JPS63318312A - 軸受装置 - 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 本発明は軸受装置に関し、特に流体軸受装置において、
軸の端面とこれに対向する面の間に潤滑流体膜を形成し
たスラスト軸受を備えている軸受装置に関する。

従来の技術 従来から、流体膜によるスラスト軸受機能を備えた軸受
装置として、第５図に示すような推力軸受が知られてい
る。第５図において、３１は回転軸、３２は回転軸３１
の端部な間際をあけて取囲むように配置された軸受部材
であり、これら回転軸３１と軸受部材３２の対向周面３
３ａ、３３ｂ間、及び対向端面３４ａ、３４６間に空気
や油などの潤滑流体膜３５が形成され、かつ回転軸３１
側の対向周面３３ＩＬに、回転軸３１の回転によって潤
滑流体を軸端に向かって圧送するスパイラルグループ３
６が形成されている。

この推力軸受においては、対向周面３３ａ、３３ｂ間に
おいて、回転軸３１の偏芯回松時の潤滑流体膜５のくさ
び作用によって動圧軸受が構成されるとともに、スパイ
ラルグループ３Ｇによるボンピング圧力にてこの動圧粕
受における高速回転時の不安定現象が回避され、さらに
前記ボンピング圧力にて対向端面３４ａ、３４ｂ間の潤
滑流体膜３５に高圧が印加されて負荷能力の大きなスラ
スト軸受が形成される。

又、本発明者は、特開昭５６−２２２１５号公報におい
て、回転部材と軸端面の間の相対移動面間に潤滑流体膜
を形成するとともにその相対移動面に円周方向の凹凸に
て形成される溝を設けて第１のスラスト軸受を構成し、
かつこの第１のスラスト軸受とは逆方向の力を発生する
第２のスラスト軸受を設け、これらのスラスト軸受の潤
滑流体膜に発生する圧力でもって回転部材を中立位置に
支持するようにし、かつ第１のスラスト軸受より第２の
スラスト軸受の軸受有効面積を大きくした軸受装置を提
案した。

発明が解決しようとする開運、貞 ところで、前記推力軸受では、スパイラルグループによ
り発生する対向周面３３ａ、３３ｂ間の潤滑流体膜３５
における圧力分布は、第６図に示すように軸端に向かっ
て略直線的に圧力が増加し、対向端面３４ａ、３４ｂ間
の潤滑流体膜３５の圧力は一様にその最大圧力となって
いる。そのため、対向端面３４ａ、３４ｔ＋間の間隙δ
が変化してもその潤滑流体膜３５の圧力変化は小さい。

従って、例えば回転軸３１に軸方向に作用する外力Ｆが
変化した場合、回転＄１１１３１と軸受部材３２の軸方
向の相対変位が大さく、又外力Ｆが元に復帰した場合の
復元力も小さく、回転軸３１と軸受部材３２の相対位置
を一定に保持した状態で支持することが困難であるとい
う間ｍがあった。

一方、特開昭５６−２２２１５号公報に開示された軸受
装置によると、軸方向の負荷が変化しても軸方向の変位
が撓めて小さい状態で支持することが可能であるが、軸
に第２のスラスト軸受を形成するための鍔等を設け、か
つ互いに逆方向の力を発生するために２つの溝を形成す
る必要があり、製作コストが高（、高価となるという間
ｍがあった。

本発明は上記従来の問題点を解消し、流体軸受において
軸方向の負荷変化に対して回転軸の相対変位が小さくか
つ変位に対する復元力も大きく、しかも構成及び加工が
簡単で低コストの軸受装置を提供ｒることを目的とする
。

問題、αを解決するための手段 本発明は上記目的を達成するため、軸とこの紬に相対回
転自在に嵌合する部材の互いに対向する円筒面間に潤滑
流体膜を形成するとともに、いずれか一方の円筒面に、
軸の相対回転によって前記潤滑流体を一方向に圧送する
作用を有する浅い溝を形成し、前記軸の端面とこれに対
向する面の間に潤滑流体膜を形成してスラスト軸受を形
成し、このスラスト軸受のいずれかの面に、中心部に位
置する円状突出部または外周部に位置する円環状突出部
を形成し、円状突出部の場合は対向面の外周部に、円環
状突出部の場合は対向面の中心部に前記浅い溝の作用に
よって高圧状態とされた潤滑流体を供給するとともに、
円状突出部の中心部近傍又は円環状突出部の外周部を低
圧側に連通させたことを特徴とする。

