JP2009092197A - 動圧軸受装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐摩耗性に優れたスラスト動圧発生部を精度よく形成でき、かつ、このスラスト動圧発生部により高い動圧作用を得ることのできる動圧軸受装置を提供する。
【解決手段】ハウジング部７の下端を閉塞する底板部９は、非孔質材料としての黄銅で形成される母層１１と、焼結金属で母層１１上に形成される多孔質層１２とで一体に構成されている。多孔質層１２は、Ｃｕ粉末とＦｅ粉末とを主成分とする金属粉末で形成され、かつ、その端面にはプレス加工によりスパイラル形状をなす複数の動圧溝１４からなるスラスト動圧発生部１３が形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は動圧軸受装置およびその製造方法に関する。

動圧軸受装置は、軸受隙間に生じる流体の動圧作用で軸部材を相対回転自在に支持するものである。この種の軸受装置は、特に高速回転時における回転精度、静粛性等に優れており、情報機器をはじめ種々の電気機器に搭載されるモータ用の軸受装置として好適に使用される。具体的には、ＨＤＤ等の磁気ディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ等の光ディスク装置、ＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク装置等におけるスピンドルモータ用の軸受装置として、あるいはレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータ、プロジェクタのカラーホイールモータ、ファンモータなどのモータ用軸受装置として好適に使用される。

例えば、ＨＤＤ等のスピンドルモータに組み込まれる動圧軸受装置では、軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部およびスラスト方向に支持するスラスト軸受部の双方を動圧軸受で構成する場合がある。この種の動圧軸受装置におけるラジアル軸受部として、例えば軸受スリーブの内周面に動圧発生部としての動圧溝を形成し、この動圧溝と軸受スリーブの内周に挿通した軸との隙間に潤滑油の動圧作用を発生させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

また、この種の動圧軸受装置におけるスラスト軸受部として、例えば黄銅等の金属材料で形成される板状のスラスト部材をハウジングの一端に固定すると共に、このスラスト部材の端面に動圧溝を形成し、動圧溝と軸方向に対向する軸部材のフランジ部端面との隙間に潤滑油の動圧作用を発生させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献２を参照）。

最近では、ＨＤＤなどの容量増加に伴い、ディスク枚数が増加する傾向にある。そのため、これらディスクを回転支持すべき動圧軸受装置にも回転重量の増加に対応した構成が要求される。具体的には、軸を含めた回転体の重量が増加するのに伴い、断続運転（起動・停止を繰り返す形態での運転）時でのスラスト部材における軸受面（動圧溝）の摩耗が大きくなるため、摩耗の低減化を図るための対策が必要となる。

例えば、特開平１０−１８４６６６号公報（特許文献３）には、モーメント荷重によって軸側のスラスト受け面の外周部と軸受側のスラスト軸受面の外周部とが接触した際の接触箇所での潤滑を良好に行って上記外周部の摩耗を軽減する目的で、軸受部に設けたスラスト軸受面の、動圧溝よりも半径方向外側に位置する外周部に、潤滑剤保持用の凹部を形成したものが開示されている。

また、特開２００４−３４７０７８号公報（特許文献４）には、セラミック製スラスト板の研磨加工面に対して、セラミックと一体に焼結可能でかつ耐摩耗性に優れた材料（焼結材料）のペーストを印刷、焼成することにより、当該スラスト板のシャフトフランジ対向面に動圧溝をスラスト板と一体化して形成する方法が開示されている。この場合、動圧溝を区画形成する凸部のみが焼結材料で形成され、動圧溝の底面を含む部分はセラミックで形成される。また、焼成後に溝凸部に研磨を施すことで溝深さを調整する旨が記載されている。

特開２００３−２３９９５１号公報 特開２００４−１１６６６７号公報 特開平１０−１８４６６６号公報 特開２００４−３４７０７８号公報

しかしながら、特許文献３に記載の手段は、軸受面外周部における潤滑性を高めるための手段に過ぎず、回転体重量の増加に伴う摩耗量増大を防止するための抜本的な対策とはなり得ない。

また、特許文献４に記載の手段では、スラスト板上に印刷された凸部が焼成される際に形状変化を伴うので、この凸部により区画形成される動圧溝および凸部上に形成される軸受面の精度低下は免れ得ない。同文献に記載の如く、研磨加工で精度回復を図ることも可能であるが、その際に生じた切粉が軸受内部に充填した潤滑油等に混じると軸受性能に悪影響を及ぼすおそれがあるため、この種の加工はなるべく避ける必要がある。

