JP7023754B2 - 流体動圧軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体動圧軸受装置に関する。

流体動圧軸受装置は、軸の回転に伴って、軸の外周面と軸受スリーブの内周面との間のラジアル軸受隙間に生じる油膜の圧力が高められ、この圧力により軸を非接触支持するものである。流体動圧軸受装置は、高速回転、高回転精度及び低騒音等の特長を有するため、情報機器をはじめとする種々の電気機器のモータに搭載され、例えば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等に組み込まれる冷却ファンモータ、あるいはレーザビームプリンタに組み込まれるポリゴンスキャナモータ等に搭載される。

例えば下記の特許文献１には、有底円筒状のハウジングと、ハウジングの内周に固定された軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入された軸部材と、ハウジングの開口部に固定されたシール部材（シールワッシャ）とを備えた流体動圧軸受装置が示されている。ハウジングの開口部がシール部材で覆われていることで、ハウジング内の油の外部への漏れ出しを防止している。

下記の特許文献２には、軸受スリーブを、シール部材（環状部材）とハウジングの底部とで軸方向両側から挟持することで、ハウジングの内周に固定することが示されている。これにより、例えば軸受スリーブをハウジングの内周に圧入により固定する場合と比べて、組付けに要する手間を軽減することができると共に、圧入に伴う軸受スリーブの変形によるラジアル軸受隙間の幅精度の低下を防止することができる。

特開２００２－６１６５８号公報 特開２０１４－５９０１４号公報

流体動圧軸受装置において、軸受剛性を大きくして安定的に回転軸を支持するためには、軸受スリーブの軸方向寸法をできるだけ大きくして、軸受スパン｛軸方向２箇所に設けられたラジアル軸受部（高圧力発生部）の軸方向間隔｝を確保することが望ましい。しかし、流体動圧軸受装置が組み込まれるモータの軸方向寸法には制約があるため、軸受スリーブの軸方向寸法を最大限確保するためには、軸受スリーブと軸方向に並べて配されるシール部材の軸方向寸法をなるべく小さくする必要が生じる。

このようにシール部材の軸方向寸法を小さくすると、シール部材の外周面とハウジングの内周面との締結部の面積が小さくなるため、両者の固定強度が不足し、流体動圧軸受装置に大きな衝撃荷重や振動が負荷された場合に、シール部材のハウジングに対する固定位置がずれるおそれがある。特に、上記の特許文献２のように、シール部材とハウジングとで軸受スリーブを軸方向両側から挟持して固定する構造の場合、シール部材がハウジングに対してずれると、軸受スリーブのハウジングに対する固定位置もずれるため、軸受性能の大幅な低下が懸念される。

以上の事情から、本発明は、シール部材の軸方向寸法を小さくした場合でも、シール部材とハウジングとの固定強度を確保することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、軸部材と、内周に前記軸部材が挿入された軸受スリーブと、内周に前記軸受スリーブを保持し、軸方向一方側の端部に開口部を有する有底筒状のハウジングと、前記ハウジングの開口部に設けられたシール部材と、前記軸部材の外周面と前記軸受スリーブの内周面との間のラジアル軸受隙間に生じる油膜で前記軸部材を相対回転自在に支持するラジアル軸受部とを備えた流体動圧軸受装置であって、前記シール部材が、前記軸受スリーブの軸方向一方側に配された円盤部と、前記円盤部の外径端から軸方向他方側に突出した凸部とを有し、前記シール部材の外周面を前記ハウジングの内周面に固定した流体動圧軸受装置を提供する。

このように、シール部材に、円盤部の外径端から軸方向に突出した凸部（例えば円筒部）を設け、シール部材を断面Ｌ字形状とすることで、円盤部の肉厚（軸方向寸法）を小さくした場合でも、凸部を設けた分だけシール部材の外周面を軸方向に延ばして面積を拡大することができる。これにより、シール部材の外周面とハウジングの内周面との十分な固定面積が確保され、両者の固定強度を確保することができる。

上記の流体動圧軸受装置において、シール部材の円盤部の端面と軸受スリーブの端面とを当接させれば、シール部材により、軸受スリーブのハウジングからの抜け止めを行うことができる。この場合、上記のようにシール部材とハウジングとの固定強度を高めることで、軸受スリーブのハウジングに対する位置ズレを確実に防止することができる。

ところで、上記特許文献２に記載の流体動圧軸受装置において、高温時に膨張した油がシール部材と軸部材との間の半径方向隙間に達すると、油が外部に漏れ出すおそれが高くなる。特に、上記のようにシール部材の軸方向寸法を小さくすると、シール部材と軸部材との間の半径方向隙間に達した油が外部に漏れ出しやすくなる。

