CN102906432B - 轴承构件及使用了该轴承构件的流体动压轴承装置 - Google Patents

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Abstract

通过利用烧结金属来形成具有中间避让部(E)的轴承构件(轴承套筒(8))，能够在烧结金属的内部空孔中浸渍保持润滑油。因此，当中间避让空间(E0)的润滑油被拉入径向轴承间隙侧而中间避让空间(E0)中的润滑油的压力下降时，浸渍在轴承套筒(8)的内部空孔中的润滑油从中间避让部(E)的表面开孔向中间避让空间(E0)供给，能够防止负压的产生。

Description

轴承构件及使用了该轴承构件的流体动压轴承装置
技术领域
本发明涉及借助轴承构件的内周面与轴构件的外周面之间的径向轴承间隙的润滑油的动压作用，将轴构件支承为相对旋转自如的流体轴承装置、及使用了该流体轴承装置的轴承构件。
背景技术
流体动压轴承装置从其高旋转精度及肃静性出发，作为各种盘驱动装置(例如HDD的磁盘驱动装置、CD-ROM等光盘驱动装置等)的主轴电动机用、激光束打印机(LBP)的多面扫描仪电动机用、投影器的色轮电动机用、或电气设备的冷却等使用的风扇电动机等的小型电动机用而能良好地使用。
例如专利文献1公开的流体动压轴承装置在轴承构件的内周面的沿着轴向分离的两个部位上形成有径向轴承面(动压槽形成区域)，在轴承构件的端面上形成有推力轴承面(动压槽形成区域)。在两个部位的径向轴承面的轴向之间设有比径向轴承面的直径稍大的中间避让部，由此能实现轴构件的旋转转矩的减少。
作为形成上述那样的中间避让部的轴承构件的制造方法，有例如专利文献2所示的方法，在向轴承构件的内周插入了心棒的状态下，按压轴承构件的外周面的轴向局部区域，将轴承构件的内周面压抵于心棒的外周面上形成的成形模具，将成形模具的形状向轴承构件的内周面转印，由此在轴承构件的内周面上形成动压槽。此时，除了动压槽的形成区域(径向轴承面)之外的区域(中间避让部)形成得比径向轴承面的直径更大。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2007-46665号公报
【专利文献2】日本特开平11-037156号公报
【发明的概要】
【发明要解决的课题】
径向轴承面的动压槽通过将动压槽的轴向两端部的润滑油向动压槽的轴向中心部引入，而提高径向轴承面上的润滑油的压力。因此，在中间避让部面对的空间(以下，称为中间避让空间)中，润滑油被拉向中间避让部的轴向两侧设置的径向轴承面侧，因此容易产生负压。当润滑油产生负压时，溶入到润滑油内的空气出现气泡化，可能会对流体动压轴承装置的旋转精度、耐久性、可靠性造成坏影响。
例如在上述专利文献1所示的流体动压轴承装置中，将径向轴承面的动压槽在轴向上形成为非对称形状，向中间避让空间强制地送入润滑油，由此防止中间避让空间中的负压的产生。然而，当如此将动压槽的形状形成为轴向非对称形状时，向动压槽的轴向中心部引入润滑油的泵吸效果必然变弱，轴承的刚性会下降。
另外，在利用上述专利文献2的方法形成径向动压产生部时，为了将径向动压产生部可靠地成形至端部，而考虑需要按压轴承构件的外周面中的比径向动压产生部的轴向宽度更大的区域(参照上述专利文献2的段落0015)。然而，这种情况下，由于从外径侧按压与径向动压产生部相邻的中间避让部，且中间避让部被小径化而与轴构件之间的间隙减小，因此会导致转矩的增大。
发明内容
本发明应解决的课题是防止轴承构件的中间避让部面对的中间避让空间中的负压的产生，避免动压槽的泵吸效果的下降引起的轴承刚性的下降，高精度地形成径向动压产生部并使中间避让部充分大径化而减少旋转转矩。
【用于解决课题的手段】
为了解决所述课题，本发明提供一种轴承构件，由烧结金属形成，其具备：设置在内周面中的沿着轴向分离的两个部位上的径向轴承面；分别形成在两个部位的径向轴承面上且使径向轴承面接触的润滑油产生动压作用的径向动压产生部；至少设置在一方的端面上的推力轴承面；形成在推力轴承面上且使推力轴承面接触的润滑油产生动压作用的推力动压产生部；设置在两个部位的径向轴承面的轴向间且比径向轴承面的直径大的中间避让部。