また、同文献に開示のスラスト板は、凸部と一体に焼結可能にセラミックで形成されており、外部への油漏れ等を考慮すると、これをそのまま潤滑油等を軸受内部に充填して使用する型式の動圧軸受装置に適用することは難しい。これでは、潤滑油等のもつ優れた潤滑性や油膜形成能力を利用できず、また、いくらスラスト動圧発生部を高精度に形成したとしてもその動圧作用を十分に得ることができない。

以上の事情に鑑み、本発明では、耐摩耗性に優れたスラスト動圧発生部を精度よく形成でき、かつ、このスラスト動圧発生部により高い動圧作用を得ることのできる動圧軸受装置を提供することを技術的課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、軸と、軸を内周に挿通したスリーブ部と、スリーブ部を内周に有するハウジング部とを備え、ハウジング部には、その一端を閉塞する底板部が一体又は別体に設けられ、底板部の端面には、軸の相対回転に伴い、対向する軸の端面との間に流体の動圧作用を生じるためのスラスト動圧発生部が設けられた動圧軸受装置において、底板部を、非孔質材料で形成される母層と、焼結金属で母層上に形成される多孔質層とで一体に構成し、かつ、多孔質層の一部でスラスト動圧発生部を構成したことを特徴とする動圧軸受装置を提供する。

このように、本発明では、スラスト動圧発生部を焼結金属製の多孔質層の一部で構成するようにしたので、当該多孔質層の金属粉末に硬度の高い金属材料を選定することができ、かつ、これら高硬度材料からなるスラスト動圧発生部を容易に塑性加工で形成することができる。これにより、研磨、洗浄等の後加工を要することなく耐摩耗性に優れかつ高精度なスラスト動圧発生部を底板部に形成することができる。従って、高い軸受性能を長期にわたって発揮することのできる動圧軸受装置を提供することができる。

また、母層を非孔質材料で形成することで、多孔質層を介して流体が外部へ漏れ出すのを確実に防ぐことができる。これにより、上述の底板部を、潤滑油など空気以外の潤滑流体を軸受内部に充填して使用する型式の動圧軸受装置に適用することができるので、高精度に形成されたスラスト動圧発生部による動圧作用を十分に発揮することが可能となる。

また、前記課題を解決するため、本発明は、軸と、軸を内周に挿通したスリーブ部と、スリーブ部を内周に有するハウジング部とを備え、ハウジング部には、その一端を閉塞する底板部が一体又は別体に設けられ、底板部の端面には、軸の相対回転に伴い、対向する軸の端面との間に流体の動圧作用を生じるためのスラスト動圧発生部が設けられた動圧軸受装置の製造方法において、底板部が、非孔質材料からなる母層上に焼結金属の多孔質層を一体形成する工程と、母層と一体化した多孔質層に塑性加工でスラスト動圧発生部を成形する工程とを経て製造されることを特徴とする動圧軸受装置の製造方法を提供する。

このようにしてスラスト動圧発生部を焼結金属の多孔質層に形成することで、上記と同様、耐摩耗性に優れかつ高精度なスラスト動圧発生部を底板部に形成することができる。また、塑性加工で多孔質層にスラスト動圧発生部を形成することで、この動圧発生部の表面が潰されその表面開孔率を低減することができる。よって、比較的内部空孔の割合の高い多孔質層を形成しこれに塑性加工を施すことで、良好な塑性加工性を得ることができると共に、実質的な軸端面との軸受隙間に生じる動圧の逃げを防いで所期の動圧作用を確保することができる。

また、母層と一体化した状態の多孔質層に対して塑性加工を施し、これにより多孔質層にスラスト動圧発生部を形成することで、母層との一体品の軸方向寸法を調整することができる。そのため、母層ごとの厚みのばらつきや、母層と多孔質層との一体化精度のばらつきを矯正して、底板部として優れた寸法精度を得ることができる。逆にいえば、母層自体の加工精度はそれほど必要ないため、加工コストの面でも好ましい。

