perpendicularity of the shaft portion with respect to the radial bearing surface) can be ensured by the coating layer, so that the processing conditions during friction welding are relaxed. Can do.
上記の被覆層は、軸部の一端にフランジ部を摩擦圧接した後、軸部およびフランジ部をインサートして射出成形することができる。かかる構成とすれば、金型精度を高めておくだけで軸部のラジアル軸受面に対するスラスト軸受面の直角度等を簡易に高精度化することができ、望ましい。 The coating layer can be injection-molded by inserting the shaft portion and the flange portion after the flange portion is friction-welded to one end of the shaft portion. With such a configuration, it is desirable that the perpendicularity of the thrust bearing surface with respect to the radial bearing surface of the shaft portion can be easily increased in accuracy simply by improving the mold accuracy.
被覆層のスラスト軸受面には、スラスト軸受隙間に流体動圧を発生させるスラスト動圧発生部を設けることができる。スラスト動圧発生部は、被覆層を射出成形するのと同時に型成形することができ、別途この種の動圧発生部を設ける手間を省き、製造コストを抑制することができる。 A thrust dynamic pressure generating portion that generates fluid dynamic pressure in the thrust bearing gap can be provided on the thrust bearing surface of the coating layer. The thrust dynamic pressure generating portion can be molded at the same time as the injection molding of the coating layer, and it is possible to save the labor of providing this type of dynamic pressure generating portion separately and to suppress the manufacturing cost.
被覆層は任意形状に形成することが可能であり、例えば、被覆層の外周面と、これに対向する他部材との間にシール空間を形成することができる。なお、ここでいう他部材には、例えば、軸受スリーブを内周に収容するハウジングが挙げられる。 The coating layer can be formed in an arbitrary shape. For example, a sealing space can be formed between the outer peripheral surface of the coating layer and another member facing the coating layer. In addition, the other member referred to here includes, for example, a housing that houses a bearing sleeve on the inner periphery.
上述した被覆層は、樹脂あるいは金属で型成形することができ、樹脂又は金属の何れを用いるかは求められる特性に応じて任意に選択可能である。 The above-mentioned coating layer can be molded with resin or metal, and it can be arbitrarily selected depending on the required characteristics whether resin or metal is used.
以上に示すように、本発明によれば、軸部材の軸部に対するフランジ部の固定強度を低コストに高めることができる。これに高い回転精度を誇り、信頼性に富む流体軸受装置が低コストに得られる。 As described above, according to the present invention, the fixing strength of the flange portion with respect to the shaft portion of the shaft member can be increased at low cost. A hydrodynamic bearing device with high rotational accuracy and high reliability can be obtained at low cost.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、流体軸受装置を組み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を回転自在に支持する流体軸受装置1と、軸部材2に装着されたディスクハブ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4aおよびロータマグネット4bとを備えている。ステータコイル4aはブラケット5の外周に取付けられ、ロータマグネット4bはディスクハブ3の内周に取付けられる。流体軸受装置1のハウジング7は、ブラケット5の内周に装着される。ディスクハブ3には、磁気ディスク等のディスク6が一又は複数枚保持される。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との間の電磁力でロータマグネット4bが回転し、それによって、ディスクハブ3および軸部材2が一体となって回転する。
