JP2003194045A - 動圧軸受装置 - Google Patents
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Abstract
発生させることのできる動圧軸受装置を提供すること。 【解決手段】 ポリゴンミラー回転駆動装置などに用い
る動圧軸受装置10において、軸受スリーブ15の内周
面には、回転軸21の外周面との間に形成された微小隙
間32の寸法を最大とする凹部35、およびこの微小隙
間32の寸法を最小とする凸部37が軸線方向に延びた
動圧発生部31が形成されている。ここで、凹部35お
よび凸部37は、周方向において隣接し、ステップ状に
形成されている。凹部35の辺部分351は、回転軸2
1が矢印rの方向に回転したときに潤滑性流体が流れて
くる側の角部分352を鋭角とする斜辺になっており、
それに隣接する領域には、微小隙間32の寸法が凸部3
7が形成されている部分と同一の真円部36が形成され
ている。
Description
を発生させ、その動圧により軸部材と軸受部材とを相対
回転可能に支持する動圧軸受装置に関するものである。
光ディスクなどの各種回転体を回転させる装置に用いら
れる動圧軸受装置としては種々のものが提案されてい
る。この種の動圧軸受装置は、一般に、軸部材の外周面
と軸受部材の内周面とが微小隙間を介して対向するとと
もに、そのうちの一方の面に動圧発生部が形成されてい
ることにより、その微小隙間内に介在する空気または油
などの潤滑性流体が、回転時に動圧発生部でのポンピン
グ作用により加圧され、加圧された潤滑性流体の動圧に
よって軸部材および軸受部材の両部材が相対回転可能に
支持されるようになっている。
発生させるための手段としてへリングボーン形状やスパ
イラル形状等の溝を設けたものもあるが、特にジャーナ
ル軸受装置の場合においては、動圧発生用の溝を用いな
いステップ動圧軸受装置やテーパ動圧軸受装置が提案さ
れている。
テーパ動圧軸受装置の横断面図、およびこの動圧軸受装
置に形成した動圧発生部を展開して示す説明図である。
この図に示す動圧軸受装置30′では、回転軸21(軸
部材)を微小隙間32′を介して取り囲んでいる軸受ス
リーブ15′(軸受部材)の内周面には、微小隙間3
2′の寸法を最小とする凸部37′、約7.5°の円弧
角にわたって形成された深さが23μmの凹状分離溝3
8、およびこの凹状分離溝38と凸部37′との間で微
小隙間32′の寸法を約5μm分、連続的に変化させる
テーパ部36′を備える動圧発生部31′が周方向に沿
って5箇所に形成されており、回転軸21が矢印rで示
す方向に回転したとき、回転軸21の外周面と軸受スリ
ーブ15′の内周面との間に形成された狭小隙間32′
において、空気または油などの潤滑性流体が加圧される
ことによって所望の軸受動圧が得られる。
消用の凹状分離溝38を形成した動圧軸受装置30′で
は、剛性が低いため、以下の問題点がある。まず、低速
回転時において外乱が加わったときに回転軸21に振れ
が発生しやすいので、モータ仕様を満たさない。また、
動圧で浮上し始める回転速度が高いため、5000回転
/分位の低速回転では、回転軸21と軸受スリーブ1
5′との間で金属接触が起こって磨耗が発生するので、
動圧軸受装置30′の寿命が短い。このような問題点を
解消するには、回転軸21および軸受スリーブ21′の
寸法公差を厳しくして、双方のクリアランスを小さくす
ればよいが、このような対策は、部品コストの増大、組
み立てコストの増大を招くため、好ましくない。また、
回転軸21の径を太して周速度を高めることが考えられ
るが、このような対策も部品コストの増大を招くため、
好ましくない。また、回転軸21および軸受スリーブ1
5′に耐磨耗性の高い材料を用いることも考えられる
が、このような対策も部品コストの増大を招くため、好
ましくない。
隙間32′での潤滑性流体の絞り率が大きくなりすぎ、
小さな隙間に入り込むことができない潤滑性流体が軸線
方向に漏れ出るという問題もある。
性を得るためにはできるだけ深く狭い方が好ましく、通
常は、20μm以上の深さに形成されている。このた
め、動圧軸受装置30′の製造工程においては、切削加
工を行って深くて狭い溝を形成している。切削加工以外
の方法で深くて狭い凹状分離溝38を形成することが困
難だからである。このため、従来の動圧軸受装置30′
では、他の製造工程とは完全に別個の工程を付加するこ
とになる。それに加えて、切削加工自体の加工性が良好
でなく、しかも、ワークの取扱性や加工効率などの理由
から生産性が大きく低下してしまう。それ故、従来の動
圧軸受装置30′は、コスト高にならざるを得ないとい
う問題がある。
