專利名稱：軸承單元、以及具有該軸承單元的電機(jī)和電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可旋轉(zhuǎn)地支撐旋轉(zhuǎn)軸或?qū)⑿D(zhuǎn)體可旋轉(zhuǎn)地支撐到軸上的軸承單元、以及裝有該軸承單元的電機(jī)和電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)地，作為可旋轉(zhuǎn)地支撐旋轉(zhuǎn)軸的軸承單元，如圖1所示的結(jié)構(gòu)是已知的。
圖1中所示的軸承單元100可旋轉(zhuǎn)地支撐旋轉(zhuǎn)軸101，并具有徑向軸承104、空間形成構(gòu)件120以及容納徑向軸承104和空間形成構(gòu)件120的殼體105，徑向軸承104在繞旋轉(zhuǎn)軸101的周旋方向上支撐旋轉(zhuǎn)軸101，在空間形成構(gòu)件120上形成有止推軸承110，該止推軸承110在止推方向上支撐旋轉(zhuǎn)軸101的端部。
在軸承單元100中，徑向軸承104與作為粘性流體填充在殼體105中的潤滑油一起構(gòu)成流體動壓軸承。在其中插入旋轉(zhuǎn)軸101的內(nèi)周表面上形成用于產(chǎn)生動壓的動壓產(chǎn)生槽111。
設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸101沿止推方向的一端側(cè)的空間形成構(gòu)件120被形成為圍繞旋轉(zhuǎn)軸101的下部，即圍繞其在封閉側(cè)的端部，如圖1所示。例如，空間形成構(gòu)件120由合成樹脂制成。在空間形成構(gòu)件120內(nèi)部，在旋轉(zhuǎn)軸101的軸承支撐部分102周圍填充液壓油。
沿止推方向可旋轉(zhuǎn)地支撐軸承支撐部分102的止推軸承110被一體地形成在空間形成構(gòu)件120的底部的內(nèi)表面?zhèn)鹊闹行牟糠种校渲兴鲚S承支撐部分102被設(shè)置在由徑向軸承104支撐的旋轉(zhuǎn)軸101的一端側(cè)。止推軸承110是由樹脂一體制成的空間形成構(gòu)件120的一部分。止推軸承110被形成為樞軸承，該樞軸承在一點上支撐旋轉(zhuǎn)軸101被形成為類似弧形或者錐形形狀的軸承支撐部分102。
如圖1所示，容納徑向軸承104和空間形成構(gòu)件120的殼體105具有包含并圍繞圓筒狀的徑向軸承104的形狀。殼體105是通過一體成型合成樹脂而形成的構(gòu)件。
殼體105由以下組成圓筒狀的殼體主體106；底部密封部分107，構(gòu)成與殼體主體106一體形成的端部，以封閉殼體主體106的一端側(cè)；以及上部密封部分108，其與殼體主體106一體形成并構(gòu)成殼體主體106的另一端側(cè)。軸承插孔109被設(shè)置在上部密封部分108的中心部分，由容納在殼體106中的徑向軸承104可旋轉(zhuǎn)地支撐的旋轉(zhuǎn)軸101被插入到所述插孔109中。
在這樣構(gòu)造的殼體105中，對合成樹脂材料進(jìn)行嵌件成型(outsertmolding)，以圍繞圓筒形的徑向軸承104和空間形成構(gòu)件120。這樣，一體地形成設(shè)置在殼體主體106的內(nèi)周側(cè)的徑向軸承104。
旋轉(zhuǎn)軸101在其一端側(cè)上被軸承支撐部分102和止推軸承110支撐。軸主體103的外周表面由徑向軸承104支撐。旋轉(zhuǎn)軸101設(shè)置在另一端側(cè)上的安裝部分側(cè)從軸插孔109中突出，軸插孔109設(shè)置在殼體主體106的上部密封部分108中。于是，旋轉(zhuǎn)軸101被支撐在殼體105上。
旋轉(zhuǎn)軸101還設(shè)置有用于對軸進(jìn)行限位的槽部分116，槽部分116設(shè)置在軸承支撐部分102和軸主體103之間?？臻g形成構(gòu)件120設(shè)置有環(huán)形墊圈115作為軸限位構(gòu)件，以與作為軸限位器的槽部分116相對應(yīng)。墊圈115防止旋轉(zhuǎn)軸101從殼體105拔出。
如圖2到圖4所示，墊圈115被安裝到旋轉(zhuǎn)軸101的槽部分116。就是說，如圖2所示，旋轉(zhuǎn)軸101被插入具有徑向軸承104、空間形成構(gòu)件120和墊圈115的殼體105中。接著，如圖3所示，設(shè)置在空間形成構(gòu)件中的墊圈115被旋轉(zhuǎn)軸101的軸承支撐部分102壓靠，并且沿止推方向變形。這樣，軸承支撐部分102被插入。然后，如圖4所示，旋轉(zhuǎn)軸101被安裝在殼體中的這樣的位置上，其中軸承支撐部分102穿過墊圈115并且軸限位槽部分116位于墊圈115內(nèi)部。此時，墊圈115不再發(fā)生變形而是具有正常的形狀，并且被設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸101的軸限位槽部分116上。安裝到旋轉(zhuǎn)軸101的墊圈115防止旋轉(zhuǎn)軸101從殼體105拔出。
同時，軸插孔109被形成為具有比軸主體103的外徑稍大的內(nèi)徑，以使得插入軸插孔109的旋轉(zhuǎn)軸101不會在軸插孔109的內(nèi)周表面上滑動。此時，軸插孔109被形成為具有足以防止液壓油113從殼體105里面泄漏出來的間隔x5的間隙112，其中液壓油113被填充在軸主體的外周表面和圓周表面之間。
在旋轉(zhuǎn)軸101與軸插孔109的內(nèi)周表面相對的外周表面上設(shè)置錐形部分114。錐形部分114以這樣的方式傾斜，即向著殼體105的外面增大在旋轉(zhuǎn)軸101的外周表面和軸插孔109的內(nèi)周表面之間形成的間隙112的方式。該錐形部分114在旋轉(zhuǎn)軸101的外周表面和軸插孔109的內(nèi)周表面之間形成的間隙112中產(chǎn)生壓力梯度，并產(chǎn)生將殼體105中填充的液壓油113拉入殼體105里面的力。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸101旋轉(zhuǎn)時，液壓油113被拉入殼體105里面，所以液壓油113穩(wěn)定地進(jìn)入構(gòu)成流體動壓軸承的徑向軸承104的動壓產(chǎn)生槽111，由此產(chǎn)生動壓。于是，旋轉(zhuǎn)軸101被穩(wěn)定地支撐，并且可以防止填充在殼體105中的液壓油113的泄漏。
在如圖1所示構(gòu)成的軸承單元100中，僅在軸插孔109側(cè)的一端處露出旋轉(zhuǎn)軸101。通過殼體構(gòu)件無縫地覆蓋旋轉(zhuǎn)軸101除了軸插孔109之外的其他部分。因此，軸承單元100可以防止液壓油113泄漏到殼體105的外面。此外，因為與外面連通的部分只有軸插孔109的間隙，所以可以防止由于沖擊所導(dǎo)致的液壓油的飛散。另外，由于墊圈115，所以軸承單元100可以防止旋轉(zhuǎn)軸101從殼體105拔出。
但是在上述軸承單元100中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸101被插入殼體并且墊圈115被安裝到旋轉(zhuǎn)軸101時，墊圈115需要被彎曲。在徑向軸承104和墊圈115之間需要設(shè)置間隙x3，在墊圈115和旋轉(zhuǎn)軸101之間需要設(shè)置間隙x4。
因此，軸承單元100具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中旋轉(zhuǎn)軸101在相當(dāng)于間隙x3和間隙x4的范圍內(nèi)可垂直地移動。在軸承單元100中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸101從殼體被提升等于間隙x3和x4的距離時，液壓油113的液面下降旋轉(zhuǎn)軸從液壓油的液面移動的距離。此時，空氣從軸插孔109進(jìn)入到軸承單元中，驅(qū)趕走徑向軸承104和旋轉(zhuǎn)軸101的軸主體103之間的間隙中的液壓油113。這可能阻礙軸承單元的旋轉(zhuǎn)性能?；蛘撸斑M(jìn)入的空氣可能由于來自溫度和空氣壓力的影響而膨脹，并且液壓油可能泄漏到單元外部。