FIG. 1 conceptually shows one configuration example of a spindle motor for information equipment incorporating a fluid dynamic bearing device. This spindle motor is used for a disk drive device such as an HDD, and has a hydrodynamic bearing
図2は、本発明の第1実施形態に係る流体軸受装置1を示している。同図に示す流体軸受装置1は、軸受スリーブ8と、軸受スリーブ8の内周に挿入された軸部材2と、軸受スリーブ8を内周に収容したハウジング7と、ハウジング7の一端開口を封止する蓋部材9と、ハウジング7の他端開口をシールするシール部材10とを備える。なお、説明の便宜上、シール部材10の側を上側、これとは軸方向反対側を下側として、以下説明を進める。
FIG. 2 shows the
ハウジング7は、黄銅等の金属材料あるいは樹脂材料で円筒状に形成される。ハウジング7の内周面7aには軸受スリーブ8が、例えば、接着、圧入、溶着等の適宜の手段で固定される。内周面7aの下端側には、内周面7aよりも大径の蓋部材固定面7bが形成されている。
The
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。軸受スリーブ8は、焼結金属以外にも、例えば黄銅等の軟質金属材料や焼結金属ではない他の多孔質体(例えば、多孔質樹脂)で形成することも可能である。
The
軸受スリーブ8の内周面8aには、図3に示すように、ラジアル動圧発生部として、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上下二箇所に離隔して形成される。本実施形態において、上側の動圧溝8a1は、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。一方、下側の動圧溝8a2は軸方向対称に形成され、その上下領域の軸方向寸法はそれぞれ上記軸方向寸法X2と等しくなっている。動圧溝を上記の態様で形成することにより、軸受運転時には、軸受スリーブ8の内周面8aと軸部21の外周面21aとの間の隙間を満たす流体(例えば、潤滑油)が積極的に下方に流動する。なお、動圧溝は、後述する軸部21のラジアル軸受面Aに形成することもでき、またその形状は、スパイラル形状等公知のその他の形状とすることもできる。
As shown in FIG. 3, a region in which a plurality of dynamic pressure grooves 8a1 and 8a2 are arranged in a herringbone shape is formed on the inner
軸受スリーブ8の外周面8cには、両端面に開口した軸方向溝8c1が1又は複数本形成される。この軸方向溝8c1は、軸受内部に充満される潤滑油を流動循環させるために設けられたものであり、軸受運転時には、この軸方向溝8c1とハウジング7の内周面7aとで形成される流体通路を介して潤滑油が軸受内部を流動循環する。これにより、軸受内部における圧力の不均衡状態が解消され、潤滑油の漏れや振動の発生等の問題が生じるのを効果的に回避することができる。
On the outer
蓋部材9は、例えば金属材料や樹脂材料で円盤状に形成され、ハウジング7の蓋部材固定面7bに、接着、圧入等適宜の手段で固定される。
The
シール部材10は、例えば、黄銅等の軟質金属材料やその他の金属材料、あるいは樹脂材料でリング状に形成され、ハウジング7の内周面7aの上端部に接着、圧入等の適宜の手段で固定される。このシール部材10の内周面10aと、軸部21の外周面21aとの間には所定のシール空間Sが形成される。シール空間Sは、流体軸受装置1に充満される潤滑油の温度変化に伴う容積変化量を吸収するバッファ機能を有し、想定される温度変化の範囲内で、潤滑油の油面は常時シール空間Sの範囲内にある。
The
軸部材2は、軸部21と、軸部21の下端から外径側に張り出したスラスト部材22とからなり、全体として金属と樹脂のハイブリッド構造とされる。詳細には、軸部21が金属材料で形成される一方、スラスト部材22は、軸部21の下端に上端面23aが摩擦圧接された金属製のフランジ部23と、フランジ部23の表面を被覆する樹脂製の被覆層24とで構成される。この軸部材2の製造方法は後に詳述する。
The
軸部21の外周面21aには、平滑な円筒面状をなし、軸受スリーブ8の内周面8aに設けた動圧溝8a1、8a2形成領域とラジアル方向に対向するラジアル軸受面A,Aが軸方向に離隔して二箇所形成されている。両ラジアル軸受面A,A間には、ラジアル軸受面Aよりも小径のヌスミ部21bが形成されている。
The outer
スラスト部材22の上側端面22aには、軸受スリーブ8の下側端面8bとの間にスラスト軸受隙間を形成するスラスト軸受面Bとなる領域が設けられ、該スラスト軸受面B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22a1がスパイラル形状に配列されている。また、スラスト部材22の下側端面22bには、蓋部材9の上側端面9aとの間にスラスト軸受隙間を形成するスラスト軸受面Cとなる領域が設けられ、スラスト軸受面Cには、図示は省略するが、スラスト動圧発生部として、複数の動圧溝がスパイラル形状に配列されている。なお、スラスト軸受面B,Cに設けた動圧溝は、ヘリングボーン形状等公知のその他の形状に配列することもできる。また、スラスト軸受面B,Cを平滑平面に形成し、軸受スリーブ8の下側端面8bおよび蓋部材9の上側端面9aに動圧溝を形成しても良い。
