JP2009079679A - Fluid bearing device - Google Patents

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Tatsuo Nakajima
達雄 中島
Fumihiro Isobe
史浩 磯部
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluid bearing device strongly fixing a bearing sleeve and a housing molded by injection using the bearing sleeve as an insert component. <P>SOLUTION: In the fluid bearing device, one area of an outer circumference face 8d of the bearing sleeve 8 is removed by laser beam machining to form a recessed part 8d1, and the housing 7 is molded by injection using the bearing sleeve 8 as an insert component. By this, the recessed part 8d1 of the bearing sleeve 8 and one part of the housing 7 fitting into the recessed part 8d1 are engaged in an axial direction, and fixing force between both members is enhanced. By forming the recessed part 8d1 by laser beam machining, generation of cutting powder is avoided, and a situation of an inner circumference face 8a or the like deforming due to fixing force during machining can be avoided. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、流体軸受装置に関するものである。   The present invention relates to a hydrodynamic bearing device.

流体軸受装置は、軸部材と軸受部品の間に形成される軸受隙間の流体膜で軸部材を回転自在に支持する軸受装置である。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、電気機器等の冷却用の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。   A hydrodynamic bearing device is a bearing device that rotatably supports a shaft member with a fluid film in a bearing gap formed between the shaft member and a bearing component. 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 bearing device for a motor such as a polygon scanner motor of a printer (LBP), a fan motor for cooling an electric device or the like.

このような流体軸受装置として、例えば特許文献1は、軸部材と、内周に軸部材を挿入した焼結金属製の軸受スリーブと、軸受スリーブをインサート部品として射出成形したハウジングとを備える。このように、軸受スリーブをインサート部品としてハウジングを射出成形することで、軸受スリーブとハウジングとの組み付け工程を省略し、製造の簡略化が図られる。   As such a hydrodynamic bearing device, for example, Patent Document 1 includes a shaft member, a sintered metal bearing sleeve in which the shaft member is inserted on the inner periphery, and a housing that is injection-molded using the bearing sleeve as an insert part. In this way, the housing is injection-molded using the bearing sleeve as an insert part, so that the assembly process of the bearing sleeve and the housing can be omitted, and the manufacturing can be simplified.

特開2004−52999号公報JP 2004-52999 A

しかしながら、焼結金属製の軸受スリーブをインサート部品としてハウジングを射出成形した場合、ハウジングの内周面と軸受スリーブの外周面との固着力が問題となる。すなわち、軸受スリーブが焼結金属で形成される場合は、金型による圧粉成形やサイジング等を可能とするために、軸受スリーブの外周面形状は円筒面等の軸方向で一定の形状を成す必要がある。従って、軸受スリーブの外周面とハウジングの内周面とは円筒面同士で固定されるため、軸方向の力に対する抜去力が弱いという問題がある。   However, when the housing is injection-molded using a sintered metal bearing sleeve as an insert part, the fixing force between the inner peripheral surface of the housing and the outer peripheral surface of the bearing sleeve becomes a problem. That is, when the bearing sleeve is made of sintered metal, the outer peripheral surface of the bearing sleeve has a constant shape in the axial direction of a cylindrical surface or the like in order to enable compacting or sizing with a mold. There is a need. Therefore, since the outer peripheral surface of the bearing sleeve and the inner peripheral surface of the housing are fixed to each other between the cylindrical surfaces, there is a problem that the removal force with respect to the axial force is weak.

本発明の課題は、軸受スリーブとハウジングとが強固に固定された流体軸受装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a hydrodynamic bearing device in which a bearing sleeve and a housing are firmly fixed.

前記課題を解決するため、本発明は、軸部材と、焼結金属で形成され、内周に軸部材を挿入した軸受スリーブと、軸受スリーブを収容するハウジングとを備え、軸部材の外周面と軸受スリーブの内周面との間のラジアル軸受隙間に生じる流体膜で軸部材を回転自在に支持する流体軸受装置において、軸受スリーブの外周面の一部領域を除去して凹部を形成したことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention includes a shaft member, a bearing sleeve formed of sintered metal and having the shaft member inserted into an inner periphery thereof, and a housing that accommodates the bearing sleeve, and an outer peripheral surface of the shaft member; In a hydrodynamic bearing device in which a shaft member is rotatably supported by a fluid film generated in a radial bearing gap between the inner circumferential surface of the bearing sleeve, a recess is formed by removing a part of the outer circumferential surface of the bearing sleeve. Features.

このように、本発明の流体軸受装置では、軸受スリーブの外周面の一部領域を除去して凹部を形成する。これにより、例えば軸受スリーブをインサート部品としてハウジングを射出成形する場合、軸受スリーブの凹部にハウジングの射出材料が入り込み、この凹部とハウジングの材料とが軸方向で係合して両部材間の固定力が高められる。あるいは、軸受スリーブとハウジングとを接着固定する場合、軸受スリーブ外周面の凹部が接着剤溜りとなって、両部材間の固定力が高められる。   Thus, in the hydrodynamic bearing device of the present invention, a recess is formed by removing a partial region of the outer peripheral surface of the bearing sleeve. Thus, for example, when the housing is injection-molded using the bearing sleeve as an insert part, the injection material of the housing enters the concave portion of the bearing sleeve, and the concave portion and the material of the housing are engaged in the axial direction so that the fixing force between both members is fixed. Is increased. Alternatively, when the bearing sleeve and the housing are bonded and fixed, the concave portion on the outer peripheral surface of the bearing sleeve becomes an adhesive reservoir, and the fixing force between the two members is increased.

このような凹部を機械加工で形成すると、機械加工による切削粉等が軸受内部にコンタミとして混入する事態を回避するため、このような切削粉等を完全に除去することを要し、コストアップを招く。また、機械加工によると、加工時に比較的大きな負荷が軸受スリーブに加わると共に、この負荷に耐え得る力で軸受スリーブをチャック装置等で固定する必要がある。このような加工時の負荷や固定による負荷が軸受スリーブの内周面に達し、この面が変形すると、ラジアル軸受隙間の幅精度が低下し、ラジアル方向の軸受性能が低下することとなる。これに対し、本発明のように凹部をレーザ加工で形成すれば、切削粉の発生がなく、これを除去する工程が不要であるため、機械加工よりも低コストに凹部を形成することができる。また、レーザ加工によると、加工時に軸受スリーブに加わる負荷が比較的小さく、軸受スリーブを比較的小さな力で固定することができるため、加工時の負荷や固定による負荷で内周面が変形する事態を回避することができる。   If such a recess is formed by machining, it is necessary to completely remove such cutting powder and the like in order to avoid a situation in which cutting powder or the like by machining is mixed into the bearing as contamination. Invite. Further, according to machining, a relatively large load is applied to the bearing sleeve at the time of machining, and it is necessary to fix the bearing sleeve with a chuck device or the like with a force capable of withstanding this load. When such a load during processing or a load due to fixation reaches the inner peripheral surface of the bearing sleeve and this surface is deformed, the width accuracy of the radial bearing gap is lowered, and the bearing performance in the radial direction is lowered. On the other hand, if the recess is formed by laser processing as in the present invention, there is no generation of cutting powder and a step of removing this is unnecessary, so that the recess can be formed at a lower cost than machining. . Also, with laser processing, the load applied to the bearing sleeve during processing is relatively small, and the bearing sleeve can be fixed with a relatively small force. Can be avoided.

軸受スリーブの外周面に接線方向からレーザを照射すれば、軸受スリーブを固定したまま、円周方向で比較的広い範囲に亘って凹部を形成することができるため、凹部による抜け止め効果を高めることができる。   By irradiating laser on the outer peripheral surface of the bearing sleeve from the tangential direction, it is possible to form a recess over a relatively wide range in the circumferential direction with the bearing sleeve fixed, so that the retaining effect by the recess is enhanced. Can do.

