CN109209984A - 动压轴承结构 - Google Patents

Abstract

一种动压轴承结构，包括：一外壳；一轴承本体，设置于外壳内，轴承本体的下端具有一第一端面，上端具有一第二端面，且中心具有一转轴孔；一转轴，设置于转轴孔内；一底塞，设于外壳的底部，底塞的上端具有一第三端面；一止推构件，止推构件连接于转轴的底端，且容置于第一端面与第三端面之间；止推构件的顶面与第一端面之间具有一第一间隙，止推构件的底面与第三端面之间具有一第二间隙；其中第一间隙的高度大于转轴和转轴孔之间的间隙，且第一间隙的高度介于0.01mm至0.1mm之间。本发明有益效果在于，能够使得止推构件和第一端面能够容许较大的配合公差，以使其制造组装容易，并降低成本。

Description

动压轴承结构

技术领域

本发明为一种动压轴承结构，特别是指一种具有止推结构的动压轴承结构。

背景技术

散热风扇为散热模块中的主要组件之一。而近年来为配合笔记本电脑、平板计算机等信息产品不断朝向小型化、薄形化且处理器操作功率不断提升的趋势，使得散热模块也必须随着朝向小型化、薄形化且同时要兼顾散热效率提升的方向发展。因此，使得散热模块采用的风扇也必须要缩小体积、减少厚度、同时又要提升风扇转速。为了适应风扇微型化、薄型化且高转速的需求，目前相当多的散热风扇已经改采动压轴承的设计取代传统的轴承。

一般的动压轴承的转轴和转轴孔之间仅具有径向的支撑，因此当负载增加且转速提高时，将容易产生震动。为解决上述问题，市面上出现具有止推结构的动压轴承。现有的动压轴承采用的止推结构通常为，在转轴的底部另外设置一止推板，止推板和轴承本体的底面之间相互邻近且保持一极小的间隙，当转轴旋转时，止推板和轴承本体的底面之间也能够建立起具有压力的油膜，通过油膜的压力作用于止推板的表面，以产生轴向的推力，借此提高转轴旋转的稳定性，并降低震动。

然而，要使得止推板和轴承本体底面间能够建立油膜的先决条件为止推板和轴承本体的底面都必须经过精密加工而成为光滑的平面，而且止推板和轴承本体部表面之间的间隙必须控制在极小的范围内(约为0.005mm以下)，才能够使得止推板和轴承本体的底面相对旋转时，在止推板的表面和轴承本体的底面间产生足够压力以建立油膜。

由于以上原因，使得止推板必须经过精密的加工，而且依靠精密的組裝程序，故使其制造成本增加，且组装不易。而且，上述的问题对于惯用的较大尺寸的动压轴承而言，因为动压轴承的各个组件的尺寸或体积较大且易于加工，因此能够较为容易地将止推板及动压轴承加工至所需的精密度，然而在目前动压轴承微型化的趋势下，动压轴承的各个零件尺寸也不断缩小，且止推板的厚度也将缩小，而使得止推板成为极薄且容易翘曲的零件，因此将使得动压轴承的止推板的加工及组装工作变得更为困难。

由于以上因素，使得惯用的动压轴承结构具有相当多缺点，所以，如何借助于结构设计的改良来克服上述的缺失，已成为该项技术所要解决的重要课题之一。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种能够解决现有动压轴承止推构件制造及组装不易且导致生产成本提高的缺点，并且能够增进转轴运转稳定性的动压轴承结构。

本发明的实施例提供一种动压轴承结构，其包括：一外壳，所述外壳具有一圆筒状的容置空间，所述外壳的上端具有一连通于所述容置空间的上端开口；一轴承本体，所述轴承本体设置于所述容置空间内，所述轴承本体的下端具有一第一端面，所述轴承本体的上端具有一第二端面，所述轴承本体的中心具有一贯穿所述轴承本体的所述第一端面与所述第二端面的转轴孔；一转轴，所述转轴设置于所述轴承本体的所述转轴孔内，所述转轴的上端突出于所述第二端面，所述转轴的底端突出于所述第一端面；一底塞，所述底塞设于所述外壳的底部，使所述外壳的底部形成密封状态，所述底塞的上端具有一第三端面，所述第三端面面向所述第一端面，且所述第三端面和所述第一端面之间形成一第一容置空间，所述第一容置空间内部、以及所述转轴与所述转轴孔的内侧壁之间充填有润滑油脂；以及一止推构件，所述止推构件固定连接于所述转轴的底端，所述止推构件容置于所述第一容置空间之中；所述止推构件的顶面与所述第一端面之间具有一第一间隙，所述止推构件的底面与所述第三端面之间具有一第二间隙，且所述转轴与所述转轴孔的内侧壁之间具有一第三间隙；其中所述第一间隙大于所述第三间隙，且所述第一间隙的高度介于0.01mm至0.1mm的范围内。

