(57)【要約】【課題】  流体動圧軸受装置の軸組込み時において、動圧軸受を軸支する潤滑流体の漏れを防ぎ、安定した軸受特性が得られるようにする。【解決手段】  軸受ハウジング１の中空部３の下の端面部をスラスト部７で塞ぐ。その中空部３にラジアル軸受５をはめ込む。軸受ハウジング１の中空部３には、ラジアル軸受５から他方の端面部にラジアル軸受５から僅かな間隔をおいてリング板状のシール部３３を固定する。シール部３３からラジアル軸受５の他方の端面側に至る軸受ハウジング１の中空部３にオイル溜め部３７を設ける。オイルの供給されたラジアル軸受５にシャフト２３を挿入して軸支させる過程で、軸受ハウジング１の中空部３内を減圧した後、大気圧に戻す。【選択図】  図１
2007003012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ部を形成し軸受中空部に潤滑流体を入れた流体動圧軸受部と、
前記軸受中空部の一方の側を塞ぐスラスト部と、
このスラスト部に当接するように前記軸受中空部の他方の側から挿入され前記軸受部に間接又は直接軸支されたシャフトと、
前記軸受中空部内にて前記他方の側に配置され前記潤滑流体の流出を抑えるシール部と、
前記軸受中空部内のシール部から前記他方の端面側に形成され前記シャフトを挿入した状態において前記軸受中空部内の前記シール部より奥の空間体積の１／３以上の体積を持ち、前記潤滑流体を溜める流体溜め部と、
前記シャフトに固定され前記ステータ部と対向するロータ部と、
を具備し、
前記軸受中空部内の潤滑流体は、前記シャフトを前記軸受中空部に挿入する前に前記軸受中空部内に供給され、該潤滑流体の一部は、前記シャフトを前記軸受中空部に挿入する際に前記軸受中空部から流出して前記流体溜め部に一時的に溜められ、その後再び前記軸受中空部内へ戻されることを特徴とする流体動圧軸受モータ。
【請求項２】
前記シャフトと前記シール部との互いの対向面の少なくとも一方に、前記流体溜め部に溜まった前記潤滑流体を前記軸受中空部内へ吸込むための吸込溝が形成され、
前記シャフト側に形成される吸込溝は、シャフトの回転方向の後下方に向って斜に延びる複数の凹溝からなり、前記シール部側に形成される吸込溝は、シャフトの回転方向の前下方に向って斜に延びる複数の凹溝からなることを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受モータ。
【請求項３】
ステータ部を形成し軸受中空部に潤滑流体を入れた流体動圧軸受部と、
前記軸受中空部の一方の側を塞ぐスラスト部と、
このスラスト部に当接するように前記軸受中空部の他方の側から挿入され前記軸受部に間接又は直接軸支されたシャフトと、
前記軸受中空部内にて前記他方の側に配置され前記潤滑流体の流出を抑えるシール部と、
前記軸受中空部内のシール部から前記他方の端面部に形成され前記シャフトを挿入した状態において前記軸受中空部内の前記シール部より奥の空間体積の１／３以上の体積を持ち、前記潤滑流体を溜める流体溜め部と、
前記シャフトに固定され前記ステータ部と対向するロータ部と、
を具備する流体動圧軸受モータの製造方法において、
前記シャフトを前記軸受中空部に挿入する前に、前記軸受中空部内に前記潤滑流体を供給し、
前記シャフトを前記軸受中空部に挿入する際に、前記軸受中空部内を含めて前記軸受部周囲を減圧した後、大気圧に戻すことにより、前記軸受中空部から流出して前記流体溜め部に一時的に溜められた潤滑流体を、再び前記軸受中空部内へ戻すことを特徴とする流体動圧軸受モータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイル等を潤滑流体として用いた流体動圧軸受装置の軸組込み方法、流体動圧軸受装置およびこの流体動圧軸受装置を用いたモータの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタやデジタル複写機等に用いられるポリゴンミラーモータとかＶＣＲやハードディスクドライブに用いられるモータとしては、回転音を抑えて安定した高速回転を確保できるという観点から、動圧軸受装置を用いたモータが用いられている。
