JPH0735820U - 動圧軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軸受性能の経時的変化が少なく、広い環境温
度の範囲で使用することができる動圧軸受装置を提供す
る。 【構成】 回転ドラム９に設けられたシャフト７を筒状
軸受部材３の内側に挿入し、軸受部材３の内側下部に設
けた球体５でシャフト７の下端を支持する。軸受部材３
のラジアル軸受面とシャフト７の外径面における潤滑面
に、基油に重量で１％乃至５％の増稠剤を添付した潤滑
剤を塗布する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、ビデオテープレコーダ、コンパクトディスク、デジタルテープレ コーダ等に組込まれた回転部品の支持として用いられる動圧軸受装置に関するも のである。

【０００２】

【従来の技術】

図１は、動圧軸受装置の一例を示す。この動圧軸受装置は、ケーシング１の底 板２上面に軸受部材としての筒体３を設け、その筒体３の内径面上下にラジアル 軸受面４を形成し、筒体３の内側底部に圧入した球体５で筒体３の内側に挿入し たシャフト７の下端を支持している。また、シャフト７の外形面には、上記ラジ アル軸受面４と対向する位置に動圧発生溝８を設け、そのシャフト７の上部に回 転ドラム９を取付け、この回転ドラム９で例えばビデオテープの移動を案内する ようにしている。

【０００３】 さらに、回転ドラム９の下面に設けた支持筒１０の外側にモータロータ１１を 取付け、一方、ケーシング１の底板２上にモータステータ１２を取付けてある。

【０００４】 上記のような動圧軸受装置において、モータステータ１２に対する通電によっ て回転ドラム９を高速回転させると、シャフト７に形成した動圧発生溝８のポン プ作用によって、ラジアル軸受すきま１３に圧力流体が送り込まれ、シャフト７ は、筒体３の内径面と非接触の状態で回転すると共に、球体１４に対して点接触 する状態で回転する。

【０００５】 従来、このような動圧軸受装置においては、潤滑剤として比較的粘度の高いグ リースを用いるようにしている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】 ところで、動圧軸受装置の潤滑剤としてグリースを用いた場合、ラジアル軸受 面４とシャフト７の外形面間のラジアル軸受すきま１３およびスラスト板５とシ ャフト７の下面間のスラスト軸受すきまは＋数μｍときわめて小さいため、回転 体の高速回転時に、グリースに大きな剪断力（例えば１０⁴ ［１／sec ］以上） が作用し、グリース内の増稠剤に、グリースの見掛け粘度が低下する問題がある 。この粘度の低下により、摩擦トルクが減少し、同時に剛性も低下し、軸受性能 に経時変化が生じ、安定した軸受性能を得ることが困難であった。

【０００７】 また、増稠剤粒子が切断されると、基油の保持に支障をきたし、基油が分離す る問題もある。

【０００８】 そこで、グリースに代えて潤滑油を用いることにすれば、運転初期の見掛け粘 度の低下が殆んどなく、軸受性能を安定させることができるが、この場合、動圧 軸受装置の輸送時、あるいは高温の環境下での保管及び使用によって、潤滑油が 潤滑面から流出する不都合が生じる。

【０００９】 この考案の課題は、軸受性能の経時的変化が少なく、広い環境温度の範囲で使 用することができる動圧軸受装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記の課題を解決するために、この考案においては、回転体とこれを支持する 軸受部材のラジアル軸受部における潤滑面に、基油となる潤滑油に重量で１％乃 至５％の増稠剤を添加した潤滑剤を塗布した構成を採用したのである。

【００１１】

【作用】

上記のように、潤滑油に１％乃至５％の増稠剤を添加した潤滑剤を用いること により、その潤滑剤は、グリースと潤滑油の中間の性質を有するため、回転体が 高速回転する高剪断下の状態において見掛け粘度の低下がきわめて少なく、また 、高温時において自然流動することもない。このため、軸受性能が経時的に大き く変化するのを防止することができると共に、動圧軸受装置を広い環境温度の範 囲で用いることができる。

