(57)【要約】【課題】  この種の動圧軸受装置の低コスト化を図ると共に、スラスト軸受隙間を高精度かつ簡易に設定することで、高い軸受性能を確保する。【解決手段】  ハウジング７の側部７ａおよび底部７ｂを樹脂で形成すると共に、側部７ａと底部７ｂとの境界部内面側に、フランジ部２ｂの外径よりも大きい内径面を有し、軸受スリーブ８の下側端面８ｃと当接し、かつ所定の軸方向寸法を有する金属製の段部７を設ける。【選択図】図２
2006071029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の側部および該側部の一端側に設けられた底部を有するハウジングと、該ハウジングの内周に固定された軸受スリーブと、該軸受スリーブの内周に挿入される軸部およびフランジ部を有する軸部材と、前記軸受スリーブの内周面と前記軸部の外周面との間のラジアル軸受隙間に生じる潤滑油の動圧作用で前記軸部をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部と、前記軸受スリーブの一端面とこれに対向する前記フランジ部の一端面との間のスラスト軸受隙間に生じる潤滑油の動圧作用で前記フランジ部をスラスト方向に非接触支持する第１スラスト軸受部と、前記フランジ部の他端面とこれに対向する前記ハウジングの底部側端面との間のスラスト軸受隙間に生じる潤滑油の動圧作用で前記フランジ部をスラスト方向に非接触支持する第２スラスト軸受部とを備えた動圧軸受装置において、
前記ハウジングは、樹脂で形成されると共に、前記軸受スリーブの一端面と当接し、かつ所定の軸方向寸法を有する段部を有し、該段部が、金属で形成されていることを特徴とする動圧軸受装置。
【請求項２】
前記段部が、環状の金属製部材で構成されていることを特徴とする請求項１記載の動圧軸受装置。
【請求項３】
前記ハウジングの底部が、蓋状の金属製部材で構成され、
前記段部が、前記蓋状の金属製部材の端面の側に一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の動圧軸受装置。
【請求項４】
前記ハウジングは、前記金属製部材をインサート部品としてインサート成形されたものであることを特徴とする請求項２又は３記載の動圧軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受隙間に生じる潤滑油の動圧作用で軸部材を回転自在に非接触支持する動圧軸受装置に関する。この軸受装置は、情報機器、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など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、プロジェクタのカラーホイール、あるいは電気機器、例えば軸流ファンなどの小型モータ用として好適である。
【背景技術】
【０００２】
上記各種モータには、高回転精度の他、高速化、低コスト化、低騒音化などが求められている。これらの要求性能を決定づける構成要素の一つに当該モータのスピンドルを支持する軸受があり、近年では、この種の軸受として、上記要求性能に優れた特性を有する動圧軸受の使用が検討され、あるいは実際に使用されている。
【０００３】
上記動圧軸受としては、例えば軸部およびフランジ部を有する軸部材をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部と、軸部材をスラスト方向に非接触支持するスラスト軸受部とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の動圧軸受装置において、ラジアル軸受部を構成する軸受スリーブの内周面又は軸部の外周面に動圧発生手段としての動圧溝が設けられる。また、スラスト軸受部を構成するフランジ部の両端面、あるいは、これらに対向する面（例えば軸受スリーブの一端面や、ハウジングの底部側端面等）に動圧溝が設けられる。
【特許文献１】特開２００２−０６１６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記構成の動圧軸受装置は、ハウジング、軸受スリーブ、軸部材といった部品で構成され、情報機器の益々の高性能化に伴って必要とされる高い回転性能を確保すべく、各部品の加工精度や組立精度を高める努力がなされている。
【０００５】
特に、スラスト軸受隙間の大きさは、軸部材のフランジ部の軸方向寸法や、スラスト軸受面となるフランジ部両端面およびこれらに対向する面の面精度等の部品精度と、軸受スリーブをハウジングに固定する際の軸方向の位置決め等の組立精度に大きく影響を受けることから、所望の値に管理するのが難しい。また、そのために、高精度な部品加工や複雑な組立作業が必要となる。