The
流体軸受装置1は主に以上の構成部材からなり、シール部材10でシールされたハウジング7の内部空間には、軸受スリーブ8の内部気孔も含め潤滑油が充満される。
The
以上の構成からなる流体軸受装置1において、軸部材2が回転すると、軸受スリーブ8の動圧溝8a1,8a2形成領域は、軸部21の上下二箇所に離隔して設けられたラジアル軸受面A,Aとラジアル軸受隙間を介してそれぞれ対向する。そして、軸部材2の回転に伴って、ラジアル軸受隙間に形成される油膜は、動圧溝8a1,8a2の動圧作用によってその油膜剛性を高められ、この圧力によって軸部材2がラジアル方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材2をラジアル方向に回転自在に非接触支持するラジアル軸受部R1,R2が軸方向の二箇所に離隔形成される。
In the
また、軸部材2が回転すると、スラスト部材22のスラスト軸受面B,Cは、軸受スリーブ8の下側端面8bおよび蓋部材9の上側端面9aとスラスト軸受隙間を介してそれぞれ対向する。そして、軸部材2の回転に伴って、両スラスト軸受隙間に形成される油膜は、動圧溝の動圧作用によってその油膜剛性を高められ、この圧力によって軸部材2が両スラスト方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材2を両スラスト方向に回転自在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とが形成される。
When the
次に、上記の流体軸受装置1で使用される軸部材2の構造および製造方法を図面に基づいて詳述する。なお、軸部材2は、(A)摩擦圧接工程と、(B)射出成形工程とを経て製造される。
Next, the structure and manufacturing method of the
(A)摩擦圧接工程
図5は、摩擦圧接により、軸部21の下端にフランジ部23を固定(接合)する工程を概念的に示す図である。同図に示す製造装置(摩擦圧接装置)は、軸方向に相対移動可能に同軸配置された第1の治具30および第2の治具33を主要な構成として備える。第1の治具30は、軸部21を回転駆動させる軸受31と、軸部21の半径方向に進退可能に設けられ、軸部21の外周面21aを拘束するチャック32とで主要部が構成される。第2の治具33は、フランジ部23の外周面23cおよび下端面23bを拘束するものである。本実施形態では第1の治具30が固定側、第2の治具33が移動側とされる。もちろん、第1の治具30を移動側、第2の治具33を固定側とすることもできる。
(A) Friction Welding Step FIG. 5 is a diagram conceptually showing a step of fixing (joining) the
ところで、この種のフランジ付軸部材では、例えば、ラジアル軸受面に対するスラスト軸受面の直角度が軸部材の回転性能を左右する。本実施形態において、かかる直角度は、後述する射出成形工程で確保されるものの、軸部21に対するフランジ部23の固定精度があまりにも悪いと軸部材2が振れ回るおそれがある。そのため、第1の治具30の内周面に対する第2の治具33の内底面の直角度等は、十分に高めておくのが望ましい。
By the way, in this type of shaft member with flange, for example, the perpendicularity of the thrust bearing surface with respect to the radial bearing surface affects the rotational performance of the shaft member. In the present embodiment, the squareness is ensured in an injection molding process described later, but if the fixing accuracy of the
軸部21は、高剛性の金属材料、例えばステンレス鋼で形成され、この段階では、その全長寸法を除いて所定の形状に仕上げられている。詳細には、軸部21のうち、フランジ部23と接合する接合部21c(下側のラジアル軸受面Aを含む軸部21の下端部分)の軸方向寸法が、摩擦圧接によって短縮する分だけ長めに設定されている。一方、フランジ部23は、軸部21と同様のステンレス鋼で凹凸等のない円盤状に形成されている。
The
以上の構成において、軸部21およびフランジ部23を、それぞれ第1および第2の治具30,33で保持した状態で第2の治具33を第1の治具30に接近させ、フランジ部23の上端面23aを軸部21(接合部21c)の下端面21c1に当接させる。次いで、図6(A)に示すように、軸受31を駆動して軸部21を回転させ、両面の接触部に摩擦熱を発生させる。そして、接触部において、軸部21およびフランジ部23の形成材料が融点近傍まで加熱されると、第2の治具33を第1の治具30にさらに接近させ、フランジ部23の上端面23aを軸部21の接合部下端面21c1に押し付ける。
In the above configuration, the
これにより、図6(B)に示すように、軸部21とフランジ部23とが摩擦圧接により相互に接合した接合部Mと、接合部Mの外周に形成された肉の盛り上がり(返り)Nとからなる圧接固定部25が形成される。そして、フランジ部23および軸部21の拘束状態を解除した後、軸部21を軸受31から抜き取ると、軸部21の下端にフランジ部23が接合してなるアセンブリ26が得られる。
As a result, as shown in FIG. 6B, the joint portion M in which the
(B)射出成形工程
