流体軸受装置
【課題】モーメント剛性を確保しつつも、高いシール性能を発揮し得る流体軸受装置を提供する。
【解決手段】軸受スリーブ８の内周面８ａと上端面８ｃとの間に設けられた内側斜面部８ｅは軸部２ａの外周面２ａ１との間に、半径方向寸法が上方に向けて漸次拡大する第１のシール空間Ｓ１を形成する。また、軸受スリーブ８の外周面８ｄのうち、軸方向溝８ｄ１を設けた箇所よりも上側（ハウジング７の開口側）の領域８ｇは、ハウジング７のテーパ面７ｃ２と対向し、両面８ｇ、７ｃ２間に、半径方向寸法が上方に向けて漸次拡大する第２のシール空間Ｓ２を形成する。この実施形態では、第２のシール空間Ｓ２の軸方向寸法は第１のシール空間Ｓ１のそれに比べて大きい。また、内側斜面部８ｅの（回転軸に対する）傾斜角は、テーパ面７ｃ２のそれに比べて大きい。
【解決手段】軸受スリーブ８の内周面８ａと上端面８ｃとの間に設けられた内側斜面部８ｅは軸部２ａの外周面２ａ１との間に、半径方向寸法が上方に向けて漸次拡大する第１のシール空間Ｓ１を形成する。また、軸受スリーブ８の外周面８ｄのうち、軸方向溝８ｄ１を設けた箇所よりも上側（ハウジング７の開口側）の領域８ｇは、ハウジング７のテーパ面７ｃ２と対向し、両面８ｇ、７ｃ２間に、半径方向寸法が上方に向けて漸次拡大する第２のシール空間Ｓ２を形成する。この実施形態では、第２のシール空間Ｓ２の軸方向寸法は第１のシール空間Ｓ１のそれに比べて大きい。また、内側斜面部８ｅの（回転軸に対する）傾斜角は、テーパ面７ｃ２のそれに比べて大きい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体軸受装置は、軸受隙間に生じる流体の潤滑膜で軸部材を回転自在に支持する軸受装置である。この種の軸受装置は、高速回転、高回転精度、低騒音等の特徴を備えるものであり、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におけるディスクドライブのスピンドルモータ用の軸受装置として、あるいは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る。
【０００３】
例えば、ＨＤＤ等のディスク駆動装置のスピンドルモータに組込まれる流体軸受装置では、軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部と、軸部材をスラスト方向に支持するスラスト軸受部とが設けられる。このラジアル軸受部の軸受としては、軸受部材を構成する軸受スリーブの内周面に動圧発生用の溝（動圧溝）を設けた動圧軸受が公知である（例えば、特許文献１や２を参照）。
【０００４】
この種の流体軸受装置（動圧軸受装置）において、通常、軸受スリーブはハウジングの内周の所定位置に固定され、また、ハウジングの内部空間に注油した潤滑油が外部に漏れ出すのを防止するために、ハウジングの開口部にシール部材を配設する場合が多い。通常、シール空間は、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、シール空間の容積は、ハウジングの内部空間に充満された潤滑油が使用温度範囲内での熱膨張・収縮によって容積変化する量よりも大きくなるように設定される。従って、温度変化に伴う潤滑油の容積変化があった場合でも、潤滑油の油面は常にシール空間内に維持される。この場合、シール空間は、軸受スリーブの内周面とこの面に対向する軸部材の外周面との間に形成されるラジアル軸受部と軸方向に並んで配設されることが多い（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−６５３２４号公報
【特許文献２】特開２００３−３３６６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記構成の流体軸受装置を組込んだ情報機器、例えばＨＤＤ等のディスク駆動装置においては、さらなる高容量化の要請に応じるため、２枚以上のディスクをハブに搭載したディスク駆動装置の実用化が検討され、あるいは実際に使用されている。このように、流体軸受装置の回転体に搭載されるディスクの枚数が増加することで、かかる回転体の軸方向重心位置が上方に移動し、これにより軸部材への荷重、特にモーメント荷重が増大する。そのため、このモーメント荷重の増大に対応するために、ラジアル軸受部を軸方向に離隔して複数箇所に設ける等して、ラジアル軸受部間のスパンを大きくする必要が生じる。
【０００６】
しかしながら、シール空間は、上述の通り、ラジアル軸受部と軸方向に並んで配設されることが多く、しかも、シール空間の軸方向寸法は、上述の理由から、流体軸受装置全体の軸方向寸法に対して比較的高い割合を占めている。この傾向は、特に軸受部材を多孔質体で形成し、流体軸受装置の内部に保持される油量が多い場合に顕著となる。そのため、現状の構成では、シール容積を確保するためにモーメント剛性を犠牲にせざるを得ず、両者を共に満足させることは難しい。
【０００７】
本発明の課題は、モーメント剛性を確保しつつも、高いシール性能を発揮し得る流体軸受装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は、軸部材と、軸部材を内周に挿入し、軸部材との間でラジアル軸受隙間を形成する軸受スリーブと、軸受スリーブを内部に収容するハウジングと、ラジアル軸受隙間を満たす潤滑流体と、潤滑流体の漏れ出しをシールするシール空間と、ラジアル軸受隙間に生じる潤滑流体の潤滑膜で軸部材を回転自在に支持するラジアル軸受部とを備えた流体軸受装置において、軸受スリーブが多孔質体で形成され、シール空間が、軸受スリーブと軸部材との間、および軸受スリーブとハウジングとの間にそれぞれ設けられることを特徴とする流体軸受装置を提供する。
【０００９】
このように、本発明は、軸受スリーブと軸部材との間に形成されるシール空間（以下、第１のシール空間と呼ぶ。）に加えて、軸受スリーブとハウジングとの間にシール空間（以下、第２のシール空間と呼ぶ。）を設けたので、従来の構成に比べて、第１のシール空間の軸方向寸法を小さくして、その分ラジアル軸受部の軸方向スパンを大きくとることができる。また、軸受スリーブとハウジングとの間に形成される第２のシール空間は、ラジアル軸受部等により制限を受けないので、その軸方向寸法を比較的大きくとることができ、あるいは従来よりも外径側に設けることで軸方向寸法はそのままでもシール容積を増加させることができる。従って、双方のシール空間で高いシール性能とバッファ性能を発揮しつつも、ラジアル軸受部の軸方向スパンを大きくとって、高いモーメント剛性を発揮することができる。
【００１０】
また、双方のシール空間を形成する軸受スリーブが多孔質体で形成されているので、一方のシール空間で潤滑流体の過不足が生じた場合であっても、軸受スリーブの内部空孔を介して他方のシール空間との間で潤滑流体の流通を図ることができる。これにより、双方のシール空間の間で流体量のバランスをとって、安定したシール性能を発揮することができる。
【００１１】
また、上述のようにシール空間を形成することで、従来軸受スリーブやハウジングとは別体に設けていたシール部材が不要となり、部品点数の削減を図ることが可能となる。また、部品点数の増加に伴う組立精度の低下を極力抑えることができる。特に、軸受スリーブは、内周面でラジアル軸受隙間を形成するため、通常、その形状精度（面精度）を高く仕上げるための工程が設けられる。そのため、各シール空間を軸受スリーブで形成すれば、特段の工程を追加することなく比較的容易に高精度なシール面を得ることができる。
【００１２】
また、軸受スリーブと軸部材との間に設けられる第１のシール空間と、軸受スリーブとハウジングとの間に設けられる第２のシール空間との間で潤滑流体を流通させる流通手段を設けることもできる。具体的には、例えば軸受スリーブの内部空孔率を軸方向で異ならせ、相対的に内部空孔率の高い領域で流通手段を形成することができる。あるいは、軸受スリーブの内周側と外周側とを連通する連通路を設け、この連通路で流通手段を形成することもできる。
【００１３】
