TWI223691B - Composite fluid dynamic bearing and its manufacturing method - Google Patents

Description

1223691 五、發明說明（l) 【發明領域】 r &本發明係為一種組合式流體動壓軸承及i擎造 係應用於小型主軸馬達，转別3 /、衣仏 芬拄也,Λ 知別疋一種提高製造加工 ，精度之組合式流體動壓轴承及 【發明背景】 車由f (bearing)係為—種應用在轉動 =、減少摩擦以及承受負載的裝置，譬如應用在 達寺。而隨著科技的曰漸進步，相對的零件是越來 越精始、，但相對的要求軸承的精度卻越來越高；一 來，要求精度的轴承最常見的是滚珠軸承，但是卻 一些問題，包含有嗶音大、迴轉精度不足以及小型 過高等，並無法符合小型且精密的要求。為了達到 求，且更進一步減低轉動的摩擦，流體軸承也隨之 不僅精度高、嗓音低且抗震能力強。 流體轴承概略有兩種，靜壓與動壓流體軸承， 承為常態下軸承内部就具有由外部加壓之流體潤滑 轉動時，即矸利用流體的壓力支撐起軸心，如果轴 移，則於偏移側加壓使軸心回復至正確位置；但是 態下轴承内部具有大量的流體潤滑介質，所以對於 型且講求精密的轉動機件並不適合。而動壓轴承為 孔部分具有細微的溝槽，而溝槽内部具有潤滑介質 是細微的溝槽，所以潤滑介質的量相當少），於二 時，溝槽内的潤滑介質會受到牽引，而建立起—動 將軸心支撐在中央的位置；但是，因為是動壓關係 方法， 良率以 用來 主轴馬 越小， 般說 存在有 化成本 上述要 問世， 靜壓軸 介質， 心偏 因為常 一般小 幸由承内 (因為 心轉動 壓，而 ’所以

第4頁 1223691 五、發明說明（2) 在轴心剛啟動時，壓力尚未建立，所以會造成磨耗，且要 在轴承内部作内孔加工相當困難，精度很難掌握（一般說 來，溝槽寬度約為1 0 0 // m，而深度則更小），且油封與注 油都是一個問題。

針對動壓軸承存在的這些問題，前案提供了許多不同 的解決方式，尤其是在轴承内孔加工細微溝槽的部分，譬 如有刀具加工方式、滾軋加工方式、塑膠射出方式、腐钱 方式、組合方式、鍍層後加工方式等等。不論是何種方 式，都沒有解決内孔細微溝槽加工困難度以及溝槽樣式變 化的彈性，以目前現行最常見的『人字型』 (herringbone)溝槽為例，除了加工不易外，刀具製造 困難、加工機器精度要求高，甚至需要特殊的加工刀具以 及加工機台，相對也使得製造成本無形增加了許多。 【發明之目的及概述】 本發明乃為解決上述問題而提供一種組合式流體動壓 轴承及其製造方法，係改善小型流體動壓轴承中，各種内 孔細微溝槽的加工困難度，並提供動壓溝槽樣式的變化， 進而增加流體動壓軸承的效率。

根據本發明所揭露的組合式流體動壓軸承及其製造方 法，係將轴承分為數小段加工，且每一小段的轴承之内孔 溝槽係為單一斜率，再利用不同斜率之内孔溝槽的轴承交 錯組合成具有動壓溝槽的轴承組，因為採用單一斜率的加 工方式，可大幅降低對刀具以及加工機器精度的要求，進 而可增加流體動壓軸承之内孔溝槽的精度。

第5頁 1223691 五、發明說明（3) ----- 本發明之組合式流體動壓軸承，首先係提供複數段呈 有不同斜率之内孔溝槽的軸承，且每一軸承之内孔溝槽僅 具有单-斜率，每—小段的轴承可藉由軸承加工出單—斜 率的内孔溝槽後’加以切割成小&，或是直接利用適當長 度的轴承加工也可，然後將不同斜率之内孔溝槽的軸承加 以交錯接合，而形成具有動壓溝槽的軸承組，然後裝設入 軸承座内，而完成一組合式流體動壓軸承。 因流體動壓轴承之動壓溝槽係利用分段加工的方式， =以動壓溝槽的樣式變化可藉由組合的方式多樣變化，同 日守’、單一斜率的内孔溝槽之加工更可降低對刀具以及加工 機械的精度要求，而能提高流體動壓轴承之動壓溝槽的精 度以及效率。 為使對本發明的目的、構造特徵及其功能有進一步的 了解’茲配合圖示詳細說明如下： 【實施例詳細說明】 根據本發明所揭露的組合式流體動壓轴承及其製造方 法’因考1到流體動壓轴承之内孔細微溝槽加工困難度的 原因所在，主要是因為内孔溝槽為了能夠於流體動壓轴承 内部裝設的轴心轉動時，提供動壓支撐並潤滑軸心，所以 必須設計為『動壓溝槽』（pressure-generating groove )，其特點就是内孔溝槽具有一個轉折處，而能使 内孔溝槽内充填的潤滑流體於軸心轉動時，集中於此一轉 折處，而提供動壓支撐並潤滑軸心，以最常見的為『人字 型』（h e r r i n g b ο n e )之動壓溝槽為例，潤滑流體會由

