JP2004132479A

JP2004132479A - Bearing unit

Info

Publication number: JP2004132479A
Application number: JP2002297925A
Authority: JP
Inventors: Yuji Shishido; 宍戸　祐司
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2004-04-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bearing unit for preventing the leakage of a lubricating oil filled in a housing and the mixture of air therein. <P>SOLUTION: The bearing unit is provided with a shaft 2, a radial bearing 3 supporting the shaft 2 in the peripheral direction, a thrust bearing 16 supporting the shaft 2 at one end in the thrusting direction, the housing 5 storing the radial bearing 3 supporting the shaft 2 and the thrust bearing 16, rotatably supporting the shaft 2 and filling viscose fluid 7, and a sealing member 14 arranged in a cavity portion 19 formed between the inner peripheral face of the housing 5 and the outer peripheral face of the shaft 2 and having a shaft insertion hole 15 through which the shaft 2 is inserted. The sealing member 14 hermetically close the housing 5 excluding the shaft insertion hole 15 through which the shaft 2 is inserted by formation of a plastic coating layer 14a. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸を回転可能に支持し、あるいは軸に対し回転体を回転可能に支持する軸受ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より回転軸を回転可能に支持する軸受ユニットとして、図１６に示すように構成されたものが知られている。この軸受ユニット１００は、回転軸１０１を回転可能に支持するものであり、一端を開放した筒状をなす金属製のハウジング１０２内に回転軸１０１を回転可能に支持するラジアル軸受１０３を取り付けている。ハウジング１０２の一方の開放端側には、ラジアル軸受１０３に回転可能に支持された回転軸１０１のスラスト方向を支持するスラスト軸受１０４が取り付けられている。
【０００３】
この軸受ユニット１００において、ラジアル軸受１０３には動圧流体軸受が用いられている。動圧流体軸受は、ラジアル軸受１０３の回転軸１０１と対向する内周面に動圧を発生させるための動圧発生溝が設けられている。
【０００４】
ハウジング１０２内には、回転軸１０１が回転するときに動圧発生溝内を流通することによって動圧を発生させる粘性流体である潤滑油が充填されている。
【０００５】
回転軸１０１は、ラジアル軸受１０３に挿入され、一端側をスラスト軸受１０４により支持されてハウジング１０２内に回転可能に支持されている。
【０００６】
ハウジング１０２の他方の開放端側には、ハウジング１０２に充填された潤滑油のハウジング１０２内からの漏れを防止する金属製の円環状に形成されたオイルシール１０５が取り付けられる接合部１０７が設けられている。回転軸１０１は、オイルシール１０５の中心部に設けた軸挿通孔１０６を介してハウジング１０２の外部に突出されている。
【０００７】
オイルシール１０５の内周面には、回転軸１０１の回転により発生する遠心力などにより潤滑油が軸挿通孔１０６からハウジング１０２の外方へ移動することを防止するように界面活性剤が塗布されている。
【０００８】
図１６に示すように構成された軸受ユニット１００は、ハウジング１０２に充填された潤滑油の流出経路は、回転軸１０１の外周面とオイルシール１０５に設けた軸挿通孔１０６の内周面とによって形成される空隙１０８のみとなる。ここで、空隙１０８の幅を小さくすることにより、空隙１０８に臨む潤滑油の表面張力により、潤滑油のハウジング１０２外部への漏出を防止することができる。
【０００９】
更に、回転軸１０１の軸挿通孔１０６の内周面と対向する外周面に、ハウジング１０２の外方に向かって縮径されるように形成されたテーパ部１０９を設ける。このようなテーパ部１０９を設けることにより、回転軸１０１の外周面と軸挿通孔１０６の内周面とによって形成される空隙１０８に圧力勾配が形成され、回転軸１０１が回転したときに発生する遠心力により、ハウジング１０２内に充填された潤滑油をハウジング１０２の内部に引き込む力が発生する。回転軸１０１の回転時に、潤滑油がハウジング１０２内部に引き込まれるようになるので、動圧流体軸受により構成されたラジアル軸受１０３の動圧発生溝に潤滑油が浸入して動圧を発生させ、回転軸１０１の安定した支持が実現され、しかもハウジング１０２に充填された潤滑油の漏洩を防止できる。
【００１０】
【特許文献】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この軸受ユニット１００においては、回転軸１０１の外周面とオイルシール１０５の軸挿通孔１０６との間に形成される空隙１０８以外にハウジング１０２内に充填された潤滑油の漏洩経路が存在すると、当該経路よりハウジング１０２内の潤滑油と空気との置換が進行してしまう。ハウジング１０２内に空気が進入することにより、気圧変化や温度変化等の環境の変化によって空気が膨張してハウジング１０２内の潤滑油が空隙１０８より漏洩したり、回転軸１０１がハウジング１０２より抜け出てしまう場合があった。
【００１１】
また、ハウジング１０２とオイルシール１０５との接合部１０７を接着剤により完全にシールすることは極めて困難であり、ハウジング１０２に充填した潤滑油の確実な漏洩を防止することができない。このような潤滑油の漏洩を防止するため、オイルシール１０５の表面に界面活性剤を塗布するなどの処理が必要となり、製造作業が複雑となる。
【００１２】
このように、従来用いられている軸受ユニットは、部品点数が多く組み立てが困難であり、潤滑油の確実なシールを行うことができないばかりか、高価になってしまう。
【００１３】
そこで、本発明は、上述したような従来の装置が有している問題点を解消し得る新規な軸受ユニットを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明に係る軸受ユニットは、軸と、上記軸の周回り方向の支持を行うラジアル軸受と、上記軸のスラスト方向の一端を支持するスラスト軸受と、上記軸を支持した上記ラジアル軸受と上記スラスト軸受とを内部に有し上記軸を回転自在に支持すると共に、粘性流体が充填されたハウジングと、上記ハウジングの内周面と上記軸の外周面との間に形成される空隙部に配設され、上記軸が挿通される軸挿通孔が形成されたシール部材とを備え、上記シール部材は、塑性を有するコーティング層が形成されることにより、上記ハウジングを上記軸が挿通される軸挿通孔を除いて密閉する。
【００１５】
また、本発明に係る軸受けユニットは、軸と、上記軸の周回り方向の支持を行うラジアル軸受と、上記軸のスラスト方向の一端を支持するスラスト軸受と、上記軸を支持した上記ラジアル軸受と上記スラスト軸受とを内部に有し上記軸を回転自在に支持すると共に、粘性流体が充填されたハウジングと、上記ハウジングの内周面と上記軸の外周面との間に形成される空隙部に配設され、上記軸が挿通される軸挿通孔が形成されたシール部材とを備え、上記ハウジングは、上記シール部材が接着される締結部に塑性を有するコーティング層が形成されることにより、上記軸挿通孔を除いて密閉された構造とされている。
【００１６】
また、本発明に係る軸受けユニットは、軸と、上記軸の周回り方向の支持を行うラジアル軸受と、上記軸のスラスト方向の一端を支持するスラスト軸受と、上記軸を支持した上記ラジアル軸受と上記スラスト軸受とを内部に有し上記軸を回転自在に支持すると共に、粘性流体が充填されたハウジングと、上記ハウジングの内周面と上記軸の外周面との間に形成される空隙部に配設され、上記軸が挿通される軸挿通孔が形成されたシール部材とを備え、上記ハウジング部材は、上記シール部材との間にパッキン部材が配設されることにより、上記軸が挿通される軸挿通孔を除いて密閉された構造とされている。
【００１７】
また、本発明に係る軸受けユニットは、軸と、上記軸の周回り方向の支持を行うラジアル軸受と、上記軸のスラスト方向の一端を支持するスラスト軸受と、上記軸を支持した上記ラジアル軸受と上記スラスト軸受とを内部に有し上記軸を回転自在に支持すると共に、粘性流体が充填されたハウジングと、上記ハウジングの内周面と上記軸の外周面との間に形成される空隙部に配設され、上記軸が挿通される軸挿通孔が形成されたシール部材とを備え、上記シール部材は、表面に高分子化合物からなるコーティング層が形成されることにより、上記ハウジングを、上記軸が挿通される軸挿通孔を除いて密閉された構造とする。
【００１８】
また、本発明に係る軸受けユニットは、軸と、上記軸の周回り方向の支持を行うラジアル軸受と、上記軸のスラスト方向の一端を支持するスラスト軸受と、上記軸を支持した上記ラジアル軸受と上記スラスト軸受とを内部に有し上記軸を回転自在に支持すると共に、粘性流体が充填されたハウジングと、上記ハウジングの内周面と上記軸の外周面との間に形成される空隙部に配設され、上記軸が挿通される軸挿通孔が形成されたシール部材とを備え、上記ハウジングは、上記シール部材が接着される締結部に高分子化合物からなるコーティング層が形成されることにより、上記軸が挿通される軸挿通孔を除いて密閉された構造とされている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された軸受ユニットについて、図面を参照しながら詳細に説明する。この軸受ユニット１は、図１及び図２に示すように、回転軸２の周回り方向の支持を行うラジアル軸受３と、このラジアル軸受３を収納したハウジング５とを備える。
【００２０】
