JP4739030B2 - 流体軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体軸受装置に関する。

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、例えば軸受スリーブの内周面と、これに対向する軸部材の外周面との何れか一方に、動圧発生部としての動圧溝を形成すると共に、両面間にラジアル軸受隙間を形成するものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００３−２３９９５１号公報

ところで、この種の軸受装置において、ラジアル軸受隙間の幅精度は軸受性能を直接左右することになるので、ラジアル軸受隙間の幅精度を決定づける軸部材の外周面や軸受スリーブの内周面には高い面精度が要求され、この要求を満たすために両面には入念な仕上げ加工が施されている。

その一方で、近年では、情報機器用モータの益々の高性能化に伴い、軸受隙間の管理だけではモータの要求性能を確保できない場合が多くなっている。例えば、情報機器用のモータにおいては、軸部材の側にロータマグネットを、ハウジングの側にステータコイルを設けた構成が一般的である。この場合、たとえ高精度の軸受隙間が確保されていても、ロータマグネットとステータコイルとの間のギャップ量が大きくばらついた状態では、安定した励磁力が得られず、モータの回転精度に悪影響を及ぼす恐れがある。

本発明は、流体軸受装置の組立精度に新たな管理項目を与え、これにより軸受性能、さらにはモータ性能のさらなる向上を図ることを目的とする。

前記目的達成のため、本発明は、ハウジングと、ハウジングの内周に固定される軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入される軸部材と、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ラジアル軸受部とを備えた流体軸受装置において、ハウジングと軸受スリーブは何れも偏肉形状をなし、何れか一方の厚肉部と他方の薄肉部との円周方向位置を一致させた状態で相互に固定されており、軸受スリーブの内周面を基準としたハウジングの外周面の同軸度を２０μｍ以下としたことを特徴とする流体軸受装置を提供する。

ここで同軸度は、基準軸線（ここでは軸受スリーブ内周面の軸線を指す。）と同一直線上にあるべき軸線（ここではハウジング外周面の軸線を指す。）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（ハウジング外周面の軸線）を全て含み基準軸線（軸受スリーブ内周面の軸線）と同軸である幾何学的に正しい円筒のうち、最も小さい円筒の直径で表される。図９は、ハウジング外周面Ｃ１の軸線Ｌ１と、基準軸線となる軸受スリーブ内周面Ｃ２の軸線Ｌ２とが平行である場合を図示し、図１０は軸線Ｌ１と軸線Ｌ２とが非平行状態である場合を図示しており、何れの場合でも、ハウジング外周面Ｃ１の軸線（線分）Ｌ１を全て含み、基準軸線となる軸受スリーブ内周面Ｃ２の軸線Ｌ２と同軸である幾何学的に正しい円筒のうち、最も小さい円筒Ｃｍｉｎの直径Ｄｃが同軸度の大きさを表す。

このように本発明では、軸受スリーブの内周面を基準としたハウジング外周面の同軸度を規定値以下（２０μｍ以下）に管理している。上述の通り、軸受スリーブの内周面は、ラジアル軸受隙間を精度良く管理するために高精度に加工されるので、流体軸受装置の組立に際しては軸受スリーブ内周面を高精度に芯出しすることができる。従って、上記同軸度を規定値以下に管理した状態で軸受スリーブをハウジングに固定した状態では、ハウジングの外周面を組立時の基準面として用いることも可能となる。これにより、ハウジング外周面に他部材を取り付ける際の取り付け精度が高まる。例えばハウジング外周面にブラケット等を介してステータコイルを取付ける場合、ステータコイルと、軸側の部材（ハブ等）に装着したロータマグネットとの間のギャップ（例えばラジアルギャップ）を均一にしてモータの回転性能を安定化させることができる。具体的には、完成品の軸受スリーブ内周面を基準としたハウジング外周面の同軸度（直径Ｄｃ）が２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下であれば、ギャップ量のばらつきによる励磁力の変動を抑え、各種情報機器に求められるモータ性能の安定化を図ることができる。

ハウジングの外周面は、他部材の取付け面となる他、対向する軸側の部材（ハブ等）の内周面との間に、毛細管シールとしてのシール空間を形成する場合がある。この場合でも、同軸度を２０μｍ以下とすることで、シール空間の半径方向幅のばらつきによるシール性能の低下を抑制することができる。

