JP2020159484A - 動圧軸受装置およびこれを備えたモータ - Google Patents

Abstract

【課題】スラストブッシュ材質を樹脂に変更しても、十分な接着強度、隙間精度を維持し、薄型化にも対応可能で、高い回転精度を誇る動圧軸受ユニットを低コストに提供する。【解決手段】軸部材は、軸部と、軸部のハウジング内の軸端に連設されるフランジ部とを有し、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スラスト軸受面を有する樹脂製のスラストブッシュを備えた動圧軸受装置である。スラストブッシュの外周面に、複数の凸部とこの凸部間に設けられる凹部とを形成する。ハウジングに設けられた嵌合用凹部にスラストブッシュを嵌入することによって、複数の凸部が嵌合用凹部に対して圧入される。凸部間の凹部にて嵌合用凹部の内周面とスラストブッシュの外周面の間に接着剤が嵌入される隙間が形成される。【選択図】図２

Description

本発明は、動圧軸受装置およびこれを備えたモータに関する。

動圧軸受装置は、高速回転、高回転精度および低騒音等の特長を有する。このため、動圧軸受装置は、種々の電気機器に搭載される各種モータ、例えば、ＨＤＤ等のディスク駆動装置に組み込まれるスピンドルモータ用、ＰＣ等に組み込まれるファンモータ用、あるいはレーザビームプリンタに組み込まれるポリゴンスキャナモータ用の軸受装置などとして好適に使用されている。

一般にこの種の動圧軸受装置は、ハウジングと、ハウジングの内周に固定された多孔質の焼結材料（焼結金属）からなる軸受スリーブ、軸受スリーブの内周面で形成され、流体（例えば、潤滑油）が介在するラジアル軸受隙間と、ラジアル軸受隙間内の流体に生じる動圧作用で支持すべき軸（軸受スリーブの内周に挿入される軸部材）をラジアル方向に相対回転自在に非接触支持するラジアル軸受部とを備える。

また、軸部材が軸部とこの軸部の軸端部に設けられたフランジ部とで構成され、また、軸部材の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スラスト軸受面を有する蓋部材(スラストブッシュ)が、ハウジングの開口部に装着されているものがある（特許文献１〜特許文献４）。

特許文献１では、スラストブッシュを樹脂材料や黄銅等の金属材料から構成し、このスラストブッシュを、接着、圧入、溶着、溶接、加締等の既知の固定手段を介してハウジングに固定することが記載されている。

特許文献２では、スラストブッシュを黄銅等の金属材料から構成し、スラストブッシュの外周面にテーパ面を設けている。このテーパ面を設けることによって、スラストブッシュをハウジングの嵌合部に圧入する際に発生する金属粉を接着剤でトラップするものである。

特許文献３では、スラストブッシュの外周面とこれに対向するハウジングの内周面との間の接着剤溜りを形成するとともに、この接着剤溜りよりも径方向隙間を狭めた接着隙間を形成したものである。この接着隙間は、接着剤溜りの上側に連設されている。

このように構成することによって、スラストブッシュと軸部材との間が完全にシールされ、また、接着剤が接着隙間に漏れなく均一に充填されることで、両部材間で所要の固定力を安定して得ることができる。

特許文献４では、ハウジングの内周面とスラストブッシュの外周面との間に隙間を設け、この隙間に接着剤を介在させて、この接着剤を硬化させたものである。このように、構成することによって、ハウジングのクリープ変形により固定力が低下することなく、長期にわたって優れた固定力を維持することができるというものである。

特開２０１０−２５５７５５号公報 特開２００４−１７６８１７号公報 特開２００６−１９４３８４号公報 特開２０１１−２４７２７９号公報

ハードディスクの記憶容量を増加させる場合、ディスク枚数が増えることになる。このように、ディスク枚数が増えれば、軸受ユニット（動圧軸受装置）にかかる荷重も大きくなる。このため、各部材の締結強度の向上が求められている。また、パソコンに搭載するファンモータでは、パソコンの薄型化に伴い、軸受の薄型化の要求がある。

ところで、特許文献１と特許文献２等のように、スラストブッシュとハウジングを圧入と接着により固定する場合、圧入部分への接着剤の供給不足や円周上に接着剤の塗布ムラがあると十分な接着強度が得られない。しかも、スラストブッシュとハウジングの隙間を完全に封止できないおそれもある。また、スラストブッシュの材質を樹脂にした場合、金属に比べて濡れ性が低いため、接着剤の供給不足が発生した場合、更に接着強度が低下するおそれがある。特許文献４に記載のように、接着剤のみの接合では、接着剤の供給不足や円周上に接着剤の塗布ムラがあると十分な接着強度が得られない。

