特許 6326984 流量制御機構およびこれを備えた流体軸受装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6326984

(24)【登録日】2018年4月27日

(45)【発行日】2018年5月23日

(54)【発明の名称】流量制御機構およびこれを備えた流体軸受装置

(51)【国際特許分類】

   F16J 3/02 20060101AFI20180514BHJP

【ＦＩ】

   F16J3/02 B

【請求項の数】7

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-115543(P2014-115543)

(22)【出願日】2014年6月4日

(65)【公開番号】特開2015-230022(P2015-230022A)

(43)【公開日】2015年12月21日

【審査請求日】2017年5月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110000394

【氏名又は名称】特許業務法人岡田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】橋本 高明

(72)【発明者】

【氏名】若園 賀生

【審査官】 長谷井 雅昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−２３１８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１０７７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−００８４９２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６０−１０８２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２５１４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３０３３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１４８５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０６−５０３３９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｊ ３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポンプから圧送される流体の流量を制御する流量制御機構であって、
前記流量制御機構は、弁筺と、弁筺の内部室を吐出室と背圧室とに区画するダイアフラムとを備え、
前記ダイアフラムには、前記ダイアフラムに連結され、かつ前記ダイアフラムの変形に追従して前記弁筺と相対移動する延伸部材が前記ダイアフラムの面に直交する方向に延びて配設され、
前記弁筺と前記延伸部材との間には、前記ダイアフラムの振動を抑制する減衰部材が配設されていることを特徴とする流量制御機構。

【請求項2】

請求項１に記載の流量制御機構であって、
前記延伸部材は、前記弁筺を貫通して突出され、
前記延伸部材の突出部分には鍔部又は凹部が形成される一方、前記弁筺側には、前記鍔部又は凹部に対し、前記延伸部材の移動方向に所定距離を隔てて対向する内周フランジが形成され、
前記鍔部又は凹部と前記内周フランジとの間に挟持された状態で前記減衰部材が配設されていることを特徴とする流量制御機構。

【請求項3】

請求項２に記載の流量制御機構であって、
前記内周フランジは、前記弁筺に固定される固定筒部材の内周面に形成されていることを特徴とする流量制御機構。

【請求項4】

請求項３に記載の流量制御機構であって、
前記固定筒部材は、前記弁筺に対し、高さ調整機構によって高さ調整可能に配設されていることを特徴とする流量制御機構。

【請求項5】

請求項４に記載した流量制御機構であって、
前記高さ調整機構は、前記弁筺の取付面に対し、前記固定筒部材を締結固定する複数の締結ボルトと、前記弁筺の取付面に対する前記固定筒部材の高さ位置を調整する調整ねじとを備えていることを特徴とする流量制御機構。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれか一項に記載した流量制御機構であって、
前記減衰部材は、前記延伸部材よりも剛性が低くかつ減衰性は高い特性を有していることを特徴とする流量制御機構。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか一項に記載の流量制御機構によって流量が制御された流体を流体軸受のポケットに供給することを特徴とする流体軸受装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は流量制御機構およびこれを備えた流体軸受装置に関する。

【背景技術】

【0002】

静圧流体軸受装置においては、ポンプから圧送される流体の流量を流量制御機構によって制御して静圧流体軸受の静圧ポケットに供給するように構成されたものが知られている。また、流量制御機構においては、弁筺と、弁筺の内部室を吐出室と背圧室とに区画するダイアフラムとを備えたダイアフラム式の流量制御機構が知られている。ダイアフラム式の流量制御機構においては、吐出室と背圧室との圧力差に応じてダイアフラムが変形（撓み変形）し、これによって、弁筺の流出口の開度を増減させて流体の供給流量を制御している。このようなダイアフラム式の流量制御機構が用いられた静圧流体軸受装置においては、例えば、特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１０７７４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ダイアフラム式の流量制御機構が用いられた静圧流体軸受装置においては、外乱などによりダイアフラムが急激に変形すると、これに伴って背圧室の圧力が変動する。背圧室の圧力の変動によってダイアフラムが不測に変動し、このような働きが繰り返されることでダイアフラムの不測の振動が増幅され、流体軸受機能が低下する。

