JP2018031460A - Dynamic pressure bearing and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動圧軸受、特に、端面に動圧溝が型成形された動圧軸受、およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a dynamic pressure bearing, and more particularly to a dynamic pressure bearing in which a dynamic pressure groove is formed on an end surface, and a method for manufacturing the same.
動圧軸受は、相対回転する軸部材との間の軸受隙間に生じる流体圧力で、軸部材を非接触支持するものである。動圧軸受の内周面および端面には、軸受隙間に満たされた潤滑流体(例えば潤滑油)に動圧を発生させる動圧溝が形成されることがある。動圧溝は、周方向(軸部材の相対回転方向)と交差する方向に沿って延び、軸部材の相対回転に伴って周方向に流れる軸受隙間の潤滑流体の流れ方向が、動圧溝によって矯正されることにより、潤滑流体が集められて流体圧力が高められる。 The hydrodynamic bearing supports the shaft member in a non-contact manner with a fluid pressure generated in a bearing gap between the shaft member and the relatively rotating shaft member. A dynamic pressure groove that generates a dynamic pressure in a lubricating fluid (for example, lubricating oil) filled in the bearing gap may be formed on the inner peripheral surface and the end surface of the dynamic pressure bearing. The dynamic pressure groove extends along a direction intersecting the circumferential direction (the relative rotation direction of the shaft member), and the flow direction of the lubricating fluid in the bearing gap flowing in the circumferential direction with the relative rotation of the shaft member is determined by the dynamic pressure groove. By correcting, the lubricating fluid is collected and the fluid pressure is increased.
動圧溝は、軸受素材に金型を押し付けることにより型成形されることが多い。例えば特許文献1には、円筒状の焼結体の内周面および端面に動圧溝を型成形する方法が示されている。
The dynamic pressure groove is often molded by pressing a mold against a bearing material. For example,
ところで、通常、動圧溝と、その周方向間に形成される丘部との周方向寸法比は一定とされる(例えば1:1)。動圧軸受の端面(スラスト軸受面)に形成される動圧溝の場合、動圧溝と丘部との周方向寸法比を一定にすると、外径側に行くにつれて動圧溝および丘部の周方向幅が広くなる(図4参照)。このような動圧溝を軸受素材の端面に型成形すると、成形型を押し付けたときに丘部に生じる歪み量(塑性変形量)が半径方向位置によって異なるため、図15に示すように、丘部101の高さが外径側に行くにつれて低くなる、いわゆる「ダレ」が生じやすい。この場合、動圧溝102の溝深さが外径側に行くにつれて浅くなるため、動圧溝102の外径端付近は、潤滑流体の流れ方向を矯正する能力(すなわち、潤滑流体を集める能力)が低くなり、動圧溝102による圧力向上効果が十分に発揮されないおそれがある。
By the way, normally, the circumferential dimension ratio between the dynamic pressure groove and the hill portion formed between the circumferential directions is constant (for example, 1: 1). In the case of the dynamic pressure groove formed on the end surface (thrust bearing surface) of the dynamic pressure bearing, if the circumferential dimension ratio between the dynamic pressure groove and the hill portion is constant, the dynamic pressure groove and The circumferential width is increased (see FIG. 4). When such a dynamic pressure groove is molded on the end face of the bearing material, the amount of strain (plastic deformation) generated in the hill when the mold is pressed differs depending on the radial position. So-called “sag” is likely to occur, where the height of the
そこで、本発明は、動圧軸受の端面に形成される動圧溝による圧力向上効果を高めることを目的とする。 Then, an object of this invention is to heighten the pressure improvement effect by the dynamic pressure groove formed in the end surface of a dynamic pressure bearing.
前記課題を解決するために、本発明に係る動圧軸受は、軸方向一方側の端面に動圧溝が型成形され、前記動圧溝の溝底面が、外径側に向けて軸方向他方側に傾斜したことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the dynamic pressure bearing according to the present invention has a dynamic pressure groove formed on the end surface on one axial side, and the groove bottom surface of the dynamic pressure groove faces the outer diameter side in the other axial direction. Inclined to the side.
このように、本発明の動圧軸受では、軸方向一方側の端面に型成形された動圧溝の溝底面を、外径側に向けて軸方向他方側(溝深さを深くする側)に傾斜させた。これにより、丘部の頂面が外径側に向けて軸方向他方側に傾斜する、いわゆる「ダレ」が生じた場合でも、動圧溝の全域で所定以上の溝深さを確保することができる。この場合、動圧溝の全域において潤滑流体を集める能力が発揮されるため、軸受隙間の流体圧力を十分に高めることができる。 As described above, in the dynamic pressure bearing of the present invention, the groove bottom surface of the dynamic pressure groove molded on the end surface on one side in the axial direction is directed toward the outer diameter side on the other side in the axial direction (side where the groove depth is increased). Tilted. As a result, even when a so-called “sag” occurs in which the top surface of the hill portion is inclined toward the other side in the axial direction toward the outer diameter side, it is possible to ensure a groove depth of a predetermined value or more over the entire dynamic pressure groove. it can. In this case, the ability to collect the lubricating fluid over the entire region of the dynamic pressure groove is exhibited, so that the fluid pressure in the bearing gap can be sufficiently increased.
