JP6342829B2 - 回転装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転装置に関する。

従来、回転体を軸支する軸受装置が知られている。例えば特許文献１の軸受装置では、ステンレス合金製のシャフトを軸支するスリーブにおいて、銅合金製の本体全体の表面を無電解ニッケルメッキ層で覆うことにより、温度上昇時に本体の熱膨張の量を抑制する。
また、特許文献２の軸受装置では、円周方向で複数に分割された分割軸受をリングの内周面に固定し、温度変化時に分割軸受をリングに追従させて拡径縮径させることで、分割軸受の拡径縮径量を材質に関わらずリングの線膨張係数で制御する。

特開２００７−１９８６０６号公報 特開２０１２−５２６２４号公報

特許文献１、２の軸受装置は、温度変化による膨張に対して回転体とハウジング等の固定部との微小隙間を維持するものである。しかし、遠心力や振動による膨張、摩耗等によって径寸法が変化したときには微小隙間を適正に維持することができない。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転中の温度変化、遠心力、振動等の外乱による膨張や摩耗による同軸度や径寸法の変化に対し、微小隙間を適正に維持する回転装置を提供することにある。

本発明の回転装置は、筒状のハウジングと、ハウジングの内側に設けられ、回転軸を中心として回転可能な回転体と、ブッシュとを備える。
ブッシュは、周方向の一箇所が切断され、ハウジングと回転体との間に径方向に弾性変形可能に装着される環体を有する。ブッシュは、回転体の停止時に、内周壁の一部が回転体の外周壁に当接する。また、回転体の回転時に、ハウジングに対する回転が抑制されつつ、回転体の外周壁と非接触となるように内周壁が拡径可能である。

ここで、「弾性変形」とは、主に装着後の使用時における変形を意味し、例えば組付時の多少の塑性変形は許容される。また、「回転体の回転時」とは、回転体の回転に伴って周りに動圧が発生する程度の回転速度での回転時を意味する。すなわち、動圧を発生させないレベルの低回転時を積極的に含まない。さらに、「ブッシュは、ハウジングに対する回転が抑制される」とは、ブッシュの回転がほぼ完全に禁止される場合と、回転体の回転速度に対し十分に遅い速度でのブッシュの回転が許容される場合とを含む。

本発明のブッシュは、環体の周方向の一箇所が切断されており、径方向に弾性変形可能である。この弾性変形により、ブッシュは、回転体の停止時に回転体の外周壁に対し径内方向の締付力を付与するため、ブッシュと回転体との同軸度が確保される。
また、回転体の回転時には、ブッシュと回転体との間に形成されるくさび形空間に動圧が発生する。この動圧による「くさび効果」によって内周壁が拡径し、回転体の外周部と非接触部となる。
これにより、回転中の温度変化に加え、遠心力や振動等の外乱による膨張や摩耗によって同軸度や径寸法が変動する場合においても、微小隙間を適正に維持することができる。
ここで、「微小隙間」とは、回転装置の軸受の技術分野における常識的な隙間、例えば数μｍ〜２０μｍ程度の隙間を意味する。

本発明は、以下のような複数の態様で具現化される。
本発明の第一の態様では、回転体は円筒状であり、ブッシュは、回転体に装着された静止状態での径方向断面において、「内周壁の曲率半径が相対的に大きく回転体の外周壁に当接する当接部」、及び、「内周壁の曲率半径が相対的に小さく回転体の外周壁から離間する離間部」が周方向に交互に配置されている。
以下、「静止状態」とは、回転体が停止しており、ブッシュが動圧を受けない状態をいう。例えば、回転装置が車両に搭載された場合、車両自体の走行とは関係なく、回転体が非回転状態であれば回転装置は「静止」している。また、「相対的に」とは、「対照的に定義される二つの部分を比較した場合に」の意味である。上記の例では、当接部の内周壁の曲率半径は、離間部の内周壁の曲率半径よりも大きい。

この構成では、ブッシュの当接部は、相対的に剛性の低い低剛性部によって構成され、離間部は、相対的に剛性の高い高剛性部によって構成されるようにすることが好ましい。言い換えれば、低剛性部は、高剛性部に比べて剛性が低い。例えば、相対的に厚みが薄い部分で低剛性部を構成し、相対的に厚みが厚い部分で高剛性部を構成する。これにより、ブッシュ単体での内周壁を真円状に形成することができるため、加工が容易となる。