【0005】

この発明の目的は、前記問題点に鑑み、ダイアフラムの不測の振動を抑制することができる流量制御機構およびこれを備えた流体軸受装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を解決するために、この発明の第１の発明に係る流量制御機構は、ポンプから圧送される流体の流量を制御する流量制御機構であって、前記流量制御機構は、弁筺と、弁筺の内部室を吐出室と背圧室とに区画するダイアフラムとを備え、前記ダイアフラムには、前記ダイアフラムに連結され、かつ前記ダイアフラムの変形に追従して前記弁筺と相対移動する延伸部材が前記ダイアフラムの面に直交する方向に延びて配設され、前記弁筺と前記延伸部材との間には、前記ダイアフラムの振動を抑制する減衰部材が配設されていることを特徴とする。

【0007】

第１の発明によると、ダイアフラムが急激に変形しようとすると、ダイアフラムの変形に追従する延伸部材の動きが、弁筺と延伸部材との間に配設された減衰部材によって減衰される。このため、ダイアフラムの急激な変形や、ダイアフラムの不測の振動を抑制することができる。

【0008】

第２の発明に係る流量制御機構は、第１の発明の流量制御機構であって、前記延伸部材は、前記弁筺を貫通して突出され、前記延伸部材の突出部分には鍔部又は凹部が形成される一方、前記弁筺側には、前記鍔部又は凹部に対し、前記延伸部材の移動方向に所定距離を隔てて対向する内周フランジが形成され、前記鍔部又は凹部と前記内周フランジとの間に挟持された状態で前記減衰部材が配設されていることを特徴とする。

【0009】

第２の発明によると、延伸部材の突出部分に形成された鍔部又は凹部と、弁筺側に形成された内周フランジとの間に減衰部材を容易に配設することができる。

【0010】

第３の発明に係る流量制御機構は、第２の発明の流量制御機構であって、前記内周フランジは、前記弁筺に固定される固定筒部材の内周面に形成されていることを特徴とする。

【0011】

第３の発明によると、弁筺に内周フランジを形成する場合と比べ、内周フランジを固定筒部材の内周面に容易に形成することができる。

【0012】

第４の発明に係る流量制御機構は、第３の発明の流量制御機構であって、前記固定筒部材は、前記弁筺に対し、高さ調整機構によって高さ調整可能に配設されていることを特徴とする。

【0013】

第４の発明によると、弁筺に対し、高さ調整機構によって固定筒部材を高さ調整することで、固定筒部材の内周フランジと、延伸部材の鍔部との間に減衰部材を適切な状態で配設することができる。例えば、減衰部材によってダイアフラムの変形を阻害したり、減衰部材の減衰機能が低下することを抑制することができる。

【0014】

第５の発明に係る流量制御機構は、第４の発明の流量制御機構であって、前記高さ調整機構は、前記弁筺の取付面に対し、前記固定筒部材を締結固定する複数の締結ボルトと、前記弁筺の取付面に対する前記固定筒部材の高さ位置を調整する調整ねじとを備えていることを特徴とする。

【0015】

第５の発明によると、弁筺の取付面に対し、調整ねじによって固定筒部材の高さ位置を調整した後、弁筺の取付面に対し、複数の締結ボルトによって固定筒部材を締結固定することで、固定筒部材を所望とする高さ位置に容易に調整することができる。

【0016】

第６の発明に係る流量制御機構は、第１〜５の発明のいずれかの発明の流量制御機構であって、前記減衰部材は、前記延伸部材よりも剛性が低くかつ減衰性は高い特性を有していることを特徴とする。

