JP2006183807A

JP2006183807A - 軸受装置

Info

Publication number: JP2006183807A
Application number: JP2004379240A
Authority: JP
Inventors: Hisaya Nakagawa; 久弥中川; Michiaki Takizawa; 道明滝沢; Toru Nakanishi; 徹中西; Takashi Kaneko; 剛史金子
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-07-13
Also published as: US20060171620A1; US7435002B2

Abstract

【課題】含油軸受部材内面と回転軸との隙間に存在する潤滑油の漏れ出しを防止することが可能な軸受装置を提供することにある。
【解決手段】含油軸受（ステップ軸受３）と軸受ホルダ２を有し、含油軸受の内周面に軸方向の第１の溝（ステップ溝２０）が形成された軸受装置１において、含油軸受の外周面又は軸受ホルダ２の内周面の少なくともいずれか一方の面に軸方向の第２の溝（空気排出溝３０）が形成されており、その第２の溝は、第１の溝よりも深さが深く、断面積が広いことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、含油軸受部材に挿通された回転軸（シャフト）を回転可能に支持する軸受装置に関するものであって、特に、含油軸受部材内面と回転軸との隙間に存在する潤滑油の漏れ出しを防止しうる軸受装置に関するものである。

従来より、ポリゴンミラーや光ディスクなどを回転支持するための動圧軸受装置がある。この動圧軸受装置は、回転軸の動圧面と、含油軸受部材の動圧面とが、径方向の隙間を介して環状に対向するように設けられている。そして、その隙間に注入されたオイル等の潤滑流体は、回転軸の回転時、回転軸又は含油軸受部材のいずれか一方或いは双方に設けられた動圧発生手段によるポンピング作用によって加圧される。その結果、潤滑流体の動圧に基づき、回転軸が含油軸受部材と相対的に回転可能に支持される。

かかる動圧軸受装置の中には、動圧を発生させるための手段としてへリングボーン形状又はスパイラル形状等の動圧発生用の溝を設けたものがある。また、軸受の内周壁面に、へリングボーン形状又はスパイラル形状等の動圧発生用の溝よりも深さが深く、断面積が大きい溝（凹部）を設けたステップ動圧軸受装置（レイリーステップ動圧軸受装置）がある（例えば特許文献１参照）。

図９は、従来のステップ動圧軸受装置１００の機械構造を示す横断面図である。

図９において、従来のステップ動圧軸受装置１００は、例えば回転軸１０１を周状に取り囲んでいる含油軸受部材１０２の内周壁面に、径方向に段差（ステップ）状に突出する凸状表面を備えた動圧発生面１０２ａが３箇所にわたって間欠的に設けられている。動圧発生面１０２ａと回転軸１０１の外周面との間に形成された狭小空間において、オイル等の潤滑流体１０３（図９中では右回り方向に流れている）が絞られるようにして加圧されることにより、所望の動圧が得られるようになっている。

また、動圧発生面１０２ａの端面部に隣接するように、かつ、径方向に段差（ステップ）状の溝となるように、凹部１０２ｂが３箇所にわたって間欠的に設けられている。この凹部１０２ｂは、動圧発生面１０２ａで発生した動圧とともに生じる負圧を打ち消すために設けられたものである。凹部１０２ｂは、内径の溝深さは数μｍ〜０．１ｍｍ程度で、同形状の成形コア及びサイジングコアを軸受部材内面に転写することによって形成することができる。なお、動圧発生面１０２ａではポーラス（多孔質）を細かく少なくするが、凹部１０２ｂでは、ポーラスを粗くて多くするものとなっている。

以上、図９を用いて説明した動圧軸受装置１００は、側圧荷重のないスピンドルモータ、特にＦＤＤ用スピンドルモータに適している。

特開平３−１０７６１２号公報（第１図）

しかしながら、上述した動圧軸受装置１００では、以下、図１０で説明するような問題が生ずる。図１０は、従来のステップ動圧軸受装置１００の機械構造を示す縦断面図である。なお、図９を参照して説明したステップ動圧軸受装置１００と共通する要素については、同符号で表すものとする。

