JPH04181012A

JPH04181012A - 動圧流体軸受

Info

Publication number: JPH04181012A
Application number: JP30610590A
Authority: JP
Inventors: Ryukichi Tsuno; 柳吉津野
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1990-11-14
Filing date: 1990-11-14
Publication date: 1992-06-29
Anticipated expiration: 2011-06-26
Also published as: JP2509752B2

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）本発明は軸受に関する。更に詳述すると、本発明は液体
の動圧を利用した動圧流体軸受に関する。

（従来の技術）作動流体として液体例えば油を使用する従来の動圧流体
軸受は、例えば第４図に示すように、回転軸４の外周面
またはその回転軸４を支承する円筒状軸受１の内周面の
いずれかに方向の異なるスパイラル状溝２ａ、２ｂ、３
ａ、３ｂを形成してその溝２ａ、・・・、３ｂと対向す
る周面との間に作動流体を封入するように構成されてい
る。スパイラル渭２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂを有する回転
軸４は円筒状軸受１に挿入され、作動流体の動圧によっ
て径方向への荷重が支持されると共に軸受１の底部のス
ラスト受７によってスラスト方向の荷重が支承される構
造となっている。軸受１の底部およびスパイラル清２ｂ
と３ａの中間位置には油溜め５および油溜め６が設けら
れている。また油溜め６を設けず、軸受隙間８に表面張
力の働きで浸入する油のみを使用する場合もある。スパ
ラル溝２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂの中の油は、回転＠４が
回転するときに、その粘性抵抗のため回転方向に逆らう
方向に力を受け、清の長さ方向に沿って圧力が上昇する
９例えば溝３ａの場合は外気に通じる一方の端部９から
軸受内部により進入する他方の端部１０へ向って圧力が
上昇し、この圧力によって軸受荷重が支承される。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このような軸受構造では、比較的長期に
使用される場合、油の蒸発または軸端部からの流出によ
って、徐々に油が減少する。その減少した分だけ油がス
パイラル溝２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂの働き即ちボンピン
グアクションによって、油溜め５．６から吸引され供給
されればよいが、この油溜めの部分は直接外気と繋って
いないため負圧力が発生して殆ど吸引されることがなく
、外気と直接繋っているスパイラル溝３ａの中の油が吸
引される。このため、スパイラル溝の端部９から漸次油
が枯渇することになる。このような状態での軸方向の軸
受面の圧力分布は、第５図に符号１３で示すような状態
となる。この状態は、油が十分補給された状態即ちスパ
イラル溝３ｂの端部１１にも大気圧が作用しかつ渭３ａ
、３ｂ及び軸受隙間８が全て油で充填されている状態の
圧力分布１２に比較して、極端に圧力が低下し軸受機能
が劣化しているため好ましくない、尚、図中横軸９，１
０．１１の位１はそれぞれ第４図のスパイラル溝位置９
，１０．１１の位置を示す。

そこで、渭３ａからの油の流出を回避するために第６図
に示すように油溜め１４を設け、さらに流出防止用の補
助溝１５を付けることが提案されている。（特開平２−
８５１０号）しがしながら、この補助溝１５部分は回転
軸４が回転しているときには若干の油圧上昇があるもの
の、補助溝１５部分の油が漏洩した場合には軸受として
は殆どデッドスペースとなり、軸受の付加能力に対して
全体の軸長が長くなるという欠点がある。仮に、補助溝
１５を除き、その分だけ軸受は長さを短くすれば、油溜
め１４が回転軸４の端部に近く位置することにより、回
転軸４による遠心力で油が外部へ流出し易くなるという
欠点がある。

また、従来の動圧流体軸受構造は、いずれも軸受ｌの底
部が閉塞されたような構造であるため、組立のため回転
軸４を挿入する際に、油溜め５゜６等の空間へ空気が溜
り易く、しかもこの溜った空気を外部へ抜き出すことも
容易ではない、仮にこれらの残留した空気がスパイラル
溝２ａ、・・・。

３ｂ中へ導入されると、回転時に所定の圧力を得ること
ができず、軸受機能を著しく阻害する。

本発明は、軸長を特に長くする必要もなく、かつ十分に
軸受面へ油を補給出来る軸受構造を提案することを目的
とする。

（課題を解決するための手段）かかる目的を達成するため、本発明は、中心軸の外周面
またはその中心軸を支承する円筒軸受の内周面のいずれ
かに方向の異なる一対ないし複数対のスパイラル状溝群
を有しがっ液体を作動流体とする動圧流体軸受において
、前記軸受に、一端が外気と連通し＠端が前記スパイラ
ル状溝群の少なくとも一端と連通した流通経路を設け、
前記スパイラル状溝の端部及び前記流通経路の一部が作
動流体で清たされているようにしている。

また、本発明の動圧流体軸受は、スパイラル状溝群のう
ち、外気へ連通している溝端の近傍に、流通経路の一端
が連通していることを特徴とする。

更に本発明の動圧流体軸受は、流通経路の外気へｒＩＬ
＃：通じる経路の少なくとも一部分の断面が作動流体の
液面の表面張力によって作動流体の侵入が阻止される程
度に絞られていることを特徴とする。

