JP2003120676A - Bearing, bearing device and method for manufacturing bearing device - Google Patents

Bearing, bearing device and method for manufacturing bearing device

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JP2003120676A
JP2003120676A JP2001318177A JP2001318177A JP2003120676A JP 2003120676 A JP2003120676 A JP 2003120676A JP 2001318177 A JP2001318177 A JP 2001318177A JP 2001318177 A JP2001318177 A JP 2001318177A JP 2003120676 A JP2003120676 A JP 2003120676A
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JP
Japan
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gel
shaft
bearing
housing
thrust plate
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JP2001318177A
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Japanese (ja)
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Masaaki Hamano
浜野正昭
Tomoaki Kojima
小島智明
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Mikuni Makino Industrial Co Ltd
Original Assignee
Mikuni Makino Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/20Sliding surface consisting mainly of plastics
    • F16C33/201Composition of the plastic

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To exceed a limit precision attained by a ball bearing in a bearing or a bearing device, to solve various problems such as manufacturing difficulty, abrasion of a shaft and a housing during low speed rotation, and rotation load affected by viscosity of the oil pointed out for a dynamic pressure bearing, and further to realize the solution of the problems at a low cost. SOLUTION: This bearing device (BA) comprises a shaft (1), a thrust plate (5) arranged on an end portion of the shaft, gel (2) coming into contact with a whole surface of the shaft (1) to be supported, and the housing 6 for containing one portion in the vicinity of an end portion of the shaft and the whole portion of the gel. The shaft rotates with the gel serving as the bearing.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、軸受及び軸受装置
並びに軸受装置の製造方法の技術分野に属し、特に、比
較的、軽負荷で高速回転を必要とする装置に利用されて
好適な軸受及び軸受装置並びに軸受装置の製造方法の技
術分野に属する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technical field of a bearing, a bearing device, and a method of manufacturing the bearing device, and in particular, a bearing suitable for use in a device requiring a relatively light load and high speed rotation. It belongs to the technical field of a bearing device and a method for manufacturing the bearing device.

【0002】[0002]

【背景技術】一般に、回転軸受は、ボールベアリングが
主流となっていて、多種多様のサイズや用途があり、ま
た、市場に最も普及している。しかし最近、高速回転
で、且つ回転精度の高いものが要求されるようになって
きている。例えばコンピュータ等のハードディスク装置
(HDD)用スピンドルモータに要求される軸受精度
は、回転に同期しない軸ブレ(NRRO ; Non-Repetit
ive Runout)を0.1μm以下にすることが要求されて
いる。
BACKGROUND ART In general, ball bearings are the mainstream of rotary bearings, have various sizes and applications, and are the most popular in the market. However, recently, high-speed rotation and high rotation accuracy have been demanded. For example, the bearing accuracy required for a spindle motor for a hard disk drive (HDD) of a computer or the like is a shaft shake (NRRO; Non-Repetition) that is not synchronized with rotation.
ive runout) is required to be 0.1 μm or less.

【0003】この点、ボールベアリングでは、加工精度
上、NRROを0.1μm以下にはできない。そこで、
今般においては、それに代わって、動圧軸受が考えられ
実用されるようになってきている。ここに動圧軸受と
は、軸の表面とこれに対向する軸受の内周面との間に間
隙を設けるとともに、前記内周面に溝が形成された構造
をとり、前記間隙にオイルや空気等を介在させて、軸が
前記内周面とは直接には接触しない状態で回転する軸受
のことをいう。この動圧軸受によれば、NRROは、
0.1μm以下をクリアーすることが可能となる。
In this respect, in the ball bearing, NRRO cannot be set to 0.1 μm or less in terms of processing accuracy. Therefore,
In recent years, a dynamic pressure bearing has been considered and put into practical use in place of it. Here, the dynamic pressure bearing has a structure in which a gap is provided between the surface of the shaft and the inner peripheral surface of the bearing facing the shaft, and a groove is formed in the inner peripheral surface, and oil or air is provided in the gap. It means a bearing that rotates with the shaft not directly contacting the inner peripheral surface with the interposition of the above. According to this dynamic pressure bearing, NRRO
It is possible to clear below 0.1 μm.

【0004】なお、いずれの軸受についても、従来にお
いては、マルテンサイトステンレス鋼や、窒化珪素、窒
化炭素、ジルコニア等のセラミックスにより、軸受本体
が構成されることが一般的である。
Incidentally, in any of the bearings, conventionally, the bearing main body is generally made of martensitic stainless steel, or ceramics such as silicon nitride, carbon nitride, or zirconia.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
動圧軸受においては、以下のような問題があった。
However, the conventional dynamic pressure bearing has the following problems.

【0006】すなわちまず、極めて高精度の加工・製造
が要求される点である。上述したように、動圧軸受にお
いては、軸表面と軸受内周面との間に間隙が設けられる
が、そのクリアランスは一般に数μm以下となるように
要求されている。また、軸受内周面に形成される前記の
溝については、一般に特殊な工程をもってしないと形成
することができない上に、該溝についても極めて高い精
度による加工が要求される。さらに、前記間隙内に満た
されるオイル等が外部に漏れ出すと、動作特性に影響を
与えるため、軸受全体について高精度の組み立てが要求
されるほか、別途オイル漏れ対策等を施さなければなら
ないことも稀ではない。このように、動圧軸受において
は、高価な部品、組立ての困難さ、或いはオイル漏れ対
策等、極めて高精度の加工・製造や製造上の注意等が要
求されるため、全体として高価となってしまう。
That is, first, extremely high precision processing / manufacturing is required. As described above, in the dynamic pressure bearing, a gap is provided between the shaft surface and the inner peripheral surface of the bearing, but the clearance is generally required to be several μm or less. Further, the groove formed on the inner peripheral surface of the bearing cannot be generally formed without a special process, and the groove is also required to be machined with extremely high accuracy. Further, if the oil or the like filled in the gap leaks to the outside, it will affect the operating characteristics. Therefore, it is necessary to assemble the bearing as a whole with high accuracy, and it is necessary to separately take measures against oil leakage. Not rare. As described above, the dynamic pressure bearing requires expensive parts, difficulty in assembling, oil leakage countermeasures, and the like, which require extremely high-precision machining / manufacturing and manufacturing precautions. I will end up.

【0007】また、動圧軸受では、軸の起動時及び停止
時等の低速回転時において、十分な動圧が発生しないと
いう問題点もある。このため、軸と軸受ないしはハウジ
ングとが接触するおそれを完全には否定できない他、両
者が摩耗してしまうおそれすらある。また、動圧媒体と
して用いるオイルの性質により、上述の低速回転時は勿
論、場合により通常回転時においても、回転負荷が大き
くなるという問題点もある。
Further, the dynamic pressure bearing has a problem that sufficient dynamic pressure is not generated during low speed rotation such as start and stop of the shaft. For this reason, there is a possibility that the shaft and the bearing or the housing may come into contact with each other, and in addition, both may be worn. Further, due to the property of the oil used as the dynamic pressure medium, there is a problem that the rotation load becomes large not only during the low speed rotation but also during the normal rotation in some cases.

【0008】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、ボールベアリングが達成し得る限界精度を越
えるとともに、動圧軸受において指摘される、製造困難
性、低速回転時における軸及びハウジングの摩耗、オイ
ルにより影響される高い回転負荷等その他の各種問題点
を解決し、かつ、それらを安価に達成し得る軸受及び軸
受装置並びに軸受装置の製造方法を提供することを課題
とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and exceeds the limit accuracy that can be achieved by a ball bearing, and is difficult to manufacture, which is pointed out in a dynamic pressure bearing, and a shaft and a housing at low speed rotation. It is an object of the present invention to provide a bearing, a bearing device, and a method of manufacturing a bearing device, which can solve various problems such as wear of the bearing, high rotational load affected by oil, and the like, and can achieve them at low cost.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の軸受は、上記課
題を解決するために、支持すべき軸の表面の全部又は一
部に接触するゲルを備える。
In order to solve the above problems, the bearing of the present invention comprises a gel which contacts all or part of the surface of the shaft to be supported.

【0010】本発明の軸受によればまず、在来の軸受
が、上述したように鋼やセラミックス等によって構成さ
れていたのとは異なり、ゲルにより構成されていること
に特徴がある。
The bearing of the present invention is characterized in that the conventional bearing is made of gel, unlike the conventional bearing made of steel or ceramics as described above.

【0011】ここに「ゲル」とは、コロイド粒子又は高
分子溶質が相互作用のために独立した運動性を失って集
合した構造をもちつつ固化した状態をいう(化学大辞典
編集委員会編「化学大辞典」、共立出版株式会社等参
照)。そして、このゲルは、前記高分子溶質等が形成す
る間隙に水や油等の溶媒ないし分散媒を含み、自重の数
千倍にまで膨潤しつつもその形状を維持することが可能
である。ここで前記膨潤の程度、すなわちどの程度の溶
媒を吸収することが可能であるかは、前記高分子網目の
密度や荷電数によって大きく支配される。このようなこ
とを改めて言い換えれば、ゲルとは、一般的に、3次元
の高分子網目を骨格とし、その中に水や油、場合によっ
ては磁性流体等の溶媒を吸収して膨張した構造になって
おり、軟らかいながらも固体のようにその形状を維持し
ているもの、ということができる。なお、上述の辞典に
よれば、分散媒を含んだまま固化したゲルについて、
「ゼリー」という呼称を与えるが、本明細書において
は、この「ゼリー」をも含めて「ゲル」と呼ぶことにす
る(ちなみに、上記辞典においても、「狭い意味でゲル
といえばゼリーをさす」としている。)。
The term "gel" as used herein means a state in which colloidal particles or polymer solutes lose their independent motility due to interaction and are aggregated while having a solidified structure (edited by the Chemistry Dictionary Dictionary, edited by the Committee for Chemistry). See "Chemical Dictionary", Kyoritsu Publishing Co., Ltd.). The gel contains a solvent or dispersion medium such as water or oil in the gap formed by the polymer solute or the like, and can maintain its shape while swelling up to several thousand times its own weight. Here, the degree of swelling, that is, how much solvent can be absorbed is largely controlled by the density of the polymer network and the number of charges. In other words, the gel generally has a structure in which a three-dimensional polymer network is a skeleton, and water and oil, and in some cases, a solvent such as magnetic fluid is absorbed and expanded. Therefore, it can be said that it is soft but maintains its shape like a solid. According to the above-mentioned dictionary, regarding the solidified gel containing the dispersion medium,
Although the name "jelly" is given, in the present specification, this "jelly" is also referred to as "gel" (in the above dictionary, "gel in a narrow sense means jelly"). It is said that.).