上記の動圧軸受は、例えば焼結体で形成することができる。焼結体に動圧溝を型成形した場合、例えば溶製材に動圧溝を型成形する場合と比べてスプリングバック量が大きくなるため、丘部に「ダレ」が生じやすい。従って、上記のように動圧溝の溝底面を傾斜させることが特に有効となる。 The dynamic pressure bearing can be formed of, for example, a sintered body. When the dynamic pressure groove is molded in the sintered body, for example, the spring back amount is larger than that in the case where the dynamic pressure groove is molded in the molten material. Therefore, it is particularly effective to incline the bottom surface of the dynamic pressure groove as described above.
上記の動圧軸受が、軸方向他方側の端面に型成形された他の動圧溝をさらに有する場合、他の動圧溝の溝底面を、外径側に向けて軸方向一方側に傾斜させることが好ましい。これにより、他の動圧溝の全域において潤滑流体を集める能力が発揮されるため、動圧軸受の軸方向他方側の端面が面する他の軸受隙間の潤滑流体を十分に高めることができる。 When the above-described dynamic pressure bearing further has another dynamic pressure groove formed on the end surface on the other side in the axial direction, the groove bottom surface of the other dynamic pressure groove is inclined toward one side in the axial direction toward the outer diameter side. It is preferable to make it. As a result, the ability to collect the lubricating fluid in the entire area of the other dynamic pressure grooves is exhibited, so that the lubricating fluid in the other bearing gap facing the other axial end surface of the dynamic pressure bearing can be sufficiently increased.
上記の動圧軸受は、流体動圧軸受装置に組み込むことができる。具体的に、上記の動圧軸受と、前記動圧軸受の内周に挿入された軸部および前記軸部から外径側に突出したフランジ部を有し、前記動圧軸受に対して相対回転する軸部材と、前記動圧軸受の内周面と前記軸部の外周面との間のラジアル軸受隙間に生じる流体圧力で前記軸部材をラジアル方向に相対支持するラジアル軸受部と、前記動圧軸受の軸方向一方側の端面と前記フランジ部の端面との間のスラスト軸受隙間に生じる流体圧力で前記軸部材をスラスト方向に相対支持するスラスト軸受部とを備えた流体動圧軸受装置は、スラスト軸受隙間の流体圧力が高く、スラスト方向の軸受剛性が高い。 The above-described dynamic pressure bearing can be incorporated in a fluid dynamic pressure bearing device. Specifically, the hydrodynamic bearing has a shaft portion inserted in an inner periphery of the hydrodynamic bearing, and a flange portion projecting to the outer diameter side from the shaft portion, and is relatively rotated with respect to the hydrodynamic bearing. A shaft member, a radial bearing portion that relatively supports the shaft member in a radial direction with a fluid pressure generated in a radial bearing gap between an inner peripheral surface of the dynamic pressure bearing and an outer peripheral surface of the shaft portion, and the dynamic pressure A fluid dynamic pressure bearing device including a thrust bearing portion that relatively supports the shaft member in a thrust direction with a fluid pressure generated in a thrust bearing gap between an end surface on one axial side of the bearing and an end surface of the flange portion, The fluid pressure in the thrust bearing gap is high, and the bearing rigidity in the thrust direction is high.
また、本発明に係る動圧軸受の製造方法は、軸受素材の端面に軸方向一方側から成形型を押しつけることにより、動圧溝を型成形するにあたり、前記成形型のうち、前記動圧溝の溝底面を成形する成形面が、外径側に向けて軸方向他方側に傾斜したことを特徴とする。この製造方法は、軸受素材の端面に軸方向一方側から押し付けて動圧溝を成形するための成形型であって、前記動圧溝の溝底面を成形する成形面が、外径側に向けて軸方向他方側に傾斜したことを特徴とする成形型を用いて行うことができる。 Further, in the method for manufacturing a hydrodynamic bearing according to the present invention, when the hydrodynamic groove is molded by pressing the mold from one side in the axial direction against the end surface of the bearing material, the hydrodynamic groove of the mold is A molding surface for molding the bottom surface of the groove is inclined toward the other side in the axial direction toward the outer diameter side. This manufacturing method is a forming die for forming a dynamic pressure groove by pressing against an end face of a bearing material from one side in the axial direction, and a forming surface for forming the groove bottom surface of the dynamic pressure groove is directed toward the outer diameter side. Thus, it can be performed by using a molding die characterized in that it is inclined to the other side in the axial direction.
