JP2009108877A - 流体軸受装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の軸受性能を安定維持可能な流体軸受装置を低コストに提供する。
【解決手段】流体軸受装置１は、内周に収容した軸部材２との間にラジアル軸受隙間を形成するスリーブ部８およびスリーブ部８を内周に配置したハウジング部７を有する軸受部材６と、軸受部材の内部空間を満たす潤滑油と、軸受部材６の両端面に開口する軸方向の循環孔１１とを備える。潤滑油は軸方向の循環孔１１を介して流動循環が可能とされる。ハウジング部７は、レーザ加工で循環孔１１が形成されたスリーブ部８をインサートして溶融樹脂で射出成形されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体軸受装置およびその製造方法に関するものである。

流体軸受装置は、軸受隙間に形成される油膜で、回転側の部材（例えば、軸部材）を固定側の部材（例えば、軸受部材）に対して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をはじめとするディスク駆動装置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、ＰＣ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。

この種の流体軸受装置は、軸受隙間を満たす潤滑油に動圧を発生させるための動圧発生部を備えた動圧軸受と、動圧発生部を有さない真円軸受（軸受断面が真円形状である軸受）とに大別される。

ところで、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油がその一部領域で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。この種の不具合を回避するには流体軸受装置の内部で潤滑油を流動循環させるのが有効である。これを実現する目的で、スリーブ部の外周面に軸方向の溝を設け、当該溝とハウジング部の内周面とで軸方向の循環孔を形成した構成が公知である（例えば、特許文献１を参照）。

一方、流体軸受装置の低コスト化を図るべく、スリーブ部をインサートしてハウジング部を溶融樹脂等の溶融材料で射出成形する場合がある。しかしながらこの場合、スリーブ部の表面に、循環孔を構成する溝を予め設けた状態でハウジング部を射出成形しても、射出成形時に供給される溶融材料によって溝が埋められてしまうため循環孔を形成することができない。そこで、スリーブ部の表面に樹脂材料等からなる循環孔形成材を供給した状態でハウジング部を射出成形し、その後、循環孔形成材を溶解させることで循環孔を形成したものが提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
特開２００３−２３２３５３号公報 特開２００６−３００１７８号公報

しかしながら、循環孔の孔径は数十〜数百μｍ程度の微小径とされる場合が多く、これに対応した精度で循環孔形成材を供給するのは容易ではない。また、循環孔形成材を完全に除去できないと、潤滑油の流動循環が円滑に行われないおそれがある他、残存した循環孔形成材がコンタミとなって軸受性能に悪影響を及ぼすおそれもある。そのため、ハウジング部の射出成形後に循環孔形成材を入念に除去する必要がある。このように、従来構成では、循環孔形成材の供給および除去の双方に格別の配慮を要し、循環孔の形成に長時間を要すため、スリーブ部をインサートしてハウジング部を射出成形することによるコストメリットを十分に享受できない場合があった。

本発明の課題は、所望の軸受性能を安定維持可能な流体軸受装置を低コストに提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明では、内周に収容した軸部材との間にラジアル軸受隙間を形成するスリーブ部およびスリーブ部を内周に配置したハウジング部を有する軸受部材と、軸受部材の内部空間を満たす潤滑油と、軸受部材に形成され、軸受部材の両端面に開口する軸方向の循環孔とを備え、循環孔を介して潤滑油の流動循環を可能とした流体軸受装置において、ハウジング部が、レーザ加工で循環孔を形成したスリーブ部をインサートして溶融材料で射出成形されていることを特徴とする流体軸受装置を提供する。なお、ここでいう溶融材料は、インサート部品として金型内に供給配置されるスリーブ部よりも融点が低く、スリーブ部の形状精度に悪影響を及ぼさないものであれば、溶融樹脂、溶融金属を問わず使用可能である。

