JP5133131B2

JP5133131B2 - 流体軸受装置

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Publication number: JP5133131B2
Application number: JP2008133061A
Authority: JP
Inventors: 広道國米; 貴開稲塚; 功古森
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2008-05-21
Filing date: 2008-05-21
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2028-05-21
Also published as: JP2009281464A

Description

本発明は、ラジアル軸受隙間に生じる潤滑膜で軸部材を回転可能に支持する流体軸受装置に関する。

流体軸受装置は、その高回転精度および静粛性から、情報機器（例えばＨＤＤ）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、若しくは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用、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータ用、プロジェクタのカラーホイールモータ用、又は電気機器の冷却等に使用されるファンモータなどの小型モータ用として使用されている。

例えば、特許文献１に記載されている流体軸受装置は、軸部及びフランジ部を有する軸部材と、内周に軸部材を挿入した軸受スリーブと、内周面に軸受スリーブを固定し、一端を開口すると共に他端を閉塞したハウジングと、ハウジングの開口部に固定されたシール部材とを備える。軸受スリーブの外周面とハウジングの内周面とは、圧入や接着により固定されている。

この流体軸受装置において、軸部材のフランジ部と軸受スリーブとが軸方向で係合すると、軸受スリーブにハウジング開口側への力が加わる。このとき、軸受スリーブの抜け耐力は、軸受スリーブとハウジングとの固定強度、及び、シール部材とハウジングとの固定強度に依存している。

特開２００３−２３９９７４号公報特開２００５−１５５９１２号公報

例えば、ＨＤＤ用のスピンドルモータに組み込まれる流体軸受装置では、ＨＤＤの高容量化に伴って、搭載されるディスクの枚数は増加する傾向にある。これにより、流体軸受装置に加わる負荷が増大し、軸部材と軸受スリーブとの軸方向の係合部に加わる衝撃荷重が大きくなっているため、軸受スリーブとハウジングとの固定強度の向上が求められている。特に、シール部材とハウジングとが固定されない流体軸受装置（例えば、特許文献２）では、シール部材で軸部材の抜け耐力を受け持つことができないため、軸受スリーブとハウジングとの固定強度の向上が必要となる。

本発明の課題は、流体軸受装置の軸受スリーブとハウジングとの固定強度を高めることにある。

前記課題を解決するために、本発明は、軸部及びフランジ部を有する軸部材と、内周に軸部材の軸部を挿入した軸受スリーブと、内周面に軸受スリーブが固定され、一端を開口すると共に他端を閉塞したハウジングと、軸部材の軸部の外周面と軸受スリーブの内周面との間のラジアル軸受隙間に生じる潤滑膜で軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部とを備え、軸部材のフランジ部と軸受スリーブのハウジング閉塞側の端面とが軸方向で対向し、フランジ部と軸受スリーブとが軸方向に係合することで軸部材の抜け止めを行う流体軸受装置において、ハウジングの内周面の少なくとも一部に、ハウジング開口側へ向けて縮径させたテーパ面を設けると共に、軸受スリーブの外周面に円筒面を設け、前記テーパ面のハウジング開口側の端部を前記円筒面に締め代をもって密着させることにより、前記テーパ面のハウジング開口側の端部で前記円筒面を凹ませたことを特徴とする。

このように、本発明の流体軸受装置では、ハウジングの内周面の少なくとも一部に、ハウジング開口側へ向けて縮径させたテーパ面を設ける。この場合、例えばテーパ面の少なくともハウジング開口側の端部で、テーパ面を軸受スリーブの外周面と密着させると、軸受スリーブをハウジングから引抜こうとする力（抜去力）が作用した際に、ハウジングのテーパ面が軸受スリーブに軸方向の抗力を付与する。この抗力で軸受スリーブのハウジング開口側への相対移動を規制して軸受スリーブの抜け耐力を高めることができる。この効果は、テーパ面を軸受スリーブの外周面と締め代をもって密着させることにより、より一層効果的に得られる。尚、「ハウジング開口側へ向けて縮径させたテーパ面」とは、図１４（ａ），（ｂ）に示すように、テーパ面Ｔｐ（太線部）の端部Ｔｐ１がハウジング７の開口端部７ｆまで達しているものに限定する意図ではなく、図１４（ｃ），（ｄ）に示すように、テーパ面Ｔｐの端部Ｔｐ１がハウジング７の開口端部７ｆまで達していないものも含む（後述のスリーブに形成されたテーパ面についても同様）。