このように、動圧溝の溝底面を成形する成形面を、外径側に向けて軸方向他方側に傾斜させることで、上記と同様に、丘部に「ダレ」が生じた場合でも、動圧溝の溝深さを確保することができる。 Thus, by inclining the molding surface for shaping the groove bottom surface of the dynamic pressure groove toward the outer diameter side toward the other side in the axial direction, as described above, even when `` sagging '' occurs in the hill part, The groove depth of the dynamic pressure groove can be ensured.
このとき、成形型のうち、動圧溝の周方向間に設けられた丘部を成形する凹部の深さを、外径側に行くにつれて深くすることが好ましい。具体的には、凹部の底面が、軸方向と直交する平坦面であることが好ましい。この凹部で成形された丘部は、外径側に行くにつれて高くなるため、その後の離型時にスプリングバックが生じた場合でも、外径端付近における動圧溝の溝深さ(すなわち丘部高さ)を確保することができる。 At this time, it is preferable to make the depth of the recessed part which shape | molds the hill part provided between the circumferential directions of the dynamic pressure groove among the shaping | molding molds deepen as it goes to an outer diameter side. Specifically, the bottom surface of the recess is preferably a flat surface orthogonal to the axial direction. Since the hill portion formed by this concave portion becomes higher as it goes to the outer diameter side, even if a springback occurs during subsequent release, the groove depth of the dynamic pressure groove near the outer diameter end (that is, the height of the hill portion). Can be secured.
以上のように、本発明によれば、動圧軸受の端面に型成形される動圧溝の溝深さが全域で確保されるため、動圧溝による圧力向上効果を高めることができる。 As described above, according to the present invention, since the groove depth of the dynamic pressure groove formed on the end face of the dynamic pressure bearing is ensured in the entire region, the pressure improvement effect by the dynamic pressure groove can be enhanced.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に、HDDのディスク駆動装置に用いられるスピンドルモータを示す。このスピンドルモータは、本発明の一実施形態に係る動圧軸受8を有する流体動圧軸受装置1と、流体動圧軸受装置1が取り付けられたブラケット6と、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とを備えている。ステータコイル4はブラケット6に取り付けられ、ロータマグネット5は流体動圧軸受装置1のハブ3に取り付けられる。ハブ3には、所定枚数のディスク(図示省略)が搭載される。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、これによりハブ3およびディスクが一体となって回転する。
FIG. 1 shows a spindle motor used in an HDD disk drive device. This spindle motor is opposed to a fluid dynamic pressure bearing
流体動圧軸受装置1は、図2に示すように、動圧軸受8と、内周に動圧軸受8を保持する有底筒状のハウジング7と、動圧軸受8で回転自在に支持される軸部材とを備える。本実施形態では、軸部材が、動圧軸受8の内周に挿入された軸部2と、軸部2の一端に設けられたフランジ部9と、軸部2の他端に設けられた他のフランジ部としてのハブ3とで構成される。尚、以下では、説明の便宜上、軸方向でハウジング7の開口側を上側、閉塞側を下側とする。
As shown in FIG. 2, the fluid dynamic pressure bearing
軸部2は、例えば金属で形成され、凹凸の無いストレートな円筒面状の外周面2aを有する。フランジ部9は、例えば金属で形成され、軸部2の下端から外径側に突出している。フランジ部9の軸方向両側の端面9a、9bは、何れも凹凸の無い平坦面である。
The
ハブ3は、例えば金属で形成され、軸部2の上端から外径側に突出した円盤部3aと、円盤部3aの外径端から軸方向下方に延びた円筒部3bと、円筒部3bの下端部からさらに外径に延びた鍔部3cと、円盤部3aの半径方向略中央部から下方に延びた円筒状の環状突出部3dとで構成される。鍔部3cの上側端面に、図示しないディスクが搭載される。尚、図示例ではハブ3が一体に形成されているが、ハブ3を複数の部材で構成してもよく、例えば、環状突出部3dを別部材で形成してもよい。
The
動圧軸受8は、金属や樹脂で円筒状に形成される。本実施形態では、動圧軸受8が焼結金属、例えば銅を比較的多く(例えば20質量%以上)含む焼結金属、具体的には銅を主成分とする銅系焼結金属、あるいは銅及び鉄を主成分とする銅鉄系焼結金属で形成される。
The dynamic pressure bearing 8 is formed in a cylindrical shape from metal or resin. In the present embodiment, the