為了防止這樣的問題，殼體105的上端表面的尺寸x6可以被從徑向軸承104的上端表面延長，以保證足夠量的液壓油。于是，軸承單元的高度尺寸不得不變大?？梢韵氲降牧硪粋€措施是軸插孔109和旋轉(zhuǎn)軸101的外部形狀之間的間隙x5可以被加寬，以保證液壓油的量。但是，當(dāng)單元被側(cè)向放置來使用或者受到振動沖擊時，間隙x5的加寬可能導(dǎo)致液壓油的泄漏。
本申請要求2004年2月6日遞交的日本專利申請No.2004-030987的優(yōu)先權(quán)，這里通過引用包括了其整個內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種軸承單元以及分別都具有該軸承單元的電機(jī)和電子設(shè)備，在所述軸承單元中，防止軸承單元的軸從殼體中拔出，并且即使當(dāng)從殼體向外拔出軸時，也防止了填充在殼體中的潤滑油的液面降低而空氣混入徑向軸承和軸之間的潤滑油中，因此可以獲得優(yōu)異的潤滑。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的軸承單元包括軸；徑向軸承，在所述軸的圓周方向上支撐所述軸；止推軸承，在所述軸的止推方向上支撐所述軸的一端；殼體，所述殼體具有除軸插孔外都封閉的結(jié)構(gòu)，所述軸插入所述軸插孔，所述徑向軸承和所述止推軸承設(shè)置在所述殼體內(nèi)；限位構(gòu)件，所述限位構(gòu)件設(shè)置在所述徑向軸承的設(shè)有所述止推軸承的端側(cè)上，用于防止所述軸從所述徑向軸承中拔出；以及填充在所述殼體中的粘性流體，其中，所述限位構(gòu)件由彈性構(gòu)件制成，當(dāng)所述軸被插入所述殼體時，所述彈性構(gòu)件僅僅在所述軸的所述徑向上彈性變形，并在所述軸向上幾乎不變形。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的軸承單元中，當(dāng)軸被插入時，限位構(gòu)件通過軸的插入側(cè)的端部而沿軸的徑向彈性變形。因此，限位構(gòu)件不會阻礙軸的插入。一旦軸被插入，限位構(gòu)件起到防止軸從殼體脫落或者拔出的限位器的作用，因為限位構(gòu)件幾乎不在軸向上變形。這樣的結(jié)果是，軸沿軸向的移動被限位構(gòu)件控制，于是防止了軸從殼體中拔出。
此外，限位構(gòu)件不具有這樣的結(jié)構(gòu)，即如在現(xiàn)有技術(shù)中所示的，當(dāng)軸被插入時，限位構(gòu)件沿軸向被彎曲以允許軸被插入。因此，不必提供當(dāng)安裝限位構(gòu)件時允許限位構(gòu)件沿軸向彎曲的額外間隙。結(jié)果，防止了軸移動與允許限位構(gòu)件彎曲的額外間隙相對應(yīng)的距離，并且相應(yīng)地防止了軸被拔出。
因此，根據(jù)本軸承單元，殼體中的潤滑油的液面不會因為軸的提升而下降。此外，空氣不會通過這樣的液面下降而混入徑向軸承和軸之間的潤滑油中。此外，潤滑油不會被這樣的空氣擠出而導(dǎo)致泄漏。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)是具有這樣的軸承單元的電機(jī)，所述軸承單元相對于定子可旋轉(zhuǎn)地支撐轉(zhuǎn)子。此電機(jī)中所使用的軸承單元如上所述。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備具有電機(jī)，所述電機(jī)具有軸承單元，所述軸承單元相對于定子可旋轉(zhuǎn)地支撐轉(zhuǎn)子。此電機(jī)中所使用的軸承單元如上所述。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種由彈性構(gòu)件制成的限位構(gòu)件，其中當(dāng)軸被插入時，所述彈性構(gòu)件僅僅在軸的徑向上彈性變形，而在所述軸向上幾乎不變形。因此，可以極大地減小徑向軸承和限位構(gòu)件之間的間隙的尺寸，其中該間隙允許軸沿軸向移動，并且極大地減小了限位構(gòu)件和殼體之間的間隙的尺寸。因此，防止了軸從殼體中拔出，于是防止了潤滑油的液面由于軸的拔出而下降。結(jié)果，防止了空氣混入填充在徑向軸承和軸之間的潤滑油中，因此潤滑油可以被穩(wěn)定地保持在徑向軸承和軸之間。
同樣根據(jù)本發(fā)明，徑向軸承和軸之間的潤滑油可以被長時間地穩(wěn)定保持?？梢员３謨?yōu)異的潤滑和優(yōu)異的旋轉(zhuǎn)性能。


圖1是示出傳統(tǒng)上所使用的軸承單元的橫截面圖；圖2是示出將軸插入傳統(tǒng)上所使用的軸承單元的殼體中的視圖；圖3是示出當(dāng)將軸插入傳統(tǒng)上所使用的軸承單元的殼體中時限位構(gòu)件沿軸向的彎曲的視圖；圖4是示出軸被插入傳統(tǒng)上所使用的軸承單元的殼體中的狀態(tài)的視圖；圖5是示出應(yīng)用了本發(fā)明的信息處理設(shè)備的立體圖；圖6是示出沿圖5中的線III-III所取的橫截面的橫截面圖；圖7是示出使用應(yīng)用了本發(fā)明的電機(jī)的散熱器的立體圖；圖8是示出應(yīng)用了本發(fā)明的電機(jī)的結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖9是示出應(yīng)用了本發(fā)明的軸承單元的橫截面圖；圖10是示出形成在徑向軸承的內(nèi)周表面中的動壓產(chǎn)生槽的立體圖；圖11是示出應(yīng)用本發(fā)明的軸承單元的空間形成構(gòu)件的平面圖；圖12是沿圖11中所示的A-A’剖開的應(yīng)用了本發(fā)明的軸承單元的空間形成構(gòu)件的橫截面圖；圖13是示出軸限位構(gòu)件被安裝到應(yīng)用了本發(fā)明的軸承單元的旋轉(zhuǎn)軸上的狀態(tài)的橫截面圖；圖14是示出當(dāng)應(yīng)用了本發(fā)明的軸承單元的旋轉(zhuǎn)軸被插入時，軸限位構(gòu)件的移動方向控制部分沿軸的徑向彈性變形的狀態(tài)的視圖；圖15是示出軸限位構(gòu)件和應(yīng)用了本發(fā)明的軸承單元的徑向軸承之間的間隙以及軸限位構(gòu)件和軸限位槽部分之間的間隙的視圖；圖16是示出根據(jù)另一個示例的軸限位構(gòu)件被安裝到應(yīng)用了本發(fā)明的軸承單元的旋轉(zhuǎn)軸上的狀態(tài)的橫截面圖；圖17是示出當(dāng)應(yīng)用了本發(fā)明的軸承單元的旋轉(zhuǎn)軸被插入時，根據(jù)另一個示例的軸限位構(gòu)件的移動方向控制部分沿軸的徑向彈性變形的狀態(tài)的視圖；圖18是示出由旋轉(zhuǎn)軸的外周表面和設(shè)置在殼體中的軸插孔所形成的間隙的橫截面圖；圖19是描繪了在制造應(yīng)用了本發(fā)明的軸承單元的過程中的暫時組裝步驟的視圖；圖20是描繪了在制造應(yīng)用了本發(fā)明的軸承單元的過程中的通過嵌件成型的殼體成型步驟的視圖；以及圖21是描繪了在制造應(yīng)用了本發(fā)明的軸承單元的過程中的將旋轉(zhuǎn)軸插入殼體中的步驟的視圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖來描述應(yīng)用了本發(fā)明的信息處理設(shè)備(電子設(shè)備)。
如圖5所示，應(yīng)用了本發(fā)明的信息處理設(shè)備是筆記本式個人計算機(jī)，其具有用于顯示信息處理結(jié)果的顯示單元2、和包括有信息處理單元的計算機(jī)主體3，該信息處理單元用于進(jìn)行對各種信息的計算處理。在計算機(jī)主體3的上表面?zhèn)仍O(shè)置用于輸入計算機(jī)1的操作指令或用于輸入各種信息的鍵盤5。在主體3內(nèi)設(shè)置散熱器4。散熱器4將設(shè)置在計算機(jī)主體3內(nèi)的例如CPU的信息處理電路或盤設(shè)備等所產(chǎn)生的熱散發(fā)到外部。散熱器4也充當(dāng)用于冷卻計算機(jī)主體3內(nèi)部的冷卻設(shè)備。
