JP3547844B2

JP3547844B2 - 流体動圧軸受

Info

Publication number: JP3547844B2
Application number: JP09974395A
Authority: JP
Inventors: 義和市山
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2019-07-28
Also published as: JPH08277835A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は流体動圧軸受、より詳細には、オイル動圧を利用して回転支持する流体動圧軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体動圧軸受の一例として、例えば、米国特許第４，２５４，９６１号及び米国特許第５，０６７，５２８号明細書に開示されているものが知られている。この従来の流体動圧軸受は、静止軸とこの静止軸に対して回転自在である回転スリーブとを有している。静止軸の両端部にはスラストプレートが設けられ、回転スリーブの両端面の各々と各スラストプレートの内面との間にスラスト流体動圧軸受手段が設けられている。また、静止軸の外周面と回転スリーブの内周面との間には、軸線方向に間隔を置いて一対のラジアル流体動圧軸受手段が配設されている。更に、回転スリーブには流体圧力バランス通路が設けられ、このバランス通路はスラスト流体動圧軸受手段とラジアル流体動圧軸受手段を連通し、両流体動圧軸受手段のオイル圧力の均一化を図る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の流体動圧軸受においては、流体圧力バランス通路が回転スリーブに設けられているため、回転スリーブの回転バランスを保つことが難しく、回転スリーブを安定して支持することが困難である。また、上述したことに関連して、その構成、加工及び組付けが複雑であり、製作コストが高価となる。
【０００４】
本発明の課題は、上述した問題を解決し、回転スリーブを安定して回転支持することができる流体動圧軸受を提供することである。
【０００５】
本発明の他の課題は、比較的簡単な構成で且つ加工、組付けも容易である流体動圧軸受を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の流体動圧軸受は、静止軸と、静止軸に対して回転自在に装着された回転スリーブと、静止軸の両端部と回転スリーブとの間に介在された一対のスラスト流体動圧軸受手段と、静止軸の外周面と回転スリーブの内周面との間に介在された一対のラジアル流体動圧軸受手段と、を具備している。静止軸には、両端が該一対のスラスト流体動圧軸受手段の近傍であって、これより径方向内側に離間した部位に開口し、該一対のスラスト流体動圧軸受手段を連通させる第１の連通路が設けられており、該第１の連通路は該静止軸の軸線方向に沿って延びており、更に、該静止軸には、該第１の連通路と該一対のラジアル流体動圧軸受手段の間とを連通する第２の連通路が設けられている。
【０００７】
【作用】
本発明の流体動圧軸受においては、第１の連通路及び第２の連通路が静止軸に設けられ、回転スリーブにこれらの連通路が存在しないので、回転スリーブの回転バランスがよく、回転スリーブを安定して回転支持することができる。また、第１の連通路は、例えば静止軸を軸線方向に貫通する貫通孔によって形成することができ、第２の連通路は、例えば静止軸を半径方向に第１の連通路を通って貫通する貫通孔によって形成することができ、流体動圧軸受の加工、組付けが従来のものに比して簡単且つ容易である。
【０００８】
【実施例】
以下、図１を参照して、本発明に従う流体動圧軸受の一実施例を説明する。
図１において、図示の流体動圧軸受は、静止軸２と、この静止軸２に回転自在に支持された回転スリーブ４を具備している。静止軸２は、比較的その径が大きい軸本体部と、この軸本体部６の両端部に設けられた軸端部８、１０を有している。軸端部８、１０の径は比較的小さく、軸本体部６の径よりも小さく設定されている。軸本体部６と軸端部８、１０との間にはテーパ軸部１２、１４が設けられている。テーパ軸部１２、１４は、その径が軸線方向（図１にて上下方向）にむけて漸次減少している。
【０００９】
回転スリーブ４は、静止軸２の軸本体部６の外側に配設されたスリーブ本体１６を具備している。このスリーブ本体１６の両端部には段部が設けられており、かかる段部にカバー部材１８、２０が装着されている。片方のカバー部材１８は静止軸２の一端部（下端部）に対応して配設され、その内面は軸本体部６の片端面に対向して位置し、その内周面は静止軸２の片方のテーパ軸部１２に対向して位置している。また、他方のカバー部材２０は静止軸２の他端部（上端部）に対応して配設され、その内面は軸本体部６の他端面に対向して位置し、その内周面は静止軸２の他方のテーパ軸部１４に対向して位置している。従って、後に説明する如く、静止軸２のテーパ軸部１２、１４の外周面と一対のカバー部材１８、２０の内周面とのはオイルの流出を防止するテーパシール手段（第１のテーパシール手段を構成する）として機能する。
【００１０】
一対のカバー部材１８、２０の外側には、端プレート２２、２４が配設されている。片方の端プレート２２は静止軸２の軸端部８に装着され、その内面はカバー部材１８の外面に対向して半径方向外方に延びている。この端プレート２２の内面には、軸線方向内側にカバー部材１８に向けて突出する突起２６が設けられており、この突起２６とカバー部材１８によってテーパシール手段の外側にて絞りシール手段を構成する。また、他方の端プレート２４は静止軸２の軸端部１０に装着され、その内面は他方のカバー部材２０の外面に対向して半径方向外方に延びている。この端プレート２４の内面には、軸線方向内側にカバー部材２０に向けて突出する突起２８が設けられており、この突起２８とカバー部材２０によってテーパシール手段の外側にて絞りシール手段を構成する。
【００１１】
実施例では、静止軸２の軸本体部６の外周面と、回転スリーブ４のスリーブ本体１６の内周面との間に、一対のラジアル流体動圧軸受手段が設けられている。詳述すると、軸本体部６の両端部は、その中間部に比してその径が幾分大きく設定されており、軸本体部６のこれら両端部外周面にヘリングボーン形状のラジアル流体動圧溝３０、３２がそれぞれ形成されている。ラジアル流体動圧溝３０、３２は、実質上同一の形状であり、静止軸２の外周面に代えて、回転スリーブ４のスリーブ本体１６の内周面に形成することもできる。
