JP2004263754A - Bearing device and rotary drive device - Google Patents
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Abstract
【課題】軸受装置及びこれを用いた回転駆動装置において、高い信頼性及び長寿命化を実現する。
【解決手段】軸受装置1を構成する軸受手段3として、軸2にかかるラジアル荷重を受けるラジアル軸受手段4とスラスト荷重を受けるスラスト軸受手段5を設ける。そして、軸2との間に空隙Gを介して配置される潤滑油シール部材8と、該シール部材8を外周から保持する樹脂製のハウジング部材10を設ける。シール部材8及び軸受手段3に対して、アウトサート成形されるハウジング部材10により各部材を保持することで、潤滑油の漏洩原因となる隙間が生じない構造とした。また、空隙Gの形成精度を充分に確保できるようにした。
【選択図】 図1A bearing device and a rotary drive device using the same achieve high reliability and long life.
The bearing device includes a radial bearing means for receiving a radial load applied to a shaft and a thrust bearing means for receiving a thrust load. Then, a lubricating oil seal member 8 disposed between the shaft 2 and the air gap G and a resin housing member 10 for holding the seal member 8 from the outer periphery are provided. By holding each member with the housing member 10 formed by outsert molding with respect to the seal member 8 and the bearing means 3, a structure that does not cause a gap that causes leakage of lubricating oil is formed. In addition, the formation accuracy of the gap G can be sufficiently ensured.
[Selection diagram] Fig. 1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受装置及びこれを用いた回転駆動装置において、安定性及び信頼性を高めるための技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
回転軸を精度良く支持する長寿命の軸受装置として、例えば、CPU(中央処理装置)等の発熱デバイスに設けられる冷却用ファンの軸受ユニットや、テープ状記録媒体を用いた記録再生装置等に使用される回転ドラムの駆動用ファンモータの軸受ユニットが挙げられ、動圧流体軸受を用いた構成が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
軸受ユニットの構成形態として、例えば、金属製(ステンレス鋼等)の軸を支持する軸受手段に、焼結含浸軸受や動圧流体軸受等を用いたラジアル軸受及び高分子材料から成るスラスト軸受を採用する場合において、それらの軸受を保持する金属製(真鍮等)のハウジング部材と、ラジアル軸受の内周部に充填された潤滑油の漏洩を抑えるためにシール部材を設けた例が挙げられる。本形態では、ラジアル軸受とスラスト軸受によって軸が回転自在に支持されて、該軸がハウジング部材に対して相対的に回転される。また、軸の良好な回転には潤滑油が必須とされ、シール部材により潤滑油の外部漏洩が防止される。しかし、潤滑油はあらゆる隙間から滲み出て軸受ユニットの外部に漏洩してしまう虞があり、短寿命化等の原因となるので、各部材の締結部分を完全に密閉しなければならず、そのために、金属製ハウジング部材とシール部材との締結部を紫外線硬化型接着剤等で封止する方法、あるいはハウジング部材を樹脂製にしてシール部材を一体成形で作製する方法(例えば、本願出願人が既に提出した特願2001−289568号や特願2002−034331号等を参照)が挙げられる。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−205243号公報(図1乃至図4)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の軸受装置にあっては、安定性や信頼性の観点において下記に示すような問題がある。
【0006】
例えば、ハウジング部材とシール部材が別部材とされる構成形態において、両者間の完全な結合や締結が困難であり、潤滑油の漏洩を確実に防止することが難しい。また、接着剤等の高分子のパッキング材料を締結部の全周に亘って、むらなく塗布することは複雑で難易度の高い作業であり、しかも隙間なく完全に封止されたか否かを確認することも困難である。その結果、充分な信頼性が得られないか、あるいはコストが非常にかかってしまう。
【0007】
尚、潤滑油の漏洩は、安定した寿命が確保されないことに繋がり、軸受ユニットの信頼性を低下させる要因となったり、また、軸受ユニットの外部に配置される部品への悪影響(ケミカルアタック現象等)を引き起こす虞もある。例えば、ハードディスクドライブ(HDD)装置への適用において、有機材料からなる潤滑油の漏洩はスティクションやヘイズ(ディスク面の曇り)等の原因となる。
