专利名称：动压轴承装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种依靠在轴承间隙中产生的润滑流体的动压作用能够旋转地支承轴构件的动压轴承装置。
背景技术：
动压轴承装置因其高旋转精度及肃静性，而能够适于作为信息设备、
例如HDD等磁盘驱动装置，CD—ROM、 CD—R7RW、 DVD—ROM/RAM
等光盘驱动装置，MD、 MO等光磁盘驱动装置等的主轴马达用，作为激光打印机(LBP)的多角度扫描仪马达、投影仪的彩色轮马达，或在电气设备的冷却风扇等上使用的风扇马达等小型马达用而使用。
例如专利文献1的动压轴承装置，包括具有轴部及法兰部的轴构件、将轴部插入内周的烧结金属制的轴承套筒和将轴承套筒保持在内周的壳体。在轴承套筒的端面，形成使在该面与法兰部的端面之间形成的推力轴
承间隙的润滑流体产生动压作用的推力动压产生部。专利文献l:特开2003—239951号公报
通常，这种动压轴承装置的内部空间全部由润滑油等润滑流体充满。其另一方面，在动压轴承装置中需要一种吸收润滑流体热膨胀的发挥缓冲功能的密封装置，用以防止封入内部的润滑流体由于热膨胀而向轴承装置外漏出。若用润滑流体充满轴承装置的内部空间，则烧结金属制的轴承套筒内部也充满润滑流体，从而轴承装置中的润滑流体总量增加，为了确保缓冲功能，需要将密封装置大型化。与之相对，如果将轴承套筒薄壁化，那么能够减少保持在轴承套筒内部的润滑流体总量，因此能够谋求缓冲功能的低容量化、即密封装置的小型化，从而能够谋求轴承装置的小型化。
可是，若将轴承套筒薄壁化，则轴承套筒的端面面积减小，在该面上形成的推力动压产生部缩小，从而动压作用降低，推力方向的支承力降低。
发明内容
本发明的课题在于维持推力方向的支承力、且谋求动压轴承装置的小型化。
为了解决上述课题，本发明的动压轴承装置，包括具有轴部及法兰部的轴构件、内周配置轴部的多孔质体、内周保持多孔质体的壳体、轴向一端为大气开放侧而另一端成为密闭侧的径向轴承间隙、连接到径向轴承间隙的密闭侧且面对轴构件的法兰部的一端面的推力轴承间隙和面对该推力轴承间隙且产生润滑流体的动压作用的推力动压产生部，所述动压轴承装置的特征在于，多孔质体的外周面中的至少一部分比推力动压产生部更靠内径侧。
像这样，本发明中，多孔质体的外周面中的至少一部分位于比推力动压产生部更靠内径侧。这种情况下，即使轴承套筒的一部分或全部薄壁化，也能够确保推力动压产生部具有与现有那样在轴承套筒的端面设置推力动压产生部的情况相同程度的推力负载容量。因而，不会损害推力方向的轴承性能，能够将多孔质体的至少一剖分薄壁化。从而，能够减少封入轴承装置内的润滑剂的总量，因此能够将发挥缓冲功能的密封空间低容量化，谋求密封装置的小型化、进而是谋求轴承装置的小型化。
该推力动压产生部能够设置在例如壳体的端面或法兰部的端面中的任意一面。
另外，若在法兰部具有向两端面开口的轴向的贯通孔，则能够将法兰部的两端面所面对的空间的润滑流体连通，从而能够合理保持容易产生负压的壳体封闭侧的空间中的压力平衡。
另外，若所述推力动压产生部是使润滑流体向外径方向流动的抽出型，则特别是能够向容易产生负压的法兰部外径侧的空间积极地供给润滑油，从而能够更有效地防止负压的产生。
发明效果
如以上，根据本发明，能够维持推力方向的支承力、且实现动压轴承装置的小型化。
图1是装入了动压轴承装置1的主轴马达的截面图。图2是动压轴承装置1的截面图。图3是轴承套筒8的截面图。