分離溝を形成しなくても、良好な動圧を発生させること
のできる動圧軸受装置を提供することにある。
め、本発明では、相対回転可能に装着された軸部材の外
周面と軸受部材の内周面との間の微小隙間内に潤滑性流
体が介在するとともに、前記軸部材の外周面および前記
軸受部材の内周面のいずれか一方の周面には、前記微小
隙間の寸法を最小とする凸部、および前記微小隙間の寸
法を最大とする凹部がそれぞれ軸線方向に延びた複数の
動圧発生部が周方向において等角度間隔に形成されてい
る動圧軸受装置において、前記一方の周面には、少なく
とも一方の軸端側で前記動圧発生部に隣接する領域に、
前記微小隙間の寸法が前記凸部が形成されている部分と
同一の真円部が形成されていることを特徴とする。
部には、微小隙間の寸法を最小とする凸部と、微小隙間
の寸法を最大とする凹部とを形成し、凹状分離溝を形成
していない。このため、焼結によって成形した軸部材あ
るいは軸受部材に対して切削加工で凹状分離溝を形成し
なくてもよいので、動圧軸受装置の生産性を向上するこ
とができる。また、凹状分離溝を形成していないので、
潤滑性流体の軸線方向への漏れを抑えることができる。
さらに、動圧発生部に軸端側で隣接する領域が真円部に
なっているので、この部分では、中心に向かう剛性が大
きい。従って、低速回転時において外乱が加わっても振
れが発生しにくい。また、動圧で浮上し始める回転速度
が低いため、低速回転でも金属接触が起こりにくいの
で、動圧軸受装置の寿命が長い。それ故、剛性を高める
ことを目的に、軸部材および軸受部材の寸法公差を厳し
くしなくてもよく、軸部材の径を太して周速度を高める
必要もない。さらに、軸部材および軸受部材に対して、
耐磨耗性の高い効果な材料を用いる必要もない。それ
故、本形態によれば、コストを高めずに特性の良好な動
圧軸受装置を提供できる。
も負荷が接続される出力端側に形成されていることが好
ましい。すなわち、軸部材あるいは軸受部材では、負荷
が接続された側に重心が偏るため、こちらの方が振れや
すいので、負荷が接続される側に真円部を形成しておけ
ば、振れを防止するのに効果的である。
記軸受部材の内周面とが対向する部分の軸線方向の長さ
寸法に対する、前記真円部が形成されている領域の軸線
方向の長さ寸法の比率が0.03から0.3までの範囲
であることが好ましい。真円部の比率が0.03未満で
あると、その効果が小さく、かつ、0.3を越えると、
動圧発生部の形成領域が狭くなってしまい、剛性が低下
してしまう。
分は、前記軸部材と前記軸受部材が相対回転したときに
前記潤滑性流体が流れてくる側の角部分を鋭角とする斜
辺になっていることが好ましい。
能に装着された軸部材の外周面と軸受部材の内周面との
間の微小隙間内に潤滑性流体が介在するとともに、前記
軸部材の外周面および前記軸受部材の内周面のいずれか
一方の周面には、前記微小隙間の寸法を最小とする凸
部、および前記微小隙間の寸法を最大とする凹部がそれ
ぞれ軸線方向に延びた複数の動圧発生部が周方向におい
て等角度間隔に形成されている動圧軸受装置において、
前記凹部の軸端側の辺部分は、前記軸部材と前記軸受部
材が相対回転したときに前記潤滑性流体が流れてくる側
の角部分を鋭角とする斜辺になっていることを特徴とす
る。
寸法を最小とする凸部と、微小隙間の寸法を最大とする
凹部とを形成し、凹状分離溝を形成していない。このた
め、焼結によって成形した軸部材あるいは軸受部材に対
して切削加工で凹状分離溝を形成しなくてもよいので、
動圧軸受装置の生産性を向上することができる。また、
凹状分離溝を形成していないので、潤滑性流体の軸線方
向への漏れを抑えることができる。さらに、本発明で
は、前記凹部の軸端側の辺部分は、前記軸部材と前記軸
受部材が相対回転したときに前記潤滑性流体が流れてく
る側の角部分を鋭角とする斜辺になっているため、軸部
材と軸受部材とが相対回転したとき、凹部の斜辺に相当
する部分の壁で潤滑性流体が軸線方向の中央に向かって
送られる。このため、潤滑性流体は、軸線方向の中央側
で加圧され、大きな動圧が発生するので、剛性が大き
い。従って、低速回転時において外乱が加わっても振れ
が発生しにくい。また、動圧で浮上し始める回転速度が
低いため、低速回転でも金属接触が起こりにくいので、
動圧軸受装置の寿命が長い。それ故、剛性を高めること
を目的に、軸部材および軸受部材の寸法公差を厳しくし
なくてもよく、軸部材の径を太して周速度を高める必要
もない。さらに、軸部材および軸受部材に対して、耐磨
耗性の高い効果な材料を用いる必要もない。それ故、本
形態によれば、コストを高めずに特性の良好な動圧軸受
装置を提供できる。
軸受装置して構成する場合には、前記凸部および前記凹
