JP4454491B2 - Method of manufacturing sleeve for hydrodynamic fluid bearing and sleeve for hydrodynamic fluid bearing - Google Patents
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Description
本発明は、動圧流体軸受に用いられるスリーブとその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a sleeve used for a hydrodynamic bearing and a manufacturing method thereof.
ハードディスク装置のスピンドルモータなどに用いられている軸受として、従来用いられていた玉軸受に代わって、玉軸受よりも回転精度が優れ、しかも静音性にも優れる動圧流体軸受が多く採用されつつある。 As a bearing used for a spindle motor of a hard disk device, a hydrodynamic bearing that is superior in rotational accuracy and also quieter than a ball bearing is being used in place of a conventionally used ball bearing. .
動圧流体軸受における、シャフトを回転自在に支持するスリーブとして、多孔質材料を用いたものが、特許文献1などに開示されている。図7における、50は、軸受孔50aを有し、銅合金等の金属粉末材料を焼結して構成された焼結金属で形成されたスリーブ本体である。このスリーブ本体50は、金属または樹脂で加工されたスリーブハウジング51の内部に一体に挿入されて固定され、これらのスリーブ本体50とスリーブハウジング51とによりスリーブを構成している。52はシャフトであり、軸受孔50aを有するスリーブ本体50に微小間隙を介して回転自在に嵌め合わされている。シャフト52はその一端に、太径のスラストフランジ53を一体的に有し、スラストフランジ53はスリーブ本体50とスリーブハウジング51とスラスト板54とで囲まれた空間に収納されている。スラストフランジ53はスラスト板54とスリーブ本体50とに両方の面が対向して挟まれた姿勢でスリーブ本体50内に微小間隙を介して回転可能に設けられている。また、スリーブ本体50の上方にはシール用のワッシャ65が配設され、スリーブハウジング51内に嵌合されている。
A sleeve using a porous material as a sleeve for rotatably supporting a shaft in a hydrodynamic bearing is disclosed in
シャフト52にはロータハブ55が固定され、さらにロータハブ55の太径部内周にロータ磁石56が固定され、ロータ磁石56に対向するようにコイル64が巻かれたモータステータ57がベース58に取り付けられている。シャフト52の外周面には動圧発生溝59A、59Bが設けられ、スラストフランジ53とスラスト板54との対向面、およびスラストフランジ53とスリーブ本体50との対向面には、それぞれ動圧発生溝60A、60Bが設けられ、これらの動圧発生溝59A、59B、60A、60Bが臨むシャフト52とスリーブ本体50との間の隙間やスラストフランジ53が配設されている空間には作動流体としての潤滑油61が充填されている。
A rotor hub 55 is fixed to the
この動圧流体軸受において、コイル64に通電されると回転磁界が発生し、シャフト52、スラストフランジ53、ロータ磁石56がロータハブ55と一体的に回転をはじめる。この時、動圧発生溝59A、59B、60A、60Bは潤滑油61にポンピング圧力を発生し、浮上して非接触で回転する。すなわち、動圧発生溝59A、59B、60A、60Bの箇所にはラジアル方向に所定隙間を有する状態で回転自在に支持するラジアル軸受が形成され、動圧発生溝60A、60Bの箇所にはスラスト方向に所定隙間を有する状態で回転自在に支持するスラスト軸受が形成される。
In this hydrodynamic bearing, when the
このように、スリーブ本体50を多孔質材料である焼結金属で形成することで、単なる金属材料で形成する場合に比べて、原料費を低減できる利点がある。
しかし、上記のような従来構成の動圧流体軸受では、次のような問題点があった。
Thus, by forming the
However, the conventional hydrodynamic bearing having the above-described configuration has the following problems.
焼結金属で形成されているスリーブ本体50は、内部に多数の空孔を有し、この空孔に内在した潤滑油61は、軸受内部の温度上昇等によりスリーブ本体50の外にもれ出ることがある。スリーブ本体50の外周面などが外部に露出していると、潤滑油61が軸受外部に流出して周囲の空気を汚染するおそれがある。
The
また、スリーブ本体50は、表面に空孔を有しているために、動圧発生溝59A、59B、60A、60Bの作用で軸受内部に発生した圧力が表面の空孔から漏れて、ラジアル軸受の剛性が低下し、シャフト52が非接触回転できずにスリーブ本体50に回転中に接触して擦れることがあった。
Further, since the
したがって、この種の動圧流体軸受では、スリーブ本体50を外周から覆うスリーブハウジング51と上方から覆うシール用のワッシャ65とが必要であり、これらのスリーブハウジング51およびワッシャ65により潤滑油61が軸受外部に流出することを防止したり、圧力が表面の空孔から漏れることを最小限に抑えたりしていた。しかしながら、これらのスリーブハウジング51およびワッシャ65を必要とすることから、部品点数が増加し、製造コストの増加を招いていた。
Therefore, in this type of hydrodynamic bearing, a
これらの点を踏まえ、本出願人は、上記のように焼結金属のスリーブを用いることによる利点を生かしながら、前記不具合を解消できる動圧流体軸受を考え出した。
この動圧流体軸受では、図8に示すように、ベース71に固定されるスリーブ72全体を焼結金属により構成するとともに、焼結金属の表面に存在する空孔に、樹脂、金属、水ガラスなどの、潤滑油74を通さない性質を有する被覆層(封孔剤)73を含浸、硬化させて覆うように構成したものである。
Based on these points, the present applicant has devised a hydrodynamic bearing capable of solving the above-mentioned problems while taking advantage of the use of a sintered metal sleeve as described above.
