JPH03163211A - 動圧流体軸受 - 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、情報機器，音響映像機器等に用いられる両方
向回転可能な動圧流体軸受の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の動圧流体軸受としては、例えば特開昭５
３−３３２２５２号公報に示されるようなものがある。

このものは軸に設けた受面がハウジングに設けた軸受面
と対向し、前記受面と軸受面との少なくとも一方に動圧
発生用の溝を設けた動圧流体軸受であって、ラジアル軸
受（第５図）およびスラスト軸受（第６図（ａ）．　（
ｂ））がある．いずれの場合も、動圧発生用の溝Ｃに三
個のパターンＧＡ，ＣＢ，ＧＣが直列に設けられている
。そして受面と軸受面との相対回転に伴うボンビング作
用によって両面間の潤滑剤に動圧を発生させる。

しかして、その場合パターンＧＡ，ＣＢ，　ＧＣのうち
二個の外側パターンＧＡ，ＧＣの溝は同一方向へ潤滑剤
のポンピング作用を行い、一方これらの両パターンの間
に配置したパターンＧＢが、それらと反対方向ヘボンビ
ング作用を行うようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしこのような従来の動圧流体軸受にあっては、いず
れも三個のパターンＧＡ，ＣＢ，ＧＣを直列に合威して
一個の動圧発生用の溝を構成したため、パターンの溝に
保持される潤滑剤が、回転方向が変わるごとに溝外に流
出する。すなわち第５図のラジアル軸受の場合では、八
方向の回転からＢ方向の回転に切り換わると、左側のパ
ターンＧＡ内の潤滑剤が左外へ流出し、反対にＢ方向の
回転からＡ方向の回転に切り換わると右側のパターンＧ
Ｃの潤滑剤が右外へ流出する。また第６図のスラスト軸
受の場合であれば、軸がＡ方向の回転からＢ方向の回転
に切り換わると、内周側のパターンＧＣ内の潤滑剤が内
周側外へ流出し、反対にＢ方向の回転から八方向の回転
に切り換わると外周側のパターンＧＡ内の潤滑剤が外周
側外へ流出する． したがって、回転切り換え頻度が多くなると、ラジアル
、スラストのいずれの軸受にあっても、潤滑剤の飛散，
流出により軸受の耐久性が劣化するという問題点があっ
た． また、三個のパターンＧＡ，ＧＢ，ＧＣの合計長さが、
換言すればラジアル軸受では軸受の軸方向の幅寸法が、
スラスト軸受では軸受の径方向の幅寸法が、大きくなる
という問題点があった。

更に、回転方向によって動圧流体軸受内における潤滑剤
の圧力が高い領域が移動するため、これに伴って次のよ
うな問題点も生じていた。すなわちスラスト軸受の場合
は、回転方向の切り換えで、圧力の高い領域がパターン
ＧＡ，ＧＢの連結部からパターンＣＢ，ＧＣの連結部へ
、あるいはその逆に移動するため、スラスト軸受の動ト
ルクが回転方向で大きく変動する。

一方、ラジアル軸受に適用するときは、例えば第７図に
示すように二個のラジアル動圧流体軸受Ｇｌ，Ｇ２がス
ラスト軸受面Ｓの上方に配設される。

上位にある動圧流体軸受Ｇ１の溝において、潤滑剤の圧
力が高い領域が、回転方向によってパターンＧＡ，ＣＢ
の連結する屈曲部からパターンＣＢ，ＧＣの連結する屈
曲部へ、あるいはその逆に移動すると、スラスト軸受面
Ｓからの軸受スバンがＬ１とＬ２とのように変動する。

その結果、軸のモーメント剛性が変化する。このモーメ
ント剛性の変化は、スラスト軸受のスラスト受面゛カベ
図示の凸面形状とされたすべり軸受の場合のみに限らず
、平面形の流体軸受の場合でも同様に発生する。

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、その目的とするところは、回転方向の変化
に伴う潤滑剤の流出が防止できて耐久性が良く、スラス
ト軸受における動トルク変動やラジアル軸受におけるモ
ーメント剛性の変化がなく、軸方向の幅あるいは半径方
向の幅が狭くできてコンパクトな、回転方向切り換え自
在の動圧流体軸受を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達或するため、本発明は、軸に設けた受面が
ハウジングに設けた軸受面と対向し、前記受面と軸受面
との少なくとも一方に動圧発生用の溝を設けた動圧流体
軸受において、前記動圧発生用の溝は直線状の溝の両端
がく字状の溝の屈曲部にそれぞれ接続し、前記動圧発生
用の溝の両端部はいずれもＹ字状になっている。