在本发明的一优选实施例中，所述第一间隙的高度介于0.03mm至0.1mm的范围内。

在本发明的一优选实施例中，所述第一间隙的高度介于0.03mm至0.05mm的范围内，且所述润滑油脂为40℃状态下运动粘度为50CST至100CST的范围内的润滑油脂。

在本发明的一优选实施例中，所述第一间隙的高度介于0.05mm至0.1mm的范围内，且所述润滑油脂为40℃状态下运动粘度为100CST至150CST的范围内的润滑油脂。

在本发明的一优选实施例中，其中所述第二间隙的高度介于0.01mm至0.1mm的范围内。

在本发明的一优选实施例中，其中所述第二间隙的高度介于0.03mm至0.1mm的范围内。

在本发明的一优选实施例中，其中所述底塞的所述第三端面的中央具有一第二容置空间，所述第二容置空间具有一底面及一环绕于所述底面的外围的侧壁，所述底面的高度低于所述第三端面；所述第二容置空间与所述转轴孔的底端对准，且所述转轴具有一下端部分，所述下端部分的底端接触所述底面。

在本发明的一优选实施例中，其中所述第二容置空间的所述底面上设置有一耐磨垫，所述转轴的所述下端部分接触所述耐磨垫的顶面。

在本发明的一优选实施例中，其中所述转轴孔的内侧壁设有多个第一导油沟槽，所述止推构件的顶面或底面设有多个第二导油沟槽。

在本发明的一优选实施例中，其中所述转轴孔的内侧壁接近于所述转轴孔的上端开口处设置有一环形卡槽，且在所述环形卡槽内设置有一环状的密封构件，所述密封构件被紧靠于所述转轴的外侧面与所述环形卡槽之间，通过所述密封构件，能够使得所述转轴孔的上端开口和所述转轴之间形成密闭状态。

本发明的有益效果在于，能够使得止推构件和第一端面及第三端面之间能够容许较大的配合公差，以使其制造组装容易，并降低成本。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附附图仅提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明的动压轴承结构的组合剖面图。

图2为本发明的动压轴承结构的立体分解图。

图3为本发明采用的轴承本体的剖面图。

图4为本发明采用的转轴与止推构件的部分立体分解图。

图5为本发明的动压轴承结构的局部放大剖面图。

图6为本发明的动压轴承结构另一实施例的局部放大剖面图。

具体实施方式

请参阅图1及图2所示，本发明的动压轴承结构1包括：一外壳10、一轴承本体20、一转轴30、一止推构件40及一底塞50。其中外壳10内部具有形成为一圆筒状的容置空间，以容纳所述轴承本体20，外壳10的上端具有一开口端11，在开口端11的内侧设置一环状构件12，环状构件12的中央形成一穿孔13，所述转轴30的顶端从所述穿孔13中穿出，并突出于外壳10的上端。外壳10的下端具有另一开口，且在外壳10下端的开口中设置所述底塞50，以使得外壳10的底部形成封闭状态。

所述轴承本体20容置于外壳10内部的容置空间中，轴承本体20大致呈圆柱状，且轴承本体20的外径尺寸和外壳10内部的容置空间的内径尺寸相互配合，使得轴承本体20能够套合于外壳10内部的容置空间中。该实施例中，轴承本体20的下端具有一第一端面25，且上端具有一第二端面26，且在第二端面26的中央设置一突出端27。当轴承本体20设置于外壳10内部时，第二端面26能够抵靠于环状构件12的底面，以便定位轴承本体20相对于外壳10的高度位置。

