JPH04140509A

JPH04140509A - 動圧流体軸受

Info

Publication number: JPH04140509A
Application number: JP26017590A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Asai; 拡光浅井; Fumio Uemoto; 植本　史雄
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1992-05-14

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、事務用機器、音響機器、測定機器等に使用さ
れる動圧流体軸受に関する。

〔従来の技術〕

従来の動圧流体軸受としては、例えば特開昭５９−８９
８２３号に記載されたものがある。このものは、黄銅の
ように切削加工性の良い材料を使用して軸受を形成し、
その軸受部の表面に、例えばチタンカーボン（ＴｉＣ）
、タングステンカーボン（ＷＣ）等の超硬質複合材料を
イオンブレーティングによりコーティングして、動圧流
体軸受の耐摩耗性を高めている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の動圧流体軸受にあっては、軸受部の相対する
両面に耐摩耗性の超硬質複合材料をコーティングしてい
るため、回転の始動時及び停止時の軸受部の両面の接触
により、互いの面を傷つけて摩耗粉が発生し、回転異常
や焼き付きを起こすという問題点があった。

また、動圧発生用の溝加工後にイオンブレーティングに
よる表面処理を行っているから、２重の工程が必要とな
りコスト高になるという問題点もあった。

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、起動時・停止時
に発生する軸受部での接触による摩耗粉の発生を抑制し
て軸受寿命を延長せしめた動圧流体軸受を低コストで提
供することにある。

（課題を解決するための手段〕本発明の動圧流体軸受は、支持部材に設けた一方の軸受
面が回転部材に設けた他方の軸受面とう向し、その一方
の軸受面と他方の軸受面との少ノ。

くとも一方に、動圧発生用の溝が設けである。Ｊの動圧
発生用の溝を有する軸受面は、酸化アル。

ニウムの多孔性の皮膜の孔に潤滑剤が含浸され、動圧発
生用の溝の底面はアルミニウム又はアル合金である。

〔作用〕

動圧流体軸受を構成する軸受部材がアルミニイム又はア
ルミ合金製であるから軽量であり、ラミアル荷重及びス
ラスト荷重が軽くなる。

そのアルミ部材を酸化して、化学的にも物理内にも安定
した多孔性の酸化被膜と動圧発生用の４パターンを同時
に形成しであるから、低コスト１ある。

その多孔性の酸化被膜に含浸された潤滑剤が、潤滑被膜
を形成して摩擦係数を低減する。そのｊめ、起動時・停
止時に発生する軸受部での接触による摩耗粉の発生が抑
制され、軸受寿命が延長される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。なお
、各図において、同一または相当部分には同一符号を付
し、重複する説明を省く。

第１図は、本発明の第１の実施例の縦断面図であり、回
転部材であるアルミニウム又はアルミ合金製のシャフト
ｌが支持部材であるハウジング２内に、回転自在に遊嵌
されている。ハウジング２の内周面には一方のラジアル
軸受面２Ｒが形成されている。また、ハウジング２の底
面は、一方のスラスト軸受面２Ｓとされ、図示されない
動圧発生用の溝が形成されると共に、中心に突起２Ａが
形成されている。

上記の一方のラジアル軸受面２Ｒに、ラジアル軸受すき
間ｒを介して対向しているシャフト１の他方のラジアル
軸受面ＩＲには、ヘリングボーン状の動圧発生用の溝３
が形成されている。動圧発生用の溝３は、シャフト１の
表面の軸方向に間隔をおいた２カ所に設けられている。

一方のラジアル軸受面２Ｒと、対向する他方のラジアル
軸受面ＩＲとで、動圧ラジアル流体軸受Ｒが構成されて
いる。

また、シャフト１の下端面は、上記の一方のスラスト軸
受面２Ｓに対向する他方のスラスト軸受面ＩＳとされて
いる。この他方のスラスト軸受面ＩＳは、シャフトｌが
静止している時、一方のスラスト軸受面２Ｓの中心の突
起２Ａに点接触している。これらの一方のスラスト軸受
面２Ｓと他方のスラスト軸受面ＩＳとで、動圧スラスト
流体軸受Ｓが構成されている。

