JP4937524B2 - 動圧軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、動圧軸受装置に関するものである。

動圧軸受装置は、軸受部材と、軸受部材の内周に挿入した軸部材との相対回転により軸受隙間に生じた流体の動圧作用で圧力を発生させ、この圧力で軸部材を非接触支持する軸受装置である。この動圧軸受装置は、高速回転、高回転精度、低騒音等の特徴を備えるものであり、情報機器、例えば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におけるディスクドライブ用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、あるいは軸流ファンなどの小型モータ用の軸受装置として好適である。

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込まれる動圧軸受装置では、図９に示すように、軸部材２０をラジアル方向に支持するラジアル軸受部Ｒと、軸部材をスラスト方向に支持するスラスト軸受部Ｔとが設けられる。このラジアル軸受部Ｒの軸受としては、円筒状の軸受スリーブ８０の内周面に動圧発生用の溝（動圧溝）を設けた動圧軸受が公知であり、スラスト軸受部Ｔとしては、例えば、軸部材２０のフランジ部２０ｂの両端面、又は、これに対向する面（スリーブ部８０の端面８１や、ハウジング７０の底部に固定される蓋部材６１の端面６１ａ等）に動圧溝を設けた動圧軸受が公知である（例えば、特許文献１〜２参照）。

この種の動圧軸受装置において、通常、軸受スリーブ８０はハウジング７０の内周の所定位置に固定され、また、ハウジング７０の内部空間に注油した潤滑油が外部に漏れるのを防止するために、ハウジング７０の開口部にシール部材９０を配設する場合が多い。
特開２００３―６５３２４号公報 特開２００３−３３６６３６号公報

上述のように、図９に示す動圧軸受装置では、ハウジングの内周面に軸受スリーブを固定する構造であるから、両者を固定するための接着工程等を要し、組立工程が煩雑化している。特にハウジングに対する軸受スリーブの軸方向の固定精度は、スラスト軸受部でのスラスト軸受隙間の幅精度をも左右するから、その固定には慎重を要し、これがさらなる高コスト化の要因となっている。

そこで、本発明は動圧軸受装置の低コスト化を図ることを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の動圧軸受装置は、軸部材と、内周に軸部材が挿入され、外周面に、ブラケットに固定するための固定面が形成され、スリーブ部と、スリーブ部の軸方向両側に配置され、スリーブ部の内周面より大径の内周面を備えた突出部とを一体に有する成形品であり、両端が開口した軸受部材と、軸受部材の一方の突出部の内周に固定された蓋部材と、軸部材の外周面とスリーブ部の内周面との間のラジアル軸受隙間に生じた潤滑流体の動圧作用で軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部と、スリーブ部の端面に面するスラスト軸受隙間を備え、スラスト軸受隙間に生じた潤滑流体の動圧作用で軸部材をスラスト方向に支持するスラスト軸受部と、スリーブ部の内周面に形成され、ラジアル軸受隙間に潤滑流体の動圧作用を発生させる動圧発生部と、軸受部材の他方の突出部の内周に配置され、シール空間を形成するシール部材と、軸受部材のスリーブ部の両端面に開口し、スラスト軸受部のスラスト軸受隙間とシール空間との間で潤滑流体を流動させる循環路とを備えることを特徴とするものである。

このように、本発明では、軸受部材がステータコイル取付け部を有するブラケットに固定するための固定面を備えている。また、軸受部材の内周面とこれに対向する軸部材の外周面との間には、潤滑流体（潤滑油、磁性流体、エア等）の動圧作用を生じるラジアル軸受隙間が形成されている。以上の構成から、本発明における軸受部材は、図９に示す従来品においてハウジング７０と軸受スリーブ８０を一体化した構造に相当する。これにより、ハウジングと軸受スリーブの固定工程を省略すると共に、部品点数の削減を通じて動圧軸受装置の低コスト化を図ることができる。また、従来のように軸受スリーブのハウジングに対する固定精度によって、スラスト軸受部のスラスト軸受隙間の幅が左右されることはなく、スラスト軸受隙間の幅管理を容易化することができる。