また、上記課題を解決するため、本発明では、内周に挿入した軸部材との間にラジアル軸受隙間を形成するスリーブ部およびスリーブ部を内周に配置したハウジング部を有する軸受部材と、軸受部材の内部空間を満たす潤滑油と、軸受部材に形成され、軸受部材の両端面に開口した軸方向の循環孔とを備え、循環孔を介して潤滑油の流動循環を可能とした流体軸受装置の製造方法において、レーザ加工によりスリーブ部に循環孔を形成した後、このスリーブ部をインサートしてハウジング部を溶融材料で射出成形することを特徴とする流体軸受装置の製造方法を提供する。

上記のように、スリーブ部をインサートしてハウジング部を溶融材料で射出成形すれば、ハウジング部の成形と、ハウジング部に対するスリーブ部の組み付けとが一工程で完了する。また、金型精度を高めておけば、それに対応するかたちで高精度なハウジング部、ひいては軸受部材を量産することができる。一方、インサート部品として金型内に供給配置されるスリーブ部には循環孔が予め設けられているが、レーザ加工であれば、射出される溶融材料が充填されることのない位置、例えばスリーブ部の外周面から所定量内径側にシフトした位置に、微小径でかつ高精度な循環孔を瞬間的に形成することができる。以上から、所望の軸受性能を安定維持可能な流体軸受装置を低コストに提供することができる。

ところで、レーザ加工では、レーザの照射に伴って生成されたドロス（溶けかす）がレーザの被照射部近傍に付着する場合がある。これをそのまま放置すると他部材の組み付け精度等に悪影響が及ぶおそれがある。そのため、レーザ加工後、レーザの被照射部近傍に研磨加工等の仕上げ加工を施し、付着したドロスを除去することが必要となる場合がある。本発明では、単体のスリーブ部に対してレーザ加工を施すことで循環孔が形成されるので、この仕上げ加工を施す領域を最小限に留めることが、詳細に述べるとスリーブ部の端面（さらに言えば、端面のうち、循環孔の開口周縁部）にのみ仕上げ加工を施せば足りる。従って、例えば、スリーブ部をインサートしてハウジング部を射出成形した後、レーザ加工で循環孔を形成する場合に比べ、製造コストの低廉化を図ることができる。

流体軸受装置の形態として、スラスト軸受隙間をさらに有するものを挙げることができ、この場合、循環孔はスラスト軸受隙間の外径側に開口させるのが望ましい。スラスト軸受部における軸受性能の低下を極力回避するためである。

ハウジング部は、循環孔の形成位置と周方向で異なる位置に配設されたゲートを用いて射出成形するのが望ましい。このようにすることで、相対的に薄肉となり、剛性が低下するスリーブ部の循環孔の形成部分が、溶融材料の射出圧等によって変形等する事態が生じるのを可及的に防止することが可能となる。

スリーブ部の形成材料は特に問わず、焼結金属、多孔質樹脂、黄銅等の軟質金属材料等、公知の各種材料で形成することができるが、特に焼結金属、多孔質樹脂等の多孔質材料で形成すれば、内部気孔に保持された潤滑油の軸受隙間への滲み出しによって、油膜切れ等の問題も可及的に防止されるため、望ましい。その一方、循環孔の形成部分では、レーザの通過によって多孔質組織が他所よりも密になると考えられるため、循環孔を介しての潤滑油の流動循環もスリーブ部を黄銅等の非多孔質材料（無孔質材料）で形成した場合と同様効率的に行われる。

以上の構成を有する流体軸受装置は、ステータコイルと、ロータマグネットとを有するモータ、例えば情報機器用のスピンドルモータに組み込んで好適に使用可能である。

以上より、本発明によれば、軸受性能の安定維持に必要不可欠な循環孔を高精度かつ低コストに形成することができ、従って所望の軸受性能を安定維持可能な流体軸受装置を低コストに提供することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、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、流体軸受装置１を内周に装着したブラケット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。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。以上の構成において、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およびディスクＤが軸部材２と一体に回転する。