In this dynamic pressure fluid bearing, as shown in FIG. 8, the
また、スリーブ72の内周面にラジアル軸受の動圧発生溝75A、75Bを形成している。なお、図8における76はシャフト、77はシャフト76に固定されたスラストフランジ、78はスリーブ72の底部に固定されたスラスト板、79A、79Bはスラスト軸受の動圧発生溝である。
Further, dynamic
この構成によれば、スリーブ72全体が被覆層73で覆われているため、スリーブ72の孔を通して潤滑油74が洩れ出ることがなくなり、そのために、図7に示すようなスリーブハウジング51およびワッシャ65を設けなくても済んで、部品点数の低減や、製造コストの低減を図ることができる。また、動圧発生溝の作用で軸受内部に発生した圧力が表面の空孔から漏れることも防止できる。
According to this configuration, since the
なお、ラジアル軸受の動圧発生溝75A、75Bは、切削加工または、ボール転造による塑性加工などにより形成される。
しかしながら、図8に示す動圧流体軸受では、スリーブ72の内周面に、ラジアル軸受の動圧発生溝75A、75Bをボール転造などの塑性加工により形成するに際し、ラジアル軸受の動圧発生溝75A、75Bを形成するスリーブ72の内周面の焼結金属の密度が不十分であると、動圧発生溝75A、75Bを良好な形状に形成できず、十分な動圧を確保できないことがある。
However, in the hydrodynamic bearing shown in FIG. 8, when the dynamic
また、スリーブ72におけるスラスト板78を外周側から固定する固定箇所72aは薄肉形状であるので、この固定箇所72aへの焼結金属材料の充填密度が低くなり易く、充填密度が低い場合には、固定箇所72aの寸法精度が得られず、スラスト板78の組付強度が不十分となるおそれがあった。
Further, since the
本発明は上記課題を解決するもので、製造コストの低減化を図ることができると同時に、良好な動圧発生溝を形成でき、しかも、スラスト板に対する十分な組付強度を確保できる動圧流体軸受用のスリーブを良好に製造できる製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, and can reduce the manufacturing cost, and at the same time, can form a good dynamic pressure generating groove, and can ensure sufficient assembly strength with respect to the thrust plate. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method that can satisfactorily manufacture a sleeve for a bearing.
上記課題を解決するために本発明の動圧流体軸受用スリーブの製造方法は、ロッド状の1次成形用の内形型が内部に挿入された1次成形用の外形型内に粉末材料を充填し、1次成形用の上型および下型により軸心方向に圧縮成形して1次成形体を成形する1次成形工程と、ロッド状の2次成形用の内形型が内部に挿入された2次成形用の外形型内に前記1次成形体を挿入し、前記1次成形体に対向する上型または下型の押圧面の内周寄り部分が、外周寄り部分よりも押圧方向に突出した2次成形用の上型および下型を用いて軸心方向に圧縮成形して、内周側部分が外周側部分よりも高い圧縮率であるスリーブ用の2次成形体を製造する2次成形工程とを有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a method for manufacturing a hydrodynamic fluid bearing sleeve according to the present invention provides a powder material in an outer mold for primary molding in which a rod-shaped inner mold for primary molding is inserted. filled, primary-molding a primary molding step of molding the compression molded to 1 preform in the axial direction by the upper die contact and under type, inside the inner shape die for the secondary molding of the rod-shaped The primary molded body is inserted into the inserted outer mold for secondary molding, and the inner peripheral portion of the upper or lower mold pressing surface facing the primary molded body is pressed more than the outer peripheral portion. A secondary molded body for a sleeve whose inner peripheral side portion has a higher compression ratio than the outer peripheral side portion is formed by compression molding in the axial direction using the upper and lower molds for secondary molding protruding in the direction. and having a secondary molding step for.
この方法によれば、内周側部分が外周側部分よりも高い圧縮率であるスリーブ用の2次成形体を良好に製造することができるので、スリーブにおける焼結金属の密度が高い内周面にラジアル軸受用の動圧発生溝を良好に形成することができて、十分な動圧を確保することができる。 According to this method, it is possible to satisfactorily produce a secondary molded body for a sleeve whose inner peripheral side portion has a higher compression ratio than the outer peripheral side portion, and therefore the inner peripheral surface having a high density of sintered metal in the sleeve. In addition, it is possible to satisfactorily form the dynamic pressure generating groove for the radial bearing and to secure a sufficient dynamic pressure.
また、本発明は、スラストフランジが収容されるとともにその軸心方向外側にスラスト板が嵌め込まれて固定される段付き凹部を有する形状をなすスリーブ用の形成体を形成する動圧流体軸受用スリーブの製造方法であって、ロッド状の1次成形用の内形型が内部に挿入された1次成形用の外形型内に粉末材料を充填し、前記段付き凹部に対応する形状の第1の段付き凸部が設けられた1次成形用の上型または下型を用いて軸心方向に圧縮成形して1次成形体を成形する1次成形工程と、ロッド状の2次成形用の内形型が内部に挿入された2次成形用の外形型内に前記1次成形体を挿入し、前記段付き凹部に対応する形状の第2の段付き凸部が設けられた2次成形用の上型または下型を用いて軸心方向に圧縮成形して2次成形体を製造する2次成形工程とを有し、前記第1の段付き凸部と前記第2の段付き凸部は、前記第1の段付き凸部の前記スラストフランジ収納空間に対応する軸心方向寸法よりも、前記第2の段付き凸部の前記スラストフランジ収納空間に対応する軸心方向寸法が小さく、前記第1の段付き凸部の前記スラスト板収納空間に対応する軸心方向寸法よりも、前記第2の段付き凸部のスラスト板収納空間に対応する軸心方向寸法が小さく、前記第1の段付き凸部の前記スラストフランジ収納空間に対応する軸心方向寸法に対する前記第2の段付き凸部の前記スラストフランジ収納空間に対応する軸心方向寸法の割合よりも、前記第1の段付き凸部の前記スラスト板収納空間に対応する軸心方向寸法に対する前記第2の段付き凸部の前記スラスト板収納空間に対応する軸心方向寸法の割合が小さいことを特徴とする。
The present invention also provides a hydrodynamic fluid bearing sleeve for forming a sleeve forming body having a stepped recess in which a thrust flange is accommodated and a thrust plate is fitted and fixed on the axially outer side. a method of manufacturing, the shape which the rod-like inner shape type for primary molding a powder material filled in the outer mold for primary molding, which is inserted therein to correspond to the stepped recess A primary molding step in which a primary molded body is molded by compression molding in the axial direction using an upper mold or a lower mold for primary molding provided with one stepped protrusion, and rod-shaped secondary molding inner shape type inserting the primary molded body in the outer mold for secondary molding is inserted into the use, the second stepped protrusion of corresponds to the shape provided in the
この方法によれば、2次成形工程において、スリーブにおける段付き凹部の外周となる箇所を高い圧縮率で圧縮することができ、さらに特に、スラスト板を外周側から固定する箇所を、より高い圧縮率で圧縮することができ、これによって、スラストフランジ収納空間やスラスト板取付箇所への粉末材料の充填密度を高くでき、段付き凹部におけるスラスト板の取付凹部形状を良好に成形できて、スラスト板の組付強度も十分な強さを得ることができる。 According to this method, in the secondary molding step, the portion that becomes the outer periphery of the stepped recess in the sleeve can be compressed at a high compression rate, and more particularly, the portion that fixes the thrust plate from the outer peripheral side can be compressed to a higher degree. This can increase the packing density of the powder material into the thrust flange storage space and the thrust plate mounting location, and can successfully form the mounting recess shape of the thrust plate in the stepped recess. Assembling strength can be sufficiently strong.
