CN105937550B - 轴承构造以及送风机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够长期保持润滑油的轴承构造以及延长寿命的送风机。将密封部件(6)设置于轴承保持架(5)的开口部(51)，将构成密封部件(6)的第2烧结金属材料的密度设定为比构成含油轴承(4)的第1烧结金属材料的密度低。由此，利用密封部件(6)回收从含油轴承(4)漏出的润滑油，并使润滑油从密封部件(6)向含油轴承(4)返回。其结果，能够长期保持润滑油。另外，通过应用这样的轴承构造(2)，能够实现送风机的寿命延长。

Description

轴承构造以及送风机
技术领域
本发明包括由多孔烧结金属材料构成的含油轴承的轴承构造以及具备该轴承构造的送风机。
背景技术
例如，在专利文献1中，针对具有由多孔烧结金属材料构成的含油轴承的轴承构造，公开了将从含油轴承漏出的润滑油回收并送回的技术。专利文献1记载的轴承构造中，套筒保持架(轴承保持架)的开口部未被密封，因此担心有异物从开口部进入套筒保持架的内侧，进而进入到含油轴承与轴体之间。另外，专利文献2记载的轴承单元(轴承构造)中通过密封部件密闭壳体(轴承保持架)的开敞端，由此来防止润滑油的泄漏，不过需要使收纳于密封部件的多孔的弹性材料(毛毡、海绵等)与径向轴承(含油轴承)的端面紧贴，即需要设置用于进行密封的部件与用于保持润滑油的部件的2个部件，因此存在部件(部件)件数增多的问题。
另外，在专利文献3中公开有利用由烧结金属的单一材料形成的密封部件密封壳体(轴承保持架)的开口部的动压型烧结含油轴承单元(轴承构造)。例如，当将在专利文献3记载的轴承单元中使用的由烧结金属形成的密封部件应用于专利文献2记载的轴承单元的情况下，能够抑制部件件数的增加，不过与专利文献1记载的轴承构造相同，担心异物从专利文献2记载的轴承单元中的径向轴承(轴承保持架)的侧壁部与轴的外侧面之间形成的间隙进入。
专利文献1：日本专利第4596613号公报
专利文献2：日本特开2009-63094号公报
专利文献3：日本特开2001-271828号公报
发明内容
因此，本发明是鉴于上述情况而形成的，其课题在于提供一种能够长期保持润滑油的轴承构造，并且实现送风机的寿命延长。
为了解决上述课题，本发明的轴承构造包括：轴；含油轴承，该含油轴承由第1烧结金属材料构成，将上述轴支承为能够旋转；轴承保持架，该轴承保持架保持上述含油轴承的外周面；以及密封部件，该密封部件设置在上述轴承保持架的开口部，上述轴承构造的特征在于，上述轴具有环状槽，该环状槽包括随着从上述含油轴承的一端面离开而外径变小的侧面部，上述密封部件由密度比构成上述含油轴承的第1烧结金属材料的密度低的第2烧结金属材料构成，并且，上述密封部件具有：与上述含油轴承的一端面接触的接触面；被配置为与上述轴的环状槽对置的大径内周面；以及在与上述轴的外周面之间形成密封间隙的小径内周面。
另外，本发明的送风机的特征在于具备上述轴承构造。
根据本发明，能够提供可长期保持润滑油的轴承构造。另外，能够实现送风机的寿命延长。
附图说明
图1为本实施方式的送风机的轴平面的剖视图。
图2为图1中的轴承构造的放大图。
图3为图2中的主要部分放大图。
图4为密封部件单体的立体图。
图5(A)～图5(C)为用于对断油槽的其他实施方式进行说明的图。
图6(A)～图6(C)为用于对断油槽的其他实施方式进行说明的图。
具体实施方式
参照附图对本发明的一实施方式进行说明。此外，在以下的说明中，为了便于说明，将图1中的上下方向直接称为上下方向，不过如此定义并不打算限定送风机1的朝向。
