專(zhuān)利名稱：流體動(dòng)力軸承單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體動(dòng)力軸承單元，其驅(qū)動(dòng)諸如潤(rùn)滑劑之類(lèi)的流體而產(chǎn)生一動(dòng)壓力，從而在軸與其支承件之間造成無(wú)接觸的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
背景技術(shù)：
流體動(dòng)力軸承單元和包括流體動(dòng)力軸承單元的馬達(dá)用于各種轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械中，它們?cè)谝婚L(zhǎng)時(shí)間內(nèi)連續(xù)地投入運(yùn)行，因此，需要有一長(zhǎng)的產(chǎn)品壽命和長(zhǎng)期使用的可靠性，例如，一用于驅(qū)動(dòng)硬盤(pán)的DC馬達(dá)。具有一流體動(dòng)力軸承單元的這樣的電動(dòng)機(jī)之一揭示在JP-A No.H10-318253中，下面將參照?qǐng)D14來(lái)了解該電動(dòng)機(jī)。圖14是根據(jù)所引文獻(xiàn)的流體動(dòng)力軸承單元的局部的截面圖，為了描述起見(jiàn)，僅示出其右邊的對(duì)應(yīng)部分。
在圖14中，一圓柱形軸101固定在一底板102上，其被構(gòu)造成與用于硬盤(pán)單元的底部件公用。軸101設(shè)置有一固定在其上端部分的盤(pán)形突緣126(根據(jù)圖14的定向)。軸101插入套筒130的軸承孔130a內(nèi)。套筒130可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在軸101上。一具有一轉(zhuǎn)子磁體112的轂108附連于套筒130。轂108包括一盤(pán)座110，一諸如磁盤(pán)(未示出)之類(lèi)的記錄和復(fù)現(xiàn)盤(pán)放置在該盤(pán)座上。底板102設(shè)置有一定子114，其定位成與轉(zhuǎn)子磁體112相對(duì)，因此給予轂108一轉(zhuǎn)動(dòng)力。一環(huán)形帽138設(shè)置在突緣126上方。
套筒130的軸承孔130a設(shè)置有一形成在其內(nèi)圓周表面上的人字形的徑向動(dòng)壓力槽(未示出)，其構(gòu)成一徑向流體動(dòng)力軸承部分144。突緣126設(shè)置有一形成在其兩個(gè)面上的人字形推力動(dòng)壓力槽(未示出)，其分別構(gòu)成一推力流體動(dòng)力軸承部分154和156。突緣126包括兩個(gè)循環(huán)孔176，其定向基本上垂直于軸101的中心軸線，近似為180°的中心角。循環(huán)孔176的內(nèi)圓周端部分分別與形成在沿軸向的軸101的外圓周表面上的通孔174連通。通孔174的兩個(gè)敞開(kāi)端與軸101與軸承孔130a之間的間隙連通。循環(huán)孔176和通孔174實(shí)現(xiàn)與以下的間隙連通突緣126的上面與帽138之間的一間隙156a，突緣126的下面與套筒130之間的一間隙154a以及突緣126的外圓周表面180與套筒130之間的一間隙180a。諸如油潤(rùn)滑流體(下文中簡(jiǎn)單稱之為油)填充在由軸101、突緣126和套筒130的軸承孔130a形成的間隙內(nèi)。
當(dāng)將油注入到間隙內(nèi)，氣泡會(huì)不可避免地混合在油內(nèi)。在這樣的氣泡中，將描述存在于突緣126上和下的間隙154a和156a內(nèi)的氣泡。當(dāng)套筒130轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在推力流體動(dòng)力軸承部分154和156內(nèi)油承受由泵的作用產(chǎn)生的一壓力和一離心力。盡管突緣126在上面和下面設(shè)置有推力動(dòng)壓力槽，但難于形成使動(dòng)壓力在突緣126的上面和下面上沿徑向達(dá)到準(zhǔn)確平衡的推力動(dòng)壓力槽。由于未能獲得動(dòng)壓力的準(zhǔn)確的平衡，所以，通過(guò)推力流體動(dòng)力軸承部分154和156施加到油的泵送壓力也不能沿徑向得到平衡。因此，間隙180a內(nèi)的油壓力和通孔174內(nèi)的油壓力變得不相同，由此造成油從較高壓力區(qū)域朝向較低壓力區(qū)域流動(dòng)。例如，當(dāng)油沿箭頭190和191所示的方向流動(dòng)時(shí)油循環(huán)通過(guò)間隙180a、間隙154a和156a、通孔174和循環(huán)孔176。當(dāng)油如上所述地循環(huán)時(shí)通過(guò)沿帽138的內(nèi)圓周部分設(shè)置的環(huán)形凹陷162，當(dāng)油從間隙156a流入通孔174內(nèi)時(shí)油中的氣泡與油分離。分離的油通過(guò)軸101的小直徑部分101D與帽138之間的間隙排放到周?chē)目諝庵小＿@樣，在注入油時(shí)混合在油中的氣泡通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)而分離，同時(shí)利用由推力動(dòng)壓力槽產(chǎn)生的沿徑向的動(dòng)壓力的不可避免的不平衡來(lái)循環(huán)油，直到最終油變得沒(méi)有氣泡為止。