動圧軸受8の内周面8aには、動圧溝が形成される。本実施形態では、図3に示すように、動圧軸受8の内周面8aの軸方向に離隔した2つの領域に、ヘリングボーン形状の動圧溝8a1,8a2がそれぞれ形成される(クロスハッチングは丘部)。図示例では、上側の動圧溝8a1が軸方向非対称に形成されており、具体的には、軸方向略中央の環状の丘部より上側の領域の軸方向寸法が、環状の丘部より下側の領域の軸方向寸法よりも大きくなっている。下側の動圧溝8a2は軸方向対称に形成されている。
A dynamic pressure groove is formed on the inner
図4に示すように、動圧軸受8の上側端面8bには動圧溝8b1が形成される。具体的には、動圧軸受8の上側端面8bに、動圧溝8b1と丘部8b2(クロスハッチングで示す)とが周方向で交互に設けられる。動圧溝8b1は、周方向に対して交差する方向に延び、例えばスパイラル形状を成している。動圧溝8b1は、軸部材の回転に伴って潤滑油を内径側に押し込むポンプインタイプである。図示例では、動圧溝8b1が、軸部材の回転時の流体流れ方向(図中矢印方向)の下流側に向けて内径側に傾斜したポンプインタイプのスパイラル形状を成している。動圧溝8b1および丘部8b2は、何れも動圧軸受8の上側端面8bの内径端および外径端(詳しくは、上側端面8bと、内周面8aおよび外周面8dとの境界に設けられた面取り部)に達している。動圧溝8b1と丘部8b2とは、半径方向全域において周方向寸法比が一定とされ、図示例では1:1とされる。このため、動圧溝8b1および丘部8b2は、それぞれ外径側に行くにつれて徐々に周方向幅が広がっている。
As shown in FIG. 4, a
図5に示すように、丘部8b2の上面は、外径側(図中右側)に向けて下方に傾斜している。また、動圧溝8b1の溝底面は、外径側に向けて下方に傾斜している。その結果、動圧溝8b1の溝深さt(丘部8b2の上面と動圧溝8b1の溝底面との軸方向距離)は、全域で所定値以上とされ、例えば10μm以上とされる。尚、図5では、動圧溝8b1および丘部8b2の傾斜角度を誇張して示しており、実際には、動圧溝8b1の内径端と外径端との軸方向距離dは、1〜5μm程度である。 As shown in FIG. 5, the upper surface of the hill portion 8b2 is inclined downward toward the outer diameter side (right side in the figure). Further, the bottom surface of the dynamic pressure groove 8b1 is inclined downward toward the outer diameter side. As a result, the groove depth t (the axial distance between the upper surface of the hill portion 8b2 and the groove bottom surface of the dynamic pressure groove 8b1) of the dynamic pressure groove 8b1 is set to a predetermined value or more, for example, 10 μm or more. In FIG. 5, the inclination angles of the dynamic pressure groove 8b1 and the hill portion 8b2 are exaggerated, and actually, the axial distance d between the inner diameter end and the outer diameter end of the dynamic pressure groove 8b1 is 1 to 1. It is about 5 μm.
動圧軸受8の上側端面8bは、動圧溝8b1および丘部8b2を含めて、全域が型成形された面である。また、動圧軸受8の上側端面8bには、焼結前の型成形(フォーミング)だけでなく、焼結後の型成形(サイジング)が施されている。一方、動圧軸受8の上側端面8bと、内周面8aおよび外周面8dとの境界に設けられた面取り部は、焼結前の型成形のみが施され、焼結後の型成形は施されていない。このため、動圧軸受8の上側端面8b(動圧溝8b1および丘部8b2)は、面取り部よりも表面開口率が小さくなっている。
The
動圧軸受8の下側端面8cには、図6に示すように、スラスト動圧発生部としての動圧溝8c1が形成される。下側端面8cの動圧溝8c1および丘部8c2の具体的な形状等は、上側端面8bの動圧溝8b1および丘部8b2と同様であるため、説明を省略する。
As shown in FIG. 6, a
尚、動圧溝8b1、8c1の形状は上記に限られない。例えば、図7に示す例では、動圧軸受8の上側端面8bの丘部8b2が、スパイラル形状の動圧溝8b1の周方向間に設けられた傾斜丘部8b21と、傾斜丘部8b21の内径端を連結する環状のランド部8b22とを備える。このように、丘部8b2の内径端にランド部8b22を設けることで、流体圧力のさらなる向上が期待できる。
The shapes of the dynamic pressure grooves 8b1 and 8c1 are not limited to the above. For example, in the example shown in FIG. 7, the hill portion 8b2 of the
また、動圧溝8b1、8c1は、ポンプインタイプに限らず、軸部材の回転に伴って潤滑流体を外径側に押し出すポンプアウトタイプであってもよい。また、動圧溝8b1、8c1は、スパイラル形状に限らず、ヘリングボーン形状や、ステップ形状(放射状)であってもよい。 The dynamic pressure grooves 8b1 and 8c1 are not limited to the pump-in type, and may be a pump-out type that pushes the lubricating fluid to the outer diameter side as the shaft member rotates. Further, the dynamic pressure grooves 8b1 and 8c1 are not limited to the spiral shape, but may be a herringbone shape or a step shape (radial shape).