【0017】

第６の発明によると、延伸部材よりも剛性が低くかつ減衰性は高い特性を有している減衰部材によって、ダイアフラムの急激な変形を良好に抑制することができる。

【0018】

第７の発明に係る流体軸受装置は、第１〜６の発明のいずれかの発明の流量制御機構によって流量が制御された流体を流体軸受のポケットに供給することを特徴とする。

【0019】

第７の発明によると、安定した流体軸受機能が得られる。

【発明の効果】

【0020】

この発明によると、ダイアフラムの不測の振動を抑制することができ、安定した流体軸受機能が得られる。すなわち、流体軸受の剛性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】この発明の実施例１に係る静圧流体軸受装置の概略を示す説明図である。

【図2】静圧流体軸受装置の流量制御機構を示す縦断面図である。

【図3】流量制御機構の要部を拡大して示す縦断面図である。

【図4】高さ調整機構の締結ボルトと調整ねじとの配設状態を示す平面図である。

【図5】制圧ポケットの圧力が低下してダイアフラムが変形した状態を示す縦断面図である。

【図6】この発明の実施例２に係る流量制御機構を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

この発明を実施するための形態について実施例にしたがって説明する。

【実施例1】

【0023】

この発明の実施例１を図面にしたがって説明する。図１に示すように、静圧流体軸受装置は、ポンプＰから圧送される流体（液体や気体）の流量を流量制御機構１０によって制御して、静圧流体軸受１の軸受体２に形成された静圧ポケット４に供給し、可動体６（回転体又はスライド体）の案内面７を非接触状態で移動案内する。

【0024】

図２に示すように、流量制御機構１０は、弁筺２０と、弁筺２０の内部室を吐出室７０と背圧室７１とに区画する鋼板製のダイアフラム６０とを備える。

【0025】

この実施例１において、弁筺２０は、第１の弁筺体２１と、第２の弁筺体４１とを備える。第１の弁筺体２１の上面の中央部には、底面側が小径で開口側が大径の段差状凹部２１ａが形成され、その段差面をダイアフラム６０の設置面２４としている。そして、段差状凹部２１ａの底面側に吐出室７０が形成され、段差状凹部２１ａの開口側を嵌合凹部２２としている。また、第１の弁筺体２１の段差状凹部２１ａの底面には、突出部２６が形成され、この突出部２６の突出端面には、設置面２４上に設置されるダイアフラム６０との間に、設定された隙間を隔てる弁座面２７が形成されている。また、突出部２６の中心部には流体の流出口３０が貫通状に形成されている。また、第１の弁筺体２１の側部には、ポンプＰに通じる供給管が接続される流入口３１が形成され、この流入口３１の奥側には、吐出室７０に通じる吐出側流入孔３２と、背圧室７１に通じる背圧側流入孔３３とが平行状に形成されている。

【0026】

第２の弁筺体４１の下面の中央部には、嵌合凹部２２に嵌合される嵌合凸部４２が形成されている。そして、第１の弁筺体２１の設置面２４上にダイアフラム６０が設置された後、嵌合凹部２２に対し嵌合凸部４２が嵌合される。さらに、第１の弁筺体２１の周壁２１１上面に対し、第２の弁筺体４１の周壁４１１の下面が当接した状態で、第２の弁筺体４１から第１の弁筺体２１に向けて複数の連結ボルト５０がねじ込まれることで第１の弁筺体２１に対し第２の弁筺体４１が締結される。この締結状態において、段差状凹部２１ａの底面側に吐出室７０が、嵌合凸部４２の端面側に背圧室７１が構成される。また、嵌合凸部４２の突出方向の中央部外周には環状溝４３が形成され、この環状溝４３には嵌合凹部２２の内周壁面に密接するＯリング４５が配設されてシール性が確保されている。

【0027】

図２と図３に示すように、第２の弁筺体４１の上面には、小径の深底面４７と、大径の浅底面４８とを備えた段差凹部４９が形成されている。さらに、小径の深底面４７の中心部から嵌合凸部４２の下端面にわたって、後述する延伸部材８０を移動案内する案内孔４９ａが形成されている。また、案内孔４９ａの内周面には、環状溝４９ｂが形成され、この環状溝４９ｂには、Ｏリング４９ｃが配設されて後述する延伸部材８０の本体軸部８１と案内孔４９ａとのシール性が確保されている。

