CN1386173A - 动压型推力轴承装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的动压型推力轴承装置的制造方法为:在推力平面(1)的面(1a)上形成动压发生槽(2),动压发生槽(2)用图形加压形成,相邻的动压发和生槽(2)的排列方向(箭头A方向)的槽部(12)的宽度和非槽部(13)的宽度大致为1∶1。本发明能方便地制造具有耐磨性优良的高精度动压槽的推力轴承装置。

Description

动压型推力轴承装置及其制造方法

技术领域

本发明是关于动压型推力轴承及其制造方法的。

技术背景

以前，在磁盘驱动装置等信息设备上使用装有动压型流体轴承装置的主轴电动机。

构成动压型流体轴承装置的动压型推力轴承装置如图10所示，由前端设有推力法兰7的轴体11和设在被这个轴支承而能自由旋转的套筒10上的推力板1组成。推力板1和推力法兰7对置，轴体11和套筒10之间以及推力法兰7和推力板1之间充满液体。

在推力法兰7和推力板1的相对面中至少一个面上形成产生动压用的槽(以下称作“动压槽”)。这种动压槽是将一般称为人形的V字型或U字型槽。多个相连。

在如上构成的推力轴承装置上，由推力板1和套筒10构成的旋转体相对由推力法兰7和轴体11组成的固定轴进行旋转。这样，旋转体旋转产生的动压就使旋转体上浮。所产生的动压，也即上浮量随动压槽的V字型或U字型槽的角度、槽宽、槽数、长度、深度及平面度的不同而变化，此外也随旋转体和固定轴之间的相对转速及间隙、以致旋转体和固定轴间充填的流体的粘度而变化。

例如，当推力板1及推力法兰7由黄铜等较软的金属或树脂等做成时，上述的动压槽可用压力加工而成，但这样的推力板1及推力法兰7耐磨性差，使用中易产生磨屑，有寿命短的问题。

因此，为提高耐磨性能而要求使用比黄铜或树脂材料更硬的不锈钢等金属及镀Ni材料做成推力板1及推力法兰7。

但是，由于压力加工是使加工面的材料流动而形成规定形状的图形，因而若使用上述硬质材料构成的加工面，材料就不能顺当流动。因此，如图11所示，沿动压槽2排列方向(箭头A的方向)的槽部12和非槽部13很难做到宽度一致，且会发生槽深不够以及深浅不匀，甚至发生平面度不佳等缺陷，不能得到精度高的动压槽2。

为此，在硬质金属面上形成动压槽2时，采用浸蚀法或喷砂法或喷镀法等工艺进行加工。

但是，采用这些工艺时，需要经过清洗、遮覆、浸蚀(或喷砂、喷镀)、中和(脱膜)、再清洗等多道工序都是必需的，存在着作业繁杂，成本高的问题。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供具有耐磨性能优良的高精度动压槽、容易制造的动压型推力轴承装置及其制造方法为。

本发明技术方案1的动压型推力轴承装置的制造方法制造如下的动压型推力轴承装置：在设于轴体前端部的推力法兰和与上述推力法兰对置的、设在被上述轴体支承而能自由旋转的旋转体上的推力板之间的相对面中至少一方的面上形成动压发生槽，其特点是，在上述动压发生槽的形成面上，用相邻的动压发生槽排列方向的槽部宽度和非槽部宽度大致为1∶1的图形进行压力加工，形成前述动压发生槽。

采用这样的方法，槽部和非槽部的体积一致，动压发生槽形成面的塑性变形能顺利进行，因此容易形成高精度的动压发生槽。

本发明技术方案2的动压型推力轴承装置的制造方法是在技术方案1中，使构成上述动压发生槽的形成面的金属从中央向外周流动，并用压力加工成上述图形的外径与上述动压发生槽的形成面的外径基本相等。

采用这样的方法，可以得到精度更高的动压发生槽。

本发明技术方案3的动压型推力轴承装置的制造方法是在技术方案1中，在形成于上述动压发生槽的形成面中央部的直孔或台阶孔的外周部用压力加工制成动压发生槽。

采用这样的方法，构成动压发生槽的形成面的金属不仅能从中央流向外周，也可流向内周，因此可以得到精度更高的动压发生槽。

本发明技术方案4的动压型推力轴承装置的制造方法是在技术方案1中，在上述推力法兰的两个面上，同时用压力加工制成动压发生槽。

采用这样的方法，通过从两面用压力进行加工，可进一步减少流向外周和内周的金属的塑性变形复原。

本发明技术方案5的动压型推力轴承装置的制造方法是在技术方案4中，使在一个面上形成的动压发生槽与在另一面上形成的动压发生槽相位一致后进行压力加工。

采用这样的方法，能进一步改善构成动压发生槽形成面的金属的流动性。

本发明技术方案6的动压型推力轴承装置的制造方法是在技术方案1中，在上述推力法兰的针对上述轴体的受力面上，凹部和凸部呈放射形或同心圆排列，上述凹部和凸部的宽度大致为1∶1，用这样的图形进行压力加工，以提高上述轴体受力面的平面度。