在上述傳統(tǒng)的流體動(dòng)力軸承單元中，突緣126的循環(huán)孔176由諸如鉆孔那樣的打孔工藝形成。同樣地，通孔174通過(guò)機(jī)加工工藝形成，以切去軸101的表面的一部分，由此，形成一平的部分。
如果突緣126的厚度近似在3mm以上，則相當(dāng)容易實(shí)施鉆孔的過(guò)程來(lái)形成通過(guò)突緣126的循環(huán)孔176。然而，在小的流體動(dòng)力軸承單元具有的突緣厚度為2mm或更小的情形中，必須使用極細(xì)的鉆頭，例如直徑為0.5mm的鉆頭，它是極容易斷的鉆削工具，因此，鉆孔過(guò)程變得困難。此外，由于鉆孔過(guò)程需要一定的時(shí)間，所以就難于減少加工時(shí)間，并難于降低加工成本。
此外，由于切削金屬材料，鉆孔過(guò)程會(huì)產(chǎn)生細(xì)微的金屬末。去除金屬末需要一小心翼翼的清潔過(guò)程。然而，甚至在清潔過(guò)程之后金屬末仍還會(huì)未去除而留在突緣的循環(huán)孔內(nèi)。在流體動(dòng)力軸承單元操作的過(guò)程中金屬末跑出而引入到軸與套筒之間的狹窄間隙內(nèi)的情形中，則轉(zhuǎn)動(dòng)受阻礙，在最糟糕的情形下不能再轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，導(dǎo)致流體動(dòng)力軸承單元失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有一帶有不實(shí)施鉆孔工藝而形成的一油循環(huán)孔的突緣的流體動(dòng)力軸承單元以及一種加工該突緣的方法。
根據(jù)本發(fā)明的流體動(dòng)力軸承單元包括一套筒，該套筒包括一用作徑向軸承的軸承孔和一用作推力軸承的推力面，該推力面圍繞軸承孔形成在比軸承孔大的直徑內(nèi)，并垂直于軸承孔的中心軸線定向。一軸插入到該套筒的軸承孔內(nèi)，以便相對(duì)于軸承孔可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。軸設(shè)置有至少一個(gè)突緣，其具有一與套筒的推力面相對(duì)的面。該突緣包括至少兩個(gè)半部，所述至少兩個(gè)突緣半部中的至少一個(gè)在其表面上包括一沿徑向形成的路徑和另一連接于徑向路徑并通向軸的外圓周部分的附近區(qū)域的路徑。至少兩個(gè)突緣半部與設(shè)置在其間的徑向路徑組合，構(gòu)成沿徑向的至少一個(gè)通孔，該通孔連接于一靠近軸的外圓周表面的區(qū)域和一靠近突緣的外圓周表面的區(qū)域。套筒的軸承孔的內(nèi)圓周表面或軸的外圓周表面中的至少一個(gè)設(shè)置有一產(chǎn)生動(dòng)壓力的徑向槽。與推力面相對(duì)的突緣的面或套筒的推力面中的至少一個(gè)設(shè)置有一產(chǎn)生推力動(dòng)壓力的槽(thrust dynamic pressure generating groove)。一潤(rùn)滑劑填充在軸與套筒的軸承孔之間的間隙內(nèi)以及突緣與推力面之間的間隙內(nèi)，而一待轉(zhuǎn)動(dòng)的物體附連到軸上或套筒上。
根據(jù)本發(fā)明，兩個(gè)突緣半部中的至少一個(gè)設(shè)置有一沿徑向形成在面上的槽，兩突緣半部安裝在一軸上，使帶有槽的表面附連到其對(duì)方(counterpart)，由此在突緣內(nèi)形成一沿徑向方向的路徑。再者，由于對(duì)應(yīng)的突緣半部設(shè)置有另一個(gè)路徑，它是沿垂直方向形成在其內(nèi)圓周邊緣上的槽，軸的外周緣和突緣的外周緣通過(guò)徑向路徑和另一路徑而連接。突緣半部的表面上的槽構(gòu)成突緣內(nèi)的徑向路徑，該槽可通過(guò)諸如加壓之類(lèi)的簡(jiǎn)單而便宜的工藝形成，因此可降低突緣的成本。
根據(jù)本發(fā)明，兩個(gè)突緣半部分別設(shè)置有形成在其表面上的一徑向槽和形成在軸可插入的孔的內(nèi)圓周表面上的一垂直槽，兩個(gè)突緣半部安裝在軸上，使帶有槽的表面彼此粘結(jié)。其結(jié)果，可形成具有基本上平行于突緣表面而定向的路徑的突緣。因?yàn)椴劭赏ㄟ^(guò)可在短時(shí)間內(nèi)實(shí)施的工藝形成，而不招致工具的磨損，例如壓力加工工藝，其加工成本低廉。由于壓力加工工藝與鉆孔形成孔不同，其不產(chǎn)生金屬末或碎屑，這樣的工藝可消除因突緣的通孔內(nèi)沿徑向的殘余的碎屑造成故障的可能性。