(57)【要約】【課題】軸受部材の軸方向両端を開口した流体動圧軸受装置において、シール空間からの油漏れを確実に防止する。【解決手段】連通路Ａからシール空間Ｓへの潤滑油の流動を妨げる流動阻害部を設けることで、衝撃荷重が加わった場合でもシール空間Ｓ内の油面の変動を抑えることができる。例えば、シール空間Ｓの最小隙間部Ｓminの径方向寸法Ｌ１を連通路Ａの開口部の径方向寸法Ｌ２よりも小さくすることにより、前記流動阻害部Ｂ１を構成することができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向両端を開口した筒状に形成され、小径内周面、小径内周面の軸方向両側に設けられた大径内周面、及び、小径内周面と大径内周面との間に形成された肩面を有する軸受部材と、軸受部材の内周に挿入された軸部材と、軸部材に設けられ、軸受部材の両端開口部に配された一対のシール部材と、軸部材の外周面と軸受部材の小径内周面との間のラジアル軸受隙間の油膜に生じる動圧作用で軸部材を相対回転自在に支持するラジアル軸受部と、一対のシール部材の外周面と軸受部材の大径内周面との間に形成され、潤滑油の漏れ出しを防止する一対のシール空間と、軸受部材を軸方向に貫通して形成され、一対のシール空間を連通する連通路とを備えた流体動圧軸受装置であって、
連通路から少なくとも一方のシール空間への潤滑油の流動を妨げる流動阻害部を設けたことを特徴とする流体動圧軸受装置。
【請求項２】
シール空間の最小隙間部の径方向寸法を連通路の開口部の径方向寸法よりも小さくして、前記流動阻害部を構成した請求項１記載の流体動圧軸受装置。
【請求項３】
連通路とシール空間とを、軸受部材の肩面とシール部材の端面との間に形成された径方向流路を介して連通することにより、前記流動阻害部を構成した請求項１又は２記載の流体動圧軸受装置。
【請求項４】
前記流動阻害部における最小流路面積が、連通路の開口部の総面積よりも小さい請求項１〜３の何れかに記載の流体動圧軸受装置。
【請求項５】
軸部材を固定側とし軸受部材を回転させる軸固定タイプである請求項１〜４の何れかに記載の流体動圧軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸部材の外周面と軸受部材の内周面との間のラジアル軸受隙間の油膜に生じる動圧作用で軸部材を相対回転自在に支持する流体動圧軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体動圧軸受装置は、その高回転精度および静粛性から、各種ディスク駆動装置（例えばＨＤＤ等の磁気ディスク駆動装置、ＣＤ，ＤＶＤ，ブルーレイディスク等の光ディスク駆動装置、あるいは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、レーザビームプリンタ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モータ、あるいは電子機器等の冷却ファンモータ等、小型モータ用の軸受装置として好適に使用される。
【０００３】
例えば特許文献１に示されている流体動圧軸受装置は、軸方向一方を開口し他方を閉塞した有底筒状の軸受部材（軸受スリーブ８及びハウジング７）と、軸受部材の内周に挿入された軸部材とを有する。軸受部材の開口部にはシール部材が固定され、シール部材の内周面と軸部材の外周面との間に形成されるシール空間で、軸受部材の内部に満たされた潤滑油の漏れ出しを防止している。
【０００４】
一方、特許文献２に示されている流体動圧軸受装置は、軸方向両側に開口した筒状の軸受部材と、軸受部材に挿入された軸部材とを有する。軸部材には一対のシール部材が固定され、各シール部材が軸受部材の両端開口部に配される。各シール部材の外周面と軸受部材の内周面（ハウジング７の内周面）との間にはそれぞれシール空間が形成され、これらのシール空間で潤滑油の漏れ出しを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１０３２８０号公報
