专利名称：动压轴承装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及通过在轴承间隙产生的流体(润滑流体)的动压作用，非接触支承旋转构件的动压轴承装置。该轴承装置适用于信息设备例如HDD、FDD等磁盘装置、CD-ROM、CD-R/RW、DVD-ROM/RAM等光盘装置、MD、MO等光磁盘装置等的主轴电动机、激光打印机(LBP)的多边扫描器(polygon scanner)电动机、或电气设备例如轴流风扇等的小型电动机用。
背景技术：
在上述各种电动机中，除高旋转精度外，还谋求高速化、低成本化、低噪声化等。作为决定这些要求性能的构成要素之一，有支承该电动机的主轴的轴承，近年来，作为此种轴承，一直在研究使用具有上述要求性能优异的特性的动压轴承，或实际使用了该动压轴承。
例如，在装入HDD等盘驱动装置的主轴电动机中的动压轴承装置中，设置在径向方向非接触支承轴构件的径向轴承部、和在推力方向非接触支承轴构件的推力轴承部，作为径向轴承部，采用在轴承套筒的内周面或轴构件的外周面设有动压产生用的槽(动压槽)的动压轴承。作为推力轴承部，例如采用在轴构件的凸缘部的两端面、或与此对置的面(轴承套筒的端面、或固定在壳体上的推力构件的端面等)设有动压槽的动压轴承(例如，参照专利文献1～2)。或者，作为推力轴承部，有时也采用通过推力板来接触支承轴构件的一端面这一结构的轴承(所谓枢轴轴承)(例如，参照专利文献2的图4)。
通常，轴承套筒固定在壳体的内周的规定位置，另外，为防止注入到壳体的内部空间的流体(例如，润滑油)泄漏到外部，多在壳体的开口部配设密封构件。在密封构件的内周面和轴构件的外周面之间形成密封空间，该密封空间的容积设定为比充满到壳体的内部空间的润滑油因在使用温度范围内的热膨胀·收缩而容积变化的量大。因此，即使在有伴随温度变化的润滑油的容积变化时，润滑油的油面也始终维持在密封空间内(参照专利文献1)。
专利文献1日本特开2003-65324号公报专利文献2日本特开2003-336636号公报如上所述，在以往的动压轴承装置中，在固定于壳体的开口部上的密封构件的内周面和轴构件的外周面之间形成有密封空间，但如果要在该密封空间具有吸收伴随温度变化的润滑油的容积变化量的功能，则需要比较大地确保密封空间(密封构件)的轴向尺寸。因此，在设计上，需要在壳体的内部，使轴承套筒的轴向中心位置相对地下降到壳体的底部侧，由此，径向轴承部的轴承中心和旋转体重心的间隔距离变大，因使用条件等，可能引起相对于转矩载荷的负荷能力不足的情况。另外，在将推力轴承部设置于轴构件的凸缘部的两侧的结构中，由于两推力轴承部间的轴向距离比较小，所以正因如此有推力轴承部形成的转矩载荷的负荷能力降低的倾向。尤其，在用于盘驱动装置的动压轴承装置的情况下，由于随着转子(组装有转子枢毂、转子磁铁、盘、接线板等的旋转体)的旋转，对轴构件作用比较大的转矩载荷，所以耐转矩载荷性是重要的特性。
另外，在此种动压轴承装置中，由于推力轴承部的推力轴承间隙受部件精度或组装精度等的影响，所以难保证在期望值，因而现状是不得不进行复杂的组装作业。
发明内容
本发明的目的是，在此种动压轴承装置中，能够减小上述密封空间的轴向尺寸，由此提高动压轴承装置对转矩载荷的负荷能力，或使动压轴承装置的轴向尺寸紧凑。
本发明的另一目的是，提高推力轴承部形成的转矩载荷的负荷能力。
本发明的又一目的是，提供一种能够简易且高精度地设定此种动压轴承装置的推力轴承间隙的方法。
为解决上述问题，本发明提供一种动压轴承装置，其具备壳体、固定在壳体的内部的轴承套筒、相对于壳体及轴承套筒相对旋转的轴构件、位于壳体的一端部侧的密封构件、和通过在轴承套筒和轴构件之间的径向轴承间隙产生的流体的动压作用而在径向方向上非接触支承轴构件的径向轴承部，其中，密封构件设在轴构件上，在密封构件的外周面侧具有密封空间。
此处，作为上述流体(润滑流体)，除润滑油(或润滑脂)、磁性流体等液体外，还可以采用空气等气体。
根据上述结构，由于在设于轴部上的密封构件的外周面和壳体的一端部的内周面之间设有密封空间，所以在密封空间内确保可吸收伴随充满到壳体的内部空间的润滑油的温度变化的容积变化量时，可比以往减小密封空间(密封构件)的轴向尺寸。因此，在壳体的内部，能够比以往相对靠近壳体的一端部侧而设定轴承套筒的轴向中心位置(比以往靠近壳体的一端部侧而配置轴承套筒，或比以往增大轴承套筒的轴向尺寸)，由此，能够减小径向轴承部的轴承中心和旋转体重心的间隔距离，从而提高对转矩载荷的负荷能力。另外，在比以往靠近壳体的一端部侧而配置轴承套筒时，能够比以往减小动压轴承装置的轴向尺寸。
