動壓軸承裝置用軸部件的製作方法

2023-08-03 04:23:36

專利名稱：動壓軸承裝置用軸部件的製作方法
技術領域：
本發明涉及動壓軸承裝置用軸部件。
背景技術：
動壓軸承裝置是通過在軸承間隙產生的流體的動壓作用將軸部件支 承為相對旋轉自如的裝置，最近，發揮其優越的旋轉精度、高速旋轉性、 靜肅性等，適合用作以信息機器為首的各種電子機器上搭載的電動機用的
軸承裝置。具體地說，用作在HDD等磁碟裝置、CD—ROM、 CD—R/RW、 DVD—ROM/RAM等光碟裝置、MD、 MO等光磁碟裝置等信息機器上搭 載的主軸電動機用的軸承裝置，用作雷射束印表機(LBP)的多功能掃描 儀電動機、投影儀的色輪電動機、或者風扇電動機等電動機用軸承裝置。 例如，在組裝到HDD用主軸電動機中的動壓軸承裝置中，公知的是 用動壓軸承構成在徑向支承軸部件的徑向軸承部或在軸向支承軸部件的 軸向軸承部這雙方的結構。此時，大多情況是在軸承套筒的內周面和對其 相對的軸部件的外周面之中的任一方形成作為動壓產生部的動壓槽，並且 在兩面間的徑向軸承間隙形成徑向軸承部。另外，大多情況是在設置於軸 部件上的凸緣部的一端面和與其相對的軸承套筒的端面之中的任一方形 成動壓槽，並且在兩面間的軸向軸承間隙形成軸向軸承部(例如參考專利 文獻1)。
上述動壓槽例如在軸部件的外周面以排列成人字形或螺旋形、或者多 圓弧狀或臺階狀等的狀態下形成。作為用於形成這樣的動壓槽的方法，例 如有切削加工(例如參考專利文獻2)或蝕刻加工(例如參考專利文獻3)等。
另外，與上述切削加工或蝕刻相比，作為能夠降低材料成本和加工成 本的動壓槽的形成方法，例如公知有滾軋加工。此時，通過在旋轉加工後 實施規定的熱處理，大多情況下可以提高坯材的表面硬度(例如參考專利 文獻4)。
專利文獻h日本特開2003—239951號公報 專利文獻2:日本特開平08 — 196056號公報 專利文獻3:日本特開平06—158357號公報 專利文獻4:日本特開平07 — 114766號公報
但是，通常，由於在高溫下進行上述熱處理，所以軸本身的變形難以 避免，存在外周面精度下降的可能性。尤其，在如動壓槽那樣以微小尺寸 高精度形成的情況下，軸的熱處理時的變形對動壓槽的形狀精度帶來不良 影響的可能性大。由此，例如在動壓槽的深度或形狀上產生偏差，存在無 法發揮足夠的動壓作用的可能性。上述文獻公開的手段僅僅是以提高軸部 件的表面硬度為目的，並沒有考慮熱處理時變形引起的外周面精度的下 降。

發明內容
本發明的課題在於提供一種耐磨損性優越、且能夠發揮高的動壓作用 的動壓軸承裝置用的軸部件。
為了解決所述課題，本發明提供一種動壓軸承裝置用軸部件，其通過 滾軋形成有用於在軸承間隙產生流體的動壓作用的凹部，其特徵在於，在 凹部的表層部通過滾軋形成第一加工硬化層，且在凹部的周圍區域的表層 部形成第二加工硬化層，第二加工硬化層的硬度比在凹部形成的第一加工 硬化層的硬度高出50Hv 200Hv。在此，本發明中的凹部意味著用於在軸 承間隙產生流體的動壓作用的凹部，例如包括軸向槽狀、圓周方向槽狀、 傾斜槽狀、交叉槽狀、軸向或圓周方向的斷續的槽形狀、凹陷狀(凹窩狀) 等。
在通過滾軋在坯材表面形成凹部的情況下，坯材越儘可能軟，加工性 的方面越優選，另外，由於滾軋模(模具)的使用壽命也延長，所以優選。 另一方面，對於作為成品的軸部件要求對於與相對件的滑動磨損具有高的 耐磨損性，因此表面部分的硬度越高越好。雖然通過滾軋在坯材表面形成 加工硬化層(在本發明中相當於第一加工硬化層)，但在這種加工方法中，
並不希望表層部的硬度有很大提高。相對於此，本發明的特徵在於在形成 於凹部的表層部的第一加工硬化層和形成於凹部的周圍區域的表層部的 第二加工硬化層之間設置適度的硬度差。由於第二加工硬化層通過塑性加 工形成，所以避免因熱處理產生的變形，可以將尺寸精度的下降抑制在最 小限度。另外，由於通過滾軋以外的塑性加工在凹部的周圍區域的表層部 設置了比第一加工硬化層更硬的第二加工硬化層，因此可以改善相對於相 對件的耐磨損性。因此，在提高耐磨損性的同時，可以得到能夠穩定發揮 高的東亞作用的動壓軸承裝置用的軸部件。
另外，將上述硬度差設為50Hv 200Hv的理由如下。在上述硬度差 幾乎不存在(不到50Hv)時，因為存在無法滿足坯材的滾軋加工性和成 品的耐磨損性之中任一方的要求特性的可能性。另外，若上述硬度差很大 (超過200Hv)，則軸本身的耐磨損性自不用說，對相對件的攻擊性也提 高，因此，有可能促進相對件的磨損。
第二加工硬化層例如可以通過進行滾筒拋光而得到。此時，可以將由 於滾軋而在凹部周圍形成的隆起部(凸起部)通過滾筒拋光而縮小或除去。 因此，可以提高能夠作為軸承面的凹部的周圍區域的面精度，可以在該區 域穩定地形成高壓的潤滑膜。當然，並不限於滾筒拋光，只要是伴隨著基 於衝擊(衝撞)的塑性變形的塑性加工，就能夠形成上述第二加工硬化層， 具體地說，例如可以列舉出噴丸硬化或噴丸清理等加工手段。但是，若考 慮設置硬度差以外的要求特性，加工面的精度(平滑性)或去飛邊、倒角 的容易性，則相比於從特定方向承受衝撞的噴丸硬化或噴丸清理，優選滾 筒拋光。
在將凹部例如設為槽形狀的情況下，雖然在通過滾軋形成的槽的角部 經常產生隆起部或飛邊等，但如上所述通過實施滾筒拋光，能夠除掉這種 飛邊，可以得到具有高尺寸精度的動壓產生用的槽。
作為用於滾筒拋光的媒介體，例如可以使用與凹部的底面不接觸的尺 寸的媒介體。通過用具有這種程度的尺寸的媒介實施滾筒拋光，例如在進 行角部的適當的倒角進而防止突起部向凹部的倒入的同時，可以縮小或除 去隆起部。因此，能夠得到更高的成為軸承面的周圍區域的表面精度。
另外，為了解決所述課題，本發明提供一種動壓軸承裝置用軸部件，
其通過滾軋形成有用於在軸承間隙產生流體的動壓作用的凹部，其特徵在 於，凹部的周圍區域的表層部由滾軋後的氮化處理形成的氮化層構成。在 此所稱的氮化處理包含使氮或碳擴散浸透的軟氮化處理。
氮化處理由於實現氮向坯材種的擴散浸透，所以能夠將此時的熱處理
溫度設定得低於例如淬火、滲碳等其他熱處理時的溫度(例如500 600°C 左右)。因此，可以將熱處理時的變形，具體地說是超過坯材金屬的相變 點的加熱以及冷卻引起的變形、或伴隨金屬組織的變化的體積的變化等限 制在最小限度，可以較高地保持凹部或周圍區域的形狀精度。
