流体轴承装置.pdf

本发明的流体轴承装置，在轴套(1)与轴(4)之间充填有润滑油(5)，在靠近轴套(1)上的开口端(7)的部位形成有密封面部(8)，所述密封面部(8)的剖面形状由多个倾斜面(8a、8b)构成，在所述密封面部(8)上的、靠近径向轴承部的倾斜面(8a)与轴(X)相对的倾斜角度(α)，比该靠近径向轴承部倾斜面更离开径向轴承部侧所形成的倾斜面(8b)与轴(X)相对的倾斜角度(β)形成得较大。故能利用密封面部保持较多的润滑油，并在旋转驱动时也能防止润滑油向外部飞散。

1、  一种流体轴承装置，其特征在于，具有：
轴套；
夹有规定间隙地插入于该轴套中的轴；
在该轴套中旋转自如地支承轴的径向轴承部；
包括径向轴承部的部位、充填在轴套与轴之间的间隙中的润滑油；以及
在轴套的面对开口端的部位、形成具有比径向轴承部的部分大的间隙、并在与轴的间隙部分充填有润滑油的密封面部，
所述密封面部的剖面形状由多个倾斜面构成，
在所述密封面部上的、靠近径向轴承部所形成的靠近径向轴承部倾斜面相对于轴的倾斜角度，大于在从该靠近径向轴承部倾斜离开径向轴承部的一侧所形成的至少1个离开倾斜面相对于与轴的倾斜角度。

2、  如权利要求1所述的流体轴承装置，其特征在于，径向轴承部与靠近径向轴承部倾斜面的连接部、靠近径向轴承部倾斜面与离开倾斜面的连接部、离开倾斜面与轴套端面的连接部的至少一部分形成坡度小的剖面形状。

3、  如权利要求1或2所述的流体轴承装置，其特征在于，在轴套的端面上安装了将密封面部的开口部分进行覆盖的盖板。

流体轴承装置
技术领域
本发明涉及适合于硬盘装置用的主轴电机等的流体轴承装置。另外，本发明的流体轴承装置除了硬盘装置用的主轴电机等之外，适用于录像机及其它电机的流体轴承装置，并能用作对其它旋转部进行支承的轴承。
背景技术
随着近年来硬盘装置的高容量化，作为硬盘装置的主轴电机等中所使用的轴承装置，取代以往所使用的滚珠轴承装置，而多使用旋转精度比滚珠轴承高、而且静音性也优异的流体轴承装置。
这种以往的流体轴承装置如图8、图9概略地所示，在中央部具有插通孔的轴套51中，夹有规定间隙地插入安装着对磁盘进行固定的轮毂52且被主轴电机部53旋转驱动的轴54，在轴54与轴套51之间的间隙中充填着润滑油55。另外，在轴54的外周面与轴套51的内周面相互相对的面的至少一方形成有人字形等动压发生槽而构成径向轴承部56，在该径向轴承部56的部位也充填着润滑油55。并且，当利用主轴电机部53旋转驱动轴54时，利用径向轴承部56的动压发生槽的供油作用使润滑油55发生压力，在轴套51中以与轴54具有一定量的间隙的姿势构成旋转自如地支承轴54的状态。
另外，在轴54上的面对开口端57的外周部部位，以具有比径向轴承部56的部分大的间隙的状态形成有向轴X侧开有缺口的密封面部58，在旋转驱动时，润滑油55也被积存在该密封面部58与轴套51之间的间隙中。由于在设有该密封面部58的部位能积存较多量的润滑油55，故即使在因润滑油55的一部分蒸发等原因而使该量减少的场合，积存在密封面部58中的润滑油55也能利用毛细管现象向径流入轴承部56侧，在径向轴承部56中能始终保持充满润滑油55的状态，能良好地保持轴承性能。
但是，在使用具有这种流体轴承装置的主轴电机等的硬盘装置等中，还要求能在更小的空间中进行收容的小型的流体轴承装置，根据该要求，就要求主轴电机、进而流体轴承装置也小型化。
但是，在将上述图9所示的轴54的外周部向轴X侧形成有缺口的密封面部58的结构中，由于与轴54自身的轴X正交的面的剖面积较小，使轴54与形成缺口的密封面部58之间的润滑油55的保持容量不能很大，在轴54直径小的场合，该现象就更显著，存在不能保持足够量的润滑油55的情况。
另外，为了使密封面部58的容量增大，当将轴54外周部开口有大的缺口时，该部位的实际的轴径变得极小，产生对轮毂52等进行支承的轴54的轴强度变弱的缺点。
