JP2011027150A - 流体軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所期のシール性能を確保しつつ、軸受部材に対するシール部材の固定を簡便化する。
【解決手段】シール部材９が軸受部材としての軸受スリーブ８に固定される流体軸受装置１である。シール部材９を構成する円筒状の第２シール部９ｂの内周面９ｂ２には凹部１２ａが設けられる一方、軸受スリーブ８の外周面８ｄには凸部１２ｂが設けられる。そして、シール部材９は、これに設けた凹部１２ａを軸受スリーブ８に設けた凸部１２ｂに嵌合させるようにして、軸受スリーブ８の外周に嵌合固定される。これにより、シール部材９と軸受スリーブ８の間には、両者を軸方向で嵌合する凹凸嵌合部１２が形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体軸受装置に関するものである。

流体軸受装置は、軸受隙間に形成される油膜で回転側の部材を静止側の部材に対して回転自在に支持するものである。この流体軸受装置は、高速回転、高回転精度、低騒音等の特徴を有するものであり、近年ではその特徴を活かして、情報機器をはじめ種々の電気機器に搭載されるモータ用の軸受装置として、より具体的には、ＨＤＤ等の磁気ディスク装置やＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ等の光ディスク装置等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、ＰＣ等のファンモータなどのモータ用軸受装置として好適に使用されている。

上記モータのうち、ディスク装置用のスピンドルモータに組み込んで使用される流体軸受装置として、軸部材と、軸部材の外周に配置され、軸部材との間にラジアル軸受隙間を形成する軸受部材と、軸受部材の一端に配置され、軸部材との間にシール空間を形成するシール部材とを備えるものが公知である（例えば、特許文献１）。この流体軸受装置は、軸部材が回転側を構成し、軸受部材およびシール部材が静止側を構成するものである。

ところで、流体軸受装置として、例えば特開２００７−２５５５９３号公報（特許文献２）に記載のようにシール部材を軸受部材に固定したものが公知であるが、この種の流体軸受装置をはじめとして、流体軸受装置の構成部材同士の固定は、部材間に高い固定強度を比較的容易に確保することができる接着によって行われる場合が多い。

特開２００３−３３６６３６号公報 特開２００７−２５５５９３号公報

しかしながら、接着では、接着剤が固化する際に二部材間の相対位置が変化し、所期の機能が得られなくなるおそれがある。これを回避するには、二部材の固定に際して格別の配慮を払う必要があり、製造工程が煩雑となる。また、上記特許文献２に記載の流体軸受装置のようにシール部材を軸受部材に固定したタイプの流体軸受装置においては、シール部材はシール空間を形成するためだけに機能する部材であることに加え、シール部材を軸受部材から分離させるような外力が作用することもない。そのため、シール部材は、自然に分離しない程度の固定力でもって軸受部材に固定されていればその機能を満足することができる。それにも関わらず、軸受部材に対するシール部材の固定手段として接着を採用したのでは、いたずらに製造コストの増大を招くだけである。

本発明の課題は、安定したシール性能を確保しつつ、軸受部材に対するシール部材の固定を簡便化した流体軸受装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明では、軸部材と、軸部材の外周に配置され、軸部材との間にラジアル軸受隙間を形成する軸受部材と、ラジアル軸受隙間に形成される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、軸受部材に固定され、シール空間を形成するシール部材とを備える流体軸受装置において、軸受部材とシール部材の間に、軸方向で嵌合する凹凸嵌合部を設けたことを特徴とする流体軸受装置を提供する。なお、詳細は後述するが、図２に示す流体軸受装置のように、軸部材の外周に配置した軸受スリーブを内周に固定するハウジングを具備するものにおいては、軸受スリーブがここで言う「軸受部材」に相当する。

上記のように、本発明に係る流体軸受装置では、軸受部材とシール部材の間に、軸方向で嵌合する凹凸嵌合部が設けられる。かかる構成によれば、シール部材を軸受部材に嵌合するだけで両者を固定することができる。しかも両者の固定後には、凹凸嵌合部によってシール部材と軸受部材の軸方向の相対移動を規制することができるので、軸受部材からシール部材が分離（抜脱）等することはなく、所期のシール性能を安定的に確保することができる。