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承單元的截面圖；圖2a是示出根據(jù)第一實(shí)施例設(shè)置在流體動(dòng)力軸承單元內(nèi)的第一突緣的立體圖；圖2b是示出構(gòu)成第一突緣的一突緣半部的立體圖；圖2c是示出構(gòu)成第一突緣的另一突緣半部的平面圖；圖3a是示出根據(jù)第一實(shí)施例設(shè)置在流體動(dòng)力軸承單元內(nèi)的第二突緣的立體圖；圖3b是示出構(gòu)成第二突緣的一突緣半部的平面圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成在突緣上的、產(chǎn)生推力動(dòng)壓力的槽的平面圖；圖5是示出根據(jù)第一實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承單元的第一突緣的操作的放大的局部截面圖；圖6是示出根據(jù)第一實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承單元的第二突緣的操作的放大的局部截面圖；圖7a至7e是示出設(shè)置在根據(jù)第一實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承單元的突緣內(nèi)的孔的諸實(shí)例的側(cè)視圖；圖8a是示出用于根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承單元內(nèi)的一突緣的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖8b是示出根據(jù)第二實(shí)施例的突緣的另一結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖9a是示出用于根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承單元內(nèi)的一突緣半部的立體圖；圖9b是示出構(gòu)造該突緣的另一突緣半部的立體圖；圖9c是示出根據(jù)第三實(shí)施例由組合的兩突緣半部構(gòu)成的突緣的平面圖；圖10a是示出用于根據(jù)第三實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承單元內(nèi)的一突緣半部的平面圖；
圖10b是示出由組合的兩突緣半部構(gòu)成的突緣的平面圖；圖11是示出用于根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承單元內(nèi)的一軸的立體圖；圖12是示出用于根據(jù)第四實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承單元內(nèi)的軸和突緣的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承單元的一軸和一突緣結(jié)構(gòu)的放大的局部截面圖；圖14是示出傳統(tǒng)的流體動(dòng)力軸承單元的局部的截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照?qǐng)D1至13來(lái)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
《第一實(shí)施例》現(xiàn)將參照?qǐng)D1至7來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承單元。
圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承單元的截面圖。在圖1中，一圓柱形軸固定于底板2。該軸1設(shè)置有兩個(gè)突緣4和5，根據(jù)圖1的定向它們分別附連于軸的上部和下部。軸1插入套筒16的軸承孔16a內(nèi)。套筒16可轉(zhuǎn)動(dòng)地放置，離突緣4和5和軸1有一細(xì)微的間隙。套筒16設(shè)置有一具有一轉(zhuǎn)子磁體12的轉(zhuǎn)子轂10。一電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子14附連于底板2以與轉(zhuǎn)子磁體12相對(duì)。轉(zhuǎn)子轂10包括一盤(pán)安裝部分11，諸如磁盤(pán)(未示出)之類(lèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)記錄介質(zhì)附連在盤(pán)安裝部分11上。
軸1的外圓周表面或軸承孔16a的內(nèi)圓周表面中的至少一個(gè)設(shè)置有兩組產(chǎn)生徑向動(dòng)壓力的人字形槽7和8。在圖1中，產(chǎn)生徑向動(dòng)壓力的槽7和8設(shè)置在軸承孔16a的內(nèi)圓周表面上。
參照?qǐng)D2，現(xiàn)將詳細(xì)描述突緣4的結(jié)構(gòu)。圖2a是突緣4的立體圖。突緣4由組合在一起的一突緣半部4k和和另一突緣半部4d組成，它們分別顯示在圖2b的立體圖和圖2c的平面圖中。如圖2b所示，突緣半部4k是一帶有一孔4g的盤(pán)形部件，通過(guò)壓配方法軸1通過(guò)該孔插入。在突緣半部4k的一個(gè)面上，沿徑向從一外圓周邊緣到孔4g設(shè)置至少一個(gè)槽4e。參照?qǐng)D4c，突緣半部4d是一帶有孔4g的盤(pán)形部件，通過(guò)壓配方法軸1通過(guò)該孔插入，突緣半部4d具有基本上與突緣半部4k相同的直徑。在突緣半部4d的一個(gè)面上，沿徑向方向設(shè)置至少一個(gè)槽4e。槽4e的內(nèi)圓周邊緣與基本上沿垂直方向形成在突緣半部4d的孔4g的內(nèi)圓周表面上的一垂直槽4f相遇。突緣半部4d和4k組合在一起，以使具有槽4e的面彼此相對(duì)，且突緣半部4k上的槽4e和突緣半部4d上的槽4e彼此相遇。這就是如何獲得具有一與垂直槽4f連通的、在外圓周表面上的孔4a的突緣4的過(guò)程(如圖2a所示)。在軸1與突緣4壓配之后，突緣4的外周緣和在突緣4下方的圍繞軸1的周緣的一間隙通過(guò)孔4a和垂直槽4f連通(如圖1所示)。