図１０において、動圧軸受装置１００では、含油軸受部材１０２の下端面、回転軸１０１及び軸受ホルダ１０４によって空隙部Ｘが形成されている。そして、この空隙部Ｘにおける空気は、モータ起動による発熱で熱せられて膨張する場合がある。従って、かかる場合には、ロータ側への空気の流れが発生し（図１０中太線矢印参照）、回転軸１０１の動圧面と含油軸受部材１０２の動圧発生面１０２ａとの間に形成された隙間に存在する潤滑流体１０３が外部に漏れ出す虞がある。

特に、凹部１０２ｂは、回転軸１０１と動圧発生面１０２ａの隙間と比べて毛細管力が小さいため、凹部１０２ｂに存在する潤滑流体１０３が集中的に漏れ出す虞がある。また、へリングボーン形状又はスパイラル形状等の動圧発生用の溝が設けられていないステップ動圧軸受装置１００にあっては、潤滑流体１０３を動圧軸受部内に掻き集める作用（回転軸方向に対する潤滑油の移動規制作用）が小さいため、潤滑流体１０３の漏れ出しを助長する虞がある。

このようなことから、潤滑流体１０３が欠乏した状態（いわゆるオイル切れの状態）になると、振動や騒音が発生したり、損傷の原因となるキャビテーションが発生したりして、所望の動圧特性（モータ性能）が悪化し、最悪のケースでは焼きつきに至る虞もある。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、含油軸受部材内面と回転軸との隙間に存在する潤滑油の漏れ出しを防止することが可能な軸受装置を提供することにある。

以上のような課題を解決するために、本発明は、含油軸受と軸受ホルダを有し、含油軸受の内周面に軸方向の第１の溝が形成された軸受装置において、含油軸受の外周面又は軸受ホルダの内周面の少なくともいずれか一方の面に軸方向の第２の溝が形成されており、その第２の溝は、第１の溝よりも深さが深く、断面積が広いことを特徴とする。

より具体的には、本発明は、以下のものを提供する。

（１）回転軸を回転可能に支持する軸受孔が形成された円筒形の含油軸受と、前記含油軸受が内孔に固定された軸受ホルダと、を有し、前記含油軸受の内周面に軸方向の第１の溝が形成された軸受装置において、前記含油軸受の外周面又は前記軸受ホルダの内周面の少なくともいずれか一方の面に軸方向の第２の溝が形成され、前記第２の溝は、前記第１の溝よりも深さが深くなるように形成されているとともに、単一の前記第２の溝は、単一の前記第１の溝よりも断面積が広くなるように形成されていることを特徴とする軸受装置。

本発明によれば、含油軸受と、軸受ホルダと、を有し、含油軸受の内周面に、ステップ形状やテーパ形状をした軸方向の第１の溝が形成された軸受装置において、含油軸受の外周面又は軸受ホルダの内周面の少なくともいずれか一方の面に軸方向の第２の溝が形成されており、その第２の溝は、第１の溝よりも深さが深くなるように形成されており、また、単一の第２の溝は、単一の第１の溝よりも断面積が広くなるように形成されていることとしたから、含油軸受の下端面と、回転軸の下端部と、軸受ホルダと、に囲まれた空間に溜まった空気を、第２の溝を介して適切に排出することができる。

すなわち、従来の動圧軸受装置１００（図１０参照）では、空隙部Ｘにおける空気がモータ起動による発熱で熱せられて膨張した場合には、回転軸１０１の動圧面と含油軸受部材１０２の動圧発生面１０２ａとの間に形成された隙間（特に、毛細管力の小さい凹部１０２ｂ）に存在する潤滑流体１０３が外部に漏れ出す虞があったが、本発明によれば、上述したような条件下で形成された第２の溝は、回転軸１０１の動圧面と含油軸受部材１０２の動圧発生面１０２ａとの間に形成された隙間は勿論のこと、凹部１０２ｂ（第１の溝）よりも毛細管力が小さいことから、空隙部Ｘにおける空気は、第２の溝を介して適切に排出されることになる。

従って、潤滑流体（特に、第１の溝に存在する潤滑流体）の漏れ出しを防ぐことができ、ひいては振動，騒音及びキャビテーションの発生を防ぎ、所望の動圧特性（モータ性能）が悪化するのを防止することができる。

