JP3465288B2 - 流体軸受装置 - Google Patents
流体軸受装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
- F16C32/0629—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a liquid cushion, e.g. oil cushion
- F16C32/064—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a liquid cushion, e.g. oil cushion the liquid being supplied under pressure
- F16C32/0651—Details of the bearing area per se
- F16C32/0659—Details of the bearing area per se of pockets or grooves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、工作機械の主軸など
の回転軸を軸受油を介して軸受する流体軸受装置に関す
るものである。 【０００２】 【従来の技術】一般に流体軸受においては、軸受ポケッ
ト部に加圧流体が供給され、流体圧によって軸が支持さ
れている。一般に軸受には軸受ポケットが四角形状に設
けられ、圧力流体供給穴が軸受ポケットの真中付近に配
置されていた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】従来の流体軸受におけ
る軸受ポケット形状の場合、軸受ポケット内の流体が高
回転につれて乱流に遷移し、壁面での剪断応力が増加す
るため図５の点線に示すように軸の回転速度増加に対し
て、流体摩擦力が２次関数的に増加し、高回転域におい
ては動力損失が増加するため、軸駆動用モータの大型
化、作動流体冷却装置の大型化等の問題が発生してい
た。 【０００４】また、圧力流体供給穴が軸受ポケットの真
中付近にある場合、軸部材の高回転時に軸受ポケットの
軸回転方向下流側が圧力が高くなり軸回転方向上流側の
圧力が低くなるため、流体の流れが軸回転方向と逆向き
に作用し動力損失を大きくしていた。この発明は、高回
転域において従来の軸受ポケット形状のものより流体摩
擦力を小さくして高回転域でより一層剛性を高め得る流
体軸受を提供することを目的とし、ひいては、軸駆動用
モータの小型化、作動流体冷却装置の小型化をはかるこ
とを目的とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】この発明による流体軸受
は、軸部材を回転可能に軸承する軸受部材と、前記軸受
部材に形成され且つ軸荷重を支持する軸受面とを有する
流体軸受において、前記軸受面の円周方向に複数個形成
された軸受ポケット及び外周ランド部と、前記軸受ポケ
ット内に形成され且つ前記軸部材に対する前記外周ラン
ド部の隙間以上の隙間を有する前記外周ランド部と隔離
した軸方向に伸びる複数個の突起物と、前記軸受ポケッ
ト内にその軸回転方向上流側に設けられた圧力流体供給
穴とを有するものである。 【０００６】 【作用】この発明による流体軸受は、第１実施例（図３
参照）としてポケット内部に、軸部材に対する外周ラン
ド部の隙間と等しい隙間を有する外周ランド部から隔離
された、軸方向に伸びる複数個の突起物を設けたことに
より、低回転域においては、ランド部面積が従来より突
起物面積分大きくなるため流体摩擦力は高くなるが、高
速回転時には、従来のポケット形状で起こっていた流体
摩擦力の２次関数的増加を抑制し、図５の実線に示すよ
うに流体摩擦力を直線的に変化させることができ、軸の
高回転域において流体摩擦力を減少することができる。
また、軸部材の高回転時に軸受ポケットの軸回転方向下
流側の圧力が高くなり、軸回転方向上流側の圧力が低く
なるため、圧力流体供給穴を軸受ポケット内において軸
回転方向上流側に設けることによって、軸回転方向と逆
向きに作用する流体の流れによる動力損失を低減するこ
とができる。 【０００７】また、第２実施例（図４参照）として、軸
受ポケット内部に層流範囲内において、軸部材に対する
外周ランド部の隙間より大きい隙間で外周ランド部から
隔離された、軸方向に伸びる複数個の突起物を設けたこ
とによって、突起物における軸部材との隙間が拡大され
るので、外周ランド部より突起物の壁面剪断応力をさら
に小さくすることができ、また流体摩擦力を減少するこ
とができる。 【０００８】 【実施例】以下、この発明の第１実施例を図を参照して
説明する。図１，図２に示すように軸受ハウジング１の
下部には排出路２，３が設けられている。この軸受ハウ