コスト面を考慮すれば、軸受部材は樹脂等の射出成形で形成するのが好ましい。射出成形であれば、ラジアル軸受部の動圧発生部を、その形状に対応した成形部を有する成形型を用いることによって、軸受部材の成形と同時に型成形することができ、動圧軸受装置のさらなる低コスト化を図ることができる。

動圧軸受装置の運転中は、加工誤差等の影響で軸受装置内の潤滑流体を満たした空間が局所的に負圧になる場合がある。このような負圧発生は、潤滑流体中での気泡の生成、気泡の生成による振動の発生等の不具合を招くので好ましくない。これに対し、軸受部材を貫通し、スラスト軸受部の軸受隙間とシール空間を連通する循環路を設ければ、密閉側となるスラスト軸受部の軸受隙間に満たされた潤滑流体が、循環路を介して大気開放側のシール空間およびラジアル軸受部の軸受隙間との間で流通可能となるため、局所的な負圧発生、およびこれによる気泡の発生等を防止することができる。何らかの理由で潤滑流体中に気泡が混入した場合でも、気泡が潤滑流体と共に循環する際にシール空間から外気に排出されるので、気泡による悪影響はより一層効果的に防止される。

この循環路は、例えば、一端をスラスト軸受部の軸受隙間につなげた軸方向部と、軸受部材の端面とシール部材の端面との間に形成され、軸方向部の他端とシール空間とを連通する半径方向部とを有するもので構成することができる。

軸受部材の開口部には、シール部材でシール空間を形成することができる。このシール空間は、シール部材の内周に形成する他、シール部材の外周に形成することもできる。前者は、シール部材を軸受部材に固定する構造に適合するもので、この場合には、例えばシール部材の内周面と軸部材の外周面との間にシール空間が形成される。後者は、シール部材を軸部材に固定する構造に適合するもので、この場合には、例えばシール部材の外周面と軸受部材の内周面との間にシール空間が形成される。

上記構成の動圧軸受装置は、前記ブラケットとロータマグネットとステータコイルとを有するモータ、例えばＨＤＤ用のスピンドルモータ等に好ましく用いることができる。

以上から、本発明によれば、動圧軸受装置の低コスト化を図ることができる。

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、本実施形態にかかる動圧軸受装置（流体動圧軸受装置）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。この情報機器用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、動圧軸受装置１と、動圧軸受装置１の軸部材２に取り付けられたディスクハブ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、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の例えば外周面に設けたステータコイル取り付け部６ｂに取り付けられ、ロータマグネット５は、ディスクハブ３の内周に取り付けられている。ディスクハブ３は、その外周に磁気ディスク等のディスクＤを一枚または複数枚保持する。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との間に発生する電磁力でロータマグネット５が回転し、それに伴ってディスクハブ３、および軸部材２が一体となって回転する。

図２は、上記スピンドルモータで使用される動圧軸受装置１（流体動圧軸受装置）の第１の実施形態を示すものである。この動圧軸受装置１は、軸部材２と、内周に軸部材２を挿入した軸受部材６と、軸受部材７に固定された蓋部材８およびシール部材９とを主要構成部品として構成される。なお、以下では、説明の便宜上、軸受部材７のシール部材９でシールされた側を上側、その軸方向反対側を下側として説明を進める。

この動圧軸受装置１では、軸受部材７の内周面７ａと軸部材２の軸部２ａ外周面との間に第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２とが軸方向に離隔して設けられている。また、軸受部材７の下側端面７ｃと軸部材２のフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１との間に第１スラスト軸受部Ｔ１が設けられ、蓋部材８の内底面８ａ１とフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２との間に第２スラスト軸受部Ｔ２が設けられる。

軸部材２は、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の全体を金属で形成する他、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）を樹脂で構成することにより、金属と樹脂のハイブリッド構造とすることもできる。

