CN100344892C - 流体轴承装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的流体轴承装置，在轴套(1)与轴(4)之间充填有润滑油(5)，在轴套(1)上的靠近开口端(7)的部位形成有密封面部(8)，所述密封面部(8)的剖面形状形成为：在密封面部(8)的径向轴承部侧端部(8b)与轴外周面之间的间隙最小，在密封面部(8)的径向轴承部侧端部(8b)和开口端侧端部(8a)之间的中间部(8c)与轴外周面之间的间隙最大，在密封面部(8)的开口端侧端部(8a)与轴外周面之间的间隙比在所述中间部(8c)的间隙小。故利用密封面部能保持较多的润滑油并在旋转驱动时能防止润滑油向外部飞散。
Description
技术领域
本发明涉及适合于硬盘装置用的主轴电动机等的流体轴承装置。另外，本发明的流体轴承装置除了硬盘装置用的主轴电动机等之外，还适用于录像机及其它电动机的流体轴承装置，并能用作对其它的旋转部进行支承的轴承。
背景技术
随着近年来硬盘装置的高容量化，作为硬盘装置的主轴电动机等所使用的轴承装置，取代以往所使用的滚珠轴承装置，而多使用旋转精度比滚珠轴承高、且静音性也优异的流体轴承装置。
这种以往的流体轴承装置如图6、图7概略地所示，在中央部具有插通孔的轴套51中，夹有规定间隙地插入安装着对磁盘进行固定的轮毂52且被主轴电动机部53旋转驱动的轴54，在轴54与轴套51之间的间隙中充填着润滑油55。另外，在轴54的外周面与轴套51的内周面的相互相对的面中至少一方，形成有人字形等的动压发生槽而构成径向轴承部56，在该径向轴承部56的部位也充填着润滑油55。并且，当利用主轴电动机部53使轴54驱动旋转时，利用径向轴承部56的动压发生槽的供油作用而对润滑油55发生压力，在轴套51中以具有一定量的间隙的状态而将轴54支承成旋转自如。
另外，在轴54的面临开口端57的外周部的部位，以具有比径向轴承部56部分大的间隙的状态形成有向轴X侧开有缺口的密封面部58，在旋转驱动时润滑油55也被积存在该密封面部58与轴套51之间的间隙中。由于在设有该密封面部58的部位能积存较多量的润滑油55，故即使在因润滑油55的一部分蒸发等原因而使该量减少，积存在密封面部58中的润滑油55也能利用毛细管现象流入径向轴承部56侧，在径向轴承部56中能始终保持充满润滑油55的状态，能良好地保持轴承性能。
但是，在使用具有这种流体轴承装置的主轴电动机等硬盘装置等中，还要求能在更小的空间中进行收容的小型的流体轴承装置，根据该要求，就要求主轴电动机、进而流体轴承装置也小型化。
但是，在将上述图7所示的轴54的外周部向轴X侧形成有缺口的密封面部58的结构中，由于与轴54自身的轴X正交的面的剖面积较小，使轴54与形成缺口的密封面部58之间的润滑油55的保持容量不能很大，在轴54的直径小的场合，该现象就更显著，存在不能保持足够量的润滑油55的情况。
另外，为了使密封面部58的容量增大，当将轴54的外周部作有大的缺口时，该部位的实际的轴径变得极小，产生对轮毂52等进行支承的轴54的轴强度变弱的缺点。
作为其应对处理的方法，如图8所示，使密封面部61不形成在轴54上，而形成于轴套51上的靠近开口端57的内周部上，在例如日本专利第2937833号公报等中揭示了这种流体轴承装置。这里，密封面部61，其剖面形状用越向开口端57侧与轴54之间的间隙越大的仅1个倾斜面来构成。采用该结构，密封面部61，由于形成于比轴54的外周部的直径大的轴套51的内周部上，故与将密封面部61形成于轴54的外周部上的情况相比时，能构成可积存多量的润滑油55的密封面部61。另外，由于可以不对轴54施加缺口，故支承轮毂52等的轴54的轴强度不降低。
