JP2012197931A - 流体動圧軸受装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フランジ部の端面に設けるべきスラスト動圧発生部の精度や、軸部に対するフランジ部の締結強度に優れた別体タイプのフランジ付軸部材を容易に製造可能とする。
【解決手段】個別に製作した軸部２１およびフランジ部２２が適宜の手段で一体化された軸部材２を得るに際し、焼結金属で円環状に形成されたフランジ素材２２’を軸部２１に外嵌し、その状態でフランジ素材２２’に対して軸方向両側から圧迫力を付与する。これにより、フランジ素材２２’の両端面２２ａ，２２ｂに、スラスト動圧発生部Ｂ，Ｃをそれぞれ型成形する共に、フランジ素材２２’の内周面２２ｃを内径側に膨張変形させてフランジ素材２２’を軸部２１の外周面２１ａに密着させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、流体動圧軸受装置およびその製造方法に関する。

流体動圧軸受装置は、軸受隙間に生じる潤滑流体（例えば、潤滑油）の動圧作用で、軸部材を相対回転自在に非接触支持する軸受装置である。この流体動圧軸受装置は、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、ディスク駆動装置（例えば、ＨＤＤ等の磁気ディスク駆動装置や、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク等の光ディスク駆動装置）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、電気機器のファンモータ等のモータ用軸受装置として好適に使用されている。

例えばディスク駆動装置のスピンドルモータに組み込まれる流体動圧軸受装置は、軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部と、軸部材をスラスト方向に支持するスラスト軸受部とを具備する。スラスト軸受部がいわゆる動圧軸受で構成される場合、軸部材としては、通常、軸部およびフランジ部を具備するフランジ付軸部材が使用される。この場合、軸部の外周面とこれに対向する面との間にラジアル軸受部のラジアル軸受隙間が形成され、フランジ部の端面とこれに対向する面との間にスラスト軸受部のスラスト軸受隙間が形成される。

フランジ付軸部材としては、軸部とフランジ部を切削等の機械加工で一体に形成した一体タイプが用いられる場合と、個別に製作した軸部およびフランジ部を適宜の手段で一体化した別体タイプが用いられる場合とがある。一体タイプのフランジ付軸部材は、軸部とフランジ部の間の精度（直角度等）を容易に高めることができる分、流体動圧軸受装置に高い回転精度を確保することができるというメリットがあるが、その反面、専用の加工設備が必要で、かつ材料ロスも大きいため、その製作に多大なコストを要する。一方、別体タイプのフランジ付軸部材は、軸部とフランジ部のそれぞれに対する要求特性を満足し易く、しかも一体タイプのフランジ付軸部材に比べて低コストに量産可能であるというメリットがある。

特に、下記の特許文献１に記載されたフランジ付軸部材のように、プレス加工によってフランジ部の端面にスラスト動圧発生部（スラスト軸受隙間に流体動圧を発生させるための動圧溝をヘリングボーン形状等に配列して構成されるもの）を型成形するのと同時に、軸部の一端にフランジ部を固定するようにすれば、軸部材の製造工程が簡略化され、しかもフランジ部の端面とスラスト軸受隙間を介して対向する部材端面にスラスト動圧発生部を設ける必要がなくなる。そのため、流体動圧軸受装置の製造工程の簡略化が図られ、流体動圧軸受装置の製造コストを低廉化することができる。

特開平７−２９６５０２号公報

ところで、上記特許文献１も含め、フランジ部は溶製材（例えば、ステンレス鋼等の中実の金属材料）で形成されるのが一般的である。溶製材からなるフランジ部にプレス加工を施すことによって、フランジ部の端面に動圧溝を精度良く型成形するのと同時にフランジ部を軸部の一端に強固に固定しようとすると、フランジ部の軸方向両側から相当に大きな圧迫力を加える必要がある。しかしながら、溶製材からなるフランジ部を大きく加圧すると、加圧力を解放するのに伴って生じるスプリングバックの程度が大きくなることから、特にスラスト方向の回転精度を左右するフランジ部端面の平面度等を所定精度に仕上げることが難しくなる。プレス加工後に矯正加工や研削等の仕上げ加工を施せば、フランジ部の端面精度を所定精度に仕上げることも可能ではあるが、工程数が増加する分、製造コストの増大を招く。

かかる実情に鑑み、本発明は、フランジ部の端面に設けるべきスラスト動圧発生部の精度や、軸部に対するフランジ部の締結強度に優れた別体タイプのフランジ付軸部材を容易に製造可能とし、これにより、特にスラスト方向の回転精度に優れた流体動圧軸受装置の低コスト化に寄与することを目的とする。

上記の目的を達成するために創案された本発明は、軸部およびフランジ部を有する軸部材と、軸部の外周面で形成されるラジアル軸受隙間と、フランジ部の端面で形成されるスラスト軸受隙間と、スラスト軸受隙間に流体動圧を発生させるスラスト動圧発生部とを備える流体動圧軸受装置において、フランジ部が、焼結金属で円環状に形成されると共に、プレス加工により端面に型成形されたスラスト動圧発生部を有し、かつプレス加工により内周面に生じた膨張変形部を軸部の外周面に密着させることにより軸部に固定されていることを特徴とする。

上記のように、フランジ部を焼結金属で形成すれば、フランジ部（最終的にフランジ部となるフランジ素材）が有する多孔質組織の気孔率（フランジ素材の密度）を調整することによって、プレス加工に伴うフランジ素材の変形量（塑性変形の程度）を最適化することができる。すなわち、気孔率を調整すれば、端面に型成形されるスラスト動圧発生部の成形性を向上する、軸部に対するフランジ部の締結強度を高める、あるいはこれらを両立させる等の対応を容易に選択することができ、しかも型成形時に付与された圧迫力が解放されるのに伴って生じるスプリングバックの程度も調整することができる。従って、プレス加工後の矯正加工や仕上げ加工を省略しつつも、スラスト動圧発生部の成形精度、フランジ部の端面精度、さらには軸部に対するフランジ部の締結強度等に優れた別体タイプのフランジ付軸部材を容易かつ低コストに量産することができる。

また、端面でスラスト軸受隙間を形成するフランジ部を焼結金属で形成したことにより、流体動圧軸受装置の運転時には、フランジ部の内部気孔で保持された潤滑流体がスラスト軸受隙間に供給される。そのため、例えばスラスト軸受隙間に介在させるべき潤滑流体量が不足し、スラスト軸受隙間の一部領域で負圧が発生する、などといった不具合の発生確率が可及的に低減され、スラスト方向の回転精度が安定的に維持される。また、スラスト動圧発生部をプレス加工で型成形したことにより、フランジ部のうち、少なくともスラスト動圧発生部の形成領域が高密度化され、耐摩耗性が向上する。