このように流通手段を設けることで、双方のシール空間の間での潤滑流体の流通をより積極的かつ迅速に行なうことができる。そのため、双方のシール空間の間で潤滑流体の引き込み力（シール力）に大きな差が生じた場合であっても、かかる引き込み力の差を流通手段によって早急に解消して、シール力のバランスを回復することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、モーメント剛性を確保しつつも、高いシール性能を発揮し得る流体軸受装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。なお、以下の説明における『上下』方向は単に各図における上下方向を便宜的に示すもので、流体軸受装置の設置方向や使用態様等を特定するものではない。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る流体軸受装置（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、軸部材２を回転自在に支持する流体軸受装置１と、軸部材２に固定されたハブ３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４ａおよびロータマグネット４ｂとからなる駆動部４と、ブラケット５とを備えている。ステータコイル４ａはブラケット５の外周に取付けられ、ロータマグネット４ｂはハブ３の内周に取付けられる。流体軸受装置１はブラケット５の内周に固定される。ハブ３には、情報記憶媒体としてのディスク６が１又は複数枚（図１では２枚）保持される。上述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４ａに通電すると、ステータコイル４ａとロータマグネット４ｂとの間に発生する励磁力でロータマグネット４ｂが回転し、それによってハブ３に保持されたディスク６が軸部材２と一体的に回転する。
【００１７】
図２は、流体軸受装置１を示している。この流体軸受装置１は、ハウジング７と、ハウジング７の内部に収容される軸受スリーブ８と、軸受スリーブ８の内周に挿入される軸部材２とを主に備える。
【００１８】
軸部材２は、例えばステンレス鋼などの金属材料で形成され、軸部２ａと、軸部２ａの下端に一体又は別体に設けられるフランジ部２ｂとを備える。なお、軸部材２は、金属材料と樹脂材料とのハイブリッド構造とすることもでき、その場合、軸部２ａの少なくとも外周面２ａ１、２ａ２を含む鞘部が金属で形成され、残りの箇所（例えば軸部２ａの芯部やフランジ部２ｂ）が樹脂で形成される。フランジ部２ｂの強度を確保するため、フランジ部２ｂの芯部のみを金属製とし、残りの箇所を樹脂で形成することもできる。
【００１９】
ハウジング７は、筒部７ａと、筒部７ａの軸方向他端を閉口する底部７ｂとを備え、例えば真ちゅう等の金属材料あるいは樹脂材料で形成される。筒部７ａの内周面７ｃは、軸受スリーブ８を固定する径一定のストレート面７ｃ１と、ストレート面７ｃ１よりも一端開口側に位置し、対向する軸受スリーブ８との間に後述する第２のシール空間Ｓ２を形成するテーパ面７ｃ２とで構成される。また、底部７ｂの上端面７ｂ１には、図示は省略するが、複数の動圧溝をスパイラル形状に配列した領域（動圧発生部Ｄ）が形成される。この動圧発生部Ｄはフランジ部２ｂの下端面２ｂ２と対向し、軸部材２の回転時には、下端面２ｂ２との間に後述する第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間を形成する（図２を参照）。なお、底部７ｂを筒部７ａとは別体に形成し、後付けで筒部７ａに固定することも可能である。
【００２０】
軸受スリーブ８は、例えば焼結金属からなる多孔質体で円筒状に形成される。この実施形態では、軸受スリーブ８は、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。
【００２１】
軸受スリーブ８の内周面８ａの全面又は一部領域には動圧発生部が設けられる。この実施形態では、２つの動圧発生部Ａ、Ｂが軸方向に離隔して形成されている。このうち、軸方向上側の動圧発生部Ａは、図３に示すように、傾斜方向の異なる複数の動圧溝Ａ１および動圧溝Ａ２をそれぞれ円周方向に配列して、いわゆるヘリングボーン形状に配列してなる。同様に、軸方向下側の動圧発生部Ｂは、傾斜方向の異なる複数の動圧溝Ｂ１および動圧溝Ｂ２をそれぞれ円周方向に配列して、いわゆるヘリングボーン形状に配列してなる。これら動圧発生部Ａ、Ｂは、軸部２ａを軸受スリーブ８の内周に挿入した状態では、軸部２ａの外周面２ａ１、２ａ２とそれぞれ対向し、軸部２ａ（軸部材２）の回転時、対向する軸部２ａの外周面２ａ１、２ａ２との間に後述する第１、第２ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２のラジアル軸受隙間をそれぞれ形成する（図２を参照）。
【００２２】
なお、この実施形態では、ハウジング７の一端開口側（上側）に位置する動圧発生部Ａは、軸方向中心ｍ（上下の動圧溝Ａ１、Ａ２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より上側の動圧溝Ａ１形成領域の軸方向寸法Ｘ１が下側の動圧溝Ａ２形成領域の軸方向寸法Ｘ２よりも大きくなっている。
【００２３】
軸受スリーブ８の下端面８ｂの全面又は一部領域には、動圧発生部Ｃとして、例えば図４に示すように、複数の動圧溝Ｃ１をスパイラル形状に配列した領域が形成される。この動圧溝Ｃ１形成領域（動圧発生部Ｃ）は、フランジ部２ｂの上端面２ｂ１と対向し、軸部材２の回転時には、上端面２ｂ１との間に後述する第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間を形成する（図２を参照）。
【００２４】
軸受スリーブ８の外周面８ｄには、１又は複数本（この図示例では３本）の軸方向溝８ｄ１が形成されている。この軸方向溝８ｄ１は、軸受スリーブ８をハウジング７の内周所定位置に固定した状態では、ハウジング７の内周に設けられたテーパ状のテーパ面７ｃ２と部分的に対向する。これにより、軸方向溝８ｄ１とハウジング７のストレート面７ｃ１との間に形成される流体流路が第２のシール空間Ｓ２とつながる。
【００２５】
軸受スリーブ８の内周面８ａと上端面８ｃとの間には環状の内側斜面部８ｅが形成されている。この内側斜面部８ｅは軸部２ａの外周面２ａ１との間に、半径方向寸法が上方に向けて漸次拡大する第１のシール空間Ｓ１を形成する。また、軸受スリーブ８の外周面８ｄのうち、軸方向溝８ｄ１を設けた箇所よりも上側（ハウジング７の開口側）の領域８ｇは、ハウジング７のテーパ面７ｃ２と対向し、両面８ｇ、７ｃ２間に、半径方向寸法が上方に向けて漸次拡大する第２のシール空間Ｓ２を形成する。この実施形態では、第２のシール空間Ｓ２の軸方向寸法は第１のシール空間Ｓ１のそれに比べて大きい。また、内側斜面部８ｅの（回転軸に対する）傾斜角は、テーパ面７ｃ２のそれに比べて大きい。さらに、この実施形態では、シール形成領域８ｇと上端面８ｃとの間に外側斜面部８ｆが形成されており、シール形成領域８ｇと共に第２のシール空間Ｓ２を形成している。
【００２６】
軸受スリーブ８のうち、双方のシール空間Ｓ１、Ｓ２を形成する領域、あるいは大気に接触する領域、ここでは内側斜面部８ｅと外側斜面部８ｆ、シール形成領域８ｇ、および上端面８ｃは適当なコーティング処理（例えば樹脂によるコーティング）により封孔されている。もちろん、コーティング以外に、目潰し等の機械的処理を施すことで当該領域の封孔がなされていてもよい。
【００２７】
上述の如く形成された各構成部品の組立を行なった後、例えば各シール空間Ｓ１、Ｓ２の何れか一方の開口側から軸受内部空間に潤滑油を注油する。これにより、各ラジアル軸受隙間やスラスト軸受隙間、軸受スリーブ８の内部空孔を含む軸受内部空間を潤滑油で充満した流体軸受装置１が完成する。この際、各シール空間Ｓ１、Ｓ２の容積の総和は、少なくとも流体軸受装置１の内部空間に充満した潤滑油の温度変化に伴う体積変化量よりも大きい。そのため、潤滑油の油面は、常に両シール空間Ｓ１、Ｓ２内に維持される。もちろん注油方法は上記の方法に限定されず、両シール空間Ｓ１、Ｓ２を含めた全内部空間を潤滑油で満たした後、余剰油を除去することでも同様の流体軸受装置１を得ることができる。
【００２８】
上記構成の流体軸受装置１において、軸部材２の回転時、軸受スリーブ８の内周面８ａに設けられた動圧発生部Ａ（動圧溝Ａ１、Ａ２形成領域）は、軸部２ａの外周面２ａ１とラジアル軸受隙間を介して対向する。そして、軸部材２の回転に伴い、軸受内部空間に満たされた潤滑油が動圧溝Ａ１、Ａ２の軸方向中心側に向けて押し込まれ、その圧力が上昇する。このような動圧溝Ａ１、Ａ２の動圧作用によって、軸部材２をラジアル方向に非接触支持する第１ラジアル軸受部Ｒ１が形成される（図２中、上側の領域）。また、動圧発生部Ｂとこれに対向する外周面２ａ２との間に形成されるラジアル軸受隙間では、潤滑油が動圧溝Ｂ１、Ｂ２の軸方向中心側に押し込まれ、その圧力が上昇する。このような動圧溝Ｂ１、Ｂ２の動圧作用によって、軸部材２をラジアル方向に非接触支持する第２ラジアル軸受部Ｒ２が形成される（図２中、下側の領域）。
