JP3123592U - ベアリング構造 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体デバイスなどの空冷ファン駆動軸などのベアリングの摩擦抵抗、振動を低減する。
【解決手段】ベアリング１の内壁１１に深さ８μm以上の人字型溝１２を形成しする。
シャフト２が高速回転する時、該溝によりシャフト周囲の空気を引き込んで回転させ、シャフトとベアリング内壁との間に気体の渦流を発生し、気体の渦流がシャフトと中心孔内壁との間に均等で強い気圧膜を形成することにより、該気圧膜によってシャフトを気体の渦流の中央に浮かせて安定して回転させ、シャフトとベアリング内壁との接触を抑制して摩擦を低減する。
【選択図】図２

Description

本考案は、ベアリング構造に関し、特にパソコンのCPUの冷却ファン内に使用されるベアリングに応用する、溝付き気体動圧ベアリングであって、ベアリング内壁に加工した人字型溝とシャフトとの間に発生する気体渦流により形成される気圧膜を利用してシャフトとベアリングとの間の潤滑油の油膜に置き換える作用を有するものに関する。

公知のベアリングにおいては滑動ベアリングとボールベアリングが良く用いられ、滑動ベアリングは、ベアリングの内壁に微細な油溝を加工して、シャフトとベアリングとの間の隙間に潤滑油を注入して油膜を形成し、シャフトとベアリングとの間の潤滑度を強化して、回転を安定させ、シャフトとベアリングとの間の摩擦衝突により発生する震動と騒音を減少する。但し公知の滑動ベアリングには以下の問題が存在する。

第一の問題は、シャフトが高速回転する時に摩擦により高温を発生し、長時間の使用において潤滑油が変質し易くなり、ベアリングの回転が円滑ではなくなり、消耗し、応用部材の損壊を発生する原因となる。

第二の問題は、潤滑油を使用する為、油を密封して潤滑油の外部への漏出を防止する部品を設計する必要があり、生産と組み立てのコストを増加させることである。

第三の問題は、油の密封、塵や埃の防止は確実性がなく、しばしば油の漏出及びベアリングの摩擦損壊が発生することである。

公知のボールベアリングは、ベアリング内壁と外環との間がボールにより接触して、内壁とシャフトは直接接触して被せられて、シャフトがボールベアリングの内壁内にて回転する時、震動が発生するのである。
特開２００３−２１４４２８号公報 特開昭６０−９８２１３号公報

本考案は、長期間の使用において潤滑油が変質し易くなり、ベアリングの運転が円滑ではなくなり、応用部材の損壊を発生させる問題を解決することを目的とする。

本考案は更に、公知の滑動ベアリングが潤滑油を密封し潤滑油の外部への漏出を防止する部品を設計する必要があり、生産と組み立てのコストを増加させる問題を解決する。

本考案は更に、公知の滑動ベアリングが潤滑油を密封する蓋が確実に潤滑油を密封することができず、潤滑油の漏出が発生する問題を解決することを目的とする。

本考案は更に、公知のボールベアリングとシャフトが回転する時、震動が発生する問題を解決することを目的とする。

本考案の提供する気体動圧ベアリングの技術的手段は、ベアリングの内壁上において８μm以上の人字型溝を形成して、シャフトが高速回転する時、シャフト周囲の空気を回転させることにより、シャフトとベアリング内壁との間に気体の渦流を発生し、気体の渦流がシャフトと中心孔内壁との間に均等で強大な気圧膜を形成し、この気圧膜はシャフトを気体の渦流の中央に浮かせ、ベアリング内壁と衝突し摩擦が発生しないようにする。

本考案の気体動圧ベアリングは、パソコン内のＣＰＵの冷却ファンのベアリングに応用することにより、潤滑油の漏出と過度の震動を防止し、これらによるパソコンのＣＰＵの作動への悪影響を防止する。
公知のベアリングと比較して、本考案の気体動圧ベアリングは以下の長所を具有する。
一、本考案の気体動圧ベアリングは潤滑油を使用しない為、潤滑油の変質によりベア リングが円滑に回転せずに、応用基材が損壊する問題が発生しない。
二、本考案の気体動圧ベアリングは潤滑油を使用しない為、潤滑油を密封する蓋等の 部材を設計する必要がなく、生産と組み立てのコストを低下させることができる 。
三、本考案の気体動圧ベアリングは潤滑油を使用しない為、潤滑油が漏出する現象が 発生しない。
四、本考案の気体動圧ベアリングの気体渦流はシャフトとベアリング内壁との間に気 圧膜を形成し、シャフトとベアリングとの間の摩擦を低く保ち、静音効果を具有 する。
五、本考案の気体動圧ベアリングの気体渦流はシャフトとベアリング内壁との間に気 圧膜を形成し、シャフトを気体渦流の中央に浮かせ回転を安定させ、ベアリング 内壁との衝突を防止し、振動を低減すると共にシャフトの回転速度を向上するこ とができる。

