JP2021148131A - 静圧軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】軸の負荷変動などが生じやすい環境下でも良好な摺動性を確保しながら軸を支持することができ、製造コストを削減することができる静圧軸受を提供する。【解決手段】静圧軸受１５は、加振シャフト１４を軸受本体１５０で摺動自在に支持する。軸受本体１５０の内周面１５１には、前リセス１５２〜１５３及び後リセス１５４〜１５５が形成されており、前リセス１５２〜１５３及び後リセス１５４〜１５５は、荷重Ｆ１に対する反力を発生し、前リセス１５２〜１５３は、後リセス１５４〜１５５に対して上下逆様に配置されている。【選択図】図１１

Description

本発明は、荷重が作用する軸を、流体を介して摺動自在に支持する静圧軸受に関する。

従来、静圧軸受として特許文献１に記載されたものが知られている。この静圧軸受は、テーブル送り装置に適用されたものであり、このテーブル送り装置では、テーブルが静圧軸受を介してベースに対して摺動自在に構成されている。この静圧軸受は、上下一対を１組として４組の上下の静圧ポケットと、左右一対を１組として２組の左右の静圧ポケットと、これらの静圧ポケットに流体を供給する可変絞りなどを備えている。

この静圧軸受では、流体が上側の可変絞りを介して上静圧軸受ポケットに供給されると同時に、下側の可変絞りを介して下静圧軸受ポケットに供給される。そして、テーブルに対して下向きの荷重が作用した場合、上側の可変絞りのダイヤフラムが変形することにより、上静圧軸受ポケットとベースとの間隔が狭くならないように、上静圧軸受ポケットへの流体の流量が増大する。それにより、静圧軸受の剛性が確保される。

特開２０１５−６４０５９号公報

上述した静圧軸受の場合、構造上の理由により、テーブル送り装置のような、極めて高い加工精度が要求され、軸の負荷変動及び軸受隙間の変動量が極めて小さい環境下での使用には適している。しかしながら、加振機のような、軸の負荷変動が生じたり、軸が高速摺動することで軸受隙間の変動が生じたりしやすい環境下での使用には適していないという問題がある。また、高い加工精度及び可変絞りが必要となる関係上、その分、製造コストが上昇してしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、軸の負荷変動などが生じやすい環境下でも良好な摺動性を確保しながら軸を支持することができ、製造コストを削減することができる静圧軸受を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、軸線方向に延びる軸（加振シャフト１４）を軸受本体１５０で摺動自在に支持する静圧軸受１５であって、軸受本体１５０は、軸を間にして互いに対向するように軸受本体１５０の内周面１５１に形成され、外部から供給された流体を介して軸を支持する力を発生する第１凹部（上側の前リセス１５２、一対の前リセス１５３，１５３）及び第２凹部（下側の前リセス１５２）を有しており、第１凹部は、荷重Ｆ１が軸の摺動方向以外の所定方向から軸に作用する際に荷重Ｆ１に対する反力を発生するとともに、軸との対向面における面積が第２凹部よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする。

この静圧軸受によれば、軸線方向に延びる軸が軸受本体によって摺動自在に支持されており、この軸受本体は、第１凹部及び第２凹部を有している。これらの第１凹部及び第２凹部は、軸を間にして互いに対向するように軸受本体の内周面に形成され、外部から供給された流体を介して軸を支持する力を発生する。したがって、これらの第１凹部及び第２凹部が発生する力によって、軸をその軸線方向に直交する方向から適切に摺動自在に支持することができる。

また、第１凹部は、荷重が軸の摺動方向以外の所定方向から軸に作用する際に荷重に対する反力を発生するとともに、軸との対向面における面積が第２凹部よりも大きくなるように構成されている。したがって、第１凹部の発生する反力を、第２凹部が発生する力よりも大きくすることができ、それにより、荷重が軸に作用した際、第１凹部が発生する反力によって、荷重に起因する軸の変位を適切に抑制することができる。以上のように、軸の負荷変動などが生じやすい環境下でも、良好な摺動性を確保しながら軸を支持することができる。また、加振機のような、高い加工精度が不要となる条件下で使用した場合には、高い加工精度及び可変絞りなどが不要となることで、その分、製造コストを削減することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の静圧軸受１５において、軸受本体１５０は、軸受本体１５０の内周面１５１の、第１凹部及び第２凹部に対して軸線方向に離間した位置において軸（加振シャフト１４）を間にして互いに対向するように形成され、外部から供給された流体を介して軸を支持する力を発生する第３凹部（下側の後リセス１５４、一対の後リセス１５５，１５５）及び第４凹部（上側の後リセス１５４）をさらに有しており、第３凹部は、荷重が軸に作用する際に荷重に対する反力を発生し、軸との対向面における面積が第４凹部よりも大きくなるように構成されているとともに、軸を間にして、第１凹部と反対側に配置されていることを特徴とする。