【0012】このようなゲルとして、より具体的には、
多糖で構成されたゲル、たんぱく質のゲル、合成高分子
で構成されたゲル等を挙げることができる。また、より
具体的に固有名でいえば、ジェラン(Gellan)ゲ
ル、κ-カラギーナンゲル、ポリビニルアルコール(P
VA)ゲル、ポリ-2-アクリルアミド-2-メチルプロパ
ンスルホン酸ナトリウム(PNaAMPS)ゲル、ポリ
ノボルネン、アルキルアルレート架橋体等のゲル等を挙
げることができる。
As such a gel, more specifically,
Examples include gels composed of polysaccharides, protein gels, gels composed of synthetic polymers, and the like. More specifically, the proper names are Gellan gel, κ-carrageenan gel, polyvinyl alcohol (P
Examples thereof include VA) gel, sodium poly-2-acrylamido-2-methylpropanesulfonate (PNaAMPS) gel, polynobornene, and gels of crosslinked alkylallate.

【0013】そして、本発明では、このようなゲルが、
支持すべき軸の表面の全部又は一部に接触する。ここに
「全部…に接触」するとは、軸の支持が、実質的に前記
ゲルのみでもって行われる状態をいう。つまり、この場
合における軸受は、軸が、あたかもゲル内部を貫通、あ
るいは埋め込まれたかのような外観を呈し、該軸はその
状態で回転等することになる。また、「一部に接触」す
るとは、例えば、軸の長手方向において、比較的短距離
を隔てて位置する二断面に挟まれた円筒部分を複数想定
し、該複数の円筒部分が前記ゲルにより支持される状態
や、軸の端部ないし端面が前記ゲルにより支持される状
態等をいう。すなわち、ゲルによって、軸が何らかの支
持を受ける場合であれば、基本的に、どのような場合で
あっても、本発明に係る「全部又は一部に接触」に該当
する。
In the present invention, such a gel is
It contacts all or part of the surface of the shaft to be supported. Here, "contacting all ..." means that the shaft is supported substantially only by the gel. That is, in the bearing in this case, the shaft has an appearance as if it penetrates or is embedded in the gel, and the shaft rotates in that state. Further, “contacting a part” means, for example, a plurality of cylindrical portions sandwiched between two cross sections located at relatively short distances in the longitudinal direction of the shaft, and the plurality of cylindrical portions are formed by the gel. The state of being supported, the state in which the end or end face of the shaft is supported by the gel, and the like. That is, basically, in any case, if the shaft is supported by the gel in some way, it corresponds to the “contact in whole or in part” according to the present invention.

【0014】いずれにしても、本発明によれば、ゲルと
軸との接触が保たれながら、該軸の回転等が行われる形
態が一般的に想定されることになる。つまり、本発明に
係る軸の回転等は、前記接触に係る軸の表面とゲルの表
面との摺動が行われながら、あるいは相互に摩擦力を作
用させながら行われるのである。
In any case, according to the present invention, it is generally assumed that the shaft is rotated while the contact between the gel and the shaft is maintained. That is, the rotation and the like of the shaft according to the present invention are performed while the surface of the shaft and the surface of the gel which are in contact with each other are slid or while frictional forces are applied to each other.

【0015】ここで、ゲルと何らかの固体材料との摩擦
現象ないしそのメカニズムには種々の特有の性質が備わ
っていることが知られている。この特有な性質のうち第
一点として挙げられるのは、固体物理Vol.36 No.2 2001
p103-111(加々田剛・*剣萍(*は「龍」の下に
「共」)・長田義仁著)(以下、「文献1」という。)
等に開示されているところによると、ゲル表面の摩擦係
数及び摩擦力は固体と比較して極端に小さく、また、摩
擦力は荷重に対して単純に比例しないということであ
る。ちなみに、固体−固体間の摩擦は、Fを摩擦力、W
を荷重、μを摩擦係数とすると、よく知られているよう
に、 F=μW … (1) なる式で説明することができるから、摩擦力Fは、荷重
Wに比例することになる。ところが、ゲル−固体表面間
においては、上式が単純には当てはまらないのである。
It is known that the friction phenomenon between the gel and some solid material or its mechanism has various unique properties. Among these unique properties, the first point is solid state physics Vol. 36 No. 2 2001.
p103-111 (Takashi Kadada * Kenshi * (* is “co-” under “dragon”) and Yoshihito Nagata) (hereinafter referred to as “reference 1”)
Et al., The friction coefficient and frictional force of the gel surface are extremely small compared to solids, and the frictional force is not simply proportional to the load. By the way, the friction between solids is F as the frictional force, W
As is well known, when F is the load and μ is the friction coefficient, it can be described by the formula F = μW (1). Therefore, the frictional force F is proportional to the load W. However, the above equation does not simply hold between the gel and the solid surface.

【0016】ここで、上記文献1では、ゲル−固体表面
間の摩擦においてみられる荷重依存性のタイプとして、
概ね次の三つに分類できるとする。すなわち、(I)荷
重依存性が全くないタイプ、(II)わずかな荷重依存
性を示すタイプ、(III)固体に近い荷重依存性を示
すタイプである。このうち、(I)のタイプのゲルとし
ては、具体的には、上述のGellanゲル等その他海
ソウ由来の多糖ゲル等が該当するとともに、(II)で
は、PVAゲル等その他電荷をもたないゲル等、(II
I)では、PNaAMPSゲル等その他多数の電荷をも
つゲル等が、それぞれ該当する。
Here, in the above-mentioned reference 1, as a type of load dependence observed in friction between the gel and the solid surface,
It can be roughly classified into the following three categories. That is, (I) a type having no load dependency, (II) a type having a slight load dependency, and (III) a type having a load dependency close to that of a solid. Of these, the gel of type (I) specifically includes the gellan gel described above and other polysaccharide gels derived from sea soup, and the gel of (II) does not have other charges such as PVA gel. Gel, etc. (II
In I), PNaAMPS gel and other gels having a large number of charges are applicable.

【0017】しかしながら、どのタイプに属するゲルで
あっても、ゲルの摩擦力は固体のそれに比べると極端に
小さく、その大きさは、固体に比して1/100から1
/1000程度である。
However, in any type of gel, the frictional force of the gel is extremely smaller than that of the solid, and the size thereof is 1/100 to 1 as compared with the solid.
It is about / 1000.

【0018】以上述べたように、本発明によれば、ゲル
が、膨潤しつつも固体形状を維持する性質を備えること
や、固体材料との間で優れた潤滑性を発揮することによ
り、動圧軸受等の非接触による軸の支持と同等ないしは
それ以上に、好適な軸の支持を実現するとともに該軸の
運動を円滑に実現する、という作用効果が発揮されるこ
とになるのである。
As described above, according to the present invention, the gel has a property of maintaining a solid shape while swelling, and exhibits excellent lubricity with a solid material, whereby The same effect as or more than the non-contact support of the pressure bearing or the like is achieved, and the suitable effect of the support of the shaft is realized and the motion of the shaft is smoothly achieved.

【0019】より具体的には、まず、上述の「好適な支
持」について、本発明に係るゲルで軸を支持することに
よれば、該ゲルがいわば固体と液体の中間のような柔軟
性を備えるため、動圧軸受と同様に機械的な接触部位が
存在しないことになるから、NRROを0.1μm以下
に抑えることが可能である。また、動圧軸受において問
題であった低速回転時における軸とハウジングの接触等
を心配する必要がない。なぜなら、動圧軸受においてそ
のような現象が生じるのは、十分な動圧が発生しないこ
とによっていたが、本発明では固体形状を維持するゲル
によって、軸の支持は常に十分に実現されるからであ
る。
More specifically, first, with respect to the above-mentioned "suitable support", by supporting the shaft with the gel according to the present invention, the gel has a flexibility like that between solid and liquid. Since it is provided, since there is no mechanical contact portion like the dynamic pressure bearing, it is possible to suppress NRRO to 0.1 μm or less. Further, there is no need to worry about contact between the shaft and the housing during low-speed rotation, which is a problem in the dynamic pressure bearing. The reason why such a phenomenon occurs in the dynamic pressure bearing is that sufficient dynamic pressure is not generated, but in the present invention, the gel that maintains a solid shape can always sufficiently support the shaft. is there.

【0020】また、上述の「運動を円滑に実現する」と
いう点については、動圧軸受ではオイルの性質(例え
ば、粘性)如何によって大きな回転負荷がかかる場合が
あったところ、本発明では、そのような心配をする必要
がない。すなわち、本発明によれば、軸が低速で運動す
るか、高速で運動するかにかかわらず、どのような状態
であっても、軸の運動は円滑に行われ得る。これは、上
述したように、基本的にどのようなゲルを選択しようと
も、その摩擦力は固体のそれに比べて1/100から1
/1000程度であること、つまり、ゲル及び軸間にお
いて優れた潤滑性が発揮される事実によるに他ならな
い。
Regarding the above-mentioned "to realize the motion smoothly", in the dynamic pressure bearing, a large rotational load may be applied depending on the property (eg, viscosity) of the oil. You don't have to worry. That is, according to the present invention, regardless of whether the shaft moves at low speed or at high speed, the shaft can be smoothly moved in any state. This is because, as described above, the frictional force is basically 1/100 to 1 compared to that of a solid, regardless of which gel is selected.
/ 1000, that is, the fact that excellent lubricity is exhibited between the gel and the shaft.

【0021】加えて、本発明によれば、上記の他、以下
に記す各種の作用効果を得ることが可能となる。
In addition to the above, according to the present invention, it is possible to obtain various operational effects described below.

【0022】第一に、製造が容易である。すなわち、本
発明によれば、例えば、ゲルによって軸をいわば包み込
むような形を形成するのみで、軸受装置をほぼ完成させ
ることが可能である。また、ゲルそれ自体の製造につい
ても、よく知られているように、特別に困難が伴うよう
なこともない。この点、動圧軸受では、既述したよう
に、高精度の加工・製造が必要とされていたところとは
大きく異なる。また、これに関連して、本発明に係る軸
受は、その構造が上述のように簡易であるがゆえ、その
小型化も容易である。
First, it is easy to manufacture. That is, according to the present invention, for example, the bearing device can be almost completed only by forming a shape in which the shaft is wrapped with gel. Further, as is well known, there is no particular difficulty in producing the gel itself. In this respect, the dynamic pressure bearing is, as described above, significantly different from the place where high precision machining / manufacturing is required. In addition, in this connection, the bearing according to the present invention has a simple structure as described above, and therefore can be easily downsized.

【0023】第二に、本発明に係る軸受では、動圧軸受
のように回転方向が一方向に限定されることがない。す
なわち、軸の回転は左右どちらの方向でも可能である。
また、本発明は、軸が直動する場合においても適用する
ことが可能である。これらのことにより、本発明の適用
範囲が格段に広がることが明白である。
Secondly, in the bearing according to the present invention, the rotation direction is not limited to one direction unlike the dynamic pressure bearing. That is, the shaft can be rotated in either the left or right direction.
Further, the present invention can be applied even when the shaft moves linearly. From these, it is obvious that the scope of application of the present invention is significantly expanded.

