JP2011033103A - 流体軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受部材を低コストかつ高精度に製造可能とし、もって高い軸受性能を具備する流体軸受装置を低コストに提供可能とする。
【解決手段】モータの静止側もしくは回転側に取り付けられる軸受部材７は、軸方向の両端が開口した円筒状に樹脂で射出成形されたものであり、内周に、外周面２ａ１でラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２のラジアル軸受隙間を形成する軸部材２を収容する。この軸受部材７は、その下側端面７ａ３に、周方向等間隔に設けられた３以上でかつ奇数のゲート跡８、例えば５つのゲート跡８を有する。すなわち、軸受部材７は、周方向等間隔に配置された点状ゲートを介して溶融樹脂をキャビティに射出・充填することによって成形される。
【選択図】図４

Description

本発明は、流体軸受装置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潤滑流体の潤滑膜で軸部材を相対回転自在に支持するものである。この流体軸受装置は、高速回転、高回転精度、低騒音等の特徴を有するものであり、近年ではその特徴を活かして、情報機器をはじめ種々の電気機器に搭載されるモータ用の軸受装置として、より具体的には、ＨＤＤ等の磁気ディスク装置やＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ等の光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、ＰＣ等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。

ディスク装置の低価格化が急速に進展している昨今、スピンドルモータに搭載される流体軸受装置に対するコスト低減の要請が益々厳しさを増している。かかる要請に対応すべく、例えば特開２００４−１１６６６７号公報（特許文献１）に記載のように、流体軸受装置の一構成部材であるハウジングを、金属の機械加工品から樹脂の射出成形品に置換する試みがなされている。ハウジングとは、例えばモータブラケット等、モータの構成部材に対する取り付け部を外周に有すると共に、ラジアル軸受面を有する軸受スリーブを内周に保持した円筒状の部材である。

上記のように樹脂で射出成形されるハウジングを所定の成形精度（寸法精度等）に仕上げるには、射出成形の態様、特にキャビティ内に溶融樹脂を充填するゲートの形状や位置が重要となる。この点に着目し、特開２００５−６１５５７号公報（特許文献２）には、成形金型のうち、ハウジングの一端外周縁部に対応する位置に設けた円環状のフィルムゲートを介してキャビティ内に溶融樹脂を射出、充填することにより、ハウジングを射出成形する構成が開示されている。このようにすれば、キャビティの円周方向および軸方向に均一に溶融樹脂を充填することができるので、高精度のハウジングを得ることができる。

特開２００４−１１６６６７号公報 特開２００５−６１５５７号公報

上記のような樹脂の射出成形品は、通常、キャビティ内に充填された溶融樹脂を固化させた後、型開きを行い、成形品を離型することによって得られる。型開き前の段階では、成形品とゲート内に残存する樹脂（ゲート内樹脂）とが繋がっている一方、型開動作等に伴ってゲート内樹脂が分断されると、ゲート内樹脂の一部がゲート形状に対応するかたちでゲート跡として成形品側に残る。そのため、上記特許文献２に記載のハウジングでは、その一端外周縁部に環状のゲート跡が残るが、これをそのまま放置しておくと、外観上、また機能上好ましくないことから、機械加工等を施すことによってゲート跡を除去するようにしている。しかし、環状を呈するゲート跡の除去加工は煩雑を極めるために製造コストの上昇が避けられず、ハウジングを樹脂で射出成形することによるコストメリットを十分に享受することができないという問題がある。

流体軸受装置には、構成部材として、上記のハウジングに相当する部分と軸受スリーブに相当する部分とを一体に有する部材（軸受部材）を用いる場合もあるが、かかる軸受部材を樹脂で射出成形する場合にも上記同様の問題がある。

本発明の課題は、ハウジングもしくは軸受部材を低コストかつ高精度に製造可能とし、もって高い軸受性能を具備する流体軸受装置を低コストに提供可能とすることにある。

上記課題を解決するための第１の構成として、本発明では、軸方向の両端が開口した円筒状に樹脂で射出成形され、モータの静止側もしくは回転側に取り付けられるハウジングと、ラジアル軸受面を有し、ハウジングの内周に保持された軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入された軸部材とを備え、軸受スリーブと軸部材の相対回転に伴って軸受スリーブのラジアル軸受面と軸部材の外周面との間にラジアル軸受隙間が形成される流体軸受装置において、ハウジングが、軸方向の一方の端面に、周方向等間隔に設けられた３以上でかつ奇数のゲート跡を有することを特徴とする流体軸受装置を提供する。

なお、モータの静止側としてはモータブラケットを、また、モータの回転側としては、ディスク等を保持するディスクハブを挙げることができる。流体軸受装置がいわゆる軸回転型である場合、ハウジングはモータブラケットに取り付けられ、流体軸受装置がいわゆる軸固定型である場合、ハウジングはディスクハブに取り付けられる。後述する本発明の第２構成に係る流体軸受装置についても同様である。

上記のように、本発明に係る流体軸受装置は、ハウジングが、軸方向の一方の端面に、周方向等間隔に設けられた３以上でかつ奇数のゲート跡を有することを特徴とするものである。これはすなわち、ハウジングが、その軸方向一方側の端面に対応する位置に周方向等間隔に配置した３以上でかつ奇数の点状ゲートを介してキャビティ内に溶融樹脂を充填することによって得られることを意味する。このようにすれば、ゲート跡が、除去加工等のゲート処理が必要な程度にハウジングに残ったとしても、ハウジングの全周に亘ってではなく、周方向の一部に対してゲート処理を施せば足りる。従って、ゲート処理を従来よりも簡略化することができるので、ハウジングの製造コストを低廉化することが可能となる。

