JP4559336B2 - 流体軸受装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、軸受部材の内周に挿入された軸部材をそのラジアル軸受隙間に形成される流体膜を介してラジアル方向で相対回転自在に支持する流体軸受装置およびその製造方法に関するものである。この種の軸受装置は、情報機器、例えばＨＤＤ等の磁気ディスク駆動装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ等の光ディスク駆動装置、ＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク駆動装置等のスピンドルモータ、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータ、プロジェクタのカラーホイールモータ、あるいはファンモータなどの小型モータ用として好適に使用可能である。

上記各種モータには、高回転精度の他、高速化、低コスト化、低騒音化等が求められている。これらの要求性能を決定づける構成要素の１つに当該モータのスピンドルを支持する軸受があり、近年では、上記要求性能に優れた特性を有する流体軸受の使用が検討され、あるいは実際に使用されている。

この種の流体軸受は、軸受隙間内の潤滑流体に動圧を発生させるための動圧発生部を備えた動圧軸受と、動圧発生部を備えていない、いわゆる真円軸受（軸受断面が真円形状である軸受）とに大別される。

例えば、ＨＤＤ等の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軸受装置では、軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部およびスラスト方向に支持するスラスト軸受部の双方を動圧軸受で構成する場合がある。この種の流体軸受装置（動圧軸受装置）におけるラジアル軸受部としては、例えば軸受スリーブの内周面と、これに対向する軸部材の外周面との何れか一方に、動圧発生部としての動圧溝を形成すると共に、両面間にラジアル軸受隙間を形成するものが知られている。また、スラスト軸受部としては、例えば軸受スリーブの軸方向端面に、動圧発生部としての動圧溝を形成すると共に、この軸受スリーブの軸方向端面と、これに対向する軸部材のフランジ部端面との間にスラスト軸受隙間を形成するものが知られている（何れも、例えば特許文献１を参照）。

また、上記軸受隙間を含む軸受内部の圧力バランスを保つ等の目的で、軸受スリーブの外周面に軸方向の溝を形成し、軸受内部に、ラジアル軸受隙間の軸方向両端間で潤滑油等の流体を流通させる流体流路を構成したものが知られている（例えば、特許文献２を参照）。
特開２００３−２３９９５１号公報 特開２００３−２３２３５３号公報

ところで、最近では情報機器の低価格化の要求を受けて、上記流体軸受装置の製造コスト低減のための提案がなされている。例えば材料コストの低減化を狙って、上記流体軸受装置の構成部品である、軸受スリーブやハウジングの樹脂化が検討されている。あるいは、上記構成部品間のアセンブリ工程を簡略化する目的で、上記構成部品の樹脂成形による一体化が検討されている。

この場合、上記流体流路は、例えば軸受スリーブとハウジングとの一体成形と同時に形成されるのが好ましいが、これだと、上記流体流路を構成するための流路として、例えば上記成形品を軸方向に貫通する貫通孔を設ける必要があり、また、上記成形品の成形金型にも、上記貫通孔に対応した型（成形ピンなど）が必要となる。

上記流体流路の内径寸法は一般に微小（数十μｍ〜数百μｍ程度）であるから、上記貫通孔の内径寸法、すなわち成形ピンにも同程度の外径寸法が要求される。このように、成形ピンが比較的細い（小径である）場合、金型内への溶融樹脂の充填態様（例えばゲート位置など）によっては、成形ピンに作用する軸直交方向への負荷により成形ピンの曲げが生じる可能性があり、最悪の場合、ピンの折損を生じる恐れがある。

本発明の課題は、この種の流体軸受装置における製造コストを低減すると共に、流体流路を構成する貫通孔の成形性を改善することである。

前記課題を解決するため、本発明は、軸受部材と、軸受部材の内周に挿入される軸部材と、軸受部材と軸部材との間のラジアル軸受隙間に生じる流体の潤滑膜で軸部材をラジアル方向に相対回転自在に支持するラジアル軸受部と、ラジアル軸受隙間の外径側で流体を軸方向に流通可能とする流体流路とを備えたものにおいて、軸受部材は樹脂で射出成形され、流体流路は、少なくとも軸受部材を軸方向に貫通する複数の貫通孔で構成され、貫通孔の断面積は軸方向で異なっており、軸受部材の射出成形により貫通孔および貫通孔と同数のゲート跡が形成され、ゲート跡と貫通孔とが円周方向に交互に配置されていることを特徴とする流体軸受装置を提供する。ここで、ゲート跡は、軸受部材の射出成形時、溶融樹脂を成形金型内に充填する際のゲート位置を当該成形品の外観から確認し得る箇所を指し、例えば射出成形時にゲート付近で固化した樹脂のうち、成形品本体とつながった状態で成形品の外表面に残存した部分を含む。あるいは、このゲート固化部を機械加工等により除去加工した際に形成される除去加工跡を含む。