部を周方向で隣接させてステップ状に形成する。このよ
うに構成すると、動圧発生部が形成された軸部材あるい
は軸受部材を安価に製造できるので、動圧軸受装置のコ
ストダウンを図ることができる。すなわち、動圧発生部
が形成された軸部材あるいは軸受部材を、金属を含む粉
体の焼結成形体から構成でき、かつ、その成形にあたっ
ては、上下方向に分割できる金型で製造できる。また、
ステップ状の凹凸であれば、それを成形するための金型
を製造する際、成形面に対してエッチングによって凹凸
を付すこともできる。
記動圧発生部は、周方向に沿って3箇所ないし5箇所、
形成されていることが好ましい。また、本発明におい
て、前記動圧発生部が形成されている領域の円弧角に対
する、前記凸部が形成されている領域の円弧角の比率が
0.2から0.5までの範囲に設定されていることが好
ましい。このように、動圧発生部の構造を最適化すれ
ば、中心方向への剛性がさらに大きくなるので、低速回
転時において外乱が加わっても振れが発生しにくいなど
の効果を奏する。
受部材のうち、前記動圧発生部が形成されている側の部
材は、金属を含む粉体の焼結成形体から構成されている
ことが好ましい。このように構成すると、軸部材あるい
は軸受部材を安価に製造できるので、動圧軸受装置のコ
ストダウンを図ることができる。
ば、空気である。
形態を説明する。
成)図1および図2はそれぞれ、本発明が適用されるポ
リゴンミラー回転駆動装置の断面図、およびこのポリゴ
ンミラー回転駆動装置に用いた動圧軸受装置の説明図で
ある。
置10は、固定部材としてのステータ組1と、このステ
ータ組1に対して上側から組み付けた回転部材としての
ロータ組2とから構成されている。
フレーム11を有しているとともに、このフレーム11
には、比較的大径の略中空円筒体からなる軸受ホルダ1
2が取り付けられている。軸受ホルダ12の外周面に
は、複数の突極部を放射状に備えたステータコア13が
嵌着されているとともに、そのステータコア13の各突
極部には、巻線14が巻回されている。
置30の軸受部材を構成する円筒状の軸受スリーブ15
が嵌着されている。軸受スリーブ15の詳細構造につい
ては後述することとするが、図2に示すように、軸受ス
リーブ15の中心部分に設けられた中空穴には、ロータ
組2の軸体を構成する回転軸21が回転自在に支承され
ている。ここで、軸受スリーブ15の中心穴の内周面
と、回転軸21の外周面とは、後述するように、半径方
向に数μm〜数十μmの狭小隙間を介して周状に対面配
置され、これらの対向面がラジアル動圧軸受面として構
成されていることによって、動圧軸受装置30が構成さ
れている。
側の開口部には、この開口部を閉塞するようにして円盤
状のスラスト軸受板16が嵌着されている。
央穴に嵌着固定されており、ロータ23のミラー載置面
上では、キャップ24およびバネ25によってポリゴン
ミラー26が押し付け固定されている。ロータ23の略
円筒形状の胴部の内側には環状の駆動マグネット27が
装着され、この駆動マグネット27は、ステータコア1
3の突極部の外端面に対して対向している。
リゴンミラー回転駆動装置10に用いられている動圧軸
受装置30の構造について、図3(A)、(B)、およ
び図4(A)、(B)を参照して詳述する。
す動圧軸受装置30の平面図、およびこの動圧軸受装置
30に用いた軸受スリーブ15の横断面図である。図4
(A)、(B)はそれぞれ、図3に示す軸受スリーブ1
5を図3(B)のA−A′線で切断したときの断面図、
およびこの軸受スリーブ15に形成した動圧発生部31
を展開して示す説明図である。
受装置30において、回転軸21は、軸線方向のいずれ
の位置で切断しても真円であるのに対して、図3
(B)、図4(A)、(B)に示すように、軸受スリー
ブ15の内周面には、回転軸21の外周面との間に形成
された微小隙間32の寸法を最大とする凹部35、およ
びこの微小隙間32の寸法を最小とする凸部37が軸線
方向に延びた動圧発生部31が形成されている。ここ
で、凹部35および凸部37は、周方向において隣接す
る位置にステップ状に形成されている。なお、図3
(B)、図4(A)、(B)には、周方向に沿って動圧
発生部31を等角度間隔に3箇所、形成したものを例示
してある。
30において、軸受スリーブ15の内周面では、回転軸
21に対して図1に示すロータ23(負荷)が接続され
る軸端側に位置する凹部35の辺部分351は、回転軸
21が矢印rの方向に回転したときに潤滑性流体が流れ
てくる側の角部分352を鋭角とする斜辺になってい
る。
て、軸受スリーブ15の内周面には、回転軸21に対し
て図1に示すロータ23(負荷)が接続される軸端側
