專利名稱：軸承單元以及使用該軸承單元的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可旋轉(zhuǎn)地支承軸的軸承單元以及使用該軸承單元的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。
本申請(qǐng)案是以在日本國于2003年8月25日申請(qǐng)的日本發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?003-300529、2003年2月28日申請(qǐng)的日本發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?003-053231、以及2003年1月10日申請(qǐng)的日本發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?003-004928為基礎(chǔ)要求優(yōu)先權(quán)的，在本申請(qǐng)案中引用了這些申請(qǐng)案。
背景技術(shù)：
軸承單元可旋轉(zhuǎn)地支承軸，該軸承單元例如設(shè)置在風(fēng)扇馬達(dá)等旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置中。
這種結(jié)構(gòu)的軸承單元的軸的形狀為I字形(也稱作直線型)，使用潤滑油使之可旋轉(zhuǎn)地進(jìn)行支承。具體地說，有日本發(fā)明專利第3265906號(hào)公報(bào)所記載的例子。該公報(bào)所記載的軸承單元540具有圖1所示的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，該軸承單元540以向心軸承542和推力軸承543可旋轉(zhuǎn)地支承軸541。向心軸承542由保持部件544支承；推力軸承543由底板545支承。軸541上安裝有軸脫落防止部件546。
這種軸承單元540由于其結(jié)構(gòu)上的原因而不能最后插裝軸脫落防止部件546，因此，最后需要采用將推力軸承543和底板545組裝到保持部件544上去的組裝工藝。由于采用這種組裝工藝，因此，為了安裝軸541的軸脫落防止部件546，必須使軸承單元540的軸承套由保持部件544和底板545等多個(gè)部件構(gòu)成。在這種情況下，要使保持部件544和底板545二者的接合部548達(dá)到完全密封是困難的，因此，存在著填充于內(nèi)部的潤滑油發(fā)生泄漏的可能性。
此外，向心軸承542的端面547是向外露出的，從這里發(fā)生潤滑油飛濺、蒸發(fā)的可能性也很大。
如上所述，現(xiàn)有的軸承單元540因設(shè)置有軸541的軸脫落防止部件546，因此，起著將四周圍起來以防止?jié)櫥托孤?、飛濺的作用的軸承套是由多個(gè)部件構(gòu)成。因此，存在著容易從構(gòu)成軸承套的各部件的接合部發(fā)生潤滑油泄漏的問題，而且，存在著工藝復(fù)雜導(dǎo)致成本增加的問題。
作為以往提出的其它軸承單元，例如有這樣一種方案，即，支承不銹鋼等金屬制造的軸的軸承機(jī)構(gòu)中采用的是使用燒結(jié)含油軸承或動(dòng)壓流體軸承等形式的向心軸承、以及由高分子材料制成的推力軸承，以黃銅等金屬制造的軸承套部件對(duì)各軸承進(jìn)行支承，為了防止填充于向心軸承內(nèi)周部的潤滑油泄漏，設(shè)置有密封件。這種軸承單元由于是以向心軸承和推力軸承可自由旋轉(zhuǎn)地支承軸，因而可相對(duì)于軸承套部件旋轉(zhuǎn)地支承軸。
這種軸承單元必須使用潤滑油以使軸良好旋轉(zhuǎn)，而通過密封件防止?jié)櫥拖蛲庑孤?。潤滑油有可能從任何縫隙滲出而泄漏到軸承單元的外部，這成為使用壽命縮短的原因，因此，使各部件的接合部完全密封是必要的。為此，本發(fā)明人在日本發(fā)明專利申請(qǐng)2001-289568號(hào)中，提出了將金屬制造的軸承套部件與密封件之間的接合部用紫外線固化型粘接劑等進(jìn)行密封的方案，此外，在日本發(fā)明專利申請(qǐng)2002-34331號(hào)中，提出了用樹脂制造軸承套部件而將密封件一體成形的方案。
即便是這樣的軸承裝置，要維持充分的穩(wěn)定性和可靠性也是困難的。
例如，在軸承套部件和密封件為單獨(dú)部件的結(jié)構(gòu)形式中，要使二者之間實(shí)現(xiàn)完全銜接或接合是困難的，難以切實(shí)防止?jié)櫥偷男孤?。此外，將粘接劑等高分子密封材料沿接合部整周無遺漏地進(jìn)行涂布是很復(fù)雜且難度很高的作業(yè)，而且很難確認(rèn)縫隙是否完全被密封。因此，或者無法獲得足夠的可靠性，或者成本非常高。
潤滑油的泄漏將導(dǎo)致無法保證穩(wěn)定的使用壽命，是軸承單元可靠性降低的重要原因，而且，還可能對(duì)設(shè)置在軸承單元外部的部件造成不良影響(化學(xué)侵蝕現(xiàn)象等)。當(dāng)應(yīng)用于例如硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)中時(shí)，由有機(jī)材料組成的潤滑油的泄漏是產(chǎn)生變形或霧化(盤面霧化)等的原因。
而在軸承套部件與密封件二者一體成形的結(jié)構(gòu)形式中，雖然二者之間不存在縫隙，但在以軸承對(duì)軸進(jìn)行支承的狀態(tài)下成形軸承套部件時(shí)，形成于作為軸承套部件的一部分的密封部與軸之間的空隙必須很小的場(chǎng)合，要保證其精度是很困難的。例如，密封件與軸之間的空隙量的離散性將影響油面的位置(高度)，因此，若油量較多則有可能因溫度升高或壓力改變而導(dǎo)致潤滑油向外飛濺。
作為可旋轉(zhuǎn)地支承旋轉(zhuǎn)軸的另一種軸承單元，有國際公開第WO03/027521號(hào)出版物所記載的例子。這種軸承單元660如圖2所示，即使在氣壓變化或溫度變化等環(huán)境變化引起填充有粘性流體的軸承套內(nèi)的壓力發(fā)生變化的場(chǎng)合，也能夠切實(shí)防止粘性流體向軸承套外泄漏。
這種軸承單元660設(shè)有向心軸承644和推力軸承650，可旋轉(zhuǎn)地支承旋轉(zhuǎn)軸641，填充有潤滑油653，在軸承套661的外周面與將該軸承套661圍起來的外筒667的內(nèi)周面之間設(shè)置有排氣通路662。
排氣通路662是為了防止軸承單元660的軸承套661內(nèi)的空氣隨著氣壓因高度變化等原因降低而膨脹，潤滑油653向軸承單元660的外部泄漏而設(shè)置的。排氣通路662在軸承套661上例如可設(shè)置一個(gè)或多個(gè)。比如說，在這種軸承單元660中，在軸承套661的外周相隔既定角度形成有3個(gè)。排氣通路662可以簡單地在軸承套661容納有向心軸承644的狀態(tài)下與推力軸承650一起一體地外包成形時(shí)同時(shí)成形。即，即使排氣通路662具有復(fù)雜的形狀，也可以在樹脂成形出軸承套661以及推力軸承650的同時(shí)成形。
由于設(shè)置了這種排氣通路662，在將旋轉(zhuǎn)軸641插入向心軸承644中進(jìn)行安裝時(shí)，空氣可隨著其插入而排出。
在這種軸承單元660中，排氣通路662具有第1通路663和第2通路664。第1通路663是從推力軸承650附近的內(nèi)部空間665起沿軸承套661的徑向形成的通路。第1通路663的內(nèi)側(cè)與從軸承套661的底部封閉部647突出而形成的推力軸承650所在的內(nèi)部空間665相連。第1通路663的外側(cè)與第2通路664相連。第2通路664是從軸承套661的外周面露出且與軸承套661的軸向相平行地形成的。即便如上所述具有第1通路663和第2通路664那樣復(fù)雜的形狀的排氣通路662，也能夠簡單地在成形出合成樹脂制的軸承套661和推力軸承650的同時(shí)成形。
作為軸承單元660，由于如上所述設(shè)置了排氣通路662，因而軸承套661的內(nèi)部并不密閉，因此，即使旋轉(zhuǎn)軸641與軸承套661相對(duì)旋轉(zhuǎn)，軸承套661內(nèi)的靜壓也不會(huì)降低，因而不會(huì)發(fā)生殘留的空氣膨脹而將潤滑油擠出的現(xiàn)象。
這種軸承單元660由于其與外部連通的部分有排氣通路662和旋轉(zhuǎn)軸641的露出部等多個(gè)部分，因而其一個(gè)部分成為空氣吸入口，而另一個(gè)部分成為潤滑油排出口，因此，受到?jīng)_擊時(shí)潤滑油有可能發(fā)生飛濺。如上所述，軸承單元660的抗沖擊性差。
另外，作為可旋轉(zhuǎn)地支承旋轉(zhuǎn)軸的另一種軸承單元，有日本發(fā)明專利公開2000-352414號(hào)公報(bào)所記載的例子。該公報(bào)記載的軸承單元680如圖3所示，是可旋轉(zhuǎn)地支承旋轉(zhuǎn)軸681的軸承單元，具有在旋轉(zhuǎn)軸681的外周方向上進(jìn)行支承的向心軸承682、在推力方向上進(jìn)行支承的推力軸承683、以及容納該向心軸承682和推力軸承683的軸承套685。
在這種軸承單元680中，向心軸承682與作為填充于軸承套685內(nèi)的粘性流體的潤滑油一起構(gòu)成了動(dòng)壓流體軸承，在旋轉(zhuǎn)軸681穿過的內(nèi)周面上形成有旨在產(chǎn)生動(dòng)壓的動(dòng)壓產(chǎn)生槽684。
在向心軸承682的外周面上設(shè)置有為了在向軸承本體的內(nèi)徑部位插入軸件時(shí)將空氣排放的槽形的軸向通氣路徑686以及徑向通氣路徑687。
如圖3所示，容納支承旋轉(zhuǎn)軸681的向心軸承682的軸承套685形成為有底的圓筒狀，以便呈圓筒狀形成的向心軸承682的側(cè)面部分以及底面部分圍起來。
在軸承套685的上方敞開部中，設(shè)置有成被壓縮狀態(tài)鉚固在內(nèi)徑上的彈性體688。
對(duì)于軸承單元680，旋轉(zhuǎn)軸681插在鉚固有彈性體688的軸承套685中。此時(shí)，軸承套685內(nèi)的空氣通過軸向通氣路徑686和徑向通氣路徑687向軸承套685之外排出，因此，旋轉(zhuǎn)軸681的插入作業(yè)能夠順暢地進(jìn)行。
圖3所示的軸承單元680由于是以軸承套685以及彈性體688兩個(gè)部件將軸承本體周圍圍起來的結(jié)構(gòu)，因此，存在著潤滑油從該軸承套685與彈性體688之間的接合部滲出的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可解決現(xiàn)有方案的軸承單元所存在的問題的軸承單元以及使用該軸承單元的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種小型且使用壽命長的具有很高可靠性的軸承單元以及使用該軸承單元的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能夠做到防止軸承所支承的軸脫落、能夠防止?jié)櫥托孤┑妮S承單元以及使用該軸承單元的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。
為此，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種防止由于軸與軸承套二者相對(duì)旋轉(zhuǎn)，軸承套內(nèi)壓力降低引起殘留空氣膨脹，從而導(dǎo)致填充于軸承套內(nèi)部的潤滑油等粘性流體被擠到軸承單元之外的泄漏現(xiàn)象，能夠獲得良好的潤滑的軸承單元以及使用該軸承單元的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種潤滑油等粘性流體不易因沖擊等原因發(fā)生飛濺的軸承單元以及使用該軸承單元的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種可防止?jié)櫥偷日承粤黧w從將軸承圍起來的軸承套滲出的軸承單元以及使用該軸承單元的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。
本發(fā)明屬于一種可旋轉(zhuǎn)地支承軸的軸承單元，具有留出用來使軸的端部向外部伸出的空隙而呈無縫形狀的保持部件；配置在保持部件的內(nèi)部，在向心方向上可旋轉(zhuǎn)地支承軸的軸承；安裝在軸上，通過與軸承相抵接而防止軸在推力方向上脫落的軸脫落防止部件；以及配置在保持部件的內(nèi)部，用于在軸脫落防止部件的周圍確?？臻g的空間形成部件。
本發(fā)明所涉及的軸承單元配置在保持部件的內(nèi)部。該軸承單元在向心方向上可旋轉(zhuǎn)地支承軸。軸的脫落防止部件安裝在軸上，通過與軸承相抵觸而防止軸沿推力方向脫落?？臻g形成部件配置在保持部件的內(nèi)部。該空間形成部件是用于在軸脫落防止部件的周圍確?？臻g的部件。于是，通過設(shè)置空間形成部件，可將軸脫落防止部件設(shè)置在軸承單元的保持部件的內(nèi)部，因而體積較小。其結(jié)果，可實(shí)現(xiàn)安裝軸承單元的馬達(dá)等旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的小型化。作為軸承單元，因設(shè)置有軸脫落防止部件，故可防止處于組裝狀態(tài)的軸脫落，因此，在安裝到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置上時(shí)，具有很好的操作方便性。
保持部件是留出用來使軸的端部向外部突出的空隙而呈無縫形狀形成的，因此，不會(huì)發(fā)生潤滑油泄漏，能夠構(gòu)成小型且使用壽命長的具有很高可靠性的軸承單元。
使軸脫落防止部件與軸一體形成，便可減少零部件的數(shù)量。
此外，保持部件由高分子材料形成，在向保持部件的外部突出的位置上具有與軸之間形成的空隙。
在本發(fā)明所涉及的軸承單元中，空間形成部件由高分子材料形成，兼作在推力方向上可旋轉(zhuǎn)地支承軸的端部的推力軸承，軸的端部為球形，推力軸承為樞軸軸承。
這樣，空間形成部件不僅能夠在軸脫落防止部件的周圍確?？臻g，而且能夠以樞軸軸承的形式在推力方向上可旋轉(zhuǎn)地支承軸的端部，可實(shí)現(xiàn)零部件數(shù)量的減少和小型化。