【００２９】
これと同時に、軸受スリーブ８の下端面８ｂに設けられた動圧発生部Ｃ（動圧溝Ｃ１形成領域）とこれに対向するフランジ部２ｂの上端面２ｂ１との間のスラスト軸受隙間、および底部７ｂの上端面７ｂ１に設けられた動圧発生部Ｄとこれに対向するフランジ部２ｂの下端面２ｂ２との間のスラスト軸受隙間に、動圧溝Ｃ１等の動圧作用により潤滑油の油膜がそれぞれ形成される。そして、これら油膜の圧力によって、軸部材２をスラスト方向に非接触支持する第１スラスト軸受部Ｔ１と第２スラスト軸受部Ｔ２とがそれぞれ構成される。
【００３０】
この場合、軸受スリーブ８と軸部２ａとの間に第１のシール空間Ｓ１が形成され、かつ、軸受スリーブ８とハウジング７との間に第２のシール空間Ｓ２が形成されている。そのため、図２に示すように、第２のシール空間Ｓ２の軸方向寸法を、ラジアル軸受隙間とその外径側で一部重複する位置まで下方に延長することができる。これにより、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２のラジアル軸受隙間と軸方向に並列に配設される第１のシール空間Ｓ１の軸方向寸法を従来に比べて短くすることができ、その分ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２間の軸方向スパンを大きくとることができる。従って、双方のシール空間Ｓ１、Ｓ２でもって高いシール性能とバッファ性能を発揮しつつも、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２間の軸方向スパンを大きくとって、高いモーメント剛性を発揮することができる。
【００３１】
また、双方のシール空間Ｓ１、Ｓ２を形成する軸受スリーブ８を多孔質体で形成するこことで、一方のシール空間で潤滑油の過不足が生じた場合であっても、軸受スリーブ８の内部空孔を介して他方のシール空間との間で潤滑油の流通を図ることができる。これにより、双方のシール空間Ｓ１、Ｓ２の間で油量のバランスをとって、安定したシール性能を発揮することができる。
【００３２】
また、この実施形態では、内周側にある第１のシール空間Ｓ１を形成する内側斜面部８ｅの（回転軸に対する）傾斜角の値を、第１のシール空間Ｓ１に比べて外周側にある第２のシール空間Ｓ２を形成するテーパ面７ｃ２のそれに比べて大きくしている。そのため、かかる構成によれば、各シール空間Ｓ１、Ｓ２における潤滑油の引き込み力（シール力）の差をなるべく小さくして、両シール空間Ｓ１、Ｓ２の間で圧力バランスを高精度に保つことができる。
【００３３】
また、この実施形態では、軸受スリーブ８のうち、双方のシール空間Ｓ１、Ｓ２を形成する領域、あるいは大気に接触する領域、具体的には内側斜面部８ｅと外側斜面部８ｆ、シール形成領域８ｇ、および上端面８ｃがコーティング等により封孔処理されている。そのため、かかる構成によれば、シール空間Ｓ１、Ｓ２以外の箇所からの潤滑油の漏れ出し（滲み出し）を防ぐと共に、各シール空間Ｓ１、Ｓ２を形成する面（内側斜面部８ｅやシール形成領域８ｇなど）の面粗さやその密封性を、シールに適した状態に改善することができる。これにより、シール性能のさらなる向上を図ることができる。なお、双方のシール空間Ｓ１、Ｓ２の間での潤滑油の流通性を重視するのであれば、シール形成面となる内側斜面部８ｅと外側斜面部８ｆ、およびシール形成領域８ｇを全面にわたってコーティングする必要はなく、少なくとも上端面８ｃのみが封孔処理されていればよい。また、封孔処理もコーティングに限らず、場合によっては、目潰し等の封孔処理により、表面開孔率の調整を行なうに留めておくだけでも構わない。
【００３４】
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ことなく、上記以外の構成を採ることも可能である。
【００３５】
上記実施形態では、多孔質体で形成される軸受スリーブ８の内部空孔を介して、第１のシール空間Ｓ１と第２のシール空間Ｓ２との間で潤滑油の流通を図っていたが、より積極的に（直接的に）潤滑油の流通を促すための流通手段を設けることもできる。例えば軸受スリーブ８の内部空孔率を軸方向で異ならせ、具体的には、シール空間Ｓ１、Ｓ２を形成する軸受スリーブ８の上側領域（シール空間Ｓ１、Ｓ２に近い側の領域）を下側領域に比べて低密度（高空孔率）として、この内部空孔率の高い領域で上述の流通手段を形成することができる。また、この他にも、軸受スリーブ８の内周側と外周側とを連通する連通路を設け、この連通路で流通手段を形成することもできる。
【００３６】
具体的には、軸受スリーブ８を半径方向に貫通する貫通孔を設け、この貫通孔を介して、両シール空間Ｓ１、Ｓ２の間で潤滑油の流通を図る構成が可能である。あるいは、上述のように、軸受スリーブ８を焼結金属の多孔質体で形成するのであれば、以下のようにして流通手段としての連通路を設けることも可能である。すなわち、予めスリーブ状をなす二つの圧粉成形体を成形し、一方の圧粉成形体の端面に半径方向の溝を形成しておく。そして、半径方向溝を設けた端面を他方の圧粉成形体の端面と当接させた状態で焼結することにより、半径方向溝とこれに対向する面との間に連通路を形成した軸受スリーブを得ることができる。
【００３７】
図５はその一例を示すもので、同図における軸受スリーブ８は、第１のスリーブ部９と、第２のスリーブ部１０とを一体に有してなり、互いに圧粉成形した後、第１のスリーブ部９の上端面９ｃと、第２のスリーブ部１０の下端面１０ｂとを当接させた状態で焼結することにより得られる。第１のスリーブ部９の内周面９ａには、図３に示す形状の動圧発生部Ａおよび動圧発生部Ｂが軸方向に離隔して設けられている。また、第１のスリーブ部９の上端面９ｃには、内周面９ａから外周面９ｄにまで至る１又は複数本の半径方向溝９ｃ１が形成されている。この半径方向溝９ｃ１は、焼結により第１のスリーブ部９と第２のスリーブ部１０とが一体化された（軸受スリーブ８が形成された）状態では、対向する下端面１０ｂとの間に軸受スリーブ８の内周側と外周側とを連通する連通路１１を形成する。
【００３８】
第２のスリーブ部１０の内周面１０ａと上端面１０ｃとの間には環状の内側斜面部１０ｅが形成されている。この内側斜面部１０ｅは、対向する軸部２ａの外周面２ａ１との間に第１のシール空間Ｓ１を形成する。また、第２のスリーブ部１０の外周面１０ｄおよび外側斜面部１０ｆはハウジング７のテーパ面７ｃ２と対向し、テーパ面７ｃ２との間に第２のシール空間Ｓ２を形成する。この図示例においても、第２のシール空間Ｓ２の軸方向寸法は第１のシール空間Ｓ１のそれに比べて大きい。また、内側斜面部１０ｅの（回転軸に対する）傾斜角は、テーパ面７ｃ２のそれに比べて大きい。また、第１のスリーブ部９の外周面９ｄには１又は複数本の軸方向溝９ｄ１は軸方向全長にわたって形成されており、その一部上側領域が第２のシール空間Ｓ２とつながっている。
【００３９】
また、この実施形態では、軸受スリーブ８のうち、双方のシール空間Ｓ１、Ｓ２を形成する領域、あるいは大気に接触する領域、具体的には外周面１０ｄと内側斜面部１０ｅ、外側斜面部１０ｆ、および上端面１０ｃがコーティング等により封孔処理されている。その他の事項については上記実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４０】
このようにして軸受スリーブ８に連通路１１を設けることで、第１のシール空間Ｓ１と第２のシール空間Ｓ２とが、連通路１１と、内周面１０ａと外周面２ａ１との間のすき間を介してつながった状態となる。これにより、双方のシール空間Ｓ１、Ｓ２の間での潤滑油の流通をより積極的かつ迅速に行なうことができる。そのため、例えば振動や衝撃、急激な温度変化などにより、双方のシール空間Ｓ１、Ｓ２の間で潤滑油の引き込み力（シール力）に大きな差が生じた場合であっても、かかる引き込み力の差を流通手段によって早急に解消して、シール力のバランスを回復することができる。
【００４１】
