JP5318649B2 - 動圧軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は動圧軸受装置に関する。

動圧軸受装置は、固定体と回転体とを備え、両者間の軸受隙間を満たす流体（例えば、潤滑油）に動圧作用を発生させ、その圧力で両者を非接触に保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等のディスク駆動装置に搭載されるスピンドルモータ、レーザビームプリンタに搭載されるポリゴンスキャナモータ、ＰＣに搭載されるファンモータなどに組み込まれる軸受装置として好適に使用されている。

上記モータのうち、例えばディスク駆動装置用のスピンドルモータに組み込まれる動圧軸受装置は、回転体をラジアル方向に支持するラジアル軸受部と、スラスト方向に支持するスラスト軸受部とを有する。近年では、ラジアル軸受部およびスラスト軸受部の双方を、ラジアル軸受隙間およびスラスト軸受隙間を介してそれぞれ対向する二面の何れか一方に動圧溝等の動圧発生部を設けた動圧軸受で構成する場合が多い。

情報機器の低価格化やモバイル用情報機器の普及が急速に進展している昨今、動圧軸受装置に対するコスト低減や軽量化の要請が厳しさを増している。かかる要請に対応すべく、固定体や回転体の一部又は全部を樹脂化する提案が種々なされており、その一例として特開２００５−２８２７７９号公報（特許文献１）に開示されたものがある。同文献に開示された動圧軸受装置は、固定体としてのハウジングが樹脂材料で有底筒状に射出成形され、このハウジングと、その内周に配置した回転体としての軸部材との間に、動圧軸受からなるスラスト軸受部を形成したものである。この動圧軸受装置においては、起動停止時等にハウジングの端面（内底面）とこれに対向する軸部材の端面との間で摺動接触が生じる。かかる摺動接触によって、ハウジングの端面が摩耗するのを防止すべく、ハウジングを形成する樹脂材料には、強化繊維を所定量配合するのが通例となっている。

しかしながら、樹脂材料に配合される強化繊維の繊維径等によっては、相手側部材の損傷や摩耗を引き起こすおそれがあるため、配合する強化繊維の繊維径等について規定した提案もなされている（例えば、特許文献２を参照）。特許文献２に開示された動圧軸受装置では、配合する強化繊維の繊維径を１〜１２μｍに限定することで、上記の不具合を防止するようにしている。

特開２００５−２８２７７９号公報 特開２００５−３１５４０８号公報

ところで、スラスト軸受隙間の隙間幅は、スラスト軸受部の軸受性能を直接左右する。そのため、上記の動圧軸受装置において、スラスト軸受隙間を形成する一方側の面となるハウジングの端面はミクロンオーダーの平面度（ＪＩＳ Ｂ ０６２１参照）に仕上げる必要がある。しかしながら、本願発明者の検証によれば、上記繊維径の強化繊維を配合した樹脂材料でハウジングを射出成形すると、射出速度等の成形条件を如何様に設定しても上記の平面度を満足することができない場合があることが判明した。もちろん、上記平面度を満足することができる場合もあるが、射出速度を狭い範囲内で高精度に制御する、金型形状に特段の工夫を凝らす、等の対策を講じる必要があり、製造コストの高騰が避けられない。

本発明の課題は、樹脂材料で形成されるスラスト軸受隙間に面する部分の平面度を容易に高めることができ、これにより、高い回転精度を誇る動圧軸受装置を低コストに提供可能とすることにある。

上記課題を解決するため、本発明では、固定体と、回転体と、固定体と回転体との間のラジアル軸受隙間に生じる流体の動圧作用で両者をラジアル方向で非接触に保持するラジアル軸受部と、固定体と回転体との間のスラスト軸受隙間に生じる流体の動圧作用で両者をスラスト方向で非接触に保持するスラスト軸受部とを備え、固定体と回転体のうち、少なくとも一方のスラスト軸受隙間に面する部分が樹脂材料で射出成形された動圧軸受装置において、前記樹脂材料として、ＬＣＰを主成分とし、これに、充填材として、繊維径が６〜８μｍであると共にアスペクト比が１０〜４０のＰＡＮ系炭素繊維を配合したものを使用したことを特徴とする動圧軸受装置を提供する。なお、アスペクト比とは、繊維長（Ｌ）に対する繊維径（Ｄ）の比（Ｌ／Ｄ）である。