このように軸受スリーブの内周面とハウジング外周面との間の同軸度を規定値以下とするためには、流体軸受装置の組立に際し、例えば図５に示すように、ハウジングの外周面と軸受スリーブの内周面をそれぞれ別個の治具で拘束すると共に、両治具の軸心を同軸状態に保持した状態で、ハウジング内周に軸受スリーブを挿入する必要がある。この際、軸受スリーブやハウジングの肉厚が円周方向で均一であれば問題はないが、実際にはこれらの肉厚を完全に均一にすることは困難であり、図６に示すように両部材には偏肉（肉厚のばらつき）の発生が避けられない。特に軸受スリーブやハウジングが、鍛造成形品や樹脂等の射出成形品である場合、偏肉も大きくなる傾向にある。そのため、両部材の偏肉部の位置関係によっては、ハウジングの内周に軸受スリーブを挿入する際に両部材が干渉して挿入作業に支障を来たし、最悪の場合は挿入不可となる場合も生じ得る。

これに対して、例えば図７に示すように、予め何れか一方の部材の厚肉部と他方の部材の薄肉部との円周方向位置を一致させておけば、両部材の干渉を回避してスムーズに挿入作業を行うことが可能となる。これにより、上記同軸度が規定値以下に管理された状態で、軸受スリーブがハウジング内周に固定可能となる。

軸受スリーブとハウジングの固定方法としては、圧入（接着剤の介在下で圧入する圧入接着も含む）と正の嵌め合い隙間での接着（隙間接着）との何れを採用することもできる。ところで、上記のように軸受スリーブ内周面とハウジング外周面との同軸度を規定値に管理する場合、規定値によっては圧入（圧入接着）が困難となる場合がある。すなわち、ハウジングや軸受スリーブの製作時には、それら内周面および外周面の双方の円筒度を精度良く仕上げることは難しいため、軸受スリーブ内周面とハウジング外周面との同軸度管理を行った状態でアセンブリを行おうとすると、ハウジングの内周面が軸受スリーブの外周面に対して軸方向に傾斜した状態となる可能性があり、傾斜の程度によっては圧入が困難となるからである。

これに対して、例えば図８に示すように、軸受スリーブの外周面とハウジングの内周面との固定をすき間接着で行うことで、かかる傾斜状態下でも軸受スリーブをハウジング内周に挿入することが可能となる。また、ハウジングや軸受スリーブの内周面および外周面の円筒度をそれほど高めずに済むので、両部材の加工コストを抑制することも可能となる。

上記構成の流体軸受装置として、ハウジングの一端面が臨む第１スラスト軸受隙間と、軸受スリーブの一端面が臨む第２スラスト軸受隙間と、第１スラスト軸受隙間および第２スラスト軸受隙間に生じる流体の動圧作用で軸部材を相対回転自在に非接触支持する第１スラスト軸受部および第２スラスト軸受部とをさらに備えたものが考えられる。この場合、軸方向両側に生じるスラスト支持力のバランスから、軸受スリーブの一端面とハウジングの一端面との間の平行度が５μｍ以下であることが好ましい。かかる平行度は、各部品の形状精度にもよるが、例えば上記手段により、軸受スリーブの内周面を基準としたハウジングの外周面の同軸度を規定値以下に管理した状態で、両部材をアセンブリすることにより得られる。

以上のように、本発明によれば、流体軸受装置の組立精度に新たな管理項目を与え、これにより軸受性能、さらにはモータ性能のさらなる向上を図ることができる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る流体軸受装置を備えたモータの一構成例を概念的に示している。このモータは、例えばＨＤＤ等に用いられるもので、軸部材２およびハブ１０を有する回転部材３をラジアル方向に非接触支持する流体軸受装置１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と、ブラケット６とを備えている。ステータコイル４はブラケット６に固定され、ロータマグネット５はハブ１０に固定される。流体軸受装置１のハウジング７は、ブラケット６の内周に固定される。また、図示は省略するが、ハブ１０には１又は複数枚のディスク状情報記憶媒体（以下、単にディスクという。）が保持される。こ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との間に発生する励磁力でロータマグネット５が回転し、これに伴って、ハブ１０およびハブ１０に固定されたディスクが軸部材２と一体に回転する。

