JPS6360247B2

JPS6360247B2 -

Info

Publication number: JPS6360247B2
Application number: JP58152681A
Authority: JP
Priority date: 1983-08-22
Filing date: 1983-08-22
Publication date: 1988-11-24
Also published as: JPS6044620A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、軸受滑り面に複数のスパイラル状等
の溝を形成した動圧軸受装置に関するものであ
る。

軸受装置として、滑り軸受の滑り面に、スパイ
ラル状やヘリングボーン状の複数の溝を形成した
動圧グルーブ軸受が知られている。かかる動圧グ
ルーブ軸受は、滑り軸受の一種であり、回転に伴
なつて、滑り面に設けた例えば複数のスパイラル
状溝に沿つてオイル等の作動流体を軸受内部に押
し込み、作動流体に高い圧力を発生させ、この流
体圧力により負荷を受けるようにしたものであ
る。

滑り面に設ける溝形状としては、例えば、断面
がほぼ長方形で滑り面における溝長手方向と軸受
の回転方向となす角度が、常に一定となるような
スパイラル曲線状のものが用いられている。溝は
一般的に回転軸又は軸受のいずれか一方の滑り面
に設けられる。

かかる動圧グループ軸受は、作動中、対向する
２つの滑り面が互に流体膜によつて分離され、両
滑り面が非接触状態で相対回転する。このため、
音や振動の発生が殆んどなく、動的回転精度が高
いといつた特長を有している。また、滑り面に溝
を設けた構成であるので、溝の無い通常の滑り軸
受に比べ、軸心振れの小さいところで安定性が良
い効果を持つ。

一方、このような動圧グルーブ軸受としては、
起動時に本来の動圧作用が生じないため、２つの
滑り面は直接、接触する状態となり、両滑り面間
の摩擦で摩耗が発生する。そして、起動停止が繰
り返えされるうち、摩耗は拡大進行し、回転精度
にも悪影響を与えるようになる。そこで、このよ
うな対処策として、軸受材料を砲金等のなじみの
良いものに選定したり、あるいは、特別な潤滑剤
を選定しているが、かかる方策では、特別な軸受
材料や潤滑剤を必要とし、軸受コストを上昇させ
たりする。

本発明の目的は、上記点に鑑み、軸受メタルの
軸孔に複数の傾斜した溝を形成すると共に、この
軸受メタルを多孔質性の焼結合金で構成し、この
焼結合金の多孔部分にオイルを含浸せしめ、か
つ、前記軸孔に嵌挿される軸と、前記溝を含む軸
孔との間に、前記オイルと同一種かつ同動粘度の
グリースを介在せしめるようにした、特別な軸受
材料や潤滑剤を必要としない、長寿命の低廉な動
圧軸受装置を提供することにある。

以下、図示の実施例により本発明を説明する。

第１図は、本発明実施例の動圧軸受装置の１適
用例であるデツキ用キヤプスタンモータを示して
いて、その動圧軸受装置を説明する前に、そのデ
ツキ用キヤプスタンモータの機能に関して、以下
に述べる。

第１図において、電動機の回転軸となるキヤプ
スタン軸１１は、所要の慣性を有してフライホイ
ルを兼ねたロータ１２に圧入固定されており、ロ
ータ１２の下面がわに形成された凹陥部には多極
着磁された円環状ロータマグネツト１３が固着さ
れている。キヤプスタン軸１１は、ステータコア
１４上に固定されたスラスト受１５によつて支持
されると共に、支柱１６，１６の介在によつてス
テータコア１４と平行に所定の間隔をおいて固定
された地板１７と、この地板１７のさらに上方に
所定の間隔をおいて平行に固定されたメカシヤー
シ１８との間に固定された軸受ホルダ１９に挿通
されている。

軸受ホルダ１９の両端部には後述する軸受メタ
ル３０，３０が嵌められていて、これらの軸受メ
タル３０，３０によつてキヤプスタン軸１１が回
転可能に支持されている。第１のステータコア１
４上には、キヤプスタン軸１１と同心円上に複数
個の駆動コイル２０が所定の周角度をもつて配設
され、各コイル２０の上面とロータマグネツト１
３の下面との間に所定の間隙を存して相対向させ
られている。