本願発明者は、鋭意研究を重ねた結果、樹脂材料中に配合する強化繊維の大きさのバラツキが大きいことに起因して上記の不具合が発生することを見出した。そこで、本願発明者は更なる鋭意研究を重ねた結果、上記のように、繊維径が６〜８μｍであると共にアスペクト比が１０〜４０の強化繊維を配合した樹脂材料を用いるようにする（使用可能な強化繊維を限定的にする）ことで、成形条件を緩和しつつも必要とされる平面度を確保し得ることを見出すに至った。

上記のように規定した繊維径（Ｄ）およびアスペクト比（Ｌ／Ｄ）から算出すると、使用可能な強化繊維の繊維長（Ｌ）は６０〜３２０μｍとなるが、使用する強化繊維は、その繊維長が平均で１００〜２００μｍのものとするのが望ましい。強化繊維を配合することによる補強効果を有効に享受しつつも、スラスト軸受隙間に面する部分に必要とされる平面度を適切に確保することができるためである。

上記のような強化繊維を用いた場合、樹脂材料中における強化繊維の配合量は、５〜４０ｍａｓｓ％（質量％）とするのが望ましい。このような範囲に規定したのは、配合量が４０ｍａｓｓ％を超えると、強化繊維と相手側部材（の摺動面）との接触頻度が増加することによって相手側部材の損傷や摩耗を招くおそれがあり、また配合量が５ｍａｓｓ％を下回ると、強化繊維を配合したことによる補強効果が十分に得られず、樹脂部分に必要とされる耐摩耗性が不足するおそれがあるためである。

樹脂材料中における充填材総量（強化繊維以外の充填材も配合する場合は、その充填材を含めた充填材の総量）は、４５ｍａｓｓ％以下とするのが望ましい。充填材総量が４５ｍａｓｓ％を超えると、樹脂材料の流動性低下が顕著となり、樹脂部分に所定の精度を確保することが難しくなるおそれがあるからである。

強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、およびエポキシ系，ポリアミド系，フェノール系等の有機繊維を使用可能であるが、この中でも樹脂材料（成形品）に高い寸法安定性を付与することができる炭素繊維が好適で、さらに炭素繊維の中でも強度や弾性率に優れた特性を示すＰＡＮ系（ポリアクリルニトリル系）の炭素繊維が特に好適である。また、強化繊維として炭素繊維を用いるようにすれば、樹脂材料（成形品）に高い導電性を付与することができる。これにより、回転体に帯電する静電気を接地側に効率良く放電することが可能となる。

固定体および回転体のスラスト軸受隙間に面する部分を何れも樹脂材料で形成すれば、両者の軸方向の線膨張係数が概ね等しくなる。そのため、一方を樹脂材料で形成すると共に他方を金属材料で形成する場合に比べ、温度変化に伴うスラスト軸受隙間の隙間幅の変動量を抑制することができ、スラスト軸受部における支持能力の低下を可及的に防止することができる。このとき、固定体および回転体のスラスト軸受隙間に面する部分を、ベース樹脂の異なる樹脂材料で形成すれば、両部の摺動接触に起因した凝着を防止することができるため、望ましい。

スラスト軸受隙間に面する部分を有する固定体の具体例として、モータブラケットに固定されるハウジングやハウジングに固定されるスラスト部材（スラストブッシュ）を挙げることができる。また、スラスト軸受隙間に面する部分を有する回転体の具体例として、軸部材に設けたフランジ部やロータマグネットの取付け部を有する回転部材を挙げることができる。なお、ここでいう回転部材に該当するものの一例としては、ディスク搭載面を有するディスクハブが挙げられる。

以上に示すように、本発明によれば、樹脂材料で形成されるスラスト軸受隙間に面する部分の平面度を容易に高めることができ、これにより高い回転精度を誇る動圧軸受装置が低コストに提供可能となる。

情報機器用スピンドルモータの一例を概念的に示す断面図である。 本発明に係る動圧軸受装置の第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。 ハウジング底部の上側端面を示す図であり、図２中のＸ−Ｘ部断面図である。 ハウジングの射出成形時に用いる金型の要部拡大断面図である。 本発明に係る動圧軸受装置の第２実施形態を示す断面図である。 本発明に係る動圧軸受装置の第３実施形態を示す断面図である。 本発明に係る動圧軸受装置の第４実施形態を示す断面図である。 軸部材の他例を示す断面図である。 本発明の有用性を実証するための検証結果を示す図である。

