(57)【要約】【課題】  残留空気の膨張による漏洩を防止し、衝撃等による粘性流体の飛散を防止する。【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４６と、ラジアル軸受３３及びスラスト軸受４６の外側に設けられる通路形成部材３４と、通路形成部材３４が内部に配設され、軸３１が挿通される軸挿通孔４１を除いて密閉された構造とされるハウジング３７と、ハウジング３７内に充填された潤滑油４２と、通路形成部材３４とラジアル軸受３３との間に形成され、ラジアル軸受３３から突出した軸３１のスラスト方向の一端側と他端側を連通する連通通路５０とを備える。【選択図】  図３
2005069382.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を連通する連通通路とを備える軸受ユニット。
【請求項２】
上記連通通路は、上記ラジアル軸受の外周面のスラスト方向に形成された溝である請求項１記載の軸受ユニット。
【請求項３】
上記連通通路は、上記ラジアル軸受の外周面のスラスト方向に形成された第１の溝と、上記ラジアル軸受の上記スラスト軸受側の一端面に形成された第２の溝と、上記ラジアル軸受の他端面に形成された第３の溝とからなる請求項１記載の軸受ユニット。
【請求項４】
上記ハウジングは、合成樹脂の成型体によって一体に形成されている請求項１記載の軸受ユニット。
【請求項５】
上記ハウジングと上記ラジアル軸受とは、上記通路形成部材に設けられた開口部を介して一体化させている請求項４記載の軸受ユニット。
【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備えたモータにおいて、
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を連通する連通通路とを備えた軸受ユニットであるモータ。
【請求項７】
上記軸受ユニットのハウジングは、合成樹脂の成型体によって一体に形成されている請求項６記載のモータ。
【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２３に示すように構成されたものが知られている。
【０００３】
図２３に示す軸受ユニット１２０は、回転軸１２３を回転可能に支持するものであり、両端を開放した筒状をなす金属製のハウジング１２２を有し、このハウジング１２２内に回転軸１２３を回転可能に支持するラジアル軸受１２１を取り付けている。ハウジング１２２の一方の開放端側には、ラジアル軸受１２１に回転可能に支持された回転軸１２３のスラスト方向を支持するスラスト軸受１２４が取り付けられている。
【０００４】
この軸受ユニット１２０において、ラジアル軸受１２１には動圧流体軸受が用いられている。動圧流体軸受は、ラジアル軸受１２１の回転軸１２３と対向する内周面に動圧を発生させるための動圧発生溝が設けられいる。
【０００５】
ハウジング１２２内には、回転軸１２３が回転するときに動圧発生溝内を流通することによって動圧を発生させる粘性流体である潤滑油が充填されている。
【０００６】
回転軸１２３は、ラジアル軸受１２１に挿入され、一端側をスラスト軸受１２４により支持されてハウジング１２２内に回転可能に支持されている。
【０００７】
ハウジング１２２の他方の開放端側には、ハウジング１２２に充填された潤滑油のハウジング１２２内からの漏れを防止する金属製の円環状に形成されたオイルシール１２５が取り付けられている。回転軸１２３は、オイルシール１２５の中心部に設けた軸挿通孔１２６を介してハウジング１２２の外部に突出されている。
【０００８】
オイルシール１２５とハウジング１２２との間の接合部１２７は、ハウジング１２２内に充填された潤滑油の漏出を防止するようにするため、接着剤により完全に封止されている。オイルシール１２５の内周面には、回転軸１２３の回転により発生する遠心力などにより潤滑油が軸挿通孔１２６からハウジング１２２の外方へ移動することを防止するように界面活性剤が塗布されている。
【０００９】
図２３に示すように構成された軸受ユニット１２０は、ハウジング１２２に充填された潤滑油の流出経路は、回転軸１２３の外周面とオイルシール１２５に設けた軸挿通孔１２６の内周面とによって形成される空隙１３１のみとなる。ここで、空隙１３１の幅を小さくすることにより、空隙１３１に臨む潤滑油の表面張力により、潤滑油のハウジング１２２外部への漏出を防止することができる。
【００１０】
更に、回転軸１２３の軸挿通孔１２６の内周面と対向する外周面に、ハウジング１２２の外方に向かって縮径されるように形成されたテーパ部１３０を設ける。このようなテーパ部１３０を設けることにより、回転軸１２３の外周面と軸挿通孔１２６の内周面とによって形成される空隙１３１に圧力勾配が形成され、回転軸１２３が回転したときに発生する遠心力により、ハウジング１２２内の充填された潤滑油をハウジング１２２の内部に引き込む力が発生する。回転軸１２３の回転時に、潤滑油がハウジング１２２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１２１の動圧発生溝に潤滑油が確実に浸入して動圧を発生させ、回転軸１２３の安定した支持が実現され、しかもハウジング１２２に充填された潤滑油の漏洩を防止できる。
【００１１】
上述した軸受ユニット１２０は、ハウジング１２２とスラスト軸受１２４とオイルシール１２５とをそれぞれ独立の部材により形成しているので、部品点数が多くなってしまう。しかも、ハウジング１２２とオイルシール１２５との接合部１２７には接着剤などのシール剤を塗布する必要があり、組立作業が複雑となってしまう。
【００１２】
更に、ハウジング１２２とオイルシール１２５との接合部１２７を接着剤により完全にシールすることは極めて困難であり、ハウジング１２２に充填した潤滑油の確実な漏洩を防止することができない。このような潤滑油の漏洩を防止するため、オイルシール１２５の表面に界面活性剤を塗布するなどの処理が必要となり、製造が一層困難となる。
【００１３】
このように、従来用いられている軸受ユニットは、部品点数が多く組み立てが困難あり、潤滑油の確実なシールを行うことができないばかりか、高価になってしまう。
【００１４】
このような軸受ユニットを用いたモータも、部品点数が多く組み立てが困難であるばかりか、高価になってしまう。
【００１５】
また、回転軸を回転可能に支持する他の軸受ユニットとして、図２４に示すように構成されたものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【００１６】
図２４に示す軸受ユニット１４０は、回転軸１４１を回転可能に支持するものであり、回転軸１４１の周回り方向の支持を行うラジアル軸受１４４と、このラジアル軸受１４４を収納したハウジング１４５とを備える。
