流体動圧軸受装置およびその組み立て方法
【課題】静粛性に優れ、高精度で、かつ低コストに製造可能であり、特に住宅用の小型換気扇のモータに好適に組み込むことができる流体動圧軸受装置およびその組み立て方法を提供することにある。
【解決手段】外方部材２０を構成する少なくとも１つの部材が、板材のプレス加工により成形されたものであって、このプレス加工により前記ラジアル軸受面と少なくとも片側のスラスト軸受面が形成されていると共に、内方部材１０の少なくともラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する部分が焼結金属からなる流体動圧軸受装置である。
【解決手段】外方部材２０を構成する少なくとも１つの部材が、板材のプレス加工により成形されたものであって、このプレス加工により前記ラジアル軸受面と少なくとも片側のスラスト軸受面が形成されていると共に、内方部材１０の少なくともラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する部分が焼結金属からなる流体動圧軸受装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内方部材と外方部材との間の軸受隙間に生じる潤滑油の動圧作用で、内方部材を回転自在に支持する流体動圧軸受装置およびその組み立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
換気扇等の電気機器に搭載されるモータには軸受が組み込まれており、この軸受によって、回転軸が回転自在に支持されている。この種の用途には、外輪と内輪との間に複数の転動体が介在され、この転動体を保持する保持器とからなる、いわゆる転がり軸受が一般的に使用されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
一方、流体動圧軸受装置として、円筒状の軸受リングとこの両端に嵌合された軸受プレートから構成された外方部材とその内側に配置された内方軸受プレート部材とからなる構造の流体動圧軸受装置がある（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２４９１４２号公報
【特許文献２】特開２００８−２７５１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、住宅の高気密化が進展している。その一方で、化学物質を発散する建材の使用やエアコンの普及による換気不足などに伴い、いわゆるシックハウス症候群の発症人口の増加が問題視されている。そのため、現在の建築基準法において、住宅には、積極的・強制的に給排気を行うための、いわゆる２４時間換気システムの設置が義務付けられている。このシステムは各居室に設置した小型の換気扇を主要部として構築されるため、システムの構築費用を低廉化するには換気扇の低コスト化が有効な対策となる。しかしながら、換気扇用のモータに組み込まれる転がり軸受は、上述のとおり数多くの部品で構成されていることから低コスト化には限度があり、モータ、ひいては換気扇の更なる低価格化を図る上で障害となっている。
【０００６】
また、上記システムの換気扇は基本的に連続運転されることから、特に低騒音であることが求められる。しかしながら、転がり軸受では、運転時に保持器のポケットと転動体とが衝突することによって生じるいわゆる保持器音や、内外輪の軌道面上を転動体が転動することによって生じる摩擦音等の発生が避けられないことから、更なる静粛性向上の要請に対応するのが困難である。
【０００７】
この問題に関して、流体動圧軸受装置に着目した。その例として、特許文献２に示されている流体動圧軸受装置は、第１の軸受リング（１２）と、第１の軸受リング（１２）から内径側に突出した一対の第１の軸受プレート（１６、２０）とで外方部材（第１の軸受部材）を構成すると共に、回転軸に取り付けられる円筒状の第２の軸受リング（１４）と、第２の軸受リング（１４）の外周面に固定された第２の軸受プレート（１８）とで内方部材（第２の軸受部材）を構成している。内方部材が回転すると、第１の軸受リング（１２）の内周面と第２の軸受プレート（１８）との間にラジアル軸受隙間が形成されると共に、一対の第１の軸受プレート（１６、２０）と第２の軸受プレート（１８）との間にスラスト軸受隙間が形成される。一対の第１の軸受プレート（１６、２０）と第２の軸受プレート（１８）とが軸方向に係合することにより、外方部材の内周から内方部材の抜けが規制され、流体動圧軸受装置を一体化できるため、換気扇等への組みつけがしやすくなる。
【０００８】
しかし、上記の流体動圧軸受装置では、外方部材を多くの部品で構成しているので、各部品の加工コストおよびこれらの部品の組み立てコストが嵩み、コスト低減を図ることが難しい。また、高精度な動圧溝の加工が難しい。
【０００９】
本発明の課題は、静粛性に優れ、高精度で、かつ低コストに製造可能であり、特に住宅用の小型換気扇のモータに好適に組み込むことができる流体動圧軸受装置およびその組み立て方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願の発明者らは、前記課題を種々検討した結果、ラジアル軸受面とスラスト軸受面を備えた外方部材を板材のプレス加工により形成することと、ラジアル軸受面とスラスト軸受面を備えた内方部材を焼結金属製とするという着想に至った。
【００１１】
本発明は、ラジアル軸受面とその両端に形成したスラスト軸受面を備えた外側部材と、この外方部材の内側に配置され、前記ラジアル軸受面とスラスト軸受面のそれぞれに対向するラジアル軸受面とスラスト軸受面を備えた内方部材とからなり、前記外方部材と内方部材のラジアル軸受面間にラジアル軸受隙間を形成し、かつスラスト軸受面間にスラスト軸受隙間を形成し、これらの軸受隙間に潤滑油を介在させた流体動圧軸受装置において、前記外方部材を構成する少なくとも１つの部材が、板材のプレス加工により成形されたものであって、このプレス加工により前記ラジアル軸受面と少なくとも片側のスラスト軸受面が形成されていると共に、前記内方部材の少なくともラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する部分が焼結金属からなることを特徴とするものである。
【００１２】
上記のように、外方部材を構成する少なくとも１つの部材が、板材のプレス加工により成形されたものであって、このプレス加工により前記ラジアル軸受面と少なくとも片側のスラスト軸受面が形成されていると共に、内方部材の少なくともラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する部分が焼結金属からなるので、部品点数が少なく、高精度で、かつ低コストに製造可能であると共に静粛性に優れる。
【００１３】
焼結金属製の内方部材のラジアル軸受面に動圧溝が、あるいはラジアル軸受面およびスラスト軸受面に動圧溝が形成されているので、潤滑油の動圧作用により回転軸を非接触に支持することができ、静粛性に優れる。
【００１４】
内方部材が焼結金属で形成されるため、内方部材のラジアル軸受面に動圧溝を転造加工する際の塑性流動を焼結金属の内部気孔で吸収できる。このため、塑性流動による表面の盛り上がりが抑えられ、動圧溝を精度良く形成することができる。また、外方部材のスラスト軸受面の動圧溝がプレス加工により形成されるため、動圧溝が高精度で、かつ低コストに形成することができる。
【００１５】
外方部材が第１外方部材と第２外方部材の２つの部材から形成され、第１外方部材の縦断面形状が略Ｌ字形状で、その円筒部内周面にラジアル軸受面が形成され、半径方向部の内側面にスラスト軸受面が形成されると共に、第２外方部材が円盤形状で、その半径方向部の内側面にスラスト軸受面が形成されたものであって、円盤形状の第２外方部材の外周面が前記第１外方部材の円筒部内周面に嵌合される構造であるので、部品点数が少なく、高精度で、かつ低コストに製造可能であると共に静粛性に優れた流体動圧軸受装置が実現できる。
【００１６】
外方部材が第１外方部材と第２外方部材の２つの部材から形成され、これら２つの部材の縦断面形状がいずれも略Ｌ字形状であり、第１外方部材の半径方向部の内側面にスラスト軸受面が形成されると共に、第２外方部材の円筒部内周面にラジアル軸受面が形成され、半径方向部の内側面にスラスト軸受面が形成されたものであって、第１外方部材の円筒部内周面に第２外方部材の円筒部外周面が嵌合されているので、第１外方部材と第２外方部材の嵌合長さを確保でき、精度と結合状態を向上することができる。
【００１７】
ヘリングボーン形状等の一方向回転用の動圧溝を形成したものであっても、回転方向を識別するために、第１外方部材と第２外方部材とが異なる色相の表面を有することにより、誤組みを防止することができる。
【００１８】
第１外方部材の円筒部端面が第２外方部材の半径方向部の外側面より下がった位置にあるので、接着剤の注入がしやすい。
【００１９】
第１外方部材の円筒部内周面と第２外方部材の円筒部外周面のいずれか一方に凸部が設けられているので、第１外方部材と第２外方部材の精度が損なわれず圧入することができる。また、密封性を確保するため、接着剤を連続的に注入して接着するのに好適である。
【００２０】
軸受面を形成する部分の焼結金属の材質を銅鉄系とし、銅の配合比率を２０〜８０％としている。銅の配合比率が２０％未満をなると動圧溝の成形性や潤滑性で問題となり、一方、銅の配合比率が８０％を超えると耐摩耗性を確保することが難しい。したがって、銅の配合比率が２０〜８０％が望ましい。なお、軸に嵌合するスリーブ部を別体の部材とし、この部材も焼結金属とした場合には、その材料は、上記の銅鉄系に限られず鉄系でも可能であり、耐摩耗性や軸との組合せ、必要部位の表面開口率の設定容易性などを総合的に勘案し、同種もしくは異種材料の中から組合せを選択することができる。
【００２１】
焼結金属のラジアル軸受面の表面開孔率を２〜２０％としている。表面開孔率が２％未満では潤滑油の循環が十分でなく、表面開孔率が２０％を超えると潤滑油の圧力低下が生じる。したがって、表面開孔率が２〜２０％が望ましい。
【００２２】
焼結金属製の内方部材が、ラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する突出部と、軸に嵌合するスリーブ部とからなり、当該２つの部分を一体の部材で形成することにより、焼結金属製による成形性のメリットと共にさらに部品点数を削減することができる。
【００２３】
焼結金属製の内方部材が、ラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する突出部と、軸に嵌合するスリーブ部とからなり、当該２つの部分を別体の部材で構成することにより、焼結金属製による成形性をより一層高めることができる。
【００２４】
流体動圧軸受装置の内部に潤滑油を入れた後、使用温度範囲を超える温度で油量調整が施されているので、使用時に、熱膨張により潤滑油が漏れ出すことを防止することができる。
【００２５】
本発明の流体動圧軸受装置を軸方向に離隔して配置し、隣り合う流体動圧軸受装置の間にモータロータを配置して換気扇用モータを構成したので、一体型の流体動圧軸受装置の組み付けが容易に行え、かつ静粛な換気扇用モータを実現することができる。
【００２６】
本願の第２の発明は、ラジアル軸受面とその両端に形成したスラスト軸受面を備えた外側部材と、この外方部材の内側に配置され、前記ラジアル軸受面とスラスト軸受面のそれぞれに軸受隙間をもって対向するラジアル軸受面とスラスト軸受面を備えた内方部材とから構成されており、前記外方部材が、第１外方部材と第２外方部材の２つの部材からなり、それぞれの内側面に前記スラスト軸受面が形成された流体動圧軸受装置の組み立て方法であって、前記第１外方部材のスラスト軸受面に内方部材のスラスト軸受面を当接させた後、前記内方部材を第１外方部材から前記スラスト軸受隙間の合計量だけ離隔させ、その状態で、前記内方部材のスラスト軸受面に第２外方部材のスラスト軸受面が当接するまで、第２外方部材を第１外方部材に押し込むことを特徴とするものである。このような流体動圧軸受装置の組み立て方法により、スラスト軸受隙間を高精度に、かつ容易に設定することができる。
【００２７】
内方部材が、ラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する突出部と回転軸に嵌合するスリーブ部の２つの部材からなるものに適用する組み立て方法として、前記第１外方部材のスラスト軸受面に内方部材の突出部材のスラスト軸受面を当接させた後、前記スリーブ部材を突出部材に圧入する工程を含んでいる。このような流体動圧軸受装置の組み立て方法により、スリーブ部材を突出部材に圧入する工程とスラスト軸受隙間を設定する工程とを併せて行うことができる。
【００２８】
より具体的には、第１外方部材のスラスト軸受面に内方部材の突出部材のスラスト軸受面を当接させる工程は、載置面と底面を備えた第１治具の載置面上に前記第１外方部材を設置し、この第１外方部材のスラスト軸受面に当接するよう内方部材の突出部材を挿入し、その後、スリーブ部材を、その端面が第１治具の底面に当接するまで突出部材に圧入することにより行い、その後、前記第１治具とは異なる載置面と底面を備えた第２治具の載置面上に第１外方部材と内方部材のセットを設置し、前記スリーブ部材の端面が第２治具の底面に当接させることにより、前記内方部材を第１外方部材から前記スラスト軸受隙間の合計量だけ隔離させる組み立て方法である。この組み立て方法によれば、シンプルな第１治具、第２治具を用いて、スラスト軸受隙間を高精度に、かつ容易に設定することができる。
