JP2001304246A - 動圧気体軸受 - Google Patents
動圧気体軸受Info
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- JP2001304246A JP2001304246A JP2000122849A JP2000122849A JP2001304246A JP 2001304246 A JP2001304246 A JP 2001304246A JP 2000122849 A JP2000122849 A JP 2000122849A JP 2000122849 A JP2000122849 A JP 2000122849A JP 2001304246 A JP2001304246 A JP 2001304246A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速時の回転安定性を確保しつつ、簡易な構
成によって低速時の摩耗を防止することによって耐久性
の向上を図ることができる動圧気体軸受を提供する。 【解決手段】 動圧気体軸受は、円柱軸とスリーブとを
互いに回転可能に嵌合するとともに、その対向周面間に
軸線上で一様な動圧支持力を発生する溝状の異径部３を
有し、この異径部３は、円柱軸とスリーブ２のいずれか
一方の対向周面上を延びる１乃至６本の曲線に沿って形
成し、その各曲線は軸受中心線に対して一方側にθ傾斜
した方向に捩れて延びる螺旋状をなす
成によって低速時の摩耗を防止することによって耐久性
の向上を図ることができる動圧気体軸受を提供する。 【解決手段】 動圧気体軸受は、円柱軸とスリーブとを
互いに回転可能に嵌合するとともに、その対向周面間に
軸線上で一様な動圧支持力を発生する溝状の異径部３を
有し、この異径部３は、円柱軸とスリーブ２のいずれか
一方の対向周面上を延びる１乃至６本の曲線に沿って形
成し、その各曲線は軸受中心線に対して一方側にθ傾斜
した方向に捩れて延びる螺旋状をなす
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、軸線上で一様な支
持力を有する動圧気体軸受に関し、特に、高速時の回転
安定性を確保しつつ、低速時の摩耗を防止することによ
って耐久性の向上を図ることができる簡易な構成の動圧
気体軸受に関する。
持力を有する動圧気体軸受に関し、特に、高速時の回転
安定性を確保しつつ、低速時の摩耗を防止することによ
って耐久性の向上を図ることができる簡易な構成の動圧
気体軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の軸線上で一様な支持力を有する周
回流型の動圧気体軸受は、円柱軸とスリーブとを互いに
回転可能に嵌合するとともに、その対向周面間に軸線上
で一様な動圧支持力を発生する溝状の異径部を有し、こ
の異径部は、軸とスリーブの両者の対向する内外の周面
に凹凸の段差形状、例えば、偏心多円弧、直線状の溝・
突条・くさび型傾斜隙間等の動圧発生用の溝や突条部を
軸線方向に沿って設けたものである。この異径部によ
り、ホワール現象による自励振動を抑えて回転を安定す
ることができる。具体的には、動圧気体軸受１０１の横
断面の要部を拡大して示す図６（ａ）のように、円筒面
を有する真円スリーブ１０３と軸１０２とを回転可能に
対向し、この軸１０２の外周面に溝１０４を形成したも
のがある。また、他の動圧気体軸受１１１の横断面を示
す図６（ｂ）のように、真円円柱軸１１２とスリーブ１
１３を回転可能に対向し、このスリーブ１１３の内周面
にくさび型傾斜隙間１１４を形成することにより、安定
支持力を発生する動圧発生用の異径部を形成した例があ
る。
回流型の動圧気体軸受は、円柱軸とスリーブとを互いに
回転可能に嵌合するとともに、その対向周面間に軸線上
で一様な動圧支持力を発生する溝状の異径部を有し、こ
の異径部は、軸とスリーブの両者の対向する内外の周面
に凹凸の段差形状、例えば、偏心多円弧、直線状の溝・
突条・くさび型傾斜隙間等の動圧発生用の溝や突条部を
軸線方向に沿って設けたものである。この異径部によ
り、ホワール現象による自励振動を抑えて回転を安定す
ることができる。具体的には、動圧気体軸受１０１の横
断面の要部を拡大して示す図６（ａ）のように、円筒面
を有する真円スリーブ１０３と軸１０２とを回転可能に
対向し、この軸１０２の外周面に溝１０４を形成したも
のがある。また、他の動圧気体軸受１１１の横断面を示
す図６（ｂ）のように、真円円柱軸１１２とスリーブ１
１３を回転可能に対向し、このスリーブ１１３の内周面
にくさび型傾斜隙間１１４を形成することにより、安定
支持力を発生する動圧発生用の異径部を形成した例があ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記動
圧気体軸受は、支持力が小さい低速時の軸とスリーブ間
