CN101600892A

CN101600892A - 流体轴承装置

Info

Publication number: CN101600892A
Application number: CNA2007800509096A
Authority: CN
Inventors: 堀政治
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2007-02-05
Filing date: 2007-08-09
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2027-08-09
Also published as: JP2008190620A; WO2008096465A1; KR20090109534A; CN101600892B; US8210748B2; US20100034494A1

Abstract

本发明的流体轴承装置能够可靠地防止防油膜的剥离。流体轴承装置(1)具备：轴部件(2)；在轴部件(2)固定的作为密封部的第一及第二凸缘部(9、10)。在第一及第二凸缘部(9、10)的外周侧分别形成有第一密封空间(S1)及第二密封空间(S2)。在第一凸缘部(9)及第二凸缘部(10)的与外部空气接触的端面，与组装时承受加压力的受压面(12)相分离地设置防油膜(11)。

Description

流体轴承装置

技术领域

本发明涉及流体轴承装置。

背景技术

流体轴承装置是用在轴承间隙形成的油膜支承轴部件并使其旋转自如的轴承装置。该流体轴承装置具有高速旋转、高旋转精度、低噪音等特征。近年来，应用其特征，适当地用作在以信息设备为首的各种电设备上搭载的马达用轴承装置，更具体来说，用作HDD等磁盘装置、CD-ROM、CD-R/RW、DVD-ROM/RAM等光盘装置、MD、MO等光磁盘装置等的主轴马达、激光束打印机(LBP)的多边形扫描马达、风扇马达等马达用轴承装置。

在上述马达中，尤其盘装置用的主轴马达在产品的性质上极其忌避油(润滑油)引起的污染。因此，在装入主轴马达的流体轴承装置中，出于防止在轴承内部填充的润滑油的泄漏的目的，通常在轴承部件(壳体)的开口部设置密封部，设置利用毛细管力来保持润滑油的密封空间。另外，为了更可靠地防止润滑油的漏出，有时在密封部的与外部空气接触的端面设置含有氟树脂等的防油膜(例如，参照专利文献1、2)。

【专利文献1】日本特开2004-176815号公报；

【专利文献2】日本特开2006-292013号公报。

发明内容

如在上述专利文献中的记载，形成了防油膜的密封部的与外部空气接触的端面形成为平坦的平滑面的情况居多，另外，防油剂的湿润性通常高，因此，防油膜贯穿密封部的端面整个面而形成的情况居多。进而，防油膜考虑防油剂涂敷时的作业性，在组装部件彼此之前的部件单品阶段形成的情况为通例。然而，通常，密封部的与外部空气接触的端面作为接受组装时的加压力的受压面，因此，如上所述，防油膜贯穿密封部的端面整个区域而预先形成的情况下，在组装时，防油膜与组装夹具等接触，这可能导致剥离、损伤等。若剥离防油膜，则防油效果当然降低，可能导致与其他部件的紧固力(粘接力)降低，进而可能成为污染发生的一个原因。

本发明是鉴于上述问题而做成的，其目的在于提供防止防油膜的剥离，能够维持高的轴承性能的流体轴承装置。

为了实现上述目的，在本发明中，提供一种流体轴承装置，其具备：利用在径向轴承间隙形成的油膜将需要支承的轴沿径向支承的径向轴承部；向外部空气开放的密封空间；形成密封空间的密封部，其特征在于，在密封部与外部空气接触的端面，与组装时承受加压力的受压面相分离地形成防油膜。还有，在本发明中所述的密封部是指形成密封空间的部件及部分，是不仅包括独立于其他部件(轴部件或轴承部件)设置的情况，还包括与其他部件一体地设置的情况的概念。

如上所述，在本发明中，其特征在于，在密封部与外部空气接触的端面，与组装时承受加压力的受压面相分离地形成防油膜。通过所述结构，即使在密封部的端面预先设置了防油膜的情况下，也能够在轴承装置的组装时，在上述受压面对密封部加压，因此，能够防止在轴承装置的组装时，防油膜发生剥离等，与其他部件的紧固强度(粘接强度)降低、或发生污染的情况。另一方面，防油膜不会发生剥离等，以期望的形态存在于密封部的端面，因此，能够可靠地防止润滑油的漏出引起的周围环境的污染以及由此引起的马达性能的降低。

