JPH03163216A - 流体軸受装置 - 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、高速回転用の流体軸受装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来の高速回転用の流体軸受装置としては、例えば第４
図に示すようなものがある．この従来技術は、回転部材
である軸ｌを囲む円筒状のハウジング２を備え、このハ
ウジング２のスリーブ２ａの内周面に円環状の軸受体３
が直接に固着されている．軸受体３はスリーブ２ａの上
下二箇所に間隔を隔てて配設され、各軸受体３の内周面
がラジアル軸受面４になっている。その軸受面４は軸１
の外径面に設けたラジアル受面５と対向しており、ラジ
アル軸受面４とラジアル受面５との少なくとも一方（図
ではラジアル軸受面４側）に例えば第５図のようなヘリ
ングボーンの動圧発生用の溝６が形威され、ラジアル軸
受Ｒが構威されている。

又、上記スリーブ２ａの下端は基台７ａに固定され、ハ
ウジング２はスリーブ２ａと基台７ａとを備えている。

その基台７ａ上に直接に円板状の軸受体８が固着され、
この軸受体８の上面は平面状のスラスト軸受面９になっ
ている．このスラスト軸受面９は軸ｌの下端面に設けた
スラスト受面１０と対向しており、スラスト軸受面９と
スラスト受面１０との少なくとも一方（図ではスラスト
軸受面９側）にヘリングボーンの動圧発生用の溝１ｌが
形威され、スラスト軸受Ｓが構威されている． 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし上記従来の流体軸受装置にあっては、複数の円環
状の軸受体３．８がハウジング２に直接に固着されてい
るため、加工誤差の影響を直接に受けてラジアルの各軸
受体３の中心軸が一致しないとか、スラスト軸受面９と
スラスト受面ｌＯとが片当たりするなどの不具合が生じ
、軸受装置を精度よく組立できないことがあるという問
題点があった。

又、軸１と各軸受体３．８との軸受すきまに不釣合があ
っても、軸受体が吸収して平均化することはできないか
ら、軸の回転に伴い発生する振動が大きくなり、高速回
転は不可能になるという問題点があった． さらに、軸ｌの回転の起動時と停止時には、軸１と軸受
体３，８とが接触摺動するため、軸受面が摩耗し易いと
いう問題点があった。

本発明は、このような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、軸受体とハウジ
ング面との間に弾性体を介在せしめると共に軸回転で発
生する動圧を軸受体の支持に利用することにより、流体
軸受装置の組立時の加工誤差に起因する芯ずれを逃がし
、軸回転中の振動を小さく抑えて高速回転を可能とし、
しかも起動停止時の摩耗も少ない流体軸受装置を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達威する本発明は、ハウジングに弾性体を
介して支持された軸受体には軸受面が設けられ、該軸受
面は軸に設けた受面と対向し、前記軸受面と受面との少
なくとも一方に動圧発生用の溝を設け、前記軸受体とハ
ウジングとの間の個所には弾性体によって密封された圧
力室が設けられ、前記圧力室は軸受体に設けた流通穴を
介して軸受面と連通ずる。

前記圧力室はハウジングに設けた給気穴と連通させるこ
とができる。

〔作用〕

軸受体がハウジングに直接ではなく弾性体を介して支持
されているため、組立時の加工誤差に起因する複数のラ
ジアルの軸受体の中心軸のずれとスラスト軸受における
片当たりを逃がすことができる。

また、軸受体とハウジングとの間に設けられた圧力室に
は、軸回転で軸受すきまに発生する動圧が流通穴を介し
て負荷される。動圧が導入された容積可変の圧力室は緩
衝器として機能し、軸受体に加わる振動エネルギーを吸
収するから、高速回転中に発生する軸の振動を小さく抑
えることができる。

さらに、軸と軸受体とが接触摺動する起動停止時には、
外部からハウジングに設けた給気穴を介して圧力室に圧
縮性流体を供給すると、軸受体の流通穴を経て軸受すき
まに圧力流体が送りこまれて軸が軸受面とは非接触にな
り、起動トルクが低減されるとともに、接触摺動による
摩耗も低減される。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を表したものである．なお、
従来と同一または相当部分には同一の符号を付してある
。円環状のラジアルの軸受体２１は、その外周面２２の
軸方向の両端寄りの個所に弾性体である０リング２３配
設用の溝２４を有し、この溝２４にＯリング２３を配設
している．また、その内周面であるラジアル軸受面４に
は、ヘリングボーンの溝からなる動圧発生用の溝６を有
している．なお、この動圧発生用の溝６は、ハ字状（第
２図）、＜字状、または第３図のようなハ字状の中央部
が短い直線溝で連結されたパターンを有するヘリングボ
ーン溝でも良く、またはスバイラルの溝でもよい。