特に、前記特許文献３では、スラストブッシュとハウジングの嵌合部に対して、軸方向に、一部分が圧入接着、一部分が隙間接着になっている。このような構成では、軸受の軸方向長さが長くなるため、薄型化に対応し難い。

本発明の課題は、スラストブッシュ材質を樹脂に変更しても、十分な接着強度、隙間精度を維持し、薄型化にも対応可能で、高い回転精度を誇る動圧軸受ユニットを低コストに提供することである。

本発明の動圧軸受装置は、軸受スリーブと、この軸受スリーブとの間で軸受隙間を形成する軸部材と、前記軸受スリーブを収納するハウジングと、前記軸受隙間に生じる流体の動圧作用で前記軸部材と前記軸受スリーブをラジアル方向に相対回転自在に非接触支持するものであり、前記軸部材は、軸部と、軸部のハウジング内の軸端に連設されるフランジ部とを有し、この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スラスト軸受面を有する樹脂製のスラストブッシュを備えた動圧軸受装置であって、前記スラストブッシュの外周面に、複数の凸部とこの凸部間に設けられる凹部とを形成し、前記ハウジングに設けられた嵌合用凹部にこのスラストブッシュを嵌入することによって、複数の凸部がこの嵌合用凹部に対して圧入され、凸部間の凹部にて嵌合用凹部の内周面とスラストブッシュの外周面の間に接着剤が嵌入される隙間が形成されるものである。

本発明の動圧軸受装置によれば、複数の凸部がこの嵌合用凹部に対して圧入され、凸部間の凹部にて嵌合用凹部の内周面とスラストブッシュの外周面の間に接着剤が嵌入される隙間が形成されるので、この隙間に安定して接着剤を注入でき、この隙間が維持されたまま接着剤が硬化する。

前記隙間寸法は、スラストブッシュの凸部の外面が円弧面であって、この外面が描く円形の直径をＤとし、凹部の内面が円弧面であって、この内面が描く円形の直径をｄとしたときに、（Ｄ−ｄ）／２であり、この隙間寸法を１０μｍ〜３０μｍに設定するのが好ましい。このような隙間寸法に設定することによって、この隙間内に毛細管現象で接着剤が引き込まれる力が作用して、装置内部への接着剤の流動を阻止できる。これにより、隙間内において接着剤が不足することがなく、安定した接着力を確保することができる。

凸部を周方向に沿って等ピッチで少なくとも３か所に設けるのが好ましい。２か所であれば、ハウジングにスラストブッシュを圧入した場合、楕円形状に変形するおそれがあり、変形すれば、隙間精度が低下して安定した接着強度を得ることができなくなる。

１つの凸部の周方向の幅寸法を少なくとも１ｍｍ以上とするのが好ましい。このように設定することによって、接着剤が硬化するまで隙間を安定して確保することができる。

前記スラストブッシュを繊維強化プラスチックにて構成することができる。ここで、繊維強化プラスチックは、ガラス繊維、炭素繊維などの繊維をプラスチックの中に入れて強度を向上させた複合材料である。繊維強化プラスチックとしては、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）や炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を用いることができ、さらには、ボロン繊維強化プラスチック（ＢＦＲＰ）、アラミド繊維強化プラスチック（ＡＦＲＰ, ＫＦＲＰ）やポリエチレン繊維強化プラスチック（ＤＦＲＰ）等も用いることができる。また、含浸させる短繊維としては、ガラス繊維や炭素繊維等を用いることができるが、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）やセルロースナノファイバー（ＣＮＦ）等であってもよい。スラストブッシュとしての繊維強化プラスチックは液晶ポリマーを主成分として、充填材としてガラス繊維を３０〜５０質量％配合したものが好ましい。

ところで、繊維強化プラスチックは、弾性が高い、耐熱性・耐衝撃性・耐水性・耐薬品性・電気絶縁性に優れるなどのメリットがある。また、対金属に関してのメリットは、金属と比べても強度性が高く、軽量で錆びずに腐食しにくい点である。

前記スラストブッシュは射出成形品であるのが好ましい。液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂であれば、射出成形に適している。射出成形にて成形することによって、端面のスラスト軸受面や外周面の凹凸部等の形状を安定して製造でき、しかも、コスト低減を図ることができる。

本発明のモータは、前記動圧軸受装置と、ロータマグネットと、ステーコイルとを有するものである。

本発明では、スラストブッシュの接着強度が向上する。このため、スラストブッシュが樹脂製であっても、隙間精度が維持されて十分な接着強度を有し、薄型化にも対応できて、高い回転精度を得る動圧軸受装置を提供できる。