また、本発明は、ロッド状の内形型が内部に挿入された外形型内に粉末材料を充填し、上型および下型により軸心方向に圧縮成形して、内周側に段付き凹部を有する形状の成形体を成形する動圧流体軸受用スリーブの製造方法であって、粉末材料を充填する空間における段付き凹部の外周部分に、他の場所よりも微細な粉末材料を充填して、圧縮成形することを特徴とする。 In addition, the present invention provides a powder material filled in an outer mold in which a rod-shaped inner mold is inserted, compression-molded in the axial direction by an upper mold and a lower mold, and a stepped recess on the inner peripheral side. a method of manufacturing a sleeve for a hydrodynamic bearing for molding a molded body shape with a, the outer peripheral portion of the stepped recess in the space to be filled with powder material, is filled with fine powder material than elsewhere And compression molding.
この方法によれば、粉末材料を充填する空間における段付き凹部に臨む外周部分、すなわち、スリーブにおけるスラスト板を外周側から固定する箇所に、微細な粉末材料が充填されるので、この箇所への粉末材料の充填密度を高くでき、段付き凹部におけるスラスト板の取付凹部形状を良好に成形できて、スラスト板の組付強度も十分な強さを得ることができる。 According to this method, since the fine powder material is filled in the outer peripheral portion facing the stepped recess in the space filled with the powder material, that is, the location where the thrust plate in the sleeve is fixed from the outer peripheral side, The packing density of the powder material can be increased, the mounting recess shape of the thrust plate in the stepped recess can be satisfactorily formed, and the assembly strength of the thrust plate can be sufficiently high.
また、本発明の動圧流体軸受用スリーブは、筒形の外周面と、シャフトが挿入される円筒形の内周面と、軸方向端部に設けられ、内周寄り部分が外周寄り部分よりも軸方向に窪んだ段差部とを有し、焼結金属材料により構成され、前記段差部に対応する内周側部分は、その外周側部分よりも高い圧縮率であることを特徴とする。 Further, the hydrodynamic bearing sleeve of the present invention is provided at the cylindrical outer peripheral surface, the cylindrical inner peripheral surface into which the shaft is inserted, and the axial end portion, and the inner peripheral portion is more than the outer peripheral portion. also possess a recessed step portion in the axial direction, is composed of a sintered metal material, inner peripheral portion corresponding to the step portion, characterized in that it is a high compression ratio than the outer peripheral portion.
この構成によれば、内周側部分が外周側部分よりも高い圧縮率である動圧流体軸受用スリーブ用の2次成形体を得られるので、スリーブにおける焼結金属の密度が高い内周面にラジアル軸受用の動圧発生溝を良好に形成することができて、十分な動圧を確保することができる。 According to this configuration, a secondary molded body for a hydrodynamic fluid bearing sleeve having an inner peripheral portion having a higher compressibility than the outer peripheral portion can be obtained, so that the inner peripheral surface having a high density of sintered metal in the sleeve In addition, it is possible to satisfactorily form the dynamic pressure generating groove for the radial bearing and to secure a sufficient dynamic pressure.
本発明の動圧流体軸受用スリーブの製造方法によれば、粉末材料を用いてスリーブとしての成形体を製造することができて、製造コストを低減させることができながら、2次成形工程では、押圧面の内周寄り部分が外周寄り部分よりも押圧方向に突出した2次成形用の上型および下型を用いて軸心方向に圧縮成形することで、内周側部分が外周側部分よりも高い圧縮率であるスリーブ用の2次成形体を製造することができて、スリーブにおける焼結金属の密度が高い内周面にラジアル軸受用の動圧発生溝を良好に形成することができ、十分な動圧を確保することができて信頼性が向上する。 According to the manufacturing method of hydrodynamic sleeve bearing of the present invention, it is possible to produce a molded body as the sleeve by using powder powder materials, while it is possible to reduce the manufacturing cost, in the secondary molding step by the inner peripheral portion near the push surfaces are compressed into the axial direction by using the upper and lower molds for secondary molding projecting in the pressing direction than the outer peripheral portion close to, the inner peripheral side portion outer peripheral side It is possible to manufacture a secondary molded body for a sleeve having a higher compression ratio than the portion, and to satisfactorily form a dynamic pressure generating groove for a radial bearing on the inner peripheral surface where the sintered metal density in the sleeve is high. And sufficient dynamic pressure can be secured, improving reliability.
