專利名稱：動壓流體軸承裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動壓流體軸承裝置，特別是涉及一種動壓流體軸承裝置，其中轉(zhuǎn)軸與止推軸承彼此相對面之間具有間隙保持器。
近來，隨著信息與計算機產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進步，有一種趨勢要求高精度、沒有串動及振動的轉(zhuǎn)軸以及在許多機器中均需要的具有高速轉(zhuǎn)動性能的電動機，如激光打印機的多棱鏡驅(qū)動齒輪，硬盤電動機的心軸，錄像機磁頭驅(qū)動電動機等等。驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)軸的串動及振動將使機器性能受到損害。在這方面，一種能夠穩(wěn)定地高速轉(zhuǎn)動的驅(qū)動電動機，如一種能夠使驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)軸高速高精度轉(zhuǎn)動的流體軸承裝置已經(jīng)開發(fā)出來。
一種用于需要高精度高速度機器的傳統(tǒng)流體軸承裝置將參照附圖予以說明。


圖1是剖面圖，顯示了流體軸承裝置及止推軸承作用于轉(zhuǎn)軸上的壓力分布曲線。
參看圖1，止推軸承50安裝在套筒20的通孔25的一端，轉(zhuǎn)軸30則穿入通孔25，面向推力軸承50。轉(zhuǎn)軸30承受垂直軸向載荷。在止推軸承50的面上制有第一動壓產(chǎn)生槽50a，并用螺釘或其它類似零件固定在套筒20上。在套筒20上有氣孔20a，以使流體注入推力軸承50與轉(zhuǎn)軸30面對面布設(shè)所形成的空間中。肋骨狀的第二動壓產(chǎn)生槽30a，在穿入套筒20中通孔25的轉(zhuǎn)軸30的外表面上或者套筒20的內(nèi)表面上制成。
下面，將對前述流體軸承裝置的工作原理加以說明。
電源接通后，轉(zhuǎn)軸30開始轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸30的轉(zhuǎn)速從零升到預(yù)定轉(zhuǎn)速，渦流在轉(zhuǎn)軸30的下端形成，其轉(zhuǎn)動方向與轉(zhuǎn)軸30轉(zhuǎn)動方向相同。渦流流入面對轉(zhuǎn)軸30下端的第一動壓產(chǎn)生槽50a的邊緣A及C，隨后渦流旋轉(zhuǎn)并流向第一動壓產(chǎn)生槽50a的中心B。第一動壓產(chǎn)生槽50a的面積從邊緣A、C到中心B逐漸減少。因此在第一動壓產(chǎn)生槽50a的邊緣生成低的流體壓力。托起轉(zhuǎn)軸30的最大流體壓力在第一動壓產(chǎn)生槽50a的中心部位B處產(chǎn)生，此時，為將轉(zhuǎn)軸30從第一動壓產(chǎn)生槽50a上托起，流體壓力必須大于使轉(zhuǎn)軸30下落的自重及其載荷的和。
當(dāng)與轉(zhuǎn)軸30的轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的流體壓力高于轉(zhuǎn)軸30的自重及載荷的和時，轉(zhuǎn)軸30則從第一動壓產(chǎn)生槽50a上被托起，其不接觸地與第一動壓產(chǎn)生槽50a相對轉(zhuǎn)動。
這樣，第一動壓產(chǎn)生槽形成的流體壓力取決于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速、第一動壓產(chǎn)生槽的面積及轉(zhuǎn)軸與第一動壓產(chǎn)生槽之間的間隙。由于第一動壓產(chǎn)生槽的面積及間隙已預(yù)先由轉(zhuǎn)軸的自重及載荷所確定，所以，液體壓力由轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速所決定。
