JP2008051133A - Bearing unit and motor equipped therewith - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高速かつ高精度の回転が要求される小型モータの軸受として好適な軸受ユニットおよびモータに関する。 The present invention relates to a bearing unit and a motor suitable as a bearing for a small motor that requires high-speed and high-precision rotation.
磁気ディスクや光ディスクを駆動してこれらディスクに対して情報の読み書きを行うディスク駆動装置のディスクドライブモータや、レーザプリンタのポリゴンミラーを回転させるポリゴンミラーモータ、あるいはプロジェクタやパーソナルコンピュータ(PC)の冷却用ファンモータ等の、各種情報機器用モータは、高速かつ高精度の要求レベルが高く、それを実現するには、回転軸を支持する軸受の構造が多くを担っており、とりわけ動圧軸受は有効とされている。 For cooling disk drive motors of disk drive devices that drive magnetic disks and optical disks and read / write information on these disks, polygon mirror motors that rotate polygon mirrors of laser printers, or projectors and personal computers (PCs) Motors for various information devices, such as fan motors, require a high level of high speed and high accuracy. To achieve this, the structure of the bearing that supports the rotating shaft bears a lot, and hydrodynamic bearings are particularly effective. It is said that.
動圧軸受は、軸と軸受との間の微小隙間に潤滑油による油膜を形成し、その油膜を軸が回転することにより高圧化させて軸を高い剛性で支持する軸受であり、その動圧は、主に軸受に形成される凹所によって効果的に発生するようになされている。例えば磁気ディスク装置駆動装置のスピンドルモータでは、軸からラジアル荷重を受ける軸受の内周面にヘリングボーン状の動圧溝を、また、軸からスラスト荷重を受ける軸受の端面にスパイラル状の動圧溝を、それぞれ形成したものが知られている(特許文献1)。 A dynamic pressure bearing is a bearing that supports a shaft with high rigidity by forming an oil film with lubricating oil in a minute gap between the shaft and increasing the pressure of the oil film by rotating the shaft. Is effectively generated mainly by a recess formed in the bearing. For example, in a spindle motor of a magnetic disk drive device, a herringbone-shaped dynamic pressure groove is formed on the inner peripheral surface of a bearing that receives a radial load from the shaft, and a spiral-shaped dynamic pressure groove is formed on the end surface of the bearing that receives a thrust load from the shaft. Are respectively formed (Patent Document 1).
上記各種モータの軸受は、上記特許文献1に記載されるように、ハウジング内に軸受が収容、固着された軸受ユニットとして構成されたものが一般的である。そのような軸受ユニットでは、軸受の内部に潤滑油が充填されて上記動圧効果が発揮されるが、軸受ユニットからの潤滑油の漏洩は、油量損失による高速・高精度の軸受性能の低下や機器の汚染を招くので抑制されねばならない。上記特許文献1のモータにおいては、ハウジングの開口端部の外周面が、軸に固着されたロータ部材(シールブッシュ)の円筒壁面で覆われており、これらの間の円筒状の隙間を、ハウジングの開口端部に向かうにつれて次第に狭小となるように形成して、潤滑油が表面張力によってハウジングの開口方向に戻るいわゆるテーパシールが設けられている。
As described in
粘性シールの一種である上記テーパシールは、軸受内の潤滑油の内圧とシール部分の界面が受ける大気圧がバランスされることによりシール効果が発揮されて潤滑油の漏洩が抑えられるものであるが、温度上昇による潤滑油の体積膨張や、潤滑油に作用する遠心力等が大きくなった場合には、シール効果が低くなる。 The taper seal, which is a kind of viscous seal, has a sealing effect by balancing the internal pressure of the lubricating oil in the bearing and the atmospheric pressure received by the interface of the seal portion, thereby suppressing leakage of the lubricating oil. When the volume expansion of the lubricating oil due to the temperature rise or the centrifugal force acting on the lubricating oil becomes large, the sealing effect is lowered.
