(57)【要約】【課題】  ハウジングの固定面を保持部材の内周に安定的に固定することができ、所望の固定強度を得ることができる動圧軸受装置を提供する。【解決手段】  底部材１０をハウジング７の圧入部７ｃの内周に圧入して固定したとき、ハウジング７の固定面７ｅが軸方向全領域にわたって軸方向に実質的にストレートな形状になるよう、ハウジング７の固定面７ｅを、その変形領域７ｅ１が底部材１０の圧入に伴う変形量に相当する量だけ非変形領域７ｅ２に対して内径側に後退した形状とした。【選択図】図１
2005337343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の側部と、該側部の一端側に設けられた底部とを有するハウジングと、該ハウジングの内部に固定された軸受スリーブと、該軸受スリーブに挿入された軸部を有する回転部材と、前記軸受スリーブと前記回転部材の軸部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回転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、スラスト軸受隙間に生じる潤滑油の動圧作用で前記回転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動圧軸受装置において、
前記ハウジングの底部は、前記側部の一端側に設けられた圧入部の内周に所定の締め代をもって圧入された底部材によって構成され、
前記ハウジングは、その外周に、所定の軸方向寸法を有し、保持部材の内周に固定される固定面を有し、
前記固定面は、前記底部材の圧入に伴って外径側に所定量変形する変形領域を有し、かつ、前記底部材を圧入した状態で、軸方向全領域にわたって軸方向に実質的にストレートな形状を有することを特徴とする動圧軸受装置。
【請求項２】
前記固定面の変形領域は、その一端側で前記ハウジングの圧入部と隣接していることを特徴とする請求項１に記載の動圧軸受装置。
【請求項３】
前記固定面の変形領域は、前記底部材を圧入する前の状態で、前記ハウジングの一端側に向かって漸次縮径するテーパ形状を有することを特徴とする請求項１に記載の動圧軸受装置。
【請求項４】
前記スラスト軸受部は、前記ハウジングの側部の他端側端面と前記回転部材との間に設けられることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の動圧軸受装置。
【請求項５】
さらに、前記軸受スリーブの一端側端面と、前記回転部材との間にスラスト軸受部が設けられたことを特徴とする請求項４に記載の動圧軸受装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れかに記載の動圧軸受装置を備えたモータ。
【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、その製造方法及びそれを用いたモータに関する。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】
上記動圧軸受の一例として、軸部およびフランジ部を有する回転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、回転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特開２００２−０６１６４１号公報（特許文献１）に開示されている。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また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、これに対向する面（例えば軸受スリーブの端面や、ハウジング底部の端面等）に動圧溝が設けられる。
【０００４】
ハウジングは、通常円筒状の側部と、側部の一端側に設けられた底部とを備えている。底部は、側部と一体に形成される他、側部とは別体の底部材として、側部の一端側内周に固定される場合もある。
【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】
【０００５】
上記のような動圧軸受装置において、底部材をハウジングの一端部内周に固定する手段として、例えば圧入が考えられる。また、底部材を圧入した後、圧入部分にハウジングの外部側から接着剤を充填して、圧入部分を接着剤で封止する方法も考えられる。しかしながら、底部材の圧入に伴い、ハウジングの外周の所定領域が外径側に膨張変形して、次のような問題が生じる可能性がある。
【０００６】
例えば、この種の動圧軸受装置を上記各種モータのスピンドルに用いる場合、ハウジングの外周をモータのベース部材（保持部材）の内周に接着剤を介して固定することが考えられる。その際には、ハウジングとベース部材との接着強度を考慮して、両者の接着部の軸方向寸法や接着剤の充填隙間が定められる。しかしながら、底部材の圧入に伴い、ハウジング外周の接着面（固定面）の一部領域に膨張変形が生じると、保持部材の内周に固定したときに、接着剤の充填隙間が軸方向で不均一になり、接着強度の低下や共振の問題が起こることが心配される。
【０００７】
また、ハウジングの外周をベース部材（保持部材）の内周に圧入（圧入接着を含む）により固定することも考えられるが、この場合も、底部材の圧入に伴い、ハウジング外周の圧入面（固定面）の一部領域に膨張変形が生じると、ベース部材の内周に圧入したときに締め代が軸方向で不均一になる。そのため、組立て精度や圧入強度の低下、あるいは共振等の問題が起こることが心配される。