本発明の第二の態様では、ブッシュは単体の状態で環体が円環状であり、回転体は、ブッシュが装着された静止状態での径方向断面において、「半径が相対的に長くブッシュの内周壁に当接される長径部」、及び、「半径が相対的に短くブッシュの内周壁から離間する短径部」が周方向に交互に配置されている。つまり、長径部の半径は、短径部の半径よりも長い。

さらに本発明の第三の態様では、ハウジングとブッシュとの間に、ブッシュの径外方向への弾性変形を許容しつつ、ハウジングとブッシュとの間を気密にシールするシール部材を更に備える。また、互いに対向する回転体の外周壁又はブッシュの内周壁に、軸方向の一側と他側とを回転軸に対し傾斜する方向に連通するスパイラル溝が形成されている。
この構成では、回転体の回転時、スパイラル溝に沿って軸方向の一方向への空気の流れが生じる。したがって、例えば、空気の下流側から上流側への異物の流入等を防止することができる。

この態様での好ましい回転装置は、ハウジングの内部における軸方向の二箇所で回転体を保持する二つの保持部を備える。この二つの保持部のうち少なくとも一つは、互いに対向する回転体の外周壁又はブッシュの内周壁にスパイラル溝が形成された「スパイラル保持部」によって構成されている。
より好ましくは、二つの保持部は、スパイラル溝の傾斜方向が互いに対称である二つのスパイラル保持部によって構成されている。また、一つの保持部がスパイラル保持部以外の保持部である場合、その保持部は、ハウジングと回転体との間を気密にシールするものであることが好ましい。

この構成では、回転体の回転時、回転方向とスパイラル溝の傾斜方向との関係により、二つの保持部によって区画されたハウジング内部の空間から外部に空気を吸い出して減圧し、或いは、ハウジング内部の空間に外部から空気を送り込んで増圧することができる。
例えば、回転体の回転時に内部空間が減圧されるように回転方向とスパイラル溝の傾斜方向とを設定した場合には、回転体が高速で回転するとき周りの空間が減圧されるため、周りの空気との摩擦による損失を低減することができる。

本発明の第１〜第３実施形態による回転装置の軸方向断面図。 本発明の第１実施形態による回転装置の回転体停止時の径方向断面図。 本発明の第１実施形態による回転装置の回転体回転時の径方向断面図。 本発明の第２実施形態によるブッシュ単体の図。 本発明の第２実施形態による回転装置の回転体停止時の径方向断面図。 本発明の第２実施形態による回転装置の回転体回転時の径方向断面図。 本発明の第３実施形態による回転装置の回転体停止時の径方向断面図。 本発明の第３実施形態による回転装置の回転体回転時の径方向断面図。 本発明の第４実施形態による回転装置の軸方向断面図。 図９のスパイラル保持部の拡大図。 本発明の第４実施形態による回転装置の回転体停止時の径方向断面図。 本発明の第４実施形態による回転装置の回転体回転時の径方向断面図。

以下、本発明の複数の実施形態による回転装置を図面に基づいて説明する。各実施形態の図面は模式的なものであり、現実の製品の寸法比率によらず、特徴部分を誇張して示している。また、特徴部分以外の構成について、部材同士の接合等に関する図示を適宜省略する。また、複数の実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による回転装置について、図１〜図３を参照して説明する。
最初に、回転装置全体の軸方向断面を図１に示す。図１は、第１〜第３実施形態に共通する図であり、実施形態毎に固有の符号を付した部材については各実施形態の符号を列記している。列記した３桁符号において３桁目の数字が実施形態の番号に対応する。
共通部分の説明では、代表として、３桁符号の３桁目の数字が「１」である第１実施形態の符号を用いて説明する。
図１に示すように、回転装置１０１は、主に、筒状のハウジング２０と、ハウジング２０の内側に設けられ、軸Ｏを中心として回転可能な回転体５０１と、ブッシュ４０１とを備える。仮に回転装置１０１が車両に搭載された場合、車両自体の走行とは関係なく、回転体５０１が非回転状態であれば回転装置１０１は「静止」しているとみなす。