如图1及图5所示，底塞50设置于外壳10内部位于轴承本体20下方的位置，底塞50的上端具有一第三端面53，第三端面53和轴承本体20底端的第一端面25相互平行且相互间隔一距离，因此在第三端面53和第一端面25之间形成一第一容置空间14。底塞50的第三端面53的中央还具有一凹陷部，所述凹陷部形成一第二容置空间51，所述第二容置空间51具有一底面511及一环绕于所述底面511的外侧的侧壁512，所述底面511的高度低于第三端面53的高度。

如图1、图3、图4及图5所示，轴承本体20的中心具有一贯穿过轴承本体20的顶面与底面的转轴孔21，所述转轴30穿设于转轴孔21中，且转轴30的上下两端分别突出于轴承本体20的上端与下端。转轴30的下端具有一个末端部分31，末端部分31的直径略小于转轴30的直径，而形成一个具有不同直径的阶级部。所述止推构件40为一圆形板体，止推构件40的中心具有一穿孔13，穿孔13的直径和末端部分31配合，且能够套合固定于末端部分31上，以使得止推构件40组装于转轴30的末端。

如图5所示，底塞50顶面的第二容置空间51和轴承本体20的转轴孔21的底端相互对准，且第二容置空间51的尺寸大于转轴30的末端部分31的外径，当本发明的动压轴承结构1组装完成后，转轴30的末端部分31会穿入到第二容置空间51中，且止推构件40容设于第一容置空间14中。所述末端部分31的底端具有一弧形端面32，转轴30通过弧形端面32和第二容置空间51的底面511接触，以便减少转轴30的底端和底面511接触的面积，以减少摩擦。此外，本发明可以在第二容置空间51的底面511上进一步设置一耐磨垫52，通过耐磨垫52与转轴30的弧形端面32接触，以减少转轴30与底面511的磨损。

所述转轴孔21和转轴30之间保持一间隙，且本发明的动压轴承结构1在第一容置空间14、第二容置空间51，以及转轴30与转轴孔21之间的间隙中填充有润滑油脂，因此使得转轴30及止推构件40被含浸于润滑油脂中。

为避免润滑油脂流失，本发明的轴承本体20的转轴孔21的内侧壁设置一环形卡槽23，所述环形卡槽23的位置接近于转轴孔21的上端开口位置，且环形卡槽23内设置一环状的密封构件24，所述密封构件24被紧靠于转轴30的外侧面与环形卡槽23之间，通过密封构件24能够使得转轴孔21的上端开口和转轴30之间形成密闭状态，以防止润滑油脂从转轴孔21的上端开口处流失而导致轴承失效，且避免轴承本体20外部的灰尘杂质进入到转轴孔21中，以达到防尘的功效。本发明通过上述设计，能够将密封构件24整合于轴承本体20的内部，因此使得轴承本体20的整体高度不会产生变化，而有助于降低动压轴承结构1的高度。

如图3所示，轴承本体20的转轴孔21的内侧壁设置有多个V字形的第一导油沟槽22，当转轴30旋转时，能够通过第一导油沟槽22引导润滑油脂流动并产生压力，从而形成一个介于转轴30的表面与转轴孔21之间的油层，从而使得转轴30运转时不会与转轴孔21接触，以便使得转轴30旋转时不会与转轴孔21产生摩擦，以避免转轴30及转轴孔21磨损。

此外，如图4及图5所示，转轴30末端的止推构件40容设于第一容置空间14当中，且止推构件40的顶面和底面分别邻近于第一端面25与第三端面53。当转轴30转动时，止推构件40也随着转轴30一起旋转，且通过止推构件40的顶面和底面与第一端面25或第三端面53之间建立起具有压力的油层，并通过压力油层作用于止推构件40的表面的压力产生轴向的推力，以增进转轴30旋转时的稳定性。

如图4及图5所示，该实施例中，止推构件40的顶面和底面分别设置有第二导油沟槽41，通过第二导油沟槽41能够在止推构件40旋转时引导润滑油脂，并在止推构件40的顶面和底面与第一端面25或第三端面53之间建立起具有压力的油层，以增进转轴30旋转时的稳定性并减少震动。

如图5所示，本发明的动压轴承结构中，止推构件40的顶面和第一端面25之间具有一第一间隙g1，止推构件40的底面和第三端面53之间具有一第二间隙g2，且转轴30与转轴孔21的内侧壁之间具有一第三间隙g3。其中，为使得转轴30旋转时能够顺利地在其外侧面与转轴孔21的内侧壁间建立油膜，第三间隙g3的尺寸必须控制在极小的范围内，通常第三间隙g3的尺寸为0.01mm以下，且优选为0.003mm以下。

本发明主要通过止推构件40的顶面和轴承本体20底侧的第一端面25之间产生的油膜压力来维持转轴运转的稳定性并减少震动，因此为使得止推构件40和第一端面25之间能够顺利建立油膜，同时兼顾降低止推构件40制造成本的目的，本发明的止推构件40的顶面和第一端面25之间的第一间隙g1在设计时必须满足下列条件：首先第一间隙g1的高度h1需大于第三间隙g3的尺寸，而且第一间隙g1的高度h1的尺寸介于0.01mm至0.1mm的范围内，且所述第一间隙g1的高度h1优选介于0.03mm至0.1mm的范围内。

通过以上安排，使得止推构件40的顶面与第一端面25之间的第一间隙g1维持在大于转轴30与转轴孔21之间的第三间隙g3的尺寸，以使得止推构件40和第一端面25之间保留有较大的配合间隙，以使得止推构件40能够容许较大的公差，以降低制造成本。同时还能够使得第一间隙g1的高度h1维持在能够使得止推构件40的顶面和第一端面25之间建立油膜的容许尺寸范围内。

然而，必须注意的是，当第一间隙g1的高度h1大于0.03mm以上时，则必须配合采用较高黏度的油脂作为动压轴承的润滑油脂，才能够使得在止推构件40转动时建立的油膜具有足够的压力。经由模拟及测试，上述第一间隙g1的高度h1和油脂黏度的关系如下：

当h1介于0.03mm至0.05mm的范围内时，润滑油脂需采用在40℃状态下运动粘度为50CST至100CST的范围内的油脂；当h1介于0.05mm至0.10mm的范围内时，润滑油脂需采用在40℃状态下运动粘度为100CST至150CST的范围内的油脂。

本发明除了通过调整第一间隙g1的高度h1与润滑油脂的黏度的方式来达成控制止推构件40与第一端面25之间的油膜压力以维持转轴30运转稳定性的目的。然而在转轴30的负载较重的使用场合下，本发明还可进一步地通过控制第三端面53与止推构件40底面之间的第二间隙g2的高度h2而使得止推构件40的底面和第三端面53之间也能够建立起油膜，以进一步提高转轴30运转的稳定性。

所述第二间隙g2的高度h2的尺寸范围介于0.01mm至0.1mm的范围内，且所述第二间隙g2的高度h2优选介于0.03mm至0.1mm的范围内。值得说明的是，所述第二间隙g2的高度h2和第一间隙g1的高度h1可以相等，也可以将第二间隙g2的高度h2安排成大于或小于第一间隙g1的高度h1。

此外，如图5所示，本发明的动压轴承结构1由于止推构件40容设于第一容置空间14中，因此第二容置空间51的高度H减去止推构件40的厚度t1后，便为第一间隙g1与第二间隙g2的高度h1及h2的总和，因此本发明的动压轴承结构1设计时，能够通过先行确定止推构件40的厚度t1以及第一间隙g1与第二间隙g2的高度h1及h2的尺寸后，将止推构件40的厚度t1加上h1及h2，便能得到第一容置空间14的总高度H。

因本发明的动压轴承结构1主要设计为运用在微型散热风扇或微型硬盘的领域，因此为达到缩小动压轴承结构1的整体高度，并兼顾止推构件40的强度以及加工便利性的前提下，止推构件40的厚度t1确定于0.2mm至0.6mm的范围内，而所述第一容置空间14的总高度H的尺寸则介于t1+0.02mm至t1+0.2mm的范围内。

另外，如图6所示，其为本发明的动压轴承结构1的另一实施例。该实施例中，止推构件40仅在顶面设置有所述第二导油沟槽41，而止推构件40的底面则为平面状态。该实施例由于仅在止推构件40的单一侧面设置第二导油沟槽41，因此使得止推构件40的厚度得以降低，所以适合用于更为小型的动压轴承结构中。

本发明的动压轴承结构1通过以上安排，其有益效果主要如下：

1、本发明的动压轴承结构1通过上述设计，能够使得止推构件40与所述第一端面25之间的第一间隙g1的高度h1控制在大于转轴30与转轴孔21之间的第三间隙g3的尺寸，因此使得止推构件40和第一端面25之间容许较大的配合公差，因此使得止推构件40的制造及组装的精密度得以降低，而达到降低生产成本的目的。

2、本发明的动压轴承结构1通过调整第一间隙g1的高度h1，配合采用不同黏度的润滑油脂，使得第一间隙g1的高度h1增加后，止推构件40运转时建立的油膜仍具有足够的压力。

3、本发明的动压轴承结构1能够通过调整止推构件40的底面与第三端面53之间的第二间隙g2的高度h2，使得止推构件40的底面和第三端面53之间也能够建立起具有压力的油膜，因此进一步提升了转轴30旋转的稳定性。

以上所述仅为本发明的优选可行实施例，非因此局限本发明的专利范围，因此凡运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化均包含于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种动压轴承结构，其特征在于，所述动压轴承结构包括：

一外壳，所述外壳具有一圆筒状的容置空间，所述外壳的上端具有一连通于所述容置空间的上端开口；

一轴承本体，所述轴承本体设置于所述容置空间内，所述轴承本体的下端具有一第一端面，所述轴承本体的上端具有一第二端面，所述轴承本体的中心具有一贯穿所述轴承本体的所述第一端面与所述第二端面的转轴孔；

一转轴，所述转轴设置于所述轴承本体的所述转轴孔内，所述转轴的上端突出于所述第二端面，所述转轴的底端突出于所述第一端面；

一底塞，所述底塞设于所述外壳的底部，使所述外壳的底部形成密封状态，所述底塞的上端具有一第三端面，所述第三端面面向所述第一端面，且所述第三端面和所述第一端面之间形成一第一容置空间，所述第一容置空间内部、以及所述转轴与所述转轴孔的内侧壁之间充填有润滑油脂；以及

一止推构件，所述止推构件固定连接于所述转轴的底端，所述止推构件容置于所述第一容置空间中；

所述止推构件的顶面与所述第一端面之间具有一第一间隙，所述止推构件的底面与所述第三端面之间具有一第二间隙，且所述转轴与所述转轴孔的内侧壁之间具有一第三间隙；

其中，所述第一间隙大于所述第三间隙，且所述第一间隙的高度介于0.01mm至0.1mm的范围内。

2.根据权利要求1所述的动压轴承结构，其特征在于，所述第一间隙的高度介于0.03mm至0.1mm的范围内。

3.根据权利要求2所述的动压轴承结构，其特征在于，其中所述第一间隙的高度介于0.03mm至0.05mm的范围内，且所述润滑油脂为40℃状态下运动粘度为50CST至100CST的范围内的润滑油脂。

4.根据权利要求2所述的动压轴承结构，其特征在于，所述第一间隙的高度介于0.05mm至0.1mm的范围内，且所述润滑油脂为40℃状态下运动粘度为100CST至150CST的范围内的润滑油脂。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的动压轴承结构，其特征在于，所述第二间隙的高度介于0.01mm至0.1mm的范围内。

6.根据权利要求5所述的动压轴承结构，其特征在于，所述第二间隙的高度介于0.03mm至0.1mm的范围内。

7.根据权利要求6所述的动压轴承结构，其特征在于，所述底塞的所述第三端面的中央具有一第二容置空间，所述第二容置空间具有一底面及一环绕于所述底面的外围的侧壁，所述底面的高度低于所述第三端面；所述第二容置空间与所述转轴孔的底端对准，且所述转轴具有一下端部分，所述下端部分的底端接触所述底面。

8.根据权利要求7所述的动压轴承结构，其特征在于，所述第二容置空间的所述底面上设置有一耐磨垫，所述转轴的所述下端部分接触所述耐磨垫的顶面。

9.根据权利要求8所述的动压轴承结构，其特征在于，所述转轴孔的内侧壁设有多个第一导油沟槽，所述止推构件的顶面或底面设有多个第二导油沟槽。

10.根据权利要求9所述的动压轴承结构，其特征在于，在所述转轴孔的内侧壁的接近于所述转轴孔的上端开口处设置有一环形卡槽，且在所述环形卡槽内设置有一环状的密封构件，所述密封构件被紧靠于所述转轴的外侧面与所述环形卡槽之间，通过所述密封构件，能够使得所述转轴孔的上端开口与所述转轴之间形成密闭状态。