在上述结构中，可以使防油膜和受压面的轴向位置不同而形成。根据所述结构可知，在流体轴承装置的组装时使用的组装夹具的端面形成为平坦面即可。从而，不需要持有与密封部的端面形状对应的大量的组装夹具，由此能够抑制流体轴承装置的制造成本。

如上所述，根据本发明，能够防止防油膜的剥离，能够可靠地防止伴随防油膜的剥离的防油效果降低，而且能够可靠地防止污染的发生等各种不妥善情况发生。由此，能够提供可靠地防止油泄漏，从而能够维持高的轴承性能的流体轴承装置。

附图说明

图1是表示装入了流体轴承装置的主轴马达的一例的剖面图。

图2是表示本发明的流体轴承装置的第一实施方式的剖面图。

图3A是轴承套筒的俯视图。

图3B是轴承套筒的剖面图。

图3C是轴承套筒的仰视图。

图4是以概念性表示图2所示的流体轴承装置的组装工序的一部分的剖面图。

图5A是表示第二凸缘部的形态的剖面图。

图5B是表示第二凸缘部的形态的剖面图。

图6是表示本发明的流体轴承装置的第二实施方式的剖面图。

图7是表示本发明的流体轴承装置的第三实施方式的剖面图。

图中：1、21、31-流体轴承装置；2-轴部件；6-轴承部件；7-壳体；8-轴承套筒；9-第一凸缘部(密封部)；10-第二凸缘部(密封部)；11-防油膜；12-受压面；20-组装夹具；R1-第一径向轴承部；R2-第二径向轴承部；T1-第一推力轴承部；T2-第二推力轴承部；S1-第一密封空间；S2-第二密封空间。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施方式。

图1概念性表示装入了本发明的一实施方式的流体轴承装置的信息设备用主轴马达的一结构例。该信息设备用主轴马达适用于HDD等盘驱动装置，具备：流体轴承装置1；在流体轴承装置1的轴部件2安装的盘毂3；例如隔着径向的缝隙对置的定子线圈4a及转子磁铁4b；将流体轴承装置1的轴承部件6固定于内周的托架5。定子线圈4a安装于托架5的外周，转子磁铁4b安装于盘毂3的外周。在盘毂3保持有一张或多张磁盘等盘D。若向定子线圈4a通电，则转子磁铁4b通过定子线圈4a和转子磁铁4b之间的电磁力旋转，伴随于此，盘毂3及在盘毂3保持的盘D与轴部件2一体地旋转。

图2中放大表示图1所示的流体轴承装置1，表示本发明的流体轴承装置的第一实施方式。该流体轴承装置1中作为主要结构部件具备：轴部件2；在轴部件2固定的作为密封部的第一及第二凸缘部9、10；将轴部件2插入内周的轴承部件6。在本实施方式中，轴承部件6包括壳体7、及在壳体7的内周固定的轴承套筒8。还有，为了便于以下说明，将轴部件2从壳体7的开口部突出的一侧作为上侧，将其轴向相反侧作为下侧，进行说明。

轴部件2由不锈钢等金属材料形成。轴部件2作为整体呈大致相同直径的轴状，在其中间部分形成有比其他部位小径的空刀部2b。在轴部件2的外周面2a中第一及第二凸缘部9、10的固定位置形成有凹部例如圆周槽2c。

轴承套筒8由例如由烧结金属构成的多孔体尤其以铜为主成分的烧结金属的多孔体形成为圆筒状，通过粘接、压入或压入粘接等适当的方法固定于壳体7的规定位置。还有，轴承套筒8除了烧结金属以外，还可以由黄铜等软质金属材料或不是烧结金属的其他多孔体(例如多孔树脂)形成。

