JPH07119737A

JPH07119737A - 軸受装置

Info

Publication number: JPH07119737A
Application number: JP27043993A
Authority: JP
Inventors: Natsuhiko Mori; 夏比古森
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1993-10-28
Filing date: 1993-10-28
Publication date: 1995-05-09

Abstract

(57)【要約】【目的】軸に嵌合させた焼結含油軸受をスラスト板で
受ける軸受装置において、軸受とスラスト板間の摺動部
に運転開始直後から油膜が形成され、流体潤滑が安定し
て維持されるようにする。【構成】軸受４と支持板７の間に、３枚のスラスト板
１１、１２、１３を相対回転可能に設け、波形に形成し
た第２スラスト板１２の弾性力により第１スラスト板１
１と軸受４の端面１１ａ、４ａ同士を密着させる。軸受
４の端面に動圧溝１６を設け、動圧の効果により端面１
１ａ、４ａ間に油膜を形成させ、遠心力による油飛散を
抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、軸に嵌合した焼結含
油軸受をスラスト受けで支持する軸受装置に関し、例え
ば自動車の電装補機や家電、事務機等の回転軸の支持に
用いられる。

【０００２】

【従来の技術】図１は、ＶＴＲキャプスタンのモータ軸
の軸受構造を示しており、この構造においては、モータ
軸１を上下に挿通させたケース２の両端部に、焼結含油
軸受３、４を組込み、この両軸受３、４をモータ軸１の
周面に滑り接触させてモータ軸を回転自在に支持してい
る。

【０００３】また、モータ軸１の周面に、軸受４に対向
してスラスト受け５を取付け、このスラスト受け５と軸
受４の接触によりケース２のスラスト方向の動きを規制
している。

【０００４】なお、図１において、６は油切りワッシ
ャ、７は支持板、８はピンチローラ、９はモータのステ
ータ、１０はロータである。

【０００５】従来、この種の軸受装置においては、スラ
スト受けを、図１０に示すような平板状のスラスト板３
１で形成し、そのスラスト板３１を軸受４の端面４ａと
平行に向き合うように配置している。

【０００６】しかし、上記のように平滑なスラスト板３
１と軸受４の端面同士を単に接触させる構造では、端面
間での油膜形成能力が乏しく、スラスト板３１と軸受４
が摺接した状態でスラスト荷重が負荷されると、金属接
触が頻繁に発生して多くの摩耗粉が生じたり、油が遠心
力によって周囲に飛散することにより耐久性や信頼性が
低下する問題があった。

【０００７】上記の問題に対処するため、図１１に示す
ように、軸受４の端面側に複数（この例では３枚）のス
ラスト板３２、３３、３４を互いに相対回転可能に配列
し、その各スラスト板３２、３３、３４が相互に摺動す
ることにより各スラスト板間での相対的な回転数を低下
させ、遠心力による油飛散を抑制する方法が考えられて
いる。

【０００８】また、特開平４−１５３１１号には、焼結
含油軸受とスラスト板の端面の一方に動圧発生溝を設
け、相対回転時に発生する動圧によって遠心力による油
の飛散を抑制する方法が提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の対処方
法において、複数のスラスト板を配列する方法では、各
スラスト板３２、３３、３４が平滑な平板同士の摺動と
なるため、軸受端面とスラスト板間、又は各スラスト板
間で油膜が形成されにくく、このため、金属接触により
摩耗が生じやすい問題がある。このような摺動面におけ
る摩耗粉の発生は、トルクを不安定にし、摩耗粉と潤滑
油が混じり合うことにより潤滑油の劣化を促進させ、寿
命を低下させる不具合がある。この傾向は、スラスト荷
重が大きくなるほど顕著になり、上述したＶＴＲキャプ
スタン等のようにスラスト荷重が１〜１．５kgf 、面圧
に換算して２〜３．５kgf/cm²程度となる機種には使用
が出来なかった。

【００１０】一方、後者の動圧発生溝を利用する方法に
おいては、動圧を有効に発生させる上で、軸受とスラス
ト板の端面同士が高精度な平行度をもって向き合い、両
者が密着した構造が必要になり、このため、軸受端面と
スラスト板が傾いて取り付けられた場合、動圧効果が極
端に落ち、運転開始初期では油飛散の抑制効果が発揮さ
れない問題がある。また、時間の経過と共に軸受端面が
スラスト板の傾きに応じて摩耗し、平行度が矯正される
ことにより徐々に抑制効果が発揮される場合もあるが、
軸受の摩耗による摩耗粉の発生が避けられず、加えて、
摩耗によって軸受端面の封孔が進むため、軸受からの潤
滑油供給が不足しやすい不具合もある。