また、この図示例では、上述の連通路１１に加え、第１のスリーブ部９に軸方向溝９ｄ１を設けることで、例えば第１ラジアル軸受部Ｒ１のラジアル軸受隙間から、第２ラジアル軸受部Ｒ２のラジアル軸受隙間、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間、軸方向溝９ｄ１とこれに対向する内周面７ｃとの間、第２シール空間Ｓ２、そして連通路１１を介して再び上側のラジアル軸受隙間へと戻る、潤滑油の循環流路が形成される（図２および図５を参照）。このようにして循環流路が形成されることで、潤滑油の圧力バランスが崩れた場合も早急にかかる圧力差を解消することができ、局部的な負圧の発生に伴う気泡の生成、気泡の生成に起因する潤滑油の漏れや振動の発生等を防止することが可能となる。また、この循環流路は連通路１１の内径側および外径側で第１のシール空間Ｓ１と第２のシール空間Ｓ２とにそれぞれ通じている。そのため、何らかの理由で潤滑油中に気泡が混入した場合でも、気泡が潤滑油に伴って循環する際に各シール空間Ｓ１、Ｓ２を介して外部空間に排出されるので、気泡の混入に伴う上記不具合の発生をより確実に防止することができる。
【００４２】
以上の説明では、軸受スリーブ８の内周側に位置する第１のシール空間Ｓ１を形成する内側斜面部８ｅ、１０ｅの（回転軸に対する）傾斜角を、軸受スリーブ８の外周側に位置する第２のシール空間Ｓ２を形成するテーパ面７ｃ２のそれに比べて大きくした場合を例示したが、もちろん、これに限るものではない。すなわち、両シール空間Ｓ１、Ｓ２の間で引き込み力の差が極力小さくなるよう、その傾斜角や周長（言い換えると、内側斜面部８ｅ、１０ｅとテーパ面７ｃ２の半径方向位置）を定めてやればよい。
【００４３】
図６はその一例を示すもので、軸受スリーブ８の一部をなす第２のスリーブ部１０の内周面１０ａ形状およびその軸方向寸法が、図５に示す軸受スリーブ８と異なる。具体的には、第２のスリーブ部１０の内周面１０ａは、上方（ハウジング７の開口側）に向けて漸次拡径するテーパ状をなし、対向する軸部２ａの外周面２ａ１との間に第１のシール空間Ｓ１を形成する。また、ハウジング７の筒部７ａは、軸受スリーブ８の外周面（外周面９ｄおよび外周面１０ｄ）と対向する領域を含め、軸方向全長にわたって径一定の円筒状をなす内周面（ストレート面７ｃ１）を有する。このストレート面７ｃ１は対向する第２のスリーブ部１０の外側斜面部１０ｆとの間に第２のシール空間Ｓ２を形成する。ここで、第１のシール空間Ｓ１の軸方向寸法は第２のシール空間Ｓ２のそれに比べて大きく、内周面１０ａの（回転軸に対する）傾斜角は、外側斜面部１０ｆのそれに比べて小さい。また、第２のスリーブ部１０の外周面１０ｄとハウジング７のストレート面７ｃ１との間には、ラジアル軸受隙間よりも半径幅寸法の大きいすき間が形成されている。その他の事項については図２や図５に示す流体軸受装置１と同様であるので、説明を省略する。
【００４４】
また、以上の説明では、軸受スリーブ８を焼結金属の多孔質体で形成した場合を説明したが、本発明は、多孔質体で形成される軸受スリーブ８である限り、焼結金属に限らず、例えば発泡金属などの金属材料で形成した軸受スリーブ、あるいは多孔質樹脂やセラミック等、金属以外の材料で形成した軸受スリーブに対しても適用することもできる。例えば軸受スリーブを多孔質樹脂で形成する場合、軸受スリーブは、具体的には、気孔形成材を配合した樹脂組成物を図３に示す形状に射出成形した後、気孔形成材を水、アルコール等の溶媒で除去することで形成される。この場合、軸受スリーブの内部空孔率や表面開孔率は、軸受スリーブの内部空孔を形成する気孔形成材の配合割合で、表面開孔径はその粒径（サイズ）で調整することができる。また、図示は省略するが、例えば金型内部に、軸受スリーブ８の内周面８ａから外周面８ｄにまで至るピンを配置した状態で射出成形を行なうことで、図５や図６に示す連通路１１（流通手段）を設けた多孔質樹脂製の軸受スリーブを得ることができる。
【００４５】
また、以上の説明では、動圧発生部Ａ〜Ｄを、軸受スリーブ８の内周面８ａや下端面８ｂ、あるいはハウジング７の底部７ｂの上端面７ｂ１の側に形成した場合を説明したが、この形態に限られる必要はない。例えばこれら動圧発生部Ａ〜Ｄを、内周面８ａや下端面８ｂや上端面７ｂ１と対向する軸部２ａの外周面２ａ１、２ａ２やフランジ部２ｂの両端面２ｂ１、２ｂ２の側に形成することもできる。以下に示す形態の動圧発生部についても同様に、軸受スリーブ８やハウジング７の側に限らず、これらに対向する軸部材２の側に形成することができる。
【００４６】
また、以上の実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２やスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２として、へリングボーン形状やスパイラル形状の動圧溝により潤滑油の動圧作用を発生させる構成を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４７】
例えば、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２として、図示は省略するが、軸方向の溝を円周方向の複数箇所に配列した、いわゆるステップ状の動圧発生部、あるいは、円周方向に複数の円弧面を配列し、対向する軸部２ａの外周面２ａ１、２ａ２との間に、くさび状の径方向隙間（軸受隙間）を形成した、いわゆる多円弧軸受を採用してもよい。
【００４８】
また、以上の説明では、動圧発生部Ａ、Ｂは軸方向に離隔して設けた場合を説明したが、必ずしも離隔して設ける必要はなく、例えば軸方向に連続して設けることもできる。あるいは１つの動圧発生部のみを設けた構成を採ることもできる。
【００４９】
あるいは、軸受スリーブ８の内周面８ａを、動圧発生部としての動圧溝や円弧面等を設けない真円内周面とし、この内周面と対向する軸部２ａの真円状外周面２ａ１、２ａ２とで、いわゆる真円軸受を構成することができる。
【００５０】
また、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の一方又は双方は、同じく図示は省略するが、スラスト軸受面となる領域に、複数の半径方向溝形状の動圧溝を円周方向所定間隔に設けた、いわゆるステップ軸受、あるいは波型軸受（ステップ型が波型になったもの）等で構成することもできる。
【００５１】
また、以上の説明では、流体軸受装置１の内部に充満し、ラジアル軸受隙間やスラスト軸受隙間に流体の潤滑膜を形成するための潤滑流体として潤滑油を例示したが、これ以外にも各軸受隙間に流体の潤滑膜を形成可能な潤滑流体、例えば空気等の気体や、磁性流体等の流動性を有する潤滑剤、あるいは潤滑グリース等を使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態に係る流体軸受装置を具備したスピンドルモータの断面図である。
【図２】流体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】軸受スリーブの下側面図である。
【図５】他構成に係る流体軸受装置の要部拡大断面図である。
【図６】他構成に係る流体軸受装置の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 流体軸受装置
２ 軸部材
２ａ 軸部
２ａ１、２ａ２ 外周面
７ ハウジング
７ｃ２ テーパ面
８ 軸受スリーブ
８ａ 内周面
８ｃ 上端面
８ｄ 外周面
８ｄ１ 軸方向溝
８ｅ 内側斜面部
８ｆ 外側斜面部
８ｇ シール形成領域
１１ 連通路
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 動圧発生部
Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１ 動圧溝
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２ スラスト軸受部
Ｓ１、Ｓ２ シール空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体軸受装置は、軸受隙間に生じる流体の潤滑膜で軸部材を回転自在に支持する軸受装置である。この種の軸受装置は、高速回転、高回転精度、低騒音等の特徴を備えるものであり、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におけるディスクドライブのスピンドルモータ用の軸受装置として、あるいは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る。
【０００３】
例えば、ＨＤＤ等のディスク駆動装置のスピンドルモータに組込まれる流体軸受装置では、軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部と、軸部材をスラスト方向に支持するスラスト軸受部とが設けられる。このラジアル軸受部の軸受としては、軸受部材を構成する軸受スリーブの内周面に動圧発生用の溝（動圧溝）を設けた動圧軸受が公知である（例えば、特許文献１や２を参照）。