作为其应对处理的方法，如图10所示，使密封面部61不形成在轴54上、而形成于轴套51上的靠近开口端57的内周部上，在例如日本专利第2937833号公报等中揭示了这种流体轴承装置。这里，密封面部6的剖面形状用与轴54之间的间隙朝向开口端57侧逐渐变大的仅1个倾斜面构成。采用该结构，密封面部61，由于形成于比轴54的外周部直径大的轴套51内周部上，故与将密封面部61形成于轴54的外周部上的情况相比，能构成可积存多量的润滑油55的密封面部61。另外，由于可以不对轴54开有缺口，故支承轮毂52等的轴54地轴强度不降低。
但是，在采用图10所示那样以往的流体轴承装置的结构时，构成密封面部61的倾斜面与轴X相对的倾斜角度θ1(另外，在图10中，由于构成密封面部61的倾斜面与轴X的交叉部分在图外，故用与轴X平行的轴线相对的倾斜角度θ1来表示构成为同等的倾斜角)如图10所示，当为小的角度时，若要能保持多量的润滑油55，由于需要作成密封面部61的轴向长度大的尺寸L1，故相应地就使可设有径向轴承部56的尺寸减小而使轴承刚性降低，尤其，在为了小型化而使轴54自身的长度减小的场合，要形成能保持足够容量的密封面部61就变得困难。
另外，相反地，如图11所示，若将构成密封面部61的倾斜面的相对轴X的倾斜角度θ2设置成较大时，即使设有密封面部61的轴向尺寸L2较小，也能保持多量的润滑油55，但另一方面，在使流体轴承装置的轴54等旋转驱动时，产生随此进行旋转的流动的润滑油55就因离心力而容易从密封面部61向外部飞散，在润滑油55向外部漏出的情况下，径向轴承部56的润滑油55有可能不足、或可能将轮毂等沾污。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而作成的，其目的在于，提供能利用密封面部来保持较多的润滑油、并能防止在旋转驱动时润滑油向外部飞散的流体轴承装置。
为了实现上述目的，本发明的流体轴承装置具有：轴套；夹有规定间隙地插入于该轴套中的轴：在该轴套中旋转自如地支承轴的径向轴承部；包括径向轴承部的部位、充填在轴套与轴之间的间隙中的润滑油；以及在轴套的面对开口端的部位、形成有比径向轴承部的部分大的间隙并在与轴的间隙部分充填有润滑油的密封面部，所述密封面部的剖面形状由多个倾斜面构成，在所述密封面部上、靠近径向轴承部所形成的靠近径向轴承部倾斜面相对于轴的倾斜角度，大于在从该靠近径向轴承部倾斜面离开径向轴承部的一侧所形成的至少1个离开倾斜面相对于轴的倾斜角度。
采用该结构，与将密封面部全体由与离开倾斜面的倾斜角度相同的倾斜角度的单一倾斜面构成的情况相比，能保持多量的润滑油，另外，由于可使从密封面部的开口端的深度减小，故能足够地取得径向轴承部的尺寸长度，另外，由于在靠近开口端形成的离开倾斜面的倾斜角度比靠近径向轴承部倾斜面形成得较小，故能防止在旋转驱动时润滑油向外部飞散的现象。
另外，也可以将径向轴承部与靠近径向轴承部倾斜面的连接部、靠近径向轴承部倾斜面与离开倾斜面的连接部、离开倾斜面与轴套端面的连接部的至少一部分形成坡度小的剖面形状，由此，能在制造轴套的切削工序等中防止连接部产生毛刺等现象，提高可靠性。
另外，由于在轴套的端面安装了将密封面部的开口部分进行覆盖的盖板，故能更可靠地防止润滑油向外部飞散的现象。
图1是本发明第1实施形态的流体轴承装置的剖面主视图。
图2是本发明第1实施形态的流体轴承装置的部分剖面主视图。
图3是本发明第2实施形态的流体轴承装置的部分剖面主视图。
图4是本发明第3实施形态的流体轴承装置的部分剖面主视图。
图5是本发明第4实施形态的流体轴承装置的部分剖面主视图。
图6是本发明第5实施形态的流体轴承装置的部分剖面主视图。
图7是本发明第6实施形态的流体轴承装置的部分剖面主视图。
图8是传统流体轴承装置的剖面主视图。
图9是该传统流体轴承装置的部分剖面主视图。
图10是另一传统流体轴承装置的部分剖面主视图。
