KR20080050585A - 베어링 부재와 그 제조 방법, 및 베어링 부재를 구비한베어링 장치와 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

고정밀도의 이경 간극을 저비용으로 형성함으로써 베어링 성능 및 시일 성능의 향상을 도모한다. 전기 주조부(4)의 내주면(4a)과의 사이에 단차를 갖는 성형부(5)의 내주면(5a)을, 마스터(8)의 표면을 피복하는 비도전성 피막(9)을 모방해서 성형한다. 비도전성 피막(9)의 제거에 따라, 내주에 노출된 성형부(5)의 내주면(5a)과 축부재(2)의 외주면(2a) 사이에 베어링 간극(6)보다 대경의 반경 방향 간극(7)을 형성한다. 이 베어링 간극(6) 및 반경 방향 간극(7)을 축부재(2)와의 사이에 형성하는 베어링 부재(3)는 마스터(8) 표면의 일부에 비도전성 피막(9)을 형성한 마스터(8)에 전기 주조 가공을 행하여 전기 주조부(4)를 형성하고, 이어서 마스터(8) 표면의 전기 주조부(4) 및 비도전성 피막(9)을 캐비티(15) 내에 삽입한 상태에서 베어링 부재(3)의 사출 성형을 행한 후, 베어링 부재(3)로부터 비도전성 피막(9)을 제거함으로써 제조한다.

베어링 부재, 베어링 장치

Description

베어링 부재와 그 제조 방법, 및 베어링 부재를 구비한 베어링 장치와 그 제조 방법{BEARING MEMBER AND PRODUCTION METHOD THEREOF, AND BEARING DEVICE PROVIDED WITH BEARING MEMBER AND PRODUCTION METHOD THEREOF}

본 발명은 베어링 부재와 그 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 베어링 부재와, 이 베어링 부재와의 내주면 사이에 베어링 간극을 형성하는 축을 구비한 베어링 장치와 그 제조 방법에 관한 것이다.

이러한 종류의 베어링 부재는 전기 주조부의 성형 모체가 되는 마스터 표면에 석출한 면이 마스터 표면의 면정밀도를 모방하여 고정밀도로 형성 가능한 것을 이용하여 이 전기 주조부의 석출면으로 베어링면을 구성한 베어링 부재로서 바람직하게 이용되고 있다.

예컨대, 일본 특허 공개 2003-56552호 공보(특허문헌1)에는 전기 주조부를 삽입 부품으로서 일체로 다이 성형한 베어링 부재 및 이것을 구비한 베어링 장치가 제안되어 있다. 이 베어링 부재는 전기 주조부의 성형 모체가 되는 마스터 축의 비도전성 마스킹부 이외의 영역에 전기 주조 셸(shell)인 원통 형상의 전기 주조부를 석출 형성하고, 이 전기 주조부를 삽입 부품으로 하여 베어링 부재를 수지로 다이 성형한 후, 베어링 부재의 전기 주조부를 마스터 축으로부터 분리함으로써 분리면 이 되는 전기 주조부의 내주면을 그대로 베어링면으로서 사용할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 것이다. 이 베어링 부재에 의하면, 전기 주조 셸인 전기 주조부의 내주면이 베어링 부재의 축 구멍을 형성하므로, 진원도 및 내경 치수 정밀도가 높아 슬라이딩성도 양호하고, 축 구멍에 삽입되는 축부재와의 사이의 클리어런스를 매우 작게 해서 정밀한 회전, 슬라이딩 또는 슬라이딩 회전이 가능하게 된다.

또한, 최근에는 일본 특허 공개 평10-246223호 공보(특허문헌2)에 개시된 바와 같이, 재료 비용이나 가공 비용의 저감을 목표로 하여 베어링 부재를 수지로 형성한 것도 알려져 있다.

특허문헌1: 일본 특허 공개 2003-56552호 공보

특허문헌2: 일본 특허 공개 평10-246223호 공보

상기의 방법으로 형성한 베어링 부재에서는 전기 주조부와 마스터 축의 분리가 잔류 응력의 해방에 따라 행해지기 때문에, 분리 후의 마스터 축의 외주면과 전기 주조부의 내주면 사이의 간극은 축방향으로 균일 폭이 된다. 종래에는 전기 주조부가 베어링 부재의 축방향 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있기 때문에, 상기 방법에서는 베어링 부재의 내주면과 베어링 부재의 외주면 사이에 베어링 부재의 전체 길이에 걸쳐 균일 폭의 간극밖에 얻을 수 없다.

그러나, 베어링에 대한 요구 특성에 따라서는 부분적으로 다른 폭의 간극이 요구되는 경우도 있다. 예컨대 오일 누설 방지 등을 위해 베어링 부재의 단부에 시일 공간을 형성할 경우, 또는 2개의 베어링면 사이에 도피부나 오일 고임부를 형성할 경우에는 베어링 부재의 내주면과 축부재의 외주면 사이에 베어링 간극보다 큰 폭의 간극을 형성할 필요가 있다.

이와 같이, 베어링 간극과는 반경 방향 치수가 다른 간극(이경(異徑) 간극)은 예컨대 전기 주조부의 내주면에 후가공을 실시하여 그 내경 치수를 확대시킴으로써도 얻을 수는 있지만, 전기 주조부의 두께는 통상 1㎜ 이하이기 때문에 정밀도면이나 비용면을 고려하면 실용적이지 않다.

상술한 바와 같이, 베어링 부재를 수지로 형성하는 경우이면, 내주면의 미소 단차는 이러한 단차에 대응하는 부분을 금형으로 형성해 둠으로써 성형가능하지만, 이 경우에도 금형의 가공 비용이 증대되기 때문에 바람직하지 못하다.

이상의 사정을 감안하여, 본 발명에서는 고정밀도의 이경 간극을 저비용으로 형성함으로써 베어링 성능 및 시일 성능의 향상을 도모하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 전기 주조부와, 전기 주조부와 일체로 형성된 성형부를 구비하고, 전기 주조부의 내주면에 축부재를 지지하는 베어링면이 형성된 베어링 부재로서, 내주면이 성형부의 내주면과 전기 주조부의 내주면으로 형성되고, 또한 성형부의 내주면이 전기 주조부의 내주면에 대하여 단차를 가진 성형면인 것을 특징으로 하는 베어링 부재를 제공한다(청구항 1).

이와 같이, 본 발명에 의하면, 베어링 부재의 내주면이 성형부의 내주면과 전기 주조부의 내주면으로 형성되어 있으므로, 축부재의 외주면과의 사이의 간극이 전기 주조부의 내주면과의 사이뿐만 아니라, 성형부의 내주면과의 사이에도 형성된다. 이 때, 성형부의 내주면이 전기 주조부의 내주면에 대하여 단차를 가지므로 성형부의 내주면과 축부재의 외주면 사이에서 이경 간극을 형성할 수 있다. 또한, 전기 주조 가공에 의해 형성된 전기 주조부의 내주면이 고정밀도로 얻어짐과 아울러, 성형부의 내주면을 성형면으로 함으로써 성형부의 내주면도 고정밀도로 얻을 수 있다. 그 때문에, 이들 내주면과 축부재의 외주면 사이에 형성되는 이경 간극을 고정밀도로 얻을 수 있다.

상기 구성의 베어링 부재는, 예컨대 이 베어링 부재와, 베어링 부재의 내주에 삽입한 축부재를 구비하고, 성형부의 내주면과 축부재의 외주면 사이에 반경 방향의 간극을 형성한 베어링 장치로서 제공가능하다(청구항 3). 이 경우, 상기 반경 방향의 간극으로 시일 공간을 형성할 수 있다(청구항 4). 또한, 상기 반경 방향의 간극으로 도피부를 형성할 수도 있다(청구항 5).

또한, 이경 간극의 형상으로서, 전기 주조부와 성형부 중 어느 한쪽의 내주면을 다른쪽의 내주면의 축방향 양측에 배치한 구성이 고려된다(청구항 2). 예컨대 상기 반경 방향의 간극으로 시일 공간을 형성할 경우에는 성형부의 내주면을 전기 주조부의 내주면의 축방향 양측에 배치하여 상기 반경 방향의 간극을 베어링 장치의 축방향 양단에 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 반경 방향의 간극으로 도피부를 형성할 경우에는 전기 주조부의 내주면을 성형부의 내주면의 축방향 양측에 배치하여 상기 반경 방향의 간극을 복수의 베어링면 사이에 형성하는 것이 바람직하다. 물론, 본 발명에 따른 이경 간극으로서는 상기 예시의 구성에 한정되지 않고, 여러가지의 형태를 채택하는 것이 가능하다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 전기 주조부에 베어링면을 갖는 베어링 부재를 제조함에 있어서, 표면의 일부에 비도전성 피막이 형성된 마스터를 이용하여 전기 주조 가공을 행하고, 이어서 마스터 표면의 전기 주조부 및 비도전성 피막을 삽입한 상태에서 사출 성형을 행한 후, 비도전성 피막의 제거를 행하는 것을 특징으로 하는 베어링 부재의 제조 방법을 제공한다(청구항 6). 또한, 본 발명에 있어서의 『전기 주조 가공』은 전해 도금 가공이나 무전해 도금 가공, 또는 이들의 조합에 의한 가공을 포함한다. 여기서 말하는 무전해 도금 가공은 전기를 이용하지 않고, 금속염의 수용액에 첨가한 환원제의 작용에 의해 금속의 석출을 행하는 방법을 의미한다.

전기 주조부의 내주면과, 전기 주조부의 내주면에 대하여 단차를 갖는 성형부의 내주면을 갖는 베어링 부재의 내주면을 형성하기 위해서, 예컨대 마스터 축을 단차가 있는 축형상의 마스터를 사용할 경우, 성형품의 내주면 형상은 기본적으로 마스터 축의 내주면 형상에 의존하므로, 내주면 형상의 자유도가 낮아진다. 또한, 형상 변경이나 치수 변경마다 마스터 축을 가공하는 수고가 들어 고비용화의 요인이 된다.

이것에 대해서, 비도전성 피막으로 표면의 일부를 피복한 마스터 축을 이용하여 전기 주조 가공을 행하고, 이어서 마스터 축을 전기 주조부 및 비도전성 피막을 포함해서 삽입하여 사출 성형을 행한 후, 마스터 축의 분리 및 비도전성 피막의 제거를 행하도록 하면, 마스터의 표면 형상에 의존하지 않는 베어링 부재의 내주면을 얻을 수 있으므로, 그 형상 자유도를 높일 수 있다.

특히 베어링 부재가 전기 주조부와 성형부 중 어느 한쪽의 내주면을 다른쪽의 내주면의 축방향 양측에 배치한 구조를 가질 경우, 전자의 방법(단차가 있는 마스터를 사용하는 방법)에서는 사출 성형 후에 마스터 축을 분리할 때, 마스터 축 외주면의 단차부와 베어링 부재 내주면의 단차부가 축방향으로 간섭한다. 그 때문에, 단차 사이즈에 따라서는 분리 불가능하게 될 가능성이 있지만, 본 발명에 따른 후자의 방법이면 마스터는 균일 지름으로 할 수 있기 때문에, 이러한 종류의 간섭을 배제할 수 있고, 마스터와 베어링 부재를 확실하게 분리할 수 있다.

또한, 마스터로서(특히 축의 부분에는) 균일 지름의 것을 사용할 수 있으므로, 제조 비용의 저렴화를 도모할 수 있다. 비도전성 피막은 마스터의 표면에 형성하면 되므로, 그 제어도 내주면에 고정밀도의 가공을 실시하는 경우와 비교해서 비교적 용이하고, 보다 한층의 저비용화를 도모하는 것이 가능하다.

비도전성 피막의 마스터 표면에의 형성 방법으로서는, 예컨대 스핀 코팅법을 비롯해서 범용적인 코팅법을 사용할 수 있다. 또한, 이 그 외에도, 잉크젯법 등으로 물방울 형상의 미량 잉크를 마스터 표면에 공급하고, 이러한 잉크의 집합체로 피막을 형성하는 방법이 사용가능하다. 비도전성 피막에 적합한 재료로서는 그 작업 공정을 고려하여 도금 내성(전해질 용액에 대한 내성)이나 내환경성, 내열성, 용제로의 용해성 등이 우수한 수지 재료를 선택 사용하는 것이 바람직하다.

단, 수지부의 내주면을 성형하는 것이 마스터 표면을 마스킹하기 위한 비도전성 피막일 필요는 없고, 수지부의 성형 후에 제거 가능한 것이면 된다. 그 때문에, 이경 간극을 형성하는 방법으로서, 전기 주조부에 베어링면을 갖는 베어링 부재를 제조함에 있어서, 표면의 일부에 비도전성 피막이 형성된 마스터를 이용하여 전기 주조 가공을 행한 후, 비도전성 피막을 제거함과 아울러, 제거 영역의 일부 또는 전체에 수지층을 형성하고, 이어서 마스터 표면의 전기 주조부 및 수지층을 삽입한 상태에서 사출 성형을 행한 후, 수지층의 제거를 행하는 방법도 고려된다(청구항 7). 이 경우, 비도전성 피막용의 재료로서는 주로 도금 내성을 만족하는 것이면 되고, 수지층용 재료로서는 내열성이 우수하고, 용제에 의해 용해되기 쉬운 것이면 된다. 이것에 의해, 사용가능한 재료의 선택 폭이 넓어져 보다 저렴한 재료를 선택 사용할 수 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 내주면의 적어도 일부가 수지로 형성된 베어링 부재와, 베어링 부재의 내주에 상대 회전 가능하게 삽입되고, 대향하는 베어링 부재의 내주면 사이에 베어링 간극을 형성하는 축을 구비한 것으로서, 베어링 부재의 수지부가 액정 폴리머로 이루어지고, 수지부의 성형 수축으로 축과 수지부 사이에 미소 간극을 형성한 것을 특징으로 하는 베어링 장치를 제공한다(청구항 8). 또한, 여기서 말하는 액정 폴리머는 액정 폴리머 단체(單體)뿐만 아니라, 액정 폴리머를 베이스 수지로 하고, 이것에 금속이나 무기물 등으로 이루어지는 충전제를 배합한 것을 포함한다.

액정 폴리머는 일반적으로 용융 상태에서 금형 내에 충전될 때, 금형 내벽을 따라 높은 배향성을 나타내는 것이므로, 상기 성형체의 표층부에서는 스킨(skin) 층이라고 불리는 고배향층이 형성되고, 한편, 금형 내벽으로부터 떨어진 장소에서는 코어층이라고 불리는 랜덤 배향층이 형성된다. 이 결과, 액정 폴리머의 성형체는 다른 수지 재료와는 다른 특유의 성형 수축 거동을 나타내고, 예컨대 슬리브상으로 성형했을 경우, 성형체의 외주면이 내경측으로 후퇴함과 아울러, 내주면이 외경측으로 후퇴(확경)한다.

본 발명은 수지부를 액정 폴리머로 형성한 경우에 생기는 상술의 성형 수축 거동에 착안해서 창출된 것이고, 축과 대향하는 수지부의 내주면(성형면)을 후퇴시킴으로써 축과 수지부 사이에 미소 간극을 형성한 것을 특징으로 하는 것이다.

이러한 구성에 의하면, 예컨대 내주면의 미소 단차를 수지부의 성형과 함께 형성할 수 있으므로, 베어링 간극과는 다른 사이즈의 간극(이경 간극)을, 성형 후에 미세 가공 등의 기계 가공을 행하지 않고 형성할 수 있다. 또한, 베어링 부재의 내주면에 후가공을 실시할 필요가 없기 때문에, 절삭 분말의 발생을 최대한 방지할 수 있다. 따라서, 이들 가공 공정 또는 세정 공정을 대폭적으로 간략화해서 저비용화를 도모할 수 있다. 또한, 수지부의 성형에 사용하는 금형에 대해서도 상기 미소 단차 등을 액정 폴리머의 성형 수축을 이용하여 형성함으로써 이러한 금형 형상을 간소화할 수 있어 경제적이다. 또는, 미소 간극의 사이즈나 형성 위치에 대한 요구에도 최소한의 금형 형상의 변경으로 대응할 수 있다.

축과 수지부 사이의 미소 간극은, 예컨대 베어링 부재의 양단부 중 적어도 한쪽에 형성할 수 있고(청구항 9), 이 경우, 미소 간극은 베어링 간극에 충전되는 유체의 시일 공간으로서 작용한다.

