流体動圧軸受装置
【課題】流体動圧軸受装置の構成や組立手順を簡略化することを目的とする。
【解決手段】流体動圧軸受装置１を、軸受スリーブ８と、軸受スリーブの内周に挿入された軸部材２と、プレス加工で形成され、内周に軸受スリーブ８が圧入され、軸受スリーブ８の圧入方向前方に、軸受スリーブの端面と係合する段差部７ｄが形成されたハウジング７と、軸部材２の一端を接触支持するスラスト受け９と、ハウジング内部からの油漏れを防止するシール部１０とで構成する。軸受スリーブ８の内周面に、軸部材２の外周面と軸受スリーブ８の内周面との間のラジアル軸受隙間に流体動圧を発生させる動圧溝８ａ１を形成する。
【解決手段】流体動圧軸受装置１を、軸受スリーブ８と、軸受スリーブの内周に挿入された軸部材２と、プレス加工で形成され、内周に軸受スリーブ８が圧入され、軸受スリーブ８の圧入方向前方に、軸受スリーブの端面と係合する段差部７ｄが形成されたハウジング７と、軸部材２の一端を接触支持するスラスト受け９と、ハウジング内部からの油漏れを防止するシール部１０とで構成する。軸受スリーブ８の内周面に、軸部材２の外周面と軸受スリーブ８の内周面との間のラジアル軸受隙間に流体動圧を発生させる動圧溝８ａ１を形成する。
【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る流体動圧で軸部材を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、高速回転、高回転精度、低騒音等の特徴を有するものであり、近年ではその特徴を活かして、情報機器をはじめ種々の電気機器に搭載されるモータ用の軸受装置として、より具体的には、ＨＤＤ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等のスピンドルモータ、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モータ、ファンモータなどのモータ用軸受装置として好適に使用されている。
【０００３】
この種の流体動圧軸受装置は、図１３に示すように、焼結金属製の軸受スリーブ１０８と、軸受１０８スリーブの内周に挿入され、軸受スリーブ１０８に対して相対回転する軸部材１０２と、軸受スリーブ１０８を収容するハウジング１０７とを備える。軸部材１０２としては、軸部１０２ａの一端にフランジ部１０２ｂを有するものが使用される。軸部１０２ａの外周面と軸受スリーブ１０８の内周面との間にラジアル軸受隙間が形成され、フランジ部１０２ｂの一方の端面１０２ｂ１とこれに対向する軸受スリーブ１０８の端面１０８ａとの間に第１のスラスト軸受隙間Ｓ１が形成され、フランジ部１０２ｂの他方の端面１０２ｂ２とハウジング底部１０７ｃの内底面との間に第２のスラスト軸受隙間Ｓ２が形成される。軸部材１０２の回転時に、ラジアル軸受隙間、第１のスラスト軸受隙間Ｓ１、および第２のスラスト軸受隙間Ｓ２に満たされた潤滑油で動圧作用を生じさせ、軸部材１０２をラジアル方向および両スラスト方向に回転自在に支持する。ハウジング１０７の上端開口部はシール部材１１０でシールされている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−８３３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１３に示す流体動圧軸受装置には以下の問題がある。
【０００６】
二つのスラスト軸受隙間に数μｍ程度の精度が要求されるため、スラスト軸受隙間の隙間設定に際しては、各ユニットごとにハウジングに対する軸受スリーブや底部材の軸方向位置を微調整する必要がある。そのため、組立工程が煩雑化している。
【０００７】
ハウジングは金属の削り出し品あるいは樹脂の成形品とすることが多いが、削り出し品では、ハウジングの剛性が高くなるため、ハウジング内周に軸受スリーブを圧入する際に、圧入代の周方向のばらつきが、軸受スリーブの内周面精度に影響を与える。これを回避するために、ハウジングの内周面や軸受スリーブの外周面を高精度化する必要があり、これらの部材の加工コストが高騰する。また、圧入に際しては、カジリ等を防止するためにハウジングと軸受スリーブとを精度良く芯合わせすることが必要となる。
【０００８】
一方、樹脂成形品からなるハウジングでは、軸受スリーブの抜去力を確保するために、軸受スリーブを接着固定する必要がある。接着固定ではベーキング処理を必要とし、あるいは接着剤が固化するまで治具等で軸受スリーブとハウジングの位置関係を保持する必要があるため、接着工程が煩雑化し、高コスト化を招く。また、接着固定せずに、圧入だけで固定する場合、圧入代を大きく取る必要があり、金属の削り出し品と同様の問題が生じる。
【０００９】
軸部材の一端にフランジ部が形成されているため、軸部材の他端側にフランジ状の他の部材（ハブ等）を取り付けた状態では軸受装置を組み立てる（軸受スリーブの内周に軸部材を挿入する）ことができない。そのため、組立時にはフランジ状の部材は取り外しておく必要があり、組立手順が制約を受ける。
【００１０】
以上に列挙した理由から従来の流体動圧軸受装置は構成および組立工程が複雑化する傾向にある。従来から部品個々の低コスト化を図っているが、部品単体の低コスト化だけでは、飛躍的な低コスト化の実現には限界があり、軸受装置の構成や組立工程を抜本的に見直してこれらを簡略化することが望まれる。本発明は、従来の設計コンセプトを抜本的に改めることで、流体動圧軸受装置の構成や組立工程を大幅に簡略化し、延いては低コスト化を達成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る流体軸受装置は、軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入された軸部材と、軸部材の外周面と軸受スリーブの内周面のどちらか一方に形成され、軸部材の外周面と軸受スリーブの内周面との間のラジアル軸受隙間に流体動圧を発生させる動圧発生部と、プレス加工で形成され、内周に軸受スリーブが圧入され、軸受スリーブの圧入方向前方に、軸受スリーブの端面と係合する係合部が形成されたハウジングと、軸部材の一端を接触支持するスラスト受けとを有するものである。
【００１２】
以上の構成によれば、ハウジング内に軸受スリーブを圧入し、軸受スリーブの端面がハウジングの係合部と係合するまで軸受スリーブを押し進めるだけで、ハウジングと軸受スリーブの軸方向相対位置が定まる。また、その後、軸受スリーブの内周に軸部材を挿入するだけで、軸受装置の基本構成が完成する。この際、スラスト軸受がいわゆるピボット軸受で構成されているので、スラスト軸受隙間の隙間出し作業が不要であり、軸受スリーブとハウジングの軸方向相対位置の許容寸法誤差が緩和される。さらに、プレス製ハウジングの剛性は低く、圧入後の内径方向への圧迫力が小さくなるため、ハウジングと軸受スリーブに多少の芯ずれがあっても圧入作業はスムーズに行える。以上から、組立作業性が格段に向上し、構成もシンプルなものとなる。
【００１３】
また、プレス加工でハウジングを形成すれば、その加工コストが削り出しに比べて大幅に低下するので、部品コストを減じることもできる。
【００１４】
このように、軸受装置の構成および組立工程が大幅に簡略化され、しかも部品コストの低減化も達成されるので、軸受装置全体を低コスト化することができる。
【００１５】
上記のとおりプレス製ハウジングの剛性は低いため、圧入後に軸受スリーブがハウジングから受ける内径方向の圧迫力も削り出し品に比べて小さくなる。そのため、圧入に伴う軸受スリーブ内周面の変形を抑制することができ、ラジアル軸受隙間に面するラジアル動圧発生領域の変形による精度低下を回避することができる。また、軸部材の一端にフランジ部を装着する必要がないので、軸部材の他端にロータ等の他のフランジ状部材を取付けたままでも軸受装置を組み立てることができるというメリットも得られる。
