JP2006300178A - Fluid bearing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ラジアル軸受隙間に形成した油膜で軸部材をラジアル方向に非接触支持する流体軸受装置に関するものである。 The present invention relates to a hydrodynamic bearing device in which a shaft member is supported in a non-contact manner in a radial direction by an oil film formed in a radial bearing gap.
上記流体軸受装置の一種である動圧軸受装置は、軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入した軸部材との相対回転により軸受隙間に生じた流体の動圧作用で圧力を発生させ、この圧力で軸部材を非接触支持する軸受装置である。この動圧軸受装置は、高速回転、高回転精度、低騒音等の特徴を備えるものであり、情報機器、例えばHDD等の磁気ディスク装置、CD−ROM、CD−R/RW、DVD−ROM/RAM等の光ディスク装置、MD、MO等の光磁気ディスク装置等におけるディスクドライブ用のスピンドルモータ、レーザビームプリンタ(LBP)のポリゴンスキャナモータ、プロジェクタのカラーホイールモータ、あるいは軸流ファンなどの小型モータ用の軸受装置として好適である。 A hydrodynamic bearing device which is a kind of the above-described hydrodynamic bearing device generates pressure by the hydrodynamic action of fluid generated in the bearing gap due to relative rotation between the bearing sleeve and a shaft member inserted in the inner periphery of the bearing sleeve. The bearing device supports the shaft member in a non-contact manner by pressure. This hydrodynamic bearing device has features such as high-speed rotation, high rotation accuracy, and low noise. Information equipment such as magnetic disk devices such as HDD, CD-ROM, CD-R / RW, DVD-ROM / For small motors such as optical disk devices such as RAM, spindle motors for disk drives in magneto-optical disk devices such as MD and MO, polygon scanner motors for laser beam printers (LBP), color wheel motors for projectors, and axial fans It is suitable as a bearing device.
この種の動圧軸受装置としては、軸受スリーブ等の軸受部品をアウトサート成形した樹脂製ハウジングで内包した構造が知られている(特許文献1)。
ところで、上記公報記載の動圧軸受装置では、加工誤差の存在等の理由で、軸受の運転中にラジアル軸受隙間に満たされた油が下方に流動し、ハウジングの底部に設けられたスラスト軸受隙間での油の圧力が極端に大きくなる場合がある。かかる状況下では、スラスト軸受隙間での油の圧力とシール空間での油の圧力(大気圧)との圧力差が大きくなり、そのために潤滑油に局部的な負圧が生じるおそれがある。負圧の発生は、潤滑油中での気泡の生成を招き、この気泡が軸受性能に悪影響を及ぼすおそれがある。また、スラスト軸受隙間での油の圧力が低下した場合、軸部材がスラスト部材に押し付けられて摺動するため、摺動部分で異常摩耗を生じるおそれがある。 By the way, in the hydrodynamic bearing device described in the above publication, the oil filled in the radial bearing gap flows downward during the operation of the bearing due to the existence of processing errors and the like, and the thrust bearing gap provided at the bottom of the housing In some cases, the oil pressure at the tank becomes extremely large. Under such circumstances, the pressure difference between the oil pressure in the thrust bearing gap and the oil pressure (atmospheric pressure) in the seal space becomes large, which may cause local negative pressure in the lubricating oil. The generation of the negative pressure causes the generation of bubbles in the lubricating oil, which may adversely affect the bearing performance. In addition, when the oil pressure in the thrust bearing gap decreases, the shaft member is pressed against the thrust member and slides, so that abnormal wear may occur at the sliding portion.
そこで、本発明は、流体軸受装置内での潤滑油の圧力差の発生を防止することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to prevent the occurrence of a pressure difference of lubricating oil in a hydrodynamic bearing device.
以上の目的を達成するため、本発明の流体軸受装置は、軸部材と、内周に軸部材を挿入した軸受スリーブと、軸受スリーブをインサートして射出成形されたハウジングと、油面を有するシール空間と、軸部材の外周面と軸受スリーブの内周面との間のラジアル軸受隙間に形成した油膜で軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部と、ラジアル軸受隙間を介してシール空間と連通し、潤滑油で満たされた隙間部と、ハウジングの内周面と軸受スリーブの外周面との間を通って、隙間部とシール空間とを連通する循環路とを有することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a hydrodynamic bearing device of the present invention includes a shaft member, a bearing sleeve having a shaft member inserted into an inner periphery thereof, a housing in which the bearing sleeve is inserted and injection-molded, and a seal having an oil level. A radial bearing portion that supports the shaft member in the radial direction with an oil film formed in a radial bearing gap between the space, the outer peripheral surface of the shaft member and the inner peripheral surface of the bearing sleeve, and communicates with the seal space via the radial bearing gap And a clearance filled with lubricating oil, and a circulation path that passes between the inner peripheral surface of the housing and the outer peripheral surface of the bearing sleeve and communicates the clearance and the seal space. It is.
