JP4937644B2 - 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、軸部材と軸受部材の間のラジアル軸受隙間に形成される流体の潤滑膜で軸部材をラジアル方向に支持する軸受装置である。この流体軸受装置は、回転精度、回転速度、および静粛性等に優れた特性を示すものであり、近年ではその特徴を活かして、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等のファンモータの他、広く情報機器用の小型モータ、例えばＨＤＤ、ＦＤＤ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等、種々のモータに用いられている。

流体軸受装置には、軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部が設けられ、このラジアル軸受部は、ラジアル軸受隙間内の流体に動圧を発生させるための動圧発生手段（動圧発生部）を備えた動圧軸受で構成される場合と、動圧発生部を有さず、軸受断面が真円形状である、いわゆる真円軸受で構成される場合とに大別される。

流体軸受装置の回転精度は、ラジアル軸受隙間の幅精度に大きく左右される。そのため、ラジアル軸受隙間の幅精度を高精度に管理すべく様々な提案がなされている。例えば、軸受部材の内径側を電鋳加工で形成した電鋳部とし、この内周面とこれに対向する軸部材の外周面との間にラジアル軸受隙間を形成するものが知られている。電鋳加工の特性上、電鋳部の内周面精度は当該電鋳部を形成する際に用いるマスターの表面精度に倣う。従って、マスターの表面精度を高めておきさえすれば、ラジアル軸受隙間の幅精度は容易かつ高精度に管理可能となる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−５６５５２号公報

上記特許文献に記載の軸受装置も含め、軸受部材の内周に挿入される軸部材は高剛性の金属材料で形成される場合が多い。この場合、ラジアル軸受隙間を介して対向する二面は何れも金属となるから、一般的には摺動接触等に対する耐摩耗性は向上すると考えられる。しかしながら、両者の硬度差によっては却って摩耗し易くなり、回転精度の悪化を招く恐れがある。近年、ＨＤＤ等の情報機器の大容量化、高速回転化等が急速に進展している。そのため、流体軸受装置に対する更なる高回転精度化の要請が高まっており、摩耗量の抑制は重要な課題の一つである。

本発明の課題は、軸部材の外周面と軸受部材の内周面の硬度差に起因した摩耗量の増大を抑制し、回転精度に優れる流体軸受装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明では、外周面にラジアル軸受面を有する軸部材と、電鋳部をインサートして射出成形された軸受部材とを備え、ラジアル軸受面と電鋳部の間のラジアル軸受隙間に形成される流体の潤滑膜で軸部材をラジアル方向に支持する流体軸受装置において、ラジアル軸受面に、ラジアル軸受隙間に流体動圧を発生させるための凹部が転造で形成され、ラジアル軸受面が、電鋳部よりも１００Ｈｖ以上高硬度に形成され、かつ３５０Ｈｖ以上の高硬度層に設けられ、高硬度層のうち凹部を区画する領域が、転造後の窒化処理で形成された第１の硬化層と、窒化処理後のバレル加工により第１の硬化層の表層部に形成された第２の硬化層とからなり、高硬度層のうち凹部の形成領域が、第１の硬化層からなることを特徴とする流体軸受装置を提供する。

例えば、軸部材のラジアル軸受面と電鋳部の間の硬度差が１００Ｈｖ未満の場合、両者の間で一種の凝着現象が生じ、これに起因した摩耗、いわゆる凝着摩耗により摩耗量が増大することが本願発明者らの鋭意研究によって見出された。従って、上記のように、ラジアル軸受面を、電鋳部よりも１００Ｈｖ以上高硬度に形成された高硬度層に設けることにより、軸部材のラジアル軸受面と電鋳部の間の硬度差に起因した摩耗を抑制することができる。また、両者の硬度差が１００Ｈｖ未満だと、外乱要因などで衝撃荷重を受けた場合の破損モードが焼付きとなり、軸受停止（ロック）を招く恐れがある。これに対し両部間に上記の硬度差を与えておけば、多少の摩耗は生じたとしても、少なくとも軸受停止といった最悪の事態は回避することができる。一般に、電鋳部を形成可能な金属は限定的で、かつその硬度調整は困難であるが、軸部材の硬度調整は比較的容易かつ高精度に行い得る。従って上記構成の流体軸受装置は容易に形成可能である。