作用 本発明によれば、紬の相対回転に伴って浅い溝の作用に
より円筒面間の潤滑流体が高圧状態とされて軸端に向か
って供給され、軸端の対向面間の間隙を通って低圧側に
流出する。このとき、軸端の対向面間に、潤滑流体圧力
によって所定の間隙が形成されるとともに、袖と軸受部
材間に作用する外力が変化して両者が相対変位し、それ
に伴って間隙が変化した場合、対向面に円状突出部又は
円環状突出部が形成されていることによって圧力分布が
者しく変化し、その結果相対変位に対して大きな復元力
が作用する。従って、紬と軸受部材間に作用する軸方向
の外力が変化しても袖と軸受部材の軸方向の隙間は大き
く変化せず、紬又は軸受部材を一定位置に支持すること
ができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図を参照しなが
ら説明する。１は回転軸で、２はこの回転軸１の一端部
の外周面と一端面を間隙をあけて取囲むように配設され
た固定の軸受部材である。

これら回転軸１と軸受部材２の互いに径方向に対向する
円筒対向面３ａ、３ｂ間及び軸方向に対向する軸方向対
向面５ａ、Ｓｂ間の間隙にはエア又はオイル等の潤滑流
体膜７ａ、７ｂが形成され、それぞれラノフル軸受４と
スラスト軸受６を構成している。前記回転軸１の外周の
円筒対向面３ａには、複数条のスパイラルグループ８が
形成されている。このスパイラルグループ８は、具体例
としては深さが数μ陽〜数１０μｍ１幅が数１００μＩ
１１〜数ｌの断面形状矩形状に形成されている。

又、前記回転軸１側の軸方向対向面５ａには回転軸１の
軸心と同心状に円状突出部９が形成され、前記軸受部材
２側の軸方向対向面５ｂは平面状に形成されている。さ
らに、前記円状突出部９の端面も軸受部材２側の軸方向
対向面５ｂと平行な平面状に形成されている６又、前記
軸方向対向面５ｂの軸心位置には大気又は油溜に開放さ
れる貫通穴１０が′ｇ設されている。前記円状突出部９
の突出高さｄは数１０μｍ〜数１００μｍ程度であり、
実施例では円状突出部９の外径ｒ、は回転軸１の外径ｒ
２の概略１／２程度に設定した。

以上の構成において、回転軸１を回転させるとスパイラ
ルグループ８にでポンピング圧力が生じて、円筒対向面
３ａ、３ｂ間の潤滑流体膜７ａの軸端側の圧力が高くな
り、このボンピング圧力にて回転軸１が全周にわたって
均等に加圧される。

その結果、振れ回り回転が防止され、回転軸１の安定回
転が確保される。また、ボンピング圧力は、軸方向対向
面５ａ、Ｓｂ間の間隙に供給され、この間隙を通って軸
受部材２の軸心位置に穿設された貫通穴１０を通って流
出する。この軸方向対向面５ａ１５ｂ間に供給された潤
滑流体圧にてその間隙が一定に保持され、回転軸１が一
定位置に支持されている。

ここで、第２図（ａ）の如く、一定の外力Ｆが作用して
軸方向対向面５ａ、５ｂ間の距離がδＩ　となっている
状態における圧力分布が第３図の曲線Ａで示すようにな
っているものとする。なお、第３図における「＝０は、
円状突出部９の中心位置を示す。Ｐｏはスパイラルグル
ープによる最大ポンピング圧力であり、軸方向対向面５
ａの外周から円状突出部９の外周までの間では隙間はδ
６のままであり、流体抵抗が小さいため圧力低下は少な
い。一方、円状突出部９外周縁から貫通穴１０の間では
、隙間がδ、−ｄとなっており、流体抵抗が大きくなっ
て圧力は急激に変化している。そして、この圧力分布に
おける圧力の総和によって回転軸１は一定位置に支持さ
れている。この状態から第２図（ｂ）の如く軸方向対向
面５ａ、５ｔ＋間の距離がδ２に増加すると、圧力分布
はｔＩＳ３図の曲線Ｂのように、回転軸１の外周におけ
る圧力Ｐ。からその軸心位置の開放圧力まで直線に近い
圧力分布状態となる。その結果、曲ＨＡとＢの間の斜線
で示した面積に対応する力だけ外力Ｆに対抗する力が小
さくなり、そのため外力Ｆによって回転軸１は元の位置
に復元されることになる。又、回転軸１の変位、即ち隙
間δの変化量に対してこの復元力が大きく得られること
により回転軸１は外力Ｆの変化に対しても極めて変位の
小さい状態で支持することができるのである。