また、前記課題を解決するため、本発明は、軸受部材と、軸受部材の内周に挿入される軸部材と、軸受部材と軸部材との間のラジアル軸受隙間に生じる流体の潤滑膜で軸部材をラジアル方向に相対回転自在に支持するラジアル軸受部と、ラジアル軸受隙間の外径側で流体を軸方向に流通可能とする流体流路とを備え、流体流路は、少なくとも軸受部材を軸方向に貫通する複数の貫通孔で構成され、貫通孔の断面積が軸方向で異なっている流体軸受装置の製造方法であって、軸受部材を樹脂で射出成形するに際し、貫通孔に対応する複数の成形ピンを円周方向に等間隔に設け、かつ成形ピンと同数のゲートを円周方向で隣り合う成形ピンの間に配置した成形型を用いて射出成形を行うことを特徴とする流体軸受装置の製造方法を提供する。

このように、本発明は、射出成形により成形品（軸受部材）の外表面に形成されるゲート跡が、貫通孔と同数設けられ、かつゲート跡と貫通孔とが円周方向に交互に配置されていることを特徴とするものである。このゲート跡は、軸受部材の射出成形時、溶融樹脂を成形金型内に充填するためのゲートに対応した位置に形成されるものであるから、上記貫通孔を軸受部材の射出成形と同時に形成する場合、成形型内では、貫通孔を成形するための成形ピンとゲートとが円周方向に交互に配置される。これにより、溶融樹脂の充填時、何れの成形ピンに対してもその円周方向両側に位置するゲートから溶融樹脂が流れ込むため、溶融樹脂からの圧力が各成形ピンに対してその円周方向両側から作用する。これにより、溶融樹脂の充填時、溶融樹脂からの圧力によって成形ピンの曲げあるいは折損が生じる事態を可及的に防止し、かかる成形ピンの成形性を高めることができる。

貫通孔は、その円周方向両側に位置するゲート跡から円周方向等距離にあるのが好ましく、また、これを実現するため、貫通孔を成形するための成形ピンに対するゲート位置を上述のように配置するのが好ましい。かかる構成によれば、溶融樹脂の充填時、ゲートから成形型内に送り込まれた溶融樹脂が成形ピンに対してその円周方向両側からほぼ同時に流れ込むため、成形ピンは、少なくとも見かけ上、溶融樹脂からの圧力を互いに打ち消し合う方向に同時に受ける。そのため、かかる成形ピンの内部に生じる曲げ応力は非常に小さくなる。従って、樹脂の充填による成形ピンの曲げや折損をより確実に回避することができる。

上記貫通孔は、その断面積を軸方向で異ならせた形状とすることもできる。この場合、成形ピンの大径部に対応する箇所では、小径部に比べて成形ピンの剛性あるいは強度を高めることができる。また、貫通孔の一部を大径部とすることで小径部の軸方向幅を軸受部材の軸方向寸法に比べて小さくすることができるので、かかる小径部に対応する成形ピンの剛性や強度を改善することができる。従って、流体軸受装置の小型化を狙って、貫通孔を小径化する場合、かかる貫通孔の内径寸法に対応して成形ピンの外径寸法を全体的に小さくしたとしても、成形ピンの剛性や強度を確保することができる。これにより、流体軸受装置、およびこの流体軸受装置を備えたモータの小型化にも容易に対応することができる。