例えば、4200〜5400rpm程度の回転数で使用されるノート型PCのHDD(ハードディスクドライブ装置)のスピンドルモータではテーパシールは効果がある。ところが、光ディスクのドライブモータやPCの冷却ファン用モータのように10000rpm前後で使用されるモータ、あるいはポリゴンミラーモータのように30000rpm前後で使用される高速型モータでは、潤滑油に生じる遠心力によって潤滑油が飛散する状態で漏洩する場合があった。また、このように10000rpm以上の高速回転で使用されるモータでは軸受損失が増大するので、温度上昇により体積膨張した潤滑油が漏洩して飛散するおそれがあった。 For example, a taper seal is effective in a spindle motor of a notebook PC HDD (Hard Disk Drive Device) used at a rotational speed of about 4200-5400 rpm. However, in motors used at around 10,000 rpm, such as optical disk drive motors and PC cooling fan motors, or high-speed motors used at around 30000 rpm, such as polygon mirror motors, lubrication is caused by centrifugal force generated in the lubricating oil. There was a case where oil leaked in a scattered state. Further, in such a motor used at a high speed rotation of 10,000 rpm or more, bearing loss increases, so that there is a risk that the volume-expanded lubricating oil leaks and scatters due to the temperature rise.
また、軸受内に封入された潤滑油が蒸発によって消耗することは避けられないが、回転の高速化が進むに伴い、回転するロータで生じる空気の流れが潤滑油に当たることによって潤滑油が蒸発する現象が促進され、蒸発による潤滑油の消耗が加速されてしまう。 In addition, it is inevitable that the lubricating oil enclosed in the bearing is consumed by evaporation, but as the rotation speed increases, the lubricating oil evaporates due to the flow of air generated in the rotating rotor hitting the lubricating oil. The phenomenon is accelerated and the consumption of lubricating oil due to evaporation is accelerated.
よって本発明は、高速回転型のモータにおいて潤滑油の飛散や蒸発を抑えて潤滑油の量を常に確保し、回転精度が保持されて高いレベルで安定した軸受性能が発揮される軸受ユニットおよびモータを提供することを目的としている。 Accordingly, the present invention provides a bearing unit and a motor that can always ensure the amount of lubricating oil by suppressing scattering and evaporation of the lubricating oil in a high-speed rotating motor, and that can maintain a high level of stable bearing performance while maintaining rotational accuracy. The purpose is to provide.
本発明の軸受ユニットは、有底円筒状のハウジングと、軸孔を有する円筒状で、該軸孔の内周面に動圧凹所が形成され、ハウジング内に収容されて固着される動圧軸受と、この動圧軸受の軸孔に挿入されて、該動圧軸受により回転自在に支持される軸と、この軸の、動圧軸受からの突出端部に固定され、ハウジングの開口側端部を覆い、該開口側端部の外周面との間に隙間を隔てた状態で囲繞する円筒状のハウジング囲繞部を有する回転部材とを備え、軸孔内に潤滑油が封入される軸受ユニットにおいて、回転部材におけるハウジング囲繞部の、ハウジングの開口側端部の外周面に対向する内周面に、周方向に延在する貯油溝が形成されていることを特徴としている。 The bearing unit of the present invention has a bottomed cylindrical housing and a cylindrical shape having a shaft hole. A dynamic pressure recess is formed on the inner peripheral surface of the shaft hole, and the dynamic pressure is accommodated and fixed in the housing. A bearing, a shaft inserted into a shaft hole of the dynamic pressure bearing and rotatably supported by the dynamic pressure bearing, and a fixed end of the shaft protruding from the dynamic pressure bearing; And a rotary member having a cylindrical housing surrounding portion that surrounds the opening side end portion and is surrounded by a gap with the outer peripheral surface of the opening side end portion, and a bearing unit in which lubricating oil is sealed in a shaft hole In the present invention, an oil storage groove extending in the circumferential direction is formed on the inner peripheral surface of the housing surrounding portion of the rotating member that faces the outer peripheral surface of the end portion on the opening side of the housing.