【0008】
また、ハウジング部材とシール部材とが一体成形された構成形態では、両者に隙間はできないが、軸受によって軸が支持された状態でハウジング部材を成形する際に、ハウジング部材の一部であるシール部と軸との間に形成される空隙を小さくする必要がある場合には、その精度を保証することが難しくなる。例えば、シール部と軸との間の空隙量のバラツキは油面の位置(高さ)に影響を及ぼすため、油量が多いと温度上昇や圧力変化等により潤滑油が外部に飛散する虞がある。
【0009】
そこで、本発明は、軸受装置及びこれを用いた回転駆動装置において、高い信頼性及び長寿命の実現を課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した課題を解決するために、軸との間に空隙を介して配置される潤滑油シール用の部材と、該部材及び軸受手段を外周から保持する樹脂製のハウジング部材を設けたものである。
【0011】
従って、本発明によれば、シール用の部材を外周から樹脂製のハウジング部材で保持することで両者を隙間なく結合した構造(シームレス構造)を実現することができる。よって、シール用の部材とハウジング部材との隙間を接着剤等で封止する必要がなくなる。また、シール用の部材と軸との空隙量については、該部材の加工精度や成形精度により保証される(つまり、ハウジング部材の成形精度に左右されない。)ので、空隙のバラツキを充分に低減することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明は、軸受装置及びこれを用いた回転駆動装置に関するものであり、例えば、動圧流体軸受等を用いた構成において、衝撃や環境変化等に伴う潤滑油の漏洩を防止し、信頼性及び精度の高い軸支持を必要とする各種装置に好適である。
【0013】
先ず、本発明に係る軸受装置の構成形態について、図1乃至図4を用いて説明する。
【0014】
尚、以下に示す形態では、軸(回転軸)を支持する軸受手段として、ラジアル軸受手段及びスラスト軸受手段が設けられており、軸端部におけるスラスト軸受手段については、ピボット(pivot)型軸受を用いた構成形態(第1の実施形態)と、動圧流体軸受を用いた構成形態(第2の実施形態)を例示している。
【0015】
図1は、上記第1の実施形態に係る軸受装置(あるいは軸受ユニット)の構成例を示す断面図である。尚、本例では、軸の先端を加工して球状部とし、該部分を高分子材料で形成した部材で受けることでスラスト軸受手段を構成している。
【0016】
軸受装置1は、ステンレス鋼等の金属材料あるいは樹脂材料等で丸棒状に形成された軸(回転軸)2と、該軸を支持する軸受手段3を備えている。つまり、軸受手段3として、ラジアル荷重を受けるラジアル軸受手段4及びスラスト荷重を受けるスラスト軸受手段5が設けられている。
【0017】
ラジアル方向に関して軸2を回転自在に支持するラジアル軸受手段4には、焼結含油軸受や動圧流体軸受等が用いられる。一例として、動圧流体軸受を用いる場合について説明すると、該軸受は、例えば、銅系又は銅−鉄系の焼結金属に動圧発生用の溝(「く」字状をした、所謂へリングボーン溝)を形成した構成を有しており、焼結金属特有の多孔質構造を利用して潤滑油が保持される。本例では、円筒状をしたラジアル軸受手段4の内周部において、2群の動圧発生用溝4a、4a、…及び4b、4b、…が周方向(軸回転に沿う方向)にそれぞれ形成された動圧流体軸受を用いているが、軸2の周面に動圧発生用溝を形成した構成形態でも構わない。また、本発明の適用においては、動圧流体軸受に限らず、メタル軸受等を使った各種形態での実施が勿論可能である。
【0018】
軸2の先端寄りの位置には環状の係合溝2aが形成されていて、これに環状の抜け止め(用)部材6が取り付けられている。該抜け止め部材は、例えば、ナイロン(直鎖脂肪族ポリアミド)等の高分子材料で形成されるか又は金属部品(Eリング等)とされ、振動等で外力が軸方向に加わったり、気圧変化等が起きた場合に、軸2がその中心軸方向に移動して抜けてしまわないように防止するストッパーとして機能する。
【0019】
抜け止め部材6の周囲には、ナイロン、ポリイミド、液晶ポリマー(LCP)等の高分子材料や真鍮等の金属を用いて形成された部材(以下、「空間形成用部材」という。)7が設けられている。この空間形成用部材7は、抜け止め部材6が軸2に固定されて一緒に回転することを考慮して、該抜け止め部材6の周囲に所定の空間を形成するために配置される。
【0020】
本例では、樹脂製の空間形成用部材7が、凹部7aを有する有底の筒状に形成されており、軸2の端面が球面状とされて凹部7aの底面(平面)に点接触されている。このように、スラスト方向に関して軸2を支持するスラスト軸受手段5については、例えば、軸端2bに凸曲面を形成して、これを空間形成用部材7に接触させた形態を採用すれば、軸端を受けるための受け部材が不要になる(空間形成用部材7が受け部材を兼ねることになる。)ので、構成の簡素化や部品点数及びコストの削減等の観点から好ましい。また、本例に限らず、空間形成用部材に突部(あるいは受け部)を一体に形成してこれと軸端とを接触させるといった各種形態での実施も勿論可能である。
【0021】
尚、本例に示す空間形成用部材7には段部7bが形成されており、該段部はラジアル軸受手段4が部分的に嵌合される受け入れ用凹部を構成している(その理由は、後述の製造方法において説明する。)。
【0022】
