JP2010031909A - Sintered bearing and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、焼結軸受およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a sintered bearing and a manufacturing method thereof.
多孔質体からなる焼結軸受は、通常、その内部気孔に潤滑油を含浸させた状態で用いられ(焼結含油軸受)、支持すべき軸との相対移動に伴って軸との摺動部に油膜を形成し、この油膜で軸を支持するものである。焼結軸受は、安価に製作可能であると共に自己潤滑機能を有する等、数々の優れた特徴を具備することから、種々の動力伝達機構や駆動機構等に好適に使用されている。この種の焼結軸受では、油膜切れの防止、軸との摺動時におけるトルク低減等を目的として、例えば特開平2−8302号公報(特許文献1)や特開平7−332363号公報(特許文献2)に記載のように、内周面の軸方向に離隔した二箇所に軸受面を設けると共に、軸受面間に内径寸法が軸受面よりも大径の中逃げ部を設ける場合がある。 Sintered bearings made of porous materials are usually used in a state in which the internal pores are impregnated with lubricating oil (sintered oil-impregnated bearings), and slide parts with the shafts as they move relative to the shaft to be supported. An oil film is formed on the shaft, and the shaft is supported by this oil film. Sintered bearings are suitable for various power transmission mechanisms and drive mechanisms because they can be manufactured at low cost and have many excellent features such as a self-lubricating function. In this type of sintered bearing, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-8302 (Patent Document 1) and Japanese Patent Laid-Open No. 7-332363 (Patent Document) for the purpose of preventing oil film breakage and reducing torque during sliding with a shaft. As described in Document 2), there are cases where bearing surfaces are provided at two locations spaced apart in the axial direction on the inner peripheral surface, and an intermediate clearance portion having an inner diameter larger than the bearing surface is provided between the bearing surfaces.
上記特許文献1には、次のようにして上記形状の焼結軸受が得られる旨開示されている。まず原料粉を圧粉して、一端側に内周小径部を有する断面略L字形状の圧粉体を成形し、この圧粉体を焼結して焼結体を得る。次いで、この焼結体の内周に均一外径のサイジングコアを挿入した状態で絞り加工を施すことにより、当該焼結体の他端部にも内周小径部を成形すると共に、両内周小径部の内周面を所定の軸受面に成形する。
他方、上記特許文献2では、次のようにして上記形状の焼結軸受が得られる旨開示されている。まず、小径内周面101aおよび大径内周面101bを有する第1ダイ101の内周にガイドコア102を配設した状態で粉末充填部に原料粉を充填した後、小径外周面103aおよび大径外周面103bを有する段付きの第1コアロッド103を原料粉(粉末充填部)の内周に圧入しながら、上下パンチ104,105で原料粉を圧縮する(図5(a)を参照)。これにより、外周面の一端側領域が大径に成形されると共にその他領域が小径に成形され、かつ、内周面の他端側領域が小径に成形されると共にその他領域が大径に成形された第1の圧粉体200を得る。次いで、図5(b)に示すように、第1の圧粉体200の内周に均一外径のコア112を挿入しながら上パンチ113で第1の圧粉体200を均一内径の第2ダイ111の内周に圧入する。これにより、第1の圧粉体200の外周面の一端側領域(外周面が大径に成形された領域)が内径側に変形し、中逃げ部202が形成された第2の圧粉体201を得る。その後、この第2の圧粉体201を焼結して焼結体を形成し、この焼結体の中逃げ部202の両端側領域に対してサイジングを施すことで所定形状の焼結軸受を得る。
しかしながら、上記特許文献1,2のようにして成形された焼結軸受では、均一形状の中逃げ部、ひいては焼結軸受を得るのが困難で、高い支持能力を安定的に確保するのが困難である。特に、上記特許文献2の焼結軸受では、図5(b)中上側の軸受面と大径内周面202aとを繋ぐ段差面202bが、何れの工程においても成形された面とはならないことから、図中上側の摺動部に所定の潤滑油量を安定供給することができないという問題がある。これはすなわち、支持能力が不安定化することを意味し、一層の支持能力向上を図る上で不利となる。また、所定形状の圧粉体の成形に二工程を要し、かつ異なる構成の金型を用いる必要があることから、コスト高となる。
However, in the sintered bearings formed as described in
本発明の第1の課題は、中逃げ部を有する焼結軸受の支持能力を安定的に高めることにある。また、本発明の第2の課題は、この種の焼結軸受の製造コストの低廉化を図ることにある。 The first object of the present invention is to stably increase the support capability of a sintered bearing having a middle relief portion. A second object of the present invention is to reduce the manufacturing cost of this kind of sintered bearing.
