JP2007327523A - 軸受ユニット及びこの軸受ユニットを用いた駆動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】 確実にエアパスとして機能する通路を設けることにより、軸とハウジングとの相対的な回転によるハウジング内の圧力の低下を防止して、潤滑油の漏洩現象を防止する。
【解決手段】 軸３１の周回り方向の支持を行うラジアル軸受３３と、軸３１のスラスト方向の一端を支持するスラスト軸受３４と、ラジアル軸受及びスラスト軸受の外側に設けられ、粘性流体４２が充填されたハウジング３７と、ハウジング３７と一体化されることによりラジアル軸受及びスラスト軸受を密閉して収容するように形成されるとともに、軸が挿通される軸挿通孔４１を有するシール部材４０と、ハウジング３７とラジアル軸受３３との間に形成され、ラジアル軸受から突出した軸のスラスト方向の一端側と他端側とを連通し、ハウジング内部の空気を排出する通路５１とを備え、通路５１の断面形状が、少なくとも一つの鋭角を含む形状である。
【選択図】 図６

Description

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及びこの軸受ユニットを用いる駆動モータに関する。

従来、回転軸を回転可能に支持する軸受ユニットとして、図１２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。

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。

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。

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。

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。

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。

図１２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。

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。

しかしながら、上述した軸受ユニット１００では、回転軸１０１とハウジング１０２とが相対的に回転し、動圧を発生すると、軸受ユニット１００内部の静圧が極端に低下する。ハウジング１０２内部の圧力が低下することにより、ハウジング１０２内部に僅かに残っている空気や、潤滑油等の粘性流体中に溶解される空気等の残留空気が膨張される。このハウジング１０２内部の空気や、粘性流体中に溶解された空気が膨張されることにより、粘性流体が回転軸１０１の露出側へ押し出され、漏洩してしまうおそれがある。この軸受ユニット１００において、潤滑油が漏洩し、保持できなくなることにより、良好な潤滑が得られなくなる。

このように、図１２に示す軸受ユニット１００は、回転軸１０１とハウジング１０２との相対的な回転による動圧の発生により、ハウジング１０２内部の残留空気が膨張し、潤滑油が漏洩してしまうおそれがある。

かかる問題を解消するために、上述のような軸受ユニットの構成に加えて、ラジアル軸受から突出した回転軸のスラスト方向の一端側と他端側を連通する空気流通用の連通路を備える軸受ユニットが考えられる。かかる軸受ユニットは、この連通路により、非軸開放側の圧力低下を防止するとともに、ハウジング内の残留空気を軸挿通孔から外部に放出することで、潤滑油の漏洩を防止する。

そして、この連通路は、回転軸と、ラジアル軸受との空隙量が通常数ミクロンメートルであることと、潤滑油の存在とから、ハウジング等を組み立てた後の軸の挿入が困難であるという従来の問題を解消し、すなわち、回転軸を挿入する際の空気抜きとしての役割を発揮して、回転軸の挿入工程を容易とするものである。

しかしながら、かかる軸受ユニットにおける、連通路は、その断面形状が、製作工程を考慮して略円弧状に形成されていたことから、充填された潤滑油が、エアパス内に溜まって、エアパスを塞ぐことにより、エアパスとしての機能を十分に発揮しない等の問題が発生するおそれがあった。

特開２００４−１３２４７９号公報

本発明の目的は、確実にエアパスとして機能する通路を設けることにより、軸とハウジングとの相対的な回転によるハウジング内の圧力の低下を防止して、残留空気の膨張によるハウジング内部の粘性流体の漏洩現象を防止できる軸受ユニット及びこの軸受ユニットを用いた駆動モータを提供することにある。

本発明に係る軸受ユニットは、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、上記ラジアル軸受及び上記スラスト軸受の外側に設けられ、粘性流体が充填されたハウジングと、上記ハウジングと一体化されることにより上記ラジアル軸受及び上記スラスト軸受を密閉して収容するように形成されるとともに、上記軸が挿通される軸挿通孔を有するシール部材と、上記ハウジングと上記ラジアル軸受との間に形成され、上記ラジアル軸受から突出した軸のスラスト方向の上記一端側と他端側とを連通し、上記ハウジング内部の空気を排出する通路とを備え、上記通路の断面形状が、少なくとも一つの鋭角を含む形状とされている。