潤滑油シール用の部材(以下、「シール部材」という。)8は、その内周面8aと軸2との間に微小な空隙「G」(軸2の露出側において径方向に形成される空隙)をもって配置されており、樹脂材料、例えば、ナイロンやポリ四ふっ化エチレン等の高分子材料、あるいは金属を用いて円筒状に形成される。このシール部材8には段部8bが形成されており、該段部はラジアル軸受手段4が部分的に嵌合される受け入れ用凹部を構成している(その理由は、後述する製造方法において説明する。)。尚、装置内部に充填された潤滑油の一部9は空隙Gに存在する(図1の大円枠を参照)。また、シール部材8に形成された窪み8cは、ラジアル軸受手段4の端部に形成された突部に対応して形成されたもので、該突部は軸方向における向きを区別するための目印(マーク)である。
【0023】
ハウジング部材(あるいは保持部材)10は、シール部材8やラジアル軸受手段4等を外周から保持するものであり、樹脂材料(例えば、ポリイミド、ポリアミド、ナイロン、LCP等の高分子材料)を用いて形成される。本例において、ハウジング部材10は、ラジアル軸受手段4と空間形成用部材7とシール部材8とを隙間なく完全にシームレスに締結する役割を有する。これによって、潤滑油の漏洩を防止することができる。
【0024】
また、本例では、軸2が外部に露出する部分において潤滑油の漏洩を防ぐための工夫を凝らしている。
【0025】
つまり、図1の大円枠内に拡大して示すように、軸2のうち外部に露出する場所の近辺において、シール部材8との間で空隙Gを形成する部分がテーパー部(円錐台状の部分)2cとされ、軸2に沿って内部方向(ラジアル軸受手段4に近づく方向)に進むにつれて軸径が大きくなるように形成されている。
【0026】
空隙Gは、内部に向かって次第に大径となるテーパー部2cと、これに対向するシール部材8の内周面8aとの間に形成されるので、装置内部へ行くに従って隙間(空隙量)が徐々に小さくなる。毛細管現象により生じる引き込み圧力を「p」と記すとき、「p=2γcosθ/c」(ここで、γ:潤滑油の表面張力、θ:潤滑油の接触角、c:空隙量)の関係があり、pは空隙量cに反比例する(p∝1/c)。よって、空隙量cが小さい程、発生する引き込み圧力が大きくなり、潤滑油9は、空隙量cの小さい内部方向へと引き込まれることになるので、潤滑油9が外部へと移動して漏れ出すことはない。また、軸径が一定の場合には偏心により軸方向からみて空隙量の小さい部分と空隙量の大きい部分が生じ、潤滑油は空隙量の小さい部分に偏ってしまうが、テーパー部2cを軸に形成した場合には軸方向に沿って空隙量に変化がつけられており、軸に対して傾斜した切断面(楕円面)内で同一クリアランスの部分が存在することになるので、偏心に起因する潤滑油の偏りが少なくなる。そして、軸回転時の遠心力の作用により、潤滑油を外部に飛散し難くするシール効果が得られる。
【0027】
更に、潤滑油の漏洩を防止するために、軸2の露出部やシール部材8の表面に界面活性剤を塗布する方法が挙げられる。界面活性剤を塗布することにより、潤滑油との接触角θが増加することになるので、その結果、引き込み圧力pが弱まる。つまり、外部の引き込み圧力pを弱めることにより、相対的に内部の引き込み圧力pが上昇することになるので、潤滑油の漏洩や移動を防止することができる。
【0028】
次に、図2を用いて、本発明に係る軸受装置の製造方法について説明する。尚、本図は軸受装置1の組立工程について一例を示した工程図であり、下記工程に従って軸受装置が製造される。
【0029】
(1)軸挿入工程
(2)空間形成用部材及びシール部材の取付工程
(3)ハウジング部材の形成工程
(4)潤滑油の充填及び油量調整工程。
【0030】
先ず、工程(1)では、抜け止め部材6が取り付けられた軸2を、ラジアル軸受手段4に挿入する。そして、工程(2)において、空間形成用部材7及びシール部材8を、ラジアル軸受手段4に取り付ける。即ち、ラジアル軸受手段4の軸方向における各端部の外周縁に、空間形成用部材7の段部7bやシール部材8の段部8bを外嵌させることで、ラジアル軸受手段4の一部が空間形成用部材7及びシール部材8の各凹部に受け入れられた状態にする。尚、本工程を終えた段階で、軸受手段3によって軸2が既に回転自在に支持された状態となる。
【0031】
次工程(3)では、ナイロン等の高分子材料を用いたアウトサート成形により、ハウジング部材10を形成する。
【0032】
その後、工程(4)で潤滑油を真空含浸により装置内部に充填して、油量を調整する(例えば、所定の温度条件下で熱膨張により外部に出る余分な油量を除去する。)。
【0033】
このようにして作られる軸受装置1では、ハウジング部材10のアウトサート成形によって、複数の部材(ラジアル軸受手段4、空間形成用部材7、シール部材8)をシームレスに締結できるので、部材同士の隙間がなくなり、潤滑油の漏洩を完全に防止することができる。また、従来のように締結部に施されるパッキングについて管理する必要がなく、工程管理が簡素化される。
【0034】
尚、上記工程(2)においてシール部材8を成形しても良いが、シール部材と軸との間の空隙量が小さい場合には、上記したように、シール部材8を予め作製した上でラジアル軸受手段4に取り付ける方法が好ましい。その理由は空隙の精度を充分に保証するためである。例えば、空隙量cが許容値よりも大きくなると、毛細管力による引き込み圧力pが小さくなり過ぎてしまうので、空隙量には上限が存在する。よって、油量を多くする必要がある場合には、軸方向における空隙Gの長さ(シール部材の内周部の厚み)を長くする必要が生じる。その結果、空隙Gを形成するための金型部分が薄肉で軸方向に長い形状となり、金型製造が技術的に難しくなってしまう。あるいは、充分な成形精度が得られない場合には、空隙量のバラツキが大きくなってしまう。そこで、上記工程(2)の前にシール部材を作成すれば、その精度を充分に確保することができ、空隙の精度が保証される。また、耐衝撃性については空隙量cの2乗に反比例するので、空隙量を小さくすること及びそのバラツキを低減することは、衝撃による潤滑油の飛散防止に繋がる(但し、空隙量が小さくなると、温度上昇による熱膨張で油面の位置変化量が大きくなることに注意を要する。)。
