JP6762611B2 - 軸受装置及びブラシレスモータ - Google Patents
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Description
この軸受構造では、シール部材により油漏れを防止して、含油軸受の使用寿命を延長出来るとされている。
この軸受構造では、回転軸が回転すると、含油軸受から染み出した油が、回転軸の上方向に伝わり、環状溝に到達すると、回転軸の遠心力により径方向外方に飛ばされて、大径内周面に受け止められて、シール部材に吸収される。すると、シール部材と含油軸受の密度の違いの毛細管現象により、シール部材に吸収された油が含油軸受に移動して、含油軸受の油が循環できるとされている。
しかしながら、特許文献2の軸受構造では、回転軸の環状溝から径方向外方に飛ばされた油がシール部材の大径内周面に衝突すると、跳ね返った油の一部が回転軸の環状溝よりも上の部分に再付着しやすい。このため、モータが水平状態で使用されると、環状溝よりも上の部分に再付着した含油軸受の油は、軸受構造の外部に漏れ出る可能性が高く、含油軸受の使用寿命が低下する恐れがある。
また、特許文献2の軸受構造では、シール部材が含油軸受に接触するように軸受ホルダに圧入されるが、圧入力が大きいとシール部材の空孔が潰れやすく、シール部材と含油軸受との接触面における毛細管現象が活かされにくい。また、圧入力が小さいと、シール部材と含油軸受が接触せず毛細管現象が得られなくなる。このため、圧入の管理が難しく品質が不安定になる恐れがある。
回転軸と、
前記回転軸を軸支する含油軸受と、
上端に開口部を有し、前記含油軸受を内側に保持する軸受ホルダと、
前記含油軸受の上面に配されたワッシャ部材と、
前記開口部を閉塞するように、前記軸受ホルダの上端に固定されたシール部材と、
を有し、
前記シール部材と、前記シール部材と対向する前記回転軸の外周面には、撥油処理が施されており、
前記ワッシャ部材と前記シール部材は、互いに軸方向に非接触な状態で配されており、
前記回転軸は、外周面に環状溝を有し、
前記環状溝の最小径部は、前記ワッシャ部材の最上面と前記シール部材の最下面の間に配されており、
前記環状溝の上端が、前記シール部材の最上面より軸方向下方に配されている、
ことを特徴とする。
また、本発明のブラシレスモータは、上記の軸受装置を有することを特徴とする。
また、回転軸11に平行な方向を「軸方向」と呼び、回転軸11を中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、回転軸11を中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。
また、本明細書では、図1及び図2を直立状態(回転軸が直立の状態)と呼ぶ。また、本明細書では、回転軸11が直立状態に対して直角に配されたときを水平状態(回転軸が水平の状態)と呼ぶ。
なお、上下方向は、実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を示すものではない。
まず、本発明の第1の実施形態例の軸受装置1を図1及び図2により説明する。
軸受ホルダ31の内径は、含油軸受21の外径とほぼ同じである。
底部31bの上面には、回転軸11の下端を支持するスラスト受材32が配置されている。含油軸受21は、円筒部31aの内周面に保持されて軸受ホルダ31に内包されている。
このワッシャ部材22aは、樹脂の硬質材または軟質材からなり、上下面に平坦度の高い平坦面を有し、中央に回転軸11が挿通できる挿入孔を有する。
このワッシャ部材22aの内径は、含油軸受21の内径より若干大きく形成されている。また、ワッシャ部材22aの外径は、軸受ホルダ31の内径より若干小さく形成されている。
なお、このワッシャ部材22aは、金属材でもよい。
このシール部材41aは、金属の硬質材からなる円筒体であり、回転軸11が挿通できる貫通孔を有する。
シール部材41aは、シール部材41aの最上面と円筒部31aの上端が軸方向に面一となるように、円筒部31aの内周面に圧入により固定されている。
なお、ワッシャ部材22aの最上面とシール部材41aの最下面との間には隙間が設けられ、ワッシャ部材22aとシール部材41aは、互いに軸方向に非接触な状態で配されている。
また、シール部材41aと径方向で対向する回転軸11の外周面には、撥油処理が施されている。
すると、シール部材41aの内周面と回転軸11の外周面は、径方向の閉塞隙間である第1隙間S1を有する。この第1隙間S1には油が入らない。
このシール部材41aは、例えば、撥油剤を添加した焼結含油軸受や、撥油剤を塗布した樹脂により形成されている。
