专利名称：具有附加储存部的流体动压轴承的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及一种流体动压轴承，更具体地说，涉及一种具有附加流体储存部(reservoir)的流体动压轴承，该流体动压轴承具有改进了的有效密封流体(润滑剂)的能力，所述流体(润滑剂)产生动压力。
背景技术：
流体(润滑剂)的密封是流体动压轴承所需的最重要特征之一。因此，需要与流体动压轴承中的流体控制有关的大量技术，包括注入到流体动压轴承中的流体的密封特性、流体的注入、以及流体表面的控制。但是，与流体动压轴承中的流体控制有关的技术中仅有一些是已知的。
例如，在由日本的Sankyo Seiki Mfg.Co.Ltd.提交并于1996年8月20日公布的日本专利公开出版物No.Hei8-210364中，以及在由日本的Minebe Co.，Ltd.提交并于2004年2月5日公布的日本专利公开出版物No.2004-36892中，公开了一种用于流体动压轴承的密封结构。以下，将参照附图简要描述该流体密封结构。
如图1所示，传统的密封结构(现有技术1)包括旋转件10和紧固于旋转件10的固定(stationary)件20，而流体动压空间30限定在旋转件10与固定件20之间。间隙变化部A形成在流体动压空间30的开口端处，并且倾斜预定角度α。图1仅示出了围绕中心轴C的部分密封结构。
根据该现有技术，流体F被注入到旋转件10与固定件20之间的流体动压空间30内，并且流体的表面Fs保持在间隙变化部A处，从而使得流体可以稳定地保持在流体动压轴承中。该传统密封结构的问题在于间隙变化部A的容积相对较小，从而在具有这种密封结构的流体动压轴承使用较长一段时间之后，流体会蒸发或从流体动压轴承泄漏，因此造成流体动压轴承中流体的不足。
此外，如图2所示，另一传统的密封结构(现有技术2)包括旋转件110，其设置有凸缘112；固定件120，其围绕该旋转件110；壳体130，其围绕固定件120，且设置有端盖132，以罩住固定件120的上表面；支承部140，其设置在壳体130的下部中，并支承旋转件110；以及隔离件150，其介于壳体130的端盖132与固定件120的上表面之间。
在旋转件120与对应部件之间，以及凸缘112与对应部件之间限定非常窄的流体动压空间160。流体(诸如润滑剂)被注入到流体动压空间160内，从而通过动压力以非接触方式支承旋转件110。
在传统的密封结构中，流体通过限定在端盖132与隔离件150之间的流体储存部162注入。注入的流体流经在隔离件150的预定位置处形成的开口152，并流经隔离件150与固定件120之间的间隙，进入流体动压空间160。注入到流体动压空间160内的流体通过动压力以非接触方式支承旋转件110的旋转运动。
该传统密封结构的问题在于流体通过限定在端盖132与隔离件150之间的相对狭窄的流体储存部162注入，从而难以注入流体。此外，由于端盖132的原因使得工作人员难以确定注入的流体量，所以很难控制流体的注入和流体表面。
因此，传统密封结构的问题在于流体储存部162的容量相对较小，从而在流体动压轴承使用较长一段时间之后，流体动压轴承中的流体蒸发或排放到外部，因此造成流体动压轴承中流体的不足。
发明内容
因此，考虑到现有技术中出现的上述问题做出了本发明，并且本发明的目的在于提供一种流体动压轴承，该流体动压轴承能够稳定地向流体动压空间供应适当量的流体，并且容易控制注入到流体动压空间内的流体的表面。