本発明に係る駆動モータは、ステータに対してロータを回転可能に支持する軸受ユニットを備えた駆動モータであり、この駆動モータに用いる軸受ユニットとして、上述したようなものを用いたものである。

本発明に係る軸受ユニット及びこの軸受ユニットを用いた駆動モータは、エアパスとしての通路を設け、この通路が粘性流体に塞がれることを防止して確実にエアパスとして機能させることにより、軸とハウジングとの相対的な回転によるハウジング内の圧力の低下を防止することを可能とし、圧力低下による残留空気の膨張によりハウジング内の粘性流体の漏洩現象を防止し、長期間にわたって潤滑油を保持して良好な潤滑性能を維持できる。

以下、本発明が適用された軸受ユニット及びこの軸受ユニットを用いた駆動モータの実施の形態を図面を参照して説明する。

ここでは、各種情報の演算処理等を行う情報処理装置である携帯型コンピュータ等の電子機器に設けられる放熱装置に用いる駆動モータについて説明する。この携帯型コンピュータ等の内部には放熱装置が設けられている。この放熱装置は、金属製のベースと、このベースに取り付けられた駆動モータ１と、この駆動モータ１によって回転操作されるファン３と、ファン３を収納したファンケース４と、ヒートシンクを有している。この放熱装置のファン３を回転駆動する駆動モータ１について詳細に説明する。

本発明を適用した軸受ユニット３０を用いた駆動モータ１は、図１に示すように、ロータ１１とステータ１２とを備える。

ステータ１２は、駆動モータ１と共にこの駆動モータ１によって回転操作されるファン３を収納したファンケース４の上面板４ａ側に一体に設けられている。ステータ１２は、ステータヨーク１３と、本発明を適用した軸受ユニット３０と、コイル１４とこのコイル１４が巻回されるコア１５とを備える。ステータヨーク１３は、ファンケース４の上面部４ａと一体に形成されたもの、即ち、ファンケース４の一部によって構成したものでもよく、別体に形成したものであってもよい。軸受ユニット３０は、ステータヨーク１３の中心部に一体に円筒状に形成されたホルダ１６中に固定されている。このホルダ１６は、後述する軸受ユニット３０のハウジング３７が一体に形成されている。尚、ここでは、組立工程の簡素化を実現するために、軸受ユニット３０のハウジングをホルダ１６に一体に形成するように構成したが、これに限られるものではなく、ハウジングとホルダとを別体として、圧入、接着又は圧入と共に接着することにより固定されるように構成してもよい。さらに、軸受ユニット３０のホルダ１６への固定は、上述に限られるものではなく、例えば、カシメによる固定、弾性のある突起部等を係合させることによる固定であってもよい。

ステータヨーク１３に一体に固定された軸受ユニット３０の外周部には、図１に示すように、駆動電流が供給されるコイル１４が巻回されたコア１５が取り付けられている。

ステータ１２と共に駆動モータ１を構成するロータ１１は、軸受ユニット３０に回転可能に支持された回転軸３１に取り付けられ、回転軸３１と一体に回転する。ロータ１１は、ロータヨーク１７と、このロータヨーク１７と一体に回転する複数の羽根１９を有するファン３とを有する。ファン３の羽根１９は、ロータヨーク１７の外周面にアウトサート成形することにより、ロータヨーク１７と一体に形成される。

ロータヨーク１７の筒状部１７ａの内周面には、ステータ１２のコイル１４と対向するように、リング状のロータマグネット２０が設けられている。このマグネット２０は、周回り方向にＳ極とＮ極が交互に着磁されたプラスチックマグネットであり、ロータヨーク１７の内周面のロータケース１７ｃに固定されている。

ロータヨーク１７は、軸受ユニット３０に支持された回転軸３１の先端側に設けた取付部３２に、平板部１７ｂの中心部に設けた貫通孔２１ａが設けられたボス部２１を圧入することによって回転軸３１と一体に回転可能に取り付けられる。

上述のような構成を備えた駆動モータ１は、ステータ１２側のコイル１４に、駆動モータ１の外部に設けた駆動回路部から所定の通電パターンにより駆動電流が供給されると、コイル１４に発生する磁界とロータ１１側のロータマグネット２０からの磁界との作用によって、ロータ１１が回転軸３１と一体に回転する。ロータ１１が回転することにより、このロータ１１に取り付けられた複数の羽根１９を有するファン３もロータ１１と一体に回転する。ファン３が回転されることにより、コンピュータを構成する筐体に設けた開口を介して装置外部のエアーを吸引し、更に、筐体内を流通させ、筐体内に設けたヒートシンク中を流通しながら貫通口を介して筐体の外部に排気されることにより、発熱素子から発生する熱をコンピュータ本体の外部に放熱し、コンピュータ本体を冷却する。