ところで、周方向に複数設けたゲートを介してキャビティに溶融樹脂を射出・充填した場合、溶融樹脂はキャビティに沿って周方向に流動し、隣り合うゲート間で合流する。これに伴い、成形品のゲート跡間にはウェルドと称される樹脂の合流痕が形成される。ウェルドの形成位置では、相対的に成形収縮量が大きくなる傾向となるため、ハウジングの成形精度、特に内周面の精度（真円度等）に崩れが生じ、軸受性能に悪影響が及ぶおそれがある。

これに対し、上記のように、周方向等間隔に配置した３以上でかつ奇数のゲートを介してキャビティ内に溶融樹脂を射出・充填するようにすれば、各ウェルドの形成位置における対角の径（各ウェルドと、これと１８０°位相を異ならせた部分とを繋ぐ線分の寸法）を概ね一定とすることができ、内周面精度の低下を可及的に防止することができる。また、ハウジングの軸方向の一端面に対応した位置に配したゲートを介して溶融樹脂がキャビティ内に充填されるから、キャビティの軸方向に対して均一に溶融樹脂を充填することができる。以上から、高精度なハウジングを低コストに製造することができ、もって高い軸受性能を具備する流体軸受装置を低コストに提供することができる。

ハウジングの軸方向の他端面には、成形金型（射出成形金型）に設けた突き出し機構の突き出し力を受ける受圧部を設けることができる。これにより、キャビティに被着した成形後のハウジングを確実に離型することができる。

周方向に複数設けたゲートを介してキャビティ内に溶融樹脂を充填すると、溶融樹脂は、キャビティ内に介在する空気を圧縮しながらキャビティ内を流動し、隣り合うゲート間で合流する。このとき、圧縮される空気の逃げ道（いわゆるエアーベント）がないと、キャビティに対する溶融樹脂の充填量が不足する等して、成形精度不良やウェルド強度の低下を招く一因となる。かかる問題を解消するには、上記の受圧部を、上記他方の端面のうち、周方向で隣り合うゲート跡の中間部分に対応する位置に設けておくのが有効である。受圧部が受ける突き出し力は、キャビティに対して進退可能に設けられた突き出しピン等の突き出し機構によって付与されるものであり、突き出しピンが進退可能である以上、突き出しピンとこれを挿通した孔との間には微小な隙間が存在する。そのため、当該微小隙間を、エアーベントとして利用することができるからである。特に、上記構成としておけば、空気の圧縮率が最も高くなる領域で圧縮空気を逃がすことができるので、高精度なハウジングを得る上で好適である。

ハウジングは、軸部材との間にシール隙間を形成するシール部を有するものとすることができる。これにより、別途のシール部材をハウジングに固定する手間を省略しつつ、この種の流体軸受装置に必須の構成部位であるシール隙間を得ることが可能となる。特に、このシール部を、軸方向の他端側に設ければ、このシール部の端面に上記受圧部を設けることができる。このようにシール部を軸方向の他端側に設ける場合、この他端側の肉厚が増大するので、突き出し機構の突き出し力を受けたときに、ハウジングが変形等する可能性を減じることもできる。

上述した本発明の第１構成に係る流体軸受装置では、ハウジングの一端開口をハウジングの内周面又は外周面に固定した蓋部材で閉塞し、この蓋部材の一端面で、軸部材をスラスト方向に支持するスラスト軸受部を形成することができる。このスラスト軸受部は、軸部材の一端を接触支持するいわゆるピボット軸受であっても良いし、軸部材を非接触支持する動圧軸受であっても良い。

また、上記課題を解決するための第２構成として、本発明では、軸方向の両端が開口した円筒状に樹脂で射出成形され、モータの静止側もしくは回転側に取り付けられると共に、内周にラジアル軸受面を有する軸受部材と、軸受部材の内周に挿入された軸部材とを備え、軸受部材と軸部材の相対回転に伴って軸受部材のラジアル軸受面と軸部材の外周面との間にラジアル軸受隙間が形成される流体軸受装置において、軸受部材が、軸方向の一方の端面に、周方向等間隔で設けられた３以上でかつ奇数のゲート跡を有することを特徴とする流体軸受装置を提供する。

この第２の構成に係る流体軸受装置においても、軸受部材の軸方向の他端面に、成形金型に設けた突き出し機構の突き出し力を受ける受圧部を設けることができる。また、この受圧部は、軸方向の他端面のうち、周方向で隣り合うゲート跡の中間部分に対応する位置に設けるのが望ましい。さらに、軸受部材の軸方向の他端に、軸部材との間にシール隙間を形成するシール部を設け、このシール部の端面に受圧部を設けることができる。これらの各構成を採用することによる作用効果は、「ハウジング」を「軸受部材」に置き換えて読むことで上述した本発明の第１構成に係る流体軸受装置と共通する。従って、ここでは、これらの構成を採用することよる作用効果についての詳細な言及を省略する。

なお、本発明の第２構成に係る流体軸受装置においては、樹脂の射出成形品とされる軸受部材にラジアル軸受面が設けられることから、部材点数および組立工数を減じて低コスト化を図りつつ、高精度なラジアル軸受面を得ることができるというメリットがある。軸受部材のラジアル軸受面には、ラジアル軸受隙間を満たす潤滑流体に動圧作用を発生させるラジアル動圧発生部を設けることができ、このラジアル動圧発生部は、軸受部材を射出成形するのと同時に型成形することができる。このようにすれば、別途ラジアル動圧発生部を形成する手間を省略しつつ、ラジアル方向の支持能力（回転精度）を高めることができる。

本発明の第２構成に係る流体軸受装置では、軸受部材の一端開口を軸受部材の内周面又は外周面に固定した蓋部材で閉塞し、この蓋部材の一端面で、軸部材をスラスト方向に支持するスラスト軸受部を形成することができる。このスラスト軸受部は、軸部材の一端を接触支持するいわゆるピボット軸受であっても良いし、軸部材を非接触支持する動圧軸受であっても良い。

