JPH02278007A - スラスト軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、軸部材のスラスト受面とこれに対向させた軸
受部材のスラスト軸受面との少なくとも一方に勤王発生
用溝を有するスラスト軸受に関し、特にＨＤＤ（磁気デ
ィスク駆動装置）、ＬＢＰ（レーザビームプリンタ）、
ＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）、ＤＡＴ（ディジタル
オーディオチーブレコーダ）等の情報、映像および音９
機器等向けの用途に好適なスラスト軸受に関する。

〔従来の技術］ 従来のこの種のスラスト軸受としては、例えば第７図及
び第８図に示すようなものがある。第７図のものは、軸
部材１と軸受部材２とを軸受すきま３を介して対向して
配設し、軸部材１の平面状の対向面がスラスト受面４、
軸受部材２の平面状の対向面がスラスト軸受面５とされ
、そのスラスト軸受面５に例えばスパイラル状の動圧発
生用溝６が形成されている。この動圧発生用溝６の溝深
さは均一に加工されていて、スラスト軸受面５における
中央部の溝深さり、と中間部の溝深さｈ２と端部の溝深
さｈ３とが等しくなっている。

しかして、この場合のスラスト受面４とスラスト軸受面
５とは共に平板面であるから、停止時には対向する両面
４．５が全面的に接触しており、軸受すきま３はそのと
き零である。起動時に軸部材１が回転を始めると、動圧
発生用溝６のボンピング作用で潤滑剤（潤滑油、グリー
ス、空気等）に動圧が発生して軸部材１を浮上させ、軸
受すきま３の寸法δが保たれる。したがって、起動時と
停止時にはトルクが大きくなる。

これに対して第８図のものは、起動時及び停止時のトル
クを小さくするため、スラスト軸受面５を中高とし凸球
面に形成している。停止時にはスラスト軸受面５の中央
部のみがスラスト受面４に接触するから、起動、停止の
際の摩擦抵抗は小さくなる。この場合の回転中の軸受す
きま３は、中央部のすきま寸法δ１より外周端部のすき
ま寸法δ２の方が広い。動圧発生用溝６の深さは均一で
、中央部の溝深さり、＝中間部の溝深さり、＝端部の溝
深さｈ３である。

（発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、第７図に示す従来のスラスト軸受は起動
時及び停止時のトルクが大きいという問題がある。一方
、第８図に示す従来のスラスト軸受は、動圧発生用溝６
の溝深さは均一であるにもかかわらず、回転中の軸受す
きま３は中央部より外周端部の方が広いから、外周部に
なるほど動圧発生用溝６のボンピング作用が小さくなっ
て、その結果軸受性能が低下するという問題点がある。

そこで本発明は、上記従来の問題点に着目してなされた
ものであり、その目的上するところは、スラスト軸受面
とスラスト受面との間の軸受すきまを端部と中央部とで
変えると共に、動圧発生用溝の深さを、軸受すきまの大
きさに対応させて変化させることにより、起動時及び停
止時のトルクが小さく、且つ動圧発生用溝のボンピング
作用が均一に得られるスラスト軸受を提供することを目
的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の第一の発明は、軸受
部材に設けたスラスト軸受面は軸部材に設けたスラスト
受面と対向し、前記スラスト軸受面とスラスト受面との
少なくとも一方に動圧発生用溝を設けたスラスト軸受に
おいて、前記スラスト軸受面とスラスト受面との間の軸
受すきまは端部が中央部より広く、前記動圧発生用溝は
端部が中央部より深いことを特徴とする。

又、本発明の第二の発明は、軸受部材に設けたスラスト
軸受面は軸部材に設けたスラスト受面と対向し、前記ス
ラスト軸受面とスラスト受面との少なくとも一方に動圧
発生用溝を設けたスラスト軸受において、前記スラスト
軸受面とスラスト受面との間の軸受すきまは端部が中央
部より狭く、前記動圧発生用溝は端部が中央部より浅い
ことを特徴とする。

又、本発明の第三の発明は、軸受部材に設けたスラスト
軸受面は軸部材に設けたスラスト受面と対向し、前記ス
ラスト軸受面とスラスト受面との少なくとも一方に動圧
発生用溝を設けたスラスト軸受において、前記スラスト
軸受面とスラスト受面との間の軸受すきまは内周部が外
周部より狭く、前記動圧発生用溝は内周部が外周部より
浅いことを特徴とする。

〔作用〕

スラスト軸受面とスラスト受面との間の軸受すきまは端
部が中央部より広くなるように形成すると、起動、停止
時のトルクが小さくなる。一方、動圧発生用溝は端部を
中央部より深くすると、溝深さが深い程大きな負荷容量
が発生するから、軸受すきまの広い端部においても中央
部とほぼ同様の負荷容量が得られる。そのため軸受すき
ま内への潤滑剤の流入と保持が良好となり、軸受性能が
向」ニする。

