JP2009222167A - 流体動圧軸受装置、スピンドルモータおよび流体動圧軸受装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加工精度の誤差に起因して動圧溝の作用が阻害される不都合を抑える構造を提供する。
【解決手段】軸受部材１０１の軸孔１０２の内面に、中央部１１６ａが屈曲した動圧溝１１６と、その両端に連続した１対の環状溝１１５および１１７を形成する。環状溝１１５の縁は、軸部材１２０と軸受部材１０１との間の隙間寸法が、環状溝１１５が形成された部分の隙間の寸法よりも大きいテーパ部１０９に連続している。また、環状溝１１７の縁は、軸部材と軸受部材１０１との隙間の寸法が、動圧溝１１６が形成された部分の隙間の寸法よりも大きいシール部１１１に連続している。これにより、動圧溝１１６、環状溝１１５および１１７の形成時に、それらの位置が加工誤差により軸方向にずれても、動圧溝１１６の両端が環状溝に連続し、且つ、環状溝の縁がより大きな隙間寸法の部分に連続した構造を維持することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、性能のばらつきが抑えられる流体動圧軸受装置に関する。

流体動圧軸受装置において、動圧を発生させるための溝（動圧溝）を軸部材あるいは軸受部材側に設ける構成が知られている。この技術に関しては、例えば特許文献１〜５に記載されている。

実開昭６２−６３４１５号公報（第１図） 特開平４−２８５３１１号公報（要約書） 特開昭６１−１２７９１８号公報（第９図） 特開平１０−１４１３５８号公報（要約書） 特許第３１５０８７８号公報（図４、図５および図８）

ところで、軸部材と軸受部材との間の相対的な動きに起因して、潤滑流体中に急激な負圧の状態が発生し、それにより潤滑流体中に気泡が発生（この現象をキャビテーションという）することがある。この潤滑流体中における気泡の発生が生じると、潤滑流体の外部への漏出や動圧発生効果の低下および振動が生じる。このため、このキャビテーションを抑える構造が重要となる。キャビテーションを抑えるには、動圧溝を所謂へリングボーン動圧溝のようなくの字に屈曲した形状にして、その屈曲した動圧溝の端部がより間隔の大きな隙間空間に開放された構造とすることが効果的である。本明細書では、このような構造の動圧溝を、ブレークスルー・ヘリングボーン動圧溝と称する。

しかしながら、図９に示すような、単にヘリングボーン動圧溝の端部を大きな隙間空間まで延長しただけの従来のブレークスルー・ヘリングボーン動圧溝を採用した場合、隙間部及び拡大隙間部に対応する形状を軸受部材内周面または軸部材外周面に加工する際の加工誤差と前記動圧溝を形成する際の加工誤差に起因して、ブレークスルー・へリングボーン動圧溝の屈曲点から端部までの寸法がばらつくこととなり、ひいては動圧軸受装置の性能がばらつくという問題が生じる。以下、この点について詳細に説明する。なお、動圧溝の形成は、加工の容易性、低コスト性さらに加工屑を低減する観点から、電解加工(Electro Chemical Machining)による方法が適当である。

以下この問題について、上記のブレークスルー・ヘリングボーン動圧溝を軸受部材の内周面に電解加工により形成した場合を例に挙げ説明する。ブレークスルー・へリングボーン動圧溝の屈曲点から端部までの寸法がばらつく要因としては次のようなものが考えられる。
１）隙間部及び拡大隙間部を形成する部材形状の軸方向寸法のばらつき
２）電解加工にて動圧溝を形成するための電極工具の軸方向寸法のばらつき
３）電極工具の軸方向の位置出しを行う際に、電極工具端面と位置出し用基準面である軸受部材端面との間に微小な異物等が噛み込むことによって生じる動圧溝形成位置の軸方向のばらつき

上記の要因が単独または重複して発生することによって、軸受部材内周面と軸部外周面との間に形成された隙間部及び拡大隙間部に対して、拡大隙間部に連続するように隙間部に形成された動圧溝位置の軸方向のずれが生じ、ブレークスルー・ヘリングボーン動圧溝の屈曲点から端部までの軸方向寸法をばらつかせることになる。

また、上記の軸方向のずれが発生することで、本来の設計では意図されていない潤滑流体の流れを生じさせ、それが原因で軸剛性のばらつき、回転トルクのばらつき等の動圧軸受装置の性能のばらつきの問題が生じる。

すなわち、特許文献１に記載の発明では、加工精度に起因して、軸部材と軸受部材の相対的な位置関係が軸方向でずれると、溝が形成されていない対向面との間の隙間の狭くなっている部分の対向面積が変化する。これは、軸受抵抗が増加する要因となる。つまり、特許文献１に記載の発明では、加工精度に起因する軸受の抵抗増加の問題が解決できない。