互いに対向する軸部の外周面とフランジ部の内周面との間には、フランジ素材（プレス加工に伴ってフランジ部となる焼結金属製の円環状部材）を軸部に圧入することにより形成した圧入固定部を設けることができる。このような圧入固定部を設けておけば、フランジ素材に対してプレス加工を施す際に、軸部に対するフランジ素材の姿勢に狂いが生じ難くなる。そのため、高精度のスラスト動圧発生部を型成形する上で、また、軸部とフランジ部相互間の精度（例えば、軸部の外周面とフランジ部の端面との間の直角度や、軸部とフランジ部の同軸度）に優れた軸部材を得る上で有利となる。

軸部の外周面に、膨張変形部を収容する凹部を設けておけば、軸部とフランジ部の接触面積を増大させることができるので軸部に対するフランジ部の締結強度（フランジ部の抜け強度）を一層高めることができる。凹部は、任意形状に形成することができ、例えば散点状に無数設けることができる他、軸部の周方向に延びた周方向溝で構成することができる。凹部としての周方向溝は、軸部の全周に亘って連続的に設けても良いし、軸部の外周面に断続的あるいは部分的に設けても良い。

凹部を周方向溝で構成する場合、フランジ部の抜け強度は、周方向溝の設置本数（軸方向における設置本数。以下同様。）を増加させるほど高め得るものと考えられる。しかしながら、フランジ部の厚みには制約があることから、周方向溝を軸方向に多数設ける場合には、個々の周方向溝の溝幅を小さくする必要がある。この場合、周方向溝内への肉の流入性が低下し、フランジ部の抜け強度を効果的に高めることができなくなる。また、周方向溝を軸方向に多数設けること等によって、軸部の外周面のうち、フランジ部の内周面との対向領域に占める凹部の形成領域が増大すると、軸部に対するフランジ部の固定精度に悪影響が及び易くなる。従って、周方向溝の設置本数はむやみに増加させれば良いというものでもない。このような検討から、軸部の外周面に設けるべき凹部としての周方向溝は、軸部の外周面の軸方向に離間した二箇所に設けるのが望ましく、特に個々の周方向溝の溝幅を、フランジ部の厚みの５％以上２０％以下とするのが望ましい。さらに、凹部としての周方向溝は、この周方向溝への肉の流入性を高める観点から、その断面形状を、溝底側に向けて溝幅を漸減させるテーパ状とするのが望ましい。

上記構成において、フランジ素材を部分的に塑性変形させることにより、フランジ部を軸部に対して加締め固定してなる加締め部を形成することもできる。このようにすれば、軸部に対するフランジ部の締結強度をより一層高めることができる。

本発明に係る流体動圧軸受装置は、内周に挿入した軸部の外周面との間にラジアル軸受隙間を形成すると共に、フランジ部の端面との間にスラスト軸受隙間を形成する軸受スリーブをさらに備えたものとすることができる。加工性（成形性）や両軸受隙間への潤滑流体の補給性を考慮すると、軸受スリーブは焼結金属で形成するのが望ましいが、フランジ部が焼結金属で形成される本発明の構成上、フランジ部と軸受スリーブを同種の焼結金属（主成分を同じくした焼結金属）で形成すると、軸受装置の運転中に、フランジ部と軸受スリーブとが凝着し易くなる。そのため、軸受スリーブは、フランジ部とは主成分の異なる焼結金属で形成するのが望ましい。

好ましい具体例として、フランジ部を、銅を主成分とした焼結金属（銅系の焼結金属）で形成し、軸受スリーブを、鉄を主成分とした焼結金属（鉄系の焼結金属）で形成した構成を挙げることができる。本発明では、フランジ素材（フランジ部）にプレス加工が施されることから、フランジ部は、鉄よりも加工性に優れた銅を主成分とした焼結金属で形成するのが望ましく、また、軸受スリーブは、フランジ部よりも体積の大きな部材とされるのが通例である関係上、銅よりも安価な鉄を主成分とした焼結金属で形成するのが望ましい。

但し、フランジ部に加えて軸受スリーブも焼結金属で形成すると、流体動圧軸受装置の内部空間に介在する潤滑流体量が増大するため、軸受性能を高める上で不利となる場合がある。そのため、フランジ部および軸受スリーブの双方を焼結金属製とする場合には、良好な加工性を確保し得る範囲内で高密度化された焼結体でフランジ部および軸受スリーブを形成するのが望ましい。

また、以上の構成において、軸部の外周面には、ラジアル軸受隙間に流体動圧を発生させるラジアル動圧発生部を設けることができる。ラジアル動圧発生部は、ラジアル軸受隙間を介して軸部の外周面と対向する面（例えば、軸受スリーブの内周面）に形成することも可能であるが、ラジアル動圧発生部は微小な動圧溝を円周方向に複数設けて構成される場合が多く、この種の動圧溝を軸受スリーブの内周面に精度良く形成しようとすると製造コストが増大する可能性が高くなる。これに対して、軸部の外周面にラジアル動圧発生部を設ける場合には、転造や研削等の比較的簡便な手段を組み合わせることで微小な動圧溝も精度良く形成することができるので、製造コストの低廉化を図る上で有利となる。

以上で述べた本発明に係る流体動圧軸受装置は、ステータコイルと、ロータマグネットとを有するモータ、例えばディスク駆動装置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。

また、上記の目的を達成するため、本発明では、軸部およびフランジ部を有する軸部材と、軸部の外周面で形成されるラジアル軸受隙間と、フランジ部の端面で形成されるスラスト軸受隙間と、スラスト軸受隙間に流体動圧を発生させるスラスト動圧発生部とを備えた流体動圧軸受装置の製造方法において、焼結金属で円環状に形成されたフランジ素材を軸部に外嵌し、その状態でフランジ素材を軸方向両側から加圧することにより、フランジ素材の端面にスラスト動圧発生部を型成形すると共に、フランジ素材の内周面を内径側に膨張変形させてフランジ素材を軸部の外周面に密着させる工程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を提供する。

上記の構成においては、フランジ素材を軸部に圧入した状態で、フランジ素材を軸方向両側から加圧することができる他、フランジ素材の外周面の膨張変形を規制しつつ、フランジ素材を軸方向両側から加圧することもできる。

また、フランジ素材を軸方向両側から加圧する際、フランジ素材を部分的に塑性変形させることにより、フランジ部を軸部に対して加締め固定してなる加締め部を形成することができる。

以上に示すように、本発明によれば、フランジ部の端面に設けるべきスラスト動圧発生部の精度や、軸部に対するフランジ部の締結強度に優れたフランジ付軸部材を容易に製造することができる。これにより、特にスラスト方向の回転精度に優れた流体動圧軸受装置を低コストに提供することが可能となる。