本發(fā)明所涉及的軸承單元在軸的外周面或軸承的內(nèi)周面上設(shè)置有動(dòng)壓產(chǎn)生槽，因而可通過軸的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生動(dòng)壓。
本發(fā)明所涉及的軸承單元還在軸脫落防止部件的表面或與軸脫落防止部件相對(duì)的空間形成部件的表面上設(shè)置有動(dòng)壓產(chǎn)生槽，因此，可隨著軸的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生動(dòng)壓。
在本發(fā)明所涉及的軸承單元中，軸和空間形成部件由導(dǎo)電部件構(gòu)成，空間形成部件從保持部件中向外露出。這樣，可使靜電從軸經(jīng)由空間形成部件在外部入地。
此外，本發(fā)明屬于一種具有可旋轉(zhuǎn)地支承軸的軸承單元的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，具有留出用來使軸的端部向外部伸出的空隙而呈無縫形狀的保持部件；配置在保持部件的內(nèi)部，在向心方向上可旋轉(zhuǎn)地支承軸的軸承；安裝在軸上，通過與軸承相抵觸而防止軸在推力方向上脫落的軸脫落防止部件；以及配置在保持部件的內(nèi)部，用于在軸脫落防止部件的周圍確保空間的空間形成部件。
軸承配置在保持部件的內(nèi)部。該軸承在向心方向上可旋轉(zhuǎn)地支承軸。軸脫落防止部件安裝在軸上，通過與軸承相抵觸而防止軸在推力方向上脫落。
空間形成部件配置在保持部件的內(nèi)部。該空間形成部件是為了在軸脫落防止部件的周圍確?？臻g的部件。通過設(shè)置空間形成部件，可將軸脫落防止部件設(shè)置在軸承單元的保持部件的內(nèi)部，因而能夠?qū)崿F(xiàn)軸承單元的小型化，使得安裝該軸承單元的馬達(dá)等旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的小型化成為可能。
本發(fā)明所涉及的另一種軸承單元除了空間形成部件之外，還具有與軸之間隔著空隙配置的潤滑油密封用部件、以及從外周保持該部件以及軸承機(jī)構(gòu)的樹脂制造的軸承套部件。
根據(jù)本發(fā)明所涉及的軸承單元，通過以樹脂制造的軸承套從外周對(duì)密封用部件進(jìn)行保持，可實(shí)現(xiàn)使二者無間隙地結(jié)合的無縫結(jié)構(gòu)。因此，不需要將密封用部件與軸承套之間的間隙用粘接劑等進(jìn)行密封。此外，關(guān)于密封用部件與軸之間的空隙量，由于可通過該部件的加工精度和成形精度等得到保證，因此，能夠使空隙的離散性降低到足夠低。
本發(fā)明所涉及的另一種軸承單元具有軸；在周向上支承軸的向心軸承；對(duì)軸的推力方向上的一端進(jìn)行支承的推力軸承；設(shè)置在向心軸承及推力軸承的外側(cè)的空間形成部件；空間形成部件配置在其內(nèi)部的、具有除了使軸穿過的穿軸孔之外被密閉起來的結(jié)構(gòu)的軸承套；填充于軸承套內(nèi)的粘性流體；以及形成于空間形成部件與向心軸承之間、使從向心軸承中突出的軸的推力方向上的一端與另一端連通的通路。
在這樣一種本發(fā)明所涉及的軸承單元中，作為被密閉在軸承套內(nèi)的非軸開放一側(cè)的、從向心軸承中突出的軸的推力方向上的一端、與作為設(shè)有穿軸孔的軸開放側(cè)的、從向心軸承中突出的軸的推力方向上的另一端二者是通過連通通路相連通的。因此，在軸與軸承套相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于非軸開放側(cè)是與軸開放側(cè)連通的，因此，能夠抑制非軸開放側(cè)壓力的降低。由于能夠抑制非軸開放側(cè)壓力的降低，因而能夠抑制軸承套內(nèi)殘留空氣的膨脹，不會(huì)發(fā)生潤滑油等粘性流體受到擠壓而泄漏的情況。
在本發(fā)明所涉及的另一種軸承單元中，雖然非軸開放側(cè)與軸開放側(cè)相連通，但只有其中作為非軸開放一側(cè)的從向心軸承中突出的軸的推力方向上的另一端是僅通過極小的穿軸孔的間隙與外部連通的。即，連通通路形成于軸承套內(nèi)，軸承套具有除了穿軸孔之外被密閉起來的結(jié)構(gòu)，因此，能夠防止?jié)櫥偷日承粤黧w因沖擊而飛濺，還能夠防止粘性流體滲出。
關(guān)于本發(fā)明的其它目的、本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)等，可通過在下面結(jié)合附圖進(jìn)行說明的具體的實(shí)施方式進(jìn)行進(jìn)一步的了解。


圖1是展示現(xiàn)有軸承單元的剖視圖。
圖2是展示現(xiàn)有的另一種軸承單元的剖視圖。
圖3是展示現(xiàn)有的又一種軸承單元的剖視圖。
圖4是對(duì)使用本發(fā)明所涉及的軸承單元的電子設(shè)備的一個(gè)例子進(jìn)行展示的立體圖。
圖5是對(duì)圖4所涉及的電子設(shè)備中所使用的風(fēng)扇馬達(dá)進(jìn)行展示的V-V向剖視圖。
圖6是展示風(fēng)扇馬達(dá)的一個(gè)例子的立體圖。
圖7是展示風(fēng)扇馬達(dá)的轉(zhuǎn)子和定子的剖視圖。
圖8是展示圖7中使用的軸承單元的剖視圖。
圖9A～圖9C是對(duì)圖8所示軸承單元的組裝步驟進(jìn)行展示的剖視圖。
圖10是對(duì)本發(fā)明所涉及的軸承單元的另一個(gè)例子進(jìn)行展示的剖視圖。
圖11是對(duì)本發(fā)明所涉及的軸承單元的又一個(gè)例子進(jìn)行展示的剖視圖。
圖12A、圖12B是對(duì)本發(fā)明所涉及的軸承單元的又一個(gè)例子進(jìn)行展示的剖視圖。
圖13A～圖13D是按照工序的順序?qū)D12所示軸承單元的制造方法進(jìn)行展示的剖視圖。
圖14是對(duì)本發(fā)明所涉及的軸承單元的又一個(gè)例子進(jìn)行展示的剖視圖。
圖15是對(duì)本發(fā)明所涉及的軸承單元的又一個(gè)例子進(jìn)行展示的剖視圖。
圖16是對(duì)使用本發(fā)明所涉及的軸承單元的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)例概略加以展示的剖視圖。
圖17是就作為使用本發(fā)明所涉及的軸承單元的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的馬達(dá)的例子加以展示的剖視圖。
圖18是對(duì)圖19所示軸承單元進(jìn)行展示的Y-Y’向剖視圖。
圖19是圖18的X-X’向剖視圖。
圖20是對(duì)向心軸承的內(nèi)周面上所形成的動(dòng)壓產(chǎn)生槽進(jìn)行展示的立體圖。
圖21是對(duì)形成于空間形成部件與向心軸承之間的連通通路的形狀進(jìn)行展示的立體圖。
圖22是對(duì)形成于向心軸承的底面部分上的作為連通通路的第2槽進(jìn)行展示的仰視圖。
圖23是對(duì)形成于空間形成部件與向心軸承之間的連通通路的另一種形狀進(jìn)行展示的立體圖。
圖24是對(duì)設(shè)置在空間形成部件的底面上的作為連通通路的第2槽進(jìn)行展示的俯視圖。
圖25是對(duì)由旋轉(zhuǎn)軸的外周面與設(shè)置在軸承套上的穿軸孔的內(nèi)周面形成的空隙進(jìn)行展示的剖視圖。
圖26是對(duì)流體的毛細(xì)管現(xiàn)象進(jìn)行說明的附圖。
圖27是對(duì)進(jìn)入形成于旋轉(zhuǎn)軸的外周面與穿軸孔的內(nèi)周面之間的空隙中的潤滑油的狀態(tài)進(jìn)行展示的橫向剖視圖。
圖28是用來對(duì)旋轉(zhuǎn)軸上所設(shè)置的錐形部的不同直徑處的吸入壓力之差進(jìn)行說明的、對(duì)形成于旋轉(zhuǎn)軸的外周面與穿軸孔的內(nèi)周面之間的空隙進(jìn)行展示的縱向剖視圖。
圖29是對(duì)進(jìn)入形成于旋轉(zhuǎn)軸的外周面與穿軸孔的內(nèi)周面之間的空隙中的潤滑油中空氣混入的狀態(tài)進(jìn)行展示的縱向剖視圖。
圖30是對(duì)進(jìn)入形成于旋轉(zhuǎn)軸的外周面與穿軸孔的內(nèi)周面之間的空隙中的潤滑油中斷時(shí)的狀態(tài)進(jìn)行展示的橫向剖視圖。
圖31是對(duì)旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)于軸承套上所設(shè)置的穿軸孔存在偏心的狀態(tài)進(jìn)行展示的縱向剖視圖。
圖32是對(duì)旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)于軸承套上所設(shè)置的穿軸孔存在偏心時(shí)進(jìn)入空隙中的潤滑油的狀態(tài)進(jìn)行展示的剖視圖。
圖33是對(duì)軸承套上所設(shè)置的穿軸孔上設(shè)置有錐形部的、本發(fā)明第3實(shí)施方式所涉及的軸承單元的另一個(gè)例子進(jìn)行說明的剖視圖。
圖34是對(duì)圖19所示軸承單元的制造工序之中的、進(jìn)行臨時(shí)組裝的工序進(jìn)行說明的附圖。
圖35是對(duì)本發(fā)明所涉及的軸承單元的制造工序之中的、以外包成形方式成形軸承套的工序進(jìn)行說明的附圖。
圖36是對(duì)本發(fā)明所涉及的軸承單元的制造工序之中的、將旋轉(zhuǎn)軸插入軸承套內(nèi)的工序進(jìn)行說明的附圖。
圖37是對(duì)本發(fā)明所涉及的軸承單元的制造工序之中的、填充潤滑油的工序進(jìn)行說明的附圖。
圖38是對(duì)本發(fā)明所涉及的軸承單元的又一個(gè)例子進(jìn)行展示的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式結(jié)合附圖進(jìn)行說明。
本發(fā)明所涉及的軸承單元可用于安裝在圖4所示筆記本電腦1中的馬達(dá)中。
如圖4所示，電腦1具有顯示部2和主機(jī)3，顯示部2通過連接部4連接在主機(jī)3上而能夠旋轉(zhuǎn)。主機(jī)3具有鍵盤5和殼體12。殼體12內(nèi)設(shè)置有散熱裝置10。
圖5是圖4的殼體12的V-V向剖視圖，圖6是對(duì)設(shè)置在圖5所示殼體12內(nèi)的散熱裝置10進(jìn)行展示的立體圖。
如圖5所示，殼體12內(nèi)容納有散熱裝置10。該散熱裝置10具有圖6所示的結(jié)構(gòu)。散熱裝置10也被稱作冷卻裝置，具有金屬制造的底座20、馬達(dá)30、作為旋轉(zhuǎn)體的風(fēng)扇34、風(fēng)扇外殼36、散熱器38。
底座20的一面21具有第1安裝面50、第2安裝面52以及第3安裝面54。從整體上看，第1安裝面50、第2安裝面52以及第3安裝面54形成了大約呈L型的面，在第1安裝面50上，中間襯著導(dǎo)熱片44安裝有發(fā)熱元件40。該發(fā)熱元件40例如是CPU(中央處理器)，是通電工作時(shí)產(chǎn)生熱量的元件。
第2安裝面52上固定有風(fēng)扇外殼36和馬達(dá)30。在風(fēng)扇外殼36的內(nèi)部容納有風(fēng)扇34和馬達(dá)30。風(fēng)扇外殼36具有圓形的孔48。如圖5所示，該圓形的孔48形成于與殼體12的下面的孔60相對(duì)的位置上。風(fēng)扇外殼36在作為被冷卻的對(duì)象的散熱器38一側(cè)具有供給冷卻風(fēng)的孔37。
第3安裝面54上固定有散熱器38。該散熱器38，例如是波紋形狀或散熱片形狀的散熱器，由具有優(yōu)良散熱性的金屬例如鋁制成。底座20和風(fēng)扇外殼36可以由作為具有優(yōu)良散熱性的金屬的鋁或鐵制造。在底座20的必要的部位設(shè)置有安裝用的孔70，底座20是通過這些安裝孔70由螺釘固定在設(shè)置在殼體12內(nèi)面的突起72上的。
如圖5和圖6所示，散熱器38配置在與殼體12的側(cè)面的孔76相對(duì)應(yīng)的位置上。于是，隨著馬達(dá)30工作，風(fēng)扇34向圖6中的R方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)，從而將殼體12內(nèi)部的空氣從孔60和孔48沿箭頭D1、D2、D3的方向自側(cè)面的孔76向外部排放。此時(shí)，發(fā)熱元件40所產(chǎn)生的熱量通過底座20的安裝面50、52傳遞到安裝面54上，因此，發(fā)熱元件40的熱量將傳遞到散熱器38上。由于風(fēng)扇34旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的氣流沿箭頭D1、D2、D3的方向流動(dòng)，因而傳遞到散熱器38上的熱量能夠通過殼體側(cè)面的孔76排放到外部。
圖7示出圖6所示馬達(dá)30的斷面結(jié)構(gòu)的例子。該馬達(dá)30具有轉(zhuǎn)子80和定子84。
風(fēng)扇外殼36中容納有該馬達(dá)30和風(fēng)扇34，定子84一體地設(shè)置在風(fēng)扇外殼36的頂面部分36A一側(cè)。定子84具有定子軛鐵88和軸承單元90、線圈164及鐵心160。
定子軛鐵88既可以與風(fēng)扇外殼36的頂面部分36A做成一體，也可以是單獨(dú)的部件，是例如由鐵或不銹鋼制成的。軸承單元90的軸承套120通過壓入或粘接或者這兩種方式固定在定子軛鐵88的保持器92中。保持器92是圓筒狀部分。
軸承單元90大體上具有向心軸承130、空間形成部件113、保持部件120以及潤滑油150。
圖8將圖7所示的軸承單元90的結(jié)構(gòu)放大示出。
下面，結(jié)合圖8對(duì)軸承單元90的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
軸100是所謂I字形的、也被稱作直線型的軸。該軸100例如由不銹鋼制成。該軸100具有外露端部160、內(nèi)端部161、錐形部100A。外露端部160與軸外周部162的各外徑尺寸可以相同。錐形部100A是位于外露端部160與軸外周部162之間的呈錐形的部分。該錐形部100A從軸外周部162向外露端部160一側(cè)變細(xì)。外露端部160是自保持部件120的空隙S向外露出的部分。該錐形部100A位于與該空隙S相對(duì)應(yīng)的位置上。