如此，利用烧结金属来形成具有中间避让部的轴承构件，能够在烧结金属的内部空孔内浸渍保持润滑油。因此，当中间避让空间的润滑油被向径向轴承面侧拉入而中间避让空间的油压下降时，浸渍在轴承构件的内部空孔中的润滑油从中间避让部的表面开孔被拉出而向中间避让空间供给，因此能够防止中间避让部的负压的产生。
当在上述的轴承构件上设有烧结金属的密度相对高的(内部空孔少的)高密度部和烧结金属的密度相对低的(内部空孔多的)低密度部时，浸渍在低密度部的油量比浸渍在高密度部中的油量增多。因此，若在高密度部的内周面上形成径向轴承面并在浸渍有相对多的润滑油的低密度部的内周面上形成中间避让部，则能够增加向中间避让空间供给的油量。
例如，若将轴承构件的外周面的局部区域向内径方向按压而将轴承构件的内周面压抵于成形模具，由此在轴承构件的内周面上形成径向动压产生部，则将轴承构件的径向轴承面沿着径向按压，因此该区域成为高密度部。此时，由于中间避让部被按压，因此成为低密度部。
在上述的轴承构件中，将浸渍在内部空孔中的润滑油从作为低密度部的中间避让部向中间避让空间充足地供给，因此即使未将径向动压产生部形成为轴向非对称形状，也能够防止中间避让空间中的负压的产生。因此，能够将径向动压产生部形成为轴向对称的形状，轴承构件的设计的自由度提高，并且泵吸效果成为最大的规格，由此能够提高轴承刚性。
此外，若推力动压产生部形成为将推力轴承间隙的润滑油从外径侧向内径侧拉入的结构，则经由径向轴承间隙能够更积极地向中间避让空间送入。
若在轴承构件的外周面上形成轴向槽，则经由该轴向槽而使润滑油连通，从而能够保持润滑油的压力平衡。
上述的轴承构件能够装入到流体动压轴承装置中，该流体动压轴承装置具备轴构件，该轴构件插入到轴承构件的内周且具有轴部及凸缘部，在轴承构件的径向轴承面与轴部的外周面之间形成径向轴承间隙，并且在轴承构件的推力轴承面与凸缘部的端面之间形成推力轴承间隙。
在该流体动压轴承装置中，在轴承构件的外周面设有固定在壳体的内周面上的大径外周面和在与壳体的内周面之间形成径向间隙的小径外周面，若将径向间隙与径向轴承间隙连通，则能够使径向轴承间隙的润滑油向径向间隙流入，能够使润滑油从轴承构件的外周面向内部空孔侵入。此时，若在轴承构件的的大径外周面侧的端面形成推力轴承面，则能够进一步增大推力轴承面的面积，因此推力方向的支承力升高。
另外，这种情况下，当较多的润滑油从小径外周面侵入时，润滑油未到达中间避让部，而可能无法向中间避让空间供给足量的润滑油。因此，若在轴承构件设置高密度部和低密度部，在高密度部的外周面形成小径外周面，且在低密度部的外周面形成大径外周面，则能够抑制来自小径外周面的润滑油的侵入，因此能够可靠地向中间避让空间供给足量的润滑油。
另外，若使小径外周面的轴向位置延长至中间避让部的轴向范围，则经由小径外周面与壳体的内周面之间的径向间隙，能够使润滑油流入到更接近中间避让部的区域，因此能够进一步促进向中间避让空间的润滑油的供给。
在该流体动压轴承装置中，由于在轴承构件形成有中间避让部，因此无需在轴侧设置减量部作为转矩减少对策，能够将轴部的外周面形成为平滑的圆筒面形状，因此能够简化轴构件的形状而减少制造成本。尤其是若将分体形成的轴部及凸缘部接合而形成轴构件，则能够将轴部形成为完全笔直的形状，因此轴部的制造更加简化，能够减少制造成本，并能够提高外周面的尺寸精度。
为了解决所述另一课题，本发明提供一种轴承构件，在内周面上具备使径向轴承间隙的润滑油产生动压作用的径向动压产生部、形成在与径向动压产生部的轴向一方侧相邻的区域且比径向动压产生部的直径大的中间避让部，径向动压产生部将轴承构件的外周面的轴向局部区域向内径方向按压，将轴承构件的内周面压抵于成形模具而形成，所述轴承构件的特征在于，因所述按压而形成在轴承构件的外周面上的压痕的轴向一方侧的端部位于径向动压产生部的轴向区域内。
另外，为了解决所述另一课题，本发明提供一种轴承构件的制造方法，其特征在于，将轴承构件的外周面的轴向局部区域向内径方向按压，将轴承构件的内周面压抵于成形模具，由此形成径向动压产生部，并且在与径向动压产生部的轴向一方侧相邻的区域形成比径向动压产生部的直径大的中间避让部时，对轴承构件的外周面进行按压的区域的轴向一方侧的端部处于径向动压产生部的轴向区域内。