【0024】第三に、本発明によれば、上述したように
摩擦抵抗が少ないから、ボールベアリング等に比べ、回
転等の擦動に伴う発熱や音の発生を抑えることが可能で
ある。
Thirdly, according to the present invention, since the frictional resistance is small as described above, it is possible to suppress the generation of heat and noise due to rubbing such as rotation as compared with a ball bearing or the like.

【0025】第四に、動圧軸受においてはオイルの飛散
等について特別な配慮をすることが必要であったが、本
発明に係る軸受においては、そのような心配をする必要
が殆どない。なお、ゲルは高分子網目に吸収される溶媒
を有するが、その吸着は強固であるから、その飛散等が
生じることは殆どない。
Fourthly, in the dynamic pressure bearing, it was necessary to give special consideration to the scattering of oil, but in the bearing according to the present invention, there is almost no need to worry about it. The gel has a solvent that is absorbed in the polymer network, but since the adsorption is strong, the scattering or the like hardly occurs.

【0026】さて、上記した文献1においては、ゲル−
固体表面間の摩擦現象について、既述した高い潤滑性の
他、以下に記す、その他各種の特有な性質が述べられて
いる。まず、ゲルの摩擦力は見かけの接触面積に依存す
る(接触面積依存性)。この点、固体−固体間の摩擦で
は、上述した(1)式をみてもわかるように、摩擦力F
が接触面積に依存することはない(すなわち、実質的に
荷重Wのみに依存する。)。これは、固体−固体間の接
触では、互いの表面に存在する凸部同士が接触するため
であると説明されている。つまり、固体−固体間に生じ
る摩擦力は、前記凸部同士の接触に係る、いわば真実の
接触面積には理論上依存することがあるにしても、見か
け上の、ないしは巨視的な接触面積には依存しないと考
えるのである。ところが、ゲル−固体表面間では、この
理論が通用しない。これは、ゲル表面が高い柔軟性を有
していることにより、接触の相手方たる固体表面の微視
的な形状に合わせて自由に変形することが可能だからで
あると考えられている。
By the way, in the above-mentioned document 1, gel-
Regarding the friction phenomenon between solid surfaces, in addition to the high lubricity described above, various other unique properties described below are described. First, the frictional force of the gel depends on the apparent contact area (contact area dependency). In this respect, in the solid-solid friction, as can be seen from the above formula (1), the friction force F
Does not depend on the contact area (that is, substantially only on the load W). It is explained that this is because in the contact between solids, the convex portions existing on the surfaces of the solids are in contact with each other. In other words, the frictional force generated between the solids and the solids may be theoretically dependent on the contact area between the convex portions, that is, the true contact area. Thinks that does not depend. However, this theory does not hold between the gel and the solid surface. It is believed that this is because the gel surface has high flexibility and can be freely deformed according to the microscopic shape of the solid surface that is the contact partner.

【0027】また、ゲル−固体表面間の摩擦力は、該固
体表面の性質に大きく依存する(固体表面依存性)。こ
れは、ゲル内の電荷の種類、多寡等の相違に応じ、ゲル
−固体表面間の相互作用のメカニズムが変わるためであ
ると考えられている。上記文献1では、例えば、PVA
ゲルはガラス上でもポリテトラフルオロエチレン(poly
tetrafluoroethylene;いわゆる「テフロン(登録商
標)」)上でもほとんど同じ摩擦力を示すが、PNaA
MPSゲルはガラス上ではテフロン(登録商標)上の1
/100の摩擦力となると報告されている。
Further, the frictional force between the gel and the solid surface largely depends on the property of the solid surface (solid surface dependency). It is considered that this is because the mechanism of interaction between the gel and the solid surface changes depending on the type of charge in the gel and the difference in charge. In the above literature 1, for example, PVA
Even on glass, gels
Tetrafluoroethylene; so-called "Teflon (registered trademark)") shows almost the same frictional force, but PNaA
MPS gel is 1 on Teflon® on glass.
It has been reported to have a friction force of / 100.

【0028】本発明においては、これらの性質に対する
適当な考慮を払えば、本発明に係る軸受をより好適に構
成することが可能である。すなわちまず、上述の接触面
積依存性によれば、本発明に係る軸及びゲルの接触面積
について、一般に、適当と考えられる範囲を設定するこ
とができると考えられる。例えば、上記文献1では、ゲ
ル−固体表面間の摩擦力Fは、荷重をW、見かけの接触
面積をAとすると、以下のように表されるとする。 F∝Wαβ(α+β≒1) … (2) すなわち、接触面積Aが増すにつれて、そのβ乗で摩擦
力Fも増大することになる。このような(2)式等を指
標とすれば、ゲル及び軸間で生じるであろう摩擦力F
と、設計上許容される軸受の大きさや、軸の支持に必要
な接触面積の大きさ等とを勘案することによって、本発
明に係るゲルの形状等を好適に構成することも可能とな
る。
In the present invention, the bearing according to the present invention can be constructed more suitably by taking appropriate consideration of these properties. That is, first, according to the above-mentioned contact area dependency, it is considered that the contact area of the shaft and gel according to the present invention can be set within a range generally considered to be appropriate. For example, in the above document 1, the frictional force F between the gel and the solid surface is expressed as follows, where W is the load and A is the apparent contact area. F∝W α A β (α + β≈1) (2) That is, as the contact area A increases, the frictional force F also increases with the β power. If such an expression (2) is used as an index, the frictional force F that may be generated between the gel and the shaft
Also, the shape of the gel according to the present invention can be suitably configured by taking into consideration the size of the bearing that is allowed by design, the size of the contact area required to support the shaft, and the like.

【0029】一方、上述した固体表面依存性によれば、
本発明に係る軸受においては、ゲルの種類及び軸の材質
に適当な組み合わせが存在することが示唆される。例え
ば、上述したことからのみいえば、PVAゲルを選択す
るよりも、PNaAMPSゲルを選択する方が、高い潤
滑性を得るという点ではより有利であるということがい
えよう。また、軸については従来の材料で構成するが、
前記適当な組み合わせを実現すべく、当該軸の表面につ
いて何らかの材料をコーティングすることも考えられ
る。
On the other hand, according to the above solid surface dependence,
In the bearing according to the present invention, it is suggested that there is an appropriate combination of gel type and shaft material. For example, only from the above, it can be said that the PNaAMPS gel is more advantageous than the PVA gel in that high lubricity is obtained. The shaft is made of conventional material,
It is also conceivable to coat some material on the surface of the shaft in order to achieve the appropriate combination.

【0030】このように、本発明に係る軸受について
は、様々なバリエーションが考えられるが、いずれにし
ても、本発明の範囲内にあることに変わりはない。
As described above, various variations can be considered for the bearing according to the present invention, but in any case, it is still within the scope of the present invention.

【0031】ところで、ゲル−固体表面間の、上述した
ような特異な摩擦現象を説明する理論的な枠組みとして
は、上記した文献1に示されているように、いわゆる
「反発・吸着理論」が提供されている。以下、当該文献
1から適宜抜粋・要約等して、この反発・吸着理論につ
いて説明する。
By the way, as a theoretical framework for explaining the above-mentioned peculiar friction phenomenon between the gel and the solid surface, the so-called "repulsion / adsorption theory" as shown in the above-mentioned Document 1. It is provided. Hereinafter, the repulsion / adsorption theory will be described by appropriately extracting / summarizing the document 1.

【0032】反発・吸着理論では、溶媒を含む高分子溶
質ないし高分子網目(すなわち、「ゲル」)が固体表面
に接したときに、その界面で生じる相互作用を二つのケ
ースに分けて考える。すなわち一つは、固体表面から高
分子鎖が反発されるケースであり、もう一つは高分子鎖
が吸着されるケースである。前者は高分子鎖と固体表面
との親和性(界面エネルギ)が、溶媒と固体表面との親
和性よりも小さいことに対応し、後者はその逆に対応す
る。また、前者では高分子鎖と固体表面との間に斥力が
働き、後者では引力が働くというように考えることがで
きる。
In the repulsion / adsorption theory, when a polymer solute or a polymer network (that is, "gel") containing a solvent comes into contact with a solid surface, the interaction occurring at the interface is considered in two cases. That is, one is the case where the polymer chains are repelled from the solid surface, and the other is the case where the polymer chains are adsorbed. The former corresponds to the affinity (interfacial energy) between the polymer chain and the solid surface being smaller than the affinity between the solvent and the solid surface, and the latter corresponds to the opposite. Further, it can be considered that in the former case, repulsive force works between the polymer chain and the solid surface, and in the latter case, attractive force works.

【0033】まず、高分子鎖が反発される場合、すなわ
ちゲルと固体表面との間に斥力が働く場合においては、
両者間の界面には高分子鎖の欠乏層が生じ、かわって溶
媒層が形成されることになる。したがって、この場合に
おけるゲル及び固体表面間の摩擦力は、流体の摩擦現象
に係る理論を援用して説明することが可能であり、結
果、当該摩擦力は一般に小さくなると考えられる。ここ
で、流体の摩擦現象に係る理論とは、固体に接する流体
の粘性抵抗を説明するニュートンの定理と考えることが
できるから、前記摩擦力の大きさは、溶媒の粘度、ゲル
及び固体材料間の相対的な移動速度に比例し、溶媒層の
厚みに反比例することになる。したがって、この場合、
ゲルに加わる荷重が大きいと、水層の厚みが小さくなる
から摩擦力は大きくなり、その逆では、水層の厚みが大
きくなるから摩擦力は小さくなると考えられる。つま
り、摩擦力の荷重依存性は大きくなると考えられる。
First, when the polymer chain is repelled, that is, when the repulsive force acts between the gel and the solid surface,
A polymer chain deficient layer is formed at the interface between the two, and a solvent layer is formed instead. Therefore, the frictional force between the gel and the solid surface in this case can be explained by incorporating the theory relating to the frictional phenomenon of the fluid, and as a result, the frictional force is generally considered to be small. Here, since the theory relating to the friction phenomenon of a fluid can be considered as Newton's theorem which explains the viscous resistance of a fluid in contact with a solid, the magnitude of the frictional force depends on the viscosity of the solvent, the gel It is proportional to the relative moving speed of and is inversely proportional to the thickness of the solvent layer. So in this case,
It is considered that when the load applied to the gel is large, the thickness of the water layer is small and thus the frictional force is large, and conversely, when the load of the water layer is large, the frictional force is small. That is, it is considered that the load dependency of the frictional force is increased.

