JPH09222120A - 動圧軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フランジ部の動圧溝の損傷を防止できる上に
軸がハウジングの動圧溝を損傷することを防止できて長
寿命を達成できる動圧軸受を提供する。 【解決手段】 この動圧軸受は、軸部１とフランジ部２
とが一体に形成されたシャフト９を備えている。このフ
ランジ部２の端面２Ａにアキシャル支持用動圧溝３が形
成されている。一方、ハウジング５の内周面５Ａにはラ
ジアル支持用動圧溝１３が形成されている。フランジ部
２の端面２Ａは冷間加工硬化で軸部１の周面１Ａよりも
高硬度である。したがって、端面２Ａの動圧溝３が損傷
し難い上に軸部１の周面１Ａがハウジング５の内周面５
Ａの動圧溝１３を損傷させることを防げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、耐摩耗性に優
れ、長寿命化を図ることができる動圧軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、動圧軸受としては、軸部とフラン
ジ部とが圧入,接着等により一体に形成されたマルテン
サイト系ステンレス鋼製シャフトの上記フランジ部の軸
方向の端面にアキシャル支持用の動圧溝が焼入れなどの
熱処理後にエッチング加工等により形成され、上記軸部
の周面に対向するハウジングの内周面にラジアル支持用
の動圧溝が形成されたものがある。この動圧軸受は、軸
部の表面の硬度とフランジ部の表面の硬度とが略同じで
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記フラン
ジ部の軸方向の端面は、上記軸部の周面に比べて大径で
あるから、上記フランジ部の軸方向の端面の外周部の回
転時の速度は軸部の周面の回転時の速度に比べて大き
い。また、上記フランジ部は停止時にハウジングに対し
て面接触するのに対して、軸部は停止時にハウジングに
対して線接触するから、フランジ部は軸部に比べて起動
時の立ち上がり抵抗が大きい。したがって、この大きな
回転速度と大きな起動抵抗に起因して、上記フランジ部
の端面は軸部の周面に比べて損傷し易い。したがって、
上記フランジ部は、軸受寿命を決める大きな要因であ
る。

【０００４】また、上記軸部には動圧溝が形成されてお
らず、この軸部に対向しているハウジングの内周面に動
圧溝が形成されている。したがって、この軸部がハウジ
ングに形成されている動圧溝を損傷しないようにするこ
とが望まれる。

【０００５】そこで、この発明の目的は、フランジ部の
動圧溝の損傷を防止でき、かつ、軸部がハウジングの動
圧溝を損傷することを防止できて、長寿命化を達成でき
る動圧軸受を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明の動圧軸受は、軸部とフランジ部と
が一体に形成されたシャフトを備え、上記フランジ部の
軸方向の端面にアキシャル支持用動圧溝が形成されてお
り、上記軸部の外周面はハウジングの内周面に形成され
たラジアル支持用動圧溝に対向するようになっている動
圧軸受において、上記フランジ部の軸方向の端面に形成
された軸受面の表面硬度が、上記軸部の表面硬度よりも
高くなっていることを特徴としている。

【０００７】したがって、請求項１の発明によれば、上
記フランジ部の軸方向の端面の表面硬度が、上記軸部の
表面硬度よりも高くなっているから、回転速度が大きい
上に起動抵抗が大きなフランジ部の損傷を防止できる。
また、請求項１の発明によれば、軸部の周面の表面硬度
がフランジ部の軸方向の端面の表面硬度よりも低い。し
たがって、軸の表面硬度がフランジ部の端面の表面硬度
と等しい場合に比べて、軸部がハウジングに形成されて
いる動圧溝を損傷することを抑制できる。

【０００８】したがって、請求項１の発明によれば、フ
ランジ部の動圧溝の損傷を防止でき、かつ、軸部がハウ
ジングの動圧溝を損傷することを防止できるから、動圧
軸受の長寿命化を図ることができる。

【０００９】また、請求項２の発明の動圧軸受は、請求
項１に記載の動圧軸受において、上記軸部およびフラン
ジ部は、オーステナイト系ステンレス鋼で作製されてい
ることを特徴としている。

【００１０】したがって、請求項２の発明によれば、上
記アキシャル支持用動圧溝をフランジ部の軸方向の端面
にプレス加工などの塑性加工で形成すれば、この塑性加
工時の冷間加工硬化が、フランジ部の軸方向の端面の表
面硬度(Ｈv４００程度)を軸の表面硬度(Ｈv２００〜３
００)よりも高くする。したがって、請求項２の発明に
よれば、１つの塑性加工工程が、動圧溝を形成する役割
と、フランジ部の表面硬度を増加させる役割とを果たす
ことができる。したがって、請求項２の発明によれば、
低い製造コストでもって長寿命の動圧軸受を提供でき
る。