【0035】
軸受装置を構成する空間形成用部材については樹脂材料に限られないため、例えば、金属材料を用いることができ、図3に構成例を示す。
【0036】
図示する軸受装置1Aが、上記軸受装置1と異なる点は下記に示す通りである(よって、それ以外の部分については軸受装置1において該部分に付した符号と同じ符号を用いることで説明を省略する。)。
【0037】
・空間形成用部材7Aが、例えば、ステンレス鋼、真鍮、プレス材、焼結材等で形成されていること。
【0038】
・スラスト軸受手段5Aが、球状に加工された軸端2bを受けるスラスト軸受部材11を有しており、該スラスト軸受部材11が空間形成用部材7Aの凹部7aに配置されて取り付けられていること。そして、スラスト軸受部材11が、ナイロン、ポリイミド、ポリアミド、液晶ポリマー等の樹脂材料又はルビジウム等の低摩擦材料を用いて、空間形成用部材7Aとは別個に形成されていること。
【0039】
この軸受装置1Aでは、空間形成用部材7Aを金属製としているので、長寿命化を考慮して、樹脂材料又は低摩擦材料を用いたスラスト軸受部材11を設けている。そして、空間形成用部材7Aの剛性を高め、高温に耐え得る構成の実現により、空間形成用部材7Aの取付後に行われる成形(ハウジング部材10のアウトサート成形)工程における樹脂の注入温度や圧力条件等が緩和される。即ち、本例では、スラスト軸受部材11によるコストアップが懸念されるが、樹脂材料を選ばず、成形条件が緩和される結果、トータルコストの低減が可能である。
【0040】
次に、上記した第2の実施形態に係る軸受装置の構成例について、図4を用いて説明する。尚、本例に示す軸受装置1Bと上記軸受装置1との相違点は、側方からみて軸端部がT字状をなすとともに、軸の抜け止め部材を利用して動圧流体軸受(スラスト軸受手段)を構成したことにある。従って、以下ではこの相違点を中心に説明することにし、上記軸受装置1の場合と同じ機能を有する各部については同じ符号を付すことによってその詳細な説明を省略する。
【0041】
軸受装置1Bにおいて、軸2の先端に設けられた抜け止め部材12は所定肉厚の円板状をしており、真鍮やステンレス鋼等の金属、あるいはナイロンやLCP等の高分子材料等で形成されている。そして、抜け止め部材12における軸方向の両端面、つまり、ラジアル軸受手段4に対向する面13及び空間形成用部材7に対向する面14には、動圧発生用溝13a、13a、…や14a、14a、…がそれぞれ形成されている。
【0042】
空間形成用部材7には、抜け止め部材12を受け入れるための凹部7aが形成されており、これにより抜け止め部材12の周囲に空間を形成している。そして、抜け止め部材12と空間形成用部材7との間に形成される隙間や、抜け止め部材12とラジアル軸受手段4との間に形成される隙間には潤滑油が充填されている。
【0043】
このように、軸受装置1Bでは、スラスト軸受手段5として、抜け止め部材12及び空間形成用部材7を用いた動圧流体軸受型の構成を備えており、軸2が動圧流体軸受によって相対的に回転自在に支持されているので、振動が少なく、例えば、光ディスクドライブやハードディスクドライブ等の記録装置用モータへの適用に好適である。
【0044】
尚、軸受装置1Bの製造方法については、前記(1)乃至(4)の工程と基本的に同じであるが、抜け止め部材12において動圧発生用溝13a、14aが形成された部分とラジアル軸受手段4及び空間形成用部材7との間に潤滑油が供給されて、軸回転時に所定の動圧が発生する必要がある(これは抜け止め部材12や空間形成用部材7の精度により規定される。)。
【0045】
また、本例では、動圧発生用溝13a、14bが抜け止め部材12に形成された構成形態を示しているが、これに限らず、ラジアル軸受手段4のうち抜け止め部材12と対向する端面や、空間形成用部材7のうち抜け止め部材12との対向面に動圧発生用溝を形成するといった各種形態が可能である。
【0046】
次に、本発明に係る回転駆動装置について説明する。
【0047】
図5は、回転駆動装置の構成について一例を示したものであり、ファンモータへの適用を示した断面図である。尚、本例では前記軸受装置1を備えた構成形態を示している(前記軸受装置1A、1Bを用いた構成形態も勿論可能である。)。
【0048】
回転駆動装置15は、ロータ部16と、軸受装置1を有するステータ部17を備えている。
【0049】
回転体(回転子)を構成するロータ部16は、ロータヨーク18及びマグネット19、羽根20、20、…を備えており、その回転中心とされる位置に形成されたボス部21には、軸(回転軸)2の端部が圧入等で固定されている。そして、ロータヨーク18の内周面には、その周方向に沿って着磁された環状のマグネット(プラスチックマグネット等)19が接着固定されており、ロータ部16を構成する円筒部16aの外周面には、複数の羽根20、20、・・・が周方向に沿って所定の角度間隔をもって設けられている。
【0050】
軸受装置1は、ロータ部16とともに回転する軸2を回転自在に支持する軸支持手段としてステータ部17に配置されている。つまり、ステータ部17を構成するステータヨーク22に形成された円筒状の支持部22aの凹部23内に軸受装置1が受け入れられ、圧入又は接着等により固定されている。そして、支持部22aの外周部のうち、上記マグネット19の内周面に対向したところには、コア24及びコイル25を含むコイル部26が設けられており、マグネット19及びロータヨーク18とともに回転体の駆動手段27を構成している。
【0051】
回転駆動装置15のケース28には、穴28aが形成されており、コイル部26への通電によりロータ部16が回転すると、図5に矢印Aで示すように、穴28aから空気が流入した後、ケース28に形成された送風口(図示せず)から外部に排出される。
【0052】
