(57)【要約】      （修正有）【課題】軸受ユニット内の潤滑油の減少を防止し、長期に亘って良好な潤滑を得る。【解決手段】軸２５と、軸２５の周回り方向の支持を行うラジアル軸受３３と、ラジアル軸受３３が内部に配設されるとともに、軸２５が挿入される一端側が開放されたハウジング３４と、ハウジング３４内に充填されることにより軸２５の回転摩擦を減じる潤滑油３５と、ハウジング３４の開放端側に配設され、潤滑油３５を保持する保持部材３６と、ハウジング３４の開放端を閉塞し、潤滑油３５の漏洩を防止するシール部材３７とを備え、シール部材３７は、保持部材３６と軸２５との間に延設され、軸２５の外側面２９と対峙する側壁部４５を有する。【選択図】図５
2009063094.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、
上記ラジアル軸受が内部に配設されるとともに、上記軸が挿入される一端側が開放されたハウジングと、
上記ハウジング内に充填されることにより上記軸の回転摩擦を減じる潤滑油と、
上記ハウジングの開放端側に配設され、上記潤滑油を保持する保持部材と、
上記ハウジングの開放端を閉塞し、上記潤滑油の漏洩を防止するシール部材とを備え、
上記シール部材は、上記保持部材と上記軸との間に延設され、上記軸の外側面と対峙する側壁部を有することを特徴とする軸受ユニット。
【請求項２】
上記保持部材は、上記ラジアル軸受の上記ハウジングの開放端側の端面に密着され、
上記側壁部は、上記ラジアル軸受の上記端面との間に隙間部が形成されてい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】
上記隙間部の寸法は、上記側壁部と上記軸の外側面との間の寸法よりも小さい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】
上記保持部材は、多孔質の弾性材料を用いて形成され、その毛細管力は、上記ラジアル軸受の毛細管力よりも小さい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】
上記軸は、上記側壁部と対峙する外周面が、上記開放端に向かうにつれて縮径するテーパー状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の軸受ユニット。
【請求項６】
上記ハウジングと上記ラジアル軸受との間には、上記ハウジングの上記開放端と反対側の閉塞端側と上記開放端側とを連通する連通路が形成され、該連通路は上記保持部材に接してい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７】
上記シール部材は、上記保持部材を、上記ラジアル軸受との密着面を除いて支持してい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８】
上記シール部材は、上記ハウジングに溶着されていることを特徴とする請求項７記載の軸受ユニット。
【請求項９】
ステータに対してローター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、
上記ラジアル軸受が内部に配設されるとともに、上記軸が挿入される一端側が開放されたハウジングと、
上記ハウジング内に充填されることにより上記軸の回転摩擦を減じる潤滑油と、
上記ハウジングの開放端側に配設され、上記潤滑油を保持する保持部材と、
上記ハウジングの開放端を閉塞し、上記潤滑油の漏洩を防止するシール部材とを備え、
上記シール部材は、上記保持部材と上記軸との間に延設され、上記軸の外側面と対峙する側壁部を有することを特徴とするモータ。
【請求項１０】
ステータに対してローターを回転可能に支持する軸受ユニットを備えたモータを搭載した電子機器において、
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、
上記ラジアル軸受が内部に配設されるとともに、上記軸が挿入される一端側が開放されたハウジングと、
上記ハウジング内に充填されることにより上記軸の回転摩擦を減じる潤滑油と、
上記ハウジングの開放端側に配設され、上記潤滑油を保持する保持部材と、
上記ハウジングの開放端を閉塞し、上記潤滑油の漏洩を防止するシール部材とを備え、
上記シール部材は、上記保持部材と上記軸との間に延設され、上記軸の外側面と対峙する側壁部を有す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及びこの軸受ユニットを用いるモータ並びに電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、回転軸を回転可能に支持する軸受ユニットとして、図９に示す構成を備えたものが広く用いられている。図９に示す軸受ユニット１００は、回転軸１０１と、回転軸１０１の外周面を回転可能に支持するラジアル軸受１０２と、回転軸１０１の先端を回転可能に支持するスラスト軸受１０３と、ラジアル軸受１０２を収納するハウジング１０４と、ハウジング１０４内に充填された潤滑油の漏洩を防止するオイルシール１０５とを有する。