ここで、「第１の溝」の形状は、ステップ形状，テーパ形状，マルチローブ形状などが挙げられる。また、「第２の溝」の形状は、ステップ形状，半円形状などが挙げられる。

（２）前記第２の溝は、さらに、前記第１の溝よりも総断面積が広くなるように形成されていることを特徴とする（１）記載の軸受装置。

本発明によれば、上述した第２の溝は、上述した条件に加え、さらに、第１の溝よりも総断面積が広くなるように形成されているので、含油軸受の下端面と、回転軸の下端部と、軸受ホルダと、に囲まれた空間に溜まった空気を、第２の溝を介してより確実に排出することができ、ひいては潤滑流体（特に、第１の溝に存在する潤滑流体）の漏れ出しを防ぐことができる。

（３）複数の前記第２の溝のうちの一部は、他よりも深さが浅くなるように形成されていることを特徴とする（１）又は（２）記載の軸受装置。

本発明によれば、複数の第２の溝のうち、一部の第２の溝は、他の第２の溝よりも深さが浅くなるように形成されているので、含油軸受の下端面と、回転軸の下端部と、軸受ホルダと、に囲まれた空間に溜まった空気は、他の第２の溝を介して適切に排出される一方で、一部の第２の溝に溜まった余剰油を含油軸受内に回収することができる。

（４）複数の前記第２の溝のうちの一部は、他よりもポーラスが粗くなるように形成されていることを特徴とする（１）から（３）のいずれか記載の軸受装置。

本発明によれば、複数の第２の溝のうち、一部の第２の溝は、他の第２の溝よりもポーラスが粗くなるように形成されているので、その一部の第２の溝において、余剰油の回収効率を上げることができる。

（５）前記第１の溝と前記第２の溝は、対向しない位置に配置されていることを特徴とする（１）から（４）のいずれか記載の軸受装置。

本発明によれば、上述した第１の溝と第２の溝は、対向しない位置に配置されていることとしたので、軸受が小型化して半径方向の肉厚が薄くなっても、前記第１の溝若しくは第２の溝を形成する際や軸受を圧入する際の軸受の変形を防ぎ、軸受の寸法精度を確保することができる。

（６）前記第１の溝は、径方向にステップ状に突出するステップ溝であることを特徴とする（１）から（５）のいずれか記載の軸受装置。

本発明によれば、上述した第１の溝は、径方向にステップ状に突出するステップ溝であることとしたから、このステップ溝よりも毛細管力が小さくなる第２の溝を設けることで、より確実に空気を排出することができ、ひいては、潤滑流体の漏れ出しを防ぐことができる。

本発明に係る軸受装置は、以上説明したように、含油軸受の外周面又は軸受ホルダの内周面の少なくともいずれか一方の面に、含油軸受の内周面に軸方向に形成された第１の溝よりも深さが深く、断面積が広い第２の溝が形成されているものなので、含油軸受の下端面と、回転軸の下端部と、軸受ホルダと、に囲まれた空間に溜まった空気を、第２の溝を介して適切に排出することができ、ひいては含油軸受部材内面と回転軸との隙間に存在する潤滑油の漏れ出しを防止することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

［軸受装置の機械構造］
図１は、本発明の実施の形態に係る軸受装置１の機械構造を示す断面図である。特に、図１（ａ）は、軸受装置１を横から見た縦断面図であり、図１（ｂ）は、軸受装置１を上から見た横断面図である。

図１（ａ）において、本発明の実施の形態に係る軸受装置１は、軸受ホルダ２の内孔に圧入によって嵌合保持され、回転軸４を回転可能に支持する軸受孔が形成された円筒形のステップ軸受３と、回転軸４の下端面４ａを支持するスラスト軸受５と、から構成されている。なお、ステップ軸受３の軸受ホルダ２のスラスト軸受５側にスペーサ（図示せず）等を設け、軸受ホルダ２の開口部側に固定部材（図示せず）等を設けて固定しても良い。