図２は、本発明に係る流体軸受装置の第１実施形態を示すものである。同図に示す流体軸受装置１は、軸部材２と、軸部材２を内周に収容したスリーブ部８およびスリーブ部８を内周に配置したハウジング部７を有する軸受部材６と、軸受部材６（ハウジング部７）の一端開口をシールするシール部材９と、軸受部材６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、蓋部材１０の側を下側として説明を進める。

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。

スリーブ部８は、焼結金属からなる多孔質体、特に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。スリーブ部８の形成材料はもちろんこれに限定されるわけではなく、鉄を主成分とする焼結金属、焼結金属以外の多孔質体（例えば多孔質樹脂）、多孔質体ではない他の金属材料（例えば黄銅等の軟質金属）でスリーブ部８を形成することも可能である。また、焼結金属以外の多孔質体（例えば、多孔質樹脂）でスリーブ部８を形成することも可能である。

スリーブ部８の内周面８ａには、第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２のラジアル軸受面となる円筒状領域が軸方向に離隔した上下二箇所に設けられ、該二つの領域には、ラジアル動圧発生部として、例えば図３（ａ）に示すようなヘリングボーン状に配列された複数の動圧溝８ａ１、８ａ２がそれぞれ形成されている。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。動圧溝は、軸部２ａの外周面２ａ１に形成することもでき、またその形状は、スパイラル状等、公知のその他の形状とすることもできる。

スリーブ部８の下側端面８ｂには、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受面となる環状領域が設けられ、該環状領域には、スラスト動圧発生部として、図３（ｂ）に示すように、例えばスパイラル状に配列された複数の動圧溝８ｂ１が形成されている。動圧溝８ｂ１は、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１に形成することもでき、またその形状は、へリングボーン状等、公知のその他の形状とすることもできる。

スリーブ部８の上側端面８ｃの半径方向略中央部には円周溝８ｃ１が形成され、円周溝８ｃ１の内径部には、一又は複数の半径方向溝８ｃ２が接続されている。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。

スリーブ部８の半径方向幅を２等分した時の外径側の領域には、両端面８ｂ，８ｃに開口した軸方向の（軸線と平行な方向に延びる）循環孔１１が複数設けられる。この循環孔１１は、その周方向領域が全く外周面８ｄに露出しない貫通孔としての形態をなす。より詳細に述べると、本実施形態で循環孔１１は円周方向の３箇所に等配され、その下端は、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間よりも外径側（下側端面８ｂに設けた動圧溝８ｂ１の最外径部よりも外径側）で、かつ外周面８ｄから内径側に所定量シフトした位置に開口している（図３（ｂ）を参照）。

このように、循環孔１１の下端を、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間の外径側に開口させれば、第１スラスト軸受部Ｔ１における軸受性能の低下を可及的に防止することができる。

ハウジング部７は略円筒状をなし、スリーブ部８をインサートして溶融材料、ここでは溶融樹脂で射出成形され、当該ハウジング部７およびスリーブ部８で軸受部材６が構成される。

ハウジング部７の下端開口部は、円盤部１０ａおよび円筒部１０ｂを一体に有する有底筒状の蓋部材１０で封止される。円盤部１０ａの内底面１０ａ１には、第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受面となる環状領域が設けられ、該環状領域には、図示は省略するが、スラスト動圧発生部として、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。動圧溝は、フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２に形成することもでき、またその形状は、ヘリングボーン状等、公知のその他の形状とすることができる。円筒部１０ｂの上側端面１０ｂ１には、一又は複数の半径方向溝１０ｂ１１が形成されている。

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Ｓ１を介して半径方向に対向する。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した形態をなす。

上記の構成部材からなる流体軸受装置１の製造工程を、軸受部材６の製造工程を中心に以下説明する。なお、軸受部材６は、スリーブ部８に循環孔１１を形成する循環孔形成工程と、スリーブ部８の端面に仕上げ加工を施す仕上げ加工工程と、スリーブ部８をインサートしてハウジング部７を射出成形する射出成形工程とを順に経て製造される。