【０００６】
その一方で、情報機器の低価格化の傾向に伴い、この種の動圧軸受装置に対するコスト低減の要求も益々厳しくなっている。
【０００７】
そこで、本発明では、この種の動圧軸受装置の低コスト化を図ると共に、スラスト軸受隙間を高精度かつ簡易に設定することで、高い軸受性能を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明に係る動圧軸受装置は、円筒状の側部および側部の一端側に設けられた底部を有するハウジングと、ハウジングの内周に固定された軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入される軸部およびフランジ部を有する軸部材と、軸受スリーブの内周面と軸部の外周面との間のラジアル軸受隙間に生じる潤滑油の動圧作用で軸部をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部と、軸受スリーブの一端面とこれに対向するフランジ部の一端面との間のスラスト軸受隙間に生じる潤滑油の動圧作用でフランジ部をスラスト方向に非接触支持する第１スラスト軸受部と、フランジ部の他端面とこれに対向するハウジングの底部側端面との間のスラスト軸受隙間に生じる潤滑油の動圧作用でフランジ部をスラスト方向に非接触支持する第２スラスト軸受部とを備えたものであって、ハウジングを樹脂で形成すると共に、軸受スリーブの一端面と当接し、かつ所定の軸方向寸法を有する段部をハウジングに設け、さらに段部を、金属で形成したことを特徴とする。
【０００９】
上述のように、本発明では、ハウジングを樹脂材料で形成したので、ハウジングを金属材料で形成する場合に比べて、製造コストの低減化が図られる。
【００１０】
また、本発明では、ハウジングに、軸受スリーブの一端面と当接し、かつ所定の軸方向寸法を有する段部を設けるようにした。これによれば、軸受スリーブをハウジングの内周に例えば圧入、圧入接着等の手段により固定する際、軸受スリーブの一端面がハウジングの内周に設けた段部の端面と当接するまで軸受スリーブをハウジングの内周に押し込むことで、軸受スリーブのハウジングに対する軸方向固定位置を精度良くかつ簡易に設定することができる。これにより、スラスト軸受隙間を精度良く設定することができる。すなわち、スラスト軸受隙間は、段部の軸方向寸法とフランジ部の軸方向幅との差として精度良く管理することができる。
【００１１】
この段部は、ハウジングと一体に樹脂材料で形成することもできるが、その場合には、
スラスト軸受隙間を高精度に管理することが困難になる。例えば、軸受スリーブをハウジングの内周に圧入等により押し込む際の圧入力は、軸受スリーブのハウジングに対する押し込み量に略比例して増大し、軸受スリーブの端面が段部の端面に当接した時点で、急激に増加する傾向が見られる。従って、圧入力の急激な増加を検出することによって、軸受スリーブの端面が段部の端面に当接したことを検知することができる。ところが、段部が樹脂製の場合、樹脂が金属に比べて大きな弾性を有するために、当接時点での圧入力の増加が顕著に表れない。そのため、両面間の当接状態を知ることが困難であり、場合によっては段部の塑性変形を引き起こす。この結果、スラスト軸受隙間は所望の値よりも小さくなり、スラスト軸受性能の低下を招く可能性がある。これを回避するためには、軸受スリーブのハウジングに対する軸方向位置を逐次確認しながら徐々に軸受スリーブをハウジングの内周に圧入すればよいが、この方法だと、サイクルタイムが増加し、コストアップの原因となる。
【００１２】
そこで、本発明では、段部を、樹脂に代えて金属で形成するようにした。これによれば、段部の端面に軸受スリーブの端面が当接することで圧入力の増加が顕著となるため、容易に両面間の当接状態を検知することができる。そのため、段部を変形させることなく、軸受スリーブのハウジングに対する軸方向位置を高精度にかつ迅速に設定することができ、所定のスラスト軸受隙間を確保することが可能となる。
【００１３】