第6頁 1223691 五、發明說明（4) 太^字型』的兩翼集中於尖端。但3 t已經相當細微的内孔溝槽加工二：，就是因為需要在原 增加加工的困難度， 衿折處，所以才會大大 ίϊ:段加工，也就是二動壓溝因此設計將動壓 孔溝槽分別加工，再利用組合的=為數段相同斜率的内 以最常見的『人字型』動壓式，組合成動壓溝槽， 施例配合圖示來說明。 〜、列，以下舉一詳細的實 首先提供一段軸承丨〇，如「 有一内孔101，内孔1〇1的内徑略圖」所示，其中央具 控（圖中未示），接著於内孔丄大^所欲裝設之軸心的外 溝槽102，因為是要組合成『人:工出皁一斜率的内孔 順時針的螺旋溝槽（見第1Β圖）甘』溝槽，所以係加工 之内孔徑剖面的夾角θ以10〜；内孔溝槽102與軸承 切割為數段適當長度，請表閱「=為佳，然後將軸承1〇 將軸承10切割為長度較短的第—二1c圖」，如圖中所示係 以及第三段軸承13，然後再 2承、第二段轴承12 201的軸承20，其方式可如第一;：、有逆日守針螺旋内孔溝槽 適當長度的軸承2。加工也可以；7二’或是直接利用 割。 俊、、、貝就不品要再進行切 内孔溝槽1〇2、車201相互錯=二』見:2A« ) ’並將其 Γ (見第_)。因為;承=是 匕：：：：小段的軸承11，的長度較短：相較it 整“工的方式，不僅因為每-小段的轴承H、2f:

1223691 五、發明說明（5) 單一斜率的内孔溝槽丨〇2、201，而能大幅降 的要求’再加上軸承H、2〇長度較短，工機械 工精度，自然對刀具的要求以及加工的良率就；二制加 組合後再裝設於一轴承座40内，請參閱「^ = 其内孔401之内孔徑概略與軸承組3〇之外徑相 θ德狀’ ΓΓ,:?組31以及第二轴承組32，第-轴承= 的f造方式如同軸承組30-般。為了避免第 以及弟一軸承組3 2的動壓溝槽相互連接干擾， ";^者之間增設一個隔板5 0，隔板5 0内孔彳以乃&二 略與第…組31以及第二軸承組32相：孔 ί;”：及第二轴承組32區隔開來。然後再利用壓：：ί 口 3疋、干接等方式將第一轴承組3丨以及第二軸承組 ^ =於轴承座4〇之内孔4〇1 Θ (見第2d圖）。當鈇隔 f里到k體動壓轴承未來使用上的方便，可依照〜， 來：4:1 卜::增設有譬如為凸環41等的元件（見第2e圖);輛 (或是定應用等。而軸承座40、隔板50、軸承缸30 合金、 由承組31以及第二轴承組32 )之材質可選用 不錄鋼、合金鋼或是塑膠等材質。 銅 能夠m ϊ錯組合具不同斜率之單-斜率的軸承，而 能提供精产衣=加工出流體動壓軸承，不僅加工容易，且 能提高製工刀具、加工機械的精度要求，更 發明係採用交_:I:::『人字：』動壓溝槽外，因本 錯、'且合的方式，所以也能使動壓溝槽更力口夕

樣化 組合 如 第 思 且其 圖」所示，可利用複數個軸承61〜64交鈣 61、62、63 )孔溝槽之斜率可以相互連接交錯（見軸承曰 轴承6 3、6 4 ) 也可以採用相鄰溝槽互不相連的方式（ 彈性以及多脊 因此，可以使得動壓溝槽在設計上更力Ό 等長，並可^化，且每一段軸承6 1〜6 4的長度也不限定 槽，而組合执僅僅，限於『人字型』或是常見的動壓溝#、、、 的方式計出最佳的動壓溝槽態樣，且因為採用誕入 考，而不兩=對設計者來說，設計的態樣更可多樣化的" 【達成之功^制於傳統内孔細微溝槽加工的束缚。 本發明係发 利用複數段罝為一種組合式流體動壓軸承及其製造方法， 流體動壓^ 有不同斜率之内孔溝槽的軸承交錯組合形 率，更二士承’因每一段軸承之内孔溝槽概略為相同的/ 1.單—：有下列優點： 钭 槽易加工、内孔溝槽較習知人字型或是複雜型等動壓赛 2 ·每—，丨1 ’且對刀具以及加工機械的精度要求低。 短，尺奴之軸承較短，因此所需加工的内孔溝槽也較 工的τ =精度容易控制，刀具製造也容易，更能降低加 w不良率。 一 •利用絚人七 樣式綠。式的方式形成動壓溝槽，大幅提高動壓溝槽的 夂化彈性，產品化，更能進一步提高流體動壓 早由承的效率。 非^上所述者，僅為本發明其中的較佳實施例而已，並 本兔明的實施範圍；即凡依本發明申請專利範 1223691