【０００３】
ハウジング１０４は、回転軸１０１が挿入される一端側が開放された円筒形状をなし、閉塞端となる他端側にスラスト軸受１０３が配設されている。またハウジング１０４は、内部にラジアル軸受１０２が配設されるとともに、開放端となる一端側にオイルシール１０５が配設されている。
【０００４】
ラジアル軸受１０２は、回転軸１０１が挿入される内部に潤滑油が充填され、回転軸１０１とともに潤滑油が循環することにより動圧を発生させる動圧発生溝が形成された動圧流体軸受けが用いられている。このラジアル軸受１０２は、例えば、銅系又は銅−鉄系の焼結金属を用いて形成され、この焼結金属特有の多孔質構造を利用して潤滑油が保持されている。
【０００５】
また、ラジアル軸受１０２は、外周面に上下方向に亘る溝部が形成されることにより、ハウジング１０４の内周面との間に連通溝１０６が形成されている。連通溝１０６は、ハウジング１０４内の閉塞端側と開放端側とを連通させることにより、回転軸１０１の回転駆動によって生じる動圧を短絡させ、動圧発生によるハウジング１０４の内部空気の膨張に伴う開放端からの潤滑油の飛散を防止するものである。
【０００６】
オイルシール１０５は、ハウジング１０４の開放端側の端面に取り付けられることにより、ハウジング１０４内に充填された潤滑油の漏洩を防止するものであり、金属又は樹脂材料を用いて環状に形成されることにより、軸挿通孔１０５ａを有する。オイルシール１０５は、ハウジング１０４の開放端に嵌合されることにより、ラジアル軸受１０２の開放端側の端面に当接されるとともに、軸挿通孔１０５ａに回転軸１０１が若干のクリアランスを隔てて挿通される。このオイルシール１０５は、表面にフッ素系樹脂の塗布、焼き付けによる撥油処理が施されることにより、ハウジング１０４内に充填された潤滑油との接触角が大きくなることから潤滑油の漏洩を防止している。なお、オイルシール１０５が樹脂材料の場合は、ハウジング１０４との接合部が熱溶着あるいは超音波溶着等により密閉される。
【０００７】
かかる軸受ユニット１００では、ハウジング１０４に充填された潤滑油の流出経路は、回転軸１０１の外周面とオイルシール１０５に設けた軸挿通孔１０５ａの内周面とによって形成される空隙１１０のみとなる。ここで、軸受ユニット１００は、空隙１１０の幅を小さくすることにより、空隙１１０に臨む潤滑油の表面張力により、潤滑油のハウジング１０４外部への漏出を防止する。
【０００８】
また軸受ユニット１００は、回転軸１０１の軸層通孔１０５ａの内周面と対向する外周面に、ハウジング１０４の開放端に向かって縮径されるように形成されたテーパー部１０１ａを設ける。このようなテーパー部１０１ａを設けることにより、回転軸１０１の外周面と軸層通孔１０５ａの内周面とによって形成される空隙１１０に圧力勾配が形成され、回転軸１０１が回転したときに発生する遠心力により、ハウジング１０４内の充填された潤滑油をハウジング１０４の内部に引き込む力が発生する。これにより、軸受ユニット１００は、回転軸１０１の回転時に、潤滑油がハウジング１０４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１０２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１０１の安定した支持が実現され、しかもハウジング１０４に充填された潤滑油の漏洩を防止している。
【０００９】
【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】
【００１０】
ところで、図９に示す軸受ユニット１００は、回転軸１０１をラジアル軸受１０２内部に挿入する際には、予め回転軸１０１をラジアル軸受１０２内部の所定位置に挿入し、その後真空引きを行い軸受け内部の空気を排除した状態で潤滑油を供給することにより、軸受け内部の空孔及び回転軸１０１との隙間部に潤滑油を充填させる。あるいは、予め潤滑油を含浸したラジアル軸受１０２をハウジング１０４内に設置し、その後必要量の潤滑油を点滴により補充すると共に回転軸１０１を挿入するといった方法で潤滑油が付与される。
【００１１】
ただ、いずれの場合においても軸受ユニット１００はハウジング１０４内、例えば軸受け内部や連通溝１０６内に少量の空気が残留する。
【００１２】
この残存空気が温度上昇や外部気圧の低下、あるいは回転軸１０１の回転によるユニット内部の静圧の低下により膨張し、充填された潤滑油を軸挿入孔より漏洩させてしまい、蒸発による減少以上に潤滑油の減少が促進され製品寿命が短くなってしまう。
【００１３】
また、製品の使用状態によっては、ハウジング１０４の開放端を水平方向あるいは鉛直下向きにする場合もあるが、この場合、潤滑油の自重によってハウジング１０４の開放端側へ潤滑油が移動し、漏洩の危険性が高まる。さらに製品の温度が高まると潤滑油の粘度が低下するため、漏洩の危険性は一層高まってくる。
【００１４】