この静圧軸受によれば、軸受本体は、第３凹部及び第４凹部をさらに有している。これらの第３凹部及び第４凹部は、軸受本体の内周面の、第１凹部及び第２凹部に対して軸線方向に離間した位置において軸を間にして互いに対向するように形成されており、外部から供給された流体を介して軸を支持する力を発生する。したがって、これらの第３凹部及び第４凹部が発生する力によって、軸を摺動自在に支持する力をさらに高めることができる。

さらに、第３凹部は、荷重が軸に作用する際に荷重に対する反力を発生し、軸との対向面における面積が第４凹部よりも大きくなるように構成されているとともに、軸を間にして、第１凹部と反対側に配置されている。したがって、荷重が軸に作用した際に、第１凹部及び第３凹部によって、荷重に対する反力を発生することにより、荷重に起因する軸の変位をより一層、抑制することができる。それにより、静圧軸受の剛性を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る静圧軸受を備えた加振装置の斜視図である。 前載置板部及び加振機の構成を示す斜視図である。 加振機の構成を示す斜視図である。 加振機の構成を示す平面図である。 図４のＣ−Ｃ線に沿った断面などを示す図である。 加振装置において車両が加振可能に載置された状態を示す図である。 加振時に車輪に作用する押圧力及びその分力成分を示す説明図である。 静圧軸受などの構成を示す平面図である。 図８のＤ−Ｄ線に沿った軸受本体の断面を示す図である。 図８のＥ−Ｅ線に沿った軸受本体の断面を示す図である。 静圧軸受におけるリセスの面積を決定する原理の説明図である。 車輪の荷重が第２ローラに作用していない状態を示す図である。 車輪の荷重が第２ローラに作用している状態を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る静圧軸受について説明する。本実施形態の静圧軸受１５（図３参照）は、図１に示す加振装置１に適用されたものであり、まず、この加振装置１について説明する。この加振装置１は、車両を検査するために、車輪を介して車両を加振するものであり、４つの加振機１０（図３に１つのみ図示）を備えている。

この加振装置１では、後述するように、４つの加振機１０によって、検査対象の車両Ｖにおける４つの車輪Ｗ（図５，６参照）がそれぞれ加振され、それにより、車両Ｖにおける異音・騒音などの発生の有無などが検査される。なお、以下の説明では、便宜上、図１の矢印Ａ１−Ａ２のＡ１側を「前」、Ａ２側を「後」といい、矢印Ｂ１−Ｂ２のＢ１側を「右」、Ｂ２側を「左」といい、上側を「上」、下側を「下」という。

加振装置１は、検査時に車両Ｖを載置するための載置台２を備えており、この載置台２は、床Ｆ（図５，６参照）上に設置されている。この載置台２は、左半部と右半部が面対称に構成されているので、以下、左半部を例にとって説明する。

この載置台２の左半部は、前後方向に延びる載置部４と、この載置部４の前後に設けられた前後のスロープ部３，３とを備えている。前スロープ部３は、その表面が載置部４の前端に連続する平面部と、この平面部に連続して前方に斜め下がりに延びる傾斜面とになっている。

また、後スロープ部３は、その表面が載置部４の後端に連続する平面部と、この平面部に連続して後方に斜め下がりに延びる傾斜面とになっている。車両Ｖは、検査を開始する際、床面から後スロープ部３を介して載置部４上に移動するとともに、検査の終了後、載置部４から前スロープ部３を介して床面に移動する。

一方、載置部４は、上方から下方に向かって順に、前後の載置板部５，６、天板部７及びベース板部８などを備えている。ベース板部８は、前後方向に延びる平板状のものであり、その前後端部が前後のスロープ部３，３に一体に固定されている。ベース板部８は、床面上に載置され、図示しない固定具（例えばアンカーボルト）を介して、床Ｆに堅固に固定されている。