采用这样的方法，可以提高轴体受力面的平面度，从而提高轴体在推力法兰上的安装精度。

本发明技术方案7的动压型推力轴承装置的制造方法是在技术方案1中，在形成动压发生槽后，于上述推力法兰或推力板上进行平压(平押し)加工。

采用这样的方法，可以改进由于材料成分波动及工具精度误差产生的平面度变差的情况。

本发明技术方案8的动压型推力轴承装置是在设于轴体前端部的推力法兰和与上述推力法兰对置、设在被上述轴体支承而能自由旋转的旋转体上的推力板之间的相对面中至少一方的面上形成动压发生槽，使相邻的动压发生槽排列方向的槽部宽度和非槽部宽度大致为1∶1。

采用这样的结构，能够实现耐磨性能优良且有高精度的动压发生槽的动压型推力轴承。

本发明技术方案9的动压型推力轴承装置的制造方法是在技术方案1～7任一项中，压力加工的动压发生槽的形成面其威氏硬度为180～340。

采用这样的方法，容易实现耐磨性优良的动压型推力轴承装置。

附图说明

图1为本发明实施形态1的推力板的侧视图及俯视图。

图2为图1动压槽的主要部分放大图和箭头A方向的剖面放大图。

图3为图1推力板上的动压槽形成面的放大剖面图。

图4为该实施形态中压印工具的剖面放大图。

图5为说明该实施形态中各种平面冲压的模式图。

图6为本发明实施形态2的推力法兰的侧视图及俯视图。

图7为本发明实施形态3的推力法兰的侧视图及俯视图。

图8为说明该实施形态的推力法兰压力加工的模式图。

图9为说明该实施形态的推力法兰的轴受力面的压力加工的模式图。

图10为传统动压型推力轴承装置的纵剖面图。

图11为传统动压槽的模式图。

具体实施方式

以下用图1～图9说明本发明的各实施形态，。

凡和表示传统例的图10、图11具有相同构成的均以同样的符号表示且省略详细说明。

(实施形态1)

图1～图5表示本发明的实施形态1。

在实施形态1中，在具有不锈钢等硬质金属面的动压槽形成面上，形成如下的动压槽2，即，沿相邻的动压槽2排列方向的槽部12和非槽部13的宽度大致为1∶1，这一点与传统示例不同。

以下说明如图1(a)、(b)那样在与图10同样构成的动压型推力轴承装置的推力板1的面1a上形成的动压槽2。

在圆板形的不锈钢推力板1的一个面1a上，形成沿推力板1的圆周方向排列且向外周方向弯曲的多个V字形人形动压槽2。槽部12的槽角(V字形展开角度)为1～20°，槽宽为0.1～0.5mm，槽深为3～18μm，槽数为8～24条。

动压槽2的槽部12和非槽部13的V字形前端向着逆时针方向沿圆周方向重叠排列成连接该前端的连线成圆形的状态。此外，槽部12和非槽部13如图1(b)、图2(a)、(b)所示，被压力加工成沿相邻动压槽2排列方向(箭头A方向)的宽度大约为1∶1。

例如，图2(b)表示沿图2(a)的①-②线、③-④线、⑤-⑥线的剖面图，槽部12的宽为t1～t3，非槽部13的宽为s1～s3，大致为1∶1。

一旦为了使这样相邻的槽部12的宽t1～t3和非槽部13的宽s1～s3之比面大致为1∶1而在推力板1的面1a上施行压力加工，材料就流动并产生塑性变形，槽部12的槽深h1～h3大致相同。

因而，即使是由不锈钢等硬金属做成的推力板1，也能经压力加工简单地形成高精度的动压槽2。因此能得到具有优良耐腐蚀性能、耐化学变化和耐磨损的推力板1，以低成本实现高精度的动压型推力轴承装置。

但是，采用上述的圆板形推力板1时，压力加工会使材料向外周方向流动。因此，如图3中箭头A所示，构成推力板1的材料的成份有时会导致中央部隆起，使推力板1的平面度略差。

这时，如图4所示，从进行压力加工的压印工具3的外周起，形成使动压槽2的外径和推力板1的外径大致相等的图形，并将压印工具3的前端形状做成中央隆起的凸状3a，施压时积极地将形成推力板1的材料向外周部挤出，使之产生塑性变形，由此提高推力板1的平面度。