【００１７】
この軸受ユニット１４０において、ラジアル軸受１４４は、ハウジング１４５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１４１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１５１が形成されている。
【００１８】
回転軸１４１を支持したラジアル軸受１４４を収納したハウジング１４５は、図２４に示すように、円筒状に形成されたラジアル軸受１４４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。
【００１９】
ハウジング１４５は、筒状をなすハウジング本体１４６と、ハウジング本体１４６の一端側を閉塞するようにハウジング本体１４６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１４７と、ハウジング本体１４６の他端部側を構成するハウジング本体１４６と一体に形成された上部閉塞部１４８とからなる。このように構成されたハウジング１４５は、筒状をなすラジアル軸受１４４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１４４がハウジング本体１４６の内周側に配されて一体に形成される。
【００２０】
上部閉塞部１４８の中央部には、ハウジング１４５に収納されたラジアル軸受１４４に回転自在に支持された回転軸１４１が挿通される軸挿通孔１４９が設けられている。底部閉塞部１４７の内面側の中央部には、ラジアル軸受１４４に支持された回転軸１４１のスラスト方向の一端部に設けた軸受支持部１４２を回転可能に支持するスラスト軸受１５０が一体に形成されている。
【００２１】
スラスト軸受１５０は、円弧状若しくは先端先細り状に形成された回転軸１４１の軸受支持部１４２を点で支持するピボット軸受として形成されている。
【００２２】
ところで、軸挿通孔１４９は、この軸挿通孔１４９に挿通された回転軸１４１が軸挿通孔１４９の内周面に摺接することなく回転するように、軸部本体１４３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１４９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１５３がハウジング１４５内から漏れを防止するに足る間隔ｃの空隙１５２を有するように形成される。
【００２３】
回転軸１４１の軸挿通孔１４９の内周面と対向する外周面には、テーパ部１５４が設けられている。このテーパ部１５４は、回転軸１４１の外周面と軸挿通孔１４９の内周面との間に形成される空隙１５２をハウジング１４５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１５４は、回転軸１４１の外周面と軸挿通孔１４９の内周面との間に形成される空隙１５２に圧力勾配を形成し、ハウジング１４５内に充填された潤滑油１５３をハウジング１４５の内部に引き込む力が発生する。回転軸１４１の回転時に、潤滑油１５３がハウジング１４５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１４４の動圧発生溝１５１に潤滑油１５３が確実に侵入して動圧を発生させ、回転軸１４１の安定した支持が実現され、しかもハウジング１４５に充填された潤滑油１５３の漏洩を防止できる。
【００２４】
図２４に示すように構成された軸受ユニット１４０は、回転軸１４１の露出が軸挿通孔１４９側の一端のみで、軸挿通孔１４９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１４０は、潤滑油１５３のハウジング１４５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１４９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。
【００２５】
しかしながら、上述した軸受ユニット１４０では、回転軸１４１とハウジング１４５とが相対的に回転し、動圧を発生すると、軸受ユニット１４０内部の静圧が極端に低下する。ハウジング１４５内部の圧力が低下することにより、ハウジング１４５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１４０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。
【００２６】
このように、図２４に示す軸受ユニット１４０は、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、内部空気が膨張し、潤滑油が漏洩してしまうおそれがある。
【００２７】
また、回転軸を回転可能に支持するさらに他の軸受ユニットとして、図２５に示すように構成されたものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【００２８】
図２５に示す軸受ユニット１６０は、軸受ユニット１４０を変形させたものであり、気圧変化や温度変化等の環境変化により粘性流体が充填されたハウジング内の圧力が変化した場合であっても、確実に粘性流体のハウジング外部への漏洩を防止することを可能とするものである。
【００２９】
なお、この軸受ユニット１６０において、上述した軸受ユニット１４０と共通する部分には共通する符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３０】
この軸受ユニット１６０は、ラジアル軸受１４４とスラスト軸受１５０とを設け、回転軸１４１を回転可能に支持し、潤滑油１５３を充填されたハウジング１６１に空気抜き通路部１６２を設けたものである。
【００３１】
空気抜き通路部１６２は、高度変化等による気圧の低下で軸受ユニット１６０のハウジング１６１内の空気が膨張して、潤滑油１５３が軸受ユニット１６０の外部に漏洩することを防止するために設けられている。空気抜き通路部１６２は、ハウジング１６１に例えば１つ又は複数設けられていてよい。例えば、この軸受ユニット１６０では、ハウジング１６１の外周囲に所定角度毎に３つ形成されている。空気抜き通路部１６２は、ハウジング１６１が、ラジアル軸受１４４を収納してスラスト軸受１５０と共に一体にアウトサート成型される際に同時に簡単に成形することができる。即ち、空気抜き通路部１６２は、比較的複雑な形状を有していたとしても、合成樹脂製のハウジング１６１及びスラスト軸受１５０を樹脂成形する際に同時に成形することができる。
【００３２】