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、動圧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を回転自在に非接触支持する動圧軸受装置１と、軸部材２の一端に設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、動圧軸受装置１のハウジング７を内周に固定したブラケット６とを備える。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。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（図示例は２枚）保持される。以上の構成において、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およびこれ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、本発明の第１実施形態に係る動圧軸受装置１を示している。同図に示す動圧軸受装置１は、軸部材２と、軸部材２を内周に挿入した軸受スリーブ８と、軸受スリーブ８を内周に固定したハウジング７と、ハウジング７の一端開口をシールするシール部材９とを主要な構成部材として備える。この実施形態では、軸部材２が回転体を、また、軸部材２以外の部材（ハウジング７等）が固定体を構成する。なお、説明の便宜上、シール部材９の側を上側、これとは軸方向反対側を下側として、以下説明を進める。

軸部材２は、例えばステンレス鋼で、軸部２ａと、軸部２ａの下端から外径側に張り出したフランジ部２ｂとを一体又は別体に有する断面逆Ｔ字状に形成される。軸部２ａの外周面２ａ１は、その上端部近傍および略中央部に環状の凹部が設けられている点を除き凹凸のない平滑な円筒面とされ、また、フランジ部２ｂの両端面２ｂ１，２ｂ２は、それぞれ凹凸のない平滑な平坦面とされる。

軸受スリーブ８は、例えば、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、ハウジング７の内周面７ａ１に、圧入、接着等の適宜の手段で固定される。軸受スリーブ８は、焼結金属以外にも、黄銅等の軟質金属材料や、焼結金属ではない他の多孔質体、例えば多孔質樹脂で形成することもできる。

軸受スリーブ８の内周面８ａには、第１および第２ラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２のラジアル軸受面となる円筒状領域が上下二箇所に離隔して設けられ、該二つの領域には、図３（ａ）に示すように、複数の動圧溝Ａａ１，Ａａ２をヘリングボーン形状に配列してなるラジアル動圧発生部Ａ１，Ａ２がそれぞれ設けられる。本実施形態において、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。一方、下側の動圧溝８ａ２は軸方向対称に形成され、その上下領域の軸方向寸法はそれぞれ上記軸方向寸法Ｘ２と等しくなっている。なお、二つのラジアル動圧発生部Ａ１，Ａ２の何れか一方又は双方は、軸部２ａの外周面２ａ１に形成しても良いし、複数の動圧溝をスパイラル形状等公知のその他の形状に配列したものであっても良い。

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環状領域が設けられ、該環状領域には、図３（ｂ）に示すように、複数の動圧溝Ｂａをスパイラル形状に配列してなるスラスト動圧発生部Ｂが設けられる。なお、スラスト動圧発生部Ｂは、フランジ部２ａの上側端面２ａ１に形成しても良いし、複数の動圧溝をヘリングボーン形状等公知のその他の形状に配列したものであっても良い。

軸受スリーブ８の外周面８ｄには、両端面８ｂ，８ｃに開口した軸方向溝８ｄ１が１又は複数本（本実施形態では３本。図３（ｂ）を参照。）形成される。また、軸受スリーブ８の上側端面８ｃには、円環溝８ｃ１、およびこの内径側に接続された１又は複数本の径方向溝８ｃ２が形成される。

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に形成され、ハウジング７の内周面７ａ１に、圧入、接着等の適宜の手段で固定される。このシール部材９の内周面９ａと、軸部２ａのテーパ面２ａ２との間には、下方を縮径させた断面テーパ形状を呈するシール空間Ｓが形成される。シール部材９の下側端面９ｂのうち、半径方向略中央部よりも外径側の領域には、内径側の領域よりも上方に後退した段差面９ｂ１が形成される。