图1为应用本发明的送风机1的轴平面的剖视图。如图1所示，送风机1具备轴承构造2，该轴承构造2包括：轴3、将轴3支承为能够旋转的含油轴承4、保持含油轴承4的轴承保持架5、以及设置于轴承保持架5的开口部51(参照图3)的密封部件6。送风机1具备所谓DC无刷马达的基本结构，具有转子7、定子8、以及收纳转子7和定子8的外壳9。
(外壳)
外壳9例如由PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)树脂等的热塑性树脂材料构成，具有外框10、配置于外框10的中央的基座部11、形成在外框10与基座部11之间的辐条(图示省略)。在基座部11设置有作为轴承构造2的一要素的轴承保持架5。轴承保持架5形成为上端开口的圆筒形，并与基座部11形成为一体。换言之，轴承保持架5在外壳9的成形的同时成形。此外，轴承保持架5可以由与外壳9不同的材料构成，并且与外壳9一体成形(嵌入成形)。
(转子)
如图1、图2所示，转子7具有：风扇12、呈圆环状配置于风扇12的基部13的内侧的永久磁铁14、设置于基部13与永久磁铁14之间的磁轭15。风扇12的形成在基部13的中央的突起部16被固定于后述的轴3的第2轴部33。另外，在永久磁铁14沿周向交替磁化S极与N极。此外，永久磁铁14例如通过粘合剂与磁轭15的内周面接合。
(定子)
定子8具有：安装于轴承保持架5的外周面52的定子铁芯17、以及卷绕于定子铁芯17的多个线圈18。多个线圈18以与永久磁铁14对置的方式沿轴承保持架5的周向配置。经由供电布线朝各线圈18供给驱动电流。此外，通过驱动电路(图示省略)控制驱动电流的极性，对永久磁铁14与线圈18之间的磁性的吸引/反弹进行切换，由此产生使转子7相对于定子8朝恒定方向旋转的力。
(轴)
轴3具有：位于含油轴承4的内侧的部分、换言之外周面32被含油轴承4的内周面41支承的第1轴部31、相对于第1轴部31配置在相同轴线上并且具有相同的外径并供风扇12的突起部16固定的前述的第2轴部33、以及配置于第1轴部31与第2轴部33之间的断油槽35(环状槽)。
(断油槽)
如图3所示，断油槽35包括：相比含油轴承4的上端面42(一端面)配置于上侧(外侧)且外径随着从含油轴承4的上端面42向上方(图3中的上方)离开而变小的侧面部34、与侧面部34连续且具有恒定的宽度(上下方向的长度)的圆环部27、以及形成在圆环部27与第2轴部33(外周面38)之间的圆环形状的面28。在本实施方式中，侧面部34形成为从含油轴承4的上端面42的轴向位置起向上变细的锥形状。此外，严格来说，侧面部34的锥形开始位置可以设定为比含油轴承4的上端面42的轴向位置略(例如，相距后述的V槽75的槽深的大小)高的位置或者略低的位置。另外，可以适当地设定相对于轴3的轴线的侧面部34的倾斜角度。另外，圆环部27也可以形成为圆弧等直线以外的剖面形状。
(推力轴承)
如图2所示，在轴3的下端、换言之第1轴部31的下端形成有由推力轴承21支承的尖端部36。推力轴承21包括在外壳9的基座部11、换言之在轴承保持架5的底部形成的凹形状部，且利用收纳于该凹形状部的推力板22将轴3的尖端部36支承为能够旋转。
(含油轴承)
