WO2004081400A1 - 流体軸受装置 - Google Patents

Abstract

低温での損失トルクの増加と高温での軸振れの増加を抑制するとともにスリーブの加工性を改善するために、軸の材料に高マンガンクロム鋼またはオーステナイト系ステンレス鋼を使い、スリーブの材料に硫黄快削鋼を使用して、その表面にニッケルと燐を主成分とするメッキを施す。これにより、温度変化による潤滑剤の粘度変化による軸受の性能変化を防止し、合わせてスリーブと動圧発生溝の加工性と軸受の耐摩耗性を最良にできる流体軸受装置を得ることが可能となる。

Description

明 細書

流体軸受装置

技術 分 予 本発 明 、 向 速か つ 问 精 の 回旱5が必要 な 回転装置 の 主 軸部 に 用 い ら れ る 流体軸受 置 に 関 す る

背 景 技術

近 年磁気了 ィ ス ク ， を 用 い た 回転型 の 記 置 で は 、 そ の メ モ ― 一

容里が増大 す る と と も に デ 夕 の 転送速度 が 高速化 し て い る そ の た め 、 の 種 の 記'録装置 に 用. い ら れ る デ イ ス ク 回早: 5装置 は高速か つ 问 度 の 回早 5 を 必要 と す る の で 、 回転主軸部 に は流体軸受衣 置 が用 い ら れ て い る

以下 、 図 1 4 か ら 図 1 8 b を 参照 し て従来 の 流体軸 受 装 置 に い て 説 明 す る 図 1 4 に お い て' 、 軸 2 1 1 は ス

―ブ 2 1 2 の 軸受 穴 2 1 2 A に 回車 5可 能 に 揷入 さ れ て い る 軸 2 1 1 は 、 図 に お い て下 m部 に ―体 に'構 成 さ れ

、

た フ ラ ン ン 2 1 3 を 有 し て い る フ ラ ン ジ 2 1 3 は ベ一 ス 2 1 Ί に 取 り 付 け ら れ た ス リ ―ブ 2 1 2 の 段部 に 収納 さ れ 、 ス ラ ス 卜 板 2 1 4 に 対 向 し て 回転 可能 に 構成 さ れ て い る 軸 2 1 1 に は 、 □ ―夕 ά' .石 2 2 0 が 固 定 さ れ た π 一 夕 八 ブ 2 1 8 が取 り 付 け ら れて い る P 一 夕 磁石 2

2 0 に 対 向 す る モ ―夕 ス テ 夕 2 1 9 がベ一 ス 2 1 7 に 取 付 け ら れて い る ス リ ブ 2 1 2 の 軸 受 穴 2 1 2 A の 内 周 面 に は動圧 生溝 2 1 2 Β 、 2 1 2 C が け ら れ て い る フ ラ ン ン 2 1 3 の ス U ―ブ 2 1 2 の 部 と の 対 向 面 に は動圧 生溝 2 1 3 A が け ら れて い る フ ラ ン ジ 2 1 3 の ス ラ ス h 板 2 1 4 と の 対 向 面 に は動圧発 生 溝 2 1 3 B が け ら れ て い る 動圧発 生溝 2 1 2 Β 、

2 1 2 C 、 2 1 3 A 及び 2 1 3 Β を含む 、 軸 2 1 1 及 び

、

フ ラ ン ン 2 1 3 と 、 ス ブ 2 1 2 と の 隙 間 に は ォ ィ ル が充填 さ れ 'て い る

以 上 の よ Ό に 構成 さ れ た 従来 の 流体軸受装置 の 動作 も 図 1 4 か ら 図 1 8 b を-用 い て 明 す る 図 1 4 に お い て モ 一 夕 ス テ ―夕 2 1 9 に 通 す る と 回 転磁界が発 生 し 、 一 夕 磁石 2 2 0 、 Π ― 夕 八 ブ 2 1 8 、 軸 2 1 1 、 フ ラ ン ン 2 1 3 が 回転 を は じ め る し の 時動圧発 生溝 2 1 2

B 、 2 1 2 C 、 2 1 3 A 、 2 1 3 B に よ り ォ ィ ル に ポ ン ピ ン グ圧 力 が発生 し 、 軸 2 1 1.は浮上 し ス ラ. ス 卜 板 2 1

3 及 び軸受穴 2 1 2 A の 内 周 面 に 接触せず に 回転す る 上 記 の 従来 の 流体軸受 置 で は次 の 様 な 問 題ハ占、、 が あ つ た 図 1 4 に 示す よ に 、 軸 2 1 1 は 、 ス リ ― ブ 2 1 2 の 軸 受 穴 2 1 2 A 内 に 滴 た さ れた ォ ィ ル に よ り 潤 滑 さ れ な が ら 回 す る 一般 に 才 ィ ル は 図 1 5 の グ ラ フ に 示す 様 に 温度 が低 < な る と ォ ィ ル粘度 が指数 関 数 的 に 増 加 す る 軸 2 1 1 が 回 す る 時 の 損失 卜 ル ク は 才 ィ ル の 粘度 に 比例 し て 増加 す る た め 、 低 皿曰 で は軸 2 1 1 の 回転抵 が大 き く 損失 ト ル ク が増 カ卩 し て モ ー タ の 消 費 電流 が増加 す る 士旦 □ に よ て は軸 2 1 1 が 回転 で さ な い +旦 □ が あ る ま た に m

同 if皿で は 、 ォィ ル の 粘度 が下 が る た め 、 流 体軸 受装 m の 軸 受 と し て の 剛 性が下 が り 軸 2 1 1 の Γ 軸 振れ J .( 回転 中 に 軸 受穴 2 1 2 A 内 で 軸 2 1 1 が揺れ動

< 現 象 ) が増 加 す る 欠 占

ハ が あ Ό た

図 1 6 の グ ラ フ は 、 軸 2 1 1 の 軸心 と 軸受穴 2 1 2 A の 中 心 と が一致 し て い と き の 、 軸 2 1 1 の 外周 面 と ス リ 一 ブ 2 1 2 の 軸受 穴 2 1 2 A の 内 周 面 と の 間 の 隙 間 で あ る 厂 半 径 隙 間 J の 、旧

狐度 に よ る 変化 を 示 し て い る 図 中 の 線 I A G は公差 の 上 限値 を 示 し 、 線 J Β H は公差 の 下 限値 を 示 し て い る れ ら 一本 の 線 の 間 が製造 バ ラ ソ キ ま た は公差 の 範 囲 に 相 当 す る

の 従来 の 流体軸 受装置 に お い て は 、 軸 2 1 1 の 材料 に は マ ル テ ン サィ 系 ス テ ン レ ス 鋼 ( 線膨張係数 が 1 0

3 X 1 0 - 6 ) が用 い ら れ て い る ま た ス リ ブ 2 1 2 に は真鍮 ( 線膨張係数 が 2 0 • 5 X 1 0 一 6 ) が使用 さ れ て い る 従 て ス U 一 ブ 2 1 2 の 埶ハ、、膨張 は軸 2 1 1 の 埶膨 張 よ Ό 大 さ い 例 え ば 、 軸 2 1 1 の 直 径が 3 • 2 m m の

+曰 α に は 、 半 径 隙 間 は 、 、 ί皿曰 度 が 2 0 度 C か ら 8 0 度 C に 変化 す る と 、 約 1 ィ ク D メ 一 夕 拡大 す る ま た 同様 に

2 0 又 C か ら ― 4 0 度 C に 変化 す る と 、 半 径 隙 間 が約 1 マ ィ ク D メ 一 夕 小 さ < な る. そ の 結果 図 1 7 の 曲 線

Γ a J に す様 に 、 曰

问 皿で は半 径 隙 間 が広 ぐ な る た め に 軸 の 剛 性 が低下 し て 軸 振れが増加 し 、 所望 の 性能 が得 ら れな い 問 題 が 生 じ ま た 低 V曰

皿で は 、

逆 に 半 径 隙 間 が 小 さ < な て 曲 称 Γ b J に 7 す よ つ に 回 の 抵 inが大 さ < な Ό て f貝失 卜 ル ク が増大す る 問 が 生 じ る

軸受 の 剛 性 の 低下 に よ る 軸振れ は理 的 に は半径隙 間 す が大 さ < な る と そ の 二乗 に 比例 し て 大 さ < な り 失 卜 ル ク は半径 隙 間 が 小 さ < と そ れ に 反 比例 し て 大 き < な る

図 1 8 a は ― 4 0 度 C に お け る 半 径 隙 間 と 損失 h ル ク と の 関係 を 示す グ ラ フ で あ り 図 1 8 b は + 8 0 度

