JP4638296B2 - 流体動圧軸受 - Google Patents

Description

本発明は、流体動圧軸受に係り、特に軸受の動圧発生溝に関するものである。

現在、流体動圧軸受が小型のモータにますます応用されている。一般に、流体動圧軸受は、相対回転する回転軸とこの軸を挿入したスリーブとから成り、該回転軸の外周面とスリーブの内周面との間に微小隙間が形成されると共に、該軸の外周面若しくはスリーブの内周面に動圧発生用溝が形成され、この微小隙間に配されて回転軸とスリーブとを相対的に回転可能に支持する潤滑剤を介してラジアル軸受が形成されている。このような軸受では、回転軸がスリーブと相対回転するのに伴って、動圧発生溝の働きにより、この潤滑剤にラジアル方向の動圧が発生する。従って、このラジアル方向で回転軸とスリーブとの非接触状態を保つことによって、該回転軸とスリーブとの磨損や騒音を発生することを防止でき、回転軸の回転に伴って発生する振動を小さくして、回転の安定性を向上することができる。

動圧発生溝は主に指標として流体動圧軸受の性能が体現できる。従来技術において流体動圧軸受の動圧発生溝は、一般に“人”字型の溝が使用される。図１は、該“人”字型の溝１００の円周の方向での展開図である。この回転軸が回転するときに、前記潤滑剤は該“人”字型の溝の両端側の分流道１０２、１０４から交差中部１０８へ流動する。この際、この交差中部１０８に高圧が発生して、高圧の区域が形成される。従って、回転軸とスリーブとが非接触状態となって回転できる。

しかしながら、このような従来の流体動圧軸受において、動圧発生溝が、前記“人”字型の溝の分流道１０２、１０４だけであるので、各分流道における潤滑剤の分流が不充分となる。従って、この分流道にて理想の低圧区域を形成し難く、分流道１０２、１０４終端の圧力が比較的に大きくなって、スリーブの開口側端面から潤滑剤が流出する比率が上がる。

従って、本発明は、動圧発生溝における潤滑剤の分流効果が良く、且つ漏洩を有効に防止できる流体動圧軸受を提供することを目的とする。

前記目的を実現するために、本発明に係る流体動圧軸受は、相対回転する二つの支持面を有し、これら二つの支持面が相対回転するときに、複数の高圧区と低圧区とが少なくとも一つの支持面に形成される動圧発生溝が設けられ、前記動圧発生溝が、第一の流道区と第二の流道区とを含み、前記第一の流道区が、間隔を有して配列された複数の第一の流道と、各々第一の流道と交錯して配列された複数の第二の流道とを有し、前記第二の流道区が、間隔を有して配列された複数の第三の流道と、各々第三の流道と交錯して配列された複数の第四の流道とを有し、前記各第一の流道が、一方の側に配された第二の流道と前記第一の流道区の低圧区で連結され、前記各第三の流道が、一方の側に配された第四の流道と前記第二の流道区の低圧区で連結されている。

また、前記各第一の流道が、他方の側に配された第二の流道と前記高圧区で連結され、前記各第三の流道が、他方の側に配された第四の流道と前記高圧区で連結され、且つ前記第一の流道と前記第二の流道とが前記高圧区で連結して形成された連結部が、前記第三の流道と前記第四の流道とが前記高圧区で連結して形成された連結部と更に連結されて、高圧集合区が形成されている。

本発明の流体動圧軸受は以下の利点を少なくとも含む。本発明の流体動圧軸受の動圧発生溝では、各低圧区がすべて二つの分流道を含むので、低圧区の潤滑剤を速く分流させることができ、圧力が比較的小さい低圧区を得ることができる。従って、潤滑剤の漏洩を有効的な防止できる。また、前記各第一の流道と第三の流道とは、それぞれ他方の側の第二の流道と第四の流道と前記高圧区で連結され、かつ、前記第一の流道と第二の流道とが連結されて形成された高圧区が、前記第三の流道と第四の流道とが連結して形成された高圧区と更に連結されて高圧の集合区を形成し、網状の動圧発生溝が形成されているので、上記二つの支持面の非接触状態が好適に保たれる。