另外，在由于构成推力板1的材料的成份波动或工具精度的差异等导致推力板1上产生平面度不佳的情况时，通过在作了上述压力加工后再进行平压加工，可得到更高精度的动压型推力轴承装置。

作为平压加工，是将推力板1夹在图5(a)所示的平冲头4和平冲模4a之间进行，或是将推力板1夹在图5(b)所示的在冲头一面上设有星状凸起的带星冲头5和带星冲模5a之间进行，或是将推力板1夹在如图5(c)所示的平面形状与加工件的弯曲状态相反的逆平冲头6和逆平冲模6a之间进行等等。这些方法既可单独使用也可多个组合使用。

另外，以上所述是在推力板1的一面1a上形成动压槽2，当然也可在推力法兰7的一面及两面上形成动压槽2。

另外，以上所述是以不锈钢作为形成推力板1的材料，但本发明不限于此，可使用威氏硬度为180～340的材料。这样的材料有钢、磷青铜等。

此外，以上所述是动压槽2的槽部12为凹部、非槽部为凸部，但本发明不限于此，也可以是槽部12为凸部、非槽部13为凹部。

(实施形态2)

图6所示为本发明的实施形态2。

实施形态2中，是在中央部设孔14a、14b的推力法兰7上形成动压槽2，除这一点不同外，其他结构与上述实施形态1相同。

如图6(a)所示，在圆板形推力法兰7的中央部形成直孔14a，该孔没有固定轴体11的前端用的台阶，在推力法兰7的一面7a上的孔14a的外周形成与上述实施形态1相同的动压槽2。

另外，在图6(b)中，在推力法兰7的中央部形成台阶孔14b，用于用螺钉固定轴体11的前端，且与上述相同，在面7a的孔14b的外周形成动压槽2。

这样，当在已形成直孔14a或台阶孔14的推力法兰7上形成动压槽2时，由于采用压力加工，形成推力法兰7的材料不仅向外周也向内周流动，因此流动性更好，容易得到高精度的动压槽。

不过，材料内周侧的流动性要比外周差些，而一旦流动差别大，有时法兰7的平面度会降低。在这种场合，将压印工具3的前端部加工成与上述同样的凸状3a，以积极地将材料挤向外周，可望改善平面度。

(实施形态3)

图7～图9所示为本发明的实施形态3。

在该实施形态3中，除了在推力法兰7的两个面7a、7b上形成动压槽2外，其他结构与上述各实施形态相同。

一般将在推力板1与推力法兰7的相对面上形成的动压槽2称为主槽。这个主槽主要以产生上浮量为目的。另外，将在推力法兰7上靠近轴体11的一侧形成的动压槽称之为辅槽。形成这个辅槽的目的在于防止在低温时过量上浮的状态下旋转体和固定体之间在推力方向接触。

例如，如果像图7(a)那样在推力法兰7的靠轴体11的面7a上形成辅槽2b、并在靠推力板的面7b上形成主槽2a，则也可不在推力板1或套筒10上设动压槽，因此可降低成本。

另外，通过使主槽2a和辅槽2b各自的图形形状与上述各实施形态相同，可以形成高精度的动压槽2。

一旦向推力法兰7的两面同时施行压力加工，就可用上下工具的槽留住向外周和内周流动的材料，在塑性变形的复原更少的状态下形成主槽2a和辅槽2b。因此，主槽2a和辅槽2b的深度或非槽部13的高度在内周和外周大致相同，可以在推力法兰7上形成精度更高的动压槽2。

此外，在同时对推力法兰7的两面进行压力加工时，形成主槽2a的工具和形成辅槽2b的工具的位置会发生干涉，易对槽的深度造成影响，为此最好在主槽2a和辅槽2b的位相对好后再压。

例如，如图8(a)所示，在用工具8a形成主槽2a、工具8b形成辅槽2b时，工具8a的凸部15a和工具8b的凸部15b、工具8a的凹部16a和工具8b的凹部16b之间分别对齐后再进行压力加工，能减少工具的干涉，使材料的流动均一，进而得到高精度的动压槽。

如图8(b)所示，工具8a的凸部15a和工具8b的凹部16b、工具8a的凹部16a和工具8b的凸部15b分别对齐也能得到同样效果。

另外，以上说明的是已形成推力孔14a的推力法兰7，如图7(b)所示，已形成台阶孔14b的推力法兰7也同样。

如图7(b)所示，当在已形成孔14b的推力法兰7的两个面上形成动压槽2时，为用止动螺钉固定轴体11，要求轴体11的受力面有较高的平面度。

在用螺钉(图中没有示出)将法兰7固定于轴体11上时，在上述螺钉的前端和轴体11的螺钉孔底部之间形成空间。一旦该空间有空气存在，温度的变化会使空气膨胀，将油挤出轴承之外而发生漏油。为使在上述螺钉的前端和螺钉孔的底部之间形成的空间内充满油，要在推力法兰7和轴体11的相对面形成油的通道。

