JPH10339319A - 軸受装置 - Google Patents

軸受装置

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JPH10339319A JP9147627A JP14762797A JPH10339319A JP H10339319 A JPH10339319 A JP H10339319A JP 9147627 A JP9147627 A JP 9147627A JP 14762797 A JP14762797 A JP 14762797A JP H10339319 A JPH10339319 A JP H10339319A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 動圧軸受の起動がし易い軸受装置を提供す
る。 【解決手段】 この軸受装置は、動圧発生溝9が形成さ
れた軸部材1と軸受部材2で構成する動圧軸受4の停止
時と起動時とに、ガス供給孔8からガスを供給して静圧
を発生させるから、動圧の不足による支持力不足を静圧
で補って、軸部材2に対して軸部材1を確実に回転自在
に支持できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、流体の動圧を利
用する動圧軸受を含んだ軸受装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の軸受装置としては、図3
に示すように、円錐形状の外周面51を有する先端部5
2を備えた軸部材53と、この軸部材53の外周面51
に対向する円錐形状の内周面55を有する軸受部材56
とを備え、上記軸部材53の外周面51にV字形状に屈
曲した複数の動圧溝57,57…が周方向に一列に形成
された動圧軸受59を有するものがある。この動圧軸受
59は、軸部材53が矢印58の方向に回転することに
よって、動圧溝57が潤滑流体を動圧溝57の頂点57
Aに向かって圧送して、動圧を発生する。この動圧でも
って、軸部材53が軸受部材56に対して回転自在に支
持される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の軸受装置では、回転起動時に、動圧軸受59の軸部
材53が円錐形状であるため、軸受部材56の内周面5
5にくさび状に入り込み易く、しかも起動時には、軸部
材53の回転速度が遅いため、動圧が十分に発生しない
ので、回転起動時の摩擦トルクが大きくなり易く、起動
が困難になり易いという問題がある。
【0004】そこで、この発明の目的は、動圧軸受の起
動がし易い軸受装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明は、軸部材とこの軸部材と対向する
軸受部材とを備え、上記軸部材および上記軸受部材の少
なくとも一方に動圧発生用の溝を形成した動圧軸受を有
する軸受装置であって、上記軸部材と上記軸受部材との
間に流体を供給して、上記軸部材を軸受部材に対して静
圧によって相対回転自在に支持する流体供給支持手段を
備えたことを特徴としている。
【0006】この請求項1の発明は、流体供給支持手段
が軸部材と軸受部材との間に流体を供給して静圧を発生
させて、軸部材を軸受部材に対して相対回転自在に支持
するから、動圧軸受の起動がし易くなる。
【0007】また、請求項2の発明は、請求項1に記載
の軸受装置において、上記軸部材の外周面と上記軸受部
材の内周面とを略円錐形状にしたことを特徴としてい
る。
【0008】この請求項2の発明は、上記略円錐形状の
外周面と略円錐形状の内周面との間に発生させた静圧で
もって、軸部材を支持するから、軸受部材と軸部材とが
円錐面状であっても、くさび状にそれらが係合して起動
を妨げることはない。
【0009】また、請求項3の発明は、請求項1に記載
の軸受装置において、上記流体供給支持手段は、上記動
圧軸受の起動時に上記軸部材と軸受部材との間に流体を
供給することを特徴としている。
【0010】この請求項3の発明は、上記流体供給支持
手段は、上記動圧軸受の起動時に上記軸部材と軸受部材
との間に流体を供給して静圧を発生させて軸部材を軸受
部材に対して相対回転自在に支持するから、動圧軸受の
起動を容易にできる。そして、回転速度が高い定常回転
時には、十分な動圧が発生するから、上記流体供給手段
は流体の供給を停止する。したがって、エネルギ−が節
約される。
【0011】また、請求項4の発明は、請求項1に記載
の軸受装置において、上記流体供給支持手段は、上記動
圧軸受の起動時および停止時において回転数が所定値以
下であるときに、上記軸部材と軸受部材との間に流体を
供給することを特徴としている。
【0012】この請求項4の発明は、動圧軸受の回転数
が所定値以下で動圧による支持力が不足している起動時
と停止時に、流体供給支持手段で軸部材と軸受部材との
間に流体を供給して静圧を発生させて、動圧軸受の支持
力不足を補って上記軸部材を軸受部材に対して相対回転
自在に支持する。したがって、動圧軸受を容易かつ速や
かに起動できる上に、停止時の支持力の低下を補って回
転中の軸部材と軸受部材とが接触して損傷することを防
げる。そして、回転速度が高い定常回転時には、十分な
動圧が発生するから、上記流体供給手段は流体の供給を