以下、図面を参照して、本発明に係る流体動圧軸受の具体例について詳細に説明する。

図２及び図３を参照し、本発明による流体動圧軸受の第１の実施状態を示す。図２は、本発明の第１の実施形態による流体動圧軸受を示す局部断面図である。本発明の流体動圧軸受は相対回転する回転軸２０とこの回転軸２０を挿入したスリーブ３０とから成り、該軸２０の外周面及びスリーブ３０の内周面（以下、二つの支持面という）の間に微小隙間が形成されると共に、該スリーブ３０の直立方向での上端側及び下端側内周面（若しくは回転軸２０の上端側及び下端側外周面）に、それぞれ網状の動圧発生溝１０が形成されている。この上端及び下端の動圧発生溝１０の間には、前記上端の動圧発生溝１０の底部および前記下端の動圧発生溝１０の頂部のそれぞれに内接する潤滑剤を貯蔵するための輪形の貯蔵凹部１９が形成され、前記二つの支持面の間の微小隙間に、二つの支持面を相対的に回転可能に支持する潤滑剤が配されている。回転軸２０がスリーブ３０と相対的に回転するのに伴って、動圧発生溝１０の働きにより、この潤滑剤にラジアル方向の動圧が発生する。従って、このラジアル方向で回転軸２０とスリーブ３０とが非接触状態となって相対的に回転できる。

図３は、本発明の第１の実施例による流体動圧軸受の動圧発生溝の円周方向での展開図である。前記動圧発生溝１０は、第一の流道区１１と第二の流道区１２とを含み、該第一の流道区１１と第二の流道区１２との間に内接する動圧発生溝１０の中心線としての分界線１８を有する。該第一の流道区１１は、間隔を有して互いに平行に配列された複数の第一の流道１３と、各々第一の流道１３と交錯して互いに平行に配列された複数の第二の流道１４とを有する。第一の流道１３と第二の流道１４とは、それぞれ前記分界線１８と鋭角を成し、該二つの鋭角の大小が同じではなく、且つ各第一の流道１３の両端部には、それぞれその両側に近寄る二つの第二の流道１４の両端部と連接する連接部が形成されている。ここで、分界線１８に近寄る連接部を高圧区とし、分界線１８から離れた連接部を低圧区とする。前記の第二の流道区１２は、分界線１８を基準線として第一の流道区１１と線対称に配されている。即ち、該第二の流道区１２は、第一の流道１３と線対称の位置に間隔を有して平行に配列された複数の第三の流道１５と、一部が第二の流道１４と線対称の位置にて各々第一の流道１３と交錯して、且つ互いに平行に配列された複数の第四の流道１６とを有する。第二の流道区１２には、第一の流道区１１と同様に、高圧区と低圧区とが形成されている。前記第一の流道区１１と第二の流道区１２とのそれぞれの二つの高圧区としての連接部は、分界線１８により近い位置に連接されて、更に高圧集合区１７が形成されている。従って、上記二つの支持面の非接触状態が効果に保たれる。

全体から見て、動圧発生溝１０は、互いに連結した複数の人字型の溝が組み合わされて成り、各人字型の溝は分流道を二つ含み、また、該分流道が更に二つの比較的に小さな分流道１３（１５）、１４（１６）を含んでいる。更に、第一（二）の流道区１１（１２）において、分流道１３（１５）と分流道１４（１６）とには、分界線１８により近い場所、及び分界線１８からより離れた場所にてそれぞれ連結して低圧区及び高圧区が形成されるとともに、網状の動圧発生溝１０が形成されている。

