(57)【要約】【課題】  軸がハウジングから引きあげられることを防止し、軸が引き上げられることによる軸受面中の潤滑油がなくなることを防止する。【解決手段】  軸３１と、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３４と、ラジアル軸受３３とスラスト軸受３４とが内部に配設され、軸３１が挿通される軸挿通孔を除いて密閉された構造とされるハウジング３７と、軸３１がラジアル軸受３３から抜けることを防止する抜け止め部材４６と、ハウジング３７内に充填される粘性流体３８とを備え、抜け止め部材４６は、軸の径方向にのみ弾性変形し、軸方向には変形が困難とされた弾性部材よりなる。【選択図】  図５
2005221029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸と、
上記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、
上記ラジアル軸受と上記スラスト軸受とが内部に配設され、上記軸が挿通される軸挿通孔を除いて密閉された構造とされるハウジングと、
上記ラジアル軸受の上記スラスト軸受が設けられた一端側に設けられ、上記軸が上記ラジアル軸受から抜けることを防止する抜け止め部材と、
上記ハウジング内に充填された粘性流体とを備え、
上記抜け止め部材は、上記軸を上記ハウジング内に挿入する際上記軸の径方向にのみ弾性変形し、軸方向には変形が困難とされた弾性部材よりなることを特徴とする軸受ユニット。
【請求項２】
上記軸は、上記抜け止め部材に対応する位置に抜け止め溝部を有し、
上記抜け止め部材は、上記軸の軸方向の移動を上記抜け止め溝部と係合することにより規制するとともに、上記抜け止め部材が上記軸の円周方向に回転することを規制する移動方向規制部と、上記移動方向規制部を支持して上記抜け止め部材の位置を規制する支持部とを有することを特徴とする請求項１記載の軸受ユニット。
【請求項３】
上記ハウジング側には、上記移動方向規制部に上記軸と直交する方向に当接して上記抜け止め部材の上記軸の円周方向に回転することを規制するとともに、上記支持部に係合して上記抜け止め部材の位置を規制する規制突部が設けられ、
上記抜け止め部材は、上記支持部が円弧状に形成され、上記移動方向規制部が上記支持部の一方の端部から連続して直線状に形成されることを特徴とする請求項２記載の軸受ユニット。
【請求項４】
上記ハウジング側には、上記移動方向規制部に上記軸と直交する方向に当接して上記抜け止め部材の上記軸の円周方向に回転することを規制するとともに、上記支持部に係合して上記抜け止め部材の位置を規制する規制突部が設けられ、
上記抜け止め部材は、上記支持部が円弧状に形成され、上記移動方向規制部が上記支持部の両端部から連続して一対に形成され、上記一対の移動方向規制部が上記軸の上記抜け止め溝部を間にして相対向する位置にそれぞれ直線状に形成されることを特徴とする請求項２記載の軸受ユニット。
【請求項５】
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有するモータにおいて、
上記軸受ユニットは、軸と、上記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、上記ラジアル軸受と上記スラスト軸受とが内部に配設され、上記軸が挿通される軸挿通孔を除いて密閉された構造とされるハウジングと、上記ラジアル軸受の上記スラスト軸受が設けられた一端側に設けられ、上記軸が上記ラジアル軸受から抜けることを防止する抜け止め部材と、上記ハウジング内に充填された粘性流体とを備え、
上記抜け止め部材は、上記軸を上記ハウジング内に挿入する際上記軸の径方向にのみ弾性変形し、軸方向には変形が困難とされた弾性部材よりなることを特徴とするモータ。
【請求項６】
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有するモータを備える電子機器であり、
上記軸受ユニットは、軸と、上記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、上記ラジアル軸受と上記スラスト軸受とが内部に配設され、上記軸が挿通される軸挿通孔を除いて密閉された構造とされるハウジングと、上記ラジアル軸受の上記スラスト軸受が設けられた一端側に設けられ、上記軸が上記ラジアル軸受から抜けることを防止する抜け止め部材と、上記ハウジング内に充填された粘性流体とを備え、
上記抜け止め部材は、上記軸を上記ハウジング内に挿入する際上記軸の径方向にのみ弾性変形し、軸方向には変形が困難とされた弾性部材よりなることを特徴とする電子機器。
【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、軸受ユニットを有するモータ及び電子機器に関する。
【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１８に示すように構成されたものが知られている。
【０００３】
図１８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、回転軸１０１のスラスト方向の一端を支持するスラスト軸受１１０が一体に形成された空間形成部材１２０と、このラジアル軸受１０４及び空間形成部材１２０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のスラスト方向の一端側に設けられた空間形成部材１２０は、図１８に示すように、回転軸１０１の下部、即ち、閉塞される側の一端を囲むように形成され、例えば合成樹脂により形成されている。この空間形成部材１０１の内側には、潤滑油が回転軸１０１の軸受支持部１０２の周囲に充填される。
【０００６】
空間形成部材１２０の底面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側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。スラスト軸受１１０は、空間形成部材１２０を樹脂により形成し、スラスト軸受１１０と共用している。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。
【０００７】
ラジアル軸受１０４、空間形成部材１２０を収納したハウジング１０５は、図１８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。
【０００８】
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。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。
【０００９】
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及び空間形成部材１２０を取り囲むようにして合成樹脂材料をアウトサート成型することにより、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。
【００１０】
回転軸１０１は、一端側の軸受支持部１０２をスラスト軸受１１０によって支持され、軸部本体１０３の外周面をラジアル軸受１０４により支持され、他端側に設けた取付部側をハウジング本体１０６の上部閉塞部１０８に設けた軸挿通孔１０９から突出されてハウジング１０５に支持される。
【００１１】
また、回転軸１０１には、軸受支持部１０２と軸部本体１０３との間に、軸抜け止め用の溝部１１６が設けられている。この軸抜け止め用溝部１１６と対応するように、空間形成部材１２０には、軸抜け止め部材として環状のワッシャ１１５が設けられている。ワッシャ１１５は、回転軸１０１がハウジング１０５から抜け出てしまうことを防止する。
【００１２】
