JPH08170734A - 軸受のシール装置 - Google Patents

軸受のシール装置

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JPH08170734A
JPH08170734A JP6334803A JP33480394A JPH08170734A JP H08170734 A JPH08170734 A JP H08170734A JP 6334803 A JP6334803 A JP 6334803A JP 33480394 A JP33480394 A JP 33480394A JP H08170734 A JPH08170734 A JP H08170734A
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JP
Japan
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gap
bearing
outlet
sealing device
less
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Withdrawn
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JP6334803A
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English (en)
Inventor
Tamotsu Nose
保 能勢
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Nidec Instruments Corp
Original Assignee
Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd filed Critical Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 シール装置の耐外力保持性能を高め、オイル
を良好に保持することを可能とする。 【構成】 ラジアル軸受の軸受部と外部とを繋ぐ通路の
途中に、最狭ギャップ部２０ａと、所定の条件を満たす
出口部２０ｂと、当該出口部２０ｂの外側部２０ｃと、
からなるシール部を設け、最狭ギャップ部２０ａではオ
イル接触角を４５°以下、かつ隙間寸法を５μｍないし
１５０μｍの範囲に設定し、出口部外端における隙間寸
法を最狭ギャップ部の隙間寸法の３倍以上に設定し、シ
ール部の軸方向両端に繋がる圧力調整通路を最狭ギャッ
プ部２０ａの隙間寸法の２倍以上の隙間を有するように
形成することによって、オイル注入量や内部容量のばら
つき、回転等によるスラスト軸受の浮上や発熱を原因と
する内容量の変化、蒸発や内部混入空気によるオイル容
量の変化などが生じても、軸受部に常にオイルを保持す
るように構成したもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回転部材と固定部材と
を相対的に回転移動可能に支承する軸受のシール装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、モータ等の各種回転機器において
は、軸受にオイルを用いたものが種々提案されている
が、軸受にオイルを用いる各種回転機器においては、常
にオイル漏れの問題がついて回っており、特に、清浄な
環境が要求されるハードディスク駆動モータ（ＨＤＤモ
ータ）やレーザービームプリンタ用モータ（ＬＢＰモー
タ）等においては重大な問題になっている。そのため従
来から種々のシール装置が提案されているが、実際上、
軸受とは別個にシール装置を用いることは少なく、単体
のシール装置を用いる場合には、一般に図８に示されて
いるようなラミネートタイプの磁性シールが用いられて
いる。
【０００３】すなわち図８に示されている磁性流体シー
ル１は、一対の薄肉リング状のポールピース１ａ，１ａ
を有しており、これら各ポールピース１ａ，１ａの内周
端縁と、軸２の外周面との間には、磁性流体１ｂがそれ
ぞれ保持されている。そしてこれらの各磁性流体１ｂ，
１ｂによって前述した軸受用のオイルのシール機能が得
られるように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら単体のシ
ール装置を用いない場合には、オイル量のばらつきや環
境条件によるオイル漏れや不足が避けられず、また磁性
シール等の単体シール装置を用いた場合には、磁性流体
とオイルとが混じり合ってしまったり、オイルがはい上
がり現象により漏れてしまうことがある。また圧力差に
よってシール部に破裂を生じてしまうこともあり、さら
にシール装置の値段が高いなどの問題もある。