如圖6所示，計算機(jī)主體3中所包括的散熱器4被容納在構(gòu)成計算機(jī)主體一部分的殼體6中。如圖7所示，散熱器4具有金屬基座7、安裝到基座7上的電機(jī)10、由電機(jī)10轉(zhuǎn)動的風(fēng)扇8、容納風(fēng)扇8的風(fēng)扇殼9和散熱片11。
如圖7所示，基座7大致為L形。在L形的基座7的一端側(cè)的表面7a上安裝通電生熱的生熱元件12，例如CPU(中央處理單元)。
電機(jī)10以及容納由電機(jī)10轉(zhuǎn)動的風(fēng)扇8的風(fēng)扇殼9被安裝在基座7的一個表面7a的大致中央部分。生熱元件12通過傳熱密封12a被安裝到基座7的一個表面7a。風(fēng)扇殼9具有環(huán)形進(jìn)氣口13，該環(huán)形進(jìn)氣口13在與由電機(jī)10轉(zhuǎn)動的風(fēng)扇8的中央部分相應(yīng)的位置開口。在殼體6的底面?zhèn)壬吓c風(fēng)扇殼9中設(shè)置的進(jìn)氣口13相對的位置處形成開口14，來與進(jìn)氣口13連通。而且，風(fēng)扇殼9具有排氣口15，用于將通過進(jìn)氣口13吸入的空氣排到外面。
散熱片11被固定在基座7的另一端側(cè)的表面7c上。散熱片11是波形或鰭狀的散熱片，并由散熱性能優(yōu)異的金屬制成，例如鋁。理想的，基座7和風(fēng)扇殼9應(yīng)該由作為散熱性能優(yōu)異的金屬的鋁和鐵來制造。
安裝了生熱元件12、散熱器4和散熱片11的基座7具有多個安裝孔7b，當(dāng)將基座7組裝到殼體6上時螺釘被插入這些孔中。散熱器4和散熱片11散發(fā)由生熱元件12產(chǎn)生的熱。如圖6所示，通過將插入安裝孔7b的固定螺釘固定到設(shè)置在殼體6內(nèi)的凸臺16，來將基座7安裝到殼體6上。
如圖6和7所示，當(dāng)基座7被組裝到殼體6中時，散熱片11被設(shè)置在與形成于殼體6的側(cè)表面上的通孔17相對的位置處。
當(dāng)電機(jī)10被驅(qū)動并且風(fēng)扇8沿圖7中的箭頭方向R1旋轉(zhuǎn)時，如上所述構(gòu)造的散熱器4將空氣從設(shè)備外部經(jīng)由殼體6中所形成的開口14沿圖6和7中的箭頭方向D1吸入。進(jìn)而，散熱器4經(jīng)由進(jìn)氣口13將空氣吸入風(fēng)扇殼9內(nèi)。通過風(fēng)扇8的旋轉(zhuǎn)被吸入風(fēng)扇殼9的空氣沿圖6和7中的箭頭方向D2流動，再沿圖7中的箭頭方向D3流動穿過散熱片11。然后，空氣經(jīng)由通孔17被排出到殼體6的外部。
同時，由安裝到基座7的被驅(qū)動的生熱元件12所產(chǎn)生的熱通過由散熱性能優(yōu)異的金屬制成的基座7而被傳遞到安裝到基座7的散熱片11。此時，通過用電機(jī)10使散熱器4的風(fēng)扇8旋轉(zhuǎn)，將空氣從殼體6的外部吸入?？諝饬鲃哟┻^散熱片11的多個鰭片，由此吸收被傳遞到散熱片11的熱。于是，經(jīng)由通孔17將熱散發(fā)到殼體6之外。
如圖8所示，應(yīng)用了本發(fā)明的用于散熱器的電機(jī)10具有轉(zhuǎn)子18和定子19。
定子19與電機(jī)10一起被一體形成在風(fēng)扇殼9的上表面板9a上，所述風(fēng)扇殼9容納由電機(jī)10轉(zhuǎn)動的風(fēng)扇8。定子19具有定子軛20、應(yīng)用本發(fā)明的軸承單元30、線圈21和線圈21繞在其上的鐵芯22。定子軛20可以與風(fēng)扇殼9的上表面板9a一體形成，即可以形成為風(fēng)扇殼9的一部分，或者可以獨立地形成。定子軛20例如由鐵形成。軸承單元30被壓入和/或接合到在定子軛20的中央部分形成為圓筒形的座23。
注意，軸承單元30被壓入其中的座23是與定子軛20一體形成為圓筒形。
如圖8所示，提供有驅(qū)動電流的線圈21繞在其上的鐵芯22被安裝到與定子軛20一體形成的座23的外周上。
與定子19一起構(gòu)成電機(jī)10的轉(zhuǎn)子18被安裝到由軸承單元30可旋轉(zhuǎn)地支撐的旋轉(zhuǎn)軸31上。轉(zhuǎn)子18與旋轉(zhuǎn)軸31一體旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子18包括轉(zhuǎn)子軛24和風(fēng)扇8，風(fēng)扇8包括與轉(zhuǎn)子軛24一起旋轉(zhuǎn)的多個葉片25。風(fēng)扇8的葉片25被嵌件成型在轉(zhuǎn)子軛24的外周表面上，從而與轉(zhuǎn)子軛24一體形成。
環(huán)形轉(zhuǎn)子磁體26被設(shè)置在轉(zhuǎn)子軛24的圓筒形部分24a的內(nèi)周表面上，以使得磁體26朝向定子19的線圈21。磁體26是塑性磁體并且被磁化，使得S極和N極在圓周方向上交替出現(xiàn)。用粘結(jié)劑將磁體26固定在轉(zhuǎn)子軛24的內(nèi)周表面上。
轉(zhuǎn)子軛24以這樣的方式被安裝從而可與旋轉(zhuǎn)軸31一體地旋轉(zhuǎn)，使得設(shè)置在由軸承單元30支撐的旋轉(zhuǎn)軸31的頂端側(cè)上的安裝部分32被壓入其中設(shè)置有通孔27a的凸臺部分27中，所述通孔27a設(shè)置在平板部分24b的中央部分。
在具有上述結(jié)構(gòu)的電機(jī)10中，當(dāng)根據(jù)預(yù)定的通電模式從位于電機(jī)10之外的驅(qū)動電路部分向定子19這一側(cè)的線圈21供應(yīng)驅(qū)動電流時，由于線圈21所產(chǎn)生的磁場和轉(zhuǎn)子18這一側(cè)的轉(zhuǎn)子磁體26所產(chǎn)生另一磁場的影響，轉(zhuǎn)子18與旋轉(zhuǎn)軸31一體旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子18這樣旋轉(zhuǎn)時，具有安裝到轉(zhuǎn)子18上的多個葉片25的風(fēng)扇8也與轉(zhuǎn)子18一體旋轉(zhuǎn)。因為風(fēng)扇8這樣旋轉(zhuǎn)，所以設(shè)備外部的空氣沿著圖6和7中的箭頭方向D1通過位于殼體6中的開口14被吸入?？諝膺M(jìn)一步沿箭頭方向D2流動穿過散熱片11，然后經(jīng)由通孔17被排到殼體6之外。由此，由生熱元件12產(chǎn)生的熱被散發(fā)到計算機(jī)主體3之外，于是計算機(jī)主體3就被冷卻了。
如圖8和9所示，可旋轉(zhuǎn)地支撐電機(jī)10的旋轉(zhuǎn)軸31的軸承單元30具有徑向軸承33，在圓周方向上支撐旋轉(zhuǎn)軸31；空間形成構(gòu)件35，沿止推方向支撐旋轉(zhuǎn)軸31的一端的止推軸承34與其一體形成；以及容納徑向軸承33和空間形成構(gòu)件35的殼體37。
徑向軸承33由燒結(jié)金屬形成為圓筒形。徑向軸承33與作為粘性流體填充在殼體37中的潤滑油38一起構(gòu)成流體動壓軸承。在通過其插入旋轉(zhuǎn)軸31的內(nèi)周表面上形成動壓產(chǎn)生槽39。
通過在徑向軸承33的內(nèi)周表面上形成一對V形槽39a并且由連接槽39b在圓周方向上連續(xù)地相連，而形成動壓產(chǎn)生槽39。動壓產(chǎn)生槽39被形成，以使得該對V形槽39a的頂端側(cè)定向在旋轉(zhuǎn)軸31的旋轉(zhuǎn)方向R2。在本實施例中，這對動壓產(chǎn)生槽39被形成為平行地垂直布置在圓筒形的徑向軸承33的軸向上。根據(jù)徑向軸承33的尺寸和長度來合適地選擇在徑向軸承33上設(shè)置的動壓產(chǎn)生槽的數(shù)量和尺寸。注意，徑向軸承33可以由銅、不銹鋼或高分子材料制成。
