CN1066522C - 垂直流体动压轴承装置 - Google Patents

Abstract

一旋转轴(3)插在一套筒(2)的轴承孔(2A)中，在套筒和旋转轴之间贮存着润滑剂(5)。在旋转轴的外表面与轴承孔的内表面中至少之一上成型出上方和下方凹槽结构部(31，32；2B，2C)，这两凹槽结构部沿垂直方向间隔开，并当旋转轴在轴承孔中旋转时共同工作而产生动压力。旋转轴有一位于上方和下方凹槽结构部之间的凹部，用以在其中贮存润滑剂。该凹部呈不对称锥形(3A，3A’)，这样，当旋转轴在轴承孔中旋转时，贮存在凹部里的润滑剂克服了作用在其上的重力作用而主要循环到上方凹槽结构部中，从而使上方和下方凹槽结构部得以均匀地润滑。

Description

垂直流体动压轴承装置

本发明涉及一种最佳地适用于多面扫描器电动机上的垂直流体动压轴承装置，其中该电动机的转速高达每分钟3万至5万转，并装在激光打印机或诸如此类的装置里。

下面结合图4和5介绍一下已有的垂直流体动压轴承装置的一个实例。连接于一底板11上的开孔中的一圆筒形套筒12有一沿其轴向延伸的轴承孔12A。一旋转轴13可转动地插在该轴承孔12A中。在该旋转轴13的外部圆柱表面上形成有上方和下方凹槽结构13A。沿该旋转轴的轴向这两凹槽结构彼此间隔开，以产生一动压力。在套筒12的底部上牢固连接有一止推板14。在由旋转轴13、轴承孔12A和止推板14围成的空间中填充着润滑剂15。在旋转轴13的上端牢固连接着一盘形件16。在该盘形件16上牢固连接有一转子轭铁17和一转子磁铁18。在套筒12之外设置有一电动机定子19。有一反光镜20A配合于盘形件16，并用一压杆弹簧20B固定该反光镜20A。

下面就描述一下上述已有的垂直流体动压轴承装置的工作情况。当电动机定子19被激励后，转子磁铁18就与转子轭铁17、盘形件16、旋转轴13、反光镜20A和压力杆弹簧20B一起转动。借助这样的转动，凹槽结构13A就产生一个动压力，用以向润滑剂施加一输送力，这样，旋转轴13在转动时就不会与支承孔12A相接触。反光镜20A就将激光束(未图示)反射到一感光鼓(未图示)上，以在其上记录下信号。

然而，上述已有的结构存在下述问题。如图5放大表示的，当旋转轴13以等于或超过每分钟3万转的高速旋转时，由于电动机定子19或轴承本身产生热量，所以，润滑剂15的温度可能上升到等于或超过120℃的高温。在这样高的温度下，润滑剂15会被旋转轴13的转动力溅出轴承12之外，或由于如此之高温而减小了润滑剂的粘度，以致使润滑剂沿着轴承孔12A的壁向下流。动压槽结构13A中的每个凹槽形成一种人字形齿轮方案，而此时这凹槽结构13A就没有油膜，特别在其上方部位(如图5中由箭头“A”所指出的部位)的情况更是如此。所以，可能会使该轴承受到严重的摩擦，如擦伤、磨损或相互咬合。

根据上述，本发明的主要目的是提供一种优良的垂直流体动压轴承装置，它能防止当该轴承装置的旋转轴高速旋转时润滑剂被溅出去，或能防止在高温情况下润滑剂因粘度减小而因其自重而下流，从而防止无油膜形成并因此而被磨损或咬住。

为了实现上述和其它有关发明目的，本发明提供一种新颖的垂直流体动压轴承装置，它包括一插在一套筒的轴承孔中的旋转轴，在套筒和旋转轴之间贮存着润滑剂。在旋转轴的外表面与轴承孔的内表面中至少之一上成型出上方和下方凹槽结构部，这两凹槽结构部沿垂直方向间隔开，并当旋转轴在轴承孔中旋转时共同工作而产生动压力。此外，旋转轴有一位于上方和下方凹槽结构部之间的凹部，用以在其中贮存润滑剂，凹部呈不对称锥形，这样，当旋转轴在轴承孔中旋转时，贮存在该凹部里的润滑剂克服了作用在其上的重力作用而主要循环到上方凹槽结构部中，从而使上方和下方凹槽结构部得到均匀的润滑。

按照上述本发明的结构方案，不对称的锥形凹部用作润滑剂的贮存器。当旋转轴在轴承孔中旋转时，粘附在该锥形面上的润滑剂受到一离心力，因此被沿着该锥形面向上输送，并有效地循环到上方凹槽结构部。这样，分别位于不对称锥形凹部之上方和下方的两动压槽结构部能得到足够量的油膜予以润滑。