【００２９】
内方部材が一体構造のものに適用する組み立て方法として、前記第１外方部材のスラスト軸受面に内方部材のスラスト軸受面を当接させる工程は、固定治具と移動治具を使用し、固定治具の上に前記第１外方部材を設置し、この第１外方部材のスラスト軸受面に当接するよう内方部材を挿入し、その後、移動治具より前記内方部材を第１外方部材から前記スラスト軸受隙間の合計量だけ上方に隔離させる組み立て方法である。この組み立て方法によれば、移動治具の移動距離を調整することにより、スラスト軸受隙間の設定を調整することができる。
【００３０】
第２外方部材を第１外方部材に押し込んだ状態で、接着剤を注入する組み立て方法により、密封性を確保して固定するための接着剤の注入を効率よく行うことができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、外方部材を構成する少なくとも１つの部材が、板材のプレス加工により成形されたものであって、このプレス加工により前記ラジアル軸受面と少なくとも片側のスラスト軸受面が形成されていると共に、内方部材のラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する部分が焼結金属からなるので、部品点数が少なく、高精度で、かつ低コストに製造可能であると共に静粛性に優れる。特に、換気扇用モータ用の流体軸受装置として好適である。
【００３２】
内方部材が焼結金属で形成されるため、内方部材のラジアル軸受面に動圧溝を転造加工する際の塑性流動を焼結金属の内部気孔で吸収できる。このため、塑性流動による表面の盛り上がりが抑えられ、動圧溝を精度良く形成することができる。また、焼結金属製の内方部材のラジアル軸受面に動圧溝、あるいはラジアル軸受面およびスラスト軸受面に動圧溝が精度良く形成されているので、潤滑油の動圧作用により回転軸を非接触に支持することができ、静粛性に優れる。
【００３３】
焼結金属製の内方部材がラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する突出部と、軸に嵌合するスリーブ部とからなり、当該２つの部分を一体の部材で形成することにより、焼結金属製による成形性のメリットと共にさらに部品点数を削減することができる。
【００３４】
本願の第２の発明の流体動圧軸受装置の組み立て方法によれば、前記第１外方部材のスラスト軸受面に内方部材のスラスト軸受面を当接させた後、前記内方部材を第１外方部材から前記スラスト軸受隙間の合計量だけ離隔させ、その状態で、第２外方部材を第１外方部材に押し込むものである。このような流体動圧軸受装置の組み立て方法により、スラスト軸受隙間を高精度に、かつ容易に設定することができる。さらに具体的には、この組み立て方法によれば、シンプルな第１治具、第２治具を用いて、スラスト軸受隙間を高精度に、かつ容易に設定することができる。また、別の態様の組み立て方法によれば、移動治具の移動距離を調整することにより、スラスト軸受隙間の設定を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】換気扇モータ用の軸受ユニットの縦断面図である（モータ静止時）。
【図２】本発明の第１の実施形態の流体動圧軸受装置の縦断面図である。
【図３】図２の要部を拡大した縦断面図である。
【図４】内方部材に形成された動圧溝を示す正面図および側面図である。
【図５】換気扇モータ用の軸受ユニットの縦断面図である（モータ回転時）。
【図６】第１実施形態の変形例の流体動圧軸受装置の縦断面図である。
【図７】第１実施形態の別の変形例を示す縦断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の流体動圧軸受装置の縦断面図である。
【図９】第２実施形態の変形例の流体動圧軸受装置の縦断面図である。
【図１０】図８の要部を拡大した縦断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の流体動圧軸受装置の縦断面図である。
【図１２】第２の発明の第１実施形態の組み立て方法を示す縦断面図である。
【図１３】第２の発明の第２実施形態の組み立て方法を示す縦断面図である。
【図１４】第２の発明の第２実施形態の組み立て方法を示す縦断面図である。
【図１５】第２の発明の第２実施形態の組み立て方法を示す縦断面図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態の流体動圧軸受装置の内方部材と外方部材の嵌合部に接着剤を注入する状態を示す横断面図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態の流体動圧軸受装置の内方部材と外方部材の嵌合部を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３７】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る流体動圧軸受装置を組み込んだ軸受ユニット１の軸方向断面図である。この軸受ユニット１は、例えば、住宅の居室に設置される２４時間換気システム用の小型換気扇モータ（より厳密に言えば、換気扇用インナーロータ型モータ）に組み込まれて使用されるものである。軸受ユニット１は、回転軸２と、回転軸２の外周面に固定されたモータロータ３、回転軸２の端部に設けられたファン６とからなる回転体を回転自在に支持するために、モータロータ３の軸方向両端位置において回転軸２とハウジング５の間に配置された一対の流体動圧軸受装置４、４から構成される。一方（図中右側）の流体動圧軸受装置４とハウジング５との間には、スプリング７が圧縮状態で配置されている。尚、図１は、モータ（回転軸２）が静止した状態を示している。また、ステータは図示を省略した。
【００３８】
流体動圧軸受装置４は、図２に示すように、内方部材１０と、この内方部材１０を回転自在に支持する外方部材２０とを備える。図２では、流体動圧軸受装置４は、軸線Ａより上側半分が示されている。以降の実施形態においても同様とする。内方部材１０は回転軸２に固定され、外方部材２０は、ハウジング５の内周面に嵌合し、軸方向に摺動可能な状態で取り付けられる（図１参照）。軸方向および半径方向で互いに対向する内方部材１０と外方部材２０の各面間（ラジアル軸受隙間Ｒおよびスラスト軸受隙間Ｔ）には潤滑油が介在している（図３参照）。尚、図１中の流体動圧軸受装置４、４は、同一構造である。
【００３９】
図２に示すように、内方部材１０は、突出部１０ａとスリーブ部１０ｂとからなり、本実施形態では、いずれも焼結金属で形成される。突出部１０ａは、外周面１１と両側面１２、１３を有し、外周面１１がラジアル軸受面１１Ｒを形成し、両側面１２、１３がスラスト軸受面１２Ｔ、１３Ｔを形成する。外周面１１は円筒面状をなし、ラジアル軸受隙間Ｒに満たされた潤滑油に接触している（図３参照）。突出部１０ａの外周面１１には動圧溝１１ａが形成されている。詳細には、図４（ｂ）に示すように、外周面１１の全面に形成され、Ｖ字状に屈曲した動圧溝１１ａと、これを区画する丘部１１ｂ（図中クロスハッチングで示す）とを、円周方向に交互に配置したヘリングボーン形状を呈する。動圧溝１１ａは、例えば転造加工により形成される。本実施形態では、内方部材１０の突出部１０ａが焼結金属で形成されるため、転造加工の圧迫による突出部１０ａの外周面１１の塑性流動を焼結金属の内部気孔で吸収できる。このため、塑性流動による突出部１０ａの表面の盛り上がりが抑えられ、動圧溝１１ａと丘部１１ｂを精度良く形成することができる。
【００４０】
内方部材１０の突出部１０ａの両側面１２、１３は、軸線Ａに直角な半径方向の平坦面をなし、スラスト軸受隙間Ｔに満たされた潤滑油に接触している（図３参照）。突出部１０ａの両側面１２、１３には動圧溝１２ａ、１３ａが形成されている。詳細は、図４（ａ）、（ｃ）に示す。図４（ａ）は突出部１０ａの左側の側面１２を示し、図４（ｃ）は突出部１０ａの右側の側面１３を示す。図示のように、両側面１２、１３の全面に形成され、Ｖ字状に屈曲した動圧溝１２ａ、１３ａと、これを区画する丘部１２ｂ、１３ｂ（図中クロスハッチングで示す）とを、円周方向に交互に配置したヘリングボーン形状を呈する。内方部材１０の突出部１０ａが焼結金属で形成されるため、両側面１２、１３の動圧溝１２ａ、１３ａは、プレス加工により精度良く形成することができる。また、突出部１０ａのサイジングと同時に動圧溝１２ａ、１３ａを型成形することができる。
【００４１】
回転軸２に固定されるスリーブ部１０ｂも焼結金属で形成される。図２に示すように、スリーブ部１０ｂは、突出部１０ａの両側面１２、１３間の幅よりも長く形成され、突出部１０ａに嵌合固定されると、両側面１２、１３より軸方向に突出している。スリーブ部１０ｂの円筒面状の内周面１０ｃの軸方向両端部に面取り部１０ｄが設けられている。内方部材１０は、例えば内周面１０ｃを回転軸２の外周面に圧入（軽圧入）することにより、あるいは、内周面１０ｃと回転軸２の外周面との間に接着剤を介在させることにより、回転軸２に固定される。
【００４２】
内方部材１０の軸受面を形成する部分である突起部１０ａの焼結金属の材質は、銅鉄系とし、銅の配合比率を２０〜８０％としている。銅の配合比率が２０％未満をなると動圧溝の成形性や潤滑性で問題となり、一方、銅の配合比率が８０％を超えると耐摩耗性を確保することが難しい。また、内方部材１０の突出部１０ａの、少なくともラジアル軸受面を形成する外周面１１は、焼結部材の表面開孔率を２〜２０％とする。表面開孔率が２％未満では潤滑油の循環が十分でなく、表面開孔率が２０％を超えると潤滑油の圧力が低下する。さらに、銅鉄系焼結部材の密度は、潤滑油の連通性や塑性加工性を維持するために、６〜８g／ｃｍ３とする。回転軸２に嵌合するスリーブ部１０ｂを形成する焼結金属の材料としては、上記の銅鉄系に限られず鉄系でも可能であり、耐摩耗性や軸との組合せ、必要部位の表面開口率の設定容易性などを総合的に勘案し、同種もしくは異種材料の中から組合せを選択することができる。
【００４３】
図２に示すように、外方部材２０は、第１外方部材２０ａと第２外方部材２０ｂの２つの部材から形成される。第１外方部材２０ａは、円筒部２０ａ１と、この円筒部２０ａ１の一端に形成された半径方向部２０ａ２を有し、板材をプレス加工して略Ｌ字形状に形成されている。具体的には、板材は、ステンレス鋼板や冷間圧延鋼板等を用い、その板厚は、０．１〜１ｍｍ程度である。第２外方部材２０ｂは、円盤状で、板材をプレス加工で打ち抜いて形成されている。第１外方部材２０ａの円筒部２０ａ１の内周面２１がラジアル軸受面２１Ｒを形成し、半径方向部２０ａ２の内側面２２がスラスト軸受面２２Ｔを形成する。第２外方部材２０ｂの内側面２３がスラスト軸受面２３Ｔを形成する。これらの内周面２１、内側面２２および内側面２３は、平滑な面で形成される。内周面２１、内側面２２および内側面２３は、内方部材１０の突出部１０ａの外周面１１、両側面１２、１３にそれぞれ対向して配置され、ラジアル軸受隙間Ｒおよびスラスト軸受隙間Ｔを形成する。
【００４４】
第１外方部材２０ａの半径方向部２０ａ２の内径側端部にある小径内周面２４および第２外方部材２０ｂの内径側端部にある小径内周面２５は、内方部材１０のスリーブ部１０ｂの外周面２６と適宜の隙間をもって対向している。小径内周面２４、２５に撥油剤を塗布すれば、潤滑油の漏れ防止により効果がある。
【００４５】
この実施形態では、動圧溝１１ａ、１２ａ、１３ａはヘリングボーン形状で一方向回転用である。しかし、回転方向を識別するために、第１外方部材２０ａと第２外方部材２０ｂとが異なる色相の表面を有する。これにより、誤組みを防止することができる。異なる色相の表面を形成するために、異なる色相の材質を用いたり、表面処理を施す。
【００４６】
本実施形態の流体動圧軸受装置４は、第１外方部材２０ａの内部に内輪部材１０を挿入した後、第１外方部材２０ａの内周面２１に第２外方部材２０ｂを嵌合させて、組み立てられている（組み立て方法の詳細は後述する）。流体動圧軸受装置４の寸法に特段の制限はないが、ミニアチュアベアリングの代替例として、例えば、内径φ３ｍｍ、外径φ８ｍｍ、幅４ｍｍ程度のものから種々の寸法のものに適用することができる。
【００４７】
外方部材２０の外周面２０ｃは、図１に示す小型換気扇モータでは、ハウジング５の内周面に嵌合し、軸方向に摺動可能な状態で取り付けられるが、その他に、静止側部材の内周面に圧入や接着等の適宜の手段で固定される。
【００４８】
以上の構成からなる流体動圧軸受装置４の内部空間には焼結金属製の内方部材１０の内部気孔を含めて、潤滑油が充填される。潤滑油は、図３に拡大して示すように、ラジアル軸受隙間Ｒの全域およびスラスト軸受隙間Ｔの内径端付近まで満たされる。潤滑油は、スラスト軸受隙間Ｔの毛細管力により外径側（ラジアル軸受隙間Ｒ側）に引き込まれる。潤滑油の油面は、スラスト軸受隙間Ｔに保持される。
【００４９】