(出力側)で、動圧発生部31に隣接する領域に、微小
隙間32の寸法が凸部37が形成されている部分と同一
の真円部36が形成されている。
では、凹部35が端部にまで届いており、真円部が形成
されておらず、かつ、凹部35の反出力側に位置する辺
部分355は、軸線方向に直交している。
は、回転軸21が矢印rで示す方向に回転すると、動圧
発生部31において、回転軸21と軸受スリーブ15と
の間に介在する潤滑性流体としての空気または油が回転
軸21の回転方向に従って、凹部35、および凸部37
が形成されている微小隙間32を流れる。その結果、回
転軸21と軸受スリーブ15との間に介在する空気また
は油は、凸部37が形成されている領域で昇圧され、こ
のときの圧力が動圧力となって、回転軸21は軸受スリ
ーブ21の内周面に金属接触することなく回転自在に支
持されることになる。
る領域が真円部36になっているので、この部分では、
中心に向かう剛性が大きい。また、凹部35の軸端側の
辺部分351は、空気または油が流れてくる側の角部分
352を鋭角とする斜辺になっているため、回転軸21
が回転したとき、凹部35の斜辺になっている辺部分3
51の壁で空気または油が、矢印Cで示すように、軸線
方向の中央に向かって送られる。このため、空気または
油は、軸線方向の中央側で加圧されて大きな動圧を発生
させるので、剛性が大きい。
検討)このような動圧軸受装置30を構成するにあたっ
て、本願発明者は、図2に示す軸受スリーブ15とし
て、金属を含む粉体の焼結成形体、例えば、固体潤滑材
入り青銅製の焼結成形体で内径が10mm、長さ寸法
(回転軸21と軸受スリーブ15とが対向する部分の軸
線方向の寸法)が15mmのものを製造し、それにSU
S304製の回転軸21を支承させた状態で、回転軸2
1を40000回転/分で回転させるという試験条件で
以下の各検討を行った。ここで、軸受スリーブ15およ
び回転軸21のクリアランスは、片側2.5μmから
5.0μmである。また、真円部36の幅は2mmであ
る。
凸部37の円弧角θ2(図4(A)を参照)、およびエ
ッジ角α(図4(B)を参照)と、実際の動圧力に相当
する中心方向剛性、この中心方向剛性を摩擦トルクで除
した中心方向剛性トルク比、および動圧力の方向を問わ
ずにその絶対値を示す軸受荷重との関係を偏芯率をパラ
メータにして検討した。
部31の数を3箇所とし、偏芯率を0.9、0.5、
0.1に設定した場合の検討結果をそれぞれ、図5
(A)、(B)、(C)、図6(A)、(B)、
(C)、および図7(A)、(B)、(C)に示す。こ
れらの図において、動圧発生部31が形成されている領
域の円弧角θ1(図4(A)を参照)が120°である
のに対して、凸部37が形成されている領域の円弧角θ
2を30°、45°、60°に設定した場合のデータを
それぞれ実線L11、L12、L13で示してある。
偏芯率を0.9、0.5、0.1に設定した場合の検討
結果をそれぞれ、図8(A)、(B)、(C)、図9
(A)、(B)、(C)、および図10(A)、
(B)、(C)に示す。これらの図において、動圧発生
部31が形成されている領域の円弧角θ1が90°であ
るのに対して、凸部37が形成されている領域の円弧角
θ2を21°、36°、45°に設定した場合のデータ
をそれぞれ実線L21、L22、L23で示してある。
し、偏芯率を0.9、0.5、0.1に設定した場合の
検討結果をそれぞれ、図11(A)、(B)、(C)、
図12(A)、(B)、(C)、および図13(A)、
(B)、(C)に示す。これらの図において、動圧発生
部31が形成されている領域の円弧角θ1が72°であ
るのに対して、凸部37が形成されている領域の円弧角
θ2を9°、18°、27°に設定した場合のデータを
それぞれ実線L31、L32、L33で示してある。
中心から回転軸15中心間の距離を半径隙間で割った値
である。従って、回転軸21が軸受スリーブ15に接触
した状態は偏心率が1.0であり、回転軸21が動圧に
より中心位置にある状態は偏心率が0.0となる。な
お、定常回転時の偏心率は、0.2から0.4の範囲で
ある。また、中心方向剛性は、実際の動圧力として作用
する中心方向の剛性を表すので、大きいほど外乱による
振れが発生しない。また、中心方向剛性トルク比は、中
心方向剛性を摩擦トルクで除した値なので効率を示し、
その値が大きいほど、効率のよい動圧軸受装置といえ
る。サイドーリーケージは、側方への空気の漏れを表す
ので、小さい方が好ましく、凹状分離溝を有する従来の
動圧軸受装置は、この漏れが著しく大きいという問題を
有している。
1に軸端側で隣接する領域が真円部36になっているた
め、この部分では、中心に向かう剛性が大きいので、中
