专利名称：动压轴承装置的制作方法
动压轴承装置
技术区域
本发明涉及一种动压轴承装置。
背景技术：
动压轴承装置是通过在轴承间隙间产生的流体的动压作用对轴部件 非接触支承的装置。这种轴承装置具备高速旋转、高旋转精度、低噪音等 特征，适合作为搭载于各种以信息设备为首的各种电气设备的电动机用轴
承装置使用，更具体来说，适合作为HDD等磁盘装置，CD-ROM、 CD-R7RW、 DVD-ROM/RAM等光盘装置，MD、 MO等光磁盘装置等上的 主轴电动机用轴承装置使用，或者作为激光打印机(LBP)的多面镜扫描 电动机、放映机的色轮电动机、风扇电动机等电动机用轴承装置使用。
例如在装入到HDD等盘驱动装置的主轴电动机的动压轴承装置中， 有时在径向方向支承轴部件的径向轴承部及在推力方向支承轴部件的推 力轴承部的双方都由动压轴承构成。作为这种动压轴承装置的径向轴承 部，已知有，在例如轴承套筒的内周面和与之对向的轴部件的外周面的任 意一方形成作为动压产生部的动压槽，同时在两面间形成径向轴承间隙。 (例如参照专利文献1)。
然而，在组装了上述构成的动压轴承装置的信息设备例如HDD等盘 驱动装置中，为了读取速度更高的高速化，要求更进一步的高速旋转化， 该情况下，作用于旋转自由地支承主轴的轴承部的力矩荷载变大。因此， 为了对应于该力矩荷载的增大，需要将径向轴承部在轴方向上离开设置在 多处，同时需要增加径向轴承部间的间距。另外，目前采用将这些多个径 向轴承部设在一个轴承套筒的内周侧的构成，但也有电动机的小型化、及 随之带来的主轴及轴承套筒的小径化的要求，从而有时难以制造能够对应 径向轴承部之间的间距增大的轴承套筒。
作为增大径向轴承部之间的间距且容易制造轴承套筒的装置，考虑设置多个轴承套筒且将这些套筒在轴方向离开配置在多处(例如，参照专利 文献2)。但是，记载于专利文献2的动压轴承装置中，需要在轴方向离开 配置的轴承套筒之间配置衬套部件，因此，存在零件个数和组装工序增多 的问题。
专利文献l:(日本)特开2003-239951号公报 专利文献2:(日本)特开第3602707号公报
发明内容
本发明的目的在于，提供一种对力矩荷载的负荷能力高，轴承套筒的 制造容易，且减少了零件个数及组装工序的动压轴承装置。
为了解决所述课题，本发明提供一种动压轴承装置，其具备壳体、 收容在该壳体内的轴承套筒、插入到轴承套筒内周的轴部件、通过在轴承 套筒的内周面和轴部件的外周面之间的径向轴承间隙产生的润滑流体的 动压作用将轴部件在径向方向非接触支承的径向轴承部，其中，轴承套筒 在轴方向上离开地被配置多个，在轴方向上离开的轴承套筒之间设有比轴 承套筒的外周面更向内径侧突出的衬套部，且衬套部与所述壳体形成为一 体。
根据上述构成，由于轴承套筒设有多个且将它们在轴方向离开配置多 处，因此，可以增大径向轴承部之间的间距，可提高对力矩荷载的负荷能 力，同时，可以使轴承套筒的制造容易。另外，由于将设于在轴方向离开 的轴承套筒间的衬套部与壳体形成为一体，因此，与配置其它分体的衬套 部件的情况相比，可以使零件个数及组装工序减少。
在上述构成中，可以在衬套部上设置在其轴方向两侧开口的流体通 路。进而可以将衬套部的流体通路和设在壳体的内周面和轴承套筒的外周 面之间的轴方向的流体通路连通。这些流体通路构成用于在壳体内部使润 滑流体流动循环的循环通路。通过润滑流体经由该循环路进行流动循环， 充填在包含轴承间隙的壳体内部空间内的润滑流体的压力平衡被确保，同 时，可以消除伴随局部的负压的发生产生气泡、气泡的产生引起的润滑流 体的泄漏及振动的发生等问题。另外，由于循环路的局部面临在大气开放 侧，从而即使在因任何理由而在润滑流体中混入了气泡的情况下，气泡在伴随润滑流体循环时被排向大气开放侧，因此，更进一步有效地防止气泡 的不良影响。