含油轴承4由作为多孔烧结金属(多孔金属)材料的第1烧结金属材料构成。另外，含油轴承4形成为圆筒形状，外周面43由轴承保持架5的内周面53保持。含油轴承4将圆环形状的下端面44经由垫圈23抵接于外壳9的基座部11(凹形状部)，从而相对于轴承保持架5在轴线方向(上下方向)上定位。垫圈23通过以其内周嵌合于在轴3的第1轴部31与尖端部36之间形成的小径部37，并由含油轴承4与外壳9的基座部11夹持外周部分，从而阻止轴3相对于含油轴承4的脱出。此外，在含油轴承4的下端的外周缘以及内周缘分别形成倒角部45以及倒角部46。
(密封部件)
密封部件6由作为密度比构成含油轴承4的第1烧结金属材料的密度低的多孔烧结金属材料的第2烧结金属材料构成。参照图3、图4，密封部件6形成为圆环形，并被压入至轴承保持架5的开口部51。换言之，密封部件6的外周面61通过形成于轴承保持架5的开口部51的圆环形状的密封面54保持。该密封面54通过使轴承保持架5的内周面53扩径而形成。此外，轴承保持架5具有形成在内周面53与密封面54之间的圆环形状的倒角部55。
密封部件6具有与含油轴承4的上端面42(一端面)接触的圆环形状的接触面62。接触面62与含油轴承4的上端面42的外周部分(靠近外周的规定范围的部分)接触。换言之，接触面62的内径被设定为比含油轴承4的内径大，且比含油轴承4的外径小。另外，密封部件6具有沿外周面61与接触面62的棱形成的倒角部63。由此，在沿含油轴承4的内周面41与上端面42的棱形成的倒角部47、轴承保持架5的倒角部55和密封部件6的倒角部63之间形成以轴线为中心呈圆环形状延伸且轴平面的剖面为多边形状的通气路24。
(大径内周面)
如图3所示，密封部件6具有经由倒角部65与接触面62连续的大径内周面64。大径内周面64形成为高度方向(轴线方向)的中间位置与轴3的断油槽35的圆环部27对置。换言之，大径内周面64与断油槽35以及第2轴部33的下端部的外周面38对置。另外，大径内周面64的直径被设定为比含油轴承4的内径、进而比轴3的外径(第1轴部31的外径以及第2轴部33的外径)大，并且比含油轴承4的外径小。
(小径内周面)
密封部件6具有经由圆环形状的面66(台阶部)形成在大径内周面64的上端的小径内周面67。小径内周面67形成在密封部件6的圆环形状的面66与圆环形状的上端面68之间。另外，小径内周面67与第2轴部33中的从风扇12(突起部16)突出的部分的外周面38对置。此外，圆环形状的面66与含油轴承4的上端面42的内周部分(靠近内周的规定范围的部分)对置。由此，如图3所示，在密封部件6的内侧形成由大径内周面64、圆环形状的面66、含油轴承4以及轴3(第2轴部33以及断油槽35)围绕的圆环形状的空间25。
(密封间隙)
此外，本发明的轴承构造2在密封部件6的小径内周面67与第2轴部33的外周面38(轴3的外周面)之间形成密封间隙20(迷宫间隙)。换言之，密封间隙20形成在密封部件6的内侧的空间25与密封部件6的外侧(外壳9的内部空间)之间，并将双方连通。此外，密封部件6具有形成在小径内周面67与上端面68之间的倒角部69。另外，在密封部件6的上端面68与风扇12的突起部16之间沿高度方向(轴线方向)形成恒定的间隙。
(通气路)
参照图2、图3，在含油轴承4的外周面43，形成有从含油轴承4的上端面42(一端面)在上下方向上沿轴线延伸至下端面44(另一端面)的V槽74。由此，在轴承构造2，在含油轴承4与轴承保持架5之间形成从含油轴承4的上端面42延伸至下端面44的通气路71(第1通气路)。另外，在密封部件6的接触面62，形成有从密封部件6的大径内周面64延伸直至外周面61的、换言之将倒角部65与倒角部63连通的V槽75。由此，在轴承构造2，在密封部件6与含油轴承4的外周部分之间形成沿半径方向延伸的通气路72(第2通气路)。此外，如图4所示，V槽75、进而通气路72围绕中心线(轴线)被配置为多条(在本实施方式中为4条)。