另外，通過熱處理形成的硬化層的深度及其硬度與坯材的尺寸無關， 處於依存於處理溫度和處理時間而定的傾向。因此，在實現坯材的小型化 的同時，要保持所希望的表面硬度時，無論如何硬化層相對於未硬化層所 佔的比例增加。這樣存在坯材(軸部件)本身相對於變形變脆、耐久性下 降的顧慮。相對於此，在本發明中，將基於氮化處理的氮化層形成為表層 部。只要是氮化處理，與其他熱處理相比，能夠形成非常薄的硬化層(氮 化層)，因此，在確保軸部件的韌性(相對於變形的耐久性)的同時，還 可以只提高表層部的硬度。
另外，在這種氮化處理中，有隨著熱處理溫度變低，氮化層深度變小， 並且其硬度變高的傾向。因此，本發明的氮化處理如上所述，可以說對於 只使作為小型部件的軸部件的表層部硬化的情況下是非常適合的手段。
另外，在凹部的滾軋後，除了上述氮化處理，還可以實施滾筒拋光。 此時，由氮化層構成的表層部的表面的至少一部分的區域具有基於滾筒拋 光的加工面。
如此，通過在凹部的滾軋後實施氮化處理和滾筒拋光，可以避免由於 熱處理產生的變形，可以將凹部和其周邊區域的形狀精度的下降限制在最 小限度，並且能夠將由於滾軋加工在凹部周圍形成的凸起部(隆起部)利 用滾筒拋光縮小或除去。因此，能夠進一步提高凹部或成為軸承面的周圍 區域表面的形狀精度，可以進一步實現軸承性能的提高。
周圍區域的表層部在由基於滾軋後的氮化處理的氮化層構成的情況 下，優選所述表層部的下層區域的硬度在400Hv以下。只要是該程度的硬
度，就可以提高凹部的滾軋加工性，另外，由於滾軋時的變形阻力小，所
以還可以延長滾軋模具(模)的使用壽命。
在上述任一發明的動壓軸承裝置用軸部件中，例如可以適當作為具有 該軸部件的動壓軸承裝置提供。
發明效果
如上所述，根據本發明，可以提供耐磨損性優越且可以發揮高動壓作 用的動壓軸承裝置用的軸部件。


圖1是本發明的第一實施方式的動壓軸承裝置的剖面圖2是概念性表示在第一實施方式的第一構成例的動壓軸承裝置用軸 部件上滾軋凹部的工序的示意圖3 (a)是滾軋前的軸部件的外周面表層部的剖面圖，圖3 (b)是 滾軋(転造)後的凹部及其周邊區域的表層部的剖面圖，圖3 (c)是滾筒 拋光(""A加工)後的凹部及其周邊區域的表層部的剖面圖4是概念性表示滾筒拋光中使用的媒介體和凹部的尺寸關係的示意
圖5 (a)是第二構成例的軸部件的側視圖，圖5 (b)是軸部件的軸 正交剖面圖6 (a)是表示在軸部件上形成的軸向槽的一形狀的放大剖面圖，圖
6 (b) 圖6 (d)都是表示軸向槽的其他形狀的放大剖面圖； 圖7是表示第二構成例的軸部件的變形例的側視圖； 圖8 (a)是第三構成例的軸部件的側視圖，圖8 (b)是表示在軸部
件上形成的凹窩部(dimple)的剖面形狀的放大圖，圖8 (c)是表示凹窩
部的俯視形狀的放大圖9是本發明的第二實施方式的動壓軸承裝置的剖面圖10是概念性表示在第二實施方式的第一構成例的動壓軸承裝置用
軸部件上滾軋凹部的工序的示意圖11 (a)是滾軋前的軸部件的外周面表層附近的剖面圖，圖11 (b)
是滾軋後的凹部及其周邊區域的表層部附近的剖面圖，圖11 (c)是氮化
處理後的凹部及其周邊區域的表層部附近的剖面圖12是滾筒拋光後的凹部及其周邊區域的表層部附近的剖面圖13 (a)是第二構成例的軸部件的側視圖，圖13 (b)是軸部件的 軸正交剖面圖14 (a)是表示在軸部件上形成的軸向槽的一形狀的放大剖面圖， 圖14 (b) 圖14 (d)都是表示軸向槽的其他形狀的放大剖面圖15是第二構成例的變形例的軸部件的側視圖16 (a)是第三構成例的軸部件的側視圖，圖16 (b)是表示在軸 部件上形成的凹窩部的剖面形狀的放大圖，圖16 (c)是表示凹窩部的俯 視形狀的放大圖17是組裝了本發明的第三實施方式的動壓軸承裝置的信息機器用 電動機的剖面圖。 圖中
1、 41、 IOI—動壓軸承裝置
2、 21、 31、 102、 121、 131—軸部件 2a、 102a—外周面
3、 103 —軸承部件
4、 104—電鑄部
6、 106—徑向軸承間隙
7、 107 —凹部
8、 108—周圍區域
9a、 9b、 109a、 109b—傾斜槽
10、 IIO —動壓產生部
14a、 15a—第一加工硬化層
15b—第二加工硬化層
18—媒介體
22、 122 —軸向槽
32、 132 —凹窩部
40—電動機
U4b、 U5b —氮化層
U5c—第二加工硬化層
Rl、 R2、 RlOl、 R102 —徑向軸承部 Tl、 Tll、 T101—軸向軸承部
具體實施例方式
以下，基於圖1 圖8說明本發明的第一實施方式。
圖1表示第一實施方式的動壓軸承裝置1的剖面圖。在該圖中，動壓
軸承裝置1包括軸部件2和能夠將軸部件2插入內周的軸承部件3。
軸承部件3在該實施方式中，是由電鑄部4和成形部5構成的有底筒
體，將與主體(master) —體或分體的電鑄部4作為插入部件由樹脂一體
注射成形。與軸部件2的外周面2a相對的電鑄部4的內周面4a呈正圓形狀。
軸部件2是具有一定直徑的軸狀，例如由碳素鋼、不鏽鋼、各種合金 鋼等加工性較高的金屬材料(以硬度而言，優選300Hv 400Hv左右)制 成。當然，還可以使用通過淬火等將坯材整體的硬度提高到上述數值範圍 的軸部件。
在軸部件2的外周面2a的整面或一部分區域形成有用於在外周面2a 和電鑄部4的內周面4a之間的徑向軸承間隙6產生潤滑油的動壓作用的 多個凹部7。在該實施方式中，凹部7由在圓周方向一端側連續或接近、 且在圓周方向另一端側向相互離開的方向傾斜的傾斜槽9a和傾斜槽9b構 成，以形成所謂人字形狀的方式在圓周方向上隔開規定的間隔排列有多 個。此時，由各凹部7 (傾斜槽9a、 9b)和它們的周圍區域8構成在徑向 軸承間隙6產生潤滑油的動壓作用的動壓產生部10。另外，上述結構的動 壓產生部IO在該實施方式中，在軸向上下隔離設置在兩處。
軸部件2的一端面2b大致呈球面狀，在將軸部件2a插入軸承部件3 的內周的狀態下，抵接於相對的電鑄部4的底部4b的上端面4bl。
從軸承部件3和軸部件2之間的徑向軸承間隙6的大氣開放側注入潤 滑油。由此，包括徑向軸承間隙6的軸承內部空間被潤滑油充滿，完成動 壓軸承裝置1。
在上述結構的動壓軸承裝置l中，在軸部件2的相對旋轉時，在軸部 件2的外周面2a上設置的動壓產生部10、 10和與其相對的電鑄部4的內
