JP2007198606A

JP2007198606A - 軸受装置

Info

Publication number: JP2007198606A
Application number: JP2007101701A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Takahashi; 高橋　　毅; Yasuo Takamura; 康雄高村; Yasuhiro Kobayashi; 康裕小林; Shinji Matsue; 慎二松榮
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-04-09
Filing date: 2007-04-09
Publication date: 2007-08-09

Abstract

【課題】温度変化があっても軸受性能の低下しない軸受装置を提供する。
【解決手段】軸受装置は、シャフト１とスリーブ２とを備える。シャフト１はステンレス合金鋼からなっていて、ヘリングボーン形状の動圧発生溝４を有する。スリーブ２は、銅合金製の本体５と、その本体５の表面全体を覆う無電解ニッケルメッキ層６とからなる。上記無電解ニッケルメッキ層６の熱膨張係数は、銅合金製の本体５の熱膨張係数よりも小さい。上記ステンレス合金製のシャフト１の熱膨張係数は、スリーブ２の銅合金製本体５の熱膨張係数よりも小さい。温度上昇時に無電解ニッケルメッキ層６は上記本体５の熱膨張の量を抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、温度変化の大きい環境で使用すれば好適な軸受装置に関する。

従来、軸受装置としては、銅合金からなるスリーブに、動圧溝を有するシャフトを嵌合してなるものがある。

しかしながら、上記従来の軸受装置では、スリーブとシャフトが異種材料であって熱膨張係数が互いに異なるため、温度変化があると、スリーブとシャフトの隙間が大きく変化して、動圧による支持性能が低下するという問題があった。

そこで、本発明の目的は、温度変化があっても軸受性能の低下しない軸受装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明の軸受装置は、支持部と被支持部が回転自在に嵌合している軸受装置において、
上記支持部と上記被支持部のうちの一方の部材は、その一方の部材の本体の表面にその本体の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する層のみからなる表面層を設けてなり、上記本体の熱膨張係数は、上記支持部または上記被支持部のうちの他方の部材の熱膨張係数よりも大きく、
上記一方の部材の本体は銅合金からなり、
上記一方の部材の表面層はニッケルメッキ層であり、
上記他方の部材はステンレス合金鋼からなり、
上記一方部材は内周面と外周面とを備えるスリーブであり、
上記他方の部材はシャフトであり、
上記シャフトまたは上記スリーブのうちの少なくとも一方の軸受面に軸方向両端側が軸方向内側よりも深く形成されたヘリングボーン形状の上記動圧発生溝を有することを特徴とする。

請求項２の発明の軸受装置は、支持部と被支持部が回転自在に嵌合している軸受装置において、
上記支持部と上記被支持部のうちの一方の部材は、その一方の部材の本体の表面にその本体の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する層のみからなる表面層を設けてなり、上記本体の熱膨張係数は、上記支持部または上記被支持部のうちの他方の部材の熱膨張係数よりも大きく、
上記一方の部材の本体は銅合金からなり、
上記一方の部材の表面層はニッケルメッキ層であり、
上記他方の部材はステンレス合金鋼からなり、
上記一方部材は内局面と外周面とを備えるスリーブであり、
上記他方の部材はシャフトであり、
上記シャフトまたは上記スリーブのうちの少なくとも一方の軸受面に軸方向両端側が軸方向内側よりも深く形成されたヘリングボーン形状の動圧発生溝を有し、
上記スリーブの軸受面は上記動圧発生溝の軸方向長さよりも長く形成され、
上記スリーブは、上記スリーブの軸受面の軸方向一端側には上記スリーブの軸受面に連なって軸受面から拡径する第一拡径面を備えるとともに、上記スリーブの軸受面の軸方向他端側には上記スリーブの軸受面に連なって軸受面から拡径する第二拡径面を備えることを特徴とする。

請求項１の発明の軸受装置において、上記支持部または上記被支持部のうちの一方の本体の熱膨張係数は、他方の熱膨張係数よりも大きく、上記一方の本体の表面にその本体の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する層のみからなる表面層を設けている。したがって、上記軸受装置の温度が変化しても、熱膨張係数の大きな上記本体の熱膨張の影響は、熱膨張係数の小さい表面層によって抑制あるいは緩和される。このため、上記支持部と上記被支持部の間の隙間の熱による変動を小さくすることができる。したがって、温度変化があっても、軸受性能が低下しない。すなわち、上記軸受装置の温度が変化しても、熱膨張係数の大きな銅合金からなる上記支持部または上記被支持部のうちの一方の本体の熱膨張の影響は、熱膨張係数の小さいニッケルメッキ層によって抑制または緩和される。このため、上記支持部と上記被支持部の間の隙間の温度変化による変動を小さくできる。したがって、この軸受装置の性能は温度が変化しても、安定である。