また、軸受スリーブの外周面形状によっては（例えば円筒面形状とする）、ハウジング内周のテーパ面と軸受スリーブの外周面との間に隙間を形成することもできる。この隙間を接着剤溜まりとして使用すれば、軸受スリーブの抜け耐力をさらに向上させることができる。

一方、軸受スリーブの外周面の少なくとも一部にハウジング開口側へ向けて縮径させたテーパ面を設けると共に、ハウジングの内周面に円筒面を設け、前記テーパ面のハウジング閉塞側の端部を前記円筒面に締め代をもって密着させることにより、前記テーパ面のハウジング閉塞側の端部で前記円筒面を凹ませてもよい。この場合、ハウジングから軸受スリーブに軸方向の抗力を付与して軸受スリーブの抜け耐力を向上させることができる。その一方で、ハウジングの内周面と軸受スリーブ外周のテーパ面との間に隙間を形成した場合には、この隙間を接着剤溜まりとして使用することもでき、接着力の強化を通じて軸受スリーブの抜け耐力を向上させることができる。

さらに、ハウジングの内周面に、ハウジング開口側を縮径させたテーパ面を設けると共に、軸受スリーブの外周面に、ハウジング開口側を縮径させたテーパ面を設け、組付前のハウジングのテーパ面のテーパ角度を、組付前の軸受スリーブのテーパ面のテーパ角度よりも大きくし、ハウジングのテーパ面を軸受スリーブの外周面のテーパ面に締め代をもって密着させ、この締め代をハウジング閉塞側へ向けて徐々に小さくし、締め代の最も大きい部分のハウジング開口側に隣接した位置に接着剤溜りを設けてもよい。この場合、ハウジングからの軸受スリーブの抜けを規制する方向でテーパ面同士がテーパ嵌合するので、軸受スリーブの抜け耐力を向上させることができる。両テーパ面の嵌合部分の少なくともハウジング開口側の端部で、締め代をもってテーパ面同士を密着させれば、抜け耐力をさらに高めることができる。

ところで、図１５（ａ）に示すように、ハウジング１０７の内周面１０７ａと軸受スリーブ１０８の内周面１０８ａとを共に円筒面状に形成し、これらを接着剤を介在させて圧入固定する場合、以下のような問題が生じることがある。すなわち、ハウジング１０７の内周面１０７ａに予め接着剤Ｇを塗布した状態で、ハウジング１０７の内周面１０７ａの開口側から軸受スリーブ１０８を圧入する場合、軸受スリーブ１０８の一方の端面１０８ｂでハウジング１０７の内周面１０７ａに塗布した接着剤Ｇが捕捉される。これにより、軸受スリーブ１０８が所定位置まで挿入されると、図１５（ｂ）に示すように、軸受スリーブ１０８の一方の端面１０８ｂに接着剤Ｇが回り込んだ状態となることがある。このように、接着剤Ｇが軸受スリーブ１０８の端面１０８ｂに回り込むと、軸受スリーブ１０８とハウジング１０７との固定面に介在する接着剤Ｇが減少し、これらの固定強度が低下する。また、軸受スリーブ１０８の端面１０８ｂが軸部材のフランジ部と対向する場合、回り込んだ接着剤Ｇがフランジ部と接触し、軸受の運転に支承を来たす恐れがある。