また、ラジアル軸受面の硬度自体が３５０Ｈｖ未満であると、組み込み時等にラジアル軸受面にキズや打痕が生じて軸受面精度を悪化させる恐れがあるため、その取り扱いに格別の配慮が必要となる。従って、ラジアル軸受面の硬度は３５０Ｈｖ以上とするのが望ましい。かかる構成とすることにより軸部材の取り扱いを容易化することが可能となり、製造コストの低廉化が図られる。

軸部材のラジアル軸受面には、ラジアル軸受隙間に流体動圧を発生させる凹部を設けることができる。かかる構成とすることにより、ラジアル軸受隙間に流体動圧を発生させ、軸部材を電鋳部に対して高精度に非接触支持することができ、この種の凹部を設けない場合に比べ、摩耗量を抑制することが可能となる。この凹部は、転造、エッチング、切削等により形成することができるが、加工精度や加工コストを考慮すると転造で形成するのが望ましい。

凹部を転造で設ける場合、軸部材を構成する素材は、加工性や凹部の精度を考慮するとなるべく軟質であるのが好ましく、また転造用の金型寿命も延びるため好ましい。また、電鋳部を形成する金属の種類にもよるが、ラジアル軸受面と電鋳部の硬度差を１００Ｈｖ以上とするには、ラジアル軸受面の硬度を４００Ｈｖ以上としなければならない場合もある。しかしながら、一般に４００Ｈｖ以上の硬度層に高精度な凹部を転造で形成するのは困難である。

そこで、本発明では、凹部の転造後、硬化処理を施すことにより、上記条件を満たす高硬度層を得ることとした。硬化処理の手法としては、窒化、浸炭、焼き入れ、ＤＬＣ等、種々の手法を用いることができるが、この中でも窒化処理による窒化層でかかる高硬度層を構成するのが望ましい。一般に、動圧発生部としての凹部は数μｍ〜十数μｍ程度の微小な深さに形成されるから、特にラジアル軸受面にこの種の凹部を設けた場合に浸炭や焼き入れ等、高温な熱処理が必要な手法を採用すると、軸素材の変形、およびこれに起因した凹部の形状精度の悪化を招く恐れがあり、また、ＤＬＣは多大なコストを要すからである。

ところで、上記の高硬度層を硬化処理で形成する場合、その表層部ほど高硬度になる傾向がある。このとき、凹部を区画する領域、つまり電鋳部との接触領域における高硬度層の厚みが凹部の深さの２倍以上となるように硬化処理を施すのが望ましいことが本願発明者らによって見出された。かかる態様とすることにより、仮に凹部の区画領域が摩耗した場合でも、電鋳部との接触領域では３５０Ｈｖ以上の硬度を安定的に得ることができ、摩耗の進行を確実に抑制することができるからである。

以上のように本発明によれば、軸部材の外周面と軸受部材の内周面の硬度差に起因した摩耗量の増大を抑制し、長期に亘って高い回転精度を安定的に維持可能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（ａ）は、本発明の一実施形態に係る流体軸受装置１を概念的に示している。この流体軸受装置１は、軸部材２と、内周に軸部材２を挿入した軸受部材３とを主要な構成部材として備えている。

軸受部材３は、電鋳加工により、マスター表面にニッケルや銅等の金属イオンを析出させて形成した電鋳部４と、これをインサートして樹脂で射出成形された成形部５とで有底筒状に形成されている。本実施形態で電鋳部４はニッケルイオンを析出させて形成されており、その硬度は２００Ｈｖ程度である。電鋳部４の内周面４ａは凹凸のない平滑な円筒面に形成され、また内底面４ｂは凹凸のない平坦面に形成されている。