C に お け る 半 径 隙 間 と 軸振れ里 の 1关] 係 を 示す グ ラ フ で あ る 各 図 中 に 要求性能 の 四 を 示 し て い る 図 1 8 a 図 1 8 b に 示す例 で は 半径 隙 間 の パ ラ ッ キ に対す る 損 失 h ル ク.と 軸振れ の 範 囲 が要求性能 を 満 た す範 囲 に 入 つ て い な い と を 表 し て い る す な わ ち 不 良 Π に な つ て し ま ラ を 示 し て い る

発 明 の 開

第 1 の 発 明 の 流体軸受装置 は 鉄 を 含 む材料 で構成 さ れ 表 面 に 少 な < と ッ ケ ル及 び燐 を 含む材料 で メ ッ キ を 施 し た 軸 受 穴 を 有す る ス U ブ 刖 記 ス プ の 軸受 穴 に 相 対 的 に 回 転可能 に 揷入 さ れ 高 マ ン ガ ン ク π ム 鋼及 びォ ス テ ナ ィ 系 ス テ ン レ ス 鋼 の 内 の 少 な < と も一方 の 材料 で構成 さ れ た 軸 及 び 刖 軸 の 顺 に 固 定 さ れ -~ ·方 の 面 がス U ブ の 面 に 対 向 し 他方 の 面 が 刖 ス U ―ブ の 前記 面 を 含 む 域 を 密 閉 す る Ό に け ら れ た ス フ ス 卜 板 に対 向 す る 略 円 板状 の フ ラ ン ン を 備 え 刖 ス U ブ の 内 周 面及び軸 の 外 周 面 の 少 な < と も 方 に 第 1 及 び 2 の 動圧発 生溝 を 刖 軸 の 軸 心 に 沿 方 向 に 並ベ て ル

口又 け 刖 記 フ フ ン ジ と ス ラ ス 板 の 対 向 面 の い ずれか一方 に 第 3 の 動圧発 生溝 を け 記第 1 及 び第 2 の 動圧発 生溝 を 含む 刖 記 ス 一ブ の 軸 受穴 と 軸 と の 隙 間及 びス ラ ス 板 と フ ラ ン ン と の 隙 間 を 潤 滑剤 で た し 前記 ス ―ブ又 は軸 の い ずれ か 方が モ 夕 の ス テ 夕 を 有 す る 固 定ベ一ス に 取 Ό 付 け ら れ 他方 が前記電 モ 夕 の D ―夕 磁石 を 有 す る 回転体 に 取 り 付 け ら れ る と を 特徴 と す る

本発 明 に れ ば 流体軸受装置 の 半 径 隙 間 が高 ί皿曰 で は 小 さ < 低 で は大 含 < な る の で潤 滑 剤 の 粘度 の ί皿曰 度 に よ る 変化 に つ て 流体軸 受装置 の 特 性 が変化す る の を 防 止 す る と が で き る ま た軸受 の 耐摩耗性 と ス U 一ブ の 加 ェ性及 び動圧発 生溝 の 加ェ性が 良 い の で 相 度 の 流 体軸受 置 を 得 る と がで さ る

第 2 の 発 明 の 流体軸 受装置 は 鉄 を 含 む 材料で構成 さ れ 表面 に 少 な < と V ケ ル及 び燐 を 含 む材料 で メ ッ キ を 施 し た 軸受 穴 を 有す る ス リ ブ 刖 記 ス プ の 軸 受穴 に 相対 的 に 回転可能 に 挿入 さ れ 高 マ ン ガ ン ク 口 ム 鋼及 びォ一ス テ ナ ィ 卜 系 ス テ ン レ ス 鋼 の 内 の 少 な < と ち 方 の 材料 で構成 さ れ 方 の 部 .に 軸心 に 垂直 な 面 で あ る 軸顺面部 を 有 す る 軸 及 び 刖 軸顺面部 に 対 向 し X ス ラ ス 卜 軸 受 を 構成す る ス ラ ス 卜 板 を 備 え 刖 記 ス 一プ の 内 周 面 及 び軸 の 外周 面 の 少 な < と も 方 に 第 1 及 び 2 の 圧発 生 を 刖 口 軸 の 軸 心 に沿 方 向 に 並 ベて e又 け 刖 記軸 面部 と ス ラ ス 卜 板 の そ れぞれ の 対 向 面 の 少 /よ < と 方 に 第 3 の 動圧 生溝 を け 前 第

1 第 2 及び第 3 の 動圧発 生溝 を 含 む 刖 ス U 一 ブ の 軸 受穴 と 軸 と の 隙 間 及 び 刖 記軸 面 部 と ス ラ ス 卜 板 と の 隙 間 を 潤 滑剤 で た し 刖 ス U 一 ブ又 は軸 の いずれか 方が ス モ ―夕 の ス ァ 夕 を 有 す る 固 定 ベ ス に 取 Ό 付 け ら れ 他方 が 記電 モ 夕 の D 夕 磁石 を 有す る 回 s体 に 取 り 付 け ら れ る と を-特徴 と す る

本発 明 に れ ば 流体軸受装 の 半 径 隙 間 が 曰

问 tm で は 小 さ < 低 曰

皿で は大 さ < な る の で潤 滑剤 の 粘 の 曰 度 に よ る 変化 に よ つ て 流体軸受 装置 の 特性 が変化 す る の を 防 止 す る と がで さ る ま た 軸受 の 耐摩耗性 と ス U 一 ブ の 加 ェ 性及 び動圧発 生溝 の 加 ェ性 が 良 い の で 高 の 流 体軸 受 装 置 を 得 る と がで さ る ま た il記第 3 の 動圧発 生 溝 が 刖 記軸顺面部 と ス ラ ス h 板 の 少 な < と 方 に 口又 け ら れ れ に よ つ て ス ラ ス h 軸受 部 が形成 さ れ る の で ス ラ ス 卜 軸受 部 の 面積 が軸 の m部 面積 と ほ ぼ 同 じ で

一 \

め る 従 て ス ラ X 卜 軸 受部 の 面積が 刖 記第 1 の 発 明 に け る フ ラ ン ジ よ Ό 小 さ い の で 回転抵抗 が少 な < 損失 ル ク を 小 さ < 抑 え る と がで さ る 図 面 の 簡単 な 説 明

0 1 は、 本 発 明 の 第 1 実施例 の 流体 軸 受 装 置 の 断面 図 で あ る 。 図 2 は 、 本発 明 の 1 施例 の ス リ 一 ブ の 断面 図 で あ 実

な o

図 3 は 、 軸 及びス 一 ブ の 使用 材料 の 線 張係数 の 比 較 図 で あ

図 4 は 本発 明 の 第 1 実施例 に お け る Ϊ皿曰 度 と 半径 隙 間 の \ 係 す グ ラ フ で あ る

図 5 a は 、 本実施例 に お け る 半径 隙 間 と 損失 卜 ル ク の

1关 J 係 を 示 す グ ラ フ で あ る

図 5 b は 、 本実施例 に お け る 半径 隙 間 と 軸振れ の 関 係 を す グ ラ フ で あ る 、 図 6 は 、 本実施例 に お け る 曰

、 ism.度 と 、 損失 卜 、ル ク 及 び 軸 振 れ の 関 係 'を 示す グ ラ フ で あ る

図 7 は 、 本実施例 の 軸 及 びス ブ の 各材料 の 成分表 で あ る

図 8 は 、 本実施例及 び従来例 の 使用 材料 の 特性 の 比 較 表 で あ る

図 9 は 、 本実施例 の 使用 材料 の 特性 の 比較 図 で あ る 図 1 0 は 、 本発 明 の 第 2 実施例 の 流体軸又 装置 の 断面 図 で あ る

図 1 1 は 、 本発 明 の 第 2 実施例 の 流体軸又 装 置 と 従来 例 の 流体軸 受装置 と の 損 失 ル ク の 比 較 を す グ ラ フ で め る