そこで、上記の流体動圧軸受装置において、ハウジングの内周面と軸受スリーブの外周面との間に第１の油溜めを設けることが好ましい。この第１の油溜めが油の体積変化を吸収するバッファ機能を果たすことにより、膨張した油がシール部材と軸部材との間の半径方向隙間に達しにくくなるため、油漏れのリスクを軽減できる。また、第１の油溜めが、軸受スリーブの外周に設けられることで、シール部材と軸部材との間の半径方向隙間から離間されるため、第１の油溜めに保持された油面が上記半径方向隙間に達しにくくなり、油漏れを確実に防止できる。

上記の第１の油溜めは、例えば、軸方向一方側（ハウジングの閉塞側）へ向けて半径方向幅を漸次縮小した楔状の断面形状とすることができる。この場合、第１の油溜めに保持された油が、毛細管力によりハウジングの閉塞側に引き込まれるため、第１の油溜めからの油の漏れ出しをより一層確実に防止できる。

上記の流体動圧軸受装置において、高温時にハウジング内の油が大きく膨張し、第１の油溜めから溢れてシール部材と軸部材との間の半径方向隙間に達した場合、油が外部に漏れやすくなる。そこで、シール部材の円盤部の端面の内径端に凹部を設け、該凹部と軸受スリーブの端面と軸部材の外周面とで第２の油溜めを形成すれば、第１の油溜めから溢れてシール部材と軸部材との間の半径方向隙間に達した油を、第２の油溜めで保持することができるため、油漏れを防止することができる。

上記の流体動圧軸受装置において、シール部材の円盤部とハウジングとで軸受スリーブを軸方向両側から挟持すれば、軸受スリーブをハウジングに対して軸方向で保持することができる。この場合、ハウジングの内周面と軸受スリーブの外周面との間の隙間にシール部材の凸部を圧入し、凸部の外周面とハウジングの内周面、及び、凸部の内周面と軸受スリーブの外周面とを、それぞれ締め代をもって嵌合させてもよい。これにより、軸受スリーブがシール部材及びハウジングにより外周から締め付けられるため、軸受スリーブをハウジングに対して径方向で強固に保持することができ、ハウジングと軸受スリーブとの締結力が高められる。

上記のようにシール部材の外周面とハウジングの内周面とを締め代をもって嵌合させる場合、シール部材の線膨張係数をハウジングの線膨張係数よりも大きくすることが好ましい。この場合、温度上昇時に、シール部材がハウジングよりも拡径しようとするため、高温時においてもシール部材とハウジングとの間の締結力が損なわれることがない。

具体的に、例えば、ハウジングとシール部材とを、強化繊維が配合された樹脂材料で形成する場合、ハウジングの樹脂材料における強化繊維の配合比を、シール部材の樹脂材料における強化繊維の配合比よりも大きくすることで、シール部材の線膨張係数をハウジングの線膨張係数よりも大きくすることができる。

あるいは、ハウジングを真鍮で形成し、シール部材を樹脂材料で形成することで、シール部材の線膨張係数をハウジングの線膨張係数よりも大きくすることができる。

上記のように、ハウジングの内周にシール部材を圧入すると、この圧入の影響によりハウジングの外周面が膨らみ、流体動圧軸受装置を他部材（例えばモータブラケット）に取り付ける際に支障をきたすおそれがある。そこで、ハウジングに大径外周面及び小径外周面を設け、この小径外周面の軸方向領域にシール部材を締め代をもって嵌合させることが好ましい。このように、ハウジングの外周面のうち、シール部材の圧入により膨らむ部分を予め小径に形成することで、この部分が他部材と干渉する事態を回避することができる。

以上のように、本発明では、シール部材の軸方向寸法を小さくした場合でも、シール部材とハウジングとの固定強度を確保して、シール部材とハウジングとの位置ズレを防止することができる。

ファンモータの断面図である。 本発明の一実施形態に係る流体動圧軸受装置の断面図である。 軸受スリーブの断面図である。 図２の拡大図である。 他の実施形態に係る流体動圧軸受装置の断面図である。 さらに他の実施形態に係る流体動圧軸受装置の断面図である。 さらに他の実施形態に係る流体動圧軸受装置の断面図である。