動圧軸受8の外周面には、軸方向溝8d1が形成される。軸方向溝8d1の本数は任意であり、図示例では3本の軸方向溝8d1が円周方向等間隔に配される(図4および図6参照)。
An
ハウジング7は、図2に示すように、側部7a及び底部7bを一体に有する有底円筒状に形成される。側部7aの内周面7a1は、ストレートな円筒面状に形成され、動圧軸受8の外周面8dが隙間接着、圧入、接着剤介在下の圧入等により固定される。側部7aの外周面の上端には、図2に示すように、上方に向かって漸次拡径するテーパ面7a3が形成される。このテーパ面7a3と、ハブ3の環状突出部3dの円筒面状内周面3d1との間には、上方に向けて半径方向寸法が漸次縮小した環状のシール空間Sが形成される。このシール空間Sの毛細管力により、ハウジング7の内部に充満された潤滑油の漏れ出しを防止する。
As shown in FIG. 2, the
上記構成を組み立てた後、動圧軸受8の内部気孔を含めたハウジング7の内部の空間に潤滑油を充満させることにより、図2に示す流体動圧軸受装置1が完成する。流体動圧軸受装置1の想定使用温度の範囲内では、油面は常にシール空間Sの内部に保持される。
After assembling the above configuration, the fluid dynamic
軸部材が回転すると、動圧軸受8の内周面8aと軸部2の外周面2aとの間にラジアル軸受隙間が形成されると共に、動圧溝8a1,8a2により上記ラジアル軸受隙間に生じる油膜の圧力が高められる。この油膜の圧力(動圧作用)により、軸部2及びハブ3をラジアル方向に回転自在に非接触支持するラジアル軸受部R1,R2が構成される。
When the shaft member rotates, a radial bearing gap is formed between the inner
これと同時に、ハブ3の円盤部3aの下側端面3a1と動圧軸受8の上側端面8bとの間、及び、フランジ部9の上側端面9aと動圧軸受8の下側端面8cとの間にそれぞれスラスト軸受隙間が形成されると共に、動圧軸受8の両端面の動圧溝8b1,8c1により各スラスト軸受隙間に生じる油膜の圧力が高められる。これらの油膜の圧力(動圧作用)により、軸部2及びハブ3を両スラスト方向に回転自在に非接触支持する第1および第2のスラスト軸受部T1、T2が構成される。
At the same time, between the lower end surface 3a1 of the
このとき、動圧軸受8の外周面8dに形成された軸方向溝8d1により、潤滑油が流通可能な連通路が形成される。この連通路により、ハウジング7の内部に満たされた潤滑油に局部的な負圧が発生する事態を防止できる。特に本実施形態では、図3に示すように、動圧軸受8の内周面8aに形成された上側の動圧溝8a1が軸方向非対称な形状に形成されているため、軸部2の回転に伴ってラジアル軸受隙間の潤滑油が下方に押し込まれ、上記の連通路を介して潤滑油が循環し、これにより局部的な負圧の発生を確実に防止できる。
At this time, the axial groove 8d1 formed in the outer
次に、動圧軸受8の製造方法を説明する。動圧軸受8は、混合工程、圧縮成形(フォーミング)工程、焼結工程、寸法矯正(サイジング)工程、および動圧溝形成(溝サイジング)工程を経て行われる。
Next, a method for manufacturing the dynamic pressure bearing 8 will be described. The
混合工程では、各種金属粉末を混合して、動圧軸受8の原料粉を作成する。原料粉を構成する金属粉末としては、例えば、鉄粉、銅粉、錫粉等を使用することができ、本実施形態では鉄粉および銅粉が使用される。この他、原料粉に黒鉛等の固体潤滑剤や、金属セッケン等の成形用潤滑剤を配合してもよい。
In the mixing step, various metal powders are mixed to prepare raw material powder for the
圧縮成形工程では、上記の原料粉をフォーミング金型に供給した後、圧縮することにより、円筒状の圧粉体を成形する。 In the compression molding step, the above-mentioned raw material powder is supplied to the forming mold and then compressed to form a cylindrical green compact.
焼結工程では、圧粉体を所定の焼結温度で焼結することで、焼結体を得る。焼結温度は、銅の融点(1085℃)未満に設定され、例えば850〜900℃とされる。 In the sintering step, the green compact is sintered at a predetermined sintering temperature to obtain a sintered body. The sintering temperature is set to less than the melting point of copper (1085 ° C.), for example, 850 to 900 ° C.
寸法矯正工程では、焼結体をサイジング金型で再圧縮することにより、焼結体の寸法(内径寸法、外径寸法、軸方向寸法)を矯正する。尚、寸法矯正工程では、焼結体の両端面と、外周面および内周面との間に設けられる面取り部は成形されない(サイジング金型と接触しない)。 In the dimension correction step, the sintered body is re-compressed with a sizing die to correct the dimensions of the sintered body (inner diameter, outer diameter, and axial dimension). In the dimension correction process, the chamfered portions provided between the both end faces of the sintered body and the outer peripheral face and the inner peripheral face are not molded (not in contact with the sizing mold).