ところで、このような流体軸受装置の運転中、様々な要因によって内部空間を満たす潤滑流体の一部領域が負圧になる場合がある。かかる負圧の発生は、気泡の発生や潤滑油の漏れ、あるいは振動の発生等を招き、軸受性能低下の一因となる。この点に鑑み、軸受スリーブに貫通孔を形成すれば、この貫通孔を介して軸受内部の潤滑流体を循環させることができるため、局部的な負圧の発生を防止できる。また、軸受スリーブを焼結金属で形成する場合、レーザ加工によると、機械加工等と比べて容易に貫通孔を形成することができる。   By the way, during the operation of such a hydrodynamic bearing device, a partial region of the lubricating fluid that fills the internal space may become negative pressure due to various factors. The generation of such negative pressure causes the generation of bubbles, the leakage of lubricating oil, the generation of vibrations, etc., and contributes to the deterioration of bearing performance. In view of this point, if a through-hole is formed in the bearing sleeve, the lubricating fluid inside the bearing can be circulated through the through-hole, so that local negative pressure can be prevented from being generated. Further, when the bearing sleeve is formed of sintered metal, the through hole can be easily formed by laser processing as compared with machining or the like.

軸受スリーブの凹部と貫通孔とが円周方向同位置に形成されると、これらの形成位置における肉厚が局所的に薄肉となり、この部分の強度が不足する恐れがある。従って、凹部と貫通孔とは円周方向で異なる位置に形成することが望ましい。また、スラスト軸受面の外径端に貫通孔を開口させれば、スラスト軸受隙間の径方向全体に亘って潤滑流体を循環させることができるため、負圧の発生を確実に防止することができる。   If the concave portion and the through hole of the bearing sleeve are formed at the same position in the circumferential direction, the thickness at these forming positions becomes locally thin, and the strength of this portion may be insufficient. Therefore, it is desirable to form the recess and the through hole at different positions in the circumferential direction. Further, if a through hole is opened at the outer diameter end of the thrust bearing surface, the lubricating fluid can be circulated over the entire radial direction of the thrust bearing gap, so that the generation of negative pressure can be reliably prevented. .

軸受スリーブに形成される凹部の半径方向深さは、浅すぎると十分なアンカー効果が得られず、深すぎると軸受スリーブの強度が不足する恐れがある。このため、例えばHDD用のスピンドルモータに組み込まれる軸径1mm程度の軸受装置の場合、凹部の半径方向深さを0.1mm以上、0.5mm以下とすることが好ましい。   If the depth in the radial direction of the recess formed in the bearing sleeve is too shallow, a sufficient anchor effect cannot be obtained, and if it is too deep, the strength of the bearing sleeve may be insufficient. For this reason, for example, in the case of a bearing device having a shaft diameter of about 1 mm incorporated in a spindle motor for HDD, it is preferable that the radial depth of the recess is 0.1 mm or more and 0.5 mm or less.

以上のように、本発明によれば、軸受スリーブと、これをインサート部品として射出成形したハウジングとが強固に固定された流体軸受装置を得ることができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a hydrodynamic bearing device in which a bearing sleeve and a housing in which this is used as an insert part are firmly fixed.

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、本発明に係る軸受部品を有する流体軸受装置1(動圧軸受装置1)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動圧軸受装置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。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D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 1 (dynamic pressure bearing device 1) having bearing components according to the present invention. This spindle motor is used in a disk drive device such as an HDD, and includes a hydrodynamic bearing device 1 that rotatably supports a shaft member 2, a disk hub 3 mounted on the shaft member 2, and a radial gap, for example. The stator coil 4a and the rotor magnet 4b are provided to face each other. The stator coil 4 a is attached to the outer periphery of the bracket 5, and the rotor magnet 4 b is attached to the inner periphery of the disk hub 3. The housing 7 of the hydrodynamic bearing device 1 is mounted on the inner periphery of the bracket 5. The disk hub 3 holds one or more disks D such as magnetic disks. When the stator coil 4a is energized, the rotor magnet 4b is rotated by the electromagnetic force between the stator coil 4a and the rotor magnet 4b, whereby the disk hub 3 and the shaft member 2 are rotated together.

図2に動圧軸受装置1を示す。この動圧軸受装置1は、軸部材2と、軸部材2を内周に収容した本発明に係る軸受部品としての軸受スリーブ8と、軸受スリーブ8を内周に配置したハウジング7と、ハウジング7の一端開口をシールするシール部材9と、ハウジング7の他端開口を封止する蓋部材10とを主要な構成部品として備える。なお、以下では、説明の便宜上、シール部材9の側を上側、これと軸方向反対側を下側として説明を進める。   FIG. 2 shows the hydrodynamic bearing device 1. The hydrodynamic bearing device 1 includes a shaft member 2, a bearing sleeve 8 as a bearing component according to the present invention in which the shaft member 2 is accommodated on the inner periphery, a housing 7 in which the bearing sleeve 8 is disposed on the inner periphery, and a housing 7 A seal member 9 that seals one end opening of the housing 7 and a lid member 10 that seals the other end opening of the housing 7 are provided as main components. In the following description, for convenience of description, the description will be made with the seal member 9 side as the upper side and the opposite side in the axial direction as the lower side.

軸部材2は、例えば、ステンレス鋼等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たフランジ部2bとを備えている。軸部材2は、その全体を金属材料で形成する他、例えばフランジ部2bの全体あるいはその一部(例えば両端面)を樹脂で構成し、金属と樹脂のハイブリッド構造とすることもできる。   The shaft member 2 is formed of, for example, a metal material such as stainless steel, and includes a shaft portion 2a and a flange portion 2b provided integrally or separately at the lower end of the shaft portion 2a. The shaft member 2 may be entirely formed of a metal material, or may be a hybrid structure of metal and resin, for example, the entire flange portion 2b or a part thereof (for example, both end surfaces) made of resin.

軸受スリーブ8は、焼結金属からなる多孔質体、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の内周面8aには、ラジアル動圧発生部として、例えば図3(a)に示すようなヘリングボーン状に配列した複数の動圧溝8a1、8a2が軸方向に離隔した2箇所の領域に形成されている。上側の各動圧溝8a1、8a2は、それぞれ環状(円筒面状)の平滑部から軸方向両側にヘリングボーン状に延びた丘部8a10、8a20(図3(a)にクロスハッチングで示す)の間に形成される。上側の動圧溝8a1は、丘部8a10の環状平滑部に対して軸方向非対称に形成されており、環状平滑部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(X1>X2)。動圧溝8a1、8a2、及び丘部8a10、8a20を除く軸方向領域は、動圧溝8a1、8a2と同じ外径寸法に形成され、且つ、動圧溝8a1、8a2と連続している。   The bearing sleeve 8 is formed in a cylindrical shape by a porous body made of sintered metal, for example, a porous body of sintered metal mainly containing copper. On the inner peripheral surface 8a of the bearing sleeve 8, as a radial dynamic pressure generating portion, for example, a plurality of dynamic pressure grooves 8a1 and 8a2 arranged in a herringbone shape as shown in FIG. It is formed in the area. The upper dynamic pressure grooves 8a1 and 8a2 are respectively hill portions 8a10 and 8a20 (shown by cross-hatching in FIG. 3A) extending in a herringbone shape on both sides in the axial direction from an annular (cylindrical surface) smooth portion. Formed between. The upper dynamic pressure groove 8a1 is formed axially asymmetric with respect to the annular smooth portion of the hill portion 8a10, and the axial dimension X1 of the upper region is larger than the axial dimension X2 of the lower region. (X1> X2). The axial region excluding the dynamic pressure grooves 8a1 and 8a2 and the hill portions 8a10 and 8a20 is formed to have the same outer diameter as the dynamic pressure grooves 8a1 and 8a2, and is continuous with the dynamic pressure grooves 8a1 and 8a2.