上記の流体動圧軸受装置４を組み込んだ軸受ユニット１は、図１に示すように、スプリング７により図中右側の流体動圧軸受装置４の外方部材２０が図中左向きに付勢されている。このため、回転軸２が静止した状態（図１の状態）では、スプリング７により付勢された外方部材２０が内方部材１０に当接し、内方部材１０および回転軸２が図中左向きに付勢されている。これにより、図中左側の流体動圧軸受装置４の内方部材１０が図中左向きに付勢され、外方部材と当接して係止される。すなわち、ハウジング５およびスプリング７により、一対の流体動圧軸受装置４、４に互いに接近する方向の予圧が付される。
【００５０】
図５に示すように、回転軸２が回転すると、各流体動圧軸受装置４の内方部材１０の外周面１１と外方部材２０の内周面２１との間のラジアル軸受隙間Ｒに油膜が形成される。そして、回転軸２の回転に伴い、ラジアル軸受隙間Ｒの油膜の圧力が動圧溝１１ａにより高められ、この油膜の動圧作用により回転軸２および内方部材１０が静止側部材に取り付けられた外方部材２０に対してラジアル方向に非接触支持される。
【００５１】
これと同時に、各流体動圧軸受装置４の内方部材１０の両側面１２、１３と、これらに対向する外方部材２０の内側面２２、２３との間のスラスト軸受隙間Ｔに油膜が形成される。回転軸２の回転に伴い、スラスト軸受隙間Ｔの油膜の圧力が動圧溝１２ａ、１３ａにより高められ、回転軸２および内方部材１０が静止側部材に取り付けられた外方部材２０に対して、両スラスト方向に非接触支持される（図５参照）。尚、ラジアル軸受隙間Ｒおよびスラスト軸受隙間Ｔの大きさを誇張して示している。
【００５２】
回転軸２の回転により、スラスト軸受隙間Ｔの潤滑油に動圧作用が生じると、回転軸２が図中右側に負荷を受ける（図５の白抜き矢印参照）。このとき、図中右側の流体動圧軸受装置４の外方部材２０が図中右側にスライドしてスプリング７を圧縮することにより、両流体動圧軸受装置４，４のスラスト軸受隙間Ｔが確保される。このように、外方部材２０をハウジング５に対して軸方向移動可能な状態で嵌合することで、スラスト軸受隙間Ｔを高精度に設定することができる。これにより、外方部材２０に対して内方部材１０が確実に非接触支持され、接触摺動による騒音の発生をより確実に防止できる。
【００５３】
また、この軸受ユニット１では、スプリング７により流体動圧軸受装置４，４に軸方向の予圧を付与しているため、外方部材２０がハウジング５に隙間を介して嵌合した状態であっても、回転軸２の回転に伴って外方部材２０が回転する事態を防止できる。一方、スプリング７の弾性力が大きすぎると、内方部材１０と外方部材２０とが接触摺動する恐れがある。したがって、スプリング７の弾性力は、外方部材２０の回転を防ぎ、かつ、外方部材２０と内方部材１０との接触摺動を防ぐことができるような範囲に設定され、例えば、スラスト軸受隙間Ｔに発生する動圧作用の負荷容量の２０〜８０％程度とすることが望ましい。
【００５４】
以上の構成からなる流体動圧軸受装置４は、外方部材２０の両内側面２２、２３の軸方向間に内方部材１０が設けられるため、外方部材２０の両内側面２２、２３と内方部材１０の両側面１２、１３とが軸方向に係合することにより、外方部材２０の内周から内方部材１０の抜けが規制される。これにより、内方部材１０および外方部材２０の分離を防止して流体動圧軸受装置４を一体的に扱うことができるため、回転軸２やハウジング５への取り付けがしやすくなる。
【００５５】
また、回転軸２の回転に伴ってスラスト軸受隙間Ｔ内の潤滑油に遠心力が作用することにより、潤滑油が外径側（ラジアル軸受隙間Ｒ側）に押し込まれる。この遠心力と、スラスト軸受隙間Ｔによる毛細管力とにより、潤滑油の漏れ出しを防止できるため、流体動圧軸受装置４に特別なシール機構を設ける必要がない。もちろん、流体動圧軸受装置４にシール機構を設けても良く、例えば、図２に示す外方部材２０の小径内周面２４、２５と、内方部材１０のスリーブ部１０ｂの外周面２６のいずれかをテーパ面状に形成することで、断面楔形のシール空間を設けても良い。
【００５６】
本発明の第１の実施形態の変形例を図６に基づいて説明する。前述した第１の実施形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付して重複説明は省略する。
【００５７】
この変形例では、スラスト方向の動圧溝２２ａ、２３ａが、第１外方部材２０ａの半径方向部２０ａ２の内側面２２と第２外方部材２０ｂの内側面２３に、それぞれ形成されている。そして、内方部材１０の突出部１０ａの両側面１２、１３は、凹凸のない平滑な面で形成されている。スラスト方向の動圧溝２２ａ、２３ａは、例えば、第１外方部材２０ａと第２外方部材２０ｂを板材からプレス加工により成形する際に、プレス加工により形成される。したがって、この動圧溝２２ａ、２３ａにおいても、高精度に形成できる。動圧溝１２ａ、１３ａの形状は、図４の（ａ）および（ｃ）に示すものと同様である。また、内方部材１０は突出部１０ａとスリーブ部１０ｂが一体部材となっており、焼結金属製である。その他の部分は、第１の実施形態と同様である。
【００５８】
本発明の第１の実施形態の第２の変形例を図７に基づいて説明する。内方部材１０の突出部１０ａの外周面１１には、動圧溝が形成されてなく、凹凸のない滑らかな面で形成されている。第１外方部材２０ａの円筒部２０ａ１の内周面２１も凹凸のない滑らかな面であり、対向する内方部材１０の突出部１０ａの外周面１１との間で、ラジアル軸受隙間Ｒの真円軸受を構成する。この場合、内方部材１０の突出部１０ａの両側面１２、１３に設ける動圧溝１２ａ、１３ａをポンプアウトタイプのヘリングボーン形状にすると、スラスト軸受隙間に介在する潤滑油が、ラジアル軸受隙間Ｒにより押し込まれて、ラジアル軸受面の油膜の圧力が高められ、内輪部材１０への非接触支持力が高められる。また、第２外方部材２０ｂの板厚は第１の実施形態に比べて薄肉とされている。これにより、ラジアル軸受部の軸方向長さを拡大でき、上記の動圧溝１２ａ、１３ａのポンプアウトタイプのヘリングボーン形状と相俟って、真円軸受においても負荷容量を確保することができる。その他の部分は、第１の実施形態と同様である。
【００５９】
本発明の第２の実施形態を図８に基づいて説明する。この実施形態では、外方部材２０の第１外方部材２０ａと第２外方部材２０ｂが共に、縦断面が略Ｌ字形状に形成されている。具体的には、第１外方部材２０ａは、円筒部２０ａ１と、この円筒部２０ａ１の一端に形成された半径方向部２０ａ２を有する。また、第２外方部材２０ｂは、円筒部２０ｂ１と、この円筒部２０ｂ１の一端に形成された半径方向部２０ｂ２を有する。第１外方部材２０ａと第２外方部材２０ｂは、円筒部２０ａ１の内周面２１と円筒部２０ｂ１の外周面２７との間で嵌合され、接着剤を介在させて固定されている。第１外方部材２０ａの円筒部２０ａ１端面が第２外方部材２０ｂの半径方向部２０ｂ２の外側面より下がった位置にあり、かつ面取り部２８を設けているので、接着剤の注入がしやすい。第１外方部材２０ａと第２外方部材２０ｂは、共に板材をプレス加工して略Ｌ字形状に形成されている。この実施形態では、第２外方部材２０ｂの円筒部２０ｂ１の内周面２９がラジアル軸受面２９Ｒを形成する。第１外方部材２０ａの半径方向部２０ａ２の内側面２２および第２外方部材２０ｂの半径方向部２０ｂ２の内側面２３がスラスト軸受面２２Ｔ、２３Ｔを形成する。内周面２９および内側面２２、２３はいずれも凹凸のない滑らかな面で形成され、動圧溝１２ａ、１３ａは、内方部材１０の突出部１０ａの両側面１２、１３に形成されている。第１外方部材２０ａの半径方向部２０ａ２の内径側端部にある小径内周面２４および第２外方部材２０ｂの内径側端部にある小径内周面２５は、外側に向かって拡径するテーパ面状に形成されている。この小径内周面２４、２５と、内方部材１０のスリーブ部１０ｂの外周面２６との間でシール空間Ｓ１、Ｓ２を形成し、潤滑油の漏れ出しをより一層防止することができる。この構造では、円筒部２０ａ１の内周面２１と円筒部２０ｂ１の外周面２７との間の嵌合長さが大きいので、安定した組み立てと固定結合を実現することができる。その他の部分は、第１の実施形態と同様である。
【００６０】
この実施形態においても、動圧溝１１ａ、１２ａ、１３ａはヘリングボーン形状で一方向回転用である。しかし、回転方向を識別するために、第１外方部材２０ａと第２外方部材２０ｂとが異なる色相の表面を有する。これにより、誤組みを防止することができる。異なる色相の表面を形成するために、異なる色相の材質を用いたり、表面処理を施す。
【００６１】
本発明の第２の実施形態の変形例を図９に基づいて説明する。この変形例は、第２の実施形態と比べて、内方部材１０は突出部１０ａとスリーブ部１０ｂが別体の部材となっており、焼結金属製である。その他の部分は、第２の実施形態と同様である。
【００６２】
第２の実施形態の流体動圧軸受装置４の内部空間には焼結金属製の内方部材１０の内部気孔を含めて、潤滑油が充填される。潤滑油は、図１０に拡大して示すように、ラジアル軸受隙間Ｒおよびスラスト軸受隙間Ｔの全域、さらに、外方部材２０のテーパ面状に形成した小径内周面２４、２５と、内方部材１０のスリーブ部１０ｂの外周面２６との間の断面楔形のシール空間Ｓ１、Ｓ２の途中まで満たされる。潤滑油の油面はシール空間Ｓ１、Ｓ２に保持され、潤滑油の漏れ出しをより一層防止することができる。
【００６３】
本発明の第３の実施形態を図１１に基づいて説明する。この実施形態では、外方部材２０が１枚の板材からプレス加工により一体に形成されている。図１１（ｂ）に示すように外方部材２０は、円筒部２０ａ１と、この円筒部２０ａ１の両端に形成された半径方向部２０ａ２、２０ａ３を有し、縦断面形状が略コ字状に形成されている。
【００６４】
加工の工程は、図１１（a）に示すように、まず、外方部材２０を、円筒部２０ａ１と、その一端に形成された半径方向部２０ａ２からなる略Ｌ字形状にプレス加工し、その内部に内方部材１０をセットする。その後、円筒部２０ａ１を所定長さ残して、プレス加工により他端部を直角に曲げ、略コ字状に形成する。この実施形態では、外方部材２０が１つの部材となるので、部品点数がさらに減り、外方部材２０完成後の組立作業も不要となる。内方部材１０の構成は、図９に示す第２の実施形態の変形例と同様である。
【００６５】
次に、本願の第２の発明に係る流体動圧軸受装置の組み立て方法について説明する。第２の発明に係る第１の実施形態を図１２に基づいて説明する。
【００６６】
この実施形態による組み立て方法は、内方部材１０の突出部１０ａとスリーブ部１０ｂとが別体構造のものに適用される。内方部材１０の突出部１０ａとスリーブ部１０ｂとが別体構造のものは、本願の第１の発明に係る第１実施形態の流体動圧軸受装置（図２）、その変形例の流体動圧軸受装置（図７）および第２の実施形態の変形例の流体動圧軸受装置（図９）である。ここでは、第１の発明に係る第１実施形態の流体動圧軸受装置（図２）の組み立てを例として、以下に説明するが、上記の他の形態の流体動圧軸受装置においても、同様に適用することできる。
【００６７】
図１２（ａ）に示す治具Ｂは、第１治具であり、その上面に載置面３０と、この載置面３０より寸法Ｄだけ凹んだ底面３１を有する。第１治具Ｂの載置面３０上に第１外方部材２０ａの半径方向部２０ａ２を下向きにし、半径方向部２０ａ２の外側面を載置面３０に当接させて設置する。この第１外方部材２０ａ内に内方部材１０の突出部１０ａを挿入し、その側面１２を第１外方部材２０ａの内側面２２に当接させる。この状態では、まだ内方部材１０の突出部１０ａとスリーブ部１０ｂは、嵌合されていない。次に、スリーブ部１０ｂを突出部１０ａの内周面に嵌合させ、スリーブ部１０ｂの下端面が第１治具Ｂの底面３１に当接するまで圧入する。この圧入完了状態を図１２（ａ）は示している。
【００６８】
その後、上記の第１外方部材２０ａと内方部材１０のセットを第２治具Ｃに移動させる。図１２（ｂ）に示すように、第２治具Ｃは、その上面に載置面３２と、この載置面３２より寸法Ｅだけ凹んだ底面３３を有する。上記の第１外方部材２０ａと内方部材１０のセット（第２外方部材２０ｂは未嵌合）を第２治具Ｃの載置面３２および底面３３の上に置く。第１治具Ｂの寸法Ｄより第２治具Ｃの寸法Ｅは小さく設定されているので、その寸法差Δ（Δ＝Ｄ−Ｅ）だけ内方部材１０が第１外方部材２０ａから離隔される。この寸法差Δが、内方部材１０の両側面１２、１３と、これらに対向する外方部材２０の内側面２２、２３との間のスラスト軸受隙間Ｔの合計量となる。その後、第２外方部材２０ｂを第１外方部材２０ａの内周面２１に嵌合させ、その内側面２３が内方部材１０の突出部１０ａの側面１３に当接するまで押し込む。そして、第１外方部材２０ａと第２外方部材２０ｂの嵌合部分に接着剤を注入し固定する。
【００６９】
上記の組み立て方法によれば、シンプルな第１治具Ｂ、第２治具Ｃを用いて、スラスト軸受隙間を高精度に、かつ容易に設定することができる。また、内方部材１０の突出部１０ａにスリーブ部１０ｂを圧入する工程を併せて行うことができる。
【００７０】
次に、本願の第２の発明に係る流体動圧軸受装置の組み立て方法の第２の実施形態について説明する。
【００７１】
この実施形態による組み立て方法は、内方部材１０の突出部１０ａとスリーブ部１０ｂとが一体構造のものに適用される。内方部材１０の突出部１０ａとスリーブ部１０ｂとが一体構造のものは、本願の第１の発明に係る第１実施形態の変形例の流体動圧軸受装置（図６）および第２の実施形態の流体動圧軸受装置（図８）である。ここでは、第１の発明に係る第２実施形態の流体動圧軸受装置（図８）の組み立てを例として、以下に説明するが、上記の他の形態の流体動圧軸受装置においても、同様に適用することできる。
【００７２】