以往，如上述那样，为了将轴承构件的外周面向内径方向按压而形成径向动压产生部，认为需要按压比径向动压产生部的轴向宽度更宽的区域，但在本发明中打破了这种现有的技术常识，通过使对轴承构件的外周面进行按压的区域的轴向一方侧(中间避让部侧)的端部停留在径向动压产生部的轴向区域内这样的构思而得到。由此，不对轴承构件的内周面的中间避让部从外径侧按压，而与径向动压产生部相比能够将中间避让部形成得充分大的直径，能够实现转矩的减少。
基于图10，详细说明上述的内容。图10(c)所示的轴承构件8按压外周面8d，在轴承构件的内周面8a的沿着轴向分离的两个部位上形成径向动压产生部(在图示例中为人字形形状的动压槽G1、G2)，并且在动压槽G1、G2的轴向之间形成中间避让部E。图10(a)及(b)是夸张表示轴承构件8的内周面8a的形状的图，横轴表示内周面8a的轴向位置，纵轴表示内周面8a的径向位置(上方为内径侧)。如图10(a)及(b)所示，在按压区域P、P’，内周面8a小径化而形成径向动压产生部G1、G2。而且，在按压区域P、P’的轴向之间的非按压区域Q、Q’，内周面8a并非完全未小径化，而以轴向中央部为最深部随着接近按压区域P而逐渐小径化。因此，如图10(a)所示，当轴承构件8的外周面8d的按压区域P’比动压槽G1、G2形成区域的轴向宽度大时，中间避让部E的轴向两端部附近被从外径侧按压，中间避让部E的最深部的深度DE变浅。相对于此，如图10(b)所示，若使按压区域P不涉及中间避让部E，即，若将按压区域P的中间避让部E侧的端部P0形成为动压槽G1、G2的形成区域的范围内，则能抑制按压引起的中间避让部E的小径化，中间避让部E的最深部的深度DE变深。这种情况下，动压槽G1、G2中的涉及非按压区域Q的部分追随按压区域P而小径化且被压抵于成形模具，因此能够将动压槽G1、G2可靠地成形至中间避让部E侧端部。
例如，在轴承构件的外周面的轴向局部区域形成大径外周面，并将该轴承构件的大径外周面向比该大径外周面的直径小的模的成形孔插入，由此能够按压轴承构件的外周面。这种情况下，轴承构件的外周面中的形成有压痕的区域成为与轴向一方侧(中间避让部侧)相邻的区域为相同直径或比之大的直径。
另外，在模的成形孔的轴向局部区域形成小径内周面，并向该模的小径内周面插入比该小径内周面的直径大的轴承构件，由此能够按压轴承构件的外周面。这种情况下，轴承构件的外周面中的形成有压痕的区域比与轴向一方侧(中间避让部侧)相邻的区域的直径小。
轴承构件的内周面中的中间避让部的最大径与径向动压产生部的最小径的直径差若为径向动压产生部的最大径与最小径的直径差的4倍以上，则能够得到稳定的低转矩。
将压痕及径向动压产生部形成在沿着轴向分离的两个部位时，若将两个部位的压痕的轴向间隔设为轴承构件的轴向整个长度的40％以上，则能够使中间避让部充分大径化而得到稳定的低转矩。这种情况下，两个部位的径向动压产生部的轴向间隔优选为轴承构件的轴向整个长度的30％以上。
在上述那样的轴承构件的端面也可以形成推力动压产生部。此时，若利用形成径向动压产生部的模具在轴承构件的端面上形成推力动压产生部，则能实现制造成本的减少。
【发明效果】
如以上那样，根据本发明，通过利用烧结金属来形成具有中间避让部的轴承构件，则能够防止中间避让空间中的负压的产生。由此，能够将径向动压产生部形成为泵吸效果最大的规格，能够提高轴承刚性。
另外，如以上那样，根据本发明，在按压外周面的轴向局部区域而形成径向动压产生部的轴承构件中，能高精度地形成径向动压产生部，并能够使中间避让部充分大径化而减少转矩。
附图说明
图1是主轴电动机的剖视图。
图2是流体动压轴承装置的剖视图。
图3是轴承套筒的剖视图。
图4是轴承套筒的仰视图。
图5是压粉体的剖视图。
图6a是表示轴承套筒的整形工序的剖视图。
图6b是表示轴承套筒的整形工序的剖视图。
图7是表示润滑油的经由轴承套筒的内部空孔的循环的剖视图。
图8是另一实施方式的轴承套筒的剖视图。
图9是另一实施方式的轴承套筒的剖视图。
图10a是表示以比动压产生部形成区域更宽的区域来按压外周面时的轴承构件的内周面形状的图。
图10b是表示在动压产生部形成区域内按压外周面时的轴承构件的内周面形状的图。