心方向剛性および中心方向剛性トルクが高いレベルにあ
る。
5箇所とした場合、エッジ角αを大きくしていくに従っ
て、中心方向剛性は、偏芯率が0.1や0.5の場合に
低下していく一方、偏芯率が0.9の場合には増大して
いく傾向にある。このような傾向は、中心方向剛性トル
クも同様である。また、このような傾向は、動圧発生部
31の数を3箇所に形成した場合、および凸部37の形
成領域が狭い場合に顕著である。
5の場合にエッジ角αの影響をあまり受けないが、偏芯
率が0.9の場合に、エッジ角αを大きくしていくと増
大していく傾向にある。このような傾向は、中心方向剛
性トルクも同様である。このような傾向は、動圧発生部
31の数を3箇所に形成した場合、および凸部37の形
成領域が狭い場合に顕著である。
て、凹部35の辺部分351を斜めにし、かつ、エッジ
角αを大きくするほど、軸受荷重を大きくすることがで
きる。従って、動圧による浮上周波数を下げることがで
きるため、モータの起動時、および停止時に、回転軸2
1と軸受スリーブ15とが金属接触することを減らすこ
とができるので、動圧軸受装置30の信頼性を向上する
ことができる。
の検討)次に、本願発明者は、動圧発生部31の数を3
箇所、4箇所、5箇所とし、かつ、真円部36の幅を2
mmとした場合について、凸部37の円弧角θ2、およ
びエッジ角αと、中心方向剛性、中心方向剛性トルク
比、軸受荷重、およびサイドーリーケージとの関係を偏
芯率を変えて検討した。
部31の数を3箇所とし、凸部37の円弧角θ2を30
°、45°、60°に設定した場合の検討結果をそれぞ
れ、図14(A)、(B)、(C)、(D)、図15
(A)、(B)、(C)、(D)、図16(A)、
(B)、(C)、(D)に示す。これらの図において、
エッジ角αが0°、12°、17.7°、23°、40
°、60°に設定した場合のデータをそれぞれ実線L4
1、二点鎖線L42、実線L43、点線L44、一点鎖
線L45、実線L46で示してある。
凸部37の円弧角θ2を21°、36°、45°に設定
した場合の検討結果をそれぞれ、図17(A)、
(B)、(C)、(D)、図18(A)、(B)、
(C)、(D)、図19(A)、(B)、(C)、
(D)に示す。これらの図において、エッジ角αが0
°、12°、17.7°、23°、40°、60°に設
定した場合のデータをそれぞれ実線L51、二点鎖線L
52、実線L53、点線L54、一点鎖線L55、実線
L56で示してある。
凸部37の円弧角θ2を9°、18°、27°、36°
度に設定した場合の検討結果をそれぞれ、図20
(A)、(B)、(C)、(D)、図21(A)、
(B)、(C)、(D)、図22(A)、(B)、
(C)、(D)、図23(A)、(B)、(C)、
(D)に示す。これらの図において、エッジ角αが0
°、12°、17.7°、23°、40°、60°に設
定した場合のデータをそれぞれ実線L61、二点鎖線L
62、実線L63、点線L64、一点鎖線L65、実線
L66で示してある。
ブ15の内周面において、凹部35の辺部分351を斜
めにし、かつ、エッジ角αを大きくするほど、軸受荷重
を大きくすることができる。従って、動圧による浮上周
波数を下げることができるので、モータの起動時、およ
び停止時に、回転軸21と軸受スリーブ15とが金属接
触することを減らすことができるので、動圧軸受装置3
0の信頼性を向上することができる。
形態では、動圧発生部31には、微小隙間32の寸法を
最小とする凸部37、および微小隙間32の寸法を最大
とする凹部35をステップ状に形成し、凹状分離溝を形
成しない。このため、焼結によって成形した軸受スリー
ブ15に対して切削加工で凹状分離溝を形成しなくても
よいので、動圧軸受装置30の生産性を向上することが
できる。
37および凹部35を周方向で隣接させてステップ状に
形成したステップ動圧軸受装置であるため、動圧発生部
31を備えた軸受スリーブ15を安価に製造できるの
で、動圧軸受装置30のコストダウンを図ることができ
る。すなわち、凸部37および凹部35がステップ構造
になっているので、動圧発生部31を備えた軸受スリー
ブ15を、金属を含む粉体を金型内で形成して得た焼結
成形体から構成でき、かつ、その成形にあたっては、上
下方向に分割できる金型で製造できる。また、ステップ
状の凹凸であれば、それを成形するための金型を製造す
る際、成形面に対してエッチングによって凹凸を付すこ
ともできる。
ては、周方向において等角度間隔に3箇所ないし5箇所
に形成し、かつ、凸部37が形成されている領域の円弧
角の比率を0.2から0.5までの範囲に設定してあ
る。このため、本形態の動圧軸受装置30では、中心方