其次，圖8中的向心軸承130是由燒結(jié)金屬或動(dòng)壓流體軸承構(gòu)成的圓筒形軸承。向心軸承130在其內(nèi)周面上具有兩個(gè)動(dòng)壓產(chǎn)生槽190、190。動(dòng)壓產(chǎn)生槽190、190是隔開間隔設(shè)置的。一個(gè)動(dòng)壓產(chǎn)生槽190位于靠近空隙S的位置上。另一個(gè)動(dòng)壓產(chǎn)生槽190位于內(nèi)端部161一側(cè)。動(dòng)壓產(chǎn)生槽190、190，例如可采用人字形的槽。該向心軸承130在向心方向上對(duì)軸100使之可旋轉(zhuǎn)地進(jìn)行支承。
圖8中的軸脫落防止部件115是尼龍等高分子材料部件或E型環(huán)等金屬部件。軸脫落防止部件115通過機(jī)械鑲嵌方式固定在設(shè)置在軸100的內(nèi)端部161一側(cè)的凹部169中。該軸脫落防止部件115是防止軸100從向心軸承130中沿中心線CL向E方向脫落的部件。
圖8中的空間形成部件113是為了確保在軸脫落防止部件115的周圍形成空間的部件?？臻g形成部件113配置在保持部件120中。空間形成部件113是從斷面上看具有約為U字形形狀的籠形部件。空間形成部件113例如由尼龍等高分子材料或黃銅等金屬部件制成。
圖8中的保持部件120是用來將上述向心軸承130、軸100、軸脫落防止部件115以及空間形成部件113以無縫狀態(tài)封閉在里面的部件。保持部件120又稱作軸承套，只設(shè)置有一個(gè)與錐形部100A相對(duì)應(yīng)地設(shè)置的空隙S。保持部件120例如由尼龍、LCP(液晶聚合物)、特福隆(注冊(cè)商標(biāo))等高分子材料制成。
在向心軸承130、軸100的軸外周部162、軸脫落防止部件115、空間形成部件113之間填充有潤滑油。
圖8所示軸承單元90在軸100的外露端部160附近、沿徑向設(shè)置有很小的空隙S。由于做成該空隙S之外的外周被保持部件120呈無縫狀態(tài)圍起來的結(jié)構(gòu)，因此，潤滑油不會(huì)泄漏到保持部件120的外部，具有很高的可靠性。
作為軸承單元90，為了防止軸100脫落而在內(nèi)部設(shè)置有軸脫落防止部件115，因此，在對(duì)具有軸承單元90的馬達(dá)30進(jìn)行手工處理時(shí)，可隨意進(jìn)行操作。
在面對(duì)空隙S的軸100上設(shè)置有錐形部100A。該錐形部100A與空隙S構(gòu)成了表面張力密封。表面張力密封是利用了毛細(xì)管現(xiàn)象的潤滑油保持機(jī)構(gòu)，就軸承單元90而言，可將潤滑油向間隙變窄的方向、即軸承單元90的內(nèi)部方向吸入，因而潤滑油不會(huì)向外泄漏。即，表面張力密封的原理是通過設(shè)置錐形部100A形成壓力梯度，將潤滑油吸住的，只要將錐形部100A或者設(shè)置在軸100上或者設(shè)置在保持部件120上即可。
在這里，對(duì)設(shè)置軸脫落防止部件115的必要性進(jìn)行說明。
對(duì)于圖7所示安裝有本發(fā)明所涉及的軸承單元90的馬達(dá)30來說，若不采取措施防止包括軸100的轉(zhuǎn)子80脫落，則在馬達(dá)30受到?jīng)_擊時(shí)，轉(zhuǎn)子80會(huì)脫落，因此，防脫落對(duì)于抗沖擊性能來說是必不可少的。
此外，即便是光盤用的主軸馬達(dá)，也需要采取防脫落措施以保證在取放光盤時(shí)轉(zhuǎn)子80不會(huì)脫落。
在現(xiàn)有技術(shù)中，必不可少的轉(zhuǎn)子部的脫落防止部件或者設(shè)置在軸承單元的外部，或者使軸承單元的保持部件由多個(gè)部件組裝而成以便將其安裝到軸承內(nèi)部；而前者存在著導(dǎo)致馬達(dá)外形尺寸大、組裝復(fù)雜的缺點(diǎn)，后者則存在著保持部件具有接合部、潤滑油容易泄漏的問題。
本發(fā)明所涉及的軸承單元90中，其軸脫落防止部件115配置在軸承單元90的內(nèi)部，而且保持部件120為無縫結(jié)構(gòu)。因此，軸承單元90成為一種容易組裝到馬達(dá)30中、便于進(jìn)行處理、并且潤滑油不會(huì)泄漏、可保證很長的使用壽命的具有很高可靠性的軸承單元。
圖9A～圖9C示出圖8所示軸承單元90的組裝步驟的例子。
首先，如圖9A所示，將安裝有軸脫落防止部件115的軸100插入向心軸承130中。
其次，如圖9B所示，將空間形成部件113安裝在向心軸承130上。之后，如圖9C所示，通過外包成形等形成保持部件120。
之后，以真空浸含等方式填充潤滑油并對(duì)潤滑油的量進(jìn)行調(diào)整，便可得到軸承單元90。
通過設(shè)置空間形成部件113，即便保持部件120是由樹脂外包成形而形成，也能夠保證在軸脫落防止部件115周圍形成空隙，軸100以能夠與軸脫落防止部件115一起自由旋轉(zhuǎn)地得到支承。
在圖8所示的例子中，空間形成部件113的內(nèi)底面兼作在推力方向上對(duì)軸100的內(nèi)端部161使之可旋轉(zhuǎn)地進(jìn)行支承的推力軸承。該空間形成部件113以所謂樞軸方式對(duì)內(nèi)端部161進(jìn)行支承使之能夠旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明所涉及的軸承單元也可以如圖10所示地構(gòu)成。圖10所示軸承單元490具有軸400、軸脫落防止部件415、向心軸承430、空間形成部件413以及保持部件420。
圖10所示軸承單元490是其圓板狀的軸脫落防止部件415在軸400的內(nèi)端部461上與之一體形成。即，軸400與軸脫落防止部件415一起構(gòu)成斷面形狀約為T形的軸。
在軸脫落防止部件415的一個(gè)面和另一個(gè)面上分別形成有動(dòng)壓產(chǎn)生槽428。這些動(dòng)壓產(chǎn)生槽428在空間形成部件413的空間中對(duì)軸脫落防止部件415使之可旋轉(zhuǎn)地進(jìn)行支承時(shí)產(chǎn)生動(dòng)壓。
為了能夠在軸脫落防止部件415的周圍以良好的精度形成空隙，空間形成部件413例如是由黃銅或不銹鋼等金屬、或者LCP、聚酰胺、聚酰亞胺等樹脂制成的。保持部件420例如由LCP、尼龍、聚酰胺、聚酰亞胺、特福隆(注冊(cè)商標(biāo))等樹脂制成。保持部件420制作成除了空隙S之外為無縫的結(jié)構(gòu)。
如上所述，軸脫落防止部件415是防止軸400從向心軸承430中沿E方向脫落的部件。而且，該軸脫落防止部件415不僅起著防止軸脫落的作用，還起著設(shè)置有動(dòng)壓產(chǎn)生槽428的動(dòng)壓流體軸承型推力軸承機(jī)構(gòu)的作用。
動(dòng)壓產(chǎn)生槽480可形成于向心軸承430的內(nèi)周面上。動(dòng)壓產(chǎn)生槽480并不僅限于在向心軸承430的內(nèi)周面上形成，也可以在軸400的軸外周面462上形成。
動(dòng)壓產(chǎn)生槽428不僅可以在軸脫落防止部件415的一個(gè)面和另一個(gè)面上形成，也可以在向心軸承430的內(nèi)端部431和空間形成部件413的內(nèi)端面414上形成。
軸脫落防止部件由不銹鋼等構(gòu)成，既可以與軸400完全為一體，也可以作為單獨(dú)的部件預(yù)先進(jìn)行制造。軸400是由不銹鋼等制成的，但也可以由LCP、聚酰胺、聚酰亞胺、PC(聚碳酸酯)等樹脂以外包成形方式制造。
圖10所示的軸承單元490能夠很方便地做成向心方向和推力方向上均為動(dòng)壓軸承的結(jié)構(gòu)。因此，圖10所示的軸承單元490與圖8所示軸承單元90相比，其使用壽命更長、可靠性更高。
圖11示出本發(fā)明所涉及的軸承單元的又一個(gè)例子。
圖11所示的軸承單元590具有與圖10所示軸承單元490大體相同的結(jié)構(gòu)。因此，在圖11所示的軸承單元590中，與圖10所示軸承單元490相同的部分賦予相同的編號(hào)，省略其詳細(xì)說明。
圖11所示的軸承單元590與圖10所示軸承單元490的不同之處在于保持部件520的形狀、以及軸脫落防止部件415和空間形成部件413的作用。
保持部件520具有空隙S以及另外的開口部530?？臻g形成部件413從該開口部530向外露出。
軸400例如由不銹鋼等導(dǎo)電材料制成?？臻g形成部件413由黃銅或不銹鋼等導(dǎo)電材料制成。而且，空間形成部件413從開口部530向外露出。
這樣一來，圖11所示馬達(dá)在工作時(shí)產(chǎn)生的靜電能夠如圖中的箭頭E所示，經(jīng)由軸400、軸脫落防止部件415以及空間形成部件413在外部入地。
因此，在本發(fā)明所涉及的軸承單元安裝在硬盤驅(qū)動(dòng)器那樣的裝置中的場(chǎng)合，即使產(chǎn)生例如30V的靜電，該靜電也能夠通過上述入地路徑向外釋放。因此，能夠防止硬盤驅(qū)動(dòng)器中所使用的磁頭因該靜電而受到破壞的現(xiàn)象發(fā)生。
在這種場(chǎng)合，潤滑油填充于空間形成部件413、軸脫落防止部件415、軸400的軸外周面462以及向心軸承430之間。若該填充的潤滑油具有導(dǎo)電性，則能夠提高放電性能。
圖8、圖10以及圖11所示的軸承單元90、490、590不僅適用于圖5所示的馬達(dá)30，而且還能夠作為使上述硬盤驅(qū)動(dòng)器等信息記錄重放裝置中的信息記錄介質(zhì)旋轉(zhuǎn)的軸承單元使用。
本發(fā)明所涉及的軸承單元，由于設(shè)置有空間形成部件，因而能夠?qū)⑤S脫落防止部件設(shè)置在軸承單元內(nèi)部，故體積小，可使安裝軸承單元的馬達(dá)實(shí)現(xiàn)小型化，而且進(jìn)行裝配時(shí)軸不會(huì)脫落，因此，成為手工處理起來非常輕松的軸承單元，此外，由于在軸突出的一側(cè)僅留有很小的空隙，而在周圍設(shè)置無縫的保持部件，因此，成為潤滑油不會(huì)泄漏的、使用壽命長、可靠性很高的軸承單元。
進(jìn)而，安裝有本發(fā)明所涉及的軸承單元的馬達(dá)等旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置可實(shí)現(xiàn)小型化，而且，由于不需要在馬達(dá)外部設(shè)置脫落防止部件，因而能夠獲得工序得到簡化、價(jià)格低廉的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。
下面，對(duì)本發(fā)明所涉及的軸承單元的又一個(gè)例子結(jié)合圖12和圖13進(jìn)行說明。
在下面的例子中，作為對(duì)軸或旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行支承的軸承機(jī)構(gòu)，設(shè)置有向心軸承機(jī)構(gòu)及推力軸承機(jī)構(gòu)，對(duì)于軸端部的推力軸承機(jī)構(gòu)，列舉的是使用樞軸(pivot)型軸承的例子、以及使用動(dòng)壓流體軸承的例子。
圖12A是對(duì)使用向心軸承機(jī)構(gòu)及推力軸承機(jī)構(gòu)的軸承單元的例子進(jìn)行展示的剖視圖。在本例中，軸的端部被加工成球形部，通過以高分子材料形成的部件支承該部分而構(gòu)成了推力軸承機(jī)構(gòu)。
軸承單元201具有由不銹鋼等金屬材料或樹脂材料等材料呈圓棒狀形成的軸202、以及對(duì)該軸202進(jìn)行支承的軸承機(jī)構(gòu)203。即，作為軸承機(jī)構(gòu)203，設(shè)置有承受向心載荷的向心軸承機(jī)構(gòu)204以及承受推力載荷的推力軸承機(jī)構(gòu)205。
在向心方向上對(duì)軸202使之可自由旋轉(zhuǎn)地進(jìn)行支承的向心軸承機(jī)構(gòu)204使用燒結(jié)含油軸承或動(dòng)壓流體軸承等。作為一個(gè)例子，就使用動(dòng)壓流體軸承的例子進(jìn)行說明。該軸承例如具有在銅類或銅·鐵類燒結(jié)金屬上形成產(chǎn)生動(dòng)壓用的槽的結(jié)構(gòu)，利用燒結(jié)金屬所特有的多孔性結(jié)構(gòu)貯存潤滑油。產(chǎn)生動(dòng)壓用的槽在本例中是由呈V形的所謂人字形槽構(gòu)成的。本例中使用的是，在呈圓筒狀的向心軸承機(jī)構(gòu)204的內(nèi)周部，兩組動(dòng)壓產(chǎn)生槽204a、204a、...、以及204b、204b、...分別在順沿于軸旋轉(zhuǎn)的方向的周向上形成的動(dòng)壓流體軸承，但也可以是在軸202的周面上形成動(dòng)壓產(chǎn)生用槽的。此外，在本發(fā)明中，并不僅限于動(dòng)壓流體軸承，還能夠以使用金屬軸承等其它形式加以實(shí)施。
在軸202的靠近前端的位置上形成有環(huán)狀的卡合槽202a，環(huán)狀的脫落防止部件206安裝于其中。脫落防止部件206例如由尼龍(直鏈脂肪族聚酰胺)等高分子材料形成或使用E型環(huán)等金屬部件，在因振動(dòng)等原因有外力沿軸向作用或者氣壓等發(fā)生變化的場(chǎng)合，作為防止軸202在其中心線方向上移動(dòng)而脫落的止擋發(fā)揮功能。
在脫落防止部件206的周圍設(shè)置有用尼龍、聚酰亞胺、液晶聚合物(LCP)等高分子材料或黃銅等金屬形成的部件(以下稱作“空間形成部件”)207。該空間形成部件207是從脫落防止部件206要固定在軸202上一起進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的角度考慮，為了在脫落防止部件206的周圍形成預(yù)定的空間而設(shè)置的。
在本例中，樹脂制造的空間形成部件207形成為具有凹部207a的有底的筒狀，軸202的端面呈球面狀而與凹部207a的平坦的底面進(jìn)行點(diǎn)接觸。如上所述，對(duì)于在推力方向上對(duì)軸202進(jìn)行支承的推力軸承機(jī)構(gòu)205來說，若采用例如在軸端202b上形成凸曲面，使之與空間形成部件207進(jìn)行接觸的形式，則不需要用來支承軸端的支承部件。這是由于空間形成部件207兼作支承部件的緣故。此外，并不僅限于本例，也能夠以在空間形成部件上與之成一體地形成突部或支承部而使之與軸端接觸等其它形式加以實(shí)施。