【０００４】
この種の流体軸受装置（動圧軸受装置）において、通常、軸受スリーブはハウジングの内周の所定位置に固定され、また、ハウジングの内部空間に注油した潤滑油が外部に漏れ出すのを防止するために、ハウジングの開口部にシール部材を配設する場合が多い。通常、シール空間は、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、シール空間の容積は、ハウジングの内部空間に充満された潤滑油が使用温度範囲内での熱膨張・収縮によって容積変化する量よりも大きくなるように設定される。従って、温度変化に伴う潤滑油の容積変化があった場合でも、潤滑油の油面は常にシール空間内に維持される。この場合、シール空間は、軸受スリーブの内周面とこの面に対向する軸部材の外周面との間に形成されるラジアル軸受部と軸方向に並んで配設されることが多い（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−６５３２４号公報
【特許文献２】特開２００３−３３６６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記構成の流体軸受装置を組込んだ情報機器、例えばＨＤＤ等のディスク駆動装置においては、さらなる高容量化の要請に応じるため、２枚以上のディスクをハブに搭載したディスク駆動装置の実用化が検討され、あるいは実際に使用されている。このように、流体軸受装置の回転体に搭載されるディスクの枚数が増加することで、かかる回転体の軸方向重心位置が上方に移動し、これにより軸部材への荷重、特にモーメント荷重が増大する。そのため、このモーメント荷重の増大に対応するために、ラジアル軸受部を軸方向に離隔して複数箇所に設ける等して、ラジアル軸受部間のスパンを大きくする必要が生じる。
【０００６】
しかしながら、シール空間は、上述の通り、ラジアル軸受部と軸方向に並んで配設されることが多く、しかも、シール空間の軸方向寸法は、上述の理由から、流体軸受装置全体の軸方向寸法に対して比較的高い割合を占めている。この傾向は、特に軸受部材を多孔質体で形成し、流体軸受装置の内部に保持される油量が多い場合に顕著となる。そのため、現状の構成では、シール容積を確保するためにモーメント剛性を犠牲にせざるを得ず、両者を共に満足させることは難しい。
【０００７】
本発明の課題は、モーメント剛性を確保しつつも、高いシール性能を発揮し得る流体軸受装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は、軸部材と、軸部材を内周に挿入し、軸部材との間でラジアル軸受隙間を形成する軸受スリーブと、軸受スリーブを内部に収容するハウジングと、ラジアル軸受隙間を満たす潤滑流体と、潤滑流体の漏れ出しをシールするシール空間と、ラジアル軸受隙間に生じる潤滑流体の潤滑膜で軸部材を回転自在に支持するラジアル軸受部とを備えた流体軸受装置において、軸受スリーブが多孔質体で形成され、シール空間が、軸受スリーブと軸部材との間、および軸受スリーブとハウジングとの間にそれぞれ設けられることを特徴とする流体軸受装置を提供する。
【０００９】
このように、本発明は、軸受スリーブと軸部材との間に形成されるシール空間（以下、第１のシール空間と呼ぶ。）に加えて、軸受スリーブとハウジングとの間にシール空間（以下、第２のシール空間と呼ぶ。）を設けたので、従来の構成に比べて、第１のシール空間の軸方向寸法を小さくして、その分ラジアル軸受部の軸方向スパンを大きくとることができる。また、軸受スリーブとハウジングとの間に形成される第２のシール空間は、ラジアル軸受部等により制限を受けないので、その軸方向寸法を比較的大きくとることができ、あるいは従来よりも外径側に設けることで軸方向寸法はそのままでもシール容積を増加させることができる。従って、双方のシール空間で高いシール性能とバッファ性能を発揮しつつも、ラジアル軸受部の軸方向スパンを大きくとって、高いモーメント剛性を発揮することができる。
【００１０】
また、双方のシール空間を形成する軸受スリーブが多孔質体で形成されているので、一方のシール空間で潤滑流体の過不足が生じた場合であっても、軸受スリーブの内部空孔を介して他方のシール空間との間で潤滑流体の流通を図ることができる。これにより、双方のシール空間の間で流体量のバランスをとって、安定したシール性能を発揮することができる。
【００１１】
また、上述のようにシール空間を形成することで、従来軸受スリーブやハウジングとは別体に設けていたシール部材が不要となり、部品点数の削減を図ることが可能となる。また、部品点数の増加に伴う組立精度の低下を極力抑えることができる。特に、軸受スリーブは、内周面でラジアル軸受隙間を形成するため、通常、その形状精度（面精度）を高く仕上げるための工程が設けられる。そのため、各シール空間を軸受スリーブで形成すれば、特段の工程を追加することなく比較的容易に高精度なシール面を得ることができる。
【００１２】
また、軸受スリーブと軸部材との間に設けられる第１のシール空間と、軸受スリーブとハウジングとの間に設けられる第２のシール空間との間で潤滑流体を流通させる流通手段を設けることもできる。具体的には、例えば軸受スリーブの内部空孔率を軸方向で異ならせ、相対的に内部空孔率の高い領域で流通手段を形成することができる。あるいは、軸受スリーブの内周側と外周側とを連通する連通路を設け、この連通路で流通手段を形成することもできる。
【００１３】
このように流通手段を設けることで、双方のシール空間の間での潤滑流体の流通をより積極的かつ迅速に行なうことができる。そのため、双方のシール空間の間で潤滑流体の引き込み力（シール力）に大きな差が生じた場合であっても、かかる引き込み力の差を流通手段によって早急に解消して、シール力のバランスを回復することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、モーメント剛性を確保しつつも、高いシール性能を発揮し得る流体軸受装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。なお、以下の説明における『上下』方向は単に各図における上下方向を便宜的に示すもので、流体軸受装置の設置方向や使用態様等を特定するものではない。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る流体軸受装置（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、軸部材２を回転自在に支持する流体軸受装置１と、軸部材２に固定されたハブ３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４ａおよびロータマグネット４ｂとからなる駆動部４と、ブラケット５とを備えている。ステータコイル４ａはブラケット５の外周に取付けられ、ロータマグネット４ｂはハブ３の内周に取付けられる。流体軸受装置１はブラケット５の内周に固定される。ハブ３には、情報記憶媒体としてのディスク６が１又は複数枚（図１では２枚）保持される。上述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４ａに通電すると、ステータコイル４ａとロータマグネット４ｂとの間に発生する励磁力でロータマグネット４ｂが回転し、それによってハブ３に保持されたディスク６が軸部材２と一体的に回転する。
【００１７】
図２は、流体軸受装置１を示している。この流体軸受装置１は、ハウジング７と、ハウジング７の内部に収容される軸受スリーブ８と、軸受スリーブ８の内周に挿入される軸部材２とを主に備える。
【００１８】
軸部材２は、例えばステンレス鋼などの金属材料で形成され、軸部２ａと、軸部２ａの下端に一体又は別体に設けられるフランジ部２ｂとを備える。なお、軸部材２は、金属材料と樹脂材料とのハイブリッド構造とすることもでき、その場合、軸部２ａの少なくとも外周面２ａ１、２ａ２を含む鞘部が金属で形成され、残りの箇所（例えば軸部２ａの芯部やフランジ部２ｂ）が樹脂で形成される。フランジ部２ｂの強度を確保するため、フランジ部２ｂの芯部のみを金属製とし、残りの箇所を樹脂で形成することもできる。
【００１９】