在形成為流體動壓軸承的徑向軸承33中，當(dāng)被插入徑向軸承33的旋轉(zhuǎn)軸31沿圖10中的箭頭方向R2繞中心軸CL連續(xù)旋轉(zhuǎn)時，填充在殼體37中的液壓油38就在動壓產(chǎn)生槽39中流通，并在旋轉(zhuǎn)軸31的外周表面和徑向軸承33的內(nèi)周表面之間產(chǎn)生動壓來支撐旋轉(zhuǎn)軸31。此時所產(chǎn)生的動壓極大地降低了旋轉(zhuǎn)軸31和徑向軸承33之間的摩擦系數(shù)，以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸31的平滑旋轉(zhuǎn)。
如圖9、11和12所示，設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸31止推方向的一端側(cè)上的空間形成構(gòu)件35被形成為圍繞旋轉(zhuǎn)軸31的下部，即封閉側(cè)的端部。例如，空間形成構(gòu)件35由合成樹脂制成。在空間形成構(gòu)件35之內(nèi)，液壓油38被填充在旋轉(zhuǎn)軸31的軸承支撐部分31a的周圍。
在空間形成構(gòu)件35內(nèi)底表面的中央部分處，一體形成止推軸承34，止推軸承34可旋轉(zhuǎn)地支撐設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸31的止推方向的一端側(cè)上的軸承支撐部分31a，旋轉(zhuǎn)軸31由徑向軸承33支撐。止推軸承34是樹脂制成的空間形成構(gòu)件35的一部分。止推軸承34被形成為樞軸承，其在一點處支撐旋轉(zhuǎn)軸31的軸承支撐部分31a，軸承支撐部分31a被形成為弧形或錐形。
如圖11和12所示，在空間形成構(gòu)件35的底部內(nèi)表面的中央部分的稍外側(cè)形成臺階部分51，臺階部分51從底部內(nèi)表面的中央部分開始形成臺階。用于設(shè)置后面所述的軸限位構(gòu)件46的空間52被形成在臺階部分51和設(shè)置徑向軸承33的止推軸承34的端部側(cè)33a，即下端部部分之間。空間形成構(gòu)件35的臺階部分51控制軸限位構(gòu)件46繞所述軸沿圓周方向的旋轉(zhuǎn)，并且設(shè)置有控制凸起53，所述控制凸起53控制限位構(gòu)件46在殼體37中的位置。
在空間形成構(gòu)件35的上部沿圓周向地設(shè)置的是多個爪形的控制部分35a，用于固定上表面部分，即與徑向軸承33的一端側(cè)33a相反的另一端側(cè)33b。爪形控制部分35a適于與容納在空間形成構(gòu)件35內(nèi)部的徑向軸承33、后面所描述的限位構(gòu)件46等暫時組裝起來。此外，切除部分35b被設(shè)置在空間形成構(gòu)件35的側(cè)表面中，以便當(dāng)徑向軸承33被容納時使得徑向軸承33的外周表面暴露到外部。該切除部分35b適于在與容納在空間形成構(gòu)件35中的徑向軸承33暫時組裝起來之后對殼體主體42一體成型的過程中，使徑向軸承33、空間形成構(gòu)件35以及殼體37成為一體。
雖然在前面的描述中空間形成構(gòu)件35由樹脂制成，但該構(gòu)件也可由金屬或樹脂和金屬的組合制成。因此，空間形成構(gòu)件35的材料并不受限。例如，用于空間形成構(gòu)件的樹脂材料可以是例如聚酰亞胺、聚酰胺或聚縮醛之類的含氟合成樹脂，例如聚四氟乙烯(Teflon(注冊商標(biāo)))或尼龍的之類的合成樹脂，以及例如PC(聚碳酸酯)或ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)之類的合成樹脂。
如圖9所示，容納徑向軸承33和空間形成構(gòu)件35的殼體37具有容納和包圍徑向軸承33和空間形成構(gòu)件35的形狀，并且是通過用合成樹脂整體成型而形成的單個構(gòu)件。
如圖9所示，殼體37由以下組成圓筒形殼體主體42；底部密封部分43，形成與殼體主體42一體形成的端側(cè)部分的一部分，以封閉殼體主體42的一端側(cè)；和上部密封部分44，與殼體主體42一體形成并形成殼體主體42的另一端側(cè)。在上部密封部分44的中央部分設(shè)置軸插孔45，由容納在殼體37中的徑向軸承33可旋轉(zhuǎn)地支撐的旋轉(zhuǎn)軸31通過該軸插孔45被插入。
在如上所述所構(gòu)造的殼體37的情況下，對合成樹脂材料進(jìn)行嵌件成型，使其包圍徑向軸承33和空間形成構(gòu)件35。通過這種方式，殼體37與設(shè)置在殼體主體42的內(nèi)周側(cè)的徑向軸承33和空間形成構(gòu)件35一體形成。
對形成殼體37的合成樹脂材料沒有特別的限制。但是，理想的是使用增大對潤滑油38的接觸角的材料，填充在殼體37中的潤滑油38在所述接觸角下被排斥。而且，具有優(yōu)異潤滑性的合成樹脂材料應(yīng)被用作殼體37。例如，殼體37由POM(聚甲醛)制成。或者，殼體37可以由例如聚酰亞胺、聚酰胺或聚縮醛之類的含氟合成樹脂，或者例如聚四氟乙烯(Teflon(注冊商標(biāo)))或尼龍之類的合成樹脂來形成?；蛘撸梢允褂美鏟C(聚碳酸酯)或ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)的合成樹脂?；蛘撸瑲んw37可以由能夠以極高精確度成型的液晶聚合物制成。尤其是在用液晶聚合物作為殼體37的情況下，潤滑油被保持，因而具有優(yōu)異的抗磨損性。
形成由止推軸承34可旋轉(zhuǎn)地支撐的旋轉(zhuǎn)軸31，使得軸主體31b的由止推軸承34支撐的軸承支撐部分31a具有圓弧或錐狀頂端，其中所述止推軸承34與設(shè)置在殼體37中的徑向軸承33和殼體37一體地形成。例如電機(jī)10的轉(zhuǎn)子18安裝到其上的安裝部分32被設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸31的另一側(cè)。
旋轉(zhuǎn)軸31以如下方式被支撐在殼體37上。如圖9所示，在旋轉(zhuǎn)軸31的一端側(cè)上的軸承支撐部分31a被止推軸承34支撐。軸主體31b的外周表面被徑向軸承33支撐。位于另一端側(cè)的安裝部分32從位于殼體主體42的上部密封部分44中的軸插孔45伸出。
如圖9所示，旋轉(zhuǎn)軸31在徑向軸承33設(shè)置徑向軸承33的止推軸承34處的一端側(cè)33a，即在軸承支撐部分31a和軸主體31b之間，設(shè)置有防止軸被拔出的槽部分31c。在對應(yīng)于軸限位槽部分31c的位置上，空間形成構(gòu)件35設(shè)置有作為限位器機(jī)構(gòu)的軸限位構(gòu)件46，該限位器機(jī)構(gòu)防止旋轉(zhuǎn)軸31被拔出徑向軸承33和殼體37。軸限位構(gòu)件46由這樣的材料制成，該材料可沿旋轉(zhuǎn)軸31的徑向彈性變形而沿軸向幾乎不可變形。
如圖13所示，軸限位構(gòu)件46具有移動方向控制部分46b和支撐部分46a，該移動方向控制部分46b控制旋轉(zhuǎn)軸31沿軸向的移動以及軸限位構(gòu)件46沿圓周方向的旋轉(zhuǎn)，該支撐部分46a支撐移動方向控制部分46b并且控制軸限位構(gòu)件46在殼體37中的位置。該軸限位構(gòu)件46被形成，使得支撐部分46a具有大體弧形的形狀，并且移動方向控制部分46b是彈性的且被形成為線型的并與支撐部分46a的一端延續(xù)。換句話說，軸限位構(gòu)件46是D形的。
該支撐部分46a與控制凸起53配合，并且沿方向Y1與其接觸，所述控制凸起53設(shè)置在與殼體一體形成的空間形成構(gòu)件35中。這樣，在空間形成構(gòu)件35中軸限位構(gòu)件46的位置被控制，并且在軸限位槽部分31c和軸限位構(gòu)件46的移動方向控制部分46b之間保持適當(dāng)?shù)奈恢藐P(guān)系。
同樣，如圖13所示，移動方向控制部分46b沿方向Y2接觸控制凸起53。因此，由旋轉(zhuǎn)軸31的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的粘性流體的流動使得移動方向控制部分46b朝向軸彈性地位移。因此，防止了移動方向控制部分46b和旋轉(zhuǎn)軸31相互接觸，于是防止了軸承單元的旋轉(zhuǎn)性能的下降。