特許文献２に記載の発明では、動圧溝の一方の端部が塞がっているので、軸方向の振動等に起因する気泡の発生を防止する効果が乏しい。特許文献３に記載の発明では、軸方向の寸法誤差が生じた場合に、軸方向の一方において、動圧溝の端部が開放されない構造となり、気泡の発生を抑える効果が低下する。つまり、寸法誤差に起因して気泡が発生し易い構造となる可能性がある。また、上記の動圧溝の端部が開放されない構造となった場合に、軸部材と軸受部材との間に隙間の狭い部分が形成されるので、軸受抵抗が増加する。

特許文献４に記載の発明では、動圧溝の形成位置に冗長性が確保されているが、その形成位置が軸方向でずれた場合に動圧溝の端部が、拡径した領域に連続した構造ではなくなる。このため、動圧溝の形成誤差に起因して、振動時等に生じる気泡の発生を抑える構造が崩れ易い。

特許文献５には、動圧溝がより大きな隙間である油リザーバに連続する構造が記載されている。しかしながら、当該文献の図８に示されるように、油リザーバの縁が、隙間寸法の狭い部分に隣接しているので、油リザーバを構成する溝部の形成位置に誤差があると、この隙間寸法の狭い部分の幅が変化する。つまりこの構造は、隙間寸法の狭い部分の幅が製品毎に変動し易い。一方、この隙間寸法の狭い部分は、軸部材と軸受部材との間で働く摩擦力への影響が大きい。したがって、特許文献５に記載の技術を採用した場合、軸受の摩擦抵抗が製品毎にばらつき易いものとなる。

以上のような技術背景において、本発明は、加工精度の誤差に起因して動圧溝の作用が阻害される不都合が発生し難く、さらに軸受抵抗のばらつきが発生し難い流体動圧軸受装置の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、軸受部材と、前記軸受部材に相対回転可能な状態で装着された軸部材と、前記軸受部材の一端側を閉塞する蓋部材と、前記軸受部材と前記軸部材との間の隙間に充填された潤滑流体と、前記軸受部材または前記軸部材の軸方向に離れた位置に形成された一対の環状溝と、前記一対の環状溝を繋ぐ屈曲した動圧溝とを備え、前記一対の環状溝のそれぞれは、前記動圧溝が形成された部分における前記軸受部材の内周面と前記軸部材の外周面との間の隙間より大きな隙間を有する拡大隙間部に連続していることを特徴とする流体動圧軸受装置である。

請求項１に記載の発明によれば、軸方向に離間した一対の環状溝を繋ぐ屈曲したパターンを有する動圧溝を備えた構造において、各環状溝の外側の縁、すなわち環状溝同士が離間する方向側に位置する縁部分は、軸受部材／軸部材間の間隔が動圧溝の部分よりも広い部分（拡大隙間部）に連続している。

この構造によれば、動圧溝の両端が２つの環状溝に繋がり、その端部が開放されるので、軸受部材と軸部材との間で相対的な移動が急激に生じても、潤滑流体内における急激な負圧状態の発生が抑えられる。このため、この負圧状態の発生に起因する気泡の発生が抑えられる。また、動圧溝および環状溝の形成時における加工精度に起因して、軸方向における溝の位置ずれが生じても、動圧溝の両端が２つの環状溝に繋がる構造が維持され、動圧溝の屈曲点から端部までの軸方向寸法も維持される。このため、加工精度による位置ずれが生じても上述した気泡の発生が抑制される機能が維持される。

またこの構造によれば、動圧溝が形成された部分を挟んだ位置に形成された２つの環状溝がその軸方向外側の当該環状溝の部分よりも隙間寸法（軸部材と軸受部材間の隙間の寸法）が大きい拡大隙間部に連続している。このため、動圧溝および環状溝の形成時に軸方向における溝の位置ずれが生じても、意図しない狭い隙間が軸受部材の内周と軸部材の外周との間に形成されることが防止される。すなわち、動圧溝が形成された部分には、内周面の円周に沿って見た場合、溝部と丘部が交互に形成されており、溝部の面と軸部材の外周面との間の隙間よりも丘部の面と軸部材の外周面との間の隙間の方が狭く、軸方向における動圧溝の位置ずれによって、このような狭い隙間が意図しない位置に形成されると軸受性能が損なわれるが、一対の環状溝を屈曲した動圧溝で繋ぐ構成にすることによって、こうした問題が避けられる。また、このような狭い隙間では軸受抵抗が大きいため、動圧軸受の回転トルクを増大させ、結果的にスピンドルモータの消費電力を増大させるので、動圧を発生しない部分では上記狭い隙間を極力形成しない構造にする方が好ましい。動圧溝の両端部に環状溝を設けることによって、環状溝に対応する全周に亘って動圧溝の端部と拡大隙間部との間に動圧を発生しない狭い隙間（丘部の面と軸部材の外周面との間の隙間）が形成されないので、この一対の環状溝を有しない従来構造と比べて回転トルクが低減される。さらに、ヘリングボーン動圧溝の端部がより間隔の大きな隙間空間に開放された構造が確実に確保され、さらに、衝撃や振動等による軸部材と軸受部材との間の急激な相対移動に起因して潤滑流体中に急激な負圧の状態が発生することや、それにより潤滑流体中に気泡が発生することを防止できる。