上記第1の課題を解決するためになされた本発明に係る焼結軸受は、圧粉体を焼結してなり、内周面の軸方向に離隔した二箇所に軸受面が設けられ、軸受面間に、内径寸法が軸受面よりも大径に形成された中逃げ部を有するものであって、圧粉体成形時の加圧力を解除することで生じるスプリングバックにより、中逃げ部全体が所定形状に形成され、かつ軸受面と中逃げ部が交わる角部を有することを特徴とするものである。なお、ここでいう「軸受面と中逃げ部が交わる角部を有する」とは、軸受面と中逃げ部とが角部でもって接続されている、と換言することができ、軸受面の一端とこれに近接する中逃げ部の一端との間に滑らかな円弧面等が介在している場合を排除する意味である。 A sintered bearing according to the present invention made to solve the first problem is obtained by sintering a green compact, and bearing surfaces are provided at two locations separated in the axial direction of the inner peripheral surface. Between the faces, there is a middle relief part whose inner diameter is formed larger than the bearing surface, and the whole middle relief part is formed by the spring back generated by releasing the pressurizing force at the time of compacting It is formed in a predetermined shape and has a corner portion where the bearing surface and the middle escape portion intersect. Here, “having a corner where the bearing surface and the middle relief portion intersect” can be said that the bearing surface and the middle relief portion are connected at the corner, and one end of the bearing surface. And a case where a smooth circular arc surface or the like is interposed between one end of the intermediate escape portion adjacent to the intermediate escape portion.
上記のように、本発明に係る焼結軸受は、圧粉体成形時の加圧力を解除することで生じるスプリングバックにより、中逃げ部全体が所定形状に形成され、かつ、軸受面と中逃げ部が交わる角部を有することを特徴とするものである。これはすなわち、中逃げ部全体が、圧粉体成形時に用いるコアピン形状に倣って成形された成形面とされ、かつコアピンが、圧粉体の内周面と非接触に圧粉体内周から引き抜かれている(換言すると、いわゆる無理抜きによって圧粉体内周から引き抜かれていない)ことを意味する。そのため、コアピンを所定形状に形成しておけば、個体間で中逃げ部形状にばらつきが生じるのを回避して中逃げ部を高精度に仕上げることができる。また、中逃げ部全体の表面性状(表面開孔率等)を均質化することができるので、軸との摺動部に供給される油量に差異が生じ、両摺動部間における支持能力に差異が生じるような事態も可及的に防止することができる。以上のことから、本発明によれば、この種の焼結軸受の支持能力向上を図ることができる。 As described above, in the sintered bearing according to the present invention, the entire middle relief portion is formed in a predetermined shape by the spring back generated by releasing the pressing force at the time of compacting, and the bearing surface and the middle relief are formed. It has the corner | angular part which a part intersects, It is characterized by the above-mentioned. In other words, the entire center relief portion is formed as a molding surface that follows the shape of the core pin used at the time of compacting, and the core pin is pulled from the inner periphery of the compact without contact with the inner peripheral surface of the compact. It means that it has been pulled out (in other words, it has not been pulled out from the inner periphery of the green compact by so-called forced removal). Therefore, if the core pin is formed in a predetermined shape, it is possible to avoid the variation in the shape of the middle escape portion between individuals and finish the middle escape portion with high accuracy. In addition, since the surface properties (surface open area ratio, etc.) of the entire center relief part can be homogenized, the amount of oil supplied to the sliding part with the shaft varies, and the support capacity between both sliding parts It is possible to prevent as much as possible a situation in which there is a difference between the two. From the above, according to the present invention, it is possible to improve the support capability of this kind of sintered bearing.