在轴承套筒8的内周面8a，设置有两处在轴向上远隔的成为第一径向轴承部R1和第二径向轴承部R2的径向轴承面的圆筒状区域，在该圆筒状区域，作为径向动压产生部，分别形成有例如图3B所示的排列为人字形状的多个动压槽8a1、8a2。上侧的动压槽8a1相对于轴向中心m(上下的倾斜槽间区域的轴向中央)形成为轴向非对称，轴向中心m的上侧区域的轴向尺寸X1比下侧区域的轴向尺寸X2大。还有，动压槽也可以形成于轴部件2的外周面2a，另外，其形状也可以形成为螺旋状等公知的其他形状。在轴承套筒8的外周面8d形成有使两个端面8b、8c连通的一条或多条轴向槽8d1，在本实施方式中，轴向槽8d1相等地配置于圆周方向的三处。

在轴承套筒8的上侧端面8b设置有成为第一推力轴承部T1的推力轴承面的环状区域，在该区域中，作为推力动压产生部，形成有例如图3A所示的排列为螺旋状的多个动压槽8b1。动压槽8b1还可以形成于第一凸缘部9的下侧端面9b，另外，其形状还可以形成为人字形状等公知的其他形状。

在轴承套筒8的下侧端面8c设置有成为第二推力轴承部T2的推力轴承面的环状区域，在该区域中，作为推力动压产生部，形成有例如图3C所示的排列为螺旋状的多个动压槽8c1。动压槽8c1还可以形成于第二凸缘部10的上侧端面10b，另外，其形状还可以形成为人字形状等公知的其他形状。

壳体7例如以铝合金或黄铜等软质金属形成为两端开口的大致圆筒状，其内周面7a形成为笔直的圆筒面。壳体7通过压入、粘接、压入粘接、熔敷等适当的方法固定于图1所示的托架5的内周面。

壳体7也可以由上述金属材料之外的例如树脂形成，在这种情况下，例如，可以使用以液晶聚合物(LCP)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)等结晶性树脂、或聚砜(PSU)、聚醚砜(PES)、聚苯砜(PPSU)等非晶性树脂为基质树脂的树脂组合物进行注塑成形。当然，不仅于此，还可以考虑使用环境等使用其他基质树脂。另外，上述基质树脂中添加的填充材料的种类也不特别限定，但例如，作为填充材料，可以使用玻璃纤维等纤维状填充材料、钛酸钾等须状填充材料、云母等鳞片状填充材料、碳纤维、炭黑、石墨、碳纳米材料、金属粉末等纤维状或粉末状导电性填充材料。这些填充材料可以单独使用或混合两种以上使用。

作为密封部的第一及第二凸缘部9、10均由黄铜等软质金属材料或其他金属材料、或树脂材料形成为环状，在轴承套筒8的两端侧例如粘接固定于轴部件2的外周面2a。在粘接固定时，在轴部件2涂敷的粘接剂填充于作为粘接剂积存部的圆周槽2c而固化，由此两个凸缘部9、10的相对于轴部件2的粘接强度提高。

第一凸缘部9的外周面9a在与壳体7的上端侧的内周面7a之间形成规定容积的第一密封空间S1，另外，第二凸缘部10的外周面10a在与壳体7的下端开口部的内周面7a之间形成规定容积的第二密封空间S2。在本实施方式中，第一凸缘部9的外周面9a及第二凸缘部10的外周面10a分别形成为朝向轴承装置的外部侧逐渐缩颈的锥面状。因此，两个密封空间S1、S2形成为向相互接近的方向(轴承部件6的内部方向)逐渐缩颈的锥形状。

在作为密封部的第一凸缘部9的与外部空气接触的端面(表面)形成有第一上侧端面9c和从第一上侧端面9c向下方后退规定量的第二上侧端面9d，在第二上侧端面9d形成有包含防油剂的防油膜11。如后所述，在此，第一上侧端面9c构成在与轴部件2组装时承受加压力的受压面12，从而，在轴向上与受压面12分离而设置防油膜11。

