(57)【要約】【課題】  軸とハウジングとの相対的な回転によるハウジング内の圧力低下を防止し、ハウジング内の粘性流体中の残留空気を排出するとともに、潤滑油の充填量を保持しやすい状態で増大する。【解決手段】  軸３１の周回り方向の支持を行うラジアル軸受３３と、軸３１のスラスト方向の一端を支持するスラスト軸受４６と、ラジアル軸受及びスラスト軸受の外側に設けられる通路形成部材３４と、通路形成部材を密閉して収容するように形成されるとともに、軸が挿通される軸挿通孔４１を有するハウジング３７と、ハウジング内に充填された粘性流体４２と、通路形成部材とラジアル軸受との間に形成され、ラジアル軸受から突出した軸のスラスト方向の一端側と他端側とを連通する連通路５０とを備え、通路形成部材３５の内周面には、粘性流体を保持する粘性流体保持部が設けられる。【選択図】  図２
2008014401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸の周回り方向の支持を行うラジアル軸受と、
上記軸のスラスト方向の一端を支持するスラスト軸受と、
上記ラジアル軸受及び上記スラスト軸受の外側に設けられる通路形成部材と、
上記通路形成部材を密閉して収容するように形成されるとともに、上記軸が挿通される軸挿通孔を有するハウジングと、
上記ハウジング内に充填された粘性流体と、
上記通路形成部材と上記ラジアル軸受との間に形成され、上記ラジアル軸受から突出した軸のスラスト方向の上記一端側と他端側とを連通する連通路とを備え、
上記通路形成部材の内周面には、上記粘性流体を保持する粘性流体保持部が設けられる軸受ユニット。
【請求項２】
上記粘性流体保持部は、上記通路形成部材の内周面の軸方向に形成される複数のスリット状の溝であり、
上記複数のスリット状の溝の少なくとも一つは、上記連通路のラジアル軸受の周面に軸方向に形成される通路である請求項１記載の軸受ユニット。
【請求項３】
ステータに対してロータを回転可能に支持する軸受ユニットを備えたモータにおいて、
上記軸受ユニットは、軸の周回り方向の支持を行うラジアル軸受と、
上記軸のスラスト方向の一端を支持するスラスト軸受と、
上記ラジアル軸受及び上記スラスト軸受の外側に設けられる通路形成部材と、
上記通路形成部材を密閉して収容するように形成されるとともに、上記軸が挿通される軸挿通孔を有するハウジングと、
上記ハウジング内に充填された粘性流体と、
上記通路形成部材と上記ラジアル軸受との間に形成され、上記ラジアル軸受から突出した軸のスラスト方向の上記一端側と他端側とを連通する連通路とを備え、
上記通路形成部材の内周面には、上記粘性流体を保持する粘性流体保持部が設けられる軸受ユニットであるモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸を回転可能に支持し、あるいは軸に対し回転体を回転可能に支持する軸受ユニット及びこの軸受ユニットを用いるモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転軸を回転可能に支持する軸受ユニットとして、図１４に示すように構成されたものが知られている。
【０００３】
図１４に示す軸受ユニット１００は、回転軸１０１を回転可能に支持するものであり、回転軸１０１の周回り方向の支持を行うラジアル軸受１０４と、このラジアル軸受１０４を収納したハウジング１０５とを備える。
【０００４】
この軸受ユニット１００において、ラジアル軸受１０４は、ハウジング１０５に充填される粘性流体である潤滑油と共に動圧流体軸受を構成するものであって、回転軸１０１が挿通される内周面には、動圧を発生させるための動圧発生溝１１１が形成されている。
【０００５】
回転軸１０１を支持したラジアル軸受１０４を収納したハウジング１０５は、図１４に示すように、円筒状に形成されたラジアル軸受１０４を収容して囲むような形状を有し、合成樹脂を一体成形して形成された一つの部材である。
【０００６】
ハウジング１０５は、筒状をなすハウジング本体１０６と、ハウジング本体１０６の一端側を閉塞するようにハウジング本体１０６と一体に形成された一端部側部分を構成する底部閉塞部１０７と、ハウジング本体１０６の他端部側を構成するハウジング本体１０６と一体に形成された上部閉塞部１０８とからなる。このように構成されたハウジング１０５は、筒状をなすラジアル軸受１０４を取り囲むようにして合成樹脂材料をアウトサート成形することにより、ラジアル軸受１０４がハウジング本体１０６の内周側に配されて一体に形成される。
【０００７】
上部閉塞部１０８の中央部には、ハウジング１０５に収納されたラジアル軸受１０４に回転自在に支持された回転軸１０１が挿通される軸挿通孔１０９が設けられている。底部閉塞部１０７の内面側の中央部には、ラジアル軸受１０４に支持された回転軸１０１のスラスト方向の一端部に設けた軸受支持部１０２を回転可能に支持するスラスト軸受１１０が一体に形成されている。
【０００８】
スラスト軸受１１０は、円弧状若しくは先端先細り状に形成された回転軸１０１の軸受支持部１０２を点で支持するピボット軸受として形成されている。
【０００９】
ところで、軸挿通孔１０９は、その周面と軸部本体の外周面との間にハウジング内に充填された潤滑油１１３がハウジング１０５内から漏れを防止するに足る間隔の空隙１１２を有するように形成される。
【００１０】
回転軸１０１の軸挿通孔１０９の内周面と対向する外周面には、テーパ部１１４が設けられている。このテーパ部１１４は、回転軸１０１の外周面と軸挿通孔１０９の内周面との間に形成される空隙１１２に圧力勾配を形成し、ハウジング１０５内に充填された潤滑油１１３をハウジング１０５の内部に引き込む力を発生させて、ハウジング１０５に充填された潤滑油１１３の漏洩を防止できる。