以上のように、本発明によれば、この種の流体軸受装置における製造コストを低減すると共に、流体流路を構成する貫通孔の成形性を改善することができる。

以下、本発明の第１実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る流体軸受装置１を組込んだ情報機器用スピンドルモータの一構成例を概念的に示している。このスピンドルモータは、ＨＤＤ等のディスク駆動装置に用いられるもので、軸部材２を相対回転自在に非接触支持する流体軸受装置（動圧軸受装置）１と、軸部材２に固定されるディスクハブ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、ブラケット６とを備えている。ステータコイル４はブラケット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ている。流体軸受装置１の軸受部材７は、ブラケット６の内周に固定される。また、ディスクハブ３には、情報記録媒体としてのディスクＤが一又は複数枚（図１では２枚）保持される。このように構成されたスピンドルモータにおいて、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との間に発生する励磁力でロータマグネット５が回転し、これに伴って、ディスクハブ３およびディスクハブ３に保持されたディスクＤが軸部材２と一体に回転する。

図２は、流体軸受装置１を示している。この流体軸受装置１は、軸受部材７と、軸受部材７の内周に挿入される軸部材２と、軸受部材７の一端を閉口する蓋部材１０と、軸受部材７の他端をシールするシール部１１とを主に備えている。なお、説明の便宜上、軸方向両端に形成される軸受部材７（ハウジング部９）開口部のうち、蓋部材１０で閉口される側を下側、閉口側と反対の側を上側として以下説明する。

軸受部材７は、軸方向両端を開口した形状をなし、略円筒状のスリーブ部８、およびスリーブ部８の外径側に位置し、スリーブ部８と樹脂で一体に形成されるハウジング部９とを備えている。この実施形態では、軸受部材７は、例えばＬＣＰやＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の結晶性樹脂、あるいはＰＳＵ、ＰＥＳ、ＰＥＩ等の非晶性樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物を射出成形することで形成される。

スリーブ部８の内周面８ａは断面真円状をなし、その内部に軸部材２の軸部２ａを挿入している。軸部材２は例えばＳＵＳ鋼等の金属材料で形成され、軸部２ａと、軸部２ａの下端に一体または別体に設けられたフランジ部２ｂを備えている。軸部２ａの外周面２ａ１の全面又は一部円筒面領域には、ラジアル動圧発生部として、複数の動圧溝を配列した領域が形成される。この実施形態では、例えば図２に示すように、複数の動圧溝２ｃ１、２ｃ２をへリングボーン形状に配列した領域が軸方向に離隔して２箇所形成される。これら動圧溝２ｃ１、２ｃ２形成領域は、軸部材２の回転時、対向する内周面８ａとの間に後述する第一、第二ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の各ラジアル軸受隙間を形成する。

また、この実施形態では、上側の動圧溝２ｃ１の形成領域において、動圧溝２ｃ１が、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。従って、軸部材２の回転時には、非対称の動圧溝２ｃ１によってラジアル軸受隙間の潤滑油が下方に押込まれる。

スリーブ部８の下端面８ｂの全面または一部環状面領域には、スラスト動圧発生部として、複数の動圧溝を配列した領域が形成される。この実施形態では、例えば図３に示すように、複数の動圧溝８ｂ１をスパイラル形状に配列した領域が形成される。この動圧溝８ｂ１形成領域はフランジ部２ｂの上端面２ｂ１と対向し、軸部材２の回転時には、上端面２ｂ１との間に後述する第一スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間を形成する（図２を参照）。

スリーブ部８の外径側に位置するハウジング部９は略筒状をなすもので、その軸方向両端をスリーブ部８の両端面８ｂ、８ｃよりも軸方向上下に突出させた形態をなす。ハウジング部９の下端突出部９ａの内周には、軸受部材７の下端側を閉口する蓋部材１０が接着（ルーズ接着を含む）、圧入（圧入接着を含む）、溶着（超音波溶着を含む）、溶接等の手段で固定される。この際、ハウジング部９と蓋部材１０との固定面間では、軸受内部に充満した潤滑油が少なくとも外部に漏出しない程度の密封性が確保されていることが望ましい。

蓋部材１０の上端面１０ａの一部環状面領域には、スラスト動圧発生部として、図示は省略するが、複数の動圧溝を、例えば図３に示すスパイラル形状とは円周方向反対向きの形状となるよう配列した領域が形成される。この動圧溝形成領域はフランジ部２ｂの下端面２ｂ２と対向し、軸部材２の回転時には、下端面２ｂ２との間に後述する第二スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間を形成する（図２を参照）。