또한, 상기 미소 간극은, 예컨대 복수의 베어링 간극을 축방향으로 이격 형성하고, 인접하는 베어링 간극의 사이에 베어링 간극의 간극 폭보다 큰 미소 간극으로서 형성할 수 있다(청구항 10). 이 경우, 미소 간극은 베어링 간극에 대한 도피부로서 작용한다. 이것에 의해, 높은 모멘트 강성을 발현하면서도, 손실 토크나 슬라이딩 마찰을 가급적 작게 억제한 베어링 장치를 얻을 수 있다.

베어링 부재는, 예컨대 통형상의 금속부를 삽입 부품으로서 다이 성형할 수 있다(청구항 11). 이 경우, 베어링 부재의 대부분을 수지로 형성함으로써 재료 비용의 저감화가 가능하게 되고, 또한 베어링 간극을 형성하는 베어링 부재의 내주면을 금속으로 형성함으로써 축의 외주면과 슬라이딩하는 베어링면의 내마모성을 개선할 수 있다.

상기 금속부는 예컨대 전기 주조 가공으로 형성할 수 있다(청구항 12). 이 경우, 사용하는 마스터 축은 균일 지름의 것이면 되므로, 마스터 축을 무리하게 빼내지는 일 없이 높은 형상 정밀도를 갖는 금속부의 내주면을 얻을 수 있다. 또한, 전기 주조 가공에 의해 형성된 금속부이면, 금속소재에 기계 가공이나 소성 가공을 실시함으로써 형성된 금속부와 비교해서 형상적인 자유도가 증가되므로, 이러한 미소 간극의 형상이나 위치를 용이하게 제어하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 전기 주조부 및 전기 주조부를 유지하는 유지부로 이루어지는 베어링과, 베어링의 내주에 삽입된 축부재를 갖고, 전기 주조부에 축부재의 외주면과 대향하는 베어링면이 형성된 베어링 장치에 있어서, 축부재에 소경(小徑)부와 대경(大徑)부를 형성함과 아울러, 유지부에 축부재의 대경부에 의해 성형된 성형면을 형성하고, 전기 주조부의 베어링면 및 상기 유지부의 성형면을 각각 축부재의 소경부 외주면과 대향시킨 것을 특징으로 하는 베어링 장치를 제공한다(청구항 13).

또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 전기 주조부 및 전기 주조부를 유지하는 유지부로 이루어지는 베어링과, 베어링의 내주에 삽입된 축부재를 갖고, 전기 주조부에 축부재의 외주면과 대향하는 베어링면이 형성된 베어링 장치의 제조에 있어서, 소경부와 대경부를 갖는 축부재 중 적어도 소경부를 마스터로 하여 전기 주조부를 형성한 후, 축부재의 적어도 대경부를 내형(內型)으로 하는 사출 성형에 의해 전기 주조부를 유지하는 유지부를 성형하고, 그 후, 축부재를 전기 주조부 및 유지부로부터 분리하고, 분리한 축부재의 소경부의 외주면을 축부재의 대경부에 의해 성형된 유지부의 성형면과 대향시키는 것을 특징으로 하는 베어링 장치의 제조 방법을 제공한다(청구항 16).

이와 같이 본 발명에서는 축부재의 대경부에 의해 성형된 유지부의 성형면을 축부재의 소경부 외주면과 대향시킨다. 이 성형면과 축부재의 소경부 외주면 사이의 미소 간극은 베어링면과 축부재 사이의 베어링 간극보다 간극 폭이 크기 때문에, 보다 많은 윤활유를 유지할 수 있다. 따라서, 이 미소 간극이 베어링 간극에 오일을 공급하는 오일 고임부로서의 기능을 하여 윤활유 부족에 의한 문제를 회피할 수 있다. 또한, 미소 간극이 베어링 간극에 충전된 윤활유의 온도 변화에 따른 용적 변화량을 흡수하는 버퍼 기능을 함으로써 베어링 장치의 사용 환경의 고온화에 의해 팽창된 윤활유가 베어링 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 이 미소 간극은 유지부의 사출 성형 공정에 있어서 축부재의 대경면을 내형으로 해서 성형되는 성형면과, 축부재의 소경부 외주면을 대향시킴으로써 형성된다. 즉, 사출 성형에 의해 일체로 성형된 전기 주조부, 유지부 및 축부재로부터 축부재를 분리한 후, 축부재를 축방향으로 이동시키는 것만으로 상기 미소 간극을 형성할 수 있으므로, 별도의 부재나 별도의 공정이 필요로 되지 않아 저비용으로 오일 고임부를 형성할 수 있다.

또한, 이러한 미소 간극을 베어링의 내주면의 단부에 형성하면(청구항 14), 이 미소 간극이 시일 공간으로서 기능하고, 윤활유의 외부로의 누출을 방지할 수도 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 내주에 베어링면을 가진 전기 주조부 및 전기 주조부와 일체로 형성되는 다이 성형부를 갖는 베어링 부재와, 베어링 부재의 내주에 삽입되고, 베어링면과의 사이에 베어링 간극을 형성하는 축을 구비한 것에 있어서, 베어링 간극과 베어링 외부측에서 연통하고, 또한 베어링 외부측을 향해 반경 방향 치수를 점차 확대한 테이퍼 형상의 시일 공간을 더 구비한 것을 특징으로 하는 베어링 부재를 제공한다(청구항 17).

이러한 구성에 의하면, 베어링 내부 공간에 윤활유를 가득 채워 사용할 경우, 어떠한 이유로 베어링 내부의 윤활유가 베어링 외부로 누출되려고 하면, 베어링 간극보다 베어링 외부측에 위치하는 테이퍼 형상 시일 공간에 있는 윤활유는 모세관력에 의해 지름 방향 치수가 축소되는 방향(베어링 내부 방향)으로 끌어 당기는 힘을 받는다. 이것에 의해, 베어링 장치의 사용시, 윤활유의 누출을 방지하여 높은 청정도를 확보할 수 있다.

또한, 상기 구성에 의하면, 대향하는 축의 외주면과의 사이에 베어링면과 축의 외주면 사이의 지름 방향 간극(베어링 간극)보다 대용적의 공간(시일 공간)이 형성된다. 이것에 의해, 이러한 시일 공간을 일종의 오일 고임부로서 사용할 수 있어 윤택한 유체를 베어링 간극에 안정되게 공급할 수 있다. 특히 이러한 종류의 베어링 장치에 있어서는, 아무리 소결 금속제의 베어링 부재를 구비한 베어링 장치와 비교하더라도 오일 보충 성능이 뒤떨어지는 부분은 부정할 수 없지만, 상술한 바와 같이 테이퍼면을 형성함으로써 이러한 문제를 해결할 수 있다. 따라서, 베어링면을 전기 주조부로 형성하는 것에 의한 베어링면의 형상 정밀도의 향상과 오일 유지량의 증대를 양립시킴으로써 높은 베어링 성능을 장기에 걸쳐 안정적으로 발휘할 수 있다.

시일 공간은 축의 외주에 형성된 테이퍼면과 이것에 대향하는 베어링 부재의 내주면으로 구성하는 것 외에, 전기 주조부의 내주에 형성된 테이퍼면과 이것에 대향하는 축의 외주면으로 구성하거나(청구항 18), 또는 다이 성형부의 내주에 형성된 테이퍼면과 이것에 대향하는 축의 외주면으로 구성할 수도 있다(청구항 19). 특히 후자의 경우(베어링 부재측에 테이퍼면을 형성할 경우)에는 테이퍼면을 전기 주조 가공으로 전기 주조부와 일체로 또한 동시에, 또는 다이 성형 가공으로 다이 성형부와 일체로 또한 동시에 형성할 수 있다. 그 때문에, 테이퍼면을 전기 주조부나 다이 성형부와 별체로 형성하는 경우와 비교해서 가공 공정이 간략화되어 이러한 제조 비용을 저감할 수 있다.

<발명의 효과>

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 고정밀도의 이경 간극을 저비용으로 형성할 수 있고, 이것에 의해 베어링 성능 및 시일 성능의 향상을 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 베어링 장치의 일구성예를 나타내는 단면도이다.

도 2는 비도전성 피막이 형성된 마스터의 사시도이다.

도 3은 비도전성 피막을 가진 전기 주조축의 사시도이다.

도 4는 베어링 부재의 다이 성형 공정의 일례를 개념적으로 나타내는 도면이다.

도 5는 수지 피막이 형성된 전기 주조축의 사시도이다.

도 6은 전기 주조축의 제 1 변형예를 나타내는 요부 확대도이다.

도 7은 제 1 변형예에 따른 전기 주조축으로 형성된 베어링 장치의 요부 확대도이다.

도 8은 전기 주조축의 제 2 변형예를 나타내는 요부 확대도이다.

도 9는 제 2 변형예에 따른 전기 주조축으로 형성된 베어링 장치의 요부 확대도이다.

도 10은 베어링 장치의 제 3 변형예를 나타내는 단면도이다.

도 11은 베어링 장치를 구비한 모터의 일구성예를 나타내는 단면도이다.

도 12는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 베어링 장치의 일구성예를 나타내는 단면도이다.

도 13은 베어링 부재의 다이 성형 공정의 일례를 개념적으로 나타내는 도면 이다.

도 14는 도 13의 A-A단면에 있어서의 수지부의 성형 수축을 모식적으로 나타내는 도면이다.

도 15는 베어링 장치의 제 1 변형예를 나타내는 단면도이다.

도 16은 베어링 장치의 제 2 변형예를 나타내는 단면도이다.

도 17은 베어링 장치의 제 3 변형예를 나타내는 단면도이다.

도 18은 베어링 장치를 구비한 모터의 일구성예를 나타내는 단면도이다.

도 19는 수지부의 수축 실험에 이용한 시험편을 나타내는 단면도이다.

도 20은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 축부재의 일례를 나타내는 사시도이다.

도 21은 단차가 있는 마스터에 전기 주조부를 형성한 전기 주조축의 일례를 나타내는 사시도이다.

도 22는 베어링의 다이 성형 공정의 일례를 개념적으로 나타내는 도면이다.

도 23은 베어링과 축부재와 일체적으로 성형된 베어링의 단면도이다.

도 24는 제 3 실시형태에 따른 베어링 장치의 일구성예를 나타내는 단면도이다.

도 25는 베어링 장치의 제 1 변형예를 나타내는 단면도이다.

도 26은 베어링 장치의 제 2 변형예를 나타내는 단면도이다.

도 27은 베어링 장치의 제 3 변형예를 나타내는 단면도이다.

도 28은 베어링 장치를 구비한 모터의 일구성예를 나타내는 단면도이다.

도 29는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 베어링 장치의 일구성예를 나타내는 단면도이다.

도 30은 마스킹부가 형성된 마스터의 사시도이다.

도 31은 전기 주조축의 사시도이다.

도 32는 베어링 부재의 다이 성형 공정을 개념적으로 나타내는 도면이다.

도 33은 베어링 장치의 변형예를 나타내는 단면도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1,51 : 베어링 장치 2,52 : 축부재

3,53 : 베어링 부재 4,54 : 전기 주조부

5,55 : 성형부 6,56 : 베어링 간극

7,27,37,57 : 반경 방향 간극(이경 간극) 8 : 마스터

9,29,39 : 비도전성 피막 19 : 수지층

101,121,131,141,151 : 베어링 장치 102,122,132,152 : 축

103,123,133,143,157 : 베어링 부재 104,134 : 금속부

105,125,145,158 : 수지부 105a,125a : 제 1 내주면

106 : 베어링 간극

107,127,147,148,159,160 : 미소 간극 201 : 축부재

201a : 대경부 외주면 203 : 전기 주조부

204 : 전기 주조축 205 : 베어링

206 : 유지부 206a : 성형면

215 : 미소 간극 301,321 : 베어링 장치

302,322 : 축 303,323 : 베어링 부재

304,324 : 전기 주조부 305,325 : 수지부

306,326,327 : 테이퍼면 307,330 : 베어링 간극

308,328,329 : 시일 공간 312 : 테이퍼부

C1,C2,C3,C4,C5,C11,C12,C13 : 간극 폭 R1,R2,R3 : 레이디얼 베어링부

T1,T2,T3 : 스러스트 베어링부

이하, 본 발명의 제 1 실시형태를 도 1~도 11에 기초하여 설명한다.

도 1은 제 1 실시형태에 따른 베어링 장치(1)의 일례를 나타낸다. 도 1에 있어서, 베어링 장치(1)는 축부재(2)와, 축부재(2)를 내주에 삽입가능한 베어링 부재(3)를 구비한다. 이 중 베어링 부재(3)는 전기 주조부(4)와 성형부(5)로 이루어지고, 전기 주조부(4)를 삽입 부품으로서 수지 재료로 일체로 사출 성형된다.

베어링 부재(3)의 내주면 중 축방향 양단을 제외한 영역은 전기 주조부(4)의 내주면(4a)에 의해 형성된다. 전기 주조부(4)의 내주면(4a)은 대향하는 축부재(2)의 외주면(2a)과의 사이에 간극 폭(C1)의 베어링 간극(6)이 형성되어 있다. 또한, 축방향 양단에 위치하고, 내주면(4a)과 함께 베어링 부재(3)의 내주면을 구성하는 제 2 성형면(5a,5a)은, 후술하지만, 비도전성 피막(9)의 외표면(성형면(9a1))을 모방하여 성형된 것이며, 전기 주조부(4)의 내주면(4a)에 대하여 단차를 갖는다. 제 2 성형면(5a)은 이 실시형태에서는 지름이 일정한 원통면이며, 대향하는 축부재(2) 의 외주면(2a)과의 사이에 반경 방향의 간극(7)이 형성되어 있다. 반경 방향 간극(7)의 간극 폭(C2)은 베어링 간극(6)의 간극 폭(C1)보다 크다.

반경 방향 간극(7)은, 이 실시형태에서는 베어링 내부에 가득 채워진 윤활유의 시일 공간이 되고, 베어링 간극(6)을 윤활유로 가득 채운 상태에서는, 윤활유의 오일면은 항상 축방향 양단의 시일 공간(반경 방향 간극(7,7)) 내에 유지된다. 또한, 도 1에 나타내는 베어링 간극(6) 및 반경 방향 간극(7)은 축부재(2)나 베어링 부재(3)에 비하면 모두 미소하지만, 도 1에서는 형상의 이해를 용이하게 하기 위해서 베어링 간극(6)의 간극 폭(C1) 및 반경 방향 간극(7)의 간극 폭(C2)을 축부재(2)의 지름 방향 치수에 비해서 크게(과장해서) 묘사하고 있다.

상기 구성의 베어링 장치(1)에 있어서, 축부재(2)의 상대 회전시, 베어링 간극(6)에 가득 채워진 윤활유가 오일막을 형성하고, 이러한 오일막을 통해서 축부재(2)가 베어링 부재(3)에 대하여 레이디얼 방향으로 상대 회전 가능하게 지지된다. 또한, 이 때, 시일 공간이 되는 반경 방향 간극(7)이 베어링 간극(6)의 대기 개방측에 인접해서 형성되어 있기 때문에, 축부재(2)의 상대 회전에 따라 윤활유가 베어링 간극(6)으로부터 베어링 외부로 누출되는 것을 방지하여 윤활유를 베어링 내부에 유지할 수 있다.

이하, 베어링 장치(1)의 제조 공정의 일례를 베어링 부재(3)의 제조 공정을 중심으로 설명한다.

베어링 부재(3)는 전기 주조 가공에서 사용하는 마스터(8)의 표면에 비도전성 피막(9)을 형성하는 공정, 비도전성 피막(9)이 형성된 마스터(8)에 전기 주조 가공을 행하여 전기 주조부(4)를 형성하는 공정, 전기 주조부(4) 및 비도전성 피막(9)을 가진 마스터(8)를 삽입 부품으로 해서 베어링 부재(3)의 다이 성형(삽입 성형)을 행하는 공정, 전기 주조부(4)와 마스터(8)를 분리하는 공정, 및 베어링 부재(3)로부터 비도전성 피막(9)을 제거하는 공정을 거쳐 제조된다.

전기 주조부(4)의 성형 모체가 되는 마스터(8)는, 이 실시형태에서는 축형상을 이루고, 예컨대 담금질 처리를 한 스테인레스강으로 단면 윤곽 진원 형상으로, 또한 축방향으로 균일 지름으로 형성된다. 마스터(8)의 재료로서는 스테인레스강 이외에도, 예컨대 크롬계 합금이나 니켈계 합금 등 마스킹성, 도전성, 내약품성을 가진 것이면 금속, 비금속을 막론하고 임의로 선택가능하다.