ラジアル軸受３は、焼結メタルにより円筒状に形成されている。ラジアル軸受３は、ハウジング５に充填される粘性体である潤滑油７と共に動圧流体軸受を構成するものであって、回転軸２が挿通される内周面には、動圧発生溝８が形成されている。動圧発生溝８は、図２に示すように、ラジアル軸受３の内周面にＶ字状をなす一対の溝８ａを周回り方向に連結溝８ｂにより連続するように形成して構成されている。動圧発生溝８は、Ｖ字状をなす一対の溝８ａの先端側が回転軸２の回転方向Ｒ_１に向くように形成されている。本例にあっては、動圧発生溝８は、円筒状をなすラジアル軸受３の軸方向の上下に並列して一対形成されている。ラジアル軸受３に設けられる動圧発生溝８の数や大きさは、ラジアル軸受３の大きさや長さに等により適宜選択される。
【００２１】
動圧流体軸受として形成されたラジアル軸受３は、このラジアル軸受３に挿通された回転軸２が、図２中矢印Ｒ_１方向に連続して回転すると、ハウジング５内に充填された潤滑油７が動圧発生溝８内を流通し、回転軸２の外周面とラジアル軸受３の内周面との間に動圧を発生させて回転する回転軸２を支持する。このとき発生する動圧は、回転軸２とラジアル軸受３との間の摩擦係数を極めて小さくするものであって、回転軸２の円滑な回転を実現する。
【００２２】
回転軸２を支持したラジアル軸受３を収納したハウジング５は、図１に示すように、円筒状に形成されたラジアル軸受３を収容して囲むような形状を有し、合成樹脂を一体成形して形成された一つの部材である。
【００２３】
ハウジング５は、図１に示すように、筒状をなすハウジング本体１１と、ハウジング本体１１の一端側を閉塞するようにハウジング本体１１と一体に形成された一端部１１ａを構成する底部閉塞部１３とからなる。ハウジング本体１１の他端部１１ｂは、ハウジング本体１１の他端部１１ｂ側の開口部１０に設けられた締結部１２に、開口部１０を閉塞する中空円板状のシール部材１４が配設されている。
【００２４】
底部閉塞部１３の内面側の中央部には、ラジアル軸受３に支持された回転軸２のスラスト方向の一端部に設けた軸受支持部２ａを回転可能に支持するスラスト軸受１６が一体に形成されている。スラスト軸受１６は、底部閉塞部１３の内面の一部をハウジング５の内方に突出するように形成されている。スラスト軸受１６は、円弧状若しくは先端先細り状に形成された回転軸２の軸受支持部２ａを点で支持するピボット軸受として形成されている。
【００２５】
シール部材１４の中央部には、ハウジング５に収納されたラジアル軸受３に回転自在に支持された回転軸２が挿通される軸挿通孔１５が設けられている。このシール部材１４は、後述する潤滑油７がハウジング本体１１より漏洩することを防止するため金、銀、銅、すず、はんだ、亜鉛、カドミウム等がメッキされ、コーティング層１４ａが形成されている。シール部材１４は、ハウジング本体１１の他端部１１ｂ側開口部１０に圧入されることによりコーティング層１４ａが塑性変形し、これによりハウジング本体と密着する。このシール部材１４はハウジング本体１１の他端部１１ｂ側開口部１０及びラジアル軸受３の上面部に支持されることにより、ハウジング本体１１の他端部１１ｂと略面一に位置決めされると共に、軸挿通孔１５とラジアル軸受３の内周面とが連続されるように接着されている。これにより、軸受ユニット１は、塑性変形によりシール効果のある材料がメッキされコーティング層１４ａが形成されたシール部材１４がハウジング本体１１の他端部１１ｂ側開口部１０と密着されているため、ハウジング本体１１内に充填された潤滑油７の漏洩や、ラジアル軸受３の内周面及び動圧発生軸８への空気の混入を防止することができ、回転軸３の抜けを防止することができる。
【００２６】
上述のように構成されたハウジング５は、筒状をなすラジアル軸受３を包むようにして合成樹脂材料をアウトサート成形することにより、ラジアル軸受３がハウジング本体１１の内周側に配されて一体に形成される。
【００２７】
ハウジング５を構成する合成樹脂材料は、特に限定されるものではないが、ハウジング５内に充填される潤滑油７を弾き潤滑油７に対する接触角を大きくするような材料を用いることが望ましい。ハウジング５にはスラスト軸受１６が一体に形成されているので、潤滑性に優れた合成樹脂材料を用いることが好ましい。従って、ハウジング５は、ポリイミド、ポリアミド、ポリアセタール等のフッ素系の合成樹脂、ポリテトラフルオロエチレンテフロン（テフロンは登録商標）、ナイロン等の合成樹脂を用いて形成することが好ましい。更には、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）などの合成樹脂を用いてもよい。更にまた、極めて高精度の成形が可能な液晶ポリマーによって形成してもよい。
【００２８】
ハウジング５内に配設されたラジアル軸受３及びハウジング５と一体に設けられたスラスト軸受１６によって回転自在に支持される回転軸２は、軸部本体２ｂのスラスト軸受１６によって支持される軸受支持部２ａを円弧状若しくは先端先細り状に形成し、他端側に回転体である例えばモータのロータが取り付けられる取付部１７が設けられている。ここで、軸部本体２ｂと取付部１７は、同径に形成されている。
【００２９】
また、回転軸２は、図１に示すように、一端側の軸受支持部２ａをスラスト軸受１６によって支持され、軸部本体２ｂの外周面をラジアル軸受３により支持されている。そして、回転軸２は、他端側に設けた取付部１７側をハウジング本体１１の他端部１１ｂに接着されたシール部材１４に設けた軸挿通孔１５から突出させてハウジング５に支持されている。
【００３０】
ところで、ハウジング５の軸挿通孔１５は、この軸挿通孔１５に挿通された回転軸２が軸挿通孔１５の内周面に摺接することなく回転するように、回転軸２の軸部本体２ｂの外径よりやや大きな内径をもって形成されている。このとき、軸挿通孔１５は、その内周面と軸部本体２ｂの外周面との間にハウジング５内に充填された潤滑油７がハウジング５内から漏れるのを防止するに足る間隔ｃの空隙１９を有するように形成される。このように、回転軸２との間にハウジング５内に充填された潤滑油７の漏れを防止するようにした空隙１９が形成されるように軸挿通孔１５を形成したシール部材１４は、上述したように、金、銀、銅、すず、はんだ、亜鉛、カドミウム等、塑性変形によりシール効果のある材料からなるコーティング層１４ａが形成されている。従って、ハウジング５は、シール部材１４と締結部１２において密着し、空隙１９以外には潤滑油が漏れ出すことなく、また、空気が混入することが防止されている。
【００３１】
ハウジング５の他端部１１ｂ側に形成されシール部材１４は、軸挿通孔１５の内周面の潤滑油７に対する接触角として６０度程度が確保されている。本発明に係る軸受ユニット１は、コーティング層１４ａが形成されている軸挿通孔１５の内周面を含んでシール部材１４に、界面活性剤を塗布することなく潤滑油７のシール部材１４に対する接触角を大きくすることができるので、回転軸２が回転することによって発生する遠心力により潤滑油７が軸挿通孔１５を介してハウジング５の外部へ移動することを防止できる。
【００３２】
更に、回転軸２の軸挿通孔１５の内周面と対向する外周面には、テーパ部２０が設けられている。テーパ部２０は、回転軸２の外周面と軸挿通孔１５の内周面との間に形成される空隙１９をハウジング５の外方に向かって拡大させるように傾斜されている。このテーパ部２０は、回転軸２の外周面と軸挿通孔１５の内周面とによって形成される空隙１９に圧力勾配を形成し、ハウジング５内に充填された潤滑油７をハウジング５の内部に引き込む力が発生する。回転軸２の回転時に、潤滑油７がハウジング５の内部に引き込まれるようになるので、動圧流体軸受により構成されたラジアル軸受３の動圧発生溝８に潤滑油７が確実に浸入して動圧を発生させ、回転軸２の安定した支持が実現され、しかもハウジング５に充填された潤滑油７の漏洩を防止できる。
【００３３】
本発明が適用された軸受ユニット１において、動圧流体軸受を構成するラジアル軸受３に設けた動圧発生溝８に浸入して動圧を発生させる潤滑油７は、図１及び図３に示すように、ハウジング５内から回転軸２に形成されたテーパ部２０と軸挿通孔１５の内周面とによって形成された空隙１９に臨むように充填される。即ち、潤滑油７は、ハウジング５内の隙間に充填され、更に燒結金属からなるラジアル軸受３に含浸される。
【００３４】
ここで、回転軸２に形成されたテーパ部２０と軸挿通孔１５の内周面との間に形成された空隙１９について説明する。この空隙１９の最小の間隔は、回転軸２の外周面と軸挿通孔１５の内周面との間に形成される図３中間隔ｃに相当し、この間隔ｃは２０μｍ〜２００μｍが好ましく、１００μｍ程度が最も好ましい。間隔ｃが２０μｍよりも小さいと、軸受ユニット１のハウジング５を合成樹脂により一体成形で作る際の成形精度を確保することが難しい。空隙１９の間隔ｃが２００μｍよりも大きいと、軸受ユニット１に衝撃が加えられたとき、ハウジング５に充填された潤滑油７がハウジング５の外部に飛散してしまう耐衝撃性が低下してしまう。
【００３５】
ハウジング５に充填された潤滑油７が衝撃によりハウジング５の外部に飛散するに耐衝撃性Ｇに関しては、下記の式（１）に示すように、
Ｇ＝（１２γｃｏｓβ／２ρｃ^２）／ｇ　・・・（１）
で表される。
【００３６】
ここで、γ：潤滑油の表面張力
β：潤滑油の接触角
ρ：潤滑油の密度
ｃ：回転軸と軸挿通孔との間の間隔
ｇ：自然落下加速度
である。
【００３７】
式（１）より、耐衝撃性Ｇは、空隙１９の間隔ｃの２乗に反比例する。
【００３８】
また、熱膨張による油面上昇量ｈは、下記の式（２）式に示すように、
ｈ＝ＶαΔｔ／２πＲｃ　　・・・（２）
で示される。
【００３９】
ここで、Ｖ　：潤滑油充填量、
α　：熱膨張係数
Δｔ：温度変化量
Ｒ　：軸半径
である。
【００４０】
式（２）より、油面上昇量ｈは、間隔ｃの大きさに反比例するので、間隔ｃを狭くすれば、耐衝撃性Ｇは向上するが、温度の上昇による潤滑油７の油面高さｈの上昇は激しくなり、軸挿通孔１５の軸方向の厚さが必要になってしまう。
【００４１】
計算によれば、直径２ｍｍ〜直径３ｍｍの軸径の回転軸２を有する軸受ユニット１では、回転軸２と軸挿通孔１５との間に形成される空隙１９の間隔ｃを１００μｍ程度とし、軸挿通孔１５の高さＨ_１が１ｍｍ程度であると、耐衝撃性は１０００Ｇ以上であり、耐温度特性８０℃に耐えることができ、ハウジング５内に充填した潤滑油７の飛散を防止した信頼性の高い軸受ユニット１を構成できる。
【００４２】
また、本発明が適用された軸受ユニット１は、回転軸２の外周面と軸挿通孔１５の内周面との間に形成される空隙１９の間隔ｃをハウジング５の外方に向かって拡大させるように傾斜させたテーパ部２０が設けられるので、回転軸２の外周面と軸挿通孔１５の内周面とによって形成される空隙１９の間隔ｃに圧力勾配が形成され、回転軸２が回転したときに発生する遠心力により、ハウジング５内に充填された潤滑油７をハウジング５の内部に引き込む力が発生する。
【００４３】
即ち、本発明が適用された軸受ユニット１において、回転軸２の外周面と軸挿通孔１５の内周面との間に形成される空隙１９は、表面張力シールにより、潤滑油７の飛散を防止している。
【００４４】
ここで表面張力シールについて説明する。表面張力シールは、流体の毛細管現象を利用したシール方法である。図４に示すような毛細管による液体の上昇高さｈ_１は、下記のように求められる。
【００４５】
２πｒγｃｏｓθ＝ｍｇ　・・・（３）
ｍは、下記の式（４）で表される。
【００４６】
ｍ＝πｒ^２ｈρ　・・・（４）
ここで、ｍ：管内のｈの範囲の流体質量