【００１６】
この流体動圧軸受装置においては、ハウジングに、大径部と、小径部と、大径部と小径部を接続する段差部とを設け、段差部で前記係合部を構成することができる。
【００１７】
また、この流体動圧軸受装置においては、ハウジングに底部を一体又は別体に設け、かつ底部に別体のスラスト受けを配置することができる。この場合、ハウジングの底部に、スラスト受けの回り止めを設けるのが好ましい。
【００１８】
あるいは、ハウジングに底部を一体又は別体に設け、かつ前記スラスト受けを底部と一体にすることができる。この場合、ハウジング底部の軸部材との接触部分に表面処理を施すのが好ましい。
【００１９】
また、この流体動圧軸受装置においては、軸受スリーブの外周とハウジングの内周との間の圧入部を、円周方向で間欠的に設けることができる。具体的には、ハウジング内周面の少なくとも軸受スリーブの外周面と対向する部分を断面多角形に形成し、あるいはハウジング内周面の少なくとも軸受スリーブの外周面と対向する部分の円周方向複数箇所に、突起を設ける。前者の構成においては、ハウジングの少なくとも軸受スリーブの外周面と対向する部分を均一肉厚に形成してもよい。ハウジングの外周面を断面真円状に形成してもよい。
【００２０】
以上に述べた流体動圧軸受装置においては、プレス加工したハウジングに焼なましを施すのが望ましい。
【発明の効果】
【００２１】
以上に示すように、本発明は、従来の設計コンセプトと異なる、軸受装置の構成や組立工程を簡略化する新たな設計コンセプトを提供するものである。具体的には、
・ハウジングの内周に軸受スリーブを圧入し、軸受スリーブの端面がハウジングの係合部と係合するまで軸受スリーブを押し進めるだけで、ハウジングと軸受スリーブの軸方向相対位置が定まる：
・スラスト軸受隙間の隙間出し作業が不要であり、軸受スリーブの圧入後、軸受スリーブの内周に軸部材を挿入するだけで、軸受装置の基本構成が完成する：
・ハウジングと軸受スリーブに多少の芯ずれがあっても圧入作業をスムーズに行えるため、圧入時におけるハウジングと軸受スリーブの芯合わせもラフなもので足りる：
といった作用効果を得ることができ、これにより軸受装置の構成や組立工程の大幅な簡略化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】流体動圧軸受装置を組み込んだポリゴンスキャナモータの主要部を示す断面図である。
【図２】軸部材を挿入する前の流体動圧軸受装置を示す断面図である。
【図３】図２に示す流体動圧軸受装置の横断面図およびその一部拡大図である。
【図４】スラスト受けに回り止めを設けた実施形態を示す図で、（ａ）図は流体動圧軸受装置の横断面図、（ｂ）図は（ａ）図中のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】スラスト受けに回り止めを設けた実施形態を示す図で、（ａ）図は流体動圧軸受装置の横断面図、（ｂ）図は（ａ）図中のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】ハウジング形状の他例を示す図で、流体動圧軸受装置の横断面図およびその一部拡大図である。
【図７】流体軸受装置の他の実施形態を示す図で、底部をハウジング小径部と別体にした実施形態を示す断面図である。
【図８】流体軸受装置の他の実施形態を示す図で、ハウジングの開口をシール部でシールした実施形態を示す断面図である。
【図９】流体軸受装置の他の実施形態を示す図で、ハウジングの開口をシール部でシールした実施形態を示す断面図である。
【図１０】焼なまし（アニール）の有無による軸受スリーブ内周面の変形量の測定結果を示す図である。
【図１１】焼なまし（アニール）の有無による軸受スリーブ内周面の変形量の測定結果を示す図である。
【図１２】ハウジング形状の他例を示す図で、流体動圧軸受装置の横断面図である。
【図１３】従来の流体動圧軸受装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１に、情報機器用スピンドルモータの一例として、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）に装備されるポリゴンミラースピンドルモータの主要部を示す。このモータは、流体動圧軸受装置１と、流体動圧軸受装置１の軸部材２の上端に固定されたロータ３と、ロータ３に取り付けたポリゴンミラー４と、ベースとしての回路基板５とを有する。ロータ３に取り付けたロータマグネット（図示省略）と、回路基板５に取り付けたステータコイル（図示省略）との間の電磁力でロータマグネットが回転し、それによって、ロータ３およびポリゴンミラー４が軸部材２と一体に回転する。ロータマグネットとステータコイルとの間で軸方向の磁気バイアスを作用させることによって、軸部材２に下方に向けて軸方向の押し付け力が作用している。
【００２５】
流体軸受装置１は、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、軸受スリーブ８の内周に挿入された軸部材２と、ハウジング内部に配置されたスラスト受け９とを備える。
【００２６】
ハウジング７は、鋼板（例えばＳＵＳ３０５等のステンレス鋼板）をプレス加工、例えば深絞り加工することで形成される。図示例のハウジング７は、上側の大径部７ａと下側の小径部７ｂとを一体に有する有底の概略円筒形状に形成されたもので、全体で実質的に均一な肉厚を有する。図示例において、小径部７ｂは、ハウジングの一端を閉鎖する底部７ｃを一体に有し、大径部７ａと小径部７ｂをつなぐ段差部７ｄは断面Ｓ字形状になっている。段差部７ｄは、後述のように軸受スリーブ８の圧入方向側に位置する端面（下端面）と係合する係合部として機能する。ハウジング７の大径部７ａは、図３に示すように内周面と外周面の双方が円周方向等間隔に角部を有する断面多角形状（図面では正２０角形）に形成される（多角形部分）。小径部７ｂは内・外周面とも断面真円となる円筒状に形成される。大径部７ａの多角形部分は、少なくとも軸受スリーブ８の外周面と対向する領域ａに形成されていればよく、領域ａを除く大径部７ａは、内・外周面が断面真円状の円筒形状に形成しても構わない。ハウジング７の開口端（大径部７ａの開口端）は、ハウジング開口側の軸受スリーブ８の端面よりもハウジング開口側に突出した位置にある。ハウジング７の素材としては精度良くプレス加工を行える限り任意の材料を選択することができ、ステンレス鋼以外の他の金属板、例えば黄銅等を使用することもできる。
【００２７】
小径部７ｂの外周面には回路基板５が接着等の手段で固定されている。この際、段差部７ｄを平坦面とし、この平坦な段差部７ｄに回路基板５の表面を面接触させて固定しても良いが（図示省略）、図１に示すように、断面Ｓ字状の段差部７ｄの外径側の湾曲点で回路基板５を段差部７ｄに環状に線接触させれば、両面間のガタの影響を回避し、ハウジング７と回路基板５との間で良好な直角度を容易に得ることができる。
【００２８】
軸受スリーブ８は、例えば銅もしくは鉄を主成分とする焼結金属の多孔質体で、圧粉成形→焼結→サイジングの各工程を経て円筒状に形成される。サイジング後の軸受スリーブ８には潤滑油が含浸され、内部空孔に潤滑油が満たされる。軸受スリーブは、焼結金属以外にも、例えば黄銅等の軟質金属材料や、焼結金属ではない他の多孔質体（例えば、多孔質樹脂）で形成することも可能である。
【００２９】