【特許文献２】特開２００８−１３８８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に示されている構成では、軸方向一方を閉塞し他方を開口した軸受部材の内部空間に潤滑油が充満され、一箇所のシール空間内に油面が形成されるため、衝撃荷重が加わった場合でもシール空間内の油面は変動しにくい。一方、上記特許文献２に示されている構成では、軸受部材の軸方向両側を開口しているため、両開口部に設けられたシール空間内にそれぞれ油面が形成される。この場合、一方のシール空間内の油面の変動に伴って他方のシール空間内の油面が変動可能であるため、油面が変動しやすくなる。特に、両シール空間を連通する連通路が設けられていると、衝撃荷重により連通路内の潤滑油がシール空間に流入するため、油面の変動が大きくなり、油漏れが生じる恐れが高くなる。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、軸方向両端を開口した軸受部材を有する流体動圧軸受装置において、シール空間からの油漏れを確実に防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は、軸方向両端を開口した筒状に形成され、小径内周面、小径内周面の軸方向両側に設けられた大径内周面、及び、小径内周面と大径内周面との間に形成された肩面を有する軸受部材と、軸受部材の内周に挿入された軸部材と、軸部材に設けられ、軸受部材の両端開口部に配された一対のシール部材と、軸部材の外周面と軸受部材の小径内周面との間のラジアル軸受隙間の油膜に生じる動圧作用で軸部材を相対回転自在に支持するラジアル軸受部と、一対のシール部材の外周面と軸受部材の大径内周面との間に形成され、潤滑油の漏れ出しを防止する一対のシール空間と、軸受部材を軸方向に貫通して形成され、一対のシール空間を連通する連通路とを備えた流体動圧軸受装置であって、連通路から少なくとも一方のシール空間への潤滑油の流動を妨げる流動阻害部を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
このように、連通路からシール空間への潤滑油の流動を妨げる流動阻害部を設けることで、衝撃荷重が加わった場合でもシール空間内の油面の変動を抑え、シール空間からの油漏れを確実に防止することができる。この流動阻害部は、一対のシール空間の双方に設けることが好ましいが、何れか一方のシール空間にのみ設けてもよい。例えば、流体動圧軸受装置を、軸方向が上下方向となるように使用した場合、軸受内部に満たされた潤滑油に重力が加わるため、下側のシール空間の油面が押し下げられて油漏れが生じやすくなる（図２参照）。このように油漏れの生じやすい下側のシール空間にのみ流動阻害部を設けてもよい。
【００１０】
例えば、シール空間の最小隙間部の径方向寸法を連通路の開口部の径方向寸法よりも小さくして、連通路からシール空間への潤滑油の流動が阻害されるようにすることで、前記流動阻害部を構成することができる（図６参照）。尚、「連通路の開口部の径方向寸法」とは、連通路の開口部を径方向平面に投影した形状の径方向寸法を言う。
【００１１】
あるいは、連通路とシール空間とを、軸受部材の肩面とシール部材の端面との間に形成された径方向流路を介して連通することにより、前記流動阻害部を構成することができる（図７参照）。
【００１２】
前記流動阻害部における潤滑油の最小流路面積を、連通路の開口部の総面積よりも小さくすれば、連通路からシール空間への潤滑油の流入防止効果を高めることができる。尚、「連通路の開口部の面積」は、連通路の開口部を径方向平面に投影した形状の面積を指すものとする。
【００１３】