另外，为解决上述问题，本发明提供一种动压轴承装置，其具备壳体、固定在壳体的内部的轴承套筒、相对于壳体及轴承套筒相对旋转的轴构件、位于壳体的一端部侧的密封构件、和通过在轴承套筒和轴构件之间的径向轴承间隙产生的流体的动压作用而在径向方向上非接触支承轴构件的径向轴承部，其中，轴构件具有插入轴承套筒的内周面的轴部、和设在轴部上的凸缘部，密封构件固定在轴构件上，在密封构件的外周面侧形成有密封空间，在密封构件的一端面和与之对置的轴承套筒的一端面之间设有第1推力轴承部，第1推力轴承部通过在推力轴承间隙产生的流体的动压作用而在推力方向上非接触支承密封构件及轴构件，在凸缘部的一端面和与之对置的轴承套筒的另一端面之间设有第2推力轴承部，第2推力轴承部通过在推力轴承间隙产生的流体的动压作用而在推力方向上非接触支承轴构件。
除上述效果外，由于第1推力轴承部和第2推力轴承部设置为从轴向两侧夹入轴承套筒，所以与在凸缘部的两侧设有推力轴承部的结构相比，两推力轴承部间的轴向间隔距离变大，正因如此，推力轴承部形成的转矩载荷的负荷能力变高。
密封构件对轴构件的固定可以通过粘接、粘接和压入的并用、熔敷(超声波熔敷)等适当的固定方法进行。在作为固定方法而采用粘接(或粘接和压入的并用)时，也可以在密封构件及轴构件中的至少一方的粘接部位设置填充胶粘剂的凹部。该凹部可以以圆周槽的方式设置，或也可以在圆周方向的1处或多处以凹坑状的方式设置。通过胶粘剂也填充在粘接部位的凹部并固化，密封构件对轴构件的固定强度提高。
在上述结构中，密封空间的宽度(半径方向尺寸)可以在轴向上均匀，但从提高密封性的观点考虑，优选密封空间具有朝壳体内部方向逐渐缩小的锥形状。即，如果密封空间具有上述的锥形状，则密封空间内的流体被毛细管力朝密封空间变窄的方向(壳体的内部方向)拉入。因此，有效地防止流体从壳体内部向外部的漏出。作为实现如此的结构的机构，具有在密封构件的外周面形成朝壳体的外部方向逐渐缩径的锥面的机构；和在经由密封空间与密封构件的外周面对置的面，例如在壳体的一端部的内周面形成朝壳体的外部方向逐渐扩径的锥面的机构。尤其，根据前者的机构，由于通过密封构件与轴构件一同旋转，除上述毛细管力形成的拉入作用外，还可得到旋转时的离心力形成的拉入作用(所谓的离心力密封)，所以更加有效地防止流体从壳体内部向外部漏出。
另外，为解决上述问题，本发明提供一种动压轴承装置，其具备壳体、固定在壳体的内部的轴承套筒、相对于壳体及轴承套筒相对旋转的轴构件、位于壳体的一端部侧的密封构件、和通过在轴承套筒和轴构件之间的径向轴承间隙产生的流体的动压作用而在径向方向上非接触支承轴构件的径向轴承部，其中，密封构件设在轴构件上，密封构件的一端面经由推力轴承间隙与轴承套筒的一端面对置，密封构件的外周面具备朝壳体的外部方向逐渐缩径且面临密封空间的锥面。
在具备以上结构的动压轴承装置中，径向轴承部可由设有人字形状或螺旋形状等在轴向上倾斜的形状的动压槽动压轴承、使径向轴承间隙在圆周方向的一方或双方上楔状地缩小的动压轴承(多圆弧轴承)、在圆周方向上按规定间隔设有多个轴向槽形状的动压槽的动压轴承(阶梯式轴承)构成。
具备以上的结构的动压轴承装置能够优选用作信息设备，例如盘装置等所用的主轴电动机用的动压轴承装置。
另外，为解决上述问题，本发明提供一种动压轴承装置的制造方法，所述动压轴承装置具备壳体；轴承套筒，其固定在壳体的内部；轴构件，其具有插入在轴承套筒的内周面的轴部、及设在轴部上的凸缘部；密封构件，其固定在轴构件上；径向轴承部，其通过在轴承套筒的内周面和轴构件的外周面之间的径向轴承间隙产生流体的动压作用而在径向方向上非接触支承轴构件；第1推力轴承部，其通过在密封构件的一端面和轴承套筒的一端面之间的推力轴承间隙产生的流体的动压作用而在推力方向上非接触支承密封构件及轴构件；和第2推力轴承部，其通过在凸缘部的一端面和轴承套筒的另一端面之间的推力轴承间隙产生的流体的动压作用而在推力方向上非接触支承轴构件，所述动压轴承装置的制造方法包括以下工序将轴构件的轴部插入轴承套筒的内周面，并且在轴部装配密封构件，由此，将轴承套筒夹装在密封构件的一端面和凸缘部的一端面之间的工序；在所述工序后，调整轴部和密封构件的轴向相对位置，在轴承套筒和密封构件的一端面及凸缘部的一端面之间，形成与第1推力轴承部及第2推力轴承部的推力轴承间隙的合计量相当的量的间隙的工序；在所述工序后，将密封构件固定在轴部上的工序；在壳体的内部收容通过所述工序组装的、包括轴承套筒、轴构件及密封构件的组装体的工序。