同样，在第二凸缘部10的与外部空气接触的端面(表面)形成有第一下侧端面10c和从第一下侧端面10c向上方后退规定量的第二下侧端面10d，在第二下侧端面10d形成有包含防油剂的防油膜11。如后所述，在此，第一下侧端面10c构成在与轴部件2组装时承受加压力的受压面12，从而，在轴向上与受压面12分离设置防油膜11。

进而，在本实施方式中，壳体7中具有形成第一密封空间S1的上端侧的内周面7a的部分、及具有形成第二密封空间S2的下端侧的内周面7a的部分作为密封部发挥功能，在壳体7的与外部空气接触的上侧端面形成有第一上侧端面7b和从第一上侧端面7b向下方后退规定量的第二上侧端面7c，在第二上侧端面7c形成有包含防油剂的防油膜11。另外，在壳体7的与外部空气接触的下侧端面形成有第一下侧端面7d和从第一下侧端面7d向下方后退规定量的第二下侧端面7e，在第二下侧端面7e形成有包含防油剂的防油膜11。在此，第一上侧端面7b及第一下侧端面7d构成在组装时承受加压力的受压面12。

上述防油膜11在组装流体轴承装置1前的部件单品阶段分别形成。还有，形成防油膜11的防油剂是例如以具有防油性的树脂材料为主成分，将其溶解于有机溶剂中而生成。作为具有防油性的树脂材料，例如，可以使用氟系树脂，具体来说，可以使用PTFE(聚四氟乙烯)、PFA(四氟乙烯·全氟烷基乙烯基醚共聚物)、FEP(四氟乙烯·六氟丙烯共聚物)、ETFE(四氟乙烯·乙烯共聚物)、PVDF(聚偏氟乙烯)或PCTFE(聚氯三氟乙烯)等。

包括以上的结构部件的流体轴承装置1例如可以按以下所示的步骤来组装。首先，如图4所示，在组装夹具20的平滑的平坦面(上端面)20a上载置第二凸缘部10，例如，将在外周面2a的规定区域涂敷了粘接剂的轴部件2压入第二凸缘部10的内周。其次，在轴部件2外嵌轴承套筒8后，将第一凸缘部9压入轴部件2的外周，使第一凸缘部9滑动至在所述下侧端面9c和轴承套筒8的上侧端面8b之间能够确保第一及第二推力轴承部T1、T2的两个轴承间隙宽度的位置后，使粘接剂固化，将两个凸缘部9、10相对于轴部件2粘接固定。在如此一体化的轴部件2、轴承套筒8及第一、第二凸缘部9、10的外周配置壳体7，例如粘接固定轴承套筒8和壳体7。

若如此完成流体轴承装置1的组装，则在由两个凸缘部9、10密封的壳体7的内部空间中包括轴承套筒8的内部气孔也被润滑油填充。还有，润滑油的注入油例如通过将未注油状态的流体轴承装置浸渍于润滑油中后，向大气压开放而进行。

在上述结构的流体轴承装置1中，若轴部件2旋转，则在轴承套筒8的上下两处远隔形成的作为径向轴承面的区域分别隔着径向轴承间隙与轴部件2的外周面2a对置。还有，伴随轴部件2的旋转，在两个径向轴承间隙形成的油膜通过在两个径向轴承面分别形成的动压槽8a1、8a2的动压作用，提高其油膜刚性，在径向上旋转自如地非接触支承轴部件2。由此，在径向上非接触支承轴部件2并使其旋转自如的第一径向轴承部R1和第二径向轴承部R2在轴向上远隔而形成。

另外，若轴部件2旋转，则轴承套筒8的上侧端面8b的成为推力轴承面的区域隔着规定的推力轴承间隙与第一凸缘部9的下侧端面9b对置，另外，轴承套筒8的下侧端面8c的成为推力轴承面的区域隔着规定的推力轴承间隙与第二凸缘部10的上侧端面10b对置。还有，伴随轴部件2的旋转，在各推力轴承间隙形成的油膜通过在推力轴承面分别形成的动压槽8b1、8b2的动压作用，提高其油膜刚性，轴部件2在两个推力方向上被非接触支承且旋转自如。由此，形成将轴部件2在两个推力方向上非接触支承并使其旋转自如的第一推力轴承部T1和第二推力轴承部T2。