の接触、特に、凹凸形状の段差の肩部、すなわち、図６
（ａ）の溝１０４の両肩部１０５、１０５、または、図
６（ｂ）のくさび型傾斜隙間１１４の各肩部１１５は、
それぞれの対向面との線接触によって大きな摩耗を生じ
るという問題を内包し、また、上記線接触によって集中
的に摩耗を受ける肩部の耐久性を確保するべく高度の耐
摩耗処理を余儀なくされている。
圧気体軸受は、支持力が小さい低速時の軸とスリーブ間
の接触、特に、凹凸形状の段差の肩部、すなわち、図６
（ａ）の溝１０４の両肩部１０５、１０５、または、図
６（ｂ）のくさび型傾斜隙間１１４の各肩部１１５は、
それぞれの対向面との線接触によって大きな摩耗を生じ
るという問題を内包し、また、上記線接触によって集中
的に摩耗を受ける肩部の耐久性を確保するべく高度の耐
摩耗処理を余儀なくされている。
【０００４】本発明の目的は、高速時の回転安定性を確
保しつつ、低速時の摩耗防止により耐久性の向上を図る
ことができる簡易な構成の動圧気体軸受を提供すること
にある。
保しつつ、低速時の摩耗防止により耐久性の向上を図る
ことができる簡易な構成の動圧気体軸受を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、円柱軸とスリーブとを互いに回転可能に嵌合すると
ともに、その対向周面間に軸線方向位置によることなく
一様な動圧支持力を発生する溝状の異径部を有する動圧
気体軸受において、上記異径部は、円柱軸とスリーブの
いずれか一方の対向周面上を延びる１乃至６本の曲線に
沿って形成し、その各曲線は軸受中心線に対して一方側
に傾斜した方向に捩れて延びる螺旋状をなす。
に、円柱軸とスリーブとを互いに回転可能に嵌合すると
ともに、その対向周面間に軸線方向位置によることなく
一様な動圧支持力を発生する溝状の異径部を有する動圧
気体軸受において、上記異径部は、円柱軸とスリーブの
いずれか一方の対向周面上を延びる１乃至６本の曲線に
沿って形成し、その各曲線は軸受中心線に対して一方側
に傾斜した方向に捩れて延びる螺旋状をなす。
【０００６】上記構成の動圧気体軸受は、対向する内外
周面の間の気体膜によって軸受の全長にわたる均一な支
持力を発生しつつ、その異径部により高速時の回転安定
性が確保される。一方、低速時は、異径部を除く頂部の
なす周面が対向する周面と面接触に準じた線接触状態で
両者が接触する。その接触線は軸受中心線と平行する直
線状をなす一方、異径部と頂部の境界となる段差の肩位
置を示す肩線は、異径部が延びる方向が中心線と平行す
ることなく傾斜していることから上記接触線を横切り、
接触点が分散されてその肩線における集中的な線接触が
回避されるので、その肩部における摩耗が緩和される。
したがって、簡易な構成の異径部によって安定な回転と
ともに、耐久性を確保することができる。
周面の間の気体膜によって軸受の全長にわたる均一な支
持力を発生しつつ、その異径部により高速時の回転安定
性が確保される。一方、低速時は、異径部を除く頂部の
なす周面が対向する周面と面接触に準じた線接触状態で
両者が接触する。その接触線は軸受中心線と平行する直
線状をなす一方、異径部と頂部の境界となる段差の肩位
置を示す肩線は、異径部が延びる方向が中心線と平行す
ることなく傾斜していることから上記接触線を横切り、
接触点が分散されてその肩線における集中的な線接触が
回避されるので、その肩部における摩耗が緩和される。
したがって、簡易な構成の異径部によって安定な回転と
ともに、耐久性を確保することができる。
【０００７】前記異径部は、円柱軸とスリーブのうちの
固定側に形成することにより、回転側に与える作用力方
向が固定されるので、回転が安定される。前記異径部
は、共通の断面形状の溝を一定の捩れ角度の共通の螺旋
状に形成し、かつ、３乃至６本を等分周位置に配置する
ことにより、各異径部が溝形状および相互の位置関係を
共通とする簡易な構成をなすことから、旋削等によって
簡易に加工することができる。
固定側に形成することにより、回転側に与える作用力方
向が固定されるので、回転が安定される。前記異径部
は、共通の断面形状の溝を一定の捩れ角度の共通の螺旋
状に形成し、かつ、３乃至６本を等分周位置に配置する
ことにより、各異径部が溝形状および相互の位置関係を
共通とする簡易な構成をなすことから、旋削等によって
簡易に加工することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】上記発明の実施の形態について以
下に図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の動圧
気体軸受の構成例を示す軸線方向図である。スリーブ１
の内周に薄い気体膜２を介して軸３を同心に嵌合して動
圧気体軸受４を構成する。スリーブ１の内周に３本の溝
１ａ，１ｂ，１ｃを一方側に傾斜して等分周位置に形成
する。
