JPS63235723A

JPS63235723A - 流体軸受装置

Info

Publication number: JPS63235723A
Application number: JP7120687A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Sugita; 和彦杉田; Kazuhisa Sugiyama; 和久杉山
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1987-03-25
Filing date: 1987-03-25
Publication date: 1988-09-30
Anticipated expiration: 2011-03-04
Also published as: JPH0819938B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は回転軸を支持する流体軸受装置、特に動圧発生
領域を設けて動剛性を向上させた静圧軸受装置、いわゆ
るハイブリッド型の流体軸受装置に関する。

（従来技術）この種の流体軸受装置としては、例えば特開昭５４−９
０４３４号公報に開示されたものがある。

この技術においては、軸受面に静圧発生領域を形成する
四部と動圧発生領域を形成するランド部を設け、紬の回
転により静圧発生領域からランド部と回転軸の間に引き
込まれる作動流体により動圧を発生している。工作機械
の主軸等においては、加工時に振動荷重などの大なる負
荷が作用するが、上述の如き流体軸受装置によれば主輪
の回伝時に軸受剛性が増大するので、大なる負荷にも対
応することができる。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、動圧発生のためにランド部と回覧軸の間
に引き込まれる作動流体は粘性による流体摩擦損失が生
じるので発熱し、その発熱量は回転速度の増大に応じて
増大する。一方、軸は軸受に対して放熱が悪いので前記
発熱による熱膨張により軸受隙間が減少し、これによる
障害を防止するｔこめに軸受隙間の設定値を充分減少さ
せることが出来ないので、動圧による軸受剛性の増大も
限られ、負荷が加った場合の回転軸の変位を充分小さく
することができないという問題がある。本発明は、回転
軸の回転速度が大となった場合の冷却を良くして、この
ような問題を解決しようとするものである。

（問題点を解決するための手段）このために、本発明による流体軸受ｉ置は、添付図面に
例示する如く、回転！４Ｊ１５を支持する軸受部材２０
の軸受面２１に、円周方向に間をおいて設けられ絞り３
０を介して加圧された作動流体が供給されて静圧発生領
域Ａを形成する複数の四部２３．２２３と、この静圧発
生領域に隣接して設けられ前記回転軸１５の回転により
同静圧発生領域内から流入する作動流体により動圧発生
領域Ｂを形成する複数のランド部２４，１２４，２２４
と、前記四部２３．２２３とランド部２４，１２４．２
２４を囲む流通溝２５を形成してなる流体軸受装置にお
いて、前記流通溝２５を排出溝２５ａと給排溝２５ｂに
より形成し、前記排出溝２５ａは常にリザーバ４３に連
通し、前記給排溝２５　ｂは切換弁４２を介して前記リ
ザーバ４３と作動流体の供給ポンプ４０に選択的に連通
してなり、前記切換弁４２は前記回転軸１５の回転速度
が大となれば前記給排溝２５ｂを前記供給ポンプ４０に
切換え連通するよう構成したものである。

（作用）回転軸１５が停止またはその回転速度が小さい罰は切換
弁４２は給徘Ｗｔ２５ｂをリザーバ４３に連通しており
、供給ポンプ４０からの作動流体は軸受部材２０の凹部
２３，２２３にのみ供給され、これにより主として静圧
発生領域Ａに生じる静圧により回転軸１５は支持され、
四部２３，２２３を通った作動流体は排出溝２５ａ及び
給排溝２５ｂを経てリザーバ４３に排出される。回転軸
１５の回転速度が増大するにつれて動圧発生領域Ｂに生
じる動圧は増大し、これと共に同Ｗ４域Ｂに生じる発熱
量も増大する。この動圧が回転軸１５を支持するに足る
値となれば、切換弁４２が作動して給排溝２５ｂを供給
ポンプ４０に連通するようになり、供給ポンプ４０から
の作動流体は凹部２３゜２２３のみならず給排溝２５ｂ
にも並列に供給され、此等を通った作動流体が排出溝２
５ａからリザーバ４３に排出されるようになる。この状
態では、給排溝２５ｂを通る作動流体により回、転軸１
５が冷却されて、動圧発生領域Ｂに生じる発熱による回
転軸１５の温度上昇は防止される。

（発明の効果）上述の如く、本発明によれば、回転軸の回転数が増大し
て動圧発生領域に生じる発熱量が増大した状態において
は、給排溝に供給される作動流体により回転軸の温度上
昇が防止されるので熱膨張による軸受隙間の減少を防止
することができる。

