JP3767701B2

JP3767701B2 - Hydrodynamic bearing

Info

Publication number: JP3767701B2
Application number: JP25799494A
Authority: JP
Inventors: 政良大西; 高橋　　毅
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 1994-10-24
Filing date: 1994-10-24
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2021-04-19
Also published as: JPH08121466A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、動圧軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の動圧軸受では、図２(Ｂ)に示す動圧発生用の溝２１が形成された軸２０の軸受面２２に対向し、かつ、動圧発生用の溝が形成されていない筒２５の軸受面２３は、図２(Ａ)に示すように鏡面仕上げがなされていた。その理由は、上記溝が形成されていない軸受面２３の平坦度を向上させて、上記溝２１が形成された軸受面２２と上記溝が形成されていない軸受面２３との間に動圧を有効に発生させるためである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、鏡面仕上げ加工は、加工コストが高価である上に、上記鏡面仕上げをするためには、鏡面仕上げの前に上記軸受面２３に焼き入れを施しておく必要があるから、上記軸受面２３を構成する材質に制約が生じるという問題がある。
【０００４】
また、動圧軸受の構造が複雑な場合には、上記軸受面に鏡面仕上げを施すことが困難であるという問題もある。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、材質上の制約や構造上の制約を生じさせることなく、溝が形成されていない軸受面の平坦度を比較的低コストで向上させることができる動圧軸受を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の動圧軸受は、回転部材と、この回転部材を支持する固定部材とを有し、上記回転部材もしくは固定部材の一方の軸受面に、動圧発生用の溝が形成されており、上記回転部材の軸受面と上記固定部材の軸受面との間に動圧発生用の流体が充填されている動圧軸受において、
上記回転部材もしくは固定部材の他方の軸受面を含む表層は、
台形状の山とＶ字形状の谷とが交互に並んだ形状になっており、上記台形状の山の頂上の面が上記軸受面を構成しており、
上記他方の軸受面には動圧発生用の溝が形成されておらず、
上記他方の軸受面を含む表層の上記Ｖ字形状の谷に動圧発生用の液体を溜めるようになっていて、
上記他方の軸受面を含む表層は、
旋削加工後のＶ字形状の山とＶ字形状の谷とが交互に連なった形状の表層に対して、上記Ｖ字形状の山の先端部を削ることによって、上記Ｖ字形状の谷が略一定の間隔で形成されていることを特徴としている。
【０００７】
【作用】
上記構成の動圧軸受は、上記回転部材もしくは固定部材の他方の動圧発生用の溝が形成されていない軸受面を含む表層が、台形状の山とＶ字形状の谷とが交互に並んだ形状になっている。そして、上記台形状の山の頂上の面が上記軸受面を構成している。
【０００８】
したがって、この発明の上記軸受面は、旋削加工後のＶ字形状の山と谷が交互に連なった形状の表層に対して、上記Ｖ字形状の山の頂上を削ることによって形成することができる。そして、このＶ字形状の山を削ることによって平坦になった山の頂上の面が軸受面を構成している。
【０００９】
したがって、この発明によれば、鏡面仕上げを行うことなく、上記軸受面の平坦度を上げることができるから、材質上の制約や構造上の制約を生じさせることなく、溝が形成されていない軸受面の平坦度を比較的低コストで向上させることができ、動圧を有効に発生させることができる。
【００１０】
また、動圧発生用の流体として液体を用いた場合、上記台形状の山と山との間のＶ字形状の谷に動圧発生用の液体を溜めることができるから、潤滑性能を向上させることができる。
【００１１】
【実施例】
以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。
【００１２】
図１に、この発明の動圧軸受の実施例を示す。図１(Ｂ)に示すように、この実施例は、回転部材としての軸１と、この軸１に対向している固定部材としての円筒形の筒２を備えている。上記軸１の周面１ａには、動圧発生用の溝３が形成されている一方、上記筒２の内周面２ａには、動圧発生用の溝は形成されていない。溝３の深さは、数μｍ程度である。そして、上記軸１と上記筒２との間には、動圧発生用の流体としての油(図示せず)が充填されている。
【００１３】
図１(Ａ)に示すように、上記筒２の内周面２ａを含む表層Ｓ１は、略台形状の山５と、略Ｖ字形状の谷６とが交互に並んだ形状になっており、上記略台形状の山５の頂上の面５ａが軸受面を構成している。
【００１４】
上記構成の動圧軸受は、筒２に対して軸１が回転すると、軸１に形成されている動圧発生用の溝３が、軸１の周面１ａと筒２の内周面２ａとの間の油に動圧を発生させて、筒２に対して軸１を支持し、軸１と筒２との間隔を所定の寸法に維持する。
【００１５】
上記筒２の表層Ｓ１は、略台形状の山５と、略Ｖ字形状の谷６とが、軸受面２ａに沿って、交互に並んだ形状になっている。そして、上記略台形状の山５の頂上の面５ａが上記軸受面２ａを構成している。
【００１６】
