(57)【要約】【課題】加工性に優れ、且つスラスト動圧溝が高精度に形成されたハウジングあるいはハブを備えた動圧軸受装置を提供する【解決手段】ハウジング側部７１を、別体に形成された動圧発生部材７１２と側部本体７１１とで構成しているため、これらを別材料および別の加工方法で形成することができる。これによると、側部本体はスラスト軸受隙間に面さず耐摩耗性はそれ程要求されないため、側部本体７１１を軟質金属の鍛造加工で形成することにより成形性を高めることができる。また、動圧発生部材７１２の形状が単純化され、硬質金属で形成しても比較的容易に切削加工することができるため、コスト高や製作時間の延長を招くことなく耐摩耗性の向上を図ることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の側部を有するハウジングと、ハウジングの側部の端面が面するスラスト軸受隙間と、スラスト軸受隙間に形成された潤滑膜に動圧作用を発生させるスラスト動圧発生部とを備えた動圧軸受装置において、
ハウジングの側部が、前記スラスト動圧発生部を形成した動圧発生部材と、金属材料の塑性加工で形成された側部本体とで構成されたことを特徴とする動圧軸受装置。
【請求項２】
軸部材と、軸部材にフランジ状に設けられ、ロータマグネットが取り付けられたハブと、ハブの端面が面するスラスト軸受隙間と、スラスト軸受隙間に形成された潤滑膜に動圧作用を発生させるスラスト動圧発生部とを備えた動圧軸受装置において、
ハブが、前記スラスト動圧発生部を形成した動圧発生部材と、金属材料の塑性加工で形成されたハブ本体とで構成されたことを特徴とする動圧軸受装置。
【請求項３】
前記動圧発生部材が金属材料の切削加工で形成された請求項１又は２記載の動圧軸受装置。
【請求項４】
前記スラスト動圧発生部を型成形により形成した請求項１又は２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、軸受隙間に形成された潤滑膜の動圧作用で、軸部材を回転可能に支持する動圧軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
動圧軸受装置は、その高回転精度および静粛性から、情報機器、例えばＨＤＤ等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、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、プロジェクタのカラーホイール用モータ、あるいは電気機器の冷却に使用されるファンモータなどの小型モータ用として好適に使用可能である。
【０００３】
特許文献１には、筒状の側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回転自在に挿入された軸部材と、軸部材にフランジ状に設けられ、ロータマグネットが取り付けられたハブとを備え、ハウジング側部の端面とハブの端面との間にスラスト軸受隙間が形成された動圧軸受装置が示されている。この動圧軸受装置では、ハウジングを金属材料の鍛造加工で形成すると共に、このハウジング側部の端面に型成形でスラスト動圧溝を形成している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２０７７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようにハウジングを鍛造加工で形成するに際し、加工性を高めるために比較的軟質な材料、例えば真ちゅう等を使用する場合がある。このようにハウジングを軟質金属で形成すると、耐摩耗性に劣るため、ハウジングのうちスラスト軸受隙間に面する部分が対向するハブの端面と接触摺動することで摩耗し、スラスト軸受機能の低下、ひいてはこれに起因するスラスト方向の支持力の低下を招く恐れがある。特に、上記のようにこの部分にスラスト動圧発生部を形成する場合、スラスト動圧発生部が摩耗することによりスラスト方向の支持力が大幅に低下する恐れがある。
【０００６】
かかる不具合は、例えば硬質な材料でも高精度に加工することのできる切削加工でハウジングを形成することにより解消することができる。しかし、例えば特許文献１で示されているような動圧軸受装置のハウジングは、外周面にシール空間を形成するテーパ面が形成された複雑な形状を成す。このような複雑な形状を成し、かつ硬質金属で形成されたハウジングを切削加工で形成すると、コストの高騰及び生産効率の低下を招くことになる。
【０００７】
また、ハウジングとスラスト軸受隙間を介して対向するハブも、ロータマグネットを取り付ける取り付け部を要する等、複雑な形状を呈することが多い。このため、ハブを金属材料で形成する場合にも上記と同様の不具合が生じる。