焼結にて一体化する場合、例えば予め所定形状に圧縮した金属粉末を母層上に供給し、この金属粉末を焼結することで多孔質層と母層とを一体に形成することも可能である。あるいは、非圧縮状態の金属粉末を母層上に供給し、この金属粉末を焼結することで多孔質層を母層と一体に形成することも可能である。非圧縮状態の金属粉末を母層上に供給し、焼結することで得た多孔質層であれば、極力多くの内部空孔を残すことができるので、塑性加工性に非常に優れたものとなる。また、圧粉状態での取り扱いを省くことができるので、作業性も良好である。

なお、剥離しない程度の密着力が得られる限りにおいて、母層と多孔質層との一体化手段は任意である。上述の如く焼結により多孔質層と母層とを一体化してもよいし、層間に供給された結合剤を介して多孔質層と母層とを一体化してもよい。焼結で一体化するのであれば、新たに一体化のための工程を設けずに済む。また、結合剤を用いて多孔質層と母層とを一体化するのであれば、結合剤の種類によって多孔質層と母層との密着力を調整することができ、例えば母層が多孔質層と焼結で一体化し難い材料で形成される場合であっても適当な結合剤を選択使用することで両者の密着力を確保することができる。もちろん、結合剤を用いた場合であっても焼結により多孔質層と母層との一体化を図ることは可能である。

多孔質層は固体潤滑剤を含有しているものであってもよい。これは、例えば原料となる金属粉末に固体潤滑剤を配合したものを焼結することで得ることができる。この構成（組成）によれば、相手材との潤滑性が高められるので、結果的にスラスト動圧発生部の摩耗低減に寄与することができる。

また、多孔質層が内部気孔に潤滑性材料を含浸させているものであってもよい。例えば潤滑性に富んだ樹脂などの液状潤滑剤を真空含浸や圧浸（負圧か正圧かの違い）で多孔質層に含浸、固化させることでスラスト動圧発生部の内部気孔を当該潤滑剤で埋めて実質的な軸受面の潤滑性を高めることもできる。グリースのような半固形潤滑剤であっても同様に含浸させることは可能である。

また、多孔質層と母層との一体化に結合剤を用いる場合、結合剤として、例えば潤滑性を有しかつスラスト動圧発生部の内部空孔にまで含浸し固化するものを用いることができる。この手段によっても上記と同様に軸受面の潤滑性を高めることができる。具体的には、例えばＣｕ系合金など、焼結温度よりも低い融点を有する金属を結合剤として用いることができる。また、この種の結合剤は予め原料となる金属粉末に配合して用いることも可能である。

母層としては、例えば焼結により多孔質層と一体化する場合であれば、焼結温度に耐え得る材料で形成されたものがよいが、焼結済みの多孔質層との一体化を図るのであれば、樹脂で形成することも可能である。この場合、例えば多孔質層をインサート部品として母層を樹脂で一体に形成することにより、多孔質層と母層との密着力を得ることもできる。あるいは、多孔質層との密着力をさらに高める目的で、焼結体としての多孔質層に液状樹脂を含浸、固化させた後、この多孔質層をインサート部品として母層を樹脂で一体成形することもできる。この場合、多孔質層内部に含浸した樹脂が成形温度で溶融し、母層を形成する溶融樹脂と混ざり合うことで固化時に良好なアンカー効果を得ることができる。

以上より、本発明によれば、耐摩耗性に優れたスラスト動圧発生部を精度よく形成でき、かつ、このスラスト動圧発生部により高い動圧作用を得ることのできる動圧軸受装置を提供することができる。従って、ＨＤＤ等のディスク枚数増加にも対応することができ、高い軸受性能を長期にわたって発揮することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図５に基づき説明する。なお、以下の説明における『上下』方向は、単に各図における構成要素間の位置関係を容易に理解するために規定したものに過ぎず、動圧軸受装置の設置方向や使用態様等を特定するものではない。後述する他の実施形態に関しても同様である。