ｒ：毛細管半径
γ：粘性流体の表面張力
θ：粘性流体の接触角
ρ：粘性流体の密度
ｇ：重力加速度
である。
【００４７】
式（３）、式（４）より下記の式（５）が導き出される。
【００４８】
ｈ＝２γｃｏｓθ／ｒρｇ　・・・（５）
一般的に、圧力Ｐと流体高さとの関係は下記の式（６）で表される。
【００４９】
Ｐ＝ρｇｈ　・・・（６）
ここで式（５）、式（６）から圧力Ｐは、式（７）のように得ることができる。
【００５０】
Ｐ＝２γｃｏｓθ／ｒ　・・・（７）
式（７）において、圧力Ｐは流体を引き込む引き込み圧力を意味する。式（７）より引き込み圧力Ｐは、毛細管が細い程大きくなる。
【００５１】
上述した説明は、毛細管の断面形状が円形のときの式であるが、本発明が適用された軸受ユニット１は、回転軸２の外周面と軸挿通孔１５の内周面との間に形成される空隙１９に浸入した潤滑油７は、図５に示す円環状となっている。この場合の液体としての潤滑油７の上昇高さｈ_１は、下記の式（８）に示すように求められる。
【００５２】
２π（Ｒ＋ｒ）γｃｏｓθ＝ｍｇ　・・・（８）
ｍは、下記の式（９）で表される。
【００５３】
ｍ＝π（Ｒ^２−ｒ^２）ｈρ　・・・（９）
式（８）、式（９）から下記の式（１０）が得られる。
【００５４】
ｈ_１＝（２γｃｏｓθ）／（（Ｒ−ｒ）ρｇ）　・・・（１０）
（Ｒ−ｒ）を回転軸２の外周面と軸挿通孔１５の内周面との間に形成される空隙１９の間隔ｃとすると、式（１０）は式（１１）に示すようになる。
【００５５】
ｈ＝（２γｃｏｓθ）／（ｃρｇ）　・・・（１１）
よって、潤滑油７の断面形状が円環状であった場合は、引き込み圧力は式（１２）に示すように表される。
【００５６】
Ｐ＝２γｃｏｓθ／ｃ　・・・（１２）
ここで、具体的な計算例を示す。
【００５７】
回転軸２の外周面と軸挿通孔１５の内周面との間に形成される空隙１９の間隔ｃを０．０２ｃｍ（０．２ｍｍ）、粘性流体の表面張力γを３０ｄｙｎ／ｃｍ^２、潤滑油７の接触角θを１５°としたとき、引き込み圧力は式（１３）より２．８６×１０^−３気圧（ａｔｍ）となる。
【００５８】
Ｐ＝２×３０×ｃｏｓ１５°／０．０２＝３．００×１０^３ｄｙｎ／ｃｍ^２
＝２．８６×１０^−３気圧（ａｔｍ）　・・・（１３）
上記式（１２）により、引き込み圧力Ｐは、空隙１９の間隔ｃが狭いほど増大する。よって、回転軸２にテーパ部２０を設けることは、粘性流体としての潤滑油７を空隙１９の間隔ｃが狭い方向、すなわちハウジング５の内部方向へと引き込むことを可能とする。
【００５９】
例えば、図６のように、回転軸２に設けたテーパ部２０の径の異なる部分ｔ１及びｔ２での引き込み圧力Ｐ１、Ｐ２は、ｔ１の部分における回転軸２の外周面と軸挿通孔１５の内周面との間隔ｃ１とｔ２の部分における回転軸２の外周面と軸挿通孔１５の内周面との間隔ｃ２の関係が、ｃ１＜ｃ２であるので、式（１２）により、Ｐ１＞Ｐ２であり、潤滑油７のハウジング５内部への引き込み圧力Ｐは、回転軸２の外周面と軸挿通孔１５の内周面との間に形成される空隙１９の間隔ｃが狭い程増大することがわかる。
【００６０】
このように、ハウジング５に充填した潤滑油７のハウジング５外部への漏れを防止するシール部材１４の軸挿通孔１５の内周面と回転軸２の外周面との間に形成される空隙１９の間隔ｃがハウジング５の内方に向かって小さくなるようなテーパ部２０を設けることにより、空隙１９に位置する潤滑油７に圧力勾配を生じさせる。即ち、潤滑油７に付与される圧力勾配は、空隙１９の間隔ｃが小さくなるハウジング５の内方に向かって大きくなる。潤滑油７にこのような圧力勾配が発生することにより、潤滑油７は、常時ハウジング５の内方に引き込まれる圧力Ｐが作用してしているので、回転軸２が回転した場合であっても、空隙１９に存在する潤滑油７中に空気を巻き込むようなことがない。
【００６１】
上述したようなテーパ部２０を設けない場合、即ち、回転軸２の外周面と軸挿通孔１５の内周面との間の空隙１９の間隔ｃが、図７に示すように、軸挿通孔１５の高さ方向で一定である場合には、回転軸２の外周面と軸挿通孔１５の内周面との間の空隙１９に浸入した潤滑油７に圧力勾配が発生しないので、潤滑油７は空隙１９中に均一に存在する。即ち、回転軸２の外周面と軸挿通孔１５の内周面との間の間隔ｃを狭めることによってシール部として機能する空隙１９に浸入した潤滑油７は、回転軸２の回転によって空隙１９内を移動して空気Ｅを巻き込んでしまうことがある。潤滑油７中に空気Ｅを巻き込むと、温度変化、気圧変化等により空気が膨張し、潤滑油７をシール部を構成する空隙１９からハウジング５の外部に飛散してしまう。
【００６２】
これに対して、本発明に係る軸受ユニット１は、回転軸２の外周面と軸挿通孔１５の内周面との間に形成される空隙１９の間隔ｃがハウジング５の内方に向かって小さくなるようなテーパ部２０を設けることにより、空隙１９に浸入した潤滑油７に、ハウジング５の内方に向かって圧力が大きくなる圧力勾配が発生するので、回転軸２が回転したとき、潤滑油７中に空気Ｅを巻き込むことを防止できる。
【００６３】
更に、上述したようなテーパ部２０を設けることにより、軸受けユニット１は、ハウジング５に設けた軸挿通孔１５に対し回転軸２が偏芯した際にも、回転軸２の外周面と軸挿通孔１５の内周面との間に形成される空隙１９に浸入した潤滑油７のハウジング５の外方への飛散を防止できるばかりか、回転軸２の全周に亘って潤滑油７を浸入させることができ、回転軸２周囲の潤滑油７が切れることが防止でき、回転軸２の安定した回転を保証できる。
【００６４】
ハウジング５に設けた軸挿通孔１５に対し回転軸２が偏芯した際に、上述したようなテーパ部２０が設けられていない場合には、図８に示すように、潤滑油７は、回転軸２の外周面と軸挿通孔１５の内周面との間の間隔ｃが狭い方へと集中し、その反対側の間隔ｃの広い部分では潤滑油７が切断され、空気Ｅを巻き込んでしまう。潤滑油７中に空気Ｅが巻き込まれると、温度変化、気圧変化等により空気Ｅが膨張し、潤滑油７をシール部を構成する空隙１９からハウジング５の外部に飛散してしまう。
【００６５】
これに対し、本発明に係る軸受ユニット１は、回転軸２にテーパ部２０を設けることにより、ハウジング５に設けた軸挿通孔１５に対し回転軸２が偏芯した際にも、図９に示すように、偏心した回転軸２が回転する楕円軌道上に必ず同じ間隔ｃの空隙１９が存在し、その楕円軌道上での回転軸２の外周面と軸挿通孔１５の内周面との間に形成される空隙１９の間隔ｃは、図１０に示すように、回転軸２の全周に亘って一定となるので、潤滑油７が間隔ｃの狭い方へと集中するような現象が発生せず、潤滑油７の空隙１９、ひいてはハウジング５内からの放出を防止することが可能となる。
【００６６】
なお、上述した軸受ユニット１は、テーパ部２０を回転軸２側に設けているが、図１１に示すように、ハウジング５側の軸挿通孔１５の内周面にテーパ部を設けるようにしてもよい。
【００６７】
上述したように構成された本発明に係る軸受ユニット１を製造する工程を説明する。
【００６８】
本発明に係る軸受ユニット１を製造するには、ラジアル軸受３の外周囲に上述した何れかの合成樹脂をアウトサート成形してハウジング５を形成する。このとき、ハウジング５は、内部にスラスト軸受１６が一体に形成される。ラジアル軸受３は、ハウジング５がアウトサート成形されるとき、ハウジング５の内部に一体化され、筒状のハウジング本体１１に一体的に形成された底部閉塞部１３とハウジング本体１１の内面側によって支持され、その取付位置が固定される。
【００６９】
次いで、金、銀、銅、すず、はんだ、亜鉛、カドミウム等の塑性変形によりシール効果のある材料がメッキされコーティング層１４ａが形成されたシール部材１４を、ハウジング本体１１の開口部１０に設けられた締結部１２に圧入して、ハウジング５のシール部材１４との締結部１２を密閉する。シール部材１４は、ラジアル軸受３の上面部及びハウジング本体１１の他端部１１ｂ側開口部１０に支持されて、ハウジング本体１１の他端部１１ｂと面一となるように位置決めされると共に、軸挿通孔１５とラジアル軸受３の内周面とが連続されるように接着される。
【００７０】
次に、回転軸２をシール部材１４に設けた軸挿通孔１５に挿通してハウジング５内に挿入する。このとき、回転軸２は、軸受支持部２ａをラジアル軸受３に挿通させ、スラスト軸受１６に当接させてハウジング５内に挿入される。スラスト軸受１６及びラジアル軸受３によって支持された回転軸２は、ハウジング５内で回転可能に支持される。
【００７１】
回転軸２をハウジング５に挿入したところで、ハウジング５に潤滑油７を充填する。潤滑油７の充填は、潤滑油７が収容されている充填槽に回転軸２を挿入したハウジング５を投入する。次いで、ハウジング５が投入された充填槽を真空装置により真空吸引する。その後、真空吸引された充填槽を大気中に取り出すことにより、ハウジング５内に潤滑油７が充填される。
【００７２】
このとき、潤滑油７は、温度変化により膨張した場合に、軸挿通孔１５内からハウジング５の外部に漏洩することを防止し、また温度変化により収縮した場合には、回転軸２と軸挿通孔１５との間に形成された空隙１９への充填不足が発生しないように充填される。即ち、温度変化による潤滑油７の油面高さの変化は、軸挿通孔１５内の範囲にあるように設定される。
【００７３】
潤滑油７のハウジング５への充填を真空装置を用いて真空吸引して行うことにより、ハウジング５の内部の圧力が外部より低い状態になる。その結果、潤滑油７は、容易にハウジング５から漏洩することが防止される。
【００７４】
本発明に係る軸受ユニット１は、ラジアル軸受３を焼結メタルにより形成しているので、このラジアル軸受３に潤滑油７が充填され、更に、回転軸２の回転により動圧を発生させる動圧発生溝８中にも潤滑油７が充填される。即ち、潤滑油７は、ハウジング５内の全ての空隙に充填される。
【００７５】
上述した軸受ユニット１は、ハウジングを合成樹脂の成型体により形成しているが、合成樹樹脂に限られず、金型装置を用いて成形可能な金属材料を混合した合成樹脂やその他の成形材料を用いて形成したものであってもよい。なお、ハウジング５を合成樹脂以外の材料により形成したとき、ハウジング５に充填された潤滑油７の軸挿通孔１５内周面との接触角が十分に維持できなくなる場合がある、このように潤滑油７の接触角を大きく維持できなくなるおそれがある場合には、軸挿通孔１５の内周面、更には軸挿通孔１５の内周面を含んでシール部材１４の外周面に、界面活性剤を塗布して接触角を大きくするようにすればよい。
【００７６】
上述した軸受ユニット１は、スラスト軸受１６をハウジング５の一部として形成されているが、スラスト軸受１６が設けられた底部閉塞部材をハウジング本体１１とは独立して形成し、この底部閉塞部材をハウジング本体１１に熱融着又は超音波融着等の手法を用いて一体化するようにしてもよい。
【００７７】
以上のように構成される軸受ユニット１によれば、ハウジング本体１１の他端部１１ｂに、塑性変形によりシール効果のある材料からなるコーティング層１４ａが形成されたシール部材１４が設けられている。従って、ハウジング５とシール部材１４とは確実に密着され、ハウジング５内に充填された潤滑油７の漏洩や、ラジアル軸受３の内周面及び動圧発生溝８内への空気の混入を確実に防止することができる。
【００７８】
