專利名稱：動(dòng)壓流體軸承裝置及具有動(dòng)壓流體軸承裝置的小型電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種例如2.5英寸以下的HDD用電動(dòng)機(jī)等小型薄型電動(dòng)機(jī)所使用的動(dòng)壓流體軸承裝置及具有動(dòng)壓流體軸承裝置的小型薄型電動(dòng)機(jī)。
(2)背景技術(shù)近年來(lái)，隨著HDD向AV產(chǎn)品和家電產(chǎn)品的擴(kuò)展，主軸電動(dòng)機(jī)越來(lái)越追求小型化、薄型化、高精度化、長(zhǎng)壽命化。圖10表示所述主軸電動(dòng)機(jī)的構(gòu)成。在基座51上設(shè)置有具有軸承孔的軸套52。在該軸承孔中插入有軸53。在軸53的上端部設(shè)置有承受盤片65的輪轂54以及用于將盤片65保持在輪轂54上的夾具55。該夾具55通過將夾具螺釘56擰入形成在軸53上的螺孔57(內(nèi)螺紋)中從而固接在軸53上。
軸53包括本體軸部53a；形成在本體軸部53a上端的前端軸部53b；以及形成在本體軸部53a下端的止推凸緣部53c。所述前端軸部53b的直徑比本體軸部53a的直徑小。所述前端軸部53b嵌入輪轂54中。
所述止推凸緣部53c的直徑比本體軸部53a的直徑大。在所述輪轂54上設(shè)置有磁體66。卷繞有線圈的定子67與磁體66的內(nèi)周側(cè)相向地設(shè)置在基座51上。
為了實(shí)現(xiàn)所述主軸電動(dòng)機(jī)的高精度化和長(zhǎng)壽命化，軸承采用具有下述結(jié)構(gòu)的動(dòng)壓流體軸承。
即，在軸套52的下端部設(shè)置有止推板58，用于承受作用在軸53上的推力載荷。
在軸53的本體軸部53a外周面和軸套52內(nèi)周面之間形成有間隙60a。在止推凸緣部53c外周面和軸套52內(nèi)周面之間形成間隙60b。在止推凸緣部53c上表面和與該面相向的軸套52下部面之間形成有間隙60c。在止推凸緣部53c下表面和止推板58上表面之間形成有間隙60d。在這些各間隙60a～60d中充填有作為工作流體的工作油61。
在軸套52的內(nèi)周面上，在軸心68的方向(上下方向)上設(shè)置有一對(duì)徑向軸承部62a、62b。在各徑向軸承部62a、62b上形成有動(dòng)壓產(chǎn)生用槽。
在止推板58的上表面設(shè)置有主推力軸承部63。在主推力軸承部63上形成有動(dòng)壓產(chǎn)生用槽。
在止推凸緣部53c的上表面設(shè)置有副推力軸承部64。在副推力軸承部64上形成有動(dòng)壓產(chǎn)生用槽。
設(shè)置在止推板58上表面的主推力軸承部63的動(dòng)壓產(chǎn)生用槽也可以設(shè)置在止推凸緣部53c的下表面。
在該種構(gòu)成中，當(dāng)對(duì)線圈通電時(shí)，則在定子67上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，隨之安裝有磁體66的輪轂54旋轉(zhuǎn)，從而保持在輪轂54上的盤片65旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，固定在輪轂54上的軸53旋轉(zhuǎn)，通過各軸承部62a、62b、63、64產(chǎn)生動(dòng)壓，由徑向軸承部62a、62b支承徑向載荷，由主推力軸承部63和副推力軸承部64支承推力載荷。
但是，在前面所述的現(xiàn)有技術(shù)中，隨著主軸電動(dòng)機(jī)的小型化，軸53的外徑減小，軸53的本體軸部53a外周面和螺孔57的徑向壁厚t變薄。因此，在將夾具螺釘56旋入螺孔57時(shí)，如圖11的實(shí)線所示，軸53的上部會(huì)向徑向外側(cè)(外徑方向)鼓出變形，使得所述間隙60a的上部比下部在徑向縮小變窄。其結(jié)果是，徑向軸承部62a的產(chǎn)生動(dòng)壓變大，通過間隙60a、60b、60c，間隙60d附近的壓力上升，造成軸53過度上浮(過上浮)這樣的不良影響。
在圖10、圖11中，示出了采用動(dòng)壓流體軸承的主軸電動(dòng)機(jī)，但在日本專利特開2000-125506號(hào)公報(bào)中，如圖12所示，具有取代動(dòng)壓流體軸承，而采用上下一對(duì)的滾珠軸承71、72的主軸電動(dòng)機(jī)。這樣的話，則在軸73的上端部分形成有固定夾具74的螺孔75。當(dāng)軸73的外周面和螺孔75的徑向壁厚為t、螺孔75的螺紋溝直徑(日文谷徑)為D0時(shí)，則尺寸設(shè)定成滿足下式(1)。