【００１１】
図１４に示すように構成された軸受ユニット１００は、回転軸１０１の露出が軸挿通孔１０９側の一端のみで、軸挿通孔１０９の僅かな間隙以外は、ハウジング部材によりシームレスに覆われている。よって、この軸受ユニット１００は、潤滑油１１３のハウジング１０５外部への漏出を防止できるものである。すなわち、この軸受ユニット１００は、ハウジングを二部材以上のハウジング部品を接着剤等のシール剤により接着して組み立てた場合に比べて、確実な漏洩防止を可能とするものである。また、外部との連通部分も軸挿通孔１０９の間隙のみであるので、衝撃による潤滑油の飛散を防止できる。
【００１２】
しかしながら、上述した軸受ユニット１００では、回転軸１０１とハウジング１０５とが相対的に回転し、動圧を発生すると、軸受ユニット１００内部の静圧が極端に低下する。ハウジング１０５内部の圧力が低下することにより、ハウジング１０５内部に僅かに残っている空気や、潤滑油等の粘性流体中に溶解される空気等の残留空気が膨張される。このハウジング内部の空気や、粘性流体中に溶解された空気が膨張されることにより、粘性流体が軸の露出側へ押し出され、漏洩してしまうおそれがある。この軸受ユニット１００において、潤滑油が漏洩し、保持できなくなることにより、良好な潤滑が得られなくなる。
【００１３】
このように、図１４に示す軸受ユニット１００は、回転軸とハウジングとの相対的な回転による動圧の発生により、ハウジング内部の残留空気が膨張し、潤滑油が漏洩してしまうおそれがある。
【００１４】
かかる問題を解消するために、例えば、特開２００５−６９３８２号公報には、上述のような軸受ユニットの構成に加えて、ラジアル軸受から突出した回転軸のスラスト方向の一端側と他端側を連通する連通路を備える軸受ユニットが記載されており、この連通路により、非軸開放側の圧力低下を防止するとともに、ハウジング内の残留空気を軸挿通孔から外部に放出することで、潤滑油の漏洩の防止を図ることについて記載されている。
【００１５】
しかしながら、かかる軸受ユニットにおいても、揮発や経年劣化による潤滑油の減少により、回転性能の劣化等の問題が発生するおそれがある。
【００１６】
【特許文献１】特開２００５−６９３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、軸とハウジングとの相対的な回転によるハウジング内の圧力の低下を防止し、且つハウジング内に充填された潤滑油等の粘性流体中の残留空気の排出を良好に行うことを可能とし、ハウジング内の圧力の低下による残留空気の膨張により、ハウジング内部の粘性流体が軸受ユニット外部に押し出されてしまう漏洩現象を防止するとともに、潤滑油の充填量を保持しやすい状態で増大することができる軸受ユニット及びこの軸受ユニットを用いたモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る軸受ユニットは、軸の周回り方向の支持を行うラジアル軸受と、上記軸のスラスト方向の一端を支持するスラスト軸受と、上記ラジアル軸受及び上記スラスト軸受の外側に設けられる通路形成部材と、上記通路形成部材を密閉して収容するように形成されるとともに、上記軸が挿通される軸挿通孔を有するハウジングと、上記ハウジング内に充填された粘性流体と、上記通路形成部材と上記ラジアル軸受との間に形成され、上記ラジアル軸受から突出した軸のスラスト方向の上記一端側と他端側とを連通する連通路とを備え、上記通路形成部材の内周面には、上記粘性流体を保持する粘性流体保持部が設けられる。
【００１９】
本発明に係るモータは、ステータに対してロータを回転可能に支持する軸受ユニットを備えたモータであり、このモータに用いる軸受ユニットとして、上述したようなものを用いたものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る軸受ユニット及びこの軸受ユニットを用いたモータは、軸とハウジングとの相対的な回転によるハウジング内の圧力の低下を防止し、ハウジング内に充填された潤滑油等の粘性流体中の残留空気の排出を良好に行うことを可能とし、ハウジング内の圧力低下による残留空気の膨張により、ハウジング内部の粘性流体が軸受ユニット外部に押し出されてしまう漏洩現象を防止するとともに、潤滑油の充填量を保持しやすい状態で増大することができ、長期間にわたって潤滑油を確実に保持して良好な回転性能を維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明が適用された軸受ユニット及びこの軸受ユニットを用いたモータの実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２２】
ここでは、各種情報の演算処理等を行う情報処理装置である携帯型コンピュータ等の電子機器に設けられる放熱装置に用いるモータについて説明する。この携帯型コンピュータ等の内部には放熱装置が設けられている。この放熱装置は、金属製のベースと、このベースに取り付けられたモータ１と、このモータ１によって回転操作されるファン３と、ファン３を収納したファンケース４と、ヒートシンクを有している。この放熱装置のファン３を回転駆動するモータ１について詳細に説明する。
【００２３】
本発明を適用した軸受ユニット３０を用いたモータ１は、図１に示すように、ロータ１１とステータ１２とを備える。
【００２４】
