JP3985492B2 - スラスト動圧軸受、スラスト動圧軸受の製造方法、ならびに、スラスト動圧軸受のプレス成形用の金型の製造方法 - Google Patents
スラスト動圧軸受、スラスト動圧軸受の製造方法、ならびに、スラスト動圧軸受のプレス成形用の金型の製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スラスト動圧軸受、スラスト動圧軸受の製造方法、ならびに、スラスト動圧軸受のプレス成形用の金型の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スラスト動圧軸受の動圧発生用の溝としては、図４に示すようなものがある。この溝５０の縁５０aはR＝Ri・eθ tan αで表わされる曲線となっている。ここで、
R：極座標による動径、Ri：動圧発生用の溝の始点の内径、θ：極座標の角度（rad)、α：溝角度である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のスラスト動圧軸受では、上記溝５０の縁５０aが描く曲線が指数関数からなる曲線であるため、溝幅が中心側から外周側に向けて徐々に広くなる。そのため、上記一つの溝５０を、例えばミーリングで加工する場合に、ミーリングを２回以上走らさなければならない。幅が狭い中心側の溝５０の部分５０bの加工では、ミーリングを２回程度走らせるだけでよいが、外周側の溝の部分の加工ではミーリングをさらに何度も走らせなければならなくなり、ミーリングを走らす回数は極座標の半径Ｒが大きくなればなるほど増えて、上記溝５０の加工に工数がかかって、溝５０の加工が難しいといった問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、動圧発生用の溝の加工が簡単で、かつ、安定な動圧を発生させることができるヘリングボーンタイプの溝を持ったスラスト動圧軸受を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明のスラスト動圧軸受は、
軸部または軸部に形成されたフランジ状部の端面と、この端面に対向するハウジングの軸受面とのうちの少なくとも一方に動圧発生用の溝を有し、上記溝は、折り返し部と、その折り返し部よりも内側の内側部分と、上記折り返し部よりも外側の外側部分とを有するヘリングボーンタイプの溝であるスラスト動圧軸受において、
上記溝の上記内側部分と、上記溝の上記外側部分とは、夫々において、一定の溝幅を有し、かつ、上記外側部分の溝幅は、上記内側部分の溝幅よりも広く、かつ、上記外側部分の長さは、上記内側部分の長さよりも短く、上記溝の外側部分に隣接する丘の丘幅は、上記溝の内側部分に隣接する丘の丘幅よりも広く、
上記溝または丘の折り返し部の先端は、上記溝または丘の上記内側部分または上記外側部分の溝幅または丘幅と同じ直径を有する円と同じ曲率を有する曲面であることを特徴としている。
また、請求項２の発明は、
軸部または軸部に形成されたフランジ状部の端面と、この端面に対向するハウジングの軸受面とのうちの少なくとも一方に動圧発生用の溝を有し、上記溝は、折り返し部と、その折り返し部よりも内側の内側部分と、上記折り返し部よりも外側の外側部分とを有するヘリングボーンタイプの溝であるスラスト動圧軸受において、
上記溝の上記内側部分と、上記溝の上記外側部分とは、夫々において、一定の溝幅を有し、かつ、上記外側部分の溝幅は、上記内側部分の溝幅よりも狭く、かつ、上記外側部分の長さは、上記内側部分の長さよりも長いかあるいは等しくなっていて、上記溝の外側部分に隣接する丘の丘幅は、上記溝の内側部分に隣接する丘の丘幅よりも狭く、
上記溝または丘の折り返し部の先端は、上記溝または丘の上記内側部分または上記外側 部分の溝幅または丘幅と同じ直径を有する円と同じ曲率を有する曲面であることを特徴と
している。
【０００６】
上記請求項１および２の発明のスラスト動圧軸受によれば、上記溝の折り返し部よりも内側の内側部分と上記溝の折り返し部よりも外側の外側部分の夫々において、溝幅が実質的に一定であり、かつ、上記内側部分の溝幅と上記外側部分の溝幅とは、互いに異なっている。ここで、上記溝の幅はその溝の両縁に内接する円の直径で定義されている。
【０００７】
したがって、上記溝を例えば、ミーリングで加工する場合に、上記溝の折り返し部よりも内側の内側部分と上記溝の折り返し部よりも外側の外側部分の夫々において、大きさが異なるミーリングを、原則として夫々１回走らすだけで動圧発生用の溝の加工をすることができる。ここで、上記溝の内側部分と外側部分の夫々を加工するにあたって、勿論、上記溝の内側部分と外側部分の夫々に対して小径のミーリングを平行に数回走らせてもよい。また、上記内側部分の溝幅と上記外側部分の溝幅とが互いに異なり、これらの幅を内側と外側で最適に設定することにより、上記溝の折り返し部の位置を変更せずに、動圧の能力を最大にすることができる。
【０００８】
また、請求項３の発明のスラスト動圧軸受は、
軸部または軸部に形成されたフランジ状部の端面と、この端面に対向するハウジングの軸受面とのうちの少なくとも一方に動圧発生用の溝を有し、上記溝は、折り返し部と、その折り返し部よりも内側の内側部分と、上記折り返し部よりも外側の外側部分とを有するヘリングボーンタイプの溝であるスラスト動圧軸受において、
上記溝の上記内側部分に隣接する丘と、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の夫々において、一定の丘幅を有し、かつ、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の丘幅は、上記溝の上記内側部分に隣接する丘の丘幅よりも広く、かつ、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の長さは、上記溝の上記内側部分に隣接する丘の長さよりも短く、
上記溝または丘の折り返し部の先端は、上記溝または丘の上記内側部分または上記外側部分の溝幅または丘幅と同じ直径を有する円と同じ曲率を有する曲面であることを特徴としている。
また、請求項４の発明のスラスト動圧軸受は、
軸部または軸部に形成されたフランジ状部の端面と、この端面に対向するハウジングの軸受面とのうちの少なくとも一方に動圧発生用の溝を有し、上記溝は、折り返し部と、その折り返し部よりも内側の内側部分と、上記折り返し部よりも外側の外側部分とを有するヘリングボーンタイプの溝であるスラスト動圧軸受において、
上記溝の上記内側部分に隣接する丘と、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の夫々において、一定の丘幅を有し、かつ、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の丘幅は、上記溝の上記内側部分に隣接する丘の丘幅よりも狭く、かつ、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の長さは、上記溝の上記内側部分に隣接する丘の長さよりも長いかあるいは等しくなっていて、
上記溝または丘の折り返し部の先端は、上記溝または丘の上記内側部分または上記外側部分の溝幅または丘幅と同じ直径を有する円と同じ曲率を有する曲面であることを特徴としている。
【０００９】
上記請求項３および４の発明のスラスト動圧軸受によれば、上記溝の折り返し部よりも内側の内側部分と上記溝の折り返し部よりも外側の外側部分の夫々において、上記溝に隣接する丘の丘幅が実質的に一定であり、かつ、上記内側部分の溝に隣接する丘の丘幅と上記外側部分の溝に隣接する丘の丘幅とは、互いに異なっている。ここで、上記溝の隣の丘の丘幅は、その丘の両縁に内接する円の直径で定義されている。
【００１０】
