JP4685641B2

JP4685641B2 - 流体軸受装置及びその製造方法

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Publication number: JP4685641B2
Application number: JP2006012897A
Authority: JP
Inventors: 信好山下; 正明戸田; 仁彦尾藤
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2026-01-20
Also published as: JP2007192372A

Description

本発明は、流体軸受装置及びその製造方法に関するものである。

流体軸受装置は、ラジアル軸受隙間に生じる流体の潤滑膜で軸部材を相対回転自在に支持するものであり、近年では、その優れた回転精度、高速回転性、静粛性等を活かして、例えば、ＨＤＤ等の磁気ディスク駆動装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ等の光ディスク駆動装置、ＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク駆動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、あるいはファンモータなどの小型モータ用として使用されている。

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み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およびスラスト方向に支持するスラスト軸受部の双方を動圧軸受で構成する場合がある。この種の流体軸受装置（動圧軸受装置）におけるラジアル軸受部としては、例えば焼結金属製の軸受スリーブの内周面に、複数の動圧溝を有するラジアル軸受面を軸方向に離隔させて形成し、このラジアル軸受面と、ラジアル軸受面に対向する軸部材の外周面との間にラジアル軸受隙間を形成するものが知られている（特許文献１を参照）。
特開２００３−２３９９５１号公報特開平１１−２６９４７５号公報

上記のような流体軸受装置において、軸受スリーブをハウジング内周へ固定する方法として、例えば、圧入や圧入接着（接着剤介在の下での圧入）、あるいは隙間接着（固定する部材の嵌め合いを隙間嵌めとし、この隙間に接着剤を充填する方法）などがある。このうち、固定力の強い圧入や圧入接着は、軸受スリーブの外周面とハウジングの内周面との嵌め合いが締まり嵌めとなるため、ラジアル軸受面の形状が軸受スリーブの外周面やハウジング内周面の形状に倣う場合がある。このため、これらの外周面および内周面は高精度に仕上げる必要があり、このような高精度の加工は、軸受装置の製造コストの高騰を招く。軸受スリーブとハウジングとの固定を隙間接着で行うと、軸受スリーブの加工精度を緩和することができ、これにより製造コストを低減することができる。

一方、近年のＨＤＤ等のディスク装置では、ディスク容量の増大に伴い、搭載するディスク枚数が増加する傾向にある。ディスク枚数の増加により、ディスク駆動装置のスピンドルモータに組み込まれる軸受装置に負荷されるモーメント荷重が大きくなるため、軸受装置にはさらに高いモーメント剛性が求められている。特に、複数枚のディスクを搭載したスピンドルモータを軸方向が水平な状態で使用する場合には、軸受装置に大きなモーメント荷重が負荷されるため、これに耐えうるモーメント剛性が要求される。

軸受装置のモーメント剛性を高めるには、二つの軸受面間のスパンをできるだけ大きくするのが有効である。しかしながら、従来のように、一つの軸受スリーブに二つの軸受面を設けた場合、軸受面間のスパン拡大に伴って軸受スリーブが軸方向に細長くなるので、軸受スリーブの製作過程で種々の不具合を生じる可能性がある。例えば上記のように焼結金属で軸受スリーブを形成する場合、圧粉成形時にその全体に成形圧力を均一に作用させることが難しくなり、焼結金属の密度にばらつきを生じる。密度のばらつきは、焼結金属の表面空孔を介した油の滲み出しや焼結金属内部への油の還流を不均一化し、これが原因となって軸受性能の低下を招くおそれがある。この問題は、例えば特許文献２に示すように、それぞれに軸受面を有する複数の軸受スリーブを軸方向に並べて配置することで解決することができる。

このように、複数の軸受スリーブを軸方向に並べて配置する場合、軸受面を有する各軸受スリーブの内周面の精度は、軸受隙間の精度、ひいては軸受性能に大きく影響するため、各軸受スリーブは内周面（最内径面）を基準とした芯だしを行った状態でハウジングの内周に固定される。しかしながら、軸受スリーブの内周面の中心と外周面の中心とを一致させることは、加工上困難であり、通常は偏心していることが多い（図４を参照）。このため、内周面を基準とした芯だしを行った状態で、軸受スリーブの外周がハウジングの内周面よりも大きくなることがある（図５を参照）。この状態で各軸受スリーブをハウジングの内周に挿入すると、これらの嵌め合いが部分的に締まり嵌めとなるため、上記の圧入等による固定方法と同様にラジアル軸受面の面精度が低下するおそれがある。