かかる接着剤Ｇの回り込みは、ハウジングの内周面に、ハウジング開口側を縮径させたテーパ面を設けることによって回避することができる。この場合、ハウジングの内周面に接着剤を塗布した状態で軸受スリーブをハウジングの内周に押し進めると、軸受スリーブがテーパ面を通過する際に、ハウジング閉塞側の端部で軸受スリーブの外周面とハウジング内周のテーパ面との間の隙間が徐々に拡大するため、この隙間で接着剤を捕捉して軸受スリーブの端面への接着剤の回り込みを回避することができる。同様に、軸受スリーブの外周面にハウジング開口側を縮径させたテーパ面を形成し、軸受スリーブの外周面に接着剤を塗布した状態でハウジングの内周に圧入することによっても、接着剤Ｇの回り込みを防止することができる。

この流体軸受装置において、ハウジングの内周面と軸受スリーブの外周面との間に接着剤溜まりを介在させれば、両者の固定強度をさらに高めることができる。また、ハウジングの内周面に、接着剤溜まりとなる複数の溝を軸方向の複数箇所に形成し、そのうちハウジング閉塞側の溝を、軸受スリーブのハウジング閉塞側端面の近傍に設ければ、軸受スリーブをハウジングの内周に挿入する際、軸受スリーブの端面で捕捉された接着剤を環状溝で保持することができるため、接着剤の回りこみをより確実に防止できる。

軸受スリーブが軸方向方向で非対称形状に形成される場合、ハウジングに所定の方向で固定する必要がある。例えば、軸受スリーブにハウジング開口側を縮径させたテーパ面を形成する場合、テーパ面の小径側がハウジング開口側となるように固定する必要がある。しかし、軸受スリーブのテーパ面は僅かな径差で形成されることが多く、この場合肉眼でテーパ面の縮径方向を確認することは困難となる。そこで、軸受スリーブの端面に動圧発生部を形成すれば、動圧発生部を目印として軸受スリーブのハウジングへの組み付け方向を容易に確認することができる。

以上のように、本発明によれば、軸受スリーブとハウジングとの固定強度を高め、軸受スリーブの抜け耐力を向上させることができる。

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、本発明の実施形態に係る流体軸受装置１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に示す流体軸受装置１は、軸部材２と、一端を開口すると共に他端を閉塞したハウジング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、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いる。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、その軸方向反対側を下側として説明を進める。

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。フランジ部２ｂは軸受スリーブ８の下側端面８ｂと軸方向で対向し、このフランジ部２ｂと軸受スリーブ８とが軸方向で係合することで、軸部材２の抜け止めが行われる。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、多孔質体、例えば銅（あるいは銅及び鉄）を主成分とする焼結金属で円筒状に形成される。この他、多孔質体ではない他の金属材料、例えば黄銅等の軟質金属で軸受スリーブ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、これらの２つの領域には、例えば図３に示すようなヘリングボーン形状の動圧溝８ａ１、８ａ２がそれぞれ形成される。上側の動圧溝８ａ１は、丘部（図３にクロスハッチングで示す）の軸方向中央部の帯状部分に対して軸方向非対称に形成されており、帯状部分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。なお、動圧溝は、軸部２ａの外周面２ａ１に形成することもできる。

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、図示は省略するが、例えばスパイラル状に配列された複数の動圧溝が形成されている。このように、軸受スリーブ８の一方に動圧溝を形成することで、軸受スリーブ８の上下を確認することができるため、組立時において軸受スリーブ８の上下を誤ってハウジング７に挿入する事態を回避することができる。

軸受スリーブ８の外周面８ｄは、上方へ向けて縮径したテーパ面状に形成される。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８ｄ１０が形成され、本実施形態で軸方向溝８ｄ１０は、円周方向の３箇所に等配されている。尚、図面では、理解し易いように、外周面８ｄの傾斜角を誇張して示している。

ハウジング７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、小径部７ａの下端開口部を封止する底部７ｃとで構成され、各部７ａ〜７ｃは一体に形成されている。小径部７ａの内周面７ａ１および外周面７ａ４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の内周面と大径部７ｂの内周面７ｂ１とは、軸方向と直交する方向の平坦面状に形成された段差面７ｅで連続している。