上記実施例では、スパイラルグループ８とスラスト軸受
６を回転軸１の一端部に配置し、回転軸１の軸方向対向
面５ａの中心部に円状突出部９を形成した例を示したが
、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、第４図に示す第２実施例のように、スパイラル
グループ１８を回転軸１１の一端に配置し、他端にスラ
スト軸受１６を配置してもよい。

その場合、スパイラルグループ１８によるボンピング圧
力を回転軸１１の一端から他端のスラスト軸受１６に導
入するため、回転軸１１の軸心位置に連通路１２を穿設
する。前記スラスト軸受１６は、互いに対向する回転軸
１１の他端の軸方向対向面１５ａと上部軸受部材１４の
軸方向対向面１５ｂの間に構成され、連通路１２は回転
軸１１の軸方向対向面１５ａの中心位置で開放され、こ
の軸方向対向面１５ａの外周部に円環状突出部１９が形
成されている。第４図において、１３は上部軸受部材、
１７は回転軸１１の中間部に形成された鍔であり、この
実施例は下部軸受部材１４の店準面２０から鍔１７の上
面１７ａまでの距ｆｉＨを精度良くかつ一定に保持する
ための軸受装置が構成されている。尚、回転軸１１の下
端部の外周にはラノアル方向の軸受のために中央部で方
向が異なる一対のスパイラルグループ２１ａ、２１ｂが
形成されている。

以上の実施例では、回転軸を軸受部材にて支持する例を
示したが、逆に軸固定で有底円筒体を回転自在にする場
合にも同様に適用でき、またスパイラルグループも、軸
側又は有底円部体側のいずれの円筒軸受面に形成しても
よい。

さらに、ボンピング圧力を生ずる浅い溝は、スパイラル
グループ８．１８のような螺旋溝形状でなくてもよく、
要は円筒軸受面と浅い溝の相対回転によって一方向に潤
滑流体を圧送する溝であればよい。

発明の効果 本発明の軸受装置によれば、以上のように紬の相対回転
に伴って浅い溝のポンピング作用により潤滑流体が軸端
の対向面間に供給されてスラスト軸受が形成されるとと
もに、紬と軸受部材が相対変位し、それによって対向面
間の間隙が変化した場合、対向面に円状突出部又は円環
状突出部が形成されているために圧力分布が者しく変化
し、その結果相対変位に対して大きな復元力が作用する
。

又、釉と軸受部材間に作用する軸方向の外力が変化して
も軸と軸受部材の軸方向の隔間は大きく変化せず、紬又
は軸受部材を一定位置に支持することができる。しかも
、軸端面に円状突出部又は円環状突出部を形成するだけ
でよく、構造並びに加工が極めて簡単で低コストで製作
できる等、犬なる効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示し、第１図は縦
断正面図、第２図は（ａ）　、（ｂ）はそれぞ゛　れ動
作状態の軸受部材を断面して示した正面図、第３図は軸
端における径方向の圧力分布図、第４図は本発明の第２
実施例の部分断面正面図、第５図は従来例の軸受部材を
断面して示した正面図、ｔＳａ図は同軸方向の圧力分布
図である。 １．１１・・・・・・・・・・・・・・・・・・回転軸
２．１４・・・・・・・・・・・・・・・・・・軸受部
材５ａ、５ｂ・・・・・・・・・・・・・・・軸方向対
向面６．１６・・・・・・・・・・・・・・・・・・ス
ラスト軸受７ａ、７ｂ・・・・・・・・・・・・・・・
潤滑流体膜８．１８・・・・・・・・・・・・・・・・
・・スパイラルグループ９・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・円状突出部１５ａ、１５
１１・・・・・・・・・・・・軸方向対向面１９・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・円
環状突出部。 代理人の錫　弁理士　中尾敏男　はｈ弓名第１図 ９−　円双゛光工舒

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　軸とこの軸に相対回転自在に嵌合する部材の互いに対
   向する円筒面間に潤滑流体膜を形成するとともに、いず
   れか一方の円筒面に、軸の相対回転によって前記潤滑流
   体を一方向に圧送する作用を有する浅い溝を形成し、前
   記軸の端面とこれに対向する面の間に潤滑流体膜を形成
   してスラスト軸受を形成し、このスラスト軸受のいずれ
   かの面に、中心部に位置する円状突出部または外周部に
   位置する円環状突出部を形成し、円状突出部の場合は対
   向面の外周部に、円環状突出部の場合は対向面の中心部
   に前記浅い溝の作用によって高圧状態とされた潤滑流体
   を供給するとともに、円状突出部の中心部近傍又は円環
   状突出部の外周部を低圧側に連通させたことを特徴とす
   る軸受装置。