CN101303047A - 轴承组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轴承组件。目的是延长风扇马达用烧结含油轴承的寿命并降低摩擦系数，从而能够延长风扇马达的寿命及节省电量。本发明的轴承组件具有：一端开口且另一端封闭的圆筒状壳体；以及具有外周固定在上述壳体的内周面上且在内周可自由转动地支承转动轴的圆筒状烧结轴承、和浸渍在上述烧结轴承的气孔中的润滑油的烧结含油轴承，在烧结轴承的内周面上形成3～9个螺旋形内周槽，上述内周槽在内周面的展开图中相对于轴向倾斜5～15°，并且，一端与轴承的一个端面相连，另一端与另一端面不连接，将上述内周槽连接的端面配置在上述壳体中封闭的另一端侧。
Description
技术领域
本发明涉及轴承组件，其可以适用于各种用途的马达或在电子仪器或电源设备等的冷却中使用的风扇马达轴承。
背景技术
风扇马达可以安装在中央运算单元等的IC插件上或设置在个人电脑或电源设备等主体框体等上，通过转动翼的转动导入外部气体，或者，排出框体内的空气以使电子仪器等冷却。这种风扇马达的结构为将马达固定在框形壳体的中央部上，将风扇安装在其转动轴上。图5为风扇马达的一个实施例的示意性纵向剖面图。转子(转动翼)由与转动轴3连接的轮毂4、形成于轮毂4上的风扇5、固定在轮毂4的内周侧上的多极磁化磁铁7构成。壳体由形成有空气孔61的外壳6、具有从开口侧将轴承1固定在固定于外壳6内的轴承壳体2中的结构的轴承组件、具备线圈8的定子9构成。转子的转动轴3由壳体的轴承1可自由转动地支承，驱动转子的马达由转子的磁铁7、壳体的线圈8以及定子9构成。在这种风扇马达中，通过对线圈8通电而由线圈8和定子9产生的转动磁场与多极磁化磁铁7所具有的磁场的作用驱动转子转动，通过形成于转子上的风扇5产生一定方向的空气流，并从空气孔61吸入或排出空气。
在具有上述结构的风扇马达的轴承中，采用了烧结含油轴承(例如专利文献1：特开平10-164794号公报)，作为烧结含油轴承，采用的是在青铜或铁·青铜系多孔材质烧结合金的气孔内浸渍有烃系合成油或在烃系合成油中作为增稠剂混合了金属皂的合成润滑油等轴承。
发明内容
伴随着近些年来个人电脑或游戏机等高性能化造成的发热量的增加，这种风扇的使用量有所增加。一方面，希望能够延长风扇马达的寿命并节省电量，在用于风扇马达的轴承中，延长风扇马达的寿命以及降低摩擦系数越发重要。因此，本发明的课题在于提供寿命长并且摩擦系数低的轴承。
为了实现上述寿命长以及低摩擦，本发明的轴承组件具有：一端开口并且另一端封闭的圆筒状壳体；以及，由圆筒状烧结体和浸渍在上述烧结体的气孔中的润滑油构成并且外周固定在上述壳体的内周面上且在内周自由转动地支承转动轴的烧结含油轴承，其特征在于，在上述烧结轴承的内周面上形成3～9个螺旋形内周槽，上述内周槽在上述内周面的展开图中相对于轴向倾斜5～15°，并且，一端与上述烧结轴承的一个端面相连，另一端与上述烧结轴承的另一端面隔绝，将上述烧结轴承的一个端面配置在上述壳体中封闭的另一端侧。
本发明具有以下效果。
采用本发明的轴承组件，由于在防止润滑油泄漏的同时，能够良好地保持滑动面的润滑状态，因此，通过作为风扇马达用轴承使用，延长轴承部分的寿命的同时，能够降低摩擦系数，从而有助于延长风扇马达的寿命及节省电量
附图说明
图1为本发明的风扇马达用烧结含油轴承的一个实施例的示意图，(a)为轴承的开放端侧的俯视图，(b)为轴承的轴向剖视图，(c)为轴承的封闭端侧的仰视图。