图4是壳体7的仰视图。图5是盖构件11的俯视图。图6是动压轴承装置21的截面图。图7是动压轴承装置31的截面图。图8是动压轴承装置41的截面图。
图中，l一动压轴承装置，2 —轴构件，2a—轴部，2b —法兰部，2b3一贯通孔，7—壳体，8—轴承套筒，9一密封部，Rl、 R2 —径向轴承部，Al、 A2 —径向动压产生部，Tl、 T2 —推力轴承部，Bl、 B2 —推力动压产生部，S —密封空间。
具体实施例方式
以下，说明本发明的实施方式。
图1表示装入本发明的第1实施方式的动压轴承装置1的信息设备用主轴马达的一构成例。该主轴马达用于HDD等盘驱动装置，具备旋转自如地非接触支承轴构件2的动压轴承装置1、安装在轴构件2上的盘毂3、安装在动压轴承装置1外周的托架6和隔着例如半径方向的间隔对置的马达定子4及马达转子5。马达定子4安装在托架6的外周面，马达转子5安装在盘毂3内周。盘毂3上保持着一张或多张磁盘等盘D。若对马达定子4通电，则在马达定子4与马达转子5之间的电磁力作用下，马达转子5旋转，随之，盘毂3及轴构件2—体旋转。
图2表示动压轴承装置1。该动压轴承装置1由向轴向两端开口的壳体7、封闭壳体7—端开口部的盖构件11、固定在壳体7内周上的作为多孔质体的轴承套筒8和配置在轴承套筒8内周的轴构件2构成。还有，为了便于说明，以壳体7由盖构件11封闭的一侧作为下侧，以其相反侧作为上侧进行说明。
轴构件2由轴部2a和设置在轴部2a下端的法兰部2b构成，由SUS钢等金属材料形成一体或分体形成。轴构件2的各部除了由同种材料形成以夕卜，还能够由不同材料形成。例如，可以用金属材料形成轴部2a，同时用树脂材料形成法兰部2b的一部分或全部，这种情况下，轴构件2可以通过将轴部2a作为嵌入构件的树脂注射成形进行制作。
轴部2a的外周面2al与轴承套筒8的内周面8a对置。另外，法兰部2b的上侧端面2bl与轴承套筒8的下侧端面8c及壳体7的肩面7c对置，下侧端面2b2与盖构件11的上侧端面lla对置。
在法兰部2b上形成1处或多处(例如圆周方向的多处)连通上侧端面2bl和下侧端面2b2的轴向贯通孔2b3。为了抑制对推力轴承间隙的影响，贯通孔2b3优选是可在内部流动润滑流体、且在取得法兰部2b两侧的压力平衡的范围内尽可能形成小径，同时设置在法兰部2b的尽可能内径侧。例如图2所示，贯通孔2b3的上端开口部能够设置在向由轴承套筒8的下端侧的内周倒角和设置在轴部2a的下端的退让部2a2形成的空间开口的位置。
轴承套筒8由多孔质材料形成，本实施方式中由以铜为主成分的烧结金属的多孔质体形成圆筒状。轴承套筒8利用压入、粘接、借助粘接剂之下的压入等固定在壳体7的小径内周面7a的规定位置。还有，形成轴承套筒8的多孔质材料并不限定于此，例如以铜以外的金属为主成分的烧结金属和多孔质树脂、多孔质陶瓷等，只要是具有多孔质性的材料就能够任意使用。
在轴承套筒8的内周面8a，例如图3所示，轴向间隔开形成第l径向动压产生部A1及第2径向动压产生部A2。第1径向动压产生部A1由人字形状的动压槽8al1、在动压槽8al1之间形成的背的部分8al2和在动压槽8al1轴向间形成的环状部8al3构成。背部8al2和环状部8al3在同一圆筒面上连续形成。同样，第2径向动压产生部A2由人字形状的动压槽8a21 、背部8a22和环状部8a23构成。第1径向动压产生部A1的动压槽8al1相对于轴向中心m (上下倾斜槽间区域的轴向中央)轴向非对称地形成，比轴向中心m靠上侧区域的轴向尺寸Xl大于下侧区域的轴向尺寸X2。轴构件2旋转时，在该第1、第2径向动压产生部A1、 A2和轴构件2的外周面2al之间形成径向轴承间隙。还有，第l、第2径向动压产生部A1、 A2不一定在轴向间隔开，例如也可以在轴向连续地设置。或者，也可以只形成第l、第2径向动压产生部A1、 A2任意一方。