向への剛性が大きいので、低速回転時において外乱が加
わっても振れが発生しにくい。また、動圧で浮上し始め
る回転速度が低いため、5000回転/分位の低速回転
でも、回転軸21と軸受スリーブ15との間で金属接触
が起こりにくいので、動圧軸受装置30の寿命が長い。
それ故、剛性を高めることを目的に、回転軸21および
軸受スリーブ15の寸法公差を厳しくしなくてもよく、
回転軸21の径を太して周速度を高める必要もない。さ
らに、回転軸21および軸受スリーブ15に対して、耐
磨耗性の高い効果な材料を用いる必要もない。それ故、
本形態によれば、コストを高めずに特性の良好な動圧軸
受装置30を提供できる。
て、動圧発生部31より軸端側に真円部36を設けたの
で、この部分では、中心に向かう剛性が大きい。従っ
て、低速回転時において外乱が加わっても振れが発生し
にくい。ここで、回転軸21の外周面と軸受スリーブ1
5の内周面とが対向する部分の軸線方向の長さ寸法に対
する、真円部36が形成されている領域の軸線方向の長
さ寸法の比率は、0.03から0.3までの範囲である
ことが好ましい。この比率が0.03未満であると、そ
の効果が小さく、かつ、0.3を越えると、動圧発生部
31の形成領域が狭くなってしまい、剛性が低下してし
まう。
周面において、凹部35の辺部分351を斜めにしたた
め、軸受荷重を大きくすることができる。従って、動圧
による浮上周波数を下げることができるので、モータの
起動時、および停止時に、回転軸21と軸受スリーブ1
5とが金属接触することを減らすことができるので、動
圧軸受装置30の信頼性を向上することができる。
成されている領域の円弧角θ1に対する、凸部が形成さ
れている領域の円弧角θ2の比率が0.2から0.5ま
での範囲に設定してあるため、中心方向への剛性が大き
いので、低速回転時において外乱が加わっても振れが発
生しにくいなどの効果を奏する。
4(B)などを参照して説明したように、凹部35の辺
部分351を、回転軸21が矢印rの方向に回転したと
きに潤滑性流体が流れてくる側の角部分352を鋭角と
する斜辺とし、かつ、軸受スリーブ15の内周面には、
動圧発生部31に隣接する領域に、微小隙間32の寸法
が凸部37が形成されている部分と同一の真円部36を
形成したが、図24および図25に示すように、これら
の構成の一方のみを採用してもよい。
では、凹部35の辺部分351を、回転軸21が矢印r
の方向に回転したときに潤滑性流体が流れてくる側の角
部分352を鋭角とする斜辺としてあるが、この角部分
は、軸受スリーブ15の端部近傍にまで届いており、図
4(B)に示す真円部36が形成されていない。また、
図25に示す動圧軸受装置30では、軸受スリーブ15
の内周面には、動圧発生部31に隣接する領域に、微小
隙間32の寸法が凸部37が形成されている部分と同一
の真円部36が形成されているが、凹部35の辺部分3
51は、軸受スリーブ15の端部と平行であり、軸線方
向と直交している。その他の構成は、図4を参照して説
明した通りであるため、共通する機能を有する部分には
同一の符号を付して図示することにして、それらの説明
を省略する。なお、真円部36を設けた構成、および凹
部35の辺部分351を斜めとする構成は、軸受スリー
ブ15の両方の端部に採用してもよい。
内周面に動圧発生部31を形成したが、回転軸21の外
周面に動圧発生部31を形成してもよい。
軸受装置では、動圧発生部には、微小隙間の寸法を最小
とする凸部、および微小隙間の寸法を最大とする凹部を
形成し、凹状分離溝を形成していない。このため、焼結
によって成形した軸部材あるいは軸受部材に対して切削
加工で凹状分離溝を形成しなくてもよいので、動圧軸受
装置の生産性を向上することができる。また、凹状分離
溝を形成していないので、潤滑性流体の軸線方向への漏
れを抑えることができる。さらに、本発明では、動圧発
生部に隣接する位置に真円部を設けた構成、あるいは、
動圧発生部の凹部においてその軸端側の辺部分を斜めに
した構成を採用しているため、その分、剛性が大きい。
従って、低速回転時において外乱が加わっても振れが発
生しにくい。また、動圧で浮上し始める回転速度が低い
ため、低速回転でも金属接触が起こりにくいので、動圧
軸受装置の寿命が長い。それ故、剛性を高めることを目
的に、軸部材および軸受部材の寸法公差を厳しくしなく
てもよく、軸部材の径を太して周速度を高める必要もな
い。さらに、軸部材および軸受部材に対して、耐磨耗性
の高い効果な材料を用いる必要もない。それ故、本形態
によれば、コストを高めずに特性の良好な動圧軸受装置
を提供できる。
置の断面図である。
置に用いた動圧軸受装置の説明図である。