天板部７は、前後方向に延びており、ベース板部８と平行に配置されている。また、前載置板部５は、前後方向に延びており、その前端部は、前スロープ部３の平面部に載置されているとともに、その左右両端部には、一対の長孔５ａ，５ａが形成されている。前載置板部５の前端部は、この長孔５ａの縁部において、油圧クランプ装置９を介して前スロープ部３に固定されている。

また、前スロープ部３には、左右方向に延びる長孔３ａが形成されており、油圧クランプ装置９は、前載置板部５の長孔５ａと前スロープ部３の長孔３ａに嵌合した状態で、前載置板部５及び前スロープ部３を上下方向から挟持している。それにより、前載置板部５は、前スロープ部３に固定されている。

前載置板部５の中央部には、開口５ｃが設けられている。この開口５ｃは、平面視矩形に形成され、前載置板部５を上下方向に貫通している。この開口５ｃの下方には、加振機１０（図３参照）が配置されており、この加振機１０の詳細については後述する。

さらに、前載置板部５の後端部及び後載置板部６の前端部には、長孔５ｂ，６ｂが形成されている。油圧クランプ装置９と同様の油圧クランプ装置９Ａが、これらの長孔５ｂ，６ｂに嵌合した状態で、前載置板部５及び後載置板部６を挟持しており、それにより、前載置板部５及び後載置板部６は油圧クランプ装置９Ａによって互いに固定されている。

以上の構成により、前載置板部５及び前スロープ部３が油圧クランプ装置９による固定から解放された状態では、前載置板部５は、長孔３ａの長さ分、左右方向に移動可能になることで、前載置板部５は、図１に示す最大幅位置と、図示しない最小幅位置との間で左右方向に移動可能に構成されている。

さらに、油圧クランプ装置９，９Ａによる固定が解除されている状態では、前載置板部５は、長孔５ａ，５ｂの前後方向の長さ分だけ、前スロープ部３に対して相対的に前後方向に移動可能になっている。具体的には、前載置板部５は、図１に示す最大長さ位置と、図示しない最小長さ位置との間で前後方向に移動可能に構成されている。

一方、後載置板部６の後端部は、その上面が前述した前載置板部５の前端部の上面と同じ高さに配置され、前載置板部５の前端部と面対称に構成されている。すなわち、後載置板部６の後端部は、後スロープ部３の平面部に載置されており、その左右両端部には、一対の長孔６ａ，６ａが形成されている。

また、後スロープ部３にも、左右方向に延びる長孔３ａが形成されており、油圧クランプ装置９は、後載置板部６の長孔６ａと、後スロープ部３の長孔３ａに嵌合した状態で、後載置板部６及び後スロープ部３を上下方向から挟持している。それにより、後載置板部６は、後スロープ部３に固定されている。

さらに、後載置板部６の中央部には、開口６ｃが設けられている。この開口６ｃは、平面視矩形に形成され、後載置板部６を上下方向に貫通しているとともに、前載置板部５の前述した開口５ｃと同じサイズに構成されている。また、この開口６ｃの下方には、加振機１０が配置されている。

以上の構成により、後載置板部６及び後スロープ部３が油圧クランプ装置９による固定から解放された状態では、後載置板部６は、長孔３ａの長さ分、左右方向に移動可能になることで、後載置板部６は、図１に示す最大幅位置と、図示しない最小幅位置との間で左右方向に移動可能に構成されている。

さらに、油圧クランプ装置９，９Ａによる固定が解除されている状態では、後載置板部６は、長孔６ａ，６ｂの前後方向の長さ分だけ、後スロープ部３に対して相対的に前後方向に移動可能になっている。具体的には、後載置板部６は、図１に示す最大長さ位置と、図示しない最小長さ位置との間で前後方向に移動可能に構成されている。

次に、図２〜図７を参照しながら、前述した加振機１０について説明する。なお、図２は、理解の容易化のために、天板部７を省略した構成を示している。本実施形態の加振装置１では、前載置板部５の開口５ｃの下方に配置された加振機１０と、後載置板部６の開口６ｃの下方に配置された加振機１０は同様に構成されているので、以下、前載置板部５の開口５ｃの下方に配置された加振機１０を例にとって説明する。

加振機１０は、平面視矩形の可動ベース板１１上に設けられており、この可動ベース板１１は、その底面がベース板部８の上面に面接触した状態で、図示しないマグネットクランプを介して、ベース板部８に固定されている。

また、ベース板部８の上面には、４つの位置変更装置３０及び多数のフリーベアリング（図示せず）が設けられている。４つの位置変更装置３０は、平面視矩形に配置されており、可動ベース板１１は、これらの位置変更装置３０に取り囲まれるように設けられている。