但是，在采用图8所示那样以往的流体轴承装置的结构的场合，构成密封面部61的倾斜面与轴X相对的倾斜角度θ1(另外，在图8中，由于构成密封面部61的倾斜面与轴X的交叉部分在图外，故用与轴X平行的轴线相对的倾斜角度θ1来表示构成为同等的倾斜角)，如图8所示，当为小的角度时，若要能保持多量的润滑油55，由于需要作成密封面部61的轴向长度大的尺寸L1，故相应地就使可设有径向轴承部56的尺寸减小而使轴承刚性降低，尤其，在为了小型化而使轴54自身的长度减小的场合，要形成能保持足够容量的密封面部61就变得困难。
另外，相反地，如图9所示，若将构成密封面部61的倾斜面的相对于轴X的倾斜角度θ2设置成较大时，即使设有密封面部61的轴向尺寸L2较小也能保持多量的润滑油55，但另一方面，在使流体轴承装置的轴54等旋转驱动时，产生随此进行旋转的流动的润滑油55，就因离心力而容易从密封面部61向外部飞散，在润滑油55向外部漏出的情况下，径向轴承部56的润滑油55有可能不足、或可能将轮毂等沾污。
发明内容
本发明，是为了解决上述问题而作成的，其目的在于，提供能利用密封面部保持较多的润滑油、并能防止在旋转驱动时润滑油向外部飞散的流体轴承装置。
为了解决上述问题，本发明的流体轴承装置具有：轴套；夹有规定间隙地插入于该轴套中的轴；在该轴套中旋转自如地支承轴的径向轴承部；包括径向轴承部的部位而充填在轴套与轴之间的间隙中的润滑油；以及在轴套内周面上的开口端的附近部位、形成具有比径向轴承部的部分大的间隙、并在与轴的间隙部分充填有润滑油的密封面部，所述密封面部的剖面形状形成为：在密封面部的径向轴承部侧端部与轴外周面之间的间隙最小，在密封面部的径向轴承部侧端部和密封面部的开口端侧端部之间的中间部与轴外周面之间的间隙最大，在密封面部的开口端侧端部部位与轴外周面之间的间隙比在所述中间部的间隙小。
采用该结构，由于能容易地使密封面部与轴外周面之间的间隙增大，故能保持多量的润滑油，另外，由于能使从密封面部的开口端的深度减小，故能取得足够的径向轴承部的尺寸长度，另外，由于在密封面部的开口端侧端部部位与轴外周面之间的间隙比所述中间部的间隙较小，故在旋转驱动时也能防止润滑油向外部飞散，能保持良好的可靠性。
另外，作为密封面部的与轴相对的剖面形状，例如，可以作成大致圆弧形凹陷的形状、或作成大致三角形凹陷的形状。
附图说明
图1是本发明第1实施形态的流体轴承装置的剖面主视图。
图2是本发明第1实施形态的流体轴承装置的部分剖面主视图。
图3是本发明第2实施形态的流体轴承装置的部分剖面主视图。
图4是本发明第3实施形态的流体轴承装置的部分剖面主视图。
图5是本发明第4实施形态的流体轴承装置的部分剖面主视图。
图6是以往的流体轴承装置的剖面主视图。
图7是同上以往的流体轴承装置的部分剖面主视图。
图8是另一以往的流体轴承装置的部分剖面主视图。
图9是又一以往的流体轴承装置的部分剖面主视图。
具体实施方式
以下根据附图对本发明的实施形态进行说明。
另外，图1～图4所示的本发明实施形态中的流体轴承装置，是对作为硬盘装置的主轴电动机所使用的情况进行讲述，但不限于此。
如图1和图2概略地所示，本流体轴承装置，在中央部有插通孔的轴套1中，夹有规定间隙地插入安装着对磁盘进行固定的轮毂2且被主轴电动机部3旋转驱动的轴4，在轴4与轴套1之间的间隙中充填着润滑油5。另外，在轴4的外周面与轴套1的内周面相互相对的面的至少一方形成有人字形等的动压发生槽而构成径向轴承部6，包括该径向轴承部6的部位充填着润滑油5。另外，在该实施形态中，在轴4与轴套1之间的里侧部位与靠近开口部的部位的2处分别设有径向轴承部6。