このようなファンモータに前記軸受装置1(又は1A、1B)を搭載することにより、潤滑油の漏洩がなく、長寿命で信頼性に優れた構成を実現できる。また、ラジアル軸受手段4として動圧流体軸受型の構成形態を用いることで、潤滑油の漏洩がなく、高い信頼性及び高速回転性をもったモータを作製できる。従って、例えば、高い冷却性能が求められるデバイスの冷却用ファンに適している。コンピュータに使用されるCPU等の発熱体に関する冷却システムへの適用において、発熱体から発生する熱をヒートシンクに伝達して、該ヒートシンクをファンで空気冷却する構成形態等が挙げられる。
【0053】
尚、回転駆動装置15の設置姿勢については、軸2に沿う方向において向きの如何を問わないので、図5に示す状態とは上下を逆さまにして使用することもでき、配置上の制約が少ない。
【0054】
また、本発明に係る回転駆動装置にあってはファンモータに限らず、各種装置(ディスク状記録媒体の回転装置や回転式ヘッドドラム装置等)のモータ等に幅広く適用することが可能である。
【0055】
しかして、上記した構成によれば、下記に示す利点が得られる。
【0056】
・ラジアル軸受等、回転軸の支持手段に対して、空間形成用部材及びシール部材等の必要部材を取り付けた後で、軸の露出部分に僅かな空隙Gだけを残して、各部材の周囲を高分子材料等で成形されるハウジング部材によって隙間なく保持した構造を採用しているので、軸受装置内部からの潤滑油の漏洩がなくなる。よって、長寿命であって信頼性に優れている。
【0057】
・製造工程が簡素であり、接着剤等によるパッキングの管理や封止状態の確認作業等が不要である。
【0058】
・焼結金属を使った動圧流体軸受を用いるとともに、ハウジング部材の樹脂成形により、低コストでありながら、長寿命、高信頼性が得られる。
【0059】
・シール部材と軸との空隙量が比較的小さい場合でも必要な精度を保証することが可能であり、空隙Gのバラツキを低減できる。
【0060】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、請求項1や請求項8に係る発明によれば、潤滑油の漏洩等がなく、長寿命及び高い信頼性を得ることができる。しかも、そのために、装置構成や製造工程が著しく複雑化する等の不都合を伴わない。
【0061】
請求項2や請求項9に係る発明によれば、軸の抜け止め部材と、該部材の周囲に必要な空間を形成するための部材を設けることで、衝撃、気圧や内圧の変化等による軸抜けを防止できる。
【0062】
請求項3や請求項10に係る発明によれば、高分子材料を用いてハウジング部材を成形することによりシール用の部材等を外周から隙間なく保持し、潤滑油の漏洩を防止できる。
【0063】
請求項4や請求項11に係る発明によれば、ラジアル軸受手段として動圧流体軸受を用いた構成において、高精度な軸支持を実現でき、潤滑油の漏洩に起因する弊害を防止できる。
【0064】
請求項5や請求項12に係る発明によれば、スラスト軸受手段の構成が簡素化されるので、部品点数及び工数の削減やコストの低減に有利である。
【0065】
請求項6や請求項13に係る発明によれば、引き込み圧力が内部に近いほど大きくなるので、空隙内の潤滑油が外部に洩れ出し難くなる。また、軸の偏心に起因する潤滑油の偏りが少なくなり、信頼性が高まる。
【0066】
請求項7や請求項14に係る発明によれば、振動の低減に有効であり、しかも抜け止め部材及びその周囲に空間を確保するための部材を利用することでスラスト軸受手段の構成が簡素化される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る軸受装置の構成例を示す断面図である。
【図2】図1に示す軸受装置の製造方法の説明図である。
【図3】図1の軸受装置の変形例を示す断面図である。
【図4】本発明に係る軸受装置について別の構成例を示す断面図である。
【図5】本発明に係る回転駆動装置の構成例を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
1、1A、1B…軸受装置、2…軸、3…軸受手段、4…ラジアル軸受手段、5、5A…スラスト軸受手段、6…抜け止め部材、7、7A…第二の部材、8…第一の部材(潤滑油シール用の部材)、9…潤滑油、10…ハウジング部材、12…抜け止め部材、15…回転駆動装置、27…駆動手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technology for improving stability and reliability in a bearing device and a rotary drive device using the same.
[0002]
[Prior art]
Used as a long-life bearing device that supports the rotating shaft with high precision, for example, a bearing unit for a cooling fan provided in a heat-generating device such as a CPU (central processing unit), and a recording / reproducing device using a tape-shaped recording medium. There is known a bearing unit of a fan motor for driving a rotating drum, and a configuration using a hydrodynamic bearing is known (for example, see Patent Document 1).