次に、この駆動モータ１に用いられる軸受ユニット３０を更に詳細に説明する。

上述した駆動モータ１の回転軸３１を回転自在に支持する軸受ユニット３０は、図１及び図２に示すように、回転軸３１の周回り方向の支持を行うラジアル軸受３３と、回転軸３１のスラスト方向の一端を支持するスラスト軸受３４と、このラジアル軸受３３及びスラスト軸受３４を収納したハウジング３７と、ハウジング３７とラジアル軸受３３との間に形成され、ハウジング３７内部の残留空気等を排出する空気流通路（以下、「エアパス」ともいう。）として機能する連通路５０とを備える。

ラジアル軸受３３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３３は、ハウジング３７に充填される粘性流体である潤滑油４２と共に動圧流体軸受を構成するものであって、回転軸３１が挿通される内周面には、動圧発生溝４３，４４が形成されている。

動圧発生溝４３，４４は、図３に示すように、ラジアル軸受３３の内周面にＶ字状をなす一対の溝４３ａ，４４ａを周回り方向に複数形成して構成されている。動圧発生溝４３，４４は、Ｖ字状をなす一対の溝４３ａ，４４ａの先端側が回転軸３１の回転方向Ｒ１に向くように形成されている。ここでは、動圧発生溝４３，４４は、円筒状をなすラジアル軸受３３の軸方向に上下に並列して形成されていて、動圧発生溝４３が軸が開放されている軸露出側、動圧発生溝４４が軸が開放されない非軸露出側即ち後述するスラスト軸受３４側に形成されている。ラジアル軸受３３に設けられる動圧発生溝４３，４４の数や大きさは、ラジアル軸受３３の大きさや長さ等により適宜選択される。なお、このラジアル軸受３３は、真鍮、ステンレス又は高分子材料でもよい。また、ここでは、動圧発生溝をＶ字状に複数形成するように構成したが、これに限られるものではなく、内周面にＶ字状をなす複数の溝を周回り方向に連結溝により連続するように形成される、所謂ヘリングボーン形状に形成するように構成してもよい。

尚、ここでは、動圧発生溝を有する所謂動圧流体軸受としてラジアル軸受３３を形成するように構成したが、本発明を適用する軸受ユニットを構成するラジアル軸受は、これに限られるものではなく、回転軸３１の周回り方向の支持を行うものであればよく、例えば、滑り軸受、燒結含油軸受等であってもよい。

動圧流体軸受として形成されたラジアル軸受３３は、このラジアル軸受３３に挿通された回転軸３１が、中心軸ＣＬを中心に図３中矢印Ｒ１方向に連続して回転すると、ハウジング３７内に充填された潤滑油４２が動圧発生溝４３，４４内を流通し、回転軸３１の外周面とラジアル軸受３３の内周面との間に動圧を発生させて回転する回転軸３１を支持する。このとき発生する動圧は、回転軸３１の円滑な回転を実現する。

ハウジング３７は、図２、図４及び図５に示すように、ラジアル軸受３３の外周を囲むように筒状をなすハウジング本体３８と、ハウジング本体３８の一端側を閉塞するようにハウジング本体３８と一体に形成された一端部側部分を構成する底部閉塞部３９とからなる。ハウジング本体３８の他端部は、ハウジング本体３８の他端部側の開口部に設けられた締結部３８ａに、開口部を閉塞する略円環状に形成されたシール部材４０が設けられている。

底部閉塞部３９の内面側の中央部には、ラジアル軸受３３に支持された回転軸３１のスラスト方向の一端側に設けた軸受支持部３１ａを回転可能に支持するスラスト軸受３４が設けられる。

スラスト軸受３４は、樹脂により形成され、円弧状若しくは先細り状に形成された回転軸３１の軸受支持部３１ａを点で支持するピボット軸受として形成されている。尚、スラスト軸受３４は、ハウジング３７の底部閉塞部に一体に設けるように構成してもよい。

シール部材４０の中央部には、ハウジング３７に収納されたラジアル軸受３３に回転自在に支持された回転軸３１が挿通される軸挿通孔４１が設けられている。すなわち、シール部材４０の円環状の内周面が軸挿通孔４１となる。