【０００５】そこで本発明は、単体のシール装置を用い
る場合において、軸受部だけでは不十分なオイルの漏れ
を良好に防止し、オイルの蒸発およびダストの発生を抑
止することができるようにした軸受のシール装置を提供
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、回転部材と固定部材とを相対的に回転自在に
支承するラジアル軸受を有し、上記ラジアル軸受の軸受
部と外部とを繋ぐ通路の途中に、最狭ギャップ部と、下
記１）ないし３）の条件を満たす出口部と、当該出口部
の外側と、からなるシールが設けられ、上記出口部は、
１）前記最狭ギャップ部の外側端の外側に形成された
０．５mm以下の隙間区間からなり、２）前記最狭ギャッ
プ部側から見た所定位置の隙間における角度を隙間傾斜
角としたとき、出口部外端における隙間傾斜角が４５°
以下に形成され、３）上記隙間が０．５mmである点の隙
間傾斜角が４５°以上の場合に、０．５mm以下かつ４５
°以下の条件を満足する最大隙間部分を出口部外端点と
し、上記シール部を構成する相対両面及びその前後にお
けるオイル接触角が最狭ギャップ部を除いて１５°以上
に形成され、前記最狭ギャップ部では、オイル接触角が
４５°以下に設定され、かつ隙間寸法が５μｍないし１
５０μｍの範囲に設定されているとともに、前記出口部
外端における隙間寸法が、最狭ギャップ部の隙間寸法の
３倍以上に設定され、シール部の軸方向両端に繋がる圧
力調整通路が、前記最狭ギャップ部の隙間寸法の２倍以
上の隙間を有するように形成された構成になされてい
る。
【０００７】
【作用】すなわちまず漏れ防止の基本としては、オイル
濡れ拡張（はい上がり現象）を防止する必要があり、少
なくともシールの前後はいつもオイルが分断されている
必要がある。そのためには、多少の環境・条件変化でも
濡れ拡散現象が生じない状態を作ってやる必要があり、
個体液体界面の界面張力（表面張力）をγsL、個体の表
面張力をγs 、液体の表面張力をγL 、個体と液体の接
触角をθとするとき、常に（γs ＜γL ＋γsL）の条件
を満足しているのが絶対的な条件となる。このように接
触角が大きいほど漏れにくく保持力が強いこととなり、
関係場所全ての接触角を最低でも１５゜以上程度になる
ように設定する必要がある。
【０００８】また本発明では、最大保持圧力を発生する
シール部の最狭ギャップ部におけるオイルの接触角を小
さくしているため、大きな圧力を発生できるようになっ
ている。さらに本発明では、最狭ギャップ部の隙間をで
きるだけ狭く設定しているため、最大のオイル保持力が
出せるようになっている。さらにまた本発明では、隙間
の差が大きく設定されているため、オイル保持のための
差圧 も大きくなされるようになっている。加えて本発
明では、溝や孔等からなる圧力調整通路でシール両端を
連通させており、これによって圧力差を大幅に縮小させ
ることが可能となっている。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面に基づいて詳
細に説明する。まず図１に示されているように、相対的
に回転する回転部材と固定部材とのいずれか一方を構成
する軸１０は、図示を省略したラジアル軸受により相対
的に回転自在に支承されている。そして上記ラジアル軸
受の軸受部と外部とを繋ぐ通路の途中に、シール装置２
０が配置されている。このシール装置２０は、上記軸１
０の周りを取り囲むようにして配置された本体胴２１を
有しており、その本体胴２１と軸１０との隙間内にオイ
ル２２が充填されている。
【００１３】一方上記シール装置２０は、最狭ギャップ
部２０ａと、所定の条件を満たす出口部２０ｂと、当該
出口部２０ｂの外側部２０ｃと、を備えている。上記出
口部２０ｂは、前記最狭ギャップ部２０ａの外側端の外
側に形成された０．５mm以下の隙間区間からなるもので
あって、前記最狭ギャップ部２０ａとの境界の最内端を
出口部内端とし、最外端を出口部外端と呼ぶこととす
る。
【００１４】そして本実施例では、上記最狭ギャップ部
２０ａ側から見た所定位置の隙間における角度を隙間傾
斜角としたとき、出口部外端における隙間傾斜角が４５
°以下に形成されている。なお上記隙間が０．５mmであ
る点の隙間傾斜角が４５°以上の場合に、０．５mm以下
かつ４５°以下の条件を満足する最大隙間部分を出口部
外端点とする。上記隙間傾斜角は、隙間が平行であると
きを０°、外側に広がっている角度をプラス、内側に広
がっている角度をマイナスとする。
【００１５】そして本発明においては、上記シール装置
２０を構成する相対両面及びその前後におけるオイル接
触角が最狭ギャップ部２０ａを除いて１５°以上に形成
されている。すなわち漏れ防止の基本としては、オイル
濡れ拡張（はい上がり現象）を防止する必要があり、少
なくともシールの前後はいつもオイルが分断されている