图10c表示与图10(a)及(b)对应的轴承构件的剖视图。
图11是表示轴构件的旋转转矩的相对于中间避让部的避让深度DE的变化的图形。
图12是表示中间避让部的避让深度DE的相对于(按压部间的轴向距离L2)/(轴承构件的轴向尺寸L)的变化的图形。
图13是表示径向轴承面A1的下端部和压痕P1的下端部的轴向距离、与动压槽深度的关系的图形。
具体实施方式
以下，基于附图，说明本发明的实施方式。
图1表示在例如2.5英寸HDD的盘驱动装置中使用的主轴电动机，具备：将轴构件2非接触支承为旋转自如的流体动压轴承装置1；安装在轴构件2上的盘毂3；安装有流体动压轴承装置1的托架6；经由半径方向的间隙而对置的定子线圈4及转子磁铁5。定子线圈4安装于托架6，转子磁铁5安装于盘毂3。在盘毂3保持有规定的张数(在图示例中为2张)的磁盘等盘D。当对定子线圈4通电时，在定子线圈4与转子磁铁5之间的电磁力的作用下，转子磁铁5进行相对旋转，由此盘毂3、盘D及轴构件2成为一体而旋转。
如图2所示，流体动压轴承装置1具备：轴构件2；在内周插入有轴构件2的轴承构件(轴承套筒8)；在内周面上固定有轴承套筒8，且轴向两侧开口的壳体7；对壳体7的轴向一方的开口部进行密封的密封部9；将壳体7的轴向另一方的开口部闭塞的盖构件10。在本实施方式中，壳体7与密封部9一体成形。需要说明的是，以下，为了简便起见，在轴向上以密封部9侧为上侧且以盖构件10侧为下侧进行说明。
轴构件2包括轴部2a和在轴部2a的下端设置的凸缘部2b。轴部2a形成为笔直的实心的轴状，其外周面2a1形成为平滑的圆筒面状。凸缘部2b呈现出从轴部2a的下端部向外径突出的圆盘形状，其两端面形成为平坦面状。在本实施方式中，轴部2a及凸缘部2b在由金属材料例如熔炼材料、具体而言不锈钢分体形成之后，通过焊接等将两者接合进行一体化，由此形成轴构件2。
轴承套筒8呈大致圆筒形状，通过以烧结金属尤其是铜或铜及铁系金属为主成分的烧结金属而形成。
在轴承套筒8的内周面8a上设有：在沿着轴向分离的两个部位的区域设置的径向轴承面A1、A2；设置在径向轴承面A1、A2的轴向之间且比径向轴承面A1、A2的直径大的中间避让部E。径向轴承面A1、A2面向径向轴承间隙，中间避让部E面向中间避让空间E0。在径向轴承面A1、A2上分别形成有径向动压产生部，在本实施方式中，分别形成有例如图3所示的人字形形状的动压槽G1、G2。在图3中，比其他的区域高出一段的(向内径突出的)丘部由交叉影线表示，在该丘部之间形成有动压槽G1、G2。图示例的动压槽G1、G2均成为轴向对称的形状。
在轴承套筒8的下侧端面8b设有面向推力轴承间隙的推力轴承面B。如图4所示，在推力轴承面B上形成有例如螺旋形状的动压槽8b1。在图4中，比其他的区域高出一段的丘部由交叉影线表示，在该丘部之间形成有动压槽8b1。该螺旋形状的动压槽8b1是伴随着轴构件2的相对旋转而将润滑油向内径侧拉入的所谓抽入类型。
在轴承套筒8的外周面8d的轴向整个长度上形成有轴向槽8d1，在本实施方式中，多个(例如3个)轴向槽8d1沿着圆周方向均等配置(参照图4)。而且，在轴承套筒8的上侧端面8c的径向整个长度上形成有径向槽8c1(参照图3)，在本实施方式中，多个(例如3个)径向槽8c1沿着圆周方向均等配置(图示省略)。通过这些轴向槽8d1及径向槽8c1，形成润滑油的连通路。
在轴承套筒8的外周面8d中的上侧的径向轴承面A1的外径侧形成有小径外周面8d2，在该小径外周面8d2的下方形成有大径外周面8d3。小径外周面8d2由将圆筒部8d21与圆筒部8d21的大径外周面8d3连接的锥形部8d22构成。在图示例中，小径外周面8d2的下端部配置在与上侧的径向轴承面A1(动压槽G1形成区域)的下端部大致相同的轴向位置。
轴承套筒8包括沿着轴向分离的两个部位的高密度部PH和设置在高密度部PH的轴向之间的低密度部PL。在高密度部PH的内周面形成有径向轴承面A1、A2。在上侧的高密度部PH的外周面形成有小径外周面8d2。在低密度部PL的内周面形成有中间避让部E。高密度部PH比低密度部PL的烧结金属的密度高，即内部空孔率及表面开孔率减小。因此，例如，通过测定轴承套筒8的表面开孔率或轴向剖面的空孔率，而能够确认高密度部PH及低密度部PL的形成区域。