ジング１に軸受面５を有する軸受部材４が固着され、こ
の軸受部材４に軸部材６が矢印Ａ方向に回転可能に軸承
されている。前記軸受面５には円周方向等角度間隔に複
数個一定深さの軸受ポケット７が設けられ、その回りに
外周ランド部８が形成されている。軸受ポケット１７の
軸方向両側には環状排出溝１２，１３が形成され、この
環状排出溝１２，１３は排出路２，３に連通されてい
る。また前記軸受ポケット内７には、外周ランド部８と
軸部材６間の隙間ｈと等しい隙間ｈ’で且つ、外周ラン
ド部８と隔離された、軸方向に伸びる複数個の突起物９
が形成されている。そして前記軸受部材４に供給路１０
が設けられ、この供給路１０内の絞り１１に連通する圧
力供給穴１６が図１に示すように軸受ポケット１７内の
軸回転方向上流側１９にその軸長手方向中央で開口され
ている。 【０００９】以下上記第１実施例の作動について説明す
る。供給路１０より絞り１１を介して圧力流体が各軸受
ポケット７に供給され、この供給された圧力流体は軸受
部材４の外周ランド部８と突起物９との隙間を通って軸
受ポケット１７に充満される。軸受ポケット１７内に供
給された圧力流体は、軸部材６と外周ランド部８との隙
間を通って環状排出溝１２，１３、排出路２，３を経て
油槽（図略）に回収される。そして軸受ポケット７より
なる静圧発生部には外周ランド部８と突起物９の軸受隙
間に応じた流出抵抗により静圧力が発生され、この静圧
力にて軸部材６が支持されている。 【００１０】これによって、低速回転時には、従来のポ
ケット形状のものより軸受面積が多くなるため流体摩擦
力が大きくなるが、高速回転時には、従来のポケット形
状で起こっていた軸回転速度に対する流体摩擦力の２次
関数的増加を抑制し、図５の実線に示すように流体摩擦
力を直線的に変化させることができ、軸の高速回転時に
流体摩擦力を減少することができる。 【００１１】また軸部材６の図１の矢印方向の回転によ
り供給路１０に供給された圧力流体は軸表面につれ廻り
され、外周ランド部８と軸部材６との外周面間に引込ま
れ、わずかな動圧が発生される時に軸回転方向下流側２
０がステップ効果により圧力上昇し、軸回転方向上流側
１９が拡がり効果により圧力下降するため圧力流体供給
穴１６を軸受ポケット７において軸回転方向上流側１９
に設けることによって、軸回転方向と逆向きに作用する
流体の流れによる動力損失を低減することができる。 【００１２】また、第２実施例として図４に示すように
軸受ポケット内部に、層流範囲内において外周ランド部
８と軸部材６間の隙間ｈより大きい隙間Ｈを有する突起
物２１が設けられている。そこで、軸表面速度をＶ、外
周ランド部の隙間をｈ、突起物の隙間をＨ、流体の粘性
をμとすると、外周ランド部８の壁面剪断応力τＬおよ
び突起物２１の壁面剪断応力τＰはそれぞれ τＬ＝μＶ／ｈ ， τＰ＝μＶ／Ｈ とな
る。 ここでｈ＜ＨよりτＬ＞τＰとなり、突起物２１での軸
部材６との隙間を拡大することにより、外周ランド部８
より突起物２１の壁面剪断応力を第１実施例の場合より
さらに小さくし、図５の一点鎖線に示すように流体摩擦
力を減少することができる。 【００１３】 【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、軸受
ポケット内に軸部材に対する外周ランド部の隙間以上の
隙間を有する外周ランド部と隔離された、軸方向に伸び
る複数個の突起物を設け、圧力流体供給穴を軸受ポケッ
トの軸回転方向上流側に設けたことにより、高速回転時
に流体摩擦力を従来の軸受ポケット形状のものより小さ
くでき、軸高速回転時でより一層剛性を高め得る流体軸
受となり、ひいては、軸駆動用モータの小型化、作動流
体冷却装置の小型化をもはかることができる。
の回転軸を軸受油を介して軸受する流体軸受装置に関す
るものである。 【０００２】 【従来の技術】一般に流体軸受においては、軸受ポケッ
ト部に加圧流体が供給され、流体圧によって軸が支持さ
れている。一般に軸受には軸受ポケットが四角形状に設
けられ、圧力流体供給穴が軸受ポケットの真中付近に配
置されていた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】従来の流体軸受におけ
る軸受ポケット形状の場合、軸受ポケット内の流体が高
回転につれて乱流に遷移し、壁面での剪断応力が増加す
るため図５の点線に示すように軸の回転速度増加に対し
て、流体摩擦力が２次関数的に増加し、高回転域におい
ては動力損失が増加するため、軸駆動用モータの大型
化、作動流体冷却装置の大型化等の問題が発生してい
た。 【０００４】また、圧力流体供給穴が軸受ポケットの真
中付近にある場合、軸部材の高回転時に軸受ポケットの
軸回転方向下流側が圧力が高くなり軸回転方向上流側の
圧力が低くなるため、流体の流れが軸回転方向と逆向き