ステップ軸受３は、例えば銅５０％，鉄５０％などで構成され、軸受隙間１０を介して回転軸４の外周面と対向するステップ軸受面３ａを有している。また、ステップ軸受３の内周面には、ステップ軸受面３ａよりも大径のステップ溝２０が形成されている。図１（ｂ）を用いて詳述すると、ステップ軸受３の内周壁面には、径方向に段差状に突出する凸状表面を備えたステップ軸受面３ａが３箇所にわたって間欠的に設けられている。また、ステップ軸受面３ａの端面部に隣接するように、かつ、径方向に段差（ステップ）状の溝となるように、軸方向のステップ溝２０が３箇所にわたって間欠的に形成されている。なお、回転軸４とステップ軸受面３ａとの間には軸受隙間１０が形成され、この軸受隙間１０にはオイル等の潤滑流体が充填されている。

図１（ａ）において、軸受ホルダ２は、上端側に開口部が設けられ、有底袋形状となるように構成されている。軸受ホルダ２の凹部内下面には、スラスト軸受５が固着されている。スラスト軸受５は、回転軸４の下端面４ａを支持するスラスト軸受面５ａを備えている。また、回転軸４の下端面４ａは、回転軸４の回転時におけるスラスト軸受面５ａとの接触抵抗を減少させるために、球面に仕上げられている。

ここで、回転軸４の下端面４ａを球面に仕上げると、回転軸４の下端面４ａには、球面と軸本体の丸棒部分との境界にエッジ部４ｂが形成される。このエッジ部４ｂがステップ軸受３の内部に位置すると、回転時において、ステップ軸受面３ａとエッジ部４ｂとの接触により、ステップ軸受面３ａを損傷させる虞がある。そのため、回転軸４の下端面４ａは、エッジ部４ｂがステップ軸受３の外部に位置するように、ステップ軸受３の下端面３ｂから所定寸法だけ突き出すような構成となっている。

このようなことから、回転軸４の下端部４ｃと、ステップ軸受３の下端面３ｂと、軸受ホルダ２と、に囲まれた大きな空間が発生する（図１（ａ）参照）。そして、回転軸４の下端部４ｃの周りに大きな空間が存在すると、オイル等の潤滑流体を充填するときに、その空間に溜まっていた空気によって邪魔されて完全に充填することができず、空気が溜まった状態になりやすくなる。かかる状態で環境温度が変化すると、空気が膨張或いは収縮し、潤滑流体が軸受隙間１０を通じて外部に漏れ出す虞がある。特に、ステップ軸受３の内周面に形成されたステップ溝２０においては、回転軸４とステップ軸受面３ａとの間の軸受隙間１０と比べて断面積が広く、毛細管力が小さいため、ステップ溝２０に存在する潤滑流体が集中的に漏れ出す虞がある。

そこで、本実施形態に係る軸受装置１では、ステップ軸受３の外周面に、半円の溝となるように、軸方向の空気排出溝３０が３箇所にわたって間欠的に形成されている（図１（ｂ）参照）。そして、ステップ溝２０の深さをｄとし、空気排出溝３０の深さ（深さの異なる空気排出溝３０がある場合には、最も浅い空気排出溝３０の深さ）をｄ'とすると、ｄ<ｄ'の関係式が成立するようになっている。また、ステップ溝２０の断面積をＳとし、空気排出溝３０の断面積をＳ'とすると、Ｓ<Ｓ'の関係式が成立するようになっている。

このようにすることで、回転軸４の下端部４ｃと、ステップ軸受３の下端面３ｂと、軸受ホルダ２と、に囲まれた空間に溜まった空気は、軸受隙間１０やステップ溝２０と比べて、毛細管力が更に小さい空気排出溝３０を通って外部に排出されることになる。すなわち、空気の逃げ道を確保することができるようになる。従って、軸受隙間１０やステップ溝２０（特に軸受隙間１０よりも毛細管力の小さいステップ溝２０）を通過してロータ側への空気の流れが発生するのを防ぐことができ、ひいては軸受隙間１０やステップ溝２０に存在する潤滑流体が外部に漏れ出すのを防ぐことができる。