【００１２】
また、静止軸２の軸本体部６の両端面と一対のカバー部材１８、２０との間には、スラスト流体動圧軸受手段が介在されている。実施例では、軸本体部６の両端面にヘリングボーン形状のスラスト流体動圧溝３４、３６が形成されており、これらスラスト流体動圧溝３４、３６は、実質上同一の形状に形成されている。かかるスラスト流体動圧溝３４、３６は、静止軸２に代えて、カバー部材１８、２０の内面に形成するようにしてもよい。
【００１３】
静止軸２には、更に、一対の第１の連通路３８、４０が形成されている。第１の連通路３８、４０は、静止軸２の軸本体部６を軸線方向に貫通して形成されており、この軸本体部６を直線状に延びている。実施例では、第１の連通路３８、４０は、軸本体部６の周方向に実質上等間隔（実質上１８０度の間隔）を置いて設けられている。第１の連通路３８、４０は、１個又は周方向に間隔を置いて３個以上設けるようにしてもよい。第１の連通路３８、４０の一端は、片方のスラスト流体動圧軸受手段の近傍であって、これより径方向内側に離間した部位に開口し、それらの他端は、他方のスラスト流体動圧軸受手段の近傍であって、これより径方向内側に離間した部位に開口し、第１の連通路３８、４０を通して一対のスラスト流体動圧軸受手段が連通することとなる。第１の連通路３８、４０は、一対のスラスト流体動圧軸受手段を構成するスラスト流体動圧溝３４、３６が形成されている部位に形成すると十分な且つ安定なスラスト流体動圧力を得ることができないためにこれら流体動圧溝３４、３６から離間させて設けるのが好ましい。
【００１４】
静止軸２には、更に、半径方向に延びる第２の連通路４２が設けられている。第２の連通路４２は、静止軸２の軸本体部６の軸線方向実質上中央部に設けられており、半径方向に直線状に第１の連通路３８、４０を通って延びている。この第２の連通路４２の一端は軸本体部６の図１において右方に開口し、その他端は軸本体部６の図１において左方に開口している（第２の連通路４２は、図１に示す通り、軸本体部６における、ラジアル流体動圧軸受手段が設けられていない部位に開口している。）。尚、軸本体部６に周方向に間隔をおいて３個以上の第１の連通路を設けた場合には、これら第１の連通路の全てを通るようにして第２の連通路を設けるのが望ましい。
【００１５】
次いで、上述した流体動圧軸受の作用効果について説明する。
静止軸２に対して回転スリーブ４が所定方向に回転すると、ラジアル流体動圧軸受手段におけるオイルの流体圧力が高められ、かかるオイルの流体圧力によって回転スリーブ４のラジアル力が支持される。また、スラスト流体動圧軸受手段におけるオイルの流体圧力が高められ、かかる流体圧力によって回転スリーブ４のスラスト力が支持される。
【００１６】
また、回転スリーブ４が所定方向に回転すると、スラスト流体動圧軸受手段においてオイルに遠心力が作用し、オイルは半径方向外方に流動する傾向が生じる。従って、スラスト流体動圧軸受手段においてオイルは半径方向内側から外側に向けて流れ、第１の連通路３８、４０から軸本体部６と回転スリーブ４との間の空間に向けて矢印に示す方向に流れる。上記オイルの流動傾向が生じると、このオイルは静止軸２の外周面と回転スリーブ４の内周面との間の空間、即ちラジアル流体動圧軸受手段、第２の連通路４２及び第１の連通路３８、４０を通って矢印で示す通りに環流する。それ故に、オイルが部分的に劣化することがなく、流体動圧軸受手段の寿命が長くなり、長期に渡って安定して使用することができる。実施例では、一対のスラスト流体動圧軸受手段の動圧溝３４、３６が実質上同一の形状であるので、上述したオイルの環流は、静止軸２の下部と上部とで実質上同様に対称に流動するようになり、オイルの偏流が防止される。また、第１の連通路３８、４０、及び第２の連通路４２が静止軸２に設けられているので、これら連通路３８、４０、４２の加工が容易であるとともに、連通路によるオイル及び／又は回転スリーブ６等への悪影響極めて少なく、回転スリーブ６は安定して回転支持される。
【００１７】
流体動圧軸受の温度が上昇してオイルの体積が増大すると、静止軸２の両端部に設けられたテーパシール部１２，１４によって体積膨張が吸収され、これらテーパシール部においてオイル面が軸線方向外方に幾分移動し、かく移動することによって吸収される。
【００１８】
この流体動圧軸受では、静止軸２の両端部にテーパシール手段が設けられ、テーパシール手段の外側に更に絞りシール手段が設けられているので、オイルの外部への流出が確実に防止される。
【００１９】
かくの通りの流体動圧軸受は、例えば、スピンドルモータの如きモータのロータを回転自在に支持する軸受として好都合に用いることができる。
【００２０】
以上、本発明に従う流体動圧軸受の一実施例について説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【００２１】
例えば、図示の実施例では、カバー部材１８、２０の外側に端プレート２２、２４を設けているが、オイルの漏れを防止できる場合には、端プレート２２、２４を省略することができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の流体動圧軸受では、第１の連通路３８、４０及び第２の連通路４２が静止軸２に設けられ、回転スリーブ４にこれらの連通路が存在しないので、回転スリーブ４の回転バランスがよく、回転スリーブ４を安定して回転支持することができる。また、第１の連通路３８、４０は、例えば静止軸２を軸線方向に貫通する貫通孔によって形成することができ、第２の連通路４２は、例えば静止軸２を半径方向に第１の連通路３８、４０を通って貫通する貫通孔によって形成することができ、流体動圧軸受の加工、組付けが従来のものに比して簡単且つ容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の流体動圧軸受の一実施例を簡略化して示す断面図。
【符号の説明】
２静止軸
４回転スリーブ
６軸本体部
８、１０軸端部
１２、１４テーパ部
１６スリーブ本体
１８、２０カバー部材
２２、２４端プレート
３０、３２ラジアル流体動圧溝
３４、３６スラスト流体動圧溝
３８、４０第１の連通路
４２第２の連通路

