JP2008020058A - 流体軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適正量の潤滑剤を内部空間に注入可能の流体軸受装置を提供する。
【解決手段】ラジアル軸受隙間Ｒの一端側に第１気液界面Ｐ１を設けると共に、他端側に第２気液界面Ｐ２を設けた。これにより、第１フランジ部（ハブ３）が外径側へ延び、第１気液界面Ｐ１が外部から確認しにくい場合でも、第２気液界面Ｐ２を確認しながら軸受装置内部へ注油することができるため、適量の注油が可能となる。よって、油不足や油過多による不具合を回避することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、軸受隙間に生じる潤滑剤の潤滑膜で、軸部を回転可能に支持する流体軸受装置に関する。

流体軸受装置は、その高回転精度および静粛性から、情報機器、例えばＨＤＤ等の磁気ディスク駆動装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ等の光ディスク駆動装置、ＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク駆動装置等のスピンドルモータ用、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、あるいは電気機器の冷却ファン等に使用されるファンモータなどの小型モータ用として好適に使用可能である。

例えば、特許文献１には、軸部及び軸部に設けられたディスクハブと、内周に軸部を挿入した軸受スリーブと、軸受スリーブを内周に保持し、一端側が開口し他端側が閉口したハウジングとを備え、軸部の外周面と軸受スリーブの内周面との間にラジアル軸受隙間が形成された流体軸受装置が示されている。ラジアル軸受隙間を含む軸受装置内部の空間は、潤滑剤で満たされている。ハウジング開口側では、軸受装置の内部に充満された潤滑油が大気に開放し、気液界面が形成される。一方、ハウジング閉口側では、潤滑油で満たされた空間がハウジングで閉塞されるため、気液界面は形成されない。

特開２００５−３３１０３４号公報

上記のような流体軸受装置では、各部材を組立てた後、ハウジング開口側から軸受装置の内部に潤滑油を注入する。しかし、上記の軸受装置では、ディスクハブが気液界面を越えて外径側へ延びているため、外部から気液界面を確認しにくく、適正な注油量の管理が困難となる。このため、軸受内部への注油量に過不足が生じ、油不足による軸受装置の潤滑不良や、油過多による油漏れを招く恐れがある。

本発明の課題は、流体軸受装置の内部空間へ潤滑剤を注入する際、注入量の管理を容易化し、潤滑不良等の不具合を防止することにある。

前記課題を解決するため、本発明では、軸部と、軸部に設けられた第１フランジ部と、内周に軸部を挿入した外側部材と、軸部の外周面と外側部材の内周面との間に形成されたラジアル軸受隙間とを備え、ラジアル軸受隙間を含む空間に潤滑剤を充満した流体軸受装置において、ラジアル軸受隙間の一端側に第１気液界面を第１フランジ部に接して形成し、第１フランジ部が第１気液界面を越えて外径側に延び、さらに、ラジアル軸受隙間の他端側に第２気液界面を形成したことを特徴とする。

このように本発明では、ラジアル軸受隙間の一端側に第１気液界面を設けると共に、他端側に第２気液界面を設けた。これにより、軸受装置内部へ潤滑剤を注入する際、外径側へ延びた第１フランジ部に妨げられて第１気液界面を確認しにくい場合でも、第２気液界面を確認しながら注入することができる。よって、適量の注入が可能となり、潤滑剤不足や潤滑剤過多による不具合を回避することができる。

この軸受装置において、例えば、ラジアル軸受隙間の一端側に第１シール空間を形成し、この第１シール空間内に第１気液界面を径方向で移動可能に保持すると共に、ラジアル軸受隙間の他端側に第２シール空間を形成し、この第２シール空間内に第２気液界面を軸方向で移動可能に保持する構成をとることもできる。この構成により、潤滑油の外部への漏れ出しを防止することができる。

あるいは、ラジアル軸受隙間の一端側に第１シール空間を、他端側に第２シール空間をそれぞれ形成し、第１シール空間内に保持される第１気液界面、および第２シール空間に保持される第２気液界面が共に軸方向で移動可能となるよう構成してもよい。