【0034】他方、高分子鎖が吸着される場合、すなわ
ちゲルと固体表面との間に引力が働く場合においては、
両者間の摩擦力は、吸着された高分子鎖が伸ばされると
きの弾性力で説明することが可能である。ここで、「高
分子鎖が伸ばされる」という場合のその延伸の量は、摩
擦速度、すなわち高分子鎖が引き伸ばされる速度と該高
分子鎖の固体表面に対する吸着時間ないしは吸着寿命の
積に比例する。そして、この吸着寿命は、ゲル及び固体
表面間の相対的な移動速度に大きく依存する。したがっ
て、この場合においては、摩擦力は速度依存性を有する
ことが予想され、上記文献1においては、一般に、速度
が小さいところでは摩擦力は大きく、速度が大きいとこ
ろでは摩擦力は小さくなるとしている。また、この場合
においても、上述の斥力が働く場合と同様に荷重依存性
が認められ、小さな荷重がかけられる場合には、摩擦力
は、その荷重に対して依存しない(つまり、摩擦力は一
定である)が、大きな荷重がかけられる場合に限って
は、一定の荷重依存性が認められるとする。
On the other hand, when polymer chains are adsorbed, that is, when an attractive force acts between the gel and the solid surface,
The frictional force between the two can be explained by the elastic force when the adsorbed polymer chains are stretched. Here, the amount of stretching in the case where the "polymer chain is stretched" is proportional to the friction rate, that is, the product of the stretching rate of the polymer chain and the adsorption time or adsorption lifetime of the polymer chain on the solid surface. . And, this adsorption lifetime largely depends on the relative migration speed between the gel and the solid surface. Therefore, in this case, the frictional force is expected to have a velocity dependency, and in the above-mentioned Document 1, generally, the frictional force is large at a low speed and the frictional force is small at a high speed. . Also in this case, the load dependency is recognized similarly to the case where the repulsive force works, and when a small load is applied, the friction force does not depend on the load (that is, the friction force is constant). However, a constant load dependence is recognized only when a large load is applied.

【0035】なお、これら両ケースの差異が生ずるの
は、具体的には、ゲルの種類による。すなわち例えば、
上述したPNaAMPSゲルでは該ゲル及び固体表面間
で斥力が作用し、PVAゲルでは引力が作用する。した
がって、PNaAMPSゲルでは、実質的に溶媒層と固
体表面間の摩擦を論ずることになり、PVAゲルでは、
高分子鎖が延伸される場合の弾性力をもって摩擦を論ず
ることになる。
The difference between these two cases depends on the type of gel. That is, for example,
In the PNaAMPS gel described above, repulsive force acts between the gel and the solid surface, and in PVA gel, attractive force acts. Therefore, in PNaAMPS gel, the friction between the solvent layer and the solid surface is substantially discussed, and in PVA gel,
Friction will be discussed with the elastic force when the polymer chains are stretched.

【0036】そして、上記文献1によれば、一般に、ゲ
ル−固体表面間に斥力が働く場合の方が、引力が働く場
合よりも、常に摩擦力が小さくなるとされている。
According to the above-mentioned document 1, generally, the frictional force is always smaller when the repulsive force acts between the gel and the solid surface than when the attractive force acts.

【0037】以上のような理論に従えば、本発明に係る
ゲルを具体的に選定するにあたっての指標となることが
明らかである。すなわち例えば、ゲル−固体表面間に斥
力が働くケースでは、引力が働くケースよりも摩擦力が
小さくなるのだから、より高い潤滑性を求めるのであれ
ば、そのようなゲルの種類を選択するのが好ましいとは
言える。ただし、上述したいずれのケースにおいても、
既述したように、ゲル−固体表面間で観察される摩擦力
は、通常の固体−固体間で観察される摩擦力よりも遥か
に低いことに変わりはないから、本発明においては、ど
ちらのメカニズムが働くゲルであっても大きな問題を生
じさせることなく利用することが可能である。
According to the above theory, it is clear that it serves as an index for specifically selecting the gel according to the present invention. That is, for example, in the case where the repulsive force acts between the gel and the solid surface, the frictional force becomes smaller than in the case where the attractive force acts. Therefore, if higher lubricity is required, it is preferable to select such a gel type. It can be said that it is preferable. However, in any of the above cases,
As described above, the frictional force observed between the gel and the solid surface is still much lower than the frictional force generally observed between the solid and solid. Even a gel having a mechanism can be used without causing a big problem.

【0038】要するに、本発明においては、一般的にゲ
ル−固体表面間に斥力が働くようなゲルを選択すること
が好ましいとはいえるが、基本的な立場としては、ゲル
の種類がどのようなものであっても、その範囲内に収め
るものである。
In summary, in the present invention, it can be said that it is generally preferable to select a gel in which a repulsive force acts between the gel and the solid surface, but the basic standpoint is what kind of gel is used. Even things are within the range.

【0039】また、より具体的には、ゲル−固体表面間
に斥力が働くケースでは、上述したように、溶媒の粘性
等も摩擦力に影響を与えるのであるから、適当な溶媒を
選定すること等が有効であることは明らかである。加え
て、同ケースでは、摩擦力の荷重依存性が大きくなるの
であるから、軸とゲルとの間にかかるべき最も適当な荷
重を定めること等もできよう。これらのことは、実験
的、経験的、理論的、あるいはシミュレーションによっ
て適宜定め得ることができると考えられる。
Further, more specifically, in the case where a repulsive force acts between the gel and the solid surface, as described above, the viscosity of the solvent also affects the frictional force, so an appropriate solvent should be selected. Clearly, etc. are effective. In addition, in this case, since the load dependence of the frictional force becomes large, it is possible to determine the most suitable load to be applied between the shaft and the gel. It is considered that these can be appropriately determined experimentally, empirically, theoretically, or by simulation.

【0040】さらに、ゲル−固体表面間に引力が働くケ
ースであっても、上述したように、所定の大きさとなる
荷重までは、荷重依存性がない場合があることから、こ
れを積極的に利用することも可能である。例えば、後述
するように、そのようなゲルに対して与圧を与えること
で、その剛性を増しつつも、摩擦力に変化を来たさせな
いという利用法が考えられるのである。
Further, even in the case where an attractive force is exerted between the gel and the solid surface, as described above, there are cases where there is no load dependency up to a load of a predetermined magnitude, so this is positively considered. It is also possible to use. For example, as will be described later, it is conceivable to apply a pressure to such a gel so as to increase its rigidity but not to change the frictional force.

【0041】なお、ゲル及び固体材料間においては、上
述したように、一般に高い潤滑性が示されることになる
が、該ゲルの製造方法に一定の工夫を加えると、更に高
い潤滑性(以下、便宜上「超高潤滑性」という場合があ
る。)を得ることが可能であることが知られている。こ
れは、Journal of The American Chemical Society 200
1 Vol.123 No.23 P5582-5583 Synthesis of Hydrogels
with Extremely Low Surface Friction(Jian Ping Gon
gら著)(以下、「文献2」という。)で示されている
ように、ゲルの材質と該ゲルを合成する際に使用する基
材の材質とを、適当な組み合わせとなるように選択する
ことによる。例えば、基材としてポリスチレン(polyst
yrene)を用意し、該基材上でPAMPSゲルを合成す
ると、ガラス基材上で合成する場合に比べて、最大1/
100以下の低い摩擦力が観察されることが、上記文献
2では示されている。
As described above, a high lubricity is generally exhibited between the gel and the solid material. However, if a certain device is added to the method for producing the gel, a higher lubricity (hereinafter, It is known that it is possible to obtain "ultra high lubricity" for convenience. This is the Journal of The American Chemical Society 200
1 Vol.123 No.23 P5582-5583 Synthesis of Hydrogels
with Extremely Low Surface Friction (Jian Ping Gon
g et al.) (hereinafter referred to as “Reference 2”), the material of the gel and the material of the base material used when synthesizing the gel are selected so as to be an appropriate combination. By doing. For example, polystyrene (polyst
yrene) is prepared and PAMPS gel is synthesized on the substrate, the maximum is 1 /
It is shown in Document 2 that a low frictional force of 100 or less is observed.

【0042】なお、上記文献2では更に、基材として、
上記のポリスチレンに代えて、テフロン(登録商標)、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル及びポ
リメチルメチルアクリレート(PMMA)等を利用して
も同様な効果が得られるとしている。また、このような
効果を享受し得るゲルとしては、例えば、アクリル酸、
アクリルアミド及びスチレンスルホン酸のナトリウム塩
のような水溶性ビニルモノマーから構成されるゲル等を
挙げることができるとしている。
In addition, in the above-mentioned Document 2, as the base material,
Instead of the above polystyrene, Teflon (registered trademark),
The same effect can be obtained by using polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polymethylmethyl acrylate (PMMA), or the like. Further, as a gel that can enjoy such effects, for example, acrylic acid,
It can be mentioned gels composed of water-soluble vinyl monomers such as acrylamide and sodium salt of styrene sulfonic acid.

【0043】なお、このような摩擦力等の減少が可能と
なるのは、上記文献2に示されているところによれば、
基材として疎水性を有する上述のポリスチレンやポリテ
トラフルオロエチレン等を使用すると、該基材上で合成
されるゲルの表面に、多数の未結合ポリマー鎖(dangli
ng polymer chains)が形成される結果、このゲルが固
体材料と接した際には、両部材間に形成される溶媒たる
水の層の厚さが大きくなり、摩擦力を減少させるからで
あるとしている。
According to the above-mentioned document 2, it is possible to reduce the frictional force.
When the above-mentioned polystyrene or polytetrafluoroethylene having hydrophobicity is used as the base material, a large number of unbound polymer chains (dangli) are formed on the surface of the gel synthesized on the base material.
As a result of the formation of ng polymer chains), when this gel comes into contact with a solid material, the thickness of the layer of water, which is the solvent formed between both members, increases and the frictional force decreases. There is.

【0044】この理論によれば、ゲルの表面に、未結合
ポリマー鎖が一定数以上存在すれば、超高潤滑性を得る
ことが可能であることがわかる。本発明は、そのような
態様をも当然に含むものである。
According to this theory, it is possible to obtain ultra-high lubricity if a certain number or more of unbonded polymer chains are present on the surface of the gel. The present invention naturally includes such aspects.

【0045】また、本発明に係る軸受は、基本的にその
適用範囲が限定されるものではないが、例えば、重機械
の構成要素たる軸受として適用する場合には、重圧に耐
えうるようなゲルの選択等の新たな課題を解決する必要
があるものと考えられる。このようなことから、本発明
に係る軸受は、一般に、比較的軽負荷で高速回転を必要
とするような装置を構成する軸受として適用する場合が
好ましいとはいえる。なお、このような装置としては、
例えば、コンピュータ等のHDD用スピンドルモータ
や、ポリゴンミラー用スピンドルモータ等を挙げること
ができる。
The application range of the bearing according to the present invention is basically not limited, but when it is applied as a bearing which is a component of a heavy machine, it can withstand a heavy pressure. It is considered necessary to solve new issues such as selection of. From the above, it can be said that the bearing according to the present invention is generally preferable when applied as a bearing constituting a device that requires high-speed rotation under a relatively light load. In addition, as such a device,
For example, a spindle motor for a HDD of a computer or the like, a spindle motor for a polygon mirror, or the like can be given.