本発明の課題は、優れた軸受性能およびモーメント剛性を有する流体軸受装置を低コストに提供することである。

前記課題を解決するため、本発明の流体軸受装置は、ラジアル軸受面を有する軸受スリーブと、軸受スリーブを固定したハウジングと、軸受スリーブの内周に挿入される軸部材と、軸受スリーブのラジアル軸受面と軸部材の外周面との間に、軸方向に離隔して形成されるラジアル軸受隙間とを備え、複数の軸受スリーブが軸方向に並べて配置され、複数の軸受スリーブが、各軸受スリーブの最内径面を基準として芯出しされ、且つ、各軸受スリーブの最大厚肉部の円周方向位置を一致又は近接させた状態で、ハウジングの内周に圧入を伴わない隙間接着により固定されていることを特徴とする。

また、前記課題を解決するため、本発明の製造方法は、ラジアル軸受面を有する軸受スリーブと、軸受スリーブを固定したハウジングと、軸受スリーブの内周に挿入される軸部材と、軸受スリーブのラジアル軸受面と軸部材の外周面との間に、軸方向に離隔して形成されるラジアル軸受隙間とを備える流体軸受装置を製造するための方法であって、複数の軸受スリーブを軸方向に並べ、各軸受スリーブの最内径面を基準とした芯だしを行い、その状態で各軸受スリーブを相対回転させることにより、全ての軸受スリーブを含む最小径の幾何学的円筒の径がハウジングの内径よりも小さくなるように設定し、複数の軸受スリーブをハウジングの内周に圧入を伴わない隙間接着により固定することを特徴とする。

このように本発明の流体軸受装置では、ラジアル軸受面を有する軸受スリーブが軸方向に並べて配置されているので、ラジアル軸受面とこれに対向する軸部材の外周面との間のラジアル軸受隙間は、軸方向に離隔した複数箇所に形成される。この構成であれば、隣接するラジアル軸受面間の軸方向スパンを拡大した場合でも、個々の軸受スリーブの軸方向寸法の拡大を抑制することができる。従って、モーメント剛性の向上を図る一方で、個々の軸受スリーブを均質化して、軸受性能の向上を図ることができる。例えば軸受スリーブが焼結金属製である場合にも、その圧粉成形時の成形圧力のばらつきを抑えて均一密度を得ることが可能であり、軸受性能が高まる。

また、各軸受スリーブが偏肉し、それぞれの最内径面を基準とした芯だしを行った状態でハウジングの内周に隙間嵌めできない場合であっても、各軸受スリーブの最大厚肉部の円周方向位置を一致又は近接（例えば円周方向９０°の領域内に配置する）させることにより、隙間嵌めを可能とすることができる。具体的には、各軸受スリーブの最内径面を基準とした芯だしを行った状態で、各軸受スリーブを相対回転させ、全ての軸受スリーブを含む最小径の幾何学的円筒の径がハウジングの内径よりも小さくなるように設定することにより、ハウジングと各軸受スリーブとの隙間嵌めが可能となる。これにより、各軸受スリーブの外周面とハウジングの内周面とを隙間接着により固定することができるため、圧入や圧入接着に比べ軸受スリーブの外周面およびハウジングの内周面に要求される面精度を緩和することができ、コストの低減を図ることができる。

このような隙間接着では、接着される部材間の隙間（以下、接着隙間と称す）が大きすぎると、十分な固定力が得られないおそれがある。本発明では、各軸受スリーブの外周面とハウジングの内周面との間の隙間幅（半径隙間を言うものとする。以下同じ。）の最大値を１００μｍ以下としたことにより、接着による十分な固定力が得られ、衝撃荷重等により軸受スリーブがハウジングに対してずれたり、脱落したりする不具合を回避することができる。

