JP2016098891A - 流体動圧軸受装置の製造方法 - Google Patents

流体動圧軸受装置の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2016098891A
JP2016098891A JP2014235543A JP2014235543A JP2016098891A JP 2016098891 A JP2016098891 A JP 2016098891A JP 2014235543 A JP2014235543 A JP 2014235543A JP 2014235543 A JP2014235543 A JP 2014235543A JP 2016098891 A JP2016098891 A JP 2016098891A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bearing
housing
thrust bearing
fixed
fluid dynamic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014235543A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6502068B2 (ja
Inventor
大智 加藤
Daichi Katou
大智 加藤
稔明 丹羽
Toshiaki Niwa
稔明 丹羽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
Priority to JP2014235543A priority Critical patent/JP6502068B2/ja
Priority to DE112015005266.6T priority patent/DE112015005266T5/de
Priority to PCT/JP2015/079564 priority patent/WO2016080137A1/ja
Priority to US15/520,944 priority patent/US9964144B2/en
Priority to CN201580062936.XA priority patent/CN107002762B/zh
Publication of JP2016098891A publication Critical patent/JP2016098891A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6502068B2 publication Critical patent/JP6502068B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F16C17/026Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with helical grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure, e.g. herringbone grooves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C43/00Assembling bearings
    • F16C43/02Assembling sliding-contact bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/04Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
    • F16C17/045Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure, e.g. spiral groove thrust bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/10Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load
    • F16C17/102Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure
    • F16C17/107Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure with at least one surface for radial load and at least one surface for axial load
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/08Attachment of brasses, bushes or linings to the bearing housing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72Sealings
    • F16C33/74Sealings of sliding-contact bearings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08Structural association with bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2370/00Apparatus relating to physics, e.g. instruments
    • F16C2370/12Hard disk drives or the like

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Mounting Of Bearings Or Others (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

【課題】軸部材の外周に固定した軸受部材の一端面及び他端面のそれぞれでスラスト軸受隙間が形成される流体動圧軸受装置において、スラスト軸受隙間の隙間幅を容易にかつ精度良く設定可能とする。【解決手段】軸部材21の外周に固定した軸受部材22の第2スラスト軸受面Cとシール部材9の間に、2つのスラスト軸受隙間の隙間幅の合計量に等しい隙間幅δを有する軸方向隙間14を形成した後、この軸方向隙間14の隙間幅δを保持したまま軸部材21及び軸受部材22、並びにシール部材9をハウジング7に対して相対移動させ、軸受部材22の第1スラスト軸受面Bがハウジング7の底部7bに接触した時点でシール部材9をハウジング7に固定する。【選択図】図5