为了实现上述目的，本发明提供了一种流体动压轴承，该流体动压轴承包括旋转件，其围绕中心轴线旋转；环形的固定件，其紧固于旋转件，其中沿旋转件的径向设置有非常狭窄的间隙，从而在旋转件与固定件之间限定有流体动压空间；端盖，其紧固于固定件的上表面，并且在旋转件与端盖之间限定有流体储存部，该流体储存部连接至流体动压空间，并且具有锥形(tapered)的横截面；以及支承件，其紧固于固定件的下端，并支承旋转件的下部。在这种情况下，旋转件被流体动压空间中的流体的流体动压效应(hydrodynamic action)以非接触方式支承，并且在端盖与固定件的上表面之间进一步形成有环形的流体储存空间，该流体储存空间在预定位置处连接至锥形流体储存部的下部，从而流体储存空间起到附加流体储存部的作用。
根据本发明的一方面，流体储存空间的一部分(该部分与流体储存空间连接于流体储存部的部分相对)通过穿过端盖而形成的孔与外界连通，并且作用在流体储存空间中的流体表面上的压力与作用在流体储存部中的流体表面上的压力相等。
形成于流体储存部中的流体表面是沿旋转件的径向形成的环形流体表面。
流体储存空间形成为具有这样的横截面，该横截面沿从流体储存空间连接于流体储存部的部分到流体储存空间的邻近穿过端盖的孔的部分的方向逐渐增加。
环形凹槽形成在与固定件的上表面相对应的端盖的下部中，从而限定流体储存空间。
连接通道形成于端盖中，以从连接至流体储存部的环形凹槽中的一位置延伸，流体储存空间经由该连接通道连接于流体储存部。
旋转件在其下部上具有沿旋转件的径向突出的凸缘。流体动压轴承进一步包括围绕固定件的环形壳体。端盖包括环形的突出部，该突出部设置在壳体的上部上，形成得比固定件的上表面要高，并且朝向旋转件突出。
在固定件的下部与凸缘之间设置有非常狭窄的间隙，从而在固定件与凸缘之间形成附加的流体动压空间，并且支承件紧固于壳体的下端。
此外，为了实现上述目的，本发明提供了一种流体动压轴承，该流体动压轴承包括旋转件，其围绕中心轴线旋转；环形的固定件，其紧固于旋转件，其中沿旋转件的径向设置有非常狭窄的间隙，从而在旋转件与固定件之间限定有流体动压空间，而通孔形成在固定件中的预定位置处，以平行于中心轴线，并且限定用于将流体动压空间的上部和下部彼此连接的流体循环空间；端盖，其紧固于固定件的上表面，并且在旋转件与端盖之间限定有流体储存部，该流体储存部连接至流体动压空间，并且具有锥形的横截面；以及支承件，其紧固于固定件的下端，并支承旋转件的下部。在这种情况下，旋转件被流体动压空间中的流体的流体动压效应以非接触方式支承，并且流体动压空间的上部和下部经由流体循环空间彼此连接，且在端盖与固定件的上表面之间进一步形成有环形的流体储存空间，该流体储存空间在预定位置连接至锥形流体储存部的下部，从而流体储存空间起到附加流体储存部的作用。
通过下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其它的目的、特征和优点将更容易理解，附图中图1是示出了用于流体动压轴承的传统密封结构的截面视图；图2是示出了用于流体动压轴承的另一传统密封结构的截面视图；图3是示出了根据本发明第一实施例的流体动压轴承的截面视图；图4是示出了图3的流体动压轴承的分解透视图；
图5A和图5B是当最大量的流体供应于流体动压轴承时流体储存部的截面视图和流体储存空间的平面视图；图6A和图6B是当一些流体从流体动压轴承中蒸发时流体储存部的截面视图和流体储存空间的平面视图；图7是示出了根据本发明第二实施例的流体动压轴承的截面视图；图8是示出了图7的流体动压轴承的分解透视图；图9是示出了根据本发明第三实施例的流体动压轴承的截面视图；以及图10是示出了图9的流体动压轴承的分解透视图。
具体实施例方式
下面，将参照附图描述本发明的优选实施例。
图3是示出了根据本发明第一实施例的流体动压轴承200的截面视图，而图4是示出了图3的流体动压轴承的分解透视图。参照图3和图4，将描述根据本发明第一实施例的流体动压轴承200的结构。