图2为本发明的轴承组件的一个实施例的轴向剖视图。
图3为本发明的风扇马达用轴承的一个实施例的图1中所示的轴承的内周面的展开图。
图4为本发明中风扇马达用轴承的其它实施例，其为在内周槽连接侧的端面形成端面槽的轴承的仰视图。
图5为风扇马达的一个例子的纵向剖视图。
图中：
1、10-轴承，11-轴承内周面，12-内周槽，13-封闭侧端面，14-开放侧端面，15-内周槽端面，16-端面槽，2、20-轴承壳体，3-转动轴，4-轮毂，5-转动翼(风扇)，6-外壳，61-空气孔，7-磁铁，8-线圈，9-定子。
具体实施方式
下面，将参照附图对本发明的轴承组件的一个实施例进行说明。图1为构成本发明的轴承组件的烧结含油轴承的一个实施例，图1(a)为轴承10的开放端侧的端面图，图1(b)为轴承10的轴向剖视图，图1(c)为轴承10的封闭端侧的端面图。图2为采用了图1的轴承10的轴承组件的轴向剖视图，图3为图1中轴承10的内周面的展开图。
构成本发明的轴承组件的轴承10为由烧结合金构成的烧结轴承，在其气孔中浸渍有烃系合成油或在烃系合成油中作为增稠剂混合了金属皂的合成润滑油等润滑油。
一般情况下，风扇马达用轴承使用内径为1.5～3.5mm，轴向长度为5～15mm左右的轴承，通过将本发明中的轴承10也做成相同的尺寸，例如，其适用作支承图5中所示的风扇马达的转动轴3的轴承1。虽然下面记载了在图5的风扇马达中采用本发明的轴承组件的形式，但是，本发明的轴承组件并不局限于此。
如图1(b)所示，在轴承10的内周面11上形成相对于轴向倾斜的螺旋状的内周槽12，该内周槽与轴承10的一侧端面(图中下侧的封闭侧端面13)相连，并与另一端面(图中上侧的开放侧端面14)隔绝而不连接。如图2所示，轴承10压入或粘结固定在一端开口而另一端封闭的壳体20的内周面内，以此方式，构成轴承组件。此时，在壳体20的封闭的另一端侧配置上述轴承10的内周槽连接的端面(图中下侧的封闭侧端面13)，在壳体20的开口侧配置上述轴承10的内周槽不连接的端面(图中上侧的开放侧端面14)。
上述内周槽12起到贮油的功能，并具有将润滑油供给至内周面11(滑动面)的作用。另外，如图3所示，内周槽12为在内周面11的展开图中相对于轴向以与转动轴3的滑动方向相反的方向倾斜角度θ的螺旋状倾斜槽。因此，若转动轴3转动，则对应于转动轴3的滑动速度以及sinθ增加的流动压力从封闭侧端面13朝开放侧端面14作用于内周槽12的润滑油上。在本发明的轴承组件中，在以上述方式使内周槽12倾斜的同时，使其与封闭侧端面13连接并且不与开放侧端面14连接，通过采用这种结构，能够获得以下作用：(1)增大贮油的纵向长度1以提高对滑动面的润滑作用；(2)在润滑油沿内周槽12流向封闭侧端面13时产生流动压力，以提高封闭侧端面13附近的油压并提高供给至内周面11的油膜强度；以及(3)通过在润滑油沿内周槽12流向封闭侧端面13时产生流动压力，能够防止润滑油从烧结含油轴承的开放侧端面14泄漏，从而能够抑止因润滑油的消耗所造成的寿命降低。为了提高上述(1)～(3)的效果，内周槽12的宽度优选0.2～1.5mm程度。但是，对于图3的内周槽而言，为了易于理解，放大显示了宽度。
当在轴承10内周面的展开图中上述内周槽12相对于轴向的倾斜角度θ在20°以下的范围内(0＜θ≤20)时，可以看到上述(1)～(3)的效果在5～15°的范围内是实用有效的。若倾斜角度θ不足5°，则不能充分获得上述(1)～(3)的作用。另一方面，若倾斜角度θ超过15°，则贮油的长度方向的长度1会增大，由于润滑油的流动压力增大，润滑油易于从内周槽12排至封闭侧端面13，结果，会降低润滑油朝内周面11的供给作用。因此，内周槽12的倾斜角度θ相对于轴向最好为5～15°。
