(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸体と前記軸体の軸方向一方側の一端に設けられた円板状のフランジ部とからなるシャフト、および、
多孔質の焼結材料からなる軸受スリーブと、この軸受スリーブを軸方向一方側の密閉端側開口から内周に嵌め入れるとともに軸方向他方側の開放端側に前記密閉端側開口内周より小径の縮径部を有するハウジング本体と、前記シャフトを前記ハウジング本体の軸方向密閉端側開口から挿入した後に該密閉端側開口に嵌め入れられ、この密閉端側開口を密閉して密閉空間を形成するスラスト板と、からなるハウジングを備え、
互いに対向する前記軸受スリーブ内周面と前記軸体の外周面のいずれか一方には、ラジアル動圧溝が形成され、
互いに対向する前記スラスト板の軸方向開放端側端面と前記シャフトのフランジ部の軸方向密閉端側端面のいずれか一方、および、前記軸受スリーブの軸方向密閉端側端面と前記シャフトのフランジ部の軸方向開放端側端面のいずれか一方には、スラスト動圧溝が形成され、
前記シャフトとハウジングとの間のすき間に潤滑流体が充填され、
前記ラジアル動圧溝およびスラスト動圧溝で発生する動圧によって、これらシャフトとハウジングの相対回転を、ラジアルおよびスラスト両方向に非接触に支持する動圧軸受において、
前記ラジアル動圧溝がヘリングボーン形状で、かつ、前記各スラスト動圧溝がヘリングボーン形状であり、
前記軸体に対向する前記軸受スリーブの内周面の表面と、前記シャフトのフランジ部に対向する前記軸受スリーブの軸方向密閉端側端面の表面には、前記多孔質の焼結材料表面の気孔を押し潰す加工が施されているとともに、
前記ハウジング本体の内周面における前記軸受スリーブの軸方向密閉端側端部に隣接する領域には、該軸受スリーブ外周面のポーラスな部位を露出させ、この部位を前記密閉空間に連通させる第１の環状凹部が形成され、
前記ハウジング本体の縮径部における前記軸受スリーブ内周面の軸方向開放端側端部に隣接する領域には、該軸受スリーブの開放端側端面のポーラスな部位を露出させ、この部位を前記密閉空間に連通させる第２の環状凹部が形成されていることを特徴とする動圧軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受部材に多孔質の焼結材料を使用した動圧軸受に関し、更に詳しくは、動圧バランスを適正に保つことで、内部の密閉空間に充填される潤滑流体の漏れを防止することのできる動圧軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気ディスクや光ディスクなどに用いられるスピンドルモータ等のような高速回転装置を支持するための軸受装置として、動圧軸受装置（流体軸受装置）が採用され始めている。動圧軸受装置は、一般に、軸と軸受スリーブ等、相対回転自在に配置された二つの部材における互いの対向面（動圧面）のいずれか一方に、複数条の動圧溝を形成するとともに、その対向面間に潤滑油剤、液体金属等の液体、または種々の気体等の流体を充填した構成を採る。この構成により、動圧軸受装置は、二つの部材の相対回転時に、動圧溝のポンピング作用等によって流体に圧力を発生させ、その圧力により二つの部材を非接触に支持する。
【０００３】
このような動圧軸受には、軸部材を支持する軸受スリーブを金属紛等の焼結加工によって作製したものがある。このような軸受スリーブは、形状加工が容易であるという特徴を持つ。しかしながら、焼結材料は全体に多くの気孔を有し、ポーラスな構造であるため、発生した動圧が軸受スリーブ表面の気孔から焼結材料内へ逃げてしまい、そのままでは十分な動圧が維持できないという問題もあった。そのため、焼結材料内への動圧の逃げを防止する方法として、特開平１１−２７８６９号のように、多孔質焼結材料のポーラス部位を樹脂で満たす方法や、あるいは特開２０００−２１３５４０号のように、多孔質焼結材料の気孔部分に固体状の潤滑性材料を含浸させる方法、等が提案されている。
【０００４】
また、本出願人らも、特開平１０−１９６６４０号において、転造加工によって動圧溝表面の気孔を押し潰し、更に軸受スリーブにサイジングを施すことにより、軸受スリーブ内周面のすき間（気孔）をなくして、十分な動圧を発生させることができる動圧軸受について、提案を行っている。
【０００５】