以上のようにして得られたアセンブリ26は射出成形工程に移送される。この工程では、アセンブリ26をインサート部品とし、軸部21のラジアル軸受面Aを基準としてスラスト部材22を構成する被覆層24が溶融材料(ここでは溶融樹脂)で射出成形される。図7(A)は、射出成形工程の一例を概念的に示すものであり、同図に示す金型は、軸方向に相対移動可能に同軸配置された可動側の上型34および固定側の下型35で主要部が構成され、両型34,35で被覆層24(スラスト部材22)形状に対応したキャビティ37が形成される。
(B) Injection molding process The
上型34にはキャビティ37に溶融材料Pを射出・充填するゲート34aが設けられている。上型34の端面のうち、フランジ部23の下端面23bとキャビティ37を介して軸方向に対向する下端面34bには、スラスト部材22のスラスト軸受面Cに設けるべき動圧溝形状に対応した型部39が設けられている。
The
下型35には収容部35aが設けられ、アセンブリ26はこの収容部35aの内周に軸部21を挿入することにより位置決め配置される。下型35の上端面35bのうち、フランジ部23の上端面23aとキャビティ37を介して軸方向に対向する部位には、スラスト部材22の上側端面22aのスラスト軸受面Bに設けるべき動圧溝22a1形状に対応した型部38が設けられている。下型35の内周には、下型35に対して軸方向に相対移動可能なノックアウトピン36が設けられ、ノックアウトピン36の上端面36aで軸部21の上端面が支持される。なお、図7(A)は、ノックアウトピン36が原点位置にある状態を示すものであり、この状態で、下型35の上端面35bとノックアウトピン36の上端面36aとの軸方向離間距離は軸部21の軸方向寸法よりも所定量短く設定されている。従って、軸部21を収容部35aに挿入した状態で、圧接固定部25は、下型35の上端面35aに非接触とされる。
The
本実施形態においては、軸部材2に求められる各種精度、例えば、軸部21のラジアル軸受面Aに対するスラスト部材22のスラスト軸受面Bの直角度や両スラスト軸受面B,C間の平行度が、被覆層24の射出成形時に確保される仕様となっている。そのため、収容部35aの内壁面に対する下型35の上端面35bの直角度、および上下型34,35の衝合状態における下型35の上端面35bに対する上型34の下端面34bの平行度は、上記要求精度を満足し得る精度に仕上げられている。なお、被覆層24の肉厚が部分的に異なると、成形収縮量の差に起因して所望形状のスラスト部材22が得られないおそれがある。そのため、キャビティ37の寸法は、その全体に亘って略均一に設定するのが望ましい。
In this embodiment, various accuracies required for the
上記構成の金型において、軸部21を下型35の収容部35aに挿入して軸部21のラジアル軸受面A,Aを拘束した後、上型34を下型35に接近させて型締めする。型締め完了後、ゲート34aを介してキャビティ37内に溶融材料P(溶融樹脂)を射出・充填し、被覆層24を型成形する。溶融樹脂の固化完了後型開きを行い、ノックアウトピン36を押し上げると、図7(B)に示すように、軸部21の下端に摩擦圧接されたフランジ部23、および圧接固定部25を含んでフランジ部23の全表面を被覆する被覆層24からなるスラスト部材22が形成され、これにより図2に示す軸部材2が得られる。また、スラスト部材22の上下端面22a,22b(被覆層24の表面)には、スラスト軸受面B、C(動圧溝)が被覆層24の成形と同時に型成形される。
In the mold configured as described above, after the
なお、溶融材料Pとしての溶融樹脂は、射出可能であれば非晶性樹脂、結晶性樹脂を問わず使用可能である。使用可能な非晶性樹脂としては、例えば、ポリサルフォン(PSU)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリフェニルサルフォン(PPSU)、ポリエーテルイミド(PEI)等が挙げられ、また使用可能な結晶性樹脂としては、例えば、液晶ポリマー(LCP)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)等が挙げられる。これらのベース樹脂は、単独で用いる他、二種以上を混合して使用することもできる。また、上記のベース樹脂には、これに種々の特性を付与するための各種充填材を任意の割合で配合することもできる。 The molten resin as the molten material P can be used regardless of whether it is an amorphous resin or a crystalline resin as long as it can be injected. Examples of the amorphous resin that can be used include polysulfone (PSU), polyethersulfone (PES), polyphenylsulfone (PPSU), and polyetherimide (PEI). Examples of the resin include liquid crystal polymer (LCP), polyether ether ketone (PEEK), polybutylene terephthalate (PBT), polyphenylene sulfide (PPS), and the like. These base resins can be used alone or in combination of two or more. Moreover, various fillers for imparting various properties to the above base resin can be blended at an arbitrary ratio.