このワッシャ１１５は、図１９〜図２１に示すように、回転軸１０１の溝部１１６に取り付けられる。すなわち、図１９に示すように、回転軸１０１は、ラジアル軸受１０４、空間形成部材１２０、ワッシャ１１５を備えたハウジング１０５内に挿入される。次に、図２０に示すように、空間形成部材に配置されたワッシャ１１５は、回転軸１０１の軸受支持部１０２に押圧され、スラスト方向に撓むことにより、軸受支持部１１２を挿入させる。そして、図２１に示すように、回転軸１０１は、軸受支持部１１２がワッシャ１１５を挿通し、軸抜け止め用溝部１１６がワッシャ１１５の内側に位置したところで、ハウジング内に取り付けられる。このとき、ワッシャ１１５は、撓みがなくなり通常の形状となり、回転軸１０１の軸抜け止め用溝部１１６に取り付けられる。回転軸１０１に取り付けられたワッシャ１１５は、回転軸１０１がハウジング１０５内部から飛び出すことを防止する。
【００１３】
ところで、軸挿通孔１０９は、この軸挿通孔１０９に挿通された回転軸１０１が軸挿通孔１０９の内周面に摺接することなく回転するように、軸部本体１０３の外形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ｘ５の空隙１１２を有するように形成される。
【００１４】
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をハウジング１０５の外側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が発生する。回転軸１０１の回転時に、潤滑油１１３がハウジング１０５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１０４の動圧発生溝１１１に潤滑油１１３が確実に浸入して動圧を発生させ、回転軸１０１の安定した支持が実現され、しかもハウジング１０５に充填された潤滑油１１３の漏洩を防止できる。
【００１５】
図１８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。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。更に、軸受ユニット１００は、ワッシャ１１５により回転軸１０１がハウジング１０５から脱落することを防止できる。
【００１６】
しかしながら、上述した軸受ユニット１００は、回転軸１０１をハウジングに挿入すると共に回転軸１０１にワッシャ１１５を取り付ける際に、ワッシャ１１５を撓ませる必要があるので、ラジアル軸受１０４とワッシャ１１５との間に隙間ｘ３、ワッシャ１１５と回転軸１０１との間に隙間ｘ４が必要となる。
【００１７】
そのため、軸受ユニット１００は、回転軸１０１が隙間ｘ３、隙間ｘ４の空間分上下に移動可能な構造となっている。軸受ユニット１００では、この回転軸が隙間ｘ３，隙間ｘ４の分だけハウジングから引き上げられると、潤滑油１１３の液面は、回転軸が潤滑油の液面から移動した体積分だけ下がる。このとき、空気が軸挿通孔１０９から軸受ユニットの内部に入り込み、ラジアル軸受１０４と回転軸１０１の軸部本体１０３との隙間の潤滑油１１３がない状態となり、軸受ユニットの回転性能に支障を来したり、入り込んだ空気が温度や気圧の影響により膨張し潤滑油がユニットの外部に漏れてしまうことがある。
【００１８】
このことを防止するために、ラジアル軸受１０４の上端面からハウジング１０５の上端面の寸法ｘ６を長くして、潤滑油の量を充分に確保することが考えられるが、軸受ユニットの高さ寸法が大きくなってしまう。また、軸挿通孔１０９と回転軸１０１の外形の間隔ｘ５を広くして、潤滑油の量を充分に確保するという方法も考えられるが、間隔ｘ５を広くすることにより、ユニットを横向き姿勢で使用するときや振動衝撃により潤滑油が漏洩してしまうおそれがある。
【００１９】
【特許文献１】特開２００３−１３００４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の目的は、軸がハウジングから引き上げられることを防止し、軸がハウジングから引き上げられたときハウジング内部に充填されている潤滑油の液面が低下し、ラジアル軸受と軸との間の潤滑油中に空気が混入したり、ラジアル軸受と軸との間の潤滑油がなくなることを防止し、良好な潤滑を得ることができる軸受ユニット、軸受ユニットを有するモータ及び電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この目的を達成するため、本発明に係る軸受ユニットは、軸と、軸の周回り方向の支持を行うラジアル軸受と、軸のスラスト方向の一端を支持するスラスト軸受と、ラジアル軸受とスラスト軸受とが内部に配設され、軸が挿通される軸挿通孔を除いて密閉された構造とされるハウジングと、ラジアル軸受のスラスト軸受が設けられた一端側に設けられ、軸がラジアル軸受から抜けることを防止する抜け止め部材と、ハウジング内に充填された粘性流体とを備え、抜け止め部材は、軸をハウジング内に挿入する際軸の径方向にのみ弾性変形し、軸方向には変形が困難とされた弾性部材よりなることを特徴とする。
【００２２】
以上のように、本発明に係る軸受ユニットでは、抜け止め部材が軸を挿入する際には、軸の挿入側の端部により、軸の径方向に弾性変形されることにより、軸の挿入を妨げることはない。一旦軸が挿入された後は、この抜け止め部材は、軸方向には変形が困難とされているので、軸がハウジングから抜けることを防止する抜け止めとして機能する。このことにより、軸はこの抜け止め部材に、軸方向に移動することを規制されているので、軸がハウジング内部から引き上げられるようなことを防止できる。
【００２３】
さらに、この抜け止め部材は、従来のように、軸を挿入する際に軸方向に撓むことにより、挿入させる構造ではないので、抜け止め部材を取り付ける際に抜け止め部材が軸方向に撓ませるための余分な隙間を設ける必要がない。よって、軸が抜け止め部材を撓ませる余分な隙間の分だけ移動して、引き上げられることを防止できる。
【００２４】
したがって、この軸受ユニットでは、軸が引き上げられることによりハウジング内部の潤滑油の液面が低下したり、潤滑油の液面の低下によりラジアル軸受と軸の間の潤滑油内部に空気が混入することもなく、その空気により潤滑油が押し出されて漏洩することもない。
【００２５】
上述したような目的を達成するために提案される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有するモータであり、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。
【００２６】
更に、上述したような目的を達成するために提案される本発明に係る電子機器は、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有するモータを備えるものであり、この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】
【００２７】
本発明によれば、軸を挿入する際に軸の径方向にのみ弾性変形し、軸方向には変形が困難とされた弾性部材よりなる抜け止め部材を設けたので、軸が軸方向に移動するのを許容するラジアル軸受と抜け止め部材との隙間及び抜け止め部材とハウジングとの隙間を極めて小さくすることができるので、軸がハウジングから引き上げられることを防止でき、この軸が引き上げられることにより潤滑油の液面が低下することを防止できる。よって、ラジアル軸受と軸との間に充填された潤滑油に空気が混入することを防止でき、ラジアル軸受と軸との間の潤滑油を確実に保持することができる。
【００２８】
また、本発明によれば、長時間にわたってラジアル軸受と軸との間の潤滑油を確実に保持することができるので、良好な潤滑性能及び回転性能を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を適用した情報処理装置について図面を参照して説明する。