小径部７ａの内周面７ａ１には、図４に示すように、上側円筒面７ａ１１、上方へ向けて漸次拡径したテーパ面状のガイド面７ａ１２、上方（ハウジング７の開口側）へ向けて漸次縮径したテーパ面７ａ１３（太線で示す）、及び下側円筒面７ａ１４が設けられる。上側円筒面７ａ１１及び下側円筒面７ａ１４は同一径に形成される。ハウジング７の内周面７ａ１と軸受スリーブ８の外周面８ｄとの間には接着剤溜まりが介在し、本実施形態では、ガイド面７ａ１２とテーパ面７ａ１３との軸方向間に形成した環状溝７ａ１０が接着剤溜まりとして機能する。環状溝７ａ１０は、小径部７ａの内周面７ａ１のうち、軸方向中央部よりもやや上方に設けられる。小径部７ａの内周面７ａ１には軸受スリーブ８が固定され、詳しくは、ハウジング７のテーパ面７ａ１３と軸受スリーブ８の外周面８ｄとの間、及び環状溝７ａ１０に接着剤を介在させた状態で、テーパ面７ａ１３と軸受スリーブ８の外周面８ｄとが締め代をもって密着している。尚、図４中の点線は、軸受スリーブ８が挿入される前のハウジング７の内周面７ａ１’を示し、この点線７ａ１’と実線７ａ１との径差が締め代となる。また、図面では、理解し易いように、ガイド面７ａ１２及びテーパ面７ａ１３の傾斜角を誇張して示している。

ハウジング７の底部７ｃ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、図示は省略するが、例えばスパイラル状に配列された複数の動圧溝が形成されている。

上記構成のハウジング７は、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。

ハウジング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（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、充填材として、例えば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。

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、あるいは上述したハウジング７の成形に用いられる樹脂材料で、円盤状の第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とを備える断面逆Ｌ字形に一体形成される。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を構成する大径部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、図５に示すように、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。本実施形態で径方向溝１０は、図６に示すように円周方向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を収容した後、ハウジング７の内周に軸受スリーブ８を固定し、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。以下、ハウジング７と軸受スリーブ８との固定方法について、図７〜図１０を用いて説明する。尚、これらの図では軸部材２を省略している。

まず、図７に示すように、ハウジング７と軸受スリーブ８を形成する。軸受スリーブ８の下端面８ｂの外径寸法ｄ_１は、ハウジング７の内周面７ａ１の上側円筒面７ａ１１及び下側円筒面７ａ１４の内径ｄ_２と同径か、あるいはこれより僅かに小径に形成される（ｄ_１≦ｄ_２）。このハウジング７の内周面７ａ１に、例えば熱硬化性の接着剤Ｇを塗布する。図示例では、内周面７ａ１に設けられた環状溝７ａ１０に接着剤Ｇが塗布される。この状態で、ハウジング７の開口側から軸受スリーブ８を挿入する。

軸受スリーブ８は、図８に示すように、ハウジング７のガイド面７ａ１２で案内されながら、環状溝７ａ１０まで挿入される。さらに挿入を進めると、軸受スリーブ８の下側端面８ｂで環状溝７ａ１０に塗布された接着剤Ｇの一部を捕捉しながら、軸受スリーブ８がテーパ面７ａ１３に圧入される（図９参照）。このとき、軸受スリーブ８の外周面８ｄとテーパ面７ａ１３との間に接着剤Ｇが入り込みながら、軸受スリーブ８の圧入を進めることにより、接着剤Ｇが潤滑剤として機能し、圧入をスムーズに行うことができる。また、軸受スリーブ８の圧入に伴って、軸受スリーブ８の外周面８ｄとハウジング７のテーパ面７ａ１３と間に接着剤Ｇを介在させることができるため、両者の固定力を高めることができる。ガイド面７ａ１２及びテーパ面７ａ１３のうち、軸受スリーブ８の下側端面８ｂが通過した領域は、軸受スリーブ８の外周面形状に倣って弾性復元し、外周面８ｄに締め代をもって密着する。