に作用し動力損失を大きくしていた。この発明は、高回
転域において従来の軸受ポケット形状のものより流体摩
擦力を小さくして高回転域でより一層剛性を高め得る流
体軸受を提供することを目的とし、ひいては、軸駆動用
モータの小型化、作動流体冷却装置の小型化をはかるこ
とを目的とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】この発明による流体軸受
は、軸部材を回転可能に軸承する軸受部材と、前記軸受
部材に形成され且つ軸荷重を支持する軸受面とを有する
流体軸受において、前記軸受面の円周方向に複数個形成
された軸受ポケット及び外周ランド部と、前記軸受ポケ
ット内に形成され且つ前記軸部材に対する前記外周ラン
ド部の隙間以上の隙間を有する前記外周ランド部と隔離
した軸方向に伸びる複数個の突起物と、前記軸受ポケッ
ト内にその軸回転方向上流側に設けられた圧力流体供給
穴とを有するものである。 【０００６】 【作用】この発明による流体軸受は、第１実施例（図３
参照）としてポケット内部に、軸部材に対する外周ラン
ド部の隙間と等しい隙間を有する外周ランド部から隔離
された、軸方向に伸びる複数個の突起物を設けたことに
より、低回転域においては、ランド部面積が従来より突
起物面積分大きくなるため流体摩擦力は高くなるが、高
速回転時には、従来のポケット形状で起こっていた流体
摩擦力の２次関数的増加を抑制し、図５の実線に示すよ
うに流体摩擦力を直線的に変化させることができ、軸の
高回転域において流体摩擦力を減少することができる。
また、軸部材の高回転時に軸受ポケットの軸回転方向下
流側の圧力が高くなり、軸回転方向上流側の圧力が低く
なるため、圧力流体供給穴を軸受ポケット内において軸
回転方向上流側に設けることによって、軸回転方向と逆
向きに作用する流体の流れによる動力損失を低減するこ
とができる。 【０００７】また、第２実施例（図４参照）として、軸
受ポケット内部に層流範囲内において、軸部材に対する
外周ランド部の隙間より大きい隙間で外周ランド部から
隔離された、軸方向に伸びる複数個の突起物を設けたこ
とによって、突起物における軸部材との隙間が拡大され
るので、外周ランド部より突起物の壁面剪断応力をさら
に小さくすることができ、また流体摩擦力を減少するこ
とができる。 【０００８】 【実施例】以下、この発明の第１実施例を図を参照して
説明する。図１，図２に示すように軸受ハウジング１の
下部には排出路２，３が設けられている。この軸受ハウ
ジング１に軸受面５を有する軸受部材４が固着され、こ
の軸受部材４に軸部材６が矢印Ａ方向に回転可能に軸承
されている。前記軸受面５には円周方向等角度間隔に複
数個一定深さの軸受ポケット７が設けられ、その回りに
外周ランド部８が形成されている。軸受ポケット１７の
軸方向両側には環状排出溝１２，１３が形成され、この
環状排出溝１２，１３は排出路２，３に連通されてい
る。また前記軸受ポケット内７には、外周ランド部８と
軸部材６間の隙間ｈと等しい隙間ｈ’で且つ、外周ラン
ド部８と隔離された、軸方向に伸びる複数個の突起物９
が形成されている。そして前記軸受部材４に供給路１０
が設けられ、この供給路１０内の絞り１１に連通する圧
力供給穴１６が図１に示すように軸受ポケット１７内の
軸回転方向上流側１９にその軸長手方向中央で開口され
ている。 【０００９】以下上記第１実施例の作動について説明す
る。供給路１０より絞り１１を介して圧力流体が各軸受
ポケット７に供給され、この供給された圧力流体は軸受
部材４の外周ランド部８と突起物９との隙間を通って軸
受ポケット１７に充満される。軸受ポケット１７内に供
給された圧力流体は、軸部材６と外周ランド部８との隙
間を通って環状排出溝１２，１３、排出路２，３を経て
油槽（図略）に回収される。そして軸受ポケット７より
なる静圧発生部には外周ランド部８と突起物９の軸受隙
間に応じた流出抵抗により静圧力が発生され、この静圧
力にて軸部材６が支持されている。 【００１０】これによって、低速回転時には、従来のポ
ケット形状のものより軸受面積が多くなるため流体摩擦
力が大きくなるが、高速回転時には、従来のポケット形
状で起こっていた軸回転速度に対する流体摩擦力の２次
関数的増加を抑制し、図５の実線に示すように流体摩擦
力を直線的に変化させることができ、軸の高速回転時に
流体摩擦力を減少することができる。 【００１１】また軸部材６の図１の矢印方向の回転によ
り供給路１０に供給された圧力流体は軸表面につれ廻り
され、外周ランド部８と軸部材６との外周面間に引込ま
れ、わずかな動圧が発生される時に軸回転方向下流側２
０がステップ効果により圧力上昇し、軸回転方向上流側
１９が拡がり効果により圧力下降するため圧力流体供給
穴１６を軸受ポケット７において軸回転方向上流側１９
