JPH07217645A - スラスト軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 動圧発生用のグルーブの形状を簡単な形状な
ものとして、高精度を必要としないものとし、容易に加
工できるようにして、製造コストを低減できるようにす
る。 【構成】 動圧用のグルーブ４は、回転軸１の回転中心
Ｏを通る径方向の直線７と平行でかつ直線７よりも回転
方向へαだけ進んだ位置に配置された直線状の溝であ
る。グルーブ４は、スラスト受板３あるいは回転軸１の
端面２に直線状に形成すればよいので、研削、研磨、プ
レス成形等の比較的簡単な加工法によって加工すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスラスト軸受装置に関す
る。更に詳述すると、本発明は、回転軸の端面あるいは
これを支承するスラスト受板に形成された動圧発生用の
グルーブの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、スラスト軸受の一種として、動圧
を利用したスラスト軸受装置が提案されている。このス
ラスト軸受装置は、回転軸の端面を支承するスラスト受
板に動圧発生用のグルーブを形成し、回転軸の回転によ
ってグルーブ内の潤滑流体例えば油や磁性流体などを回
転中心へ集めて動圧を発生させ回転軸をスラスト方向に
支承するものである。動圧発生用のグルーブは、スラス
ト受板の中心から外周に向けて渦巻状に延びる円弧形状
とされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、渦巻状
に形成されるグルーブは、その形状が複雑でありかつ高
精度を要求されることから、時間がかかり製造コストも
高いエッチング加工によらなければ製作できない問題が
ある。

【０００４】本発明は、グルーブの形状が簡単で高精度
を必要とせず容易に加工でき、もって低コストにて製造
可能なスラスト軸受装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の動圧発生用のグルーブは、回転軸の回転中
心を通る径方向の直線と平行でかつ径方向の直線よりも
回転方向へ進んだ位置に配置された直線状の溝によって
構成されている。

【０００６】

【作用】このグルーブによれば、回転軸の回転に伴っ
て、回転軸の回転方向に流動する潤滑流体が直線状のグ
ルーブに流入し、回転力によって潤滑流体がグルーブの
長さ方向に沿って回転中心に向って集まり、スラスト受
板と回転軸の間に動圧力を発生させ、回転軸をスラスト
方向に浮上させる。しかも、直線状のグルーブは、切
削、研削、プレス成形等の比較的簡単な機械加工法によ
って形成される。

【０００７】

【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。

【０００８】図１〜図４に本発明のスラスト軸受装置の
一実施例を示す。このスラスト軸受装置は、回転軸１
と、この回転軸１の端面２を支承するスラスト受板３
と、このスラスト受板３に形成された動圧発生用のグル
ーブ４と、回転軸１とスラスト受板３との間に充填され
る潤滑流体５とから構成されている。

【０００９】ここで、グルーブ４は、回転軸１の回転中
心Ｏを通る径方向の直線７と平行でかつ径方向の直線７
よりも回転方向へαだけ進んだ位置に配置された直線状
の溝によって構成されている。この場合、グルーブ４内
の潤滑流体が回転軸１の回転に伴って発生する矢印（符
号１０で示す）方向の回転の力で回転中心Ｏに向って集
められる。反対に、グルーブ４が直線７より遅れた位置
に配置されていると、グルーブ４内の潤滑流体５は回転
中心Ｏへ集まらずに外側へ流れて分散され動圧を発生し
ない。そこで、グルーブ４は、直線７よりも回転方向へ
進んだ位置で、より好ましくはαが０に近づくように配
置されている。また、グルーブ４の数は、円周方向に等
間隔で少なくとも２本以上設ければ足りる。この場合、
回転軸１に対して作用する動圧のバランスを良好に保ち
ながらもグルーブ加工コストを安価に抑えることができ
る。

【００１０】図１に示すグルーブ４は、その平面形状
が、加工に用いる切削・研削等の工具の関係で、両端に
半円形の丸みを有する長円形状に形成されている。そし
て、その横手方向の断面形状は、図３に示すように回転
軸１の回転方向に次第に浅くなる楔形状に形成され、長
さ方向の断面形状は図４に示すように回転中心Ｏに近づ
くにつれて次第に浅くなる楔形状に形成されている。こ
のように、グルーブ４を回転方向および回転中心Ｏに向
けて次第に浅く形成したのは動圧を発生させ易いように
するためである。なお、グルーブの深さは、深いところ
で３μｍ〜３０μｍとすることが動圧発生を効果的にす
る上で好適であることが本発明者によって確認されてい
る。このような直線状のグルーブ４は、均一深さであっ
ても楔形のような不均一な深さであっても、切削、研
削、プレス成形等の比較的簡単な機械加工法によって容
易に加工することができる。