ハウジング７は、筒部７ａと、筒部７ａの軸方向他端を閉口する底部７ｂとを備え、例えば真ちゅう等の金属材料あるいは樹脂材料で形成される。筒部７ａの内周面７ｃは、軸受スリーブ８を固定する径一定のストレート面７ｃ１と、ストレート面７ｃ１よりも一端開口側に位置し、対向する軸受スリーブ８との間に後述する第２のシール空間Ｓ２を形成するテーパ面７ｃ２とで構成される。また、底部７ｂの上端面７ｂ１には、図示は省略するが、複数の動圧溝をスパイラル形状に配列した領域（動圧発生部Ｄ）が形成される。この動圧発生部Ｄはフランジ部２ｂの下端面２ｂ２と対向し、軸部材２の回転時には、下端面２ｂ２との間に後述する第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間を形成する（図２を参照）。なお、底部７ｂを筒部７ａとは別体に形成し、後付けで筒部７ａに固定することも可能である。
【００２０】
軸受スリーブ８は、例えば焼結金属からなる多孔質体で円筒状に形成される。この実施形態では、軸受スリーブ８は、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。
【００２１】
軸受スリーブ８の内周面８ａの全面又は一部領域には動圧発生部が設けられる。この実施形態では、２つの動圧発生部Ａ、Ｂが軸方向に離隔して形成されている。このうち、軸方向上側の動圧発生部Ａは、図３に示すように、傾斜方向の異なる複数の動圧溝Ａ１および動圧溝Ａ２をそれぞれ円周方向に配列して、いわゆるヘリングボーン形状に配列してなる。同様に、軸方向下側の動圧発生部Ｂは、傾斜方向の異なる複数の動圧溝Ｂ１および動圧溝Ｂ２をそれぞれ円周方向に配列して、いわゆるヘリングボーン形状に配列してなる。これら動圧発生部Ａ、Ｂは、軸部２ａを軸受スリーブ８の内周に挿入した状態では、軸部２ａの外周面２ａ１、２ａ２とそれぞれ対向し、軸部２ａ（軸部材２）の回転時、対向する軸部２ａの外周面２ａ１、２ａ２との間に後述する第１、第２ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２のラジアル軸受隙間をそれぞれ形成する（図２を参照）。
【００２２】
なお、この実施形態では、ハウジング７の一端開口側（上側）に位置する動圧発生部Ａは、軸方向中心ｍ（上下の動圧溝Ａ１、Ａ２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より上側の動圧溝Ａ１形成領域の軸方向寸法Ｘ１が下側の動圧溝Ａ２形成領域の軸方向寸法Ｘ２よりも大きくなっている。
【００２３】
軸受スリーブ８の下端面８ｂの全面又は一部領域には、動圧発生部Ｃとして、例えば図４に示すように、複数の動圧溝Ｃ１をスパイラル形状に配列した領域が形成される。この動圧溝Ｃ１形成領域（動圧発生部Ｃ）は、フランジ部２ｂの上端面２ｂ１と対向し、軸部材２の回転時には、上端面２ｂ１との間に後述する第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間を形成する（図２を参照）。
【００２４】
軸受スリーブ８の外周面８ｄには、１又は複数本（この図示例では３本）の軸方向溝８ｄ１が形成されている。この軸方向溝８ｄ１は、軸受スリーブ８をハウジング７の内周所定位置に固定した状態では、ハウジング７の内周に設けられたテーパ状のテーパ面７ｃ２と部分的に対向する。これにより、軸方向溝８ｄ１とハウジング７のストレート面７ｃ１との間に形成される流体流路が第２のシール空間Ｓ２とつながる。
【００２５】
軸受スリーブ８の内周面８ａと上端面８ｃとの間には環状の内側斜面部８ｅが形成されている。この内側斜面部８ｅは軸部２ａの外周面２ａ１との間に、半径方向寸法が上方に向けて漸次拡大する第１のシール空間Ｓ１を形成する。また、軸受スリーブ８の外周面８ｄのうち、軸方向溝８ｄ１を設けた箇所よりも上側（ハウジング７の開口側）の領域８ｇは、ハウジング７のテーパ面７ｃ２と対向し、両面８ｇ、７ｃ２間に、半径方向寸法が上方に向けて漸次拡大する第２のシール空間Ｓ２を形成する。この実施形態では、第２のシール空間Ｓ２の軸方向寸法は第１のシール空間Ｓ１のそれに比べて大きい。また、内側斜面部８ｅの（回転軸に対する）傾斜角は、テーパ面７ｃ２のそれに比べて大きい。さらに、この実施形態では、シール形成領域８ｇと上端面８ｃとの間に外側斜面部８ｆが形成されており、シール形成領域８ｇと共に第２のシール空間Ｓ２を形成している。
【００２６】
軸受スリーブ８のうち、双方のシール空間Ｓ１、Ｓ２を形成する領域、あるいは大気に接触する領域、ここでは内側斜面部８ｅと外側斜面部８ｆ、シール形成領域８ｇ、および上端面８ｃは適当なコーティング処理（例えば樹脂によるコーティング）により封孔されている。もちろん、コーティング以外に、目潰し等の機械的処理を施すことで当該領域の封孔がなされていてもよい。
【００２７】
上述の如く形成された各構成部品の組立を行なった後、例えば各シール空間Ｓ１、Ｓ２の何れか一方の開口側から軸受内部空間に潤滑油を注油する。これにより、各ラジアル軸受隙間やスラスト軸受隙間、軸受スリーブ８の内部空孔を含む軸受内部空間を潤滑油で充満した流体軸受装置１が完成する。この際、各シール空間Ｓ１、Ｓ２の容積の総和は、少なくとも流体軸受装置１の内部空間に充満した潤滑油の温度変化に伴う体積変化量よりも大きい。そのため、潤滑油の油面は、常に両シール空間Ｓ１、Ｓ２内に維持される。もちろん注油方法は上記の方法に限定されず、両シール空間Ｓ１、Ｓ２を含めた全内部空間を潤滑油で満たした後、余剰油を除去することでも同様の流体軸受装置１を得ることができる。
【００２８】
上記構成の流体軸受装置１において、軸部材２の回転時、軸受スリーブ８の内周面８ａに設けられた動圧発生部Ａ（動圧溝Ａ１、Ａ２形成領域）は、軸部２ａの外周面２ａ１とラジアル軸受隙間を介して対向する。そして、軸部材２の回転に伴い、軸受内部空間に満たされた潤滑油が動圧溝Ａ１、Ａ２の軸方向中心側に向けて押し込まれ、その圧力が上昇する。このような動圧溝Ａ１、Ａ２の動圧作用によって、軸部材２をラジアル方向に非接触支持する第１ラジアル軸受部Ｒ１が形成される（図２中、上側の領域）。また、動圧発生部Ｂとこれに対向する外周面２ａ２との間に形成されるラジアル軸受隙間では、潤滑油が動圧溝Ｂ１、Ｂ２の軸方向中心側に押し込まれ、その圧力が上昇する。このような動圧溝Ｂ１、Ｂ２の動圧作用によって、軸部材２をラジアル方向に非接触支持する第２ラジアル軸受部Ｒ２が形成される（図２中、下側の領域）。
【００２９】
これと同時に、軸受スリーブ８の下端面８ｂに設けられた動圧発生部Ｃ（動圧溝Ｃ１形成領域）とこれに対向するフランジ部２ｂの上端面２ｂ１との間のスラスト軸受隙間、および底部７ｂの上端面７ｂ１に設けられた動圧発生部Ｄとこれに対向するフランジ部２ｂの下端面２ｂ２との間のスラスト軸受隙間に、動圧溝Ｃ１等の動圧作用により潤滑油の油膜がそれぞれ形成される。そして、これら油膜の圧力によって、軸部材２をスラスト方向に非接触支持する第１スラスト軸受部Ｔ１と第２スラスト軸受部Ｔ２とがそれぞれ構成される。
【００３０】
この場合、軸受スリーブ８と軸部２ａとの間に第１のシール空間Ｓ１が形成され、かつ、軸受スリーブ８とハウジング７との間に第２のシール空間Ｓ２が形成されている。そのため、図２に示すように、第２のシール空間Ｓ２の軸方向寸法を、ラジアル軸受隙間とその外径側で一部重複する位置まで下方に延長することができる。これにより、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２のラジアル軸受隙間と軸方向に並列に配設される第１のシール空間Ｓ１の軸方向寸法を従来に比べて短くすることができ、その分ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２間の軸方向スパンを大きくとることができる。従って、双方のシール空間Ｓ１、Ｓ２でもって高いシール性能とバッファ性能を発揮しつつも、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２間の軸方向スパンを大きくとって、高いモーメント剛性を発揮することができる。
【００３１】
また、双方のシール空間Ｓ１、Ｓ２を形成する軸受スリーブ８を多孔質体で形成するこことで、一方のシール空間で潤滑油の過不足が生じた場合であっても、軸受スリーブ８の内部空孔を介して他方のシール空間との間で潤滑油の流通を図ることができる。これにより、双方のシール空間Ｓ１、Ｓ２の間で油量のバランスをとって、安定したシール性能を発揮することができる。
【００３２】
また、この実施形態では、内周側にある第１のシール空間Ｓ１を形成する内側斜面部８ｅの（回転軸に対する）傾斜角の値を、第１のシール空間Ｓ１に比べて外周側にある第２のシール空間Ｓ２を形成するテーパ面７ｃ２のそれに比べて大きくしている。そのため、かかる構成によれば、各シール空間Ｓ１、Ｓ２における潤滑油の引き込み力（シール力）の差をなるべく小さくして、両シール空間Ｓ１、Ｓ２の間で圧力バランスを高精度に保つことができる。