在傳統(tǒng)流體軸承裝置中，轉(zhuǎn)軸30開始轉(zhuǎn)動后在預(yù)定時間內(nèi)達到預(yù)定的轉(zhuǎn)速(rpm)，在這種情況下，流體軸承裝置有幾個問題。
當(dāng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而在第一動壓產(chǎn)生槽中形成的流體壓力低于轉(zhuǎn)軸自重及載荷的和時，轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時將與第一壓力產(chǎn)生槽發(fā)生接觸，結(jié)果使轉(zhuǎn)軸及第一動壓產(chǎn)生槽由于它們之間的磨擦而磨損及過載。
此外，隨著轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的增加，流體壓力與轉(zhuǎn)軸自重及載荷的和接近，因為它開始時與第一動壓產(chǎn)生槽接觸，這時將被反復(fù)地從第一動壓產(chǎn)生槽托起，這將造成轉(zhuǎn)軸的串動及振動。
在轉(zhuǎn)軸停止轉(zhuǎn)動時將會發(fā)生類似的問題。
因此，本發(fā)明是指一種動壓流體軸承裝置，它能基本上避免一個或幾個相關(guān)技術(shù)中的缺點或限制。
本發(fā)明的一個目的是提供一種動壓流體軸承裝置，在轉(zhuǎn)軸開始與停止時能夠防止轉(zhuǎn)軸及第一動壓產(chǎn)生槽的磨損與過載的發(fā)生。
本發(fā)明其它的特點和優(yōu)點將在下面予以闡述，一部分在說明中已很清楚，或通過對本發(fā)明的實踐也可以認識領(lǐng)會。本發(fā)明的目的及其它優(yōu)點可以在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中特別指明的結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)和獲得。
為實現(xiàn)這些和那些其它優(yōu)點，根據(jù)本發(fā)明的目的，作為具有地和廣泛的描述，根據(jù)本發(fā)明的一種動壓軸承裝置包括一個裝在軸承座內(nèi)的套筒；一個轉(zhuǎn)軸，穿過套筒上的通孔，并在對著通孔內(nèi)表面的外表面上加工有第二動壓產(chǎn)生槽；一個止推軸承，裝入套筒的通孔的一端，并在面對轉(zhuǎn)軸下端的面上加工有第一動壓產(chǎn)生槽；和一個間隙保持器，位于止推軸承面上的第一壓力發(fā)生槽及轉(zhuǎn)軸下端之間。
在本發(fā)明的一個實施例中，間隙保持器包括一個在轉(zhuǎn)軸下端制成的滾珠安裝槽和一個嵌入滾珠安裝槽的滾珠。
在另一個本發(fā)明的實施例中，間隙保持器包括一個設(shè)在止推軸承面上的滾珠安裝槽和一個嵌入滾珠安裝槽的滾珠。
在本發(fā)明的又一實施例中，間隙保持器包括一個第一滾珠安裝槽，它位于止推軸承面上，和一個第二滾珠槽，它位于轉(zhuǎn)軸下端，并與第一滾珠安裝槽相對。第一及第二滾珠安裝槽中分別嵌有滾珠。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，滾珠安裝槽具有V形剖面，并位于側(cè)面的中心，滾珠安裝槽加工于側(cè)面上。
應(yīng)當(dāng)理解，前述的一般性說明及后面的詳細說明都是示例性的和解釋性的，目的在于為權(quán)利要求所限定的發(fā)明提供更多的說明。
所包括的附圖用以提供對本發(fā)明更多的了解，并成為本說明書的一部份，示出了本發(fā)明的實施例；其與文字部分一起解釋本發(fā)明的原理，其中圖1為傳統(tǒng)流體軸承的剖面圖及止推軸承在轉(zhuǎn)軸上形成的壓力分布曲線；圖2為根據(jù)本發(fā)明的流體軸承裝置的剖面圖，它用于激光打印機的多棱鏡上及推力軸承在轉(zhuǎn)軸上形成的壓力分布曲線；圖3為圖2的局部放大圖。
下面詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例，附圖中示出了各例子。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的流體軸承裝置的剖視圖，它用于激光打印機的多棱鏡上，圖中還示出了止推軸承在轉(zhuǎn)軸上形成的壓力分布曲線。