図２は、図１（ｂ）の横断面図において、ステップ溝２０と空気排出溝３０との関係式に関する追加条件を説明するための説明図である。

図２において、本実施形態に係る軸受装置１には、３箇所のステップ溝２０が形成されているが、それぞれの断面積をＳ_１，Ｓ_２，Ｓ_３とする。また、本実施形態に係る軸受装置１には、３箇所の空気排出溝３０も形成されているが、それぞれの断面積をＳ_１'，Ｓ_２'，Ｓ_３'とする。このとき、（Ｓ_１＋Ｓ_２＋Ｓ_３）<（Ｓ_１'＋Ｓ_２'＋Ｓ_３'）の関係式が成立するようになっている。すなわち、回転軸４の下端部４ｃと、ステップ軸受３の下端面３ｂと、軸受ホルダ２と、に囲まれた空間に溜まった空気は、より確実に空気排出溝３０を通って外部に排出されるようになっている。従って、軸受隙間１０やステップ溝２０に存在する潤滑流体が外部に漏れ出すのをより確実に防ぐことができる。

図３は、本発明の実施の形態に係る軸受装置１の機械構造を示す断面図である。特に、図３（ａ）は、軸受装置１を横から見た縦断面図であり、図３（ｂ）は、軸受装置１を上から見た横断面図である。

図３に示す軸受装置１においては、図１に示す軸受装置１と異なり、軸受ホルダ２の内周面に、半円の溝となるように、軸方向の空気排出溝３０が３箇所にわたって間欠的に形成されている（図３（ｂ）参照）。このようにすることで、図１に示す軸受装置１と同様、回転軸４の下端部４ｃと、ステップ軸受３の下端面３ｂと、軸受ホルダ２と、に囲まれた空間に溜まった空気は、軸受隙間１０やステップ溝２０と比べて、毛細管力が更に小さい空気排出溝３０を通って外部に排出されることになり、その結果、軸受隙間１０やステップ溝２０に存在する潤滑流体が外部に漏れ出すのを防ぐことができる。

［製造方法］
図４は、本発明の実施の形態に係る軸受装置１のステップ軸受３の製造方法を説明するためのフローチャートである。

図４において、まず、原料の混合が行われる（ステップＳ１）。例えば、鉄，銅，錫などの銅メッキ鉄粉に、固定潤滑剤を０．１〜４ｗｔ％の割合で混合する。

次いで、成形が行われる（ステップＳ２）。より具体的には、ステップ軸受３の外周面に縦溝（図１の空気排出溝３０）を設け、ステップ軸受３の内周面は真円形状に成形する。このとき、密度は、真密度に対して７５％〜９０％とする。また、ステップ軸受３の外径寸法６ｍｍ、内径寸法３ｍｍの場合、空気排出溝３０の深さは、０．１〜１．０ｍｍに形成されるが、より効果的には０．１〜０．５ｍｍが好ましい。この理由としては、軸受の径方向の肉厚に対して、空気排出溝３０の深さが深すぎると、軸受の強度が下がり変形の原因になることが挙げられる。なお、軸受ホルダ２に空気排出溝３０を形成する場合の溝深さは、０．１ｍｍ以上で形成する。

次いで、所定温度で焼結が行われる（ステップＳ３）。焼結は、溶融するまでの温度に加熱する必要がなく、また、強加工する必要もないことから、変形の自由度を確保することができる。

次いで、サイジングが行われる（ステップＳ４）。より具体的には、ステップ軸受３の外径は真円形状で、ステップ軸受３の内径はステップ形状でサイジングを行う。そうすると、ステップ軸受３の外周面に形成された空気排出溝３０（図１（ａ）参照）のポーラスは粗くなり、ステップ軸受３の内周面に形成されたステップ溝２０（図１（ａ）参照）のポーラスは細かくなる。このとき、ステップ溝２０の深さは、最も浅い部分で１〜２０μｍに形成されるが、より効果的には３〜８μｍが好ましい。

最後に、洗浄及び含油が行われる（ステップＳ５）。このようにして、軸受装置１のステップ軸受３が製造される。そして、ステップ軸受３を軸受ホルダ２の内孔に圧入し、ステップ軸受３の軸受孔に回転軸４を挿通することで、軸受装置１が完成する。かかる軸受装置１によれば、空気排出溝３０を介して空気の逃げ道を確保することができ、ひいては軸受隙間１０やステップ溝２０に存在する潤滑流体が外部に漏れ出すのを防ぐことができる。