本例所示的空間形成部件207上形成有臺(tái)階207b。臺(tái)階構(gòu)成了可使向心軸承機(jī)構(gòu)204局部嵌入于其中的嵌入用凹部。其理由將在后面的制造方法中進(jìn)行說明。
潤滑油密封用部件(以下稱作“密封件”)208是以在其內(nèi)周面208a與軸202之間形成很小的空隙G、即在軸202的外露端一側(cè)在徑向上形成空隙的狀態(tài)配置的，用樹脂材料例如尼龍或聚四氟乙烯等高分子材料或者金屬呈圓筒狀形成。在該密封件208上形成有臺(tái)階208b。該臺(tái)階構(gòu)成了可使向心軸承機(jī)構(gòu)204局部嵌入于其中的嵌入用凹部。其理由將在后面的制造方法中進(jìn)行說明。填充于裝置內(nèi)部的潤滑油的一部分209如圖12B所示地存在于空隙G中。此外，密封件208上所形成的低凹208c是與向心軸承機(jī)構(gòu)204的端部上所形成的突部相對(duì)應(yīng)地形成的，該突部是用來識(shí)別軸向上的朝向的標(biāo)志。
軸承套部件或者保持部件210是從外周對(duì)密封件208和向心軸承機(jī)構(gòu)204進(jìn)行保持的部件，用樹脂材料、例如聚酰亞胺、聚酰胺、尼龍、LCP等高分子材料形成。在本例中，軸承套部件210具有使向心軸承機(jī)構(gòu)204與空間形成部件207與密封件208無間隙地完全無縫地接合的作用。因此，能夠防止?jié)櫥托孤?br> 此外，在本例中，為防止?jié)櫥蛷妮S202向外露出的部分泄漏采取了措施。
即，如圖12B的放大圖所示，在軸202的向外露出部分的附近，與密封件208之間形成空隙G的部分為錐形部202c，是以沿軸202向內(nèi)部方向、即隨著向向心軸承機(jī)構(gòu)204靠近軸徑逐漸變大的形狀形成的。
空隙G形成于朝向內(nèi)部軸徑逐漸變大的錐形部202c和與之相向的密封件208的內(nèi)周面208a之間，因此，越往裝置內(nèi)部空隙量逐漸變小。若設(shè)毛細(xì)管現(xiàn)象所產(chǎn)生的吸入壓力為“p”，則有“p＝2γcosθ/c”(其中，γ潤滑油的表面張力，θ潤滑油的接觸角，c空隙量)的關(guān)系，p與空隙量c成反比(p∝1/c)。因此，空隙量c越小，所產(chǎn)生的吸入壓力越大，可將潤滑油209向空隙量c小的內(nèi)部方向吸入，因而潤滑油不會(huì)向外部移動(dòng)而漏出。此外，當(dāng)軸徑一定時(shí)，若存在偏心則從軸向上看存在著空隙量小的部分與空隙量大的部分，潤滑油將偏移到空隙量小的部分處；而當(dāng)軸上形成有錐形部202c時(shí)，空隙量是沿軸向變化的，在相對(duì)于軸傾斜的呈橢圓面的剖切面內(nèi)存在有間隙相等的部分，因此，可減小偏心引起的潤滑油的偏移。此外，還能夠得到軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心力的作用難以使?jié)櫥惋w濺到外部的密封效果。
此外，可以列舉出為了防止?jié)櫥托孤?，在軸202的露出部和密封件208的表面等處涂布界面活性劑的方法。通過涂布界面活性劑，可使與潤滑油的接觸角θ增加，其結(jié)果，吸入壓力p減弱。即，減小外部的吸入壓力p，可使得內(nèi)部的吸入壓力p相對(duì)提高，因此，能夠防止?jié)櫥偷男孤┖鸵苿?dòng)。
下面，結(jié)合圖13A～圖13D對(duì)本發(fā)明所涉及的軸承裝置的制造方法進(jìn)行說明。本圖是就軸承單元201的組裝工序?qū)ζ湟粋€(gè)例子進(jìn)行展示的工序圖，可按照下述工序制造軸承單元。
(1)軸插入工序(2)空間形成部件以及密封件的安裝工序(3)軸承套部件形成工序(4)潤滑油的填充與油量調(diào)整工序首先，在圖13A所示的工序(1)中，將安裝有脫落防止部件206的軸202插入向心軸承機(jī)構(gòu)204中。之后，在圖13B所示的工序(2)中，將空間形成部件207以及密封件208安裝在向心軸承機(jī)構(gòu)204上。即，將空間形成部件207的臺(tái)階207b和密封件208的臺(tái)階208b外嵌在向心軸承機(jī)構(gòu)204的軸向上的各個(gè)端部的外周緣上，使得向心軸承機(jī)構(gòu)204處于局部嵌在空間形成部件207以及密封件208的各凹部中的狀態(tài)。
在本工序結(jié)束時(shí)，軸202已處于得到軸承機(jī)構(gòu)203的支承而能夠旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。
其次，在圖13C所示的工序(3)中，使用尼龍等高分子材料通過外包成形而形成軸承套部件210。
之后，在圖13D所示的工序(4)中，將潤滑油通過真空浸含方式填充到裝置內(nèi)部，并調(diào)整油量。例如將在既定溫度條件下因熱膨脹而流到外部的多余的油量去除。
如上制成的軸承單元201中，通過進(jìn)行軸承套部件210的外包成形，可使得向心軸承機(jī)構(gòu)204、空間形成部件207、密封件208呈無縫狀態(tài)接合，因此，部件與部件之間不存在間隙，能夠完全防止?jié)櫥偷男孤４送?，不像現(xiàn)有技術(shù)那樣需要對(duì)接合部上實(shí)施的填料進(jìn)行管理，可使工序的管理得到簡化。
雖然在圖13B所示的工序(2)中也可以進(jìn)行密封件208的成形，但在密封件與軸之間的空隙量小的場(chǎng)合，最好是如上所述，采用預(yù)先制造密封件208再將其安裝在向心軸承機(jī)構(gòu)204上的方法。其理由是為了保證空隙有足夠的精度。例如在空隙量c大于允許值時(shí)，毛細(xì)管現(xiàn)象所產(chǎn)生的吸入壓力p會(huì)變得過小，因此，空隙量存在著上限。因此，在有必要增加油量的場(chǎng)合，需要增加空隙G在軸向上的長度。其結(jié)果，不得不將用來形成空隙G的模具部分做成壁厚很薄且軸向上較長的形狀，導(dǎo)致模具的制造在技術(shù)上變得困難。而若達(dá)不到足夠的成形精度，則空隙量的離散性將增大。為此，如果在圖13B所示的工序(2)之前制成密封件，便能夠保證其達(dá)到足夠的精度，空隙的精度可得到保證。此外，抗沖擊性是與空隙量C的平方成反比的，因此，減小空隙量和降低其離散性，關(guān)系到能否防止?jié)櫥鸵驔_擊而發(fā)生飛濺。但是，若空隙量過小，則需要注意溫度升高引起的熱膨脹會(huì)導(dǎo)致油面位置的變化量增大的問題。
構(gòu)成軸承單元的空間形成部件并非只限于合成樹脂材料，也可以用金屬材料形成。這種例子示于圖14。
圖14所示的軸承單元201A與上述軸承單元201的不同之處如下所述。在下面的說明中，對(duì)于與軸承單元201相同的部分賦予相同的編號(hào)，將其詳細(xì)說明省略。
即，圖14所示的軸承單元201A是其空間形成部件207A例如由不銹鋼、黃銅、壓力加工材料、燒結(jié)材料等形成，推力軸承機(jī)構(gòu)205A具有支承被加工成球狀的軸端202b的推力軸承部件211，該推力軸承部件211是配置在空間形成部件207A的凹部207a中進(jìn)行安裝的。此外，推力軸承部件211是用尼龍、聚酰亞胺、聚酰胺、液晶聚合物等樹脂材料或銣等低摩擦材料，與空間形成部件207A分體形成的。
在該軸承單元201A中，空間形成部件207A用金屬制造，因此，從延長使用壽命考慮，設(shè)置了使用樹脂材料或低摩擦材料的推力軸承部件211。此外，增加空間形成部件207A的剛性而制成可耐受高溫的結(jié)構(gòu)，可使得在作為安裝空間形成部件207A之后進(jìn)行的成形工序的、軸承套部件210的外包成形工序中，樹脂的注射溫度和壓力條件等變得寬松。即，在本例中，雖然設(shè)置推力軸承部件211有成本增加之虞，但由于不選擇樹脂材料、成形條件變得寬松，可使總體成本降低。
下面，對(duì)本發(fā)明所涉及的軸承單元的又一個(gè)例子結(jié)合圖15進(jìn)行說明。本例的軸承單元201B與圖12A所示軸承單元201的不同之處在于，從側(cè)方看過去軸端部呈T形，并且是利用軸的脫落防止部件構(gòu)成由動(dòng)壓流體軸承構(gòu)成的推力軸承機(jī)構(gòu)的。因此，在下面的說明中，對(duì)于與軸承單元201相同的部分賦予相同的編號(hào)，將其詳細(xì)說明省略。
在圖15所示的軸承單元201B中，設(shè)在軸202前端的脫落防止部件212呈具有既定厚度的圓板狀，由黃銅或不銹鋼等金屬、或者尼龍或LCP等高分子材料等形成。此外，在脫落防止部件212的軸向的兩個(gè)端面上、即與向心軸承機(jī)構(gòu)204相向的面213以及與空間形成部件207相向的面214上，分別形成有動(dòng)壓產(chǎn)生用槽213a、213a、...或214a、214a、...。
在空間形成部件207上形成有脫落防止部件212可嵌入于其中的凹部207a，由此在脫落防止部件212的周圍形成了空間。此外，在形成于脫落防止部件212與空間形成部件207之間的間隙、或形成于脫落防止部件212與向心軸承機(jī)構(gòu)204之間的間隙中填充有潤滑油。
如上所述，在軸承單元201B中，作為推力軸承機(jī)構(gòu)205，具有使用脫落防止部件212以及空間形成部件207的動(dòng)壓流體軸承型結(jié)構(gòu)，軸202得到動(dòng)壓流體軸承的支承而能夠相對(duì)自由旋轉(zhuǎn)，因此，振動(dòng)小，適合在例如光盤驅(qū)動(dòng)器和硬盤驅(qū)動(dòng)器等的記錄裝置用馬達(dá)中使用。
關(guān)于軸承單元201B的制造方法，雖然與圖13A～圖13D所示的(1)至(4)的工序基本相同，但需要向脫落防止部件212上形成有動(dòng)壓產(chǎn)生用槽213a、214a的部分與向心軸承機(jī)構(gòu)204和空間形成部件207之間供給潤滑油，以使得軸旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生既定的動(dòng)壓。這一點(diǎn)，由脫落防止部件212和空間形成部件207的精度決定。
此外，本例所列舉的是動(dòng)壓產(chǎn)生用槽213a、214b形成于脫落防止部件212上的結(jié)構(gòu)形式，但并不僅限于此，也可以采用在向心軸承機(jī)構(gòu)204的與脫落防止部件212相向的端面、或空間形成部件207的與脫落防止部件212相向的面上形成動(dòng)壓產(chǎn)生用槽等其它形式。
下面，對(duì)本發(fā)明所涉及的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行說明。
圖16示出使用本發(fā)明所涉及的軸承單元201的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的一個(gè)例子，是對(duì)在風(fēng)扇馬達(dá)中的應(yīng)用進(jìn)行展示的剖視圖。也可以是替代軸承單元201而使用軸承單元201A、201B的裝置。
旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置215包括轉(zhuǎn)子部216、以及具有軸承單元201的定子部217。
構(gòu)成旋轉(zhuǎn)體(轉(zhuǎn)子)的轉(zhuǎn)子部216具有轉(zhuǎn)子軛鐵218和磁鐵219、葉片220、220、...，作為旋轉(zhuǎn)軸而發(fā)揮功能的軸202的端部通過壓入等方式固定在形成于轉(zhuǎn)子部216的旋轉(zhuǎn)中心位置上的凸緣221上。此外，在轉(zhuǎn)子軛鐵218的內(nèi)周面上粘接固定有沿其周向磁化了的環(huán)形的磁鐵(塑料磁鐵等)219，在構(gòu)成轉(zhuǎn)子部216的圓筒部216a的外周面上沿周向隔著既定角度地設(shè)置有多個(gè)葉片220、220、...。
軸承單元201作為與轉(zhuǎn)子部216一起對(duì)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的軸202使之可自由旋轉(zhuǎn)地進(jìn)行支承的軸支承機(jī)構(gòu)而配置在定子部217中。即，軸承單元201被裝入構(gòu)成定子部217的定子軛鐵222上所形成的圓筒狀的支承部222a的凹部223內(nèi)，通過壓入或粘接等方式得到固定。此外，在支承部222a的外周部上的、與磁鐵219的內(nèi)周面相向的部位上設(shè)置有包括鐵心224和線圈225的線圈部226，與磁鐵219以及轉(zhuǎn)子軛鐵218一起構(gòu)成了旋轉(zhuǎn)體的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)227。
在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置215的外殼228上形成有孔228a，當(dāng)對(duì)線圈部226通電使轉(zhuǎn)子部216旋轉(zhuǎn)時(shí)，將如圖16的箭頭A所示，空氣從孔228a流入后，從外殼228上所形成的出風(fēng)口(未圖示)向外部排放。
通過在這種風(fēng)扇馬達(dá)中安裝軸承單元201，能夠得到潤滑油不會(huì)泄漏、使用壽命長且具有很高的可靠性的結(jié)構(gòu)。此外，作為向心軸承機(jī)構(gòu)204，采用了動(dòng)壓流體軸承型結(jié)構(gòu)，因此，能夠制造出具有很高的可靠性和可高速旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)。因此，適用于例如冷卻性能要求很高的設(shè)備的冷卻風(fēng)扇中。作為在電腦中使用的對(duì)CPU等發(fā)熱體進(jìn)行冷卻的冷卻系統(tǒng)中的應(yīng)用，可列舉出使發(fā)熱體產(chǎn)生的熱量向散熱器傳遞，以風(fēng)扇對(duì)該散熱器進(jìn)行空氣冷卻的結(jié)構(gòu)例。