【0046】本発明の軸受の一態様では、前記ゲルは、
前記軸と同心的に配置されると共にその内周面にて接触
するリング状に形成されている部分を含む。
In one aspect of the bearing of the present invention, the gel is
It includes a ring-shaped portion that is arranged concentrically with the shaft and is in contact with the inner peripheral surface thereof.

【0047】この態様によれば、当該軸受に要求される
性能等に応じて、軸の支持を好適に実施することが可能
である。例えば、本態様において、軸をリング内部に貫
通させるような配置形態をとることによれば、該ゲルの
形状は、いわゆる回転軸受として使用するのに好適な形
態であることがわかる。
According to this aspect, it is possible to favorably support the shaft in accordance with the performance required for the bearing. For example, in the present aspect, it can be seen that the gel has a shape suitable for use as a so-called rotary bearing due to the arrangement in which the shaft penetrates the inside of the ring.

【0048】本発明の軸受の他の態様では、前記ゲル
は、前記軸の先端部に同心的に配置されると共にその円
形表面にて接触するボタン状に成形されている部分を含
む。
[0048] In another aspect of the bearing of the present invention, the gel includes a button-shaped portion which is concentrically arranged at the tip of the shaft and is in contact with the circular surface thereof.

【0049】この態様によれば、軸をその先端部におい
て支持することが可能である。
According to this aspect, it is possible to support the shaft at its tip.

【0050】この態様では、前記軸の先端部には、スラ
スト板が設けられており、前記ボタン状に成形されてい
る部分は、前記スラスト板の円形表面に接触するように
構成してもよい。
In this aspect, a thrust plate is provided at the tip of the shaft, and the button-shaped portion may be configured to contact the circular surface of the thrust plate. .

【0051】このように構成すれば、いわゆるスラスト
軸受として使用するのに好適な形態となり、ストラス板
の面積に応じて、軸の支持をより確実に実現することが
可能となる。
According to this structure, it is suitable for use as a so-called thrust bearing, and it is possible to more reliably support the shaft according to the area of the strut plate.

【0052】本発明の軸受の他の態様では、前記軸の先
端部には、スラスト板が設けられており、前記ゲルは、
前記スラスト板に同心的に配置されるとともに、前記ス
ラスト板における前記軸の周囲に位置する面にその環状
表面にて接触するリング状に成形されている部分を含
む。
In another aspect of the bearing of the present invention, a thrust plate is provided at the tip of the shaft, and the gel is
A ring-shaped portion is concentrically arranged on the thrust plate and is in contact with a surface of the thrust plate located around the shaft at an annular surface thereof.

【0053】この態様によれば、いわゆるスラスト軸受
として使用するのに好適な形態となり、ストラス板の面
積に応じて、軸の支持をより確実に実現することが可能
となる。特にストラス板を、前述のボタン状の部分と当
該リング状の部分とで挟持する構成を採れば、一層確実
に軸の支持を実現することが可能となる。
According to this aspect, it becomes a form suitable for use as a so-called thrust bearing, and it becomes possible to more surely support the shaft in accordance with the area of the strut plate. In particular, if the strut plate is sandwiched between the button-shaped portion and the ring-shaped portion, the shaft can be supported more reliably.

【0054】本発明の軸受の他の態様では、前記ゲルに
は、与圧が与えられている。
In another aspect of the bearing of the present invention, a pressure is applied to the gel.

【0055】この態様によれば、ゲルに与圧が与えられ
ることにより、その剛性を増すことが可能である。つま
り、軸の支持をより確実に実施することが可能となる。
According to this aspect, it is possible to increase the rigidity of the gel by applying a pressurizing force. That is, it becomes possible to more reliably support the shaft.

【0056】なお、本態様において、ゲルにかけるべき
予圧の程度は、基本的に限定されないが、該ゲルが分解
又は破壊されない範囲内の圧力を、その上限として考え
ることができる。また、与圧の程度は、ゲルの種類・軸
受の使用条件等によって変更され得る。
In this embodiment, the degree of preload to be applied to the gel is not basically limited, but a pressure within the range where the gel is not decomposed or destroyed can be considered as the upper limit. Further, the degree of pressurization can be changed depending on the type of gel, the usage conditions of the bearing, and the like.

【0057】また、本態様に係るゲルとしては、好適に
は、与圧を与えることによって可能な限り摩擦力が増大
しないようなものを選択するとよい。なぜなら、このよ
うにすれば、軸の支持の確実性及び軸の運動の非妨害性
という、一般的には相反すると考えられる両性質のどち
らをも、より好適に実現することが可能となるからであ
る。ちなみに、固体−個体間摩擦では、上記(1)式か
らも明らかな通り、荷重を加えても摩擦力が増大しない
というような性質を達成することは不可能であることを
鑑みるに、本態様は、それだけでも極めて顕著な特徴を
有しているということができる。
Further, as the gel according to this embodiment, it is preferable to select a gel in which the frictional force is not increased as much as possible by applying a pressure. This is because, in this way, it is possible to more suitably realize both of the properties that are generally considered to be contradictory, that is, the certainty of the support of the shaft and the non-interference of the motion of the shaft. Is. By the way, in the solid-solid friction, it is impossible to achieve the property that the frictional force does not increase even if a load is applied, as is clear from the formula (1). Can be said to have extremely remarkable characteristics by itself.

【0058】ちなみに、上記のようなゲルを選択するに
あたっては、既に述べた反発・吸着理論を利用するとよ
い。すなわち、この理論によれば、ゲル−固体表面間で
斥力が働くようなゲルを選択すれば、一般に、上記した
条件を満足することがわかる。
By the way, when selecting the gel as described above, the repulsion / adsorption theory described above may be used. That is, according to this theory, it is found that the above condition is generally satisfied if a gel in which a repulsive force acts between the gel and the solid surface is selected.

【0059】より具体的にいえば、Gellanゲル等
その他海ソウ由来の多糖ゲルやPVAゲル等その他電荷
をもたないゲル等を利用するとよい。
More specifically, gellan gel or other seaweed-derived polysaccharide gel, PVA gel or other non-charged gel may be used.

【0060】なお、このうち、Gellanゲル等その
他海ソウ由来の多糖ゲル等については、上記文献1にお
いて、以下の報告がなされている。すなわち、当該ゲル
では、ある一定の荷重までは摩擦力が荷重依存性を示さ
ないが、それを超えた荷重においては、荷重が増大する
につれて摩擦力が急激に低下する、というのである。こ
のような性質も、利用方法次第によっては、大きな効果
をもたらすであろうことが容易に想像できる。
Among them, the gellan gel and other polysaccharide gels derived from sea soup have been reported in the above-mentioned Document 1. That is, in the gel, the frictional force does not show load dependence up to a certain load, but at a load exceeding that, the frictional force sharply decreases as the load increases. It can be easily imagined that such a property will bring a great effect depending on the usage method.

【0061】本発明の軸受装置は、上記課題を解決する
ため、上述した本発明の軸受(ただし、その各種態様を
含む。)と、前記ゲルを収容するハウジングとを備え
る。
In order to solve the above-mentioned problems, the bearing device of the present invention comprises the above-mentioned bearing of the present invention (however, including various aspects thereof) and a housing for accommodating the gel.

【0062】本発明の軸受装置によれば、ゲルによる軸
の支持のほか、ハウジングによる軸の支持をも期待する
ことができる。この場合、上述したように、ゲルを、支
持すべき軸の全面に接触させるのであれば、例えば、略
立法形状のハウジング内部全体にゲルを充満させるとと
もに、該ゲル内を軸が貫通、あるいは埋め込まれるよう
な形態とすることも可能である。また、ゲルを、支持す
べき軸の一部に接触させるのであれば、ハウジング内部
の適当な箇所に中仕切り板等を設けるとともに、これが
設けられない部位においてゲルを設ける形態等も考えら
れる。
According to the bearing device of the present invention, it is possible to expect not only the shaft support by the gel but also the shaft support by the housing. In this case, as described above, if the gel is brought into contact with the entire surface of the shaft to be supported, for example, the entire interior of the substantially cubic housing is filled with the gel and the shaft penetrates or is embedded in the gel. It is also possible to adopt a form as described above. In addition, if the gel is brought into contact with a part of the shaft to be supported, a mode in which a partition plate or the like is provided at an appropriate position inside the housing and the gel is provided at a position where the partition plate is not provided may be considered.

【0063】なお、本態様においては、ハウジングの材
質が特に限定されることはなく、各種金属やセラミック
ス等を利用することができるが、ハウジングとゲルとの
接触面においては、潤滑性が生じるよりも、より大きな
摩擦が生じることが望ましいといえるから、上述したゲ
ルと固体材料との組み合わせを考慮することにより、そ
のような条件に見合う適当な材料を選択するようにする
とよい。
In this embodiment, the material of the housing is not particularly limited, and various metals and ceramics can be used. However, the contact surface between the housing and the gel is less lubricious. However, since it can be said that it is desirable to generate more friction, it is preferable to select an appropriate material that meets such conditions by considering the combination of the gel and the solid material described above.

【0064】また、このような、いわばハウジングとゲ
ルとの相対的な固定を実現するためには、上述した材料
の選択に加えて又は代えて、例えば、ハウジングそれ自
体の形状を三角柱や立方体形状等その他の角部を有する
形状としたり、ハウジング内部に突起部又は陥穽部(す
なわち、凸部又は凹部)等を設ける、等の措置を講じて
おくとよい。これにより、ゲルが該ハウジング内部で、
容易にその位置を変更することができなくなる。
Further, in order to realize such relative fixing of the housing and the gel, in addition to or instead of the selection of the above-mentioned material, for example, the shape of the housing itself is a triangular prism or a cubic shape. It is advisable to take other measures such as forming a shape having other corners or providing a protrusion or a recess (that is, a protrusion or a recess) inside the housing. This ensures that the gel inside the housing
The position cannot be changed easily.

【0065】本発明の軸受装置の一態様では、前記軸
は、その長手方向の所定の部位にスラスト板を有し、該
スラスト板は前記ハウジング内に配置されると共に前記
軸の端部は前記ハウジング外に配置されている。
In one mode of the bearing device of the present invention, the shaft has a thrust plate at a predetermined position in the longitudinal direction thereof, the thrust plate is disposed in the housing, and the end portion of the shaft is the It is located outside the housing.

【0066】この態様によれば、ストラス板を含む軸部
分を四方からゲルで覆うことにより、より確実に軸の支
持を実現できる。なお特に、本発明にいう「所定の部
位」が、軸の中央部に該当する場合にあっては、ハウジ
ングは該軸の中央部に設けられたスラスト板を収容する
ことになるので、軸の回動時における偏心及び振動を顕
著に低減することが可能となる。
According to this aspect, the shaft portion including the strass plate is covered with gel from four sides, so that the shaft can be more reliably supported. In particular, in the case where the "predetermined part" referred to in the present invention corresponds to the central part of the shaft, the housing accommodates the thrust plate provided in the central part of the shaft, It is possible to significantly reduce eccentricity and vibration during rotation.