下に図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の動圧
気体軸受の構成例を示す軸線方向図である。スリーブ１
の内周に薄い気体膜２を介して軸３を同心に嵌合して動
圧気体軸受４を構成する。スリーブ１の内周に３本の溝
１ａ，１ｂ，１ｃを一方側に傾斜して等分周位置に形成
する。
【０００９】図２は図１の動圧気体軸受の縦断面図、図
３（ａ）は図２のＡ−Ａ線断面図、図３（ｂ）は図２の
Ｂ−Ｂ線断面図である。スリーブ１の各溝１ａ，１ｂ，
１ｃは、平行して一方側に傾斜し、軸受の両端間の全長
に及ぶべく形成し、円柱状の軸３と対向する。高速回転
時は、上記各溝１ａ，１ｂ，１ｃが動圧を発生する異径
部として作用するので安定した支持力を発生することが
できる。一方、低速回転時は、各溝１ａ，１ｂ，１ｃの
傾斜により、異径部の存在にもかかわらず、スリーブ１
の内周面と軸３の外周面の接触が面状に分散される。
３（ａ）は図２のＡ−Ａ線断面図、図３（ｂ）は図２の
Ｂ−Ｂ線断面図である。スリーブ１の各溝１ａ，１ｂ，
１ｃは、平行して一方側に傾斜し、軸受の両端間の全長
に及ぶべく形成し、円柱状の軸３と対向する。高速回転
時は、上記各溝１ａ，１ｂ，１ｃが動圧を発生する異径
部として作用するので安定した支持力を発生することが
できる。一方、低速回転時は、各溝１ａ，１ｂ，１ｃの
傾斜により、異径部の存在にもかかわらず、スリーブ１
の内周面と軸３の外周面の接触が面状に分散される。
【００１０】図４は、本発明の作用説明のための動圧気
体軸受のスリーブの斜視図である。スリーブ１２は、図
示せぬ真円円柱軸と嵌合し、その対向周面をなす半径一
定の内周面１２ａの全長にわたり刻設された複数の溝１
３…による異径部を備える。各異径部は、肩１４から円
弧状に窪む段差による左右対称の断面形状の溝１３をな
す。肩１４の外側は内周面１２ａと一致する頂部をな
す。
体軸受のスリーブの斜視図である。スリーブ１２は、図
示せぬ真円円柱軸と嵌合し、その対向周面をなす半径一
定の内周面１２ａの全長にわたり刻設された複数の溝１
３…による異径部を備える。各異径部は、肩１４から円
弧状に窪む段差による左右対称の断面形状の溝１３をな
す。肩１４の外側は内周面１２ａと一致する頂部をな
す。
【００１１】各溝１３の方向は、軸受中心線に対して共
通の一定角度を捩った方向に螺旋状に連続する。このス
リーブ１２を固定側とし、図示せぬ真円円柱軸を回転側
として嵌合構成する。上記異径部は、周方向位置で変化
する動圧を発生させることを目的とし、ポンピング作用
を抑えて圧力勾配のない、一様な動圧支持力を発生させ
るために、構成と機能を異にするヘリングボーン溝より
も隣接溝との間隔を空けて配置する。
通の一定角度を捩った方向に螺旋状に連続する。このス
リーブ１２を固定側とし、図示せぬ真円円柱軸を回転側
として嵌合構成する。上記異径部は、周方向位置で変化
する動圧を発生させることを目的とし、ポンピング作用
を抑えて圧力勾配のない、一様な動圧支持力を発生させ
るために、構成と機能を異にするヘリングボーン溝より
も隣接溝との間隔を空けて配置する。
【００１２】図５は、図４のスリーブを簡略化して示す
展開図である。各溝１３と頂部１２ａの間の段差を画成
する肩１４、１４の線は、互いに平行するとともに、そ
の全てが軸受中心線に対して所定の角度θで交差する。
また、内周面１２ａは段差の頂部をなし、共通の一つの
平面として展開される。
展開図である。各溝１３と頂部１２ａの間の段差を画成
する肩１４、１４の線は、互いに平行するとともに、そ
の全てが軸受中心線に対して所定の角度θで交差する。
また、内周面１２ａは段差の頂部をなし、共通の一つの
平面として展開される。
【００１３】上記構成のスリーブ２と真円円柱軸の間に
気体膜を挟んで回転可能に嵌合することにより動圧気体
軸受を構成する。この動圧気体軸受は、その気体膜によ
り軸受の全長にわたる均一な支持力を単独で発生しつ
つ、一定時間の経過により、その固定側の異径部によっ
て回転安定性が確保される。この異径部による安定効果
は、従来の中心線方向に延びる直線溝による場合と全く
同様である。このことは、軸線上の各断面について気体
膜の支持膜圧と軸受隙間および回転速度の関係を示すレ
イノルズ方程式からロータの挙動を解析的に得た結果と
も一致する。
気体膜を挟んで回転可能に嵌合することにより動圧気体
軸受を構成する。この動圧気体軸受は、その気体膜によ
り軸受の全長にわたる均一な支持力を単独で発生しつ
つ、一定時間の経過により、その固定側の異径部によっ
て回転安定性が確保される。この異径部による安定効果
は、従来の中心線方向に延びる直線溝による場合と全く
同様である。このことは、軸線上の各断面について気体
膜の支持膜圧と軸受隙間および回転速度の関係を示すレ
イノルズ方程式からロータの挙動を解析的に得た結果と
も一致する。
【００１４】一方、気体膜の支持力が不足する低速時