ハウジング３７とシール部材４０とは、接着等により一体化されることで、ラジアル軸受３３及びスラスト軸受３４を密閉して収容するように形成されるとともに、回転軸３１が挿通される軸挿通孔４１を有するような構造とされる。

この軸挿通孔４１は、この軸挿通孔４１に挿通された回転軸３１が軸挿通孔４１の内周面に摺接することなく回転するように、軸部本体３１ｂ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４１は、その内周面と軸部本体３１ｂの外周面との間にハウジング３７内に充填された潤滑油４２がハウジング３７内から漏れを防止するに足る間隔の空隙４５を有するように形成される。このように、回転軸３１との間にハウジング３７内に充填された潤滑油４２の漏れを防止するようにした空隙４５が形成されるように軸挿通孔４１を形成したシール部材４０は、オイルシール部として機能する。

回転軸３１の軸挿通孔４１の内周面と対向する外周面には、テーパ部４７が設けられている。テーパ部４７は、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４１の内周面との間に形成される空隙４５をハウジング３７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４７は、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４１の内周面とによって形成される空隙４５に圧力勾配を形成し、ハウジング３７内に充填された潤滑油４２をハウジング３７の内部に引き込む力が発生する。回転軸３１の回転時に、潤滑油４２がハウジング３７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３３の動圧発生溝４３，４４に潤滑油４２が確実に浸入して動圧を発生させ、回転軸３１の安定した支持が実現され、しかもハウジング３７に充填された潤滑油４２の漏洩を防止できる。

ハウジング３７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３７には通路形成部材３４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。例えば、ハウジング３７は、ＰＯＭ（ポリアセタール）等からなるが、ポリイミド、ポリアミド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（登録商標））、ナイロン等の合成樹脂を用いて形成してもよい。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）、液晶ポリマー等の合成樹脂を用いてもよい。

回転軸３１は、図２に示すように、一端側の軸受支持部３１ａをスラスト軸受３４によって支持され、軸部本体３１ｂの外周面をラジアル軸受３３により支持され、他端側に設けた取付部３２側をハウジング本体３８の上部閉塞部４０に設けた軸挿通孔４１から突出されてハウジング３７に支持されている。この取付部３２には、例えば回転体である駆動モータ１のロータ１１が取り付けられる。ここで、軸部本体３１ｂと取付部３２は、略同径に形成されている。

ハウジング３７とラジアル軸受３３との間には連通路５０が形成される。この連通路５０は、ラジアル軸受３３から突出した回転軸３１のスラスト方向の一端部と他端部とを連通する。即ち、連通路５０は、スラスト軸受３４が設けられた底面側である一端側とシール部材４０が設けられた上面側である他端側とを連通する。

この連通路５０は、図２及び図６に示すように、ラジアル軸受３３の外周面３３ａとハウジング３７のハウジング本体３８の内周面３７ａとの間のスラスト方向に形成された第１の通路５１と、ラジアル軸受３３のスラスト軸受３４が設けられた側の一端側の面である底面３３ｂとハウジング３７の底部閉塞部３９との間に形成された第２の通路５２と、ラジアル軸受３３の一端側の面で反対側の面である他端側の面である上面３３ｃとハウジング３７のシール部材４０との間に形成された第３の通路５３とからなる。

この第１の通路５１は、回転軸３１の略軸方向に形成されている。そして、第１の通路５１の軸方向に直交する断面形状は、少なくとも一つの鋭角を含む形状とされている。第１の通路５１の断面形状のこの鋭角は、毛管現象（毛細管現象）を生じさせ、エアパスを確保できる程度の鋭角とされている。

このような第１の通路５１を形成するために、ラジアル軸受３３の外周面は、略円筒状に形成され、ハウジング３７の内周面３７ａは、断面が多角形と円弧とを組み合わせた形状として三円弧形状の筒状に形成されている。ここで、三円弧形状とは、三角形と円弧とを組み合わせた形状であり、すなわち、三角形の各辺が円弧状に形成された形状である。

このように、内周面３７ａの断面が三円弧形状に形成されたハウジング３７と、外周面の断面が円形状に形成されたラジアル軸受３３との間には、円周上に３箇所の第１の通路５１が形成され、この通路の断面は、断面の周面方向の少なくとも一の端部の位置において、ラジアル軸受３３の周面に対して、断面の周面方向の中心の位置における半径方向よりも、小さい角度で接するような形状とされており、換言すると、少なくとも一つの鋭角を含む形状とされている。