【００３０】
図１に示すように、本発明を適用した情報処理装置は、ノート型のパーソナルコンピュータであり、情報処理の結果等を表示する表示部２と、各種の情報の演算処理を行う情報処理部を内蔵したコンピュータ本体３とを備えている。コンピュータ本体３の上面側には、コンピュータ１の動作指令を入力し、あるいは各種の情報の入力するためのキーボード５が設けられ、その内部には放熱装置４が設けられている。放熱装置４は、コンピュータ本体３の内部に配設されたＣＰＵ等の情報処理回路やディスク装置等から発生する熱をコンピュータ本体３の外部に放熱し、コンピュータ本体３の内部を冷却する冷却装置としても機能する。
【００３１】
コンピュータ本体３に内蔵される放熱装置４は、図２に示すように、コンピュータ本体を構成する筐体６内に収納されている。放熱装置４は、図３に示すように、金属製のベース７と、このベース７に取り付けられたモータ１０と、このモータ１０によって回転操作されるファン８と、ファン８を収納したファンケース９と、ヒートシンク１１を有している。
【００３２】
ベース７は、図３に示すように、略Ｌ字状に形成されている。略Ｌ字状に形成されたベース７の一端側の一方の面７ａには、ＣＰＵ（中央処理装置）の如く通電されて駆動することによって発熱する発熱素子１２が取り付けられている。発熱素子１２は、熱伝達シール１２ａを介してベース７の一方の面７ａ側に取り付けられている。
【００３３】
ベース７の一方の面７ａ側の略中央部には、モータ１０が取り付けられると共に、このモータ１０によって回転操作されるファン８を収納するファンケース９が取り付けられている。ファンケース９には、モータ１０によって回転されるファン８の中央部に対応する位置を開放する円形の吸気口１３が設けられている。筐体６の底面側のファンケース９に設けた吸気口１３に対向する位置には、この吸気口１３に連通するように開口１４が設けられている。更に、ファンケース９には、吸気口１３から吸引したエアーを外部に排気するための排気口１５が設けられている。
【００３４】
ベース７の他端側の一方の面７ａには、ヒートシンク１１が固定されている。ヒートシンク１１は、コルゲート状若しくはフィン状のヒートシンクであり、放熱性に優れた金属、例えばアルミニウムにより作製されている。ベース７及びファンケース９も、放熱性に優れた金属であるアルミニウムや鉄により作製することが望ましい。
【００３５】
発熱素子１２が取り付けられ、この発熱素子１２から発生する熱を放熱する放熱装置４及びヒートシンク１１を取り付けたベース７には、筐体６内に取り付けられるときに用いられるねじが挿通される複数の取付孔７ｂが設けられている。ベース７は、取付孔７ｂに挿通される固定用のねじを、図２に示すように筐体６の内部に設けたボス１６に固定することによって、筐体６内に取り付けられる。
【００３６】
ヒートシンク１１は、ベース７が筐体６内に取り付けられたとき、図２及び図３に示すように、筐体６の側面に設けた貫通口１７に対向する位置に配置される。
【００３７】
上述したように構成された放熱装置４は、モータ１０が駆動され、ファン８がモータ１０により図３中矢印Ｒ１方向に回転されると、筐体６に設けた開口１４を介して装置外部のエアーを図２及び図３中矢印Ｄ１方向に吸引し、更に吸気口１３を介してファンケース９内に吸引する。ファン８の回転によってファンケース９内に吸引されたエアーは、図２及び図３中矢印Ｄ２方向に流通し、更にヒートシンク１１中を流通するように図３中矢印Ｄ３方向に流通し、貫通口１７を介して筐体６の外部に排気される。
【００３８】
ところで、ベース７に取り付けられた発熱素子１２が駆動されて発生する熱は、放熱性に優れた金属により形成されたベース７を介して、このベース７に取り付けられたヒートシンク１１に伝達される。このとき、放熱装置４のファン８がモータ１０により回転され筐体６の外部から吸引されたエアーが、ヒートシンク１１の複数のフィン中を流通することにより、ヒートシンク１１に伝達されている熱をし、貫通口１７を介して筐体６の外部に放熱する。
【００３９】
この放熱装置に用いられる本発明を適用したモータ１０は、図４に示すように、ロータ１８とステータ１９とを備える。
【００４０】
ステータ１９は、モータ１０と共にこのモータ１０によって回転されるファン８を収納したファンケース９の上面板９ａ側に一体に設けられている。ステータ１９は、ステータヨーク２０と、本発明を適用した軸受ユニット３０と、コイル２１とこのコイル２１が巻回されるコア２２とを備える。ステータヨーク２０は、ファンケース９の上面部９ａと一体に形成されたもの、即ち、ファンケース９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２０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２０の中心部に筒状に形成されたホルダー２３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。
【００４１】
なお、軸受ユニット３０が圧入されるホルダー２３は、ステータヨーク２０と一体に円筒状に形成されている。
【００４２】
ステータヨーク２０に一体に形成されたホルダー２３の外周部には、図４に示すように、駆動電流が供給されるコイル２１が巻回されたコア２２が取り付けられている。
【００４３】
ステータ１９と共にモータ１０を構成するロータ１８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１８は、ロータヨーク２４と、このロータヨーク２４と一体に回転する複数の羽根２５を有するファン８とを有する。ファン８の羽根２５は、ロータヨーク２４の外周面にアウトサート成型することにより、ロータヨーク２４と一体に形成される。
【００４４】
ロータヨーク２４の筒状部２４ａの内周面には、ステータ１９のコイル２１と対向するように、リング状のロータマグネット２６が設けられている。このマグネット２６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２４の内周面に固定されている。
【００４５】
ロータヨーク２４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２４ｂの中心部に設けた貫通孔２７ａが設けられたボス部２７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。
【００４６】
上述のような構成を備えたモータ１０は、ステータ１９側のコイル２１に、モータ１０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２１に発生する磁界とロータ１８側のロータマグネット２６からの磁界との作用によって、ロータ１８が回転軸３１と一体に回転する。ロータ１８が回転することにより、このロータ１８に取り付けられた複数の羽根２５を有するファン８もロータ１８と一体に回転する。ファン８が回転されることにより、筐体６に設けた開口１４を介して装置外部のエアーが図２及び図３中矢印Ｄ１方向に吸引され、更に矢印Ｄ２方向に流通し、ヒートシンク１１中を流通しながら貫通口１７を介して筐体６の外部に排気されることにより、発熱素子１２から発生する熱をコンピュータ本体３の外部に放熱し、コンピュータ本体３内を冷却する。
【００４７】
上述したモータ１０の回転軸３１を回転自在に支持する軸受ユニット３０は、図４及び図５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、回転軸３１のスラスト方向の一端を支持するスラスト軸受３４が一体に形成された空間形成部材３５と、このラジアル軸受３３及び空間形成部材３５を収納したハウジング３７とを備える。