本発明は、かかる課題を解決するものであり、ハウジング内部に残留する空気やハウジング内の圧力の低下に伴って現れる溶存空気により、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ことによる潤滑油の減少、及びこれに伴う回転軸の回転摩擦の増加を防止し、長期に亘って良好な潤滑を得ることができる軸受ユニット、この軸受ユニットを用いたモータ及びこのモータを備えた電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した課題を解決するために、本発明にかかる軸受ユニットは、軸と、上記軸の周回り方向の支持を行うラジアル軸受と、上記ラジアル軸受が内部に配設されるとともに、上記軸が挿入される一端側が開放されたハウジングと、上記ハウジング内に充填されることにより上記軸の回転摩擦を減じる潤滑油と、上記ハウジングの開放端側に配設され、上記潤滑油を保持する保持部材と、上記ハウジングの開放端を閉塞し、上記潤滑油の漏洩を防止するシール部材とを備え、上記シール部材は、上記保持部材と上記軸との間に延設され、上記軸の外側面と対峙する側壁部を有することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明にかかるモータは、ステータに対してローター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、上記ラジアル軸受が内部に配設されるとともに、上記軸が挿入される一端側が開放されたハウジングと、上記ハウジング内に充填されることにより上記軸の回転摩擦を減じる潤滑油と、上記ハウジングの開放端側に配設され、上記潤滑油を保持する保持部材と、上記ハウジングの開放端を閉塞し、上記潤滑油の漏洩を防止するシール部材とを備え、上記シール部材は、上記保持部材と上記軸との間に延設され、上記軸の外側面と対峙する側壁部を有することを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明にかかる電子機器は、ステータに対してローターを回転可能に支持する軸受ユニットを備えたモータを搭載した電子機器において、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、上記ラジアル軸受が内部に配設されるとともに、上記軸が挿入される一端側が開放されたハウジングと、上記ハウジング内に充填されることにより上記軸の回転摩擦を減じる潤滑油と、上記ハウジングの開放端側に配設され、上記潤滑油を保持する保持部材と、上記ハウジングの開放端を閉塞し、上記潤滑油の漏洩を防止するシール部材とを備え、上記シール部材は、上記保持部材と上記軸との間に延設され、上記軸の外側面と対峙する側壁部を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明にかかる軸受ユニット、モータ及び電子機器によれば、潤滑油を保持した保持部材がハウジングの開放端側に配設されるとともに、シール部材の側壁部が軸の外側面と対峙されることから、保持部材と軸との接触防止、及びハウジングの開放端側からの蒸発防止を図りながら、保持部材よってハウジングに充填される潤滑油の総量を増加させ、潤滑油の減少を防止し、製品の長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明が適用された軸受ユニットが用いられたモータについて、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明が適用されたモータは、例えば、図１に示すように、各種情報の演算処理を行う情報処理装置である携帯型コンピュータ５０等の電子機器に設けられた放熱装置５１に用いられる。この種の放熱装置５１は、図２に示すように、コンピュータ本体内に配設された金属製のベース５２を有し、このベース５２に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５３と、ヒートシンク５４と、本発明が適用されたモータ１と、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とが取り付けられている。そして、放熱装置５１のファン３を回転駆動するモータ１には、軸受ユニット５が用いられている。
【００２０】
ベース５２は、略Ｌ字状に形成され、一端側に熱伝達シール５３ａを介して発熱素子５３が取り付けられ、他端にヒートシンク５４が取り付けられている。ヒートシンク５４は、コルゲート状若しくはフィン状のヒートシンクが用いられ、放熱性に優れた金属、例えばアルミニウムにより形成されている。このヒートシンク５４は、ベース５２がコンピュータ本体内に取り付けられたとき、図３に示すように、コンピュータ本体の側面に設けた貫通孔５５に対向する位置に配設される。
【００２１】
ベース５２の略中央部には、モータ１が取り付けられると共に、このモータ１によって回転操作されるファン３を収納するファンケース４が取り付けられている。ファンケース４には、モータ１によって回転されるファン３の中央部に対応する位置を開放する円形の吸気口７が設けられている。コンピュータ本体の底面側には、ファンケース４に設けた吸気口７に対向して、この吸気口７に連通するように開口８が設けられている。更に、ファンケース４には、吸気口７から吸引したエアーを外部に排気するための排気口９が設けられている。