また、ステータコア１４上には、ロータマグネ
ツト１３と対向する位置にホール素子などでなる
ロータマグネツト１３の磁極を検出する位置検出
素子（図示せず）が配設され、この検出信号に基
いて駆動コイル２０への通電を制御することによ
り、周知の無整流子電動機としてロータマグネツ
ト１３及びロータ１２が回転し、ロータ１２と一
体にキヤプスタン軸１１が回転するようになつて
いる。ロータ１２の上面がわにも凹陥部１２ａが
形成されていて、この凹陥部１２ａの内周面には
内歯々車状に内歯２２が形成されている。

上記凹陥部１２ａ内には、軸受ホルダ１９の下
端部に固着された周波数発電機の上下のヨーク２
３，２４が位置しており、ヨーク２３，２４間に
はその内周部においてリング状の励磁マグネツト
２５が、さらにその外方には周方向にリング状に
巻回された発電コイル２６が配設されている。周
波数発電機の一方のヨーク２３の外周部には歯車
状に外歯２３ａが形成され、上記内歯２２と外歯
２３ａが適宜の間隔を存して相対向している。

発電コイル２６は、ロータ１２の回転による内
歯２２と外歯２３ａとの間の磁気的変化を検出し
てロータ１２の回転数に応じた信号を出力し、こ
の検出信号に基づいて駆動コイル２０への通電を
制御することによりロータ１２を一定の回転数で
回転駆動するようになつている。

ステータコア１４の下面にはプリント配線基板
２７が固着されている。プリント配線基板２７に
は、前述した位置検出素子の出力信号及び周波数
発電機の出力信号を得て駆動コイル２０への通電
を制御するための駆動制御回路を構成する回路素
子群（図示せず）が配設されている。なお、図中
符号２８で示すものは、キヤプスタン軸１１に押
圧して従動回転させられるピンチローラであり、
このピンチローラ２８の回転によつてテープ等が
走行させられる。

ここで、本発明実施例の動圧軸受装置について
述べるに、第１図において、符号３０で示す軸受
メタルは、始めに述べた動圧グルーブ軸受であ
る。軸受メタル３０は、スリーブ状に形成されて
いて、この軸孔の周囲の滑り面には、第２図に示
すように、複数の傾斜した、ヘリングボーン状の
溝３０ａが形成されている。なお、この溝は、複
数本のスパイラル状のものであつてもよい。

軸受メタル３０は、多孔質性（ポーラス）の焼
結合金から成り、この多孔部分には、動粘度が例
えば1000C／Ｓ相当のシリコン系のオイルが含浸
されている。なお、このオイルの含浸は例えば高
温下での真空含浸法によつて行なわれるようにな
つている。

このように構成された軸受メタル３０の軸孔に
はキヤプスタン軸１１が嵌挿され、このキヤプス
タン軸１１と、軸孔内の滑り面との間には、動粘
度が前述したオイルと同一の1000C／Ｓ相当の、
かつ、同一種類のシリコン系のグリース３１が第
３図に示すように介在せしめられている。軸受メ
タル３０の軸孔の一方の端部側には、大きく面取
りしたグリース溜り部３０ｂが形成され、この部
分にはグリース３１の１部が溜められるようにな
つている。

なお、上述のＣ／Ｓは動粘度（センチ・ストー
クス）を表すものであつて、1000C／Ｓに関して
は実験に用いた例であり、必ずしもこの例に限定
されるものではない。軸受メタルに含浸させる、
1000C／Ｓ相当のオイルとしては、液状の基油に
酸化・腐食防止剤等の添加剤を加えたものとなつ
ている。また、軸孔と軸との間に介在させる、
1000C／Ｓ相当のグリースとしては、基油に固体
粒子の充填剤を添加して半固体状にしたものとな
つている。なお、オイルおよびグリースとして、
シリコン系以外のものを用いるようにしてもよ
い。なお、第１図において符号１９ａで示すもの
は、空気通気孔であり、軸受ホルダ１９内の気圧
と、外気圧とを同一にするために設けたものであ
る。

ここで、第１図に示すモータが停止していると
きは、キヤプスタン軸１１も停止した状態にあ
り、この状態で、軸１１の外周の一部は、軸受メ
タル３０の軸孔の滑り面に当接している。

かかる停止状態から、モータが始動し、軸１１
が回転を始める初期の段階において、軸受メタル
３０に含浸されているオイルにより、軸１１と軸
受メタル３０との間における潤滑機能が達成され
る。