また、本発明が適用された軸受ユニットは、以下のように形成してもよい。なお、以下に述べる軸受ユニットにおいて、上述した軸受ユニット１と同一の部材については同一の符号を付してその詳細を省略する。この軸受ユニット３０は、図１２に示すように、ハウジング本体１１の他端部１１ｂ側開口部のシール部材３１が接着される締結部３２にメッキ処理が施されたものである。
【００７９】
すなわち、軸受ユニット３１のハウジング５は、ハウジング本体１１の他端部１１ｂ側開口部１０に設けられたシール部材３１との締結部３２に、ハウジング本体１１内に充填された潤滑油７の漏洩や、空気の混入を防ぐシール効果がある材料によってメッキ処理が施され、コーティング層３３が形成されている。このコーティング層を構成するシール効果のある材料としては、金、銀、銅、すず、はんだ、亜鉛、カドミウム等の塑性の材料が用いられる。
【００８０】
このハウジング本体１１の締結部３２に接着されるシール部材３１は、真鍮やステンレス合金等からなる中空円盤状に形成され、中央部にはハウジング５に収納されたラジアル軸受３に回転自在に支持された回転軸２が挿通される軸挿通孔１５が設けられている。
【００８１】
このようなハウジング本体１１とシール部材３１との締結部３２に塑性変形によりシール効果を有する材料からなるコーティング層３３が形成された軸受ユニット３１は、締結部３２のコーティング層３３とシール部材３１とが密着し、ハウジング本体１１内に充填された潤滑油７の漏洩や、ラジアル軸受３の内周面及び動圧発生軸８への空気の混入を防止することができ、回転軸３の抜けを防止することができる。
【００８２】
また、本発明が適用された軸受ユニットは、以下のように形成してもよい。なお、以下に述べる軸受ユニットにおいて、上述した軸受ユニット１と同一の部材については同一の符号を付してその詳細を省略する。この軸受ユニット４０は、図１３に示すように、ハウジング本体１１内に充填された潤滑油７の漏洩を防止するシール部材４１と、シール部材４１が接着される他端部１１ｂ側開口部１０の締結部４２との間に、パッキン部材４３が配設されたものである。
【００８３】
すなわち、軸受ユニット４０のハウジング５は、ハウジング本体１１の他端部１１ｂ側開口部１０に設けられたシール部材４１との締結部４２に、パッキン部材４３が配設され、ハウジング本体１１とシール部材４１との間がこのパッキン部材４３によって密閉されている。
【００８４】
このハウジング本体１１の締結部４２に接着されるシール部材４１は、真鍮やステンレス合金等からなる略円盤状に形成され、中央部にはハウジング５に収納されたラジアル軸受３に回転自在に支持された回転軸２が挿通される軸挿通孔１５が設けられている。
【００８５】
パッキン部材４３は、ゴム、樹脂、金、銀、銅、すず、鉛、はんだ、亜鉛、カドミウムにより形成され、又は、表面に金、銀、銅、すず、鉛、はんだ、亜鉛、カドミウム等のメッキ処理が施されコーティング層が形成されている。このように、パッキン部材４３は、塑性変形によりシール効果のある材料により形成されることにより、ハウジング本体１１とシール部材４１との間を密閉することができる。従って、軸受ユニット４０は、ハウジング本体１１内に充填された潤滑油７が、シール部材４１との締結部４２より漏洩し、また、ラジアル軸受３の内周面及び動圧発生溝８へ空気が混入することを防止することができ、回転軸３の抜けを防止することができる。
【００８６】
また、本発明が適用された軸受ユニットは、以下のように形成してもよい。なお、以下に述べる軸受ユニットにおいて、上述した軸受ユニット１と同一の部材については同一の符号を付してその詳細を省略する。この軸受ユニット５０は、図１４に示すように、ハウジング本体１１の締結部５２に接着されているシール部材５１の表面に、高分子材料からなるコーティング層５３が形成されているものである。
【００８７】
ハウジング本体１１の締結部５２に接着されるシール部材５１は、真鍮やステンレス合金等からなる略中空円盤状に形成され、中央部にはハウジング５に収納されたラジアル軸受３に回転自在に支持された回転軸２が挿通される軸挿通孔１５が設けられている。また、このシール部材５１は、表面にゴム、樹脂等の高分子材料がコーティングされている。
【００８８】
このようなシール部材５１は、ハウジング本体１１の他端部１１ｂ側開口部１０に形成された締結部５２に圧入されることにより、高分子材料からなるコーティング層５３がハウジング本体１１と密着し、ハウジング本体１１とシール部材５１との間を密閉することができる。従って、軸受ユニット５０は、ハウジング本体１１内に充填された潤滑油７が、シール部材５１との締結部５２より漏洩し、また、ラジアル軸受３の内周面及び動圧発生溝８へ空気が混入することを防止することができ、回転軸３の抜けを防止することができる。
【００８９】
また、本発明が適用された軸受ユニットは、以下のように形成してもよい。なお、以下に述べる軸受ユニットにおいて、上述した軸受ユニット１と同一の部材については同一の符号を付してその詳細を省略する。この軸受ユニット６０は、図１５に示すように、ハウジング本体１１の他端部１１ｂ側開口部１０のシール部材６１が接着される締結部６２に高分子材料からなるコーティング層６３が形成されたものである。
【００９０】
すなわち、軸受ユニット６０のハウジング５は、ハウジング本体１１の他端部１１ｂ側開口部１０に設けられたシール部材６１との締結部６２が、ゴムや樹脂等の高分子材料によってコーティングされている。
【００９１】
このハウジング本体１１の締結部６２に接着されるシール部材６１は、真鍮やステンレス合金等からなる略円盤状に形成され、中央部にはハウジング５に収納されたラジアル軸受３に回転自在に支持された回転軸２が挿通される軸挿通孔１５が設けられている。
【００９２】
このようなハウジング本体１１とシール部材６１との締結部６２に高分子材料からなるコーティング層６３が形成された軸受ユニット６０は、締結部６２が高分子材料によりコーティング処理されているため、ハウジング本体１１とシール部材６１とが締結部６２において密着し、ハウジング本体１１内に充填された潤滑油７の漏洩や、ラジアル軸受３の内周面及び動圧発生溝８への空気の混入を防止することができ、回転軸３の抜けを防止することができる。
【００９３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係る軸受ユニットによれば、ハウジング本体の他端部に、塑性変形によりシール効果のある材料からなるコーティング層が形成されたシール部材が設けられている。従って、ハウジングとシール部材とは確実に密着され、ハウジング内に充填された粘性流体の漏洩や、ラジアル軸受の内周面及び動圧発生溝内への空気の混入を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された軸受ユニットを示す断面図である。
【図２】ラジアル軸受の内周面に形成された動圧発生溝を示す斜視図である。
【図３】回転軸の外周面とハウジングに設けた軸挿通孔の内周面とによって形成される空隙を示す断面図である。
【図４】流体の毛細管現象を説明する図である。
【図５】回転軸の外周面と軸挿通孔の内周面との間に形成される空隙に浸入した潤滑油の状態を示す横断面図である。
【図６】回転軸に設けたテーパ部の径の異なる部分での引き込み圧力の違いの説明に用いる回転軸の外周面と軸挿通孔の内周面との間に形成される空隙を示す縦断面図である。
【図７】回転軸の外周面と軸挿通孔の内周面との間に形成される空隙中に浸入した潤滑油中に空気が巻き込まれた状態を示す縦断面図である。
【図８】回転軸の外周面と軸挿通孔の内周面との間に形成される空隙中に浸入した潤滑油が切断された状態を示す横断面図である。
【図９】ハウジングに設けた軸挿通孔に対し回転軸が偏芯している状態を示す縦断面図である。
【図１０】ハウジングに設けた軸挿通孔に対し回転軸が偏芯しているときの空隙中に浸入した潤滑油の状態を示す断面図である。
【図１１】ハウジングに設けた軸挿通孔側にテーパ部を設けた本発明に係る軸受ユニットの他の例を示す断面図である。
【図１２】ハウジングとシール部材との締結部にメッキ処理が施された本発明に係る軸受ユニットの他の例を示す断面図である。
【図１３】ハウジングとシール部材との間にパッキン部材が配設された本発明に係る軸受ユニットの他の例を示す断面図である。
【図１４】シール部材に高分子材料がコーティングされた本発明に係る軸受ユニットの他の例を示す断面図である。
【図１５】ハウジングとシール部材との締結部に高分子材料がコーティングされた本発明に係る軸受ユニットの他の例を示す断面図である。
【図１６】従来の軸受ユニットを示す断面図である。
【符号の説明】
１，３０，４０，５０，６０　軸受ユニット、２　回転軸、３　ラジアル軸受、５　ハウジング、７　潤滑油、８　動圧発生溝、１０　開口部、１１　ハウジング本体、１２　締結部、１３　底部閉塞部、１４　シール部材、１４ａ　コーティング層、１５　軸挿通孔、１６　スラスト軸受、１７　取付部、１９　空隙、２０　テーパ部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a bearing unit that rotatably supports a rotating shaft or rotatably supports a rotating body with respect to the shaft.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a bearing unit for rotatably supporting a rotating shaft, a bearing unit configured as shown in FIG. 16 is known. The bearing unit 100 rotatably supports the rotating shaft 101, and has a radial bearing 103 that rotatably supports the rotating shaft 101 mounted in a cylindrical metal housing 102 having one end opened. . On one open end side of the housing 102, a thrust bearing 104 that supports the rotating shaft 101 rotatably supported by the radial bearing 103 in a thrust direction is attached.
[0003]
In this bearing unit 100, a hydrodynamic bearing is used for the radial bearing 103. The dynamic pressure fluid bearing is provided with a dynamic pressure generating groove for generating dynamic pressure on an inner peripheral surface of the radial bearing 103 facing the rotating shaft 101.