図２は、従来の動圧軸受の構造を示す模式的断面図である。この例は、スラスト（アキシャル）方向の荷重を、軸部材先端に形成したピボット軸受で支承するラジアル動圧軸受を示している。このラジアル動圧軸受は、一端の開口が密閉されたハウジング１と、このハウジング１の内周に固定される略筒状の軸受スリーブ４と、ハウジング１の他端の開口から挿入され、この軸受スリーブ４の内周に嵌合されるシャフト５と、から構成される。
【０００６】
ハウジング１は、密閉端（図示上方）側が大きく開口したハウジング本体２の内周に、多孔質の焼結材料からなる軸受スリーブ４を嵌合固定した後、この開口に蓋部材（スラスト板）３を嵌め入れ、これらハウジング本体２と蓋部材３とを、接着剤等を用いて一体として形成されている。また、シャフト５は、ハウジング１の開放端（図示下方）側の開口から挿入され、この軸受スリーブ４の内周に僅かのすき間を開けて回転自在に嵌合される。シャフト５の先端５ａは、半球状に形成されているとともに、その端部が蓋部材３に接するように配置され、軸方向の荷重を支承するピボット軸受としての機能を果たす。なお、シャフト５と軸受スリーブ４との間のすき間には、潤滑流体１０が充填されるとともに、ハウジング１の開放端側の開口には、シール部材２０が配置され、潤滑流体１０の外部への漏出防止が図られている。
【０００７】
多孔質の焼結材料からなる軸受スリーブ４は、その内周面４ａの軸方向に距離を隔てた２ヶ所に、帯状の動圧発生面４ｘ，４ｘが形成されている。これら動圧発生面４ｘには、転造により周方向にヘリングボーン状のラジアル動圧溝４ｖ，４ｖがそれぞれ形成されているとともに、この転造加工によって多孔質材料が押し潰され、動圧溝４ｖの表面は実質的に気孔がなくなっている。また、この動圧溝４ｖ以外の内周面４ａも、サイジングが施されることにより、表面の多孔質材料が押し潰され実質的に気孔がなくなっている。そのため、このラジアル動圧軸受は、ハウジング１とシャフト５が相対回転した場合、動圧溝４ｖが形成された軸受スリーブ４側の動圧発生面４ｘ，４ｘと、これら動圧発生面４ｘ，４ｘにそれぞれ対向するシャフト５側の動圧受け面５ｘ，５ｘとの間に十分な動圧が発生し、これら軸受スリーブ４とシャフト５とを非接触に支持することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような動圧軸受において、作動時に軸方向への動圧バランスが乱れ、圧力差が発生してしまう場合があった。このような軸方向への差圧が生じると、開放端側への潤滑流体漏れが発生したり、密閉端側へのシャフトの過浮上を招いたりする恐れがある。
【０００９】
この動圧バランスの乱れは、動圧溝の加工精度のばらつき等に起因して発生すると考えられる。通常、多孔質材料は表面に多数の気孔が存在し、その内部構造もポーラスなため、流体は多孔質材料を通して循環することができる。しかしながら、動圧軸受に用いられる多孔質軸受部材は、寸法出しと発生する動圧の維持のために、その表面の気孔がサイジング等によって塞がれ、多孔質材料内を通じた流体の循環が難しい状態となっている。そのため、前述のような軸方向への圧力差が発生すると、その差圧をなかなか解消することができないという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、潤滑流体を軸受部材内部の気孔を通じて循環させることにより、軸方向の差圧を解消し動圧バランスを適正に保つことができる動圧軸受を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、軸体と前記軸体の軸方向一方側の一端に設けられた円板状のフランジ部とからなるシャフト、および、多孔質の焼結材料からなる軸受スリーブと、この軸受スリーブを軸方向一方側の密閉端側開口から内周に嵌め入れるとともに軸方向他方側の開放端側に前記密閉端側開口内周より小径の縮径部を有するハウジング本体と、前記シャフトを前記ハウジング本体の軸方向密閉端側開口から挿入した後に該密閉端側開口に嵌め入れられ、この密閉端側開口を密閉して密閉空間を形成するスラスト板と、からなるハウジングを備え、互いに対向する前記軸受スリーブ内周面と前記軸体の外周面のいずれか一方には、ラジアル動圧溝が形成され、互いに対向する前記スラスト板の軸方向開放端側端面と前記シャフトのフランジ部の軸方向密閉端側端面のいずれか一方、および、前記軸受スリーブの軸方向密閉端側端面と前記シャフトのフランジ部の軸方向開放端側端面のいずれか一方には、スラスト