JPS594176Y2

JPS594176Y2 - 流体軸受装置

Info

Publication number: JPS594176Y2
Application number: JP17019078U
Authority: JP
Inventors: 日登志可児
Original assignee: エヌ・テ−・エヌ東洋ベアリング株式会社
Priority date: 1978-12-08
Filing date: 1978-12-08
Publication date: 1984-02-06
Also published as: JPS5586118U

Description

【考案の詳細な説明】この考案は、流体軸受装置、特に動圧ジャーナル軸受部
からの加圧流体に絞り作用を与えて静圧スラスト軸受に
必要な加圧流体となした流体軸受装置に関するものであ
る。

一般に、通常の潤滑油の使用ができず、または困難な箇
所の軸受、転り軸受に比べ長寿命であることを要する場
合の軸受、回転時の動力損失小なる場合の軸受等、具体
的には例えば事務用機器、コンピュータ周辺機器、薬品
医療機器、高温、低温、水中その他特殊環境下で使用さ
れる機器等に用いられる軸受として、空気等の圧力流体
を利用した静圧流体軸受が使用されている。

しかし、この種軸受は流体供給路内に設けられる多数の
絞り（例えば０．３〜０．５φ×２０個）の加工が極め
て困難であるため、高価格であった。

更に上記用途の大部分はラジアル方向及びスラスト方向
の両負荷能力が要求されるためハウジング等の軸受構造
が大型化すると共に、価格的にも更に高価格となってい
た。

このように上記用途には静圧流体軸受が使用されている
ものの加工上及びそれに基づく価格の面、更には小型化
の面で不利な点が多数あった。

この考案は、上記従来例に鑑みて之を改良したもので、
特に静圧軸受に必要な加圧流体を動圧ジャーナル軸受部
からの加圧流体に求め、これに有効な絞り作用を与えた
流体軸受装置を提供せんとするものである。

以下この考案の構成を第１図イ９０乃至第４図に示す具
体的実施例に従って説明すると次の通りである。

第１図イ及び口はこの考案の第１実施例であって、１０
１は回転軸、１０１ａ、１０１ｂは回転軸の両端
でそれぞれ突出している直径小なる軸部分、１０２は回
転軸外周の円筒軸受面、１０３．１０３’は円筒軸受面
１０２と軸部分１０１ａあるいは１０１ｂとの間にある
円筒軸受面１０２の直角側面、１０４はハウジング、１
０５はハウジングの内周にある円筒状の動圧軸受面、１
０６は動圧軸受面１０５の軸方向中央部内周に設けられ
た円環状の凹部、１０７はハウジング外側から凹部１０
６に通じる小孔、１０８．１０８’はハウジング１０４
の両端面に取付けられた円板状のスラスト軸受板、１０
９．１０９’はスラスト軸受板１０８あるいは１０８′
の直角側面１０３あるいは１０３′に接する側の面、１
１０はスラスト軸受面１０Ｂおよび１０８′を７１つジ
ング１０４に対して固定するボルト、１１１．１１１’
は動圧ジャーナル軸受の軸受スキマ部分、１１２．１１
２’は回転軸１０１．ハウジング１０４、スラスト軸受
板１０８または回転軸１０１．ハウジング１０４、スラ
スト軸受板１０８′のそれぞれ一部分により囲まれて形
成される空所、１１３．１１３’は静圧スラスト軸受の
軸受スキマ部、１１４．１１４’はスラスト軸受板１０
８または１０８′の内周と軸部分１０１ａまたは１０１
ｂの外周とのそれぞれの間に形成されている空所、１１
５゜１１５′は直角側面１０３または１０３′の外周端
、１１６゜１１６′は面１０９または１０９′の内周端
で゛ある。