以上より、本発明によれば、高精度なハウジングもしくは軸受部材を低コストに製造することが可能となり、もって高い軸受性能を具備する流体軸受装置を低コストに提供することが可能となる。

ディスク装置用のスピンドルモータを概念的に示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る流体軸受装置を示す断面図である。 図２に示す軸受部材の断面図である。 図２に示す軸受部材を下方から見た平面図である。 蓋部材の上側端面を示す図である。 図２に示す流体軸受装置の要部拡大断面図である。 図２に示す軸受部材の射出成形工程を概念的に示す断面図である。 図７に示す成形金型において、ゲートと突き出しピンの位置関係を模式的に示す図である。 軸受部材の成形後、成形金型の型開きを行った状態を概念的に示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る流体軸受装置を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る流体軸受装置を示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係る流体軸受装置を示す断面図である。

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に固定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４およびロータマグネット５と、モータブラケット６とを備えている。ステータコイル４はモータブラケット６の外周に取り付けられ、ロータマグネット５はディスクハブ３の内周に取り付けられる。流体軸受装置１の軸受部材７は、モータブラケット６の内周に固定される。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（図示例は２枚）保持される。以上の構成において、ステータコイル４に通電すると、ステータコイル４とロータマグネット５との間の電磁力でロータマグネット５が回転し、それによって、ディスクハブ３およびディスクハブ３に保持されたディスクＤが軸部材２と一体に回転する。

図２は、本発明の第１実施形態に係る流体軸受装置１を示すものである。この流体軸受装置１は、両端が開口した略円筒状の軸受部材７と、軸受部材７の内周に挿入された軸部材２と、軸受部材７の一端開口を閉塞する蓋部材１０とを構成部材として備え、その内部空間には潤滑流体としての潤滑油が充填されている。なお、以下では、便宜上、蓋部材１０が設けられた側を下側、その軸方向反対側を上側として説明を進める。

軸部材２は、軸部２ａとフランジ部２ｂとを有する。軸部２ａおよびフランジ部２ｂの双方は、耐摩耗性に富む金属材料、例えばステンレス鋼で形成される。本実施形態では、軸部２ａの下端に形成した小径部２ａ２を環状のフランジ部２ｂの内周に嵌合固定することで軸部材２が形成される。軸部２ａとフランジ部２ｂの固定方法は両者間に所定の固定強度を確保し得る限りにおいて任意であり、圧入、接着、溶接（特にレーザ溶接）等を採用することができる。軸部材２は、上記のように、個別に製作した軸部２ａおよびフランジ部２ｂを適宜の手段で一体化したものの他、両者を鍛造等で一体成形したものを使用することもできる。

軸受部材７は、軸方向両端が開口した略円筒状をなす樹脂の射出成形品であり、軸方向に延び、モータブラケット６（図１を参照）に対する取り付け面７ａ１を有する円筒状のハウジング部７ａと、ハウジング部７ａの上端部から内径側に延びるシール部７ｃと、ハウジング部７ａの略中間部分から内径側に延び、シール部７ｃの下方に設けられたスリーブ部７ｂとを一体に有する。後述するように、本実施形態では、スリーブ部７ｂの内周面７ｂ１および下側端面７ｂ２でラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２のラジアル軸受隙間および第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間がそれぞれ形成される。

シール部７ｃの内周面には、対向する軸部２ａの外周面２ａ１との間にシール隙間Ｓを形成するシール面７ｃ１が設けられる。シール面７ｃ１は下方に向けて漸次縮径したテーパ面状に形成される一方、軸部２ａの外周面２ａ１は径一定の円筒面状に形成される。従って、シール隙間Ｓは下方に向けて径方向寸法を漸次縮小させたテーパ形状を呈する。なお、これとは逆に、シール面７ｃ１を径一定の円筒面状に形成する一方、軸部２ａのうち、シール面７ｃ１と対向する領域を下方に向けて漸次拡径させたテーパ面状としても良い。この場合、軸部材２が回転するのに伴って、シール隙間Ｓには、いわゆる遠心力シールとしての機能も付加される。

シール部７ｃの上側端面７ｃ２は軸線と直交する方向の平坦面とされる。後述するように、この上側端面７ｃ２（厳密には、上側端面７ｃ２のうちの外径側一部領域）には、軸受部材７の射出成形工程において、成形金型内に配置した突き出し機構（突き出しピン２４。図７を参照）の突き出し力を受ける受圧部９が設けられる。

スリーブ部７ｂの内周面７ｂ１には、図３に示すように、対向する軸部２ａの外周面２ａ１との間にラジアル軸受隙間を形成する円筒状のラジアル軸受面Ａ１，Ａ２が軸方向の二箇所に離隔して設けられる。ラジアル軸受面Ａ１，Ａ２には、それぞれ、複数の動圧溝Ａａ１，Ａａ２をヘリングボーン形状に配列してなるラジアル動圧発生部が形成される。上側の動圧溝Ａａ１は、軸方向中心ｍ（上下の傾斜溝間領域の軸方向中央）に対して軸方向非対称に形成されており、軸方向中心ｍより上側領域の軸方向寸法Ｘ１が下側領域の軸方向寸法Ｘ２よりも大きくなっている。一方、下側の動圧溝Ａａ２は軸方向対称に形成され、その上下領域の軸方向寸法は上記軸方向寸法Ｘ２と等しくなっている。

スリーブ部７ｂの下側端面７ｂ２には、図４に示すように、対向するフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１との間に第１スラスト軸受隙間を形成する環状のスラスト軸受面Ｂが設けられる。スラスト軸受面Ｂには、複数の動圧溝Ｂａをヘリングボーン形状に配列してなるスラスト動圧発生部が形成されている。詳細は後述するが、以上で述べたラジアル動圧発生部およびスラスト動圧発生部は、軸受部材７を射出成形するのと同時に型成形される。