このように、ラジアル軸受隙間を介してシール空間と連通する隙間部と、隙間部およびシール空間を連通する循環路とを有する流体軸受装置では、その内部に、ラジアル軸受隙間から隙間部、さらには循環路を経てシール空間に至る潤滑油の循環経路が形成される。従って、例えば、ラジアル軸受隙間からの潤滑油の流入により隙間部での潤滑油の圧力が高くなった場合でも、循環路を通じてシール空間への潤滑油の流動が生じるので、隙間部での潤滑油の圧力を下げることができ、これにより潤滑油に局部的な負圧が生じることによる気泡の生成を防止することができる。反対に隙間部で潤滑油の圧力が下がった場合も同様に、循環路を介した潤滑油の流動で圧力差が解消される。 As described above, in the hydrodynamic bearing device having the gap portion communicating with the seal space through the radial bearing gap, and the circulation path communicating with the gap portion and the seal space, the radial bearing gap to the gap portion, and further A lubricating oil circulation path is formed through the circulation path to the seal space. Therefore, for example, even when the lubricating oil pressure in the gap increases due to the inflow of the lubricating oil from the radial bearing gap, the lubricating oil flows into the seal space through the circulation path. Thus, the generation of bubbles due to local negative pressure generated in the lubricating oil can be prevented. On the contrary, when the pressure of the lubricating oil decreases in the gap, the pressure difference is eliminated by the flow of the lubricating oil through the circulation path.
本発明では、ハウジングが軸受スリーブをインサートして射出成形(インサート成形およびアウトサート成形の双方を含む)されるので、例えば軸受スリーブの表面に予め循環路用の溝を形成した状態でハウジングをインサート成形しても、射出成形時に供給された溶融樹脂によって溝が埋まるため、循環路を形成することができない。そこで、本発明では、軸受スリーブの表面に可溶性の循環路形成材を供給した状態でハウジングを射出成形した後、循環路形成材を溶解させることにした。 In the present invention, since the housing is injection molded by inserting the bearing sleeve (including both insert molding and outsert molding), for example, the housing is inserted in a state where a groove for the circulation path is formed in advance on the surface of the bearing sleeve. Even if it molds, since a slot is filled up with molten resin supplied at the time of injection molding, a circulation way cannot be formed. Therefore, in the present invention, after the housing is injection molded in a state where a soluble circulation path forming material is supplied to the surface of the bearing sleeve, the circulation path forming material is dissolved.
可溶性の循環路形成材としては、水溶性、あるいは有機溶媒可溶性の何れのものも使用可能である。循環路形成材の軸受スリーブ表面への供給は、例えば循環路形成材を軸受スリーブ表面のうち、循環路の形成部位に帯状に塗布し、これを硬化させることにより行うことができる。なお、循環路形成材としては、射出成形時に射出圧で形が崩れたり、軸受スリーブから剥離したりしないものを用いる必要がある。 As the soluble circuit forming material, any water-soluble or organic solvent-soluble material can be used. The supply of the circulation path forming material to the surface of the bearing sleeve can be performed by, for example, applying the circulation path forming material to the formation area of the circulation path on the surface of the bearing sleeve and curing the same. As the circulation path forming material, it is necessary to use a material that does not lose its shape due to the injection pressure during the injection molding or does not peel off from the bearing sleeve.
ハウジングの射出成形後、成形したハウジングの内部空間に循環路形成材を溶解させる溶媒(水もしくは有機溶媒)を供給し、循環路形成材を溶解させる。これにより、ハウジングと軸受スリーブとの接触部に循環路を形成することができる。特に軸部材の外周にシール空間が形成され、このシール空間を除いてハウジングが密閉した構造を有する場合、ハウジングの密閉性から、射出成形後の後加工による溝成形は困難となるので、以上の手順はこの種のハウジングを有する軸受装置に特に適合する。 After the injection molding of the housing, a solvent (water or an organic solvent) for dissolving the circulation path forming material is supplied to the inner space of the molded housing to dissolve the circulation path forming material. Thereby, a circulation path can be formed in the contact portion between the housing and the bearing sleeve. In particular, when a seal space is formed on the outer periphery of the shaft member and the housing has a sealed structure except for this seal space, groove forming by post-processing after injection molding becomes difficult because of the hermeticity of the housing. The procedure is particularly compatible with bearing devices having this type of housing.