另外，如图2所示，在含油轴承4的下端面44(另一端面)，形成有从含油轴承4的内周面41延伸直至外周面43的、换言之将倒角部46与倒角部45连通的V槽76。由此，在轴承构造2，在含油轴承4与外壳9的基座部11(严格来说为垫圈23)之间形成沿半径方向延伸的通气路73。此外，外壳9的基座部11的构成推力轴承21的凹形状的空间77经由通气路73、通气路71(第1通路)、通气路24、通气路72(第2通气路)、密封部件6的内侧的空间25以及密封间隙20与密封部件6的外侧的空间连通。此外，在图2中将V槽74以及V槽76分别仅示出一条，不过V槽74以及V槽76的条数、进而通气路71(第1通气路)以及通气路73的条数也可以为多条。
接下来，对上述的实施方式的作用进行说明。
(断油槽的作用)
如果从含油轴承4漏出的(渗出)润滑油(图3中的箭头A)流动至轴3的断油槽35(环状槽)的侧面部34的表面，则在侧面部34上的润滑油在送风机1的运转时作用与轴3的旋转速度对应的离心力。此外，通过作用离心力，使得侧面部34上的润滑油沿侧面部34的斜面向斜下方向移动。由此，侧面部34上的润滑油向含油轴承4返回。向含油轴承4返回后的润滑油通过多孔烧结金属材料(第1烧结金属材料)的毛细管现象，从含油轴承4的上端面42(一端面)或者沿内周面41与上端面42的棱形成的倒角部48吸收至含油轴承4。
另一方面，即便在从含油轴承4漏出的润滑油超出轴3的断油槽35的侧面部34流动至圆环部27的情况下，也会在圆环部27上的润滑油作用与轴3的旋转速度对应的离心力，因此断油槽35的圆环部27上的润滑油通过离心力的作用除去，即从轴3剥离，并向密封部件6的大径内周面64飞散。从断油槽35的圆环部27飞散的润滑油(图3中的箭头B)由密封部件6的大径内周面64接收，并利用多孔烧结金属材料(第2烧结金属材料)的毛细管现象被吸收至密封部件6。
(密度的作用)
在此，通过将构成密封部件6的第2烧结金属材料的密度设定为低于构成含油轴承4的第1烧结金属材料的密度，使得含油轴承4所产生的毛细管力(吸收力)比密封部件6所产生的毛细管力大。由此，在含油轴承4与密封部件6的界面附近的润滑油作用含油轴承4所产生的毛细管力与密封部件6所产生的毛细管力相减后的力(吸收力)，润滑油从密封部件6向含油轴承4移动(图3中的箭头C)，从含油轴承4的上端面42的外周部分被含油轴承4吸收。此外，在从断油槽35的圆环部27飞散的润滑油(图3中的箭头B)之中，未由密封部件6的大径内周面64接收的润滑油从含油轴承4的上端面42的内周部分被含油轴承4吸收。
(密封间隙的作用)
进而，例如在送风机1被以轴线为横向(水平)的方式设置的情况下，从含油轴承4漏出的润滑油沿第2轴部33的外周面38流动并向密封部件6的外侧移动，即便如此润滑油也会被导入密封间隙20(图3中的箭头D)。导入密封间隙20的润滑油利用密封部件6所产生的毛细管力从小径内周面67被吸收至密封部件6。如此被吸收至密封部件6的润滑油通过上述的毛细管力的差从密封部件6向含油轴承4移动(图3中的箭头C)，并向含油轴承4返回。此外，通过对密封部件6的外周面61的至少一部分或者上端面68(与接触面62相反侧的端面)实施封孔处理，能够防止吸收至密封部件6的润滑油向轴承保持架5的外部漏出。
(效果)