軸受スリーブ８の内周面８ａには、図２に示すように、動圧発生部としての複数の動圧溝８ａ１をヘリングボーン形状に配列した二つのラジアル動圧発生領域Ｎ１、Ｎ２が上下に離隔して形成される。各ラジアル動圧発生領域Ｎ１、Ｎ２には、動圧溝８ａ１の他、動圧溝８ａ１を円周方向に区画する背の部分８ａ２と、環状の平滑部８ａ３とが形成される。平滑部８ａ３を中心として、軸方向両側に動圧溝８ａ１と背の部分８ａ２が対称に形成されている。背の部分８ａ２と平滑部８ａ３とは同一レベルの凸状をなし、軸受スリーブ８の内周面８ａのこれ以外の領域（動圧溝８ａ１を含む）は、同一レベルの凹状に形成される。図示例においては、上下のラジアル動圧発生領域Ｎ１、Ｎ２の長さが等しくなっている。このラジアル動圧発生領域Ｎ１、Ｎ２は、焼結金属からなる軸受スリーブ８のサイジング工程において、外周面にラジアル動圧発生領域Ｎ１、Ｎ２の形状に対応する成形型を形成したコアロッドを軸受スリーブ８の内周に挿入し、両端面をパンチで拘束した状態で軸受スリーブ８をダイに圧入し、軸受スリーブ８の内周面をコアロッド外周面に押し付け、成形型の形状を軸受スリーブ８の内周面に転写することで成形される。
【００３０】
軸部材２は、先端に球面部２ａを有する軸状をなし、例えばステンレス鋼で形成される。軸部材２の球面部２ａをハウジング底部７ｃの内底面に配置したスラスト受け９と接触させることで、ピボット軸受として機能するスラスト軸受部Ｓが構成される。スラスト受け９は、低摩擦でかつ耐摩耗性に優れる材料、例えば樹脂で形成され、ハウジング底部７ｃの内底面に配置されている。ハウジング底部７ｃの表面のうち、軸部材２との摺動部分に低摩擦で耐摩耗性に富む被膜（例えば樹脂被膜や硬質被膜など）を形成することで、スラスト受け９を省略してもよい。この場合、底部７ｃがスラスト受け９として機能する。
【００３１】
この流体軸受装置１の組立に際しては、先ずハウジング７の底部７ｃにスラスト受け９を配置する。次いで、軸受スリーブ８をハウジング７の大径部７ａの内周に圧入し、軸受スリーブ８の圧入方向側の端面（下端面）が段差部７ｄ（係合部）と当接するまで軸受スリーブ８を押し進める。この時、必要に応じてハウジング大径部７ａの内周面や軸受スリーブ８の外周面に接着剤を塗布した上で圧入作業を行うと、ハウジング７と軸受スリーブ８をより強固に固定することができる。軸受スリーブ８の圧入後は、図３に拡大して示すように、ハウジング大径部７ａの角部内周と軸受スリーブ８の外周面との間に軸方向の隙間Ｐが形成される。これにより、図２に示す軸受アセンブリが得られる。
【００３２】
図２に示す状態から、軸受スリーブ８の内周に軸部材２を挿入し、軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部材２の外周面との間の環状隙間に潤滑油を注油することで、図１に示す流体軸受装置１が完成する。軸部材２の挿入に伴ってハウジング７の底部７ｃ側に押し込まれた空気は、主にハウジング大径部７ａの内周面と軸受スリーブ８の外周面との間の隙間Ｐを通ってハウジング７外に放出される。
【００３３】
以上の構成からなる流体軸受装置１において、軸部材２が回転すると、軸受スリーブ８の内周面のラジアル動圧発生領域Ｎ１，Ｎ２と軸部材２の外周面との間のラジアル軸受隙間に、動圧溝８ａ１の動圧作用によって圧力を高められた油膜が形成される。この油膜により軸方向の二箇所に軸部材２をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２が形成される。軸部材２に負荷される下向きのスラスト荷重はスラスト軸受部Ｓで接触支持される。
【００３４】
本発明によれば、軸受装置の組立工程において、ハウジング７の内周に軸受スリーブ８を圧入し、軸受スリーブ８の端面がハウジング７の段差部７ｄと係合するまで軸受スリーブ８を押し進めるだけで、ハウジング７と軸受スリーブ８の軸方向相対位置が定まる。加えて、スラスト軸受部Ｓとしてピボット軸受を採用しているので、スラスト軸受隙間の隙間出し作業が不要であり、軸受スリーブ８の圧入後、軸受スリーブ８の内周に軸部材２を挿入するだけで、軸受装置の基本構成が完成する。また、プレス製ハウジング７の剛性は低く、ハウジング７と軸受スリーブ８に多少の芯ずれがあっても圧入作業をスムーズに行えるため、圧入時におけるハウジング７と軸受スリーブ８の芯合わせもラフなもので足りる。よって、本発明により、流体軸受装置の構成や組立工程を簡素化することができる。
【００３５】
また、ハウジング７をプレス加工で形成するので、加工コストを削り出し品に比べて大幅に低下させることができる。従って、流体軸受装置の構成や組立工程の簡略化だけでなく、部品コストの低減によっても軸受装置全体の低コスト化を図ることができる。
【００３６】
また、本発明によれば、図１３に示す軸受装置で必須となる、軸部材２の一端のフランジ部が不要となるので、軸部材２の上端にロータ３を取付けたままでも軸受装置を組み立てることができる。図１３に示す流体動圧軸受装置では、軸受装置全体を組み立ててから軸部材の上端に他のフランジ状の部材（ハブ等）を取付けざるを得ず、この取付け時の圧入荷重が下側のスラスト軸受部Ｓ２のスラスト軸受面に負荷され、スラスト軸受面の変形を生じるおそれがある。これに対し、本願発明では、ロータ３を上端に圧入固定してからでも軸部材２を軸受装置に組み付けることができ、この種の不具合を回避することができる。
【００３７】
さらに、本発明によれば、ハウジングをプレス加工品とすることで、その剛性を低下させているので、ハウジング７への圧入後に軸受スリーブ８が受ける内径方向の圧迫力を削り出し品に比べて小さくすることができる。そのため、圧入に伴う軸受スリーブ内周面の変形を抑制することができ、圧入によるラジアル動圧発生領域Ｎ１、Ｎ２の精度低下を回避することができる。また、仮にハウジング７の内周面の精度が悪くても、ラジアル動圧発生領域Ｎ１、Ｎ２に及ぶ影響は最小限となるので、精度の出しにくいプレス加工品のハウジングも後加工を行うことなく、そのまま使用することが可能となる。また、スラスト軸受部Ｓとしてピボット軸受を使用しているので、モータの停止後、再起動時の起動トルクを小さくすることもできる。
【００３８】
特に本発明では、ハウジング７の大径部７ａを多角形状とすることで、軸受スリーブ８の外周とハウジング８の内周との間の圧入部を円周方向で間欠的に設けてある。そのため、ハウジング７内周への圧入後に軸受スリーブ８に作用する内径方向の圧迫力をさらに小さくすることができ、軸受スリーブ８の内周面の変形をより一層防止することができる。かかる効果は、図１２に示すように、ハウジング７の大径部７ａの内周面のうち、軸受スリーブ８の外周面と対向する部分の円周方向複数箇所に突起１１を設け、この突起１１を弾性変形させながら軸受スリーブ８をハウジング大径部７ａに圧入することによっても得ることができる。
【００３９】
図３では、ハウジング大径部７ａの内周面および外周面の双方を断面多角形状とし、円周方向の肉厚を均一にした場合を例示している。これに対し、図６に示すように、ハウジング大径部７ａの内周面を断面多角形とする一方で、外周面を断面真円状に形成して多角形部分を形成してもよい。この構成であれば、ハウジング７の外周面全体が真円状となるので、ハウジング７をモータの円筒状ブラケットの内周に嵌合し、固定する場合において、取付け精度を向上させ、モータの回転精度を高めることができる。
【００４０】