【００１２】

【実施例】

以下、この考案の実施例を図面に基づいて説明する。

【００１３】 図１に示すような動圧軸受装置において、筒体３、スラスト板５および球体１ ４とシャフト７の対向部における潤滑面には潤滑剤が塗布されている。

【００１４】 潤滑剤は、基油となる潤滑油に増稠剤を添加し組成のものが用いられている。

【００１５】 ここで、潤滑油としては、鉱油やジエステル、ポリオールエステル、リン酸エ ステル、けい酸エステル、αオレフィン、シリコン、低重合フッ素樹脂等の合成 油が使用される。また、増稠剤としては、リチウム石けん、ナトリウム石けん等 が使用される。その増稠剤の添加量が１％以下であると、高湿時に潤滑油の漏れ が生じ、６％以上であると運転初期の摩擦トルクが大きくなるという問題が生じ る。したがって、増稠剤は、重量にして１％乃至５％とする。

【００１６】 図２は、ジエステル油から成る潤滑油に、リチウム石けんから成る増稠剤を１ ％添加した潤滑剤（本考案品Ｉ）および上記増稠剤を３％とした潤滑剤（本考案 品II）および増稠剤を５％とした潤滑剤（本考案品III ）を図１に示す動圧軸受 装置の潤滑面に塗布して摩擦トルクを測定した場合の試験結果を示す。その比較 として石けん増稠剤を約１０％入れたグリース（比較品Ｉ）を潤滑面に塗布した 場合の試験結果を同時に示す。

【００１７】 なお、試験に際して、スラスト荷重を１０ｇ、ラジアル荷重を３０ｇ、回転数 を１８００rpm として連続運転した。また摩擦トルクの測定に際しては、減速法 で測定した。ここで、減速法とは、テスト軸受を定格回転数以上で回転し、次に 駆動を止めてその減速の速度と慣性モーメントによりトルクを求める方法をいう 。

【００１８】 また、図２は、各種テスト品の摩擦トルクを減速法にて所定時間毎に求め、そ の初期摩擦トルク値の各々を１としたときに、所定時間の摩擦トルクの変化値（ 比）を求めてグラフにしたのである。

【００１９】 図２から明らかなように、この考案に係る潤滑剤を塗布した動圧軸受装置にお いては、摩擦トルクの変動が少ないことが分る。このことは、潤滑剤の粘度低下 が少ないことを意味し、剛性が経時的に変化することもない。このため、安定し た軸受性能を得ることができる。

【００２０】

【考案の効果】

以上のように、この考案においては、回転体と軸受部材の対向部における潤滑 面に塗布した潤滑剤が、潤滑油に１％乃至５％の増稠剤を添加したものであるた め、グリースを塗布したものに比較して作動初期の粘度低下がきわめて小さい。 このため、摩擦トルクの減少および剛性の低下が殆んどなく、性能に経時変化の ない安定した軸受性能を得ることができる。

【００２１】 また、潤滑油に添付した増稠剤は、潤滑油を半固体状に呈させる役目を有する ため、輸送中、あるいは高温環境下での保管及び使用に際しても、潤滑剤の漏洩 を防止することができる。

【提出日】平成６年８月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、ビデオテープレコーダ、コンパクトディスク、デジタルテープレ コーダ等に組込まれた回転部品の支持として用いられる動圧軸受装置に関するも のである。

【０００２】

【従来の技術】

図１は、動圧軸受装置の一例を示す。この動圧軸受装置は、ケーシング１の底 板２上面に軸受部材としての筒体３を設け、その筒体３の内径面上下にラジアル 軸受面４を形成し、筒体３の内側底部に圧入した球体５で筒体３の内側に挿入し たシャフト７の下端を支持している。また、シャフト７の外形面には、上記ラジ アル軸受面４と対向する位置に動圧発生溝８を設け、そのシャフト７の上部に回 転ドラム９を取付け、この回転ドラム９で例えばビデオテープの移動を案内する ようにしている。

【０００３】 さらに、回転ドラム９の下面に設けた支持筒１０の外側にモータロータ１１を 取付け、一方、ケーシング１の底板２上にモータステータ１２を取付けてある。

【０００４】 上記のような動圧軸受装置において、モータステータ１２に対する通電によっ て回転ドラム９を高速回転させると、シャフト７に形成した動圧発生溝８のポン プ作用によって、ラジアル軸受すきま１３に圧力流体が送り込まれ、シャフト７ は、筒体３の内径面と非接触の状態で回転すると共に、球体５に対して点接触す る状態で回転する。