さらに挿入を進め、軸受スリーブ８が所定位置まで達したら、挿入を停止する（図１０参照）。このとき、軸受スリーブ８の下側端面８ｂに接着剤Ｇが回り込まないように、接着剤Ｇの塗布量や、ハウジング７と軸受スリーブ８との圧入代等を適宜設定すればよい。その後、加熱処理（ベーキング）することによって、ハウジング７の環状溝７ａ１０及びテーパ面７ａ１３と軸受スリーブ８の外周面８ｄとの間に介在した接着剤Ｇを硬化させ、両者を固定する。

上記のようにしてハウジング７の内周に軸受スリーブ８した後、シール部材９を接着、圧入、圧入接着等適宜の手段によって軸受スリーブ８の外周上端に固定する。シール部材９の組立が完了すると、シール部材９を構成する第１シール部９ａの下側端面９ａ１は軸受スリーブ８の上側端面８ｃと当接し、第２シール部９ｂの下側端面は所定の軸方向隙間１１を介してハウジング７の段差面７ｅと対向する。同時に、第１シール部９ａの内周面９ａ２と軸部２ａの外周面２ａ１との間に第１のシール空間Ｓ１が形成され、第２シール部９ｂの外周面９ｂ１とハウジング７の大径部内周面７ｂ１との間に第２のシール空間Ｓ２が形成される。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、潤滑油を充満させることにより、図２に示す流体軸受装置１が完成する。

軸部材２の回転時、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を介して対向する。また、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とスラスト軸受隙間を介して対向し、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の軸部２ａが上記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を両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。

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の内部空間に充填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は、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の外周面をテーパ面状としてもよく、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与することができるのでシール効果が一層高まる。

また、上述したように、上側の動圧溝８ａ１は軸方向非対称に形成されており、丘部の帯状部分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（図３参照）。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→軸受スリーブ８の軸方向溝８ｄ１０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の内周面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。

以上のような流体軸受装置１の軸部材２に上向きの荷重が加わると、軸部材２のフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１と軸受スリーブ８の下側端面８ｂとが係合し、軸受スリーブ８にハウジング開口側向きの荷重（抜去力）が加わる。このとき、上記のように、ハウジング７の内周面７ａ１にテーパ面７ａ１３を設けると共に、軸受スリーブ８の外周面８ｄをテーパ面状に形成しているため、これらの面がテーパ嵌合することにより、軸受スリーブ８にハウジング７のテーパ面７ａ１３から下向き（ハウジング閉塞側）の抗力が付与される。これにより軸受スリーブ８のハウジング開口側への移動が規制され、軸受スリーブ８の抜け耐力が高められる。また、本実施形態では、ハウジング７の環状溝７ａ１０及びテーパ面７ａ１３と軸受スリーブ８の外周面８ｄとの間に接着剤が介在することで両者の固定力がさらに高められる。特に、図２に示すように軸受スリーブ８の外径側に第２シール空間Ｓ２を形成すると、軸受スリーブ８とハウジング７との固定面積が減少するため、本発明を適用してハウジング７と軸受スリーブ８との固定強度を高めることが望ましい。

尚、ハウジング７のテーパ面７ａ１３の上端部と下端部における径差は、小さすぎると上記の効果を得ることができず、大きすぎるとハウジング７の内周面７ａ１が塑性変形する恐れがある。従って、上記径差は２〜５０μｍの範囲内、好ましくは５〜３０μｍの範囲内に設定することが好ましい。

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の軸方向寸法を図９に示す構成よりも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）の軸方向寸法を長大化させることなく軸受スリーブ８の軸方向長さ、換言すると両ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２間の軸受スパンを図９に示す構成よりも大きくすることができ、モーメント剛性を高めることができる。この点からも、ディスクの多積層化に対応することが可能となる。

本発明は上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明する。尚、以下の説明において、上記実施形態と同様の構成、機能を有する部位には、同一の符号を付して説明を省略する。

上記の実施形態では、予めハウジング７の内周面７ａ１にテーパ面７ａ１３を形成し、このテーパ面７ａ１３に軸受スリーブ８の縮径部（外周面８ｄ）を圧入しているが、これに限られない。例えば、図１１の点線で示すように、ハウジング７の内周面７ａ１に円筒面７ａ１３’を設け、この円筒面７ａ１３’に軸受スリーブ８のテーパ状外周面８ｄを圧入することで、ハウジング７の内周面を軸受スリーブ８の外周面形状に倣わせ、これによりハウジング７にテーパ面７ａ１３を形成することもできる。