図１の構成では、図１３に示す従来構成と異なり、ハウジング７の開口側をシール部材（図１３の符号１１０）でシールせず、軸受スリーブ８の端面をハウジング７の開口側に露出させている。また、ハウジング７の内部空間を全て潤滑油で満たすのではなく、軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部材２の外周面との間の環状隙間だけを潤滑油で満たすようにしている。そのため、シール部材や油面位置の管理工程を省略することができ、更なる低コスト化を図ることができる。この場合、ハウジング７外への油漏れを防止するため、図１に破線で示すように、軸受スリーブ８の外部において軸部材２の外周面に撥油性の被膜１２を形成しておくのが望ましい。撥油性の被膜１２の軸方向位置は、例えばハウジング７の開口端付近とする。
【００４１】
スラスト受け９には回り止めを設けるのが望ましい。図４および図５は回り止めの一例を示すもので、円盤状のスラスト受け９の一部を切欠いて平坦面９ａを形成すると共に、ハウジング７のプレス時に、小径部７ｂの底部７ｃにスラスト受け９の形状に適合する凹部７ｃ１を設け、この凹部７ｃ１にスラスト受け９を収容したものである。かかる構成であれば、スラスト受け９の平坦面９ａと凹部７ｃ１の直線状周面とが円周方向で係合するため、スラスト受けの回り止めが行われる。図４は平坦面９ａを一箇所に設けた例であり、図５は平坦面９ａを対向二箇所に設けた例である。
【００４２】
図１では、ハウジング底部７ｃを小径部７ｂと一体にした場合を例示したが、図７に示すように、両者を別体に構成することもできる。この場合、底部７ｃがスラスト受け９として機能する。底部７ｃは、例えば小径部７ｂの下端をかしめることでハウジング７に固定される。底部７ｃ自体を低摩擦で耐摩耗性に富む材料（例えば樹脂）で形成してもよいし、底部７ｃを金属製とし、その表面の軸部材２との摺動部分に低摩擦で耐摩耗性に富む被膜（例えば樹脂被膜や硬質被膜など）を形成してもよい。
【００４３】
図１に示す実施形態ではシール部材を省略した場合を例示しているが、図８に示すように、ハウジング７の開口側をシール部材１０でシールしてもよい。シール部材１０は、例えば、黄銅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円環状に形成され、端面を軸受スリーブ８の上端面から離隔させた状態で、ハウジング７の大径部７ａの上端部に固定されている。シール部材１０の内周面は軸部材２の外周面に近接して非接触シール（ラビリンスシール）を構成する。シール部材１０の形状や構成は任意で、例えば図９に示すように、軸受スリーブ８の端面に当接する円筒状の脚部１０ａと、脚部１０ａの上端から内径側に突出する突出部１０ｂと一体に有する断面Ｌ字型に形成することもできる。
【００４４】
以上のシール部材１０を使用する構成においては、軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部材２の外周面との間の環状隙間のみに潤滑油を介在させる他、該隙間に加えてスラスト軸受部Ｓの周辺空間や隙間Ｐを含むハウジング７の全ての内部空間を潤滑油で満たすいわゆるフル含油の構成を採用することもできる。このフル含油の構成では、通常、油面はシール部材１０の内周面に存在する。
【００４５】
プレス成形後のハウジング７には、熱処理として焼なまし（アニール）を施すのが望ましい。具体的には、ハウジング７を１０５０℃に加熱し、これを一定時間（２０分程度）保持した後、徐冷する。これにより、軸受スリーブ８の圧入後におけるハウジング７からの内径方向の圧迫力が減じられるため、軸受スリーブ８の内周面の変形をより一層抑制することができる。
【００４６】
図１０はハウジング７の焼なましの有無による軸受スリーブ８の内周面の収縮量の測定結果を示すものである。軸受スリーブ８の寸法はφ４（内径）×φ７．５（外径）×７．３（長さ）であり、ハウジング７はＳＵＳ３０５製の肉厚０．２ｍｍとし、圧入代（ハウジング７の内接円径と軸受スリーブ８の外径との差）は１２μｍとした。図１０の測定結果は、ハウジング内周面を２０角形とすると共に、ハウジング外周面を真円形状としたもの（図６）を表し、図１１の測定結果は内・外周面双方を２０角形としたもの（図３）の測定結果を表す。なお、両図において、"Top"は上側のラジアル動圧発生領域Ｎ１での変形量を表し、"Bottom"は下側のラジアル動圧発生領域Ｎ２での変形量を表す。内外周面双方を２０角形とした図１１の測定結果において、「アニールなし」のプロット点は平均値を表す。
【００４７】
両図からも明らかなように、「アニール有り」ではラジアル動圧発生領域Ｎ１、Ｎ２の内径収縮量が「アニールなし」に比べて小さくなっている。従って、ハウジングに焼なまし処理を行うことにより、ラジアル動圧発生領域Ｎ１、Ｎ２の変形をより確実に防止でき、より高い軸受性能が得られることが理解できる。
【００４８】
なお、ラジアル動圧発生領域Ｎ１、Ｎ２は、軸受スリーブ８の外周面だけではなく、軸部材２の外周面に形成することもできる。また、ラジアル動圧発生領域Ｎ１、Ｎ２の形状としては、へリングボーン形状の他、スパイラル形状等の公知の形状を使用することができる。さらに、実施形態として、軸部材２を回転させる場合を例示したが、本発明の構成は、軸部材２を固定軸とし、ハウジング７および軸受スリーブ８を回転側とする場合にも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１ 流体軸受装置
２ 軸部材
３ ロータ
４ ポリゴンミラー
５ 回路基板
７ ハウジング
７ａ 大径部
７ｂ 小径部
７ｃ 底部
７ｄ 段差部
８ 軸受スリーブ
８ａ１ 動圧溝（動圧発生部）
９ スラスト受け
１０ シール部材
Ｎ１ ラジアル動圧発生領域（上側）
Ｎ２ ラジアル動圧発生領域（下側）
Ｐ 隙間
Ｓ スラスト軸受部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受隙間に形成される流体動圧で軸部材を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、高速回転、高回転精度、低騒音等の特徴を有するものであり、近年ではその特徴を活かして、情報機器をはじめ種々の電気機器に搭載されるモータ用の軸受装置として、より具体的には、ＨＤＤ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等のスピンドルモータ、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モータ、ファンモータなどのモータ用軸受装置として好適に使用されている。
【０００３】
この種の流体動圧軸受装置は、図１３に示すように、焼結金属製の軸受スリーブ１０８と、軸受１０８スリーブの内周に挿入され、軸受スリーブ１０８に対して相対回転する軸部材１０２と、軸受スリーブ１０８を収容するハウジング１０７とを備える。軸部材１０２としては、軸部１０２ａの一端にフランジ部１０２ｂを有するものが使用される。軸部１０２ａの外周面と軸受スリーブ１０８の内周面との間にラジアル軸受隙間が形成され、フランジ部１０２ｂの一方の端面１０２ｂ１とこれに対向する軸受スリーブ１０８の端面１０８ａとの間に第１のスラスト軸受隙間Ｓ１が形成され、フランジ部１０２ｂの他方の端面１０２ｂ２とハウジング底部１０７ｃの内底面との間に第２のスラスト軸受隙間Ｓ２が形成される。軸部材１０２の回転時に、ラジアル軸受隙間、第１のスラスト軸受隙間Ｓ１、および第２のスラスト軸受隙間Ｓ２に満たされた潤滑油で動圧作用を生じさせ、軸部材１０２をラジアル方向および両スラスト方向に回転自在に支持する。ハウジング１０７の上端開口部はシール部材１１０でシールされている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−８３３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１３に示す流体動圧軸受装置には以下の問題がある。
