(57)【要約】【課題】静粛性に優れ、高精度で、かつ低コストに製造可能であると共に、スラスト軸受隙間の設定、組立が容易な流体動圧軸受装置およびその組立方法を提供することにある。【解決手段】  外方部材２０が外側の外方部材２０ａと内側の外方部材２６ｂとからなり、内側の外方部材２６ｂにはラジアル軸受面２９Ｒと片側のスラスト軸受面２３Ｔが形成され、外側の外方部材２０ｂには残りの片側のスラスト軸受面２２Ｔが形成されると共に、内方部材１０の少なくともラジアル軸受面１１Ｒとスラスト軸受面１２Ｔ、１３Ｔを形成する部分が焼結金属からなるものであって、外側の外方部材２０ａの内周面２１と内側の外方部材２０ｂの外周面２７とが嵌合されて組み立てられ、外側の外方部材２０ａの内周面２１と内側の外方部材２０ｂの外周面２７の少なくとも一つに仮固定のための凸部２１ａ、２７ａを設けた流体動圧軸受装置である。【選択図】図２
2012042035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジアル軸受面とその両端に形成したスラスト軸受面を備えた外方部材と、この外方部材の内側に配置され、前記ラジアル軸受面とスラスト軸受面のそれぞれに対向するラジアル軸受面とスラスト軸受面を備えた内方部材とからなり、前記外方部材と内方部材のラジアル軸受面間にラジアル軸受隙間を形成し、かつスラスト軸受面間にスラスト軸受隙間を形成し、これらの軸受隙間に潤滑油を介在させた流体動圧軸受装置において、
前記外方部材が外側の外方部材と内側の外方部材とからなり、内側の外方部材には前記ラジアル軸受面と片側のスラスト軸受面が形成され、前記外側の外方部材には残りの片側のスラスト軸受面が形成されると共に、前記内方部材の少なくともラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する部分が焼結金属からなるものであって、前記外側の外方部材の内周面と内側の外方部材の外周面とが嵌合されて組み立てられ、前記外側の外方部材の内周面と内側の外方部材の外周面の少なくとも一つに仮固定のための凸部を設けたことを特徴とする流体動圧軸受装置。
【請求項２】
前記外側の外方部材と内側の外方部材の縦断面形状がいずれも略Ｌ字形状であり、前記外側の外方部材の円筒部内周面に、内側の外方部材の円筒部外周面が嵌合されたものであって、前記仮固定のための凸部を前記円筒部内周面と円筒部外周面の少なくとも一つに設けたことを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項３】
前記仮固定のための凸部を、外側の外方部材の円筒部内周面又は内側の外方部材の円筒部外周面の開口端部に設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項４】
前記仮固定のための凸部を円周方向の環状突起としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項５】
前記内側の外方部材が板材のプレス加工により成形されたものであって、このプレス加工によって生じる破断面を、前記内側の外方部材の円筒部外周面の開口端部に設けた仮固定のための凸部としたことを特徴とする請求項３に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項６】
前記仮固定のための凸部を、外側の外方部材の円筒部内周面又は内側の外方部材の円筒部外周面の開口端部から奥側に軸方向に延びる突起としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項７】
前記仮固定のための凸部を、円周方向の少なくとも３箇所に設けたことを特徴とする請求項１〜３および請求項６のいずれか1つに記載の流体動圧軸受装置。
【請求項８】
前記内方部材のラジアル軸受面および前記外方部材のスラスト軸受面に、それぞれ動圧溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項９】
前記内方部材のラジアル軸受面およびスラスト軸受面の両方に動圧溝が形成され、前記外方部材の両軸受面は平滑な面であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の前記流体動圧軸受装置の外表面に回転方向を識別するための表示を設けたことを特徴とする流体動圧軸受装置。
【請求項１１】
前記外表面に設けた回転方向を識別するための表示を、前記流体動圧軸受装置の内方部材の端面に形成した識別溝としたことを特徴とする請求項１０に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項１２】