t≥D0/2式(1)由于滿足上述式(1)，則能以將螺釘76擰入螺孔75時(shí)的應(yīng)力來(lái)防止上部的滾珠軸承71的內(nèi)環(huán)變形。
但是，在圖12所示的主軸電動(dòng)機(jī)中，當(dāng)要滿足上述式(1)時(shí)，則會(huì)使軸73的外徑大型化(變大)，存在阻礙主軸電動(dòng)機(jī)的小型化的問題。
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種可防止將螺釘擰入螺孔時(shí)的軸變形帶來(lái)的不良影響、促進(jìn)小型化的動(dòng)壓流體軸承裝置及具有動(dòng)壓流體軸承裝置的小型電動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明的動(dòng)壓流體軸承裝置，在形成在軸套上的軸承孔中插入有軸，所述軸套和軸中的任一個(gè)被固定，另一個(gè)可自由旋轉(zhuǎn)，其特征在于，在所述軸上從軸的一端部沿軸心方向越過軸套的開口一端部向另一端側(cè)形成有用于固接其他構(gòu)件的螺孔；在所述軸套的內(nèi)周面和軸的外周面之間的間隙中充填有工作流體；在所述軸套的內(nèi)周面和軸的外周面中的至少一個(gè)上設(shè)置徑向軸承部，形成動(dòng)壓產(chǎn)生用槽；至少在從軸套的開口一端部到擰入所述螺孔的螺釘前端部為止的規(guī)定范圍內(nèi)的軸套內(nèi)徑與比所述規(guī)定范圍更靠近另一端側(cè)的范圍內(nèi)的軸套內(nèi)徑相比，前者大于后者，兩者相差的量為軸的徑向變形估計(jì)量。
采用這種構(gòu)成的話，當(dāng)在軸上固接其他構(gòu)件時(shí)，由于將螺釘擰入軸的螺孔中，則軸的一端部向徑向外側(cè)(外徑方向)鼓出變形。對(duì)此，軸套的內(nèi)徑形成為在至少?gòu)妮S套的開口一端部開始的所述規(guī)定范圍內(nèi)，加大估計(jì)所述軸變形的變形估計(jì)量。因此，即使軸變形，也可防止在規(guī)定范圍內(nèi)的軸套內(nèi)周面和軸外周面間的間隙在徑向縮小變窄，可將軸套內(nèi)周面和軸外周面間的間隙維持在適當(dāng)?shù)拇笮?。由此，可防止軸變形帶來(lái)的不良影響。并且，可減薄軸的外周面與螺孔在徑向的壁厚，從而可減小軸的外徑，促進(jìn)小型化。
本發(fā)明的動(dòng)壓流體軸承裝置，其特征在于，徑向軸承部在軸的軸心方向上設(shè)置有多個(gè)；擰入螺孔的螺釘?shù)那岸瞬肯蛭挥谝欢藗?cè)的徑向軸承部的形成范圍內(nèi)突入；規(guī)定范圍相當(dāng)于涵蓋從軸套開口一端部到位于所述一端側(cè)的徑向軸承部的范圍。
本發(fā)明的動(dòng)壓流體軸承裝置，其特征在于，軸套的軸承孔在規(guī)定范圍內(nèi)形成為直線狀。
本發(fā)明的動(dòng)壓流體軸承裝置，其特征在于，軸套的軸承孔在規(guī)定范圍內(nèi)形成為圓筒度在0.5μm以內(nèi)。
本發(fā)明的動(dòng)壓流體軸承裝置，其特征在于，軸套的軸承孔在規(guī)定范圍內(nèi)形成為越接近開口一端部直徑越大的圓錐狀。
本發(fā)明的動(dòng)壓流體軸承裝置，其特征在于，軸可相對(duì)固定在基座上的軸套自由旋轉(zhuǎn)；在軸套的另一端部上設(shè)置有與軸的另一端面相向的止推板；所述軸套內(nèi)周面和軸外周面間的間隙與所述軸另一端面和止推板間的間隙連通；這些間隙中充填有工作流體；在所述軸的另一端面和止推板中的至少一個(gè)上設(shè)置推力軸承部，形成動(dòng)壓產(chǎn)生用槽。
采用這種構(gòu)成的話，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，推力載荷由推力軸承部支承。并且，即使將螺釘擰入軸的螺孔中，軸的一端部向徑向外側(cè)鼓出變形，也可防止在規(guī)定范圍內(nèi)的軸套內(nèi)周面和軸外周面間的間隙在徑向縮小變窄。由此，可將軸套內(nèi)周面和軸外周面間的間隙維持在適當(dāng)?shù)拇笮　Ｒ虼?，徑向軸承部的產(chǎn)生動(dòng)壓不會(huì)變大，不會(huì)通過軸套內(nèi)周面和軸外周面間的間隙使軸的另一端面和止推板間的間隙附近的壓力上升。由此，防止軸過度上浮(過上浮)這樣的不良影響。
本發(fā)明的小型電動(dòng)機(jī)，其特征在于，具有所述動(dòng)壓流體軸承裝置。
采用這種構(gòu)成的話，則可促進(jìn)電動(dòng)機(jī)的小型化。