軸部材２は、金属材料で径一定に形成され、その下端面２ｂは凸球状に形成されている。軸部材２の外周面２ａには、電鋳部４の内周面４ａとの間にラジアル軸受隙間６を形成するラジアル軸受面Ａとなる領域が上下２箇所に離隔して設けられ、このラジアル軸受面Ａにはそれぞれ、ラジアル軸受隙間６に流体動圧を発生させる凹部７が形成されている。本実施形態において凹部７は、傾斜方向を互いに異ならせた傾斜溝７ａ、７ｂからなり、これを円周方向に複数配列してヘリングボーン形状の動圧発生部が形成されている。

この軸部材２は、図１（ｂ）に示すように、その径方向断面で、芯部８と、上記ラジアル軸受面Ａを有する表層部９とに大別される。表層部９は芯部８よりも高硬度に形成され、この表層部９のうち、凹部７を区画する領域の厚みｄ１は、ラジアル軸受面Ａに形成された凹部７の深さｄ２の少なくとも２倍以上の厚みをなす。また、表層部９は、電鋳部４の硬度よりも１００Ｈｖ以上、より望ましくは１５０Ｈｖ以上高硬度に形成され、かつその硬度は３５０Ｈｖ以上に形成されている。つまり、この表層部９が、本発明でいう高硬度層を構成する。例えば、上記のように電鋳部４がニッケルイオンを析出形成したものであり、その硬度が２００Ｈｖ程度に形成されている場合、表層部９の硬度は３５０Ｈｖ以上に形成される。なお、図１（ｂ）は理解の容易化のため、凹部７の深さｄ２や表層部９の厚みｄ１を誇張して描いており、実際の凹部７の深さｄ２は数μｍ〜十数μｍ程度である。

以下、上記軸部材２の製造工程を図面に基づいて説明する。

本実施形態において、軸部材２は、ラジアル軸受面Ａに凹部７を転造で形成する転造工程（ａ）と、表面硬化処理を施して上記の表層部９を形成する表面硬化処理工程（ｂ）と、凹部７を区画する領域にバレル加工を施すバレル加工工程（ｃ）とを経て形成される。

（ａ）転造工程
図２は、上記の軸部材２を構成する軸素材１１の外周面１１ａに、凹部７を転造で形成する工程を概念的に示すものである。一対の転造ダイス１２、１３（図示例は、平ダイス）の何れか一方又は双方の転動面には、軸素材１１に転写すべき凹部７に対応した形状の凸部型が設けられている（図示省略）。ここで、軸素材１１としては、２００〜３００Ｈｖ程度の低硬度金属材料が使用される。一般に、硬度が４００Ｈｖ以上となると、転造加工では高精度な加工が難しくなる。そのため、かかる軸素材１１を用いることにより、転造容易性を高めて凹部７を高精度に形成することができ、また転造ダイス１２、１３の長寿命化を図ることができる。

軸素材１１を上記の転造ダイス１２、１３で挟持した状態で転造ダイス１２、１３を相対的に移動させると、軸素材１１の外周面１１ａのうち、ラジアル軸受面Ａとなる領域に図１（ａ）に示す凹部７（動圧発生部）が転造形成される。この際、軸素材１１に設けられた凹部７の形成領域には、図３（ｂ）に示すように、転造による第１の加工硬化層１４ａが形成される。同時に、凹部７を区画する領域の一部にも、転造による第１の加工硬化層１４ｂが形成される。

また、転造に伴い、もともと凹部７にあった肉が周囲に押し出され、その結果図３（ｂ）に示すように、凹部７を区画する領域の端部に肉の盛り上がり（隆起部１５）が形成される。

（ｂ）表面硬化処理工程
軸素材１１に転造で凹部７を形成した後、かかる軸素材１１に表面硬化処理を施す。表面硬化処理としては、窒化、浸炭、焼き入れ、ＤＬＣ等、公知の表面硬化処理方法を採用することができるが、本実施形態では、浸炭や焼き入れ等、高温な熱処理が必要な硬化処理方法に比べて比較的低温（５００〜６００℃程度）下で処理することができ、またＤＬＣよりも低コストな窒化処理を採用した。かかる表面硬化処理手法を選択することにより、熱処理時における軸素材１１の変形を抑制して、高精度な凹部７を低コストに設けることが可能となる。

