JP4837574B2 - 流体軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体軸受装置に関するものである。

流体軸受装置は、軸受隙間に形成される油膜で軸部材を回転自在に支持する軸受装置である。この流体軸受装置は、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、情報機器をはじめ種々の電気機器に搭載されるモータ用の軸受装置として、より具体的には、ＨＤＤ等の磁気ディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ等の光ディスク装置、ＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク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、ファンモータなどのモータ用軸受装置として好適に使用されている。

一般に、流体軸受装置では、軸部材の外周面と軸受スリーブの内周面との間にラジアル軸受隙間が形成され、このラジアル軸受隙間に形成される油膜で軸部材がラジアル方向に支持される。また、流体軸受装置には、軸部材をスラスト両方向に支持するため２つのスラスト軸受隙間を具備するものがある。この場合、一方のスラスト軸受隙間に形成される油膜で軸部材がスラスト一方向から支持されると共に、他方のスラスト軸受隙間に形成される油膜で軸部材がスラスト他方向から支持される。軸部材および軸受スリーブは、ハウジングに収容された状態で上記各種モータに組み込まれる（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００３−１３００４３号公報

特許文献１の図４に開示された軸受ユニットでは、２つのスラスト軸受隙間の総隙間幅、すなわち２つのスラスト軸受隙間の隙間幅を合算した値、の大きさが、ハウジングの底部に配置されたスペーサ部材で規定される。この軸受ユニットにおいて、ハウジングは、軸受スリーブとスラスト受けとの間にスペーサ部材を挟んだ状態で、これらを樹脂で覆うことにより形成される（アウトサート成形）。この場合、スラスト受けの端面が軸部材のフランジ部の端面と対向し、スラスト受けの端面とフランジ部の端面との間に一方のスラスト軸受隙間が形成される。

しかしながら、この構成では、スペーサ部材のみならず、スラスト受けも必要となるため、軸受を構成する部品点数が増加し、高コスト化を招く。また、ハウジングの底部が、スラスト受けとこれを被覆する樹脂部分とからなる二重構造となるため、軸受ユニットの軸方向寸法が長大化する。さらに、ハウジングの底部に動圧溝を形成する場合、スラスト受けに別途動圧溝を加工する必要があり、加工コストの高騰を招く。

そこで、本発明は、低コストでコンパクトな流体軸受装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、側部および底部を一体に有するハウジングと、ハウジングの内周に固定された軸受スリーブと、フランジ部を有し、軸受スリーブの内周に挿入された軸部材と、ラジアル軸受隙間と、２つのスラスト軸受隙間と、２つのスラスト軸受隙間の隙間幅を規定するスペーサ部材とを備え、一方のスラスト軸受隙間が、ハウジングの内底面と、これに対向するフランジ部の一端面との間に形成され、他方のスラスト軸受隙間が、軸受スリーブの一方の端面と、これに対向するフランジ部の他端面との間に形成される流体軸受装置において、スペーサ部材に、フランジ部の一端面と軸方向で当接可能の半径方向部を設け、ハウジングを、スペーサ部材をインサート部品として樹脂で射出成形したことを特徴とする流体軸受装置を提供する。

上記のように、本発明は、ハウジングが、スペーサ部材をインサート部品として樹脂で射出成形され、かつハウジングの内底面で一方のスラスト軸受隙間が形成されていることを特徴とするものである。このように、ハウジングは、スペーサ部材をインサート部品として樹脂で射出成形されるから、ハウジングの成形と、スペーサ部材の組み付けとを一工程で行うことができ、この種のハウジングが低コストに得られる。また、ハウジングの内底面でスラスト軸受隙間が形成されるため、スラスト受けを省略することができ、部品点数の削減によって低コスト化を図ることが、また軸方向寸法の縮小化（コンパクト化）を図ることができる。ハウジングの内底面に動圧溝等の動圧発生部を形成する場合も、ハウジングの成形型に動圧発生部の形状に対応した型を形成しておくことにより、ハウジングを射出成形するのと同時に動圧発生部を形成することができ、別途動圧発生部を形成する手間を省いて低コスト化を図ることができる。

スペーサ部材には、軸受スリーブの一方の端面に当接する軸方向部を設けることができる。このような軸方向部を設ければ、ハウジングの内周に挿入した軸受スリーブを、スペーサ部材に接触するまで押し進めるだけで規定幅のスラスト軸受隙間を確保することが可能となる。