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に示すファンモータは、本発明の一実施形態に係る流体動圧軸受装置１と、流体動圧軸受装置１のハウジング７が固定されたモータベース６と、流体動圧軸受装置１の軸部材２に固定されたロータ３とを備える。モータベース６にはステータコイル５が取り付けられ、ロータ３には、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が取り付けられる。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との間の生じる電磁力でロータ３及び軸部材２が一体に回転し、ロータに設けられた羽根（図示省略）により軸方向あるいは半径方向の気流が生じる。

図２に示すように、流体動圧軸受装置１は、軸部材２と、内周に軸部材２が挿入された軸受スリーブ８と、内周に軸受スリーブ８を保持し、軸方向一方側の端部に開口部を有する有底筒状のハウジング７と、ハウジング７の開口部に設けられたシール部材９とを主要な構成部材として備えている。ハウジング７の内部空間には所定量の潤滑油（図２に散点で示す）が充填されている。本実施形態の流体動圧軸受装置１は、図２に示す姿勢、すなわち、軸方向でハウジング７の開口側を上側とした状態で主に使用される。ただし、流体動圧軸受装置１は、上記に限らず、例えば軸方向を水平にした状態や、ハウジング７の開口側を下側にした状態で使用してもよい。

軸部材２は、ステンレス鋼等の金属材料で形成される。軸部材２の外周面２ａは、凹凸の無い平滑な円筒面であり、軸方向全域で外径が一定である。軸部材２の外径は、軸受スリーブ８およびシール部材９の内径よりも小径とされる。軸部材２の下端には凸球面２ｂが設けられる。軸部材２の上端には、ロータ３が固定される（図１参照）。

ハウジング７は、円筒状の側部７ａと、側部７ａの下端開口を閉塞する底部７ｂとを有する。本実施形態では、ハウジング７の側部７ａと底部７ｂとが金属あるいは樹脂で一体に形成される。側部７ａの内周面には、上端に設けられた大径内周面７ａ１と、その下方に設けられた小径内周面７ａ２と、これらを連続する平坦面７ａ３とが形成される。側部７ａの外周面はストレートな円筒面とされる。その結果、側部７ａのうち、大径内周面７ａ１の軸方向領域の肉厚（半径方向寸法）が、小径内周面７ａ２の軸方向領域の肉厚よりも小さくなっている。底部７ｂの上側端面には、軸心に設けられた底面７ｂ１と、底面７ｂ１の外周に設けられた肩面７ｂ２とが形成される。肩面７ｂ２は、底面７ｂ１よりも上側に配される。本実施形態では、ハウジング７の底面７ｂ１に樹脂製のスラストプレート１０が配置され、このスラストプレート１０の上面が、軸部材２の下端の凸球面２ｂを接触支持するスラスト軸受面として機能する。ただし、スラストプレート１０は必ずしも設ける必要はなく、省略しても構わない。この場合、ハウジング７の底面７ｂ１がスラスト軸受面として機能する。

軸受スリーブ８は、円筒状を成し、例えば金属、特に焼結金属、具体的には銅及び鉄を主成分とする銅鉄系の焼結金属で形成される。軸受スリーブ８の内部空孔には、潤滑油が含浸されている。軸受スリーブ８の材質は上記に限らず、例えば、銅合金や鉄合金等の金属溶製材や、樹脂を使用してもよい。

軸受スリーブ８の内周面８ａにはラジアル軸受面が設けられる。本実施形態では、図３に示すように、軸受スリーブ８の内周面８ａの軸方向に離隔した二箇所にラジアル軸受面Ａ１、Ａ２が設けられる。各ラジアル軸受面Ａ１、Ａ２には、それぞれラジアル動圧発生部が形成されている。本実施形態では、ラジアル動圧発生部として、ヘリングボーン形状の動圧溝Ｇ１、Ｇ２が形成される。図示例では、各動圧溝Ｇ１、Ｇ２が、それぞれ軸方向対称な形状を成している。クロスハッチングで示す領域は、他の領域よりも内径側に盛り上がった丘部を示している。尚、ラジアル動圧発生部の形態は上記に限らず、例えば、スパイラル形状の動圧溝や、多円弧軸受やステップ軸受を採用してもよい。また、軸受スリーブ８のラジアル軸受面Ａ１、Ａ２を平滑な円筒面とし、対向する軸部材２の外周面２ａにラジアル動圧発生部を形成しても良い。

軸受スリーブ８の外周面８ｄには、複数の軸方向溝８ｄ１が円周方向等間隔に形成される。軸受スリーブ８の上側端面８ｃ及び下側端面８ｂには、それぞれ、複数の半径方向溝８ｃ１、８ｂ１が円周方向等間隔に形成される。軸受スリーブ８の上側端面８ｃには、環状溝８ｃ２が形成される。軸受スリーブ８の下側端面８ｂは、ハウジング７の底部７ｂに設けられた肩面７ｂ２に当接している。

