JP2008298236A - 流体軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸部材の軸部とフランジ部との固定強度を低コストに高める。
【解決手段】軸部材２は、ラジアル軸受面Ａを有する軸部２１と、軸部２１の一端外径側に張り出したフランジ部２３とを有する。フランジ部２３は、摩擦圧接によって軸部２１の下端に固定されている。さらに、フランジ部２３の端面は、スラスト軸受面Ｂ，Ｃを有する被覆層２４で被覆されている。
【選択図】図２

Description

本発明は流体軸受装置に関する。

流体軸受装置は、軸受隙間に形成される油膜で軸部材を回転自在に支持するものである。この流体軸受装置は、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。

例えば、スピンドルモータ用の流体軸受装置は、軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入され、軸受スリーブに対して相対回転する軸部材とを備える。軸部材としては、ラジアル軸受面を有する軸部と、軸部の一端外径側に張り出したフランジ部とを有するものが使用される場合が多い。このフランジ付軸部材としては、軸部およびフランジ部を切削や鍛造等で一体に形成した一体タイプと、個別に製作した軸部およびフランジ部を適宜の手段で一体化した別体タイプとがある。

一体タイプのフランジ付軸部材は、軸部とフランジ部との間に高い締結強度を確保し得る反面、その製作に際しては専用の加工設備が必要でコスト高が著しいものとなる。そのため、近時においては、フランジ付軸部材を別体タイプとする場合がある。別体タイプのフランジ付軸部材としては種々のものが提案されているが、軸部材に要求される耐衝撃性を満足するだけの固定強度を有するものとして、例えば、（１）フランジ部を軸部の一端にねじ止め固定したもの（例えば、特許文献１を参照）、（２）軸部の一端を環状のフランジ部内周に嵌合し、嵌合部の一端にレーザを照射して軸部とフランジ部とを溶接（レーザ溶接）したもの（特許文献２を参照）、（３）相互に対向する軸部およびフランジ部の端面のうち、少なくとも一方の端面に突起を設け、該突起を他方の端面に抵抗溶接したもの（例えば、特許文献３を参照）などが公知である。
特開２００４−８４８６４号公報 特開２０００−３２４７５３号公報 特開２００４−３４０３６８号公報

ところで、情報機器の低価格化が目覚しく進展している昨今、流体軸受装置を一層低コスト化することが求められており、従って、流体軸受装置の一構成部材である軸部材を一層低コスト化する必要が生じている。しかしながら、（１）の手段では、軸部にねじ溝を設けることによる加工コスト増、および部品点数の増加による部品コスト増が避けられない。（２）の手段では、部品点数を増加させることなくフランジ部を軸部の一端に強固に固定することができるが、高額投資が必要なため、量産に用いるには難がある。さらに（３）の手段では、（２）と同様にフランジ部を軸部の一端に強固に固定することができるが、ステンレス鋼等の難加工材で形成される場合が多い軸部又はフランジ部の端面に、突起を精度良くかつ安価に形成するのは容易ではない。

本発明の課題は、軸部に対するフランジ部の固定強度を低コストに高め、これにより高い回転精度を誇り、信頼性に富む流体軸受装置を低コストに提供可能とすることにある。

上記課題を解決するため、本発明では、軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入され、軸受スリーブに対して相対回転する軸部材とを備え、軸部材が、ラジアル軸受面を有する軸部と、軸部の一端外径側に張り出したフランジ部とを有する流体軸受装置において、軸部材の軸部とフランジ部とを摩擦圧接したことを特徴とする流体軸受装置を提供する。なお、ここでいうラジアル軸受面は、軸受スリーブの内周面との間にラジアル軸受隙間を形成する面を意図したものであり、この面に動圧溝等の動圧発生部が形成されているか否かは問わない。