【００２２】
かかる放熱装置５１は、モータ１が駆動され、ファン３がモータ１により図３中矢印Ｒ１方向に回転されると、コンピュータ本体に設けた開口８を介して外部のエアーを図２及び図３中矢印Ｄ１方向に吸引し、更に吸気口７を介してファンケース４内に吸引する。ファン３の回転によってファンケース４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５４中を流通するように図３中矢印Ｄ３方向に流通し、貫通孔５５を介してコンピュータ本体の外部に排気される。
【００２３】
発熱素子５３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５２を介して、このベース５２に取り付けられたヒートシンク５４に伝達される。そして、放熱装置５１は、ファン３がモータ１により回転されコンピュータ本体の外部から吸引されたエアーが、ヒートシンク５４の複数のフィン中を流通することにより、ヒートシンク５４に伝達されている熱を、貫通孔５５を介してコンピュータ本体の外部に放熱する。
【００２４】
次いで、かかる放熱装置５１に用いられているモータ１について説明する。このモータ１は、図４に示すように、ローター１１とステータ１２とを備える。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５と、コイル１４と、このコイル１４が巻回されたコア１５とを備える。ステータヨーク１３は、ファンケース４の上面板４ａと一体に形成されたもの、すなわち、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。そして、ステータヨーク１３は、中心部に筒状に形成されたホルダー１６中に、軸受ユニット５が圧入又は接着、若しくは圧入とともに接着により固定されている。
【００２５】
なお、軸受ユニット５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。
【００２６】
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４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。
【００２７】
ステータ１２と共にモータ１を構成するローター１１は、軸受ユニット５に回転可能に支持された回転軸２５に取り付けられ、回転軸２５と一体に回転する。ローター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が形成されたファン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型することにより、ロータヨーク１７と一体に形成される。
【００２８】
ロータヨーク１７は、高さ方向の一方側が閉塞された円筒形状に形成されることにより、筒状部１７ａと平板部１７ｂを有する。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。このロータマグネット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。
【００２９】
ロータヨーク１７の平板部１７ｂは、中心部に回転軸２５が取り付けられるボス部２１が形成されている。ボス部２１には貫通孔２１ａが形成され、この貫通孔２１ａに回転軸２５の先端側に設けられた取付部２７が圧入される。これによりロータヨーク１７は、回転軸２５と一体とされ、ステータ１２に回転可能に取り付けられる。
【００３０】
かかる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ー１１側のロータマグネット２０からの磁界の作用によって、ローター１１が回転軸２５と一体に回転する。ローター１１が回転することにより、このローター１１に取り付けられた複数の羽根１９を有するファン３もローター１１と一体に回転する。ファン３が回転されることにより、コンピュータ等の電子機器筐体に設けた開口を介して筐体外部のエアーを吸引し、さら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電子機器筐体の外部に放熱し、発熱素子及び電子機器を冷却する。
【００３１】
次いで、このモータ１に用いられる軸受ユニット５について詳細に説明する。モータ１のローター１１を回転自在に支持する軸受ユニット５は、図５に示すように、ロータヨーク１７と一体に取り付けられた回転軸２５と、回転軸２５の周回り方向の支持を行うラジアル軸受３３と、ラジアル軸受３３が内部に配設されるとともに回転軸２５が挿入される一端側が開放されたハウジング３４と、ハウジング３４内に充填されることにより回転軸２５の回転摩擦を減じる潤滑油３５と、ハウジング３４の開放端側に配設され潤滑油３５を保持する保持部材３６と、ハウジング３４の開放端を閉塞し、潤滑油３５の漏洩を防止するシール部材３７と、回転軸２５の先端を支持するスラスト軸受３８とを備える。