另外，利用由轴承套筒8的轴向槽8d1形成的流体流路、及各轴承间隙(第一及第二径向轴承部R1、R2的径向轴承间隙、第一推力轴承部T1及第二推力轴承部T2的推力轴承间隙)，在壳体7的内部形成一连串循环流路。还有，通过在壳体7的内部空间中充满的润滑油经由该循环通路流动循环，保持润滑油的压力平衡的同时，防止局部的负压的产生所伴随的气泡的生成、气泡的生成引起的润滑油的泄漏或振动的发生等。另外，由轴承套筒8的轴向槽8d1形成的流体通路的两端分别与向外部空气开放的第一及第二密封空间S1、S2相通。因此，即使由于某种理由，气泡混入润滑油中的情况下，气泡也在伴随润滑油循环时向外部空气排出，因此，更有效地防止气泡引起的坏影响。

还有，省略图示，但在轴承套筒8和壳体7之间形成的轴向的流体通路是可以通过在壳体7的内周面7a设置轴向槽而形成。

另外，在轴部件2旋转时，如上所述，在第一及第二凸缘部9、10的外周面9a、10a和壳体7的内周面7a之间形成的密封空间S1、S2呈朝向壳体7的内部侧逐渐缩小的锥形状，因此，两个密封空间S1、S2内的润滑油通过毛细管力引起的引入作用和旋转时的离心力引起的引入作用，向密封空间S1、S2变窄的方向即壳体7的内部侧被引入。由此，有效地防止自壳体7的内部的润滑油的漏出。另外，密封空间S1、S2具有：吸收在壳体7的内部空间填充的润滑油的伴随温度变化的容积变化量，在设想的温度变化的范围内，润滑油的油面通常位于密封空间S1、S2内。

如上所述，在本发明中，在作为密封部的两个凸缘部9、10及壳体7的上下端部的与外部空气接触的端面，与组装时承受加压力的各受压面12(第一上侧端面9c、第一下侧端面10c、第一上侧及下侧端面7b、7d)分离形成防油膜11，因此，能够通过对各受压面12加压而进行流体轴承装置1的组装，即使如上所述地在部件单品阶段形成了防油膜11的情况下，防油膜11也不会伴随组装而部分或整体地剥离。从而，能够可靠地得到设置防油膜11所产生的防油效果，能够可靠地得到自两个密封空间S1、S2的润滑油的漏出。另外，通过形成为上述结构，能够有效地防止两个凸缘部9、10及壳体7的防油膜11伴随组装而剥离所引起的相对于轴部件2的凸缘部9、10的粘接强度的降低、壳体7和轴承套筒8的粘接强度的降低、以及剥离的防油膜11混入轴承内部所引起的污染的发生等不妥善情况，能够维持高的轴承性能。

而且，在各密封部中，使防油膜11和受压面12的轴向位置不同而设置，因此，作为组装夹具20的支承面的上端面20a形成为平坦面即可。从而，不需要持有与各密封部的端面形状对应的组装夹具20，由此能够抑制流体轴承装置1的制造成本。

还有，只要能够防止在组装时防油膜11受到加压力而剥离的情况，就可靠地得到上述作用效果。因此，例如，也可以如图5A所示，在密封部的与外部空气接触的端面形成锥面，在该锥面上形成防油膜11，此外，例如，如图5B所示，在密封部的与外部空气接触的端面形成凹部，在该凹部形成防油膜11。还有，图5A、图5B例示了将所述结构适用于第二凸缘部10的情况，当然也可以将相同的结构采用于第一凸缘部9及壳体7。

另外，以上说明了在作为密封部的第一及第二凸缘部9、10及壳体7(轴承部件6)的两者形成防油膜11的情况，但防油膜11仅形成于第一、第二凸缘部9、10及壳体7的任一方也可。