根据上述的实施方式，将密封部件6设置于轴承保持架5的开口部51，使密封部件6的接触面62与含油轴承4的上端面42(一端面)接触。另外，将构成密封部件6的第2烧结金属材料的密度设为比构成含油轴承4的第1烧结金属材料的密度低。通过如此构成，使得含油轴承4所产生的毛细管力(润滑油的吸收力)比密封部件6所产生的毛细管力大，在含油轴承4与密封部件6的界面附近的润滑油作用与双方的毛细管力的差对应的力。由此，润滑油从密封部件6向含油轴承4移动，在轴承构造2形成润滑油的从密封部件6向含油轴承4的流动。即，能够使密封部件6吸收的润滑油顺利地向含油轴承4返回。
另外，在本实施方式中，在密封部件6形成与轴3的断油槽35对置的大径内周面64，因此从含油轴承4漏出的润滑油通过由于轴3旋转而作用于润滑油的离心力，被轴3的断油槽35的圆环部27除去并向轴3的半径方向飞散，进而由密封部件6的大径内周面64接收(回收)，吸收至密封部件6。然后，吸收至密封部件6的润滑油如上所述向含油轴承4返回。
另外，在本实施方式中，在第2轴部33的外周面38与密封部件6的小径内周面67之间形成密封间隙20，因此沿第2轴部33的外周面38流动的润滑油被导入密封间隙20。然后，导入至密封间隙20的润滑油从密封部件6的小径内周面67被吸收至密封部件6。然后，吸收至密封部件6的润滑油如上所述向含油轴承4返回。
进而，在本实施方式中，从含油轴承4漏出并流动至轴3的断油槽35的侧面部34的润滑油通过由于轴3旋转而作用于润滑油的离心力向含油轴承4返回。
这样，轴承构造2能够将从含油轴承4漏出的润滑油通过以下各路径、即：在含油轴承4的上端面42(一端面)吸收而直接向含油轴承4返回的路径、从密封部件6的大径内周面64吸收而后经由接触面62向含油轴承4返回的路径、以及导入密封间隙20并从密封部件6的小径内周面67吸收而后经由接触面62向含油轴承4返回的路径高效地向含油轴承4返回。
由此，能够更为可靠地抑制润滑油向轴承保持架5的外部的漏出，能够长期地将润滑油保持于轴承保持架5的内部，进而通过应用该轴承构造2，能够使送风机1进一步延长寿命。
另外，由于可靠地抑制了润滑油向轴承保持架5的外部的漏出，因此能够使用在低温下流动性高且低粘度的润滑油。由此，可以应用于在低温冷库(例如，-40℃)的库内设置的送风机1等中。
另外，在本实施方式中，对轴承构造2追加的部件仅为由单一材料构成的密封部件6，因此能够抑制部件(产品)件数的增加。
另外，在本实施方式中，密封部件6配置在与含油轴承6相同的轴承保持架5，因此能够确保密封部件6的同轴度，能够较小地设定在轴3与密封部件6之间形成的密封间隙20。
另外，在本实施方式中，将外壳9的基座部11的构成推力轴承21的凹形状的空间77、换言之在轴承保持架5的底部形成的空间77经由通气路73、通气路71(第1通路)、通气路24、通气路72(第2通气路)、空间25以及迷宫间隙20与密封部件6的外侧的空间连通。由此，能够构成在轴承构造2的组装时的排气通气路。
此外，本发明的实施方式并不局限于此，例如，可以如下构成。
可以对密封部件6的外周面61的至少一部分或者上端面68(与接触面62相反侧的端面)实施封孔处理。当实施封孔处理的情况下，能够防止吸收至密封部件6的润滑油向轴承保持架5的外部漏出。
另外，本实施方式中的断油槽35(参照图3)在侧面部34与圆环形状的面28之间形成具有恒定的外径的圆环部27，而断油槽35只要包括外径随着从含油轴承4的上端面42(一端面)向上方离开而变小的侧面部34即可，可以考虑任意的形状。例如，如图5(A)所示，可以不形成圆环部27，即在侧面部34与圆环形状的面28之间形成所谓尖角81来构成断油槽35。