に設けることによって、軸回転方向と逆向きに作用する
流体の流れによる動力損失を低減することができる。 【００１２】また、第２実施例として図４に示すように
軸受ポケット内部に、層流範囲内において外周ランド部
８と軸部材６間の隙間ｈより大きい隙間Ｈを有する突起
物２１が設けられている。そこで、軸表面速度をＶ、外
周ランド部の隙間をｈ、突起物の隙間をＨ、流体の粘性
をμとすると、外周ランド部８の壁面剪断応力τＬおよ
び突起物２１の壁面剪断応力τＰはそれぞれ τＬ＝μＶ／ｈ ， τＰ＝μＶ／Ｈ とな
る。 ここでｈ＜ＨよりτＬ＞τＰとなり、突起物２１での軸
部材６との隙間を拡大することにより、外周ランド部８
より突起物２１の壁面剪断応力を第１実施例の場合より
さらに小さくし、図５の一点鎖線に示すように流体摩擦
力を減少することができる。 【００１３】 【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、軸受
ポケット内に軸部材に対する外周ランド部の隙間以上の
隙間を有する外周ランド部と隔離された、軸方向に伸び
る複数個の突起物を設け、圧力流体供給穴を軸受ポケッ
トの軸回転方向上流側に設けたことにより、高速回転時
に流体摩擦力を従来の軸受ポケット形状のものより小さ
くでき、軸高速回転時でより一層剛性を高め得る流体軸
受となり、ひいては、軸駆動用モータの小型化、作動流
体冷却装置の小型化をもはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の軸受面の断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線矢視図である。
【図３】図１における軸受ポケットの立体拡大図であ
る。 【図４】本発明の第２実施例の軸受面拡大図である。 【図５】軸回転速度に対する流体摩擦力の関係を示す図
を表す。 【符号の説明】 ４ 軸受部材 ５ 軸受面 ６ 軸部材 ７ 軸受ポケット ８ 外周ランド部 ９，２１ 突起物 １６ 圧力流体供給穴 １９ 軸回転方向上流側 ｈ 軸部材６に対する外周ランド部８の隙間 ｈ’軸部材６に対する突起物９の隙間 Ｈ 軸部材６に対する突起物２１の隙間
る。 【図４】本発明の第２実施例の軸受面拡大図である。 【図５】軸回転速度に対する流体摩擦力の関係を示す図
を表す。 【符号の説明】 ４ 軸受部材 ５ 軸受面 ６ 軸部材 ７ 軸受ポケット ８ 外周ランド部 ９，２１ 突起物 １６ 圧力流体供給穴 １９ 軸回転方向上流側 ｈ 軸部材６に対する外周ランド部８の隙間 ｈ’軸部材６に対する突起物９の隙間 Ｈ 軸部材６に対する突起物２１の隙間
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F16C 32/06
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 軸部材を回転可能に軸承する軸受部材
と、この軸受部材に形成され且つ軸荷重を支持する軸受
面とを有する流体軸受において、前記軸受面の円周方向
に複数個形成された軸受ポケット及び外周ランド部と、
前記軸受ポケット内に形成され且つ前記軸部材に対する
前記外周ランド部の隙間以上の隙間を有する前記外周ラ
ンド部と隔離した軸方向に伸びる複数個の突起物と、前
記軸受ポケット内にその軸回転方向上流側に設けられた
圧力流体供給穴とよりなる流体軸受装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06703993A JP3465288B2 (ja) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | 流体軸受装置 |
| KR1019940005681A KR940021954A (ko) | 1993-03-25 | 1994-03-22 | 유체베어링장치 |
| US08/217,570 US5449236A (en) | 1993-03-25 | 1994-03-25 | Fluid bearing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06703993A JP3465288B2 (ja) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | 流体軸受装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06280875A JPH06280875A (ja) | 1994-10-07 |
| JP3465288B2 true JP3465288B2 (ja) | 2003-11-10 |
Family
