JPH03213715A - スラスト軸受 - Google Patents

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、事務機器、情報機器等に使用されるスラスト
軸受に関する。

〔従来の技術〕

従来のスラスト軸受としては、例えば特開昭６３−１９
５４１４号公報に提示されたものがある。

この従来例のスラスト軸受は、軸方向に磁化された磁石
の同磁極面を所定のギャップを介して対向させてなる磁
気反発形スラスト軸受であって、前記対向する磁極面の
何れか一方の磁極面を他方の磁極面よりも大きく形成す
ることにより、何れか一方の磁極面の外周端は他方と軸
方向に対向し、他方の磁極面の外周端は一方と軸方向に
対向しないように構成されたものである。

両磁極面をこのように対向させたため、磁気中心がずれ
た場合も磁石相互を横方向に移動させる力はほとんど作
用せず、ラジアル軸受に負荷される荷重と起動トルクと
を小さくすることができる利点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来の磁気反発形スラスト軸受にあっては
、磁石の反発力のみでスラスト荷重を支持していたため
、スラスト負荷に対する剛性が小さく軸方向の加振力で
振動し易いという問題点があった。

そこで本発明は、上記従来の問題点に着目してなされた
ものであり、その目的とするところは、磁気反発形であ
ってもスラスト負荷に対する剛性が大きいスラスト軸受
を提供して、上記従来の問題点を解決することにある。

〔課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は、軸部材に設けたス
ラスト受面が軸受部材に設けたスラスト軸受面とスラス
ト軸受すきまを介して対向するスラスト軸受において、
前記スラスト受面に設けた一方の磁石とスラスト軸受面
に設けた他方の磁石とは同極どうしが軸方向に対向し、
前記スラスト受面とスラスト軸受面との少なくとも一方
には、軸部材と軸受部材とのいずれか一方の回転時にス
ラスト軸受すきま内の流体を負圧に作用させる溝が設け
られていることを特徴とする。

前記の溝はへリングボーン状の溝でもよく、またはスパ
イラル状の溝でもよい。

〔作用］ 本発明のスラスト軸受は、停止中及び起動時・停止時は
同極どうしが軸方向に対向している磁石の磁気反発力で
非接触である。

一方、定格回転時は、溝のポンピング作用によりスラス
ト軸受すきま内の流体がスラスト軸受すきまから流出し
て負圧となり、スラスト受面とスラスト軸受面とが磁石
の磁気反発力に抗して接近する。これによりスラスト軸
受剛性が増大する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図を参照して説明する。

第１図は本発明のスラスト軸受Ｓをレーザビームプリン
タ用スキャナユニットに組み込んだものである。

軸部材としての固定軸１は、一方の端部が同じく軸部材
としての基台２に圧入等により固定され、その固定軸１
の外周面に円筒状のラジアル受面３が設けられている。

固定軸１の他方の端部は自由端である。この固定軸１に
、軸受部材であるスリーブ５が回転可能に嵌合されてい
る。そのスリーブ５の内周面は、ヘリングボーン状の動
圧発生用の溝６を形成した円筒状のラジアル軸受面７と
され、前記固定軸１のラジアル受面３とラジアル軸受す
きまｒを介して対向して動圧形のラジアル軸受を構成し
ている。

また、スリーブ５の下端面は平面状のスラスト軸受面８
とされ、このスラスト軸受面８とスラスト軸受すきまＳ
を介して対向する基台２の面には平面状のスラスト受面
９が設けられて、動圧形のスラスト軸受Ｓを構成してい
る。このスラスト軸受Ｓのスラスト軸受面８には、軸方
向に磁化されたドーナツ板状の磁石１１が面一に埋め込
んで取付けられている。一方、スラスト受面９にも、固
定軸ｌの周りに同じく軸方向に磁化されたドーナツ板状
の磁石１２が面一に埋め込んで取付けられている。これ
ら両磁石１１．１２は、同極同士が軸方向に対向するよ
うに配設されている。

