JPH0735821U - 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
度の範囲で使用し得るようにする。 【構成】 シャフト状回転体７とその筒状軸受部材３に
動圧発生溝８、６を形成し、その対向軸受部（ラジアル
部１３及びシャフト７の底面スラスト部）に潤滑剤を塗
布する。その潤滑剤を、ジエステルに重量％で１〜５の
リチウム石けんを添加したものとする。この潤滑剤は粘
性によって軸受部から漏れる恐れもなく、適宜な粘性に
より、運転初期に摩擦トルクが大きくならず、経時に対
し安定した軸受性能を得ることができる。

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の内側底部に固着したスラスト板５の上面に、図２に示 すように、動圧発生溝６を設けてある。

【０００３】 また、筒体３の内側に挿入した回転体としてのシャフト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。

【０００４】 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。

【０００５】 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、スラスト板５に設けた動圧発生溝６および 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およびスラスト板５とシャフト７の下端部間（スラスト軸受すきま）に圧力 流体が送り込まれ、シャフト７は、ラジアル部、スラスト部いずれも非接触の状 態で回転する。

【０００６】 図３は、動圧軸受装置の他の例を示す。この動圧軸受装置は、図１に示す動圧 軸受装置のスラスト板５の代りに球体１４を用い、この球体１４を筒体３の内側 下部に圧入してシャフト７の下端を支持し、他の構成は、図１の場合と同様の構 成としてある。

【０００７】 上記動圧軸受装置においては、回転ドラム９を回転すると、シャフト７は、ラ ジアル軸受面４に対して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。

【０００８】 図１および図２のいずれの構造においても、従来、このような動圧軸受装置に おいては、潤滑剤としてグリースを用いるようにしている。また、図１に示す動 圧軸受装置においては、スラスト部の寿命の問題から、比較的粘度の高いグリー スが必要となり、ラジアル部とスラスト部でそれぞれ種類の異なるグリースを用 いる場合もあった。

【０００９】

【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。

【００１０】 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。

【００１１】 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。

【００１２】 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。

【００１３】

【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。

【００１４】

【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。

【００１５】

【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。

【００１６】 図１および図２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１４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 。

【００１７】 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。

【００１８】 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。

【００１９】 図４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。

【００２０】 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 。

【００２１】 また、図４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。

【００２２】 図４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。

【００２３】

【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。

【００２４】 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】

【技術的背景】 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の内側底部に固着したスラスト板５の上面に、図２に示 すように、動圧発生溝６を設けてある。

【０００３】 また、筒体３の内側に挿入した回転体としてのシャフト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。

【０００４】 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。

【０００５】 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、スラスト板５に設けた動圧発生溝６および 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およびスラスト板５とシャフト７の下端部間（スラスト軸受すきま）に圧力 流体が送り込まれ、シャフト７は、ラジアル部、スラスト部いずれも非接触の状 態で回転する。

【０００６】 図３は、動圧軸受装置の他の例を示す。この動圧軸受装置は、図１に示す動圧 軸受装置のスラスト板５の代りに球体１４を用い、この球体１４を筒体３の内側 下部に圧入してシャフト７の下端を支持し、他の構成は、図１の場合と同様の構 成としてある。

【０００７】 上記動圧軸受装置においては、回転ドラム９を回転すると、シャフト７は、ラ ジアル軸受面４に対して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。

【０００８】 図１および図３のいずれの構造においても、従来、このような動圧軸受装置に おいては、潤滑剤としてグリースを用いるようにしている。また、図１に示す動 圧軸受装置においては、スラスト部の寿命の問題から、比較的粘度の高いグリー スが必要となり、ラジアル部とスラスト部でそれぞれ種類の異なるグリースを用 いる場合もあった。

【０００９】 さらに、ラジアル軸受部に潤 滑油、スラスト軸受部にグリースを用いたものも あり、このものにおいて、そのグリースを、潤滑油と同じオイルをベースにし、 そのベースに増稠剤を添加したものもある（特開昭６０−１５９４１７号公報等 ）。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

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。

【００１１】 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。

【００１２】 前記グリースの剪断は、ラジ アル軸受部がスラスト軸受部よりかなり高い割合 で受ける。一方、スラスト軸受部は、上記の寿命の点に加え、回転体をリフトさ せる点から、その潤滑剤にはラジアル部に比べ高い粘性が要求される。このため 、前述のように、ラジアル軸受部に耐剪断性の粘性の低いグリース、又は潤滑油 、スラスト軸受部に粘性の高い（ラジアル軸受部に比べ）グリースを使用するこ とが行われている。