【０００６】
二つのスラスト軸受隙間に数μｍ程度の精度が要求されるため、スラスト軸受隙間の隙間設定に際しては、各ユニットごとにハウジングに対する軸受スリーブや底部材の軸方向位置を微調整する必要がある。そのため、組立工程が煩雑化している。
【０００７】
ハウジングは金属の削り出し品あるいは樹脂の成形品とすることが多いが、削り出し品では、ハウジングの剛性が高くなるため、ハウジング内周に軸受スリーブを圧入する際に、圧入代の周方向のばらつきが、軸受スリーブの内周面精度に影響を与える。これを回避するために、ハウジングの内周面や軸受スリーブの外周面を高精度化する必要があり、これらの部材の加工コストが高騰する。また、圧入に際しては、カジリ等を防止するためにハウジングと軸受スリーブとを精度良く芯合わせすることが必要となる。
【０００８】
一方、樹脂成形品からなるハウジングでは、軸受スリーブの抜去力を確保するために、軸受スリーブを接着固定する必要がある。接着固定ではベーキング処理を必要とし、あるいは接着剤が固化するまで治具等で軸受スリーブとハウジングの位置関係を保持する必要があるため、接着工程が煩雑化し、高コスト化を招く。また、接着固定せずに、圧入だけで固定する場合、圧入代を大きく取る必要があり、金属の削り出し品と同様の問題が生じる。
【０００９】
軸部材の一端にフランジ部が形成されているため、軸部材の他端側にフランジ状の他の部材（ハブ等）を取り付けた状態では軸受装置を組み立てる（軸受スリーブの内周に軸部材を挿入する）ことができない。そのため、組立時にはフランジ状の部材は取り外しておく必要があり、組立手順が制約を受ける。
【００１０】
以上に列挙した理由から従来の流体動圧軸受装置は構成および組立工程が複雑化する傾向にある。従来から部品個々の低コスト化を図っているが、部品単体の低コスト化だけでは、飛躍的な低コスト化の実現には限界があり、軸受装置の構成や組立工程を抜本的に見直してこれらを簡略化することが望まれる。本発明は、従来の設計コンセプトを抜本的に改めることで、流体動圧軸受装置の構成や組立工程を大幅に簡略化し、延いては低コスト化を達成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る流体軸受装置は、軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入された軸部材と、軸部材の外周面と軸受スリーブの内周面のどちらか一方に形成され、軸部材の外周面と軸受スリーブの内周面との間のラジアル軸受隙間に流体動圧を発生させる動圧発生部と、プレス加工で形成され、内周に軸受スリーブが圧入され、軸受スリーブの圧入方向前方に、軸受スリーブの端面と係合する係合部が形成されたハウジングと、軸部材の一端を接触支持するスラスト受けとを有するものである。
【００１２】
以上の構成によれば、ハウジング内に軸受スリーブを圧入し、軸受スリーブの端面がハウジングの係合部と係合するまで軸受スリーブを押し進めるだけで、ハウジングと軸受スリーブの軸方向相対位置が定まる。また、その後、軸受スリーブの内周に軸部材を挿入するだけで、軸受装置の基本構成が完成する。この際、スラスト軸受がいわゆるピボット軸受で構成されているので、スラスト軸受隙間の隙間出し作業が不要であり、軸受スリーブとハウジングの軸方向相対位置の許容寸法誤差が緩和される。さらに、プレス製ハウジングの剛性は低く、圧入後の内径方向への圧迫力が小さくなるため、ハウジングと軸受スリーブに多少の芯ずれがあっても圧入作業はスムーズに行える。以上から、組立作業性が格段に向上し、構成もシンプルなものとなる。
【００１３】
また、プレス加工でハウジングを形成すれば、その加工コストが削り出しに比べて大幅に低下するので、部品コストを減じることもできる。
【００１４】
このように、軸受装置の構成および組立工程が大幅に簡略化され、しかも部品コストの低減化も達成されるので、軸受装置全体を低コスト化することができる。
【００１５】
上記のとおりプレス製ハウジングの剛性は低いため、圧入後に軸受スリーブがハウジングから受ける内径方向の圧迫力も削り出し品に比べて小さくなる。そのため、圧入に伴う軸受スリーブ内周面の変形を抑制することができ、ラジアル軸受隙間に面するラジアル動圧発生領域の変形による精度低下を回避することができる。また、軸部材の一端にフランジ部を装着する必要がないので、軸部材の他端にロータ等の他のフランジ状部材を取付けたままでも軸受装置を組み立てることができるというメリットも得られる。
【００１６】
この流体動圧軸受装置においては、ハウジングに、大径部と、小径部と、大径部と小径部を接続する段差部とを設け、段差部で前記係合部を構成することができる。
【００１７】
また、この流体動圧軸受装置においては、ハウジングに底部を一体又は別体に設け、かつ底部に別体のスラスト受けを配置することができる。この場合、ハウジングの底部に、スラスト受けの回り止めを設けるのが好ましい。
【００１８】
あるいは、ハウジングに底部を一体又は別体に設け、かつ前記スラスト受けを底部と一体にすることができる。この場合、ハウジング底部の軸部材との接触部分に表面処理を施すのが好ましい。
【００１９】
また、この流体動圧軸受装置においては、軸受スリーブの外周とハウジングの内周との間の圧入部を、円周方向で間欠的に設けることができる。具体的には、ハウジング内周面の少なくとも軸受スリーブの外周面と対向する部分を断面多角形に形成し、あるいはハウジング内周面の少なくとも軸受スリーブの外周面と対向する部分の円周方向複数箇所に、突起を設ける。前者の構成においては、ハウジングの少なくとも軸受スリーブの外周面と対向する部分を均一肉厚に形成してもよい。ハウジングの外周面を断面真円状に形成してもよい。
【００２０】
以上に述べた流体動圧軸受装置においては、プレス加工したハウジングに焼なましを施すのが望ましい。
【発明の効果】
【００２１】
以上に示すように、本発明は、従来の設計コンセプトと異なる、軸受装置の構成や組立工程を簡略化する新たな設計コンセプトを提供するものである。具体的には、
・ハウジングの内周に軸受スリーブを圧入し、軸受スリーブの端面がハウジングの係合部と係合するまで軸受スリーブを押し進めるだけで、ハウジングと軸受スリーブの軸方向相対位置が定まる：
・スラスト軸受隙間の隙間出し作業が不要であり、軸受スリーブの圧入後、軸受スリーブの内周に軸部材を挿入するだけで、軸受装置の基本構成が完成する：
・ハウジングと軸受スリーブに多少の芯ずれがあっても圧入作業をスムーズに行えるため、圧入時におけるハウジングと軸受スリーブの芯合わせもラフなもので足りる：
といった作用効果を得ることができ、これにより軸受装置の構成や組立工程の大幅な簡略化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】流体動圧軸受装置を組み込んだポリゴンスキャナモータの主要部を示す断面図である。
【図２】軸部材を挿入する前の流体動圧軸受装置を示す断面図である。
【図３】図２に示す流体動圧軸受装置の横断面図およびその一部拡大図である。
【図４】スラスト受けに回り止めを設けた実施形態を示す図で、（ａ）図は流体動圧軸受装置の横断面図、（ｂ）図は（ａ）図中のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】スラスト受けに回り止めを設けた実施形態を示す図で、（ａ）図は流体動圧軸受装置の横断面図、（ｂ）図は（ａ）図中のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】ハウジング形状の他例を示す図で、流体動圧軸受装置の横断面図およびその一部拡大図である。