本考案の技術的特徴を図と合わせて詳細に説明する。図１は、本考案の気体動圧ベアリングの組み合わせた応用例を示し、気体動圧ベアリング１、シャフト２、及びベアリング台３から構成される。シャフト２は、気体動圧ベアリング１の中心を通過し、気体動圧ベアリング１の周囲はベアリング台３を嵌合して、シャフト２の両端はそれぞれ出力端２１と入力端２２となる。入力端２２は、モーターと連結されてシャフト２を駆動し、また、出力端２１はファンと結合して、ファンを回転駆動する。

図２は、本考案の気体動圧ベアリング１の立体断面図であり、気体動圧ベアリング１の上部には円形溝１３を設けてマークとして用い、使用者が気体動圧ベアリング１が具有する円形溝１３のある一端がシャフト２との出力端の側であると判断できるようにして、組み立て時に気体動圧ベアリング１を応用機材に組み合わせる時に方向を間違えることを防止する。

気体動圧ベアリング１の内壁１１には深さ８μｍ以上の人字型溝１２が設けられており、シャフト２が高速回転する時、シャフト２周囲の空気を回転させ、回転された空気はベアリング本体１の内壁１１の人字型溝１２に衝突する時、空気はシャフト２と内壁１１との間に気体渦流を形成し、気体渦流はシャフト２と内壁１１との間に均等で安定した強大な気圧膜を形成し、気圧膜はシャフト２を気体渦流の中央に浮上させ、安定回転させ、ベアリング本体１の内壁１１の衝突による摩擦の発生を防止する。

人字型溝１２は、気体動圧ベアリング１の内壁１１上下両端の各1/3の箇所に形成され、人字型溝１２は内壁円周に対称に形成されて、シャフト２と内壁１１との間には気圧膜が形成される。内壁１１の中段領域は、人字型溝１２を設置しないことにより加工コストを節約することができる。

図３は、本考案の気体動圧ベアリング１の平面図であり、気体動圧ベアリングの内壁１１上下両端の人字型溝１２は、内壁１１円周に対称な方式で設けられる。

図４は、本考案の気体動圧ベアリング１の内壁１１上の人字型溝１２の局部拡大図であり、人字型溝１２の深さは１２μｍ以上に達し、幅は１００μｍである。人字型溝１２の深さが８μｍに満たない場合、シャフト２と内壁１１との間に形成される気体渦流の強度が不十分になり、ベアリング２と内壁１１との間に形成される気圧膜も強度が不十分で不均等になり、シャフト２が気体渦流の中央に浮上して安定回転することができず、気体動圧ベアリング１の内壁１１と衝突摩擦が発生し、公知のシャフトとベアリングとの間の潤滑油の油膜の作用に替わることができなくなるのである。従って、深さが１２μｍ以上の人字型溝１２は、本考案の気体動圧ベアリング１を特徴付ける構造である。

本考案では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本考案に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本考案の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本考案の保護範囲は、実用新案登録請求の範囲で指定した内容を基準とする。

本考案の気体動圧ベアリングとシャフト及びベアリング台の立体組み合わせ図である。 本考案の気体動圧ベアリングの立体断面図である。 本考案の気体動圧ベアリングの平面図である。 本考案の気体動圧ベアリングの内壁上の人字形溝の局部拡大図である。

符号の説明

１ 気体動圧ベアリング
１１ 内壁
１２ 人字型溝
１３ 円形溝
２ シャフト
２１ 出力端
２２ 入力端
３ ベアリング台

Claims (3)

1. 溝付き気体動圧ベアリングにおいて、
   深さ８μｍ以上の人字型溝をベアリング内壁上下の両端からそれぞれ１／３の箇所に形成し、且つ内壁の中央部分には人字型溝を形成せず、配置したことを特徴とする、溝付き気体動圧ベアリング構造。
2. 前記人字型溝は、内壁円周において対称に形成したことを特徴とする、請求項１に記載の溝付き気体動圧ベアリング構造。
3. 前記気体動圧ベアリングの上面には識別用円形溝を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の溝付き気体動圧ベアリング構造。
   
   

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