ハウジング７は、円筒状の側部７ａと、側部７ａの下端開口を閉塞する円盤状の底部７ｂとを一体に有する有底筒状（コップ状）をなし、本実施形態のハウジング７はさらに、側部７ａと底部７ｂの境界内周に段部７ｃを一体に有する。動圧軸受装置１の組立時、下側端面８ｃが段部７ｃに当接するまで軸受スリーブ８をハウジング７の内周に挿入することにより、第１および第２スラスト軸受部Ｔ１，Ｔ２のスラスト軸受隙間が規定の隙間幅に設定される。底部７ｂの上側端面７ｂ１には、第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受面となる環状領域が設けられ、該環状領域には、図４に示すように、複数の動圧溝Ｃａをスパイラル形状に配列してなるスラスト動圧発生部Ｃが設けられる。

上記のハウジング７は樹脂製とされ、例えば、図５に示すような上型１１と、図示しない下型との間に形成されるキャビティに樹脂材料を射出・充填することによって射出成形される。ところで、本実施形態に示すような有底筒状のハウジング７を、ハウジング７の内面に倣った形状の金型を使用して射出成形した場合、成形収縮に伴って生じる反り等の影響により、底部７ｂの上側端面７ｂ１を所定の平面度（例えば、７μｍ以下）に仕上げることができない場合がある。具体的に述べると、ハウジング７の側部７ａが上側ほど拡大した逆ハの字形状となり、これに引きずられる形で底部７ｂが半径方向中央部ほど上側に盛り上がった円弧形状となる。これを可及的に防止するため、ハウジング７（側部７ａ）の内周面７ａ１を成形する面となる上型１１の外周面１１ａは、図５中の拡大図にも示すように、上方に向かって外径寸法を漸次縮小させたテーパ面とされる。また、上型１１の下端面１１ｂにはスラスト動圧発生部Ｃ形状に対応した溝型１２が設けられており、従って本実施形態において、スラスト動圧発生部Ｃはハウジング７を射出成形するのと同時に型成形される。

ハウジング７の射出成形に用いる樹脂材料（樹脂組成物）は熱可塑性樹脂をベース樹脂とするものであり、ベース樹脂としては、例えば、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の結晶性樹脂、あるいはポリサルフォン（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）等の非晶性樹脂が使用される。この中でも、ＬＣＰやＰＰＳは耐油性、寸法安定性、機械的強度等に優れた特性を示すので特に好適で、本実施形態では、ＬＣＰをベース樹脂とする樹脂材料でハウジング７が射出成形される。

上記の樹脂材料には、これに種々の特性を付与するための充填材が所定量配合される。充填材としては、炭素繊維、ガラス繊維、およびエポキシ系，ポリアミド系，フェノール系等の有機繊維に代表される強化繊維が少なくとも使用され、本実施形態では、高い寸法安定性を付与することができると共に、それ自体が導電化材としても機能する炭素繊維、さらに言えば、炭素繊維の中でも強度や弾性率に優れた特性を示すＰＡＮ系の炭素繊維が使用される。なお、これだけでは必要とされる導電性を満足できない場合には、チタン酸カリウム等のウィスカ状充填材、カーボンナノチューブ等のカーボンナノマテリアル等に代表されるその他の導電化材を、また、射出成形後の離型性を良好にしたい場合にはフッ素粉末等の離型材を上記樹脂材料にさらに配合しても良い。

動圧軸受装置１は以上の構成からなり、シール部材９でシールされたハウジング７の内部空間には、軸受スリーブ８の内部気孔も含め流体としての潤滑油が充満される。

以上の構成からなる動圧軸受装置１において、回転体としての軸部材２が回転すると、軸受スリーブ８の内周面８ａに軸方向に離隔して設けたラジアル動圧発生部Ａ１，Ａ２と、軸部２ａの外周面２ａ１との間にはそれぞれラジアル軸受隙間が形成される。そして、軸部材２の回転に伴い、両ラジアル軸受隙間に形成される油膜は、動圧溝Ａａ１，Ａａ２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，第２ラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２が軸方向の二箇所に離隔形成される。

これと同時に、軸受スリーブ８の下側端面８ｂに設けたスラスト動圧発生部Ｂとフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１との間にスラスト軸受隙間が形成され、また、ハウジング７の底部７ｂの上側端面７ｂ１に設けたスラスト動圧発生部Ｃとフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２との間にスラスト軸受隙間が形成される。そして、軸部材２の回転に伴い、両スラスト軸受隙間に形成される油膜は、動圧溝Ｂａ，Ｃａ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とが形成される。