ステータ１２は、モータ１と共にこのモータ１によって回転操作されるファン３を収納したファンケース４の上面板４ａ側に一体に設けられている。ステータ１２は、ステータヨーク１３と、本発明を適用した軸受ユニット３０と、コイル１４とこのコイル１４が巻回されるコア１５とを備える。ステータヨーク１３は、ファンケース４の上面部４ａと一体に形成されたもの、即ち、ファンケース４の一部によって構成したものでもよく、別体に形成したものであってもよい。ステータヨーク１３は、例えば鉄により形成されている。軸受ユニット３０は、ステータヨーク１３の中心部に筒状に形成されたホルダー１６中に圧入若しくは接着、更には圧入と共に接着により固定されている。軸受ユニット３０が圧入されるホルダー１６は、ステータヨーク１３と一体に円筒状に形成されている。尚、軸受ユニット３０のホルダー１６への固定は、上述に限られるものではなく、例えば、カシメによる固定、弾性のある突起部等を係合させることによる固定であってもよい。
【００２５】
ステータヨーク１３に一体に固定された軸受ユニット３０の外周部には、図１に示すように、駆動電流が供給されるコイル１４が巻回されたコア１５が取り付けられている。
【００２６】
ステータ１２と共にモータ１を構成するロータ１１は、軸受ユニット３０に回転可能に支持された回転軸３１に取り付けられ、回転軸３１と一体に回転する。ロータ１１は、ロータヨーク１７と、このロータヨーク１７と一体に回転する複数の羽根１９を有するファン３とを有する。ファン３の羽根１９は、ロータヨーク１７の外周面にアウトサート成形することにより、ロータヨーク１７と一体に形成される。
【００２７】
ロータヨーク１７の筒状部１７ａの内周面には、ステータ１２のコイル１４と対向するように、リング状のロータマグネット２０が設けられている。このマグネット２０は、周回り方向にＳ極とＮ極が交互に着磁されたプラスチックマグネットであり、接着剤によりロータヨーク１７の内周面に固定されている。尚、マグネット２０は、ゴムマグネット、燒結マグネット等であってもよい。
【００２８】
ロータヨーク１７は、軸受ユニット３０に支持された回転軸３１の先端側に設けた取付部３２に、平板部１７ｂの中心部に設けた貫通孔２１ａが設けられたボス部２１を圧入することによって回転軸３１と一体に回転可能に取り付けられる。
【００２９】
上述のような構成を備えたモータ１は、ステータ１２側のコイル１４に、モータ１の外部に設けた駆動回路部から所定の通電パターンにより駆動電流が供給されると、コイル１４に発生する磁界とロータ１１側のロータマグネット２０からの磁界との作用によって、ロータ１１が回転軸３１と一体に回転する。ロータ１１が回転することにより、このロータ１１に取り付けられた複数の羽根１９を有するファン３もロータ１１と一体に回転する。ファン３が回転されることにより、コンピュータを構成する筐体に設けた開口を介して装置外部のエアーを吸引し、更に、筐体内を流通させ、筐体内に設けたヒートシンク中を流通しながら貫通口を介して筐体の外部に排気されることにより、発熱素子から発生する熱をコンピュータ本体の外部に放熱し、コンピュータ本体を冷却する。
【００３０】
次に、このモータ１に用いられる軸受ユニット３０を更に詳細に説明する。
【００３１】
上述したモータ１の回転軸３１を回転自在に支持する軸受ユニット３０は、図１、図２及び図３に示すように、回転軸３１の周回り方向の支持を行うラジアル軸受３３と、このラジアル軸受３３の外側に形成される通路形成部材３４と、この通路形成部材３４を収納したハウジング３７と、通路形成部材３４とラジアル軸受３３との間に形成される連通路５０とを備える。
【００３２】
ラジアル軸受３３は、焼結メタルにより円筒状に形成されている。ラジアル軸受３３は、ハウジング３７に充填される粘性流体である潤滑油４２と共に動圧流体軸受を構成するものであって、回転軸３１が挿通される内周面には、動圧発生溝４３，４４が形成されている。
【００３３】
動圧発生溝４３，４４は、図４に示すように、ラジアル軸受３３の内周面にＶ字状をなす一対の溝４３ａ，４４ａを周回り方向に複数形成して構成されている。動圧発生溝４３，４４は、Ｖ字状をなす一対の溝４３ａ，４４ａの先端側が回転軸３１の回転方向Ｒ１に向くように形成されている。ここでは、動圧発生溝４３，４４は、円筒状をなすラジアル軸受３３の軸方向に上下に並列して形成されていて、動圧発生溝４３が軸が開放されている軸露出側、動圧発生溝４４が軸が開放されない非軸露出側即ち後述するスラスト軸受側に形成されている。ラジアル軸受３３に設けられる動圧発生溝４３，４４の数や大きさは、ラジアル軸受３３の大きさや長さ等により適宜選択される。なお、このラジアル軸受３３は、真鍮、ステンレス又は高分子材料でもよい。また、ここでは、動圧発生溝をＶ字状に複数形成するように構成したが、これに限られるものではなく、内周面にＶ字状をなす複数の溝を周回り方向に連結溝により連続するように形成される、所謂ヘリングボーン形状に形成するように構成してもよい。
【００３４】
動圧流体軸受として形成されたラジアル軸受３３は、このラジアル軸受３３に挿通された回転軸３１が、中心軸ＣＬを中心に図４中矢印Ｒ１方向に連続して回転すると、ハウジング３７内に充填された潤滑油４２が動圧発生溝４３，４４内を流通し、回転軸３１の外周面とラジアル軸受３３の内周面との間に動圧を発生させて回転する回転軸３１を支持する。このとき発生する動圧は、回転軸３１の円滑な回転を実現する。
【００３５】
ラジアル軸受３３の外側に設けられる通路形成部材３４は、図２、図３及び図５に示すように、円筒状に形成されたラジアル軸受３３を収容して囲むような形状を有し、例えば合成樹脂により形成されている。
【００３６】
通路形成部材３４は、図２及び図５に示すように、ラジアル軸受３３の側面部３３ａ及び底面部３３ｂを囲むように形成された通路形成部材本体３５と、ラジアル軸受３３の上面部３３ｃを囲むように形成された通路形成部材蓋部３６とからなる。通路形成部材蓋部３６の中央部には、ラジアル軸受３３に回転自在に支持された回転軸３１が挿通される軸挿通孔３６ａが設けられている。