ところで、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の流体軸受装置では、軸部材にフランジ部が設けられる場合があり、この軸部材にはディスクを保持するための部材（例えば、ディスクハブ）を固定するのが通例である。ディスクハブの固定時、ハウジングの内底面にはフランジ部の一端面が強く圧接される。このようにフランジ部の一端面がハウジングの内底面に強く圧接される場合に、ハウジングが上記のような有底筒状の樹脂製であると、フランジ部を介して負荷される圧迫力によってハウジングの内底面が変形するおそれがある。ハウジング内底面の変形は一方のスラスト軸受隙間の幅精度の悪化、すなわちスラスト一方向における回転精度の低下を招く。

そこで本発明では、スペーサ部材に、軸部材のフランジ部と軸方向で当接可能の半径方向部を設けた構成を提供する。かかる構成とすれば、フランジ部から付与される圧迫力をスペーサ部材の半径方向部で受けることができ、ハウジングの内底面が変形するのを抑制あるいは防止することが可能となる。特に、ハウジングの内底面に動圧溝等の動圧発生部を設けた場合には、圧迫力の負荷に伴って動圧発生部が損傷等するのを防止することができ、望ましい。

軸部材にフランジ部を設けた場合、上述した軸受スリーブの一方の端面に当接する軸方向部、および軸部材のフランジ部と軸方向で当接可能の半径方向部は一体に設けることもできる。このように、スペーサ部材を軸方向部と半径方向部とからなる一体品とすれば、有底筒状の樹脂ハウジングの底側コーナー部を補強することが可能となる。すなわち、この場合、スペーサ部材は、２つのスラスト軸受隙間を規定幅に設定可能とする隙間出し用部材としてだけでなく、ハウジングの底側コーナー部を補強する補強部材としても機能する。これにより、ハウジング底部の強度を高め、荷重負荷時にハウジング底部が変形するのを防止することが、さらには底部が脱落するのを防止することができ、高い軸受性能が長期に亘って維持可能となる。

以上より、本発明によれば、低コストでコンパクトな流体軸受装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、流体軸受装置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を回転自在に支持する流体軸受装置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る。流体軸受装置１のハウジング７は、ブラケット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Ｄが一又は複数枚保持される。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および軸部材２が一体となって回転する。

図２は、図１に示す流体軸受装置１を拡大して示すもので、本発明にかかる流体軸受装置の第１実施形態を示すものである。この流体軸受装置１は、側部および底部を一体に有するハウジング７と、ハウジング７の内周に固定された軸受スリーブ８と、軸受スリーブ８の内周に挿入された軸部２ａを有する軸部材２と、ハウジング７の開口部をシールするシール部材９とを主要な構成部品として備える。なお、以下では、説明の便宜上、ハウジング７の開口側を上側、これと軸方向反対側を下側として説明を進める。

詳細は後述するが、本実施形態では、軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部２ａの外周面２ａ１との間に軸部材２をラジアル方向に支持するラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２が形成される。また、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との間に軸部材２をスラスト一方向に支持する第１スラスト軸受部Ｔ１が形成され、ハウジング７の内底面７ｃ１とフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２との間に軸部材２をスラスト他方向に支持する第２スラスト軸受部Ｔ２が形成される。

軸部材２は、例えば、ステンレス鋼等の金属材料で形成され、軸部２ａと、軸部２ａの下端に一体又は別体に設けられたフランジ部２ｂとを備えている。軸部材２は、その全体を金属材料で形成する他、例えばフランジ部２ｂの全体あるいはその一部（例えば両端面）を樹脂で構成し、金属と樹脂のハイブリッド構造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、特に銅を主成分とする焼結金属の多孔質体で円筒状に形成される。なお、焼結金属に限らず、黄銅等の軟質金属材料、あるいは焼結金属ではない他の多孔質体（多孔質樹脂等）で軸受スリーブ８を形成することも可能である。