Claims

静止軸と、該静止軸に対して回転自在に装着された回転スリーブと、該静止軸の両端部と該回転スリーブとの間に介在された一対のスラスト流体動圧軸受手段と、該静止軸の外周面と該回転スリーブの内周面との間に介在された一対のラジアル流体動圧軸受手段と、を具備する流体動圧軸受において、該静止軸には、両端が該一対のスラスト流体動圧軸受手段の近傍であって、これより径方向内側に離間した部位に開口し、該一対のスラスト流体動圧軸受手段を連通させる第１の連通路が設けられており、該第１の連通路は該静止軸の軸線方向に沿って延びており、更に、該静止軸には、該第１の連通路と該一対のラジアル流体動圧軸受手段の間とを連通する第２の連通路が設けられている、ことを特徴とする流体動圧軸受。
該静止軸は、比較的径が大きい軸本体部と該軸本体部の両端部に設けられ且つ比較的径が小さい軸端部とを有しており、該回転スリーブは、該軸本体部の外側に配設されたスリーブ本体と該スリーブ本体の両端部に配設された一対のカバー部材を有し、該静止軸の該軸本体部の両端面と該一対のカバー部材との間に該一対のスラスト流体動圧軸受手段が介在されている請求項１記載の流体動圧軸受。
該一対のスラスト流体動圧軸受手段は、該静止軸の該軸本体部の該両端面及び／又は該一対のカバー部材の内面に形成されたヘリングボーン形状の流体動圧溝から構成され、該一対のスラスト流体動圧軸受手段の該流体動圧溝は実質上同一形状であり、該一対のスラスト流体動圧軸受手段及び該一対のラジアル流体動圧軸受手段のオイルは、該一対のスラスト流体動圧軸受手段において発生する遠心力によって、該一対のスラスト流体動圧軸受手段、該一対のラジアル流体動圧軸受手段、該第２の連通路及び該第１の連通路を還流する請求項２記載の流体動圧軸受。
該第１の連通路は該静止軸の周方向に間隔を置いて複数個設けられており、該第２の連通路は該第１の連通路の各々に対応して設けられている請求項１乃至３のいずれかに記載の流体動圧軸受。
該静止軸の該軸本体部と該軸端部の間には、軸線方向外方に向けてその径が漸次減少するテーパ軸部が設けられており、該テーパ軸部は該一対のカバー部材と協働して第１のテーパシール手段を構成する請求項２及び３のいずれかに記載の流体動圧軸受。
該静止軸の該軸端部には端プレートが設けられており、該端プレートの内面と該カバー部材の外面との間には絞りシール手段が設けられている請求項２、３及び５のいずれかに記載の流体動圧軸受。