【０００８】
本発明の課題は、耐摩耗性及び成形性に優れた金属製のハウジングあるいはハブを備えた動圧軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は、筒状の側部を有するハウジングと、ハウジングの側部の端面が面するスラスト軸受隙間と、スラスト軸受隙間に形成された潤滑膜に動圧作用を発生させるスラスト動圧発生部とを備えた動圧軸受装置において、ハウジングの側部が、前記スラスト動圧発生部を形成した動圧発生部材と、金属材料の塑性加工で形成された側部本体とで構成されたことを特徴とする。
【００１０】
このように本発明の動圧軸受装置では、耐摩耗性が要求されるスラスト動圧発生部を含む動圧発生部材と、それ以外の側部本体とを別体に形成することで、これらを異なる材料および加工方法で形成することができる。これによると、側部本体はスラスト軸受隙間に面さず耐摩耗性はそれ程要求されないため、側部本体を軟質金属の塑性加工（例えば鍛造加工やプレス加工）で形成することにより成形性を高めることができる。
【００１１】
こうして成形性の高い側部本体でハウジング側部の複雑な形状を有する部分を形成すると、動圧発生部材を単純な形状とすることができる。これにより、動圧発生部材を硬質金属で形成しても比較的容易に切削加工することができるため、コスト高や製作時間の延長を招くことなく耐摩耗性の向上を図ることができる。また、動圧発生部材の形状を単純化することで、スラスト動圧発生部を型成形する際の支持構造が単純化されて加圧しやすくなるため、スラスト動圧発生部を精度良く形成することができる。
【００１２】
また、軸部材と、軸部材にフランジ状に設けられ、ロータマグネットが取り付けられたハブと、ハブの端面が面するスラスト軸受隙間と、スラスト軸受隙間に形成された潤滑膜に動圧作用を発生させるスラスト動圧発生部とを備えた動圧軸受装置においても、ハブを、スラスト動圧発生部を型成形した動圧発生部材と、金属材料の塑性加工で形成されたハブ本体とで構成することにより、上記と同様の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によると、加工性に優れ、且つスラスト動圧溝が高精度に形成されたハウジングあるいはハブを備えた動圧軸受装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第１の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、ＨＤＤ等のディスク駆動装置に用いられるもので、動圧軸受装置１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の外径側内周面６ａに取り付けられ、ロータマグネット５は、動圧軸受装置１に設けられたハブ３の外周に取り付けられている。ハブ３には、磁気ディスク等のディスク状情報記録媒体（図示省略）が一枚または複数枚保持される。ブラケット６の内周には動圧軸受装置１のハウジング７が装着されている。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との間に発生する励磁力でロータマグネット５が回転し、それに伴って、ハブ３及びディスクが回転する。
【００１６】
図２に、動圧軸受装置１を示す。動圧軸受装置１は、軸部材２と、軸部材２に設けられたフランジ状のハブ３と、内周に軸部材２を挿入した軸受スリーブ８と、軸受スリーブ８を内周に保持するコップ状のハウジング７とを備える。なお、説明の便宜上、ハウジング７の開口側を上側、閉口側を下側として、以下の説明を行う。
【００１７】
この動圧軸受装置１では、詳細は後述するが、軸部材２の外周面２ａと軸受スリーブ８の内周面８ａとの間に、軸部材２及びハブ３をラジアル方向に支持するラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２が形成される。また、ハブ３の基部３ａの下側端面３ａ１と軸受スリーブ８の上側端面８ｂとの間に、軸部材２及びハブ３をスラスト方向に支持するスラスト軸受部Ｔが形成される。
【００１８】
軸部材２は、例えばステンレス鋼等の金属材料を切削加工もしくは鍛造加工することにより形成される。軸部材２の外周面２ａは、動圧発生部を有さない平滑な円筒面状に形成され、軸受スリーブ８の内周面８ａとラジアル軸受隙間を介して対向する。
【００１９】
ハブ３は、例えば金属材料で形成され、軸部材２の上端に、接着、圧入、接着剤介在下での圧入（以下、圧入接着）等の手段により固定される。ハブ３は、略円板形状を成す基部３ａと、基部３ａの外周部から軸方向下方に延在した周壁部３ｂと、周壁部３ｂの外周に設けられた鍔部３ｃと、ディスク搭載面３ｄとを備えている。ディスク搭載面３ｄには、図示しない磁気ディスク等が載置される。周壁部３ｂの外周面３ｂ１には、ロータマグネット５が取り付けられる。