回転体５０１は、軸方向の中央部に大径部５１を有し、軸方向の両端部に軸部５２１を有する。以下、図１の左側の端部を「Ａ端」、図１の右側の端部を「Ｂ端」という。
ハウジング２０は、回転体５０１の大径部５１の外側に外筒部２１を有し、Ａ端側及びＢ端側の軸部５２１の外側にそれぞれブッシュ収容部２２を有する。
ブッシュ４０１は、Ａ端側及びＢ端側の軸部５２１の外周にそれぞれ装着される。
Ａ端及びＢ端のさらに軸方向外側、すなわちブッシュ収容部２２よりも大径部５１から遠い側には、一般的なベアリング等のラジアル軸受が設けられる。また、ラジアル軸受の径方向サイズに応じ、適宜、回転体５０１又はハウジング２０に段差が設けられる場合がある。これらの構成は周知事項であるため、図示を省略する。
なお、作図上、回転体５０１は「軸」とみなし、断面として表さない。また、後述するブッシュ４０１の係止爪４９は「リブ」とみなし、やはり断面として表さない。

この回転装置１０１は、例えばモータ、発電機等の回転電機に適用される。その中でも例えば永久磁石型のブラシレスモータを想定すると、回転体５０１の大径部５１は、外周に永久磁石が取り付けられたロータに該当し、ハウジング２０の外筒部２１は、巻線が巻回されたステータに該当する。また、回転体５０１の軸部５２１は、ロータの軸孔に挿通されたシャフトに該当する。
このように、現実の製品では、ハウジング２０や回転体５０１が巻線や永久磁石を含む構成や、複数の部品から組み立てられる構成もあり得る。しかし、図１では、そのような付帯構成を一切省略し、ハウジング２０及び回転体５０１を一体物として表示する。

上記の前提の下、ハウジング２０は、外筒部２１、ブッシュ収容部２２、内側拘束壁２３及び外側拘束壁２４等を有し、回転装置１０１の外郭を構成する。内側拘束壁２３及び外側拘束壁２４は、ブッシュ収容部２２に収容されたブッシュ４０１の軸方向位置を拘束する。
回転体５０１は、回転軸Ｏを中心として、Ａ端側から視たＡ視方向で反時計回り（ＣＣＷ）、Ｂ端側から視たＢ視方向で時計回り（ＣＷ）に回転する。ただし、第１〜第３実施形態では回転方向はどちらでもよく、正転逆転を随時切り替えてもよい。

ところで、一般にラジアル軸受としてベアリングを用いた回転装置においては、回転体の回転中に温度変化等の外乱が生じたとき、回転体と固定部（例えばハウジング）との同軸度や隙間を適切に維持することが課題となる。
この課題に対し、例えば特許文献１（特開２００７−１９８６０６号方向）、特許文献２（特開２０１２−５２６２４号公報）には、回転体及び固定部の線膨張係数を好ましい値に設定し、温度変化による膨張に対して微小隙間を維持する技術が開示されている。

しかし、特許文献１、２の従来技術では、遠心力や振動による膨張、摩耗等によって径寸法が変化したときには微小隙間を適正に維持することができない。そこで、本発明の実施形態による回転装置は、ラジアル軸受とは別に、「径方向に弾性変形可能なブッシュ」を採用する。これにより、回転中の温度変化に加え、遠心力や振動等の外乱による膨張や摩耗によって同軸度や径寸法が変動する場合においても、微小隙間を適正に維持することを目的とする。

続いて、第１実施形態のブッシュ４０１、及び、ブッシュ４０１が装着される回転体５０１の軸部５２１の構成について、Ｂ視方向の径方向断面図である図２、図３を参照して詳しく説明する。
第１実施形態の回転装置１０１は、軸部５２１が円筒状である回転体５０１と、回転体５０１の軸部５２１に装着された状態での内周壁４４１の形状に特徴を有するブッシュ４０１とを含む。回転体５０１の軸部５２１は、例えば鉄等の金属で形成されている。ブッシュ４０１は、例えば銅等の耐摩耗性の金属で形成されている。
回転体５０１の軸部５２１は、径方向断面が真円に形成されている。以下、「真円」とは、通常の加工技術分野の技術常識において、全方向での直径が一定であると判断される精度の円形状を意味する。例えば、真円度が数μｍ以下の円を「真円」という。つまり、直径の方向によるｎｍオーダーのばらつきは無視する。