前記動圧発生用の溝の両端はいずれも円周溝に接続する
ことができる。

〔作用〕

動圧発生用の溝は直線状の溝の両先端部がＹ字状に形成
してあるから、正逆いずれの方向の回転であっても、潤
滑流体の流れ方向の変化によって潤滑流体の圧力が高く
なり、また直線状の溝から軸受すきまへ潤滑流体が流出
する際に潤滑流体の圧力が高くなる。すなわち、動圧流
体軸受すきま内の潤滑流体圧力が高くなる領域が、従来
のように回転方向の変化につれて軸方向や径方向に移動
する現象は生じない。よって、ラジアル軸受のモーメン
ト剛性やスラスト軸受の動トルクが一定になる。また、
ラジアル軸受における軸方向の軸受幅やスラスト軸受に
おける径方向の軸受幅を従来より狭くすることができる
。

また、動圧発生用の溝を挾むようにして、その両端に接
続して形成した円周溝は、潤滑流体が軸受外部へ流出す
るのを阻止する。したがって、回転切り換え頻度が多く
なっても潤滑剤の飛散，流出はほとんどなく、軸受の耐
久性が向上する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図とともに説明する。

第１図，第２図は、本発明の一実施例を示すものである
。

軸１に設けたラジアル受面２がハウジング３に設けたア
ジアル軸受面４と対向し、ラジアル受面２とラジアル軸
受面４との少なくとも一方（図ではラジアル受面２）に
、軸方向に間隔をおいて一個の動圧発生用の溝５が設け
られている。軸１の下端には凸球面のスラスト受面６が
形成され、ハウジング３の下端に設けたスラスト軸受面
７とすべり接触している。

動圧発生用の溝５は、中央部が軸に平行な直線状の溝１
０で、その両端はいずれも『＜ｊ字状の溝１１の屈曲部
ｌ２にそれぞれ接続し、これにより前記動圧発生用の溝
５の両端部はいずれも外側に開いたＹ字状になっている
。

すなわち動圧発生用の溝５は、二個のＹ字を反対向きに
組み合わせてなるパターンを軸１の外周面を廻り複数個
配列して形威されている。

そして動圧発生用の溝５の両端は、動圧発生用の溝５を
挟んで軸ｌの外周面に設けられた円周溝１３に接続して
いる。

上記動圧発生用の溝５のＹ字状のパターンにおける潤滑
流体（潤滑油またはグリースまたは空気等が用いられる
）の流れを第２図で説明する．いま矢符号Ａ方向に軸１
を回転させると、く字状の溝ｌ１における屈曲部１２よ
り一方の側の溝１１Ａ内の潤滑流体は、直線状の溝１０
の方へ流れ出る．これに対して、く字状の溝１１におけ
る屈曲部ｌ２より他方の側の溝１１Ｂ内の潤滑流体は円
周溝１３に流出する．Ｙ字状のパターンにおける上記の
潤滑流体の流れ方向の変化によって潤滑流体の圧力が高
くなる．また直線状の溝ＩＯから、矢符号Ｃで示すよう
に軸受すきま１４へ潤滑流体が流出し、その部分の流体
圧力を高くする。

このような動圧発生用の溝５のボンビング作用で軸受す
きま１４の潤滑流体の高圧により、軸ｌはラジアル方向
に非接触に支持される。

軸１の回転方向が逆の矢符号Ｂ方向に切り換えられると
、上記とは反対に、一方の側の溝１１Ａ内の潤滑流体は
円周溝１３に流出し、他方の側の溝１１Ｂ内の潤滑流体
が直線状の溝１０の方へ流出する。こうして、回転方向
の如何にかかわらず軸受すきま１４内における圧力の高
い領域は、従来のように回転方向の変化に伴って軸方向
に移動することはない。よって、スラスト軸受面７から
の軸受スパンＬ３は変化せず、モーメント剛性が一定に
なる。軸１のスラスト軸受面７と対向した端面（スラス
ト受面）６を平面とてスラスト流体軸受とした場合でも
、モーメント剛性の変動はない。

また、動圧発生用の溝５の軸方向の幅をせまくできるの
で、装置全体の高さを低くしてコンパクトにできる。

上記動圧発生用の溝５と一体に形威した円周溝１３は、
軸回転がＡ方向のときならばＹ字状のパターンの他方の
側の溝１１Ｂ、軸回転がＢ方向のときならば一方の側の
溝１１Ａから外部に向かって流出してくる潤滑流体を保
持し、く字状の溝１ｌの吸い込み側の個所に送るように
機能する。したがって、軸１の回転切り換え頻度が多く
ても、潤滑流体が軸受外部へ飛散，流出してしまうこと
はほとんどなく、軸受の耐久性が確保される。

第３図．第４図は、スラスト軸受に適用した本発明の他
の実施例である。

軸２１に設けたスラスト受面２２がハウジング２３に設
けたスラスト軸受面２４と対向し、スラスト受面２２と
スラスト軸受面２４との少なくとも一方（図ではスラス
ト軸受面２４）に、動圧発生用の溝２５が設けられてい
る。

動圧発生用の溝２５は、放射状に延びる直線状の溝３０
の両端がく字状の溝３１の屈曲部３２にそれぞれ接続さ
れ、これにより両端部はいずれも外側に開いたＹ字状に
なっている． すなわち動圧発生用の溝２５は、このＹ字を組み合わせ
たパターンを複数個、スラスト軸受面２４の中心を廻り
放射形に配列して形成されている。

