JP2006207834A - 動圧軸受および動圧軸受の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多孔質材料であっても、十分な動圧を発生することができる動圧軸受を提供する。
【解決手段】多孔質材料から成るスリーブ３の内周面の動圧溝１は、転造加工によって形成されている。上記動圧溝１の延在方向に垂直な断面を半円にして、上記動圧溝１の表面において上記多孔質材料の金属粒間の隙間をなくし、動圧流体が動圧溝から多孔質スリーブ内に漏れ出ないようにして、十分な動圧を発生させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、多孔質材料を使った動圧軸受および動圧軸受の製造方法に関する。

従来、この種の動圧軸受としては、シャフトを支持するスリーブを金属粉の焼結加工によって作製すると共に、焼結加工の金型のパターンにより動圧溝を形成するようにしたものがある。
実開昭６１−１０１１２４号公報

しかしながら、上記従来の焼結金属のスリーブを有する動圧軸受では、焼結金属には多くの気孔を有するため、圧力流体が動圧溝の上記気孔を通して外部に逃げ出し、動圧が十分に発生しないという問題がある。

そこで、本発明の目的は、多孔質材料であっても、十分な動圧を発生することができる動圧軸受およびこの動圧軸受の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明の動圧軸受は、スリーブが多孔質材料からなると共に、動圧溝が形成された動圧軸受において、全ての上記動圧溝は、転造により形成され、上記動圧溝の延在方向に垂直な断面が半円であり、上記動圧溝の表面において動圧流体が漏れ出ないよう上記多孔質材料の金属粒間の隙間がなくなっていることを特徴としている。

請求項２の発明の動圧軸受は、シャフトが多孔質材料からなると共に、動圧溝が形成された動圧軸受において、全ての上記動圧溝は、転造により形成され、上記動圧溝の延在方向に垂直な断面が半円であり、上記動圧溝の表面において動圧流体が漏れ出ないよう上記多孔質材料の金属粒間の隙間がなくなっていることを特徴としている。

請求項３の発明の動圧軸受の製造方法は、動圧軸受の製造方法において、焼結金属からなり内周面を備えるスリーブに、スリーブの内周面に挿入可能な円柱部と、前記円柱部に備えられた突起と、前記円柱部を軸方向へ移動させる送り装置と、前記円柱部を回転方向への正逆両方向回転可能な回転装置とを備えた転造機の前記円柱部をスリーブに挿入し、突起をスリーブの内周面に圧入し、円柱部を所定の軸方向に移動させながら所定方向に回転させ、スリーブに動圧溝を形成することを特徴としている。

請求項４の発明の動圧軸受の製造方法は、請求項３に記載の動圧軸受の製造方法において、前記突起はピンまたは油圧により円柱部から出没可能であって、前記突起を没した状態で、前記送り装置と回転装置により、スリーブの内周面の所定の位置に突起を対向させ、前記突起を突出させた後、円柱部を所定の軸方向に移動させながら所定方向に回転させることを特徴としている。

請求項５の発明の動圧軸受の製造方法は、動圧軸受の製造方法において、焼結金属からなり外周面を備えるシャフトに、シャフトの外周面に押入可能な内周部を備える筒体と、前記筒体の内周部に備えられた突起と、前記筒体を軸方向へ移動させる送り装置と、前記筒体を回転方向への正逆両方向回転可能な回転装置と、を備えた転造機の前記筒体の内周部をシャフトに挿入し、突起をシャフトの外周面に圧入し、筒体を所定の軸方向に移動させながら所定方向に回転させ、シャフトに動圧溝を形成することを特徴としている。

請求項６の発明の動圧軸受の製造方法は、請求項５に記載の動圧軸受の製造方法において、前記突起はピンまたは油圧により筒体の内周部から出没可能であって、前記突起を疫した状態で、前記送り装置と回転装置により、シャフトの外周面の所定の位置に突起を対向させ、前記突起を突出させた後、筒体を所定の軸方向に移動させながら所定方向に回転させることを特徴としている。