關(guān)于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置215的安裝姿態(tài)，就軸202的順延方向而言朝向何方均可，因此，以與圖16所示的方向上下顛倒的狀態(tài)使用也無妨礙，安裝時(shí)受到的制約小。
此外，本發(fā)明所涉及的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置并不僅限于風(fēng)扇馬達(dá)，還能夠廣泛應(yīng)用于盤片類記錄介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)裝置和旋轉(zhuǎn)式磁頭磁鼓裝置等各種電子設(shè)備的馬達(dá)等之中。
如上所述，本發(fā)明所涉及的軸承單元采用的是這樣一種結(jié)構(gòu)，即，空間形成部件以及密封件等必要的部件安裝在向心軸承等旋轉(zhuǎn)軸支承機(jī)構(gòu)上之后，僅在軸的露出部分處留出很小的空隙G，對(duì)各部件的周圍以高分子材料等形成的軸承套部件無間隙地進(jìn)行保持的結(jié)構(gòu)，因此，從軸承裝置內(nèi)部不會(huì)有潤滑油泄漏。因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠獲得使用壽命長且具有很高的可靠性的軸承單元。
此外，本發(fā)明所涉及的軸承單元其制造工序簡單，不需要進(jìn)行粘接劑等填料的管理和對(duì)密封狀況的檢查等作業(yè)。
此外，本發(fā)明所涉及的軸承單元在使用了采用燒結(jié)金屬的動(dòng)壓流體軸承的同時(shí)以樹脂成形軸承套，因此，不僅成本低，而且使用壽命長、可靠性高。
此外，本發(fā)明所涉及的軸承單元即使在密封件與軸之間的空隙量較小時(shí)也能夠保證必要的精度，可降低空隙G的離散性。
下面，對(duì)本發(fā)明所涉及的軸承單元以及作為使用該軸承單元的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的馬達(dá)的又一個(gè)例子結(jié)合附圖進(jìn)行說明。
在這里，列舉在作為進(jìn)行各種信息的運(yùn)算處理的信息處理裝置的筆記本電腦等電子設(shè)備中所設(shè)置的散熱裝置中所使用的馬達(dá)的例子進(jìn)行說明。在該筆記本電腦等的內(nèi)部設(shè)置有散熱裝置。該散熱裝置具有金屬制造的底座、安裝在該底座上的馬達(dá)301、在該馬達(dá)301的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇303、容納風(fēng)扇303的風(fēng)扇外殼304、以及散熱器。下面對(duì)驅(qū)動(dòng)該散熱裝置的風(fēng)扇303旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)301進(jìn)行詳細(xì)說明。
使用本發(fā)明所涉及的軸承單元330的馬達(dá)301如圖17所示，具有轉(zhuǎn)子311和定子312。
定子312一體地設(shè)置在用來容納在該馬達(dá)301的驅(qū)動(dòng)下與馬達(dá)301一起旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇303的風(fēng)扇外殼304的上面板304a一側(cè)。定子312具有定子軛鐵313、本發(fā)明所涉及的軸承單元330、線圈314、以及卷繞該線圈314的鐵心315。定子軛鐵313既可以與風(fēng)扇外殼304的上面板304a成一體形成、即由風(fēng)扇外殼304的一部分構(gòu)成，也可以另外單獨(dú)形成。定子軛鐵313例如由鐵形成。軸承單元330，通過壓入或粘接、進(jìn)而壓入的同時(shí)進(jìn)行粘接而固定在定子軛鐵313的中心部位呈筒狀形成的保持器316中。
軸承單元330被壓入于其中的保持器316與定子軛鐵313成一體地呈圓筒狀形成。
在與定子軛鐵313成一體形成的保持器316的外周部上，如圖17所示，安裝有鐵心315，而該鐵心315上卷繞有需向其供給工作電流的線圈314。
與定子312一起構(gòu)成馬達(dá)301的轉(zhuǎn)子311安裝在得到軸承單元330的支承而能夠旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸331上，可與旋轉(zhuǎn)軸331一體旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子311具有轉(zhuǎn)子軛鐵317、以及具有與該轉(zhuǎn)子軛鐵317一體旋轉(zhuǎn)的多個(gè)葉片319的風(fēng)扇303。風(fēng)扇303的葉片319可通過在轉(zhuǎn)子軛鐵317的外周面上進(jìn)行外包成形而與轉(zhuǎn)子軛鐵317成一體形成。
在轉(zhuǎn)子軛鐵317的筒狀部317a的內(nèi)周面上與定子312的線圈314相向地設(shè)置有環(huán)狀的轉(zhuǎn)子磁鐵320。該轉(zhuǎn)子磁鐵320是在周向上交替磁化為S極和N極的塑料磁鐵，靠粘接劑固定在轉(zhuǎn)子軛鐵317的內(nèi)周面上。
轉(zhuǎn)子軛鐵317，可這樣進(jìn)行安裝，即，通過將設(shè)置在平板部317b的中心部位的、設(shè)置有通孔321a的凸緣321壓入設(shè)置在得到軸承單元330支承的旋轉(zhuǎn)軸331的前端的安裝部332上，而能夠與旋轉(zhuǎn)軸331一體旋轉(zhuǎn)。
具有上述結(jié)構(gòu)的馬達(dá)301，當(dāng)由設(shè)在馬達(dá)301外部的驅(qū)動(dòng)電路單元以既定的通電模式向定子312側(cè)線圈314供給工作電流時(shí)，通過線圈314所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子311側(cè)轉(zhuǎn)子磁鐵320所形成的磁場(chǎng)相互作用，可使轉(zhuǎn)子311與旋轉(zhuǎn)軸331一體旋轉(zhuǎn)。隨著轉(zhuǎn)子311的旋轉(zhuǎn)，安裝在該轉(zhuǎn)子311上的具有多個(gè)葉片319的風(fēng)扇303也與轉(zhuǎn)子311一體旋轉(zhuǎn)。當(dāng)風(fēng)扇303旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過設(shè)在構(gòu)成電腦的殼體上的開口將裝置外部的空氣吸進(jìn)來，進(jìn)而使之在殼體內(nèi)流動(dòng)，從設(shè)在殼體內(nèi)的散熱器中流過并通過貫通口向殼體外部排出，從而使發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量向電腦本體之外散發(fā)，對(duì)電腦本體進(jìn)行冷卻。
下面，對(duì)該馬達(dá)301中所使用的軸承單元330進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
如圖17、圖18以及圖19所示，對(duì)上述馬達(dá)301的旋轉(zhuǎn)軸331使之可自由旋轉(zhuǎn)地進(jìn)行支承的軸承單元330具有對(duì)旋轉(zhuǎn)軸331在周向上進(jìn)行支承的向心軸承333、形成于該向心軸承333的外側(cè)的空間形成部件334、容納該空間形成部件334的軸承套337、以及形成于空間形成部件334與向心軸承333之間的連通通路350。
向心軸承333由燒結(jié)金屬呈圓筒狀形成。向心軸承333與作為填充于軸承套337中的粘性流體的潤滑油342一起構(gòu)成動(dòng)壓流體軸承，在旋轉(zhuǎn)軸331穿過的內(nèi)周面上形成有動(dòng)壓產(chǎn)生槽343、344。
動(dòng)壓產(chǎn)生槽343、344如圖20所示，是在向心軸承333的內(nèi)周面上呈V形形成的一對(duì)槽343a、344a通過連接槽343b、344b在周向上相連而形成的。動(dòng)壓產(chǎn)生槽343、344是以呈V形的一對(duì)槽343a、344a的前端側(cè)朝向旋轉(zhuǎn)軸331的旋轉(zhuǎn)方向R1地形成的。在本例中，動(dòng)壓產(chǎn)生槽343、344是在呈圓筒狀的向心軸承333的軸向上上下排列著形成，動(dòng)壓產(chǎn)生槽343形成于軸開放的軸露出側(cè)，動(dòng)壓產(chǎn)生槽344形成于軸非開放的非軸露出側(cè)、即后述的推力軸承一側(cè)。向心軸承333上所設(shè)置的動(dòng)壓產(chǎn)生槽343、344的數(shù)量和大小可根據(jù)向心軸承333的大小和長度等進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。該向心軸承333也可以由黃銅、不銹鋼或高分子材料制成。
作為動(dòng)壓流體軸承而形成的向心軸承333，當(dāng)從該向心軸承333中穿過的旋轉(zhuǎn)軸331圍繞中心線CL向圖20中箭頭R1的方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，是在填充于軸承套337內(nèi)的潤滑油342在動(dòng)壓產(chǎn)生槽343、344內(nèi)流通，在旋轉(zhuǎn)軸331的外周面與向心軸承333的內(nèi)周面之間產(chǎn)生動(dòng)壓的狀況下對(duì)旋轉(zhuǎn)軸331進(jìn)行支承的。此時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)壓可使旋轉(zhuǎn)軸331與向心軸承333之間的摩擦系數(shù)變得很小，使旋轉(zhuǎn)軸331圓滑地旋轉(zhuǎn)。
但是，在該軸承單元330中，動(dòng)壓產(chǎn)生槽344在推力方向上的寬度比動(dòng)壓產(chǎn)生槽343在推力方向上的寬度要寬。因此，軸露出側(cè)動(dòng)壓產(chǎn)生槽343所產(chǎn)生的動(dòng)壓量P343、與非軸露出側(cè)動(dòng)壓產(chǎn)生槽344所產(chǎn)生的動(dòng)壓量P344之間的關(guān)系是P343＜P344。
下面，就使得非軸露出側(cè)動(dòng)壓量P344大于軸露出側(cè)動(dòng)壓量P343這個(gè)問題進(jìn)行說明。動(dòng)壓的產(chǎn)生會(huì)同時(shí)帶來靜壓的變化。在這里，當(dāng)所形成的動(dòng)壓產(chǎn)生槽產(chǎn)生的是與上述關(guān)系相反的P343＞P344的關(guān)系時(shí)，即，軸露出側(cè)動(dòng)壓量大于非軸露出側(cè)動(dòng)壓量時(shí)，靜壓的分布將與動(dòng)壓的分布相反，因此，與軸露出側(cè)相比，作為非軸露出側(cè)的被密封了的軸端一側(cè)的靜壓上升。與該軸的旋轉(zhuǎn)同時(shí)產(chǎn)生的靜壓壓力會(huì)導(dǎo)致將軸向上方推壓的現(xiàn)象、即軸上浮現(xiàn)象的發(fā)生。
為了防止這種軸上浮現(xiàn)象的發(fā)生，在該軸承單元330中，動(dòng)壓產(chǎn)生槽343以寬于動(dòng)壓產(chǎn)生槽344的寬度形成，使得軸露出側(cè)的動(dòng)壓量P343與非軸露出側(cè)的動(dòng)壓量P344為P343＜P344，軸露出側(cè)的靜壓大于非軸露出側(cè)靜壓，從而造成傾向于將軸帶向非軸露出側(cè)、即后述的推力軸承側(cè)吸入的狀況。
設(shè)在向心軸承333的外側(cè)的空間形成部件334如圖19和圖21所示，呈圓筒狀形成而具有將向心軸承333包容起來的形狀，例如是由合成樹脂形成的。
如圖18和圖21所示，空間形成部件334由將向心軸承的側(cè)面部分及底面部分圍起來的空間形成部件本體335、以及將向心軸承的頂面部分圍起來的空間形成部件蓋部336構(gòu)成。在空間形成部件蓋部336的中央部位，設(shè)有可使得到向心軸承333支承而能夠自由旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸331穿過的穿軸孔336a。
在空間形成部件本體335的底面部分的內(nèi)面的中央部位一體地形成有推力軸承346，該推力軸承346對(duì)得到向心軸承333支承的旋轉(zhuǎn)軸331在推力方向上的一個(gè)端部上所設(shè)置的軸承支承部331a進(jìn)行支承而使之能夠旋轉(zhuǎn)。推力軸承346是用合成樹脂形成空間形成部件334而使之兼作該推力軸承的。推力軸承346，是作為一種對(duì)呈圓弧形或前端尖細(xì)狀形成的旋轉(zhuǎn)軸331的軸承支承部331a進(jìn)行點(diǎn)支承的樞軸軸承形成的。
在空間形成部件本體335的上部，沿圓周設(shè)置有可將空間形成部件蓋部336以其將向心軸承的頂面部分覆蓋的狀態(tài)固定住的爪形的卡爪335a。此外，在空間形成部件本體335的側(cè)面部分上，設(shè)有在容納向心軸承后使向心軸承的外周面向外露出的開口部335b。
空間形成部件334由合成樹脂形成，但也可以使用由金屬形成的，還可以使用合成樹脂與金屬的組合材料，對(duì)于材質(zhì)并無特殊限制。在這里，當(dāng)空間形成部件334由合成樹脂形成時(shí)，具有便于對(duì)其形狀進(jìn)行精心設(shè)計(jì)而解決與向心軸承之間的相位定位等問題而且價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。例如，作為空間形成部件334所使用的樹脂材料，可以使用聚酰亞胺、聚酰胺、聚縮醛等氟類合成樹脂、聚四氟乙烯特福隆(注冊(cè)商標(biāo))、尼龍等合成樹脂、以及PC(聚碳酸酯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂)等合成樹脂。