常温時において、ブッシュ４０１の最小内径は、回転体５０１の軸部５２１の外径ｄｓよりもわずかに小さく設定されている。以下の寸法関係の説明では、特に断らない限り、熱膨張時又は熱収縮時を考慮せず、常温時について言及するものとする。
ブッシュ４０１は、環体４１１の周方向の一箇所が切断部４２で切断されており、弾性変形可能である。言い換えれば、環体４１１は「Ｃ字状」を呈しており、外力の付与及び解除に伴って可逆的に変形可能である。そのため、軸部５２１の外周壁５３１に装着したとき、ブッシュ４０１は、内周壁４４１の最小内径が軸部５２１の外径以上となるように弾性変形して装着される。

第１実施形態では、ブッシュ４０１の単体での形状については規定せず、あくまで、回転体５０１の軸部５２１に装着された静止状態での径方向断面形状について規定する。
ブッシュ４０１は、回転体５０１の軸部５２１に装着された静止状態での径方向断面において、「内周壁４４１の曲率半径が相対的に大きく軸部５２１の外周壁５３１に当接する当接部４５」、及び、「内周壁４４１の曲率半径が相対的に小さく軸部５２１の外周壁５３１から離間する離間部４６」が周方向に交互に配置されている。

図２、図３の例では、当接部４５及び離間部４６は、周方向に各三箇所、交互に配置されている。また、当接部４５と離間部４６とは曲率半径が連続的に変化しており、明確な境界が存在するわけではない。
なお、図２、図３では、当接部４５と離間部４６とを明確に差別化するように誇張して図示しているが、現実の製品では、当接部４５と離間部４６との曲率半径の差はわずかである。したがって、ブッシュ４０１の内周壁４４１の形状について、少なくとも肉眼では真円との区別は困難である。

また、環体４１１の外周壁４３１には、径外方向に突出する係止爪４９が設けられている。係止爪４９は、ハウジング２０のブッシュ収容部２２に形成された嵌合溝２９に係止される。したがって、ブッシュ４０１は、静止したハウジング２０のブッシュ収容部２２に対し回転がほぼ完全に禁止され、ハウジング２０と共に静止部材とみなされる。

図２に示す回転体５０１の停止時、軸部５２１の外周壁５３１とブッシュ４０１の当接部４５における内周壁４４１との当接部位では、ブッシュ４０１から軸部５２１の外周壁５３１に対し径内方向への締付力Ｆｔが付与される。また、この当接部位の周方向両側において、くさび形空間７が形成される。
ブッシュ４０１の外周壁４３１とブッシュ収容部２２の内周壁２５との間には、ブッシュ４０１の径外方向への弾性変形を阻害しない十分な隙間δ０が確保されている。

図３に示す回転体５０１の回転時、ブッシュ４０１は、係止爪４９が嵌合溝２９に係止されているため、軸部５２１の回転に伴う「連れ回り」が防止される。軸部５２１の回転により、くさび形空間７に空気Ａが流れ込み、発生した動圧による力が締付力Ｆｔを上回ると、「くさび効果」によって環体４１１が外周壁５３１から浮上する。このとき、ブッシュ４０１は、切断部４２の幅が広がり、内周壁４４１が拡径するように弾性変形する。その結果、軸部５２１の外周壁５３１とブッシュ４０１の当接部４５における内周壁４４１との間に非接触部８が形成される。
参考までに、現実の製品での非接触部８の間隔δ１は、例えば数μｍ程度、すなわち、１０μｍ以下である。また、軸部５２１の外周壁５３１とブッシュ４０１の離間部４６における内周壁４４１との微小隙間δ２は、例えば１０〜数十μｍ程度である。

以上のように、第１実施形態の回転装置１０１によると、切断部４２を有するブッシュ４０１は、径方向に弾性変形可能である。この弾性変形により、ブッシュ４０１は、回転体５０１の停止時に、内周壁４４１の一部が回転体５０１の軸部５２１の外周壁５３１に当接し、外周壁５３１に対し径内方向への締付力Ｆｔを付与する。これにより、ブッシュ４０１と軸部５２１との同軸度が確保される。