參看圖2，套筒20裝在軸承座10上，其上加工有預(yù)定大小直徑的通孔25。止推軸承50則裝設(shè)在套筒20上通孔25的一端。第一動壓產(chǎn)生槽50a位于推力軸承50的面上。第一動壓產(chǎn)生槽50呈螺旋形，其面積隨邊緣部分A′及C′向中心部分B′延伸而逐漸減少。此外第一動壓產(chǎn)生槽50a是用蝕刻法或化學(xué)蒸汽沉積法(CVD)精密制成的，其預(yù)定深度為幾個微米(μm)。氣孔20a側(cè)從套筒20的一側(cè)通向止推軸承50與轉(zhuǎn)軸30相對設(shè)置而形成的空間。
同時，轉(zhuǎn)軸30穿入套筒20上的通孔25，它是可轉(zhuǎn)動的。止推軸承50面向轉(zhuǎn)軸30的下端，支持轉(zhuǎn)軸30的垂直軸向載荷。肋骨形的第二動壓產(chǎn)生槽30a或者加工在穿入套筒20通孔25中的轉(zhuǎn)軸30的外表面上或者加工在套筒20的內(nèi)表面上。第二動壓產(chǎn)生槽30a的角度約為30°，預(yù)定深度為幾個微米。
此外，輪轂70則牢固地壓入轉(zhuǎn)軸30的中間部位，板60(部分可見)固定到輪轂70上。轉(zhuǎn)子(未示出)裝在板60上。在輪轂70上裝有多棱鏡80。標(biāo)號40表示上止推板。
在本發(fā)明的實施例中，深度預(yù)定的滾珠安裝槽95加工在止推軸承50面對轉(zhuǎn)軸30下端的中心部位，滾珠90嵌入滾珠安裝槽95中。
將參照圖3詳細說明本發(fā)明的實施例。
如圖3所示，滾珠安裝槽95位于止推軸承50的中心部位B′，理想的滾珠安裝槽是V形剖面。在本實施例中有預(yù)定大小直徑的滾珠90與轉(zhuǎn)軸30的下端點接觸，而與V形槽95側(cè)面進行線結(jié)觸。
在轉(zhuǎn)軸停止轉(zhuǎn)動的情況下，轉(zhuǎn)軸30的下端與止推軸承50面之間由滾珠90形成一個間隙t。要求間隙t保持在幾個微米(μm)。間隙t是由滾珠90或滾珠安裝槽95的大小決定的。在本實施例中，滾珠安裝槽的大小由安裝槽的深度及其底角決定。
根據(jù)本發(fā)明的前述流體軸承裝置用于驅(qū)動激光打印機多棱鏡掃描電動機上，下面將詳細介紹其工作原理。
電源接通后，轉(zhuǎn)軸30開始旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸30的轉(zhuǎn)速從零升到預(yù)定轉(zhuǎn)速，渦流在轉(zhuǎn)軸30下端形成，其轉(zhuǎn)動方向與轉(zhuǎn)軸30轉(zhuǎn)動方向相同。渦流流入面對轉(zhuǎn)軸30下端的第一動壓產(chǎn)生槽50a的邊緣A′及C′。然后，渦流轉(zhuǎn)動并流入第一動壓產(chǎn)生槽50a的中心部位B′。第一動壓產(chǎn)生槽50a的面積從邊緣A′及C′到中心部位B′逐漸減小。因而在第一動壓產(chǎn)生槽50a的邊緣A′及C′處形成低的流體壓力。托起轉(zhuǎn)軸30的最大的流體壓力在第一動壓產(chǎn)生槽50a的中心部位B′處產(chǎn)生，此處有較小的面積。
此時，在轉(zhuǎn)軸30被流體壓力從第一動壓產(chǎn)生槽50a托起以前，轉(zhuǎn)軸30的下端旋轉(zhuǎn)時與嵌入推力軸承50上滾珠安裝槽95中的滾珠90點接觸。因而轉(zhuǎn)軸30及推力軸承50面上第一動壓產(chǎn)生槽50a之間發(fā)生的磨擦阻力減小了。而且，隨著轉(zhuǎn)軸30的轉(zhuǎn)速增加到預(yù)定的轉(zhuǎn)速(rpm)或更高，流體壓力變高，轉(zhuǎn)軸30從滾珠90上被托起，而無任何接觸地旋轉(zhuǎn)，結(jié)果，轉(zhuǎn)軸30與第一動壓產(chǎn)生槽50a之間的幾乎不會發(fā)生磨擦阻力。
