JP7213329B1

JP7213329B1 - 軸受け部材

Info

Publication number: JP7213329B1
Application number: JP2021192949A
Authority: JP
Inventors: 信幸清水
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd; Citizen Fine Device Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd; Citizen Fine Device Co Ltd
Priority date: 2021-11-29
Filing date: 2021-11-29
Publication date: 2023-01-26
Anticipated expiration: 2041-11-29
Also published as: JP2023079465A

Abstract

【課題】本開示の一実施形態に係る軸受け部材は、潤滑流体の漏れを抑制することが可能な軸受け部材を提供する。【解決手段】軸受け部材１０は、軸２０の外周面と間隙ｄを設けて対向する内周面１１を備え、間隙ｄに潤滑流体３０を保持し、軸２０を所定の回転方向に相対回転自在に支持する軸受け部材１０であって、内周面１１の少なくとも一端は、軸受け部材１０の軸方向の端面１５に開口し、端面１５と内周面１１とは、内周面１１に接続され端面１５に向かうにしたがって拡径する第１傾斜部１３と、第１傾斜部１３と接続され軸方向と直交する平面を有するステップ部１２とステップ部１２及び端面１５と接続され端面１５に向かうにしたがって拡径する第２傾斜部１４と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、軸受け部材に関する。

高い回転精度が要求されるモータ等の軸受け装置として、軸受けの相対すべり運動によって、潤滑流体膜に動圧を発生させ、これによって負荷を支持する動圧軸受が知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１に記載の流体動圧軸受装置においては、モータの駆動時において、上ラジアル動圧溝列および下ラジアル動圧溝列によって、スリーブ（軸受け）の第１内周面とシャフト本体部（軸）の外周面との間に介在する潤滑オイルに動圧が誘起され、スリーブに対するシャフトの径方向の支持力が発生する。

しかしながら、軸受けの内周面と軸の外周面との間に介在する潤滑オイルは、モータの駆動時における遠心力の作用や振れによるポンピング作用等によって、軸受けの内周面と軸の外周面との間から外部へと漏れ出ることがある。潤滑オイルが漏れた場合には、流体動圧軸受装置に動圧が十分に発生せず、軸の内周面と軸受けの外周面との間で接触が増加し、振動の発生や接触面での焼き付けが発生するという問題がある。

特開２０２０－３０４６号公報

本開示の一実施形態に係る軸受け部材は、潤滑オイルの漏れを抑制した軸受け部材を提供することを目的とする。

本開示の一実施形態に係る軸受け部材は、軸の外周面と間隙を設けて対向する内周面を備え、間隙に潤滑流体を保持し、軸を所定の回転方向に相対回転自在に支持する軸受け部材であって、内周面の少なくとも一端は、軸受け部材の軸方向の端面に開口し、端面と内周面とは、内周面に接続され端面に向かうにしたがって拡径する第１傾斜部と、第１傾斜部と接続され軸方向と直交する平面を有するステップ部とステップ部および端面と接続され端面に向かうにしたがって拡径する第２傾斜部と、を備えたことを特徴とする。ステップ部と第２傾斜部とのなす角は１３５°以上１８０°未満であることが好ましい。また、第１傾斜部は、曲面を備えたＲ面取り部を有していることが好ましい。さらにまた、内周面は、周方向に対して傾斜した傾斜溝を有する動圧生成部を備えていてもよく、傾斜溝は第１傾斜部に開口していてもよい。第１傾斜部の表面には、傾斜溝と接続される溝が形成されていてもよい。

本開示の一実施形態に係る軸受け部材によれば、潤滑流体の漏れを抑制することができる。

本開示の一実施形態に係る軸受け部材の斜視図である。本開示の一実施形態に係る軸受け部材に軸を挿入した場合の断面図である。本開示の一実施形態に係る軸受け部材に軸を挿入した場合の図２Ａ部の断面拡大図である。図１のＡ－Ａ線における断面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る軸受け部材について説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。

図１に、本開示の一実施形態に係る軸受け部材１０の斜視図を示す。図２に、本開示の一実施形態に係る軸受け部材１０に軸２０を挿入した場合の断面図を示す。図３に本開示の一実施形態に係る軸受け部材１０に軸２０を挿入した場合の断面図のＡ部部分拡大図を示す。図４に、図１のＡ－Ａ線における断面図を示す。なお、図４において、内周面１１は湾曲しているため、実際には第１動圧生成部１７及び第２動圧生成部１８は歪んで見えるが、便宜上、歪みを省略している。