窒化処理を行うと、図３（ｃ）に示すように、軸素材１１の表面に窒素が拡散浸透し、素材金属と窒素との窒化物からなる窒化層１４が形成される。窒化層１４は、転造加工による第１の加工硬化層１４ａ、１４ｂを含んで形成される。この窒化層１４は、その最表面で最も高硬度（本実施形態では概ね６００Ｈｖ以上）となり、内部（芯部８）に向けて硬度は低下する。本願発明者らの検証によれば、凹部７の区画領域における窒化層１４の厚みｄ１が凹部７の深さｄ２の２倍以上となるように窒化処理を進行させると、凹部７の区画領域の内部で３５０Ｈｖ以上の硬度を安定的に得られることが判明した。従って、かかる態様で窒化層１４を形成することにより、仮に凹部７の区画領域が摩耗したとしても、軸受部材３の電鋳部４との間で少なくとも１００Ｈｖ以上、厳密には１５０Ｈｖ以上の硬度差を確保できる。

窒化処理（軟窒化処理も含む）の具体的手法としては、例えばガス窒化やプラズマ窒化が、また、軟窒化処理の具体的手法としては、例えばガス軟窒化や塩浴軟窒化等が選択可能である。

なお、窒化処理の手法によっては、窒化層１４、すなわち軸部材２のラジアル軸受面Ａが著しく高硬度になる場合がある。本願発明者らの検証によれば、ラジアル軸受面Ａと電鋳部４との硬度差が１３００Ｈｖ以上となると、軟質の電鋳部４に対する攻撃性が増し、いわゆるアグレッシブ摩耗が生じて摩耗量が増大することが判明した。そのため、窒化処理は、軸部材２のラジアル軸受面Ａの硬度が１５００Ｈｖ以下程度となるように行うのが望ましい。

（ｃ）バレル加工工程
本実施形態では、軸素材１１に窒化処理を施した後、かかる軸素材１１にバレル加工を施す。バレル加工としては、例えば、遠心バレルや流動バレル、あるいはこれらを組み合わせた手法が選択可能である。バレル加工を施すことにより、図４に示すように、凹部７の周囲に形成された隆起部１５が除去されると共に、軸素材１１の外周面１１ａ（凹部７を除く領域）が平滑な面に均される。また、この際、凹部７を区画する領域の表面のうち、少なくとも隆起部１５の形成領域には、バレル加工による加工面が形成される。

バレル加工に用いるメディアとしては、軸素材１１のサイズ、具体的には凹部７の内底面や内壁面にバレル加工が施されないサイズのものが使用される。これにより、メディアの衝突による加工硬化が凹部７を区画する領域にのみ生じ、かかる領域における表層部９は、先の窒化処理で形成された第１の硬化層と、その表面にバレル加工で形成された第２の硬化層１４ｃとで構成される。この第２の硬化層１４ｃは、先に形成された窒化層１４の最表層部分に重複して形成されている。

また、バレル加工に用いるメディアとしては、金属をはじめ、セラミックスや樹脂等種々のものを使用することができるが、バレル加工による第２の硬化層１４ｃを形成する観点から、比較的高硬度の金属製、あるいはセラミックス製のメディアを用いるのが望ましい。メディアの形状としては、球状、多角形状、および円筒状（棒状）等、種々のものが使用可能である。

なお、本実施形態のように、凹部７を転造で形成する場合、凹部７の周縁部１６（図４参照）にバリが発生することもあるが、上記のように適当な大きさのメディアを用いてバレル加工を施すことにより、バリを除去して、あるいは凹部７の周縁部１６を適度に面取りすることが可能となる。これにより、軸受運転時における電鋳部４の摩耗（損傷）を極力回避することができる。