溶融材料Pとしては、上記の樹脂以外にも金属材料、例えばマグネシウム合金等の低融点金属を使用することも可能である。この場合、被覆層24は金属製となり、上記のように被覆層24を樹脂製とする場合に比べ、スラスト部材22の耐摩耗性を高めることが可能となる。なお、金属製の被覆層24は、低融点金属で射出成形する以外にも、金属粉とバインダーの混合物を射出成形した後、脱脂・焼結するいわゆるMIM成形で形成することも可能である。
As the molten material P, it is also possible to use a metal material, for example, a low melting point metal such as a magnesium alloy, in addition to the above resin. In this case, the covering
以上に示すように、本発明に係る流体軸受装置1では、軸部材2の軸部21とフランジ部23とが、摩擦圧接によって接合されているので、両者の接合に際してねじやレーザ等の他媒体を用いる必要がない。しかも、軸部21の下端にねじ溝を設けたり、相互に対向する軸部21の下端面21c1やフランジ部23の上端面23aに突起を設けたりする必要がなく、軸部21およびフランジ部23の端面形状を単純化することができる。また、相互に対向する軸部21の下端面21c1およびフランジ部23の上端面23aの全体を接合させることができ、接合面積の拡大を通じて、両者間の固定強度を高めることができる。以上より、軸部21に対するフランジ部23の固定強度を低コストに高めることができる。なお、この軸部材2は、軸部21およびフランジ部23を一体形成した場合と同等の固定強度を有する。
As described above, in the
また、本実施形態に係る軸部材2では、圧接固定部25を含むフランジ部23の両端面23a、23bを型成形された被覆層24で被覆し、この被覆層24の表面にスラスト軸受面B、Cを形成したので、摩擦圧接に伴って形成される返りNを切削等の機械加工で除去する必要がなく、また、摩擦圧接に伴ってフランジ部23が変形したとしても矯正加工を施す必要もない。従って、高精度なスラスト軸受面B、Cが低コストに得られる。
Further, in the
また、必要とされるラジアル軸受面Aに対するスラスト軸受面Bの直角度、およびスラスト軸受面B,C間の平行度が、被覆層24の成形時に確保される。従って、軸部21に対するフランジ部23の固定精度、およびフランジ部23の形状精度を、軸部材2の回転精度に悪影響が出ない範囲においてラフにすることができ、摩擦圧接時の加工条件を緩和して製造コストの低廉化を図ることができる。また、被覆層24は、アセンブリ26(軸部21およびフランジ部23)をインサート部品として射出成形されるから、上記各種要求精度を容易に高めることができる。さらに、本実施形態では、スラスト動圧発生部としての動圧溝が被覆層24の成形と同時に型成形されるので、この種の動圧溝を別途設ける手間を省いて、更なる製造コストの低廉化も図られる。
Further, the perpendicularity of the thrust bearing surface B to the required radial bearing surface A and the parallelism between the thrust bearing surfaces B and C are ensured when the
なお、本実施形態では、軸部21およびフランジ部23を同種のステンレス鋼で形成したが、摩擦圧接であれば、レーザ溶接や抵抗溶接では高い接合強度を確保するのが難しい異種金属間においても高い接合強度を確保することができる。そのため、軸部材2に必要とされる強度を確保し得る限りにおいて、軸部21とフランジ部23の形成材料の選択肢を広げることが、すなわち、要求品質に応じた最適材料を選択使用することができ、この点から軸部材2の低コスト化を図ることも可能となる。例えば、軸部21をステンレス鋼で形成する一方、フランジ部23を黄銅等で形成することができる。
In this embodiment, the
また、本実施形態では、フランジ部23の表面全体を被覆層24で被覆した場合について説明を行なっているが、被覆層24は、スラスト軸受面B,Cを有する面、すなわちフランジ部23の両端面23a,23bを被覆するように設ければ足りる。
In this embodiment, the case where the entire surface of the
以上、本発明の一実施形態について説明を行ったが、本発明は、上記構成に限定適用されるものではない。以下、本発明に係る流体軸受装置の他の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下では、以上で説明したものに準じる構成には共通の参照番号を付して重複説明を省略する。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above configuration. Hereinafter, other embodiments of the hydrodynamic bearing device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, components similar to those described above are denoted by common reference numerals, and redundant description is omitted.