本発明の軸受ユニットでは、動圧軸受に封入された潤滑油が軸と動圧軸受との間に油膜として形成され、軸は動圧軸受に非接触の状態で回転が支持される。動圧軸受の動圧凹所に充満する潤滑油は軸の回転に伴い高圧化して動圧作用が起こり、軸は高い剛性で支持される。 In the bearing unit of the present invention, the lubricating oil sealed in the hydrodynamic bearing is formed as an oil film between the shaft and the hydrodynamic bearing, and the shaft is supported for rotation in a non-contact state with the hydrodynamic bearing. The lubricating oil filling the dynamic pressure recess of the dynamic pressure bearing is increased in pressure with the rotation of the shaft, causing a dynamic pressure action, and the shaft is supported with high rigidity.
この運転状態で、軸の高速回転によって体積膨張が生じたり、遠心力が高まったりすることによって潤滑油が動圧軸受の軸孔から溢れた出た場合、その溢れ出た潤滑油は、回転部材と、動圧軸受の開口側の端面およびハウジングの開口側の端面との間の隙間から、ハウジングの開口端部の外周面と、回転部材のハウジング囲繞部の内周面との間の隙間に至る。この隙間が、従来ではハウジングの開口側に向かうにつれて狭小となるテーパ状に形成されたテーパシール構造であったが、本発明は、回転部材のハウジング囲繞部の内周面に形成された貯油溝に、回転部材の遠心作用によって潤滑油が集中的に入り込み、潤滑油がハウジング囲繞部の開口側に流動しにくくなる。これによって潤滑油の飛散や漏洩が効果的に抑制される。 In this operating state, if the lubricating oil overflows from the shaft hole of the hydrodynamic bearing due to volume expansion caused by high-speed rotation of the shaft or increased centrifugal force, the overflowing lubricating oil Between the outer peripheral surface of the opening end of the housing and the inner peripheral surface of the housing surrounding portion of the rotating member from the gap between the end surface on the opening side of the hydrodynamic bearing and the end surface on the opening side of the housing. It reaches. Conventionally, the gap is a tapered seal structure formed in a tapered shape that becomes narrower toward the opening side of the housing. However, the present invention provides an oil storage groove formed on the inner peripheral surface of the housing surrounding portion of the rotating member. In addition, the lubricating oil intensively enters due to the centrifugal action of the rotating member, and the lubricating oil does not easily flow to the opening side of the housing surrounding portion. This effectively suppresses scattering and leakage of the lubricating oil.
また、潤滑油の漏洩防止を図るシール部分をハウジングの外周側に設けているため、ハウジングの内周側にシール部分を設けた場合に比べると軸受の有効長さを大きくとることができる。このため軸受剛性が向上し、回転精度が高く薄型化に有効な軸受ユニットを提供することができる。 Further, since the seal portion for preventing leakage of the lubricating oil is provided on the outer peripheral side of the housing, the effective length of the bearing can be increased as compared with the case where the seal portion is provided on the inner peripheral side of the housing. Therefore, it is possible to provide a bearing unit with improved bearing rigidity, high rotational accuracy, and effective for thinning.
本発明の軸受ユニットは、ハウジング囲繞部の貯油溝よりも該ハウジング囲繞部の開口側の内周面と、ハウジングの開口端部の外周面との間に形成される隙間が、貯油溝の深さよりも小さく設定され、その開口側の内周面に、貯油溝に連通するヘリカル溝が形成されている形態を含む。 In the bearing unit of the present invention, the gap formed between the inner peripheral surface on the opening side of the housing surrounding portion and the outer peripheral surface of the opening end portion of the housing with respect to the oil storing groove on the housing surrounding portion is the depth of the oil storing groove. It includes a configuration in which a helical groove that is set smaller than the inner diameter and that communicates with the oil storage groove is formed on the inner peripheral surface on the opening side.
この形態によると、ヘリカル溝で動圧効果が生じ、ハウジング囲繞部の開口端部において粘性シールが形成される。この粘性シールにより、回転部材の回転に伴って、貯油溝から漏れ出た潤滑油や蒸発した潤滑油の外部への流出がブロックされるとともに、潤滑油は貯油溝に戻され、潤滑油の漏洩や蒸発が抑えられる。このような作用は、ヘリカル溝を、ハウジング囲繞部の開口側から貯油溝に向かうにつれて回転部材の回転方向後方に延びる態様にすることにより生じさせることができる。 According to this configuration, a dynamic pressure effect is generated in the helical groove, and a viscous seal is formed at the open end of the housing surrounding portion. The viscous seal blocks the lubricant oil that has leaked from the oil storage groove and the evaporated lubricant oil to the outside as the rotating member rotates, and the lubricating oil is returned to the oil storage groove, causing leakage of the lubricating oil. And evaporation is suppressed. Such an action can be caused by making the helical groove extend rearward in the rotational direction of the rotating member as it goes from the opening side of the housing surrounding portion toward the oil storage groove.