【００４８】
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３８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３９が形成されている。
【００４９】
動圧発生溝３９は、図６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３９ａを周回り方向に連結溝３９ｂにより連続するように形成して構成されている。動圧発生溝３９は、Ｖ字状をなす一対の溝３９ａの先端側が回転軸３１の回転方向Ｒ２に向くように形成されている。本例にあっては、動圧発生溝３９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一対形成されている。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。
【００５０】
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６中矢印Ｒ２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３８が動圧発生溝３９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とラジアル軸受３３との間の摩擦係数を極めて小さくするものであって、回転軸３１の円滑な回転を実現する。
【００５１】
回転軸３１のスラスト方向の一端側に設けられた空間形成部材３５は、図５、図７、図８に示すように、回転軸３１の下部、即ち、閉塞される側の一端を囲むように形成され、例えば合成樹脂により形成されている。この空間形成部材３５の内側には、潤滑油が回転軸３１の軸受支持部３１ａの周囲に充填される。
【００５２】
空間形成部材３５の底面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のスラスト方向の一端側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３４が一体に形成されている。スラスト軸受３４は、空間形成部材３５を樹脂により形成し、スラスト軸受３４と共用している。スラスト軸受３４は、円弧状若しくは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。
【００５３】
図７、図８に示すように、空間形成部材３５の底面の内面側の中央部のやや外側には、底面の内面側の中央部から段差を有して段差部５１が設けられている。この段差部５１と、ラジアル軸受３３のスラスト軸受３４が設けられた一端側３３ａ即ち下端部との間に後述する軸抜け止め部材４６を配置するための空間５２が形成されている。空間形成部材３５の段差部５１には、軸抜け止め部材４６の軸円周方向の回転を規制するとともに、抜け止め部材４６のハウジング３７内の位置を規制する規制突部５３が設けられている。
【００５４】
また、空間形成部材３５の上部には、ラジアル軸受３３の一端側３３ａと対向する他端側３３ｂ即ち上面部を固定する爪状の規制部３５ａが円周上に複数設けられている。この爪状の規制部３５ａは、空間形成部材３５内にラジアル軸受３３、後述する抜け止め部材４６等を収納して仮組立するのに適している。また、空間形成部材３５の側面部には、ラジアル軸受を収納したときに、ラジアル軸受の外周面を外部に臨ませるための開口部３５ｂが設けられている。この開口部３５ｂは、空間形成部材３５内にラジアル軸受３３を収納して仮組立した後に、ハウジング４２を一体成形するときに、ラジアル軸受３３、空間形成部材３５、ハウジング３７を一体とするのに適している。
【００５５】
なお、空間形成部材３５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。例えば、空間形成部材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）などの合成樹脂を用いてもよい。
【００５６】
ラジアル軸受３３、空間形成部材３５を収納したハウジング３７は、図５に示すように、ラジアル軸受３３、空間形成部材３５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。
【００５７】
ハウジング３７は、図５に示すように、筒状をなすハウジング本体４２と、ハウジング本体４２の一端側を閉塞するようにハウジング本体４２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４３と、ハウジング本体４２の他端部側を構成するハウジング本体４２と一体に形成された上部閉塞部４４とからなる。上部閉塞部４４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４５が設けられている。
【００５８】
上述のように構成されたハウジング３７は、ラジアル軸受３３及び空間形成部材３５を包むようにして合成樹脂材料をアウトサート成型することにより、ラジアル軸受３３及び空間形成部材３５がハウジング本体４２の内周側に配されて一体に形成される。
【００５９】
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内に充填される潤滑油３８を弾く潤滑油３８に対する接触角を大きくするような材料を用いることが望ましい。更に、ハウジング３７には、潤滑性に優れた合成樹脂材料を用いることが好ましい。ハウジング３７は、例えば、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）からなるが、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を用いて形成してもよい。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）などの合成樹脂を用いてもよい。更にまた、極めて高精度の成形が可能な液晶ポリマーによって形成する。特に、ハウジング３７として液晶ポリマーを使用する場合は、潤滑油を保持し、耐摩耗性に優れる。
【００６０】
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３４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３４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１０のロータ１８が取り付けられる取付部３２が設けられている。
【００６１】
回転軸３１は、図５に示すように、一端側の軸受支持部３１ａをスラスト軸受３４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４２の上部閉塞部４４に設けた軸挿通孔４５から突出されてハウジング３７に支持されている。
【００６２】
また、回転軸３１には、図５に示すように、ラジアル軸受３３のスラスト軸受３４が設けられた一端側３３ａ、すなわち、軸受支持部３１ａと軸部本体３１ｂとの間に、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に対応する位置であって、空間形成部材３５には、回転軸３１がラジアル軸受３３、ハウジング３７から引き上げられることを防止する、抜け止め機構として、軸抜け止め部材４６が設けられている。軸抜け止め部材４６は、回転軸３１の径方向にのみ弾性変形し、軸方向には変形が困難とされた弾性部材よりなる。
【００６３】