図 1 2 は 、 本発 明 の 第 2 実施例 の ス リ ブ 1 0 2 の 断 面 m で あ る

図 1 3 は 本 5ϊ 明 の 第 2 実施例 の 軸 1 0 1 の 部 断面 図 で あ る

図 1 4 は 、 従来 の 流 14、軸 又 の 断面 i あ る 0 図 1 5 は /曰

、 i と ォ ィ ル粘 度 の 係 を 示す グ ラ フ で あ る

図 1 6 .は 、 従来 の 体軸 又 置 に あ け る ί皿 と 半径 隙 間 と の 係 を 示す グ ラ フ で あ る

図 1 7 は 、 従来 の 流体軸 受 置 ¾曰

ijm.度 と 、 軸振れ及 び損 失 ル ク の 関 係 を す グ ラ フ で あ る

図 1 8 a は 、 従来 の 流体軸 受 装置 に お け る 、 半 径 隙 間 と 、 損失 卜 ル ク と の 係 を 示す グ ラ フ で あ る

図 1 8 b は 、 従来 の 流体軸 受 装置 に あ け る 、 半 径 隙 間 と 軸振れ の 係 を 示す グ ラ フ で あ る 発 明 を 実施す る た.め の 台

最 良 の 形

以下 、 本発 明 の 流体軸 受装 の 好 jiiな 実施例 に つ い て 図 1 か ら 図 1 3 を 参 照 し て 明 す る 第 1 実 施例 》

本発 明 の 第 1 実施例 に お け る 流体軸 受装 m に つ い て 、 図 1 か ら 図 9 を 参照 し て 明 す る 0 図 1 は本 ¾ 明 の 第 1 実施例 の 流体軸 受 装 の 断面 図 で め Ό 、 図 2 はス U 一 ブ

2 の 拡大 断面 図 で あ る 図 1 に お い て 、 ス リ 一 ブ 2 は 軸 受穴 2 A を 有 し 、 し の 軸 受 K 2 A に 軸 1 が 回転可 能 に 揷 入 さ れて い る 0 軸 1 の 外 周 面 ま た は ス U 一 プ 2 の 軸 受 穴

2 A 'の 内 周 面 の 少 な < と も 一方 に へ 1J ン グ ホ ■ ~ 、 ,

ノ パ 夕 一 ン 状 の い か ら な る 圧発 生 2 C 2 D が形 さ れ て ラ ジ ァ ル軸 受部 を 形 成 し て い る 図 1 の 例 で は 動圧 生溝 2 C 2 D は軸 受穴 2 A の 内 周 面 に 形 成 さ れて い る 動圧 発 生溝 2 C 2 D は い ず 骨 状 . ( へ U ン グホ ン 形 状 ) を 有 し 図 1 に い て 動圧発 生溝 2 C 及び 2 D の 少 な < と 方 は屈 曲 部か ら 下側 の 溝 の 長 さ が 屈 曲 部 か ら 上側 の 溝 の 長 さ よ 短 < な さ れて い る 軸 1 の 図 1 に お け る 上 に は 夕 磁石 1 0 を 有す る Π 夕 八 ブ 8 が取 Ό 付 け ら れて い る 軸 1 の 図 1 に お け る 下顺 に は 軸 1 の 軸心 に 直 角 な 面 を 有 し 軸 1 よ り 大 さ な 直 径 を 有 す る 7 ラ.ン ン 3 が 体 に 口又 け ら れ'て い る フ ラ ン ン 3 の 下面 の ス ラ ス h 軸受 面 は ス ―ブ 2 に 固 定 さ れ た ス ラ ス 卜 板 4 に 対 向 し て い る フ ラ ン ン 3 の 下面 ま た はス ラ ス 卜 板 4 の 上面 の い ずれ か 方 ( 図 1 で は フ ラ ン ン 3 の 下 面 ) に は螺旋 状 ま た は 骨 状 ( へ U ン グ ポ ― ン ) パ 夕 ン の 動圧発 生溝 3 B が形成 さ れ て ス ラ ス 卜 軸 受部が構 成 さ れて い る フ ラ ン ジ 3 の 上面 の 外周 部 又 は 記上 面 の 外 周部 に 対 向 す る ス リ ブ 2 の 顺面 2 E の い ずれか ―方 ( 図 1 で は フ ラ ン ジ 3 の 上 面 ) に は 動圧発 生 溝 3 A が 形成 さ れ て い る ス V ― ブ 2 は モ 夕 ス テ 夕 9 が取 り 付 け ら れ た ベ ―ス 7 に 固 定 さ れて い る 軸 1 と ス U ― プ 2 の 間 の 隙 間 及 び フ ラ ン ジ 3 と ス ラ ス 卜 板 4 の 間 の 隙 間 は ォィ ル等 の 潤 滑剤 5 で た さ れ て い る 潤 剤.は あ る 度粘性 を 有す る の で 軸 1 と 軸 ス 穴 2 A と の 間 に メ 泡 1 3 が 生 じ る と が ΰδ る 本実施例 に お い て 軸 1 は マ ン ガ ン を 7 〜 9 量 % と ク U ム を 1 3 1 5 重 % を 含む 同 マ ン ガ ン ク 口 ム 鋼 、 ま た は才 ス テ ナ ィ h 系 ス テ ン レ ス 鋼 ( ケリレ が 8 〜

1 0 重里 % と ク Π ム が 1 7 1 9 重 "^ % 合 ま れて い る ) の 素 材 の 切 削 加 ェ等 に よ Ό 作 ら れて い ま た ス

'J ブ 2 は 黄快 削 鋼 の 切 削 加 ェ等 に よ 作 ら れて い る 切削加ェ後 ス ブ 2 の 表面 に は ッ ケ ル と 燐 を 主成分 と す る 材料 に よ る メ ッ キ が施 さ れ 図 2 に 示す よ に 均 な 厚 さ の メ ッ キ 2 B が形成 さ れて い る メ ッ キ 層 2 B の 厚 さ は 図 2 で はノ、 ッ チ ン グ を 施 さ ず に厚 く 画 か れて い る が 1 2 0 マ ィ ク Π メ 夕 の 範 囲 で適宜 選択 さ れ る

以上 の よ う に 構成 さ れ た 流体軸又装置 の 動作 を 図 1 か ら 図 9 を 参照 し て 説 明す る 図 1 に お い て 図示 を 省 略 し た 電源 か ら モ タ ス テ 夕 9 に 通 す る と 回転磁界 が発 生 し Π 夕 磁石 1 0 を 取 り 付 け た 口 夕 八 ブ 8 が 軸 1 と it に 回転 を 始 め る 回転速度 が あ る 程度 问 < な る と 動圧発 生 溝 2 C 2 D 3 A 及 び 3 Β に よ り ォィ ル 等 の 潤 滑剤 に ポ ン ピ ン グ圧 力 が発 生 し て ラ ン ァ ル軸受 部 及 びス ラ ス 卜 軸 受部 の 圧 力 が上 昇 す る そ の 果軸 1 は 浮上 し て ス ラ ス 板 4 及 びス ブ 2 に 接触す る と な

< で. 问 n 度 で 回 転 を す る

図 3 は軸 1 及 びス ブ 2 の 材料 と し て 週 し て い る 各 種佘 属材料 の 線膨張係 数 を 実測 し た も の の グ ラ フ で め る 。 ボ J ク ス 内 の 数値 は線膨張係数 を 表す 问 マ ン ガ ン ク □ ム 鋼 、 ォ一ス 丁 ナ ィ 卜 系 ス 丁 ン レ ス 鋼 及 びマ ル τ ンサ ィ

、

卜 系 ス テ ン レ ス 鋼 の 3 種 は軸 1 に 使用 可 台! な材料 で あ 真鍮 硫黄快 削 鋼 、 フ ェ ラ ィ 卜 系 ス テ ン レ ス 鋼 の 3 種類 はス U 一ブ 2 に 使用 可能な 材料 で あ 本 施例 で は 、 軸 1 の 材料 に は線膨張係 数が大 さ い 高 マ ン ガ ン ク Π · ム 鋼 (線膨張係 数 が 1 7 1 8 X 1 0 ) ま た は ォ一ス テ ナ ィ 卜 系 ス テ ン レ ス 鋼 ( 膨張 数 が 1 7 • 3 X 1 0

-" を 使用 す る ま た ス Ό ―ブ 2 の 材料 に は線膨張係数 力 S 小 さ < か 加 ェ性 に Ί& れた硫黄快削鋼 ( 線膨張係数 が

1 0 〜 1 1 • 5 X 1 0 一 ) を 使用 す る 真鍮 は線膨張係 敎が大 さ す ぎて使用 に 適 さ な い

図 4 は軸 1 の 中 心軸 と ス U 一ブ 2 の 軸 受 穴 2 A の 中 心 軸 と が一致 し て い る 時 の 、 軸 1 と 軸 受穴 2 A と の 間 の 隙 間 で あ る Γ半径 隙 間 J の 、)曰

皿度 に る 変化 を 示 し て い る 線 E A C は公差 の 上 限値 を し 、 線 F B D は公差 の 下限 値 を 示 し て お り 、 し れ ら 一本 の 線 の 間 隔 が公差幅 で あ る 公差 幅 は本実施例 の 流体 軸受装置 を 複数個測定 し て求 め