回転軸２０がスリーブ３０と相対に回転するときには、動圧発生溝１０の働きにより、潤滑剤が低圧区から分流道１３、１４、１５、１６に沿って集合区１７へ流動する。この際、集合区１７で潤滑剤にラジアル方向での動圧が発生する。該動圧は、このラジアル方向で回転軸２０とスリーブ３０との非接触状態を保つのに利用される。一方で、低圧区における潤滑剤が、分流道１３、１４若しくは分流道１５、１６に沿って集合区１７へ流動する際、低圧区の圧力が漸次小さくなり、スリーブ３０の開口側の端面からの潤滑剤流出が有効的に防止される。

上記第１の実施状態において、各々分流道の形状は線状である。本発明の各々分流道の形状は曲線状とされても上記第１の実施状態と同様の効果が得られる。

図４を参照し、本発明による流体動圧軸受の第２の実施状態を示す。

本発明の動圧発生溝１０がスラスト軸受の支持面に形成される。図４は、本発明の第２の実施例によるスラスト軸受の動圧発生溝の正面図である。ここで、分流道１３’、１４’がスラスト軸受の外縁で連結して、分流道１５’、１６’がスラスト軸受の内縁で連結している。スラスト軸受が相対して回転するときに、潤滑剤がそれぞれ上記外縁及び内縁から動圧発生溝１０’の中部の集合区１７’に流動して高圧が発生する。これにより、スラスト軸受のスラスト相対面が非接触状態を保つことができる。同時に、それぞれ上記外縁及び内縁に低圧区が形成されるので、分流道１３’、１４’、１５’、１６’に分流された潤滑剤の漏洩を効果に防止できる。

従来の動圧軸受の動圧発生溝の円周方向での展開図である。 本発明に係る第１の実施の形態における流体動圧軸受の局部断面図である。 図２に示す流体動圧軸受の動圧発生溝の円周方向での展開図である。 本発明に係る第２の実施の形態でスラストにおける軸受の動圧発生溝の正面図である。

符号の説明

１０ 動圧発生溝
１１ 第一の流道区
１２ 第二の流道区
１３、１３’ 第一の流道
１４、１４’ 第二の流道
１５、１５’ 第三の流道
１６、１６’ 第四の流道
１７、１７’ 集合区
１８ 分界線
１９ 貯蔵凹部
２０ 回転軸
３０ スリーブ

Claims (4)

1. 相対回転する二つの支持面を有し、これら二つの支持面が相対回転するときに、複数の高圧区と低圧区とが少なくとも一つの支持面に形成される動圧発生溝が設けられている流体動圧軸受において、前記動圧発生溝が、第一の流道区と第二の流道区とを含み、前記第一の流道区が、間隔を有して配列された複数の第一の流道と、各々第一の流道と交錯して配列された複数の第二の流道とを有し、前記第二の流道区が、間隔を有して配列された複数の第三の流道と、各々第三の流道と交錯して配列された複数の第四の流道とを有し、前記各第一の流道が、一方の側に配された第二の流道と前記第一の流道区の低圧区で連結され、前記各第三の流道が、一方の側に配された第四の流道と前記第二の流道区の低圧区で連結されており、
   前記第一の流道と第二の流道とは、それぞれ分界線と大小が異なる鋭角を成しており、且つ、前記第三の流道と第四の流道とは、それぞれ分界線と大小が異なる鋭角を成していることを特徴とする流体動圧軸受。
2. 前記各第一の流道の内部が、それぞれ互いに平行に配列されており、前記各第二の流道の内部が、それぞれ互いに平行に配列されており、前記各第三の流道の内部が、それぞれ互いに平行に配列されており、前記各第四の流道の内部が、それぞれ互いに平行に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受。
3. 前記各第一の流道が、他方の側に配された第二の流道と前記高圧区で連結され、前記各第三の流道が、他方の側に配された第四の流道と前記高圧区で連結されていることを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受。
4. 前記第一の流道と第二の流道とが前記高圧区で連結された連結部が、更に前記第三の流道と第四の流道とが前記高圧区で連結された連結部と連結されて、高圧集合区が形成されていることを特徴とする請求項２記載の流体動圧軸受。

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