【図７】流体軸受装置の他の実施形態を示す図で、底部をハウジング小径部と別体にした実施形態を示す断面図である。
【図８】流体軸受装置の他の実施形態を示す図で、ハウジングの開口をシール部でシールした実施形態を示す断面図である。
【図９】流体軸受装置の他の実施形態を示す図で、ハウジングの開口をシール部でシールした実施形態を示す断面図である。
【図１０】焼なまし（アニール）の有無による軸受スリーブ内周面の変形量の測定結果を示す図である。
【図１１】焼なまし（アニール）の有無による軸受スリーブ内周面の変形量の測定結果を示す図である。
【図１２】ハウジング形状の他例を示す図で、流体動圧軸受装置の横断面図である。
【図１３】従来の流体動圧軸受装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１に、情報機器用スピンドルモータの一例として、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）に装備されるポリゴンミラースピンドルモータの主要部を示す。このモータは、流体動圧軸受装置１と、流体動圧軸受装置１の軸部材２の上端に固定されたロータ３と、ロータ３に取り付けたポリゴンミラー４と、ベースとしての回路基板５とを有する。ロータ３に取り付けたロータマグネット（図示省略）と、回路基板５に取り付けたステータコイル（図示省略）との間の電磁力でロータマグネットが回転し、それによって、ロータ３およびポリゴンミラー４が軸部材２と一体に回転する。ロータマグネットとステータコイルとの間で軸方向の磁気バイアスを作用させることによって、軸部材２に下方に向けて軸方向の押し付け力が作用している。
【００２５】
流体軸受装置１は、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、軸受スリーブ８の内周に挿入された軸部材２と、ハウジング内部に配置されたスラスト受け９とを備える。
【００２６】
ハウジング７は、鋼板（例えばＳＵＳ３０５等のステンレス鋼板）をプレス加工、例えば深絞り加工することで形成される。図示例のハウジング７は、上側の大径部７ａと下側の小径部７ｂとを一体に有する有底の概略円筒形状に形成されたもので、全体で実質的に均一な肉厚を有する。図示例において、小径部７ｂは、ハウジングの一端を閉鎖する底部７ｃを一体に有し、大径部７ａと小径部７ｂをつなぐ段差部７ｄは断面Ｓ字形状になっている。段差部７ｄは、後述のように軸受スリーブ８の圧入方向側に位置する端面（下端面）と係合する係合部として機能する。ハウジング７の大径部７ａは、図３に示すように内周面と外周面の双方が円周方向等間隔に角部を有する断面多角形状（図面では正２０角形）に形成される（多角形部分）。小径部７ｂは内・外周面とも断面真円となる円筒状に形成される。大径部７ａの多角形部分は、少なくとも軸受スリーブ８の外周面と対向する領域ａに形成されていればよく、領域ａを除く大径部７ａは、内・外周面が断面真円状の円筒形状に形成しても構わない。ハウジング７の開口端（大径部７ａの開口端）は、ハウジング開口側の軸受スリーブ８の端面よりもハウジング開口側に突出した位置にある。ハウジング７の素材としては精度良くプレス加工を行える限り任意の材料を選択することができ、ステンレス鋼以外の他の金属板、例えば黄銅等を使用することもできる。
【００２７】
小径部７ｂの外周面には回路基板５が接着等の手段で固定されている。この際、段差部７ｄを平坦面とし、この平坦な段差部７ｄに回路基板５の表面を面接触させて固定しても良いが（図示省略）、図１に示すように、断面Ｓ字状の段差部７ｄの外径側の湾曲点で回路基板５を段差部７ｄに環状に線接触させれば、両面間のガタの影響を回避し、ハウジング７と回路基板５との間で良好な直角度を容易に得ることができる。
【００２８】
軸受スリーブ８は、例えば銅もしくは鉄を主成分とする焼結金属の多孔質体で、圧粉成形→焼結→サイジングの各工程を経て円筒状に形成される。サイジング後の軸受スリーブ８には潤滑油が含浸され、内部空孔に潤滑油が満たされる。軸受スリーブは、焼結金属以外にも、例えば黄銅等の軟質金属材料や、焼結金属ではない他の多孔質体（例えば、多孔質樹脂）で形成することも可能である。
【００２９】
軸受スリーブ８の内周面８ａには、図２に示すように、動圧発生部としての複数の動圧溝８ａ１をヘリングボーン形状に配列した二つのラジアル動圧発生領域Ｎ１、Ｎ２が上下に離隔して形成される。各ラジアル動圧発生領域Ｎ１、Ｎ２には、動圧溝８ａ１の他、動圧溝８ａ１を円周方向に区画する背の部分８ａ２と、環状の平滑部８ａ３とが形成される。平滑部８ａ３を中心として、軸方向両側に動圧溝８ａ１と背の部分８ａ２が対称に形成されている。背の部分８ａ２と平滑部８ａ３とは同一レベルの凸状をなし、軸受スリーブ８の内周面８ａのこれ以外の領域（動圧溝８ａ１を含む）は、同一レベルの凹状に形成される。図示例においては、上下のラジアル動圧発生領域Ｎ１、Ｎ２の長さが等しくなっている。このラジアル動圧発生領域Ｎ１、Ｎ２は、焼結金属からなる軸受スリーブ８のサイジング工程において、外周面にラジアル動圧発生領域Ｎ１、Ｎ２の形状に対応する成形型を形成したコアロッドを軸受スリーブ８の内周に挿入し、両端面をパンチで拘束した状態で軸受スリーブ８をダイに圧入し、軸受スリーブ８の内周面をコアロッド外周面に押し付け、成形型の形状を軸受スリーブ８の内周面に転写することで成形される。
【００３０】
軸部材２は、先端に球面部２ａを有する軸状をなし、例えばステンレス鋼で形成される。軸部材２の球面部２ａをハウジング底部７ｃの内底面に配置したスラスト受け９と接触させることで、ピボット軸受として機能するスラスト軸受部Ｓが構成される。スラスト受け９は、低摩擦でかつ耐摩耗性に優れる材料、例えば樹脂で形成され、ハウジング底部７ｃの内底面に配置されている。ハウジング底部７ｃの表面のうち、軸部材２との摺動部分に低摩擦で耐摩耗性に富む被膜（例えば樹脂被膜や硬質被膜など）を形成することで、スラスト受け９を省略してもよい。この場合、底部７ｃがスラスト受け９として機能する。
【００３１】
この流体軸受装置１の組立に際しては、先ずハウジング７の底部７ｃにスラスト受け９を配置する。次いで、軸受スリーブ８をハウジング７の大径部７ａの内周に圧入し、軸受スリーブ８の圧入方向側の端面（下端面）が段差部７ｄ（係合部）と当接するまで軸受スリーブ８を押し進める。この時、必要に応じてハウジング大径部７ａの内周面や軸受スリーブ８の外周面に接着剤を塗布した上で圧入作業を行うと、ハウジング７と軸受スリーブ８をより強固に固定することができる。軸受スリーブ８の圧入後は、図３に拡大して示すように、ハウジング大径部７ａの角部内周と軸受スリーブ８の外周面との間に軸方向の隙間Ｐが形成される。これにより、図２に示す軸受アセンブリが得られる。
【００３２】
図２に示す状態から、軸受スリーブ８の内周に軸部材２を挿入し、軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部材２の外周面との間の環状隙間に潤滑油を注油することで、図１に示す流体軸受装置１が完成する。軸部材２の挿入に伴ってハウジング７の底部７ｃ側に押し込まれた空気は、主にハウジング大径部７ａの内周面と軸受スリーブ８の外周面との間の隙間Ｐを通ってハウジング７外に放出される。
【００３３】