另外，在上述构成中，在轴部件上设有突出到外径侧的突出部，在突 出部的端面和轴承套筒的端面之间也可以设置通过在推力轴承间隙产生 的润滑流体的动压将轴部件在推力方向非接触支承的推力轴承部。突出部 可以与轴部件形成为一体，也可以固定在轴部件上。另外，推力轴承部的 动压产生装置(动压槽等)只要在突出部的端面及轴承套筒的端面的其中 一方形成即可。
另外，也可以在轴部件的突出部的外周侧形成有密封空间。该密封空 间具有吸收充填在壳体的内部空间的润滑流体的温度变化引起的容积变 化(膨胀 收縮)的功能，即所谓的缓冲功能。
在上述构成中，壳体可以为熔融材料的模成形品。壳体的材质可以为 树脂、金属的任一种。在用树脂制壳体的情况下，例如可以采用热塑性树 脂等的注射成形。另外，在用金属制壳体的情况下，可以采用例如铝合金、
镁合金、不锈钢等的模铸成形、注射成形(所谓MIM法、触变模压法)。 本发明的动压轴承装置适合于装入到HDD、特别是服务器用HDD等
盘驱动装置的电动机。
根据本发明可以提供一种对力矩荷载的负荷能力高，轴承套筒的制造
容易，且减少了零件个数及组装机工序的动压轴承装置。
图1是表示第一实施方式的动压轴承装置的剖面图； 图2是表示轴承套筒固定在壳体上的状态的俯视图{图2 (a) }、剖面 图{图2 (b) }、仰视图{图2 (a) };
图3是表示壳体的上方部分的放大剖面图4是表示第一实施方式的动压轴承装置的剖面图。
符号说明
1动压轴承装置
11动压轴承装置
2壳体
52c衬套部
2cl流体通路
3轴承套筒
4轴承套筒
5轴部件
6密封部件
7密封部件
Rl第一径向轴承部
R2第二径向轴承部
Tl第一推力轴承部
T2第二推力轴承部
Sl密封空间
S2密封空间
具体实施例方式
下面，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示第一实施方式的动压轴承装置(流体动压轴承装置)1。 该动压轴承装置1是在装入例如HDD、特别是服务器用HDD的电动机中 支承盘毂的旋转的装置。该动压轴承装置l以壳体2、在向轴方向相互离 开的位置固定在壳体2上的多个例如两个轴承套筒3、 4、插入轴承套筒3、 4的内周的轴部件5为主要构成零件构成。
如后述那样，在轴承套筒3的内周面3a和轴部件5的外周面5a之间 设有第一径向轴承部R1，在轴承套筒4的内周面4a和轴部件5的外周面 5a之间设有第二径向轴承部R2。进而，在该实施方式中，在轴承套筒3 的上侧端面3b和密封部件6的下侧端面6b之间设有第一推力轴承部Tl， 在轴承套筒4的下端面4b和密封部件7的上侧端面7b之间设有第二推力 轴承部T2。另外，为便于说明，以轴部件5的端部从壳体2突出的一侧 (纸面上侧)为上侧，以其相对侧为下侧进行说明。
壳体2例如具备将树脂材料注射成形而形成为一体且固定轴承套筒 3、 4的内周面2a、 2b;比内周面2a、 2b更向内径侧突出的衬套部2c。内周面2a、 2b与轴承套筒3、 4的配置位置对应，位于在轴方向上相互离开 的位置，内周面2a、 2b之间的区域构成为衬套部2c。另外，内周面2a和 2b直径相同。另外，在本实施方式中，在衬套部2c上设有轴方向的流体 通路2cl ，流体通路2cl在衬套部2c的上侧端面2c2和下侧端面2c3分别 开口。流体通路2cl形成有多个例如三个，被圆周等间隔地进行排列。进 而，在壳体2的两端部设有大径部2d、 2e，大径部2d、 2e经由台阶面2f、 2g分别连接于内周面2a、 2b。
衬套部2c的流体通路2cl也可以在成形了壳体2后通过施加孔加工 而形成，但为了实现加工工序的削减及以此带来的制造成本的降低，优选 在壳体2成形的同时进行成形。这可以通过在成形为壳体2的成形模上设 置对应于流体通路2cl的形状的成形销而进行实施。另外，流体通路2cl 的横截面形状不限于圆形状，也可为非圆形状(椭圆形状及多角形状)。 另外，流体通路2cl的横截面积无需在轴方向上一定，例如横截面积也可 以有相对较大的部分和相对较小的部分。