【００３３】
また、この実施形態では、軸受スリーブ８のうち、双方のシール空間Ｓ１、Ｓ２を形成する領域、あるいは大気に接触する領域、具体的には内側斜面部８ｅと外側斜面部８ｆ、シール形成領域８ｇ、および上端面８ｃがコーティング等により封孔処理されている。そのため、かかる構成によれば、シール空間Ｓ１、Ｓ２以外の箇所からの潤滑油の漏れ出し（滲み出し）を防ぐと共に、各シール空間Ｓ１、Ｓ２を形成する面（内側斜面部８ｅやシール形成領域８ｇなど）の面粗さやその密封性を、シールに適した状態に改善することができる。これにより、シール性能のさらなる向上を図ることができる。なお、双方のシール空間Ｓ１、Ｓ２の間での潤滑油の流通性を重視するのであれば、シール形成面となる内側斜面部８ｅと外側斜面部８ｆ、およびシール形成領域８ｇを全面にわたってコーティングする必要はなく、少なくとも上端面８ｃのみが封孔処理されていればよい。また、封孔処理もコーティングに限らず、場合によっては、目潰し等の封孔処理により、表面開孔率の調整を行なうに留めておくだけでも構わない。
【００３４】
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ことなく、上記以外の構成を採ることも可能である。
【００３５】
上記実施形態では、多孔質体で形成される軸受スリーブ８の内部空孔を介して、第１のシール空間Ｓ１と第２のシール空間Ｓ２との間で潤滑油の流通を図っていたが、より積極的に（直接的に）潤滑油の流通を促すための流通手段を設けることもできる。例えば軸受スリーブ８の内部空孔率を軸方向で異ならせ、具体的には、シール空間Ｓ１、Ｓ２を形成する軸受スリーブ８の上側領域（シール空間Ｓ１、Ｓ２に近い側の領域）を下側領域に比べて低密度（高空孔率）として、この内部空孔率の高い領域で上述の流通手段を形成することができる。また、この他にも、軸受スリーブ８の内周側と外周側とを連通する連通路を設け、この連通路で流通手段を形成することもできる。
【００３６】
具体的には、軸受スリーブ８を半径方向に貫通する貫通孔を設け、この貫通孔を介して、両シール空間Ｓ１、Ｓ２の間で潤滑油の流通を図る構成が可能である。あるいは、上述のように、軸受スリーブ８を焼結金属の多孔質体で形成するのであれば、以下のようにして流通手段としての連通路を設けることも可能である。すなわち、予めスリーブ状をなす二つの圧粉成形体を成形し、一方の圧粉成形体の端面に半径方向の溝を形成しておく。そして、半径方向溝を設けた端面を他方の圧粉成形体の端面と当接させた状態で焼結することにより、半径方向溝とこれに対向する面との間に連通路を形成した軸受スリーブを得ることができる。
【００３７】
図５はその一例を示すもので、同図における軸受スリーブ８は、第１のスリーブ部９と、第２のスリーブ部１０とを一体に有してなり、互いに圧粉成形した後、第１のスリーブ部９の上端面９ｃと、第２のスリーブ部１０の下端面１０ｂとを当接させた状態で焼結することにより得られる。第１のスリーブ部９の内周面９ａには、図３に示す形状の動圧発生部Ａおよび動圧発生部Ｂが軸方向に離隔して設けられている。また、第１のスリーブ部９の上端面９ｃには、内周面９ａから外周面９ｄにまで至る１又は複数本の半径方向溝９ｃ１が形成されている。この半径方向溝９ｃ１は、焼結により第１のスリーブ部９と第２のスリーブ部１０とが一体化された（軸受スリーブ８が形成された）状態では、対向する下端面１０ｂとの間に軸受スリーブ８の内周側と外周側とを連通する連通路１１を形成する。
【００３８】
第２のスリーブ部１０の内周面１０ａと上端面１０ｃとの間には環状の内側斜面部１０ｅが形成されている。この内側斜面部１０ｅは、対向する軸部２ａの外周面２ａ１との間に第１のシール空間Ｓ１を形成する。また、第２のスリーブ部１０の外周面１０ｄおよび外側斜面部１０ｆはハウジング７のテーパ面７ｃ２と対向し、テーパ面７ｃ２との間に第２のシール空間Ｓ２を形成する。この図示例においても、第２のシール空間Ｓ２の軸方向寸法は第１のシール空間Ｓ１のそれに比べて大きい。また、内側斜面部１０ｅの（回転軸に対する）傾斜角は、テーパ面７ｃ２のそれに比べて大きい。また、第１のスリーブ部９の外周面９ｄには１又は複数本の軸方向溝９ｄ１は軸方向全長にわたって形成されており、その一部上側領域が第２のシール空間Ｓ２とつながっている。
【００３９】
また、この実施形態では、軸受スリーブ８のうち、双方のシール空間Ｓ１、Ｓ２を形成する領域、あるいは大気に接触する領域、具体的には外周面１０ｄと内側斜面部１０ｅ、外側斜面部１０ｆ、および上端面１０ｃがコーティング等により封孔処理されている。その他の事項については上記実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４０】
このようにして軸受スリーブ８に連通路１１を設けることで、第１のシール空間Ｓ１と第２のシール空間Ｓ２とが、連通路１１と、内周面１０ａと外周面２ａ１との間のすき間を介してつながった状態となる。これにより、双方のシール空間Ｓ１、Ｓ２の間での潤滑油の流通をより積極的かつ迅速に行なうことができる。そのため、例えば振動や衝撃、急激な温度変化などにより、双方のシール空間Ｓ１、Ｓ２の間で潤滑油の引き込み力（シール力）に大きな差が生じた場合であっても、かかる引き込み力の差を流通手段によって早急に解消して、シール力のバランスを回復することができる。
【００４１】
また、この図示例では、上述の連通路１１に加え、第１のスリーブ部９に軸方向溝９ｄ１を設けることで、例えば第１ラジアル軸受部Ｒ１のラジアル軸受隙間から、第２ラジアル軸受部Ｒ２のラジアル軸受隙間、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間、軸方向溝９ｄ１とこれに対向する内周面７ｃとの間、第２シール空間Ｓ２、そして連通路１１を介して再び上側のラジアル軸受隙間へと戻る、潤滑油の循環流路が形成される（図２および図５を参照）。このようにして循環流路が形成されることで、潤滑油の圧力バランスが崩れた場合も早急にかかる圧力差を解消することができ、局部的な負圧の発生に伴う気泡の生成、気泡の生成に起因する潤滑油の漏れや振動の発生等を防止することが可能となる。また、この循環流路は連通路１１の内径側および外径側で第１のシール空間Ｓ１と第２のシール空間Ｓ２とにそれぞれ通じている。そのため、何らかの理由で潤滑油中に気泡が混入した場合でも、気泡が潤滑油に伴って循環する際に各シール空間Ｓ１、Ｓ２を介して外部空間に排出されるので、気泡の混入に伴う上記不具合の発生をより確実に防止することができる。
【００４２】
以上の説明では、軸受スリーブ８の内周側に位置する第１のシール空間Ｓ１を形成する内側斜面部８ｅ、１０ｅの（回転軸に対する）傾斜角を、軸受スリーブ８の外周側に位置する第２のシール空間Ｓ２を形成するテーパ面７ｃ２のそれに比べて大きくした場合を例示したが、もちろん、これに限るものではない。すなわち、両シール空間Ｓ１、Ｓ２の間で引き込み力の差が極力小さくなるよう、その傾斜角や周長（言い換えると、内側斜面部８ｅ、１０ｅとテーパ面７ｃ２の半径方向位置）を定めてやればよい。
【００４３】
図６はその一例を示すもので、軸受スリーブ８の一部をなす第２のスリーブ部１０の内周面１０ａ形状およびその軸方向寸法が、図５に示す軸受スリーブ８と異なる。具体的には、第２のスリーブ部１０の内周面１０ａは、上方（ハウジング７の開口側）に向けて漸次拡径するテーパ状をなし、対向する軸部２ａの外周面２ａ１との間に第１のシール空間Ｓ１を形成する。また、ハウジング７の筒部７ａは、軸受スリーブ８の外周面（外周面９ｄおよび外周面１０ｄ）と対向する領域を含め、軸方向全長にわたって径一定の円筒状をなす内周面（ストレート面７ｃ１）を有する。このストレート面７ｃ１は対向する第２のスリーブ部１０の外側斜面部１０ｆとの間に第２のシール空間Ｓ２を形成する。ここで、第１のシール空間Ｓ１の軸方向寸法は第２のシール空間Ｓ２のそれに比べて大きく、内周面１０ａの（回転軸に対する）傾斜角は、外側斜面部１０ｆのそれに比べて小さい。また、第２のスリーブ部１０の外周面１０ｄとハウジング７のストレート面７ｃ１との間には、ラジアル軸受隙間よりも半径幅寸法の大きいすき間が形成されている。その他の事項については図２や図５に示す流体軸受装置１と同様であるので、説明を省略する。
【００４４】