套筒16的第一凹部16b的一推力面或與凹部16b相對(duì)的突緣4的一面中的至少一個(gè)面設(shè)置有如圖4所示的產(chǎn)生動(dòng)壓力的人字形槽18(盡管未在圖1中示出，但突緣4具有產(chǎn)生推力動(dòng)壓力的槽18)。
參照?qǐng)D3，現(xiàn)將詳細(xì)描述突緣5的結(jié)構(gòu)。圖3a是突緣5的立體圖。圖3b是突緣半部5k的平面圖。突緣半部5k在盤(pán)形部件的中心位置具有一孔5g，軸1通過(guò)壓配方法插入該孔。在突緣半部5k的一個(gè)面上，沿徑向設(shè)置至少一個(gè)槽5e。槽5e的內(nèi)圓周端連接于一垂直槽5f，該槽基本上沿垂直方向形成在突緣半部5k的內(nèi)圓周表面上。在組合這樣兩個(gè)突緣半部5k后，使具有槽5e的面彼此相對(duì)以及對(duì)應(yīng)的兩突緣半部5k上的槽5e彼此相遇，由此，獲得如圖3所示的突緣5。在突緣5中，其外周緣和內(nèi)周緣通過(guò)孔5a連接，孔5a與垂直槽5f相遇。在將軸1壓配入突緣5的孔5g內(nèi)之后，可獲得如圖1所示的結(jié)構(gòu)。在突緣5的附近，突緣5的外周緣和突緣5上方和下方圍繞軸1的周緣的間隙通過(guò)孔5a和垂直槽5f連通。
在圖1中，套筒16的第二凹部16d的一推力面或突緣5的一上面中的至少一個(gè)面設(shè)置有如圖4所示的產(chǎn)生動(dòng)壓力的人字形槽18(盡管未在圖1中示出，但突緣5具有產(chǎn)生推力動(dòng)壓力的槽18)。較佳地是通過(guò)壓力加工形成突緣4和5的槽4e和5e。制造槽4e和5e的加壓時(shí)間特別短(例如0.2秒)。因此，壓力加工在批量生產(chǎn)中尤顯卓越。此外，由于壓力模具的使用壽命長(zhǎng)，所以，總的加工成本變得特別低。當(dāng)通過(guò)壓力加工形成槽4e或5e時(shí)，產(chǎn)生推力動(dòng)壓力的槽18可同時(shí)形成在突緣半部上。
諸如油之類(lèi)的潤(rùn)滑劑(下文中簡(jiǎn)單稱之為“油”)填充在套筒16內(nèi)的第一凹部16b以及第二凹部?jī)?nèi)，前者包括突緣4、軸1的外圓周表面和套筒16的軸承孔16a之間的一間隙，后者包括突緣5。
下面將描述根據(jù)第一實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承單元的操作。當(dāng)由一電源(未示出)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子14供應(yīng)電流時(shí)，轉(zhuǎn)子磁體12承受一轉(zhuǎn)動(dòng)力，由此，轉(zhuǎn)子轂6開(kāi)始沿順時(shí)針?lè)较?在圖1中當(dāng)從上方觀察流體動(dòng)力軸承單元時(shí))轉(zhuǎn)動(dòng)。由于附連到轉(zhuǎn)子轂6上的套筒16也一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所以圍繞產(chǎn)生徑向動(dòng)壓力的槽7和8的油經(jīng)受一泵送壓力(為本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)熟知)，這造成套筒16的軸承孔16a相對(duì)于軸1無(wú)接觸地轉(zhuǎn)動(dòng)。
同樣地，突緣4和5的產(chǎn)生推力動(dòng)壓力的槽18產(chǎn)生一泵送壓力，以造成套筒16相對(duì)于突緣4和5無(wú)接觸地轉(zhuǎn)動(dòng)，這將在下文中詳細(xì)地予以描述。
圖5是包括圖1的突緣4的對(duì)應(yīng)部分的放大的局部截面圖。參照?qǐng)D5，當(dāng)套筒16轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)橥痪?的產(chǎn)生推力動(dòng)壓力的槽18使油壓變得局部地升高。在靠近圖4所示的突緣4的產(chǎn)生動(dòng)壓力的槽18的彎曲部分18a的區(qū)域內(nèi)油壓變得最高，并朝向外周緣14k和內(nèi)周緣14i逐漸地下降。在圖5中，在內(nèi)周緣14i和外周緣14k內(nèi)油壓較低，而圍繞內(nèi)周緣14i與外周緣14k之間的中點(diǎn)處油壓最高。