これにより軸受隙間の過少による焼付き等のおそれなし
に軸受隙間の設定値を充分減少させることができるので
軸受剛性を充分高めることができ、負荷が加った場合の
回転軸の変位を減少させることができる。

（実施例）先ず第１図〜第３図に示す第１実施例の説明をする。

ｆｊｔＪ１図〜第３図に示す如く、軸受本体１０に嵌合
固定されて回転軸１５を支持する軸受金等の軸受部材２
０内周の軸受面２１には、両端部の円周方向に沿って設
けた一対の排出溝２５ａ、２５ａと、円周方向等間隔に
配置されて両排出溝２５ａ、２５ａを軸方向に接続する
４本の給排溝２５ｂ〜２５１）よりなる流通溝２５が形
成され、軸受面２１を円周方向に間をおいた４つの部分
に区分けしている。

この各部分は回転軸１５の回転方向に沿って設けた静圧
支持部２２とランド部２４により形成され、ランド部２
４と回転軸１５の間の隙間は静圧支持部２２と回転軸１
５の間の隙間よりも小である。

主として第３図に示す如く、各静圧支持部２２には直接
隣接するランド部２４側が開いたコ字状の供給溝よりな
る四部２３が形成され、この供給溝２３とランド部２４
により囲まれた部分は静圧発生領域Ａを形成し、ランド
部２４の上側部分は動圧発生領域Ｂを形成している。各
供給溝２３内には絞り３０を設けた供給路２９、軸受部
材２０の外周に形成した環状溝２７及び設定圧力が電磁
的に２段に切り換えられる減圧弁４１を介して供給ポン
プ４０からの加圧された作動流体が導入されて、静圧発
生領域ＡＩ：ｅ圧を発生させるようになっている。また
、静圧発生領域Ａの作動流体の一部は回転軸１５の回転
によりランド部２４の上に引き込まれて動圧発生領域Ｂ
に動圧を発生させるようになっている。

第２図及びｆｊ＆３図に示す如く、各給排溝２５ｂ両端
の排出溝２５ａ　、２５ａとの接続部には収部２６．２
６が設けられ、その中間部には軸受部材２０の外周に形
成した環状溝２８との間を連通する給徘路３１が設けら
れている。また、軸受部材２０の両側には両排出溝２５
ａ、２５ａの下部を軸受本体１０内に設けた排出路１１
．１２に連通する排出路３２．３３が設けられ、静圧発
生領域Ａ。

動圧発生領域Ｂから排出溝２５ａ、２５ａに排出された
作動流体は、排出路３２，３３，１１，１２を経て軸受
本体１０内の下部あるいはこれに連通されたリザーバ４
３に排出される。　第１図に示す如く、電磁切換弁４２
は１個の共通ボート４２ａと２個の切換ボー）４２ｂ、
４２ｃを有する３ボ一ト２位置切換弁であり、共通ボー
）４２ａは環状溝２８及び給徘路３１を経て給排溝２５
ｂに連通され、一方の切換ボー）４２ｂは前述した減圧
弁４１と環状溝２７の間に連通され、また他方の切換ボ
ー）４２ｃはリザーバ４３に連通されている。

次に上記実施例の作動につき説明する。

回転軸１５が停止またはその回転速度が小さい間は、第
１図に示す如（、電磁切換弁４２の共通ボート４２ａは
切換ボート４２ｃ（Ｉｌｌに連通されており、また減圧
弁４１は出口側圧力が高く　（例えば１０　Ｋｇｆ／ａ
ｍ”）設定されている。この状態においては供給ポンプ
４０からの高圧の作動流体は、第１図及び第２図の実線
の矢印に示す如く、環状溝２７から絞り３０を設けた供
給路２９を通って供給溝２３のみに供給され、これによ
り静圧発生領域Ａに静圧を生ぜしめて回転軸１５を支持
する。

静圧発生領域Ａから排出される作動流体は、排出溝２５
ａと給徘＠２５ｂよりなり供給溝２３とランド部２４を
囲む流通＄２５内に流入し、給排溝２Ｓｂ内の作動流体
は主として給徘路３１．環状溝２８及び電磁切換弁４２
を経てリザーバ４３に排出され、排出溝２Ｓａ内の作動
流体は排出路３２．３３，１１，１２　　を経てリザー
バ４３に排出される。また、この場合の動圧発生部Ｂに
生じる動圧は小である。