【００１１】また、請求項２の発明によれば、軸とフラ
ンジ部とがマルテンサイト系ステンレス鋼で作製されて
いる場合に比べて、軸およびフランジ部の耐食性を向上
させることができるから、さらなる長寿命化を図れる。

【００１２】また、請求項２の発明によれば、軸とフラ
ンジ部とが非磁性になるから、軸やフランジ部に鉄粉や
摩耗粉などのゴミが吸い付くことを防止できる。したが
って、特に電気機器に組み込む場合に取り扱い易くなる
利点がある。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。

【００１４】図１に、この発明の動圧軸受の実施の形態
を示す。この実施の形態は、軸部１と、この軸部１の軸
方向の一方の端に一体に形成されたフランジ部２とを有
するシャフト９を備えている。このシャフト９は、耐食
性に優れかつ非磁性であるオーステナイト系ステンレス
鋼で作製されている。このオーステナイト系ステンレス
鋼としては、たとえばＪＩＳ規格ＳＵＳ３０３やＳＵＳ
３０４を用いることができる。

【００１５】上記フランジ部２の軸方向の端面２Ａに
は、アキシャル支持用動圧溝としてのＶ字形状の複数の
動圧溝３,３…が周方向に配列されている。この動圧溝
３は、端面２Ａにプレス加工で形成されている。そし
て、このプレス加工時の冷間加工硬化によって、端面２
Ａの硬度が軸部１の硬度に比較しておよそＨｖ硬度で１
００〜２００高くなっている。

【００１６】図２に示すように、上記軸部１とフランジ
部２は、銅合金製のハウジング５に収容される。このハ
ウジング５は、段付き貫通孔６を有する本体７と、上記
貫通孔６の大径部８に嵌合される蓋１０を有している。
そして、上記フランジ部２は上記貫通孔６の中径孔１１
内に配置され、上記軸部１は貫通孔６の小径孔１２内に
配置される。上記蓋１０の内面１０Ａは、上記フランジ
部２のアキシャル支持用動圧溝３に対向している。ま
た、上記軸部１の外周面１Ａに対向するハウジング５の
内周面５Ａにはラジアル支持用の動圧溝１３が形成され
ている。図２においては、矢印Ｇが重力の方向を示して
いる。

【００１７】上記構成の動圧軸受は、ハウジング５に対
して軸部１が回転すると、アキシャル支持用動圧溝３
は、フランジ部２と蓋１０との間に存在している流体に
動圧を発生させて、フランジ部２および軸部１を軸方向
に支持する。また、ラジアル支持用の動圧溝１３は、軸
部１とハウジング５の内周面５Ａとの間に存在している
流体に動圧を発生させて、軸部１を内周面５Ａに対して
径方向に支持する。

【００１８】この回転時に、上記アキシャル支持用動圧
溝３の回転半径は、軸部１の外周面１Ａの回転半径に比
べて大きいから、アキシャル支持用動圧溝３の速度は、
軸部１の外周面１Ａの速度に比べて大きい。したがっ
て、このアキシャル支持用動圧溝３が回転中に蓋１０の
内面１０Ａに接触したときの力は、回転中に軸部１の外
周面１Ａがハウジング５の内周面５Ａに接触したときの
力に比べて大きい。また、停止時には、フランジ部２の
端面２Ａと蓋１０の内面１０Ａとは面接触となる一方、
軸部１の周面１Ａとハウジング５の内周面５Ａとは線接
触もしくは点接触になる。したがって、フランジ部２の
端面２Ａと蓋１０との接触面積は、軸部１の周面１Ａと
ハウジング５の内周面５Ａとの接触面積よりも大きくな
る。したがって、軸部１に比べてフランジ部２の方が起
動時の抵抗が大きくなる。

【００１９】そこで、この実施の形態は、上記回転中の
接触力の大きさと起動抵抗力の大きさに対応するよう
に、アキシャル支持用動圧溝３をプレス加工で形成する
ときの冷間加工硬化によってアキシャル支持用動圧溝３
およびこの溝３が形成されている領域のフランジ部２の
端面２Ａの硬度を、軸部１の周面１Ａの硬度に比べて高
くしている。

【００２０】したがって、この実施の形態によれば、回
転中の接触によって、アキシャル支持用動圧溝３が損傷
することを防止できる。

【００２１】同時に、この実施の形態によれば、軸部１
の周面１Ａを加工硬化させていないから、回転中にハウ
ジング５のラジアル支持用動圧溝１３に接触したとき
に、周面１Ａが溝１３を傷つけることを抑制できる。

【００２２】したがって、この実施の形態によれば、安
価なプレス加工でもって、溝３の形成と溝３の硬度アッ
プを同時にできて、回転中の接触による動圧溝３および
１３の損傷を防止できる動圧軸受を実現できる。