更に、軸受体２１の軸方向の中央部には、軸受体２１．
を径方向に貫通する複数の流通穴２６が円周等分に配設
されている。以上のように構威された軸受体２１をハウ
ジング２の内径面にすきまを介して嵌合することにより
、軸受体２１とハウジング２との間の箇所には、前記Ｏ
リング２３によって密封された圧力室２７が設けられ、
この圧力室２７は前記流通穴２６を介してラジアル軸受
面４と連通している。

スラスト軸受Ｓにおける円板状の軸受体３ｏは、その下
面３１の外周寄りの個所に弾性体であるＯリング３２配
設用の溝３３を有し、この溝３３にＯリング３２を配設
している。また、その上面であるスラスト軸受而９には
、動圧発生用の溝１１を有している。なお、この動圧発
生用の溝１１は、ハ字状、く字状、またはハ字状の中央
部が短い直線溝で連結されたパターンを有するヘリング
ボーン溝でも良く、スパイラルの溝でもよい。更に、軸
受体３０のスラスト軸受面９には、軸受体３０を厚さ方
向に貫通する複数（図では２個）の流通穴３４が設けら
れている。

以上のように構威された軸受体３０をハウジングの基台
７ａの上面７ｂに配置することにより、軸受体３０とハ
ウジングの基台７ａとの間の箇所には、前記Ｏリング３
２によって密封された圧力室３５が設けられ、この圧力
室３５は前記流通穴３４を介してスラスト軸受而９と連
通している。

上記のスラスト軸受Ｓにおける圧力室３５は、ハウジン
グの基台７ａに設けた給気穴３６とも連通している。

次に作用を説明する。

流体軸受装置を組立る場合、上下の軸受体２ｌの中心軸
にずれがあっても、軸受体２１とハウジング２との間に
介装されたＯリング２３の弾性により吸収される。した
がってラジアルの軸受の中心軸のずれが防止される．ま
た、軸受体３０をＯリング３２によって弾性支持するの
でスラスト軸受における片当たりを逃がして精度よく組
立ることかでき、組立性が非常に良い。

軸の停止時は、軸ｌの下端のスラスト受面ｌＯが軸受体
３０のスラスト軸受面９に当接している．この状態から
軸１を回転起動させると、軸１と軸受体３０とが接触摺
動するから起動トルクが大きく且つ軸受の摩耗がすすむ
．しかし、基台７ａの給気穴３６に図外のバルブを介し
て圧縮流体（例えば圧力空気）配管を接続しておき、起
動時に、バルブを開いてこの給気穴３６を介し圧力室３
５に圧縮性流体を供給すると、軸受体３０の流通穴３４
を経てスラスト軸受面９に圧縮性流体が送りこまれる。

これにより軸１をスラスト軸受面９から浮上せしめて、
起動トルクを低減するとともに、接触摺動による摩耗を
低減することができ、耐久性が向上する。

なお、流体軸受装置の定格回転時には、給気穴３６に接
続した圧縮流体配管のバルプを閉じて給気穴３６に給気
せず、また排気もしない。

軸Ｉの回転時には、軸受体２１のラジアル軸受面４に形
威された動圧発生用の溝６のボンピング作用で、ラジア
ル受面５との間のラジアル軸受すきま内に動圧が発生し
て圧力が高くなり、軸１は軸受体２１に対し非接触を保
って半径方向に支持される。この動圧は、同時に軸受体
２１とハウジング２との間に設けられた圧力室２７に流
通穴２６を介して負荷される。弾性体であるＯリング２
３でシールされた圧力室２７は、動圧が導入された容積
可変のダンバとして機能し、軸受体２１に加わる軸回転
の振動エネルギーを吸収する．圧力室２７の圧力は軸１
の回転速度に比例して高くなり、ダンバの支持剛性があ
がる。したがって、高速回転時に軸の振れまわりが大き
くなる現象は防止され、安定した高速回転が可能である
。

