JPS624565B2 - - Google Patents

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JPS624565B2
JPS624565B2 JP17251784A JP17251784A JPS624565B2 JP S624565 B2 JPS624565 B2 JP S624565B2 JP 17251784 A JP17251784 A JP 17251784A JP 17251784 A JP17251784 A JP 17251784A JP S624565 B2 JPS624565 B2 JP S624565B2
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JP
Japan
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radial
bearing
thrust
dynamic pressure
bearing portion
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JP17251784A
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JPS60121308A (ja
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Masaru Tamaki
Ikunori Sakatani
Katsuhiko Tanaka
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NSK Ltd
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NSK Ltd
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Publication date
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/106Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
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    • F16C17/02Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F16C17/026Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with helical grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure, e.g. herringbone grooves
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、外筒と軸体よりなり、かつ、その
いずれか、一方が回転する動圧形の複合軸受装置
に関し、特に振動や回転むらの少ない、しかも、
トルクの小さいことが要求される、例えば、マイ
クロモータや音響機器などのように、高精度な回
転の伝達を必要とする回転体の支持に有効な動圧
形の複合軸受装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来より知られているこの種の回転装置にあつ
て、回転体を支持する軸受部にラジアル軸受とス
ラスト軸受とを一体的に備えた複合形の動圧軸受
を採用した回転装置は周知である。一例として
は、例えば、特開昭55―54718号公報に開示され
ているように、円柱状の軸体を挿入する円形孔の
内周面にラジアル軸受部を形成するためのラジア
ル内面を有し、かつ、前記円形孔の一端側にスラ
スト軸受部を形成するための一方のスラスト受面
を形成するスラスト受部材を備えた外筒と、前記
ラジアル内面と対向する位置の外周面をラジアル
外面とし、かつ、軸端に前記外筒のスラスト受面
と対向する他方のスラスト受面を備え、しかも、
前記両軸受部に、油、グリースなどの潤滑剤を有
する構造となつている。
しかしながら、上記従来の軸受装置におけるラ
ジアル軸受部およびスラスト軸受部には、粘度の
等しい潤滑剤が封入使用されているためスラスト
軸受部に比べラジアル軸受部のトルクが大きく、
またラジアル負荷容量も大きい。
従つて、上記従来の軸受構成にあつて、例え
ば、これを縦型で使用した場合、回転体の軸受部
に負荷されるラジアル荷重としては、回転中のア
ンバランス荷重であり、自重が負荷されるスラス
ト荷重に比べ非常に小さい。
このように、スラスト荷重に比べラジアル荷重
が非常に小さい使用条件下における回転体の軸受
装置としては、必要なスラスト負荷容量のみ確保
すれば、前記ラジアル負荷容量は小さくて良く、
むしろ、回転体としては、ラジアル負荷容量を犠
性にしても軸受全体のトルクを小さくすることが
重要な課題となる。
一般にラジアル軸受部とスラスト軸受部に同一
粘度の潤滑剤を使用した軸受装置にあつては、全
体に占めるラジアル軸受部の摩擦トルクは、例え
ば、後述する本願発明の第2図に示す第2実施例