마스터(8)는 중실축 외에 중공축 또는 중공부에 수지를 충전한 중실축이어도 된다. 또한, 마스터(8)의 외주면 정밀도는 베어링면이 되는 전기 주조부(4)의 내주면(4a)의 면정밀도를 직접 좌우하므로, 되도록이면 고정밀도로 마무리해 두는 것이 바람직하다.

마스터(8)의 표면 중 전기 주조부(4)의 형성 예정 영역을 제외한 영역에는 마스킹을 위한 비도전성 피막(9)이 형성된다. 또한, 비도전성 피막(9)은, 이 실시형태에서는 성형부(5)의 제 2 성형면(5a)을 성형하고, 축부재(2)의 외주면(2a)과의 사이에 반경 방향 간극(7)을 형성하기 위한 것이다. 그 때문에, 도 2에 나타내는 바와 같이, 마스터(8)의 표면에 형성된 비도전성 피막(9) 중 성형부(5)의 제 2 성형면(5a)에 대응하는 개소(성형부(9a))는 타 개소에 비해서 두껍게 형성되어 있다.

마스터(8)의 표면에 비도전성 피막(9)을 형성하는 방법으로서, 여러가지의 방법이 사용가능하고, 예컨대 스핀 코팅법을 들 수 있다. 또한, 이 외에는, 물방울 형상의 미량 잉크를 잉크젯법 등에 의해 마스터 표면에 공급하고, 이러한 미량 잉크의 집합체로 비도전성 피막(9)을 형성하는 방법 등이 고려된다. 상술한 방법 중 전자는 균등 두께의 피막을 단시간에 형성하는데에 우수한 방법인 것에 대해서, 후자는 미소하고 또한 복잡한 형상의 피막을 형성하는데에 우수한 방법이다. 그 때문에, 형성해야 할 비도전성 피막(9)의 형상에 맞춰 상기 방법을 구별해서 사용하는 것이 바람직하다.

비도전성 피막(9)을 형성하는 재료로서는 절연성(비전해 석출성)은 물론, 전해질 용액에 대한 내식성, 또한 후술하는 성형부(5)의 성형 온도에 대한 내구성(내열성)이나 용제에 대한 용해 용이성(용해성) 등을 가진 재료인 것이 바람직하고, 예컨대 초산비닐수지나 에틸셀룰로오스, 아세틸부틸셀룰로오스, 셸락(천연수지) 등을 일례로서 들 수 있다.

전기 주조 가공은 Ni나 Cu 등의 금속 이온을 함유한 전해질 용액에 마스터(8)를 침지하고, 전해질 용액에 통전해서 원하는 금속을 마스터(8)의 표면 중 비도전성 피막(9)을 제외한 영역(외주면(8a)의 노출 영역)에 전해 석출시킴으로써 행해진다. 전해질 용액에는 카본 등의 슬라이딩재, 또는 사카린 등의 응력 완화재를 필요에 따라 함유시키는 것도 가능하다. 석출 금속의 종류는 베어링의 베어링면에 요구되는 경도, 피로 강도 등의 물리적 성질, 또는 윤활유에 대한 내성(내유성) 등 필요로 되는 특성에 따라 적절하게 선택된다. 또한, 상술한 전해질 용액에 관한 설명은 후술하는 제 2~제 4 실시형태에 있어서 사용되는 전해질 용액과 공통된다.

이상의 공정을 거침으로써, 도 3에 나타내는 바와 같이, 마스터(8) 표면의 비도전성 피막(9) 형성 영역 이외의 영역에 전기 주조부(4)를 형성한 전기 주조축(10)이 제작된다. 이 단계에서, 전기 주조축(10)은 마스터(8)의 외주면(8a)의 축방향 일부 영역에 원통 형상의 전기 주조부(4)를 형성하고, 전기 주조부(4)의 축방향 양단에 인접해서 비도전성 피막(9)의 성형부(9a)를 형성한 형태를 이룬다. 또한, 전기 주조부(4)의 두께는 이것이 지나치게 얇으면 베어링면(내주면(4a))의 내구성 저하 등으로 이어지고, 지나치게 두꺼우면 마스터(8)로부터의 박리성이 저하될 가능성이 있으므로, 요구되는 베어링 성능이나 베어링 사이즈, 또는 용도 등에 따라 최적인 두께, 예컨대 1O㎛~200㎛의 범위로 설정된다.

상기 공정을 거쳐 제작된 전기 주조축(10)은 베어링 부재(3)를 삽입 성형하는 성형형 내에 삽입 부품으로서 공급 배치된다.

도 4는 베어링 부재(3)의 삽입 성형 공정을 개념적으로 나타내는 것으로, 가동형(11), 및 고정형(12)으로 이루어지는 금형에는 러너(13) 및 게이트(14)와, 캐비티(15)가 형성된다. 게이트(14)는 도 4에 나타내는 예에서는 점상 게이트이고, 성형 금형의 성형부(5)의 축방향 일단면에 대응하는 위치에 원주방향 등간격으로 복수개 형성된다. 각 게이트(14)의 게이트 면적은 충전하는 용융 수지의 점도나 성형품의 형상에 맞춰 적절한 값으로 설정된다.

상기 구성의 금형에 있어서 전기 주조축(10)을 위치 결정 배치한 상태에서 가동형(11)을 고정형(12)에 접근시켜 형 체결한다. 이 때, 전기 주조축(10)(마스터(8)) 표면에 형성된 전기 주조부(4) 및 비도전성 피막(9)은 모두 캐비티(15) 내 에 있다. 다음에, 형 체결한 상태에서 스풀(도시는 생략함), 러너(13), 및 게이트(14)를 통해서 캐비티(15) 내에 용융 수지(P)를 사출ㆍ충전하여 성형부(5)를 전기 주조축(10)과 일체로 성형한다.

이것에 의해, 성형부(5)는 금형(11,12) 내에 형성된 캐비티(15)에 입각한 형상으로 성형된다. 또한, 성형부(5)의 내주면 중 전기 주조부(4)의 외경측에 위치하는 영역은 전기 주조부(4)의 외주면(4b)에 의해 성형된다(제 1 성형면(5b)). 또한, 성형부(5)의 내주면 중 전기 주조부(4)의 축방향 양단측에 위치하는 영역은 캐비티(15)의 일부를 형성하는 비도전성 피막(9)의 성형면(9a1)을 모방해서 성형된다(제 2 성형면(5a,5a)).

용융 수지(P)로서는, 예컨대 액정 폴리머(LCP), 폴리페닐렌술피드(PPS) 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리아미드 수지 등의 결정성 폴리머나, 폴리페닐술폰(PPSU), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI) 등의 비결정성 수지가 사용가능하다. 물론 이들은 일례에 지나지 않고, 베어링의 용도나 사용 환경에 적합한 수지 재료를 임의로 선택할 수 있다. 필요에 따라 강화재(섬유상, 분말상 등의 형태는 상관없다)나 윤활제, 도전화제 등의 각종 충전재를 첨가해도 된다.

형 개방 후, 마스터(8), 비도전성 피막(9), 전기 주조부(4), 및 성형부(5)가 일체로 된 성형품을 금형(11,12)으로부터 탈형한다. 이 성형품은 그 후의 분리 공정에서 전기 주조부(4)와 비도전성 피막(9), 및 성형부(5)로 이루어지는 2차 성형품과, 마스터(8)로 분리된다.

분리 공정에서는 예컨대 마스터(8) 또는 전기 주조부(4)에 충격을 가함으로 써, 전기 주조부(4)의 내주면(4a)을 마스터(8)의 외주면(8a)으로부터 박리시킨다. 이것에 의해, 마스터(8)가 베어링 부재(3)(전기 주조부(4))로부터 빼내진다.

또한, 전기 주조부(4)의 분리 수단으로서는 상기 수단 이외에 예컨대 전기 주조부(4)와 마스터(8)를 가열(또는 냉각)하고, 양자간에 열팽창량 차를 생기게 하는 것에 의한 방법, 또는 양 수단(충격과 가열)을 병용하는 수단 등을 사용할 수 있다.

전기 주조부(4)를 마스터(8)로부터 분리한 후, 전기 주조부(4)의 축방향 양단 내주에 남는 비도전성 피막(9)을 용제에 의해 용해한다. 이것에 의해, 비도전성 피막(9)이 제거되어 완성품으로서의 베어링 부재(3)가 얻어진다. 또한, 비도전성 피막(9)의 제거에 따라 성형부(5)의 제 2 성형면(5a)이 베어링 부재(3)의 내주에 노출된 상태로 된다.

상술한 바와 같이 형성된 베어링 부재(3)의 내주에, 빼내진 마스터(8)와는 별도로 작성한 축부재(2)를 삽입함으로써 도 1에 나타내는 베어링 장치(1)가 완성된다. 이 경우, 제 2 성형면(5a)과 축부재(2)의 외주면(2a) 사이에 형성되는 반경 방향 간극(7)의 지름 방향 간극 폭(C2)은 전기 주조부(4)의 내주면(4a)과 축부재(2)의 외주면(2a) 사이의 베어링 간극(6)의 지름 방향 간극폭(C1)에 비해서 비도전성 피막(9)의 성형부(9a)의 지름 방향 두께의 분만큼 크다.

이와 같이, 마스터(8)의 표면에 비도전성 피막(9)을 형성한 상태에서 전기 주조부(4)를 형성하고, 그 후의 성형부(5)(베어링 부재(3))의 삽입 성형에 있어서 비도전성 피막(9)의 성형면(9a1)에 의해 성형부(5)의 제 2 성형면(5a)을 성형하고, 비도전성 피막(9)을 제거함으로써 전기 주조부(4)의 내주면(4a)과 단차를 통해서 인접하는 성형부(5)의 내주면(5a)을 형성할 수 있다. 또한, 축부재(2)의 외주면(2a)과 전기 주조부(4)의 내주면(4a) 사이의 베어링 간극(6)과 축방향으로 인접하고, 또한 그 반경 방향의 간극 폭을 다르게 한(C1<C2) 반경 방향 간극(7)을 형성할 수 있다. 따라서, 비도전성 피막(9)의 성형부(9a)의 형상을 적절하게 조정함으로써 전기 주조부(4)의 내주면(4a)을 포함한 베어링 부재(3)의 내주면과, 내주에 삽입되는 균일한 지름의 축부재(2)의 외주면(2a) 사이에 형성되는 지름 방향의 간극을 마스터(8)의 표면 형상에 의해 한정되는 일 없이 자유스러운 형상으로 형성할 수 있다.

또한, 마스터(8)의 외주면(8a) 형상(표면 형상)을 반경 방향 간극(7)에 대응한 형상으로 할 필요는 없고, 상기 실시형태와 같이, 지름이 일정한 원통면 형상의 것이면 된다. 따라서, 마스터(8)를 빼낼 때에도 무리하게 빼내어지지 않게 되어 베어링면이 되는 전기 주조부(4)의 내주면(4a)의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 이 실시형태에 따른 베어링 장치(1)이면, 전기 주조부(4)의 내주면(4a)이 고정밀도로 형성되므로, 축부재(2)의 외주면(2a)과의 사이에 형성되는 베어링 간극(6)을 작게(수㎛ 정도) 설정해도 높은 베어링 성능(진동 정밀도 등)을 얻을 수 있다. 그 때문에, 예컨대 베어링 간극(6)의 간극 폭(C1)에 대한 반경 방향 간극(7)의 간극 폭(C2)의 비가 3≤(C2/C1)≤50이 되는 사이즈의 반경 방향 간극(7)이면, 높은 시일성과 함께, 방진성(외부로부터의 이물 침입을 저지)을 발휘하는 것이 가능하게 되기 때문에 바람직하다.

이상, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 베어링 장치(1), 및 그 제조 공정의 일례를 설명했지만, 본 발명은 상기 설명에 한정되는 것은 아니다.

상술의 예에서는 표면에 비도전성 피막(9)이 형성된 마스터(8) 상에 전기 주조부(4)를 형성하고, 이러한 비도전성 피막(9) 및 전기 주조부(4)를 갖는 전기 주조축(10)을 삽입 부품으로서 성형부(5)(베어링 부재(3))를 사출 성형함과 아울러, 비도전성 피막(9)의 성형면(9a1)으로 제 2 성형면(5a)을 성형한 경우를 설명했지만, 이외의 방법을 채택할 수도 있다. 예컨대, 도 5에 나타내는 바와 같이, 표면에 비도전성 피막(9)이 형성된 마스터(8)의 외주면(8a)에 전기 주조부(4)를 석출 형성한 후, 비도전성 피막(9)을 제거하고, 이 비도전성 피막(9)의 일부 제거 영역에 비도전성 피막(9)과는 별도 재료로 이루어지는 수지층(19)을 형성한다. 그리고, 수지층(19)이 형성된 전기 주조축(20)을 삽입 부품으로서(전기 주조부(4) 및 수지층(19)을 캐비티(15) 내에 삽입한 상태에서) 성형부(5)(베어링 부재(3))를 성형한 후, 수지층(19)을 제거하는 방법 등을 실시할 수 있다. 이 경우, 수지층(19)의 표면(19a)을 모방하여 성형부(5)의 제 2 성형면(5a)이 성형된다.

이러한 방법에 의하면, 비도전성 피막(9)용의 재료에는 사출 성형시의 내열성이나 피막 제거시의 유동성(내주로의 흘러들기 용이성)을 고려할 필요가 없고, 한편, 수지층(19)용 재료에는 전기 주조시의 내식성 등을 고려하지 않아도 된다. 그 때문에, 각각의 피막(9,19)용에 사용가능한 재료의 선택 폭이 넓어져서 보다 저렴한 재료를 사용할 수 있게 된다. 예컨대, 수지층(19)에는 아세톤 등의 범용적인 용제로도 용해할 수 있는 초산비닐수지, 아세틸부틸셀룰로오스, 아세틸셀룰로오스 등의 수지가 사용가능하다.

또한, 상술의 예에서는 비도전성 피막(9)의 형상, 특히 성형부(9a)의 형상을 막 두께가 일정한 것으로 한 경우를 나타냈지만, 물론 이외의 형상이어도 된다. 도 6은 그 제 1 변형예를 나타내는 것으로, 외주에 전기 주조부(4)를 형성한 마스터(8)의 요부를 확대해서 나타내고 있다. 도 6에 있어서 마스터(8)의 표면에 형성된 비도전성 피막(29)은 지름 차를 갖고, 그 대경부측에서 전기 주조부(4)와 축방향으로 인접하고 있다. 이러한 형상의 비도전성 피막(29)이 형성된 전기 주조축을 삽입 부품으로 해서 성형부(5)(베어링 부재(3))를 성형함으로써, 도 7에 나타내는 바와 같이, 성형부(5)의 내주에, 비도전성 피막(29)의 대경측 성형면(29a)을 모방한 형상의 대경측 내주면(5c)과, 소경측 성형면(29b)을 모방한 형상의 소경측 내주면(5d)이 각각 성형된다. 이 중, 대경측 내주면(5c)은 축방향으로 인접하는 전기 주조부(4)의 내주면(4a)과의 사이에 단차를 갖는다. 이것에 의해, 축부재(2)를 베어링 부재(3)의 내주에 삽입한 상태에서는 대경측 내주면(5c) 및 소경측 내주면(5d)과, 대향하는 축부재(2)의 외주면(2a) 사이에 간극 폭을 축방향으로 다르게 한(C3>C4) 반경 방향 간극(27)이 형성된다.

이 경우, 반경 방향 간극(27)의 간극 폭(C3)의 영역에서는 비교적 많은 윤활유가 유지됨과 아울러, 반경 방향 간극(27)의 간극 폭(C4)의 영역은 시일 공간으로서 기능한다. 그 때문에, 베어링 내부에 윤활유를 계속적으로 공급하지 않아도, 전기 주조부(4)의 내주면(4a)으로 구성되는 베어링면, 또는 베어링 간극(6)에 항상 윤택한 윤활유를 공급할 수 있고, 이러한 베어링 장치를 장기에 걸쳐 안정적으로 사용할 수 있다.

도 8은 마스터(8)의 표면에 형성가능한 비도전성 피막(9)의 제 2 변형예를 나타내고 있다. 도 8에 있어서의 비도전성 피막(39)은 그 막 두께를 축방향으로 점차 증대시킨, 소위 테이퍼면 형상을 이루는 것으로, 그 박육측(소경측)에서 전기 주조부(4)와 인접하고 있다. 이러한 형상의 비도전성 피막(39)이 형성된 전기 주조축을 삽입 부품으로 해서 성형부(5)(베어링 부재(3))를 성형함으로써, 도 9에 나타내는 바와 같이, 성형부(5)의 내주에 비도전성 피막(39)의 테이퍼 형상 성형면(39a)을 모방한 형상의 테이퍼 형상 내주면(5e)이 성형된다. 테이퍼 형상 내주면(5e)의 하단측(소경측)은 축방향으로 인접하는 전기 주조부(4)의 내주면(4a)과의 사이에 단차를 갖는다. 이것에 의해, 축부재(2)를 베어링 부재(3)의 내주에 삽입한 상태에서는 테이퍼 형상 내주면(5e)과, 대향하는 축부재(2)의 외주면(2a) 사이에 간극 폭(C5)을 축방향 상방을 향해 점차 확대시킨 반경 방향 간극(37)이 형성된다.