上記のように、軸部材の軸部とフランジ部とを摩擦圧接すれば、軸部の一端にフランジ部を設けるに際して、ねじ、レーザ、電流等の他媒体を用いる必要がない。しかも、軸部の一端にねじ溝を設ける必要や、相互に対向する軸部又はフランジ部の端面に突起を設ける必要がなく、相互に対向する軸部およびフランジ状素材の端面形状を単純化することができるので、軸部材の低コスト化が図られる。その一方で、相互に対向する軸部およびフランジ部の端面全面を接合させることができるので、接合面積の拡大を通じて、軸部に対するフランジ部の固定強度を高めることができる。

また、特に抵抗溶接では、接合すべき二部材の形成材料が導電性金属に限定されるが、摩擦圧接であれば、導電性の強弱あるいは有無を考慮する必要がなく、さらには異種金属同士でも強固に接合することができる。従って、軸部およびフランジ部の形成材料の選択肢を広げることが、すなわち、要求品質に応じた最適材料を選択使用することが可能となり、この点からも軸部材の低コスト化を図ることが可能となる。

ところで、フランジ部の端面には、対向する部材（例えば、軸受スリーブや蓋部材）の端面との間にスラスト軸受隙間を形成するスラスト軸受面が設けられるのが通例である。上記のように軸部とフランジ部とを摩擦圧接した場合、特にフランジ部の軸部側一端には、「返り」と称される肉の盛り上がりが形成される。そして、上記のスラスト軸受面は、「返り」が過大である場合には、これを切削加工で除去することによって形成することも可能であるが、洗浄工程を設け、当該洗浄工程で切削加工に伴って生じる切削粉を入念に除去する必要が生じる。切削粉が軸受隙間を満たす流体（例えば、潤滑油）に混入してコンタミとなり、軸受性能が低下するのを防止するためである。また、軸部とフランジ部とを摩擦圧接した場合、圧接時の加圧力によってフランジ部が変形等し、矯正工程をさらに設ける必要が生じる場合もある。ところが、これでは加工工程が煩雑になり、製造コストの増大が避けられないものとなる。

そこで本発明では、フランジ部の端面を型成形された被覆層で被覆し、被覆層の表面にスラスト軸受面を形成する構成を提供する。かかる構成とすることにより、摩擦圧接に伴って形成される「返り」が過大である場合にも、また摩擦圧接に伴ってフランジ部が変形等した場合でも、被覆層を設ける一工程を経るだけでスラスト軸受面を形成することができ、製造コスト増の問題は効果的に解消することができる。また、この場合、スラスト軸受面に要求される各種精度（例えば、軸部のラジアル軸受面に対する直角度）は、被覆層でもって確保することができるので、摩擦圧接時の加工条件を緩和することができる。

上記の被覆層は、軸部の一端にフランジ部を摩擦圧接した後、軸部およびフランジ部をインサートして射出成形することができる。かかる構成とすれば、金型精度を高めておくだけで軸部のラジアル軸受面に対するスラスト軸受面の直角度等を簡易に高精度化することができ、望ましい。

被覆層のスラスト軸受面には、スラスト軸受隙間に流体動圧を発生させるスラスト動圧発生部を設けることができる。スラスト動圧発生部は、被覆層を射出成形するのと同時に型成形することができ、別途この種の動圧発生部を設ける手間を省き、製造コストを抑制することができる。

被覆層は任意形状に形成することが可能であり、例えば、被覆層の外周面と、これに対向する他部材との間にシール空間を形成することができる。なお、ここでいう他部材には、例えば、軸受スリーブを内周に収容するハウジングが挙げられる。

上述した被覆層は、樹脂あるいは金属で型成形することができ、樹脂又は金属の何れを用いるかは求められる特性に応じて任意に選択可能である。

以上に示すように、本発明によれば、軸部材の軸部に対するフランジ部の固定強度を低コストに高めることができる。これに高い回転精度を誇り、信頼性に富む流体軸受装置が低コストに得られる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、流体軸受装置を組み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、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に装着されたディスクハブ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はディスクハブ３の内周に取付けられる。流体軸受装置１のハウジング７は、ブラケット５の内周に装着される。ディスクハブ３には、磁気ディスク等のディスク６が一又は複数枚保持される。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との間の電磁力でロータマグネット４ｂが回転し、それによって、ディスクハブ３および軸部材２が一体となって回転する。