/ 果で あ る

本 実施例 で は軸 1 を 線膨張係数が大 き い 材料で作 り 、 ス リ ―ブ 2 を 軸 1 の 材料 よ り ち 線膨張係 数 が小 さ い 材料 で 作 る と に よ り 、 流体 軸受装 の ί曰

皿度 が低 い 時 に は 半 径 隙 間 が大 さ < な り 曰

、 輒度が高 い 時 に は 半 径 隙 間 が小 さ く な る 図 4 は軸 1 の 直 径が 3 八

• 2 m m の ¾ の 本実施 例 (D 体軸受装置 の 実測 T一タ を 示す 図 4 に す様 に 、 温度が 2 0 度 C か ら 8 0 度 C に 化す る と 、 半 径 隙 間 が、 , 約 0 '

• 6 5 マ ィ ク Π メ 夕 だ け 小 さ < な る i·)曰

皿度 が 2 0

C か ら ― 4 0 C に 化す る と 半 径 隙 間 が約 0 - 6

5 マ ィ ク D メ 夕 だ け 大 さ < な る 曰

0 Inn度 に 応 じ て 上 の よ に 半径 隙 間 が変化す る と に よ Ό 以下 の よ Ό な効 果 が 旦 、)曰

1寸 ら れ る 0 向 ί皿 で は潤 滑剤 の ili上 が低 下す る が 軸 1 と ス U ―ブ 2 の 埶ハ 膨張 の 差 に よ Ό 半 径 隙 間 が 小 さ < ( 狭

< ) な 0 そ の た め た と え 潤 滑剤 の 粘 が低下 'し て も 流体軸 受装置 の 軸受 と し て の 剛 性 の 低下 が軽減 さ れ軸振 れ を 防止す る 効果が得 ら れ る σ 逆 に 低 /曰 で は潤 滑剤 の 粘 が < な る が 半径 隙 間 が拡大す る 0 そ の た め 粘度 の 上 昇 に よ る 損 失 卜 ル ク の 増加 が抑 制 さ れ 軸受 の 回早 5抵 が大 き < な る の を 防止す る と がで さ る o 軸受 の 剛 性 ま た は 振れ は 3Δ.

軸 理 晒 上 は 半径 隙 間 の 二乗 で 向 上 さ せ る と が可台 で め る 0 方軸受 の 損失 ル ク は 半 径 隙 間 に 反 比 例 し て 軽'減 さ れ る o

図 5 a は ― 4 0 度 C に お け る 半 径 隙 間 と 損失 卜 ル ク と の 関 係 を示.す グ ラ フ で あ る 図 5 b は + 8 0 度 C に お け る 半 径 隙 間 と 軸振れ の 関係 を 示 し.て い る o 図 5 a 及 び 図 5 b は本実施例 の 流体軸受装置 を 複数個測 し た 時 の 半 径 隙 間 の 公差 を 示 し て い る 0 流体軸 受 装置 の 曰

ton度 が

4 0 度 C の 時 の 半 径 隙 間 は 図 5 a に 示す よ Ό に 約 3 m か ら 約 4 m の 範 囲 に あ り + 8 0 度 C の 時 の 半 径 隙 間 は 図 5 b に す よ う に 約 2 mか ら 約 3 m の 囲 に あ る 図 5 a に 示す よ に 、 ― 4 0 度 C の 時 の 半径 隙 間 は

3 m か ら 4 m の 間 に あ る の で ί貝失 h ル ク は 1 0 g - c m以下 と 比較的 小 さ < m求性能 を 満 た し て い る ο た 図 5 b に 示す よ う に + 8 0 C の 時 の 半径 隙 間 は 2 m か ら 3 m の 間 に あ る の で 軸 れ は十分 小 さ い 範 囲 に- あ 要求性 を 満 た し て い る ο 従 つ て 流体軸 受装置 の =&

BX計 に 当 た つ て は ― 4 0 C で は 半径 隙 間 の 下 限 を

3 m に 定 し + 8 0 度 C で は 半径 隙 間 の 上 限 を 3 m に 疋 す れ ばよ い と が判 る ο 以上 の う に 本発 明 の 流体軸 受 装置で は 半 径 隙 間 に一疋 の 公差 が存在す る 場合 で も 製 品 の 全数が要求性 能 を 満 た す と がで さ る ο す な わ ち 生産 の 1 0 0 % を 良 □

ΡΡ に す る と が可 能 で あ り 歩 留 り 1 0 0 % を 達成 で さ る ο

図 6 は本発 明 の 流体軸 受 装置 と 図 1 4 に 示 し た 従来例 の 流体軸 受 i と の 各 皿度 で の 特性 を 対 比 し て 示 し た グ ラ フ で あ る o 図 に お い て 実線 は本実施例 の 流体軸受 装 置 の 各特性 を 示 し 占 線 は従来例 の 流体軸受 置 の 各特 性 を 示す o 図 6 か ら 判 る よ に 本実施例 の 流体軸 受 装 置 で は 低 で の 損失 卜 ル ク が従来 の の よ り 小 さ < 抑 え ら れ る ま た 高 で の 軸振れ 従来 の も の よ り 小 さ ぐ 抑 え ら れ て い る o

図 7 は 本実施例 の 流体軸 又 装置 に お い て 軸 1 と ス

U 一 ブ 2 に 使用 す る 材料 の 成分表 で あ り 各数値 は重 里

% を 示 し て い る

図 8 は従来例 の 流体軸 受装置 と 本実 施例 の 流体軸又 装 置 (D 軸 1 と ス U ―ブ 2 に使用 さ れ る 金 属材料 の 組み □ わ せ と そ の 組み わ せ に お け る 軸 1 ス 一 ブ 2 の 耐 摩耗性 を 比 験 し た 評価結 の あ る 本実施例 の 流体軸 受 装 に お い て は ス 'J ブ 2 の 軸受 穴 2 A の 表 面 に ッ ケ ル と 燐 主成分 と す る 材料 で メ キ を 施 し て い る た め 耐摩耗性台 壮

11匕

匕 が非常 に 優 れて あ り 流体軸 受 直 の 長期 信頼性 が 间 い

図 9 は 本 実施例 の ス ―ブ 2 用 の 金属材料 の 切 削 加 ェ時 の 切 削 抵 i を測定 し た ？ Fa τί、 と 加ェ性 の 評価 を 示す 図 で あ る 各数値.は 鍮 を Γ 1 0 0 J と し て 正規化 し て い る 図 に お い て 真鍮 は切 削 抵饥 が 1 0 0 と 小 さ い の で 加ェ 性 は 良好 で あ る が 図 3 に 示す よ Ό に 線膨張係 数 が 大 さ す ぎ る た め 不 当 で あ る フ ラ ィ 系 ス テ ン レ ス 鋼 は切 削抵抗 が 3 0 0 と 大 さ ぐ か つ 加ェ性 が亜 い た め ス リ ブ 2 の 軸 受穴 の 加 ェ に お い て表 面 を 平滑 に 加 ェ で さ ず 表面粗 さ が粗 ぐ な つ て し ま 欠 占 を 有す る の た め ス U ブ 2 の 材料 と し て は不適 当 で あ る 本実施 例 で は ス U ―ブ 2 を 硫黄快 削鋼 で 作 し 表面 に V ケ ル と 燐 を 主成分 と す る 材料 で メ ッ キ を 施.す と に よ り 、)曰 特性 加 ェ性 耐磨 性 の あ ら ゆ る 占 で最 良 の 果 を 得 る と がで き る

図 2 に 示す よ Ό に ス U ―ブ 2 の 軸 受穴 2 A の 内 周 面 に 動圧発 生溝 2 C 2 D を 高 冃 度 で 形 成す る た め に 本 実施例 で は 、 ■ ~~ ル転 lib.法 と い Ό 塑性加ェ法 を 用 い て い る 動圧発 生溝 2 C 2 D の 他 の 加ェ 方法 と し て は 解 X ッ チ ン グ加 ェ法 が め る し か し の 方法 で は ピ チ 間 狭 < す る と 溝以外 の 軸 受 穴 2 A の 内 面 の 平滑面 ま で が ェ ッ チ ン グ さ れ る と が あ 、 軸 又穴 2 A の 度 が