以上のようにして、断面で、芯部８と、芯部８よりも高硬度な表層部９とに大別された軸部材２が形成される。

流体軸受装置１は以上のようにして形成され、軸部材２が挿入された軸受部材３の内部空間には、流体（潤滑流体）として、例えば潤滑油が充満される。

上記構成の流体軸受装置１において、軸部材２が回転すると、軸部材２の外周面２ａのラジアル軸受面Ａは軸受部材３（電鋳部４）の内周面４ａとラジアル軸受隙間６を介して対向する。軸部材２の回転に伴って、ラジアル軸受面Ａに形成された凹部７（動圧発生部）によってラジアル軸受隙間６に潤滑油の動圧が発生し、そ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、軸部材２の下端面２ｂが軸受部材３の内底面４ｂで接触支持される。これにより、軸部材２をスラスト方向に回転自在に支持するピボット軸受からなるスラスト軸受部Ｔ１が形成される。

上述したように、本実施形態では、軸部材２のラジアル軸受面Ａが３５０Ｈｖ以上の硬度に形成された表層部９に設けられ、ラジアル軸受面Ａとニッケルイオンを析出形成してなる２００Ｈｖ程度の電鋳部４との硬度差が１００Ｈｖ以上（厳密には、１５０Ｈｖ以上）となっている。従って、軸受運転時等には、微小な硬度差に起因した摩耗（特に、凝着摩耗）を極力回避することが可能となる。また、ラジアル軸受面Ａが３５０Ｈｖ以上の硬度に形成された表層部９に設けられていることから、組み込み時等における軸部材２のラジアル軸受面Ａの損傷を回避することができる。さらに、ラジアル軸受面Ａと電鋳部４との硬度差が１００Ｈｖ未満だと、外乱要因などで衝撃荷重を受けた場合の破損モードが焼付きとなり、軸受停止（ロック）を招く恐れがある。これに対し両部間に上記の硬度差を与えておけば、多少の摩耗は生じたとしても、少なくとも軸受停止といった最悪の事態は回避することができる。

また本実施形態では、ラジアル軸受面Ａに、ラジアル軸受隙間６に流体動圧を発生させる凹部７（動圧発生部）が設けられているので、軸部材２をラジアル方向に高精度に非接触支持することができ、摩耗量の増大を一層抑制することが可能となる。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の構成はこの実施形態に限定されることなく、他の構成を採ることも可能である。

図５は、本発明にかかる流体軸受装置１の第２の実施形態を示している。同図に示す流体軸受装置１は、軸受部材３を構成する電鋳部４が、内径側に位置し、その内周面４１ａと軸部材２のラジアル軸受面Ａとの間にラジアル軸受隙間６を形成する第１電鋳部４１と、第１電鋳部４１を被覆する第２電鋳部４２とで構成されている点で図１（ａ）に示す流体軸受装置と構成を異にする。図示例の形態において、第１電鋳部４１は第２電鋳部４２に比べ高硬度に形成されている。この構成は、例えば、第１電鋳部４１をＳｉＣ（炭化ケイ素）等の強化材を添加した電解質溶液を用いて電鋳加工し、その後強化材を含有しない電解質溶液を用いて電鋳加工することにより得られる。

この場合、第１電鋳部４１の硬度は４００Ｈｖ程度と、上述した第１実施形態に比べ高硬度に形成されるので、軸部材２に、その硬度が少なくとも５００Ｈｖ以上、より望ましくは５５０Ｈｖ以上となる表層部９を形成すれば、上述した第１実施形態と同様の構成が得られる。なお、これ以外の構成は、図１（ａ）に示す構成と同一であるので、共通の参照番号を付与し、重複説明を省略する。