例如，通過將諸如具有環(huán)形橫截面的彈性圓鋼之類的鋼材料彎曲成連續(xù)的環(huán)形形狀，來形成軸限位構(gòu)件46的支撐部分46a和移動方向控制部分46b。因為軸承限位構(gòu)件46的橫截面形狀是圓的，所以該構(gòu)件能夠在軸承支撐部分31a上平滑穩(wěn)定地滑動。軸承限位構(gòu)件46的橫截面形狀只需要具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)可滑動地接觸軸承支撐部分31a時可以進(jìn)行平滑和穩(wěn)定的可滑動接觸?；蛘撸摍M截面形狀可以是橢圓的。即使橫截面形狀是矩形的，也不會有問題，只要角部被適當(dāng)?shù)氐箞A角以可以進(jìn)行平滑的可滑動接觸。在此情況下，軸限位構(gòu)件46具有圓形橫截面形狀。因此，該構(gòu)件與軸承支撐部分31a平滑穩(wěn)定地可滑動接觸，方便了處理。
在軸限位構(gòu)件46中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸31被插入殼體37中時，如圖14所示，移動方向控制部分46b與旋轉(zhuǎn)軸31的軸承支撐部分31a可滑動地接觸，并且沿著軸的徑向朝向外側(cè)彈性變形。在旋轉(zhuǎn)軸31被插入殼體37中之后，移動方向控制部分46b回到初始位置，以防止旋轉(zhuǎn)軸31沿軸向移動并被從殼體37拔出。因為如上所述軸限位構(gòu)件46的橫截面形狀是圓形的，所以軸限位構(gòu)件46平滑穩(wěn)定地接觸軸承支撐部分31a的大體弧形的部分，并在其上滑動。軸承限位構(gòu)件46因此被穩(wěn)定地沿軸的徑向向外彈性變形。
軸限位構(gòu)件46不具有類似現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)，即其中構(gòu)件沿將插入旋轉(zhuǎn)軸31的軸向被彎曲。因此，如上所述的空間形成構(gòu)件35的臺階部分51的高度和徑向軸承33的一端側(cè)33a的空間52的高度，在軸向上與允許移動方向控制部分46b當(dāng)可滑動地接觸軸承支撐部分31a時僅僅被打開/閉合的距離一樣小。因此，這些高度可以被設(shè)定為與軸限位構(gòu)件46在軸向上的厚度幾乎相同的尺寸。同時，在軸承單元30中，如果旋轉(zhuǎn)軸31在組裝期間被提升或者旋轉(zhuǎn)軸31受到一定的沖擊而被提升，則力有時會沿從殼體37拔出旋轉(zhuǎn)軸31的方向作用在旋轉(zhuǎn)軸31上。
在使用可能沿軸向被彎曲的傳統(tǒng)軸限位構(gòu)件的情況下，當(dāng)將旋轉(zhuǎn)軸31從殼體37中的潤滑油38提升時，潤滑油38的液面下降。就是說，潤滑油38流到在旋轉(zhuǎn)軸31被移動之前旋轉(zhuǎn)軸31浸漬在潤滑油38中的部分中。潤滑油38的液面相應(yīng)地降低。在傳統(tǒng)的軸承單元中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸31在殼體中提升時，潤滑油的液面下移到旋轉(zhuǎn)軸和徑向軸承的軸承表面或者低于軸承表面。另外，當(dāng)潤滑油的液面下降時，因為空氣被混入旋轉(zhuǎn)軸和徑向軸承的軸承表面之間而發(fā)生問題?；蛘?，有無法表現(xiàn)流體動壓軸承的性能的問題?？赡苓€有這樣的問題，例如，混入到旋轉(zhuǎn)軸和徑向軸承的軸承表面之間的空氣可能在工作期間膨脹，并且可能壓出潤滑油。
相反，在軸限位構(gòu)件46中，如圖15所示，可以使空間52中沿高度方向的間隙，即軸限位構(gòu)件46和徑向軸承33之間的間隙x1以及軸限位構(gòu)件46和軸限位槽部分31c之間的間隙x2最小。因此，當(dāng)一定的力作用在從殼體37拔出旋轉(zhuǎn)軸31的方向上時，旋轉(zhuǎn)軸31與軸限位構(gòu)件46配合并且防止了被拔出。結(jié)果，防止了潤滑油在旋轉(zhuǎn)軸31和徑向軸承33的軸承表面之間消失，并且防止了空氣混入軸承表面周圍的潤滑油中。
雖然此軸承單元30使用D形的軸限位構(gòu)件，其中該軸限位構(gòu)件如圖9所示由支撐部分46a和一個移動方向控制部分46b構(gòu)成，但是軸限位構(gòu)件46的形狀可以是如圖16所示的由支撐部分和兩個移動方向控制部分所構(gòu)成的U形形狀。
如圖16所示的軸限位構(gòu)件61具有移動方向控制部分61b和61c以及支撐部分61a，所述移動方向控制部分61b和61c控制旋轉(zhuǎn)軸31沿軸向的移動并且還控制軸限位構(gòu)件61不沿軸的圓周方向旋轉(zhuǎn)，所述支撐部分61a將移動方向控制部分61b和61c彼此連接并且支撐這些部分，由此來控制軸限位構(gòu)件61在殼體37中的位置。在軸限位構(gòu)件61中，支撐部分61a被形成為基本類似于圓弧，并且移動方向控制部分61b和61c是彈性的，并且作為一對被形成為與支撐部分61a的兩端連續(xù)。在所謂的U形形狀中，該對移動方向控制部分61b和61c在彼此面對的位置上被形成為直線形，同時旋轉(zhuǎn)軸31的軸限位槽部分31c被置于其間。
類似于支撐部分46a，支撐部分61a與控制凸起53配合并且沿方向Y3與控制凸起53接觸，其中所述控制凸起53設(shè)置在與殼體一體形成的空間形成構(gòu)件35上。因此，支撐部分61a控制軸限位構(gòu)件61在空間形成構(gòu)件35中的位置，并且維持軸限位槽部分31c與軸限位構(gòu)件61的移動方向控制部分61b和61c之間的適當(dāng)?shù)奈恢藐P(guān)系。移動方向控制部分61b和61c沿方向Y4接觸控制凸起53。結(jié)果，在由旋轉(zhuǎn)軸31的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的粘性流體的流動的影響下，防止了移動方向控制部分61b和61c朝向軸發(fā)生彈性位移，并且防止了其與旋轉(zhuǎn)軸31接觸。因此，防止了軸承單元的旋轉(zhuǎn)性能劣化。在該軸限位構(gòu)件61的情況下，例如，諸如具有環(huán)形橫截面的圓鋼之類的彈性鋼材料被彎曲，以形成支撐部分61a和移動方向控制部分61b和61c。
當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸31被插入殼體37中時，軸限位構(gòu)件61的移動方向控制部分61b和61c只沿軸的徑向發(fā)生彈性變形，如圖17所示。在旋轉(zhuǎn)軸31被插入殼體37之后，移動方向控制部分61b和61c回到初始位置，因此旋轉(zhuǎn)軸31沿軸向移動，并且被防止從殼體37拔出。
在此軸限位構(gòu)件61中，類似于前面的軸限位構(gòu)件46，空間52沿高度方向的間隙，即軸限位構(gòu)件61和徑向軸承33之間的間隙以及軸限位構(gòu)件61和軸限位槽部分31c之間的間隙可以被最小化。因此，當(dāng)一定的力作用在從殼體37拔出旋轉(zhuǎn)軸31的方向上時，旋轉(zhuǎn)軸31與軸限位構(gòu)件61配合并由此防止了被拔出。結(jié)果，防止了潤滑油從旋轉(zhuǎn)軸31和徑向軸承33的軸承表面之間移出，并且防止了空氣混入軸承表面周圍的潤滑油中。
此外，因為U形軸限位構(gòu)件61在兩個位置上具有移動方向控制部分61b和61c，所以與前面的其中移動方向控制部分被設(shè)置在一個位置的D形軸限位構(gòu)件相比，當(dāng)由于某種沖擊而將載荷沿軸向施加到旋轉(zhuǎn)軸31上時，可以減少變形和斷裂。
但是，軸限位構(gòu)件不限于上述的U形或者D形。例如，軸限位構(gòu)件可以具有作為U形的改進(jìn)形式的直角U形，其中U形軸限位構(gòu)件61的弧形支撐部分61a被形成為直線形。作為改進(jìn)形式的直角U形軸限位構(gòu)件，這樣的軸限位構(gòu)件可以獲得類似于U形軸限位構(gòu)件61的那些優(yōu)點。此外，可以在形成支撐部分和移動方向控制部分的過程中省略用于形成弧形形狀的處理步驟。當(dāng)使用該軸限位構(gòu)件時，控制凸起53的形狀可以被修改，以與支撐部分的形狀相對應(yīng)。于是，軸限位構(gòu)件在空間形成構(gòu)件中的位置被控制，并且在軸限位槽部分、軸限位構(gòu)件的移動方向控制部分以及旋轉(zhuǎn)控制部分之間維持適當(dāng)?shù)奈恢藐P(guān)系。