また、図１１に示すように、ハウジング７の内周面７ａ１に、接着剤溜まりとなる複数の環状溝を軸方向の複数箇所に形成してもよい。このとき、下側の環状溝７ａ１５は、軸受スリーブ８の下側端面８ｂの近傍に設けることが好ましい。図示例では、環状溝７ａ１５の下端部が、軸受スリーブ８の外周面８ｄの下端部と同位置に配されている。これにより、ハウジング７の内周面７ａ１に軸受スリーブ８を圧入する際、軸受スリーブ８の下側端面８ｂで捕捉された接着剤Ｇを、下側の環状溝７ａ１５で保持することができ、スラスト軸受面となる軸受スリーブ８の下側端面８ｂに接着剤Ｇが回り込む事態を確実に防止することができる。

また、上記の実施形態では、接着剤溜まりがハウジング７の内周面７ａ１に設けた環状溝で構成されているが、これに限られない。例えば、環状溝を軸受スリーブ８の外周面８ｄに設けても良い。あるいは、ハウジング７の内周面及び軸受スリーブ８の外周面８ｄの双方に環状溝を設けても良い。また、接着剤溜まりは環状溝に限らず、例えば、円周方向一部を切欠いた環状溝や、円周方向で離隔した複数の凹部で構成することもできる。

また、上記の実施形態では、ハウジング７及び軸受スリーブ８の双方にテーパ面が設けられているが、これに限らず、何れか一方にテーパ面を設けても良い。例えば、図１２に示す実施形態では、軸受スリーブ８の外周面８ｄを円筒面状に設けている。この場合、ハウジング７のテーパ面７ａ１３と軸受スリーブ８の円筒面状外周面８ｄとの間に、下方へ向けて径方向寸法を漸次拡大した空間Ｐ１が形成される。この空間Ｐ１が接着剤溜まりとして機能することで、ハウジング７と軸受スリーブ８との固定強度を高めることができる。また、軸受スリーブ８をハウジング７の内周に挿入する際、予めハウジング７のテーパ面７ａ１３に接着剤を塗布しておけば、前記空間Ｐ１で接着剤Ｇを捕捉することができるため、軸受スリーブ８の下側端面８ｂへの接着剤Ｇの回りこみを防止できる。また、ハウジング７のテーパ面７ａ１３の一部を、軸受スリーブ８の外周面８ｄと締め代をもって密着すれば、この密着部でハウジング７を軸受スリーブ８側に極僅か凹ませることができる。これにより、軸受スリーブ８に抜去力が加わった際には、密着部においてテーパ面７ａ１３が軸受スリーブ８に下向きの抗力を付与し、軸受スリーブ８の抜け耐力を高めることができる。尚、このような空間Ｐ１は、ハウジング７の内周面７ａ１を円筒面状に形成すると共に、軸受スリーブ８の外周面８ｄを上方へ向けて漸次拡径したテーパ面状に形成することによって、構成することもできる（図示省略）。

また、図１３に示す実施形態では、ハウジング７の内周面７ａ１を円筒面状に形成すると共に、軸受スリーブ８の外周面８ｄを上方（ハウジング７の開口側）へ向けて縮径したテーパ状に形成している。この場合、ハウジング７の円筒面状内周面７ａ１と軸受スリーブ８のテーパ状外周面８ｄ（太線で示す）との間に下方へ向けて径方向寸法を漸次縮小した空間Ｐ２が形成される。この空間Ｐ２が接着剤溜まりとして機能することで、ハウジング７と軸受スリーブ８との固定強度を高めることができる。また、軸受スリーブ８をハウジング７の内周に挿入する際、予め軸受スリーブ８の外周面８ｄに接着剤を塗布しておけば、前記空間Ｐ２で接着剤Ｇを保持することができるため、軸受スリーブ８の下側端面８ｂへの接着剤Ｇの回りこみを防止できる。このとき、ハウジング７の内周面７ａ１と軸受スリーブ８の外周面８ｄとを、少なくとも一部で締め代をもって密着すれば、上記と同様に、軸受スリーブ８の抜け耐力を高めることができる。尚、このような空間Ｐ２は、軸受スリーブ８の外周面８ｄを円筒面状に形成すると共に、ハウジング７の内周面７ａ１を上方へ向けて漸次拡径したテーパ面状に形成することによって、構成することもできる（図示省略）。