また図４に示すように、ハウジング部７ａの下側端面７ａ３には、３以上でかつ奇数個（図示例では５個）のゲート跡８が周方向等間隔で設けられている。すなわち、詳細は後述するが、本実施形態の軸受部材７は、下側端面７ａ３に対応する位置に、周方向等間隔で配置された５つのゲートを介してキャビティ内に溶融樹脂を射出、充填することで成形される。

ハウジング部７ａの下端側の内周面７ａ２には、蓋部材１０が接着、圧入、圧入接着（接着剤の介在のもとで圧入する）等の適宜の手段で固定され、これにより軸受部材７の下端開口部が閉塞される。蓋部材１０は、ステンレス鋼等の金属材料で円盤状に形成され、その上側端面１０ａ１には、図５に示すように、対向するフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２との間に第２スラスト軸受隙間を形成する環状のスラスト軸受面Ｃが設けられる。スラスト軸受面Ｃには、複数の動圧溝Ｃａをヘリングボーン形状に配列してなるスラスト動圧発生部が形成されている。

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７ｂの内周面７ｂ１の上下２箇所に離隔して設けたラジアル軸受面Ａ１，Ａ２と、これに対向する軸部２ａの外周面２ａ１との間にそれぞれラジアル軸受隙間が形成される。そして軸部材２の回転に伴って両ラジアル軸受隙間の油膜圧力が動圧溝Ａａ１，Ａａ２の動圧作用によって高められ、その結果、軸部材２をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２が軸方向の二箇所に離隔形成される。

これと同時に、スリーブ部７ｂの下側端面７ｂ２に設けたスラスト軸受面Ｂとフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１との間、および、フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２と蓋部材１０の上側端面１０ａ１に設けたスラスト軸受面Ｃとの間に、それぞれ第１および第２スラスト軸受隙間が形成される。そして、軸部材２の回転に伴って両スラスト軸受隙間の油膜圧力が動圧溝Ｂａ，Ｃａの動圧作用によってそれぞれ高められ、その結果、軸部材２をスラスト両方向に非接触支持する第１スラスト軸受部Ｔ１および第２スラスト軸受部Ｔ２が形成される。

また、シール隙間Ｓが、下方（流体軸受装置１の内部側）に向かって径方向寸法を漸次縮小したテーパ形状を呈しているため、シール隙間Ｓ内の潤滑油は毛細管力による引き込み作用により、シール隙間Ｓの隙間幅が狭くなる流体軸受装置１の内部側に向けて引き込まれる。また、シール隙間Ｓは、軸受部材７の内部空間に充填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、想定される温度変化の範囲内で潤滑油の油面を常にシール隙間Ｓ内に保持する。これらの構成から、軸受内部からの潤滑油漏れが効果的に防止される。なお、図示は省略しているが、潤滑油漏れを一層効果的に防止すべく、シール隙間Ｓに隣接する部位、例えばシール部７ｃの上側端面７ｃ２に撥油膜を設けても良い。

以上に示す流体軸受装置１では、軸受部材７に、ラジアル軸受面Ａ１，Ａ２、さらにはスラスト軸受面Ｂを有するスリーブ部７ｂを一体的に設けたことから、上記特許文献に記載の流体軸受装置で用いていた軸受スリーブを省略することができる。そのため、部品点数および組立工数を減じて流体軸受装置１の低コスト化を図ることができる。また、ラジアル軸受面Ａ１，Ａ２、スラスト軸受面Ｂ、およびシール面７ｃ１等、軸受性能を左右する面が成形面とされるので、これらの面の高精度化を低コストに達成することができる。また、軸受部材７は樹脂の射出成形品、すなわち非多孔質体とされるから、焼結金属の多孔質体からなる軸受スリーブを用いる場合に比べて軸受内部に充填する潤滑油量を減じることができる。そのため、潤滑油量の低減分だけシール隙間Ｓの軸方向寸法を短縮することができ、この寸法短縮分だけラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の軸受スパンを拡大して軸受剛性、ひいては軸受性能を向上することができる。

図６に拡大して示すように、軸部材２には、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１と下側端面２ｂ２とに開口する連通孔１１が設けられる。このような連通孔１１を設けることにより、軸部材２の回転中には連通孔１１を介して第１スラスト軸受隙間と第２スラスト軸受隙間との間で潤滑油を流通させることができる。これにより、第１スラスト軸受隙間と第２スラスト軸受隙間との間で圧力バランス（特にモータ起動時の圧力バランス）をとることができる。

図６に示すように、本実施形態の連通孔１１は、径方向部１１ａと軸方向部１１ｂとで構成され、両スラスト軸受面Ｂ，Ｃに設けたスラスト動圧発生部の形成領域を避けてその内径側に開口させるため、屈曲した形状を呈する。より詳細には、径方向部１１ａの外径端がフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１、スリーブ部７ｂの下端内周チャンファ（面取り）、および軸部２ａの下端に設けたヌスミ部２ａ３で形成される空間に開口し、径方向部１１ａの内径端に繋がった軸方向部１１ｂが軸部２ａの小径部２ａ２の外周面に沿って延び、第２スラスト軸受部Ｔ２の内径側（底面空間１２）に開口している。なお、連通孔１１は、円周方向の一箇所に設ける他、円周方向の複数箇所に設けることもできる。

軸部材２の回転中は、軸方向の二箇所に離隔して設けたラジアル動圧発生部のポンピング能力のアンバランス（図３参照）により、軸受部材７のスリーブ部７ｂの内周面７ｂ１と軸部２ａの外周面２ａ１との間に介在する潤滑油が下方に押し込まれる。そのため、軸受内部の閉塞側の空間、特に第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間よりも内径側の空間（底面空間１２）で圧力が高くなる傾向にある。このような場合に、第２スラスト軸受部Ｔ２の動圧溝Ｃａをポンプインタイプのスパイラル形状にすると、第２スラスト軸受隙間に介在する潤滑油が内径側に押し込まれるため、底面空間１２の圧力増大を助長することになる。これを回避するため、第２スラスト軸受隙間に動圧作用を発生させる動圧溝Ｃａは、上記のとおりへリングボーン形状（図５参照）にするのが望ましい。一方、第１スラスト軸受部Ｔ１ではこの種の問題が生じないので、動圧溝Ｂａを、図４に示すヘリングボーン形状ではなく、ポンプインタイプのスパイラル形状に形成しても良い。