周面4a之間的徑向軸承間隙6產生潤滑油的動壓作用，由此，分別形成 將軸部件2在徑向上支承為相對旋轉自如的第一徑向軸承部Rl和第二徑 向軸承部R2。
另外，在軸部件2相對旋轉時，軸部件2的一端面2b被底部4b的上 端面4M接觸支承(樞軸支承)。由此，形成將軸部件2在軸向上支承為 相對旋轉自如的軸向軸承部T1。
以下，基於圖2 圖4說明在外周面2a上形成了凹部7的軸部件2的 製造工序的一例。
圖2是概念性表示在由上述材料構成的軸坯材11的外周面lla上通過 滾軋形成圖1所示的形狀的凹部7的工序。在一對滾軋模12、 13 (在該圖 示中為平模)之中的第一滾軋模12的相對面12a上設有與為了向軸坯材 11上轉印形成的凹部7相對應的形狀的凸部模(圖示省略)。如圖3 (a) 所示，在滾軋前的狀態下軸坯材11的外周面lla是平滑的。
通過在軸坯材11被一對滾軋模(在該圖示例中是平模)12、 13夾持 的狀態下使第二滾軋模13相對於第一滾軋模12相對滑動，軸坯材11按 壓滾動在第一滾軋模12的凸部形成區域(圖示省略)上。由此，從第一 滾軋模12 —側在軸坯材11上滾軋形成例如圖1所示的形狀的凹部7 (動 壓產生部10)。
此時，在軸坯材ll的外周面lla上形成的凹部7的表層部14，如圖3 (b)所示，形成由滾軋形成的第一加工硬化層14a。在該實施方式中，同 時在凹部7的周圍區域8的表層部15的一部分區域(凹部7的周邊區域) 也形成由滾軋形成的第一加工硬化層15a。
另外，伴隨著滾軋，分別處於凹部7的材質被壓出向周圍。其結果是， 如圖3 (b)所示，在周圍區域8的靠近凹部7的部位產生突出部(隆起部 16)。
在通過滾軋在軸坯材11上形成了凹部之後，對所述軸坯材11實施滾 筒拋光(例如離心滾筒拋光或流動滾筒拋光、或者組合二者的滾筒拋光 等)。由此，形成於周圍區域8的隆起部16—邊壓潰， 一邊縮小或除去， 周圍區域8的表面8a成為例如圖3 (c)所示那樣的平滑的狀態。尤其如 該實施方式所示，通過使用加工性較為優越的金屬材料(以硬度而言，為
300Hv 400Hv)製成的軸坯材，可將凹部7滾軋時產生的隆起部16的程 度(高度)抑制得較小。由此，可以容易進行基於滾筒拋光的隆起部16 的除去。
凹部7如上所述，用於在徑向軸承間隙6產生潤滑油的動壓作用，其 尺寸根據徑向軸承間隙6的寬度決定。另一方面，在有效地對成為軸承面 的周圍區域8的表面8a進行這種滾筒拋光時，需要具有一定程度的大小 的媒介體。因此，與媒介體衝撞到周圍區域8的表面8a的比例相比，媒 介體衝撞到凹部7的表面7a (底面7al或內側面7a2)的比例低。因此， 因與媒介體的衝撞引起的加工硬化主要在周圍區域8的表層部15產生， 在所述區域形成基於滾筒拋光引起的第二加工硬化層15b。在該實施方式 中，在第二加工硬化層15b的下層側幾乎不殘留第一加工硬化層15a (參 考圖3 (c))。形成於周圍區域8的第二加工硬化層15b的硬度相比於形成 於凹部7的第一加工硬化層14a的硬度，高50Hv 200Hv。
如上所述，通過在滾軋加工後，對軸坯材11實施滾筒拋光，得到在周 圍區域8的表層部15之中的包含表面8a的最表層部形成了比第一加工硬 化層硬的第二加工硬化層15b的軸部件2。由此，成為軸承面的周圍區域 8的表面8a的硬度的提高是不必說，還可以提高軸坯材11的輥軋加工性 和作為成品的軸部件2的軸承面精度(周圍區域8的表面8a的平滑性)。 因此，可以得到兼備高的軸承性能和耐磨損性的動壓軸承裝置1用的軸部 件2或者具備該軸部件2的動壓軸承裝置1。
具體地說，通過使第一加工硬化層14a和第二加工硬化層15b之間的 硬度差在50Hv以上，可以初步得到良好的滾軋加工性和高的耐磨損性。 另外，通過使上述硬度差在200Hv以下，可以降低軸部件2的磨損，且可 以降低軸承部件3的磨損(在該實施方式中，是電鑄部4的磨損)。
另外，在該實施方式中，在與通過滾軋形成在軸部件2上的凹部7(傾 斜槽9a、 9b)之間形成徑向軸承間隙6的軸承部件3的內周面由電鑄部4 的內周面4a形成，因此，可以高精度地形成所述內周面4a，由此，可以 更小地設定徑向軸承間隙6。當然，也根據需要的軸承性能，但只要能夠 縮小且高精度管理徑向軸承間隙6，也沒有必要將多個凹部7排列成複雜 的形狀(人字形狀等)。例如，即使是後述的軸向槽22、或凹窩部32那樣
的簡單形狀的凹部7構成的動壓產生部，也可以在徑向軸承間隙產生高的 動壓作用。
另外，如該實施方式所述，在通過滾軋形成槽狀的凹部7 (傾斜槽9a、 9b)時，例如圖4所示，雖然有時在凹部7的周緣部產生飛邊17，但通過 利用適當大小的媒介體進行滾筒拋光，可以除去所述飛邊17，或對凹部7 的周緣進行適度倒角。由此，可以儘量避免軸部件2相對旋轉時成為滑動 相對面的電鑄部4的內周面4a的磨損，或者可以避免咬住等損傷，可以 提高軸承的耐久性。
作為用於滾筒拋光的媒介體，以金屬為首，可以使用陶瓷或樹脂等各 種材質製成的媒介體，但從通過滾筒拋光來形成第二加工硬化層15b的觀 點看，最好使用硬度較高的媒介體。另外，從將凹部7的形狀保持為高精 度的觀點來看，優選不與凹部7的底面7al接觸的程度的大小的媒介體18。 在圖4中，圖示出了利用呈球狀且不與凹部7的底面7al接觸的具有媒介 體直徑R的媒介體18進行滾筒拋光的情況，但並不特別限定於球狀，也 可以使用多邊形狀或棒狀等具有各種形狀的媒介體。
而且，在本實施方式中，作為用於在軸坯材11上形成比第一加工硬化 層14a硬的第二加工硬化層15b的手段，例示了滾筒拋光，但所述加工手 段只要是通過衝擊(衝撞)在表層部15 (尤其在最表層部)施加塑性變形 的手段即可，例如可以使用噴丸硬化或噴丸清理等加工手段來作為第二加 工硬化層15b的形成用手段。
以上，說明了第一實施方式的動壓軸承裝置1以及動壓軸承裝置1用 的軸部件的一結構(第一構成例)，但本發明的軸部件並不限定於該結構， 還可以採用其他的結構。以下，基於圖5 圖7說明第一實施方式的其他 結構(第二構成例)的軸部件。另外，基於圖8說明第三構成例所述的軸 部件。
在上述第一構成例(圖1、圖3中例示的構成)中，例示出了由傾斜 槽9a和傾斜槽9b構成凹部7,並將所述形狀的凹部7排列形成為人字狀 的情況，但例如圖5 (a)所示，也可以在軸部件21的外周面21a形成作 為凹部7的軸向槽22。此時，多個軸向槽22如圖5 (b)所示，可以在圓 周方向上隔開規定的間隔形成。這些軸向槽22和其周圍區域23構成動壓