以上，说明了本发明的一实施方式，但本发明不限定于该实施方式，可以优选适用于以下所示的结构的流体轴承装置中。

图6表示本发明的流体轴承装置的第二实施方式。该图所示的流体轴承装置21与图2所示的流体轴承装置1主要不同点在于：壳体27形成为一体地具有侧部27a及底部27b的有底筒状的这一点；作为密封部的密封部件29固定于壳体27(侧部27a)的上端开口部的内周，密封空间S1形成于密封部件29的内周侧这一点；第一、第二推力轴承部T1、T2分别形成于构成轴部件22的凸缘部22b的两端侧这一点。

在上述结构的流体轴承装置21中，在密封部件29的与外部空气接触的端面(表面)形成有第一上侧端面29c和从第一上侧端面29c向下方后退规定量的第二上侧端面29d，防油膜11形成于从作为受压面12的第一上侧端面29c分离的第二上侧端面29d上。通过采用所述结构，能够得到与第一实施方式中说明的情况相同的作用效果。当然，防油膜11与图5所示的结构相同地，在密封部件29的与外部空气接触的端面设置锥面或凹部，形成于该锥面上或凹部也可。还有，除此以外的结构以图2所示的实施方式为基准，因此，标注通用的参照符号，并省略重复说明。

图7表示本发明的流体轴承装置的第三实施方式。该图所示的流体轴承装置31的结构在排除图6所示的流体轴承装置21的壳体27中，在与侧部27a和底部27b的边界部内周上一体地设置的台阶部27c，并将轴部件22的凸缘部22b沿径向扩大这一点上与图6所示的第二实施方式不同。还有，此外的结构以图6所示的实施方式为基准，因此，标注通用的参照符号，并省略重复说明。

在以上说明的各流体轴承装置中，将防油膜11设置于比各受压面12向轴承装置的内部侧后退而设置的端面上，但也可以与此相反地，将各受压面12比各防油膜11向轴承装置的内部侧后退而设置。

另外，以上，说明了将作为密封部的凸缘部或密封部件独立于轴部件2或壳体7而设置的情况，但例如，在图2所示的方式的流体轴承装置1中，也可以将第一及第二凸缘部9、10中任一方与轴部件2一体地设置。另外，例如，如图6及图7所示的流体轴承装置21、31中，也可以通过将构成壳体27的底部27b形成为其他部件，将作为密封部的密封部件29与壳体7一体地设置(均省略图示)。

另外，在以上说明的流体轴承装置中，说明了由壳体7(27)和在壳体7的内部固定的轴承套筒8构成轴承部件6的情况，但轴承部件6也可以形成为一体化壳体7和轴承套筒8的结构。还有，在图6及图7所示的流体轴承装置21、31中采用所述结构的情况下，与上述相同地将构成壳体27的底部27b形成为其他部件也可。进而，在将底部27b形成为其他部件的情况下，也可以一体化壳体7、轴承套筒8及密封部件29，由此构成轴承部件6(均省略图示)。

另外，在以上的说明中，作为径向轴承部R1、R2及推力轴承部T、T2，例示了利用人字形状或螺旋形状的动压槽产生润滑油的动压作用的结构，但作为径向轴承部R1、R2，采用所谓的立式止推轴承、多圆弧轴承或非正圆轴承，作为推力轴承部T1、T2，采用所谓的立式止推轴承或波型轴承也可。另外，在由立式止推轴承或多圆弧轴承构成径向轴承部的情况下，除了形成为如径向轴承部R1、R2一样，将两个径向轴承部在轴向上远隔而设置的结构之外，形成为贯穿轴承套筒8的内周侧的上下区域而设置一个径向轴承部的结构也可。进而，作为径向轴承部R1、R2，也可以采用不具有动压产生部的所谓的正圆轴承，另外，作为推力轴承部，也可以采用接触支承轴部件的一端的枢轴轴承。

Claims

1.一种流体轴承装置，其具备：利用在径向轴承间隙形成的油膜将需要支承的轴沿径向支承的径向轴承部；向外部空气开放的密封空间；形成密封空间的密封部，其特征在于，

在密封部与外部空气接触的端面，与组装时承受加压力的受压面相分离地形成防油膜。

2.根据权利要求1所述的流体轴承装置，其中，

防油膜与受压面的轴向位置不同。