JPH10288222A - 回転機械の動圧発生溝付軸受構造とその加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転機械の軸受への負荷荷重を、動圧で支持
する動圧軸受部の動圧発生溝が耐磨耗性に優れ、加工容
易で生産効率が高い構造とその加工方法の提供。 【解決手段】 滑り軸受で回転軸２と直角方向に負荷さ
れる荷重Ｗを、回転軸２の回転で生ずる動圧Ｐで支持す
るラジアル軸受１で、動圧Ｐの発生のため軸受部３内の
回転軸２の周面に軸２と平行なステップ状溝５の動圧発
生溝４を形成し、そのステップ状溝５の凹部溝５Ａは回
転軸２の金属材料Ｍに埋め込んだセラミック材Ｓでなる
凸部５Ｂの狭間に配して、停止と起動時に固体接触する
凸部５Ｂをセラミック材Ｓで形成した。これは回転軸２
の周面の凸部５Ｂとする位置に溝を設け、この溝にセラ
ミック材Ｓを溶射等で埋めた後エッチング処理で金属部
分を溶解し、セラミック材Ｓを凸部５Ｂとしてその狭間
に凹部溝５Ａを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械、ターボ
圧縮機、膨張タービン等で軸受部に負荷される荷重を、
高速回転する回転軸を回転によって発生せしめる動圧で
支持して、軸受部で噛じること無く滑らかに回転するよ
うにした滑り軸受の動圧発生溝付軸受構造とその動圧発
生溝付軸受構造の加工方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高速回転するターボ圧縮機や、膨張ター
ビン等の回転機械の軸受機構特に滑り軸受において、回
転軸の径方向に負荷される荷重を支持するための軸受
（ラジアル軸受）や回転軸の軸に沿って負荷される荷重
を支持するための軸受（スラスト軸受）では、これらの
荷重で回転軸と軸受とが相互に噛み合うことなく、滑ら
かに回転するように荷重が負荷される軸受部での受け面
に、回転軸の回転によって動圧を発生させてこれによっ
て回転軸の負荷荷重を支持する構造が採用されている。

【０００３】即ち、図４はラジアル軸受５１の例を説明
するもので、（ａ）はラジアル軸受５１の概略説明図で
あり、回転軸５２はラジアル軸受５１で軸受されて回転
する。このとき軸受部５３では、これに支持される回転
軸５２の軸と直角方向（重力方向）に荷重Ｗが負荷され
て、回転軸５２が軸受部５３の下面５３Ａで接触し滑ら
かなる回転を損なうこととなる。そこでこの回転軸５２
の荷重Ｗの負荷を支持するため、軸受部５３に潤滑剤と
して供給した油又は気体を回転軸の回転により圧縮し
て、動圧Ｐを発生させてこの動圧Ｐで荷重Ｗを支持し回
転軸５２を軸受部５３の面より浮かせて滑らかに回転す
るようにしている。

【０００４】そして前記動圧Ｐを効率よく発生させるた
めに、回転軸５２の周面あるいは軸受部５３の周面に沿
って動圧発生溝５４を設けている。図４の（ｂ）、
（ｃ）はラジアル軸受５１の動圧発生溝５４の典型的な
模様形状を示すものである。（ｂ）は回転軸５２の周面
に沿って軸方向に平行な凹部溝５５Ａ、凸部５５Ｂより
なるステップ状溝５５を複数設けたものであり、（ｃ）
は同様に回転軸の周面に沿って回転軸５２の軸に対して
所定の角度を有するへリングボーン状模様５６に凹部溝
５６Ａ、凸部５６Ｂを複数設けたものである。

【０００５】図５は回転軸の軸に沿った方向に負荷され
る荷重Ｗを支持するスラスト軸受６１を説明するもの
で、（ａ）はその軸受の構造の概略を示すものである。
回転軸６２はその軸を軸受部６３に支持されて回転す
る。そしてこの場合回転軸６２に沿った方向で重力方向
に荷重Ｗが負荷され、軸受部６３がこれを支持する必要
がある。このため回転軸６２に該回転軸６２と軸心を一
致して回転する円盤６５の面を軸心に沿う方向に向けて
配置して固定して設けて、この円盤６５を軸受部６３内
に回転軸６２とともに回転するように受け面６３Ａで受
けて支持している。そして軸方向に負荷される荷重Ｗを
支持して回転軸６２の回転を噛むことなく滑らかに駆動
するように、前記回転軸６２に固定した円盤６５の下面
に、回転軸６２の回転によって潤滑剤として供給される
油や気体を圧縮して動圧Ｐを発生させ、この発生した動
圧Ｐによって円盤６５を下方より支持し、更に荷重Ｗを
克服して受け面より浮上せしめて円盤６５と受け面６３
Ａとの接触を回避し滑らかな回転を可能にしている。