【００３７】
通路形成部材本体３５の底面部の内面側の中央部には、ラジアル軸受３３に支持された回転軸３１の軸方向であるスラスト方向の一端部に設けた軸受支持部３１ａを回転可能に支持するスラスト軸受４６が一体に形成されている。スラスト軸受４６は、通路形成部材３４を樹脂により形成し、スラスト軸受として共用している。スラスト軸受４６は、円弧状若しくは先端先細り状に形成された回転軸３１の軸受支持部３１ａを点で支持するピボット軸受として形成されている。
【００３８】
尚、ここでは、スラスト軸受４６を通路形成部材３４の一部として形成されているが、スラスト軸受を通路形成部材とは独立して形成して、この通路形成部材の底面部上に配置して構成するようにしてもよい。
【００３９】
通路形成部材本体３５の上部には、通路形成部材蓋部３６をラジアル軸受３３の上面部３３ｃを覆うように固定する爪状の規制部３５ａが円周上に設けられている。
【００４０】
なお、通路形成部材３４は、樹脂製としたが、金属製でもよく、更に、樹脂及び金属の組合せでもよく、材質に制限はない。ここで、通路形成部材３４を樹脂製とした場合は、ラジアル軸受との位相インデックスなど、形状に工夫を凝らすことができ、しかも安価であるという利点がある。例えば、通路形成部材３４に用いられる樹脂材料としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリアセタール等のフッ素系の合成樹脂、ポリテトラフルオロエチレンテフロン（登録商標）、ナイロン等の合成樹脂、更には、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）等の合成樹脂を用いてもよい。
【００４１】
通路形成部材３４とラジアル軸受３３の間には連通路５０が形成される。この連通路５０は、ラジアル軸受３３から突出した回転軸３１のスラスト方向の一端部と他端部とを連通する。即ち、連通路５０は、スラスト軸受４６が設けられた底面側である一端側と通路形成部材蓋部３６の軸挿通孔３６ａが形成された上面側である他端側とを連通する。
【００４２】
この連通路５０は、図２、図３、図５、図６及び図７に示すように、通路形成部材３４の通路形成部材本体３５の内周面のスラスト方向に形成された第１の溝５１と、通路形成部材本体３５の底面部の内面側に形成された第２の溝５２と、通路形成部材蓋部３６の内面３６ｂ側に形成された第３の溝５３とにより、ラジアル軸受３３と通路形成部材３４との間にラジアル軸受３３の一端側と他端側とを連通するように形成される。尚、ここでは、第１乃至第３の溝５１，５２，５３は、それぞれ略等間隔に３箇所ずつ設けられるように構成したが、これに限られるものではない。
【００４３】
また、通路形成部材本体３５の内周面には、図３及び図５に示すように、円周上の略均等な箇所に複数形成される軸受位置決め突起部５４が形成される。この複数の軸受位置決め突起部５４は、ラジアル軸受３３の外周面に当接することでラジアル軸受３３の軸方向に直交する面内での位置を規制するものであり、軸方向に直交する断面形状が全て同一形状となるように軸方向に形成されている。また、この軸受位置決め突起部５４は、ここでは、円周上の均等な位置に３箇所設けるようにしたが、これに限られず、複数箇所設けられていればよく、均等な位置でなくても位置決め可能な位置であればよい。
【００４４】
また、通路形成部材本体３５の内周面には、この軸受位置決め突起部５４の間に、軸方向（スラスト方向）に形成される複数のスリット状の溝５５が設けられる。換言すると、複数の軸受位置決め突起部５４の間には、それぞれの間に軸方向に形成された複数（３箇所）の突起部５６が設けられ、この複数の突起部５６と、複数の軸受位置決め突起部５４との間に、複数（４箇所）のスリット状の溝５５が形成されている。
【００４５】
このスリット状の溝５５は、円周方向の寸法、すなわち、この溝の幅が小さく形成されていることから、毛管現象により、潤滑油を良好に保持することができ、潤滑油を保持するための粘性流体保持部として機能する。粘性流体保持部としてのスリット状の溝５５は、軸受ユニット３０内の潤滑油の充填量を増大するとともに、毛管現象により、潤滑油を良好に保持し、潤滑油が後述する軸挿通孔４１から外部に漏れだしてしまうことを防止する。
【００４６】
ここで、図３及び図５に示すスリット状の溝５５が粘性流体保持部としての機能を有することについて、図８及び図９に示す比較例の軸受ユニット１３０を用いて説明する。
比較例の軸受ユニット１３０は、通路形成部材及びこれに形成される粘性流体保持部の構成を除いて、上述した軸受ユニット３０と同様の構成であるので、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４７】
比較例の軸受ユニット１３０の通路形成部材１３４は、図８及び図９に示すように、ラジアル軸受３３を囲むように形成された通路形成部材本体１３５と、通路形成部材蓋部３６とからなる。通路形成部材本体１３５の内周面には、複数の軸受位置決め突起部５４と、この軸受位置決め突起部５４の間に軸方向に形成される粘性流体充填部としての凹部１５５が設けられている。
【００４８】
このように、比較例の軸受ユニット１３０では、粘性流体充填部としての凹部１５５を設けたことにより、潤滑油の充填量を増大することができるが、単純に充填するための空間を設けただけの構成となっているため潤滑油を内部に保持し難い状態となり、軸受ユニット１３０のモータ等の機器への取り付けられた向き、姿勢によって又は衝撃が加わることにより、後述する軸挿通孔４１の表面張力効果だけでは保持が困難となり、外部へ漏洩してしまうおそれがある。