以上のように、本発明によると、優れた軸受性能およびモーメント剛性を有する軸受装置を低コストに得ることができる。

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、本発明に係る流体軸受装置の一例として動圧軸受装置１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を回転自在に非接触支持する動圧軸受装置１と、軸部材２に装着されたロータ（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４およびロータマグネット５を備えている。ステータコイル４はブラケット６の外周に取付けられ、ロータマグネット５はディスクハブ３の内周に取付けられる。動圧軸受装置１のハウジング７は、ブラケット６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Ｄが複数枚保持される。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との間の電磁力でロータマグネット５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、上記スピンドルモータで使用される動圧軸受装置１の一例を示すものである。この動圧軸受装置１は、ハウジング７と、ハウジング７の内周に固定されるスリーブ部８と、スリーブ部８の内周に挿入された軸部材２と、ハウジング７の一端開口をシールするシール部材９と、ハウジング７の他端開口を封口する蓋部材１０とを主要な構成部品として備える。スリーブ部８は軸方向に並べて配置された複数の軸受スリーブで構成され、本実施形態では、端面同士を接触させた二つの軸受スリーブ（第１軸受スリーブ８１と第２軸受スリーブ８２）で構成される場合を例示する。なお、以下説明の便宜上、シール部材９の側を上側、その軸方向反対側を下側として説明を進める。

軸部材２は、軸部２ａと、軸部２ａの下端で外径側に張り出したフランジ部２ｂとを一体または別体に有する。この軸部材２は、全体をステンレス鋼等の金属材で形成する他、例えば軸部２ａを金属製、フランジ部２ｂを樹脂製とした金属と樹脂のハイブリッド構造とすることもできる。本実施形態において、軸部２ａの外周面２ａ１は動圧溝等のない平滑な円筒面に、フランジ部２ｂの両端面２ｂ１、２ｂ２は動圧溝等のない平滑な平面に形成されている。

ハウジング７は、例えば、樹脂材料を射出成形して円筒状に形成され、その内周面７ａは、同径でストレートな円筒面となっている。図１に示すブラケット６の内周面にハウジング７の外周面が圧入、接着、圧入接着等適宜の手段で固定される。

ハウジング７を形成する樹脂材料は射出成形可能な樹脂材料であれば非晶性樹脂・結晶性樹脂を問わず使用可能で、例えば、非晶性樹脂として、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、結晶性樹脂として、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）等を用いることができる。もちろんこれらは一例にすぎず、軸受の用途や使用環境に適したその他の樹脂材料を使用することもできる。上記の樹脂材料には、必要に応じて強化材（繊維状、粉末上等の形態は問わない）や潤滑剤、導電材等の各種充填材が一種または二種以上配合される。

この他、黄銅やアルミニウム合金等の軟質金属材料、その他の金属材料でハウジング７を形成することもできる。

ハウジング７の上端開口部の内周には、金属材料や樹脂材料で形成された環状のシール部材９が、例えば圧入、接着、あるいはこれらを併用して固定される。シール部材９の内周面９ａは、軸部２ａの外周面２ａ１に設けられたテーパ面２ａ２とシール空間Ｓを介して対向する。軸部２ａのテーパ面２ａ２は上側に向かって漸次縮径しており、軸部材２の回転により遠心力シールとしても機能する。動圧軸受装置の組立後、シール部材９で密封された動圧軸受装置１の内部空間に潤滑流体として例えば潤滑油が充満され、この状態では、潤滑油の油面はシール空間Ｓの範囲内に維持される。なお部品点数の削減および組立工数の削減のため、シール部材９をハウジング７と一体成形することもできる。また、軸部材２の外周面２ａ１をストレート形状とし、シール部材９の内周面９ａをテーパ形状にすることでシール空間Ｓを形成することもできる。

ハウジング７の下端開口部は、ハウジング７とは別体の蓋部材１０で封口される。蓋部材１０は、金属材料あるいは樹脂材料で円盤状に形成され、例えば圧入、接着、またはこれらを併用して固定される。蓋部材１０の上側端面１０ａの一部環状領域には、第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受面Ｃが形成され、当該スラスト軸受面Ｃには、例えばスパイラル形状に配列された動圧溝が形成されている（図示省略）。

第１、第２軸受スリーブ８１、８２は、共に焼結金属からなる多孔質体、特に銅を主成分とする燒結金属の多孔質体で円筒状に形成される。両軸受スリーブ８１、８２は、軸方向同一長さに形成されている。なお、第１、第２軸受スリーブ８１、８２の一方または双方は、焼結金属以外にも、黄銅等の軟質金属で形成することもできる。本実施形態においては、二つの軸受スリーブ８１、８２は、その端面同士を密着させた状態でハウジング７の内周面に固定されている。端面同士を密着させることで、２つの軸受スリーブ８１、８２の間で潤滑油を行き来させることができ、軸受装置内で潤滑油をよりダイナミックに流動させることが可能となる。