また、回転体５０１の回転時には、ブッシュ４０１と軸部５２１との間に形成されるくさび形空間７に動圧が発生する。この動圧による「くさび効果」によって環体４１１が外周壁５３１から浮上し、内周壁４４１が拡径するように弾性変形する。その結果、内周壁４４１は、軸部５２１の外周壁４３１と非接触となる。
これにより、回転中の温度変化に加え、遠心力や振動等の外乱による膨張や摩耗によって同軸度や隙間が変動する場合においても、微小隙間を適正に維持することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による回転装置について、図４〜図６を参照して説明する。第２実施形態の回転装置１０２は、第１実施形態のブッシュ４０１の技術的思想を基礎としつつ、現実的に製作が容易なブッシュ４０２を提示するものである。第２実施形態の回転体５０１の構成は、第１実施形態の回転体５０１と実質的に同一である。
図４に、回転体５０１の軸部５２１へ装着される前の単体でのブッシュ４０２の構成を示す。単体のブッシュ４０２は、内周壁４４２が真円状に、すなわち内径Ｄｂが一定に形成されている。

環体４１２は、周方向の一箇所が切断部４２で切断されている。なお、第１実施形態の図２、図３では切断部４２が回転軸Ｏからの放射方向に沿っているのに対し、第２実施形態の図４では切断部４２が回転軸Ｏからの放射方向に対し傾いている。このように、切断部４２の方向は問わない。
ブッシュ４０２の環体４１２は、相対的に厚みｔ１が薄く剛性の低い低剛性部４７と、相対的に厚みｔ２が厚く剛性の高い高剛性部４８とが周方向に交互に配置されている。図４の例では、中心角θ１の低剛性部４７と中心角θ２の高剛性部４８とが、周方向に各三箇所、交互に配置されている。外周壁４３２の一つの高剛性部４８には係止爪４９が設けられている。

図５、図６は、それぞれ第１実施形態の図２、図３に対応する。ブッシュ４０２の単体での内径Ｄｂは、回転体５０１の軸部５２１の外径ｄｓよりもわずかに小さく設定されている。図５に示すように、ブッシュ４０２を軸部５２１の外周壁５３１に装着したとき、ブッシュ４０２は、内周壁４４２の内径が軸部５２１の外径ｄｓ以上となるように弾性変形して装着される。

図５に示す軸部５２１への装着状態において、ブッシュ４０２の低剛性部４７は優先的に変形し、軸部５２１の外周壁５３１に当接する「当接部」を構成する。一方、高剛性部４８は変形が抑制され、軸部５２１の外周壁５３１から離間する「離間部」を構成する。ここで、図２、図３と同様に、図５、図６においても、低剛性部４７と高剛性部４８との差別化のためブッシュ４０２の変形を誇張して図示している。現実には、ブッシュ４０２は、図４の形状からわずかに変形するのみで図５に示す状態となる。

以下、回転体５０１の停止時（図５）及び回転時（図６）におけるブッシュ４０２の作用効果は、第１実施形態と同様である。
このように、第２実施形態のブッシュ４０２は、単体での内周壁４４２が真円状に形成されるため、製作や寸法管理が容易となる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による回転装置について、図７、図８を参照して説明する。
第３実施形態の回転装置１０３は、単体の状態で環体４１３が円環状であるブッシュ４０３と、外周壁５３３の形状に特徴を有する回転体５０３とを含む。
ブッシュ４０３の環体４１３は、単体で内周壁４４３が真円状に製作されている。環体４１３は、周方向の一箇所が切断部４２で切断されており、弾性変形可能である。また、環体４１３の外周壁４３３には、径外方向に突出する係止爪４９が設けられている。

回転体５０３の軸部５２３は、「半径が相対的に長い長径部５５」及び「半径が相対的に短い短径部５６」が周方向に交互に配置されている。長径部５５の半径は、ブッシュ４０３単体での内周壁４４３の半径よりもわずかに大きく設定されており、短径部５６の半径は、ブッシュ４０３単体での内周壁４４３の半径に対し同等以下に設定されている。ブッシュ４０３が装着された静止状態での径方向断面において、長径部５５は、ブッシュ４０３の内周壁４４３に当接され、短径部５６は、ブッシュの内周壁４４３から離間する。

図７、図８の例では、長径部５５及び短径部５６は、周方向に各三箇所、交互に配置されている。また、長径部５５と短径部５６とは半径が連続的に変化しており、明確な境界が存在するわけではない。
なお、図７、図８では、長径部５５と短径部５６とを明確に差別化するように誇張して図示しているが、現実の製品での長径部５５と短径部５６との半径の差はわずかである。したがって、軸部５２３の外周壁５３３の形状について、少なくとも肉眼では真円との区別は困難である。