根据上述结构，由于在预组装轴承套筒、轴构件及密封构件的阶段设定推力轴承间隙，所以能够简易且高精度地设定推力轴承间隙。而且，在设定了推力轴承间隙后，如果将包括轴承套筒、轴构件及密封构件的组装体收容于壳体的内部，则构件相互间的组装作业结束，所以还可简洁化组装作业。
(发明效果)根据本发明，能够提高动压轴承装置对转矩载荷的负荷能力，或能够使动压轴承装置的轴向尺寸紧凑。因此，能够实现具备该动压轴承装置的信息设备，例如盘装置所用的主轴电动机的小型化。
另外，根据本发明，能够提高推力轴承部形成的转矩载荷的负荷能力。
进而，根据本发明，能够简易且高精度地设定此种动压轴承装置的推力轴承间隙。
图1是装入有本发明的实施方式的动压轴承装置的信息设备用主轴电动机的剖面图；图2是表示第1实施方式的动压轴承装置的剖面图；图3是轴承套筒的剖面图，是表示下侧端面和上侧端面的图；图4是表示组装工序的图；图5是表示组装工序的图；图6是表示组装工序的图；图7是表示第2实施方式的动压轴承装置的剖面图；图8是表示第3实施方式的动压轴承装置的剖面图；图9是轴承套筒的剖面图，是表示下侧端面的图；图10是从上方观察壳体而得到的图；图11是表示径向轴承部的其它例的剖面图；图12是表示径向轴承部的其它例的剖面图；图13是表示径向轴承部的其它例的剖面图；图14是表示径向轴承部的其它例的剖面图。
图中1、21、31-动压轴承装置，2-轴构件，7-壳体，8-轴承套筒，8a-内周面，8b-上侧端面，8c-下侧端面，9-密封构件，9a-外周面，9a1-锥面，R1、R2-径向轴承部，T1、T2-推力轴承部，S-密封空间。
具体实施例方式
以下，参照
本发明的实施方式。
图1是概念表示装入有本实施方式的动压轴承装置(流体动压轴承装置)1的信息设备用主轴电动机的一结构例。该主轴电动机用于HDD等盘驱动装置，且具备非接触支承轴构件2并确保其旋转自如的动压轴承装置1、安装轴构件2上的转子(盘枢毂)3、及例如经由半径方向的间隙而对置的定子线圈4和转子磁铁5。定子线圈4安装在托架6的外周，转子磁铁5安装在盘枢毂3的内周。动压轴承装置1的壳体7装配在托架6的内周。在盘枢毂3上保持一张或多张磁盘等盘D。如果向定子4通电，则转子磁铁5通过定子线圈4和转子磁铁5之间的电磁力而旋转，由此，盘枢毂3及轴构件2一体地旋转。
图2表示第1实施方式的动压轴承装置1。该动压轴承装置1以壳体7、固定在壳体7上的轴承套筒8、轴构件2、和固定在轴构件2上的密封构件9为构成部件而构成。
在轴承套筒8的内周面8a和轴构件2的轴部2a的外周面2a1之间，在轴向间隔地设置第1径向轴承部R1和第2径向轴承部R2。另外，在轴承套筒8的上侧端面8b和密封构件9的下侧端面9b之间设置第1推力轴承部T1，在轴承套筒8的下侧端面8c和轴构件2的凸缘部2b的上侧端面2b1之间设置第2推力轴承部T2。另外，为便于说明，以壳体7的底部7b一侧为下侧，并以壳体7的开口部一侧(与底部7b相反的侧)为上侧，而进行说明。
壳体7例如通过注射成形树脂材料而形成为有底筒状，且具备圆筒状的侧部7a、和在侧部7a的下端一体地设置的底部7b。另外，在从底部7b的内底面沿轴向上方离开规定尺寸的位置一体地形成有台阶部7d。
形成壳体的树脂主要是热塑性树脂，例如，作为非晶性树脂，可以采用聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚苯砜(PPSU)、聚醚酰胺(PEI)等，作为结晶性树脂，可以采用液晶聚合物(LCP)、聚醚醚酮(PEEK)、聚丁烯对酞酸盐(PBT)、聚苯硫醚(PPS)等。另外，填充在上述树脂中的填充材的种类也不特别限定，例如，作为填充材，可以采用玻璃纤维等纤维状填充材、钛酸钾等晶须状填充材、云母等鳞片状填充材、碳纤维、碳黑、石墨、碳纳米材料、金属粉末等纤维状或粉末状的导电性填充材。这些填充材可以单独使用，也可以混合二种以上地使用。在本实施方式中，作为形成壳体7的材料，采用在作为结晶性树脂的液晶聚合物(LCP)中配合了2～8wt％的作为导电性填充材的碳纤维或碳纳米管而成的树脂材料。