このような空気抜き通路部１６２を設けることにより、回転軸１４１をラジアル軸受１４４に挿入して取り付ける際に挿入するに伴う空気抜きを行うことができる。
【００３３】
軸受ユニット１６０において、空気抜き通路部１６２は、第１の通路１６３と第２の通路１６４を有している。第１の通路１６２は、スラスト軸受１５０の付近の内部空間１６５からハウジング１６１の半径方向に沿って形成された通路である。第１の通路１６３の内側は、ハウジング１６１の底部閉塞部１４７から突出して形成されたスラスト軸受１５０が位置する内部空間１６５に接続されている。第１の通路１６３の外側は、第２の通路１６４に接続されている。第２の通路１６４は、ハウジング１６１の外周面に露出するようにして、しかもハウジング１６１の軸方向に平行に形成されている。このように第１の通路１６３と第２の通路１６４のような比較的複雑な形状を有している空気抜き通路部１６２であっても、合成樹脂製のハウジング１６１とスラスト軸受１５０を成形する際に同時に簡単に成形することができる。
【００３４】
軸受ユニット１６０では、このように、空気抜き経路部１６２が設けられていることで、ハウジング１６１内部は、密閉されていないので、回転軸１４１がハウジング１６１と相対的に回転しても、ハウジング１６１内の静圧は低下することがないので、残留している空気が膨張し、潤滑油を押し出してしまうことがない。
【００３５】
しかしながら、この軸受ユニット１６０は、外部との連通部分が空気抜き通路部１６２と回転軸１４１の露出部との複数になってしまったので、一方が空気の吸入口となり、他方が潤滑油の排出口となってしまうので、衝撃により、潤滑油が飛散するおそれがある。このように、軸受ユニット１６０は、衝撃に対して弱い。
【００３６】
また、回転軸を回転可能に支持するさらに他の軸受ユニットとして、図２６に示すように構成されたものが知られている（例えば、特許文献２を参照。）。
【００３７】
図２６に示す軸受ユニット１８０は、回転軸１８１を回転可能に支持するものであり、回転軸１８１の周回り方向の支持を行うラジアル軸受１８２と、スラスト方向の支持を行うスラスト軸受１８３と、このラジアル軸受１８２及びスラスト軸受１８３を収納したハウジング１８５とを備える。
【００３８】
この軸受ユニット１８０において、ラジアル軸受１８２は、ハウジング１８５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１８１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１８４が形成されている。
【００３９】
ラジアル軸受１８２の外周面には、軸受本体の内径部に軸部材を挿入するための空気抜きとなる溝状の軸方向通気路１８６及び径方向通気路１８７が設けられる。
【００４０】
回転軸１８１を支持したラジアル軸受１８２を収納したハウジング１８５は、図２６に示すように、円筒状に形成されたラジアル軸受１８２の側面部及び底面部を囲むように有底円筒状に形成される。
【００４１】
ハウジング１８５の上面開放部には弾性体１８８が圧縮された状態で、内径側にかしめるように設けられる。
【００４２】
軸受ユニット１８０では、弾性体１８８がかしめられたハウジング１８５には、回転軸１８１が挿入される。このとき、ハウジング１８５内の空気が軸方向通気路１８６及び径方向通気路１８７を通ってハウジング１８５外部に排出されるため、回転軸１８１の挿入作業をスムーズに行うことができる。
【００４３】
しかしながら、上述した軸受ユニット１８０は、軸受本体周囲をハウジング１８５及び弾性体１８８による２部品により包囲する構成となっているため、このハウジング１８５と弾性体１８８との接合部から潤滑油が滲み出すおそれがある。
【００４４】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ０３／０２７５２１号パンフレット
【特許文献２】特開２０００−３５２４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４５】
本発明の目的は、軸とハウジングとの相対的な回転により、ハウジング内の圧力の低下が引き起こす残留空気の膨張により、ハウジング内部に充填された潤滑油等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し、良好な潤滑を得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。
【００４６】
また、本発明の目的は、衝撃等により、潤滑油等の粘性流体が飛散しにくい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。
【００４７】
更に、本発明の目的は、軸受を囲むハウジングからの潤滑油等の粘性流体の滲み出しを防止す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】
【００４８】
この目的を達成するために、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、ラジアル軸受及びスラスト軸受の外側に設けられる通路形成部材と、通路形成部材が内部に配設され、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、ハウジング内に充填された粘性流体と、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を連通する連通通路とを備える。
【００４９】
以上のように、本発明に係る軸受ユニットでは、ハウジングに密閉された非軸開放側である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、軸挿通孔が設けられた軸開放側であるラジアル軸受から突出した軸のスラスト方向の他端側とを連通通路により連通した。したがって、軸とハウジングが相対的に回転したとき、非軸開放側が軸開放側と連通されていることにより、非軸開放側の圧力の低下が抑えられる。非軸開放側の圧力低下が抑えられることにより、ハウジング内の残留空気の膨張が抑制され、潤滑油等の粘性流体が押し出されて漏洩することはない。
【００５０】
更に、本発明に係る軸受ユニットでは、非軸開放側と軸開放側が連通されているが、この内非軸開放側であるラジアル軸受から突出した軸のスラスト方向の他端側のみが、極小とされる軸挿通孔の間隙だけで、外部と連通されている。即ち、連通通路はハウジング内に形成され、ハウジングは軸挿通孔を除いて密閉された構造とされているので、衝撃に対する潤滑油等の粘性流体の飛散を防止でき、更に、粘性流体の滲み出しを防止することができる。
【００５１】
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】