図２は、本発明の第１実施形態に係る流体軸受装置１を示している。同図に示す流体軸受装置１は、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、軸受スリーブ８を内周に収容したハウジング７と、ハウジング７の一端開口を封止する蓋部材９と、ハウジング７の他端開口をシールするシール部材１０とを備える。なお、説明の便宜上、シール部材１０の側を上側、これとは軸方向反対側を下側として、以下説明を進める。

ハウジング７は、黄銅等の金属材料あるいは樹脂材料で円筒状に形成される。ハウジング７の内周面７ａには軸受スリーブ８が、例えば、接着、圧入、溶着等の適宜の手段で固定される。内周面７ａの下端側には、内周面７ａよりも大径の蓋部材固定面７ｂが形成されている。

軸受スリーブ８は、例えば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。軸受スリーブ８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。

軸受スリーブ８の内周面８ａには、図３に示すように、ラジアル動圧発生部として、複数の動圧溝８ａ１、８ａ２をヘリングボーン形状に配列した領域が上下二箇所に離隔して形成される。本実施形態において、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。一方、下側の動圧溝８ａ２は軸方向対称に形成され、その上下領域の軸方向寸法はそれぞれ上記軸方向寸法Ｘ２と等しくなっている。動圧溝を上記の態様で形成することにより、軸受運転時には、軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部２１の外周面２１ａとの間の隙間を満たす流体（例えば、潤滑油）が積極的に下方に流動する。なお、動圧溝は、後述する軸部２１のラジアル軸受面Ａに形成することもでき、またその形状は、スパイラル形状等公知のその他の形状とすることもできる。

軸受スリーブ８の外周面８ｃには、両端面に開口した軸方向溝８ｃ１が１又は複数本形成される。この軸方向溝８ｃ１は、軸受内部に充満される潤滑油を流動循環させるために設けられたものであり、軸受運転時には、この軸方向溝８ｃ１とハウジング７の内周面７ａとで形成される流体通路を介して潤滑油が軸受内部を流動循環する。これにより、軸受内部における圧力の不均衡状態が解消され、潤滑油の漏れや振動の発生等の問題が生じるのを効果的に回避することができる。

蓋部材９は、例えば金属材料や樹脂材料で円盤状に形成され、ハウジング７の蓋部材固定面７ｂに、接着、圧入等適宜の手段で固定される。

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リング状に形成され、ハウジング７の内周面７ａの上端部に接着、圧入等の適宜の手段で固定される。このシール部材１０の内周面１０ａと、軸部２１の外周面２１ａとの間には所定のシール空間Ｓが形成される。シール空間Ｓは、流体軸受装置１に充満される潤滑油の温度変化に伴う容積変化量を吸収するバッファ機能を有し、想定される温度変化の範囲内で、潤滑油の油面は常時シール空間Ｓの範囲内にある。

軸部材２は、軸部２１と、軸部２１の下端から外径側に張り出したスラスト部材２２とからなり、全体として金属と樹脂のハイブリッド構造とされる。詳細には、軸部２１が金属材料で形成される一方、スラスト部材２２は、軸部２１の下端に上端面２３ａが摩擦圧接された金属製のフランジ部２３と、フランジ部２３の表面を被覆する樹脂製の被覆層２４とで構成される。この軸部材２の製造方法は後に詳述する。

軸部２１の外周面２１ａには、平滑な円筒面状をなし、軸受スリーブ８の内周面８ａに設けた動圧溝８ａ１、８ａ２形成領域とラジアル方向に対向するラジアル軸受面Ａ，Ａが軸方向に離隔して二箇所形成されている。両ラジアル軸受面Ａ，Ａ間には、ラジアル軸受面Ａよりも小径のヌスミ部２１ｂが形成されている。