尚、第１図イは全体図、第１図口は軸受スキマ部を拡大
して示す図面である。

回転軸１０１はベルトその他適宜な手段により駆動され
、外周円周面１０２において通常の全円周型の動圧ジャ
ーナル軸受で支持されている。

軸受スキマ部分１１１および１１１′の軸受スキマ部の
大きさは、直径スキマとして表わすとき、水、ガソリン
等の低粘度液体あるいは気体に対して通常直径の１／２
０００〜１１５０００程度の値をとる。

予め別に加圧した流体を小孔１０７に導くと、凹部１０
６を通過した後、軸受スキマ部分１１１と１１１′を通
過する二つの軸方向の流れに分れ、それぞれ空所１１２
と１１２′に達する。

軸受スキマ部１１１と１１１′のスキマの値は上記の如
くかなり小さいので、この部分における流体抵抗はかな
り大きく、空所１１２または１１２′の部分における流
体の圧力が多少変化しても空所１１２または１１２′に
流入する流量ははパ一定に保たれる。

空所１１２または１１２′に達した流体は、軸受スキマ
部１１３または１１３′を通過して空所１１４または１
１４′に至り外部に放出される。

回転軸１０１のスラスト方向に外力が作用し、軸受スキ
マ部１１３のスキマが小になったときは、その分だけ軸
受スキマ部１１３′のスキマは大となる。

空所１１２および１１２′から流出する流量はは）゛一
定であるから、軸受スキマ部１１３における流体圧は大
となり、軸受スキマ部１１３′におけるそれは小となる
。

外周端１１５と内周端１１６または１１５′と１１ｇの
間に形成されている円環状部分のスラスト方向の面積を
ＳおよびＳ′とし、軸受スキマ部１１３と１１３′にお
ける流体圧をＰおよびＰ′とすると、５Ｐ−ｓ’ｐ’な
るスラスト方向の反力と外力と釣合う。

即ち、静圧軸受として荷重を支えることになる。

円筒軸受面１０２と動圧軸受面１０５の間のスキマの大
きさは、全円周上で一定ではなく、ある偏心量をとるの
が通常の状態である。

偏心量が異なると軸方向の流れに対する抵抗は変化する
が、軸受スキマが小さいので、流量を大きく左右するこ
とはなく、実用上支障はない。

一方、動圧ジャーナル軸受のスキマ部内において、若干
の軸方向流れの発生は、通常の使用状態においては、そ
の機能に重大な変化を与えるものではない。

また、空所１１２および１１２′の容積と、空所がスラ
スト軸受板１０８および１０８′と接する面積の大きさ
は、静圧スラスト軸受の負荷容量等の機能に関係する。

しかし、これらは、ハウジング１０４の内周面１０５と
両端面の境のチャンファ−および軸の円筒面１０２その
直角側面１０３および１０３′との間のチャンファ−の
大きさにより極めて容易に決めることができる。

軸受スキマ部１１３および１１３′の軸受スキマの大き
さは、気体の場合であってもそれぞれ少なくとも１０〜
２０μ以上、液体の場合ではさらに大きいので、製作上
このスキマを出すことは非常に容易である。

第２図は、この考案に係る第２の実施例を示す。

第１図の如き構造では、静圧スラスト軸受に対する所要
の流量は動圧ジャーナル軸受のスキマの大きさと軸受の
軸方向長さが与えられた場合、供給される加圧流体の圧
力以外に変化させうる要素がないのに対し、第２図の場
合は、さらにもう一つの可変要素が加わり、かつかなり
大きく変化させることができ、静圧軸受設計の自由度が
増加する。

第２図において、１２１ハ回転軸、１２１ａ、１２
１ｂは回転軸の両端でそれぞれ突出している直径の小
なる軸部分、１２２は回転軸外周の円筒軸受面、１２３
゜１２３′は、円筒軸受面１２２と軸部分１２１ａある
いは１２１ｂとの間にある円筒軸受面１２２の直角側面
、１２４ａはハウジング、１２４ａ’はハウジングの内
周面、１２４ｂはジャーナル軸受金、１２４ｂ’はジャ
ーナル軸受金１２４ｂの外周面、１２５はジャーナル軸
受金１２４ｂの内周円筒状の動圧軸受面、１２６．１２
６’はジャーナル軸受金１２４ｂの両端部の内周に設け
られた円環状の四部、１２７は加圧流体導入孔、１２７
ａ。