이 경우, 반경 방향 간극(37)에서는 모세관력에 의한 시일 작용이 생긴다. 그 때문에, 도 1에 나타내는 바와 같은 지름이 일정한 시일 공간과 비교해서 보다 높은 시일 기능을 반경 방향 간극(37)에서 발휘할 수 있다.

또한, 상술의 예에서는 베어링 부재(3)의 축방향 양단에 반경 방향 간극(7,27,37)이 형성되도록 비도전성 피막(9,29,39)이 마스터(8) 표면에 형성되어 있었지만, 이 이외의 개소에 형성하는 것도 가능하다. 예컨대, 소정 막 두께의 비도전성 피막(9)을 베어링 부재(3)의 축방향 중앙에 대응하는 개소에 미리 형성하고, 이 상태에서 전기 주조 가공을 실시한다. 이것에 의해, 예컨대 도 10에 나타내 는 바와 같이, 복수의 전기 주조부(4) 사이에 전기 주조부(4)의 내주면(4a)보다 대경의 내주면(5a)을 성형부(5)의 성형면으로서 형성할 수 있다. 따라서, 축방향으로 이격해서 형성되는 복수(이 도시예에서는 2개)의 베어링 간극(6)(간극 폭(C1)) 사이에 소위 도피부로서의 반경 방향 간극(7)(간극 폭(C2); C2>C1)이 형성된 베어링 부재(3)를 얻을 수 있다.

어쨌든, 반경 방향 간극(7,27,37)의 위치, 형상, 사이즈 등은 비도전성 피막(9,29,39)에 의해 조정가능하다. 예컨대, 상술의 예에서는 베어링 부재(3)의 축방향 양단에 반경 방향 간극(7,27,37)이 형성되어 있는 경우를 예시했지만, 축방향 일단에만 형성되어 있어도 된다. 물론, 상기 구성은 비도전성 피막(9,29,39) 대신에 도 5에 나타내는 수지층(19)으로 성형부(5)의 내주면(제 2 성형면(5a))을 성형하는 경우에도 마찬가지로 적용가능하다.

또한, 상술의 예에서는 비도전성 피막(9,29,39)의 제거를 마스터(8)의 빼냄 후에 행하는 경우를 설명했지만, 상기 공정을 역순서로 행하는 것도 가능하다. 즉, 축방향 단부로부터 용제에 의해 비도전성 피막(9,29,39)이 용해가능한 한, 비도전성 피막(9,29,39)의 제거를 마스터(8)의 빼냄에 앞서서 행할 수 있다. 물론, 마스터(8)의 빼냄시에 마스터(8)와 일체로 비도전성 피막(9,29,39)이 성형부(5)로부터 박리 제거되는 것이면 상관없다. 물론, 마스터(8)를 빼내지 않고, 그대로 축부재(2)로서 사용하는 것도 가능하다.

또한, 상술의 예에서는 전기 주조부(4)와 일체로 형성되는 성형부(5)를 수지의 사출 성형으로 형성하는 경우를 나타냈지만, 다른 재질, 예컨대 금속의 다이 성 형(몰드 성형) 등으로 성형부(5)를 형성하는 것도 가능하다. 이 외에도 예컨대 금속 분말을 압분 성형(다이 성형)한 후 소결함으로써 형성되는 소결 금속으로 성형부(5)를 형성할 수도 있다.

또한, 상술의 예에서는 베어링 간극(6)에 형성되는 베어링으로서 유체 원통형 베어링을 구성한 경우를 설명했지만, 이 외에도, 유체의 동압 작용을 발생시키기 위한 동압 발생부를 내주면(4a)에 형성한 구성을 채용할 수 있다. 그 경우, 예컨대 도시는 생략하지만, 축방향에 대해서 경사진 복수의 홈(동압홈)을 헤링본 형상으로 배열한 영역을 형성할 수도 있다. 또는, 동일하게 도시는 생략하지만, 예컨대 내주면(4a)에 복수의 원호면을 형성하고, 이들 원호면과 원호면에 대향하는 축부재(2)의 진원 형상 외주면(2a)과의 사이의 지름 방향 간극을 둘레방향을 향해서 쐐기 형상으로 축소시킨, 소위 다원호 베어링을 구성할 수도 있다. 또한, 이들 레이디얼 방향의 동압 발생부는 베어링 부재(3)의 내주면(내주면(4a))측에 형성하는 것 외에 축부재(2)의 외주면(2a)측에 형성하는 것도 가능하다.

또한, 비도전성 피막(9,29,39)은, 상술한 바와 같이, 마스터(8)의 외주면(8a)에 원주방향으로 연속해서 형성하는 이외에도, 원주방향 또는 축방향으로 단속적으로 형성해도 된다. 원주방향으로 불연속으로 형성한 경우의 베어링면 형상으로서, 예컨대 도시는 생략하지만, 전기 주조부(4)의 내주면(4a)과 비도전성 피막(9,29,39)에 의해 성형된 성형부(5)의 내주면을 원주방향으로 교대로 배치하고, 이것에 의해 베어링 부재(3)의 내주면에 복수개의 축방향 홈을 형성한 소위 스텝 베어링을 들 수 있다.

또한, 상술의 예에서는 레이디얼 베어링부를 설치한 베어링 장치에 대해서 서술했지만, 본 발명은 스러스트 베어링부(스러스트 베어링면)를 설치한 베어링 장치(베어링 부재)에 대해서도 적용이 가능하다. 예컨대, 도시는 생략하지만, 레이디얼 베어링면이 되는 전기 주조부의 내주면과 함께, 스러스트 베어링면이 되는 전기 주조부의 끝면(축 직교 끝면)을 함께 형성한 베어링 부재에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, 상술의 예에서는 베어링 장치(1)의 내부에 가득 채워지고, 베어링 간극에 윤활막을 형성하는 유체로서 윤활유를 들었지만, 이것에 한정되는 일 없이, 예컨대 공기 등의 기체나, 자성 유체 등의 유동성을 갖는 윤활제, 또는 윤활 그리스 등을 사용할 수도 있다.

이상에서 설명한 베어링 장치는 예컨대 정보기기용 모터에 조립해서 사용가능하다. 이하, 베어링 장치를 상기 모터용 베어링에 적용한 구성예를 도 11에 기초하여 설명한다. 또한, 도 1~도 10에 나타내는 실시형태와 구성ㆍ작용을 동일하게 하는 부위 및 부재에 대해서는 동일한 참조 번호를 붙여 중복 설명을 생략한다.

도 11은 베어링 장치(51)를 조립한 모터(50)의 단면도를 나타내고 있다. 이 모터(50)는 예컨대 HDD 등의 디스크 구동 장치용 스핀들 모터로서 사용되는 것으로서, 축부재(52)를 회전 가능하게 비접촉 지지하는 베어링 장치(51)와, 축부재(52)에 장착된 회전자(디스크 허브)(61)와, 예컨대 반경 방향의 갭을 통해서 대향시킨 고정자 코일(62) 및 회전자 자석(63)을 구비하고 있다. 고정자 코일(62)은 브래킷(64)의 외주에 설치되고, 회전자 자석(63)은 디스크 허브(61)의 내주에 설치되어 있다. 디스크 허브(61)에는 자기디스크 등의 디스크(D1)가 1매 또는 복수매 유지되어 있다. 고정자 코일(62)에 통전하면, 고정자 코일(62)과 회전자 자석(63) 사이의 전자력에 의해 회전자 자석(63)이 회전하고, 그것에 의해서, 디스크 허브(61) 및 디스크 허브(61)에 유지된 디스크(D1)가 축부재(52)와 일체로 회전한다.

이 실시형태에 있어서 베어링 장치(51)는 베어링 부재(53)와, 베어링 부재(53)의 내주에 삽입되는 축부재(52)를 구비하고 있다. 베어링 부재(53)는 일단을 개구한 바닥이 있는 통형상의 전기 주조부(54)와, 전기 주조부(54)와 일체로 형성되는 성형부(55)로 이루어진다. 전기 주조부(54)의 내주면(54a)보다 대경이고 또한 내주면(54a)과의 사이에 단차를 갖는 성형부(55)의 내주면(55a)은 대향하는 축부재(52)의 외주면(52a)과의 사이에 시일 공간이 되는 반경 방향 간극(57)을 형성한다. 이 경우, 내주면(55a)은, 상기 실시형태와 마찬가지로, 마스터(8)의 표면에 형성된 비도전성 피막(9)의 성형면(9a1)을 모방해서 성형된다.

상기 구성의 베어링 장치(51)에 있어서, 축부재(52)의 회전시, 축부재(52)의 외주면(52a)과 베어링 부재(53)의 베어링면(내주면(54a)) 사이의 레이디얼 베어링 간극(56)에는 윤활유의 오일막이 형성되고, 이것에 의해, 축부재(52)를 레이디얼 방향으로 회전 가능하게 지지하는 레이디얼 베어링부(R1)가 형성된다. 동시에, 축부재(52)의 하단면(52b)과, 이것에 대향하는 전기 주조부(54)의 내저면(54b) 사이에 축부재(52)를 스러스트 방향으로 회전 가능하게 지지하는 스러스트 베어링부(T1)가 형성된다.

또한, 도 11에서는 스러스트 베어링부(T1)를 소위 피벗 베어링으로 구성한 경우를 예시하고 있지만, 본 발명은 동압홈 등의 동압 발생 수단으로 축부재(52)를 스러스트 방향으로 비접촉 지지하는 동압 베어링에도 적용가능하다.

본 발명의 베어링 장치는 이상의 예시에 한정되지 않고, 모터의 회전축 지지용으로서 널리 적용가능하다. 상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 베어링 부재의 내주면에 높은 형상 자유도에 의해, 시일 기능을 비롯해서 우수한 베어링 성능을 베어링 장치에 부여할 수 있으므로, 상기 HDD 등의 자기디스크 구동용 스핀들 모터를 비롯해서, 고속 회전 정밀도가 요구되는 정보기기용 소형 모터, 예컨대 광디스크의 광자기디스크 구동용 스핀들 모터, 또는 레이저 빔 프린터의 폴리곤 스캐너 모터 등에 있어서의 회전축 지지용으로서도 바람직하게 사용할 수 있다.

이하, 본 발명의 제 2 실시형태를 도 12~도 19에 기초하여 설명한다.

도 12는 제 2 실시형태에 따른 베어링 장치(101)의 일례를 나타낸다. 도 12에 있어서 베어링 장치(101)는 축(102)과, 축(102)을 내주에 삽입할 수 있는 베어링 부재(103)를 구비한다. 이 중 베어링 부재(103)는 통형상의 금속부(104)와 수지부(105)로 이루어지고, 금속부(104)를 삽입 부품으로서 수지 재료로 일체로 사출 성형된다.

베어링 부재(103)의 내주면 중 축방향 양단을 제외한 영역이 금속부(104)의 내주면(104a)으로 형성된다. 이 금속부(104)의 내주면(104a)은 대향하는 축(102)의 외주면(102a)과의 사이에 간극 폭(C11)의 베어링 간극(106)이 형성되어 있다. 베어링 부재(103)의 내주면의 축방향 양단부는 수지부(105)의 내주면 중 축(102)의 외주면(102a)과 대향하는 제 1 내주면(105a,105a)으로 형성된다. 이 실시형태에서는, 제 1 내주면(105a)은 대향하는 축(102)의 외주면(102a)과의 사이에 베어링 간극(106)의 간극 폭(C11)보다 큰 간극 폭(C12)의 미소 간극(107)이 형성되어 있다.

미소 간극(107)은 이 실시형태에서는 베어링 내부에 가득 채워진 윤활유의 시일 공간이 되고, 베어링 간극(106)을 윤활유로 가득 채운 상태에서는 윤활유의 오일면은 항상 축방향 양단의 시일 공간(미소 간극(107,107)) 내에 유지된다. 또한, 도 12에 나타내는 베어링 간극(106) 및 미소 간극(107)은 축(102)이나 베어링 부재(103)에 비하면 모두 미소하지만, 도 12에서는 형상의 이해를 용이하게 하기 위해서 베어링 간극(106)의 간극 폭(C11) 및 미소 간극(107)의 간극 폭(C12)을 축(102)의 지름 방향 치수에 비해서 크게(과장해서) 묘사하고 있다.

상기 구성의 베어링 장치(101)에 있어서, 축(102)의 상대 회전시, 베어링 간극(106)에 가득 채워진 윤활유가 오일막을 형성하고, 이러한 오일막을 통해서 축(102)이 베어링 부재(103)에 대하여 레이디얼 방향으로 상대 회전 가능하게 지지된다. 또한, 이 때, 시일 공간이 되는 미소 간극(107)이 베어링 간극(106)에 인접해서 형성되어 있으므로, 축(102)의 상대 회전에 따라 윤활유가 베어링 간극(106)으로부터 베어링 외부로 누출되는 것을 방지하여 윤활유를 베어링 내부에 유지할 수 있다. 또한, 시일 공간이 되는 미소 간극(107)은 이 실시형태에서는 축방향으로 일정 치수를 갖는 환상 공간이지만, 예컨대 축방향 상방(대기 개방측)을 향해 간극 폭을 점차 확대시킨 공간이어도 된다.

이하, 베어링 장치(101)의 제조 공정의 일례를 베어링 부재(103)의 제조 공정을 중심으로 설명한다.

베어링 부재(103)는 금속부(104)를 삽입 부품으로서 수지 재료를 다이 성형(삽입 성형)함으로써 형성된다.

도 13은 베어링 부재(103)의 삽입 성형 공정을 개념적으로 나타내는 것으로, 고정형(111)이 가동형(112), 및 핀(113)으로 이루어지는 금형에는 러너(114) 및 게이트(115)와, 캐비티(116)가 형성된다. 게이트(115)는, 이 실시형태에서는 점상 게이트이며, 성형 금형(고정형(111))의 성형해야 할 수지부(105)의 축방향 일단면에 대응하는 위치에, 또한 원주방향 등간격으로 복수 개소(예컨대 3개소)에 형성된다. 각 게이트(115)의 게이트 면적은 충전하는 용융 수지의 점도나, 성형품의 형상에 맞춰 적절한 값으로 설정된다. 또한, 금속부(104)의 삽입에 지장을 초래하지 않는 한, 핀(113)을 고정형(111) 또는 가동형(112)과 일체화한 것을 사용할 수도 있다.

삽입 부품이 되는 금속부(104)는 통형상을 이루는 것으로, 예컨대 사용하는 축(102)의 재질에도 의하지만, 축(102)과의 슬라이딩 특성이나 윤활유에 대한 내성(오일 내성), 내열성 등을 구비한 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 금속부(104)의 내주면(104a)은 축(102)과의 슬라이딩면(베어링면)을 구성하므로, 되도록이면 고정밀도로 마무리해 두는 것이 바람직하다.

캐비티(116) 내에 사출ㆍ충전하는 용융 수지(P)로서 액정 폴리머(LCP) 또는 액정 폴리머를 베이스 수지로 하는 수지조성물이 이용된다. 액정 폴리머에 충전제를 배합할 경우, 사용하는 충전제의 종류 및 배합 비율은 필요로 하는 특성(강도, 슬라이딩성, 치수 안정성, 도전성)에 따라 적절하게 선택, 설정된다.

상기 구성의 금형에 있어서, 금속부(104)를 핀(113)에 끼워맞춰 고정한 상태 에서 캐비티(116) 내에 배치한다. 이어서, 금형(111,112)을 형 체결한 상태에서 스풀(도시는 생략함), 러너(114), 및 게이트(115)를 통해서 캐비티(116) 내에 용융 수지(P)를 사출ㆍ충전하여 수지부(105)를 금속부(104)와 일체로 성형한다. 이 때, 베어링 부재(103)의 내주면의 일부를 이루는 수지부(105)의 제 1 내주면(105a)은 핀(113)의 외주면(113a)을 모방한 형상으로 성형되고, 제 1 내주면(105a) 이외의 내주면(제 2 내주면(105b))은 내접하는 금속부(104)의 외주면(104b) 형상을 모방해서 성형된다. 또한, 제 1 내주면(105a)의 내경은 탈형 전의 단계에서는 인접하는 금속부(104)의 내주면(104a)의 내경과 거의 같다.