また、本発明の軸受ユニットは、ハウジングの開口端部の外周面とハウジング囲繞部の内周面との間の隙間が、ハウジングの開口に向かうにつれて次第に狭小となるテーパ状に形成されている形態を含む。 Further, in the bearing unit of the present invention, the gap between the outer peripheral surface of the opening end portion of the housing and the inner peripheral surface of the housing surrounding portion is formed in a tapered shape that gradually narrows toward the opening of the housing. including.
この形態によれば、ハウジングの開口端部の外周面と、回転部材のハウジング囲繞部の内周面との間の隙間が従来のテーパシールを構成し、本発明の貯油溝による遠心シールと相まって潤滑油の漏洩抑制効果が増大する。テーパシールによって主に軸の静止時および低速回転時に潤滑油の漏洩が抑えられ、遠心シールによって軸の高速回転時に潤滑油の飛散が抑えられる。したがって、停止時から高速回転時の全域にわたって潤滑油の漏洩抑制がなされる。 According to this aspect, the gap between the outer peripheral surface of the opening end portion of the housing and the inner peripheral surface of the housing surrounding portion of the rotating member constitutes a conventional taper seal, coupled with the centrifugal seal by the oil storage groove of the present invention. The effect of suppressing leakage of lubricating oil is increased. The taper seal mainly suppresses leakage of the lubricating oil when the shaft is stationary and when the shaft rotates at a low speed, and the centrifugal seal suppresses scattering of the lubricating oil when the shaft is rotated at a high speed. Therefore, the leakage of the lubricating oil is suppressed over the entire area from the stop to the high speed rotation.
上記テーパシールの形態としては、貯油溝を境にテーパシールが2段階に分かれて形成されていてもよい。すなわち、ハウジングの開口端部の外周面とハウジング囲繞部の内周面との間の隙間における、貯油溝よりハウジング囲繞部の開口側の隙間と、反開口側の隙間が、それぞれ個別に、ハウジングの開口に向かうにつれて次第に狭小となるテーパ状に形成されている形態である。 As a form of the taper seal, the taper seal may be formed in two stages with the oil storage groove as a boundary. That is, in the gap between the outer peripheral surface of the opening end portion of the housing and the inner peripheral surface of the housing surrounding portion, the clearance on the opening side of the housing surrounding portion from the oil storage groove and the clearance on the non-opening side are individually It is the form currently formed in the taper shape which becomes narrow gradually as it goes to this opening.
本発明の軸受ユニットは、前述の各種モータの軸受として好適に用いられ、本発明はそのようなモータ、すなわち本発明の軸受ユニットを具備するモータも本発明とされる。 The bearing unit of the present invention is preferably used as a bearing for the various motors described above, and the present invention also includes such a motor, that is, a motor including the bearing unit of the present invention.
本発明によれば、回転部材のハウジング囲繞部の内周面に形成された貯油溝に、回転部材の遠心作用によって潤滑油が集中的に入り込み、潤滑油がハウジング囲繞部の開口側に流動しにくくなる作用により、動圧軸受に封入した潤滑油の飛散や漏洩が効果的に抑制されるといった効果を奏する。 According to the present invention, the lubricating oil intensively enters the oil storage groove formed on the inner peripheral surface of the housing surrounding portion of the rotating member by the centrifugal action of the rotating member, and the lubricating oil flows to the opening side of the housing surrounding portion. Due to the difficulty, the scattering and leakage of the lubricating oil enclosed in the hydrodynamic bearing is effectively suppressed.