【０００６】そして前記動圧Ｐを効率よく発生させるた
めに、回転軸に設けた円盤６５の下面、あるい円盤６５
の下面と相対する軸受部６３の受け面６３Ａの表面に動
圧発生溝６４を設けている。図５の（ｂ）、（ｃ）はス
ラスト軸受６１の動圧発生溝６４の典型的な模様形状を
示すものである。（ｂ）は回転軸６２を中心にした螺旋
状溝６６を形成する凹部溝６６Ａ、凸部６６Ｂを複数設
けたものであり、（ｃ）は同様に回転軸６２を中心にし
て放射状溝６７を形成する凹部溝６７Ａ、凸部６７Ｂを
動圧発生溝６４としたものである。

【０００７】しかるに、上記動圧発生溝５４及び６４は
回転中に作動し効果を発揮するもので、停止時及び起動
時には、ラジアル軸受５１では回転軸５１と軸受部５３
とが固体接触し、またスラスト軸受６１では回転軸６２
に設けた円盤６５とこれを受けて支持する軸受部６３と
で固体接触する。それ故これらの接触による摩耗を防ぐ
ために回転軸や軸受部の表面に超硬質複合材料をコーテ
イングするか、又はセラミックなどの硬質材料を使用し
ている。

【０００８】図６は上記ラジアル軸受５１やスラスト軸
受６１に配設した動圧発生溝５４、６４の従来の構造の
模型断面図を示すもので、図６（ａ）で示す如く凹部溝
７１を形成する凸部７２の上表面７２Ａに超硬質複合材
料Ｕの皮膜をコーテイングしている。即ち凹部溝７１を
設ける回転軸や軸受部等の部品７０をアルミ合金や銅合
金、ステンレス鋼、軸受鋼等の金属材料Ｍを使用して形
に合わせて製造し、この表面に上記した所定の模様形状
の凹部溝７１を、エッチング加工や放電加工により数ミ
クロン〜数十ミクロンの深さに削溝し、そしてこれによ
って形成された凸部７２の上表面７２Ａにチタンカーバ
イド（ＴiＣ）やチタンナイトライド（ＴiＮ）、更には
タングステンカーバイド（ＷＣ）等の超硬質複合材料Ｕ
をイオンプレーテイングやスパッターリングによってコ
ーテイングして表面の耐摩耗性を高めている。

【０００９】また他の構造として図６（ｂ）に示す如く
凹部溝７１を設ける回転軸や軸受部等の部品７０を耐摩
耗性の極めて優れたセラミック材Ｓを用いて製造し、そ
の表面に上記した如き所定の模様形状の凹部溝７１をレ
ーザー加工等によって深さ数ミクロン〜数十ミクロンに
刻設している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
６（ａ）の如き凸部７２の上表面７２Ａに超硬質複合材
料Ｕをコーテイングするものにおいては、コーテイングさ
れるチタンカーバイド、チタンナイトライド、そしてタ
ングステンカーバイド等の超硬質複合材料Ｕの皮膜は、
厚さを厚く形成するには作業が煩雑で手間がかかり、価
格が高価となるため、せいぜいその厚さは３μｍ程度が
限界であり、極めて薄く使用可能寿命が短かった。また
この超硬質複合材料Ｕの皮膜を上記凸部上表面７２Ａに
コーテイングにより形成するには、密着強度を高くして
コーテイングする必要があり、このためには皮膜を形成
する表面を超精密仕上げ加工することが要求されるばか
りでなく、脱脂洗浄等の処理の繊細な配慮を必要とし
た。