在此，对轴承套筒8的制造方法进行说明。轴承套筒8经由压缩成形工序、烧结工序及整形工序而制造。
首先，在压缩成形工序中对金属粉末进行压缩成形，形成图5所示的压粉体18。压粉体18的内周面18a形成为平滑的圆筒面状。在压粉体18的外周面18d上设有：与轴承套筒8的外周面8d的外径尺寸为同一直径的小径外周面18d1；在小径外周面18d1的上方设置的大径外周面18d2；形成在小径外周面18d1与大径外周面18d2之间的肩面18d3。小径外周面18d1及的大径外周面18d2均形成为圆筒面状。
通过将该压粉体18在烧结工序中烧结，而得到烧结体28。将该烧结体28向整形工序移送，整形成规定的形状。整形工序使用图6所示的整形模具进行。该整形模具具备心棒31、模32、上冲头33、下冲头34。需要说明的是，图6所示的烧结体28是与图3所示的轴承套筒8上下相反地配置的状态，在图6所示的烧结体28的内周面28a的下方部分形成动压槽G1，在上方部分形成动压槽G2。以下，使用图6所示的上下方向进行整形工序的说明(与图1及图2所示的上下方向相反)。
在心棒31的外周面上形成有用于成形动压槽G1、G2(参照图3)的成形模具G1’、G2’。即，通过与图3的交叉影线所示的丘部相同形状的凹部，构成成形模具G1’、G2’。心棒31的外径尺寸设定成比烧结体28的内径尺寸稍小。
模32的成形孔32a由设置在入口侧(上侧)的圆筒部32a1和设置在内部侧(下侧)的节流部32a2构成。圆筒部32a1形成为与烧结体28的小径外周面28d1大致相同或比之稍大的直径，且形成得比烧结体28的的大径外周面28d2的直径小。节流部32a2包括朝向内部侧缩径的锥形部32a21和设置在锥形部32a21的更内部侧的圆筒部32a22。圆筒部32a22形成得比烧结体28的小径外周面28d1的直径小。
在上冲头33的下表面形成有用于成形轴承套筒8的推力轴承面B的动压槽的成形模具(图示省略)。
使用了上述的整形模具的整形工序按照以下的顺序进行。首先，如图6(a)所示，将烧结体28配置在模32的成形孔32a的入口部。具体而言，将烧结体28的小径外周面28d1向模32的成形孔32a的圆筒部32a1插入，并将烧结体28的外周面28d的肩面28d3配置成由模32的上侧端面32b卡止的状态。然后，向烧结体28的内周插入心棒31。此时，在心棒31与烧结体28之间形成径向间隙。在图6(a)所示的状态下，烧结体28的的大径外周面28d2的下端部配置在与成形模具G2’的下端部大致相同的轴向位置。
在该状态下，利用上冲头33将烧结体28的端面28b向下按压，使烧结体28、心棒31、及上冲头33一体下降，将烧结体28的的大径外周面28d2向模32的成形孔32a的圆筒部32a1压入。由此，将烧结体28的的大径外周面28d2向内径方向按压，在其内径侧，烧结体28的内周面28a被压抵于心棒31的外周面上形成的成形模具G2’。由此，成形模具G2’的形状被转印到烧结体28的内周面28a上，形成动压槽G2。
与此同时，烧结体28的小径外周面28d1被压入模32的成形孔32a的节流部32a2。由此，将烧结体28的小径外周面28d1向内径方向按压，在其内径侧，烧结体28的内周面28a被压抵于心棒31的外周面上形成的成形模具G1’。由此，成形模具G1’的形状被转印到烧结体28的内周面28a上，形成动压槽G1。此时，在烧结体28的外周面28d上，仿形于模32的成形孔32a的节流部32a2的形状而形成圆筒部及锥形部。
然后，在烧结体28的下端部与下冲头34抵接时，再使上冲头33稍下降，利用上冲头33和下冲头34从上下按压烧结体28。如此，将上冲头33的下表面的成形模具压抵于烧结体28的端面28b，由此在端面28b上形成动压槽。
然后，使心棒31、上冲头33、及下冲头34连动而上升，将成形的烧结体28(轴承套筒8)从模32的成形孔32a拔出(图示省略)。此时，烧结体28的内周面28a借助回弹力而稍扩径，因此在将烧结体28从心棒31拔下时，能够防止形成于烧结体28的动压槽G1、G2与心棒31的成形模具G1’、G2’发生干涉的情况。通过以上所述，完成轴承套筒8。需要说明的是，为了提高动压作用而有时对轴承套筒8的径向轴承面A1、A2、及推力轴承面B实施基于旋转整形等的封孔处理。此时，若不对中间避让部E实施基于旋转整形的封孔处理，则中间避让部E的表面开孔率增大，因此经由中间避让部E更容易供给润滑油。