Description

本発明は、流体動圧軸受装置の製造方法に関する。
周知のように、流体動圧軸受装置は、高速回転、高回転精度および低騒音等の特長を有する。このため、流体動圧軸受装置は、HDD等のディスク駆動装置に組み込まれるスピンドルモータ、PC等に組み込まれるファンモータ、あるいはレーザビームプリンタ(LBP)に組み込まれるポリゴンスキャナ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。
流体動圧軸受装置は、回転側をラジアル方向及びスラスト方向にそれぞれ支持するラジアル軸受部及びスラスト軸受部を有しており、近時においては両軸受部を動圧軸受で構成する場合が多い。動圧軸受からなるスラスト軸受部(のスラスト軸受隙間)は、軸部材の一端に設けたフランジ部の軸方向両側に設けられる場合(例えば、特許文献1の図2)や、軸部材の外周に固定した軸受部材の軸方向両側に設けられる場合(例えば、特許文献2の図2)などがある。特許文献2に開示された流体動圧軸受装置では、特許文献1に開示された流体動圧軸受装置において軸部材の一端に設けられていたフランジ部が省略される。そのため、特許文献2の構成では、フランジ部を省略した分だけ装置全体を軸方向にコンパクト化できる、という利点がある。
ところで、回転側を動圧軸受からなるスラスト軸受部で支持する場合には、スラスト軸受隙間の隙間幅を高精度に設定・管理する必要があるため、流体動圧軸受装置の組立時(部材同士の組み付け時)には、スラスト軸受隙間の形成に関与する部材の軸方向相対位置を厳密に管理しながら部材同士が組み付けられる。なお、特許文献2の図2に開示された流体動圧軸受装置では、シール部材を、ハウジングに設けた段部と軸方向で係合させた状態でハウジングに固定している。この場合、段部を、2つのスラスト軸受隙間を所定の隙間幅に設定し得る位置に設けておけば、シール部材を段部に係合させた状態でハウジングに固定するだけで、2つのスラスト軸受隙間の隙間幅を容易にかつ精度良く設定することができると考えられる。
特開2003−239974号公報 特開2007−24089号公報
しかしながら、ハウジング、シール部材および軸受部材等には寸法公差が存在し、個体間で寸法・形状のばらつきがあるため、シール部材を段部に係合させた状態でハウジングに固定しても、スラスト軸受隙間の隙間幅を所定値に設定できるとは限らない。従って、実際には、シール部材とハウジングの軸方向相対位置を厳密に管理しつつ、シール部材をハウジングに固定する必要がある。
なお、上記の特許文献1には、有底筒状のハウジングを構成部材とする流体動圧軸受装置の組立方法(スラスト軸受隙間の隙間出し方法)が開示されている。この方法を特許文献2の流体動圧軸受装置の組立に適用した場合、最初の基準設定段階では、軸部材の外周に固定した軸受部材の一端面及び他端面のそれぞれを、対向するハウジングの端面及びシール部材の端面に確実に当接させる必要がある。しかしながら、ハウジングが有底筒状をなし、対向面同士の当接状態を正確に把握できない関係上、シール部材を比較的大きな加圧力でもってハウジングの底部側に押し込む必要がある。そのため、一又は複数の端面精度に悪影響が及び、スラスト方向の軸受性能が低下するおそれがある。また、特に、シール部材をしまりばめの状態でハウジングに固定する場合には、上記の基準設定後に軸部材及びその外周に固定した軸受部材、並びにシール部材をハウジングに対して軸方向に相対移動させるのに伴って、軸部材と軸受部材の軸方向相対位置に狂いが生じてスラスト軸受隙間の隙間幅を精度良く設定できなくなる、シール部材とハウジングの接触部で摩耗粉が生じる、などといった不具合が生じる可能性がある。
以上の実情に鑑み、本発明の課題は、軸部材の外周に固定した軸受部材の一端面及び他端面のそれぞれでスラスト軸受部のスラスト軸受隙間が形成される流体動圧軸受装置の組立に際し、2つのスラスト軸受隙間の隙間幅を容易かつ高精度に設定可能とすることにある。
上記の課題を解決するために創案された本発明に係る流体動圧軸受装置の製造方法は、軸部材と、軸部材の外周に固定された軸受部材と、筒部及びその一端開口を閉塞する側部を一体に有し、軸部材および軸受部材を相対回転可能に収容したハウジングと、ハウジングの他端開口部をシールするシール部材とを備え、軸受部材が、外周面に、筒部の内周面との間にラジアル軸受隙間を形成するラジアル軸受面を有すると共に、一端面及び他端面のそれぞれに、底部との間に第1スラスト軸受隙間を形成する第1スラスト軸受面及びシール部材との間に第2スラスト軸受隙間を形成する第2スラスト軸受面を有する流体動圧軸受装置の組立に際し、軸部材の外周に固定した軸受部材の第2スラスト軸受面とシール部材の間に、2つのスラスト軸受隙間の隙間幅の合計量に等しい隙間幅を有する軸方向隙間を形成した後、この軸方向隙間の隙間幅を保持したまま軸部材及び軸受部材、並びにシール部材をハウジングに対して軸方向に相対移動させ、軸受部材の第1スラスト軸受面がハウジングの底部に接触した時点でシール部材をハウジングに固定することを特徴とする。なお、ここでいうスラスト軸受面とは、対向する端面との間にスラスト軸受隙間を形成する面をいい、動圧発生部が形成されているか否かは問わない。
