流体动压轴承装置及其组装方法

专利名称：流体动压轴承装置及其组装方法
技术领域：
本发明涉及通过在轴承间隙中产生的流体膜将轴构件支承为能够旋转的流体动
压轴承装置及其组装方法。
背景技术：
从其高旋转精度及安静性出发，流体动压轴承装置能够适合于使用作为信息设
备，例如HDD等磁盘驱动装置，CD-R0M、CD-R/RW、DVD-ROM/RAM等光盘驱动装置，MD、MO等光
磁盘驱动装置等的主轴电动机用，激光打印机(LBP)的多面镜扫描仪电动机用，放映机的
色轮电动机用，或者电气设备的冷却等中使用的风扇电动机等的小型电动机用。 例如，专利文献1所示的流体动压轴承装置在轴构件的外周面与套筒部的内周面
之间形成径向轴承间隙，通过在该径向轴承间隙中产生的流体膜在径向上支承轴构件，并
且使设置在轴构件的下端部的球面状凸部与设置在壳体的内底面上的推力板接触滑动，由
此在推力方向上支承轴构件。而且，在该流体动压轴承装置中，将轴构件形成为具有小径部
及大径部的阶梯状，并且在壳体开口部内周设置环状的密封部，通过使该密封部与轴构件
的肩面在轴向上卡合，防止轴构件的脱落。 专利文献1 :日本特开2005-113987号公报 在该流体动压轴承装置中，仅容许轴构件向轴向移动密封部与轴构件的肩面之间形成的轴向间隙量。若该轴向间隙过大，则轴构件的轴向能够移动量过大，安装在轴构件上的HDD盘等产生轴向的松动，从而有盘的读取精度变差或导致盘与头干涉的担心。因此，需要高精度设定密封部与轴构件的肩面之间形成的轴向间隙。 但是，在上述的流体动压轴承装置中，由于通过使密封部与套筒部抵接来定位密封部，因此密封部向壳体的固定精度依赖于套筒部的轴向尺寸的加工精度。因此，为了精度良好地管理轴构件的轴向能够移动量，需要高精度地加工套筒部，从而导致加工成本的高涨。

发明内容
本发明的课题在于提供一种能够高精度且低成本地控制轴构件的轴向能够移动量的流体动压轴承装置及其组装方法。 为了解决上述课题，本发明的流体动压轴承装置具备轴构件，其具有小径部、大径部及形成在它们之间的肩面；套筒部，其在内周插入轴构件的大径部；密封部，其在与轴构件的小径部的外周面之间形成防止轴承内部的润滑流体向外部漏出的密封空间，并且通过与轴构件的肩面在轴向上卡合来防止轴构件的脱落；径向轴承部，其利用在轴构件的大径部的外周面与套筒部的内周面之间的径向轴承间隙内产生的流体膜在径向上支承轴构件；推力轴承部，其在推力方向上支承轴构件，所述流体动压轴承装置的特征在于，在密封部与套筒部之间形成第一轴向间隙。 如此，本发明的流体动压轴承装置通过在密封部与套筒部之间形成第一轴向间隙，并将密封部与套筒部形成为非接触，能够从决定密封部的定位精度的主要原因中排除套筒部的形状精度。因此，能够不根据套筒部的加工精度而仅根据密封部的位置精度来管理轴构件的轴向能够移动量。由此，能够缓和套筒部的加工精度，因此能实现降低加工成本。 在该流体动压轴承装置中，在密封部与轴构件的肩面之间形成有第二轴向间隙。该第二轴向间隙优选设定为与密封空间的径向间隙相同或比其小。由此，在第二轴向间隙中，由于能得到与密封空间的毛细管力相等或比其大的毛细管力所产生的润滑流体的牵引作用，因此能够可靠地防止轴承内部充满的润滑流体向外部漏出。 例如使用该流体动压轴承装置作为HDD的主轴电动机用时，为了防止安装在轴构
件上的盘与头干涉，需要尽可能抑制轴构件的轴向移动。此时，若将第二轴向间隙设定为
30 i！ m以下，则即使在如上所述的用途中使用，也能够防止盘与头干涉。 这样的流体动压轴承装置在工作时，由于在轴承内部的润滑流体、尤其是轴构件
的下端部所面向的空间内充满的润滑流体中产生局部性的负压，因此在径向轴承间隙的流
体膜上产生气泡，从而有由流体膜产生的轴构件的支承力下降的担心。因此，通过在套筒部
与将套筒部收容在内周的壳体之间设置使一端向第一轴向间隙开口而使另一端向轴构件
的下端部所面向的空间开口的连通路径，能够使推力轴承部的空间经由连通路径及第一轴
向间隙而与密封空间连通，从而防止局部性的负压产生，并能够良好地保持轴承内部所充
满的润滑流体的压力平衡，从而避免轴承性能的下降。 此时，若在套筒部的端面及外周面上形成槽，并通过该槽构成上述连通路径，则由于能够将壳体的内底面或内周面形成为平面状或圆筒面状的简单形状，因此容易形成壳体，从而实现低成本化。 如上所述的阶梯状的轴构件也可以一体形成，但是并不局限于此，例如也可以通过轴部和固定在轴部的外周面上的中空件形成，并通过中空件的端面构成轴构件的肩面。这种情况下，由于能够通过简单形状的轴部及中空件构成阶梯状的轴构件，因此能够实现降低轴构件的加工成本。 例如，通过在轴构件的端部形成球面状凸部并使该球面状凸部与对方件(例如壳体的内底面)接触滑动的所谓枢轴轴承构成推力轴承部的情况下，在轴构件的端部的球面状凸部与壳体的内底面之间形成有空间(图2中由P表示)，在包含该空间的轴承内部的空间内充满润滑剂。此时，若通过轴部与中空件构成轴构件，并使中空件的端部延伸到轴部的球面状凸部的外周，则能够通过中空件填补轴部的球面状凸部所面向的空间的一部分(参照图7)。由此，由于能够减少轴承内部所充满的润滑剂的量，因此能够縮小起到吸收润滑剂的热膨胀的缓冲功能的密封空间，从而能够实现轴承装置的薄型化或由径向轴承部的轴承间距的扩大所产生的轴承刚性的提高。 由于上述流体动压轴承装置能够高精度控制轴构件的轴向移动，因此能够适合于使用在例如想要尽可能高精度管理HDD用主轴电动机的轴构件的轴向能够移动量的用途中。 另外，为了解决上述课题，本发明的流体动压轴承装置具备轴构件，其具有小径外周面、大径外周面及形成在它们之间的肩面；壳体，其在内周收容轴构件；密封部，其固定在壳体的内周，在与轴构件的小径外周面之间形成防止轴承内部的润滑流体向外部漏出
5的密封空间，并且与轴构件的肩面在轴向上卡合来防止轴构件的脱落；轴构件的大径外周
面所面向的径向轴承间隙，所述流体动压轴承装置的组装方法的特征在于，通过使密封部
相对于壳体在轴向上移动，来设定密封部与轴构件的肩面之间的轴向间隙。 如此，在本发明的流体动压轴承装置的组装方法中，不是以套筒部为基准进行设
定，而是通过使密封部相对于壳体在轴向上移动来设定成为轴构件的行程量(轴向能够移
动量)的密封部与轴构件的肩面之间的轴向间隙。由此，能够不根据套筒部的形状精度而
管理轴构件的行程量，因此能缓和套筒部的加工精度，实现加工成本的减少。 这样的由密封部的移动而进行的所述轴向间隙的设定可以通过例如如下方法进
行，即，在壳体的内周收容轴构件及密封部，在使密封部与轴构件的肩面抵接后，利用轴构
件使密封部向壳体的开口侧移动规定量。 在该流体动压轴承装置中，若一体加工轴构件的小径外周面、大径外周面及肩面， 则能够精度良好地加工所述面的垂直度和同轴度等。因此，能够精度良好地设定大径外周 面所面向的径向轴承间隙和小径外周面所面向的密封空间，从而能够得到优良的轴承性能 和密封功能。 另外，轴构件可以由轴部和固定在轴部的外周面上的套筒部形成。此时，通过套筒 部的端面构成轴构件的肩面。由此，能够使构成轴构件的轴部及套筒部的形状简单，实现各 构件的加工成本的减少。而且，如此通过轴部及套筒部构成轴构件的情况下，若将轴部作为 嵌入部件而模成形套筒部，则由于不需要轴部与套筒部的组装工序，因此能够进一步减少 轴构件的制造成本。 使密封部相对于壳体移动时，若事先使润滑剂夹设于密封部与壳体之间的嵌合面
上，则能够使密封部平滑移动，从而能够进行更高精度的间隙设定。此时，若使用粘接剂作
为润滑剂，则在上述的效果的基础上，还能够提高密封部与壳体之间的固定强度。 另外，在定位密封部后，通过对密封部与壳体之间的嵌合面的大气开放侧进行粘
接密封，能够可靠地防止轴承内部的润滑流体从密封部与壳体之间的嵌合面向外部漏出。 如上所述，根据本发明，能够得到高精度且低成本地控制轴构件的轴向能够移动
量的流体动压轴承装置。


图1是示出装入流体动压轴承装置的HDD用主轴电动机的剖面图。
图2是流体动压轴承装置的剖面图。图3是套筒部的剖面图。图4(a)是示出第二轴向间隙的设定方法的剖面图。图4(b)是示出第二轴向间隙的设定方法的剖面图。图5是另一例的流体动压轴承装置的剖面图。图6(a)是示出流体动压轴承装置的组装方法的另--例的剖面图。图6(b)是示出流体动压轴承装置的组装方法的另--例的剖面图。图6(c)是示出流体动压轴承装置的组装方法的另--例的剖面图。图6(d)是示出流体动压轴承装置的组装方法的另--例的剖面图。图7是另一例的流体动压轴承装置的剖面图。
图8是放大示出轴构件的肩面附近的剖面图。 图9 (a)是示出流体动压轴承装置的组装方法的另 图9 (b)是示出流体动压轴承装置的组装方法的另 图9 (c)是示出流体动压轴承装置的组装方法的另 图10是另一例的流体动压轴承装置的剖面图。 图11是另一例的流体动压轴承装置的剖面图。 标号说明 1流体动压轴承装置 2轴构件 2a大径部 2b小径部 2c肩面 7壳体 8套筒部 8cl径向槽 8dl轴向槽 9密封部 Ll第一轴向间隙 L2第二轴向间隙 L3密封空间的径向尺寸 R1、R2径向轴承部 T推力轴承部 S密封空间
具体实施例方式
以下，基于

本发明的实施方式。
图1示意性地表示装入有本发明的实施方式的流体动压轴承装置1的信息设备用主轴电动机的一结构例。该主轴电动机用于HDD等盘驱动装置，具备将安装有盘毂3的轴构件2支承为旋转自如的流体动压轴承装置1 ;隔着例如径向的间隔对置的定子线圈4及转子磁铁5 ;电动机托架6。定子线圈4安装在电动机托架6的外周，转子磁铁5安装在盘毂3的内周。流体动压轴承装置1的壳体7固定在电动机托架6的内周。在盘毂3上保持有一或多张(在图1中为两张)磁盘等盘状信息存储介质(以下简称盘)D。在如此构成的主轴电动机中，若对定子线圈4通电，则利用定子线圈4与转子磁铁5之间产生的电磁力使转子磁铁5旋转，伴随与此，盘毂3及保持在盘毂3上的盘D与轴构件2 —体旋转。
如图2所示，流体动压轴承装置1主要具备轴构件2 ;在内周插入有轴构件2的套筒部8 ;从外周保持套筒部8的有底筒状的壳体7 ;设置在壳体7的开口部上的密封部9。此外，在以下的说明中，在轴向上以壳体7的开口侧为上侧，以闭口侧为下侧。
轴构件2通过车削加工例如SUS钢等金属材料而形成。轴构件2 —体具有配置在套筒部8的内周的大径部2a和设置在大径部2a的上侧的小径部2b。在轴构件2的大径部
一例的剖面图。一例的剖面图。一例的剖面图。2a与小径部2b之间设置有肩面2c。在轴构件2的下端部设置有球面状凸部2a2。 套筒部8通过例如以铜为主要成分的烧结金属的多孔质体形成为圆筒状。此外，
也可以通过其它的金属或树脂、或者陶瓷等形成套筒部8。 在套筒部8的内周面8a上，作为径向动压产生部，例如图3所示，在轴向上隔离的 两个部位形成有将多个动压槽8al、8a2排列成人字形状的区域。所述动压槽8al、8a2的形 成区域作为径向轴承面而与轴构件2的大径部2a的外周面2al (大径外周面2al)相对，在 轴构件2旋转时，在与轴构件2的外周面2al之间形成径向轴承间隙(参照图2)。而且，上 侧的动压槽8al相对于形成在上下倾斜槽之间的环状的平滑部而形成为轴向非对称。详细 来说，上侧的动压槽8al中，比环状平滑部靠上侧区域的轴向尺寸X1比下侧区域的轴向尺 寸X2大(XI > X2)。 在套筒部8的外周面8d上遍及轴向整个长度而形成有一或多个沿轴向延伸的槽 8dl。而且，在套筒部8的下侧端面8c上形成有一或多个沿径向延伸的槽8cl。在将套筒部 8固定在壳体7的内周的状态下，在所述轴向槽8dl及径向槽8cl与壳体7的内周面7al及 内底面7bl之间构成润滑油的连通路径(参照图2)。例如通过在压粉成形套筒部8的成形 模上预先设置与轴向槽8dl及径向槽8cl对应的部位，能够与套筒部8的压粉成形同时成 形所述轴向槽8dl及径向槽8cl。 壳体7通过以液晶聚合物(LCP)、聚苯硫醚(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)等非结晶性树脂作为基体树脂的树脂组 成物进行注射模塑成形，而形成为有底筒状。在本实施方式中，如图2所示，侧部7a与堵塞 侧部7a的下端部的底部7b —体成形。作为形成壳体7的上述树脂组成物，可以根据目的 在上述基体树脂中配合适量的例如玻璃纤维等纤维状填充材料、钛酸钾等丝状填充材料、 云母等鳞片状填充材料、碳纤维、炭黑、石墨、碳纳米、各种金属粉等纤维状或粉末状的导电 性填充材料等而使用。 壳体7的注射模塑材料并不局限于上述，例如，能够使用镁合金或铝合金等低熔 点金属材料。而且，壳体7也可以在通过金属粉与粘接剂的混合物注射模塑成形后，通过脱 脂、烧结的所谓MIM成形来形成。或者，也可以通过金属材料例如黄铜等软质金属的冲压成 形来形成壳体7。而且，壳体7的底部7b不必与侧部7b成为一体，也可以与侧部7a分体形 成。 在壳体7的内周面7al上通过例如粘接(包括松弛粘接和挤入粘接)、压入、焊接 等适当的方法固定有套筒部8的外周面8d。 壳体7的内底面7bl (底部7b的上侧端面7bl)作为接触支承轴构件2的下端部的 球面状凸部2a2的推力轴承部T而起作用。在本实施方式中，虽然如此在壳体7上直接形 成推力轴承部T，但是并不局限于此，例如也可以在壳体7的内底面上配置通过耐磨损性、 滑动特性良好的树脂材料或烧结材料等另外形成的推力垫圈，而在该推力垫圈上形成推力 轴承部T。这种情况下，由于壳体7不再与轴构件2接触滑动，因此壳体7的材料不需要耐 磨损性，从而壳体7的材料选择范围变大。 密封部9通过金属材料或树脂材料形成为环状。密封部9通过例如压入、压入粘 接等而固定在壳体7的侧部7a的上端部内周。密封部9的内周面9a形成为朝向上方逐渐 扩径的锥面状。密封部9的内周面9a与轴构件2的小径部2b的外周面2bl (小径外周面2bl)相对，在它们之间形成有径向尺寸朝向下方逐渐縮小的环状的密封空间S。在通过密封部9密封的壳体7的内部空间内注入有例如润滑油作为润滑流体，壳体7的内部由润滑油充满(图2中的点分布区域)。在该状态下，润滑油的油面维持在密封空间S的范围内。此时，如图2的放大图所示，在密封部9的下侧端面9b的内周倒角9bl与轴构件2的小径部2b的外周面2bl之间的空间或套筒部8的上侧端面8b的内周倒角8bl与轴构件2的大径部2a的外周面2al之间的空间也充满润滑油。 在密封部9的下侧端面9b与套筒部8的上侧端面8b之间形成有第一轴向间隙Ll 。而且，在密封部9的下侧端面9b与轴构件2的肩面2c之间形成有第二轴向间隙L2。该第二轴向间隙L2成为轴构件2的轴向能够移动量。如此，通过在密封部9与套筒部8之间设置第一轴向间隙L1而将两者形成为非接触，能够不根据套筒部的加工精度而仅根据密封部9的位置精度来管理轴构件2的轴向能够移动量，即第二轴向间隙L2。
另外，如本实施方式所示，使用流体动压轴承装置1作为HDD的主轴电动机用时，为了防止盘与头干涉，而将第二轴向间隙L2设定为30 ii m以下，优选设定为20 ii m以下。再者，第二轴向间隙L2优选设定为在密封空间S中比最小的径向尺寸L3相同或比其小(L2《L3)。由此，在第二轴向间隙L2中，由于能得到与密封空间S相等或比其大的毛细管力，因此能够更可靠地防止润滑油向外部漏出。 第二轴向间隙L2的设定可以例如如下所述进行。首先，如图4(a)所示，将套筒部8及轴构件2收容在壳体7的内周。具体来说，将套筒部8插入壳体7的内周，使套筒部8的下侧端面8c与壳体7的内底面7bl抵接，从而将套筒部8固定在壳体7的内周面7al上。将轴构件2插入该套筒部8的内周，使轴构件2的下端的球面状凸部2a2与壳体7的内底面7bl抵接。在该状态下，预先设计轴构件2的大径部2a及套筒部8的轴向尺寸，以使轴构件2的肩面2c位于比套筒部8的上侧端面8b靠上方(壳体开口侧)的位置。
接下来，如图4(b)所示，将密封部9从上方插入壳体7的内周面7al，使下侧端面9b与轴构件2的肩面2c抵接。此后，如图4(b)中箭头所示，通过相对于壳体7提高轴构件2，而使与轴构件2的肩面2c卡合的密封部9相对于壳体7向上方移动图2所示的第二轴向间隙L2的量。在该状态下，通过将密封部9固定在壳体7的内周面7al上来设定第二轴向间隙L2。密封部9与壳体7通过例如压入进行固定，这种情况下，在将轴构件2提高规定量的时刻，结束密封部9的定位及固定。此时，若事先在两者的嵌合面之间夹设粘接剂，则能够提高固定强度，并且能够可靠地防止油从单元内部漏出。而且，若在将密封部9插入壳体7之前涂敷粘接剂，则粘接剂作为润滑剂起作用，能够使密封部9容易插入及移动。
根据该方法，能够通过轴构件2的提高量来高精度设定成为轴构件2的轴向能够移动量的第二轴向间隙L2。 S卩，能够不根据套筒部8的加工精度而根据轴构件2的提高量来直接管理轴构件2的轴向能够移动量。因此，能够精度良好地管理轴构件2的轴向能够移动量，并且能够缓和套筒部8的加工精度，降低制造成本。 在上述结构的流体动压轴承装置1中，在轴构件2旋转时，套筒部8的径向轴承面(内周面8a的动压槽8al、8a2形成区域)与轴构件2的大径部2a的外周面2al隔着径向轴承间隙相对。伴随着轴构件2的旋转，上述径向轴承间隙的润滑油被压入动压槽8al、8a2的轴向中心的环状平滑部侧，其压力上升。通过这样的动压槽8al、8a2的动压作用，构成在径向上非接触支承轴构件2的第一径向轴承部Rl和第二径向轴承部R2。
同时地，通过使设置在轴构件2的下端的球面状凸部2a2与作为推力轴承部T的壳体7的内底面7bl进行接触滑动，在推力方向上接触支承轴构件2。 另外，通过形成在套筒部8的外周面8d上的轴向槽8dl及形成在下侧端面8c上的径向槽8cl而在套筒部8与壳体7之间形成连通路径(参照图2)。该连通路径的一端向第一轴向间隙L1开口，而另一端向轴构件2的下端部所面向的空间、详细来说向壳体7的内底面7bl与轴构件2的球面状凸部2a2之间的空间P开口。由此，在壳体闭塞侧形成的所述空间P经由所述连通路径、第一轴向间隙Ll以及第二轴向间隙L2而与密封空间S连通。由此，能够避免所述空间P所充满的润滑油产生局部性的负压的情况，从而能够防止由产生气泡引起的轴承性能的下降。 另外，在该实施方式中，第一径向轴承部R1的动压槽8al相对于轴向中间部的环状平滑部形成为轴向非对称(XI > X2)(参照图3)。因此，在轴构件2旋转时，由动压槽8al产生的润滑油的牵引力(抽吸力)在上侧区域比下侧区域相对变大。由于该牵引力的差压，使充满在套筒部8的内周面8a与轴构件2的大径部2a的外周面2al之间的间隙内的润滑油向下方流动。该润滑油在壳体7的闭塞侧的空间P —径向槽8cl —轴向槽8dl —第一轴向间隙L1的路径中循环，并再次被引入第一径向轴承部R1的径向轴承间隙内。如此，通过使轴承内部的润滑油强制性地流动循环，能够更有效地防止在润滑油中产生局部性的负压的情况。此外，想要使润滑油沿上述路径的反向循环时，例如将动压槽8al的不平衡形成为图3所示例的相反，即X1 〈X2即可。而且，如上所述，无需使轴承内部的润滑油强制性地循环时，也可以分别将动压槽8al、8a2双方形成为轴向对称。 本发明的实施方式并不局限于上述情况。此外，在以下的说明中，对与上述实施方式具有相同的结构、功能的部位附加相同标号，省略说明。 在轴构件2的肩面2c与轴承套筒8的上侧端面8b的轴向位置相同方面，而且在轴承套筒8的下侧端面8c与壳体7的内底面7bl之间形成有轴向间隙L4方面，图5所示的流体动压轴承装置与上述实施方式的结构不同。若适当设定轴向间隙L4，则通过该轴向间隙L4能够构成连通壳体闭塞侧的空间P与密封空间S的连通路径的一部分。这种情况下，由于不需要图2的实施方式中的形成在轴承套筒8的下侧端面8c上的径向槽8cl，因此能够简化轴承套筒8的形状。 基于图6说明上述的动压轴承装置1的组装方法。首先，使轴构件2的小径部2b的外周面2bl与密封构件9的内周面9a嵌合，使密封构件9的端面9b与轴构件2的肩面2c抵接。以与图5所示的状态上下相反的方式使该轴构件2及密封构件9倒立，并载置在圆筒状的台10的端面10a上(参照图6(a))。接下来，使轴构件2的大径部2a的外周面2al与轴承套筒8的内周面8a嵌合，使轴承套筒8的端面8b与密封构件9的端面9b抵接(参照图6(b))。此时，轴承套筒8的一方的端面8b与轴构件2的肩面2c处于相同的轴向位置，并且轴构件2的球面状凸部2a2从轴承套筒8的另一方的端面8c稍突出。
再者，使轴承套筒8的外周面8d与壳体7的内周面7al嵌合，使轴构件2的球面状凸部2a2与壳体7的内底面7bl抵接(参照图6(c))。此时，在轴承套筒8的端面8c与壳体7的内底面7bl之间形成有轴向间隙L4。在该状态下，固定壳体7与轴承套筒8，该单元从台10脱落而成为图6(d)的状态。此后，通过将轴构件2向壳体开口侧拉伸而使密封构件9移动，在密封构件9与轴承套筒8之间形成第一轴向间隙Ll，并且在密封部9与轴构
10件2的肩面2c之间形成第二轴向间隙L2。此时，由于轴构件2的肩面2c与轴承套筒8的上侧端面8b处于相同轴向位置，因此第一轴向间隙Ll与第二轴向间隙L2相等(Ll = L2)。通过在该位置将密封构件9固定在壳体7上，能够决定第一及第二轴向间隙Ll、 L2。
另外，本发明的实施方式的流体动压轴承装置1的结构并不局限于上述情况。在上述实施方式中，一体形成阶梯状的轴构件2，但是并不局限于此，例如也可以如图7所示，通过笔直轴状的轴部21与中空件22构成轴构件2。在图示例中，在轴部21的下端部形成有球面状凸部21b，在轴部21的外周面21a上固定有圆筒状的中空件22的内周面22b。中空件22的外周面22a面向径向轴承间隙，中空件22的上侧端面22c构成轴构件2的肩面。中空件22的下端部超过轴部21的外周面21a的下端部而向下方延伸，并到达轴部21的球面状凸部21b的外周。由此，轴构件2的下端部与壳体7的内底面7bl之间的空间P的一部分由中空件22填补，与例如图2所示的结构相比，能够减少轴承内部充满的润滑油量。因此，能够縮小对轴承内部充满的润滑油的体积变化进行吸收的密封空间S，能够縮小密封构件9的轴向尺寸，由此能够在原封不动地维持轴承性能的状态下縮小轴承装置1的轴向尺寸。或者，不扩大轴承装置l的轴向尺寸，而扩大径向轴承部R1与R2的间隔(轴承间距)，也能够实现轴承刚性的提高。 由该轴部21及中空件22构成的轴构件2通过压入或粘接、焊接等任意方法进行固定。例如通过焊接进行固定时，若焊接轴部21的下端的球面状凸部21b的外径端与中空件22的内周面22b之间的边界部，则能够通过由球面状凸部21b与中空件22的内周面22b形成的凹部Q来捕捉熔融的材料。而且，通过利用熔融的材料填补凹部Q，能够进一步减少轴承内部的润滑油量，因此能够进一步縮小密封空间S，能够进一步縮小上述轴承装置或提高轴承刚性。 在一体加工轴构件2后，对大径部2a的外周面2al、小径部2b的外周面2bl以及肩面2c实施研磨加工来加工图2或图5所示的轴构件2。此时，如图7所示，若在小径部2b的外周面2bl与肩面2c之间的边界部形成切口 2d，则能够可靠地研磨小径部2b的外周面2bl及肩面2c直到端部。另一方面，如图7所示，若通过轴部21及中空件22这两个构件构成轴构件2，由于在预先高精度加工的基础上能够固定两者，因此无需形成切口。此外，这种情况下，在固定轴部21与中空件22后，若研磨面向径向轴承间隙的中空件22的外周面22a，则能够在考虑轴部21与中空件22的组装误差的基础上高精度加工外周面22a。
在上述实施方式中，虽然壳体7与套筒部8分体形成，但是也可以一体形成。例如，若通过注射模塑成形一体形成壳体7及套筒部8，则能够节省制造工序，从而能够实现低成本化。 另外，本发明的组装方法并不局限于上述实施方式。 图9示出其它实施方式的密封部9的定位方法。首先，如图9(a)所示，在壳体7的内周收容套筒部8及轴构件2，将密封部9配置在壳体7的内周的基准位置(例如，密封部9的上侧端面9c与壳体7的上端面7c齐面的位置)。此时，在密封部9与套筒部8之间设置有比图2所示的第一轴向间隙Ll大的间隙。 接下来，将密封部9向下方压入规定量。例如，如图9(b)所示，通过具有基部10a及圆筒部10b的压入构件10将密封部9向下方(箭头方向)压入。在基部10a形成有限制压入量的基准面10al，圆筒部10b的内周与轴构件2的小径外周面2bl嵌合，并且其下
11侧端面10bl成为压入密封部9的上侧端面9c的压入面。然后，如图9(c)所示，在压入构件10的基准面10al与轴构件2的上端部2b2抵接的时刻，结束压入。这种情况下，轴构件2的小径外周面2bl的轴向尺寸为Yl、压入构件10的基准面10al与压入面10bl的轴向间隔为Y2、密封部9的轴向尺寸为Y3时，Yl与Y2+Y3的差成为第二轴向间隙L2 (L2 =Y1-(Y2+Y3))。因此，通过高精度地设定Y1、Y2及Y3，能够高精度管理轴构件2的行程量。
另外，本发明的组装方法所适用的流体动压轴承装置的结构并不局限于上述情况，也能够使用于例如图IO所示的流体动压轴承装置1。在该流体动压轴承装置1中，通过圆筒状的轴部20和套筒部8构成轴构件2。该轴构件2通过利用压入、粘接、压入粘接等适当的方法固定轴部20的外周面20a和套筒部8的内周面8a而形成。在该轴构件2中，分别地，套筒部8的上侧端面8b构成轴构件2的肩面2c，套筒部8的外周面8d构成轴构件2的大径外周面2al，轴部20的外周面20a构成轴构件2的小径外周面2bl，球面状凸部2d形成在轴部20的下端部。 在该轴构件2的大径外周面2al(套筒部8的外周面8d)上，在上下方向上隔离的两处形成有作为径向动压产生部的动压槽G1、 G2(图10中虚线所示)，在与壳体7的内周面7al之间形成径向轴承间隙。而且，在轴构件2的肩面2c(套筒部8的上侧端面8b)与密封部9的下侧端面9b之间形成有成为轴构件2的行程量的第二轴向间隙L2(参照图10放大图)。在套筒部8的内周面8a上形成有轴向槽8al，在与轴部20的外周面20a之间形成连通路径。该连通路径将空间P与密封空间S连通，所述空间P形成在壳体7的闭塞侧，详细来说形成在球面状凸部2d及套筒部8的下侧端面8c与壳体7的内底面7bl之间，所述球面状凸部2d形成在轴部20的下端部。 如此，由于通过由轴部20和套筒部8构成轴构件2，而不需要图2所示的轴构件2的阶梯状的加工，因此能够减少各构件的加工成本。而且，通过利用套筒部8的外周面8d构成轴构件2的大径外周面2al，与图2所示的流体动压轴承装置1相比，能够使大径外周面2al所面向的径向轴承间隙大径化，并扩大径向轴承部R1、R2，因此能够提高径向的轴承性能。 另外，本发明的组装方法也能够适用于图11所示的流体动压轴承装置1。在该流体动压轴承装置1中，在将轴构件2的推力方向的支承形成为非接触支承方面，与图10所示的实施方式为不同的结构。详细来说，在套筒部8的下侧端面8c与壳体7的内底面7bl之间形成推力轴承间隙，在轴构件2旋转时，在套筒部8的下侧端面8c上形成的螺旋形状或阶梯形状等的动压槽G3使推力轴承间隙的润滑油产生动压作用，构成沿推力方向指示轴构件2的推力轴承部T。这种情况下，将密封部9的下侧端面9b与轴构件2的肩面2c (套筒部8的上侧端面8b)之间的第二轴向间隙L2设定为比推力轴承部T的推力轴承间隙大。
如图10及图11所示，通过轴部20和套筒部8构成轴构件2的情况下，除了如上所述分别形成固定之外，也可以将轴部20作为嵌入部件而模成形套筒部8。由此，不需要轴部20与套筒部8的组装工序，能够简化轴构件2的制造工序。 在上述实施方式中，作为使径向轴承间隙的润滑流体产生动压作用的动压产生部，在套筒部8的内周面8a形成有人字形状的动压槽8al、8a2，但是并不局限于此，例如也可以采用螺旋形状的动压槽或阶梯轴承、或者多圆弧轴承。或者，也可以将套筒部8的内周面8a及轴构件2的大径部2a的外周面2al —起 成为圆筒面状，构成所谓正圆轴承。
另外，在上述实施方式中，示出了利用推力轴承部T接触支承轴构件2的结构，但是并不局限于此。例如，也可以在轴构件2的下端面与壳体7的内底面7bl之间形成推力轴承间隙，构成利用该推力轴承间隙的润滑油的动压作用来非接触支承轴构件2的推力轴承部T。 另外，在上述实施方式中，虽然在套筒部8的内周面8a上形成动压槽8al、8a2，但是也可以在与该面隔着轴承间隙相对的轴构件2的大径部2a的外周面2al上形成动压槽。
另外，在上述实施方式中，虽然将径向轴承部R1、 R2在轴向上隔离设置，但是也可以在轴向上连续设置。或者，也可以仅设置在任一方。 另外，在上述实施方式中，作为充满在动压轴承装置1的内部且在径向轴承间隙中产生动压作用的流体，例示了润滑油，但是除此之外，也可以使用在各轴承间隙中能够产生动压作用的流体，例如空气等气体或磁性流体、或者润滑油脂等。 另外，如上所述，本发明的动压轴承装置并不局限于HDD等盘驱动装置所使用的主轴电动机，也适合使用于光盘的光磁盘驱动用的主轴电动机等，在高速旋转下使用的信息设备用的小型电动机，激光打印机的多面镜扫描仪电动机等中的旋转轴支承用，或者电气设备的冷却风扇用的风扇电动机。
1权利要求
一种流体动压轴承装置，具备轴构件，其具有小径部、大径部及形成在它们之间的肩面；套筒部，其在内周插入轴构件的大径部；密封部，其在与轴构件的小径部的外周面之间形成防止轴承内部的润滑流体向外部漏出的密封空间，并且通过与轴构件的肩面在轴向上卡合来防止轴构件的脱落；径向轴承部，其利用在轴构件的大径部的外周面与套筒部的内周面之间的径向轴承间隙内产生的流体膜在径向上支承轴构件；推力轴承部，其在推力方向上支承轴构件，所述流体动压轴承装置的特征在于，在密封部与套筒部之间形成第一轴向间隙。
2. 根据权利要求l所述的流体动压轴承装置，其中，形成在密封部与轴构件的肩面之间的第二轴向间隙与密封空间的径向尺寸相同或比其小。
3. 根据权利要求l所述的流体动压轴承装置，其中，第二轴向间隙为30iim以下。
4. 根据权利要求l所述的流体动压轴承装置，其中，在套筒部与将套筒部收容在内周的壳体之间设置使一端向第一轴向间隙开口而使另一端向轴构件的下端部所面向的空间开口的连通路径。
5. 根据权利要求4所述的流体动压轴承装置，其中，通过形成在套筒部的端面及外周面上的槽构成所述连通路径。
6. 根据权利要求l所述的流体动压轴承装置，其中，通过轴部和固定在轴部的外周面上的中空件形成轴构件，通过中空件的端面构成轴构件的肩面。
7. 根据权利要求6所述的流体动压轴承装置，其中，在轴部的端部形成球面状凸部，通过接触支承该球面状凸部来构成推力轴承部，使中空件的端部延伸到轴部的球面状凸部的外周。
8. 根据权利要求l所述的流体动压轴承装置，其中，该流体动压轴承装置使用于HDD用主轴电动机。
9. 一种流体动压轴承装置的组装方法，该流体动压轴承装置具备轴构件，其具有小径外周面、大径外周面及形成在它们之间的肩面；壳体，其在内周收容轴构件；密封部，其固定在壳体的内周，在与轴构件的小径外周面之间形成防止轴承内部的润滑流体向外部漏出的密封空间，并且与轴构件的肩面在轴向上卡合来防止轴构件的脱落；轴构件的大径外周面所面向的径向轴承间隙，所述流体动压轴承装置的组装方法的特征在于，通过使密封部相对于壳体在轴向上移动，来设定密封部与轴构件的肩面之间的轴向间隙。
10. 根据权利要求9所述的流体动压轴承装置的组装方法，其中，在壳体的内周收容轴构件及密封部，在使密封部与轴构件的肩面抵接后，利用轴构件使密封部向壳体开口侧移动。
11. 根据权利要求9所述的流体动压轴承装置的组装方法，其中，使用小径外周面、大径外周面及肩面被一体加工的轴构件。
12. 根据权利要求9所述的流体动压轴承装置的组装方法，其中，轴构件具有轴部和固定在轴部的外周面上的套筒部，通过套筒部的端面构成肩面。
13. 根据权利要求9所述的流体动压轴承装置的组装方法，其中， 轴构件具有轴部和将轴部作为嵌入部件而模成形的套筒部，通过套筒部的端面构成肩
14. 根据权利要求9所述的流体动压轴承装置的组装方法，其中， 在使润滑剂夹设于密封部与壳体之间的嵌合面上的状态下使密封部移动。
15. 根据权利要求14所述的流体动压轴承装置的组装方法，其中， 润滑剂为粘接剂。
16. 根据权利要求9所述的流体动压轴承装置的组装方法，其中， 在定位密封部后，对密封部与壳体之间的嵌合面的大气开放侧进行粘接密封。
全文摘要
本发明提供一种流体动压轴承装置及其组装方法。在密封部(9)与套筒部(8)之间形成第一轴向间隙(L1)。由此，能够不根据套筒部(8)等构件精度而高精度设定轴构件(2)的轴向能够移动量。
文档编号F16C17/02GK101765718SQ20088010072
公开日2010年6月30日 申请日期2008年7月18日 优先权日2007年7月31日
发明者古森功, 尾藤仁彦, 栗村哲弥 申请人:Ntn株式会社