請求項１の発明の動圧軸受によれば、スリーブが多孔質材料からなると共に、動圧溝が形成された動圧軸受において、全ての上記動圧溝は、転造により形成され、上記動圧溝の延在方向に垂直な断面が半円であり、上記動圧溝の表面において動圧流体が漏れ出ないよう上記多孔質材料の金属粒間の隙間がなくなっているので、十分な動圧を発生させることができる。

請求項２の発明の動圧軸受によれば、シャフトが多孔質材料からなると共に、動圧溝が形成された動圧軸受において、全ての上記動圧溝は、転造により形成され、上記動圧溝の延在方向に垂直な断面が半円であり、上記動圧溝の表面において動圧流体が漏れ出ないよう上記多孔質材料の金属粒間の隙間がなくなっているので、十分な動圧を発生させることができる。

請求項３の発明の動圧軸受によれば、動圧軸受の製造方法において、焼結金属からなり内周面を備えるスリーブに、スリーブの内周面に挿入可能な円柱部と、前記円柱部に備えられた突起と、前記円柱部を軸方向へ移動させる送り装置と、前記円柱部を回転方向への正逆両方向回転可能な回転装置とを備えた転造機の前記円柱部をスリーブに挿入し、突起をスリーブの内周面に圧入し、円柱部を所定の軸方向に移動させながら所定方向に回転させ、スリーブに動圧溝を形成するので、動圧流体が漏れ出ない多孔質材料の動圧溝の表面を形成でき、十分な動圧を発生させることができる。

請求項４の発明の動圧軸受によれば、請求項３に記載の動圧軸受の製造方法において、前記突起はピンまたは油圧により円柱部から出没可能であって、前記突起を没した状態で、前記送り装置と回転装置により、スリーブの内周面の所定の位置に突起を対向させ、前記突起を突出させた後、円柱部を所定の軸方向に移動させながら所定方向に回転させるので、スリーブの内周面に動圧溝を断続的に形成できる。

請求項５の発明の動圧軸受によれば、動圧軸受の製造方法において、焼結金属からなり外周面を備えるシャフトに、シャフトの外周面に押入可能な内周部を備える筒体と、前記筒体の内周部に備えられた突起と、前記筒体を軸方向へ移動させる送り装置と、前記筒体を回転方向への正逆両方向回転可能な回転装置と、を備えた転造機の前記筒体の内周部をシャフトに挿入し、突起をシャフトの外周面に圧入し、筒体を所定の軸方向に移動させながら所定方向に回転させ、シャフトに動圧溝を形成するので、動圧流体が漏れ出ない多孔質材料の動圧溝の表面を形成でき、十分な動圧を発生させることができる。

請求項６の発明の動圧軸受によれば、請求項５に記載の動圧軸受の製造方法において、前記突起はピンまたは油圧により筒体の内周部から出没可能であって、前記突起を疫した状態で、前記送り装置と回転装置により、シャフトの外周面の所定の位置に突起を対向させ、前記突起を突出させた後、筒体を所定の軸方向に移動させながら所定方向に回転させるので、シャフトの外周面に動圧溝を断続的に形成できる。

以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、複数の略Ｖ字形の動圧溝１が内周面２に形成されている支持体としてのスリーブ３と転造機４とを示す。このスリーブ３は金属粉を圧縮成形し高温度に加熱して固めた焼結金属でできている。この焼結金属は多孔質材料の一例である。一方、上記転造機４は円柱部５とその周方向に等間隔で配置された複数の半球状の突起６を備えている。上記半球状の突起６は円柱部５に対して図示しないピンまたは油圧で出没できるようになっている。さらに、上記転造機４は図示しない送り装置と回転装置とを備えて、転造機４の円柱部５はスリーブ３に挿入できると共にスリーブ３に挿入した状態で正逆両方向に回転できるようになっている。