前記外表面に設けた回転方向を識別するための表示として、前記流体動圧軸受装置の内方部材の両端部の外径寸法を異ならせたことを特徴とする請求項１０に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置の組立方法であって、前記外側の外方部材と内側の外方部材の内に内方部材を収容し、スラスト軸受隙間を設定した状態で仮固定し、その後、接着剤を注入し硬化させたことを特徴とする流体動圧軸受装置の組立方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置を軸方向に離隔して配置し、隣り合う流体動圧軸受装置の間にモーターロータを配置してなる換気扇用モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内方部材と外方部材との間の軸受隙間に生じる潤滑油の動圧作用で、内方部材を回転自在に支持する流体動圧軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
換気扇等の電気機器に搭載されるモータには軸受が組み込まれており、この軸受によって、回転軸が回転自在に支持されている。この種の用途には、外輪と内輪との間に複数の転動体が介在され、この転動体を保持する保持器とからなる、いわゆる転がり軸受が一般的に使用されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
一方、流体動圧軸受装置として、円筒状の軸受リングとこの両端に嵌合された軸受プレートから構成された外方部材とその内側に配置された内方軸受プレート部材とからなる構造の流体動圧軸受装置がある（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２４９１４２号公報
【特許文献２】特開２００８−２７５１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、住宅の高気密化が進展している。その一方で、化学物質を発散する建材の使用やエアコンの普及による換気不足などに伴い、いわゆるシックハウス症候群の発症人口の増加が問題視されている。そのため、現在の建築基準法において、住宅には、積極的・強制的に給排気を行うための、いわゆる２４時間換気システムの設置が義務付けられている。このシステムは各居室に設置した小型の換気扇を主要部として構築されるため、システムの構築費用を低廉化するには換気扇の低コスト化が有効な対策となる。しかしながら、換気扇用のモータに組み込まれる転がり軸受は、上述のとおり数多くの部品で構成されていることから低コスト化には限度があり、モータ、ひいては換気扇の更なる低価格化を図る上で障害となっている。
【０００６】
また、上記システムの換気扇は基本的に連続運転されることから、特に低騒音であることが求められる。しかしながら、転がり軸受では、運転時に保持器のポケットと転動体とが衝突することによって生じるいわゆる保持器音や、内外輪の軌道面上を転動体が転動することによって生じる摩擦音等の発生が避けられないことから、更なる静粛性向上の要請に対応するのが困難である。
【０００７】
この問題に関して、本発明者らは、流体動圧軸受装置に着目した。その例として、特許文献２に示されている流体動圧軸受装置は、第１の軸受リング（１２）と、第１の軸受リング（１２）から内径側に突出した一対の第１の軸受プレート（１６、２０）とで外方部材（第１の軸受部材）を構成すると共に、回転軸に取り付けられる円筒状の第２の軸受リング（１４）と、第２の軸受リング（１４）の外周面に固定された第２の軸受プレート（１８）とで内方部材（第２の軸受部材）を構成している。内方部材が回転すると、第１の軸受リング（１２）の内周面と第２の軸受プレート（１８）との間にラジアル軸受隙間が形成されると共に、一対の第１の軸受プレート（１６、２０）と第２の軸受プレート（１８）との間にスラスト軸受隙間が形成される。一対の第１の軸受プレート（１６、２０）と第２の軸受プレート（１８）とが軸方向に係合することにより、外方部材の内周から内方部材の抜けが規制され、流体動圧軸受装置を一体化できるため、換気扇等への組みつけがしやすくなる。
【０００８】
しかし、上記の流体動圧軸受装置では、外方部材を多くの部品で構成しているので、各部品の加工コストおよびこれらの部品の組立コストが嵩み、コスト低減を図ることが難しい。また、高精度な動圧溝の加工が難しい。
【０００９】
本発明の課題は、静粛性に優れ、高精度で、かつ低コストに製造可能であると共に、スラスト軸受隙間の設定、組立が容易な流体動圧軸受装置およびその組立方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ラジアル軸受面とその両端に形成したスラスト軸受面を備えた外方部材と、この外方部材の内側に配置され、前記ラジアル軸受面とスラスト軸受面のそれぞれに対向するラジアル軸受面とスラスト軸受面を備えた内方部材とからなり、前記外方部材と内方部材のラジアル軸受面間にラジアル軸受隙間を形成し、かつスラスト軸受面間にスラスト軸受隙間を形成し、これらの軸受隙間に潤滑油を介在させた流体動圧軸受装置において、
前記外方部材が外側の外方部材と内側の外方部材とからなり、内側の外方部材には前記ラジアル軸受面と片側のスラスト軸受面が形成され、前記外側の外方部材には残りの片側のスラスト軸受面が形成されると共に、前記内方部材の少なくともラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する部分が焼結金属からなるものであって、前記外側の外方部材の内周面と内側の外方部材の外周面とが嵌合されて組み立てられ、前記外側の外方部材の内周面と内側の外方部材の外周面の少なくとも一つに仮固定のための凸部を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