各位置変更装置３０は、複数の歯付きプーリと、これらのプーリに巻き掛けられた歯付きベルトと、１つの歯付きプーリを駆動するモータ機構などを備えている（いずれも図示せず）。各位置変更装置３０の歯付きベルトの両端部は、可動ベース板１１の４つの所定部位に連結されている。また、多数のフリーベアリングは、可動ベース板１１の下方の位置に配置されている。

以上の構成により、マグネットクランプによる固定が解除された状態では、可動ベース板１１は、４つの位置変更装置３０におけるプーリの回転動作に伴って、多数のフリーベアリングを転動させながら、ベース板部８上を移動する。すなわち、可動ベース板１１は、ベース板部８に対する相対的な位置が変更可能に構成されている。そして、可動ベース板１１は、そのように変更された位置において、マグネットクランプを介してベース板部８に固定される。

加振機１０は、図３〜５に示すように、油圧アクチュエータ１２、加振アーム１３、一対のボールジョイント２０，２０、一対の加振シャフト１４，１４、一対の静圧軸受１５，１５、第２ローラ１６、第１ローラ１７及び通路台１８などを備えている。

なお、図５などでは、理解の容易化のために、第２ローラ１６及び第１ローラ１７の断面部分のハッチングが省略されている。

油圧アクチュエータ１２は、油圧シリンダ１２ａ、ピストンロッド１２ｂ、ブラケット１２ｃ及び油圧制御回路機構１２ｄなどを備えている。油圧シリンダ１２ａは、ブラケット１２ｃを介して、可動ベース板１１及び前載置板部５に固定され、支持されている。

この油圧シリンダ１２ａには、油圧制御回路機構１２ｄが接続されている。この油圧制御回路機構１２ｄからの油圧が供給されることにより、油圧シリンダ１２ａは、ピストンロッド１２ｂを前後方向に駆動する。

この油圧制御回路機構１２ｄは、電磁スプール弁機構及び油圧回路などを組み合わせたものであり、コントローラ４０（図４参照）に電気的に接続されている。油圧制御回路機構１２ｄでは、コントローラ４０によって電磁スプール弁機構が制御されることにより、油圧シリンダ１２ａに供給する油圧が制御される。それにより、ピストンロッド１２ｂの移動状態及び往復動状態が制御されることで、第２ローラ１６の動作状態が制御される。

このコントローラ４０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、加振制御処理を実行する。

この加振制御処理では、コントローラ４０によって、油圧制御回路機構１２ｄから油圧シリンダ１２ａに供給される油圧が制御されることで、第２ローラ１６による車輪Ｗの加振状態が制御される。それにより、車両Ｖが車輪Ｗを介して加振されることによって、車両Ｖにおける異音・騒音などの発生の有無などが検査される。

油圧アクチュエータ１２のピストンロッド１２ｂの先端部には、加振アーム１３が連結されており、それにより、加振アーム１３は、ピストンロッド１２ｂを介して前後方向に駆動／加振されるように構成されている。

加振アーム１３の左右両端部は、ボールジョイント２０，２０を介して、加振シャフト１４，１４の前端部にそれぞれ連結されている。これらの加振シャフト１４，１４は、左右方向に間隔を存して配置され、互いに平行に前後方向に所定長さで延びている。なお、本実施形態では、加振シャフト１４が軸に相当する。加振シャフト１４，１４は、断面円形の棒状の部材であり、静圧軸受１５，１５によって前後方向に摺動自在に支持されている。この静圧軸受１５の詳細な構成については後述する。

また、加振シャフト１４，１４の後端部には、軸受１６ａ，１６ａがそれぞれ設けられている。第２ローラ１６は、可動ベース板１１の上面から所定高さの位置で左右方向に延び、その両端部がこれらの軸受１６ａ，１６ａによってそれぞれ支持されている。

以上の構成により、第２ローラ１６は、油圧アクチュエータ１２によって、加振位置（例えば、図５に示す位置）と押出位置（図示せず）との間で少なくも駆動されるようになっている。さらに、油圧アクチュエータ１２が発生した前後方向の振動は、加振アーム１３及び加振シャフト１４，１４を介して、第２ローラ１６に入力される。

この第２ローラ１６には、図示しない駆動機構が内蔵されており、車輪Ｗの加振時には第２ローラ１６は、これが車輪Ｗに対して回転抵抗とならないように、駆動機構によって回転駆動されたり、自由回転したりするように構成されている。