図９に示すように、軸抜け止め部材４６は、回転軸３１の軸方向の移動を規制するとともに、軸抜け止め部材４６が軸円周方向に回転することを規制する移動方向規制部４６ｂと、この移動方向規制部４６ｂを支持して軸抜け止め部材４６のハウジング３７内での位置を規制する支持部４６ａとからなる。この軸抜け止め部材４６は、支持部４６ａが略円弧状に形成され、移動方向規制部４６ｂが、弾性を有しこの支持部４６ａの一方の端部から連続して直線状に形成されるいわゆるＤ型形状とされる。
【００６４】
この支持部４６ａは、ハウジングと一体にされた空間形成部材３５に設けられた規制突部５３と係合しＹ１方向に当接することにより、軸抜け止め部材４６の空間形成部材３５内での位置を規制し、軸抜け止め用溝部３１ｃと軸抜け止め部材４６の移動方向規制部４６ｂを適正な位置関係に保つ。
【００６５】
また、移動方向規制部４６ｂは、図９に示すように、規制突部５３とＹ２方向に当接することにより、回転軸３１が回転することにより発生する粘性流体の流れにより、移動方向規制部４６ｂが軸に接近する側に弾性変位して、移動方向規制部４６ｂと回転軸３１が接触することを防止し、軸受ユニットの回転性能が低下することを防止する。
【００６６】
軸抜け止め部材４６は、例えば、断面丸形の丸鋼等の弾性を備える鋼材を折り曲げることにより、支持部４６ａ及び移動方向規制部４６ｂを形成して、一連のリング状に形成される。軸抜け止め部材４６の断面形状を円形にしたことにより、軸受支持部３１ａと滑らか且つ確実に摺接できる。この軸抜け止め部材４６の断面形状は、軸受支持部３１ａと摺接する際に滑らか且つ確実に摺接できるような構造であればよく、楕円形状としても良く、また、矩形状のものを用いる場合には、滑らかに摺接できるように、角部に適度な面取りを行えば問題ない。尚、ここでは、軸抜け止め部材４６の断面形状を円形にしたことにより、軸受支持部３１ａと滑らか且つ確実に摺接できると共に、加工が容易となる。
【００６７】
軸抜け止め部材４６は、回転軸３１をハウジング３７内に挿入する際には、図１０に示すように、回転軸３１の軸受支持部３１ａに移動方向規制部４６ｂが摺接されて軸の径方向の外側に弾性変形し、回転軸３１がハウジング３７に挿入された後には移動方向規制部４６ｂが元の位置に戻り、回転軸３１が軸方向に移動してハウジング３７から引き上げられることを防止する。ここで、軸抜け止め部材４６の断面形状は、円形とされているので、軸受支持部３１ａの略円弧状部と滑らか且つ確実に摺接し、確実に軸径方向の外側に弾性変形される。
【００６８】
軸抜け止め部材４６が、従来のように、軸方向に撓ませられることにより、回転軸３１が挿通される構造ではないので、上述の空間形成部材３５の段差部５１とラジアル軸受３３の一端側３３ａの空間５２の軸方向の高さは、移動方向規制部４６ｂが軸受支持部３１ａ摺接時に開閉できるたけの隙間ですみ、軸抜け止め部材４６の軸方向の厚みと略同じ大きさにすることができる。ところで、この軸受ユニット３０は、組立時にこの回転軸３１を持ち上げること又は、衝撃等により回転軸が上方に持ち上がってしまうことにより、回転軸３１がハウジング３７から引き上げられる方向に力が働くことがある。
【００６９】
従来の軸方向に撓ませられる軸抜け止め部材を用いた場合には、回転軸３１がハウジング３７中の潤滑油３８から引きあげられた分だけ、潤滑油３８の液面が下がる。すなわち、潤滑油３８中に浸漬されていた回転軸３１の移動した部分に潤滑油３８が流れこむことにより、潤滑油３８の液面が低下する。従来の軸受ユニットでは、回転軸がハウジングから引きあげられたとき、この潤滑油の液面がラジアル軸受と回転軸の軸受面まで又は軸受面より下まで下がってしまう、若しくは、潤滑油の液面が下がったときに、ラジアル軸受と回転軸の軸受面に空気が混入してしまう等の問題が発生し、また、このことにより動圧粒体軸受としての性能を発揮できない問題が発生していた。更に、ラジアル軸受と回転軸の軸受面に混入した空気は、運転中に、膨張し、潤滑油を押し出してしまう等の問題が発生するおそれがある。
【００７０】
これに対し、この軸抜け止め部材４６では、図１１に示すように、空間５２の高さ方向の隙間、すなわち軸抜け止め部材４６とラジアル軸受３３との隙間ｘ１、及び、軸抜け止め部材４６と軸抜け止め用溝部３１ｃとの隙間ｘ２を極小にできるので、回転軸３１がハウジング３７から引き上げられる方向に力が働いたときも、回転軸３１が軸抜け止め部材４６に係合し、回転軸３１が引き上げられることを防止するので、ラジアル軸受３３と回転軸３１の軸受面の潤滑油がなくなってしまうことや、この軸受面の潤滑油中に空気が混入することを防止することができる。
【００７１】
尚、この軸受ユニット３０では、図９に示すような、支持部４６ａと一つの移動方向規制部４６ｂからなるＤ型形状のものが用いられているが、軸抜け止め部材の形状としては図１２に示すような、支持部と二つの移動方向規制部からなるＵ型形状のものでもよい。
【００７２】
図１２に示す軸抜け止め部材６１は、回転軸３１の軸方向の移動を規制するとともに、軸抜け止め部材６１が軸円周方向に回転することを規制する移動方向規制部６１ｂ、６１ｃと、この移動方向規制部６１ｂ、６１ｃを連結して支持して軸抜け止め部材４６のハウジング３７内での位置を規制する支持部６１ａとからなる。この抜け止め部材６１は、支持部６１ａが略円弧状に形成され、移動方向規制部６１ｂ、６１ｃが弾性を有しこの支持部６１ａの両端部から連続して一対に形成され、一対の移動方向規制部６１ｂ、６１ｃが回転軸３１の軸抜け止め用溝部３１ｃを間にして相対向する位置に直線状に形成される、いわゆるＵ型形状とされる。
【００７３】
この支持部６１ａは、支持部４６ａと同様に、ハウジングと一体にされた空間形成部材３５に設けられた規制突部５３と係合してＹ３方向に当接することにより、軸抜け止め部材６１の空間形成部材３５内での位置を規制し軸抜け止め用溝部３１ｃと軸抜け止め部材６１の移動方向規制部６１ｂ、６１ｃを適正な位置関係に保つ。また、移動方向規制部６１ｂ、６１ｃは、規制突部５３にＹ４方向に当接することにより、回転軸３１が回転することにより発生する粘性流体の流れにより、移動方向規制部６１ｂ、６１ｃが軸に接近する側に弾性変位して、移動方向規制部６１ｂ、６１ｃと回転軸３１が接触することを防止し、軸受ユニットの回転性能が低下することを防止する。この軸抜け止め部材６１は、例えば、断面丸形の丸鋼等の弾性を備える鋼材を折り曲げることにより、支持部６１ａ及び移動方向規制部６１ｂ、６１ｃを形成する。
【００７４】
軸抜け止め部材６１は、回転軸３１をハウジング３７に挿入する際には、図１３に示すように、移動方向規制部６１ｂ、６１ｃが軸の径方向にのみ弾性変形し、回転軸３１がハウジング３７に挿入された後には移動方向規制部６１ｂ、６１ｃが元の位置に戻り、回転軸３１が軸方向に移動してハウジング３７から引き上げられることを防止する。
【００７５】
この軸抜け止め部材６１では、上述の軸抜け止め部材４６と同様に、空間５２の高さ方向の隙間、すなわち軸抜け止め部材６１とラジアル軸受３３との隙間、及び、軸抜け止め部材６１と軸抜け止め用溝部３１ｃとの隙間を極小にできるので、回転軸３１がハウジング３７から引き上げられる方向に力が働いたときも、回転軸３１が軸抜け止め部材４６に係合し、回転軸３１が引き上げられることを防止するので、ラジアル軸受３３と回転軸３１の軸受面の潤滑油がなくなってしまうことや、この軸受面の潤滑油中に空気が混入することを防止することができる。
【００７６】
さらに、Ｕ型形状とされた軸抜け止め部材６１では、２箇所に移動方向規制部６１ｂ、６１ｃが設けられているので、上述の移動方向規制部が１箇所に設けられたＤ型形状のものに比べ、回転軸３１に衝撃等で軸方向の負荷がかかった際、抜け止め部材の変形や破断を低減することができる。
【００７７】