在空間形成部件334與向心軸承333之間形成有連通通路350。該連通通路350使從向心軸承333內(nèi)突出的軸的、推力方向上的一個(gè)端部與另一個(gè)端部連通。即，連通通路350使形成推力軸承346一側(cè)的一端與空間形成部件蓋部336的穿軸孔336a一側(cè)的另一端連通。
該連通通路350如圖21和圖22所示，由形成于向心軸承333的外周面上的推力方向上的第1槽351、形成于向心軸承333的推力軸承346那一側(cè)的端面上的第2槽352、以及形成于向心軸承333的另一個(gè)端面上的第3槽353構(gòu)成。
該連通通路也可以如圖23和圖24所示，設(shè)置在空間形成部件334一側(cè)。即，設(shè)在空間形成部件334一側(cè)上的連通通路360也可以由形成于空間形成部件334的空間形成部件本體335的內(nèi)周面上的推力方向上的第1槽361、形成于空間形成部件本體335的底面部分的內(nèi)面上的第2槽362、以及形成于空間形成部件蓋部336的內(nèi)面上的第3槽363構(gòu)成。還可以由上述設(shè)在向心軸承上的第1～第3槽351～353和設(shè)在空間形成部件334上的第1～第3槽361～363組合而成。
如上所述，在該軸承單元330中，雖然動(dòng)壓產(chǎn)生槽344的寬度以寬于動(dòng)壓產(chǎn)生槽343的寬度形成，非軸露出側(cè)的動(dòng)壓量P344大于軸露出側(cè)的動(dòng)壓量P343，因而能夠抑制因軸旋轉(zhuǎn)而引起的軸上浮現(xiàn)象的產(chǎn)生，但由于非軸露出側(cè)軸端的靜壓降低，會(huì)產(chǎn)生殘留的空氣在密封的軸端膨脹將潤滑油擠出而發(fā)生泄漏現(xiàn)象的新的問題。
由于該連通通路350或者連通通路360使得從向心軸承333中突出的旋轉(zhuǎn)軸331的開放側(cè)與非開放側(cè)連通，因而上述非軸露出側(cè)軸端的靜壓不會(huì)降低，因此，能夠防止因軸承套內(nèi)殘留的空氣或溶解在潤滑油中的空氣膨脹而將潤滑油擠出。換言之，由于連通通路350、360能夠使設(shè)在向心軸承333上的動(dòng)壓產(chǎn)生槽343、344的兩端的壓力短路，因此，不會(huì)形成壓力差，因而也不會(huì)發(fā)生軸上浮現(xiàn)象。
容納有空間形成部件334的軸承套337如圖19所示，具有將約呈圓筒狀的空間形成部件334包容起來的形狀，是通過進(jìn)行合成樹脂的一體成形而形成的一個(gè)部件。
如圖19所示，軸承套337由呈筒狀的軸承套本體338，與軸承套本體338成一體形成而將軸承套本體338的一端封閉的、構(gòu)成其一端部分的底部封閉部339，以及構(gòu)成軸承套本體338的另一端部分的、與軸承套本體338成一體形成的頂部封閉部340構(gòu)成。在頂部封閉部340的中央部位，設(shè)有可使得到容納在軸承套337中的向心軸承333支承而能夠自由旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸331穿過的穿軸孔341。
如上構(gòu)成的軸承套337是采用外包成形方法使合成樹脂材料以將大約呈筒狀的空間形成部件334包住的形狀成形，從而使空間形成部件334位于軸承套本體338的內(nèi)周側(cè)而一體形成的。
此時(shí)，向心軸承333的外周面的一部分，從空間形成部件本體335的開口部335b向外露出，因此，將與外包成形而成的軸承套337成為一體。
對(duì)于構(gòu)成軸承套337的合成樹脂材料，雖無特別限定，但最好是使用對(duì)于填充于軸承套337內(nèi)的潤滑油342具有彈性的、相對(duì)于潤滑油342具有較大接觸角的材料。由于在軸承套337上一體地形成空間形成部件334，因此，最好是使用具有良好的潤滑性的合成樹脂材料。例如，軸承套337最好是使用聚酰亞胺、聚酰胺、聚縮醛等氟類合成樹脂、聚四氟乙烯特福隆、尼龍等合成樹脂形成。此外，也可以使用PC(聚碳酸酯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂)等合成樹脂。甚至可以由能夠以極高的精度成形的液晶聚合物形成。特別是在軸承套337使用液晶聚合物的場(chǎng)合，能夠保持住潤滑油，獲得優(yōu)異的耐磨性能。
但是，這種軸承單元330中，是通過設(shè)置連通通路350而使得從向心軸承333內(nèi)突出的軸331的兩端連通的所謂軸兩端開放型。而現(xiàn)有的軸兩端開放型軸承單元中，存在著受到?jīng)_擊時(shí)潤滑油容易發(fā)生飛濺的問題。而這種軸承單元330中，由于其軸承套337與向心軸承333及空間形成部件334一起構(gòu)成除了穿軸孔336a之外均密閉的無縫結(jié)構(gòu)，因此，盡管軸的從向心軸承中突出的軸開放側(cè)與非軸開放側(cè)經(jīng)連通通路350相連通，但相對(duì)于外部，除了軸承套337上設(shè)置的穿軸孔336a之外是密閉的。即，這種軸承單元330由于是連通通路350設(shè)置在呈無縫狀態(tài)形成、相對(duì)于外部是密閉的軸承套內(nèi)，因此，能夠防止?jié)櫥驮谑艿經(jīng)_擊時(shí)飛濺。
得到設(shè)置在軸承套337內(nèi)的向心軸承333、以及與軸承套337成一體設(shè)置的推力軸承346的支承而能夠自由旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸331，其軸部本體331b的、得到推力軸承346支承的軸承支承部331a呈圓弧形或前端尖細(xì)狀形成，另一端設(shè)有可安裝作為旋轉(zhuǎn)體的例如馬達(dá)312的轉(zhuǎn)子331的安裝部332。在這里，軸部本體331b與安裝部332以相同的直徑形成。
如圖19所示，旋轉(zhuǎn)軸331是以如下狀態(tài)得到軸承套337的支承的，即，其一端的軸承支承部331a得到推力軸承346的支承，軸部本體331b的外周面得到向心軸承333的支承，設(shè)在另一端的安裝部332從設(shè)置在軸承套本體338的頂部封閉部340上的穿軸孔341突出出來。
此外，在旋轉(zhuǎn)軸331上，在軸承支承部331a與軸部本體331b之間設(shè)置有防止軸脫落用的槽部331c。與該軸防脫落用槽部331c相對(duì)應(yīng)地，在空間形成部件334上，作為軸防脫落用機(jī)構(gòu)設(shè)置有墊片349。軸防脫落用槽部331c和墊片349二者可相卡合，因而手工組裝時(shí)非常方便。該墊片349由尼龍、聚酰胺、聚酰亞胺等高分子材料或不銹鋼、磷青銅等金屬制成。
但是，作為穿軸孔341，為了使貫穿于該穿軸孔341中的旋轉(zhuǎn)軸331不與穿軸孔341的內(nèi)周面滑動(dòng)接觸地旋轉(zhuǎn)，是以比軸部本體331b的外徑大的內(nèi)徑形成的。此時(shí)，穿軸孔341形成為具有可在其內(nèi)周面與軸部本體331b的外周面之間形成足以防止填充于軸承套337內(nèi)的潤滑油342從軸承套337內(nèi)泄漏的間隔c的空隙345。形成有如上所述可在其與旋轉(zhuǎn)軸331之間形成可防止填充于軸承套337內(nèi)的潤滑油342泄漏的空隙345的穿軸孔341的頂部封閉部340構(gòu)成了油密封部。
在軸承套337上與之成一體形成的頂部封閉部340是由聚酰亞胺、聚酰胺或尼龍等合成樹脂形成的，因此，能夠保證穿軸孔341的內(nèi)周面相對(duì)于潤滑油342的接觸角達(dá)到60度的程度。本發(fā)明所涉及的軸承單元330由于不必在包括構(gòu)成油密封部的穿軸孔341的內(nèi)周面在內(nèi)的頂部封閉部340上涂布界面活性劑便可使?jié)櫥?42相對(duì)于頂部封閉部340具有較大的接觸角，因此，能夠防止?jié)櫥?42在旋轉(zhuǎn)軸331旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力的作用下經(jīng)由穿軸孔341向軸承套337之外移動(dòng)。
此外，在旋轉(zhuǎn)軸331的與穿軸孔341的內(nèi)周面相向的外周面上設(shè)有錐形部347。錐形部347傾斜成使得形成于旋轉(zhuǎn)軸331的外周面與穿軸孔341的內(nèi)周面之間的空隙345向軸承套337的外方擴(kuò)大。該錐形部347使得在由旋轉(zhuǎn)軸331的外周面和穿軸孔341的內(nèi)周面形成的空隙345中形成壓力梯度，產(chǎn)生將填充于軸承套337內(nèi)的潤滑油342向軸承套337的內(nèi)部進(jìn)行吸引的力。在旋轉(zhuǎn)軸331旋轉(zhuǎn)時(shí)，潤滑油342處在傾向于被吸入軸承套337內(nèi)部的狀態(tài)，因此，可使?jié)櫥?42可靠進(jìn)入由動(dòng)壓流體軸承構(gòu)成的向心軸承333的動(dòng)壓產(chǎn)生槽358而產(chǎn)生動(dòng)壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)軸331的穩(wěn)定的支承，而且還能夠防止填充于軸承套337內(nèi)的潤滑油342泄漏。
在本發(fā)明所涉及的軸承單元330中，進(jìn)入構(gòu)成動(dòng)壓流體軸承的向心軸承333上所設(shè)置的動(dòng)壓產(chǎn)生槽358中產(chǎn)生動(dòng)壓的潤滑油342，是如圖19和圖25所示，在軸承套337內(nèi)從由形成于旋轉(zhuǎn)軸331上的錐形部347與穿軸孔341的內(nèi)周面所形成的空隙345露出的狀況填充的。即，潤滑油342，可被填充至軸承套337內(nèi)的間隙中，進(jìn)而浸含在由燒結(jié)金屬制成的向心軸承333中。
在這里，對(duì)在旋轉(zhuǎn)軸331上形成的錐形部347與穿軸孔341的內(nèi)周面之間所形成的空隙345進(jìn)行說明。該空隙345的最小間隔相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)軸331的外周面與穿軸孔341的內(nèi)周面之間所形成的間隔c，該間隔c以20μm～200μm為宜，最好在100μm左右。若間隔c小于20μm，則在以合成樹脂通過一體成形制造軸承單元330的軸承套337時(shí)難以保證成形精度。若空隙345的間隔c大于200μm，則在軸承單元330受到?jīng)_擊時(shí)，填充于軸承套337內(nèi)的潤滑油342會(huì)飛濺到軸承套337之外，其抗沖擊性降低。
防止填充于軸承套337內(nèi)的潤滑油342在受到?jīng)_擊時(shí)飛濺到軸承套337之外的抗沖擊性G可由下面的式(1)表示。
G＝(12γcosβ/2ρc2)/g......(1)其中，γ潤滑油的表面張力β潤滑油的接觸角ρ潤滑油的密度c旋轉(zhuǎn)軸與穿軸孔之間的間隔g自由落體加速度由式(1)可知，抗沖擊性G與空隙345的間隔c的平方成反比。
此外，熱膨脹引起的油面的上升量h可由下面的式(2)表示。
h＝VαΔt/2πRc......(2)其中，V潤滑油填充量α熱膨脹系數(shù)Δt溫度變化量R軸半徑由式(2)可知，油面上升量h與間隔c的大小成反比，因此，減小間隔c雖然可提高抗沖擊性G，但溫度升高時(shí)將引起潤滑油342的油面高度h急劇升高，需要增加穿軸孔341在軸向上的厚度。
根據(jù)計(jì)算，在具有軸徑為直徑2mm～直徑3mm的旋轉(zhuǎn)軸331的軸承單元330中，若使得旋轉(zhuǎn)軸331與穿軸孔341之間所形成的空隙345的間隔c達(dá)到100μm的程度，穿軸孔341的高度H1、即軸承套337的頂部封閉部340的厚度為1mm左右，則可使抗沖擊性達(dá)到1000G以上，耐高溫特性達(dá)到80℃，可構(gòu)成能夠防止填充于軸承套337內(nèi)的潤滑油342飛濺的高可靠性的軸承單元330。
此外，本發(fā)明所涉及的軸承單元330設(shè)置有傾斜成使得形成于旋轉(zhuǎn)軸331的外周面與穿軸孔341的內(nèi)周面之間的空隙345的間隔c向軸承套337的外方擴(kuò)大的錐形部347，因此，可在由旋轉(zhuǎn)軸331的外周面和穿軸孔341的內(nèi)周面形成的空隙345的間隔c中形成壓力梯度，在旋轉(zhuǎn)軸331旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的離心力的作用下，產(chǎn)生將填充于軸承套337內(nèi)的潤滑油342向軸承套337的內(nèi)部吸入的力。
即，在本發(fā)明所涉及的軸承單元330中，形成于旋轉(zhuǎn)軸331的外周面與穿軸孔341的內(nèi)周面之間的空隙345，是靠表面張力密封防止?jié)櫥?42飛濺的。
在這里，對(duì)表面張力密封進(jìn)行說明。表面張力密封是利用液體的毛細(xì)管現(xiàn)象的密封方法。如圖26所示的毛細(xì)管可使液體上升的高度h可如下求出。
2πrγcosθ＝mg......(3)m由下面的式(4)表示。
m＝πr2hρ......(4)其中，m管內(nèi)的h范圍內(nèi)的流體質(zhì)量r毛細(xì)管半徑
γ粘性流體的表面張力θ粘性流體的接觸角ρ粘性流體的密度g重力加速度由式(3)、式(4)可導(dǎo)出下面的式(5)。
h＝2γcosθ/rρg......(5)一般來說，壓力P與流體高度二者的關(guān)系可用下面的式(6)表示。
P＝ρgh......(6)在這里，從式(5)、式(6)可得到關(guān)于壓力P的式(7)P＝2γcosθ/r......(7)在式(7)中，壓力P意味著對(duì)流體進(jìn)行吸引的吸入壓力。由式(7)可知，毛細(xì)管越細(xì)壓力P則越大。
在上面的說明中，列舉的是毛細(xì)管斷面形狀為圓形時(shí)的公式，而本發(fā)明所涉及的軸承單元330是進(jìn)入形成于旋轉(zhuǎn)軸331的外周面與穿軸孔341的內(nèi)周面之間的空隙345中的潤滑油342如圖27所示呈圓環(huán)狀。這種場(chǎng)合下作為液體的潤滑油342的上升高度h1可從下面的式(8)求得。
2π(R+r)γcosθ＝mg......(8)m可由下面的式(9)表示。
m＝π(R2·r2)hρ......(9)由式(8)、式(9)可得到下面的式(10)h1＝(2γcosθ)/((R·r)ρg)......(10)若設(shè)(R·r)為形成于旋轉(zhuǎn)軸331的外周面與穿軸孔341的內(nèi)周面之間的空隙345的間隔c，則式(10)將變成式(11)。