図１は、本発明の一実施形態に係る動圧軸受装置１を組込んだ情報機器用スピンドルモータの断面図を示す。このスピンドルモータは、例えば磁気ディスクを備えたＨＤＤに用いられるもので、ハブ３を取り付けた軸部材２をラジアル方向に非接触支持する動圧軸受装置１と、例えば半径方向のギャップを介して対向させたステータコイル４ａおよびロータマグネット４ｂとからなる駆動部４と、ブラケット５とを備えている。ステータコイル４ａはブラケット５に固定され、ロータマグネット４ｂはハブ３に固定される。動圧軸受装置１のハウジング部７は、ブラケット５の内周に固定される。また、図１に示すように、ハブ３には１又は複数枚のディスク６（図１では３枚）が保持される。このように構成されたスピンドルモータにおいて、ステータコイル４ａに通電すると、ステータコイル４ａとロータマグネット４ｂとの間に発生する励磁力でロータマグネット４ｂが回転し、これに伴って、ハブ３に保持されたディスク６が軸部材２と一体に回転する。

図２は、動圧軸受装置１を示している。この動圧軸受装置１は、ハウジング部７と、ハウジング部７の内周に固定されるスリーブ部８と、ハウジング部７およびスリーブ部８に対して相対回転する軸部材２とを主に備える。また、この実施形態では、ハウジング部７の開口側端部にシール部材１０が配設されている。

軸部材２は、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とを有し、例えばステンレス鋼などの比較的高硬度および高剛性の金属で形成される。

スリーブ部８は、その内周に軸部２ａを挿通可能なように円筒状に形成され、例えば焼結金属からなる多孔質体で円筒状に形成される。この実施形態では、スリーブ部８は、Ｃｕ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。もちろん、スリーブ部８を樹脂やセラミック等、金属以外の材料で形成することも可能である。また、焼結金属等の多孔質体以外にも、内部空孔を持たない非孔質材料、あるいは潤滑油の出入りができない程度の大きさの空孔を有する構造の材料で形成することもできる。

スリーブ部８の内周面８ａの全面又は一部の領域には、ラジアル動圧発生部として複数の動圧溝を配列した領域が形成される。この実施形態では、例えば図３に示すように、円周方向線に対して互いに異なる傾斜角を有する複数の動圧溝８ａ１，８ａ２をへリングボーン形状に配列した領域が形成される。また、同図では、上記配列態様をなす動圧溝８ａ１，８ａ２配列領域が軸方向に離隔して２ヶ所に形成されている。ここで、上側（シール部材１０の側）の動圧溝８ａ１の形成領域では、動圧溝８ａ１が、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。

スリーブ部８の下端面８ｂの全面または一部の領域には、スラスト動圧発生部として、例えば図示は省略するが、複数の動圧溝をスパイラル形状に配列した領域が形成される。この動圧溝配列領域は、完成品の状態ではフランジ部２ｂの上端面２ｂ１と対向し、軸部材２の回転時、上端面２ｂ１との間に後述する第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間を形成する（図２を参照）。

スリーブ部８の外周面８ｃには、軸方向に伸びる複数の軸方向溝８ｃ１が形成される。これら軸方向溝８ｃ１は、主に動圧軸受装置１の使用時、軸受内部空間内で潤滑油の過不足が生じた場合などに、かかる過不足状態を早急に適正な状態に回復するための役割を果たす。

スリーブ部８の上端面８ｄの半径方向中央位置には、断面楔形状をなす環状溝８ｄ１が形成される。また、上端面８ｄの環状溝８ｄ１より内周側には、環状溝８ｄ１と内周面８ａとにつながる半径方向溝８ｄ２が円周方向複数箇所に形成される。これら環状溝８ｄ１や半径方向溝８ｄ２は既述の軸方向溝８ｃ１と相まって軸受内部空間における潤滑油の循環路を形成し、これにより円滑な潤滑油の供給状態が確保される。

ハウジング部７は、例えば真ちゅう等の金属材料あるいは樹脂材料等で筒状に形成され、その軸方向両端を開口した形態をなす。ハウジング部７の内周面７ａには、スリーブ部８の外周面８ｃが例えば圧入、接着、溶着、溶接等の手段により固定される。また、内周面７ａの下端には、内周面７ａよりも大径の大径面７ｂが設けられ、後述する底板部９を固定するようになっている。なお、ハウジング部７が金属製の場合、削り出しや鍛造等の塑性加工の他、ＭＩＭなどの射出成形法（溶湯、粉末問わず）が使用可能である。

底板部９は、図４に示すように、非孔質材料からなる母層１１と、母層１１上に配設される多孔質層１２とで一体に構成されるもので、ハウジング部７の大径面７ｂに固定することでハウジング部７の下端を閉塞するようになっている。