【００３２】
回転軸２５は、ラジアル軸受３３内への挿入端となる長手方向の一端が円弧状あるいは尖端先細り状に形成され後述するスラスト軸受３８に支持される尖端部２６が設けられ、長手方向の他端にロータヨーク１７のボス部２１へ取り付けられる取付部２７が設けられている。取付部２７は、回転軸２５がラジアル軸受３３内に挿入されると、ハウジング３４の上部開口部４２より突出され、ロータヨーク１７のボス部２１へ取り付けられる。
【００３３】
また回転軸２５は、ラジアル軸受３３内に挿入されることにより回転自在に支持される軸本体２８と、取付部２７と軸本体２８との間に形成されるテーパー部２９を有する。軸本体２８は、ラジアル軸受３３のスラスト方向の高さと略同一の高さを有し、かつラジアル軸受３３の内径と略同一の外径を有する。
【００３４】
テーパー部２９は、回転軸２５がラジアル軸受３３内に挿入されることにより後述するシール部材３７の内壁部４５と所定のクリアランスＣを隔てて対峙される。このテーパー部２９は、取付部２７側に向かって漸次径が細くなるように傾斜されている。したがって、テーパー部２９は、シール部材３７の内壁部４５とのクリアランスＣが、ハウジング３４の外方に向かうにつれて漸次拡大されていく。これにより、テーパー部２９は、回転軸２５とシール部材３７とによって形成されるクリアランスＣに圧力勾配を形成し、ハウジング３４内に充填された潤滑油３５をハウジング３４の内部へ引き込む力を発生させることができる。したがって、軸受ユニット５は、回転軸２５の回転時に、潤滑油３５がハウジング３４の内部に引き込まれることから、動圧流体軸受けとして形成されたラジアル軸受３３の動圧発生溝４０，４１に潤滑油３５が確実に浸入して動圧を発生させ、回転軸２５の安定した支持を実現できると共に、潤滑油３５がハウジング３４の開放端となる上部開口部４２側から漏洩することを防止することができる。
【００３５】
なお、本発明に係る軸受ユニット５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４０，４１に浸入して動圧を発生させる潤滑油３５は、ハウジング３４の内部に充填されることにより、燒結金属からなるラジアル軸受３３に含浸されるとともに、ハウジング３４内から回転軸２５に形成されたテーパー部２９とシール部材３７の内壁部４５とによって形成されたクリアランスＣに臨む。
【００３６】
また回転軸２５は、尖端部２６と軸本体２８との間に、ラジアル軸受３３からの抜け止めを図る溝部３０が設けられている。溝部３０は、回転軸２５の周方向に形成され、ラジアル軸受３３に挿入されることにより、予めハウジング３４内に配設されている抜け止め用のリング３１に係合される。このリング３１は、ハウジング３４の底部閉塞部４３に形成された第２の下段部４３ｂに配設されている。またリング３１は、回転軸２５の軸本体２８よりも小径で、かつ溝部３０における外径よりもやや大径の挿通孔が形成され、この挿通孔に回転軸２５の尖端部２６が挿通され、溝部３０と係合する。なお、リング３１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。
【００３７】
ラジアル軸受３３は、例えば、銅系又は銅−鉄系の焼結金属を用いて形成され、この焼結金属特有の多孔質構造を利用して、ハウジング３４に充填される粘性流体である潤滑油３５が保持されている。なお、ラジアル軸受３３は、真鍮、ステンレス又は高分子材料を用いて形成してもよい。かかるラジアル軸受３３は、潤滑油３５とともに動圧流体軸受けを構成するものであり、回転軸２５が挿通される内周面には、動圧発生溝４０，４１が形成されている。
【００３８】
動圧発生溝４０，４１は、図６に示すように、ラジアル軸受３３の内周面にＶ字状をなし、周回り方向に複数連続して形成されている。各動圧発生溝４０，４１は、Ｖ字状の先端が回転軸２５の回転方向Ｒ２に向くように形成されている。また本例にあっては、動圧発生溝４０，４１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、一方の動圧発生溝４０がラジアル軸受３３の開放端側、他方の動圧発生溝４１がラジアル軸受３３の閉塞端側すなわちスラスト軸受３８側に形成されている。なお、ラジアル軸受３３に設けられる動圧発生溝の数や大きさ等は、ラジアル軸受３３の大きさや長さ等により適宜設定することができる。
【００３９】
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２５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３４内に充填された潤滑油３５が動圧発生溝４０，４１内を流通し、回転軸２５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２５を支持する。このとき発生する動圧は、回転軸２５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２５の円滑な回転を実現する。
【００４０】