本発明に係るモータ（スピンドルモータ）の縦断面図である。 本発明に係る動圧軸受装置のスラストブッシュを示し、（ａ）は圧入前の平面図であり、（ｂ）は圧入後の平面図である。 本発明に係る動圧軸受装置の断面図である。 軸受スリーブの縦断面図である。 軸受スリーブの下面図である。 軸受スリーブの要部拡大断面図である。 スラストブッシュの凸部とハウジングとの関係を示す拡大断面図である。 スラストブッシュの凹部とハウジングとの関係を示す拡大断面図である。 接着強度の測定方法を示す断面図である。

以下本発明の実施の形態を図１〜図９に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る流体動圧軸受装置１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を回転自在に非接触支持する流体動圧軸受装置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はケーシング６に取付けられ、ロータマグネット５はディスクハブ３に取付けられる。流体動圧軸受装置１のハウジング７の外周面は、ケーシング６の内周に装着される。ディスクハブ３には、磁気ディスク等のディスク５０が所定枚数保持される。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との間に作用する電磁力でロータ５が回転し、それによって、ディスクハブ３および軸部材２が一体となって回転する。

図３に示すように、流体動圧軸受装置１は、軸部材２と、ハウジング７と、ハウジング７の内周に保持された軸受スリーブ８と、ハウジング７の軸方向一端の開口部に設けられたシール部９と、ハウジング７の軸方向他端を閉塞する蓋部を構成する円盤形状の樹脂製のスラストブッシュ１０とを有する。なお、以下の説明では、便宜上、軸方向でハウジング７の閉塞側を下側、ハウジング７の開口側を上側と言うが、これは流体動圧軸受装置１の使用態様を限定する趣旨ではない。

軸部材２は、軸部２ａと、軸部２ａの下端に設けられたフランジ部２ｂとを備える。軸部材２は、ステンレス鋼等の金属材料で形成され、本実施形態では、軸部２ａおよびフランジ部２ｂを含む軸部材２全体が一体に形成される。軸部２ａとフランジ部２ｂを別体に形成することもできる。

軸部２ａの外周面には、軸方向に離隔する２箇所に形成された円筒面２ａ１と、２箇所の円筒面２ａ１の間に設けられ、円筒面２ａ１よりも小径な環状凹部２ａ２とが設けられる。円筒面２ａ１は、軸受スリーブ８の内周面８ａの軸受面８ａ１と半径方向で対向する軸受対向面として機能する。

ハウジング７は軸受スリーブ８を保持する部材であり、例えば真ちゅう等で円筒状に形成される。ハウジング７の内周面７ａには、軸受スリーブ８の外周面８ｄが接着によって固定される。接着としては、軸受スリーブ８の外周面８ｄとハウジング７の内周面７ａとを隙間嵌めの状態で接着した、いわゆる隙間接着が採用される。隙間接着は、ハウジング７の内周に軸受スリーブ８をすきまばめ（ＪＩＳ Ｂ ０４０１−１参照）することで互いに対向するハウジング７の内周面７ａと軸受スリーブ８の外周面８ｄとの間に径方向隙間１５（図６参照）を形成し、この径方向隙間１５に介在させた接着剤１７を硬化させることで両者を固定する方法であり、軸受スリーブ８の外周面８ｄとハウジング７の内周面７ａを隙間嵌めで嵌合させた状態で、両面間の隙間に接着剤１７を注入し、毛細管力で隙間の奥に引き込むことにより行われる。この他、軸受スリーブ８の外周面８ｄとハウジング７の内周面７ａのどちらか一方に接着剤を塗布した上で、両者を隙間嵌めで嵌合させてもよい。接着剤１７としては、空気との遮断により硬化する嫌気性の接着剤、エポキシ系等のような加熱硬化型の接着剤、紫外線の照射で硬化する紫外線硬化型の接着剤等が知られている。本実施形態では、公知の接着剤を任意に使用することができる。

隙間接着により、軸受スリーブ８の外周面８ｄとハウジング７の内周面７ａの間に、硬化した接着剤１７からなる接着剤層１８（図６参照）が形成される。接着剤層１８は、軸受スリーブ８の外周面８ｄとハウジング７の内周面７ａの間の隙間の全域にわたって形成する他、当該隙間の一部領域（軸方向の一部領域、あるいは円周方向の一部領域等）に限って形成してもよい。

軸受スリーブ８は、多孔質の焼結体で円筒状に形成された焼結軸受である。この焼結体としては、例えば、２０質量％以上の銅を含む焼結金属が使用される。銅を２０質量％以上含む限り、他の含有元素は任意であり、銅のみを主成分とする銅系焼結金属の他、銅と鉄を主成分とする銅鉄系焼結金属、あるいは、銅とステンレス鋼を主成分とするステンレス系焼結金属等を使用することもできる。