形成壳体2的树脂主要是热塑性树脂，例如，作为非结晶性树脂可以 使用聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚苯基砜(PPSF)、聚醚酰亚胺(PEI) 等，作为结晶性树脂，可以使用液晶聚合物(LCP)、聚醚醚酮(PEEK)、 聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯硫醚(PPS)等。另外，充填于上述
树脂的充填材料的种类也没有特别限制。例如作为充填材料，可以使用玻 璃纤维等纤维状充填材料，钛酸钾等丝状充填材料，云母等鳞片状充填材
料，碳纤维、炭黑、石墨、碳纳米、金属粉末等纤维状或粉末状的导电性 充填材料。这些充填材料可以单独使用，也可以两种以上混合使用。在该 实施方式中，作为形成壳体2的材料，使用在作为结晶性树脂的液晶聚合 物(LCP)中配合2 8wt。/。的作为导电性充填材料的碳纤维或碳纳米管的 树脂材料。
轴部件5由不锈钢等金属材料形成，作为整体构成为大致同径的轴状。 另外，在该实施方式中，环状的密封部件6、 7通过适当的固定方法例如 粘着或挤压粘着(挤压和粘着并用)固定在轴部件5上。这些密封部件6、 7成为从轴部件5的外周面5a突'出到外径侧的形态，分别被收容在壳体2 的大径部2d、 2e。另外，为了提高粘接剂的固定强度，在密封部件6、 7
7的固定位置即轴部件5的外周面5a设置成为粘接剂贮存部的圆周槽5al、 5a2。另外，密封部件6、 7可以由黄铜(黄铜)等软质金属材料及其它金 属材料形成，也可以由树脂材料形成。另外，密封部件6、 7中的一方可 以与轴部件5形成为一体。该情况烯，轴部件5和一密封部件构成的组件 也可以由金属和树脂的复合体构成。作为一例，考虑由金属制作轴部件5， 同时将一密封部件通过树脂嵌入成形。
密封部件6的外周面6a与壳体2的大径部2d之间形成具有一定容积 的密封空间Sl ，密封部件7的外周面7a与壳体2的大径部2e之间形成具 有一定容积的密封空间S2。在该实施方式中，密封部件6的外周面6a及 密封部件7的外周面7a分别形成为朝向壳体2的外侧部逐渐縮径的圆锥 面状。因此，密封空间S1、 S2朝向壳体2的内部侧呈逐渐缩小的圆锥形 状。
轴承套筒3、 4例如通过由烧结金属构成的多孔质体、特别是以铜为 主要成分的烧结金属的多孔质体形成为圆筒状，分别通过压入、粘着或压 入粘着等方法被固定在壳体2的内周面2a、 2b。另外，轴承套筒3、 4也 可以由烧结金属以外的铜合金等金属材料形成。
如图2所示，轴承套筒3在成为第一径向轴承部Rl的径向轴承面的 内周面3a形成人字形的动压槽3al，在成为第一推力轴承部Tl的推力轴 承面的上侧端面3b形成人字形的动压槽3bl，进而，在外周面3d上形成 有轴方向槽3dl。轴方向槽3dl形成由多个例如3个，被圆周等间隔地排 列。利用该轴方向槽3dl，在与壳体2的内周面2a之间形成轴方向的流体 通路。同样，轴承套筒4在成为第二径向轴承部R2的径向轴承面的内周 面4a形成人字形的动压槽4al，在成为第二推力轴承部T2的推力轴承面 的下侧端面4b形成人字形的动压槽4bl，进而，在外周面4d形成有轴方 向槽4dl。轴方向槽4dl形成有多个例如3个，被圆周等间隔地排列。利 用该轴方向槽4dl，在与壳体2的内周面2b之间形成轴方向的流体通路。 另外，省略图示，可以在轴承套筒3的下侧端面3c形成一或多个半径方 向槽。该半径方向槽的两端在轴承套筒3的内周面3a和外周面3d上分别 开口。也可以在轴承套筒的上侧端面4c上同样形成半径方向槽。
该动压轴承装置1例如可通过如下的工序组装。首先，在壳体2的内周面2a、 2b以图2所示的状态固定轴承套筒3、4。