したがって、例えば、動圧発生用の溝を金型を用いてプレス成形する場合であって、上記溝の内側部分と外側部分の夫々で上記丘幅が実質的に一定であるから、上記丘に対応する金型における溝の加工を行うとき、上記金型の溝の折り返し部よりも内側の内側部分と、上記金型の溝の折り返し部よりも外側の外側部分の夫々で、大きさの異なるミーリングを、上記外側部分と上記内側部分で１回走らすだけで加工できる。そして、この金型における溝の加工によって、丘の加工が簡単にできる。勿論、１つの金型における溝の加工に、小径のミーリングに平行な軌跡を描かせるようにして、数回走らせてもよい。また、荒加工と仕上げ加工を行う場合は、上記金型における溝の折り返し部よりも外側の外側部分と内側の内側部分の夫々でミーリングに同じ軌跡を複数回描かせることになる。また、上記金型における内側部分の溝の幅と上記金型における外側部分の溝の幅とが互いに異なり、これらの幅を内側と外側で最適に設定することにより、上記金型における溝の折り返し部の位置を変更せずに、動圧の能力を最大にすることができる。
【００１１】
また、請求項５の発明のスラスト動圧軸受は、請求項１乃至４のいずれか１つに記載のスラスト動圧軸受において、上記溝の溝幅と、その溝の隣りの丘の幅との比が２：１から１：５である。
【００１２】
上記請求項５の発明のスラスト動圧軸受によれば、上記溝または丘の折り返し部よりも内側の内側部分と上記溝または丘の折り返し部よりも外側の外側部分の夫々において、上記溝の幅と上記丘の幅との比が２：１から１：５であるので、大きな動圧を安定に発生させることができる。また、特に１：１の時に最大の動圧を発生するため好ましい。
【００１３】
また、請求項６の発明のスラスト動圧軸受は、請求項１乃至５のいずれか１つに記載のスラスト動圧軸受において、上記溝または丘の縁が描く曲線がインボリュート曲線である。
【００１４】
上記請求項６の発明のスラスト動圧軸受によれば、上記溝または丘の縁が描く曲線がインボリュート曲線であるので、上記溝または丘の折り返し部の内側と外側の夫々おいて、溝幅または丘幅が一定の動圧発生用の溝を簡単に加工することができる。また、上記動圧発生用の溝とその溝の隣の丘との幅の比を、上記溝の折り返し部よりも内側の内側部分と上記溝の折り返し部よりも外側の外側部分の夫々に対して、簡単に一定にすることができる。
【００１５】
【００１６】
本発明のスラスト動圧軸受によれば、上記動圧発生用の溝または丘の折り返し部の先端は、上記溝または丘の上記内側部分または上記外側部分での溝幅または丘幅と同じ直径を有する円と同じ曲率である。したがって、上記動圧発生用の溝を、例えば、ミーリングで加工する場合、溝の折り返し部の内側かまたは溝の折り返し部の外側の側壁に内接して走らせるミーリングの外周によって、上記折り返し部の先端の加工がなされ、上記折り返し部の先端の加工を容易にできる。また、プレス成形する場合は、丘形成用の金型の溝を、例えば、ミーリングで加工する場合、丘形成用の金型の溝の折り返し部の内側かまたは丘形成用の金型の溝の折り返し部の外側の側壁に内接して走らせるミーリングの外周によって、上記丘形成用の金型の溝の折り返し部の先端の加工がなされ、上記丘形成用の金型の溝の折り返し部の先端の加工を容易にできる。
【００１７】
また、請求項７の発明のスラスト動圧軸受の製造方法は、
軸部または軸部に形成されたフランジ状部の端面と、この端面に対向するハウジングの軸受面とのうちの少なくとも一方に、折り返し部と、その折り返し部よりも内側の内側部分と、上記折り返し部よりも外側の外側部分とを有するヘリングボーンタイプの動圧発生用の溝であって、
上記溝の上記内側部分と、上記溝の上記外側部分とは、夫々において、一定の溝幅を有し、かつ、上記外側部分の溝幅は、上記内側部分の溝幅よりも広く、かつ、上記外側部分の長さは、上記内側部分の長さよりも短く、上記溝の外側部分に隣接する丘の丘幅は、上記溝の内側部分に隣接する丘の丘幅よりも広く、
上記溝の折り返し部の先端は、上記溝の上記内側部分または上記外側部分の溝幅と同じ直径を有する円と同じ曲率を有する曲面である動圧発生用の溝、
または、
上記溝の上記内側部分と、上記溝の上記外側部分とは、夫々において、一定の溝幅を有し、かつ、上記外側部分の溝幅は、上記内側部分の溝幅よりも狭く、かつ、上記外側部分の長さは、上記内側部分の長さよりも長いかあるいは等しくなっていて、上記溝の外側部分に隣接する丘の丘幅は、上記溝の内側部分に隣接する丘の丘幅よりも狭く、
上記溝の折り返し部の先端は、上記溝の上記内側部分または上記外側部分の溝幅と同じ直径を有する円と同じ曲率を有する曲面である動圧発生用の溝
を有するスラスト動圧軸受における
上記動圧発生用の溝の上記内側部分をミーリングにより１回のみ軌跡を描かせる、または、複数回同じ軌跡を描かせる加工により形成すると共に、
上記動圧発生用の溝の上記外側部分をミーリングにより１回のみ軌跡を描かせる、または、複数回同じ軌跡を描かせる加工により形成することを特徴としている。
【００１８】
また、請求項８のスラスト動圧軸受のプレス成形用の金型の製造方法は、
軸部または軸部に形成されたフランジ状部の端面と、この端面に対向するハウジングの軸受面とのうちの少なくとも一方に、折り返し部と、その折り返し部よりも内側の内側部分と、上記折り返し部よりも外側の外側部分とを有するヘリングボーンタイプの動圧発生用の溝であって、
上記溝の上記内側部分に隣接する丘と、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の夫々において、一定の丘幅を有し、かつ、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の丘幅は、上記溝の上記内側部分に隣接する丘の丘幅よりも広く、かつ、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の長さは、上記溝の上記内側部分に隣接する丘の長さよりも短く、
上記丘の折り返し部の先端は、上記丘の上記内側部分または上記外側部分の丘幅と同じ直径を有する円と同じ曲率を有する曲面である動圧発生用の溝、
または、
上記溝の上記内側部分に隣接する丘と、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の夫々において、一定の丘幅を有し、かつ、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の丘幅は、上記溝の上記内側部分に隣接する丘の丘幅よりも狭く、かつ、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の長さは、上記溝の上記内側部分に隣接する丘の長さよりも長いかあるいは等しくなっていて、
上記丘の折り返し部の先端は、上記丘の上記内側部分または上記外側部分の丘幅と同じ直径を有する円と同じ曲率を有する曲面である動圧発生用の溝
を有するスラスト動圧軸受の上記動圧発生用の溝を形成するプレス成形用の金型における
上記内側部分に隣接する丘部を形成する上記金型の部分を、ミーリングにより１回のみ軌跡を描かせる、または、複数回同じ軌跡を描かせる加工により形成すると共に、
上記金型における上記外側部分に隣接する丘部を形成する上記金型の部分を、ミーリングにより１回のみ軌跡を描かせる、または、複数回同じ軌跡を描かせる加工により形成することを特徴としている。
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本実施の形態のすくなくとも軸部の端面に溝を有するヘリングボーンタイプのスラスト動圧軸受の軸部の端面を示す平面図である。図１においては、軸部の輪郭を省略し、溝のパターンのみを示している。この軸部は図示しないハウジング内に回転自在に嵌合し、この軸部の端面をハウジングの軸受面に対向させている。
【００２３】
上記軸部の端面には、ヘリングボーンタイプの動圧発生用の溝２０，２０，２０，・・・を設けており、この動圧発生用の溝２０は折り返し部２０cで、Ｖ字型に屈曲している。上記動圧発生用の溝２０の幅は、上記折り返し部２０cよりも内側の内側部分２０aと、上記折り返し部２０cよりも外側の外側部分２０bとの夫々で溝幅が一定になっていて、かつ、上記内側部分２０aの溝幅MS−１は上記外側部分２０bの溝幅ML−１よりも狭くなっている。上記内側部分２０aの長さは、上記外側部分２０bの長さよりも長くなっている。
【００２４】
ここで、溝の溝幅とは、溝の両縁に内接する円の直径をいう。例えば、上記内側部分２０aの溝幅MS−１を例にとって説明すると、この溝幅MS−１とは上記内側部分２０aの両縁２０d，２０dに接する円（図示せず）の直径である。
【００２５】
また、上記折り返し部２０cの先端２１c−１は鋭角に尖った形状をしており、さらに、上記溝２０の縁２０dはインボリュート曲線になっている。
