流體動壓軸承裝置以及具備該流體動壓軸承裝置的電動機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種流體動壓軸承裝置以及具備該流體動壓軸承裝置的電動機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，流體動壓軸承裝置具有高速旋轉(zhuǎn)、高旋轉(zhuǎn)精度以及低噪聲等特點(diǎn)。因此，流體動壓軸承裝置適合作為搭載于以信息設(shè)備為代表的各種電氣設(shè)備的電動機(jī)而使用，具體而言，適合作為組裝于HDD等碟盤驅(qū)動裝置的主軸電動機(jī)用、組裝于PC等的風(fēng)扇電動機(jī)用、或組裝于激光打印機(jī)(LBP)的多邊形掃描儀電動機(jī)用的軸承裝置等而使用。
[0003]在下述的專利文獻(xiàn)I中記載了流體動壓軸承裝置的一個例子。該流體動壓軸承裝置具備:有底筒狀(杯狀)的殼體；軸承套筒，其固定于殼體的內(nèi)周；軸部件，其插拔自如地插入軸承套筒的內(nèi)周；徑向軸承部，其通過形成于徑向軸承間隙的潤滑油的油膜在徑向上對軸部件進(jìn)行支承；推力軸承部，其在推力方向上對軸部件進(jìn)行支承；底隙，其收容推力軸承部；環(huán)狀部件(密封部件)，其固定于殼體的開口部內(nèi)周。
[0004]在該流體動壓軸承裝置中，環(huán)狀部件以在軸向上與軸承套筒卡合的狀態(tài)(在軸承套筒的脫出方向上與軸承套筒卡合的狀態(tài))固定于殼體的開口部內(nèi)周。因此，軸承套筒相對于殼體的固定力(軸承套筒的脫出力)提高，從而穩(wěn)定地維持軸向上的殼體與軸承套筒的相對位置，進(jìn)而維持所需的軸承性能。另外，該流體動壓軸承裝置在由潤滑油充滿殼體的整個內(nèi)部空間的、所謂的注滿(ful fill)狀態(tài)下使用，在環(huán)狀部件的內(nèi)周面與軸部件的外周面之間設(shè)置有密封空間(與徑向軸承間隙相比間隙寬度大的徑向間隙)。密封空間具有吸收隨著潤滑油的溫度變化而產(chǎn)生的容積變化量的緩沖功能，并且設(shè)計(jì)為，在設(shè)定的溫度變化的范圍內(nèi)能夠?qū)櫥偷挠兔媸冀K保持在密封空間的范圍內(nèi)。因此，盡可能地防止因潤滑油的外部泄漏而引起的軸承性能的降低、周邊環(huán)境的污染。
[0005]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開2003-307212號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的課題
[0009]然而，如上所述，如果采用由潤滑油充滿殼體的整個內(nèi)部空間的所謂的注滿結(jié)構(gòu)，則在流體動壓軸承裝置的組裝后，需要使用所謂的真空含浸等繁瑣的方法利用潤滑油充滿殼體的內(nèi)部空間，并且需要對潤滑油的油面位置高精度地進(jìn)行管理(對潤滑油的填充量進(jìn)行微調(diào)節(jié))。因此，存在難以應(yīng)對對于流體動壓軸承裝置的進(jìn)一步低成本化的要求。
[0010]因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠以低成本制造并且能夠發(fā)揮所需的軸承性能的流體動壓軸承裝置。
[0011]用于解決課題的手段
[0012]為了實(shí)現(xiàn)上述目的而完成的本發(fā)明為一種流體動壓軸承裝置，其具備:有底筒狀的殼體，其軸向的一端開口且另一端封閉；軸承套筒，其固定于殼體的內(nèi)周；軸部件，其以能夠插拔的方式插入軸承套筒的內(nèi)周；環(huán)狀部件，其具有在與軸部件的外周面之間形成有徑向間隙的內(nèi)周面，且以在軸向上與軸承套筒卡合的狀態(tài)固定于殼體的一端內(nèi)周；徑向軸承部，其利用形成于軸承套筒的內(nèi)周面與軸部件的外周面之間的徑向軸承間隙的潤滑油的油膜在徑向上對軸部件進(jìn)行支承；推力軸承部，其在推力方向上對軸部件進(jìn)行支承；底隙，其收容推力軸承部，且被潤滑油充滿，所述流體動壓軸承裝置的特征在于，在殼體的內(nèi)部空間設(shè)置有空隙部，在將徑向軸承間隙的間隙寬度設(shè)為Cl1，將徑向間隙的間隙寬度設(shè)為d2時，滿足304$ d2^ 2501的關(guān)系式。需要說明的是，這里所說的“推力軸承部”既可以為對軸部件進(jìn)行接觸支承的樞軸軸承，也可以為對軸部件進(jìn)行非接觸支承的動壓軸承。