軸受スリーブ８１、８２はハウジング７の内周に隙間接着により固定される。これにより、軸受スリーブ８１、８２の外周面８１ｄ、８２ｄや、ハウジング７の内周面７ａの面精度を緩和することができるため、コストの低減を図ることができる。

第１軸受スリーブ８１の内周面８１ａの上端には、第１ラジアル軸受部Ｒ１のラジアル軸受面Ａ１が設けられる。ラジアル軸受面Ａ１には、例えば図３（ａ）に示すように、ヘリングボーン形状の動圧溝８１ａ１、該動圧溝８１ａ１を区画する凸状の背部８１ａ２が形成される。また、第２軸受スリーブ８２の内周面８２ａの下端には、第２ラジアル軸受部Ｒ２のラジアル軸受面Ａ２が設けられ、ラジアル軸受面Ａ２には、軸方向中心に対して上下対称なヘリングボーン形状の動圧溝８２ａ１、該動圧溝８２ａ１を区画する凸状の背部８２ａ２が形成される。軸受スリーブ８１、８２の何れでも、ラジアル軸受面Ａ１、Ａ２以外の領域では、その内径寸法は両軸受面の動圧溝８１ａ１、８２ａ１での内径寸法と同径もしくはこれよりも大径に設定されている。

第１軸受スリーブ８１の動圧溝８１ａ１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。そのため、軸部材２の回転時、第１軸受スリーブ８１の動圧溝８１ａ１による潤滑油の引き込み力（ポンピング力）は第２軸受スリーブ８２の対称形の動圧溝８２ａ１に比べ相対的に大きくなる。なお、動圧溝８１ａ１、８２ａ１の形状としては、公知のその他の形状、例えばスパイラル形状等に形成することもできる。また、第１および第二軸受スリーブ８１、８２のラジアル軸受面Ａ１、Ａ２を動圧溝のない真円形状とし、これに対向する軸部材２の軸部外周面２ａ１に同様の動圧溝を形成してもよい。

第２軸受スリーブ８２の下側端面８２ｃの一部環状領域には、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受面Ｂが形成され、当該スラスト軸受面Ｂには、例えば図３（ｂ）に示すように、スパイラル形状の動圧溝８２ｃ１が形成されている。動圧溝形状は、公知のその他の形状、例えばヘリングボーン形状に形成することもできる。

第１軸受スリーブ８１および第２軸受スリーブ８２の外周面には、一または複数の軸方向の循環溝８１ｅ、８２ｅが形成される。また、第１軸受スリーブ８１の上側端面８１ｂには、半径方向の循環溝８１ｆが形成される。

以上の構成を有する第１軸受スリーブ８１の内周面８１ａは、例えば、第１軸受スリーブ８１の内周面８１ａに、当該内周面８１ａの形状に対応した成形部をその外周に有するサイジングピンを挿入し、その状態で金型に入れて圧縮成形（サイジング）することで形成することができる。圧縮成形により、第１軸受スリーブ８１の内周面８１ａが塑性流動を起こしてサイジングピンの成形部に食い付き、成形部の表面形状が軸受スリーブ内周面８１ａに転写される。これにより、第１軸受スリーブ８１の内周面８１ａにラジアル軸受面Ａ１を精度良く成形することができる。第１軸受スリーブ８１を圧縮成形用の金型から取り出すと、軸受スリーブ８１にスプリングバックが生じて成形した内周面８１ａが拡径するので、成形後の内周面８１ａを崩すことなく、サイジングピンをスムーズに軸受スリーブ８１の内周から抜き取ることができる。ラジアル軸受面Ａ１は、上記圧縮成形以外の方法、例えばインクジェット印刷等で形成することもできる。なお、第２軸受スリーブ８２の内周面８２ａへのラジアル軸受面Ａ２の形成方法は、第１軸受スリーブ８１のそれに準ずるので、重複説明を省略する。

上記構成の動圧軸受装置１において、軸部材２が回転すると、第１軸受スリーブ８１の内周面８１ａのラジアル軸受面Ａ１、および第２軸受スリーブ８２の内周面８２ａのラジアル軸受面Ａ２は、それぞれ軸部材２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、上記ラジアル軸受隙間に充満された潤滑油は、動圧溝の動圧作用によってその圧力が高められ、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第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２とが形成される。