【０００３】
従来、この種の動圧軸受装置を用いたモータとしては、例えば図７に示すように、筒型の軸受ハウジング１の中空部３内に円柱状のラジアル軸受５をはめ込み、軸受ハウジング１の一端面（図中下端面）に円板状のスラスト部７を当ててかしめ固定して塞ぎ、軸受ハウジング１の外周に設けたフランジ９に回路基板を兼ねるステータ板１１を重ねてねじ１３で固定し、軸受ハウジング１の外周に設けたステータコア１５に複数の駆動コイル１７を巻いてステータ部１９を形成し、外周にヘリカルボーン溝２１の形成されたシャフト（回転軸）２３をラジアル軸受５内に軸受ハウジング１の他方の端面側から挿入し、シャフト２３に固定したカップ状のロータ板２５の側壁内側にリング板状の多極着磁マグネット２７を固定してロータ部２９を形成した構成を有していた。
【０００４】
なお、ヘリカルボーン溝は逆にラジアル軸受５の内周に設ける構成もあり、この構成ではシャフト２３の外周面はストレート形状になる。
【０００５】
このような動圧軸受装置を用いたモータは、ラジアル軸受５をはめ込むとともに一端面側をスラスト部７で塞いだ軸受ハウジング１のその中空部３内に潤滑流体としてオイルを供給した後、マグネット２７付きのロータ板２５を固定したシャフト２３をそのラジアル軸受５に挿入して構成されており、複数の駆動コイル１７に駆動電流を切換え通電して回転磁界を発生させ、ロータ板２５に回転力を発生させるものである。
【０００６】
しかも、一端面側をスラスト部７で塞いだ軸受ハウジング１の中空部３内は、空間が閉塞状態となってシャフト２３の挿入を困難とさせ易いので、ラジアル軸受５内又はこれと軸受ハウジング１の接触面に、軸方向に延びる連通孔３１を設け、シャフト２３の挿入時に、内部の空気やオイルを連通孔３１から逃がしながら組立てることが行われている。
【０００７】
図７における符号３３は連通孔３１から逃がしたオイルが軸受ハウジング１から流出するのを抑えるシール部であり、軸受ハウジング１の他方（図中上方）の端面を塞ぐように配置されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した動圧軸受装置を用いたモータでは、シャフト２３の円滑な回転を確保する観点から、シャフト２３とシール部３３間に空隙を設けることが一般的であるから、シャフト２３の挿入時にラジアル軸受５の連通孔３１から逃げたオイルが、シャフト２３とシール部３３間の空隙から漏れて外部へ流出し易い。
【０００９】
そのため、ラジアル軸受５内のオイル不足を生じたり、ラジアル軸受５内のオイル量のばらつきを発生させ、軸受特性が製品毎にばらつき易く、信頼性を低下させるという難点がある。
【００１０】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、シャフトの組込み時において、シャフトを動圧軸支する潤滑流体の溢れを防止し、安定した軸受特性の得られる流体動圧軸受装置の軸組込み方法を提供するものである。
【００１１】
また、本発明は、シャフトを動圧軸支する潤滑流体の溢れを防止し、安定した軸受特性の得られる流体軸受装置およびこの流体動圧軸受装置を用いたモータを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そのような課題を解決するために本発明は、軸受中空部に潤滑流体を入れた流体動圧軸受部と、その軸受中空部の一方の側を塞ぐスラスト部と、このスラスト部に当接するようにその軸受中空部の他方の側から挿入されその軸受部に間接又は直接軸支されたシャフトと、その軸受中空部内にてその他方の側に配置され潤滑流体の流出を抑えるシール部と、その軸受中空部内のそのシール部から他方の端面側に形成されその潤滑流体を溜める流体溜め部とを有する流体動圧軸受装置であり、その流体溜め部に溜めた潤滑流体を再び軸受中空部内に戻す点を特徴としている。