以上の構成からなる流体軸受装置１において、軸部材２が回転すると、軸受スリーブ８の内周面のラジアル動圧発生領域Ｎ１，Ｎ２と軸部材２の外周面との間のラジアル軸受隙間に、動圧溝８ａ１の動圧作用によって圧力を高められた油膜が形成される。この油膜により軸方向の二箇所に軸部材２をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２が形成される。軸部材２に負荷される下向きのスラスト荷重はスラスト軸受部Ｓで接触支持される。
【００３４】
本発明によれば、軸受装置の組立工程において、ハウジング７の内周に軸受スリーブ８を圧入し、軸受スリーブ８の端面がハウジング７の段差部７ｄと係合するまで軸受スリーブ８を押し進めるだけで、ハウジング７と軸受スリーブ８の軸方向相対位置が定まる。加えて、スラスト軸受部Ｓとしてピボット軸受を採用しているので、スラスト軸受隙間の隙間出し作業が不要であり、軸受スリーブ８の圧入後、軸受スリーブ８の内周に軸部材２を挿入するだけで、軸受装置の基本構成が完成する。また、プレス製ハウジング７の剛性は低く、ハウジング７と軸受スリーブ８に多少の芯ずれがあっても圧入作業をスムーズに行えるため、圧入時におけるハウジング７と軸受スリーブ８の芯合わせもラフなもので足りる。よって、本発明により、流体軸受装置の構成や組立工程を簡素化することができる。
【００３５】
また、ハウジング７をプレス加工で形成するので、加工コストを削り出し品に比べて大幅に低下させることができる。従って、流体軸受装置の構成や組立工程の簡略化だけでなく、部品コストの低減によっても軸受装置全体の低コスト化を図ることができる。
【００３６】
また、本発明によれば、図１３に示す軸受装置で必須となる、軸部材２の一端のフランジ部が不要となるので、軸部材２の上端にロータ３を取付けたままでも軸受装置を組み立てることができる。図１３に示す流体動圧軸受装置では、軸受装置全体を組み立ててから軸部材の上端に他のフランジ状の部材（ハブ等）を取付けざるを得ず、この取付け時の圧入荷重が下側のスラスト軸受部Ｓ２のスラスト軸受面に負荷され、スラスト軸受面の変形を生じるおそれがある。これに対し、本願発明では、ロータ３を上端に圧入固定してからでも軸部材２を軸受装置に組み付けることができ、この種の不具合を回避することができる。
【００３７】
さらに、本発明によれば、ハウジングをプレス加工品とすることで、その剛性を低下させているので、ハウジング７への圧入後に軸受スリーブ８が受ける内径方向の圧迫力を削り出し品に比べて小さくすることができる。そのため、圧入に伴う軸受スリーブ内周面の変形を抑制することができ、圧入によるラジアル動圧発生領域Ｎ１、Ｎ２の精度低下を回避することができる。また、仮にハウジング７の内周面の精度が悪くても、ラジアル動圧発生領域Ｎ１、Ｎ２に及ぶ影響は最小限となるので、精度の出しにくいプレス加工品のハウジングも後加工を行うことなく、そのまま使用することが可能となる。また、スラスト軸受部Ｓとしてピボット軸受を使用しているので、モータの停止後、再起動時の起動トルクを小さくすることもできる。
【００３８】
特に本発明では、ハウジング７の大径部７ａを多角形状とすることで、軸受スリーブ８の外周とハウジング８の内周との間の圧入部を円周方向で間欠的に設けてある。そのため、ハウジング７内周への圧入後に軸受スリーブ８に作用する内径方向の圧迫力をさらに小さくすることができ、軸受スリーブ８の内周面の変形をより一層防止することができる。かかる効果は、図１２に示すように、ハウジング７の大径部７ａの内周面のうち、軸受スリーブ８の外周面と対向する部分の円周方向複数箇所に突起１１を設け、この突起１１を弾性変形させながら軸受スリーブ８をハウジング大径部７ａに圧入することによっても得ることができる。
【００３９】
図３では、ハウジング大径部７ａの内周面および外周面の双方を断面多角形状とし、円周方向の肉厚を均一にした場合を例示している。これに対し、図６に示すように、ハウジング大径部７ａの内周面を断面多角形とする一方で、外周面を断面真円状に形成して多角形部分を形成してもよい。この構成であれば、ハウジング７の外周面全体が真円状となるので、ハウジング７をモータの円筒状ブラケットの内周に嵌合し、固定する場合において、取付け精度を向上させ、モータの回転精度を高めることができる。
【００４０】
図１の構成では、図１３に示す従来構成と異なり、ハウジング７の開口側をシール部材（図１３の符号１１０）でシールせず、軸受スリーブ８の端面をハウジング７の開口側に露出させている。また、ハウジング７の内部空間を全て潤滑油で満たすのではなく、軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部材２の外周面との間の環状隙間だけを潤滑油で満たすようにしている。そのため、シール部材や油面位置の管理工程を省略することができ、更なる低コスト化を図ることができる。この場合、ハウジング７外への油漏れを防止するため、図１に破線で示すように、軸受スリーブ８の外部において軸部材２の外周面に撥油性の被膜１２を形成しておくのが望ましい。撥油性の被膜１２の軸方向位置は、例えばハウジング７の開口端付近とする。
【００４１】
スラスト受け９には回り止めを設けるのが望ましい。図４および図５は回り止めの一例を示すもので、円盤状のスラスト受け９の一部を切欠いて平坦面９ａを形成すると共に、ハウジング７のプレス時に、小径部７ｂの底部７ｃにスラスト受け９の形状に適合する凹部７ｃ１を設け、この凹部７ｃ１にスラスト受け９を収容したものである。かかる構成であれば、スラスト受け９の平坦面９ａと凹部７ｃ１の直線状周面とが円周方向で係合するため、スラスト受けの回り止めが行われる。図４は平坦面９ａを一箇所に設けた例であり、図５は平坦面９ａを対向二箇所に設けた例である。
【００４２】
図１では、ハウジング底部７ｃを小径部７ｂと一体にした場合を例示したが、図７に示すように、両者を別体に構成することもできる。この場合、底部７ｃがスラスト受け９として機能する。底部７ｃは、例えば小径部７ｂの下端をかしめることでハウジング７に固定される。底部７ｃ自体を低摩擦で耐摩耗性に富む材料（例えば樹脂）で形成してもよいし、底部７ｃを金属製とし、その表面の軸部材２との摺動部分に低摩擦で耐摩耗性に富む被膜（例えば樹脂被膜や硬質被膜など）を形成してもよい。
【００４３】
図１に示す実施形態ではシール部材を省略した場合を例示しているが、図８に示すように、ハウジング７の開口側をシール部材１０でシールしてもよい。シール部材１０は、例えば、黄銅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円環状に形成され、端面を軸受スリーブ８の上端面から離隔させた状態で、ハウジング７の大径部７ａの上端部に固定されている。シール部材１０の内周面は軸部材２の外周面に近接して非接触シール（ラビリンスシール）を構成する。シール部材１０の形状や構成は任意で、例えば図９に示すように、軸受スリーブ８の端面に当接する円筒状の脚部１０ａと、脚部１０ａの上端から内径側に突出する突出部１０ｂと一体に有する断面Ｌ字型に形成することもできる。
【００４４】
以上のシール部材１０を使用する構成においては、軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部材２の外周面との間の環状隙間のみに潤滑油を介在させる他、該隙間に加えてスラスト軸受部Ｓの周辺空間や隙間Ｐを含むハウジング７の全ての内部空間を潤滑油で満たすいわゆるフル含油の構成を採用することもできる。このフル含油の構成では、通常、油面はシール部材１０の内周面に存在する。
【００４５】
プレス成形後のハウジング７には、熱処理として焼なまし（アニール）を施すのが望ましい。具体的には、ハウジング７を１０５０℃に加熱し、これを一定時間（２０分程度）保持した後、徐冷する。これにより、軸受スリーブ８の圧入後におけるハウジング７からの内径方向の圧迫力が減じられるため、軸受スリーブ８の内周面の変形をより一層抑制することができる。