又、軸受すきまは端部が中央部より狭くなるように形成
しても、起動、停止時のトルクを小さくすることができ
る。この場合の動圧発生用溝は、端部が中央部より浅く
なるようにして、端部と中央部とでほぼ同様の負荷容量
を得る。このように、中央部が凹んだ凹面にすると、軸
受すきま内に油溜りの効果をもたせることもできる。

又、スラスト軸受面の中心に軸貫通孔を有する場合の軸
受すきまは、内周部が外周部より狭くなるように形成し
て、起動、停止時のトルクを小さくする。この場合の動
圧発生用溝は、内周部が外周部より浅くなるようにして
、内周部と外周部とでほぼ同様の負荷容量を得る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図とともに説明する。

図中、従来例と同一または相当部分には同一の符号を付
しである。第１図及び第２図は本発明の一実施例を示す
もので、軸部材１の端部のスラスト受面４は平板面であ
る。これに対し、対向する軸受部材２のスラスト軸受面
５は中高の凸球面とされ、軸受すきま３は、中央部のす
きま寸法δより外周端部のすきま寸法δ２の方が広くな
っている。そのスラスト軸受面５に、第２図に示すよう
なスパイラル状の動圧発生用溝６が形成されている。こ
のスパイラル状の動圧発生用溝６は、スラスト軸受面５
の中央部から端部にかけて蝮数条（図では４条）設けら
れている。そして、谷溝の溝深さは、中央部から端部に
いくに従い深くなるように形成されており、中央部の溝
深さｈ　、と中間部の溝深さｈ２と端部の溝深さｈ３と
は、ｈｌ〈ｈ２＜ｈ２の関係になっている。

第３図は、軸受ずきまの寸法（ずなわら、回転中の軸部
材１の浮上量）δとスラスト負荷容１辻Ｆとの関係を、
動圧発生用溝６の溝深さをパラメータとして表わしたも
のである。いま、各ｉＭＥさＩ。

溝深さ■、溝深さ■、溝深さ■が［＜ＩＮ＜Ｉｌ’［＜
ＴＶの関係である。一般にスラスト軸受は、各溝深さ１
、　　ＩＩ、　Ｉｌｌ、　［Ｖの線の交点を通る継軸と
の平行線りより左の範囲、すなわち、ある程度大きな軸
受すきまが存在する状態で使用されている。その場合に
は、図から明らかなように、軸受すきま寸法δが小さい
場合と大きい場合（例えば図で、軸受ずきま寸法がδ１
とδ２の場合、又はδ、と６４の場合）とで、溝深さを
１と■とに、又は■と■とに変えることにより同等のス
ラスト負荷容Ｎ　（ＦＡまたはＦ８）が発生ずる。

よって、この実施例の谷溝の溝深さは、次のようにして
設計することができる。例えば、荷重条件としてスラス
ト負荷容量ＦＡを与え、回転時の軸受ずきま３は、中央
部の軸受すきま寸法がδ１、端部の軸受すきま寸法がδ
２となるように設計する場合は、動圧発生用溝６の中央
部溝深さり、が第３図におけるＩ、端部溝深さｈ３が第
３図における■となるようにする。これにより中央部溝
深さり、＋（−＋）＜中間部溝深さｈｚ＜端部溝深さｈ
３（−■）となる。

又、荷重条件としてスラスト負荷容ｆｆｌ　Ｆ　ＩＩを
与え、回転時の軸受すきまは、中央部の軸受すきま寸法
がδ３、端部の軸受ずきま寸法がδ、となるように設計
する場合は、同様にして動圧発生用溝６の溝深さが中央
部で■、端部で■となるようにする。

次に作用を述べる。

スラスト軸受面５とスラスト受面４との間の軸受すきま
３は、中央部のすきま寸法δ１よりＯ：）；部のすきま
寸法δ２の方が大きくなるように形成し２であるから、
停止状態では中央部のみが接触している。したがって、
起動又は停止時には、周速が小さい中央部の接触抵抗の
みが関与することとなり、起動、停止時のトルクが小さ
い。

一方、動圧発生用溝６は、溝深さが中央部で最も浅く端
部へいくほど深くしであるから、軸受ずきまの広い端部
においても中央部とほぼ同様の負荷容量が得られること
となり、軸受すきま内−・の潤滑剤の流入と保持が良好
で軸受性能が向上する。

第４図に他の実施例を示す。

この実施例では、軸受部材２のスラスト軸受面５は上記
実施例とは逆の凹球面とされ、軸受ずきま３は、中央部
のすきま寸法δ１より外周端部のすきま寸法δ２の方が
狭くなっている。停止状態では僅かに外周端部が接触す
るのみであるから、起動、停止時のトルクはやはり小さ
（なる。

スパイラル状の動圧発生用溝６は、この凹球面状のスラ
スト軸受面５に対向する軸部材１の平面状のスラスト受
面４の方に形成されている。その溝深さは中央部より端
部にいくほど浅くなり、したがって中央部溝深さり、＞
中間部溝深さｈｚ＞端部溝深さｈ３である。そのため、
軸受すきま３の広い中央部においても端部とほぼ同様の
負荷容量を得ることが可能である。この実施例の場合は
、中央部の凹部が潤滑剤溜りとなる利点もある。

