JP2007211956A - 流量修正係数を制御した軸受構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】流体潤滑膜を介して向かい合う第1軸受部材1、及び、第2軸受部材2であって、これら軸受部材1,2の少なくとも一方に、撥水性もしくは撥油性を有する第1領域R1と、親水性もしくは親油性を有する第2領域R2とを形成し、第1領域においてスリップ流れを生じさせることで軸受支持圧力を発生させるようにした。第1領域R1の表面にフッ素樹脂膜10を形成し、その表面に微小凹凸が形成される。
【選択図】図1
Description
流体潤滑層を介して向かい合う第1摺動面及び第2摺動面であって、これら摺動面の少なくとも一方に、第1領域と第2領域を形成し、第1領域は流体のスリップ流れを生じさせるように摺動面が形成され、第2領域はスリップ流れが0もしくは第1領域よりも小さくなるように摺動面が形成されることにより、流体潤滑層に軸受支持圧力を発生させるようにしたことを特徴とするものである。
流体潤滑層を介して向かい合う第1摺動面及び第2摺動面であって、これら摺動面の少なくとも一方に、第1領域と第2領域を形成し、第1領域と第2領域で表面粗さを異ならせていることを特徴とするものである。
pバー → p
φx → 1+ξ1
φy → 1+ξ1
φs → ξ0
φsσ → ξ0h
のように対応する。
Φxi → 1+ξ1i
σ0φs0 → ξ0oh0
σiφsi → ξ0ihi
以上のように、スリップ流れの場合と表面粗さを有する場合とで理論的には同じように扱うことができる。上記結果に関し、次に示す4つの場合について発生する圧力の大きさを検討する。
鏡面であるため多孔質に関する項は0になる。また、表面粗さがない状態であり、h0=-hiとなる。従って、図4に示すように、pmax=0となる。すなわち、圧力は発生しないことになり、軸受支持構造には不適である。
この場合もh0=-hiであり、同様にpmax=0となる。
この場合、表面粗さがあるため、表面に凹凸があり、h0≠h1となる。すなわち、表面粗さの存在により流体力学的な透過膜厚が変化するためである。従って、図4の式に示すように、pmaxはある値を持ち、圧力が発生する。従って、軸受支持構造として適しているといえる。
この場合もh0≠h1となるため、pmaxはある値を持ち、軸受支持構造として適している。
この場合、図4の4)においてσφiをξ0ihiで置き換えてみると、ho=hiであるものの、ξ0iが0ではない(スリップ流れがある場合は0にならない)ため、圧力が発生する。従って、軸受支持構造として好適である。
図7は、本発明に係る軸受構造の第1実施形態を概念的に示す図である。第1摺動面1と第2摺動面2のうち、第2摺動面2の第1領域R1には、フッ素樹脂膜10が形成される。フッ素樹脂膜10は、例えば、テフロン(登録商標)をコーティングすることで形成することができる。第2領域R2の表面には、かかるコーティングは施されない。フッ素樹脂膜10は、撥水性を有しており、摺動面1の表面においてすべり流れを生じさせる。第2領域R2では、そのようなすべり流れを生じさせない。このすべり流れを発生させることで、圧力を生じさせ軸受荷重を支持することができる。
次に、本発明による構成の効果を確認するために簡単な実験を行った。図11(a)において、市販のガラス板20の表面(鏡面)をA,B,Cの3つの部分に分けて、部分Aには第1領域R1と第2領域R2を交互に形成する。第1領域R1には撥水処理(フッ素樹脂膜の形成)が施される。部分Bの表面は、未処理であり、部分Cの表面は全面が撥水処理が施されている。
次に、第1摺動面と第2摺動面の間の流体潤滑層として希薄流体を用いる場合について説明する。例えば、音速の1/100〜1/10程度で摺動面が移動し、空気あるいは混相流(空気と油のミスト)を流体潤滑層として用いる。
図12に示すように、第1領域R1の表面を多孔質面とし、その凹部に油を保持させる。油の表面の空気は滑りやすいため、部分的に含油軸受とすることで圧力を発生させることができる。多孔質とする場合は、通気度が大きいほどスリップしやすくなる。通気度の大きさは、空孔が大きいこと(例えば、50μm以上)、粘度が大きいこと(水より油で生じやすい)に依存する。
表面粗さの形成については図6において説明したように、第1領域と第2領域で平均膜厚が異なるように表面粗さを形成することで圧力を発生させることができる。表面粗さを形成する場合には、図8及び図9で示したような分布状態を採用してもよいし、例えば、図13に示すように表面粗さを有する第1領域R1と鏡面に形成される第2領域R2を交互に形成してもよい。かかる面の形成方法としては、まず摺動面の全体を所定の表面粗さとなるように製作し、その後、第2領域R2の表面粗さを埋めることで表面粗さの異なる部分を形成することができる。表面粗さを埋める場合に接着剤を使用することができる。
1d,1e 凹部
2 第2摺動面
3 流体潤滑層
R1 第1領域
R2 第2領域
Claims (10)
- 流体潤滑層を介して向かい合う第1摺動面及び第2摺動面であって、これら摺動面の少なくとも一方に、第1領域と第2領域を形成し、第1領域は流体のスリップ流れを生じさせるように摺動面が形成され、第2領域はスリップ流れが0もしくは第1領域よりも小さくなるように摺動面が形成されることにより、流体潤滑層に軸受支持圧力を発生させるようにしたことを特徴とする流量修正係数を制御した軸受構造。
- 第1領域は撥水性もしくは撥油性を有し、第2領域は親水性もしくは親油性を有することを特徴とする請求項1に記載の流量修正係数を制御した軸受構造。
- 第1領域の表面にフッ素樹脂膜を形成していることを特徴とする請求項2に記載の流量修正係数を制御した軸受構造。
- 第1領域の表面に多数の凹部を形成し、この凹部に撥水性もしくは撥油性を有する材料が充填されることを特徴とする請求項1〜3に記載の流量修正係数を制御した軸受構造。
- 第1領域と第2領域の表面の材質を異ならせていることを特徴とする請求項1に記載の流量修正係数を制御した軸受構造。
- 流体潤滑層を介して向かい合う第1摺動面及び第2摺動面であって、これら摺動面の少なくとも一方に、第1領域と第2領域を形成し、第1領域と第2領域で表面粗さを異ならせていることを特徴とする流量修正係数を制御した軸受構造。
- 第1領域は、少なくとも表面が多孔質に形成されることを特徴とする請求項6に記載の流量修正係数を制御した軸受構造。
- 第1領域と第2領域が摺動方向に沿って交互に形成されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の流量修正係数を制御した軸受構造。
- 第1領域が第2領域の中に点在していることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の流量修正係数を制御した軸受構造。
- 第1領域は第2領域の中に形成される多数の凹部であり、この凹部の中にスリップ流れを生じさせる材料を充填させることを特徴とする請求項9に記載の流量修正係数を制御した軸受構造。
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