軸受け部材（以下、単に「軸受け」ともいう。）１０は、中空部１６を有する筒状部材であり、中空部１６を形成する内周面１１と、中空部１６の開放端に内周面１１と接続された端面１５とを備える。軸受け装置では、軸受け１０の中空部１６には軸２０が挿入され、軸２０の外周面２１と軸受け１０の内周面１１とは間隙ｄを設けて対向し、この間隙ｄに潤滑流体３０を保持する。なお、軸受け装置では軸受け１０の軸方向（軸２０の軸方向）の下部を密閉し、上部を外部に開放した開放型とすることができ、軸受け１０は軸２０を所定の回転方向に相対回転自在に支持する。ここで、軸受け装置は、軸２０を回転させ、軸受け１０を固定することができる。ただし、このような例には限られず、軸２０を固定し、軸受け１０を回転させるようにしてもよい。

潤滑流体３０として、例えば、ポリ－α－オレフィン系合成潤滑油や、エステル系合成潤滑油を用いることができるが、このような例には限られず、他の潤滑油を用いるようにしてもよい。

軸受け１０の内周面１１と端面１５とは、内周面１１の端部から端面１５側に向かい順に形成された、第１傾斜部１３、ステップ部１２及び第２傾斜部１４を介して接続される。第１傾斜部１３は、内周面１１の周方向にわたって形成され、その一端が内周面１１に接続され、端面１５に向かうにしたがって内周面１１から拡径する曲率面を有した部位である。また、第１傾斜部１３の他端はステップ部１２に接続され、第１傾斜部１３の曲率面は、内周面１１とステップ部１２との間をＲ面取りしたＲ面取り部となっている。ステップ部１２は、一端が第１傾斜部１３に接続され、周方向にわたって軸受け１０の軸方向と直交する平面を有する部位であり、他端が第２傾斜部１４と接続されている。第２傾斜部１４は、一端がステップ部１２と接続され、周方向にわたって端面１５に向かうにしたがってステップ部１２との接続部から拡径する部位であり、他端は端面１５に接続されている。

また、軸受け１０の内周面１１には、軸２０に対して動圧を発生させる第１動圧生成部１７及び第２動圧生成部１８と、第１動圧生成部１７と第２動圧生成部１８との間に配置された帯状溝部１９とが形成されている。第１動圧生成部１７及び第２動圧生成部１８は、内周面１１の表面にそれぞれ動圧溝５１を備え、動圧溝５１は第１動圧生成部１７及び第２動圧生成部１８においてそれぞれ周方向に複数形成されている。動圧溝５１は、屈曲形状、即ち、頂点を備えた略くの字状のいわゆるヘリングボーン状の溝であり、内周面１１の周方向に対し傾斜した傾斜溝からなる。動圧溝５１の軸方向における一方の端部が帯状溝部１９と接続され、他方の端部が第１傾斜部１３に開口して接続されている。ただし、動圧溝５１は屈曲形状に限られず、例えば、周方向に対して所定の角度で傾斜し、頂点を備えない傾斜溝としてもよい。

軸２０と軸受け１０とが相対回転する際に、第１動圧生成部１７及び第２動圧生成部１８によって、軸受け１０の内周面１１と軸２０の外周面２１との間に介在する潤滑流体３０が動圧溝５１に流入して動圧が発生し、軸受け１０が軸２０を径方向に支持することができる。また、動圧溝５１が第１傾斜部１３に開口し接続されることで、動圧溝５１への潤滑流体３０の端面１５側からの供給を効果的に行うことができる。

帯状溝部１９は、内周面１１の周方向にわたって形成された環状の溝からなる。帯状溝部１９は、第１動圧生成部１７及び第２動圧生成部１８に形成された動圧溝５１に接続し、潤滑流体３０を供給する。

軸受け１０は、例えば、セラミックにより構成することができる。また、軸受け１０をセラミックで成形する場合は、コアに凸部を設け、セラミックを凸部に押し付けることにより、軸受け１０の内周面１１に溝を形成することができる。また、成形した軸受け部材を焼結した後に、切削加工やレーザ加工等の手段により内周面１１に溝を形成してもよい。