また、1次成形用の上型または下型における段付き凸部のスラストフランジ収納空間に対応する軸心方向寸法に対する、2次成形用の上型または下型における段付き凸部のスラストフランジ収納空間に対応する軸心方向寸法の割合よりも、1次成形用の上型または下型における段付き凸部のスラスト板収納空間に対応する軸心方向寸法に対する、2次成形用の上型または下型における段付き凸部のスラスト板収納空間に対応する軸心方向寸法の割合が小さい、1次成形用の上型または下型と2次成形用の上型または下型とを用いて、1次成形工程と2次成形工程とを行うことにより、2次成形工程において、スラスト板収納空間を外周から囲む部分の圧縮比率を高くすることができ、これにより、スラスト板を固定する箇所の粉末材料の充填密度を高くでき、段付き凹部におけるスラスト板の取付凹部形状を良好に成形できて、スラスト板の組付強度も十分な強さを得ることができ、信頼性が向上する。 Also, the thrust flange storage of the stepped convex portion in the upper mold or the lower mold for the secondary molding with respect to the axial dimension corresponding to the thrust flange storage space of the stepped convex portion in the upper mold or the lower mold for the primary molding. The upper mold for secondary molding with respect to the axial dimension corresponding to the thrust plate housing space of the stepped convex portion in the upper mold or lower mold for primary molding, rather than the ratio of the axial dimension corresponding to the space or Using an upper mold or lower mold for primary molding and an upper mold or lower mold for secondary molding with a small proportion of axial dimension corresponding to the thrust plate storage space of the stepped convex portion in the lower mold, By performing the primary molding step and the secondary molding step, in the secondary molding step, the compression ratio of the portion surrounding the thrust plate storage space from the outer periphery can be increased, and thereby the location where the thrust plate is fixed is increased. Filling with powder material Degree can be increased, and it can be favorably molded mounting recess shape of the thrust plate in the stepped recess, fastening strength of the thrust plate can also obtain a sufficient strength, the reliability is improved.
また、粉末材料を充填する空間における段付き凹部に臨む外周部分に、他の場所よりも微細な粉末材料を充填して、圧縮成形することによっても、スラスト板を固定する箇所の粉末材料の充填密度を高くでき、段付き凹部におけるスラスト板の取付凹部形状を良好に成形でき、これにより、スラスト板の組付強度も十分な強さを得ることができて、信頼性が向上する。 Also, filling the powder material at the location where the thrust plate is fixed by filling the outer peripheral part facing the stepped recess in the space filled with the powder material with a finer powder material than other places and compression molding The density can be increased, and the shape of the recessed mounting portion of the thrust plate in the stepped recessed portion can be satisfactorily formed. As a result, sufficient strength can be obtained for assembling the thrust plate, and the reliability is improved.
また、本発明の動圧流体軸受用のスリーブとして、筒形の外周面と、シャフトが挿入される円筒形の内周面と、軸方向端部に設けられ、内周寄り部分が外周寄り部分よりも軸方向に窪んだ段差部とを有し、焼結金属材料により構成され、段差部に対応する内周側部分は、その外周側部分よりも高い圧縮率とすることにより、スリーブにおける焼結金属の密度が高い内周面にラジアル軸受用の動圧発生溝を良好に形成することができて、十分な動圧を確保することができる。さらに、シャフトが挿入される側の面における段差部よりも内周寄り部分を、作動流体が外部にもれることを阻止する撥油剤の塗布面として用い、また、シャフトが挿入される側の面における段差部よりも外周寄り部分を、軸受組立時や軸受検査時の基準面として用いることができ、軸受組立時や軸受検査時には、段差部よりも内周寄り部分の撥油剤の塗布面が他のものと接触しないので、撥油剤が取れることによる撥油機能の低下を生じず、作動流体が撥油剤塗布面から外部に洩れ出ることを確実に防止することができる。 Further, as a sleeve for a hydrodynamic bearing according to the present invention, a cylindrical outer peripheral surface, a cylindrical inner peripheral surface into which a shaft is inserted, and an axial end portion are provided. have a level difference portion recessed in the axial direction than is composed of a sintered metal material, inner peripheral portion corresponding to the step portion by a higher compression ratio than the outer peripheral portion, baked in the sleeve A dynamic pressure generating groove for a radial bearing can be satisfactorily formed on the inner peripheral surface where the density of the metal is high, and sufficient dynamic pressure can be secured. Further, a portion closer to the inner periphery than the stepped portion on the surface on which the shaft is inserted is used as an application surface of an oil repellent that prevents the working fluid from leaking to the outside, and the surface on the side on which the shaft is inserted The part closer to the outer periphery than the step part can be used as a reference surface at the time of bearing assembly or bearing inspection. Therefore, it is possible to reliably prevent the working fluid from leaking to the outside from the surface coated with the oil repellent agent.
以下、本発明の実施の形態に係る動圧流体軸受用スリーブおよびその製造方法について説明する。この実施の形態では、ハードディスク装置のスピンドルモータにこの動圧流体軸受およびそのスリーブが使用されている場合を説明する。 Hereinafter, a hydrodynamic bearing sleeve and a manufacturing method thereof according to embodiments of the present invention will be described. In this embodiment, a case will be described in which the hydrodynamic bearing and its sleeve are used in a spindle motor of a hard disk device.