軸受スリーブ8の下側端面8bには、スラスト動圧発生部として、例えば図3(b)に示すようなスパイラル状に配列した複数の動圧溝8b1が形成されている。動圧溝8b1は、環状(中空円盤状)の平滑部から外径側へスパイラル状に延びた丘部8b10(図3(b)にクロスハッチングで示す)の間に形成される。動圧溝8b1の外径端は、下側端面8bの外径端まで達している。   A plurality of dynamic pressure grooves 8b1 arranged in a spiral shape as shown in FIG. 3B, for example, are formed on the lower end surface 8b of the bearing sleeve 8 as thrust dynamic pressure generating portions. The dynamic pressure groove 8b1 is formed between hill portions 8b10 (indicated by cross-hatching in FIG. 3B) extending in a spiral shape from an annular (hollow disk-shaped) smooth portion to the outer diameter side. The outer diameter end of the dynamic pressure groove 8b1 reaches the outer diameter end of the lower end face 8b.

軸受スリーブ8の上側端面8cの半径方向略中央部には環状溝8c1が形成され、環状溝8c1よりも内径側の領域には、一又は複数の半径方向溝8c2が形成されている。本実施形態で、半径方向溝8c2は、円周方向の三箇所に等配されている。   An annular groove 8c1 is formed at a substantially central portion in the radial direction of the upper end surface 8c of the bearing sleeve 8, and one or a plurality of radial grooves 8c2 are formed in a region on the inner diameter side of the annular groove 8c1. In the present embodiment, the radial grooves 8c2 are equally arranged at three locations in the circumferential direction.

軸受スリーブ8の外周面8dの軸方向一部領域には凹部8d1が形成される。この凹部8d1にハウジング7の材料が入り込むことにより、抜け止めとして機能する。凹部8d1の形状や数、形成箇所は、抜け止めとして機能する限り限定されず、例えば図3に示す例では、外周面8dの円周方向等間隔の3箇所を、外周面8dの接線方向にレーザ加工で除去した切り欠き状に形成している(図3(b)参照)。この場合、凹部8d1形成領域はレーザ加工で溶融するため、この部分における軸受スリーブ8の表面開孔は封孔されている。また、軸径が1mm程度の場合、十分なアンカー効果を発揮し、且つ軸受スリーブ8の強度を維持するために、凹部の半径方向深さを0.1mm以上、0.5mm以下に設定することが好ましい。   A concave portion 8d1 is formed in a partial region in the axial direction of the outer peripheral surface 8d of the bearing sleeve 8. When the material of the housing 7 enters the recess 8d1, it functions as a retainer. The shape, number, and formation location of the recess 8d1 are not limited as long as it functions as a retainer. For example, in the example shown in FIG. 3, three circumferentially equal intervals in the outer peripheral surface 8d are arranged in the tangential direction of the outer peripheral surface 8d. It is formed in a notch shape removed by laser processing (see FIG. 3B). In this case, since the recessed portion 8d1 formation region is melted by laser processing, the surface opening of the bearing sleeve 8 in this portion is sealed. When the shaft diameter is about 1 mm, the radial depth of the recess should be set to 0.1 mm or more and 0.5 mm or less in order to exert a sufficient anchor effect and maintain the strength of the bearing sleeve 8. Is preferred.

軸受スリーブ8には軸方向の貫通孔11が例えばレーザ加工により形成され、本実施形態では、図3(b)に示すように3本の貫通孔11が円周方向等間隔位置に形成されている。貫通孔11は、上側端面8c及び下側端面8bの外径端にそれぞれ開口する。本実施形態では、スラスト動圧発生部としての動圧溝8b1が下側端面8bの外径端まで形成されており、貫通孔11は動圧溝8b1形成部の外径端に開口する。この貫通孔11をレーザ加工で形成することにより、その内面が溶融し、内面の表面開孔が封孔されている。   In the bearing sleeve 8, axial through holes 11 are formed by, for example, laser processing. In this embodiment, as shown in FIG. 3B, the three through holes 11 are formed at equidistant positions in the circumferential direction. Yes. The through-holes 11 open to the outer diameter ends of the upper end surface 8c and the lower end surface 8b, respectively. In the present embodiment, the dynamic pressure groove 8b1 as the thrust dynamic pressure generating portion is formed to the outer diameter end of the lower end face 8b, and the through hole 11 opens at the outer diameter end of the dynamic pressure groove 8b1 forming portion. By forming the through-hole 11 by laser processing, the inner surface thereof is melted and the surface opening of the inner surface is sealed.

ハウジング7は略円筒状をなし、軸受スリーブ8をインサート部品とした樹脂の射出成形品である。ハウジング7に使用される樹脂材料のベース樹脂には、非晶性樹脂あるいは結晶性樹脂の何れも使用可能である。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)等を挙げることができる。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)等を挙げることができる。上記のベース樹脂には、これに種々の特性を付与する充填材を添加することができる。使用可能な充填材の種類にも特段の限定はないが、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ー状充填材、マイカ等の鱗片状充填材、カーボンファイバー、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノマテリアル、金属粉末等の繊維状又は粉末状の導電性充填材を用いることができる。これらの充填材は、単独で用いる他、二種以上を混合して使用しても良い。また、樹脂以外にも、例えばアルミニウム合金等の低融点金属でハウジング7を射出成形することも可能である。あるいは、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成形でハウジング7を形成することもできる。   The housing 7 is a substantially cylindrical shape and is a resin injection molded product using the bearing sleeve 8 as an insert part. As the base resin of the resin material used for the housing 7, either an amorphous resin or a crystalline resin can be used. Examples of the amorphous resin that can be used include polysulfone (PSU), polyethersulfone (PES), polyphenylsulfone (PPSU), and polyetherimide (PEI). Examples of the crystalline resin that can be used include liquid crystal polymer (LCP), polyether ether ketone (PEEK), polybutylene terephthalate (PBT), polyphenylene sulfide (PPS), and the like. The above base resin can be added with a filler that imparts various properties thereto. The type of filler that can be used is not particularly limited. For example, fibrous fillers such as glass fibers, whisker-like fillers such as potassium titanate, scaly fillers such as mica, carbon fibers, and carbon black Fibrous or powdery conductive fillers such as graphite, carbon nanomaterial, and metal powder can be used. These fillers may be used alone or in combination of two or more. In addition to the resin, the housing 7 can be injection-molded with a low melting point metal such as an aluminum alloy. Alternatively, the housing 7 can also be formed by so-called MIM molding in which after the injection molding is performed with a mixture of a metal powder and a binder, degreasing and sintering are performed.

蓋部材10は、例えばステンレス鋼や黄銅等の金属材料で円盤状に形成される。蓋部材10の上側端面10aには、図示は省略するが、例えばスパイラル状に配列された複数の動圧溝が形成されている。   The lid member 10 is formed in a disk shape with a metal material such as stainless steel or brass. On the upper end surface 10a of the lid member 10, although not shown, a plurality of dynamic pressure grooves arranged in a spiral shape are formed, for example.

シール部材9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る。シール部材9の内周面9aは、軸部2aの外周面2a1と所定のシール空間Sを介して対向する。シール部材9の下側端面9bの外径側領域9b1は、内径側領域よりも僅かに軸方向上方に後退させた状態に形成されている。   The seal member 9 is formed in a ring shape from a soft metal material such as brass, other metal materials, or a resin material, for example. The inner peripheral surface 9a of the seal member 9 faces the outer peripheral surface 2a1 of the shaft portion 2a via a predetermined seal space S. The outer diameter side region 9b1 of the lower end surface 9b of the seal member 9 is formed in a state of being slightly retreated upward in the axial direction from the inner diameter side region.

上記の構成部材からなる動圧軸受装置1の製造工程を、軸受スリーブ8及びハウジング7の形成工程を中心に以下説明する。   The manufacturing process of the hydrodynamic bearing device 1 composed of the above-described components will be described below with a focus on the process of forming the bearing sleeve 8 and the housing 7.