上記の方法によれば、実質的にハウジングの外側で第1及び第2スラスト軸受隙間の幅設定が行われるので、組立工程の最初に実施すべき基準設定段階でスラスト軸受隙間の形成に関与する部材同士を強固に当接させる必要がない。また、基準設定後に実施されるスラスト軸受隙間の隙間幅設定段階(軸方向隙間の形成段階)においても、軸受部材をシール部材に係合させた状態で軸部材とハウジングを軸方向に相対移動させる必要がない。そのため、シール部材をしまりばめの状態でハウジングに固定する場合でも、軸部材と軸受部材の軸方向相対位置に狂いが生じる可能性を排除することができる。従って、摩耗粉等を生じさせることなく、軸部材の外周に固定した軸受部材の一端面及び他端面のそれぞれで形成されるスラスト軸受隙間の隙間幅を容易にかつ精度良く設定することができる。
本発明の構成上、(2つの)スラスト軸受隙間の隙間幅設定に際し、軸部材の外周に固定した軸受部材に軸方向の力は作用しない。そのため、軸部材に対する軸受部材の固定方法としては、流体動圧軸受装置の運搬時や運転時に、軸部材と軸受部材の相対移動を規制し得るだけの締結強度を確保できるものであれば足り、このような締結強度は、軸受部材を、圧入のみにより軸部材の外周に固定することでも確保することができる。圧入のみにより軸受部材を軸部材に固定すれば、流体動圧軸受装置の組み立てを容易にかつ迅速に実行することができるので、流体動圧軸受装置の製造コストを低廉化することができる。
シール部材は、ハウジングの内周にすきまばめの状態で固定しても良いし、ハウジングの内周にしまりばめの状態で固定しても良い。但し、シール部材をすきまばめの状態でハウジングの内周に固定する場合、実質的には、接着、溶接(例えばレーザ溶接)等の固定手段で両者を固定する。シール部材がハウジングに対して相対移動するのを可及的に防止するためである。なお、ここでいう「すきまばめ」および「しまりばめ」とは、JIS B0401に規定の「すきまばめ」および「しまりばめ」を意味している。
以上より、本発明によれば、軸部材の外周に固定した軸受部材の一端面及び他端面のそれぞれでスラスト軸受隙間が形成される流体動圧軸受装置の組立に際し、軸部材と軸受部材の軸方向相対位置に狂いを生じさせることなく、2つのスラスト軸受隙間の隙間幅を容易かつ高精度に設定することができる。従って、軸方向にコンパクトで、スラスト両方向における支持能力に優れた流体動圧軸受装置を提供することができる。
ファンモータの一構成例を概念的に示す断面図である。 図1中に示す流体動圧軸受装置の拡大断面図である。 図2に示す軸受部材の下端面を示す平面図である。 図2に示す流体動圧軸受装置の組立工程のうち、基準設定段階を示す概略断面図である。 図2に示す流体動圧軸受装置の組立工程のうち、軸方向隙間形成段階を示す概略断面図である。 図2に示す流体動圧軸受装置の組立工程のうち、シール部材固定段階を示す概略断面図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1に、本発明に係る製造方法を適用して得られる流体動圧軸受装置1が組み込まれたファンモータの構成例を概念的に示す。同図に示すファンモータは、流体動圧軸受装置1と、モータの静止側を構成するモータベース6と、モータベース6に固定されたステータコイル5と、モータの回転側を構成し、ファン(羽根)を有するロータ3と、ロータ3に固定され、ステータコイル5と半径方向のギャップを介して対向するロータマグネット4とを備える。流体動圧軸受装置1のハウジング7は、モータベース6の内周に固定され、ロータ3は、流体動圧軸受装置1の軸部材21に固定されている。以上の構成を備えたファンモータにおいて、ステータコイル5に通電すると、ステータコイル5とロータマグネット4との間の電磁力でロータマグネット4が回転し、これに伴って軸部材21、及び軸部材21に固定されたロータ3等を含む回転体2が回転する。
なお、回転体2が回転すると、ロータ3に設けられた羽根の形態に応じて図中上向き又は下向きに風が送られる。このため、回転体2の回転中にはこの送風作用の反力として、回転体2に図中下向き又は上向きの推力が作用する。ステータコイル5とロータマグネット4との間には、この推力を打ち消す方向の磁力(斥力)を作用させており、上記推力と磁力の大きさの差により生じたスラスト荷重が流体動圧軸受装置1のスラスト軸受部T1,T2で支持される。上記推力を打ち消す方向の磁力は、例えば、ステータコイル5とロータマグネット4とを軸方向にずらして配置することにより発生させることができる。また、回転体2の回転時に流体動圧軸受装置1に作用するラジアル荷重は、流体動圧軸受装置1のラジアル軸受部Rで支持される。
図2に、図1に示す流体動圧軸受装置1を拡大して示す。この流体動圧軸受装置1は、回転側(回転体2)を構成する軸部材21及びその外周に固定された軸受部材22と、軸受部材22及び軸部材21を内周に収容した静止側のハウジング7と、ハウジング7に固定されたシール部材9とを主要な構成部材として備え、ハウジング7の内部空間には潤滑油(密な散点ハッチングで示す)が充填されている。なお、以下の説明では、便宜上、シール部材9が配置された側を上側、その軸方向反対側を下側とするが、流体動圧軸受装置1の使用態様を限定するものではない。