本發(fā)明的動(dòng)壓流體軸承裝置，在形成在軸套上的軸承孔中插入有軸，所述軸套和軸中的任一個(gè)被固定，另一個(gè)可自由旋轉(zhuǎn)，其特征在于，在所述軸上從軸的一端部沿軸心方向越過軸套的開口一端部向另一端側(cè)形成有用于固接其他構(gòu)件的螺孔；在所述軸套的內(nèi)周面和軸的外周面間的間隙中充填有工作流體；在所述軸套的內(nèi)周面和軸的外周面中的至少一個(gè)上設(shè)置徑向軸承部，形成動(dòng)壓產(chǎn)生用槽；至少在從與軸套的開口一端部相對(duì)的部分到擰入所述螺孔的螺釘前端部為止的規(guī)定范圍內(nèi)的軸外徑與比所述規(guī)定范圍更靠近另一端側(cè)的范圍內(nèi)的軸外徑相比，前者小于后者，兩者相差的量為軸的徑向變形估計(jì)量。
采用這種構(gòu)成的話，由于將螺釘擰入軸的螺孔中，軸的一端部向徑向外側(cè)鼓出變形。對(duì)此，軸的外徑形成為在至少?gòu)呐c軸套的開口一端部相對(duì)的部分開始的所述規(guī)定范圍內(nèi)，減小估計(jì)所述軸的變形的變形估計(jì)量。因此，即使軸變形，也可防止在規(guī)定范圍內(nèi)的軸套內(nèi)周面和軸外周面間的間隙在徑向縮小變窄，可將軸套內(nèi)周面和軸外周面間的間隙維持在適當(dāng)?shù)拇笮?。由此，可防止軸變形帶來(lái)的不良影響。并且，可減薄軸的外周面與螺孔在徑向的壁厚，從而可減小軸的外徑，促進(jìn)小型化。
本發(fā)明的動(dòng)壓流體軸承裝置，其特征在于，規(guī)定范圍相當(dāng)于與軸套的開口一端部相對(duì)的部分到擰入所述螺孔的螺釘前端部為止的長(zhǎng)度加上形成有所述螺孔的部分的軸的徑向壁厚的范圍。
本發(fā)明的動(dòng)壓流體軸承裝置，其特征在于，軸在規(guī)定范圍內(nèi)形成為直線狀。
本發(fā)明的動(dòng)壓流體軸承裝置，其特征在于，軸在規(guī)定范圍內(nèi)形成為圓筒度在0.5μm以內(nèi)。
本發(fā)明的動(dòng)壓流體軸承裝置，其特征在于，軸在規(guī)定范圍內(nèi)形成為越接近一端側(cè)直徑越小的圓錐狀。
本發(fā)明的動(dòng)壓流體軸承裝置，其特征在于，軸可相對(duì)固定在基座上的軸套自由旋轉(zhuǎn)；在軸套的另一端部上設(shè)置有與軸的另一端面相向的止推板；所述軸套內(nèi)周面和軸外周面的間隙與所述軸另一端面和止推板的間隙連通；這些間隙中充填有工作流體；在所述軸的另一端面和止推板中的至少一個(gè)上設(shè)置形成有動(dòng)壓產(chǎn)生用槽的推力軸承部。
采用這種構(gòu)成的話，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，推力載荷由推力軸承部支承。并且，即使將螺釘擰入軸的螺孔中，軸的一端部向徑向外側(cè)鼓出變形，也可防止在規(guī)定范圍內(nèi)的軸套內(nèi)周面和軸外周面的間隙在徑向縮小變窄。由此，可將軸套內(nèi)周面和軸外周面的間隙維持在適當(dāng)?shù)拇笮?。因此，徑向軸承部的產(chǎn)生動(dòng)壓不會(huì)變大，不會(huì)通過軸套內(nèi)周面和軸外周面的間隙使軸的另一端面和止推板的間隙附近的壓力上升。由此，防止軸過度上浮(過上浮)這樣的不良影響。
本發(fā)明的小型電動(dòng)機(jī)，其特征在于，具有所述動(dòng)壓流體軸承裝置。
采用這種構(gòu)成的話，則可促進(jìn)電動(dòng)機(jī)的小型化。
(4)


圖1是第1實(shí)施形態(tài)的電動(dòng)機(jī)的剖視圖。
圖2是所述電動(dòng)機(jī)的動(dòng)壓流體軸承裝置的放大剖視圖。
圖3是所述電動(dòng)機(jī)的軸的剖視圖，用實(shí)線表示未將夾具螺釘擰入軸中的狀態(tài)，假想線表示將夾具螺釘擰入軸中而軸變形的狀態(tài)。
圖4是所述電動(dòng)機(jī)的軸套的剖視圖。
圖5是所述電動(dòng)機(jī)的軸套內(nèi)周面和軸外周面的間隙的上部放大剖視圖。
圖6是第2實(shí)施形態(tài)的電動(dòng)機(jī)的軸套的剖視圖。
圖7是第3實(shí)施形態(tài)的電動(dòng)機(jī)的軸的剖視圖，用實(shí)線表示未將夾具螺釘擰入軸中的狀態(tài)，假想線表示將夾具螺釘擰入軸中而軸變形的狀態(tài)。
圖8是所述電動(dòng)機(jī)的軸套內(nèi)周面和軸外周面的間隙的上部的放大剖視圖。
圖9是第4實(shí)施形態(tài)的電動(dòng)機(jī)的軸的剖視圖。
圖10是具有現(xiàn)有動(dòng)壓流體軸承裝置的電動(dòng)機(jī)的剖視圖。
圖11是所述電動(dòng)機(jī)的軸套內(nèi)周面和軸外周面的間隙的上部的放大剖視圖。
圖12是具有現(xiàn)有滾珠軸承裝置的電動(dòng)機(jī)的剖視圖。