此外，軸限位構(gòu)件可以是V形的，使得該構(gòu)件在僅僅一個位置上被彎曲。V形軸限位構(gòu)件由V形支撐部分和一對被形成為與支撐部分的兩端連續(xù)的直線形移動方向控制部分。V形軸限位構(gòu)件獲得了與上述的U形軸限位構(gòu)件61類似的優(yōu)點。此外，用于形成支撐部分和移動方向控制部分的處理步驟可以被縮短。當(dāng)使用此軸限位構(gòu)件時，控制凸起53的形狀可以被修改，以與支撐部分的形狀相對應(yīng)。于是，防止了空間形成構(gòu)件中的軸限位構(gòu)件沿軸的圓周方向旋轉(zhuǎn)。
這樣，在應(yīng)用本發(fā)明的軸承單元中，軸限位構(gòu)件的形狀只受下面條件的限制。即，軸限位構(gòu)件包括移動方向控制部分，其控制旋轉(zhuǎn)軸沿軸向的移動和軸限位構(gòu)件沿軸的圓周方向的旋轉(zhuǎn)；以及支撐部分，其支撐移動方向控制部分，并且控制軸限位構(gòu)件在殼體中的位置。
同時，殼體37的軸插孔45被形成為具有比軸主體31b的外徑稍大的內(nèi)徑，使得插入在軸插孔45中的旋轉(zhuǎn)軸31在不接觸軸插孔45的內(nèi)周表面的情況下旋轉(zhuǎn)。此時，軸插孔45形成有間隙47，該間隙47具有在軸主體31b的外周表面和所述內(nèi)周表面之間所維持的間隔c，以使該間隙足以防止填充在殼體37中的潤滑油38從殼體37內(nèi)泄漏出。這樣，上部密封部分44具有油密封部分，而軸插孔45被形成在上部密封部分中，并具有到旋轉(zhuǎn)軸31的間隙47，形成所述間隙47來防止填充在殼體37中的潤滑油38的泄漏。
因為與殼體37一體形成的上部密封部分44由例如聚酰亞胺、聚酰胺或尼龍之類的合成樹脂制成，所以可以保證軸插孔45的內(nèi)周表面對潤滑油38的接觸角為約60度。在應(yīng)用本發(fā)明的軸承單元30中，可以在不在上部密封部分44上涂覆表面活性劑的情況下增大潤滑油38對上部密封部分44的接觸角，其中上部密封部分44包括形成油密封部分的一部分的軸插孔45的內(nèi)周表面。因此，可以防止?jié)櫥?8由于由旋轉(zhuǎn)軸31的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力而通過軸插孔45流到殼體37之外。
而且，在旋轉(zhuǎn)軸31與軸插孔45的內(nèi)周表面相對的外周表面上形成錐形部分48。錐形部分48被傾斜以向外增大在旋轉(zhuǎn)軸31的外周表面和軸插孔45的內(nèi)周表面之間形成的間隙47。此錐形部分48對于由旋轉(zhuǎn)軸31的外周表面和軸插孔45的內(nèi)周表面形成的間隙47產(chǎn)生壓力梯度，并產(chǎn)生了將殼體37中填充的潤滑油38吸入殼體37里面的力。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸31旋轉(zhuǎn)時，潤滑油38被吸入殼體37里面，使得潤滑油38穩(wěn)定地進(jìn)入構(gòu)造在流體動壓軸承中的徑向軸承33的動壓產(chǎn)生槽39中。結(jié)果，旋轉(zhuǎn)軸31被穩(wěn)定地支撐，并且可以防止填充在殼體37中的潤滑油38的泄漏。
如圖9和18所示，在應(yīng)用本發(fā)明的軸承單元30中，進(jìn)入動壓產(chǎn)生槽39中以產(chǎn)生動壓的潤滑油38被填充成面向間隙47，其中動壓產(chǎn)生槽39設(shè)置在形成動壓流體軸承的一部分的徑向軸承33中，間隙47由從殼體37內(nèi)部形成于旋轉(zhuǎn)軸31上的錐形部分48以及軸插孔45的內(nèi)周表面形成。具體來說，潤滑油38被填充在殼體37的間隙中，并且由燒結(jié)金屬制成的徑向軸承33被浸在其中。
現(xiàn)在將描述在形成于旋轉(zhuǎn)軸31上的錐形部分48和軸插孔45的內(nèi)周表面之間所形成的間隙47。間隙47的最小尺寸對應(yīng)于在旋轉(zhuǎn)軸31的外周表面和軸插孔45的內(nèi)周表面之間所形成的距離c。優(yōu)選地，該距離c應(yīng)該從20μm到200μm，最優(yōu)選地是約100μm。如果距離c小于20μm，那就難以在通過整體成型而用合成樹脂形成軸承單元30的殼體37時保證成型精度。另外，如果間隙47的距離c大于200μm，那么當(dāng)軸承單元30受到?jīng)_擊時由填充在殼體37中的潤滑油38的飛散而得到的抗沖擊性能就會降低。
由填充在殼體37中的潤滑油38的飛散而得到的抗振動性能與間隙47的距離c的平方成反比。由于熱膨脹造成的油面的上升與距離c的大小成反比。因此，抗振動性能隨著距離c的減小而提高。但是，由于溫度升高造成的潤滑油38的油面高度的升高變得如此大和突然，使得軸插孔45不得不在軸向上更厚。
例如，在具有其直徑為2到3mm的旋轉(zhuǎn)軸31的軸承單元30中，形成在旋轉(zhuǎn)軸31和軸插孔45之間的間隙47的距離c為約100μm。軸插孔45的高度H1，即殼體37的上部密封部分44的厚度為約1mm。于是，抗振動性能為1000G或者更高，并且耐熱性能顯示出到達(dá)80℃的耐熱性。因此，可以構(gòu)造高可靠性的軸承單元30，其防止填充在殼體37中的潤滑油38發(fā)生飛散。
而且，在應(yīng)用本發(fā)明的軸承單元30中設(shè)置了錐形部分48，該錐形部分48使在旋轉(zhuǎn)軸31的外周表面和軸插孔45的內(nèi)周表面之間形成的間隙47的距離c傾斜，使得該距離c向著殼體37的外部增大。因此，相對于由旋轉(zhuǎn)軸31的外周表面和軸插孔45的內(nèi)周表面所限定出的間隙47的距離c，產(chǎn)生壓力梯度。相應(yīng)地，通過在旋轉(zhuǎn)軸31旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的離心力而產(chǎn)生了將殼體37中填充的潤滑油38吸入殼體37中的力。
也就是說，在應(yīng)用本發(fā)明的軸承單元30中，在旋轉(zhuǎn)軸31的外周表面和軸插孔45的內(nèi)周表面之間形成的間隙47通過表面張力密封防止了潤滑油38的飛散。
現(xiàn)在將描述表面張力密封。表面張力密封是一種利用流體的毛細(xì)現(xiàn)象的密封方法。通?？芍鶕?jù)基于毛細(xì)現(xiàn)象的關(guān)于液體上升高度的表達(dá)式，以及關(guān)于壓力和流體高度的關(guān)系式，抽吸壓力隨著毛細(xì)管變窄而增大。在應(yīng)用本發(fā)明的軸承單元30中，進(jìn)入旋轉(zhuǎn)軸31的外周表面和軸插孔45的內(nèi)周表面之間所形成的間隙47的潤滑油38，具有環(huán)形形狀。在此情況下，類似地，抽吸壓力隨著在旋轉(zhuǎn)軸31的外周表面和軸插孔45的內(nèi)周表面之間所形成的間隙47的距離c的減小而增大。具體的計算如下。假定在旋轉(zhuǎn)軸31的外周表面和軸插孔45的內(nèi)周表面之間所形成的間隙47的距離c是0.02cm(0.2mm)，粘性流體的表面張力γ是30dyn/cm2，并且潤滑油38的接觸角θ是15°，那么抽吸壓力是2.86×10-3大氣壓。抽吸壓力隨著間隙47的距離c的減小而增大。因此，在旋轉(zhuǎn)軸31上設(shè)置的錐形部分48使得作為粘性流體的潤滑油38可以沿間隙47的距離c的減小方向，即朝向殼體37內(nèi)側(cè)的方向被抽吸。