は、段差の頂部による共通の周面１２ａが対向する周面
と面接触に準じた線接触状態で両者が接触する。その接
触線は中心線と平行する直線状をなす一方、肩部１４の
位置を示す肩線は、異径部１３の方向の捩れにより中心
線と平行することがなく、上記両者間の接触線を横切る
ことから、その肩線における集中的な線接触が回避され
て接触点が分散されることとなるので、肩部１４におけ
る摩耗が緩和される。
は、段差の頂部による共通の周面１２ａが対向する周面
と面接触に準じた線接触状態で両者が接触する。その接
触線は中心線と平行する直線状をなす一方、肩部１４の
位置を示す肩線は、異径部１３の方向の捩れにより中心
線と平行することがなく、上記両者間の接触線を横切る
ことから、その肩線における集中的な線接触が回避され
て接触点が分散されることとなるので、肩部１４におけ
る摩耗が緩和される。
【００１５】また、本発明の動圧気体軸受は、各異径部
が溝形状および相互の位置関係を共通とする簡易な構成
をなすことから、旋削等によって簡易に加工することが
できる。溝の本数は、３乃至６とすることにより、各溝
による支持力を確保するべく周方向に溝間隔を確保する
ことができるので、特に高速時の安定が確保され、か
つ、スラスト力も抑えられるので、実用上最適である。
が溝形状および相互の位置関係を共通とする簡易な構成
をなすことから、旋削等によって簡易に加工することが
できる。溝の本数は、３乃至６とすることにより、各溝
による支持力を確保するべく周方向に溝間隔を確保する
ことができるので、特に高速時の安定が確保され、か
つ、スラスト力も抑えられるので、実用上最適である。
【００１６】したがって、上記動圧気体軸受は、簡易な
構成により、配置上の制約を受けることなく自由に単独
配置することができ、また、高速時における静粛性、回
転安定性、および、低速時における摩耗防止による耐久
性の向上を図ることができる。
構成により、配置上の制約を受けることなく自由に単独
配置することができ、また、高速時における静粛性、回
転安定性、および、低速時における摩耗防止による耐久
性の向上を図ることができる。
【００１７】このように、本発明の動圧気体軸受は、異
径部のまわりに頂部を盛り上げて段差を形成する場合も
含め、異径部の特徴ある構成により、気体膜の両端を共
通空間に開放して軸受の構成と配置の自由度を確保しつ
つ、高速時における回転安定性、および、低速時におけ
る摩耗防止による耐久性の向上を図ることができる。
径部のまわりに頂部を盛り上げて段差を形成する場合も
含め、異径部の特徴ある構成により、気体膜の両端を共
通空間に開放して軸受の構成と配置の自由度を確保しつ
つ、高速時における回転安定性、および、低速時におけ
る摩耗防止による耐久性の向上を図ることができる。
【００１８】また、上記異径部による効果は、軸とスリ
ーブの対向面間における相対的な作用によるものである
ことから、上記スリーブの内周面に代えて軸の外周面に
異径部を形成する場合も同様の作用効果を奏することが
明らかなのでその説明を省略する。
ーブの対向面間における相対的な作用によるものである
ことから、上記スリーブの内周面に代えて軸の外周面に
異径部を形成する場合も同様の作用効果を奏することが
明らかなのでその説明を省略する。
【００１９】
【発明の効果】本発明の動圧気体軸受は以下の効果を奏
する。上記構成の動圧気体軸受は、対向する内外周面の
間の気体膜によって軸受の全長にわたる均一な支持力を
発生しつつ、その異径部により高速時の回転安定性が確
保される。一方、低速時は、異径部を除く頂部のなす周
面が対向する周面と面接触に準じた線接触状態で両者が
接触する。
する。上記構成の動圧気体軸受は、対向する内外周面の
間の気体膜によって軸受の全長にわたる均一な支持力を
発生しつつ、その異径部により高速時の回転安定性が確
保される。一方、低速時は、異径部を除く頂部のなす周
面が対向する周面と面接触に準じた線接触状態で両者が
接触する。
【００２０】その接触線は軸受中心線と平行する直線状
をなす一方、異径部と頂部の境界となる段差の肩位置を
示す肩線は、異径部が延びる方向が中心線と平行するこ
となく傾斜していることから上記接触線を横切り、接触
点が分散されてその肩線における集中的な線接触が回避
されるので、その肩部における摩耗が緩和される。した
がって、簡易な構成の異径部によって安定な回転ととも
に、耐久性を確保することができる。
をなす一方、異径部と頂部の境界となる段差の肩位置を
示す肩線は、異径部が延びる方向が中心線と平行するこ
となく傾斜していることから上記接触線を横切り、接触
点が分散されてその肩線における集中的な線接触が回避
されるので、その肩部における摩耗が緩和される。した
がって、簡易な構成の異径部によって安定な回転ととも
に、耐久性を確保することができる。
【図１】本発明の動圧気体軸受の構成例を示す軸線方向
図
図