軸受部材７は、樹脂の射出成形により形成される。この実施形態の軸受部材７は、内周に軸部材２の軸部２ａを挿入したスリーブ部７１と、スリーブ部７１の上端外径部に形成された上側突出部７２と、スリーブ部７１の下端外径部に形成された下側突出部７３とで一体に構成される。軸受部材７の内周面は、小径内周面７ａと、これよりも大径の第１および第２の大径内周面７ｄ１、７ｄ２とからなり、スリーブ部７１に小径内周面７ａ、上側突出部７２に第１の大径内周面７ｄ１、下側突出部７３に第２の大径内周面７ｄ２がそれぞれ形成される。一方、軸受部材７の外周面７ｂの外径寸法は、スリーブ部７１、および上下の突出部７２、７３を問わず略均一径である。軸受部材７の外周面７ｂが、図１に示すブラケット６の内周面６ａに対する固定面となる。軸受部材７のブラケット６への固定は、例えば接着により行われる。

軸受部材７を形成する樹脂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（ＰＳＦ）、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。この実施形態では、軸受部材７を形成する材料として、結晶性樹脂としての液晶ポリマー（ＬＣＰ）に、導電性充填材としてのカーボンファイバー又はカーボンナノチューブを２〜８ｗｔ％配合した樹脂材料を用いている。

軸受部材７の小径内周面７ａ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つの領域が軸方向に離隔して設けられる。これら２つの領域には、動圧発生部として、例えばヘリングボーン形状に配列した複数の動圧溝Ｇがそれぞれ形成される。第１ラジアル軸受部Ｒ１に対応する上側の領域の動圧溝Ｇは軸方向で非対称に形成されており、該領域内では上側の動圧溝の軸方向長さＸが下側の動圧溝の軸方向長さＹよりも若干大きくなっている（Ｘ＞Ｙ）。一方、第２ラジアル軸受部Ｒ２に対応する下側の領域の動圧溝Ｇは軸方向対称に形成され、該領域内では上下の動圧溝Ｇの軸方向長さがそれぞれ等しい。

軸受部材７の小径内周面７ａのラジアル軸受面となる領域は、軸受部材７の射出成形時に同時に型成形することができる。これは、例えば、成形型となるコアロッドの外周にヘリングボーン形状に対応した凹凸形状を有する成形部を形成し、このコアロッドを軸受部材７の形状に対応したキャビティの規定位置に配置した状態でキャビティに樹脂を射出することにより行うことができる。

この場合、射出材料の固化後は、コアロッドの成形部とラジアル軸受面となる領域とが軸方向で凹凸嵌合するため、コアロッドの脱型時の作業性が問題となる。この場合、上述のように射出材料として樹脂を使用すれば、コアロッドの引き抜きに伴ってラジアル軸受面となる領域の樹脂が弾性変形し、その後元の形状に戻るので、成形後の動圧溝形状を崩したり、傷付けたりすることなくコアロッドをスムーズに軸受部材７の内周から引き抜くことができる。なお、上記に例示した樹脂材料のうち、ＬＣＰは、溶融樹脂の流れ方向、成形条件等を検討することにより、固化後の成形品内径寸法をコアロッドの外径寸法よりも大きくすることが可能であるので、コアロッドの引き抜きを容易に行うことができる。また、ＰＰＳ、ＰＥＥＫは、充填材の選定により、異方性を少なくすることができ、これにより真円度等の寸法精度を高めることが可能であるから、引き抜き時の樹脂の変形を抑えて引き抜き作業性を高めることができる。

軸受部材７の下側端面７ｃには、第１のスラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受面となる領域が形成される。この領域には、動圧発生部として、例えばスパイラル状に配列した複数の動圧溝が形成されている（図示省略）。この動圧発生部は、軸受部材７の射出成形と同時に型成形で形成することができる。

軸受部材７の成形素材としては、コアロッドを引き抜く際、ラジアル軸受面となる領域で十分な弾性変形が得られる材質である限り樹脂以外も選択することもでき、例えば黄銅等の軟質金属材料やその他の金属材料（焼結金属も含む）で軸受部材７を形成することもできる。また、射出成形の一態様として、低融点金属（アルミニウム合金等）の射出成形やＭＩＭ成形を採用することもできる。