图11是又一传统流体轴承装置的部分剖面主视图。
以下根据附图对本发明的实施形态进行说明。
另外，对图1～图6所示的本发明实施形态中的流体轴承装置用作为硬盘装置的主轴电机的情况进行描述，但不限于此。
如图1和图2概略地所示，本流体轴承装置，在中央部有插通孔的轴套1中，夹有规定间隙地插入安装着对磁盘进行固定的轮毂2且由主轴电机部3旋转驱动的轴4，在轴4与轴套1之间的间隙中充填着润滑油5。另外，在轴4的外周面与轴套1的内周面相互相对的面的至少一方形成有人字形等动压发生槽而构成径向轴承部6，包括该径向轴承部6的部位充填着润滑油5。另外，在该实施形态中，在轴4与轴套1之间的里侧部位与靠近开口部部位的2处分别设有径向轴承部6。
另外，在轴4的端部安装着比轴4直径粗的轴向推力法兰盘9，为与轴向推力法兰盘9的圆形平面部相对而配设有轴向推力板10并固定在轴套1中，在轴向推力法兰盘9与轴向推力板10之间的间隙中也充填着润滑油5。另外，在轴向推力法兰盘9与轴向推力板10的相对面上的至少一方的面上形成有动压发生槽而构成轴向推力轴承部12，另外，在与轴4的端部邻接的轴向推力法兰盘9的面和与该面相对的轴套1的面上的至少一方也形成有动压发生槽而构成轴向推力轴承部12。
并且，当轴4被主轴电机部3旋转驱动时，利用径向轴承部6和轴向推力轴承部12的动压发生槽的供油作用使润滑油5产生压力，在轴套1中以与轴4具有一定量的间隙的姿势构成旋转自如地支承轴4的状态。
另外，在轴套1的面对开口端7的内周部部位，以具有比径向轴承部6的部分大的间隙的状态形成有向外周侧开有缺口的密封面部8，在旋转驱动时，润滑油5也被积存在该密封面部8与轴4的外周面之间的间隙中。
尤其在本发明中，如图2所示，密封面部8由作为靠近径向轴承部6所形成的靠近径向轴承部倾斜面的第1倾斜面8a和作为在从该第1倾斜面8a离开径向轴承部6的一侧所形成的离开倾斜面的第2倾斜面8b构成。并且，使该密封面部8的第1倾斜面8a相对轴X的从径向轴承部6侧的倾斜角度α，比第2倾斜面8b相对轴X的从径向轴承部6侧的倾斜角度β(另外，在图2中，由于第2倾斜面8b与轴X的交叉部分在图外，故用相对与轴X平行的轴线的倾斜角度β来表示为同等的倾斜角)形成得较大。例如，将第1倾斜面8a的倾斜角度α作成比45度大的角度，将第2倾斜面8b的倾斜角度β作成比45度小的角度。另外，在该密封面部8中的第1倾斜面8a和第2倾斜面8b在轴套1的靠近开口端7的内周部的部位上分别形成沿全周没有凹凸部的圆锥梯形形状。另外，图2中的5a是润滑油5的液面，润滑油5被充填成与超过第1倾斜面8a至第2倾斜面8b之间接触那样的量。
采用该结构，由于将密封面部8由多个倾斜面8a、8b来构成，并由于将在密封面部8中的靠近径向轴承部6所形成的第1倾斜面8a的倾斜角度α形成得较大，例如，与将密封面部8全体由与第2倾斜面8b的倾斜角度β相同的倾斜角度的单一倾斜面构成的情况相比，能在密封面部8中保持足够量的润滑油5，即使因润滑油5的一部分蒸发等原因而使该量减少，积存在密封面部8中的润滑油5也能利用毛细管现象向径流入轴承部6侧，在径向轴承部6中能始终保持充满润滑油5的状态，能良好地保持轴承性能。另外，由于在密封面部8中为越向开口端7侧越宽的形状，故也有能使在高温时润滑油5热膨胀时的液面5a向开口端7侧移动(热膨胀后的润滑油5的体积部分向开口端7侧移动)的量减少的效果。而且，由于能使从密封面部8的开口端7的深度L、与将密封面部8全体用与第2倾斜面8b的倾斜角度β相同的倾斜角度的单一的倾斜面构成的情况相比较小，故由此能充分地获得径向轴承部6的尺寸长度并能获得高的旋转精度及足够的刚性。另外，由于与第1倾斜面8a相比，靠近开口端7所形成的第2倾斜面8b的倾斜角度β形成为较小，故在旋转驱动时，能将作用于润滑油5上的离心力抑制得较小而能防止润滑油5向外部飞散，能保持良好的可靠性。