本開示の一実施形態に係る軸受け部材１０では、軸受け１０の内周面１１と端面１５との間に第１傾斜部１３、ステップ部１２及び第２傾斜部１４を備えた構成としている。軸受け１０と軸２０との間に介在する潤滑流体３０が間隙ｄから漏れ出した場合、潤滑流体３０は、第１傾斜部１３を経由しステップ部１２へと流れるが、ステップ部１２に漏れ出た潤滑流体３０は、一端、ステップ部１２上を周方向に流れる（濡れ広がる）。潤滑流体３０が間隙ｄから漏れ出た後、間隙ｄが潤滑流体３０で満たされていない場合、間隙ｄが微小であることより、毛細管現象により間隙ｄへ戻る（流れ込む）ように動作する。また、間隙ｄから漏れ出した潤滑流体３０の量が多く、第２傾斜部１４に到達した場合でも、潤滑流体３０の表面張力によって潤滑流体３０はステップ部１２と第２傾斜部１４との間の稜部（接続部）に留まろうとし、第２傾斜部１４の表面を伝って軸受け１０の外部へは直ちに流出しない。なお、軸受け１０においては、ステップ部１２を軸方向に直交する平面であり、第２傾斜部１４はステップ部１２から端面１５に向かうにしたがって拡径する面により構成しているが、これは軸受け１０と軸２０との間の空間をより大きく確保し、その空間内で漏出する潤滑流体３０を保持するためであり、本開示の一実施形態に係る軸受け部材１０では、ステップ部１２と第２傾斜部１４とのなす角θは１３５°である。なお、ステップ部１２と第２傾斜部１４とのなす角θは、軸受け１０の大きさ、具体的には軸方向長さ及び内周面１１の軸方向長さの制約をもってその角度が決定されるが、１３５°以上１８０°未満とすることが好ましい。以上より、本開示の一実施形態に係る軸受け部材１０では、潤滑流体３０の軸受け１０外への漏出を抑制できることとなり、潤滑流体３０の漏出に起因する軸受け装置の振動発生や焼き付けを抑制し、軸受け１０と軸２０との間の相対回転をスムーズに維持することが可能となる。

なお、上記の説明においては、第１傾斜部１３の断面形状をＲ面取り形状とした例を示したが、このような例には限られず、Ｃ面取り形状としてもよい。また、第２傾斜部１４の断面形状は直線的な傾斜には限られず、湾曲した曲率を備えた傾斜でもよい。また、第１傾斜部１３の表面に、動圧溝５１の開口と接続された溝を形成した構成としてもよい。この場合、動圧溝５１への端面１５側からの潤滑流体３０の供給をより効果的に行うことができる。

また、上記の説明においては、軸受け１０の内周面１１に第１動圧生成部１７、第２動圧生成部１８及び帯状溝部１９を備えた例を示したが、このような例には限られず、第１動圧生成部１７、第２動圧生成部１８及び帯状溝部１９のいずれか、またはすべてを備えない構成であってもよく、それらの数をさらに増加させた構成であってもよい。

１０軸受け
１１内周面
１２ステップ部
１３第１傾斜部
１４第２傾斜部
１５端面
１６中空部
１７第１動圧生成部
１８第２動圧生成部
１９帯状溝部
２０軸
２１外周面
３０潤滑流体
５１動圧溝

Claims

軸方向に延伸する軸の外周面と、潤滑流体が保持される間隙を介して対向する内周面と、
前記内周面の前記軸方向の一端から離隔して配置され、軸が貫通する開口部が形成される端面と、
前記内周面の前記端面側の端部に接続され、前記端面に向かうにしたがって拡径する第１傾斜部と、
前記第１傾斜部の前記端面側の端部に接続され、前記軸方向と直交する方向に延伸する平面を有するステップ部と、
前記ステップ部の前記端面側の端部および前記端面に接続され、前記端面に向かうにしたがって拡径する第２傾斜部と、を備え、
前記ステップ部と前記第２傾斜部とのなす角が１３５°以上１８０°未満である、ことを特徴とする軸受け部材。
前記第１傾斜部は、曲面を備えたＲ面取り部を有することを特徴とする請求項１に記載の軸受け部材。
前記内周面は、前記内周面の周方向に対して傾斜した傾斜溝を有する動圧生成部を備えることを特徴とする請求項１に記載の軸受け部材。
前記傾斜溝の前記第１傾斜部側の端部は、前記第１傾斜部に開口することを特徴とする請求項３に記載の軸受け部材。
前記第１傾斜部の表面には、前記傾斜溝と接続される溝が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の軸受け部材。