上記本発明に係る構成の具体的な一例として、シール部材を軸受部材の外周面に固定し、シール部材の内周面と軸受部材の外周面との間に凹凸嵌合部を設けたものを挙げることができる。かかる構成をさらに具体的に述べると、シール部材は、軸受部材の一端に配置された円環状の第１シール部と、軸受部材の外周面との間に凹凸嵌合部を形成する円筒状の第２シール部とを有するものとすることができ、この場合、第１シール部の内周面で第１のシール空間を形成すると共に、第２シール部の外周面で第２のシール空間を形成することができる。

また、上記本発明に係る構成の具体的な他例として、シール部材を軸受部材の内周面に固定し、シール部材の外周面と軸受部材の内周面との間に凹凸嵌合部を設けたものを挙げることができる。かかる構成をさらに具体的に述べると、シール部材は、軸受部材の内周面との間に凹凸嵌合部を形成する円筒状の第１シール部と、軸受部材の外周に配置された円筒状の第２シール部とを有するものとすることができ、この場合、第１シール部の内周面で第１のシール空間を形成すると共に、第２シール部の外周面で第２のシール空間を形成することができる。

上記何れの構成においても、凹凸嵌合部は、全周に亘って（周方向で連続的に）設けても良いし、周方向で断続的に設けても良いが、周方向で断続的に設けるようにすれば、抜け止めとしての機能に加えて回り止めとしての機能も得られるので、所期のシール性能を一層安定的に確保することができる。

また、この種の流体軸受装置では、軸受運転中に、内部空間を満たす潤滑油の圧力バランスに狂いが生じる場合があり、かかる事態は、局部的な負圧の発生に伴う気泡の生成、気泡の生成に起因する潤滑油漏れや振動の発生等の問題を招く。このような問題は、例えば、軸受部材の両端面に開口した軸方向に延びる流体通路を設けると共に、この流体通路を含む一連の循環経路を軸受内部に形成し、軸受内部で潤滑油を流動循環させる構成を採用することによって解消することができる。このような構成を採用する場合に、凹凸嵌合部を全周に亘って形成したのでは、潤滑油を円滑に流動循環させることが難しくなるおそれがある。従い、凹凸嵌合部を周方向で断続的に設け、周方向で隣り合う凹凸嵌合部間に、軸受部材の両端面に開口した流体通路を設けるのが望ましい。

以上に示す本発明の構成において、軸受部材とシール部材を互いに異なる材料、より厳密には互いに線膨張係数の異なる材料で形成すれば、軸受運転時の温度上昇に伴い、相対的に線膨張係数の大きな材料で形成した一方が熱膨張するので、凹凸嵌合部における両者の嵌合強度を高めることができる。逆を言えば、このような構成とすることにより、軸受部材に対するシール部材の組み付け段階では、両者の嵌合状態はある程度ルーズなものとすることができる。従って、軸受部材に対するシール部材の嵌合を一層簡便化しつつ、両者の固定強度（嵌合強度）を高めることができる。

上述のとおり、本発明に係る流体軸受装置の構成上、シール部材自体に特段の強度は必要とされないが、シール部材の形状は複雑化する。そのため、シール部材は、樹脂の射出成形品とするのが望ましい。これにより、シール部材の形状が複雑化する本発明に構成においても、シール部材の製造コスト増を効果的に抑制することができる。

以上より、本発明によれば、安定したシール性能を確保しつつ、軸受部材に対するシール部材の固定を簡便化し得る流体軸受装置を提供することができる。

ディスク装置用のスピンドルモータを概念的に示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る流体軸受装置を示す断面図である。 （ａ）図は軸受スリーブの断面図、（ｂ）図は軸受スリーブを下方から見た平面図である。 シール部材の射出成形工程を概念的に示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る流体軸受装置を示す断面図である。 図５に示す流体軸受装置の要部拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、流体軸受装置を組み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、軸部材２を回転自在に支持する流体軸受装置１と、軸部材２に固定されたディスクハブ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、モータブラケット６とを備えている。ステータコイル４はモータブラケット６の外周に取付けられ、ロータマグネット５はディスクハブ３の内周に取付けられる。流体軸受装置１のハウジング７は、モータブラケット６の内周に装着される。ディスクハブ３には磁気ディスク等のディスクＤが一又は複数枚（図示例は３枚）保持される。以上の構成においてステータコイル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との間の電磁力でロータマグネット５が回転し、これに伴い、ディスクハブ３およびこれに保持されたディスクＤが軸部材２と一体に回転する。