この場合、第１シール空間に比べて第２シール空間を内周側に配した構成とすることもできる。通常、シール空間の半径方向隙間は、使用する潤滑油の性質等により所定の範囲内に設定されるため、上述の構成とすることで、第２気液界面の表面積は、第１気液界面の表面積より小さくなる。これにより、第２気液界面の軸方向への変動割合（感度）を第１気液界面のそれに比べて向上させることができ、実質的な注油口となる第２シール空間における油面管理を容易かつ高精度に行うことが可能となる。

また、この軸受装置において、ラジアル軸受隙間の少なくとも一方の端部とその端部側の気液界面との間に、スラスト軸受隙間を設けることができる。例えばラジアル軸受隙間の両端側にスラスト軸受隙間を設けた場合、モーメント力に対するスラスト方向の軸受剛性を向上させることができる。

また、この軸受装置の軸部に第２フランジ部を設け、第２フランジ部の外周面と接して第２気液界面を形成するとともに、第２フランジ部の端面と接してスラスト軸受隙間を形成してもよい。

また、この軸受装置に、第２気液界面の大気側の空間を閉塞する蓋部材を設けると、軸受装置の内部空間に異物が混入することを防止できる。さらにこの閉塞された大気空間に連通する通気手段を設けると、この大気空間の圧力を適正に保つことができる。

以上のように、本発明によると、流体軸受装置の内部空間へ潤滑剤を注入する際、外部から確認しやすい場所に気液界面を設けることにより、注入量の管理が容易化され、適量の潤滑剤の注入が可能となるため、潤滑不良等の不具合を防止することができる。

以下、本発明の第１実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。

図１は本発明の第１実施形態に係る流体軸受装置（動圧軸受装置）１を組み込んだファンモータ１００の縦断面図を、図２は同ファンモータ１００の平面図をそれぞれ示している。このファンモータ１００はいわゆるシロッコファンモータと呼ばれるもので、軸部２及び軸部２の一端に装着された第１フランジ部としてのハブ３を回転自在に支持する動圧軸受装置１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、これらを収容するケーシング６とを備え、冷却すべき部品（図１中１点鎖線で示す部品）に取り付けられる。ハブ３の内径側にはロータマグネット５が固定されると共に、その外径側には複数枚のファン（羽根）７が円周方向に亘って立設される。この実施形態では、ケーシング６の外壁部６ａの円周方向一部領域に開口部６ｂが設けられている。この開口部６ｂは、ファンモータ１００の駆動時、外径側に送られる排気流の排気口として作用する。また、ケーシング６の上面６ｃには、孔６ｃ１が形成される。

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との間の励磁力でロータマグネット５が回転し、それによって、軸部２、ハブ３、およびハブ３を介して軸部２に取り付けられた複数枚のファン７が一体に回転する。このファン７の回転により、孔６ｄ１から吸気流が軸方向下側（図１中矢印Ｘの方向）に向けて引き込まれるとともに、外径方向（図１中矢印Ｙの方向）への気流を生じ、この気流により押し出される形で、開口部６ｂから気流Ｚが排出される。

動圧軸受装置１は、図３に示すように、軸部２と、軸部２の一端に設けられた第１フランジ部としてのハブ３と、軸部２の他端に設けられた第２フランジ部としてのシール部１２と、内周に軸部２を挿入した外側部材としての軸受９と、軸受９の一端開口部を閉口する蓋部材１３とを備える。軸受９は、円筒状の金属部１０と、金属部１０を内周に保持す
る保持部１１とで構成される。尚、説明の便宜上、ハブ３側を上側、シール部１２側を下側として、以下の説明を進める。

軸部２の外周面２ａと軸受９の金属部１０の内周面１０ａとの間に、ラジアル軸受隙間Ｒが形成される。ラジアル軸受隙間Ｒを含む空間には、潤滑剤として例えば潤滑油が満たされる。ラジアル軸受隙間Ｒの一端側の第１気液界面Ｐ１は、ハブ３と軸受９との間に形成される第１シール空間Ｓ１内に径方向で移動可能に保持され、ラジアル軸受隙間Ｒの他端側の第２気液界面Ｐ２は、シール部１２の外周面１２ａと軸受９との間に形成される第２シール空間Ｓ２に軸方向で移動可能に保持される。ラジアル軸受隙間Ｒの一端部と第１気液界面Ｐ１との間には、第１スラスト軸受隙間Ｔ１が形成され、ラジアル軸受隙間Ｒの他端部と第２気液界面Ｐ２との間には、第２スラスト軸受隙間Ｔ２が形成される。