上記のような流体動圧軸受装置は、例えば軸部材を固定側とし軸受部材を回転させる軸固定タイプとして使用することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、軸方向両端を開口した軸受部材を有する流体動圧軸受装置において、シール空間からの油漏れを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】流体動圧軸受装置を組み込んだスピンドルモータの断面図である。
【図２】流体動圧軸受装置の断面図である。
【図３】軸受スリーブの断面図である。
【図４】軸受スリーブの上面図である。
【図５】軸受スリーブの下面図である。
【図６】（ａ）は、図２に示す流体動圧軸受装置の拡大断面図であり、（ｂ）は同拡大平面図である。
【図７】他の実施形態に係る流体動圧軸受装置の断面図である。
【図８】図７に示す流体動圧軸受装置の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る流体動圧軸受装置１を組み込んだ情報機器用スピンドルモータの断面図を示す。このスピンドルモータは、例えばＨＤＤ等のディスク駆動装置に用いられるもので、固定側となるモータベース６ａに設けられたステータコイル４と、回転側となるディスクハブ３に設けられたロータマグネット５とを備える。流体動圧軸受装置１は、軸部材２を固定側とし、軸受部材９（ハウジング７及び軸受スリーブ８）を回転側とした、いわゆる軸固定タイプである。本実施形態では、軸部材２の下端部がモータベース６ａに、上端部がカバー６ｂにそれぞれ固定され、軸受部材９の外周面にディスクハブ３が固定される。ディスクハブ３には所定枚数（図１では２枚）のディスクＤが保持される。このように構成されたスピンドルモータにおいて、ステータコイル４に通電するとロータマグネット５が回転し、これに伴ってディスクハブ３、ディスクＤ、及び軸受部材９が一体に回転する。
【００１８】
流体動圧軸受装置１は、図２に示すように、軸部材２と、内周に軸部材２を挿入し、軸方向両端を開口した軸受部材９と、軸受部材９の両端開口部にそれぞれ設けられた一対のシール部材１０とを備える。尚、以下では、説明の便宜上、軸方向において、軸受部材９から軸部材２が大きく突出している側を下側、その反対側を上側とする。
【００１９】
軸部材２は、例えばステンレス鋼で略円柱状に形成される。軸部材２の外周面２ａには、軸受スリーブ８の内周面８ａのラジアル軸受面（図２に点線で示す）と径方向に対向した円筒面状の支持面２ａ１と、軸部材２の軸方向略中央部に形成され、支持面２ａ１よりも若干小径に形成された逃げ部２ａ２とが形成される。軸部材２の上下両端部が固定側の部材（モータベース６ａ及びカバー６ｂ）に固定される。本実施形態では、軸部材２の下端部に、軸受部材９の下側開口部から下方に突出し、支持面２ａ１よりも若干小径な圧入部２ａ３が設けられ、この圧入部２ａ３がモータベース６ａの固定穴６ａ１に圧入固定される。軸部材２の上端部には軸方向のねじ穴２ｂが形成され、このねじ穴２ｂに、カバー６ｂに設けられた固定穴６ｂ１を介してボルト等（図示省略）を固定することにより、軸部材２の上端部がカバー６ｂに固定される。
【００２０】
本実施形態では、軸受部材９が、内周に軸部材２を挿入した軸受スリーブ８と、内周面７ａに軸受スリーブ８を固定した筒状のハウジング７とで構成される。そして、軸受スリーブ８の内周面８ａが軸受部材９の小径内周面を、軸受スリーブの上側端面８ｂ及び下側端面８ｃが軸受部材９の肩面を、ハウジング７の内周面７ａのうち、軸受スリーブ８より軸方向上側及び下側の領域が軸受部材９の大径内周面を構成する。
【００２１】
ハウジング７は、金属材料や樹脂材料で筒状に形成され、本実施形態では、真ちゅうにより軸方向両端を開口した円筒状に形成される（図２参照）。ハウジング７の内周面７ａには、軸受スリーブ８の外周面８ｄが、例えば隙間接着により固定される。ハウジング７と軸受スリーブ８との固定方法はこれに限らず、例えば圧入や、接着剤介在下での圧入、あるいは溶着（超音波溶着やレーザ溶着を含む）などの手段も採用可能である。
【００２２】