［変形例］
図５は、本発明の他の実施の形態に係る軸受装置１'の機械構造を示す横断面図である。

図５において、本発明の他の実施の形態に係る軸受装置１'には、本発明の実施の形態に係る軸受装置１（図１参照）で示した空気排出溝３０（図５では空気排出溝３０ａ）に加え、これより深さの浅い空気排出溝３０ｂがサイジングにより３箇所にわたって間欠的に設けられている。すなわち、空気排出溝３０ａの深さをｄ'，空気排出溝３０ｂの深さをｄ''とすると、ｄ'>ｄ''の関係式が成立するようになっている。空気排出溝３０ｂの深さｄ''は、５０μｍよりも浅く形成されることが好ましい。

このようにすることで、回転軸４の下端部４ｃと、ステップ軸受３の下端面３ｂと、軸受ホルダ２と、に囲まれた空間に溜まった空気（図１参照）を、空気排出溝３０ａを通って外部に排出できるとともに、空気排出溝３０ｂに溜まった余剰油をステップ軸受３内に回収することができる。なお、空気排出溝３０ｂのポーラスを粗くすることで、空気排出溝３０ｂにおける余剰油の回収効率を上げることができる。

図６は、本発明の他の実施の形態に係る軸受装置１'の機械構造を示す横断面図である。

図６（ａ）に示す軸受装置１'は、回転軸４を回転可能に支持する軸受孔が形成された軸受として、ステップ溝２０をもつステップ軸受３ではなく、テーパ溝２０'をもつテーパ軸受３'を備えている。また、図６（ｂ）に示す軸受装置１'は、ステップ軸受３の外周面には、断面が半円状の空気排出溝３０ではなく、断面がステップ形状の空気排出溝３０'が形成されている。

このように、本発明は、回転軸４を回転可能に支持する軸受孔が形成された軸受の内周面に形成された溝、及びその軸受の外周面に形成された溝それぞれの形状の如何は問わない。

図７は、本発明の実施例に係る軸受装置１の機械構造を説明するための斜視断面図である。なお、図７は、本発明を内径ストレートステップ軸受に適用した場合のものであり、用途としては、例えばスピンドルモータなどが挙げられる。

図７において、本発明の実施例に係る軸受装置１は、ステップ軸受３の内周面にステップ溝２０が合計４本形成されており、各々のステップ溝２０の深さ（＝ｘ_１）が３〜８μｍとなっている。また、各ステップ溝２０の幅は４５度となっている。また、ステップ軸受３の外周面に形成された空気排出溝３０は、合計４本形成されており、各々の空気排出溝３０の深さ（＝ｘ_２）が０．１ｍｍ，その幅（＝ｘ_３）が０．２ｍｍとなっている。

一方で、ステップ軸受３の内径寸法（＝ｘ_４）は３ｍｍ、その外形寸法（＝ｘ_５）は６ｍｍ、その長さ（＝ｘ_６）は４ｍｍである。また、回転軸４とステップ軸受３の半径クリアランスは１〜２μｍである。また、ステップ軸受３の材質は鉄銅錫系（Ｆｅ５０％，Ｃｕ−Ｓｎ５０％）である。さらに、軸受隙間１０には、潤滑流体として粘度がＶＧ３２の合成炭化水素系オイルが充填されている。

なお、ステップ軸受３の材質としては、通気度の低いものがよい。例えば、銅メッキ鉄粉を使用した材質（−１００メッシュ，４０％ＣＵメッキが３０％〜９０％，残りは９Ｃｕ−Ｓｎ）にしたり、ステップ軸受３の密度を真密度に対して７５％〜９０％にしたりすることができる。また、ステップ軸受３の内周面のポーラスが複雑形状かつ少なくなるようにする。これにより、通気度を低下させることができ、温度上昇によるステップ軸受３内の潤滑油の染み出しが鈍くなり、潤滑流体の漏れによる不具合を防ぐことができる。加えて、ステップ軸受面３ａの油膜形成が早く、モータ性能を向上させることができる。

図８は、本発明の実施例に係る軸受装置１の機械構造を説明するための斜視断面図である。なお、図８は、本発明を内径中逃げステップ軸受に適用した場合のものであり、用途としては、例えばスピンドルモータなどが挙げられる。