[0004]
The housing 102 is filled with lubricating oil, which is a viscous fluid that generates a dynamic pressure by flowing through the dynamic pressure generating groove when the rotating shaft 101 rotates.
[0005]
The rotating shaft 101 is inserted into a radial bearing 103, one end of which is supported by a thrust bearing 104, and is rotatably supported in a housing 102.
[0006]
On the other open end side of the housing 102, there is provided a joint portion 107 to which a metal annular oil seal 105 for preventing the lubricating oil filled in the housing 102 from leaking from the inside of the housing 102 is attached. ing. The rotation shaft 101 projects outside the housing 102 through a shaft insertion hole 106 provided in the center of the oil seal 105.
[0007]
A surfactant is applied to the inner peripheral surface of the oil seal 105 so as to prevent the lubricating oil from moving from the shaft insertion hole 106 to the outside of the housing 102 due to centrifugal force generated by rotation of the rotating shaft 101. ing.
[0008]
In the bearing unit 100 configured as shown in FIG. 16, the outflow path of the lubricating oil filled in the housing 102 is determined by the outer peripheral surface of the rotating shaft 101 and the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 106 provided in the oil seal 105. Only the void 108 is formed. Here, by reducing the width of the gap 108, it is possible to prevent the lubricating oil from leaking out of the housing 102 due to the surface tension of the lubricating oil facing the gap 108.
[0009]
Further, a tapered portion 109 is formed on the outer peripheral surface of the rotary shaft 101 facing the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 106 so as to be reduced in diameter toward the outside of the housing 102. By providing such a tapered portion 109, a pressure gradient is formed in a gap 108 formed by the outer peripheral surface of the rotating shaft 101 and the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 106, and the pressure gradient is generated when the rotating shaft 101 rotates. The centrifugal force generates a force that pulls the lubricating oil filled in the housing 102 into the housing 102. When the rotating shaft 101 rotates, the lubricating oil is drawn into the housing 102, so that the lubricating oil enters the dynamic pressure generating groove of the radial bearing 103 constituted by the hydrodynamic bearing to generate a dynamic pressure, The stable support of the rotating shaft 101 is realized, and the leakage of the lubricating oil filled in the housing 102 can be prevented.
[0010]
[Patent Document]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this bearing unit 100, if there is a leakage path of the lubricating oil filled in the housing 102 other than the gap 108 formed between the outer peripheral surface of the rotary shaft 101 and the shaft insertion hole 106 of the oil seal 105, Therefore, the replacement of the lubricating oil in the housing 102 with the air proceeds from the path. When air enters the housing 102, the air expands due to environmental changes such as a change in air pressure or a change in temperature, and the lubricating oil in the housing 102 leaks from the gap 108 or the rotating shaft 101 comes out of the housing 102. There was a case.
[0011]
Also, it is extremely difficult to completely seal the joint 107 between the housing 102 and the oil seal 105 with an adhesive, and it is impossible to prevent the leakage of the lubricating oil filled in the housing 102 from occurring. In order to prevent such leakage of the lubricating oil, a process such as applying a surfactant to the surface of the oil seal 105 is required, which complicates the manufacturing operation.
[0012]
As described above, the conventionally used bearing unit has a large number of parts and is difficult to assemble, so that not only cannot reliable sealing of the lubricating oil be performed, but also the cost becomes high.
[0013]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel bearing unit that can solve the problems of the conventional device as described above.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a bearing unit according to the present invention includes a shaft, a radial bearing that supports the shaft in a circumferential direction, a thrust bearing that supports one end of the shaft in a thrust direction, and a shaft. A radial bearing and a thrust bearing which support the shaft and rotatably support the shaft, and a housing filled with a viscous fluid, and an inner peripheral surface of the housing and an outer peripheral surface of the shaft. A seal member provided with a shaft insertion hole through which the shaft is inserted, wherein the seal member is formed with a plastic coating layer, thereby forming the housing. The seal is closed except for the shaft insertion hole through which the shaft is inserted.
[0015]
Further, the bearing unit according to the present invention includes a shaft, a radial bearing for supporting the shaft in a circumferential direction, a thrust bearing for supporting one end of the shaft in a thrust direction, and the radial bearing for supporting the shaft. The thrust bearing is provided inside, the shaft is rotatably supported, and a housing filled with a viscous fluid and a gap formed between an inner peripheral surface of the housing and an outer peripheral surface of the shaft are provided. A seal member provided with a shaft insertion hole through which the shaft is inserted, wherein the housing is formed by forming a plastic coating layer on a fastening portion to which the seal member is bonded, The structure is sealed except for the shaft insertion hole.
[0016]
Further, the bearing unit according to the present invention includes a shaft, a radial bearing for supporting the shaft in a circumferential direction, a thrust bearing for supporting one end of the shaft in a thrust direction, and the radial bearing for supporting the shaft. The thrust bearing is provided inside, the shaft is rotatably supported, and a housing filled with a viscous fluid and a gap formed between an inner peripheral surface of the housing and an outer peripheral surface of the shaft are provided. A seal member provided with a shaft insertion hole through which the shaft is inserted, wherein the housing member is provided with a packing member between the seal member and the shaft member so that the shaft is inserted therethrough. The structure is closed except for the shaft insertion hole.
[0017]
Further, the bearing unit according to the present invention includes a shaft, a radial bearing for supporting the shaft in a circumferential direction, a thrust bearing for supporting one end of the shaft in a thrust direction, and the radial bearing for supporting the shaft. The thrust bearing is provided inside, the shaft is rotatably supported, and a housing filled with a viscous fluid and a gap formed between an inner peripheral surface of the housing and an outer peripheral surface of the shaft are provided. A seal member provided with a shaft insertion hole through which the shaft is inserted, wherein the seal member has a coating layer made of a polymer compound formed on a surface thereof, thereby allowing the housing to The structure is sealed except for the shaft insertion hole through which is inserted.
[0018]
Further, the bearing unit according to the present invention includes a shaft, a radial bearing for supporting the shaft in a circumferential direction, a thrust bearing for supporting one end of the shaft in a thrust direction, and the radial bearing for supporting the shaft. The thrust bearing is provided inside, the shaft is rotatably supported, and a housing filled with a viscous fluid and a gap formed between an inner peripheral surface of the housing and an outer peripheral surface of the shaft are provided. A seal member provided with a shaft insertion hole through which the shaft is inserted, wherein the housing is formed by forming a coating layer made of a polymer compound on a fastening portion to which the seal member is bonded. , Except for the shaft insertion hole through which the shaft is inserted.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a bearing unit to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 and 2, the bearing unit 1 includes a radial bearing 3 that supports the rotating shaft 2 in a circumferential direction, and a housing 5 that houses the radial bearing 3.
[0020]
The radial bearing 3 is formed in a cylindrical shape by a sintered metal. The radial bearing 3 constitutes a hydrodynamic bearing together with a lubricating oil 7 which is a viscous body filled in the housing 5, and has a dynamic pressure generating groove 8 on an inner peripheral surface through which the rotating shaft 2 is inserted. Is formed. As shown in FIG. 2, the dynamic pressure generating groove 8 is formed by forming a pair of V-shaped grooves 8a on the inner peripheral surface of the radial bearing 3 so as to be continuous with the connecting groove 8b in the circumferential direction. I have. In the dynamic pressure generating groove 8, the tip side of a pair of V-shaped grooves 8 a is formed in the rotational direction R of the rotary shaft 2.₁It is formed so as to face. In this example, a pair of dynamic pressure generating grooves 8 are formed in parallel with each other in the axial direction of the radial bearing 3 having a cylindrical shape. The number and size of the dynamic pressure generating grooves 8 provided in the radial bearing 3 are appropriately selected depending on the size and length of the radial bearing 3 and the like.
[0021]
In the radial bearing 3 formed as a hydrodynamic bearing, the rotating shaft 2 inserted into the radial bearing 3 is moved in the direction indicated by an arrow R in FIG.₁When continuously rotated in the direction, the lubricating oil 7 filled in the housing 5 flows through the dynamic pressure generating groove 8, and a dynamic pressure is generated between the outer peripheral surface of the rotating shaft 2 and the inner peripheral surface of the radial bearing 3. The rotating shaft 2 that generates and rotates is supported. The dynamic pressure generated at this time makes the coefficient of friction between the rotating shaft 2 and the radial bearing 3 extremely small, and realizes smooth rotation of the rotating shaft 2.
[0022]
As shown in FIG. 1, the housing 5 housing the radial bearing 3 supporting the rotating shaft 2 has a shape to house and surround the radial bearing 3 formed in a cylindrical shape. It is one member formed by the above.
[0023]
As shown in FIG. 1, the housing 5 includes a housing main body 11 having a cylindrical shape, and a bottom closing portion 13 forming one end 11 a formed integrally with the housing main body 11 so as to close one end of the housing main body 11. Consists of The other end portion 11b of the housing body 11 has a fastening portion 12 provided in the opening portion 10 on the other end portion 11b side of the housing body 11, and a hollow disk-shaped seal member 14 for closing the opening portion 10 is provided. ing.
[0024]
A thrust bearing 16 for rotatably supporting a bearing support 2a provided at one end in the thrust direction of the rotating shaft 2 supported by the radial bearing 3 is formed integrally with a central portion on the inner surface side of the bottom closing portion 13. ing. The thrust bearing 16 is formed so that a part of the inner surface of the bottom closing portion 13 projects into the housing 5. The thrust bearing 16 is formed as a pivot bearing that supports the bearing support portion 2a of the rotating shaft 2 formed in an arc shape or a tapered shape at a point.
[0025]
A shaft insertion hole 15 through which the rotating shaft 2 rotatably supported by the radial bearing 3 housed in the housing 5 is inserted is provided at the center of the seal member 14. The seal member 14 is plated with gold, silver, copper, tin, solder, zinc, cadmium, or the like in order to prevent the later-described lubricating oil 7 from leaking from the housing main body 11, thereby forming a coating layer 14a. When the sealing member 14 is press-fitted into the opening 10 on the other end portion 11b side of the housing body 11, the coating layer 14a is plastically deformed, and thereby adheres to the housing body. The seal member 14 is supported by the opening 10 on the other end 11 b side of the housing main body 11 and the upper surface of the radial bearing 3, so that the seal member 14 is positioned substantially flush with the other end 11 b of the housing main body 11. The insertion hole 15 and the inner peripheral surface of the radial bearing 3 are bonded so as to be continuous. As a result, in the bearing unit 1, the sealing member 14 having the coating layer 14 a formed by plating a material having a sealing effect by plastic deformation is in close contact with the opening 10 on the other end 11 b side of the housing main body 11. Leakage of the lubricating oil 7 filled in the main body 11 and entry of air into the inner peripheral surface of the radial bearing 3 and the dynamic pressure generation shaft 8 can be prevented, and the rotation shaft 3 can be prevented from coming off. .