【００１３】 しかしながら、異なる種類の グリースを使用することは、その充填（塗布）作 業が煩雑となるうえに、作用中に混合して性状変化を起こして、安定した軸受性 能を得ることができない。また、上記公開公報のごとく、ラジアル軸受部とスラ スト軸受部に同一のオイルの潤滑油及びグリースを使用しても、両者の混合によ って性状が変化することは免れず、やはり安定した軸受性能を得ることができな い。

【００１４】 さらに、グリースに代えて、 両軸受部ともに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 、スラスト軸受部のリフト作用に問題が生じるうえに、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。

【００１５】 因みに、上記公開公報におい ては、輸送時の振動などによる潤滑油（グリース ）の潤滑面からの流出をリングによって防止（戻す）するようにしているが、部 品点数が多くなることは、工数が多くなり、コスト面で問題となる。

【００１６】 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ようにすることにある。

【００１７】

【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 軸受部材の対向部における潤滑面に、基油となるジエステルに重量で１％乃至５ ％のリチウム石けんを添加した潤滑剤を塗布した構成を採用したのである。

【００１８】

【作用】

上記のように、ジエステルに１％乃至５％のリチウ ム石けんを添加した潤滑剤 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。

【００１９】 上記リチウム石けんの添加量 が１％未満であると、高温時に潤滑油の漏れが生 じるとともに、スラスト軸受部を有するものにあっては、そのリフト作用に問題 が生じる。一方、５％を超えると運転初期の摩擦トルクが大きくなって軸受特性 の安定性に欠けるという問題が生じる。したがって、リチウム石けんは、重量に して１％乃至５％とする。

【００２０】

【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。

【００２１】 図１および図３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１４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 。

【００２２】 潤滑剤は、基油となるジエステルにリチウム石けんを添加した組成のものが用 いられている。

【００２３】 図４は、ジエステル油（潤滑油）に、リチウム石けん（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。その比較としてリ チウム石けん 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。

【００２４】 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 。

【００２５】 また、図４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。

【００２６】 図４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。

【００２７】 また、上記試験において、い ずれのものも、スラスト軸受部のリフト作用に問 題はなく、油漏れもなかった。

【００２８】 図３に示す実施例の動圧軸受 装置においても、同様な試験を行ったところ、同 様な結果を得ることができた。但し、このものの場合、シャフト７は、その軸方 向のリフト効果を得られないが、球体１４との点接触で回転するため、その回転 作用に支障はなかった。

【００２９】

【考案の効果】

以上のように、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対向面 における一方に動圧発生溝を形成した動圧軸受装置において 、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、ジエステルに１％乃至５％のリチ ウム石けん 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。また、軸受部が全 て同じ性状の潤滑剤である め、潤滑油とグリースを使用したものに比べれば性状変化は少ない。

【００３０】 このため、スラスト軸受部を 有するものにあっても、そのリフト効果に支障な く、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。

【００３１】 また、特開昭６０−１５９４ １７号公報に記載された動圧軸受装置のように、 グリースと、そのグリースと同じオイルをベースオイルとしたグリースという２ 種類のグリースを用意しなくてもよいため、動圧軸受装置の組立時に、グリース の塗り間違いを防止するための煩わしいグリース管理を必要としない 。

【００３２】 また、同公開公報技術のごと く、飛散したグリースの大半をスラスト軸受の軸 受隙間に再び戻すためのリング、Ｃ状リング等を必要とせず、部品点数が少なく 、コストの低減を図ることができる。

【００３３】 さらに、潤滑油に添加したリ チウム石けんは、ジエステル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。

【００３４】 そしてさらに、ジエステルと リチウム石けんは他の潤滑油、増稠剤に比べて安 価であるため、上記各効果を安価な潤滑剤で得ることができる効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例を示す縦断正面図

【図２】同実施例のスラスト板の平面図

【図３】他の実施例を示す縦断正面図

【図４】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 スラスト板 ６、８ 動圧発生溝 ７ シャフト １４ 球体

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

【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】同実施例のスラスト板の平面図

【図３】他の実施例を示す縦断正面図

【図４】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 スラスト板 ６、８ 動圧発生溝 ７ シャフト １４ 球体

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｃ１０Ｎ 40:02 50:10

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体とこれを支持する軸受部材の対向
   面における一方に動圧発生溝を形成した動圧軸受装置に
   おいて、前記回転体と軸受部材の対向部における潤滑面
   に、基油となるジエステルに重量で１％乃至５％のリチ
   ウム石けん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。