底板部９の上端面には、スラスト動圧発生部１３として、例えば図５に示すように、複数の曲線状の動圧溝１４と、同じく曲線状をなし動圧溝１４を区画形成する凸部１５とを交互に配列した領域が形成される。これら動圧溝１４と凸部１５とを有するスラスト動圧発生部１３は多孔質層１２の一部で構成され、後述するように多孔質層１２への塑性加工により多孔質層１２上に形成される。そしてこのスラスト動圧発生部１３を備えた底板部９をハウジング部７の下端に固定することで、スラスト動圧発生部１３はフランジ部２ｂの下端面２ｂ２と対向し、軸部材２の回転時、下端面２ｂ２との間に第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間を形成する（図２を参照）。

上記構成の底板部９は、例えば多孔質層１２の原料となる金属粉末を圧粉成形する工程と、圧粉成形体を母層１１上に供給し、焼結することで母層１１と一体に多孔質層１２を形成する工程と、母層１１と一体に形成された多孔質層１２にプレス加工を施すことでスラスト動圧発生部１３を成形する工程とを経て製造される。

圧粉成形工程において得られる圧粉成形体は、例えば図４に示す完成品としての底板部９の多孔質層１２とほぼ同じ形状をなす。また、この圧粉成形に使用する原料粉末は、多孔質層１２を構成する金属粉末、例えばＣｕ粉末（あるいはＣｕ合金粉末）とＦｅ粉末とを主成分とするもので、これらＣｕ粉末とＦｅ粉末とを例えばＶ型混合機に投入し、所定時間混合することで得られる。もちろん、この材料組成は一例に過ぎず、例えば耐摩耗性の一層の向上を狙ってＦｅ粉末の代わりにＳＵＳ粉末を配合するようにしてもよい。また、複数種の金属粉末を配合して使用する場合、バインダの役割を担う粉末としてＳｎ粉末などの低融点金属粉末を上述の金属粉末に配合することもできる。また、圧粉時の成形性や完成品の摺動性等を考慮して、さらに黒鉛（グラファイト）などの固体潤滑剤を配合することもできる。

焼結工程時の温度（焼結温度）は、多孔質層１２を構成する金属粉末の種類により定まる（例えばＣｕ粉末とＦｅ粉末とを使用するのであれば、７５０℃以上１０００℃以下に設定される）が、上述の如く、焼結により多孔質層１２の焼成と母層１１との一体化とを同時に図るのであれば、母層１１の材質（融点等）も考慮して適正な温度を選択するのがよい。逆に、多孔質層１２の適正な焼結温度に合せて母層１１の材料を変更してもよい。具体的には、多孔質層１２との焼結一体性や母層１１自体の加工性を考慮して、母層１１を黄銅等の軟質金属の非孔質材料で形成することが可能である。

スラスト動圧発生部１３のプレス加工では、焼結により母層１１と一体化した多孔質層１２を、形成すべき動圧発生部の形状パターン（例えば図５に示すスパイラル形状の動圧溝パターン）を有する成形型でその厚み方向に加圧する。これにより、多孔質層１２の上端面側の一部が塑性変形を生じ、加圧した成形型の形状パターンに倣った形状にスラスト動圧発生部１３が形成される。また、このプレス加工（塑性加工）により多孔質層１２全体がその厚み方向に圧縮されることで、多孔質層１２を含めた底板部９全体の厚み寸法が所定の精度に仕上げられる。

シール手段としてのシール部材１０は、この実施形態ではハウジング部７と別体に金属材料あるいは樹脂材料で形成され、その下端をスリーブ部８の上端面８ｄに当接させた状態でハウジング部７の上端内周に圧入、接着、溶着、溶接等の手段で固定される。

シール部材１０の内周にはテーパ形状をなすシール面１０ａが形成されており、このシール面１０ａと、軸部２ａの外周面２ａ１との間にシール空間Ｓが形成される。潤滑油を動圧軸受装置１内部に充満させた状態では、潤滑油の油面は常にシール空間Ｓの範囲内に維持される。

上記構成をなす動圧軸受装置１内への注油作業は、上述の構成部品をアセンブリした後に行われ、これにより、ラジアル軸受隙間やスラスト軸受隙間、さらにはスリーブ部８や多孔質層１２の内部空孔を含む軸受内部空間が潤滑油で満たされる。この際、軸受内部空間への潤滑油の供給手段としては、例えば動圧軸受装置１全体を潤滑油に浸漬して行う充填方法（真空含浸など）の他、例えば滴下含油のようにシール空間Ｓから直接潤滑油を供給する方法（滴下含油法）を採用することもできる。