流体動圧軸受装置が組み込まれた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。 本発明の第１実施形態に係る流体動圧軸受装置の含軸断面図である。 軸受スリーブの断面図である。 （ａ）図はフランジ部の上側端面を示す図、（ｂ）図はフランジ部の下側端面を示す図である。 図２中のＸ部拡大図である。 プレス工程を段階的に示す図であり、（ａ）図はプレス加工直前の状態を示す要部拡大断面図、（ｂ）図はプレス加工中の状態を示す要部拡大断面図、（ｃ）図はプレス加工中の状態を示す要部拡大断面図、（ｄ）図はプレス加工終了後における軸部材の要部拡大断面図である。 変形例にかかる軸部材の要部拡大断面図である。 確認試験の実測結果を示す図である。 変形例にかかる軸部材の要部拡大断面図である。 図９に示す軸部材の製造工程を模式的に示す図であり、（ａ）図はプレス加工直前の状態を示す要部拡大断面図、（ｂ）図はプレス加工中の状態を示す要部拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係る流体動圧軸受装置の含軸断面図である。 本発明の第３実施形態に係る流体動圧軸受装置の含軸断面図である。 本発明の第４実施形態に係る流体動圧軸受装置の含軸断面図である。 本発明の第５実施形態に係る流体動圧軸受装置の含軸断面図である。 （ａ）図は、図１４に示す流体動圧軸受装置のフランジ部の上側端面を示す図、（ｂ）図は、同フランジ部の下側端面を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１に、流体動圧軸受装置が組み込まれた情報機器用スピンドルモータの一構成例を概念的に示す。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あり、軸部材２を回転自在に支持する流体動圧軸受装置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、モータベース６とを備えている。ステータコイル４はモータベース６の外周に取付けられ、ロータマグネット５はディスクハブ３の内周に取付けられる。流体動圧軸受装置１のハウジング７は、モータベース６の内周に固定される。ディスクハブ３にはディスクＤが一又は複数枚（図示例は２枚）保持されている。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に、本発明の第１実施形態に係る流体動圧軸受装置１を示す。この流体動圧軸受装置１は、軸部２１およびフランジ部２２を有する軸部材２と、軸部２１を内周に挿入した軸受スリーブ８と、軸受スリーブ８を内周に保持した略円筒状のハウジング７と、ハウジング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、内部空間には潤滑流体としての潤滑油（密な散点ハッチングで示す）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が、流体動圧軸受装置１の使用態様（姿勢）がこれに限定されるわけではない。

ハウジング７は、溶製材（例えば、黄銅やステンレス鋼等の中実の金属材料）で軸方向両端が開口した略円筒状に形成されており、円筒状の本体部７ａと、本体部７ａの上端から内径側に延びたシール部７ｂとを一体に有する。本体部７ａの内周面には、相対的に小径の小径内周面７ａ１と、相対的に大径の大径内周面７ａ２とが設けられ、小径内周面７ａ１および大径内周面７ａ２に、軸受スリーブ８および蓋部材１０がそれぞれ固定されている。ハウジング７に対する軸受スリーブ８および蓋部材１０の固定手段は特に問わず、圧入、接着、圧入接着、溶接等、適宜の手段で固定することができる。本実施形態では、本体部７ａの小径内周面７ａ１に軸受スリーブ８を隙間嵌めし、この隙間に接着剤を介在させるいわゆる隙間接着により、ハウジング７の内周に軸受スリーブ８が固定されている。小径内周面７ａ１の軸方向所定箇所には、接着剤溜りとして機能する環状溝７ａ３が形成されており、この環状溝７ａ３内に接着剤が充填され、固化することにより、ハウジング７に対する軸受スリーブ８の接着強度の向上が図られる。

シール部７ｂの内周面７ｂ１は、下方に向けて漸次縮径したテーパ面状に形成され、対向する軸部２１の外周面２１ａとの間に下方に向けて径方向寸法を漸次縮小させたくさび状のシール空間Ｓを形成する。シール部７ｂの下側端面７ｂ２の内径側領域には、軸受スリーブ８の上側端面８ｃが当接しており、これにより、ハウジング７に対する軸受スリーブ８の軸方向における相対的な位置決めがなされている。シール部７ｂの下側端面７ｂ２の外径側領域は、外径側に向かって徐々に上側に後退しており、軸受スリーブ８の上側端面８ｃおよび上部外周チャンファとの間に環状隙間を形成している。環状隙間の内径端部は、軸受スリーブ８の上側端面８ｃの環状溝８ｃ１に繋がっている。

以上の構成を有するハウジング７は、樹脂の射出成形品とすることもできるし、マグネシウム合金やアルミニウム合金等に代表される低融点金属の射出成形品、あるいは、いわゆるＭＩＭ成形品とすることもできる。

軸受スリーブ８は、焼結金属からなる多孔質体、ここでは鉄を主成分とする焼結金属（例えば、７０〜９０ｍａｓｓ％Ｆｅ−３０〜１０ｍａｓｓ％Ｃｕ）の多孔質体で円筒状に形成される。軸受スリーブ８の下側端面８ｂは、対向するフランジ部２２の上側端面２２ａとの間に第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間を形成する環状領域を有する。この環状領域は、平滑な平坦面に形成されており、凹凸形状部（例えば、動圧溝およびこれを画成する丘部からなるスラスト動圧発生部）は設けられていない。軸受スリーブ８の上側端面８ｃには、環状溝８ｃ１と、外径端が環状溝８ｃ１に繋がった径方向溝８ｃ２とが形成されており、軸受スリーブ８の外周面８ｄには、円周方向の一又は複数箇所に軸方向溝８ｄ１が形成されている。

軸受スリーブ８の内周面８ａには、対向する軸部２１の外周面２１ａとの間にラジアル軸受隙間を形成するラジアル軸受面となる円筒状領域が軸方向の二箇所に離間して設けられており、各円筒状領域には、図３に示すようにヘリングボーン形状の動圧溝Ａａを円周方向に複数配列してなるラジアル動圧発生部Ａ１，Ａ２がそれぞれ形成されている。上側の動圧溝Ａａ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Ａａ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Ｘ１よりも小さくなっている。動圧溝Ａａは、スパイラル形状に形成することもできる。

蓋部材１０は、金属材料でプレート状に形成される。蓋部材１０の上側端面１０ａには、対向するフランジ部２２の下側端面２２ｂ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環状領域が設けられる。この環状領域は平滑な平坦面に形成されており、凹凸形状部（例えば、動圧溝およびこれを画成する丘部からなるスラスト動圧発生部）は設けられていない。