最好是，凹部主要由一主锥形部组成，该主锥形部上的一任意部位的直径大于位于该任意部位以下的另一任意部位的直径。另外，最好是，旋转轴除了主锥形部外还有一附加的锥形部，该附加锥形部设置在一与衬套的上、下端中至少之一端相对的区域里，该附加锥形部上一任意部位的直径比与该任意部位相比更靠近凹槽结构部的另一任意部位的直径要小。此外，最好是，凹部主要由一邻接于上方凹槽结构部而设置的锥形部组成。

另外，最好是，凹部由一相对倾斜且沿垂直方向并排布置的上方和下方锥形面组合而成，上方锥形面的轴向宽度大于下方锥形面的轴向宽度。

通过下面结合附图的详细描述，将会更清楚理解本发明的上述和其它目的、特点和优点。其中的附图为：

图1是根据本发明的一最佳实施例的垂直流体动压轴承装置的剖视图；

图2是图1所示的垂直流体动压轴承装置的主要部分的剖视图；

图3是根据本发明另一实施例的垂直流体动压轴承装置的主要部分的剖视图；

图4是已有的垂直流体动压轴承装置的剖视图；以及

图5是图4所示的已有的垂直流体动压轴承装置的主要部分的剖视图。

下面将结合附图详述本发明的几个最佳实施例。在所有图中相同的零(部)件用相同的编号。

首先，参阅图1和2详述本发明的一最佳实施例。图1是表示根据本发明的一最佳实施例的一垂直流体动压轴承的剖视图。在图1中，一支架1是用来牢固支撑或固定一套筒2的。在该套筒2中形成一轴承孔2A，该孔是沿套筒的轴向延伸的。在该轴承孔2A中可旋转地插人了一旋转轴3。在该旋转轴3的外部圆柱面上设置有可产生一动压力的上方和下方凹槽结构部31和32。旋转轴3的下端与一连接于支架1的开孔上的止推板4相接触。旋转轴3的上端固定着一盘形件6。在该盘形件6上通过一压杆弹簧10B连接着一反光镜10A。

在旋转轴3的外部圆柱表面上，且位于其上方动压槽结构部31与下方动压槽结构部32之间的一个中央区上，设置了一主锥形部3A。更具体说，在旋转轴3的内侧圆柱面上，也即夹在上方和下方动压槽结构部31与32之间的中央区上形成有一环形凹部。该环形凹部是由主锥形部3A和一相对的锥形部3A’组合而成。主锥形部3A和一相对的锥形部3A’的这些锥面是彼此相对地倾斜，且并排布置。主锥形部3A的轴向宽度比相对的锥形部3A’的更宽。主锥形部3A邻接于上方动压槽结构部31，而相对的锥形部3A’则邻接于下方动压槽结构部32。

主锥形部3A的直径是沿着旋转轴3的轴向而变化的，使在该锥形部上的一任意部位的直径大于在此部位以下的另一任意部位的直径。换言之，该主锥形部3A的直径是向上方递增的。

在旋转轴3的上方端部区上设置有一第二锥形部3B，它与轴承孔2A的上端部相对。在旋转轴3的下方端部区上设置有另一第二锥形部3C，它与轴承孔2A的下端部相对。每个第二锥形部3B或3C的直径，在从轴承孔2A的上、下端到上、下方动压槽结构部31和32之间延伸的区域内，沿旋转轴的轴向而变化，使在每个第二锥形部3B和3C上的一任意部位的直径均比与该部位相比更靠近上、下方动压槽结构部31和32的另一任意部位的直径要小。换言之，第二锥形部3B的直径向下方递增，而另一第二锥形部3C的直径则向上方递增。

在由上、下方动压槽结构部31和32、主锥形部3A和第二锥形部3B和3C围成的内部空间内填充了润滑剂5。转子轭铁7和转子磁铁8连接于盘形件6，使与反光镜10A和压力杆弹簧10B一起转动。一电动机定子9连接于支架1。

下面描述上述垂直流体动压轴承装置的工作情况。当电动机定子9被激励后，转子磁铁8受到一旋转力，并随同转子轭铁7、盘形物6、旋转轴3、反光镜10A和压力杆弹簧10B一起转动。转动后，上、下方动压槽结构部31和32共同作用而对润滑剂5产生一个输送力，这样，旋转轴3旋转时不会与轴承孔2A接触到。在这种情况下，如图2放大所示的，在旋转轴3上的主锥形部3A区域上粘附有充足的润滑剂5A。而在第二锥形部3B区域上存有润滑剂5D，在第二锥形部3C区域上存有润滑剂5E。