図２は、本発明の第１実施形態に係る流体軸受装置１を示すものである。この流体軸受装置１は、軸部材２と、軸部材２の外周に配置された軸受部材としての軸受スリーブ８と、軸受スリーブ８を内周に固定した一端が開口したハウジング７と、ハウジング７の一端開口部に配置されたシール部材９とを構成部材として備える。なお、以下では、便宜上、シール部材９を設けた側を上側、その軸方向反対側を下側として説明を進める。

軸部材２は、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とを備える。軸部材２は、その全体をステンレス鋼等の金属材料で形成する他、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）を樹脂で形成した金属と樹脂のハイブリッド構造とすることもできる。

ハウジング７は、円筒状の筒部と、該筒部の下端開口を閉塞する円盤状の底部７ｃとを一体に有し、上端が開口した有底筒状（コップ状）を呈する。筒部は、小径部７ａと、小径部７ａの上側に配置された大径部７ｂとで構成され、小径部７ａの内周面は大径部７ｂの内周面７ｂ１よりも小径で、また小径部７ａの外周面は大径部７ｂの外周面よりも小径とされる。小径部７ａの内周面は、軸線と直交する方向に延びる段差面７ｅを介して大径部７ｂの内周面７ｂ１に繋がっている。このハウジング７は樹脂の射出成形品とされ、成形収縮時の収縮量の差による変形を防止すべく各部７ａ〜７ｃは略均一厚に形成される。ハウジング７の成形に用いる樹脂材料は熱可塑性樹脂をベース樹脂とし、これに必要に応じて強化材や導電化材等の各種充填材が適量配合したものとされる。

ハウジング７の内底面７ｃ１（底部７ｃの上側端面）には、第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受面となる環状領域が設けられ、該領域には、詳細な図示は省略するが、例えば複数の動圧溝をスパイラル形状に配列してなるスラスト動圧発生部が形成される。このスラスト動圧発生部は、ハウジング７を射出成形するのと同時に型成形される。なお、スラスト動圧発生部は、複数の動圧溝をスパイラル形状等に配列したものであっても良い。

軸受スリーブ８は、焼結金属からなる多孔質体、特に銅を主成分とする焼結金属の多孔質体で円筒状に形成され、ハウジング７の小径部７ａの内周に固定される。軸受スリーブ８は、焼結金属以外のその他の多孔質体（多孔質樹脂やセラミック）で形成することもできるし、多孔質体ではないその他の材料、例えば黄銅等の軟質金属や樹脂材料で形成することもできる。

軸受スリーブ８の内周面８ａには、第１および第２ラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２のラジアル軸受面となる円筒状領域が軸方向の二箇所に離隔して設けられ、該二つの領域には、それぞれ、図３（ａ）に示すように複数の動圧溝Ａａ１，Ａａ２をヘリングボーン形状に配列してなるラジアル動圧発生部Ａ１，Ａ２が形成されている。上側の動圧溝Ａａ１は、軸方向中心ｍ（上下の傾斜溝間領域の軸方向中央）に対して軸方向非対称に形成されており、軸方向中心ｍより上側領域の軸方向寸法Ｘ１が下側領域の軸方向寸法Ｘ２よりも大きくなっている。一方、下側の動圧溝Ａａ２は軸方向対称に形成され、その上下領域の軸方向寸法は上記軸方向寸法Ｘ１よりも小さくなっている。なお、ラジアル動圧発生部Ａ１，Ａ２は、複数の動圧溝をスパイラル形状等に配列したものであっても良い。