また、軸抜け止め部材は、上述のＵ型形状、Ｄ型形状に限られるものではなく、例えば、Ｕ型形状の軸抜け止め部材６１の円弧状の支持部６１ａを直線状に形成するようにしたようなＵ型形状の変形例であるいわゆるコ字型の形状でもよい。このＵ型形状の変形例である軸抜け止め部材では、上述のＵ型の軸抜け止め部材６１と同様の効果が得られるとともに、さらに、支持部及び移動方向規制部を形成する際、円弧状に形成する加工が省略できる。尚、この軸抜け止め部材を使用する際には、規制突部５３の形状を支持部の形状に対応するように変更することで、軸抜け止め部材の空間形成部材内での位置を規制し軸抜け止め用溝部と軸抜け止め部材の抜け止め規制部かつ回転規制部を適正な位置関係に保つ。
【００７８】
さらに、軸抜け止め部材は、折り曲げ箇所を１箇所だけ設けたＶ型形状のものでもよい。このＶ型形状の軸抜け止め部材では、Ｖ型形状の支持部と、その両端から連続して形成される一対の直線状の移動方向規制部からなる。Ｖ型形状の軸抜け止め部材では、上述のＵ型の軸抜け止め部材６１と同様の効果が得られるとともに、さらに、支持部及び移動方向規制部を形成する際の加工工程が短縮できる。尚、この軸抜け止め部材を使用する際には、規制突部５３の形状を支持部の形状に対応するように変更することで、軸抜け止め部材が軸円周方向に回転することを防止できる。
【００７９】
このように、本発明を適用した軸受ユニットにおいて、軸抜け止め部材の形状は、回転軸の軸方向の移動を規制するとともに、軸抜け止め部材が軸円周方向に回転することを規制する移動方向規制部と、この移動方向規制部を支持して軸抜け止め部材のハウジング内で位置を規制する支持部とを有するものであればよく、その他の形状に関する制限はない。
【００８０】
ところで、ハウジング３７の軸挿通孔４５は、この軸挿通孔４５に挿通された回転軸３１が軸挿通孔４５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４５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３８がハウジング３７内から漏れを防止するに足る間隔ｃの空隙４７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３８の漏れを防止するようにした空隙４７が形成されるように軸挿通孔４５を形成した上部閉塞部４４は、オイルシール部を構成している。
【００８１】
ハウジング３７に一体に形成された上部閉塞部４４は、ポリイミド、ポリアミドあるいはナイロンなどの合成樹脂により形成されているので、軸挿通孔４５の内周面の潤滑油３８に対する接触角として６０度程度が確保できる。本発明を適用した軸受ユニット３０は、オイルシール部を構成する軸挿通孔４５の内周面を含んで上部閉塞部４４に、界面活性剤を塗布することなく潤滑油３８の上部閉塞部４４に対する接触角を大きくすることができるので、回転軸３１が回転することによって発生する遠心力により潤滑油３８が軸挿通孔４５を介してハウジング３７の外部へ移動することを防止できる。
【００８２】
更に、回転軸３１の軸挿通孔４５の内周面と対向する外周面には、テーパ部４８が設けられている。テーパ部４８は、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面との間に形成される空隙４７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４８は、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面とによって形成される空隙４７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３８をハウジング３７の内部に引き込む力が発生する。回転軸３１の回転時に、潤滑油３８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３９に潤滑油３８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３８の漏洩を防止できる。
【００８３】
本発明を適用した軸受ユニット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３９に浸入して動圧を発生させる潤滑油３８は、図５及び図１４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４８と軸挿通孔４５の内周面とによって形成された空隙４７に臨むように充填される。即ち、潤滑油３８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。
【００８４】
ここで、回転軸３１に形成されたテーパ部４８と軸挿通孔４５の内周面との間に形成された空隙４７について説明する。この空隙４７の最小の間隔は、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面とに間に形成される間隔ｃに相当し、この間隔ｃは２０μｍ〜２００μｍが好ましく、１００μｍ程度が最も好ましい。間隔ｃが２０μｍよりも小さいと、軸受ユニット３０のハウジング３７を合成樹脂により一体成形で作る際の成形精度を確保することが難しい。空隙４７の間隔ｃが２００μｍよりも大きいと、軸受ユニット３０に衝撃が加えられたとき、ハウジング３７に充填された潤滑油３８がハウジング３７の外部に飛散してしまう耐衝撃性が低下してしまう。
【００８５】
ハウジング３７に充填された潤滑油３８が衝撃によりハウジング３７の外部に飛散する
耐衝撃性は、空隙４７の間隔ｃの２乗に反比例する。また、熱膨張による油面上昇量は、間隔ｃの大きさに反比例するので、間隔ｃを狭くすれば、耐衝撃性は向上するが、温度の上昇による潤滑油３８の油面高さの上昇は激しくなり、軸挿通孔４５の軸方向の厚さが必要になってしまう。
【００８６】
例えば、直径２ｍｍ〜直径３ｍｍの軸径の回転軸３１を有する軸受ユニット３０では、回転軸３１と軸挿通孔４５との間に形成される空隙４７の間隔ｃを１００μｍ程度とし、軸挿通孔４５の高さＨ１、即ちハウジング３７の上部閉塞部４４の厚みが１ｍｍ程度であると、耐衝撃性は１０００Ｇ以上であり、耐温度特性８０℃に耐えることができ、ハウジング３７内に充填した潤滑油３８の飛散を防止した信頼性の高い軸受ユニット３０を構成できる。
【００８７】
更に、本発明を適用した軸受ユニット３０は、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面とに間に形成される空隙４７の間隔ｃ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せたテーパ部４８が設けられるので、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面とによって形成される空隙４７の間隔ｃに圧力勾配が形成され、回転軸３１が回転したときに発生する遠心力により、ハウジング３７内に充填された潤滑油３８をハウジング３７の内部に引き込む力が発生する。
【００８８】
即ち、本発明を適用した軸受ユニット３０において、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面とに間に形成される空隙４７は、表面張力シールにより、潤滑油３８の飛散を防止している。
【００８９】
ここで表面張力シールについて説明する。表面張力シールは、流体の毛細管現象を利用したシール方法である。一般的に、毛細管による液体の上昇高さの式、圧力と流体高さとの関係式から引き込み圧力は、毛細管が細い程大きくなることが知られている。ところで、本発明を適用した軸受ユニット３０は、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面との間に形成される空隙４７に浸入した潤滑油３８は、円環状となっている。この場合の引き込み圧力は、同様に、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面とに間に形成される空隙４７の間隔ｃが狭い程大きくなる。尚、具体的な計算例としては、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面とに間に形成される空隙４７の間隔ｃを０．０２ｃｍ（０．２ｍｍ）、粘性流体の表面張力γを３０ｄｙｎ／ｃｍ２、潤滑油３８の接触角θを１５°としたとき、引き込み圧力は、２．８６×１０−３気圧（ａｔｍ）となる。引き込み圧力は、空隙４７の間隔ｃが狭いほど増大するので、回転軸３１にテーパ部４８を設けることは、粘性流体としての潤滑油３８を空隙４７の間隔ｃが狭い方向、即ちハウジング３７の内部方向へと引き込むことを可能とする。