[0003]
As the configuration of the bearing unit, for example, a radial bearing using a sintered impregnated bearing, a hydrodynamic bearing, or a thrust bearing made of a polymer material is used as a bearing means for supporting a metal (stainless steel or the like) shaft. In such a case, an example is provided in which a metal (brass or the like) housing member that holds the bearings and a seal member are provided to suppress leakage of lubricating oil filled in the inner peripheral portion of the radial bearing. In this embodiment, the shaft is rotatably supported by the radial bearing and the thrust bearing, and the shaft is rotated relatively to the housing member. Further, lubricating oil is essential for satisfactory rotation of the shaft, and the sealing member prevents the lubricating oil from leaking to the outside. However, the lubricating oil may ooze out of all the gaps and leak to the outside of the bearing unit, which may shorten the life of the bearing unit. Therefore, the fastening portion of each member must be completely sealed. A method of sealing a fastening portion between a metal housing member and a seal member with an ultraviolet-curing adhesive or the like, or a method of integrally forming a seal member using a housing member made of resin (for example, (See Japanese Patent Application No. 2001-289568 and Japanese Patent Application No. 2002-034331) which have already been submitted.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-205243 (FIGS. 1 to 4)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional bearing device has the following problems in terms of stability and reliability.
[0006]
For example, in a configuration in which the housing member and the seal member are separate members, it is difficult to completely connect and fasten the two, and it is difficult to reliably prevent leakage of lubricating oil. In addition, it is a complicated and difficult task to apply a polymer packing material such as an adhesive evenly over the entire circumference of the fastening part, and confirm that the sealing material is completely sealed without any gaps. It is also difficult to do. As a result, sufficient reliability cannot be obtained or the cost is very high.
[0007]
The leakage of the lubricating oil leads to a failure to ensure a stable life and causes a reduction in the reliability of the bearing unit, and also has an adverse effect on components disposed outside the bearing unit (such as a chemical attack phenomenon). ) May be caused. For example, in application to a hard disk drive (HDD) device, leakage of lubricating oil made of an organic material causes stiction, haze (fogging of a disk surface), and the like.
[0008]
Further, in the configuration in which the housing member and the seal member are integrally formed, there is no gap between them, but when the housing member is formed in a state where the shaft is supported by the bearing, the seal portion which is a part of the housing member is formed. If it is necessary to reduce the gap formed between the shaft and the shaft, it is difficult to guarantee the accuracy. For example, since the variation in the amount of the gap between the seal portion and the shaft affects the position (height) of the oil surface, if the amount of oil is large, the lubricating oil may be scattered to the outside due to a temperature rise or a pressure change. is there.
[0009]
Therefore, an object of the present invention is to achieve high reliability and long life in a bearing device and a rotary drive device using the same.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a member for lubricating oil seal disposed with a gap between the shaft and a resin housing member for holding the member and bearing means from the outer periphery. It is something.
[0011]
Therefore, according to the present invention, a structure (seamless structure) in which both members are joined together without any gap can be realized by holding the sealing member from the outer periphery with the resin housing member. Therefore, it is not necessary to seal the gap between the sealing member and the housing member with an adhesive or the like. In addition, the amount of the gap between the sealing member and the shaft is guaranteed by the processing accuracy and the molding accuracy of the member (that is, it is not affected by the molding accuracy of the housing member), so that the variation in the gap is sufficiently reduced. be able to.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention relates to a bearing device and a rotary drive device using the same.For example, in a configuration using a hydrodynamic bearing or the like, it is possible to prevent leakage of lubricating oil due to shock, environmental change, etc. It is suitable for various devices that require highly accurate shaft support.
[0013]
First, a configuration of a bearing device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0014]
In the embodiment described below, radial bearing means and thrust bearing means are provided as bearing means for supporting a shaft (rotating shaft). For the thrust bearing means at the shaft end, a pivot type bearing is used. The illustrated configuration (first embodiment) and the configuration using a hydrodynamic bearing (second embodiment) are illustrated.
[0015]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a bearing device (or a bearing unit) according to the first embodiment. In this example, the tip of the shaft is processed into a spherical portion, and the portion is received by a member formed of a polymer material to constitute a thrust bearing means.
[0016]
The
[0017]
As the radial bearing means 4 that rotatably supports the
[0018]
An
[0019]
Around the retaining
[0020]
In this example, the resin-made
[0021]
The
[0022]
A lubricating oil sealing member (hereinafter referred to as a “seal member”) 8 has a minute gap “G” formed between its inner
[0023]
The housing member (or holding member) 10 holds the
[0024]
Further, in this example, a device for preventing leakage of the lubricating oil in a portion where the
[0025]
That is, as shown enlarged in the great circle of FIG. 1, in the vicinity of the place where the
[0026]
Since the gap G is formed between the tapered
[0027]
Further, in order to prevent leakage of the lubricating oil, a method of applying a surfactant to the exposed portion of the
[0028]
Next, a method for manufacturing the bearing device according to the present invention will be described with reference to FIG. This drawing is a process diagram showing an example of an assembling process of the
[0029]
(1) Shaft insertion process (2) Mounting process of space forming member and seal member (3) Housing member forming process (4) Lubricating oil filling and oil amount adjusting process.
[0030]
First, in the step (1), the
[0031]
In the next step (3), the
[0032]
Thereafter, in step (4), lubricating oil is filled into the apparatus by vacuum impregnation to adjust the amount of oil (for example, an excess amount of oil that is exposed to the outside due to thermal expansion under a predetermined temperature condition is removed).
[0033]
In the
[0034]
In the above step (2), the
[0035]
Since the space forming member constituting the bearing device is not limited to a resin material, for example, a metal material can be used, and FIG. 3 shows a configuration example.