受装置の平面図、およびこの動圧軸受装置に用いた軸受
スリーブの横断面図である。
リーブを図3(B)のA−A′線で切断したときの断面
図、およびこの軸受スリーブに形成した動圧発生部を展
開して示す説明図である。
び図4に示す動圧軸受装置において、動圧発生部の数を
3箇所とし、偏芯率を0.9とした場合に、凸部の形成
幅およびエッジ角と、中心方向剛性、中心方向剛性トル
ク比、および軸受荷重との関係を検討した結果を示すグ
ラフである。
び図4に示す動圧軸受装置において、動圧発生部の数を
3箇所とし、偏芯率を0.5とした場合に、凸部の形成
幅およびエッジ角と、中心方向剛性、中心方向剛性トル
ク比、および軸受荷重との関係を検討した結果を示すグ
ラフである。
び図4に示す動圧軸受装置において、動圧発生部の数を
3箇所とし、偏芯率を0.1とした場合に、凸部の形成
幅およびエッジ角と、中心方向剛性、中心方向剛性トル
ク比、および軸受荷重との関係を検討した結果を示すグ
ラフである。
び図4に示す動圧軸受装置において、動圧発生部の数を
4箇所とし、偏芯率を0.9とした場合に、凸部の形成
幅およびエッジ角と、中心方向剛性、中心方向剛性トル
ク比、および軸受荷重との関係を検討した結果を示すグ
ラフである。
び図4に示す動圧軸受装置において、動圧発生部の数を
4箇所とし、偏芯率を0.5とした場合に、凸部の形成
幅およびエッジ角と、中心方向剛性、中心方向剛性トル
ク比、および軸受荷重との関係を検討した結果を示すグ
ラフである。
よび図4に示す動圧軸受装置において、動圧発生部の数
を4箇所とし、偏芯率を0.1とした場合に、凸部の形
成幅およびエッジ角と、中心方向剛性、中心方向剛性ト
ルク比、および軸受荷重との関係を検討した結果を示す
グラフである。
よび図4に示す動圧軸受装置において、動圧発生部の数
を5箇所とし、偏芯率を0.9とした場合に、凸部の形
成幅およびエッジ角と、中心方向剛性、中心方向剛性ト
ルク比、および軸受荷重との関係を検討した結果を示す
グラフである。
よび図4に示す動圧軸受装置において、動圧発生部の数
を5箇所とし、偏芯率を0.5とした場合に、凸部の形
成幅およびエッジ角と、中心方向剛性、中心方向剛性ト
ルク比、および軸受荷重との関係を検討した結果を示す
グラフである。
よび図4に示す動圧軸受装置において、動圧発生部の数
を5箇所とし、偏芯率を0.1とした場合に、凸部の形
成幅およびエッジ角と、中心方向剛性、中心方向剛性ト
ルク比、および軸受荷重との関係を検討した結果を示す
グラフである。
れ、図3および図4に示す動圧軸受装置において、動圧
発生部の数を3箇所とし、凸部を形成した領域の円弧角
を30°とした場合に、エッジ角と、中心方向剛性、中
心方向剛性トルク比、軸受荷重、およびサイドリーケー
ジとの関係を偏芯率を変えて検討した結果を示すグラフ
である。
れ、図3および図4に示す動圧軸受装置において、動圧
発生部の数を3箇所とし、凸部を形成した領域の円弧角
を45°とした場合に、エッジ角と、中心方向剛性、中
心方向剛性トルク比、軸受荷重、およびサイドリーケー
ジとの関係を偏芯率を変えて検討した結果を示すグラフ
である。
れ、図3および図4に示す動圧軸受装置において、動圧
発生部の数を3箇所とし、凸部を形成した領域の円弧角
を60°とした場合に、エッジ角と、中心方向剛性、中
心方向剛性トルク比、軸受荷重、およびサイドリーケー
ジとの関係を偏芯率を変えて検討した結果を示すグラフ
である。
れ、図3および図4に示す動圧軸受装置において、動圧
発生部の数を4箇所とし、凸部を形成した領域の円弧角
を21°とした場合に、エッジ角と、中心方向剛性、中
心方向剛性トルク比、軸受荷重、およびサイドリーケー
ジとの関係を偏芯率を変えて検討した結果を示すグラフ
である。
れ、図3および図4に示す動圧軸受装置において、動圧
発生部の数を4箇所とし、凸部を形成した領域の円弧角
を36°とした場合に、エッジ角と、中心方向剛性、中
心方向剛性トルク比、軸受荷重、およびサイドリーケー
ジとの関係を偏芯率を変えて検討した結果を示すグラフ
である。
れ、図3および図4に示す動圧軸受装置において、動圧
発生部の数を3箇所とし、凸部を形成した領域の円弧角
を45°とした場合に、エッジ角と、中心方向剛性、中
心方向剛性トルク比、軸受荷重、およびサイドリーケー
ジとの関係を偏芯率を変えて検討した結果を示すグラフ
である。
れ、図3および図4に示す動圧軸受装置において、動圧
発生部の数を5箇所とし、凸部を形成した領域の円弧角
を9°とした場合に、エッジ角と、中心方向剛性、中心
方向剛性トルク比、軸受荷重、およびサイドリーケージ
との関係を偏芯率を変えて検討した結果を示すグラフで
ある。