（Ａ）循環孔形成工程
この工程では、スリーブ部８の一端側から他端側に向けてレーザを照射することにより、スリーブ部８に上記態様の循環孔１１が形成される。図４に、循環孔１１の形成装置を概念的に示す。同図に示す装置は、スリーブ部８を支持する固定ピン１２と、スリーブ部８の一端側（図示例は上端側）に配設され、その先端部からスリーブ部８に向けてレーザビーム１４を照射するレーザ照射装置１３とで主要部が構成される。

詳細な図示は省略するが、レーザ照射装置１３は、レーザ発振器と、集光レンズ等を有する集光光学系と、アシストガス噴射装置とで主要部が構成される。レーザ発振器としては、いわゆる孔開け加工に好適な炭酸ガスレーザを用いている。レーザの照射（発振）方式は、連続式またはパルス式の何れであっても良いが本実施形態ではパルス式を採用した。また、照射するレーザビーム１４の出力は任意に調整可能であるが、本実施形態では２５００Ｗに設定した。以上の条件を満たすレーザ発振器として、本実施形態では、ロフィンバーゼルジャパン（株）製のＤＣ２５を用いた。なお、アシストガス噴射装置は、レーザビーム１４の照射によって生成されるドロスを吹き飛ばすために設けられるもので、必ずしも使用する必要はなく、必要に応じて使用すれば良い。アシストガスとしては、例えば酸素ガス、窒素ガス、アルゴンガス等が好適である。

もちろん、使用可能なレーザ発振器は炭酸ガスレーザに限定されるわけではなく、ＹＡＧレーザ、ファイバレーザ、半導体レーザ等、孔開け加工に使用し得る公知のその他のレーザを採用しても良い。例えば、ＹＡＧレーザとしては、住友重機械アドバンストマシナリー（株）製のＭＳ３５を使用することができる。

以上の構成において、固定ピン１２でスリーブ部８を支持した状態でレーザ照射装置１３からレーザビーム１４を照射すると、上述した形態の１本の循環孔１１が形成される。ちなみに、循環孔１１の形成に要する時間（レーザビーム１４の照射時間）は、概ね０．３ｓｅｃ程度である。１本の循環孔１１を形成した後、スリーブ部８とレーザ照射装置１３とを円周方向に相対回転させてスリーブ部８に２本目の循環孔１１を形成する。さらに同様にして３本目の循環孔１１を形成する。このようにしてスリーブ部８の円周方向３箇所に循環孔１１を形成した後、スリーブ部８を固定ピン１２から取り外す。なお、ここでは、レーザ照射装置１３を円周方向の一箇所に配設し、レーザ照射装置１３とスリーブ部８とを円周方向に相対回転させることによって、スリーブ部８に３本の循環孔１１を形成するようにしたが、レーザ照射装置１３を円周方向の３箇所に配設することにより、またあるいは３本のレーザビーム１３を照射できるレーザ照射装置を用いることにより、３本の循環孔１１を同時形成することも可能である。

（Ｂ）仕上げ加工工程
レーザ加工によってスリーブ部８に循環孔１１を形成すると、スリーブ部８の上側端面８ｃおよび下側端面８ｂ、特に循環孔１１の開口周縁部にはドロスが付着する場合がある。ドロスが付着した場合にこれをそのまま放置すると、シール部材９や蓋部材１０の取り付け精度、さらに本実施形態においては第１スラスト軸受部Ｔ１の軸受性能に悪影響が及ぶおそれがある。そこで本実施形態では、両端面８ｃ，８ｂに研磨加工等の仕上げ加工を施すことによってドロスを確実に除去することとし、もって両端面８ｃ，８ｂを所定の平面度に仕上げるようにした。なお、研磨加工方法は特に問わず、バレル研磨、ラッピング等公知の研磨方法が採用可能である。