必要がある。そのためには、多少の環境・条件変化でも
濡れ拡散現象が生じない状態を作ってやる必要があり、
個体液体界面の界面張力（表面張力）をγsL、個体の表
面張力をγs 、液体の表面張力をγL 、個体と液体の接
触角をθとするとき、常に（γs ＜γL ＋γsL）の条件
を満足しているのが絶対的な条件となる。
【００１６】つまり個体表面と液体との接触角を考えた
とき、個体表面と液体が平衡を保つための条件は、 γs −γsL＝γLcosθ1 ・・・・・（ヤングの方程式） である。ここで、 γSL：個体液体界面の界面張力（表面張力） γS ：個体の表面張力 γL ：液体の表面張力 θ1 ：個体と液体の接触角 であり、平衡は３つの表面張力のバランスで決まる。
【００１７】そしてポイントとなるのは（γs −γsL）
の値で、個体表面が個体液体界面に置き替ることにより
エネルギーが、 １）下がる（γs ＞γL ）のか、 ２）上がる（γs ＜γL ）のか、 ３）変わらない（γs ＝γL ）のかであって、１）の場
合が濡れた状態（個体液体界面を作った方が安定する状
態であり、２），３）の場合が濡れない状態（個体表面
のままの方が安定する状態）である。またγs とγsLと
の差を埋めているのがγLcosθ1 であり、接触角θ1 に
てバランスがとられている。すなわち（γs −γsL）が
大きくなるほどθ1 は小さくなるが、（γs ＞γL ＋γ
sL）になるとθ1 ＝０°となってもバランスはとれなく
なり、個体表面に液体が際限なく広がってしまうことに
なる。軸壁面をオイルがはいあがっていく現象がこれ
で、水の上にオイルを垂らすとどんどん広がってしまう
現象と基本的には同じである。
【００１８】すなわち軸壁面をオイルがはい上がってく
るという問題を考えたとき、それは（γs ＞γL ＋
γsL）という条件になっているか否かが問題となる。こ
の式は、そのままエネルギーの式であるから、個体
（軸）の表面（γs ）でいるよりも、個体液体界面（γ
sL）と液体表面（γL ）を新たに作った方が、エネルギ
ーが下がり安定することを意味している。いわゆる個体
表面をなくし、新たに個体液体界面と液体表面をどんと
ん作っていき、はい上がろうとする漏れ拡散は止まらな
いことを意味している。
【００１９】一方、外力（重力、振動衝撃、遠心力、磁
気力、その他の圧力）を加えた場合どうなるかについて
は、これらの外力が結果的に圧力という形で液体表面の
曲率を変化させる方向には働くが、平衡点の関係を変え
る力はない。従ってこれらの力は、液体の表面張力の力
で平衡点の位置を移動させようと働きかけるが、液体表
面は新たにいくら作り出してもよいから個体表面をなく
していきたいという条件では無理である。例えば水面に
垂らしたオイルは、はい上がり現象によって上記外力で
広がっていくのを止めようとしても止まらない。
【００２０】このように（γs ＞γL ＋γsL）なる条件
になっている限り、はい上がり（漏れ拡散）現象は止ま
らないから、止めるためには（γs ＜γL ＋γsL）とい
う条件に変えてやることが絶対的な条件となる。具体的
には個体表面の表面張力を下げてやる必要がある。（γ
s ＜γL ＋γsL）という条件になりさえすれば、上記外
力も液体の表面張力を通して働くようになる。一般に金
属材料は非常に大きな表面張力（エネルギー）を持って
いる。通常は何層かの皮膜が自然にでき、エネルギーを
かなり低減させているが、それでも大きいためにこのよ
うな条件になってしまう場合があり、はい上がり現象が
起きることとなる。
【００２１】このため対策としては、 （γs ＜γL ＋γsL）という条件を絶対的条件とす
る。 実質接触角を出来るだけ大きくする。 外力をうまく利用する。 そして具体的には、 １）金属面が直接表面に出てこないように考慮し、出来
るだけ表面張力の低い材質、例えば醗油剤等で表面を保
護する。 ２）出来るだけ表面粗度を小さくし、隙間・溝・傷・凹
凸などを出来るだけ作らない。表面積が多くなるほど実
質接触角が小さくなるからである。 ３）引き戻す方向に外力が働くように工夫する。
【００２２】このように接触角θ1 が大きいほど濡れに
くい（保持力が強い）こととなる。そのためには関係場
所全ての接触角を最低でも１５゜以上程度になるように
設定する必要がある。具体的には、プラスチック材など
の比較的表面張力の低い材料を表面に配置すれば簡単に
これらの条件は満足できる。
【００２３】また本実施例においては、上記最狭ギャッ
プ部２０ａにおけるオイル接触角が４５°以下に設定さ
れている。最大保持圧力を発生する最狭ギャップ部２０
ａにおけるオイルの接触角は小さい方が大きな圧力を発
生できるためであって、接触角が４５°で約７割であ
り、この程度までに接触角を抑える必要があるからであ
る。
【００２４】さらに本実施例においては、最狭ギャップ
部２０ａにおける隙間寸法が５μｍないし１５０μｍの