[0013]在本發(fā)明的流體動壓軸承裝置中，在徑向軸承部的徑向軸承間隙、收容推力軸承部的底隙被潤滑油充滿的狀況下，在殼體的內(nèi)部空間(以下，有時也簡稱為“內(nèi)部空間”)內(nèi)設(shè)置有空隙部。即，表示使向殼體的內(nèi)部空間填充的潤滑油量比上述內(nèi)部空間的容積小，在上述內(nèi)部空間內(nèi)設(shè)置有未被潤滑油充滿的區(qū)域。在本發(fā)明的流體動壓軸承裝置中，軸部件相對于軸承套筒插拔自如。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，例如，即使在將軸承套筒以及環(huán)狀部件固定于殼體的內(nèi)周之后、且軸部件向軸承套筒內(nèi)周插入之前，通過適當(dāng)?shù)墓┯凸ぞ?例如，微量移液管)向內(nèi)部空間注入潤滑油，也能夠在內(nèi)部空間內(nèi)存在有所需量的潤滑油。因此，不需要用于注油的大型的設(shè)備、高精密的油面的調(diào)節(jié)?管理作業(yè)，由此能夠使軸承裝置的制造成本低廉化。
[0014]如上所述，對于本發(fā)明的流體動壓軸承裝置的結(jié)構(gòu)，能夠在將軸承套筒以及環(huán)狀部件固定于殼體的內(nèi)周之后、且軸部件向軸承套筒內(nèi)周的插入之前執(zhí)行向內(nèi)部空間注油的注油作業(yè)。在該情況下，與在將軸部件插入到軸承套筒的內(nèi)周之后向內(nèi)部空間注油的情況相比，能夠便捷并且適當(dāng)?shù)貓?zhí)行注油作業(yè)。但是，如果不采用任何對策，則隨著軸部件向注油后的軸承套筒內(nèi)周的插入而容易產(chǎn)生潤滑油泄漏。參照圖7A、圖7B對該潤滑油泄漏的產(chǎn)生機(jī)構(gòu)進(jìn)行說明。
[0015]首先，如圖7A所示，以在殼體107的底部與軸承套筒108之間形成有底隙105的方式，將軸承套筒108以及環(huán)狀部件109固定于殼體107的內(nèi)周，之后，向殼體107的內(nèi)部空間注入潤滑油110。接著，如圖7B所示，將軸部件102插入到環(huán)狀部件109以及軸承套筒108的內(nèi)周。當(dāng)軸部件102與預(yù)先注入的潤滑油110接觸時，潤滑油110由于毛細(xì)管力，通過形成于軸部件102(的外周面)與軸承套筒108(的內(nèi)周面)之間的微小的間隙寬度的徑向間隙(徑向軸承間隙)朝向殼體107的開口部流動，附著于軸部件102的外周面，并且還附著于環(huán)狀部件109的內(nèi)周面。然而，隨著繼續(xù)進(jìn)行軸部件102的插入，存在于殼體107的內(nèi)部空間(軸部件102與殼體107之間)的空氣被壓縮，其結(jié)果是，在存在于軸部件102與軸承套筒108以及環(huán)狀部件109之間的潤滑油110上，作用有將該潤滑油110向軸承外部側(cè)按壓的方向的作用力。由此，潤滑油110經(jīng)由形成于軸部件102的外周面與環(huán)狀部件109的內(nèi)周面之間的徑向間隙(密封空間)103而向軸承外部泄漏。在該情況下，無法在徑向軸承間隙以及底隙105雙方中存在有足夠量的潤滑油，從而難以穩(wěn)定地確保所需的軸承性能。
