JP2000087960A - 流体軸受装置 - Google Patents
流体軸受装置Info
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Abstract
流体軸受装置を得る。 【解決手段】 外側スラスト動圧溝5は潤滑剤11を上
軸部2A側から外周側に向けて運搬する方向の圧力を発
生する構成とすることにより、潤滑剤11を上軸部2A
からスリーブ10の段部10Aに向けて運搬し、2組の
ラジアル動圧溝3A,3Bのそれぞれは潤滑剤11を互
いに他方の動圧発生溝側に軸方向に沿って運搬する圧力
を発生する構成とすることにより、潤滑剤11が軸受の
外部へ流出することを防止することが可能となる。
Description
録装置はそのメモリー容量が増大し、またデータの転送
速度が高速化しているため、この種の記録装置に用いら
れるディスク回転装置は高速、高精度回転が必要とな
り、その回転主軸部には、米国特許第5504637号
公報に開示されるような中心軸の両端を支持した構造の
流体軸受装置が用いられている。本発明は、磁気ディス
クを回転させながら信号の記録再生を行なうディスク記
録装置や、高速回転するビデオテープレコーダ用回転ヘ
ッド装置等に用いられる動圧型の流体軸受装置に関する
ものである。
した従来の流体軸受装置の一例について説明する。図6
において、ベース部材21には軸22がその一端で固定
され、スリーブ25Aが回転自在に填め合わされてい
る。軸22の他端側の端面にはフランジ23が上部ネジ
24によりネジ絞めされて固定され、フランジ23に対
向してスラスト板26がスリーブ25Aに固定されてい
る。軸22の外周面または、スリーブ25Aの内周面の
いずれか一方には少なくとも1組の、通常は2組の魚骨
状のラジアル動圧溝25B、25Cが設けられ、スリー
ブ25Aと、フランジ23と、スラスト板26の少なく
ともいずれかには、この従来例では、フランジ23の両
面に平面状でありかつ魚骨状のスラスト動圧溝23A,
23Bが設けられ、それぞれの溝部、25B,25C,
23A,23Bと、オイルまたは空気の溜まり部である
22A,25Eには潤滑剤28が注油されて充満してい
る。スリーブ25Aにはロータ25が一体的に構成さ
れ、ロータ25にはディスク30A,30B,30C,
30Dと、スペーサ27A,27B,27Cが固定さ
れ、ロータ25にはロータ磁石32が、またベース部材
21にはモータステータ31が取り付けられ、上カバー
29がネジ41により上部ネジ24の端面に固定されて
いる。
置について、図6〜図7を用いてその動作について説明
する。図6において、モータステータ31に通電がさ
れ、回転磁界が発生すると、ロータ磁石32は、ロータ
25、スリーブ25A、スラスト板26、ディスク30
A,30B,30C,30D、スペーサ27A,27
B,27Cと共に回転を始める。図7においてこの時魚
骨状のラジアル動圧溝25B、25Cは潤滑剤28を掻
き集めポンピング作用により圧力を発生せしめ、また平
面状かつ魚骨状のスラスト動圧溝23A、23Bもそれ
ぞれ潤滑剤28を掻き集めこれらの発生圧力により回転
体は完全非接触状態となり回転する。
うな構成では、次の様な問題点がある。図7に示すよう
に、高速回転ではフランジ23の外周部(図中A)の潤
滑剤28が、2つのスラスト動圧溝23A、23Bによ
り内周部に運搬され、上軸部28の外周(図中B)およ
び、スリーブ内周(図中C)に流出し、図中Bの潤滑剤
28は、28Aのように外部に流出してしまい、また、
図中Cの潤滑剤28は、ラジアル動圧溝25Bのポンピ
ング作用により下方へ引きずり込まれ、やがて空気溜ま
り部25E(図中F)に移動してしまい、結果としてス
ラスト動圧溝23Bにおいて潤滑剤28が不足する部分
(図中D,E)が発生し軸受が擦れる事があった。
めに本発明の流体軸受装置は、一端をベース部材に固定
され、他端側近傍にフランジ部材とそのフランジ部材の
前記ベース部材とは反対面に上軸部を有する固定軸を有
し、この固定軸の略中央部に前記固定軸に対して回転自
在に設けられた軸受穴を有するスリーブを設け、前記フ
ランジ部材の前記上軸部側の第1の平面と対向する第2
の平面部と、前記上軸部の外周面に対向する内周部とを
有するスラスト板を前記スリーブに固定し、前記固定軸