【００２６】
上記動圧発生用の溝２０とその隣りの動圧発生用の溝２０との間には、上記溝２０と同じ平面形状を有する丘２２が存在する。上記丘２２の折り返し部２２cもその先端部２２c−１が尖ったＶ字状の形状をしている。
【００２７】
また、上記溝２０の場合と同様に、上記溝２０の隣の丘２２の幅もその丘２２の折り返し部２２cよりも内側の内側部分と外側の外側部分で夫々一定で、上記丘２２の内側部分の幅OS−１は上記溝２０の内側部分２０cの溝幅MS−１と等しくなっていて、上記丘２２の外側部分の丘の幅OL−１は、上記溝２０の外側部分２０bの溝幅ML−１と等しくなっている。つまり、上記溝２０の溝幅ML−１，MS−１と、その溝２０の隣りの丘２２の幅OL−１，OS−１との比は１：１となる。
【００２８】
ここで、丘２２の幅とは、溝２０の幅と同様に、その丘２２の両縁に内接する円の直径をいう。
【００２９】
上記構成において、上記軸部が矢印Ｙ方向にもしくはハウジングの軸受面に対して相対的に矢印Ｙ方向に回転すると、上記軸部の端面とハウジングの軸受面との間に封入された潤滑油や気体などの流体（図示せず）が溝２０にそって折り返し部２０cの方向に向けて送られて動圧が発生する。この実施の形態では、溝２０の外側部分２０bの溝幅ML−１が内側部分２０aの溝幅MS−１よりも広いが、上記外側部分２０bの長さが上記内側部分２０aの長さよりも短くなっているから、上記軸部が矢印Ｙ方向に回転すると、外側部分２０bから折り返し部２０cに流れ込む流体の流れと内側部分２０dから折り返し部２０cにながれこむ流体の流れとがバランスする。そして、上記流体が引き起こす動圧によって、軸部は軸方向に支持される。
【００３０】
上記溝２０は、上記内側部分２０aと外側部分２０bとの夫々において溝幅ML−１，MS−１が同じであるので、内側部分２０aを加工する小径のミーリング（図示しない）と上記外側部分２０ｂを加工する大径のミーリング（図示せず）の夫々を、原則として夫々の溝の方向にそって１回走らすだけで、溝２０の内側部分２０aと外側部分２０bを加工をすることができる。このように、異なる径のミーリングを上記内側部分２０aと外側部分２０bの夫々で、夫々溝２０の方向に１回走らすだけで、溝２０の加工ができるので、溝２０を簡単安価に形成することができる。
【００３１】
また、上記動圧発生用の溝２０の幅と丘２２の幅とは、上記内側部分２０aでも上記外側部分２０bでもそれぞれ１：１の比であるので、大きな動圧を安定に発生することができる。つまり、このスラスト動圧軸受は、大きな負荷能力を得ることができるのである。
【００３２】
さらに、上記動圧発生用の溝２０の縁２０d，２０dはインボリュート曲線であるので、ミーリングを内側部分２０aと外側部分２０bの夫々において、上記溝２０を形成すべくインボリュート曲線に沿って容易に走行させることができる。換言すれば、ミーリングをインボリュート曲線を描くように走行させることは機械的に容易にできるのである。また、上記溝２０の縁２０d，２０dはインボリュート曲線であるから、基本的には、上記溝２０の内側部分２０aにおいても外側部分２０bにおいても、軸部の端面を動圧発生用の溝２０とその溝２０に対して一定の割合の幅を有する丘２２ですきまなく埋め尽くすことができる。
【００３３】
図２は他の実施の形態のヘリングボーンタイプのスラスト動圧軸受の軸部の端面を示す平面図である。図２においても、軸部の輪郭を省略し、溝のパターンのみを示している。
【００３４】
上記軸部の端面には、ヘリングボーンタイプの動圧発生用の溝３０，３０，３０，・・・を設けており、この動圧発生用の溝３０は折り返し部３０cで、Ｖ字型に屈曲している。上記動圧発生用の溝３０の幅は、上記折り返し部３０cよりも内側の内側部分３０aと、上記折り返し部３０cよりも外側の外側部分３０bとの夫々で溝幅が一定になっていて、かつ、上記内側部分３０aの溝幅ML−２は上記外側部分３０bの溝幅MS−２よりも広くなっている。また、上記内側部分３０aの長さは、上記外側部分３０bの長さよりも短いか、あるいは略等しくなっている。
【００３５】
また、上記折り返し部３０cの先端３０c−１は鋭角に尖った形状をしており、さらに、上記溝３０の縁３０dはインボリュート曲線になっている。
【００３６】
上記動圧発生用の溝３０とその隣りの溝３０との間には、上記溝３０と同じ平面形状を有する丘３２が存在する。上記丘３２もその折り返し部３２cの先端３２c−１が尖ったＶ字状の形状をしている。そして、その丘３２の幅は、上記溝の場合と同様に、その丘３２の折り返し部３２cよりも内側の内側部分と外側の外側部分で夫々一定で、上記丘３２の内側部分の幅OL−２は上記溝３０の内側部分３０a溝幅ML−２と等しくなっていて、上記丘３２の外側部分の丘の幅OS−２は、上記溝３０の外側部分３０bの溝幅MS−２と等しくなっている。
【００３７】
上記構成において、上記軸部が矢印Ｚ方向にもしくは相対Ｚ方向に回転すると、上記軸部の端面とハウジングの軸受面との間に封入された潤滑油や気体などの流体（図示せず）が溝３０にそって折り返し部３０cの方向に向けて送られて動圧が発生する。この実施の形態の例では、溝３０の外側部分３０bの溝幅MS−２が内側部分３０aの溝幅ML−２よりも狭いが、上記外側部分３０bの長さが上記内側部分３０aの長さよりも長いか、あるいは略等しくなっている。そのため、上記軸部が矢印Ｚ方向に回転すると、外側部分３０bから折り返し部に流れ込む流体の流れと内側部分３０aから折り返し部３０cにながれこむ流体の流れとがバランスする。そして、上記流体が引き起こす動圧によって、軸部は軸方向に支持される。
【００３８】
図３は他の実施の形態の軸部の端面の一部を示す図である。この実施の形態では、図３に示すようにヘリングボーンタイプの動圧発生用の溝２０の折り返し部２０cの先端２０c−２の形状は、上記溝２０の折り返し部２０cよりも内側の内側部分２０aの溝幅と同じ直径を有する円の曲率と同じ曲率を持つ円筒面からなっている。そして、この溝の折り返し部の先端の形状のみが先の図１で示した実施の形態と異なる。したがって、先の図１で示した実施の形態と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略する。
【００３９】
上記構成によれば、例えば、溝の折り返し部の上記先端２０c−２は上記溝２０の折り返し部２０cよりも内側の内側部分２０aに内接する円筒面と同一曲率を有する曲面であるから、例えば、溝２０の内側部分２０aを加工するときに使うミーリングを、上記溝２０の内側部分２０aを描くように走らせて、折り返し部２０cで切り返すだけで、簡単に折り返し部２０cの先端２０c−２の加工を行うことができる。
【００４０】
ここで、図３の実施の形態においては、上記折り返し部２０cの先端の形状２０c−２を上記溝２０の折り返し部２０cよりも内側の内側部分２０aに内接する円の曲率と等しい曲率を有する円筒面からなっているとしたが、上記折り返し部２０cの先端部を加工するのに、上記溝２０の折り返し部２０cよりも外側の外側部分２０bを加工するときに使うミーリングを上記折り返し部２０cで単に切り返えしてもよい。この場合、溝２０の折り返し部２０cの先端の形状は、上記溝２０の折り返し部２０cよりも外側の外側部分２０bに内接する円の曲率と等しい曲率を有する円筒面になる。
【００４１】
また、図１から図３の全ての実施の形態では、溝２０，３０の幅と丘２２，３２の幅とは溝の折り返し部２０c，３０cよりも内側の内側部分２０a，３０aと外側の外側部分２０b，３０bの夫々で１：１の比にしているが、これに限られるものではなく、様々な比の値にすることができる。
【００４２】
また、上記実施の形態では、ヘリングボーンタイプの動圧発生用の溝は軸部の端面に設けたが、動圧発生用の溝を軸部の端面に設けることなく、軸部の端面に対向するハウジングの軸受面に動圧発生用の溝を設けてもよい。また、軸部の端面に代えて軸部に設けたフランジ状部の端面に溝を設けてもよい。また、軸部やフランジ状部の端面とハウジングの軸受面との両方に動圧発生用の溝を設けてもよい。
【００４３】