スラスト部材２２の上側端面２２ａには、軸受スリーブ８の下側端面８ｂとの間にスラスト軸受隙間を形成するスラスト軸受面Ｂとなる領域が設けられ、該スラスト軸受面Ｂには、例えば図４に示すように、スラスト動圧発生部として、複数の動圧溝２２ａ１がスパイラル形状に配列されている。また、スラスト部材２２の下側端面２２ｂには、蓋部材９の上側端面９ａとの間にスラスト軸受隙間を形成するスラスト軸受面Ｃとなる領域が設けられ、スラスト軸受面Ｃには、図示は省略するが、スラスト動圧発生部として、複数の動圧溝がスパイラル形状に配列されている。なお、スラスト軸受面Ｂ，Ｃに設けた動圧溝は、ヘリングボーン形状等公知のその他の形状に配列することもできる。また、スラスト軸受面Ｂ，Ｃを平滑平面に形成し、軸受スリーブ８の下側端面８ｂおよび蓋部材９の上側端面９ａに動圧溝を形成しても良い。

流体軸受装置１は主に以上の構成部材からなり、シール部材１０でシールされたハウジング７の内部空間には、軸受スリーブ８の内部気孔も含め潤滑油が充満される。

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の動圧溝８ａ１，８ａ２形成領域は、軸部２１の上下二箇所に離隔して設けられたラジアル軸受面Ａ，Ａとラジアル軸受隙間を介してそれぞれ対向する。そして、軸部材２の回転に伴って、ラジアル軸受隙間に形成される油膜は、動圧溝８ａ１，８ａ２の動圧作用によってその油膜剛性を高められ、この圧力によって軸部材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、軸部材２をラジアル方向に回転自在に非接触支持するラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２が軸方向の二箇所に離隔形成される。

また、軸部材２が回転すると、スラスト部材２２のスラスト軸受面Ｂ，Ｃは、軸受スリーブ８の下側端面８ｂおよび蓋部材９の上側端面９ａとスラスト軸受隙間を介してそれぞれ対向する。そして、軸部材２の回転に伴って、両スラスト軸受隙間に形成される油膜は、動圧溝の動圧作用によってその油膜剛性を高められ、この圧力によって軸部材２が両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、軸部材２を両スラスト方向に回転自在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とが形成される。

次に、上記の流体軸受装置１で使用される軸部材２の構造および製造方法を図面に基づいて詳述する。なお、軸部材２は、（Ａ）摩擦圧接工程と、（Ｂ）射出成形工程とを経て製造される。

（Ａ）摩擦圧接工程
図５は、摩擦圧接により、軸部２１の下端にフランジ部２３を固定（接合）する工程を概念的に示す図である。同図に示す製造装置（摩擦圧接装置）は、軸方向に相対移動可能に同軸配置された第１の治具３０および第２の治具３３を主要な構成として備える。第１の治具３０は、軸部２１を回転駆動させる軸受３１と、軸部２１の半径方向に進退可能に設けられ、軸部２１の外周面２１ａを拘束するチャック３２とで主要部が構成される。第２の治具３３は、フランジ部２３の外周面２３ｃおよび下端面２３ｂを拘束するものである。本実施形態では第１の治具３０が固定側、第２の治具３３が移動側とされる。もちろん、第１の治具３０を移動側、第２の治具３３を固定側とすることもできる。

ところで、この種のフランジ付軸部材では、例えば、ラジアル軸受面に対するスラスト軸受面の直角度が軸部材の回転性能を左右する。本実施形態において、かかる直角度は、後述する射出成形工程で確保されるものの、軸部２１に対するフランジ部２３の固定精度があまりにも悪いと軸部材２が振れ回るおそれがある。そのため、第１の治具３０の内周面に対する第２の治具３３の内底面の直角度等は、十分に高めておくのが望ましい。