【００１３】
そのための手段としては例えば、そのシャフト挿入に際してその軸受中空部内を含めてその軸受部周囲を減圧した後、大気圧に戻す軸組込み方法がある。
【００１４】
また、本発明に係る流体動圧軸受装置は、シャフトとシール部との互いの対向面の片面に、その流体溜め部に溜まった潤滑流体をその軸受中空部内へ吸込む吸込溝を形成してもよい。
【００１５】
さらに、本発明に係る流体動圧軸受装置を用いたモータは、ステータ部を形成し軸受中空部に潤滑流体を入れた流体動圧軸受部と、その軸受中空部の一方の側を塞ぐスラスト部と、このスラスト部に当接するようにその軸受中空部の他方の側から挿入され軸受部に間接又は直接軸支されたシャフトと、その軸受中空部内にて他方の側に配置されその潤滑流体の流出を抑えるシール部と、その軸受中空部内のシール部から他方の端面側に形成されその潤滑流体を溜める流体溜め部と、そのシャフトに固定されそのステータ部と対向するロータ部とを具備し、シャフトの挿入後、流体溜め部に溜めた潤滑流体を再び軸受中空部内へ戻すことを特徴とし、そのシャフトとシール部との互いの対向面の一方に、流体溜め部に溜まったその潤滑流体をその軸受中空部内へ吸込む吸込溝を形成してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、流体動圧軸受部の中空部に潤滑流体を入れ、その軸受中空部の一方をスラスト部で塞ぎ、このスラスト部に当接するようにその軸受中空部の他方からシャフトを挿入して間接的又は直接的に軸支させ、その軸受中空部内の他方側に潤滑流体の流出を抑えるシール部を配置し、そのシール部から中空部の他方の端面側にシャフトを挿入する際に中空部から流出した潤滑流体を一時的に溜める流体溜め部を形成した流体動圧軸受装置であり、その潤滑流体を戻す方法としては、軸組込み方法において、そのシャフト挿入に際してその軸受中空部内を含めてその軸受部周囲を減圧した後に大気圧に戻す工程を有するから、軸受部周囲を減圧して大気圧に戻す過程で、一時的に軸受中空部内が外気より減圧した状態の気圧差が生じ、外部から軸受内に向かって空気の流れが生じるので、流体溜め部に溜まった潤滑流体が動圧軸受内に確実に戻され、シャフトを軸支する潤滑流体が軸受ハウジングから溢れ難く、潤滑流体の不足やばらつきを抑えて、安定した軸受特性を確保できる。また、本発明に係る流体動圧軸受装置は、シャフトとシール部の対向面の一方に、その流体溜め部に溜まった潤滑流体をその軸受中空部内へ吸込む吸込溝を形成したから、シャフトの挿入によって流体溜め部に溜まった潤滑流体がシャフトの回転によって軸受部内に戻され、シャフトの挿入によって溢れた潤滑流体をシャフトの回転を利用して自動的に戻すことができ、動圧軸受を軸支する潤滑流体が軸受ハウジングから溢れ難く、潤滑流体の不足やばらつきを抑えて、安定した軸受特性を確保できる。さらに、この流体動圧軸受装置を用いてモータを構成すると、潤滑流体の不足やばらつきを抑えて、安定したモータ特性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、従来例と共通する部分には同一の符号を付す。
【００１８】
図１は、本発明に係る軸組込み方法を実施するための流体動圧軸受装置を示す縦半断面図であり、流体動圧軸受装置を用いたモータを例にして示している。便宜上、本発明に係る軸組込み方法はその流体動圧軸受装置を説明する過程で説明する。
【００１９】
図１において、軸受ハウジング１は内部に中空部３を有し、外周部にフランジ９を一体的に有して例えば真鍮から筒型に形成され、軸受部となっている。