動圧溝が形成され、前記シャフトとハウジングとの間のすき間に潤滑流体が充填され、前記ラジアル動圧溝およびスラスト動圧溝で発生する動圧によって、これらシャフトとハウジングの相対回転を、ラジアルおよびスラスト両方向に非接触に支持する動圧軸受において、前記ラジアル動圧溝がヘリングボーン形状で、かつ、前記各スラスト動圧溝がヘリングボーン形状であり、前記軸体に対向する前記軸受スリーブの内周面の表面と、前記シャフトのフランジ部に対向する前記軸受スリーブの軸方向密閉端側端面の表面には、前記多孔質の焼結材料表面の気孔を押し潰す加工が施されているとともに、前記ハウジング本体の内周面における前記軸受スリーブの軸方向密閉端側端部に隣接する領域には、該軸受スリーブ外周面のポーラスな部位を露出させ、この部位を前記密閉空間に連通させる第１の環状凹部が形成され、前記ハウジング本体の縮径部における前記軸受スリーブ内周面の軸方向開放端側端部に隣接する領域には、該軸受スリーブの開放端側端面のポーラスな部位を露出させ、この部位を前記密閉空間に連通させる第２の環状凹部が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、軸受部材に多孔質の焼結材料を使用した動圧軸受において、動圧の発生に関与する面の近傍に、流体を焼結材料のポーラスな部位にまで浸透させる流体循環手段を設けることにより、焼結材料内部を通じた潤滑流体の循環を維持し、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１４】
すなわち、請求項１に係る発明においては、潤滑流体を軸受部材の内部を通じて循環させる流体循環手段として、ハウジング側に第１および第２の環状凹部を設ける。この構成によって、多孔質材料の表面が実質的に気密な状態となっている場合でも、この多孔質材料のポーラスな部位が露出し、潤滑流体は多孔質材料内部の気孔を通じて循環することができる。従って、本発明の動圧軸受は、軸方向の差圧を解消し動圧バランスを適正に保つことができる。
【００１５】
また、本発明の動圧軸受は、動圧溝の加工精度のばらつき等があった場合でも、軸方向の差圧が解消され、開放端側への潤滑流体漏れや密閉端側へのシャフトの過浮上等を防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつこの発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態における動圧軸受の構造を示す模式的断面図である。
【００１７】
この例は、ラジアル方向の荷重を軸本体部分に設けたラジアル動圧軸受で支承し、スラスト（アキシャル）方向の荷重を軸部材先端に配置したスラスト軸受で支承する動圧軸受を示している。
【００１８】
この動圧軸受は、軸体１６とこの軸体１６の一端に設けられたフランジ部１７とからなるシャフト１５を、一方の開口が密封された密閉空間を有するハウジング１１内に収納し、この密閉空間に潤滑流体１０を充填した構造のものである。このハウジング１１の内周には、多孔質の焼結材料からなる軸受スリーブ１４が、ハウジング本体１２の密閉端側（図示上方）の開口から嵌め入れられている。
【００１９】
また、シャフト１５も、同様にハウジング１１の密閉端側の開口から挿入され、軸受スリーブ１４の内周に僅かのすき間を開けて回転自在に嵌合される。その後ハウジング１１の密閉端側開口には、スラスト板１３が嵌め入れられ、接着剤等を用いて固定される。なお、シャフト１５と軸受スリーブ１４との間のすき間には潤滑流体１０が充填され、ハウジング１１の開放端（図示下方）側の開口にはシール部材２０が配置されて、潤滑流体１０の外部への漏出防止が図られている。
【００２０】
この軸受スリーブ１４の内周面１４ａには、軸方向に距離をおいた２ヶ所に周方向にヘリングボーン形状のラジアル動圧溝１４ｖ，１４ｖが加工され、それぞれラジアル動圧発生面１４ｘ，１４ｘを形成している。また、軸受スリーブ１４の密閉端側端面１４ｂには、円周状にヘリングボーン形状のスラスト動圧溝１４ｗが加工されて、スラスト動圧発生面１４ｙを形成している。更に、スラスト板１３の内側端面にも、同様にヘリングボーン形状のスラスト動圧溝１３ｗが加工されて、スラスト動圧発生面１３ｙが形成されている。
【００２１】