軸受スリーブ８の内周面８ａには、第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２のラジアル軸受面となる上下２つの領域（図２の黒塗り部分）が軸方向に離隔して設けられ、該２つの領域には、動圧発生部として、例えば図３（ａ）に示すようなヘリングボーン形状に配列された複数の動圧溝８ａ１１、８ａ２１がそれぞれ形成されている。動圧溝８ａ１１、８ａ２１は、各動圧溝間に設けられた背部８ａ１２、８ａ２２でそれぞれ区画形成され、動圧溝８ａ１１と、これを区画形成する背部８ａ１２とで上側のラジアル軸受面が形成される。同様に、動圧溝８ａ２１と、これを区画形成する背部８ａ２２とで下側のラジアル軸受面が形成される。上側の動圧溝８ａ１１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。動圧溝は、軸部２ａの外周面２ａ１に形成することもでき、またその形状は、スパイラル形状等、公知のその他の形状とすることもできる。軸受スリーブ８の外周面８ｄには、両端面８ｂ、８ｃを連通させる１又は複数本の軸方向溝８ｄ１が形成され、本実施形態で軸方向溝８ｄ１は、円周方向の３箇所に等配されている。

軸受スリーブ８の下側端面８ｂには第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受面となる領域（図２の黒塗り部分）が設けられ、該領域には、動圧発生部として、図３（ｂ）に示すようなスパイラル形状に配列された複数の動圧溝８ｂ１１が形成されている。動圧溝８ｂ１１は、各動圧溝間に設けられた背部８ｂ１２で区画形成され、動圧溝８ｂ１１と、これを区画形成する背部８ｂ１２とでスラスト軸受面が形成される。動圧溝は、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１に形成することもでき、またその形状は、へリングボーン形状等、公知のその他の形状とすることもできる。

ハウジング７は、側部と、側部の下端開口部を封止する底部７ｃとを一体に有する有底筒状をなす。本実施形態において、側部は、円筒状の小径部７ａと、小径部７ａの上側に配置された円筒状の大径部７ｂとで構成されている。小径部７ａの内周面７ａ１および外周面７ａ２は、それぞれ、大径部７ｂの内周面７ｂ１および外周面７ｂ２に比べ小径に形成されている。小径部７ａの内周面７ａ１と大径部７ｂの内周面７ｂ１とは、軸線と直交する方向の平坦な段差面７ｅで連続している。

ハウジング７の内底面７ｃ１には、第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受面となる領域（図２の黒塗り部分）が設けられ、該領域には、動圧発生部として、例えば図４に示すようなスパイラル形状に配列された複数の動圧溝７ｃ１１が形成されている。動圧溝７ｃ１１は、各動圧溝間に設けられた背部７ｃ１２で区画形成され、動圧溝７ｃ１１と、これを区画形成する背部７ｃ１２とでスラスト軸受面が形成される。動圧溝は、フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２に形成することもでき、またその形状は、ヘリングボーン形状等、公知のその他の形状とすることもできる。

小径部７ａと底部７ｃの境界部内周側には、ステンレス鋼等の金属材料で形成され、軸方向部１２ａと半径方向部１２ｂとを一体に有する断面略Ｌ字形状のスペーサ部材１２が配設されている。図５に拡大して示すように、スペーサ部材１２の軸方向部１２ａは、内周面１２ａ１が小径部７ａの内周面７ａ１よりも内径側に位置すると共に、上側端面１２ａ２が軸受スリーブ８の下側端面８ｂと当接するように設けられる。一方、半径方向部１２ｂは、内周面１２ｂ１がフランジ部２ｂの外周面２ｂ３よりも内径側に位置すると共に、上側端面１２ｂ２がハウジング７の内底面７ｃ１のうち、スラスト軸受面の背部７ｃ１２と面一となるように設けられる。なお、軸方向部１２ａは、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間Ｃｔ１での油膜形成に悪影響を与えないように、その内周面１２ａ１が軸受スリーブ８の下側端面８ｂのスラスト軸受面よりも外径側に位置するように設けられる。また、半径方向部１２ｂは、第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間Ｃｔ２での油膜形成に悪影響を与えないように、その内周面１２ｂ１がハウジング内底面７ｃ１のスラスト軸受面よりも外径側に位置するように設けられる。

このスペーサ部材１２は、２つのスラスト軸受隙間Ｃｔ１、Ｃｔ２の総隙間幅を規定するものである。そのため、軸方向部１２ａの上側端面１２ａ２と半径方向部１２ｂの上側端面１２ｂ２との軸方向離間距離Ｌは、フランジ部２ｂの幅（厚み）Ｙ１、第１スラスト軸受部Ｔ１の第１スラスト軸受隙間Ｃｔ１の幅Ｙ２、および第２スラスト軸受部Ｔ２の第２スラスト軸受隙間Ｃｔ２の幅Ｙ３を合算した値に略等しく設定されている。