請求項１に記載の発明において、動圧溝および環状溝は、軸部材側に設けても良いし、軸受部材側に設けても良い。なお、拡大隙間部を構成するための形状は、動圧溝および環状溝が形成された部材側に設けられる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、拡大隙間部は、面取り部、シール部、リセス部、またはアンダーカット部により構成されていることを特徴とする。請求項２に記載の発明によれば、従来からの構造に存在する部位を用いて拡大隙間部が構成される。このため、コスト増や大型化を避けることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、動圧溝は、その屈曲部を境にして軸方向において非対称なパターンを有していることを特徴とする。動圧溝として屈曲部を境にして軸方向において非対称なパターンを採用することで、軸受装置内の潤滑流体を効果的に加圧することができ、動圧溝の形成位置精度、軸受部材内周面の寸法精度の悪化によって発生する可能性のある負圧を防ぐことができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、動圧溝が一対の環状導電部及び該一対の環状導電部を繋ぐ屈曲した導電部が一体的に形成された電極工具を用いた電解加工により同時に形成されていることを特徴とする。電解加工は、開口径の軸受部材への加工が行いやすく、また加工コストが低く、さらに加工屑が発生しないという優位性がある。請求項４に記載の発明によれば、このような電解加工の優位性を得ることができるとともに、環状溝と動圧溝を同じ電極工具で同時に形成するため、環状溝および動圧溝の形成時に軸方向に溝形成位置のずれが生じても、動圧溝の屈曲点から環状溝に連続する端部までの軸方向寸法は変わらないので、流体動圧軸受装置の性能のばらつきが防止できる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、拡大隙間部に一部が重なる位置に一対の環状溝が形成されていることを特徴とする。請求項５に記載の発明によれば、加工精度に起因して、環状溝の軸方向における位置にずれが生じても、重なり代が確保されているので、環状溝が拡大隙間部に連続する構造が保たれる。そのため、この位置ずれに起因して、軸部材の外周面と、軸受部材の内周面との間に意図しない狭い隙間が形成される不都合を避けることができる。また、環状溝と動圧溝を同じ電極工具で同時に形成する場合、環状溝および動圧溝の形成時に軸方向に溝形成位置のずれが生じても、環状溝が拡大隙間部に重なる部分の幅が変動するのみで動圧溝の屈曲点から環状溝に連続する端部までの軸方向寸法は変わらないので、流体動圧軸受装置の性能のばらつきが防止できる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の流体動圧軸受装置を用いたことを特徴とするスピンドルモータである。

請求項７に記載の発明は、軸受部材と、前記軸受部材に相対回転可能な状態で装着された軸部材と、前記軸受部材と前記軸部材との隙間に充填された潤滑流体と、前記軸受部材または前記軸部材の軸方向に離れた位置に形成された一対の環状溝と、前記一対の環状溝を繋ぐ屈曲した動圧溝とを備え、前記一対の環状溝のそれぞれは、当該環状溝が形成された部分における前記軸受部材の内周と前記軸部材の外周との間の隙間より大きな隙間を有する拡大隙間部に連続している構造を備えた流体動圧軸受装置の製造方法であって、前記拡大隙間部を構成する形状に前記軸受部材または前記軸部材を加工する第１の工程と、前記第１の工程において加工された部分に、一対の環状導電部及び環状導電部を繋ぐ屈曲した導電部が形成された電極工具を用いて電解加工により、前記一対の環状溝及び環状溝を繋ぐ屈曲した動圧溝を同時に形成する工程とを有することを特徴とする流体動圧軸受装置の製造方法である。

請求項７に記載の発明では、拡大隙間部の基となる形状（例えば、段部、シール部のテーパ形状やリセス部のテーパ部）を形成した後に、拡大隙間部に一部が重なるように環状溝を形成する。これにより、環状溝の位置に軸方向におけるずれが生じても、環状溝が拡大隙間部に連続する構造を得ることができるとともに動圧溝の屈曲点から環状溝に連続する端部までの軸方向寸法が変わらない。このため、動圧溝と環状溝の形成において溝形成位置の誤差が生じても、それにより気泡の発生を抑える効果が失われず、さらに意図せず流体動圧軸受装置の抵抗が高くなることが防止され、動圧溝の屈曲点から端部までの軸方向寸法のばらつきが無くなることにより流体動圧軸受装置の性能のばらつきが低減される。したがって、請求項７に記載の発明は、溝形成位置の誤差が生じ易い電解加工を用いた場合に有用となる。