軸部２１は、高剛性の金属材料、例えばステンレス鋼で形成され、この段階では、その全長寸法を除いて所定の形状に仕上げられている。詳細には、軸部２１のうち、フランジ部２３と接合する接合部２１ｃ（下側のラジアル軸受面Ａを含む軸部２１の下端部分）の軸方向寸法が、摩擦圧接によって短縮する分だけ長めに設定されている。一方、フランジ部２３は、軸部２１と同様のステンレス鋼で凹凸等のない円盤状に形成されている。

以上の構成において、軸部２１およびフランジ部２３を、それぞれ第１および第２の治具３０，３３で保持した状態で第２の治具３３を第１の治具３０に接近させ、フランジ部２３の上端面２３ａを軸部２１（接合部２１ｃ）の下端面２１ｃ１に当接させる。次いで、図６（Ａ）に示すように、軸受３１を駆動して軸部２１を回転させ、両面の接触部に摩擦熱を発生させる。そして、接触部において、軸部２１およびフランジ部２３の形成材料が融点近傍まで加熱されると、第２の治具３３を第１の治具３０にさらに接近させ、フランジ部２３の上端面２３ａを軸部２１の接合部下端面２１ｃ１に押し付ける。

これにより、図６（Ｂ）に示すように、軸部２１とフランジ部２３とが摩擦圧接により相互に接合した接合部Ｍと、接合部Ｍの外周に形成された肉の盛り上がり（返り）Ｎとからなる圧接固定部２５が形成される。そして、フランジ部２３および軸部２１の拘束状態を解除した後、軸部２１を軸受３１から抜き取ると、軸部２１の下端にフランジ部２３が接合してなるアセンブリ２６が得られる。

（Ｂ）射出成形工程
以上のようにして得られたアセンブリ２６は射出成形工程に移送される。この工程では、アセンブリ２６をインサート部品とし、軸部２１のラジアル軸受面Ａを基準としてスラスト部材２２を構成する被覆層２４が溶融材料（ここでは溶融樹脂）で射出成形される。図７（Ａ）は、射出成形工程の一例を概念的に示すものであり、同図に示す金型は、軸方向に相対移動可能に同軸配置された可動側の上型３４および固定側の下型３５で主要部が構成され、両型３４，３５で被覆層２４（スラスト部材２２）形状に対応したキャビティ３７が形成される。

上型３４にはキャビティ３７に溶融材料Ｐを射出・充填するゲート３４ａが設けられている。上型３４の端面のうち、フランジ部２３の下端面２３ｂとキャビティ３７を介して軸方向に対向する下端面３４ｂには、スラスト部材２２のスラスト軸受面Ｃに設けるべき動圧溝形状に対応した型部３９が設けられている。

下型３５には収容部３５ａが設けられ、アセンブリ２６はこの収容部３５ａの内周に軸部２１を挿入することにより位置決め配置される。下型３５の上端面３５ｂのうち、フランジ部２３の上端面２３ａとキャビティ３７を介して軸方向に対向する部位には、スラスト部材２２の上側端面２２ａのスラスト軸受面Ｂに設けるべき動圧溝２２ａ１形状に対応した型部３８が設けられている。下型３５の内周には、下型３５に対して軸方向に相対移動可能なノックアウトピン３６が設けられ、ノックアウトピン３６の上端面３６ａで軸部２１の上端面が支持される。なお、図７（Ａ）は、ノックアウトピン３６が原点位置にある状態を示すものであり、この状態で、下型３５の上端面３５ｂとノックアウトピン３６の上端面３６ａとの軸方向離間距離は軸部２１の軸方向寸法よりも所定量短く設定されている。従って、軸部２１を収容部３５ａに挿入した状態で、圧接固定部２５は、下型３５の上端面３５ａに非接触とされる。