轴构件2例如由不锈钢等金属材料形成，或为金属和树脂的混合结构，且具备轴部2a、和在轴部2a的下端一体或与其另成一体地设置的凸缘部2b。另外，在本实施方式中，在固定密封构件9的、轴部2a的外周面2a1的规定位置形成有凹部例如圆周槽2a2。
轴承套筒8用由烧结金属构成的多孔质体、尤其以铜为主成分的烧结金属的多孔质体形成为圆筒状，固定在壳体7的内周面7c的规定位置。还有，并不限定于烧结金属，也可以由不是多孔质体的其它金属材料，例如由黄铜等软质金属形成轴承套筒8。
在轴承套筒8的内周面8a，在轴向间隔地设置成为第1径向轴承部R1和第2径向轴承部R2的径向轴承面的上下2个区域，在该2个区域上，分别形成例如图3所示的人字形状的动压槽8a1、8a2。上侧的动压槽8a1相对于轴向中心m(上下的倾斜槽间区域的轴向中央)形成为轴向非对称，轴向中心m的上侧区域的轴向尺寸X1大于下侧区域的轴向尺寸X2。另外，在轴承套筒8的外周面8d，遍及轴向全长地形成1或多根轴向槽8d1。在此例中，圆周方向等间隔地形成有3根轴向槽8d1。
在成为第1推力轴承部T1的推力轴承面的、轴承套筒8的上侧端面8b，形成例如图3所示的螺旋形状的动压槽8b1。同样，在成为第2推力轴承部T2的推力轴承面的、轴承套筒8的下侧端面8c面，形成例如图3所示的螺旋形状的动压槽8c1。
密封构件9例如由黄铜等软质金属材料或其它金属材料、或树脂材料形成为环状，且例如用胶粘剂固定在轴部2a的外周面2a1的规定位置。在轴构件2的旋转时，密封构件9的下侧端面9b经由规定的推力轴承间隙与轴承套筒8的上侧端面8b对置，构成第1推力轴承部T1。另外，在密封构件9的外周面9a与壳体7的上端部(开口部)内周面7a1之间形成具有规定的容积的密封空间S。由于在密封构件9的外周面9a侧形成有密封空间S，因此当在密封空间S中确保能吸收伴随充满在壳体7的内部空间的流体的温度变化的容积变化量的容积时，能够比以往减小密封空间S(密封构件9)的轴向尺寸。因此，例如，能够比以往增大轴承套筒8的轴向长度，使第1径向轴承部R1的动压槽8a1的轴向中心m转移到上侧端面8b侧，或比以往缩小轴承套筒8的轴向尺寸。根据前者，由于第1径向轴承部R1的动压槽8a1的轴向中心m和第2径向轴承部R2的动压槽8a2的轴向中心的轴向间隔距离变大，所以能够提高对转矩载荷的负荷能力。另一方面，根据后者，能够比以往减小动压轴承装置的轴向尺寸。
在本实施方式中，密封构件9的外周面9a具备朝壳体7的外部方向逐渐缩径的锥面9a1，因此，密封空间S呈朝壳体7的内部方向逐渐缩小的锥形状。在轴构件2的旋转时，密封空间S内的流体被毛细管力形成的拉入作用、和旋转时的离心力形成的拉入作用，朝密封空间S变窄的方向(壳体的内部方向)拉入。由此，有效地防止润滑油从壳体7的内部漏出。
本实施方式的动压轴承装置1例如按以下的工序组装。
首先，装配轴构件2、轴承套筒8、和密封构件9。例如，如图4所示，在载置于基座10的上面的轴构件2的轴部2a上装配轴承套筒8，使轴承套筒8的下侧端面8c与凸缘部2b的上侧端面2b1接触。然后，在轴部2b上涂敷胶粘剂，例如热固化性胶粘剂后，在轴部2a上装配密封构件9，使密封构件9的下侧端面9b与轴承套筒8的上侧端面8b接触。由此，形成轴承套筒8被夹装在密封构件9的下侧端面9b和凸缘部2b的上侧端面2b1之间的状态。
接着，设定推力轴承间隙。推力轴承间隙的设定通过调整轴构件2和密封构件9的轴向相对位置进行。例如，从上述的状态，即，使轴承套筒8的下侧端面8c与凸缘部2b的上侧端面2b1接触，并且使密封构件9的下侧端面9b与轴承套筒8的上侧端面8b接触的状态(推力轴承间隙为零的状态)，使轴构件2相对于轴承套筒8及密封构件9沿轴向相对移动与第1推力轴承部T1的推力轴承间隙(设大小为δ1)和第2推力轴承部T2的推力轴承间隙(设大小为δ2)的合计量δ(＝δ1+δ2)相当的量。