また、上記実施の形態では、動圧発生用の溝は、ミーリングで直接機械加工する例について説明したが、動圧発生用の溝をプレス成形してもよい。この場合、上述のように溝の溝幅および丘の幅が溝の折り返し部の内側の内側部分と外側の外側部分で夫々一定であれば、プレス成形用の金型における溝の加工をミーリングを内側部分と外側部分の夫々において原則として夫々１回走らすだけで、金型を簡単に加工することができる。なお、ここで原則として夫々１回という意味は、ミーリングに同じ軌跡または平行な軌跡を描かせるという意味である。また、荒加工と仕上げ加工を上記金型における溝の内側部分と上記金型における溝の外側部分の夫々に対して各々１回した場合であっても、この明細書では、ミーリングを１回走らせたという。つまり、上記金型における溝の折り返し部の内側と外側の夫々に対し同一軌跡を描かせることを、ミーリングを１回走らせたという。この場合、金型の溝が、動圧発生用の丘形状と実質同一になるため、上記動圧発生用の溝に関する記載が、丘についてもいえる。
【００４４】
また、上記動圧発生用の溝またはプレス成形用金型をエッチング加工してもよい。また、電解加工や放電加工でもよい。この場合、溝幅または金型における溝幅が上記溝の折り返し部よりも内側の内側部分と外側の外側部分でそれぞれ一定であるので、現像のためのパターンあるいは電極を簡単に形成することができる。
【００４５】
また、上記実施の形態では、動圧発生用の溝または金型の溝は断面が溝の折り返し部よりも内側の内側部分でも外側の外側部分でも矩形であったが、溝または金型の溝の断面は台形であってもよい。台形状の溝または金型の溝に対しては円錐台形状のミーリングを１回走らせるだけで、上記断面が台形の溝または金型の溝の加工ができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１乃至４の発明のスラスト動圧軸受によれば、ヘリングボーンタイプの動圧発生用の溝または丘の折り返し部よりも内側の内側部分と、その折り返し部よりも外側の外側部分の夫々で、溝幅または丘幅が実質的に一定で、かつ、互いに異なっているので、例えば、上記溝や金型の溝等をミーリングで加工する場合に、原則として、溝や金型の溝の内側部分と外側部分の夫々においてミーリングを１回走らすだけで、溝または丘を簡単に加工することができる。また、上記内側部分の溝幅または丘幅と上記外側部分の溝幅または丘幅とが互いに異なり、これらの幅を内側と外側で最適に設定することにより、上記溝または丘の折り返し部の位置を変更せずに、動圧の能力を最大にすることができる。
【００４７】
また、請求項５の発明のスラスト動圧軸受によれば、上記溝の幅と上記丘の幅との比が２：１から１：５であるので、大きな動圧を安定に発生させることができる。
【００４８】
また、請求項６の発明のスラスト動圧軸受によれば、溝の縁が描く曲線がインボリュート曲線であるので、溝が内側部分と外側部分との間で屈曲していても、溝と丘との幅との比を簡単に一定にすることができ、かつ、その比が一定である溝と丘とで平面を埋めつくすことができる。
【００４９】
また、本発明のスラスト動圧軸受によれば、上記動圧発生用の溝または丘の折り返し部の先端が、上記溝または丘の上記内側部分または上記外側部分の溝幅または丘幅と同じ直径を有する円と同じ曲率となるので、上記動圧発生の溝または丘の折り返し部で、溝または丘形成用の金型の溝の内側部分の加工に使ったミーリングか、溝または丘形成用の金型の溝の外側部分の加工に使ったミーリングのどちらかを溝または丘形成用の金型溝の折り返し部で単に切り返すだけで、上記溝または丘の折り返し部の先端の曲面の加工を簡単にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１はこの発明の実施の形態のスラスト動圧軸受の軸部の端面の平面図である。
【図２】 図２はこの発明の他の実施の形態のスラスト動圧軸受の軸部の端面の平面図である。
【図３】 図３はこの発明のスラスト動圧軸受の他の実施の形態の軸部の端面の一部を示す図である。
【図４】 図４は従来のスラスト動圧軸受の軸部の端面の平面図である。
【符号の説明】
２０、３０ 動圧発生溝、
２０a、３０a 内側部分、
２０b、３０b 外側部分、
２０d、３０d 縁、
２２、３２ 丘、
２０c、３０c 折り返し部、
２０c−１、２０c−２、３０c−１ 折り返えし部の先端。
【発明の属する技術分野】
本発明は、スラスト動圧軸受、スラスト動圧軸受の製造方法、ならびに、スラスト動圧軸受のプレス成形用の金型の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スラスト動圧軸受の動圧発生用の溝としては、図４に示すようなものがある。この溝５０の縁５０aはR＝Ri・eθ tan αで表わされる曲線となっている。ここで、
R：極座標による動径、Ri：動圧発生用の溝の始点の内径、θ：極座標の角度（rad)、α：溝角度である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のスラスト動圧軸受では、上記溝５０の縁５０aが描く曲線が指数関数からなる曲線であるため、溝幅が中心側から外周側に向けて徐々に広くなる。そのため、上記一つの溝５０を、例えばミーリングで加工する場合に、ミーリングを２回以上走らさなければならない。幅が狭い中心側の溝５０の部分５０bの加工では、ミーリングを２回程度走らせるだけでよいが、外周側の溝の部分の加工ではミーリングをさらに何度も走らせなければならなくなり、ミーリングを走らす回数は極座標の半径Ｒが大きくなればなるほど増えて、上記溝５０の加工に工数がかかって、溝５０の加工が難しいといった問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、動圧発生用の溝の加工が簡単で、かつ、安定な動圧を発生させることができるヘリングボーンタイプの溝を持ったスラスト動圧軸受を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明のスラスト動圧軸受は、
軸部または軸部に形成されたフランジ状部の端面と、この端面に対向するハウジングの軸受面とのうちの少なくとも一方に動圧発生用の溝を有し、上記溝は、折り返し部と、その折り返し部よりも内側の内側部分と、上記折り返し部よりも外側の外側部分とを有するヘリングボーンタイプの溝であるスラスト動圧軸受において、
上記溝の上記内側部分と、上記溝の上記外側部分とは、夫々において、一定の溝幅を有し、かつ、上記外側部分の溝幅は、上記内側部分の溝幅よりも広く、かつ、上記外側部分の長さは、上記内側部分の長さよりも短く、上記溝の外側部分に隣接する丘の丘幅は、上記溝の内側部分に隣接する丘の丘幅よりも広く、
上記溝または丘の折り返し部の先端は、上記溝または丘の上記内側部分または上記外側部分の溝幅または丘幅と同じ直径を有する円と同じ曲率を有する曲面であることを特徴としている。
また、請求項２の発明は、
軸部または軸部に形成されたフランジ状部の端面と、この端面に対向するハウジングの軸受面とのうちの少なくとも一方に動圧発生用の溝を有し、上記溝は、折り返し部と、その折り返し部よりも内側の内側部分と、上記折り返し部よりも外側の外側部分とを有するヘリングボーンタイプの溝であるスラスト動圧軸受において、
上記溝の上記内側部分と、上記溝の上記外側部分とは、夫々において、一定の溝幅を有し、かつ、上記外側部分の溝幅は、上記内側部分の溝幅よりも狭く、かつ、上記外側部分の長さは、上記内側部分の長さよりも長いかあるいは等しくなっていて、上記溝の外側部分に隣接する丘の丘幅は、上記溝の内側部分に隣接する丘の丘幅よりも狭く、
上記溝または丘の折り返し部の先端は、上記溝または丘の上記内側部分または上記外側 部分の溝幅または丘幅と同じ直径を有する円と同じ曲率を有する曲面であることを特徴と
している。
【０００６】
上記請求項１および２の発明のスラスト動圧軸受によれば、上記溝の折り返し部よりも内側の内側部分と上記溝の折り返し部よりも外側の外側部分の夫々において、溝幅が実質的に一定であり、かつ、上記内側部分の溝幅と上記外側部分の溝幅とは、互いに異なっている。ここで、上記溝の幅はその溝の両縁に内接する円の直径で定義されている。
【０００７】