【０００５】 従来、このような動圧軸受装置においては、潤滑剤として比較的粘度の高いグ リースを用いるようにしている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、動圧軸受装置の潤滑剤としてグリースを用いた場合、ラジアル軸受 面４とシャフト７の外形面間のラジアル軸受すきま１３は＋数μｍときわめて小 さいため、回転体の高速回転時に、グリースに大きな剪断力（例えば１０⁴ ［１ ／sec ］以上）が作用し、グリース内の増稠剤粒子（増稠剤繊維分子）が切断さ れ、運転初期 に、グリースの見掛け粘度が低下する問題がある。

【０００７】 この粘度の低下により、摩擦トルクが減少し、この摩擦トルクの減少は潤滑性 の点では好ましいが、作用中の摩擦トルクの変動は好ましくなく、また、同時に 剛性も低下するため、軸受性能に経時変化が生じ、安定した軸受性能を得ること が困難であった。さらに、増稠剤粒子が切断されると、基油の保持に支障をきた し、基油が分離する問題もある。

【０００８】 そこで、グリースに代えて潤滑油を用いることにすれば、運転初期の見掛け粘 度の低下が殆んどなく、軸受性能を安定させることができるが、この場合、動圧 軸受装置の輸送時、あるいは高温の環境下での保管及び使用によって、潤滑油が 潤滑面から流出する不都合が生じる。

【０００９】 この考案の課題は、軸受性能の経時的変化が少なく、広い環境温度の範囲で使 用することができる動圧軸受装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記の課題を解決するために、この考案においては、上記の動圧軸受装置にお いて、シャフト とこれを支持する軸受部材のラジアル軸受部及び球体との対向部 における潤滑面に、基油となる潤滑油に重量で１％乃至５％の増稠剤を添加した 潤滑剤を塗布した構成を採用したのである。

【００１１】

【作用】

上記のように、シャフトのスラスト軸受部を球体でなして、点接触で支持する ようにしたので、低回転でも低トルクであって、運転初期の摩擦トルクも少なく 、円滑な回転がなされ、さらに、 潤滑油に１％乃至５％の増稠剤を添加した潤滑 剤を用いることにより、その潤滑剤は、グリースと潤滑油の中間の性質を有する ため、シャフトが高速回転する高剪断下の状態において見掛け粘度の低下がきわ めて少なく、また、高温時において自然流動することもない。このため、軸受性 能が経時的に大きく変化するのを防止することができると共に、動圧軸受装置を 広い環境温度の範囲で用いることができる。

【００１２】

【実施例】

以下、この考案の実施例を図面に基づいて説明する。

【００１３】 図１に示すような動圧軸受装置において、筒体３と球体５及びシャフト７の対 向部における潤滑面には潤滑剤が塗布されている。

【００１４】 潤滑剤は、基油となる潤滑油に増稠剤を添加した組成のものが用いられている 。

【００１５】 ここで、潤滑油としては、鉱油やジエステル、ポリオールエステル、リン酸エ ステル、けい酸エステル、αオレフィン、シリコン、低重合フッ素樹脂等の合成 油が使用される。また、増稠剤としては、リチウム石けん、ナトリウム石けん等 が使用される。その増稠剤の添加量が１％未満であると、高湿時に潤滑油の漏れ が生じ、５％を越えると運転初期の摩擦トルクが大きくなるという問題が生じる 。したがって、増稠剤は、重量にして１％乃至５％とする。

【００１６】 図２は、ジエステル油から成る潤滑油に、リチウム石けんから成る増稠剤を１ ％添加した潤滑剤（本考案品Ｉ）および上記増稠剤を３％とした潤滑剤（本考案 品II）および増稠剤を５％とした潤滑剤（本考案品III ）を図１に示す動圧軸受 装置の潤滑面に塗布して摩擦トルクを測定した場合の試験結果を示す。その比較 として石けん増稠剤を約１０％入れたグリース（比較品Ｉ）を潤滑面に塗布した 場合の試験結果を同時に示す。