上記のように、外方部材が外側の外方部材と内側の外方部材とからなり、内側の外方部材には前記ラジアル軸受面と片側のスラスト軸受面が形成され、前記外側の外方部材には残りの片側のスラスト軸受面が形成されると共に、内方部材の少なくともラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する部分が焼結金属からなるので、部品点数が少なく、高精度で、かつ低コストに製造可能であると共に静粛性に優れる。また、前記外側の外方部材の内周面と内側の外方部材の外周面との嵌合組立において、前記外側の外方部材の内周面と内側の外方部材の外周面の少なくとも一つに仮固定のための凸部を設けたので、スラスト軸受隙間の設定および組立が容易な流体動圧軸受装置となる。さらに、外側の外方部材と内側の外方部材の精度が損なわれず圧入することができる。また、密封性を確保するため、接着剤を連続的に注入して接着するのに好適である。
【００１２】
内方部材のラジアル軸受面および外方部材のスラスト軸受面に、それぞれ動圧溝を形成した場合や、内方部材のラジアル軸受面およびスラスト軸受面の両方に動圧溝を形成し、外方部材の両軸受面を平滑な面にした場合は、動圧溝が転造加工やプレス加工により精度良く形成されているので、潤滑油の動圧作用により回転軸を非接触に支持することができ、静粛性に優れる。
【００１３】
具体的には、外側の外方部材と内側の外方部材の縦断面形状がいずれも略Ｌ字形状であり、外側の外方部材の円筒部内周面に、内側の外方部材の円筒部外周面が嵌合されたものであって、仮固定のための凸部を円筒部内周面と円筒部外周面の少なくとも一つに設けたので、板材のプレス加工により容易に製造することができると共に、安定した仮固定が得られ、かつ、強固に接着固定することができる。
【００１４】
また、仮固定のための凸部を、外側の外方部材の円筒部内周面又は内側の外方部材の円筒部外周面の開口端部に設けたことにより、凸部の加工が容易であると共に、外方部材の変形を小さく抑えることができる。
【００１５】
仮固定のための凸部の形状としては、円周方向の環状突起、軸方向に延びる突状やプレス加工によって生じる破断面とし、円周方向に部分的に設ける凸部の場合は、円周方向の少なくとも３箇所に凸部を設けることが望ましい。
【００１６】
流体動圧軸受装置の外表面に回転方向を識別するための表示を設けたことにより、回転方向の誤組みがなく組立作業が効率よく行えると共に、完成品状態の製品での回転方向を容易に知ることができ、装置への組み込み作業も効率よく行える。
【００１７】
回転方向を識別するための表示の好適な例として、内方部材の端面に形成した識別溝や、内方部材の両端部の外径寸法を異ならせて目印とすることができる。
【００１８】
組立面では、外側の外方部材と内側の外方部材の内に内方部材を収容し、外側の外方部材と内側の外方部材内とを嵌合させ、スラスト軸受隙間を設定した状態で凸部により仮固定し、その後、接着剤を注入し硬化させる組立方法により、スラスト軸受隙間の設定および組立が容易で、組立作業性を向上することができる。
【００１９】
本発明の流体動圧軸受装置を軸方向に離隔して配置し、隣り合う流体動圧軸受装置の間にモータロータを配置して換気扇用モータを構成したので、一体型の流体動圧軸受装置の組み付けが容易に行え、かつ静粛な換気扇用モータを実現することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、外方部材が外側の外方部材と内側の外方部材とからなり、内側の外方部材にはラジアル軸受面と片側のスラスト軸受面が形成され、外側の外方部材には残りの片側のスラスト軸受面が形成されると共に、内方部材の少なくともラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する部分が焼結金属からなるので、部品点数が少なく、高精度で、かつ低コストに製造可能であると共に静粛性に優れる。また、仮固定のための凸部を設けたので、スラスト軸受隙間の設定および組立が容易な流体動圧軸受装置となる。外側の外方部材と内側の外方部材の精度が損なわれず圧入することができ、接着剤を連続的に注入して接着するのに好適である。さらに、回転方向を識別する表示を設けたので、流体動圧軸受装置の組立や使用機器への組付けが効率よく行え、特に、換気扇用モータ用の流体軸受装置として好適である。
【００２１】
内方部材のラジアル軸受面および外方部材のスラスト軸受面に、それぞれ動圧溝を形成した場合や、内方部材のラジアル軸受面およびスラスト軸受面の両方に動圧溝を形成し、外方部材の両軸受面を平滑な面にした場合は、動圧溝が転造加工やプレス加工により精度良く形成されているので、潤滑油の動圧作用により回転軸を非接触に支持することができ、静粛性に優れる。
【００２２】
また、外側の外方部材と内側の外方部材の内に内方部材を収容し、外側の外方部材と内側の外方部材とを嵌合させ、スラスト軸受隙間を設定した状態で凸部により仮固定し、その後、接着剤を注入し硬化させる組立方法により、スラスト軸受隙間の設定および組立が容易で、組立作業性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】換気扇モータ用の軸受ユニットの縦断面図である（モータ静止時）。
