JP2002333023A - 焼結滑り軸受の製造方法 - Google Patents

焼結滑り軸受の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】樹脂を用いた気孔の封孔構造において、気孔内
隙間をより縮小又は閉塞した焼結滑り軸受を少ない工程
で品質を保って安定製造可能にする。 【解決手段】焼結体の気孔を樹脂で封孔した焼結滑り軸
受の製造方法である。本発明方法では、圧粉成形体を焼
結した焼結体又は該焼結体を予備サイジングした多孔質
焼結体の気孔に樹脂を含浸し硬化させた後、前記焼結体
を金型に入れ圧力を加える塑性加工により樹脂の硬化収
縮等に起因して生じる気孔内の隙間を縮小又は閉塞する
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、焼結軸受のうち、特に
軸受表面或いは動圧溝面を封孔した焼結滑り軸受の製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】焼結軸受には、摺動面を自己潤滑する含
油軸受、該含油軸受の内周或いは端面に溝を備えた動圧
溝付き含油軸受、コップ状のハウジング内に滑り軸受や
動圧溝付き滑り軸受が装着され、軸受周囲に潤滑油が充
填供給される流体式滑り軸受(特開昭64−83920
号等)がある。流体式滑り軸受は、レーザビームプリン
タのポリゴンミラー駆動やディスク駆動スピンドルモー
タ等に用いられている。潤滑油は低粘度の油や磁性流体
で構成される。磁性流体を用いるものは永久磁石が軸受
に隣接して設けられる。この滑り軸受では、動圧作用を
より高くするため軸受のうち軸受面等の気孔を封鎖した
り少なくされる。この封孔としては、焼結軸受を高密度
に成形する方法以外に、軸受を各種ブラストやタンブラ
ー処理で封孔したり、樹脂を気孔内に含浸硬化する方法
が採用される(特開平11−62948号等)。樹脂の
封孔では樹脂含浸、余剰樹脂の除去、樹脂硬化の手順で
行われる(特開平7−216411号等)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記樹脂を用いた封孔
では、軸受を高密度化するような重量増の問題がなく、
また製造効率が他の封孔方法に対し比較的良いが次のよ
うな問題がある。即ち、この封孔処理では含浸された樹
脂が硬化するときに収縮するため、含浸量及び収縮率の
バラツキにより表面開口率又は封孔度合を安定化し難い
と共に、1回の含浸硬化により完全に閉塞できず、ま
た、樹脂の硬化状態において硬化体上の平面性も損なわ
れている。樹脂を確実充分に含浸させるためには、使用
樹脂の粘度を低くすると共に真空含浸等の採用も考えら
れるが、時間がかかり非効率となる。なお、流体式の滑
り軸受では、特開平10−112955号記載の如く軸
受の気孔に熱膨張係数が軸受材より大きな熱可塑性樹脂
を含浸・硬化して、低温度状態では気孔内で微小隙間を
形成しておき、温度上昇したとき樹脂の膨張により前記
微小隙間を塞ぐようにすることもあるが、樹脂量を制御
して含浸させたり硬化することは困難である。
【0004】本発明は以上のような課題を解消すること
を目的としている。具体的には、樹脂を用いた封孔処理
において、気孔内隙間をより縮小又は閉塞した焼結滑り
軸受を少ない工程で品質を保って安定製造可能にするこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、焼結体の気孔を樹脂で封孔した焼結滑り軸受
の製造方法において、圧粉成形体を焼結した焼結体又は
該焼結体を予備サイジングした多孔質焼結体の気孔に樹
脂を含浸し硬化させた後、前記焼結体を金型に入れ圧力
を加える塑性加工により樹脂の硬化収縮等に起因して生
じる気孔内の隙間を縮小又は閉塞することを特徴として
いる。
【0006】以上の発明において、樹脂の含浸硬化は、
圧縮形成された圧粉成形体を焼結したままの焼結体、又
は該焼結体を予備サイジングした多孔質焼結体に行われ
る。これは、前記焼結体や多孔質焼結体が二次加工とし
て行われるコイニングやサンジングにより再圧縮される
と、気孔がその圧縮力により縮小変形されて樹脂の含浸
性が悪くなり、常圧含浸では含浸量のバラツキや含浸不
足、それに起因する脱落等の発生を防ぐことにある。即
ち、前記焼結体や多孔質焼結体の気孔に樹脂を含浸し硬
化したものを、金型に入れて塑性加工することにより、
気孔内の樹脂が気孔の縮小変形によって密充填や完封止