（Ｃ）射出成形工程
この工程では、例えば図５（ａ）に示す金型に、以上のようにして循環孔１１が形成されたスリーブ部８をインサート部品としてハウジング部７が射出成形される。同図に示す金型は、主に可動側の上型１５および固定側の下型１６からなり、両型１５，１６でハウジング部７形状に対応したキャビティ１８が構成される。下型１６の軸線上には保持部１７が設けられ、スリーブ部８は保持部１７の外周面１７ａに半径方向移動が規制される程度の嵌め合いで固定される。

上型１５には、キャビティ１８内に溶融樹脂Ｐを射出するゲート１９が設けられる。ゲート１９は、本実施形態ではピン状のゲートであって、ハウジング部７の上端外周角部に対応する位置に、円周方向等間隔で３箇所設けられる（図４（ｂ）を参照）。さらに本実施形態において、各ゲート１９は、円周方向両側に位置する循環孔１１から円周方向等距離に位置するようにして設けられる。すなわち、本実施形態では、ゲート１９と循環孔１１とが円周方向６０°ピッチで交互に設けられる。

上記構成の金型において、下側端面８ｂを下型１７の内底面１７ａに当接させるようにしてスリーブ部８を位置決め配置した後、上型１５を下型１６に接近させて型締めする。型締め完了後、各ゲート１９を介してキャビティ１８内に溶融樹脂Ｐを射出・充填し、ハウジング部７をスリーブ部８と一体に型成形する。溶融樹脂Ｐの固化完了後型開きを行うと、ハウジング部７およびスリーブ部８が一体となった軸受部材６が得られる。

なお、ハウジング部７の射出成形に使用される溶融樹脂Ｐは、熱可塑性樹脂をベース樹脂とした樹脂組成物である。ベース樹脂として使用可能な熱可塑性樹脂に特段の限定はなく、例えば、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）等に代表される結晶性樹脂や、ポリフェニルサルフォン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）等に代表される非晶性樹脂が使用可能で、これらは単独で、またあるいは二種以上混合して使用される。本実施形態では、ポリフェニルサルフォン（ＰＰＳＵ）をベース樹脂としている。

上記のベース樹脂には、必要に応じて、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各種充填材を一又は複数混合して充填（添加）することもできる。

以上のように、循環孔１１の形成位置と周方向で異なる位置に配設されたゲート１９を用いてハウジング部１９を射出成形すれば、相対的に薄肉となり、剛性が低下するスリーブ部８の循環孔１１の形成部分が、溶融材料Ｐの射出圧等によって変形等する事態が生じるのを可及的に防止することができる。

以上のようにして製造された軸受部材６（スリーブ部８）の内周に軸部材２を挿入し、ハウジング部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で密封された軸受部材６の内部空間にスリーブ部８の内部空孔も含め潤滑油を充満させることにより、図２に示す流体軸受装置１が完成する。

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、スリーブ部８の内周面８ａのラジアル軸受面となる上下２箇所の円筒状領域は、それぞれ、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の回転に伴って、各ラジアル軸受隙間に形成される油膜は、ラジアル軸受面にそれぞれ形成された動圧溝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。

また、軸部材２が回転すると、スリーブ部８の下側端面８ｂのスラスト軸受面となる環状領域は、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１とスラスト軸受隙間を介して対向し、蓋部材１０の上側端面１０ａのスラスト軸受面となる領域は、フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２とスラスト軸受隙間を介して対向する。そして、軸部材２の回転に伴って、各スラスト軸受隙間に形成される油膜は、スラスト軸受面にそれぞれ形成された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。

また、軸部材２の回転時には、上述のように、シール空間Ｓ１が、軸受部材６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Ｓ１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、すなわち軸受部材６の内部側に向けて引き込まれる。これにより、軸受部材６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Ｓ１は、軸受部材６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Ｓ１内にある。

また、上側の動圧溝８ａ１は、軸方向中心ｍ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。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、スリーブ部８の内周面８ａと軸部２ａの外周面２ａ１との間の隙間に満たされた潤滑油は、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間→循環孔１１→シール部材９の下側端面９ｂの外径側領域９ｂ１とスリーブ部８の上側端面８ｃとの間の環状隙間→スリーブ部８の上側端面８ｃの円周溝８ｃ１→スリーブ部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。