また、上端面１０ａの外周には上方に突出する突出部１０ｂが設けられており、突出部１０ｂの上端に位置する当接面１０ｂ１をスリーブ部８の下端面８ｂに当接させた状態で、蓋部材１０が下端突出部９ａの内周に固定される。この場合、突出部１０ｂの軸方向寸法からフランジ部２ｂの軸方向幅を減じた値が、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の各スラスト軸受隙間の総和に等しくなる。

ハウジング部９の上端突出部９ｂの内周には環状のシール部１１が、その下端面１１ｂをスリーブ部８の上端面８ｃに当接させた状態で固定される。シール部１１の内周面１１ａと、この面に対向する軸部２ａの外周面２ａ１との間には、その半径方向寸法を上方に向かうにつれて拡大させたテーパ状のシール空間Ｓ１が形成される。軸受内部（ハウジング部９内）が潤滑油で満たされた状態では、潤滑油の油面は常にシール空間Ｓ１の範囲内にある。

軸受部材７の径方向中間部には、図２に示すように、軸受部材７を軸方向に貫通する複数の貫通孔１２が形成される。この貫通孔１２は、この実施形態では、円周方向等間隔に４箇所設けられ、その下端でスリーブ部８の下端面８ｂの動圧溝８ｂ１形成領域よりも外径側に開口する（図３を参照）。また、貫通孔１２はその上端でスリーブ部８の上端面８ｃの外径側に開口する（図２を参照）。

貫通孔１２は、この実施形態では軸方向でその断面積を異ならせた形態をなし、スリーブ部８の下端面８ｂの開口側で比較的小径（小径部１２ａ）に、上端面８ｃの開口側で比較的大径（大径部１２ｂ）に形成されている。貫通孔１２の、小径部１２ａと大径部１２ｂとの間には、大径部１２ｂから小径部１２ａに向けて内径寸法を漸次縮小させたテーパ部１２ｃが設けられ、大径部１２ｂと小径部１２ａとを滑らかに連続させている。

これら貫通孔１２は、例えば軸受部材７を樹脂で射出成形する際、軸受部材７の成形と同時に成形される。その際、図示は省略するが、貫通孔１２の成形には、貫通孔１２に対応した形状を有する成形ピン、例えばこの実施形態では、図５に示すように、小径部１２ａと大径部１２ｂ、およびテーパ部１２ｃに対応した外周面形状を有する成形ピン１３を備えた成形型１４が使用される。

樹脂の充填に使用されるゲート１５はピン状のゲート（例えばサブマリンゲートなど）であって、成形ピン１３と同数のゲート１５が、成形型１４の、円周方向に隣接配置された成形ピン１３、１３間に配設される。この実施形態では、成形ピン１３が、その円周方向両側に位置するゲート１５から円周方向等距離にある。

上記構成の成形ピン１３およびゲート１５を備えた成形型１４を用いて射出成形を行うことで、複数の貫通孔１２を有する軸受部材７が形成される。この場合、例えば図４に示すように、軸受部材７の外径部を構成するハウジング部９の上端外周面９ｃには、貫通孔１２と円周方向に交互かつ等間隔に配列した状態で、貫通孔１２と同数のゲート跡１６が形成される。

このように、軸受部材７の射出成形時、貫通孔１２を成形するための成形ピン１３、および成形ピン１３と同数のゲート１５を、円周方向に交互に配設した成形型１４を用いて成形を行うことで、成形ピン１３は、その円周方向両側から、ゲート１５を介して成形型内に流れ込んだ溶融樹脂Ｐからの圧力を受ける。これにより、成形ピン１３に、その軸直交方向一方側から負荷が作用する状態を極力回避して、かかるピン１３の曲げあるいは折損を可及的に防止することができる。

特にこの実施形態では、貫通孔１２を成形するための成形ピン１３が、その円周方向両側に位置するゲート１５から円周方向等距離にある（図５を参照）ため、各ゲート１５から型内に流れ込んだ溶融樹脂Ｐが当該ピン１３にほぼ同時に到達する。これにより、成形ピン１３の曲げあるいは折損をより確実に防止して、かかるピン１３を有する成形型１４の継続使用に伴う貫通孔１２の成形性低下を回避することができる。