【図２】図１の動圧気体軸受の縦断面図
【図３】図３（ａ）は図２のＡ−Ａ線断面図、図３
（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線断面図
（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線断面図
【図４】本発明の作用説明のための動圧気体軸受のスリ
ーブの斜視図
ーブの斜視図
【図５】図４のスリーブを簡略化して示す展開図
【図６】従来の動圧気体軸受の対向周面に形成した溝形
状等を示す断面図
状等を示す断面図
１ スリーブ １ａ，１ｂ，１ｃ 溝（異径部） ２ 気体膜 ３ 軸 ４ 動圧気体軸受 １２ スリーブ １２ａ 頂部（一定半径周面） １３ 溝（異径部） １４ 肩部 θ 傾斜角
Claims (3)
- 【請求項１】 円柱軸とスリーブとを互いに回転可能に
嵌合するとともに、その対向周面間に軸線方向位置によ
ることなく一様な動圧支持力を発生する溝状の異径部を
有する動圧気体軸受において、 上記異径部は、円柱軸とスリーブのいずれか一方の対向
周面上を延びる１乃至６本の曲線に沿って形成し、その
各曲線は軸受中心線に対して一方側に傾斜した方向に捩
れて延びる螺旋状をなすことを特徴とする動圧気体軸
受。 - 【請求項２】 前記異径部は、円柱軸とスリーブのうち
の固定側に形成して成ることを特徴とする請求項１記載
の動圧気体軸受。 - 【請求項３】 前記異径部は、共通の断面形状の溝を一
定の捩れ角度の共通の螺旋状に形成し、かつ、３乃至６
本を等分周位置に配置してなることを特徴とする動圧気
体軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000122849A JP2001304246A (ja) | 2000-04-24 | 2000-04-24 | 動圧気体軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000122849A JP2001304246A (ja) | 2000-04-24 | 2000-04-24 | 動圧気体軸受 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001304246A true JP2001304246A (ja) | 2001-10-31 |
Family
ID=18633282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000122849A Pending JP2001304246A (ja) | 2000-04-24 | 2000-04-24 | 動圧気体軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001304246A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110594287A (zh) * | 2019-09-17 | 2019-12-20 | 福建福清核电有限公司 | 一种主泵一体式三液槽径向水导轴瓦 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS60237222A (ja) * | 1984-05-09 | 1985-11-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 軸受 |
| JPS62131116U (ja) * | 1986-02-14 | 1987-08-19 | ||
| JPH04219524A (ja) * | 1990-12-18 | 1992-08-10 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | セラミックス製軸受及びその製造方法 |
| JPH1031188A (ja) * | 1996-07-16 | 1998-02-03 | Ricoh Co Ltd | ポリゴンスキャナ |
| JPH11190329A (ja) * | 1997-12-25 | 1999-07-13 | Copal Electron Co Ltd | 周回流型の動圧軸受 |
-
2000
- 2000-04-24 JP JP2000122849A patent/JP2001304246A/ja active Pending
Patent Citations (5)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110594287A (zh) * | 2019-09-17 | 2019-12-20 | 福建福清核电有限公司 | 一种主泵一体式三液槽径向水导轴瓦 |
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