１２７ａ’は軸受金の軸方向の両端部付近に設けられた
小孔、１２８．１２８’はハウジング１２４ａの両端面
に取付けられた円板状のスラスト軸受板、１２９．１２
９’はスラスト軸受板１２８あるいは１２８′の直角側
面１２３あるいは１２３′に接する側の面、１３０はス
ラスト軸受板１２８および１２８′をハウジング１２４
ａに固定するボルト、１３１は動圧ジャーナル軸受の軸
受スキマ部、１３１ａ、１３１ａ’は動圧ジャー
ナル軸受の軸受スキマ部であってかつ静圧スラスト軸受
に対する流体流量を制限する作用をする部分、１３２゜
１３２′はハウジング１２４ａ、ジャーナル軸受金１２
４ｂ、回転軸１２１とスラスト軸受板１２８または１２
８′にて形成される空所、１３３．１３３’は静圧スラ
スト軸受の軸受スキマ部、１３４．１３４’はスラスト
軸受金１２８または１２８′の円周と軸部分１２１ａま
たは１２１ｂの外周とのそれぞれの間に形成される空所
、１３７はジャーナル軸受金１２４ｂの外周上軸方向に
設けられた加圧流体の分配用溝である。

そして、凹部１２６および１２６′の溝と軸受金１２４
ｂの両端との間の動圧ジャーナル軸受スキマ部１３１ａ
と１３１ａ’の軸方向長さＡおよびＢをそれぞれ適当な
値にすることにより、直角側面１２３と面１２９および
１２３′と１２９′の間に形成される静圧スラスト軸受
に対してそれぞれ必要とする流量に設定することができ
る。

第３図は、この考案に係る第３の実施例を示す。

回転軸心が鉛直方向であって、重力の方向の荷重のみを
支える一つの静圧スラスト軸受を有する場合である。

第３図において、１５１は回転軸心が鉛直方向である回
転軸、１５２は回転軸１５１と同一軸心を有しかつ一体
として作られている回転円板、１５３は軸受金、１５４
は加圧流体の導入孔、１５５は軸受金の内周に設けられ
た環状の空所、１５６は空所１５５より下の動圧ジャー
ナル軸受部、１５６′は空所１５５より上の動圧ジャー
ナル軸受部、１５７はジャーナル軸受とスラスト軸受の
境に設けられた空所、１５８は静圧スラスト軸受部、１
５９はジャーナル軸受の下端の端部、１６０は静圧スラ
スト軸受の外周端である。