ID=13333321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06703993A Expired - Fee Related JP3465288B2 (ja) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | 流体軸受装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5449236A (ja) |
| JP (1) | JP3465288B2 (ja) |
| KR (1) | KR940021954A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0812995A3 (de) * | 1996-06-04 | 1998-09-02 | FÜRSTLICH HOHENZOLLERNSCHE WERKE LAUCHERTHAL GMBH & CO. | Aerostatisches Lagersystem mit Umgriff |
| US5921731A (en) * | 1996-12-31 | 1999-07-13 | The Ingersoll Milling Machine Company | High speed hydrostatic spindle |
| US6036413A (en) * | 1997-01-02 | 2000-03-14 | The Ingersoll Milling Machine Company | High speed hydrodynamic spindle |
| JP3613309B2 (ja) * | 1997-03-19 | 2005-01-26 | 豊田工機株式会社 | 流体軸受装置 |
| WO2008156813A1 (en) | 2007-06-20 | 2008-12-24 | Uvcleaning Systems, Inc. | Ultraviolet photoreactor for the purification of fluids |
| US20150007685A1 (en) * | 2013-07-03 | 2015-01-08 | Seven Universe Industrial Co., Ltd. | Seven universe industrial co., ltd. |
| IT201700078353A1 (it) * | 2017-07-12 | 2019-01-12 | Qubicaamf Europe S P A | Impianto da bowling. |
| EP3795836A1 (de) * | 2019-09-18 | 2021-03-24 | Levitronix GmbH | Zentrifugalpumpe und pumpengehäuse |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL152774A (ja) * | 1950-01-24 | |||
| US4474483A (en) * | 1982-03-29 | 1984-10-02 | Toyoda Koki Kabushiki Kaisha | Hydrostatic bearing apparatus with a cooling function |
| US4672813A (en) * | 1984-03-06 | 1987-06-16 | David Constant V | External combustion slidable vane motor with air cushions |
| JPH04249614A (ja) * | 1991-01-07 | 1992-09-04 | Toyoda Mach Works Ltd | 流体軸受 |
-
1993
- 1993-03-25 JP JP06703993A patent/JP3465288B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-03-22 KR KR1019940005681A patent/KR940021954A/ko not_active Application Discontinuation
- 1994-03-25 US US08/217,570 patent/US5449236A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5449236A (en) | 1995-09-12 |
| JPH06280875A (ja) | 1994-10-07 |
| KR940021954A (ko) | 1994-10-19 |
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