このようなラジアル軸受３３及びハウジング３７の間に形成される第１の通路５１の軸方向の断面は、ラジアル軸受３３の周面に対して鋭角に接する部分を１つ以上である２つ有した形状とされている。

第２の通路５２は、ラジアル軸受３３がハウジング３７内に圧入される際に、底部閉塞部３９から所定の距離を有した状態に固定されていることにより、ラジアル軸受３３の底面３３ｂと底部閉塞部３９との間に形成される。すなわち、ラジアル軸受３３の底面３３ｂと底部閉塞部３９との間の空隙が、第２の通路５２として機能する。さらに、ハウジング３７の底部閉塞部３９には、第１の通路５１が形成される位置に対応した傾斜部３９ａと、この傾斜部３９ａが設けられた部分を除いて円周状に設けられる断部３９ｂが形成されている。この傾斜部３９ａにより、第２の通路５２の断面積が大きく形成され、さらにエアパスとしての機能を高める。尚、第２の通路５２は、これに限られるものではなく、ラジアル軸受３３の底面３３ｂ又は底部閉塞部３９の内面側に溝を形成することで、ラジアル軸受３３の底面３３ｂと底部閉塞部３９との間に形成するように構成してもよい。

第３の通路５２は、ハウジング３７に固定されたラジアル軸受３３の上面３３ｃとハウジング３７のシール部材４０との間に形成される。すなわち、ラジアル軸受３３の上面３３ｃとシール部材４０との間の空隙が、第３の通路５３として機能する。尚、第３の通路５３は、これに限られるものではなく、ラジアル軸受３３の上面３３ｃ又はシール部材４０の内面側に溝を形成することで、ラジアル軸受３３の上面３３ｃとシール部材４０との間に形成するように構成してもよい。

以上のように構成された第１乃至第３の通路５１，５２，５３からなる連通路５０は、ラジアル軸受３３から突出した回転軸３１の開放側、非開放側を連通して両領域の圧力を短絡することで非開放側の静圧低下を防止している。ここで、回転軸３１の開放側（以下、「軸開放側」ともいう。）は、ラジアル軸受３３の上面側、すなわち、軸挿通孔４１が設けられた側をいい、回転軸３１の非開放側（以下、「非軸開放側」ともいう。）は、ラジアル軸受３３の底面側、すなわち、スラスト軸受３４が配置された側をいう。

この連通路５０は、ラジアル軸受３３から突出した回転軸３１の開放側、非開放側を連通しているため、回転軸３１とハウジング３７とが相対的に回転し、動圧が発生したときにも、回転軸３１が開放されていない側である非軸開放側の軸端の静圧が低下して負圧が発生することを防止できる。よって、連通路５０は、内部に発生した負圧や温度上昇により発生するハウジング３７内の残留空気や潤滑油中に溶解する空気の膨張による潤滑油の押し出しや、この空気の膨張による回転軸３１の押し出しを防止することができる。

また、連通路５０は、後述のようにハウジング３７を組み立てた後に回転軸３１を挿入する際の空気抜きとしての機能も有する。すなわち、回転軸３１の外周面とラジアル軸受３３の内周面との空隙量は、通常数ミクロンメートルであり、しかも潤滑油も充填されていることから、エアパスとしての連通路５０が設けられていない場合には、回転軸３１の挿入工程が困難となっていたのに対し、回転軸３１を挿入する際の空気抜きとしての役割を発揮して、回転軸３１の挿入工程を容易とする。

このように、エアパスとしての機能を有する連通路５０は、回転軸３１を挿入する際の空気抜きとしての役割と、回転軸３１が回転することにより発生する負圧や、温度上昇によって、軸受ユニット内部の残留空気が膨張した場合の圧力短絡としての役割を有する。