【0067】あるいは、本発明の軸受装置の他の態様で
は、前記軸は、その先端部にスラスト板を有し、該スラ
スト板は前記ハウジング内に配置されている。
Alternatively, in another aspect of the bearing device of the present invention, the shaft has a thrust plate at its tip, and the thrust plate is arranged in the housing.

【0068】この態様によれば、スラスト板の設けられ
た軸の先端を四方からゲルで覆うことにより、より確実
に軸の支持を実現できる。
According to this aspect, since the tip of the shaft provided with the thrust plate is covered with gel from four sides, the shaft can be more reliably supported.

【0069】本発明の軸受装置の他の態様では、前記ハ
ウジングは、前記ゲルを合成する際の製造容器として機
能する。
In another aspect of the bearing device of the present invention, the housing functions as a manufacturing container for synthesizing the gel.

【0070】この態様によれば、ハウジングは、軸受を
実際に使用する場合におけるゲルの収納容器として利用
する他、該ゲルの製造容器として兼用することが可能で
ある。
According to this aspect, the housing can be used not only as a container for storing the gel when the bearing is actually used but also as a container for manufacturing the gel.

【0071】なお、本態様のように、ハウジングを製造
容器兼実使用時の収納容器として利用する場合には、当
該ハウジングを構成すべき材料の選択にあたって、例え
ば上記文献2に示されていた、基材の選択によりゲルの
摩擦力が影響を受ける理論に注意を払うと好ましい。
When the housing is used as a manufacturing container and a storage container at the time of actual use as in the present embodiment, the selection of the material for forming the housing is described in, for example, Document 2 above. It is preferable to pay attention to the theory that the frictional force of the gel is affected by the choice of substrate.

【0072】本発明の軸受装置の製造方法は、上記課題
を解決するために、上述した本発明の軸受装置における
ハウジングが製造容器として機能する態様を製造する軸
受装置の製造方法であって、前記軸の一部を収容した状
態にある前記ハウジングに対して前記ゲルの原料を注入
する工程と、その後に、前記原料をゲル化して前記ゲル
を成形する工程とを含む。
In order to solve the above-mentioned problems, a method for manufacturing a bearing device according to the present invention is a method for manufacturing a bearing device, wherein the housing in the above-mentioned bearing device according to the present invention functions as a manufacturing container. The method includes the steps of injecting the raw material of the gel into the housing that accommodates a part of the shaft, and thereafter, gelling the raw material to form the gel.

【0073】本発明の軸受装置の製造方法によれば、例
えば、略立法形状のハウジングを用意するとともに、そ
の対向する二面において軸を貫通させ、あるいは該ハウ
ジング内に軸の一端部を埋め込んだ上、これを適当な手
段で固定した後、該ハウジング内部にゲルの原料を注入
してこれをゲル化させ(ハウジングが製造容器として機
能する段階)、この後、当該ハウジングをそのまま、ゲ
ルの収納及び軸の支持を実現する一部材として作用させ
る(ハウジングが収納容器として機能する段階)、等と
することが可能である。
According to the method of manufacturing a bearing device of the present invention, for example, a substantially cubic housing is prepared, and the shaft is penetrated through the two opposing surfaces, or one end of the shaft is embedded in the housing. After fixing this by an appropriate means, inject gel raw material into the inside of the housing to gelate it (step where the housing functions as a manufacturing container), and then store the gel as it is. And acting as one member for realizing the support of the shaft (at the stage where the housing functions as a storage container), and the like.

【0074】なお、上述において、原料を「ゲル化」さ
せる方法は、前記ゲルが化学ゲルか物理ゲルかによって
一般に異なる。ここに、「化学ゲル」とは、化学反応に
よって高分子鎖の橋架けが形成されるものであって、別
に「不可逆ゲル」と呼称されるものであり、「物理ゲ
ル」とは、当該橋架けが水素結合やイオン結合による凝
集や高分子鎖の物理的絡み合いによって形成されるもの
であって、別に「可逆ゲル」とも呼称されるものであ
る。そして、このように、橋架けの機構が異なる(すな
わち、3次元網目の構築機構が異なる)ため、両者にお
いては、その製造方法も異なってくる。以下、飛田秀孝
ら共著「ゲルハンドブック」(株式会社NTS、199
7年11月28日発行)に記載されている事項を参照し
ながら、化学ゲル及び物理ゲルそれぞれの「ゲル化」に
ついて、言及しておく。
In the above, the method of "gelling" the raw material generally differs depending on whether the gel is a chemical gel or a physical gel. Here, the "chemical gel" is one in which a bridge of polymer chains is formed by a chemical reaction and is also called "irreversible gel", and the "physical gel" is the bridge. The bridge is formed by aggregation due to hydrogen bond or ionic bond or physical entanglement of polymer chains, and is also called "reversible gel". Since the bridging mechanism is different (that is, the construction mechanism of the three-dimensional mesh is different) as described above, the manufacturing methods of the two are also different. The following is "Gel Handbook" written by Hidetaka Tobita and others (NTS, 199).
With reference to the matters described in (November 28, 7), the "gelling" of chemical gels and physical gels will be mentioned.

【0075】まず、化学ゲルにおいては、大別して、原
料の重合反応時に橋架けする方法と直鎖高分子を合成し
た後、化学反応によって橋架けする方法とがある。ま
た、前者は、重縮合による方法及びラジカル重合による
方法に区分され、このうちラジカル重合による方法は更
に、熱重合による方法、放射線重合による方法、光重合
による方法及びプラズマ重合による方法等がある。ま
た、後者では、高分子の官能基の架橋による方法、放射
線架橋による方法、光架橋による方法、プラス間架橋に
よる方法等がある。
First, the chemical gel is roughly classified into a method of crosslinking during the polymerization reaction of the raw materials and a method of synthesizing the linear polymer and then crosslinking by a chemical reaction. The former is classified into a polycondensation method and a radical polymerization method. Among them, the radical polymerization method further includes a thermal polymerization method, a radiation polymerization method, a photopolymerization method and a plasma polymerization method. In the latter case, there are a method of crosslinking a functional group of a polymer, a method of radiation crosslinking, a method of photocrosslinking, a method of plus-crosslinking, and the like.

【0076】他方、物理ゲルの「ゲル化」は、化学ゲル
のそれに比べて、一般に容易になしえる。一般的に言え
ば、原料の混合や冷却によってゲル化は達成しえ、より
具体的には例えば、凍結乾燥法、凍結低温結晶化法、混
合法等がある。ただし、同じ方法によって合成されたゲ
ルであっても、該ゲルの種類に応じて架橋の機構は一般
に異なり、例えば、水素結合架橋、イオン結合架橋、配
位結合架橋、へリックス形成による架橋、疎水結合架橋
等が現出されることになる。
On the other hand, “gelling” of a physical gel can be generally easily performed as compared with that of a chemical gel. Generally speaking, gelation can be achieved by mixing or cooling the raw materials, and more specifically, there are, for example, a freeze-drying method, a freeze low-temperature crystallization method, a mixing method and the like. However, even in the case of gels synthesized by the same method, the mechanism of crosslinking generally differs depending on the type of the gel, and examples thereof include hydrogen bond cross-linking, ionic bond cross-linking, coordinate bond cross-linking, cross-linking by helix formation, and hydrophobic Bond crosslinks and the like will appear.

【0077】このように、「ゲル化」の方法について
は、種々の方法が存在するが、そのいずれについても、
本発明の範囲内にあることに変わりはない。
As described above, there are various methods for "gelling", and any of them is
It is still within the scope of the invention.

【0078】本発明のこのような作用及び他の利得は次
に説明する実施の形態から明らかにされる。
The operation and other advantages of the present invention will be apparent from the embodiments described below.

【0079】[0079]

【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施の形態に
ついて図を参照しつつ説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0080】(第1実施形態)まず、本発明に係る第1
の実施形態について、図1及び図2を参照しながら説明
する。ここに、図1は、第1実施形態に係る軸受装置の
断面図であり、図2は、ゲルの構造を模式的に表す説明
図である。
(First Embodiment) First, the first embodiment of the present invention
Embodiments will be described with reference to FIGS. 1 and 2. Here, FIG. 1 is a cross-sectional view of the bearing device according to the first embodiment, and FIG. 2 is an explanatory view schematically showing the structure of the gel.

【0081】図1において、軸受装置BAは、軸1及び
該軸1の端部に設けられたスラスト板5と、このような
構成となる軸1の、支持すべき全面において接触するゲ
ル2、そして、軸1の端部付近の一部及びゲル2の全部
を収容するハウジング6から構成されている。
In FIG. 1, a bearing device BA includes a shaft 1 and a thrust plate 5 provided at an end portion of the shaft 1 and a gel 2 which comes into contact with the entire surface of the shaft 1 having such a structure to be supported. Further, it is composed of a housing 6 for accommodating a part near the end of the shaft 1 and the entire gel 2.

【0082】このうち、軸1及びスラスト板5は、金属
材料等その他種々の材料で構成することが可能である。
ただし、該軸1及びスラスト板5を構成する材料として
は、後述するゲル2との関係において、より高い潤滑性
を得るという観点から、一般に好ましい材料を選択する
ことが可能である。つまり、ゲル2の種類に応じて、該
ゲル2の種類と軸1及びスラスト板5の材料との好適な
組み合わせを選択することが可能である。また、場合に
よっては、軸1及びスラスト板5の表面に対して、その
ような好適な材料によるコーティングを施してもよい。
Of these, the shaft 1 and the thrust plate 5 can be made of various materials such as a metal material.
However, as a material forming the shaft 1 and the thrust plate 5, it is possible to select a generally preferable material from the viewpoint of obtaining higher lubricity in relation to the gel 2 described later. That is, it is possible to select a suitable combination of the type of the gel 2 and the material of the shaft 1 and the thrust plate 5 according to the type of the gel 2. Further, in some cases, the surfaces of the shaft 1 and the thrust plate 5 may be coated with such a suitable material.

【0083】ゲル2は、図1に示されているところから
もわかる通り、従来、「軸受」と呼称される部材そのも
のの機能を有する。つまり、上記軸1及びスラスト板5
は、ゲル2によっていわば包み込まれた状態で回転等の
動作を行うのである。
As can be seen from FIG. 1, the gel 2 has the function of a member itself which is conventionally called a "bearing". That is, the shaft 1 and the thrust plate 5 are
Operates such as rotation in a state of being wrapped by the gel 2.