以上の構成からなる流体軸受装置１のうち、軸受部材７は、以下示す態様で射出成形することによって得られる。

図７は、軸受部材７の射出成形工程を概念的に示すものである。この工程で用いる成形金型２０は、相対的な接近および離反移動が可能とされた雄型２１および雌型２２を主要部とし、両型２１，２２が型締めされることにより軸受部材７を成形するキャビティ２６が形成される。本実施形態では雄型２１が静止側を、また、雌型２２が可動側を構成する。

雄型２１にはコア２３が設けられ、コア２３の外周面には、ラジアル軸受面Ａ１，Ａ２に設けられるラジアル動圧発生部の形状に対応した型部２３ａ，２３ｂが軸方向の二箇所に離隔して形成されている。また、雄型２１には型締め方向に延びる孔が設けられ、この孔内に、キャビティ２６に対して進退移動可能な突き出し機構、例えば突き出しピン２４が配置されている。突き出しピン２４（および孔）は、キャビティ２６のうち、軸受部材７のシール部７ｃの上側端面７ｃ２に対応する位置に、円周方向等間隔で５つ設けられている。

雌型２２には、スラスト軸受面Ｂに設けられるスラスト動圧発生部（動圧溝Ｂａ）の形状に対応した型部２２ａと、キャビティ２６に樹脂材料Ｐを射出・充填するためのゲート２５とが設けられている。ゲート２５は、点状ゲートであり、キャビティ２６のうち、軸受部材７のハウジング部７ａの下側端面７ａ３に対応する位置（下側端面７ａ３を成形する位置）に円周方向等間隔で５つ設けられる。このゲート２５は、円周方向の配設位置を突き出しピン２４とは異ならせている。詳細に述べると、図８に模式的に示すように、各ゲート２５は、隣り合う突き出しピン２４，２４の中間部分に対応する位置（隣り合う突き出しピン２４，２４の二等分線上）に設けられる。つまり、平面視すると、突き出しピン２４とゲート２５とが円周方向に３６°間隔で交互に設けられる。

成形金型２０は主に以上の構成からなり、両型２１，２２を型締めした後、ゲート２５を介して溶融状態の樹脂材料Ｐをキャビティ２６内に射出・充填する。使用可能な樹脂材料Ｐは、熱可塑性樹脂、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の結晶性樹脂、あるいはポリフェニルサルフォン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）等の非晶性樹脂をベース樹脂とするものであれば特段限定はないが、本実施形態では液晶ポリマーをベース樹脂としている。ベース樹脂には、必要に応じて各種充填材を配合することができる。充填材としては、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状充填材、マイカ等の鱗片状充填材、カーボン繊維、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノマテリアル等の導電性充填材が使用可能である。これらの充填材は、単独で用いても良いし、複数組み合わせて用いても良い。

樹脂材料Ｐのベース樹脂を液晶ポリマーとしたのには訳があり、液晶ポリマーが、その他の熱可塑性樹脂（例えば、上記のポリフェニレンサルファイド）とは異なる特性を示すからである。具体的には、液晶ポリマーをベース樹脂とする樹脂材料で円筒体を射出成形すると、当該円筒体が固化するのに伴って、内径寸法が拡大する方向の成形収縮が生じる。従って、上記の樹脂材料Ｐで射出成形された軸受部材７に成形収縮が生じると、軸受部材７の内周面とコア２３の外周面との間に微小な径方向隙間が形成される。

各ゲート２５からキャビティ２６内に射出された樹脂材料Ｐは、各ゲート２５からそれぞれ軸方向および円周方向に流動し、隣り合うゲート２５，２５の中間位置で合流してウェルドを形成する。このとき、樹脂材料Ｐは、キャビティ２６内に介在する空気を圧縮しながらキャビティ２６内を流動するが、圧縮された空気を型外に排出しなければ、キャビティ２６内への樹脂材料Ｐの充填量が不足する等して、軸受部材７の成形精度やウェルド強度が低下するおそれがある。この点、上記のように、軸受部材７の上側端面７ｃ２に対応する位置に、キャビティ２６に対して進退可能な突き出しピン２４を配置すれば、突き出しピン２４と、これを挿通した孔との間の隙間から圧縮された空気を排出することができる。特に、このように、ゲート２５の他端側で、かつ隣り合うゲート２５，２５の中間部分に対応する位置、すなわち空気の圧縮率が最も高くなる位置に突き出しピン２４を配置したことから、圧縮された空気を効率的に型外に排出することができる。従って、キャビティ２６に対する樹脂材料Ｐの充填性を高め、成形精度およびウェルド強度の高い軸受部材７を得ることができる。

以上のようにして、樹脂材料Ｐをキャビティ２６に充填した後、キャビティ２６に充填された樹脂材料Ｐを固化させる。樹脂材料Ｐが固化するのに伴い、軸受部材７の各部では若干量の成形収縮が生じるが、ウェルドの形成位置では成形収縮量が若干大きくなる傾向にある。そのため、ウェルド形成位置において、軸受部材７の成形精度、特にその内周面に必要とされる真円度等の成形精度の崩れが大きくなり、軸受性能に悪影響が及ぶおそれがある。これに対し、上記のように、周方向等間隔に配置した５つのゲート２５を介してキャビティ２６内に樹脂材料Ｐを充填すれば、各ウェルドの形成位置における対角の径（各ウェルドと、これと１８０°位相を異ならせた部分とを繋ぐ線分の寸法）を概ね一定とすることができるので、内周面精度の低下を可及的に防止することができる。