軸受スリーブ８は、金属材料や樹脂材料で略円筒状に形成される。本実施形態の軸受スリーブ８は焼結金属で形成され、例えば銅、鉄、あるいは銅及び鉄系の金属粉末を用いた焼結金属で形成される。軸受スリーブ８の内周面８ａには、ラジアル軸受隙間の油膜に動圧作用を発生させるラジアル動圧発生部が形成され、このラジアル動圧発生部の形成領域がラジアル軸受面（図２に点線で示す）となる。本実施形態では、図３に示すように、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８ａ１，８ａ２が軸方向に離隔した２箇所の領域に形成される。上側の動圧溝８ａ１は、軸方向非対称に形成され、具体的には、上側の動圧溝８ａ１のうち、ヘリングボーンの背骨部分（クロスハッチングで示す丘部の環状部分）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よりも大きくなるように形成されている。一方、下側の動圧溝８ａ２は軸方向対称な形状に形成されている。
【００２３】
軸受スリーブ８の上側端面８ｂ及び下側端面８ｃには、それぞれスラスト軸受隙間の油膜に動圧作用を発生させるスラスト動圧発生部が形成され、スラスト動圧発生部の形成領域がスラスト軸受面（図２に点線で示す）となる。本実施形態では、軸受スリーブ８の上側端面８ｂにスラスト動圧発生部としてスパイラル形状の動圧溝８ｂ１が形成され（図４参照）、下側端面８ｃには同じくスパイラル形状の動圧溝８ｃ１が形成される（図５参照）。これらの動圧溝８ｂ１，８ｃ１は、軸部材２の回転に伴って潤滑油を内径側に押し込む、いわゆるポンプインタイプである。
【００２４】
軸受部材９には、図２に示すように、軸方向に貫通し、上下のシール空間Ｓを連通する連通路Ａが形成される。本実施形態では、軸受スリーブ８の外周面８ｄに所定本数（図示例では３本）の軸方向溝８ｄ１が形成され、この軸方向溝８ｄ１とハウジング７の内周面７ａとで連通路Ａが形成される。
【００２５】
シール部材１０は、金属材料や樹脂材料で環状に形成され、軸部材２の外周面２ａに圧入、接着、溶着、溶接、加締めなど任意の手段で固定される。各シール部材１０の軸受内部側の端面１０ｂは、軸受スリーブ８の上側端面８ｂ及び下側端面８ｃとスラスト軸受隙間を介して軸方向に対向する。各シール部材１０の外周面１０ａとハウジング７の内周面７ａとの径方向間には、それぞれシール空間Ｓが形成される。本実施形態では、シール部材１０の外周面１０ａは軸方向中心側に向けて徐々に拡径したテーパ面状をなし、このテーパ面状外周面１０ａとハウジング７の円筒面状内周面７ａとの間に、軸方向中心側に向けて径方向幅を徐々に小さくした断面楔形のシール空間Ｓが形成される。流体動圧軸受装置１の内部に潤滑油を充填すると、上下のシール空間Ｓでシールされた軸受部材９の内部の空間が、軸受スリーブ８の内部気孔や連通路Ａを含めて潤滑油で満たされる。軸受部材９の内部空間に満たされた潤滑油は、断面楔形のシール空間Ｓの毛細管力により軸受内部側に引き込まれ、これにより油面が常にシール空間Ｓの内部に維持される。
【００２６】
流体動圧軸受装置１には、連通路Ａからシール空間Ｓへの潤滑油の流動を妨げるための流動阻害部Ｂ１が設けられる。本実施形態では、図６に示すように、シール空間Ｓの最小隙間部Ｓminの径方向寸法Ｌ１を、連通路Ａの開口部の径方向寸法Ｌ２よりも小さくし、この最小隙間部Ｓminが流動阻害部Ｂ１として機能する。すなわち、連通路Ａ内の潤滑油が衝撃荷重により軸方向に流動した場合、連通路Ａからシール空間Ｓへの潤滑油の流動がシール空間Ｓの最小隙間部Ｓminで阻害される。これにより、シール空間内の油面変化を抑えることができるため、シール空間からの油漏れを確実に防止できる。換言すれば、最小隙間部Ｓminの径方向寸法Ｌ１は、連通路Ａからシール空間Ｓへの潤滑油の流動を阻害し、シール空間Ｓからの油漏れが防止できるような値に設定される。特に、本実施形態では、流動阻害部Ｂ１の最小流路面積、すなわち、シール空間Ｓの最小隙間部Ｓminの環状の断面積（軸方向と直交する面における断面積）が、３本の連通路Ａの開口部の総面積よりも小さく設定されており、これにより連通路Ａからシール空間Ｓへの潤滑油の流動をより一層抑えることができる。