停止する。したがって、エネルギ−が節約される。
【0013】また、請求項5の発明は、請求項1に記載
の軸受装置において、上記流体供給支持手段は、上記動
圧軸受の回転数に応じて、流体供給量を変えることを特
徴としている。
【0014】この請求項5の発明は、流体供給支持手段
が、動圧軸受の回転数に応じて流体供給量を変えるか
ら、回転数が低くて動圧支持力が小さなときに流体供給
量を多くして静圧を大きくして支持力を補う一方、回転
数が高くて動圧支持力が大きなときに流体供給量を少な
くして支持力の変動を防げる。したがって、支持力を安
定化できると同時に、流体消費量を削減できる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。
【0016】図1に、この発明の軸受装置の実施の形態
を示す。この実施の形態の軸受装置は、軸部材1と軸受
部材2とを備えている。軸部材1は軸3と先細円柱部5
とからなる。この先細円柱部5は先細の略円錐状の外周
面5aを有している。そして、この外周面5aには周方
向に配列された複数の傾斜動圧発生溝9,9…が形成さ
れている。
【0017】一方、上記軸受部材2は、略円柱形状であ
り、軸方向に貫通した先細の貫通孔7と、軸部材1の先
細円柱部5の外周面5aと所定の隙間を隔てて対向する
略円錐状の内周面6を有している。この軸受部材2の内
周面6と上記軸部材1の先細円柱部5とが動圧軸受4を
構成している。また、この軸受部材2は、上記軸方向の
貫通孔7に連通しており、径方向に貫通したガス供給孔
8を軸方向の中央に有している。このガス供給孔8は、
周方向に略等間隔を隔てて軸対称に複数個形成されてお
り、ガス導入管12に接続されている。このガス導入管
12には流量調整バルブ13が設けられており、このバ
ルブ13の開度を調節することによって、ガス導入管1
2からガス供給孔8へのガスの供給量を調節することが
できる。
【0018】さらに、この軸受装置は、軸3の回転数を
検出する回転数センサ10が軸部材1の軸3に対向して
配置されている。この回転数センサ10は、たとえば、
軸3の回転に伴って変動する磁界を検出する磁気センサ
で構成すればよい。そして、この回転数センサ10はマ
イクロコンピュ−タ15に接続されており、マイクロコ
ンピュ−タ15は回転数センサ10から回転数を表わす
信号を受け、軸3の回転数に応じて、バルブ13の開度
を調節する。
【0019】上記構成の軸受装置によれば、軸受部材2
に対して軸部材1が回転すると、軸部材1の外周面5a
に形成された複数の傾斜動圧発生溝9が軸受部材2の略
円錐形状の内周面6と軸部材1の略円錐形状の外周面5
aとの間のガスに動圧を発生させて、軸受部材2に対し
て軸部材1を径方向および軸方向に支持する。
【0020】同時に、上記回転数センサ10は軸部材1
の軸3の回転数を検出して、回転数信号をマイクロコン
ピュ−タ15に送る。そして、マイクロコンピュ−タ1
5は上記回転数信号が表わす回転数に応じて、バルブ1
3の開度を調節する。
【0021】このマイクロコンピュ−タ15によるバル
ブ13の開度の制御動作の一例を、図2(A)に示す。
図2(A)には、起動時t=0から停止時t=Tまでの
回転数Nの変化を実線で示し、バルブ開度の変化を破線
で示している。図2(A)に示すバルブ開度制御動作の
一例では、マイクロコンピュ−タ15は、回転数N=0
の起動時t=0から回転数N=500rpmの期間でバ
ルブ13を所定の開度だけ開け、回転数が500rpm
を越えるとバルブ13を閉じる。そして、回転数がピ−
クに達してから次に回転数が500rpmまで低下する
と、マイクロコピュ−タ15は再びバルブ13を所定の
開度だけ開け、回転数が0になる停止時t=Tまでバル
ブ13を所定の開度に保つ。
【0022】このように、図2(A)の制御例では、起
動時と停止時において、軸部材1の回転数Nが低くて発
生動圧が小さなときに、バルブ13を開けて、ガス供給
孔8から軸受部材2の内周面6と軸部材1の外周面5と
の間にガスを供給し静圧を発生させる。したがって、こ
の静圧でもって動圧による支持力の不足を補って、軸受
部材2に対して軸部材1を確実に相対回転自在に支持で
きる。したがって、回転起動時の摩擦トルクを小さく保
つことができ、軸部材1が軸受部材2にくさび状にくい
込むことを防いで、円滑に起動させることができる。ま
た、停止直前における軸部材1と軸受部材2との接触,
損傷を防止できる。また、回転数N=500rpmを越
えているときには、バルブ13からのガス供給を止め
て、ガス供給量を節約できる。 また、ガス供給のため
のエネルギ−も節約できる。
【0023】次に、図2(B)に、マイクロコンピュ−
タ15によるバルブ開度制御動作のもう1つの一例を示
す。この動作例は、回転数N=0からN=500rpm
までの期間でバルブ13を開ける点で図2(A)の制御
例と共通しているが、このバルブ13の開度を回転数N
に逆比例させる点が図2(A)の制御例と異なる。
【0024】このように、回転数Nの増大に応じてバル
ブ開度を減少させる一方、回転数Nの減少に応じてバル
ブ開度を増大させるから、動圧に静圧を加算した支持力
の変動をより一層抑えて、支持力の安定化を図れ、か
つ、ガス消費量を削減できる。尚、上記実施の形態で
は、軸部材1の先細円柱部5の外周面5aに傾斜動圧発