以下、図面を参照して本発明をレーザスキャナ用ポリゴンミラーモータに適用した一実施形態を説明する。
[1]モータの構成
図1は、外径φ40mm前後のポリゴンミラーMを回転させる一実施形態のモータ1を示している。符号2は、中心に図1で上方に突出する円筒状のホルダ部2aを有するケースである。ホルダ部2a内には、軸受ユニット3が組み込まれており、ホルダ部2aの外周部には、該モータ1を回転させるモータ部4が設けられている。
An embodiment in which the present invention is applied to a polygon mirror motor for a laser scanner will be described below with reference to the drawings.
[1] Configuration of Motor FIG. 1 shows a
軸受ユニット3は、図1で上方に開口する有底円筒状のハウジング10と、ハウジング10に収容された動圧軸受20とを備えている。ハウジング10は、外径φ8mm前後、高さ8mm前後の円筒体11と、円筒体11の下端面に形成された座ぐり状の段部11aに嵌合されて円筒体11の下側開口を塞ぐ円盤状のプレート12とから構成されている。プレート12は、溶接や接着等の手段で円筒体11に固着されている。動圧軸受20は、ハウジング10の円筒体11内に圧入されて固着されている。動圧軸受20は、円筒体11に溶接や接着等の手段によって固着される場合もある。
The
また、軸受ユニット3は、ポリゴンミラーMを支持しモータ部4によって回転させられるハブ(回転部材)30と、ハブ30の回転中心となる軸40とを備えている。軸40は、径がφ3〜φ5mm前後のストレートな円柱体であり、動圧軸受20の軸孔21に図中上から挿入され、動圧軸受20に回転自在に支持されている。軸40はハウジング10から上方に突出しており、その突出端部41に、ハブ30が同心状に固定されている。ハブ30は、中心の孔31に軸40の突出端部41が圧入または溶接や接着等によって固着されることにより、軸40と一体化している。
In addition, the
ポリゴンミラーMは、ハブ30の上面に形成された段部32に締まり嵌めの状態で嵌め込まれることにより、ハブ30に一体に固定されている。また、ハブ30の下面であって孔31の周囲には円筒状の凹所(ハウジング囲繞部)33が形成されており、この凹所33に、ハウジング10の円筒体11が隙間嵌めの状態で嵌め込まれている。凹所33の下端側(開口側)の周囲には、下方に突出する環状凸部34が形成されている。
The polygon mirror M is integrally fixed to the
図2に示すように、凹所33の内周面35は、ハウジング10の開口側端部の外周面13との間に隙間(例えば0.01〜0.03mm)14を隔てた状態で、その外周面13を囲繞して対向している。そしてこの凹所33の内周面35の、上下方向のほぼ中間部分に、周方向に沿って延びる貯油溝36が、全周にわたって形成されている。この貯油溝36は断面半円弧状であり、例えば、幅0.3mm前後、最深部分の深さ0.1mmといった寸法を有している。環状凸部34は、貯油溝36よりも下方に形成されている。環状凸部34側の内周面35とハウジング10の外周面13との間の隙間14は、上述のように例えば0.01〜0.03mmであり、貯油溝36の深さよりも小さく設定されている。
As shown in FIG. 2, the inner
図1に示すように、ハブ30の外周部には、ケース2側に垂下する円筒部37が形成されている。この円筒部37の内周面とケース2のホルダ部2aの外周面とは互いに対向しており、これら対向面のケース2側には、コイル51が巻かれた回転磁界発生用のステータ52が固着され、ハブ30側には、モータマグネット53が固着されている。これらステータ52およびモータマグネット53により、モータ部4が構成されている。
As shown in FIG. 1, a
ハウジング10、動圧軸受20、軸40およびハブ30からなる軸受ユニット3は、ハウジング10の円筒体11がケース2のホルダ部2a内に圧入または溶接や接着等によって固着されることにより、ケース2に組み込まれている。このようにして軸受ユニット3がケース2に組み込まれた状態で、軸受ユニット3の上端面(ハウジング10と動圧軸受20の上端面)に対してハブ30の下面が微小隙間を隔てて対向している。
The
図2に示すように、軸受ユニット3の上端面とハブ30の下面との間の隙間は、動圧軸受20側の方が小さく、軸40のスラスト荷重は、主に動圧軸受20の上端面20aで受けられる。また、軸40のラジアル荷重は動圧軸受20の内周面22で受けられる。動圧軸受20の軸孔21には潤滑油Lが封入され、その潤滑油Lは、動圧軸受20と軸40との間の微小隙間から、動圧軸受20の上端面20aとハブ30の下面との間の微小隙間にわたって充満し、油膜を形成する。
As shown in FIG. 2, the gap between the upper end surface of the
次に、動圧軸受20の動圧構造について説明する。
動圧軸受20の内周面22には、図3に示すように、断面が半円弧状で、両端面間にわたり軸方向に沿って真っ直ぐに延びる複数(この場合5)の分離溝23が、周方向に等間隔をおいて形成されている。そして、内周面22の各分離溝23の間には、動圧軸受20の外径の軸心Pに対して偏心し、矢印Rで示す軸40の回転方向に向かうにつれて内周側に縮径していく形状の円弧面(動圧凹所)24が形成されている。すなわち、これら円弧面24は動圧軸受20の外径と非同心であり、各円弧面24の中心は、軸心Pの周囲に、この軸心Pと同心的で周方向に等間隔をおいて存在する。
Next, the dynamic pressure structure of the dynamic pressure bearing 20 will be described.