また、軸部材２が回転すると、第２軸受スリーブ８２の下側端面８２ｃのスラスト軸受面Ｂとなる領域がフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１と所定のスラスト軸受隙間を介して対向し、蓋部材１０の上側端面１０ａのスラスト軸受面Ｃとなる領域がフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２と所定のスラスト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、各スラスト軸受隙間に充満された潤滑油は、動圧溝の動圧作用によってその圧力が高められ、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。

さらに、軸部材２の回転中は、上側のラジアル軸受面Ａ１での上下の動圧溝８１ａ１のポンピング力差により、軸受スリーブ８１、８２の内周面８１ａ、８２ａと軸部材２の外周面２ａ１との間の隙間で潤滑油が下方へ向けて流れる。下方に押し込まれた潤滑油は、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間→軸方向の循環溝８２ｅ、８１ｅ→半径方向の循環溝８１ｆを経て第１ラジアル軸受部のラジアル軸受隙間に戻る。このように軸受装置の内部を潤滑油が循環することで、潤滑油の局部的な負圧発生を防止し、これに伴う気泡の発生を回避することができる。なお、軸方向の循環溝８２ｅ、８１ｅや半径方向の循環溝８１ｆは、ハウジング７の内周面やシール部材９の下側端面に形成することもできる。

このような軸受内部での潤滑油の循環は、ラジアル軸受面Ａ１、Ａ２の動圧溝の長さ等を調整することにより、上記とは逆向きの循環とすることもできる。また、特に潤滑油を強制的に循環させる必要のない場合は、ラジアル軸受面Ａ１およびＡ２の動圧溝の双方を、それぞれの軸方向中心に対して上下対称な形状とすることもできる。

以上の構成を有する動圧軸受装置１は、例えば、ハウジング７の内周に二つの軸受スリーブ８１、８２、およびシール部材９を固定した後、軸受スリーブ８１、８２の内周に軸部材２を挿入し、さらに蓋部材１０でハウジング７の下端開口部を封口することで組み立てられる。その後、ハウジング7の内部空間に潤滑油を注油することで、図1に示す動圧軸受装置１が完成する。

この組立工程において、ハウジング７の内周に二つの軸受スリーブ８１、８２を固定する際、軸受スリーブ８１、８２は、ラジアル軸受面Ａ１、Ａ２相互間で芯出しした状態でハウジング７の内周に挿入され、隙間接着により固定される。このように、各軸受スリーブ８１、８２を、ラジアル軸受面Ａ１、Ａ２を基準とした芯だしを行った状態でハウジング内周へ固定することにより、ラジアル軸受面Ａ１、Ａ２が精度良く固定されるため、ラジアル軸受隙間が高精度に設定され、優れた軸受性能を得ることができる。

軸受スリーブ８１および８２の芯だしは、例えば、軸受スリーブ８１、８２の内周に、各軸受スリーブの最内径面となるラジアル軸受面Ａ１、Ａ２の背部８１ａ２、８２ａ２と同径もしくは僅かに小径な冶具を挿入することにより行われる。あるいは、軸受スリーブ８１、８２の内周に、拡径・縮径が可能な冶具を縮径させた状態で挿入した後、スリーブ内周で拡径させることにより、芯だしを行うこともできる。

軸受スリーブ８１、８２は、成形誤差等によって、図４に誇張して示すように、円周方向で厚肉部と薄肉部を有する偏肉形状となる場合がある（ここでは、軸方向の肉厚は図４に示す状態で均一であるものとする）。この偏肉形状は、図示のように、例えば各スリーブの外周面と内周面の軸心が偏心した形態で現れる。図４において、軸受スリーブ８１の肉厚が最大値Ｔmaxとなる円周方向位置を最大厚肉部Ｂ１で示す。このとき、図５に示すように、各軸受スリーブ８１、８２の最大厚肉部Ｂ１、Ｂ２が円周方向で大きく位置ずれした状態で、軸受スリーブ８１および８２を上記のようにラジアル軸受面Ａ１、Ａ２基準で芯だしすると、軸受スリーブ８１および８２を含む最小径の幾何学的円筒Ｃ（図５に一点鎖線で示す）の径Ｒ_Ｃが、ハウジング７の内周面７ａ（図５に二点鎖線で示す）の径Ｒ_Ｈよりも大きくなる場合がある。この状態では、軸受スリーブ８１、８２の外周面８１ｄ、８２ｄとハウジング７の内周面７ａとの嵌め合いを全周で隙間嵌めとすることができず、一部が締まり嵌めとなる。これにより、軸受スリーブ８１、８２の外周面８１ｄ、８２ｄの一部が加圧され、軸受面を有する内周面８１ａ、８２ａの一部が変形し、軸受性能が低下するおそれがある。