図8は、本発明に係る流体軸受装置の第2実施形態を示すものである。同図に示す流体軸受装置が、図2に示すものと異なる主な点は、軸部材2のスラスト部材22の下側端面22bにスラスト軸受面Cは形成されず、第2スラスト軸受部T2が、軸部21の上端に固定されたディスクハブ3の円盤部3aの下側端面3a1とハウジング7の上側端面7cとの間に設けられた点、およびシール空間Sが、ハウジング7のテーパ状外周面7dとディスクハブ3の円筒部3bの内周面3b1との間に設けられる点にある。なお、図示例では、フランジ部23の表面全体を被覆層24で被覆した構成としているが、被覆層24は、スラスト軸受面Bを有する面、すなわちフランジ部23の上端面23aを被覆するように設ければ足りる。
FIG. 8 shows a fluid dynamic bearing device according to a second embodiment of the present invention. The main difference between the hydrodynamic bearing device shown in FIG. 2 and that shown in FIG. 2 is that the thrust bearing surface C is not formed on the
図9は、本発明に係る流体軸受装置の第3実施形態を示すものである。同図に示す流体軸受装置では、軸部材2が、軸部21の軸方向略中央部に固定された第2のスラスト部材42をさらに備え、第2スラスト軸受部T2が、第2のスラスト部材42と軸受スリーブ8の上側端面8dとの間に設けられる点、および両スラスト部材22,42の外周面22c,42cが、ハウジング7の内周面7aとの間にシール空間Sを形成する点で、図2および図8に示す実施形態と構成を異にする。このように2つのスラスト部材22,42を軸部21に設けた軸部材2を用いる場合であっても、軸部21と、軸部21の下端に設けたスラスト部材22(フランジ部23)との一体品に関しては、上記本発明の構成を適用することができる。特に、下側のスラスト部材22では、被覆層24にシール面が形成されるから、精度の良いシール空間Sが低コストに得られる。
FIG. 9 shows a third embodiment of the hydrodynamic bearing device according to the present invention. In the hydrodynamic bearing device shown in the figure, the
なお、図示例では、以上で説明した実施形態同様に、フランジ部23の表面全体を被覆層24で被覆した構成としているが、被覆層24は、スラスト軸受面Bおよびシール面を有する面、すなわちフランジ部23の上端面23aおよび外周面23cを被覆するように設ければ足りる。
In the illustrated example, as in the embodiment described above, the entire surface of the
以上で説明を行った流体軸受装置は、何れも、ハウジング7と軸受スリーブ8とを別体品としたものであるが、両者を一体化した流体軸受装置にも本発明を好適に採用することができる。また、特に図2に示す流体軸受装置にあっては、さらに、蓋部材9又はシール部材10をハウジング7に一体化することも可能である。
Each of the fluid dynamic bearing devices described above has the
また、以上では、ラジアル軸受部R1、R2およびスラスト軸受部T1、T2として、ヘ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、ラジアル軸受部R1、R2として、いわゆるステップ軸受、多円弧軸受、あるいは非真円軸受を、スラスト軸受部T1、T2として、いわゆるステップ軸受や波形軸受を採用しても良い。また、以上では、ラジアル軸受部を軸方向2箇所に設けた構成を例示しているが、ラジアル軸受部を軸方向の1箇所あるいは3箇所以上に設けることもできる。 In the above description, the radial bearing portions R1 and R2 and the thrust bearing portions T1 and T2 are exemplified by the configuration in which the dynamic pressure action of the lubricating oil is generated by the dynamic pressure grooves having a herringbone shape or a spiral shape. So-called step bearings, multi-arc bearings, or non-circular bearings may be used as the portions R1 and R2, and so-called step bearings and corrugated bearings may be employed as the thrust bearing portions T1 and T2. Moreover, although the structure which provided the radial bearing part in the axial direction two places was illustrated above, a radial bearing part can also be provided in the axial direction one place or three places or more.