以上の説明では、凹部７を傾斜方向の異なる傾斜溝７ａ、７ｂで構成し、この凹部７をへリングボーン形状に配列して動圧発生部を構成したが、動圧発生部の形状はラジアル軸受隙間６に流体動圧を発生させることができる限り他の形状であってもよい。例えば、凹部７を軸方向溝で形成し、これを円周方向に複数配列したもの（この場合、ラジアル軸受部は、ステップ軸受となる）や、ラジアル軸受隙間６がくさび状隙間となるように凹部７を形成したもの（多円弧軸受）とすることもできる。さらに、凹部７は溝以外にもディンプル（穴状）に形成することもできる。

また、以上の説明では、軸部材２の外周面２ａに凹部７（動圧発生部）を設け、当該動圧発生部でラジアル軸受隙間に流体動圧を発生させてラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２を動圧軸受で構成する場合について説明を行ったが、軸部材２のラジアル軸受面Ａに凹部７を設けず平滑面に形成することで、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２を真円軸受で構成することもできる（図示省略）。この場合でも、軸部材２に、電鋳部４との硬度差が１００Ｈｖ以上で、かつ少なくとも３５０Ｈｖ以上の硬度を有する表層部９を設ければ、電鋳部４との摺動接触時において、軸部材２のラジアル軸受面Ａと電鋳部４の硬度差に起因した摩耗量を抑制し、回転精度の悪化を回避することが可能となる。もちろん、この場合には、凹部７の成形性を考慮して軸部材２を硬度の異なる芯部８と表層部９とで構成する必要はなく、全体として上記条件を満たす軸部材２を用いれば足りる。

また、以上の説明では、スラスト軸受部Ｔ１をピボット軸受で構成する形態を示したが、スラスト軸受部Ｔはピボット軸受に限定されることなく、ラジアル軸受部同様に動圧軸受で構成することもできる。スラスト軸受部を動圧軸受で構成する場合、例えば、軸部材２のうち、軸受部材３（電鋳部４）の内底面４ｂとの対向領域を平坦面とし、この平坦面あるいは電鋳部４の内底面４ｂに、ヘリングボーン形状等に配列された凹部（溝）を設ければよい。

以上の説明では、流体軸受装置１の内部に充満する潤滑流体として、潤滑油を例示したが、それ以外にも各軸受隙間に動圧を発生させることができる流体、例えば磁性流体の他、空気等の気体等を使用することもできる。

以上で説明を行った流体軸受装置１は、例えば情報機器用のスピンドルモータに組み込んで使用することができる。以下、図１（ａ）に示す流体軸受装置１をスピンドルモータに組み込んだ構成例を図６に基づいて説明する。

図６は、流体軸受装置１を組み込んだモータの一例を示すものである。同図に示すモータは、例えばＨＤＤ等のディスク駆動装置用のスピンドルモータとして使用されるものであって、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に一体または別体に設けられたロータ（ディスクハブ）３１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３２およびロータマグネット３３と、ブラケット３４とを備えている。ステータコイル３２はブラケット３４の外周に取り付けられ、ロータマグネット３３はディスクハブ３１の内周に取り付けられている。ディスクハブ３１には、磁気ディスク等のディスクＤが一又は複数枚（図示例では２枚）保持されている。ステータコイル３２に通電すると、ステータコイル３２とロータマグネット３３との間の電磁力でロータマグネット３３が回転し、これにより、ディスクハブ３１およびディスクハブ３１に保持されたディスクＤが軸部材２と一体に回転する。

なお、本発明の構成を有する流体軸受装置１は、上記スピンドルモータ以外のモータに組み込んで使用することもできる。図７はその一例を示すものであり、パーソナルコンピュータ等に組み込まれ、発熱源の冷却に用いられるファンモータを概念的に示している。このファンモータでは、流体軸受装置１の軸部材２に取り付けられるロータ３６が、羽根を一体に有する点で上記のスピンドルモータと構成を異にしている。なお、これ以外の構成部材および作用については、図６で説明を行った内容と同一であるため、共通の参照番号を付して重複説明を省略する。