の外周面と前記スリーブの軸受穴の内周面の相互の対向
面の少なくともいずれか一方には少なくとも2組のラジ
アル動圧溝と、前記フランジ部材の第1の平面部とスラ
スト板の第2の平面部の少なくともいずれか一方には外
側スラスト動圧溝を有し、前記ラジアル動圧溝と外側ス
ラスト動圧溝は潤滑剤で満たされ、前記外側スラスト動
圧溝は潤滑剤を前記上軸部側から外周に向けて運搬する
圧力を発生し、前記2組のラジアル動圧溝のそれぞれは
潤滑剤を互いに他方の動圧溝側に向けて軸方向に運搬す
る圧力を発生し合うように構成したものである。
で、そのベース部材側の第3の平面部またはこの第3の
平面部に対向するスリーブ上の第4の平面部の少なくと
もいずれか一方に内側スラスト動圧溝を有し、前記内側
スラスト動圧溝は潤滑剤を前記固定軸側から外周に向け
て運搬する圧力を発生させるものである。
と、ラジアル動圧溝の略中間部で、かつ固定軸外周面に
開口し、前記固定軸の内部を通って外気に連通する通気
穴を設けたものである。
の流出が無い流体軸受の構成を得ることができる。
流体軸受装置について、図1〜図5を参照しながら説明
する。図1は本発明の一実施形態における流体軸受装置
の断面図を示している。図1において、固定軸2は、そ
の一端がベース部材1に固定され、この固定軸2は他端
側近傍にフランジ部材4と、そのフランジ部材4に延長
して上軸部2Aを有し、この固定軸2の外周には軸受穴
10Fを有するスリーブ10が回転自在に填め合わさ
れ、また、フランジ部材4はスリーブ10の段部10A
に収納されている。またフランジ部材4と上部軸2Aの
外周面に対向する面を有し、フランジ部材4の第1の平
面部4Bに対向する第2の平面部には略螺旋状の外側ス
ラスト動圧溝5を設けたスラスト板7がスリーブ10の
凹部10Bに固定されている。固定軸2の外周面または
スリーブ10の軸受面10Fのいずれか一方には少なく
とも1組の、通常は2組の、例えば魚骨状のラジアル動
圧溝3A,3Bが設けられ、スリーブ10の段部10A
の第4の平面部10Dとフランジ部材4の第3の平面部
4Cのいずれか一方には必要に応じて螺旋状の内側スラ
スト動圧溝6が設けられ、またフランジ部材4と、スラ
スト板7相互の対向面のいずれか一方には、本実施形態
の場合には上記の様に第2の平面部に図4に示すような
外側スラスト動圧溝5が設けられている。このスラスト
側動圧溝5はスラスト板7中心側の最内側部を連ねた円
の径D1,最外側部を連ねた円の径D3,屈曲部を連ね
た円の径D2相互の寸法関係により、外輪部5Oのポン
プ圧力より、内輪部5Iのポンプ圧力の方が僅かに大き
くなっている。また図5に示すように2組のラジアル動
圧溝3A,3BのL1,L2,L3,L4で示す軸方向
の寸法関係はL2>L1、L3<L4となっており軸方
向に外側の部分が長い非対称形状の魚骨溝になってい
る。図1〜図5においてラジアル動圧溝3A,3B、及
び外側スラスト動圧溝5,内側スラスト動圧溝6には潤
滑剤11が注油されている。スリーブ10に固定された
ハブ9にはモータロータ13が、またベース部材1には
モータステータ12が固定されている。フランジ部材4
とラジアル動圧溝3A,3Bの間において、固定軸2の
外周面上に開口し、固定軸2の内部を通って外気に連通
する通気穴2E、2F、2Gを設け、図2に示す様にス
ラスト板7の内径部7Aの径(図中D4)は、固定軸2
に対向するスリーブ10の軸受穴10の内径(図中D
3)より小径になっている。15A,15B,15C、
15Dはディスク、16A,16B,16Cはスペーサ
である。2Dは通気穴2Eの開口部に必要に応じて設け
られた凹部、上軸部2Aには、必要に応じて、テーパ2
Bと、ネジ部2Hが設けられている。図5において、固
定軸2には必要に応じて凹部2Cが、またスリーブ10
の内径には径大部10Cと径大部10Gが設けられ、こ
の凹部2Cと径大部10Cとで形成されるスペースは空
気と潤滑剤11の溜まりとなっている。また必要に応じ
フランジ部材には空気溜まりとなる凹部4Aを有してい
る。
態の流体軸受装置について、図1〜図5を用いてその動
作について説明する。図1において、モータステータ1
2に通電がされ、回転磁界が発生すると、モータロータ
13は、ハブ9,スリーブ10,スラスト板7、ディス