具体的には、回転軸11の環状溝11aの全てが、軸方向において、ワッシャ部材22aの最上面とシール部材41aの最下面の間に配されており、径方向外方において、軸受ホルダ31の内周面と対向する。最小径部11a3は、軸方向において、ワッシャ部材22aの最上面とシール部材41aの最下面の中間に配されている。環状溝11aの軸方向における下端から上端までの長さは、ワッシャ部材22aの最上面からシール部材41aの最下面までの軸方向の長さの(1/2)倍となっている。
環状溝11aの上端は、シール部材41aの最下面より軸方向下方に配されている。つまり、環状溝11aの上端は、軸方向において、シール部材41aの最下面より距離H2だけ下方向に配されている。環状溝11aの上端とシール部材41aの最下面との回転軸11には、上側円周面が形成されている。上側円周面は、径方向外方において、軸受ホルダ31の内周面と対向する。
また、シール部材41aと、シール部材41aと対向する回転軸11の外周面には、撥油処理が施されている。
また、ワッシャ部材22aとシール部材41aは、互いに軸方向に非接触な状態で配されている。
また、回転軸11は、外周面に環状溝11aを有する。
また、環状溝11aの最小径部は、ワッシャ部材22aの最上面とシール部材41aの最下面の間に配されている。
また、環状溝11aの上端が、シール部材41aの最上面より軸方向下方に配されている。
含油軸受21から染み出した油が、回転軸11の上方向に伝わり、環状溝11aの第1傾斜直線部11a1から第2傾斜直線部11a2に到達すると、含油軸受21の油が最小径部11a3に溜まる。含油軸受21の油が所定の量を超えて溜まると、含油軸受21の油が、回転軸11の遠心力により最小径部11a3から径方向外方に飛ばされる。すると、含油軸受21の油が、軸受ホルダ31の内周面に衝突して、軸受ホルダ31の内周面を介して下方向に流れる。そして、含油軸受21の油が、軸受ホルダ31の内周面とワッシャ部材22aの外周面との隙間を介して、含油軸受21の上面に吸収されて、循環される。
本発明では、含油軸受21から染み出した油は、最小径部11a3から、回転軸11の遠心力により径方向外方にほとんど飛ばされるものであり、第2傾斜直線部11a2を超えて、上側円周面にほとんど到達しないものである。
仮に、含油軸受21の油が第2傾斜直線部11a2を超えて上側円周面に付着したり、あるいは、軸受ホルダ31の内周面から跳ね返った油が斜め上方向に飛んで上側円周面に再付着したりしても、シール部材41aと対向する回転軸11の外周面は、撥油処理を施されているため、含油軸受21の油は第1隙間S1に入らず軸受装置1の外部に漏れない。
含油軸受21から染み出した油が、回転軸11の上方向に伝わり、環状溝11aの第1傾斜直線部11a1から第2傾斜直線部11a2に到達すると、含油軸受21の油が最小径部11a3に溜まる。含油軸受21の油が所定の量を超えて溜まると、含油軸受21の油が、回転軸11の遠心力により最小径部11a3から径方向外方に飛ばされる。すると、含油軸受21の油が、軸受ホルダ31の内周面に衝突して、含油軸受21の油は軸受装置1の外部に漏れない。
仮に、含油軸受21の油が第2傾斜直線部11a2を超えて上側円周面に付着したり、あるいは、軸受ホルダ31の内周面から跳ね返った油が斜め上方向に飛んで上側円周面に再付着したりしても、シール部材41aと、シール部材41aと対向する回転軸11の外周面は、撥油処理を施されているため、含油軸受21の油は第1隙間S1に入らず軸受装置1の外部に漏れない。
含油軸受21の油は、下方向に流れるため、軸受装置1の外部に漏れない。
含油軸受21から染み出した油が、回転軸11の上方向に伝わるが、シール部材41aの内側に配された環状溝11aに保持されるため、環状溝11aの上方向に移動せず、軸受装置1の外部に漏れない。
仮に、含油軸受21の油が上側円周面に付着していた場合、シール部材41aと、シール部材41aと対向する回転軸11の外周面は、撥油処理を施されているため、含油軸受21の油は第1隙間S1に入らず軸受装置1の外部に漏れない。
一方、本例では、ワッシャ部材22aとシール部材41aは互いに非接触な状態で配されており、シール部材41aが含油軸受21に接触せずにシール部材41aが軸受ホルダ31に圧入できるため、圧入工程の作業性が良くなり品質が向上する。
なお、上側円周面に撥油処理が施された下端の部分は、環状溝11aの上端まで到達しなくてもよく、この場合、撥油量の低減ができる。
本発明の第2の実施形態例を図3を用いて説明する。図3において、図1及び図2中の部材と同等の部材には同一の符号を付しており、重複する部分については説明を省略する。
第1の実施形態例の環状溝11aの断面形状は、径方向外方に開いたV溝に形成されているが、これに限定されない。