本発明によれば、負圧による気泡の発生がし難く、動圧溝を形成する際の加工位置の誤差が簡単な構造によって吸収され、動圧溝の形成位置の加工誤差に起因して動圧溝の作用が阻害される不都合が発生し難く、ひいては軸受性能のばらつきが発生し難い流体動圧軸受装置および軸受性能の高いスピンドルモータを提供することができる。

（１）第１の実施形態
（構造および製造方法）
以下、本発明を利用した流体動圧軸受装置の一例を説明する。図１は、実施形態の流体動圧軸受装置を構成する軸受部材の一例であり、その加工途中の状態を示す側断面図である。図２は、図１に示す軸受部材に電解加工を施した状態を示す側断面図（Ａ）と、（Ａ）における符号Ｂの部分を拡大した部分拡大図（Ｂ）である。図３は、図２に示す軸受部材に軸部材を装着した状態を示す側面図である。

図１には、加工途中の軸受部材１０１が示されている。軸受部材１０１には、軸部材が挿入される軸孔１０２が中央に形成されている。図１において、符号１０３は、後述する蓋部材が嵌め込まれる蓋取付部である。蓋取付部１０３に連続して、蓋取付部１０３より内径が縮径した鍔収容部１０４が設けられている。鍔収容部１０４には、後述する軸部材側の鍔部材（フランジ部）が軸受される。鍔収容部１０４に連続して、面取り部１０６を介して、鍔収容部１０４より縮径された溝形成部１０５が設けられている。溝形成部１０５には、後述するラジアル動圧溝と環状溝とが形成される。図１には、溝形成部１０５に、ラジアル動圧溝および環状溝が形成されていない状態が示されている。鍔収容部１０４から溝形成部１０５に移行する部分には、面取り部１０６が形成されている。面取り部１０６は、軸方向に対して斜めにカットされた形状とされている。面取り部１０６は、溝形成部１０５から鍔収容部１０４に向かって漸次拡径する部分であり、軸受装置として組み上げられた状態において、この部分に拡大隙間部の一例が形成される。

溝形成部１０５に連続して、溝形成部１０５より内径が拡径されたリセス部１０７が形成されている。リセス部１０７は、軸受の回転トルク低減と潤滑流体である潤滑油の油溜まりを確保する意図で設けられている。相対的に内径が拡径されたリセス部１０７から、相対的に内径が縮径である溝形成部１０５に連続的に繋がるように、リセス部１０７の下端の縁には、テーパ部１０８が設けられている。この構造は、リセス部１０７の上端の縁にもテーパ部１０９として同様に設けられている。テーパ部１０８は、溝形成部１０５から漸次拡径する部分であり、軸受装置として組み上げられた状態において、この部分に拡大隙間部の一例が形成される。この拡大隙間部を構成する形状という点で、テーパ部１０９も同様の機能を有する。

リセス部１０７から連続して、リセス部１０７より内径が縮径された溝形成部１１０が形成されている。溝形成部１１０には、後述する動圧溝と環状溝とが形成される。図１には、溝形成部１１０に、動圧溝および環状溝が形成されていない状態が示されている。溝形成部１１０の内径は、溝形成部１０５と同じ内径とされている。

溝形成部１１０に連続して、シール部１１１が形成されている。シール部１１１は、溝形成部１１０の縁から軸孔１０２の開放方向（図の上方向）に向かって、内面が軸方向に対して１５°のなす角を有する広がったテーパ断面形状を有している。シール部１１１は、潤滑油の毛細管力を利用して、潤滑油が軸孔１０２内から外部に漏出しないようにする機能（毛細管シール機能）を有する。シール部１１１は、溝形成部１１０から漸次拡径する部分であり、軸受装置として組み上げられた状態において、この部分に拡大隙間部の一例が形成される。

以下、上記の構造を得る工程の概略を簡単に説明する。まず、軸受部材１０１の出発材料となる金属材料を用意する。次に、この金属材料に円柱状の軸孔１０２の基なる孔を形成する。そして、その内面を切削加工することで、図１に示す形状を得る。

図２には、溝形成部１０５および１１０に動圧溝および環状溝を形成した状態が示されている。すなわち、溝形成部１０５には、環状溝１１２、動圧溝１１３および環状溝１１４が形成されている。環状溝１１２は、軸孔１０２の内面を一周する形の環状に内面が掘り下げられた形状を有している。環状溝１１２は、鍔収容部１０４から続く面取り部１０６に連続している。