【０００８】
本発明の課題は、ハウジング外周の固定面の膨張変形に起因する上記の問題を解決し、ハウジングと保持部材との固定状態を安定させ、所望の固定強度を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明に係る動圧軸受装置は、円筒状の側部と、側部の一端側に設けられた底部とを有するハウジングと、ハウジングの内部に固定された軸受スリーブと、軸受スリーブに挿入された軸部を有する回転部材と、軸受スリーブと回転部材の軸部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回転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、スラスト軸受隙間に生じる潤滑油の動圧作用で回転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動圧軸受装置において、ハウジングの底部は、側部の一端側に設けられた圧入部の内周に所定の締め代をもって圧入された底部材によって構成され、ハウジングは、その外周に、所定の軸方向寸法を有し、保持部材の内周に固定される固定面を有し、固定面は、底部材の圧入に伴って外径側に所定量変形する変形領域を有し、かつ、底部材を圧入した状態で、軸方向全領域にわたって軸方向に実質的にストレートな形状を有することを特徴とする。
【００１０】
ここで、「軸方向に実質的にストレートな形状」には、固定面が軸方向全領域にわたって同一径である形状（完全なストレート形状）の他、固定面の変形領域の全部又は一部が、該変形領域以外の領域に対して、例えば、−３０μｍ以上、＋５μｍ以下の範囲内で半径差を有する形状（略ストレート形状）が含まれる。
【００１１】
上記構成によれば、底部材をハウジングの圧入部に圧入した状態で、ハウジングの固定面が軸方向全領域にわたって軸方向に実質的にストレートな形状を有するので、該固定面を保持部材の内周に固定したとき、安定した固定状態が得られ、所望の固定強度が発現される。
【００１２】
以上の構成において、ハウジングの外周の固定面を保持部材の内周に固定する手段として、接着剤による固定、圧入による固定、その他の適宜の固定手段を採用することができる。また、ハウジングの固定面の変形領域を、その一端側でハウジングの圧入部に隣接させて設けることができ、この変形領域をハウジングの一端側に向かって漸次縮径するテーパ形状に形成することもできる。なお、ハウジングや底部材の形成材料としては、両者間の固定（圧入や圧入接着等）、あるいはハウジングと保持部材との固定（圧入や圧入接着、あるいは接着等）を妨げるものでない限り、任意の材料が選択可能である。例えばハウジングには黄銅等の軟質金属やＬＣＰ等の結晶性樹脂を使用することができ、底部材には黄銅やステンレス鋼等の金属材料の他、樹脂材料を使用することができる。
【００１３】
また、スラスト軸受部は、ハウジングの側部の他端側端面と回転部材との間に形成することができる他、さらに、軸受スリーブの一端側端面と回転部材との間にスラスト軸受部を設けることもできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、底部材を圧入した状態で、ハウジングの固定面が軸方向全領域にわたって軸方向に実質的にストレートな形状を有するので、該固定面を保持部材の内周に安定的に固定することができ、所望の固定強度を得ることができる。
【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２を備えた回転部材３を回転自在に非接触支持する動圧軸受装置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、モータブラケット（保持部材）６とを備えている。ステータコイル４はモータブラケット６の外周に取り付けられ、ロータマグネット５は回転部材３の外周に取り付けられる。動圧軸受装置１のハウジング７は、モータブラケット６の内周に例えば圧入接着等の手段により固定される。回転部材３には、磁気ディスク等のディスク状情報記録媒体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、それによって回転部材３および軸部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、ハウジング７と、ハウジング７の一端側を覆い塞ぐ底部材１０と、ハウジング７の内部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回転部材３とを備えている。なお、説明の便宜上、ハウジング７の底部材１０によって覆われる側を下方向、覆われる側と反対の側を上方向として以下説明する。
【００１８】
回転部材３は、例えばハウジング７の上側を被冠するハブ部９と、軸受スリーブ８の内周に挿入される軸部２とで構成される。
【００１９】
ハブ部９は、ハウジング７の上側を覆う円盤状の主部９ａと、主部９ａの外周部から軸方向下方に延びた筒状部９ｂと、筒状部９ｂの外周に設けられたディスク搭載面９ｃおよび鍔部９ｄとを備えている。図示されていないディスク状情報記録媒体は、主部９ａの外周に外嵌され、ディスク搭載面９ｃに載置される。そして、図示しない適当な保持手段によってディスク状情報記録媒体がハブ部９に保持される。
【００２０】