軸受スリーブ８の下側端面８ｂには、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受面となる環状領域が設けられ、該環状領域には、図３（ｂ）に示すように、複数の動圧溝Ｂａをスパイラル形状に配列してなるスラスト動圧発生部Ｂが形成されている。スラスト動圧発生部Ｂは、複数の動圧溝をヘリングボーン形状等に配列したものであっても良い。

軸受スリーブ８の外周面８ｄには、両端面８ｂ，８ｃに開口した１又は複数本の軸方向溝８ｄ１が形成され、本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、周方向に等間隔で３本の軸方向溝８ｄ１が形成されている。この軸方向溝８ｄ１は、ハウジング７の内周面７ａ１およびシール部材９の第２シール部９ｂの内周面９ｂ２との間に、軸方向に延びる流体通路１１を形成する。また、軸受スリーブ８の上側端面８ｃには、放射状に延びる１又は複数本の径方向溝８ｃ１が形成される。この径方向溝８ｃ１は、シール部材９の第１シール部９ａの下側端面９ａ１との間に、径方向に延びる流体通路を形成する。

詳細な図示は省略するが、本実施形態では軸受スリーブ８に設けられるラジアル動圧発生部Ａ１，Ａ２、スラスト動圧発生部Ｂ、軸方向溝８ｄ１、および径方向溝８ｃ１の一部又は全部を、対向する各面に形成することもできる。

シール部材９は、ここでは樹脂の射出成形品であり、軸受スリーブ８の外周面に固定される。詳細に述べると、シール部材９は、軸受スリーブ８の上側に配置された円環状の第１シール部９ａと、第１シール部９ａの外径端から下方に延び、軸受スリーブ８の外周面８ｄに固定された円筒状の第２シール部９ｂとを一体に有する断面逆Ｌ字形状を呈する。図示する完成品の状態で、第２シール部９ｂの下端面９ｂ３は、軸方向隙間１０を介してハウジング７の段差面７ｅと対向する。

第１シール部９ａの内周面９ａ２は、軸部２ａの外周面２ａ１との間に第１のシール空間Ｓ１を形成し、また、第２シール部９ｂの外周面９ｂ１は、ハウジング７の大径部７ｂの内周面７ｂ１との間に第２のシール空間Ｓ２を形成する。第１シール部９ａの内周面９ａ２は下方に向かって内径寸法を漸次縮小させたテーパ面状に形成される一方、軸部２ａの外周面２ａ１は径一定の円筒面状に形成される。また、ハウジング７の大径部７ｂの内周面７ｂ１は下方に向かって内径寸法を漸次縮小させたテーパ面状に形成される一方、第２シール部９ｂの外周面９ｂ１は径一定の円筒面状に形成される。かかる構成から、両シール空間Ｓ１，Ｓ２は下方に向かって漸次縮径したテーパ形状を呈する。

図２の拡大断面図に示すように、シール部材９の第２シール部９ｂと軸受スリーブ８との間に凹凸嵌合部１２が形成され、この凹凸嵌合構造により軸受スリーブ８の外周面８ｄに固定したシール部材９の軸方向移動が規制される。本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、軸受スリーブ８の外周面８ｄの周方向に離隔した３箇所、より厳密には、周方向で隣り合う軸方向溝８ｄ１間に凸部１２ｂを設けると共に、第２シール部９ｂの内周面９ｂ２の周方向に離隔した３箇所に各凸部１２ｂと嵌合可能な凹部１２ａを設け、これら各凸部１２ｂと凹部１２ａとを互いに嵌合することにより凹凸嵌合部１２が形成される。このような構成から、軸受スリーブ８に設けた軸方向溝８ｄ１で形成される軸方向の流体通路１１を介しての潤滑油の円滑な流動循環が阻害されることなく、軸受スリーブ８に対するシール部材９の抜け止めおよび回り止めが図られる。