【００５２】
本発明によれば、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である非軸開放側と他端側である軸開放側を連通する連通通路を備えるので、軸とハウジングとの相対的な回転により、密閉されたハウジング内の圧力が低下することを防止でき、ハウジング内の圧力低下によるハウジング内の残留空気及びハウジング内に充填された潤滑油等の粘性流体中に溶解する空気の膨張で粘性流体が押し出されるのを防止することができる。
【００５３】
また、本発明によれば、非軸開放側と軸開放側を連通する連通通路を、ハウジングにより軸挿通孔を除いて密閉されるので、非軸開放側と軸開放側を連通することで発生しやすくなる衝撃による粘性流体の飛散を防止することができる。
【００５４】
更に、本発明によれば、ラジアル軸受及びスラスト軸受を収納するハウジング軸挿通孔を除いて密閉されているので、粘性流体の滲み出しを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
本発明に係る軸受ユニット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。
【００５８】
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、本発明に係る軸受ユニット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。
【００５９】
なお、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。
【００６０】
ステータヨーク１３に一体に形成されたホルダー１６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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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通路５０とを備える。
【００６７】
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。
【００６８】
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を周回り方向に連結溝４３ｂ，４４ｂ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。本例にあっては、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。
【００６９】
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。
【００７０】
ところで、この軸受ユニット３０において、動圧発生溝４４のスラスト方向の幅は、動圧発生溝４３のスラスト方向の幅より、広く形成されている。このことにより、軸露出側の動圧発生溝４３により発生される動圧量Ｐ４３と、非軸露出側の動圧発生溝４４により発生される動圧量Ｐ４４との関係は、Ｐ４３＜Ｐ４４の関係となっている。
【００７１】
ここで、非軸露出側の動圧量Ｐ４４を、軸露出側の動圧量Ｐ４３よりも、大とする点について説明する。動圧の発生は、同時に静圧の変化を発生させる。ここで、上述とは逆のＰ４３＞Ｐ４４なる関係となるように動圧発生溝を形成したとき、即ち、軸露出側の動圧量が非軸露出側の動圧量より大となることで、静圧の分布は、動圧の分布とは逆となるので、軸露出側に比べ非軸露出側である密封された軸端側の静圧が上昇する。この軸の回転と同時に発生した静圧力は、軸を上方へと押し上げる現象、即ち軸浮上現象を起こしてしまう。
【００７２】
この軸浮上現象が防止するため、この軸受ユニット３０では、動圧発生溝４３の幅を、動圧発生溝４４の幅より広く形成して、軸露出側の動圧量Ｐ４３と非軸露出側の動圧量Ｐ４４とをＰ４３＜Ｐ４４とし、軸露出側の静圧を非軸露出側の静圧より大となるようにして、軸を非軸露出側、即ち、後述するスラスト軸受側に引き込むような状態を作り出している。
【００７３】
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。
【００７４】
通路形成部材３４は、図３及び図５に示すように、ラジアル軸受の側面部及び底面部を囲むように形成された通路形成部材本体３５と、ラジアル軸受の上面部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。
【００７５】
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。
【００７６】
通路形成部材本体３５の上部には、通路形成部材蓋部３６をラジアル軸受の上面部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。また、通路形成部材本体３５の側面部には、ラジアル軸受を収容したときに、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。
【００７７】
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）などの合成樹脂を用いてもよい。
【００７８】
通路形成部材３４とラジアル軸受３３の間には連通通路５０が形成される。この連通通路５０は、ラジアル軸受３３から突出した軸のスラスト方向の一端部と他端部とを連通する。即ち、連通通路５０は、スラスト軸受４６が形成された側の一端側と通路形成部材蓋部３６の軸挿通孔３６ａ側の他端部を連通する。
【００７９】
この連通通路５０は、図５及び図６に示すように、ラジアル軸受３３の外周面のスラスト方向に形成された第１の溝５１と、ラジアル軸受３３のスラスト軸受４６側の一端面に形成された第２の溝５２と、ラジアル軸受３３の他端面に形成された第３の溝５３とからなる。
【００８０】
なお、この連通通路は、図７，図８に示すように、通路形成部材３４側に設けてもよい。即ち、通路形成部材３４側に設けた連通通路６０は、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６１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６２と、通路形成部材蓋部３６の内面側に形成された第３の溝６３とからなるようにしてもよい。更に、上述のラジアル軸受側に設けた第１〜第３の溝５１〜５３と通路形成部材３４に設けた第１〜第３の溝６１〜６３を組み合わせてもよい。
【００８１】