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の内周に固定される軸受スリーブ８と、ハウジング７の一端を閉口する蓋部材９と、ハウジング７および軸受スリーブ８に対して相対回転する回転部材３とを主に備えている。なお、説明の便宜上、軸方向両端に形成されるハウジング７の開口部のうち、蓋部材９で閉口される側を下側、閉口側と反対の側を上側として以下説明する。

回転部材３は、この実施形態では、軸受スリーブ８の内周に挿入される軸部材２と、軸部材２の上端に設けられ、ハウジング７の開口側に配置されるハブ１０とを主に備えている。

軸部材２は、この実施形態では金属製で、ハブ１０と別体に形成される。軸部材２の下端にはフランジ部２ｂが別体に設けられる。フランジ部２ｂは金属製で、例えばねじ結合等の手段により軸部材２に固定される。

ハブ１０は、ハウジング７の開口側（上側）を覆う円盤部１０ａと、円盤部１０ａの外周部から軸方向下方に延びる筒状部１０ｂと、筒状部１０ｂから外径側に突出する鍔部１０ｃと、鍔部１０ｃの上端に形成されるディスク搭載面１０ｄとを備える。

上記構成のハブ１０は、例えば金属材料あるいは樹脂材料で形成される。この実施形態では、金属製の軸部材２をインサート部品とする樹脂の射出成形で、軸部材２とハブ１０とが一体に形成される。ハブ１０を形成する樹脂としては、例えばＬＣＰ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の結晶性樹脂や、ＰＰＳＵ、ＰＥＳ、ＰＥＩ等の非晶性樹脂がベース樹脂として使用可能である。また、上記ベース樹脂には、例えば炭素繊維やガラス繊維等の繊維状充填材、チタン酸カリウム等のウィスカ状充填材、マイカ等の鱗片状充填材、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノマテリアル、各種金属粉等の導電性充填材などが配合可能である。これら充填材は、ハブ１０の補強や導電性付与など、目的に応じて上記ベース樹脂に適量配合される。

ハウジング７は、金属あるいは樹脂で形成される。この実施形態では、ハウジング７は金属の鍛造加工で略円筒状に成形される。他端側の端面（上端面）７ａの全面または一部環状領域には、スラスト動圧発生部として、例えば図３に示すように、複数の動圧溝７ａ１をスパイラル形状に配列した領域が形成される。上端面７ａの動圧溝７ａ１形成領域は円盤部１０ａの下端面１０ａ１と対向し、軸部材２の回転時、下端面１０ａ１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）。

ハウジング７の上方部外周（上端面７ａ側の端部外周）には、上方に向かって漸次拡径する環状のテーパ面７ｂが形成される。テーパ面７ｂは筒状部１０ｂの内周面１０ｂ１と対向し、内周面１０ｂ１との間に半径方向寸法が上方に向かって漸次縮小するテーパ状のシール空間Ｓを形成する。後述する潤滑油を流体軸受装置１内部に充満させた状態では、潤滑油の油面は常時シール空間Ｓの範囲内にある。

ハウジング７外周のテーパ面７ｂを除く領域には径一定の外周面７ｃが形成される。外周面７ｃは、この実施形態では、ブラケット６の内周面６ａに接着剤を介して固定される（図２を参照）。

ハウジング７の下端側を封口する蓋部材９は、金属あるいは樹脂で形成され、ハウジング７の内周下端に設けられた段部７ｄに固定される。ここで、固定手段は特に限定されず、例えば接着（ルーズ接着や圧入接着を含む）、圧入、溶着（例えば超音波溶着）、溶接（例えばレーザ溶接）などの手段を、材料の組合わせや要求される固定強度、密封性などに合わせて適宜選択することができる。

軸受スリーブ８は、例えば金属製の非孔質体あるいは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、ハウジング７の内周面７ｅに、例えば接着（ルーズ接着、圧入接着を含む）や圧入等の手段で固定される。

軸受スリーブ８の内周面８ａの全面又は一部円筒領域には、ラジアル動圧発生部として複数の動圧溝を配列した領域が形成される。この実施形態では、例えば図４に示すように、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軸方向に離隔して２箇所形成される。動圧溝８ａ１、８ａ２形成領域は、軸部材２を軸受スリーブ８の内周に挿入した状態では、軸部材２の外周面２ａと対向し、軸部材２の回転時、対向する軸部材２の外周面２ａ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）。