軸受部材７の下側開口部は蓋部材８によって封口される。この実施形態において、蓋部材８は黄銅等の軟質金属材料やその他の金属材料、あるいは樹脂材料を用いて、底部８ａと底部８ａの外径部上方に突出する円筒部８ｂとからなる有底円筒状に一体形成される。蓋部材８の内底面８ａ１には、第２のスラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受面となる領域が形成され、この領域には、動圧発生部として、例えばスパイラル状に配列した複数の動圧溝が形成されている（図示省略）。円筒部８ｂの上端面を軸受部材７の下側端面７ｃ（スリーブ部７１の下側端面）に当接させることにより、第１スラスト軸受部Ｔ１および第２スラスト軸受部Ｔ２の各スラスト軸受隙間が規定幅に設定される。円筒部８ｂの外周面を軸受部材７の下側突出部７３の大径内周面７ｄ２に接着や圧入等の手段で固定することにより、蓋部材８が軸受部材７に固定される。軸受部材７および蓋部材８が何れも樹脂製である場合、両者を溶着（例えば超音波溶着）で固定することにより、蓋部材８を軸受部材７と一体化することもできる。

シール部材９は、何れも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に形成され、上側突出部７２の大径内周面７ｄ１に例えば接着によって固定される。この際、シール部材９の下側端面９ｂは、軸受部材７の上側端面７ｅ（スリーブ部７１の上側端面）に当接させ、軸方向で互いに係合させる。

シール部材９の内周面９ａは、軸部２ａの外周面との間に所定の容積をもったシール空間Ｓを形成する。この実施形態において、シール部材９の内周面９ａは軸受部材７の外部方向に向かって漸次拡径したテーパ面状に形成され、そのためシール空間Ｓは軸受部材の内部方向に向かって漸次縮小したテーパ形状を呈する。従って、シール空間Ｓ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Ｓが狭くなる方向に向けて引き込まれ、その結果、軸受部材７の上端開口部がシールされる。シール部材９でシールされた軸受部材７の内部空間に、潤滑流体として例えば潤滑油を充満させる。シール空間Ｓは、軸受部材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も有し、油面は常時シール空間Ｓ内にある。

なお、シール部材９の内周面９ａを円筒面とする一方、これに対向する軸部２ａの外周面をテーパ面状に形成してもよく、この場合、さらに遠心力シールとしての機能も得られるのでシール効果がより一層高まる。

軸部材２の回転時には、軸受部材７の小径内周面７ａのうち、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の外周面とラジアル軸受隙間を介して対向する。また、軸受部材７の下側端面７ｃ（スリーブ部７１の下側端面）のスラスト軸受面となる領域がフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１と所定のスラスト軸受隙間を介して対向し、蓋部材８の内底面８ａ１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と所定のスラスト軸受隙間を介して対向する。そして、軸部材２の回転に伴い、上記ラジアル軸受隙間に潤滑油の動圧が発生し、軸部材２がラジアル軸受隙間内に形成される潤滑油の油膜によって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とが構成される。同時に、上記スラスト軸受隙間に潤滑油の動圧が発生し、軸部材２が上記スラスト軸受隙間内に形成される潤滑油の油膜によって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と第２スラスト軸受部Ｔ２とが構成される。

この動圧軸受装置１には、第１スラスト軸受部Ｔ１の軸受隙間をシール空間Ｓと連通させるための循環路１０が形成される。この循環路１０は、軸受部材７のスリーブ部７１を貫通してその上下端面７ｅ、７ｃに開口した軸方向に延びる部分（軸方向部）１０ａと、軸方向部１０ａの上端とシール空間Ｓとを連通する半径方向に延びる部分（半径方向部）１０ｂとで構成される。本実施形態では、軸方向部１０ａをフランジ部２ｂの外周面と蓋部材８の内周面との間の空間に開口させた場合を例示している。半径方向部１０ｂは、図示のように例えばスリーブ部７１の上側端面７ｅに形成した溝で構成する他、シール部材９の下側端面９ｂに形成した溝で構成することもできる。

循環路１０のうち、軸方向部１０ａの形成方法は任意で、例えば軸受部材の射出成形段階において、キャビティに成形ピンを掛け渡した状態で樹脂を射出し、その後の脱型時に成形ピンを抜き取る方法によって形成することができる。この他、射出成形後の機械加工等で軸方向部１０ａを形成することもできる。半径方向部１０ｂは、例えば軸受部材７の射出成形と同時に、あるいは射出成形後の機械加工等で形成することができる。