本実施形態においては、軸部材２に求められる各種精度、例えば、軸部２１のラジアル軸受面Ａに対するスラスト部材２２のスラスト軸受面Ｂの直角度や両スラスト軸受面Ｂ，Ｃ間の平行度が、被覆層２４の射出成形時に確保される仕様となっている。そのため、収容部３５ａの内壁面に対する下型３５の上端面３５ｂの直角度、および上下型３４，３５の衝合状態における下型３５の上端面３５ｂに対する上型３４の下端面３４ｂの平行度は、上記要求精度を満足し得る精度に仕上げられている。なお、被覆層２４の肉厚が部分的に異なると、成形収縮量の差に起因して所望形状のスラスト部材２２が得られないおそれがある。そのため、キャビティ３７の寸法は、その全体に亘って略均一に設定するのが望ましい。

上記構成の金型において、軸部２１を下型３５の収容部３５ａに挿入して軸部２１のラジアル軸受面Ａ，Ａを拘束した後、上型３４を下型３５に接近させて型締めする。型締め完了後、ゲート３４ａを介してキャビティ３７内に溶融材料Ｐ（溶融樹脂）を射出・充填し、被覆層２４を型成形する。溶融樹脂の固化完了後型開きを行い、ノックアウトピン３６を押し上げると、図７（Ｂ）に示すように、軸部２１の下端に摩擦圧接されたフランジ部２３、および圧接固定部２５を含んでフランジ部２３の全表面を被覆する被覆層２４からなるスラスト部材２２が形成され、これにより図２に示す軸部材２が得られる。また、スラスト部材２２の上下端面２２ａ，２２ｂ（被覆層２４の表面）には、スラスト軸受面Ｂ、Ｃ（動圧溝）が被覆層２４の成形と同時に型成形される。

なお、溶融材料Ｐとしての溶融樹脂は、射出可能であれば非晶性樹脂、結晶性樹脂を問わず使用可能である。使用可能な非晶性樹脂としては、例えば、ポリサルフォン（ＰＳＵ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニルサルフォン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等が挙げられ、また使用可能な結晶性樹脂としては、例えば、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等が挙げられる。これらのベース樹脂は、単独で用いる他、二種以上を混合して使用することもできる。また、上記のベース樹脂には、これに種々の特性を付与するための各種充填材を任意の割合で配合することもできる。

溶融材料Ｐとしては、上記の樹脂以外にも金属材料、例えばマグネシウム合金等の低融点金属を使用することも可能である。この場合、被覆層２４は金属製となり、上記のように被覆層２４を樹脂製とする場合に比べ、スラスト部材２２の耐摩耗性を高めることが可能となる。なお、金属製の被覆層２４は、低融点金属で射出成形する以外にも、金属粉とバインダーの混合物を射出成形した後、脱脂・焼結するいわゆるＭＩＭ成形で形成することも可能である。

以上に示すように、本発明に係る流体軸受装置１では、軸部材２の軸部２１とフランジ部２３とが、摩擦圧接によって接合されているので、両者の接合に際してねじやレーザ等の他媒体を用いる必要がない。しかも、軸部２１の下端にねじ溝を設けたり、相互に対向する軸部２１の下端面２１ｃ１やフランジ部２３の上端面２３ａに突起を設けたりする必要がなく、軸部２１およびフランジ部２３の端面形状を単純化することができる。また、相互に対向する軸部２１の下端面２１ｃ１およびフランジ部２３の上端面２３ａの全体を接合させることができ、接合面積の拡大を通じて、両者間の固定強度を高めることができる。以上より、軸部２１に対するフランジ部２３の固定強度を低コストに高めることができる。なお、この軸部材２は、軸部２１およびフランジ部２３を一体形成した場合と同等の固定強度を有する。