動圧溝１１３は、帯状であり、中央が屈曲した屈曲部１１３ａを有し、周方向に見て山型の形状を有している。このような動圧溝の形状は、一般的にヘリングボーン動圧溝として知られている。動圧溝１１３の一端は、環状溝１１２に連続し、他端は、環状溝１１４に連続している。動圧溝１１３は、屈曲部１１３ａを境にして、図の上下方向において対称な形状とされている。

環状溝１１４は、リセス部１０７に連続している。すなわち、環状溝１１４は、リセス部１０７のテーパ部１０８に連続している。環状溝１１４は、その幅が異なるのみで環状溝１１２と同じ構造とされている。この例では、環状溝１１２の幅（軸方向における寸法）より環状溝１１４の幅が広く設定されているが、この限りではない。環状溝の幅は、動圧溝の端部と拡大隙間部が連続して繋がるように、必要に応じて選択すればよい。また、環状溝１１２、動圧溝１１３および環状溝１１４は、この例において同じ深さとされている。環状溝１１２および１１４においては、潤滑油の主な流れ方向は周方向なので、動圧は発生しない。従って、環状溝１１２および環状溝１１４の深さ寸法は、動圧溝１１３と同じ、あるいはそれより深い寸法としてもよいが、一つの電極工具で少なくとも動圧溝とそれに対応する一対の環状溝を同時に加工できるようにするためには両者を同じ深さ寸法とすることが好ましい。

図２に示すように、溝形成部１１０には、環状溝１１５、動圧溝１１６および環状溝１１７が形成されている。環状溝１１５は、軸孔１０２の内面を一周する形の環状に、内面が掘り下げられた形状を有している。環状溝１１５は、リセス部１０７のテーパ部１０９に連続している。環状溝１１５、動圧溝１１６および環状溝１１７は、環状溝１１２、動圧溝１１３および環状溝１１４と同じ深さとされている。

動圧溝１１６は、帯状であり、中央から軸受の内側方向（図の下側方向）にずれた位置で屈曲した屈曲部１１６ａを有し、周方向に見て両側が非対称な山型の形状を有している。動圧溝１１６の一端は、環状溝１１５に連続し、他端は、環状溝１１７に連続している。動圧溝１１６もヘリングボーン動圧溝の一つである。このように動圧溝１１６を屈曲部１１６ａに対して非対称な形状とするのは、流体動圧軸受装置内の潤滑流体を、効果的に加圧するとともに、動圧溝や軸受内面部の精度によって発生する可能性のある負圧を防ぐためである。この実施例では、動圧溝１１６の屈曲点から溝の上側端部までの長さの方が屈曲点から溝の下側端部までの長さよりも長いので、軸受装置の内側が加圧されて軸受内部における負圧が防げる。

以下、環状溝１１２、動圧溝１１３、環状溝１１４、環状溝１１５、動圧溝１１６および環状溝１１７を形成する工程について説明する。この例では、これらの溝を電解加工により、同時に形成する。まず、図１に示す状態の軸受部材１０１を用意する。次に電解加工により、図２に示す環状溝１１２、動圧溝１１３、環状溝１１４、環状溝１１５、動圧溝１１６および環状溝１１７を図８の電極工具８００を用いて同時に形成する。図８の電極工具８００には、環状溝１１２、環状溝１１４および動圧溝１１３にそれぞれ対応する一対の環状導電部８０１および８０２と、該一対の環状導電部８０１と８０２とを繋ぐ屈曲した動圧溝導電部８０３が一体的に形成されている。また、電極工具８００には、環状溝１１５、環状溝１１７および動圧溝１１６にそれぞれ対応するもう一対の環状導電部８０４および８０５と、該一対の環状導電部８０４と８０５とを繋ぐ屈曲した動圧溝導電部８０６が一体的に形成されている。また、電極工具８００の導電部以外の部分は絶縁膜で覆われている。これらの構成により、電極工具８００を用いての、軸受部材１０１側の各溝の同時形成を可能にしている。

この際、環状溝１１２の縁（図の下側の縁）が面取り部１０６に一部重なるように環状溝１１２の幅およびその形成位置を設定する。また、環状溝１１４の縁（図の上側の縁）がテーパ部１０８に一部重なるように環状溝１１４の幅およびその形成位置を設定する。さらに、環状溝１１５の縁（図の下側の縁）がテーパ部１０９に一部重なるように環状溝１１５の幅およびその形成位置を設定する。さらに、環状溝１１７の縁（図の上側の縁）がシール部１１１に一部重なるように環状溝１１７の幅およびその形成位置を設定する。