したがって、上記溝を例えば、ミーリングで加工する場合に、上記溝の折り返し部よりも内側の内側部分と上記溝の折り返し部よりも外側の外側部分の夫々において、大きさが異なるミーリングを、原則として夫々１回走らすだけで動圧発生用の溝の加工をすることができる。ここで、上記溝の内側部分と外側部分の夫々を加工するにあたって、勿論、上記溝の内側部分と外側部分の夫々に対して小径のミーリングを平行に数回走らせてもよい。また、上記内側部分の溝幅と上記外側部分の溝幅とが互いに異なり、これらの幅を内側と外側で最適に設定することにより、上記溝の折り返し部の位置を変更せずに、動圧の能力を最大にすることができる。
【０００８】
また、請求項３の発明のスラスト動圧軸受は、
軸部または軸部に形成されたフランジ状部の端面と、この端面に対向するハウジングの軸受面とのうちの少なくとも一方に動圧発生用の溝を有し、上記溝は、折り返し部と、その折り返し部よりも内側の内側部分と、上記折り返し部よりも外側の外側部分とを有するヘリングボーンタイプの溝であるスラスト動圧軸受において、
上記溝の上記内側部分に隣接する丘と、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の夫々において、一定の丘幅を有し、かつ、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の丘幅は、上記溝の上記内側部分に隣接する丘の丘幅よりも広く、かつ、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の長さは、上記溝の上記内側部分に隣接する丘の長さよりも短く、
上記溝または丘の折り返し部の先端は、上記溝または丘の上記内側部分または上記外側部分の溝幅または丘幅と同じ直径を有する円と同じ曲率を有する曲面であることを特徴としている。
また、請求項４の発明のスラスト動圧軸受は、
軸部または軸部に形成されたフランジ状部の端面と、この端面に対向するハウジングの軸受面とのうちの少なくとも一方に動圧発生用の溝を有し、上記溝は、折り返し部と、その折り返し部よりも内側の内側部分と、上記折り返し部よりも外側の外側部分とを有するヘリングボーンタイプの溝であるスラスト動圧軸受において、
上記溝の上記内側部分に隣接する丘と、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の夫々において、一定の丘幅を有し、かつ、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の丘幅は、上記溝の上記内側部分に隣接する丘の丘幅よりも狭く、かつ、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の長さは、上記溝の上記内側部分に隣接する丘の長さよりも長いかあるいは等しくなっていて、
上記溝または丘の折り返し部の先端は、上記溝または丘の上記内側部分または上記外側部分の溝幅または丘幅と同じ直径を有する円と同じ曲率を有する曲面であることを特徴としている。
【０００９】
上記請求項３および４の発明のスラスト動圧軸受によれば、上記溝の折り返し部よりも内側の内側部分と上記溝の折り返し部よりも外側の外側部分の夫々において、上記溝に隣接する丘の丘幅が実質的に一定であり、かつ、上記内側部分の溝に隣接する丘の丘幅と上記外側部分の溝に隣接する丘の丘幅とは、互いに異なっている。ここで、上記溝の隣の丘の丘幅は、その丘の両縁に内接する円の直径で定義されている。
【００１０】
したがって、例えば、動圧発生用の溝を金型を用いてプレス成形する場合であって、上記溝の内側部分と外側部分の夫々で上記丘幅が実質的に一定であるから、上記丘に対応する金型における溝の加工を行うとき、上記金型の溝の折り返し部よりも内側の内側部分と、上記金型の溝の折り返し部よりも外側の外側部分の夫々で、大きさの異なるミーリングを、上記外側部分と上記内側部分で１回走らすだけで加工できる。そして、この金型における溝の加工によって、丘の加工が簡単にできる。勿論、１つの金型における溝の加工に、小径のミーリングに平行な軌跡を描かせるようにして、数回走らせてもよい。また、荒加工と仕上げ加工を行う場合は、上記金型における溝の折り返し部よりも外側の外側部分と内側の内側部分の夫々でミーリングに同じ軌跡を複数回描かせることになる。また、上記金型における内側部分の溝の幅と上記金型における外側部分の溝の幅とが互いに異なり、これらの幅を内側と外側で最適に設定することにより、上記金型における溝の折り返し部の位置を変更せずに、動圧の能力を最大にすることができる。
【００１１】
また、請求項５の発明のスラスト動圧軸受は、請求項１乃至４のいずれか１つに記載のスラスト動圧軸受において、上記溝の溝幅と、その溝の隣りの丘の幅との比が２：１から１：５である。
【００１２】
上記請求項５の発明のスラスト動圧軸受によれば、上記溝または丘の折り返し部よりも内側の内側部分と上記溝または丘の折り返し部よりも外側の外側部分の夫々において、上記溝の幅と上記丘の幅との比が２：１から１：５であるので、大きな動圧を安定に発生させることができる。また、特に１：１の時に最大の動圧を発生するため好ましい。
【００１３】
また、請求項６の発明のスラスト動圧軸受は、請求項１乃至５のいずれか１つに記載のスラスト動圧軸受において、上記溝または丘の縁が描く曲線がインボリュート曲線である。
【００１４】
上記請求項６の発明のスラスト動圧軸受によれば、上記溝または丘の縁が描く曲線がインボリュート曲線であるので、上記溝または丘の折り返し部の内側と外側の夫々おいて、溝幅または丘幅が一定の動圧発生用の溝を簡単に加工することができる。また、上記動圧発生用の溝とその溝の隣の丘との幅の比を、上記溝の折り返し部よりも内側の内側部分と上記溝の折り返し部よりも外側の外側部分の夫々に対して、簡単に一定にすることができる。
【００１５】
【００１６】
本発明のスラスト動圧軸受によれば、上記動圧発生用の溝または丘の折り返し部の先端は、上記溝または丘の上記内側部分または上記外側部分での溝幅または丘幅と同じ直径を有する円と同じ曲率である。したがって、上記動圧発生用の溝を、例えば、ミーリングで加工する場合、溝の折り返し部の内側かまたは溝の折り返し部の外側の側壁に内接して走らせるミーリングの外周によって、上記折り返し部の先端の加工がなされ、上記折り返し部の先端の加工を容易にできる。また、プレス成形する場合は、丘形成用の金型の溝を、例えば、ミーリングで加工する場合、丘形成用の金型の溝の折り返し部の内側かまたは丘形成用の金型の溝の折り返し部の外側の側壁に内接して走らせるミーリングの外周によって、上記丘形成用の金型の溝の折り返し部の先端の加工がなされ、上記丘形成用の金型の溝の折り返し部の先端の加工を容易にできる。
【００１７】
また、請求項７の発明のスラスト動圧軸受の製造方法は、
軸部または軸部に形成されたフランジ状部の端面と、この端面に対向するハウジングの軸受面とのうちの少なくとも一方に、折り返し部と、その折り返し部よりも内側の内側部分と、上記折り返し部よりも外側の外側部分とを有するヘリングボーンタイプの動圧発生用の溝であって、
上記溝の上記内側部分と、上記溝の上記外側部分とは、夫々において、一定の溝幅を有し、かつ、上記外側部分の溝幅は、上記内側部分の溝幅よりも広く、かつ、上記外側部分の長さは、上記内側部分の長さよりも短く、上記溝の外側部分に隣接する丘の丘幅は、上記溝の内側部分に隣接する丘の丘幅よりも広く、
上記溝の折り返し部の先端は、上記溝の上記内側部分または上記外側部分の溝幅と同じ直径を有する円と同じ曲率を有する曲面である動圧発生用の溝、
または、
上記溝の上記内側部分と、上記溝の上記外側部分とは、夫々において、一定の溝幅を有し、かつ、上記外側部分の溝幅は、上記内側部分の溝幅よりも狭く、かつ、上記外側部分の長さは、上記内側部分の長さよりも長いかあるいは等しくなっていて、上記溝の外側部分に隣接する丘の丘幅は、上記溝の内側部分に隣接する丘の丘幅よりも狭く、
上記溝の折り返し部の先端は、上記溝の上記内側部分または上記外側部分の溝幅と同じ直径を有する円と同じ曲率を有する曲面である動圧発生用の溝
を有するスラスト動圧軸受における
上記動圧発生用の溝の上記内側部分をミーリングにより１回のみ軌跡を描かせる、または、複数回同じ軌跡を描かせる加工により形成すると共に、
上記動圧発生用の溝の上記外側部分をミーリングにより１回のみ軌跡を描かせる、または、複数回同じ軌跡を描かせる加工により形成することを特徴としている。