このように、潤滑油が軸受部材６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Ｓ１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。

以上に示すように、スリーブ部８をインサートしてハウジング部７を溶融樹脂で射出成形すれば、ハウジング部７の成形と、ハウジング部７に対するスリーブ部８の組み付けとが一工程で完了する。また、金型精度を高めておけば、それに対応するかたちで高精度なハウジング部７、ひいては軸受部材６を量産することができる。一方インサート部品として供給配置されるスリーブ部８にはレーザ加工で形成された循環孔１１が予め設けられているが、レーザ加工であれば、射出される溶融樹脂Ｐが充填されることのない位置、すなわち外周面８ｄから所定量内径側にシフトした位置に、微小径でかつ高精度な循環孔１１を瞬間的に形成することができる。従って、格別の配慮を要する２工程が必要で、循環孔１１の形成に長時間を要していた従来構成に比べ、製造コストの低廉化を図ることができる。

また、レーザ加工で循環孔１１を形成する本発明の構成上、レーザ加工に伴って生成されるドロスの除去加工工程（仕上げ加工工程）を設けることが必要となるが、本発明では、単体のスリーブ部８に対してレーザ加工を施すことで循環孔１１が形成されるので、仕上げ加工を最小限の領域、詳細にはスリーブ部８の端面８ｂ、８ｃにのみ施せば足りる。例えば、スリーブ部８をインサートしてハウジング部７を射出成形した後、スリーブ部８にレーザ加工を施して循環孔１１を形成した場合に比べ、製造コストの低廉化を図ることができる。この場合、ドロスはスリーブ部８の端面のみならずハウジング部７の内周面７ａ等にも付着するので、仕上げ加工を施す領域が増大するからである。

また、スリーブ部８を焼結金属の多孔質体で形成したので、内部気孔に保持された潤滑油のラジアル軸受隙間およびスラスト軸受隙間への滲み出しによって、油膜切れ等の問題も可及的に防止される。一方、スリーブ部８のうち、循環孔１１の形成部分では、レーザビーム１４の通過によって多孔質組織が他所よりも密になると考えられるため、循環孔１１を介しての潤滑油の流動循環が一層効率的に行われる。

以上では、ハウジング部７を溶融樹脂で射出成形した場合について説明を行ったが、インサート部品として金型内に供給配置されるスリーブ部８よりも融点が低く、スリーブ部８の形状精度に悪影響を及ぼさない限り、ハウジング部７は溶融金属で射出成形することも可能である。銅を主成分とする焼結金属材料でスリーブ部８を形成した本実施形態において、ハウジング部７の射出成形に使用可能な金属材料としては、マグネシウム合金やアルミニウム合金等が挙げられる。

以上、本発明に係る流体軸受装置の一実施形態について説明を行ったが、本発明は上記構成の流体軸受装置に限定適用されるものではない。以下、本発明を適用した流体軸受装置の他の実施形態について説明を行うが、図２に示す流体軸受装置１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。

図６は、本発明に係る流体軸受装置の第２実施形態を示している。同図に示す流体軸受装置１が図２に示す流体軸受装置と異なる主な点は、第２スラスト軸受部Ｔ２が、軸部材２に固定されたディスクハブ３の下側端面３ａとハウジング部７の上側端面７ｂとの間に設けられた点、およびシール空間Ｓ１がハウジング部７の上部外周面７ｃとディスクハブ３の内周面３ｂとの間に形成された点にある。本実施形態では、その下端が、第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間の外径側に開口するように循環孔１１を形成している。