ハウジング７は、上記のスペーサ部材１２をインサートして樹脂で射出成形される。成形収縮時の収縮量の差による変形を防止するため、ハウジング７の各部７ａ〜７ｃは略均一厚に形成されている。

図６は、ハウジング７のインサート成形工程の一例を概念的に示すものである。同図に示す成形金型は、外型１３および内型１４からなり、外型１３の半径方向略中央部にはゲート１５が設けられている。一方、内型１４の上端側コーナー部にはスペーサ部材１２を保持可能な段部１７が設けられ、また、上側端面の所定領域には、動圧溝７ｃ１１の形状に対応した型部１８が設けられている。図示例においてゲート１５は点ゲートとしているが、ゲート１５の数、位置、大きさ、形状等は任意に設定することができ、例えば、ゲート形状として、フィルムゲート等、公知のその他のゲート形状を採用することもできる。

上記構成の成形金型において、スペーサ部材１２を内型１４の段部１７に位置決め配置した状態で、外型１３を内型１４に接近させて型締めを行う。型締め完了後、外型１３に設けられたゲート１５を介して両型間に形成されるキャビティ１６内に溶融状態の樹脂Ｐを射出・充填し、ハウジング７をスペーサ部材１２と一体に型成形する。射出する樹脂Ｐは主に熱可塑性樹脂であり、例えば、非晶性樹脂として、ポリサルフォン（ＰＳＵ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニルサルフォン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等、結晶性樹脂として、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等を用いることができる。また、上記の樹脂に充填する充填材の種類も特に限定されないが、例えば、充填材として、ガラス繊維等の繊維状充填材、チタン酸カリウム等のウィスカー状充填材、マイカ等の鱗片状充填材、カーボンファイバー、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノマテリアル、金属粉末等の繊維状又は粉末状の導電性充填材を用いることができる。これらの樹脂および充填材は、単独で用い、あるいは、二種以上を混合して使用しても良い。

キャビティ１６内に充填された樹脂の固化完了後、型開きを行い、スペーサ部材１２が一体的に設けられたハウジング７を外型１３、内型１４から脱型する。脱型されたハウジング７の内底面７ｃ１には、内型１４に設けられた型部１８によって動圧溝７ｃ１１が型成形され、内底面７ｃ１の外径端にはスペーサ部材１２が一体的に設けられる。

シール部材９は、例えば、黄銅等の軟質金属材料やその他の金属材料、あるいは樹脂材料で、リング状の第１シール部９ａと、第１シール部９ａの外径側から下方に張り出した円筒状の第２シール部９ｂとを一体に備える断面逆Ｌ字形状に形成される。第１シール部９ａの内周面９ａ２は軸部２ａの外周面２ａ１との間に所定容積の第１のシール空間Ｓ１を形成する。また、第２シール部９ｂの外周面９ｂ１は、ハウジング７の大径部７ｂの内周面７ｂ１との間に所定容積の第２のシール空間Ｓ２を形成する。本実施形態において、第１シール部９ａの内周面９ａ２およびハウジング７の大径部７ｂの内周面７ｂ１は、何れも上方を拡径させたテーパ面状に形成され、そのため第１および第２のシール空間Ｓ１，Ｓ２は下方に向かって漸次縮小したテーパ形状を呈する。

第１シール部９ａの下側端面９ａ１には、下側端面９ａ１を横断する一又は複数の径方向溝１０が形成されている。図示は省略するが、本実施形態で、径方向溝１０は円周方向の三箇所に等配されている。

上記の構成部材からなる流体軸受装置１は、ハウジング７内に軸部材２を収容した状態で、ハウジング７内周の軸方向所定位置まで軸受スリーブ８を押し進めた後固定し、あるいは、内周に軸部材２を挿入した軸受スリーブ８を、ハウジング７内周の軸方向所定位置まで押し進めた後固定し、さらに軸受スリーブ８にシール部材９を固定することで組み立てることができる。その後、シール部材９で密封されたハウジング７の内部空間に、軸受スリーブ８の内部気孔を含め潤滑流体として潤滑油を充満させれば、図２に示す流体軸受装置１が完成する。なお、上記何れの手順であっても、軸受スリーブ８は、その下側端面８ｂが、ハウジング７と一体的に設けられたスペーサ部材１２の軸方向部１２ａの上側端面１２ａ２に接触（当接）するまで押し進めればよい。