【００４９】
かかる比較例の軸受ユニット１３０に対して、本発明を適用した軸受ユニット３０では、上述のように、スリット状の溝５５を複数設け、すなわち、各溝５５の幅が小さく形成されるように構成し、各スリット状の溝５５の毛管現象により、潤滑油を良好に保持して外部へ流出しにくくするとともに、潤滑油の充填量を増大するような構成としているので、充填量を増大する粘性流体保持部として機能し、機器への取り付け姿勢に拘わらず、潤滑油の漏洩を防止するとともに潤滑油の充填量を増大することが可能となる。
【００５０】
尚、ここで、通路形成部材の内周面に形成される粘性流体保持部は、上述の各スリット状の溝が、上述の隣接する軸受位置決め突起部５４の間に４箇所設けられる溝５５に限られるものではない。すなわち、粘性流体保持部は、例えば、図１０に示すように、通路形成部材本体６０の内周面に形成された複数の軸受位置決め突起部６４の間に、それぞれ５箇所設けられ、軸方向に形成される複数のスリット状の溝６５からなるように構成してもよい。さらに、粘性流体保持部は、例えば、図１１に示すように、通路形成部材本体７０の内周面に形成された複数の軸受位置決め突起部７４の間に、それぞれ６箇所設けられ、軸方向に形成される複数のスリット状の溝７５からなるように構成してもよい。また、さらにスリット状の溝を増やして構成してもよく、さらに、上述したように軸受位置決め突起部の数を変更してもよい。
【００５１】
以上のように、通路形成部材３５，６０，７０の内周面に、軸方向に形成される複数のスリット状の溝５５，６５，７５からなる粘性流体保持部を設けることにより、軸受ユニット３０の内部に充填する潤滑油の充填量を、毛管現象により潤滑油を保持しやすい状態で増大させることができる。
【００５２】
また、このスリット状の溝５５のうち、上述した第２及び第３の溝５２，５３に対応する位置に形成された溝５５は、上述した第１の溝５１となる。尚、ここでは、第２及び第３の溝５２，５３に対応した位置に形成された３箇所の溝が第１の溝５１となるが、これに限られるものではなく、このスリット状の溝の少なくとも一つが連通路５０を構成する軸方向の通路として機能すればよい。
【００５３】
上述した連通路５０は、第１の溝５１の部分に形成される第１の通路５１ａと、第２の溝５２の部分に形成される第２の通路５２ａと、第３の溝５３の部分に形成される第３の通路５３ａとを有する。尚、ここでは、第１乃至第３の溝５１，５２，５３により形成される第１乃至第３の通路５１ａ，５２ａ，５３ａは、それぞれ略等間隔に３箇所ずつ設けられるように構成したが、これに限られるものではない。
【００５４】
以上のように構成された連通路５０は、ラジアル軸受３３から突出した回転軸３１の開放側、非開放側を連通して両領域の圧力を短絡することで非開放側の静圧低下を緩和している。ここで、回転軸３１の開放側（以下、「軸開放側」という。）は、ラジアル軸受３３の上面側、すなわち、軸挿通孔４１が設けられた側をいい、回転軸３１の非開放側（以下、「非軸開放側」という。）は、ラジアル軸受３３の底面側、すなわち、スラスト軸受４６が配置された側をいう。
【００５５】
この連通路５０は、ラジアル軸受３３から突出した回転軸３１の開放側、非開放側を連通しているため、回転軸３１とハウジング３７とが相対的に回転し、動圧が発生したときにも、回転軸３１が開放されていない側である非軸開放側の軸端の静圧が低下することを防止できる。よって、連通路５０は、内部の静圧が低下することにより発生するハウジング３７内の残留空気や潤滑油中に溶解する空気の膨張による潤滑油の押し出しを防止することができる。また、換言すると、連通路５０は、ラジアル軸受３３に設けられた動圧発生溝４３，４４の両端の圧力を短絡することができるので、圧力差が生じることがなく、よって軸浮上が発生することもない。
【００５６】
また、この連通路５０は、動圧流体軸受であるラジアル軸受３３により動圧が発生すると、潤滑油４２をハウジング３７内部で循環させることができる。すなわち、潤滑油４２は、ラジアル軸受３３の内周側を上面３３ｃ側から底面３３ｂ側に向けて循環されるとともに、ラジアル軸受３３の外周側の連通路５０を底面３３ｂ側から上面３３ｃ側に向けて循環される。そして、連通路５０は、この外周側の潤滑油の循環とともに、潤滑油内の残留空気をスラスト軸受が配置された非軸開放側から軸挿通孔が設けられる側である軸開放側に運んで、軸挿通孔４１から外部に排出することができる。
【００５７】
通路形成部材３４を収納したハウジング３７は、図２に示すように、略円筒状の通路形成部材３４を収容して囲むような形状を有し、合成樹脂を一体成形して形成された一つの部材である。
【００５８】
ハウジング３７は、図２に示すように、筒状をなすハウジング本体３８と、ハウジング本体３８の一端側を閉塞するようにハウジング本体３８と一体に形成された一端部側部分を構成する底部閉塞部３９と、ハウジング本体３８の他端部側を構成するハウジング本体３８と一体に形成された上部閉塞部４０とからなる。上部閉塞部４０の中央部には、ハウジング３７に収納されたラジアル軸受３３に回転自在に支持された回転軸３１が挿通される軸挿通孔４１が設けられている。
【００５９】
上述のように構成されたハウジング３７は、略筒状をなす通路形成部材３４を包むようにして合成樹脂材料をアウトサート成形することにより、通路形成部材３４がハウジング本体３８の内周側に配されて一体に形成される。すなわち、ハウジング３７は、ラジアル軸受３３を収容した通路形成部材３４を密閉して収容するように形成されるとともに、回転軸３１が挿通される軸挿通孔４１を有するように形成される。
【００６０】