因此，在如图7(b)所示的推力法兰7上，如图9所示，在台阶孔14b四周的轴体11受力面上，在圆环状的压力部间留出空隙用作油路，同时为了改善其平面度而用压力加工形成凸部9和凹部17。特别是，在推力法兰7的靠轴体11的面2b上形成的凸部9可起到形成油路的作用，而在靠推力板1的面2a上形成的凸部则可用作轴体11插入(压入)时的抵接面。

但对凸部9和凹部17仅作压力加工，还不能进行上述的高精度压力加工，作为轴体11的抵接面，不能得到所需的高精度平面度。

因此，在该实施形态中，如图9(a)～(d)所示，要对凸部9和凹部17施行与上述(实施形态1)的动压槽2相同的压力加工来提高平面度。

具体地说，如图9(a)、(b)所示，在孔14b外周形成的凸部9和凹部17呈放射状等间距排列，即，越靠近外周越粗的略长方形凸部呈放射状等间距排列。该凸部在图9(a)中以45°角度配置，在图9(b)中以30°角度配置。该凸部9和凹部17的沿圆周方向的宽度大体为1∶1。以这样的图形进行压力加工，可以提高轴体11的受力面的平面度。

如图9(c)、(d)所示，凸部9和凹部17在孔14b的外周部排列成同心圆状，图9(c)的凸部9以90°分割，图9(d)的凸部9以45°分割。沿径向[α～β]的凸部9的宽度a和凹部17的宽度b按大体为1∶1的图形进行压力加工。凸部9和凹部17按这样的图形加工也能取得与上述同样的效果。

通过做成这样的结构，在使用螺钉或压入、粘接、焊接等方法安装轴体11时，可提高倾斜精度，同时也可减少漏油，因此可以得到更高精度的动压型推力轴承装置。

采用上述的本发明的动压型推力轴承装置的制造方法，通过用相邻的动压发生槽排列方向的槽部宽度和非槽部宽度大致为1∶1的图形进行压力加工，即使用威氏硬度180～340的硬合金推力板或推力法兰，也可以采用压力加工方式容易地制成高精度的动压发生槽，易于得到耐磨性优良且精度高的动压型推力轴承装置。

Claims (9)

1.一种动压型推力轴承装置的制造方法，制造如下的动压型推力轴承装置：在设于轴体前端部的推力法兰和与上述推力法兰对置的、设在被上述轴体支承而能自由旋转的旋转体上的推力板之间的相对面中至少一方的面上形成动压发生槽，

其特征在于，在上述动压发生槽的形成面上，用相邻的动压发生槽排列方向的槽部宽度和非槽部宽度大致为1∶1的图形进行压力加工，形成前述动压发生槽。

2.如权利要求1所述的动压型推力轴承装置的制造方法，其特征在于，使构成上述动压发生槽的形成面的金属从中央向外周流动，并用压力加工成上述图形的外径与上述动压发生槽的形成面的外径大致相等。

3.如权利要求1所述的动压型推力轴承装置的制造方法，其特征在于，在形成于上述动压发生槽的形成面中央部的直孔或台阶孔的外周部用压力加工形成动压发生槽。

4.如权利要求1所述的动压型推力轴承装置的制造方法，其特征在于，在上述推力法兰的两个面上，同时用压力加工形成动压发生槽。

5.如权利要求4所述的动压型推力轴承装置的制造方法，其特征在于，使在一个面上形成的动压发生槽与在另一面上形成的动压发生槽相位一致后进行压力加工。

6.如权利要求1所述的动压型推力轴承装置的制造方法，其特征在于，在上述推力法兰的对上述轴体的受力面上，凹部和凸部呈放射形或同心圆状排列，上述凹部和凸部的宽度大致为1∶1，用这样的图形进行压力加工，以提高上述轴体受力面的平面度。

7.如权利要求1所述的动压型推力轴承装置的制造方法，其特征在于，在形成动压发生槽后，于上述推力法兰或推力板上进行平压加工。

8.一种动压型推力轴承装置，其特征在于，在设于轴体前端部的推力法兰和与上述推力法兰对置、设在被上述轴体支承而能自由旋转的旋转体上的推力板之间的相对面中至少一方的面上形成动压发生槽，使相邻的动压发生槽排列方向的槽部宽度和非槽部宽度大致为1∶1。

9.如权利要求1～7任一项所述的动压型推力轴承装置的制造方法，其特征在于，压力加工的动压发生槽的形成面其威氏硬度为180～340。

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