なお、本実施形態において、第２シール部９ｂに設けた凹部１２ａは、後述するように、シール部材９を射出成形するのと同時に型成形することができる。一方、軸受スリーブ８に設けた凸部１２ｂは、例えば、軸受スリーブ８の外周面８ｄに機械加工を施すことにより、あるいは、凸部１２ｂを別部材とし、これを軸受スリーブ８に固定することにより得られる。凸部１２ｂを別部材とする場合、凸部１２ｂの軸受スリーブ８に対する固定手段は任意であり、接着、溶着、嵌合、ねじ止め等、採り得る手段の中から適宜選択される。凸部１２ｂの突出量が比較的小さい場合には、凸部１２ｂを、軸受スリーブ８を成形するのと同時に型成形することも可能である。

また、図示例では、第１シール部９ａの下側端面９ａ１と軸受スリーブ８の上側端面８ｃとが当接しているが、凹凸嵌合部１２の形成位置によっては両者が非接触となる場合もある。この場合、軸受スリーブ８の上側端面８ｃに径方向溝８ｃ１を形成せずとも、軸受スリーブ８の上側端面８ｃとシール部材９の第１シール部９ａの下側端面９ｃ１との間に径方向に延びる流体通路を形成することができる。

図２の拡大断面図にも示すように、本実施形態では、第２シール部９ｂの内周面９ｂ２に設けた凹部１２ａのうち、軸方向下側の所定領域は、下方に向かって漸次縮径したテーパ面状に形成される。

図４は、シール部材９の射出成形工程の一例を概念的に示すものである。同図に示すように、シール部材９は、型締めした上型２１および下型２２のうち、上型２１に設けたゲート２４から溶融樹脂Ｐをキャビティ２３内に射出・充填することにより成形される。下型２２には、上記形態の第２シール部９ｂの凹部１２ａを成形するための凸型部２２ａが設けられている。ゲート２４の形状は任意であるが、全体として環状形態をなすシール部材９を精度良く成形する観点から、複数の点状ゲートや環状のディスクゲートが好適である。ゲート２４の形成位置も任意であるが、図示例では、キャビティ２３の上端外周縁部（シール部材９の上端外周縁部に対応する位置）にゲート２４を配置している。一般に、ゲート２４との離間距離が大きな部分ほど成形精度が高まる傾向にあるためである。すなわち、このようなゲート２４の配置態様を採用することで、第１シール空間Ｓ１を形成する一方の面となる第１シール部９ａの内周面９ａ２、および第２シール空間Ｓ２を形成する一方の面となる第２シール部９ｂの外周面９ｂ１を高精度な成形面とすることができる。

キャビティ２３内に充填された溶融樹脂Ｐの固化後に型開きすると、成形品は下型２２に被着した状態となる。その後、下型２２に設けた突き出し機構、例えば突き出しピン２５で成形品の一端面（シール部材９の第２シール部９ｂの下側端面９ｂ３）を押圧することにより、シール部材９が下型２２から分離されると共に型外に排出される。このとき、上述のとおり、凹部１２ａのうち、軸方向下側の領域が下方に向かって漸次縮径したテーパ面状を呈することから、突き出しピン２５の前進動作によって行われる成形品の排出時に、凸型部２２ａと成形品（の凹部）とが軸方向に係合することによって成形品の排出がスムーズに行われなくなるような事態、ひいては成形品の一部（第２シール部９ｂの一部）が破損等するような事態が可及的に防止される。

以上の構成部材からなる流体軸受装置１は、例えば以下のようにして組み立てられる。まず、ハウジング７の内周に軸部材２を配置した状態で、軸受スリーブ８をハウジング７（小径部７ａ）の内周に固定する。ハウジング７に対する軸受スリーブ８の固定は、ここでは、両者の対向面間に接着剤を介在させる接着により行われる。両者の接着固定は、例えば下端外周に適量の接着剤を塗布した軸受スリーブ８をハウジング７内周に挿入し、両者の相対的な軸方向の位置決めを行った後、接着剤を固化させることにより行われる。そしてその後、軸受スリーブ８に設けた凸部１２ｂとシール部材９の第２シール部９ｂに設けた凹部１２ａを嵌合させるようにして、軸受スリーブ８の外周にシール部材９を嵌合する。これにより、シール部材９の内周面９ｂ２と軸受スリーブ８の外周面８ｄとの間に凹凸嵌合部１２（凹凸嵌合構造）が形成される。以上のようにして各部材を組み付けた後、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ことにより、図２に示す流体軸受装置１が完成する。