這樣，設(shè)置錐形部分48，使得在旋轉(zhuǎn)軸31的外周表面和軸插孔45的內(nèi)周表面之間所形成的間隙47的距離c形成為防止填充在殼體37中的潤滑油38泄漏到殼體37之外的密封部分的一部分。結(jié)果，對位于在旋轉(zhuǎn)軸31的外周表面和軸插孔45的內(nèi)周表面之間所形成的間隙47中的潤滑油38產(chǎn)生壓力梯度。也就是說，作用在潤滑油38上的壓力梯度向著其中間隙47的距離c變得越來越小的殼體37的里面增加。因為這樣的壓力梯度被施加到潤滑油38，所以向著殼體37的里面抽吸潤滑油38的壓力持續(xù)地作用于潤滑油38。因此，即使在旋轉(zhuǎn)軸31旋轉(zhuǎn)時，空氣也不會混入存在于間隙47中的潤滑油38中。
如果未設(shè)置上述錐形部分48，即如果在旋轉(zhuǎn)軸31的外周表面和軸插孔45的內(nèi)周表面之間所形成的間隙47的距離c沿軸插孔45的高度方向保持不變，則沒有壓力梯度會施加到進(jìn)入旋轉(zhuǎn)軸31的外周表面和軸插孔45的內(nèi)周表面之間所形成的間隙47的潤滑油38上。因此，潤滑油38均勻地存在于間隙47中。也就是說，進(jìn)入間隙47中的潤滑油38隨著旋轉(zhuǎn)軸31的旋轉(zhuǎn)可能在間隙47中移動并且混入空氣，其中，所述間隙47通過使旋轉(zhuǎn)軸31的外周表面和軸插孔45的內(nèi)周表面之間的距離c變窄來起到密封部分的作用。因此，如果空氣混入潤滑油38中，空氣由于溫度變化、氣壓變化等而膨脹，并且使?jié)櫥?8從形成密封部分的一部分的間隙47中飛散到殼體37之外。
相反，像在應(yīng)用本發(fā)明的軸承單元30中，設(shè)置錐形部分48，通過該錐形部分48，在旋轉(zhuǎn)軸31的外周表面和軸插孔45的內(nèi)周表面之間形成的間隙47的距離c向著殼體37的里面變得越來越小。這樣，壓力梯度被施加到進(jìn)入間隙47中的潤滑油38上，使得壓力朝向殼體37里面增大。因此，可以防止在旋轉(zhuǎn)軸31旋轉(zhuǎn)時空氣混入潤滑油38。
而且，設(shè)置如上所述的錐形部分48不僅防止進(jìn)入旋轉(zhuǎn)軸31的外周表面和軸插孔45的內(nèi)周表面之間所形成的間隙47的潤滑油38飛散到殼體37之外，而且使?jié)櫥?8填充到旋轉(zhuǎn)軸31的整個周緣，即使是在旋轉(zhuǎn)軸31對位于殼體37中的軸插孔45偏心的時候。因此，可以防止?jié)櫥?8繞旋轉(zhuǎn)軸31的短缺，于是可以確保旋轉(zhuǎn)軸31的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。
如果當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸31相對于殼體37中設(shè)置的軸插孔45偏心時未設(shè)置錐形部分48，則潤滑油38集中到旋轉(zhuǎn)軸31的外周表面和軸插孔45的內(nèi)周表面之間的距離c較小的區(qū)域。在距離c較大的相反區(qū)域中，潤滑油38被耗盡而混進(jìn)空氣。如果空氣混入潤滑油38，則空氣由于溫度變化、氣壓變化等而膨脹，使得潤滑油38從形成密封部分的一部分的間隙47飛散到殼體37之外。
相反，如果像應(yīng)用本發(fā)明的軸承單元30在旋轉(zhuǎn)軸31上設(shè)置有錐形部分48，那么即使當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸31相對于位于殼體37中的軸插孔45偏心時，在偏心的旋轉(zhuǎn)軸31沿其旋轉(zhuǎn)的橢圓軌道上也總存在具有相同距離c的間隙47。在旋轉(zhuǎn)軸31的外周表面和軸插孔45的內(nèi)周表面之間形成的間隙47的距離c在旋轉(zhuǎn)軸31的整個圓周上是不變的。因此，不會出現(xiàn)潤滑油38集中到距離c較小的區(qū)域上的現(xiàn)象。結(jié)果，防止了潤滑油38從間隙47以及殼體37流出。在上述軸承單元30中，錐形部分48被設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸31側(cè)。但是，錐形部分48也可以被設(shè)置在殼體37側(cè)的軸插孔45的內(nèi)周表面上。
現(xiàn)在將描述用于制造如上構(gòu)造的應(yīng)用本發(fā)明的軸承單元30的過程。
為制造應(yīng)用本發(fā)明的軸承單元30，通過將空間形成構(gòu)件35安裝到徑向軸承33外的一端側(cè)，來實現(xiàn)暫時組裝。在暫時組裝空間形成構(gòu)件35和徑向軸承33的時候，將作為旋轉(zhuǎn)軸31的軸限位器裝置的軸限位構(gòu)件46安裝到空間形成構(gòu)件35的臺階部分51上，如圖19所示。接著，將空間形成構(gòu)件35安裝到作為流體動壓軸承的徑向軸承33上。此時，空間形成構(gòu)件35的爪形控制部分35a與徑向軸承33的端部33b配合。因此，使徑向軸承33和空間形成構(gòu)件35穩(wěn)定地保持成一體。此外，軸限位構(gòu)件46的支撐部分46a被定位，以與空間形成構(gòu)件35的控制凸起53配合。
接著，將這樣暫時組裝好的徑向軸承33和空間形成構(gòu)件35安裝到金屬模具上。如圖20所示，然后通過嵌件成型，在暫時組裝好的徑向軸承33和空間形成構(gòu)件35周圍用上述合成樹脂中的任一種形成殼體37。此時，即當(dāng)通過嵌件成型來成型殼體37時，徑向軸承33和空間形成構(gòu)件35通過空間形成構(gòu)件35的切除部分35b暴露到外部。因此，徑向軸承33和空間形成構(gòu)件35與殼體37內(nèi)部成為一體，并在上部密封部分44和底部密封部分43之間被夾住，上部密封部分44和底部密封部分43一體形成在圓筒形殼體主體42的上下部分處。
此時，在通過嵌件成型來成型殼體37時，合成樹脂就不會流入形成構(gòu)件35和徑向軸承33之間的空間，因為空間形成構(gòu)件35截斷了此空間。
接著，如圖21所示，將旋轉(zhuǎn)軸31通過設(shè)置于上部密封部分44中的軸插孔45插入殼體37中。此時，在軸承支撐部分31a接觸止推軸承34以及旋轉(zhuǎn)軸31插入了徑向軸承33的情況下，旋轉(zhuǎn)軸31被插入殼體37。由止推軸承34和徑向軸承33支撐的旋轉(zhuǎn)軸31被可旋轉(zhuǎn)地支撐在殼體37中。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸31被插入殼體37中時，設(shè)于空間形成構(gòu)件35中的軸限位構(gòu)件46的移動方向控制部分46b沿著旋轉(zhuǎn)軸31的徑向彈性變形，如圖14所示，由此允許軸承支撐部分31a被插入。此時，軸限位構(gòu)件46的移動方向控制部分46b具有環(huán)形橫截面形狀，所以軸限位構(gòu)件46穩(wěn)定平滑地接觸軸承支撐部分31a，并且沿軸的徑向向外平滑地彈性變形。
旋轉(zhuǎn)軸31被安裝在殼體中軸承支撐部分31a穿透軸限位構(gòu)件46位置處以及軸限位槽部分31c被定位在軸限位構(gòu)件46內(nèi)的位置處。此外，軸限位構(gòu)件46通過抵抗軸限位構(gòu)件46的移動方向控制部分46b的沿軸的徑向的彈性變形的回復(fù)力，恢復(fù)其本身的正常形狀。就是說，移動方向控制部分46b恢復(fù)到其自身的初始位置，并且因此可以防止軸被拔出。軸限位構(gòu)件46起到防止旋轉(zhuǎn)軸31從殼體拔出的軸限位器的作用。
在旋轉(zhuǎn)軸31被插入殼體37之后，潤滑油38被填充到殼體37中。通過將其中插入了旋轉(zhuǎn)軸31的殼體37浸入未示出但含有潤滑油38的填充室，來進(jìn)行潤滑油38的填充。接著，對殼體被浸入其中的填充室抽真空。之后，將已被抽真空的填充室取出到空氣中。這樣，潤滑油38就被填充到殼體37中。
此時，潤滑油38以如下方式被填充。即，防止?jié)櫥?8通過軸插孔45泄漏到外部，即使當(dāng)潤滑油38由于溫度變化而膨脹時。而且，填充在旋轉(zhuǎn)軸31和軸插孔45之間所形成的間隙47中的潤滑油38不會短缺，即使當(dāng)潤滑油38由于溫度變化而收縮時。更具體地，由于溫度變化導(dǎo)致的潤滑油38的油面高度的變化被設(shè)定在軸插孔45的范圍內(nèi)。