【００１１】このような超硬質複合材料Ｕのコーテイン
グによる皮膜の形成の不都合を避けるため、前記図６
（ｂ）の如き回転軸又は軸受部等の部品７０の材料をセ
ラミック材Ｓとしてその表面に凹部溝７１を加工したも
のが提案された。しかるに、これはセラミック材が超硬
質であるという利点を利用したものであるので、その反
面このセラミック材に複数の溝を加工することは極めて
困難であり、レーザー加工でも溝の深さはせいぜい１０
〜２０μｍ程度であって、それ以上の深さの加工は価格
的に高価となる。また形成する複数の溝の深さをすべて
均一にすることも極めて困難であるばかりでなく、加工
に時間を要し、形状が大きいターボ圧縮機や膨張タービ
ン用のものにおいては、その加工に長時間を要する等々
の不都合があった。本発明は、上記従来の不都合に鑑み
なされたもので、動圧発生溝を形成しかつ停止時、起動
時に固体接触する凸部を超硬質なセラミック材で形成し
て使用寿命を高めるとともに、凹部溝の加工工程を簡略
化して加工を容易にして加工生産効率を高め、しかも溝
の深さを深くかつ複数の溝の深さを均一に形成すること
を可能にし、その上該溝の深さを適宜調整可能にした製
作費が安価な動圧発生溝付軸受構造とその加工方法を提
供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記従来の不都合を解決
するため、請求項１に係わる発明は回転機械の滑り軸受
の回転軸または軸受部の表面に、複数の動圧発生溝を有
する軸受構造であって、前記動圧発生溝を形成する凹凸
部のうち凹部の底部を金属で形成してなるとともに、凸
部をセラミック材料で形成してなることを特徴とする回
転機械の動圧発生溝付軸受構造とし、請求項２に係わる
発明は前記滑り軸受がラジアル軸受で動圧発生溝が回転
軸の軸方向に所定の角度を有するへリングボーン状また
は回転軸の軸に平行なステップ状の模様形状の溝である
ことを特徴とする請求項１に記載の回転機械の動圧発生
溝付軸受構造とし、そして請求項３に係わる発明は前記
滑り軸受がスラスト軸受で、回転軸は該軸と同軸での回
転によって回転軸に沿った方向に生じるの動圧で支持さ
れる円盤が固設されてなり、軸受部は前記回転軸の円盤
の下面と相対した円盤受け面が配されてなるとともに、
動圧発生溝が螺旋状または放射状の模様形状の溝よりな
り、該溝を前記回転軸に設けた円盤下面に相対する軸受
部の円盤受け面に設けてなることを特徴とする請求項１
に記載の回転機械の動圧発生溝付軸受構造とし、更に請
求項４に係わる発明は前記滑り軸受がスラスト軸受で、
回転軸は該軸と同軸での回転によって回転軸に沿った方
向に生じるの動圧で支持される円盤が固設されてなり、
軸受部は前記回転軸の円盤の下面と相対した円盤受け面
が配されてなるとともに、動圧発生溝が螺旋状または放
射状の模様形状の溝よりなり、該溝を回転軸に設けた円
盤下面に設けてなることを特徴とする請求項１に記載の
回転機械の動圧発生溝付軸受構造としたものである。

【００１３】そして、請求項５に係わる発明は上記各種
の模様形状の動圧発生溝の加工方法に関するもので、回
転機械の滑り軸受の回転軸または軸受の表面に、複数の
動圧発生溝を加工するにあたって、動圧発生溝を形成す
べき部位を所望する模様形状に従った溝を形成した後、
該溝内にセラミック材料を溶射手段等のセラミック成膜
手段により埋め込み、ついで表面を平滑に研磨した後に
エッチング処理して金属部分を腐食溶解して凹部とな
し、セラミック材料部を凸部となして所望する模様形状
の動圧発生溝を形成加工することを特徴とする回転機械
の動圧発生溝付軸受構造の加工方法である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の動圧発生溝を配設した軸
受の構造の実施の形態について図１、図２により説明す
る。図１はラジアル軸受の実施の形態を示すもので、回
転軸２に直角方向に負荷される荷重Ｗを、回転軸２の回
転で軸受部３に動圧Ｐを発生させて、この動圧Ｐで支持
する。そして本発明のラジアル軸受１は、動圧発生溝４
として図１（ａ）に示す如く回転軸２の周部に沿って軸
方向に平行に凹部溝５Ａと凸部５Ｂを交互に複数形成し
たステップ状溝５からなる構造、及び図１（ｂ）に示す
如く回転軸２に対して所定の角度αを有して複数削溝さ
れる凹部溝６Ａとこれを形成する凸部６Ｂからなるへリ
ングボーン状溝６の構造よりなっている。