即使以上述方式设定内周槽12的倾斜角度θ，在内周槽12与开放侧端面14相连时，由于因伴随轴的转动的发热造成润滑油的膨胀，易于发生润滑油从开放侧端面14泄漏，因此，会降低轴承的寿命。为此必须采用内周槽12不与开放侧端面14连接的结构。从这一观点考虑，在具有上述一般性尺寸的风扇马达用轴承中，最好将开放侧的内周槽端部15与轴承端面14的距离d设定为0.5mm以上。但是，若内周槽端部15与轴承端面14的距离d过大，由于会降低轴承内周面11中上述(1)的对滑动面的润滑作用，因此，距离d最好为不超过2mm的范围。
由于在内周槽12的数量较少时，上述作用不足，因此，为了使其作用影响整个轴承的内周面11，内周槽12的数量必须形成3个以上。另一方面，若内周槽12的数量过多，则由于滑动面的面积减小以致滑动面承受的面压力增加，因此，其上限为9个。另外，垂直于内周面12的长度方向的剖面形状不受特别限制，虽然在图2、图4中以槽底宽度小于槽的开口宽度的梯形形成，但是也可以采用宽度一定的剖面为长方形的槽，或剖面为三角形、半圆形或半椭圆形等槽底较窄的槽。
在具有上述结构的轴承组件中，若增大内周面11(滑动面)的原材料密度，则从内周槽12供给的润滑油难以通过烧结含油轴承的气孔漏出，从而润滑油的压力会增高并且润滑油的油膜牢固。另一方面，若增高内周槽12的槽壁面中的原材料密度，则有损于原来的烧结含油轴承具有的润滑油的循环作用。从这些观点考虑，最好以5～28％形成内周面11的气孔率，以30～45％形成内周槽12的槽壁面的气孔率。为了实现这种气孔率的结构，可以准备具有以30～45％形成气孔率的内周槽的烧结含油轴承用烧结原材料，在进行整形等再压缩时，利用圆筒状芯棒使内周面产生塑性变形并填塞气孔以将在内周面开设的气孔率调整至5～28％，从而获得所希望的轴承。
在本发明的轴承组件中，如图4所示，最好在内周槽12连通的侧端面13上，还形成朝转动轴3的转动方向、从外径侧向内径侧呈螺旋状并且终端部与上述内周槽12连通的端面槽16。若以上述方式在轴承10的封闭侧端面13上形成端面槽16，则伴随转动轴3的转动，储存在由壳体20和轴承10的封闭侧端面13形成的空间中的润滑油沿端面槽16被引向转动轴3侧，将引入的润滑油供给至内周槽12以便能够提高上述(2)中润滑油对内周面11的供给作用。虽然该端面槽16的数量与内周槽12相同为宜，但是，其数量也可以少于内周槽12。若以端面槽16的剖面从外径侧朝内径侧减小的方式形成端面槽16，则引入润滑油的效率良好。
如上所述，由于本发明的轴承组件是通过具有特定形式的内周槽的烧结含油轴承与壳体的组合以简洁的方式构成的，因此，无需扩大轴承的尺寸或使结构复杂，就能改善润滑油的保持性并提高耐久性。因此，例如，通过将本发明的轴承组件用作图5的风扇马达轴承1以及壳体2，能够提高风扇马达的耐久性，并且，适用于以其它马达或各种转动部件作为构成要件的仪器、装置的轴承，从而有助于实现仪器、装置的小型化并延长它们的寿命。
实施例
将以45质量％电解铁粉末、5质量％的箔状铜粉末、3质量％的锡粉末的比例添加混合在铁粉末中的原材料粉末填充在模具中并进行压缩成形，获得外径3.5mm、内径2.5mm、高度10mm的大致圆筒状轴承用成形体(样品1～6)。如表1所示，对于每一种样品而言，均改变倾斜角度θ并形成6个内周槽12。