ハウジング３７を構成する合成樹脂材料は、特に限定されるものではないが、ハウジング３７には通路形成部材３４が一体に形成されているので、潤滑性に優れた合成樹脂材料を用いることが好ましい。例えば、ハウジング３７は、ポリイミド、ポリアミド、ポリアセタール等のフッ素系の合成樹脂、ポリテトラフルオロエチレンテフロン、ナイロン等の合成樹脂を用いて形成することが好ましい。更には、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、液晶ポリマー等の合成樹脂を用いてもよい。
【００６１】
ところで、この軸受ユニット３０では、ハウジング３７がラジアル軸受３３及び通路形成部材３４と共に軸挿通孔３６ａを除いて密閉したシームレス構造とするので、回転軸３１のラジアル軸受３３から突出した軸開放側及び非軸開放側が連通路５０により連通されているが、外部からはハウジング３７に設けられた軸挿通孔３６ａ以外は密閉されている。即ち、この軸受ユニット３０は、連通路５０がシームレスに形成され外部から密閉されたハウジング３７内に設けられたものであるので、衝撃による潤滑油の飛散等が発生することを防止することができる。
【００６２】
ハウジング３７内に配設されたラジアル軸受３３及びハウジング３７と一体に設けられたスラスト軸受４６によって回転自在に支持される回転軸３１は、軸部本体３１ｂのスラスト軸受４６によって支持される軸受支持部３１ａを円弧状若しくは先端先細り状に形成し、他端側に回転体である例えばモータ１のロータ１１が取り付けられる取付部３２が設けられている。ここで、軸部本体３１ｂと取付部３２は、同径に形成されている。
【００６３】
回転軸３１は、図２に示すように、一端側の軸受支持部３１ａをスラスト軸受４６によって支持され、軸部本体３１ｂの外周面をラジアル軸受３３により支持され、他端側に設けた取付部３２側をハウジング本体３８の上部閉塞部４０に設けた軸挿通孔４１から突出されてハウジング３７に支持されている。
【００６４】
また、回転軸３１には、軸受支持部３１ａと軸部本体３１ｂの間に、軸抜け止め用の溝部３１ｃが設けられている。この軸抜け止め用溝部３１ｃと対応するように、通路形成部材３４には、軸抜け止め用手段としてワッシャ４９が設けられている。軸抜け止め用溝部３１ｃとワッシャ４９とを係合させることにより、組み付け時のハンドリングが向上する。このワッシャ４９は、ナイロン、ポリアミド、ポリイミド材等の高分子材料や、ステンレス、りん青銅などの金属からなる。
【００６５】
ところで、軸挿通孔４１は、この軸挿通孔４１に挿通された回転軸３１が軸挿通孔４１の内周面に摺接することなく回転するように、軸部本体３１ｂの外径よりやや大きな内径をもって形成されている。このとき、軸挿通孔４１は、その内周面と軸部本体３１ｂの外周面との間にハウジング３７内に充填された潤滑油４２がハウジング３７内から漏れを防止するに足る間隔の空隙４５を有するように形成される。このように、回転軸３１との間にハウジング３７内に充填された潤滑油４２の漏れを防止するようにした空隙４５が形成されるように軸挿通孔４１を形成した上部閉塞部４０は、オイルシール部を構成している。
【００６６】
回転軸３１の軸挿通孔４１の内周面と対向する外周面には、テーパ部４７が設けられている。テーパ部４７は、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４１の内周面との間に形成される空隙４５をハウジング３７の外方に向かって拡大させるように傾斜されている。このテーパ部４７は、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４１の内周面とによって形成される空隙４５に圧力勾配を形成し、ハウジング３７内に充填された潤滑油４２をハウジング３７の内部に引き込む力が発生する。すなわち、軸受ユニット３０において、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４１の内周面とに間に形成される空隙４５は、表面張力効果により、潤滑油３８の飛散を防止している。そして、回転軸３１の回転時に、潤滑油４２がハウジング３７の内部に引き込まれるようになるので、動圧流体軸受により構成されたラジアル軸受３３の動圧発生溝４３，４４に潤滑油４２が確実に浸入して動圧を発生させ、回転軸３１の安定した支持が実現され、しかもハウジング３７に充填された潤滑油４２の漏洩を防止できる。
【００６７】
本発明が適用された軸受ユニット３０において、動圧流体軸受を構成するラジアル軸受３３に設けた動圧発生溝４３，４４に浸入して動圧を発生させる潤滑油４２は、図２に示すように、ハウジング３７内から回転軸３１に形成されたテーパ部４７と軸挿通孔４１の内周面とによって形成された空隙４５に臨むように充填される。即ち、潤滑油４２は、ハウジング３７内の隙間に充填され、更に燒結金属からなるラジアル軸受３３に含浸される。
【００６８】
ここで、軸受ユニット３０には、通路形成部材本体３５の内周面に、軸方向に向けて形成された複数のスリット状の溝５５が設けられていることから、この複数のスリット状の溝５５が粘性流体保持部として機能し、潤滑油４２の充填量を増大することができるとともに、充填された潤滑油４２が毛管現象により外部に漏洩、揮発等しにくい状態で保持されので外部への漏洩を防止することができる。
【００６９】
軸受ユニット３０は、空隙４５の間隔ｃ及び軸挿通孔４１の高さＨ１を調整することで表面張力シールにより潤滑油４２の飛散を防止でき、テーパ部４７を設けることで空隙４５に位置する潤滑油４２に圧力勾配を発生させて潤滑油４２をハウジング３７の内部に引き込む力を発生でき、潤滑油４２中に空気を巻き込むことを防止するとともに潤滑油４２の漏洩を防止して、さらに回転軸３１の安定した回転を保証できる。上述した軸受ユニット３０は、テーパ部４７を回転軸３１側に設けているが、ハウジング３７の軸挿通孔４１の内周面にテーパ部を設けるようにしてもよい。