一方、スラスト軸受Ｓにあっては、軸１の回転と同時に
、軸受体３０のスラスト軸受面９に形威された動圧発生
用の溝１１のポンピング作用で、スラスト受面１０との
間のスラスト軸受すきま内に動圧が発生して圧力が高く
なり、軸１は軸受体３０に対し非接触を保って軸方向に
浮上したまま支持される． この場合もまた、動圧は同時に軸受体３０の圧力室３５
に流通穴３４を介して負荷され、圧力室３５もダンパと
して機能する。これにより、スラスト軸受Ｓの片あたり
や、スラスト軸受すきまの不均一による軸受性能の低下
という現象は防止される． また、軸ｌの停止時には、給気穴３６から流通穴３４を
介してスラスト軸受すきまに圧縮流体を供給すると、ス
ラスト受面１０とスラスト軸受面９との接触摺動による
摩耗を低減できる。

上記実施例ではスラスト軸受Ｓの圧力室３５に対しての
み外部から給気を行う，ものとしたが、ラジアル軸受Ｒ
の圧力室２７に対しても外部から給気を行うようにして
もよい。

また、ハウジング２に給気穴３６を設けなくても良い。

また、ラジアル軸受用の軸受休２１を支持する弾性体２
３を二個ではなくて三個や四個以上として軸受体２１の
支持剛性を上げ、またスラスト軸受用の軸受体３０を支
持する弾性体３２を二個以上として軸受体３０の支持剛
性を上げても良い。

また、ラジアル軸受用の動圧発生用の溝６は、ラジアル
軸受面４とラジアル受面５とのどちらに設けてもよく、
或いは双方に設けてもよい。同様に、スラスト軸受用の
動圧発生用の溝１１は、スラスト軸受面９とスラスト受
面１０とのどちらに設けてもよく、或いは双方に設けて
もよい。

また、軸受体２１．３０は、切削加工の容易な黄銅，ア
ルミ合金，ステンレス鋼などで形威し、その内周面と外
周面と両端面とのうち少なくとも内周面には、セラミッ
ク溶射により硬質膜を形威してもよい。これにより軸ｌ
との摺動性が良好となり、起動・停止時の接触による摩
耗を低減できる。

また、軸１および軸受体２１．３０の全体をセラミック
製としてもよい。その場合は使用流体が腐食性を有する
ものに対して好適である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ハウジングに弾
性体を介して支持された軸受体に軸受面を設け、その軸
受面は軸に設けた受面と対向し、それら軸受面と受面と
の少なくとも一方に勤圧発生用の溝を設けると共に、前
記軸受体とハウジングとの間の個所には弾性体によって
密封された圧力室を設けて、その圧力室は軸受体に設け
た流通穴を介して軸受面と連通ずるものとした。

そのため、軸受体とハウジング面との間に、弾性体の弾
性力と軸回転で発生する動圧力を利用したダンパが形威
され、加工誤差に起因する軸受体の芯ずれを逃がして容
易に組立可能で、回転中の振動を吸収して高速回転可能
で、しかも起動停止時の摩耗も少ない流体軸受装置を提
供することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一半実施例の縦断面図、第２図はその
ラジアル軸受面の動圧発生用の溝のパターンの一例を示
す部分図、第３図は同じく動圧発生用の溝のパターンの
他の例を示す部分図、第４図は従来の流体軸受装置の縦
断面図、第５図はそのラジアル軸受面の動圧発生用の溝
のパターンの一例を示す部分図である。 図中、１は軸、２はハウジング、４はラジアル軸受面、
５はラジアル受面、６，１１は動圧発生用の溝、９はス
ラスト軸受面、ｌＯはスラスト受面、２１．３０は軸受
体、２３．３２はＯリング（弾性体）、２６．３４は流
通穴、２７．３５は圧力室、３６は給気穴。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハウジングに弾性体を介して支持された軸受体に
   は軸受面が設けられ、該軸受面は軸に設けた受面と対向
   し、前記軸受面と受面との少なくとも一方に動圧発生用
   の溝を設け、前記軸受体とハウジングとの間の個所には
   弾性体によって密封された圧力室が設けられ、前記圧力
   室は軸受体に設けた流通穴を介して軸受面と連通する流
   体軸受装置。
2. （２）圧力室がハウジングに設けた給気穴と連通する請
   求項（１）記載の流体軸受装置。