軸受スリーブ８の内周面８ａには、図４に示すように、軸方向に離隔した２箇所にラジアル軸受面８ａ１が形成される。各ラジアル軸受面８ａ１には、動圧発生部としてヘリングボーン形状に配列された動圧発生溝Ｇ１，Ｇ２が設けられる。図中クロスハッチングで示す領域は、内径側に盛り上がった丘部を示している。上側の動圧発生溝Ｇ１は軸方向で非対称な形状を成し、下側の動圧発生溝Ｇ２は軸方向で対称な形状を成している。軸方向非対称形状の上側の動圧発生溝Ｇ１により、ラジアル軸受隙間の潤滑流体が軸方向下向きに押し込まれ、ハウジング７の内部で潤滑流体が強制的に循環される（後述する）。ラジアル軸受面８ａ１の軸方向間領域には、円筒面８ａ２が設けられる。円筒面８ａ２は、動圧発生溝Ｇ１、Ｇ２の溝底面と同一円筒面上に連続して設けられる。

なお、上下の動圧発生溝Ｇ１，Ｇ２の双方を軸方向対称形状としてもよい。また、上下の動圧発生溝Ｇ１，Ｇ２を軸方向で連続させたり、上下の動圧発生溝Ｇ１，Ｇ２の一方あるいは双方を省略したりしてもよい。また、軸受スリーブ８の内周面８ａを円筒面として、軸部２ａの外周面（軸受対向面）に動圧発生部を設けてもよい。また、軸受スリーブ８の軸受面８ａ１および軸部２ａの軸受対向面の双方を円筒面とした、いわゆる真円軸受を使用することもできる。

軸受スリーブ８の下側端面８ｂにはスラスト軸受面が形成される。スラスト軸受面には、動圧発生部として、図５に示すようなポンプインタイプのスパイラル形状の動圧発生溝８ｂ１が形成される。尚、動圧発生溝の形状として、ヘリングボーン形状や放射溝形状等を採用しても良い。また、軸受スリーブ８の下側端面８ｂを平坦面として、軸部材２のフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１に動圧発生溝を形成してもよい。なお、図中クロスハッチングで示す領域は、盛り上がった丘部を示している。

シール部９は、ハウジング７の上端から内径側に突出している。本実施形態では、シール部９がハウジング７と一体に形成されているが、シール部９をハウジング７に対して別体にすることもできる。シール部９の内周面９ａは、下方に向けて漸次縮径したテーパ状を成す。シール部９の内周面９ａと軸部２ａの外周面との間には、下方に向けて半径方向幅を徐々に狭めたシール空間Ｓが形成される。この他、シール部９の内周面を円筒面とする一方で、軸部２ａの外周面に上方に向けて漸次縮径するテーパ面を設け、これらの間にシール空間Ｓを形成してもよい。シール部９の下側端面９ｂには、軸受スリーブ８の上側端面８ｃが当接している。

蓋部を構成するスラストブッシュ１０は、例えば、繊維強化プラスチックにて構成することができる。ここで、繊維強化プラスチックは、ガラス繊維、炭素繊維などの繊維をプラスチックの中に入れて強度を向上させた複合材料である。繊維強化プラスチックとしては、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）や炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を用いることができ、さらには、ボロン繊維強化プラスチック（ＢＦＲＰ）、アラミド繊維強化プラスチック（ＡＦＲＰ, ＫＦＲＰ）やポリエチレン繊維強化プラスチック（ＤＦＲＰ）等も用いることができる。また、含浸させる短繊維としては、ガラス繊維や炭素繊維等を用いることができるが、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）やセルロースナノファイバー（ＣＮＦ）等であってもよい。スラストブッシュ１０としての繊維強化プラスチックは液晶ポリマーを主成分として、充填材としてガラス繊維を３０〜５０質量％配合したものが好ましい。

このスラストブッシュ１０がハウジング７の内周面７ａの下端部に後述するような圧入及び接着剤Ｍを用いた接着にて固定される。これによりハウジング７の内部の空間がシール空間Ｓでのみ大気に開放された密閉空間となる。この場合の接着剤Ｍとしては、前記空気との遮断により硬化する嫌気性の接着剤、エポキシ系等のような加熱硬化型の接着剤、紫外線の照射で硬化する紫外線硬化型の接着剤等が知られている。本実施形態では、公知の接着剤を任意に使用することができる。このため、この接着剤Ｍとしては、前記接着剤１７と同じ接着剤を用いることができる。