上記のような断面楔形の空間Ｐ１あるいはＰ２は、ハウジングの内周面７ａ１及び軸受スリーブ８の外周面８ｄの双方に縮径部を形成し、これらの傾斜角を異ならせることにより形成することもできる。

また、上記の実施形態では、シール部材９の内径側及び外径側にそれぞれシール空間が形成されているが、これに限らず、例えば内径側にのみシール空間を形成するシール部材をハウジングに固定してもよい。

また、以上の実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２及びスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の動圧発生部がそれぞれ軸受スリーブ８の内周面８ａ、下側端面８ｂ、及びハウジング７の内底面７ｃ１に形成されているが、これらの面と軸受隙間を介して対向する面、すなわち軸部２ａの外周面２ａ１、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１及び下側端面２ｂ２に形成してもよい。

また、以上の実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２のラジアル動圧発生部として、ヘリングボーン形状の動圧溝が例示されているが、これに限らず、例えば、いわゆるステップ軸受や波型軸受、あるいは多円弧軸受を採用することもできる。また、軸受スリーブ８の内周面８ａ及び軸部材２の外周面２ａ１の双方を円筒面とし、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２として、動圧発生部を有しない、いわゆる真円軸受を採用することもできる。

また、以上の実施形態では、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２のスラスト動圧発生部として、スパイラル形状の動圧溝が例示されているが、これに限らず、例えばステップ軸受や波型軸受を採用することもできる。あるいは、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２として、軸部材の端部を接触支持するピボット軸受を採用することもできる。

また、以上の実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２が軸方向に離隔して設けられているが、これらを軸方向で連続的に設けても良い。あるいは、これらの何れか一方のみを設けてもよい。

また、以上の実施形態では、流体軸受装置の内部空間に充満される潤滑剤として潤滑油が使用されているが、これに限らず、例えば空気等の気体や、潤滑グリース、磁性流体等を使用することもできる。

また、本発明の動圧軸受装置は、上記のようにＨＤＤ等のディスク駆動装置に用いられるスピンドルモータに限らず、光ディスクの光磁気ディスク駆動用のスピンドルモータ等、高速回転下で使用される情報機器用の小型モータ、レーザビームプリンタのポリゴンスキャナモータ等における回転軸支持用、あるいは電気機器の冷却用のファンモータとしても好適に使用することができる。

スピンドルモータの断面図である。動圧軸受装置の断面図である。軸受スリーブの断面図である。ハウジングと軸受スリーブとの固定部を示す拡大断面図である。図６のシール部材のＡ−Ａ断面図である。図５のＡ方向から見たシール部材の平面図である。ハウジングと軸受スリーブとの固定方法を示す断面図である。ハウジングと軸受スリーブとの固定方法を示す断面図である。ハウジングと軸受スリーブとの固定方法を示す断面図である。ハウジングと軸受スリーブとの固定方法を示す断面図である。他の実施形態に係るハウジングと軸受スリーブとの固定部を示す拡大断面図である。他の実施形態に係るハウジングと軸受スリーブとの固定部を示す拡大断面図である。他の実施形態に係るハウジングと軸受スリーブとの固定部を示す拡大断面図である。内周面にテーパ面が形成されたハウジングの例を示す断面図である。ハウジングと軸受スリーブとの固定面が共に円筒面状である場合における両者の固定方法を示す断面図である。