更に、スラスト軸受面８とスラスト受面９との少なくと
も一方、この実施例にあってはスラスト軸受面８の方に
、磁石１１の面を含む全面にわたりスパイラル状の動圧
発生用の満１３が設けられている。この動圧発生用の溝
１３は、スリーブ５の回転時に、スラスト軸受すきまＳ
内の流体を半径方向外方ヘポンピングして負圧に作用さ
せる機能を果たす。

なお、スリーブ５の外径面に段部１５が設けてあり、ス
リーブ５に嵌合された多面鏡１６がこの段部１５に支持
され取付は部材１７で固定されている。

また、スリーブ５の段部１５の下側に形成された他の段
部１８に、支持部材１９を介してスリーブ５を取り巻く
ロータマグネット２０を取付け、このロータマグネット
２０と半径方向に周対向するステータコイル２１を基台
２の上面に配設し、ロータマグネット２０とステータコ
イル２１とにより周面対向形の駆動モータＭを構成して
いる。

次に作用を説明する。

上記のスキャナユニットの停止中、り極どうしが軸方向
に対向している両磁石１１．１２の磁気反発力が作用し
て、スラスト軸受面８とスラスト受面９とは非接触であ
り、スラスト荷重に応したスラスト軸受すきまＳが保た
れている。

駆動モータＭの作動により起動すると、多面鏡１６がス
リーブ５と共に所定の回転方向に回転し始める。この場
合、スラスト軸受面８とスラスト受面９とは非接触であ
るから、起動抵抗はなく、摩耗も生じない。

スリーブ５が回転すると、スラスト軸受Ｓの動圧発生用
の溝１３のポンピング作用で、スラスト軸受Ｓ内の流体
が半径方向外方へ流出する。そのためスラスト軸受Ｓの
軸受すきまＳ内は負圧になる。この負圧の大きさは、半
径方向中心側部がもっとも大きく、半径方向外方に向か
い直線的に減少していく。この負圧の吸引作用で、スラ
スト軸受面８がスラスト受面９の方へ引き寄せられて接
近する。両磁石１１．１２の磁気反発力はクーロンの法
則にしたがって距離の自乗に反比例するから、その接近
でスラスト軸受剛性が増大する。かくして、スラスト軸
受Ｓは、スリーブ５の回転速度に応じた負圧力とスラス
ト軸受すきまＳの寸法に応した磁気反発力とが平衡した
非接触状態でバランスを保つ。

また、スリーブ５が回転すると、ラジアル軸受における
動圧発生用の溝６のポンピング作用によってラジアル軸
受すきまｒ内の流体の圧力が高くなり、ラジアル軸受面
７はラジアル受面３と非接触で回転する。

こうして、スリーブ５はスラスト方向に高い剛性を有し
て軸方向の加振力で振動することなく、一定の浮上量を
保持しつつ、固定軸Ｉの回りを非接触で回転する。

停止時は、駆動モータＭへの通電を切ると、定常回転し
ていたスリーブ５０回転速度が次第に低下し、スラスト
軸受Ｓの動圧発生用の溝１３のポンピング作用が弱まり
、スラスト軸受すきまＳの流体は次第に正圧に戻り、ス
リーブ５は磁石１１゜１２の磁気反発力で支持され、ス
ラスト軸受面８とスラスト受面９とが非接触のまま停止
する。よって、停止時も軸受摩耗は発生せず、半永久的
な軸受寿命が保証される。

なお、上記実施例では、スラスト軸受Ｓの動圧発生用の
溝１３は、スラスト軸受面８の全面に設けた場合を説明
したが、スラスト軸受面８のうちの磁石１１を除いた個
所にのみ溝を設けても良く、スラスト軸受面８のうちの
磁石１１の部分にのみ溝を設けても良い。

また、スラスト軸受面８ではなく、スラスト受面９の全
面に設けても良く、スラスト受面９のうちの磁石１２を
除いた個所にのみ溝を設けても良く、スラスト受面９の
うちの磁石１２の部分にのみ溝を設けても良い。