の場合約90%にもなる。従つて、スラスト負荷容
量も減少させることなしにラジアル軸受部のトル
クを低減させることが望ましい。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この発明は、前述のようなラジアル軸受部とス
ラスト軸受部の両方を備えた動圧形の複合軸受に
あつて、スラスト負荷容量を犠性にすることなし
にラジアル軸受部の負荷容量の犠性のもとに、該
ラジアル軸受部のトルクを低減させ、もつて、低
トルク、高速性能の軸受装置を得ることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
すなわち、この発明は、回転体を支持する前述
のような動圧形の複合軸受装置にあつて、前記両
軸受部に封入されてている潤滑剤のうち、特にラ
ジアル軸受部には、スラスト軸受部の潤滑剤より
も粘度の低い、トルクの低減に有効な潤滑剤を封
入した構成としたものである。
〔作 用〕 かくして、この発明の軸受装置にあつては、前
記潤滑剤の粘度との関係から、スラスト負荷容量
を犠性にすることなく、必要なスラスト負荷容量
を維持しつつラジアル軸受部のトルクが低減で
き、軸受装置全体の低トルク化が達成できる。
〔実施例〕
次にこの発明を第1図ないし第4図の代表的な
実施例について説明すると、1は外筒、2は軸
体、3は軸体2の回転駆動機構、4は外筒に保持
されたステータ、5はロータ6を保持した胴体、
14はスラスト受部材12を弾性的に支持する
とゝもに相手部材との間を密封している弾性Oリ
ングである。
はじめに第1図に示す周対向形モータの回転部
における複合軸受装置の第1実施例において、外
筒1は、その軸心位置に軸体2の挿入される円形
孔11を有し、その両端側には、後述する軸体の
外周面との間にラジアル軸受部を形成するラジア
ル内面111および112を有し、前記円形孔1
1の一方の端部(図面から見て下側)には、半球
状に凹んだ凹形のスラスト受面121を有するス
ラスト受部材12が押え板13を介して保持され
ている。そして、前記外筒1のもつ円形孔のう
ち、特にラジアル内面111とラジアル内面11
2との間の半径方向すきまt1は、前記両ラジアル
内面間の内径を大きくすることによつて前記ラジ
アル軸受部のすきまt2よりも大きく形成されてい
る。
また前記すきまt1をもつたラジアル内面11
1,112の軸方向長さは、そのいずれも後述す
る軸体の外周面に形成されている動圧発生そぞ2
1の軸方向長さよりも長くなつている。
軸体2は、前記外筒のラジアル内面と対向する
2個所の外周面にヘリングボーン形の複数本の動
圧発生みぞ21を有するラジアル外面22,23
を備え、一方の軸端側(スラスト受部材側)に複
数本のスパイラル状溝241を有する半球状の凸
形受面をもつた凸形受部(スラスト受面)24を
もつて形成されている。
そして、上記のラジアル軸受部およびスラスト
軸受部には、圧力流体層を形成するに必要な潤滑
剤が封入されているが、特にこの発明にあつて
は、ラジアル軸受部には、該ラジアル軸受部の低
トルク化を計るためスラスト軸受部よりも粘度の
低い潤滑剤が封入されている。
なお上記実施例にあつては、t1>t2の関係を作
るにあたり、ラジアル内面111と112間の外
筒内径を大径として形成したが、軸体のラジアル
外面22,23間の軸径を小径としてt1>t2の関
係を作り実施することもある。
第2図は、第2実施例を示したもので、特にこ
の実施例にあつては、軸体2と共働する外筒1の
円形孔11を外筒に直接穿設形成することなく、
これとは別個に形成されたスリーブ15を介して
形成し、また外筒の反スラスト受部材側の端部に
潤滑剤のもれを防止するためのシール体、例えば
磁性流体シールSを取付け、またスラスト軸受部
には、前記第1実施例に示した球面形のスラスト
軸受部の代り、軸体の端面24aと、これと対向
するスラスト受部材12aの上面121aとの間
に平面形のスラスト軸受部を形成した例を示した
もので、その他の構造は前記第1実施例のものと
同じである。
特に上記第2実施例におけるスラスト軸受部
は、スラスト受部材12aの上面121a(軸端
面24aと対向する面)に動圧発生用の複数本の
スパイラル状みぞ241aを形成したが、前記軸
体側のスラスト受面24aに形成してもよい。ま
た前記第2実施例では、スラスト受部材の中央部
に、起動時や停止時におけるトルクをより小さく
するためにボール122が埋め込まれ、それによ
つて凸部を形成しその頂部と軸体側のスラスト受
面24aとが接する構造となつているが、前記凸
部の形成は必ずしも必要ではない。この実施例の
場合当然のことであるが、スピンドルの回転数が
一定の領域に達するとスラスト受面24aと凸部
との接触はなくなり完全な動圧形スラスト軸受と
して作動する。
なお上記第2実施例の如くスリーブ15を用い
る場合は、前記スリーブに油を含浸させた金属、
プラスチツクなどの含油多孔質部材を用いて実施
することもある。
第3図は、第3実施例であつて、特にこの実施
例にあつては、前記第1実施例におけるスラスト
軸受部側のラジアル軸受部を省略してラジアル軸
受部を1個とし、かつスラスト受部の上部にシー
ル体、例えば磁性流体シールを装着した例を示し
たものである。
第4図は、第4実施例であつて、特にこの実施
例にあつては、第2実施例に示したスリーブ15