ク15A,15B,15C,15D、スペーサ16A,
16B,16Cと共に回転を始める。この時動圧溝3
A,3Bは潤滑剤11を掻き集めポンピング作用により
圧力を発生し、また外側スラスト動圧溝5と内側スラス
ト動圧溝6もそれぞれ潤滑剤11を掻き集めこれらの発
生圧力により回転体は完全非接触状態となり回転する。
図2〜図5に従い、本実施形態における流体軸受装置の
さらに詳細な動作について説明する。図2において高速
回転時においても外側スラスト動圧溝5は潤滑剤11を
内周側(上軸部2A側)から外周側(段部10A側)へ
僅かに運搬する力を発生するため、潤滑剤11は外部や
上方へ流出することがない。また、スラスト板7の内周
部7Aの内径(図中D4)は、固定軸2がスリーブ10
と対向する軸受穴10Fの内径(図中D3)より小さく
設けられているので高速回転中にも潤滑剤11が、スラ
スト板7の上方へ飛散しない。即ち潤滑剤11に遠心力
が作用するため、径の大きな所に存在する潤滑剤が径の
小さな所へ移動することはなく例えD3で示す軸受穴1
0Fの所にある潤滑剤が上方の空間にある潤滑剤と連な
ったとしても、潤滑剤の外部への流出が防止されること
となる。フランジ部材4の上面と下面に注入された潤滑
剤11はスリーブ10の段部10Aの内周面が袋小路の
ように密封された形をしているのでこの部分に密封され
た潤滑剤11は流出しない。次に固定軸2には必要に応
じて凹部2Dが設けられるが、この部分、即ちフランジ
部材4とラジアル動圧溝3A,3Bの間に存在する空気
が膨張して体積が増加した空気17Hは通気穴2E,2
F,2Gを経由して、外部に排出されるので、潤滑剤1
1が押し出される事が無い。また、内側スラスト動圧溝
6も必要に応じて内周から外周に向けて僅かに潤滑剤1
1を運搬するように構成し、潤滑剤11が下方へ流出す
ることを防止する。図3において気泡が17A,17
B,17C,17D,17Eに示すように凝集し、モー
タの回転等により温度が上昇して気泡17A,17Bの
体積が増えると気液境界面18A、18Bは一旦、若干
の移動はするが、やがて気泡17Bは図中の気泡17
D,17Eに示すように段部10Aとフランジ部材4の
下面の隙間を通って通気穴2E,2F,2Gを経由して
外部に排出され、気液境界面18A,18Bはやがて図
2のような、安定状態に戻る。次に図5について詳細な
動作を説明する。図5は本発明の流体軸受装置が充分な
時間安定回転後の状態を示している。ラジアル動圧溝3
A,3BはそれぞれL1よりL2を長く、またL3より
L4を長く設けているために、2組のラジアル動圧溝の
L2の部分とL4の部分はそれぞれ潤滑剤を互いに他方
のラジアル動圧溝側に向けて軸方向に圧力を発生し合う
ので、潤滑剤は欠して軸方向端部側の外部に流出するこ
とはない。また、安定回転時には、気液境界面18C
は、L1とL5がほぼ等しくなる位置に、また気液境界
面18Dは、L3とL6がほぼ等しくなる位置に存在す
る。この時はスリーブ10の径大部10Cに閉じこめら
れた凝集した気泡17Gの圧力は大気圧とほぼ同じにな
っている。次にこの気泡17Gが温度変化や、圧力の変
化により膨張した場合は、気液境界面18C,18Dは
上下に移動し、凝集した気泡17Gは少々圧縮された状
態になるが、さらに高い圧力になった場合は、凝集した
気泡17Gは、回転中、または停止中にラジアル動圧溝
3Aまたは3Bに移動し、図中17H、17Iとして示
すように、上方または下方に排出されて安定状態に戻
る。
には必要に応じて通気穴2I,2Jを設けている。通気
穴2I,2Jは膨張した空気17Gをスムーズに排出す
る。
ではない。以上のように本実施形態によれば潤滑剤11
は、高速回転中、停止中、また圧力や温度に変化があっ
た場合も外部に流出しないため、高い信頼性を有する流
体軸受装置の構成が得られる。
外側スラスト動圧溝は潤滑剤を上軸部側から外周側に向
けて運搬する方向の圧力を発生することで、潤滑剤を上
軸部からスリーブの段部に向けて運搬し、2組のラジア
ル動圧溝のそれぞれは潤滑剤を互いに他方の動圧溝側に
軸方向に沿って運搬する圧力を発生する事で、潤滑剤が
軸受の外部へ流出することを防止する事ができる。
面図
Claims (3)
- 【請求項1】 一端をベース部材に固定され、他端側近