一方、第２ローラ１６の後方には、第１ローラ１７が、第２ローラ１６に対向するとともに、互いに平行に設けられている。第１ローラ１７の左右両端部は、一対の軸受１７ａ，１７ａによって支持されており、これらの軸受１７ａ，１７ａは、可動ベース板１１上に固定されている。この第１ローラ１７は、車輪Ｗの加振時に、第１ローラ１７が車輪Ｗに対して回転抵抗とならない方向に回転するように構成されている。

さらに、前述した通路台１８は、可動ベース板１１上の静圧軸受１５，１５の間に配置され、油圧アクチュエータ（図示せず）が内蔵されている。通路台１８は、この油圧アクチュエータによって、待避位置（例えば、図５に示す位置）と、押出位置にある状態の第２ローラ１６に当接する当接位置（図示せず）との間で少なくとも前後方向に駆動される。

通路台１８が当接位置まで移動し、押出位置にある第２ローラ１６に当接した場合、通路台１８によって第２ローラ１６が回転不能に保持される。これは、加振動作の終了後、車両Ｖの車輪Ｗが第２ローラ１６を乗り越えながら前方に移動する際、第２ローラ１６を回転停止状態に保持することで、車輪Ｗの駆動力が第２ローラ１６に伝達され、車輪Ｗが前方に移動しやすくするためである。

以上のように、載置台２の左半部は構成されており、載置台２の右半部も同様に構成されている。

次に、以上のように構成された加振装置１において、車両Ｖを検査する際の動作について説明する。まず、油圧クランプ装置９，９Ａ及びマグネットクランプを緩め、２枚の前載置板部５、２枚の後載置板部６及び４つの可動ベース板１１を移動可能な状態に設定する。

次いで、４つの可動ベース板１１を、４つの位置変更装置３０によって検査対象の車両Ｖのホイールベース及びトレッドに対応する位置にそれぞれ移動させた後、マグネットクランプによってベース板部８に固定する。可動ベース板１１の移動に伴い、可動ベース板１１と同時に、２枚の前載置板部５及び２枚の後載置板部６がホイールベース及びトレッドに対応する位置に移動する。そして、その位置で、これらの前載置板部５及び後載置板部６を、油圧クランプ装置９Ａを介して互いに固定すると同時に、油圧クランプ装置９，９を介して前後のスロープ部３，３に固定する。

次いで、各加振機１０における油圧アクチュエータ１２を駆動し、第１ローラ１７及び第２ローラ１６の間隔を、検査対象の車両Ｖの車輪Ｗのサイズに合わせた値に設定する。以上により、検査のための準備動作が終了する。

次に、車両Ｖを後スロープ部３から載置台２に乗り上げるように移動させ、図６に示すように、４つの車輪Ｗが、前載置板部５の開口５ｃ及び後載置板部６の開口６ｃに嵌まり込んで下方に移動し、第１ローラ１７及び第２ローラ１６によって前後方向から挟持された状態にする。

この状態で、コントローラ４０によって加振制御処理が実行されることにより、油圧アクチュエータ１２によって第２ローラ１６が前後方向に加振され、それに伴って、車輪Ｗが加振される。この加振中、第２ローラ１６の押圧力Ｆｏが車輪Ｗに作用した際、図７に示すように、押圧力Ｆｏの２つの分力成分Ｆｘ，Ｆｙが車輪Ｗに作用することになる。すなわち、第２ローラ１６を前後方向に加振することによって、車輪Ｗは、前後方向及び上下方向に同時に加振されることになる。

さらに、第２ローラ１６は、上述した加振制御処理では、複数の周期関数の態様の加振入力によって加振されるように構成されており、それにより、左右の車輪Ｗ，Ｗをそれぞれ加振する２つの加振機１０，１０の間において、第２ローラ１６への加振入力の位相を互いにずらすことによって、車輪Ｗは左右方向にも加振されることになる。以上のように、本実施形態の加振装置１の場合、前後方向をｘ軸方向とし、上下方向をｙ軸とし、左右方向をｚ軸として、車輪Ｗを３次元方向に加振可能に構成されている。

次に、図８〜１０を参照しながら、前述した静圧軸受１５の構成について説明する。なお、図９及び図１０においては、理解の容易化のために断面部分のハッチングが省略され、下記の回路部材１５６の断面が省略されているとともに、加振シャフト１４が２点鎖線で示されている。