另外，形成第1倾斜面8a的范围，根据所需的润滑油5的量可适当决定，但最好是在设有密封面部8的部位上能确保足够的油量，将其第2倾斜面8b侧连接部的从轴4外周面离开的径向尺寸D为径向轴承部6的部位的轴套1内周面离开轴4外周面之间的径向尺寸d的2倍以上。
另外，除了上述结构以外，如图3所示，在轴4的向外部露出的部位上所形成的剖面大致V字形的槽部4a上，也可以涂敷将润滑油5弹开的防油剂13，由此，即使在润滑油5的一部分在轴4的外周面上传递而要流出的场合，也能利用所述防油剂13将润滑油5弹开而防止向外部流出。另外，还可以在轴套1上的开口端7设有的端面ia上涂敷防油剂13，由此，即使从轴套1上的第2倾斜面8b向端面1a传递而要流出的场合，也能利用所述防油剂13将润滑油5弹开而防止向外部流出。
另外，在上述实施形态中，讲述了将密封面部8分割成第1倾斜面8a和第2倾斜面8b的情况，但不限于此，也可以用相对轴X的方向分割成3个以上的倾斜面来构成。例如，如图4所示，在比第2倾斜面8b更离开径向轴承部6的一侧，也可以将比第2倾斜面8b相对轴X的从径向轴承部6侧的倾斜角度β较大的倾斜角度γ的第3倾斜面8c形成为倒角形状。另外，在图4中，为了容易看清，用相对与轴X平行的轴线的倾斜角度γ来表示为第3倾斜面8c与轴X同等的倾斜角度γ。在该场合，轴套1上第2倾斜面8b与设有开口端7的端面1a，由于通过第3倾斜面8c比较坡度小地连接着，故在制造轴套1的切削工序等中，具有能将在连接部产生毛刺等的情况抑制成最小限度的优点。另外，如图2～图4所示，润滑油5，其液面5a被充填成与超过第1倾斜面8a至第2倾斜面8b接触那样的量。另外，也可以将密封面部8相对轴X进一步分割成4个以上，在这样的场合，某1个特定倾斜面相对轴的倾斜角度，只要比该特定倾斜面更离开径向轴承部侧所形成的至少1个离开倾斜面相对轴的倾斜角度形成得较大就可以，采用该结构，能获得与上述同样的作用效果。
可是，在轴套1与轴4之间注入润滑油5的场合，一般，将包括轴套1与轴4之间的空间减压至接近真空的状态，以将轴套1的开口端7配置成向上方的姿势从开口端7侧进行注入润滑油5，但如上所述，由于在密封面部8上较多地保持润滑油5并利用所有倾斜面8a、8b、8c(或倾斜面8a、8b)构成密封面部8，故具有能将润滑油5顺利地从密封面部8向径向轴承部6侧导入的优点。
另外，如图5所示，也可以将径向轴承部6与第1倾斜面8a的连接部8d及第1倾斜面8a与第2倾斜面8b的连接部8e、第2倾斜面8b与轴套端面1a的连接部8f等形成坡度小的剖面形状。
采用该结构，在制造轴套1的切削工序等中，能基本上可靠地防止在连接部8d、8e、8f上发生毛刺的情况。另外，还具有能将润滑油5更顺利地从密封面部8向径向轴承部6侧导入的优点。
另外，如图6所示，在轴套1的端面1a上，也可以安装将密封面部8的开口端7的部分覆盖的盖板14，采用该结构，能更可靠地防止润滑油5向外部飞散，由此，能提高可靠性。另外，在该场合，在与密封面部8附近的盖板14的下面也可以涂敷防油剂13，由此，也能防止润滑油5附着在盖板14的下面，进一步提高可靠性。
另外，在任一个实施形态中，密封面部8都利用第1倾斜面8a和第2倾斜面8b、或第1倾斜面8a、第2倾斜面8b和第3倾斜面8c，由于分别在轴套1上的靠近开口端7的内周部的部位上沿全周、即没有仅一部分的小的凹凸部分等地形成圆锥梯形形状，由此，在将润滑油5从密封面部8向径向轴承部6侧导入时，也不会因凹凸部等而阻碍流动，具有能更顺利地流入的优点。
另外，在上述实施形态中，都将轴套1的一方作成开口并将另一方关闭，并对构成仅轴4的一端侧突出的情况作了叙述，在该场合，密封面部8仅设在轴套1的单侧。但是，不限于此，例如，如图7所示(在该图7中仅表示具有流体轴承部分的情况)，也能应用于轴4的两端部从轴套1的两侧突出的结构，该场合，只要在轴套1的内周面上的两端的开口端7的附近内周面上分别形成有同样的多个倾斜面8a、8b等的密封面部8就可以。