また、ラジアル軸受３３は、図７に示すように、後述するハウジング３４との間に、ハウジング３４内に発生する動圧を短絡させる連通溝３９が形成されている。連通溝３９は、ラジアル軸受３３の外周面にスラスト方向に亘って形成されている周面溝部３９ａと、ラジアル軸受３３の上端面３３ａに形成され周面溝部３９ａの上端と連続する上面溝部３９ｂと、ラジアル軸受３３の下端面３３ｂに形成され周面溝部３９ａの下端と連続する下面溝部３９ｃとを有し、ラジアル軸受３３がハウジング３４内に収納されることにより、図５に示すように、ハウジング３４内の上部開口部４２と底部閉塞部４３とを連通する。
【００４１】
かかる連通溝３９を形成することにより、軸受ユニット５は、回転軸２５の回転による動圧の発生及び静圧の低下に伴う、ハウジング３４内に滞留する空気の膨張及びこれによる潤滑油の漏洩を防止することができる。すなわち、軸受ユニット５は、連通溝３９によってハウジング３４内の上部開口部４２と底部閉塞部４３とを連通することにより、ハウジング３４内に発生した動圧を短絡させ、静圧の低下を防止することで、ハウジング３４内に滞留する空気の膨張や潤滑油に溶解する空気の発生を抑止し、潤滑油の漏洩を防止することができる。
【００４２】
ラジアル軸受３３を収納したハウジング３４は、高さ方向の一端側が閉塞された円筒形状をなし、回転軸２５の挿入端となる上部開口部４２と、スラスト軸受３８が配設される底部閉塞部４３とを有する。ハウジング３４は、ラジアル軸受３３を収納することにより、上部開口部４２よりラジアル軸受３３の高さ方向の一端を外方に臨ませ、回転軸２５が挿通される。
【００４３】
上部開口部４２は、ハウジング３４の内周方向に沿って上段部４２ａが形成され、この上段部４２ａに係止させることにより、後述する保持部材３６及びシール部材３７が配設されている。
【００４４】
また底部閉塞部４３は、ハウジング３４の内周方向に沿って第１の下段部４３ａ及び第２の下段部４３ｂが形成されている。第１の下段部４３ａは、ラジアル軸受３３の高さ方向の他端と当接される。第２の下段部４３ｂは、第１の下段部４３ａよりも内側に形成され、回転軸２５に嵌合されているリング３１が係止されている。
【００４５】
ハウジング３４の底部閉塞部４３の中央部には、ラジアル軸受３３に支持された回転軸２５のスラスト方向の一端部に設けた尖端部２６を回転可能に支持するスラスト軸受３８が一体に形成されている。スラスト軸受３８は、ハウジング３４を樹脂成形する際に一体に形成される。スラスト軸受３８は、円弧状若しくは先端先細り状に形成された回転軸２５の尖端部２６を点で支持するピボット軸受として形成されている。なお、スラスト軸受３８は、ハウジング３４と別材料あるいは同一の材料を用いた別部材として形成し、底部閉塞部４３に貼着してもよい。
【００４６】
次いで、潤滑油３５を保持する保持部材３６について説明する。保持部材３６は、ハウジング３４の開放端側に配設され潤滑油３５を保持することにより、ラジアル軸受３３内部の潤滑油３５が減少した際にラジアル軸受３３内に供給するものである。保持部材３６は、粘性流体である潤滑油３５を保持可能な材料、例えばフェルト、スポンジ、ゴム等の多孔質の弾性材料を用いて形成される。
【００４７】
保持部材３６は、シール部材３７に嵌合されるとともに、このシール部材３７がハウジング３４内に嵌合されることにより、ラジアル軸受３３のハウジング３４の開放端側の上端面３３ａに密着される。また保持部材３６は、ラジアル軸受３３の多孔質構造よりも孔径が大きく形成されているため、その毛細管力はラジアル軸受３３の毛細管力よりも小さく、潤滑油３５を含浸した状態でラジアル軸受３３と密着されると、毛細管力の差により多孔質構造を有するラジアル軸受３３側に潤滑油３５が吸引される。これにより保持部材３６は、ラジアル軸受３３側に潤滑油３５を供給することができる。
【００４８】
かかる保持部材３６は、ラジアル軸受３３の形状に応じて環状に形成され、ラジアル軸受３３の上端面３３ａと密着する下面を除き、シール部材３７に覆われている。保持部材３６は、ラジアル軸受３３の上端面３３ａに密着されることにより、ラジアル軸受３３内に挿通されている回転軸２５の外周面と対峙するが、シール部材３７によって対峙する面が遮蔽されているため、解れた繊維等と回転軸２５との接触が防止され、繊維等の巻き込みによる回転軸２５の回転を阻害することがない。
【００４９】
なお、保持部材３６は、ラジアル軸受３３の上端面３３ａに密着されることにより、ラジアル軸受３３の周面に形成された連通溝３９の上面溝部３９ｂと当接されている。
【００５０】
この保持部材３６と嵌合されるシール部材３７は、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂等の樹脂材料あるいは金属材料を用いて形成され、ハウジング３４の上部開口部４２に嵌合可能な径を有する環状に形成されている。またシール部材３７は、断面略コ字状をなし、ハウジング３４に嵌合されるとラジアル軸受３３に挿通された回転軸２５の外周面と対峙する内壁部４５と、内壁部４５と反対側に形成された外壁部４６と、内壁部４５と外壁部４６とを連結する天井部４７の３面を有する。