また、本実施形態に係る軸部材２では、圧接固定部２５を含むフランジ部２３の両端面２３ａ、２３ｂを型成形された被覆層２４で被覆し、この被覆層２４の表面にスラスト軸受面Ｂ、Ｃを形成したので、摩擦圧接に伴って形成される返りＮを切削等の機械加工で除去する必要がなく、また、摩擦圧接に伴ってフランジ部２３が変形したとしても矯正加工を施す必要もない。従って、高精度なスラスト軸受面Ｂ、Ｃが低コストに得られる。

また、必要とされるラジアル軸受面Ａに対するスラスト軸受面Ｂの直角度、およびスラスト軸受面Ｂ，Ｃ間の平行度が、被覆層２４の成形時に確保される。従って、軸部２１に対するフランジ部２３の固定精度、およびフランジ部２３の形状精度を、軸部材２の回転精度に悪影響が出ない範囲においてラフにすることができ、摩擦圧接時の加工条件を緩和して製造コストの低廉化を図ることができる。また、被覆層２４は、アセンブリ２６（軸部２１およびフランジ部２３）をインサート部品として射出成形されるから、上記各種要求精度を容易に高めることができる。さらに、本実施形態では、スラスト動圧発生部としての動圧溝が被覆層２４の成形と同時に型成形されるので、この種の動圧溝を別途設ける手間を省いて、更なる製造コストの低廉化も図られる。

なお、本実施形態では、軸部２１およびフランジ部２３を同種のステンレス鋼で形成したが、摩擦圧接であれば、レーザ溶接や抵抗溶接では高い接合強度を確保するのが難しい異種金属間においても高い接合強度を確保することができる。そのため、軸部材２に必要とされる強度を確保し得る限りにおいて、軸部２１とフランジ部２３の形成材料の選択肢を広げることが、すなわち、要求品質に応じた最適材料を選択使用することができ、この点から軸部材２の低コスト化を図ることも可能となる。例えば、軸部２１をステンレス鋼で形成する一方、フランジ部２３を黄銅等で形成することができる。

また、本実施形態では、フランジ部２３の表面全体を被覆層２４で被覆した場合について説明を行なっているが、被覆層２４は、スラスト軸受面Ｂ，Ｃを有する面、すなわちフランジ部２３の両端面２３ａ，２３ｂを被覆するように設ければ足りる。

以上、本発明の一実施形態について説明を行ったが、本発明は、上記構成に限定適用されるものではない。以下、本発明に係る流体軸受装置の他の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下では、以上で説明したものに準じる構成には共通の参照番号を付して重複説明を省略する。

図８は、本発明に係る流体軸受装置の第２実施形態を示すものである。同図に示す流体軸受装置が、図２に示すものと異なる主な点は、軸部材２のスラスト部材２２の下側端面２２ｂにスラスト軸受面Ｃは形成されず、第２スラスト軸受部Ｔ２が、軸部２１の上端に固定されたディスクハブ３の円盤部３ａの下側端面３ａ１とハウジング７の上側端面７ｃとの間に設けられた点、およびシール空間Ｓが、ハウジング７のテーパ状外周面７ｄとディスクハブ３の円筒部３ｂの内周面３ｂ１との間に設けられる点にある。なお、図示例では、フランジ部２３の表面全体を被覆層２４で被覆した構成としているが、被覆層２４は、スラスト軸受面Ｂを有する面、すなわちフランジ部２３の上端面２３ａを被覆するように設ければ足りる。

図９は、本発明に係る流体軸受装置の第３実施形態を示すものである。同図に示す流体軸受装置では、軸部材２が、軸部２１の軸方向略中央部に固定された第２のスラスト部材４２をさらに備え、第２スラスト軸受部Ｔ２が、第２のスラスト部材４２と軸受スリーブ８の上側端面８ｄとの間に設けられる点、および両スラスト部材２２，４２の外周面２２ｃ，４２ｃが、ハウジング７の内周面７ａとの間にシール空間Ｓを形成する点で、図２および図８に示す実施形態と構成を異にする。このように２つのスラスト部材２２，４２を軸部２１に設けた軸部材２を用いる場合であっても、軸部２１と、軸部２１の下端に設けたスラスト部材２２（フランジ部２３）との一体品に関しては、上記本発明の構成を適用することができる。特に、下側のスラスト部材２２では、被覆層２４にシール面が形成されるから、精度の良いシール空間Ｓが低コストに得られる。