範囲に設定されている。最大でどの程度のオイル保持力
が出せるのかを決めるのは、最狭ギャップ部２０ａの隙
間でほとんどが決まってしまい、オイル保持力は隙間寸
法に反比例する。そのため最狭ギャップ部２０ａの隙間
はできるだけ狭く設定することが望ましいが、狭い方は
軸受のクリアランスより僅かに大きい程度が限界であ
り、具体的には５μｍ程度である。また広い方としては
実用的な保持圧力、例えば４００Ｐａを確保できる限度
の１５０μｍ程度であり、これらの間内に最狭ギャップ
部の隙間寸法を設定する必要がある。
【００２５】一方本実施例においては、前記出口部外端
における隙間寸法が、最狭ギャップ部２０ａの隙間寸法
の３倍以上に設定されている。オイルの保持は、両端部
で発生する差圧により行われるため、最大差圧時に両端
部の隙間の差が小さいと十分な保持圧力が得られないこ
とになる。このため、オイルの質または量により異なる
が、隙間の差が３倍あれば圧力も３倍違う圧力を発生す
るため実用上問題ないといえる。
【００２６】また図示は省略しているが、上記シール装
置２０の本体胴２１には、シール部の両端を連通する圧
力調整通路が形成されている。この圧力調整通路は、本
体胴２１の内周壁あるいは軸１０の外周壁に軸方向に延
在するように形成された凹溝あるいは圧力抜孔からな
り、その圧力調整通路の隙間寸法は、最狭ギャップ部２
０ａの隙間寸法の２倍以上に設定されている。
【００２７】本発明の構造は、軸受とシールの間に必ず
空気が挟まる構造であり、空気は気体であるため体積が
圧力に比例し、絶対温度に比例する。そのため気圧や温
度に変化があると外部との間に圧力差を生じることにな
り、大きな圧力差を作ると、シールが破れ、その破裂に
よりオイルが飛び散ってしまう可能性がある。本発明に
かかるシールは、耐圧シールではなくオイルの漏れ防止
のためのシールであり、圧力差を早い段階の内に解消し
てやることが望ましい。このため本発明のように、少な
くとも最狭ギャップ部隙間の２倍以上の隙間を有する溝
や孔等からなる圧力調整通路でシール両端を連通させる
ことにより、圧力差を大幅に縮小させることが可能とな
る。２倍にすると最大差圧は１／２となる。一方差圧は
小さくなっても、振動・衝撃などに対する保持力は最狭
ギャップ部で決まるため保持力はそのまま確保される。
なお正確には、隙間の広くなった部分の保持力は弱くな
るため、全体としてはやや小さくなる。そのためできれ
ば溝等の数は１つが望ましい。
【００２８】さらに本実施例においては、シール部に付
着させるオイル量が、０ないし出口部２０ｂから他方の
出口部２０ｂまでの総容量の１／２以内の量に設定され
ている。最大差圧時においてもオイルが漏れず安定させ
るためには、漏れ側のオイル位置を出口部２０ｂ内に収
めておく必要があるからである。なおこの場合、蒸発や
ダストの問題がなければ初期オイルをつけておく必要は
なく０でよい。オイルはなくても漏れてきたオイルは狭
小な隙間で補足され、シール部で保持できるオイル量も
増大されることとなる。
【００２９】また本実施例においては、最狭ギャップ部
２０ａを除く出口部２０ｂの両面におけるオイルの接触
角の差が１５°以下に設定されている。すなわち両面の
接触角の差が小さいと漏れ難くなるものである。
【００３０】一方、本発明の他の実施例においては、出
口部２０ｂの外側に、隙間傾斜角が４５°以下の隙間通
路が形成される。万がー、オイルがこの区間まで達する
ような事態になっても、安定状態が得られる形状を設け
ておけば、漏れを防止できる可能性が高くなるからであ
る。
【００３１】さらに本発明においては、最狭ギャップ部
２０ａを除く部分の内壁面が、低表面張力のプラスチッ
ク材料からなる表面材質により形成されている。すなわ
ちオイルの濡れ拡散がなく、毛管現象によるオイル保持
にも問題がなく、特性も安定で加工性のよいプラスチッ
クを使用することにより、実用的な製品を作ることがで
きる。
【００３２】さらにまた本発明においては、出口部２０
ｂの内壁面における面粗度Ｒa が、０．２５μｍ以下に
設定される。面粗度を小さく抑えると、実質接触角が増
加して接触角履歴が減少するため漏れ難くなる。すなわ
ち個体表面に小さい凹凸があると、その凹凸により毛管
現象と同じ状態になる。毛管現象は、オイルの体積に対
してオイル表面が個体と接触する面の比率が大きいと起
こる現象で、隙間でなく表面の凹凸や溝などであっても
同じことである。このためθ1 ＜９０°の場合、表面に
凹凸や溝などがあると、その接触角は実質的にはより小
さい接触角に変化し、より濡れ易くなる。従って面粗度
を変えることにより同じ隙間でも吸引圧力を変えられ
る。
【００３３】実際には個体表面の状態により接触角に違
いがあり、一度濡れた面は濡れていない面より、濡れ易
く接触角も小さくなっている。例えば、傾斜し汚れてい
るラス面を水滴が移動するとき、先端側の接触角が大き