このような不具合を回避するためには、例えば、軸受スリーブ８１、８２の肉厚を円周方向で均一に製造すればよいが、物理的に均一径とすることは実際上困難である。あるいは、ハウジング７の内径を、前記幾何学的円筒Ｃよりも大きくなるように予め大径に設計することもでも考えられるが、この場合、軸受スリーブ８１、８２の外周面８１ｄ、８２ｄとハウジング７の内周面７ａとの間の隙間が過度に大きくなり、接着による十分な固定力が得られないおそれがある。

そこで、本発明にかかる製造方法のように、軸受スリーブ８１および８２を、芯だしした状態を保ったまま相対的に回転させ、それぞれの最大厚肉部Ｂ１、Ｂ２の円周方向位置を近接、又は一致させることにより、前記幾何学的円筒Ｃの径Ｒ_Ｃをハウジングの内径Ｒ_Ｈよりも小さくすることができる（図５（ｂ）を参照）。ここでの近接状態は、両スリーブ８１および８２の各最大厚肉部が円周方向９０°以内の領域に存在する状態をいう。これにより、軸受スリーブ８１、８２の加工精度を向上させたり、ハウジング７内周面を大径に設計したりすることなく、芯だしした軸受スリーブ８１および８２の外周面８１ｄ、８２ｄとハウジング７の内周面７ａとの嵌め合いを隙間嵌めとすることができる。その後、両軸受スリーブ８１、８２は、両者の円周方向の位置関係を保持したままハウジングの内周に挿入され、隙間接着される。十分な接着力を確保するため、軸受スリーブ外周面８１ｄ、８２ｄとハウジング内周面７ａとの間の隙間幅のうちで、最大の隙間幅は１００μｍ以下、望ましくは５０μｍ以下、より望ましくは２０μｍ以下に設定すると良い。

軸受スリーブ８１、８２をハウジング７の内周に挿入する際には、ハウジング７の外周面７ｂと軸受スリーブ８１、８２の内周面８１ａ、８２ａ（詳細にはラジアル軸受面Ａ１、Ａ２）との間で芯出しが行われる。このとき、ハウジング７の外周面７ｂと、軸受スリーブ８１、８２の内周面８１ａ、８２ａとの同軸度の精度が悪いと、ハウジング７の外周にブラケット６を介して固定されるステータコイル４と、軸受スリーブ８１、８２の内周に挿入される軸部材２にディスクハブ３を介して固定されるロータマグネット５との間のギャップ幅（図１にＬ１で示す）にばらつきが生じる。このようにステータコイル４とロータマグネット５とのギャップ幅Ｌ１がばらついた状態では、安定した励起力が得られず、モータの回転精度に悪影響を及ぼすおそれがある。このような不具合を回避するために、ハウジング７の外周面７ｂと、軸受スリーブ８１、８２の内周面８１ａ、８２ａとの同軸度は、２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下に設定することが望ましい。

なお、ここでいう同軸度とは、ＪＩＳＢ０６２１−１９８４で定義されているように、基準軸線と同一直線上にあるべき軸線の基準軸線からの狂いの大きさをいい、その大きさは、上記軸線を全て含み、基準軸線と同軸である幾何学的円筒のうち、最も小さい円筒の直径で表される。例えば図５（ｂ）に示す実施形態では、軸受スリーブ８１、８２の内周面８１ａ、８２ａの中心軸Ｏと、ハウジング７の外周面７ｂの中心軸Ｏ_Ｈとの距離Ｌ２で同軸度を評価する。

各軸受スリーブ８１、８２の偏肉度合いによっては、軸受スリーブ８１、８２の内周面とハウジングの外周面７ｂとの間で芯出しを行った際に、図６に示すように、円周方向の一部領域で、軸受スリーブ８１、８２の外周面８１ｄ、８２ｄとハウジングの内周面７ａとの間に締め代を生じる場合がある。この場合、上記同軸度の範囲内で軸受スリーブ８１、８２を一体に半径方向移動させれば、締め代を解消して全周での隙間接着を実現することができる。一方、上記同軸度の範囲内で締め代を解消できない場合には、両軸受スリーブ８１、８２をハウジング７に対して一体に相対回転させ、軸受スリーブ８１、８２の最大厚肉部Ｂ１、Ｂ２を最大接着隙間Ｌmaxに一致または近接させれば、同軸度を確保しつつ全周で隙間接着を実現することが可能となる。