また、以上では、ラジアル軸受部R1、R2の双方を動圧軸受で構成した場合について説明を行ったが、ラジアル軸受部R1、R2の一方又は双方をこれ以外の軸受で構成することもできる。例えば図示は省略するが、軸部材2のラジアル軸受面Aを真円状に形成すると共に、対向する軸受スリーブ8の内周面8aを真円状内周面とすることで、いわゆる真円軸受を構成することもできる。
Moreover, although the case where both radial bearing part R1, R2 was comprised with the dynamic pressure bearing was demonstrated above, one or both of radial bearing part R1, R2 can also be comprised with a bearing other than this. For example, although not shown in the drawings, the radial bearing surface A of the
1 流体軸受装置
2 軸部材
8 軸受スリーブ
21 軸部
22 スラスト部材
23 フランジ部
24 被覆層
25 圧接固定部
26 アセンブリ
A ラジアル軸受面
B、C スラスト軸受面
M 接合部
N 返り
R1、R2 ラジアル軸受部
T1、T2 スラスト軸受部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
軸部材の軸部とフランジ部とを摩擦圧接したことを特徴とする流体軸受装置。 A bearing sleeve and a shaft member that is inserted into the inner periphery of the bearing sleeve and rotates relative to the bearing sleeve. The shaft member has a shaft portion having a radial bearing surface, and projects to one end outer diameter side of the shaft portion. In a hydrodynamic bearing device having a flange portion,
A hydrodynamic bearing device characterized in that a shaft portion of a shaft member and a flange portion are friction-welded.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007147133A JP2008298236A (en) | 2007-06-01 | 2007-06-01 | Fluid bearing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007147133A JP2008298236A (en) | 2007-06-01 | 2007-06-01 | Fluid bearing device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008298236A true JP2008298236A (en) | 2008-12-11 |
Family
ID=40171934
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007147133A Withdrawn JP2008298236A (en) | 2007-06-01 | 2007-06-01 | Fluid bearing device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008298236A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101336584B1 (en) | 2012-05-02 | 2013-12-05 | 주식회사 서울금속 | Fluid Dynamic Bearing |
-
2007
- 2007-06-01 JP JP2007147133A patent/JP2008298236A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101336584B1 (en) | 2012-05-02 | 2013-12-05 | 주식회사 서울금속 | Fluid Dynamic Bearing |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4531584B2 (en) | Fluid dynamic bearing device and motor provided with the same | |
US20030169952A1 (en) | Dynamic bearing device and method for making same | |
US20100226601A1 (en) | Fluid dynamic bearing device | |
US8107190B2 (en) | Fluid bearing device, method of manufacturing the same, and disk drive device | |
JP2007024146A (en) | Dynamic pressure bearing device | |
JP5207657B2 (en) | Method for manufacturing hydrodynamic bearing device | |
JP2010065740A (en) | Fluid bearing unit and its manufacturing method | |
JP4672379B2 (en) | Hydrodynamic bearing device | |
JP5312895B2 (en) | Hydrodynamic bearing device | |
KR20090015099A (en) | Fluid bearing device and its manufacturing method | |
JP2008130208A (en) | Hydrodynamic bearing device and its manufacturing method | |
JP2009024810A (en) | Fluid bearing device and method of producing the same | |
JP2008298236A (en) | Fluid bearing device | |
JP4738964B2 (en) | Hydrodynamic bearing device and motor having the same | |
JP2008144847A (en) | Dynamic pressure bearing device | |
JP2007211973A (en) | Fluid bearing and its manufacturing method | |
JP2006207787A (en) | Housing for dynamic pressure bearing device and manufacturing method therefor | |
JP2004190786A (en) | Dynamic-pressure bearing device and manufacturing method therefor | |
JP2009011018A (en) | Fluid bearing device, and manufacturing method thereof | |
JP2007192316A (en) | Dynamic pressure bearing device | |
JP4509650B2 (en) | Hydrodynamic bearing device | |
JP2007263225A (en) | Fluid bearing device | |
JP4685641B2 (en) | Hydrodynamic bearing device and manufacturing method thereof | |
JP4732262B2 (en) | Method for manufacturing hydrodynamic bearing device | |
JP2005061486A (en) | Dynamic pressure bearing device, its manufacturing method, and recording disk driving device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20091104 |
|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20100803 |