上記構成の動圧軸受装置１において、スリーブ部８の内周面８ａのラジアル軸受面となる領域（上下２箇所の動圧溝８ａ１，８ａ２配列領域）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。そして、軸部材２を回転させると、上記ラジアル軸受隙間の潤滑油が動圧溝８ａ１，８ａ２の軸方向中心ｍ側に押し込まれ、その圧力が上昇する。このような動圧溝の動圧作用によって、軸部２ａを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とが構成される。

また、フランジ部２ｂの上端面２ｂ１とこれに対向するスリーブ部８の下端面８ｂ（スラスト動圧発生部）との間のスラスト軸受隙間、およびフランジ部２ｂの下端面２ｂ２とこれに対向する底板部９の上端面（スラスト動圧発生部１３）との間のスラスト軸受隙間に、動圧溝の動圧作用により潤滑油の油膜がそれぞれ形成される。そして、これら油膜の圧力によって、フランジ部２ｂ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とが構成される。

ここで、多孔質層１２をＣｕ粉末とＦｅ粉末とを主成分とする金属粉末で形成し、かつ底板部９に設けたスラスト動圧発生部１３を多孔質層１２の一部で構成したので、実質的なスラスト軸受面となる動圧溝１４，１４間の凸部１５端面の硬度が高められる。そのため、軸部材２の回転開始直後、あるいは回転停止直前に、フランジ部２ｂの下端面２ｂ２とこれに対向する底板部９の上端面との間で接触摺動が生じた場合でも、底板部９（スラスト動圧発生部１３）と軸部２ａとの間の摩耗を抑制することができる。特に、この実施形態のように、軸部材２の上部にハブ３および複数枚のディスク６を装着した状態では、軸部材２を含む回転体の重心が上側に移動し、かつモーメント荷重も大きくなるため、軸部材２と底板部９とが軸受面外周部で局所的に接触摺動し易いが、上述のようにスラスト動圧発生部１３全体を母層１１に比べて高硬度の焼結金属の多孔質層１２で構成することで、かかる摺動摩耗を極力小さく抑えることができる。

また、この実施形態のように、フランジ部２ｂの両端にスラスト軸受部Ｔ１，Ｔ２を構成する場合、母層１１と一体に形成した多孔質層１２に塑性加工でスラスト動圧発生部１３を形成することで、一体品たる底板部９の厚み寸法が所定の精度に仕上げられる。そのため、例えば底板部９の下端面を基準としてハウジング部７に位置決め固定でき、これにより、両スラスト軸受部Ｔ１，Ｔ２の軸受隙間の和を高精度に管理することができる。

また、底板部９の外部側に位置する母層１１を非孔質材料である黄銅で形成するようにしたので、各軸受隙間を含む軸受内部空間に充填した潤滑油が外部へ漏れ出すのを確実に防止することができる。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において任意に構成の変更が可能である。

図６はその一例を示すものである。図６に係る動圧軸受装置２１は、底板部２９をハウジング部２７と一体に有する点、より具体的には、底板部２９を構成する母層３１をハウジング部２７と同一材料で一体に形成すると共に、焼結金属製の多孔質層３２をハウジング部２７および母層３１と別体に形成し、これを一体化した点で、図２に係る動圧軸受装置１と構成上相違する。

このように、ハウジング部２７が底板部２９を一体に有する場合であっても、ハウジング部２７と一体に形成した母層３１上に、焼結金属で多孔質層３２を形成することで、スラスト軸受面における耐摩耗性の向上を図ることが可能となる。

また、この実施形態では、多孔質層３２の外周縁から軸方向に突出する筒状の突出部３６を設け、この突出部３６の端面とスリーブ部８とが当接した状態でスリーブ部８をハウジング部２７に固定するようにした。そのため、この突出部３６の高さ、正確には動圧発生部を構成する凸部の端面（例えば図４を参照）から突出部３６の端面までの軸方向間隔を、両スラスト軸受部Ｔ１，Ｔ２のスラスト軸受隙間の総和にフランジ部２ｂの両端面２ｂ１，２ｂ２間の幅寸法を足した値に設定することで、かかるスラスト軸受隙間を高精度に管理することができる。もちろん、動圧発生部の塑性加工時に併せて突出部３６をプレス加工することによりその高さを制御するようにしてもよい。