上記構成の焼結軸受は、例えば以下のようにして製造することができる。すなわち、上記第2の課題を解決するためになされた本発明に係る焼結軸受の製造方法は、コアピンの外周に粉末充填部を形成し、この粉末充填部に充填した原料粉を加圧することにより、コアピンの外周に固着した圧粉体を成形する工程と、加圧力を解除することで圧粉体に生じるスプリングバックを利用して圧粉体をコアピンから分離した後、この圧粉体の内周面と非接触にコアピンを引き抜く工程と、を含むことを特徴とするものである。 The sintered bearing having the above-described configuration can be manufactured, for example, as follows. That is, the manufacturing method of the sintered bearing according to the present invention made to solve the second problem is to form a powder filling portion on the outer periphery of the core pin and pressurize the raw material powder filled in the powder filling portion. Thus, after the green compact is separated from the core pin using the step of forming the green compact fixed to the outer periphery of the core pin and the spring back generated in the green compact by releasing the applied pressure, And a step of pulling out the core pin in a non-contact manner with the inner peripheral surface.
上記の方法であれば、圧粉体を成形する一工程を経るだけで完成品形状に略等しい形状を得ることができる。そのため、サイジング工程で絞り加工を施すことによって完成品形状を得ていた特許文献1に比べて工程および装置を簡略化することが、またあるいは、圧粉工程を2工程に分けて行うことで完成品形状を得ていた特許文献2の構成に比べ工程数および保有設備を減じることができ、製造コストを低廉化することができる。また、加圧力を解除するで圧粉体に生じるスプリングバックを利用して圧粉体をコアピンから分離することができるので、その他の分離機構は不要となる。また、圧粉体の内周面と非接触にコアピンが引き抜かれることから、所定形状に成形された圧粉体の内周面(中逃げ部および軸受面となる領域)がコアピンの引き抜きに伴って損傷するような事態も生じない。さらに、特に特許文献1のような絞り加工では、所定の完成品形状を得るためには比較的軸受長さを長くとる必要があるが、上記本発明の方法であれば、このような寸法的な制約もない。
If it is said method, the shape substantially equivalent to a finished product shape can be obtained only through one process which shape | molds a green compact. Therefore, the process and equipment can be simplified compared to
上記方法において、コアピンを、円筒状の下パンチに対して軸方向に相対移動可能に下パンチの内周に挿通し、粉末充填部を、コアピンと下パンチの軸方向の相対移動によって形成することができる。このようにすれば、圧粉体の成形装置を従来構成に比べて簡略化することができる。 In the above method, the core pin is inserted into the inner periphery of the lower punch so as to be axially movable relative to the cylindrical lower punch, and the powder filling portion is formed by relative movement of the core pin and the lower punch in the axial direction. Can do. In this way, the green compact molding apparatus can be simplified as compared with the conventional configuration.
粉末充填部に対する原料粉の充填は、コアピンと下パンチの軸方向の相対移動量(粉末充填部の容積増大量)に対応させて徐々に行うようにするのが望ましい。均一密度の圧粉体を成形するためである。すなわち、所定容積の粉末充填部を形成した後、この粉末充填部に原料粉を一度に充填するようにしたのでは、粉末充填部内に余分な空気等が混入し、均一密度の圧粉体を得るのが困難となるからである。 The filling of the raw material powder into the powder filling part is desirably performed gradually in correspondence with the axial relative movement amount of the core pin and the lower punch (volume increase amount of the powder filling part). This is because a green compact with a uniform density is formed. That is, after forming a powder filling part of a predetermined volume, the powder filling part is filled with the raw material powder at once. Excess air or the like is mixed in the powder filling part, and a compact powder of uniform density is formed. It is difficult to obtain.