また、請求項１の発明の軸受装置において、シャフトまたはスリーブのうちの少なくとも一方の軸受面に軸方向両側が軸方向内側よりも深く形成されたヘリングボーン形状の動圧発生溝を有するので、相対回転起動時や停止時にシャフトとスリーブが傾いて動圧発生溝の端部側で衝突して、軸受隙間が小さくなっても、動圧発生溝の延伸方向に垂直な断面の断面積が大きいので、この溝の垂直断面部分から流体が供給できるとともに、動圧発生溝の軸方向両端側の軸受面がつぶれても、動圧発生溝の延伸方向に垂直な断面積が少し小さくなるだけで、流体を供給することを阻害しない。

請求項２の発明の軸受装置において、上記スリーブの軸受面は動圧発生溝の軸方向長さよりも長く形成されているので、動圧発生溝の軸方向両端側の軸受面がつぶれ難い。

また、請求項２の発明の軸受装置において、上記スリーブがスリーブの軸受面の軸方向一端側と他端側に、軸受面から拡径する第一拡径面と第二拡径面とをそれぞれ備えているので、軸受面以外ではシャフトとスリーブが接触することがなく、流体の供給が円滑に行われる。

以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１に示すように、この軸受装置は、被支持部材としてのシャフト１と、支持部材としてのスリーブ２とを備える。このシャフト１はステンレス合金鋼からなっていて、ヘリングボーン形状の動圧発生溝４を有する。一方、上記スリーブ２は、銅合金製の本体５と、その本体５の表面全体を覆う表面層としての無電解ニッケル(Ｎｉ)メッキ層６とからなる。上記無電解ニッケルメッキ層６の熱膨張係数は、銅合金製の本体５の熱膨張係数よりも小さい。また、上記ステンレス合金製のシャフト１の熱膨張係数は、スリーブ２の本体５の熱膨張係数よりも小さい。

上記構成の動圧軸受装置において、温度が上昇すると、銅合金製のスリーブ２の本体５の熱膨張係数が、ステンレス合金鋼製のシャフト１の熱膨張係数よりも大きいので、スリーブ２の内周面７とシャフト１の外周面３との間の隙間が大きくなろうとする。しかし、上記スリーブ２の本体５の全表面上に無電解ニッケルメッキ層６を設けていて、この無電解ニッケルメッキ層６の熱膨張係数がスリーブ２の本体５の熱膨張係数よりも小さいから、本体５の熱膨張の量は、その本体５の全表面を覆う無電解ニッケルメッキ層６によって強力に抑制されて、スリーブ２の内周面７の拡大量は低減される。したがって、温度が上昇しても、上記シャフト１の外周面３とスリーブ２の内周面７の間の隙間が増大するのを効果的に抑制できる。したがって、温度が上昇しても、この軸受装置は所期の動圧を発生することができ、剛性やトルクの変化つまり性能の変化が少ない。

図２は他の実施の形態を示す。上記に説明したが、図２に示す動圧軸受装置は、一端が円錐台形になったシャフト１１と、このシャフト１１の一端と嵌合するシャフト受部１２とを備える。このシャフト１１はステンレス合金鋼からなっていて、シャフト１１の円錐台形部１３の表面には螺旋形状の動圧発生溝１４を有する。一方、上記シャフト受部１２は、銅合金製の本体１５と、この本体１５に設けた円錐台形の凹部の内面を覆う表面層としての無電解ニッケルメッキ層１６とからなる。上記無電解ニッケルメッキ層１６の熱膨張係数は、銅合金製の本体１５の熱膨張係数よりも小さい。また、上記ステンレス合金製のシャフト１１の熱膨張係数は、シャフト受部１２の本体１５の熱膨張係数よりも小さい。