ハウジング7は、円筒状の筒部7aと、筒部7aの下端開口を閉塞する底部7bとを一体に有する有底筒状をなす。筒部7aの内周面は、段部(段差面)7a3を介して大径内周面7a1と小径内周面7a2とに区画され、シール部材9は大径内周面7a1に固定される。小径内周面7a2は、軸部材21の外周に固定された軸受部材22の外周面22aとの間にラジアル軸受部Rのラジアル軸受隙間を形成する円筒状領域を有し、該円筒状領域は凹凸のない平滑面に形成されている。また、底部7bの内底面7b1は、軸受部材22の下端面22cとの間に第1スラスト軸受部T1のスラスト軸受隙間(以下、「第1スラスト軸受隙間」とも称する)を形成する円環状領域を有し、該円環状領域は凹凸のない平滑面に形成されている。
シール部材9は金属又は樹脂で円環状に形成され、ハウジング7の大径内周面7a1にしまりばめの状態で固定(圧入固定)されている。なお、図2では、シール部材9の下端面9bがハウジング7の段差面7a3と当接しているように描かれているが、シール部材9の下端面9bとハウジング7の段差面7a3とは必ずしも当接しているわけではない。すなわち、シール部材9の下端面9bとハウジング7の段差面7a3は、当接している場合と当接していない場合とがあり、両面9b,7a3が当接状態にあるか、あるいは非当接状態にあるかは、ハウジング7の内底面7b1と段差面7a3との間の軸方向寸法、軸受部材22の軸方向寸法、及び軸受部材22の軸方向両側に形成されるスラスト軸受隙間の隙間幅によって決定付けられる。さらに言うと、ハウジング7に対するシール部材9の軸方向相対位置は、後述する流体動圧軸受装置1の組立工程で決定付けられる。
シール部材9の内周面9aは、下方に向けて漸次縮径したテーパ面状に形成され、対向する軸部材21の外周面21aとの間に下方に向けて径方向寸法を漸次縮小させたシール空間Sを形成する。シール空間S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を常にシール空間Sの軸方向範囲内に保持する。図示は省略するが、シール空間Sを介しての潤滑油漏れを防止するため、大気に接した軸部材21の外周面21aやシール部材9の上端面に撥油膜を形成しても良い。
軸部材21は、ステンレス鋼等の金属材料で形成され、その外周面21aは平滑な円筒面に形成されている。軸部材21の上端部に、羽根を有するロータ3が固定されている。
軸受部材22は、多孔質体、ここでは銅又は鉄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る。この軸受部材22は、その下端面22cを軸部材21の下端面21bよりも軸方向外側(下側)に位置させるようにして軸部材21の外周面21aに固定されており、本実施形態では圧入のみにより固定されている。なお、軸受部材22は、多孔質樹脂等、焼結金属以外の多孔質体で形成しても良いし、黄銅等の軟質金属で形成しても良い。
図示は省略するが、回転体2には、軸受部材22の両端面22b,22cを連通させる連通路を一又は複数設けることができる。連通路は、例えば、互いに対向する軸受部材22の内周面22dと軸部材21の外周面21aの何れか一方又は双方に軸方向溝を設けることで形成することができる。
軸受部材22の外周面22aには、対向するハウジング7の小径内周面7a2との間にラジアル軸受部Rのラジアル軸受隙間を形成する円筒状のラジアル軸受面Aが設けられる。ラジアル軸受面Aには、ラジアル軸受隙間内の潤滑油に動圧作用を発生させるための動圧発生部(ラジアル動圧発生部)が形成されている。図示例のラジアル動圧発生部は、互いに反対方向に傾斜し、かつ軸方向に離間した複数の動圧溝Aa1,Ab1をヘリングボーン形状に配列して構成される。
図3にも示すように、軸受部材22の下端面22cには、対向するハウジング7の内底面(底部7bの上端面)7b1との間に第1スラスト軸受隙間を形成する円環状の第1スラスト軸受面Bが設けられる。この第1スラスト軸受面Bには、回転体2が回転するのに伴って、第1スラスト軸受隙間内の潤滑油に動圧作用を発生させるためのスラスト動圧発生部が形成されている。図示例のスラスト動圧発生部は、スパイラル形状の動圧溝Baを周方向に所定間隔で複数設けて構成されている。
軸受部材22の上端面22bには、対向するシール部材9の下端面9bとの間に第2スラスト軸受部T2のスラスト軸受隙間(以下、「第2スラスト軸受隙間」とも称する)を形成する円環状の第2スラスト軸受面Cが設けられる。この第2スラスト軸受面Cには、回転体2が回転するのに伴って、第2スラスト軸受隙間内の潤滑油に動圧作用を発生させるためのスラスト動圧発生部が形成されている。図示は省略するが、このスラスト動圧発生部は、例えば、軸受部材22の下端面22cに設けたスラスト動圧発生部と同様に、スパイラル形状の動圧溝を周方向に所定間隔で複数設けて構成される。
以上の構成を有する流体動圧軸受装置1において、軸部材21及び軸受部材22を含む回転体2が回転すると、軸受部材22の外周面22aに設けたラジアル軸受面Aと、これに対向するハウジング7の小径内周面7a2との間にラジアル軸受隙間が形成される。そして回転体2の回転に伴い、ラジアル軸受隙間に形成される油膜圧力がラジアル動圧発生部の動圧作用によって高められ、回転体2をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部Rが形成される。これと同時に、軸受部材22の下端面22cに設けた第1スラスト軸受面Bとこれに対向するハウジング7の内底面7b1との間に第1スラスト軸受隙間が形成され、軸受部材22の上端面22bに設けた第2スラスト軸受面Cとこれに対向するシール部材9の下端面9bとの間に第2スラスト軸受隙間が形成される。そして、回転体2の回転に伴い、第1及び第2スラスト軸受隙間の油膜圧力がスラスト動圧発生部の動圧作用によってそれぞれ高められ、回転体2をスラスト一方向及び他方向に非接触支持する第1スラスト軸受部T1及び第2スラスト軸受部T2が形成される。