さらに、この連通路５０は、図６に示すように、スラスト方向に形成された第１の通路５１が上述のように、その断面形状が毛管現象を生じさせる程度の鋭角を少なくとも一つ有する形状とされていることから、第１の通路５１内に潤滑油が存在する場合にも、その毛管現象により、図７に示すように、鋭角が設けられている部分に向けて図７中矢印Ｔ１，Ｔ２方向に潤滑油が引き付けられ、その結果として、第１の通路５１の中央部には必ずエアパスとしての空気流通路Ａ_Ｐが形成されることとなる。よって、連通路５０は、断面形状が例えば製作工程のみを考慮した略円形状に形成された場合には、充填された潤滑油が連通路内に溜まってエアパスを塞ぐことにより機能を十分に発揮しない等の問題が発生したのに対し、粘性流体の溜まりを防止して、確実にエアパスを確保することで、エアパスとしての機能を十分に発揮することができる。

ここで、第１の通路５１の断面積、及びこの断面が有する鋭角の大きさは、使用される潤滑油の粘性並びにハウジング及びラジアル軸受の材質等を考慮して決定することで、第１の通路は、さらに適正なエアパス機能を有するように構成することが可能となる。

尚、連通路５０の第１の通路５１を形成するためのハウジング内周面３７ａの断面形状として、三円弧形状としたが、これに限られるものではなく、多角形と円弧とを組み合わせた形状であればよく、すなわち、多角形の各辺又はその一部の辺が円弧状に形成された形状であればよい。例えば、図８に示すように、ハウジング６１の内周面６１ａをその断面が六角形の一部の辺が円弧状に形成された形状の筒状に形成してもよい。

また、連通路５０の第１の通路を形成するための、ラジアル軸受の外周面と、ハウジングの内周面との形状は、これに限られるものではなく、ラジアル軸受の外周面を略円筒状に形成し、ハウジングの内周面をその断面が多角形の筒状に形成してもよい。例えば、図９に示すように、ハウジング６２の内周面６２ａをその断面が六角形の筒状に形成してもよい。

さらに、連通路５０の第１の通路を形成するために、ラジアル軸受の外周面を多角形又は多角形と円弧とを組み合わせた形状の筒状に形成し、ハウジングの内周面を略円筒状に形成してもよい。例えば、図１０に示すように、ラジアル軸受６３の外周面６３ａをその断面が八角形の筒状に形成し、ハウジング６４の内周面６４ａを略円筒状に形成してもよい。

また、図１１に示すように、ハウジング６５側に断面が略矩形の溝６５ａを設けその一方の縁６５ｂがラジアル軸受３３の周面に対して鋭角に接するような形状に形成してもよい。

上述したように構成された本発明が適用された軸受ユニット３０を製造する工程を説明する。

軸受ユニット３０を製造するには、ラジアル軸受３３及びスラスト軸受３４の外側にハウジング本体３８を取り付けることで仮組立をする。この状態で、ハウジング本体３８の開口部をシール部材４０により閉塞して接着する。次に、粘性流体４２（潤滑油）を充填して、最後に回転軸３１を挿入する。このとき、連通路５０が設けられており、空気抜き（エアパス）として確実に機能するので、回転軸３１の挿入工程が容易となる。

以上のように構成された軸受ユニット３０は、回転軸３１を支持したラジアル軸受３３及びスラスト軸受３４をハウジング３７により包囲することで潤滑油の漏洩防止に非常に有用であるが回転軸３１が回転すると同時に発生する、潤滑油中の残留空気や溶解された空気の膨張による潤滑油の押し出しが生じやすいという欠点を解決する。

すなわち、この軸受ユニット３０は、経路がラジアル軸受３３の軸受下端−通路−軸受上端となる連通路５０を設け、この連通路５０がエアパスとして機能することで、密閉された側の下端である非軸開放側の静圧低下を緩和することができるので残留空気の押し上げによる潤滑油の漏洩を防止できる。

また、軸受ユニット３０において、連通路５０の軸方向に形成される第１の通路５１は、上述のように、その断面形状が毛管現象を生じさせることで、通路内部に粘性流体が溜まることを防止して、粘性流体の溜まりにより通路が塞がれてエアパスとしての機能が低下してしまうことを防止し、確実にエアパスを確保してその機能を十分に発揮させることができる。

本発明が適用された軸受ユニット３０は、確実にエアパスとして機能する連通路５０を設けることにより回転軸３１とハウジング３７との相対的な回転によるハウジング３７内の圧力の低下を防止できるとともに、ハウジング３７内に充填された潤滑油４２等の粘性流体に混入した残留空気の排出を良好に行うことができるので、ハウジング３７内の圧力の低下により残留空気が膨張してしまうことによるハウジング３７内部の潤滑油４２が軸受ユニット外部に押し出されてしまう漏洩現象の発生を防止し、長期間にわたり潤滑油を確実に保持でき、良好な潤滑性能を維持できる。