円筒状の下パンチの内周にコアピンを相対移動可能に配設し、両者の相対移動によって粉末充填部を形成するようにした場合、下パンチの孔径は、内周面成形部を有するコアピンが相対移動可能なように、少なくともコアピンの内周面成形部の最大外径以上とする必要がある。このとき、内周面成形部の基端側に何ら工夫を施していなければ、下パンチとコアピンとの間に径方向の隙間が形成され、この隙間に原料粉が入り込んでしまうおそれがある。このような事態が生じると、バリの発生、コアピンの芯ずれ、金型の破損等、圧粉体を精度良く成形する上での障害となる。かかる事態に鑑み、図3(a)に示すように、コアピンの外周面に設けた内周面成形部の基端側に隣接して、外径寸法が内周面成形部の最大外径以上とされた突出部を設け、この突出部を下パンチの内周に配設した状態で原料粉を粉末充填部に充填するのが望ましい。 When the core pin is disposed on the inner periphery of the cylindrical lower punch so as to be relatively movable, and the powder filling portion is formed by the relative movement of the two, the hole diameter of the lower punch is that of the core pin having the inner peripheral surface forming portion. In order to be able to move relative to each other, at least the maximum outer diameter of the inner peripheral surface molding portion of the core pin needs to be set. At this time, a radial gap is formed between the lower punch and the core pin, and there is a possibility that the raw material powder may enter the gap if no effort is made on the base end side of the inner peripheral surface molding portion. When such a situation occurs, it becomes an obstacle to accurately forming the green compact, such as generation of burrs, misalignment of the core pin, and breakage of the mold. In view of this situation, as shown in FIG. 3 (a), the outer diameter dimension is equal to or greater than the maximum outer diameter of the inner peripheral surface molded portion adjacent to the proximal end side of the inner peripheral surface molded portion provided on the outer peripheral surface of the core pin. It is desirable to fill the powder filling portion with the raw material powder in a state where the protruding portion is provided and this protruding portion is disposed on the inner periphery of the lower punch.
粉末充填部に充填された原料粉を加圧する際には、原料粉の両端側から均等に加圧するのが望ましい。均一密度の圧粉体を得るためである。 When pressurizing the raw material powder filled in the powder filling portion, it is desirable to pressurize evenly from both ends of the raw material powder. This is to obtain a green compact with a uniform density.
また、コアピンの内周面成形部から圧粉体を分離する際に行う加圧力の解除は、径方向の加圧力→軸方向の加圧力の順番で行っても良いし、軸方向の加圧力→径方向の加圧力の順番で行っても良い。これらは、適宜選択することができる。 Moreover, the release of the pressing force performed when the green compact is separated from the inner peripheral surface molding portion of the core pin may be performed in the order of radial pressing force → axial pressing force, or axial pressing force. → It may be performed in the order of the pressure in the radial direction. These can be appropriately selected.
上記構成を有する焼結軸受において、軸受面と中逃げ部の表面性状、例えば表面開孔率を異ならせることができる。かかる構成は、例えば焼結体形成後に、焼結体内周面の一端側領域および他端側領域にのみサイジングを施して軸受面を成形することで得ることができる。このようにすれば、軸との摺動部で高い油膜剛性を確保しつつ、軸との摺動部には円滑に潤滑油を供給して軸受性能向上を図ることができ、しかもサイジング工程およびサイジング装置を簡略化して製造コストを低廉化することができる。 In the sintered bearing having the above-described configuration, the surface properties of the bearing surface and the middle escape portion, for example, the surface area ratio can be made different. Such a configuration can be obtained, for example, by forming a bearing surface by forming sizing only on one end side region and the other end side region of the peripheral surface of the sintered body after forming the sintered body. In this way, while ensuring high oil film rigidity at the sliding portion with the shaft, the lubricating oil can be smoothly supplied to the sliding portion with the shaft to improve the bearing performance, and the sizing process and The sizing device can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
以上に示すように、本発明によれば、中逃げ部を有する焼結軸受の支持能力を安定的に高めることができる。また、この種の焼結軸受を安価に製造することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to stably increase the support capability of a sintered bearing having a middle relief portion. Also, this kind of sintered bearing can be manufactured at low cost.