較佳地形成產(chǎn)生推力動(dòng)壓力的槽18，以使內(nèi)周緣14i和外周緣14k內(nèi)的油壓基本上變得相同。然而，在實(shí)際上，由于產(chǎn)生推力動(dòng)壓力的槽18的加工誤差等的原因，內(nèi)周緣14i和外周緣14k內(nèi)的油壓不會(huì)變得準(zhǔn)確地相等，這種情況在下文中將稱之為“油壓不平衡”。當(dāng)產(chǎn)生油壓不平衡時(shí)，油從高壓區(qū)域流到低壓區(qū)域。在圖5中，突緣4的中心線C的左側(cè)部分代表一種狀態(tài)，其中，外周緣14k內(nèi)的油壓低于內(nèi)周緣14i內(nèi)的油壓，因此，套筒16和突緣4的產(chǎn)生推力動(dòng)壓力的面4m之間的油沿箭頭14a和14b所示的方向移動(dòng)。如果孔4a和垂直槽4f不設(shè)置在圖5中，則油會(huì)沿如箭頭4c所示方向移動(dòng)，而油的一部分會(huì)通過(guò)流體動(dòng)力軸承單元的開(kāi)口向外溢流。
一旦油如此地溢流，則在軸1與軸承孔16a之間、突緣4與套筒16a的凹陷16b之間，以及突緣5與凹陷16d之間，可招致由油的泄漏造成的“油膜崩潰”。油膜崩潰導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中套筒16接觸軸1和突緣4和5，這使得轉(zhuǎn)動(dòng)不穩(wěn)定并造成摩擦，因此，顯著地降低流體動(dòng)力軸承單元的使用壽命。
在圖5中，突緣4的中心線C的右側(cè)部分代表一種狀態(tài)，其中，外周緣14k內(nèi)的油壓高于內(nèi)周緣14i內(nèi)的油壓。在此情形中，套筒16和突緣4的產(chǎn)生推力動(dòng)壓力的面4m之間的油沿箭頭14f所示的方向移動(dòng)。如果孔4a和垂直槽4f不設(shè)置在圖中，則內(nèi)周緣14i內(nèi)的油壓將會(huì)變高，然而，沒(méi)有油向外溢流的可能。
根據(jù)該實(shí)施例，由于突緣4設(shè)置有孔4a和垂直槽4f，所以，在突緣4的左側(cè)部分內(nèi)的沿箭頭14a和14b的方向流動(dòng)的油沿箭頭14d所示的方向流過(guò)孔4a，因此，通過(guò)垂直槽4f并返回到套筒16與產(chǎn)生推力動(dòng)壓力的面4m之間的區(qū)域內(nèi)。換句話說(shuō)，油循環(huán)通過(guò)套筒16與產(chǎn)生推力動(dòng)壓力的面4m之間、孔4a與垂直槽4f之間的區(qū)域。因此，阻止油沿如箭頭14c所示方向向外溢流。
同樣地，在圖5中的突緣4的右側(cè)部分內(nèi)，油沿如箭頭14f、14g、14h和14m所示方向流動(dòng)，換句話說(shuō)，循環(huán)通過(guò)套筒16與產(chǎn)生推力動(dòng)壓力的面4m之間、垂直槽4f與孔4a之間的區(qū)域。
圖6示出突緣5附近的油的流動(dòng)。突緣5包括一在其內(nèi)圓周表面內(nèi)的垂直槽5f。在圖6中，突緣5的左側(cè)部分代表一種狀態(tài)，其中，突緣5的外周緣15k內(nèi)的油壓高于內(nèi)周緣15i內(nèi)的油壓，因此，油沿箭頭15a、15b、15c和15d所示的方向流動(dòng)。油也沿如箭頭15e和15f所示的方向流動(dòng)。在突緣5的右側(cè)部分內(nèi)代表一種狀態(tài)，其中，突緣5的外周緣15k內(nèi)的油壓低于內(nèi)周緣15i內(nèi)的油壓，因此，油沿箭頭15h、15s、15j和15t所示的方向流動(dòng)。油也沿如箭頭15m和15n所示的方向流動(dòng)。
如果突緣5不設(shè)置有孔5a和垂直槽5f，則在圖6內(nèi)的突緣5的右側(cè)內(nèi)，當(dāng)突緣5的外周緣15k內(nèi)的油壓變得低于內(nèi)周緣15i內(nèi)的油壓時(shí)，一部分油會(huì)沿如箭頭15p所示方向向外溢流。
根據(jù)上述的第一實(shí)施例，突緣4的內(nèi)周緣14i和外周緣14k通過(guò)孔4a與垂直槽4f連通，而突緣5的內(nèi)周緣15i和外周緣15k通過(guò)孔5a與垂直槽5f連通。因此，即使當(dāng)突緣4和5的產(chǎn)生推力動(dòng)壓力的槽18不平衡時(shí)，也能阻止油溢流出流體動(dòng)力軸承單元，因此，流體動(dòng)力軸承單元能實(shí)現(xiàn)一長(zhǎng)期的穩(wěn)定操作。
在這個(gè)實(shí)施例中，突緣4和5的對(duì)應(yīng)的孔4a和5a的容量V由公式V＝S×L×N表示，其中，S代表孔4a或5a的截面面積，L是其長(zhǎng)度，N是其數(shù)量。由于本發(fā)明人對(duì)于該實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承單元實(shí)施了各種試驗(yàn)，所以，較佳地是，由截面面積S、長(zhǎng)度L和數(shù)量N(圖2中N＝2)確定的容量V4a等于或大于在突緣4與套筒16之間的區(qū)域內(nèi)存在的油的容量V4g，其對(duì)應(yīng)于推力的流體動(dòng)力軸承部分(V4g≤V4a)。同樣地，較佳地是，孔5a的容量V5a等于或大于在突緣5與套筒16之間的區(qū)域內(nèi)存在的油的容量V5g(V5g≤V5a)。
圖7a至7e是突緣22至26的局部的側(cè)視圖，示出圖2a中所示的突緣4的孔4a和圖3a中所示的突緣5的孔5a的多個(gè)實(shí)例。圖7a中所示的突緣22具有一循環(huán)孔22a。因此，一半圓形截面的槽對(duì)應(yīng)地形成在突緣半部22b和22c上。圖7b中所示的突緣23具有一長(zhǎng)菱形孔23a。因此，一三角形截面的槽對(duì)應(yīng)地形成在突緣半部23b和23c上。