As shown in FIG. 3, the inner
このような円弧面24の形状により、円弧面24と軸40の外周面との間の微小隙間は、軸40の回転方向に向かうにしたがって次第に狭小となる断面クサビ状に形成される。この場合、分離溝23の幅は、図3に示す軸受20の軸心Pを中心とした周方向への角度θで8〜20°に相当する長さとされている。また、その最大深さは、0.05〜0.15mmとされている。
Due to the shape of the
一方、動圧軸受20の上端面20aには、図4に示すように、軸40の回転方向Rに向かうにしたがって内周側に湾曲しながら延びる複数(この場合12)のスパイラル溝25が、周方向に等間隔をおいて形成されている。これらスパイラル溝25の外周側の端部は外周側の縁に開口しているが、内周側の端部は内周側の縁に開口しておらず閉塞している。スパイラル溝25は、最大深さが8〜15μmとされている。
On the other hand, on the
動圧軸受20は、原料粉末を圧縮成形した成形体を焼結した焼結体からなるものとすれば、分離溝23、円弧面24およびスパイラル溝25を、成形加工または塑性加工により高い寸法精度をもって、かつ低コストで形成することができるため好ましい。ただし焼結軸受は動圧の低下をもたらす気孔を有するため、内周面を封孔するなどして動圧を確保する必要がある。
If the
[2]モータの動作ならびに作用効果
上記モータ1によれば、コイル51に所定の電流を供給するとステータ52から電流磁界が発生し、この電流磁界とモータマグネット53との間に発生する電磁相互作用により、ハブ30が軸40を中心として回転し、ポリゴンミラーMが回転する。このようなモータ1の回転中においては、軸40のラジアル荷重は動圧軸受20の内周面22で受けられ、軸40のスラスト荷重は動圧軸受20の上端面20aで受けられる。
[2] Operation and Effect of Motor According to the
モータ1の回転中における動圧軸受20の作用を詳述すると、軸孔21に挿入された軸40が、図3および図4に示す矢印R方向に回転すると、各分離溝23に貯留する潤滑油が、効率よく軸40に巻き込まれて円弧面24と軸40との間のクサビ状の微小隙間に侵入し、油膜を形成する。この微小隙間に入っていく潤滑油は、微小隙間の狭小側に流動することにより、クサビ効果が生じて高圧となり、高いラジアル動圧が発生する。このように油膜が高圧化する部分は、円弧面24に応じて周方向に等間隔をおいて発生し、これによって軸40のラジアル荷重は、バランスよく、かつ高い剛性をもって支持される。
The action of the
一方、動圧軸受20の上端面20aとハブ30との間の潤滑油は、動圧軸受20のスパイラル溝25内にも貯留している。スパイラル溝25に貯留する潤滑油は、軸40の回転によってスパイラル溝25の外周側から内周側に向かって流動し、スパイラル溝25の内周側の端部で最も高圧化するスラスト動圧が発生する。ハブ30はそのスラスト動圧を受けて僅かに浮上した状態となり、これによってスラスト荷重がバランスよく、かつ高い剛性をもって支持される。
On the other hand, the lubricating oil between the upper end surface 20 a of the dynamic pressure bearing 20 and the
さて、このようにしてラジアル側とスラスト側で動圧を発生させる潤滑油は、粘性摩擦によって温度上昇して体積膨張する。体積膨張分の潤滑油は、ハブ30の凹所33の内周面35とハウジング10の開口端部の外周面13との間の隙間14に流動し、この隙間14で貯留される。ところが、軸40が、例えば30000rpm前後で高速回転すると、従来では、潤滑油の体積膨張がさらに増大し、遠心力によって隙間14から溢れて飛散したり、さらなる温度上昇によって潤滑油に蒸発が生じ、蒸発油がハブ30の回転で生じる空気の流れで隙間14から引き出されて飛散するといったように、隙間14から潤滑油が漏洩することが起こる場合があった。ところが本実施形態では、隙間14内の潤滑油は遠心力によって貯油溝36に集中的に入り込み、潤滑油が凹所33の開口側(下側)に流動しにくくなる。その結果、凹所33の開口からの潤滑油の漏洩が抑制される遠心シール効果が発揮される。
The lubricating oil that generates dynamic pressure on the radial side and the thrust side in this way rises in temperature due to viscous friction and expands in volume. Lubricating oil for volume expansion flows into the
[3]他の実施形態
次に、上記実施形態を基本構成とした本発明の他の実施形態を説明する。