軸部２は、ＳＵＳ鋼等の金属材料で円筒状に形成される。例えば、軸部２の外周面２ａのうち、ハブ３やシール部１２が固定される箇所に、抜け止めや接着剤溜りとして機能する凹部を設けても良い。

ハブ３は、例えば軸部２をインサート部品とした樹脂の射出成形により軸部２と一体成形され、図１に示すように、円盤状の基部３ａと、基部３ａの外径端から下方へ向けて延びた円筒部３ｂと、円筒部３ｂの下端から外径へ向けて延びた鍔部３ｃとを備える。基部３ａの下側端面３ａ１は、軸受９の保持部１１の上側端面１１ａと第１スラスト軸受隙間Ｔ１を介して対向する。円筒部３ｂの内周には、ヨーク８を介してロータマグネット５が固定される。鍔部３ｃには、ファン７が取り付けられる。

シール部１２は、金属材料あるいは樹脂材料で環状に形成される。シール部１２の上側端面１２ｂは、第２スラスト軸受隙間Ｔ２を介して保持部１１の第１の肩面１１ｄと対向する。シール部１２の外周面１２ａは下方へ向けて漸次縮径したテーパ状に形成される。このテーパ状の外周面１２ａと軸受９の保持部１１の大径内周面１１ｅとの間に、下方へ向けて径方向幅が漸次拡大した第２シール空間Ｓ２が形成される。このシール部１２は、軸部２の抜け止めとしても作用する。

軸受９は軸方向両端に開口し、円筒状の金属部１０と、金属部１０を内周に保持する保持部１１とで構成される。金属部１０の内周面１０ａの横断面形状は、軸方向で一定であるとともに、大径内周面１０ａ１及び小径内周面１０ａ２が円周方向で交互に現れる、いわゆるステップ形状を呈する（図３（ｂ）参照）。このステップ形状の内周面１０ａは、軸部２の回転時に、ラジアル軸受隙間Ｒの潤滑油に動圧作用を発生させるラジアル動圧発生部として機能する。

保持部１１の上側端面１１ａの全面又は一部環状領域には、例えば複数の動圧溝がスパイラル形状に配列された状態で形成される（図示省略）。軸部２の回転時には、この動圧溝形成領域が、第１スラスト軸受隙間Ｔ１の潤滑油に動圧作用を発生させるスラスト動圧発生部として機能する。また、保持部１１の上側端面１１ａの外径側には、外径へ向けて傾斜したテーパ面１１ｂが形成される。このテーパ面１１ｂとハブ３の基部３ａの下側端面３ａ１との間に、外径へ向けて軸方向幅が漸次拡大した第１シール空間Ｓ１が形成される。

保持部１１の内周面には、軸部２の外周面２ａと対向する小径内周面１１ｃと、シール部１２の外周面１２ａと対向する大径内周面１１ｅと、蓋部材１３が固定される固定面１１ｇとが形成される。小径内周面１１ｃと大径内周面１１ｅとの間に形成される径方向の肩面（以下、第１の肩面１１ｄ）の全面又は一部環状領域には、例えば複数の動圧溝がスパイラル形状に配列された状態で形成される（図示省略）。軸部２の回転時には、この動圧溝形成領域が、第２スラスト軸受隙間Ｔ２の潤滑油に動圧作用を発生させるスラスト動圧発生部として機能する。

このような軸受９は、いわゆる電鋳加工により形成される金属部１０をインサート部品として、樹脂で射出成形される。具体的には、マスター軸を電解質溶液に浸漬した状態で通電し、マスター軸の外周に金属部１０を析出させる。このとき、マスター軸の外周面に金属部１０の内周面１０ａの形状に対応する成形部を設け、この成形部を転写することにより金属部１０の内周面１０ａを形成する。本実施形態では、外周面がステップ形状のマスター軸を用いることで、金属部１０の内周面１０ａが図３（ｂ）に示すようなステップ形状に形成される。このようにマスター軸の形状を転写して金属部１０の内周面１０ａを成形する場合、マスター軸の高精度に加工し、外周面の表面性状を高めておくことにより、金属部１０の内周面１０ａの表面精度を高めることができる。