尚、本実施形態では、連通路Ａの径方向寸法Ｌ２は軸方向全長にわたって一定であるため、連通路Ａの開口部の径方向寸法（開口部を径方向平面に投影した形状の径方向寸法）は連通路Ａの径方向寸法と一致し、且つ、連通路Ａの開口部の面積（開口部を径方向平面に投影した形状の面積）は連通路Ａの径方向断面積と一致する。また、流動阻害部Ｂ１は、上下のシール空間Ｓの双方に設けることが好ましいが、一方のシール空間Ｓにのみ設けてもよい。例えば、本実施形態のように、流体動圧軸受装置１を、軸方向を上下方向として使用する場合、軸受内部に満たされた潤滑油に重力が加わるため、シール空間内Ｓの油面が下方に押し下げられる。この場合、下側のシール空間Ｓ内からの油漏れが生じやすくなるため、下側のシール空間Ｓにのみ流動阻害部Ｂ１を設けるようにしてもよい。
【００２７】
以上の構成からなる流体動圧軸受装置１において、ディスクハブ３及び軸受部材９が一体に回転すると、図２に示すように、軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部材２の外周面２ａとの間にラジアル軸受隙間が形成される。そして、動圧溝８ａ１，８ａ２によってラジアル軸受隙間の油膜の圧力が高められ、この動圧作用により軸受スリーブ８を含む回転側の部材をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２が軸方向に離隔した２箇所に形成される。
【００２８】
これと同時に、軸受スリーブ８の上側端面８ｂ及び下側端面８ｃと各シール部材１０の端面１０ｂとの間に、それぞれスラスト軸受隙間が形成される。そして、動圧溝８ｂ１，８ｃ１によって両スラスト軸受隙間の油膜の圧力が高められ、この動圧作用により軸受スリーブ８を含む回転側の部材を両スラスト方向に非接触支持するスラスト軸受部Ｔ１，Ｔ２が形成される。
【００２９】
本実施形態では、軸受内部の潤滑油を強制的に循環させる手段が講じられ、具体的には、図３に示すように、軸受スリーブ８の内周面８ａに設けられた上側の動圧溝８ａ１が軸方向非対称に形成される。これにより、ラジアル軸受隙間の潤滑油が下方に押し込まれ、第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間→連通路Ａ→第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間という経路を介して再びラジアル軸受隙間に戻る（図２参照）。このように潤滑油を循環させることで、軸受内部の潤滑油の圧力バランスを適正に保つことができる。
【００３０】
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が、上記実施形態と同一の構成及び機能を有する箇所には同一の符号を付して重複説明を省略する。
【００３１】
図７及び図８に示す実施形態では、軸受部材９の肩面の外周端部から内径側に離隔した位置に連通路Ａを形成し、連通路Ａとシール空間Ｓとの間にシール部材１０と軸受部材９との間に形成された径方向流路Ｃを介在させることにより、流動阻害部Ｂ２が構成される。詳しくは、ハウジング７の内周面に、軸受スリーブ８が固定される小径内周面７ａ１と、小径内周面７ａ１の上下両側に設けられた大径内周面７ａ２と、小径内周面７ａ１と大径内周面７ａ２との間に設けられた径方向の肩面７ａ３とが形成される。軸部材２が回転すると、シール部材１０と軸受スリーブ８との間にスラスト軸受隙間が形成されると共に、シール部材１０の軸受内部側端面１０ｂとハウジング７の肩面７ａ３との間に、スラスト軸受隙間よりも軸方向寸法が若干大きい径方向流路Ｃが形成される。このように、連通路Ａとシール空間Ｓとを径方向流路Ｃを介して連通することにより、潤滑油の流路を軸方向断面でクランク状に屈曲させたラビリンス構造が形成され、このラビリンス構造により連通路Ａからシール空間Ｓへの潤滑油の流動が抑えられる。