【図２】本発明の第１の実施形態の流体動圧軸受装置の縦断面図である。
【図３】内方部材に形成された動圧溝を示す正面図および側面図である。
【図４】内側の外方部材の縦断面図である。
【図５】内側の外方部材の変形例の縦断面図である。
【図６】回転方向を識別する表示を示す正面図である。
【図７】換気扇モータ用の軸受ユニットの縦断面図である（モータ回転時）。
【図８】第２の実施形態の流体動圧軸受装置の縦断面図である。
【図９】第３の実施形態の流体動圧軸受装置の縦断面図である。
【図１０】外側の外方部材の縦断面図である。
【図１１】組立方法を示す縦断面図である。
【図１２】組立方法を示す縦断面図である。
【図１３】組立方法を示す縦断面図である。
【図１４】外方部材の嵌合部に接着剤を注入する状態を示す横断面図である。
【図１５】組立方法の変形例を示す縦断面図である。
【図１６】組立方法の変形例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る流体動圧軸受装置を組み込んだ軸受ユニット１の軸方向断面図である。この軸受ユニット１は、例えば、住宅の居室に設置される２４時間換気システム用の小型換気扇モータ（より厳密に言えば、換気扇用インナーロータ型モータ）に組み込まれて使用されるものである。軸受ユニット１は、回転軸２と、回転軸２の外周面に固定されたモータロータ３、回転軸２の端部に設けられたファン６とからなる回転体を回転自在に支持するために、モータロータ３の軸方向両端位置において回転軸２とハウジング５との間に配置された一対の流体動圧軸受装置４、４から構成される。一方の流体動圧軸受装置４（図中左側）とハウジング５との間には、スプリング７が圧縮状態で配置されている。尚、図１は、モータ（回転軸２）が静止した状態を示している。また、ステータは図示を省略した。
【００２６】
流体動圧軸受装置４は、図２に示すように、内方部材１０と、この内方部材１０を回転自在に支持する外方部材２０とを備える。図２では、流体動圧軸受装置４は、軸線Ｈより上側半分が示されている。以降の実施形態においても同様とする。内方部材１０は回転軸２に固定され、外方部材２０は、ハウジング５の内周面に嵌合し、軸方向に摺動可能な状態で取り付けられる（図１参照）。軸方向および半径方向で互いに対向する内方部材１０と外方部材２０の各面間（ラジアル軸受隙間Ｒおよびスラスト軸受隙間Ｔ）には潤滑油が介在している（図２参照）。尚、図１中の流体動圧軸受装置４、４は、同一構造である。
【００２７】
図２に示すように、内方部材１０は、突出部１０ａとスリーブ部１０ｂとからなり、焼結金属で形成される。突出部１０ａは、外周面１１と両側面１２、１３を有し、外周面１１がラジアル軸受面１１Ｒを形成し、両側面１２、１３がスラスト軸受面１２Ｔ、１３Ｔを形成する。外周面１１は円筒面状をなし、ラジアル軸受隙間Ｒに満たされた潤滑油に接触している。突出部１０ａの外周面１１には動圧溝１１ａが形成されている。詳細には、図３（ｂ）に示すように、外周面１１の全面に形成され、Ｖ字状に屈曲した動圧溝１１ａと、これを区画する丘部１１ｂ（図中クロスハッチングで示す）とを、円周方向に交互に配置したヘリングボーン形状を呈する。動圧溝１１ａは、例えば転造加工により形成される。本実施形態では、内方部材１０の突出部１０ａが焼結金属で形成されるため、転造加工の圧迫による突出部１０ａの外周面１１の塑性流動を焼結金属の内部気孔で吸収できる。このため、塑性流動による突出部１０ａの表面の盛り上がりが抑えられ、動圧溝１１ａと丘部１１ｂを精度良く形成することができる。
【００２８】
内方部材１０の突出部１０ａの両側面１２、１３は、軸線Ｈに直角な半径方向の平坦面をなし、スラスト軸受隙間Ｔに満たされた潤滑油に接触している。突出部１０ａの両側面１２、１３には動圧溝１２ａ、１３ａが形成されている。詳細は、図３（ａ）、（ｃ）に示す。図３（ａ）は突出部１０ａの左側の側面１２を示し、図３（ｃ）は突出部１０ａの右側の側面１３を示す。図示のように、両側面１２、１３の全面に形成され、Ｖ字状に屈曲した動圧溝１２ａ、１３ａと、これを区画する丘部１２ｂ、１３ｂ（図中クロスハッチングで示す）とを、円周方向に交互に配置したヘリングボーン形状を呈する。内方部材１０の突出部１０ａが焼結金属で形成されるため、両側面１２、１３の動圧溝１２ａ、１３ａは、プレス加工により精度良く形成することができる。また、突出部１０ａのサイジングと同時に動圧溝１２ａ、１３ａを型成形することができる。
【００２９】
図２に示すように、スリーブ部１０ｂは、突出部１０ａの両側面１２、１３間の幅よりも長く形成され、両側面１２、１３より軸方向に突出している。スリーブ部１０ｂの円筒面状の内周面１０ｃの軸方向両端部に面取り部１０ｄが設けられている。内方部材１０は、例えば内周面１０ｃを回転軸２の外周面に圧入（軽圧入）することにより、あるいは、内周面１０ｃと回転軸２の外周面との間に接着剤を介在させることにより、回転軸２に固定される。
【００３０】