軸部材２は、高剛性の溶製材（例えばＳＵＳ４２０Ｊ２等のステンレス鋼）で中実軸状に形成された軸部２１と、軸部２１の下端に設けられたフランジ部２２とを備える。軸部２１の外周面２１ａのうち、軸受スリーブ８の内周面８ａのラジアル軸受面（ラジアル動圧発生部Ａ１，Ａ２）間領域に対向する領域には、内径側に後退した円筒状の中逃げ部２３が設けられている。軸部２１の外周面２１ａにこのような中逃げ部２３を設けたことにより、概ね径一定の円筒面に形成された軸受スリーブ８の内周面８ａと中逃げ部２３との間に、ラジアル軸受隙間よりも隙間幅の大きい半径方向隙間が形成される。この半径方向隙間は、潤滑油溜りとして機能させることができるので、軸受運転中には、軸方向上下に隣接した２つのラジアル軸受隙間を潤沢な潤滑油で満たすことが可能となる。これにより、ラジアル方向における回転精度の安定化が図られる。また、上記半径方向隙間の隙間幅がラジアル軸受隙間のそれよりも大きく確保されていることから、ロストルクを小さくすることができ、モータ、ひいては電気機器の低消費電力化に寄与する。

フランジ部２２は、焼結金属の多孔質体、ここでは銅を主成分とする焼結金属（例えば、６０ｍａｓｓ％Ｃｕ−４０ｍａｓｓ％Ｆｅ）の多孔質体で円環状に形成され、軸部２１の下端外周に固定されている。固定手順については後に詳述するが、ここでは図５に拡大して示すように、互いに対向する軸部２１の外周面２１ａとフランジ部２２の内周面２２ｃとの間に、フランジ部２２［詳しくは、図６（ａ）等に示すフランジ素材２２’］を軸部２１に圧入することにより形成した圧入固定部２５を介在させると共に、フランジ部２２（フランジ素材２２’）にプレス加工を施すのに伴ってフランジ素材２２’の内周面２２ｃに生じた膨張変形部２４を軸部２１の外周面２１ａに密着させることにより、フランジ部２２が軸部２１の外周面２１ａに固定されている。

軸部２１の外周面２１ａのうち、フランジ部２２の固定領域（の軸方向略中央部）には凹部２１ｂが形成されており、この凹部２１ｂにフランジ部２２の内周面２２ｃに生じた膨張変形部２４（の一部）が収容されている。本実施形態の凹部２１ｂは、軸部２１の周方向に延びた周方向溝４０で構成され、より詳しくは軸部２１の全周に亘って延びた環状溝で構成されている。かかる構成から、相互に対向する軸部２１の外周面２１ａとフランジ部２２の内周面２２ｃとの間に、両者を軸方向で相互に係合させる凹凸嵌合部が形成され、フランジ部２２の抜け強度が高められている。図示は省略するが、凹部２１ｂとしての周方向溝４０は、軸部２１の外周面２１ａに断続的あるいは部分的に設けることも可能であり、この場合、軸部２１に対するフランジ部２２の回り止めも図られる。また、凹部２１ｂは、周方向溝４０以外にも、例えば散点状に無数設けることも可能である。

図５にも示すように、フランジ部２２の上側端面２２ａには、対向する軸受スリーブ８の下側端面８ｂとの間に第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間を形成するスラスト軸受面となる環状領域が設けられており、この環状領域には、図４（ａ）に示すように、スパイラル形状の動圧溝Ｂａを円周方向に複数配列してなるスラスト動圧発生部Ｂが形成されている。また、フランジ部２２の下側端面２２ｂには、対向する蓋部材１０の上側端面１０ａ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スラスト軸受面となる環状領域が設けられており、この環状領域には、図４（ｂ）に示すように、スパイラル形状の動圧溝Ｃａを円周方向に複数配列してなるスラスト動圧発生部Ｃが形成されている。後述するように、両スラスト動圧発生部Ｂ，Ｃは、フランジ部２２となる焼結金属製のフランジ素材２２’にプレス加工を施すことによって型成形されている。従って、フランジ部２２のうち、少なくともスラスト動圧発生部Ｂ，Ｃの形成領域は他所よりも高密度化されており（例えば、密度が７．３〜８．０ｇ／ｃｍ³）、耐摩耗性の向上が図られている。スラスト動圧発生部Ｂ，Ｃの何れか一方又は双方を構成する動圧溝は、図１３（ａ）（ｂ）に示すようなヘリングボーン形状に形成することもできる。

以上の構成を有する軸部材２の製造方法について、図６を参照しながら詳述する。

図６（ａ）〜（ｃ）は、軸部材２を製造する一連の工程のうち、プレス工程を示すものである。このプレス工程では、まず図６（ａ）に示すように、相対的に接近および離反移動可能に同軸配置された第１金型３１および第２金型３３を有するプレス金型３０に、個別に製作した軸部２１とフランジ素材２２’とを配置する。ここで、フランジ素材２２’は、銅粉末を主成分とする円環状の圧粉体を焼結することによって得られた銅系の焼結体（例えば、６０ｍａｓｓ％Ｃｕ−４０ｍａｓｓ％Ｆｅ）からなり、その密度は７．２〜７．９ｇ／ｃｍ³の範囲内に設定される。このフランジ素材２２’は、当該プレス工程を経ることによって完成品としてのフランジ部２２に加工されるものであって、内周面２２ｃは径一定の円筒面に形成され、両端面２２ａ，２２ｂは平滑な平坦面に形成されている。

第１金型３１は、軸部２１を内周に収容可能な円筒状をなし、フランジ素材２２’と軸方向に対向する領域には、フランジ部２２の上側端面２２ａに設けるべきスラスト動圧発生部Ｂ（動圧溝Ｂａ）の形状に対応した溝型部３２が設けられている。第２金型３３は、第１金型３１の外径側に配置される筒状の部分と、軸部２１の軸端側に配置される円盤状の部分とを有し、フランジ素材２２’と軸方向に対向する領域には、フランジ部２２の下側端面２２ｂに設けるべきスラスト動圧発生部Ｃの形状に対応した溝型部３４が設けられている。第２金型３３の内周面３３ａの内径寸法は、プレス加工に伴ってフランジ素材２２’の外周面２２ａが外径側に膨張変形したときに、フランジ素材２２’の外周面２２ａを拘束可能な値（外周面２２ａの膨張変形を規制可能な値）に設定されている。

本実施形態では、図６（ａ）に示すように、軸部２１の下端外周面２１ａに円環状のフランジ素材２２’を圧入することにより、互いに対向する軸部２１の外周面２１ａとフランジ素材２２’の内周面２２ｃとの間に、フランジ素材２２’（フランジ部２２）を軸部２１に対して圧入固定してなる圧入固定部２５を形成してから、第１金型３１の内周に軸部２１を挿入する。