金属製の段部は、例えば環状の金属製部材で構成することもできる。あるいは、ハウジングの底部を、蓋状の金属製部材で構成し、この蓋状の金属製部材に、その一端面側に段部を一体に形成するようにしてもよい。これら段部を有する金属製部材は、例えばハウジングを樹脂でインサート成形する際のインサート部品として、樹脂製のハウジングを成形することによりハウジングに固定される。これにより、ハウジングへの固定工程が省略され、係るコストを軽減できると共に、両者の間で非常に高い固定力を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上より、本発明によれば、軸受スリーブのハウジングに対する軸方向位置決めを高精度に行うことで、スラスト軸受隙間を高精度に管理することができる。また、ハウジングの製造コストの低減、あるいは組立工程に係るコストの低減等により、動圧軸受装置の製造コストを大幅に下げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る動圧軸受装置１を組込んだ情報機器用スピンドルモータの一構成例を概念的に示している。この情報機器用スピンドルモータは、ハードディスク等の記録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に取り付けられたディスクハブ３と、例えば半径方向のギャップを介して対向させたステータコイル４およびロータマグネット５と、モータケーシング６とを備えている。ステータコイル４はモータケーシング６の外周に取り付けられ、ロータマグネット５はディスクハブ３の内周に取り付けられる。動圧軸受装置１のハウジング７は、モータケーシング６の内周に例えば圧入接着等の手段により固定される。ディスクハブ３には、磁気ディスク等のディスク状情報記憶媒体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との間に発生する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。
【００１７】
動圧軸受装置１は、例えば図２に示すように、側部７ａおよび側部７ａの一端側に位置する底部７ｂを有するハウジング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および軸受スリーブ８に対して相対回転する軸部材２とを備えている。なお、説明の便宜上、ハウジング７の底部７ｂの側を下方向、底部７ｂとは反対の側を上方向として以下説明する。
【００１８】
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ており、軸部２ａと、軸部２ａの下端に一体または別体に設けられたフランジ部２ｂとを備えている。
【００１９】
軸受スリーブ８は、例えば、焼結金属からなる多孔質体、特に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る。軸受スリーブ８の内周面８ａには、図２に示すように、第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２のラジアル軸受面となる上下２つの領域が軸方向に離隔して設けられている。
【００２０】
上記２つの領域には、例えば、図３に示すようなへリングボーン形状の動圧溝８ａ１、８ａ２がそれぞれ形成されている。上側の動圧溝８ａ１は、軸方向中心ｍ（上下の傾斜溝間領域の軸方向中央）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。上方のラジアル軸受面の軸方向長さ（動圧溝８ａ１上端から下端までの距離）は、下方のラジアル軸受面の軸方向長さ（動圧溝８ａ２上端から下端までの距離）よりも大きい。なお、ラジアル軸受面は、これ以外に第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２とが連続した形状とすることもでき、内径断面円弧状やステップ状とすることもできる。
【００２１】
軸受スリーブ８の外周面８ｂには、１本又は複数本の軸方向溝８ｂ１が軸方向全長に亘って形成されている。この実施形態では、３本の軸方向溝８ｂ１を円周方向等間隔に形成している。
【００２２】
軸受スリーブ８の下側端面８ｃの、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受面となる領域には、例えば図３（ｂ）に示すような動圧溝が形成される。
【００２３】
ハウジング７は、図２に示すように、円筒状の側部７ａと、側部７ａの一端側に位置する底部７ｂと、段部７ｃとで構成されている。底部７ｂは、この実施形態では側部７ａと一体に樹脂材料で形成されており、その内底面７ｂ１の、第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受面となる領域には、例えば図示は省略するが、動圧溝が形成されている。ハウジング７の側部７ａおよび底部７ｂを形成する樹脂としては主に熱可塑性樹脂が使用され、例えばポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニルサルフォン（ＰＰＳＦ）等の非晶性樹脂、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の結晶性樹脂が使用可能である。また、上記の樹脂に充填する充填材の種類も特に限定されないが、例えば、ガラス繊維等の繊維状充填材、チタン酸カリウムウィスカやホウ酸アルミニウムウィスカ等のウィスカ状充填材、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、カーボンナノチューブ、金属粉末等の導電性充填材が使用可能である。これら充填材は、一種あるいは複数種を上記樹脂に配合することもでき、その配合比は、ハウジング７に要求される特性やその用途によって適宜設定される。