この実施形態では、動圧溝１１ａ、１２ａ、１３ａはヘリングボーン形状で一方向回転用である。回転方向を識別するために、次の表示を設ける。スリーブ部１０ｂの突出した左側端部外周面４１の外径寸法Ｂに対して、右側端部外周面４２の外径寸法Ａを大きくしている。この外径寸法Ａ、Ｂの関係により、図のように外径寸法Ａを右側に配置した場合、内方部材１０の回転方向が右方向（時計方向）であることが分かる。さらに、スリーブ部１０ｂの右側端面４３には識別溝４４が形成されている。この識別溝４４のあるスリーブ部１０ｂの端部を、図のように右側に配置した場合、内方部材１０の回転方向が右方向（時計方向）であることが分かる。この実施形態では、スリーブ部１０ｂに外径寸法Ａ、Ｂと識別溝４４の二つの識別表示を設けたが、どちらか一つを設けるだけでもよい。また、上記では識別表示を右側に配置した場合に、回転方向を右方向に設定したが、これとは反対に回転方向を左方向（反時計方向）に設定してもよい。
【００３１】
図６に識別溝４４の詳細を示す。流体動圧軸受装置４の右側側面図であり、この図では、流体動圧軸受装置４の軸線Ｈより下側半分も含めた全側面が示されている。外側の外方部材２０ａに内側の外方部材２０ｂが嵌合され、その嵌合部が接着固定されている。内方部材１０のスリーブ部１０ｂの端面４３に識別溝４４が形成されている。識別溝４４は直径上の２箇所に形成され、この識別溝４４は、焼結金属からなる内方部材１０の粉末成形工程あるいはサイジング工程で形成される。したがって、内方部材１０の製造工程内で識別溝を形成するため、コスト増にならない。識別溝４４は上記のような形状の溝に限られず、例えば、直接回転方向を示す矢印形状の識別溝としてもよい。また、内方部材１０のスリーブ部１０ｂの端部外周面４２の寸法Ａは大きく形成され、この端部外周面４２も粉末成形工程あるいはサイジング工程で形成される。回転方向を識別する表示は、上記の他に、例えば、外方部材２０の外表面に回転方向を示す表示を設けることや、外側の外方部材２０ａと内側の外方部材２０ｂとが異なる色相の表面に形成してもよい。このためには、異なる色相の材質を用いたり、表面処理を施す。
【００３２】
内方部材１０の軸受面を形成する部分である突起部１０ａの焼結金属の材質は、銅鉄系とし、銅の配合比率を２０〜８０％としている。銅の配合比率が２０％未満となると動圧溝の成形性や潤滑性で問題となり、一方、銅の配合比率が８０％を超えると耐摩耗性を確保することが難しい。潤滑性を考慮すると銅鉄系が望ましいが、鉄系も使用可能である。ただし、銅鉄系、鉄系いずれの場合にも、表面開孔率は２〜２０％にする必要がある。表面開孔率が２％未満では潤滑油の循環が十分でなく、表面開孔率が２０％を超えると潤滑油の圧力が低下する。さらに、銅鉄系焼結部材の密度は、潤滑油の連通性や塑性加工性を維持するために、６〜８g／ｃｍ3とする。
【００３３】
図２に示すように、外方部材２０の外側の外方部材２０ａと内側の外方部材２０ｂが共に、縦断面が略Ｌ字形状に形成されている。具体的には、外側の外方部材２０ａは、円筒部２０ａ１と、この円筒部２０ａ１の一端に形成された半径方向部２０ａ２を有する。また、内側の外方部材２０ｂは、円筒部２０ｂ１と、この円筒部２０ｂ１の一端に形成された半径方向部２０ｂ２を有する。内側の外方部材２０ｂの円筒部２０ｂ１の外周面２７の開口端部（図２の左側端部）に凸部２７ａが設けられている。この凸部２７ａが、外側の外方部材２０ａの円筒部２０ａ１の内周面２１に圧入される。そして、スラスト軸受隙間を設定した状態で凸部２７ａにより仮固定され、接着剤４５を介在させて固定されている。凸部２７ａが外側の外方部材２０ａの円筒部２０ａ１の内周面２１に部分的に圧入される状態になるので、外側の外方部材２０ａと内側の外方部材２０ｂの精度が損なわれない。
【００３４】
外側の外方部材２０ａの円筒部２０ａ１の端面が内側の外方部材２０ｂの半径方向部２０ｂ２の外側面より下がった位置にあり、かつ面取り部２８を設けているので、接着剤４５の注入がしやすい。外側の外方部材２０ａと内側の外方部材２０ｂは、共に板材をプレス加工して略Ｌ字形状に形成されている。具体的には、板材は、ステンレス鋼板や冷間圧延鋼板等を用い、その板厚は、０．１〜１ｍｍ程度である。この実施形態では、内側の外方部材２０ｂの円筒部２０ｂ１の内周面２９がラジアル軸受面２９Ｒを形成する。外側の外方部材２０ａの半径方向部２０ａ２の内側面２２および内側の外方部材２０ｂの半径方向部２０ｂ２の内側面２３がスラスト軸受面２２Ｔ、２３Ｔを形成する。内周面２９および内側面２２、２３はいずれも凹凸のない滑らかな面で形成され、動圧溝１１ａ、１２ａ、１３ａは、内方部材１０の突出部１０ａの外周面１１および両側面１２、１３に形成されている。外側の外方部材２０ａの半径方向部２０ａ２の内径側端部にある小径内周面２４および内側の外方部材２０ｂの内径側端部にある小径内周面２５は、外側に向かって拡径するテーパ面状に形成されている。この小径内周面２４、２５と、内方部材１０のスリーブ部１０ｂの端部外周面４１、４２との間でシール空間Ｓ１、Ｓ２を形成し、潤滑油の漏れ出しをより一層防止することができる。この構造では、円筒部２０ａ１の内周面２１と円筒部２０ｂ１の外周面２７との間の嵌合長さが大きいので、安定した組み立てと接着固定を実現することができる。
【００３５】