この流体軸受装置には、前記隙間部に生じた潤滑油の動圧作用で軸部材をスラスト方向に支持するスラスト軸受部を設けることができる。このスラスト軸受部は、例えば、軸部材にフランジ部を設け、フランジ部の一方の端面と軸受スリーブの端面との間に前記隙間部を形成することにより構成される(第1のスラスト軸受部)。 This hydrodynamic bearing device can be provided with a thrust bearing portion that supports the shaft member in the thrust direction by the dynamic pressure action of the lubricating oil generated in the gap portion. The thrust bearing portion is configured, for example, by providing a flange portion on the shaft member and forming the gap portion between one end surface of the flange portion and the end surface of the bearing sleeve (first thrust bearing portion). .
この第1のスラスト軸受部に加え、逆スラスト方向で軸部材を非接触支持する第2のスラスト軸受部を設けることもでできる。この第2のスラスト軸受部は、例えば、軸受装置に、フランジ部を挟んで軸受スリーブと対峙し、かつ軸受スリーブに対する軸方向の相対位置が保持されたスラスト部材を設け、フランジ部の他方の端面とスラスト部材の端面との間に前記隙間部を形成することにより構成することができる。この場合、ハウジングは、軸受スリーブおよびスラスト部材をインサートして射出成形することができ、これにより軸受スリーブおよびスラスト部材の組み付け工程を省略して流体軸受装置の組立工程を簡略化することができる。 In addition to the first thrust bearing portion, a second thrust bearing portion that supports the shaft member in a non-contact manner in the reverse thrust direction can be provided. For example, the second thrust bearing portion is provided with a thrust member that is opposed to the bearing sleeve with the flange portion interposed therebetween and in which the axial relative position with respect to the bearing sleeve is held on the bearing device, and the other end surface of the flange portion. And the end face of the thrust member can be formed by forming the gap portion. In this case, the housing can be injection-molded by inserting the bearing sleeve and the thrust member, whereby the assembly process of the hydrodynamic bearing device can be simplified by omitting the assembly process of the bearing sleeve and the thrust member.
以上の説明では、スラスト軸受部として、スラスト軸受隙間に生じる流体の動圧作用で軸部材を非接触支持する動圧軸受を使用する場合を例示したが、スラスト軸受部は、軸部材をスラスト方向に接触支持するピボット軸受で構成することもできる。 In the above description, the case where the dynamic pressure bearing that supports the shaft member in a non-contact manner by the dynamic pressure action of the fluid generated in the thrust bearing gap is exemplified as the thrust bearing portion. It can also be constituted by a pivot bearing which is in contact with and supported by the shaft.
このピボット軸受では、接触支持される軸端が球面状に形成されており、球面状の軸端周辺には、ラジアル軸受隙間を介してシール空間と連通した空間(隙間部)が形成される。この隙間部を、循環路を介してシール空間に連通させれば、スラスト軸受部で潤滑油の圧力が大きくなることによる軸部材の浮き上がり等の弊害を防止することができる。 In this pivot bearing, the shaft end to be contacted and supported is formed in a spherical shape, and a space (gap portion) communicating with the seal space is formed around the spherical shaft end through a radial bearing gap. If this gap portion communicates with the seal space via the circulation path, it is possible to prevent problems such as lifting of the shaft member due to an increase in the pressure of the lubricating oil in the thrust bearing portion.
上記構成の流体軸受装置は、前記ブラケットとロータマグネットとステータコイルとを有するモータ、例えばHDD用のスピンドルモータ等に好ましく用いることができる。 The hydrodynamic bearing device having the above configuration can be preferably used for a motor having the bracket, the rotor magnet, and the stator coil, for example, a spindle motor for HDD.