上記構成の本動圧軸受は下記の様にして動圧溝が形成される。

上記スリーブ３を固定し、転造機４の送り装置を駆動して、円柱部５の中心軸とスリーブ３の中心軸とを一致させて、図１の矢印Ａの方向に転造機４を移動し、円柱部５をスリーブ３に挿入する。また、円柱部５をスリーブ３の中に押し込み、所定の位置に達した時、円柱部５に収納されていた複数の半球状の突起６を円柱部５の外周面から突出させて、半球状の突起６をスリーブ３に圧入する。この圧入開始場所が動圧溝１の形成開始点となる。次に、円柱部５を進行させながら、図１のＢ方向、すなわちスリーブ３に向かって反時計回りの方向に円柱部５を回転させる。さらに、円柱部５を進行させながら所定の位置に来たとき、図１の矢印Ｃの方向、すなわち時計回りの方向に逆回転させる。その結果、半球状の突起６の軌跡は、図１に示すように、略Ｖ字形の動圧溝１となる。動圧溝１の形成を終了する場合は、半球状の突起６を円柱部５の中に収納する。このように、この複数の半球状の突起６を持つ転造機４を進行させながら回転すると、複数の動圧溝１が、スリーブ３の内面に周方向に一定間隔を置いて同時に形成される。

次に、スリーブ３の内周面の径より大きな図示しないサイジング機を、動圧溝１が形成されたスリーブ３に挿入してサイジングを行う。このサイジング加工によってスリーブの内周は径が僅かに増大すると同時に、動圧溝が形成されたスリーブの内周面すなわち軸受面は押し潰されて、軸受面の多孔質材料の隙間が実質的に消滅する。また、多孔質ではない通常の金属材料製のスリーブでは、転造のときに形成された軸受面上の動圧溝周辺に盛り上がりが生ずることがあるが、本願の場合、スリーブが多孔質でできているため、動圧溝の部分の材料が多孔質のすきまに吸収されるので、動圧溝周辺に盛り上がりが生じない。また、多孔質材料の密度が高い場合には、多少盛り上がりが生ずることがあるが、このサイジング加工によって押圧されて平坦になる。

図２は、動圧溝１が形成されたサイジング加工後の軸受面２の拡大断面図である。動圧溝１近傍の組織２１は、転造によって押し潰されて微細になって、実質的に隙間がなくなっている。また、軸受面２の下の組織２３はサイジング加工によって押し潰された微細な組織になっている。このように、動圧溝１と同様に軸受面２の金属粒間の隙間は押し潰されて微細になっており、軸受面３の気密性が高まっている。さらに、密度の高い多孔質材料を用いたときに、転造によって軸受面２の動圧溝１の周辺部２２に盛り上がりができたとしても、この盛り上がりはサイジング加工によって押圧され平坦になっている。

このようにして、動圧溝１と軸受面２がスリーブ３にそれぞれ転造とサイジングによって形成される。そして、本実施の形態によるラジアル動圧軸受は、支持体としての上記スリーブ３に被支持体としてのシャフトを挿入して完成する。

実施の形態の本動圧軸受は、動圧溝１の表面の多孔質材料が転造によって押し潰されて実質的に隙間がなくなっているので、動圧流体が上記動圧溝１から漏れ出ることはなく、十分な動圧を発生させることができる。

また、本実施の形態の動圧軸受は、上記動圧溝１が形成されているスリーブ３の軸受面２がサイジングによって押し潰されて多孔質材料に実質的に隙間がなくなっているので、軸受面２の気密性を保つことができる。さらに、転造加工により流動した動圧溝の部分の材料は、周囲の多孔質材料のすきまに吸収されるので、動圧溝の周辺に盛り上がりが生じない。また、密度の高い多孔質材料を使用して万一盛り上がりができてしまっても、サイジングよって転造の際に形成された動圧溝１の周辺の盛り上がりを平坦にすることができる。

（第２の実施の形態）
図３は、複数の略Ｖ字形の動圧溝１１が外周面１２に形成されているシャフト１３を示す。このシャフト１３は多孔質材料である焼結金属によってできている。また、図示しない転造機としては、筒体の内周部に周方向に等間隔で配置された複数の半球状の突起を備えたものが用いられる。第１の実施の形態と同様、半球状の突起は出没可能であり、転造機は移動および回転ができる。この転造機に上記シャフト１３を挿入させ、上記突起を突出させて突起をシャフト１３の外周面１２に圧入し、次に転造機を移動および回転させて動圧溝１１が上記外周面１２に形成される。また、軸受面１２は、第１の実施の形態と同様に、サイジング加工される。