軸受スリーブ８の下端面８ｂの全面又は一部環状領域には、スラスト動圧発生部として、例えば図３と同様に、複数の動圧溝をスパイラル状に配列（スパイラルの向きは反対）した領域が形成される。下端面８ｂの動圧溝形成領域はフランジ部２ｂの上端面２ｂ１と対向し、軸部材２の回転時、対向する上端面２ｂ１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）。

以下、軸受スリーブ８をハウジング７に接着固定する場合を、図５〜図７に基づいて説明する。

図５は、軸受スリーブ８とハウジング７との固定工程を概念的に示す図であり、同工程に係る固定装置は、軸受スリーブ８を保持する第１の治具１１と、ハウジング７を保持する第２の治具１２とを備えている。第１の治具１１は、第２の治具１２に対して軸方向に相対移動が可能であり、その軸心を第２の治具１２の軸心に合わせた状態で（同軸状態で）第２の治具１２の上方に配置されている。

第１の治具１１に軸受スリーブ８を取り付け、第２の治具１２にハウジング７を取り付ける。この際、軸受スリーブ８の内周面８ａを第１の治具１１で拘束すると共に、ハウジング７の外周面７ｃを第２の治具１２で拘束することで、治具１１に対する軸受スリーブ内周面８ａの芯出し、および治具１２に対するハウジング外周面７ｃの芯出しが行われる。そして、この状態から、軸受スリーブ８を保持した第１の治具１１を、ハウジング７を保持した第２の治具１２に対して軸方向に相対近接させ、軸受スリーブ８をハウジング７の内周に挿入する。これにより、軸受スリーブ８の内周面８ａを基準とするハウジング７の外周面７ｃの同軸度が規定値以下（具体的な数値でいえば２０μｍ以下）に管理された状態で、軸受スリーブ８のハウジング７への固定が行われる。

ところで、この際、ハウジング７の内周面７ｅや軸受スリーブ８の外周面８ｃの寸法精度によっては、例えば図６に示すように、ハウジング７内周に挿入した軸受スリーブ８の外周面８ｃと、ハウジング７の内周面７ｅとの間の径方向すき間１３（ここでは接着すき間）の幅が大きくばらつく。特に、ハウジング７の外周面７ｃに対する内周面７ｅの振れや、軸受スリーブ８の内周面８ａに対する外周面８ｃの振れが径方向すき間１３の幅に比べて大きい場合には、挿入に際して両部材７、８間に重複領域（図６を参照）が生じ、軸受スリーブ８の挿入が困難となる可能性がある。以上の観点から、図７に示すように、軸受スリーブ８をハウジング７の内周に挿入する前に、ハウジング７と軸受スリーブ８のうち、何れか一方の厚肉部と他方の薄肉部との円周方向位置合わせを行う。なお、同図における径方向すき間１３は、ハウジング７や軸受スリーブ８の径方向スケールに比べれば微小（数μｍ）であるが、理解の容易化のため、そのすき間幅を誇張して描いている。図７においても同様に径方向すき間１３を誇張して描いている。

この円周方向位置合わせは、例えば図５に示すように軸受スリーブおよびハウジングをそれぞれ治具で拘束した状態で、軸受スリーブ８の内周面８ａに対する外周面８ｃの振れ（偏心度合）と、ハウジング７の外周面７ｃに対する内周面７ｅの振れ（偏心度合）をそれぞれ真円度測定装置や円筒度測定装置を用いて測定し、測定された一方の振れの最大点と他方の振れの最小点の円周方向位置を合わせることで行われる。この実施形態では、図７に示すように、例えば上記振れの最大値を計測した、軸受スリーブ８の肉厚最大部Ｔｍａｘと、上記振れの最小値を計測した、ハウジング７の肉厚最小部Ｔｍｉｎとを円周方向で一致させることで、両部材間の位置合わせが行われる。

上述のようにして円周方向の位置合わせを行った後、軸受スリーブ８をハウジング７の内周に挿入する。そして、挿入した軸受スリーブ８とハウジング７との間の径方向すき間１３に接着剤を充填し、固化させることで、軸受スリーブ８がハウジング７の内周に固定される。もちろん、予めあるいは軸受スリーブ８の外周面８ｃハウジング７の内周面７ｅに接着剤を塗布した状態で、軸受スリーブ８をハウジング７の内周に挿入するようにしても構わない。