另外，如图3放大所示，按照轴承3的上侧端面3b与壳体2的上侧 的台阶面2f为同一面、或为从台阶面2f突出大致的尺寸S2的状态的方 式，调节轴承套筒3的轴方向位置并将轴承套筒3固定在内周面2a上。 如同图所示，使轴承套筒3的上侧端面3b从台阶面2f突出了尺寸S2的 情况下，密封部件6的下侧端面6b和台阶面2f之间的轴方向尺寸比第一 推力轴承部T1的推力轴承间隙S1大，另外，图示省略，轴承套筒4也 被进行与轴承套筒3同样的位置调节而固定在壳体2的内周面2b上。
在上述状态下调节轴承套筒3、 4的轴方向位置且固定在壳体2的内 周面2a、 2b的结果是，如图1及图2所示，有时可以在轴承套筒3的下 侧端面3c和衬套部2c的上侧端面2c2之间、轴承套筒4的上侧端面4c 和衬套部2c的下侧端面2c3之间存在微小的间隙。通过该间隙，衬套部 2c的流体通路2cl与轴承套筒3的轴方向槽3dl及轴承套筒4的轴方向槽 4dl分别连通，且流体通路2cl的上下两端与衬套部2c的内周面2c4和轴 部件5的外周面5a之间的间隙分别连通。另外，根据轴承套筒3、 4和内 周面2a、 2b的轴方向尺寸，有时上述间隙只在轴承套筒3、 4中的一侧存 在。或有时轴承套筒3、 4的双方都抵接于衬套部2c。这样，在轴承套筒 3、 4的任意一方抵接于衬套部2c的情况下，通过设在轴支套筒的端面的 外周倒角及半径方向槽及半径方向槽也能够确保上述的连通状态。例如使 轴承套筒3在抵接于衬套部2c的情况下，经由轴承套筒3的下侧端面3c 的外周倒角将流体通路2cl和轴方向槽3dl连通，经由设在轴承套筒3的 下侧端面3c的半径方向槽，流体通路2cl的上端与衬套部2c的内周面2c4 和轴部件5的外周面5a之间的间隙分别连通。
接下来，将轴部件5插入轴承套筒3、 4的内周面3a、 4a及衬套部2c 的内周面2c4，且将密封部件6、 7固定在轴部件5的规定的位置。另外， 密封部件6、 7中的一方可以在插入前预先固定在轴部件5上，也可以与 轴部件5形成为一体。
经过上述的工序完成组装之后，在由密封部件6、 7密封的壳体2的 内部也包含轴承套筒4、 5的内部气孔(多孔质体组织的内部气孔)的空
9间内，充填例如润滑油作为润滑流体。润滑油的充填可以在将例如完成组 装后的动压轴承装置1在真空槽内浸渍于润滑油之后，通过对大气压开放 而进行。
轴部件5旋转时，轴承套筒3的内周面3a及轴承套筒4的内周面4a 分别经由径向轴承间隙与轴部件5的外周面5a对向。衬套部2c的内周面 2c4与轴部件5的外周面5a之间的间隙比上述的径向轴承间隙大。另外， 轴承套筒3的上侧端面3b经由推力轴承间隙与密封材料6的下侧端面6b 对向，轴承套筒轴承套筒4的下侧端面4b经由推力轴承间隙与密封部件7 的上侧端面7b对向。而且，伴随轴部件5的旋转，在上述径向轴承间隙 内润滑油产生动压，通过形成在上述径向轴承间隙内的润滑油的油膜，将 轴部件5在径向方向旋转自如地非接触支承。由此，构成在径向方向旋转 自如地非接触支承轴部件5的第一径向轴承部Rl和第二径向轴承部R2。 同时，在上述推力轴承间隙之间润滑油产生动压，通过形成在上述推力轴 承间隙内的润滑油的油膜，将固定在轴部件5的密封部件6、 7在径向方 向旋转自如地非接触支承。由此，构成在径向方向旋转自如地非接触支承 轴部件5的第一推力轴承部Tl和第二推力轴承部T2。
另外，如上所述，形成于密封部件6的外周面6a侧和密封部件7的 外周面7a侧的密封空间Sl、 S2朝向壳体2的内部侧呈逐渐缩小的锥形形 状，因此，两密封空间Sl、 S2内的润滑油受到毛细管力的吸引作用、和 旋转时离心力的吸引作用，被吸向密封空间变窄的方向即壳体2的内部侧。 由此，可以有效地防止润滑油从壳体2的内部泄漏。另外，密封空间S1、 S2具有吸收伴随充填在壳体2的内部空间的润滑油的温度变化的容积变 化量的缓冲功能，在规定的温度变化的范围内，润滑油的油面总是位于密 封空间Sl、 S2内。