h＝(2γcosθ)/(cρg)......(11)因此，在潤滑油342的斷面形狀為圓環(huán)形的場(chǎng)合，吸入壓力可由式(12)表示。
P＝2γcosθ/c......(12)在這里，列舉進(jìn)行計(jì)算的具體例子。
當(dāng)形成于旋轉(zhuǎn)軸331的外周面與穿軸孔341的內(nèi)周面之間的空隙345的間隔c為0.02cm(0.2mm)、粘性流體的表面張力γ為30dyn/cm2、潤滑油342的接觸角θ為15°時(shí)，從式(13)得到的吸入壓力為2.86×10·3氣壓(atm)。
P＝2×30×cos15°/0.02＝3.00×103dyn/cm2＝2.86×10·3氣壓(atm)......(13)由式(12)可知，空隙345的間隔c越窄吸入壓力P越大。因此，在旋轉(zhuǎn)軸331上設(shè)置錐形部347可將作為粘性流體的潤滑油342向空隙345的間隔c變窄的方向、即軸承套337內(nèi)部方向吸入。
例如，如圖28所示，作為旋轉(zhuǎn)軸331上所設(shè)置的錐形部347的直徑不同的部位t1和t2的吸入壓力P1、P2，由于t1處的旋轉(zhuǎn)軸331的外周面與穿軸孔341的內(nèi)周面之間的間隔c1、與t2處的旋轉(zhuǎn)軸331的外周面與穿軸孔341的內(nèi)周面之間的間隔c2的關(guān)系為c1＜c2，因此，由式(12)可知，P1＞P2，將潤滑油342向軸承套337內(nèi)部吸入的吸入壓力P隨著形成于旋轉(zhuǎn)軸331的外周面與穿軸孔341的內(nèi)周面之間的空隙345的間隔c變窄而增大。
如上所述，通過以構(gòu)成防止填充于軸承套337內(nèi)的潤滑油342向軸承套337外部泄漏的密封部的、形成于旋轉(zhuǎn)軸331的外周面與穿軸孔341的內(nèi)周面之間的空隙345的間隔c朝向軸承套337的內(nèi)部方向變小的方式設(shè)置錐形部347，可在位于由旋轉(zhuǎn)軸331的外周面與穿軸孔341的內(nèi)周面所形成的空隙345中的潤滑油342上產(chǎn)生壓力梯度。即，施加在潤滑油342上的壓力梯度是朝向空隙345的間隔c變小的軸承套337的內(nèi)部方向逐漸變大的。通過在潤滑油342上產(chǎn)生這種壓力梯度，使得潤滑油342始終受到將其吸入軸承套337內(nèi)的壓力P的作用，因此，即便是在旋轉(zhuǎn)軸331旋轉(zhuǎn)的情況下，空氣也不會(huì)混入存在于空隙345中的潤滑油342中。
在不設(shè)置上述錐形部347的場(chǎng)合，即，如圖27所示，旋轉(zhuǎn)軸331的外周面與穿軸孔341的內(nèi)周面之間的空隙345的間隔c在穿軸孔341的高度方向上固定不變的場(chǎng)合，進(jìn)入旋轉(zhuǎn)軸331的外周面與穿軸孔341的內(nèi)周面之間的空隙345中的潤滑油342上不會(huì)產(chǎn)生壓力梯度，因此，潤滑油342將均勻地存在于空隙345中。即，進(jìn)入通過使旋轉(zhuǎn)軸331的外周面與穿軸孔341的內(nèi)周面之間的間隔c變窄而使其作為密封部發(fā)揮作用的空隙345中的潤滑油342有時(shí)會(huì)由于旋轉(zhuǎn)軸331旋轉(zhuǎn)而在空隙345內(nèi)移動(dòng)從而使空氣E混進(jìn)來。若如上所述空氣E混入潤滑油342中，則空氣會(huì)隨著溫度的變化、氣壓的變化而膨脹，導(dǎo)致潤滑油342從構(gòu)成密封部的空隙345中飛濺到軸承套337之外。
相對(duì)于此，如本發(fā)明所涉及的軸承單元330那樣，通過設(shè)置可使形成于旋轉(zhuǎn)軸331的外周面與穿軸孔341的內(nèi)周面之間的空隙345的間隔c朝向軸承套337內(nèi)部方向變小的錐形部347，可在進(jìn)入空隙345中的潤滑油342上產(chǎn)生朝向軸承套337內(nèi)部方向壓力增大的壓力梯度，因此，能夠防止旋轉(zhuǎn)軸331旋轉(zhuǎn)時(shí)將空氣E帶入潤滑油342中。
此外，當(dāng)設(shè)置有如上所述的錐形部347時(shí)，即使旋轉(zhuǎn)軸331相對(duì)于軸承套337上所設(shè)置的穿軸孔341存在偏心時(shí)，也能夠防止進(jìn)入形成于旋轉(zhuǎn)軸331的外周面與穿軸孔341的內(nèi)周面之間的空隙345中的潤滑油342飛濺到軸承套337之外，不僅如此，還能夠使?jié)櫥?42進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)軸331的整周上，防止旋轉(zhuǎn)軸331周圍的潤滑油342發(fā)生中斷，保證旋轉(zhuǎn)軸331穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸331相對(duì)于軸承套337上所設(shè)置的穿軸孔341存在偏心時(shí)，若未設(shè)置如上所述的錐形部347，則如圖30所示，潤滑油342會(huì)向旋轉(zhuǎn)軸331的外周面與穿軸孔341的內(nèi)周面之間的間隔c較窄的部位集中，而在與之相反一側(cè)的間隔c較寬的部位潤滑油342出現(xiàn)中斷，使空氣E混入。若空氣E混入潤滑油342中，則空氣E會(huì)隨著溫度的變化、氣壓的變化而膨脹，導(dǎo)致潤滑油342從構(gòu)成密封部的空隙345中飛濺到軸承套337之外。
相對(duì)于此，如本發(fā)明所涉及的軸承單元330那樣，通過在旋轉(zhuǎn)軸331上設(shè)置錐形部347，即便是在旋轉(zhuǎn)軸331相對(duì)于軸承套337上所設(shè)置的穿軸孔341存在偏心的情況下，也能夠如圖31所示，在偏心的旋轉(zhuǎn)軸331進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的橢圓軌道上必定存在有間隔c相同的空隙345，形成于該橢圓軌道上的旋轉(zhuǎn)軸331的外周面與穿軸孔341的內(nèi)周面之間的空隙345的間隔c如圖32所示在旋轉(zhuǎn)軸331的整周范圍內(nèi)是一定的，因而不會(huì)發(fā)生潤滑油342向間隔c較窄的部位集中的現(xiàn)象，因此，能夠防止?jié)櫥?42從空隙345、以至于從軸承套337內(nèi)飛濺出來。
上述軸承單元330雖然在旋轉(zhuǎn)軸331上設(shè)置有錐形部347，但也可以如圖33所示，在軸承套337的穿軸孔341的內(nèi)周面上設(shè)置錐形部348。
下面，對(duì)如上構(gòu)成的本發(fā)明所涉及的軸承單元330的制造工序進(jìn)行說明。
在制造本發(fā)明所涉及的軸承單元330時(shí)，將空間形成部件334安裝在向心軸承333的外側(cè)進(jìn)行臨時(shí)組裝。向心軸承333和空間形成部件334在進(jìn)行臨時(shí)組裝時(shí)如圖34所示，要在空間形成部件本體335上安裝可嵌入設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸331的軸承支承部331a和軸本體331b之間的軸防脫落用槽部331c中的、作為軸防脫落機(jī)構(gòu)的墊片349。其次，在作為動(dòng)壓流體軸承的向心軸承333上安裝空間形成部件本體335以及空間形成部件蓋部336。此時(shí)，在空間形成部件本體335的內(nèi)部一體地形成有推力軸承346。此外，在空間形成部件334與向心軸承333之間形成連通通路350。
其次，將臨時(shí)組裝的向心軸承333和空間形成部件334安裝在模具中，如圖35所示，在該臨時(shí)組裝的向心軸承333和空間形成部件334的外周，進(jìn)行上述某種合成樹脂的外包成形而形成軸承套337。此時(shí)，在外包成形軸承套337時(shí)，空間形成部件334在軸承套337的內(nèi)部與之成為一體，被夾在在筒狀的軸承套本體338的上下成一體形成的頂部封閉部340和底部封閉部339之間，使其安裝位置得以固定。而向心軸承333在外包成形軸承套337時(shí)，通過空間形成部件334的開口部335b與軸承套337成為一體，被夾在在筒狀的軸承套本體338的上下成一體形成的頂部封閉部340和底部封閉部339之間，使其安裝位置得以固定。此外，在外包成形軸承套337時(shí)，由于受到空間形成部件334的阻擋，因而合成樹脂不會(huì)流入空間形成部件334與向心軸承333之間的連通通路350中。
其次，如圖36所示，使旋轉(zhuǎn)軸331穿過頂部封閉部340上所設(shè)置的穿軸孔341并插入軸承套337內(nèi)。此時(shí)，作為軸防脫落機(jī)構(gòu)的墊片349靠彈性變形嵌入軸防脫落用槽部331c中，旋轉(zhuǎn)軸331以其軸承支承部331a與推力軸承346接觸的狀態(tài)，穿過向心軸承333插在軸承套337內(nèi)。得到推力軸承346和向心軸承333支承的旋轉(zhuǎn)軸331可在軸承套337內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
在將旋轉(zhuǎn)軸331插入軸承套337中之后，向軸承套337內(nèi)填充潤滑油342。潤滑油342的填充如圖37所示，將已插入旋轉(zhuǎn)軸331的軸承套337投入容納有潤滑油356的填充槽355中。其次，以真空裝置對(duì)軸承套投放于其中的填充槽355抽真空。之后，將經(jīng)過抽真空的填充槽取出放在大氣中，潤滑油342便可填充到軸承套337內(nèi)。
此時(shí)，潤滑油342要填充到這樣的程度，即，在溫度變化而膨脹時(shí)，防止從穿軸孔341內(nèi)泄漏到軸承套337之外，而在溫度變化而收縮時(shí)，不會(huì)使形成于旋轉(zhuǎn)軸331與穿軸孔341之間的空隙345填充不足。即，要設(shè)計(jì)成溫度變化引起的潤滑油342的油面高度的變化在穿軸孔341內(nèi)的范圍內(nèi)。
通過使用真空裝置抽真空進(jìn)行潤滑油潤滑油342向軸承套337內(nèi)的填充，軸承套337內(nèi)部的壓力將低于外部。其結(jié)果，能夠防止?jié)櫥?42輕易從軸承套337中泄漏。
本發(fā)明所涉及的軸承單元330是其向心軸承333由燒結(jié)金屬形成，因此，潤滑油342可填充于該向心軸承333中，此外，隨著旋轉(zhuǎn)軸331的旋轉(zhuǎn)，潤滑油342也能夠填充至產(chǎn)生動(dòng)壓的動(dòng)壓產(chǎn)生槽358中。即，潤滑油342可填充至軸承套337內(nèi)的所有空隙中。
上述軸承單元雖然是其軸承套由合成樹脂的成形體形成，但并不僅限于合成樹脂，也可以是使用混合有可通過模具進(jìn)行成形的金屬材料的合成樹脂或其它成形材料形成的軸承套。在軸承套由合成樹脂之外的材料形成時(shí)，填充于軸承套內(nèi)的潤滑油與穿軸孔內(nèi)周面的接觸角有時(shí)無法得到保證，而在這種有可能無法保證較大的潤滑油接觸角的場(chǎng)合，只要在穿軸孔的內(nèi)周面、甚至包括穿軸孔的內(nèi)周面在內(nèi)在頂部封閉部的外周面涂布界面活性劑以增大接觸角即可。
上述軸承單元是其推力軸承作為軸承套的一部分而形成的，但也可以設(shè)計(jì)成設(shè)置有推力軸承的底部封閉部與軸承套本體單獨(dú)形成，通過熱融合或超聲波融合等方法使該底部封閉部與軸承套本體成為一體。
如上構(gòu)成的軸承單元330解決了雖然對(duì)于防止?jié)櫥托孤┓浅Ｓ杏?、但存在著軸旋轉(zhuǎn)時(shí)容易出現(xiàn)因與此同時(shí)發(fā)生的殘留空氣或溶解于潤滑油中的空氣的膨脹(氣穴現(xiàn)象)而將潤滑油擠出的現(xiàn)象等缺點(diǎn)，具備樹脂制造的無縫軸承套的軸兩端開放型動(dòng)壓流體軸承單元所存在的問題。
過去，軸承套部件由多個(gè)部件構(gòu)成，為使向心軸承兩端的壓力短路而設(shè)置的通路，以非軸開放側(cè)-通路-軸承套外部-軸開放側(cè)的形式形成，相對(duì)于此，該軸承單元330是以通路設(shè)計(jì)成非軸開放側(cè)-連通通路-軸開放側(cè)，對(duì)于形成該連通通路的空間形成部件334以無縫的軸承套337將其周圍圍起來而構(gòu)成的。
即，該軸承單元330設(shè)置有空間形成部件334，在向心軸承333的上端和下端設(shè)置路徑為軸承下端·通路·軸承上端的連通通路350，可減緩作為被密閉一側(cè)的下端的非軸開放側(cè)的靜壓的降低，因而能夠防止因殘留空氣上擠而導(dǎo)致潤滑油泄漏，而且，通往軸承套之外的路徑維持軸與軸承套之間為很小的空隙的狀態(tài)，因而能夠防止受到?jīng)_擊時(shí)潤滑油飛濺，還能夠防止粘性流體滲出。其結(jié)果，該軸承單元330能夠長期維持良好的潤滑性能。
此外，空間形成部件的形狀不同的軸承單元也可以如圖38那樣構(gòu)成。在下面的說明中，對(duì)于與圖19所示軸承單元330相同的部分賦予相同的編號(hào)，將其詳細(xì)說明省略。
圖38所示軸承單元370與圖19所示軸承單元330相比，空間形成部件的形狀不同。在該軸承單元370中，空間形成部件371由以將向心軸承333的側(cè)面部分的上部和頂面部分圍起來的形狀形成的第1空間形成部件372、以及以將向心軸承333的側(cè)面部分的下部和底面部分圍起來的形狀形成的第2空間形成部件373構(gòu)成。在該第1空間形成部件372的中央部位，設(shè)置有得到向心軸承333的支承而能夠自由旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸331可穿過的穿軸孔372a。
在第2空間形成部件373的底面部分的內(nèi)面上的中央部位，與之成一體地形成有可旋轉(zhuǎn)地支承得到向心軸承333的支承的旋轉(zhuǎn)軸331的推力方向上的一個(gè)端部上所設(shè)置的軸承支承部331a的推力軸承346。推力軸承346是以合成樹脂形成空間形成部件371，作為推力軸承而共用。推力軸承346是作為對(duì)呈圓弧形或前端尖細(xì)狀形成的旋轉(zhuǎn)軸331的軸承支承部331a進(jìn)行點(diǎn)支承的樞軸軸承形成的。