【００９０】
このように、ハウジング３７に充填した潤滑油３８のハウジング３７外部への漏れを防止するシール部を構成する回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面との間に形成される空隙４７の間隔ｃがハウジング３７の内方に向かって小さくなるようなテーパ部４８を設けることにより、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面とによって形成される空隙４７に位置する潤滑油３８に圧力勾配を生じさせる。即ち、潤滑油３８に付与される圧力勾配は、空隙４７の間隔ｃが小さくなるハウジング３７の内方に向かって大きくなる。潤滑油３８にこのような圧力勾配が発生することにより、潤滑油３８は、常時ハウジング３７の内方に引き込まれる圧力が作用しているので、回転軸３１が回転した場合であっても、空隙４７に存在する潤滑油３８中に空気を巻き込むようなことがない。
【００９１】
上述したようなテーパ部４８を設けない場合、即ち、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面との間の空隙４７の間隔ｃが、軸挿通孔４５の高さ方向で一定である場合には、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面との間の空隙４７に浸入した潤滑油３８に圧力勾配が発生しないので、潤滑油３８は空隙４７中に均一に存在する。即ち、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面との間の間隔ｃを狭めることによってシール部として機能する空隙４７に浸入した潤滑油３８は、回転軸３１の回転によって空隙４７内を移動して空気を巻き込んでしまうことがある。このように、潤滑油３８中に空気を巻き込むと、温度変化、気圧変化等により空気が膨張し、潤滑油３８がシール部を構成する空隙４７からハウジング３７の外部に飛散してしまう。
【００９２】
これに対して、本発明を適用した軸受ユニット３０のように、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面との間に形成される空隙４７の間隔ｃがハウジング３７の内方に向かって小さくなるようなテーパ部４８を設けることにより、空隙４７に浸入した潤滑油３８に、ハウジング３７の内方に向かって圧力が大きくなるように圧力勾配が発生するので、回転軸３１が回転したとき、潤滑油３８中に空気を巻き込むことを防止できる。
【００９３】
更に、上述したようなテーパ部４８を設けることは、ハウジング３７に設けた軸挿通孔４５に対し回転軸３１が偏芯した際にも、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面との間に形成される空隙４７に浸入した潤滑油３８のハウジング３７の外方への飛散を防止できるばかりか、回転軸３１の全周に亘って潤滑油３８を浸入させることができ、回転軸３１周囲の潤滑油３８が切れることを防止でき、回転軸３１の安定した回転を保証できる。
【００９４】
ハウジング３７に設けた軸挿通孔４５に対し回転軸３１が偏芯した際に、上述したようなテーパ部４８が設けられていない場合には、潤滑油３８は、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面との間の間隔ｃが狭い方へと集中し、その反対側の間隔ｃの広い部分では潤滑油３８が切断され、空気を巻き込んでしまう。潤滑油３８中に空気が巻き込まれると、温度変化、気圧変化等により空気が膨張し、潤滑油３８がシール部を構成する空隙４７からハウジング３７の外部に飛散してしまう。
【００９５】
これに対し、本発明を適用した軸受ユニット３０のように、回転軸３１にテーパ部４８を設けることにより、ハウジング３７に設けた軸挿通孔４５に対し回転軸３１が偏芯した際にも、偏心した回転軸３１が回転する楕円軌道上に必ず同じ間隔ｃの空隙４７が存在し、その楕円軌道上での回転軸３１の外周面と軸挿通孔４５の内周面との間に形成される空隙４７の間隔ｃは、回転軸３１の全周に亘って一定となるので、潤滑油３８が間隔ｃの狭い方へと集中するような現象が発生しないので、潤滑油３８の空隙４７、ひいてはハウジング３７内からの放出を防止することが可能となる。上述した軸受ユニット３０は、テーパ部４８を回転軸３１側に設けているが、ハウジング３７側の軸挿通孔４５の内周面にテーパ部４８を設けるようにしてもよい。
【００９６】
上述したように構成された本発明を適用した軸受ユニット３０を製造する工程を説明する。
【００９７】
本発明を適用した軸受ユニット３０を製造するには、ラジアル軸受３３の外側の一端側に空間形成部材３５を取り付けることで仮組立をする。ラジアル軸受３３及び空間形成部材３５は、仮組立するとき、図１５に示すように、空間形成部材３５の段差部５１に、回転軸３１の軸抜け止め手段である軸抜け止め部材４６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、空間形成部材３５を取り付ける。このとき、空間形成部材３５の爪状の規制部３５ａがラジアル軸受３３の他端部３３ｂに係合するので、ラジアル軸受３３と空間形成部材３５は、確実に一体に保持される。そして、軸抜け止め部材４６の支持部４６ａが空間形成部材３５の規制突部５３に係合するように位置合わせが行われる。
【００９８】
次に、仮組立したラジアル軸受３３、空間形成部材３５を金型に取り付け、図１６に示すように、この仮組立したラジアル軸受３３及び空間形成部材３５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型してハウジング３７を形成する。このとき、ラジアル軸受３３及び空間形成部材３５は、ハウジング３７がアウトサート成型されるとき、ラジアル軸受３３が空間形成部材３５の開口部３５ｂにより外部に臨まされているので、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４２の上下に一体的に形成された上部閉塞部４４と底部閉塞部４３とによって挟持され、その取付位置が固定される。
【００９９】
このとき、空間形成部材３５とラジアル軸受３３との間の空間には、ハウジング３７がアウトサート成型されるとき、空間形成部材３５に遮断されているので、合成樹脂が流入することはない。
【０１００】
次に、図１７に示すように、回転軸３１を上部閉塞部４４に設けた軸挿通孔４５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３４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３４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。回転軸３１がハウジング３７内に挿入されるとき、空間形成部材３５に配置された軸抜け止め部材４６は、図１０に示すように、移動方向規制部４６ｂが回転軸３１の径方向に弾性変形することにより、軸受支持部３１ａを挿入させる。このとき、軸抜け止め部材４６は、その移動方向規制部４６ｂの断面形状が円形とされているので、軸受支持部３１ａと滑らか且つ確実に摺接し、軸の径方向の外側に滑らかに弾性変形される。