上述したように、この軸受ユニット３０では、動圧発生溝４４の幅を動圧発生溝４３の幅より広く形成し、非軸露出側の動圧量Ｐ４４を軸露出側の動圧量Ｐ４３より大きくしているため、軸回転による軸浮上現象を抑制することができるが、非軸露出側の軸端の静圧低下により、残留する空気が、密封された軸端で、膨張し、潤滑油を押し出す漏洩現象が新たな問題として発生してしまう。
【００８２】
この連通通路５０又は連通通路６０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、上述の非軸露出側の軸端の静圧が低下しないので、ハウジング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、連通通路５０，６０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。
【００８３】
通路形成部材３４を収納したハウジング３７は、図３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。
【００８４】
ハウジング３７は、図３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。
【００８５】
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。
【００８６】
このとき、ラジアル軸受３３の外周面の一部は、通路形成部材本体３５の開口部３５ｂにより、外部に臨まされているので、アウトサート成形されるハウジング３７と一体化される。
【００８７】
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４２を弾く潤滑油４２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。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）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。
【００８８】
ところで、この軸受ユニット３０では、連通通路５０を設けることにより、ラジアル軸受３３から突出した軸５１の両端を連通した、いわゆる軸両開放型である。従来の軸両開放型の軸受ユニットでは、衝撃による潤滑油の飛散が発生しやすくなるという問題があった。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、軸のラジアル軸受から突出した軸開放側及び非軸開放側が連通通路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を防止することができる。
【００８９】
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１２のロータ３１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。
【００９０】
回転軸３１は、図３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。
【００９１】
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。
【００９２】
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ｃ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。
【００９３】
ハウジング３７に一体に形成された上部閉塞部４０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４１の内周面の潤滑油４２に対する接触角として６０度程度が確保できる。本発明に係る軸受ユニット３０は、オイルシール部を構成する軸挿通孔４１の内周面を含んで上部閉塞部４０に、界面活性剤を塗布することなく潤滑油４２の上部閉塞部４０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４２が軸挿通孔４１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。
【００９４】
更に、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。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５８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。
【００９５】
本発明に係る軸受ユニット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５８に浸入して動圧を発生させる潤滑油４２は、図３及び図９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。
【００９６】
ここで、回転軸３１に形成されたテーパ部４７と軸挿通孔４１の内周面との間に間に形成された空隙４５について説明する。この空隙４５の最小の間隔は、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４５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４２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。
【００９７】
ハウジング３７に充填された潤滑油４２が衝撃によりハウジング３７の外部に飛散するに耐衝撃性Ｇに関しては、下記の式（１）に示すように、
Ｇ＝（１２γｃｏｓβ／２ρｃ２）／ｇ  ・・・（１）
で表される。
【００９８】
ここで、γ：潤滑油の表面張力
β：潤滑油の接触角
ρ：潤滑油の密度
ｃ：回転軸と軸挿通孔との間の間隔
ｇ：自然落下加速度
である。
【００９９】
式（１）より、耐衝撃性Ｇは、空隙４５の間隔ｃの２乗に反比例する。
【０１００】
また、熱膨張による油面上昇量ｈは、下記の式（２）式に示すように、
ｈ＝ＶαΔｔ／２πＲｃ    ・・・（２）
で示される。
【０１０１】
ここで、Ｖ  ：潤滑油充填量、
α  ：熱膨張係数
Δｔ：温度変化量
Ｒ  ：軸半径
である。
【０１０２】
式（２）より、油面上昇量ｈ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Ｇは向上するが、温度の上昇による潤滑油４２の油面高さｈの上昇は激しくなり、軸挿通孔４１の軸方向の厚さが必要になってしまう。
【０１０３】