符号の説明

１流体軸受装置
２軸部材
７ハウジング
７ａ小径部
７ａ１内周面
７ａ１０環状溝
７ａ１２ガイド面
７ａ１３テーパ面
７ａ１５環状溝
８軸受スリーブ
８ｄ外周面（テーパ面）
９シール部材
Ｇ接着剤
Ｒ１、Ｒ２ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２スラスト軸受部
Ｓ１、Ｓ２シール空間

Claims

軸部及びフランジ部を有する軸部材と、内周に軸部材の軸部を挿入した軸受スリーブと、内周面に軸受スリーブが固定され、一端を開口すると共に他端を閉塞したハウジングと、軸部材の軸部の外周面と軸受スリーブの内周面との間のラジアル軸受隙間に生じる潤滑膜で軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部とを備え、軸部材のフランジ部と軸受スリーブのハウジング閉塞側の端面とが軸方向で対向し、フランジ部と軸受スリーブとが軸方向に係合することで軸部材の抜け止めを行う流体軸受装置において、
ハウジングの内周面の少なくとも一部に、ハウジング開口側へ向けて縮径させたテーパ面を設けると共に、軸受スリーブの外周面に円筒面を設け、
前記テーパ面のハウジング開口側の端部を前記円筒面に締め代をもって密着させることにより、前記テーパ面のハウジング開口側の端部で前記円筒面を凹ませたことを特徴とする流体軸受装置。
軸部及びフランジ部を有する軸部材と、内周に軸部材の軸部を挿入した軸受スリーブと、内周面に軸受スリーブが固定され、一端を開口すると共に他端を閉塞したハウジングと、軸部材の軸部の外周面と軸受スリーブの内周面との間のラジアル軸受隙間に生じる潤滑膜で軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部とを備え、軸部材のフランジ部と軸受スリーブのハウジング閉塞側の端面とが軸方向で対向し、フランジ部と軸受スリーブとが軸方向に係合することで軸部材の抜け止めを行う流体軸受装置において、
軸受スリーブの外周面の少なくとも一部に、ハウジング開口側へ向けて縮径させたテーパ面を設けると共に、ハウジングの内周面に円筒面を設け、
前記テーパ面のハウジング閉塞側の端部を前記円筒面に締め代をもって密着させることにより、前記テーパ面のハウジング閉塞側の端部で前記円筒面を凹ませたことを特徴とする流体軸受装置。
軸部及びフランジ部を有する軸部材と、内周に軸部材の軸部を挿入した軸受スリーブと、内周面に軸受スリーブが固定され、一端を開口すると共に他端を閉塞したハウジングと、軸部材の軸部の外周面と軸受スリーブの内周面との間のラジアル軸受隙間に生じる潤滑膜で軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部とを備え、軸部材のフランジ部と軸受スリーブのハウジング閉塞側の端面とが軸方向で対向し、フランジ部と軸受スリーブとが軸方向に係合することで軸部材の抜け止めを行う流体軸受装置において、
ハウジングの内周面の少なくとも一部に、ハウジング開口側へ向けて縮径させたテーパ面を設けると共に、軸受スリーブの外周面の少なくとも一部に、ハウジング開口側へ向けて縮径させたテーパ面を設け、
組付前のハウジングのテーパ面のテーパ角度を、組付前の軸受スリーブのテーパ面のテーパ角度よりも大きくし、ハウジングのテーパ面と軸受スリーブの外周面のテーパ面との間に接着剤を入り込ませた状態で両テーパ面を締め代をもって密着させ、この締め代をハウジング閉塞側へ向けて徐々に小さくし、締め代の最も大きい部分のハウジング開口側に隣接した位置に接着剤溜りを設けたことを特徴とする流体軸受装置。
ハウジングの内周面と軸受スリーブの外周面との間に接着剤溜まりを介在させた請求項１又は２に記載の流体軸受装置。
ハウジングの内周面に接着剤溜まりとなる複数の溝を軸方向の複数箇所に形成し、そのうちハウジング閉塞側の溝を、軸受スリーブのハウジング閉塞側端面の近傍に設けた請求項３又は４記載の流体軸受装置。
軸受スリーブの端面に動圧発生部を形成した請求項１〜３何れか記載の流体軸受装置。