図1はスピンドルモータの断面図、図2(a)は同動圧流体軸受の断面図、図2(b)は同動圧流体軸受のスリーブの断面図である。なお、以下の説明は、理解し易いように、図1、図2などに示すように、スリーブの軸受孔における開口端が上方に、閉鎖端が下方に配置された場合を説明するが、実際にこの動圧流体軸受を使用する場合はこの配置に限るものではないことはもちろんである。 FIG. 1 is a sectional view of a spindle motor, FIG. 2A is a sectional view of a hydrodynamic bearing, and FIG. 2B is a sectional view of a sleeve of the hydrodynamic bearing. For the sake of easy understanding, the following description will be given of the case where the open end of the bearing hole of the sleeve is arranged upward and the closed end is arranged downward as shown in FIGS. Of course, the use of this hydrodynamic bearing is not limited to this arrangement.
図1に示すように、スリーブ1の軸受孔1aにシャフト2が回転自在に挿入され、スリーブ1の内周面にパターン状の浅溝からなる動圧発生溝3A,3Bを有するラジアル軸受面が設けられ、シャフト2の上部側にはロータ磁石4をその太径部内周に有するロータハブ5が取り付けられ、シャフト2の他端(図1において下部側)にはシャフト2に直角にスラストフランジ6が一体的に取り付けられている。スラストフランジ6の下端側の軸受面はスラスト板7に対向し、スラスト板7はスリーブ1の底部に固定されている。スラストフランジ6またはスラスト板7の互いに対向する面における少なくとも一方の面には螺旋状または魚骨状パターンの動圧発生溝8Aが形成され、スラストフランジ6の上平面部とスリーブ1が対向する面との少なくとも一方の面には動圧発生溝8Bが設けられている。スリーブ1はコイル12が巻かれたモータステータ9とともにベース10に固定され、シャフト2とスリーブ1との間の隙間およびスラストフランジ6とスラスト板7との間の隙間は作動流体としての潤滑油11が充満されている。
As shown in FIG. 1, a
また特に、図2(a)、(b)に示すように、スリーブ1の上面部には、内周寄り部分が外周寄り部分よりも窪んだ段差部1bが形成され、この段差部1bよりも内周寄り部分には、作動流体である潤滑油11が外部に洩れ出ることを防止するための撥油剤14が塗布されている。
In particular, as shown in FIGS. 2A and 2B, a stepped
また、スリーブ1の下部には、スラストフランジ6が収納されるとともに、スラスト板7が嵌め込まれて固定されるため、スリーブ1には、下方ほど太径となるように2段に窪んだ段付き凹部1cが形成されている。
In addition, a
スリーブ1は金属粉末材料が成形されて焼結された金属焼結材により構成されているが、このスリーブ1の表面に存在する金属焼結粒子間の空間(空孔)は封孔剤13で埋め込まれており、さらにこの実施の形態では、スリーブ1の表面がメッキ処理されて、表面硬度が高められているとともに、封孔処理の完全化が図られている。
The
この動圧流体軸受の動作について説明する。モータステータ9に通電されると回転磁界が発生し、ロータ磁石4がロータハブ5、シャフト2とともに回転を始める。回転が始まると動圧発生溝3A、3B、8A,8Bが潤滑油11にポンピング圧力を発生し、軸受部(ラジアル軸受部およびスラスト軸受部)の圧力は高まり、シャフト2およびスラストフランジ6はスリーブ1およびスラスト板7に対して微小隙間を有した状態で非接触で高精度に回転する。すなわち、動圧発生溝3A,3Bの箇所にはラジアル方向に所定隙間を有する状態で回転自在に支持するラジアル軸受が形成され、動圧発生溝8A,8Bの箇所にはスラスト方向に所定隙間を有する状態で回転自在に支持するスラスト軸受が形成される。ここで、通常は動圧発生溝3Aの溝寸法E,Fは、E>Fのように非対称ヘリングボーン形状となっており、動圧発生溝3Bの溝寸法G,Hは、G=Hのように対称ヘリングボーン形状とすることが多い。動圧発生溝3Aが対称溝で、動圧発生溝3Bが非対称のときもある。これにより、潤滑油11は軸受内部(スラスト軸受側)に押し込まれるポンピング圧力を受け、外部に漏れ出ることがない。なお、ロータハブ5は図示しないが1枚または複数枚の磁気記録媒体としてのディスクを固定しておくことが可能で、これら図示しないディスクとともに回転して電気信号の記録または再生を行う。
The operation of the hydrodynamic bearing will be described. When the
次に、図3、図4に基づき、本発明の実施の形態に係るスリーブの製造方法について説明する。
まず第1に、例えば鉄や銅を含む金属粉末材料を準備し、この金属粉末材料を、ロッド状の1次成形用の内形型21と、軸心方向に移動自在(この実施の形態では昇降自在)の下型22とが内部に挿通された円筒形状の1次成形用の外形型23内に充填する(充填工程S1)。この際に、通常の粗さの金属粉末材料を充填した後、その上部外周寄り箇所には、これよりも微細な金属粉末材料を充填する。なお、この微細な金属粉末材料が充填される箇所は、最終的に、スリーブ1の段付き凹部1cの外周をなす部分およびその近傍部分である。また、この実施の形態では、スリーブ1が上下逆の姿勢で成形されるように構成されているが、これに限るものではない。
Next, a method for manufacturing the sleeve according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, for example, a metal powder material containing, for example, iron or copper is prepared, and this metal powder material can be moved in the axial direction along with the rod-shaped