형 개방 후, 금속부(104) 및 수지부(105)가 일체로 된 성형품을 금형(111,112,113)으로부터 탈형한다. 이것에 의해, 금속부(104)의 내주면(104a)을 베어링면(축(102)을 회전 지지하는 면)으로 하는 베어링 부재(103)가 얻어진다. 이 베어링 부재(103)의 내주에 축(102)을 삽입하고, 또한 금속부(104)의 내주면(104a)과 축(102)의 외주면(102a) 사이에 형성되는 베어링 간극(106)에 윤활유를 충전함으로써 도 12에 나타내는 베어링 장치(101)가 완성된다.

그런데, 수지부(105)를 예컨대 액정 폴리머 이외의 수지로 다이 성형했을 경우, 수지부(105)의 성형(고화)에 따라 내주면(예컨대 제 1 내주면(105a))은 내경측으로 수축하는 경향이 보여진다. 그 때문에, 내주에 삽입한 축(102)과의 사이에 형성되는 미소 간극의 폭(C2)은 금속부(104)와 축(102) 사이에 형성되는 베어링 간극(106)의 폭(C11)보다 작아지고, 경우에 따라서는 미소 간극이 형성되지 않을(제 1 내주면(105a)과 축(102)의 외주면(102a)이 접촉할) 가능성이 있다. 이것에 대해 서, 본 발명에서는 수지부(105)를 액정 폴리머로 성형했으므로, 베어링 부재(103)의 탈형 후, 적어도 외견상은, 도 14에 나타내는 바와 같이, 수지부(105)의 내주면 중 제 1 내주면(105a)(도 14 중 실선)만이 외경방향으로의 수축(도 14 중 1점 쇄선)이 생긴다. 그 때문에, 완성품으로서의 베어링 부재(103)는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 금속부(104)의 양단에서 연속하는 수지부(105)의 제 1 내주면(105a)을 내주면(104a)에 비해서 대경으로 한 형상을 이룬다. 따라서, 지름이 일정한 축(102)을 베어링 부재(103)의 내주에 삽입한 상태에서는 제 1 내주면(105a)과 축(102)의 외주면(102a) 사이에 베어링 간극(106)의 간극 폭(C11)보다 큰 간극 폭(C12)을 갖는 미소 간극(107)이 형성된다.

이와 같이, 수지부(105)를 액정 폴리머로 다이 성형하고, 그 후 수지부(105)의 성형 수축에 의해 수지부(105)의 제 1 내주면(105a)을 외경측으로 후퇴시킴으로써 금속부(104)의 내주면(104a)과 수지부(105)의 제 1 내주면(105a) 사이에 미소 단차를 형성할 수 있다. 따라서, 베어링 부재(103)의 내주면에 별도의 기계 가공이나 소성 가공 등에 의해 미소 단차를 형성하기 위한 가공이 불필요하게 되어 이러한 가공 비용을 저감할 수 있다.

또한, 이 실시형태에서는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 제 1 내주면(105a)을 포함하는 수지부(105)의 표층부가 금속부(104)를 축방향 양단으로부터 끼운 형상을 이루고 있다. 이것에 의해, 제 1 내주면(105a)을 포함하는 수지부(105)의 표층부가 금속부(104)의 빠짐 방지로서 작용한다.

또한, 상기의 구성예(이하에 설명하는 구성예에 대해서도 마찬가지)에 있어 서, 미소 간극(107)의 외경측에 위치하는 수지부(105)의 두께, 또는 수지부(105)의 내경에 대한 외경의 비는 수지부(105)의 제 1 내주면(105a)의 외경측으로의 후퇴량에 영향을 줄 가능성이 있으므로, 이러한 두께 또는 내외경비를 필요로 하는 시일 공간(미소 간극(107))의 간극 폭에 맞춰 조정하는 것이 바람직하다. 또는, 수지부(105)의 두께나 내외 지름비를 축방향 또는 지름 방향으로 다르게 함으로써 미소 간극(107)의 형상을 제어하는 것도 가능하다. 또한, 미소 간극(107)을 형성하는 수지부(105)의 내주면(제 1 내주면(105a))의 외경측으로의 후퇴량은 핀(113)의 지름이나 상기 두께, 내외 지름비 외에 액정 폴리머에 배합하는 충전재의 양이나 종류에 의해서도 좌우되지만, 예컨대 2㎛~30㎛이면 상술의 조건을 조정함으로써 형성할 수 있다.

이상, 제 2 실시형태에 따른 베어링 장치의 일례를 설명했지만, 본 실시형태에 따른 베어링 장치는 상기의 예에 한정되지 않고 다른 구성을 채택하는 것도 가능하다. 이하, 베어링 장치의 다른 구성예(변형예)에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 도면에 있어서, 도 12에 나타내는 베어링 장치(101)와 구성ㆍ작용을 동일하게 하는 부위 및 부재에 대해서는 동일한 참조 번호를 붙여서 중복 설명을 생략한다.

도 15는 본 실시형태의 제 1 변형예에 따른 베어링 장치(121)를 나타내는 단면도이다. 도 15에 있어서의 베어링 장치(121)는 베어링 부재(123)의 축방향 일단측의 형상을 도 12에 나타내는 형태와는 다르게 한 점을 특징으로 하는 것이다. 즉, 도 15에 나타내는 베어링 부재(123)는 그 축방향 일단을 수지부(125)의 저 부(125b)로 밀봉함과 아울러, 타단에만 제 1 내주면(125a)을 형성하고, 대향하는 축(122)의 외주면(122a)과의 사이에 시일 공간을 이루는 미소 간극(127)을 형성한 형태를 이룬다. 이 경우, 축(122)의 삽입측 단부(122b)는 반구면 형상을 이루고, 대향하는 저부(125b)의 내저면(125b1)과의 사이에 피벗 베어링을 형성한다.

도 16은 본 실시형태의 제 2 변형예에 따른 베어링 장치(131)를 나타내는 단면도이다. 도 16에 있어서의 베어링 부재(133)는 바닥이 있는 통형상을 이루는 수지부(125)의 제 1 내주면(125a)을 제외한 전체 내면을 동일하게 바닥이 있는 통형상의 금속부(134)로 덮는 점에서, 도 15에 나타내는 베어링 장치(121)와 구성을 달리한다. 이 경우, 축(132)의 삽입측 단면(132b)은 대향하는 금속부(134)의 저부(134b)의 내저면(134b1)과의 사이에 후술하는 동압 베어링을 형성한다.

상기 어느 베어링 장치(121,131)에 있어서도 수지부(125)는 금속부(104)(또는 금속부(134))를 삽입 부품으로 해서 액정 폴리머로 사출 성형된다. 미소 간극(127)은 도 14와 같은 성형 수축을 이용해서 제 1 내주면(125a)을 외경측으로 후퇴시킴으로써 형성된다.

이와 같이, 축방향 일단측을 폐구(閉口)한 베어링 부재(123,133)에서는 후가공에 의한 내주면의 가공이 특히 곤란하지만, 본 실시형태와 같이, 수지부(125)의 성형 수축을 이용해서 대경부(제 1 내주면(125a))를 형성함으로써 이러한 문제를 해소하여 간편하고 또한 저비용으로 베어링 부재(123,133)를 형성할 수 있다.

또한, 상술의 예에서는 수지부(105)의 내주면(제 1 내주면(105a))이 성형 수축에 따라 외경측으로 후퇴하는 것을 이용하여 금속부(104)의 내주면(104a)보다 대 경의 제 1 내주면(105a)을 베어링 부재(103)의 축방향 단부에 형성한 경우를 설명했지만, 이 이외의 개소에 제 1 내주면(105a)을 형성하는 것도 가능하다.

도 17은 본 실시형태의 제 3 변형예에 따른 베어링 장치(141)를 나타내는 단면도이다. 도 17에 있어서의 베어링 장치(141)는 복수의 금속부(104)를 축방향으로 이격해서 배열하고, 또한 이들 복수의 금속부(104) 사이의 영역에 수지부(145)의 성형 수축에 의해 외경측으로 후퇴시킨 제 3 내주면(145c)을 형성한 점에서, 상술의 베어링 장치(101,121,131)와 구성을 달리한다. 즉, 수지부(145)의 내주면은 축방향 양단에서 축(102)의 외주면(102a)과 대향하는 제 1 내주면(145a)과, 금속부(104)의 외주면(104b)에 밀착 고정된 제 2 내주면(145b), 및 금속부(104)의 내주면(104a,104a) 사이에 형성되고, 제 1 내주면(145a)과 마찬가지로, 금속부(104)의 내주면(104a)에 비해서 대경의 제 3 내주면(145c)을 갖는다.

이 경우, 제 1 내주면(145a)과 이것에 대향하는 축(102)의 외주면(102a) 사이에 베어링 간극(106)의 폭(C11)보다 큰 폭(C12)을 갖는 미소 간극(147)이 형성됨과 아울러, 제 3 내주면(145c)과 이것에 대향하는 축(102)의 외주면(102a) 사이에 폭(C11)보다 큰 폭(C13)을 갖는 미소 간극(148)이 형성된다.

이러한 구성에 의하면, 축(102)의 상대 회전시, 베어링 부재(143)의 내주면에는 베어링 간극(106)이 축방향으로 이격해서 2개소 형성되고, 또한 베어링 간극(106)을 이루는 금속부(104)의 내주면(104a,104a) 사이에 내주면(104a)보다 대경의 미소 간극(148)(도피부라고도 함)이 형성되어 있으므로, 축(102)을 가능한 한 축방향으로 이격한 위치에서 비접촉 지지하면서도 그 베어링 면적을 필요 이상으로 증가시키지 않는다. 그 때문에, 손실 토크의 증가를 피하면서 모멘트 강성을 높일 수 있다. 또한, 베어링 부재(143)의 다이 성형과 동시에, 도피부가 금속부(104)의 내주면(104a)에 인접하는 수지부(145)의 제 3 내주면(145c)에 형성되므로, 금속부(104)의 내주면(104a)을 별도의 기계 가공이나 소성 가공 등에 의해 일부를 대경으로 하기 위한 가공을 생략해서 가공 비용을 저감할 수 있다.

또한, 상술의 예에서는 금속부(104)로서 금속소재를 원통형상으로 가공 형성한 것을 사용한 경우를 설명했지만, 본 실시형태에서는 상기 이외의 방법으로 형성된 금속부, 예컨대 전기 주조 가공으로 형성된 금속부를 채용할 수도 있다. 그 경우, 도시는 생략하지만, 전기 주조부의 성형 모체가 되는 마스터 축의 마스킹부 이외의 영역에 전기 주조 셸인 통형상의 전기 주조부를 형성한다. 그리고, 예컨대 도 12에 나타내는 금속부(104) 및 금속부(104)를 끼워맞춰 고정한 핀(113)과 같이, 전기 주조부 및 전기 주조부를 외주에 형성한 마스터 축을 삽입 부품으로 해서 금형(111,112) 내에 배치한 상태에서 수지부(105)를 다이 성형한다. 그 후, 마스터 축을 전기 주조부로부터 분리함으로써 금속부(104)로서의 전기 주조부 및 수지부(105)를 구비한 베어링 부재(103)가 완성된다. 이러한 방법에 의하면, 마스터 축의 표면 형상이 전기 주조부(금속부(104))의 내주면(104a)에 미크론 오더로 고정밀도로 전사되기 때문에, 외주면을 고정밀도로 마무리한 마스터 축을 사용함으로써 높은 면정밀도를 갖는 내주면(104a)을 형성할 수 있다. 따라서, 내주면(104a)과 이것에 대향하는 축(102)의 외주면(102a) 사이에 형성되는 베어링 간극(106)의 간극 폭(C11)을 고정밀도로 관리할 수 있다.

또한, 상술의 예에서는 베어링 부재(103)의 수지부(105) 이외의 영역을 통형상의 금속부(104)로 구성한 경우를 설명했지만, 반드시 금속으로 형성할 필요는 없다. 필요로 되는 베어링 성능에 따라, 예컨대 세라믹이나 액정 폴리머 이외의 수지 등 다른 재료로 수지부(105) 이외의 영역을 형성하는 것도 가능하다.

또한, 상술의 예에서는 수지부(105)의 내주면(제 1 내주면(105a,25a,45a)이나 제 3 내주면(145c))을 외경측으로 후퇴시켜 대향하는 축(102)과의 사이에 미소 간극(지름 방향 간극)을 형성한 경우를 설명했지만, 본 발명은 액정 폴리머로 이루어지는 수지부(105)의 성형 수축으로 축(102)과 수지부(105) 사이에 미소 간극을 형성하는 것인 한, 상기 이외의 위치에도 미소 간극을 형성할 수 있다.

또한, 상술의 예에서는 베어링 간극(106)에 형성되는 베어링으로서 유체 원통형 베어링을 구성한 경우를 설명했지만, 이 외에, 유체의 동압 상승 작용을 발생시키기 위한 동압 상승부를 내주면(104a)에 형성한 구성을 채용할 수 있다. 그 경우, 예컨대 도시는 생략하지만, 축방향으로 대하여 경사진 복수의 홈(동압홈)을 헤링본 형상으로 배열한 영역을 형성할 수도 있다. 또는, 동일하게 도시는 생략하지만, 예컨대 내주면(104a)에 복수의 원호면을 형성하고, 이들 원호면과 원호면에 대향하는 축(102)의 진원 형상 외주면(102a)과의 사이의 지름 방향 간극을 둘레방향을 향해 쐐기 형상으로 축소시킨, 소위 다원호 베어링을 구성할 수도 있다. 또한, 이들 레이디얼 방향의 동압 상승부는 베어링 부재(103)의 내주면(내주면(104a))측에 형성하는 것 외에 축(102)의 외주면(102a)측에 형성하는 것도 가능하다.

또는, 스러스트 방향의 동압 상승부로서, 도시는 생략하지만, 복수의 동압홈 을 헤링본 형상이나 스파이럴 형상으로 배열한 영역을 예컨대 도 16에 나타내는 저부(134b)의 내저면(134b1)에 형성하는 것도 가능하다.

이들 동압 상승부, 예컨대 복수의 동압홈을 배열한 영역은 금속부(104)의 내주면(104a)과, 내주면(104a)보다 대경의 수지부 내주면(제 1 내주면(105a,125a,145a)이나 제 3 내주면(145c))의 사이즈, 형상, 위치 등을 조정함으로써 형성가능하다. 특히, 상기 전기 주조 가공이면, 마스킹 영역을 적절하게 설정하는 것만으로 동압 상승부 등의 복잡한 요철면 형상도 용이하게 형성할 수 있어 바람직하다.

또한, 상술의 예에서는 베어링 장치(101)의 내부에 가득 채워지고, 베어링 간극에 동압 상승 작용을 발생시키는 유체로서 윤활유를 예시했지만, 그 이외에도 베어링 간극에 동압 상승 작용을 발생시킬 수 있는 유체, 예컨대 공기 등의 기체나, 자성 유체 등의 유동성을 갖는 윤활제, 또는 윤활 그리스 등을 사용할 수도 있다.

이상에서 설명한 베어링 장치는, 예컨대 정보기기용 모터에 조립해서 사용가능하다. 이하, 베어링 장치를 모터용 베어링에 적용한 구성예를 도 18에 기초하여 설명한다. 또한, 도 12~도 17에 나타내는 실시형태와 구성ㆍ작용을 동일하게 하는 부위 및 부재에 대해서는 동일한 참조 번호를 붙여 중복 설명을 생략한다.

도 18은 베어링 장치(151)를 조립한 모터(150)의 일구성예를 나타내고 있다. 이 모터(150)는 예컨대 HDD 등의 디스크 구동 장치용 스핀들 모터로서 사용되는 것으로서, 축(152)을 회전 가능하게 비접촉 지지하는 베어링 장치(151)와, 축(152)에 장착된 회전자(디스크 허브)(153)와, 예컨대 반경 방향의 갭을 통해서 대향시킨 고정자 코일(154) 및 회전자 자석(155)을 구비하고 있다. 고정자 코일(154)은 브래킷(156)의 외주에 설치되고, 회전자 자석(155)은 디스크 허브(153)의 내주에 설치되어 있다. 디스크 허브(153)에는 자기디스크 등의 디스크(D2)가 1매 또는 복수매 유지되어 있다. 고정자 코일(154)에 통전하면, 고정자 코일(154)과 회전자 자석(155) 사이의 전자력에 의해 회전자 자석(155)이 회전하고, 그것에 의해서, 디스크 허브(153) 및 디스크 허브(153)에 유지된 디스크(D2)가 축(152)과 일체로 회전한다.