スラストブッシュ１０の一方の端面（上端面）１０ａにはスラスト軸受面２０が形成される。このスラスト軸受面２０には、図２に示す例えばスパイラル形状の動圧発生溝２０ａが形成される。端面１０ａの中心部には凹窪部１０ｂが設けられるとともに、端面１０ａの外径側に面取部１０ｃが設けられ、スラスト軸受面２０は、凹窪部１０ｂより所定寸だけ外径側から面取部１０ｃより所定寸だけ内径側までの範囲である。また、図３に示すように、スラストブッシュ１０の他方の端面（上端面）１０ｄの中心部には凹窪部１０ｅが設けられるとともに、端面１０ｄの外径側に面取部１０ｆが設けられている。なお、動圧発生溝２０ａの形状として、ヘリングボーン形状や放射溝形状等を採用しても良い。

また、このスラストブッシュ１０の外周面には、図２（ａ）（ｂ）に示すように、複数の凸部２１とこの凸部２１間に設けられる凹部２２とを形成している。凸部２１は周方向に沿って９０°ピッチで４個配設される。このため、周方向に隣り合う凸部間に凹部２２が形成され、この凹部２２も周方向に沿って９０°ピッチで４個配設されている。

ところで、ハウジング７の下端部には大径の開口部(嵌合用凹部)２３が設けられ、この嵌合用凹部２３に、スラストブッシュ１０が嵌合するものであり、嵌合用凹部２３に嵌合する場合、凸部２１が開口部に圧入される。すなわち、図２（ａ）に示すように、圧入する前のスラストブッシュ１０の凸部２１の外面２１ａが円弧面であってこの外面２１ａが描く円形の直径をＤ１とし、嵌合用凹部２３の内径寸法をＤ２とした場合に、Ｄ１＞Ｄ２としている。

そして、スラストブッシュ１０を嵌合用凹部２３に圧入した際に、凸部２１が嵌合用凹部２３に対していわゆるしまりばめ状となり、凹部２２の内面２２ａと嵌合用凹部２３の内周面２３ａとの間に隙間２５が形成される。この場合、凸部２１の外面２１ａが描く円形の直径をＤ（圧入されたことによって、Ｄ１からＤと変形している）とし、凹部２２の内面２２ａが円弧面であってこの内面２２ａが描く円形の直径をｄとしたときに、この隙間２５の隙間寸法Ｃ（図８参照）を（Ｄ−ｄ）／２で表すことができ、この隙間寸法Ｃを１０μｍ〜３０μｍに設定している。

また、凸部２１の幅寸法Ｗ（図２参照）を、１ｍｍ以上例えば２ｍｍ程度に設定できる。この凸部２１の幅寸法Ｗは、周方向長さ（弧長）ではなく、弦長である。

そして、凸部２１側においては、図７に示すように、一方の面取部１０ｃと嵌合用凹部２３の内周面２３ａとの間、及び他方の面取部１０ｆと嵌合用凹部２３の内周面２３ａとの間に接着剤Ｍが塗布されることなる。また、凹部２２側においては、図８に示すように、隙間２５に接着剤Ｍが嵌入されることになる。

ハウジング７の内部には、図３に示すように、軸方向に延びる軸方向通油路１１と、半径方向に延びる半径方向通油路１２とが形成される。図３に示す実施形態において、軸方向通油路１１は、軸受スリーブ８の外周面８ｄとハウジング７の内周面７ａとの間に形成され、半径方向通油路１２は、軸受スリーブ８の上側端面８ｃとシール部９の下側端面９ｂとの間に形成されている。軸方向通油路１１の下端は、軸受スリーブ８の下側端面８ｂよりも下方の空間に開口し、上端は半径方向通油路１２の外径端と連通する。半径方向通油路１２の内径端はシール空間Ｓに開口している。

図３の実施形態では、軸受スリーブ８の外周面８ｄに軸方向に延びる軸方向溝８ｄ１を設け、軸方向溝８ｄ１とハウジング７の内周面７ａとで画成された隙間により、軸受スリーブ８の外周面８ｄに沿う軸方向通油路１１が形成されている。軸受スリーブ８の上側端面８ｃには、環状溝８ｃ１と環状溝８ｃ１の内径側に位置する複数の半径方向溝８ｃ２とが設けられ、環状溝８ｃ１および半径方向溝８ｃ２と、シール部９の下側端面９ａとで形成される隙間により、軸受スリーブ８の上側端面８ｃに沿う半径方向通油路１２が形成されている。また、シール部９の下側端面の外径側領域は、軸受スリーブ８の上側端面８ｃから離反した位置にあり、この外径側領域と軸受スリーブ８の上側端面８ｃとの間に形成された環状隙間１３に、軸方向通油路１１の上端と半径方向通油路１２の外径端とがそれぞれ開口している。環状隙間１３は、軸方向通油路１１もしくは半径方向通油路１２の一部を構成する。かかる構成から、軸受スリーブ８の下側端面８ｂよりも下方の空間が、軸方向通油路１１および半径方向通油路１２を介してシール空間Ｓ、さらにはラジアル軸受隙間と連通した状態となる。