【００２０】
ハブ３の周壁部３ｂの内周には抜け止め部材９が設けられる。抜け止め部材９は、例えば、金属材料、例えば真ちゅう等の軟質金属のプレス成形で断面略Ｌ字型のリング状に形成され、周壁部３ｂの内周面上端部に設けられた段部３ｅに、接着、溶接等の適宜の手段で固定される。抜け止め部材９の内周面９ａは、上方へ向けて漸次拡径したテーパ面状に形成され、その軸方向に対する角度は対向するハウジング７のテーパ面７１ａ２よりも小さく設定される。これにより、抜け止め部材９の内周面９ａと、後述するハウジング７のテーパ面７１ａ２との間に、上方へ向けて径方向幅を漸次縮小したテーパ状のシール空間Ｓが形成される。このシール空間Ｓの毛細管力による引き込み作用に加えて、遠心力により外径方向へ流動したシール空間Ｓ内の潤滑流体が、テーパ状の抜け止め部材９の内周面９ａにより上方、すなわち軸受内部側へ押込まれることにより、潤滑流体の外部への漏れ出しが確実に防止される。
【００２１】
ハウジング７は、筒状に形成された側部７１と、側部７１の一端開口部を閉塞する底部７２とを備える。ハウジング側部７１は、略円筒状の側部本体７１１と、側部本体７１１の上側端面７１１ｄに固定された動圧発生部材７１２とで構成される。尚、本実施形態では側部本体７１１と底部７２とが一体に形成されているが、これらを別体に形成した後、接着、溶接、溶着等任意の手段により両者を固定してもよい。
【００２２】
側部本体７１１は、比較的軟質な金属材料の塑性加工により形成され、例えば真ちゅうの鍛造加工により形成される。側部本体７１１の外周面上方部には上方へ向けて漸次拡径したテーパ面７１１ｂが設けられ、側部本体７１１の外周面下方部には円筒面７１１ｃが設けられる。テーパ面７１１ｂは、ハブ３に固定された抜け止め部材９の内周面９ａとの間に、上方に向けて径方向寸法が漸次縮小した環状のシール空間Ｓを形成する。このシール空間Ｓは、後述するスラスト軸受部Ｔのスラスト軸受隙間の外径側と連通している。円筒面７１１ｃは、ブラケット６の内周面に接着等により固定される。尚、側部本体７１１の加工方法は鍛造加工に限らず、例えばプレス加工で形成することもできる。
【００２３】
動圧発生部材７１２は、比較的硬質な金属材料、例えばステンレス鋼等の切削加工により断面矩形の円環形状に形成される。動圧発生部材７１２は、側部本体７１１の上側端面７１１ｄに接着、溶接、あるいは圧接等の手段により固定される。動圧発生部材７１２の上側端面７１２ａには、図４に示すように、スラスト動圧発生部として、スパイラル形状に配列した動圧溝７１２ａ１が形成される。この動圧溝７１２ａ１は、例えば型成形により形成することができる。動圧発生部材７１２の内周面７１２ｃは、側部本体７１１の内周面７１１ａと同一径を成し、これらの内周面７１２ｃ及び７１１ａで円筒面状のハウジング側部７１の内周面７１ａを形成する。動圧発生部材７１２は、側部本体７１１の上側端面７１１ｄの外径端よりも外径へ突出しており、この突出した部分の下側端面７１２ｂが、抜け止め部材９の上側端面９ｂと軸方向で係合することにより、軸部材２及びハブ３の抜けを規制している。
【００２４】
上記のように、本発明に係る動圧軸受装置１のハウジング側部７１は、塑性加工で形成された側部本体７１１と、切削加工で形成された動圧発生部材７１２とを一体化して構成される。これにより、側部本体７１１はスラスト軸受隙間に面さず耐摩耗性はそれ程要求されないため、テーパ面７１１ｂ等が形成された複雑な形状を有する側部本体７１１を軟質金属の塑性加工で形成することができる。従って、側部本体７１１の形成が容易化され、製造コストを低減することができる。
【００２５】
また、成形性の高い側部本体７１１でハウジング側部７１の複雑な形状を有する部分を形成し、動圧発生部と別部材にすることにより、動圧発生部材７１２を単純な形状（例えば円環状）とすることができる。これにより、動圧発生部材７１２を耐摩耗性が良好な硬質金属で形成しても比較的容易に切削加工することができるため、コスト高や製作時間の延長を招くことなく、スラスト軸受隙間に面する上側端面７１２ａ、特に動圧溝７１２ａ１の耐摩耗性の向上を図ることができる。また、動圧発生部材７１２を単純な形状とすることで、動圧溝７１２ａ１を型成形する際の支持構造が単純化されて加圧しやすくなるため、動圧溝７１２ａ１を簡易的な方法で精度良く形成することができる。
【００２６】