이 구성예에 있어서 베어링 장치(151)는 베어링 부재(157)와, 베어링 부재(157)의 내주에 삽입되는 축(152)을 구비하고 있다. 베어링 부재(157)는 축방향으로 이격해서 설치된 양단 개구 통형상의 금속부(104) 및 바닥이 있는 통형상의 금속부(134)와, 이들 금속부(104,134)를 삽입 부품으로 해서 다이 성형되는 수지부(158)로 구성된다. 그 중, 금속부(104)의 내주면(104a,104a)보다 대경이 되는 수지부(158)의 내주면(158a,158b)은 대향하는 축(152)의 외주면(152a)과의 사이에 시일 공간이 되는 미소 간극(159), 및 도피부가 되는 미소 간극(160)을 각각 형성한다. 그리고, 축(152)의 회전시, 축(152)의 외주면(152a)과 베어링 부재(157)의 베어링면(내주면(104a)) 사이의 레이디얼 베어링 간극에는 동압 상승부에 의한 윤활유의 동압 상승 작용이 생기고, 이것에 의해, 축(152)을 레이디얼 방향으로 회전 가능하게 비접촉 지지하는 레이디얼 베어링부(R2)가 형성된다. 동시에, 축(152)의 하단면(152b)과 이것에 대향하는 금속부(134)의 내저면(134b1) 사이에 축(152)을 스러스트 방향으로 회전 가능하게 지지하는 스러스트 베어링부(T2)가 형성된다.

본 실시형태에 따른 베어링 장치는 이상의 예시에 한정되지 않고, 모터의 회전축 지지용으로서 널리 적용가능하다. 이 베어링 장치는, 상기한 바와 같이, 높은 시일 능력 및 모멘트 강성을 가지므로, 상기 HDD 등의 자기디스크 구동용 스핀들 모터를 비롯해서 고속 회전 정밀도가 요구되는 정보기기용 소형 모터, 예컨대 광디스크의 광자기디스크 구동용 스핀들 모터, 또는 레이저 빔 프린터의 폴리곤 스캐너 모터 등에 있어서의 회전축 지지용으로서도 바람직하게 사용할 수 있다.

여기서, 본 발명의 유용성을 입증하기 위해서, 액정 폴리머로 이루어지는 수지부(베어링 부재)의 성형 수축량을 측정했다. 구체적으로는, 도 19에 나타내는 바와 같이, Φ9.5(외경)×Φ7.5(박육부 내경)×Φ6.6(두께부 내경)의 바닥이 있는 원통 형상을 이루는 시험편을 성형하고, 그 때의 박육부에 있어서의 성형 수축량(S1)과, 두께부에 있어서의 수축량(S2)을 측정했다. 그 결과, 박육부, 두께부 모두 외경방향으로의 성형시 수축이 생기고, 그 수축량은 S1(박육부)=18㎛, S2(두께부)=24㎛이었다.

이하, 본 발명의 제 3 실시형태를 도 20~도 28에 기초하여 설명한다.

본 발명의 제 3 실시형태에 따른 베어링 장치를 구성하는 베어링(205)(도 23 참조)은 축부재(201)를 마스터로서 사용하고, 전기 주조 가공을 행하여 전기 주조축(204)을 형성하는 공정(도 20 및 도 21 참조), 전기 주조축(204)의 전기 주조부(203)를 유지하는 유지부(206)를 수지로 사출 성형하는 공정(도 22 참조), 및 전기 주조부(203)와 축부재(201)를 분리하는 공정을 거쳐 제작된다.

또한, 이하의 설명에 있어서, 「회전용 베어링」이란 축부재와의 사이의 상대 회전을 지지하는 베어링을 의미하고, 베어링이 회전측이 될지 고정측이 될지는 상관없다. 「슬라이딩용 베어링」이란 축과의 사이의 상대적인 직선운동을 지지하는 베어링을 의미하고, 마찬가지로 베어링이 이동측이 될지 고정측이 될지는 상관없다. 「회전 슬라이딩용 베어링」이란 상기 2개의 베어링의 기능을 아울러 가지는 것으로, 축과의 사이의 회전운동 및 직선운동 쌍방을 지지하는 베어링을 의미한다.

축부재(201)는 도전성 재료, 예컨대 담금질 처리를 한 스테인레스강이고, 도 20에 나타내는 바와 같이, 대경부와 소경부를 가진 횡단면 원형의 축으로서 제작된다. 물론 스테인레스강에 한정되는 것은 아니고, 강성 등의 기계적 강도, 슬라이딩성, 내열성, 내약품성, 전기 주조부(203)의 가공성 및 분리성 등 베어링의 기능상 또는 베어링 제작의 형편상 요구되는 특성에 적합한 재료, 또한 열처리 방법이 선택된다. 세라믹 등의 비금속재료로도 도전 처리를 행함으로써(예컨대 표면에 도전성의 금속 피막을 형성함으로써) 사용할 수 있게 된다. 또한, 축부재(201)의 표면에는 베어링 장치로서 사용할 때의 베어링 부재와의 마찰 저감을 위해서, 예컨대 불소계의 수지 코팅을 실시하는 것이 바람직하다.

축부재(201)는 중실축 외에 중공축이나 중공부에 수지를 충전한 중실축이어도 된다. 또한, 회전용 베어링에서는 축부재의 횡단면은 기본적으로 원형으로 형성되지만, 슬라이딩용 베어링의 경우에는 횡단면을 임의 형상으로 할 수 있고, 원형 이외에 다각 형상이나 비진원 형상으로 할 수도 있다. 또한, 슬라이딩용 베어링에서는 축부재(201)의 슬라이딩부의 단면 형상은 축방향으로 일정하게 형성되지만, 회전용 베어링에서는 축부재의 단면 형상은 축방향으로 일정하지 않은 형태를 취하는 것도 있다.

축부재(201)의 외주면 정밀도는 후술하는 베어링 간극의 정밀도를 직접 좌우하므로, 진원도, 원통도, 표면 거칠기 등의 베어링 기능상 중요하게 되는 표면 정밀도를 미리 고정밀도로 마무리해 둘 필요가 있다. 예컨대 회전용 베어링에서는 베어링면과의 접촉 회피의 관점으로부터 진원도가 중시되므로, 축부재(201)의 외주면은 가능한 한 진원도를 높일 필요가 있다. 예컨대, 후술하는 베어링 간극의 평균 폭(반경 치수)의 8할 이하까지 마무리해 두는 것이 바람직하다. 따라서, 예컨대 베어링 간극의 평균 폭을 2㎛로 설정할 경우, 축부재 외주면은 1.6㎛ 이하의 진원도로 마무리되는 것이 바람직하다.

축부재(201)의 외주면에는, 도 20 중의 흩어진 점으로 나타내는 바와 같이, 전기 주조부(203)의 형성 예정부를 제외하고, 마스킹이 실시된다. 마스킹용 피복재(202)로서는 비도전성, 및 전해질 용액에 대한 내식성을 갖는 기존품이 선택 사용된다.

전기 주조 가공은 Ni나 Cu 등의 금속 이온을 함유한 전해질 용액에 축부재(201)를 침지하고, 전해질 용액에 통전해서 원하는 금속을 축부재(201)의 표면에 석출시킴으로써 행해진다. 전해질 용액에는 카본 등의 슬라이딩재, 또는 사카린 등의 응력 완화재를 필요에 따라 함유시켜도 된다. 전착 금속의 종류는 베어링의 베어링면에 요구되는 경도, 피로 강도 등의 물리적 성질, 화학적 성질에 따라 적절하게 선택된다. 전기 주조부(203)의 두께는 이것이 지나치게 두꺼우면 축부재(201)로 부터의 박리성이 저하되고, 지나치게 얇으면 베어링면의 내구성 저하 등으로 이어지므로, 요구되는 베어링 성능이나 베어링 사이즈, 또한 용도 등에 따라 최적의 두께로 설정된다. 예컨대 축지름 1㎜~6㎜의 회전용 베어링에서는 10㎛~200㎛의 두께로 하는 것이 바람직하다.

전기 주조축(204)은 도 22에 나타내는 사출 성형 공정으로 이송되고, 전기 주조부(203) 및 축부재(201)를 삽입 부품으로 하는 삽입 성형이 행해진다.

이 사출 성형 공정에서는, 전기 주조축(204)은 도 22에 나타내는 바와 같이 그 축방향을 형 체결 방향(도면 상하 방향)과 평행하게 해서 상형(207), 및 하형(208)으로 이루어지는 금형 내부에 공급된다. 하형(208)에는 축부재(201)의 소경부 외주면(201b)의 외경 치수에 적합한 위치 결정 구멍(210)이 형성되고, 이 위치 결정 구멍(210)에 전공정으로부터 이송된 전기 주조축(204)의 하단을 삽입해서 전기 주조축(204)의 위치 결정이 이루어진다. 상형(207)에는 축부재(201)의 대경부 외주면(201a)의 외형 치수에 적합한 내경을 가진 가이드 구멍(211)이 위치 결정 구멍(210)과 동축으로 형성되어 있고, 형 체결시에 가동형(도 22에서 말하면 상형(207))을 고정형(도 22에서 말하면 하형(208))에 접근시켜 형 체결하면, 우선 전기 주조축(204)의 상단이 가이드 구멍(211)에 삽입되어 전기 주조축(204)의 센터링이 행해진다. 더욱 접근시켜 상형(207)과 하형(208)이 접촉되고, 형 체결이 완료된다.

도 22에 나타내는 형 체결 완료시에 있어서 전기 주조축(204)의 하단은 위치 결정 구멍(210)의 하단에 접촉하고, 축부재(201)의 대경부 외주면(201a)과 소경부 외주면(201b) 사이에 형성되는 단차부(201c)는 성형면의 상단면보다 아래에 위치한다. 도 22에 나타내는 예에서는, 전기 주조부(203)는 단차부(201c)로부터 성형면의 하단면에 접촉할 때까지 설치되어 있다. 이 상태에서 스풀(212), 러너(213), 및 게이트(214)를 통해서 캐비티(209)에 수지 재료를 사출하고, 삽입 성형을 행한다.

사출되는 수지 재료는 열가소성 수지이고, 비결정성 수지로서 폴리술폰(PSF), 폴리에테르술폰(PES), 폴리페닐술폰(PPSU), 폴리에테르이미드(PEI) 등, 결정성 수지로서 액정 폴리머(LCP), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리페닐렌술피드(PPS) 등을 이용할 수 있다. 또한, 상기의 수지에 충전하는 충전재의 종류도 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 유리섬유 등의 섬유상 충전재, 티탄산 칼륨 등의 휘스커 형상 충전재, 운모 등의 비늘형상 충전재, 카본파이버, 카본 블랙, 흑연, 카본 나노 재료, 금속 분말 등의 섬유상 또는 분말상의 도전성 충전재를 이용할 수 있다. 이들 충전재는 단독으로 이용하거나, 또는, 2종 이상을 혼합해서 사용해도 된다.

또한, 사출되는 재료로서는 금속재료도 사용가능하다. 예컨대, 마그네슘 합금이나 알루미늄 합금 등의 저융점 금속재료가 사용가능하다. 이 경우, 수지 재료를 사용할 경우에 비해서 강도, 내열성, 또는 도전성 등을 보다 향상시킬 수 있다. 이 외에 금속분과 바인더의 혼합물로 사출 성형한 후, 탈지ㆍ소결하는 소위 MIM 성형을 채용할 수도 있다.

형 개방 후, 탈형한 성형품은, 도 23에서 나타내는 바와 같이, 축부재(201), 전기 주조부(203), 및 유지부(206)가 일체로 된 구조를 갖는다. 이 성형품은 그 후 분리 공정으로 이송되고, 전기 주조부(203) 및 유지부(206)로 이루어지는 베어링(205)과, 축부재(201)로 분리된다.

이 분리 공정에서는 전기 주조부(203)에 축적된 내부 응력을 해방시킴으로써 전기 주조부(203)의 내주면을 확경시키고, 축부재(201)의 외주면으로부터 박리시킨다. 내부 응력의 해방은 축부재(201) 또는 베어링(205)에 충격을 줌으로써, 또는 전기 주조부(203)의 내주면과 축부재(201)의 외주면 사이에 축방향의 가압력을 부여함으로써 행해진다. 내부 응력의 해방에 의해 전기 주조부(203)의 내주면을 반경 방향으로 확경시켜 전기 주조부(203)의 내주면(203a)과 축부재(201)의 소경부 외주면(201b) 사이에 적절한 크기의 간극을 형성함으로써 전기 주조부(203)의 내주면에 대하여 축부재(201)를 축방향으로 움직이게 할 수 있고, 이것에 의해 성형품이 전기 주조부(203) 및 유지부(206)로 이루어지는 베어링(205)과, 축부재(201)로 분리된다. 또한, 전기 주조부(203)의 확경량은, 예컨대 전기 주조부(203)의 두께나 전해질 용액의 조성, 전기 주조 조건을 바꿈으로써 제어할 수 있다.

충격의 부여만으로는 전기 주조부(203)의 내주를 충분히 확경시킬 수 없는 경우, 전기 주조부(203)와 축부재(201)를 가열 또는 냉각하고, 양자간에 열팽창량 차를 발생시킴으로써 축부재(201)와 베어링(205)을 분리할 수도 있다.

또한, 사출 성형 후의 고화(固化)시에 유지부(206)의 축부재(201)와 접하고 있는 면이 성형 수축에 의해 확경되도록 수지 재료의 조성이나 성형 조건을 배려함으로써 유지부(206)와 축부재(201)를 용이하게 분리할 수 있게 된다.

이렇게 해서 베어링(205)과 축부재(201)를 분리한 후, 축부재(201)를 상방으 로 이동시킴으로써 축부재(201)의 소경부 외주면(201b)과, 축부재(201)의 대경부에 의해 성형된 유지부(206)의 성형면(206a)을 대향시킨다(도 24 참조). 이 때, 축부재(201)의 소경부 외주면(201b)과 대향하는 전기 주조부(203)의 내주면(203a)은 베어링면으로서 기능한다. 이 베어링면과 축부재(201)의 소경부 외주면(201b) 사이의 베어링 간극은 전기 주조 가공의 특성 때문에 클리어런스가 매우 작고, 또한 고정밀도하다는 특징을 가지므로, 높은 회전 정밀도 또는 슬라이딩성을 갖는 베어링의 제공이 가능하게 된다. 또한, 축부재(201)를 베어링(205)의 내주에 삽입한 채 이동시키기만 해도 되므로, 예컨대, 축부재(201)를 베어링(205)으로부터 빼내버린 후에 별도로 제작한 축부재를 삽입하는 경우와 비교해서 이물이 혼입될 우려가 적어지기 때문에, 이물에 의한 이음의 발생이나 부재의 마모 등의 위험이 적다.

또한, 축부재(201)의 소경부 외주면(201b)과 유지부(206)의 성형면(206a) 사이에는 미소 간극(215)이 형성된다. 지금까지의 제조 공정으로부터 명확해지는 바와 같이, 미소 간극(215)은 베어링 간극보다 큰 간극 폭으로 설정된다. 베어링 간극 및 미소 간극(215)에 윤활유를 충전함으로써 베어링 장치가 완성된다.

베어링(205)의 작동(회전, 슬라이딩, 또는 회전 슬라이딩)시에는 미소 간극(215)에 유지된 윤활유가 베어링 간극에 공급되기 때문에, 항상 윤택한 윤활유가 베어링 간극에 개재되고, 오일 부족에 의한 윤활 불량에 의한 이음의 발생이나, 축부재와 베어링(205)의 접촉 슬라이딩에 의한 마모가 회피되어 제품 수명이 연장된다. 또한, 미소 간극(215)이 버퍼 기능을 하기 때문에, 베어링 장치의 사용 환경이 고온화됨에 따라 윤활유의 체적이 팽창되더라도 윤활유의 베어링 외부로의 누출을 방지할 수 있으므로, 주변 환경의 오염 등의 문제를 회피할 수 있다.

또한, 미소 간극(215)은 시일 공간으로서의 기능도 하기 때문에, 윤활유가 누출되거나, 베어링(205)의 작동에 따라 비산되거나 하는 것을 방지할 수 있고, 윤활유의 감소나 주변 환경의 오염 등을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 미소 간극(215)의 간극 폭은 윤활유가 누출되지 않도록 모세관력이 얻어지는 범위, 예컨대 0.5㎜ 이하, 바람직하게는 0.3㎜ 이하로 설정된다.