また、貫通孔１２が軸受部材７に形成されることで、この実施形態では、貫通孔１２と、蓋部材１０の当接面１０ｂ１に複数設けられ、貫通孔１２の下端開口側と、後述するスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２のスラスト軸受隙間外径部とを連通する半径方向溝１０ｃと、シール部１１の下端面１１ｂに複数設けられ、貫通孔１２の上端開口側と、後述する第一ラジアル軸受部Ｒ１のラジアル軸受隙間上端とを連通する半径方向溝１１ｂ１とで流体流路が構成される。そのため、軸受装置内部を後述する潤滑油で充満した状態では、スリーブ部８の軸方向両端面８ｂ、８ｃ間、あるいはこれらの内径側に位置するラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の各ラジアル軸受隙間を含む、軸部２ａの外周面２ａ１とスリーブ部８の内周面８ａとの隙間の両端間で潤滑油が流通可能となる（何れも図２を参照）。

潤滑油としては、種々のものが使用可能であるが、ＨＤＤ等のディスク駆動装置用の流体軸受装置に提供される潤滑油には、その使用時あるいは輸送時における温度変化を考慮して、低蒸発率及び低粘度性に優れたエステル系潤滑油、例えばジオクチルセバケート（ＤＯＳ）、ジオクチルアゼレート（ＤＯＺ）等が好適に使用可能である。

上記構成の流体軸受装置１において、軸部材２の回転時、軸部２ａの外周面２ａ１に形成された動圧溝２ｃ１、２ｃ２形成領域は、対向するスリーブ部８の内周面８ａとの間にラジアル軸受隙間を形成する。そして、軸部材２の回転に伴い、上記ラジアル軸受隙間の潤滑油が動圧溝２ｃ１、２ｃ２の軸方向中心側に押し込まれ、その圧力が上昇する。このように、動圧溝２ｃ１、２ｃ２によって生じる潤滑油の動圧作用によって、軸部材２をラジアル方向に非接触支持する第一ラジアル軸受部Ｒ１と第二ラジアル軸受部Ｒ２とがそれぞれ構成される。

これと同時に、スリーブ部８の下端面８ｂ（動圧溝８ｂ１形成領域）とこれに対向するフランジ部２ｂの上端面２ｂ１との間のスラスト軸受隙間、および蓋部材１０の上端面１０ａ（動圧溝形成領域）とこれに対向するフランジ部２ｂの下端面２ｂ２との間のスラスト軸受隙間に形成される潤滑油膜の圧力が、動圧溝の動圧作用により高められる。そして、これら油膜の圧力によって、軸部材２をスラスト方向に非接触支持する第一スラスト軸受部Ｔ１と第二スラスト軸受部Ｔ２とがそれぞれ構成される。

この場合、上述のように、軸受部材７に流体流路を構成する貫通孔１２を設けることで、この貫通孔１２（および半径方向溝１０ｃ、１１ｂ１）を介して、軸受部材７（スリーブ部８）の下端に位置するスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の各スラスト軸受隙間と軸受部材７の開口側（シール部１１の側）に設けられるシール空間Ｓ１との間が連通状態となる。これによれば、何らかの理由でスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の側の流体（潤滑油）圧力が過度に高まり、あるいは低下するといった事態を避けて、軸部材２をスラスト方向に安定して非接触支持することが可能となる。

また、貫通孔１２のうち、各スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２のスラスト軸受隙間の側に開口する側、この実施形態では、スリーブ部８の下端面８ｂに開口する側を小径部１２ａとすることで、その分、下端面８ｂの動圧溝８ｂ１形成領域の面積を外径方向に拡張することができる。これにより、スラスト方向への支持力を高めることができ、例えばディスクＤの積載枚数の増加など、回転体（軸部材２やディスクハブ３）の重量が増加する場合にも、高い回転精度を安定して発揮することができる。同時に、軸受部材７に設けられた貫通孔１２のうち、圧力の逃げを考慮する必要がない側（シール部１１の側）に大径部１２ｂを設けることにより、大径部１２ｂを含む軸受内部における潤滑油の保有領域を増加させることができる。かかる構成は、この実施形態のように、軸受部材７を樹脂で一体成形して、ラジアル軸受隙間やスラスト軸受隙間以外の潤滑油保有領域が比較的小さい場合に特に有効である。