したがって、上記実施例の上記軸受面２ａは、旋削加工後のＶ字形状の山５０とＶ字形状の谷６０とが交互に連なった形状の表層に対して、上記Ｖ字形状の山５０の先端部５０ａを削ることによって形成することができる。この先端部５０ａを削る方法としては、ラップ加工やバレル加工を用いればよい。
【００１７】
したがって、この実施例によれば、鏡面仕上げを行うことなく、上記軸受面２ａの平坦度を上げることができるから、材質上の制約や構造上の制約を生じさせることなく、軸受面２ａの平坦度を向上させることができ、動圧を有効に発生させることができる。また、鏡面加工が不必要であるから、コストダウンを図ることができる。
【００１８】
また、上記山５と山５との間の谷６に油を溜めることができるから、潤滑性能を向上させることができる。
【００１９】
ここで、動圧軸受の直径が２.５ｍｍである場合において、上記実施例の動圧軸受と、図２に示した従来の鏡面仕上げの動圧軸受との性能比較結果を次の表に示す。
【００２０】
〔軸の振れ〕〔回転トルク〕
本実施例１μｍ以下１.８ｇｃｍ
従来例(鏡面仕上げ) １μｍ以下１.８ｇｃｍ
【００２１】
尚、上記実施例では、軸１の周面１ａに動圧発生用の溝３を形成し、筒２の内周面２ａを動圧発生溝が形成されていない軸受面としたが、筒２の内周面に動圧発生用の溝を形成する一方、軸１の周面１ａを動圧発生溝が形成されていない軸受面としてもよい。
【００２２】
さらに、上記実施例では、ラジアル軸受に適用した例を示したが、本発明はアキシアル動圧軸受や、ラジアル、アキシアル両方向に回転体を支持する動圧軸受にも適用できる。
【００２３】
また、上記実施例では、軸１を回転部材とし、筒２を固定部材としたが、軸１を固定部材とし、筒２を回転部材としてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上より明らかなように、この発明の動圧軸受は、回転部材もしくは固定部材のうちの動圧発生用の溝が形成されていない方の軸受面を含んでいる表層は、台形状の山とＶ字形状の谷とが交互に並んだ形状になっており、上記Ｖ字形状の谷が略一定の間隔で形成されており、上記台形状の山の頂上の面が上記軸受面を構成しているものである。
【００２５】
したがって、この発明の動圧軸受によれば、上記軸受面は、切削加工後のＶ字形状の山と谷が交互に連なった形状の表層に対して、上記Ｖ字形状の山の頂上を削ることによって形成することができる。そして、このＶ字形状の山を削ることによって平坦になった山の頂上の面が軸受面を構成している。
【００２６】
したがって、この発明によれば、鏡面仕上げを行うことなく、切削加工後の軸受面の平坦度を上げることができるから、材質上の制約や構造上の制約を生じさせることなく、溝が形成されていない軸受面の平坦度を比較的低コストで向上させることができ、動圧を有効に発生させることができる。
【００２７】
また、動圧発生用の流体として液体を用いた場合、上記略台形状の山と山との間の略Ｖ字形状の谷に動圧発生用の液体を溜めることができるから、潤滑性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１(Ａ)はこの発明の動圧軸受の実施例の要部断面図であり、図１(Ｂ)は上記実施例の一部切り欠き断面図である。
【図２】図２(Ａ)は従来の動圧軸受の要部断面図であり、図２(Ｂ)は上記従来例の一部切り欠き断面図である。
【符号の説明】
１…軸、１ａ…周面、２…筒、３…動圧発生用の溝、５…山、
５ａ…頂上の面、６…谷、Ｓ１…表層。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a dynamic pressure bearing.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in this type of dynamic pressure bearing, a dynamic pressure generating groove is formed opposite to the bearing surface 22 of the shaft 20 in which the dynamic pressure generating groove 21 shown in FIG. 2B is formed. As shown in FIG. 2 (A), the bearing surface 23 of the cylinder 25 having no cylinder was mirror-finished. The reason is that the flatness of the bearing surface 23 in which the groove is not formed is improved, and dynamic pressure is applied between the bearing surface 22 in which the groove 21 is formed and the bearing surface 23 in which the groove is not formed. This is to generate it effectively.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the mirror surface finishing process is expensive, and in order to perform the mirror surface finishing, it is necessary to quench the bearing surface 23 before the mirror surface finishing. There is a problem in that there are restrictions on the material constituting the.