以下、本発明の実施形態を図1〜図4に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本発明に係る焼結軸受1の一例を概念的に示す断面図である。同図に示す焼結軸受1は、焼結金属の多孔質体からなり、内部気孔に潤滑油を含浸させたものであって(焼結含油軸受)、例えばHDD用のスピンドルモータに組み込まれて支持すべき軸(この場合、スピンドル軸。図中二点鎖線で示す。)を相対回転自在に支持するために用いられる。
FIG. 1 is a sectional view conceptually showing an example of a
焼結軸受1は、軸方向の二箇所に離隔形成された第1および第2軸受面2,4と、両軸受面2,4間に内径寸法が軸受面2,4よりも大径に形成された中逃げ部3と、軸受面2,4と中逃げ部3が交わる角部3d,3eとを有する。より詳述すると、中逃げ部3は、大径内周面3a、大径内周面3aと第1軸受面2とを繋ぐテーパ状の第1段差面3b、および大径内周面3aと第2軸受面4とを繋ぐテーパ状の第2段差面3cで構成されており、第1段差面3bと第1軸受面2とは角部3dでもって接続され、第2段差面3cと第2軸受面4とは角部3eでもって接続される。この中逃げ部3は、後述する圧粉体1’の成形時に用いるコアピン14の外周面形状(成形部14a形状)に倣って成形された成形面とされる。軸受面2,4と大径内周面3aとの間の径方向寸法差は、この焼結軸受1の用途によっても異なるが、本実施形態のようにスピンドルモータ用の焼結軸受では、半径寸法で5μm〜20μmの範囲内とされる。
The
詳細は後述するが、両軸受面2,4はサイジングが施された面とされる一方、中逃げ部3はサイジングが施されていない面とされる。そのため、軸受面2,4と中逃げ部3とでは表面性状が異なる。具体的には、軸受面2,4の表面開孔率は、中逃げ部3の表面開孔率よりも小さい。なお、中逃げ部3は、図示例のものに限らず例えば単一の円弧面状に形成することも可能である。
As will be described in detail later, the bearing surfaces 2 and 4 are sizing surfaces, while the
以上の構成からなる焼結軸受1とスピンドル軸とが相対回転すると、焼結軸受1の内部に含浸させた潤滑油の滲み出しにより、軸受面2,4と軸との間の軸受隙間に油膜が形成され、該油膜によって軸が相対回転自在に非接触支持される。また、焼結軸受1とスピンドル軸の相対回転時には、中逃げ部3から軸との摺動部(軸受隙間)に潤滑油が順次供給される。そのため、軸受隙間における油膜切れは可及的に防止される。
When the
以上の構成からなる焼結軸受1は、主に、圧粉工程と、焼結工程と、サイジング工程とを順に経て製造され、その後内部気孔に潤滑油を含浸させる含油工程を経て完成する。以下、各工程について説明する。
The
(A)圧粉工程
この圧粉工程では、成形型内に充填した原料粉を圧縮することで所定形状の圧粉体を得る。図2は、圧粉体1’の成形に用いる製造装置10の全体構造を概念的に示す断面図であり、以下示す各構成部材が原点位置にある状態を示すものである。同図に示す製造装置10は、円筒状の上パンチ11および下パンチ12と、中実軸状のコアピン14と、内周に下パンチ12およびコアピン14が配設された円筒状のダイ13とを主要な構成部材として備える。
(A) Compacting process In this compacting process, the compacting powder of a predetermined shape is obtained by compressing the raw material powder filled in the mold. FIG. 2 is a cross-sectional view conceptually showing the overall structure of the
下パンチ12は、ダイ13に対して軸方向に相対移動可能(昇降可能)とされ、原点位置では、その上端面12bがダイ13の上端面13bと同一平面上に位置するように構成されている。コアピン14は、下パンチ12(さらにはダイ13)に対して軸方向に相対移動可能とされ、原点位置では、その上端面12bが下パンチ12およびダイ13の上端面12b、13bと同一平面上に位置するように構成されている。上パンチ11は、下パンチ12に対して相対的に近接または離反することで、ダイ13に対して挿脱可能となっている。なお、本実施形態では、ダイ13が図示しない静止部材に固定された静止側を構成し、その他の部材が図示しない適当な駆動機構で各々独立して昇降可能な可動側を構成する。
The