次に、凸部２７ａの形態について図４に基づいて説明する。図４に示す凸部２７ａは、内側の外方部材２０ｂの円筒部２０ｂ１の外周面２７の開口端部に円周方向の環状突起として設けたものである。図４（ａ）に示すものは、内側の外方部材２０ｂのプレス加工時の破断面を凸部２７ａとしたものである。外側の外方部材２０ａの円筒部２０ａ１の端面に面取り部２８（図２参照）が設けられているので、凸部２７ａが破断面でも、圧入することができる。この場合は、凸部２７ａのための追加加工は不要である。図４（ｂ）に示すものは、図４（ａ）に示す凸部２７ａの圧入側先端部に面取り部２７ｂを設けたものである。面取り部２７ｂを設けることにより圧入がしやすくなる。内側の外方部材２０ｂの円筒部２０ａ１の外周面２７を外側の外方部材２０ａの円筒部２０ａ１の内周面２１に挿入するとき、凸部２７ａが部分的に圧入されるので、外側の外方部材２０ａと内側の外方部材２０ｂの精度が損なわれないで、仮固定することができる。
【００３６】
図５に、本実施形態の変形例を示す。図５（ａ）が内側の外方部材２０ｂの側面図であり、図５（ｂ）が縦断面図である。この変形例では、内側の外方部材２０ｂの円筒部２０ｂ１の外周面２７に、円周方向の６箇所に凸部２７ａが設けられている。この場合は、凸部２７ａの圧入部分がさらに小さくなるので、外側の外方部材２０ａと内側の外方部材２０ｂの精度がより一層維持される。凸部２７ａは、外側の外方部材２０ａと内側の外方部材２０ｂの精度が損なわない範囲で圧入できるものであればよく、凸部２７ａの大きさや個数は適宜設定できる。
【００３７】
以上の構成からなる流体動圧軸受装置４の内部空間には焼結金属製の内方部材１０の内部気孔を含めて、潤滑油が充填される。潤滑油は、図２に示すように、ラジアル軸受隙間Ｒ、スラスト軸受隙間Ｔおよびシール空間Ｓ１、Ｓ２まで満たされる。潤滑油は、スラスト軸受隙間Ｔの毛細管力により外径側（ラジアル軸受隙間Ｒ側）に引き込まれる。潤滑油の油面は、シール空間Ｓ１、Ｓ２に保持される。なお。スラスト軸受隙間Ｔの毛細管力により外径側（ラジアル軸受隙間Ｒ側）に引き込まれるので、シール空間Ｓ１、Ｓ２を設けない設計も可能である。
【００３８】
上記の流体動圧軸受装置４を組み込んだ軸受ユニット１は、図１に示すように、スプリング７により図中左側の流体動圧軸受装置４の外方部材２０が図中右向きに付勢されている。このため、回転軸２が静止した状態（図１の状態）では、スプリング７により付勢された外方部材２０が内方部材１０に当接し、内方部材１０および回転軸２が図中右向きに付勢されている。これにより、図中右側の流体動圧軸受装置４の内方部材１０が図中右向きに付勢され、外方部材と当接して係止される。すなわち、ハウジング５およびスプリング７により、一対の流体動圧軸受装置４、４に互いに接近する方向の予圧が付される。
【００３９】
図７に示すように、回転軸２が回転すると、各流体動圧軸受装置４の内方部材１０の外周面１１と外方部材２０の内周面２９との間のラジアル軸受隙間Ｒに油膜が形成される。そして、回転軸２の回転に伴い、ラジアル軸受隙間Ｒの油膜の圧力が動圧溝１１ａにより高められ、この油膜の動圧作用により回転軸２および内方部材１０が静止側部材に取り付けられた外方部材２０に対してラジアル方向に非接触支持される。
【００４０】
これと同時に、各流体動圧軸受装置４の内方部材１０の両側面１２、１３と、これらに対向する外方部材２０の内側面２２、２３との間のスラスト軸受隙間Ｔに油膜が形成される。回転軸２の回転に伴い、スラスト軸受隙間Ｔの油膜の圧力が動圧溝１２ａ、１３ａにより高められ、回転軸２および内方部材１０が静止側部材に取り付けられた外方部材２０に対して、両スラスト方向に非接触支持される。尚、ラジアル軸受隙間Ｒおよびスラスト軸受隙間Ｔの大きさを誇張して示している。
【００４１】
回転軸２の回転により、スラスト軸受隙間Ｔの潤滑油に動圧作用が生じると、回転軸２が図中左側に負荷を受ける（図７の白抜き矢印参照）。このとき、図中左側の流体動圧軸受装置４の外方部材２０が図中左側にスライドしてスプリング７を圧縮することにより、両流体動圧軸受装置４、４のスラスト軸受隙間Ｔが確保される。このように、外方部材２０をハウジング５に対して軸方向移動可能な状態で嵌合することで、スラスト軸受隙間Ｔを高精度に設定することができる。これにより、外方部材２０に対して内方部材１０が確実に非接触支持され、接触摺動による騒音の発生をより確実に防止できる。
【００４２】
また、この軸受ユニット１では、スプリング７により流体動圧軸受装置４、４に軸方向の予圧を付与しているため、外方部材２０がハウジング５に隙間を介して嵌合した状態であっても、回転軸２の回転に伴って外方部材２０が回転する事態を防止できる。一方、スプリング７の弾性力が大きすぎると、内方部材１０と外方部材２０とが接触摺動する恐れがある。したがって、スプリング７の弾性力は、外方部材２０の回転を防ぎ、かつ、外方部材２０と内方部材１０との接触摺動を防ぐことができるような範囲に設定され、例えば、スラスト軸受隙間Ｔに発生する動圧作用の負荷容量の２０〜８０％程度とすることが望ましい。
【００４３】