圖7c中所示的突緣24的孔24a具有一矩形截面。因此，一矩形截面的槽對(duì)應(yīng)地形成在突緣半部24b和24c上。
圖7d中所示的突緣25的孔25a具有一橢圓形截面。因此，一弧形截面的槽對(duì)應(yīng)地形成在突緣半部25b和25c上。在圖7a至7d中所示的孔22a至25a的情形中，要使容積V(＝S×L×N)等于或大于存在于推力動(dòng)態(tài)軸承部分內(nèi)的油的容積，這是有必要的。
對(duì)于圖7a至7d中所示的孔22a至25a，只有突緣半部26b或26c(圖7e中的突緣半部26b)可以設(shè)置有槽以形成如圖7e所示的一孔26a。在此情形中，可適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)槽的形狀，以使孔26a的容積V(＝S×L×N)變得等于或大于油的容積V。采用如圖7e所示的突緣26可降低加工成本，因?yàn)橹挥型痪壈氩啃枰庸ば纬刹邸?br> 在圖1所示的流體動(dòng)力軸承單元中，軸1、突緣4和5以及套筒16通常由金屬制成。然而，也可采用諸如陶瓷或樹(shù)脂的不同材料。
在如圖1和圖4所示的第一實(shí)施例中描述了流體動(dòng)力軸承單元，其包括一產(chǎn)生徑向動(dòng)壓力的人字形槽和一產(chǎn)生推力動(dòng)壓力的人字形槽。
可在產(chǎn)生徑向的和推力的動(dòng)壓力的槽中，使用一螺旋形槽或諸如此類(lèi)的槽。
《第二實(shí)施例》下面將參照?qǐng)D8來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承單元。在根據(jù)第二實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承單元中，只是突緣不同于第一實(shí)施例的突緣，而其余部分的結(jié)構(gòu)與圖1所示的第一實(shí)施例相同。
圖8a是根據(jù)該實(shí)施例的突緣27的側(cè)視圖。突緣27替換了圖1中的突緣4和5。在圖8a中，起作一間隔件的多個(gè)金屬球27c放置在突緣半部27a與27b之間，它們是帶有軸1(與圖1中的軸1相同)可插入其中的孔27h的盤(pán)形金屬板，并通過(guò)電阻焊或類(lèi)似的焊接粘結(jié)于突緣半部27a和27b。一由金屬球27c形成的間隙27d具有圖2中的孔4a的功能。由于根據(jù)該實(shí)施例的突緣27不要求進(jìn)行加工來(lái)形成突緣半部27a和27b上的槽，所以可節(jié)約槽加工的成本。
圖8b是根據(jù)該實(shí)施例的另一突緣28的側(cè)視圖。在圖8b中，突緣半部28a和28b是帶有軸1可插入其中的孔28h的盤(pán)形金屬板。突緣半部28a設(shè)置有通過(guò)壓力加工形成的突出部29。在此情形中，突緣半部28a的突出部29通過(guò)焊接或類(lèi)似的方法粘結(jié)于突緣半部28b，由此構(gòu)成突緣28。應(yīng)該指出的是在圖7a至7e和圖8a和8b中，一垂直槽(例如圖2中的垂直槽4f)從圖中略去。
《第三實(shí)施例》下面將參照?qǐng)D9來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承單元。在根據(jù)第三實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承單元中，只是突緣不同于第一實(shí)施例的突緣，而其余部分的結(jié)構(gòu)與圖1所示的第一實(shí)施例相同。圖9a是示出根據(jù)圖9c中所示的該實(shí)施例的一突緣30的突緣半部31的立體圖，而圖9b是示出另一突緣半部32的立體圖。圖9c是由組合該實(shí)施例中的突緣半部31和32構(gòu)成的突緣30的平面圖。
在圖9a中，突緣半部31是一帶有一孔31a的盤(pán)形板，該孔形成在其中心部分且圖1中的軸1插入其中。在孔31a的內(nèi)壁上，設(shè)置至少一個(gè)垂直槽31b(例如，圖9a中的兩個(gè)垂直槽31b)。一圓形臺(tái)階部分31c與孔31a同心且其直徑大于孔31a，該臺(tái)階部分31c形成在突緣半部31上。在具有突緣半部31的臺(tái)階部分31c的表面上至少形成一個(gè)徑向槽31d(例如，在圖9a中兩個(gè)槽)。
在圖9b中，突緣半部32是一帶有一孔32a的盤(pán)形板，該孔形成在其中心部分且圖1中的軸1插入其中。在孔32a的內(nèi)壁上，設(shè)置至少一個(gè)垂直槽32b。在突緣半部32的任一表面上，沿徑向設(shè)置至少一個(gè)槽32d(例如，如圖9b所示兩個(gè))。在圖9a中不可見(jiàn)的突緣半部31的下表面或在圖9b中不可見(jiàn)的突緣半部32的下表面設(shè)置有如圖4所示的產(chǎn)生推力動(dòng)壓力的槽18。