然而，当旋转轴3高速旋转时，润滑剂将沿着如图中标号“5C”所指的轴承孔2A的内部圆柱面移动，并靠其自重而沿箭头“B”所指方向向下流。在这种情况下，当一离心力作用于润滑剂上时，旋转轴3上形成的主锥形部3A的结构，能将润滑剂沿着旋转轴3的轴向向上传送(如图中标号“5B”所示)，即，将润滑剂从主锥形部3A的小直径部位送向大直径部位。这样，润滑剂就能循环到位于主锥形部3A之上的上方动压凹槽结构部31。与此同时，贮存在第二锥形部分3B和3C上的润滑剂5D和5E就沿各自的锥形部输送到上、下方动压槽结构部31和32上。反光镜10A在转动时反射来自一发光件(未图示)的激光束，并将此激光束射向一感光鼓(未图示)上，以在其上记录下信号。

按照上述本发明的结构方案，即使当旋转轴以每分钟3万至5万转的高速旋转时，动压槽结构部都能得到充分的润滑。因此，能确保该垂直流体动压轴承装置在较长时间内稳定地旋转。

按照上述实施例，动压槽结构部31和32形成在旋转轴3的外圆柱面上。另一种情况是，如图3所示，可将凹槽结构部形成在套筒2的内圆柱面上。即，在轴承孔2A的圆柱形面上形成上方和下方动压槽结构部2B和2C。这样，获得的效果是相同的。

另外，按照上述实施例，套筒2和支架1是两个单独件。然而，也能将它两加工成一整体件，如一压力加工制品、压铸产品或其它。

还有，按照上述实施例，设置了主锥形部和第二锥形部。但是，即使仅仅设置主锥形部，基本上也能获得相同的效果。

正如从上述可清楚了解到的，本发明提供的一种新颖的垂直流体动压轴承装置包括一插在一套筒中的旋转轴，而在它两之间贮存着润滑剂。当旋转轴在轴承孔中旋转时，沿垂直方向间隔开设置的上方和下方凹槽结构部共同工作而产生一动压力，这两凹槽结构部至少要成型于旋转轴的外表面与轴承孔的内表面中的至少一个上。此外，旋转轴有一位于上方和下方凹槽结构部之间的凹部，用以在其中贮存润滑剂。具体说，该凹部呈不对称锥形，这样，当旋转轴在轴承孔中旋转时，贮存在该凹部里的润滑剂克服了作用在其上的重力作用而主要循环到上方凹槽结构部中，从而使上方和下方凹槽结构部得以均匀地润滑。

正如上述，依靠如此设置的不对称锥形部的作用，能将润滑剂向上输送而可靠地循环到动压槽结构部中。因此，在较长时间内，该垂直流体动压轴承能稳定地运转。

鉴于在不离开本发明基本特征的精神而可用几种方式实施本发明，上述实施例只是为了说明而并不起限制作用，这是因为本发明的范围是由所附的权利要求所限定，而不是由在权利要求之前面已描述过的说明所限定。并且，所有落在权利要求的边界和范围内的变化，或这些边界和范围的同等物，理当包括在权利要求之内。

Claims (4)

1．一种垂直流体动压轴承装置包括一插在一套筒的轴承孔中的旋转轴，在套筒和旋转轴之间贮存着润滑剂，其中：在所述旋转轴的外表面与所述轴承孔的内表面中至少之一上成型出上方和下方凹槽结构部，这两凹槽结构部沿垂直方向间隔开，并当所述旋转轴在所述轴承孔中旋转时共同工作而产生动压力，

其特征在于，所述旋转轴有一位于所述上方和下方凹槽结构部之间的凹部，用以在其中贮存润滑剂，所述凹部呈不对称锥形并主要由一主锥形部组成，该主锥形部上的一任意部位的直径大于位于所述任意部位以下的另一任意部位的直径，当所述旋转轴在所述轴承孔中旋转时，使贮存在所述凹部里的润滑剂克服了作用在其上的重力作用而主要循环到所述上方凹槽结构部中，从而使所述上方和下方凹槽结构部得到均匀的润滑。

2．如权利要求1所述的垂直流体动压轴承装置，其特征在于，所述旋转轴除了所述主锥形部外还有一附加的锥形部，所述附加锥形部设置在一与所述套筒的上、下端中至少之一端相对的区域里，所述附加锥形部上一任意部位的直径比与所述任意部位相比更靠近所述凹槽结构部的另一任意部位的直径要小。

3．如权利要求1所述的垂直流体动压轴承装置，其特征在于，所述凹部主要由一邻接于所述上方凹槽结构部而设置的锥形部组成。

4．如权利要求1所述的垂直流体动压轴承装置，其特征在于，所述凹部由一相对倾斜且沿垂直方向一个挨着一个的上方和下方锥形面组合而成，所述上方锥形面的轴向宽度大于所述下方锥形面的轴向宽度。

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