【0028】

また、この実施例１において、第１の弁筺体２１の嵌合凹部２２と、第２の弁筺体４１の嵌合凸部４２とは、横断面円形で嵌合している。すなわち、嵌合凹部２２は円筒孔に形成され、嵌合凸部４２は円柱形に形成されている。また、設置面２４上に設置されるダイアフラム６０は円板状に形成されている。

【0029】

図３に示すように、ダイアフラム６０の一側面（図３では上側面）には、上方へ延びる延伸部材８０が配設されている。この実施例１において、延伸部材８０は、軸状をなす本体軸部８１と、本体軸部８１の下端から下向きに延出され、かつ本体軸部８１よりも小径の接合軸部８２と、この接合軸部８２の下端から下向きに延出されたかしめ軸部８３とを同一中心線上に有している。さらに、延伸部材８０の本体軸部８１の上半部外周面には、第１の鍔部８５と第２の鍔部８６とが軸方向（上下方向）に所定間隔を隔てて形成されている。そして、延伸部材８０の本体軸部８１の下半部は、かしめ軸部８３を下向きにして第２の弁筺体４１の案内孔４９ａの上方から案内孔４９ａを通して上下方向へ移動可能に嵌挿され、かしめ軸部８３がダイアフラム６０の中心部に形成された貫通孔に挿入される。その後、ダイアフラム６０の下面に突出するかしめ軸部８３端部がかしめられてかしめ部８４が形成されることで、延伸部材８０がダイアフラム６０と一体状をなして連結され、ダイアフラム６０の変形に追従して上下方向へ移動される。この状態において、本体軸部８１の上半部は、案内孔４９ａから上方に突出し、第１の鍔部８５と第２の鍔部８６とが第２の弁筺体４１の段差凹部４９内に配置される。

【0030】

図３に示すように、弁筺２０と延伸部材８０との間には、ダイアフラム６０の振動を抑制する減衰部材９５が配設されている。この実施例１において、第２の弁筺体４１の段差凹部４９の浅底面４８上には、浅底面４８を取付面として筒状の固定筒部材９０が高さ調整機構９２によって高さ調整可能に取り付けられている。

【0031】

固定筒部材９０は、第１の鍔部８５及び第２の鍔部８６の外径寸法よりも大きい内径寸法を有する円筒状に形成され、その内周面には、第１の鍔部８５と第２の鍔部８６との中間部に配置される内周フランジ９１が形成されている。そして、第１の鍔部８５と内周フランジ９１との間、及び内周フランジ９１と第２の鍔部８６との間にそれぞれ挟持された状態で減衰部材９５が配設されている。

【0032】

減衰部材９５は、延伸部材８０よりも剛性が低くかつ減衰性は高い特性を有する部材、例えば、防振ゴム、防振ゲル等の減衰性に富む部材によって構成されている。なお、固定筒部材９０の内周フランジ９１を、延伸部材８０の第１の鍔部８５と第２の鍔部８６との中間部に配置するため、例えば、第１の鍔部８５と第２の鍔部８６とのうち、少なくとも一方の鍔部を延伸部材８０の本体軸部８１とは別体に形成し、その後、別体の鍔部をねじ、クリップ、かしめ等の結合手段によって本体軸部８１の外周面の所定位置に固定することも可能である。