このようにして形成されたマスター軸及び金属部１０の一体品を、インサート部品として金型内に配置し、キャビティ内に樹脂を射出することにより保持部１１を成形する。本実施形態では、保持部１１とケーシング６とが一体に成形される。樹脂の固化後、マスター軸を金属部１０及び保持部１１からなる軸受９から分離することにより、軸受９が形成される。

蓋部材１３は、金属材料や樹脂材料で形成され、大径内周面１１ｅと固定面１１ｇとの間に形成される径方向の肩面（以下、第２の肩面１１ｆ）に当接することにより軸受９に対して位置決めされ、固定面１１ｇに接着、圧入、溶接、溶着等の適宜の手段で固定される。この蓋部材１３により、第２気液界面Ｐ２の大気側の空間が閉塞され、軸受装置の内部空間への異物の侵入を防止できる。この閉塞された大気空間と外気とを連通する通気手段として、蓋部材１３の中央部に貫通孔１３ａが形成される。これにより、閉塞された大気空間の圧力バランスを適正に保つことができる。尚、図３では貫通孔１３ａが蓋部材１３の中央部の一箇所に形成されているが、これにかぎらず、例えば円周方向の複数箇所に形成してもよい。また、通気手段は蓋部材１３の貫通孔１３ａに限らず、例えば保持部１１に径方向の貫通孔を形成し、この径方向の貫通孔で通気手段を構成してもよい。あるいは、通気手段が特に必要のない場合は、前記の閉塞された大気空間を密閉してもよい。また、蓋部材１３がなくても問題ない場合は、これを省略することができる。

軸部２が回転すると、ラジアル軸受隙間Ｒのうち、金属部１０の大径内周面１０ａ１と軸部２の外周面２ａとの間に形成される幅広部Ｒ１の潤滑油が、金属部１０の小径内周面１０ａ２と軸部２の外周面２ａとの間に形成される幅狭部Ｒ２に押し込まれることにより、圧力が高められる。この動圧作用により、軸部２がラジアル方向に非接触支持される。これと同時に、第１スラスト軸受隙間Ｔ１の潤滑油の圧力が、保持部１１の上側端面１１ａに形成された動圧溝により高められると共に、第２スラスト軸受隙間Ｔ２の潤滑油の圧力が、保持部１１の第１の肩面１１ｄに形成された動圧溝により高められる。この動圧作用により、軸部２がスラスト方向に非接触支持される。このように、スラスト軸受隙間Ｔ１、Ｔ２を軸方向で離隔した２箇所に設けることにより、優れたモーメント剛性を得ることができる。

このとき、ラジアル軸受隙間の両端側に、断面楔状の第１シール空間Ｓ１及び第２シール空間Ｓ２が形成され、このシール空間Ｓ１、Ｓ２内に気液界面Ｐ１、Ｐ２が保持される。このシール空間Ｓ１、Ｓ２の毛細管力により、潤滑油が軸受装置の内部側に引き込まれ、潤滑油の漏れ出しが防止される。また、シール空間Ｓ１、Ｓ２が温度変化に伴う潤滑油の体積膨張を吸収するバッファ機能を果たすことにより、常にシール空間Ｓ１、Ｓ２内に気液界面Ｐ１、Ｐ２が保持され、高温環境下での油漏れを防止できる。本実施形態では、ラジアル軸受隙間Ｒの両端側にシール空間Ｓ１、Ｓ２が形成されるため、各シール空間の容積を縮小することができ、軸受装置の小型化を図ることができる。さらに、第１シール
空間Ｓ１が軸受９の上側端面の外径側に設けられたテーパ面１１ｂとハブ３の基部３ａの下側端面３ａ１とで形成されることにより、軸受装置の軸方向寸法および径方向寸法を拡大することなく第１シール空間を形成できるため、軸受装置の更なる小型化が可能となる。

以下、上記構成の動圧軸受装置１の組立工程を説明する。

まず、軸部２の上端部にハブ３を設け、この軸部２及びハブ３を軸受９の内周に挿入した後、軸部２の下端にシール部１２を固定する。この状態で、ラジアル軸受隙間Ｒの下端側、すなわち第２シール空間Ｓ２側から軸受装置の内部空間に潤滑油を注入する。第１シール空間Ｓ１まで達した潤滑油は、毛細管力により幅狭側（内径側）に引き込まれるため、第１気液界面Ｐ１は第１シール空間Ｓ１内に留まる。さらに潤滑油を注入し、第２気液界面Ｐ２が第２シール空間Ｓ２内に達すると、注入が完了する。