一方、モータの始動後、軸１１が回転を始めた
あと、軸受メタル３０の溝３０ａ（第２図参照）
に沿つて軸１１と軸受メタル３０の軸孔との間に
グリースが押し込まれ、１種のポンピング作用に
より、両者の間に第３図に示すように流体膜３１
ａが形成され、この流体膜の圧力により、軸１１
は軸孔から離間し、軸１１は軸孔に対し非接触状
態で回転する。このような機能が動圧作用と呼ば
れている。

軸１１が軸孔に対し非接触状態で回転すると
き、焼結合金より成る軸受メタル３０の多孔部内
には充分にオイルが含浸されており、また、同じ
動粘度のグリース３１が軸と軸孔の間に介在して
いて、かつ、このグリース３１には充填剤が混入
されているため、この充填剤は上記多孔部には侵
入せず、従つて、グリース３１は流体膜３１ａと
して維持される。

流体膜３１ａは軸１１の回転に伴なつて移動す
るも、グリース溜り３０ｂが設けられていて、こ
の部分と、軸孔面との間でグリースが循環するよ
うになるので、そのグリースの流出が防止され
る。

一方、モータの始動時において、軸１１が軸受
メタル３０の軸孔面に接触しているときは、摩擦
により、軸受メタル内のオイルが軸１１に向けて
流れ、このオイルにより、軸１１との間に潤滑機
能が達成される。そして、軸１１に向けて流れた
オイルは、軸受メタル３０の両端側に進行し、か
つ、両端側から軸受メタルの多孔部内に戻り、こ
れにより、一種のポンプ作用が行なわれるのであ
る。

なお、第１図において、ピンチローラ２８が軸
１１を押圧すると、この圧力により、軸１１が偏
倚しようとするが、動圧作用ならびにグリース３
１で形成される流体膜３１ａの圧力作用により、
軸１１は中心位置を維持して回転する。

このように、多孔質性の焼結合金より成る軸受
メタルに含浸せられるオイルと、軸との間に介在
させられる、流体膜形成のためのグリースとを、
同一動粘度とし、かつ、シリコン系の如く両者を
同一種としたことにより、動圧作用を生じない、
軸の回転始動時には、軸受メタルのオイルで潤滑
機能が達成せられ、また、始動後には、グリース
による流体膜が形成せられ、この動圧作用により
軸１１が非接触状態で支持される態勢となるた
め、軸や軸受メタルが摩耗しにくくなり、これに
伴なつて軸受装置の長寿命化を図ることができ
る。

また、一般的なオイルやグリースを使用するの
みであるので、他に特別な軸受材料や潤滑剤を必
要とすることがなく、軸受装置を安価なものにす
ることができる。さらに、支持される軸に対し、
この軸方向と直交する方向に圧力が加えられて
も、グリースによる流体膜の形成に伴なう動圧作
用によつて、軸の偏倚量は小さくなり、また、何
らかの原因で軸が軸受メタルに直接、接触するよ
うなことが起きても、軸受メタル内に含浸された
オイルにより潤滑機能が達成されるため、軸の回
転機能が損なわれるおそれもないし、また、広範
な負荷状況にも対応することができる。

以上本発明によれば、特別な軸受材料や潤滑剤
を必要としない、回転精度が良好に維持され得
る、長寿命の低廉な動圧軸受装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明実施例装置の１適用例であつ
て、主要部を断面にした、デツキ用キヤプスタン
モータの構成図、第２図は、本発明実施例装置の
軸受メタルの断面図、第３図は、同上実施例の動
圧軸受装置の断面図である。１１……軸、３０……軸受メモリ、３０ａ……
溝、３１……グリース、３１ａ……流体膜。

Claims

【特許請求の範囲】

１軸を回転自在に嵌挿する軸受メタルの軸孔
に、複数の傾斜した溝を形成すると共に、前記軸
と、前記溝を含む軸孔との間に、潤滑油を介在せ
しめた動圧軸受において、前記軸受メタルは、多
孔質性の焼結合金から成り、この焼結合金の多孔
部分にオイルを含浸せしめると共に、前記軸と軸
孔との間に、潤滑油として、前記オイルと同一種
かつ同動粘度のグリースを介在せしめて流体膜を
形成したことを特徴とする動圧軸受装置。