更に、スラスト軸受面２４には、上記動圧発生用の溝２
５を挟んで同心に、外周溝３３と内周溝３４とが設けら
れている．モして動圧発生用の溝２５の外周側のＹ字状
の先端は、大径の外周満３３に、中心側の先端は小径の
内周溝３４にそれぞれ接続している。

上記内周溝３４は、スラスト軸受面２４の中心を取り巻
く円環形状の場合を図示したが、中心をも含んだ円形凹
部としてもよい。

このスラスト軸受の動圧発生用の満２５における潤滑流
体の流れは先のラジアル軸受の動圧発生用の溝５の場合
と同じである。すなわち、軸２１が矢符号Ａ方向にする
と、一方の側の溝３２Ａ内の潤滑流体は、直線状の溝３
０の方へ流れ込み、他方の側の溝３１Ｂ内の潤滑流体は
外周側または中心側に向かって流れ出る。

がくしてスラスト軸受すきま３５の圧力が高くなって軸
２ｌをスラスト方向に非接触に支持する。

軸２ｌの回転方向が逆の場合は、く字状の溝３１内の流
れが上記とは反対になる。したがって、軸受すきま３５
内における圧力の高い領域が回転方向の変化に伴って半
径方向に移動することはない。よって、スラスト軸受の
動トルクが変化せず一定になる。また、スラスト軸受の
径方向の幅寸法も短くできる。

外周溝３３および内周溝（円形凹部の場合を含む）３４
は、回転時にＹ字状の押し出し側となる溝から軸受外に
向かって排出される潤滑流体を保持し、吸い込み側の溝
に送る。したがって、潤滑流体が軸受外部へ飛散，流出
してしまうことはなく、軸受の耐久性が確保される。

なお、上記スラスト軸受として、スラスト受面２２と、
これに対向したスラスト軸受面２４とが共に円板状の場
合を示したが、これに限らず、軸が貫通した円板面にス
ラスト受面を形成すると共にその軸を挿入したスリーブ
の端面にスラスト軸受面を形威してなる、いわゆる第６
図に示されるようなスラストカラー形のスラスト軸受に
本発明を適用してもよい。

また、上記各実施例では円筒形の動圧流体軸受と平面形
の動圧流体軸受の場合を示したが、その他、球面形また
は円錐形の動圧流体軸受にも本発明を適用することがで
きる。

また、動圧発生用の溝と円周溝とを受面または軸受面の
いずれかに、一体的に形威する以外に、両溝を別々に分
離した状態とし、そのいずれか一方の溝（例えば動圧発
生用の溝）を受面に設けると共に他方の溝（例えば円周
溝）を軸受面に設けるようにしてもよい。

また、上記各実施例の軸受にあっては、受面倒回転（軸
回転）でも軸受面側回転（ハウジング回転）でもよい． 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明の動圧発生用の溝は、直線
状の溝の両端がく字状の溝の屈曲部にそれぞれ接続し、
溝の両端部はいずれもＹ字状にしてある。そのため、動
圧流体軸受における潤滑流体の圧力が高くなる領域が回
転方向によって軸方向または径方向へ移動しないと共に
、ラジアル軸受における軸方向の軸受幅やスラスト軸受
における径方向の軸受幅を従来より狭くすることが可能
である． また、動圧発生用の溝の両端はいずれも円周溝に接続し
、潤滑流体が軸受外部へ流出するのを阻止する。

その結果、回転方向切り換え自在で且つ耐久性が良く、
スラスト軸受における動トルク変動やラジアル軸受にお
けるモーメント剛性の変化がなく、幅が狭くてコンパク
トな動圧流体軸受を提供できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部縦断面図、第２図はそ
の部分拡大図、第３図は他の実施例の側面図、第４図は
第３図のＩＶ−ＩＶ矢視図、第５図は従来のラジアル動
圧流体軸受の要部縦断面図、第６図（ａ）は従来のスラ
スト動圧流体軸受の要部縦断面図、同図（ロ）は同図（
ａ）のｂ−ｂ線矢視図、第７図は第５図に示す動圧流体
軸受をスピンドル装置に適用した要部縦断面図である。 図中、１，２１は軸、２，２２は受面、３，２３゛はハ
ウジング、４．２４は軸受面、５，２５．６は動圧発生
用の溝、１０．３０は直線状の溝、１１．３１はく字状
の溝、１２．３２は屈曲部、１３， ３３， ３４は円周溝。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸に設けた受面がハウジングに設けた軸受面と対
   向し、前記受面と軸受面との少なくとも一方に動圧発生
   用の溝を設けた動圧流体軸受において、前記動圧発生用
   の溝は直線状の溝の両端がく字状の溝の屈曲部にそれぞ
   れ接続し、前記動圧発生用の溝の両端部はいずれもＹ字
   状になっていることを特徴とする動圧流体軸受。
2. （２）動圧発生用の溝の両端はいずれも円周溝に接続す
   る請求項（１）記載の動圧流体軸受。