図７に示す回転体５０３の停止時、軸部５２３の長径部５５における外周壁５３３とブッシュ４０３の内周壁４４３との当接部位では、ブッシュ４０３から軸部５２３の外周壁５３３に対し径内方向への締付力Ｆｔが付与される。また、この当接部位の周方向両側において、くさび形空間７が形成される。

図８に示す回転体５０３の回転時、ブッシュ４０３は、係止爪４９が嵌合溝２９に係止されているため、軸部５２３の回転に伴う「連れ回り」が防止される。軸部５２３の回転により、くさび形空間７に空気Ａが流れ込み、発生した動圧による力が締付力Ｆｔを上回ると、「くさび効果」によって環体４１３が外周壁５３３から浮上する。このとき、ブッシュ４０３は、切断部４２の幅が広がり、内周壁４４３が拡径するように弾性変形する。その結果、軸部５２３の長径部５５における外周壁５３３とブッシュ４０３の内周壁４４３との間に非接触部８が形成される。
このように、第３実施形態の回転装置１０３は、上記第１、第２実施形態と同様の作用効果を奏する。また、ブッシュ４０３の加工が容易となる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による回転装置について、図９〜図１２を参照して説明する。ここで、図９は、第１実施形態の図１に対応し、図１１、図１２は、第１実施形態の図２、図３に対応する。
図９は、回転体の回転方向の図示についても図１を援用する。第１〜第３実施形態では回転方向を考慮する必要が無いのに対し、第４実施形態では回転方向の考慮を要する。

図９に示すように、第４実施形態の回転装置１０４は、ハウジング２０のブッシュ収容部２２とブッシュ４０１の外周壁４３１との間にシール部材３０を備える点、及び、回転体５０４の軸部５２４に、スパイラル溝５７、５８が形成される点が第１実施形態と異なる。ここで例示する第４実施形態のブッシュ４０１の構成は、第１実施形態のブッシュ４０１と実質的に同一である。
シール部材３０は、ブッシュ４０１の弾性変形を許容しつつ、ハウジング２０のブッシュ収容部２２とブッシュ４０１の外周壁４３１との間を気密にシールする。シール部材３０は、例えばシリコン樹脂等の弾性体で形成される。

スパイラル溝５７、５８は、軸方向の一側と他側とを回転軸Ｏに対して傾斜する方向に連通する。詳しくは、スパイラル溝５７、５８は、回転体５０４の大径部５１から端部に向かって回転方向側に傾くように傾斜している。すなわち、Ａ端側のスパイラル溝５７とＢ端側のスパイラル溝５８とは傾斜方向が互いに対称である。図９、図１０では、スパイラル溝５７、５８の部分に水平方向の細線を付す。

また、スパイラル溝５７、５８が形成された回転体５０４の軸部５２４と、軸部５２４に対向するブッシュ４０１とを合わせて「スパイラル保持部６７、６８」という。回転装置１０４において、二つのスパイラル保持部６７、６８は、ハウジング２０の内部における軸方向の二箇所で、回転体５０４を保持する「二つの保持部」を構成する。なお、第１実施形態の説明で述べた通り、スパイラル保持部６７、６８のさらに軸方向外側には一般的なラジアル軸受が設けられる。
ハウジング２０の内部空間９は、二つのスパイラル保持部６７、６８によって外部と区画される。また、ブッシュ収容部２２とブッシュ４０１の外周壁４３１との間がシール部材３０によって気密にシールされているため、スパイラル保持部６７、６８の軸方向の両側を連通する経路は、スパイラル溝５７、５８のみとなる。

続いて図１０〜図１２では、二つのスパイラル保持部６７、６８を代表し、スパイラル保持部６８について説明する。スパイラル溝５７、５８の傾斜方向が対称であることを除き、二つのスパイラル保持部６７、６８の構成は実質的に同一である。
図１１に示す回転体５０４の停止時、及び、図１２に示す回転体５０４の回転時における回転装置１０４の作用効果は、基本的に第１実施形態と同様である。回転体５０４の停止時には、ブッシュ４０１の当接部４５が軸部５２４の外周壁５３４に当接し、回転体５０４の回転時には、「くさび効果」によって内周壁４４１が拡径し、軸部５２４の外周壁５３４との間に非接触部８が形成される。