なお、成形収縮に伴って内周面７ｂ１の真円度の狂いが大きくなるような場合であっても、上記のように、周方向等間隔に配置した複数のゲート２５から樹脂材料Ｐを射出するようにすれば、内周面７ｂ１をいわゆる多円弧面（本実施形態では５円弧面）とすることができる。これにより、ラジアル軸受部を動圧軸受の一種である多円弧軸受で構成することが可能となる。この場合には、ラジアル軸受面Ａ１，Ａ２にそれぞれ設けた動圧溝Ａａ，Ａｂが不要となる。

以上のようにして軸受部材７を成形した後、可動型である雌型２２を駆動させて型開きすると、成形品としての軸受部材７は、雄型２１に被着した状態で雌型２２から取り出される。雌型２２からの軸受部材７の取り出しに伴い、軸受部材７と繋がったゲート２５内で固化した樹脂（ゲート内樹脂）が分断される。ゲート内樹脂が分断されると、その一部がゲート跡８として軸受部材７に残るが、点状ゲート内に形成されるゲート内樹脂の強度は、環状ゲートのそれに比べて弱い。そのため、ゲート２５として点状ゲートを採用した本実施形態においては、除去加工等のゲート処理を必要とするほどのゲート跡８が残り難くなる。仮に、ゲート処理が必要な程度のゲート跡８が形成されたとしても、ゲート跡８は周方向の一部にのみ形成されることから、ゲート処理は、軸受部材７の離型後に部分的に施せば足りる。従って、ゲート処理を従来よりも簡略化して、軸受部材７の製造コストを低廉化することができる。なお、ゲート処理の方法は任意であり、ゲート跡８を機械加工で切除する、ゲート跡８を塑性変形させて下側端面７ａ３を均す、ゲート跡８を被覆材で被覆する等の手法を採用することができる。

次いで、突き出しピン２４を前進移動させ、軸受部材７の上側端面７ｃ２（受圧部９）に突き出し力を付与する。これにより、軸受部材７からコア２３が引き抜かれ、完成品としての軸受部材７が成形金型から取り出される（以上、図９を参照）。このような突き出しピン２４を用いる場合に、軸受部材７が概ね肉厚一定の薄肉円筒状であると、軸受部材７が突き出し力を受けた際に変形等するおそれがある。これに対し、軸受部材７の上端に内径側に延びるシール部７ｃを設けると共に、このシール部７ｃの上側端面７ｃ２に突き出し力を受ける受圧部９を設け、突き出し力を受ける部分の肉厚を増して高強度化を図ったことから、突き出し時の変形を抑制することができる。また、シール隙間Ｓを形成するシール部７ｃを一体に設けたことから、別途のシール部材を用いることなく、低コストに、流体軸受装置１に必須の構成部位であるシール隙間Ｓを得ることができる。

なお、液晶ポリマーをベース樹脂とした樹脂材料Ｐで軸受部材７を射出成形したことから、軸受部材７に成形収縮が生じると、上記のとおり、軸受部材７の内周面（スリーブ部７ｂの内周面７ｂ１）とコア２３の外周面との間に微小な径方向隙間が形成される。そのため、雄型２１からの軸受部材７の分離、すなわち軸受部材７からのコア２３の引き抜きはスムーズに行われる。従って軸受部材７の内周面７ｂ１に型成形されたラジアル動圧発生部が、コア２３の引き抜きに伴って損傷する可能性が大幅に減じられる。もちろん、液晶ポリマー以外の樹脂、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）をベース樹脂とした樹脂材料Ｐを用いて軸受部材７を射出成形しても良い。このような場合でも、軸受部材７からコア２３を無理抜きすることで上記構成の軸受部材７を成形金型から離型することができる。

以上、本発明に係る流体軸受装置１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１に限定適用されるものではない。以下、他の実施形態に係る流体軸受装置１について説明を行うが、実質的に同一の部材、部位には共通の参照番号を付して重複説明を省略することとし、異なる構成についてのみ詳述する。

図１０は、本発明の第２実施形態に係る流体軸受装置１を示すものである。同図に示す流体軸受装置１が上述したものと異なる主な点は、モータブラケット６（図１参照）に取り付けられ、ハウジング部７ａに相当する略円筒状のハウジング１７と、ハウジング１７の内周に保持され、ラジアル軸受面Ａ１，Ａ２を有するスリーブ部７ｂに相当する軸受スリーブ１８とで軸受部材７を構成した点にある。この場合、軸受スリーブ１８の内周面１８ａに設けられたラジアル軸受面Ａ１，Ａ２と軸部２ａの外周面２ａ１との間にラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２のラジアル軸受隙間が形成され、軸受スリーブ１８の下側端面１８ｂに設けられたスラスト軸受面Ｂとフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１との間に第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間が形成される。

ハウジング１７は、外周面１７ａ１がモータブラケット６に取り付けられる筒部１７ａと、軸部２ａとの間にシール隙間Ｓを形成するシール部１７ｂとを一体に有する。このハウジング１７は樹脂の射出成形品とされ、ハウジング１７の筒部１７ａの下側端面１７ａ３にゲート跡８が設けられ、ハウジング１７のシール部１７ｂの上側端面１７ｂ２に受圧部９が設けられる。すなわち、詳細な図示は省略するが、このハウジング１７は、上述した軸受部材７と同様にして成形される。

上記のように、別体のハウジング１７と軸受スリーブ１８とで軸受部材７を構成した場合には、軸受内部に、潤滑油が流動循環する一連の循環経路を構築することができる。詳しくは、軸受スリーブ１８の内周面１８ａと軸部２ａの外周面２ａ１との間の径方向隙間（ラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２のラジアル軸受隙間）、軸受スリーブ１８の下側端面１８ｂとフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１との間の軸方向隙間（第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間）、軸受スリーブ１８の外周面１８ｄに設けた軸方向溝１８ｄ１で形成される流体通路、および軸受スリーブ１８の上側端面１８ｃに設けた径方向溝１８ｃ１で形成される流体通路で上記の循環経路を構築することができる。