【0033】

また、この実施例１において、高さ調整機構９２は、複数の締結ボルト９３と、複数の調整ねじ９４とを備えて構成される。すなわち、図３と図４に示すように、固定筒部材９０には、複数のボルト孔が周方向に所定角度を隔てて貫設され、これら複数のボルト孔の各中間位置に複数の雌ねじが周方向へ所定角度を隔てて形成されている。そして、複数の雌ねじに対し調整ねじ９４がねじ込まれ、これら調整ねじ９４の下端が取付面として浅底面４８に当接した状態で浅底面４８に対し固定筒部材９０を高さ調整した後、複数の締結ボルト９３が固定筒部材９０の複数のボルト孔を通して取付面として浅底面４８にねじ込まれることで、第２の弁筺体４１の取付面としての浅底面４８に対し固定筒部材９０が高さ調整されて締結固定される。

【0034】

この実施例１に係る静圧流体軸受装置は上述したように構成される。したがって、ポンプＰにより加圧された流体は、流量制御機構１０の流入口３１を経て吐出側流入孔３２と背圧側流入孔３３とに分岐して流れる。吐出側流入孔３２に流れた流体は、ダイアフラム６０と弁座面２７との可変絞り流路を通過して流出口３０に流れた後、軸受体２の静圧ポケット４に供給される。静圧ポケット４に供給された流体により、軸受体２の軸受面と、可動体６の案内面７との間に所定の厚さの流体膜が形成され、案内面７が支持される。流体膜は動的に形成された後、ドレン及び排出流路（図示しない）へ排出されることを繰り返すことにより維持されている。

【0035】

また、吐出室７０と背圧室７１とに圧力差が生じたときには、この圧力差に応じてダイアフラム６０が比較的緩やかに変形（撓み変形）することで、ダイアフラム６０と弁座面２７との間の可変絞り流路の開度が調整される。ダイアフラム６０が変形する際、その変形に追従して延伸部材８０が上下動する。延伸部材８０は、ダイアフラム６０に接合される接合軸部８２が本体軸部８１よりも小径に形成されるため、ダイアフラム６０の変形が阻害されることを軽減することができる。

【0036】

静圧流体軸受１に加わる外乱負荷により流体膜に外乱力が作用すると、静圧ポケット４の圧力が変動する。例えば、静圧ポケット４の圧力が急激に低下すると、これに伴って吐出室７０側の圧力が急激に低下する。すると、吐出室７０と背圧室７１との圧力差によって、ダイアフラム６０は下方へ向けて急激に変形（撓み変形）しようとする。すると、ダイアフラム６０の変形に追従する延伸部材８０の動きが、減衰部材９５によって減衰される。このため、ダイアフラム６０の急激な変形を抑制することができ（図５参照）。この結果、ダイアフラム６０の不測の振動を抑制することができ、安定した流体軸受機能が得られる。すなわち、流体軸受の剛性を高めることができる。

【0037】

また、この実施例１において、延伸部材８０の第１の鍔部８５と、固定筒部材９０の内周フランジ９１との間、及び固定筒部材９０の内周フランジ９１と延伸部材８０の第２の鍔部８６との間にそれぞれ挟持された状態で減衰部材９５を容易に配設することができる。

【0038】

また、この実施例１において、内周フランジ９１は、第２の弁筺体４１に固定される固定筒部材９０の内周面に形成されている。このため、第２の弁筺体４１に内周フランジを形成する場合と比べ、内周フランジ９１を固定筒部材９０の内周面に容易に形成することができる。

【0039】

また、この実施例１において、第２の弁筺体４１に対し、高さ調整機構９２によって固定筒部材９０を延伸部材８０の移動方向へ高さ調整することで、固定筒部材９０の内周フランジ９１と、延伸部材８０の第１の鍔部８５及び第２の鍔部８６との間に減衰部材９５を適切な状態で配設することができる。例えば、減衰部材９５によってダイアフラム６０の変形を阻害したり、減衰部材９５の減衰機能が低下することを抑制することができる。