以上から、本発明によれば、軸受装置内での潤滑油の圧力バランスを適正に維持することができるので、局部的な負圧の発生による気泡の生成、さらには振動や異常摩耗の発生等を防止することができ、軸受性能のさらなる向上を図ることができる。 As described above, according to the present invention, the pressure balance of the lubricating oil in the bearing device can be properly maintained, so that bubbles are generated due to the generation of local negative pressure, and further, vibration and abnormal wear occur. Can be prevented, and the bearing performance can be further improved.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、流体軸受装置の一種である動圧軸受装置(流体動圧軸受装置)1を組込んだ情報機器用スピンドルモータの一構成例を概念的に示している。この情報機器用スピンドルモータは、HDD等のディスク駆動装置に用いられるもので、動圧軸受装置1と、動圧軸受装置1の軸部材2に取り付けられたディスクハブ3と、例えば半径方向のギャップを介して対向させたステータコイル4およびロータマグネット5と、ブラケット6とを備えている。ステータコイル4は、ブラケット6の例えば外周面に取り付けられ、ロータマグネット5は、ディスクハブ3の内周に取り付けられている。ディスクハブ3は、その外周に磁気ディスク等のディスクDを一枚または複数枚保持する。ステータコイル4に通電すると、ステータコイル4とロータマグネット5との間に発生する電磁力でロータマグネット5が回転し、それに伴ってディスクハブ3、および軸部材2が一体となって回転する。
FIG. 1 conceptually shows one configuration example of a spindle motor for information equipment incorporating a fluid dynamic bearing device (fluid fluid dynamic bearing device) 1 which is a kind of fluid bearing device. This spindle motor for information equipment is used for a disk drive device such as an HDD, and includes a dynamic pressure bearing
図2は、上記スピンドルモータで使用される動圧軸受装置1の第1の実施形態を示すものである。この動圧軸受装置1は、軸部材2と、ハウジング7と、軸受スリーブ8と、スラスト部材9とを主要構成部品として構成される。なお、以下では、説明の便宜上、シール空間Sを有する側を上側、その軸方向反対側を下側として説明を進める。
FIG. 2 shows a first embodiment of the hydrodynamic bearing
この動圧軸受装置1では、軸受スリーブ8の内周面8aと軸部材2の軸部2a外周面との間に第1ラジアル軸受部R1と第2ラジアル軸受部R2とが軸方向に離隔して設けられている。また、軸受スリーブ8の下側端面8dと軸部材2のフランジ部2bの上側端面2b1との間に第1スラスト軸受部T1が設けられ、スラスト部材9の内底面9a(端面)とフランジ部2bの下側端面2b2との間に第2スラスト軸受部T2が設けられる。
In this hydrodynamic bearing
軸部材2は、ステンレス鋼等の金属材料で形成され、軸部2aと軸部2aの下端に一体又は別体に設けられたフランジ部2bとを備えている。軸部材2の全体を金属で形成する他、例えばフランジ部2bの全体あるいはその一部(例えば両端面)を樹脂で構成することにより、金属と樹脂のハイブリッド構造とすることもできる。
The
軸受スリーブ8は、焼結合金からなる多孔質体、例えば銅を主成分とする焼結金属で円筒状に形成される。焼結金属には潤滑油が含浸されている。この他、中実の金属材料、例えば黄銅等の軟質金属で軸受スリーブ8を形成することもできる。
The
軸受スリーブ8の内周面8aには、第1ラジアル軸受部R1と第2ラジアル軸受部R2のラジアル軸受面となる上下2つの領域が軸方向に離隔して設けられる。これら2つの領域には、動圧発生部として、例えばヘリングボーン形状に配列した複数の動圧溝Gがそれぞれ形成される。第1ラジアル軸受部R1に対応する上側の領域の動圧溝Gは軸方向で非対称に形成されており、該領域内では上側の動圧溝の軸方向長さXが下側の動圧溝の軸方向長さYよりも若干大きくなっている(X>Y)。一方、第2ラジアル軸受部R2に対応する下側の領域の動圧溝Gは軸方向対称に形成され、該領域内では上下の動圧溝Gの軸方向長さがそれぞれ等しい。このラジアル軸受面となる領域は、軸部材2の軸部2aの外周面に形成することもできる。
On the inner
軸受スリーブ8の下側端面8dには、第1スラスト軸受部T1のスラスト軸受面となる領域が形成される。この領域には、動圧発生部として、例えばスパイラル状に配列した複数の動圧溝が形成されている(図示省略)。