壳体7通过例如树脂的注塑成形而形成，如图2所示形成为大致圆筒状。壳体7的内周面7a形成为圆筒面状，轴承套筒8的的大径外周面8d3通过粘接、压入、粘接剂夹设下的压入等而固定于该内周面7a。而且，在壳体7的内周面7a与轴承套筒8的小径外周面8d2之间形成径向间隙F。该径向间隙F经由轴承套筒8的上侧端面的径向槽8c1而与径向轴承间隙连通。
密封部9一体地设置在壳体7的上端部。密封部9的内周面9a形成为朝向下方缩径的锥面状，在其与轴构件2的轴部2a的圆筒面状外周面2a1之间，形成有径向宽度朝向下方逐渐缩小的楔形状的密封空间S。借助该密封空间S的毛细管力，防止壳体7的内部充满的润滑油的漏出。密封部9的下侧端面9b与轴承套筒8的上侧端面8c抵接。
在壳体7的内周面7a的下端部通过适当的方式而固定有盖构件10。在盖构件10的上侧端面10a设有推力轴承面C。在推力轴承面C形成有例如抽入类型的螺旋形状的动压槽(图示省略)。
如以上那样，由密封部9密封的壳体7的内部的空间包含轴承套筒8的内部空孔，通过充满润滑油，而完成图2所示的流体动压轴承装置1。
当轴构件2旋转时，在轴承套筒8的内周面8a的径向轴承面A1、A2与轴部2a的外周面2a1之间形成径向轴承间隙。并且，通过径向轴承面A1、A2的动压槽G1、G2来提高上述径向轴承间隙的润滑油的压力，从而构成借助该动压作用将轴构件2非接触支承为沿着径向方向旋转自如的径向轴承部R1、R2。
与此同时，在轴承套筒8的下侧端面8b的推力轴承面B与凸缘部2b的上侧端面2b1之间、及盖构件10的上侧端面10a的推力轴承面C与凸缘部2b的下侧端面2b2之间，分别形成推力轴承间隙。并且，通过推力轴承面B的动压槽8b1及推力轴承面C的动压槽来提高上述推力轴承间隙的润滑油的压力，从而构成借助该动压作用将轴构件2非接触支承为沿着两推力方向旋转自如的推力轴承部T1、T2。
另外，当轴构件2旋转时，轴承套筒8的中间避让部E与轴部2a的外周面2a1之间的中间避让空间E0的润滑油被向上下的径向轴承面A1、A2侧拉入。具体而言，借助上下的径向轴承面A1、A2的动压槽G1、G2(人字形形状，参照图3)，将中间避让空间E0的润滑油向上下的径向轴承部R1、R2的径向轴承间隙拉入。此时，通过将轴承套筒8的推力轴承面B(下侧端面8b)的动压槽8b1设为抽入类型，如图7的虚线箭头K1、K2所示，引起从轴承套筒8的下侧朝向上侧的润滑油的流动。该润滑油通过轴承套筒8的上侧端面8c的径向槽8c1，流入轴承套筒8的小径外周面8d2与壳体7的内周面7a之间的径向间隙F。这样流入径向间隙F的润滑油从轴承套筒8的外周面8d向轴承套筒8的内部空孔侵入。此时，由于低密度部PL比高密度部PH的内部空孔多，因此径向间隙F的润滑油主要从锥形部8d22的表面开孔或轴向槽8d1的表面开孔向低密度部PL的内部空孔侵入。然后，浸渍在低密度部PL的内部空孔中的润滑油从中间避让部E的表面开孔向中间避让空间E0供给。如此，形成绕着上侧的高密度部PL的润滑油的循环路径K1，由此能够向中间避让空间E0高效率地供给润滑油。
另外，到达径向间隙F的润滑油的一部分如图7的虚线箭头K2所示，通过由外周面8d的轴向槽8d1和壳体7的内周面7a形成的连通路而到达轴承套筒8的下侧端面8b。该润滑油通过抽入类型的螺旋形状的动压槽8b1(参照图4)而被向内径侧拉入，经由下侧的径向轴承部R2的径向轴承间隙，向中间避让空间E0供给。如此，形成在下侧的高密度部PL的下方绕回的润滑油的循环路径K2，由此能够向中间避让部E0高效率地供给润滑油。
由于经由以上那样的两种循环路径K1、K2向中间避让空间E0供给丰富的润滑油，因此能够防止中间避让空间E0中的负压的产生。尤其是在本实施方式中，轴承套筒8中的除了中间避让部E以外的表面是高密度部PH的表面或固定于壳体7的面，因此经由这些区域的表面开孔的润滑油的流出量比较少。因此，能够从形成于低密度部PL的中间避让部E集中地供给润滑油。而且，如上述那样通过使轴承套筒8的推力轴承面B(下侧端面8b)的动压槽8b1为抽入类型，即使在因某种原因而产生与图7的虚线箭头所示的方向反方向的润滑油的循环的情况下，通过利用动压槽8b1将润滑油强制地向内径方向拉入，也能够可靠地产生虚线箭头所示的方向的循环、即向中间避让空间E0供给润滑油的方向的循环。