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1223691 圖式簡單說明 第1 A〜1 D圖為本發明分段製造轴承之示意圖； 第2A〜2B圖為本發明耝合轴承組之示意圖； 第2C、2D圖為本發明結合裝設於轴承座之示意圖； 第2E圖為本發明軸承座之第二實施例之示意圖；及 第3圖為本發明組合動壓溝槽之另一實施例示意圖。 【圖式符號說明】 10 轴承 10 1 内孔 10 2 内孔溝槽 1 2 13 2 0 2〇 3〇 3 1 3 2 4 0 4〇 4 1 第一段軸承 第二段轴承 第三段軸承 轴承 内孔溝槽 轴承組. 第一軸承組 第二轴承組 車由承座 内孑L 凸環

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Claims (1)

1223691 六、申請專利範圍 1. 一種組合式流體動壓轴承，可供一轴心裝設，並於該軸 心轉動時提供所需之流體動壓而支撐該轴心，該組合式 流體動壓軸承係包含有： 一轴承座，内部具有一貫穿之内孔；及 至少一轴承組，内孔徑概略大於該軸心，外徑概略 與該轴承座之内孔相等而裝設於該軸承座之内孔，每一 ^ 該轴承組係利用複數個具不同斜率之内孔溝槽的轴承組 合而成，而使該軸承組之内孔形成動壓溝槽，且每一該 轴承之内孔溝槽概略為單一斜率之溝槽。 2. 如申請專利範圍第1項所述組合式流體動壓軸承，其中 該轴承之内孔溝槽係為單一斜率之螺旋溝槽。 3. 如申請專利範圍第2項所述組合式流體動壓轴承，其中 該螺旋溝槽係供該軸承組利用不同方向之螺旋溝槽而形 成人字型之動壓溝槽。 4. 如申請專利範圍第1項所述組合式流體動壓軸承，其中 該轴承組間更包含有一隔板，且該隔板係具有與該軸承 相同尺寸之内徑。 5. 如申請專利範圍第1項所述組合式流體動壓軸承，其中 該軸承組裝設於該轴承座的方式係選自膠合、壓合以及 焊接所構成的組合中的其中之一。 6. —種組合式流體動壓軸承的製造方法，係包含有下列步 驟： 提供複數段具不同斜率之内孔溝槽的轴承，且每一 該軸承之内溝槽概略為單一斜率；

第12頁 1223691 六、申請專利範圍 交錯組合該軸承；及 裝設該組合之轴承於一軸承座内。 、7.如申請專利範圍第6項所述組合式流體動壓轴承的製造 方法，其中該提供複數段具不同斜率之内溝槽的軸承的 步驟係利用分別於適當長度之軸承加工出不同方向之内 溝槽。 8. 如申請專利範圍第7項所述組合式流體動壓轴承的製造 方法，其中該分別於適當長度之軸承加工出不同斜率之 内溝槽的步驟後，係包含有將該轴承切割為較小段狀的 步驟。 9. 如申請專利範圍第7項所述組合式流體動壓轴承的製造 方法，其中該内孔溝槽係為螺旋溝槽。 1 0.如申請專利範圍第9項所述組合式流體動壓軸承的製造 方法，其中該螺旋溝槽可供交錯不同方向之螺旋溝槽而 形成動壓溝槽。 Π.如申請專利範圍第1 〇項所述組合式流體動壓軸承的製 造方法，其中該動壓溝槽係為人字型溝槽。 1 2.如申請專利範圍第6項所述組合式流體動壓軸承的製造 方法，其中該交錯組合該軸承的步驟更包含有組合一隔 板的步驟。 1 3.如申請專利範圍第6項所述組合式流體動壓轴承的製造 方法，其中該隔板係具有與該轴承相同尺寸之内徑。 1 4.如申請專利範圍第6項所述組合式流體動壓軸承的製造 方法，其中該轴承裝設於該轴承座之内孔。

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