そして、加圧流体は導入孔１５４から入り空所１５５を
経て、一部は動圧ジャーナル軸受部１５６を通過して端
部１５９から外部に流失する。

他の大部分は動圧ジャーナル軸受部１５６′を通り空所
１５７に達し、静圧スラスト軸受部１６０から外部に流
失する。

動圧ジャーナル軸受部１５６′の直径、スキマおよび軸
方向長さにより静圧スラスト軸受に対する所要の流量を
分えることができる。

また、動圧ジャーナル軸受部１５６と１５６′の長さの
比を選ぶことにより端部１５９からの不用の流出を少な
くすることができる。

第４図は、この考案に係る第４の実施例である。

回転円板の内周に動圧ジャーナルが、そして両端面に静
圧スラスト軸受が設けられ、固定された軸によって支持
されている場合である。

第４図において、１７１は回転円板、１７２は固定軸、
１７３は固定軸１７２の軸方向にスキマを設定するため
の移動しうる静圧スラスト軸受金、１７４は静圧スラス
ト軸受金１７３を固定軸１７２に対して固定するための
小ねじ、１７５は固定軸１１２の中心に設けられた加圧
流体の導入孔、１７６は導入孔１７５から動圧ジャーナ
ル軸受の中央部に通じる小孔、１７７は動圧ジャーナル
軸受部の中の固定軸１７２の外周に設けられた環状の凹
所、１７Ｂは動圧ジャーナル軸受部、１７９、１７９’
は動圧ジャーナル軸受部と二つの静圧スラスト軸受部の
間に設けられる空所、１８０．１８０’は回転円板１７
１の両側面部に形成される静圧スラスト軸受部、１８１
．１８１’は二つの静圧スラスト軸受部の外周端である
。

そして、導入孔１７５より導入された加圧流体は、小孔
１７６を経て凹所１７７に達する。

ここで左右に分れて動圧ジャーナル軸受部を通過して空
所１７９および１７９′に至り静圧スラスト軸受部１８
０および１８０′の静圧軸受部を通り、その外周端１８
１および１８１′の外周より外部に流出する。

以上説明したように、この考案は全周型の動圧ジャーナ
ル軸受の片側あるいは両側に接して静圧スラスト軸受を
構成させた流体軸受装置において、動圧ジャーナル軸受
部の軸受スキマを軸直径の１／２０００〜１１５０００
となして静圧スラスト軸受部の軸受スキマより小さく設
定し、静圧スラスト軸受部に供給すべき加圧流体を動圧
ジャーナル軸受部の軸方向の適宜の位置から供給し、該
軸受部を軸方向に通過させて供給された加圧流体を静圧
スラスト軸受部に導入し、動圧ジャーナル軸受部の軸受
スキマを静圧スラスト軸受に必要な加圧流体の絞り部と
なした流体軸受装置に係る。

即ち、動圧ジャーナル軸受部に接する部分に非常に簡単
に静圧スラスト軸受部を設けることができ、かつ静圧軸
受に必要な細径の多数の供給孔およびそれらの絞りのた
めの難しい加工が不要で、加工が極めて容易で、加工コ
スト上のメリットが大きい。

また、動圧ジャーナル軸受の用途を大巾に拡げることが
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図イ及び口は、この考案に係る第１の実施例を示す
図面で、イ図は全体図、０図は軸受スキマ部を拡大して
示す図面である。第２図はこの考案に係る第２の実施例を示す図面、第３
図は第３の実施例を示す図面、第４図は第４の実施例を
示す図面である。１０１・・・・・・回転軸、１０１ａ、１０１ｂ
・・・・・・軸部分、１０２・・・・・・円筒軸受面、
１０３．１０３’・・・・・・直角側面、１０４・・・
・・・ハウジング、１０５・・・・・・動圧軸受面、１
０６・・・・・・凹部、１０７・・・・・・小孔、１０
８．１０８’・・・・・・スラスト軸受板、１０９、１
０９’・・・・・・面、１１０・・・・・・ボルト、１
１１，１１１’１１１’・・・・・・軸受スキマ部分、
１１２．１１２’・・・・・・空所、１１３．１１３’
・・・・・・軸受スキマ部、１１４．１１４’・・・・
・・空所、１１５．１１５’・・・・・・外周端、１１
６．１１６’・・・・・・内周端。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

全周型の動圧ジャーナル軸受の片側あるいは両側に接し
て静圧スラスト軸受を構成させた流体軸受装置において
、動圧ジャーナル軸受部の軸受スキマを軸直径の１／２
０００〜１１５０００となして静圧スラスト軸受部の軸
受スキマより小さく設定し、静圧スラスト軸受部に供給
すべき加圧流体を動圧ジャーナル軸受部の軸方向の適宜
の位置から供給し、該軸受部を軸方向に通過させて供給
された加圧流体を静圧スラスト軸受部に導入し、動圧ジ
ャーナル軸受部の軸受スキマを静圧スラスト軸受に必要
な加圧流体の絞り部となしたことを特徴とする流体軸受
装置。