以上の構成からなる流体動圧軸受装置４は、外方部材２０の両内側面２２、２３の軸方向間に内方部材１０が設けられるため、外方部材２０の両内側面２２、２３と内方部材１０の両側面１２、１３とが軸方向に係合することにより、外方部材２０の内周から内方部材１０の抜けが規制される。これにより、内方部材１０および外方部材２０の分離を防止して流体動圧軸受装置４を一体的に扱うことができるため、回転軸２やハウジング５への取り付けがしやすくなる。
【００４４】
また、回転軸２の回転に伴ってスラスト軸受隙間Ｔ内の潤滑油に遠心力が作用することにより、潤滑油が外径側（ラジアル軸受隙間Ｒ側）に押し込まれる。この遠心力と、スラスト軸受隙間Ｔによる毛細管力とにより、潤滑油の漏れ出しを防止できるため、流体動圧軸受装置４に特別なシール機構を設ける必要がない。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施形態を図８に基づいて説明する。前述した第１の実施形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付して重複説明は省略する。この実施形態は、第１の実施形態と次の構成が異なる。すなわち、第２の実施形態では、スラスト方向の動圧溝２２ａ、２３ａが、外側の外方部材２０ａの半径方向部２０ａ２の内側面２２と内側の外方部材２０ｂの内側面２３に、それぞれ形成されている。そして、内方部材１０の突出部１０ａの両側面１２、１３は、凹凸のない平滑な面で形成されている。
【００４６】
スラスト方向の動圧溝２２ａ、２３ａは、例えば、外側の外方部材２０ａと内側の外方部材２０ｂを板材からプレス加工により成形する際に、プレス加工により形成される。したがって、この動圧溝２２ａ、２３ａにおいても、高精度に形成できる。動圧溝２２ａ、２３ａの形状は、図３の（ａ）および（ｃ）に示すものと同様である。内方部材１０は焼結金属製である。凸部２７ａや回転方向を識別する表示については、第１の実施形態と同じである。
【００４７】
次に、本発明の第３の実施形態を図９および図１０に基づいて説明する。前述した第２の実施形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付して重複説明は省略する。この実施形態は、第２の実施形態とは凸部の構成が異なる。
【００４８】
本実施形態の凸部２１ａは、外側の外方部材２０ａの円筒部２０ａ１の内周面２１の開口端部に形成されている。その形態を図１０に示す。図１０（ａ）に示すものは、凸部２１ａが、外側の外方部材２０ａの円筒部２０ａ１の内周面２１の開口端部に円周方向の環状突起として形成され、凸部２１ａは面取り部２８と繋がっている。図１０（ｂ）に示すものは、凸部２１ａが、外側の外方部材２０ａの円筒部２０ａ１の内周面２１の開口端部に、円周方向の８箇所に設けられている。図１０（ｃ）に示すものは、凸部２１ａが、外側の外方部材２０ａの円筒部２０ａ１の内周面２１に、開口端部から奥側に軸方向に延びる突起として形成したものである。いずれの形態においても、内側の外方部材２０ｂの円筒部２０ｂ１の外周面２７を外側の外方部材２０ａの円筒部２０ａ１の内周面２１に挿入するとき、凸部２１ａが部分的に圧入されるので、外側の外方部材２０ａと内側の外方部材２０ｂの精度が損なわれないで、仮固定することができる。凸部２１ａは、外側の外方部材２０ａと内側の外方部材２０ｂの精度が損なわない範囲で圧入できるものであればよく、凸部２１ａの大きさや個数は適宜設定できる。凸部２１ａを円周方向に部分的に設ける場合、その個数は少なくとも３箇所に設ければよい。
【００４９】
次に、本発明の流体動圧軸受装置の組立方法を図１１〜１４に基づいて説明する。この組立方法では、第３の実施形態の流体動圧軸受装置を示すが、第１および第２の実施形態でも同様となる。
【００５０】
図１１に示すように、この組立方法に用いられる治具は、固定治具Ｆと、この固定治具Ｆの内側に配置され上下方向に移動可能な移動治具Ｇから構成される。固定治具Ｆは、載置面３０、ガイド面３４および移動治具Ｇと摺動自在に嵌合する内周面３５を有する。移動治具Ｇは、肩面３６、ガイド面３７および固定治具Ｆと摺動自在に嵌合する外周面３８を有する。図１１の状態では、移動治具Ｇは下方に後退している。まず、固定治具Ｆのガイド面３４に外側の外方部材２０ａの半径方向部２０ａ２を下向きにして挿入し、半径方向部２０ａ２の外側面を載置面３０に当接させて設置する。内方部材１０のスリーブ部１０ｂの内周面１０ｃを移動治具Ｇのガイド面３７に嵌合させた後、外側の外方部材２０ａ内に内方部材１０を挿入し、その側面１２を外側の外方部材２０ａの内側面２２に当接させる。その状態で内方部材１０には適宜の下方向の荷重を付与しておく。
【００５１】
その後、図１２に示すように、移動治具Ｇを上昇させ、外側の外方部材２０ａ内に挿入された内方部材１０のスリーブ部１０ｂの下端面に移動治具Ｇの肩面３６を当接させる。この位置を基準位置として、移動治具Ｇをさらに上昇させて内方部材１０を外側の外方部材２０ａから離隔させ、両側のスラスト軸受隙間Ｔの合計量Δとなる位置で止め、この位置で静止状態を維持する。
【００５２】
次に、図１３に示すように、内側の外方部材２０ｂを外側の外方部材２０ａの内周面２１に嵌合させ、その内側面２３が内方部材１０の突出部１０ａの側面１３に当接するまで押し込む。これにより、外側の外方部材２０ａの内側面２２と内方部材１０の突出部１０ａの側面１２との間に両側のスラスト軸受隙間Ｔの合計量Δの隙間設定をすることができる。この状態では、凸部２１ａが内側の外方部材２０ｂの外周面２７に圧入されているので、外側の外方部材２０ａと内側の外方部材２０ｂとが仮固定される。