れ、図3および図4に示す動圧軸受装置において、動圧
発生部の数を5箇所とし、凸部を形成した領域の円弧角
を18°とした場合に、エッジ角と、中心方向剛性、中
心方向剛性トルク比、軸受荷重、およびサイドリーケー
ジとの関係を偏芯率を変えて検討した結果を示すグラフ
である。
れ、図3および図4に示す動圧軸受装置において、動圧
発生部の数を5箇所とし、凸部を形成した領域の円弧角
を27°とした場合に、エッジ角と、中心方向剛性、中
心方向剛性トルク比、軸受荷重、およびサイドリーケー
ジとの関係を偏芯率を変えて検討した結果を示すグラフ
である。
れ、図3および図4に示す動圧軸受装置において、動圧
発生部の数を5箇所とし、凸部を形成した領域の円弧角
を36°とした場合に、エッジ角と、中心方向剛性、中
心方向剛性トルク比、軸受荷重、およびサイドリーケー
ジとの関係を偏芯率を変えて検討した結果を示すグラフ
である。
た動圧軸受装置に用いた別の軸受スリーブの断面図、お
よびこの軸受スリーブに形成した動圧発生部を展開して
示す説明図である。
た動圧軸受装置に用いたさらに別の軸受スリーブの断面
図、およびこの軸受スリーブに形成した動圧発生部を展
開して示す説明図である。
装置の横断面図、およびこの動圧軸受装置に形成した動
圧発生部を展開して示す説明図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 相対回転可能に装着された軸部材の外周
面と軸受部材の内周面との間の微小隙間内に潤滑性流体
が介在するとともに、前記軸部材の外周面および前記軸
受部材の内周面のいずれか一方の周面には、前記微小隙
間の寸法を最小とする凸部、および前記微小隙間の寸法
を最大とする凹部がそれぞれ軸線方向に延びた複数の動
圧発生部が周方向において等角度間隔に形成されている
動圧軸受装置において、 前記一方の周面には、少なくとも一方の軸端側で前記動
圧発生部に隣接する領域に、前記微小隙間の寸法が前記
凸部が形成されている部分と同一の真円部が形成されて
いることを特徴とする動圧軸受装置。 - 【請求項2】 請求項1において、前記真円部は、少な
くとも負荷が接続される出力端側に形成されていること
を特徴とする動圧軸受装置。 - 【請求項3】 請求項1または2において、前記軸部材
の外周面と前記軸受部材の内周面とが対向する部分の軸
線方向の長さ寸法に対する、前記真円部が形成されてい
る領域の軸線方向の長さ寸法の比率が0.03から0.
3までの範囲であることを特徴とする動圧軸受装置。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
前記凹部の軸端側の辺部分は、前記軸部材と前記軸受部
材が相対回転したときに前記潤滑性流体が流れてくる側
の角部分を鋭角とする斜辺になっていることを特徴とす
る動圧軸受装置。 - 【請求項5】 相対回転可能に装着された軸部材の外周
面と軸受部材の内周面との間の微小隙間内に潤滑性流体
が介在するとともに、前記軸部材の外周面および前記軸
受部材の内周面のいずれか一方の周面には、前記微小隙
間の寸法を最小とする凸部、および前記微小隙間の寸法
を最大とする凹部がそれぞれ軸線方向に延びた複数の動
圧発生部が周方向において等角度間隔に形成されている
動圧軸受装置において、 前記凹部の軸端側の辺部分は、前記軸部材と前記軸受部
材が相対回転したときに前記潤滑性流体が流れてくる側
の角部分を鋭角とする斜辺になっていることを特徴とす
る動圧軸受装置。 - 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかにおいて、
前記凸部および前記凹部は、周方向で隣接してステップ
状に形成されていることを特徴とする動圧軸受装置。 - 【請求項7】 請求項1ないし6のいずれかにおいて、
前記動圧発生部は、周方向に沿って3箇所ないし5箇所
に形成されていることを特徴とする動圧軸受装置。 - 【請求項8】 請求項1ないし7のいずれかにおいて、
前記動圧発生部が形成されている領域の円弧角に対す
る、前記凸部が形成されている領域の円弧角の比率が
0.2から0.5までの範囲に設定されていることを特
徴とする動圧軸受装置。 - 【請求項9】 請求項1ないし8のいずれかにおいて、
前記軸部材および前記軸受部材のうち、前記動圧発生部
が形成されている側の部材は、金属を含む粉体の焼結成
形体から構成されていることを特徴とする動圧軸受装
置。 - 【請求項10】 請求項1ないし9のいずれかにおい
て、前記潤滑性流体は、空気であることを特徴とする動
圧軸受装置。
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