【００３２】
このとき、径方向流路Ｃの軸方向寸法Ｌ３を、連通路Ａの開口部の径方向寸法Ｌ２よりも小さくすることで、連通路Ａからシール空間Ｓへの潤滑油の流動をより一層抑えることができる。さらに、流動阻害部Ｂ２の流路面積の最小値、すなわち、径方向流路Ｃの内径端部における流路面積（詳しくは、ハウジング７の肩面７ａ３の内径端部とシール部材１０の端面１０ｂとの軸方向間に形成される円筒面の面積）を、複数の連通路Ａの開口部の総面積よりも小さく設定することにより、連通路Ａからシール空間Ｓへの潤滑油の流動をさらに抑えることができる。
【００３３】
尚、本実施形態では、流動阻害部Ｂ２に加えて、上記実施形態の流動阻害部Ｂ１も設けられており、すなわち、シール空間Ｓの最小隙間部Ｓminの径方向寸法Ｌ１が連通路Ａの開口部の径方向寸法Ｌ２よりも小さくなっている。特に本実施形態では、図８に示すように、シール空間Ｓの最小隙間部Ｓminの径方向寸法Ｌ１が径方向流路Ｃの軸方向寸法Ｌ３よりも小さくなっており、潤滑油の流動阻害効果の向上を図っている。尚、流動阻害部Ｂ２のみで油漏れを十分に防止できる場合は、流動阻害部Ｂ１を省略し、シール空間Ｓの最小隙間部Ｓminの径方向寸法Ｌ１を大きめに設定することもできる。
【００３４】
また、上記の実施形態では、軸受部材９が軸受スリーブ８とハウジング７とで構成されているが、これに限らず、例えば軸受部材９を樹脂等で一体成形してもよい。
【００３５】
また、軸受スリーブ８に形成された動圧発生部は上記に限らず、他の形状の動圧溝を形成したり、内周面８ａを複数の円弧を組み合わせた多円弧形状とすることにより、動圧発生部を構成してもよい。あるいは、軸受スリーブ８には動圧発生部を形成する替わりに、軸受隙間を介して対向する部材（軸部材２及びシール部材１０）に動圧発生部を形成してもよい。さらには、軸受スリーブ８の内周面８ａ及び軸部材２の外周面２ａの双方を円筒面状とした、いわゆる真円軸受を構成してもよい。この場合、動圧作用を積極的に発生させる動圧発生部は形成されないが、軸受スリーブ８の僅かな振れ回りにより動圧作用が発生する。
【００３６】
また、上記の実施形態では、流体動圧軸受装置１が軸部材２を固定した軸固定タイプである場合を示しているが、これに限らず、軸受部材を固定側とし、軸部材を回転側とした軸回転タイプの流体動圧軸受装置や、軸受部材及び軸部材の双方を回転させた流体動圧軸受装置にも、本発明を適用することもできる。
【００３７】
また、上記の実施形態では、本発明に係る流体動圧軸受装置をＨＤＤのディスク駆動装置のスピンドルモータに組み込んだ例を示しているが、これに限らず、他のディスク駆動装置のスピンドルモータや、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータ、あるいはプロジェクタのカラーホイールモータ等に適用することもできる。
【符号の説明】
【００３８】
１     流体動圧軸受装置
２     軸部材
３     ディスクハブ
４     ステータコイル
５     ロータマグネット
７     ハウジング
８     軸受スリーブ
９     軸受部材
１０   シール部材
Ｒ１，Ｒ２    ラジアル軸受部
Ｔ１，Ｔ２    スラスト軸受部
Ｓ     シール空間
Ｓmin  最小隙間部
Ａ     連通路
Ｂ１，Ｂ２    流動阻害部
Ｃ     径方向流路
Ｄ     ディスク
【図１】
2011112074.tif 000003
【図２】
2011112074.tif 000004
【図３】
2011112074.tif 000005
【図４】
2011112074.tif 000006
【図５】
2011112074.tif 000007
【図６】
2011112074.tif 000008
【図７】
2011112074.tif 000009
【図８】
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