これら軸受スリーブ１４表面の動圧発生面１４ｘ，１４ｙは、転造加工によりそれぞれ動圧溝１４ｖ，１４ｗが形成され、表面の多孔質材料が押し潰されて実質的に気孔がなくなっている。また、これら動圧溝１４ｖ，１４ｗ以外の内周面１４ａおよび端面１４ｂも、サイジングが施されることにより、表面の多孔質材料が押し潰され実質的に気孔がなくなっている。
【００２２】
そのため、この動圧軸受は、ハウジング１１とシャフト１５が相対回転した場合、ラジアル動圧溝１４ｖが形成された軸受スリーブ１４側のラジアル動圧発生面１４ｘ，１４ｘと、これらにそれぞれ対向する軸体１６側のラジアル動圧受け面１６ｘ，１６ｘとの間に十分なラジアル動圧が発生する。同様に、スラスト動圧発生面１３ｙ，１４ｙと、これらにそれぞれ対向するフランジ部１７側のスラスト動圧受け面１７ｙ，１７ｙとの間にも、十分なスラスト動圧が発生することとなる。このような構成によって、この動圧軸受は、軸受スリーブ１４とシャフト１５との相対回転を、ラジアルおよびスラスト両方向において非接触に支持することができる。
【００２３】
本実施の形態の動圧軸受の特徴は、流体循環手段が、軸受スリーブ１４の表面ではなく、ハウジング本体１２側に形成されている点である。この流体循環手段は、ハウジング本体１２における軸受スリーブ１４の開放端側端面１４ｃに隣接する領域に設けられた環状の凹部２５と、ハウジング本体１２における軸受スリーブ１４の密閉端側端面１４ｂに隣接する領域に設けられた環状の凹部２６とからなる。これらの環状凹部２５，２６は、ハウジング１１とシャフト１５から形成される密閉空間に連通するように形成されている。
【００２４】
この構成により、軸受スリーブ１４内部のポーラスな部位が露出し、潤滑流体１０は、軸受スリーブ１４のサイジング等が施された表面を迂回して、その内部の気孔を通じて循環することができるようになる。従って、この動圧軸受は、各動圧溝の加工精度にばらつき等があった場合でも、シャフト１５の軸方向への差圧が解消され、開放端側への潤滑流体１０漏れや密閉端側へのシャフト１５の過浮上等を防止することができる。
【００２５】
なお、以上の実施の形態においては、ラジアル動圧溝を軸受スリーブ側に形成し、スラスト動圧溝を軸受スリーブ側およびスラスト板側に形成した動圧軸受の例を示したが、本発明の動圧軸受の構成はこれに限らず、ラジアル動圧溝とスラスト動圧溝をシャフト側に形成した動圧軸受等にも適用できる。このような場合も、実施の形態と同様に、ハウジングの軸受スリーブ両端面近傍に環状凹部を形成すれば良い。
【００２６】
また、潤滑流体１０の外部への漏出防止のため、シール部材２０を配置した例を示したが、このシール部材に代えて、ラビリンス構造や毛細管シール構造を設けても、同様の効果を奏することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の動圧軸受によれば、流体循環手段として、ハウジング側に第１および第２の環状凹部を設けることにより、軸受スリーブ内部のポーラスな部位が露出し、潤滑流体が軸受スリーブ内部の気孔を通じて循環することができるようになる。従って、本発明の動圧軸受は、動圧溝の加工精度のばらつき等があった場合でも、軸方向の差圧が解消され、開放端側への潤滑流体漏れや密閉端側へのシャフトの過浮上等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態における動圧軸受の構造を示す模式的断面図である。
【図２】  従来のラジアル動圧軸受の構造を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１  ハウジング
２  ハウジング本体
３  蓋部材
４  軸受スリーブ
４ａ  内周面
４ｖ  動圧溝
４ｘ  動圧発生面
５  シャフト
５ａ  先端
５ｘ  動圧受け面
１０  潤滑流体
１１  ハウジング
１２  ハウジング本体
１３  スラスト板
１３ｗ  スラスト動圧溝
１３ｙ  スラスト動圧発生面
１４  軸受スリーブ
１４ａ  内周面
１４ｂ  密閉端側端面
１４ｃ  開放端側端面
１４ｖ  ラジアル動圧溝
１４ｗ  スラスト動圧溝
１４ｘ  ラジアル動圧発生面
１４ｙ  スラスト動圧発生面
１５  シャフト
１６  軸体
１６ｘ  ラジアル動圧受け面
１７  フランジ部
１７ｙ  スラスト動圧受け面
２０  シール部材
２５，２６  環状凹部
【図１】
0004081655.tif 000002
【図２】
0004081655.tif 000003