【００４６】
図１０はハウジング７の焼なましの有無による軸受スリーブ８の内周面の収縮量の測定結果を示すものである。軸受スリーブ８の寸法はφ４（内径）×φ７．５（外径）×７．３（長さ）であり、ハウジング７はＳＵＳ３０５製の肉厚０．２ｍｍとし、圧入代（ハウジング７の内接円径と軸受スリーブ８の外径との差）は１２μｍとした。図１０の測定結果は、ハウジング内周面を２０角形とすると共に、ハウジング外周面を真円形状としたもの（図６）を表し、図１１の測定結果は内・外周面双方を２０角形としたもの（図３）の測定結果を表す。なお、両図において、"Top"は上側のラジアル動圧発生領域Ｎ１での変形量を表し、"Bottom"は下側のラジアル動圧発生領域Ｎ２での変形量を表す。内外周面双方を２０角形とした図１１の測定結果において、「アニールなし」のプロット点は平均値を表す。
【００４７】
両図からも明らかなように、「アニール有り」ではラジアル動圧発生領域Ｎ１、Ｎ２の内径収縮量が「アニールなし」に比べて小さくなっている。従って、ハウジングに焼なまし処理を行うことにより、ラジアル動圧発生領域Ｎ１、Ｎ２の変形をより確実に防止でき、より高い軸受性能が得られることが理解できる。
【００４８】
なお、ラジアル動圧発生領域Ｎ１、Ｎ２は、軸受スリーブ８の外周面だけではなく、軸部材２の外周面に形成することもできる。また、ラジアル動圧発生領域Ｎ１、Ｎ２の形状としては、へリングボーン形状の他、スパイラル形状等の公知の形状を使用することができる。さらに、実施形態として、軸部材２を回転させる場合を例示したが、本発明の構成は、軸部材２を固定軸とし、ハウジング７および軸受スリーブ８を回転側とする場合にも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１ 流体軸受装置
２ 軸部材
３ ロータ
４ ポリゴンミラー
５ 回路基板
７ ハウジング
７ａ 大径部
７ｂ 小径部
７ｃ 底部
７ｄ 段差部
８ 軸受スリーブ
８ａ１ 動圧溝（動圧発生部）
９ スラスト受け
１０ シール部材
Ｎ１ ラジアル動圧発生領域（上側）
Ｎ２ ラジアル動圧発生領域（下側）
Ｐ 隙間
Ｓ スラスト軸受部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受スリーブと、
軸受スリーブの内周に挿入された軸部材と、
軸部材の外周面と軸受スリーブの内周面のどちらか一方に形成され、軸部材の外周面と軸受スリーブの内周面との間のラジアル軸受隙間に流体動圧を発生させる動圧発生部と、
プレス加工で形成され、内周に軸受スリーブが圧入され、軸受スリーブの圧入方向前方に、軸受スリーブの端面と係合する係合部が形成されたハウジングと、
軸部材の一端を接触支持するスラスト受けと
を有する流体動圧軸受装置。
【請求項２】
ハウジングに、大径部と、小径部と、大径部と小径部を接続する段差部とを設け、段差部で前記係合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】
ハウジングに底部を一体又は別体に設け、かつ底部に別体のスラスト受けを配置した請求項１または２記載の流体動圧軸受装置。
【請求項４】
ハウジングの底部に、スラスト受けの回り止めを設けた請求項３記載の流体動圧軸受装置。
【請求項５】
ハウジングに底部を一体又は別体に設け、かつ前記スラスト受けを底部と一体にした請求項１または２記載の流体動圧軸受装置。
【請求項６】
前記底部の軸部材との接触部分に表面処理を施した請求項５記載の流体動圧軸受装置。
【請求項７】
軸受スリーブの外周とハウジングの内周との間の圧入部を、円周方向で間欠的に設けた請求項１〜６何れか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項８】
ハウジング内周面の少なくとも軸受スリーブの外周面と対向する部分を、断面多角形に形成した請求項７記載の流体動圧軸受装置。
【請求項９】
ハウジングの少なくとも軸受スリーブの外周面と対向する部分を均一肉厚に形成した請求項８記載の流体動圧軸受装置。
【請求項１０】
ハウジングの外周面を断面真円状に形成した請求項７または８記載の流体動圧軸受装置。
【請求項１１】
ハウジング内周面の少なくとも軸受スリーブの外周面と対向する部分の円周方向複数箇所に、突起を設けた請求項７記載の流体動圧軸受装置。
【請求項１２】
プレス加工したハウジングに焼なましを施した請求項１〜１１何れか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項１】
軸受スリーブと、
軸受スリーブの内周に挿入された軸部材と、
軸部材の外周面と軸受スリーブの内周面のどちらか一方に形成され、軸部材の外周面と軸受スリーブの内周面との間のラジアル軸受隙間に流体動圧を発生させる動圧発生部と、
プレス加工で形成され、内周に軸受スリーブが圧入され、軸受スリーブの圧入方向前方に、軸受スリーブの端面と係合する係合部が形成されたハウジングと、
軸部材の一端を接触支持するスラスト受けと
を有する流体動圧軸受装置。
【請求項２】
ハウジングに、大径部と、小径部と、大径部と小径部を接続する段差部とを設け、段差部で前記係合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】
ハウジングに底部を一体又は別体に設け、かつ底部に別体のスラスト受けを配置した請求項１または２記載の流体動圧軸受装置。
【請求項４】
ハウジングの底部に、スラスト受けの回り止めを設けた請求項３記載の流体動圧軸受装置。
【請求項５】
ハウジングに底部を一体又は別体に設け、かつ前記スラスト受けを底部と一体にした請求項１または２記載の流体動圧軸受装置。
【請求項６】
前記底部の軸部材との接触部分に表面処理を施した請求項５記載の流体動圧軸受装置。
【請求項７】
軸受スリーブの外周とハウジングの内周との間の圧入部を、円周方向で間欠的に設けた請求項１〜６何れか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項８】
ハウジング内周面の少なくとも軸受スリーブの外周面と対向する部分を、断面多角形に形成した請求項７記載の流体動圧軸受装置。
【請求項９】
ハウジングの少なくとも軸受スリーブの外周面と対向する部分を均一肉厚に形成した請求項８記載の流体動圧軸受装置。
【請求項１０】
ハウジングの外周面を断面真円状に形成した請求項７または８記載の流体動圧軸受装置。
【請求項１１】
ハウジング内周面の少なくとも軸受スリーブの外周面と対向する部分の円周方向複数箇所に、突起を設けた請求項７記載の流体動圧軸受装置。
【請求項１２】
プレス加工したハウジングに焼なましを施した請求項１〜１１何れか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１９６５４４（Ｐ２０１１−１９６５４４Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３６９５８（Ｐ２０１１−３６９５８）
【出願日】平成２３年２月２３日（２０１１．２．２３）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２３日（２０１１．２．２３）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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