計算によれば、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４１との間に形成される空隙４５の間隔ｃを１００μｍ程度とし、軸挿通孔４１の高さＨ１、即ちハウジング３７の上部閉塞部４０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４２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。
【０１０４】
更に、本発明に係る軸受ユニット３０は、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４７が設けられるので、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４２をハウジング３７の内部に引き込む力が発生する。
【０１０５】
即ち、本発明に係る軸受ユニット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、表面張力シールにより、潤滑油４２の飛散を防止している。
【０１０６】
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。図１０に示すような毛細管による液体の上昇高さｈ１は、下記のように求められる。
【０１０７】
２πｒγｃｏｓθ＝ｍｇ  ・・・（３）
ｍは、下記の式（４）で表される。
【０１０８】
ｍ＝πｒ２ｈρ  ・・・（４）
ここで、ｍ：管内のｈの範囲の流体質量
ｒ：毛細管半径
γ：粘性流体の表面張力
θ：粘性流体の接触角
ρ：粘性流体の密度
ｇ：重力加速度
である。
【０１０９】
式（３）、式（４）より下記の式（５）が導き出される。
【０１１０】
ｈ＝２γｃｏｓθ／ｒρｇ  ・・・（５）
一般的に、圧力Ｐと流体高さとの関係は下記の式（６）で表される。
【０１１１】
Ｐ＝ρｇｈ  ・・・（６）
ここで式（５）、式（６）から圧力Ｐは、式（７）のように得ることができる。
【０１１２】
Ｐ＝２γｃｏｓθ／ｒ  ・・・（７）
式（７）において、圧力Ｐは流体を引き込む引き込み圧力を意味する。式（７）より引き込み圧力Ｐは、毛細管が細い程大きくなる。
【０１１３】
上述した説明は、毛細管の断面形状が円形のときの式であるが、本発明に係る軸受ユニット３０は、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に浸入した潤滑油４２は、図１１に示す円環状となっている。この場合の液体としての潤滑油４２の上昇高さｈ１は、下記の式（８）に示すように求められる。
【０１１４】
２π（Ｒ＋ｒ）γｃｏｓθ＝ｍｇ  ・・・（８）
ｍは、下記の式（９）で表される。
【０１１５】
ｍ＝π（Ｒ２−ｒ２）ｈρ  ・・・（９）
式（８）、式（９）から下記の式（１０）が得られる。
【０１１６】
ｈ１＝（２γｃｏｓθ）／（（Ｒ−ｒ）ρｇ）  ・・・（１０）
（Ｒ−ｒ）を回転軸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の間隔ｃとすると、式（１０）は式（１１）に示すようになる。
【０１１７】
ｈ＝（２γｃｏｓθ）／（ｃρｇ）  ・・・（１１）
よって、潤滑油４２の断面形状が円環状であった場合は、引き込み圧力は式（１２）に示すように表される。
【０１１８】
Ｐ＝２γｃｏｓθ／ｃ  ・・・（１２）
ここで、具体的な計算例を示す。
【０１１９】
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４２の接触角θを１５°としたとき、引き込み圧力は式（１３）より２．８６×１０−３気圧（ａｔｍ）となる。
【０１２０】
Ｐ＝２×３０×ｃｏｓ１５°／０．０２＝３．００×１０３ｄｙｎ／ｃｍ２
＝２．８６×１０−３気圧（ａｔｍ）  ・・・（１３）
上記式（１２）により、引き込み圧力Ｐは、空隙４５の間隔ｃが狭いほど増大する。よって、回転軸３１にテーパ部４７を設けることは、粘性流体としての潤滑油４２を空隙４５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。
【０１２１】
例えば、図１２のように、回転軸３１に設けたテーパ部４７の径の異なる部分ｔ１及びｔ２での引き込み圧力Ｐ１、Ｐ２は、ｔ１の部分における回転軸３１の外周面と軸挿通孔４１の内周面との間隔ｃ１とｔ２の部分における回転軸３１の外周面と軸挿通孔４１の内周面との間隔ｃ２の関係が、ｃ１＜ｃ２であるので、式（１２）により、Ｐ１＞Ｐ２であり、潤滑油４２のハウジング３７内部への引き込み圧力Ｐ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の間隔ｃが狭い程増大することがわかる。
【０１２２】
このように、ハウジング３７に充填した潤滑油４２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４１の内周面との間に形成される空隙４５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４７を設けることにより、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に位置する潤滑油４２に圧力勾配を生じさせる。即ち、潤滑油４２に付与される圧力勾配は、空隙４５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４２にこのような圧力勾配が発生することにより、潤滑油４２は、常時ハウジング３７の内方に引き込まれる圧力Ｐが作用してしているので、回転軸３１が回転した場合であっても、空隙４５に存在する潤滑油４２中に空気を巻き込むようなことがない。
【０１２３】
上述したようなテーパ部４７を設けない場合、即ち、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４１の内周面との間の空隙４５の間隔ｃが、図１３に示すように、軸挿通孔４１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４１の内周面との間の空隙４５に浸入した潤滑油４２に圧力勾配が発生しないので、潤滑油４２は空隙４５中に均一に存在する。即ち、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４１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４５に浸入した潤滑油４２は、回転軸３１の回転によって空隙４５内を移動して空気Ｅを巻き込んでしまうことがある。このように、潤滑油４２中に空気Ｅ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４２をシール部を構成する空隙４５からハウジング３７の外部に飛散してしまう。