なお、軸方向通油路１１および半径方向通油路１２は、軸受スリーブ８の下側端面８ｂよりも下方の空間とシール空間Ｓとを連通させるものである限り任意の形態を採用することができ、図２および図３に示す形態には限定されない。例えば軸方向溝８ｄ１をハウジング７の内周面７ａに形成してもよい。また、環状溝８ｃ１や半径方向溝８ｃ２をシール部９の下側端面９ａに形成してもよい。

流体動圧軸受装置１の内部には、潤滑流体としての潤滑油が真空含浸等の手段により供給され、ハウジング７の内部の全ての空間、例えば軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部２ａの外周面との間の隙間、軸受スリーブ８の下側端面８ｂとフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１との間の隙間、フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２と蓋部１０の端面１０ａとの間の隙間、軸方向通油路１１、および半径方向通油路１２が、軸受スリーブ８の内部気孔を含めて全て潤滑油で満たされる。この時、油面は、シール空間Ｓ内に形成される。

軸部材２が回転すると、軸受スリーブ８の内周面８ａのラジアル軸受面８ａ１と軸部２ａの円筒面２ａ１との間にラジアル軸受隙間が形成される。そして、動圧発生溝Ｇ１，Ｇ２によりラジアル軸受隙間に形成された油膜の圧力が高められ、これにより軸部材２をラジアル方向に非接触支持する第１ラジアル軸受部Ｒ１及び第２ラジアル軸受部Ｒ２が構成される。これと同時に、軸受スリーブ８の下側端面８ｂ（スラスト軸受面）とフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１との間、及び、スラストブッシュ（蓋部）１０の端面１０ａ（スラスト軸受面）とフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２との間に、それぞれスラスト軸受隙間が形成される。そして、軸受スリーブ８の下側端面８ｂの動圧発生溝８ｂ１及びスラストブッシュ１０の端面１０ａの動圧発生溝により、各スラスト軸受隙間に形成された油膜の圧力が高められ、これにより軸部材を両スラスト方向に非接触支持する第１スラスト軸受部Ｔ１及び第２スラスト軸受部Ｔ２が構成される。

また、軸部材２の回転中は、第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２の各動圧発生溝Ｇ１，Ｇ２の非対称性等に起因して、軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部２ａの外周面との間の隙間を満たす潤滑油に一定方向の流れ（例えば下向き）が生じる。そのため、第２ラジアル軸受部Ｒ２のラジアル軸受隙間から流出した潤滑油は、スラスト軸受隙間、軸方向通油路１１、半径方向通油路１２を経てシール空間Ｓに達し、さらには第１ラジアル軸受部Ｒ１のラジアル軸受隙間を介して第２ラジアル軸受部のラジアル軸受隙間に還流する。

軸受スリーブ８は、金属粉末を含む原料粉を金属内で圧縮成形することによって圧粉体を形成し、この圧粉体を所定条件で焼結することによって焼結体を形成し、この焼結体に、サイジング（再圧縮）、洗浄等を施した後、潤滑剤（潤滑油）を含油させることになる。すなわち、軸受内部に潤滑油を含油するが、通常、軸受内部が密封された流体動圧軸受装置に潤滑油を含浸する際、一度、軸受内部を減圧して、圧力差により軸受内部に潤滑油を含浸する。

本発明の流体動圧軸受装置では、複数の凸部２１がこの嵌合用凹部２３に対して圧入され、凸部２１間の凹部２２にて嵌合用凹部２３の内周面２３ａとスラストブッシュ１０の外周面の間に接着剤Ｍが嵌入される隙間２５が形成されるので、この隙間２５に安定して接着剤Ｍを注入でき、この隙間２５が維持されたまま接着剤が硬化する。

このため、スラストブッシュ１０の接着強度が向上し、スラストブッシュ１０が樹脂製であっても、隙間精度が維持されて十分な接着強度を有し、薄型化にも対応できて、高い回転精度を得る動圧軸受装置を提供できる。

隙間２５の隙間寸法Ｃは、スラストブッシュ１０の凸部２１の外面２１ａが円弧面であって、この外面２１ａが描く円形の直径をＤ（圧入後の径）とし、凹部２２の内面２２ａが円弧面であって、この内面２２ａが描く円形の直径をｄとしたときに、（Ｄ−ｄ）／２であり、この隙間寸法Ｃを１０μｍ〜３０μｍに設定するのが好ましい。このような隙間寸法Ｃに設定することによって、この隙間内に毛細管現象で接着剤Ｍが引き込まれる力が作用して、装置内部への接着剤Ｍの流動を阻止できる。これにより、隙間２５内において接着剤Ｍが不足することがなく、安定した接着力を確保することができる。