シール部材９は、図４に示すように、軸部材２が挿通される内孔を有する円盤部９ａと、円盤部９ａの外径端から下方に突出した凸部とを有する。図示例では、凸部が、環状に設けられた円筒部９ｂで構成される。シール部材９は、ハウジング７の開口部に固定され、本実施形態では、シール部材９の外周面９ｃがハウジング７の側部７ａの上端に設けられた大径内周面７ａ１に固定される。シール部材９とハウジング７との固定手段は限定されず、例えば、圧入、両者を隙間嵌めした上での接着、圧入接着（圧入と接着の併用）、あるいは両者を同種の樹脂（ベース樹脂が同一の樹脂）で形成した上での超音波溶着等を採用することができる。このとき、上記のように、シール部材９が円盤部９ａ及び円筒部９ｂを有する断面Ｌ字形状を有することで、円盤部９ａを薄肉化した場合でも、円筒部９ｂを下方に延ばすことでシール部材の外周面９ｃの面積を拡大することができる。これにより、シール部材９の外周面９ｃとハウジング７の大径内周面７ａ１との固定面積が十分に確保され、両部材の固定強度を確保することができる。

シール部材９の円盤部９ａの内周面９ａ１と軸部材２の外周面２ａとの間には、半径方向隙間Ｓが形成される。この半径方向隙間Ｓの隙間幅は、オイル漏れを防止すると共に、外部からの異物の侵入を防止するために、なるべく小さく設定される。例えば、軸径が２～４ｍｍ程度の流体動圧軸受装置の場合、半径方向隙間Ｓの隙間幅は０．３ｍｍ以下程度に設定される。また、半径方向隙間Ｓの隙間幅は、軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部材２の外周面２ａとの間に形成されるラジアル軸受隙間の隙間幅よりも大きい。

シール部材９の円盤部９ａの下側端面９ａ２は、軸受スリーブ８の上側端面８ｃに当接している。これにより、軸受スリーブ８のハウジング７に対する上側への移動が規制される。本実施形態では、軸受スリーブ８を、シール部材９とハウジング７とで軸方向両側から挟持することで、ハウジング７の内周に固定している。具体的には、軸受スリーブ８の外周面８ｄとハウジング７の小径内周面７ａ２とを隙間を介して嵌合した上で、シール部材９の円盤部９ａの下側端面９ａ２とハウジング７の底部７ｂに設けられた肩面７ｂ２とで、軸受スリーブ８を軸方向両側から挟持することで、軸受スリーブ８がハウジング７に固定される。これにより、軸受スリーブ８をハウジング７に圧入により固定する場合と比べて、固定作業の手間が軽減される共に、圧入に伴う軸受スリーブ８の変形を回避できる。また、図示例では、シール部材９の円筒部９ｂの下端とハウジング７の内周面の平坦面７ａ３との間に軸方向隙間が形成される。これにより、シール部材９の円盤部９ａの下側端面９ａ２と軸受スリーブ８の上側端面８ｃとを確実に当接させることができる。

潤滑油は、ハウジング７の内部のうち、少なくとも、軸部材２の外周面２ａと軸受スリーブ８の内周面８ａのラジアル軸受面Ａ１、Ａ２との間のラジアル軸受隙間、及び、軸部材２の下端の凸球面２ｂとスラストプレート１０との摺動部に介在している。本実施形態では、軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部材２の外周面２ａとの間の隙間の全域、及び、軸部材２の凸球面２ｂが面する閉塞側の空間Ｄ（図２参照）の全域が、潤滑油で満たされる。潤滑油としては、高温環境で劣化が無く安定した潤滑性が得られるフッ素系、エーテル系、あるいはシリコン系の油を使用することが好ましい。

流体動圧軸受装置１には、閉塞側の空間Ｄと、軸部材２とシール部材９との間の半径方向隙間Ｓとを、ラジアル軸受隙間を介することなく連通する連通路が設けられる。本実施形態では、連通路が、軸受スリーブ８の下側端面８ｂとハウジング７の肩面７ｂ２との間、軸受スリーブの外周面８ｄとハウジング７の小径内周面７ａ２との間、及び軸受スリーブ８の上側端面８ｃとシール部材９の円盤部９ａの下側端面９ａ２との間にそれぞれ形成される。図示例では、連通路が、軸受スリーブ８の下側端面８ｂの半径方向溝８ｂ１、外周面８ｄの軸方向溝８ｄ１、及び上側端面８ｃの半径方向溝８ｃ１で構成される。