【００２０】
軸受ハウジング１の一方の端面側（図中下端面）は、中空部３より大径の凹部３５が形成されており、この凹部３５内には円板状のスラスト部７が挿入されて軸受ハウジング１でかしめ固定されて中空部３を塞いでいる。
【００２１】
軸受ハウジング１の中空部３には、図２に示すように、例えば焼結金属を円筒状に形成してなるラジアル軸受５が圧入され固定されている。
【００２２】
軸受ハウジング１の中空部３において、ラジアル軸受５から他方の端面側（図中上端面
）側にはラジアル軸受５と僅かな間隔をおいてリング板状のシール部３３が圧入配置されている。
【００２３】
軸受ハウジング１の中空部３において、シール部３３から軸受ハウジング１の他方の端面側は空所になっており、軸受ハウジング１の中空部３内に供給した潤滑流体のうち、シャフト２３を中空部３に挿入する際にシール部３３から流出したオイルを一時的に溜めることが可能なオイル溜め部（流体溜め部）３７が形成されている。
【００２４】
そして、オイル溜め部３７の体積は、後述するようにシャフト２３を挿入した状態において、軸受ハウジング１の中空部３内におけるシール部３３より奥の空間体積の約１／３以上に設定されている。もっとも、軸受装置の小型化を確保する観点からオイル溜め部３７の体積には自ずから限界がある。
【００２５】
軸受ハウジング１の外周のフランジ９には、回路基板を兼ねるステータ部１１が重ねられ、ねじ１３で軸受ハウジング１に固定されている。
【００２６】
軸受ハウジング１の外周には強磁性体材料、例えば鋼板を積層し放射状に延びる突極歯４１を有するステータコア１５がはめ込み固定されており、その突極歯４１には複数の駆動コイル１７が分割して巻かれており、駆動コイル１７の両端部がステータ板１１に形成された図示しない駆動回路に接続されている。
【００２７】
カップ状のロータ板２５の回転中心部にシャフト（回転軸）２３が固定されており、このシャフト２３は、潤滑流体としてのオイルが供給されたラジアル軸受５へ軸受ハウジング１の他方の端面側から挿入されてこれに軸支されている。
【００２８】
シャフト２３の外周には従来公知のヘリカルボーン溝２１が形成されているが、シャフト２３の外周にそれを形成せずに、図２に示すように、ラジアル軸受５の内壁にヘリカルボーン溝３９を形成することも可能である。
【００２９】
シャフト２３において、シール部３３からロータ板２５側（図中上側）は、図３に示すように、部分的に外径が先細りとなった狭作部４３を介し再び元の径となって、本発明の流体動圧軸受装置が構成されている。
【００３０】
すなわち、オイル溜め部３７に面する部分が先細りの狭作部４３となっており、この狭作部４３によってオイル溜め部３７に溜まったオイルがシャフト２３を伝って流出するのを防いでいる。図３中の符号Ａはオイルである。
【００３１】
ロータ板２５の側壁内側には、周方向にＮ極とＳ極を交互に多極着磁したリング板状のマグネット２７が固定され、ステータコア１５の先端すなわち突極歯４１の先端と僅かな間隔で周対向しており、上述した流体動圧軸受装置を用いたブラシレスモータが構成されている。
【００３２】
なお、図１中の符号１９は、軸受ハウジング１、ラジアル軸受５、スラスト部７、ステータ板１１、ステータコア１５、駆動コイル１７、シール部３３およびオイル溜め部３７を有して形成されたステータ部であり、符号２９はシャフト２３、ロータ板２５およびマグネット２７を有して形成されたロータ部である。
【００３３】
この構成の流体動圧軸受装置は、一端面側をスラスト部７で塞いだ軸受ハウジング１の中空部３内、特にラジアル軸受５近傍にオイルを供給した後、その他方の端面側からシャフト２３をラジアル軸受５に挿入してスラスト部７に当接させた後に、中空部３から流出してオイル溜め部３７に溜まったオイルを再び中空部３内に戻す点を特徴としている。そのための手段としては、例えばそのシャフト２３の挿入に際してその中空部３内を含めてラジアル軸受５周囲（雰囲気）すなわち軸受ハウジング１内を減圧した後、大気圧に戻す方法がある。