上記構成の動圧軸受装置において、温度が上昇すると、銅合金製のシャフト受部１２の本体１５の熱膨張係数が、ステンレス合金鋼製のシャフト１１の熱膨張係数よりも大きいので、シャフト受部１２の内周面１７とシャフト１１の外周面１３との間の隙間が大きくなろうとする。しかし、上記シャフト受部１２の本体１５の凹部の内面上に無電解ニッケルメッキ層１６を設けていて、この無電解ニッケルメッキ層１６の熱膨張係数がシャフト受部１２の本体１５の熱膨張係数よりも小さいから、本体１５の熱膨張の量は、無電解ニッケルメッキ層１６によって抑制されて、シャフト受部１２の内周面１７の拡大量は低減される。したがって、温度が上昇しても、上記シャフト１１の円錐台形部の形外周面１３とシャフト受部１２の内周面１７の間の隙間が増大するのを抑制できる。したがって、温度が上昇しても、この軸受装置は所期の動圧を発生することができ、剛性やトルクの変化つまり性能の変化が少ない。

また、上記無電解ニッケルメッキ層１６は、強度が強く、耐摩耗性が有るから、軸受面に傷が付きにくい。

上記本実施の形態では、熱膨張係数の大きい銅合金製のスリーブの本体の全面またはシャフト受部の本体の凹部の内面に、熱膨張係数が小さい表面層としての無電解ニッケルメッキ層を設けたが、この表面層には上記本体の熱膨張係数よりも熱膨張係数の小さい層であれば、ニッケルメッキ以外の材質の層を用いてもよい。また、スリーブ、シャフト、スリーブ受部の材質は、上述の例に限らないことは言うまでもない。

また、上記本実施の形態では、軸受装置はヘリングボーン形状または螺旋形状の動圧発生溝を有する動圧軸受装置としたが、被支持部と支持部の熱膨張係数が異なるものであれば、如何なるタイプの動圧軸受装置であってもよい。また、シャフト側がスリーブ側よりも熱膨張係数が大きいときは、シャフトの本体にその本体の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する表面層を設ける。

また、上記実施の形態では、軸受装置は動圧軸受であるとしたが、支持部側と被支持部側との熱膨張係数が異なるものであれば、本発明は、すべり軸受装置や転がり軸受装置にも適用できる。

また、熱膨張係数を抑制する表面層は、軸受面のみに設けてもよい。

本発明の一実施の形態の動圧軸受装置の断面図である。本発明の他の実施の形態の動圧軸受装置の断面図である。

符号の説明

１,１１…シャフト
２…スリーブ
４…ヘリングボーン形動圧発生溝
６,１６…無電解ニッケルメッキ層
１２…シャフト受部
１４…螺旋形動圧発生溝

Claims

支持部と被支持部が回転自在に嵌合している軸受装置において、
上記支持部と上記被支持部のうちの一方の部材は、その一方の部材の本体の表面にその本体の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する層のみからなる表面層を設けてなり、上記本体の熱膨張係数は、上記支持部または上記被支持部のうちの他方の部材の熱膨張係数よりも大きく、
上記一方の部材の本体は銅合金からなり、
上記一方の部材の表面層はニッケルメッキ層であり、
上記他方の部材はステンレス合金鋼からなり、
上記一方部材は内周面と外周面とを備えるスリーブであり、
上記他方の部材はシャフトであり、
上記シャフトまたは上記スリーブのうちの少なくとも一方の軸受面に軸方向両端側が軸方向内側よりも深く形成されたヘリングボーン形状の動圧発生溝を有することを特徴とする軸受装置。
支持部と被支持部が回転自在に嵌合している軸受装置において、
上記支持部と上記被支持部のうちの一方の部材は、その一方の部材の本体の表面にその本体の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する層のみからなる表面層を設けてなり、上記本体の熱膨張係数は、上記支持部または上記被支持部のうちの他方の部材の熱膨張係数よりも大きく、
上記一方の部材の本体は銅合金からなり、
上記一方の部材の表面層はニッケルメッキ層であり、
上記他方の部材はステンレス合金鋼からなり、
上記一方部材は内局面と外周面とを備えるスリーブであり、
上記他方の部材はシャフトであり、
上記シャフトまたは上記スリーブのうちの少なくとも一方の軸受面に軸方向両端側が軸方向内側よりも深く形成されたヘリングボーン形状の動圧発生溝を有し、
上記スリーブの軸受面は上記動圧発生溝の軸方向長さよりも長く形成され、
上記スリーブは、上記スリーブの軸受面の軸方向一端側には上記スリーブの軸受面に連なって軸受面から拡径する第一拡径面を備えるとともに、上記スリーブの軸受面の軸方向他端側には上記スリーブの軸受面に連なって軸受面から拡径する第二拡径面を備えることを特徴とする軸受装置。