本実施形態では、図１に示すように、第１気液界面Ｐ１がハブ３で覆われているため、第１シール空間Ｓ１側から潤滑油を注入することは極めて困難である。本発明では、ラジアル軸受隙間Ｒの他端側、すなわち、外部から確認しやすい第２シール空間Ｓ２側に第２気液界面Ｐ２が形成されることにより、軸受内部への注油が簡易化されるため、組立工程が簡易化できる。また、注油量の管理も簡単に行えるため、適正な量の注油が可能となり、油不足による潤滑不良や、油過多による油漏れを回避することができる。

注油完了後、保持部１１の下端に設けられた固定面１１ｇに蓋部材１３を固定し、動圧軸受装置１が完成する。

本発明は、上記の実施形態（第１実施形態）に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記実施形態と同様の構成、機能を有する部位には、同一符号を付し、説明を省略する。

例えば、第１実施形態では、保持部１１の上側端面１１ａと、この面に対向するハブ３の基部３ａの下側端面３ａ１との間に、第１シール空間Ｓ１を形成し、この第１シール空間Ｓ１内で、第１気液界面Ｐ１を半径方向に移動可能に保持した場合を説明したが、この構成に限ることはない。例えば、第１シール空間Ｓ１内で、第１気液界面Ｐ１を軸方向に移動可能に保持する構成を採ることも可能である。

図５は、第２実施形態に係る動圧軸受装置２１の縦断面図を示しており、軸部２２と、軸部２２の一端に設けられた第１フランジ部としてのハブ２３と、内周に軸部２２を挿入した外側部材２４と、軸部２２の他端に設けられた第２フランジ部としてのシール部２８とを主に備える。外側部材２４は、ハウジング部２５と、ハウジング部２５の内部に収容される円筒状の軸受スリーブ２６とで構成される。以下、主に第１実施形態との構成上の違いを中心に説明を進める。

ハウジング部２５の外周上端面２５ａは、この実施形態ではテーパ形状をなし、ラジアル方向に対向するハブ２３の円筒部２３ｂの内周面２３ｂ１との間に、その半径方向寸法が軸方向下方に向かうにつれて拡大する第１シール空間Ｓ１を形成している。従い、後述するように、動圧軸受装置２１の内部空間を潤滑油で満たした状態では、第１気液界面Ｐ１が第１シール空間Ｓ１内に保持され、かつ、この気液界面Ｐ１が軸方向に移動可能に保持されるようになっている。

また、ハウジング部２５の内周下端面２５ｂは、図５に示すように、ラジアル方向で軸部２２に固定されるシール部２８の外周面２８ａと対向する。そして、これら内周下端面２５ｂと外周面２８ａとの間には、第２気液界面Ｐ２を保持する第２シール空間Ｓ２が形成される。ここで、第２気液界面Ｐ２は、例えば注油時、第２シール空間Ｓ２内を軸方向に移動可能である。なお、この実施形態でも、シール部２８の外周面２８ａはテーパ形状をなすことから、第２シール空間Ｓ２は、その半径方向寸法が軸方向下方に向かうにつれて拡大する形状をなす。

なお、ハウジング部２５は、この実施形態では、その下端部に、本来、動圧軸受装置２１を組み込むべき装置（モータなど）の構成要素であって、その内側にハウジング部２５を取り付けるべき部材２７（組み込むべき装置により呼び名は異なるが、例えばモータベースやブラケットなど）を一体的に形成している。また、この実施形態では、取り付け部材２７に、ハブ２３の円筒部２３ｂの外周面２３ｂ２と対向する部分２７ａが設けられ、この対向部２７ａの対向面２７ａ１と、外周面２３ｂ２との間でシール空間が形成されている。

ハウジング部２５の内周に固定される軸受スリーブ２６は、その内周に軸部２２を挿入した状態では、内周面２６ａと軸部２２の外周面２２ａとの間にラジアル軸受隙間Ｒを形成する。また、この実施形態では、軸受スリーブ２６の上側端面２６ｂにスラスト動圧発生部を設け、これと対向する下側端面２３ａ１との間を第１スラスト軸受隙間Ｔ１とし、このスラスト軸受隙間Ｔ１に潤滑油の動圧作用を発生させるようにしている。そのため、軸受スリーブ２６の上側端面２６ｂとこれに対向する基部２３ａの下側端面２３ａ１との間のスラスト隙間は、ハウジング部２５の上側端面２５ｃと下側端面２３ａ１との間のスラスト隙間よりも小さくなるよう構成されている。