【００７０】
上述したように構成された本発明が適用された軸受ユニット３０を製造する工程を説明する。
【００７１】
本発明に係る軸受ユニット３０を製造するには、ラジアル軸受３３の外側に、通路形成部材３４を取り付けることで仮組立をする。ラジアル軸受３３及び通路形成部材３４は、仮組立するとき、図１２に示すように、通路形成部材本体３５に、回転軸３１の軸抜け止め手段であるワッシャ４９を取り付ける。次に、動圧流体軸受であるラジアル軸受３３に、通路形成部材本体３５及び通路形成部材蓋部３６を取り付ける。このとき、通路形成部材本体３５の内部にはスラスト軸受４６が一体に形成されている。また、通路形成部材３４とラジアル軸受３３の間には、連通路５０が形成される。
【００７２】
次に、仮組立したラジアル軸受３３及び通路形成部材３４を金型に取り付け、図１３に示すように、この仮組立したラジアル軸受３３及び通路形成部材３４の外周囲に上述した何れかの合成樹脂をアウトサート成形してハウジング３７を形成する。このとき、通路形成部材３４は、ハウジング３７がアウトサート成形されるとき、ハウジング３７の内部に一体化され、筒状のハウジング本体３８の上下に一体的に形成された上部閉塞部４０と底部閉塞部３９とによって挟持され、その取付位置が固定される。また、通路形成部材３４とラジアル軸受３３との間の連通路５０には、ハウジング３７がアウトサート成形されるとき、通路形成部材３４に遮断されているので、合成樹脂が流入することはない。
【００７３】
次に、回転軸３１を上部閉塞部４０に設けた軸挿通孔４１に挿通してハウジング３７内に挿入する。このとき、回転軸３１は、軸受支持部３１ａをスラスト軸受４６に当接させてラジアル軸受３３に挿通させてハウジング３７内に挿入される。スラスト軸受４６及びラジアル軸受３３によって支持された回転軸３１は、ハウジング３７内で回転可能に支持される。
【００７４】
回転軸３１をハウジング３７に挿入したところで、ハウジング３７に潤滑油４２を充填する。潤滑油４２の充填は、潤滑油が収容されている充填槽に回転軸３１を挿入したハウジング３７を投入する。次に、ハウジングが投入された充填槽を真空装置により真空吸引する。その後、真空吸引された充填槽を大気中に取り出すことにより、ハウジング３７内に潤滑油４２が充填される。
【００７５】
このとき、潤滑油４２は、温度変化により膨張した場合に、軸挿通孔４１内からハウジング３７の外部に漏洩することを防止し、また温度変化により収縮した場合には、回転軸３１と軸挿通孔４１との間に形成された空隙４５への充填不足が発生しないように充填される。即ち、温度変化による潤滑油４２の油面高さの変化は、軸挿通孔４１内の範囲にあるように設定される。
【００７６】
潤滑油４２のハウジング３７への充填を真空装置を用いて真空吸引して行うことにより、ハウジング３７の内部の圧力が外部より低い状態になる。その結果、潤滑油４２は、容易にハウジング３７から漏洩することが防止される。
【００７７】
本発明に係る軸受ユニット３０は、ラジアル軸受３３を焼結メタルにより形成しているので、このラジアル軸受３３に潤滑油４２が充填され、更に、回転軸３１の回転により動圧を発生させる動圧発生溝４３，４４中にも潤滑油４２が充填される。即ち、潤滑油４２は、ハウジング３７内の全ての空隙に充填される。
【００７８】
上述した軸受ユニットは、ハウジングを合成樹脂の成型体により形成しているが、合成樹脂に限られず、金型装置を用いて成形可能な金属材料を混合した合成樹脂やその他の成形材料を用いて形成したものであってもよい。
【００７９】
以上のように構成された軸受ユニット３０は、潤滑油の漏洩防止に非常に有用であるが軸が回転すると同時に発生する、潤滑油中の残留空気や溶解された空気の膨張による潤滑油の押し出しが生じやすいという欠点をもつ、シームレスな樹脂製ハウジングを備えた、所謂軸片開放型動圧流体軸受ユニットの問題を解決する。
【００８０】
すなわち、この軸受ユニット３０は、ラジアル軸受の両端の圧力を短絡する連通路５０を設けるとともに、この通路が非軸開放側−通路−ハウジング外部−軸開放側とすることなく、通路を非軸開放側−連通路−軸開放側とし、この連通路５０を形成した通路形成部材３４をシームレスなハウジング３７により周囲を覆う構造としたものである。
【００８１】
即ち、この軸受ユニット３０は、通路形成部材３４を設けて、ラジアル軸受３３の上端と下端に、経路が軸受下端−通路−軸受上端となる連通路５０を設け、密閉された側の下端である非軸開放側の静圧低下を緩和することができるので残留空気の押し上げによる潤滑油の漏洩を防止できる。
【００８２】
また、軸受ユニット３０は、連通路５０の軸開放側に設けられた第３の通路５３ａの断面を第１の通路５１ａの断面よりも大きくし、軸開放側に向かって通路の断面が大きくなるように形成されていることから、ハウジング３７内に充填された潤滑油４２に混入した残留空気をこの連通路５０から軸挿通孔が設けられた軸開放側に送って、軸挿通孔からハウジング３７外部へ良好に排出することができる。
【００８３】
さらに、軸受ユニット３０は、回転軸３１の露出を軸挿通孔４１側の一端のみとし、この軸挿通孔４１の僅かな間隙以外は、ハウジング３７によりシームレスに覆われている構成とし、ハウジング外部への経路を、回転軸３１とハウジング３７との僅かな空隙のみである状態を維持しているので、潤滑油４２を充填する部材を接合した場合の接合部から潤滑油が滲み出す等により漏出するおそれを防止でき、衝撃による潤滑油の飛散を防止して、良好な潤滑性能を得ることができる。
【００８４】