この静圧軸受１５は、軸受本体１５０及び回路部材１５６を有しており、この軸受本体１５０は、軸線方向に見て断面矩形に形成され、前後方向に延びている。軸受本体１５０には、その中心を前後方向に貫通するように、断面円形の内孔が形成されており、この内孔の内周面１５１は、加振シャフト１４の外径よりも若干、大径に構成されている。なお、本実施形態では、加振シャフト１４が軸に相当し、内周面１５１が軸との対向面に相当する。

この軸受本体１５０の内周面１５１の、下記の前リセス１５２〜１５３及び後リセス１５４〜１５５以外の部分が静圧軸受１５のランドを構成しており、この内周面１５１と加振シャフト１４との間が軸受すきまを構成している。

さらに、図９に示すように、軸受本体１５０の内周面１５１の前側には、上下一対の前リセス１５２，１５２と、左右一対の前リセス１５３，１５３とが設けられている。これら４つの前リセス１５２〜１５３は、互いに前後方向に同じ長さを有しており、前後方向の同じ位置で周方向に並ぶように配置されている。

上側の前リセス１５２は、軸受本体１５０の内周面１５１の最上位の部位に配置され、下側の前リセス１５２は、上側の前リセス１５２と対向するように、内周面１５１の最下位の部位に配置されている。これらの前リセス１５２，１５２は、軸線方向に見て断面円弧状に形成され、内周面１５１における表面積（軸受有効面積）が互いに同一に設定されている。

また、左右一対の前リセス１５３，１５３は、上側の前リセス１５２を間にして、その左右両側の周方向に離間した位置に左右対称に配置されている。これらの前リセス１５３，１５３は、軸線方向に見て断面円弧状に形成され、内周面１５１における表面積が互いに同一に設定されている。さらに、以上の４つの前リセス１５２〜１５３の表面積は、後述するような値に設定されている。なお、本実施形態では、上側の前リセス１５２及び一対の前リセス１５３，１５３が第１凹部に相当し、下側の前リセス１５２が第２凹部に相当する。

加振機１０の動作時には、図９の矢印Ｙ１，Ｙ２に示すように、図示しない油圧回路からの潤滑油が回路部材１５６内の油路（図示せず）を介して前リセス１５２，１５２内に流れ込む。その後、前リセス１５２，１５２内に流入した潤滑油は、回路部材１５６内のリターン路（図示せず）を介して、油圧回路側に戻される。

さらに、加振機１０の動作時には、図９の矢印Ｙ３，Ｙ４に示すように、油圧回路からの潤滑油が回路部材１５６内の油路を介して前リセス１５３，１５３に流れ込む。その後、前リセス１５３，１５３内に流入した潤滑油は、回路部材１５６内のリターン路を介して、油圧回路側に戻される。

また、図１０に示すように、軸受本体１５０の内周面１５１の後ろ側には、上下一対の後リセス１５４，１５４と、左右一対の後リセス１５５，１５５とが設けられている。

これら４つの後リセス１５４〜１５５は、前述した４つの前リセス１５２〜１５３の上下方向を逆様にした状態で配置されているとともに、軸受本体１５０の前後方向の中心点を挟んで、４つの前リセス１５２〜１５３に対して点対称に配置されている。

また、上側の後リセス１５４と下側の後リセス１５４は、内周面１５１における表面積が互いに同一に設定され、一対の後リセス１５５，１５５は、内周面１５１における表面積が互いに同一に設定されている。さらに、以上の４つの後リセス１５４〜１５５の表面積は、後述するような値に設定されている。なお、本実施形態では、下側の後リセス１５４及び一対の後リセス１５５，１５５が第３凹部に相当し、上側の後リセス１５４が第４凹部に相当する。

加振機１０の動作時には、図１０の矢印Ｙ５，Ｙ６に示すように、図示しない油圧回路からの潤滑油が回路部材１５６内の油路を介して後リセス１５４，１５４内に流れ込む。その後、後リセス１５４，１５４内に流入した潤滑油は、回路部材１５６内のリターン路を介して、油圧回路側に戻される。

上記と同様に、加振機１０の動作時には、図１０の矢印Ｙ７，Ｙ８に示すように、図示しない油圧回路からの潤滑油が回路部材１５６内の油路を介して後リセス１５５，１５５内に流れ込む。その後、後リセス１５５，１５５内に流入した潤滑油は、回路部材１５６内のリターン路を介して、油圧回路側に戻される。