【０１２４】
これに対して、本発明に係る軸受ユニット３０のように、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４７を設けることにより、空隙４５に浸入した潤滑油４２に、ハウジング３７の内方に向かって圧力が大きくなる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４２中に空気Ｅを巻き込むことを防止できる。
【０１２５】
更に、上述したようなテーパ部４７を設けることは、ハウジング３７に設けた軸挿通孔４１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４１の内周面との間に形成される空隙４５に浸入した潤滑油４２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４２を浸入させることができ、回転軸３１周囲の潤滑油４２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。
【０１２６】
ハウジング３７に設けた軸挿通孔４１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４７が設けられていない場合には、図１４に示すように、潤滑油４２は、回転軸３１の外周面と軸挿通孔４１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４２が切断され、空気Ｅを巻き込んでしまう。潤滑油４２中に空気Ｅが巻き込まれると、温度変化、気圧変化等により空気Ｅが膨張し、潤滑油４２をシール部を構成する空隙４５からハウジング３７の外部に飛散してしまう。
【０１２７】
これに対し、本発明に係る軸受ユニット３０のように、回転軸３１にテーパ部４７を設けることにより、ハウジング３７に設けた軸挿通孔４１に対し回転軸３１が偏芯した際にも、図１５に示すように、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４５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４１の内周面との間に形成される空隙４５の間隔ｃは、図１６に示すように回転軸３１の全周に亘って一定となるので、潤滑油４２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４２の空隙４５、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。
【０１２８】
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、図１７に示すように、ハウジング３７側の軸挿通孔４１の内周面にテーパ部４８を設けるようにしてもよい。
【０１２９】
上述したように構成された本発明に係る軸受ユニット３０を製造する工程を説明する。
【０１３０】
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１８に示すように、通路形成部材本体３５に、回転軸３１の軸受支持部３１ａと軸本体３１ｂの間に設けられた軸抜け止め用溝部３１ｃに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、連通通路５０が形成される。
【０１３１】
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１９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、ラジアル軸受３３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の開口部３５ｂにより、ハウジング３７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。更に、通路形成部材３４とラジアル軸受３３との間の連通通路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。
【０１３２】
次に、図２０に示すように、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。
【０１３３】
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の充填は図２１に示すように、潤滑油５６が収容されている充填槽５５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５５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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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５８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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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をハウジング本体とは独立して形成し、この底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。
【０１３９】
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残留空気や潤滑油中に溶解する空気の膨張（キャビテーション現象）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、軸片開放型動圧流体軸受ユニットの問題を解決する。
【０１４０】
この軸受ユニット３０は、従来では、ハウジング部品が複数の部品から構成され、ラジアル軸受の両端の圧力短絡のために設けられた通路が非軸開放側−通路−ハウジング外部−軸開放側であったのに対し、通路を非軸開放側−連通通路−軸開放側とし、この連通通路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。
【０１４１】
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、且つ、ハウジング外部への経路は、軸とハウジングとの僅かな空隙のみである状態を維持しているので、衝撃による潤滑油の飛散を防止し、更に、粘性流体の滲み出し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、長時間にわたって良好な潤滑性能を維持できる。