본 실시형태에 따른 베어링 장치는 상술의 예에 한정되지 않는다. 도 25에 나타내는 베어링 장치의 제 1 변형예에서는 전기 주조부(203)의 축방향 치수가 도 24에 나타내는 베어링 장치에 비해 짧고, 미소 간극(215)과 전기 주조부(203)가 축방향으로 이간되어 있다. 이와 같이, 필요 최소한의 부분에만 전기 주조부(203)가 형성되므로 비용의 저감을 도모할 수 있다.

도 26에 나타내는 베어링 장치의 제 2 변형예에서는 베어링(205)의 대경 내주면(205a)과 소경 내주면(205b)에 각각 전기 주조부(231,232)가 형성된다. 이것에 의하면, 예컨대 윤활유 없이 베어링 장치를 사용할 경우에도 축부재(201)의 대경부에 의해 성형되는 유지부(206)의 성형면(대경 내주면)과 축부재(201)의 소경부 외주면(201b) 사이에 형성되는 미소 간극(215)이 도피부로서 작용함으로써, 축방향으로 이격된 복수의 베어링면을 설치할 수 있고, 모멘트 하중에 대한 베어링 강성을 높일 수 있다. 또한, 베어링 내부에 윤활유를 충전해서 베어링 장치를 사용할 경우에는 축부재(201)의 대경부에 의해 성형되는 유지부(206)의 성형면(대경 내주면)과 축부재(201)의 소경부 외주면(201b) 사이에 형성되는 미소 간극(215)이 오일 고임 부로서의 기능을 함으로써 오일 부족을 방지할 수 있다.

도 27에 나타내는 베어링 장치의 제 3 변형예에서는 베어링(205)의 하단측 개구부를 스러스트 플레이트(223)로 폐색한 점에서 이미 서술한 베어링 장치와 다르다. 이 경우, 이미 서술한 베어링 장치와 마찬가지로, 축부재(201)를 상방으로 어긋나게 하여 축부재(201)의 소경부 외주면(201b)과, 축부재(201)의 대경부에 의해 성형된 유지부(206)의 성형면(206a) 사이에 미소 간극(215)을 형성하고, 그 후 스러스트 플레이트(223)를 베어링(205)의 하단 개구부에 고정한다. 이 변형예에서는 축부재의 하단부(201d)가 볼록 구면 형상으로 형성되고, 이 하단부(201d)와 스러스트 플레이트(223)의 상단면(223a) 사이에 축부재(201)를 스러스트 방향으로 지지하는 스러스트 베어링부(T3)가 형성된다.

다음에, 이상으로 설명한 베어링을 구비한 베어링 장치를 모터(221)의 회전축의 지지에 적용하고, 그 일례를 도 28에 기초하여 설명한다.

도시예의 모터(221)는 HDD 등의 디스크 구동 장치에 이용되는 스핀들 모터이다. 이 모터(221)의 베어링 장치는 축부재(201)를 레이디얼 방향으로 회전 가능하게 지지하는 레이디얼 베어링부(R3)와, 스러스트 방향으로 회전 가능하게 지지하는 스러스트 베어링부(T3)를 갖는다. 레이디얼 베어링부(R3)는 축부재(201)의 외주면과 전기 주조부(203)의 내주면으로 구성되고, 스러스트 베어링부(T3)는 축부재(201)의 볼록 구면 형상의 축 끝을 베어링(205)의 끝면에 대향시킨 스러스트 플레이트(223)로 접촉 지지함으로써 구성된다. 베어링(205)은, 이상의 설명에서 서술한 바와 같이, 전기 주조부(203)를 삽입한 사출 성형에 의해 형성된다. 그리고, 모 터(221)는 이 베어링 장치 이외에도 축부재를 장착한 회전자(디스크 허브)(224)와, 예컨대 반경 방향의 갭을 통해서 대향시킨 고정자 코일(225) 및 회전자 자석(226)을 구비하고 있다. 고정자 코일(225)은 브래킷(227)의 외주에 설치되고, 회전자 자석(226)은 디스크 허브(224)의 내주에 설치되어 있다. 디스크 허브(224)에는 자기디스크(D3)가 1매 또는 복수매 유지되어 있다.

고정자 코일(225)에 통전하면, 고정자 코일(225)과 회전자 자석(226) 사이의 전자력에 의해 회전자 자석(226)이 회전하고, 그것에 의해서, 디스크 허브(224) 및 축부재(201)가 일체로 되어 회전한다. 이 때, 미소 간극(215)에 유지된 오일이 레이디얼 베어링부(R3) 및 스러스트 베어링부(T3)에 공급된다.

도 28에서는 스러스트 베어링부(T3)를 피벗 베어링으로 구성한 경우를 예시하고 있지만, 이 외에도, 동압홈 등의 동압 발생 수단으로 축부재(201)를 스러스트 방향으로 비접촉 지지하는 동압 베어링도 사용가능하다. 또는, 축부재(201)의 하단부에 플랜지부를 설치하고, 베어링(205)으로부터의 빠짐 방지로서 작용시킬 수도 있다.

본 발명의 베어링 장치는 이상의 예시에 한정되지 않고, 모터의 회전축 지지용으로서 널리 적용가능하다. 이 베어링 장치는 상기한 바와 같이 레이디얼 베어링부(R3)에 있어서 고정밀도의 베어링 간극(레이디얼 베어링 간극)을 구비하므로, 상기 HDD 등의 자기디스크 구동용 스핀들 모터를 비롯해서 고속 회전 정밀도가 요구되는 정보기기용 소형 모터, 예컨대 광디스크의 광자기디스크 구동용 스핀들 모터, 또는 레이저 빔 프린터의 폴리곤 스캐너 모터 등에 있어서의 회전축 지지용으로서 특히 적합한 것이다. 또한, 장수명이 요구되는 팬 모터 등에도 적용할 수 있다.

이상의 설명에서는 베어링(205)을 회전용 베어링에 사용하는 경우를 예시하고 있지만, 이 외에도 베어링(205)은 슬라이딩용 베어링이나, 회전 슬라이딩용 베어링에도 적용할 수 있다. 슬라이딩용 또는 회전 슬라이딩용 베어링에 본 발명을 적용하는 경우에는 베어링이 축부재의 대경부와 소경부 사이의 단차부와 간섭하지 않도록 베어링의 슬라이딩 범위를 설정할 필요가 있다.

이하, 본 발명의 제 4 실시형태를 도 29~도 33에 기초하여 설명한다.

도 29는 제 4 실시형태에 따른 베어링 장치(301)의 일구성예를 나타낸다. 도 29에 있어서 베어링 장치(301)는 축(302)과, 축(302)을 내주에 삽입할 수 있는 베어링 부재(303)를 구비한다. 이 중 베어링 부재(303)는 전기 주조부(304)와, 전기 주조부(304)와 일체로 형성되는 다이 성형부로서의 수지부(305)로 이루어지고, 전기 주조부(304)를 삽입 부품으로서 수지 재료로 일체로 사출 성형된다.

베어링 부재(303)는 일단을 개구한 형상(바닥이 있는 통형상)을 이루고, 일단 개구측의 내주에는 베어링 외부측을 향해 점차 확경되는 테이퍼면(306)이 형성된다. 테이퍼면(306)은 이 구성예에서는 전기 주조부(304)에 의해 형성된다. 상세하게는 일단이 외부 개방측을 향해 점차 확경된 형상을 이루는 전기 주조부(304)의 확경 부분의 내주면이 테이퍼면(306)이 된다. 따라서, 도 29에 나타내는 바와 같이, 축(302)을 베어링 부재(303)의 내주에 삽입한 상태에서는 전기 주조부(304)의 내주면(304a)과 축(302)의 외주면(302a) 사이에 베어링 간극(307)이 형성된다. 또한, 내주면(304a)과 함께 베어링 부재(303)의 내주면을 구성하는 테이퍼면(306)과 축(302)의 외주면(302a) 사이에 베어링 외부측을 향해 지름 방향 치수를 점차 확대시킨 테이퍼 형상의 시일 공간(308)이 형성된다.

베어링 간극(307)을 포함하는 베어링 내부 공간(도 29 중 흩어진 점 모양으로 나타내는 영역)은 윤활유로 가득 채워지고, 윤활유의 오일면은 항상 시일 공간(308) 내에 유지된다. 또한, 도 29에 나타내는 베어링 간극(307) 및 시일 공간(308)은 축(302)이나 베어링 부재(303)의 지름 방향 치수에 비하면 모두 미소하지만, 도 29에서는 형상의 이해를 용이하게 하기 위해서 베어링 간극(307)의 간극 폭 및 시일 공간(308)의 간극 폭을 축(302)의 지름 방향 치수에 비해 크게(과장해서) 묘사하고 있다.

상기 구성의 베어링 장치(301)에 있어서, 축(302)의 상대 회전시, 베어링 간극(307)에 가득 채워진 윤활유가 오일막을 형성하고, 이러한 오일막을 통해서 축(302)이 베어링 부재(303)에 대하여 레이디얼 방향으로 상대 회전 가능하게 지지된다. 동시에, 축(302)의 일단측(폐색측)에 형성된 구상면(302b)이 이것에 대향하는 전기 주조부(304)의 내저면(304b)에 윤활유를 통해서 접촉 지지되고, 이것에 의해 축(302)이 베어링 부재(303)에 대하여 스러스트 방향으로 상대 회전 가능하게 지지된다.

이 때, 시일 공간(308)이 베어링 간극(307)의 대기 개방측에 인접해서 형성되어 있기 때문에, 오일면 부근의 윤활유는 항상 시일 공간(308) 내에서 생기는 모세관력에 의해 지름 방향 치수가 축소되는 방향(베어링 간극(307) 방향)으로의 끌어 당기는 힘을 받는다. 이것에 의해, 윤활유가 베어링 간극(307)으로부터 베어링 외부로 누출되는 것을 방지하여 윤활유를 베어링 내부에 유지할 수 있다.

또한, 베어링 장치(301)의 개구측에 베어링 외부측을 향해 지름 방향 치수가 점차 확경되는 시일 공간(308)을 형성함으로써 베어링 내부의 오일 유지량이 증대되므로, 이러한 윤활유를 베어링 간극(307)에 안정되게 공급할 수 있다. 구체적으로, 시일 공간(308)의 용적(Vs)이 베어링 간극(307)의 용적(Vb)의 5배 이상이면, 높은 시일 성능을 발휘하면서도 충분한 양의 윤활유를 베어링 내부에 확보할 수 있다. Vs/Vb가 지나치게 작으면{(Vs/Vb)<5이면}, 베어링 내부에 필요량의 윤활유를 확보하는 것이 곤란하게 되기 때문이다.

이하, 베어링 장치(301)의 제조 공정의 일례를 베어링 부재(303)의 제조 공정을 중심으로 설명한다.

베어링 부재(303)는 전기 주조 가공에서 사용하는 마스터(309)의 외표면을 절연성 재료로 마스킹하는 공정, 마스킹을 실시한 마스터(309)에 전기 주조 가공을 행하여 전기 주조부(304)를 형성하는 공정, 전기 주조부(304)를 가진 마스터(309)를 삽입 부품으로 해서 베어링 부재(303)의 다이 성형(삽입 성형)을 행하는 공정, 전기 주조부(304)와 마스터(309)를 분리하는 공정을 거쳐 제조된다.

전기 주조부(304)의 성형 모체가 되는 마스터(309)는 축형상을 이루고, 예컨대 담금질 처리를 한 스테인레스강으로 단면 윤곽 진원 형상으로 형성된다. 이 예에서는 마스터(309)는 이경 형상을 이루고, 도 30에 나타내는 바와 같이, 소경부(310) 및 대경부(311)와, 소경부(310)와 대경부(311) 사이에 형성되는 테이퍼부(312)를 일체로 갖는 형상으로 형성된다. 마스터(309)의 재료로서는 스테인레스 강 이외에도 예컨대 크롬계 합금이나 니켈계 합금 등 마스킹성, 도전성, 내약품성을 갖는 것이면 금속, 비금속을 막론하고 임의로 선택가능하다. 또한, 여기서는 이경 형상의 마스터(309)를 커팅이나 단조 등에 의한 단일 소재로 형성한 경우를 설명했지만, 2개 이상의 소재를 조합시켜 마스터(309)를 형성하는 것도 가능하다. 예컨대, 지름이 일정한 축형상 소재의 대경부(311) 대응 영역 및 테이퍼부(312) 대응 영역에 상당하는 두께의 코팅(예컨대 세라믹 코팅) 등을 행함으로써도 상기 형상의 마스터(309)를 형성할 수 있다.

마스터(309)는 중실축 외에 중공축 또는 중공부에 수지를 충전한 중실축이어도 된다. 또한, 마스터(309)의 외주면 정밀도, 특히 베어링면이 되는 전기 주조부(304)의 내주면(304a)에 대응하는 소경부(310)의 외주면(310a)은 내주면(304a)의 면정밀도를 직접 좌우하므로, 되도록이면 고정밀도로 마무리해 두는 것이 바람직하다.

마스터(309)의 외표면 중, 도 30에 나타내는 바와 같이, 전기 주조부(304)의 형성 예정 영역을 제외한 영역(대경부(311)의 외주면(311a) 영역)에는 마스킹 가공이 실시되고, 이러한 영역에 마스킹부(313)가 피복 형성된다. 마스킹부(313) 형성용 피복재로서는 절연성, 및 전해질 용액에 대한 내식성을 갖는 재료가 선택 사용된다.

전기 주조 가공은 Ni나 Cu 등의 금속 이온을 함유한 전해질 용액에 마스터(309)를 침지하고, 전해질 용액에 통전해서 원하는 금속을 마스터(309)의 외표면 중 마스킹부(313)를 제외한 영역(소경부(310)의 외주면(310a), 끝면(310b) 및 테이 퍼부(312)의 외주면(312a))에 전해 석출시킴으로써 행해진다. 전해질 용액에는 카본 등의 슬라이딩재, 또는 사카린 등의 응력 완화재를 필요에 따라 함유시키는 것도 가능하다. 석출 금속의 종류는 베어링 부재(303)의 베어링면에 요구되는 경도, 또는 윤활유에 대한 내성(내유성) 등 필요로 되는 특성에 따라 적절하게 선택된다.

이상의 공정을 거침으로써, 도 31에 나타내는 바와 같이, 마스터(309) 표면의 마스킹부(313) 형성 영역 이외의 영역에 전기 주조부(304)를 형성한 전기 주조축(314)이 제작된다. 이 단계에서, 전기 주조축(314)은 마스터(309)의 외표면의 축방향 일단 영역 바닥이 있는 원통 형상의 전기 주조부(304)를 형성한 형태를 이룬다. 또한, 전기 주조부(304)의 축방향 하단(대경부(311)측) 내주에는 테이퍼부(312)의 외주면(312a) 형상을 모방하여 대경부(311)측을 향해 점차 확경되는 테이퍼면(306)이 형성된다. 또한, 전기 주조부(304)의 두께는 이것이 지나치게 얇으면 베어링면(내주면(304a))의 내구성 저하 등으로 이어지고, 지나치게 두꺼우면 마스터(309)로부터의 박리성이 저하될 가능성이 있으므로, 요구되는 베어링 성능이나 베어링 사이즈, 또한 용도 등에 따라 최적의 두께, 예컨대 10㎛~200㎛의 범위로 설정된다.

상기 공정을 거쳐 제작된 전기 주조축(314)은 베어링 부재(303)를 삽입 성형하는 성형형 내에 삽입 부품으로서 공급 배치된다.

도 32는 베어링 부재(303)의 삽입 성형 공정의 일례를 개념적으로 나타내는 것으로, 가동형(315), 및 고정형(316)으로 이루어지는 금형에는 러너(317) 및 게이트(318)와, 캐비티(319)가 형성된다. 게이트(318)는 이 예에서는 도 32에 나타내는 점상 게이트(1점 게이트)이며, 성형 금형의 수지부(305)의 일단면 중앙에 대응하는 위치에 형성된다. 게이트(318)의 게이트 면적은 충전하는 용융 수지의 점도나 성형품의 형상에 맞춰 적절한 값으로 설정된다.

상기 구성의 금형에 있어서 전기 주조축(314)을 위치 결정 배치한 상태에서 가동형(315)을 고정형(316)에 접근시켜 형 체결한다. 다음에, 형 체결한 상태에서 스풀(도시는 생략함), 러너(317), 및 게이트(318)를 통해서 캐비티(319) 내에 용융 수지(P)를 사출ㆍ충전하고, 수지부(305)를 전기 주조축(314)과 일체로 성형한다. 이것에 의해, 수지부(305)가 금형(315,316) 내에 형성된 캐비티(319)에 입각한 형상으로 성형된다.