状態となり気孔内隙間を確実かつ理想的に閉塞に近づけ
ることができる。ここで、軸受形態によっては、前記の
塑性加工を行ったものを、更に前記した二次加工として
コイニング又はサイジングが施されることもある。より
具体的には、樹脂を含浸硬化した後に行う塑性加工によ
り気孔内の隙間を縮小又は閉塞し、後に続く二次加工と
してのコイニングやサイジングで専ら溝等を造成する態
様、樹脂を含浸硬化した後に行う塑性加工により気孔内
の隙間を設計値まで縮小し、後に続く二次加工としての
コイニングやサイジングで溝等を造成すると共に前記縮
小された気孔内の隙間を更に縮小又は閉塞する態様を含
む。また、請求項2に記載の如く前記焼結体や多孔質焼
結体について二次加工として行われる形状や寸法出し用
のコイニング又はサイジングを兼ねることも可能であ
る。この態様では、塑性加工用の金型を追加することな
く実施できる。なお、予備サイジングした多孔質焼結体
は、軸受形態が小型で摺動面等の寸法精度を高く要求さ
れるような場合、最終的により精度を上げるため焼結体
の気孔を完全に潰れないようにして予備サイジングを施
したものであり、それに樹脂を含浸硬化し、前記と同様
に塑性加工、又は/及びそれを兼ねたり更に行われる二
次加工としてのコイニングやサイジングを施すことにな
る。使用される樹脂は、含浸性から濡れ性があり粘性が
低いことが好ましく、市販品の比較試験からはアクリル
系の熱硬化性樹脂が好適である。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の滑り軸受の製造方法を更
に説明する。この説明では、対象の多孔質焼結体、樹脂
の含浸・硬化、塑性加工、軸受特性の順に詳述する。
【0008】(1.多孔質焼結体)対象の焼結体は、原
料粉末を成形金型(ダイ孔付きダイ、ダイ孔に挿入され
るコアロッド、上下のパンチ)で圧縮した圧粉成形体を
焼結した焼結体、又は該焼結体を気孔が完全に潰れない
よう予備サイジングした多孔質焼結体である。原料粉末
は鉄系や銅系等であるが特に限定されない。密度もハン
ドリングできる程度から通常の焼結含油軸受より高いも
のであっても差し支えない。即ち、焼結体又は多孔質焼
結体は、二次加工のコイニング又はサイジングにより気
孔が完全に潰されていないものであり、気孔内への樹脂
の含浸を行えることが目安となる。これは、製造工程を
簡略化するだけではなく、樹脂の含浸性を維持する上で
必須となる。
【0009】(2.樹脂の含浸・硬化)使用する樹脂に
必要なことは、含浸し易いこと、樹脂含浸したとき、軸
受表面に付着する樹脂が少なく除去が容易であること、
樹脂が潤滑油に対して耐久性があることも必要であり、
耐熱性、摺動特性が良いものであればより好ましい。こ
のような樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を
問わないが、含浸性から、加熱硬化性の樹脂液、溶媒を
添加して低粘度化した熱可塑性の樹脂液が挙げられる。
各種の樹脂を試験した結果では、アクリル系熱硬化性樹
脂が総合して良好である。このような樹脂は、例えば、
ヘンケルジャパン(株)製の製品名LESINOL-9
0Cが挙げられる。含浸操作は、通常の減圧含浸が好ま
しいが常圧含浸でよく、前記樹脂液を焼結体に含浸し、
沸騰水中で樹脂硬化させたのち、湯洗又は水洗して表面
を清浄にし乾燥する。これにより、焼結体の気孔に樹脂
を充填硬化した軸受素材が得られる。樹脂は、焼結体の
中心部にある気孔にも充填されている状態が好ましい
が、表層部の気孔に充填されており中心部が不完全な状
態であっても差し支えない。なお、この状態では、樹脂
が気孔を封孔し、通油性が著しく悪くなっているが、多
孔質燒結体の密度が低いものほど連通孔が残っている。
【0010】(3.塑性加工)以上のようにして、樹脂
が含浸された焼結体(以下、これを軸受素材という)は
金型で塑性加工される。この塑性加工では、専用の金型
以外にコイニング又はサイジング用金型を用いることが
できる。前記軸受素材は、金型内で加圧されて一部或い
は全体が圧縮されると、その部分の軸受素材の気孔が縮
小し、気孔に充填硬化されている樹脂を閉じ込めるよう
に圧迫し、最初にあった軸受素材の気孔と樹脂との隙間
を減らし連通孔を閉塞する。この場合、大きい気孔であ
った部分で完全に隙間が閉塞していなくても、その大き
い気孔を囲んでいる比較的小さい気孔部分で閉塞してい
れば、通油性を遮断できる。軸受素材を積極的に圧縮す