動圧溝形成工程では、溝サイジング金型により、焼結体の内周面に、図3に示す動圧溝8a1、8a2を型成形すると共に、焼結体の両端面に、それぞれ図4および図6に示す動圧溝8b1、8c1を型成形する。尚、動圧溝形成工程では、上記の寸法矯正工程と同様に、焼結体の面取り部は成形されない(溝サイジング金型と接触しない)。 In the dynamic pressure groove forming step, the dynamic pressure grooves 8a1 and 8a2 shown in FIG. 3 are molded on the inner peripheral surface of the sintered body by a groove sizing die, and the both ends of the sintered body are formed as shown in FIG. The dynamic pressure grooves 8b1 and 8c1 shown in FIG. 6 are molded. In the dynamic pressure groove forming step, the chamfered portion of the sintered body is not formed (not in contact with the groove sizing mold), as in the dimension correcting step.
以下、動圧溝形成工程を詳しく説明する。溝サイジング金型は、図8に示すように、焼結体18の各面を成形する成形型として、コアロッド11、上パンチ12、下パンチ13、およびダイ14を備える。
Hereinafter, the dynamic pressure groove forming step will be described in detail. As shown in FIG. 8, the groove sizing mold includes a
コアロッド11の外周面には、動圧溝8a1、8a2に対応する形状の成形部11a、11bが設けられる。
Formed on the outer peripheral surface of the
上パンチ12の成形面(下面)には、動圧溝8b1に対応する形状の成形部12aが設けられる。成形部12aは、図9に示すように、動圧溝8b1の溝底面を成形する溝底成形面12a1と、丘部8b2を成形する凹部12a2とを備える。溝底成形面12a1は、外径側に向けて下方に傾斜している。凹部12a2の底面(すなわち、丘部8b2の頂面を成形する成形面)は、軸方向と直交する面と略平行とされる。その結果、凹部12a2の深さ(溝底成形面12a1と凹部12a2の底面との軸方向距離)は、外径側に行くにつれて深くなっている。
On the molding surface (lower surface) of the
下パンチ13の成形面(上面)には、動圧溝8c1に対応する形状の成形部13aが設けられる。成形部13aは、図9に示すように、動圧溝8c1の溝底面を成形する溝底成形面13a1と、丘部8c2を成形する凹部13a2とを備える。溝底成形面13a1は、外径側に向けて上方に傾斜している。凹部13a2の底面(すなわち、丘部8c2の頂面を成形する成形面)は、軸方向と直交する面と略平行とされる。その結果、凹部13a2の深さ(溝底成形面13a1と凹部13a2の底面との軸方向距離)は、外径側に行くにつれて深くなっている。尚、図8〜13では、成形部11a、11b、12a、13aの深さを誇張して示している。また、図9、11、13では、溝底成形面12a1、13a1の傾斜角度を誇張して示している。
On the molding surface (upper surface) of the
動圧溝形成工程では、まず、図8に示すように、下パンチ13で下方から支持された焼結体18の内周に、コアロッド11を挿入し、焼結体18の内周面の動圧溝形成予定領域にコアロッド11の成形部11a、11bを対向させる。この焼結体18とコアロッド11との軸方向の位置関係を維持した状態で、図10に示すように、上パンチ12で焼結体18をダイ14の内周に圧入することにより、焼結体18の内周面を、コアロッド11の成形部11a、11bに押し付ける。これにより、焼結体の内周面に成形部11a、11bの形状が転写され、動圧溝8a1、8a2が成形される。
In the dynamic pressure groove forming step, first, as shown in FIG. 8, the
これと同時に、上パンチ12及び下パンチ13で焼結体18を軸方向両側から圧迫することにより、各パンチ12、13の成形部12a、13aを焼結体18の両端面に押し付ける。これにより、焼結体18の両端面に成形部12a、13aの形状が転写され、動圧溝8b1、8c1が成形される。詳しくは、図11に示すように、各パンチ12、13の成形部12a、13aの溝底成形面12a1、13a1で、焼結体18の端面が圧迫されて動圧溝8b1、8c1が成形されると共に、焼結体18の端面付近の肉が塑性流動し、各成形部12a、13aの凹部12a2、13a2に入り込んで、丘部8b2、8c2が成形される。このとき、凹部12a2、13a2の深さが、外径側に行くにつれて深くなっていることで、凹部12a2、13a2内に満たされた丘部8b2、8c2の高さが、外径側に行くにつれて高くなっている。
At the same time, the
その後、図12に示すように、ダイ14の内周から焼結体18を排出する。これにより、焼結体18を外径向きにスプリングバックさせ、焼結体18の内周面をコアロッド11の外周面の成形部11a、11bから剥離し、焼結体の内周からコアロッドを引き抜く。そして、上下パンチ12、13を離反させ、各パンチ12、13の成形部12a、13aを焼結体18の両端面から剥離する。
Thereafter, as shown in FIG. 12, the