また、軸部材２の回転時には、上述のように、シール空間Ｓが、下方に向かって漸次縮小したテーパ形状を呈しているため、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、シール空間が狭くなるハウジング７の内部方向に引き込まれる。さらに、本実施形態では、シール空間Ｓを形成する軸部２ａのテーパ面２ａ２の外径寸法が上方に向かって漸次縮小しているため、軸部材２の回転時には遠心力シールとしての機能も付加される。これらのことから、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Ｓ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、潤滑油の油面は常にシール空間Ｓ内にある。

また、第１ラジアル軸受部Ｒ１を形成する上側の動圧溝Ａａ１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Ａａ１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、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との間の隙間→軸受スリーブ８の軸方向溝８ｄ１で形成される流体通路→シール部材９の段差面９ｂ１で形成される流体通路→軸受スリーブ８の円環溝８ｃ１および径方向溝８ｃ２で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、シール空間Ｓ１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Ｓ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。

ところで、この種の動圧軸受装置１においては、各軸受隙間の隙間幅が各軸受部Ｒ１，Ｒ２，Ｔ１，Ｔ２の軸受性能を直接左右するため、軸受隙間を形成する軸部材２、軸受スリーブ８、およびハウジング７の各面は精度良く仕上げる必要がある。特に、上記各部材のうち、樹脂の射出成形品とされるハウジング７においては、第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間を形成する一方の面となる底部７ｂの上側端面７ｂ１を、いかに低コストに所定の平面度に仕上げることができるか否かが重要となる。

本願発明者は鋭意研究を重ねることにより、繊維径が６〜８μｍであると共にアスペクト比が１０〜４０、さらに望ましくは、平均繊維長が１００〜２００μｍの強化繊維（ここではＰＡＮ系の炭素繊維）を配合した樹脂材料を用いてハウジング７を射出成形することにより、ハウジング７に必要とされる強度を満足しつつも、底部７ｂの上側端面７ｂ１の平面度を所定値に仕上げることが容易化されることを見出した。具体的には、キャビティ内に樹脂材料を射出する際の速度制限を解除しても、また、底部７ｂの上側端面７ｂ１（スラスト動圧発生部Ｃ）を成形する金型形状を容易化しても、底部７ｂの上側端面７ｂ１を所定の平面度に仕上げることが可能となることを見出したのである。

より具体的に述べると、例えば、繊維径が６〜９μｍでアスペクト比が４〜５０（繊維長３６〜３００μｍ）の炭素繊維を配合した樹脂材料を用いてハウジング７を射出成形する場合、必要とされる底部７ｂの上側端面７ｂ１の平面度を満足するには、射出速度を１５０〜２００ｍｍ／ｓに設定すると共に、上型１１の外周面１１ａのうち、ハウジング７の内周面７ａ１の成形領域間での径差を４０〜４５μｍとする（成形領域上端部よりも成形領域下端部を４０〜４５μｍ大径としたテーパ面とする）必要があった。ちなみに、上型１１の外周面１１ａの上下端部間における径差が大きくなるほど離型時における”無理抜き”の程度が大きくなり、ハウジング７を変形・損傷させることなく離型するのが難しくなる。

これに対し、上記本発明の構成を採用すると、上型１１の外周面１１ａの上下端部間での径差を３０μｍ以下にすることが、すなわち上型１１の離型を容易化することができると共に、射出速度を１００ｍｍ／ｓ以下あるいは２００ｍｍ／ｓ以上としても、必要とされる平面度を確保することができ、ハウジング７成形時の条件が緩和される。

また、動圧軸受装置１の運転時には、空気との摩擦等によって回転体に静電気が帯電するが、これを放置すると重大な不具合（例えば、周辺機器の損傷等）を招くおそれがある。そのため、帯電した静電気を接地側となるブラケット６（図１を参照）に逃がす上でハウジング７に所定の導電性をもたせることは極めて重要である。本実施形態におけるハウジング７の導電性は、樹脂材料中に配合する炭素繊維によって大きく左右されるが、上記のような炭素繊維を用いた場合には、高い導電性を確保し得ることを見出した。すなわち、射出成形時に、仮に炭素繊維が折損等したとしても導電性が低下するような事態は生じない。