(5)具體實(shí)施方式
參照附圖，更加詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。
首先參照?qǐng)D1～圖5說(shuō)明本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)。
圖1是軸旋轉(zhuǎn)型的小型薄型電動(dòng)機(jī)1的剖視圖，在基座2上設(shè)置有圓筒狀的軸套3。在該軸套3上形成有軸承孔4，在該軸承孔4中自由旋轉(zhuǎn)地插入有軸5。在所述軸5的上端部(一端部)設(shè)置有承受盤片6的輪轂7(其他構(gòu)件的一例)以及用于將盤片6保持在輪轂7上的夾具8(其他構(gòu)件的一例)。在輪轂7上設(shè)置有磁體18。從徑向內(nèi)側(cè)與磁體18相向的定子19設(shè)置在基座2上。
如圖3所示，所述軸5包括插入軸承孔4中的本體軸部5a；形成在本體軸部5a上端部的前端軸部5b；以及形成在本體軸部5a下端部的止推凸緣部5c。在此，止推凸緣部5c是與本體軸部5a一體加工形成的，但也可以分開單獨(dú)制作，再用焊接、螺合、鉚接等塑性加工方法加以固定。
設(shè)定為所述前端軸部5b的外徑比本體軸部5a的外徑D4小，止推凸緣部5c的外徑比本體軸部5a的外徑D4大。所述本體軸部5a的上端與軸套3的開口上端部3a(開口一端部)相對(duì)。
在軸5上形成有在上端面開口的螺孔10。該螺孔10由下孔部10a和形成在下孔部10a內(nèi)周的內(nèi)螺紋部10b構(gòu)成。螺孔10從軸5的上端面沿軸心17方向超過軸套3的開口上端部3a向下端側(cè)(另一端側(cè))形成。
所述軸5的前端軸部5b嵌入形成在輪轂7中央部的通孔12中。通過將夾具螺釘13擰入所述螺孔10中，從而將輪轂7和夾具8固接在軸5的上端部。
在所述軸套3的下端部(另一端部)設(shè)置有與止推凸緣部5a下方相向的止推板14。通過該止推板14可關(guān)閉軸套3的下端部。
如圖4所示，軸套3的軸承孔4由本體軸插入孔部4a和凸緣插入孔部4b構(gòu)成。在所述本體軸插入孔部4a中插入有軸5的本體軸部5a，在凸緣插入孔部4b中插入有止推凸緣部5c。
在本體軸插入孔部4a的上端部(一端部)形成有密封面部4c。該密封面部4c的直徑比本體軸插入孔部4a的直徑稍大。在本體軸插入孔部4a的上下兩端部間形成有油積存部4d。該油積存部4d的直徑比本體軸插入孔部4a的直徑稍大。
如圖2所示，在軸5的本體軸部5a的外周面和軸套3的本體軸插入孔部4a的內(nèi)周面之間形成有第1間隙21。在止推凸緣部5c的上表面(一端面)和與該上表面相向的軸套3的下部面之間形成有第2間隙22。在止推凸緣部5c的外周面和軸套3的凸緣插入孔部4b的內(nèi)周面之間形成有第3間隙23。在止推凸緣部5c和止推板14之間形成有第4間隙24。這些第1～第4間隙21～24連通，在這些間隙21～24中充填有工作油16(工作流體的一例)。
如圖4所示，在所述軸套3的內(nèi)周面上設(shè)置有徑向軸承部26、27。這些徑向軸承部26、27在上下方向(即軸5的軸心17方向)上設(shè)置為一對(duì)。這些徑向軸承部26、27分別利用形成在軸套3內(nèi)周面的人字形狀等的徑向動(dòng)壓產(chǎn)生用槽26a、27a的作用，而產(chǎn)生徑向載荷支承壓力。所述夾具螺釘13的前端部向上端側(cè)的徑向軸承部26的形成范圍內(nèi)突入。油積存部4d配設(shè)在兩徑向軸承部26、27的上下間。
如圖2所示，在所述軸5的止推凸緣部5c的下端面(軸5的另一端面)設(shè)置有主推力軸承部28。該主推力軸承部28利用形成在止推凸緣部5c下端面的人字形狀(或螺旋形狀)的主推力動(dòng)壓產(chǎn)生用槽(未圖示)的作用，而產(chǎn)生推力載荷支承壓力。
另外，在所述止推凸緣部5c的上端面上設(shè)置有副推力軸承部29。該副推力軸承部29利用形成在止推凸緣部5c上端面的人字形狀(或螺旋形狀等)的副推力動(dòng)壓產(chǎn)生用槽(未圖示)的作用，而產(chǎn)生推力載荷支承壓力。
如圖4所示，軸承孔4的本體軸插入孔部4a的直徑D1、D2(即軸套3的內(nèi)徑)具有以下的關(guān)系。在從軸套3的開口上端部3a開始的規(guī)定范圍A內(nèi)的本體軸插入孔部4a的直徑D1形成為，比規(guī)定范圍A下端側(cè)(另一端側(cè))的范圍B內(nèi)的本體軸插入孔部4a的直徑D2大軸5的徑向變形估計(jì)量ΔD(即D1＝D2+ΔD)。并且，所述本體軸插入孔部4a的直徑D2是與軸5的本體軸部5a的外徑D4對(duì)應(yīng)的值。