軸部２は、この実施形態ではハブ部９と一体に形成され、その下端に抜止めとしてフランジ部１１を別体に備えている。フランジ部１１は、金属製で、例えばねじ結合等の手段により軸部２に固定される。
【００２１】
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。
【００２２】
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。上記２つの領域には、例えば、図３（ａ）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。また、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。
【００２３】
軸受スリーブ８の下側端面８ｃの、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３（ｂ）に示すようなスパイラル形状の動圧溝８ｃ１が形成される。
【００２４】
ハウジング７は、主に円筒状の側部７ａで構成されており、この実施形態では樹脂材料で形成されている。側部７ａの上側端面７ａ１の、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４に示すようなスパイラル形状の動圧溝７ａ１１が形成される。この動圧溝７ａ１１は、ハウジング７の側部７ａを成形する金型の表面に動圧溝７ａ１１の成形型を形成しておき、側部７ａの成形時に前記成形型の形状を側部７ａの上側端面７ａ１に転写することによって、側部７ａの成形と同時に成形される。
【００２５】
また、側部７ａの外周には、図２に示すように、上方に向かって漸次拡径するテーパ状の外壁７ｂが形成されている。このテーパ状の外壁７ｂは、筒状部９ｂの内周面９ｂ１との間に、ハウジング７の下端側から上方に向けて半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、軸部２およびハブ部９の回転時、スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間の外径側と連通する。
【００２６】
側部７ａの下端部には、底部材１０が圧入される圧入部７ｃが形成される。圧入部７ｃの内周面７ｃ１は軸受スリーブ８が固定される内周面７ｄよりも大径であり、圧入部７ｃの肉厚は側部７ａの主部（圧入部７ｃ以外の領域）に比べて薄くなっている。また、ハウジング７の外周（側部７ａの外周）には、所定の軸方向寸法Ｌを有しモータブラケット６の内周に固定される固定面７ｅが形成される。
【００２７】
図５（ａ）は、底部材１０を圧入する前のハウジング７の圧入部７ｃおよび固定面７ｅ周辺を拡大したものである。固定面７ｅは、この実施形態では、圧入部７ｃの上方に位置すると共に圧入部７ｃの外周に段部７ｆを介して隣接しており、底部材１０の圧入に伴って外径側に所定量変形する変形領域７ｅ１と、その他の領域７ｅ２（底部材１０の圧入に伴って膨張変形しない領域）とで構成される。このうち、変形領域７ｅ１は下方に向かって漸次縮径するテーパ形状を有し、圧入部７ｃの外周に段部７ｆを介して隣接している。また、変形領域７ｅ１は、底部材１０の圧入に伴う変形量に相当する量だけ、その他の領域７ｅ２に対して内径側に後退している。そのため、固定面７ｅは、圧入部７ｃに底部材１０を圧入した状態では、図５（ｂ）に示すように、軸方向全領域（軸方向寸法Ｌ）にわたって軸方向に実質的にストレートな形状を有する。
【００２８】
また、図５（ａ）における点線は変形領域７ｅ１外周の変形後の位置を示しており、変形領域７ｅ１の最大後退量は最大変形量（半径方向量）δと等しい。通常、変形領域７ｅ１の最大変形量δは底部材１０の圧入時の締め代（半径方向量）と等しいか、極近似した値になるので、変形領域７ｅ１の最大後退量は底部材１０の圧入時の締め代（半径方向量）と等しくなるように設計するとよい。特に、本実施形態に示すように、ハウジング７（の側部７ａ）を樹脂材料で形成した場合には、加工精度の関係上、底部材１０の圧入時の締め代（半径方向量）をより大きくとる必要がある。そのため、変形領域７ｅ１の最大後退量を、底部材１０の圧入時の締め代に合わせて大きくとるようにすれば良い。
【００２９】
底部材１０は、例えば、ステンレス鋼や黄銅等の金属材料で形成され、ハウジング７の圧入部７ｃの内周に圧入、あるいは圧入接着等の手段により固定される。
【００３０】
次に、この実施形態に係る動圧軸受装置１の組立て工程を説明する。
【００３１】
まず、ハウジング７の内周面７ｄに軸受スリーブ８を、圧入や接着、圧入接着等、あるいは溶着等の手段により固定し、ハウジング７に固定した軸受スリーブ８を、ハブ部９と軸部２を一体に形成した回転部材３の軸部２に装着する。なお、軸受スリーブ８をハウジング７に固定した状態でその内径寸法を測定しておき、軸部２の外径寸法（予め測定しておく）との寸法マッチングを行うことにより、ラジアル軸受隙間を精度良く設定することができる。
【００３２】
次に、回転部材３と別体に形成したフランジ部１１を軸部２に、例えばねじ結合により取付ける。その後、底部材１０をハウジング７の圧入部７ｃの内周に軸方向所定位置まで圧入して固定する。ハウジング７の固定面７ｅの変形領域７ｅ１を、底部材１０の圧入に伴う変形量に相当する量だけ非変形領域７ｅ２に対して内径側に後退させているので（図５（ａ）参照）、底部材１０を圧入したとき、ハウジング７の固定面７ｅは軸方向全領域（軸方向寸法Ｌ）にわたって軸方向に実質的にストレートな形状になる（図５（ｂ）参照）。これにより、ハウジング７の固定面７ｅがモータブラケット６の内周に安定的に固定され、所望の固定強度を得ることができる。