【００１１】上述のように構成されたスラスト軸受装置
によると、次のようにして回転軸がスラスト方向に支持
される。

【００１２】回転軸１の矢印９方向への回転に伴って、
潤滑流体５がその粘性によって回転軸１の回転方向に流
動し、それぞれのグルーブ４に矢印１０に示すように潤
滑流体５が流入する。そして、回転力によって回転軸１
の回転中心Ｏに向かうようにグルーブ４内を潤滑流体５
が流れ、回転軸１の回転中心Ｏに集められる。これによ
って、スラスト受板３と回転軸１の端面２との間に動圧
が発生し、回転軸１をスラスト方向に浮上させる。

【００１３】この実施例の装置を用いた実験によると、
直径４ｍｍの回転軸１を用いて、３，６００ｒｐｍの回
転を与えてみたところ、スラスト受板３の上に回転軸１
が１〜１０μｍ浮上するという良好な結果が得られた。

【００１４】ところで、グルーブ４は、数が多いほど動
圧が多点で発生して回転軸１の支持を安定なものとする
ことができる。しかし、その反面、数が多すぎると、グ
ルーブ４の加工が大変で製造コストも高くなる。そこ
で、グルーブ４の数は、円周方向に等間隔で少なくとも
２本が設けられれば足りるが、好ましくは３本以上、よ
り好ましくは４本程度である。この場合、発生動圧のバ
ランスを良好に保ちながらもグルーブ加工コストを安価
に抑えることができる。たとえば図５の（Ａ）に示すよ
うな４本とすることが好ましい。４本のグルーブ４，
…，４は、回転軸１の回転中心Ｏを通過する２本の径方
向の直線７，７に対しておのおの平行に延びるようにし
てかつ径方向の直線７よりも回転方向へαだけ進んだ位
置に配置されて直線状に形成されている。２本の直線
７，７は、回転軸１の回転中心Ｏを通過して直交してい
る。したがって、４本のグルーブは、円周方向に９０度
おきに等間隔に配置されている。この場合、直交する４
本のグルーブ４内の潤滑流体５が回転軸１の回転に伴っ
て集められ、回転中心Ｏ付近でも点対称な４点で回転軸
１が支持される。

【００１５】また、上述の実施例ではグルーブ４はそれ
ぞれ独立して形成されているが、これに特に限定され
ず、例えば図５の（Ｂ）に示すように、複数本の全ての
グルーブ４，…，４を中心点Ｏ付近において連通させて
もよい。このようにそれぞれのグルーブ４，…，４を連
通させると、各グルーブ４，…，４間で潤滑流体５の流
通が起きてグルーブ４，…，４間における動圧の不均衡
が解消される。

【００１６】更に、複数のグルーブ４が集まる箇所に油
溜め１１を設けても良い。例えば、図５の（Ｃ）に示す
ように、複数本の全てのグルーブ４，…，４を回転中心
Ｏにおいて連通すると共に、回転中心Ｏ部分に凹部から
なる油溜１１を形成する。この場合、油溜め１１によっ
て、回転中心Ｏ部の油切れがなくなり長寿命を得るとと
もに、潤滑流体５の増量によって温度上昇を低減し焼き
付きを防止できる利点がある。

【００１７】また、本発明のグルーブ４が形成されたス
ラスト受板３は、例えば、図６の（Ａ），（Ｂ）に示す
ように、プレス成形等によって板材を波形に曲げ加工
し、その凹凸を利用してグルーブ４，４を形成するよう
にしてもよい。 この場合のグルーブ４，４は、スラス
ト受板３を横切る２本の筋の用に形成されるため、グル
ーブ４内を一方向に通り抜けるような潤滑流体５の流れ
が発生する。しかし、直線７よりも回転方向へ進んだ位
置に形成されている部分では、動圧が発生しているの
で、図１のグルーブ４の場合と同様にして回転軸１はス
ラスト方向に支持される。しかも、潤滑流体５は一箇所
にとどまらずグルーブ４，４内を通過して循環するた
め、潤滑流体の耐久性が向上し、以て軸受装置の寿命を
伸ばすことになる。尚、曲げ加工するといっても、深さ
１μｍ〜３μｍの凹凸を形成する程度である。

