(57)【特許請求の範囲】
【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、
上記軸部材と上記軸受部材は、それぞれ、軸受面を有し、
上記軸部材の軸受面と上記軸受部材の軸受面とは対向し、
上記軸受部材の軸受面は中心軸を含む面による上記軸受部材の断面において直線状であり、
上記軸部材の軸受面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、
上記動圧発生用の溝は傾斜動圧発生溝であり、
上記傾斜動圧発生溝を形成した上記軸部材の軸受面は、
上記傾斜動圧発生溝と上記傾斜動圧発生溝に隣接する丘部とが周方向に交互に複数存在する動圧溝存在部と、
上記動圧溝存在部に対して上記傾斜動圧発生溝の傾斜延在方向に隣接すると共に周方向に延在していて動圧発生溝が存在しないと共に上記丘部からの延在面である動圧溝非存在部とを有し、
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、
上記流体供給支持手段は、
上記動圧溝存在部に対向する上記軸受部材の軸受面の部分に形成されると共に上記流体を上記動圧溝存在部に供給する供給孔を有し、
上記軸部材と上記軸受部材との相対回転時に上記軸部材と上記軸受部材との間の間隙の軸方向両側が上記動圧溝非存在部に隣接して周状に開口することを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載の軸受装置において、
上記供給孔は、
上記動圧溝存在部に対向する軸受面の軸方向の１箇所に形成されていることを特徴とする軸受装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の軸受装置において、
上記供給孔は、
周方向に等間隔を隔てて軸対称に複数個形成されていることを特徴とする軸受装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つ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円錐形状にしたことを特徴とする軸受装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１つ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。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか１つ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。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれか１つ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。
【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５２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５７Ａ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５５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、
上記軸部材と上記軸受部材は、それぞれ、軸受面を有し、
上記軸部材の軸受面と上記軸受部材の軸受面とは対向し、
上記軸受部材の軸受面は中心軸を含む面による上記軸受部材の断面において直線状であり、
上記軸部材の軸受面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、
上記動圧発生用の溝は傾斜動圧発生溝であり、
上記傾斜動圧発生溝を形成した上記軸部材の軸受面は、
上記傾斜動圧発生溝と上記傾斜動圧発生溝に隣接する丘部とが周方向に交互に複数存在する動圧溝存在部と、
上記動圧溝存在部に対して上記傾斜動圧発生溝の傾斜延在方向に隣接すると共に周方向に延在していて動圧発生溝が存在しないと共に上記丘部からの延在面である動圧溝非存在部とを有し、
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、
上記流体供給支持手段は、
上記動圧溝存在部に対向する上記軸受部材の軸受面の部分に形成されると共に上記流体を上記動圧溝存在部に供給する供給孔を有し、
上記軸部材と上記軸受部材との相対回転時に上記軸部材と上記軸受部材との間の間隙の軸方向両側が上記動圧溝非存在部に隣接して周状に開口する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、
上記供給孔は、
上記動圧溝存在部に対向する軸受面の軸方向の１箇所に形成されていることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の軸受装置において、上記供給孔は、周方向に等間隔を隔てて軸対称に複数個形成されていることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１つ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円錐形状にしたことを特徴としている。
【００１０】
この請求項４の発明は、上記円錐形状の外周面と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。
【００１１】
また、請求項５の発明は、請求項１乃至３のいずれか１つ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。
【００１２】
この請求項５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。
【００１３】
また、請求項６の発明は、請求項１乃至３のいずれか１つ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。
【００１４】
この請求項６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。
【００１５】
また、請求項７の発明は、請求項１乃至３のいずれか１つ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。
【００１６】
この請求項７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。
【００１７】
【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。
【００１８】
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。
【００１９】
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１２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。
【００２０】
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。
【００２１】
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５ａ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。
【００２２】
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１５は上記回転数信号が表わす回転数に応じて、バルブ１３の開度を調節する。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。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。
【００２７】
【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、上記動圧発生用の溝は傾斜動圧発生溝であり、上記傾斜動圧発生溝を形成した上記軸受面は、上記傾斜動圧発生溝と上記傾斜動圧発生溝に隣接する丘部とが周方向に交互に複数存在する動圧溝存在部と、上記動圧溝存在部に対して上記傾斜動圧発生溝の傾斜延在方向に隣接すると共に周方向に延在していて動圧発生溝が存在しないと共に上記丘部からの延在面である動圧溝非存在部とを有し、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、上記流体供給支持手段は、上記動圧溝存在部に対向する上記軸受部材の軸受面の部分に形成されると共に上記流体を上記動圧溝存在部に供給する供給孔を有し、上記軸部材と上記軸受部材との相対回転時に上記軸部材と上記軸受部材との間の間隙の軸方向両側が上記動圧溝非存在部に隣接して周状に開口する。
【００２８】
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。
【００２９】
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の軸受装置において、円錐形状の外周面と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。
【００３０】
また、請求項５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。
【００３１】
また、請求項６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６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。
【００３２】
また、請求項７の発明では、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。
【図１】
0004156686.tif 000002
【図２】
0004156686.tif 000003
【図３】
0004156686.tif 000004