なお、回転体2に、軸受部材22の両端面22b,22cの両端面を連通させる連通路(図示せず)を設けたことにより、回転体2の回転時には、ハウジング7の内部空間に介在する潤滑油を、第1スラスト軸受隙間→連通路8→第2スラスト軸受隙間→ラジアル軸受隙間という経路を辿るように循環させることができる。これにより、ハウジング7の内部空間の圧力バランスが保たれると同時に、各軸受隙間における油膜切れを防止することができるので、軸受性能の安定化を図ることができる。
以上で説明した流体動圧軸受装置1は、第1及び第2スラスト軸受隙間の隙間幅設定を行いつつ、部材同士を組み付ける組立工程を経た後、ハウジング7の内部空間に潤滑油を充填することにより得られる。以下、図4〜図6に示す組立工程(第1及び第2スラスト軸受隙間の幅設定工程)を中心に、流体動圧軸受装置1の製造手順について詳細に説明する。
流体動圧軸受装置1の組立工程は、主に、(a)基準設定段階と、(b)軸方向隙間形成段階と、(c)シール部材固定段階とで構成され、これらは図4〜図6に示す組立装置を用いて実行される。組立装置は、軸部材21を下方側から支持する軸状の第1支持部材11と、第1支持部材11の外径側に配置され、シール部材9を下方側から支持する筒状の第2支持部材12と、ハウジング7を保持する図示しない保持部材とを備え、第1支持部材11、第2支持部材12及び保持部材は同軸配置されている。第1支持部材11と第2支持部材12は軸方向(上下)に相対移動可能とされ、これを実現するために、第1支持部材11の外周面11aは、第2支持部材12の内周面12aと微小な半径方向隙間(図示せず)を介して対向している。また、保持部材は、両支持部材11,12に対して軸方向に相対移動可能である。
(a)基準設定段階
この段階では、図4に示すように、軸部材21の外周に固定した軸受部材22の上端面22b(第2スラスト軸受面C)とシール部材9の下端面9bとを当接させることによって基準出しが行われる。図示例では、予め軸受部材22を外周に固定した軸部材21の上端面21cを第1支持部材11の上端面11bに、また、シール部材9の上端面9cを第2支持部材12の上端面12bに当接させるようにして軸部材21及びシール部材9を組立装置にセットすることにより、軸受部材22の第2スラスト軸受面Cとシール部材9の下端面9bとが当接する。なお、軸受部材22は、圧入のみにより軸部材21の外周に固定されている。
(b)軸方向隙間形成段階
次に、図5に示すように、第1支持部材11と第2支持部材12を軸方向に相対移動させ(ここでは第1支持部材11を上昇移動させ)、軸受部材22の第2スラスト軸受面Cとシール部材9の下端面9bとの間に、隙間幅δの軸方向隙間14を形成する。ここで、軸方向隙間14の隙間幅δは、形成(設定)すべき第1スラスト軸受隙間の隙間幅をδ1、設定すべき第2スラスト軸受隙間の隙間幅をδ2とした場合、δ=δ1+δ2の関係式が成立する値、すなわち両スラスト軸受隙間の隙間幅の合計量に等しい値とする。なお、軸方向隙間14の隙間幅δは、実際には十数μm〜数十μm程度であるが、図5(及び図6)では理解の容易化のために誇張して描いている。
(c)シール部材固定段階
次に、図6に示すように、隙間幅δの軸方向隙間14を保持したまま、ハウジング7の内底面7b1に軸受部材22の下端面22c(第1スラスト軸受面C)が接触するまで両支持部材11,12と図示しない保持部材とを相対的に接近移動させると、ハウジング7の大径内周面7a1に、シール部材9がしまりばめの状態で嵌合固定される。これにより、外周に軸受部材22を固定した軸部材21が相対回転可能にハウジング7の内周に収容されると共に、ハウジング7の軸方向所定位置(第1及び第2スラスト軸受隙間の隙間幅を所定値に設定し得る位置)にシール部材9が固定されたアセンブリが得られる。
そして、両支持部材11,12と保持部材とを相対的に離反移動させてから、上記のアセンブリを組立装置から取り外し、ハウジング7の内部空間に、焼結金属製の軸受部材22の内部気孔を含めて潤滑油を充填すると、図2に示す流体動圧軸受装置1が得られる。
以上で説明したように、本発明に係る流体動圧軸受装置1の製造方法では、ハウジング7の外側で両スラスト軸受隙間の幅設定が行われるので、流体動圧軸受装置1の組立工程の最初に実施される基準設定段階でスラスト軸受隙間の形成に関与する部材同士(端面同士)を強固に当接させる必要がない。そのため、軸受部材22の下端面22c(第1スラスト軸受面B)及び上端面22b(第2スラスト軸受面C)のそれぞれに設けた動圧発生部の形状精度が低下するような事態を回避することができる。また、実質的にスラスト軸受隙間の隙間幅が決定付けられる基準設定後の軸方向隙間形成段階においても、軸受部材22をシール部材9に係合させた状態で軸部材21とハウジング7を軸方向に相対移動させる必要がない。そのため、シール部材9がしまりばめの状態でハウジング7に固定される(シール部材9がハウジング7に圧入固定される)と共に、軸受部材22を圧入のみにより軸部材21に固定した本実施形態においても、両スラスト軸受隙間の幅設定時に、軸部材21と軸受部材22の軸方向相対位置に狂いが生じる可能性を排除することができる。そして、圧入のみにより軸受部材22を軸部材21に固定すれば、流体動圧軸受装置1の組み立てを容易にかつ迅速に実行することができる。