【００２４】
図２および図４に示すように、底部７ｂと側部７ａとの境界部分の内周側には、フランジ部２ｂの外径よりも大きい内径面を有する段部７ｃが設けられている。段部７ｃは、例えば真ちゅう等の金属材料で形成されたものであって、軸受スリーブ８の下側端面８ｃと当接可能な上側端面７ｃ１を備えると共に所定の軸方向寸法を有している。また、段部７ｃは、この実施形態では、環状の金属製部材１０で構成されており、この金属製部材１０は、底部７ｂとは別体に、ハウジング７の内周下部に固定される。この金属製部材１０のハウジング７への固定方法としては、接着や、圧入、あるいは溶着などが考えられるが、この実施形態では、環状の金属製部材１０を予めプレス加工等で形成しておき、この金属製部材１０をインサート部品として、ハウジング７をインサート成形することでハウジング７に固定している。この場合、ハウジング７の底部７ｂの内底面７ｂ１から金属製部材１０の上側端面に至る部分が段部７ｃとなる。なお、この実施形態では、金属製部材１０の底面１０ａと底部７ｂの内底面７ｂ１とが同一平面上にあるが、例えば金属製部材１０の底面ａをハウジング７の底部７ｂに一部埋設した状態で、金属製部材１０をハウジング７に固定しても構わない。また、この実施形態では、図４に例示するように、環状の金属製部材１０の外径部１０ａをハウジング７の側部７ａに埋設した状態で、金属製部材１０をハウジング７に固定しているが、両者間の軸方向固定力が確保されるのであれば、ハウジング７の内周面７ｄと金属製部材１０の外径面１０ｂとが同一平面となるように、金属製部材１０をハウジング７に固定しても構わない。
【００２５】
上述のようにして段部７ｃが形成されたハウジング７の内周に軸受スリーブ８を、その内周に軸部材２を挿入した状態で、ハウジング７の内周に所定の圧入代をもって押し込んで行き、軸受スリーブ８の下側端面８ｃが段部７ｃの上側端面７ｃ１と当接したところで軸受スリーブ８のハウジング７に対する軸方向位置を決定する。その後、例えばハウジング７の内周面７ｄに予め塗布しておいた熱硬化性接着剤を加熱することで、軸受スリーブ８の外周面８ｂをハウジング７の内周面７ｄに接着固定する。
【００２６】
シール手段としてのシール部材９は、図２に示すように、例えば真ちゅう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環状に形成され、ハウジング７の側部７ａの上端部内周に圧入、接着等の手段で固定される。この実施形態において、シール部材９の内周面９ａは円筒状に形成され、シール部材９の下側端面９ｂは軸受スリーブ８の上側端面８ｄと当接している。
【００２７】
シール部材９の内周面９ａにはテーパ面が形成されており、このテーパ面と、テーパ面に対向する軸部２ａの外周面との間には、ハウジング７の底部７ｂ側から上方に向けて半径方向寸法が漸次拡大する環状のシール空間Ｓが形成される。シール部材９で密封されたハウジング７の内部空間には、潤滑油が注油され、ハウジング７内が潤滑油で満たされる。この状態では、潤滑油の油面はシール空間Ｓの範囲内に維持される。
【００２８】
軸部材２が回転すると、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つの領域は、それぞれ軸部２ａの外周面とラジアル軸受隙間を介して対向する。そして、軸部材２の回転に伴い、上記ラジアル軸受隙間に満たされた潤滑油が動圧作用を発生し、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とが構成される。また、軸受スリーブ８の下側端面８ｃと、軸部材２のフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１との間には第１スラスト軸受隙間δ１が形成されており、軸部材２の回転に伴い、第１スラスト軸受隙間δ１に満たされた潤滑油が動圧作用を発生し、その圧力によって軸部材２がスラスト方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材２をスラスト方向に回転自在に非接触支持する第１スラスト軸受部Ｔ１が構成される。同様に、ハウジング７の底部７ｂの内底面７ｂ１とフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２との間に第２スラスト軸受隙間δ２が形成され、この第２スラスト軸受隙間δ２に潤滑油の動圧作用が生じて軸部材２をスラスト方向に非接触支持する第２スラスト軸受部Ｔ２が形成される。