【００１８】以上のような構成のグルーブは例えば磁性
流体軸受装置として適用することができる。この磁性流
体軸受装置は、図１０に示すように、筒状のハウジング
１２と、このハウジング１２の一端を閉塞するスラスト
受板３と、ハウジング１２の内周面に圧入固定された環
状の磁石１３と、この磁石１３の両端面に接してハウジ
ング１２の内周面に圧入固定された１対の環状のラジア
ル軸受部材１４，１４と、この１対のラジアル軸受部材
１４，１４の内周面に回転可能に嵌合された回転軸１
と、回転軸１をスラスト受板３の方向に吸引する環状の
磁石１５とを備えている。尚、潤滑流体５としては、強
磁性微粒子を基油に分散させてなる磁性流体が用いられ
ている。

【００１９】ここで、回転軸１は、スラスト受板３によ
ってスラスト方向に支承され、ラジアル軸受部材１４，
１４によってラジアル方向に支承されている。スラスト
受板３には、図１〜図９に例示された本発明のグルーブ
４が形成されている。したがって、回転軸１の回転に伴
って、スラスト受板３と回転軸１の端面２との間に動圧
が発生し、磁石１５の吸引力に抗して回転軸１が浮上す
る。

【００２０】なお、上述の実施例は本発明の好適な実施
の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明
の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、グルーブ４平面形状は、直線状で切削、研
削、プレス成形等の機械加工に適したものであればよ
く、特に上述の各実施例のものに限定されず、例えば図
７の（Ａ）に示すように４隅に丸みを形成したものであ
っても、図７の（Ｂ）に示すように４隅が直角状のもの
であってもよい。図７の（Ａ）に示すように４隅に丸み
を形成すると、グルーブに損傷がつきにくく、耐久性が
向上する利点がある。また、グルーブ４の横手方向の断
面形状は、図８の（Ａ）に示すように矩形状のもの、あ
るいは図８の（Ｂ）に示すような丸みのついた皿状のも
の等としてもよい。更に、グルーブ４の長さ方向の断面
形状は、図９の（Ａ）に示すように長方形のもの、ある
いは図９の（Ｂ）に示すような丸みのついた皿状のもの
等としてもよい。図８および図９に示すように、グルー
ブの断面形状は、加工法によって若干異なるが、隅部に
丸みが形成されていると、耐久性が向上する。

【００２１】また、本実施例のグルーブ４はスラスト受
板３に形成された場合について主に説明されているがこ
れに特に限定されるものではなく、スラスト受板３と対
向する回転軸１の端面２に形成されることもある。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
のスラスト軸受装置の動圧発生用のグルーブは、回転軸
の回転中心を通る径方向の直線と平行でかつ径方向の直
線よりも回転方向へ進んだ位置に配置された直線状の溝
で形成されているので、高精度を必要としない上に切削
や研削、プレス成形等の比較的簡単な機械加工法によっ
て加工することができ、製造コストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスラスト軸受装置の一実施例をスラス
ト受板と回転軸との関係で示す平面図である。

【図２】図１のスラスト軸受装置の縦断面図である。

【図３】図１のIII−III線断面図である。

【図４】図１のIV−IV線断面図である。

【図５】本発明のグルーブの変形例を示すスラスト受板
の平面図で、（Ａ）は独立した４つのグルーブ、（Ｂ）
は中央で繋がった４つのグルーブ、（Ｃ）は中央に油溜
めを有するグルーブを示す。

【図６】曲げ加工によりグルーブが形成されたスラスト
受板の実施例を示すものであり、（Ａ）は中央縦断面
図、（Ｂ）は平面図である。

【図７】本発明のグルーブの平面形状の変形例を示す概
略図であり、（Ａ）は４隅に丸みを形成したもの、
（Ｂ）は４隅が直角状のものである。

【図８】本発明のグルーブの横手方向の断面形状の変形
例を示す概略図であり、（Ａ）は隅が直角状のもの、
（Ｂ）は丸みのある皿状のものである。

【図９】本発明のグルーブの長さ方向の断面形状の変形
例を示す概略図であり、（Ａ）は隅が直角状のもの、
（Ｂ）は丸みのついた皿状のものである。

【図１０】本発明のスラスト軸受装置を適用した磁性流
体軸受装置の一例の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 回転軸 ２ 回転軸の端面 ３ スラスト受板 ４ グルーブ ７ 回転中心Ｏを通る径方向の直線 Ｏ 回転中心

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸の端面をスラスト受板で支承する
   スラスト軸受装置において、前記スラスト受板あるいは
   これと対向する前記回転軸の端面に形成される動圧発生
   用のグルーブは前記回転軸の回転中心を通る径方向の直
   線と平行でかつ前記径方向の直線よりも回転方向へ進ん
   だ位置に配置された直線状の溝であることを特徴とする
   スラスト軸受装置。