ハウジング７と軸受スリーブ８の固定、および軸受スリーブ８とシール部材９の固定は、圧入、接着、圧入接着（接着剤の介在の下で圧入する）等で行うことができる。組立後は、シール部材９を構成する第１シール部９ａの下側端面９ａ１が軸受スリーブ８の上側端面８ｃと当接し、第２シール部９ｂの下側端面がハウジング７の段差面７ｅと軸方向隙間１１を介して対向する。また、シール部材９は、ハウジング７の大径部７ｂの内径側に配置される。

以上の構成からなる流体軸受装置１において、軸部材２が回転すると、軸受スリーブ８の内周面８ａのラジアル軸受面となる上下２箇所の領域は、それぞれ、軸部２ａの外周面２ａ１とラジアル軸受隙間Ｃｒ、Ｃｒを介して対向する。そして、軸部材２の回転に伴って、各ラジアル軸受隙間Ｃｒに形成される油膜は、ラジアル軸受面にそれぞれ形成された動圧溝８ａ１、８ａ２の動圧作用によってその油膜剛性を高められ、この圧力によって軸部材２がラジアル方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材２をラジアル方向に回転自在に非接触支持する第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２とが形成される。

また、軸部材２が回転すると、軸受スリーブ８の下側端面８ｂのスラスト軸受面となる領域は、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１と第１スラスト軸受隙間Ｃｔ１を介して対向し、ハウジング７の内底面７ｃ１のスラスト軸受面となる領域は、フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２と第２スラスト軸受隙間Ｃｔ２を介して対向する。そして、軸部材２の回転に伴って、各スラスト軸受隙間Ｃｔ１、Ｃｔ２に形成される油膜は、スラスト軸受面にそれぞれ形成された動圧溝の動圧作用によってその油膜剛性を高められ、この圧力によって軸部材２が両スラスト方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材２をスラスト一方向に回転自在に非接触支持する第１スラスト軸受部Ｔ１と、軸部材２をスラスト他方向に回転自在に非接触支持する第２スラスト軸受部Ｔ２とが形成される。

また、軸部材２の回転時には、上述のように、第１および第２のシール空間Ｓ１、Ｓ２が、ハウジング７の内部側に向かって漸次縮小したテーパ形状を呈しているため、両シール空間Ｓ１、Ｓ２内の潤滑油は毛細管力による引き込み作用により、シール空間が狭くなる方向、すなわちハウジング７の内部側に向けて引き込まれる。これにより、ハウジング７の内部からの潤滑油の漏れ出しが効果的に防止される。また、シール空間Ｓ１、Ｓ２は、ハウジング７の内部空間に充満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は常にシール空間Ｓ１、Ｓ２内にある。

なお、第１シール部９ａの内周面９ａ２を円筒面とする一方、これに対向する軸部２ａの外周面２ａ１にテーパ面を形成してもよく、この場合、第１のシール空間Ｓ１には、さらに遠心力シールとしての機能も付加されるのでシール効果が一層高まる。

また、図３（ａ）にも示すように、上側の動圧溝８ａ１は、軸方向中心ｍ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。そのため、軸部材２の回転時、動圧溝８ａ１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、軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部２ａの外周面２ａ１との間の隙間に満たされた潤滑油は、第１スラスト軸受隙間Ｃｔ１→軸受スリーブ８の軸方向溝８ｄ１によって形成される流体通路→第１シール部９ａの径方向溝１０によって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Ｃｒに再び引き込まれる。

このように、潤滑油がハウジング７の内部空間を流動循環するように構成することで、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、第１のシール空間Ｓ１が連通し、さらに軸方向隙間１１を介して第２のシール空間Ｓ２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Ｓ１、Ｓ２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より一層効果的に防止される。

なお、図示は省略するが、軸方向の流体通路はハウジング７の小径部７ａの内周面７ａ１およびシール部材９の第２シール部９ｂの内周面９ｂ２に軸方向溝を設けることによって形成することもでき、径方向の流体通路は軸受スリーブ８の上側端面８ｃに径方向溝を設けることによって形成することもできる。