なお、本願発明者の検証によれば、上記樹脂材料中における強化繊維の配合量が４０ｍａｓｓ％を超えると、強化繊維とフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２との接触頻度が増加することによるフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２の損傷や摩耗を招くおそれがあり、また配合量が５ｍａｓｓ％を下回ると、強化繊維を配合したことによる補強効果が十分に得られず、ハウジング底部７ｂに必要とされる耐摩耗性が不足するおそれがある。そのため、強化繊維の配合量は５〜４０ｍａｓｓ％の範囲とするのが望ましい。

また、上記樹脂材料中における充填材総量（強化繊維以外の充填材も配合する場合は、その充填材を含めた充填材の総量）は、４５ｍａｓｓ％以下とするのが望ましい。充填材総量が４５ｍａｓｓ％を超えると、樹脂材料の流動性が低下するため、ハウジング７（特に底部７ｂ）に必要とされる精度（平面度）を満足できない場合があったからである。

以上、本発明の一実施形態に係る動圧軸受装置１について説明を行ったが、スラスト軸受隙間を形成する部材（部分）の少なくとも一方が樹脂の射出成形品とされる構成の動圧軸受装置であれば、上記本発明の構成を適用可能である。なお、以下説明する他の実施形態に係る動圧軸受装置１では、説明の簡略化の観点から異なる構成についてのみ説明を行い、以上の構成に準ずるものには共通の参照番号を付して重複説明を省略する。

図６は、本発明に係る動圧軸受装置１の第２実施形態を示すものである。同図に示す動圧軸受装置１が図２に示すものと異なる主な点は、軸受スリーブ８の上端部に、平板状の第１シール部１９ａと、第１シール部１９ａの外径側端部から下方に張り出した円筒状の第２シール部１９ｂとを一体に備える断面逆Ｌ字形状のシール部材１９を固定し、第１シール部１９ａの内周面１９ａ２と軸部２ａの外周面２ａ１との間に第１のシール空間Ｓ１を形成すると共に、第２シール部１９ｂの外周面１９ｂ２とハウジング７の内周面との間に第２のシール空間Ｓ２を形成した点にある。この実施形態の動圧軸受装置１では、第２のシール空間Ｓ２をシール部材１９の外周側に設けている分、軸部２ａの外周に形成したシール空間（第１のシール空間Ｓ１）の軸方向寸法を図２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、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２に示す形態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。この実施形態では、図２に示す第１実施形態と同様に、ハウジング７が上記同様の樹脂材料で射出成形されている。

図７は、本発明に係る動圧軸受装置１の第３実施形態を示すものである。同図に示す動圧軸受装置１が以上で説明したものと異なる主な点は、ハウジング７が両端を開口させた円筒状をなし、その下端開口部がハウジング７と別体の蓋部材１５で封止されている点、および第２スラスト軸受部Ｔ２が、この蓋部材１５の上側端面１５ａとフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２との間に形成されている点にある。この実施形態では、蓋部材１５が上記同様の樹脂材料で射出成形されている。

図８は、本発明に係る動圧軸受装置１の第４実施形態を示すものである。同図に示す動圧軸受装置１が以上で説明したものと異なる主な点は、第２スラスト軸受部Ｔ２が、軸部材２の上端部に設けられたディスクハブ３の下側端面３ａ１とハウジング７の上側端面７ａ２との間に設けられた点、およびシール空間Ｓ１がハウジング７の上部外周面７ａ３とディスクハブ３の内周面３ｂ１との間に設けられた点にある。この実施形態では、ディスクハブ３が上記同様の樹脂材料で射出成形される一方、ハウジング７が黄銅等の金属材料で形成される。

以上で説明した動圧軸受装置１では、第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間（以下、「第２スラスト軸受隙間」という）を、樹脂製部材と金属製部材との間に形成しているが、かかる構成では、樹脂と金属の線膨張係数差が大きいが故に、温度変化等に伴って第２スラスト軸受隙間の隙間幅が大きく変動し、第２スラスト軸受部Ｔ２における支持能力が不安定化するおそれがある。