[0036]
The illustrated
[0037]
The
[0038]
The thrust bearing means 5A has a
[0039]
In this
[0040]
Next, a configuration example of the bearing device according to the above-described second embodiment will be described with reference to FIG. The difference between the bearing device 1B shown in the present embodiment and the
[0041]
In the bearing device 1B, the retaining
[0042]
The
[0043]
As described above, in the bearing device 1B, the thrust bearing means 5 has a configuration of a hydrodynamic bearing type using the retaining
[0044]
The method of manufacturing the bearing device 1B is basically the same as the above-described steps (1) to (4), except that the portions of the retaining
[0045]
Further, in this example, the configuration in which the dynamic
[0046]
Next, a rotary drive device according to the present invention will be described.
[0047]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the rotary drive device and showing application to a fan motor. In this embodiment, a configuration including the
[0048]
The
[0049]
The
[0050]
The
[0051]
A
[0052]
By mounting the bearing device 1 (or 1A, 1B) on such a fan motor, it is possible to realize a configuration that has no leakage of lubricating oil, has a long service life, and is excellent in reliability. Further, by using a hydrodynamic bearing type configuration as the radial bearing means 4, a motor having high reliability and high-speed rotation without lubricating oil leakage can be manufactured. Therefore, for example, it is suitable for a cooling fan of a device that requires high cooling performance. In application to a cooling system related to a heating element such as a CPU used in a computer, a configuration in which heat generated from the heating element is transmitted to a heat sink and the heat sink is air-cooled by a fan is exemplified.
[0053]
In addition, since the installation posture of the
[0054]
Further, the rotary drive device according to the present invention is not limited to a fan motor, and can be widely applied to motors of various devices (such as a rotary device for a disk-shaped recording medium and a rotary head drum device).
[0055]
According to the above configuration, the following advantages can be obtained.
[0056]
After attaching necessary members such as a space forming member and a seal member to the support means of the rotating shaft such as a radial bearing, the periphery of each member is left except for a small gap G in an exposed portion of the shaft. Since a structure in which a housing member formed of a polymer material or the like holds the space without any gap is employed, leakage of lubricating oil from inside the bearing device is eliminated. Therefore, it has a long life and excellent reliability.
[0057]
・ Since the manufacturing process is simple, there is no need to manage the packing with an adhesive or the like or check the sealing state.
[0058]
-A long life and high reliability can be obtained at low cost by using a hydrodynamic bearing using a sintered metal and resin molding of the housing member at low cost.
[0059]
The required accuracy can be guaranteed even when the gap between the seal member and the shaft is relatively small, and variations in the gap G can be reduced.
[0060]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the first and eighth aspects of the invention, there is no leakage of the lubricating oil, and a long life and high reliability can be obtained. In addition, for this reason, there is no inconvenience such as the device configuration and the manufacturing process being significantly complicated.
[0061]
According to the second and ninth aspects of the present invention, by providing a shaft retaining member and a member for forming a necessary space around the member, the shaft is prevented from being subjected to a shock, a change in atmospheric pressure or internal pressure, or the like. Missing can be prevented.
[0062]
According to the third and tenth aspects of the invention, the housing member is formed from a polymer material, whereby the sealing member and the like can be held from the outer periphery without any gap, and leakage of lubricating oil can be prevented.
[0063]
According to the fourth and eleventh aspects of the invention, in a configuration using a hydrodynamic bearing as the radial bearing means, highly accurate shaft support can be realized, and adverse effects due to leakage of lubricating oil can be prevented.
[0064]
According to the fifth and twelfth aspects of the present invention, the configuration of the thrust bearing means is simplified, which is advantageous in reducing the number of parts and man-hours and the cost.
[0065]
According to the sixth and thirteenth aspects of the invention, the lubricating oil in the gap is less likely to leak to the outside because the drawing pressure increases as the drawing pressure approaches the inside. In addition, the bias of the lubricating oil due to the eccentricity of the shaft is reduced, and the reliability is improved.
[0066]
According to the seventh and fourteenth aspects of the present invention, the configuration of the thrust bearing means is effective in reducing vibration and utilizing a retaining member and a member for securing a space around the retaining member. Is done.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a bearing device according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view of a method of manufacturing the bearing device shown in FIG.
FIG. 3 is a sectional view showing a modified example of the bearing device of FIG. 1;
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of the configuration of the bearing device according to the present invention.
FIG. 5 is a sectional view schematically showing a configuration example of a rotary drive device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 1A, 1B ... bearing device, 2 ... shaft, 3 ... bearing means, 4 ... radial bearing means, 5, 5A ... thrust bearing means, 6 ... retaining member, 7, 7A ... second member, 8 ... One member (member for lubricating oil seal), 9: lubricating oil, 10: housing member, 12: retaining member, 15: rotational drive device, 27: drive means
Claims (14)
前記軸との間に空隙を介して配置される潤滑油シール用の部材と、該部材及び前記軸受手段を外周から保持する樹脂製のハウジング部材を設けた
ことを特徴とする軸受装置。In a bearing device provided with a shaft and bearing means for rotatably supporting the shaft,
A bearing device, comprising: a member for a lubricating oil seal disposed with a gap between the shaft and the shaft; and a resin housing member for holding the member and the bearing means from the outer periphery.