A region serving as a thrust bearing surface of the first thrust bearing portion T1 is formed on the
スラスト部材9は、黄銅等の軟質金属材料やその他の金属材料を用いて、底部14と底部14の外径部上方に突出する円筒状の隙間規定部15とからなる有底円筒状に一体形成される。スラスト部材9の内底面9aには、第2スラスト軸受部T2のスラスト軸受面となる領域が形成され、この領域には、動圧発生部として、例えばスパイラル状に配列した複数の動圧溝が形成されている(図示省略)。
The
ハウジング7は、軸受スリーブ8およびスラスト部材9をインサート部品として樹脂の射出成形によって形成される(インサート成形)。このインサート成形は、軸受スリーブ8の内周に軸部材2を挿入すると共に、スラスト部材9の隙間規定部15の内周に軸部材2のフランジ部2bを収容し、さらに隙間規定部15の上端面を軸受スリーブ8の下側端面8dに当接させた状態で行われる。隙間規定部15の上端面と軸受スリーブ8の下側端面8dとの当接により、スラスト部材9と軸受スリーブ8との間の相対的な軸方向位置が保持され、これによって第1スラスト軸受部T1および第2スラスト軸受部T2の各スラスト軸受隙間が規定幅に設定される。
The
ハウジング7を形成する樹脂は主に熱可塑性樹脂であり、例えば、非晶性樹脂として、ポリサルフォン(PSF)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリフェニルサルフォン(PPSU)、ポリエーテルイミド(PEI)等、結晶性樹脂として、液晶ポリマー(LCP)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)等を用いることができる。また、上記の樹脂に充填する充填材の種類も特に限定されないが、例えば、充填材として、ガラス繊維等の繊維状充填材、チタン酸カリウム等のウィスカー状充填材、マイカ等の鱗片状充填材、カーボンファイバー、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノマテリアル、金属粉末等の繊維状又は粉末状の導電性充填材を用いることができる。これらの充填材は、単独で用い、あるいは、二種以上を混合して使用しても良い。この実施形態では、ハウジング7を形成する材料として、結晶性樹脂としての液晶ポリマー(LCP)に、導電性充填材としてのカーボンファイバー又はカーボンナノチューブを2〜8wt%配合した樹脂材料を用いている。
The resin forming the
この他、ハウジング7は、アルミ合金等の低融点金属の射出成形やMIM成形によって形成することもできる。
In addition, the
このようにして形成されたハウジング7は、円筒状の側部7aと、側部7aの上端から内径側に延びたシール部7bと、側部7aの下端を塞ぐ底部7cとを一体に有しており、シール空間Sを除いて密閉構造になっている。ハウジング7の外周面はストレートな円筒面状をなし、この外周面が例えば接着によって図1に示すブラケット6の内周面に固定される。
The
シール部7bの内周面7b1は、軸部2aの外周面との間に所定の容積をもったシール空間Sを形成する。この実施形態において、シール部7bの内周面7b1はハウジング7の外部方向に向かって漸次拡径したテーパ面状に形成され、そのためシール空間Sはハウジング7の内部方向に向かって漸次縮小したテーパ形状を呈する。従って、シール空間S内の潤滑油は毛細管力による引き込み作用により、シール空間Sが狭くなる方向に向けて引き込まれ、これによりハウジング7の上端開口部がシールされる。シール部材9でシールされたハウジング7の内部空間に、軸受スリーブ8の内部気孔も含めて潤滑油を充満させる。シール空間Sは、軸受部材7の内部空間に充満された潤滑油の温度変化に伴う容積変化量を吸収するバッファ機能をも有し、油面は常時シール空間S内にある。
The inner peripheral surface 7b1 of the
なお、シール部7bの内周面7b1を円筒面とする一方、これに対向する軸部2aの外周面をテーパ面状に形成してもよく、この場合、さらに遠心力シールとしての機能も得られるのでシール効果がより一層高まる。
In addition, while the inner peripheral surface 7b1 of the
軸部材2の回転時には、軸受スリーブ8内周面8aのうち、ラジアル軸受面となる上下2箇所の領域は、それぞれ軸部2aの外周面とラジアル軸受隙間を介して対向する。また、軸受スリーブ8の下側端面8dのスラスト軸受面となる領域がフランジ部2bの上側端面2b1と所定幅の隙間部(スラスト軸受隙間)を介して対向し、スラスト部材9の内底面9aのスラスト軸受面となる領域は、フランジ部2bの下側端面2b2と所定幅の隙間部(スラスト軸受隙間)を介して対向する。そして、軸部材2の回転に伴い、上記ラジアル軸受隙間に潤滑油の動圧が発生し、軸部材2がラジアル軸受隙間内に形成される潤滑油の油膜によってラジアル方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材2をラジアル方向に回転自在に非接触支持する第1ラジアル軸受部R1と第2ラジアル軸受部R2とが構成される。同時に、上記スラスト軸受隙間に潤滑油の動圧が発生し、軸部材2が二つのスラスト軸受隙間内に形成される潤滑油の油膜によってスラスト方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材2をスラスト方向に回転自在に非接触支持する第1スラスト軸受部T1と第2スラスト軸受部T2とが構成される。第1および第2スラスト軸受隙間のスラスト軸受隙間の間では、フランジ部2bの外周面とスラスト部材9の内周面との間の空間を介して、潤滑油が流動可能となっている。