以上の構成からなる流体軸受装置１において、軸部材２が回転すると、軸受スリーブ８の内周面８ａの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２ａ１とラジアル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、両ラジアル軸受隙間に形成される油膜は、動圧溝Ａａ１，Ａａ２の動圧作用によってその油膜剛性を高められ、この圧力によって軸部材２が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ラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２が軸方向の二箇所に離隔形成される。

また、これと同時に、軸受スリーブ８の下側端面８ｂのスラスト軸受面となる環状領域とフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１との間、およびハウジング７の内底面７ｃ１のスラスト軸受面となる環状領域とフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２との間に、それぞれ第１および第２スラスト軸受隙間が形成される。そして、軸部材２の回転に伴い、両スラスト軸受隙間に形成される油膜は、動圧溝の動圧作用によってその油膜剛性を高められ、この圧力によって軸部材２がスラスト両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とが形成される。

また、上述したように、上側の動圧溝Ａａ１は、軸方向中心ｍより上側領域の軸方向寸法Ｘ１が下側領域の軸方向寸法Ｘ２よりも大きくなっているため、軸部材２の回転時、動圧溝Ａａ１による潤滑油の引き込み力は上側領域が下側領域に比べて相対的に大きくなる。このような引き込み力の差圧により、軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部２ａの外周面２ａ１との間の隙間に充満された潤滑油は下方に流動し、第１スラスト軸受部Ｔ１の第１スラスト軸受隙間→軸受スリーブ８の軸方向溝８ｄ１で形成される軸方向の流体通路１１→軸受スリーブ８の上端外周チャンファで形成される環状空間→軸受スリーブ８の径方向溝８ｃ１で形成される流体通路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。

このような構成とすることで、潤滑油の圧力バランスが保たれると同時に、局部的な負圧の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。上記の循環経路には、第１シール空間Ｓ１が連通し、さらに軸方向隙間１０を介して第２シール空間Ｓ２が連通しているので、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Ｓ１、Ｓ２内の潤滑油の油面（気液界面）から外気に排出される。従って、気泡による悪影響は一層効果的に防止される。

また、上述のように、第１および第２のシール空間Ｓ１、Ｓ２が、ハウジング７の内部側に向かって漸次縮小したテーパ形状を呈しているため、両シール空間Ｓ１、Ｓ２内の潤滑油は毛細管力による引き込み作用によって隙間幅が狭くなる方向、すなわちハウジング７の内部側に向けて引き込まれる。また、シール空間Ｓ１、Ｓ２は、ハウジング７の内部空間に充填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有し、想定される温度変化の範囲内で潤滑油の油面は常にシール空間Ｓ１、Ｓ２内に保持される。以上の構成から、軸受外部への潤滑油漏れが効果的に防止される。

以上に示すように、本実施形態に係る流体軸受装置１の構成上、シール部材９は、軸部２ａの外周面２ａ１との間に第１シール空間Ｓ１を、またハウジング７の大径部７ｂの内周面７ｂ１との間に第２シール空間Ｓ２をそれぞれ形成するためだけに機能する。また、実使用上、このシール部材９を軸受スリーブ８から分離させる方向の外力が作用することも皆無に等しい。そのため、軸受スリーブ８とシール部材９の間に高い固定強度は不要であり、シール部材９は、自然に軸受スリーブ８から分離（抜脱）しない程度の固定力でもって軸受スリーブ８に固定されていれば足りる。これにも関わらず両者を接着等の手段で固定したのでは、いたずらに製造コストの増大を招く。

この点、本発明では、上記のように、軸受スリーブ８に凸部１２ｂを設ける一方、シール部材９の第２シール部９ｂに凹部１２ａを設け、シール部材９と軸受スリーブ８の間に、軸方向で嵌合する凹凸嵌合部１２を形成した。このようにすれば、軸受スリーブ８の外周面８ｄにシール部材９を固定するだけで、シール部材９と軸受スリーブ８の軸方向の相対移動を規制することができる。そのため、シール部材９が軸受スリーブ８から分離するような事態は効果的に防止される。特に、本実施形態では凹凸嵌合部１２を周方向で断続的に設けたことから、シール部材９の回り止めも達成される。従って、所期のシール機能を安定的に確保することができる。