図１３に示すように、この組み立て方法に用いられる治具は、固定治具Ｆとこの固定治具Ｆの内側に配置され上下方向に移動可能な移動治具Ｇから構成される。固定治具Ｆは、載置面３０、ガイド面３４および移動治具Ｇと摺動自在に嵌合する内周面３５を有する。移動治具Ｇは、肩面３６、ガイド面３７および固定治具Ｆと摺動自在に嵌合する外周面３８を有する。図１３の状態では、移動治具Ｇは下方に後退している。まず、固定治具Ｆのガイド面３４に第１外方部材２０ａの半径方向部２０ａ２を下向きにして挿入し、半径方向部２０ａ２の外側面を載置面３０に当接させて設置する。内方部材１０のスリーブ部１０ｂの内周面１０ｃを移動治具Ｇのガイド面３７に嵌合させた後、第１外方部材２０ａ内に内方部材１０を挿入し、その側面１２を第１外方部材２０ａの内側面２２に当接させる。その状態で内方部材１０には適宜の下方向の荷重を付与しておく。
【００７３】
その後、図１４に示すように、移動治具Ｇを上昇させ、第１外方部材２０ａ内に挿入された内方部材１０のスリーブ部１０ｂの下端面に移動治具Ｇの肩面３６に当接させる。この位置を基準位置として、移動治具Ｇをさらに上昇させて内方部材１０を第１外方部材２０ａから離隔させ、両側のスラスト軸受隙間Ｔの合計量Δとなる位置で止め、この位置で静止状態を維持する。
【００７４】
次に、図１５に示すように、第２外方部材２０ｂを第１外方部材２０ａの内周面２１に嵌合させ、その内側面２３が内方部材１０の突出部１０ａの側面１３に当接するまで押し込む。これにより、第２外方部材２０ｂの内側面２２と内方部材１０の突出部１０ａの側面１２との間に両側のスラスト軸受隙間Ｔの合計量Δの隙間設定をすることができる。
【００７５】
上記の組み立て方法では、固定治具Ｆと移動治具Ｇにより、スラスト軸受隙間を高精度に設定でき、かつ移動治具Ｇの基準位置と止める位置との移動距離を調整することにより、スラスト軸受隙間Ｔの設定を調整することができる。
【００７６】
以上のようにして、スラスト軸受隙間Ｔの設定が終わった後、図１６に示すように、ノズル４０により接着剤を第１外方部材２０ａと第２外方部材２０ｂの嵌合部に注入する。第１外方部材２０ａの円筒部２０ａ１端面が第２外方部材２０ｂの半径方向部２０ｂ２の外側面より下がった位置にあり、かつ面取り部２８を設けているので、接着剤の注入がしやすい。その後、焼成して接着剤を固化する。嫌気性の接着剤ならば、焼成は不要である。
【００７７】
図１７は、第１外方部材２０ａと第２外方部材２０ｂを嵌合し仮固定する構造を示す横断面図である。図１７（ａ）に示すように、第１外方部材２０ａの円筒部２０ａ１の内周面２１に複数個の突起部２１ａを設けている。この突起部２１ａが第２外方部材２０ｂの円筒部２０ｂ１の外周面４０に圧入される。これにより、第１外方部材２０ａと第２外方部材２０ｂの精度が損なわれず圧入することができる。その状態で、密封性を確保するため、エポキシ系や嫌気性の接着剤を連続的に注入し、接着する。図１７（ｂ）は、図１７（ａ）とは反対に、複数個の突起部４０ａを第２外方部材２０ｂの円筒部２０ｂ１の外周面４０に設けたものである。突起部２１ａ、４０ａは、第１外方部材２０ａと第２外方部材２０ｂの精度が損なわない範囲で圧入できるものであればよく、突起部２１ａ、４０ａの大きさや個数は適宜設定できる。
【００７８】
以上のように組み立てられた内方部材１０と外方部材２０との間に、焼結金属製の内方部材１０の内部気孔を含めて、潤滑油が注入される。その後、流体動圧軸受装置４の使用環境で想定される最高温度（上限）を超える設定温度まで加熱し、このときの熱膨張によりスラスト軸受隙間Ｔの内径側端部から溢れ出した潤滑油を拭き取る。その後、常温まで冷却することにより潤滑油が収縮し、油面が軸受内部側（外径側）に後退してスラスト軸受隙間Ｔの内径側端部近傍、あるいは、シール空間Ｓ１、Ｓ２に保持される。これにより、想定される温度範囲内であれば、熱膨張により潤滑油が漏れ出すことはない。以上により、流体動圧軸受装置４が完成する。
【００７９】
以上の実施形態では、動圧溝１１ａ、１２ａ、１３ａ、２２ａ、２３ａをヘリングボーン形状で構成したが、スパイラル形状、ステップ形状、円弧形状など適宜の動圧溝で構成することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１ 軸受ユニット
２ 回転軸
３ モータロータ
４ 流体動圧軸受装置
１０ 内方部材
１０ａ 突出部
１０ｂ スリーブ部
１１ａ 動圧溝
１１Ｒ ラジアル軸受面
１２ａ 動圧溝
１２Ｔ スラスト軸受面
１３ａ 動圧溝
１３Ｔ スラスト軸受面
２０ 外方部材
２０ａ 第１外方部材
２０ｂ 第２外方部材
２１Ｒ ラジアル軸受面
２２Ｔ スラスト軸受面
２３Ｔ スラスト軸受面
２９Ｒ ラジアル軸受面
３０ 載置面
３１ 底面
３２ 載置面
３３ 底面
４０ ノズル
Ａ 軸線
Ｂ 第１治具
Ｃ 第２治具
Ｄ 寸法
Ｅ 寸法
Ｆ 固定治具
Ｇ 移動治具
Ｒ ラジアル軸受隙間
Ｔ スラスト軸受隙間
Δ スラスト軸受隙間Ｔの合計量
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内方部材と外方部材との間の軸受隙間に生じる潤滑油の動圧作用で、内方部材を回転自在に支持する流体動圧軸受装置およびその組み立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
換気扇等の電気機器に搭載されるモータには軸受が組み込まれており、この軸受によって、回転軸が回転自在に支持されている。この種の用途には、外輪と内輪との間に複数の転動体が介在され、この転動体を保持する保持器とからなる、いわゆる転がり軸受が一般的に使用されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
一方、流体動圧軸受装置として、円筒状の軸受リングとこの両端に嵌合された軸受プレートから構成された外方部材とその内側に配置された内方軸受プレート部材とからなる構造の流体動圧軸受装置がある（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２４９１４２号公報
【特許文献２】特開２００８−２７５１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、住宅の高気密化が進展している。その一方で、化学物質を発散する建材の使用やエアコンの普及による換気不足などに伴い、いわゆるシックハウス症候群の発症人口の増加が問題視されている。そのため、現在の建築基準法において、住宅には、積極的・強制的に給排気を行うための、いわゆる２４時間換気システムの設置が義務付けられている。このシステムは各居室に設置した小型の換気扇を主要部として構築されるため、システムの構築費用を低廉化するには換気扇の低コスト化が有効な対策となる。しかしながら、換気扇用のモータに組み込まれる転がり軸受は、上述のとおり数多くの部品で構成されていることから低コスト化には限度があり、モータ、ひいては換気扇の更なる低価格化を図る上で障害となっている。
【０００６】
また、上記システムの換気扇は基本的に連続運転されることから、特に低騒音であることが求められる。しかしながら、転がり軸受では、運転時に保持器のポケットと転動体とが衝突することによって生じるいわゆる保持器音や、内外輪の軌道面上を転動体が転動することによって生じる摩擦音等の発生が避けられないことから、更なる静粛性向上の要請に対応するのが困難である。
【０００７】
この問題に関して、流体動圧軸受装置に着目した。その例として、特許文献２に示されている流体動圧軸受装置は、第１の軸受リング（１２）と、第１の軸受リング（１２）から内径側に突出した一対の第１の軸受プレート（１６、２０）とで外方部材（第１の軸受部材）を構成すると共に、回転軸に取り付けられる円筒状の第２の軸受リング（１４）と、第２の軸受リング（１４）の外周面に固定された第２の軸受プレート（１８）とで内方部材（第２の軸受部材）を構成している。内方部材が回転すると、第１の軸受リング（１２）の内周面と第２の軸受プレート（１８）との間にラジアル軸受隙間が形成されると共に、一対の第１の軸受プレート（１６、２０）と第２の軸受プレート（１８）との間にスラスト軸受隙間が形成される。一対の第１の軸受プレート（１６、２０）と第２の軸受プレート（１８）とが軸方向に係合することにより、外方部材の内周から内方部材の抜けが規制され、流体動圧軸受装置を一体化できるため、換気扇等への組みつけがしやすくなる。
【０００８】
しかし、上記の流体動圧軸受装置では、外方部材を多くの部品で構成しているので、各部品の加工コストおよびこれらの部品の組み立てコストが嵩み、コスト低減を図ることが難しい。また、高精度な動圧溝の加工が難しい。
【０００９】
本発明の課題は、静粛性に優れ、高精度で、かつ低コストに製造可能であり、特に住宅用の小型換気扇のモータに好適に組み込むことができる流体動圧軸受装置およびその組み立て方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願の発明者らは、前記課題を種々検討した結果、ラジアル軸受面とスラスト軸受面を備えた外方部材を板材のプレス加工により形成することと、ラジアル軸受面とスラスト軸受面を備えた内方部材を焼結金属製とするという着想に至った。
【００１１】
本発明は、ラジアル軸受面とその両端に形成したスラスト軸受面を備えた外側部材と、この外方部材の内側に配置され、前記ラジアル軸受面とスラスト軸受面のそれぞれに対向するラジアル軸受面とスラスト軸受面を備えた内方部材とからなり、前記外方部材と内方部材のラジアル軸受面間にラジアル軸受隙間を形成し、かつスラスト軸受面間にスラスト軸受隙間を形成し、これらの軸受隙間に潤滑油を介在させた流体動圧軸受装置において、前記外方部材を構成する少なくとも１つの部材が、板材のプレス加工により成形されたものであって、このプレス加工により前記ラジアル軸受面と少なくとも片側のスラスト軸受面が形成されていると共に、前記内方部材の少なくともラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する部分が焼結金属からなることを特徴とするものである。
【００１２】
上記のように、外方部材を構成する少なくとも１つの部材が、板材のプレス加工により成形されたものであって、このプレス加工により前記ラジアル軸受面と少なくとも片側のスラスト軸受面が形成されていると共に、内方部材の少なくともラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する部分が焼結金属からなるので、部品点数が少なく、高精度で、かつ低コストに製造可能であると共に静粛性に優れる。
【００１３】
焼結金属製の内方部材のラジアル軸受面に動圧溝が、あるいはラジアル軸受面およびスラスト軸受面に動圧溝が形成されているので、潤滑油の動圧作用により回転軸を非接触に支持することができ、静粛性に優れる。
【００１４】
内方部材が焼結金属で形成されるため、内方部材のラジアル軸受面に動圧溝を転造加工する際の塑性流動を焼結金属の内部気孔で吸収できる。このため、塑性流動による表面の盛り上がりが抑えられ、動圧溝を精度良く形成することができる。また、外方部材のスラスト軸受面の動圧溝がプレス加工により形成されるため、動圧溝が高精度で、かつ低コストに形成することができる。
【００１５】
外方部材が第１外方部材と第２外方部材の２つの部材から形成され、第１外方部材の縦断面形状が略Ｌ字形状で、その円筒部内周面にラジアル軸受面が形成され、半径方向部の内側面にスラスト軸受面が形成されると共に、第２外方部材が円盤形状で、その半径方向部の内側面にスラスト軸受面が形成されたものであって、円盤形状の第２外方部材の外周面が前記第１外方部材の円筒部内周面に嵌合される構造であるので、部品点数が少なく、高精度で、かつ低コストに製造可能であると共に静粛性に優れた流体動圧軸受装置が実現できる。
【００１６】
外方部材が第１外方部材と第２外方部材の２つの部材から形成され、これら２つの部材の縦断面形状がいずれも略Ｌ字形状であり、第１外方部材の半径方向部の内側面にスラスト軸受面が形成されると共に、第２外方部材の円筒部内周面にラジアル軸受面が形成され、半径方向部の内側面にスラスト軸受面が形成されたものであって、第１外方部材の円筒部内周面に第２外方部材の円筒部外周面が嵌合されているので、第１外方部材と第２外方部材の嵌合長さを確保でき、精度と結合状態を向上することができる。
【００１７】
ヘリングボーン形状等の一方向回転用の動圧溝を形成したものであっても、回転方向を識別するために、第１外方部材と第２外方部材とが異なる色相の表面を有することにより、誤組みを防止することができる。
【００１８】
第１外方部材の円筒部端面が第２外方部材の半径方向部の外側面より下がった位置にあるので、接着剤の注入がしやすい。
【００１９】
第１外方部材の円筒部内周面と第２外方部材の円筒部外周面のいずれか一方に凸部が設けられているので、第１外方部材と第２外方部材の精度が損なわれず圧入することができる。また、密封性を確保するため、接着剤を連続的に注入して接着するのに好適である。
【００２０】
軸受面を形成する部分の焼結金属の材質を銅鉄系とし、銅の配合比率を２０〜８０％としている。銅の配合比率が２０％未満をなると動圧溝の成形性や潤滑性で問題となり、一方、銅の配合比率が８０％を超えると耐摩耗性を確保することが難しい。したがって、銅の配合比率が２０〜８０％が望ましい。なお、軸に嵌合するスリーブ部を別体の部材とし、この部材も焼結金属とした場合には、その材料は、上記の銅鉄系に限られず鉄系でも可能であり、耐摩耗性や軸との組合せ、必要部位の表面開口率の設定容易性などを総合的に勘案し、同種もしくは異種材料の中から組合せを選択することができる。