また、この突出部３６を、図２に示す底板部９の多孔質層１２に一体に設けることによって、底板部９のハウジング部７への位置決めを自動的かつ高精度に行うことができるため、非常に有効な構成といえる。

なお、以上の実施形態では、予め所定の形状（例えば図４に示す形状や図６に示す形状）に多孔質層１２の圧粉成形体を形成しておき、これを母層１１と焼結により一体化する場合を説明したが、これ以外の手段により母層１１と多孔質層１２との一体化を図ることも可能である。例えば、未圧縮状態の金属粉末を母層１１上に積層供給し、これを焼結することにより母層１１との一体化を図ることができる。あるいは、予め図４や図６に示す形状に圧粉成形し、かつ、図５に例示のスラスト動圧発生部１３を塑性加工で成形した成形体を焼結により母層１１と一体化することも可能である。この場合、スラスト動圧発生部１３を焼結前に形成しているので、焼結によりその精度低下が懸念されるところ、スラスト動圧発生部１３は多孔質層１２に形成していることから、切粉等を出すことなく塑性加工により矯正（精度を回復）することができる。図６に係る母層３１と多孔質層３２との間においても同様の構成が可能である。以下の構成についても同様である。

また、母層１１と多孔質層１２との密着力をさらに高める目的で、圧粉成形した状態で多孔質層１２を母層１１に一体化する手段として、例えば適当な結合剤を多孔質層１２と母層１１との間に供給し、供給した結合剤を焼結により固化させることも可能である。また、適当な結合剤を使用するのであれば、焼結済みの多孔質層１２を母層１１と一体化することも可能である。この際、使用する結合剤としては、焼結温度未満の温度で固化可能なものが好適である。

また、結合剤として、潤滑性を有しかつスラスト動圧発生部１３の内部空孔にまで含浸し固化するもの、例えば低融点金属からなるものを用いることができる。この手段によってスラスト軸受面をなす凸部１５の表面開孔にまで当該結合剤が含浸することで、当該軸受面の潤滑性を高めることができる。具体的には、一般的なロー材であるＣｕ−Ｃｏ合金もしくはＳｎ−Ｃｏ合金に、Ｎｉ、Ｂ、Ｐなどを配合した合金を挙げることができる。

また、同じく軸受面の潤滑性を高める目的で、焼結済みの多孔質層１２の内部気孔に潤滑性に富んだ樹脂などの液状潤滑剤を含浸、固化させることも可能である。また、焼結済みの多孔質層１２と母層１１の一体化を図るのであれば、母層１１を樹脂で形成することも可能である。この場合、例えば多孔質層１２をインサート部品として母層１１を樹脂で一体に形成することにより、多孔質層１２と母層１１との間で所要の密着力を得ることができる。あるいは、焼結済みの多孔質層１２に液状樹脂を含浸、固化させた後、この多孔質層１２をインサート部品として母層１１を樹脂で一体成形することもできる。この場合、多孔質層１２内部に含浸した樹脂が成形温度で溶融し、母層１１を形成する溶融樹脂と混ざり合うことで固化時に良好なアンカー効果を得ることができる。

また、以上の実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２およびスラスト軸受部Ｔ１，Ｔ２として、へリングボーン形状やスパイラル形状の動圧溝により潤滑油の動圧作用を発生させる構成を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、ラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２として、図示は省略するが、軸方向の溝を円周方向の複数箇所に形成した、いわゆるステップ状の動圧発生部、あるいは、円周方向に複数の円弧面を配列し、対向する軸部材２の外周面２ａ１との間に、くさび状の半径方向隙間（軸受隙間）を形成した、いわゆる多円弧軸受を採用してもよい。

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

また、スラスト軸受部Ｔ１，Ｔ２の一方又は双方は、同じく図示は省略するが、スラスト軸受面となる領域に、複数の半径方向溝形状の動圧溝を円周方向所定間隔に設けた、いわゆるステップ軸受、あるいは波型軸受（端面が調和波形などの波型になったもの）等で構成することもできる。