本実施形態の流体動圧軸受装置１は、ハウジング７の内部空間、詳しくは、軸部材２とシール部材９との間に設けられた、外気に隣接する半径方向隙間Ｓよりも内部側の空間が、全て潤滑油で満たされているわけではなく、潤滑油で満たされていない空隙部を有する、いわゆるパーシャルフィル構造を有している。具体的には、図４に示すように、ハウジング７の大径内周面７ａ１と軸受スリーブ８の外周面８ｄとの間に油溜めＰ１（第１の油溜め）が形成され、常温ではこの油溜めＰ１内に油面が形成される。図示例では、シール部材９の円筒部９ｂの内周面９ｂ１と軸受スリーブ８の外周面８ｄとの間に油溜めＰ１が形成される。一方、軸部材２の外周面２ａと軸受スリーブ８の内周面８ａとの間の隙間は、毛細管力により全域に潤滑油が満たされ、その潤滑油の上端に設けられた油面が、軸受スリーブ８の内周面８ａの上端のチャンファ８ｅと軸部材２の外周面２ａとの間の隙間に達している。以上のように、ハウジング７の内部空間のうち、油溜めＰ１の一部、軸受スリーブ８の外周面８ｄの軸方向溝８ｄ１の一部、軸受スリーブ８の上側端面８ｃの半径方向溝８ｃ１、及び軸受スリーブ８の内周面８ａの上端チャンファ８ｅが面する空間の一部が、潤滑油で満たされていない空隙部を構成する。

上記のように、ハウジング７の内部に形成された油溜めＰ１に油面を設けることで、ハウジング７内の潤滑油の体積変化を油溜めＰ１で吸収できるため、膨張した潤滑油が外気に隣接する半径方向隙間Ｓに到達しにくくなり、油漏れを防止できる。特に、上記のように流体動圧軸受装置１がパーシャルフィル構造である場合、油面の位置が変動しやすいため油漏れが生じやすい。この場合でも、図示例では、油溜めＰ１が、軸受スリーブ８の外周に設けられ、外気に隣接する半径方向隙間Ｓから離間しているため、油溜めＰ１内の潤滑油が半径方向隙間Ｓにより一層到達しにくくなり、油漏れを確実に防止できる。尚、軸受スリーブ８の外周側に設けられる油面は、油溜めＰ１よりも下方に設けてもよい。例えば、軸受スリーブ８の外周面８ｄの軸方向溝８ｄ１とハウジング７の小径内周面７ａ２とで形成される連通路に、油面を設けてもよい。

一方、軸受スリーブ８の内周面８ａの上端チャンファ８ｅが面する空間の潤滑油は、隙間幅が極めて小さいラジアル軸受隙間側に常に引き込まれているため、この潤滑油が外部に漏れ出すおそれは低い。従って、上記のように、軸受スリーブ８の外周側にバッファとして機能する油溜めＰ１を設け、流体動圧軸受装置１の使用温度範囲内で油面が油溜めＰ１内に保持されるように、ハウジング７内に注入する油量及び油溜めＰ１の容積を設定することで、外部への油漏れを確実に防止することができる。

尚、図示は省略するが、半径方向隙間Ｓを介しての油漏れを一層効果的に防止するため、軸部材２の外周面２ａのうち、シール部材９の円盤部９ａの内周面９ａ１と対向する領域や、シール部材９の上端面に、撥油膜を形成しても良い。

以上の構成を具備する流体動圧軸受装置１は、以下のような手順で組み立てられる。

まず、軸受スリーブ８をハウジング７の内周に隙間嵌めの状態で挿入し、軸受スリーブ８の下側端面８ｂをハウジング７の底部７ｂの肩面７ｂ２に当接させる。次いで、シール部材９を、ハウジング７の側部７ａに上方から挿入し、シール部材９の円盤部９ａの下側端面９ａ２を軸受スリーブ８の上側端面８ｃに当接させ、この状態でシール部材９の外周面９ｃとハウジング７の大径内周面７ａ１とを固定する。これにより、軸受スリーブ８が、シール部材９とハウジング７の肩面７ｂ２とで軸方向両側から挟持され、ハウジング７の内周に固定される。