（作用）したがって、油の蒸発または軸＠部がらの流出によって
徐々に油が減少すると、その減少した分だけ油がスパラ
ル溝の働き即ちボンピングアクションによって、油溜め
から吸引され供給される。

このとき、油溜めの部分は流通経路を介して直接外気と
連通されているため、負圧力が発生することなくスパラ
ル溝の中の油が吸引されると共に該清の端部から該清白
に漸次油溜めおよび流通経路内の油が補給される。この
ような状態での中心軸方向の軸受面の圧力分布は第５図
に符号１３で示すようなバランスがとれた圧力分布状態
となる。

（実施例）以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基づいて詳細
に説明する。

第１図に本考案の動圧流体軸受の一実施例を示す。この
動圧流体軸受は、回転軸４の外周面またはその回転軸４
を支承する円筒軸受１の内周面のいずれかに、方向の異
なる一対ないし複数対のスパイラル状溝群２ａ、２ｂ、
３ａ、３ｂを形成し、軸受１と回転軸４との間に作動流
体としての液体例えば油２１を充填するようにして成る
。

本実施例の場合、動圧発生用のスパイラル状溝２ａ、２
ｂ、３ａ、３ｂ群は回転軸４側に形成されている。スパ
イラル状溝２ａ、・・・、３ｂ群は例えば、くの字形の
ように互いに方向の異なる清を円周方向に多数設けたも
ので、油溜め６を間に形成して軸方向に２対配股されて
いる。この回転軸４は底部のスラスト受７によってスラ
スト方向の荷重が支承される構造となっている。また、
スラスト受７の周囲には油溜め５が形成されている。

前記軸受１は、底部が閉塞されな有底円筒状を成し、そ
の周壁の内部には軸方向に延びる流通経路１６が形成さ
れている。流通経路１６は、一端が外気と連通し他端が
スパイラル状溝２ｂ、３ｂ群の少なくとも一端１１若し
くは２４と連通している４例えば、流通経路１６の一端
は外気と連通する回転軸４の外周面と軸受１との隙間１
７及びスパイラル溝３ａの端部９の近くに位置する連通
孔１８を通して外気と連通しており、他端は連通孔１９
．２０を経て、油溜め５，６若しくは油溜め５．６が受
けられてない場合はスパイラル溝２ｂ及びスパラル溝２
ａ、２ｂの端部１１，２４゜２５へ直接連通するように
設けられている。更にこの流通経路１６の一部分および
渭端部１１，２４．２５が作動流体である油２１で満た
されている。この流通経路１６は全域が油で満されてい
なくとも、その一部分少なくとも連通孔１９．２０の近
傍と油溜め５．６及びスパラル溝２ａ、２ｂ、３ｂの近
傍に油が満たされており、例えば連通孔２０よりもｈだ
け液位が高くなるように満されており、しかもこれらの
油が互いに繋がっておれば十分である。即ち、流通経路
１６は軸受１内のスパイラル状溝２ａ、２ｂ、３ｂの端
部１１゜２４．２５を大気圧と連通させると共に油溜め
を兼ねている。勿論、流通経路１６の一方の端部は軸受
１の端面から直接軸受外部に開口され、外気と連通ずる
ように設けることも可能である。

以上のように構成されているので、スパイラル溝２ａ、
２ｂ、３ｂの端部１１，２４．２５には、連通孔１９．
２０及び流通経路工６の油、連通孔１８並びに隙間１７
を経て常に大気圧が作用している。このため、スパイラ
ル溝３ａの開口側の端部９から油が漏出すると、その不
足分をスパイラル溝３ｂの端部２５から油溜め６ないし
流通経路１６の油２１を補給することができる。従って
回転軸４が回転しているときには、軸受面は常に第５図
の符号１２で示すような圧力分布を保つことができる。

ｉな、回転中にスパイラル溝３ａの端部９近傍から流出
する若干量の油は、連通孔１７を経て流通経路１６へ還
流され、外部へ漏れ出ることはない。

更にこのような軸受構造の場合、軸受１へ回転軸４を挿
入する際、回転軸４の端面と軸受１との空間に入ってい
る空気及び油溜め６に入っている空気はその浮力により
連通孔１９．２０を経て流通経路１６へ流入し、更に連
通孔１８や隙間１７を経て軸受１の外部へ容易に放出さ
れる。

また、この軸受構造は、使用時に鉛直方向に回転軸４が
配置されるような使い方、いわゆる据置型の機器や装置
の回転軸受として＃ｌ奨されるが、特にこれに限定され
るものではなく運送や保管時に第３図に示すように横置
き状態となったとしても油２１の流出が起ることはない
、即ち、流通経路１６の中の油２１の表面２２の表面張
力Ｆの上方への分力Ｆ′が油２１の重力による圧力より
大きければ油２１は流出しない、特に、流路１６の断面
積が小さいほどこの表面張力は大きくなるので、流通経
１ｉ１１１６の断面積が大きい場合は大気側に近い流通
孔１８寄りに流通経＃！１６よりも断面積の小さい流路
２３を設けることが好ましい。このように横置きでも流
出しない流通経Ｎ１１６の断面を設定すれば、装置の状
態でも流出することはない。このことはスポイト中へ注
入された液体がどのような姿勢でも流出しないことと全
く同じ原理である。このようにこの軸受構造は特別のシ
ール機構を設けなくても、油が容易に外部へ漏出するこ
とはない。