[0026]
The housing 5 configured as described above is formed by outsert molding a synthetic resin material so as to surround the cylindrical radial bearing 3, so that the radial bearing 3 is disposed on the inner peripheral side of the housing body 11 and integrally formed. Is done.
[0027]
The synthetic resin material forming the housing 5 is not particularly limited, but it is desirable to use a material that repels the lubricating oil 7 filled in the housing 5 and increases the contact angle with the lubricating oil 7. Since the thrust bearing 16 is formed integrally with the housing 5, it is preferable to use a synthetic resin material having excellent lubricity. Therefore, it is preferable that the housing 5 be formed using a synthetic resin such as a fluorine-based synthetic resin such as polyimide, polyamide, or polyacetal, or a synthetic resin such as polytetrafluoroethylene teflon (Teflon is a registered trademark) or nylon. Further, a synthetic resin such as PC (polycarbonate) and ABS (acrylonitrile butadiene styrene) may be used. Furthermore, it may be formed of a liquid crystal polymer that can be formed with extremely high precision.
[0028]
The rotating shaft 2 rotatably supported by the radial bearing 3 provided in the housing 5 and the thrust bearing 16 provided integrally with the housing 5 is a bearing support portion supported by the thrust bearing 16 of the shaft body 2b. 2a is formed in an arc shape or a tapered tip shape, and a mounting portion 17 to which a rotating body, for example, a rotor of a motor, is mounted is provided on the other end side. Here, the shaft portion main body 2b and the mounting portion 17 are formed to have the same diameter.
[0029]
Further, as shown in FIG. 1, the rotary shaft 2 has a bearing support portion 2 a on one end side supported by a thrust bearing 16, and an outer peripheral surface of the shaft portion main body 2 b supported by a radial bearing 3. The rotating shaft 2 is supported by the housing 5 with the mounting portion 17 provided at the other end protruding from the shaft insertion hole 15 provided in the seal member 14 adhered to the other end 11 b of the housing body 11. I have.
[0030]
By the way, the shaft insertion hole 15 of the housing 5 is formed so that the rotation shaft 2 inserted into the shaft insertion hole 15 rotates without slidingly contacting the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15. It is formed with an inner diameter slightly larger than the outer diameter. At this time, the shaft insertion hole 15 has an interval c sufficient to prevent the lubricating oil 7 filled in the housing 5 from leaking from the housing 5 between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the shaft portion main body 2b. The gap 19 is formed. As described above, the seal member 14 in which the shaft insertion hole 15 is formed so as to form the gap 19 for preventing the leakage of the lubricating oil 7 filled in the housing 5 between the rotation member 2 and the rotary shaft 2 is formed by the above-described sealing member 14. As described above, the coating layer 14a made of a material having a sealing effect by plastic deformation such as gold, silver, copper, tin, solder, zinc, and cadmium is formed. Therefore, the housing 5 is in close contact with the seal member 14 at the fastening portion 12, so that the lubricating oil does not leak out of the space 19, and that air is prevented from being mixed.
[0031]
The contact angle of the seal member 14 formed on the other end 11b side of the housing 5 with the lubricating oil 7 on the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15 is about 60 degrees. In the bearing unit 1 according to the present invention, the lubricating oil 7 comes into contact with the seal member 14 without applying a surfactant to the seal member 14 including the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15 in which the coating layer 14a is formed. Since the angle can be increased, it is possible to prevent the lubricating oil 7 from moving to the outside of the housing 5 through the shaft insertion hole 15 due to the centrifugal force generated by the rotation of the rotating shaft 2.
[0032]
Further, a tapered portion 20 is provided on an outer peripheral surface of the rotating shaft 2 facing the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15. The tapered portion 20 is inclined so that a gap 19 formed between the outer peripheral surface of the rotating shaft 2 and the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15 is enlarged toward the outside of the housing 5. The tapered portion 20 forms a pressure gradient in a gap 19 formed by the outer peripheral surface of the rotating shaft 2 and the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15, and the lubricating oil 7 filled in the housing 5 is filled in the housing 5. A force to draw in is generated. Since the lubricating oil 7 is drawn into the housing 5 when the rotating shaft 2 rotates, the lubricating oil 7 surely enters the dynamic pressure generating groove 8 of the radial bearing 3 formed by the hydrodynamic bearing. By generating dynamic pressure, stable support of the rotating shaft 2 is realized, and furthermore, leakage of the lubricating oil 7 filled in the housing 5 can be prevented.
[0033]
In the bearing unit 1 to which the present invention is applied, the lubricating oil 7 that enters the dynamic pressure generating groove 8 provided in the radial bearing 3 constituting the hydrodynamic bearing to generate dynamic pressure is shown in FIGS. 1 and 3. Thus, the space is filled from inside the housing 5 so as to reach the space 19 formed by the tapered portion 20 formed on the rotating shaft 2 and the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15. That is, the lubricating oil 7 fills the gap in the housing 5 and further impregnates the radial bearing 3 made of a sintered metal.
[0034]
Here, the gap 19 formed between the tapered portion 20 formed on the rotating shaft 2 and the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15 will be described. The minimum interval of the gap 19 corresponds to the interval c in FIG. 3 formed between the outer peripheral surface of the rotating shaft 2 and the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15, and the interval c is preferably 20 μm to 200 μm. Most preferably, it is about 100 μm. If the interval c is smaller than 20 μm, it is difficult to secure molding accuracy when integrally forming the housing 5 of the bearing unit 1 with a synthetic resin. If the interval c between the gaps 19 is larger than 200 μm, when an impact is applied to the bearing unit 1, the lubricating oil 7 filled in the housing 5 is scattered to the outside of the housing 5, thereby deteriorating impact resistance. .
[0035]
When the lubricating oil 7 filled in the housing 5 is scattered to the outside of the housing 5 by impact, the impact resistance G is expressed by the following equation (1).
G = (12γcosβ / 2ρc²) / G (1)
Is represented by
[0036]
Where γ: surface tension of lubricating oil
β: Contact angle of lubricating oil
ρ: density of lubricating oil
c: Distance between the rotating shaft and the shaft insertion hole
g: Natural fall acceleration
It is.
[0037]
From the equation (1), the impact resistance G is inversely proportional to the square of the interval c of the gap 19.
[0038]
Further, as shown in the following equation (2), the oil level rise h due to thermal expansion is:
h = VαΔt / 2πRc (2)
Indicated by
[0039]
Here, V: lubricating oil filling amount,
α: coefficient of thermal expansion
Δt: temperature change
R: Shaft radius
It is.
[0040]
From the equation (2), the oil level rise h is inversely proportional to the size of the interval c. Therefore, if the interval c is narrowed, the impact resistance G is improved, but the oil level of the lubricating oil 7 due to the temperature rise is increased. The height h increases sharply, and the thickness of the shaft insertion hole 15 in the axial direction is required.
[0041]
According to the calculation, in the bearing unit 1 having the rotating shaft 2 having a shaft diameter of 2 mm to 3 mm in diameter, the interval c of the gap 19 formed between the rotating shaft 2 and the shaft insertion hole 15 is set to about 100 μm, Height H of insertion hole 15₁Is about 1 mm, the impact resistance is 1000 G or more, the temperature resistance characteristic can withstand 80 ° C., and the highly reliable bearing unit 1 that prevents the lubricating oil 7 filled in the housing 5 from scattering is constituted. it can.
[0042]
Further, in the bearing unit 1 to which the present invention is applied, the interval c of the gap 19 formed between the outer peripheral surface of the rotating shaft 2 and the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15 is enlarged toward the outside of the housing 5. Since the tapered portion 20 is provided so as to be inclined, a pressure gradient is formed in the space c between the gaps 19 formed by the outer peripheral surface of the rotating shaft 2 and the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15, and the rotating shaft 2 The centrifugal force generated when rotating causes a force to draw the lubricating oil 7 filled in the housing 5 into the housing 5.
[0043]
That is, in the bearing unit 1 to which the present invention is applied, the gap 19 formed between the outer peripheral surface of the rotating shaft 2 and the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15 prevents the lubricant oil 7 from scattering by the surface tension seal. It is preventing.
[0044]
Here, the surface tension seal will be described. Surface tension sealing is a sealing method utilizing the capillary action of a fluid. The rising height h of the liquid by the capillary as shown in FIG.₁Is determined as follows.
[0045]
2πrγcosθ = mg (3)
m is represented by the following equation (4).
[0046]
m = πr²hρ ・・・ (4)
Here, m: fluid mass in the range of h in the pipe
r: Capillary radius
γ: surface tension of viscous fluid
θ: Contact angle of viscous fluid
ρ: density of viscous fluid
g: gravity acceleration
It is.
[0047]
The following equation (5) is derived from the equations (3) and (4).
[0048]
h = 2γ cos θ / rρg (5)
Generally, the relationship between the pressure P and the fluid height is represented by the following equation (6).
[0049]
P = ρgh (6)
Here, from Expressions (5) and (6), the pressure P can be obtained as in Expression (7).
[0050]
P = 2γ cos θ / r (7)
In the equation (7), the pressure P means a drawing pressure for drawing the fluid. From the equation (7), the drawing pressure P increases as the capillary becomes thinner.
[0051]
Although the above description is of a formula when the cross-sectional shape of the capillary is circular, the bearing unit 1 to which the present invention is applied is formed between the outer peripheral surface of the rotating shaft 2 and the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15. The lubricating oil 7 that has entered the gap 19 to be formed has an annular shape as shown in FIG. The rising height h of the lubricating oil 7 as a liquid in this case₁Is obtained as shown in the following equation (8).
[0052]
2π (R + r) γ cos θ = mg (8)
m is represented by the following equation (9).
[0053]
m = π (R²-R²) Hρ (9)
The following equation (10) is obtained from the equations (8) and (9).
[0054]
h₁= (2γ cos θ) / ((R−r) ρg) (10)
If (Rr) is the interval c of the gap 19 formed between the outer peripheral surface of the rotating shaft 2 and the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15, the expression (10) becomes as shown in the expression (11). .
[0055]
h = (2γ cos θ) / (cpg) (11)
Therefore, when the cross-sectional shape of the lubricating oil 7 is annular, the drawing pressure is expressed as shown in Expression (12).
[0056]
P = 2γ cos θ / c (12)
Here, a specific calculation example is shown.
[0057]
The gap c of the gap 19 formed between the outer peripheral surface of the rotating shaft 2 and the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15 is 0.02 cm (0.2 mm), and the surface tension γ of the viscous fluid is 30 dyn / cm.²When the contact angle θ of the lubricating oil 7 is 15 °, the drawing pressure is 2.86 × 10^-3Pressure (atm).
[0058]
P = 2 × 30 × cos15 ° / 0.02 = 3.00 × 10³dyn / cm²
= 2.86 × 10^-3Atmospheric pressure (atm) ・・・ (13)
According to the above equation (12), the drawing pressure P increases as the interval c between the gaps 19 decreases. Therefore, the provision of the tapered portion 20 on the rotating shaft 2 allows the lubricating oil 7 as a viscous fluid to be drawn in the direction in which the space c between the gaps 19 is narrow, that is, in the interior direction of the housing 5.