When the
第1のスラスト軸受部T1のスラスト軸受隙間は、その内径側がラジアル軸受隙間を介してシール空間Sと連通しており、その外径側が循環路10を介してシール空間Sと連通している。循環路10は、ハウジング7の内周面7a1と軸受スリーブ8の外周面との間を通る軸方向部10a、シール部7bの下側端面7b2と軸受スリーブ8の上側端面8cとの間を通る第1の半径方向部10b、および、軸受スリーブ8の下側端面8dと隙間規定部15の上側端面との間を通る第2半径方向部10cとで構成される。
The thrust bearing gap of the first thrust bearing portion T1 has an inner diameter side communicating with the seal space S via the radial bearing gap, and an outer diameter side communicating with the seal space S via the
上述のように、第1ラジアル軸受部R1の動圧溝Gは軸方向非対称に形成されており、上側領域の軸方向寸法Xが下側領域の軸方向寸法Yよりも大きくなっている。そのため、軸部材2の回転時、動圧溝Gによる潤滑油の引き込み力(ポンピング力)は上側領域が下側領域に比べて相対的に大きくなる。そして、この引き込み力の差圧によって、軸受スリーブ8の内周面8aと軸部2aの外周面との間の隙間に満たされた潤滑油が下方に流動し、第1スラスト軸受部T1のスラスト軸受隙間→循環路10の第2半径方向部10c、軸方向部10a→第1半径方向部10bという経路を循環して、第1ラジアル軸受部R1のラジアル軸受隙間に再び引き込まれる。このように、潤滑油がハウジング7の内部を流動循環するように構成することで、ハウジング7の内部に満たされた潤滑油の圧力が局所的に負圧になる現象を防止して、負圧発生に伴う気泡の生成、気泡の生成に起因する潤滑油の漏れや振動の発生等の問題を解消することができる。また、何らかの理由で潤滑油中に気泡が混入した場合でも、気泡が潤滑油に伴って循環する際にシール空間S内の潤滑油の油面(気液界面)から外気に排出されるので、気泡による悪影響はより一層効果的に防止される。
As described above, the dynamic pressure groove G of the first radial bearing portion R1 is formed to be axially asymmetric, and the axial dimension X of the upper region is larger than the axial dimension Y of the lower region. Therefore, when the
この循環路10は、例えば以下の手順で形成することができる。
The
先ず、図3(a)に示すように、軸受スリーブ3表面の円周方向の一または複数箇所(図面では3箇所)に、軸方向部10a、第一半径方向部10b、および第二半径方向部10cに対応した形状の溝12を形成する。次に図3(b)に示すように、各溝12に、樹脂等からなる循環路形成材13を充填し、必要に応じてこれを硬化させた後、上述のように、ハウジング7のインサート成形を行う。成形後、シール空間Sから溶剤を供給して循環路形成材13を溶解させれば、図2に示す循環路10が形成される。
First, as shown in FIG. 3 (a), the
循環路形成材13と溶剤との組合せは、循環路形成材13を確実に溶解させ得るものであれば任意に選択することができるが、含塩素樹脂、塩素系溶剤、腐食性溶剤は除外するのが好ましい。循環路形成材13と溶剤の組合せとしては、図11に○印で示すものが考えられる。
The combination of the circulation
図3に示すように、軸受スリーブ8の表面に溝12を形成してこれに循環路形成材13を充填する他、溝12を形成することなく、循環路形成材13を軸受スリーブの表面に帯状に塗布し、必要に応じてこれを硬化させてもよい。この場合、ハウジング7の射出成形後は、軸方向部10aがハウジング7の内周面7a1に形成され、第1半径方向部10bがシール部7bの下側端面7b2に形成される。また、第2半径方向部10cは、軸受スリーブ8の下側端面8dに形成した溝12に循環路形成材13を充填する他、スラスト部材9の隙間規定部15の上側端面に同様の溝を形成し、これに循環路形成材13を充填させて形成することもできる。
As shown in FIG. 3, the