【００１７】 なお、試験に際して、スラスト荷重を１０ｇ、ラジアル荷重を３０ｇ、回転数 を１８００rpm として連続運転した。また摩擦トルクの測定に際しては、減速法 で測定した。ここで、減速法とは、テスト軸受を定格回転数以上で回転し、次に 駆動を止めてその減速の速度と慣性モーメントによりトルクを求める方法をいう 。

【００１８】 また、図２は、各種テスト品の摩擦トルクを減速法にて所定時間毎に求め、そ の初期摩擦トルク値の各々を１としたときに、所定時間の摩擦トルクの変化値（ 比）を求めてグラフにしたのである。

【００１９】 図２から明らかなように、この考案に係る潤滑剤を塗布した動圧軸受装置にお いては、摩擦トルクの変動が少ないことが分る。このことは、潤滑剤の粘度低下 が少ないことを意味し、剛性が経時的に変化することもない。このため、安定し た軸受性能を得ることができる。

【００２０】

【考案の効果】

以上のように、この考案においては、回転ドラムに設けられたシャフトを筒状 軸受部材の内部に挿入し、そのシャフトの外周面と軸受部材の内周面における一 方に動圧発生溝を設け、前記回転ドラムには、前記軸受部材の外側に配置される 支持筒を設け、その支持筒にモータロータを取付け、そのモータロータに対向し てモータステータを設けた動圧軸受装置において、シャフトを球体で受けて、ス ラスト軸受部における摩擦トルクの低下を図り、シャフトと 軸受部材の対向する ラジアル軸受部及びシャフトと球体の対向部 における潤滑面に塗布した潤滑剤が 、潤滑油に１％乃至５％の増稠剤を添加したものであるため、グリースを塗布し たものに比較して作動初期の粘度低下がきわめて小さい。このため、摩擦トルク の減少および剛性の低下が殆んどなく、性能に経時変化のない安定した軸受性能 を得ることができる。

【００２１】 また、スラスト軸受部を球体とし、その部分に前記潤滑剤を塗布したため、運 転初期の摩擦トルクがきわめて少なく、同時に球体対向部の点接触摺動部の摩耗 をも防止できる。スラスト軸受部が動圧軸受であると、シャフトの回転初期の時 点では、動圧による浮上効果が期待できず、スラスト部分は面接触となり、従っ て、シャフトが浮上する前までは、摩擦トルクは大きく、一方、潤滑剤を塗布し た球体による支持は、上述のように運転初期の摩擦トルクがきわめて少ないため 、この点も大幅に改善される。

【００２２】 さらに、潤滑油に添付した増稠剤は、潤滑油を半固体状に呈させる役目を有す るため、輸送中、あるいは高温環境下での保管及び使用に際しても、潤滑剤の漏 洩を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例を示す縦断正面図

【図２】摩擦トルクの変動の測定結果を示す図表

【符号の説明】

３ 筒体 ５ 球体 ６、８ 動圧発生溝 ７ シャフト

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年８月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【考案の名称】 動圧軸受装置

【実用新案登録請求の範囲】

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例を示す縦断正面図

【図２】摩擦トルクの変動の測定結果を示す図表

【符号の説明】 ３ 筒体 ５ 球体８ 動圧発生溝 ７ シャフト９ 回転ドラム １０ 支持筒 １１ モータロータ １２ モータステータ

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１０Ｍ 117:02） Ｃ１０Ｎ 10:02 40:02 50:10

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転ドラムに設けられたシャフトを筒状
   軸受部材の内部に挿入し、そのシャフトの外周面と軸受
   部材の内周面における一方に動圧発生溝を設け、軸受部
   材の内側下部に上記シャフトの下端を支持する球体を取
   付け、前記回転ドラムには、前記軸受部材の外側に配置
   される支持筒を設け、その支持筒にモータロータを取付
   け、そのモータロータに対向してモータステータを設け
   た動圧軸受装置において、前記シャフトと軸受部材の対
   向するラジアル軸受部における潤滑面に、基油となる潤
   滑油に重量で１％乃至５％の増稠剤を添加した潤滑剤を
   塗布したことを特徴とする動圧軸受装置。