この第２の実施の形態の動圧軸受は、第１の実施の形態と同様、転造によって動圧溝１１の表面の多孔質材料が押し潰されて隙間がなくなっていることから、動圧流体が動圧溝１１から漏れ出ることはなく、十分な動圧を発生させることができる。また、軸受面１２がサイジングによって押し潰されて多孔質材料に実質的に隙間がなくなっているので、軸受面１２の気密性が良い。さらに、転造の際に形成される動圧溝１１周辺の盛り上がりが無く平坦である。

上記第１と第２の実施の形態ではラジアル軸受についてのべたが、スラスト軸受であっても、上記と同様に転造と多孔質材料に実質的に隙間のない動圧溝が形成でき、サイジングによって気密性の良く、かつ、平坦な軸受面が得られる。

ここで、上記第１、第２の実施の形態では、スリーブ３またはシャフト１３の全体に焼結金属を使用したが、スリーブの内周面またはシャフトの外周面を含む表面部だけを焼結金属にしてもよい。また、多孔質材料は焼結金属に限らない。

本発明の実施の形態の動圧軸受の動圧溝が形成されたスリーブの断面斜視図である。 図１の動圧溝と軸受面の拡大断面図である。 本発明の他の実施の形態の動圧軸受に係る動圧溝が形成されたシャフトの斜視図である。

符号の説明

１,１１…動圧溝、
２,１２…軸受面、
３…スリーブ、
１３…シャフト。

Claims (6)

1. スリーブが多孔質材料からなると共に、動圧溝が形成された動圧軸受において、
   全ての上記動圧溝は、転造により形成され、
   上記動圧溝の延在方向に垂直な断面が半円であり、
   上記動圧溝の表面において動圧流体が漏れ出ないよう上記多孔質材料の金属粒間の隙間がなくなっている
   ことを特徴とする動圧軸受。
2. シャフトが多孔質材料からなると共に、動圧溝が形成された動圧軸受において、
   全ての上記動圧溝は、転造により形成され、
   上記動圧溝の延在方向に垂直な断面が半円であり、
   上記動圧溝の表面において動圧流体が漏れ出ないよう上記多孔質材料の金属粒間の隙間がなくなっている
   ことを特徴とする動圧軸受。
3. 動圧軸受の製造方法において、
   焼結金属からなり内周面を備えるスリーブに、
   スリーブの内周面に挿入可能な円柱部と、前記円柱部に備えられた突起と、前記円柱部を軸方向へ移動させる送り装置と、前記円柱部を回転方向への正逆両方向回転可能な回転装置と、を備えた転造機の前記円柱部をスリーブに挿入し、
   突起をスリーブの内周面に圧入し、
   円柱部を所定の軸方向に移動させながら所定方向に回転させ、
   スリーブに動圧溝を形成することを特徴とする
   動圧軸受の製造方法。
4. 請求項３に記載の動圧軸受の製造方法において、
   前記突起はピンまたは油圧により円柱部から出没可能であって、前記突起を没した状態で、前記送り装置と回転装置により、スリーブの内周面の所定の位置に突起を対向させ、前記突起を突出させた後、円柱部を所定の軸方向に移動させながら所定方向に回転させることを特徴とする動圧軸受の製造方法。
5. 動圧軸受の製造方法において、
   焼結金属からなり外周面を備えるシャフトに、
   シャフトの外周面に押入可能な内周部を備える筒体と、前記筒体の内周部に備えられた突起と、前記筒体を軸方向へ移動させる送り装置と、前記筒体を回転方向への正逆両方向回転可能な回転装置と、を備えた転造機の前記筒体の内周部をシャフトに挿入し、
   突起をシャフトの外周面に圧入し、
   筒体を所定の軸方向に移動させながら所定方向に回転させ、
   シャフトに動圧溝を形成することを特徴とする
   動圧軸受の製造方法。
6. 請求項５に記載の動圧軸受の製造方法において、
   前記突起はピンまたは油圧により筒体の内周部から出没可能であって、前記突起を疫した状態で、前記送り装置と回転装置により、
   シャフトの外周面の所定の位置に突起を対向させ、前記突起を突出させた後、筒体を所定の軸方向に移動させながら所定方向に回転させることを特徴とする動圧軸受の製造方法。
   

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