本发明并不局限于上述的实施方式。以下，对本发明的另一实施方式进行说明，但对于具有与上述的实施方式同样的结构·功能的部位标注同一符号而省略说明。
在上述的实施方式中，表示了将轴承套筒8的小径外周面8d2的下端部和径向轴承面A1的下端部配置在大致相同的轴向位置的情况，但并不局限于此，也可以将小径外周面8d2的下端部(即，小径外周面8d2与大径外周面8d3的交界部)设置在比径向轴承面A1的下端部靠上方或下方。例如图8所示，在使小径外周面8d2的下端部延长到中间避让部E的轴向区域的情况下，与图7所示的情况相比，径向间隙F更接近中间避让部E，因此容易产生上侧的循环K1。
另外，图9所示的形成在轴承套筒8的内周面8a上的动压槽G1、G2通过按压外周面8d的轴向局部区域而将内周面8a压抵于成形模具来形成(详细情况在后面叙述)。通过该按压，在轴承套筒8的外周面8d的轴向局部区域形成压痕。在本实施方式中，如图3所示，在上侧的径向轴承面A1的外径侧形成的压痕P1与在下侧的径向轴承面A2的外径侧形成的压痕P2沿着轴向分离形成。压痕P1、P2是在轴承套筒8的制造工序(尤其是动压槽G1、G2形成工序)中被施加强按压力的区域，比压痕P1、P2的轴向间的非按压区域Q的表面开口率减小。
上侧的压痕P1的形成区域比非按压区域Q的直径小，在本实施方式中，由朝向上方缩径的锥形部和在锥形部的上方设置的圆筒部构成。压痕P1的上端部到达轴承套筒8的外周面8d的上端。压痕P1的下端部P10处于上侧的径向轴承面A1的动压槽G1形成区域的范围内，即，压痕P1的下端部P10位于比动压槽G1形成区域的下端部G10靠上方。此时，为了通过轴承套筒8的外周面8d的按压将动压槽G1可靠地形成至端部，而压痕P1的下端部P10与动压槽G1的下端部G10的轴向距离优选尽量减小。图13是表示上述轴向距离和轴承宽度(上侧的径向轴承面A1的轴向尺寸)之比、与动压槽G1的槽深度的关系的图形。根据该图形，可以说是若上述轴向距离为上侧的径向轴承面A1的轴向尺寸的10％以下，则能够充分确保动压槽深度。
下侧的压痕P2的形成区域呈现出与非按压区域Q为相同置径(或稍大的直径大)的圆筒面形状。压痕P2的下端部到达轴承套筒8的外周面8d的下端。压痕P2的上端部P20处于下侧的径向轴承面A2的动压槽G2形成区域的范围内，即，压痕P2的上端部P20位于比动压槽G2形成区域的上端部G20靠下方。此时，为了将动压槽G2可靠地形成至端部，而压痕P2的下端部P20与动压槽G2的下端部G20的轴向距离优选尽量小，例如，该轴向距离优选为下侧的径向轴承面A2的轴向尺寸的10％以下。
在此，图11表示旋转转矩的相对于中间避让部E的避让深度DE(中间避让部E的最深部与径向轴承面A1、A2的丘部的直径差，参照图10)的变化。从该图可知，当避让深度DE为10μm以上时，轴构件的旋转转矩稳定。在本实施方式中，动压槽G1、G2的槽深度DG(动压槽G1、G2与丘部的直径差)为约2μm，因此只要将避让深度DE设定为槽深度DG的4倍以上即可。
另外，图12是表示中间避让部E的避让深度DE的相对于非按压区域Q的轴向距离L2与轴承套筒8的轴向尺寸L之比(L2/L，％)的变化的图形。从该图形可知，为了将避让深度DE设定为10μm以上，只要将压痕P1、P2的轴向间隔即非按压区域Q的轴向尺寸L2设定为轴承套筒8的轴向尺寸L的40％以上即可。这种情况下，若径向轴承面A1、A2的轴向间隔L1过小，则相对于径向轴承面A1、A2的按压区域过窄而可能无法高精度地形成动压槽G1、G2，因此径向轴承面A1、A2的轴向间隔L1优选设定为轴承套筒8的轴向尺寸L的30％以上。