所述規(guī)定范圍A相當(dāng)于涵蓋從軸套3的開口上端部3a到上端側(cè)的徑向軸承部26的范圍，包括從軸套3的開口上端部3a到夾具螺釘13前端部。所述范圍A下端側(cè)的范圍B相當(dāng)于涵蓋從本體軸插入孔部4a的下端到下端側(cè)徑向軸承部27的范圍。
軸承孔4的本體軸插入孔部4a的直徑D1在規(guī)定范圍A內(nèi)為一定而沒有變化。由此，本體軸插入孔部4a作為直(筆直)孔形成。作為其一例，軸承孔4的本體軸插入孔部4a在規(guī)定范圍A內(nèi)形成為圓筒度在0.5μm以內(nèi)。
下面對(duì)上述構(gòu)成的作用進(jìn)行說(shuō)明。
將軸5的前端軸部5b嵌入輪轂7的通孔12中，將夾具螺釘13擰入螺孔10中，從而將輪轂7和夾具8固接在軸5上。此時(shí)，在夾具螺釘13的擰入深度的范圍內(nèi)，因軸5會(huì)向徑向外側(cè)(外徑方向)鼓出，故如圖5的實(shí)線所示，本體軸部5a在從其上端到夾具螺釘13前端的范圍L內(nèi)，向徑向外側(cè)鼓出變形，外徑比D4擴(kuò)大(參照?qǐng)D3的假想線)。
對(duì)此，如圖4所示，軸套3的軸承孔4的本體軸插入孔部4a在規(guī)定范圍A內(nèi)的直徑D1形成為，比范圍B內(nèi)的直徑D2大軸5的徑向變形估計(jì)量ΔD。因此，即使如前所述，軸5的本體軸部5a向徑向外側(cè)(外徑方向)鼓出變形，也可防止所述規(guī)定范圍A內(nèi)的第1間隙21向徑向縮小變窄。由此，可將所述第1間隙21維持在適當(dāng)?shù)拇笮　?br> 對(duì)定子19通電，則軸5旋轉(zhuǎn)，同時(shí)盤片6、輪轂7及夾具8與軸5一體地旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，由于兩徑向軸承部26、27的徑向動(dòng)壓產(chǎn)生用槽26a、27a的作用而產(chǎn)生徑向載荷支承壓力來(lái)支承徑向載荷，并且由于主推力軸承部28的主推力動(dòng)壓產(chǎn)生用槽和副推力軸承部29的副推力動(dòng)壓產(chǎn)生用槽的作用而產(chǎn)生推力載荷支承壓力來(lái)支承推力載荷。
這樣，當(dāng)軸5旋轉(zhuǎn)時(shí)，如前所述，針對(duì)軸5的變形可將第1間隙21維持在適當(dāng)?shù)拇笮?，故徑向軸承部26、27的產(chǎn)生動(dòng)壓不會(huì)變大，不會(huì)通過間隙21、22、23使間隙24附近的壓力上升。由此，可防止軸5過度上浮(過上浮)這樣的不良影響。
另外，可減薄軸5的本體軸部5a的外周面與螺孔10在徑向的壁厚t，故可減小所述本體軸部5a的外徑D4，促進(jìn)電動(dòng)機(jī)1的小型化。
其次，將所述第1實(shí)施形態(tài)中的軸5的徑向變形估計(jì)量ΔD的一例記載在(1)～(4)中。例如，上述變形估計(jì)量ΔD可用下述方法求得首先用非接觸位移計(jì)掃描求得軸5單體時(shí)外徑在軸向上的變化，其次同樣掃描求得在軸5上螺合夾具螺釘13時(shí)的外徑在軸向上的變化，根據(jù)兩者的差值求得變形估計(jì)量ΔD。
(1)當(dāng)軸5的材質(zhì)是高M(jìn)n、Cr系不銹鋼(例如ASK8000)，夾具螺釘13的尺寸是M1.6，軸5的本體軸部5a的外徑是φ2.4mm時(shí)，變形估計(jì)量ΔD(偏移量)是1.2μm左右。另外，在所述外徑是φ3.0mm時(shí)，變形估計(jì)量ΔD(偏移量)是0.8μm左右。
(2)當(dāng)軸5的材質(zhì)是高M(jìn)n、Cr系不銹鋼，軸5的本體軸部5a的外周面與螺孔10在徑向的壁厚為t時(shí)，變形估計(jì)量ΔD(偏移量)是滿足下式的范圍。
ΔD/2＝-a×t+b在此，a＝0.15～0.5，b＝0.7～1.10。
(3)當(dāng)軸5的材質(zhì)是馬氏體系不銹鋼(例如SUS420J2)，夾具螺釘13的尺寸是M1.6，軸5的本體軸部5a的外徑是φ2.4mm時(shí)，變形估計(jì)量ΔD(偏移量)是1.0μm左右。另外，在所述外徑是φ3.0mm時(shí)，變形估計(jì)量ΔD(偏移量)是0.3μm左右。
(4)當(dāng)軸5的材質(zhì)是馬氏體系不銹鋼，軸5的本體軸部5a的外周面和螺孔10在徑向的壁厚為t時(shí)，變形估計(jì)量ΔD(偏移量)是滿足下式的范圍。
ΔD/2＝-c×t+d在此，c＝0.35～0.7，d＝0.65～1.1。
下面參照?qǐng)D6對(duì)本發(fā)明第2實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說(shuō)明。