[0004]
Further, when the structure of the hydrodynamic bearing is complicated, there is also a problem that it is difficult to give a mirror finish to the bearing surface.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a hydrodynamic bearing capable of improving the flatness of a bearing surface in which grooves are not formed at a relatively low cost without causing restrictions on materials and structures. There is to do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a dynamic pressure bearing according to the present invention has a rotating member and a fixing member that supports the rotating member, and generates dynamic pressure on one bearing surface of the rotating member or the fixing member. In the dynamic pressure bearing in which a groove is formed and a fluid for generating dynamic pressure is filled between the bearing surface of the rotating member and the bearing surface of the fixed member,
The surface layer including the other bearing surface of the rotating member or the fixed member is
Trapezoidal peaks and V-shaped valleys are alternately arranged, and the top surface of the trapezoidal mountain constitutes the bearing surface,
No groove for generating dynamic pressure is formed on the other bearing surface,
A fluid for generating dynamic pressure is stored in the V-shaped valley in the surface layer including the other bearing surface,
The surface layer including the other bearing surface is
By cutting the tip of the V-shaped peak on the surface layer in which the V-shaped peaks and the V-shaped valleys are alternately connected after turning, the V-shaped valleys are substantially It is characterized by being formed at regular intervals .
[0007]
[Action]
Dynamic pressure bearing of the above construction, the surface layer containing the rotary member or bearing surface and the other of the grooves for generating dynamic pressure is not formed in the fixing member, and the valleys of mountains and V-shaped trapezoidal alternating It has a shape. Then, the top surface of the mountain above Symbol trapezoidal constitutes the bearing surface.
[0008]
Therefore, the bearing surface of the present invention can be formed by cutting the top of the V-shaped ridges on the surface layer in which the V-shaped ridges and valleys are alternately connected after turning. . And the surface of the peak of the peak which became flat by cutting this V-shaped peak constitutes the bearing surface.
[0009]
Therefore, according to the present invention, since the flatness of the bearing surface can be increased without performing mirror finish, a bearing in which no groove is formed without causing restrictions on materials and structures. The flatness of the surface can be improved at a relatively low cost, and the dynamic pressure can be generated effectively.
[0010]
In the case of using a liquid as the fluid for generating dynamic pressure, because it is possible to store the liquid for generating dynamic pressure in the valley of the V-shape between the crests of the upper Symbol trapezoidal, improved lubricating performance Can be made.
[0011]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
[0012]
FIG. 1 shows an embodiment of the hydrodynamic bearing of the present invention. As shown in FIG. 1B, this embodiment includes a shaft 1 as a rotating member, and a cylindrical tube 2 as a fixed member facing the shaft 1. On the peripheral surface 1 a of the shaft 1, a dynamic pressure generating groove 3 is formed. On the inner peripheral surface 2 a of the cylinder 2, no dynamic pressure generating groove is formed. The depth of the groove 3 is about several μm. The space between the shaft 1 and the cylinder 2 is filled with oil (not shown) as a fluid for generating dynamic pressure.
[0013]
As shown in FIG. 1A, the surface layer S1 including the inner peripheral surface 2a of the cylinder 2 has a shape in which substantially trapezoidal peaks 5 and substantially V-shaped valleys 6 are alternately arranged. The top surface 5a of the substantially trapezoidal mountain 5 constitutes a bearing surface.
[0014]
When the shaft 1 rotates with respect to the cylinder 2, the dynamic pressure bearing configured as described above has a dynamic pressure generating groove 3 formed on the shaft 1 with the peripheral surface 1 a of the shaft 1 and the inner peripheral surface 2 a of the tube 2. Dynamic pressure is generated in the oil between the shaft 1 and the shaft 1 is supported with respect to the tube 2, and the distance between the shaft 1 and the tube 2 is maintained at a predetermined size.
[0015]
The surface layer S1 of the cylinder 2 has a shape in which substantially trapezoidal peaks 5 and substantially V-shaped valleys 6 are alternately arranged along the bearing surface 2a. The top surface 5a of the substantially trapezoidal mountain 5 constitutes the bearing surface 2a.
[0016]
Therefore, the bearing surface 2a of the above embodiment has the V-shaped ridge 50 with respect to the surface layer in which the V-shaped ridges 50 and the V-shaped valleys 60 after the turning are alternately connected. It can be formed by scraping the tip 50a. As a method for cutting the tip 50a, lapping or barrel processing may be used.
[0017]
Therefore, according to this embodiment, the flatness of the bearing surface 2a can be increased without performing a mirror finish, so that the flatness of the bearing surface 2a can be achieved without causing restrictions on materials or structures. The degree of pressure can be improved, and dynamic pressure can be generated effectively. Moreover, since mirror surface processing is unnecessary, cost reduction can be achieved.
[0018]
In addition, since oil can be stored in the valley 6 between the peaks 5, the lubricating performance can be improved.
[0019]
Here, when the diameter of the hydrodynamic bearing is 2.5 mm, the performance comparison results between the hydrodynamic bearing of the above example and the conventional mirror-finished hydrodynamic bearing shown in FIG. 2 are shown in the following table. .