產生部24。因此，雖然省略圖示，但將該軸部件21插入圖1所示的軸承 部件3的內周，使軸部件21相對於軸承部件3相對旋轉，在此狀態下， 充滿潤滑油的徑向軸承間隙中產生基於動壓產生部24的潤滑油的動壓作 用，由此，形成相對於軸承部件3在徑向上非接觸支承軸部件21的徑向 軸承部。
作為凹部7的軸向槽22與第一構成例同樣通過滾軋形成，之後，對 成為動壓產生部24的區域實施滾筒拋光。由此，例如圖6 (a)所示，在 軸向槽22的表層部25形成基於軸向槽22的滾軋加工的第一加工硬化層 25a。另外，在包括周圍區域23的表面23a的表層部26的最表層部分形 成基於滾筒拋光的第二加工硬化層26b。在周圍區域23的表層部26形成 的第二加工硬化層26b的硬度，比在軸向槽22的表層部25形成的第一加 工硬化層25a的硬度高，高度的幅度在50Hv 200Hv以下。而且，在該 構成例中，在表層部26形成的第二加工硬化層26b的、軸向槽22的周邊 區域，殘留有基於軸向槽22的滾軋加工的第一加工硬化層26a。
在該構成例(第二構成例)中，滾軋形成軸向槽22作為凹部7，之後， 通過滾筒拋光在周圍區域23的表層部26與軸向槽22的表層部25之間設 置適當的硬度差，由此可以實現周圍區域23的表面23a的硬度的提高， 並且可以提高軸向槽22的滾軋加工性和成為軸承面的周圍區域23的表面 23a的面精度。因此，可以得到兼備高的軸承性能和耐磨損性的動壓軸承 裝置用的軸部件21。
作為能夠形成的軸承槽22，如圖6(a)所示，除了剖面形狀是朝向軸 向中心呈凸出的剖面圓弧狀的曲面22a以外，例如圖6(b)所示，還可以 由剖面形狀為相對於外周面21a的圓弧成為弦的平面22b構成。或者，如 圖6 (c)所示，還可以由以在平面22b和外周面21a之間形成階梯差的方 式，在平面22b的圓周方向兩端設有立起部22c的結構的軸向槽22形成， 或者如圖6(d)所示，由槽深度在軸向以及圓周方向上一定，由朝向外徑 側呈凸起的剖面形狀的曲面22d構成的軸向槽22等形成。
軸部件21的外周上形成的軸向槽22的個數在考慮潤滑油的動壓作用 後，優選是三個以上。另外，由於相同的理由，軸向槽22的表示圓周方 向寬度圓周角a優選在10。以上、60°以下，軸向槽22的槽深度hl優選為
2um 20um。另夕卜，在從低成本化和高剛性化這兩方面看時，軸向槽22 的全面積相對於周圍區域23的表面23a的全面積之比(軸向槽22的軸向 長度均一時，上述面積比為(a/(360。一 a)})優選為15% 70%。
另外，作為軸向槽22，除了以遍及要形成徑向軸承部的區域(動壓產 生部24)整體的方式在軸向上延伸的軸向槽以外，例如圖7所示，還可以 採用將軸向槽22在軸向上斷續設置的結構。該其他構造由於以在動壓產 生部24中遍及軸向全長來設置軸向槽22的情況為準，因此省略說明。
在第一、第二構成例中，雖然例示了傾斜槽9a、 9b或軸向槽22作為 凹部7，但當然還可以形成槽以外形狀的凹部7。圖8 (a)表示其一例(第 三構成例)，在軸部件31的外周面31a的一部分區域分散排列有作為凹部 7的凹窩部32。此時，由多個凹窩部32和其周圍區域33構成動壓產生部 34。因此，圖示省略，但在將該軸部件31插入圖1所示的軸承部件3的 內周並使軸部件31相對於軸承部件3相對旋轉的狀態下，在充滿潤滑油 的徑向軸承間隙產生基於動壓產生部34的潤滑油的動壓作用，由此形成 相對於軸承部件3在徑向上對軸部件31進行非接觸支承的徑向軸承部。
作為凹部7的凹窩部32與上述構成例同樣通過滾軋形成，之後，對 成為動壓產生部34的區域實施滾筒拋光。由此，例如圖8 (b)所示，在 凹窩部32的表層部35形成基於凹窩部32的滾軋加工的第一加工硬化層 35a。另外，在包含周圍區域33的表面33a的表層部36的最表層部分形 成基於滾筒拋光的第二加工硬化層36b。在周圍區域33的表層部36上形 成的第二加工硬化層36b的硬度比在凹窩部32的表層部35上形成的第一 加工硬化層35a的硬度高出50Hv 200Hv。而且，在該構成例中，在形成 於凹窩部32的周圍區域33的表層部36上的第二加工硬化層36b的、凹 窩部32的一部分周邊區域殘留有基於滾軋加工的第一加工硬化層36a。
在該構成例(第三構成例)中，也滾軋形成凹窩部32作為凹部7，之 後，通過滾筒拋光對周圍區域33的表層部36和凹窩部32的表層部35之 間設置適當的硬度差，由此可以實現周圍區域33的表面33a的硬度的提 高，並且可以提高凹窩部32的滾軋加工性和成為軸承面的周圍區域33的 表面33a的面精度。因此，可以得到兼備高的軸承性能和耐磨損性的動壓 軸承裝置用的軸部件31。
作為凹窩部32的大小，例如圖8 (c)所示，優選凹窩部32的長軸方 向的寬度a相對於軸徑dl的比a/dl在O.l以上且0.4以下。另外，凹窩部 32的深度h2優選例如是軸部件31的外周面31a面對的徑向軸承間隙的寬 度(半徑間隙尺寸)的1 10倍左右。如果是該程度的大小的凹窩部32， 則目前與在軸部件上設置的種類的凹窩部不同，可以構成產生高的動壓作 用的動壓產生部34，且即使在徑向軸承間隙的寬度小的情況下，作為儲油 部也可以有效地發揮作用。另外，從低成本化和高剛性化的觀點看，凹窩 部32形成區域的總面積相對於周圍區域33的表面33a的全面積之比優選 為10°% 70%。另外，作為凹窩部32的面形狀，例如優選長軸寬度a相 對於短軸寬度b之比a/b在1.0 (正圓形狀)以上且2.0以下的範圍內，但 特別地，即便是上述範圍之外的面形狀的凹窩部32，也可以沒有問題地形 成。
而且，在上述構成例(第一 第三構成例)中，作為凹部7例示了傾 斜槽9a、 9b或軸向槽22、凹窩部32等，但本發明只要是用於在徑向軸承 間隙6等軸承間隙產生潤滑油的動壓作用的凹部，同樣可以使用上述形狀 以外的形狀的凹部7。
以下，基於圖9 圖16說明本發明的第二實施方式。 圖9表示第二實施方式的動壓軸承裝置101的剖面圖。在該圖中，動 壓軸承裝置101具備軸部件102和能將軸部件102插入內周的軸承部件 103。
軸承部件103在該實施方式中，是由電鑄部104和成形部105構成的 有底筒體，將與主體(master) —體或分體的電鑄部104作為插入部件由 樹脂一體注射成形。與軸部件102的外周面102a相對的電鑄部104的內 周面104a呈正圓形狀。