傍にフランジ部材とそのフランジ部材の前記ベース部材
とは反対面に上軸部を有する固定軸を有し、この固定軸
の略中央部に前記固定軸に対して回転自在に設けられた
軸受穴を有するスリーブを設け、前記フランジ部材の前
記上軸部側の第1の平面部に対向する第2の平面部と、
前記上軸部の外周面に対向する内周部とを有するスラス
ト板を前記スリーブに固定し、前記固定軸の外周面と前
記スリーブの軸受穴の内周面の相互の対向面の少なくと
もいずれか一方には少なくとも2組のラジアル動圧溝
と、前記フランジ部材の第1の平面部と前記スラスト板
の第2の平面部の少なくともいずれか一方には外側スラ
スト動圧溝を有し、前記ラジアル動圧溝と外側スラスト
動圧溝は潤滑剤で満たされ、前記外側スラスト動圧溝は
潤滑剤を前記上軸部側から外周に向けて運搬する圧力を
発生し、前記2組のラジアル動圧溝のそれぞれは潤滑剤
を互いに他方のラジアル動圧溝側に向けて軸方向に運搬
する圧力を発生し合う流体軸受装置。 - 【請求項2】 フランジ部材上で、そのベース部材側の
第3の平面部またはこの第3の平面部に対向するスリー
ブ上の第4の平面部の少なくともいずれか一方に内側ス
ラスト動圧溝を有し、前記内側スラスト動圧溝は潤滑剤
を前記固定軸側から外周に向けて運搬する圧力を発生す
る請求項1記載の流体軸受装置。 - 【請求項3】 フランジ部材と、ラジアル動圧溝の略中
間部で、かつ固定軸外周面に開口し、前記固定軸の内部
を通って外気に連通する通気穴を有する請求項1およ
び、2記載の流体軸受装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10258249A JP2000087960A (ja) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | 流体軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10258249A JP2000087960A (ja) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | 流体軸受装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000087960A true JP2000087960A (ja) | 2000-03-28 |
Family
ID=17317612
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10258249A Pending JP2000087960A (ja) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | 流体軸受装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000087960A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101556502B1 (ko) | 2007-06-28 | 2015-10-02 | 린데 악티엔게젤샤프트 | 팽창 터빈 |
JP2020024799A (ja) * | 2018-08-06 | 2020-02-13 | キヤノン電子管デバイス株式会社 | 回転陽極x線管及び回転陽極x線管装置 |
-
1998
- 1998-09-11 JP JP10258249A patent/JP2000087960A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101556502B1 (ko) | 2007-06-28 | 2015-10-02 | 린데 악티엔게젤샤프트 | 팽창 터빈 |
JP2020024799A (ja) * | 2018-08-06 | 2020-02-13 | キヤノン電子管デバイス株式会社 | 回転陽極x線管及び回転陽極x線管装置 |
JP7066568B2 (ja) | 2018-08-06 | 2022-05-13 | キヤノン電子管デバイス株式会社 | 回転陽極x線管及び回転陽極x線管装置 |
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