軸受スリーブ8は、以下のようにして形成される。まず、金属粉末を所定形状に圧粉成形した後、焼結することにより、大まかな寸法精度の軸受スリーブ8が形成される。この軸受スリーブ8に1次サイジングを施し、その形状を整える。1次サイジングは、図4に示すように、軸受スリーブ8の内周面8aにコアロッド22を挿入すると共に、軸受スリーブ8を上方及び下方から上パンチ23及び下パンチ24で拘束し、この状態で軸受スリーブ8の外周面8dをダイ21の内周面21aに圧入することにより行われる。このとき、ダイ21の内周面21aにより軸受スリーブ8の外周面8dを内径方向に圧迫することにより、軸受スリーブ8の内周面8aがコアロッド22の真円状外周面22aに押し付けられると同時に、軸受スリーブ8の上下端面8c及び8bが上パンチ23の端面23a及び下パンチ24の端面24aにそれぞれ押し付けられ、これにより軸受スリーブ8が所定の寸法精度に仕上げられる。   The bearing sleeve 8 is formed as follows. First, the metal sleeve is compacted into a predetermined shape and then sintered to form the bearing sleeve 8 with a rough dimensional accuracy. The bearing sleeve 8 is subjected to primary sizing to adjust its shape. As shown in FIG. 4, the primary sizing is performed by inserting the core rod 22 into the inner peripheral surface 8a of the bearing sleeve 8 and restraining the bearing sleeve 8 from above and below with the upper punch 23 and the lower punch 24. This is done by press-fitting the outer peripheral surface 8 d of the bearing sleeve 8 into the inner peripheral surface 21 a of the die 21. At this time, by pressing the outer peripheral surface 8 d of the bearing sleeve 8 in the inner diameter direction by the inner peripheral surface 21 a of the die 21, the inner peripheral surface 8 a of the bearing sleeve 8 is pressed against the perfect circular outer peripheral surface 22 a of the core rod 22 at the same time. The upper and lower end surfaces 8c and 8b of the bearing sleeve 8 are pressed against the end surface 23a of the upper punch 23 and the end surface 24a of the lower punch 24, whereby the bearing sleeve 8 is finished to a predetermined dimensional accuracy.

次に、軸受スリーブ8に貫通孔11をレーザ加工により形成する。具体的には、図5(a)に示すように、軸受スリーブ8を段つき状の固定ピン32に外挿し、軸受スリーブ8の下側端面8bを固定ピン32の肩面32aに当接させて位置決め固定した状態で、軸受スリーブ8の上側端面8cにレーザ照射装置33からレーザLを照射して貫通孔11を形成する。このとき、貫通孔11の下端開口部が軸受スリーブ8の下側端面8bの外径端部に開口するように、レーザLの照射位置を設定する。尚、図示は省略しているが、レーザ照射装置33と軸受スリーブ8との間に、凸レンズや凹レンズを有するビーム径調整手段を配設することも可能である。かかるビーム径調整手段を設けることにより、形成すべき貫通孔11の孔径等に応じてビーム径を簡便に調整することが可能となる。   Next, the through hole 11 is formed in the bearing sleeve 8 by laser processing. Specifically, as shown in FIG. 5A, the bearing sleeve 8 is extrapolated to a stepped fixing pin 32 and the lower end surface 8b of the bearing sleeve 8 is brought into contact with the shoulder surface 32a of the fixing pin 32. In this state, the through hole 11 is formed by irradiating the upper end surface 8 c of the bearing sleeve 8 with the laser L from the laser irradiation device 33. At this time, the irradiation position of the laser L is set so that the lower end opening of the through hole 11 opens at the outer diameter end of the lower end surface 8 b of the bearing sleeve 8. Although not shown, a beam diameter adjusting means having a convex lens or a concave lens can be disposed between the laser irradiation device 33 and the bearing sleeve 8. By providing such a beam diameter adjusting means, the beam diameter can be easily adjusted according to the hole diameter of the through-hole 11 to be formed.

レーザ照射装置33は、放電ランプや半導体レーザ等の励起源を備え、その先端部から軸受スリーブ8に向けてレーザビームLを照射するものであり、軸線と平行なレーザビームLを照射可能に配設される。レーザとしては、炭酸ガスレーザ、YAGレーザ、ファイバレーザ等公知の種々のレーザが使用可能である。また、レーザ照射装置33におけるレーザビームLの照射方式は、連続式またはパルス式の何れであっても良い。   The laser irradiation device 33 includes an excitation source such as a discharge lamp or a semiconductor laser, and irradiates a laser beam L from its tip toward the bearing sleeve 8, and is arranged so as to be able to irradiate a laser beam L parallel to the axis. Established. As the laser, various known lasers such as a carbon dioxide laser, a YAG laser, and a fiber laser can be used. Further, the irradiation method of the laser beam L in the laser irradiation device 33 may be either a continuous type or a pulse type.

貫通孔11を1本形成したら、固定状態を維持したまま軸受スリーブ8の外周面8dの一部領域をレーザ加工で除去し、凹部8d1を形成する。本実施形態では、図5(b)に示すように、軸受スリーブ8の外周面8dのうち、貫通孔11を形成した場所と中心軸を挟んで対称位置に、レーザ照射装置34で外周面8dの接線方向からレーザLを照射し、軸受スリーブ8の一部を除去するようにして切り欠き状の凹部8d1を形成する。このように、凹部8d1を接線方向の切り欠き状とすれば、軸受スリーブ8を固定した状態で、円周方向で比較的広い範囲に凹部8d1を形成することができる。   When one through hole 11 is formed, a partial region of the outer peripheral surface 8d of the bearing sleeve 8 is removed by laser processing while the fixed state is maintained, thereby forming a recess 8d1. In the present embodiment, as shown in FIG. 5B, the outer peripheral surface 8d of the outer peripheral surface 8d of the bearing sleeve 8 is placed by the laser irradiation device 34 at a symmetrical position across the center axis and the place where the through hole 11 is formed. A notch-like recess 8d1 is formed by irradiating the laser L from the tangential direction to remove a part of the bearing sleeve 8. Thus, if the recessed part 8d1 is made into the notch shape of a tangential direction, the recessed part 8d1 can be formed in the comparatively wide range in the circumferential direction in the state which fixed the bearing sleeve 8. FIG.

貫通孔11及び凹部8d1を一箇所ずつ形成した後、軸受スリーブ8とレーザ照射装置33とを円周方向に120°だけ相対回転させ、上記と同様にして軸受スリーブ8の別の箇所に貫通孔11及び凹部8d1を形成する。その後、軸受スリーブ8とレーザ照射装置33とを円周方向にさらに120°だけ相対回転させ、別の箇所に貫通孔11及び凹部8d1を形成する。これにより、円周方向等間隔位置の3箇所に貫通孔11を形成すると共に、各貫通孔11の円周方向中間部に凹部8d1が形成される。このように、貫通孔11と凹部8d1との円周方向位置を異ならせることで、軸受スリーブ8の肉厚が局部的に薄くなる事態を回避し、軸受スリーブ8の強度の低下を防止できる。尚、複数の貫通孔11及び凹部8d1の形成方法はこれに限られず、例えばレーザ照射装置33を円周方向の複数箇所に配設することにより、あるいは複数のレーザビームLを照射できるレーザ照射装置を用いることにより、複数の貫通孔11及び凹部8d1を同時に形成することも可能である。   After forming the through hole 11 and the recess 8d1 one by one, the bearing sleeve 8 and the laser irradiation device 33 are rotated relative to each other by 120 ° in the circumferential direction, and the through hole is formed at another position of the bearing sleeve 8 in the same manner as described above. 11 and the recess 8d1 are formed. Thereafter, the bearing sleeve 8 and the laser irradiation device 33 are further rotated relative to each other by 120 ° in the circumferential direction to form the through hole 11 and the concave portion 8d1 at different locations. As a result, the through holes 11 are formed at three positions in the circumferential direction at equally spaced positions, and the recesses 8 d 1 are formed at the circumferential intermediate portion of each through hole 11. In this way, by making the circumferential positions of the through hole 11 and the recess 8d1 different, a situation in which the thickness of the bearing sleeve 8 is locally reduced can be avoided, and a decrease in the strength of the bearing sleeve 8 can be prevented. Note that the method of forming the plurality of through holes 11 and the recesses 8d1 is not limited to this, and for example, a laser irradiation apparatus that can irradiate a plurality of laser beams L by disposing the laser irradiation apparatus 33 at a plurality of locations in the circumferential direction. It is also possible to form a plurality of through holes 11 and recesses 8d1 at the same time.