【００１５】そしてこれらの動圧発生溝４の凹部溝５Ａ
（ステップ状溝５の）、６Ａ（へリングボーン状溝６
の）とこれを形成している凸部５Ｂ（ステップ状溝５
の）、６Ｂ（へリングボーン状溝６の）は図１（ｃ）に
図示した如き構造となっている。即ち図１（ｃ）は上記
ラジアル軸受１の回転軸２の径方向に沿って切断した断
面図であり、回転軸２の周に沿って軸方向に走る動圧発
生溝４の凹部溝５Ａや６Ａは凸部５Ｂの狭間や凸部６Ｂ
の狭間によって形成されている。そしてこの凸部５Ｂ、
６Ｂは超硬質であるセラミック材Ｓでなり、これを上記
図１（ａ）のステップ状溝５及び図１（ｂ）のへリング
ボーン状溝６等の所望の模様形状になるように回転軸２
に埋め込んで固設したものである。この結果動圧発生溝
４の凹部溝５Ａ及び６Ａの底部は回転軸２を構成してい
る金属材料Ｍよりなっている。そしてこの金属材料Ｍと
しては、アルミ合金や銅合金、ステンレス鋼、軸受鋼等
の一般に使用されている材料が用いられる。また凸部５
Ｂ、及び６Ｂを構成するセラミック材Ｓとしては、アル
ミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化クロム（Ｃr₂Ｏ₃）、炭化珪素
（ＳiＣ）及び窒化珪素（Ｓi₃Ｎ₄）等が好適に使用され
る。なお上記の実施の形態では動圧発生溝４を回転軸２
の周面に設けた例を説明したが、これに限定されるもの
ではなく、回転軸２を受ける軸受部３の周壁に沿って設
けても良いことは勿論である。

【００１６】つぎに別の実施に形態として回転軸２に沿
った方向に負荷される荷重Ｗを支持するスラスト軸受１
１の場合について図２により説明する。図２（ａ）は本
発明のスラスト軸受１１の概略を説明するもので、回転
軸１２には該回転軸１２と軸心を一致して回転軸１２と
ともに回転する円盤１５を盤面が軸心に沿う方向に向け
て固定されている。そしてこの円盤１５を含む回転軸１
２は、軸受部１３で回転可能でかつ前記円盤１５の盤面
を受け面１３Ａで受けて支持されている。そこで回転軸
１２に沿って負荷される荷重Ｗを、軸受部１３で回転軸
１２とともに回転する円盤１５と軸受部１３の受け面１
３Ａとの間に動圧Ｐを発生させて、この動圧Ｐで前記荷
重Ｗを支持している。そしてこの動圧Ｐを効果的に発生
させるために、軸受部１３の円盤１５の受け面１３Ａ
や、あるいはこの受け面１３Ａに対面する円盤１５の下
面に凹部溝と凸部を交互に配した動圧発生溝４を設けて
いる。

【００１７】そしてその動圧発生溝４は動圧Ｐの効果的
な発生を意図して図２（ｂ）に図示する回転軸を中心に
した螺旋状の凹部溝１６Ａと凸部１６Ｂとからなる螺旋
状溝１６および図２（ｃ）に図示する如く回転軸を中心
に放射状に凹部溝１７Ａと凸部１７Ｂ交互に配した放射
状溝１７からなるものである。このような模様形状の本
発明の動圧発生溝４の凹部溝１６Ａ、又は１７Ａは、図
２（ｄ）の断面図に図示する如く、交互に配された凸部
１６Ｂ、又は１７Ｂの狭間で形成され、そしてこれらの
凸部１６Ｂ、又は１７Ｂは前記ラジアル軸受１と同様に
セラミック材Ｓで構成されている。即ち、該セラミック
材Ｓの凸部１６Ｂ、又は１７Ｂが軸受部１３の受け面１
３Ａ、あるいは円盤１５の下面の金属材料Ｍに所定の模
様形状に従って埋め込まれて固定している。なお、これ
ら軸受部１３や円盤１５に使用される金属材料Ｍはアル
ミ合金や銅合金、ステンレス鋼、軸受鋼等であり、セラ
ミック材料Ｓとしてはアルミナ、酸化クロム、炭化珪
素、及び窒化珪素等が使用される。