根据本发明的流体动压轴承200包括旋转件210，该旋转件围绕中心轴线C旋转，具有从旋转件210的下部突出的凸缘212。环形的固定件220围绕旋转件210的侧表面。支承件230支承旋转件210的下部。此外，端盖240罩住固定件220的上表面。非常狭窄的流体动压空间250沿旋转件210的侧表面和下部形成。旋转件210可以通过流体动压空间中的流体(例如，润滑剂)的流体动压效应以非接触方式支承。此外，通孔226形成于固定件220中，以平行于中心轴线。通孔226可以起到将流体动压空间的上部和下部彼此连接的流体循环空间260的作用。
本发明的特征在于，具有以预定角度α逐渐减小的横截面的流体储存部A限定在端盖240与旋转件210之间，以连接于流体动压空间250的上部，并且环形的流体储存空间B进一步限定在固定件220的上表面224与端盖240的下部之间。端盖240紧固于固定件220的上表面224。优选地，阶梯部222形成在固定件220的上部中，从而端盖240可以放置在阶梯部222中。
此外，流体储存空间B在一个位置处(例如，在对应于流体循环空间260的位置处)连接于流体储存部A的锥形下部，从而流体储存空间B起到附加流体储存部的作用。
一般，流体储存部必须形成为除了将流体供应到围绕旋转件210的流体动压空间内以外，还利用具有锥形横截面的空间来密封和储存流体。
本发明的环形的流体储存空间B由形成于端盖240下部中的环形凹槽242形成。如图3中所示，流体储存空间B的与锥形流体储存部A相对的一侧通过穿过端盖240而形成的孔244与外界连通。而且，流体储存空间B形成为使得流体储存空间B的连接于流体储存部A的一部分具有最小的横截面，而流体储存空间B的连接于孔244的一部分具有最大的横截面，因此整个横截面是渐缩的。渐缩的横截面使得流体储存空间B起到附加的流体储存部的作用。
同时，本发明的密封结构(流体储层和流体储存空间)可以如下形成。
例如，锥形的流体储存部A通过端盖240实现，该端盖在其表面处倾斜大约25°的角度。锥形流体储存部A的最小宽度大约为0.08mm，并且锥形流体储存部A的最大宽度大约为0.13mm。这里，旋转件210可以形成为具有3mm的直径。此外，流体储存空间B可以形成为使得连接于流体储存部A的部分具有最小横截面，例如0.3mm×0.75mm的横截面，并且连接于孔244的部分具有最大横截面，例如0.4mm×1.0mm的横截面。流体储存部A和流体储存空间B中的每一个均保持锥形形状。
为了实现根据本发明的密封结构，作为一个实例给出了这些数值。很显然，在不背离本发明的范围和精神的前提下，可以以不同的方式改变和修改这些数值，只要流体储存空间B的表面压力FB_max与流体储存部A的表面压力FA_max相等即可，从而流体储存空间B起到附加的流体储存部的作用。
图5A和图5B示出了当最大量地供应流体时的流体动压轴承，而图6A和图6B示出了在流体动压轴承使用了预定的一段时间之后的流体动压轴承。
图5A和图6A是详细示出了流体储存部A的截面视图，而图5B和图6B是详细示出了流体储存空间B的平面视图。
如图5A和图5B所示，当流体F被供应到根据本发明的流体动压轴承时，流体F的表面SA上升至流体储存部A的最大高度Hmax。同时，流体F的表面SB移动至流体储存空间B的最大范围Rmax。此时，作用在流体储存部A的流体表面SA上的压力FA_max变得与作用在流体储存空间B的流体表面SB上的压力FB_max相等。也就是说，作用在流体储存部A的流体表面SA的与空气接触的一部分上的压力(即表面张力)变得与作用在流体储存空间B的流体表面SB的与空气接触的一部分上的压力(即表面张力)相等，从而密封流体。
之后，当流体动压轴承被使用或经过很长时间时，流体动压轴承中的流体可能通过蒸发或摩擦而消耗掉。因此，流体动压轴承中的流体量减少，从而流体表面移动。例如，如图6A和图6B所示，流体储存部A中的流体F的表面SA′向下移动到最小高度Hmin。同时，流体储存空间B中的流体F的表面SB′移动至最小范围Rmin。在这种情况下，作用在流体储存部A的流体表面SA′上的压力FA_min变得与作用在流体储存空间B的流体表面SB′上的压力FB_min相等。