(a)ヘリカル溝を付加したシール構造
図5に示す軸受ユニット3においては、図6に示すように、凹所33の内周面35であって、貯油溝36よりも凹所33の開口側に、周方向に対して所定角度(例えば30°前後)で傾斜する複数のヘリカル溝38が、周方向に等間隔をおいて形成されている。これらヘリカル溝38は、凹所33の下側への開口縁から貯油溝36にわたって連通して形成されている。また、傾斜の方向は、下側の開口縁から貯油溝36に向かうにつれて、矢印Rで示すハブ30の回転方向の後方に延びる方向となっている。
[3] Other Embodiments Next, another embodiment of the present invention based on the above embodiment will be described.
(A) Seal structure with added helical groove In the
この形態によると、ヘリカル溝38で動圧効果が生じ、凹所33の開口端部において粘性シールが形成される。貯油溝36から潤滑油の一部が漏れ出た場合、貯油溝36はヘリカル溝38に入り込み、その潤滑油は、ハブ30が回転することによって貯油溝36方向に戻され(矢印で示す)、下方には流動しにくく、これによって潤滑油の流出がブロックされる。
According to this configuration, a dynamic pressure effect is generated in the
(b)テーパシールを付加したシール構造
図7に示す形態は、図5の構成において、ハブ30の凹所33の内周面35とハウジング10の開口端部の外周面13との間の隙間14が、ハウジング10の開口方向である上方に向かうにつれて次第に狭小となるテーパ状に形成されている。この場合は、凹所33の内周面35が、凹所33の開口側(下側)に向かうにつれて次第に拡径する円錐状に形成されていることにより、隙間14がテーパ状に形成されている。テーパ角度は、軸方向に対して例えば10°前後とされる。隙間14をテーパ状とするには、ハウジング10の外周面35を、ハウジング10の開口側(上側)に向かうにつれて拡径する円錐状に形成することによっても可能である。
(B) Seal structure with taper seal The form shown in FIG. 7 is a gap between the inner
この形態は、ハウジング10の開口端部の外周面13と、ハブ30の凹所33の内周面35との間の隙間が従来のテーパシール(粘性シール)を構成しており、貯油溝36から出ようとする潤滑油は、表面張力によって隙間14の狭い側、すなわち上方のハウジング10の開口側に引き寄せられる。したがって、貯油溝36による遠心シールと相まって潤滑油の漏洩抑制効果が増大する。テーパシールによって主に軸40の静止時および低速回転時に潤滑油の漏洩が抑えられ、遠心シールによって軸40の高速回転時に潤滑油の飛散が抑えられる。したがって、停止時から高速回転時の全域にわたって潤滑油の漏洩が抑制される。
In this embodiment, the gap between the outer
(c)2段階テーパシール
図8は、ハブ30の凹所33の内周面35とハウジング10の開口端部の外周面13との間の隙間14が、貯油溝36を境にして、上下個別に、ハウジング10の開口に向かうにつれて次第に狭小となるテーパ状に形成されている。この場合は、内周面35の貯油溝36よりも上側の内周面35aと、内周面35の貯油溝36よりも下側の内周面35bとが、それぞれ上方に向かうにつれて次第に狭小となるテーパ状に形成されており、各内周面35a,35bが面するテーパ状の隙間14a,14bにおいて、表面張力によって潤滑油が上方に戻されるテーパシール効果がそれぞれ発揮される。なお、ここでは内周面35に上記ヘリカル溝38は形成されていない。
(C) Two-stage taper seal FIG. 8 shows that the
この形態によれば、ヘリカル溝38の代わりに、凹所33の開口側(貯油溝36の下側)にテーパシールが設けられた構成となっており、図7のものと同様に、貯油溝36による高速回転時の遠心シールと、2段階のテーパシールによる静止時および低速回転時においての潤滑油漏洩の抑制が図られる。
According to this embodiment, instead of the
3…軸受ユニット
10…ハウジング
13…ハウジングの外周面
14,14a、14b…隙間
20…動圧軸受
21…軸孔
24…円弧面(動圧凹所)
25…スパイラル溝
30…ハブ(回転部材)
33…凹所(ハウジング囲繞部)
35…凹所の内周面(ハウジング囲繞部の内周面)
36…貯油溝
38…ヘリカル溝
40…軸
41…軸の突出端部
L…潤滑油
M…ポリゴンミラーモータ
DESCRIPTION OF
25 ...