軸套3的軸承孔4的本體軸插入孔部4a在規(guī)定范圍A內(nèi)，作為越向開口上端部3a直徑越大的圓錐狀孔形成。此時(shí)，所述本體軸插入孔部4a的直徑在規(guī)定范圍A的上端部為D1，在規(guī)定范圍A的下端部為D2。
在所述第1及第2實(shí)施形態(tài)中，如圖4、圖6所示，將涵蓋從軸套3的開口上端部3a到上端側(cè)徑向軸承部26的范圍作為規(guī)定范圍A，但也可以將從軸套3的開口上端部3a到夾具螺釘13前端部的范圍作為規(guī)定范圍A。另外，也可以將涵蓋大于從軸套3的開口上端部3a到夾具螺釘13前端部的范圍、且小于從軸套3的開口上端部3a到上端側(cè)徑向軸承部26的范圍的范圍作為規(guī)定范圍A。
在所述第1及第2實(shí)施形態(tài)中，是估計(jì)軸5的變形而加大軸套3在規(guī)定范圍A內(nèi)的內(nèi)徑，但在下面將要說(shuō)明的第3實(shí)施形態(tài)中，如圖7、圖8所示，是估計(jì)軸5的變形而減小軸5的外徑。
即，如圖7所示，軸5的本體軸部5a的外徑D3、D4有如下的關(guān)系。從本體軸部5a的上端部分(即與軸套3的開口上端部3a相對(duì)的部分)開始在規(guī)定范圍E內(nèi)的本體軸部5a的外徑D3形成為比該規(guī)定范圍E下端側(cè)(另一端側(cè))的范圍F內(nèi)的本體軸部5a的外徑D4小軸5的徑向變形估計(jì)量ΔD(即D3＝D4-ΔD)。
當(dāng)將從軸5的本體軸部5a的上端部到夾具螺釘13前端部的長(zhǎng)度作為L(zhǎng)、將本體軸部5a的外周面和螺孔10在徑向的壁厚作為t時(shí)，所述規(guī)定范圍E相當(dāng)于長(zhǎng)度L加上壁厚t的范圍。所述范圍F相當(dāng)于從規(guī)定范圍E的下端到本體軸部5a的下端的范圍。
軸5的本體軸部5a的外徑D3在規(guī)定范圍E內(nèi)為一定而沒有變化。由此，本體軸部5a作為直(筆直)的圓形軸形成。作為其一例，軸5的本體軸部5a在規(guī)定范圍E內(nèi)，形成為圓筒度在0.5μm以內(nèi)。
軸套3的本體軸插入孔部4a形成為直徑D2，軸5的本體軸部5a的外徑D4是對(duì)應(yīng)所述本體軸插入孔部4a的直徑D2的值。
下面對(duì)上述構(gòu)成的作用進(jìn)行說(shuō)明。
軸5的本體軸部5a在規(guī)定范圍E內(nèi)的外徑D3形成為比范圍F內(nèi)的外徑D4小變形估計(jì)量ΔD。由此，如圖8的實(shí)線所示，即使所述本體軸部5a向徑向外側(cè)(外徑方向)鼓出變形，則由于所述外徑D3大致擴(kuò)大到外徑D4，故也可防止所述規(guī)定范圍E內(nèi)的第1間隙21向徑向縮小變窄。由此，可將所述第1間隙21維持在適當(dāng)?shù)拇笮?，因而徑向軸承部26、27的產(chǎn)生動(dòng)壓不會(huì)變大，不會(huì)通過間隙21、22、23使間隙24附近的壓力上升。由此，可防止軸5過度上浮(過上浮)這樣的不良影響。
所述第3實(shí)施形態(tài)中的軸5的徑向變形估計(jì)量ΔD的一例與前面第1實(shí)施形態(tài)所述的(1)～(4)相同。
下面參照?qǐng)D9對(duì)本發(fā)明第4實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說(shuō)明。
軸5的本體軸部5a的外徑在規(guī)定范圍E內(nèi)作為越向上端側(cè)(一端側(cè))直徑越小的圓錐狀圓形軸形成。此時(shí)，所述本體軸部5a的外徑在規(guī)定范圍E的上端部為D3，在規(guī)定范圍E的下端部為D4。
在所述第3及第4實(shí)施形態(tài)中，如圖7、圖9所示，是將從軸5的本體軸部5a的上端部分到夾具螺釘13前端部的長(zhǎng)度L加上本體軸部5a的外周面與螺孔10在徑向的壁厚t的范圍作為規(guī)定范圍E(＝L+t)，但也可以將所述長(zhǎng)度L的范圍作為規(guī)定范圍E(＝L)。另外，也可以將第1及第2實(shí)施形態(tài)中的規(guī)定范圍A(參照?qǐng)D4、圖6)用于第3及第4實(shí)施形態(tài)中的規(guī)定范圍E。相反地，也可以將第3及第4實(shí)施形態(tài)中的規(guī)定范圍E(參照?qǐng)D7、圖9)用于第1及第2實(shí)施形態(tài)中的規(guī)定范圍A。
在所述第1～第4實(shí)施形態(tài)中，如圖2所示，徑向軸承部26、27形成在軸套3的內(nèi)周面，但徑向軸承部26、27也可以形成在軸5的外周面。另外，主推力軸承部28形成在止推凸緣部5c的下端面，但主推力軸承部28也可以形成在止推板14上。再者，副推力軸承部29形成在止推凸緣部5c的上端面，但副推力軸承部29也可以形成在與止推凸緣部5c的上表面相向的軸套3的下部面上。