另外，在轴4的端部安装着比轴4直径粗的轴向推力法兰盘9，与轴向推力法兰盘9的圆形平面部相对地配设有轴向推力板10并固定在轴套1中，在轴向推力法兰盘9与轴向推力板10之间的间隙中也充填着润滑油5。另外，在轴向推力法兰盘9与轴向推力板10的相对面上的至少一方的面上形成有动压发生槽而构成轴向推力轴承部12，另外，在与轴4的端部邻接的轴向推力法兰盘9的面和与该面相对的轴套1的面上的至少一方也形成有动压发生槽而构成轴向推力轴承部12。
并且，当轴4被主轴电动机部3旋转驱动时，利用径向轴承部6和轴向推力轴承部12的动压发生槽的供油作用对润滑油5产生压力，用轴套1以与轴4具有一定量的间隙的姿势构成旋转自如地支承轴4的状态。
另外，在轴套1的内周上的开口端7的附近部位，以具有比径向轴承部6的部分大的间隙的状态形成有向外周侧开缺口的密封面部8，在旋转驱动时润滑油5也被积存在该密封面部8与轴4的外周面之间。
尤其在本发明中，如图2所示，密封面部8的剖面形状形成为大致半圆形的凹陷形状。并且，在密封面部8的开口端侧端部8a的部位与轴外周面之间的间隙，与密封面部8的径向轴承部侧端部8b的部位与轴外周面之间的间隙同样地形成为最小的状态。另外，用密封面部8的开口端侧端部8a与密封面部8的径向轴承部侧端部8b之间的中间部8c形成与轴外周面之间的间隙为最大的状态。另外，图2中的5a是润滑油5的液面，润滑油5被充填成与密封面部8的中间部8c和开口端侧端部8a之间接触那样的量。
采用该结构，由于将密封面部8相对于其轴X的剖面形状、形成以中间部8c与轴外周面之间的间隙为最大的状态，故能容易地将密封面部8与轴外周面之间的间隙作成增大，而能保持多量的润滑油5。因此，即使在因润滑油5的一部分蒸发等原因而其量减少的场合，积存在密封面部8中的润滑油5也能利用毛细管现象向径向轴承部6侧流入，在径向轴承部6中能始终保持充满润滑油5的状态，能良好地保持轴承性能。另外，由于既能保持多量的润滑油5、又能使从密封面部8的开口端7的深度减小，故能充分地获得径向轴承部6的尺寸长度并能获得高的旋转精度及足够的刚性。
另外，在密封面部8的开口端侧端部8a的附近部位，由于与轴4的外周面之间的间隙为越向径向轴承部6侧就越大的形状，故在旋转驱动时、发生该部位的润滑油5要向中间部8c侧进行移动、而将润滑油5的液面5a附近部向径向轴承部6侧推压的力，由此，能防止润滑油5从开口端7向外部飞散。而且，由于在密封面部8的开口端侧端部8a的部位与轴4的外周面之间的间隙为极小，故由此还能可靠地防止润滑油5向外部飞散，并能保持良好的可靠性。
另外，密封面部8的形状既可以是椭圆形状、也可以不是正圆。
接着，图3表示本发明的另一实施形态，在该实施形态中，密封面部8的剖面形状形成为大致圆弧形的凹陷形状。并且，密封面部8的开口端侧端部8a的部位与轴外周面之间的间隙比密封面部8的径向轴承部侧端部8b的部位与轴外周面之间的间隙形成得较大，而比密封面部8的中间部8c的部位与轴外周面之间的间隙形成得较小。另外，润滑油5被充填成其液面5a与密封面部8的中间部8c和开口端侧端部8a之间接触那样的量。
采用该结构，由于能使密封面部8与轴4的外周面之间的间隙增大，故能保持多量的润滑油5，在因润滑油5的一部分蒸发等而使其量减少的场合，也能在径向轴承部6中始终保持充满润滑油5的状态，能良好地保持轴承性能。另外，由于既能保持多量的润滑油5、又能使从密封面部8的开口端7的深度减小，故能获得足够的径向轴承部6的尺寸长度并能获得高的旋转精度及足够的刚性。另外，由于在密封面部8上的开口端侧端部8a的部位与轴4的外周面之间的间隙比在密封面部8的中间部8c的部位的间隙小，故在旋转驱动时能将作用于润滑油5上的离心力抑制成较小而能可靠地防止润滑油5向外部飞散，能保持良好的可靠性。