また、凸部２１が周方向に沿って等ピッチで少なくとも３か所に設けるのが好ましい。すなわち、２か所であれば、ハウジング７にスラストブッシュ１０を圧入した場合、楕円形状に変形するおそれがあり、変形すれば、隙間精度が低下して安定した接着強度を得ることができなくなる。これに対して、凸部２１を周方向に沿って等ピッチで少なくとも３か所に設ければ、ハウジング７にスラストブッシュ１０を圧入した場合において、楕円形状に変形せず、安定して隙間２５を形成することができて、安定した接着強度を得ることができる。

１つの凸部２１の周方向の幅寸法Ｗを少なくとも１ｍｍ以上とするのが好ましい。このように設定することによって、接着剤Ｍが硬化するまで隙間２５を安定して確保することができる。

また、スラストブッシュ１０に繊維強化プラスチックにて形成できる。繊維強化プラスチックは、弾性が高い、耐熱性・耐衝撃性・耐水性・耐薬品性・電気絶縁性に優れるなどのメリットがある。また、対金属に関してのメリットは、金属と比べても強度性が高く、軽量で錆びずに腐食しにくい点である。

前記スラストブッシュ１０は射出成形品であるのが好ましい。液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂であれば、射出成形に適している。射出成形にて成形することによって、端面のスラスト軸受面や外周面の凹凸部等の形状を安定して製造でき、しかも、コスト低減を図ることができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、軸受スリーブ８として、黄銅等の軟質金属や樹脂材料等、非多孔質材料で形成されたものも使用する場合にも適用することができる。

また、本発明は、軸部材２を回転側、軸受スリーブ８を静止側とした流体動圧軸受装置のみならず、軸部材２を静止側、軸受スリーブ８を回転側とした流体動圧軸受装置にも好ましく適用することができる。

また、本発明は、送風用の羽根を有するロータ、あるいはポリゴンミラーが軸部材２に設けられる流体動圧軸受装置にも好ましく適用することができる。すなわち、本発明は、図１に示すディスク駆動装置用のスピンドルモータのみならず、ＰＣ用のファンモータやレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）用のポリゴンスキャナモータ等、その他の電気機器用モータに組み込まれる流体動圧軸受装置にも好ましく適用することができる。

実施品１〜実施品９を作成するとともに、比較品１〜比較品９を作成し、各実施品と比較品との接着強度を測定した。各実施品１〜実施品９は、図９に示すように、ハウジング７を真鍮にて構成し、ハウジング７の内径寸法Ａ１を７．５１ｍｍとし、ハウジング７の外径寸法Ｂ１を９．５ｍｍとし、軸受スリーブ８を焼結材にて構成し、軸受スリーブ８の内径寸法Ａ２を４ｍｍとし、軸受スリーブ８の外径寸法Ｂ２を７．５ｍｍとし、軸部材２のフランジ部２ｂの外径寸法Ｂ３を７ｍｍとし、フランジ部２ｂの肉厚ｍ１を１ｍｍとした。また、スラストブッシュ１０をガラス繊維を４０質量％配合した液晶ポリマーにて構成し、スラストブッシュ１０の前記外径寸法Ｄを８．５ｍｍとし、前記凹部２２の前記内径寸法ｄを８．４５ｍｍとし、（Ｄ−ｄ）／２を２５μｍとし、スラストブッシュ１０の肉厚ｍ２を１．３ｍｍとし、ハウジング７の開口部（嵌合用凹部２３）の内径寸法Ｄ２（図２（ｂ）参照）を８．４９ｍｍとし、スラストブッシュ１０の面取部１０ｃを「Ｃ０．４」とし、スラストブッシュ１０の面取部１０ｆを「Ｃ０．２」とした。

すなわち、各実施品１〜実施品９は、ハウジング７の嵌合用凹部２３にスラストブッシュ１０を圧入した状態で形成される隙間２５に接着剤Ｍを注入するとともに、凸部２１の上下に面取部１０ｃ、１０ｆに接着剤Ｍを塗布したものである。また、接着剤Ｍとして熱硬化型エポキシ接着剤を用いた。

また、比較品１〜比較品９に、外周面に凹凸部を有さない円盤体からなるスラストブッシュ１０を、ハウジング７の嵌合用凹部２３に圧入したものである。この場合、ハウジング７の嵌合凹部２３の内径寸法を８．４９ｍｍとし、スラストブッシュ１０の外径寸法を８．５ｍｍとし、スラストブッシュ１０の肉厚を１．３ｍｍとしている。また、スラストブッシュ１０の面取部１０ｃを「Ｃ０．４」とし、ハウジング７の面取部１０ｆを「Ｃ０．２」とした。各比較品の他の部材は、実施品の部材と同一材質・同一寸法とした。