以上に示すように、本発明に係る流体軸受装置１では、ハウジング７が、２つのスラスト軸受隙間Ｃｔ１、Ｃｔ２の隙間幅を規定可能なスペーサ部材１２をインサート部品として樹脂で射出成形されるから、ハウジング７の成形と、スペーサ部材１２の組み付けとを一工程で行うことができる。そのため、スペーサ部材１２を別途組み込む手間を省略することができ、この種のスペーサ部材１２を設けたハウジング７が低コストに得られる。また、ハウジング７の内底面７ｃ１で第２スラスト軸受隙間Ｃｔ２が形成されるため、スラスト受けを省略することができ、部品点数の削減を通じて低コスト化を図ることが、また、軸方向寸法の縮小化（コンパクト化）を図ることができる。さらに、図６にも示したように、第２スラスト軸受隙間Ｃｔ２に動圧作用を発生させる動圧発生部としての動圧溝７ｃ１１が、ハウジング７を射出成形するのと同時に型成形されるため、スラスト受け等に別途動圧発生部を形成する手間を省いて低コスト化を図ることができる。

また、スペーサ部材１２は、軸受スリーブ８の下側端面８ｂに当接する軸方向部１２ａを有しているので、ハウジング７の内周に挿入した軸受スリーブ８のハウジング７に対する軸方向の相対的な位置決めは、軸受スリーブ８の下側端面８ｂを軸方向部１２ａの上側端面１２ａ２に接触するまで押し進めれば足りる。従って、２つのスラスト軸受隙間Ｃｔ１、Ｃｔ２を規定幅に設定することが、簡易にかつ精度良く行い得る。

また、スペーサ部材１２は、軸部材２のフランジ部２ｂと軸方向で当接可能な半径方向部１２ｂを有しているから、ディスクハブ３（図１を参照）を軸部材２に固定する際や軸受運転中の衝撃付加時に、フランジ部２ｂから負荷される圧迫力（負荷荷重）をスペーサ部材１２の半径方向部１２ｂで受けることができる。これにより、かかる圧迫力がハウジング７の底部７ｃに直接付与され、ハウジング７の内底面７ｃ１が変形するのを抑制あるいは防止することができる。特に本実施形態では、半径方向部１２ｂの上側端面１２ｂ２が、ハウジング７の内底面７ｃ１に設けられたスラスト軸受面のうち、動圧溝７ｃ１１を区画する背部７ｃ１２と面一に設けられているので、動圧溝７ｃ１１が損傷等するのも併せて防止することができ、第２スラスト軸受部Ｔ２における軸受性能の安定化が図られる。

さらに、本実施形態におけるスペーサ部材１２は、軸方向部１２ａおよび半径方向部１２ｂが一体的に形成された金属製部材であるから、２つのスラスト軸受隙間の隙間幅を規定する隙間出し用部材としてだけでなく補強部材としても機能し、ハウジング７の底側コーナー部を補強することができる。これにより、ハウジング底部７ｃの強度を高めることができ、ハウジング７の底部７ｃが変形、脱落等するのを防止することができ、高い軸受性能が長期に亘って維持可能となる。

また、本実施形態の流体軸受装置１では、シール部材９の内周側だけでなく、外周側にもシール空間が形成されている。シール空間は、ハウジング７の内部空間に充満された潤滑油の温度変化に伴う容積変化量を吸収しうる容積を有するものであり、従って本実施形態の構成であれば、第２のシール空間Ｓ２をシール部材９の外周側にも設けている分、第１のシール空間Ｓ１の軸方向寸法を比較的小さくすることが可能である。そのため、例えば、軸受装置（ハウジング７）の軸方向寸法を縮小化しつつ軸受スリーブ８の軸方向長さ、換言すると両ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２間の軸受スパンを比較的大きく設定することができ、流体軸受装置のコンパクト化を図りつつモーメント剛性を高めることができる。

なお、以上では、スペーサ部材１２の軸方向部１２ａの外周面をハウジング７の内部に埋設した構成としているが、軸方向部１２ａの外周面の一部あるいは全部は、ハウジング７の小径部外周面７ａ２と面一となるように設けることもできる。この場合、ハウジング７の外周面のうち、ブラケット６（図１を参照）に対する固定面の一部が金属面に置換されるので、ハウジング７とブラケット６とを例えば接着固定する場合には、両者の接着強度を高めることができる。