次に、図１１を参照しながら、静圧軸受１５における前リセス１５２〜１５３及び後リセス１５４〜１５５の表面積（軸受有効面積）の設定原理について説明する。同図に示すように、例えば、車輪Ｗからの荷重Ｆ１が第２ローラ１６に作用し、この荷重Ｆ１に起因して、力Ｆ２ａ及び力Ｆ２ｂが静圧軸受１５に作用した場合、加振シャフト１４を支持するために、後リセス１５４〜１５５は、力Ｆ２ａと釣り合う反力を発生し、前リセス１５２〜１５３は、力Ｆ２ｂと釣り合う反力を発生する必要がある。

この場合、後リセス１５４〜１５５の前後方向の中心と、第２ローラ１６の中心との間の距離をＬ１とし、後リセス１５４〜１５５の前後方向の中心と前リセス１５２〜１５３の前後方向の中心の間の距離をＬ２として、加振シャフト１４などの重さを無視した場合、モーメントの釣り合いの原理及び力の釣り合いの原理により、下式（１），（２）が成立する。

Ｆ１・Ｌ１＝Ｆ２ｂ・Ｌ２ …… （１）
Ｆ２ａ＝Ｆ１＋Ｆ２ｂ …… （２）

すなわち、加振シャフト１４などの重さを無視した場合、上記の荷重Ｆ１を適切な値（例えば、最重量の車両Ｖから受ける荷重に対して余裕のある値）に設定し、前リセス１５２〜１５３の表面積を上式（１），（２）を満たすような力Ｆ２ｂと同等の反力を発生できる値に設定するとともに、後リセス１５４〜１５５の表面積を、上式（１），（２）を満たすような力Ｆ２ａと同等以上の反力を発生できる値に設定すればよいことになる。

以上の理由により、本実施形態の静圧軸受１５では、加振シャフト１４の重さなどを考慮した上で、上記の条件式（１），（２）を満たす力Ｆ２ａ，Ｆ２ｂと同等以上の反力を発生できるように、前リセス１５２〜１５３及び後リセス１５４〜１５５の表面積が設定されている。

また、潤滑油が静圧軸受１５に供給されている場合、一対の前リセス１５２，１５２の発生する力は釣り合うものの、一対の前リセス１５３，１５３が発生する力によって、加振シャフト１４は下方に押圧されることになる。これと同様に、一対の後リセス１５４，１５４の発生する力は釣り合うものの、一対の後リセス１５５，１５５が発生する力によって、加振シャフト１４は上方に押圧されることになる。

その結果、図１２に示すように、潤滑油が静圧軸受１５に供給されている場合において、第２ローラ１６に対して車輪Ｗの荷重が作用していない状態では、第２ローラ１６及び加振シャフト１４は、静圧軸受１５によって斜め後ろ上がりの姿勢に保持される。なお、図１２及び後述する図１３においては、理解の容易化のために、加振シャフト１４の斜めの姿勢が実際よりも強調されて表示されている。

そして、図１３に示すように、加振動作中、第２ローラ１６に対して車輪Ｗの荷重が作用している場合には、第２ローラ１６及び加振シャフト１４は、静圧軸受１５によって図１２の姿勢よりも水平に近い姿勢で支持される状態となる。

以上のように、本実施形態の静圧軸受１５によれば、４つの前リセス１５２〜１５３及び４つの後リセス１５４〜１５５が、軸受本体１５０の内周面１５１に設けられている。これらの前リセス１５２〜１５３及び後リセス１５４〜１５５の表面積は、前述したように、加振シャフト１４の重さなどを考慮し、荷重Ｆ１を適切な値に設定した上で、前述した条件式（１），（２）を満たす力Ｆ２ａ，Ｆ２ｂと同等以上の反力を発生できるような値に設定されている。

したがって、加振機１０の動作中、荷重が車輪Ｗから第２ローラ１６に作用している条件下において、前リセス１５２〜１５３及び後リセス１５４〜１５５により、加振シャフト１４を高い剛性を確保しながら摺動自在に上下方向から支持することができる。

これに加えて、前述した前リセス１５２〜１５３及び後リセス１５４〜１５５の配置により、４つの前リセス１５２〜１５３から加振シャフト１４に作用する力は、２つの前リセス１５３，１５３の分だけ、下向きに作用する。さらに、４つの後リセス１５４〜１５５から加振シャフト１４に対して作用する力は、２つの後リセス１５５，１５５の分だけ、上向きに作用することになる。それにより、前述した反力を適切に発生することができる。