コアピン14には、圧粉体1’の内周面を成形するための内周面成形部14aが設けられている。内周面成形部14aは、コアピン14の先端側から順に、焼結軸受1の第1軸受面2,中逃げ部3,および第2軸受面4となる領域を圧粉体内周面にそれぞれ成形するための第1〜第3成形部14a1,14a2,14a3からなり、その形状は焼結軸受1の内周面形状に倣ったものとされる。第1成形部14aと第2成形部14a2、および第2成形部14a2と第3成形部14a3は、それぞれ角部でもって接続される。コアピン14は、第3成形部14a3の基端側に隣接して第3成形部14a3よりも大径の突出部14a4をさらに有する。この突出部14a4は、後述する原料粉の充填時に、下パンチ12の内周に原料粉が入り込むのを極力防止するために設けられる。但し、これを設けることによって下パンチ12とコアピン14の軸方向相対移動が阻害されないように、突出部14a4の外径寸法は、内周面成形部14aの最大外径(すなわち、第2成形部14a2の外径寸法)と同一もしくは若干量大径とされる。また、圧粉体1’の成形時にコアピン14の上端側一部領域は上パンチ11の内周に導入される(図3(b)を参照)。そのため、コアピン14の第1成形部14a1の全長は、成形すべき第1軸受面2となる領域の軸方向寸法よりも所定量長くなっている。
The
圧粉工程で用いる製造装置10は主に以上の構成からなり、以下示す態様で圧粉体1’が圧縮成形される。
The
まず、図3(a)に示すように下パンチ12を下降させ、ダイ13の内周面13a、下パンチ12の上端面12b、およびコアピン14の外周面とで所定容積の粉末充填部15を形成し、この粉末充填部15に原料粉16を充填する。原料粉16は、ダイ13の上端面13bと略同一の高さまで充填される。粉末充填部15に対する原料粉16の充填は、粉末充填部15の容積増大量(下パンチ12の下降量)に対応させるかたちで徐々に行われる。所定容積の粉末充填部15の形成後、一度に原料粉16を充填したのでは、粉末充填部15内(個々の原料粉16間)に余分な空気等が混入し、均一密度の圧粉体1’を成形できないおそれがあるからである。なお、粉末充填部15が、コアピン14に対して下パンチ12を下降させることによって形成されることから、図5(a)に示す従来構成に比べ、製造装置10の全体構成は簡略化される。
First, as shown in FIG. 3A, the
原料粉16の充填段階において、コアピン14の突出部14a4は、常時下パンチ12の内周に配設されている。このようにすることで、下パンチ12の内周面12aとコアピン14の外周面との間に原料粉16が入り込む事態を極力回避することができ、所定形状の圧粉体1’を精度良く成形することができる。なお、原料粉16としては、Fe、Fe系合金、Cu、Cu系合金等の金属粉末を主成分とし、必要に応じてSn等のバインダ、さらには黒鉛や二硫化モリブデン等の固体潤滑剤を添加したものが使用される。
In the filling stage of the
ところで、焼結軸受1の両端部間での密度差が大きくなると、支持能力が不安定化するおそれがある。そこで、原料粉16の充填段階においては、上パンチ11による原料粉16の圧縮量と略等しい軸方向寸法分だけ、粉末充填部15の下端(下パンチ12の上端面12b)をコアピン14の第3成形部14a3と突出部14a4との境界部よりも下方に位置させるようにし、図3(b)に示す原料粉16の圧縮段階での圧縮量が上下で概ね等しくなるようにしている。
By the way, when the density difference between the both ends of the
すなわち、本実施形態においては、粉末充填部15に対する原料粉16の充填後、上パンチ11を下降させるのと同時に下パンチ12を上昇させる(上パンチ11と下パンチ12とを相対的に接近させる)ことで粉末充填部15に充填された原料粉16を両端から均等に加圧する(図3(b)を参照)。これにより、コアピン14の内周面成形部14aの外周に固着した圧粉体1’が得られる。この圧粉体1’は、上記のようにして成形されるものであるから、両端部間の密度が略等しいものとなる。
That is, in this embodiment, after filling the
以上のようにして圧粉体1’を成形した後、この状態を保持したまま両パンチ11,12およびコアピン14を連動して上昇させることで、ダイ13の内周から圧粉体1’を取り出す(圧粉体1’に付与していた径方向の加圧力を解除する)。そして、図3(c)に示すように上パンチ11をさらに上昇させることで、圧粉体1’に付与していた軸方向の加圧力を解除すると、圧粉体1’の内部に蓄積されていた弾性復元力が解放されて圧粉体1’にスプリングバックが生じ、圧粉体1’の内周面が拡径する結果、コアピン14の内周面成形部14aから圧粉体1’が分離する。このとき、圧粉体1’の内周面とコアピン14の内周面成形部14aとの間には微小な径方向隙間が形成されるが、この径方向隙間の隙間幅は、コアピン14を圧粉体1’の内周面とは非接触に引き抜くことができるような隙間幅とされる。圧粉体1’内周からコアピン14を引き抜く際に、コアピン14の引き抜きがいわゆる無理抜きとなって圧粉体1’の内周面が損傷しないようにするためである。