【0084】このようなゲル2は、例えば図2に示すよ
うに、3次元の高分子網目を骨格とし、その中に水や
油、場合によっては磁性流体等の溶媒を吸収して膨張し
た構造になっており、軟らかいながらも固体のようにそ
の形状を維持している。より具体的には、多糖で構成さ
れたゲル、たんぱく質のゲル、合成高分子で構成された
ゲル等で構成されている。より具体的には、ジェラン
(Gellan)ゲル、κ-カラギーナンゲル、ポリビ
ニルアルコール(PVA)ゲル、ポリ-2-アクリルアミ
ド-2-メチルプロパンスルホン酸ナトリウム(PNaA
MPS)ゲル、ポリノボルネン、アルキルアルレート架
橋体等のゲル等で構成することが可能である。
For example, as shown in FIG. 2, such a gel 2 has a structure in which a three-dimensional polymer network is used as a skeleton, and water and oil, and in some cases, a solvent such as a magnetic fluid is absorbed and expanded. It is soft and maintains its shape like a solid. More specifically, the gel is composed of a polysaccharide gel, a protein gel, a synthetic polymer gel, and the like. More specifically, gellan gel, κ-carrageenan gel, polyvinyl alcohol (PVA) gel, sodium poly-2-acrylamido-2-methylpropanesulfonate (PNaA).
MPS) gel, polynobornene, gels such as alkylallate crosslinked products, and the like can be used.

【0085】ハウジング6は、図1に示すように略立方
体形状に形成されており、前記ゲル2は、このハウジン
グ6内部の全体に充満するように配置されている。この
ように第1実施形態では、ハウジング6が略立方体形状
を有することから、例えば軸1が回転することにより、
ゲル2に回転力が与えられたとしても、略立方体形状と
なるハウジング6の角部によって、該ゲル2が、容易に
その位置を変更することができない。なお、このような
効果をより確実なものとするため、ハウジング6内部に
突起部又は陥穽部(すなわち、凸部又は凹部)等を設け
る等の措置を更に講じておくとよい。このようにしてお
けば、当該突起部又は陥穽部が、いわばストッパの役割
を果たすことにより、ゲル2の固定をより確実になしえ
る。
The housing 6 is formed into a substantially cubic shape as shown in FIG. 1, and the gel 2 is arranged so as to fill the entire inside of the housing 6. Thus, in the first embodiment, since the housing 6 has a substantially cubic shape, for example, when the shaft 1 rotates,
Even if a rotational force is applied to the gel 2, the position of the gel 2 cannot be easily changed by the corner portion of the housing 6 having a substantially cubic shape. In order to make such an effect more reliable, it is advisable to further take measures such as providing a protrusion or a recess (that is, a protrusion or a recess) inside the housing 6. By doing so, the protrusion or the recessed portion plays a role of a so-called stopper, so that the gel 2 can be more reliably fixed.

【0086】また、このハウジング6は、金属材料、セ
ラミックス等その他種々の材料で構成することが可能で
ある。ただし、上述したことからもわかるように、この
ハウジング6とゲル2との間では、高い潤滑性よりも、
高い摩擦力の生じることが一般的には好ましいといえる
から、両者の材料をそのような組み合わせとすると、よ
り好適である。
The housing 6 can be made of various materials such as metal materials and ceramics. However, as can be seen from the above, between the housing 6 and the gel 2, rather than high lubricity,
Since it is generally preferable to generate a high frictional force, it is more preferable to use both materials in such a combination.

【0087】このような構成となる軸受装置BAでは、
ゲル2と軸1及びスラスト板5との接触が保たれなが
ら、該軸1の回転が行われることになる。つまり、本実
施形態に係る軸1の回転は、前記接触に係る軸1の表面
とゲル2の表面との摺動が行われながら、あるいは相互
に摩擦力を作用させながら行われる。また、本実施形態
においては、軸1の端部においてスラスト板5が設けら
れていたから、ゲル2は、スラスト軸受としても機能し
ている。
In the bearing device BA having such a structure,
While the contact between the gel 2 and the shaft 1 and the thrust plate 5 is maintained, the shaft 1 is rotated. That is, the rotation of the shaft 1 according to the present embodiment is performed while the surface of the shaft 1 and the surface of the gel 2 which are in contact with each other are slid or while frictional forces are applied to each other. Further, in this embodiment, the thrust plate 5 is provided at the end of the shaft 1, so the gel 2 also functions as a thrust bearing.

【0088】そして、このような形態となる軸受装置B
Aにおいては、ゲル2が、膨潤しつつも固体形状を維持
する性質を備えることや、固体材料との間で優れた潤滑
性を発揮することにより、動圧軸受等の非接触による軸
の支持と同等ないしはそれ以上に、好適な軸1の支持を
実現するとともに、該軸1の運動を円滑に実現すること
が可能となる。
Then, the bearing device B having such a configuration
In A, the gel 2 has the property of maintaining a solid shape while swelling, and exhibits excellent lubricity with a solid material, so that the shaft is supported by a non-contact type dynamic bearing or the like. As well as or more than that, it is possible to realize suitable support of the shaft 1 and smoothly realize the movement of the shaft 1.

【0089】なお、図1に示すような軸受装置BA、と
りわけゲル2は、次のようにして製造することが可能で
ある。すなわち例えば、ハウジング6並びに軸1及びス
ラスト板5を、図1に示すような配置で予め準備した上
で、該軸1及びスラスト板5をハウジング6外部で適当
な手段により固定した後、ゲル2の原料を当該ハウジン
グ6内に注入し、該原料に対する適当な手段によるゲル
化を実施することで、ゲル2を成形する、等である。こ
こで、「ゲル化」を実現するための「適当な手段」と
は、ゲル2が化学ゲルであるか、物理ゲルであるかによ
って異なり、前者では、例えば、原料の重合反応時に橋
架けする方法であって、熱、放射線、光又はプラズマ等
を用いてラジカル重合する方法等が該当し、後者では、
例えば、凍結乾燥法、凍結低温結晶化法、混合法等が該
当する。
The bearing device BA as shown in FIG. 1, particularly the gel 2 can be manufactured as follows. That is, for example, after the housing 6 and the shaft 1 and the thrust plate 5 are prepared in advance in the arrangement shown in FIG. 1, the shaft 1 and the thrust plate 5 are fixed outside the housing 6 by an appropriate means, and then the gel 2 The gel 2 is molded by injecting the above raw material into the housing 6 and gelling the raw material by an appropriate means. Here, the "appropriate means" for realizing "gelation" differs depending on whether the gel 2 is a chemical gel or a physical gel, and in the former case, for example, a bridge is formed during the polymerization reaction of the raw material. The method corresponds to a method such as radical polymerization using heat, radiation, light, plasma or the like, and in the latter,
For example, a freeze-drying method, a freeze low-temperature crystallization method, a mixing method and the like are applicable.

【0090】このように、第1実施形態によれば、極め
て容易に軸受及び軸受装置BAを製造することが可能と
なる。
As described above, according to the first embodiment, the bearing and the bearing device BA can be manufactured very easily.

【0091】ちなみに、上述のような製造方法による場
合、ハウジング6は、第1実施形態に係る軸受装置BA
におけるゲル2の製造容器として機能するほか、該ゲル
2の製造後はその収納容器並びに軸1及びスラスト板5
の補助支持部材として機能することになる。
Incidentally, in the case of the manufacturing method as described above, the housing 6 has the bearing device BA according to the first embodiment.
In addition to functioning as a manufacturing container for the gel 2 in FIG.
Will function as an auxiliary support member of the.

【0092】(第2実施形態)次に、本発明に係る第2
の実施形態について、図3を参照しながら説明する。図
3は、第2実施形態に係る軸受装置の断面図である。
(Second Embodiment) Next, the second embodiment of the present invention
Embodiments will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the bearing device according to the second embodiment.

【0093】図3においては、図1でスラスト板5が軸
1の端部に設けられていたのに代えて、軸1の略中央部
に設けられている点と、該軸1の両端がハウジング6の
対向する二面を貫通している(すなわち、ハウジング6
自体を貫通している。)点とが異なる他、残余の構成は
図1と同様である。
In FIG. 3, instead of the thrust plate 5 being provided at the end of the shaft 1 in FIG. 1, the thrust plate 5 is provided at substantially the center of the shaft 1 and both ends of the shaft 1 are provided. It penetrates through two opposite surfaces of the housing 6 (that is, the housing 6
Penetrates itself. 1) and the rest of the configuration is the same as in FIG.

【0094】このような形態であっても、上述と同様な
作用効果が得られることに変わりはない。なお、図3に
おいて示されているスラスト板5を軸1から取り除いた
状態を想定すれば、軸1が図中上下で直動するような形
態を容易に想像することが可能であるが、本発明に係る
ゲルは、そのような形態であっても上述と同様な作用効
果を発揮することに変わりはない。
Even in such a form, the same effect as described above can be obtained. Assuming that the thrust plate 5 shown in FIG. 3 is removed from the shaft 1, it is possible to easily imagine a form in which the shaft 1 moves vertically in the drawing. Even in such a form, the gel according to the invention still exhibits the same effect as described above.

【0095】(第3実施形態)次に、本発明に係る第3
の実施形態について、図4を参照しながら説明する。図
4は、第3実施形態に係る軸受装置の断面図である。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment according to the present invention will be described.
The embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the bearing device according to the third embodiment.

【0096】図4においては、図1及び図3におけるゲ
ル2が、ハウジング6内部で充満されるように配置され
ていたのに代えて、符号3a及び3c並びに4に示すよ
うに、リング状並びにボタン状というように、該ゲルの
形態及びその配置が変更されている点と、ハウジング6
内に中仕切り61が設けられている点が異なる他、残余
の構成は図1と同様である。
In FIG. 4, the gel 2 in FIGS. 1 and 3 is arranged so as to be filled inside the housing 6, but as shown by reference numerals 3 a, 3 c and 4, a ring-shaped and The shape of the gel and its arrangement are changed, such as a button shape, and the housing 6
The remaining structure is the same as that of FIG. 1 except that a partition 61 is provided inside.

【0097】このようなリング状ゲル3a及び3b並び
にボタン状ゲル4は、例えば、予め用意した型内にゲル
を注入してゲル化させる等の手法によって成形すること
が可能である。そして、これらのようなリング状ゲル3
a及び3b並びにボタン状ゲル4によれば、軸受に要求
される性能等に応じて、軸1及びスラスト板5の支持を
好適に実施することが可能である。すなわち、リング状
ゲル3a及び3bによれば、図4に示すように、回転軸
受に適用して好適であり、ボタン状ゲル4によれば、同
様に、スラスト軸受に適用して好適である。
The ring-shaped gels 3a and 3b and the button-shaped gel 4 can be molded by, for example, injecting the gel into a mold prepared in advance to cause gelation. And a ring-shaped gel 3 such as these
According to a and 3b and the button-shaped gel 4, the shaft 1 and the thrust plate 5 can be favorably supported depending on the performance required of the bearing and the like. That is, the ring-shaped gels 3a and 3b are suitable for application to a rotary bearing as shown in FIG. 4, and the button-shaped gel 4 is also suitable for application to a thrust bearing.