这样，由于流体储存部A和流体储存空间B经由连接通道246在一个位置处连接，所以很显然，作用在流体F的两侧面SA和SB上的压力彼此相等。根据流体储存部A中流体表面的高度以及流体储存空间中流体表面的移动距离，稳定地实现流体的密封。除了现有的流体储存部A之外，本发明的流体储存空间也起到附加的流体储存部的作用，从而提供了具有足够容积的流体储存部。
同时，在上述结构中，流体储存空间由形成于端盖240下部中的凹槽242限定。但是，流体储存空间不限于这种结构。即，在与端盖240接合的固定件220的上表面224中形成凹槽之后，可以利用凹槽来形成流体储存空间。在这种情况下，优选地，将流体储存部A的下部与流体储存空间B连接的连接通道形成于固定件的上表面中。
下面将参照图7和图8描述根据本发明第二实施例的流体动压轴承300的结构。
第二实施例的流体动压轴承300与第一实施例的流体动压轴承200(见图3)的不同之处在于，流体动压轴承300具有围绕固定件320的壳体340，并且壳体340的一部分向内突出，以形成端盖340′。
根据本实施例的流体动压轴承300包括旋转件310，该旋转件围绕中心轴线C旋转，且设置有凸缘312。环形的固定件320围绕旋转件310的侧表面。支承件330支承旋转件310的下部。环形壳体340围绕固定件320。此外，端盖340′从壳体340向内突出，并罩住固定件320的上表面。
本发明的特征在于，具有在预定角度α下逐渐减小的横截面的流体储存部A限定在端盖340′与旋转件310之间，以与流体动压空间350的上部连通，并且环形的流体储存空间B进一步限定在固定件320的上表面324与端盖340′的下部之间。
此外，流体储存空间B在其一个位置处连接于流体储存部A的锥形下部，从而流体储存空间B起到附加的流体储存部的作用。
本发明的环形的流体储存空间B由形成于端盖340′下部中的环形凹槽342限定。如图7中所示，流体储存空间B的与锥形流体储存部A相对的一侧通过穿过端盖340′而形成的孔344与外界连通。而且，流体储存空间B形成为使得流体储存空间B的连接于流体储存部A的一部分具有最小的横截面，而流体储存空间B的连接于孔344的一部分具有最大的横截面，因此整个横截面基本上是锥形的。
下面将参照图9和图10描述根据本发明第三实施例的流体动压轴承400的结构。
第三实施例的流体动压轴承400与第一实施例的流体动压轴承200(见图3)的不同之处在于，流体动压轴承400具有围绕固定件420的壳体440，壳体440的一部分向内突出以形成端盖440′，并且在固定件420与壳体440之间进一步限定有流体循环空间460。
根据本实施例的流体动压轴承400包括旋转件410，该旋转件围绕中心轴线C旋转，且设置有凸缘412。环形的固定件420围绕旋转件410的侧表面。支承件430支承旋转件410的下部。环形壳体440围绕固定件420。此外，端盖440′从壳体440向内突出，从而罩住固定件420的上表面。
本发明的特征在于，具有在预定角度α下逐渐减小的横截面的流体储存部A限定在端盖440′与旋转件410之间，以与流体动压空间450的上部连通，特征还在于环形的流体储存空间B进一步限定在固定件420的上表面424与端盖440′的下部之间。
本发明的环形的流体储存空间B由形成于端盖440′下部中的环形凹槽442限定。如图9中所示，流体储存空间B的与锥形流体储存部A相对的一侧通过穿过端盖440′而形成的孔444与外界连通。而且，流体储存空间B形成为使得流体储存空间B的连接于流体储存部A的部分具有最小的横截面，而流体储存空间B的连接于孔444的一部分具有最大的横截面，因此整个横截面基本上是锥形的。