【００２１】
焼結金属のラジアル軸受面の表面開孔率を２〜２０％としている。表面開孔率が２％未満では潤滑油の循環が十分でなく、表面開孔率が２０％を超えると潤滑油の圧力低下が生じる。したがって、表面開孔率が２〜２０％が望ましい。
【００２２】
焼結金属製の内方部材が、ラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する突出部と、軸に嵌合するスリーブ部とからなり、当該２つの部分を一体の部材で形成することにより、焼結金属製による成形性のメリットと共にさらに部品点数を削減することができる。
【００２３】
焼結金属製の内方部材が、ラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する突出部と、軸に嵌合するスリーブ部とからなり、当該２つの部分を別体の部材で構成することにより、焼結金属製による成形性をより一層高めることができる。
【００２４】
流体動圧軸受装置の内部に潤滑油を入れた後、使用温度範囲を超える温度で油量調整が施されているので、使用時に、熱膨張により潤滑油が漏れ出すことを防止することができる。
【００２５】
本発明の流体動圧軸受装置を軸方向に離隔して配置し、隣り合う流体動圧軸受装置の間にモータロータを配置して換気扇用モータを構成したので、一体型の流体動圧軸受装置の組み付けが容易に行え、かつ静粛な換気扇用モータを実現することができる。
【００２６】
本願の第２の発明は、ラジアル軸受面とその両端に形成したスラスト軸受面を備えた外側部材と、この外方部材の内側に配置され、前記ラジアル軸受面とスラスト軸受面のそれぞれに軸受隙間をもって対向するラジアル軸受面とスラスト軸受面を備えた内方部材とから構成されており、前記外方部材が、第１外方部材と第２外方部材の２つの部材からなり、それぞれの内側面に前記スラスト軸受面が形成された流体動圧軸受装置の組み立て方法であって、前記第１外方部材のスラスト軸受面に内方部材のスラスト軸受面を当接させた後、前記内方部材を第１外方部材から前記スラスト軸受隙間の合計量だけ離隔させ、その状態で、前記内方部材のスラスト軸受面に第２外方部材のスラスト軸受面が当接するまで、第２外方部材を第１外方部材に押し込むことを特徴とするものである。このような流体動圧軸受装置の組み立て方法により、スラスト軸受隙間を高精度に、かつ容易に設定することができる。
【００２７】
内方部材が、ラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する突出部と回転軸に嵌合するスリーブ部の２つの部材からなるものに適用する組み立て方法として、前記第１外方部材のスラスト軸受面に内方部材の突出部材のスラスト軸受面を当接させた後、前記スリーブ部材を突出部材に圧入する工程を含んでいる。このような流体動圧軸受装置の組み立て方法により、スリーブ部材を突出部材に圧入する工程とスラスト軸受隙間を設定する工程とを併せて行うことができる。
【００２８】
より具体的には、第１外方部材のスラスト軸受面に内方部材の突出部材のスラスト軸受面を当接させる工程は、載置面と底面を備えた第１治具の載置面上に前記第１外方部材を設置し、この第１外方部材のスラスト軸受面に当接するよう内方部材の突出部材を挿入し、その後、スリーブ部材を、その端面が第１治具の底面に当接するまで突出部材に圧入することにより行い、その後、前記第１治具とは異なる載置面と底面を備えた第２治具の載置面上に第１外方部材と内方部材のセットを設置し、前記スリーブ部材の端面が第２治具の底面に当接させることにより、前記内方部材を第１外方部材から前記スラスト軸受隙間の合計量だけ隔離させる組み立て方法である。この組み立て方法によれば、シンプルな第１治具、第２治具を用いて、スラスト軸受隙間を高精度に、かつ容易に設定することができる。
【００２９】
内方部材が一体構造のものに適用する組み立て方法として、前記第１外方部材のスラスト軸受面に内方部材のスラスト軸受面を当接させる工程は、固定治具と移動治具を使用し、固定治具の上に前記第１外方部材を設置し、この第１外方部材のスラスト軸受面に当接するよう内方部材を挿入し、その後、移動治具より前記内方部材を第１外方部材から前記スラスト軸受隙間の合計量だけ上方に隔離させる組み立て方法である。この組み立て方法によれば、移動治具の移動距離を調整することにより、スラスト軸受隙間の設定を調整することができる。
【００３０】
第２外方部材を第１外方部材に押し込んだ状態で、接着剤を注入する組み立て方法により、密封性を確保して固定するための接着剤の注入を効率よく行うことができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、外方部材を構成する少なくとも１つの部材が、板材のプレス加工により成形されたものであって、このプレス加工により前記ラジアル軸受面と少なくとも片側のスラスト軸受面が形成されていると共に、内方部材のラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する部分が焼結金属からなるので、部品点数が少なく、高精度で、かつ低コストに製造可能であると共に静粛性に優れる。特に、換気扇用モータ用の流体軸受装置として好適である。
【００３２】
内方部材が焼結金属で形成されるため、内方部材のラジアル軸受面に動圧溝を転造加工する際の塑性流動を焼結金属の内部気孔で吸収できる。このため、塑性流動による表面の盛り上がりが抑えられ、動圧溝を精度良く形成することができる。また、焼結金属製の内方部材のラジアル軸受面に動圧溝、あるいはラジアル軸受面およびスラスト軸受面に動圧溝が精度良く形成されているので、潤滑油の動圧作用により回転軸を非接触に支持することができ、静粛性に優れる。
【００３３】
焼結金属製の内方部材がラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する突出部と、軸に嵌合するスリーブ部とからなり、当該２つの部分を一体の部材で形成することにより、焼結金属製による成形性のメリットと共にさらに部品点数を削減することができる。
【００３４】
本願の第２の発明の流体動圧軸受装置の組み立て方法によれば、前記第１外方部材のスラスト軸受面に内方部材のスラスト軸受面を当接させた後、前記内方部材を第１外方部材から前記スラスト軸受隙間の合計量だけ離隔させ、その状態で、第２外方部材を第１外方部材に押し込むものである。このような流体動圧軸受装置の組み立て方法により、スラスト軸受隙間を高精度に、かつ容易に設定することができる。さらに具体的には、この組み立て方法によれば、シンプルな第１治具、第２治具を用いて、スラスト軸受隙間を高精度に、かつ容易に設定することができる。また、別の態様の組み立て方法によれば、移動治具の移動距離を調整することにより、スラスト軸受隙間の設定を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】換気扇モータ用の軸受ユニットの縦断面図である（モータ静止時）。
【図２】本発明の第１の実施形態の流体動圧軸受装置の縦断面図である。
【図３】図２の要部を拡大した縦断面図である。
【図４】内方部材に形成された動圧溝を示す正面図および側面図である。
【図５】換気扇モータ用の軸受ユニットの縦断面図である（モータ回転時）。
【図６】第１実施形態の変形例の流体動圧軸受装置の縦断面図である。
【図７】第１実施形態の別の変形例を示す縦断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の流体動圧軸受装置の縦断面図である。
【図９】第２実施形態の変形例の流体動圧軸受装置の縦断面図である。
【図１０】図８の要部を拡大した縦断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の流体動圧軸受装置の縦断面図である。
【図１２】第２の発明の第１実施形態の組み立て方法を示す縦断面図である。
【図１３】第２の発明の第２実施形態の組み立て方法を示す縦断面図である。
【図１４】第２の発明の第２実施形態の組み立て方法を示す縦断面図である。
【図１５】第２の発明の第２実施形態の組み立て方法を示す縦断面図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態の流体動圧軸受装置の内方部材と外方部材の嵌合部に接着剤を注入する状態を示す横断面図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態の流体動圧軸受装置の内方部材と外方部材の嵌合部を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３７】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る流体動圧軸受装置を組み込んだ軸受ユニット１の軸方向断面図である。この軸受ユニット１は、例えば、住宅の居室に設置される２４時間換気システム用の小型換気扇モータ（より厳密に言えば、換気扇用インナーロータ型モータ）に組み込まれて使用されるものである。軸受ユニット１は、回転軸２と、回転軸２の外周面に固定されたモータロータ３、回転軸２の端部に設けられたファン６とからなる回転体を回転自在に支持するために、モータロータ３の軸方向両端位置において回転軸２とハウジング５の間に配置された一対の流体動圧軸受装置４、４から構成される。一方（図中右側）の流体動圧軸受装置４とハウジング５との間には、スプリング７が圧縮状態で配置されている。尚、図１は、モータ（回転軸２）が静止した状態を示している。また、ステータは図示を省略した。
【００３８】
流体動圧軸受装置４は、図２に示すように、内方部材１０と、この内方部材１０を回転自在に支持する外方部材２０とを備える。図２では、流体動圧軸受装置４は、軸線Ａより上側半分が示されている。以降の実施形態においても同様とする。内方部材１０は回転軸２に固定され、外方部材２０は、ハウジング５の内周面に嵌合し、軸方向に摺動可能な状態で取り付けられる（図１参照）。軸方向および半径方向で互いに対向する内方部材１０と外方部材２０の各面間（ラジアル軸受隙間Ｒおよびスラスト軸受隙間Ｔ）には潤滑油が介在している（図３参照）。尚、図１中の流体動圧軸受装置４、４は、同一構造である。
【００３９】
図２に示すように、内方部材１０は、突出部１０ａとスリーブ部１０ｂとからなり、本実施形態では、いずれも焼結金属で形成される。突出部１０ａは、外周面１１と両側面１２、１３を有し、外周面１１がラジアル軸受面１１Ｒを形成し、両側面１２、１３がスラスト軸受面１２Ｔ、１３Ｔを形成する。外周面１１は円筒面状をなし、ラジアル軸受隙間Ｒに満たされた潤滑油に接触している（図３参照）。突出部１０ａの外周面１１には動圧溝１１ａが形成されている。詳細には、図４（ｂ）に示すように、外周面１１の全面に形成され、Ｖ字状に屈曲した動圧溝１１ａと、これを区画する丘部１１ｂ（図中クロスハッチングで示す）とを、円周方向に交互に配置したヘリングボーン形状を呈する。動圧溝１１ａは、例えば転造加工により形成される。本実施形態では、内方部材１０の突出部１０ａが焼結金属で形成されるため、転造加工の圧迫による突出部１０ａの外周面１１の塑性流動を焼結金属の内部気孔で吸収できる。このため、塑性流動による突出部１０ａの表面の盛り上がりが抑えられ、動圧溝１１ａと丘部１１ｂを精度良く形成することができる。
【００４０】
内方部材１０の突出部１０ａの両側面１２、１３は、軸線Ａに直角な半径方向の平坦面をなし、スラスト軸受隙間Ｔに満たされた潤滑油に接触している（図３参照）。突出部１０ａの両側面１２、１３には動圧溝１２ａ、１３ａが形成されている。詳細は、図４（ａ）、（ｃ）に示す。図４（ａ）は突出部１０ａの左側の側面１２を示し、図４（ｃ）は突出部１０ａの右側の側面１３を示す。図示のように、両側面１２、１３の全面に形成され、Ｖ字状に屈曲した動圧溝１２ａ、１３ａと、これを区画する丘部１２ｂ、１３ｂ（図中クロスハッチングで示す）とを、円周方向に交互に配置したヘリングボーン形状を呈する。内方部材１０の突出部１０ａが焼結金属で形成されるため、両側面１２、１３の動圧溝１２ａ、１３ａは、プレス加工により精度良く形成することができる。また、突出部１０ａのサイジングと同時に動圧溝１２ａ、１３ａを型成形することができる。
【００４１】
回転軸２に固定されるスリーブ部１０ｂも焼結金属で形成される。図２に示すように、スリーブ部１０ｂは、突出部１０ａの両側面１２、１３間の幅よりも長く形成され、突出部１０ａに嵌合固定されると、両側面１２、１３より軸方向に突出している。スリーブ部１０ｂの円筒面状の内周面１０ｃの軸方向両端部に面取り部１０ｄが設けられている。内方部材１０は、例えば内周面１０ｃを回転軸２の外周面に圧入（軽圧入）することにより、あるいは、内周面１０ｃと回転軸２の外周面との間に接着剤を介在させることにより、回転軸２に固定される。
【００４２】