このように、一方の厚肉部と他方の薄肉部との円周方向位置合わせを行うことにより、図７に示すように、挿入した状態の軸受スリーブ８の外周面８ｃと、これに対向するハウジング７の内周面７ｅとの間径方向すき間１３の幅のばらつきを小さくして（内周面７ｅと外周面８ｃは接触しない）、軸受スリーブ８がハウジング７に対して位置ずれを生じた状態で固定される事態を極力避けることができる。従って、軸受スリーブ８の内周面８ａを基準とするハウジング７の外周面７ｃの同軸度を高精度（２０μｍ以下）に管理した状態で、軸受スリーブ８をハウジング７に固定することができる。また、この方法によれば、軸受スリーブ８の外周面８ｃに対するハウジング７の内周面７ｅの水平方向へのずれが緩和されるので、図９に示すような、軸受スリーブ内周面８ａの軸線Ｌ２に対するハウジング外周面７ｃの軸線Ｌ１の水平方向へのずれによる同軸度の悪化に対して特に有効である。

また、この実施形態では、ハウジング７は金属の鍛造成形で、軸受スリーブ８は圧粉成形体の焼結でそれぞれ形成され、ハウジング７の内周面７ｅおよび軸受スリーブ８の外周面８ｃは比較的高い真円度（円筒度）に仕上げられる。加えて、上述の方法で成形されたハウジング７および軸受スリーブ８であれば、ハウジング７の外周面７ｃに対する内周面７ｅの振れ量（偏心量）と、軸受スリーブ８の内周面８ａに対する外周面８ｃの振れ量（偏心量）とはそれほど大きく変わらない。そのため、上述のように位置合わせを行った状態で軸受スリーブ８を挿入することにより、両部材７、８間の径方向すき間１３の幅はほぼ均一にした状態で接着固定を行うことができ、両部材７、８間で安定した高い接着強度を得ることができる。また、上述の方法でそれぞれ成形されたハウジング７および軸受スリーブ８であれば、少なくとも接着面７ｅ、８ｃ以外の領域では、高い寸法精度や形状精度が得られるので、接着固定後の、軸受スリーブ８の内周面８ａを基準とするハウジング７の外周面７ｃの同軸度を５μｍ以下に抑えることができる。

また、上述の成形方法によれば、外周面７ｃと上端面７ａとの間で高い直角度を有するハウジング７、あるいは内周面８ａと下端面８ｂとの間で高い直角度を有する軸受スリーブ８が得られる。そのため、上記の位置合わせを伴って固定することにより、同軸度のみならず、ハウジング７の上端面７ａと軸受スリーブ８の下端面８ｂとの間の平行度を５μｍ以下に抑えたアセンブリ体（流体軸受装置１）を得ることもできる。

流体軸受装置１内部に充満される潤滑油としては、種々のものが使用可能であるが、ＨＤＤ等のディスク駆動装置用の動圧軸受装置に提供される潤滑油には、その使用時あるいは輸送時における温度変化を考慮して、低蒸発率及び低粘度性に優れたエステル系潤滑油、例えばジオクチルセバケート（ＤＯＳ）、ジオクチルアゼレート（ＤＯＺ）等が好適に使用可能である。

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に形成された動圧溝８ａ１、８ａ２形成領域は、対向する軸部材２の外周面２ａとの間にラジアル軸受隙間を形成する。そして、軸部材２の回転に伴い、上記ラジアル軸受隙間の潤滑油が動圧溝８ａ１、８ａ２の軸方向中心側に押し込まれ、その圧力が上昇する。このように、動圧溝８ａ１、８ａ２によって生じる潤滑油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と第２ラジアル軸受部Ｒ２とがそれぞれ構成される。

これと同時に、軸受スリーブ８の下端面８ｂ（動圧溝形成領域）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、およびハウジング７の上端面７ａに形成される動圧溝７ａ１形成領域とこれに対向するハブ１０の下端面１０ａ１との間のスラスト軸受隙間に形成される潤滑油膜の圧力が、動圧溝の動圧作用により高められる。そして、これら油膜の圧力によって、回転部材３（ハブ１０）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。