かかる構成とすることで、軸受内部に充満された潤滑油の圧力バランスが保たれると同時に、局部的な負圧の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振動の発生等の問題を解消することができる。上記の循環経路には、シール隙間Ｓが連通しているので、何らかの理由で潤滑油中に気泡が混入した場合でも、気泡は、潤滑油が循環する際にシール隙間Ｓ内の潤滑油の油面（気液界面）から外気に排出される。従って、気泡による悪影響は効果的に防止される。なお、このような循環経路を設けた場合、フランジ部２ｂには、図２等に示す連通孔１１を必ずしも設ける必要はなく、省略しても構わない。本実施形態は省略した場合を示している。

図１１は、本発明の第３実施形態に係る流体軸受装置１を示すものであり、図１０に示す第２実施形態の変形例である。この実施形態では、蓋部材１０を、フランジ部２ｂ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円盤状のプレート部１０ａと、プレート部１０ａの外径端から下方に延びる円筒状の筒部１０ｂとを一体に有する逆凹字状に形成し、筒部１０ｂの外周面１０ｂ１をハウジング１７の筒部１７ａの内周面７ａ２に固定することによってハウジング１７（軸受部材７）の下端開口を閉塞した。プレート部１０ａと筒部１０ｂとを一体に有する蓋部材１０は、ステンレス鋼板等の金属板をプレス加工することによって得られる。

上記のようにすれば、図１０に示す実施形態に比べて、ハウジング１７に対する蓋部材１０の固定面積が増すので、ハウジング１７に対する蓋部材１０の固定力が高まる。そのため、軸部材２に搭載されるディスクＤの枚数が増加して回転側の部材が重量化し、蓋部材１０に負荷される衝撃荷重が増大するような場合においても、蓋部材１０の耐抜け強度を高めることができる。上述した実施形態のように円盤状の蓋部材１０を用いる場合であっても、蓋部材１０を軸方向に厚肉化すれば、ハウジング１７に対する蓋部材１０の固定力を高めることができるが、蓋部材１０の重量化やコスト増が問題となる。これに対し、特に金属板をプレス加工することによって得た上記の蓋部材１０でハウジング１７の下端開口を閉塞すれば、重量化やコスト増を招くことなく蓋部材１０の耐抜け強度を高めることができる。

蓋部材１０の耐抜け強度を高める観点から言えば、図示する蓋部材１０の上下を反転させて、筒部１０ｂの外周面１０ｂ１をハウジング１７の内周面１７ａ２に固定しても良い。ところが、同一形状のハウジング１７を用いる場合にかかる構成を採用すると、筒部１０ｂの内周にフランジ部２ｂを収容するために、フランジ部２ｂを小径化する必要が生じる。これでは、スラスト軸受部Ｔ１，Ｔ２の支持面積が縮小し、スラスト方向の回転精度に悪影響が及ぶ可能性がある。これに対し本実施形態の構成であれば、このような問題も考慮せずとも足りる。

図１２は、本発明の第４実施形態に係る流体軸受装置１を示すものである。同図に示す流体軸受装置１は図１０に示す第２実施形態の変形例であり、主に、蓋部材１０をハウジング１７の外周面に固定した点において構成を異にしている。詳細には、蓋部材１０を、金属板をプレス加工することにより、円盤状のプレート部１０ａと、プレート部１０ａの外径端から軸方向に延びる円筒状の筒部１０ｂとを一体に有するコップ状に形成し、筒部１０ｂの内周面１０ｂ２をハウジング１７の筒部１７ａに設けた小径外周面１７ａ１１に固定している。

このように、ハウジング１７の外周面（ここでは小径外周面１７ａ１１）に蓋部材１０を固定すれば、蓋部材１０をハウジング１７の内周面に固定する場合に比べ、内周面と外周面の径差分だけ固定面積を増すことができるので、蓋部材１０の耐抜け強度を高めることができる。しかも、ハウジング１７との固定面積を一層増大すべく筒部１０ｂを軸方向に長大化しても、図１１に示す実施形態のように流体軸受装置１（ハウジング１７）の軸方向寸法を長大化する必要がない。従って、流体軸受装置１の軸方向寸法やラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の軸受スパンに影響を与えることなく、蓋部材１０の耐抜け強度を高めることができるというメリットがある。

また、蓋部材１０の筒部１０ｂを、モータブラケット６（図１参照）に対する取り付け部として活用することができる。蓋部材１０とモータブラケット６は何れも金属製であるので、両部材間に高い固定強度を確保することができる。従って、ハウジング１７が樹脂の射出成形品とされる本実施形態においても、流体軸受装置１がモータブラケット６から脱落するような事態を防止することができる。

さらに、蓋部材１０は金属材料で形成されているので、軸受装置の運転に伴ってディスクＤ等に帯電した静電気を、軸部材２→蓋部材１０→モータブラケット６という経路を介して確実に接地側に放電することができる。このように蓋部材１０で導電経路を構成できれば、ハウジング１７に導電性をもたせる必要がなくなる。そのため、ハウジング１７を形成する樹脂材料中への高価な導電性充填材の配合を不要とし、あるいは配合量を少なくすることができる。これにより、ハウジング１７の材料コストを抑えることができる。

なお、図示は省略するが、図１１および図１２に示す蓋部材１０の構成を、図２に示す第１実施形態に係る流体軸受装置１に適用することももちろん可能である。

同様に図示は省略するが、以上で説明した各実施形態において、蓋部材１０の上側端面１０ａ１には、摺動特性や耐摩耗性を向上するための被膜を形成しても良い。摺動特性や耐摩耗性を向上できるのであれば、被膜の種類に特段の限定はないが、例えば、ニッケルめっきに代表されるめっき被膜を挙げることができる。このようなめっき被膜は、無電解めっきあるいは電解めっきの何れで形成しても良い。