After the
具体的には、圧粉体1’内周面の最小内径部とコアピン14の最大外径部(ここでは第2成形部14a2)との間に微小な径方向隙間を形成する。このような径方向隙間は、圧粉体1’内周面のスプリングバック量(拡径量)が、コアピン14の第2成形部14a2と第3成形部14a3間の径方向寸法差よりも大きくなるように、加圧力や原料粉16の組成等を調整することによって得られる。
Specifically, a minute radial gap is formed between the minimum inner diameter portion of the inner peripheral surface of the
以上のようにしてコアピン14の外周面と圧粉体1’の内周面との間に径方向隙間が形成された後、図3(d)に示すようにコアピン14を下降させ、圧粉体1’の内周からコアピン14を引き抜くと、所定形状の圧粉体1’が完成する。上述の構成から、コアピン14は圧粉体1’の内周面とは非接触に引き抜くことができ、従ってコアピン14の引き抜きに伴って圧粉体1’の内周面が損傷等することはない。この圧粉体1’は焼結工程に移送される。
After the radial gap is formed between the outer peripheral surface of the
なお、本実施形態では、ダイ13の内周から圧粉体1’を取り出した後(径方向の加圧力を解除した後)、圧粉体1’に付与していた軸方向の加圧力を解除するようにしたが、これとは逆の手順を踏んでも良い。すなわち、まず上パンチ11を上昇させて軸方向の加圧力を解除した後、下パンチ12およびコアピン14を連動して上昇させることによりダイ13の内周から圧粉体1’を取り出す(径方向の加圧力を解除する)ようにしても良い。
In the present embodiment, after the
(B)焼結工程
この焼結工程では、圧粉工程で得られた圧粉体1’を、使用した金属粉末の焼結温度まで加熱することで焼結して焼結体1”を得る。使用する金属粉末の種類によっては、焼結による浸炭作用を避けるため、焼結作業を非浸炭雰囲気下で行っても良い。
(B) Sintering Step In this sintering step, the
(C)サイジング工程
このサイジング工程では、焼結工程で得られた焼結体1”に対して適当な圧迫力を付与して焼結体1”にサイジングを施す。図4(a)(b)はサイジング工程を概念的に示すものであり、詳細には、図4(a)はサイジングの直前段階を示す断面図、図4(b)はサイジング中の断面図をそれぞれ示している。
(C) Sizing Step In this sizing step, an appropriate pressing force is applied to the
同図に示すサイジング装置20は、焼結体1”の外周面を圧入する円筒状のダイ23と、焼結体1”の内周面(厳密には内周面のうち軸受面に対応する領域。すなわち、中逃げ部の両端側領域)を成形するコアロッド24と、焼結体1”の両端面を拘束する上パンチ21および下パンチ22とを主要な構成として備える。ダイ23の内周面23aおよびコアロッド24の外周面24aは径一定とされる。この製造装置20では、ダイ23が静止側を、両パンチ21,22およびコアロッド24が図示しない適当な駆動機構で昇降する可動側を構成する。詳細には、上パンチ21はコアロッド24の外周に外挿され、両者共に独立して昇降可能である。また、下パンチ22は、上パンチ21およびコアロッド24とは独立して昇降可能である。
The sizing
以上の構成からなるサイジング装置20において、まず図4(a)に示すように、焼結体1”を装置内の所定箇所、ここでは下パンチ22上に配置する。この状態から、上パンチ21およびコアロッド24を下降させて、コアロッド24を焼結体1”の内周に挿入すると共に、上パンチ21と下パンチ22とで焼結体1”の両端面を拘束する。この状態を保持したまま上パンチ21、下パンチ22、およびコアピン27を連動して下降させ、図4(b)に示すようにダイ23の内周に焼結体1”を圧入すると、焼結体1”はダイ23から加圧力を受けて縮径する向きに変形する。そして、焼結体1”の内周面の一端側領域と他端側領域とがコアロッド24の外周面24aに押し当てられる結果、当該領域の表層部分が塑性流動を起こしてコアロッド24の外周面24aに食い付き、所定の軸受面2,4が成形される。
In the sizing