【００５１】
そしてシール部材は、天井部４７と対向する開放側より保持部材３６が嵌合されることにより一体化され、この保持部材３６が臨む開放側をラジアル軸受３３の上端面３３ａに対峙させるようにしてハウジング３４の上部開口部４２に嵌合される。
【００５２】
そして、シール部材３７は、ハウジング３４の上部開口部４２に圧入されると外壁部４６が上段部４２ａに係止される。このとき天井部４７はハウジング３４の上端面と略面一となり、樹脂成形されたハウジング３４と、同様に樹脂成形されたシール部材３７とが、熱溶着あるいは超音波溶着されることにより一体化される。なお、シール部材３７は、保持部材３６を内外壁部４５，４６及び天井部４７によって３面を支持していることから、保持部材３６が保持する潤滑油３５が天井部４７側に漏れ出すことがなく、ハウジング３４との溶着処理に支障をきたすことはない。また、シール部材３７とハウジング３４とを溶着することによって、軸受ユニット５の機械的な強度を向上させることができる。
【００５３】
また、上述したように、シール部材３７は、ハウジング３４に嵌合されると、内壁部４５が保持部材３６と回転軸２５との間に介在され、保持部材３６を回転軸２５から遮蔽する。したがって、シール部材３７は、保持部材３６と回転軸２５との接触を防止することができ、また、保持部材が解れた場合にも、回転する回転軸２５に絡まって巻き込む事態を防止することができる。
【００５４】
また、シール部材３７は、保持部材３６を内壁部４５、外壁部４６及び天井部４７の３面で嵌合し、さらに開放された一面をラジアル軸受３３の上端面３３ａに密着させているため、潤滑油３５が含浸された保持部材３６が空気と接触する面積を極力減らし、保持部材３６に含浸された潤滑油３５の蒸発による減少を防止することができる。また、シール部材３７は、３面に亘って保持部材３６を嵌合することで、保持部材３６に含浸された潤滑油３５がハウジング３４の外部へ漏れ出すことを防止する。
【００５５】
また、シール部材３７は内壁部４５及び外壁部４６の高さが保持部材３６よりも低く形成され、保持部材３６が嵌合されると、開放側より外方にわずかにはみ出す。この状態でシール部材３７をハウジング３４の上部開口部４２に圧入すると、保持部材３６がラジアル軸受３３の上端面３３ａに押しつけられ、保持部材３６をラジアル軸受３３に密着させることができる。したがって、保持部材３６は、多孔質構造を有するラジアル軸受３３側に、自身に含浸された潤滑油３５を効果的に供給することができる。また、保持部材３６は、ラジアル軸受３３及びシール部材３７との間に隙間なく嵌合され、使用環境等の影響や経年変化による体積変化を防止することができる。
【００５６】
ここで、図８に示すように、シール部材３７は、内壁部４５の下端とラジアル軸受３３の上端面３３ａとの間に空隙４８が形成され、この空隙４８を介して保持部材３６と、内壁部４５とテーパー部２９とのクリアランスＣとが連続されている。空隙４８は、シール部材３７の内壁部４５の下端に切欠部あるいは穿孔が設けられるとともに、外壁部４６が上部開口部４２の上段部４２ａに係止され、あるいは天井部４７がハウジング３４と溶着されて、シール部材３７のハウジング３４内における配設位置が決められることにより、ラジアル軸受３３の上端面３３ａと内壁部４５との間に形成される。すなわち、シール部材３７は、ハウジング３４内に位置決めされると、ラジアル軸受３３の上端面３３ａと内壁部４５との間に空隙４８が形成されるように設計されている。なお、空隙４８は、内壁部４５の下端に、シール部材３７の内周方向に沿って断続的に複数形成してもよく、また全周に亘って連続して形成してもよい。
【００５７】
この空隙４８は、ラジアル軸受３３の上端面３３ａとの幅Ｘが、クリアランスＣの最小幅よりも小なる幅に形成され、毛管力によってクリアランスＣにおける潤滑油３５を吸引可能とされている。これにより、軸受ユニット５は、ハウジング３４内に充填され、また保持部材３６に含浸された潤滑油３５をラジアル軸受３３及び保持部材３６側に吸引し、クリアランスＣからの漏洩を防止することができる。
【００５８】
また空隙４８は、ラジアル軸受３３に形成された連通溝３９の上面溝部３９ｂをハウジング３４の外方と連続させている。したがって、軸受ユニット５は、回転軸２５が回転されることによりハウジング３４内に発生した動圧を、連通溝３９及び空隙４８を介して短絡させることができ、静圧の低下に伴う空気の膨張や潤滑油３５に溶解した空気の発生が押さえられ、潤滑油３５の漏洩を防止することができる。
【００５９】
以上のような軸受ユニット５は、ハウジング３４に、スラスト軸受３８、リング３１及びラジアル軸受３３を配設する。そして、潤滑油３５が点滴により充填された保持部材３６が嵌合されたシール部材３７を上部開口部４２に嵌合し、最後に回転軸２５が挿入される。
【００６０】
このとき、潤滑油３５は、温度変化により膨張した場合に、ハウジング３４内から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２５とシール部材３７との間に形成されたクリアランスＣへの充填不足が発生しないように充填される。即ち、潤滑油３５は、温度変化による潤滑油３５の油面高さの変化が、クリアランスＣ内の範囲にあるように適宜補充される。