前述したように、第１ラジアル軸受部Ｒ１の動圧溝Ｇは軸方向非対称に形成されており、上側領域の軸方向寸法Ｘが下側領域の軸方向寸法Ｙ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Ｇ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、軸受部材７の小径内周面７ａと軸部２ａの外周面との間の隙間に満たされた潤滑油が下方に流動し、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間→循環路１０の軸方向部１０ａ→半径方向部１０ｂ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に再び引き込まれる。このように、潤滑油が軸受部材７の内部を流動循環するように構成することで、軸受部材７の内部に満たされた潤滑油の圧力が局所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。また、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Ｓ内の潤滑油の油面（気液界面）から外気に排出されるので、気泡による悪影響はより一層効果的に防止される。

以上に説明した動圧軸受装置１は、軸部材２、軸受部材７、蓋部材８、およびシール部材９を主要な構成要素とするものであり、図９に示す従来品に比べて部品点数を少なくすることができる。また、この従来品の組立工程で必要となる軸受スリーブとハウジングの固定工程も不要となる。そのため、動圧軸受装置１の低コスト化を図ることができる。また、この動圧軸受装置では、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２のスラスト軸受隙間の幅精度は、組立精度ではなく、軸部材７や蓋部材８の成形精度に依存する。そのため、軸部材７や蓋部材８をそれぞれ十分な精度で成形すれば、スラスト軸受隙間の隙間幅も高精度に設定することができ、隙間幅の管理を容易化することができる。さらには、軸受部材７の上側端面７ｅとシール部材９の下側端面９ｂとが軸方向で当接しているため、シール部材９の軸方向での位置精度を高めることも可能となる。

図３は、動圧軸受装置１の第２の実施形態を示している。この実施形態の動圧軸受装置１が第１の実施形態と異なる点は、蓋部材８を平坦なプレート状とし、これを下側突出部７３の大径内周面７ｄ２に固定した点にある。この場合、大径内周面７ｄ２に段部７ｆを形成し、この段部７ｆに蓋部材８の外径部を係合させることで、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２のスラスト軸受隙間の隙間幅を精度よく管理することが可能となる。

図４は、動圧軸受装置１の参考例を示している。この動圧軸受装置１は、スラスト軸受部を動圧軸受ではなく、ピボット軸受で構成した点が第１および第２の実施形態と異なる。ピボット軸受は、軸部材２の球面状の軸端２ｃを蓋部材８の内底面８ａ１（あるいは内底面ａ１上に配置した低摩擦性の別部材）に接触させた構造を有し、これにより軸部材２をスラスト方向に接触支持するスラスト軸受部Ｔが構成されている。図面では、蓋部材８を軸受部材７と一体形成した場合を例示しているが、両者を別部材とすることもできる。また、図示は省略するが、第１および第２実施形態と同様に循環路１０を設け、軸部材２の軸端２ｃと軸受部材７との間に形成された空間をシール空間Ｓに連通させることもできる。

図５は、動圧軸受装置１の第４の実施形態を示している。この実施形態が図２に示す第１の実施形態と異なる点は、主としてシール部材９を回転側となる軸部材９に固定した点にある。この場合、シール部材９の外周面９ｃと上側突出部７２の大径内周面７ｄ１との間にシール空間Ｓが形成される。軸部材２の回転中、シール部材９の下側端面９ｂは、軸受部材７の上側端面７ｅとスラスト軸受隙間を介して対向し、第２スラスト軸受部Ｔ２を構成する。シール部材９の外周面９ｃは、軸受部材７の外部方向に向かって漸次縮径したテーパ面状に形成され、そのためシール空間Ｓは軸受部材７の内部方向に向かって漸次縮小したテーパ形状を呈している。この場合、シール部材９の外周面９ａの側にシール空間Ｓを形成しているので、所定のバッファ機能を得るのに必要な容積をシール空間Ｓにおいて確保するにあたり、シール空間Ｓ（シール部材９）の軸方向寸法を第１の実施形態に比べて小さくすることが可能であり、従って、動圧軸受装置１の軸方向寸法を小さくすることができる。