另外，通过由轴承套筒3的轴方向槽3dl形成的流体通路、由轴承套 筒4的轴方向槽4d形成的流体通路、衬套部2c的流体通路2cl、各轴承 间隙(第一径向轴承部Rl及第二径向轴承部R2的径向轴承间隙、第一推 力轴承部Tl及第二推力轴承部T2的推力轴承间隙)、及衬套部2c的内周 面2c4和轴部件5的外周面5a之间的间隙，在壳体2的内部形成一连串 的循环通路。而且，由于充填于壳体2内部空间的润滑油经由该循环通路进行流动循环，从而润滑油的压力平衡被保持，同时，可以防止伴随局部 的负压的产生而生产气泡、气泡的生成引起的润滑油的泄漏及振动的发生 等。另外，通过轴承套筒3的轴方向槽3dl形成的流体通路的一端、和通 过轴承套筒4的轴方向槽4dl形成的流体通路的一端分别通向成为大气开
放侧的密封空间Sl、 S2。因此，在无论任何理由在润滑油中混入了气泡
的情况下，气泡都能够在伴随润滑油循环时向大气开放侧排出，因此，更 进一步有效地防止气泡的不良影响。 '
图4表示第二实施方式的动压轴承装置11。该动压轴承装置11与上 述的第一实施方式的动压轴承装置1的不同点在于，壳体2的内周面2a、 2b分别以均一的直径延伸至壳体2的端面；随之密封部件6、 7成为比较 小的直径。与第一实施方式的动压轴承装置l相比，具有可以使机壳2的 形状简化且小径化这一优点。另外，在该实施方式中，轴承套筒3的下侧 面3c和衬套部2c的上侧端面2c2抵接,轴承套筒4的上侧面4c和衬套部 2c的下侧端面2c3抵接。其它的事项以第一实施方式为基准，因此，实质 上相同的部件及部位标注相同的符号，省略重复的说明。
在以上的说明中，作为径向轴承部R1、 R2及推力轴承部T1、 T2的 动压产生装置，示例了人字形形状的动压槽，但也可为螺旋形状及其它的 形状。或者，作为动压产生装置也可以采用所谓的阶梯轴承及多圆弧轴承。
权利要求
1、一种动压轴承装置，其具备壳体、收容在该壳体内的轴承套筒、插入到该轴承套筒的内周的轴部件、通过在所述轴承套筒的内周面和所述轴部件的外周面之间的径向轴承间隙产生的润滑流体的动压作用将所述轴部件在径向上非接触支承的径向轴承部，所述动压轴承装置的特征在于，所述轴承套筒在轴方向上离开地配置有多个，在所述轴方向上离开的轴承套筒之间设有比该轴承套筒的外周面更向内径侧突出的衬套部，并且该衬套部与所述壳体形成为一体。
2、 如权利要求1所述的动压轴承装置，其特征在于，在所述衬套部上设有在其轴方向两侧开口的流体通路。
3、 如权利要求2所述的动压轴承装置，其特征在于，所述衬套部的 流体通路与设在所述壳体的内周面和所述轴承套筒的外周面之间的轴方 向的流体通路连通。
4、 如权利要求1所述的动压轴承装置，其特征在于，所述轴部件具 有突出到外径侧的突出部，在该突出部的端面和所述轴承套筒的端面之间 设有通过在推力轴承间隙产生的润滑流体的动压作用将所述轴部件在推 力方向上非接触支承的推力轴承部。
5、 如权利要求4所述的动压轴承装置，其特征在于，在所述轴部件 的突出部的外周侧形成有密封空间。
6、 如权利要求1 5中任一项所述的动压轴承装置，其特征在于，所 述壳体为将熔融材料模成形而形成的部件。
全文摘要
本发明提供一种对力矩荷载的负荷能力高，轴承套筒的制造容易，且减少了零件个数及组装机工序的动压轴承装置。动压轴承装置(1)具备壳体(2)；在轴方向上相互离开的位置固定在壳体(2)上的两个轴承套筒(3)、(4)；插入到轴承套筒(3)、(4)的内周的轴部件(5)。壳体(2)具备比固定轴承套筒(3)、(4)的内周面(2a)、(2b)更向内径侧突出的衬套部(2c)。在衬套部(2c)上设有轴方向的流体通路(2c1)，流体通路(2c1)与通过轴承套筒(3)、(4)的轴方向槽(3d1)、(4d1)形成的流体通路连通。
文档编号F16C17/10GK101523065SQ200780036219
公开日2009年9月2日 申请日期2007年10月10日 优先权日2006年10月27日
发明者堀政治, 户田正明, 村田五雄, 添田雅也 申请人:Ntn株式会社