こうすることで、動圧溝１１３、１１６、環状溝１１２、１１４、１１５、１１７の形成時に電極工具の軸方向の位置決めにずれが生じても、環状溝１１２が面取り部１０６に連続し、環状溝１１４がテーパ部１０８に連続し、環状溝１１５がテーパ部１０９に連続し、環状溝１１７がシール部１１１に連続する構造を得ることができる。例として、図２（Ｂ）に環状溝１１７とシール部１１１の重なり具合を示す。すなわち、環状溝１１７の縁をテーパ部等の拡大隙間部が形成される部分に幅ｗ分だけ重なるようにしておくことで、軸方向において環状溝１１７の位置がずれても、環状溝１１７が拡大隙間部に連続する構造を得る幅ｗ分の余裕を確保できる。

また、動圧溝と環状溝とは同時に形成されるので、それらの形成位置に軸方向におけるずれが生じても、動圧溝１１３の両端は、環状溝１１２および１１４に連続し（繋がり）、動圧溝１１６の両端は、環状溝１１５および１１７に連続する（繋がる）構造を得ることができる。さらに、軸受部材１０１や電極工具の加工誤差に起因して溝形成位置に軸方向におけるずれが生じても、動圧溝１１３および１１６のそれぞれの屈曲点から端部までの長さは設計どおりの寸法で形成されるため、所望の動圧特性が確保される。よって、動圧特性に影響を及ぼすことなく動圧溝の加工を行うことが容易になる。

なお、上述した動圧溝および環状溝の形成と同時にあるいは前または後に、軸受部材１０１の鍔収容部端面１０４ａにも動圧溝が形成される。この動圧溝のパターンの概要を図４（Ａ）に示す。図４（Ａ）において、符号３１が鍔収容部端面１０４ａに形成された動圧溝である。こうして図２に示す状態の軸受部材１０１を得る。

以下、続いて本実施形態で示す流体動圧軸受装置の組立手順を説明する。図２に示す状態の軸受部材１０１を得たら、図３に示す軸部材１２０を用意する。軸部材１２０は、軸孔１０２（図２参照）に入る部分が段差のない円筒形状であり、その先端に、円環形状の鍔部材１２１が固定されている。

軸部材１２０を用意したら、軸部材１２０を軸孔１０２（図１または図２参照）に挿入する。軸部材１２０は、図の下方向から軸受部材１０１の軸孔１０２（図１または図２参照）に装着される。

軸部材１２０を軸受部材１０１に装着したら、蓋部材１２２を蓋取付部１０３に嵌め込み、接着剤で固定する。なお、蓋部材１２２の鍔部材１２１に対向する蓋部材内側端面１２２ａと軸受部材１０１の鍔収容部端面１０４ａには、それぞれスラスト動圧溝が形成されている。この動圧溝のパターンの概要を図４に示す。図４（A）において、符号３１が鍔収容部端面１０４ａに形成された動圧溝であり、図４（Ｂ）において、符号３２が蓋部材内側端面１２２ａに形成された動圧溝である。蓋部材１２２を固定した後、軸受部材と軸部材の間の微小隙間に所定量の潤滑流体を充填する。こうして、図３に示すように一端側が開放され、他端側が閉塞された流体動圧軸受装置が得られる。なお、潤滑流体としては、例えばエステル系の潤滑油を使用することができる。また、図３では軸受部材１０１の内周面上の溝形成部を、溝形成部１１０および１０５の２箇所としたが、溝形成部を１箇所または３箇所以上とすることも可能である。

（実施形態の機能）
以下、図３に示す軸受構造の機能について説明する。図３に示す構造において、軸部材１２０は、軸受部材１０１に対して相対的に回転することができる。この回転の際、ラジアル動圧溝１１３および１１６の作用により、当該付近の隙間に存在する潤滑流体に、ラジアル方向の動圧が発生する。この動圧により、軸部材１２０と軸受部材１０１との間のラジアル方向におけるバランスのとれた隙間が形成され、摩擦の低減された軸部材１２０の回転が可能とされる。また、軸受部材１０１の鍔収容部端面１０４ａ、および蓋部材１２２の蓋部材内側端面１２２ａに形成されたスラスト動圧溝３１および３２の作用により、軸部材１２０に対してスラスト方向の動圧が発生し、軸部材１２０が鍔収容部端面１０４ａおよび蓋部材内側端面１２２ａと非接触状態になり、軸方向における軸部材１２０の保持が行われる。

（実施形態の優位性）
図２に示すように、動圧溝１１６の両端が、環状溝１１５および１１７に繋がっているので、軸部材１２０（図３参照）が軸受部材１０１に対して振動あるいは変位しても、潤滑流体内における急激な圧力変動が、環状溝１１５および１１７によって緩和される。このため、潤滑流体内における急激な負圧の発生が抑えられ、気泡の発生が防止される。これにより、振動や急激な力が軸部材１２０に加わった際の動圧の発生機能が損なわれず、安定した軸受性能を得ることができる。この点は、動圧溝１１３についても同じである。