また、以上の説明では、軸受スリーブ８を焼結金属の多孔質体で形成した場合を説明したが、本発明は、多孔質体で形成される軸受スリーブ８である限り、焼結金属に限らず、例えば発泡金属などの金属材料で形成した軸受スリーブ、あるいは多孔質樹脂やセラミック等、金属以外の材料で形成した軸受スリーブに対しても適用することもできる。例えば軸受スリーブを多孔質樹脂で形成する場合、軸受スリーブは、具体的には、気孔形成材を配合した樹脂組成物を図３に示す形状に射出成形した後、気孔形成材を水、アルコール等の溶媒で除去することで形成される。この場合、軸受スリーブの内部空孔率や表面開孔率は、軸受スリーブの内部空孔を形成する気孔形成材の配合割合で、表面開孔径はその粒径（サイズ）で調整することができる。また、図示は省略するが、例えば金型内部に、軸受スリーブ８の内周面８ａから外周面８ｄにまで至るピンを配置した状態で射出成形を行なうことで、図５や図６に示す連通路１１（流通手段）を設けた多孔質樹脂製の軸受スリーブを得ることができる。
【００４５】
また、以上の説明では、動圧発生部Ａ〜Ｄを、軸受スリーブ８の内周面８ａや下端面８ｂ、あるいはハウジング７の底部７ｂの上端面７ｂ１の側に形成した場合を説明したが、この形態に限られる必要はない。例えばこれら動圧発生部Ａ〜Ｄを、内周面８ａや下端面８ｂや上端面７ｂ１と対向する軸部２ａの外周面２ａ１、２ａ２やフランジ部２ｂの両端面２ｂ１、２ｂ２の側に形成することもできる。以下に示す形態の動圧発生部についても同様に、軸受スリーブ８やハウジング７の側に限らず、これらに対向する軸部材２の側に形成することができる。
【００４６】
また、以上の実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２やスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２として、へリングボーン形状やスパイラル形状の動圧溝により潤滑油の動圧作用を発生させる構成を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４７】
例えば、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２として、図示は省略するが、軸方向の溝を円周方向の複数箇所に配列した、いわゆるステップ状の動圧発生部、あるいは、円周方向に複数の円弧面を配列し、対向する軸部２ａの外周面２ａ１、２ａ２との間に、くさび状の径方向隙間（軸受隙間）を形成した、いわゆる多円弧軸受を採用してもよい。
【００４８】
また、以上の説明では、動圧発生部Ａ、Ｂは軸方向に離隔して設けた場合を説明したが、必ずしも離隔して設ける必要はなく、例えば軸方向に連続して設けることもできる。あるいは１つの動圧発生部のみを設けた構成を採ることもできる。
【００４９】
あるいは、軸受スリーブ８の内周面８ａを、動圧発生部としての動圧溝や円弧面等を設けない真円内周面とし、この内周面と対向する軸部２ａの真円状外周面２ａ１、２ａ２とで、いわゆる真円軸受を構成することができる。
【００５０】
また、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の一方又は双方は、同じく図示は省略するが、スラスト軸受面となる領域に、複数の半径方向溝形状の動圧溝を円周方向所定間隔に設けた、いわゆるステップ軸受、あるいは波型軸受（ステップ型が波型になったもの）等で構成することもできる。
【００５１】
また、以上の説明では、流体軸受装置１の内部に充満し、ラジアル軸受隙間やスラスト軸受隙間に流体の潤滑膜を形成するための潤滑流体として潤滑油を例示したが、これ以外にも各軸受隙間に流体の潤滑膜を形成可能な潤滑流体、例えば空気等の気体や、磁性流体等の流動性を有する潤滑剤、あるいは潤滑グリース等を使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態に係る流体軸受装置を具備したスピンドルモータの断面図である。
【図２】流体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】軸受スリーブの下側面図である。
【図５】他構成に係る流体軸受装置の要部拡大断面図である。
【図６】他構成に係る流体軸受装置の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 流体軸受装置
２ 軸部材
２ａ 軸部
２ａ１、２ａ２ 外周面
７ ハウジング
７ｃ２ テーパ面
８ 軸受スリーブ
８ａ 内周面
８ｃ 上端面
８ｄ 外周面
８ｄ１ 軸方向溝
８ｅ 内側斜面部
８ｆ 外側斜面部
８ｇ シール形成領域
１１ 連通路
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 動圧発生部
Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１ 動圧溝
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２ スラスト軸受部
Ｓ１、Ｓ２ シール空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部材と、該軸部材を内周に挿入し、前記軸部材との間でラジアル軸受隙間を形成する軸受スリーブと、該軸受スリーブを内部に収容するハウジングと、前記ラジアル軸受隙間を満たす潤滑流体と、該潤滑流体の漏れ出しをシールするシール空間と、前記ラジアル軸受隙間に生じる前記潤滑流体の潤滑膜で前記軸部材を回転自在に支持するラジアル軸受部とを備えた流体軸受装置において、
前記軸受スリーブが多孔質体で形成され、
前記シール空間が、前記軸受スリーブと前記軸部材との間、および前記軸受スリーブと前記ハウジングとの間にそれぞれ設けられることを特徴とする流体軸受装置。
【請求項２】
前記軸受スリーブと前記軸部材との間に設けられる第１のシール空間と、前記軸受スリーブと前記ハウジングとの間に設けられる第２のシール空間との間で前記潤滑流体を流通させる流通手段を設けた請求項１記載の流体軸受装置。
【請求項３】
前記軸受スリーブの内部空孔率を軸方向で異ならせ、相対的に内部空孔率の高い領域で前記流通手段を形成した請求項２記載の流体軸受装置。
【請求項４】
前記軸受スリーブの内周側と外周側とを連通する連通路を設け、該連通路で前記流通手段を形成した請求項２記載の流体軸受装置。
【請求項５】
前記軸受スリーブの、少なくとも前記双方のシール空間に隣接して大気に接触する端面が封孔処理されている請求項１記載の流体軸受装置。
【請求項１】
軸部材と、該軸部材を内周に挿入し、前記軸部材との間でラジアル軸受隙間を形成する軸受スリーブと、該軸受スリーブを内部に収容するハウジングと、前記ラジアル軸受隙間を満たす潤滑流体と、該潤滑流体の漏れ出しをシールするシール空間と、前記ラジアル軸受隙間に生じる前記潤滑流体の潤滑膜で前記軸部材を回転自在に支持するラジアル軸受部とを備えた流体軸受装置において、
前記軸受スリーブが多孔質体で形成され、
前記シール空間が、前記軸受スリーブと前記軸部材との間、および前記軸受スリーブと前記ハウジングとの間にそれぞれ設けられることを特徴とする流体軸受装置。
【請求項２】
前記軸受スリーブと前記軸部材との間に設けられる第１のシール空間と、前記軸受スリーブと前記ハウジングとの間に設けられる第２のシール空間との間で前記潤滑流体を流通させる流通手段を設けた請求項１記載の流体軸受装置。
【請求項３】
前記軸受スリーブの内部空孔率を軸方向で異ならせ、相対的に内部空孔率の高い領域で前記流通手段を形成した請求項２記載の流体軸受装置。
【請求項４】
前記軸受スリーブの内周側と外周側とを連通する連通路を設け、該連通路で前記流通手段を形成した請求項２記載の流体軸受装置。
【請求項５】
前記軸受スリーブの、少なくとも前記双方のシール空間に隣接して大気に接触する端面が封孔処理されている請求項１記載の流体軸受装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−３０９４９６（Ｐ２００７−３０９４９６Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４１８７８（Ｐ２００６−１４１８７８）
【出願日】平成１８年５月２２日（２００６．５．２２）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２２日（２００６．５．２２）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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