因為通過使用真空裝置的抽真空來將潤滑油38填充到殼體37中，所以殼體37內(nèi)的壓力低于殼體37外的。結(jié)果，可以容易地防止?jié)櫥?8從殼體37泄漏。
在應(yīng)用本發(fā)明的軸承單元30中，徑向軸承33由燒結(jié)金屬制成。因此，潤滑油38被填充在徑向軸承33中。此外，潤滑油38還被填充在由于旋轉(zhuǎn)軸31的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生動壓的動壓產(chǎn)生槽39中。也就是說，潤滑油38被填充在殼體37的所有間隙中。
在上述軸承單元中，殼體由合成樹脂制成的成型體形成。但是，所述材料并不限于合成樹脂，而是軸承單元可以由其中混有金屬材料的可用金屬模具成型的合成樹脂來形成，或者可以由其他成型材料來形成。當(dāng)殼體由除合成樹脂之外的材料形成時，存在這樣的情況，即填充在殼體中的潤滑油相對于軸插孔的內(nèi)周表面的接觸角無法被維持足夠大。如果存在不能維持足夠大的潤滑油接觸角的可能性，則可以通過在軸插孔的內(nèi)周表面上，或者在包括軸插孔的內(nèi)周表面在內(nèi)的上部密封部分的外周表面上涂覆表面活性劑，來增大接觸角。
如上所述的軸承單元形成有止推軸承作為殼體的一部分。但是，設(shè)置有止推軸承的底部密封部分或者上部密封部分可以獨立于殼體主體來形成。頂部密封部分或者上部密封部分可以通過熱焊接或者超聲焊接與殼體主體成為一體。
在如上所述被構(gòu)造的軸承單元30中，當(dāng)軸被插入時，限位構(gòu)件的移動方向控制部分僅僅沿軸的徑向發(fā)生彈性變形。因此，不必像現(xiàn)有技術(shù)那樣提供用于設(shè)置限位構(gòu)件的特定空間。換句話說，在徑向軸承和軸承限位構(gòu)件之間以及在空間形成構(gòu)件和軸限位構(gòu)件之間無需提供用于彎曲限位構(gòu)件的額外間隙。因此，軸承單元30可以使設(shè)置限位構(gòu)件的空間最小化，于是可以控制旋轉(zhuǎn)軸從殼體的上升。因此，可以防止殼體中的潤滑油液面由于旋轉(zhuǎn)軸的上升而下降。還可以防止旋轉(zhuǎn)軸和徑向軸承的軸承表面周圍的潤滑油短缺，并且防止了空氣混入軸承表面周圍的潤滑油中。結(jié)果，軸承單元30解決了傳統(tǒng)軸承單元中的問題，并且可以長時間保持優(yōu)異的潤滑性能。
如上所述的軸承單元使用潤滑油作為填充在殼體中的粘性流體。但是，可以適當(dāng)?shù)剡x擇各種粘性流體中的任一種，只要該粘性液體具有一定的粘度和一定的表面張力。
應(yīng)用了本發(fā)明的軸承單元被用作軸承，該軸承不僅用于散熱器設(shè)備中的電機(jī)或者盤驅(qū)動器中的主軸電機(jī)，而且還用于任何各種電機(jī)。
此外，應(yīng)用了本發(fā)明的軸承單元不限于用于電機(jī)，而是可以用于廣泛的目的，例如，用于具有旋轉(zhuǎn)軸的機(jī)構(gòu)、其中可旋轉(zhuǎn)部件由軸支撐的機(jī)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種軸承單元，包括軸；徑向軸承，在所述軸的圓周方向上支撐所述軸；止推軸承，在所述軸的止推方向上支撐所述軸的一端；殼體，所述殼體具有除軸插孔外都封閉的結(jié)構(gòu)，所述軸插入所述軸插孔，所述徑向軸承和所述止推軸承設(shè)置在所述殼體內(nèi)；限位構(gòu)件，所述限位構(gòu)件設(shè)置在所述徑向軸承的設(shè)有所述止推軸承的端側(cè)上，用于防止所述軸從所述徑向軸承中拔出；和填充在所述殼體中的粘性流體，其中所述限位構(gòu)件由彈性構(gòu)件制成，當(dāng)所述軸被插入所述殼體時，所述彈性構(gòu)件僅僅在所述軸的所述徑向上彈性變形，并在所述軸向上幾乎不變形。
2.如權(quán)利要求1所述的軸承單元，其中所述軸在與所述限位構(gòu)件相對應(yīng)的位置處具有限位槽部分，并且所述限位構(gòu)件具有移動方向控制部分和支撐部分，所述移動方向控制部分與所述限位槽部分配合，以控制所述軸沿所述軸的軸向的移動和所述限位構(gòu)件沿所述軸的圓周方向的旋轉(zhuǎn)，所述支撐部分支撐所述移動方向控制部分，以控制所述限位構(gòu)件的位置。
3.如權(quán)利要求2所述的軸承單元，其中在所述殼體側(cè)上設(shè)有控制凸起，所述控制凸起沿垂直于所述軸的方向接觸所述移動方向控制部分，以控制所述限位構(gòu)件沿所述軸的所述圓周方向的旋轉(zhuǎn)，并且所述控制凸起與所述支撐部分配合以控制所述限位構(gòu)件的所述位置，并且所述限位構(gòu)件的所述支撐部分形成為弧形，并且所述限位構(gòu)件的所述移動方向控制部分形成為與所述支撐部分的一端直線連接。
4.如權(quán)利要求2所述的軸承單元，其中在所述殼體側(cè)上設(shè)有控制凸起，所述控制凸起沿垂直于所述軸的方向接觸所述移動方向控制部分，以控制所述限位構(gòu)件沿所述軸的所述圓周方向的旋轉(zhuǎn)，并且所述控制凸起與所述支撐部分配合以控制所述限位構(gòu)件的所述位置，并且所述限位構(gòu)件的所述支撐部分形成為弧形，并且所述限位構(gòu)件的所述移動方向控制部分形成為一對連接到所述支撐部分的兩個端部的移動方向控制部分，所述一對移動方向控制部分在彼此面對的位置上分別被形成為直線狀，而所述軸的所述限位槽部分被置于其間。
5.一種具有軸承單元的電機(jī)，所述軸承單元相對于定子可旋轉(zhuǎn)地支撐轉(zhuǎn)子，所述軸承單元包括軸；徑向軸承，在所述軸的圓周方向上支撐所述軸；止推軸承，在所述軸的止推方向上支撐所述軸的一端；殼體，所述殼體具有除軸插孔外都封閉的結(jié)構(gòu)，所述軸插入所述軸插孔，所述徑向軸承和所述止推軸承設(shè)置在所述殼體內(nèi)；限位構(gòu)件，所述限位構(gòu)件設(shè)置在所述徑向軸承的設(shè)有所述止推軸承的端側(cè)上，用于防止所述軸從所述徑向軸承中拔出；和填充在所述殼體中的粘性流體，其中所述限位構(gòu)件由彈性構(gòu)件制成，當(dāng)所述軸被插入所述殼體時，所述彈性構(gòu)件僅僅在所述軸的所述徑向上彈性變形，并在所述軸向上幾乎不變形。
6.一種包括電機(jī)的電子設(shè)備，所述電機(jī)具有軸承單元，所述軸承單元相對于定子可旋轉(zhuǎn)地支撐轉(zhuǎn)子，所述軸承單元包括軸；徑向軸承，在所述軸的圓周方向上支撐所述軸；止推軸承，在所述軸的止推方向上支撐所述軸的一端；殼體，所述殼體具有除軸插孔外都封閉的結(jié)構(gòu)，所述軸插入所述軸插孔，所述徑向軸承和所述止推軸承設(shè)置在所述殼體內(nèi)；限位構(gòu)件，所述限位構(gòu)件設(shè)置在所述徑向軸承的設(shè)有所述止推軸承的端側(cè)上，用于防止所述軸被從所述徑向軸承中拔出；和填充在所述殼體中的粘性流體，其中所述限位構(gòu)件由彈性構(gòu)件制成，當(dāng)所述軸被插入所述殼體時，所述彈性構(gòu)件僅僅在所述軸的所述徑向上彈性變形，并在所述軸向上幾乎不變形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種軸承單元、以及具有該軸承單元的電機(jī)和電子設(shè)備。本發(fā)明的軸承單元具有軸；徑向軸承，在軸的圓周方向上支撐軸；止推軸承，在軸的止推方向上支撐軸的一端；殼體，所述殼體具有除軸插孔外都封閉的結(jié)構(gòu)，軸插入軸插孔，徑向軸承和止推軸承設(shè)置在殼體內(nèi)；限位構(gòu)件，用于防止軸從徑向軸承中拔出；和填充在殼體中的粘性流體。限位構(gòu)件由彈性構(gòu)件制成，所述彈性構(gòu)件僅僅在軸的徑向上彈性變形，并在軸向上幾乎不變形。因此，防止了軸從殼體中拔出，并且防止了由軸的提升造成軸承表面周圍的潤滑油的短缺。
文檔編號F16C17/10GK1651788SQ20051000754
公開日2005年8月10日 申請日期2005年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月6日
發(fā)明者矢澤健一郎, 金子猛, 柿沼義昭, 宍戶祐司 申請人:索尼株式會社