軸部件102是具有一定直徑的軸狀，例如由各種碳素鋼、鉻鋼、不鏽 鋼或銅合金等加工性較高的金屬材料(以硬度而言，優選200Hv 400Hv 左右)製成。
在軸部件102的外周面102a的整面或一部分區域形成有用於在外周面 102a和電鑄部104的內周面104a之間的徑向軸承間隙106產生潤滑油的 動壓作用的多個凹部107。在該實施方式中，凹部107由在圓周方向一端
側連續或接近、且在圓周方向另一端側向相互離開的方向傾斜的傾斜槽
109a和傾斜槽109b構成，以形成所謂人字形狀的方式在圓周方向上隔開 規定的間隔排列有多個呈所述形狀的凹部107。此時，由各凹部107 (傾 斜槽109a、 10%)和它們的周圍區域108構成在徑向軸承間隙106產生潤 滑油的動壓作用的動壓產生部110。另外，上述結構的動壓產生部IIO在 該實施方式中，在軸向上下隔離設置在兩處。
軸部件102的一端面102b大致呈球面狀，在將軸部件102插入軸承 部件103的內周的狀態下，抵接於相對的電鑄部104的底部104b的上端 面104bl。
從軸承部件103和軸部件102之間的徑向軸承間隙106的大氣開放側 注入潤滑油。由此，包括徑向軸承間隙106的軸承內部空間被潤滑油充滿， 完成動壓軸承裝置IOI。
在上述結構的動壓軸承裝置101中，在軸部件102的相對旋轉時，在 軸部件102的外周面102a上設置的動壓產生部110、 110和與其相對的電 鑄部104的內周面104a之間的徑向軸承間隙106產生潤滑油的動壓作用。 由此，分別形成將軸部件102在徑向上支承為相對旋轉自如的第一徑向軸 承部R101和第二徑向軸承部R102。
另外，在軸部件102相對旋轉時，軸部件102的一端面102b被底部 104b的上端面104bl接觸支承(樞軸支承)。由此，形成將軸部件102在 軸向上支承為相對旋轉自如的軸向軸承部TlOl。
以下，基於圖10 圖12說明軸部件102的製造工序的一例。
在該實施方式中，軸部件102經過如下工序形成，通過滾軋形成凹部 107的滾軋工序(d);對在滾軋工序(d)形成的凹部107的至少周圍區域 108實施氮化處理的氮化處理工序(e);以及對周圍區域108實施滾筒拋 光的滾筒拋光工序(f)。 (d)滾軋工序
圖IO是概念性表示在由上述材料支承的軸坯材111的外周面llla上 通過滾軋形成圖9所示形狀的凹部107的工序。在一對滾軋模112、 113 (在該圖示例中是平模)之中的第一滾軋模112的相對面112a上設有與 為了向軸坯材111上轉印形成的凹部107相對應的形狀的凸部模(圖示省
略)。如圖11 (a)所示，在滾軋前的狀態下軸坯材111的外周面llla是 平滑的。
通過在軸坯材111被滾軋模112、 113夾持的狀態下使第二滾軋模113 相對於第一滾軋模112相對滑動，軸坯材111按壓滾動在第一滾軋模112 的凸部形成區域上。由此，從第一滾軋模112—側在軸坯材111上滾軋形 成例如圖9所示的形狀的凹部107 (動壓產生部110)。
此時，在軸坯材111的外周面llla上形成的凹部107的表層部114， 如圖11 (b)所示，形成由滾軋形成的第一加工硬化層U4a。在該實施方 式中，同時在凹部107的周圍區域108的表層部115的一部分區域也形成 由滾軋形成的第一加工硬化層115a。
另外，伴隨著滾軋，分別處於凹部107的材質被壓出向周圍。其結果 是，如圖ll (b)所示，在周圍區域108的靠近凹部107的部位產生突出 部(隆起部116)。
(e)氮化處理工序
在通過滾軋在軸坯材111上形成了凹部107之後，對所述軸坯材111 實施氮化處理。如此，通過使氮擴散滲透到凹部107的表層部114以及周 圍區域108的表層部115的內部，在各表層部114、 115中形成坯材金屬 和氮的氮化物。由此，例如圖ll (c)所示，在包含第一加工硬化層114a 的凹部107的表層部114形成氮化層114b。另外，在包含第一加工硬化層 115a的周圍區域108的表層部115形成氮化層115b。而且，作為上述氮化 處理(也包含軟氮化處理)的具體手段，例如可以使用氣體氮化或等離子 體氮化，或作為軟氮化處理的具體手段，例如可以使用氣體軟氮化或鹽浴 軟氮化等。
此時，構成表層部115的氮化層115b的厚度是數um 數十ym，非常 薄。另外，該硬度(在此是表面硬度)是600Hv 1000Hv。對於氮化層 114b也同樣。
另外，此處所稱的"氮化層厚度"是指氮化物主要存在的化合物層和 氮擴散浸透在坯料金屬中的狀態的擴散層之中的、比較容易與其他層相區 別的化合物層的深度(厚度)。
氮化處理，由於通常在500'C 60(TC的溫度下進行，所以例如與淬火
或滲碳等熱處理相比，熱處理時的軸坯材lll (軸部件102)的變形很小。
因此，能夠將熱處理時的變形和精加工研磨產生的凹部107(傾斜槽109a、 10%)的形狀的偏差限制在最小限度，可以在軸部件102上設置具有高尺 寸精度的凹部107 (動壓產生部IIO)。因此，在將所述軸部件102裝入圖 9所示的動壓軸承裝置101中使用的情況下，可以提高在徑向軸承間隙106 產生的潤滑油的動壓作用。另外，由於不需要外周面llla的精加工研磨 等，所以可以省略所述工序，實現低成本化。
另外，在軸部件102旋轉時，尤其在起動停止時凹部107的周圍區域 108的表面108a有時與相對的電鑄部104的內周面104a滑動接觸，但如 上所述，通過由氮化層115b構成周圍區域108的表層部115，可以提高包 含所述軸承面(表面108a)的表層部115的硬度。由此，可以降低軸部件 102的滑動磨損，換言之，可以抑制凹部107的磨損，即使長期使用也可 以穩定發揮高的動壓作用。
另外，本發明由於其特徵在於將動壓產生用的凹部107設置在軸部件 102 —側，所以即使對於最近的伴隨信息機器的小型化而對動壓軸承裝置 101的尺寸也要求小尺寸化來說，也能夠在不降低凹部107的加工性的情 況下應對。現狀下即使對於具有數mm左右的軸徑的軸部件102，伴隨著 動壓軸承裝置101的小尺寸化也考慮了進一步的小徑化，但如上所述，只 要能夠形成非常薄的壁厚的氮化層U5b，可以將硬化層(在此為氮化層 115b)相對於軸部件102整體的未硬化層的比例限制在最小限度，可以保 證較高的軸部件102自身的韌性(耐疲勞特性)。具體地說，通過使氮化 層115b的厚度t相對於軸部件102的軸徑d2之比t/d2設為0.05以下，可 以提高作為軸承面的周圍區域8的表面108a的硬度，同時可以保證較高 的軸部件102的韌性。