シャフト１の表面は、動圧発生用の溝３以外の箇所が、
酸化アルミニウムの多孔性の皮膜の孔に潤滑剤を含浸さ
せてなる潤滑性皮膜４で覆われている。含浸させる潤滑
剤としては、例えば耐摩耗性を有するコロイド状の二酸
化モリブデン、　　ＰＴＦＥ、窒化ボロン等が好適であ
る。

動圧発生用の溝３の底面３ａは、第２図に示すように、
アルミニウム又はアルミ合金の地肌が露出したままであ
る。潤滑性皮膜４は、その厚さむが約１０μｍ程度で、
シャフト１の表面を陽極酸化して多孔性の酸化アルミニ
ウムの皮膜を形成し、その孔に潤滑剤を含浸させたもの
である。

因みに、この実施例のシャフト１の他方のラジアル軸受
面ＩＲに動圧発生用の溝３を形成する工程は、以下の通
りである。

■　動圧発生用の溝３となる箇所に、耐食性材料を付着
する工程。ニアルミニウム又はアルミ合金製の素材を機械加工して得
られた軸素材に脱脂、水洗、乾燥からなる前処理を施し
た後、その軸素材の外周面の所定箇所に、耐食性インク
を用いて、ヘリングボーン状の動圧発生用の溝３の溝パ
ターンを印刷し、硬化させるものである。これは、当該
溝３の部分を耐食性インクでマスキングするものであり
、例えば本出願人が特公昭６２−４９３５２号に示した
印刷型ロールや印刷スクリーンを用いて自動的に行うこ
とが可能である。もっとも、マスキング手段は印刷とは
限らず、その他、軸素材の外表面全面にフォトレジスト
を塗布した後、溝パターンフィルムで被覆した後露光し
、現像して未感光のフォトレジストを除去するいわゆる
フォトエツチングの方法を用いてもよい。

■　陽極酸化によって、酸化アルミニウムの多孔性皮膜
を形成する工程。：上記のマスキングが動圧発生用の溝３の部分に施された
軸素材を、陽極酸化処理する。これにより、動圧発生用
の溝３の部分以外の箇所に厚さ１０μｍ程度の多孔質酸
化アルミニウム層を形成する。

■　多孔質酸化アルミニウム皮膜の孔に、潤滑剤を含浸
させる工程。：多孔質の酸化アルミニウム層を、潤滑剤で封孔処理する
ことにより潤滑性皮膜４とする。この潤滑性皮膜４の孔
に含浸されたコロイド状の二酸化モリブデン又はＰＴＦ
Ｅや窒化ボロン等の潤滑剤は、含浸後に乾燥される。こ
の封孔処理は、陽極酸化の時におこなっても良い。

■　動圧発生用の溝３となる箇所に付着している耐食性
材料を除去する工程。：動圧発生用の溝３の箇所のマスキングを取り去り、溝底
のアルミ地肌を露出させる。

かくして、動圧発生用の溝３と耐摩耗性を有する潤滑性
皮膜４とを、同時に形成することができる。

次に、作用を述べる。

以上のように、本実施例の動圧流体軸受は、動圧発生用
の溝３が形成されるシャフト１が、アルミニウム又はア
ルミ合金製であるから軽量であり、したがって軸受に作
用するラジアル荷重及びスラスト荷重が小さい。その結
果、動圧ラジアル流体軸受Ｒ及び動圧スラスト流体軸受
Ｓの摩耗が少なく耐久性が向上すると共に、回転のイナ
ーシャが小さくなって、装置の立ち上がり時間が速くな
る。

また、アルミニウム部材の動圧発生用の溝３の箇所をマ
スキングして陽極酸化することにより、化学的にも物理
的にも安定した多孔性の酸化アルミニウム被膜と動圧発
生用の溝パターンとを同時に形成しであるから、低コス
トであり、量産化も容易である。

しかも、酸化アルミニウムの皮膜は、メツキ皮膜とは異
なり、アルミニウムの地肌との密着性が極めて良好で剥
がれ難い。

定常回転状態では、動圧発生用の溝のボンピング作用で
、シャフト１は浮上してハウジング２とは非接触に支持
されるが、シャフトｌの回転の起動時・停止時において
は、軸受部での接触が発生する。

しかし、その接触部分には、潤滑性皮膜４の孔に含浸さ
れた潤滑剤が、潤滑被膜を形成して介在するから、摩擦
係数が低減されて摩耗粉の発生が抑制される。そのため
、回転の安定性が向上すると共に、軸受寿命も延長され
る。