【００３４】
もっとも、流体動圧軸受装置又はこれを用いたモータを製造する場合には、生産性を考慮して、流体動圧軸受装置又はモータ全体を減圧することになる。
【００３５】
そのように、ラジアル軸受５周囲を減圧して大気圧に戻す過程で、一時的に外部との間で気圧差が発生し、外部より軸受５内に向かって空気の流れが発生するため、オイル溜め部３７に溜まったオイルがラジアル軸受５内に戻される。
【００３６】
そして、流体動圧軸受装置を有するモータは、ステータ部１９に設けた複数の駆動コイル１７に駆動電流を切換え通電してロータ板２５に回転力を発生させ、シャフト２３を回転させる。
【００３７】
その際、ラジアル軸受５とシャフト２３の隙間に満たされたオイルが、モータの回転によりシャフト２３又はラジアル軸受５に形成されたヘリカルボーン溝２１、３９に集中することにより安定した動圧状態が形成される。
【００３８】
このような本発明の流体動圧軸受装置の軸組込み方法では、軸受ハウジング１の中空部３の一方の端面側をスラスト部７で塞ぎ、その中空部３にラジアル軸受５をはめ込み、軸受ハウジング１の中空部３においてラジアル軸受５から他方の端面側に僅かな間隔をおいてリング板状のシール部３３を固定し、オイルの供給されたラジアル軸受５にシャフト２３を挿入して軸支させ、シール部３３からその他方の端面側に至る軸受ハウジング１の中空部３にシャフト２３を中空部３に挿入する際に、中空部３から流出するオイルを一時的に溜めるオイル溜め部３７を形成した軸受装置であり、そのオイルを戻す手段として例えばシャフト２３の挿入に際して軸受ハウジング１内を減圧した後、大気圧に戻す点を特徴としている。
【００３９】
そのため、シャフト２３のラジアル軸受５への挿入に際して、シャフト２３とシール部３３の間から逃げたオイルが、軸受ハウジング１の中空部３内においてオイル溜め部３７に溜まって外部へ流出し難くなる。
【００４０】
しかも、シャフト２３の挿入時に、ラジアル軸受５内が一時的に外気に対して減圧するから、オイル中に含まれる気泡が抽出・除去されるうえ、大気圧に戻す過程でラジアル軸受５内と外部との間で一時的に気圧差が生じ、外部から軸受５内に向かって空気の流れが発生するので、オイル溜め部３７に溜まったオイルが中空部３内へ自動的に戻される。なお、大気圧の半分（５０，０００Ｐａ）程度の気圧差があればその効果が得られる。
【００４１】
そのため、軸受ハウジング１の中空部３内、特にラジアル軸受５内のオイル不足を防ぎ
、ラジアル軸受５内のオイル量のバラツキを発生させ難く、軸受特性が製品毎にバラツキが生じ難く、信頼性が向上する。
【００４２】
しかも、オイル溜め部３７の体積は、シャフト２３を軸支した状態において、軸受ハウジング１の中空部３内のシール部３３より奥の空間体積の１／３以上に選定すれば、シャフト２３の挿入時に内部の空気によってオイルが押し出されてシール部３３から溢れても
、軸受ハウジング１の外部へ漏れるのを確実に抑えることができる。
【００４３】
図４は、本発明に係る流体動圧軸受装置を示す要部概略斜視図である。すなわち、図１に示したシャフト２３とシール部３３の対向面近傍のうちシャフト２３の外周面に、シャフト２３の回転方向の後下方に向かって斜に延びる凹状の吸込溝４５を環状に複数配列したものである。なお、これら吸込溝４５はシール部３３の両面側（上下）へ突出するような長さと位置関係で形成されている。
【００４４】
この構成のように、シール部３３に対面するシャフト２３の外周面に、斜に延びる凹状の吸込溝４５を複数配列すると、シール部３３から上側のオイル溜め部３７に溜まったオイルがシャフト２３の回転によって吸込溝４５を介して吸込まれてラジアル軸受５側へ自動的に戻されるから、オイル溜め部３７に溜まったオイルが軸受ハウジング１から溢れ難くなる。