また、環状溝１１２、１１４、１１５および１１７の縁が、面取り部１０６、リセス部１０７の一部であるテーパ部１０８および１０９、シール部１１１に重なる位置関係とされているので、環状溝の形成位置に多少の誤差が生じても、環状溝が拡大隙間部（例えば面取り部１０６の部分に形成される隙間部）に連続する構造を維持させることができる。このため、環状溝の形成位置の誤差に起因する意図しない狭い隙間部の形成が防止され、この狭い隙間部が形成されることに起因する軸受性能の低下を防ぐことができる。

（実施形態の軸受を利用したスピンドルモータ）
以下、図３に示す軸受構造を利用したスピンドルモータの一例を説明する。図５は、スピンドルモータの一例を示す断面図である。なお、図５において、図１〜３と同じ符号は、同じ部分を示す。

図５には、軸回転型のスピンドルモータ５００が示されている。スピンドルモータ５００は、例えばハードディスク装置等の磁気ディスク記憶装置や光ディスク記憶装置の回転機器の駆動源として利用される。スピンドルモータ５００は、回転軸となる軸部材１２０を備えている。軸部材１２０は、軸受部材１０１に回転自在な状態で保持され、また軸部材１２０の一端部には、ロータ５０１が固定されている。ロータ５０１には、スピンドルモータ５００によって駆動される回転部材（図示省略）がビス孔５０２を利用して固定される。ロータ５０１には、ヨーク５０３が固定され、ヨーク５０３には、環状の永久磁石５０４が固定されている。

軸部材１２０は、図３を用いて説明したように、流体動圧を用いた軸受機構により、軸受部材１０１に軸受されている。軸受部材１０１は、ステータハウジング５０５に固定されている。ステータハウジング５０５には、磁性体により構成されるステータコア５０６が固定されている。ステータコア５０６には、コイル５０７が巻かれ、ステータ５０８が形成されている。ステータ５０８は、ロータ５０１側の永久磁石５０４に対向している。

コイル５０７の巻き始めと巻き終わりからは、図示省略した配線が引き出されている。ステータハウジング５０５には、絶縁孔５０９が設けられており、その孔よりコイルの配線を引き出し半田５１０にてフレキシブルプリント配線板に結線される。この配線を介して、コイル５０７に図示しない駆動回路から駆動電流が供給される。この駆動電流がスイッチングされることで、ステータ５０８とロータ５０１側の永久磁石５０４との間で周期的に極性が反転する磁力が発生し、それによりステータハウジング５０５に対してロータ５０１が回転する。

（２）第２の実施形態
以下、動圧溝と環状溝を軸部材側に設けた場合の一例を図６および７を用いて説明する。この場合、図１〜図３に示す構成において、軸受部材１０１の軸孔１０２の内面には、溝形成部１０５、リセス部１０７、溝形成部１１０およびシール部１１１は形成されず、それらの部分は、凹凸のない円筒内面となる。その代わり、軸部材１２０の対応する部分に第１の溝形成部、リセス部、第２の溝形成部およびシール部を構成するための加工が施される。

図６は、上述した加工を施した軸部材の概要を示す側面図である。図６には、軸部材６０１が示されている。軸部材６０１の先端（図の下端）の部分は、拡径された鍔部６０２とされている。鍔部６０２は、軸部材６０１と一体物であり、切削加工により形成されている。符号６０３は、鍔部６０２を形成する際に形成されるアンダーカット部である。アンダーカット部６０３は、部分的に縮径された環状の溝構造を有している。

アンダーカット部６０３に連続して環状溝６０４が形成されている。環状溝６０４は、図２の環状溝１１２に対応する。環状溝６０４には、動圧溝６０５の一端が繋がっている（連続している）。動圧溝６０５の他端は、環状溝６０６が繋がっている。環状溝６０４、動圧溝６０５および環状溝６０６の深さは同じ寸法とされている。環状溝６０４、動圧溝６０５および環状溝６０６により溝形成部６０７が構成されている。

環状溝６０６は、リセス部６０８の縁を構成するテーパ部６１０に連続している。リセス部６０８は、溝形成部６０７よりも縮径された構造を有し、その役割は、図２に示すリセス部１０７と同じである。

リセス部６０８の他方の縁は、テーパ部６１１とされ、そこから環状溝６１２が連続している。環状溝６１２には、動圧溝６１３の一方の端部が繋がり、動圧溝６１３の他方の端部は、環状溝６１４に繋がっている。環状溝６１２、動圧溝６１３および環状溝６１４により溝形成部６１５が構成されている。環状溝６１２、動圧溝６１３および環状溝６１４は、同じ深さ寸法とされている。環状溝６１４に連続してシール部６１６が設けられている。シール部６１６は、図の上方に向かって漸次縮径した形状とされている。