そして、ハウジング７の内部空間（例えば、軸受スリーブ８の内周）に所定量の潤滑油を注入する。その後、シール部材９および軸受スリーブ８の内周に軸部材２を上方から挿入する。このとき、連通路（軸受スリーブ８の下側端面８ｂの半径方向溝８ｂ１、外周面８ｄの軸方向溝８ｄ１、及び上側端面８ｃの半径方向溝８ｃ１）及び半径方向隙間Ｓを介して、ハウジング７の内部の空気が外部に排出されることで、軸部材２を軸受スリーブ８の内周にスムーズに挿入できると共に、軸部材２の挿入に伴う油漏れを防止できる。そして、軸部材２の下端の凸球面２ｂをスラストプレート１０の端面に当接させることにより、図２に示す流体動圧軸受装置１が完成する。

以上の構成からなる流体動圧軸受装置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Ａ１、Ａ２と、これに対向する軸部材２の外周面２ａとの間にラジアル軸受隙間が形成される。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の圧力が動圧溝Ｇ１，Ｇ２によって高められ、軸部材２をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２が形成される。これと同時に、ハウジング７の底面７ｂ１に設けられたスラスト軸受面（スラストプレート１０の上端面）で軸部材２の下端の凸球面２ｂを接触支持するスラスト軸受部Ｔが形成される。

上記の流体動圧軸受装置１では、シール部材９の円盤部９ａの軸方向寸法を小さくすることで、流体動圧軸受装置１全体の軸方向寸法の縮小、あるいは、流体動圧軸受装置１全体の軸方向寸法を維持しながら軸受スリーブ８の軸方向寸法を拡大して軸受剛性を高めることができる。このとき、シール部材９が、円盤部９ａから下方に延びる円筒部９ｂを有することで、上記のように円盤部９ａの軸方向寸法を小さくした場合でも、シール部材９の外周面９ｃの面積を確保して、シール部材９の外周面９ｃとハウジング７の内周面７ａ１との固定面積、ひいては両者の固定強度を確保することができる。

本発明は上記の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、上記の実施形態と同様の点については重複説明を省略する。

図５に示す実施形態は、シール部材９の円盤部９ａの下側端面９ａ２の内径端に環状の凹部９ａ３を設けた点で、上記の実施形態と異なる。この凹部９ａ３と、軸受スリーブ８の上側端面８ｃと、軸部材２の外周面２ａとで形成される空間が、第２の油溜めＰ２として機能する。第２の油溜めＰ２は、半径方向隙間Ｓよりも、半径方向幅及び容積が大きい。常温では、第１の油溜めＰ１に油面が保持されているが、高温時に潤滑油の体積が大きく膨張すると、第１の油溜めＰ１から溢れた潤滑油が、軸受スリーブ８の上側端面８ｃの半径方向溝８ｃ１を介して第２の油溜めＰ２に保持される（図５の点線参照）。このように、第１の油溜めＰ１よりも大気開放側に第２の油溜めＰ２を設けることで、第１の油溜めＰ１から溢れた潤滑油が第２の油溜めＰ２で保持されるため、半径方向隙間Ｓからの油漏れを確実に防止できる。

図６に示す実施形態では、シール部材９の円筒部９ｂの内周面９ｂ１にテーパ面９ｂ１０を設けた点で、上記の実施形態と異なる。このテーパ面９ｂ１０と軸受スリーブ８の外周面８ｄとの間に形成される第１の油溜めＰ１は、下方に向けて径方向寸法を漸次縮小した断面楔形状を成している。これにより、油溜めＰ１に保持された油に下方に向けた引き込み力が作用するため、油溜めＰ１からの油の漏れ出しをより一層確実に防止できる。尚、この実施形態では、図５に示す実施形態と同様に、シール部材９の円盤部９ａの下側端面９ａ２に凹部９ａ３を設け、第２の油溜めＰ２を形成しているが、この第２の油溜めＰ２を省略してもよい。

図７に示す実施形態では、ハウジング７の大径内周面７ａ１と軸受スリーブ８の外周面８ｄとの間の隙間に、シール部材９の凸部（円筒部９ｂ）が圧入されている。具体的には、シール部材９の外周面９ｃ（円盤部９ａの外周面及び円筒部９ｂの外周面）とハウジング７の大径内周面７ａ１とが締め代をもって嵌合し、且つ、シール部材９の円筒部９ｂの内周面９ｂ１と軸受スリーブ８の外周面８ｄとが締め代をもって嵌合している。この場合、軸受スリーブ８が、シール部材９の円盤部９ａの下側端面９ａ２とハウジング７の肩面７ｂ２とで軸方向両側から挟持されることで軸方向に保持されるだけでなく、シール部材９の円筒部９ｂを介して半径方向にも保持されるため、ハウジング７に対する軸受スリーブ８の締結強度がさらに高められる。