【００５３】
上記の組立方法では、固定治具Ｆと移動治具Ｇにより、スラスト軸受隙間Ｔを高精度に設定でき、かつ移動治具Ｇの基準位置と止める位置との移動距離を調整することにより、スラスト軸受隙間Ｔの設定を調整することができる。
【００５４】
以上のようにして、スラスト軸受隙間Ｔが設定され、外側の外方部材２０ａと内側の外方部材２０ｂとが仮固定された状態で、図１４に示すように、ノズル４０により接着剤を外側の外方部材２０ａと内側の外方部材２０ｂの嵌合部に注入する。外側の外方部材２０ａの円筒部２０ａ１の端面が内側の外方部材２０ｂの半径方向部２０ｂ２の外側面より下がった位置にあり、かつ面取り部２８を設けているので、接着剤の注入がしやすい。その後、焼成して接着剤を固化する。嫌気性の接着剤ならば、焼成は不要である。また、外側の外方部材２０ａと内側の外方部材２０ｂとが仮固定されているので、設定されたスラスト軸受隙間Ｔを維持するための特殊な治具は不要であり、作業性が向上する。
【００５５】
組立方法の変形例を図１５および図１６に基づいて説明する。この組立方法では、まず、固定治具Ｇ、移動治具Ｆからなる隙間設定装置外で、内方部材１０を外側の外方部材２０ａと内側の外方部材２０ｂの中に収容し、スラスト軸受隙間Ｔのない状態まで内側の外方部材２０ｂを外側の外方部材２０ａに対して相対的に押し込む。この状態の外側の外方部材２０ａ、内側の外方部材２０ｂ、内方部材１０のセットを、図１５に示すように、固定治具Ｆおよび移動治具Ｇに載置する。すなわち、内方部材１０のスリーブ部１０ｂの内周面１０ｃを移動治具Ｇのガイド面３７に嵌合させた後、外側の外方部材２０ａ、内側の外方部材２０ｂ、内方部材１０のセットを下方に挿入し、固定治具Ｆのガイド面３４に外側の外方部材２０ａの半径方向部２０ａ２の外側面を載置面３０に当接させて設置する。このとき、移動治具Ｇは下方に後退している。その状態で外方部材２０ａに適宜の下方向の荷重を付与しておく。
【００５６】
その後、図１６に示すように、移動治具Ｇを上昇させ、外側の外方部材２０ａと内側の外方部材２０ｂとの間にスラスト軸受隙間Ｔがゼロの状態の内方部材１０のスリーブ部１０ｂの下端面に移動治具Ｇの肩面３６を当接させる。この位置を基準位置として、移動治具Ｇをさらに上昇させて内方部材１０を上方へ移動させ、凸部２１ａを介して圧入されていた外側の外方部材２０ａから内側の外方部材２０ｂを離隔させる。外側の外方部材２０ａの内側面２２と内方部材１０の突出部１０ａとの間の隙間が両側のスラスト軸受隙間Ｔの合計量Δとなる位置で止め、隙間設定が終了する。隙間設定後の外側の外方部材２０ａと内側の外方部材２０ｂの接着工程は図１４と同じである。
【００５７】
この組立方法では、固定治具Ｇ、移動治具Ｆからなる隙間設定装置外で、外側の外方部材２０ａ、内側の外方部材２０ｂ、内方部材１０をセットし、仮固定することができる。そして、固定治具Ｇ、移動治具Ｆからなる隙間設定装置では隙間設定のみを行うので、作業性がよい。
【００５８】
以上のように組み立てられた内方部材１０と外方部材２０との間に、焼結金属製の内方部材１０の内部気孔を含めて、潤滑油が注入される。その後、流体動圧軸受装置４の使用環境で想定される最高温度（上限）を超える設定温度まで加熱し、このときの熱膨張によりスラスト軸受隙間Ｔの内径側端部から溢れ出した潤滑油を拭き取る。その後、常温まで冷却することにより潤滑油が収縮し、油面が軸受内部側（外径側）に後退して、シール空間Ｓ１、Ｓ２に保持される。これにより、想定される温度範囲内であれば、熱膨張により潤滑油が漏れ出すことはない。以上により、流体動圧軸受装置４が完成する。
【００５９】
以上の実施形態では、動圧溝１１ａ、１２ａ、１３ａ、２２ａ、２３ａをヘリングボーン形状で構成したが、スパイラル形状、ステップ形状、円弧形状など適宜の動圧溝で構成することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１      軸受ユニット
２      回転軸
３      モータロータ
４      流体動圧軸受装置
１０    内方部材
１０ａ  突出部
１０ｂ  スリーブ部
１１ａ  動圧溝
１１Ｒ  ラジアル軸受面
１２ａ  動圧溝
１２Ｔ  スラスト軸受面
１３ａ  動圧溝
１３Ｔ  スラスト軸受面
２０    外方部材
２０ａ  外側外方部材
２０ｂ  内側外方部材
２１ａ  凸部
２２ａ  動圧溝
２２Ｔ  スラスト軸受面
２３ａ  動圧溝
２３Ｔ  スラスト軸受面
２７ａ  凸部
２９Ｒ  ラジアル軸受面
４０    ノズル
４４    識別溝
Ａ      外径寸法
Ｂ      外径寸法
Ｆ      固定治具
Ｇ      移動治具
Ｈ      軸線
Ｒ      ラジアル軸受隙間
Ｔ      スラスト軸受隙間
【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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