【００２９】
このように、ハウジング７内を潤滑油で満たした状態で、軸部材２を回転させると、例えば図４に示すように、軸受スリーブ８の下側端面８ｃとフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１との間に第１スラスト軸受隙間δ１が形成され、フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２とハウジング７の底部７ｂの内底面７ｂ１との間に第２スラスト軸受隙間δ２が形成される。このとき、第１スラスト軸受隙間δ１、第２スラスト軸受隙間δ２、フランジ部２ｂの軸方向幅ｗ１、段部７ｃの軸方向寸法Ｗの間には、Ｗ＝ｗ１＋（δ１＋δ２）の関係が成り立つ。すなわち、フランジ部２ｂの軸方向幅ｗ１と、段部７ｃの軸方向寸法Ｗを管理することにより、両スラスト軸受隙間δ１、δ２（の総和δ１＋δ２）が精度良く管理され、動圧軸受装置１の回転性能が確保される。
【００３０】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。
【００３１】
上記実施形態では、ハウジング７の段部７ｃを、環状の金属製部材１０で構成したが、段部７ｃは金属で形成されていればよく、例えば図５に示すように、蓋状の金属製部材１１によって、段部７ｃを構成することもできる。具体的には、ハウジング７の底部７ｂを、ハウジング７の側部７ａとは別体となる蓋状の金属製部材１１で構成し、この蓋状の金属製部材１１の上側端面１１ｂの外径側に金属製の段部７ｃを一体に形成している。この蓋状の金属製部材１１は、接着や圧入等の方法でハウジング７の側部７ａに固定される他、インサート部品としてハウジング７と一体にインサート成形することにより固定することも可能である。その場合には、例えば図５に示すように金属製部材１１の側部に円環溝状又は円周方向に部分的な窪み１１ａを形成しておき、ハウジング７と共にインサート成形することで、ハウジング７に対する金属製部材１１の軸方向への固定力を高めることもできる。
【００３２】
このように、蓋状の金属製部材１１に一体に形成された金属製の段部７ｃをハウジング７の内周下部に設けることによっても、前記実施形態と同様に、軸受スリーブ８のハウジング７に対する軸方向位置決めが高精度かつ簡易に成される。そのため、部品加工や組立作業のコストアップを避けて、所定のスラスト軸受隙間を確保することができる。なお、段部７ｃは、蓋状の金属製部材１１の上側端面１１ｂの外径側に、全周にわたって形成してもよいし、円周方向の複数箇所に部分的に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る動圧軸受装置を組込んだスピンドルモータの断面図である。
【図２】一実施形態に係る動圧軸受装置の断面図である。
【図３】（ａ）は軸受スリーブの断面図、（ｂ）は軸受スリーブを図３（ａ）のＡ方向から見た図である。
【図４】ハウジングの底部および段部周辺の拡大断面図である。
【図５】他の実施形態に係る動圧軸受装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１        動圧軸受装置
２        軸部材
２ａ      軸部
２ｂ      フランジ部
３        ディスクハブ
４        ステータコイル
５        ロータマグネット
６        モータケーシング
７        ハウジング
７ａ      側部
７ｂ      底部
７ｃ      段部
７ｃ１    上側端面
８        軸受スリーブ
８ａ１、８ａ２  動圧溝
８ｃ      下側端面
９        シール部材
１０      環状の金属製部材
１１      蓋状の金属製部材
Ｒ１、Ｒ２  ラジアル軸受部
Ｓ        シール空間
Ｔ１      第１スラスト軸受部
Ｔ２      第２スラスト軸受部
δ１      第１スラスト軸受隙間
δ２      第２スラスト軸受隙間
ｗ１      フランジ部の軸方向幅
Ｗ        段部の軸方向寸法
【図１】
2006071029.tif 000003
【図２】
2006071029.tif 000004
【図３】
2006071029.tif 000005
【図４】
2006071029.tif 000006
【図５】
2006071029.tif 000007