【0040】

また、この実施例１において、高さ調整機構９２は、第２の弁筺体４１の取付面としての浅底面４８に対し、固定筒部材９０を締結固定する複数の締結ボルト９３と、第２の弁筺体４１の浅底面４８に対する固定筒部材９０の高さ位置を調整する複数の調整ねじ９４とを備えている。そして、先ず、第２の弁筺体４１の浅底面４８に対し、複数の調整ねじ９４によって固定筒部材９０の高さ位置を調整した後、第２の弁筺体４１の浅底面４８に対し、複数の締結ボルト９３によって固定筒部材９０を締結固定することで、固定筒部材９０を所望とする高さ位置に容易に調整することができる。

【0041】

また、この実施例１において、減衰部材９５は、延伸部材８０よりも剛性が低くかつ減衰性は高い特性を有する部材、例えば、防振ゴム、防振ゲル等の減衰性に富む部材によって構成されているため、ダイアフラム６０の急激な変形を良好に抑制することができる。

【実施例2】

【0042】

次に、この発明の実施例２を図６にしたがって説明する。この実施例２においては、図６に示すように、延伸部材１８０の形状と、減衰部材の構成を変更したものであり、延伸部材１８０は、軸状をなす本体軸部１８１と、本体軸部１８１の下端から下向きに延出され、かつ本体軸部１８１よりも小径の接合軸部１８２と、この接合軸部１８２の下端から下向きに延出されたかしめ軸部１８３とを同一中心線上に有している。本体軸部１８１の上端には、凹部を形成するために上方へ垂直状に延びる小径軸部１８５が同一中心上に形成されている。さらに、小径軸部１８５の先端面には、後述する減衰部材１９５ａ、１９５ｂを小径軸部１８５の回りに保持するために、座金１９７を介してボルト１９６が締め付けられている。

【0043】

一方、第２の弁筺体４１の浅底面４８を取付面として、筒状の固定筒部材１９０が実施例１で述べた高さ調整機構９２によって高さ調整可能に取り付けられている。この固定筒部材１９０の下部内周面には、延伸部材１８０の小径軸部１８５の軸方向中間部で嵌合されるて配置される中心孔を有する内周フランジ１９１が形成されている。そして、延伸部材１８０の本体軸部１８１の上端面と、小径軸部１８５の外周面と、内周フランジ１９１の下面とで囲まれた凹部１９８内には、例えばゴム製のＯリングよりなる減衰部材１９５ａが挟持された状態で配設されている。さらに、内周フランジ１９１の上面と、小径軸部１８５の外周面と、座金１９７の下面とで囲まれた凹部１９９内には、、例えばゴム製のＯリングよりなる減衰部材１９５ｂが挟持された状態で配設されている。この実施例２のその他の構成は実施例１と同様に構成されるため、同一構成部分に対し同一符号を付記してその説明は省略する。したがって、この実施例２においても実施例１と同様の作用効果を奏する。

【0044】

なお、この発明は前記実施例１および２に限定するものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施することができる。例えば、前記実施例１においては、第２の弁筺体４１の取付面としての浅底面４８に対し、固定筒部材９０を高さ調整機構９２によって高さ調整可能に装着したが、高さ調整機構９２は必ずしも設けなくてもよい。また、前記実施例１においては、延伸部材８０の本体軸部８１の外周面に第１の鍔部８５と第２の鍔部８６との複数の鍔部を形成したが、鍔部は一つであってもよい。また、前記実施例１においては、延伸部材８０の第１の鍔部８５及び第２の鍔部８６に対する内周フランジ９１が固定筒部材９０に形成される場合を例示したが、第２の弁筺体４１に形成することも可能である。

【符号の説明】

【0045】

１ 静圧流体軸受
１０ 流量制御機構
２０ 弁筺
２１ 第１の弁筺体
２２ 嵌合凹部
４１ 第２の弁筺体
４２ 嵌合凸部
４８ 浅底面（取付面）
６０ ダイアフラム
７０ 吐出室
７１ 背圧室
８０ 延伸部材
８５ 第１の鍔部
８６ 第２の鍔部
９０ 固定筒部材
９１ 内周フランジ
９２ 高さ調整機構
９３ 締結ボルト
９４ 調整ねじ
９５ 減衰部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】