図4は、ハウジング7の側部7aおよび底部7cを樹脂等で一体成形すると共に、シール部7bを別部材とした実施形態である。シール部7bは、側部7aおよび底部7cをインサート成形した後、側部7aの上端開口部に超音波溶着等の手段で溶着される。溶着後のシール部7bは側部7aと一体をなすので、図2に示す実施形態と同様に、シール空間Sを除いて密閉構造としたハウジング7を得ることができる。循環路10の形成手順は図2に示す実施形態で述べた方法に準じるが、この構成ではシール部7bを側部7aに溶着する前の段階で、ハウジング7の内部に溶剤を供給し、循環路形成材13を溶解させることが可能であるので、循環路形成材13の溶解をスムーズに進行させることができるという利点が得られる。
FIG. 4 shows an embodiment in which the
図5は、隙間規定部15をスラスト部材9とは別部材としたものである。この隙間規定部15を軸受スリーブ8の下側端面8dとスラスト部材9の内底面9aとにそれぞれ当接させた状態でハウジング7をインサート成形することにより、スラスト軸受部T1、T2のスラスト軸受隙間を規定幅に設定することができる。この場合、ハウジング7の射出成形時には、軸受スリーブ8およびスラスト部材9に加えて、隙間規定部15もインサート部品となる。
FIG. 5 shows the
図6は、焼結金属等からなる軸受スリーブ8に隙間規定部15を一体成形した例である。この隙間規定部15の下側端面をスラスト部材9の内底面9aに当接させた状態でハウジング7をインサート成形することにより、図2および図5に示す軸受装置と同様に、スラスト軸受部T1、T2のスラスト軸受隙間を規定幅に設定することができる。
FIG. 6 shows an example in which the
図7は、スラスト軸受部Tをピボット軸受で構成した実施形態を示すものである。この実施形態においては、軸部材2の軸端2cは球面状に形成され、この軸端2cがハウジング7の底部7cの内底面7c1に直接接触することにより、軸部材2がスラスト方向に接触支持される。軸端2cとハウジング7の内周面7aおよび内底面7c1との間には、ラジアル軸受隙間を介してシール空間Sと連通する隙間部Uが形成されている。この隙間部Uは、循環路10を介してシール空間Sと連通しているので、軸受装置の運転中は、図2に示す軸受装置と同様に、シール空間Sからラジアル軸受隙間、隙間部U、さらには循環路10を経てシール空間Sに至る潤滑油の循環経路が形成される。従って、軸受装置内での潤滑油圧力のアンバランスによる気泡の生成等の弊害を防止することができる。循環路10の形成手順は図2に示す第1の実施形態で述べた方法に準じる。
FIG. 7 shows an embodiment in which the thrust bearing portion T is constituted by a pivot bearing. In this embodiment, the
図8は、図7に示す実施形態において、軸端2cをスラスト部材11に接触させることによりスラスト軸受部Tを構成した例である。この場合、スラスト部材11および軸受スリーブ8を軸方向で当接させ、両者の軸方向の相対位置を規定した状態でハウジング7のインサート成形が行われる。循環路10の形成手順は図2に示す第1の実施形態で述べた方法に準じる。
FIG. 8 is an example in which the thrust bearing portion T is configured by bringing the
以上の説明では、ラジアル軸受部R1、R2およびスラスト軸受部T1、T2として、ヘリングボーン形状やスパイラル形状の動圧溝により潤滑油の動圧作用を発生させる構成を例示しているが、ラジアル軸受部R1、R2として、いわゆるステップ軸受や多円弧軸受を採用することもできる。さらには、動圧発生部を有しない、いわゆる真円軸受を採用することもできる。また、スラスト軸受部T1、T2として、動圧溝を放射状に配置したいわゆるステップ軸受や、いわゆる波型軸受(ステップ型が波型になったもの)等で構成することもできる。 In the above description, the radial bearing portions R1 and R2 and the thrust bearing portions T1 and T2 are exemplified by the configuration in which the dynamic pressure action of the lubricating oil is generated by the herringbone-shaped or spiral-shaped dynamic pressure grooves. As the portions R1 and R2, so-called step bearings and multi-arc bearings may be employed. Furthermore, what is called a perfect circle bearing which does not have a dynamic-pressure generating part is also employable. Further, the thrust bearing portions T1 and T2 can be configured by so-called step bearings in which dynamic pressure grooves are radially arranged, so-called wave-type bearings (step-type wave-type bearings) or the like.