次いで、図６（ｂ）（ｃ）に示すように、第１金型３１と第２金型３３とを相対的に接近移動させ、フランジ素材２２’を軸方向両側から加圧する。これに伴い、フランジ素材２２’の内部気孔が小さくなるとともに、フランジ素材２２’の両端面２２ａ，２２ｂの肉が溝型部３２，３４に倣って塑性変形し、フランジ素材２２’の上側端面２２ａおよび下側端面２２ｂに、スラスト動圧発生部Ｂ，Ｃがそれぞれ型成形される。スラスト動圧発生部Ｂ，Ｃの型成形時、フランジ素材２２’の内周面２２ｃおよび外周面２２ｄは、それぞれ、内径側および外径側に膨張変形するが、フランジ素材２２’の外周面２２ｃは第２金型３３の内周面３３ａに拘束されて膨張変形が規制されており、フランジ素材２２’の両端面２２ａ，２２ｂには溝型部３２，３４がそれぞれ強く密着している。そのため、フランジ素材２２’を軸方向両側から加圧し、フランジ素材２２’の両端面にスラスト動圧発生部Ｂ，Ｃをそれぞれ型成形したとき、フランジ素材２２’の肉は主に内径側に塑性流動する。そして、肉の塑性流動に伴って内周面２２ｃに生じた膨張変形部２４が軸部２１の外周面２１ａに密着し、これによって軸部２１の外周面２１ａにフランジ素材２２’が固定される。軸部２１の外周面２１ａのうち、フランジ部２２（フランジ素材２２’）の固定領域には凹部２１ｂとしての周方向溝４０が設けられており、膨張変形部２４の一部は凹部２１ｂ内に収容される。

以上のようにして、プレス加工によりフランジ素材２２’の両端面２２ａ，２２ｂにスラスト動圧発生部Ｂ，Ｃがそれぞれ型成形されるのと同時に、フランジ素材２２’が軸部２１に固定されると、第１金型３１と第２金型３３とを相対的に離反移動させ、軸部２１およびフランジ素材２２’の一体品をプレス金型３０から取り出す。これにより、図６（ｄ）に示すように、軸部２１の下端にフランジ部２２が取り付け固定され、かつフランジ部２２の上側端面２２ａおよび下側端面２２ｂにスラスト動圧発生部Ｂ，Ｃがそれそれ型成形された軸部材２が完成する。

以上の構成からなる流体動圧軸受装置１において、軸受スリーブ８の内周面８ａの上下二箇所に離隔形成したラジアル軸受面と、これに対向する軸部２１の外周面２１ａ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の回転に伴い、両ラジアル軸受隙間に形成される油膜の圧力が動圧溝Ａａ，Ａａ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、フランジ部２２の上側端面２２ａに設けたスラスト軸受面とこれに対向する軸受スリーブ８の下側端面８ｂとの間、および、フランジ部２２の下側端面２２ｂに設けたスラスト軸受面とこれに対向する蓋部材１０の上側端面１０ａとの間に、スラスト軸受隙間がそれぞれ形成される。そして、軸部材２の回転に伴い、両スラスト軸受隙間に形成される油膜の圧力が、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および第２スラスト軸受部Ｔ１，Ｔ２が形成される。

また、シール空間Ｓが、ハウジング７の内部側に向かって径方向寸法を漸次縮小させたくさび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ってハウジング７の内部側に向けて引き込まれる。また、シール空間Ｓは、ハウジング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空間Ｓ内に保持する。そのため、ハウジング７内部からの潤滑油漏れが効果的に防止される。

また、上述したように、上側の動圧溝Ａａは、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ため、軸部材２の回転時、動圧溝Ａａ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。かかる構成により、軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部２１の外周面２１ａ１との間の隙間に充満された潤滑油は下方に流動し、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８の軸方向溝８ｄ１で形成される軸方向の流体通路１１→軸受スリーブ８の上部外周チャンファ等で形成される環状空間→軸受スリーブ８の環状溝８ｃ１および径方向溝８ｃ２で形成される流体通路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。

このような構成とすることで、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、シール空間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。従って、気泡による悪影響は一層効果的に防止される。

上記のように、本発明に係る流体動圧軸受装置１では、フランジ部２２が、焼結金属で円環状に形成されると共に、プレス加工により端面２２ａ，２２ｂに型成形されたスラスト動圧発生部Ｂ，Ｃを有し、かつプレス加工により内周面２２ｃに生じた膨張変形部２４を軸部２１の外周面２１ａに密着させることにより軸部２１に固定されている。フランジ部２２を焼結金属で形成すれば、フランジ部２２（フランジ素材２２’）の気孔率を調整することによって、プレス加工に伴うフランジ素材２２’の変形量（塑性変形の程度）を最適化することができる。すなわち、気孔率を調整すれば、端面２２ａ，２２ｂにそれぞれ型成形されるスラスト動圧発生部Ｂ，Ｃの成形性を向上する、軸部２１に対するフランジ部２２の締結強度を高める、あるいはこれらを両立させる等の対応を容易に選択することができ、しかもプレス加工時に付与された圧迫力が解放されるのに伴って生じるスプリングバックの程度も調整することができる。従って、プレス加工後の別途の仕上げ加工等を省略しつつも、スラスト動圧発生部Ｂ，Ｃの成形精度、端面２２ａ，２２ｂの平面度等、さらには軸部２１に対するフランジ部２２の締結強度に優れた別体タイプのフランジ付軸部材２を容易に量産することができる。

また、互いに対向する軸部２１の外周面２１ａとフランジ部２２の内周面２２ｃとの間に、フランジ素材２２’を軸部２１に圧入することにより形成した圧入固定部２５を設けたことから、プレス加工を施す際に、軸部２１に対するフランジ素材２２’の姿勢に狂いが生じ難くなる。そのため、高精度のスラスト動圧発生部Ｂ，Ｃを型成形する上で、また、軸部２１とフランジ部２２相互間の精度（例えば、軸部２１の外周面２１ａとフランジ部２２の端面２２ａ，２２ｂとの間の直角度や、軸部２１とフランジ部２２の同軸度）に優れた軸部材２を得る上で有利となる。

また、以上で説明した流体動圧軸受装置１においては、両スラスト軸受隙間を形成するフランジ部２２、さらにはフランジ部２２との間に第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間を形成する軸受スリーブ８を焼結金属で形成したことから、流体動圧軸受装置１の運転時には、フランジ部２２および軸受スリーブ８の内部気孔で保持された潤滑油がスラスト軸受隙間に供給される。そのため、スラスト軸受隙間に介在させるべき潤滑油量が不足し、スラスト軸受隙間の一部領域で負圧が発生する、などといった不具合の発生確率が可及的に低減され、スラスト方向の回転精度が安定的に維持される。

但し、フランジ部２２と軸受スリーブ８を同種の焼結金属（主成分を同じくした焼結金属）で形成すると、流体動圧軸受装置１の運転中に、フランジ部２２と軸受スリーブ８とが凝着し易くなる。この点、本実施形態では、フランジ部２２を銅系の焼結金属で形成する一方、軸受スリーブ８を鉄系の焼結金属で形成したことから、上記の不具合も生じ難くなる。また、銅は鉄に比べて加工性に富むことから、プレス加工が施されるフランジ部２２（フランジ素材２２’）を銅系の焼結金属で形成したことにより、スラスト動圧発生部Ｂ，Ｃの成形性、および軸部２１に対するフランジ部２２の締結強度を高める上で有利となる。一方、鉄は銅に比べて安価であることから、相対的に体積の大きい軸受スリーブ８を鉄系の焼結金属で形成すれば、コスト増を抑制することができる。