轴承套筒8的上侧端面8b与设置在壳体7上的密封部9的下侧端面9b抵接。从而，轴承套筒8相对于壳体7定位。此时，轴承套筒8的下侧端面8c与法兰部2b的上侧端面2bl对置，且与肩面7c同高或比其靠上侧。从而，能够避免轴构件2旋转时由于法兰部2b的上侧端面2bl和轴承套筒8的下侧端面8c接触而造成的转矩增大。
壳体7形成在轴向两端开口的大致圆筒状， 一体具有密封上端开口部的密封部9。壳体7具备小径内周面7a、设置在下端开口部的大径内周面7b和在小径内周面7a和大径内周面7b之间形成的半径方向的肩面7c。在小径内周面7a上固定轴承套筒8，在大径内周面7b上固定盖构件11。还有，密封部9也可以与壳体7分体构成。
壳体7及密封部9通过将树脂组成物注射成形而形成，树脂组成物以例如液晶聚合物(LCP)和聚对苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)等结晶性树脂，或聚苯砜(PPSU)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)等非晶性树脂作为基础树脂。填充在上述树脂中的填充材料的种类并没有特别限定，不过，例如作为填充材料也能够采用玻璃纤维等纤维状填充材料，钛酸钾等晶须状填充材料，云母等鳞片状填充材料，碳素纤维、炭黑、石墨、碳素纳米材料、金属粉末等纤维状或粉末状的导电性填充材料。这些填充材料可以单独使用，或者也可以混合两种以上使用。还有，壳体7及密封部9除了如上所述由树脂形成以外，还可以由软质金属等金属材料形成。
在壳体7的肩面7c上如图4所示，形成第1推力动压产生部B1。该第1推力动压产生部B1由相对于轴构件2的旋转方向(图4中箭头P所示)抽出型的螺旋形状的动压槽7cl、动压槽7cl间的背的部分7c2和动压槽7cl外径侧的环状部7c3构成。背部7c2和环状部7c3呈同一平面状连续形成。第1推力动压产生部B1的径向尺寸L1 (环状部7c3的外径端和背部7c2的内径端的距离、参照图4)小于后述在盖构件11的上侧端面lla上形成的第2推力动压产生部B2的径向尺寸L2 (环状部11a3的外径端和背部lla2的内径端的距离、参照图5) (LKL2、参照图2)。轴构件2旋转时，第1推力动压产生部B1与法兰部2b的上侧端面2bl的包括外径端附近的区域隔着推力轴承间隙对置。像这样，由于与法兰部2b隔着推力轴承间隙对置的面是树脂制的壳体7，从而和隔着推力轴承间隙与由例如烧结金属构成的轴承套筒8对置的情况相比，能够谋求接触滑动时的低摩擦化。
密封部9的内周面9a形成朝向上方逐渐扩径的锥形面状。轴构件2旋转时，在与轴部2a的外周面2al之间形成向下方径向尺寸逐渐缩小的密封空间S，基于该密封空间S的毛细管力，防止轴承装置内部保持的润滑油向外部漏出。密封空间S的容积在轴承装置的使用温度范围内，大于轴承装置内部保持的润滑油的热膨胀量。从而，在轴承装置的使用温度范围内，润滑油不会从密封空间S中漏出，油面始终保持在密封空间S内(缓冲功能)。还有，与图示相反，如果将密封部9的内周面9a作为圆筒面，在与之对置的轴部2a的外周面2al形成朝向上方逐渐縮径的锥形面，则还能够在轴构件2旋转时使密封空间S作为离心力密封来发挥功能。