各実施品及び各比較品は各部品を同一材質・同一寸法で製造しても、設計上の誤差、加工上の誤差、及び組立上の誤差等で接着強度に差が生じる。

接着強度の測定は、図９に示す、治具３０を用いるとともに、荷重測定機として、株式会社島津製作所のオートグラフ（ＡＧ−Ｘｐｌｕｓシリーズ）を用いた。治具３０は、内周面３０ａに段付受部３０ａ１が設けられた円筒体にて構成される。すなわち、内周面３０ａが大径部３１と小径部３２とを有し、大径部３１の内径寸法Ａ５を９．５３ｍｍとし、小径部３２の内径寸法Ａ４を８．８ｍｍとしている。このため、段付受部３０ａ１の段付差寸法ｃ１が０．３６５ｍｍとなっている。また、治具３０の軸方向長さＬを１０ｍｍとし、大径部３１の軸方向長さＬ１を７ｍｍとし、小径部３２の軸方向長さＬ２を３ｍｍとしている。

そして、図９に示すように、各実施品１〜実施品９及び比較品１〜比較品９の動圧軸受装置を治具３０にセットする。すなわち、組立てられた各実施品１〜９及び比較品１〜９を治具３０に嵌入して、段付受部３０ａ１にてハウジングの開口部の下端縁に係止させる。この場合、ハウジング７の嵌合用凹部（開口部）２３の内周面２３ａは、治具３０の小径部３２の内周面よりも内径側に位置する。

このようにセットされた動圧軸受装置に対して、軸部材２の軸部２ａの端面に、荷重測定機(ロードセル：５ｋＮ)から荷重が矢印のように負荷され、実施品１〜実施品９と比較品１〜比較品９の接着強度が測定される。すなわち、ここで、接着強度とはハウジング７からスラストブッシュ１０が外れたときの荷重である。そして、その結果を次に表１に示す。

この表１から分かるように、実施品の接着強度が比較品の接着強度よりも約１．２倍増加していることが分かる。

２ 軸部材
２ａ 軸部
２ｂ フランジ部
４ ステータコイル
５ ロータマグネット
７ ハウジング
８ 軸受スリーブ
１０ スラストブッシュ（蓋部）
２０ スラスト軸受面
２１ 凸部
２１ａ 外面
２２ 凹部
２２ａ 内面
２３ 嵌合用凹部
２５ 隙間
Ｍ 接着剤

Claims (8)

1. 軸受スリーブと、この軸受スリーブとの間で軸受隙間を形成する軸部材と、前記軸受スリーブを収納するハウジングと、前記軸受隙間に生じる流体の動圧作用で前記軸部材と前記軸受スリーブをラジアル方向に相対回転自在に非接触支持するものであり、前記軸部材は、軸部と、軸部のハウジング内の軸端に連設されるフランジ部とを有し、この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スラスト軸受面を有する樹脂製のスラストブッシュを備えた動圧軸受装置であって
   前記スラストブッシュの外周面に、複数の凸部とこの凸部間に設けられる凹部とを形成し、前記ハウジングに設けられた嵌合用凹部にこのスラストブッシュを嵌入することによって、複数の凸部がこの嵌合用凹部に対して圧入され、凸部間の凹部にて嵌合用凹部の内周面とスラストブッシュの外周面の間に接着剤が嵌入される隙間が形成されることを特徴とする動圧軸受装置。
2. 前記隙間寸法は、スラストブッシュの凸部の外面が円弧面であって、この外面が描く円形の直径をＤとし、凹部の内面が円弧面であって、この内面が描く円形の直径をｄとしたときに、（Ｄ−ｄ）／２であり、この隙間寸法を１０μｍ〜３０μｍに設定したことを特徴とする請求項１に記載の動圧軸受装置。
3. 凸部を周方向に沿って等ピッチで少なくとも３か所に設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の動圧軸受装置。
4. １つの凸部の周方向の幅寸法を少なくとも１ｍｍ以上としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか1項に記載の動圧軸受装置。
5. 前記スラストブッシュを繊維強化プラスチックにて構成したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか1項に記載の動圧軸受装置。
6. 前記繊維強化プラスチックは液晶ポリマーを主成分として、充填材としてガラス繊維を３０〜５０質量％配合したものであることを特徴とする請求項５に記載の動圧軸受装置。
7. 前記スラストブッシュは射出成形品であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか1項に記載の動圧軸受装置。
8. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の動圧軸受装置と、ロータマグネットと、ステーコイルとを有することを特徴とするモータ。

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