例えば、環状溝11gの断面形状は、径方向外方に開いたU溝でもよい。環状溝11gは、第1下側直線部11g1と、第1上側直線部11g2と、第1下側直線部11g1と第1上側直線部11g2とを結ぶ湾曲部11g3を有する。この環状溝11gの最小径部11g4は、湾曲部11g3の内側の最底部となる。
この環状溝11gの下端は、軸方向において、ワッシャ部材22aの最上面より距離H1だけ上方向に配されている。環状溝11gの上端は、軸方向において、シール部材41aの最下面より距離H2だけ下方向に配されている。
第2の実施形態例は、第1の実施形態例の同様の作用と効果を有する。
本発明の第3の実施形態例を図4を用いて説明する。図4において、図1ないし図3中の部材と同等の部材には同一の符号を付しており、重複する部分については説明を省略する。
第1の実施形態例の環状溝11aの断面形状は、径方向外方に開いたV溝に形成されているが、これに限定されない。
例えば、環状溝11hの断面形状は、径方向外方に開いた凹溝でもよい。環状溝11hは、第2下側直線部11h1と、第2上側直線部11h2と、軸方向直線部11h3と、第2下側直線部11h1と軸方向直線部11h3とを結ぶ下側角部11h4と、第2上側直線部11h2と軸方向直線部11h3とを結ぶ上側角部11h5を有する。この環状溝11hの場合、回転軸11の外径が最小となる部分が上側角部11h5と下側角部11h4の2箇所に形成されているが、含油軸受21の油が径方向外方に飛ばされる最小径部は、軸方向の上側角部11h5のみとなる。
この環状溝11hの下端は、軸方向において、ワッシャ部材22aの最上面より距離H1だけ上方向に配されている。環状溝11hの上端は、軸方向において、シール部材41aの最下面より距離H2だけ下方向に配されている。
第3の実施形態例は、第1の実施形態例の同様の作用と効果を有する。
本発明の第4の実施形態例を図5を用いて説明する。図5において、図1ないし図4中の部材と同等の部材には同一の符号を付しており、重複する部分については説明を省略する。
図5は、本発明の第4の実施形態例であるブラシレスモータ101aを示す。
このブラシレスモータ101aは、主に、取付板50と、上記の軸受装置1と、ステータ60と、ロータ70とを有する。以下、図5では、上記の軸受構造1をブラシレスモータ101aに適用した形態について説明する。
ステータコア61は、中心に開口を有し複数の突極が形成された板状コアの積層体からなり、その表面を絶縁性樹脂からなるコアカバー62で被覆し、このコアカバー62を介して各突極にコイル63が巻かれている。
そして、ロータ70の回転軸11が上記の含油軸受21に挿通されて軸支されている。
そこで、図6のように、最小径部11a3が、軸方向において、ワッシャ部材22aの最上面と同じに配されていると、図6の形態は、第1の実施形態例より、含油軸受21の油が、径方向外方に少し飛ばされにくくなるものの、第1の実施形態例と同様の作用効果を有する。
仮に、最小径部11a3が、シール部材41aの最下面より上方向にありシール部材41aの内周面と対向して配されていると、径方向外方に飛ばされて跳ね返った油が回転軸11に再付着しやすく、含油軸受21の油の循環がしにくい。
そこで、図7のように、最小径部11a3が、軸方向において、シール部材41aの最下面と同じに配されていると、図7の形態は、第1の実施形態例より、含油軸受21の油が、径方向外方に少し飛ばされにくくなるものの、第1の実施形態例と同様の作用効果を有する。
ただし、図7では、回転軸11の環状溝の上端が、軸方向において、シール部材41aの最上面より下方に配されている場合に限る。
仮に、図7において、回転軸11の環状溝の上端が、軸方向において、シール部材41aの最上面より上方に配されていると、水平状態で回転軸11が停止している場合、環状溝に保持された含油軸受21の油が、シール部材41aの外側に出て軸受装置の外部に漏れてしまう。
図7では、回転軸11の環状溝の上端が、軸方向において、シール部材41aの最上面より下方に配されているため、水平状態で回転軸11が停止している場合でも、環状溝に保持された含油軸受21の油が第1隙間S1に入らず軸受装置の外部に漏れない。
仮に、上側角部11h5の最小径部が、ワッシャ部材22aの最上面と同一あるいは下方向にありワッシャ部材22aまたは含油軸受21の内周面と対向して配されていると、径方向外方に飛ばされて跳ね返った油が回転軸11に再付着しやすく、含油軸受21の油の循環がしにくい。
そこで、図8のように、上側角部11h5の最小径部が、軸方向において、ワッシャ部材22aの最上面より僅かに上方向に配されると、図8の形態は、第3の実施形態例より、含油軸受21の油が、径方向外方に少し飛ばされにくくなるものの、第3の実施形態例と同様の作用効果を有する。
仮に、上側角部11h5の最小径部が、シール部材41aの最下面より上方向にありシール部材41aの内周面と対向して配されていると、径方向外方に飛ばされて跳ね返った油が回転軸11に再付着しやすく、含油軸受21の油の循環がしにくい。