용융 수지(P)로서는 예컨대 액정 폴리머(LCP), 폴리페닐렌술피드(PPS), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리아세탈(POM), 폴리아미드(PA) 등의 결정성 수지, 또는, 폴리페닐술폰(PPSU), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리아미드이미드(PAI) 등의 비결정성 수지가 베이스 수지로서 사용가능하다. 물론 이들은 일례에 지나지 않고, 베어링의 용도나 사용 환경에 적합한 수지 재료를 임의로 선택할 수 있다. 필요에 따라 강화재(섬유상, 분말상 등의 형태는 상관없음)나 윤활제, 도전화제 등의 각종 충전재를 첨가해도 된다.

형 개방 후, 마스터(309), 전기 주조부(304), 및 수지부(305)가 일체로 된 성형품을 금형(315,316)으로부터 탈형한다. 이 성형품은 그 후의 분리 공정에서 전기 주조부(304)와 수지부(305)로 이루어지는 베어링 부재(303)와, 마스터(309)로 분리된다. 또한, 마스킹부(313)는 분리 공정까지의 단계에서 미리 제거해도 되지 만, 특별히 지장이 없는 것이라면, 분리 공정에 이를 때까지의 동안, 마스터(309) 상에 형성한 상태 그대로이어도 된다.

분리 공정에서는 예컨대 마스터(309) 또는 전기 주조부(304)에 충격을 가함으로써, 전기 주조부(304)의 내주면(304a) 및 테이퍼면(306)을 마스터(309)의 외표면(외주면(310a,312a), 및 끝면(310b))으로부터 박리시킨다. 이것에 의해, 마스터(309)가 베어링 부재(303)(전기 주조부(304))로부터 빼내져 완성품으로서의 베어링 부재(303)가 얻어진다.

또한, 전기 주조부(304)의 분리 수단으로서는 상기 수단 이외에 예컨대 전기 주조부(304)와 마스터(309)를 가열(또는 냉각)하고, 양자간에 열팽창량 차를 발생시키는 것에 의한 방법, 또는 양 수단(충격과 가열)을 병용하는 수단 등이 사용가능하다.

상술한 바와 같이 형성된 베어링 부재(303)의 내주에, 빼내어진 마스터(309)와는 별도로 작성한 축(302)을 삽입함으로써 도 29에 나타내는 베어링 장치(301)가 완성된다.

이와 같이, 소경부(310)의 외주면(310a)과 대경부(311)의 외주면(311a)을 테이퍼부(312)의 외주면(312a)을 통해서 연결시킨 형상의 마스터(309)를 이용하여 전기 주조 가공을 행함으로써 테이퍼면(306)을 일체로 형성한 전기 주조부(304)(베어링 부재(303))를 얻을 수 있다. 따라서, 테이퍼면(306)을 형성하기 위한 공정을 추가하는 일 없이 테이퍼면(306)을 전기 주조부(304)와 동시에 또한 일체로 형성할 수 있어 경제적이다.

또한, 이 구성예에 따른 베어링 장치(301)이면 전기 주조부(304)의 내주면(304a)이 고정밀도로 형성되므로, 축(302)의 외주면(302a)과의 사이에 형성되는 베어링 간극(307)을 작게(수㎛ 정도) 설정할 수 있다. 그 때문에, 예컨대 시일 공간(308)의 용적비(Vs/Vb)는 확보하면서도, 그 용적(Vs)의 절대값이 비교적 작아지도록 테이퍼면(306)의 경사각을 완만하게 형성함으로써 높은 시일 성능과 베어링 성능이 양립된 베어링 장치(301)를 얻을 수 있다.

이상, 제 4 실시형태에 따른 베어링 장치(301)의 일례를 설명했지만, 본 발명은 상술의 예에 한정되는 것은 아니다.

상술의 예에서는 베어링 부재(303)의 축방향 한쪽의 개구부 내주에 테이퍼면(306)을 형성한 경우를 나타냈지만, 축방향 양단을 개구하여 쌍방의 개구부 내주에 각각 베어링 외부측을 향해 점차 확경되는 테이퍼면을 형성하는 것도 가능하다. 도 33은 제 4 실시형태의 변형예에 따른 베어링 장치(321)를 나타낸 것이다. 도 33에 있어서 베어링 장치(321)는 축(322)과, 축(322)을 내주에 삽입할 수 있는 베어링 부재(323)를 구비한다. 베어링 부재(323)는 전기 주조부(324)와, 전기 주조부(324)와 일체로 형성되는 다이 성형부로서의 수지부(325)로 이루어진다. 베어링 부재(323)는 그 축방향 양단에서 개구하고, 쌍방의 개구부 내주에는 각각 베어링 외부측을 향해 점차 확경되는 테이퍼면(326,327)이 형성되어 있다. 테이퍼면(326,327)은 각각 대향하는 축(322)의 외주면(322a)과의 사이에 베어링 외부측을 향해 지름 방향 치수를 점차 확대시킨 테이퍼 형상의 시일 공간(328,329)을 형성한다. 전기 주조부(324)의 내주면(324a)과, 대향하는 축(322)의 외주면(322a) 사이에 는 베어링 간극(330)이 형성되어 있고, 상술의 시일 공간(328,329)과 각각 베어링 외부측에서 연통하고 있다.

이 경우, 한쪽의 테이퍼면(326)은 예컨대 도 30에 나타내는 형상의 마스터(309)를 사용하여 전기 주조부(324)와 일체로 형성할 수 있다. 또한, 다른쪽의 테이퍼면(327)은 예컨대 도 32에 나타내는 금형(315,316)의 한쪽(예컨대 가동형(315))측에 테이퍼면(327)에 대응한 형상의 성형부를 형성하고, 이러한 금형을 사용해서 수지부(325)의 성형과 동시에 테이퍼면(327)을 성형하는 것이 가능하다. 물론, 테이퍼면(326,327)을 모두 수지부(325)의 성형과 함께 금형으로 성형하는 것도 가능하다. 마찬가지로, 도 29에 나타내는 베어링 장치(301)의 테이퍼면(306)을 수지부(305)의 성형과 함께 금형으로 성형하는 것도 가능하다.

또한, 시일 공간(308)의 형상, 사이즈 등은 이것을 성형하는 마스터(309)의 표면 형상이나 금형(315,316)의 성형면 형상에 의해 적절하게 조정할 수 있다. 예컨대, 도시는 생략하지만, 소경부(310)와 테이퍼부(312) 사이에 단차를 형성한 마스터(309)를 사용함으로써 시일 용적을 증대시킨 시일 공간을 형성할 수도 있다. 이 경우, 시일 공간의 용적은 주로 마스터(309)의 단차 폭(단차 끝면의 지름 방향 폭)으로 조정가능하므로, 베어링 내부로의 끌어 당기는 힘만을 고려해서 테이퍼면(306)의 경사각을 설정할 수 있고, 설계의 자유도가 높아진다. 물론, 지름 방향 치수가 일정한 시일 공간이나, 테이퍼면(306,326,327)과 경사각을 다르게 한 시일 공간을 테이퍼 형상의 시일 공간(308,328,329)에 연속해서 형성하는 것도 가능하다. 또한, 시일 공간의 형성 위치도 베어링 간극(307)과 베어링 외부측에서 연통하 는 한, 임의로 설정가능하다.

또한, 상술의 예에서는 전기 주조부(304)와 일체로 형성되는 다이 성형부를 수지의 사출 성형으로 형성(수지부(305)를 형성)하는 경우를 나타냈지만, 다이 성형되는 한, 다른 재질, 예컨대 금속의 다이 성형(몰드 성형) 등으로 다이 성형부를 형성하는 것도 가능하다. 이 외에도 예컨대 금속 분말을 압분 성형(다이 성형)한 후 소결함으로써 형성되는 소결 금속으로 다이 성형부를 형성할 수도 있다.

또한, 상술의 예에서는 시일 공간(308)을 베어링 부재(303)측(전기 주조부(304)의 내주나 수지부(305)의 내주)에 형성된 테이퍼면(306)과 이것에 대향하는 축(302)의 외주면(302a)으로 구성한 경우를 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 베어링 간극(307)과 베어링 외부측에서 연통하고, 또한 베어링 외부측을 향해 반경 방향 치수를 점차 확대한 테이퍼 형상의 시일 공간(308)이 형성되어 있으면 된다. 예컨대 도시는 생략하지만, 축(302)의 외주면(302a)에 베어링 외부측을 향해 점차 축경되는 테이퍼면을 형성하고, 이 테이퍼면과 대향하는 베어링 부재(303)의 내주면과의 사이에 테이퍼 형상의 시일 공간이 형성되어 있어도 상관없다.

또한, 상술의 예에서는 베어링 간극(307)에 형성되는 베어링으로서 유체 윤활 베어링을 구성한 경우를 설명했지만, 이 외에, 유체의 동압 상승 작용을 발생시키기 위한 동압 발생부를 내주면(304a)에 형성함으로써 소위 동압 베어링을 구성할 수도 있다. 그 경우, 예컨대 도시는 생략하지만, 축방향에 대하여 경사진 복수의 홈(동압홈)을 헤링본 형상으로 배열한 영역을 형성할 수도 있다. 또는, 동일하게 도시는 생략하지만, 내주면(304a)에 복수의 원호면을 형성하고, 이들 원호면과, 원호면에 대향하는 축(302)의 진원 형상 외주면(302a) 사이의 지름 방향 간극을 둘레방향을 향해 쐐기 형상으로 축소시킨, 소위 다원호 베어링을 구성할 수도 있다. 또한, 이들 레이디얼 방향의 동압 발생부는 베어링 부재(303)의 내주면(전기 주조부(304)의 내주면(304a))측에 형성하는 것 외에 축(302)의 외주면(302a)측에 형성하는 것도 가능하다.

또한, 상술의 예에서는 베어링 장치(301)의 내부에 가득 채워지고, 베어링 간극(307)에 윤활막을 형성하는 유체로서 윤활유를 예시했지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 예컨대 공기 등의 기체나, 자성 유체 등의 유동성을 갖는 윤활제, 또는 윤활 그리스 등을 사용할 수도 있다.

또한, 본 실시형태에 따른 베어링 장치는, 상술한 바와 같이, 높은 시일 성능을 가지므로, 고속 회전 정밀도에다가 고레벨의 청정도가 요구되는 정보기기용 소형 모터, 예컨대 HDD 등의 자기디스크 구동용 스핀들 모터나 광디스크의 광자기디스크 구동용 스핀들 모터, 또는 레이저 빔 프린터의 폴리곤 스캐너 모터용 베어링으로서도 바람직하게 사용할 수 있다.

Claims (19)

1. 전기 주조부와, 전기 주조부와 일체로 형성된 성형부를 구비하고, 상기 전기 주조부의 내주면에 축부재를 지지하는 베어링면이 형성된 베어링 부재로서:

   내주면이 상기 성형부의 내주면과 상기 전기 주조부의 내주면으로 형성되고, 또한 상기 성형부의 내주면이 상기 전기 주조부의 내주면에 대하여 단차를 가진 성형면인 것을 특징으로 하는 베어링 부재.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전기 주조부와 상기 성형부 중 어느 한쪽의 내주면을 다른쪽의 내주면의 축방향 양측에 배치한 것을 특징으로 하는 베어링 부재.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 베어링 부재와, 상기 베어링 부재의 내주에 삽입한 축부재를 구비하고, 상기 성형부의 내주면과 상기 축부재의 외주면 사이에 반경 방향의 간극을 형성한 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 반경 방향의 간극으로 시일 공간을 형성한 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 반경 방향의 간극으로 도피부를 형성한 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
6. 전기 주조부에 베어링면을 갖는 베어링 부재를 제조함에 있어서,

   표면의 일부에 비도전성 피막이 형성된 마스터를 이용하여 전기 주조 가공을 행하고, 이어서 마스터 표면의 전기 주조부 및 비도전성 피막을 삽입한 상태에서 사출 성형을 행한 후, 상기 비도전성 피막의 제거를 행하는 것을 특징으로 하는 베어링 부재의 제조 방법.
7. 전기 주조부에 베어링면을 갖는 베어링 부재를 제조함에 있어서,

   표면의 일부에 비도전성 피막이 형성된 마스터를 이용하여 전기 주조 가공을 행한 후, 상기 비도전성 피막을 제거함과 아울러, 제거 영역의 일부 또는 전체에 수지층을 형성하고, 이어서 상기 마스터 표면의 전기 주조부 및 수지층을 삽입한 상태에서 사출 성형을 행한 후, 상기 수지층의 제거를 행하는 것을 특징으로 하는 베어링 부재의 제조 방법.
8. 내주면의 적어도 일부가 수지로 형성된 베어링 부재와, 베어링 부재의 내주에 상대 회전 가능하게 삽입되고, 대향하는 베어링 부재의 내주면과의 사이에 베어링 간극을 형성하는 축을 구비한 베어링 장치로서:

   상기 베어링 부재의 수지부가 액정 폴리머로 이루어지고, 상기 수지부의 성형 수축으로 상기 축과 상기 수지부 사이에 미소 간극을 형성한 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 미소 간극을 상기 베어링 부재의 양단부 중 적어도 어느 한쪽에 형성한 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 복수의 베어링 간극을 축방향으로 이격 형성하고, 인접하는 베어링 간극의 사이에 베어링 간극보다 간극 폭이 큰 상기 미소 간극을 형성한 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
11. 제 8 항에 있어서, 상기 베어링 부재는 통형상의 금속부를 삽입 부품으로 하는 다이 성형품이고, 또한 상기 금속부의 내주면과 상기 축의 외주면 사이에 상기 베어링 간극이 형성되는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 금속부가 전기 주조 가공에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
13. 전기 주조부 및 전기 주조부를 유지하는 유지부로 이루어지는 베어링과, 상기 베어링의 내주에 삽입된 축부재를 갖고, 상기 전기 주조부에 상기 축부재의 외주면과 대향하는 베어링면이 형성된 베어링 장치에 있어서:

    상기 축부재에 소경부와 대경부를 형성함과 아울러, 상기 유지부에 상기 축부재의 대경부에 의해 성형된 성형면을 형성하고, 상기 전기 주조부의 베어링면 및 상기 유지부의 성형면을 각각 상기 축부재의 소경부 외주면과 대향시킨 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 축부재의 대경부에 의해 성형된 상기 유지부의 성형면과 상기 축부재의 소경부 외주면 사이의 미소 간극이 상기 베어링의 내주면의 단부에 형성된 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
15. 제 13 항에 기재된 베어링 장치와, 회전자 자석과, 고정자 코일을 갖는 것을 특징으로 하는 모터.
16. 전기 주조부 및 전기 주조부를 유지하는 유지부로 이루어지는 베어링과, 상기 베어링의 내주에 삽입된 축부재를 갖고, 상기 전기 주조부에 상기 축부재의 외주면과 대향하는 베어링면이 형성된 베어링 장치의 제조에 있어서:

    소경부와 대경부를 갖는 상기 축부재 중 적어도 소경부를 마스터로 하여 상기 전기 주조부를 형성한 후, 상기 축부재의 적어도 대경부를 내형으로 하는 사출 성형에 의해 상기 전기 주조부를 유지하는 유지부를 성형하고, 그 후, 상기 축부재를 상기 전기 주조부 및 상기 유지부로부터 분리하고, 분리한 상기 축부재의 소경부의 외주면을 상기 축부재의 대경부에 의해 성형된 상기 유지부의 성형면과 대향시키는 것을 특징으로 하는 베어링 장치의 제조 방법.
17. 내주에 베어링면을 가진 전기 주조부 및 전기 주조부와 일체로 형성되는 다이 성형부를 갖는 베어링 부재와, 상기 베어링 부재의 내주에 삽입되고, 베어링면과의 사이에 베어링 간극을 형성하는 축을 구비한 베어링 장치에 있어서:

    상기 베어링 간극과 상기 베어링 외부측에서 연통하고, 또한 상기 베어링 외부측을 향해 반경 방향 치수를 점차 확대한 테이퍼 형상의 시일 공간을 더 구비한 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 시일 공간은 상기 전기 주조부의 내주에 형성된 테이퍼면과 이것에 대향하는 축의 외주면으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
19. 제 17 항에 있어서, 상기 시일 공간은 다이 성형부의 내주에 형성된 테이퍼면과 이것에 대향하는 축의 외주면으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.

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