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、ハウジング７の内周面７１ａの所定位置に圧入、接着、あるいは圧入接着等の手段で固定される。なお、軸受スリーブ８は、焼結金属以外にも銅合金等のメタル材料や他の多孔質材料などで形成することもできる。
【００２７】
軸受スリーブ８の内周面８ａには、図３に示すように、軸方向に離隔した２箇所の領域に、ラジアル動圧発生部として、ヘリングボーン形状に配列した動圧溝８ａ１、８ａ２が形成される。また、軸受スリーブ８の外周面８ｄに軸方向溝８ｄ１が１又は複数本形成されると共に、下側端面８ｃに前記軸方向溝８ｄ１と連通した径方向溝８ｃ１が形成される。尚、これらの軸方向溝及び径方向溝は、ハウジング７の内周面７１ａ及び内底面７２ａに形成してもよい。あるいは、軸受スリーブ８側及びハウジング７側の双方に軸方向溝及び径方向溝を形成してもよい。
【００２８】
上記の構成の動圧軸受装置１の内部空間に、潤滑流体として例えば潤滑油を充満させることにより、動圧軸受装置１が完成する。シール空間Ｓの容積は、軸受内部に充満された潤滑油の使用想定範囲内の温度変化や圧力変化による体積変化を吸収することのできる範囲で設定されるため、油面は常にシール空間Ｓ内に保持される。
【００２９】
軸部材２が回転すると、軸受スリーブ８の内周面８ａに形成された動圧溝８ａ１、８ａ２が、ラジアル軸受隙間の潤滑油に動圧作用を発生させることにより、軸部材２及びハブ３をラジアル方向で回転自在に支持するラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２が形成される。これと同時に、動圧発生部材７１２の上側端面７１２ａに形成された動圧溝７１２ａ１が、スラスト軸受隙間の潤滑油に動圧作用を発生させることにより、軸部材２及びハブ３をスラスト方向で回転自在に支持するスラスト軸受部Ｔが形成される。
【００３０】
また、図２に示すように、軸受スリーブ８の外周面８ｄに形成された軸方向溝８ｄ１及び下側端面８ｃに形成された径方向溝８ｃ１により、ラジアル軸受隙間の下端と、軸受スリーブ８の上側端面８ｂとハブ３の基部３ａの下側端面３ａ１との間の軸方向隙間とを連通することにより、内部空間での圧力バランスを適正に保つことができる。さらに、本実施形態では、図３に示すように、軸受スリーブ８の内周面８ａの動圧溝８ａ１を、軸方向中間部に形成した環状の平滑部に対して軸方向非対称、具体的には、環状平滑部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（Ｘ１＞Ｘ２）。このため、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。この引き込み力の差圧によって、第１ラジアル軸受部Ｒ１のラジアル軸受隙間に満たされた潤滑油が下方に流動し、第２ラジアル軸受部のラジアル軸受隙間→径方向溝８ｃ１→軸方向溝８ｄ１→軸受スリーブ８とハブ３との間の軸方向隙間、という経路を流動して、再びラジアル軸受隙間に戻る。このように、ラジアル軸受隙間の潤滑油を強制的に循環させることにより、軸受装置の内部空間での局所的な負圧の発生をより効果的に防止できる。なお、軸方向寸法の関係は負圧の発生が生じない限り、逆（Ｘ１＜Ｘ２）にすることもできる。また、このようにラジアル軸受隙間で潤滑油を強制的に流動させる必要がないときは、動圧溝８ａ１の形状を環状平滑部に対して軸方向対称に形成してもよい。
【００３１】
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、上記の実施形態と同一の構成、機能を有する箇所には、同一符合を付し、説明を省略する。
【００３２】
図５に、本発明の第２の実施形態に係る動圧軸受装置２１を示す。この動圧軸受装置２１では、ハブ３がハブ本体３１及び動圧発生部材３２で構成されている。動圧発生部材３２は、ステンレス鋼等の切削加工により円環状に形成され、その下側端面でハブ３の基部３ａの下側端面３ａ１を形成し、この下側端面にスラスト動圧発生部が形成される。このスラスト動圧発生部形成領域が、平滑面状に形成されたハウジング７の側部７１の上端面７１ｂと第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間を介して対向する。ハブ本体３１は例えば真ちゅうの鍛造加工で形成され、ハブ本体３１の所定位置に動圧発生部材３２が接着、溶接、圧接等の適宜の手段で固定される。ハウジング７は、軸方向両端に開口した略円筒形状の側部７１と、側部７１の一端開口部を閉塞する底部材７２とで構成される。尚、本実施形態の動圧軸受装置２１におけるハウジング側部７１のテーパ面７１ｃ及び円筒面７１ｄは、上記実施形態の動圧軸受装置１におけるハウジング側部７１のテーパ面７１ａ２及び円筒面７１ａ３にそれぞれ対応する。