本発明が適用された軸受ユニット３０は、連通路５０により回転軸３１とハウジング３７との相対的な回転によるハウジング３７内の圧力の低下を防止できるとともに、ハウジング３７内に充填された潤滑油４２等の粘性流体に混入した残留空気の排出を良好に行うことができるので、ハウジング３７内の圧力の低下により残留空気が膨張してしまうことによるハウジング３７内部の潤滑油４２が軸受ユニット外部に押し出されてしまう漏洩現象の発生を防止し、さらに、通路形成部材３４の内周面に形成された複数のスリット状の溝５５からなる粘性流体保持部により潤滑油を保持しやすい状態で潤滑油の充填量を増大することができ、長期間にわたり潤滑油を確実に保持でき、良好な回転性能を維持できる。
【００８５】
さらに、本発明が適用された軸受ユニット３０は、ラジアル軸受３３としてポーラスを有する焼結金属を用いた場合にも、従来ではこの焼結金属の周囲に充填される潤滑油中に溶解する残留空気を完全に排出することは困難であったのに対し、このラジアル軸受３３の周囲に充填される潤滑油中に溶解する残留空気を良好に排出することを可能とし、上述したような潤滑油の漏洩現象を防止できるので、ポーラスを有する焼結金属等を用いても良好な潤滑性能を長期間にわたって維持することを可能とし、安価な構成にすることを可能とする。
【００８６】
尚、上述の軸受ユニット３０では、連通路５０を通路形成部材３４側に設けた第１乃至第３の溝５１，５２，５３とにより形成されるように構成したが、連通路を構成する溝をラジアル軸３３側に設けてもよい。更に、軸受ユニット３０を構成する連通路は、上述の通路形成部材３４側に設けた第１〜第３の溝５１〜５３とラジアル軸受３３側に設けた第１〜第３の溝とを組み合わせたものにより形成されるように構成してもよい。
【００８７】
本発明を適用したモータ１は、ステータ１２に対してロータ１１を回転可能に支持する軸受ユニット３０を備えることにより、潤滑油の漏洩を防止するとともに、潤滑油を保持しやすい状態で充填量を増大して良好な回転性能を長期間にわたって維持することを可能とする。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明に係る軸受ユニットは、放熱装置の冷却ファンモータやディスクドライブのスピンドルモータの軸受として用いられるのみならず、各種のモータの軸受として用いることができる。
【００８９】
更に、本発明に係る軸受ユニットは、モータに限らず、回転軸を備える機構や軸に対し回転する部品を支持する機構に広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明を適用したモータの構成を示す断面図である。
【図２】本発明を適用した軸受ユニットの図３に示すＸ−Ｘ断面図である。
【図３】本発明を適用した軸受ユニットの図２に示すＹ−Ｙ断面図である。
【図４】ラジアル軸受の内周面に形成された動圧発生溝を示す斜視図である。
【図５】通路形成部材の内周面に形成される粘性流体保持部、及び第２の溝を示す図であり、通路形成部材の図２に示すＹ−Ｙ断面図である。
【図６】通路形成部材蓋部に形成された第３の溝を示す図であり、通路形成部材蓋部の断面図である。
【図７】通路形成部材蓋部に形成された第３の溝を示す図であり、通路形成部材蓋部の底面図である。
【図８】本発明と比較するための、比較例の軸受ユニットを示す断面図である。
【図９】比較例の軸受ユニットの図８に示すＺ−Ｚ断面を示す断面図である。
【図１０】通路形成部材の内周面に形成される粘性流体保持部の他の例を示す断面図である。
【図１１】通路形成部材の内周面に形成される粘性流体保持部のさらに他の例を示す断面図である。
【図１２】本発明に係る軸受ユニットを製造する工程において、仮組立をする工程を説明する図である。
【図１３】本発明に係る軸受ユニットを製造する工程において、ハウジングをアウトサート成形する工程を説明する図である。
【図１４】従来用いられている軸受ユニットを示す断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１  モータ、  １１  ロータ、  １２  ステータ、  １３  ステータヨーク、  １７  ロータヨーク、  ３０  軸受ユニット、  ３１  回転軸、  ３３  ラジアル軸受、  ３４  通路形成部材、  ３７  ハウジング、  ３８  ハウジング本体、  ３９  底部閉塞部、  ４０  上部閉塞部、  ４１  軸挿通孔、  ４２  潤滑油、  ４３，４４  動圧発生溝、  ４５  空隙、  ４６  スラスト軸受、  ４７  テーパ部、  ５０  連通路、  ５１  第１の溝、  ５２  第２の溝、  ５３  第３の溝、  ５１ａ  第１の通路、  ５２ａ  第２の通路、  ５３ａ  第３の通路、  ５４  軸受位置決め突起部、  ５５  スリット状の溝、  ５６  突起部
【図１】
2008014401.tif 000003
【図２】
2008014401.tif 000004
【図３】
2008014401.tif 000005
【図４】
2008014401.tif 000006
【図５】
2008014401.tif 000007
【図６】
2008014401.tif 000008
【図７】
2008014401.tif 000009
【図８】
2008014401.tif 000010
【図９】
2008014401.tif 000011
【図１０】
2008014401.tif 000012
【図１１】
2008014401.tif 000013
【図１２】
2008014401.tif 000014
【図１３】
2008014401.tif 000015
【図１４】
2008014401.tif 000016