く後ろ側の接触角は小さくなっている。また一度濡れた
面は濡れ易く同じ所を通って落ちていく。これは、ミク
ロ部分の個体表面の形状の違いや表面張力の違いによる
ものである。すなわち表面に凹凸があると、接触角が同
じでも個体表面の傾斜との合成で曲率が大きく変化し、
そのためマクロ的にみると接触角が違った状態でバラン
スがとれることになる。そして表面張力にムラがあると
全体のオイルが撤退して行っても、凹面や汚れに囲まれ
たオイルは移動できずに取り残されてしまい、再度拡張
してきたときはマクロでみて接触角の大きい状態はとれ
ず、その前に残ったオイルとつながってしまう。その結
果、接触角が小さい状態となり、通り易くなって一度濡
れたところを何度も通るようになる。
【００３４】このような個体表面状態になっていると、
一度何らかの理由で漏れまたはオイル注入時ふれた場合
には、その部分は接触角が小さく保持力も小さく、何度
でもオイルを通してしまい易くなる。このため軸受の出
口から外側にかけては、凹凸（面粗度）を出来るだけ小
さく、汚れ（表面張力のムラ）を出来るだけ小さくする
必要があり、接触角履歴ができない状態にするのが理想
である。
【００３５】また個体表面に凹凸や表面張力のムラがあ
る時のマクロ（みかけ）の接触角は次のようになるとい
われている。凹凸がある場合には、滑らかな（平らな）
面に対する実際の面の表面積の比率をｒとしたとき、マ
クロ（見かけ）の接触角θW （ウエンゼルの接触角と呼
ばれる）は、 cosθW ＝ｒcos θ1 θ1 ：ミクロ（真実）の接触角 ミクロの接触角がθ1 ＝６０°（cos θ1 ＝０．５）と
かなり大きい場合でも、凹凸でｒ＝２以上あると、マク
ロの接触角がθW ＝０°となり、はい上がり現象（濡れ
拡張）が止まらない状態になってしまう。これからも、
漏れを防ぐには出口部から外側にかけての面粗度をでき
るだけ小さく抑え、望ましくは鏡面状態にするのが理想
である。
【００３６】一方、表面張力にムラがある場合には、複
合面（１と２の）と考えられ、マクロ（見かけ）の接触
角θC （カッシーの接触角と呼ばれる）は、 cos θC ＝Ａ1 cos θ1 ＋Ａ2 cos θ2 であり、このときＡ1 ，Ａ2 ：占める面積の比率、θ1
，θ2 ：ミクロ（真実）の接触角である。
【００３７】さらに本発明においては、出口部２０ｂの
外端から当該出口部２０ｂの軸方向長さの±１／２以内
の位置を基準位置としたとき、その基準位置から外側に
かけての内壁面が、基準位置から奥側の内壁面より少な
くとも１５°以上大きい接触角を有する材質あるいは処
理表面により形成される。すなわち漏れ難くするには接
触角を大きくするのが一つの方法であるが、他の条件か
ら全体の接触角を上げられない場合には、保持に一番必
要な部分だけでも接触角を大きくすると効果がある。
【００３８】また本発明においては、出口部２０ｂの大
径面側における接触角が、小径面側における接触角より
大きく設定される。すなわち対向する２面で外力が違う
場合には、外力（遠心力による圧力）が大きい側の接触
角を大きくすると漏れ難くなるからである。
【００３９】一方、図２に示されている実施例において
は、出口部２０ｂの大径面側における径中心に対する傾
斜角が０°（図２の（ａ））ないし−２０°（図２の
（ｂ））の範囲内に設定されている。すなわち回転によ
って生じるオイルへの遠心力は常に径が大きい側が大き
くなるため、このような形状とすることによって、遠心
力による圧力がオイルを漏らす方向には働かなくなり、
より安定な状態を保つことができる。
【００４０】再び図１の実施例に戻って、出口部２０ｂ
内における隙間傾斜角が略一定に形成されており、断面
が直線状の内壁面に形成されている。このような形状に
よれば、最も加工が容易となるとともに、オイルの移動
距離に比例した差圧が確実に得られるためである。
【００４１】一方、図３に示されている本発明の他の実
施例においては、シール部が、軸方向に２体の最狭ギャ
ップ部２０ａ，２０ａが並設されており、これら２体の
最狭ギャップ部２０ａ，２０ａの間に、オイルを保持さ
せるようにすれば、出口部２０ｂ内にあるオイルよりも
耐振動・衝撃に強くなる。振動や衝撃など過渡的な加振
力の場合には、最強ギャップ部２０ａにおいて絞り膜作
用（スクイズ効果）が働き、オイルの移動を抑えること
となるため、出口部２０ｂ内のオイルより有利となるか
らである。
【００４２】さらに上述した各実施例においては、最狭
ギャップ部２０ａの軸方向長さ（幅）が０．５mm以下に
設定されている。最狭ギャップ部２０ａの隙間を狭く抑
えると、上記スクイズ効果および保持力が大きくなるた
め有利となるが、回転に伴うロスが増えるという問題が
ある。漏れ防止のポイントである保持力とこの軸方向長
さ（幅）は無関係であるため、ロスを増やさないために
出来るだけ幅は小さく抑えるべきであり、０．５mm以下