[0059]
For example, as shown in FIG. 6, the pull-in pressures P1 and P2 at the portions t1 and t2 of the tapered portion 20 provided on the rotating shaft 2 having different diameters are different from those of the outer peripheral surface of the rotating shaft 2 and the shaft insertion hole 15 at the portion of t1. Since the relationship of the interval c2 between the outer peripheral surface of the rotating shaft 2 and the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15 at the interval c1 and t2 with the inner peripheral surface is c1 <c2, P1> P2, and the pressure P at which the lubricating oil 7 is drawn into the housing 5 increases as the gap c of the gap 19 formed between the outer peripheral surface of the rotating shaft 2 and the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15 decreases. You can see that.
[0060]
Thus, the gap 19 formed between the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15 of the seal member 14 and the outer peripheral surface of the rotary shaft 2 for preventing the lubricating oil 7 filled in the housing 5 from leaking out of the housing 5. By providing the tapered portion 20 such that the interval c becomes smaller toward the inside of the housing 5, a pressure gradient is generated in the lubricating oil 7 located in the gap 19. That is, the pressure gradient applied to the lubricating oil 7 increases toward the inside of the housing 5 where the space c between the gaps 19 decreases. When such a pressure gradient is generated in the lubricating oil 7, the lubricating oil 7 is constantly applied with the pressure P drawn into the housing 5. Also, no air is trapped in the lubricating oil 7 existing in the gap 19.
[0061]
In the case where the tapered portion 20 as described above is not provided, that is, the interval c of the gap 19 between the outer peripheral surface of the rotating shaft 2 and the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15 is, as shown in FIG. 15 is constant in the height direction, the pressure gradient does not occur in the lubricating oil 7 that has entered the gap 19 between the outer peripheral surface of the rotating shaft 2 and the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15. 7 are uniformly present in the void 19. That is, the lubricating oil 7 that has entered the gap 19 functioning as a seal portion by reducing the distance c between the outer peripheral surface of the rotary shaft 2 and the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15 is reduced by the rotation of the rotary shaft 2. There is a case where the air E moves inside and gets into the air. When the air E is entrained in the lubricating oil 7, the air expands due to a temperature change, a pressure change, and the like, and the lubricating oil 7 is scattered to the outside of the housing 5 from the gap 19 forming the seal portion.
[0062]
On the other hand, in the bearing unit 1 according to the present invention, the interval c of the gap 19 formed between the outer peripheral surface of the rotating shaft 2 and the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15 is directed toward the inside of the housing 5. By providing the tapered portion 20 that becomes smaller, a pressure gradient in which the pressure increases toward the inside of the housing 5 occurs in the lubricating oil 7 that has entered the gap 19, so that when the rotating shaft 2 rotates, Entrapment of air E in oil 7 can be prevented.
[0063]
Further, by providing the tapered portion 20 as described above, even when the rotating shaft 2 is eccentric with respect to the shaft insertion hole 15 provided in the housing 5, the bearing unit 1 can be inserted into the outer peripheral surface of the rotating shaft 2. In addition to preventing the lubricating oil 7 that has entered the gap 19 formed between the inner peripheral surface of the hole 15 and the housing 5 from scattering outside the housing 5, the lubricating oil 7 permeates all around the rotary shaft 2. It is possible to prevent the lubricating oil 7 around the rotating shaft 2 from running out, and to ensure stable rotation of the rotating shaft 2.
[0064]
When the rotary shaft 2 is eccentric with respect to the shaft insertion hole 15 provided in the housing 5 and the above-described tapered portion 20 is not provided, as shown in FIG. The distance c between the outer peripheral surface of the shaft 2 and the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15 concentrates on the narrow side, and the lubricating oil 7 is cut off at the wide part of the opposite side of the distance c, and the air E is entrained. I will. When the air E is entrained in the lubricating oil 7, the air E expands due to a change in temperature, a change in atmospheric pressure, or the like, and the lubricating oil 7 is scattered to the outside of the housing 5 from the gap 19 forming the seal portion.
[0065]
On the other hand, the bearing unit 1 according to the present invention provides the tapered portion 20 in the rotating shaft 2 so that even when the rotating shaft 2 is eccentric with respect to the shaft insertion hole 15 provided in the housing 5, the bearing unit 1 shown in FIG. As shown in the drawing, there is always a gap 19 at the same interval c on the elliptical orbit on which the eccentric rotary shaft 2 rotates, and the gap 19 between the outer peripheral surface of the rotary shaft 2 and the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15 on the elliptical orbit. As shown in FIG. 10, the interval c of the gap 19 formed therebetween is constant over the entire circumference of the rotating shaft 2, so that a phenomenon in which the lubricating oil 7 concentrates on the narrower interval c may occur. It does not occur, and it is possible to prevent the release of the lubricating oil 7 from the gap 19 and eventually from the housing 5.
[0066]
In the bearing unit 1 described above, the tapered portion 20 is provided on the rotating shaft 2 side. However, as shown in FIG. 11, a tapered portion is provided on the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15 on the housing 5 side. Is also good.
[0067]
A process for manufacturing the bearing unit 1 according to the present invention configured as described above will be described.
[0068]
In order to manufacture the bearing unit 1 according to the present invention, the housing 5 is formed by outsert molding any of the above synthetic resins around the radial bearing 3. At this time, the housing 5 has the thrust bearing 16 integrally formed therein. When the housing 5 is outsert molded, the radial bearing 3 is integrated with the inside of the housing 5 and supported by the bottom closing portion 13 formed integrally with the cylindrical housing body 11 and the inner surface side of the housing body 11. The mounting position is fixed.
[0069]
Next, a sealing member 14 having a coating layer 14a formed by plating a material having a sealing effect by plastic deformation such as gold, silver, copper, tin, solder, zinc, and cadmium is provided in the opening 10 of the housing body 11. Press-fit into the fastening portion 12 to seal the fastening portion 12 with the seal member 14 of the housing 5. The seal member 14 is supported by the upper surface of the radial bearing 3 and the opening 10 on the other end 11 b side of the housing main body 11, and is positioned so as to be flush with the other end 11 b of the housing main body 11. The insertion hole 15 and the inner peripheral surface of the radial bearing 3 are bonded so as to be continuous.
[0070]
Next, the rotary shaft 2 is inserted into the shaft insertion hole 15 provided in the seal member 14 and inserted into the housing 5. At this time, the rotating shaft 2 is inserted into the housing 5 with the bearing support 2a inserted through the radial bearing 3 and brought into contact with the thrust bearing 16. The rotating shaft 2 supported by the thrust bearing 16 and the radial bearing 3 is rotatably supported in the housing 5.
[0071]
When the rotating shaft 2 is inserted into the housing 5, the housing 5 is filled with the lubricating oil 7. To fill the lubricating oil 7, the housing 5 in which the rotary shaft 2 is inserted is put into a filling tank in which the lubricating oil 7 is stored. Next, the filling tank into which the housing 5 has been charged is evacuated by a vacuum device. Then, the housing 5 is filled with the lubricating oil 7 by taking out the vacuum-filled filling tank into the atmosphere.
[0072]
At this time, when the lubricating oil 7 expands due to a temperature change, it prevents leakage from the inside of the shaft insertion hole 15 to the outside of the housing 5. Filling is performed so that insufficient filling of the gap 19 formed between the hole 15 and the hole 15 does not occur. That is, the change in the oil level of the lubricating oil 7 due to the temperature change is set to be within the range inside the shaft insertion hole 15.
[0073]
By filling the housing 5 with the lubricating oil 7 by vacuum suction using a vacuum device, the pressure inside the housing 5 becomes lower than that outside. As a result, the lubricating oil 7 is prevented from easily leaking from the housing 5.
[0074]
In the bearing unit 1 according to the present invention, since the radial bearing 3 is formed of a sintered metal, the radial bearing 3 is filled with the lubricating oil 7, and the dynamic pressure is generated by the rotation of the rotating shaft 2. The generation groove 8 is also filled with the lubricating oil 7. That is, the lubricating oil 7 fills all the gaps in the housing 5.
[0075]
In the bearing unit 1 described above, the housing is formed by a molded body of a synthetic resin. However, the housing is not limited to a synthetic resin, and a synthetic resin mixed with a metal material that can be molded using a mold device and other molding materials are used. It may be formed by using. When the housing 5 is formed of a material other than the synthetic resin, the lubricating oil 7 filled in the housing 5 may not be able to maintain a sufficient contact angle with the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15. If there is a possibility that the contact angle of the oil 7 may not be able to be maintained large, the surfactant may be applied to the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15 and further to the outer peripheral surface of the seal member 14 including the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 15. May be applied to increase the contact angle.
[0076]
In the above-described bearing unit 1, the thrust bearing 16 is formed as a part of the housing 5. However, the bottom closing member provided with the thrust bearing 16 is formed independently of the housing main body 11, and this bottom closing member is formed. You may make it integrate with the housing main body 11 using methods, such as heat fusion or ultrasonic fusion.
[0077]
According to the bearing unit 1 configured as described above, the sealing member 14 provided with the coating layer 14a made of a material having a sealing effect by plastic deformation is provided at the other end 11b of the housing body 11. Therefore, the housing 5 and the seal member 14 are securely brought into close contact with each other, and leakage of the lubricating oil 7 filled in the housing 5 and mixing of air into the inner peripheral surface of the radial bearing 3 and the dynamic pressure generating groove 8 are ensured. Can be prevented.
[0078]
Further, the bearing unit to which the present invention is applied may be formed as follows. In the bearing unit described below, the same members as those of the above-described bearing unit 1 are denoted by the same reference numerals, and the details thereof are omitted. As shown in FIG. 12, the bearing unit 30 is formed by plating a fastening portion 32 to which a seal member 31 at an opening on the other end portion 11b side of the housing body 11 is adhered.
[0079]
In other words, the housing 5 of the bearing unit 31 can prevent leakage of the lubricating oil 7 filled in the housing main body 11 into the fastening portion 32 with the seal member 31 provided at the other end 11 b side opening 10 of the housing main body 11. A plating process is performed with a material having a sealing effect to prevent air from being mixed, so that a coating layer 33 is formed. A plastic material such as gold, silver, copper, tin, solder, zinc, or cadmium is used as a material having a sealing effect for forming the coating layer.
[0080]
The seal member 31 adhered to the fastening portion 32 of the housing body 11 is formed in a hollow disk shape made of brass, a stainless steel alloy, or the like, and is rotatably supported by a radial bearing 3 housed in the housing 5 at the center. The shaft insertion hole 15 through which the rotating shaft 2 is inserted is provided.
[0081]
Such a bearing unit 31 in which a coating layer 33 made of a material having a sealing effect is formed on a fastening portion 32 between the housing body 11 and the sealing member 31 by a plastic deformation, the coating layer 33 of the fastening portion 32 and the sealing member 31 Can be prevented from leaking the lubricating oil 7 filled in the housing main body 11 and mixing of air into the inner peripheral surface of the radial bearing 3 and the dynamic pressure generating shaft 8. Can be prevented.