< な て し ま う 実施例 で は塑性加 ェ性が比較的 良 好 塑性加 ェ 法 に 適 し た 硫黄快 削鋼 を 用 い と に よ 流体軸 受装 置 で 重要な 動圧発 生溝 2 C 2 D を 冋 度 に 加 ェす る と が可 Hfc: と な る o ス ブ 2 の 材料 と し て例 え ば フ ェ ラ ィ 卜 系 ス テ ン レ ス 鋼 を 用 い る こ と で き る し か し フ X ラ ィ 系 ス テ ン レ ス 鋼 は塑性加 ェ性 が 大 、 い の で 塑性加 ェ法で 動圧発 生溝 2 C 2 D が 高 度 に 加ェ で き ず高 性能 の 流体軸受装置 を 1守 る と は で き な い

図 1 に 示す本実施例 で は 軸 1 が 回転 し ス U ブ 2 が 固 定 し た 形 式 の 流体軸 受 装置 に い て 明 し た が 本 発 明 はス U ブが D 夕 ノ、 ブ と it に 回転 し 軸 がベ ス に 固 さ れ た 形 式 ( 図 略 ) の 軸 固 定形 式 の 流体軸 受 装 置 に 適用 で さ .る

本実施例 に れ ば 流体軸 受装 置 の 半径 隙 間 が高 曰 で は 小 さ < 低 、)曰

7 で は大 さ < な る の で 潤 滑剤 の 粘度 の 曰 度 に よ る 変化 に よ て 流体軸受装置 の 特性 が変化す る の を 防止す る と がで き る ま た 軸受 の 耐摩耗性 と ス リ ― ブ の 加 X性及 び動圧発 生溝 の 加ェ性 が 良 い の で 高 冃 度 の 流体軸受装 を 得 る と がで さ る 第 2 実施例 》

発 明 の 第 2 実施例 の 流体軸受 壮 置 に い て 、 図 1 0 か ら 図 1 3 を 昭 し て 説 明 す る 図 1 0 は 明 の 第 2 実施例 の m体軸 受 置 の 断面 で あ る に お い て ス

'j ブ 1 0 2 の 軸 穴 1 0 2 A に 軸 1 0 1 が 回転可 能 に 挿入 さ れて い 年実施例 の 軸 1 0 1 は 図 1 3 の 要部 拡大 断面 図 に 示す よ に 軸 1 0 1 の 本体 1 0 1 D と 細 径部 1 0 1 E と の 間 に 細 径部 1 0 1 Ε を 囲 む溝 1 0 1

A が形成 さ れ て い る 溝 1 0 1 A の 深 は 咖 径部 1 0

1 E で ち 深 < 本体 1 0 1 D の 外 部 に 向 か つ て徐 々 に 浅 < な つ て い る

図 1 0 に お い て ス U ブ 1 0 2 の 上 に は 軸 1 0

1 の ス U ―ブ 1 0 2 か ら の 抜 け を 防止 す る た め の U ン グ状 の 抜 け止 め 1 0 3 が取 り 付 け ら れ て い る 抜 け止 め

1 0 3 は 図 1 3 の 拡大 図 に 示す よ Ό に 刖 記溝 1 0 1 A の 約 半.分 を 覆 う よ う に そ の 内 径 が さ れて い る 軸 1

0 1 の外周 面 ま た はス U ブ 1 0 2 の 内周 面 の 少 な < と も い ずれか 方 に へ U ン グポ ン パ 夕 ン 状 の 浅 い 溝 か ら な る 動圧発 生溝 1 0 2 C 1 0 2 D を け て ラ ン ァ ル 軸受 部 を 構成 し て い る 軸 1 0 1 の 上 部 に は Π 夕 磁 石 1 1 0 を 有 す る P ―タ Λ ブ 1 0 8 が取 り 付 け ら れて い る 軸 1 0 1 の 他 m ( 図 1 に お い て 下 m部 ) に は軸 1 0

1 の 軸心 に 直 角 な 面で あ る 軸 m面部 1 0 1 B を 有 し て い る 軸 m面部 1 0 1 B は ス U ブ 1 0 2 に 固 定 さ れ て い る ス ラ ス 卜 板 1 0 4 に 対 向 し て い る 軸 顺面部 1 0 1 B と ス ラ ス 卜 板 1 0 4 の 各対 向 面 の ずれか 方 の 面 ( 図

1 0 で は ス ラ ス 卜 板 1 0 4 ) に は螺 旋状 ま た は 骨 状

( へ U ノ グ ホ ン ) パ ノ の 動 圧 生溝 1 0 4 A が け 'ら れて ス フ ス 卜 軸 受部 を ί再成 し て い る ス U 、 ブ 1 0

2 は モ タ ス テ 夕 1 0 9 有す る ベ ス 1 0 6 に 固 さ れて い る 軸 1 0 1 と ス U 一ブ 1 0 2 の 間 の 隙 間及 び 軸顺面 部 1 0 1 Β と ス ラ ス 卜 板 1 0 4 の 間 の 隙 間 は 才 ィ ル等 の 潤 滑剤 1 0 5 で 満 た さ れて い る

軸 1 0 1 は マ ン ガ ン を 7 9 重 量 % ク D ム を 1 3

1 5 重里 % 含む 高 マ ン ガ ン ク D ム 鋼 ま た は ォ ス テ ナ ィ 'ト 系 ス テ ン レ ス 鋼 (一 ッ ケルが 8 1 0 重里 % と ク 口 ム が 1 7 1 9 重 里 % 含 ま れて い る ) に よ り 作 ら れ て い る ス U 一ブ 1 0 2 は 図 7 に 示す硫黄快削鋼 の A ま た は Β ま た は軟鉄 ( 不純物 の 少 な い 純鉄 に 近 い.も の ) に よ り 作 ら れて い る 硫黄快削鋼 A は 硫黄 を 0 • 2

0 4 重里 % テ ル ル を 0 • 0 2 0 • 0 7 重里 % 含 ん で お Ό Β は さ ら に ビ ス マ ス を 0 • 0 5 0 • 2 重里 % 含 ん で い る 図 1 2 に ス リ ブ 1 0 2 の 断面 図 を 示す 図 に お い て ス ブ Γ 0 2 の 内周 面 に は へ ン グ ポ ン 状 の 動圧発 生溝 1 0 2 C 及 び 1 0 2 D が ス U ―ブ 1 0

2 の 軸心 ( 流体軸 受 装置 を 構成 し た と さ の 軸 1 0 1 の 軸 心 と 同 じ で あ る ) に 沿 方 向 に 並 ベ て e又 け ら れて い る 勸 圧発 生溝 1 0 2 D の 折返 し 部 1 0 2 F か ら 上部 の 溝

1 0 2 L の 長 さ ( 図 で L に 対応す る 長 さ ) は 下部 の 溝

1 0 2 Μ の 長 さ ( 図 で Μ に 対応す る 長 さ ) よ り 長 い ス

U ― ブ 1 0 2 の 外表 面 に は一 V ケ ル と 燐 を 主成分 と す る 材料 に る メ ッ キ 1 0 2 Β が均 な 厚 さ で 施 さ れ て い る ノ、 V キ の ゾ さ は 1 2 0 =： ク Π ン メ 夕 の 範 囲 で適宜 に 設定 さ れ る 。

以上 の よ う に 構成 さ れ た本実施例 の 流体軸受装置 の 動 作 を 以 下 に 説 明 す る 。 図 1 0 に お い て 、 モ 一 タ ス テ一 夕 9 に 通 電す る と 回 転磁界が発 生 し 、 ロ ー タ 磁石 .1 1 0 、 ロ ー タ ノ、 ブ 1 0 8 及 び軸 1 0 1 が 回転 を 始 め る 。 軸 1 0 1 の 回 転 に よ り 、 動圧発 生溝 1 0 2 C 、 1 0 2 D 、 1 0 4 A に お い て オイ ル等 の 潤 滑剤 に ボ ン ビ ン グ圧 力 を 発 生 し ラ ジ ア ル軸 受部及 びス ラ ス ト 軸受部 で オイ ル の 圧力 が 高 く な る 。 そ の た め 軸 1 0 1 は浮 上 し ス ラ ス ト 板 1 0 4 及 びス リ ー ブ 1 0 2 に 接触せず に 高 精度 で 回転す る 。