第３図には、第２の実施例を示す。

この実施例は、シャフト１の全面ではなく、動圧発生用
の溝３の周辺部とシャフト端の他方のスラスト軸受面Ｉ
Ｓとにのみ潤滑性皮膜４を形成した点が、第１の実施例
とは異なっている。すなわち、回転部材であるシャフト
１の起動時・停止時に、ハウジング２の内周面と底面と
に接触する部分にのみ、潤滑性皮膜４を形成している。

潤滑性皮膜４を形成しない部分については、動圧発生用
の溝３の箇所と共にマスキングして、陽極酸化処理すれ
ばよい。

なお、この実施例のスラスト軸受ＳＡは、すべり軸受と
されており、シャフト端の他方のスラスト軸受面Ｉｓが
凸球面状をなして、平面状の一方のスラスト軸受面２Ｓ
に点接触して支持される。

作用・効果については、第１の実施例とほぼ同様である
。

第４図には、第３の実施例を示す。

この実施例は、シャフト１の端面の他方のスラスト軸受
面ＩＳに、第５図に示すようなパターンの動圧発生用の
溝５を設けた点が、第１の実施例と異なっている。

シャフト１の他方のラジアル軸受面ＩＲに於ける動圧発
生用の溝３部分と、他方のスラスト軸受面ＩＳにおける
動圧発生用の溝５部分とを、共に耐食性インクでマスキ
ングして、シャフトｌの外表面に陽極酸化処理及び封孔
処理を施すことにＪす、動圧発生用の溝３，５と潤滑性
皮膜４とを声時に形成したものである。

作用・効果については、上記の各実施例とは４Ｊ同様で
ある。

なお、上記の各実施例においては、シャツｌ−１が回転
部材であり、その表面に動圧発生用の溝力形成されたも
のを説明したが、ハウジング２０力を回転部材としてア
ルミニウムまたはアルミ合金製とし、その内面に、マス
キングと陽極酸化処理と封孔処理とで、動圧発生用の溝
と潤滑性皮膜とを形成しても良い。

また、動圧発生用の溝は、回転部材側の軸受面のみでは
なく、これに対向する支持部材側の軸受面に設けても良
く、或いは回転部材側の軸受面と支持部材側の軸受面と
の双方に設けても良い。

また、本発明は動圧ラジアル流体軸受Ｒと動圧スラスト
流体軸受Ｓとのいずれか一方のみを備えた動圧流体軸受
にも適用可能であり、更には、縦型とは限らず、天地を
逆にした倒置型、又はシャフト軸が水平な横型の動圧流
体軸受であっても良い。

また、動圧流体軸受の軸受用流体としては、空気、油、
グリース等が使用できる。

〔発明の効果〕゛以上説明したように、本発明によれば、動圧流体軸受に
おける動圧発生用の溝を有する軸受面に、潤滑剤が含浸
された酸化アルミニウムの多孔性の皮膜からなる潤滑性
皮膜を形成し、動圧発生用の溝の底面はアルミニウム又
はアルミ合金であるものとした。そのため、軸受の回転
部材の起動時・停止時に、支持部材と接触しても、耐摩
耗性を有する潤滑剤が介在して摩耗粉の発生を抑制し、
軸受寿命を延長させる。

また、動圧発生用の溝の形成と耐摩耗性の潤滑性皮膜の
形成が同時に行われるから、工程が簡単で量産可能であ
り、動圧流体軸受を低コストで提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の縦断面図、第２図はそ
の要部の拡大縦断面図、第３図は第２の実施例の縦断面
図、第４図は第３の実施例の縦断面図、第５図は動圧発
生用の溝パターンを有するスラスト軸受面の平面図であ
る。図中、１はシャフト、ＩＲは他方のラジアル軸受面、２
はハウジング、２Ｒは一方のラジアル軸受面、３は動圧
発生用の溝、４は潤滑性皮膜である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）支持部材に設けた一方の軸受面が回転部材に設け
た他方の軸受面と対向し、前記一方の軸受面と他方の軸
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を有する軸受面は酸化アルミニウム
の多孔性の皮膜の孔に潤滑剤が含浸され、前記動圧発生
用の溝の底面はアルミニウム又はアルミ合金であること
を特徴とする動圧流体軸受。