【0098】また、第3実施形態においては、このよう
なリング状ゲル3a及び3b並びにボタン状ゲル4を有
効に固定すべく、ハウジング6内に中仕切り61が設け
られている。すなわち、中仕切り61は、リング状ゲル
3a及び3bの両面(図中上面及び下面)から、これを
押さえ込むような形状で形成されているとともに、ボタ
ン状ゲル4の図中側面に密着するような形状で形成され
ている。
Further, in the third embodiment, a partition 61 is provided in the housing 6 in order to effectively fix the ring-shaped gels 3a and 3b and the button-shaped gel 4 as described above. That is, the partition 61 is formed in such a shape as to press the ring-shaped gels 3a and 3b from both sides (the upper surface and the lower surface in the drawing) of the ring-shaped gels 3a and 3b, and to be closely attached to the side surface of the button-shaped gel 4 in the drawing. It is formed in a shape.

【0099】このような形態によれば、軸1及びスラス
ト板5は、支持されるべき面の一部がゲルに接触するこ
とによって、支持されることになるが、その作用効果と
いう観点から言えば、このような形態であっても、上述
と同様な作用効果が得られることに変わりはない。
According to such a configuration, the shaft 1 and the thrust plate 5 are supported by contacting a part of the surface to be supported with the gel. Therefore, even in such a form, the same effect as described above can be obtained.

【0100】なお、上記各種実施形態においては、実際
に軸受装置を使用する以前の段階において、ゲル2、あ
るいはリング状ゲル3a及び3b並びにボタン状ゲル4
に対し、適当な圧力による与圧を与えておくと好まし
い。このようにすると、これらのゲルの剛性が高まり、
軸1及びスラスト板5の支持を、より強固にすることが
可能となる。
In the various embodiments described above, the gel 2 or the ring-shaped gels 3a and 3b and the button-shaped gel 4 are used before the bearing device is actually used.
On the other hand, it is preferable to apply a predetermined pressure. This will increase the rigidity of these gels,
It is possible to strengthen the support of the shaft 1 and the thrust plate 5.

【0101】ここで、ゲルにかけるべき予圧の程度ない
し強さは、本発明は基本的にこれを限定する意図を有さ
ないが、該ゲルが分解又は破壊されない範囲内の圧力
を、その上限として考えることができる。また、この与
圧の程度は、ゲルの種類・軸受の使用条件等によって変
更され得る。さらに、ゲルに対する与圧のかけ方として
は、例えば、上記第1実施形態においては、図1に示す
略立法形状となるハウジング6のいずれか一つの面を開
閉可能な扉として構成しておき、与圧負荷時は、該扉を
開状態とし、与圧負荷終了後は、該扉を閉状態とする等
の方法を採ればよい。また、リング状ゲル3a及び3b
並びにボタン状ゲル4については、成形後直ちに、与圧
を負荷する等の方法を採ればよい。
Here, the degree or strength of the preload to be applied to the gel is not basically intended to limit the present invention, but the upper limit is the pressure within the range where the gel is not decomposed or destroyed. Can be thought of as The degree of this pressurization can be changed depending on the type of gel, the usage conditions of the bearing, and the like. Further, as a method of applying pressure to the gel, for example, in the first embodiment, one of the surfaces of the housing 6 having a substantially cubic shape shown in FIG. 1 is configured as an openable door. A method may be adopted in which the door is opened when the pressurizing load is applied, and the door is closed after the pressurizing load is completed. In addition, ring-shaped gels 3a and 3b
As for the button-shaped gel 4, a method of applying a pressure immediately after molding may be adopted.

【0102】ただし、このような場合においては、与圧
を与えることによって、ゲルと固体表面との間の摩擦特
性に影響を与えないようなゲルを利用するのが好まし
い。そのようなゲルとしては、例えば、上記した反発・
吸着理論においてゲル−固体表面間で斥力が働くような
ゲル、より具体的には、Gellanゲル等その他海ソ
ウ由来の多糖ゲルやPVAゲル等その他電荷をもたない
ゲル等を選択するとよい。
However, in such a case, it is preferable to use a gel that does not affect the frictional characteristics between the gel and the solid surface by applying a pressure. As such a gel, for example, the repulsion
In the adsorption theory, a gel in which a repulsive force acts between the gel and the solid surface, more specifically, gellan gel or other seaweed-derived polysaccharide gel, PVA gel or other non-charged gel may be selected.

【0103】本発明は、上述した実施形態に限られるも
のではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる
発明の要旨、あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可
能であり、そのような変更を伴う軸受及び軸受装置並び
に軸受装置の製造方法もまた、本発明の技術的範囲に含
まれるものである。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be appropriately modified within the scope of the gist or the concept of the invention which can be read from the claims and the entire specification, and accompanying such modifications. The bearing, the bearing device, and the method for manufacturing the bearing device are also included in the technical scope of the present invention.

【0104】[0104]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の軸
受、あるいは軸受装置によれば、動圧軸受等の非接触に
よる軸の支持と同等ないしはそれ以上に、好適な軸の支
持を実現できるとともに、該軸の運動を円滑化できる。
更に、ボールベアリング等に比べ、回転等の擦動に伴う
発熱や音の発生を抑えることも可能であり、オイルの飛
散等について特別な配慮をする必要も殆どない。
As described above in detail, according to the bearing or the bearing device of the present invention, a suitable shaft support can be achieved at least as much as or more than the non-contact shaft support such as a dynamic pressure bearing. In addition, the movement of the shaft can be smoothed.
Further, it is possible to suppress the generation of heat and noise due to rubbing such as rotation as compared with ball bearings, and it is almost unnecessary to give special consideration to the scattering of oil.

【0105】加えて、本発明の軸受或いは軸受装置は、
製造が容易であり、特に本発明の軸受装置の製造方法に
よれば、容易に本発明の軸受装置を製造できる。
In addition, the bearing or bearing device of the present invention is
It is easy to manufacture, and particularly according to the method for manufacturing a bearing device of the present invention, the bearing device of the present invention can be easily manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の第1実施形態に係る軸受装置の断面
図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a bearing device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 ゲルの構造を模式的に表す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view schematically showing the structure of a gel.

【図3】 本発明の第2実施形態に係る軸受装置の断面
図であって、図1とは軸の態様及び該軸に対するスラス
ト板の取り付け位置が相違する形態を示す断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a bearing device according to a second embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view showing a mode of a shaft and a mode in which a thrust plate is attached to the shaft in a different position from FIG. 1.

【図4】 本発明の第3実施形態に係る軸受装置の断面
図であって、図1とはゲルの態様が異なる形態を示す断
面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a bearing device according to a third embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view showing a mode in which a gel aspect is different from that in FIG. 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…軸 2…ゲル 3a、3b…リング状ゲル 4…ボタン状ゲル 5…スラスト板 6…ハウジング 61…中仕切り 1 ... axis 2 ... gel 3a, 3b ... Ring-shaped gel 4 ... Button gel 5 ... Thrust plate 6 ... Housing 61 ... Partition

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 支持すべき軸の表面の全部又は一部に接
触するゲルを備えたことを特徴とする軸受。
1. A bearing comprising a gel that contacts all or part of the surface of the shaft to be supported.
【請求項2】 前記ゲルは、前記軸と同心的に配置され
るとともに、その内周面にて接触するリング状に成形さ
れている部分を含む請求項1に記載の軸受。
2. The bearing according to claim 1, wherein the gel includes a portion which is arranged concentrically with the shaft and which is formed in a ring shape so as to be in contact with the inner peripheral surface thereof.
【請求項3】 前記ゲルは、前記軸の先端部に同心的に
配置されるとともに、その円形表面にて接触するボタン
状に成形されている部分を含むことを特徴とする請求項
1又は2に記載の軸受。
3. The gel comprises a button-shaped portion that is concentrically arranged at the tip of the shaft and that contacts on the circular surface of the shaft. Bearing described in.
【請求項4】 前記軸の先端部には、スラスト板が設け
られており、前記ボタン状に成形されている部分は、前
記スラスト板の円形表面に接触することを特徴とする請
求項3に記載の軸受。
4. The thrust plate is provided at the tip of the shaft, and the button-shaped portion contacts the circular surface of the thrust plate. Bearing described.
【請求項5】 前記軸の先端部には、スラスト板が設け
られており、前記ゲルは、前記スラスト板に同心的に配
置されるとともに前記スラスト板における前記軸の周囲
に位置する面にその環状表面にて接触するリング状に成
形されている部分を含むことを特徴とする請求項1乃至
4のいずれか一項に記載の軸受。
5. A thrust plate is provided at a tip end portion of the shaft, and the gel is arranged concentrically with the thrust plate and is formed on a surface of the thrust plate located around the shaft. The bearing according to any one of claims 1 to 4, further comprising a ring-shaped portion that is in contact with the annular surface.
【請求項6】 前記ゲルには、与圧が与えられているこ
とを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の
軸受。
6. The bearing according to claim 1, wherein a pressure is applied to the gel.
【請求項7】 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の
軸受と、 前記ゲルを収容するハウジングとを備えたことを特徴と
する軸受装置。
7. A bearing device comprising: the bearing according to claim 1; and a housing that houses the gel.
【請求項8】 前記軸は、その長手方向の所定の部位に
スラスト板を有し、 該スラスト板は前記ハウジング内に配置されるとともに
前記軸の端部は前記ハウジング外に配置されていること
を特徴とする請求項7に記載の軸受装置。
8. The shaft has a thrust plate at a predetermined position in the longitudinal direction thereof, the thrust plate being disposed inside the housing, and the end portion of the shaft being disposed outside the housing. The bearing device according to claim 7, wherein:
【請求項9】 前記軸は、その先端部にスラスト板を有
し、 該スラスト板は前記ハウジング内に配置されていること
を特徴とする請求項7に記載の軸受装置。
9. The bearing device according to claim 7, wherein the shaft has a thrust plate at its tip, and the thrust plate is arranged in the housing.
【請求項10】 前記ハウジングは、前記ゲルを合成す
る際の製造容器として機能することを特徴とする請求項
7乃至9のいずれか一項に記載の軸受装置。
10. The bearing device according to claim 7, wherein the housing functions as a manufacturing container when synthesizing the gel.
【請求項11】 請求項10に記載の軸受装置を製造す
る軸受装置の製造方法であって、 前記軸の一部を収容した状態にある前記ハウジングに対
して前記ゲルの原料を注入する工程と、 その後に、前記原料をゲル化して前記ゲルを成形する工
程とを含むことを特徴とする軸受装置の製造方法。
11. A method for manufacturing a bearing device according to claim 10, wherein the gel raw material is injected into the housing in a state where a part of the shaft is accommodated. Then, a step of forming the gel by gelling the raw material, and a method of manufacturing a bearing device.
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