【００３３】
特に、この実施形態に示すタイプの動圧軸受装置１には、本発明を好ましく適用することができる。すなわち、上記動圧軸受装置１は、ハウジング７の上側端面（反底部材１０側端面）７ａ１と回転部材３（ハブ部９）の下側端面９ａ１との間にスラスト軸受部Ｔ１を形成することでシール空間Ｓをハウジング７の外周側に形成したものである。これによれば、シール部（シール空間Ｓ）をハウジング７の上方（ハウジング７とハブ部９の間）に設けたものと比べ、シール空間Ｓの分だけ動圧軸受装置の軸方向寸法を短くすることができ、動圧軸受装置１の小型化が図られる。この結果、上記動圧軸受装置１を、特に小サイズ化と共に高い衝撃強度を要する携帯型情報機器用のハードディスクドライブのモータスピンドルとして好適に使用することができる。
【００３４】
上記のようにして組立てが完了すると、回転部材３の軸部２は軸受スリーブ８の内周面８ａに挿入され、フランジ部１１は軸受スリーブ８の下側端面８ｃと底部材１０の上側端面１０ａとの間の空間に収容された状態となる。その後、動圧軸受装置１の内部空間に、軸受スリーブ８の内部気孔を含め、潤滑流体、例えば潤滑油を充満させる。このとき潤滑油の油面は、シール空間Ｓの範囲内に維持される。
【００３５】
動圧軸受装置１の回転部材３（軸部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２の外周面２ａとラジアル軸受隙間を介して対向する。そして、軸部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、回転部材３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、ハウジング７の側部７ａの上側端面７ａ１と、軸部２と一体に成形されたハブ部９の下側端面９ａ１との間にはスラスト軸受隙間が形成されており、回転部材３の回転に伴い、上記スラスト軸受隙間に満たされた潤滑油が動圧作用を発生し、その圧力によって回転部材３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、回転部材３をスラスト方向に回転自在に非接触支持するスラスト軸受部Ｔ１が構成される。同様に、軸受スリーブ８の下側端面８ｃとフランジ部１１の上側端面１１ａとの間にスラスト軸受隙間が形成され、このスラスト軸受隙間に潤滑油の動圧作用が生じて回転部材３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。
【００３６】
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。
【００３７】
本実施形態では、ハウジング７の上側端面７ａ１と回転部材３（ハブ部９）の下側端面９ａ１との間にスラスト軸受部を構成し、さらに軸受スリーブ８の下側端面８ｃとフランジ部１１の上側端面１１ａとの間にもスラスト軸受部を構成した例を説明したが、本発明は、特にこの形態に限ることなく、他のタイプの動圧軸受装置にも適用可能である。例えば、図示は省略するが、フランジ部１１を除いて軸部２をストレートな形状とし、ハウジング７の上側端面７ａ１と回転部材３（ハブ部９）の下側端面９ａ１との間にのみスラスト軸受部を構成したものであってもよい。あるいは、同様に図示は省略するが、フランジ部１１の上側端面１１ａと軸受スリーブ８の下側端面８ｃとの間、およびフランジ部１１の下側端面と圧入部７ｃ側に装着されるスラスト部材の上側端面との間にそれぞれスラスト軸受部を構成したものであっても構わない。なお、後者の構成では、スラスト部材を底部材１０として圧入部７ｃに圧入してもよいし、スラスト部材とは別に底部材１０を圧入部７ｃに圧入するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【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】ハウジングを図２のＢ方向から見た図である。
【図５】（ａ）は底部材の圧入前におけるハウジングの圧入部および固定面周辺の拡大断面図、（ｂ）は底部材の圧入後におけるハウジングの圧入部および固定面周辺の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１        動圧軸受装置
２        軸部
３        回転部材
４        ステータコイル
５        ロータマグネット
６        モータブラケット（保持部材）
７        ハウジング
７ａ      側部
７ｂ      外壁
７ｃ      圧入部
７ｅ      固定面
７ｅ１    変形領域
７ｆ      段部
８        軸受スリーブ
８ａ１、８ａ２  動圧溝
９        ハブ部
１０      底部材
１１      フランジ部
Ｌ        軸方向寸法
Ｒ１、Ｒ２  ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２  スラスト軸受部
Ｓ        シール空間
δ        最大変形量
【図１】
2005337343.tif 000003
【図２】
2005337343.tif 000004
【図３】
2005337343.tif 000005
【図４】
2005337343.tif 000006
【図５】
2005337343.tif 000007