第２スラスト軸受隙間Ｔ２は、軸受スリーブ２６の下側端面２６ｃとシール部２８との間に形成され、軸部２２の回転時、下側端面２６ｃに形成されたスラスト動圧発生部により、このスラスト軸受隙間Ｔ２内に潤滑油の動圧作用を発生させるようになっている。

このように構成することで、アセンブリ後の段階では、外部からは注油が困難な箇所に第１シール空間Ｓ１を形成する場合であっても、外部から確認しやすい側に第２シール空間Ｓ２を形成することで、軸受内部への注油を目視で容易に行うことができる。特に本実施形態のように、ハウジング部２５をその内周に取り付けるべき部材（ブラケットなど）２７と一体に形成した場合には、有効な手段となる。

また、この実施形態のように、第１シール空間Ｓ１をハウジング部２５の外径側に形成し、第２シール空間Ｓ２をハウジング部２５の内径側に形成することで、実質的な注油口となる、第２シール空間Ｓ２の第２気液界面Ｐ２の表面積を第１シール空間Ｓ１の第１気液界面Ｐ１のそれよりも容易に小さくすることができる。従い、比較的その表面積を小さくした第２シール空間Ｓ２の側から注油を行えば、注油時の気液界面Ｐ２の変動割合が大きくなるため、より感度良好に（高精度に）注油作業を行うことができる。この際、第２シール空間Ｓ２の容積はその寸法上の関係から第１シール空間Ｓ１の容積に比べて小さくなるが、当該容積を小さくした分だけ第１シール空間Ｓ１の軸方向寸法を増大させることで、全体として必要なバッファ容量を確保することができる。そのため、何らシール性能を損なうことはない。

また、この実施形態では、潤滑油の内部移動を円滑かつ迅速に行うために、軸受スリーブ２６の外周面に軸方向溝２６ｄを形成し、併せて、ハウジング部２５の内径側に位置する軸受スリーブ２６の上側端面２６ｂとハブ２３の下側端面２３ａ１との間に第１スラスト軸受隙間Ｔ１を形成するようにした。このような構成とすることで、軸方向溝２６ｄにより軸受内部空間における油圧状態の異常を早期に回復することができる。かつ、第１実施形態の如く、スラスト動圧発生部の動圧溝配列態様をポンプイン効果の高いスパイラル形状とした場合であっても、この軸方向溝２６ｄを介した内径側のシール空間（第２シール空間Ｓ２）への油の流れが大となるのを防ぎ、このシール空間Ｓ２の側から油漏れが生じる事態を極力回避することができる。

また、第１実施形態では、金属部１０が電鋳加工で形成される場合を示したが、これに限らず、例えば鍛造加工やプレス加工等の機械加工で形成してもよい。あるいは、金属部１０を焼結金属で形成してもよい。この場合、焼結金属に含浸された潤滑油がラジアル軸受隙間Ｒに逐次供給されるため、潤滑性が向上する。第２実施形態であれば、軸受スリーブ２６を焼結金属で形成することで、同様の効果を得ることができる。

また、第１実施形態では、軸受９が、金属部１０及び保持部１１からなる場合を示したが、これに限らず、例えば、軸受９全体を樹脂材料あるいは金属材料で形成することもできる。軸受９全体を樹脂材料で形成した場合、軸受９の成形と同時に各軸受隙間に動圧作用を発生させる動圧発生部を成形することができるため、工程を簡略化することができる。また、軸受９全体を金属材料で形成した場合、軸受９の剛性や寸法安定性等を向上させることができる。第２実施形態に関しても、外側部材２４全体を同様に樹脂材料、あるいは金属材料で形成することも可能である。

また、第１実施形態では、軸部２とハブ３とが一体に成形される場合を示したが、例えば、これらを別体に形成した後に、接着や圧入等の手段で固定してもよい。また、保持部１１とケーシング６とを一体に成形しているが、これらを別体に形成してもよい。第２実施形態に関しても、軸部２２とハブ２３、ハウジング部２５と取り付け部材２７とが一体、別体であるかを問わず、任意の構成を採ることが可能である。