それに加え、第４実施形態の回転装置１０４では、図１０に示すように、回転体５０４の回転に伴って溝に沿った空気の流れＶが生じる。
図９に示す回転体５０４の回転方向とスパイラル溝５７、５８の傾斜方向との組合せでは、空気の流れＶは、回転体５０４の大径部５１から端部に向かう方向に、すなわち、内部空間９から外部に空気を吸い出す方向に生じる。スパイラル保持部６７ではＡ端に向かって、スパイラル保持部６８ではＢ端に向かって、空気の流れＶが生じる。

その結果、ハウジング２０の外筒部２１と回転体５０４の大径部５１との間の内部空間９は減圧される。これにより、回転体５０４が高速で回転するとき周りの空間が減圧されるため、周りの空気との摩擦による損失を低減することができる。
一方、図９に示すスパイラル溝５７、５８の傾斜方向で回転体５０４の回転方向を逆にすれば、外部から空気を内部空間９に送り込み、内部空間９を増圧させることができる。また、同じ傾斜方向のスパイラル溝が形成されたスパイラル保持部を直列に配置すれば、空気を圧送するポンプ機能を生成することができる。

（その他の実施形態）
（ア）上記実施形態の回転体５０１、５０３、５０４は、軸方向の中央部に大径部５１を有しているが、他の実施形態では回転体の軸方向断面形状は問わない。例えば、回転体は単一径であってもよく、その場合、「回転体＝軸部」として扱うことができる。これに対応して、ハウジングの軸方向断面形状も適宜変更可能である。
（イ）上記実施形態では、ブッシュ４０１、４０２、４０３の環体４１１、４１２、４１３における切断部４２の周方向の位置は、係止爪４９の反対側に設定されているが、他の実施形態では、別の位置に切断部４２を設定してもよい。

（ウ）上記実施形態では、ブッシュ４０１、４０２、４０３の外周壁４３１、４３２、４３３に設けられた係止爪４９がハウジング２０の嵌合溝２９に係止し、回転体５０１、５０３、５０４の回転時におけるブッシュ４０１、４０２、４０３の回転が抑制される。これに対し他の実施形態では、例えば回転体側に係止爪を設けブッシュ側に溝を設けるなどの別の構成により、ブッシュの回転を抑制してもよい。

また、ブッシュの回転を完全に禁止する、すなわち回転速度をゼロにするのでなく、回転体の回転速度に対し十分に遅い速度でのブッシュの回転を許容するようにしてもよい。例えば、ハウジングとブッシュとの間にＯリングを装着し、Ｏリングとブッシュとの間の摩擦がブッシュと回転体との間の摩擦よりも十分に大きい構成としてもよい。この構成では、回転体の回転に伴うブッシュの「連れ回り」がわずかに発生する可能性がある。しかし、本発明の作用効果の発現に影響を及ぼさないレベルであれば何ら問題はない。

（エ）上記第１実施形態の図２、図３、第２実施形態の図５、図６では、ブッシュ４０１、４０２の当接部４５及び離間部４６が周方向に各三箇所、交互に配置されているが、当接部４５及び離間部４６の箇所数は、三箇所に限らず、四箇所以上としてもよい。
また、上記第３実施形態の図７、図８では、回転体５０３の長径部５５及び短径部５６が周方向に各三箇所、交互に配置されているが、長径部５５及び短径部５６の箇所数も、三箇所に限らず、四箇所以上としてもよい。

（オ）上記第２実施形態では、環状体４１２の厚みがｔ１である低剛性部４７と、厚みがｔ２（＞ｔ１）である高剛性部４８とを周方向に二段階に設けている。他の実施形態では、厚みの異なる部位を周方向に三段階以上に設けてもよく、周方向に厚みを徐変させるようにしてもよい。また、厚みを変更する以外に、剛性の異なる材質同士を接続したり、局所的な熱処理等を行ったりすることにより、周方向に剛性分布を生成してもよい。剛性分布をどのように生成するかに関わらず、ブッシュを回転体に装着した状態で、結果的に「当接部」となる部位が「低剛性部」に該当し、結果的に「離間部」となる部位が「高剛性部」に該当する。