図５に示す動圧軸受装置１では、循環路１０として軸方向部１０ａのみが設けられており、この軸方向部１０ａを介して第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間がシール空間Ｓと連通している。軸部材２の回転に伴い、軸受部材７の内周面７ａと軸部２ａの外周面との間の隙間を下方に流動した潤滑油は、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間→軸方向部１０ａ→第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間という経路を循環し、第１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。

このとき、第２スラスト軸受部Ｔ２の動圧溝Ｇによる潤滑油の内径側への引き込み力（ポンピング力）が第１ラジアル軸受部Ｒ１のラジアル軸受隙間の潤滑油にも作用するので、第１ラジアル軸受部Ｒ１における上記の引き込み力の差圧は相対的に低いものであっても、潤滑油の良好な流動循環は確保される。その結果、第１ラジアル軸受部Ｒ１の動圧溝Ｇにおける軸方向非対称を従来よりも小さくすることができ、例えば、動圧溝Ｇの上側領域の軸方向寸法Ｘを従来よりも縮小して軸受スリーブ８の軸方向寸法を縮小することが可能となる。

図６は動圧軸受装置１の参考例を示している。この動圧軸受装置１は、軸受部材７の上端開口部を第１のシール部材９でシールするだけでなく、蓋部材８で封口された側の開口部も第２のシール部材１１でシールした点が図５に示す第４の実施形態と異なる。第１のシール部材９の外周面９ｃと上側突出部７２の大径内周面７ｄ１との間に第１のシール空間Ｓ１が形成され、第２のシール部材１１の外周面１１ｃと下側突出部７２の大径内周面７ｄ２との間に第２のシール空間Ｓ２が形成されている。両シール空間Ｓ１、Ｓ２は循環路１０の軸方向部１０ａを介して連通状態にある。軸部材２の回転中、第２のシール部材１１の下側端面１１ｂは、軸受部材７の下側端面７ｃとスラスト軸受隙間を介して対向し、第１のスラスト軸受部Ｔ１を構成する。

第２のシール部材１１の外周面１１ｃは、第１のシール部材９と同様に、軸受部材７の内部方向に向けて漸次拡径するテーパ面状をなし、これにより第２のシール空間Ｓ２は、軸受部材の内部方向に向かって漸次縮小したテーパ形状を呈している。

この場合、軸受部材７の両端開口部にシール空間Ｓ１、Ｓ２が形成されるため、上端開口部にのみシール空間Ｓを形成した第４の実施形態に比べ、軸受装置全体のバッファ機能を高めることができる。従って、個々のシール空間Ｓ１、Ｓ２の容積をより小さくでき、シール部材９，１１の軸方向寸法を縮小して動圧軸受装置の軸方向寸法をさらに小型化することができる。

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や多円弧軸受を採用することもでき、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２として、動圧溝を放射状に配置したいわゆるステップ軸受や、いわゆる波型軸受（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。

図７および図８は、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の一方又は双方を多円弧軸受で構成した場合の一例を示している。このうち、図７に示す例では、スリーブ部７１の小径内周面７ａのラジアル軸受面となる領域が、動圧発生部としての３つの円弧面７ａ１で構成されている（いわゆる３円弧軸受）。３つの円弧面７ａ１の曲率中心は、それぞれ、軸受部材７（軸部材２）の軸中心Ｏから等距離オフセットされている。３つの円弧面７ａ１で区画される各領域において、ラジアル軸受隙間は、円周方向の両方向に対して、それぞれ楔状に漸次縮小した形状を有している。そのため、軸受部材７と軸部材２とが相対回転すると、その相対回転の方向に応じて、ラジアル軸受隙間内の潤滑油が楔状に縮小した最小隙間側に押し込まれて、その圧力が上昇する。このような潤滑油の動圧作用によって、軸受部材７と軸部材２とが非接触支持される。なお、３つの円弧面７ａ１の相互間の境界部に、分離溝と称される、一段深い軸方向溝を形成しても良い。