また、第１実施形態では、ラジアル動圧発生部として機能する金属部１０の内周面１０ａが、ステップ形状に形成されているが、これに限らず、例えば図４に示すように、内周面１０ａを３つの円弧面１０ａ３、１０ａ４、１０ａ５で構成することもできる（いわゆる３円弧軸受）。３つの円弧面１０ａ３、１０ａ４、１０ａ５の曲率中心Ｏ’は、それぞれ、軸受９（軸部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１０ａ３、１０ａ４、１０ａ５で区画される各領域において、ラジアル軸受隙間Ｒ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。軸部２が回転すると
、その回転の方向に応じて、ラジアル軸受隙間Ｒの幅広部Ｒ１の潤滑油が、楔状に縮小した幅狭部Ｒ２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、軸部２がラジアル方向で回転自在に非接触支持される。尚、３つの円弧面１０ａ３、１０ａ４、１０ａ５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。

図５は、金属部１０の内周面１０ａが他の多円弧軸受で構成される例を示している。この例においても、金属部１０の内周面１０ａが、３つの円弧面１０ａ３、１０ａ４、１０ａ５で構成されているが（いわゆる３円弧軸受）、３つの円弧面１０ａ３、１０ａ４、１０ａ５で区画される各領域において、ラジアル軸受隙間Ｒ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１０ａ３、１０ａ４、１０ａ５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１４が形成されている。そのため、軸部２が所定方向に相対回転すると、ラジアル軸受隙間Ｒの幅広部Ｒ１の潤滑油が、楔状に縮小した幅狭部Ｒ２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、軸部２がラジアル方向で回転自在に非接触支持される。

図６は、金属部１０の内周面１０ａが他の多円弧軸受で構成される例を示している。この例では、図５に示す構成において、３つの円弧面１０ａ３、１０ａ４、１０ａ５の幅狭部Ｒ２側の所定領域θが、それぞれ、軸受９（軸部２）の軸中心Ｏを曲率中心とする同心の円弧で構成されている。従って、各所定領域θにおいて、ラジアル軸受隙間の隙間幅（最小隙間）は一定になる。このような構成の多円弧軸受は、テーパ・フラット軸受と称されることもある。

以上の各例における多円弧軸受は、いわゆる３円弧軸受であるが、これに限らず、いわゆる４円弧軸受、５円弧軸受、さらに６円弧以上の数の円弧面で構成された多円弧軸受を採用しても良い。もちろん、以上の多円弧軸受に係る構成は、第２実施形態に係る動圧軸受装置２１にも適用可能である。

また、第１実施形態では、金属部１０の内周面１０ａの横断面形状が軸方向で一定の場合を示したが、これに限らず、内周面１０ａに、ラジアル動圧発生部として、ヘリングボーン形状やスパイラル形状等の動圧溝を形成してもよい。第２実施形態に係る軸受スリーブ２６に関しても、同様に任意形状のラジアル動圧発生部が形成可能である。

同様に、第１実施形態では、スラスト軸受隙間Ｔ１、Ｔ２の潤滑油に動圧作用を発生させるスラスト動圧発生部として、スパイラル形状の動圧溝が形成される場合を示しているが、これに限らず、例えばヘリングボーン形状の動圧溝や、ステップ軸受、波型軸受（端面が調和波形などの波型になったもの）等を形成することもできる。第２実施形態に関しても同様である。

また、第１実施形態では、ラジアル軸受隙間Ｒ及びスラスト軸受隙間Ｔ１、Ｔ２の潤滑油に動圧作用を発生させる動圧発生部が、金属部１０の内周面１０ａ、保持部１１の上側端面１１ａ、及び第１の肩面１１ｄにそれぞれ形成される場合を示しているが、これらと軸受隙間を介して対向する面、すなわち、軸部２の外周面２ａ、ハブ３の基部３ａの下側端面３ａ１、あるいはシール部１２の上側端面１２ｂに形成することもできる。第２実施形態に関しても、同様に、軸部２２の外周面２２ａ、ハブ２３の基部２３ａの下側端面２３ａ１、あるいはシール部２８の上側端面２８ｂに動圧発生部を形成することもできる。