【００１１】このように、動圧を発生する方法では、軸
受の製造において軸の嵌合面と端面間の直角度に高い精
度が求められ、またスラスト板の取付け状態にも特別な
配慮が必要になる。

【００１２】そこで、この発明は、上記の問題を解決
し、運転開始直後から油膜を良好に形成することがで
き、しかも、軸受とスラスト板の製造や組立てにおいて
高い精度を必要としない軸受装置を提供することを目的
としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は、軸と焼結含油軸受を嵌合させ、その含
油軸受の端面に対向してスラスト受けを配置した軸受装
置において、スラスト受けを、軸及び軸受に対して相対
回転可能な複数のスラスト板で形成し、軸受と隣接しな
いスラスト板に、スラスト荷重が作用した時に弾性変形
し、その変形により軸受とそれに隣接するスラスト板の
端面同士を均等に接触させる弾性力を与え、上記接触す
る軸受又はスラスト板の端面の一方に、その両者の相対
回転によって動圧を発生する動圧溝を設けた構造とした
のである。

【００１４】また、この発明の第２の手段は、上記弾性
力を有するスラスト板の端面に、軸方向に突出する複数
の弾性突部を設け、この各弾性突部とそれが接触するス
ラスト板の端面との間で円周方向のくさび状空間が形成
されるようにしたのである。

【００１５】

【作用】上記の構造においては、スラスト荷重が作用し
た場合、弾性力を有するスラスト板の弾性によって軸受
とそれに隣接するスラスト板の端面同士が均等に接触
し、軸受及びスラスト板が高精度に仕上げられなくても
両者を確実に密着させることができる。このため、運転
開始直後から動圧溝により動圧を発生することができ、
この動圧の効果により、摺動部に油膜が形成されやすく
なり、油飛散が防止される。

【００１６】また、第２の手段では、スラスト板同士が
摺動すると、弾性突部とスラスト板の端面間のくさび状
空間により油を摺動部に引き込むくさび効果が生じ、摺
動部分に油膜が形成されやすくなる。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図１乃至図５
に基づいて説明する。この実施例は、図１に示したＶＴ
Ｒキャプスタンの軸受構造にこの発明を適用したもので
あり、図２はその下側の軸受部分のみを示している。

【００１８】図２に示すように、この実施例において
は、下側の焼結含油軸受４と固定の支持板７との間に、
３枚のスラスト板１１、１２、１３がそれぞれ相対回転
可能に設けられている。

【００１９】ここで、軸受４に向き合う上側のスラスト
板（以下第１スラスト板とする）１１と、支持板７に向
き合う下側のスラスト板（以下第３スラスト板とする）
１３は、両端面が平滑な面で形成され、その両スラスト
板１１、１３の間に、弾性力を有するスラスト板（以下
第２スラスト板とする）１２を配置している。

【００２０】この第２スラスト板１２は、図２及び図３
に示すように、端面が円周方向に波形の連続するウェー
ブ形状で形成され、そのウェーブ形状により、端面の３
ヶ所に、第１スラスト板１１の端面１１ｂに向かって軸
方向に突出する弾性突部１４が形成されている。

【００２１】この各弾性突部１４は、図４のように第１
スラスト板１１の平滑な端面１１ｂに対して円弧状に突
出しており、第１スラスト板１１と第２スラスト板１２
が接触した状態でその端面１１ｂと突出部１４との間で
円周方向のくさび状空間１５が形成されるようになって
いる。

【００２２】また、各弾性突部１４は、円周方向に等し
い間隔をおいて配置され、各スラスト板１１、１２、１
３にスラスト荷重が作用して第２スラスト板１２が軸方
向に弾性変形すると、各弾性突部１４との当接によって
第１スラスト板１１の端面が円周方向の各位置で均一に
押圧され、第１スラスト板１１の端面１１ａと軸受４の
端面４ａとが均等に接触するように設定されている。

【００２３】一方、上記第１スラスト板１１と接触する
軸受４の端面４ａには、図５に示すように、多数のスパ
イラル状溝から成る動圧溝１６が形成されている。この
動圧溝１６のスパイラル状溝は、モータ軸１の回転方向
に対して外側から内側に向かって幅が狭くなるように形
成され、軸受４と第１スラスト板１１が相対回転したと
き、外周側よりも内周側の方が高圧になるように設定さ
れている。