以下、上記構造の製造方法の一例を説明する。まず、溝形成部６０７および６１５が形成されていない形状を得る。次に溝形成部６０７および６１５を電解加工により形成する。この際、環状溝６０４の一部がアンダーカット部６０３に重なり、環状溝６０６の一部がテーパ部６１０に重なり、環状溝６１２の一部がテーパ部６１１に重なり、環状溝６１４の一部がシール部６１６に重なるように各環状溝の幅と、形成位置の調整を行う。

以上のように図６に示す軸部材６０１を得る。軸部材６０１を得たら、溝形成部、リセス部、シール部が形成されていない軸受部材６２０（図７参照）を用意し、軸部材６０１を装着する。そして、蓋部材６２１（図３の符号１２２に相当）を嵌め込み固定し、軸受部材と軸部材との間の隙間に潤滑油を充填することで、図７の流体動圧軸受装置を得る。

本発明は、流体動圧軸受装置および当該装置を用いたスピンドルモータに利用することができる。

加工途中の軸受部材の概要を示す側断面図である。 第１の実施形態の軸受部材を示す側断面図（Ａ）と部分拡大図（Ｂ）である。 第１の実施形態を示す断面図である。 スラスト動圧溝の形状の一例を示す正面図である。 スピンドルモータの概要を示す断面図である。 軸部材の概要を示す側面図である。 第２の実施形態を示す断面図である。 電極工具の概要を示す側面図である。 従来のブレークスルー・ヘリングボーン動圧溝を示す側面図である。

符号の説明

１０１…軸受部材、１０２…軸孔、１０３…蓋取付部、１０４…鍔収容部、１０５…溝形成部、１０６…面取り部、１０７…リセス部、１０８…テーパ部、１０９…テーパ部、１１０…溝形成部、１１１…シール部、１１２…環状溝、１１３…動圧溝、１１４…環状溝、１１５…環状溝、１１６…動圧溝、１１７…環状溝、１２０…軸部材、１２１…鍔部材、１２２…蓋部材、５００…スピンドルモータ、５０１…ロータ、５０２…ビス孔、５０３…ヨーク、５０４…永久磁石、５０５…ステータハウジング、５０６…ステータコア、５０７…コイル、５０８…ステータ。

Claims (7)

1. 軸受部材と、
   前記軸受部材に相対回転可能な状態で装着された軸部材と、
   前記軸受部材の一端側を閉塞する蓋部材と、
   前記軸受部材と前記軸部材との間の隙間に連続的に充填された潤滑流体と、
   前記軸受部材または前記軸部材の軸方向に離れた位置に形成された一対の環状溝と、
   前記一対の環状溝を繋ぐ屈曲した動圧溝と
   を備え、
   前記一対の環状溝のそれぞれは、前記動圧溝が形成された部分における前記軸受部材の内周面と前記軸部材の外周面との間の隙間より大きな隙間を有する拡大隙間部に連続していることを特徴とする流体動圧軸受装置。
2. 前記拡大隙間部は、面取り部、シール部、リセス部、またはアンダーカット部により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受装置。
3. 前記動圧溝は、その屈曲部を境にして軸方向において非対称なパターンを有していることを特徴とする請求項１または２に記載の流体動圧軸受装置。
4. 前記動圧溝が少なくとも一対の環状導電部と該一対の環状導電部を繋ぐ屈曲した導電部とが一体的に形成された電極工具を用いた電解加工により同時に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体動圧軸受装置。
5. 前記一対の環状溝のそれぞれが前記拡大隙間部に一部が重なる位置に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体動圧軸受装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の流体動圧軸受装置を用いたことを特徴とするスピンドルモータ。
7. 軸受部材と、
   前記軸受部材に相対回転可能な状態で装着された軸部材と、
   前記軸受部材の一端側を閉塞する蓋部材と、
   前記軸受部材と前記軸部材との間の隙間に充填された潤滑流体と、
   前記軸受部材または前記軸部材の軸方向に離れた位置に形成された一対の環状溝と、
   前記一対の環状溝を繋ぐ屈曲した動圧溝と
   を備え、
   前記一対の環状溝のそれぞれは、前記動圧溝が形成された部分における前記軸受部材の内周面と前記軸部材の外周面との間の隙間より大きな隙間を有する拡大隙間部に連続している構造を備えた流体動圧軸受装置の製造方法であって、
   前記拡大隙間部を構成する形状に前記軸受部材または前記軸部材を加工する第１の工程と、
   前記第１の工程において加工された部分に、少なくとも一対の環状導電部及び環状導電部を繋ぐ屈曲した導電部が一体的に形成された電極工具を用いて、前記一対の環状溝及び該環状溝を繋ぐ屈曲した動圧溝を同時に形成する電解加工工程と
   を有することを特徴とする流体動圧軸受装置の製造方法。

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