【００２３】また、この実施の形態によれば、軸部とフ
ランジ部がマルテンサイト系ステンレス鋼で作製されて
いる場合に比べて、軸部１とフランジ部２の耐食性を向
上させることができる。

【００２４】また、この実施の形態は、フランジ部２と
軸部１とがオーステナイト系ステンレス鋼で作製されて
いるから、軸部１とフランジ部２とが非磁性になる。し
たがって、軸部１やフランジ部２に鉄粉や摩耗粉などの
ゴミが吸い付くことを防止できる。したがって、軸受と
しての取り扱いが容易になり、特に電気機器に組み込む
場合に取り扱い易くなる。

【００２５】尚、上記実施の形態では、フランジ部２の
一方の端面２Ａに動圧溝３を形成したが、他方の端面２
Ｂにも動圧溝３を形成してもよい。さらに、図３に示す
ように、フランジ部２を軸部１の中途に設けてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明の動圧軸受は、軸部とフランジ部とが一体に形成され
たシャフトを備え、上記フランジ部の軸方向の端面にア
キシャル支持用動圧溝が形成されており、上記軸部の外
周面はハウジングの内周面に形成されたラジアル支持用
動圧溝に対向するようになっている動圧軸受において、
上記フランジ部の軸方向の端面に形成された軸受面の表
面硬度が、上記軸部の表面硬度よりも高くなっている。

【００２７】したがって、請求項１の発明によれば、フ
ランジ部の軸方向の端面の表面硬度が、上記軸部の表面
硬度よりも高くなっているから、回転速度が大きい上に
起動抵抗が大きなフランジ部の損傷を防止できる。ま
た、請求項１の発明によれば、軸部の周面の表面硬度が
フランジ部の軸方向の端面の表面硬度よりも低い。した
がって、軸部の表面硬度がフランジ部の端面の表面硬度
と等しい場合に比べて、軸部がハウジングに形成されて
いる動圧溝を損傷することを抑制できる。

【００２８】従って、請求項１の発明によれば、フラン
ジ部の動圧溝の損傷を防止でき、かつ、軸部がハウジン
グの動圧溝を損傷することを防止できるから、動圧軸受
の長寿命化を図ることができる。

【００２９】また、請求項２の発明の動圧軸受は、請求
項１に記載の動圧軸受において、上記軸部およびフラン
ジ部は、オーステナイト系ステンレス鋼で作製されてい
ることを特徴としている。

【００３０】したがって、請求項２の発明によれば、上
記アキシャル支持用動圧溝をフランジ部の軸方向の端面
に塑性加工で形成すれば、この塑性加工時の冷間加工硬
化が、フランジ部の軸方向の端面の表面硬度を軸の表面
硬度よりも高くする。したがって、請求項２の発明によ
れば、１つの塑性加工工程が、動圧溝を形成する役割
と、フランジ部の表面硬度を増加させる役割とを果たす
ことができる。したがって、請求項２の発明によれば、
低い製造コストでもって長寿命の動圧軸受を提供でき
る。

【００３１】また、請求項２の発明によれば、軸部とフ
ランジ部がマルテンサイト系ステンレス鋼で作製されて
いる場合に比べて、軸部とフランジ部の耐食性を向上さ
せることができ、さらなる長寿命化を図ることができ
る。

【００３２】また、請求項２の発明によれば、軸部とフ
ランジ部とが非磁性になるから、軸やフランジ部に鉄粉
や摩耗粉などのゴミが吸い付くことを防止できる。した
がって、特に電気機器に組み込む場合に取り扱い易くな
る利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の動圧軸受の実施の形態の斜視図で
ある。

【図２】 ハウジング５に収容された上記実施の形態を
示す部分断面図である。

【図３】 他の実施の形態を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１…軸部、１Ａ…外周面、２…フランジ部、２Ａ,２Ｂ
…端面、３…アキシャル支持用動圧溝、５…ハウジン
グ、 ５Ａ…内周面、６…段付き貫通孔、７…本体、８
…大径部、９…シャフト、１１…中径孔、１２…小径
孔、１３…ラジアル支持用動圧溝。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸部とフランジ部とが一体に形成された
   シャフトを備え、上記フランジ部の軸方向の端面にアキ
   シャル支持用動圧溝が形成されており、上記軸部の外周
   面はハウジングの内周面に形成されたラジアル支持用動
   圧溝に対向するようになっている動圧軸受において、 上記フランジ部の軸方向の端面に形成された軸受面の表
   面硬度が、上記軸部の表面硬度よりも高くなっているこ
   とを特徴とする動圧軸受。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の動圧軸受において、 上記シャフトは、オーステナイト系ステンレス鋼で作製
   されていることを特徴とする動圧軸受。