に抑えれば実用上問題が生じない。なお最狭ギャップ部
が複数体設けられる場合には、当該複数体の最狭ギャッ
プ部の軸方向長さの総和が、０．５mm以下に設定され
る。
【００４３】さらにまた上述した各実施例においては、
出口部２０ｂから他方の出口部２０ｂまでの総容量が、
最狭ギャップ部２０ａの内容量の３倍以上に設定されて
いる。特に複数体の最狭ギャップ部２０ａ，２０ａを有
する場合には、各最狭ギャップ部どうしの間に所定の狭
小隙間を設けることによって保持スペースを増大させて
容易に３倍以上に設定することができ有利である。
【００４４】また図４（ａ），（ｂ）に示されている実
施例においては、出口部２０ｂに、ラジアル方向に延在
する隙間２０ｄが設けられている。このラジアル方向の
隙間２０ｄは、０．４mm以下の寸法で設けられている。
すなわちラジアル方向に隙間２０ｄを設けることによ
り、オイル保持のための内容量を増やすことができるか
らであって、隙間を出口外端より小さく抑えることによ
り隙間のオイルは確実に保持されることとなる。ラジア
ル方向の隙間は軸方向に寸法をとらないため、シール全
体の軸方向寸法が抑えられるとともに、耐衝撃保持力が
有利となる。なお具体的な製作手段としては、コアの積
層工法と同じやり方で薄板を一つおきに内径寸法を変え
て積み上げて作る手段や、プラスチックの射出成形にて
作る手段等がある。
【００４５】上記ラジアル方向の隙間２０ｃは、例えば
焼結金属材等のような材料を用いて孔として形成するこ
とも可能である。孔の場合には、直径０．８mm以下に形
成される。これも上述した隙間と同様であるが、孔の場
合には、容量に対する個体面の比率が増えることとなっ
て毛管現象による発生圧力が倍となり、面対向時の隙間
に対し孔は半径が対応する。なお具体的な製作手段とし
ては、粒径などを管理して焼結にて作る手段が考えられ
る。
【００４６】なお、最狭ギャップ部２０ａを複数体設け
る場合においては、当該複数体の最狭ギャップ部２０ａ
の間部分にラジアル方向の隙間または孔が設けられるこ
ととなる。
【００４７】また図５に示された本発明の他の実施例に
おいては、シール部２０が複数体にわたって設けられて
いる。複数体のシール部２０，２０を用いることによ
り、オイル漏れ・蒸発抑制などに対してより高信頼性が
得られることとなる。またこの実施例におけるシール部
２０は、磁性流体を用いるラミネート型の磁性シールか
ら構成されており、軸方向に並設された一対のシール部
２０，２０の間に、磁石体２０ｅが配置されている。こ
のような磁性シール化による磁気力の併用によって、さ
らにオイル漏れ防止性能を向上させることができるよう
になる。
【００４８】さらに本発明では、出口部における平均隙
間傾斜角が、１０°以上に設定される。すなわち外力や
相対運動による隙間の変化などによるオイルの移動を防
ぐには、平均で１０°程度以上の隙間傾斜角が必要であ
るからである。
【００４９】一方図６に示された本発明の他の実施例で
は、内側出口部２０ｂにおける平均傾斜角θA が、外側
出口部２０ｂにおける平均隙間傾斜角θB の２倍以上に
設定されている。本発明は、外側へのオイル漏れ防止が
目的であり、内側容量に対して外側容量を大きくするこ
とによって実質的なオイル可能保持量を増やすことがで
きるからである。この実施例ような条件にしてやると、
外側に漏れようとする力に対しては最大差圧を生じて漏
れを防止するが、逆向きの力に対しては最大差圧になる
前に内側出口部にオイルがあふれ漏れ出すことになる。
これは軸受側にオイルを戻す作用をすることになるため
好都合である。
【００５０】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変形可能であるというのはいうまでもない。本発明
にかかるシール装置は、例えば図７（ａ），（ｂ）
（ｃ）に示されているように、種々の形状に形成するこ
とができる。
【００５１】本発明は、軸固定・軸回転のいずれの構造
に対しても同様に適用することができ、またモータ以外
の軸受を用いたあらゆる種類の装置に対しても同様に適
用することができる。
【００５２】
【発明の効果】以上述べたように本発明にかかる軸受の
シール装置によれば、シール部にオイルを良好に保持し
てオイルの外部漏れを良好に防止することができ、外力
にも良好に耐えることができ、シール装置の信頼性を向
上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるシール装置の構造を
表した半横断面図である。
【図２】本発明の他の実施例におけるシール装置を表し
た半横断面説明図である。
【図３】本発明のさらに他の実施例におけるシール装置
を表した半横断面図である。
【図４】本発明のさらに他の実施例におけるシール装置
を表したものであって、（ａ）は横断面説明図、（ｂ）