図 1 1 は本実施例 の 流体軸 受 装置 が所定 の 回転 数で 回 転 し て い る と き の 損失 ト ル ク の 内 訳 を 示す グ ラ フ で あ り 、 本実施例 の 流体軸 受装置 と 図 1 4 に 示す従来例.の 流体軸 受 装置 と を 比 較 し て い る 。 図 に お い て 、 ラ ジ ア ル 軸受 部 に お け る 損失 ト ル ク は本 実施例 と 従来例 と で ほ と ん ど 同 じ で あ る 。 ス ラ ス ト 軸受部で の 損失 ト ル ク は 、 本 実施例 の 流体軸 受装置 は従来例 の も の よ り 大幅 に 小 さ い 。 従来 例 の 流体軸受 装置で は軸 2 1 1 よ り 直 径 の 大 き い フ ラ ン ジ 2 1 3 を 有す る の に 対 し 、 本 実施例 の 流体軸 受 装置 で は フ ラ ン ジ を 有 し て お ら ず、 軸 1 0 1 と 同 じ 直 径 の 軸 端 面部 1 0 1 B が フ ラ ン ジ と 同 じ 機能 を は た し て い る 。 軸 端 面部 1 0 1 B の 直 径 は フ ラ ン ジ 2 1 3 よ り 小 さ い の で 回 転抵抗 が 小 さ い か ら で あ る 。 以 上 の よ う に 本実施例 の 流体軸 受 装置 は従来例 の も の よ り ト ー タ ル の 損 失 ト ル ク が 小 さ い 。 そ の た め 特 に 低温 で の モ ー 夕 の 電 流 の 増 加 が 防止 で き る 。

本 実施例 の 流体軸 装 はス U ―ブ 1 1 2 に軸 1 0 1 の 抜 け止 め 1 0 3 が け ら れ て い る の で 流 軸受装 置 の 軸 1 0 1 の 軸心方 向 に 異常 な 加速度 が加 わ つ た 士且合 な ど に 軸 1 0 1 がス プ 1 0 2 か ら 抜 け の を 防止 さ る

抜 け止 め 1 0 3 の 他 の 作用 と し て は 図 1 3 に 示す よ う に 抜 け止 め 1 0 3 と 軸 1 0 1 の 上 面 と の 隙間 1 0

3 A を ォィ ル等 の 潤 滑剤 1 0 5 の 表面張 力 に 応 じ て 定' ま る 寸法 よ り 大 き < す る と 流体軸受 装置 の 回早 中 に 軸

1 0 1 の 上 m部か ら 潤 滑剤 1 0 5 が漏 れ る の を 防.止 で さ る れ は 潤 滑剤 1 0 5 は そ の 表面張 力 に よ Ό 所 定 の 寸法以 上 の 隙 間 か ら は漏 出 し な い と い Ό 作用 を 利 用 す る も の で あ る の た め に 抜 け止 め 1 0 3 の 内 周 部 の 下面及 び軸 1 0 1 の 本体 1 0 ' 1 D の 細 径 部 1 0 1 E 近 傍 の 少 な ぐ と も 方 を 略 円 錐 面 ( c 0 n e ) に 形 成す る 。 本実施例 で は 図 1 3 に 示す よ Ό に 本体 1 0 1 D の 細 径 部 1 0 1 E 近傍 に 円 錐 面 を 形成す る 溝 1 0 1 A を け て い る の た め 抜 け止 め 1 0 3 と 軸 1 0 1 の 隙 間 は そ の 内 周側 で広 < 外周 側 で狭 < な て い る 潤 滑剤 1

0 5 は表面張 力 で 隙 間 の 狭 い 部分 の み に 保持 さ れ る 性質 を 有 し て い る の で 潤 滑 剤 1 0 5 は主 と し て 隙 間 が狭 い 外 周 部 に 保持 さ れ 内 周 部 に は保'持 さ れ な い す な わ ち 流 #軸 受 の 開 □部 め る 抜 け止 め 1 0 3 と 軸 1 0 1 の 間 の 隙間 の広 い 部分 に は潤 滑剤 1 0 5 が 出 て こ な い 円 錐 面 を 有す る 1 0 1 A と 抜 け止 め 1 0 3 の 先 部 と の 隙 間 が 刖 目し所定 の 寸法 に な る Ό に す る と 潤 滑剤 1 0 5 が 流 UU し な い の で 抜 け止 め 1 0 3 が潤 滑剤 1 0 5 の 漏 出 防止 の 機 能 を も は た す 溝 1 0 1 A が傾斜 し て い る の で 、 軸 1 0 1 の 上下 の が多 少動 い て 抜 け止 め 1 0 3 と 溝 1 0 1 A の 隙 間 が前 記所定 寸法 に な る 位置が あ る の で 、 潤 滑剤 1 0 5 が漏れ る こ と はな い

動圧発 生溝 1 0 2 D は 図 1 2 に 示す様 に 溝 1 0 2 L が 溝 1 0 2 M よ り 長 い ( L > M ) の で 図 1 0 の 構成 に お い て ス U ―ブ 1 0 2 内 で 軸 1 0 1 が 回 早 Sす る と さ ォ ィ ル が軸 m面部 1 0 1 B と ス ラ ス h 板 1 0 4 の 間 に 押 し 込 ま れ る そ の た め 軸 面 部 1 0 1 B の 圧 力 が上昇 じ て ス ラ ス 卜 方 向 に 大 き な 浮 上 力 を 発 生す る 図 1 2 に お い て 、 動圧発 生溝 1 0 2 D に よ り ス ラ ス 方 向 に 発 生す る 圧 力 を P Γ で表 し 動圧発 生 溝 4 A に て ス ラ ス 方 向 に 発 生 す る 圧 力 を P t と'す る と ス ラ ス 卜 方 向 に は圧 力 P r と 圧 力 P t の 和 ( P r + P t ) の 圧 力 が働 < と に な る 曲 線 N 1 は上記圧 力 ( P r + P t ) の 分布 を 表す 。 ま た 曲 線 N 2 は動圧発 生 溝 1 0 2 D に よ る ラ ジ ァ ル方 向 の 圧 力 分布 を 表す

実施例 の 軸 1 0 1 及 びス U ブ 1 0 2 に 使用 可能 な 各 種 金属 の 線膨張係 数 を 実測 し た 丁 夕 を 図 3 に 示す 。 本 実施例 に い て 刖 L 1 実施例 と 1 J ¾ に 高 マ ン ガ ン り- ム 鋼 ォ ス テ ナ ィ h 系 ス テ ン レ ス 鋼 及 びマ ル テ ン サ ィ 系 ス テ ン レ ス 鋼 の 3 種類 の 材料 は軸 1 0 1 に 使 用 可能 な 材料 で め る 硫黄快 削鋼 及 び フ 工 ラ ィ 卜 系 ス テ ン レ ス 鋼 の 3 や里 の 材料 は ス U ブ 1 0 2 に 使 用 可 能 で め る 実施例 で は 軸 1 0 1 に は線膨張係 数 が 大 さ い 高 マ ン ガ ン ク 口 ム 鋼 ( 線膨張係 数 が 1 7 1 8 X

1 0 一 6 ) ま た はォ ―ス テ ナ ィ 系 ス テ ン レ ス 鋼 ( 線膨張 係 数 1 7 • 3 X 1 0 ― 6 ) を 使用 す る ま た ス U ―ブ 1 , 0

2 に は線膨張 係数 が 小 さ < て 加 ェ性 に 優れ た 硫黄快 削 鋼 (線膨張係 数 1 0 〜 1 1 • 5 X 1 0 6 ) ま た は軟鉄 を 使用 し て い る 以下 前記第 1 実施例 と ±b通 の 各 図 を 用 い て 説 明 す る

図 4 は軸 1 0 1 と ス ブ 1 0 2 の 軸受穴 1 0 2 A の 半 径 隙 間 の 、〉曰

氣度 に よ る 変化 を 示 し て い る 曲 線 E A C は 公差 の 上 限値 を 示 し 曲 線 F B D は公差 の 下 限値 を 示 し て お り れ ら 本 の 曲 線 の 間 隔が公差幅 に あ た る 本 実施例 で は軸 1 0 1 と ス リ ―ブ 1 0 2 に 刖 記 の 材料 を 使 用 す る の で 低 /曰

ism.で は半 径 隙 間 が大 さ < な Ό 高 ism.で は 小 さ < な る よ う に 化す る 軸 1 0 1 の 直 径 が 3 . 2 m m の は 図 4 に 示す様 に 、 ί)曰

皿度 が 2 0 度 C か ら 8 0 度

C に 変化 す る と 約 0 6 5 マ ィ ク 口 メ 夕 だ け 半 径 隙 間 が狭 < な る ま た 、■>曰

iim.度が 2 0 度 C か ら ― 4 0 度 C に 化 す る と 約 0 - 6 5 マ ィ ク Π メ 夕 だ け 半径 隙 間 が拡大す る し の よ Ό に 軸受 隙 間 が変化 す る こ と に よ 、 図 5 b に 示す様 に 高 ^臼