【０１４２】
また、通路形成部材の形状が異なる軸受ユニットは、図２２に示すように構成してもよい。なお、以下の説明において、図２２に示す軸受ユニット３０と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１４３】
図２２に示す軸受ユニット７０は、図３に示す軸受ユニット３０と通路形成部材の形状が異なるものである。この軸受ユニット７０において、通路形成部材７１は、ラジアル軸受３３の側面部の上部及び上面部を囲むように形成された第１の通路形成部材７２と、ラジアル軸受３３の側面部の下部及び底面部を囲むように形成された第２の通路形成部材７３とからなる。この第１の通路形成部材７２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７２ａが設けられている。
【０１４４】
第２の通路形成部材７３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を回転可能に指示するスラスト軸受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７１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。
【０１４５】
この通路形成部材７１とラジアル軸受３３の間には、軸受ユニット３０と同様に、連通通路が形成される。この連通通路は、ラジアル軸受３３から突出した軸のスラスト方向の一端部と他端部とを連通する。即ち、連通通路５０は、スラスト軸受４６が形成された側の一端側である非軸開放側と第１の通路形成部材７２側の軸挿通孔７２ａ側の他端部である軸開放側を連通する。
【０１４６】
以上のように構成された軸受ユニット７０は、軸受ユニット３０と同様に、通路形成部材を設けて、ラジアル軸受の上端と下端に、経路が軸受下端−通路−軸受上端となる連通通路を設け、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、且つ、ハウジング外部への経路は、軸とハウジングとの僅かな空隙のみである状態を維持しているので、衝撃による潤滑油の飛散を防止し、更に、粘性流体の滲み出しを防止することができる。その結果、この軸受ユニット７０は、長時間にわたって良好な潤滑性能を維持できる。
【０１４７】
このように、本発明を適用した軸受ユニットにおいて、通路形成部材の形状は、上述のハウジング部材をアウトサート成型する際に、通路形成部材とラジアル軸受との間に形成される連通通路に樹脂が流れ込まないような形状であればよく、その他の形状に関する制限はない。
【０１４８】
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】
【０１４９】
本発明に係る軸受ユニットは、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。
【０１５０】
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】
【０１５１】
【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Ｙ−Ｙ’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Ｘ−Ｘ’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】通路形成部材とラジアル軸受との間に形成された連通通路の形状を示す斜視図である。
【図６】ラジアル軸受の底面部に形成された連通通路となる第２の溝を示す底面図である。
【図７】通路形成部材とラジアル軸受との間に形成される連通通路の他の形状を示す斜視図である。
【図８】通路形成部材の底面側に設けられた連通通路となる第２の溝を示す平面図である。
【図９】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１０】流体の毛細管現象を説明する図である。
【図１１】回転軸の外周面と軸挿通孔の内周面との間に形成される空隙に侵入した潤滑油の状態を示す横断面図である。
【図１２】回転軸に設けたテーパ部の径の異なる部分での引き込み圧力の違いの説明に用いる回転軸の外周面と軸挿通孔の内周面との間に形成される空隙を示す縦断面図である。
【図１３】回転軸の外周面と軸挿通孔の内周面との間に形成される空隙中に侵入した潤滑油中に空気が巻き込まれた状態を示す縦断面図である。
【図１４】回転軸の外周面と軸挿通孔の内周面との間に形成される空隙中に侵入した潤滑油が切断された状態を示す横断面図である。
【図１５】ハウジングに設けた軸挿通孔に対し回転軸が偏芯している状態を示す縦断面図である。
【図１６】ハウジングに設けた軸挿通孔に対し回転軸が偏心しているときの空隙中に侵入した潤滑油の状態を示す断面図である。
【図１７】ハウジングに設けた軸挿通孔側にテーパ部を設けた本発明に係る軸受ユニットの他の例を示す断面図である。
【図１８】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１９】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２０】本発明に係る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２１】本発明に係る軸受ユニットを製造する工程において、潤滑油を充填する工程を説明する図である。
【図２２】本発明を適用した他の軸受ユニットの断面図である。
【図２３】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２４】従来用いられている他の軸受ユニットを示す断面図である。
【図２５】従来用いられている更に他の軸受ユニットを示す断面図である。
【図２６】従来用いられている更に他の軸受ユニットを示す断面図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１  モータ、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  連通通路、５１  第１の溝、５２  第２の溝、５３  第３の溝
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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