具体是，例如，如图5所示，在设置有规定深度W2的台阶部11a的夹具11的上面载置在上述状态下组装的组装体，轴承套筒8的下侧端面8c与夹具11的上面接触，成为凸缘部2b被收容在台阶部11a的状态。然后，在此状态下，从上方按压轴构件2，使其相对于轴承套筒8及密封构件9沿轴向相对移动规定量δ。在此种情况下，如果进行高精度的管理，使得台阶部11a的深度W2相对于凸缘部2b的轴向尺寸W1成为W2＝W1+δ，则推进轴构件2直至凸缘部2b的下侧端面2b2与台阶部11a的底面11a1接触即可，从而能够简易且高精度地设定推力轴承间隙δ(＝δ1+δ2)。因此，可简化与推力轴承间隙的设定有关的作业及装置。或者使W2＞W1+δ，管理轴构件2的轴向相对移动量，由此也能够设定推力轴承间隙δ(＝δ1+δ2)。
或者，推力轴承间隙的设定也能够通过调整密封构件9的轴向位置进行，即，使轴承套筒8的下侧端面8c与凸缘部2b的上侧端面2b1接触，以此时的轴承套筒8的上侧端面8b为基准，密封构件9的下侧端面9b以相当于上述合计量δ(＝δ1+δ2)的量，从上侧端面8b沿轴向到达间隔的位置。如此的密封构件9的轴向位置调整例如可以通过将宽度尺寸被高精度管理为与上述合计量δ相等的尺寸的衬垫，夹装在轴承套筒8的上侧端面8b和密封构件9的下侧端面9b之间，来简易且高精度地进行。
如上所述，在调整轴部2和密封构件9的轴向相对位置，并设定推力轴承间隙(δ)后，在该位置将密封构件9固定在轴部2a上。在本实施方式中，通过加热処理(烤焙)涂敷在轴部2a上的热固化性胶粘剂，将密封构件9粘接固定在轴部2a上。此时，涂敷在轴部2a上的胶粘剂也被填充在外周面2a1的圆周槽2a2内并固化，由此密封构件9对轴构件2的粘接强度提高。
接着，如图6所示，将通过上述工序组装的、由轴构件2、轴承套筒8及密封构件9构成的组装体插入壳体7的内周面7c，使轴承套筒8的下侧端面8c与壳体7的台阶部7d接触，在此种状态下，将轴承套筒8的外周面8d固定在壳体7的内周面7c上。轴承套筒8对壳体7的固定可通过粘接、压入、粘接和压入的并用、熔敷(超声波熔敷等)等适当的方法进行。还有，在该图中，放大表示了δ的大小。
如果如上所述结束组装，则成为轴构件2的轴部2a插入轴承套筒8的内周面8a，且凸缘部2b收容在轴承套筒8的下侧端面8c和壳体7的底部7b的内底面之间的空间部的状态。另外，在密封构件9的外周面9a和壳体7的上端部内周面7a1之间，形成具有规定的容积的密封空间S。其后，作为流体例如使润滑油充满被密封构件9密封的壳体7的内部空间，包括轴承套筒8的内部气孔。润滑油的油面，通常维持在密封空间S的范围内。
在轴构件2的旋转时，成为轴承套筒8的内周面8a的径向轴承面的区域(上下2处的区域)分别经由径向轴承间隙与轴部2a的外周面2a1对置。另外，成为轴承套筒8的上侧端面8b的推力轴承面的区域经由推力轴承间隙与密封构件9的下侧端面9b对置，成为轴承套筒8的下侧端面8c的推力轴承面的区域经由推力轴承间隙与凸缘部2b的上侧端面2b1对置。而且，随着轴构件2的旋转，在上述径向轴承间隙产生润滑油的动压，轴构件2的轴部2a被形成在上述径向轴承间隙内的润滑油的油膜在径向方向上非接触支承并被确保旋转自如。由此，构成在径向方向上非接触支承轴构件2并确保其旋转自如的第1径向轴承部R1和第2径向轴承部R2。同时，在上述推力轴承间隙产生润滑油的动压，轴构件2及密封构件9被形成在上述推力轴承间隙内的润滑油的油膜在推力方向上非接触支承并被确保旋转自如。由此，构成在推力方向上非接触支承轴构件2并确保其旋转自如的第1推力轴承部T1和第2推力轴承部T2。由于第1推力轴承部T1的推力轴承间隙(δ1)和第2推力轴承部T2的推力轴承间隙(δ2)在上述的组装工序中作为δ＝δ1+δ2而被高精度地管理，因此可得到稳定的推力轴承功能。
另外，如上所述，第1径向轴承部R1的动压槽8a1相对于轴向中心m形成为轴向非对称，轴向中心m的上侧区域的轴向尺寸X1大于下侧区域的轴向尺寸X2(参照图3)。因此，在轴构件2的旋转时，就动压槽8a1形成的润滑油的拉入力(抽取力)而言，上侧区域与下侧区域相比相对变大。而且，通过该拉入力的差压，充满在轴承套筒8的内周面8a和轴部2a的外周面2a1之间的间隙内的润滑油流动到下方，在第2推力轴承部T2的推力轴承间隙→轴向槽8d1→第1推力轴承部T1的推力轴承间隙这一路径中循环，并再次被拉入第1径向轴承部R1的径向轴承间隙。如此，通过构成为润滑油在壳体7的内部空间中流动循环，能够防止内部空间内的润滑油的压力在局部成为负压的现象，从而解决伴随负压产生而生成气泡、因生成气泡而导致润滑油泄漏或振动产生等问题。另外，即使在无论因何种理由而在润滑油中混入气泡的情况下，由于气泡在随润滑油循环时从密封空间S内的润滑油的油面(气液界面)排出到外气中，所以可更有效地防止气泡造成的不良影响。