は平面説明図である。
【図５】本発明のさらに他の実施例におけるシール装置
を表した半横断面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施例におけるシール装置
を表した半横断面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施例におけるシール装置
を表した半横断面図である。
【図８】一般の軸受装置の構造を表した横断面図であ
る。
【符号の説明】
１０ 軸 ２０ シール装置 ２０ａ 最狭ギャップ部 ２０ｂ 出口部 ２０ｃ 出口部外側

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転部材と固定部材とを相対的に回転自
    在に支承するラジアル軸受を有し、 上記ラジアル軸受の軸受部と外部とを繋ぐ通路の途中
    に、最狭ギャップ部と、下記１）ないし３）の条件を満
    たす出口部と、当該出口部の外側部と、からなるシール
    部が設けられ、 上記出口部は、 １）前記最狭ギャップ部の外側端の外側に形成された
    ０．５mm以下の隙間区間からなり、 ２）前記最狭ギャップ部側から見た所定位置の隙間にお
    ける角度を隙間傾斜角としたとき、出口部外端における
    隙間傾斜角が４５°以下に形成され、 ３）上記隙間が０．５mmである点の隙間傾斜角が４５°
    以上の場合に、０．５mm以下かつ４５°以下の条件を満
    足する最大隙間部分を出口部外端点とし、 上記シール部を構成する相対両面及びその前後における
    オイル接触角が最狭ギャップ部を除いて１５°以上に形
    成されているとともに、 前記最狭ギャップ部では、オイル接触角が４５°以下、
    かつ隙間寸法が５μｍないし１５０μｍの範囲に設定さ
    れ、 前記出口部外端における隙間寸法が、最狭ギャップ部の
    隙間寸法の３倍以上に設定され、 シール部の軸方向両端に繋がる圧力調整通路が、前記最
    狭ギャップ部の隙間寸法の２倍以上の隙間を有するよう
    に形成されていることを特徴とする軸受のシール装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の軸受のシール装置におい
    て、 圧力調整通路は、シール部の軸方向両端に繋がる少なく
    とも１体以上の溝からなることを特徴とする軸受のシー
    ル装置。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の軸受のシール装置におい
    て、 圧力調整通路は、シール部の内外空間を連通する空気抜
    用の孔から形成されていることを特徴とする軸受のシー
    ル装置。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の軸受のシール装置におい
    て、 通路の途中は、軸受が配置された片袋状の軸受空間の外
    側、または軸受部に隣接する外側、または空気抜用の孔
    に隣接する外側のいずれかであることを特徴とする軸受
    のシール装置。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の軸受のシール装置におい
    て、 シール部に付着させるオイル量が、０ないし出口部から
    他方の出口部までの総容量の１／２以内の間の量に設定
    されていることを特徴とする軸受のシール装置。
  6. 【請求項６】 請求項１記載の軸受のシール装置におい
    て、 最狭ギャップ部を除く出口部の両面におけるオイル接触
    角の差が、１５°以下に設定されていることを特徴とす
    る軸受のシール装置。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の軸受のシール装置におい
    て、 出口部の外側部に、隙間傾斜角が４５°以下の隙間通路
    が形成されていることを特徴とする軸受のシール装置。
  8. 【請求項８】 請求項１記載の軸受のシール装置におい
    て、 最狭ギャップ部を除く内壁面が、低表面張力のプラスチ
    ック材料からなる表面材質により形成されているを特徴
    とする軸受のシール装置。
  9. 【請求項９】 請求項１記載の軸受のシール装置におい
    て、 出口部の内壁面における面粗度Ｒa が、０．２５μｍ以
    下に設定されていることを特徴とする軸受のシール装
    置。
  10. 【請求項１０】 請求項１記載の軸受のシール装置にお
    いて、 出口部外端から当該出口部の軸方向長さの±１／２以内
    の位置を基準位置としたとき、その基準位置から外側に
    かけての内壁面が、基準位置から奥側の内壁面より少な
    くとも１５°以上大きい接触角を有する材質あるいは処