さらに、ハウジング7の内周に圧入固定されるシール部材9の軸方向における位置決めが、シール部材9をハウジング7の内周に圧入する(ハウジング7の底部7b側に移動させる)だけで完結し、ハウジング7の内周に圧入されたシール部材9を再度ハウジング7の開口側に移動させる必要がない。そのため、ハウジング7とシール部材9の嵌合部における摩耗粉の発生を可及的に防止し得ることに加え、ハウジング7に対するシール部材9の締結強度の低下を可及的に防止することができる。
以上より、本発明によれば、軸部材21の外周に固定した軸受部材22の下端面22c及び上端面22bのそれぞれで形成されるスラスト軸受隙間の隙間幅を容易にかつ精度良く設定することができる。これにより、軸方向にコンパクトで、スラスト方向の軸受性能に優れた流体動圧軸受装置1を提供することができる。
以上、本発明の一実施形態に係る流体動圧軸受装置1及びその製造方法について説明を行ったが、本発明の実施の形態はこれに限定されるわけではない。
例えば、シール部材9は、ハウジング7との嵌合部に接着材を介在させる接着、あるいはハウジング7との嵌合部を溶融・接合させる溶接(特にレーザ溶接)を併用してハウジング7の内周に固定することもできる。このようにすれば、ハウジング7に対するシール部材9の締結強度を一層高めることができるので、流体動圧軸受装置1の信頼性を高めることができる。
接着を併用してシール部材9をハウジング7の内周に圧入固定する場合、接着剤は、図6に示すシール部材固定段階の実施前にシール部材9の外周面とハウジング7の大径内周面7a1の何れか一方又は双方に塗布しておいても良いし、ハウジング7の内周にシール部材9を嵌合した後、両者の嵌合部に充填するようにしても良い。前者の手順を採用すれば、接着剤が潤滑剤として機能するので、シール部材9をハウジング7の内周に滑らかに圧入できるという利点があり、後者の手順を採用すれば、予め塗布した接着剤がシール部材9の圧入方向前方側(ハウジング7の底部7b側)にかき出されるのを可及的に防止できる、という利点がある。なお、接着剤としては、例えば嫌気性接着剤や熱硬化型接着剤を使用することができる。
また、シール部材9は、しまりばめの状態ではなく、すきまばめの状態でハウジング7の内周に固定するようにしても良い。但し、この場合、実質的には接着、溶接等の固定手段でシール部材9をハウジング7に固定する。流体動圧軸受装置1の運搬時や使用時等に、シール部材9がハウジング7に対して相対移動するのを可及的に防止するためである。
また、特にコスト面で問題がなければ、軸受部材22は、圧入に替えて、あるいは圧入と併用して、接着、溶接等の手段で軸部材21に固定しても良い。
また、以上では、回転体2をラジアル方向に支持するためのラジアル軸受部Rを軸方向の一箇所のみに設けた流体動圧軸受装置1の組立に本発明を適用したが、本発明は、ラジアル軸受部R(ラジアル軸受面A)が軸方向の二箇所以上に離間して設けられる流体動圧軸受装置1の組立に適用することもできる。
また、以上では、軸受部材22の外周面22a(ラジアル軸受面A)にラジアル動圧発生部を形成すると共に、軸受部材22の下端面22c(第1スラスト軸受面B)及び上端面22b(第2スラスト軸受面C)のそれぞれにスラスト動圧発生部を形成した流体動圧軸受装置1の組立時に本発明を適用したが、本発明は、各動圧発生部が、軸受隙間を介して対向する面に形成された流体動圧軸受装置1の組立時にも好ましく適用することができる。また、本発明は、ラジアル軸受部Rが、いわゆる多円弧軸受、ステップ軸受、および波型軸受等、公知のその他の動圧軸受で構成された流体動圧軸受装置1や、スラスト軸受部T1,T2の何れか一方又は双方が、いわゆるステップ軸受や波型軸受等、公知のその他の動圧軸受で構成された流体動圧軸受装置1の組立にも好ましく適用することができる。
また、以上では、羽根を有するロータ3が軸部材21に固定される流体動圧軸受装置1の組立時に本発明を適用した場合について説明を行ったが、本発明は、ディスク搭載面を有するディスクハブ、あるいはポリゴンミラーが軸部材21に固定される流体動圧軸受装置1の組立時にも好ましく適用することができる。すなわち、本発明は、図1に示すようなファンモータのみならず、ディスク装置用のスピンドルモータや、レーザビームプリンタ(LBP)用のポリゴンスキャナモータ等、その他の電気機器用モータに組み込まれる流体動圧軸受装置1の組立時にも好ましく適用することができる。
また、以上では、軸部材21及びその外周に固定した軸受部材22が回転側を構成し、ハウジング7及びシール部材9が静止側を構成する流体動圧軸受装置1の組立時に本発明を適用したが、本発明は、軸部材21及び軸受部材22が静止側を構成し、ハウジング7及びシール部材9が回転側を構成する流体動圧軸受装置1の組立時に適用することもできる。
1 流体動圧軸受装置
2 回転体
7 ハウジング
7a 筒部
7b 底部
7b1 内底面
9 シール部材
14 軸方向隙間
21 軸部材
22 軸受部材
A ラジアル軸受面
B 第1スラスト軸受面
C 第2スラスト軸受面
S シール空間
R 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
δ (軸方向隙間の)隙間幅