（カ）上記第４実施形態のスパイラル保持部６７、６８では、回転体５０４の軸部５２４の外周壁５３４にスパイラル溝５７、５８が形成されている。他の実施形態では、ブッシュの内周壁にスパイラル溝を形成してもよい。その形態でも、第４実施形態と同様に、軸方向の一方向への空気の流れを生じる作用効果が得られる。
また、ブッシュの構成として、第１実施形態のブッシュ４０１に代えて、第２、第３実施形態のブッシュ４０２、４０３を採用してもよい。

（キ）上記第４実施形態において、例えば図９のＡ端側の保持部としてスパイラル保持部６７を廃止し、気密性を有する一般的なラジアル軸受のみを用いてもよい。その場合、図９のＢ端側のスパイラル保持部６８のみの作用効果によりハウジング２０の内部空間９を減圧することができる。
また、スパイラル保持部を単独で用いてもよい。これにより一方向への空気の流れが生じるため、例えば、空気の下流側から上流側への異物の流入等を防止することができる。

（ク）本発明の回転装置は、回転電機に限らず、フライホイールその他のあらゆる回転装置に適用可能である。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１０・・・回転装置、
２０・・・ハウジング、 ３０・・・シール部材、
４０１、４０２、４０３・・・ブッシュ、
４１１、４１２、４１３・・・環体、 ４２・・・切断部、
４４１、４４２、４４３・・・内周壁、
５０１、５０３、５０４・・・回転体、 ５３１、５３３、５３４・・・外周壁、
４５・・・当接部、 ４６・・・離間部、
４７・・・低剛性部、 ４８・・・高剛性部、
５５・・・長径部、 ５６・・・短径部、
５７、５８・・・スパイラル溝、 ６７、６８・・・スパイラル保持部。

Claims (7)

1. 筒状のハウジング（２０）と、
   前記ハウジングの内側に設けられ、回転軸を中心として回転可能な回転体（５０１、５０３、５０４）と、
   周方向の一箇所が切断され前記ハウジングと前記回転体との間に径方向に弾性変形可能に装着される環体（４１１、４１２、４１３）を有し、前記回転体の停止時に、内周壁（４４１、４４２、４４３）の一部が前記回転体の外周壁（５３１、５３３、５３４）に当接し、前記回転体の回転時に、前記ハウジングに対する回転が抑制されつつ、前記回転体の外周壁と非接触となるように内周壁が拡径可能なブッシュ（４０１、４０２、４０３）と、
   を備えることを特徴とする回転装置。
2. 前記回転体（５０１）は円筒状であり、
   前記ブッシュ（４０１、４０２）は、
   前記回転体に装着された静止状態での径方向断面において、前記内周壁の曲率半径が相対的に大きく前記回転体の外周壁に当接する当接部（４５、４７）、及び、前記内周壁の曲率半径が相対的に小さく前記回転体の外周壁から離間する離間部（４６、４８）が周方向に交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転装置。
3. 前記ブッシュ（４０２）の前記当接部は、相対的に剛性の低い低剛性部（４７）によって構成され、前記離間部は、相対的に剛性の高い高剛性部（４８）によって構成されることを特徴とする請求項２に記載の回転装置。
4. 前記ブッシュ（４０３）は、単体の状態で前記環体（４１３）が円環状であり、
   前記回転体（５０３）は、
   前記ブッシュが装着された静止状態での径方向断面において、半径が相対的に長く前記ブッシュの内周壁に当接される長径部（５５）、及び、半径が相対的に短く前記ブッシュの内周壁から離間する短径部（５６）が周方向に交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転装置。
5. 前記ハウジングと前記ブッシュとの間に、前記ブッシュの径外方向への弾性変形を許容しつつ、前記ハウジングと前記ブッシュとの間を気密にシールするシール部材（３０）を更に備え、
   互いに対向する前記回転体の外周壁又は前記ブッシュの内周壁に、軸方向の一側と他側とを回転軸に対し傾斜する方向に連通するスパイラル溝（５７、５８）が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転装置。
6. 前記ハウジングの内部における軸方向の二箇所で前記回転体を保持する二つの保持部を備え、
   二つの前記保持部のうち少なくとも一つは、互いに対向する前記回転体の外周壁又は前記ブッシュの内周壁に前記スパイラル溝が形成されたスパイラル保持部（６７、６８）によって構成されていることを特徴とする請求項５に記載の回転装置。
7. 二つの前記保持部は、前記スパイラル溝の傾斜方向が互いに対称である二つの前記スパイラル保持部によって構成されていることを特徴とする請求項６に記載の回転装置。

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