内方部材１０の軸受面を形成する部分である突起部１０ａの焼結金属の材質は、銅鉄系とし、銅の配合比率を２０〜８０％としている。銅の配合比率が２０％未満をなると動圧溝の成形性や潤滑性で問題となり、一方、銅の配合比率が８０％を超えると耐摩耗性を確保することが難しい。また、内方部材１０の突出部１０ａの、少なくともラジアル軸受面を形成する外周面１１は、焼結部材の表面開孔率を２〜２０％とする。表面開孔率が２％未満では潤滑油の循環が十分でなく、表面開孔率が２０％を超えると潤滑油の圧力が低下する。さらに、銅鉄系焼結部材の密度は、潤滑油の連通性や塑性加工性を維持するために、６〜８g／ｃｍ３とする。回転軸２に嵌合するスリーブ部１０ｂを形成する焼結金属の材料としては、上記の銅鉄系に限られず鉄系でも可能であり、耐摩耗性や軸との組合せ、必要部位の表面開口率の設定容易性などを総合的に勘案し、同種もしくは異種材料の中から組合せを選択することができる。
【００４３】
図２に示すように、外方部材２０は、第１外方部材２０ａと第２外方部材２０ｂの２つの部材から形成される。第１外方部材２０ａは、円筒部２０ａ１と、この円筒部２０ａ１の一端に形成された半径方向部２０ａ２を有し、板材をプレス加工して略Ｌ字形状に形成されている。具体的には、板材は、ステンレス鋼板や冷間圧延鋼板等を用い、その板厚は、０．１〜１ｍｍ程度である。第２外方部材２０ｂは、円盤状で、板材をプレス加工で打ち抜いて形成されている。第１外方部材２０ａの円筒部２０ａ１の内周面２１がラジアル軸受面２１Ｒを形成し、半径方向部２０ａ２の内側面２２がスラスト軸受面２２Ｔを形成する。第２外方部材２０ｂの内側面２３がスラスト軸受面２３Ｔを形成する。これらの内周面２１、内側面２２および内側面２３は、平滑な面で形成される。内周面２１、内側面２２および内側面２３は、内方部材１０の突出部１０ａの外周面１１、両側面１２、１３にそれぞれ対向して配置され、ラジアル軸受隙間Ｒおよびスラスト軸受隙間Ｔを形成する。
【００４４】
第１外方部材２０ａの半径方向部２０ａ２の内径側端部にある小径内周面２４および第２外方部材２０ｂの内径側端部にある小径内周面２５は、内方部材１０のスリーブ部１０ｂの外周面２６と適宜の隙間をもって対向している。小径内周面２４、２５に撥油剤を塗布すれば、潤滑油の漏れ防止により効果がある。
【００４５】
この実施形態では、動圧溝１１ａ、１２ａ、１３ａはヘリングボーン形状で一方向回転用である。しかし、回転方向を識別するために、第１外方部材２０ａと第２外方部材２０ｂとが異なる色相の表面を有する。これにより、誤組みを防止することができる。異なる色相の表面を形成するために、異なる色相の材質を用いたり、表面処理を施す。
【００４６】
本実施形態の流体動圧軸受装置４は、第１外方部材２０ａの内部に内輪部材１０を挿入した後、第１外方部材２０ａの内周面２１に第２外方部材２０ｂを嵌合させて、組み立てられている（組み立て方法の詳細は後述する）。流体動圧軸受装置４の寸法に特段の制限はないが、ミニアチュアベアリングの代替例として、例えば、内径φ３ｍｍ、外径φ８ｍｍ、幅４ｍｍ程度のものから種々の寸法のものに適用することができる。
【００４７】
外方部材２０の外周面２０ｃは、図１に示す小型換気扇モータでは、ハウジング５の内周面に嵌合し、軸方向に摺動可能な状態で取り付けられるが、その他に、静止側部材の内周面に圧入や接着等の適宜の手段で固定される。
【００４８】
以上の構成からなる流体動圧軸受装置４の内部空間には焼結金属製の内方部材１０の内部気孔を含めて、潤滑油が充填される。潤滑油は、図３に拡大して示すように、ラジアル軸受隙間Ｒの全域およびスラスト軸受隙間Ｔの内径端付近まで満たされる。潤滑油は、スラスト軸受隙間Ｔの毛細管力により外径側（ラジアル軸受隙間Ｒ側）に引き込まれる。潤滑油の油面は、スラスト軸受隙間Ｔに保持される。
【００４９】
上記の流体動圧軸受装置４を組み込んだ軸受ユニット１は、図１に示すように、スプリング７により図中右側の流体動圧軸受装置４の外方部材２０が図中左向きに付勢されている。このため、回転軸２が静止した状態（図１の状態）では、スプリング７により付勢された外方部材２０が内方部材１０に当接し、内方部材１０および回転軸２が図中左向きに付勢されている。これにより、図中左側の流体動圧軸受装置４の内方部材１０が図中左向きに付勢され、外方部材と当接して係止される。すなわち、ハウジング５およびスプリング７により、一対の流体動圧軸受装置４、４に互いに接近する方向の予圧が付される。
【００５０】
図５に示すように、回転軸２が回転すると、各流体動圧軸受装置４の内方部材１０の外周面１１と外方部材２０の内周面２１との間のラジアル軸受隙間Ｒに油膜が形成される。そして、回転軸２の回転に伴い、ラジアル軸受隙間Ｒの油膜の圧力が動圧溝１１ａにより高められ、この油膜の動圧作用により回転軸２および内方部材１０が静止側部材に取り付けられた外方部材２０に対してラジアル方向に非接触支持される。
【００５１】
これと同時に、各流体動圧軸受装置４の内方部材１０の両側面１２、１３と、これらに対向する外方部材２０の内側面２２、２３との間のスラスト軸受隙間Ｔに油膜が形成される。回転軸２の回転に伴い、スラスト軸受隙間Ｔの油膜の圧力が動圧溝１２ａ、１３ａにより高められ、回転軸２および内方部材１０が静止側部材に取り付けられた外方部材２０に対して、両スラスト方向に非接触支持される（図５参照）。尚、ラジアル軸受隙間Ｒおよびスラスト軸受隙間Ｔの大きさを誇張して示している。
【００５２】
回転軸２の回転により、スラスト軸受隙間Ｔの潤滑油に動圧作用が生じると、回転軸２が図中右側に負荷を受ける（図５の白抜き矢印参照）。このとき、図中右側の流体動圧軸受装置４の外方部材２０が図中右側にスライドしてスプリング７を圧縮することにより、両流体動圧軸受装置４，４のスラスト軸受隙間Ｔが確保される。このように、外方部材２０をハウジング５に対して軸方向移動可能な状態で嵌合することで、スラスト軸受隙間Ｔを高精度に設定することができる。これにより、外方部材２０に対して内方部材１０が確実に非接触支持され、接触摺動による騒音の発生をより確実に防止できる。
【００５３】
また、この軸受ユニット１では、スプリング７により流体動圧軸受装置４，４に軸方向の予圧を付与しているため、外方部材２０がハウジング５に隙間を介して嵌合した状態であっても、回転軸２の回転に伴って外方部材２０が回転する事態を防止できる。一方、スプリング７の弾性力が大きすぎると、内方部材１０と外方部材２０とが接触摺動する恐れがある。したがって、スプリング７の弾性力は、外方部材２０の回転を防ぎ、かつ、外方部材２０と内方部材１０との接触摺動を防ぐことができるような範囲に設定され、例えば、スラスト軸受隙間Ｔに発生する動圧作用の負荷容量の２０〜８０％程度とすることが望ましい。
【００５４】
以上の構成からなる流体動圧軸受装置４は、外方部材２０の両内側面２２、２３の軸方向間に内方部材１０が設けられるため、外方部材２０の両内側面２２、２３と内方部材１０の両側面１２、１３とが軸方向に係合することにより、外方部材２０の内周から内方部材１０の抜けが規制される。これにより、内方部材１０および外方部材２０の分離を防止して流体動圧軸受装置４を一体的に扱うことができるため、回転軸２やハウジング５への取り付けがしやすくなる。
【００５５】
また、回転軸２の回転に伴ってスラスト軸受隙間Ｔ内の潤滑油に遠心力が作用することにより、潤滑油が外径側（ラジアル軸受隙間Ｒ側）に押し込まれる。この遠心力と、スラスト軸受隙間Ｔによる毛細管力とにより、潤滑油の漏れ出しを防止できるため、流体動圧軸受装置４に特別なシール機構を設ける必要がない。もちろん、流体動圧軸受装置４にシール機構を設けても良く、例えば、図２に示す外方部材２０の小径内周面２４、２５と、内方部材１０のスリーブ部１０ｂの外周面２６のいずれかをテーパ面状に形成することで、断面楔形のシール空間を設けても良い。
【００５６】
本発明の第１の実施形態の変形例を図６に基づいて説明する。前述した第１の実施形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付して重複説明は省略する。
【００５７】
この変形例では、スラスト方向の動圧溝２２ａ、２３ａが、第１外方部材２０ａの半径方向部２０ａ２の内側面２２と第２外方部材２０ｂの内側面２３に、それぞれ形成されている。そして、内方部材１０の突出部１０ａの両側面１２、１３は、凹凸のない平滑な面で形成されている。スラスト方向の動圧溝２２ａ、２３ａは、例えば、第１外方部材２０ａと第２外方部材２０ｂを板材からプレス加工により成形する際に、プレス加工により形成される。したがって、この動圧溝２２ａ、２３ａにおいても、高精度に形成できる。動圧溝１２ａ、１３ａの形状は、図４の（ａ）および（ｃ）に示すものと同様である。また、内方部材１０は突出部１０ａとスリーブ部１０ｂが一体部材となっており、焼結金属製である。その他の部分は、第１の実施形態と同様である。
【００５８】
本発明の第１の実施形態の第２の変形例を図７に基づいて説明する。内方部材１０の突出部１０ａの外周面１１には、動圧溝が形成されてなく、凹凸のない滑らかな面で形成されている。第１外方部材２０ａの円筒部２０ａ１の内周面２１も凹凸のない滑らかな面であり、対向する内方部材１０の突出部１０ａの外周面１１との間で、ラジアル軸受隙間Ｒの真円軸受を構成する。この場合、内方部材１０の突出部１０ａの両側面１２、１３に設ける動圧溝１２ａ、１３ａをポンプアウトタイプのヘリングボーン形状にすると、スラスト軸受隙間に介在する潤滑油が、ラジアル軸受隙間Ｒにより押し込まれて、ラジアル軸受面の油膜の圧力が高められ、内輪部材１０への非接触支持力が高められる。また、第２外方部材２０ｂの板厚は第１の実施形態に比べて薄肉とされている。これにより、ラジアル軸受部の軸方向長さを拡大でき、上記の動圧溝１２ａ、１３ａのポンプアウトタイプのヘリングボーン形状と相俟って、真円軸受においても負荷容量を確保することができる。その他の部分は、第１の実施形態と同様である。
【００５９】
本発明の第２の実施形態を図８に基づいて説明する。この実施形態では、外方部材２０の第１外方部材２０ａと第２外方部材２０ｂが共に、縦断面が略Ｌ字形状に形成されている。具体的には、第１外方部材２０ａは、円筒部２０ａ１と、この円筒部２０ａ１の一端に形成された半径方向部２０ａ２を有する。また、第２外方部材２０ｂは、円筒部２０ｂ１と、この円筒部２０ｂ１の一端に形成された半径方向部２０ｂ２を有する。第１外方部材２０ａと第２外方部材２０ｂは、円筒部２０ａ１の内周面２１と円筒部２０ｂ１の外周面２７との間で嵌合され、接着剤を介在させて固定されている。第１外方部材２０ａの円筒部２０ａ１端面が第２外方部材２０ｂの半径方向部２０ｂ２の外側面より下がった位置にあり、かつ面取り部２８を設けているので、接着剤の注入がしやすい。第１外方部材２０ａと第２外方部材２０ｂは、共に板材をプレス加工して略Ｌ字形状に形成されている。この実施形態では、第２外方部材２０ｂの円筒部２０ｂ１の内周面２９がラジアル軸受面２９Ｒを形成する。第１外方部材２０ａの半径方向部２０ａ２の内側面２２および第２外方部材２０ｂの半径方向部２０ｂ２の内側面２３がスラスト軸受面２２Ｔ、２３Ｔを形成する。内周面２９および内側面２２、２３はいずれも凹凸のない滑らかな面で形成され、動圧溝１２ａ、１３ａは、内方部材１０の突出部１０ａの両側面１２、１３に形成されている。第１外方部材２０ａの半径方向部２０ａ２の内径側端部にある小径内周面２４および第２外方部材２０ｂの内径側端部にある小径内周面２５は、外側に向かって拡径するテーパ面状に形成されている。この小径内周面２４、２５と、内方部材１０のスリーブ部１０ｂの外周面２６との間でシール空間Ｓ１、Ｓ２を形成し、潤滑油の漏れ出しをより一層防止することができる。この構造では、円筒部２０ａ１の内周面２１と円筒部２０ｂ１の外周面２７との間の嵌合長さが大きいので、安定した組み立てと固定結合を実現することができる。その他の部分は、第１の実施形態と同様である。
【００６０】
この実施形態においても、動圧溝１１ａ、１２ａ、１３ａはヘリングボーン形状で一方向回転用である。しかし、回転方向を識別するために、第１外方部材２０ａと第２外方部材２０ｂとが異なる色相の表面を有する。これにより、誤組みを防止することができる。異なる色相の表面を形成するために、異なる色相の材質を用いたり、表面処理を施す。
【００６１】
本発明の第２の実施形態の変形例を図９に基づいて説明する。この変形例は、第２の実施形態と比べて、内方部材１０は突出部１０ａとスリーブ部１０ｂが別体の部材となっており、焼結金属製である。その他の部分は、第２の実施形態と同様である。
【００６２】
第２の実施形態の流体動圧軸受装置４の内部空間には焼結金属製の内方部材１０の内部気孔を含めて、潤滑油が充填される。潤滑油は、図１０に拡大して示すように、ラジアル軸受隙間Ｒおよびスラスト軸受隙間Ｔの全域、さらに、外方部材２０のテーパ面状に形成した小径内周面２４、２５と、内方部材１０のスリーブ部１０ｂの外周面２６との間の断面楔形のシール空間Ｓ１、Ｓ２の途中まで満たされる。潤滑油の油面はシール空間Ｓ１、Ｓ２に保持され、潤滑油の漏れ出しをより一層防止することができる。
【００６３】
本発明の第３の実施形態を図１１に基づいて説明する。この実施形態では、外方部材２０が１枚の板材からプレス加工により一体に形成されている。図１１（ｂ）に示すように外方部材２０は、円筒部２０ａ１と、この円筒部２０ａ１の両端に形成された半径方向部２０ａ２、２０ａ３を有し、縦断面形状が略コ字状に形成されている。
【００６４】