Claims (4)

  1. 軸部材と、軸部材の外周に固定された軸受部材と、筒部及びその一端開口を閉塞する底部を一体に有し、軸部材および軸受部材を相対回転可能に内周に収容したハウジングと、ハウジングの他端開口部をシールするシール部材とを備え、軸受部材が、外周面に、前記筒部の内周面との間にラジアル軸受隙間を形成するラジアル軸受面を有すると共に、一端面及び他端面のそれぞれに、前記底部との間に第1スラスト軸受隙間を形成する第1スラスト軸受面及びシール部材との間に第2スラスト軸受隙間を形成する第2スラスト軸受面を有する流体動圧軸受装置の組み立てに際し、
    軸部材の外周に固定した軸受部材の第2スラスト軸受面とシール部材の間に、2つのスラスト軸受隙間の隙間幅の合計量に等しい隙間幅を有する軸方向隙間を形成した後、この軸方向隙間の隙間幅を保持したまま軸部材及び軸受部材、並びにシール部材をハウジングに対して相対移動させ、軸受部材の第1スラスト軸受面が前記底部に接触した時点でシール部材をハウジングに固定することを特徴とする流体動圧軸受装置の製造方法。
  2. 軸受部材を圧入のみで軸部材の外周に固定する請求項1に記載の流体動圧軸受装置の製造方法。
  3. シール部材を、ハウジングの内周にしまりばめの状態で固定する請求項1又は2に記載の流体動圧軸受装置の製造方法。
  4. シール部材を、ハウジングの内周にすきまばめの状態で固定する請求項1又は2に記載の流体動圧軸受装置の製造方法。
JP2014235543A 2014-11-20 2014-11-20 流体動圧軸受装置の製造方法 Expired - Fee Related JP6502068B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014235543A JP6502068B2 (ja) 2014-11-20 2014-11-20 流体動圧軸受装置の製造方法
DE112015005266.6T DE112015005266T5 (de) 2014-11-20 2015-10-20 Herstellungsverfahren für fluiddynamische Lagervorrichtungen
PCT/JP2015/079564 WO2016080137A1 (ja) 2014-11-20 2015-10-20 流体動圧軸受装置の製造方法
US15/520,944 US9964144B2 (en) 2014-11-20 2015-10-20 Manufacturing method for fluid dynamic bearing devices
CN201580062936.XA CN107002762B (zh) 2014-11-20 2015-10-20 流体动压轴承装置的制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014235543A JP6502068B2 (ja) 2014-11-20 2014-11-20 流体動圧軸受装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016098891A true JP2016098891A (ja) 2016-05-30
JP6502068B2 JP6502068B2 (ja) 2019-04-17