る箇所は、内周面や端面等の必要部分又は全体であり必
要に応じ設定される。
【0011】塑性加工は、焼結体(軸受素材)の形状や
寸法出し用のコイニング又はサイジングを兼ねることも
できる。この場合は、塑性可能用金型を追加することな
く実施でき、圧粉成形、焼結、樹脂の含浸・硬化、コイ
ニング又はサイジングの製造手順となる。このうち、コ
イニングの形態は、スラスト荷重を受ける軸受端面に動
圧溝を形成する場合が挙げられる。軸受素材は、凸状を
備えたパンチで押圧刻印されると、軸受端面及び凸状に
対応する溝部は気孔と樹脂の隙間が縮小又は閉塞され
る。これに対し、サイジングは金型(ダイ、ダイ孔付き
のダイ、ダイ孔に挿入されるコアロッド、上下パンチ)
を用いる通常の方法である。軸受材料、大きさ、形状、
サイジング変形量等により、ネガテブサイジングとする
かポジテブサイジングとするかが適宜決定される。サイ
ジングでは、樹脂含浸された軸受素材を圧縮し、密度を
上昇させることにより、気孔と樹脂の隙間を縮小又は閉
塞させる。内周に軸方向と平行な動圧溝を形成する場合
には、溝のない軸受素材を用い、サイジングのときにコ
アロッドにより溝を形成すると、溝部はより緻密化し
て、封孔がより完全なものとなる。この態様の溝部はポ
ジテブザイジングである。ヘリングボーン模様の溝をコ
アロッドで設けるときはネガテブサイジングとされる。
滑り軸受の形状によってはサイジングとコイニングが同
時に行われる。
【0012】(4.軸受特性)以上のようにして得られ
る焼結滑り軸受は、含油性、通油性がないものであり、
回転軸との摺動面に潤滑油を介在させ運転したとき、含
油軸受のように気孔に油を吸い込むことによる摺動部の
油圧低下が起こらないので、面圧が高い軸受要素でも滑
り特性が良好である。この焼結滑り軸受は、給油機構を
備えている軸受要素に好適であり、外部に給油器を備え
ているもの、或いはスピンドルモータ用軸受のように、
軸受収納容器内に潤滑油を充填した態様で用いられる。
また、この製造方法を動圧溝がない平滑な摺動面の軸受
に適用した場合でも、軸受摺動部に絶えず潤滑油が供給
される構造の軸受要素として用いれば、前記した油圧の
作用と効果が得られる。最適な適用例は、摺動部に動圧
溝がある軸受、特にスピンドル軸受である。軸受摺動面
の溝は封孔されて油圧の逃げが完全になくなるため、よ
り高い動圧効果が得られる。又、この方法によれば、低
密度の多孔質焼結体に適用すれば滑り軸受を軽量化でき
る。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
によれば、焼結体又は多孔質焼結体の気孔に樹脂を含浸
し硬化させた後、焼結体を金型に入れ圧力を加える塑性
加工により気孔内の隙間を縮小又は閉塞することから、
気孔内隙間を完全な閉塞により確実に近づけることが可
能となり、定品質の焼結滑り軸受を少ない工程で、品質
バラツキを抑えて製造できる。この結果、本発明は、製
造工程を複雑化したりコスト増を抑えて気孔を封孔し、
含油性及び通油性のない滑り軸受、特には摺動部に動圧
溝を設けた軸受に適用して、レーザプリンタのポリゴン
ミラーの駆動用や、コンピュータのハードディスク駆動
用のスピンドルモータ軸受要素に用いれば、より優れた
動圧効果を発揮し、高速回転性能の向上に寄与できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳島 秀和 千葉県柏市花野井364−21 (72)発明者 矢野 忠義 千葉県柏市新逆井1−37−13 Fターム(参考) 3J011 SC01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 焼結体の気孔を樹脂で封孔した焼結滑り
    軸受の製造方法において、 圧粉成形体を焼結した焼結体又は該焼結体を予備サイジ
    ングした多孔質焼結体の気孔に樹脂を含浸し硬化させた
    後、前記焼結体を金型に入れ圧力を加える塑性加工によ
    り樹脂の硬化収縮等に起因して生じる気孔内の隙間を縮
    小又は閉塞する、ことを特徴とする焼結滑り軸受の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 前記塑性加工は、前記焼結体の形状や寸
    法出し用のコイニング又はサイジングを兼ねている請求
    項1に記載の焼結滑り軸受の製造方法。
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