加工の工程は、図１１（a）に示すように、まず、外方部材２０を、円筒部２０ａ１と、その一端に形成された半径方向部２０ａ２からなる略Ｌ字形状にプレス加工し、その内部に内方部材１０をセットする。その後、円筒部２０ａ１を所定長さ残して、プレス加工により他端部を直角に曲げ、略コ字状に形成する。この実施形態では、外方部材２０が１つの部材となるので、部品点数がさらに減り、外方部材２０完成後の組立作業も不要となる。内方部材１０の構成は、図９に示す第２の実施形態の変形例と同様である。
【００６５】
次に、本願の第２の発明に係る流体動圧軸受装置の組み立て方法について説明する。第２の発明に係る第１の実施形態を図１２に基づいて説明する。
【００６６】
この実施形態による組み立て方法は、内方部材１０の突出部１０ａとスリーブ部１０ｂとが別体構造のものに適用される。内方部材１０の突出部１０ａとスリーブ部１０ｂとが別体構造のものは、本願の第１の発明に係る第１実施形態の流体動圧軸受装置（図２）、その変形例の流体動圧軸受装置（図７）および第２の実施形態の変形例の流体動圧軸受装置（図９）である。ここでは、第１の発明に係る第１実施形態の流体動圧軸受装置（図２）の組み立てを例として、以下に説明するが、上記の他の形態の流体動圧軸受装置においても、同様に適用することできる。
【００６７】
図１２（ａ）に示す治具Ｂは、第１治具であり、その上面に載置面３０と、この載置面３０より寸法Ｄだけ凹んだ底面３１を有する。第１治具Ｂの載置面３０上に第１外方部材２０ａの半径方向部２０ａ２を下向きにし、半径方向部２０ａ２の外側面を載置面３０に当接させて設置する。この第１外方部材２０ａ内に内方部材１０の突出部１０ａを挿入し、その側面１２を第１外方部材２０ａの内側面２２に当接させる。この状態では、まだ内方部材１０の突出部１０ａとスリーブ部１０ｂは、嵌合されていない。次に、スリーブ部１０ｂを突出部１０ａの内周面に嵌合させ、スリーブ部１０ｂの下端面が第１治具Ｂの底面３１に当接するまで圧入する。この圧入完了状態を図１２（ａ）は示している。
【００６８】
その後、上記の第１外方部材２０ａと内方部材１０のセットを第２治具Ｃに移動させる。図１２（ｂ）に示すように、第２治具Ｃは、その上面に載置面３２と、この載置面３２より寸法Ｅだけ凹んだ底面３３を有する。上記の第１外方部材２０ａと内方部材１０のセット（第２外方部材２０ｂは未嵌合）を第２治具Ｃの載置面３２および底面３３の上に置く。第１治具Ｂの寸法Ｄより第２治具Ｃの寸法Ｅは小さく設定されているので、その寸法差Δ（Δ＝Ｄ−Ｅ）だけ内方部材１０が第１外方部材２０ａから離隔される。この寸法差Δが、内方部材１０の両側面１２、１３と、これらに対向する外方部材２０の内側面２２、２３との間のスラスト軸受隙間Ｔの合計量となる。その後、第２外方部材２０ｂを第１外方部材２０ａの内周面２１に嵌合させ、その内側面２３が内方部材１０の突出部１０ａの側面１３に当接するまで押し込む。そして、第１外方部材２０ａと第２外方部材２０ｂの嵌合部分に接着剤を注入し固定する。
【００６９】
上記の組み立て方法によれば、シンプルな第１治具Ｂ、第２治具Ｃを用いて、スラスト軸受隙間を高精度に、かつ容易に設定することができる。また、内方部材１０の突出部１０ａにスリーブ部１０ｂを圧入する工程を併せて行うことができる。
【００７０】
次に、本願の第２の発明に係る流体動圧軸受装置の組み立て方法の第２の実施形態について説明する。
【００７１】
この実施形態による組み立て方法は、内方部材１０の突出部１０ａとスリーブ部１０ｂとが一体構造のものに適用される。内方部材１０の突出部１０ａとスリーブ部１０ｂとが一体構造のものは、本願の第１の発明に係る第１実施形態の変形例の流体動圧軸受装置（図６）および第２の実施形態の流体動圧軸受装置（図８）である。ここでは、第１の発明に係る第２実施形態の流体動圧軸受装置（図８）の組み立てを例として、以下に説明するが、上記の他の形態の流体動圧軸受装置においても、同様に適用することできる。
【００７２】
図１３に示すように、この組み立て方法に用いられる治具は、固定治具Ｆとこの固定治具Ｆの内側に配置され上下方向に移動可能な移動治具Ｇから構成される。固定治具Ｆは、載置面３０、ガイド面３４および移動治具Ｇと摺動自在に嵌合する内周面３５を有する。移動治具Ｇは、肩面３６、ガイド面３７および固定治具Ｆと摺動自在に嵌合する外周面３８を有する。図１３の状態では、移動治具Ｇは下方に後退している。まず、固定治具Ｆのガイド面３４に第１外方部材２０ａの半径方向部２０ａ２を下向きにして挿入し、半径方向部２０ａ２の外側面を載置面３０に当接させて設置する。内方部材１０のスリーブ部１０ｂの内周面１０ｃを移動治具Ｇのガイド面３７に嵌合させた後、第１外方部材２０ａ内に内方部材１０を挿入し、その側面１２を第１外方部材２０ａの内側面２２に当接させる。その状態で内方部材１０には適宜の下方向の荷重を付与しておく。
【００７３】
その後、図１４に示すように、移動治具Ｇを上昇させ、第１外方部材２０ａ内に挿入された内方部材１０のスリーブ部１０ｂの下端面に移動治具Ｇの肩面３６に当接させる。この位置を基準位置として、移動治具Ｇをさらに上昇させて内方部材１０を第１外方部材２０ａから離隔させ、両側のスラスト軸受隙間Ｔの合計量Δとなる位置で止め、この位置で静止状態を維持する。
【００７４】
次に、図１５に示すように、第２外方部材２０ｂを第１外方部材２０ａの内周面２１に嵌合させ、その内側面２３が内方部材１０の突出部１０ａの側面１３に当接するまで押し込む。これにより、第２外方部材２０ｂの内側面２２と内方部材１０の突出部１０ａの側面１２との間に両側のスラスト軸受隙間Ｔの合計量Δの隙間設定をすることができる。
【００７５】
上記の組み立て方法では、固定治具Ｆと移動治具Ｇにより、スラスト軸受隙間を高精度に設定でき、かつ移動治具Ｇの基準位置と止める位置との移動距離を調整することにより、スラスト軸受隙間Ｔの設定を調整することができる。
【００７６】
以上のようにして、スラスト軸受隙間Ｔの設定が終わった後、図１６に示すように、ノズル４０により接着剤を第１外方部材２０ａと第２外方部材２０ｂの嵌合部に注入する。第１外方部材２０ａの円筒部２０ａ１端面が第２外方部材２０ｂの半径方向部２０ｂ２の外側面より下がった位置にあり、かつ面取り部２８を設けているので、接着剤の注入がしやすい。その後、焼成して接着剤を固化する。嫌気性の接着剤ならば、焼成は不要である。
【００７７】
図１７は、第１外方部材２０ａと第２外方部材２０ｂを嵌合し仮固定する構造を示す横断面図である。図１７（ａ）に示すように、第１外方部材２０ａの円筒部２０ａ１の内周面２１に複数個の突起部２１ａを設けている。この突起部２１ａが第２外方部材２０ｂの円筒部２０ｂ１の外周面４０に圧入される。これにより、第１外方部材２０ａと第２外方部材２０ｂの精度が損なわれず圧入することができる。その状態で、密封性を確保するため、エポキシ系や嫌気性の接着剤を連続的に注入し、接着する。図１７（ｂ）は、図１７（ａ）とは反対に、複数個の突起部４０ａを第２外方部材２０ｂの円筒部２０ｂ１の外周面４０に設けたものである。突起部２１ａ、４０ａは、第１外方部材２０ａと第２外方部材２０ｂの精度が損なわない範囲で圧入できるものであればよく、突起部２１ａ、４０ａの大きさや個数は適宜設定できる。
【００７８】
以上のように組み立てられた内方部材１０と外方部材２０との間に、焼結金属製の内方部材１０の内部気孔を含めて、潤滑油が注入される。その後、流体動圧軸受装置４の使用環境で想定される最高温度（上限）を超える設定温度まで加熱し、このときの熱膨張によりスラスト軸受隙間Ｔの内径側端部から溢れ出した潤滑油を拭き取る。その後、常温まで冷却することにより潤滑油が収縮し、油面が軸受内部側（外径側）に後退してスラスト軸受隙間Ｔの内径側端部近傍、あるいは、シール空間Ｓ１、Ｓ２に保持される。これにより、想定される温度範囲内であれば、熱膨張により潤滑油が漏れ出すことはない。以上により、流体動圧軸受装置４が完成する。
【００７９】
以上の実施形態では、動圧溝１１ａ、１２ａ、１３ａ、２２ａ、２３ａをヘリングボーン形状で構成したが、スパイラル形状、ステップ形状、円弧形状など適宜の動圧溝で構成することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１ 軸受ユニット
２ 回転軸
３ モータロータ
４ 流体動圧軸受装置
１０ 内方部材
１０ａ 突出部
１０ｂ スリーブ部
１１ａ 動圧溝
１１Ｒ ラジアル軸受面
１２ａ 動圧溝
１２Ｔ スラスト軸受面
１３ａ 動圧溝
１３Ｔ スラスト軸受面
２０ 外方部材
２０ａ 第１外方部材
２０ｂ 第２外方部材
２１Ｒ ラジアル軸受面
２２Ｔ スラスト軸受面
２３Ｔ スラスト軸受面
２９Ｒ ラジアル軸受面
３０ 載置面
３１ 底面
３２ 載置面
３３ 底面
４０ ノズル
Ａ 軸線
Ｂ 第１治具
Ｃ 第２治具
Ｄ 寸法
Ｅ 寸法
Ｆ 固定治具
Ｇ 移動治具
Ｒ ラジアル軸受隙間
Ｔ スラスト軸受隙間
Δ スラスト軸受隙間Ｔの合計量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジアル軸受面とその両端に形成したスラスト軸受面を備えた外方部材と、この外方部材の内側に配置され、前記ラジアル軸受面とスラスト軸受面のそれぞれに対向するラジアル軸受面とスラスト軸受面を備えた内方部材とからなり、前記外方部材と内方部材のラジアル軸受面間にラジアル軸受隙間を形成し、かつスラスト軸受面間にスラスト軸受隙間を形成し、これらの軸受隙間に潤滑油を介在させた流体動圧軸受装置において、
前記外方部材を構成する少なくとも１つの部材が、板材のプレス加工により成形されたものであって、このプレス加工により前記ラジアル軸受面と少なくとも片側のスラスト軸受面が形成されていると共に、前記内方部材の少なくともラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する部分が焼結金属からなることを特徴とする流体動圧軸受装置。
【請求項２】
前記内方部材のラジアル軸受面および前記外方部材のスラスト軸受面に、それぞれ動圧溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項３】
前記内方部材のラジアル軸受面およびスラスト軸受面の両方に動圧溝が形成され、前記外方部材の両軸受面は平滑な面であることを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項４】
前記内方部材のラジアル軸受面の動圧溝が転造加工により形成されていることを特徴とする請求項３に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項５】
前記外方部材のスラスト軸受面の動圧溝がプレス加工により形成されていることを特徴とする請求項２に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項６】
前記外方部材が第１外方部材と第２外方部材の２つの部材から形成され、第１外方部材の縦断面形状が略Ｌ字形状で、その円筒部内周面にラジアル軸受面が、半径方向部の内側面にスラスト軸受面が形成されると共に、第２外方部材が円盤形状で、その半径方向部の内側面にスラスト軸受面が形成されたものであって、前記円盤形状の第２外方部材の外周面が前記第１外方部材の円筒部内周面に嵌合されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項７】
前記外方部材が第１外方部材と第２外方部材の２つの部材から形成され、これら２つの部材の縦断面形状がいずれも略Ｌ字形状であり、第１外方部材の半径方向部の内側面にスラスト軸受面が形成されると共に、第２外方部材の円筒部内周面にラジアル軸受面が、半径方向部の内側面にスラスト軸受面が形成されたものであって、第１外方部材の円筒部内周面に第２外方部材の円筒部外周面が嵌合されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項８】
前記第１外方部材と第２外方部材が、回転方向を識別するために、異なる色相の表面を有することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の流体動圧軸受装置
【請求項９】
第１外方部材の円筒部端面が第２外方部材の半径方向部の外側面より下がった位置にあることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項１０】
前記第１外方部材の円筒部内周面と第２外方部材の円筒部外周面のいずれか一方に凸部が設けられていることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項１１】
前記内方部材がラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する部分と、軸に嵌合する部分とが一体の部材であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項１２】
前記内方部材がラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する部分と、軸に嵌合する部分からなり、当該２つの部分が別体の部材で構成され、前記ラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する部材が焼結金属からなることを請求項１〜１０のいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項１３】