生溝9を形成したが、軸受部材2の内周面6に動圧発生
溝を形成してもよい。また、上記実施の形態では軸部材
1の外周面5aおよび軸受部材2の内周面6を円錐面に
したが、円筒面であってもよい。また、この発明の軸受
装置の動圧軸受は、軸部材と軸受部材とがスラスト軸受
を構成するものであってもよい。また、上記実施の形態
では、動圧軸受4の回転起動時および回転停止時に静圧
を発生させたが、起動時や停止時以外に回転数が低下し
て動圧が不足する期間に静圧を発生させて、支持力を安
定させるようにしてもよい。
【0025】
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項1の発
明は、動圧軸受を有する軸受装置であって、軸部材と軸
受部材との間に流体を供給して、軸部材を軸受部材に対
して静圧で相対回転自在に支持する流体供給支持手段を
備えた。
【0026】この請求項1の発明は、流体供給支持手段
が軸部材と軸受部材との間に流体を供給して、軸部材を
軸受部材に対して相対回転自在に支持するから、動圧軸
受の起動がし易くなる。
【0027】また、請求項2の発明は、請求項1に記載
の軸受装置において、略円錐形状の外周面と略円錐形状
の内周面との間に発生させた静圧でもって、軸部材の外
周面と軸受部材の内周面とが円錐形状であっても、くさ
び状にそれらが係合して起動を妨げることはない。
【0028】また、請求項3の発明は、流体供給支持手
段は、動圧軸受の起動時に軸部材と軸受部材との間に流
体を供給するから、動圧軸受の起動を容易にできる。そ
して、回転速度が高い定常回転時には流体の供給を停止
して、エネルギ−を節約できる。
【0029】また、請求項4の発明は、流体供給支持手
段は、動圧軸受の起動時および停止時において回転数が
所定値以下であるときに、軸部材と軸受部材との間に流
体を供給して軸部材を軸受部材に対して相対回転自在に
支持する。したがって、請求項4の発明は、動圧による
支持力が不足している起動時と停止時に、流体供給支持
手段で軸部材と軸受部材との間に流体を供給して静圧を
発生させて、動圧軸受の支持力不足を補う。したがっ
て、動圧軸受を容易かつ速やかに起動できる上に、停止
時の支持力の低下を補って回転中の軸部材と軸受部材と
が接触して損傷することを防げる。また、回転速度が高
い定常回転時には流体の供給を停止して、エネルギ−を
節約できる。
【0030】また、請求項5の発明はで、流体供給支持
手段は、動圧軸受の回転数に応じて流体供給量を変える
から、回転数が低くて動圧支持力が小さなときに流体供
給量を多くして静圧で支持力を補う一方、回転数が高く
て動圧支持力が大きなときに流体供給量を少なくして静
圧を小さくして支持力の変動を抑える。したがって、支
持力を安定化できると同時に、流体消費量を削減でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の軸受装置の実施の形態を示す図で
ある。
【図2】 図2(A)は、上記実施の形態によるバルブ
制御動作の一例を説明する図であり、図2(B)は、バ
ルブ制御動作のもう1つの一例を説明する図である。
【図3】 従来の軸受装置を示す図である。
【符号の説明】
1…軸部材、2…軸受部材、3…軸、4…動圧軸受、5
…先細円柱部、5a…外周面、6…内周面、7…貫通
孔、8…ガス供給孔、9…動圧発生溝、10…回転数セ
ンサ、12…ガス導入管、13…流量調整バルブ、15
…マイクロコンピュ−タ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸部材とこの軸部材と対向する軸受部材
    とを備え、上記軸部材および上記軸受部材の少なくとも
    一方に動圧発生用の溝を形成した動圧軸受を有する軸受
    装置であって、 上記軸部材と上記軸受部材との間に流体を供給して、上
    記軸部材を軸受部材に対して静圧によって相対回転自在
    に支持する流体供給支持手段を備えたことを特徴とする
    軸受装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の軸受装置において、 上記軸部材の外周面と上記軸受部材の内周面とを略円錐
    形状にしたことを特徴とする軸受装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の軸受装置において、 上記流体供給支持手段は、上記動圧軸受の起動時に上記
    軸部材と軸受部材との間に流体を供給することを特徴と
    する軸受装置。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の軸受装置において、 上記流体供給支持手段は、上記動圧軸受の起動時および
    停止時において回転数が所定値以下であるときに、上記
    軸部材と軸受部材との間に流体を供給することを特徴と
    する軸受装置。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の軸受装置において、 上記流体供給支持手段は、上記動圧軸受の回転数に応じ
    て、流体供給量を変えることを特徴とする軸受装置。
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