内周槽12的形成方式为：其剖面为宽0.5mm的长方形，与一个端面13连接而与另一个端面14不连接，内周槽12的端部15与内周槽不连接的开放侧端面14的距离为1mm。另外，为了比较，也准备了内周槽12与两个端面13、14连接的样品7。以这些成形体的密度比分别达到70％的方式调整成形压。这些成形体在氨气保护气体中以780℃进行烧结后，对内周面11进行再次压缩以使内周面11的气孔率达到10％。另外，内周槽12的槽壁面的气孔率为38％。
对于所获得的样品而言，浸渍以具有ISO VG68相当的粘度的聚α烯烃为主要成分的合成润滑油(商品名フロィル972P-68、关东化成工业(株)制造)，制造了轴承(样品1～7)。
所获得的轴承(样品1～7)如图2所示，以内周槽12连通的封闭侧端面13与壳体20的底部相对的方式压入固定在一端开口的不锈钢材料制成的壳体20中，从而制成样品1～7的轴承组件。在上述的轴承组件样品中，插入由外径为2.5mm且JIS S45C等效材料制成的转动轴3，以环境温度80℃并以转速5000rpm使转动轴3转动，测定摩擦系数，同时，在转动轴3运转200小时结束后，测定轴承组件样品的重量，以便测定润滑油从轴承端面的油消耗率。在表1中一起显示这些结果。表1的内周槽的倾斜角度θ为在内周面11的展开图中相对于轴向的倾斜角度，θ＝0°的样品为使内周槽12平行于轴向形成且内周槽不倾斜时的例子。样品7为内周槽12与两个端面13、14中的任意一个相连的例子。
表1
由表1可确定：与内周槽的倾斜角度不满5°的样品1以及2或倾斜角度超过15°的样品6相比，倾斜角度为5°～15°的样品3～5的摩擦系数更低并且在该范围内能够表现出良好的滑动特性。另外，样品7与样品3～5相比，润滑油漏出量更多并且还表现出摩擦系数较大的值。由此可知：内周槽12不与壳体20的开口侧的端面14相连的结构是重要的。
工业实用性
本发明的轴承组件适用于风扇马达等转动驱动机构，通过将其用作风扇马达的轴承，能够提高马达的耐久性和可靠性。
Claims (5)
1.一种轴承组件，具有：一端开口且另一端封闭的圆筒状壳体；以及，由圆筒状烧结体和浸渍在上述烧结体的气孔中的润滑油构成并且外周固定在上述壳体的内周面上且在内周自由转动地支承转动轴的烧结含油轴承，其特征在于，
在上述烧结轴承的内周面上形成3～9个螺旋形内周槽，上述内周槽在上述内周面的展开图中相对于轴向倾斜5～15°，并且，一端与上述烧结轴承的一个端面相连，另一端与上述烧结轴承的另一端面隔绝，将上述烧结轴承的一个端面配置在上述壳体中封闭的另一端侧。
2.根据权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，
上述烧结轴承的上述另一端面与上述另一端面侧的内周槽的端部之间的距离为0.5～2mm。
3.根据权利要求1或2所述的轴承组件，其特征在于，
上述烧结轴承的内周面的气孔率为5～28％，内周槽的槽壁面的气孔率为30～45％。
4.根据权利要求1或2所述的轴承组件，其特征在于，
在上述烧结轴承的上述一个端面上还形成有个数与上述内周槽数量相同或以下的端面槽，上述端面槽为沿转动轴的转动方向从外径侧朝内径侧呈螺旋状并与上述内周槽连通的螺旋形状。
5.根据权利要求1或2所述的轴承组件，其特征在于，
用作支承风扇马达的转动轴的风扇马达用轴承。
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