在該空間形成部件371與向心軸承333之間，與軸承單元330同樣可形成連通通路。該連通通路使從向心軸承333中突出的力方向上的一個(gè)端與另一端連通。即，連通通路350使作為形成有推力軸承346之一端的非軸開放側(cè)與作為第1空間形成部件372的穿軸孔372a一側(cè)之另一端的軸開放側(cè)連通。
如上構(gòu)成的軸承單元370與軸承單元330同樣，設(shè)置有空間形成部件，在向心軸承的上端和下端，設(shè)置路徑為軸承下端·通路·軸承上端的連通通路，能夠減緩作為被密閉的下端的非軸開放側(cè)的靜壓的降低，因而能夠防止因殘留空氣上擠而導(dǎo)致潤滑油泄漏，而且，通往軸承套之外的路徑僅維持軸與軸承套之間為很小的空隙的狀態(tài)，因而能夠防止受到?jīng)_擊時(shí)潤滑油飛濺，還能夠防止粘性流體滲出。其結(jié)果，該軸承單元370能夠長期維持良好的潤滑性能。
如上所述，在應(yīng)用本發(fā)明的軸承單元中，作為空間形成部件的形狀，只要能夠在外包成形上述軸承套部件時(shí)，樹脂不會(huì)流入形成于空間形成部件與向心軸承之間的連通通路內(nèi)即可，對(duì)于其它的形狀并無限制。
以上所述的軸承單元作為向軸承套內(nèi)填充的粘性流體使用的是潤滑油，但只要具有一定的粘性、可得到一定的表面張力，也可以適當(dāng)選擇其它粘性流體。
本發(fā)明并不限于上述例子，還包括在權(quán)利要求書記載的范圍內(nèi)本行業(yè)人員能夠在可改變?cè)O(shè)計(jì)的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)的方案。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如以上所說明的，根據(jù)本發(fā)明，可構(gòu)成裝配時(shí)不會(huì)發(fā)生軸的脫落，不會(huì)發(fā)生潤滑油泄漏、小型且使用壽命長的、具有很高的可靠性的軸承單元。
此外，根據(jù)本發(fā)明所涉及的軸承單元，不會(huì)發(fā)生潤滑油泄漏等現(xiàn)象，可獲得很長的使用壽命以及很高的可靠性。而且，不會(huì)因此而導(dǎo)致裝置的構(gòu)成和制造工序變得非常復(fù)雜等不希望出現(xiàn)的情況發(fā)生。
此外，根據(jù)本發(fā)明所涉及的軸承單元，通過設(shè)置軸脫落防止部件、以及旨在在該部件的周圍形成必要的空間的部件，能夠防止因沖擊、氣壓和內(nèi)部壓力的變化等原因?qū)е螺S脫落。
此外，根據(jù)本發(fā)明所涉及的軸承單元，通過使用高分子材料成形軸承套部件，對(duì)于密封件等可在外周對(duì)其無間隙地進(jìn)行保持，因而能夠防止?jié)櫥托孤?br> 此外，根據(jù)本發(fā)明所涉及的軸承單元，是以使用動(dòng)壓流體軸承作為向心軸承機(jī)構(gòu)而構(gòu)成，因此，能夠?qū)S高精度地進(jìn)行支承，能夠防止因潤滑油泄漏造成不良影響，而且，由于推力軸承機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡化，因而有利于減少零部件數(shù)量和工時(shí)以及降低成本。
此外，根據(jù)本發(fā)明所涉及的軸承單元，越接近內(nèi)部吸入壓力越大，因此，空隙內(nèi)的潤滑油不易向外泄漏，軸的偏心引起潤滑油偏移的程度減輕，可靠性提高。
此外，根據(jù)本發(fā)明所涉及的軸承單元，能夠有效降低振動(dòng)，而且通過利用脫落防止部件以及旨在保證在其周圍形成空間的部件，可使推力軸承機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)得以簡化。
此外，本發(fā)明所涉及的軸承單元，不僅能夠作為散熱裝置的馬達(dá)和硬盤驅(qū)動(dòng)器的主軸馬達(dá)的軸承使用，還能夠作為其它各種馬達(dá)的軸承使用，并且，能夠在具有旋轉(zhuǎn)軸的機(jī)構(gòu)和對(duì)相對(duì)于軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的部件進(jìn)行支承的機(jī)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種可旋轉(zhuǎn)地支承軸的軸承單元，其特征是，具有留出用來使所說軸的端部向外部伸出的空隙而呈無縫形狀的保持部件；配置在所說保持部件的內(nèi)部，在向心方向上可旋轉(zhuǎn)地支承所說軸的軸承；安裝在所說軸上，通過與所說軸承相抵接而防止所說軸在推力方向上脫落的軸脫落防止部件；配置在所說保持部件的內(nèi)部，用于在所說軸脫落防止部件的周圍確?？臻g的空間形成部件。
2.如權(quán)利要求1所說的軸承單元，其特征是，所說軸脫落防止部件是與所說軸一體地形成的。
3.如權(quán)利要求1所說的軸承單元，其特征是，所說保持部件由高分子材料形成，所說保持部件在所說軸向所說保持部件之外伸出的位置上具有與所說軸之間形成的所說空隙。
4.如權(quán)利要求1所說的軸承單元，其特征是，所說空間形成部件由高分子材料形成，所說空間形成部件兼作在推力方向上可旋轉(zhuǎn)地支承所說軸的端部的推力軸承，所說軸的所說端部為球形，所說推力軸承是樞軸軸承。
5.如權(quán)利要求1所說的軸承單元，其特征是，在所說軸的外周面或所說軸承的內(nèi)周面上具有動(dòng)壓產(chǎn)生槽。
6.如權(quán)利要求2所說的軸承單元，其特征是，在所說軸脫落防止部件的表面或與所說軸脫落防止部件相對(duì)的空間形成部件的表面上具有動(dòng)壓產(chǎn)生槽。
7.如權(quán)利要求1所說的軸承單元，其特征是，所說軸和所說空間形成部件由導(dǎo)電部件構(gòu)成，所說空間形成部件從所說保持部件中向外露出。
8.一種具有可旋轉(zhuǎn)地支承軸的軸承單元的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是，具有留出用來使所說軸的端部向外部伸出的空隙而呈無縫形狀的保持部件；配置在所說保持部件的內(nèi)部，在向心方向上可旋轉(zhuǎn)地支承所說軸的軸承；安裝在所說軸上，通過與所說軸承相抵觸而防止所說軸在推力方向上脫落的軸脫落防止部件；配置在所說保持部件的內(nèi)部，用于在所說軸脫落防止部件的周圍確保空間的空間形成部件。
9.一種具有軸以及為了可自由旋轉(zhuǎn)地支承該軸的軸承機(jī)構(gòu)的軸承單元，其特征是，設(shè)置有與所說軸之間隔著空隙配置的潤滑油密封用部件，從外周保持所說潤滑油密封用部件以及所說軸承機(jī)構(gòu)的合成樹脂制造的軸承套部件。
10.如權(quán)利要求9所說的軸承單元，其特征是，作為所說軸承機(jī)構(gòu)，設(shè)置有承受施加在所說軸上的向心載荷的向心軸承機(jī)構(gòu)以及承受施加在所說軸上的推力載荷的推力軸承機(jī)構(gòu)，設(shè)置有所說軸的脫落防止部件、以及為了在該脫落防止部件的周圍確?？臻g而配置且作為與所說潤滑油密封用部件為不同部件形成的空間形成部件，以所說軸承套部件保持所說向心軸承機(jī)構(gòu)和所說潤滑油密封部件和所說空間形成部件。
11.如權(quán)利要求9所說的軸承單元，其特征是，所說軸承套部件使用了高分子材料。
12.如權(quán)利要求10所說的軸承單元，其特征是，作為所說向心軸承機(jī)構(gòu)使用了動(dòng)壓流體軸承。
13.如權(quán)利要求10所說的軸承單元，其特征是，作為所說推力軸承，具有所說軸的端面呈曲面形狀形成并且該端面與所說第2部件接觸的結(jié)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求9所說的軸承單元，其特征是，所說軸上的與所說潤滑油密封用部件之間形成空隙的部分呈錐形形狀，隨著沿該軸向內(nèi)部接近，其軸徑逐漸變大。
15.如權(quán)利要求10所說的軸承單元，其特征是，作為所說推力軸承機(jī)構(gòu)，使用所說脫落防止部件以及所說空間形成部件構(gòu)成了動(dòng)壓流體軸承。
16.一種旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，具有旋轉(zhuǎn)體和與該旋轉(zhuǎn)體一起旋轉(zhuǎn)的軸、以及可自由旋轉(zhuǎn)地支承該軸的軸承機(jī)構(gòu)和用來驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征是，設(shè)置有與所說軸之間隔著空隙配置的潤滑油密封用部件，以及從外周保持該部件以及所說軸承機(jī)構(gòu)的樹脂制造的軸承套部件。
17.如權(quán)利要求16所說的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是，作為所說軸承機(jī)構(gòu)，設(shè)置有承受施加在所說軸上的向心載荷的向心軸承機(jī)構(gòu)以及承受施加在所說軸上的推力載荷的推力軸承機(jī)構(gòu)，設(shè)置有所說軸的脫落防止部件、以及為了在該脫落防止部件的周圍確?？臻g而配置且作為與所說潤滑油密封用部件為不同的部件形成的空間形成部件，以所說軸承套部件保持所說向心軸承機(jī)構(gòu)和所說潤滑油密封部件和所說空間形成部件。
18.如權(quán)利要求16所說的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是，對(duì)所說軸承套部件使用了高分子材料。
19.如權(quán)利要求17所說的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是，作為所說向心軸承機(jī)構(gòu)使用了動(dòng)壓流體軸承。
20.如權(quán)利要求17所說的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是，作為所說推力軸承，具有所說軸的端面呈曲面形狀形成并且該端面與所說空間形成部件相接觸的結(jié)構(gòu)。
21.如權(quán)利要求16所說的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是，所說軸上的與所說潤滑油密封用部件之間形成空隙的部分呈錐形形狀，隨著沿該軸向內(nèi)部接近，其軸徑逐漸變大。
22.如權(quán)利要求17所說的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是，作為所說推力軸承機(jī)構(gòu)，使用所說脫落防止部件以及所說空間形成部件構(gòu)成了動(dòng)壓流體軸承。
23.一種軸承單元，其特征是，具有軸；在周向上對(duì)所說軸進(jìn)行支承的向心軸承；對(duì)所說軸的推力方向上的一端進(jìn)行支承的推力軸承；設(shè)置在所說向心軸承及所說推力軸承的外側(cè)的空間形成部件；所說空間形成部件配置在其內(nèi)部、以除了使所說軸穿過的穿軸孔之外被密閉起來而構(gòu)成的軸承套；填充于所說軸承套內(nèi)的粘性流體；形成于所說空間形成部件與所說向心軸承之間、使從所說向心軸承中突出的軸的推力方向上的所說一端與另一端連通的連通通路。
24.如權(quán)利要求23所說的軸承單元，其特征是，所說連通通路是在所說向心軸承的外周面上在推力方向上形成的槽。
25.如權(quán)利要求23所說的軸承單元，其特征是，所說連通通路由形成于所說向心軸承的外周面上的向心方向上的第1槽、形成于所說向心軸承的所說向心軸承一側(cè)的一個(gè)端面上的第2槽、以及形成于所說向心軸承的另一個(gè)端面上的第3槽構(gòu)成。
26.如權(quán)利要求23所說的軸承單元，其特征是，所說軸承套由合成樹脂的成形體成一體形成。
27.如權(quán)利要求26所說的軸承單元，其特征是，所說軸承套與所說向心軸承二者通過設(shè)置在所說空間形成部件上的開口部成為一體。
28.一種旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，具有能夠相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn)地支承轉(zhuǎn)子的軸承單元，其特征是，所說軸承單元具有軸；在周向上對(duì)所說軸進(jìn)行支承的向心軸承；對(duì)所說軸的推力方向上的一端進(jìn)行支承的推力軸承；設(shè)置在所說向心軸承及所說推力軸承的外側(cè)的空間形成部件；所說空間形成部件配置在其內(nèi)部、以除了使所說軸穿過的穿軸孔之外被密閉起來而構(gòu)成的軸承套；填充于所說軸承套內(nèi)的粘性流體；形成于所說空間形成部件與所說向心軸承之間、使從所說向心軸承中突出的軸的推力方向上的所說一端與另一端連通的連通通路。
29.如權(quán)利要求28所說的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是，所說軸承單元的軸承套由合成樹脂的成形體成一體形成。
全文摘要
一種可旋轉(zhuǎn)地支承軸(100)的軸承單元(90)，具有留出用來使軸的端部向外部伸出的空隙S呈無縫形狀形成的保持部件(120)，配置在保持部件的內(nèi)部、在向心方向上可旋轉(zhuǎn)地支承軸的軸承(130)，安裝在軸上、通過與軸承相抵觸而防止軸在推力方向上脫落的軸脫落防止部件(115)，以及配置在保持部件的內(nèi)部、用來在軸脫落防止部件的周圍確?？臻g的空間形成部件(113)。此外，通過設(shè)置潤滑油密封件、將空間形成部件設(shè)計(jì)成可形成潤滑油的通路的空間形成部件，以防止?jié)櫥托孤?br> 文檔編號(hào)F16C35/02GK1697936SQ200480000090
公開日2005年11月16日 申請(qǐng)日期2004年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月10日
發(fā)明者宍戶祐司, 矢澤健一郎, 金子猛, 高田清幸, 佐藤弘史, 柿沼義昭, 中村一郎 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社