この場合、流体軸受装置１における、軸受スリーブ８の内周面８ａを基準としたハウジング７の外周面７ｃの同軸度が２０μｍ以下とすることで、例えばハブ１０を介して軸部材２の側に取り付けられるロータマグネット５と、ハウジング７の外周面７ｃにブラケット６を介して取り付けられるステータコイル４との間の径方向ギャップが高精度に管理される。これにより、ギャップ量のばらつきを抑え、モータの駆動力として両部材４、５間に生じる励磁力を安定的に得ることができ、各種情報機器に求められるモータの高性能化および安定化を図ることができる。また、この実施形態でいえば、シール空間Ｓを形成するハウジング７のテーパ面７ｂと、ハブ１０の内周面１０ｂ１との径方向ギャップが高精度に管理される。これにより、シール空間の半径方向幅のばらつきによるシール性能の低下を抑制することができる。特に、この実施形態のように、ハウジング７と軸受スリーブ８を共に型成形で形成した場合には、これら構成部品の加工コストを極力抑えつつも、上述の高い軸受性能を有する流体軸受装置１を提供することができる。

また、この実施形態では、上記同軸度を２０μｍ以下にすると共に、ハウジング７の上端面７ａと軸受スリーブ８の下端面８ｂとの間の平行度を５μｍ以下に抑えているので、ハウジング７の上端面７ａとハブ１０の下端面１０ａ１との間のスラスト軸受隙間の幅だけでなく、軸受スリーブ８の下端面８ｂとフランジ部２ｂの上端面２ｂ１との間のスラスト軸受隙間を共に偏りなく高精度に管理することができる。従って、軸方向両側でスラスト支持力のバランスをとり、高いスラスト軸受性能を安定して発揮することができる。

この実施形態では、軸受スリーブ８をハウジング７の内周に接着固定した場合を説明したが、接着に限らず、圧入（圧入接着を含む）を伴って固定することも可能である。この場合には、円周方向における圧入代のばらつきを極力抑えることができるので、これによって両部材７、８間で高い固定強度を得ることができる。また、比較的均一な幅の圧入代を保った状態で固定されるので、圧入後の弾性変形が円周方向で均等に生じる。従って、軸受スリーブ８の内周面８ａの圧入後における位置ずれを防いで、両部材７、８間で高い組立て精度を得ることができる。

また、上記実施形態では、軸受スリーブ８とハウジング７の円周方向位置合わせに際し、軸受スリーブ８の肉厚最大部Ｔｍａｘと、ハウジング７の肉厚最小部Ｔｍｉｎとを円周方向で一致させた場合を説明したが、各部材７、８の偏肉の影響を軽減できるのであれば、これ以外の組合わせで両部材７、８の位置合わせを行うことも可能である。例えば、ハウジング７の肉厚最大部（外周面７ｃに対する内周面７ｅの振れが最大となる箇所）と、軸受スリーブ８の肉厚最小部（内周面８ａに対する外周面８ｃの振れが最小となる箇所）とを円周方向で位置合わせすることによっても、上記の場合と同様の作用を得ることができる。また、各部材７、８の材質や形成方法によっては、必ずしも肉厚最大部や最小部が明確に表れない場合もあるが、そのような場合であっても、一方の比較的厚肉の部分と他方の薄肉部分とを円周方向で位置合わせすることで、挿入時の相互干渉をある程度軽減することができる。

以上の実施形態では、ハウジング７と軸受スリーブ８との間で高い同軸度（２０μｍ以下）を得るための手段として、一方の厚肉部と他方の薄肉部との円周方向位置合わせを行う場合を説明したが、これ以外の手段によっても上記同軸度は達成可能である。以下、本発明の他実施形態を図８に基づいて説明する。

図８は、本発明の他実施形態に係る流体軸受装置１の、ハウジング７と軸受スリーブ８とのアセンブリ体を示す断面図である。同図に示すように、この実施形態では、軸受スリーブ８の外周面８ｃとハウジング７の内周面７ｅとがすき間接着されている。また、この実施形態でも、ハウジング７の外周面７ｃに対する軸受スリーブ８の内周面８ａの同軸度は２０μｍ以下である。