この実施形態では、シール部材９の円筒部９ｂの下端部と、軸受スリーブ８の外周面８ｄと、ハウジング７の大径内周面７ａ１とで囲まれた空間が、第１の油溜めＰ１として機能する。常温では、この第１の油溜めＰ１に（図示省略）が保持され、特に、シール部材９の円筒部９ｂよりも下方に油面が保持される。この場合、シール部材９の円筒部９ｂの軸方向寸法により、第１の油溜めＰ１の軸方向寸法（すなわち容積）が決まる。従って、（ｉ）第１の油溜めＰ１の必要な容積を確保し、且つ、（ｉｉ）シール部材９とハウジング７との必要な締結力（固定面積）を確保できるように、シール部材９が設計される。また、ハウジング７の内周面の平坦面７ａ３を下方に下げて大径内周面７ａ１を下方に延ばせば、第１の油溜めＰ１の容積を拡大することができるが、この場合、ハウジング７の大径内周面７ａ１で形成される薄肉部の軸方向寸法が大きくなるため、剛性が低下し、ハウジング７とシール部材９との固定力が低下するおそれがある。従って、（ｉ）第１の油溜めＰ１の容積、及び、（ｉｉ）シール部材９とハウジング７との締結力（ハウジング７の薄肉部の剛性）を考慮して、ハウジング７が設計される。

また、この実施形態では、シール部材９の線膨張係数が、ハウジング７の線膨張係数よりも大きくなるように、両者の材質が選定される。この場合、高温環境下では、シール部材９の外周面９ｃがハウジング７の大径内周面７ａ１よりも拡径しようとし、これによりシール部材９とハウジング７との締結力（締め代）が温度上昇により損なわれず、両者の締結強度を確保することができる。

例えばシール部材９を樹脂材料で形成する場合、ベース樹脂としては、高温環境で使用可能な荷重たわみ温度の大きい材料を使用することが好ましく、例えばＰＰＳ、ＬＣＰ、ＰＢＴ等を使用することができる。このベース樹脂に強化繊維を配合することで、シール部材９の線膨張係数、特に径方向（射出成形時の樹脂の流れ方向と直交する方向）の線膨張係数が、およそ２～７×１０^－５／℃程度とされる。

また、ハウジング７を樹脂材料で形成する場合、ベース樹脂としては、シール部材９と同様にＰＰＳ、ＬＣＰ、ＰＢＴ等を使用することができる。例えば、ハウジング７を、シール部材９とベース樹脂が同一の樹脂材料で形成する場合、強化繊維の配合比をシール部材９よりもわずかでも多くすることで、シール部材９の線膨張係数をハウジング７の線膨張係数よりも大きくすることができる。また、この場合、ハウジング７とシール部材９とを超音波溶着により接合すれば、両者の締結強度がさらに高められる。

この他、ハウジング７の樹脂材料のベース樹脂として、シール部材９の樹脂材料のベース樹脂よりも線膨張係数が小さい材料を使用してもよい。あるいは、ハウジング７を真鍮等の金属材料で形成し、シール部材９を、ハウジング７よりも線膨張係数の大きい樹脂材料で形成してもよい。

尚、軸受スリーブ８の線膨張係数は組成（鉄と銅の配合割合）で決まるが、通常はシール部材９よりも小さく、例えば１．５×１０^－５／℃程度とされる。

また、この実施形態では、ハウジング７の外周面に、大径外周面７ａ４と小径外周面７ａ５が設けられる。ハウジング７のうち、小径外周面７ａ５が設けられた軸方向領域に、シール部材９の外周面９ｃが締め代をもって嵌合している。本実施形態では、小径外周面７ａ５が、大径内周面７ａ１の全域を含む軸方向領域に設けられる。これにより、ハウジング７の大径内周面７ａ１にシール部材９の外周面９ｃを圧入した際に、ハウジング７の小径外周面７ａ５が膨らんでも、大径外周面７ａ４よりも大径になることを防止できるため、流体動圧軸受装置１を支障なくブラケット６（図１参照）の内周に取り付けることができる。

以上の実施形態では、シール部材９の凸部を環状（円筒状）に設けた場合を示したが、これに限られない。例えば、シール部材９の円盤部９ａの外径端から下方に突出した凸部を、周方向に離隔した複数箇所に設けてもよい。