なお、図示例では、以上で説明した実施形態同様に、フランジ部２３の表面全体を被覆層２４で被覆した構成としているが、被覆層２４は、スラスト軸受面Ｂおよびシール面を有する面、すなわちフランジ部２３の上端面２３ａおよび外周面２３ｃを被覆するように設ければ足りる。

以上で説明を行った流体軸受装置は、何れも、ハウジング７と軸受スリーブ８とを別体品としたものであるが、両者を一体化した流体軸受装置にも本発明を好適に採用することができる。また、特に図２に示す流体軸受装置にあっては、さらに、蓋部材９又はシール部材１０をハウジング７に一体化することも可能である。

また、以上では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２およびスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２として、ヘ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、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２として、いわゆるステップ軸受、多円弧軸受、あるいは非真円軸受を、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２として、いわゆるステップ軸受や波形軸受を採用しても良い。また、以上では、ラジアル軸受部を軸方向２箇所に設けた構成を例示しているが、ラジアル軸受部を軸方向の１箇所あるいは３箇所以上に設けることもできる。

また、以上では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の双方を動圧軸受で構成した場合について説明を行ったが、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の一方又は双方をこれ以外の軸受で構成することもできる。例えば図示は省略するが、軸部材２のラジアル軸受面Ａを真円状に形成すると共に、対向する軸受スリーブ８の内周面８ａを真円状内周面とすることで、いわゆる真円軸受を構成することもできる。

情報機器用スピンドルモータの一例を概念的に示す断面図である。 本発明に係る流体軸受装置の第１実施形態を示す断面図である。 軸受スリーブの断面図である。 フランジ部の上側端面を示す図である。 摩擦圧接工程を概念的に示す断面図である。 （Ａ）図は摩擦圧接の初期段階、（Ｂ）図は摩擦圧接の完了状態を概念的に示す断面図である。 （Ａ）図は被覆層を射出成形する工程を概念的に示す断面図、（Ｂ）図は被覆層を射出成形した後の軸部材の要部拡大断面図である。 本発明に係る流体軸受装置の第２実施形態を示す断面図である。 本発明に係る流体軸受装置の第３実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１ 流体軸受装置
２ 軸部材
８ 軸受スリーブ
２１ 軸部
２２ スラスト部材
２３ フランジ部
２４ 被覆層
２５ 圧接固定部
２６ アセンブリ
Ａ ラジアル軸受面
Ｂ、Ｃ スラスト軸受面
Ｍ 接合部
Ｎ 返り
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２ スラスト軸受部

Claims (6)

1. 軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入され、軸受スリーブに対して相対回転する軸部材とを備え、軸部材が、ラジアル軸受面を有する軸部と、軸部の一端外径側に張り出したフランジ部とを有する流体軸受装置において、
   軸部材の軸部とフランジ部とを摩擦圧接したことを特徴とする流体軸受装置。
2. フランジ部の端面を型成形された被覆層で被覆し、被覆層の表面にスラスト軸受面を形成した請求項１記載の流体軸受装置。
3. 軸部の一端にフランジ部を摩擦圧接した後、軸部およびフランジ部をインサートして被覆層を射出成形した請求項２記載の流体軸受装置。
4. 被覆層の外周面と、これに対向する他部材との間にシール空間を形成した請求項２記載の流体軸受装置。
5. 被覆層が、樹脂で型成形された請求項２記載の流体軸受装置。
6. 被覆層が、金属で型成形された請求項２記載の流体軸受装置。

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