図８は多円弧軸受の他例であり、３つの円弧面７ａ１で区画される各領域において、ラジアル軸受隙間は、円周方向の一方向に対してそれぞれ楔状に漸次縮小した形状を有している。このような構成の多円弧軸受は、テーパ軸受と称されることもある。また、３つの円弧面７ａ１の相互間の境界部に、分離溝と称される、一段深い軸方向溝７ａ３が形成されている。この構成においては、図示は省略するが、３つの円弧面７ａ１の最小隙間側の所定領域をそれぞれ軸受部材７（軸部材２）の軸中心Ｏを曲率中心とする同心の円弧で構成することもできる（テーパ・フラット軸受と称されることもある）。

このような多円弧面７ａ１からなる動圧発生部は、へリングボーン形状の動圧溝Ｇの場合と同様に、軸受部材７の射出成形と同時に型成形することができる。この場合、へリングボーン形状やスパイラル形状と異なり、多円弧面７ａ１とコアロッドの成形部との間に軸方向の凹凸嵌合は生じないので、脱型時にはコアロッドをスムーズに軸受部材７の内周から引き抜くことができる。従って、軸受部材７の素材の特性として、弾性変形の重要度が低くなり、材料選択の自由度が大きくなる。

なお、以上の説明では、第１および第２スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の動圧溝を軸受部材７の端面７ｃや蓋部材８の内底面８ａ１に形成する場合を例示したが、フランジ部２ｂの両端面２ｂ１、２ｂ２の一方または双方に動圧発生部としての動圧溝を形成することもできる。

動圧軸受装置を組み込んだモータの一例を示す断面図である。 動圧軸受装置の第１の実施形態の断面図である。 動圧軸受装置の第２の実施形態を示す断面図である。 動圧軸受装置の第３の実施形態を示す断面図である。 動圧軸受装置の第４の実施形態を示す断面図である。 動圧軸受装置の第５の実施形態を示す断面図である。 ラジアル軸受部の他の実施形態を示す断面図である。 ラジアル軸受部の他の実施形態を示す断面図である。 動圧軸受装置の従来構成の一例を示す断面図である。

符号の説明

１ 動圧軸受装置
２ 軸部材
２ａ 軸部
６ ブラケット
６ｂ ステータコイル取付け部
７ 軸受部材
７ａ 小径内周面
７ｂ 外周面
７ｃ 下側端面
７ｄ１ 第１の大径内周面
７ｄ２ 第１の大径内周面
７ｅ 上側端面
８ 蓋部材
９ シール部材
Ｇ 動圧溝
Ｓ シール空間
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
Ｔ スラスト軸受部

Claims (6)

1. 軸部材と、
   内周に軸部材が挿入され、外周面に、ブラケットに固定するための固定面が形成され、スリーブ部と、スリーブ部の軸方向両側に配置され、スリーブ部の内周面より大径の内周面を備えた突出部とを一体に有する成形品であり、両端が開口した軸受部材と、
   軸受部材の一方の突出部の内周に固定された蓋部材と、
   軸部材の外周面とスリーブ部の内周面との間のラジアル軸受隙間に生じた潤滑流体の動圧作用で軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部と、
   スリーブ部の端面に面するスラスト軸受隙間を備え、スラスト軸受隙間に生じた潤滑流体の動圧作用で軸部材をスラスト方向に支持するスラスト軸受部と、
   スリーブ部の内周面に形成され、ラジアル軸受隙間に潤滑流体の動圧作用を発生させる動圧発生部と、
   軸受部材の他方の突出部の内周に配置され、シール空間を形成するシール部材と、
   軸受部材のスリーブ部の両端面に開口し、スラスト軸受部のスラスト軸受隙間とシール空間との間で潤滑流体を流動させる循環路と
   を備えることを特徴とする動圧軸受装置。
2. 動圧発生部が型成形で形成されている請求項１記載の動圧軸受装置。
3. 循環路が、一端をスラスト軸受部のスラスト軸受隙間につなげた軸方向部と、軸受部材のスリーブ部の端面とシール部材の端面との間に形成され、軸方向部の他端とシール空間とを連通する半径方向部とを有する請求項１記載の動圧軸受装置。
4. シール空間が、シール部材の内周に形成されている請求項１記載の動圧軸受装置。
5. シール空間が、シール部材の外周に形成されている請求項１記載の動圧軸受装置。
6. 請求項１〜５何れか記載の動圧軸受装置と、前記ブラケットと、ステータコイルと、ロータマグネットとを有するモータ。

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