そこで、図9のように、上側角部11h5の最小径部が、軸方向において、シール部材41aの最下面と同じに配されると、図9の形態は、第3の実施形態例より、含油軸受21の油が、径方向外方に少し飛ばされにくくなるものの、第3の実施形態例と同様の作用効果を有する。
例えば、図11に示すように、ワッシャ部材22bの外径は、軸受ホルダ31、34の内径と同一に形成されており、このワッシャ部材22bが軸受ホルダ31、34の内周面に圧入されて固定されてもいい。このワッシャ部材22bは含油軸受21に軸方向に互いに非接触に近接されて配されており、ワッシャ部材22bと含油軸受21は軸方向に隙間を有する。この場合、含油軸受21の油の循環が僅かにしにくくなるものの、上記の実施形態例と同様の作用効果を有する。この隙間がある理由としては、ワッシャ部材22bが含油軸受21に接触するように軸受ホルダ31に圧入されると含油軸受21の上面の空孔が潰れてしまうことをなくすためにある。
例えば、第1傾斜直線部11a1と第2傾斜直線部11a2の傾斜角度が45度であり、最小径部11a3が、軸方向において、ワッシャ部材22aの最上面とシール部材41aの最下面の中間に配されているなら、環状溝11aの下端から上端までの長さは、ワッシャ部材22aの最上面からシール部材41aの最下面までの軸方向の長さの(1/4〜3/4)倍に形成されてもよい。
環状溝11aの下端から上端までの長さが、ワッシャ部材22aの最上面からシール部材41aの最下面までの軸方向の長さの(1/4)倍未満であると、含油軸受21の油が回転軸11の上方向に伝わる際に、含油軸受21の油が環状溝を飛び越えやすくなる可能性がある。
環状溝11aの下端から上端までの長さが、ワッシャ部材22aの最上面からシール部材41aの最下面までの軸方向の長さの(3/4)倍を超えると、環状溝11aが大きくなり、上側円周面が小さくなり、油が上側円周面を上方向に移動する距離が短くなり、油が第1隙間S1に入りやすくなる可能性がある。
11 回転軸
11a 環状溝(断面V溝)
11a1 第1傾斜直線部
11a2 第2傾斜直線部
11a3 最小径部
11g 環状溝(断面U溝)
11g1 第1下側直線部
11g2 第1上側直線部
11g3 湾曲部
11g4 最小径部
11h 環状溝(断面凹溝)
11h1 第2下側直線部
11h2 第2上側直線部
11h3 軸方向直線部
11h4 下側角部
11h5 上側角部(最小径部)
21 含油軸受
22a ワッシャ部材
22b ワッシャ部材
31 軸受ホルダ
31a 円筒部
31b 底部
32 スラスト受材
34 軸受ホルダ
34a 円筒部
34c 環状突起
34d 嵌め込み溝
41a シール部材
41b シール部材
50 取付板
60 ステータ
61 ステータコア
62 コアカバー
63 コイル
70 ロータ
71 ロータケース
71a 円筒部
71b 上面部
71c バーリング部
72 駆動用マグネット
101a ブラシレスモータ
101b ブラシレスモータ
S1 第1隙間
Claims (6)
- 回転軸と、
前記回転軸を軸支する含油軸受と、
上端に開口部を有し、前記含油軸受を内側に保持する軸受ホルダと、
前記含油軸受の上面に配されたワッシャ部材と、
前記開口部を閉塞するように、前記軸受ホルダの上端に固定されたシール部材と、
を有し、
前記シール部材と、前記シール部材と対向する前記回転軸の外周面には、撥油処理が施されており、
前記ワッシャ部材と前記シール部材は、互いに軸方向に非接触な状態で配されており、
前記回転軸は、外周面に環状溝を有し、
前記環状溝の最小径部は、前記ワッシャ部材の最上面と前記シール部材の最下面の間に配されており、
前記環状溝の上端が、前記シール部材の最上面より軸方向下方に配されている、
ことを特徴とする軸受装置。 - 前記環状溝の上端が、前記シール部材の最下面より軸方向下方に配されていることを特徴とする請求項1に記載の軸受装置。
- 前記環状溝の下端が、前記ワッシャ部材の最上面より軸方向上方に配されていることを特徴とする請求項1または2に記載の軸受装置。
- 前記環状溝の上端と前記シール部材の最下面との間の前記回転軸には、外周面に上側円周面が形成されており、
前記上側円周面には、撥油処理が施されていることを特徴とする請求項2または3に記載の軸受装置。 - 前記軸受ホルダの内周面と前記ワッシャ部材の外周面の間は隙間を有することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の軸受装置。
- 請求項1ないし5のいずれかに記載の軸受装置を有するブラシレスモータ。
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