[0016]本申請發(fā)明人進(jìn)行了認(rèn)真研宄，其結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)在將徑向間隙的間隙寬度設(shè)為(12時，如果該(12的值超過規(guī)定值，則能夠盡可能地防止伴隨于軸部件的插入而產(chǎn)生的潤滑油向環(huán)狀部件的內(nèi)周面附著，從而盡可能地防止上述方式中的潤滑油泄漏。具體而言，發(fā)現(xiàn)在將徑向軸承間隙的間隙寬度設(shè)為Cl1，將徑向間隙的間隙寬度設(shè)為(12時，通過以滿足30(1^ d2的關(guān)系式的方式設(shè)定徑向間隙的間隙寬度d2能夠消除上述問題。由此，能夠便捷地執(zhí)行軸承裝置的組裝以及向軸承裝置的注油，從而能夠使流體動壓軸承裝置的制造成本低廉化。但是，當(dāng)將徑向間隙的間隙寬度d2設(shè)定得過大時，軸承套筒與環(huán)狀部件的接觸面積變得過小，因此存在難以確保所需的軸承套筒的脫出力的可能性。因此，優(yōu)選為(12< 2501。
[0017]在上述結(jié)構(gòu)的軸承裝置中，還可以設(shè)置使徑向間隙與底隙連通的連通路。這樣一來，即使在向內(nèi)部空間注入潤滑油之后，將軸部件插入到軸承套筒的內(nèi)周的情況下，也能夠?qū)㈦S著軸部件的插入而向底隙側(cè)壓入的空氣經(jīng)由連通路向大氣排出，因此能夠更有效地防止隨著軸部件的插入而產(chǎn)生的潤滑油的外部泄漏。需要說明的是，該連通路的至少一部分作為上述的空隙部而被應(yīng)用。
[0018]上述的連通路可以由第一通路和第二通路構(gòu)成，所述第一通路形成在殼體與軸承套筒之間，且一端向底隙開口，所述第二通路形成在軸承套筒與環(huán)狀部件之間，且一端向徑向間隙開口而另一端與第一通路的另一端相連。
[0019]軸承套筒例如能夠通過壓入(特別是，具有較大過盈量的壓入。以下相同。)、粘接、壓入粘接(并用壓入和粘接)等而固定于殼體的內(nèi)周。然而，對于壓入而言，存在隨著壓入而產(chǎn)生的軸承套筒的變形波及軸承套筒的內(nèi)周面、對徑向軸承間隙的寬度精度造成負(fù)面影響的可能性。另外，對于粘接而言，在到涂覆的粘接劑固化為止的期間，除需要相對定位保持殼體和軸承套筒以外，有時需要用于使粘接劑固化的其他工序，兩部件的固定需要勞力和時間。因此，通過環(huán)狀部件和殼體的底部從軸向兩側(cè)夾持軸承套筒，從而將該軸承套筒固定于殼體的內(nèi)周。這樣一來，能夠減少組裝所需的勞力和時間。并且，能夠盡可能地防止對徑向軸承部的軸承性能造成負(fù)面影響。
[0020]在上述結(jié)構(gòu)中，徑向軸承間隙可以設(shè)置在軸向的二個位置，在該情況下，使徑向軸承間隙內(nèi)的潤滑油產(chǎn)生動壓作用的徑向動壓產(chǎn)生部也設(shè)置在軸向的二個位置。這樣一來，能夠降低轉(zhuǎn)矩?fù)p失，并且提高對于力矩負(fù)載的負(fù)載能力(力矩剛性)。此時，優(yōu)選為，一方的徑向動壓產(chǎn)生部形成為將存在于一方的徑向軸承間隙的潤滑油向另一方的徑向軸承間隙壓入的形狀，另一方的徑向動壓產(chǎn)生部形成為將存在于另一方的徑向軸承間隙的潤滑油朝向一方的徑向軸承間隙壓入的形狀。這樣一來，能夠盡可能地防止因各徑向軸承間隙的油膜破裂而引起的徑向軸承部的軸承性能的降低，并且盡可能地防止存在于徑向軸承間隙的潤滑油朝向上述的徑向間隙流動，進(jìn)而盡可能地防止?jié)櫥拖蛲獠啃孤?br>[0021]在上述結(jié)構(gòu)中，可以在軸部件上作用有將軸部件向殼體的內(nèi)底面按壓的外力。這樣一來，除能夠在推力方向雙方對軸部件進(jìn)行支承從而推力方向的支承精度提高以外，有利于防止以能夠插拔的方式插入軸承套筒的軸部件的意料之外的插拔。例如能夠通過磁力來給予上述外力。例如，能夠通過將設(shè)置在將殼體保持于內(nèi)周的保持部件(電動機(jī)基座)的定子線圈、與設(shè)置于軸部件的轉(zhuǎn)子磁體在軸向上錯開配置，而給予該磁力。組裝有這種流體動壓軸承裝置的各種電動機(jī)通常具備轉(zhuǎn)子磁體和定子線圈作為必需的結(jié)構(gòu)部件。因此