かかる構成は、例えば図５と同様の固定装置を用いて、軸受スリーブ８をハウジング７の内周に接着固定することで得られる。この際、軸受スリーブ８の外周面８ｃとハウジング７の内周面７ｅとの間の径方向すき間（接着すき間）１３の径方向幅は、各部品７、８の寸法精度を考慮して広めに設定される。これは、図８に例示するように、ハウジング７の内周面７ｅが外周面７ｃに対して傾く場合、その傾きによっては、軸受スリーブ８をハウジング７内周の軸方向所定位置にまで挿入できない可能性を考慮して設定されたものである。具体的には、軸受スリーブ８の内径寸法はそのままで外径寸法を小さくすることで、あるいはハウジング７の外径寸法はそのままで内径寸法を大きくすることで、各部品７、８の寸法精度に影響されずに軸受スリーブ８が挿入可能なよう、径方向すき間１３の幅が設定される。従って、この状態で、軸受スリーブ８をハウジング７の内周に挿入することで、軸受スリーブ８とハウジング７とが接触することなく、両部材７、８を軸方向の所定位置にセットすることができる。この後、接着剤１４（例えば嫌気性接着剤）を径方向すき間（接着すき間）１３に充填して固化させることにより、軸受スリーブ８がハウジング７の内周に接着固定される。もちろん、予め軸受スリーブ８の外周面８ｃあるいはハウジング７の内周面７ｅの何れかに接着剤１４を塗布しておいてから、上記軸受スリーブ８の挿入を行ってもよい。

この方法で接着固定することにより、ハウジング７の外周面７ｃや軸受スリーブ８の内周面８ａに対して満たすべき内周面７ｅ、あるいは外周面８ｃの形状偏差（同軸度など）の影響を極力小さくすることができる。従って、軸受スリーブ８の位置ずれを防いで、上記同軸度を高精度（２０μｍ以下）に管理した状態で、軸受スリーブ８をハウジング７に固定することができる。もちろん、軸受スリーブ８の外周面８ｃが内周面８ａに対して傾く場合も、同様の方法を採ることで高い組立て精度を得ることができる。また、接着すき間となる径方向すき間１３の幅を充分大きく取ることで、このすき間１３に接着剤１４が十分に行き渡った状態で固化するので、両部材７、８間で高い接着強度を得ることができる。この場合、接着すき間１３は、軸受スリーブ８の内周面８ａに対する外周面８ｃの傾きや、ハウジング７の外周面７ｃに対する内周面７ｅの傾きの度合を考慮して決定するのがよく、また接着すき間１３中に接着剤１４が十分に行き渡るよう、かかる接着すき間１３の径方向幅を定めるのがよい。ただ、あまりに接着すき間１３の幅が大きいと、接着強度に寄与しない不要な接着剤１４の増加を招くことになるため好ましくない。これらの観点から、接着すき間１３の平均幅寸法Ｔａ（図８を参照）が３μｍ以上２０μｍ以下となるよう、軸受スリーブ８の外径寸法あるいはハウジング７の内径寸法を決定するのがよい。なお、ここでいう平均幅寸法Ｔａは、接着剤１４充填領域の軸方向中央における接着すき間１３の径方向幅（半径寸法）を意味する。

以上説明したすき間接着は、例えば先の偏肉位置合わせと併せて同時に行うこともできる。従って、軸受スリーブ８やハウジング７の肉厚が円周方向でばらつき、かつハウジング７の内周面７ｅが外周面７ｃに対して傾く場合であっても、両手段を併せて行うことで軸受スリーブ８の内周面を基準としたハウジングの外周面の同軸度を高精度（２０μｍ以下）に得ることができる。

上記実施形態では、ハウジング７を金属の鍛造で成形した場合を説明したが、鍛造に限らず、あるいは金属に限らず他の材料や形成方法を適用することができる。また、軸受スリーブ８を樹脂やセラミック等、金属以外の材料で形成することも可能である。

また、上記実施形態では、フランジ部２ｂの上端面２ｂ１と軸受スリーブ８の下端面８ｂとの間、およびハブ１０とハウジング７との間にそれぞれスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２を設けた場合を説明したが、本発明は、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の形成箇所に関係なく適用可能である。すなわち、ハブ１０の下端面１０ａ１がスラスト軸受隙間を形成するか否かは問題とならず、例えば図示は省略するが、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２が共にフランジ部２ｂの両端面とこれらの面に対向する面との間に形成されたものであってもよい。あるいは、１つのスラスト軸受部のみが形成されたもの（例えば図２において、軸部材２がストレート形状で、かつ同図に示す第１スラスト軸受部Ｔ１のみが形成されたもの）であってもよい。

また、ハウジング７と軸受スリーブ８を除く流体軸受装置１の構成部品に関しても、上記実施形態に限定される必要はない。例えば図示は省略するが、ハウジング７と蓋部材９とを同一材料で一体に形成する、軸部材２とハブ１０とを樹脂や金属で一体に形成する等、各構成部品間の一体化を図ったものについても本発明を適用することができる。