【００２４】また、焼結含油軸受３、４には、予めその
内部の気孔中に潤滑油が充填してあり、モータの運転が
開始されると、モータ軸１の回転に伴う軸受温度の上昇
やポンプ作用によって内部の潤滑油が軸受３、４の表面
に滲出し、潤滑を行うようになっている。

【００２５】上記の構造で成る実施例の軸受装置におい
ては、図２の状態で各スラスト板１１、１２、１３にス
ラスト荷重が負荷されると、第２スラスト板１２が弾性
変形し、その変形により第１スラスト板１１が軸受４に
向かって押圧され、第１スラスト板１１と軸受４の端面
１１ａ、４ａ同士が円周方向に均等に接触する。

【００２６】このため、軸受４及び第１スラスト板１１
の端面４ａ、１１ａ同士が高精度な平行度でもって取付
けられていなくても、その両端面４ａ、１１ａは均一に
密着した状態となり、モータ軸１の回転により軸受４と
第１スラスト板１１が相対回転すると、運転開始直後か
ら動圧溝１６によって大きな圧力が発生する。

【００２７】この動圧溝１６により発生する圧力は、潤
滑油を円周方向に拡散するポンプ作用があるため、上記
端面４ａ、１１ａ間に短時間に油膜が形成される。ま
た、発生する動圧は、潤滑油を常に内周側に押し戻す作
用があり、遠心力に抗して潤滑油が軸受４の端面に滞め
られることになる。このため、モータの運転中において
軸受４の端面から潤滑油の流出が防止され、軸受面は充
分な量の潤滑油により流体潤滑状態が保持される。

【００２８】また、軸１が回転した場合、その回転が各
スラスト板１１、１２、１３にも伝わるが、各スラスト
板１１、１２、１３は互に独立して回転できるようにモ
ータ軸１に取付けてあるため、同期して回転することが
なく、このため、各スラスト板１１、１２、１３間に回
転が伝わる間にスラスト板間の相対回転が落ち、回転速
度が低下する。

【００２９】また、第１スラスト板１１と第２スラスト
板１２が摺動した場合、弾性突部１４と端面１１ｂ間で
つくるくさび状空間によって潤滑油をその両者の接触部
に向かって引き込むようなくさび効果が生じ、両スラス
ト板１１、１２の接触部に油膜が形成されやすくなる。
さらに、各スラスト板１１、１２、１３の各端面は、ウ
ェーブ形状をした第２スラスト板１２のために互いに線
当り的な接触となるため、接触による摩耗の発生が抑制
されることになる。

【００３０】なお、上記の実施例では、３枚のスラスト
板１１、１２、１３を設けたが、軸受４に向き合う第１
スラスト板１１と、弾性力を有する第２スラスト板１２
の２枚のスラスト板としても、上記と同様の作用が得ら
れる。逆に、第１及び第２スラスト板１１、１２を含め
て４枚以上のスラスト板を組合わせるようにしてもよ
い。

【００３１】また、動圧溝１６は、軸受４に設けず、第
１スラスト板１１の端面１１ａ側に設けるようにしても
よい。

【００３２】さらに、図５に示した動圧溝１６は、スパ
イラル型の溝の例を示したが、部分スパイラル型でもよ
く、その他にヘリングボーン型や、部分ヘリングボーン
型の溝でもよい。また、正逆回転が必要な場合は、ステ
ップ状の溝や、ディンプル状の窪みを多数設けて動圧溝
としてもよい。

【００３３】＜実験例＞この発明の油膜形成効果を見る
ため、モデル試験機を用いて実施例と従来構造の軸受装
置の間で油膜形成率の測定試験を行った。

【００３４】モデル試験機は、図６に示すように、軸１
を挿入したハウジング２１の内部孔２２の両端に焼結含
油軸受３、４を設け、下側の軸受４と固定リング２３と
の間にスラスト板を組込んでいる。また、ハウジング２
１の上面に対向してマグネット２４、２５を設け、この
両マグネット２４、２５間に作用する反発磁力によって
スラスト板に所要のスラスト荷重を負荷するようにして
いる。