また、以上の実施形態では、動圧発生部を何れも固定側（スリーブ部８や、底板部９，２９など）に設けた場合を説明したが、底板部９に設けた動圧発生部を除き、その一部あるいは全てを回転側（軸部２ａやフランジ部２ｂなど）に設けることも可能である。具体的には、軸部材２の外周面２ａ１やフランジ部２ｂの上端面２ｂ１の一方もしくは双方に既述の動圧発生部を設けることが可能である。

また、以上の実施形態では、ハウジング部７，２７やスリーブ部８、シール部材１０を互いに別体に形成した場合を説明したが、これらのうち任意の組合せにおいて一体化を図ることも可能である。例えば、底板部９をハウジング部７と別体に形成する場合、スリーブ部８とハウジング部７、あるいはシール部材１０とハウジング部７とをそれぞれ一体化することが可能である。

また、以上の実施形態では、動圧軸受装置１，２１の内部に充満し、ラジアル軸受隙間やスラスト軸受隙間に流体膜を形成するための流体として潤滑油を例示したが、これ以外にも流体膜を形成可能な流体、例えば空気等の気体や、磁性流体等の流動性を有する潤滑剤、あるいは潤滑グリース等を使用することもできる。

本発明の一実施形態に係る動圧軸受装置を備えたスピンドルモータの断面図である。 動圧軸受装置の断面図である。 軸受スリーブの断面図である。 底板部の断面図である。 底板部の平面図である。 他の実施形態に係る動圧軸受装置の断面図である。

符号の説明

１、２１ 動圧軸受装置
２ 軸部材
２ｂ フランジ部
２ｂ２ 下端面
６ ディスク
７、２７ ハウジング部
８ スリーブ部
８ａ１，８ａ２ 動圧溝
９、２９ 底板部
１１、３１ 母層
１２、３２ 多孔質層
１３ スラスト動圧発生部
１４ 動圧溝
１５ 凸部
Ｒ１，Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１，Ｔ２ スラスト軸受部

Claims (10)

1. 軸と、軸を内周に挿通したスリーブ部と、スリーブ部を内周に有するハウジング部とを備え、ハウジング部には、その一端を閉塞する底板部が一体又は別体に設けられ、底板部の端面には、軸の相対回転に伴い、対向する軸の端面との間に流体の動圧作用を生じるためのスラスト動圧発生部が設けられた動圧軸受装置において、
   底板部を、非孔質材料で形成される母層と、焼結金属で母層上に形成される多孔質層とで一体に構成し、かつ、多孔質層の一部でスラスト動圧発生部を構成したことを特徴とする動圧軸受装置。
2. 多孔質層が焼結により母層と一体化されている請求項１に記載の動圧軸受装置。
3. 多孔質層が、層間に供給された結合剤を介して母層と一体化されている請求項１に記載の動圧軸受装置。
4. 多孔質層が固体潤滑剤を含有している請求項１に記載の動圧軸受装置。
5. 多孔質層が内部気孔に潤滑性材料を含浸させている請求項１に記載の動圧軸受装置。
6. 結合剤は潤滑性を有し、かつ、スラスト動圧発生部の内部空孔にまで含浸し固化したものである請求項３に記載の動圧軸受装置。
7. 母層が、多孔質層をインサート部品として樹脂で一体に形成されている請求項１に記載の動圧軸受装置。
8. 軸と、軸を内周に挿通したスリーブ部と、スリーブ部を内周に有するハウジング部とを備え、ハウジング部には、その一端を閉塞する底板部が一体又は別体に設けられ、底板部の端面には、軸の相対回転に伴い、対向する軸の端面との間に流体の動圧作用を生じるためのスラスト動圧発生部が設けられた動圧軸受装置の製造方法であって、
   底板部が、非孔質材料からなる母層上に焼結金属の多孔質層を一体形成する工程と、母層と一体化した多孔質層に塑性加工でスラスト動圧発生部を成形する工程とを経て製造されることを特徴とする動圧軸受装置の製造方法。
9. 所定形状に圧縮した金属粉末を母層上に供給し、この金属粉末を焼結することで多孔質層を母層と一体に形成する請求項８に記載の動圧軸受装置の製造方法。
10. 非圧縮状態の金属粉末を母層上に供給し、この金属粉末を焼結することで多孔質層を母層と一体に形成する請求項８に記載の動圧軸受装置の製造方法。

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