另夕卜，在該實施方式中，由於軸坯材lll (軸部件102)由硬度400Hv 以下的金屬材料形成，所以在製造時可以提高凹部107的加工性。另外， 由於製造時的變形阻力小，所以可以將伴隨滾軋模112、 113的繼續使用 的磨損限制在最小限度，可以延長滾軋模U2、 113的使用壽命。 (f)滾筒拋光工序
在該實施方式中，在對軸坯材111實施了氮化處理之後，對所述軸坯
材lll實施滾筒拋光(例如，離心滾筒拋光或流動滾筒拋光、或者組合二
者的滾筒拋光等)。由此，形成於周圍區域108的隆起部116 —邊壓潰， 一邊被除去，周圍區域108的表面108a成為例如圖12所示那樣的平滑的 狀態。另外，此時，在周圍區域108的表面108a之中的至少一部分的區 域(例如隆起部116的形成區域)形成基於滾筒拋光的加工面(磨削麵)。
此時，作為使用的媒介體，從滾筒拋光的實效性的觀點看，使用相對 於軸部件102的尺寸具有一定程度大小的媒介體。因此，在凹部107的表 面107a (底面107al或內側面107a2)不存在媒介體的衝撞，媒介體衝撞 於周圍區域108的表面108a。由此，在周圍區域108的表層部115產生基 於與媒介體的衝撞引起的加工硬化，在所述區域，形成基於滾筒拋光的第 二加工硬化層115c (參考圖12)。在該實施方式中，周圍區域108的表層 部115由通過氮化處理形成的氮化層115b和通過滾筒拋光形成的第二加 工硬化層115c構成。第二加工硬化層115c在之前形成的氮化層115b的最 表層部分上重複形成。
如上所述，在滾軋形成了凹部107之後的軸坯材111 (軸部件102)的 氮化處理之後，通過對軸坯材111實施滾筒拋光，可以得到在周圍區域108 的表層部115上形成了氮化層115b以及第二加工硬化層115c的軸部件 102。由此，成為軸承面的周圍區域108的表面108a的硬度的提高是不必 說，還可以提高表面108a的平滑性(平面度)和凹部107的形狀精度。 尤其，如本實施方式所示，通過在氮化處理之後實施滾筒拋光加工，在盡 量抑制向軸部件111的衝撞痕跡和變形的同時除去隆起部116，可以進一 步提高軸承面(表面108a)的加工精度。
另外，如本實施方式所示，只要是硬度400Hv以下的材料製成的軸坯 材111 (表層部114、 115的下層區域的硬度在400Hv以下的軸部件102)， 凹部107的滾軋時，在周圍區域108上形成的隆起部116的尺寸變小，且 容易成為通過滾筒拋光可容易除去的形狀。因此，由此，也能夠提高軸承 面(表面108a)的加工精度。
另外，如該實施方式所示，在通過滾軋形成槽狀的凹部107 (傾斜槽 109a、 109b)時，有時雖然在凹部107的周緣部117上產生飛邊，但通過 使用適當大小的媒介體來實施滾筒拋光，能夠除去所述飛邊，或者適當地
對凹部107的周緣部117進行倒角。由此，在軸部件102相對旋轉時能夠 儘量避免成為滑動相對面的電鑄部104的內周面104a的磨損，或者可以 避免咬住等損傷，可以提高軸承的耐久性。
作為用於滾筒拋光的媒介體，以金屬為首，可以使用陶瓷或樹脂等各 種材質製成的媒介體，但從通過滾筒拋光來形成第二加工硬化層115b的 觀點看，最好使用硬度較高的金屬製成的媒介體或陶瓷柔軟的媒介體。另 外，從將凹部107的形狀保持為高精度的觀點來看，優選不與凹部107的 底面107al接觸的程度的大小的媒介體。另外，除了球狀的媒介體以外， 例如也可以使用多邊形狀或棒狀等具有各種形狀的媒介體。
而且，在本實施方式中，由於在與通過滾軋在軸部件102上形成的凹 部107 (傾斜槽109a、 109b)之間形成徑向軸承間隙106的軸承部件103 的內周面由電鑄部104的內周面104a形成，因此，可以高精度地形成所 述內周面104a，由此，可以更小地設定徑向軸承間隙106。當然，也根據 需要的軸承性能，但只要能夠縮小且高精度管理徑向軸承間隙106，也沒 有必要將多個凹部107排列成複雜的形狀(人字形狀等)。例如，即使是 後述的軸向槽122、或凹窩部132那樣的簡單形狀的(更容易加工的形狀 的)凹部107構成的動壓產生部，也可以在徑向軸承間隙產生高的動壓作 用。
以上，說明了第二實施方式的動壓軸承裝置101以及動壓軸承裝置101 用的軸部件的一結構(第一構成例)，但本發明的軸部件並不限定於該結 構，還可以採用其他的結構。以下，基於圖13 圖15說明第二實施方式 的其他結構(第二構成例)的軸部件。另外，基於圖16說明第三構成例 所述的軸部件。
在上述第一構成例中，例示出了由傾斜槽109a和傾斜槽109b構成凹 部107，並將所述形狀的凹部107排列形成為人字狀的情況，但例如圖13 (a)所示，也可以在軸部件121的外周面121a形成作為凹部107的軸向 槽122。此時，多個軸向槽122如圖13 (b)所示，可以在圓周方向上隔 開規定的間隔形成。這些軸向槽122和其周圍區域123構成動壓產生部 124。因此，雖然省略圖示，但將該軸部件121插入圖9所示的軸承部件 103的內周，使軸部件121相對於軸承部件103相對旋轉，在此狀態下，
充滿潤滑油的徑向軸承間隙中產生基於動壓產生部124的潤滑油的動壓作
用，由此，形成相對於軸承部件103在徑向上非接觸支承軸部件121的徑 向軸承部。
具有軸向槽122的軸部件121與上述實施方式同樣經過(d)滾軋工 序、(e)氮化處理工序以及(f)滾筒拋光工序而形成。由此，例如圖14 (a)所示，在軸向槽122的表層部125形成基於氮化處理的氮化層125b。 另外，在軸向槽122的周圍區域123的表層部126形成基於氮化處理的氮 化層126b，並且，在包含表面123a的表層部126的最表層部分形成基於 滾筒拋光的第二加工硬化層126c。在表面123a形成基於滾筒拋光的加工 面。
在該構成例中，在通過滾軋形成的軸向槽122的表層部125和軸向槽 122的周圍區域123的表層部126上分別設置基於氮化處理的氮化層125b、 126b，由此，可以實現成為軸承面的周圍區域123的表面123a的硬度的 提高。另外，通過除了氮化處理還實施滾筒拋光處理，可以提高周圍區域 123的表面123a的面精度。因此，可以得到兼備高的軸承性能和耐磨損性 的動壓軸承裝置用的軸部件121。