【００３５】試験においては、図２に示すように軸受端
面の動圧溝と３枚のスラスト板を組合わせた実施例品
と、図１０のように動圧溝を設けない平滑な軸受端面に
１枚の平板状スラスト板を組合わせたもの（従来品
１）、及び軸受端面に設けたヘリングボーン型の動圧溝
と１枚の平板状スラスト板を組合わせたもの（従来品
２）を準備し、それぞれについて所要のスラスト荷重を
加えた状態で油膜形成率を調べた。

【００３６】スラスト荷重は、図６のモデル試験機に各
試験品を装着し、常温常湿状態で軸受４と固定リング２
３間に９．８Ｎ（１kgf ）の荷重を加えた。また、試験
中の軸１の回転数は２０００ｒ．ｐ．ｍとした。

【００３７】油膜形成率の測定は、上記モデル試験機に
おいてハウジング２１と軸１の間に等価回路を接続し、
定電圧と電流を制限した状態で回路の電気抵抗を測定
し、その電気抵抗の大きさにより油膜形成率を検出し
た。

【００３８】試験の結果を図７乃至図９に示す。この結
果から、平滑な軸受端面と１枚のスラスト板を組合わせ
た従来品１では、図７のように約２時間運転を行った場
合でも油膜がほとんど形成されず、極めて悪い潤滑状態
を示した。

【００３９】また、動圧溝と１枚の平板状スラスト板を
組合わせた従来品２では、図８に示すように運転開始直
後には油膜が形成されず、また時間経過と共に油膜形成
率が上昇したが、約２時間経過した後にほぼ１００％に
近い油膜形成率を示すに止まった。なお、上記従来品２
の構造において、１枚のスラスト板に代えて３枚の平板
状のスラスト板を組込んだものについて上記試験を行っ
たが、結果は図８とほぼ同じものが得られた。

【００４０】これに対して、実施例品では、図９に示す
ように、運転開始直後から油膜が形成され、約２分経過
後にはほぼ１００％の油膜形成率を示した。これによ
り、実施例の構造では、運転開始直後から短時間でほぼ
完全な流体潤滑が実現でき、時間の経過によってもその
潤滑状態が安定して維持されることが解った。

【００４１】

【効果】以上のように、この発明によれば、軸受とスラ
スト板間の平行度が正確でなくてもスラスト板の弾性に
よって摺動部を密着させることができるため、その摺動
部に生じる動圧効果により油膜形成能力が向上し、運転
開始直後から良好な流体潤滑を実現することができる。
また、流体潤滑の実現により、摩耗粉や騒音の発生が抑
制され、トルクが安定すると共に、摺動部での温度上昇
が低減され、油の熱劣化を抑制できる効果がある。

【００４２】また、この発明の第２の手段を用いれば、
スラスト板同士の摺動部において油を吸い込むくさび効
果を発揮させることができるので、油膜の形成を助長す
ることができ、上述した潤滑効果をより大きくすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＶＴＲキャプスタンの軸受構造を示す断面図

【図２】実施例の軸受装置を示す断面図

【図３】同上の第２スラスト板を示す斜視図

【図４】同上のスラスト板間の摺動部を拡大して示す図

【図５】同上の軸受端面の動圧溝を示す図

【図６】モデル試験機を示す断面図

【図７】従来品１の油膜形成率を示す図表

【図８】従来品２の油膜形成率を示す図表

【図９】実施例品の油膜形成率を示す図表

【図１０】従来例を示す断面図

【図１１】他の従来例を示す断面図

【符号の説明】

１モータ軸２ケース３、４焼結含油軸受５スラスト受け７支持板１１第１スラスト板１２第２スラスト板１３第３スラスト板１４弾性突部１５くさび状空間１６動力溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸と焼結含油軸受を嵌合させ、その含油
軸受の端面に対向してスラスト受けを配置した軸受装置
において、上記スラスト受けを、軸及び軸受に対して相
対回転可能な複数のスラスト板で形成し、上記軸受と隣
接しないスラスト板に、スラスト荷重が作用した時に弾
性変形し、その変形により軸受とそれに隣接するスラス
ト板の端面同士を均等に接触させる弾性力を与え、上記
接触する軸受又はスラスト板の端面の一方に、その両者
の相対回転によって動圧を発生する動圧溝を設けたこと
を特徴とする軸受装置。
【請求項２】上記弾性力を有するスラスト板の端面
に、軸方向に突出する複数の弾性突部を設け、この各弾
性突部とそれが接触するスラスト板の端面との間で円周
方向のくさび状空間が形成されるようにしたことを特徴
とする請求項１に記載の軸受装置。