进而，由于第1推力轴承部T1的动压槽8b1形成的润滑油向内径侧的拉入力(抽取力)也作用于第1径向轴承部R1的径向轴承间隙的润滑油，所以即使第1径向轴承部R1的上述拉入力的差压相对低，也能够确保润滑油的良好的流动循环。其结果是，能够比以往减小第1径向轴承部R1的动压槽8a1的轴向非对称，例如，能够比以往缩小动压槽8a1的上侧区域的轴向尺寸X1，使动压槽8a1的轴向中心m转移到上侧端面8b侧，或能够缩小轴承套筒8的轴向尺寸。根据前者，由于第1径向轴承部R1的动压槽8a1的轴向中心m和第2径向轴承部R2的动压槽8a2的轴向中心的轴向间隔距离变大，所以能够提高对转矩载荷的负荷能力。另一方面，根据后者，能够比以往减小动压轴承装置的轴向尺寸。
图7表示第2实施方式的动压轴承装置21。本实施方式的动压轴承装置21与上述的第1实施方式的动压轴承装置1的不同之处在于，由上侧轴承套筒81和下侧轴承套筒82构成轴承套筒，并在两者之间夹装有衬垫构件83。衬垫构件83由黄铜等软质金属材料或其它金属材料、或树脂材料形成为环状，且不具有上侧轴承套筒81或下侧轴承套筒82那样的多孔质组织。
在上侧轴承套筒81的内周面81a和轴构件2的轴部2a的外周面2a1之间设置第1径向轴承部R1，在下侧轴承套筒82的内周面82a和轴部2a的外周面2a1之间设置第2径向轴承部R2。另外，在上侧轴承套筒81的上侧端面81b和密封构件9的下侧端面9b之间设置第1推力轴承部T1，在下侧轴承套筒82的下侧端面82c和轴构件2的凸缘部2b的上侧端面2b1之间设置第2推力轴承部T2。还有，在上侧轴承套筒81的下侧端面形成有用于与下侧轴承套筒82识别的环状槽(V槽)。另外，在上侧轴承套筒81的外周面81d、下侧轴承套筒82的外周面82d、衬垫构件83的外周面分别遍及轴向全长形成1或多根轴向槽81d1、82d1、83d。这些轴向槽81d1、82d1、83d通过使圆周方向的相位一致而形成，且在轴向上相互连通。
由于在上侧轴承套筒81和下侧轴承套筒82之间夹装有不具有多孔质组织的衬垫构件83，所以与上述的实施方式的动压轴承装置1相比，充满在壳体7的内部空间的润滑油的总油量减少(由于润滑油未浸渗在衬垫构件83的内部)。另一方面，由于伴随润滑油的热膨胀·收缩的容积变化量与充满在壳体7的内部空间的润滑油的总油量成比例，所以能够以总油量减少的量，减小密封空间S的容积。因此，本实施方式的动压轴承装置21可更加减小密封空间S(密封构件9)的轴向尺寸。由于其它事项按照第1实施方式进行，因此省略重复的说明。
图8表示第3实施方式的动压轴承装置31。本实施方式的动压轴承装置31与上述的第1实施方式的动压轴承装置1的不同之处在于，将第1推力轴承部T1设在轴承套筒8的下侧端面8c和轴构件2的凸缘部2b的上侧端面2b1之间，并将第2推力轴承部T2设在壳体7的底部7b的内底面7b1和凸缘部2b的下侧端面2b2之间。
如图10所示，在成为第2推力轴承部T2的推力轴承面的、底部7b的内底面7b1，例如形成螺旋形状的动压槽7b2。该动压槽7b2是在壳体7的注射成形时成形的。即，预先在成形壳体7的成形模的需要部位(成形内底面7b1的部位)加工用于成形动压槽7b2的槽模，在壳体7的注射成形时将上述槽模的形状复制在壳体7的内底面7b1上，由此能够与壳体7的成形同时地成形动压槽7b2。另外，在从内底面(推力轴承面)7b1向轴向上方离开规定尺寸x的位置一体地形成有台阶部7d。
另外，如图9所示，在成为第1推力轴承部T1的推力轴承面的、轴承套筒8的下侧端面8c，例如如图3(b)所示，形成螺旋形状的动压槽8c1。在轴承套筒8的上侧端面8b未形成动压槽。轴承套筒8的上侧端面8b经由比推力轴承间隙大的间隙与密封构件9的下侧端面9b对置。
第1推力轴承部T1的推力轴承间隙(设为δ1)和第2推力轴承部T2的推力轴承间隙(设为δ2)可以通过从壳体7的内底面7b1到台阶部7d的轴向尺寸x、和轴构件2的凸缘部2b的轴向尺寸(设为w)，作为x-w＝δ1+δ2而高精度地管理。