図７は、本発明に係る流体軸受装置の第３実施形態を示している。同図に示す流体軸受装置１が図２に示す流体軸受装置１と異なる主な点は、スリーブ部８の上側端面８ｃと軸部材２に固定したシール部材２９の下側端面２９ｂとの間、およびスリーブ部８の下側端面８ｂと軸部材２に固定したシール部材３０の上側端面３０ｂとの間にそれぞれ第１および第２スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２を設けた点、またハウジング部７に内周小径部７１と内周大径部７２とを設け、内周大径部７２の第１内周面７２ａとシール部材２９の外周面２９ａとの間、および内周大径部７２の第２内周面７２ｂとシール部材３０の外周面３０ａとの間にシール空間Ｓ１、Ｓ２を設けた点にある。本実施形態では、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の軸方向離間距離が図２に示す流体軸受装置１に比べ長大化するので、モーメント荷重に対する負荷能力（モーメント剛性）を高めることができる。本実施形態では、その上端が第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間よりも外径側に開口するように、またその下端が第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間よりも外径側に開口するようにして循環孔１１を設けている。

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型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箇所に離隔して設けた構成を例示しているが、ラジアル軸受部は、軸方向の１箇所に設けることも、またあるいは軸方向３箇所以上に離隔して設けることもできる。

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の外周面２ａ１を真円状外周面に形成すると共に、この外周面と対向するスリーブ部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。

また、以上の説明では、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の双方を動圧軸受で構成したが、例えば図２、図７等に示す構成の流体軸受装置１では、軸部材２の下端を凸球状に形成することにより、スラスト軸受部をピボット軸受で構成することもできる。

情報機器用スピンドルモータの一例を概念的に示す断面図である。 本発明に係る流体軸受装置の第１実施形態を示す断面図である。 （ａ）図は軸受部材の断面図、（ｂ）図は軸受部材を下方から見た図である。 スリーブ部に循環孔を形成する工程を概念的に示す断面図である。 （ａ）図はハウジング部を射出成形する工程を概念的に示す断面図、（ｂ）図は射出成形型におけるゲートの配置態様を模式的に示す断面図である。 本発明に係る流体軸受装置の第２実施形態を示す断面図である。 本発明に係る流体軸受装置の第３実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１ 流体軸受装置
２ 軸部材
６ 軸受部材
７ ハウジング部
８ スリーブ部
１１ 循環孔
１３ レーザ照射装置
１４ レーザビーム
１９ ゲート
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２ スラスト軸受部
Ｓ１、Ｓ２ シール空間

Claims (6)

1. 内周に挿入した軸部材との間にラジアル軸受隙間を形成するスリーブ部およびスリーブ部を内周に配置したハウジング部を有する軸受部材と、軸受部材の内部空間を満たす潤滑油と、軸受部材に形成され、軸受部材の両端面に開口した軸方向の循環孔とを備え、循環孔を介して潤滑油の流動循環を可能とした流体軸受装置において、
   ハウジング部が、レーザ加工で循環孔を形成したスリーブ部をインサートして溶融材料で射出成形されていることを特徴とする流体軸受装置。
2. さらにスラスト軸受隙間を有し、循環孔がスラスト軸受隙間の外径側に開口している請求項１記載の流体軸受装置。
3. ハウジング部が、循環孔の形成位置と周方向に異なる位置に配設されたゲートを用いて射出成形された請求項１記載の流体軸受装置。
4. スリーブ部が、多孔質材料で形成された請求項１記載の流体軸受装置。
5. 請求項１〜４の何れか記載の流体軸受装置と、ステータコイルと、ロータマグネットとを有するモータ。
6. 内周に挿入した軸部材との間にラジアル軸受隙間を形成するスリーブ部およびスリーブ部を内周に配置したハウジング部を有する軸受部材と、軸受部材の内部空間を満たす潤滑油と、軸受部材に形成され、軸受部材の両端面に開口した軸方向の循環孔とを備え、循環孔を介して潤滑油の流動循環を可能とした流体軸受装置の製造方法において、
   レーザ加工によりスリーブ部に循環孔を形成した後、このスリーブ部をインサートしてハウジング部を溶融材料で射出成形することを特徴とする流体軸受装置の製造方法。

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