次に、軸受スリーブ8に溝サイジングを施し、内周面8a及び下側端面8bに動圧溝を形成する。この溝サイジングは、図6に示すようなダイ41、コアロッド42、及び上下パンチ43、44を用いて行う。コアロッド42の外周面42aには、軸受スリーブ8の内周面8aに動圧溝8a1、8a2(図3(a)参照)を形成するための成形型42a1、42a2が形成される。この成形型42a1、42a2は、図3(a)にクロスハッチングで示す丘部8a10、8a20の形状に対応した凹部で構成される。また、下パンチ44の端面44aには、軸受スリーブ8の下側端面8bに動圧溝8b1(図3(b)参照)を形成するための成形型44a1(図6に点線で示す)が形成される。この成形型44a1は、図3(b)にクロスハッチングで示す丘部8b10の形状に対応した凹部で構成される。   Next, groove sizing is performed on the bearing sleeve 8, and dynamic pressure grooves are formed on the inner peripheral surface 8a and the lower end surface 8b. This groove sizing is performed using a die 41, a core rod 42, and upper and lower punches 43 and 44 as shown in FIG. Forming dies 42a1 and 42a2 for forming dynamic pressure grooves 8a1 and 8a2 (see FIG. 3A) on the inner peripheral surface 8a of the bearing sleeve 8 are formed on the outer peripheral surface 42a of the core rod 42. The molds 42a1 and 42a2 are formed of recesses corresponding to the shapes of the hill portions 8a10 and 8a20 shown by cross hatching in FIG. Further, a molding die 44a1 (shown by a dotted line in FIG. 6) for forming a dynamic pressure groove 8b1 (see FIG. 3B) is formed on the lower end surface 8b of the bearing sleeve 8 on the end surface 44a of the lower punch 44. Is done. The molding die 44a1 is configured by a concave portion corresponding to the shape of the hill portion 8b10 shown by cross hatching in FIG.

溝サイジングは、上記の1次サイジングと同様に、軸受スリーブ8の内周にコアロッド42を挿入し、上下方向から上パンチ43及び下パンチ44で拘束した状態で軸受スリーブ8をダイ41の内周に圧入して行われる。このとき、ダイ41からの圧迫力により、軸受スリーブ8の内周面8aがコアロッド42の外周面42aの成形型42a1、42a2に押し付けられ、これにより軸受スリーブ8の内周面8aに成形型42a1、42a2の形状が転写され、動圧溝8a1、8a2が形成される。同時に、軸受スリーブ8の下側端面8bが下パンチ44の端面44aに形成された成形型44a1に押し付けられ、これにより軸受スリーブ8の下側端面8bに動圧溝8b1が形成される。   In the groove sizing, the core sleeve 42 is inserted into the inner periphery of the bearing sleeve 8 and the bearing sleeve 8 is restrained by the upper punch 43 and the lower punch 44 from above and below in the same manner as the primary sizing described above. It is done by press-fitting into. At this time, the inner peripheral surface 8a of the bearing sleeve 8 is pressed against the molding dies 42a1 and 42a2 of the outer peripheral surface 42a of the core rod 42 by the pressing force from the die 41, thereby forming the molding die 42a1 against the inner peripheral surface 8a of the bearing sleeve 8. , 42a2 is transferred, and dynamic pressure grooves 8a1 and 8a2 are formed. At the same time, the lower end surface 8b of the bearing sleeve 8 is pressed against a forming die 44a1 formed on the end surface 44a of the lower punch 44, whereby a dynamic pressure groove 8b1 is formed in the lower end surface 8b of the bearing sleeve 8.

以上のようにして動圧溝8a1、8a2、8b1を形成した後、洗浄することにより、図3に示す軸受スリーブ8が完成する。尚、以上の説明において、軸受スリーブ8の上側端面8cに形成される環状溝8c1や半径方向溝8c2を省略しているが、これらは、例えば上記の圧粉成形工程、1次サイジング工程、あるいは溝サイジング工程のうちの何れかの工程で、金型に環状溝8c1及び半径方向溝8c2に対応した成形部を設け、この成形部を上側端面8cに押し付けることにより形成することができる。   The bearing sleeve 8 shown in FIG. 3 is completed by forming the dynamic pressure grooves 8a1, 8a2, and 8b1 as described above and then washing them. In the above description, the annular groove 8c1 and the radial groove 8c2 formed in the upper end surface 8c of the bearing sleeve 8 are omitted, but these are, for example, the above-described dust forming process, primary sizing process, or In any one of the groove sizing steps, the mold can be formed by providing a molded part corresponding to the annular groove 8c1 and the radial groove 8c2 and pressing the molded part against the upper end surface 8c.

上記のように、1次サイジング工程の後に貫通孔11を形成することにより、1次サイジング工程で寸法精度が高められた軸受スリーブ8の内周面8aに固定ピン32の外周面32aと嵌合させることで、軸受スリーブ8を精度良く位置決めすることができる。この状態で貫通孔11を形成することで、貫通孔11の形成精度を高めることができる。尚、軸受スリーブ8の製造工程は上記に限らず、例えば、貫通孔11の形成精度が十分に確保できるのであれば、1次サイジング工程の前や、あるいは溝サイジング工程の後に貫通孔11を形成してもよい。   As described above, by forming the through-hole 11 after the primary sizing process, the outer peripheral surface 32a of the fixing pin 32 is fitted to the inner peripheral surface 8a of the bearing sleeve 8 whose dimensional accuracy is improved in the primary sizing process. By doing so, the bearing sleeve 8 can be accurately positioned. By forming the through hole 11 in this state, the formation accuracy of the through hole 11 can be increased. The manufacturing process of the bearing sleeve 8 is not limited to the above. For example, if the formation accuracy of the through hole 11 can be sufficiently secured, the through hole 11 is formed before the primary sizing process or after the groove sizing process. May be.

次に、この軸受スリーブ8をインサート部品として、ハウジング7を射出成形する工程を示す。この工程で使用する金型は、例えば図7に示すように、固定型51および可動型52からなり、両型51、52でハウジング7形状に対応したキャビティ53が構成される。固定型51には、キャビティ53内に溶融樹脂Pを射出するゲート54が設けられる。ゲート54形状は、成形すべきハウジング7の形状に対応させた任意形状のものが選択可能である。尚、本実施形態のゲート54は、円周方向等間隔の3箇所に設けられる。このように、ゲートを円周方向等間隔の複数箇所に設けることにより、キャビティに均等に材料を射出することができるため、射出圧や樹脂の成形収縮等により軸受スリーブ8が不均等に変形する事態を防止することができる。可動型52の軸線上には固定ピン55が設けられる。軸受スリーブ8は、固定ピン55の外周55aに半径方向移動が規制される程度の嵌め合いで嵌合されると共に、可動型52の端面55bに当接することで、可動型52に対して位置決めされる。この状態で、可動型52を固定型51に接近させて型締めする。   Next, a process of injection molding the housing 7 using the bearing sleeve 8 as an insert part will be described. For example, as shown in FIG. 7, the mold used in this step includes a fixed mold 51 and a movable mold 52, and both molds 51, 52 constitute a cavity 53 corresponding to the shape of the housing 7. The fixed mold 51 is provided with a gate 54 for injecting the molten resin P into the cavity 53. As the gate 54 shape, an arbitrary shape corresponding to the shape of the housing 7 to be molded can be selected. In addition, the gate 54 of this embodiment is provided in three places of the circumferential direction equal intervals. In this way, by providing the gates at a plurality of positions at equal intervals in the circumferential direction, the material can be injected evenly into the cavity, so that the bearing sleeve 8 is deformed unevenly due to injection pressure, resin molding shrinkage, or the like. The situation can be prevented. A fixed pin 55 is provided on the axis of the movable mold 52. The bearing sleeve 8 is fitted to the outer periphery 55 a of the fixed pin 55 with a fit that restricts movement in the radial direction, and is in contact with the end surface 55 b of the movable mold 52, thereby being positioned with respect to the movable mold 52. The In this state, the movable mold 52 is brought close to the fixed mold 51 and clamped.