还有，在第3实施方式中，在由所谓枢轴轴承构成第2推力轴承部T2时，轴构件2使用不具有凸缘部2b的方式(直线形状)的构件。在此种情况下，也能够在轴构件2的轴部2a上一体地形成密封构件9。由于其它事项按照第1实施方式进行，因此省略重复的说明。
在以上的实施方式中，作为径向轴承部R1、R2及推力轴承部T1、T2，例示了通过人字形状或螺旋形状的动压槽产生润滑油的动压作用的结构，但本发明并不限定于此。
例如，作为径向轴承部R1、R2，也可以采用所谓阶梯式(step)轴承或多圆弧轴承。
图11表示由阶梯式轴承构成了径向轴承部R1、R2的一方或双方时的一例。在此例中，在成为轴承套筒8的内周面8a的径向轴承面的区域，在圆周方向上按规定间隔设置有多个轴向槽形状的动压槽8a3。
图12表示由多圆弧轴承构成了径向轴承部R1、R2的一方或双方时的一例。在此例中，成为轴承套筒8的内周面8a的径向轴承面的区域由3个圆弧面8a4、8a5、8a6构成(所谓3圆弧轴承)。3个圆弧面8a4、8a5、8a6的曲率中心分别从轴承套筒8(轴部2a)的轴中心O等距离地偏移。在被3个圆弧面8a4、8a5、8a6区分的各区域，径向轴承间隙具有相对于圆周方向的两方向，分别楔状地逐渐缩小的形状。因此，如果轴承套筒8和轴部2a相对旋转，则根据该相对旋转的方向，径向轴承间隙内的润滑油被压入楔状地缩小的最小间隙侧，从而其压力上升。轴承套筒8和轴部2a通过如此的润滑油的动压作用而非接触支承。还有，在3个圆弧面8a4、8a5、8a6的相互间的分界部也可以形成被称为分离槽的、更深的轴向槽。
图13表示由多圆弧轴承构成了径向轴承部R1、R2的一方或双方时的其它例。在此例中，成为轴承套筒8的内周面8a的径向轴承面的区域由3个圆弧面8a7、8a8、8a9构成(所谓3圆弧轴承)，但在由3个圆弧面8a7、8a8、8a9区分的各区域，径向轴承间隙具有相对于圆周方向的一方向，分别楔状地逐渐缩小的形状。如此结构的多圆弧轴承有时也被称为锥轴承。另外，在3个圆弧面8a7、8a8、8a9的相互间的分界部形成有被称为分离槽的、更深的轴向槽8a10、8a11、8a12。因此，如果轴承套筒8和轴部2a在规定方向上相对旋转，则径向轴承间隙内的润滑油被压入楔状地缩小的最小间隙侧，从而其压力上升。轴承套筒8和轴部2a通过如此的润滑油的动压作用而非接触支承。
图14表示由多圆弧轴承构成了径向轴承部R1、R2的一方或双方时的其它例。在此例中，在图10所示的结构中，3个圆弧面8a7、8a8、8a9的最小间隙侧的规定区域θ分别由以轴承套筒8(轴部2a)的轴中心O为曲率中心的同心的圆弧构成。因此，在各规定区域θ，径向轴承间隙(最小间隙)一定。如此构成的多圆弧轴承有时也被称为锥·平面轴承。
以上各例的多圆弧轴承是所谓的3圆弧轴承，但并不限定于此，也可以采用所谓的4圆弧轴承、5圆弧轴承、及由6圆弧以上的数目的圆弧面构成的多圆弧轴承。另外，在由阶梯式轴承或多圆弧轴承构成径向轴承部时，如径向轴承部R1、R2那样，除形成为在轴向间隔地设置有2个径向轴承部的结构以外，也可以形成为遍及轴承套筒8的内周面8a的上下区域而设置有1个径向轴承部的结构。
另外，推力轴承部T1、T2的一方或双方例如也能够由在成为推力轴承面的区域，在圆周方向上按规定间隔设置有多个半径方向槽形状的动压槽的、所谓阶梯式轴承、所谓波型轴承(阶梯型成为波型的轴承)等构成。
在以上的实施方式中，作为充满动压轴承装置1的内部，并在轴承套筒8和轴构件2之间的径向轴承间隙或轴承套筒8和轴构件2及密封构件9之间的推力轴承间隙产生动压的流体，例示了润滑油，但除此以外，也可以使用可在各轴承间隙产生动压的流体，例如空气等气体或磁性流体等。
进而，在以上的实施方式中，例示了在轴承套筒8的内周面8a形成径向轴承面时的情况，但也能够在经由径向轴承间隙而对置的面，即轴部2a的外周面2a1形成。进而，例示了在轴承套筒的端面8b、8c形成具有动压槽的推力轴承面的情况，但也能够在经由推力轴承间隙而对置的面，即密封构件9的下侧端面9b及轴构件2的凸缘部2b的上侧端面2b1形成。
权利要求