また、この実施形態では、大径部１２ｂを有する貫通孔１２を軸受部材７の射出成形により形成したので、成形ピン１３の大径部１２ｂに対応する箇所では、かかるピンの剛性あるいは強度を高めることができる。また、大径部１２ｂを設けることで、小径部１２ａの軸方向寸法を小さくすることができるので、これにより成形ピン１３の、小径部１２ａに対応する箇所における曲げ剛性を高めることができる。

また、この実施形態では、第一ラジアル軸受部Ｒ１の動圧溝２ｃ１は、軸方向中心ｍに対して軸方向非対称（Ｘ１＞Ｘ２）に形成されているため（図２を参照）、軸部材２の回転時、動圧溝２ｃ１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。そして、この引き込み力の差圧によって、スリーブ部８の内周面８ａと軸部２ａの外周面２ａ１との間に満たされた潤滑油が下方に流動し、第一スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間→蓋部材１０の半径方向溝１０ｃ→貫通孔１２→シール部１１の半径方向溝１１ｂ１、という経路を循環して、第一ラジアル軸受部Ｒ１のラジアル軸受隙間に再び引き込まれる。このように、軸受部材７に軸方向の貫通孔１２を設け、潤滑油がラジアル軸受隙間を含む軸受内部空間を流動循環するように流体流路を構成することで、各軸受隙間をはじめとする軸受内部の圧力バランスが適正に保たれる。また、軸受内部空間の潤滑油の好ましくない流れ、例えば潤滑油の圧力が局部的に負圧になる現象を防止して、負圧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。

以上、本発明の第１実施形態を説明したが、本発明は、この実施形態に限定されることなく、他の構成に係る流体軸受装置に適用することもできる。以下、本発明を適用可能な流体軸受装置の他の構成例について説明する。なお、以下に示す図において、第１実施形態と構成・作用を同一にする部位および部材については、同一の参照番号を付し、重複説明を省略する。

図６は、本発明の第２実施形態に係る流体軸受装置２１を示している。同図における流体軸受装置２１は、主に、第一シール部２３、および第二シール部２４をそれぞれ軸部材２２の側に設け、シール部２３、２４の外周面２３ａ、２４ａとこれに対向するハウジング部９の両端内周面９ａ１、９ｂ１との間（軸方向両端）にシール空間Ｓ２、Ｓ３を形成した点で第１実施形態に係る流体軸受装置１と構成を異にする。なお、この実施形態では、シール部２３、２４を何れも軸部材２２とは別体とし、これらシール部２３、２４を軸部材２２に接着、圧入等の手段で固定した場合を例示しているが、これに限らず、例えばシール部２３、２４のうち何れか一方を軸部材２２と一体に形成することもできる。

流体流路は、この実施形態では、軸受部材２７を軸方向に貫通し、その軸方向両側（スリーブ部８の両端面８ｂ、８ｃの側）に開口する複数（例えば４本）の貫通孔２５で構成される。これにより、流体軸受装置２１の内部を潤滑油で充満した状態では、第一シール部２３（下側）の上端面２３ｂとスリーブ部８の下端面８ｂとの間に形成される第一スラスト軸受部Ｔ１１のスラスト軸受隙間と、第二シール部２４（上側）の下端面２４ｂとスリーブ部８の上端面８ｃ（この実施形態では、かかる上端面８ｃにも動圧溝形成領域が設けられる。）との間に形成される第二スラスト軸受部Ｔ１２のスラスト軸受隙間との間で潤滑油が流通可能となる。

この実施形態においても、貫通孔２５の成形ピンおよびゲートを例えば図５と同様に配置した成形型で軸受部材２７を樹脂で成形することで、上記第１実施形態と同様の効果（貫通孔２５の成形性、耐久性改善など）を得ることができ、また、この場合、複数の貫通孔２５と、貫通孔２５と同数で、かつ貫通孔２５と円周方向に交互に配置されるゲート跡（図示は省略）とを有する軸受部材２７が得られる。