Family

ID=56013694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014235543A Expired - Fee Related JP6502068B2 (ja) 2014-11-20 2014-11-20 流体動圧軸受装置の製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9964144B2 (ja)
JP (1) JP6502068B2 (ja)
CN (1) CN107002762B (ja)
DE (1) DE112015005266T5 (ja)
WO (1) WO2016080137A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3008841A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-22 National Oilwell Varco, L.P. Microfluidic-assisted hydrodynamic lubrication system and method
CN108427491B (zh) * 2017-02-13 2019-12-10 全亿大科技(佛山)有限公司 散热风扇以及具有该散热风扇的电子装置
TWI705189B (zh) * 2019-08-27 2020-09-21 建準電機工業股份有限公司 軸承系統
US11873903B2 (en) 2019-12-19 2024-01-16 Eaton Intelligent Power Limited Self-correcting hydrodynamic seal

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002061637A (ja) * 2000-08-23 2002-02-28 Ntn Corp 動圧型軸受装置
JP2003314538A (ja) * 2002-04-25 2003-11-06 Ntn Corp 動圧軸受装置の製造方法
JP2006342975A (ja) * 2006-09-25 2006-12-21 Ntn Corp 動圧型軸受装置
JP2008267531A (ja) * 2007-04-23 2008-11-06 Ntn Corp 動圧軸受装置の製造方法
US20100189383A1 (en) * 2007-07-31 2010-07-29 Ntn Corporation Fluid dynamic bearing device and assembling method thereof

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3981564B2 (ja) * 2002-02-20 2007-09-26 Ntn株式会社 動圧軸受装置及びその製造方法
JP4216509B2 (ja) * 2002-02-20 2009-01-28 Ntn株式会社 動圧軸受装置の製造方法
WO2005098252A1 (ja) * 2004-04-09 2005-10-20 Ntn Corporation 動圧軸受装置
JP2007024089A (ja) * 2005-07-12 2007-02-01 Ntn Corp 動圧軸受装置およびモータ
US9154012B2 (en) * 2010-03-29 2015-10-06 Ntn Corporation Fluid dynamic bearing device and assembly method for same
JP5951365B2 (ja) * 2012-06-18 2016-07-13 Ntn株式会社 流体動圧軸受装置及びこれを備えるモータ

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002061637A (ja) * 2000-08-23 2002-02-28 Ntn Corp 動圧型軸受装置
JP2003314538A (ja) * 2002-04-25 2003-11-06 Ntn Corp 動圧軸受装置の製造方法
JP2006342975A (ja) * 2006-09-25 2006-12-21 Ntn Corp 動圧型軸受装置
JP2008267531A (ja) * 2007-04-23 2008-11-06 Ntn Corp 動圧軸受装置の製造方法
US20100189383A1 (en) * 2007-07-31 2010-07-29 Ntn Corporation Fluid dynamic bearing device and assembling method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
CN107002762B (zh) 2019-05-28
US9964144B2 (en) 2018-05-08
WO2016080137A1 (ja) 2016-05-26
DE112015005266T5 (de) 2017-08-17
CN107002762A (zh) 2017-08-01
US20170343042A1 (en) 2017-11-30
JP6502068B2 (ja) 2019-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5951365B2 (ja) 流体動圧軸受装置及びこれを備えるモータ
WO2011105481A1 (ja) 流体動圧軸受装置
JP2007024146A (ja) 動圧軸受装置
WO2016080137A1 (ja) 流体動圧軸受装置の製造方法
JP5207657B2 (ja) 動圧軸受装置の製造方法
JP2007225062A (ja) 流体軸受装置
JP4754418B2 (ja) 流体軸受装置
WO2012144288A1 (ja) 流体動圧軸受装置
WO2019139007A1 (ja) 流体動圧軸受装置及びこれを備えたモータ
JP2009228873A (ja) 流体軸受装置
JP5784777B2 (ja) 流体動圧軸受装置
JP2008075687A (ja) 流体軸受装置
WO2019112057A1 (ja) 流体動圧軸受装置
JP5231095B2 (ja) 流体軸受装置
JP7023754B2 (ja) 流体動圧軸受装置
JP5122205B2 (ja) 流体軸受装置の組立方法
JP2007100834A (ja) 動圧軸受装置
JP2005164048A (ja) 流体軸受装置
WO2019159787A1 (ja) 流体動圧軸受装置及びこれを備えたモータ
JP5602535B2 (ja) 流体動圧軸受装置
JP2009008110A (ja) 流体軸受装置
JP2008164110A (ja) 流体軸受装置用軸部材、およびその製造方法
WO2015133563A1 (ja) 流体動圧軸受装置及びこれを備えたモータ
JP2008190592A (ja) 動圧軸受装置
JP2015169228A (ja) 流体動圧軸受装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171026

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180717

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180913

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190228

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190320

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6502068

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees