JP2000297818A - 流体軸受装置 - Google Patents

流体軸受装置

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JP2000297818A
JP2000297818A JP10732099A JP10732099A JP2000297818A JP 2000297818 A JP2000297818 A JP 2000297818A JP 10732099 A JP10732099 A JP 10732099A JP 10732099 A JP10732099 A JP 10732099A JP 2000297818 A JP2000297818 A JP 2000297818A
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JP
Japan
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oil
sleeve
shaft
bearing device
fluorine
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JP10732099A
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English (en)
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Takafumi Asada
隆文 浅田
Hideaki Ono
英明 大野
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸と軸受穴の間に注入されたオイルが滲み出
すことを長期にわたって防止できる流体軸受装置を提供
することを目的とする。 【解決手段】 スリーブ1と軸2の間の軸受隙間には、
オイル3が充填され、スリーブ1の端面部分にはフッ素
系またはシリコン系の単分子膜4A,4Bが施されてい
る。この単分子膜4A,4Bのコート膜は、オイルをは
じき、滲み出しを防止すると共に、単分子膜であるため
にスリーブの表面に強固に吸着し、オイルに溶解する事
が無く、長期にわたってオイル3の流出を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロプロセッ
サ用の冷却ファンモータや、光ディスク回転装置などに
用いられる流体軸受装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6〜図8は従来の流体軸受装置を示
す。図6において、スリーブ10の軸受穴10Aには軸
7が挿入され、スリーブ10と軸7の間の軸受隙間には
オイル8が充填されている。スリーブ10の端面部分に
はフッ素系コート膜9A,9Bが施されている。
【0003】この従来例においては、通常、オイル8は
鉱油、エステル油、オレフィン油が使用されている。ま
た必要に応じて、軸受穴10Aの内周面または軸7の外
周面の少なくともいずれか一方には動圧発生溝10B,
10Cを有している。このように構成された従来の流体
軸受装置について、以下、その動作について説明する。
【0004】図6において、まず、図示しないモータ等
でスリーブ10または軸7のいずれかが回転させられる
と、オイル8に潤滑されながら軸受は回転する。軸受穴
10Aの内周面に動圧発生溝がある場合は、この動圧発
生溝10B,10Cはポンピング作用によりオイル8を
掻き集め、圧力を発生してスリーブ10と軸7とは非接
触で回転する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、次の様な問題点がある。図6の図中Bに
示すように、オイル8はスリーブ10または軸7の表面
を伝わって滲み出そうとする。図6において図中B部の
詳細を図7に示すが、まず、図7に示す様に、スリーブ
10の表面にはフッ素系コート膜9A塗布されている
が、このコート膜は、例えば独国製のコントラキャピラ
バリフィルムや、日本製のスミフルノンのように複数種
類の分子からなるフッ素系コート剤である。
【0006】詳細には、9Cは、アルミ、真鍮、鉄など
の前記スリーブ10や軸7の表面に吸着し易い極性基と
呼ばれる分子、9Dは結合基と呼ばれる9F,9G,9
Hに示すフッ素系分子と極性基を結合するための分子、
9F,9Gは共に撥油性を有するフッ素系分子(例えば
CF2:ポリテトラフルオロエチレン)、9Hは特に高
い撥油性を有するフッ素系分子(例えばCF2:パーフ
ルオロラウリン酸単分子)である。これら、9D,9
E,9F,9G,9Hが結合し合ってコート膜9Aを構
成し、オイル8の滲み出しを防止している。
【0007】極性基9Cと結合基9Dは、スリーブ10
に強力に吸着しているが、フッソ系分子9F,9G,9
Hの結合力は小さいため、これらは図7に示す様にオイ
ル8に溶け込んでしまう。さらに、時間が経過すると、
図8に示す様に、スリーブ10には極性基9C,結合基
9Eだけが吸着し続けるが、フッ素系分子9F,9G,
9Hは、時間と共に順次オイル8に溶け込んで行き、オ
イル8は次第に図中矢印C方向にゆっくりと滲み出し行
く。
【0008】その結果、軸受隙間のオイル8の量が不足
したり、滲み出したオイルが周辺を汚染したりする問題
があった。尚、使用するオイルがフッ素オイル(パーフ
ルオロポリエーテル等)の場合はフッ素系分子(9F,
9G,9H)がオイル8に溶解し易い性質を持っている
ため、比較的早い速度でこのオイル8の滲み出しが生じ
るという問題がある。
【0009】本発明は長期間にわたってオイルの滲み出
しを防止し、信頼性が高い流体軸受装置を提供すること
を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の流体軸受装置
は、スリーブの端面部分に高撥油性の単分子膜を設けた
ことを特徴とする。この本発明によると、長期間にわた
ってオイルの滲み出しを防止し、信頼性が高い流体軸受
装置を実現できる。
【0011】
【発明の実施の形態】請求項1記載の流体軸受装置は、
スリーブの軸受穴に挿入された軸との軸受隙間にオイル
が充填された流体軸受装置において、前記スリーブの端
面部分には高撥油性のコート膜が施されており、このコ
ート膜が単分子膜であることを特徴とする。
【0012】請求項2記載の流体軸受装置は、スリーブ
の軸受穴に挿入された軸との軸受隙間にオイルが充填さ
れた流体軸受装置において、軸受穴に挿入された軸の表
面に高撥油性のコート膜が施されており、このコート膜
が単分子膜であることを特徴とする。請求項3記載の流
体軸受装置は、請求項1において、軸受穴に挿入された
軸の表面に高撥油性のコート膜が施されており、このコ
ート膜が単分子膜であることを特徴とする。
【0013】請求項4記載の流体軸受装置は、請求項1
〜請求項3において、高撥油性のコート膜の材質が、フ
ッ素系またはシリコン系であることを特徴とする。請求
項5記載の流体軸受装置は、請求項1〜請求項4におい
て、軸受穴の内周面または軸の外周面の少なくともいず
れかに動圧発生溝を設けたことを特徴とする。
【0014】以下、本発明の流体軸受装置を図1〜図5
を参照しながら説明する。図1は本発明の流体軸受装置
を示し、スリーブの端面に従来例の複数種類の分子から
なるフッ素系コート膜9A,9Bに代わってフッ素系ま
たはシリコン系の単分子膜4A,4Bが形成されている
点が従来例とは異なっている。スリーブ1の軸受穴1A
には軸2が挿入され、スリーブ1と軸2の間の軸受隙間
には、オイル3が充填されている。スリーブ1の端面部
分にはフッ素系またはシリコン系の単分子膜4A,4B
が軸2の周りを取り巻くように施されている。
【0015】この実施例においては、通常、オイル8は
フッ素オイル(パーフルオロポリエーテル)、エステル
油、オレフィン油が使用されている。また必要に応じ
て、軸受穴1Aの内周面または軸2の外周面のいずれか
一方には動圧発生溝1B,1Cを有している。なお、必
要に応じて軸2の両端部の表面にも同種の単分子膜4
C,4Dが形成される。
【0016】単分子膜4A,4B(その成分はフッ素系
化合物5A:例えばCFn)が施されている。このフッ
素系またはシリコン系の単分子膜4A,4Bの成分は、
例えばディジタルビデオ用磁気テープの磁性膜上に形成
された単分子膜と類似の成分からなる皮膜であり、詳細
には、図1のAに示す部分の拡大図である図2に示すよ
うに、フッ素化合物5Aはアルミ、真鍮、鉄などの前記
スリーブ1の表面に吸着し易く、その厚さが約4ナノメ
ートル程度の大変に薄い単分子である。単分子膜4C,
4Dも単分子膜4A,4Bと同様である。
【0017】このように構成された本発明の流体軸受装
置について、以下、その動作について説明する。まず、
図示しないモータ等でスリーブ1または軸2のいずれか
が回転させられると、オイル3に潤滑されながら軸受は
回転する。次に、軸受穴1Aの内周面に動圧発生溝があ
る場合はこの動圧発生溝1B,1Cのポンピング作用に
よりオイル3を掻き集め、圧力を発生してスリーブ1と
軸2とが非接触で回転する。
【0018】回転中もしくは長時間軸受が放置された場
合、オイル3はスリーブ1または軸2の表面を伝わって
滲み出そうとするが、オイル3がスリーブ1または軸2
の表面を伝わって滲み出ようとした時、図2に示すよう
に単分子膜4A(4B,4C,4D )はオイル3をは
じき飛ばすように働き、オイル3の流出を防止する。単
分子膜4A,4B,4C,4Dは、従来のフッ素系コー
ト膜9A,9Bと異なり、単一種類の成分が一層だけ形
成(スリーブ1の表面に化学的に吸着して形成されてい
る。)されるのでオイル3に極めて溶け込みにくい。従
って、時間と共に順次オイル8に溶け込んで行き、オイ
ル3が次第にゆっくりと滲み出し行くことが無い。
【0019】尚、使用するオイル3がフッ素系オイル
(パーフルオロポリエーテル等)の場合でもフッ素系分
子またはシリコン系単分子5Aは強力に吸着しており外
れないために、オイル3に溶解しない。これにより、オ
イル3の滲み出しは防止される。以下に、本発明の流体
軸受装置の長期信頼性について説明する。
【0020】図3はスリーブ1の表面のフッ素系単分子
膜4Aによりオイル3がはじかれた状態の接触角(図中
θ)を示している。この軸受を長時間放置すると、図4
に示すように従来例では、最初の接触角は大きく、充分
にオイルをはじいているが、時間と共に、接触角が小さ
くなるという問題があったが、本発明においては、フッ
素系単分子5Aが強力に吸着しているため、オイル3を
長時間にわたってはじき続けることができる。
【0021】図5はスリーブ1または軸2の表面にフッ
素系またはシリコン系単分子膜4A,4B,4C,4D
を多層にならずに一層だけを形成する方法を示してい
る。図5に示すように、フッ素系単分子5Aを一旦は多
層に多く塗布し、その後に布6などにより余剰分をふき
取っている。その他の方法としては、スリーブ1や軸2
に高速回転を与え、遠心力で余剰分を吹き飛ばす方法も
ある。いずれの方法でも、単分子膜4Aを一層だけ形成
する事が可能である。
【0022】上記の実施の形態では単分子膜4A,4
B,4C,4Dを設けたが、単分子膜4A,4Bまたは
単分子膜4C,4Dを設けるだけでも効果的である。
【0023】
【発明の効果】以上のように本発明の流体軸受装置は、
スリーブの軸受穴に挿入された軸との軸受隙間にオイル
が充填された流体軸受装置において、前記スリーブの端
面部分と前記軸の表面の内の少なくとも一方には、高撥
油性のコート膜が施されており、このコート膜が単分子
膜であるので、コート膜がスリーブまたは軸の表面に強
固に吸着してオイルに溶解することが無く、スリーブの
軸受穴と軸との軸受隙間に充填されたオイルが、スリー
ブまたは軸の表面を伝わって滲み出ようとした時単分子
膜がオイルの滲み出しの阻止作用を長期間にわたって維
持することができ、高信頼性の流体軸受装置を実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における流体軸受装置の断
面図
【図2】同実施の形態の要部の拡大模式図
【図3】同実施の形態の要部の拡大断面図
【図4】接触角の変化を示す図
【図5】本発明の単分子膜の形成方法の説明図
【図6】従来の流体軸受装置の断面図
【図7】同従来例の要部の拡大模式図
【図8】同従来の流体軸受装置の要部断面図
【符号の説明】
1 スリーブ 1A 軸受穴 2 軸 3 オイル 4A,4B,4C,4D 単分子膜 5A フッ素系化合物

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スリーブの軸受穴に挿入された軸との軸受
    隙間にオイルが充填された流体軸受装置において、前記
    スリーブの端面部分には高撥油性のコート膜が施されて
    おり、このコート膜が単分子膜である流体軸受装置。
  2. 【請求項2】スリーブの軸受穴に挿入された軸との軸受
    隙間にオイルが充填された流体軸受装置において、軸受
    穴に挿入された軸の表面に高撥油性のコート膜が施され
    ており、このコート膜が単分子膜である流体軸受装置。
  3. 【請求項3】軸受穴に挿入された軸の表面に高撥油性の
    コート膜が施されており、このコート膜が単分子膜であ
    る請求項1記載の流体軸受装置。
  4. 【請求項4】高撥油性のコート膜の材質が、フッ素系ま
    たはシリコン系である請求項1または請求項2または請
    求項3記載の流体軸受装置。
  5. 【請求項5】軸受穴の内周面または軸の外周面の少なく
    ともいずれかに動圧発生溝を設けた請求項1〜請求項4
    の何れかに記載の流体軸受装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002048564A1 (fr) * 2000-12-11 2002-06-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Procede de fabrication d'un dispositif a palier a pression dynamique, et dispositif a palier a pression dynamique ainsi fabrique
JP2007271010A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 流体軸受装置、その製造方法、スピンドルモータ、情報記録再生装置
WO2009001960A1 (ja) * 2007-06-28 2008-12-31 Nidec Corporation 流体動圧軸受、この流体動圧軸受を備えたモータ、および、流体動圧軸受の製造方法

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