回転軸１５の回転速度が高速の定常状態に達して動圧発
生領域Ｂに生じる動圧が充分に増大すれば、これが図略
の回啄センサ等にて検出され電磁切換弁４２が作動して
共通ボー）４２ａを切換ボー）４２ｂ側に連通するよう
になり、また減圧弁４１の出口側圧力は低い値（２〜３
　Ｋｇｆ／ａ１１１２）に設定される。この状態におい
ては、供給ポンプ４０からの作動流体は低圧となって、
第１図及び第２図の破線の矢印に示す如く、大部分が電
磁切換弁４２から環状溝２８及び給徘路３１を通って給
排溝２５ｂ内に流入してその内部に充満し、両端の収部
２６，２６と回転軸１５の間の隙間を通って排出溝２５
ａ、２５ａ内に排出され、また供給ポンプ４０からの作
動流体の一部は環状溝２７から供給溝２３内に流入した
後排出＠２５ａ、２５ａ内に排出される。ｅ圧発生領域
Ａ内に生じる静圧は僅かであるが、開領域Ａ内の作動流
体は回転軸１５の高速回転によりランド部２４の間に引
き込まれて動圧発生領域Ｂに充分大なる動圧を生ぜしめ
、これにより回転軸１５を支持する。また、この状態に
おいでは、動圧発生領域Ｂ内の作動流体の流体摩擦損失
による発熱量は増大し、回転軸１５の温度が上昇される
が、前述の如く給排溝２５ｂに多量に供給される作動流
体により回転軸１５が冷却されて回転軸１５及び軸受部
材２０の温度上昇は防止される。

動圧を発生させるランド部は、上記第１実施例の如く静
圧支持部２２からステップ状に立ち上る形状とする代り
に、第４図に示すＰｔ５２実施例のランド部１２４の如
く、供給溝２３内に位置する静圧支持部１２２からゆる
やかな傾斜でもっで立ち上るような形状としても、よい
。また供給溝の形状も、上記第１実施例の如くコ字状と
する代りに、ｍ５図に示す第３実施例の供給溝２２３の
如く枠形とし、その内部に互いに段差のある静圧支持部
２２２とランド部２２４を形成してもよい。なお、供給
溝２３，２２３内に位置する静圧支持部２２゜２２２は
高さを低くし、あるいは供給溝２３，２２３の底面と一
致させて長方形の大きな四部を形成するようにしてもよ
い。

また、第２図に２点鎖線３５．３６で示す如く、給排溝
２５ｂの一側の収部２６を除くと共にその側の排出溝２
５ａ下側の排出路３３．１２を除いて上側に排出路３６
を設けるようにしてもよい。

このようにすれば回転軸１５の高速回転時に供給される
作動流体はその側の排出溝２Ｓａ内に貯留されるので、
収部２６を設けなくとも、給排溝２５ｂに十分に作動流
体を充満させることができる。

【図面の簡単な説明】

ｆｊＳ１図〜第図面第３図明による流体軸受装置の第１
実施例を示し、第１図は主要部の横断面図及び作動流体
の給徘系路を示す図、第２図は主要部の縦断面図、Ｐｔ
５ｓ図は軸受面の一部の展開図、第４図はｆ５２実施例
の主要部の横断面図、第５図は第３実施例の軸受面の一
部のａｒｍ図である。符号の説明１５・・・回転軸、２０・・・軸受部材、２１・・・軸
受面、２３．２２３・・・凹部（供給溝）、２４，１２
４，２２４・・・ランド部、２５・・・流通溝、２５ａ
・・・排出溝、２５ｂ・・・給排溝、３０・・・絞り、
４０・・・供給ポンプ、４２・・・切換弁（電磁切換弁
）、４３・・・リザーバ、Δ・・・静圧発生領域、Ｂ・
・・動圧発生領域。

Claims

【特許請求の範囲】

回転軸を支持する軸受部材の軸受面に、円周方向に間を
おいて設けられ絞りを介して加圧された作動流体が供給
されて静圧発生領域を形成する複数の凹部と、この静圧
発生領域に隣接して設けられ前記回転軸の回転により同
静圧発生領域内から流入する作動流体により動圧発生領
域を形成する複数のランド部と、前記凹部とランド部を
囲む流通溝を形成してなる流体軸受装置において、前記
流通溝を排出溝と給排溝により形成し、前記排出溝は常
にリザーバに連通し、前記給排溝は切換弁を介して前記
リザーバと作動流体の供給ポンプに選択的に連通してな
り、前記切換弁は前記回転軸の回転速度が大となれば前
記給排溝を前記供給ポンプに切換え連通するよう構成し
たことを特徴とする流体軸受装置。