また、スラスト軸受面８とスラスト受面９との両方に溝
を設けても良い。

また、動圧発生用の溝１３のパターンについては、スパ
イラル状の溝とは限らず、ヘリングボーン状の溝でも良
い。すなわち、例えばスラスト軸受Ｓのスラスト軸受面
８にヘリングボーン状の溝を設けて、スリーブ５の回転
時に、スラスト軸受すきまＳ内の流体を半径方向外方と
、半径方向内方とにそれぞれ流出させても良い。

第２図はこの発明の他の実施例であるが、軸受部材２に
設けた円筒状孔３０には円筒状のラジアル軸受面７と平
面状のスラスト軸受面８とが設けられている。前記円筒
状孔３０に嵌合する軸体１にはラジアル軸受面７にラジ
アル軸受すきまｒを介して対向するラジアル受面３とス
ラスト軸受面８にスラスト軸受すきまＳを介して対向す
るスラスト受面９とが設けられている。ラジアル受面３
には軸方向に離れた二カ所にヘリングボーン状の溝６が
それぞれ設けられ、またスラスト受面９に設けた一方の
磁石１２とスラスト軸受面８に設けた他方の磁石１１と
は同極とおしが軸方向に対向している。スラスト受面９
には、軸部材１の回転時にスラスト軸受すきまＳ内の流
体を半径方向外方へ流出してスラスト軸受すきまＳを負
圧に作用させるスパイラル状の動圧発生用の溝１３が設
けられている。また、軸部材ｌの上部には多面鏡１６と
ロータマグネット２０とが取付けられ、軸受部材２には
ロータマグネット２０に対向するステータコイル２１が
取付けられている。そして、軸部材１は軸受部材２に覆
われて密閉されている。

この実施例では、軸部材１の回転時にスラスト軸受すき
まＳ内の流体がラジアル軸受すきまｒへ流出するが、ラ
ジアル軸受すきまｒから上方への流出は抑制される。従
って、スラスト軸受すきまＳからラジアル軸受すきまｒ
への流体の流出が抑制されるのでスラスト軸受剛性が高
い。

なお、一方の磁石１２及び他方の磁石１１は永久磁石で
はなくて電磁石でも良い。

また、スラスト軸受すきまＳは０〜１０μｍが好ましい
。スラスト軸受面８とスラスト受面９とが接すると起動
トルクが大きく、またスラスト軸受すきまＳが１０μｍ
より大きいと動圧発生用の溝１３のボンピング作用が弱
くなる。しかし、スラスト軸受すきまＳは１０μｍを越
えても良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、スラスト軸受す
きまを介して対向するスラスト軸受のスラスト受面に設
けた一方の磁石とスラスト軸受面に設けた他方の磁石と
は、同極どうしが軸方向に対向する磁気反発形スラスト
軸受にあって、スラスト受面とスラスト軸受面との少な
くとも一方に、回転時にスラスト軸受すきま内の流体を
負圧に作用させる溝を設けた構成とした。そのため、軸
受作動時にスラスト受面とスラスト軸受面とが負圧で吸
引されて接近するので磁気反発力が増大し、その結果ス
ラスト負荷に対する剛性が増すという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断面図、本発明の他の実
施例の縦断面図である。 図中、１．２は軸部材、５は軸受部材、８はスラスト軸
受面、９はスラスト受面、Ｓはスラスト軸受、Ｓはスラ
スト軸受すきま、１１．１２は磁石、１３はスラスト軸
受すきま内の流体を負圧にする溝。 第２図は

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸部材に設けたスラスト受面が軸受部材に設けた
   スラスト軸受面とスラスト軸受すきまを介して対向する
   スラスト軸受において、 前記スラスト受面に設けた一方の磁石とスラスト軸受面
   に設けた他方の磁石とは同極どうしが軸方向に対向し、
   前記スラスト受面とスラスト軸受面との少なくとも一方
   には、軸部材と軸受部材とのいずれか一方の回転時にス
   ラスト軸受すきま内の流体を負圧に作用させる溝が設け
   られていることを特徴とするスラスト軸受。
2. （２）溝がヘリングボーン状の溝である請求項（１）記
   載のスラスト軸受。
3. （３）溝がスパイラル状の溝である請求項（１）記載の
   スラスト軸受。