盖构件11由金属材料或树脂材料等形成大致圆盘状。在盖构件11的上侧端面lla例如图5所示，形成第2推力动压产生部B2。该第2推力动压产生部B2由相对于轴构件2的旋转方向(图5中箭头P所示)抽出型的螺旋形状的动压槽llal、在动压槽llal间形成的背部1la2和在背部的外径侧形成的环状部11a3构成。背部11a2和环状部11a3在同一平面上连续形成。轴构件2旋转时，该第2推力动压产生部B2与法兰部2b的下侧端面2b2中的不包括外径端附近、比它靠内径侧的区域隔着推力轴承间隙对置(参照图2)。
从密封空间S向具有如以上构成的动压轴承装置l注入润滑油，包括套筒轴承8的内部气孔在内、动压轴承装置1的内部空间全部由润滑油充满，从而完成图2所示的轴承装置。作为润滑油，能够使用例如癸二酸二辛酯(DOS)和乙二酸二辛酯(DOZ)等各种类型。
若轴构件2旋转，则基于在轴承套筒8的内周面8a形成的第1、第2径向动压产生部A1、 A2的动压槽8a11、 8a21，使润滑油向各动压槽的轴向中心侧流动，在环状部8al3、 8a23，润滑油的压力升高。依靠这样的第1、第2径向动压产生部A1、 A2的动压作用，形成沿径向旋转自如地非接触支承轴构件2的轴部2a的径向轴承部Rl、 R2。同时，基于在壳体7的
8肩面7C形成的第1推力动压产生部B1的动压槽7cl，使润滑油向外径侧流
动，在环状部7c3，润滑油的压力升高。另外，基于在盖构件ll的上侧端面11a形成的第2推力动压产生部B2的动压槽llal，使润滑油向内径侧流动，在环状部lla3，润滑油的压力升高。依靠这样的第l、第2推力动压产生部B1、 B2的动压作用，形成沿推力方向旋转自如地非接触支承轴构件2的推力轴承部T1、 T2。
像这样，本发明的动压轴承装置1中，第1推力动压产生部B1形成在壳体7的肩面7c、即比轴承套筒8的外周面8d更靠外径侧。这种情况下，即使将轴承套筒8薄壁化，也能够确保第1推力动压产生部B1具有与现有那样在轴承套筒端面设置推力动压产生部的情况相同程度的推力负载容量。因而，不会损害推力方向的轴承性能，能够将轴承套筒8薄壁化。从而，能够减少封入轴承装置内的润滑油的总量，因此能够使缓冲功能低容量化，谋求密封部9的小型化、进而是谋求动压轴承装置1的小型化。
另外，通过在法兰部2b设置向两端面2bl、 2b2开口的贯通孔2b3，则能够将两端面2bl、 2b2所面对的空间连通。具体地说，能够将由轴承套筒8下端侧的内周倒角和设置在轴部2a下端的退让部2a2形成的空间与第2推力轴承部T2的推力轴承间隙连通。从而能够合理保持容易产生负压的壳体7封闭侧的空间中的压力平衡。另外，轴构件2旋转时，第l及第2推力轴承部T1、 T2的推力轴承间隙的润滑油，经由抽出型的螺旋形状的动压槽7cl及llal向外径方向流动，流入到法兰部2b外周面和壳体7的大径内周面7b之间的间隙。像这样，通过将第l及第2推力动压产生部B1、 B2作成抽出型，从而特别是能够向容易产生负压的壳体7的大径内周面7b和法兰部2b的外周面之间的空间积极地供给润滑油，从而能够更有效地防止负压的产生。
另外，如图2所示，轴承套筒8其内周面8a面对径向轴承间隙，同时，下侧端面8c隔着在与其对置的法兰部2b的上侧端面2bl之间形成的间隙，与第1推力轴承部T1的推力轴承间隙相连。由于用多孔质材料形成该轴承套筒8，从而从轴承套筒8渗出的润滑油依次向径向轴承间隙及推力轴承间隙供给，能够防止由于负压产生气泡，能够确保稳定的润滑性。本实施方式中，通过将第1径向动压产生部A1的动压槽8al1相对于轴向中心m