第2に、1次成形用の上型24と下型22とを用いて、成形空間に充填された金属粉末材料を、軸心方向に圧縮成形して1次成形体18を成形する(第1成形工程S2)。この場合に、図4(a)に示すように、最終的にスリーブ1の上部側となる箇所を押圧して形成する下型22は、そのプレス面22aが略平らに形成されたものが用いられる。一方、最終的にスリーブ1の下部側となる箇所には、図2(b)に示すように、段付き凹部1aを形成しなければならないので、これに略対応するように、下面側を形成する上型24のプレス面に、スリーブ1の段付き凹部1aに略対応して2段に突出する形状の段付き凸部24aが形成されている。
Second, using the
第3に、前記1次成形体18を焼結し(焼結工程S3)、第4に、所定位置に配置される内形型31および外形型33と、昇降自在な上型34、下型32とからなる2次成形用の金型内に、前記焼結体を入れてプレスすることで内外周面箇所と両端面箇所とを同時にサイジング加工(2次成形)する(第2成形工程S4)。ここで、2次成形用の下型32は、図4(b)に示すように、押圧面(プレス面)の内周寄り部分が、外周寄り部分よりも押圧方向に突出した形状とされている。例えば、この突出部32aの突出量dは、好適には0.2mm以下がよい。なお、この実施の形態では、図4(b)に示すように、内周寄り面が直円筒形状に突出されている。
Thirdly, the primary molded
これにより、この第2成形工程S4において、2次成形用の下型32における内周寄り部分の突出部32aの突出分だけ、外周側部分に比べて内周側部分が、より高い圧縮率で圧縮される。したがって、内周側部分が外周側部分よりも高い圧縮率であるスリーブ用の2次成形体19を良好に製造することができ、後述する、ラジアル軸受用の動圧発生溝3A、3Bを形成する工程において、スリーブ1における焼結金属の密度が高い内周面にラジアル軸受用の動圧発生溝3A、3Bを良好に形成することができて、十分な動圧を確保できる。
Thereby, in this 2nd shaping | molding process S4, only the protrusion of the
また、2次成形用の上型34のプレス面には、段付き凸部34aが形成されているが、この段付き凸部34aは、図4(b)に示すように、略最終的なスリーブ1の段付き凹部1aに対応した寸法とされている。ここで、各上型24、34の段付き凸部24a、34aの軸心方向寸法は、1次成形用の上型24の段付き凸部24aのスラストフランジ6の収納空間に対応する軸心方向寸法Aよりも、2次成形用の上型34の段付き凸部34aのスラストフランジ6の収納空間に対応する軸心方向寸法aが小さくなり、1次成形用の上型24の段付き凸部24aのスラスト板7の収納空間に対応する軸心方向寸法Bよりも、2次成形用の上型34の段付き凸部34aのスラスト板7の収納空間に対応する軸心方向寸法bが小さくなるように設定されている。さらに、1次成形用の上型24における段付き凸部24aのスラストフランジ6収納空間に対応する軸心方向寸法Aに対する、2次成形用の上型34における段付き凸部34aのスラストフランジ6収納空間に対応する軸心方向寸法aの割合C1(=a/A)は、例えば96%程度(軸心方向寸法aが1.23mmである場合)とされ、1次成形用の上型24における段付き凸部24aのスラスト板7収納空間に対応する軸心方向寸法Bに対する、2次成形用の上型34における段付き凸部34aのスラスト板7収納空間に対応する軸心方向寸法bの割合C2(=b/B)は、例えば93%程度(軸心方向寸法bが1.6mmである場合)とされ、前記割合C1よりも、前記割合C2が小さくなるように設定されている。
Further, a stepped
このように、1次成形用の上型24の段付き凸部24aの、スラストフランジ6の収納空間に対応する軸心方向寸法A、およびスラスト板7の収納空間に対応する軸心方向寸法Bよりも、2次成形用の上型34の段付き凸部34aのスラストフランジ6の収納空間に対応する軸心方向寸法a、および2次成形用の上型34の段付き凸部34aのスラスト板7の収納空間に対応する軸心方向寸法bが小さくなるように設定されていることにより、2次成形においてプレスを行った際に、最終的にスリーブ1におけるスラストフランジ6の外周部分をなす箇所19aと、スリーブ1におけるスラスト板7の外周部分をなす箇所19bと(すなわちスリーブ1の段付き凹部1aの外周部分)を、それぞれ圧縮させながら成形できて、これにより、スリーブ1(2次成形体19)の段付き凹部1aの外周部分への金属粉末材料の充填密度を高くできて、この箇所の強度を向上させることができる。また、上述したように、この箇所は、微細な金属粉末材料が充填されているので、これによって、さらに、金属粉末材料の充填密度を高くできて、この箇所の強度を向上させることができる。
Thus, the axial dimension A corresponding to the storage space of the
しかも、1次成形用の上型24の段付き凸部24aと2次成形用の上型34の段付き凸部34aとの、スラストフランジ6収納空間に対応する軸心方向寸法A、aの割合C1(=a/A)よりも、スラスト板7収納空間に対応する軸心方向寸法B、bの割合C2(=b/B)が小さくなるように設定されているので、2次成形工程において、スリーブ1(2次成形体19)におけるスラスト板7を外周側から固定する箇所19bを一層高い圧縮率で圧縮することができ、スリーブ1の段付き凹部1aにおけるスラスト板7の取付凹部形状を良好に成形できて、スラスト板7の組付箇所の充填密度をより高めることができ、スラスト板7の組付強度も十分な強さを得ることができ、信頼性が向上する。
Moreover, the axial center dimension A, a corresponding to the
この後、第5に、樹脂、ポリマー、金属、または水ガラス等を含む封孔剤13中に2次成形体19を入れてその表面に含浸させ、必要に応じて低圧にすることで内部にも含浸させ(表面封孔工程S5)、第6に、硬化処理により前記封孔剤13を固める(封孔剤硬化工程S6)。