型締め完了後、ゲート54を介してキャビティ53内に溶融樹脂Pを射出・充填し、ハウジング7を軸受スリーブ8と一体に型成形する。このとき、軸受スリーブ8の外周面8dに形成された凹部8d1にも射出材料が入り込む。一方、軸受スリーブ8の両端面8b、8cに開口した貫通孔11の開口部は、固定型51の端面51a及び可動型52の端面52aで密閉され、キャビティ53から離隔しているため、貫通孔11の内部に溶融樹脂が入り込むことはない。溶融樹脂Pの固化完了後型開きを行うと、ハウジング7および軸受スリーブ8の一体品が得られる。   After completing the mold clamping, the molten resin P is injected and filled into the cavity 53 through the gate 54, and the housing 7 is molded integrally with the bearing sleeve 8. At this time, the injection material also enters the recess 8d1 formed in the outer peripheral surface 8d of the bearing sleeve 8. On the other hand, the openings of the through holes 11 opened on both end faces 8b and 8c of the bearing sleeve 8 are sealed by the end face 51a of the fixed mold 51 and the end face 52a of the movable mold 52 and separated from the cavity 53. 11 does not enter the molten resin. When mold opening is performed after completion of solidification of the molten resin P, an integrated product of the housing 7 and the bearing sleeve 8 is obtained.

以上のようにして製造されたハウジング7及び軸受スリーブ8の一体品の内周に軸部材2を挿入し、ハウジング7の上端開口および下端開口にシール部材9および蓋部材10をそれぞれ接着、圧入等適宜の手段で固定する。その後、シール部材9で密封された軸受の内部空間に軸受スリーブ8の内部空孔、貫通孔11も含め潤滑油を充満させることにより、図2に示す動圧軸受装置1が完成する。   The shaft member 2 is inserted into the inner periphery of the integrated product of the housing 7 and the bearing sleeve 8 manufactured as described above, and the seal member 9 and the lid member 10 are bonded and press-fitted to the upper end opening and the lower end opening of the housing 7, respectively. Fix by appropriate means. Thereafter, the internal space of the bearing sealed by the seal member 9 is filled with lubricating oil including the internal holes of the bearing sleeve 8 and the through holes 11 to complete the hydrodynamic bearing device 1 shown in FIG.

以上の構成からなる動圧軸受装置1において、軸部材2が回転すると、軸受スリーブ8の内周面8aと軸部2aの外周面2a1との間にラジアル軸受隙間が形成される。そして、軸受スリーブ8の内周面8aに形成された動圧溝8a1、8a2の動圧作用によって、ラジアル軸受隙間の油膜の圧力が高められ、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第1ラジアル軸受部R1と第2ラジアル軸受部R2とが形成される。   In the hydrodynamic bearing device 1 having the above configuration, when the shaft member 2 rotates, a radial bearing gap is formed between the inner peripheral surface 8a of the bearing sleeve 8 and the outer peripheral surface 2a1 of the shaft portion 2a. Then, the pressure of the oil film in the radial bearing gap is increased by the dynamic pressure action of the dynamic pressure grooves 8a1 and 8a2 formed on the inner peripheral surface 8a of the bearing sleeve 8, and the shaft member 2 can be rotated in the radial direction by this pressure. Non-contact supported. As a result, the first radial bearing portion R1 and the second radial bearing portion R2 that support the shaft member 2 in a non-contact manner so as to be rotatable in the radial direction are formed.

また、軸部材2が回転すると、軸受スリーブ8の下側端面8bとフランジ部2bの上側端面2b1との間にスラスト軸受隙間が形成されると共に、蓋部材10の上側端面10aとフランジ部2bの下側端面2b2との間にスラスト軸受隙間が形成される。そして、軸受スリーブ8の下側端面8bに形成された動圧溝8b1、及び蓋部材10の上側端面10aに形成された動圧溝の動圧作用によって各スラスト軸受隙間に形成される油膜の圧力が高められ、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 shaft member 2 rotates, a thrust bearing gap is formed between the lower end surface 8b of the bearing sleeve 8 and the upper end surface 2b1 of the flange portion 2b, and the upper end surface 10a of the lid member 10 and the flange portion 2b A thrust bearing gap is formed between the lower end surface 2b2. And the pressure of the oil film formed in each thrust bearing gap by the dynamic pressure action of the dynamic pressure groove 8b1 formed on the lower end surface 8b of the bearing sleeve 8 and the dynamic pressure groove formed on the upper end surface 10a of the lid member 10 The shaft member 2 is supported in a non-contact manner so as to be rotatable in both thrust directions by this pressure. Thereby, the 1st thrust bearing part T1 and the 2nd thrust bearing part T2 which support the shaft member 2 in a non-contact manner so as to be rotatable in both thrust directions are formed.

また、軸部材2の回転時には、上述のように、シール空間Sが軸受の内部側に向かって漸次縮小したテーパ形状を呈しているため、シール空間S内の潤滑油は毛細管力による引き込み作用により、シール空間が狭くなる方向、すなわち軸受の内部側に向けて引き込まれる。これにより、軸受の内部からの潤滑油の漏れ出しが効果的に防止される。また、シール空間Sは、軸受の内部空間に充満された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、想定される条件変化の範囲内では、潤滑油の油面は常にシール空間S内にある。   In addition, when the shaft member 2 rotates, as described above, since the seal space S has a tapered shape that gradually decreases toward the inner side of the bearing, the lubricating oil in the seal space S is pulled by a capillary force. Then, the seal space is drawn toward the narrowing direction, that is, toward the inner side of the bearing. This effectively prevents leakage of the lubricating oil from the inside of the bearing. Further, the seal space S has a buffer function that absorbs a volume change amount accompanying a temperature change of the lubricating oil filled in the internal space of the bearing, and the oil level of the lubricating oil is within a range of assumed condition changes. Always in the seal space S.

また、上側の動圧溝8a1は、軸方向中央部に形成された環状平滑部に対して軸方向非対称に形成されており、環状平滑部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(X1>X2)。そのため、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、ラジアル軸受隙間に満たされた潤滑油が下方に押し込まれ、第1スラスト軸受部T1のスラスト軸受隙間→貫通孔11→シール部材9の下側端面9bの外径側領域9b1と軸受スリーブ8の上側端面8cとの間の環状隙間→軸受スリーブ8の上側端面8cの環状溝8c1→軸受スリーブ8の上側端面8cの半径方向溝8c2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。   Further, the upper dynamic pressure groove 8a1 is formed axially asymmetric with respect to the annular smooth portion formed in the central portion in the axial direction, and the axial dimension X1 of the upper region from the annular smooth portion is the axis of the lower region. It is larger than the directional dimension X2 (X1> X2). Therefore, when the shaft member 2 rotates, the lubricating oil pulling force (pumping force) by the dynamic pressure groove 8a1 is relatively larger in the upper region than in the lower region. Then, due to the differential pressure of the pulling force, the lubricating oil filled in the radial bearing gap is pushed downward, and the thrust bearing gap of the first thrust bearing portion T1 → the through hole 11 → the outside of the lower end surface 9b of the seal member 9 Circulating an annular gap between the radial region 9b1 and the upper end face 8c of the bearing sleeve 8 → an annular groove 8c1 on the upper end face 8c of the bearing sleeve 8 → a radial groove 8c2 on the upper end face 8c of the bearing sleeve 8; It is again drawn into the radial bearing gap of the first radial bearing portion R1.