【００１８】このように本発明の回転機の動圧発生溝付
軸受構造では、種々模様形状の動圧発生溝である凹部溝
を形成せしめる両側の凸部を超硬質のセラミック材で形
成したので、回転の停止時や起動時の固体接触による摩
耗が低減され、しかも凸部全体をこの材料で構成してい
るので長期にわたって使用可能となり、作業効果か向上
する。また該セラミック材よりなる凸部は従来より使用
されている軸受部の金属材に埋め込んで配設したので、
安価でかつその溝深さを適宜調整することができる等の
効果を奏する。

【００１９】つぎに本発明の動圧発生溝付軸受構造の加
工方法の実施の形態について図３により説明する。な
お、図３で前記図１及び図２と共通する部分は同一符号
を付し詳細な説明は省略する。 先ず動圧発生溝４を加工すべき回転軸２や１２及び軸
受部３や１３等の部品２０、即ちラジアル軸受１では回
転軸２又は軸受部３（図１参照）、またスラスト軸受１
１では回転軸１２に固設される円盤１５又はこの円盤１
５を受ける軸受部１３の受け面１３Ａ（図２参照）をそ
れぞれの機能に適合した形状に軸受鋼、アルミ合金や銅
合金、ステンレス鋼等の金属材料Ｍで形成する［図３
（ａ）］。 ついで前記回転軸２や１２及び軸受部３や１３等の部
品２０のそれぞれ何れかに、動圧発生溝４としてラジア
ル軸受１ではステップ状溝５あるいはへリングボーン状
溝６の模様形状の溝、またスラスト軸受１１では螺旋状
溝１６あるいは放射状溝１７の模様形状の溝等を適宜所
望する模様形状に合わせて前記金属材料Ｍをエッチング
加工又は放電加工により溝２１を削溝する。なお、この
溝２１の深さは最終的に溝となる所望する深さより深く
形成する［図３（ｂ）］。

【００２０】次に前記溝２１にアルミナ、酸化クロ
ム、炭化珪素、及び窒化珪素等のセラミック材Ｓを溶射
加工等によって埋め込む。この際埋め込んだセラミック
材Ｓは回転軸２や１２及び軸受部３や１３等の部品２０
を形成する金属材料Ｍの上表面を被覆する程度にまで溶
射加工すると、後工程での加工作業で均一な面加工がで
きる［図３（ｃ）］。 ついで回転軸２や１２及び軸受部３や１３等の部品２
０を形成する金属材料Ｍの上表面を研削加工して前工程
で上表面に被覆されたセラミック材Ｓを剥離するとと
もに、複数の溝２１に埋め込んだセラミック材Ｓの上表
面を均一な平滑面に仕上げる［図３（ｄ）］。 次に前記溝２１に埋め込んだセラミック材Ｓの平滑加
工した上表面を、該上表面に残る気孔を塞ぐため、エポ
キシ系、フェノール系、あるいはアクリル系等の樹脂で
エッチング液に腐食されないシーリング樹脂Ｒで被覆す
る。なおこの工程は必要に応じてなされるものであっ
て、適宜これを省略することもできる。 そして最後にエッチング液Ｅによりエッチング処理し
てセラミック材Ｓに挟まれた金属材料Ｍ部を腐食して除
去する［図３（ｅ）］。そして前記被覆に使用したシー
リング樹脂Ｒをサンドペーパー等の剥離手段により取り
除き、図３（ｆ）に図示する如く、セラミック材Ｓで形
成された凸部Ｂの狭間に、底部が金属材料Ｍである所望
模様形状の凹部溝Ａよりなる動圧発生溝４を有する所望
の軸受構造の回転軸２や１２及び軸受部３や１３等の部
品２０を得る。なお、上記溶射手段に代えて、スパッタ
リング、ＣＶＤ、及びレーザ蒸着等の成膜手段を用いて
セラミック層を形成しても良い。