また、以上の実施形態では、スラスト軸受部Ｔが、軸部材２の下端の凸球面２ｂとスラスト軸受面（スラストプレート１０）とを接触摺動させることで軸部材２をスラスト方向に支持する、いわゆるピボット軸受で構成された場合を示したが、これに限らず、スラスト軸受部Ｔを、いわゆる動圧軸受で構成してもよい。この場合、軸部材の下端にフランジ部を設けて、フランジ部の両端面を動圧軸受でスラスト両方向に支持するようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、ハウジング７の内部空間に潤滑油で満たされていない空隙部を設けたパーシャルフィル構造の流体動圧軸受装置１を示したが、これに限らず、ハウジング７の内部空間が潤滑油で満たされた、いわゆるフルフィル構造の流体動圧軸受装置に本発明を適用してもよい（図示省略）。

また、以上の実施形態では、軸部材２を回転側、ハウジング７及び軸受スリーブ８を固定側とした場合を示したが、これとは逆に、軸部材２を固定側、ハウジング７及び軸受スリーブ８を回転側としてもよい。

また、以上の実施形態では、流体動圧軸受装置１を、ファンモータに適用した場合を示したが、これに限らず、例えばＨＤＤ等のディスク駆動装置のスピンドルモータや、レーザビームプリンタのポリゴンスキャナモータ等に本発明を適用することもできる。

１ 流体動圧軸受装置
２ 軸部材
７ ハウジング
８ 軸受スリーブ
９ シール部材
９ａ 円盤部
９ｂ 円筒部（凸部）
１０ スラストプレート
Ｐ１ 油溜め（第１の油溜め）
Ｐ２ 第２の油溜め
Ａ１、Ａ２ ラジアル軸受面
Ｇ１、Ｇ２ 動圧溝
Ｒ１，Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ スラスト軸受部

Claims (11)

1. 軸部材と、内周に前記軸部材が挿入された軸受スリーブと、内周に前記軸受スリーブを保持し、軸方向一方側の端部に開口部を有する有底筒状のハウジングと、前記ハウジングの開口部に設けられたシール部材と、前記軸部材の外周面と前記軸受スリーブの内周面との間のラジアル軸受隙間に生じる油膜で前記軸部材を相対回転自在に支持するラジアル軸受部とを備えた流体動圧軸受装置であって、
   前記シール部材が、前記軸受スリーブの軸方向一方側に配された円盤部と、前記円盤部の外径端から軸方向他方側に突出した凸部とを有し、前記シール部材の外周面を前記ハウジングの内周面に固定し、
   前記ハウジングの内周面と前記軸受スリーブの外周面との間に第１の油溜めを形成し、この第１の油溜め内に油面を設けた流体動圧軸受装置。
2. 前記シール部材の円盤部の端面と前記軸受スリーブの端面とを当接させた請求項１に記載の流体動圧軸受装置。
3. 前記第１の油溜めが、軸方向他方側へ向けて半径方向幅を漸次縮小した楔状の断面形状を有する請求項１又は２に記載の流体動圧軸受装置。
4. 前記シール部材の円盤部の端面の内径端に凹部を設け、該凹部と前記軸受スリーブの端面と前記軸部材の外周面とで第２の油溜めを形成した請求項１～３の何れか１項に記載の流体動圧軸受装置。
5. 前記シール部材の円盤部と前記ハウジングとで前記軸受スリーブを軸方向両側から挟持した請求項１～４の何れか１項に記載の流体動圧軸受装置。
6. 前記シール部材の凸部の外周面と前記ハウジングの内周面とが締め代をもって嵌合した請求項５に記載の流体動圧軸受装置。
7. 前記シール部材の凸部の内周面と前記軸受スリーブの外周面とが締め代をもって嵌合した請求項６に記載の流体動圧軸受装置。
8. 前記シール部材の線膨張係数が前記ハウジングの線膨張係数よりも大きい請求項６又は７に記載の流体動圧軸受装置。
9. 前記ハウジングと前記シール部材とが、強化繊維が配合された樹脂材料で形成され、前記ハウジングの樹脂材料における強化繊維の配合比が、前記シール部材の樹脂材料における強化繊維の配合比よりも大きい請求項８に記載の流体動圧軸受装置。
10. 前記ハウジングが真鍮で形成され、前記シール部材が樹脂材料で形成された請求項８に記載の流体動圧軸受装置。
11. 前記ハウジングが大径外周面及び小径外周面を有し、前記小径外周面の軸方向領域に前記シール部材を締め代をもって嵌合させた請求項６～１０の何れか１項に記載の流体動圧軸受装置。

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