作為可以形成的軸向槽122，如圖14 (a)所示，除了剖面形狀是朝向 軸向中心呈凸起的剖面圓弧狀的曲面122a以外，例如圖14 (b)所示，還 可以考慮由剖面形狀為相對於外周面121a的圓弧成為弦的平面122b構成 的軸向槽122。或者，如圖14 (c)所示，還可以由以在平面122b和外周 面121a之間形成階梯差的方式，在平面122b的圓周方向兩端設有立起部 122c的結構的軸向槽122形成，或者如圖14 (a)所示，由槽深度在軸向 以及圓周方向上一定，由朝向外徑側呈凸起的剖面形狀的曲面122d構成 的軸向槽122等形成。
軸部件121的外周上形成的軸向槽122的個數在考慮潤滑油的動壓作 用後，優選是三個以上。由於相同的理由，軸向槽122的表示圓周方向寬 度的圓周角P優選在10。以上且60。以下，軸向槽122的槽深度hll優選 為2um 20"m。另外，在從低成本化和高剛性化這兩方面看時，軸向槽 122的全面積相對於周圍區域123的表面123a的全面積之比(軸向槽122 的軸向長度均一時，上述面積比為{0/(360°—e)})，優選為15% 70
%。
另外，在圖13中例示了以遍及要形成徑向軸承部的區域(動壓產生
部124)整體的方式在軸向上延伸的多個軸向槽122並列配置在圓周方向 上的結構，但除此之外，例如圖15所示，還可以採用將軸向槽122在軸 向上斷續設置的結構。該其他構造，由於以設置遍及動壓產生部124的軸 向全長而延伸的軸向槽122的情況為準，因此省略說明。
在第一、第二構成例中，雖然例示了傾斜槽109a、 109b或軸向槽122 作為凹部7，但當然還可以形成槽以外形狀的凹部107。圖16 (a)表示其 一例(第三構成例)，在軸部件131的外周面131a的一部分區域分散排列 有作為凹部107的多個凹窩部132。此時，由多個凹窩部132和其周圍區 域133構成動壓產生部134。因此，圖示省略，但在將該軸部件131插入 圖9所示的軸承部件103的內周並使軸部件131相對於軸承部件103相對 旋轉的狀態下，在充滿潤滑油的徑向軸承間隙產生基於動壓產生部134的 潤滑油的動壓作用，由此形成相對於軸承部件103在徑向上對軸部件131 進行非接觸支承的徑向軸承部。
具有軸向槽132的軸部件131與上述構成例同樣經過(d)滾軋工序、 (e)氮化處理工序以及(f)滾筒拋光工序而形成。由此，例如圖16 (b) 所示，在凹窩部132的表層部135形成基於氮化處理的氮化層135b。另外， 在凹窩部132的周圍區域133的表層部136形成基於氮化處理的氮化層 136b，並且，在包含表面133a的表層部136的最表層部分形成基於滾筒 拋光的第二加工硬化層136c。在表面133a形成基於滾筒拋光的加工面。
在該構成例中，在通過滾軋形成的凹窩部132的表層部135和凹窩部 132的周圍區域133的表層部136上分別設置基於氮化處理的氮化層135b、 136b，由此，可以實現成為軸承面的周圍區域133的表面133a的硬度的 提高。另外，通過除了氮化處理還實施滾筒拋光處理，可以提高周圍區域 133的表面133a的面精度。因此，可以得到兼備高的軸承性能和耐磨損性 的動壓軸承裝置用的軸部件131。
作為凹窩部132的大小，例如圖16 (c)所示，優選凹窩部132的長 軸方向的寬度c相對於軸徑d2的比c/d2在0.1以上且0.4以下。另夕卜，凹 窩部132的深度h4優選例如是軸部件131的外周面131a面對的徑向軸承 間隙的寬度的！ 10倍左右。如果是該大小的凹窩部132，則目前與在軸 部件上設置的種類的凹窩部不同，可以構成產生高的動壓作用的動壓產生 部134，且即使在徑向軸承間隙的寬度小的情況下，作為儲油部也可以有 效地發揮作用。另外，從低成本化和高剛性化的觀點看，凹窩部132形成 區域的總面積相對於周圍區域133的表面133a的全面積之比優選為10 % 70%。另外，作為凹窩部132的形狀，在實用上，例如優選長軸寬度 c相對於短軸寬度d之比c/d在1.0 (正圓形狀)以上且2.0以下的範圍內， 但特別地，即便是上述範圍之外的形狀的凹窩部132，也可以沒有問題地 形成。
在上述構成例(第一 第三構成例)中，作為凹部107例示了傾斜槽 109a、 109b或軸向槽122、凹窩部132等，但本發明只要是用於在徑向軸 承間隙106等軸承間隙產生潤滑油的動壓作用的凹部，同樣可以使用上述 形狀以外的形狀的凹部107。
另外，在上述構成例中，例示出了與凹部107的具體形狀無關地對滾 軋後的軸坯材111實施(e)氮化處理，之後實施(f)滾筒拋光的情況， 但沒有必要限定於該順序。例如，可以在通過滾軋形成凹部107之後，按 照(f)滾軋加工、(e)氮化處理的順序實施處理。另外，根據使用的軸坯 材111 (軸部件102)的材料，有時在(d)滾軋工序時產生的隆起部116 不會成為需要除去的程度的大小(高度)。在這樣的情況下，也可以省略 (f)滾筒拋光加工工序。
以上說明的第一實施方式、第二實施方式的動壓軸承裝置用軸部件以 及具備該軸部件的動壓軸承裝置，例如可以裝入信息機器用的主軸電動機 中使用。以下，基於圖17對將第一實施方式的動壓軸承裝置用軸部件31 適用於上述電動機用的主軸的情況(第三實施方式)進行說明。而且，圖 1 圖8表示的構成例和結構與作用相同的部位以及部件，標註相同的參 考符號，省略重複說明。
圖17表示組裝了第三實施方式的動壓軸承裝置41的電動機40的剖 面圖。該電動機40例如作為在HDD等盤驅動裝置用的主軸電動機使用， 包括將軸部件31非接觸支承為旋轉自如的動壓軸承裝置41、安裝在軸 部件31上轉子(盤輪轂(disk hub)) 42、例如隔著半徑方向的媒介體相
對的定子線圈43以及轉子磁鐵44、以及託架45。定子線圈43安裝在託 架45的外周，轉子磁鐵44安裝在盤輪轂42的內周。在盤輪轂42上保持 一張或多張的磁碟等盤D(在圖9中，為兩張)。在對定子線圈43通電時， 在定子線圈43和轉子磁鐵44之間的電磁力的作用下，轉子磁鐵44旋轉， 通過這樣，盤輪轂42以及被保持在盤輪轂42上的盤D與軸部件31 —體 旋轉。 —
在該實施方式中，動壓軸承裝置41具備軸承部件46、插入到軸承部 件46的內周的軸部件31。軸承部件46由一端開口的有底筒狀的電鑄部 47和與電鑄部47 —體形成的成形部48構成。軸承部件46例如將與主體 (master) —體或分體的電鑄部47作為插入部件由樹脂與成形部48 —體 注射成形。
在軸部件31的外周面31a上，如圖9所示，形成有作為凹部7的多個 凹窩部32。另外，軸部件31的一端面31b呈球面狀，在將軸部件31插入 軸承部件46的內周的狀態下，抵接於相對的電鑄部47的底部47b的上端 面47M。另夕卜，在軸部件31的外周面31a之中的、成為盤輪轂42的固定 區域的端部區域形成圓環槽31c。具有圓環槽31c的軸部件131例如通過 將軸部件131作為插入部件的模具成形來與盤輪轂42 —體形成。該圓環 槽31c作為盤輪轂42的相對於軸部件31的防脫件起作用。除此以外的結
構由於以上述實施方式中的記載為準，所以省略說明。
將上述結構的軸部件31插入軸承部件46的內周，向軸承部件46的 內部空間注入潤滑油。由此，電鑄部47的內周面47a或底部47b的上端 面47bl和與其相對的軸部件31的外周面31a之間的間隙、以及包括在軸 部件31上形成的凹窩32的軸承內部空間被潤滑油充滿，完成動壓軸承裝 置41。
在上述結構的動壓軸承裝置41中，在軸部件31旋轉時，在軸部件31 的外周面31a上形成的動壓產生部34在與相對的軸承部件46的內周面(電 鑄部47的正圓內周面47a)之間形成徑向軸承間隙49。而且，伴隨著軸 部件31的旋轉，徑向軸承間隙49的潤滑油產生基於動壓產生部34的動 壓作用，該壓力上升。由此，形成在徑向上將軸部件31支承為旋轉自如 的徑向軸承部Rll。同時，在軸部件31的一端面31b和與其相對的電鑄
部47的上端面47M之間形成在軸向上將軸部件31支承為旋轉自如的軸 向軸承部Tll。
以上，只要是該實施方式的動壓軸承裝置41，就能夠降低軸部件31 和軸承部件46之間的滑動磨損。因此，能夠儘量避免由於在軸部件31上 設置的凹窩部32或其周圍區域33的磨損而使得在徑向軸承間隙49產生 的動壓作用減少這樣的事態的發生，可以長期發揮穩定的軸承性能。
另外，通過在軸部件31 —側設置動壓產生部34 (用於產生動壓作用 的凹部7)，與將所述動壓產生部設置於軸承部件46的一側的情況相比， 加工容易。因此，可以容易應對上述電動機的小尺寸化的要求。
以上，說明了將第一實施方式的動壓軸承裝置用軸部件適用於電動機 用主軸的情況的一例(第三實施方式)，但當然即使在取代圖17中的軸部 件31，而適用第二實施方式的動壓軸承裝置用軸部件(例如圖16的軸部 件131)的情況下，也可以得到與上述同樣的作用效果。
而且，在以上的實施方式(第一 第三實施方式)中，例示了由電鑄 部4、 104、 47和樹脂制的成形部5、 105、 48構成軸承部件3、 103、 46 的情況，但沒有必要特別限定於此。例如，也可以取代電鑄部4、 104、 47， 而使用燒結金屬制的套筒體來構成軸承部件。另外，還可以由金屬材料將 軸承部件3、 103、 47形成為一體，或由提高了滑動性和耐磨損性的樹脂 組成物將軸承部件3、 103、 47形成為一體。或者，還可以將作為電動機 40側的部件的託架45由與軸承部件46相同的材料(金屬或樹脂等)形成 為一體。
而且，在圖1、圖9以及圖17中，例示了軸向軸承部T1、 T10K Tll 由所謂的樞軸軸承構成的情況，但本發明還可以適用於由動壓槽等動壓產 生機構在軸向上對軸部件2、 10^進行非接觸支承的動壓軸承。此時，例 如在第一實施方式的軸部件2上設置沒有圖示的向軸部件2的外徑側突出 的凸緣部，在凸緣部的端面通過滾軋形成傾斜槽或凹窩部等動壓產生用的 凹部，接著通過實施滾筒拋光，可以在凹部及其周圍區域之間賦予適度的 硬度差(50Hv 200Hv)。或者，在第二實施方式的軸部件102上設置沒 有圖示的向軸部件102的外徑側突出的凸緣部，在凸緣部的端面通過滾軋 形成傾斜草或凹窩部等動壓產生用的凹部，接著通過實施氮化處理，可以
提高成為軸向軸承面的面(凹部的周圍區域的表面)的硬度。
另外，在以上的實施方式中，作為充滿在動壓軸承裝置1、 101、 41 的內部，並在徑向軸承間隙等產生動壓作用的流體，例示了潤滑油，但除 此以外，還可以使用在軸承間隙能夠產生動壓作用的流體，例如空氣等氣 體、或磁性流體等具有流動性的潤滑劑、或可以使用潤滑脂等。
權利要求
1.一種動壓軸承裝置用軸部件，其通過滾軋形成有用於在軸承間隙產生流體的動壓作用的凹部，其特徵在於，在所述凹部的表層部通過所述滾軋形成第一加工硬化層，且在所述凹部的周圍區域的表層部形成第二加工硬化層，所述第二加工硬化層的硬度比在所述凹部形成的第一加工硬化層的硬度高出50Hv～200Hv。
2. 如權利要求1所述的動壓軸承裝置用軸部件，所述第二加工硬化層 通過進行滾筒拋光而得到。
3. 如權利要求2所述的動壓軸承裝置用軸部件，所述滾筒拋光用與所 述凹部的底面不接觸的尺寸的媒介體進行。
4. 一種動壓軸承裝置用軸部件，其通過滾軋形成有用於在軸承間隙產 生流體的動壓作用的凹部，其特徵在於，所述凹部的周圍區域的表層部由所述滾軋後經氮化處理形成的氮化 層構成。
5. 如權利要求4所述的動壓軸承裝置用軸部件，所述表層部的表面的 至少一部分區域具有滾筒拋光形成的加工面。
6. 如權利要求4所述的動壓軸承裝置用軸部件，所述表層部的下層區 域的硬度在400Hv以下。
7. —種動壓軸承裝置，其具有權利要求1 6的任一項所述的動壓軸 承裝置用軸部件。
全文摘要
提供耐磨損性優越且能夠發揮高動壓作用的動壓軸承裝置用的軸部件。在軸坯材(11)上滾軋形成用於在徑向軸承間隙(6)產生潤滑油的動壓作用的凹部(7)。此時，在軸坯材(11)的外周面(11a)上形成的凹部(7)的表層部(14)形成基於滾軋的第一加工硬化層(14a)。同時，在凹部(7)的周圍區域(8)的表層部(15)的一部分區域也形成滾軋形成的低壓加工硬化層(15a)。凹部(7)的滾軋後，對所述軸坯材(11)實施滾筒拋光。由此，在表層部(15)的最表層部形成基於滾筒拋光的第二加工硬化層(15b)。在周圍區域(8)形成的第二加工硬化層(15b)的硬度比形成於凹部(7)的第一加工硬化層(14a)的硬度高出50Hv以上200Hv以下。
文檔編號F16C33/04GK101356382SQ20068005073
公開日2009年1月28日 申請日期2006年12月26日 優先權日2006年1月19日
發明者山本康裕, 日比建治 申請人:Ntn株式會社