【００１８】
また、請求項８のスラスト動圧軸受のプレス成形用の金型の製造方法は、
軸部または軸部に形成されたフランジ状部の端面と、この端面に対向するハウジングの軸受面とのうちの少なくとも一方に、折り返し部と、その折り返し部よりも内側の内側部分と、上記折り返し部よりも外側の外側部分とを有するヘリングボーンタイプの動圧発生用の溝であって、
上記溝の上記内側部分に隣接する丘と、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の夫々において、一定の丘幅を有し、かつ、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の丘幅は、上記溝の上記内側部分に隣接する丘の丘幅よりも広く、かつ、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の長さは、上記溝の上記内側部分に隣接する丘の長さよりも短く、
上記丘の折り返し部の先端は、上記丘の上記内側部分または上記外側部分の丘幅と同じ直径を有する円と同じ曲率を有する曲面である動圧発生用の溝、
または、
上記溝の上記内側部分に隣接する丘と、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の夫々において、一定の丘幅を有し、かつ、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の丘幅は、上記溝の上記内側部分に隣接する丘の丘幅よりも狭く、かつ、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の長さは、上記溝の上記内側部分に隣接する丘の長さよりも長いかあるいは等しくなっていて、
上記丘の折り返し部の先端は、上記丘の上記内側部分または上記外側部分の丘幅と同じ直径を有する円と同じ曲率を有する曲面である動圧発生用の溝
を有するスラスト動圧軸受の上記動圧発生用の溝を形成するプレス成形用の金型における
上記内側部分に隣接する丘部を形成する上記金型の部分を、ミーリングにより１回のみ軌跡を描かせる、または、複数回同じ軌跡を描かせる加工により形成すると共に、
上記金型における上記外側部分に隣接する丘部を形成する上記金型の部分を、ミーリングにより１回のみ軌跡を描かせる、または、複数回同じ軌跡を描かせる加工により形成することを特徴としている。
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本実施の形態のすくなくとも軸部の端面に溝を有するヘリングボーンタイプのスラスト動圧軸受の軸部の端面を示す平面図である。図１においては、軸部の輪郭を省略し、溝のパターンのみを示している。この軸部は図示しないハウジング内に回転自在に嵌合し、この軸部の端面をハウジングの軸受面に対向させている。
【００２３】
上記軸部の端面には、ヘリングボーンタイプの動圧発生用の溝２０，２０，２０，・・・を設けており、この動圧発生用の溝２０は折り返し部２０cで、Ｖ字型に屈曲している。上記動圧発生用の溝２０の幅は、上記折り返し部２０cよりも内側の内側部分２０aと、上記折り返し部２０cよりも外側の外側部分２０bとの夫々で溝幅が一定になっていて、かつ、上記内側部分２０aの溝幅MS−１は上記外側部分２０bの溝幅ML−１よりも狭くなっている。上記内側部分２０aの長さは、上記外側部分２０bの長さよりも長くなっている。
【００２４】
ここで、溝の溝幅とは、溝の両縁に内接する円の直径をいう。例えば、上記内側部分２０aの溝幅MS−１を例にとって説明すると、この溝幅MS−１とは上記内側部分２０aの両縁２０d，２０dに接する円（図示せず）の直径である。
【００２５】
また、上記折り返し部２０cの先端２１c−１は鋭角に尖った形状をしており、さらに、上記溝２０の縁２０dはインボリュート曲線になっている。
【００２６】
上記動圧発生用の溝２０とその隣りの動圧発生用の溝２０との間には、上記溝２０と同じ平面形状を有する丘２２が存在する。上記丘２２の折り返し部２２cもその先端部２２c−１が尖ったＶ字状の形状をしている。
【００２７】
また、上記溝２０の場合と同様に、上記溝２０の隣の丘２２の幅もその丘２２の折り返し部２２cよりも内側の内側部分と外側の外側部分で夫々一定で、上記丘２２の内側部分の幅OS−１は上記溝２０の内側部分２０cの溝幅MS−１と等しくなっていて、上記丘２２の外側部分の丘の幅OL−１は、上記溝２０の外側部分２０bの溝幅ML−１と等しくなっている。つまり、上記溝２０の溝幅ML−１，MS−１と、その溝２０の隣りの丘２２の幅OL−１，OS−１との比は１：１となる。
【００２８】
ここで、丘２２の幅とは、溝２０の幅と同様に、その丘２２の両縁に内接する円の直径をいう。
【００２９】
上記構成において、上記軸部が矢印Ｙ方向にもしくはハウジングの軸受面に対して相対的に矢印Ｙ方向に回転すると、上記軸部の端面とハウジングの軸受面との間に封入された潤滑油や気体などの流体（図示せず）が溝２０にそって折り返し部２０cの方向に向けて送られて動圧が発生する。この実施の形態では、溝２０の外側部分２０bの溝幅ML−１が内側部分２０aの溝幅MS−１よりも広いが、上記外側部分２０bの長さが上記内側部分２０aの長さよりも短くなっているから、上記軸部が矢印Ｙ方向に回転すると、外側部分２０bから折り返し部２０cに流れ込む流体の流れと内側部分２０dから折り返し部２０cにながれこむ流体の流れとがバランスする。そして、上記流体が引き起こす動圧によって、軸部は軸方向に支持される。
【００３０】
上記溝２０は、上記内側部分２０aと外側部分２０bとの夫々において溝幅ML−１，MS−１が同じであるので、内側部分２０aを加工する小径のミーリング（図示しない）と上記外側部分２０ｂを加工する大径のミーリング（図示せず）の夫々を、原則として夫々の溝の方向にそって１回走らすだけで、溝２０の内側部分２０aと外側部分２０bを加工をすることができる。このように、異なる径のミーリングを上記内側部分２０aと外側部分２０bの夫々で、夫々溝２０の方向に１回走らすだけで、溝２０の加工ができるので、溝２０を簡単安価に形成することができる。
【００３１】
また、上記動圧発生用の溝２０の幅と丘２２の幅とは、上記内側部分２０aでも上記外側部分２０bでもそれぞれ１：１の比であるので、大きな動圧を安定に発生することができる。つまり、このスラスト動圧軸受は、大きな負荷能力を得ることができるのである。
【００３２】
さらに、上記動圧発生用の溝２０の縁２０d，２０dはインボリュート曲線であるので、ミーリングを内側部分２０aと外側部分２０bの夫々において、上記溝２０を形成すべくインボリュート曲線に沿って容易に走行させることができる。換言すれば、ミーリングをインボリュート曲線を描くように走行させることは機械的に容易にできるのである。また、上記溝２０の縁２０d，２０dはインボリュート曲線であるから、基本的には、上記溝２０の内側部分２０aにおいても外側部分２０bにおいても、軸部の端面を動圧発生用の溝２０とその溝２０に対して一定の割合の幅を有する丘２２ですきまなく埋め尽くすことができる。
【００３３】
図２は他の実施の形態のヘリングボーンタイプのスラスト動圧軸受の軸部の端面を示す平面図である。図２においても、軸部の輪郭を省略し、溝のパターンのみを示している。
【００３４】
上記軸部の端面には、ヘリングボーンタイプの動圧発生用の溝３０，３０，３０，・・・を設けており、この動圧発生用の溝３０は折り返し部３０cで、Ｖ字型に屈曲している。上記動圧発生用の溝３０の幅は、上記折り返し部３０cよりも内側の内側部分３０aと、上記折り返し部３０cよりも外側の外側部分３０bとの夫々で溝幅が一定になっていて、かつ、上記内側部分３０aの溝幅ML−２は上記外側部分３０bの溝幅MS−２よりも広くなっている。また、上記内側部分３０aの長さは、上記外側部分３０bの長さよりも短いか、あるいは略等しくなっている。
【００３５】
また、上記折り返し部３０cの先端３０c−１は鋭角に尖った形状をしており、さらに、上記溝３０の縁３０dはインボリュート曲線になっている。
【００３６】