图9所示的轴承套筒8通过与上述的实施方式大致同样的方法来制造。但是，在图6(a)所示的状态下，烧结体28的的大径外周面28d2的下端部(在图示例中为肩面28d3)处于成形模具G2’的轴向区域内，即，肩面28d3位于比成形模具G2’的下端部靠上方。而且，在图6(b)所示的状态下，模32的节流部32a2的上端部(在图示例中为锥形部32a21的上端部)处于下侧的成形模具G1’的轴向区域内，即，节流部32a2的上端部位于比成形模具G1’的上端部靠下方。
另外，在以上的实施方式中，在轴承套筒8的内周面8a形成由人字形形状的动压槽构成的径向动压产生部，但并不局限于此，也可以通过其他的形状(例如台阶形状等)的动压槽、或将轴承套筒8的内周面8a形成为组合多个圆弧的多圆弧形状，来构成径向动压产生部。
另外，在以上的实施方式中，在轴承套筒8的端面8b形成由螺旋形状的动压槽构成的推力动压产生部，但并不局限于此，也可以利用其他的形状(例如人字形形状或台阶形状等)的动压槽来构成推力动压产生部。
【符号说明】
1流体动压轴承装置
2轴构件
7壳体
8轴承套筒(轴承构件)
9密封部
10盖构件
A1、A2径向轴承面
B、C推力轴承面
E中间避让部
E0中间避让空间
F径向间隙
G1、G2动压槽
PH高密度部
PL低密度部
R1、R2径向轴承部
T1、T2推力轴承部
S密封空间

Claims (12)

1.一种轴承构件，由烧结金属形成，其中，
具备：设置在内周面中的沿着轴向分离的两个部位上的径向轴承面；分别形成在所述两个部位的径向轴承面上且使所述径向轴承面接触的润滑油产生动压作用的径向动压产生部(G1、G2)；至少设置在一方的端面上的推力轴承面；形成在所述推力轴承面上且使所述推力轴承面接触的润滑油产生动压作用的推力动压产生部；设置在所述两个部位的径向轴承面的轴向间且比径向轴承面的直径大的中间避让部(E)，
所述径向动压产生部(G1、G2)是通过将外周面的沿着轴向分离的两个部位的区域向内径方向按压而将内周面压抵于成形模具所形成的部件，
因所述按压而形成在外周面上的上侧的压痕(P1)的下端部(P10)位于比上侧的径向动压产生部(G1)的下端部(G10)靠上方的位置，
因所述按压而形成在外周面上的下侧的压痕(P2)的上端部(P20)位于比下侧的径向动压产生部(G2)的上端部(G20)靠下方的位置。
2.根据权利要求1所述的轴承构件，其中，
具有烧结金属的密度相对高的高密度部和烧结金属的密度相对低的低密度部，在所述高密度部的内周面形成有所述径向轴承面，并且在所述低密度部的内周面形成有所述中间避让部。
3.根据权利要求1或2所述的轴承构件，其中，
所述径向动压产生部呈轴向对称的形状。
4.根据权利要求1或2所述的轴承构件，其中，
所述推力动压产生部是将润滑油从外径侧向内径侧拉入的抽入类型。
5.根据权利要求1或2所述的轴承构件，其中，
在外周面形成有轴向槽。
6.一种流体动压轴承装置，其中，
具备：权利要求1～5中任一项所述的轴承构件；轴构件，其具有插入到所述轴承构件的内周的轴部及从所述轴部向外径方向突出的凸缘部，
在所述轴承构件的径向轴承面与所述轴部的外周面之间形成径向轴承间隙，并且在所述轴承构件的推力轴承面与所述凸缘部的端面之间形成推力轴承间隙。
7.根据权利要求6所述的流体动压轴承装置，其中，
在所述轴承构件的外周面设有大径外周面和小径外周面，该大径外周面固定在壳体的内周面，该小径外周面在其与壳体的内周面之间形成径向间隙，所述径向间隙与所述径向轴承间隙连通。
8.根据权利要求7所述的流体动压轴承装置，其中，
所述推力轴承面形成在所述轴承构件的大径外周面侧的端面。
9.根据权利要求7或8所述的流体动压轴承装置，其中，
所述轴承构件具有烧结金属的密度相对高的高密度部和烧结金属的密度相对低的低密度部，在所述高密度部的外周面形成有所述小径外周面，在所述低密度部的外周面形成有所述大径外周面。
10.根据权利要求7或8所述的流体动压轴承装置，其中，
所述小径外周面与所述大径外周面的交界部位于所述中间避让部的轴向范围内。
11.根据权利要求6～8中任一项所述的流体动压轴承装置，其中，
所述轴部的外周面为平滑的圆筒面形状。
12.根据权利要求11所述的流体动压轴承装置，其中，
将分体形成的所述轴部及所述凸缘部接合而形成所述轴构件。
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