図５は、本発明の第２実施形態に係る流体軸受装置１を示すものである。同図に示す流体軸受装置１は、主に、シール部材９を軸受部材としての軸受スリーブ８の内周面に固定し、シール部材９の外周面と軸受スリーブ８の内周面との間に凹凸嵌合部１２を設けた点において図２に示す第１実施形態と構成を異にしている。以下、この流体軸受装置１についての説明を詳細に行うが、第１実施形態に準ずる構成や部位には共通の参照番号を付し、重複説明を省略する。

当該第２実施形態に係るシール部材９は、軸受スリーブ８の上端内周面に固定された円筒状の第１シール部９ａと、軸受スリーブ８の外周に配置された円筒状の第２シール部９ｂと、両シール部９ａ，９ｂを接続する円環状の接続部９ｃとを一体に有する樹脂の射出成形品とされる。そして、第１シール部９ａの内周面９ａ２と軸部２ａの外周面２ａ１との間に第１のシール空間Ｓ１が形成され、第２シール部９ｂの外周面９ｂ１とハウジング７（大径部７ｂ）の内周面７ｂ１との間に第２のシール空間Ｓ２が形成される。

凹凸嵌合部１２は、図６に拡大して示すように、軸受スリーブ８に大径内周面８ｅを設けると共に、この大径内周面８ｅに凸部１２ｂを設ける一方、第１シール部９ａの外周面９ａ３に凹部１２ａを設け、両部１２ａ，１２ｂを嵌合させることによって形成される。本実施形態においても、シール部材９の回り止めを図るべく、凹凸嵌合部１２は周方向で断続的に設けられる。

また、本実施形態では、接続部９ｃの下側端面９ｃ１と軸受スリーブ８の上側端面８ｃ、および第１シール部９ａの端面９ａ４と軸受スリーブ８の段差面８ｆは、それぞれ微小な軸方向隙間を介して対向し、第１シール部９ａの外周面９ａ３と軸受スリーブ８の大径内周面８ｅとは微小な径方向隙間を介して対向している。そして、これら各軸方向隙間および径方向隙間を介して、軸受スリーブ８の外周面８ｄに設けた軸方向溝８ｄ１で形成される軸方向の流体通路１１と、ラジアル軸受部Ｒ１のラジアル軸受隙間の上端部とが連通している。かかる構成は、シール部材９および軸受スリーブ８の各部の寸法を適切に設定した上で、凹凸嵌合部１２の軸方向の形成位置を調整することにより得られる。

本実施形態では、焼結金属製の軸受スリーブ８の内径側に、樹脂製のシール部材９（第１シール部９ａ）を配置したことから、軸受運転時の温度上昇に伴ってシール部材９が熱膨張すると、シール部材９と軸受スリーブ８の嵌合強度が高まる。そのため、シール部材９が軸受スリーブ８から分離するような事態は一層効果的に防止される。さらに言えば、凸部１２ｂに対する凹部１２ａの嵌合状態（軸受スリーブ８に対するシール部材９の嵌合状態）をある程度ルーズなものとしておいても、軸受運転時には両者間に十分な嵌合強度を確保することができる。従って、軸受スリーブ８に対するシール部材９の固定を簡便に行いつつ、シール性能のより一層の安定化を図ることができる。

なお、この第２実施形態において、凹凸嵌合部１２は、第１シール部９ａと軸受スリーブ８の間ではなく、図２に示す第１実施形態と同様に、第２シール部９ｂと軸受スリーブ８の間に設けることもできる。また、凹凸嵌合部１２は、第１シール部９ａと軸受スリーブ８の間、および第２シール部９ｂと軸受スリーブ８の間の双方に設けることもできる。