【００６１】
また軸受ユニット５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３５が充填され、更に、回転軸２５の回転により動圧を発生させる動圧発生溝４０，４１中にも潤滑油３５が充填される。即ち、潤滑油３５は、ハウジング３４内の全ての空隙に充填される。
【００６２】
以上のような軸受ユニット５によれば、潤滑油３５を含浸した保持部材３６がシール部材３７に嵌合されてハウジング３４の上部開口部４２側に配設されるとともに、このシール部材３７の内壁部４５が回転軸２５と対峙されることから、保持部材３６と回転軸２５との接触防止、及びハウジング３４の上部開口部４２側からの蒸発防止を図りながら、保持部材３６によってハウジング３４に充填される潤滑油３５の総量を増加させ、潤滑油３５の減少を防止することができる。
【００６３】
また軸受ユニット５は、ハウジング３４の上部開口部４２側に、潤滑油３５を保持する保持部材３６を配設しているため、上部開口部４２側を水平方向あるいは鉛直下向きにして使用され、潤滑油３５が上部開口部４２側へ移動した場合にも、潤滑油３５を保持部材３６によって吸引し、漏洩による減少を防止することができる。また、使用温度の上昇による潤滑油３５の粘性の低下、体積膨張が生じた場合にも、同様にハウジング３４の上部開口部４２側からの漏洩を防止し、潤滑油３５の減少を防止することができる。
【００６４】
さらに、軸受ユニット５は、内壁部４５とラジアル軸受３３との間にクリアランスＣよりも幅狭の空隙４８が形成されていることから、ハウジング３４の上部開口部４２側に充填されている潤滑油３５を保持部材３６及びラジアル軸受３３側に吸引し、内壁部４５と回転軸２５との間のクリアランスＣから外部へ潤滑油３５が漏洩することを防止することができ、上部開口部４２側を水平方向あるいは鉛直下向きにした使用にも対応することができる。また、軸受ユニット５は、潤滑油３５の漏洩を防止できることから、従来、潤滑油の漏洩防止を図るために施されていた撥油処理が不要となり、製造工程の簡略化を実現できる。なお、本発明においても、クリアランスＣからの潤滑油３５の漏洩対策に万全を期すために例えば回転軸２５のテーパー部２９及びシール部材３７の内壁部４５に撥油処理を施してもよい。また、軸受ユニット５は、この空隙４８を介して連通溝３９を外部と連続させ、ハウジング３４内に発生した動圧を短絡させることができる。
【００６５】
このように本発明が適用された軸受ユニット５によれば、ハウジング３４内に充填された潤滑油３５の総量を増加させると共に、その減少を防止して、ラジアル軸受３３に効果的に供給することができる。したがって、軸受ユニット５及びこれを用いたモータ１、さらにこのモータ１を用いたコンピュータ５０等の各種電子機器の長寿命化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
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。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】
【００６７】
【図１】本発明に係る軸受ユニットを用いたモータが内蔵された電子機器の一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示すＩ−Ｉ線に沿った断面を示す断面図である。
【図３】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】ハウジングとラジアル軸受との間に形成された連通溝の形状を示す斜視図である。
【図８】シール部材と回転軸との間に形成されるクリアランス及び、シール部材とラジアル軸受との間に形成される空隙を示す断面図である。
【図９】従来の軸受ユニットを示す断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  モータ、３  ファン、４  ファンケース、５  軸受ユニット、１１  ロータ、１２  ステータ、１３  ステータヨーク、１７  ロータヨーク、１９  羽根、２５  回転軸、２７  取付部、２８  軸本体、２９  テーパー部、３３  ラジアル軸受、３４  ハウジング、３５  潤滑油、３６  保持部材、３７  シール部材、３８  スラスト軸受、３９  連通溝、４０，４１  動圧発生溝、４２  上部開口部、４３  底部閉塞部、４５  内壁部、４６  外壁部、４７  天井部、５０  携帯型コンピュータ、５１  放熱装置
【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】
2009063094.tif 000008
【図７】
2009063094.tif 000009
【図８】
2009063094.tif 000010
【図９】
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