このように、潤滑油が軸受の内部空間を流動循環するように構成することで、内部空間内の潤滑油の圧力が局部的に負圧になる現象を防止して、負圧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軸受性能の劣化、振動の発生等の問題を解消することができる。また、何らかの理由で潤滑油中に気泡が混入した場合でも、気泡が潤滑油に伴って循環する際にシール空間S内の潤滑油の油面(気液界面)から外気に排出されるので、気泡による悪影響はより一層効果的に防止される。   In this way, by configuring the lubricating oil to flow and circulate in the internal space of the bearing, the phenomenon that the pressure of the lubricating oil in the internal space becomes a negative pressure locally can be prevented, and bubbles accompanying the generation of negative pressure can be prevented. Problems such as leakage of lubricating oil, deterioration of bearing performance, generation of vibration, and the like due to generation of bubbles and generation of bubbles can be solved. In addition, even if bubbles are mixed in the lubricating oil for some reason, when the bubbles circulate with the lubricating oil, it is discharged from the oil surface (gas-liquid interface) of the lubricating oil in the seal space S to the outside air. The adverse effects due to the bubbles are more effectively prevented.

特に、図2に示すように、貫通孔11を軸受スリーブ8の下側端面8b(スラスト動圧発生部形成領域)の外径端部に開口させることにより、第1スラスト軸受部T1のスラスト軸受隙間の全域において潤滑油を循環させることができるため、第1スラスト軸受部T1周辺における負圧の発生をより確実に防止することができる。   In particular, as shown in FIG. 2, the through-hole 11 is opened at the outer diameter end portion of the lower end surface 8b (thrust dynamic pressure generating portion forming region) of the bearing sleeve 8 to thereby provide a thrust bearing for the first thrust bearing portion T1. Since the lubricating oil can be circulated in the entire area of the gap, the generation of negative pressure around the first thrust bearing portion T1 can be more reliably prevented.

また、本実施形態のようにスラスト動圧発生部がポンプインタイプのスパイラル形状の動圧溝8b1である場合は、動圧溝8b1形成領域の内径端(丘部8b10の環状平滑部)で圧力が最も高められ、外径端で圧力が最も低くなる。従って、貫通孔11を下側端面8bの外径端に形成することで、圧力が高められた潤滑油が貫通孔11に抜けて軸受性能を低下させる事態を回避することができる。   Further, when the thrust dynamic pressure generating portion is a pump-in type spiral dynamic pressure groove 8b1 as in the present embodiment, the pressure is at the inner diameter end of the dynamic pressure groove 8b1 formation region (annular smooth portion of the hill portion 8b10). Is the highest, and the pressure is lowest at the outer diameter end. Therefore, by forming the through hole 11 at the outer diameter end of the lower end surface 8b, it is possible to avoid a situation in which the lubricating oil whose pressure has been increased passes through the through hole 11 and deteriorates the bearing performance.

また、貫通孔11の内面には焼結金属による表面開口が形成されているが、本発明では貫通孔11をレーザ加工で形成するため、レーザ加工により貫通孔11の内面が溶融し、内面の表面開口が封口される。このため、軸部材2の回転により軸受内部の潤滑油が循環する際、貫通孔11の内部を流動する潤滑油が貫通孔11の内面の表面開口から軸受スリーブ8内部へ抜ける事態を防ぎ、効率よく潤滑油を循環させることができる。   In addition, a surface opening made of sintered metal is formed on the inner surface of the through hole 11. In the present invention, since the through hole 11 is formed by laser processing, the inner surface of the through hole 11 is melted by laser processing. The surface opening is sealed. For this reason, when the lubricating oil inside the bearing circulates due to the rotation of the shaft member 2, the lubricating oil flowing inside the through hole 11 is prevented from escaping from the surface opening of the inner surface of the through hole 11 into the bearing sleeve 8, and the efficiency. Lubricating oil can be circulated well.

本発明の実施形態は上記に限られない。以下、本発明の他の実施形態について説明する。尚、以下の説明において、上記の実施形態と同様の構成、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。   The embodiment of the present invention is not limited to the above. Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described. In the following description, parts having the same configurations and functions as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

以上の実施形態では、軸受スリーブ8の外周面8dに形成した凹部が、外周面8dを接線方向に除去した切り欠き状を成しているが、凹部の形状はこれに限られない。例えば、図8に示すように、軸受スリーブ8の外周面8dに斜め上方からレーザLを照射して、内径へ向けて下方へ傾斜した凹部8d1を形成してもよい。この斜めの凹部8d1にハウジング7の材料を入り込ませることにより、優れたアンカー効果を発揮することができる。この他、例えば、軸受スリーブの外周面に多数の凹部をディンプル状に形成したり、軸受スリーブを回転させながらレーザを照射することにより、外周面の全周に環状の凹部を形成してもよい(図示省略)。また、切削粉の混入や、チャック固定による変形の問題がなければ、凹部8d1を機械加工で形成することもできる。   In the above embodiment, the recess formed in the outer peripheral surface 8d of the bearing sleeve 8 forms a notch shape in which the outer peripheral surface 8d is removed in the tangential direction, but the shape of the recess is not limited thereto. For example, as shown in FIG. 8, the outer peripheral surface 8d of the bearing sleeve 8 may be irradiated with a laser L obliquely from above to form a recess 8d1 inclined downward toward the inner diameter. By allowing the material of the housing 7 to enter the oblique recess 8d1, an excellent anchor effect can be exhibited. In addition, for example, a large number of concave portions may be formed in the dimple shape on the outer peripheral surface of the bearing sleeve, or an annular concave portion may be formed on the entire outer peripheral surface by irradiating the laser while rotating the bearing sleeve. (Not shown). Further, if there is no problem of mixing with cutting powder or deformation due to chuck fixing, the recess 8d1 can be formed by machining.

また、以上の実施形態では、軸受スリーブ8をインサート部品としてハウジング7を射出成形する場合を示しているが、これに限られない。例えば、図示は省略するが、円筒面状の内周面を有するハウジングと軸受スリーブとをそれぞれ別途形成し、これらを接着固定してもよい。この場合、軸受スリーブ外周面の軸方向一部領域に形成した凹部が接着剤溜りとなり、両部材の固定力が高められる。   Moreover, in the above embodiment, although the case where the housing 7 is injection-molded by using the bearing sleeve 8 as an insert part is shown, it is not limited to this. For example, although not shown, a housing having a cylindrical inner peripheral surface and a bearing sleeve may be separately formed, and these may be bonded and fixed. In this case, a recess formed in a partial region in the axial direction of the outer peripheral surface of the bearing sleeve serves as an adhesive reservoir, and the fixing force of both members is enhanced.

また、以上の実施形態では、貫通孔11が、軸受スリーブ8の下側端面8bの外径端部で、且つ、外周チャンファの内径側に開口しているが、これに限らず、例えば貫通孔11の開口部の一部が下側端面8bの外周チャンファにかかってもよい。この場合、外周チャンファにも貫通孔11の形成によるドロス等が付着することがあるが、この部分のドロス等はスラスト軸受隙間に面さないため、スラスト方向の軸受性能を低下させることはない。   Further, in the above embodiment, the through hole 11 opens at the outer diameter end portion of the lower end surface 8b of the bearing sleeve 8 and on the inner diameter side of the outer peripheral chamfer. A part of the opening 11 may be on the outer peripheral chamfer of the lower end face 8b. In this case, dross or the like due to the formation of the through hole 11 may adhere to the outer chamfer, but the dross or the like in this portion does not face the thrust bearing gap, so that the bearing performance in the thrust direction is not deteriorated.