また、フランジ部２２および軸受スリーブ８を焼結金属で形成すると、内部空間に介在する潤滑油量が増大する分、シール空間Ｓの容積（軸方向寸法）を大きく確保する必要が生じるため、必要とされる軸受性能、特にモーメント剛性を確保する上で不利となる。そこで、フランジ部２２および軸受スリーブ８の双方を焼結金属製とした本実施形態においては、加工性が低下しない程度に高密度化されたフランジ素材２２’を用いると共に、軸受スリーブ８を高密度化した。具体的には、上述のとおり、密度が７．２〜７．９ｇ／ｃｍ³に設定されたフランジ素材２２’を用いると共に、軸受スリーブ８の密度を７．２ｇ／ｃｍ³に設定した。フランジ部２２のうち、プレス加工に伴って塑性変形が生じた部位（両端面２２ａ，２２ｂ、内周面２２ｃおよび外周面２２ｄ）は多孔質組織が一層緻密化し、その密度が７．３〜８．０ｇ／ｃｍ³となっている。

軸部２１に対するフランジ部２２の固定態様は上記のものに限定されず、フランジ部２２は以下の態様で軸部２１に固定することもできる。

図７は、軸部２１の外周面２１ａのうち、フランジ部２２の内周面２２ｃと対向する領域の軸方向に離間した二箇所に、凹部２１ｂとしての周方向溝４０を設けた構成を示している。より詳しくは、この実施形態では、フランジ素材２２’を軸部２１の下端外周に圧入することによって形成した圧入固定部２５と、フランジ素材２２’の膨張変形部２４を周方向溝４０に収容することで形成された凹凸嵌合部とを軸方向に交互に設けることにより、フランジ部２２が軸部２１に固定されている。この場合、以上で説明した、周方向溝４０を軸方向に一つのみ設ける構成に比べて、フランジ部２２の抜け強度は概ね２倍程度になる。

各周方向溝４０の溝幅（周方向溝４０の開口部における溝幅。以下同様。）ｔ２は、フランジ部２２の厚みｔ１の５％以上以上２０％以下（０．０５ｔ１≦ｔ２≦０．２ｔ１）に設定されている。ここでは、厚みｔ１が１．５ｍｍのフランジ部２２が使用され、各周方向溝の溝幅ｔ２は０．２ｍｍに設定されている。ちなみに、各圧入固定部２５の軸方向寸法は０．３ｍｍに設定され、フランジ部２２の両端内周縁部に設けた面取り部の軸方向寸法は０．１ｍｍに設定されている。周方向溝４０の溝幅ｔ２を上記範囲に規定したのは次のような理由による。

軸部２１に対するフランジ部２２の抜け強度は、軸方向における凹部２１ｂ（周方向溝４０）の設置本数を増加させるほど高め得るものと考えられる。しかしながら、フランジ部２２の厚みｔ１には、流体動圧軸受装置１のその他の部材や部位に必要とされる軸方向寸法を確保するために制約（上限値）がある。そのため、周方向溝４０を軸方向に多数設ける場合には、個々の周方向溝４０の溝幅ｔ２を小さくする必要があるが、溝幅ｔ２を小さくすればするほど、周方向溝４０内への肉の流入性が低下し、フランジ部２２の抜け強度を効果的に高めることができなくなる可能性が高まる。このような観点から、周方向溝４０の溝幅ｔ２の下限値をフランジ部２２の厚みｔ１の５％以上に規定した。一方、周方向溝４０を軸方向に多数設ける、あるいは溝幅ｔ２の大きな周方向溝４０を設けることによって、軸部２１の外周面２１ａのうち、フランジ部２２の内周面２２ｃとの対向領域に占める凹部２１ｂ（周方向溝４０）の形成領域が増大すると、軸部２１に対するフランジ部２２の固定精度に悪影響が及び易くなる。従って、周方向溝４０の溝幅ｔ２の上限値をフランジ部２２の厚みｔ１の２０％以下に規定した。

また、凹部２１ｂとしての周方向溝４０は、この周方向溝４０へのフランジ素材２２’の肉の流入性（周方向溝４０の充足性）、すなわちフランジ部２２の抜け強度を高める観点から、その断面形状を、溝底側に向けて溝幅ｔ２を漸減させるテーパ状とした。この場合、凹部２１ｂ（周方向溝４０）のテーパ状内壁面２１ｂ１の軸線に対する傾斜角θは、２０°以上４０°以下（２０°≦θ≦４０°）とするのが望ましい。これは、軸部２１の外周面２１ａに、上記傾斜角θをそれぞれ１０°，２０°，３０°，４０°，５０°，６０°および７０°とした周方向溝４０を軸方向に離間した二箇所に設けると共に、各軸部２１に図６（ａ）〜（ｄ）に示す態様でフランジ部２２を固定した後、フランジ部２２がどの程度の軸方向の加圧力で軸部２１から抜け落ちるか（フランジ部２２の抜け強度）を実測することによって導き出した数値範囲である。実測結果（サンプル数を各５としたときの平均値）を図８に示す。

図８からも明らかなように、フランジ部２２の抜け強度は傾斜角θ＝３０°のときがピークであり、傾斜角θが２０°よりも小さくなると、抜け強度の減少率が大きくなった。これは、傾斜角θが小さくなるほど周方向溝４０への肉の流入性は良好になるものの、所望の溝深さを確保することが難しくなるためであると考えられる。また、傾斜角θが４０°よりも大きくなるときにも、抜け強度の減少率が大きくなった。これは、傾斜角θが４０°よりも大きくなると、周方向溝４０への肉の流入性が低下するためであると考えられる。

なお、図７を参照しながら説明した以上の構成は、上述した図２に示す流体動圧軸受装置１のみならず、後述する他の実施形態に係る流体動圧軸受装置１（図１１等を参照）についても同様に適用することができる。

また、軸部２１に対するフランジ部２２の締結強度をより一層高めるために、図７に示した構成に替えて、あるいは図７に示した構成に加えて、例えば、図９に示す構成を採用し得る。図９では、フランジ素材２２’を部分的に塑性変形させることにより、フランジ部２２を軸部２１に対して加締め固定する加締め部２６を形成している。

このような加締め部２６は、例えば図１０（ａ）に示すように、フランジ素材２２’の下側端面２２ｂを軸方向に加圧する第２金型３３のうち、フランジ素材２２’の下部内周チャンファ２２ｂ１に対向する領域に加締め型３５を設けておくことにより、スラスト動圧発生部Ｂ，Ｃを型成形するのと同時に形成することができる。すなわち、第２金型３３に加締め型３５を設けておけば、図１０（ｂ）に示すように、第２金型３３でフランジ素材２２’の下側端面２２ｂを軸方向に加圧する際、加締め型３５がフランジ素材２２’の下端内周チャンファ２２ｂ１に食い込んでフランジ素材２２’が部分的に塑性変形し、フランジ素材２２’（フランジ部２２）に加締め部２６が形成される。