After that, fifthly, the secondary molded
第7に、スリーブ1の軸受孔1aの内周面に動圧発生溝3A,3Bを加工する(内周面動圧溝加工工程S7)。この動圧発生溝3A,3Bの加工は、たとえば特公平3−68768号公報に開示されているようにボールを用いた転造加工により行われる。この際、上述したように、内周側部分が外周側部分よりも高い圧縮率であるスリーブ用の2次成形体19を製造して、スリーブ1における焼結金属の密度が高い内周面にラジアル軸受用の動圧発生溝3A、3Bを形成するので、このラジアル軸受用の動圧発生溝3A、3Bを良好に形成することができて、動圧発生溝3A,3Bの転造精度を向上させることができる。なお、この工程は、スリーブ1の軸受孔1aの内周面に動圧発生溝3A,3Bを加工する場合に必要であるが、これに代えて、シャフト2の外周面に動圧発生溝3A,3Bを加工した場合はこの工程は不要である。
Seventh, the dynamic
第8に、スリーブ1の軸受孔1aの内周面の検査を行った(内径検査工程S8)後、第9に、洗浄する(洗浄工程S9)。
これにより、焼結したスリーブ1の表面の空孔を封孔し、良好な品質の軸受孔1aを有するスリーブ1が得られる。
Eighth, after the inner peripheral surface of the
Thereby, the hole on the surface of the
最後に、スリーブ1の表面にニッケル燐系などのメッキを施して(メッキ工程S10)、スリーブ1の軸受孔1aの内周面の検査を行う(内径検査工程S11)ことで、スリーブ1を完成する。このようにスリーブ1の表面にニッケル燐系などのメッキを施すことにより、スリーブ1の表面の空孔の封孔をより完全に行うことができるとともに、スリーブ1の表面の硬度を高めることができ、例えば、シャフト2として高マンガンクロム鋼やステンレスを用いた場合には、シャフト2との間で良好な滑りと耐摩耗性を発揮し、長寿命な動圧流体軸受を構成することができる。
Finally, the surface of the
このようにスリーブ1を製造した後に、スリーブ1の段差部1bよりも内周寄り部分に、撥油剤14を塗布して、動圧流体軸受として使用した際に、作動流体である潤滑油11が外部に洩れ出ることを防止する。
After the
次に、図5(a)に示すように、スリーブ1をその段差部1bが下方となるような姿勢で、載せ台40に載せ、スリーブの軸受孔1aに、スラストフランジ6が固定されたシャフト2を挿入するとともに、スリーブ1の段付き凹部1aにスラスト板7を嵌めこむ。この後、スリーブ1に対するスラスト板7の装着姿勢を検査するため、スラスト板7の位置を検知する位置検知センサ41(図5(b)においては、周方向の90度毎に、スラスト板7の各部に当接して各位置を検出する検知センサ41が設けられている場合を示している。)をスラスト板7の複数箇所に当接させて(レーザー等により当接させずに検知してもよい)検査を行う。
Next, as shown in FIG. 5 (a), the
ここで、図5(a)、(b)に示すように、これらの組付け工程や検査工程において、スリーブ1をその段差部1bよりも外周の平らな面1dを基準面として用いて、載せ台40に載せることができるので、段差部1bよりも内周寄り部分である撥油剤14の塗布面は、載せ台40に接触しない。したがって、この際に、撥油剤14が載せ台40などに接触して撥油剤14が取れるという不具合を発生することを防止でき、この結果、撥油機能の低下を生じず、作動流体としての潤滑油11が撥油剤14の塗布面から外部に洩れ出ることを確実に防止することができて、動圧流体軸受としての信頼性が向上する。つまり、スリーブ1の開口端側の面全体が、単に平面形状であると、スリーブ1を載せ台40に載せた際に撥油剤14が取れてなくなる不具合を生じるが、このようなことがない。
Here, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), in these assembling steps and inspection steps, the
なお、上記実施の形態では、スリーブ1における段差部1bが設けられている箇所の形状を、内周寄り面が直円筒形状に突出された場合を述べたが、これに限るものではなく、図6(a)〜(c)に示すように、テーパ状や湾曲形状に突出した突出部32aを有する下型32を用いて、テーパ状や湾曲形状に窪んだ段差部1bをスリーブ1に形成してもよく、この場合でも同様な作用効果を得ることができる。
In the above-described embodiment, the shape of the portion of the
また、上記実施の形態では、1次成形工程時や2次成形工程時に、スリーブ1の段差部1bが上方になり、段付き凹部1cが下方になる向きで成形する場合を述べたが、これとは上下に逆向きで形成するように、上型や下型を形成してもよく、この場合には、2次成形時の上型に段差部を有し、下型に段付き凸部を有するものを用いればよい。
In the above-described embodiment, the case where the
本発明の動圧流体軸受用スリーブの製造方法および動圧流体軸受用スリーブは各種の動圧流体軸受に適用することができる。また、この動圧流体軸受は、ディスク駆動装置、リール駆動装置、キャプスタン駆動装置、ドラム駆動装置などのスピンドルモータとして特に好適であるが、これに限るものではない。 The manufacturing method and the hydrodynamic bearing sleeve of the present invention can be applied to various hydrodynamic bearings. The hydrodynamic bearing is particularly suitable as a spindle motor for a disk drive device, a reel drive device, a capstan drive device, a drum drive device, etc., but is not limited thereto.