1.一种动压轴承装置，其具备壳体、固定在该壳体的内部的轴承套筒、相对于所述壳体及轴承套筒相对旋转的轴构件、位于所述壳体的一端部侧的密封构件、和通过在所述轴承套筒和所述轴构件之间的径向轴承间隙产生的流体的动压作用而在径向方向上非接触支承所述轴构件的径向轴承部，其特征在于，所述密封构件设在所述轴构件上，在所述密封构件的外周面侧具有密封空间。
2.一种动压轴承装置，其具备壳体、固定在该壳体的内部的轴承套筒、相对于所述壳体及轴承套筒相对旋转的轴构件、位于所述壳体的一端部侧的密封构件、和通过在所述轴承套筒和所述轴构件之间的径向轴承间隙产生的流体的动压作用而在径向方向上非接触支承所述轴构件的径向轴承部，其特征在于，所述轴构件具有插入所述轴承套筒的内周面的轴部、和设在该轴部上的凸缘部，所述密封构件固定在所述轴构件上，在所述密封构件的外周面侧形成有密封空间，在所述密封构件的一端面和与之对置的所述轴承套筒的一端面之间设有第1推力轴承部，该第1推力轴承部通过在推力轴承间隙产生的流体的动压作用而在推力方向上非接触支承所述密封构件及轴构件，在所述凸缘部的一端面和与之对置的所述轴承套筒的另一端面之间设有第2推力轴承部，该第2推力轴承部通过在推力轴承间隙产生的流体的动压作用而在推力方向上非接触支承所述轴构件。
3.如权利要求1或2所述的动压轴承装置，其特征在于，在所述密封构件的外周面形成有朝所述壳体的外部方向逐渐缩径的锥面。
4.如权利要求1或2所述的动压轴承装置，其特征在于，所述密封构件由胶粘剂固定在所述轴构件上，在所述密封构件及所述轴构件中的至少一方的粘接部位设有填充胶粘剂的凹部。
5.一种动压轴承装置，其具备壳体、固定在该壳体的内部的轴承套筒、相对于所述壳体及轴承套筒相对旋转的轴构件、位于所述壳体的一端部侧的密封构件、和通过在所述轴承套筒和所述轴构件之间的径向轴承间隙产生的流体的动压作用而在径向方向上非接触支承所述轴构件的径向轴承部，其特征在于，所述密封构件设在所述轴构件上，所述密封构件的一端面经由推力轴承间隙与所述轴承套筒的一端面对置，所述密封构件的外周面具备朝所述壳体的外部方向逐渐缩径且面临密封空间的锥面。
6.如权利要求1～5中任意一项所述的动压轴承装置，其特征在于，所述径向轴承部具有作为动压产生机构的动压槽。
7.如权利要求1～6中任意一项所述的动压轴承装置，其特征在于，所述径向轴承部由多圆弧轴承构成。
8.一种盘装置的主轴电动机，其具备如权利要求1～7中任意一项所述的动压轴承装置。
9.一种动压轴承装置的制造方法，所述动压轴承装置具备壳体；轴承套筒，其固定在该壳体的内部；轴构件，其具有插入在该轴承套筒的内周面的轴部、及设在该轴部上的凸缘部；密封构件，其固定在该轴构件上；径向轴承部，其通过在所述轴承套筒的内周面和所述轴构件的外周面之间的径向轴承间隙产生流体的动压作用而在径向方向上非接触支承所述轴构件；第1推力轴承部，其通过在所述密封构件的一端面和所述轴承套筒的一端面之间的推力轴承间隙产生的流体的动压作用而在推力方向上非接触支承所述密封构件及轴构件；和第2推力轴承部，其通过在所述凸缘部的一端面和所述轴承套筒的另一端面之间的推力轴承间隙产生的流体的动压作用而在推力方向上非接触支承所述轴构件，所述动压轴承装置的制造方法的特征在于，包括以下工序将所述轴构件的轴部插入所述轴承套筒的内周面，并且在所述轴部装配所述密封构件，由此，将所述轴承套筒夹装在所述密封构件的一端面和所述凸缘部的一端面之间的工序；在所述工序后，调整所述轴部和所述密封构件的轴向相对位置，在所述轴承套筒和所述密封构件的一端面及凸缘部的一端面之间，形成与所述第1推力轴承部及第2推力轴承部的推力轴承间隙的合计量相当的量的间隙的工序；在所述工序后，将所述密封构件固定在所述轴部上的工序；在所述壳体的内部收容通过所述工序组装的、包括所述轴承套筒、所述轴构件及所述密封构件的组装体的工序。
全文摘要
能够减小密封空间的轴向尺寸。密封构件(9)固定在轴部(2a)的外周面(2a1)的规定位置。在轴构件(2)的旋转时，密封构件(9)的下侧端面(9b)经由规定的推力轴承间隙与轴承套筒(8)的上侧端面(8b)对置，构成第2推力轴承间隙(T2)。另外，在密封构件(9)的外周面(9a)与壳体(7)的上端部内周面(7a1)之间形成具有规定的容积的密封空间(S)。
文档编号F16C33/14GK1946944SQ20058001223
公开日2007年4月11日 申请日期2005年4月7日 优先权日2004年4月9日
发明者水谷敏幸 申请人:Ntn株式会社