？皿で ォィ ル の 粘度 が低下 し て も 半 径 隙 間 が狭 < な る た め に 軸 受 の 剛 性 の 低下 を 輕減す る 効 果 が得 ら れ 'る 低 曰

皿 で は 図 5 a に 示す よ に 半 径 隙 間 が拡大 す る と に よ り 損失 ル ク の 増加 を 抑 軸受 の 回転抵 til が大 き < な る の が 防止 さ れ る 軸 受 の 剛 性 ま /こ は軸 振れ は理 δ冊 上 は半 径 隙 間 の 二 、 に 比 例 し て 向 上 さ せ る と が 可能 で め る 方軸受 の 損失 ル ク は 半 径 隙 間 に 反 比 例 し て 軽減 さ せ る と が可 能 で あ る

図 5 a は ― 4 0 度 C で 半 径 隙 間 が拡大 し て 増 加 が軽 減 さ れ た 損失 ル ク を 示 し て い る 図 5 b は + 8 0

C で 半径 隙 間 が狭 < な る と で 増加 が抑 え ら れた 軸振 れ の 数値 を 示 し て い る 各 図 中 に 要求性 能 の 範 囲 を 示 し て い る が 本実施例 で は 半 径 隙 間 が 図 4 の 公差 幅 内 に あ れ ばた と え 半 径 隙 間 が ラ ッ キ を示 し て 全数 の 軸 受 が 要求性能 を 成可能 で あ る す な わ ち 生産里 の 1 0 0 % 全数 を 良 no に す る と が可能 で あ る

図 6 は本実施例 の 流体軸受 cx. と 図 1 4 に 示 し た 従来 の 流体軸 受 装 置 と の 各 、曰

tim.度 で の 性能 を 比較 し て示 し た グ ラ フ で あ る 本実施例 の 流体軸 受装置 で は低 、曰

ism.で の 損 失 ル ク が 小 さ < 抑 え ら れ て い る ま た 高 、)曰

inn.で の 軸振れ 小 さ < 抑 え ら れて い る

図 7 は 本 実施例 の 軸 1 0 1 と ス ブ 1 0 2 に 使用 す る 材料 の 成 分表 で あ り 数値 は重 里 % を 示 し て い る 従来 の 軸 受 装置 と 本実施例 の 軸 受装置 の 軸 1 0 1 と ス

U ブ 1 0 2 に 使用 さ れ る 金 属 材料 を 組み合 わ せ た +菊具 α の 流体軸 壮

又 置 の 耐摩耗性 を 比 較 験 し た 果 は 図 8 に 示す通 り で あ る □ 本実施例 で は 図 1 2 に 示す よ に ス

U プ 1 0 2 の 表面 に 二 ッ ケ ル と 燐 主 成分 と す ··£» メ ッ キ 1 0 2 B を 施す た め 耐摩耗性能 が 非常 に 優 れて ね Ό 軸受 壮 置 の 長期 信賴性が 同 い

図 9 は 、 ス U 一ブ 1 0 に 使用 可 能 な 金 属 材料 の 切 削 抵キ几 を 測定 し た ノ で あ る 鍮 は切 削 抵 ίη, は 小 さ い の で加 ェ性 は 良 好 で め る が 、 図 3 に 刁ヽ し た よ Ό に 線膨張 係数 が大 さ い た め 不適 で あ る 一方 フ ェ ラ ィ 卜 系 ス テ ン レ ス 鋼 は切 削 抵 in が大 さ い た め 加 ェ性 が亜 < 、 ス U 一 プ 1 0 2 の 軸 受穴 1 0 2 A の 表面 を 加 ェ し た 、 平滑 に加 ェ で さ ず表面粗 さ が粗 < な つ て し ま Ό 欠 ハ占、、 を 有す る た め 不適 当 で あ る 本実施例 で は ス U ―ブ 1 0 2 を 硫黄 快削鋼 で加 し 、 表面 に V ケ ル と 燐 を 主成分 と す る メ ッ キ を 施す と い う 組 み □ わ せ に よ Ό 生 じ る 効果で 概度特 性 、 加ェ性 、 耐磨耗性 の あ ら る ハ占、、 で最 良 の 果 を 得 る と がで さ る

図 1 2 に 示す ス U 一ブ 1 0 2 の 軸 受 穴 1 0 2 A の 内 周 面 の 動圧発 生 溝 2 0 2 C 、 2 0 2 D は微細 な 多数 の 溝 を 所定 の ピ ッ チ 間 [5 で 高 に 加ェす る た め に 、 刖 記第 1 実施例 と 同 様 に ポ一ル転 法が採用 さ れ る 従来 の 電解 ェ ッ チ ン グ加 ェ方法 で は 、 動圧発 生 溝 2 0 2 C 、 2 0 2

D の ピ V チ 間 を 狭 < す る と 、 溝以外 に 軸受 穴 2 A の 内 面 の 平滑面 ま で が ェ ッ チ ン グ さ れ る そ の た め 軸 又面 の in 度が亜 < な つ て し ま Ό か ら で め る 本実施例 の ス U 一 ブ 1 0 2 の 材料 の 硫黄快 削 鋼 は塑性加 ェ性 が 比 較 的 良 好 で あ Ό 、 動圧 流体軸 受 に と て 特 に 重 要 な 動圧発 生溝 2

0 2 C 、 2 0 2 D を 高 に 加 ェ す る と が可 能 で あ る ス U ブ 2 0 2 を 性加 ェ性 の 亜 い フ X ラ ィ h 系 ス テ ン レ ス で 加ェ し Ό と す る と 動圧発 生 溝 2 0 2 C 2 0

2 D が高 精度 に 加 ェ で さ ず 、 流体軸受装置 の 性 ϋ匕 を 低下 さ せ る

本実施例 で は ス U ― ブ 1 0 2 が 固 定 で 軸 1 0 1 が 回 転す る 構成 に つ い て 目兑 明 し た が ス U ―ブ 1 0 2 が Ρ

Aノr 八 ブ 1 0 8 と に 回 転 し 軸 1 0 1 がベ ス 1 0 7 に 固 定 さ れた 軸 固 定型 の 構成 で 本実施例 と 同 様 の 作用 効 果 が得 ら れ る

本実施例 で は ス ラ ス 卜 軸受 を 軸 1 0 1 の 面 と ス ラ ス 卜 板 1 0 4 で構成す る の で ス ラ ス 卜 軸 受 の 径 が軸 1

0 1 の 径以下 に 抑 え る ま た ラ ン ァ ル軸 受 の 半 径 隙 間 が 、 高 曰

ί皿 で は 小 さ < 低 B

慨 で は大 さ < な る の で ォ ィ ル の 粘度 変化 に よ る 流体軸 受 装置 の 特性 の 化 を 防止す る と が で き る ま た 上記 の よ う に 加 ェ性 の 良 い 材料 を 用 い る と に よ り 産 上 の 題 で あ る'ス リ ブ の 加 ェ性 お び動圧発 生溝 の 加 ェ性 を 敢 良 に で さ る と と に 耐摩耗性 に す ぐれ た 流体軸 受 装 を 得 る と が で き る 産 業 上 の 利用 可 能 性

本発 明 の 流体軸 受 は 高 速か つ 高 精度 の 回 転 を 必要 と す る 回 転体 の 軸 受 と し て 利 用 可 能 で あ る

Claims

請求 の 範 囲

1 鉄 を む材料 で 成 さ れた 軸 又 穴 有す る ス 構

ノ

m pu ス U プ の 軸 受穴 に 相 対 的 に 回転可 に 揷 入 さ れ 高 ン ガ ン ク D ム 鋼 及 びォ ス テ ナ ィ 卜 系 ス テ ン レ ス 鋼 の 内 の 少 な < と も 方 の 材料 で構成 さ れ た 軸 及 び

前記 軸 の 顺 に 固 定 さ れ 方 の 面 がス ブ の m面 に 対 向 し 他方 の 面 が 刖 記 ス U ブ の 前記 面 を含 む 領域 を 密 閉 す る よ Ό に 設 け ら れた ス ラ ス 板 に 対 向 す る 略 円 板状 の フ ラ ン ン を 備 え

前記 ス U ―ブ の 内 周 面 及 び軸 の 外周 面 の 少 な く と ち 方 に 、 第 1 及 び第 2 の 動圧発 生溝 を 前記軸 の 軸 心 に 沿 Ό 方 向 に 並ぺて 設 け iu 記 フ ラ ン ン と ス ラ ス 卜 板 の 対 向 面 の い ずれか 方 に 第 3 の 動圧発生溝 を 設 け