【００３３】
また、この動圧軸受装置２１は、軸部材２の下端に円盤状のフランジ部１０が固定される。フランジ部１０の上側端面１０ａは、軸受スリーブ８の下側端面８ｃと第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間を介して対向する。軸部材２及びハブ３が回転すると、第１及び第２スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の各スラスト軸受隙間の潤滑膜に動圧作用が発生し、軸部材２及びハブ３が回転可能に非接触支持される。このように、軸方向に離隔した２箇所にスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２が形成されることにより、軸受剛性、特にモーメント剛性が高められる。また、この実施形態では、シール空間Ｓはハウジング側部７１のテーパ面７１ｃとハブ３の周壁部３ｂの円筒状内周面３ｂ２との間に形成される。
【００３４】
動圧発生部材の形状等は以上の実施形態に限られず、適宜変更することができる。例えば、図２に示す動圧軸受装置１のハウジング側部７１における動圧発生部材７１２を薄肉化してもよい。あるいは、図５に示す動圧軸受装置１のハブ３に設けられた動圧発生部材３２を厚肉化し、動圧発生部材３２の上側端面をハブ３の上側端面に露出させてもよい。
【００３５】
また、以上の実施形態では、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、スラスト動圧発生部としてスパイラル形状の動圧溝が形成されているが、これに限らない。例えば、ラジアル動圧発生部として、スパイラル形状の動圧溝や、多円弧軸受、あるいはステップ軸受を形成してもよい。また、スラスト動圧発生部として、へリングボーン形状の動圧溝や、ステップ軸受、あるいは波型軸受（ステップ軸受が波型形状になったもの）を形成してもよい。
【００３６】
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、これに限らず、例えばこれらを軸方向で連続的に形成してもよい。あるいは、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の何れか一方のみを設けても良い。
【００３７】
また、以上では、潤滑流体として潤滑油が使用されているが、これ以外にも各軸受隙間に動圧作用を発生可能な流体、例えば空気等の気体や、磁性流体、あるいは潤滑グリース等を使用することもできる。
【００３８】
また、上記の実施形態では、ハブ３にディスクを載置し、動圧軸受装置１、２１を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使用しているが、これに限られない。例えば、ハブ３にポリゴンミラーを装着あるいは一体化し、動圧軸受装置１、２１をレーザビームプリンタのポリゴンスキャナモータの回転軸支持用に使用することもできる。あるいは、ハブ３にカラーホイールを装着し、動圧軸受装置１、２１をプロジェクタのカラーホイールモータの回転軸支持用に使用することもできる。あるいは、ハブ３にファンを設置（一体化）し、動圧軸受装置１、２１をファンモータに使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】動圧軸受装置１を組み込んだスピンドルモータを示す断面図である。
【図２】本発明に係る動圧軸受装置１を示す断面図である。
【図３】軸受スリーブ８の軸方向断面図である。
【図４】動圧発生部材７１２の上面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る動圧軸受装置２１の断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１     動圧軸受装置
２     軸部材
３     ハブ
４     ステータコイル
５     ロータマグネット
６     ブラケット
７     ハウジング
７１   側部
７２   底部
７１１ 側部本体
７１２ 動圧発生部材
７１２ａ１    動圧溝（スラスト動圧発生部）
８     軸受スリーブ
９     抜け止め部材
３１   ハブ本体
３２   動圧発生部材
Ｒ１、Ｒ２    ラジアル軸受部
Ｔ     スラスト軸受部
Ｓ     シール空間
【図１】
2008185140.tif 000003
【図２】
2008185140.tif 000004
【図３】
2008185140.tif 000005
【図４】
2008185140.tif 000006
【図５】
2008185140.tif 000007