また、双方の実施形態共に、軸部２の外周面２ａ（軸部２２の外周面２２ａ）およびこれと対向する金属部１０の内周面１０ａ（軸受スリーブ２６の内周面２６ａ）の何れも円筒面とした、いわゆる真円軸受を構成することもできる。

また、双方の実施形態では、潤滑剤として潤滑油が用いられているが、これに限らず、潤滑グリースや磁性流体等を使用してもよい。

本発明の軸受装置は上記のように径方向の気流を発生させるファンモータに限らず、例えば軸方向に気流を発生させるいわゆる軸流ファンなど、他のファンモータにも適用できる。また、ファンモータに限らず、光ディスクの光磁気ディスク駆動用のスピンドルモータ等、高速回転下で使用される情報機器用の小型モータ、あるいはレーザビームプリンタのポリゴンスキャナモータ等における回転軸支持用としても好適に使用することができる。本発明にて例示した実施形態でいえば、例えば第１実施形態に係る動圧軸受装置１であればファンモータ用途に、第２実施形態に係る動圧軸受装置２１であれば情報機器用のモータ用途に好適である。

ファンモータ１００を示す断面図である。 ファンモータ１００の上面図である。 本発明の第１実施形態に係る流体軸受装置（動圧軸受装置）１の（ａ）軸方向断面図、及び（ａ）におけるＡ−Ａ方向での（ｂ）横断面図である。 本発明の第２実施形態に係る流体軸受装置（動圧軸受装置）２１の軸方向断面図である。 ラジアル軸受隙間Ｒの他の構成例を示す動圧軸受装置１の横断面図である。 ラジアル軸受隙間Ｒの他の構成例を示す動圧軸受装置１の横断面図である。 ラジアル軸受隙間Ｒの他の構成例を示す動圧軸受装置１の横断面図である。

符号の説明

１、２１ 動圧軸受装置
２、２２ 軸部
３、２３ ハブ（第１フランジ部）
４ ステータコイル
５ ロータマグネット
６ ケーシング
７ ファン
９ 軸受（外側部材）
１０ 金属部
１１ 保持部
１２ シール部（第２フランジ部）
２３ ハブ（第１フランジ部）
２４ 外側部材
２５ ハウジング部
２６ 軸受スリーブ
２８ シール部（第２フランジ部）
１００ ファンモータ
Ｒ ラジアル軸受隙間
Ｔ１、Ｔ２ スラスト軸受隙間
Ｓ１、Ｓ２ シール空間
Ｐ１、Ｐ２ 気液界面

Claims (7)

1. 軸部と、軸部に設けられた第１フランジ部と、内周に軸部を挿入した外側部材と、軸部の外周面と外側部材の内周面との間に形成されたラジアル軸受隙間とを備え、ラジアル軸受隙間を含む空間に潤滑剤を充満した流体軸受装置において、
   ラジアル軸受隙間の一端側に第１気液界面を第１フランジ部に接して形成し、第１フランジ部が第１気液界面を越えて外径側に延び、さらに、ラジアル軸受隙間の他端側に第２気液界面を形成したことを特徴とする流体軸受装置。
2. ラジアル軸受隙間の一端側に第１シール空間を形成し、この第１シール空間内に第１気液界面を径方向で移動可能に保持すると共に、ラジアル軸受隙間の他端側に第２シール空間を形成し、この第２シール空間内に第２気液界面を軸方向で移動可能に保持する請求項１記載の流体軸受装置。
3. ラジアル軸受隙間の一端側に第１シール空間を、他端側に第２シール空間をそれぞれ形成し、第１シール空間内に保持される第１気液界面、および第２シール空間内に保持される第２気液界面を共に軸方向に移動可能とした請求項１記載の流体軸受装置。
4. 第１シール空間に比べて第２シール空間を内周側に配した請求項３記載の流体軸受装置。
5. ラジアル軸受隙間の少なくとも一方の端部とその端部側の気液界面との間に、スラスト軸受隙間を設けた請求項１記載の流体軸受装置。
6. 軸部に第２フランジ部を設け、第２フランジ部の外周面と接して第２気液界面を形成するとともに、第２フランジ部の端面と接してスラスト軸受隙間を形成した請求項１記載の流体軸受装置。
7. 第２気液界面の大気側の空間を閉塞する蓋部材を設け、さらにこの閉塞された大気空間に連通する通気手段を設けた請求項１記載の流体軸受装置。

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