を3つの部材151,152,153によつて形
成するとともにラジアル軸受部間に、軸受内部と
外部とに連通した空気抜き穴16を設けたもの
で、特に前記空気抜穴16によつて、外筒と軸体
との間の空気が使用ふん囲気の温度変化によつて
膨脹することによる潤滑剤のもれを防止すること
に役立つ。
〔発明の効果〕
以上述べたようにこの発明の動圧形の複合軸受
装置にあつては、外筒と軸体との間に形成される
ラジアル軸受部およびスラスト軸受部に封入され
る媒体としての潤滑剤を同一の粘度をもつた潤滑
剤とせず、スラスト軸受部を基準とし、ラジアル
軸受部には、前記スラスト軸受部よりも粘度の低
い潤滑剤を使用したので、従来品と同一の仕様下
にあつては、スラスト負荷容量を低下させること
なしにラジアル軸受部のトルクが低減でき、その
結果、軸受装置全体として低トルク化が達成でき
る。
従つて、回転時における音、振動、トルクむら
などを嫌う機器に使用することによりその機器の
著しい性能向上を計ることができることは勿論、
例えば、ラジアル荷重としてモータ・ロータ部の
アンバランス荷重しか負荷されないような周対向
形モータで駆動される回転体とか、あるいは軸方
向に大きな吸引力の働く平面対向形モータで駆動
される回転体の軸受装置として特に有効である。
また実施例に示したように、外筒の円形孔の内
周面と軸体の外周面との間の半径方向すきまのう
ち、ラジアル軸受部を除く周面間、例えば、ラジ
アル軸受部とラジアル軸受との間(第1実施
列)、ラジアル軸受部とスラスト軸受部との間
(第3実施例)の半径方向すきまt1をラジアル軸
受部の半径方向すきまt2よりも大きくした場合に
は、回転中における潤滑剤の粘性抵抗が著しく減
少し、軸受装置全体としての摩擦トルクを更に減
少させることができる。
なおこの発明の実施例にあつて、半径方向すき
まt1部分での潤滑剤による摩擦トルクをほぼ完全
になくするためには、すきまt1部分に潤滑剤がま
わらないようにシールし、また軸受部に表面張力
の大きい油などの潤滑剤を入れるようにすれば有
効である。特にシール体を用いない場合には、表
面張力の高い油を用いて軸受部での油の保持性を
高めることが望ましい。
また実施例では、動圧発生みぞを主として軸体
側に設けた例について説明したが、外筒側に設け
ることもあり、また両方に設けることもある。
更には、各軸受部の細部構造、軸受形式、動圧
発生みぞの形状、軸受部の設計諸元、シール体の
有無、空気抜き穴の有無、使用する場合の位置、
使用する潤滑剤なども請求の範囲内で適宜変更し
て実施するものであり実施例に限定されないこと
は勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第4図は、この発明の動圧形の複
合軸受装置を示す縦断面図であつて、第1図は、
第1実施例、第2図は、第2実施例、第3図は、
第3実施例、第4図は、第4実施例である。 図中、符号1は外筒、2は軸体、11は円形
孔、111,112はラジアル内面、12はスラ
スト受部材、22,23はラジアル外面、t1は円
形孔の内周面と軸体の外周面のうち、ラジアル軸
受部でない部分の半径方向すきま、t2はラジアル
軸受部の半径方向すきま、Sは磁性流体シールで
ある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 軸体を挿入する円形孔を有し、該円形孔の内
    周面にラジアル軸受部を形成するラジアル内面を
    有し、かつ前記円形孔の一端側にスラスト軸受部
    を形成する一方のスラスト受面を有するスラスト
    受部材を備えた外筒と、前記ラジアル内面と微少
    すきまをもつて対向する位置の外周面にラジアル
    外面を有し、かつ軸端に前記外筒のスラスト受面
    と対向する他方のスラスト受面を有する軸体を備
    え、かつ前記互に対向する各受面の一方または両
    方に動圧発生みぞを備え、しかも軸受部に潤滑剤
    を有する動圧形の複合軸受装置において、前記ラ
    ジアル軸受部が、前記スラスト軸受部よりも粘度
    の低い潤滑剤で潤滑されていることを特徴とした
    動圧形の複合軸受装置。 2 特許請求の範囲第1項において、スラスト軸
    受部が、動圧発生みぞを有する平面軸受または球
    面軸受である動圧形の複合軸受装置。 3 特許請求の範囲第1項または第2項におい
    て、外筒の内周面と軸体の外周面との間の半径方
    向すきまのうち、ラジアル軸受部を除く他の部分
    の半径方向すきまt1が、前記ラジアル軸受部のす
    きまt2よりも大きくなつている動圧形の複合軸受
    装置。 4 特許請求の範囲第3項において、ラジアル軸
    受部の半径方向すきまt2よりも大きい半径方向す
    きまt1の部分が、外筒に設けられた空気抜き穴に
    よつて外部と連通している動圧形の複合軸受装
    置。 5 特許請求の範囲第3項または第4項におい
    て、すきまt2を形成している円筒孔のラジアル内
    面が軸体のラジアル外面に設けた動圧発生みぞの
    軸方向長さよりも長くなつている動圧形の複合軸
    受装置。
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