【００２１】

【実施例】次に本発明の動圧発生溝付軸受構造の実施例
を説明する。 ［実施例１］：この実施例１では図１（ｂ）に図示した
ラジアル軸受１のヘリングボーン状溝６の動圧発生溝４
を回転軸２に設けた軸受を加工した。回転軸の外径：４
０ｍｍ、軸受部の軸の長さ：４０ｍｍ、回転軸の金属材
料：ステンレス鋼、このような回転軸２の周面に沿って
回転軸２の軸受部の両端にそれぞれ軸線と４５度と１３
５度の左右対称角度を有するヘリングボーン状溝を２４
本を軸受部の両端からそれぞれ中心に向けて１２ｍｍに
わたって、深さ２８μｍの凹部溝６Ａをセラミック材Ｓ
よりなる凸部６Ｂの狭間にして形成した。その加工工程
は前記図３に従って行い、図３（ｂ）でのセラミック材
Ｓを埋め込む溝２１の幅は２．６ｍｍとし、深さは４０
μｍとして放電加工により行った。また図３（ｃ）の工
程での溝２１に埋め込むセラミック材Ｓは酸化クロムを
用いた。また図３（ｅ）のエッチング液Ｅは硝酸水溶液
（約１５容量％）を使用し、浸漬方法で行い約１４分浸
し、深さ２８μｍ、幅２．６ｍｍの酸化クロムのセラミ
ック材Ｓよりなる凸部Ｂで挟まれた凹部溝Ａを有する、
前記所望するヘリングボーン状溝６でなる動圧発生溝付
ラジアル軸受１を精密に加工し得た。

【００２２】［実施例２］：この実施例２では図２
（ｂ）に図示したスラスト軸受１１の螺旋状溝１６を動
圧発生溝４として回転軸１２の軸受部に固設した円盤１
５の下面の面に設けた軸受構造を、前記図３に図示した
製法により以下の通り加工した。 回転軸１２の諸元：外径４０ｍｍ、金属材料Ｍとして軸
受鋼を使用。 円盤１５の諸元：直径１００ｍｍ、厚さ１４ｍｍ、金属
材料Ｍとして銅合金を使用。 螺旋状溝１６の諸元：溝の深さ６０μｍ、溝の幅外周側
を６．５ｍｍ、内周側を４．３ｍｍの凹部溝１６Ａを２
４本外周より内側に１７．５ｍｍの位置まで、２４本の
アルミナよりなるセラミック材Ｓの凸部１６Ｂの狭間に
形成。なお、図３における製法での工程（ｂ）のセラミ
ック材の埋め込み溝２１はエッチングで形成し、その深
さを７５μｍとした。またこの工程（ｂ）及び（ｅ）で
使用したエッチング液Ｅは硝酸水溶液（約１８容量％）
で、エッチング時間として約１７分費やした。以上のよ
うにして螺旋状溝１６の動圧発生溝４を設けたスラスト
軸受１１用円盤１５が得られこれを回転軸１２に固設し
て使用した結果、極めて効果的に活用し得、特に凹部溝
１６Ａを形成する凸部１６全体がセラミック材で形成さ
れているので、固体接触での耐摩耗性において従来のセ
ラミック材の成膜によるものよるものより数倍の寿命が
得られた。しかもその製造加工も極めて容易で、従来よ
り深い６０μｍの深さの溝が短時間で形成し得た。

【００２３】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の回転機械の
動圧発生溝付軸受構造は動圧発生溝を形成する凸部全体
を耐摩耗性に優れたセラミック材料としたので、固体接
触による摩耗が低減し、かつ摩耗による使用寿命が従来
の該種軸受に較べて長期にわたって延命し、軸受構造と
して極めて優れた性能を発揮する。また摩耗して溝の深
さが浅くなって動圧発生が減じても、凸部全体がセラミ
ック材料であるので溝部の底部の金属材料をエッチング
処理して深くしたり、また深さが深くなり過ぎた場合に
は凸部のセラミック材表面を研削加工する等、深さの調
整が極めて容易である。