9轴向非对称地形成，从而比轴向中心m靠上侧区域的轴向尺寸Xl大于下侧区域的轴向尺寸X2 (参照图3 (a))。因而，轴构件2旋转时，基于动压槽8al1产生的润滑油的牵引力(泵作用力)是上侧区域比下侧区域相对变大，由于该牵引力的差压，而使第1径向轴承部R1的径向轴承间隙中充满的润滑油流动到下方。通过像这样使径向轴承间隙的润滑油强制性流动，向容易产生负压的壳体封闭侧的空间供给润滑油，从而谋求负压产生防止效果的提高。还有，不需要像这样使润滑油在径向轴承间隙中强制性流动时，可以将动压槽8a11的形状相对于轴向中心m呈轴向对称地形成。,
本发明的实施方式并不限定于以上。以下，说明本发明的其他实施方式。还有，以下的说明中，对于具有与上述实施方式相同构成及功能的部位，附以相同符号，省略说明。
图6表示本发明的第2实施方式的动压轴承装置21。该实施方式中，在轴承套筒8的外周面8d上形成l条或多条轴向槽8dl，同时，上侧端面8b在与轴向槽8dl相同圆周方向位置形成径向槽8bl。依靠在轴承套筒8的内周面8a形成的动压槽被挤入到下方的径向轴承间隙的润滑油，在轴承套筒8的下侧端面8c和法兰部2b的上侧端面2bl之间的间隙一轴向槽8dl—径向槽8bl这样的路径中循环，再被牵引到径向轴承间隙中。经过该润滑油的循环，能够防止在轴承内部产生负压。还有，该轴向槽及径向槽也可以在壳体7侧形成。
图7表示本发明的第3实施方式的动压轴承装置31。该动压轴承装置31是在设置于轴构件2上端的盘毂IO和壳体7之间形成第2推力轴承部T2。盘毂10具备覆盖壳体7开口部的圆盘部10a、从圆盘部10a外径端向下方延伸的圆筒部10b和从圆筒部10b向外径突出的锷部10c，锷部10c的上侧端面成为用以搭载没有图示的盘的盘搭载面10d。在壳体7的上侧端面7d上形成没有图示的螺旋形状的动压槽，作为第2推力动压产生部B2。若轴构件2旋转，则该第2推力动压产生部B2使在盘毂10的圆盘部10a的下端侧面10al和壳体7的上侧端面7d形成的推力轴承间隙的润滑油产生动压作用，沿推力方向支承盘毂10及轴构件2。此时，利用盘毂10的圆筒部10b的内周面10bl和设置在壳体7外周面上方的锥形面7e，形成与第2推力轴承部T2的推力轴承间隙的外径端连通的密封空间S。另外，在壳体7上形成1条或多条贯通孔7f，贯通孔7f连通上侧端面
7d面对的空间和肩面7c面对的空间。从而能够使轴承装置中充满的润滑油在径向轴承间隙一法兰部2b和轴承套筒8的下侧端面8c之间的间隙一第1推力轴承部T1的推力轴承间隙一贯通孔7f—壳体7的上侧端面7a4及轴承套筒8的上侧端面8b和盘毂10的圆盘部10a的下侧端面10al之间的间隙中循环，因而，能够合理保持轴承装置内部的润滑油的压力平衡。
图8表示本发明的第4实施方式的动压轴承装置41 。该实施方式中，多孔质体由圆筒部81和从圆筒部81下端向外径突出的锷状部82形成一体。在圆筒部81的内周面8la上形成径向动压产生部Al、 A2，同时在锷状部82的下侧端面82a形成推力动压产生部Bl。圆筒部81的外周面81c位于比推力动压产生部B1更靠内径侧。从而，多孔质体也面对第1推力轴承部T1的推力轴承间隙，因而可谋求此部分的润滑性提高。还有，多孔质体的圆筒部81及锷状部82除了如上所述一体形成以外，也可以分体形成。
该动压轴承装置41中，分别在圆周方向的1处或多处、如在圆筒部81的上侧端面81b形成径向槽81bl，在圆筒部81的外周面81c形成轴向槽81cl，在锷状部82的上侧端面82b形成径向槽82bl，在锷状部82的外周面82c形成轴向槽82cl。通过这些槽连通径向轴承部Rl的径向轴承间隙的上端和推力轴承间隙T1的推力轴承间隙的外径端，能够合理保持轴承装置内部的润滑油的压力平衡。还有，该轴向槽及径向槽也可以在壳体7