以上では、シール部材９に凹部１２ａを設ける一方、軸受スリーブ８に凹部１２ａと嵌合可能な凸部１２ｂを設けることにより、シール部材９と軸受スリーブ８の間に凹凸嵌合部１２を形成する場合について説明を行ったが、これとは逆に、軸受スリーブ８に凹部１２ａを設ける一方、シール部材９に凹部１２ａと嵌合可能な凸部１２ｂを設けることでシール部材９と軸受スリーブ８の間に凹凸嵌合部１２を形成することもできる。また、シール部材９に凹部１２ａおよび凸部１２ｂを設ける一方、軸受スリーブ８にこれらと嵌合可能な凸部１２ｂおよび凹部１２ａを設けることで凹凸嵌合部１２を形成することもできる。

また、以上で説明した本発明に係る流体軸受装置１は、軸受部材としての軸受スリーブ８をハウジング７の内周に固定したものであるが、両者を一体的に形成した軸受部材を用いた流体軸受装置に本発明を適用することも可能である。但し、かかる構成を採用した場合、軸部材２がフランジ部２ｂを有する構成上、軸受部材は両端が開口した略円筒形態とし、この軸受部材の下端開口を別体の蓋部材で閉塞する必要がある。

また、以上では、ラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２として、ヘリングボーン形状等に配列された動圧溝によりラジアル軸受隙間内を充満する潤滑油に動圧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、多円弧軸受、あるいは非真円軸受を採用しても良い。また、ラジアル軸受部は、上記のように軸方向に離隔した二箇所に設ける他、軸方向の一箇所あるいは三箇所以上に形成することもできる。さらに、ラジアル軸受部として、動圧発生部を有しない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、スパイラル形状等に配列された動圧溝によりスラスト軸受隙間内を充満する潤滑油に動圧を発生させる構成を例示しているが、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の何れか一方又は双方を、いわゆるステップ軸受や波型軸受で構成することもできる。また、スラスト軸受部は、上記のような動圧軸受ではなく、軸部材２の一端を接触支持するいわゆるピボット軸受で構成することもできる。

１ 流体軸受装置
２ 軸部材
７ ハウジング
８ 軸受スリーブ（軸受部材）
９ シール部材
９ａ 第１シール部
９ｂ 第２シール部
１１ 流体通路
１２ 凹凸嵌合部
１２ａ 凹部
１２ｂ 凸部
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２ スラスト軸受部
Ｓ１ 第１のシール空間
Ｓ２ 第２のシール空間

Claims (9)

1. 軸部材と、軸部材の外周に配置され、軸部材との間にラジアル軸受隙間を形成する軸受部材と、ラジアル軸受隙間に形成される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、軸受部材に固定され、シール空間を形成するシール部材とを備える流体軸受装置において、
   軸受部材とシール部材の間に、軸方向で嵌合する凹凸嵌合部を設けたことを特徴とする流体軸受装置。
2. シール部材を軸受部材の外周面に固定し、シール部材の内周面と軸受部材の外周面との間に凹凸嵌合部を設けた請求項１記載の流体軸受装置。
3. シール部材が、軸受部材の一端に配置された円環状の第１シール部と、軸受部材の外周面との間に凹凸嵌合部を形成する円筒状の第２シール部とを有し、第１シール部の内周面で第１のシール空間を形成すると共に、第２シール部の外周面で第２のシール空間を形成した請求項２記載の流体軸受装置。
4. シール部材を軸受部材の内周面に固定し、シール部材の外周面と軸受部材の内周面との間に凹凸嵌合部を設けた請求項１記載の流体軸受装置。
5. シール部材が、軸受部材の内周面との間に凹凸嵌合部を形成する円筒状の第１シール部と、軸受部材の外周に配置された円筒状の第２シール部とを有し、第１シール部の内周面で第１のシール空間を形成すると共に、第２シール部の外周面で第２のシール空間を形成した請求項４記載の流体軸受装置。
6. 凹凸嵌合部を周方向で断続的に設けた請求項１記載の流体軸受装置。
7. 隣り合う凹凸嵌合部間に、軸受部材の両端面に開口した流体通路を設けた請求項６記載の流体軸受装置。
8. 互いに線膨張係数の異なる材料で、軸受部材とシール部材を形成した請求項１記載の流体軸受装置。
9. シール部材が、樹脂の射出成形品である請求項１記載の流体軸受装置。

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