このとき、各パンチ12、13による軸方向の圧迫力を解放すると、焼結体18に軸方向のスプリングバックが生じるため、図13に示すように、丘部8b2、8c2の高さがスプリングバック前の状態(点線参照)よりも低くなる。丘部8b2、8c2は、外径側に行くにつれて幅広になっているため、上下パンチ12、13の成形部12a、13aで成形したときの歪み量(塑性変形量)は、外径側に行くほど小さい。このため、丘部8b2、8c2のスプリングバック量(すなわち丘部8b2、8c2の高さの減少幅)は、外径側に行くほど大きくなる。
At this time, when the axial pressing force by the
一方、焼結体18の端面に形成される動圧溝8b1、8c1は、上下パンチ12、13の成形部12a、13aによる圧縮量が比較的大きいため、丘部8b2、8c2と比べて歪み量(塑性変形量)が大きい。このため、上下パンチ12、13による圧迫力を解放したときに、動圧溝8b1、8c1に生じるスプリングバック量は非常に小さい。従って、動圧溝8b1、8c1の溝底面は、上下パンチ12、13の成形部12a、13aの溝底成形面12a1、13a1の形状がほぼそのまま転写される。本実施形態では、溝底成形面12a1、13a1が、それぞれ外径側に向けて軸方向内側(焼結体18側)に傾斜しているため、動圧溝8b1、8c1の溝底面が、外径側に向けて焼結体18の軸方向中央側に傾斜した面となる。
On the other hand, the dynamic pressure grooves 8b1 and 8c1 formed on the end face of the
以上のように、丘部8b2、8c2の頂面がスプリングバックにより外径側に向けて軸方向中央側に傾斜した場合でも、動圧溝8b1、8c1の溝底面を外径側に向けて軸方向中央側に傾斜させることにより、丘部8b2、8c2の高さ、すなわち、動圧溝8b1、8c1の溝深さを所定以上確保することができる。これにより、軸部材の回転時に、動圧溝8b1、8c1の外径端付近においても油を集める能力が十分に発揮され、スラスト軸受隙間の油膜圧力を高めて軸受剛性を向上させることができる。 As described above, even when the top surfaces of the hill portions 8b2 and 8c2 are inclined toward the outer diameter side toward the outer diameter side by the springback, the bottom surfaces of the dynamic pressure grooves 8b1 and 8c1 are axially directed toward the outer diameter side. By inclining toward the center in the direction, the height of the hill portions 8b2 and 8c2, that is, the groove depth of the dynamic pressure grooves 8b1 and 8c1 can be secured to a predetermined value or more. Thereby, when the shaft member rotates, the ability to collect oil is sufficiently exerted even near the outer diameter ends of the dynamic pressure grooves 8b1 and 8c1, and the oil film pressure in the thrust bearing gap can be increased to improve the bearing rigidity.
また、丘部8b2、8c2のスプリングバック量は、製品ごとに厳密に一定ではないため、丘部8b2、8c2の高さ(特に外径端付近における高さ)は製品ごとに多少バラつく。このとき、丘部8b2、8c2の高さが高すぎると、この領域が、スラスト軸受隙間を介して対向する部材(フランジ部9、ハブ3)と接触するおそれがある。本実施形態では、上記のように動圧溝8b1、8c1の溝底面を傾斜させることで、動圧溝8b1、8c1の溝深さを所定以上確保しながら、丘部8b2、8c2の頂面の外径端付近を焼結体18の軸方向中央側に後退させることができるため、丘部8b2、8c2とこれに対向する部材との接触を確実に防止することができる。
In addition, since the springback amounts of the hill portions 8b2 and 8c2 are not strictly constant for each product, the height of the hill portions 8b2 and 8c2 (particularly the height near the outer diameter end) varies somewhat for each product. At this time, if the height of the hill portions 8b2 and 8c2 is too high, this region may come into contact with the opposing members (
その後、溝サイジング金型から焼結体18を取り出すことにより、動圧軸受8が完成する。
Then, the
本発明は上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同様の点については、説明を省略する。 The present invention is not limited to the above embodiment. Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described, but the description of the same points as the above-described embodiments will be omitted.