在使具有圖9a中所示的突緣半部31的槽31d的表面與具有圖9b中所示的突緣半部32的槽32d的表面彼此相對(duì)地接觸以組合突緣半部31和32后，軸1(未示出)以壓配方式裝入，由此完成突緣30。在根據(jù)該實(shí)施例的突緣30的情形中，突緣半部31上的槽31d和突緣半部32上的槽32d彼此不必相遇，但可以如圖9c所示地彼此偏移。這是因?yàn)椴?1d和32d通過(guò)臺(tái)階形部分31c實(shí)現(xiàn)連接的緣故，即使槽31d和32d如圖9c所示那樣彼此不相對(duì)，也可實(shí)現(xiàn)連接。因此，當(dāng)將突緣半部31和32壓配到軸1上時(shí)不必調(diào)整位置使槽31d和32d匹配，這就簡(jiǎn)化了制造的過(guò)程。由于垂直槽31b和32b起到連接圖9c所示的突緣30的上面和下面的作用，所以突緣30具有基本上與圖1所示的突緣5相同的功能。省略突緣半部31的垂直槽31b或突緣半部32的垂直槽32b可以構(gòu)成與圖1的突緣4基本上功能相同的一突緣。
圖10a是示出用于根據(jù)第三實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承單元內(nèi)的突緣37的另一實(shí)例的突緣半部36的平面圖。該突緣半部36是一帶有一孔36a的盤(pán)形板，該空形成在其中心部分且圖1中的軸1插入其中。在孔36a的內(nèi)壁上，形成至少一個(gè)垂直槽31b。在突緣半部36的一個(gè)面上，形成一槽36d以便與垂直槽36b連通。突緣半部36設(shè)置有一槽36c，其同心地形成在同一面上，并具有大于孔36a的直徑。槽36c連接于槽36d。
如上所述地壓配兩個(gè)突緣半部36，使具有槽36d和36c的面彼此接觸地放置到圖1所示的軸1上，由此獲得圖10b中的平面圖所示的突緣37。
在突緣37的情形中，當(dāng)將兩個(gè)突緣半部36附連到軸1上時(shí)，不必匹配對(duì)應(yīng)的槽36d。盡管上述突緣37由圖10a所示的兩個(gè)突緣半部36構(gòu)成，但可以組合一突緣半部36和沒(méi)有槽36c和36d的盤(pán)形部件。在根據(jù)第三實(shí)施例的突緣30的情形中，合適地是，槽31d和32d和垂直槽31b和32b的總?cè)萘孔兊玫扔诨虼笥诖嬖谟谕屏α黧w動(dòng)力軸承部分內(nèi)的油的容積。
在壓力加工形成沿徑向的對(duì)應(yīng)的槽31d和36d的過(guò)程中，此實(shí)施例中的臺(tái)階形部分31c和槽36c可同時(shí)形成，因此，與用于突緣4和其它的成本相比加工成本不會(huì)增加。
《第四實(shí)施例》下面將參照?qǐng)D11和圖12來(lái)描述設(shè)置在根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承單元內(nèi)的軸。在此實(shí)施例中，一如圖11所示的軸40替換了圖1的軸1。軸40在其上和下兩個(gè)位置上設(shè)置有凹部41a和42a。一凹部41b設(shè)置在凹部41a相對(duì)于軸40的中心軸線的對(duì)稱位置處，而凹部42b設(shè)置在凹部42a相對(duì)于中心軸線的對(duì)稱位置處。凹部41a、41b、42a和42b可通過(guò)壓力加工形成在待制成軸40的圓柱形桿上。
一根據(jù)該實(shí)施例附連于軸40的突緣不要求具有設(shè)置在上述實(shí)施例的突緣中的內(nèi)圓周表面上的垂直槽。該結(jié)構(gòu)的其余部分類(lèi)似于圖1所示的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。與圖2所示的突緣4相比，例如不必設(shè)置垂直槽4f。再者，對(duì)于圖3所示的突緣5，不必設(shè)置垂直槽5f。
根據(jù)該實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承單元，除了在內(nèi)圓周表面上沒(méi)有垂直槽之外，與圖2相同結(jié)構(gòu)的突緣44和45在對(duì)應(yīng)于凹部41a、41b和42a、42b的位置處附連于軸40(如圖12所示)。其結(jié)果，突緣44內(nèi)的孔44a通過(guò)軸40的凹部41a和41b與軸40的外周緣連通。同樣地，突緣45內(nèi)的孔45a通過(guò)設(shè)置在軸上的凹部42a和42b與軸40的外周緣連通。
《第五實(shí)施例》下面將參照?qǐng)D13來(lái)描述設(shè)置在根據(jù)第五實(shí)施例的流體動(dòng)力軸承單元內(nèi)的軸。在此實(shí)施例中設(shè)置了一軸50，其在外圓周表面上帶有兩個(gè)槽51和52。再者，一突緣54設(shè)置有形成在內(nèi)圓周表面54g上的突出部54c和54d。突出部54c和54d較佳地沿著整個(gè)內(nèi)圓周表面54g形成，但突出部54c和54d可以局部地形成。使軸50的兩個(gè)槽51與52之間的間隔(間距)和突出部54c與54d之間的間隔相等。
根據(jù)該實(shí)施例，當(dāng)軸50壓配入突緣54內(nèi)時(shí)，突出部54c和54d配裝在槽51和52內(nèi)。因此，突緣54可被精確地定位。作為突出部54c和54d的加工方法，較佳地是對(duì)繞圖2中所示的突緣4的孔4g的一區(qū)域施加壓力，例如，當(dāng)通過(guò)壓力加工形成槽4e時(shí)使一內(nèi)圓周部分略微地向內(nèi)突出。