1 スリーブ
1a 軸受孔
1b 段差部
1c 段付き凹部
2 シャフト
3A,3B 動圧発生溝
6 スラストフランジ
7 スラスト板
8A、8B 動圧発生溝
11 潤滑油(作動流体)
13 封孔剤
14 撥油剤
18 1次成形体
19 2次成形体
21 内形型(1次成形用)
22 下型(1次成形用)
22a プレス面
23 外形型(1次成形用)
24 上型(1次成形用)
24a 段付き凸部
31 内形型(2次成形用)
32 下型(2次成形用)
32a 突出部
33 外形型(2次成形用)
34 上型(2次成形用)
34a 段付き凸部
40 載せ台
DESCRIPTION OF
13
22 Lower mold (for primary molding)
24 Upper mold (for primary molding)
24a Stepped
32 Lower mold (for secondary molding)
34 Upper mold (for secondary molding)
34a Convex with
Claims (15)
ロッド状の2次成形用の内形型が内部に挿入された2次成形用の外形型内に前記1次成形体を挿入し、前記1次成形体に対向する上型または下型の押圧面の内周寄り部分が、外周寄り部分よりも押圧方向に突出した2次成形用の上型および下型を用いて軸心方向に圧縮成形して、内周側部分が外周側部分よりも高い圧縮率であるスリーブ用の2次成形体を製造する2次成形工程と
を有する動圧流体軸受用スリーブの製造方法。 A powder material is filled in an outer mold for primary molding in which a rod-shaped inner mold for primary molding is inserted, and compression molding is performed in the axial direction by an upper mold and a lower mold for primary molding. A primary molding step of molding the primary molded body,
The primary molded body is inserted into an outer mold for secondary molding in which a rod-shaped inner mold for secondary molding is inserted, and the upper mold or the lower mold facing the primary molded body is pressed. The inner peripheral part of the surface is compression-molded in the axial direction using the upper mold and the lower mold for secondary molding protruding in the pressing direction from the outer peripheral part, and the inner peripheral part is more than the outer peripheral part. A method for producing a hydrodynamic fluid bearing sleeve, comprising: a secondary molding step of producing a secondary molded body for a sleeve having a high compression ratio.
ロッド状の1次成形用の内形型が内部に挿入された1次成形用の外形型内に粉末材料を充填し、前記段付き凹部に対応する形状の第1の段付き凸部が設けられた1次成形用の上型または下型を用いて軸心方向に圧縮成形して1次成形体を成形する1次成形工程と、
ロッド状の2次成形用の内形型が内部に挿入された2次成形用の外形型内に前記1次成形体を挿入し、前記段付き凹部に対応する形状の第2の段付き凸部が設けられた2次成形用の上型または下型を用いて軸心方向に圧縮成形して2次成形体を製造する2次成形工程と
を有し、
前記第1の段付き凸部と前記第2の段付き凸部は、
前記第1の段付き凸部の前記スラストフランジ収納空間に対応する軸心方向寸法よりも、前記第2の段付き凸部の前記スラストフランジ収納空間に対応する軸心方向寸法が小さく、
前記第1の段付き凸部の前記スラスト板収納空間に対応する軸心方向寸法よりも、前記第2の段付き凸部のスラスト板収納空間に対応する軸心方向寸法が小さく、
前記第1の段付き凸部の前記スラストフランジ収納空間に対応する軸心方向寸法に対する前記第2の段付き凸部の前記スラストフランジ収納空間に対応する軸心方向寸法の割合よりも、前記第1の段付き凸部の前記スラスト板収納空間に対応する軸心方向寸法に対する前記第2の段付き凸部の前記スラスト板収納空間に対応する軸心方向寸法の割合が小さい
動圧流体軸受用スリーブの製造方法。 A method of manufacturing a hydrodynamic fluid bearing sleeve, wherein a thrust flange is accommodated and a forming body for a sleeve having a stepped concave portion is formed to which a thrust plate is fitted and fixed on the outer side in the axial direction. ,
The powder material is filled in the outer shape die for primary molding, which is inserted into a rod-like inner shape type for primary molding, a first stepped convex portion having a shape that corresponds to the stepped recess A primary molding step in which a primary molded body is molded by compression molding in the axial direction using an upper mold or a lower mold for primary molding provided;
Rod of the primary molded body is inserted into the outer mold for secondary molding to the inner shape type is inserted into for secondary molding, the second with the stage of shape that corresponds to the stepped recess A secondary molding step of producing a secondary molded body by compression molding in the axial direction using an upper mold or a lower mold for secondary molding provided with convex portions,
The first stepped protrusion and the second stepped protrusion are:
The axial dimension corresponding to the thrust flange accommodating space of the second stepped convex portion is smaller than the axial dimension corresponding to the thrust flange accommodating space of the first stepped convex portion,
The axial dimension corresponding to the thrust plate storage space of the second stepped convex portion is smaller than the axial dimension corresponding to the thrust plate storage space of the first stepped convex portion,
The ratio of the axial dimension of the second stepped protrusion corresponding to the thrust flange storage space to the axial dimension of the first stepped protrusion corresponding to the thrust flange storage space is greater than the ratio of the axial dimension of the second stepped protrusion corresponding to the thrust flange storage space. For hydrodynamic bearings, the ratio of the axial dimension of the second stepped convex portion corresponding to the thrust plate storage space to the axial dimension of the first stepped convex portion corresponding to the thrust plate storage space is small. A method for manufacturing a sleeve.
前記粉末材料を充填する空間における前記段付き凹部の外周部分に、他の場所よりも微細な粉末材料を充填して、圧縮形成する動圧流体軸受用スリーブの製造方法。 A molded body having a shape having a stepped recess on the inner peripheral side, filled with a powder material in an outer mold in which a rod-shaped inner mold is inserted, and compression molded in the axial direction by an upper mold and a lower mold A method for manufacturing a hydrodynamic bearing sleeve for molding
A method for manufacturing a hydrodynamic bearing sleeve, wherein a powder material finer than other places is filled in an outer peripheral portion of the stepped recess in a space filled with the powder material and compressed.
シャフトが挿入される円筒形の内周面と、
軸方向端部に設けられ、内周寄り部分が外周寄り部分よりも軸方向に窪んだ段差部と
を有し、
焼結金属材料により構成され、前記段差部に対応する内周側部分は、その外周側部分よりも高い圧縮率である動圧流体軸受用スリーブ。 A cylindrical outer peripheral surface;
A cylindrical inner peripheral surface into which the shaft is inserted;
Provided at the end in the axial direction, the inner peripheral portion has a stepped portion recessed in the axial direction than the outer peripheral portion,
A sleeve for a hydrodynamic bearing, which is made of a sintered metal material, and has an inner peripheral side portion corresponding to the stepped portion having a higher compressibility than the outer peripheral side portion.
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