【０１０１】
回転軸３１は、軸受支持部３１ａが軸抜け止め部材４６を挿通し、軸抜け止め用溝部３１ｃが軸抜け止め部材４６の内側に位置したところで、ハウジング３７内に取り付けられる。そして、軸抜け止め部材４６の移動方向規制部４６ｂの軸の径方向の弾性変形されたことによる復元力により、通常の形状となる。すなわち、移動方向規制部４６ｂは、元の位置に戻り、軸が上方に引き上げられることを防止することができる。軸抜け止め部材４６は、回転軸３１がハウジング内部から飛び出すことを防止する、軸の抜け止めとして機能する。
【０１０２】
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３８を充填する。潤滑油３８の充填は、潤滑油が収容されている図示しない充填槽に回転軸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３８が充填される。
【０１０３】
このとき、潤滑油３８は、温度変化により膨張した場合に、軸挿通孔４５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４５との間に形成された空隙４７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３８の油面高さの変化は、軸挿通孔４５内の範囲にあるように設定される。
【０１０４】
潤滑油３８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３８は、容易にハウジング３７から漏洩することが防止される。
【０１０５】
本発明を適用した軸受ユニット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３８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３９中にも潤滑油３８が充填される。即ち、潤滑油３８は、ハウジング３７内の全ての空隙に充填される。
【０１０６】
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。なお、ハウジングを合成樹脂以外の材料により形成したとき、ハウジングに充填された潤滑油の軸挿通孔内周面との接触角が十分に維持できなくなる場合がある、このように潤滑油の接触角を大きく維持できなくなるおそれがある場合には、軸挿通孔の内周面、更には軸挿通孔の内周面を含んで上部閉塞部の外周面に、界面活性剤を塗布して接触角を大きくするようにすればよい。
【０１０７】
上述した軸受ユニットは、スラスト軸受をハウジングの一部として形成されているが、スラスト軸受を設けた底部閉塞部又は上部閉塞部をハウジング本体とは独立して形成し、この底部閉塞部又は上部閉塞部をハウジング本体に熱融着又は超音波融着等の手法を用いて一体化するようにしてもよい。
【０１０８】
以上のように構成された軸受ユニット３０は、軸を挿入する際には、抜け止め部材の移動方向規制部が軸の径方向にのみ弾性変形するので、従来のように、抜け止め部材を設けるための空間、すなわち、ラジアル軸受と軸抜け止め部材との間、及び、空間形成部材と軸抜け止め部材との間に抜け止め部材を撓ませるための余分な隙間を設けなくてよい。よって、軸受ユニット３０は、抜け止め部材の配設される空間を極小にすることができるので、回転軸がハウジングから持ち上げられることを規制し、回転軸が持ち上げられることによるハウジング内の潤滑油の液面の低下を防止することができ、回転軸とラジアル軸受との軸受面の潤滑油が欠乏したり、この軸受面の潤滑油中に空気が混入したりすることを防止することができる。その結果、この軸受ユニット３０は、従来の軸受ユニットの問題を解決し、長時間にわたって良好な潤滑性能を維持することができる。
【０１０９】
上述した軸受ユニットは、ハウジングに充填される粘性流体として潤滑油を用いているが、一定の粘性を有し、一定の表面張力が得られるものであれば、各種の粘性流体を適宜選択することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明を適用した軸受ユニットは、放熱装置の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。
【０１１１】
更に、本発明を適用した軸受ユニットは、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】
【０１１２】
【図１】本発明を適用した情報処理装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面を示す断面図である。
【図３】本発明を適用したモータを用いた放熱装置を示す斜視図である。
【図４】本発明を適用したモータの構成を示す断面図である。
【図５】本発明を適用した軸受ユニットを示す断面図である。
【図６】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７】本発明を適用した軸受ユニットの空間形成部材を示す平面図である。
【図８】本発明を適用した軸受ユニットの空間形成部材の図７に示すＡ−Ａ’断面図である。
【図９】本発明を適用した軸受ユニットの回転軸に軸抜け止め部材が取り付けられた状態を示す断面図である。
【図１０】本発明を適用した軸受ユニットの回転軸が挿入されたとき、軸抜け止め部材の移動方向規制部が軸の径方向に弾性変形する状態を示す図である。
【図１１】本発明を適用した軸受ユニットの軸抜け止め部材とラジアル軸受との隙間、及び、軸抜け止め部材と軸抜け止め用溝部との隙間を示す図である。
【図１２】本発明を適用した軸受ユニットの回転軸に他の例の軸抜け止め部材が取り付けられた状態を示す断面図である。
【図１３】本発明を適用した軸受ユニットの回転軸が挿入されたとき、他の例の軸抜け止め部材の移動方向規制部が軸の径方向に弾性変形する状態を示す図である。
【図１４】回転軸の外周面とハウジングに設けた軸挿通孔の内周面とによって形成される空隙を示す断面図である。
【図１５】本発明を適用した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１６】本発明を適用した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型する工程を説明する図である。
【図１７】本発明を適用した軸受ユニットを製造する工程において、回転軸をハウジング内に挿入する工程を説明する図である。
【図１８】従来用いられている軸受ユニットを示す断面図である。
【図１９】従来用いられている軸受ユニットのハウジングに軸が挿入されることを示す図である。
【図２０】従来用いられている軸受ユニットのハウジングに軸が挿入されるとき、軸の先端部により抜け止め部材が軸方向に撓むことを示す図である。
【図２１】従来用いられている軸受ユニットのハウジングに軸が挿入された状態を示す図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１  モータ、１８  ロータ、１９  ステータ、２０  ステータヨーク、２４  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  スラスト軸受、３５  空間形成部材、３７  ハウジング、３８  潤滑油、３９  動圧発生溝、４２  ハウジング本体、４３  底部閉塞部、４４  上部閉塞部、４５  軸挿通孔、４６  軸抜け止め部材、４６ａ  支持部、４６ｂ  移動方向規制部、４７  空隙、４８  テーパ部、５１  段差部、５３  規制突部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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