本発明を適用した駆動モータ１は、ステータ１２に対してロータ１１を回転可能に支持する軸受ユニット３０を備えることにより、潤滑油の漏洩を防止して良好な潤滑性能を長期間にわたって維持することを可能とする。

本発明に係る軸受ユニットは、放熱装置の冷却ファンモータやディスクドライブのスピンドルモータの軸受として用いられるのみならず、各種の駆動モータの軸受として用いることができる。

更に、本発明に係る軸受ユニットは、駆動モータに限らず、回転軸を備える機構や軸に対し回転する部品を支持する機構に広く用いることができる。

本発明を適用した駆動モータの構成を示す断面図である。 本発明を適用した軸受ユニットの断面図である。 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。 本発明を適用した軸受ユニットの分解斜視図である。 軸受ユニットを構成するハウジング本体を示す平面図である。 本発明を適用した軸受ユニットの連通路を示す図であり、図２に示すＸ−Ｘ’断面図である。 ハウジングとラジアル軸受との間に形成されるスラスト方向の通路を示す拡大断面図である。 連通路を形成するハウジング及びラジアル軸受の他の例を示す断面図である。 連通路を形成するハウジング及びラジアル軸受の更に他の例を示す断面図である。 連通路を形成するハウジング及びラジアル軸受の更に他の例を示す断面図である。 連通路を形成するハウジング及びラジアル軸受の更に他の例を示す断面図である。 従来用いられている軸受ユニットを示す断面図である。

符号の説明

１ 駆動モータ、 １１ ロータ、 １２ ステータ、 １３ ステータヨーク、 １７ ロータヨーク、 ３０ 軸受ユニット、 ３１ 回転軸、 ３３ ラジアル軸受、 ３４ スラスト軸受、 ３７ ハウジング、 ３８ ハウジング本体、 ３９ 底部閉塞部、 ４０ シール部材、 ４１ 軸挿通孔、 ４２ 潤滑油、 ４３，４４ 動圧発生溝、 ４５ 空隙、 ４７ テーパ部、 ５０ 連通路、 ５１ 第１の通路、 ５２ 第２の通路、 ５３ 第３の通路

Claims (4)

1. 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、
   上記ラジアル軸受及び上記スラスト軸受の外側に設けられ、粘性流体が充填されたハウジングと、
   上記ハウジングと一体化されることにより上記ラジアル軸受及び上記スラスト軸受を密閉して収容するように形成されるとともに、上記軸が挿通される軸挿通孔を有するシール部材と、
   上記ハウジングと上記ラジアル軸受との間に形成され、上記ラジアル軸受から突出した軸のスラスト方向の上記一端側と他端側とを連通し、上記ハウジング内部の空気を排出する通路とを備え、
   上記通路の断面形状が、少なくとも一つの鋭角を含む形状である軸受ユニット。
2. 上記ラジアル軸受の外周面は、軸方向の断面形状が円形に形成され、
   上記ハウジングの内周面は、軸方向の断面形状が多角形に形成され、
   上記通路は、上記ハウジングの内周面と、上記ラジアル軸受の外周面との間に形成される請求項１記載の軸受ユニット。
3. 上記ラジアル軸受の外周面は、軸方向の断面形状が円形に形成され、
   上記ハウジングの内周面は、軸方向の断面形状が多角形と円弧とを組み合わせた形状に形成され、
   上記連通路は、上記ハウジングの内周面と、上記ラジアル軸受の外周面との間に形成される請求項１記載の軸受ユニット。
4. ステータに対してロータを回転可能に支持する軸受ユニットを備えた駆動モータにおいて、
   上記軸受ユニットは、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、
   上記ラジアル軸受及び上記スラスト軸受の外側に設けられ、粘性流体が充填されたハウジングと、
   上記ハウジングと一体化されることにより上記ラジアル軸受及び上記スラスト軸受を密閉して収容するように形成されるとともに、上記軸が挿通される軸挿通孔を有するシール部材と、
   上記ハウジングと上記ラジアル軸受との間に形成され、上記ラジアル軸受から突出した軸のスラスト方向の上記一端側と他端側とを連通し、上記ハウジング内部の空気を排出する通路とを備え、
   上記通路の断面形状が、少なくとも一つの鋭角を含む形状である軸受ユニットである駆動モータ。

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