或者，如图5(B)所示，可以在侧面部34与圆环形状的面28之间形成圆环形状的弧状曲面部82来构成断油槽35。
进而，如图5(C)所示，可以将圆环形状的面28相对于轴3的轴垂直平面以恒定的角度θ向上倾斜来构成断油槽35。
另外，本实施方式中的断油槽35(参照图3)，侧面部34的表面中的、轴3的轴平面所形成的剖面形状(以下，称为“侧面部34的剖面形状”)由直线形成，不过如图6(A)所示，也可以通过内凹的曲线形成侧面部34的剖面形状从而构成断油槽35。
或者，如图6(B)所示，也可以通过外凸的曲线形成侧面部34的剖面形状，并且使圆环形状的面28相对于轴3的轴垂直平面向上倾斜来构成断油槽35。
进而，如图6(C)所示，可以将侧面部34分割为与第1轴部31连续且外径随着从第1轴部31向上方离开而外径以恒定的大小缩径的第1侧面部34A、与第1侧面部34A连续并且外径随着从第1侧面部34A向上方离开而以比第1侧面部34A大的大小缩径的第2侧面部34B从而构成断油槽35。在这种情况下，在第1侧面部34A与第2侧面部34B之间形成圆形的棱部83。
其中，附图标记说明如下：
2：轴承构造；3：轴；4：含油轴承；5：轴承保持架；6：密封部件；20：密封间隙；34：侧面部；35：断油槽(环状槽)；38：外周面(轴的外周面)；42：上端面(含油轴承的一端面)；51：开口部(轴承保持架的开口部)；62：接触面；64：大径内周面；67：小径内周面。

Claims (4)

1.一种轴承构造，
所述轴承构造包括：
轴；
含油轴承，该含油轴承由第1烧结金属材料构成，将所述轴支承为能够旋转；
轴承保持架，该轴承保持架保持所述含油轴承的外周面；以及
密封部件，该密封部件设置在所述轴承保持架的开口部，
所述轴承构造的特征在于，
所述轴具有：第1轴部，其位于所述含油轴承的内侧；第2轴部；以及环状槽，该环状槽配置于所述第1轴部与所述第2轴部之间，包括随着从所述含油轴承的一端面离开而外径变小的侧面部，
所述密封部件由密度比构成所述含油轴承的第1烧结金属材料的密度低的第2烧结金属材料构成，并且，所述密封部件具有：与所述含油轴承的一端面接触的接触面；被配置为与所述轴的环状槽和所述第2轴部对置的大径内周面；以及与所述轴的所述第2轴部对置并在与所述轴的外周面之间形成密封间隙的小径内周面，
所述密封部件的接触面与所述含油轴承的一端面的外周部分接触，
从所述含油轴承露出的润滑油通过以下各路径、即：在所述含油轴承的一端面的内周部分吸收而直接向所述含油轴承返回的路径、被所述轴的环状槽除去并从所述密封部件的大径内周面吸收而后经由所述接触面向含油轴承返回的路径、以及导入所述密封间隙并从所述密封部件的小径内周面吸收而后经由所述接触面向所述含油轴承返回的路径向所述含油轴承返回。
2.根据权利要求1所述的轴承构造，其特征在于，
所述轴承构造具有：
第1通气路，该第1通气路被设置在所述含油轴承与所述轴承保持架之间，从所述含油轴承的一端面延伸至另一端面；以及
第2通气路，该第2通气路被设置在所述含油轴承的一端面与所述密封部件的接触面之间，使所述第1通气路与所述密封部件的内侧的空间连通。
3.根据权利要求1所述的轴承构造，其特征在于，
所述密封部件在外周面的至少一部分或者与所述接触面相反侧的端面被实施封孔处理。
4.一种送风机，其特征在于，
具备权利要求1～3中任一项所述的轴承构造。
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