33 ... recess (housing for housing)
35 ... Inner peripheral surface of recess (inner peripheral surface of housing enclosure)
36 ...
Claims (5)
軸孔を有する円筒状で、該軸孔の内周面に動圧凹所が形成され、前記ハウジング内に収容されて固着される動圧軸受と、
この動圧軸受の前記軸孔に挿入されて、該動圧軸受により回転自在に支持される軸と、
この軸の、前記動圧軸受からの突出端部に固定され、前記ハウジングの開口側端部を覆い、該開口側端部の外周面との間に隙間を隔てた状態で囲繞する円筒状のハウジング囲繞部を有する回転部材とを備え、
前記軸孔内に潤滑油が封入される軸受ユニットにおいて、
前記回転部材における前記ハウジング囲繞部の、前記ハウジングの開口側端部の外周面に対向する内周面に、周方向に延在する貯油溝が形成されていることを特徴とする軸受ユニット。 A bottomed cylindrical housing;
A dynamic pressure bearing having a cylindrical shape having a shaft hole, in which a dynamic pressure recess is formed on an inner peripheral surface of the shaft hole, and is housed and fixed in the housing;
A shaft inserted into the shaft hole of the fluid dynamic bearing and rotatably supported by the fluid dynamic bearing;
A cylindrical shape that is fixed to the projecting end portion of the shaft from the hydrodynamic bearing, covers the opening side end portion of the housing, and surrounds the outer peripheral surface of the opening side end portion with a gap therebetween. A rotating member having a housing surrounding portion,
In the bearing unit in which lubricating oil is sealed in the shaft hole,
An oil storage groove extending in a circumferential direction is formed on an inner peripheral surface of the housing surrounding portion of the rotating member facing an outer peripheral surface of an opening side end portion of the housing.
それぞれ個別に、ハウジングの開口に向かうにつれて次第に狭小となるテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の軸受ユニット。 In the gap between the outer peripheral surface of the opening end portion of the housing and the inner peripheral surface of the housing surrounding portion, a clearance on the opening side of the housing surrounding portion from the oil storage groove, and a clearance on the opposite opening side,
3. The bearing unit according to claim 1, wherein each of the bearing units is formed in a tapered shape that gradually narrows toward an opening of the housing. 4.
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-
2006
- 2006-08-22 JP JP2006225161A patent/JP2008051133A/en active Pending
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