以上では、軸受スリーブ８１、８２が円周方向にのみ偏肉した場合を例示したが、本発明は、軸方向にも偏肉した軸受スリーブにも適用できる。図７は、軸方向および円周方向に偏肉した軸受スリーブ８１、８２を、それぞれの内周面８１ａ、８２ａを基準として芯だしした状態を示す。このとき、軸受スリーブ８１、８２を含む最小径の幾何学的円筒Ｃの径Ｒ_Ｃは、ハウジング７の内径Ｒ_Ｈよりも大きい。よって、軸受スリーブ８１、８２を芯だしした状態を保ったまま相対回転させることにより、図８に示すように、前記幾何学的円筒Ｃの径Ｒ_Ｃをハウジング７の内径Ｒ_Ｈよりも小さくすることができ、軸受スリーブ８１、８２をハウジング７の内周への挿入が可能となる。

以上に示したように、本発明では、軸方向に複数の軸受スリーブ８１、８２を並べて配置しているので、ラジアル軸受面Ａ１、Ａ２間の軸方向スパンを大きくした場合でも、軸受スリーブの長大化を回避することができる。従って、高いモーメント剛性が得られる一方、焼結金属製軸受スリーブの圧粉成形時にも密度のバラツキが生じず、安定して潤滑油を軸受スリーブの内部と外部の間で循環させることができる。

以上に述べた本発明の構成は、上記構成の流体軸受装置のみならず、他の構成の流体軸受装置にも好ましく適用することができる。以下、図９〜図１１に動圧軸受装置１の他の構成例を示すが、図２および図３に示す構成と機能・作用を同一にする部材・部位については、同一の参照番号を付与し、重複説明を省略する。

図９は、動圧軸受装置１の第２構成例を示している。同図に示す動圧軸受装置１は、主に、蓋部材１０をハウジング７と一体に形成した点で、図２に示す動圧軸受装置１と構成を異にする。この場合、軸部材２のフランジ部２ｂは、ハウジング１７の側部１７ａと底部１７ｂの境界部内周に設けられた段部１７ｃによって得られる軸方向空間に収容される。

図１０は、動圧軸受装置１の第３構成例を示している。同図に示す動圧軸受装置１は、ハウジング１７の段部１７ｃを省略した点で、図９に示す第２構成例の動圧軸受装置１と構成を異にする。この場合、図９に示す構成の動圧軸受装置１に比べ、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２における支持面積を拡大させ、スラスト軸受部におけるモーメント荷重に対する負荷能力を向上させることができる。

図１１は、動圧軸受装置１の第４構成例を示している。同図に示す動圧軸受装置１は、主に、ハウジング７の両端開口部にシール空間Ｓ１、Ｓ２を設けた点、およびスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２スリーブ部８の両端に設けた点で図２に示す動圧軸受装置１と構成を異にする。この場合、シール空間Ｓ１は、軸部材２に固定された第１シール部材１９の外周面１９ａとハウジング７の上端開口部の内周面との間に、またシール空間Ｓ２は第２シール部材２０の外周面２０ａと、ハウジング７の下端開口部の内周面との間に形成される。また、第１スラスト軸受部Ｔ１は、第１シール部材１９の下側端面１９ｂと第１軸受スリーブ８１の上側端面８１ｂとの間に設けられ、第２スラスト軸受部Ｔ２は、第２シール部材２０の上側端面２０ｂと第２軸受スリーブ８２の下側端面８２ｃとの間に設けられる。

本構成の動圧軸受装置１は、図２に示す動圧軸受装置１と比べ、両スラスト軸受部間の離間距離が大きくなっているため、スラスト軸受部におけるモーメント荷重に対する負荷能力を向上させることができる。

以上の説明では、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等の動圧溝によって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。

例えば、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２として、いわゆるステップ軸受や多円弧軸受を採用しても良い。また、動圧発生部を有しない真円軸受を用いることもできる。スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の一方又は双方は、例えば、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、いわゆる波型軸受（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。