前記内方部材のラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する部分の焼結金属を、銅鉄系とし、銅の配合比率が２０〜８０％であることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項１４】
前記内方部材のラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する部分の焼結金属は、少なくともラジアル軸受面の表面開孔率が２〜２０％であることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項１５】
前記流体動圧軸受装置において、内部に潤滑油を入れた後、使用温度範囲を超える温度で油量調整が施されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置を軸方向に離隔して配置し、隣り合う流体動圧軸受装置の間にモーターロータを配置してなる換気扇用モータ。
【請求項１７】
ラジアル軸受面とその両端に形成したスラスト軸受面を備えた外側部材と、この外方部材の内側に配置され、前記ラジアル軸受面とスラスト軸受面のそれぞれに軸受隙間をもって対向するラジアル軸受面とスラスト軸受面を備えた内方部材とから構成されており、前記外方部材が、第１外方部材と第２外方部材の２つの部材からなり、それぞれの内側面に前記スラスト軸受面が形成された流体動圧軸受装置の組み立て方法であって、
前記第１外方部材のスラスト軸受面に内方部材のスラスト軸受面を当接させた後、前記内方部材を第１外方部材から前記スラスト軸受隙間の合計量だけ離隔させ、その状態で、前記内方部材のスラスト軸受面に第２外方部材のスラスト軸受面が当接するまで、第２外方部材を第１外方部材に押し込むことを特徴とする流体動圧軸受装置の組み立て方法。
【請求項１８】
前記内方部材が、ラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する突出部と回転軸に嵌合するスリーブ部の２つの部材からなるもので、前記第１外方部材のスラスト軸受面に内方部材の突出部材のスラスト軸受面を当接させた後、前記スリーブ部材を突出部材に圧入する工程を含んでいることを特徴とする請求項１７に記載の流体動圧軸受装置の組み立て方法。
【請求項１９】
前記第１外方部材のスラスト軸受面に内方部材の突出部材のスラスト軸受面を当接させる工程は、載置面と底面を備えた第１治具の載置面上に前記第１外方部材を設置し、この第１外方部材のスラスト軸受面に当接するよう内方部材の突出部材を挿入し、その後、スリーブ部材を、その端面が第１治具の底面に当接するまで突出部材に圧入することにより行い、その後、前記第１治具とは異なる載置面と底面を備えた第２治具の載置面上に第１外方部材と内方部材のセットを設置し、前記スリーブ部材の端面が第２治具の底面に当接させることにより、前記内方部材を第１外方部材から前記スラスト軸受隙間の合計量だけ隔離させることを特徴とする請求項１８に記載の流体動圧軸受装置の組み立て方法。
【請求項２０】
前記内方部材が一体構造であり、前記第１外方部材のスラスト軸受面に内方部材のスラスト軸受面を当接させる工程は、固定治具と移動治具を使用し、固定治具の上に前記第１外方部材を設置し、この第１外方部材のスラスト軸受面に当接するよう内方部材を挿入し、その後、移動治具より前記内方部材を第１外方部材から前記スラスト軸受隙間の合計量だけ上方に隔離させることを特徴とする請求項１７に記載の流体動圧軸受装置の組み立て方法。
【請求項２１】
前記第２外方部材を第１外方部材に押し込んだ状態で、接着剤を注入することを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置の組み立て方法。
【請求項１】
ラジアル軸受面とその両端に形成したスラスト軸受面を備えた外方部材と、この外方部材の内側に配置され、前記ラジアル軸受面とスラスト軸受面のそれぞれに対向するラジアル軸受面とスラスト軸受面を備えた内方部材とからなり、前記外方部材と内方部材のラジアル軸受面間にラジアル軸受隙間を形成し、かつスラスト軸受面間にスラスト軸受隙間を形成し、これらの軸受隙間に潤滑油を介在させた流体動圧軸受装置において、
前記外方部材を構成する少なくとも１つの部材が、板材のプレス加工により成形されたものであって、このプレス加工により前記ラジアル軸受面と少なくとも片側のスラスト軸受面が形成されていると共に、前記内方部材の少なくともラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する部分が焼結金属からなることを特徴とする流体動圧軸受装置。
【請求項２】
前記内方部材のラジアル軸受面および前記外方部材のスラスト軸受面に、それぞれ動圧溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項３】
前記内方部材のラジアル軸受面およびスラスト軸受面の両方に動圧溝が形成され、前記外方部材の両軸受面は平滑な面であることを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項４】
前記内方部材のラジアル軸受面の動圧溝が転造加工により形成されていることを特徴とする請求項３に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項５】
前記外方部材のスラスト軸受面の動圧溝がプレス加工により形成されていることを特徴とする請求項２に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項６】
前記外方部材が第１外方部材と第２外方部材の２つの部材から形成され、第１外方部材の縦断面形状が略Ｌ字形状で、その円筒部内周面にラジアル軸受面が、半径方向部の内側面にスラスト軸受面が形成されると共に、第２外方部材が円盤形状で、その半径方向部の内側面にスラスト軸受面が形成されたものであって、前記円盤形状の第２外方部材の外周面が前記第１外方部材の円筒部内周面に嵌合されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項７】
前記外方部材が第１外方部材と第２外方部材の２つの部材から形成され、これら２つの部材の縦断面形状がいずれも略Ｌ字形状であり、第１外方部材の半径方向部の内側面にスラスト軸受面が形成されると共に、第２外方部材の円筒部内周面にラジアル軸受面が、半径方向部の内側面にスラスト軸受面が形成されたものであって、第１外方部材の円筒部内周面に第２外方部材の円筒部外周面が嵌合されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項８】
前記第１外方部材と第２外方部材が、回転方向を識別するために、異なる色相の表面を有することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の流体動圧軸受装置
【請求項９】
第１外方部材の円筒部端面が第２外方部材の半径方向部の外側面より下がった位置にあることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項１０】
前記第１外方部材の円筒部内周面と第２外方部材の円筒部外周面のいずれか一方に凸部が設けられていることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項１１】
前記内方部材がラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する部分と、軸に嵌合する部分とが一体の部材であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項１２】
前記内方部材がラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する部分と、軸に嵌合する部分からなり、当該２つの部分が別体の部材で構成され、前記ラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する部材が焼結金属からなることを請求項１〜１０のいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項１３】
前記内方部材のラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する部分の焼結金属を、銅鉄系とし、銅の配合比率が２０〜８０％であることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項１４】
前記内方部材のラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する部分の焼結金属は、少なくともラジアル軸受面の表面開孔率が２〜２０％であることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項１５】
前記流体動圧軸受装置において、内部に潤滑油を入れた後、使用温度範囲を超える温度で油量調整が施されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置を軸方向に離隔して配置し、隣り合う流体動圧軸受装置の間にモーターロータを配置してなる換気扇用モータ。
【請求項１７】
ラジアル軸受面とその両端に形成したスラスト軸受面を備えた外側部材と、この外方部材の内側に配置され、前記ラジアル軸受面とスラスト軸受面のそれぞれに軸受隙間をもって対向するラジアル軸受面とスラスト軸受面を備えた内方部材とから構成されており、前記外方部材が、第１外方部材と第２外方部材の２つの部材からなり、それぞれの内側面に前記スラスト軸受面が形成された流体動圧軸受装置の組み立て方法であって、
前記第１外方部材のスラスト軸受面に内方部材のスラスト軸受面を当接させた後、前記内方部材を第１外方部材から前記スラスト軸受隙間の合計量だけ離隔させ、その状態で、前記内方部材のスラスト軸受面に第２外方部材のスラスト軸受面が当接するまで、第２外方部材を第１外方部材に押し込むことを特徴とする流体動圧軸受装置の組み立て方法。
【請求項１８】
前記内方部材が、ラジアル軸受面とスラスト軸受面を形成する突出部と回転軸に嵌合するスリーブ部の２つの部材からなるもので、前記第１外方部材のスラスト軸受面に内方部材の突出部材のスラスト軸受面を当接させた後、前記スリーブ部材を突出部材に圧入する工程を含んでいることを特徴とする請求項１７に記載の流体動圧軸受装置の組み立て方法。
【請求項１９】
前記第１外方部材のスラスト軸受面に内方部材の突出部材のスラスト軸受面を当接させる工程は、載置面と底面を備えた第１治具の載置面上に前記第１外方部材を設置し、この第１外方部材のスラスト軸受面に当接するよう内方部材の突出部材を挿入し、その後、スリーブ部材を、その端面が第１治具の底面に当接するまで突出部材に圧入することにより行い、その後、前記第１治具とは異なる載置面と底面を備えた第２治具の載置面上に第１外方部材と内方部材のセットを設置し、前記スリーブ部材の端面が第２治具の底面に当接させることにより、前記内方部材を第１外方部材から前記スラスト軸受隙間の合計量だけ隔離させることを特徴とする請求項１８に記載の流体動圧軸受装置の組み立て方法。
【請求項２０】
前記内方部材が一体構造であり、前記第１外方部材のスラスト軸受面に内方部材のスラスト軸受面を当接させる工程は、固定治具と移動治具を使用し、固定治具の上に前記第１外方部材を設置し、この第１外方部材のスラスト軸受面に当接するよう内方部材を挿入し、その後、移動治具より前記内方部材を第１外方部材から前記スラスト軸受隙間の合計量だけ上方に隔離させることを特徴とする請求項１７に記載の流体動圧軸受装置の組み立て方法。
【請求項２１】
前記第２外方部材を第１外方部材に押し込んだ状態で、接着剤を注入することを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置の組み立て方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
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【図４】
【図５】
【図６】
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【図８】
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【図１１】
【図１２】
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【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−２３１８７４（Ｐ２０１１−２３１８７４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０３３９４（Ｐ２０１０−１０３３９４）
【出願日】平成２２年４月２８日（２０１０．４．２８）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２８日（２０１０．４．２８）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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