なお、加締め部２６は、フランジ素材２２’にプレス加工を施すプレス工程とは別工程で形成することも可能である。

以上、本発明の一実施形態に係る流体動圧軸受装置１について説明を行ったが、本発明は、以上で説明した実施形態に係る流体動圧軸受装置１に限定適用されるものではない。以下、本発明を適用可能な他の実施形態に係る流体動圧軸受装置１について図面を参照しながら説明する。以下に示す他の実施形態においては、説明を簡略化する観点から、上述した実施形態と実質的に同一の構成には同一の参照番号を付し、重複説明を省略する。

図１１は、本発明の第２実施形態に係る流体動圧軸受装置１の含軸断面図である。同図に示す流体動圧軸受装置１が図２に示すものと異なる主な点は、ハウジング７を、本体部７ａと、本体部７ａの下端を閉塞する円盤状の底部７ｃとを一体に有するコップ状に形成すると共に、本体部７ａの上端内周に固定したリング状のシール部材９でシール空間Ｓを形成した点にある。かかる構成から、第２スラスト軸受部Ｔ２の第２スラスト軸受隙間は、フランジ部２２の下側端面２２ｂとハウジング底部７ｃの上側端面７ｃ１との間に形成され、また、シール空間Ｓは、シール部材９の内周面９ａと軸部２１の外周面２１ａとの間に形成される。なお、ハウジング７の本体部７ａと底部７ｃの境界部には段部７ｄが設けられており、この段部７ｄに軸受スリーブ８の下側端面８ｂを当接させることによって、ハウジング７に対する軸受スリーブ８の軸方向相対位置（２つのスラスト軸受隙間の隙間幅）が決定付けられる。

図１２は、本発明の第３実施形態に係る流体動圧軸受装置１の含軸断面図である。同図に示す流体動圧軸受装置１が図２に示すものと異なる主な点は、軸受スリーブ８の上側に配置したフランジ部１２を軸部２１の外周面２１ａに固定し、軸部材２を構成する両フランジ部２２，１２の外周面２２ｄ，１２ｄとハウジング７（本体部７ａ）の内周面７ａ１との間に潤滑油の油面を保持したシール空間Ｓをそれぞれ形成した点、および図中上側のフランジ部１２の下側端面１２ａと軸受スリーブ８の上側端面８ｃとの間に第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間が形成されている点にある。従って、図中下側のフランジ部２２の下側端面にスラスト動圧発生部は型成形されていないが、図示例の軸部材２において、下側のフランジ部２２は本発明の構成を具備したものである。すなわち、本発明は、フランジ素材の両端面にスラスト動圧発生部を型成形する場合のみならず、フランジ素材の一端面にのみスラスト動圧発生部を型成形する場合にも好ましく適用し得る。

図１３は、本発明の第４実施形態に係る流体動圧軸受装置１の含軸断面図である。同図に示す流体動圧軸受装置１が図２に示すものと異なる主な点は、ラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２のラジアル軸受隙間に流体動圧を発生させるためのラジアル動圧発生部Ａ１，Ａ２（動圧溝Ａａ：同図中クロスハッチングを参照）を、軸受スリーブ８の内周面８ａとラジアル軸受隙間を介して対向する軸部２１の外周面２１ａに形成した点にある。

ここで、上述した実施形態のように、焼結金属製とされる軸受スリーブ８の内周面８ａに動圧溝Ａａを形成するために広く採用されている手法は、円筒状に形成した焼結体の内周に、外周面に動圧溝形状に対応した溝型部を有するコアロッドを挿入し、その状態で焼結体に軸方向両側から圧迫力を加えることにより、焼結体の内周面をコアロッドの外周面に食い付かせて溝型部の形状を焼結体の内周面に転写し、その後、圧迫力の解放により生じる焼結体のスプリングバックを利用して、焼結体の内周からコアロッドを抜き取る、というものである。しかしながら、軸受スリーブ８の軸方向寸法が大きくなれば、動圧溝Ａａを加工する際、相当に大きな圧迫力を焼結体に加える必要がある。そのため、内部の密度のばらつきが大きくなる、軸受スリーブ８の各部に精度劣化が生じるなど、加工精度の限界が生じる。

これに対して軸部２１の外周面２１ａに動圧溝Ａａを設ける場合には、転造や研削等の比較的簡便な手段を組み合わせることで微小な動圧溝Ａａを精度良く形成し易く、しかも軸受スリーブ８の内周面８ａを凹凸のない平滑な円筒面に形成することができる。従って、この場合、焼結金属製の軸受スリーブ８の製造工程は、焼結体に対して内周面および外周面の矯正加工（サイジング）を行うことで完了し、上記したような内周面に動圧溝を型成形する工程を設ける必要がない。従って、軸受スリーブ８の形状の単純化を通じて軸受の精度確保が図られ、軸受スリーブ８、ひいては流体動圧軸受装置１全体としての特性確保が可能となる。

なお、溶製材からなる軸部２１（軸素材）の外周面に転造で動圧溝Ａａを形成する場合、熱処理後の軸素材の外周面に転造加工を施すのが望ましい。転造により生じる肉の盛り上がり量を、未熱処理の軸素材に転造加工を施す場合に比べて小さくすることができるので、その後の仕上げ加工を簡便化することが、あるいは仕上げ加工を省略することができるからである。

図１４は、本発明の第５実施形態に係る流体動圧軸受装置１の含軸断面図である。同図に示す実施形態では、図１３に示す実施形態において別部材とされていたハウジング７と軸受スリーブ８を一体化した構成に相当する軸受部材１３を軸部材２（軸部２１）の外径側に配置している。軸受部材１３は、黄銅やステンレス鋼等の溶製材で円筒状に形成されており、対向する軸部２１の外周面２１ａとの間にラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２のラジアル軸受隙間を形成するとともに、対向するフランジ部２２の上側端面２２ａ（スラスト軸受面）との間に第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間を形成する軸受隙間形成部１３ａと、対向する軸部２１の外周面２１ａとの間にシール空間Ｓを形成するシール形成部１３ｂと、蓋部材１０を内周に固定した蓋部材固定部１３ｃとを一体に有する。