【００４５】
このように、シャフト２３の回転によってオイルをオイル溜め部３７からラジアル軸受（軸受中空部）５側へ戻す構成では、同じ図４に示すように、シャフト２３の外周面に対面するシール部３３の内面に、シャフト２３の回転方向の前下方に向って斜に延びる凹状の吸込溝４７を環状に複数配列しても同様な効果を得ることができる。また、図４に示す構造を用いてモータを構成すれば、このような効果を有するモータが得られる。
【００４６】
上述した流体動圧軸受装置又はこの軸組込み方法では、シャフト２３の挿入時にシャフト２３とラジアル軸受５の間からオイルを逃がす構成を説明したが、本発明においては図７に示したように、ラジアル軸受５に連通孔３１を設ける構成においても実施可能である
。
【００４７】
また、本発明の流体動圧軸受装置又はこの軸組込み方法では、図５に示すように、シャフト２３を軸支する軸受部としてラジアル軸受を一体的に設けた軸受ハウジング４９を用いる構成も可能であり、本発明ではシャフト２３が軸受部としての軸受ハウジング１、４９にラジアル軸受５を介して間接的に又はこれを省略した直接的に軸支される構成で実施可能である。図５中の符号５１は上述したシール部であり、符号５３はオイルおよび空気を逃がす連通孔である。
【００４８】
さらに、本発明の流体動圧軸受装置又はこの軸組込み方法では、図６に示すように、ラジアル軸受を一体的に設けた軸受ハウジング４９において、シール部５５もこれに一体的に突設させる構成も可能であるし、図示はしないが、図２の軸受ハウジング１に一体的にシール部を設ける構成も可能である。なお、本発明の流体動圧軸受装置を有するモータとしては、上述したブラシレス構成に限定されないことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る流体動圧軸受装置の軸組込み方法および流体動圧軸受装置を動圧軸受モータとともに説明する縦半断面図である。
【図２】図１中の軸受ハウジングおよびラジアル軸受を示す縦断面図である。
【図３】図１中のシャフトに設けた狭作部とこの近傍を示す図（一部断面で示す。）である。
【図４】本発明に係る流体動圧軸受装置を説明する要部概略斜視図（一部断面で示    す。）である。
【図５】本発明に係る流体動圧軸受装置の軸組込み方法、流体動圧軸受装置およびこれを用いたモータの実施例に用いる軸受ハウジングを示す縦断面図である。
【図６】本発明に係る流体動圧軸受装置の軸組込み方法、流体動圧軸受装置およびこれを用いたモータの実施例に用いる軸受ハウジングを示す縦断面図である。
【図７】従来の流体動圧軸受装置を用いたモータを示す縦半断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１、４９  軸受ハウジング（軸受）
３  中空部
５  ラジアル軸受（軸受部）
７  スラスト部
９  フランジ
１１  ステータ板
１３  ねじ
１５  ステータコア
１７  駆動コイル
１９  ステータ部
２１、３９  ヘリカルボーン溝
２３  シャフト
２５  ロータ板
２７  マグネット
２９  ロータ部
３１、５３  連通孔
３３、５１、５５  シール部
３５  凹部
３７  オイル溜め部（流体溜め部）
４１  突極歯
４３  狭作部
４５、４７  吸込溝
Ａ  オイル（潤滑流体）
【図１】
2007003012.tif 000003
【図２】
2007003012.tif 000004
【図３】
2007003012.tif 000005
【図４】
2007003012.tif 000006
【図５】
2007003012.tif 000007
【図６】
2007003012.tif 000008
【図７】
2007003012.tif 000009