また、以上では、スペーサ部材１２を構成する半径方向部１２ｂの上側端面１２ｂ２が、ハウジング内底面７ｃ１のスラスト軸受面の背部７ｃ１２と面一となるようにスペーサ部材１２を配設した構成としているが、ハウジング底部７ｃの変形や動圧溝７ｃ１１の損傷等を回避する観点から言えば、スペーサ部材１２の半径方向部１２ｂは、その上側端面１２ｂ２が、背部７ｃ１２よりも若干量上方に突出するように設けることもできる。この場合の上方への突出量は、第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間Ｃｔ２での油膜形成に悪影響を与えない程度とするのが望ましい。

図７は、本発明に係る流体軸受装置の第２実施形態を示すものである。同図に示す流体軸受装置２１が、図２に示す流体軸受装置１と異なる主な点は、ハウジング７の側部内周面が、軸方向全長に亘って同一径の円筒面に形成されている点、およびシール空間Ｓ１が、ハウジング７の開口部内周に配設されたシール部材１９の内周面１９ａと、これに対向する軸部２ａの外周テーパ面２ａ２との間にのみ設けられている点にある。これ以外の構成は、図２に示す実施形態に準ずるので、共通の参照番号を付して重複説明を省略する。

以上の説明では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２およびスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２として、ヘ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、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２として、いわゆるステップ軸受、多円弧軸受、あるいは非真円軸受を、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２として、いわゆるステップ軸受や波型軸受を採用しても良い。また、ラジアル軸受部は、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２のように、２つのラジアル軸受部を軸方向に離隔して設けた構成とする他、軸受スリーブ８の内周側の上下領域に亘って１つのラジアル軸受部を設けた構成としても良い。また、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の何れか一方又は双方は、動圧溝等の動圧発生部を有しない、いわゆる真円軸受で構成することもできる。

本発明に係る流体軸受装置を組み込んだ情報機器用スピンドルモータの概略断面図である。 本発明に係る流体軸受装置の第１実施形態を示す断面図である。 （ａ）図は軸受スリーブの断面図、（ｂ）図は軸受スリーブの下側端面を示す図である。 ハウジングの内底面の一部を示す図である。 図２に示す流体軸受装置の要部拡大断面図である。 ハウジングの射出成形工程を概念的に示す図である。 本発明に係る流体軸受装置の第２実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１，２１ 流体軸受装置
２ 軸部材
２ａ 軸部
２ｂ フランジ部
７ ハウジング
７ａ 小径部（側部）
７ｂ 大径部（側部）
７ｃ 底部
７ｃ１ 内底面
８ 軸受スリーブ
９ シール部材
１２ スペーサ部材
１２ａ 軸方向部
１２ｂ 半径方向部
１３ 外型
１４ 内型
１６ キャビティ
１８ 型部
Ｃｒ ラジアル軸受隙間
Ｃｔ１ 第１スラスト軸受隙間
Ｃｔ２ 第２スラスト軸受隙間
Ｒ１ 第１ラジアル軸受部
Ｒ２ 第２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
Ｓ１ 第１のシール空間
Ｓ２ 第２のシール空間
Ｙ１ フランジ部の幅
Ｙ２ 第１スラスト軸受隙間の幅
Ｙ３ 第２スラスト軸受隙間の幅

Claims (3)

1. 側部および底部を一体に有するハウジングと、ハウジングの内周に固定された軸受スリーブと、フランジ部を有し、軸受スリーブの内周に挿入された軸部材と、ラジアル軸受隙間と、２つのスラスト軸受隙間と、２つのスラスト軸受隙間の隙間幅を規定するスペーサ部材とを備え、一方のスラスト軸受隙間が、ハウジングの内底面と、これに対向するフランジ部の一端面との間に形成され、他方のスラスト軸受隙間が、軸受スリーブの一方の端面と、これに対向するフランジ部の他端面との間に形成される流体軸受装置において、
   スペーサ部材に、フランジ部の一端面と軸方向で当接可能の半径方向部を設け、ハウジングを、スペーサ部材をインサート部品として樹脂で射出成形したことを特徴とする流体軸受装置。
2. スペーサ部材に、軸受スリーブの一方の端面に当接する軸方向部を設けた請求項１に記載の流体軸受装置。
3. スペーサ部材の半径方向部と軸方向部とを一体に設けた請求項２に記載の流体軸受装置。
   

Images