本発明の有用性を実証するため、図８（ａ）に示す態様で摩耗試験を行った。摩耗試験は、図１（ａ）に示す軸部材２に対応する試験片１００に対し、電鋳部４に対応する回転体１０１を一定条件（流体軸受装置の使用条件に近似した条件）の下で摺動回転させ、試験片１００および回転体１０１の摩耗量を測定する簡易試験である。試験片１００としては、少なくとも回転体１０１との摺動面が、２００Ｈｖ、２８０Ｈｖ、３５０Ｈｖ、５２０Ｈｖ、６５０Ｈｖ、９２０Ｈｖ、１１８０Ｈｖ、１５３０Ｈｖ、および１７００Ｈｖの硬度に形成された９種類を準備した。試験片１００の試料数は、それぞれＮ＝１０で、図８（ｂ）に示す摩耗量はその平均値である。また、回転体１０１としては、ニッケル製の電鋳部４を想定して、２００Ｈｖの硬度に形成されたものを用いた。

図８（ｂ）に、摩耗試験の結果を示す。同図からも明らかなように、硬度が３５０Ｈｖ以上の試験片１００を用いたとき、すなわち両者の硬度差が１５０Ｈｖ以上となるときを境にして摩耗量が著しく減少することが確認できる。一方、硬度が１５３０Ｈｖ以上の試験片１００を用いたとき、すなわち両者の硬度差が１３００Ｈｖ以上になると摩耗量が増大することが確認できる。

（ａ）図は、本発明の一実施形態にかかる流体軸受装置の断面図、（ｂ）図は軸部材の断面図である。 軸部材に凹部を転造する工程を概念的に示す図である。 （ａ）図は転造前の軸部材の表層付近を示す断面図、（ｂ）図は転造後の軸部材の表層付近を示す断面図、（ｃ）図は窒化処理後の軸部材の表層付近を示す断面図である。 バレル加工後の軸部材の表層付近を示す断面図である。 本発明の第２実施形態にかかる流体軸受装置の断面図である。 本発明にかかる流体軸受装置を組み込んだスピンドルモータの一構成例を概念的に示す断面図である。 本発明にかかる流体軸受装置を組み込んだファンモータの一構成例を概念的に示す断面図である。 （ａ）図は、摩耗試験の概要を簡略的に示す断面図、（ｂ）図は摩耗試験の結果を示す図である。

符号の説明

１ 流体軸受装置
２ 軸部材
３ 軸受部材
４ 電鋳部
５ 成形部
６ ラジアル軸受隙間
７ 凹部
８ 芯部
９ 表層部
１１ 軸素材
１２、１３ 転造ダイス
１４ 窒化層
ｄ１ 凹部を区画する領域における表層部の厚み
ｄ２ 凹部の深さ
Ａ ラジアル軸受面
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１ スラスト軸受部

Claims (3)

1. 外周面にラジアル軸受面を有する軸部材と、電鋳部をインサートして射出成形された軸受部材とを備え、ラジアル軸受面と電鋳部の間のラジアル軸受隙間に形成される流体の潤滑膜で軸部材をラジアル方向に支持する流体軸受装置において、
   ラジアル軸受面に、ラジアル軸受隙間に流体動圧を発生させるための凹部が転造で形成され、
   ラジアル軸受面が、電鋳部よりも１００Ｈｖ以上高硬度に形成され、かつ３５０Ｈｖ以上の高硬度層に設けられ、
   前記高硬度層のうち前記凹部を区画する領域が、前記転造後の窒化処理で形成された第１の硬化層と、前記窒化処理後のバレル加工により前記第１の硬化層の表層部に形成された第２の硬化層とからなり、
   前記高硬度層のうち前記凹部の形成領域が、前記第１の硬化層からなることを特徴とする流体軸受装置。
2. 前記第２の硬化層が、前記凹部の内底面および内壁面にバレル加工が施されないサイズのメディアを用いたバレル加工により得られたものである請求項１記載の流体軸受装置。
3. 凹部を区画する領域で前記高硬度層の厚みを、凹部の深さの２倍以上に形成した請求項１記載の流体軸受装置。

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