在所述第1～第4實(shí)施形態(tài)中，用夾具螺釘13將作為其他構(gòu)件的一例的夾具8和輪轂7固接在軸5上，但也可以僅將夾具8用夾具螺釘13固接在軸5上。
在所述第1～第4實(shí)施形態(tài)中，在軸心17方向上設(shè)置有上下兩個(gè)徑向軸承部26、27，但也可以設(shè)置3個(gè)以上。
在所述第1～第4實(shí)施形態(tài)中，作為工作流體的一例使用工作油16，但也可以使用油以外的液體或氣體。
在所述第1～第4實(shí)施形態(tài)中，列舉了軸5相對(duì)固定的軸套3旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)1，但也可以為軸套3相對(duì)固定在基座2上的軸5旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。
在所述第1～第4實(shí)施形態(tài)中，擰入螺孔10的夾具螺釘13的前端部突入上端側(cè)的徑向軸承部26的形成范圍內(nèi)，但夾具螺釘13的前端部也可以在上端側(cè)徑向軸承部26的形成范圍的上方，即縮短夾具螺釘13的長(zhǎng)度，使夾具螺釘13不能到達(dá)上端側(cè)徑向軸承部26的形成范圍。
也可以將像上述第1實(shí)施形態(tài)那樣估計(jì)軸5的變形而加大軸套3在規(guī)定范圍A內(nèi)的內(nèi)徑(本體軸插入孔部4a的直徑D1)的方法(參照?qǐng)D4)、與上述第3實(shí)施形態(tài)那樣估計(jì)軸5的變形而減小軸5在規(guī)定范圍E內(nèi)的外徑(本體軸部5a的外徑D3)的方法(參照?qǐng)D7)加以組合。
在所述第1～第4實(shí)施形態(tài)中，以在本體軸部5a的下端部形成止推凸緣部5c即帶凸緣的軸為例進(jìn)行了說(shuō)明，但即使是沒有所述止推凸緣部5c、即無(wú)凸緣的軸也可適用。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)壓流體軸承裝置，在形成在軸套(3)上的軸承孔(4)中插入有軸(5)，所述軸套(3)和軸(5)中的任一個(gè)被固定，另一個(gè)可自由旋轉(zhuǎn)，其特征在于，在所述軸(5)上從軸(5)的一端部沿軸心(17)方向越過軸套(3)的開口一端部(3a)向另一端側(cè)形成有用于固接其他構(gòu)件(7)(8)的螺孔(10)；在所述軸套(3)的內(nèi)周面和軸(5)的外周面之間的間隙(21)中充填有工作流體(16)；在所述軸套(3)的內(nèi)周面和軸(5)的外周面中的至少一個(gè)上設(shè)置徑向軸承部(26)(27)，形成動(dòng)壓產(chǎn)生用槽(26a)(27a)；至少在從軸套(3)的開口一端部(3a)到擰入所述螺孔(10)的螺釘(13)前端部為止的規(guī)定范圍(A)內(nèi)的軸套(3)的內(nèi)徑(D1)與比所述規(guī)定范圍(A)更靠近另一端側(cè)的范圍(B)內(nèi)的軸套(3)的內(nèi)徑(D2)相比，所述內(nèi)徑(D1)大于所述內(nèi)徑(D2)，兩者相差的量為軸(5)的徑向變形估計(jì)量(ΔD)。
2.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)壓流體軸承裝置，其特征在于，徑向軸承部(26)(27)在軸(5)的軸心(17)方向上設(shè)置有多個(gè)；擰入螺孔(10)的螺釘(13)的前端部向位于一端側(cè)的徑向軸承部(26)的形成范圍內(nèi)突入；規(guī)定范圍(A)相當(dāng)于涵蓋從軸套(3)的開口一端部(3a)到位于所述一端側(cè)的徑向軸承部(26)的范圍。
3.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)壓流體軸承裝置，其特征在于，軸套(3)的軸承孔(4)在規(guī)定范圍(A)內(nèi)形成為直線狀。
4.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)壓流體軸承裝置，其特征在于，軸套(3)的軸承孔(4)在規(guī)定范圍(A)內(nèi)形成為圓筒度在0.5μm以內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)壓流體軸承裝置，其特征在于，軸套(3)的軸承孔(4)在規(guī)定范圍(A)內(nèi)形成為越接近開口一端部(3a)直徑越大的圓錐狀。