權(quán)利要求
1.一種流體動(dòng)力軸承單元包括一套筒，該套筒包括一用作一徑向軸承的軸承孔和一用作一推力軸承的推力面，該推力面圍繞所述軸承孔形成在比所述軸承孔大的直徑內(nèi)并垂直于所述軸承孔的中心軸線而定向；一軸，它插入到所述套筒的所述軸承孔內(nèi)，以便相對(duì)于所述軸承孔作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；以及附連到所述軸的至少一個(gè)突緣，其具有一與所述套筒的所述推力面相對(duì)的面，其中，所述突緣包括至少兩個(gè)突緣半部，所述至少兩個(gè)突緣半部中的至少一個(gè)在其表面上包括一沿徑向形成的路徑和連接徑向的所述路徑和在所述軸的一外圓周部分的附近的一區(qū)域的另一路徑，且所述至少兩個(gè)突緣半部與設(shè)置在其間的所述徑向路徑組合后，形成沿徑向的至少一個(gè)通孔，以便連接靠近所述軸的一外圓周表面的一區(qū)域和一靠近所述突緣的一外圓周表面的一區(qū)域；一產(chǎn)生徑向的動(dòng)壓力的槽形成在所述套筒的所述軸承孔的內(nèi)圓周表面或所述軸的外圓周表面中的至少一個(gè)表面上；以及一產(chǎn)生推力的動(dòng)壓力的槽形成在與所述推力面相對(duì)的所述突緣的面或所述套筒的所述推力面中的至少一個(gè)面上；一潤(rùn)滑劑填充在所述軸與所述套筒的所述軸承孔之間的間隙內(nèi)以及所述突緣與所述推力面之間的間隙內(nèi)；以及一待轉(zhuǎn)動(dòng)的物體附連到所述軸上或所述套筒上。
2.如權(quán)利要求1所述的流體動(dòng)力軸承單元，其特征在于，所述突緣包括至少兩個(gè)突緣半部，分別設(shè)置有所述軸可插入的一孔，諸所述突緣半部中的至少一個(gè)包括形成在其表面上的至少一個(gè)徑向槽和沿所述軸的一軸線形成在所述孔的內(nèi)圓周表面上的一垂直槽，以便與所述徑向槽連通；以及通過(guò)緊密地接觸所述至少兩個(gè)突緣半部而形成所述突緣，以使所述徑向槽介于其間。
3.如權(quán)利要求1所述的流體動(dòng)力軸承單元，其特征在于，所述沿徑向的槽設(shè)置在所述兩個(gè)突緣半部上，而所述兩個(gè)突緣半部以所述徑向槽彼此相對(duì)的方式附連到所述軸上。
4.如權(quán)利要求1所述的流體動(dòng)力軸承單元，其特征在于，所述徑向槽具有的橫截面的形狀選自下列中的至少一個(gè)半圓形、三角形、矩形以及弧形。
5.如權(quán)利要求1所述的流體動(dòng)力軸承單元，其特征在于，一由放置在所述兩個(gè)突緣半部的相對(duì)面之間的間隔件形成的間隙用作沿所述突緣的徑向的所述通孔。
6.如權(quán)利要求1所述的流體動(dòng)力軸承單元，其特征在于，一由形成在所述兩個(gè)突緣半部的相對(duì)面中的至少一面上的突出部形成的間隙用作沿所述突緣的徑向的所述通孔。
7.如權(quán)利要求1所述的流體動(dòng)力軸承單元，其特征在于，所述至少兩個(gè)突緣半部中的至少一個(gè)包括一圍繞所述孔形成的臺(tái)階形部分，所述軸通過(guò)所述孔插入。
8.如權(quán)利要求1所述的流體動(dòng)力軸承單元，其特征在于，所述至少兩個(gè)突緣半部中的至少一個(gè)設(shè)置有一槽，該槽圍繞所述軸插入的所述孔形成并離所述孔有一預(yù)定的間隔。
9.如權(quán)利要求1所述的流體動(dòng)力軸承單元，其特征在于，所述軸設(shè)置有至少一個(gè)凹部，在所述突緣連接的一位置處該凹部在軸的一外圓周表面上沿所述軸的軸向具有一預(yù)定長(zhǎng)度。
10.如權(quán)利要求1所述的流體動(dòng)力軸承單元，其特征在于，所述軸設(shè)置有一個(gè)凹部，該凹部形成在軸的一外圓周表面上并在所述突緣連接的一位置處；以及所述突緣設(shè)置有一形成在所述孔的內(nèi)圓周表面上的突出部，這樣，當(dāng)所述軸插入所述孔內(nèi)時(shí)該突出部配裝入所述軸的所述凹部?jī)?nèi)。
全文摘要
一位于一流體動(dòng)力軸承單元的軸上的突緣可設(shè)置有一孔，該孔連接突緣的一外周緣和軸的一外周緣。一徑向槽設(shè)置在兩個(gè)突緣半部的一個(gè)表面上，而一與徑向槽連通的垂直槽設(shè)置在兩突緣半部的一內(nèi)圓周表面上。在組合兩個(gè)突緣半部使槽彼此面對(duì)并附連到軸上之后，形成一連接突緣的外周緣和軸的外周緣的路徑。該槽可形成為一理想的截面形狀，例如，半圓形、三角形或矩形。槽可只形成在一個(gè)突緣半部上，槽可通過(guò)諸如壓力加工的簡(jiǎn)單過(guò)程形成。
文檔編號(hào)F16C33/10GK1734113SQ20051006898
公開(kāi)日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2005年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月26日
發(fā)明者中村純一, 芳我友廣 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社