第５図、第６図の実施例は、軸部材ｌの軸ＩＡを延長し
て軸受部材２の中央部を貫通させた場合の例である。

第５図の場合は、円環状の軸受部材２のスラスト軸受面
５の中央部が内周端部及び外周端部より高く形成されて
おり、軸受すきま３は中央部が内周端部及び外周端部よ
りせまい。これにより、停止状態でのスラスト受面４と
スラスト軸受面５との接触面積を減少させて起動、停止
時のトルクを低減せしめている。

この軸受部材２のスラスト軸受面５に形成されたスパイ
ラル状の動圧発生用溝６の溝深さは、中央部溝深さｈ２
が内周端部溝深さｈｌおよび外周端部溝深さｈ３より浅
くなるように形成して、軸受すきまの変化にかかわらず
ほぼ同様の負荷容量を得るようにしている。

なお、スラスト軸受面５の中央部を内周端部及び外周端
部より低く形成し、スラスト軸受すきま３は中央部が内
周端部及び外周端部より広くても良い。この場合は、動
圧発生用溝６の溝深さは、中央部溝深さが内周端部溝溝
深さ及び外周端部溝深さより深くなるようにするが、中
央部の凹部が潤滑剤溜りとなる。

第６図の場合は、円環状の軸受部材２のスラスト軸受面
５が円錐面とされ、スラスト受面４との間の軸受すきま
３は、内周端部が外周端部より狭くなるように形成して
いる。起動、停止時のトルクは第５図のものより更に小
さい。

一方、スラスト軸受面５のスパイラル状の動圧発生用溝
６の溝深さは、内周端部が最も浅く、外周端部にいくほ
ど深くなるように形成して、軸受すきまの変化にかかわ
らずほぼ同様の負荷容量を得るようにしている。

なお、上記各実施例において、動圧発生用溝６の加工は
面を堀下げて凹溝を形成した場合を説明したが、これに
限らず、面上にめっき加工して盛り上げ、相対的に凹部
となる非めっき箇所を動圧発生用溝としてもよい。

又、動圧発生用溝６の溝深さは、連続的に変化させた場
合を説明したが、階段状の如く不連続に変化させてもよ
い。

又、動圧発生用溝６はスラスト受面４又はスラスト軸受
面５のいずれか一方のみでなく、双方に設けるようにし
てもよい。

又、動圧発生用溝６の溝形状はスパイラル状とは限らず
、ヘリングボーン状等であってもよい。

又、軸部材Ｉの回転でも軸受部材２の回転でも良く、相
対回転でも良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、スラスト軸受面
とスラスト受面との間の軸受すきまを変えると共に、動
圧発生用溝の深さを、軸受すきまの大きさに対応させて
変化させる構成とした。そのため、起動時及び停止時の
トルクを低減できるのみならず、動圧発生用溝のポンピ
ング作用が均一に得られて軸受すきま内への潤滑剤の流
入と保持が良好で優れた軸受性能が得られるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す縦断面図、第２図は
第１図のスラスト軸受面の平面図、第３図は軸受すきま
とスラスト負荷容量との関係を表すグラフ、第４図は本
発明の第２実施例を示す縦断面図、第５図は本発明の第
３実施例を示す縦断面図、第６図は本発明の第４実施例
を示す縦断面図、第７図は従来のスラスト軸受の縦断面
図、第８図は従来の他のスラスト軸受の縦断面図である
。 １は軸部材、 ２は軸受部材、 ３は軸受すきま、 ４はスラスト受面、 ５はスラスト軸受面、 ６は動 圧発生用溝。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸受部材に設けたスラスト軸受面は軸部材に設け
   たスラスト受面と対向し、前記スラスト軸受面とスラス
   ト受面との少なくとも一方に動圧発生用溝を設けたスラ
   スト軸受において、 前記スラスト軸受面とスラスト受面との間の軸受すきま
   は端部が中央部より広く、前記動圧発生用溝は端部が中
   央部より深いことを特徴とするスラスト軸受。
2. （２）軸受部材に設けたスラスト軸受面は軸部材に設け
   たスラスト受面と対向し、前記スラスト軸受面とスラス
   ト受面との少なくとも一方に動圧発生用溝を設けたスラ
   スト軸受において、 前記スラスト軸受面とスラスト受面との間の軸受すきま
   は端部が中央部より狭く、前記動圧発生用溝は端部が中
   央部より浅いことを特徴とするスラスト軸受。
3. （３）軸受部材に設けたスラスト軸受面は軸部材に設け
   たスラスト受面と対向し、前記スラスト軸受面とスラス
   ト受面との少なくとも一方に動圧発生用溝を設けたスラ
   スト軸受において、 前記スラスト軸受面とスラスト受面との間の軸受すきま
   は内周部が外周部より狭く、前記動圧発生用溝は内周部
   が外周部より浅いことを特徴とするスラスト軸受。