以上では、ゲート跡８が形成される軸受部材７の下側端面７ａ３、およびハウジング１７の下側端面１７ａ３を軸線と直交する方向の平坦面としているが、これら下側端面７ａ３，１７ａ３に凹部を設け、この凹部内にゲート跡８が形成されるようにしても良い。このとき、凹部の深さ（上方への後退量）を適切に設定しておけば、ゲート跡８が突起状に形成されたとしても、その先端部を凹部内に収容することができる。そのため、ゲート処理を一層簡略化することが、あるいはゲート処理を省略することが可能となる。

また、以上の実施形態では、ヘリングボーン形状等の動圧溝による動圧作用により動圧軸受からなるラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２を、また動圧軸受の一種である多円弧軸受でラジアル軸受部を構成する場合について説明を行ったが、いわゆるステップ軸受や波型軸受等、公知のその他の動圧軸受でラジアル軸受部を構成することもできる。また、ラジアル軸受隙間を介して対向する二面の双方を円筒面とした、いわゆる真円軸受でラジアル軸受部を構成することもできる。

また、以上の実施形態では、ヘリングボーン形状等の動圧溝による動圧作用により動圧軸受からなるスラスト軸受部Ｔ１，Ｔ２を構成した場合について説明を行ったが、いわゆるステップ軸受や波型軸受等、公知のその他の動圧軸受でスラスト軸受部Ｔ１，Ｔ２の何れか一方又は双方を構成することもできる。また、スラスト軸受部は、軸部材２の一端を接触支持するピボット軸受で構成することもできる。

また、以上では、モータの静止側を構成するモータブラケット６に軸受部材７を取り付ける一方、モータの回転側を構成するディスクハブ３に軸部材２を取り付けた、いわゆる軸回転型の流体軸受装置１に本発明を適用した場合について説明を行ったが、これとは逆に、ディスクハブ３に軸受部材７を取り付ける一方、モータブラケット６に軸部材２を取り付ける、いわゆる軸固定型の流体軸受装置に、以上で述べた本発明を適用することももちろん可能である。

１ 流体軸受装置
２ 軸部材
６ モータブラケット
７ 軸受部材
７ａ ハウジング部
７ｂ スリーブ部
７ｃ シール部
８ ゲート跡
９ 受圧部
１０ 蓋部材
１７ ハウジング
１８ 軸受スリーブ
２０ 成形金型
２４ 突き出しピン（突き出し機構）
２５ ゲート（点状ゲート）
２６ キャビティ
Ａ１、Ａ２ ラジアル軸受面
Ｂ、Ｃ スラスト軸受面
Ｓ シール隙間
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２ スラスト軸受部

Claims (11)

1. 軸方向の両端が開口した円筒状に樹脂で射出成形され、モータの静止側もしくは回転側に取り付けられるハウジングと、ラジアル軸受面を有し、ハウジングの内周に保持された軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入された軸部材とを備え、軸受スリーブと軸部材の相対回転に伴って軸受スリーブのラジアル軸受面と軸部材の外周面との間にラジアル軸受隙間が形成される流体軸受装置において、
   ハウジングが、軸方向の一方の端面に、周方向等間隔に設けられた３以上でかつ奇数のゲート跡を有することを特徴とする流体軸受装置。
2. ハウジングが、軸方向の他方の端面に、成形金型に設けた突き出し機構の突き出し力を受ける受圧部を有する請求項１記載の流体軸受装置。
3. 前記他方の端面のうち、周方向で隣り合うゲート跡の中間部分に対応する位置に前記受圧部が設けられた請求項２記載の流体軸受装置。
4. ハウジングの軸方向の他端に、軸部材との間にシール隙間を形成するシール部を設け、このシール部の端面に前記受圧部を設けた請求項２記載の流体軸受装置。
5. ハウジングの一端開口を、ハウジングの内周面又は外周面に固定した蓋部材で閉塞し、この蓋部材の一端面で、軸部材をスラスト方向に支持するスラスト軸受部を形成した請求項１記載の流体軸受装置。
6. 軸方向の両端が開口した円筒状に樹脂で射出成形され、モータの静止側もしくは回転側に取り付けられると共に、内周にラジアル軸受面を有する軸受部材と、軸受部材の内周に挿入された軸部材とを備え、軸受部材と軸部材の相対回転に伴って軸受部材のラジアル軸受面と軸部材の外周面との間にラジアル軸受隙間が形成される流体軸受装置において、
   軸受部材が、軸方向の一方の端面に、周方向等間隔に設けられた３以上でかつ奇数のゲート跡を有することを特徴とする流体軸受装置。
7. 軸受部材が、軸方向の他方の端面に、成形金型に設けた突き出し機構の突き出し力を受ける受圧部を有する請求項６記載の流体軸受装置。
8. 前記他方の端面のうち、周方向で隣り合うゲート跡の中間部分に対応する位置に前記受圧部を設けた請求項７記載の流体軸受装置。
9. 軸受部材の軸方向の他端に、軸部材との間にシール隙間を形成するシール部を設け、このシール部の端面に前記受圧部を設けた請求項７記載の流体軸受装置。
10. ラジアル軸受面に、ラジアル軸受隙間を満たす潤滑流体に動圧作用を発生させる動圧発生部が射出成形と同時に型成形された請求項６記載の流体軸受装置。
11. 軸受部材の一端開口を、軸受部材の内周面又は外周面に固定した蓋部材で閉塞し、この蓋部材の一端面で、軸部材をスラスト方向に支持するスラスト軸受部を形成した請求項６記載の流体軸受装置。

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