また、以上の説明では、スリーブ部８を軸方向に並べて配置した２つの軸受スリーブ８１、８２で構成する形態について説明を行ったが、軸受スリーブを軸方向に３個以上並べてスリーブ部８を構成することもできる。

また、以上の説明では、２つの軸受スリーブ８１、８２の端面同士を接触させた構成を例示しているが、必ずしも接触させる必要は無く、両スリーブ８１、８２を軸方向に離隔して配置することもでき、さらに両スリーブ８１、８２の間の隙間にスペーサを配置することもできる。スペーサを含油金属や含油樹脂等の含油性を有する材料で形成すれば、軸受スリーブ８１、８２に対する補油機能を確保することが可能となる。

また、以上の説明では、動圧軸受装置１の内部に充満する流体として、潤滑油を例示したが、それ以外にも各軸受隙間に動圧を発生させることができる流体、例えば空気等の気体や、磁性流体等を使用することもできる。

本発明に係る流体軸受装置（動圧軸受装置１）を組み込んだ情報機器用スピンドルモータの断面図である。動圧軸受装置１の断面図である。（ａ）図は軸受スリーブの断面図、（ｂ）図は第２軸受スリーブの下側端面を示す図である。偏肉した軸受スリーブ８１（８２）を誇張して示す横断面図である。（ａ）軸受スリーブ８１、８２を内周面を基準として芯だしした状態を示す上面図である。（ｂ）軸受スリーブ８１、８２を相対回転させた後の状態を示す上面図である。軸受スリーブ８１、８２の内周面の軸線Ｏと、ハウジング７の外周面７ｂの軸線Ｏ_Ｈとが平行でない場合の同軸度の評価を概念的に示す図である。軸方向および円周方向に偏肉した軸受スリーブ８１、８２を芯だしした状態を示す正面図である。軸方向および円周方向に偏肉した軸受スリーブ８１、８２を相対回転した後の状態を示す正面図である。動圧軸受装置１の第２の構成を示す断面図である。動圧軸受装置１の第３の構成を示す断面図である。動圧軸受装置１の第４の構成を示す断面図である。

符号の説明

１動圧軸受装置
２軸部材
７ハウジング
８スリーブ部
８１、８２軸受スリーブ
９シール部材
１１、１２、１３冶具
Ａ１、Ａ２ラジアル軸受面
Ｂ、Ｃスラスト軸受面
Ｒ１、Ｒ２ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２スラスト軸受部
Ｂ１、Ｂ２最大厚肉部
Ｓシール空間
Ｃ幾何学的円筒
Ｒ_Ｈハウジングの内径
Ｒ_Ｃ幾何学的円筒の径

Claims

ラジアル軸受面を有する軸受スリーブと、軸受スリーブを固定したハウジングと、軸受スリーブの内周に挿入される軸部材と、軸受スリーブのラジアル軸受面と軸部材の外周面との間に、軸方向に離隔して形成されるラジアル軸受隙間とを備える流体軸受装置において、
複数の軸受スリーブが軸方向に並べて配置され、複数の軸受スリーブが、各軸受スリーブの最内径面を基準として芯出しされ、且つ、各軸受スリーブの最大厚肉部の円周方向位置を一致又は近接させた状態で、ハウジングの内周に圧入を伴わない隙間接着により固定されていることを特徴とする流体軸受装置。
各軸受スリーブの最大厚肉部を円周方向９０°の領域内に配置した請求項１記載の流体軸受装置。
各軸受スリーブの外周面とハウジングの内周面との隙間幅の最大値が１００μｍ以下である請求項１記載の流体軸受装置。
ラジアル軸受面を有する軸受スリーブと、軸受スリーブを固定したハウジングと、軸受スリーブの内周に挿入される軸部材と、軸受スリーブのラジアル軸受面と軸部材の外周面との間に、軸方向に離隔して形成されるラジアル軸受隙間とを備える流体軸受装置を製造するための方法であって、
複数の軸受スリーブを軸方向に並べ、各軸受スリーブの最内径面を基準とした芯だしを行い、その状態で各軸受スリーブを相対回転させることにより、全ての軸受スリーブを含む最小径の幾何学的円筒の径がハウジングの内径よりも小さくなるように設定し、複数の軸受スリーブをハウジングの内周に圧入を伴わない隙間接着により固定することを特徴とする流体軸受装置の製造方法。