図７は、本発明の第３実施形態に係る流体軸受装置３１を示している。同図における流体軸受装置３１は、主に、第二スラスト軸受部Ｔ２２が、ディスクハブ３３を構成する円盤部３３ａの下端面３３ａ１とこれに対向するハウジング部３９の上端面３９ａとの間に形成されている点、およびハウジング部３９の外周上端にテーパシール面３９ｂを設け、このテーパシール面３９ｂと、この面に対向するディスクハブ３３の筒部３３ｂの内周面３３ｂ１との間にシール空間Ｓ４を形成している点で第１実施形態に係る流体軸受装置１（図２を参照）と構成を異にする。

流体流路は、この実施形態では、軸受部材３７を軸方向に貫通し、その軸方向両側（スリーブ部８の両端面８ｂ、８ｃの側）に開口する複数（例えば４本）の貫通孔１２で構成される。これにより、流体軸受装置３１の内部を潤滑油で充満した状態では、スリーブ部８の下端面８ｂとフランジ部３２ｂの上端面３２ｂ１との間に形成される第一スラスト軸受部Ｔ２１のスラスト軸受隙間と、上記第二スラスト軸受部Ｔ２２のスラスト軸受隙間との間で潤滑油が流通可能となる。また、スリーブ部８の軸方向両端面８ｂ、８ｃ間、あるいはこれらの内径側に位置するラジアル軸受隙間を含む、軸部材３２の外周面３２ａとスリーブ部８の内周面８ａとの隙間の両端間で潤滑油が流通可能となる（何れも図７を参照）。

この実施形態においても、貫通孔１２の成形ピンおよびゲートを例えば図５と同様に配置した成形型で軸受部材３７を樹脂で成形することで、上記第１実施形態と同様の効果（貫通孔１２の成形性、耐久性改善など）を得ることができ、また、この場合、複数の貫通孔１２と、貫通孔１２と同数で、かつ貫通孔１２と円周方向に交互に配置されるゲート跡（図示は省略）とを有する軸受部材３７が得られる。

以上の実施形態では、流体流路を構成する貫通孔１２、２５を、スリーブ部８の両端面８ｂ、８ｃに開口する位置に形成した場合を説明したが、貫通孔１２、２５は、図示の位置に限らず、軸受部材７、２７、３７を軸方向に貫通する限り、任意の位置に形成することができる。また、図２に示すように、流体流路を、貫通孔１２に加え、蓋部材１０やシール部１１に設けられる半径方向溝１０ｃ、１１ｂ１とで構成する場合、これら半径方向溝１０ｃ、１１ｂ１を対向する部材の側（例えばスリーブ部８の両端面８ｂ、８ｃ）に設けることも可能である。

また、上記実施形態では、貫通孔１２、２５として、軸方向でその断面積を異ならせたもの（小径部１２ａと大径部１２ｂ、およびテーパ部１２ｃを備えたもの）や軸方向で径一定のものを例示したが、軸受部材７に形成される貫通孔は、その両端開口間で流体を流通可能とする限り、また、成形ピンで以って軸受部材の射出成形と同時に形成可能である限り、他形状の貫通孔を採用することもできる。

また、以上の実施形態（第１〜第５実施形態）では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２およびスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２、Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ２１、Ｔ２２として、へリングボーン形状やスパイラル形状の動圧溝により潤滑油の動圧作用を発生させる構成を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２として、図示は省略するが、軸方向の溝を円周方向の複数箇所に形成した、いわゆるステップ状の動圧発生部、あるいは、円周方向に複数の円弧面を配列し、対向するスリーブ部８の真円状内周面８ａとの間に、くさび状の径方向隙間（軸受隙間）を形成した、いわゆる多円弧軸受を採用してもよい。

あるいは、軸部２ａの外周面２ａ１を、動圧発生部としての動圧溝や円弧面等を設けない真円外周面とし、この外周面２ａ１と対向するスリーブ部８の真円状内周面８ａとで、いわゆる真円軸受を構成することができる。

また、第一スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ１１、Ｔ２１と、第二スラスト軸受部Ｔ２、Ｔ１２、Ｔ２２の一方又は双方は、同じく図示は省略するが、動圧発生部が形成される領域（例えばスリーブ部８の両端面８ｂ、８ｃ、蓋部材１０の上端面１０ａ、ハウジング部３９の上端面３９ａ）に、複数の半径方向溝形状の動圧溝を円周方向所定間隔に設けた、いわゆるステップ軸受、あるいは波型軸受（ステップ型が波型になったもの）等で構成することもできる。