同時，在轉(zhuǎn)軸30停止轉(zhuǎn)動時，如果轉(zhuǎn)軸30的轉(zhuǎn)速降低使流體壓力低于轉(zhuǎn)軸30的自重與載荷之和時，轉(zhuǎn)軸30慢慢下落，并在與球90相接觸轉(zhuǎn)動后停止轉(zhuǎn)動。因而，即使轉(zhuǎn)軸30相對轉(zhuǎn)速下降使流體壓力下降時，轉(zhuǎn)軸30下端也是僅僅與滾珠90接觸。這將使轉(zhuǎn)軸與第一動壓產(chǎn)生槽之間的磨擦阻力減至最小。
如前所述，根據(jù)本發(fā)明的動壓軸承裝置的優(yōu)點如下它可以防止轉(zhuǎn)軸開始或停止轉(zhuǎn)動時發(fā)生的振動。它也可以防止由于轉(zhuǎn)軸與止推軸承之間的磨擦而造成的磨損以及由于磨擦而造成轉(zhuǎn)軸的過載。結(jié)果，產(chǎn)品的性能得到改善。
顯然，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在未偏離本發(fā)明的精神及范圍下可以對根據(jù)本發(fā)明的動壓流體軸承裝置進行不同的修改及變型，例如可以制成長方形或半圓形的滾珠安裝槽。滾珠安裝槽可以加工在轉(zhuǎn)軸下端，而不是加工在止推軸承上；或者同時加工在轉(zhuǎn)軸下端和止推軸承上。此外，滾珠安裝槽也可以加工在其它部位而不是止推軸承的中心部位。因而，本發(fā)明覆蓋了所附權(quán)利要求書所限定的各種修改和變型以及等同物。
權(quán)利要求
1．一種動壓流體軸承裝置，包括一套筒，安裝在軸承座中；一轉(zhuǎn)軸，穿入所述套筒上的通孔，其面向通孔內(nèi)壁的表面上有一第二動壓產(chǎn)生槽；一止推軸承，裝在所述套筒的通孔的一端，其面向轉(zhuǎn)軸下端的表面上形成一第一動壓產(chǎn)生槽；一間隙保持器，位于所述止推軸承面上的第一動壓產(chǎn)生槽與轉(zhuǎn)軸下端之間。
2．如權(quán)利要求1所述的動壓流體軸承裝置，其特征在于，所述間隙保持器包括一在所述轉(zhuǎn)軸下端制成的滾珠安裝槽，一滾珠嵌入滾珠安裝槽中。
3．如權(quán)利要求2所述的動壓流體軸承裝置，其特征在于，所述滾珠安裝的截面呈V形。
4．如權(quán)利要求1所述的動壓流體軸承裝置，其特征在于，所述間隙保持器包括一在所述止推軸承表面上制成的滾珠安裝槽和一個嵌入滾珠安裝槽的滾珠。
5．如權(quán)利要求4所述的動壓流體軸承裝置，其特征在于，所述滾珠安裝槽的截面呈V形。
6．如權(quán)利要求1所述的動壓流體軸承裝置，其特征在于，所述間隙保持器包括一個在所述止推軸承表面上制成的第一滾珠安裝槽和一個在所述轉(zhuǎn)軸下端制成的面對第一滾珠安裝槽的第二滾珠安裝槽，所述第一和第二滾珠安裝槽中分別嵌有滾珠。
7．如權(quán)利要求1～6中任一項所述的動壓流體軸承裝置，其特征在于，所述滾珠安裝槽位于側(cè)面的中心，所述滾珠安裝槽在所述側(cè)面中制成。
8．如權(quán)利要求1～6中任一項所述的動壓流體軸承裝置，在所述轉(zhuǎn)軸停止轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)軸下端和止推軸承面間的間隙為幾個微米。
全文摘要
一種動壓流體軸承裝置,包括位于轉(zhuǎn)軸下端與止推軸承面上第一動壓產(chǎn)生槽之間的間隙保持器。此間隙保持器包括一滾珠安裝槽,該槽可加工在轉(zhuǎn)軸下端面或止推軸承面上,此槽中嵌有滾珠。該動壓流體軸承裝置在轉(zhuǎn)軸開始或停止轉(zhuǎn)動時可以防止轉(zhuǎn)軸振動;也可以防止由于轉(zhuǎn)軸與止推軸承之間摩擦而造成的磨損以及由于摩擦而造成轉(zhuǎn)軸過載,從而改善了產(chǎn)品性能。
文檔編號F16C17/10GK1210210SQ97117738
公開日1999年3月10日 申請日期1997年8月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月29日
發(fā)明者李昌雨 申請人:三星電子株式會社