また、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、動圧発生部を設けず、軸部材2の外周面2a1及び軸受スリーブ8の内周面8aを共に円筒面としたいわゆる真円軸受を構成してもよい。   Further, in the above embodiment, the herringbone-shaped dynamic pressure grooves 8a1 and 8a2 are formed as the radial dynamic pressure generating portion. However, the present invention is not limited to this, and for example, a spiral-shaped dynamic pressure groove, a step bearing, or a multi-arc A bearing may be adopted. Or you may comprise what is called a perfect-circle bearing which provided both the outer peripheral surface 2a1 of the shaft member 2, and the inner peripheral surface 8a of the bearing sleeve 8 as a cylindrical surface, without providing a dynamic pressure generation | occurrence | production part.

また、以上の実施形態では、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。   In the above embodiment, the spiral dynamic pressure groove is formed as the thrust dynamic pressure generating portion. However, the present invention is not limited to this. For example, the herringbone-shaped dynamic pressure groove, the step bearing, or the wave bearing (step It is also possible to adopt a wave type).

また、以上の実施形態では、動圧発生部が軸受スリーブ8の内周面8a、および蓋部材10の上側端面10a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、およびフランジ部2bの下側端面2b2に動圧発生部を設けてもよい。   In the above embodiment, the dynamic pressure generating portion is formed on the inner peripheral surface 8a of the bearing sleeve 8 and the upper end surface 10a of the lid member 10, but the surfaces facing each other through the bearing gap, that is, the shaft You may provide a dynamic-pressure generation | occurrence | production part in the outer peripheral surface 2a1 of the part 2a, and the lower end surface 2b2 of the flange part 2b.

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。   Further, in the above embodiment, the radial bearing portions R1 and R2 are provided separately in the axial direction, but these may be provided continuously in the axial direction. Alternatively, only one of these may be provided.

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。   Further, in the above embodiment, the lubricating oil is exemplified as the fluid that fills the inside of the hydrodynamic bearing device 1 and causes the hydrodynamic action in the radial bearing gap or the thrust bearing gap. In addition, a fluid capable of generating a dynamic pressure action, for example, a gas such as air, a magnetic fluid, or lubricating grease can be used.

また、本発明の方法で製造された軸受部品を有する動圧軸受装置は、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。   Further, the hydrodynamic bearing device having bearing parts manufactured by the method of the present invention is not limited to the spindle motor used in the disk drive device such as the HDD as described above, but a spindle motor for driving the magneto-optical disk of the optical disk, etc. It can also be suitably used as a small motor for information equipment used under high-speed rotation, a rotating shaft support in a polygon scanner motor of a laser beam printer, or a fan motor for a cooling fan of electric equipment.

図2に示すように、外周面の一部領域に凹部を形成した軸受スリーブをインサート部品としてハウジングを射出成形した実施品と、外周面が円筒面状である軸受スリーブをインサート部品としてハウジングを射出成形した比較品とを準備し、それぞれについて軸受スリーブとハウジングとの抜去力を測定した。その結果、比較品の抜去力は60Nであったのに対し、実施品の抜去力は270Nであった。これにより、本発明により軸受スリーブとハウジングとの抜去力が向上することが確認された。   As shown in FIG. 2, the housing is injection-molded with a bearing sleeve having a recessed portion formed in a partial region of the outer peripheral surface as an insert part, and the housing is injected with a bearing sleeve having a cylindrical outer peripheral surface as an insert part. Prepared comparative products were prepared, and the removal force between the bearing sleeve and the housing was measured for each. As a result, the removal force of the comparative product was 60 N, while the removal force of the implementation product was 270 N. Thereby, it was confirmed by this invention that the extraction force of a bearing sleeve and a housing improves.

動圧軸受装置を組み込んだモータを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the motor incorporating a dynamic pressure bearing apparatus. 動圧軸受装置の断面図である。It is sectional drawing of a hydrodynamic bearing apparatus. (a)は、軸受スリーブの断面図、(b)は、軸受スリーブの下面図である。(A) is sectional drawing of a bearing sleeve, (b) is a bottom view of a bearing sleeve. 焼結体の1次サイジング工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the primary sizing process of a sintered compact. (a)はレーザ加工で貫通孔を形成する様子を示す縦断面図であり、(b)はレーザ加工で凹部を形成する様子を示す上面図である。(A) is a longitudinal cross-sectional view which shows a mode that a through-hole is formed by laser processing, (b) is a top view which shows a mode that a recessed part is formed by laser processing. 焼結体の溝サイジング工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the groove | channel sizing process of a sintered compact. ハウジングの射出成形工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the injection molding process of a housing. 軸受スリーブの外周面にレーザ加工で凹部を形成する様子の他の例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the other example of a mode that a recessed part is formed in the outer peripheral surface of a bearing sleeve by laser processing.

符号の説明Explanation of symbols

1 流体軸受装置(動圧軸受装置)
2 軸部材
7 ハウジング
8 軸受スリーブ
8d1 凹部
11 貫通孔
9 シール部材
10 蓋部材
13 レーザ照射装置
32 固定ピン
L レーザ
R1、R2 ラジアル軸受部
T1、T2 スラスト軸受部
S シール空間
1 Fluid bearing device (dynamic pressure bearing device)
2 Shaft member 7 Housing 8 Bearing sleeve 8d1 Recess 11 Through hole 9 Seal member 10 Cover member 13 Laser irradiation device 32 Fixing pin L Laser R1, R2 Radial bearing portion T1, T2 Thrust bearing portion S Seal space

Claims (8)

軸部材と、内周に軸部材を挿入した焼結金属製の軸受スリーブと、軸受スリーブを収容するハウジングとを備え、軸部材の外周面と軸受スリーブの内周面との間のラジアル軸受隙間に生じる流体膜で軸部材を回転自在に支持する流体軸受装置において、
軸受スリーブの外周面の軸方向一部領域を除去して凹部を形成したことを特徴とする流体軸受装置。
A radial bearing gap between the outer peripheral surface of the shaft member and the inner peripheral surface of the bearing sleeve, comprising: a shaft member; a sintered metal bearing sleeve having the shaft member inserted into the inner periphery; and a housing that accommodates the bearing sleeve. In the hydrodynamic bearing device that rotatably supports the shaft member with the fluid film generated in
A hydrodynamic bearing device, wherein a concave portion is formed by removing a partial region in the axial direction of the outer peripheral surface of the bearing sleeve.
前記軸受スリーブをインサート部品としてハウジングを射出成形した請求項1記載の流体軸受装置。   The hydrodynamic bearing device according to claim 1, wherein the housing is injection molded using the bearing sleeve as an insert part. 前記凹部がレーザ加工で形成された請求項1記載の流体軸受装置。   The hydrodynamic bearing device according to claim 1, wherein the recess is formed by laser processing. 前記凹部が、軸受スリーブの外周面の接線方向に沿って形成された請求項1記載の流体軸受装置。   The hydrodynamic bearing device according to claim 1, wherein the recess is formed along a tangential direction of an outer peripheral surface of the bearing sleeve. 前記軸受スリーブに、レーザ加工で貫通孔を形成した請求項1記載の流体軸受装置。   The hydrodynamic bearing device according to claim 1, wherein a through hole is formed in the bearing sleeve by laser processing. 前記貫通孔と前記凹部とを異なる円周方向位置に設けた請求項5記載の流体軸受装置。   The hydrodynamic bearing device according to claim 5, wherein the through hole and the concave portion are provided at different circumferential positions. 前記軸受スリーブの端面にスラスト軸受面を形成し、このスラスト軸受面の外径端に前記貫通孔を開口させた請求項5記載の流体軸受装置。   The hydrodynamic bearing device according to claim 5, wherein a thrust bearing surface is formed on an end surface of the bearing sleeve, and the through hole is opened at an outer diameter end of the thrust bearing surface. 前記凹部の半径方向深さを0.1mm以上、0.5mm以下とする請求項1記載の流体軸受装置。   The hydrodynamic bearing device according to claim 1, wherein a radial depth of the recess is 0.1 mm or more and 0.5 mm or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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