このような不具合を可及的に防止するには、図２、図６、および図７に示す動圧軸受装置１においては、軸部材２を、例えば図９に示すように、軸部２ａの外径側部分を円筒状の金属材２１で形成する一方、軸部２ａの内径側部分およびフランジ部２ｂを樹脂材２２で形成した金属と樹脂のハイブリッド構造とするのが有効である。このようにすることで、第２スラスト軸受隙間を形成する二部材の線膨張係数が概ね共通化されるからである。なお、この場合に、軸部材２の樹脂部２２とハウジング７とを同種のベース樹脂で形成すると、凝着等の不具合を招くおそれがある。従って、ＬＣＰをベース樹脂とする樹脂材料を用いてハウジング７を形成した場合、樹脂部２２は、例えばＰＰＳをベース樹脂とする樹脂材料を用いて形成するのが望ましい。

また、図８に示す動圧軸受装置１においては、ハウジング７およびディスクハブ３の双方を樹脂材料で形成することによって、上記のような第２スラスト軸受部Ｔ２における軸受性能の不安定化を可及的に防止することが可能である。

以上では、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、また、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。さらに、ラジアル軸受部は、軸方向に離隔した二箇所に設ける他、軸方向の一箇所あるいは軸方向に離隔した三箇所以上に設けることもできる（何れも図示は省略）。

また、以上では、軸部材２を回転側、ハウジング７等を固定側とした動圧軸受装置１について説明を行ったが、これとは逆に、軸部材２を固定側、ハウジング７等を回転側とした動圧軸受装置１に本発明の構成を適用することももちろん可能である。

本発明の有用性を実証するため、本発明の構成を採用した場合と、従来構成を採用した場合とで比較検証を行ったので、その検証結果を図１０に示す。図１０に示す各データは、ＬＣＰをベース樹脂とし、これに繊維径およびアスペクト比、および平均繊維長をそれそれ異ならせたＰＡＮ系の炭素繊維を所定量配合してなる樹脂材料を、同一の成形金型に射出・充填することによって図２に示す有底筒状のハウジング７を射出成形した場合を示すものである。なお、各ハウジング７の成形時における樹脂材料の射出速度は一定で、ここでは１００ｍｍ／ｓに設定した。

図１０から明らかなように、従来構成を採用した比較例１〜比較例４では、ハウジング７の底部７ｂの上側端面７ｂ１に所定の平面度、ここでは７μｍ以下を満足することができなかったのに対し、本願発明の構成を採用した実施例１〜３では何れも所定の平面度を満足することができた。また、本願発明の構成を採用すれば、抵抗値を改善することが、すなわち導電性を高めることができることがわかる。特に、平均繊維長が２００μｍである強化繊維（炭素繊維）を用いた実施例３の構成（請求項２の構成に対応）においては、抵抗値の更なる改善効果を得ることができる。以上から、本発明の有用性が実証される。

１ 動圧軸受装置
２ 軸部材
３ ディスクハブ
７ ハウジング
７ａ 側部
７ｂ 底部
７ｂ１ 上側端面
８ 軸受スリーブ
１５ 蓋部材
Ｂ，Ｃ スラスト動圧発生部
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

Claims (5)

1. 固定体と、回転体と、固定体と回転体との間のラジアル軸受隙間に生じる流体の動圧作用で両者をラジアル方向で非接触に保持するラジアル軸受部と、固定体と回転体との間のスラスト軸受隙間に生じる流体の動圧作用で両者をスラスト方向で非接触に保持するスラスト軸受部とを備え、固定体と回転体のうち、少なくとも一方のスラスト軸受隙間に面する部分が樹脂材料で射出成形された動圧軸受装置において、
   前記樹脂材料として、ＬＣＰを主成分とし、これに、充填材として、繊維径が６〜８μｍであると共にアスペクト比が１０〜４０のＰＡＮ系炭素繊維を配合したものを使用したことを特徴とする動圧軸受装置。
2. ＰＡＮ系炭素繊維の平均繊維長が１００〜２００μｍである請求項１記載の動圧軸受装置。
3. 前記樹脂材料中におけるＰＡＮ系炭素繊維の配合量が、５〜４０ｍａｓｓ％である請求項１記載の動圧軸受装置。
4. 前記樹脂材料中における充填材総量が、４５ｍａｓｓ％以下である請求項１記載の動圧軸受装置。
5. 固定体および回転体のスラスト軸受隙間に面する部分の何れか一方が前記樹脂材料で射出成形され、他方が前記樹脂材料とはベース樹脂の異なる樹脂材料で射出成形されている請求項１記載の動圧軸受装置。

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