尚、上述の実施例は本考案の好適な実施の一例ではある
がこれに限定されるものではなく本考案の要宮を逸脱し
ない範囲において種々変形実施可能である０例えば、本
実施例ではスパイラル状溝２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂを回
転軸４側に設けたものを示したが、特にこれに限定され
るものではなく、軸受１の内周面側に形成することも可
能である。この場合、連通孔１９，２０は軸受１の内周
面に形成されるスパイラル状溝２ａ、２ｂ、３ｂの端部
１１．２４．２５に連通するように軸受内周面に開口さ
せることがｔｉｌましい。また、本実維例の場合、１本
の流通経Ｆ＃１１６を設けているが、特にこれに限られ
ず、複数本のあるいは二重円筒を構成するような環状の
流路でも実施可能である。

また、回転軸４を固定軸とし、円筒軸受１側を回転させ
るようにしても良い、この場合、流通経路１６は固定軸
側に設ければ良い。

（発明の効果）以上の説明より明らかなように、本発明の動圧流体軸受
は、作動流体である油を溜めかつ外気とスパイラル状溝
の少なくとも一方の端部へ通じる油の流通経路を軸受に
設け、その流通経路によりスパイラル状溝の端部へ大気
圧のかかった油補給路を設けるようにしたので、スパイ
ラル状溝から外部へ油が流出してもその分の油を補給す
ることができる。

また、本発明の動圧流体軸受は、スパイラル状溝の外気
へ連通している端部の近傍に、流通経路の一端を連通さ
せているので、回転軸端から流出する僅かな油も連通孔
を通って流通経路へ戻すことができ、油の消耗を防ぐこ
とができる。

更に本発明の動圧流体軸受は、軸受内部と外部とを連通
させる流路が回転軸を装入した状態においても確保され
るため、重大な欠陥となる油中への空気の混入が組立時
に起ることがない。

更に本発明の動圧流体軸受は、流通経路の外気へ直接通
じる経路の少なくとも一部分の断面が作動流体の液面の
表面張力によって作動流体の侵入が阻止される程度に絞
られているので、流通経路内の油の表面張力により油が
外部へ流出することが無く、特別なシール機構も設ける
必要が無い。

更に本発明の動圧流体軸受は、大量の油を補給するわけ
ではないので、通常の軸受の円筒部の肉厚部分に比教的
小径の孔を開は不要部分を後でシールする程度の加工で
足り、また軸受長も特に長くする必要もない、このため
コンパクトで簡単な構造となる。

このように本発明の動圧流体軸受構造によると、特に軸
受回りのスペースを必要とせず、長期間の使用に耐え、
信頼性の高い軸受を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の動圧流体軸受の一実施例を示す中央縦
断面図である。第２図は第１図の■−■線断面図である。第３図は第１図に示す動圧流体軸受を横置きにした状態
における油の状態を示す説明図である。第４図は従来の動圧流体軸受の一例を示す中央縦断面図
である。第５図は第４図に示す従来の動圧流体軸受の圧力分布図
である。第６図は従来の他の動圧流体軸受の構造を示す中央縦断
面図である。１・・・軸受、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ−・−スパイラル状溝、４・・
・回転軸、５．６・・・油溜め、９・・・外気と通じるスパイラル状溝の端部、１１．２
４．２５・・・流通経路を介して外気と通じるスパイラ
ル状溝の端部、１６・・・流通経路、１７・・・回転軸と軸受との間の外気に通じる隙間、１
８．１９．２０・・・連通孔、２１・・・作動流体である油、２２・・・油の表面、２３・・・断面が絞られた通路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）中心軸の外周面またはその中心軸を支承する円筒
軸受の内周面のいずれかに方向の異なる一対ないし複数
対のスパイラル状溝群を有しかつ液体を作動流体とする
動圧流体軸受において、前記軸受に、一端が外気と連通
し他端が前記スパイラル状溝群の少なくとも一端と連通
した流通経路を設け、前記スパイラル状溝の端部及び前
記流通経路の一部が作動流体で満たされていることを特
徴とする動圧流体軸受。
（２）前記スパイラル状溝群のうち、外気へ連通してい
る溝端の近傍に、前記流通経路の一端が連通しているこ
とを特徴とする請求項１記載の動圧流体軸受。
（３）前記流通経路の外気へ直接通じる経路の少なくと
も一部分の断面が作動流体の液面の表面張力によって作
動流体の侵入が阻止される程度に絞られていることを特
徴とする請求項１記載の動圧液体軸受。