【００２４】しかもその製造にあたっても凸部を形成す
るセラミック材を軸受部を構成する金属材料に溶射等に
より埋め込む方法であり、従来の皮膜形成の如く皮膜厚
さの均一性保持のための配慮と精巧な加工処理や、皮膜
形成する金属材料との密着強度を高めるための超精密仕
上げ等の煩雑な作業を必要とせず、形成した凸部表面を
研削加工仕上げすることで充分所望の溝を極めて容易に
加工し得る。その上本発明では凹部溝を軸受金属材料に
溶射により埋め込んだセラミック材の凸部の狭間に形成
したので、その深さは凹部溝の底部の軸受金属材料をエ
ッチング処理や放電加工により削除すれば良く極めて容
易に調整し得る。それ故従来セラミック皮膜の形成によ
る方法での皮膜厚さの限界やセラミック材そのものに溝
加工する深さの限界があったが、本発明では極めて容易
に数十〜数百μｍの深さの深い溝を短時間で加工するこ
とができる。従って、耐摩耗性のセラミック材料の凸部
の狭間に適宜所望する深さに調整し得るの凹部溝よりな
る動圧発生溝を有する軸受構造を生産効率よく極めて安
価に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の動圧発生溝付軸受構造の一例のラジ
アル軸受の説明図である。

【図２】 本発明の動圧発生溝付軸受構造の別の例のス
ラスト軸受の説明図である。

【図３】 本発明の動圧発生溝付軸受構造の加工方法の
工程図である。

【図４】 動圧発生溝付ラジアル軸受を説明する図面で
ある。

【図５】 動圧発生溝付スラスト軸受を説明する図面で
ある。

【図６】 従来の動圧発生溝の構造の模型断面図であ
る。

【符号の説明】

２、１２、５２、６２ 回転軸、 ３、１３、５３、６
３ 軸受部、４、５４、６４ 動圧発生溝、 ５、５５
ステップ状溝、６、５６ ヘリングボーン状溝、 １
３Ａ、６３Ａ 軸受の円盤受け面 １５、６５ 回転円盤、 １６、６６ 螺旋状溝、 １
７、６７ 放射状溝 ２０、７０ 回転軸や軸受部等の部品、 ２１ 溝、
Ａ、７１ 凹部溝、Ｂ、７２ 凸部、 Ｗ 荷重、 Ｐ
動圧、 Ｍ 金属材料、Ｓ セラミック材、 Ｕ 超
硬質複合材料、 Ｅ エッチング液

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転機械の滑り軸受の回転軸または軸受
   部の表面に、複数の動圧発生溝を有する軸受構造であっ
   て、前記動圧発生溝を形成する凹凸部のうち凹部の底部
   を金属で形成してなるとともに、凸部をセラミック材料
   で形成してなることを特徴とする回転機械の動圧発生溝
   付軸受構造。
2. 【請求項２】 前記滑り軸受がラジアル軸受で動圧発生
   溝が回転軸の軸方向に所定の角度を有するへリングボー
   ン状または回転軸の軸に平行なステップ状の模様形状の
   溝であることを特徴とする請求項１に記載の回転機械の
   動圧発生溝付軸受構造。
3. 【請求項３】 前記滑り軸受がスラスト軸受で、回転軸
   は該軸と同軸での回転によって回転軸に沿った方向に生
   じるの動圧で支持される円盤が固設されてなり、軸受部
   は前記回転軸の円盤の下面と相対した円盤受け面が配さ
   れてなるとともに、動圧発生溝が螺旋状または放射状の
   模様形状の溝よりなり、該溝を前記回転軸に設けた円盤
   下面に相対する軸受部の円盤受け面に設けてなることを
   特徴とする請求項１に記載の回転機械の動圧発生溝付軸
   受構造。
4. 【請求項４】 前記滑り軸受がスラスト軸受で、回転軸
   は該軸と同軸での回転によって回転軸に沿った方向に生
   じるの動圧で支持される円盤が固設されてなり、軸受部
   は前記回転軸の円盤の下面と相対した円盤受け面が配さ
   れてなるとともに、動圧発生溝が螺旋状または放射状の
   模様形状の溝よりなり、該溝を回転軸に設けた円盤下面
   に設けてなることを特徴とする請求項１に記載の回転機
   械の動圧発生溝付軸受構造。
5. 【請求項５】 回転機械の滑り軸受の回転軸または軸受
   の表面に、複数の動圧発生溝を加工するにあたって、動
   圧発生溝を形成すべき部位を所望する模様形状に従った
   溝を形成した後、該溝内にセラミック材料を溶射手段等
   のセラミック成膜手段により埋め込み、ついで表面を平
   滑に研磨した後にエッチング処理して金属部分を腐食溶
   解して凹部となし、セラミック材料部を凸部となして所
   望する模様形状の動圧発生溝を形成加工することを特徴
   とする回転機械の動圧発生溝付軸受構造の加工方法。