而且，根据本实施例，流体动压轴承400包括流体循环空间460，该流体循环空间将流体动压空间450的上部和下部彼此连接，从而保持流体动压空间中的流体压力恒定。流体循环空间460可以由形成于固定件420侧表面中的凹槽426形成，以在邻近于流体储存空间B的连接于流体储存部A的位置的一侧连接于流体储存空间B。
如上所述，根据本发明的流体动压轴承提供了连接于锥形流体储存部A下部的环形的流体储存空间B，并且对于流体储存空间B提供了锥形的横截面，从而流体储存空间可以起到附加的流体储存部的作用。
此外，环形的流体储存空间B具有的体积大于现有流体储存部A的体积。因此，即使当流体动压轴承已经使用很长一段时间或流体蒸发，从而使得流体量减少，足够量的流体也可以稳定地供应给流体动压空间。由于流体储存空间也具有锥形的横截面，所以流体储存空间可以与流体储存部配合实现流体的密封，从而起到附加的流体储存部的作用。
如上所述，本发明提供了一种流体动压轴承，除了现有的形成于流体动压空间上部中的流体储存部之外，该流体动压轴承还具有连接于流体储存部下部的环形的流体储存空间。具体地，流体储存空间具有锥形的横截面，该横截面沿从流体储存空间连接于流体储存部的一端到相对端(形成有通孔的部位)的方向增加，从而起到用于密封流体并向流体动压空间供应流体的附加流体储存部的作用。此外，与仅利用具有相对狭窄面积的现有流体储存部来控制流体表面的现有技术不同，本发明可以利用较宽的流体储存空间和现有的流体储存部两者来控制流体表面，从而当使用流体动压轴承时提供了便利。
权利要求
1.一种流体动压轴承，包括旋转件，其围绕中心轴线旋转；环形固定件，其紧固于所述旋转件，其中沿所述旋转件的径向设置有非常狭窄的间隙，从而在所述旋转件与所述固定件之间限定有流体动压空间；端盖，其紧固于所述固定件的上表面，并且在所述旋转件与所述端盖之间限定有流体储层，所述流体储层连接至所述流体动压空间，并且具有楔形的横截面；以及支承件，其紧固于所述固定件的下端，并且支承所述旋转件的下部，其中，所述旋转件被所述流体动压空间中的流体的流体动压效应以非接触方式支承，并且在所述端盖与所述固定件的上表面之间进一步形成有环形的流体储存空间，所述流体储存空间在预定位置连接至所述锥形流体储存部的下部，从而所述流体储存空间起到附加流体储存部的作用。
2.根据权利要求1所述的流体动压轴承，其中，所述流体储存空间的与所述流体储存空间连接于所述流体储存部的部分相对的一部分通过穿过所述端盖而形成的孔与外界连通，并且作用在所述流体储存空间中的流体表面上的压力与作用在所述流体储存部中的流体表面上的压力相等。
3.根据权利要求2所述的流体动压轴承，其中，形成于所述流体储存部中的所述流体表面是沿所述旋转件的径向形成的环形流体表面。
4.根据权利要求2所述的流体动压轴承，其中，所述流体储存空间形成为具有的横截面沿从所述流体储存空间连接于所述流体储存部的部分到所述流体储存空间邻近穿过所述端盖的所述孔的部分的方向逐渐增加。
5.根据权利要求1所述的流体动压轴承，其中，环形凹槽形成在与所述固定件的上表面相对应的所述端盖的下部中，从而限定所述流体储存空间。
6.根据权利要求5所述的流体动压轴承，其中，连接通道形成于所述端盖中，以从连接至所述流体储存部的所述环形凹槽中的一位置延伸，所述流体储存空间经由所述连接通道连接于所述流体储存部。
7.根据权利要求1所述的流体动压轴承，其中，所述旋转件在其下部上具有沿所述旋转件的径向突出的凸缘。
8.根据权利要求7所述的流体动压轴承，进一步包括围绕所述固定件的环形壳体；其中，所述端盖包括环形的突出部，所述突出部设置在所述壳体的上部上，形成得比所述固定件的上表面要高，并且朝向所述旋转件突出。
9.根据权利要求8所述的流体动压轴承，其中，在所述固定件的下部与所述凸缘之间设置有非常窄的间隙，从而在所述固定件与所述凸缘之间形成附加的流体动压空间，并且所述支承件紧固于所述壳体的下端。