上記動圧発生用の溝３０とその隣りの溝３０との間には、上記溝３０と同じ平面形状を有する丘３２が存在する。上記丘３２もその折り返し部３２cの先端３２c−１が尖ったＶ字状の形状をしている。そして、その丘３２の幅は、上記溝の場合と同様に、その丘３２の折り返し部３２cよりも内側の内側部分と外側の外側部分で夫々一定で、上記丘３２の内側部分の幅OL−２は上記溝３０の内側部分３０a溝幅ML−２と等しくなっていて、上記丘３２の外側部分の丘の幅OS−２は、上記溝３０の外側部分３０bの溝幅MS−２と等しくなっている。
【００３７】
上記構成において、上記軸部が矢印Ｚ方向にもしくは相対Ｚ方向に回転すると、上記軸部の端面とハウジングの軸受面との間に封入された潤滑油や気体などの流体（図示せず）が溝３０にそって折り返し部３０cの方向に向けて送られて動圧が発生する。この実施の形態の例では、溝３０の外側部分３０bの溝幅MS−２が内側部分３０aの溝幅ML−２よりも狭いが、上記外側部分３０bの長さが上記内側部分３０aの長さよりも長いか、あるいは略等しくなっている。そのため、上記軸部が矢印Ｚ方向に回転すると、外側部分３０bから折り返し部に流れ込む流体の流れと内側部分３０aから折り返し部３０cにながれこむ流体の流れとがバランスする。そして、上記流体が引き起こす動圧によって、軸部は軸方向に支持される。
【００３８】
図３は他の実施の形態の軸部の端面の一部を示す図である。この実施の形態では、図３に示すようにヘリングボーンタイプの動圧発生用の溝２０の折り返し部２０cの先端２０c−２の形状は、上記溝２０の折り返し部２０cよりも内側の内側部分２０aの溝幅と同じ直径を有する円の曲率と同じ曲率を持つ円筒面からなっている。そして、この溝の折り返し部の先端の形状のみが先の図１で示した実施の形態と異なる。したがって、先の図１で示した実施の形態と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略する。
【００３９】
上記構成によれば、例えば、溝の折り返し部の上記先端２０c−２は上記溝２０の折り返し部２０cよりも内側の内側部分２０aに内接する円筒面と同一曲率を有する曲面であるから、例えば、溝２０の内側部分２０aを加工するときに使うミーリングを、上記溝２０の内側部分２０aを描くように走らせて、折り返し部２０cで切り返すだけで、簡単に折り返し部２０cの先端２０c−２の加工を行うことができる。
【００４０】
ここで、図３の実施の形態においては、上記折り返し部２０cの先端の形状２０c−２を上記溝２０の折り返し部２０cよりも内側の内側部分２０aに内接する円の曲率と等しい曲率を有する円筒面からなっているとしたが、上記折り返し部２０cの先端部を加工するのに、上記溝２０の折り返し部２０cよりも外側の外側部分２０bを加工するときに使うミーリングを上記折り返し部２０cで単に切り返えしてもよい。この場合、溝２０の折り返し部２０cの先端の形状は、上記溝２０の折り返し部２０cよりも外側の外側部分２０bに内接する円の曲率と等しい曲率を有する円筒面になる。
【００４１】
また、図１から図３の全ての実施の形態では、溝２０，３０の幅と丘２２，３２の幅とは溝の折り返し部２０c，３０cよりも内側の内側部分２０a，３０aと外側の外側部分２０b，３０bの夫々で１：１の比にしているが、これに限られるものではなく、様々な比の値にすることができる。
【００４２】
また、上記実施の形態では、ヘリングボーンタイプの動圧発生用の溝は軸部の端面に設けたが、動圧発生用の溝を軸部の端面に設けることなく、軸部の端面に対向するハウジングの軸受面に動圧発生用の溝を設けてもよい。また、軸部の端面に代えて軸部に設けたフランジ状部の端面に溝を設けてもよい。また、軸部やフランジ状部の端面とハウジングの軸受面との両方に動圧発生用の溝を設けてもよい。
【００４３】
また、上記実施の形態では、動圧発生用の溝は、ミーリングで直接機械加工する例について説明したが、動圧発生用の溝をプレス成形してもよい。この場合、上述のように溝の溝幅および丘の幅が溝の折り返し部の内側の内側部分と外側の外側部分で夫々一定であれば、プレス成形用の金型における溝の加工をミーリングを内側部分と外側部分の夫々において原則として夫々１回走らすだけで、金型を簡単に加工することができる。なお、ここで原則として夫々１回という意味は、ミーリングに同じ軌跡または平行な軌跡を描かせるという意味である。また、荒加工と仕上げ加工を上記金型における溝の内側部分と上記金型における溝の外側部分の夫々に対して各々１回した場合であっても、この明細書では、ミーリングを１回走らせたという。つまり、上記金型における溝の折り返し部の内側と外側の夫々に対し同一軌跡を描かせることを、ミーリングを１回走らせたという。この場合、金型の溝が、動圧発生用の丘形状と実質同一になるため、上記動圧発生用の溝に関する記載が、丘についてもいえる。
【００４４】
また、上記動圧発生用の溝またはプレス成形用金型をエッチング加工してもよい。また、電解加工や放電加工でもよい。この場合、溝幅または金型における溝幅が上記溝の折り返し部よりも内側の内側部分と外側の外側部分でそれぞれ一定であるので、現像のためのパターンあるいは電極を簡単に形成することができる。
【００４５】
また、上記実施の形態では、動圧発生用の溝または金型の溝は断面が溝の折り返し部よりも内側の内側部分でも外側の外側部分でも矩形であったが、溝または金型の溝の断面は台形であってもよい。台形状の溝または金型の溝に対しては円錐台形状のミーリングを１回走らせるだけで、上記断面が台形の溝または金型の溝の加工ができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１乃至４の発明のスラスト動圧軸受によれば、ヘリングボーンタイプの動圧発生用の溝または丘の折り返し部よりも内側の内側部分と、その折り返し部よりも外側の外側部分の夫々で、溝幅または丘幅が実質的に一定で、かつ、互いに異なっているので、例えば、上記溝や金型の溝等をミーリングで加工する場合に、原則として、溝や金型の溝の内側部分と外側部分の夫々においてミーリングを１回走らすだけで、溝または丘を簡単に加工することができる。また、上記内側部分の溝幅または丘幅と上記外側部分の溝幅または丘幅とが互いに異なり、これらの幅を内側と外側で最適に設定することにより、上記溝または丘の折り返し部の位置を変更せずに、動圧の能力を最大にすることができる。
【００４７】
また、請求項５の発明のスラスト動圧軸受によれば、上記溝の幅と上記丘の幅との比が２：１から１：５であるので、大きな動圧を安定に発生させることができる。
【００４８】
また、請求項６の発明のスラスト動圧軸受によれば、溝の縁が描く曲線がインボリュート曲線であるので、溝が内側部分と外側部分との間で屈曲していても、溝と丘との幅との比を簡単に一定にすることができ、かつ、その比が一定である溝と丘とで平面を埋めつくすことができる。
【００４９】
また、本発明のスラスト動圧軸受によれば、上記動圧発生用の溝または丘の折り返し部の先端が、上記溝または丘の上記内側部分または上記外側部分の溝幅または丘幅と同じ直径を有する円と同じ曲率となるので、上記動圧発生の溝または丘の折り返し部で、溝または丘形成用の金型の溝の内側部分の加工に使ったミーリングか、溝または丘形成用の金型の溝の外側部分の加工に使ったミーリングのどちらかを溝または丘形成用の金型溝の折り返し部で単に切り返すだけで、上記溝または丘の折り返し部の先端の曲面の加工を簡単にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１はこの発明の実施の形態のスラスト動圧軸受の軸部の端面の平面図である。
【図２】 図２はこの発明の他の実施の形態のスラスト動圧軸受の軸部の端面の平面図である。
【図３】 図３はこの発明のスラスト動圧軸受の他の実施の形態の軸部の端面の一部を示す図である。
【図４】 図４は従来のスラスト動圧軸受の軸部の端面の平面図である。
【符号の説明】
２０、３０ 動圧発生溝、
２０a、３０a 内側部分、
２０b、３０b 外側部分、
２０d、３０d 縁、
２２、３２ 丘、
２０c、３０c 折り返し部、
２０c−１、２０c−２、３０c−１ 折り返えし部の先端。
Claims (8)
- 軸部または軸部に形成されたフランジ状部の端面と、この端面に対向するハウジングの軸受面とのうちの少なくとも一方に動圧発生用の溝を有し、上記溝は、折り返し部と、その折り返し部よりも内側の内側部分と、上記折り返し部よりも外側の外側部分とを有するヘリングボーンタイプの溝であるスラスト動圧軸受において、