6.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)壓流體軸承裝置，其特征在于，軸(5)可相對(duì)固定在基座(2)上的軸套(3)自由旋轉(zhuǎn)；在軸套(3)的另一端部上設(shè)置有與軸(5)的另一端面相向的止推板(14)；所述軸套(3)內(nèi)周面和軸(5)外周面間的間隙(21)與所述軸(5)另一端面和止推板(14)間的間隙(24)連通；這些間隙(21)(24)中充填有工作流體(16)；在所述軸(5)的另一端面和止推板(14)中的至少一個(gè)上設(shè)置推力軸承部(28)，形成動(dòng)壓產(chǎn)生用槽。
7.一種小型電動(dòng)機(jī)(1)，其特征在于，具有權(quán)利要求1所述的動(dòng)壓流體軸承裝置。
8.一種動(dòng)壓流體軸承裝置，在形成在軸套(3)上的軸承孔(4)中插入有軸(5)，所述軸套(3)和軸(5)中的任一個(gè)被固定，另一個(gè)可自由旋轉(zhuǎn)，其特征在于，在軸(5)上從軸(5)的一端部沿軸心(17)方向越過軸套(3)的開口一端部(3a)向另一端側(cè)形成有用于固接其他構(gòu)件(7)(8)的螺孔(10)；在所述軸套(3)的內(nèi)周面和軸(5)的外周面間的間隙(21)中充填有工作流體(16)；在所述軸套(3)的內(nèi)周面和軸(5)的外周面中的至少一個(gè)上設(shè)置徑向軸承部(26)(27)，形成動(dòng)壓產(chǎn)生用槽(26a)(27a)；至少在從與軸套(3)的開口一端部(3a)相對(duì)的部分到擰入所述螺孔(10)的螺釘(13)前端部為止的規(guī)定范圍(E)內(nèi)的軸(5)的外徑(D3)與比所述規(guī)定范圍(E)更靠近另一端側(cè)的范圍(F)內(nèi)的軸(5)的外徑(D4)相比，所述外徑(D3)小于所述外徑(D4)，兩者相差的量為軸(5)的徑向變形估計(jì)量(ΔD)。
9.如權(quán)利要求8所述的動(dòng)壓流體軸承裝置，其特征在于，規(guī)定范圍(E)相當(dāng)于從面對(duì)軸套(3)的開口一端部(3a)的部分到擰入所述螺孔(10)的螺釘(13)前端部為止的長(zhǎng)度(L)加上形成所述螺孔(10)部分的軸(5)的徑向壁厚(t)的范圍。
10.如權(quán)利要求8所述的動(dòng)壓流體軸承裝置，其特征在于，軸(5)在規(guī)定范圍(E)內(nèi)形成為直線狀。
11.如權(quán)利要求8所述的動(dòng)壓流體軸承裝置，其特征在于，軸(5)在規(guī)定范圍(E)內(nèi)形成為圓筒度在0.5μm以內(nèi)。
12.如權(quán)利要求8所述的動(dòng)壓流體軸承裝置，其特征在于，軸(5)在規(guī)定范圍(E)內(nèi)形成為越接近一端側(cè)直徑越小的圓錐狀。
13.如權(quán)利要求8所述的動(dòng)壓流體軸承裝置，其特征在于，軸(5)可相對(duì)固定在基座(2)上的軸套(3)自由旋轉(zhuǎn)；在軸套(3)的另一端部上設(shè)置有與軸(5)的另一端面相向的止推板(14)；所述軸套(3)內(nèi)周面和軸(5)外周面間的間隙(21)與所述軸(5)另一端面和止推板(14)間的間隙(24)連通；這些間隙(21)(24)中充填有工作流體(16)；在所述軸(5)的另一端面和止推板(14)中的至少一個(gè)上設(shè)置形成有動(dòng)壓產(chǎn)生用槽的推力軸承部(28)。
14.一種小型電動(dòng)機(jī)(1)，其特征在于，具有權(quán)利要求8所述的動(dòng)壓流體軸承裝置。
全文摘要
在軸套(3)的軸承孔(4)中自由旋轉(zhuǎn)地插入有軸(5)，在軸上從軸的上端部沿軸心(17)方向形成有用于固接夾具(8)的螺孔(10)，在軸套內(nèi)周面和軸外周面的間隙(21)中充填有工作油(16)，在軸套內(nèi)周面設(shè)置有由動(dòng)壓產(chǎn)生用槽構(gòu)成的徑向軸承部(26)(27)。軸套的內(nèi)徑形成為，從開口上端部(3a)開始的規(guī)定范圍(A)內(nèi)的內(nèi)徑(D1)比規(guī)定范圍(A)下端側(cè)的范圍(B)內(nèi)的內(nèi)徑(D2)大軸的徑向變形估計(jì)量(ΔD)。規(guī)定范圍(A)相當(dāng)于涵蓋位于上端側(cè)的徑向軸承部(26)的范圍。
文檔編號(hào)F16C17/10GK1796809SQ20051013784
公開日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2005年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日
發(fā)明者上之園薰, 吉川洋生 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社