10.根据权利要求1所述的流体动压轴承，其中，所述固定件进一步包括沿平行于所述中心轴线的方向而形成的通孔，所述通孔起到用于将所述流体动压空间的上部和下部彼此连接的流体循环空间的作用。
11.一种流体动压轴承，包括旋转件，其围绕中心轴线旋转；环形固定件，其紧固于所述旋转件，其中沿所述旋转件的径向设置有非常窄的间隙，从而在所述旋转件与所述固定件之间限定有流体动压空间，而通孔形成在所述固定件中的预定位置处，以平行于所述中心轴线，并且限定用于将所述流体动压空间的上部和下部彼此连接的流体循环空间；端盖，其紧固于所述固定件的上表面，并且在所述旋转件与所述端盖之间限定流体储存部，所述流体储存部连接至所述流体动压空间，并且具有锥形的横截面；以及支承件，其紧固于所述固定件的下端，并支承所述旋转件的下部，其中，所述旋转件通过所述流体动压空间中的流体的流体动压效应以非接触方式被支承，且所述流体动压空间的上部和下部经由所述流体循环空间彼此连接，并且在所述端盖与所述固定件的上表面之间进一步形成有环形的流体储存空间，所述流体储存空间在预定位置连接至所述锥形流体储存部的下部，从而所述流体储存空间起到附加流体储存部的作用。
12.根据权利要求11所述的流体动压轴承，其中，所述流体储存空间的与所述流体储存空间连接于所述流体储存部的部分相对的一部分通过穿过所述端盖而形成的孔与外界连通，并且作用在所述流体储存空间中的流体表面上的压力与作用在所述流体储存部中的流体表面上的压力相等。
13.根据权利要求12所述的流体动压轴承，其中，形成于所述流体储存部中的所述流体表面是沿所述旋转件的径向形成的环形流体表面。
14.根据权利要求12所述的流体动压轴承，其中，所述流体储存空间形成为具有的横截面沿从所述流体储存空间连接于所述流体储存部的部分到所述流体储存空间邻近穿过所述端盖的所述孔的部分的方向逐渐增加。
15.根据权利要求11所述的流体动压轴承，其中，环形凹槽形成在与所述固定件的上表面相对应的所述端盖的下部中，从而限定所述流体储存空间。
16.根据权利要求15所述的流体动压轴承，其中，连接通道形成于所述端盖中，以从连接至所述流体储存部的所述环形凹槽中的一位置延伸，所述流体储存空间经由所述连接通道连接于所述流体储存部。
17.根据权利要求11所述的流体动压轴承，其中，所述旋转件在其下部上具有沿所述旋转件的径向突出的凸缘。
18.根据权利要求17所述的流体动压轴承，进一步包括围绕所述固定件的环形壳体；其中，所述端盖包括环形突出部，所述突出部设置在所述壳体的上部上，形成得比所述固定件的上表面要高，并且朝向所述旋转件突出。
19.根据权利要求18所述的流体动压轴承，其中，在所述固定件的下部与所述凸缘之间设置有非常窄的间隙，从而在所述固定件与所述凸缘之间形成附加的流体动压空间，并且所述支承件紧固于所述壳体的下端。
全文摘要
这里公开了一种具有附加流体储存部的流体动压轴承，其具有改进了的有效密封流体(润滑剂)的能力，该流体(润滑剂)产生动压力。除了现有的形成于流体动压空间上部中的流体储存部之外，该流体动压轴承还具有连接于流体储存部下部的环形流体储存空间。具体地，流体储存空间具有锥形横截面，该横截面沿从流体储存空间连接于流体储存部的一端到相对端(形成有通孔的部位)的方向增加，起到了用于密封流体并向流体动压空间供应流体的附加流体储存部的作用。此外，与仅利用具有相对窄面积的现有流体储存部来控制流体表面的现有技术不同，本发明可以利用较宽的流体储存空间和现有的流体储存部两者来控制流体表面，从而为使用流体动压轴承提供了便利。
文档编号F16C33/10GK101059149SQ20071009691
公开日2007年10月24日 申请日期2007年4月16日 优先权日2006年4月20日
发明者林泰亨 申请人:三星电机株式会社