また、軸部２１の外周面２１ａに設けたラジアル動圧発生部Ａ１において、上下の動圧溝Ａａの軸方向寸法に差を設けた（Ｘ１＞Ｘ２）関係で、軸部材２の回転時には、軸受隙間形成部１３ａの内周面と軸部２１の外周面２１ａとの間の隙間に介在する潤滑油が下方に押し込まれる。この場合、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の内径側空間で圧力が高くなり、軸部材２に作用する上向きの浮上力が過剰となる結果、両スラスト軸受部Ｔ１，Ｔ２間でのスラスト支持力をバランスさせることが難しくなる場合がある。そこで、本実施形態では、図１４中の拡大図にも示すように、フランジ部２２の両端面２２ａ，２２ｂに開口した連通孔２７を設けている。ここでは、フランジ部２２の内周面２２ｃに設けた軸方向溝２２ｃ１で連通孔２７を形成している。このような連通孔２７を設けたことにより、当該連通孔２７を介して両スラスト軸受隙間間で潤滑油が流通可能となるので、両スラスト軸受隙間間での圧力バランスの崩れを早期に解消し、両スラスト軸受部Ｔ１，Ｔ２間でのスラスト支持力をバランスさせることができる。

またこの場合、スラスト動圧発生部Ｃを構成する動圧溝Ｃａを図４（ｂ）に示すようなスパイラル形状に形成すると、第２スラスト軸受部Ｔ２の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、スラスト軸受隙間の内径側空間の圧力増大を助長することとなる。これを回避するため、スラスト動圧発生部Ｃを構成する動圧溝Ｃａを、図１５（ｂ）に示すようなヘリングボーン形状に形成している。また、本実施形態では図１５（ａ）に示すように、スラスト動圧発生部Ｂを構成する動圧溝Ｂａもヘリングボーン形状に形成しているが、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間では上記の問題が生じ難いので、動圧溝Ｂａは、図４（ａ）に示すスパイラル形状に形成しても構わない。

また、以上では、ヘリングボーン形状等の動圧溝Ａａを円周方向に複数配列してなるラジアル動圧発生部を設けることによって動圧軸受からなるラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２を構成する場合について説明を行ったが、動圧軸受からなるラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２は、ラジアル軸受隙間を介して対向する二面の何れか一方に、軸方向溝を円周方向に複数配したステップ面、あるいは多円弧面を形成することで構成することもできる。また、ラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２の何れか一方又は双方は、いわゆる真円軸受で構成することもできる。

また、以上では、スラスト動圧発生部Ｂ，Ｃをスパイラル形状、あるいはヘリングボーン形状の動圧溝Ｂａ，Ｃａで構成した場合について説明を行ったが、スラスト動圧発生部Ｂ，Ｃの何れか一方又は双方は、径方向に延びる放射状の動圧溝を円周方向に複数配列して構成することもできる。

また、以上の実施形態では、流体動圧軸受装置１の内部空間に充填する潤滑流体として潤滑油を用いたが、潤滑グリース、磁性流体、さらには空気等の気体を潤滑流体として用いた流体動圧軸受装置１にも本発明は好ましく適用し得る。

また、以上では、軸部材２を回転側、軸受スリーブ８等を静止側とした流体動圧軸受装置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、軸部材２を静止側、軸受スリーブ８等を回転側とした流体動圧軸受装置１にも本発明は好ましく適用することができる。

１ 流体動圧軸受装置
２ 軸部材
７ ハウジング
８ 軸受スリーブ
１０ 蓋部材
２１ 軸部
２１ｂ 凹部
２２ フランジ部
２２’ フランジ素材
２３ 中逃げ部
２４ 膨張変形部
２５ 圧入固定部
２６ 加締め部
３０ プレス金型
３２、３４ 溝型部
４０ 周方向溝
Ａ１，Ａ２ ラジアル動圧発生部
Ａａ 動圧溝
Ｂ スラスト動圧発生部
Ｂａ 動圧溝
Ｃ スラスト動圧発生部
Ｃａ 動圧溝
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１ 第１スラスト軸受部
Ｔ２ 第２スラスト軸受部

Claims (12)

1. 軸部およびフランジ部を有する軸部材と、軸部の外周面で形成されるラジアル軸受隙間と、フランジ部の端面で形成されるスラスト軸受隙間と、スラスト軸受隙間に流体動圧を発生させるスラスト動圧発生部とを備えた流体動圧軸受装置において、
   フランジ部が、焼結金属で円環状に形成されると共に、プレス加工により端面に型成形されたスラスト動圧発生部を有し、かつ前記プレス加工に伴って内周面に生じた膨張変形部を軸部の外周面に密着させることにより軸部に固定されていることを特徴とする流体動圧軸受装置。
2. 互いに対向する軸部の外周面とフランジ部の内周面との間に、フランジ素材を軸部に圧入することにより形成された圧入固定部を有する請求項１に記載の流体動圧軸受装置。
3. 軸部の外周面に、前記膨張変形部を収容する凹部が設けられた請求項１に記載の流体動圧軸受装置。
4. 前記凹部を軸部の周方向に延びた周方向溝で構成し、該周方向溝を軸方向に離間した二箇所に設けた請求項３に記載の流体動圧軸受装置。
5. フランジ素材を部分的に塑性変形させることにより、フランジ部を軸部に対して加締め固定してなる加締め部が形成された請求項１に記載の流体動圧軸受装置。
6. 内周に挿入した軸部の外周面との間にラジアル軸受隙間を形成すると共に、フランジ部の端面との間にスラスト軸受隙間を形成する軸受スリーブをさらに備え、
   軸受スリーブを、フランジ部とは主成分の異なる焼結金属で形成した請求項１に記載の流体動圧軸受装置。
7. フランジ部を、銅を主成分とする焼結金属で形成し、軸受スリーブを、鉄を主成分とする焼結金属で形成した請求項６に記載の流体動圧軸受装置。
8. 軸部の外周面に、ラジアル軸受隙間に流体動圧を発生させるラジアル動圧発生部が設けられた請求項１に記載の流体動圧軸受装置。
9. 軸部およびフランジ部を有する軸部材と、軸部の外周面で形成されるラジアル軸受隙間と、フランジ部の端面で形成されるスラスト軸受隙間と、スラスト軸受隙間に流体動圧を発生させるスラスト動圧発生部とを備えた流体動圧軸受装置の製造方法において、
   焼結金属で円環状に形成されたフランジ素材を軸部に外嵌し、その状態でフランジ素材を軸方向両側から加圧することにより、フランジ素材の端面に前記スラスト動圧発生部を型成形すると共に、フランジ素材の内周面を内径側に膨張変形させてフランジ素材を軸部の外周面に密着させる工程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。
10. フランジ素材を軸部に圧入した状態で、フランジ素材を軸方向両側から加圧する請求項９に記載の流体動圧軸受装置の製造方法。
11. フランジ素材の外周面の膨張変形を規制しつつ、フランジ素材を軸方向両側から加圧する請求項９に記載の流体動圧軸受装置の製造方法。
12. フランジ素材を軸方向両側から加圧する際、フランジ素材を部分的に塑性変形させることにより、フランジ素材を軸部に対して加締め固定してなる加締め部を形成する請求項９に記載の流体動圧軸受装置の製造方法。

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