図9および図10は、ラジアル軸受部R1、R2の一方又は双方を多円弧軸受で構成した場合の一例を示している。このうち、図9に示す例では、軸受スリーブ8の内周面8aのラジアル軸受面となる領域が、動圧発生部としての3つの円弧面8a1で構成されている(いわゆる3円弧軸受)。3つの円弧面8a1の曲率中心は、それぞれ、軸受部材7(軸部材2)の軸中心Oから等距離オフセットされている。3つの円弧面8a1で区画される各領域において、ラジアル軸受隙間は、円周方向の両方向に対して、それぞれ楔状に漸次縮小した形状を有している。そのため、軸受スリーブ8とが相対回転すると、その相対回転の方向に応じて、ラジアル軸受隙間内の潤滑油が楔状に縮小した最小隙間側に押し込まれて、その圧力が上昇する。このような潤滑油の動圧作用によって、軸受部材7と軸部材2とが非接触支持される。なお、3つの円弧面8a1の相互間の境界部に、分離溝と称される、一段深い軸方向溝を形成しても良い。
9 and 10 show an example in which one or both of the radial bearing portions R1 and R2 are configured by multi-arc bearings. Among these, in the example shown in FIG. 9, the region that becomes the radial bearing surface of the inner
図10は多円弧軸受の他例であり、3つの円弧面8a1で区画される各領域において、ラジアル軸受隙間は、円周方向の一方向に対してそれぞれ楔状に漸次縮小した形状を有している。このような構成の多円弧軸受は、テーパ軸受と称されることもある。また、3つの円弧面8a1の相互間の境界部に、分離溝と称される、一段深い軸方向溝8a3が形成されている。この構成においては、図示は省略するが、3つの円弧面8a1の最小隙間側の所定領域をそれぞれ軸受スリーブ8(軸部材2)の軸中心Oを曲率中心とする同心の円弧で構成することもできる(テーパ・フラット軸受と称されることもある)。 FIG. 10 shows another example of the multi-arc bearing. In each region defined by the three arc surfaces 8a1, the radial bearing gap has a shape gradually reduced in a wedge shape with respect to one direction in the circumferential direction. Yes. The multi-arc bearing having such a configuration may be referred to as a taper bearing. Further, a deeper axial groove 8a3 called a separation groove is formed at the boundary between the three arcuate surfaces 8a1. In this configuration, although not shown, the predetermined regions on the minimum gap side of the three circular arc surfaces 8a1 may be configured by concentric circular arcs with the center O of the bearing sleeve 8 (the shaft member 2) as the center of curvature. Yes (sometimes called a tapered flat bearing).
なお、以上の説明では、第1および第2スラスト軸受部T1、T2の動圧溝を軸受部材7の端面7cや蓋部材8の内底面8a1に形成する場合を例示したが、フランジ部2bの両端面2b1、2b2の一方または双方に動圧発生部としての動圧溝を形成することもできる。
In the above description, the case where the dynamic pressure grooves of the first and second thrust bearing portions T1 and T2 are formed on the
1 動圧軸受装置
2 軸部材
2a 軸部
2b フランジ部
7 ハウジング
7a 側部
7b シール部
7c 底部
8 軸受スリーブ
9 スラスト部材
10 循環路
11 スラスト部材
12 溝
13 循環路形成材
15 隙間規定部
G 動圧溝
S シール空間
R1 第1ラジアル軸受部
R2 第2ラジアル軸受部
T1 第1スラスト軸受部
T2 第2スラスト軸受部
T スラスト軸受部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
内周に軸部材を挿入した軸受スリーブと、
軸受スリーブをインサートして射出成形されたハウジングと、
油面を有するシール空間と、
軸部材の外周面と軸受スリーブの内周面との間のラジアル軸受隙間に形成した油膜で軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部と、
ラジアル軸受隙間を介してシール空間と連通し、潤滑油で満たされた隙間部と、
ハウジングの内周面と軸受スリーブの外周面との間を通って、隙間部とシール空間とを連通する循環路とを有することを特徴とする流体軸受装置。 A shaft member;
A bearing sleeve having a shaft member inserted on its inner periphery;
A housing that is injection molded with a bearing sleeve inserted;
A seal space having an oil level;
A radial bearing portion that supports the shaft member in the radial direction with an oil film formed in a radial bearing gap between the outer peripheral surface of the shaft member and the inner peripheral surface of the bearing sleeve;
A gap filled with lubricating oil, communicating with the seal space through a radial bearing gap;
A hydrodynamic bearing device comprising a circulation path that communicates between a gap portion and a seal space through an inner peripheral surface of a housing and an outer peripheral surface of a bearing sleeve.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005121247A JP2006300178A (en) | 2005-04-19 | 2005-04-19 | Fluid bearing device |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008169942A (en) * | 2007-01-12 | 2008-07-24 | Ntn Corp | Fluid bearing device |
WO2008139797A1 (en) * | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Ntn Corporation | Fluid bearing device |
-
2005
- 2005-04-19 JP JP2005121247A patent/JP2006300178A/en not_active Withdrawn
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