以上のように、本実施形態の静圧軸受１５によれば、高い剛性を確保することができ、加振機１０の加振シャフト１４のような、加振シャフト１４に作用する荷重が変動したり、加振シャフト１４が比較的、高速で摺動したりする条件下でも、加振シャフト１４を摺動自在に適切に支持することができる。また、特許文献１の静圧軸受と異なり、極めて高い加工精度及び可変絞りなどが不要となることで、その分、製造コストを削減することができる。

なお、実施形態は、静圧軸受に供給する流体として、潤滑油を用いた例であるが、これに代えて、空気及びガスなどの圧縮性流体と見なせる流体を用いてもよく、潤滑油以外の液体などの非圧縮性流体と見なせる流体を用いてもよい。

また、実施形態は、第１凹部として、上側の前リセス１５２及び左右一対の前リセス１５３，１５３を用いた例であるが、本発明の第１凹部は、これらに限らず、軸との対向面における面積が第２凹部よりも大きくなるように構成されているものであればよい。例えば、第１凹部として、１〜２個のリセス又は４個以上のリセスを用いてもよい。

さらに、実施形態は、第３凹部として、下側の後リセス１５４及び左右一対の後リセス１５５５，１５５を用いた例であるが、本発明の第３凹部は、これらに限らず、軸との対向面における面積が第４凹部よりも大きくなるように構成されているものであればよい。例えば、第３凹部として、１〜２個のリセス又は４個以上のリセスを用いてもよい。

一方、実施形態は、軸として、断面円形の加振シャフト１４を用いた例であるが、これに代えて、矩形及び六角形などの多角形断面の軸を用いてもよく、その場合には、静圧軸受１５の内周面を軸と同様の多角形断面に構成すればよい。

また、実施形態は、荷重が所定方向としての上方から軸に作用するように構成した例であるが、本発明の所定方向は、これに限らず、軸の摺動方向以外の方向であればよい。例えば、荷重が所定方向としての左右方向（横方向）から軸に作用するように構成してもよい。

その場合には、例えば、静圧軸受１５において、一対の前リセス１５２，１５２を、軸受本体１５０の内周面１５１の左右の位置に互いに対向するように配置し、前リセス１５３，１５３を、前リセス１５２，１５２の一方を間にして、その上下両側の周方向に離間した位置に上下対称に配置すればよい。さらに、４つの後リセス１５４〜１５５を、前リセス１５２〜１５３に対して、左右を逆様にした状態で配置すればよい。

さらに、実施形態は、静圧軸受１５が４つの前リセス１５２〜１５３及び４つの後リセス１５４〜１５５を備えるように構成した例であるが、４つの前リセス１５２〜１５３及び４つの後リセス１５４〜１５５の一方を備えるように構成してもよい。

１４ 加振シャフト（軸）
１５ 静圧軸受
１５０ 軸受本体
１５１ 内周面
１５２ 上側の前リセス（第１凹部）
１５２ 下側の前リセス（第２凹部）
１５３ 前リセス（第１凹部）
１５４ 下側の後リセス（第３凹部）
１５４ 上側の後リセス（第４凹部）
１５５ 後リセス（第３凹部）
Ｆ１ 荷重

Claims (2)

1. 軸線方向に延びる軸を軸受本体で摺動自在に支持する静圧軸受であって、
   前記軸受本体は、前記軸を間にして互いに対向するように前記軸受本体の内周面に形成され、外部から供給された流体を介して前記軸を支持する力を発生する第１凹部及び第２凹部を有しており、
   当該第１凹部は、荷重が前記軸の摺動方向以外の所定方向から当該軸に作用する際に当該荷重に対する反力を発生するとともに、前記軸との対向面における面積が前記第２凹部よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする静圧軸受。
2. 請求項１に記載の静圧軸受において、
   前記軸受本体は、前記軸受本体の前記内周面の、前記第１凹部及び前記第２凹部に対して軸線方向に離間した位置において前記軸を間にして互いに対向するように形成され、前記外部から供給された前記流体を介して前記軸を支持する力を発生する第３凹部及び第４凹部をさらに有しており、
   当該第３凹部は、前記荷重が前記軸に作用する際に前記荷重に対する反力を発生し、前記軸との対向面における面積が前記第４凹部よりも大きくなるように構成されているとともに、前記軸を間にして、前記第１凹部と反対側に配置されていることを特徴とする静圧軸受。

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