前記軸受手段として、前記軸にかかるラジアル荷重を受けるラジアル軸受手段及び前記軸にかかるスラスト荷重を受けるスラスト軸受手段を設けるとともに、前記軸の抜け止め部材と、該抜け止め部材の周囲に空間を確保するために配置されかつ前記潤滑油シール用の第一の部材とは別の部材として形成された第二の部材を設け、
前記ハウジング部材によって、前記ラジアル軸受手段及び前記第一の部材及び前記第二の部材を保持した
ことを特徴とする軸受装置。The bearing device according to claim 1,
Radial bearing means for receiving a radial load applied to the shaft and thrust bearing means for receiving a thrust load applied to the shaft are provided as the bearing means, and a retaining member for the shaft and a space around the retaining member are secured. And a second member formed as a separate member from the first member for the lubricating oil seal is provided,
The bearing device, wherein the radial bearing means, the first member, and the second member are held by the housing member.
前記ハウジング部材に高分子材料を用いた
ことを特徴とする軸受装置。The bearing device according to claim 1,
A bearing device wherein a polymer material is used for the housing member.
前記ラジアル軸受手段として動圧流体軸受を用いた
ことを特徴とする軸受装置。The bearing device according to claim 2,
A bearing device comprising a hydrodynamic bearing as the radial bearing means.
前記スラスト軸受手段として、前記軸の端面を曲面状に形成してこれを前記第二の部材に接触させた構成を有する
ことを特徴とする軸受装置。The bearing device according to claim 2,
A bearing device, wherein the thrust bearing means has a configuration in which an end surface of the shaft is formed into a curved surface and is brought into contact with the second member.
前記軸のうち、前記潤滑油シール用の部材との間で空隙を形成する部分がテーパー状とされ、該軸に沿って内部に近づくにつれて軸径が大きくなるようにした
ことを特徴とする軸受装置。The bearing device according to claim 1,
A bearing in which a portion of the shaft that forms a gap between the lubricating oil sealing member and the member for forming a lubricating oil is tapered, and the diameter of the shaft increases as approaching the inside along the shaft. apparatus.
前記スラスト軸受手段として、前記抜け止め部材及び前記第二の部材を用いて動圧流体軸受を構成した
ことを特徴とする軸受装置。The bearing device according to claim 2,
A bearing device comprising a hydrodynamic bearing using the retaining member and the second member as the thrust bearing means.
前記軸との間に空隙を介して配置される潤滑油シール用の部材と、該部材及び前記軸受手段を外周から保持する樹脂製のハウジング部材を設けた
ことを特徴とする回転駆動装置。In a rotary driving device including a rotating body, a shaft that rotates together with the rotating body, bearing means for rotatably supporting the shaft, and driving means for rotating the rotating body,
A rotary drive device comprising: a member for lubricating oil sealing disposed with a gap between the shaft and the shaft; and a resin housing member for holding the member and the bearing means from the outer periphery.
前記軸受手段として、前記軸にかかるラジアル荷重を受けるラジアル軸受手段及び前記軸にかかるスラスト荷重を受けるスラスト軸受手段を設けるとともに、前記軸の抜け止め部材と、該抜け止め部材の周囲に空間を確保するために配置されかつ前記潤滑油シール用の第一の部材とは別の部材として形成された第二の部材を設け、
前記ハウジング部材によって、前記ラジアル軸受手段及び前記第一の部材及び前記第二の部材を保持した
ことを特徴とする回転駆動装置。The rotary drive device according to claim 8,
Radial bearing means for receiving a radial load applied to the shaft and thrust bearing means for receiving a thrust load applied to the shaft are provided as the bearing means, and a retaining member for the shaft and a space around the retaining member are secured. And a second member formed as a separate member from the first member for the lubricating oil seal is provided,
The rotary drive device, wherein the radial bearing means, the first member, and the second member are held by the housing member.
前記ハウジング部材に高分子材料を用いた
ことを特徴とする回転駆動装置。The rotary drive device according to claim 8,
A rotary drive device, wherein a polymer material is used for the housing member.
前記ラジアル軸受手段として動圧流体軸受を用いた
ことを特徴とする回転駆動装置。The rotary drive device according to claim 9,
A rotary drive device using a hydrodynamic bearing as the radial bearing means.
前記スラスト軸受手段として、前記軸の端面を曲面状に形成してこれを前記第二の部材に接触させた構成を有する
ことを特徴とする回転駆動装置。The rotation drive device according to claim 9,
A rotary drive device, wherein the thrust bearing means has a configuration in which an end surface of the shaft is formed into a curved surface and is brought into contact with the second member.
前記軸のうち、前記潤滑油シール用の部材との間で空隙を形成する部分がテーパー状とされ、該軸に沿って内部に近づくにつれて軸径が大きくなるようにした
ことを特徴とする回転駆動装置。The rotary drive device according to claim 8,
A portion of the shaft that forms a gap between the lubricating oil sealing member and the member for tapering is tapered, and the shaft diameter increases along the axis toward the interior. Drive.
前記スラスト軸受手段として、前記抜け止め部材及び前記第二の部材を用いて動圧流体軸受を構成した
ことを特徴とする回転駆動装置。The rotation drive device according to claim 9,
A rotary drive device comprising a hydrodynamic bearing using the retaining member and the second member as the thrust bearing means.
Priority Applications (9)
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|---|---|---|---|---|
| JP2006214543A (en) * | 2005-02-04 | 2006-08-17 | Ntn Corp | Dynamic-pressure bearing device |
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2003
- 2003-02-28 JP JP2003053231A patent/JP2004263754A/en active Pending
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