[0020]
[Shaft runout] [Rotational torque]
Example 1 1 μm or less 1.8 gcm
Conventional example (mirror finish) 1 μm or less 1.8 gcm
[0021]
In the above embodiment, the dynamic pressure generating groove 3 is formed on the peripheral surface 1a of the shaft 1, and the inner peripheral surface 2a of the cylinder 2 is a bearing surface on which no dynamic pressure generating groove is formed. While the dynamic pressure generating groove is formed on the inner peripheral surface of the shaft 1, the peripheral surface 1a of the shaft 1 may be a bearing surface on which no dynamic pressure generating groove is formed.
[0022]
Furthermore, although the example applied to the radial bearing is shown in the above embodiment, the present invention can also be applied to an axial dynamic pressure bearing and a dynamic pressure bearing that supports a rotating body in both radial and axial directions.
[0023]
In the above embodiment, the shaft 1 is a rotating member and the tube 2 is a fixed member. However, the shaft 1 may be a fixed member and the tube 2 may be a rotating member.
[0024]
【The invention's effect】
As is clear from the above, the hydrodynamic bearing of the present invention has a surface layer including a bearing surface on which the dynamic pressure generating groove of the rotating member or the fixed member is not formed as a trapezoidal peak. V-shaped valleys are alternately arranged, the V-shaped valleys are formed at substantially constant intervals, and the top surface of the trapezoidal mountain forms the bearing surface. It is what.
[0025]
Therefore, according to the hydrodynamic bearing of the present invention, the bearing surface cuts the top of the V-shaped peak with respect to the surface layer in which the V-shaped peaks and valleys are alternately connected after cutting. Can be formed. And the surface of the peak of the peak which became flat by cutting this V-shaped peak constitutes a bearing surface.
[0026]
Therefore, according to the present invention, it is possible to increase the flatness of the bearing surface after cutting without performing mirror finish, so that the groove is formed without causing restrictions on materials or structures. It is possible to improve the flatness of the non-bearing surface at a relatively low cost, and to effectively generate dynamic pressure.
[0027]
In addition, when a liquid is used as the fluid for generating dynamic pressure, the fluid for generating dynamic pressure can be stored in a substantially V-shaped valley between the substantially trapezoidal peaks. Can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 (A) is a cross-sectional view of an essential part of an embodiment of a hydrodynamic bearing according to the present invention, and FIG. 1 (B) is a partially cutaway cross-sectional view of the embodiment.
FIG. 2 (A) is a cross-sectional view of a main part of a conventional dynamic pressure bearing, and FIG. 2 (B) is a partially cut-away cross-sectional view of the conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Shaft, 1a ... Circumferential surface, 2 ... Tube, 3 ... Groove for generating dynamic pressure, 5 ... Mountain
5a ... top surface, 6 ... valley, S1 ... surface layer.

Claims

回転部材と、この回転部材を支持する固定部材とを有し、上記回転部材もしくは固定部材の一方の軸受面に、動圧発生用の溝が形成されており、上記回転部材の軸受面と上記固定部材の軸受面との間に動圧発生用の流体が充填されている動圧軸受において、
上記回転部材もしくは固定部材の他方の軸受面を含む表層は、
台形状の山とＶ字形状の谷とが交互に並んだ形状になっており、上記台形状の山の頂上の面が上記軸受面を構成しており、
上記他方の軸受面には動圧発生用の溝が形成されておらず、
上記他方の軸受面を含む表層の上記Ｖ字形状の谷に動圧発生用の液体を溜めるようになっていて、
上記他方の軸受面を含む表層は、
旋削加工後のＶ字形状の山とＶ字形状の谷とが交互に連なった形状の表層に対して、上記Ｖ字形状の山の先端部を削ることによって、上記Ｖ字形状の谷が略一定の間隔で形成されていることを特徴とする動圧軸受。A rotating member and a fixing member that supports the rotating member, and a groove for generating dynamic pressure is formed on one of the bearing surfaces of the rotating member or the fixing member. In the dynamic pressure bearing in which the fluid for generating dynamic pressure is filled between the bearing surface of the fixed member,
The surface layer including the other bearing surface of the rotating member or the fixed member is
Trapezoidal peaks and V-shaped valleys are alternately arranged, and the top surface of the trapezoidal mountain constitutes the bearing surface,
No groove for generating dynamic pressure is formed on the other bearing surface,
A fluid for generating dynamic pressure is stored in the V-shaped valley in the surface layer including the other bearing surface,
The surface layer including the other bearing surface is
By cutting the tip of the V-shaped peak on the surface layer in which the V-shaped peaks and the V-shaped valleys are alternately connected after turning , the V-shaped valleys are substantially A hydrodynamic bearing characterized by being formed at regular intervals .