また、以上の実施形態では、軸受スリーブ８の側にラジアル動圧発生部（動圧溝８ａ１、８ａ２）が、また、軸受スリーブ８やハウジング７の側にスラスト動圧発生部（動圧溝７ａ１など）がそれぞれ形成される場合を説明したが、これら動圧発生部が形成される領域は、例えばこれらに対向する軸部材２の外周面２ａやフランジ部２ｂの上端面２ｂ１、あるいはハブ１０の下端面１０ａ１の側であってもよい。

また、以上の実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２およびスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２として、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。

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形成した、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、対向する軸部材２の真円状外周面２ａ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。

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材２の真円状外周面２ａとで、いわゆる真円軸受を構成することができる。

また、第１スラスト軸受部Ｔ１と第２スラスト軸受部Ｔ２の一方又は双方を、同じく図示は省略するが、動圧発生部が形成される領域（例えば軸受スリーブ８の下端面８ｂ、ハウジング７の上端面７ａ）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。

また、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２を、動圧溝の動圧作用により、軸部材２を非接触支持するもので構成する以外に、例えば軸部材２の端部を球面状とし、これに対向するスラスト軸受面との間で接触支持する、いわゆるピボット軸受で構成することも可能である。

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潤滑膜を形成し、軸部材２を回転自在に支持する流体として、潤滑油を例示したが、それ以外にも各軸受隙間に潤滑膜を形成可能な流体、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。

本発明の一実施形態に係るディスク駆動装置の断面図である。 ディスク駆動装置を構成する動圧軸受装置の断面図である。 ハウジングを矢印Ａの方向から見た上端面図である。 スリーブ部の縦断面図である。 ハウジングと軸受スリーブとの固定工程を概念的に示す図である。 挿入時のハウジングと軸受スリーブとの位置関係を示す図である。 位置合わせ後のハウジングと軸受スリーブとの位置関係を示す図である。 他実施形態に係る流体軸受装置のうちハウジングと軸受スリーブとのアセンブリ体を示す断面図である。 本発明における同軸度の概念を視覚的に説明する図である。 本発明における同軸度の概念を視覚的に説明する図である。

符号の説明

１ 流体軸受装置
２ 軸部材
４ ステータコイル
５ ロータマグネット
７ ハウジング
７ａ 上端面
７ａ１ 動圧溝
７ｂ テーパ面
７ｃ 外周面
７ｅ 内周面
８ 軸受スリーブ
８ａ 内周面
８ａ１、８ａ２ 動圧溝
８ｃ 外周面
９ 蓋部材
１０ ハブ
１１、１２ 治具
１３ 径方向すき間
１４ 接着剤
Ｓ シール空間
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２ スラスト軸受部
Ｔｍａｘ 肉厚最大部
Ｔｍｉｎ 肉厚最小部
Ｃ１ ハウジング外周面
Ｃ２ 軸受スリーブ内周面
Ｌ１ ハウジング外周面の軸線
Ｌ２ 軸受スリーブ内周面の軸線

Claims (4)

1. ハウジングと、ハウジングの内周に固定される軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入される軸部材と、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ラジアル軸受部とを備えた流体軸受装置において、
   ハウジングと軸受スリーブは何れも偏肉形状をなし、何れか一方の厚肉部と他方の薄肉部との円周方向位置を一致させた状態で相互に固定されており、
   軸受スリーブの内周面を基準としたハウジングの外周面の同軸度を２０μｍ以下としたことを特徴とする流体軸受装置。
2. 軸受スリーブの外周面とハウジングの内周面とがすきま接着されている請求項１記載の流体軸受装置。
3. ハウジングの一端面が臨む第１スラスト軸受隙間と、軸受スリーブの一端面が臨む第２スラスト軸受隙間と、第１スラスト軸受隙間および第２スラスト軸受隙間に生じる流体の動圧作用で軸部材を相対回転自在に非接触支持する第１スラスト軸受部および第２スラスト軸受部とをさらに備え、
   かつ軸受スリーブの前記一端面とハウジングの前記一端面との間の平行度を５μｍ以下とした請求項１又は２記載の流体軸受装置。
4. 請求項１〜３の何れか記載の流体軸受装置と、ロータマグネットと、ロータマグネットと対向するステータコイルとを備えたモータ。