另外，在该结构中，在密封面部8上的开口端侧端部8a的附近部位与轴4的外周面之间的间隙，由于成为越向径向轴承部6侧越大的形状，故在旋转驱动时发生该部位的润滑油5要向中间部8c移动而将润滑油5的液面5a附近部向径向轴承部6侧推压的力，由此，能防止润滑油5从开口端7向外部飞散的情况。另外，在密封面部8上的开口端侧端部8a的部位与轴4的外周面之间的间隙，虽然比图2所示的实施形态的较大，但由于比中间部8c的部位的间隙较小，故由此也具有能防止润滑油5向外部飞散的效果。
另外，采用该结构，与轴4的外周面之间的间隙，由于比图2所示的实施形态的较大，故在制造工序中的零件组装后，在将润滑油5从开口端7侧向轴套1与轴4之间注入时，就比较容易将注入用夹具的前端向设有密封面部8的部位插入，能实现注入作业的容易化。另外，在润滑油5的注入作业后，有看到润滑油5的液面5a而检查其量及充填状态的情况，而还具有容易进行该检查的优点。
另外，图4表示本发明的又一实施形态，该实施形态，密封面部8的剖面形状形成为大致三角形凹陷的形状。并且，在密封面部8的开口端侧端部8a的部位与轴外周面之间的间隙，与在密封面部8的径向轴承部侧端部8b的部位与轴外周面之间的间隙相同而形成为最小的状态。另外，在密封面部8的开口端侧端部8a与径向轴承部侧端部8b之间的中间部8c处形成为与轴外周面之间的间隙为最大的状态。另外，图2中的5a是润滑油5的液面，润滑油5被充填成与密封面部8的中间部8c和开口端侧端部8a之间接触那样的量。
采用该结构，也能获得与上述实施形态同样的作用效果。
另外，在任一个实施形态中，密封面部8，在轴套1的内周部上的开口端7的附近部位由于没有仅为一部分的小的凹凸部分等、而是沿全周形成为圆滑的形状，由此，在将润滑油5从密封面部8向径向轴承部6侧导入时，也不会因凹凸部等阻碍润滑油5的流动，故具有能顺利地流入的优点。
另外，在上述实施形态中，都将轴套1的一方作成开口并将另一方关闭，并对构成仅轴4的一端侧突出的情况作了叙述，在该场合，密封面部8仅设在轴套1的单侧。但是，不限于此，例如，如图5所示(在该图5中仅表示具有流体轴承部分的情况)，也能应用于轴4的两端部从轴套1的两侧突出的结构，该场合，只要在轴套1的内周面上的两端的开口端7的附近部位分别形成同样形状的密封面部8就可以。
Claims (3)
1、一种流体轴承装置，其特征在于，具有：
轴套；
夹有规定间隙地插入于该轴套中的轴；
在该轴套中旋转自如地支承轴的径向轴承部；
充填在包括径向轴承部的部位的轴套与轴之间的间隙中的润滑油；以及
在轴套内周面上的开口端的附近部位、形成具有比径向轴承部的部分大的间隙、并在与轴的间隙部分充填有润滑油的密封面部，
所述密封面部的剖面形状形成为：在密封面部的径向轴承部侧端部与轴外周面之间的间隙最小，在密封面部的径向轴承部侧端部和密封面部的开口端侧端部之间的中间部与轴外周面之间的间隙最大，在密封面部的开口端侧端部部位与轴外周面之间的间隙比在所述中间部的间隙小。
2、如权利要求1所述的流体轴承装置，其特征在于，密封面部的剖面形状，是圆弧形的凹陷形状。
3、如权利要求1所述的流体轴承装置，其特征在于，密封面部的剖面形状，是三角形的凹陷形状。
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