例えば、上記の実施形態では、動圧軸受8の軸方向両側の端面に、型成形された動圧溝を設けた場合を示したが、これに限らず、動圧軸受8の軸方向一方の端面のみに、型成形された動圧溝を設けてもよい。例えば、図14に示す流体動圧軸受装置21では、動圧軸受8の下側端面8cに、図6に示す動圧溝8c1が形成され、動圧軸受8の上側端面8bには、動圧溝が形成されておらず、環状溝8b3や半径方向溝8b4が形成されている。ハウジング7の上端には、内径向きに突出したシール部7cが設けられる。シール部7cのテーパ状の内周面7c1と軸部2の外周面2aとの間に、楔状のシール空間Sが形成される。ハウジング7の側部7aと底部7bとは別体に形成される。ハウジング7の底部7bの上側端面7b1には、動圧溝が形成される。フランジ部9の下側端面9bとハウジング7の底部7bの上側端面7b1との間に、第1のスラスト軸受部T1のスラスト軸受隙間が形成される。
For example, in the above-described embodiment, the case where the molded dynamic pressure grooves are provided on the end surfaces on both sides in the axial direction of the dynamic pressure bearing 8 is shown, but not limited to this, one axial direction of the dynamic pressure bearing 8 is provided. A molded dynamic pressure groove may be provided only on the end surface. For example, in the fluid dynamic
また、上記の実施形態では、動圧軸受8の内周面8aに動圧溝8a1、8a2が型成形された場合を示したが、動圧軸受8の内周面8aを円筒面としてもよい。あるいは、図14のハウジング7の底部7bを、本発明に係る動圧軸受としてもよい。この場合、底部7bの上側端面7b1に動圧溝が型成形され、この動圧溝の溝底面が、外径側に向けて下方に傾斜している。
In the above-described embodiment, the case where the dynamic pressure grooves 8a1 and 8a2 are molded on the inner
また、上記の実施形態では、動圧軸受8が固定され、軸部2を有する軸部材が回転する場合を示したが、これとは逆に、軸部材を固定し、動圧軸受8側を回転させてもよい。
Further, in the above embodiment, the case where the dynamic pressure bearing 8 is fixed and the shaft member having the
また、上記の実施形態では、潤滑流体が油である場合を示したが、この他、グリースや磁性流体、空気等を潤滑流体として使用してもよい。 In the above embodiment, the lubricating fluid is oil. However, grease, magnetic fluid, air, or the like may be used as the lubricating fluid.
また、本発明に係る動圧軸受およびこれを備えた流体動圧軸受装置は、HDD等のディスク駆動装置用のスピンドルモータのみならず、冷却ファン用のファンモータやレーザビームプリンタ用のポリゴンスキャナモータなどに組み込んで使用することもできる。 The hydrodynamic bearing according to the present invention and the fluid hydrodynamic bearing device including the hydrodynamic bearing are not only a spindle motor for a disk drive device such as an HDD but also a fan motor for a cooling fan and a polygon scanner motor for a laser beam printer. It can also be incorporated and used.
1 流体動圧軸受装置
2 軸部
3 ハブ
7 ハウジング
8 動圧軸受
8a1、8a2 (ラジアル)動圧溝
8b1、8c1 (スラスト)動圧溝
8b2、8c2 丘部
9 フランジ部
11 コアロッド
12、13 パンチ
12a、13a 成形部
12a1、13a1 溝底成形面
12a2、13a2 凹部
14 ダイ
18 焼結体
R1,R2 ラジアル軸受部
T1,T2 スラスト軸受部
S シール空間
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記動圧溝の溝底面が、外径側に向けて軸方向他方側に傾斜したことを特徴とする動圧軸受。 In a dynamic pressure bearing in which a dynamic pressure groove is molded on the end surface on one axial side,
A dynamic pressure bearing, wherein a bottom surface of the dynamic pressure groove is inclined toward the other side in the axial direction toward the outer diameter side.
前記他の動圧溝の溝底面が、外径側に向けて軸方向一方側に傾斜した請求項1又は2に記載の動圧軸受。 Another dynamic pressure groove is molded on the other end face in the axial direction,
The dynamic pressure bearing according to claim 1 or 2, wherein a groove bottom surface of the other dynamic pressure groove is inclined to one side in the axial direction toward the outer diameter side.
前記成形型のうち、前記動圧溝の溝底面を成形する成形面が、外径側に向けて軸方向他方側に傾斜したことを特徴とする動圧軸受の製造方法。 When molding the dynamic pressure groove by pressing the mold from one side in the axial direction against the end face of the bearing material,
A method of manufacturing a hydrodynamic bearing, wherein a molding surface for molding the bottom surface of the dynamic pressure groove in the molding die is inclined toward the other side in the axial direction toward the outer diameter side.
前記動圧溝の溝底面を成形する成形面が、外径側に向けて軸方向他方側に傾斜したことを特徴とする成形型。 In the molding die for molding the dynamic pressure groove by pressing against the end face of the bearing material from one side in the axial direction,
A molding die, wherein a molding surface for molding the bottom surface of the dynamic pressure groove is inclined toward the other side in the axial direction toward the outer diameter side.
The mold according to claim 10, wherein a bottom surface of the concave portion is a flat surface orthogonal to the axial direction.
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