    理表面により形成されていることを特徴とする軸受のシ
    ール装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１記載の軸受のシール装置にお
    いて、 出口部の大径面側における接触角が、小径面側における
    接触角より大きく設定されていることを特徴とする軸受
    のシール装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１記載の軸受のシール装置にお
    いて、 出口部における大径面側の径中心に対する軸受中心部か
    らみた傾斜角が、０°ないし−２０°の範囲内に設定さ
    れていることを特徴とする軸受のシール装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１記載の軸受のシール装置にお
    いて、 出口部内における隙間傾斜角が略一定に形成され、断面
    が直線状の内壁面に形成されていることを特徴とする軸
    受のシール装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１記載の軸受のシール装置にお
    いて、 最狭ギャップ部が２体以上設けられ、当該各最狭ギャッ
    プ部どうしの間が、出口部外端の隙間より狭く形成され
    た隙間からなることを特徴とする軸受のシール装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１記載の軸受のシール装置にお
    いて、 最狭ギャップ部の軸方向長さが、０．５mm以下に設定さ
    れていることを特徴とする軸受のシール装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１４記載の軸受のシール装置に
    おいて、 最狭ギャップ部の軸方向長さの総和が、０．５mm以下に
    設定されていることを特徴とする軸受のシール装置。
  17. 【請求項１７】 請求項１または請求項１４記載の軸受
    のシール装置において、 出口部から他方の出口部までの総内容量が、最狭ギャッ
    プ部の内容量の３倍以上に設定されていることを特徴と
    する軸受のシール装置。
  18. 【請求項１８】 請求項１記載の軸受のシール装置にお
    いて、 出口部に、０．４mm以下のラジアル方向に延在する隙間
    が設けられていることを特徴とする軸受のシール装置。
  19. 【請求項１９】 請求項１４記載の軸受のシール装置に
    おいて、 最狭ギャップ部どうしの間に、０．４mmm 以下のラジア
    ル方向に延在する隙間が設けられていることを特徴とす
    る軸受のシール装置。
  20. 【請求項２０】 請求項１記載の軸受のシール装置にお
    いて、 出口部に、直径０．８mmm 以下の孔が設けられているこ
    とを特徴とする軸受のシール装置。
  21. 【請求項２１】 請求項１４記載の軸受のシール装置に
    おいて、 最狭ギャップ部どうしの間に、直径０．８mmm 以下の孔
    が設けられていることを特徴とする軸受のシール装置。
  22. 【請求項２２】 請求項１記載の軸受のシール装置にお
    いて、 シール部が複数体設けられていることを特徴とする軸受
    のシール装置。
  23. 【請求項２３】 請求項１記載の軸受のシール装置にお
    いて、 出口部における平均隙間傾斜角が、１０°以上に設定さ
    れていることを特徴とする軸受のシール装置。
  24. 【請求項２４】 請求項１記載の軸受のシール装置にお
    いて、 内側出口部における平均傾斜角が、外側出口部における
    平均隙間傾斜角の２倍以上に設定されていることを特徴
    とする軸受のシール装置。
  25. 【請求項２５】 請求項１記載の軸受のシール装置にお
    いて、 シール部が、磁性流体を用いるラミネート型の磁性シー
    ルから構成されていることを特徴とする軸受のシール装
    置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003104689A1 (ja) * 2002-06-11 2003-12-18 独立行政法人物質・材料研究機構 磁性流体シール回転軸機構
US6685356B2 (en) * 2001-04-04 2004-02-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Liquid bearing unit and magnetic disk device using the same

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