また、以上の実施形態では、軸部材２、２２、３２の側にラジアル動圧発生部（動圧溝２ｃ１、２ｃ２）が、また、スリーブ部８や蓋部材１０、ハウジング部３９の側にスラスト動圧発生部（動圧溝８ｂ１等）がそれぞれ形成される場合を説明したが、これら動圧発生部が形成される領域は、例えばこれらに対向するスリーブ部８の内周面８ａやフランジ部２ｂの両端面２ｂ１、２ｂ２、あるいはディスクハブ３３の下端面３３ａ１の側に設けることもできる。

また、以上の説明では、流体軸受装置１、２１、３１の内部に充満し、ラジアル軸受隙間や、スラスト軸受隙間に動圧作用を生じる流体として、潤滑油を例示したが、それ以外にも各軸受隙間に動圧作用を発生可能な流体、例えば空気等の気体や、磁性流体等の流動性を有する潤滑剤、あるいは潤滑グリース等を使用することもできる。

本発明の第１実施形態に係る流体軸受装置を組込んだスピンドルモータの断面図である。 第１実施形態に係る流体軸受装置の断面図である。 軸受部材を矢印Ａの方向から見た端面図である。 軸受部材を矢印Ｂの方向から見た端面図である。 軸受部材の射出成形工程を概念的に示す図である。 本発明の第２実施形態に係る流体軸受装置の断面図である。 本発明の第３実施形態に係る流体軸受装置の断面図である。

符号の説明

１、２１、３１ 流体軸受装置
２、２２、３２ 軸部材
２ｃ１、２ｃ２ 動圧溝
３、 ディスクハブ
４ ステータコイル
５ ロータマグネット
６ ブラケット
７、２７、３７ 軸受部材
８ スリーブ部
８ｂ１ 動圧溝
９、３９、 ハウジング部
１２ 貫通孔
１２ａ 小径部
１２ｂ 大径部
１２ｃ テーパ部
１３ 成形ピン
１４ 成形型
１５ ゲート
１６ ゲート跡
２３ 第一シール部
２４ 第二シール部
２５ 貫通孔
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４ シール空間
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ２１、Ｔ２２ スラスト軸受部

Claims (3)

1. 軸受部材と、該軸受部材の内周に挿入される軸部材と、前記軸受部材と前記軸部材との間のラジアル軸受隙間に生じる流体の潤滑膜で前記軸部材をラジアル方向に相対回転自在に支持するラジアル軸受部と、前記ラジアル軸受隙間の外径側で前記流体を軸方向に流通可能とする流体流路とを備えた流体軸受装置において、
   前記軸受部材は樹脂で射出成形され、前記流体流路は、少なくとも前記軸受部材を軸方向に貫通する複数の貫通孔で構成され、
   前記貫通孔の断面積は軸方向で異なっており、
   前記軸受部材の射出成形により前記貫通孔および前記貫通孔と同数のゲート跡が形成され、該ゲート跡と前記貫通孔とが円周方向に交互に配置されていることを特徴とする流体軸受装置。
2. 前記貫通孔が、その円周方向両側に位置する前記ゲート跡から円周方向等距離にある請求項１記載の流体軸受装置。
3. 軸受部材と、該軸受部材の内周に挿入される軸部材と、前記軸受部材と前記軸部材との間のラジアル軸受隙間に生じる流体の潤滑膜で前記軸部材をラジアル方向に相対回転自在に支持するラジアル軸受部と、前記ラジアル軸受隙間の外径側で前記流体を軸方向に流通可能とする流体流路とを備え、前記流体流路は、少なくとも前記軸受部材を軸方向に貫通する複数の貫通孔で構成され、該貫通孔の断面積が軸方向で異なっている流体軸受装置の製造方法であって、
   前記軸受部材を樹脂で射出成形するに際し、
   前記貫通孔に対応する複数の成形ピンを円周方向に等間隔に設け、かつ前記成形ピンと同数のゲートを円周方向で隣り合う前記成形ピンの間に配置した成形型を用いて射出成形を行うことを特徴とする流体軸受装置の製造方法。

Images