上記溝の上記内側部分と、上記溝の上記外側部分とは、夫々において、一定の溝幅を有し、かつ、上記外側部分の溝幅は、上記内側部分の溝幅よりも広く、かつ、上記外側部分の長さは、上記内側部分の長さよりも短く、上記溝の外側部分に隣接する丘の丘幅は、上記溝の内側部分に隣接する丘の丘幅よりも広く、
上記溝または丘の折り返し部の先端は、上記溝または丘の上記内側部分または上記外側部分の溝幅または丘幅と同じ直径を有する円と同じ曲率を有する曲面であることを特徴とするスラスト動圧軸受。 - 軸部または軸部に形成されたフランジ状部の端面と、この端面に対向するハウジングの軸受面とのうちの少なくとも一方に動圧発生用の溝を有し、上記溝は、折り返し部と、その折り返し部よりも内側の内側部分と、上記折り返し部よりも外側の外側部分とを有するヘリングボーンタイプの溝であるスラスト動圧軸受において、
上記溝の上記内側部分と、上記溝の上記外側部分とは、夫々において、一定の溝幅を有し、かつ、上記外側部分の溝幅は、上記内側部分の溝幅よりも狭く、かつ、上記外側部分の長さは、上記内側部分の長さよりも長いかあるいは等しくなっていて、上記溝の外側部分に隣接する丘の丘幅は、上記溝の内側部分に隣接する丘の丘幅よりも狭く、
上記溝または丘の折り返し部の先端は、上記溝または丘の上記内側部分または上記外側部分の溝幅または丘幅と同じ直径を有する円と同じ曲率を有する曲面であることを特徴とするスラスト動圧軸受。 - 軸部または軸部に形成されたフランジ状部の端面と、この端面に対向するハウジングの軸受面とのうちの少なくとも一方に動圧発生用の溝を有し、上記溝は、折り返し部と、その折り返し部よりも内側の内側部分と、上記折り返し部よりも外側の外側部分とを有するヘリングボーンタイプの溝であるスラスト動圧軸受において、
上記溝の上記内側部分に隣接する丘と、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の夫々において、一定の丘幅を有し、かつ、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の丘幅は、上記溝の上記内側部分に隣接する丘の丘幅よりも広く、かつ、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の長さは、上記溝の上記内側部分に隣接する丘の長さよりも短く、
上記溝または丘の折り返し部の先端は、上記溝または丘の上記内側部分または上記外側部分の溝幅または丘幅と同じ直径を有する円と同じ曲率を有する曲面であることを特徴とするスラスト動圧軸受。 - 軸部または軸部に形成されたフランジ状部の端面と、この端面に対向するハウジングの軸受面とのうちの少なくとも一方に動圧発生用の溝を有し、上記溝は、折り返し部と、その折り返し部よりも内側の内側部分と、上記折り返し部よりも外側の外側部分とを有するヘリングボーンタイプの溝であるスラスト動圧軸受において、
上記溝の上記内側部分に隣接する丘と、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の夫々において、一定の丘幅を有し、かつ、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の丘幅は、上記溝の上記内側部分に隣接する丘の丘幅よりも狭く、かつ、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の長さは、上記溝の上記内側部分に隣接する丘の長さよりも長いかあるいは等しくなっていて、
上記溝または丘の折り返し部の先端は、上記溝または丘の上記内側部分または上記外側部分の溝幅または丘幅と同じ直径を有する円と同じ曲率を有する曲面であることを特徴とするスラスト動圧軸受。 - 請求項１乃至４のいずれか１つに記載のスラスト動圧軸受において、上記溝の溝幅と、その溝の隣りの丘の幅との比が２：１から１：５であることを特徴とするスラスト動圧軸受。
- 請求項１乃至５に記載のスラスト動圧軸受において、上記溝または丘の縁が描く曲線がインボリュート曲線であることを特徴とするスラスト動圧軸受。
- 軸部または軸部に形成されたフランジ状部の端面と、この端面に対向するハウジングの軸受面とのうちの少なくとも一方に、折り返し部と、その折り返し部よりも内側の内側部分と、上記折り返し部よりも外側の外側部分とを有するヘリングボーンタイプの動圧発生用の溝であって、
上記溝の上記内側部分と、上記溝の上記外側部分とは、夫々において、一定の溝幅を有し、かつ、上記外側部分の溝幅は、上記内側部分の溝幅よりも広く、かつ、上記外側部分の長さは、上記内側部分の長さよりも短く、上記溝の外側部分に隣接する丘の丘幅は、上記溝の内側部分に隣接する丘の丘幅よりも広く、
上記溝の折り返し部の先端は、上記溝の上記内側部分または上記外側部分の溝幅と同じ直径を有する円と同じ曲率を有する曲面である動圧発生用の溝、
または、
上記溝の上記内側部分と、上記溝の上記外側部分とは、夫々において、一定の溝幅を有し、かつ、上記外側部分の溝幅は、上記内側部分の溝幅よりも狭く、かつ、上記外側部分の長さは、上記内側部分の長さよりも長いかあるいは等しくなっていて、上記溝の外側部分に隣接する丘の丘幅は、上記溝の内側部分に隣接する丘の丘幅よりも狭く、
上記溝の折り返し部の先端は、上記溝の上記内側部分または上記外側部分の溝幅と同じ直径を有する円と同じ曲率を有する曲面である動圧発生用の溝
を有するスラスト動圧軸受における
上記動圧発生用の溝の上記内側部分をミーリングにより１回のみ軌跡を描かせる、または、複数回同じ軌跡を描かせる加工により形成すると共に、
上記動圧発生用の溝の上記外側部分をミーリングにより１回のみ軌跡を描かせる、または、複数回同じ軌跡を描かせる加工により形成することを特徴とするスラスト動圧軸受の製造方法。 - 軸部または軸部に形成されたフランジ状部の端面と、この端面に対向するハウジングの軸受面とのうちの少なくとも一方に、折り返し部と、その折り返し部よりも内側の内側部分と、上記折り返し部よりも外側の外側部分とを有するヘリングボーンタイプの動圧発生用の溝であって、
上記溝の上記内側部分に隣接する丘と、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の夫々において、一定の丘幅を有し、かつ、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の丘幅は、上記溝の上記内側部分に隣接する丘の丘幅よりも広く、かつ、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の長さは、上記溝の上記内側部分に隣接する丘の長さよりも短く、
上記丘の折り返し部の先端は、上記丘の上記内側部分または上記外側部分の丘幅と同じ直径を有する円と同じ曲率を有する曲面である動圧発生用の溝、
または、
上記溝の上記内側部分に隣接する丘と、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の夫々において、一定の丘幅を有し、かつ、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の丘幅は、上記溝の上記内側部分に隣接する丘の丘幅よりも狭く、かつ、上記溝の上記外側部分に隣接する丘の長さは、上記溝の上記内側部分に隣接する丘の長さよりも長いかあるいは等しくなっていて、
上記丘の折り返し部の先端は、上記丘の上記内側部分または上記外側部分の丘幅と同じ直径を有する円と同じ曲率を有する曲面である動圧発生用の溝
を有するスラスト動圧軸受の上記動圧発生用の溝を形成するプレス成形用の金型における
上記内側部分に隣接する丘部を形成する上記金型の部分を、ミーリングにより１回のみ軌跡を描かせる、または、複数回同じ軌跡を描かせる加工により形成すると共に、
上記金型における上記外側部分に隣接する丘部を形成する上記金型の部分を、ミーリングにより１回のみ軌跡を描かせる、または、複数回同じ軌跡を描かせる加工により形成することを特徴とするスラスト動圧軸受のプレス成形用の金型の製造方法。
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