刖 記第 1 及 び第 2 の 動 圧発 生溝 を含 む 刖 記 ス ブ の 軸 受 穴 と 軸 と の 隙 間 及 びス ラ ス 板 と フ ラ ン ン と の 隙 間 を 潤 滑剤 で満 た し

記 ス U ブ又 は軸 の い ずれか 方 が 気 モ 夕 の ス テ タ を 有す る 固 定 ベ ス に 取 り 付 け ら れ 他方 が 刖 記 電気 モ タ の 夕 磁石 を 有 す る 回転体 に 取 り 付 け ら れ る と を 特徵 と す る 流体軸 受

2 刖 記第 1 及 び第 2 の 動圧発 生 溝 の う ち 前記 フ ラ ン ン に 近 い 方 の 動圧 e 生 は所定 の 角 度 で 屈 曲 し た 線 状 に 形 成 さ れ 屈 曲 部か ら 刖 記 フ ラ ン ン に 向 か う の さ が 刖 記屈 曲 部か ら 前記 フ ラ ン ン の 逆 の 方 向 へ 向 か 溝 の 長 さ よ り い と を 特徴 と す 求 1 記載 の 流体軸 受 装 置 。

3 - 刖 記 ス ブ を 構' 成す る 鉄 を 含 む 材料 が 硫黄 を

0 2 か ら 0 • 4 重量 % テ ルル を 0 0 2 か ら 0 • 0

7 重 里 % 今 む 硫黄快 削鋼 で あ る こ と を 特徵 と す る =^

冃 求項

1 記 の 流体軸受装

m 置

4 記軸 を 構成す る 高 マ ン ガ ン ク Π ム 鋼 は マ ン ガ ン を 7 か ら 9 重里 % ク 口 ム を 1 3 か ら 1 5 重里 % 含 む と を 特徵 と す る 求 1 記 の 流体軸受 装 置

5 前記 ス U ブ を 構 成す る 硫黄快削鋼 は 硫黄 を 0

2 か ら 0 • 4 重里 % テ ルル を 0 • 0 2 か ら 0 • 0 7 重

% 及 び ビ ス マ ス を 0 • 0 5 か ら 0 2 重 里 % 含 む と を 特徴 と す る 5冃 求項 1 記 の 流体軸 受お

6 前記第 1 及び第 2 動圧発 生溝 はへ U ン グ ポ ン 状 の 夕 ン で あ 刖 記 第 3 の 動圧発 生溝 は ら せ ん 状 パ 夕 ン 又 は へ U ン グ ボ ン 状 の 夕 ― ン で あ る ロ冃 求項 1 目し の 流体軸 受 壮

直

7 刖 記 1 及 び第 2 の _m圧 生溝. の う ち 記 軸 顺 面部 に 近 い 方 の 動圧発 生 は所定 の 角 度 で 屈 曲 し た 線 状 に 形 成 さ れ 屈 曲 部 か ら 刖 3D軸顺面部 に 向 か ラ 溝 の 長 さ が 刖 屈 曲 部 か ら 刖 し 軸顺面部 の 逆 の 方 向 へ 向 か Ό 溝 の 長 さ よ い と を 特徵 と す る 求項 1 記載 の 流体軸 受装置

8 . 前記 ス リ 一 ブ は鉄 を 含 む材料 で構成 さ れ 、 表面 に ニ ッ ケ ル及 び を 燐 を 含む メ ツ キ を 施 し た 請求項 1 記載 の 流体軸 受装置 。

9 . 前記 ス リ ー ブ の 開 放端 に 、 軸 の 抜 け る の を 防 ぐ抜 け止 め を 設 け た こ と を 特徴 と す る 請求項 1 記載 の 流体軸 受装置 。

1 0 - 刖 記軸 の 記抜 け止 め に 対 向 す る 面 に 、 深 さ が軸心 に 向 か て深 < な る 環状 の 溝 を 有す る こ と を 特徴 と す る 求項 9 記載 の 流体軸受装

1 1 . 鉄 を 含 む材 料で構成 さ れ た 、 軸 受穴 を 有 す る ス リ 一 ブ 、

記 ス U ブ の 軸受 穴 に 相 対的 に 回 転可 能 に 揷 入 さ れ 、 高 マ ン ガ ン ク ム 鋼 及 ぴォ ス テ ナ ィ 系 ス テ ン レ ス 鋼 の 内 の 少 な < と も 方 の 材料 で構 成 さ れ 方 の 部 に 、 軸 心 に 垂 直 な 面 で あ る 軸 m面部 を 有 す る 軸 及 び

刖 記 軸 顺 面 部 に 対 向 し て ス ラ ス 1 軸 受 構 成す る ス ラ ス h 板 を 備 7L

前記 ス U ブ の 内 周 面 及 び軸 の '外周 面 の 少 な < と 方 に 第 1 及 び第 2 の 動圧発 生溝 ¾： 前記 軸 の 軸心 に 沿 方 向 に 並ベ て け 刖 記軸 面部 と ス ラ ス 卜 板 の そ れぞ れ の 対 向 面 の 少 な < と も 方 に 3 の 動圧 生溝 を 又 け 、 刖 第 1 第 2 及び第 3 の 動圧発 生溝 含 む 刖 ス プ の 軸 受 穴 と 軸 と の 隙 間 及 び 刖 記軸 m面部 と ス ラ ス 板 と の 隙 間 を 潤 滑剤で満 た し

記 ス ブ又 は軸 の い'ずれか 方 が電気 モ 夕 の ス テ 夕 を 有す る 固 定ベ ―ス に 取 Ό 付 け ら れ 他方 が 刖 記 電気 モ タ の □ 夕 磁石 を 有す る 回転体 に 取 り 付 け ら れ る と を 特徵 と す る 流体軸受装

1 2 刖 記 ス ―ブ を 構成す る 鉄 を 含 む材料 が 硫黄 を 0 - 2 か ら 0 - 4 重虽 % テルル を 0 • 0 2 か ら 0 •

0 7 重 0/

里 含 む硫黄快削鋼 で あ る と を 特徴 と す る m 求 項 1 1 記 の 流体軸受 o

1 3 • 刖 記軸 を 構成す る 高 マ ン ガ ン ク Π ム 鋼 は マ ン ガ ン を 7 か ら 9 重 0/

里 /0 ク Π ム を 1 3 か ら 1 5 重 % 含 む と を 特徴 と す る 3¾

B月 求項 1 1 記 の 流体軸 受装

置

1 4 0し ス U ブ を 構成す る 硫黄快 削鋼 は 硫黄 を

0 • 2 か ら 0 • 4 重 % テルル 0 0 2 か ら 0 0

7 重 % 及 び ピ ス マ ス を 0 0 5 か ら 0 2 量 % 含 む し と を 特徴 と す る Bf 求項 1 1 の 流体軸 受 装 is

、

1 5 • 刖 第 1 及 び第 2 動圧発 生溝 は へ U ン グ ホ 一 ン 状 の パ 夕 ン で め り 、 前記第 3 の 動圧発 生溝 は ら せ ん 状 夕 一 ン 又 は へ U ン グ ボ 一 ン 状 の パ 夕 ン で め る s虫

求項

1 1 記 の 流体軸 受装

1 6 記第 1 及び第 2 の Si圧発 生 is の つ ち 記軸 端面部 に 近 い 方 の 動圧発 生溝 は.所定 の 角 で 屈 曲 し た 線 状 に 形成 さ れ 、 屈 曲 部'か ら 前記軸顺面部 に 向 か う 溝 の 長 さ が 、 屈 曲 部か ら 刖 記軸顺面部 の 逆 の 方 向 へ 向 か 溝 の 長 さ よ Ό い こ と を 特徵 と す る 冃 求項 1 1 記 の 流 体軸 受装

1 7 • 前記 ス リ 一 ブ は鉄 を 含む材料 で構成 さ れ 、 表 面 に 一 ッ ケ ル及 び を 燐 を 含 む メ ッ キ を 施 し た 生

0冃 求項 1 1 記 の 流体軸 受 装

m

、

1 8 刖 記 ス U ― ブ の 放 m に 、 軸 の 抜 け る の を 防 ぐ 抜 け止 め 口又 け た こ と を 特徵 と す る m 求 1 1 記 の 流 体軸 受 装

置

、 '·

1 9 • 刖 記 軸 の 、 刖 記抜 け止 め に 対 向 す る 面 に 、 さ が軸 心 に 向 か て 深 く な る 状 の 溝 を す る と を 特徵 と す 'る 0冃 求項 1 8 記載 の 流体軸 受 衣