図８において、本発明の実施例に係る軸受装置１は、ステップ軸受３の内周面にステップ溝２０が合計４本形成されており、各々のステップ溝２０の深さ（＝ｘ_１）が３〜８μｍとなっている。また、各ステップ溝２０の幅は４５度となっている。また、ステップ軸受３の外周面に形成された空気排出溝３０は、合計６本形成されており、各々の空気排出溝３０の形状が半円形状（Ｒ＝０．１ｍｍ）となっている。

一方で、ステップ軸受３の内径寸法（＝ｘ_４）は３ｍｍ、その外形寸法（＝ｘ_５）は６．５ｍｍ、その長さ（＝ｘ_６）は１０ｍｍである。また、回転軸４とステップ軸受３の半径クリアランスは１〜２μｍである。さらに、ステップ軸受３の材質は鉄銅錫系（Ｆｅ５０％，Ｃｕ−Ｓｎ５０％）である。なお、軸受隙間１０には、潤滑流体として粘度がＶＧ２２の合成炭化水素系オイルが充填されている。

図７又は図８に示す軸受装置１によれば、回転軸４の下端部４ｃと、ステップ軸受３の下端面３ｂと、軸受ホルダ２と、に囲まれた空間に溜まった空気を、空気排出溝３０を通じて外部に排出することができ、ひいては軸受隙間１０に充填された潤滑流体（特に、ステップ溝２０に存在する潤滑流体）の漏れ出しを適切に防止することができた。なお、ステップ軸受３の片側端面近くに真円部を部分的に設けたタイプの軸受を有する軸受装置であっても、本発明を適用することで、同様の効果を得ることができる。

本発明に係る軸受装置は、含油軸受部材内面と回転軸との隙間に存在する潤滑油の漏れ出しを防止しうるものとして有用である。

本発明の実施の形態に係る軸受装置の機械構造を示す断面図である。図１（ｂ）の横断面図において、ステップ溝と空気排出溝との関係式に関する追加条件を説明するための説明図である。本発明の実施の形態に係る軸受装置の機械構造を示す断面図である。本発明の実施の形態に係る軸受装置のステップ軸受の製造方法を説明するためのフローチャートである。本発明の他の実施の形態に係る軸受装置の機械構造を示す横断面図である。本発明の他の実施の形態に係る軸受装置の機械構造を示す横断面図である。本発明の実施例に係る軸受装置の機械構造を説明するための斜視断面図である。本発明の実施例に係る軸受装置の機械構造を説明するための斜視断面図である。従来のステップ動圧軸受装置の機械構造を示す横断面図である。従来のステップ動圧軸受装置の機械構造を示す縦断面図である。

符号の説明

１軸受装置
２軸受ホルダ
３ステップ軸受
３ａステップ軸受面
４回転軸
４ａ下端面
４ｂエッジ部
４ｃ下端部
５スラスト軸受
５ａスラスト軸受面
１０軸受隙間
２０ステップ溝
３０空気排出溝

Claims

回転軸を回転可能に支持する軸受孔が形成された円筒形の含油軸受と、
前記含油軸受が内孔に固定された軸受ホルダと、を有し、
前記含油軸受の内周面に軸方向の第１の溝が形成された軸受装置において、
前記含油軸受の外周面又は前記軸受ホルダの内周面の少なくともいずれか一方の面に軸方向の第２の溝が形成され、
前記第２の溝は、前記第１の溝よりも深さが深くなるように形成されているとともに、
単一の前記第２の溝は、単一の前記第１の溝よりも断面積が広くなるように形成されていることを特徴とする軸受装置。
前記第２の溝は、さらに、前記第１の溝よりも総断面積が広くなるように形成されていることを特徴とする請求項１記載の軸受装置。
複数の前記第２の溝のうちの一部は、他よりも深さが浅くなるように形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の軸受装置。
複数の前記第２の溝のうちの一部は、他よりもポーラスが粗くなるように形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか記載の軸受装置。
前記第１の溝と前記第２の溝は、対向しない位置に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか記載の軸受装置。
前記第１の溝は、径方向にステップ状に突出するステップ溝であることを特徴とする請求項１から５のいずれか記載の軸受装置。