-为了保持轴承装置内部的压力平衡而形成的润滑油流路，除了由在法兰部2b形成的贯通孔2b3 (参照图2)和在轴承套筒8 (多孔质体)上形成的轴向槽8dl及径向槽8bl (参照图6及图8)、或在壳体7上形成的贯通孔7f (参照图7)构成以外，还可以在轴部2a形成贯通孔，由该贯通孔构成。另外，也可以将上述方法多个组合。用上述哪种方法形成流路，要考虑形成方法和压力平衡等进行适宜选择。
以上的实施方式中，作为第1、第2径向动压产生部A1、 A2是形成人字形状的动压槽，不过，并不限定于此，也可以采用例如螺旋形状的动压槽和阶梯轴承或多圆弧轴承等。另外，以上的实施方式中，作为第l及第2推力动压产生部B1、 B2
是形成抽出型的螺旋形状的动压槽，不过，各动压产生部采用抽出型或抽 入型哪种形状考虑轴承装置内部润滑油的压力平衡而适宜决定即可。另 外，动压产生部的种类也并不限定于此，也可以采用例如人字形状动压槽 和阶梯轴承或波型轴承(阶梯轴承^波型形状)等。
另外，以上实施方式中，表示了动压产生部在轴承套筒8的内周面8a、 壳体7的肩面7c、壳体7的盖构件11的上侧端面lla或壳体7的上侧端 面7d上形成的情况，不过，也可以在与它们隔着轴承间隙对置的面、即 轴部2a的外周面2al、法兰部2b的上侧端面2bl 、下侧端面2b2或盘毂 10的圆盘部10a的下侧端面10al上形成。
另外，以上实施方式中，作为轴承装置内部充满的润滑流体使用的是 润滑油，不过并不限定于此，也可以使用例如润滑油酯和磁性流体或空气 等气体。
另外，本发明的动压轴承装置，并不限定于如上所述在HDD等盘驱动 装置中使用的主轴马达，也能够在光盘的光磁盘驱动用主轴马达等在高速 旋转下使用的信息设备用小型马达、激光打印机的多角度扫描仪马达等的 旋转轴支承用、或用于电气设备的冷却风扇的风扇马达等中适用。
权利要求
1. 一种动压轴承装置，包括具有轴部及法兰部的轴构件、内周配置有轴部的多孔质体、内周保持多孔质体的壳体、轴向一端为大气开放侧而另一端成为密闭侧的径向轴承间隙、与径向轴承间隙的另一端侧相连且面对轴构件的法兰部的一端面的推力轴承间隙和面对该推力轴承间隙且产生润滑流体的动压作用的推力动压产生部，所述动压轴承装置的特征在于，多孔质体的外周面中的至少一部分比推力动压产生部更靠内径侧。
2. 根据权利要求l所述的动压轴承装置，其特征在于，推力动压产生部设置在壳体的端面或法兰部的端面中的任意一面。
3. 根据权利要求l所述的动压轴承装置，其特征在于， 法兰部具有向两端面开口的轴向的贯通孔。
4. 根据权利要求l所述的动压轴承装置，其特征在于， 所述推力动压产生部是使润滑流体向外径方向流动的抽出型。
全文摘要
本发明的动压轴承装置，将轴承套筒(8)的外周面(8d)比第1动压产生部(B1)更靠内径侧形成。这种情况下，能够一面确保第1推力动压产生部(B1)具有与现有那样在轴承套筒端面设置推力动压产生部的情况相同程度的推力负载容量，一面将轴承套筒(8)薄壁化。从而，能够减少封入轴承装置内的润滑剂总量，因此能够将缓冲功能低容量化，谋求密封装置(9)的小型化、进而是谋求轴承装置(1)的小型化。
文档编号F16C17/10GK101479492SQ20078002397
公开日2009年7月8日 申请日期2007年3月1日 优先权日2006年6月28日
发明者古森功, 堀政治, 山本哲也, 稻塚贵开 申请人:Ntn株式会社