[0082]
Further, the bearing unit to which the present invention is applied may be formed as follows. In the bearing unit described below, the same members as those of the above-described bearing unit 1 are denoted by the same reference numerals, and the details thereof are omitted. As shown in FIG. 13, the bearing unit 40 includes a seal member 41 for preventing leakage of the lubricating oil 7 filled in the housing main body 11 and a seal member 41 to which the seal member 41 is adhered. A packing member 43 is disposed between the fastening member 42 and the fastening portion 42.
[0083]
That is, in the housing 5 of the bearing unit 40, the packing member 43 is disposed in the fastening portion 42 with the seal member 41 provided in the other end portion 11 b side opening 10 of the housing body 11, and the housing body 11 and the seal member The packing member 43 is hermetically sealed with the space 41.
[0084]
The seal member 41 adhered to the fastening portion 42 of the housing body 11 is formed in a substantially disk shape made of brass, a stainless steel alloy, or the like, and is rotatably supported at the center by the radial bearing 3 housed in the housing 5. The shaft insertion hole 15 through which the rotating shaft 2 is inserted is provided.
[0085]
The packing member 43 is formed of rubber, resin, gold, silver, copper, tin, lead, solder, zinc, cadmium, or plated with gold, silver, copper, tin, lead, solder, zinc, cadmium, or the like on the surface. The treatment is applied to form a coating layer. As described above, the packing member 43 is formed of a material having a sealing effect by plastic deformation, so that the space between the housing body 11 and the sealing member 41 can be sealed. Therefore, in the bearing unit 40, the lubricating oil 7 filled in the housing main body 11 leaks from the fastening portion 42 with the seal member 41, and air flows to the inner peripheral surface of the radial bearing 3 and the dynamic pressure generating groove 8. Mixing can be prevented and the rotation shaft 3 can be prevented from coming off.
[0086]
Further, the bearing unit to which the present invention is applied may be formed as follows. In the bearing unit described below, the same members as those of the above-described bearing unit 1 are denoted by the same reference numerals, and the details thereof are omitted. As shown in FIG. 14, the bearing unit 50 has a structure in which a coating layer 53 made of a polymer material is formed on a surface of a sealing member 51 adhered to a fastening portion 52 of the housing body 11.
[0087]
The seal member 51 adhered to the fastening portion 52 of the housing body 11 is formed in a substantially hollow disk shape made of brass, stainless steel alloy, or the like, and is rotatably supported by a radial bearing 3 housed in the housing 5 at the center. The shaft insertion hole 15 through which the rotating shaft 2 is inserted is provided. The surface of the sealing member 51 is coated with a polymer material such as rubber or resin.
[0088]
Such a sealing member 51 is press-fitted into a fastening portion 52 formed in the opening 10 on the other end 11 b side of the housing body 11, whereby the coating layer 53 made of a polymer material comes into close contact with the housing body 11, The space between the housing body 11 and the seal member 51 can be sealed. Therefore, in the bearing unit 50, the lubricating oil 7 filled in the housing main body 11 leaks from the fastening portion 52 with the seal member 51, and air flows to the inner peripheral surface of the radial bearing 3 and the dynamic pressure generating groove 8. Mixing can be prevented and the rotation shaft 3 can be prevented from coming off.
[0089]
Further, the bearing unit to which the present invention is applied may be formed as follows. In the bearing unit described below, the same members as those of the above-described bearing unit 1 are denoted by the same reference numerals, and the details thereof are omitted. As shown in FIG. 15, the bearing unit 60 has a coating portion 63 made of a polymer material formed on a fastening portion 62 of the housing body 11 to which the sealing member 61 of the other end portion 11b side opening 10 is adhered. It is.
[0090]
That is, in the housing 5 of the bearing unit 60, the fastening portion 62 with the seal member 61 provided in the opening 10 on the other end portion 11b side of the housing body 11 is coated with a polymer material such as rubber or resin.
[0091]
The seal member 61 adhered to the fastening portion 62 of the housing body 11 is formed in a substantially disk shape made of brass, a stainless steel alloy, or the like, and is rotatably supported at the center by the radial bearing 3 housed in the housing 5. The shaft insertion hole 15 through which the rotating shaft 2 is inserted is provided.
[0092]
In such a bearing unit 60 in which the coating layer 63 made of a polymer material is formed on the fastening portion 62 between the housing body 11 and the seal member 61, the fastening portion 62 is coated with the polymer material. The seal member 61 and the seal member 61 adhere to each other at the fastening portion 62 to prevent leakage of the lubricating oil 7 filled in the housing body 11 and mixing of air into the inner peripheral surface of the radial bearing 3 and the dynamic pressure generating groove 8. The rotation shaft 3 can be prevented from coming off.
[0093]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the bearing unit of the present invention, the other end of the housing body is provided with the seal member on which the coating layer made of the material having the sealing effect by the plastic deformation is formed. . Therefore, the housing and the seal member are securely brought into close contact with each other, and leakage of the viscous fluid filled in the housing and entry of air into the inner peripheral surface of the radial bearing and the dynamic pressure generating groove can be reliably prevented. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a bearing unit to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a perspective view showing a dynamic pressure generating groove formed on an inner peripheral surface of the radial bearing.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a gap formed by an outer peripheral surface of a rotating shaft and an inner peripheral surface of a shaft insertion hole provided in a housing.
FIG. 4 is a diagram illustrating a capillary phenomenon of a fluid.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state of lubricating oil that has entered a gap formed between the outer peripheral surface of the rotating shaft and the inner peripheral surface of the shaft insertion hole.
FIG. 6 is a longitudinal section showing a gap formed between the outer peripheral surface of the rotary shaft and the inner peripheral surface of the shaft insertion hole, which is used to explain the difference in the drawing pressure at the tapered portion of the rotary shaft having different diameters; FIG.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a state in which air is entrained in lubricating oil that has entered a gap formed between the outer peripheral surface of the rotating shaft and the inner peripheral surface of the shaft insertion hole.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state in which the lubricating oil that has entered the gap formed between the outer peripheral surface of the rotating shaft and the inner peripheral surface of the shaft insertion hole is cut.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a state in which the rotation shaft is eccentric with respect to a shaft insertion hole provided in a housing.
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a state of lubricating oil that has entered the gap when the rotation shaft is eccentric with respect to the shaft insertion hole provided in the housing.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing another example of the bearing unit according to the present invention in which a tapered portion is provided on a shaft insertion hole side provided in a housing.
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating another example of the bearing unit according to the present invention in which a plating process is performed on a fastening portion between the housing and the seal member.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing another example of the bearing unit according to the present invention in which a packing member is disposed between a housing and a seal member.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing another example of the bearing unit according to the present invention in which a sealing member is coated with a polymer material.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing another example of the bearing unit according to the present invention, in which a fastening portion between the housing and the seal member is coated with a polymer material.
FIG. 16 is a sectional view showing a conventional bearing unit.
[Explanation of symbols]
1,30,40,50,60 bearing unit, 2 rotary shaft, 3 radial bearing, 5 housing, 7 lubricating oil, 8 dynamic pressure generating groove, 10 opening, 11 housing body, 12 fastening part, 13 bottom closing part, 14 seal member, 14a coating layer, 15 shaft insertion hole, 16 thrust bearing, 17 mounting part, 19 gap, 20 taper part

Claims

Axis and
A radial bearing for supporting the shaft in the circumferential direction;
A thrust bearing that supports one end of the shaft in the thrust direction,
A housing filled with a viscous fluid, and having the radial bearing and the thrust bearing supporting the shaft therein and rotatably supporting the shaft,
A seal member provided in a gap formed between the inner peripheral surface of the housing and the outer peripheral surface of the shaft, and having a shaft insertion hole through which the shaft is inserted,
The bearing unit is characterized in that the seal member has a plastic coating layer formed thereon to seal the housing except for a shaft insertion hole through which the shaft is inserted.

The bearing unit according to claim 1, wherein the coating layer is formed by plating using any one of gold, silver, copper, tin, solder, zinc, and cadmium.

Axis and
A radial bearing for supporting the shaft in the circumferential direction;
A thrust bearing that supports one end of the shaft in the thrust direction,
A housing filled with a viscous fluid, and having the radial bearing and the thrust bearing supporting the shaft therein and rotatably supporting the shaft,
A seal member provided in a gap formed between the inner peripheral surface of the housing and the outer peripheral surface of the shaft, and having a shaft insertion hole through which the shaft is inserted,
A bearing unit, wherein the housing has a closed structure except for the shaft insertion hole by forming a plastic coating layer on a fastening portion to which the seal member is bonded.

The bearing unit according to claim 3, wherein the coating layer is formed by plating using any one of gold, silver, copper, tin, solder, zinc, and cadmium.

Axis and
A radial bearing for supporting the shaft in the circumferential direction;
A thrust bearing that supports one end of the shaft in the thrust direction,
A housing filled with a viscous fluid, and having the radial bearing and the thrust bearing supporting the shaft therein and rotatably supporting the shaft,
A seal member provided in a gap formed between the inner peripheral surface of the housing and the outer peripheral surface of the shaft, and having a shaft insertion hole through which the shaft is inserted,
A bearing unit, wherein the housing member has a sealed structure except that a shaft insertion hole through which the shaft is inserted is provided with a packing member disposed between the housing member and the seal member.

The packing member is formed of any of rubber, resin, gold, silver, copper, tin, lead, solder, zinc, cadmium, or any of gold, silver, copper, tin, lead, solder, zinc, and cadmium. 6. The bearing unit according to claim 5, wherein the coating layer is formed by plating a coating.

Axis and
A radial bearing for supporting the shaft in the circumferential direction;
A thrust bearing that supports one end of the shaft in the thrust direction,
A housing filled with a viscous fluid, and having the radial bearing and the thrust bearing supporting the shaft therein and rotatably supporting the shaft,
A seal member provided in a gap formed between the inner peripheral surface of the housing and the outer peripheral surface of the shaft, and having a shaft insertion hole through which the shaft is inserted,
A bearing unit, wherein the sealing member has a structure in which a coating layer made of a polymer compound is formed on a surface thereof, so that the housing is sealed except for a shaft insertion hole through which the shaft is inserted. .

Axis and
A radial bearing for supporting the shaft in the circumferential direction;
A thrust bearing that supports one end of the shaft in the thrust direction,
A housing filled with a viscous fluid, and having the radial bearing and the thrust bearing supporting the shaft therein and rotatably supporting the shaft,
A seal member provided in a gap formed between the inner peripheral surface of the housing and the outer peripheral surface of the shaft, and having a shaft insertion hole through which the shaft is inserted,
The housing has a structure in which a coating layer made of a polymer compound is formed on a fastening portion to which the seal member is bonded, so that the housing is sealed except for a shaft insertion hole through which the shaft is inserted. Features bearing unit.