以上のようにして焼結体1”に対してサイジングを施した後、この状態を保持したまま上パンチ21、下パンチ22、およびコアロッド24を連動して上昇させ、ダイ23から焼結体1”を取り出す。次いで上パンチ21およびコアロッド24をさらに上昇させると、焼結体1”の内部に蓄積されていた弾性復元力が解放されて焼結体1”の内径寸法が拡大し(スプリングバック)、焼結体1”の内周面とコアロッド24の外周面との間に微小な径方向隙間が形成される。そしてコアロッド24を抜き取ると、完成品形状の焼結軸受1が得られる。このサイジング工程で用いるコアロッド24は均一外径に形成されたものであるから、以上のようにしてサイジングが施された焼結体1”(焼結軸受1)の軸受面2,4と軸受面間領域(中逃げ部3)とは、表面性状が異なるものとなる。具体的には、軸受面2,4領域は目潰し処理されてその表面開孔率が中逃げ部3よりも小さくなる。そして、離型された焼結軸受1は含油工程に移送される。
After sizing the
(D)含油工程
この工程では、サイジング工程を経て所定形状に成形された焼結軸受1に潤滑油が含浸され、これにより内部気孔に潤滑油を含浸させてなる焼結軸受1が完成する。なお、焼結体軸受1の内部気孔への潤滑油の含浸は、例えば、所定の減圧環境下で、潤滑油が充満された潤滑油浴中に焼結軸受1を一定時間浸漬させることにより行われる。このとき、潤滑油の含浸を確実かつ短時間に行うため、潤滑油を加熱した状態で含浸作業を行っても良い。
(D) Oil impregnation step In this step, the
以上に示すように、本発明に係る焼結軸受1は、圧粉体成形時の加圧力を解除することで生じるスプリングバックにより、中逃げ部3全体が成形され、かつ、軸受面2,4と中逃げ部3が交わる角部3d,3eを有する。これはすなわち、上述したように、中逃げ部3全体が、コアピン14の内周面成形部14a(第2成形部14a2)に倣って成形された成形面とされ、かつコアピン14が、圧粉体1’の内周面と非接触に圧粉体1’内周から引き抜かれていることを意味する。そのため、個体間で中逃げ部3形状にばらつきが生じるのを回避して、中逃げ部3を高精度に仕上げることができる。また、中逃げ部3全体の表面性状(表面開孔率等)を均質化することができるので、軸との間に形成される二つの摺動部に供給される油量に差異が生じ、両摺動部間における支持能力に差異が生じるような事態を可及的に防止することができる。従って、この焼結軸受1の支持能力が安定的に高まる。
As described above, in the
また、圧粉体1’の成形工程のみで完成品形状に略等しい形状が得られることから、サイジング工程で絞り加工を施すことで完成品形状を得ていた特許文献1に比べて工程および装置構成を簡略化することが、またあるいは、圧粉工程を2工程に分けて行うことで完成品形状を得ていた特許文献2の構成に比べ工程数を減じることができる。また、加圧力を解除することによる圧粉体1’のスプリングバックを利用して圧粉体1’をコアピン14から分離するようにしたので、その他の分離機構は不要となる。また、特に特許文献1のような絞り加工では、所定の完成品形状を得るために比較的軸受長さを長くとる必要があるが、上記本発明の方法であればこのような寸法的な制約もない。以上のことから、この焼結軸受1の製造コストを低廉化することができる。
Further, since a shape substantially equal to the finished product shape can be obtained only by the molding process of the
また、両軸受面2,4にのみサイジングを施したことから、軸との摺動部で高い油膜剛性を確保しつつ、軸との摺動部には相対的に表面開孔率の大きい中逃げ部3から潤沢な油を供給することができる。これにより、高い軸受性能を安定的に維持することができる。また、両軸受面2,4にのみサイジングを施すようにしたので、サイジング工程、およびサイジング装置を簡略化して製造コストの更なる低廉化を図ることができる。
In addition, since the sizing is applied only to both the bearing surfaces 2 and 4, while ensuring high oil film rigidity at the sliding portion with the shaft, the sliding portion with the shaft has a relatively large surface opening ratio. Abundant oil can be supplied from the
以上では、本発明を、均一外径の焼結軸受の製造時に適用する場合について説明を行ったが、以上で説明した焼結軸受の形態はあくまでも一例であり、本発明の構成を、外径寸法が軸方向の各所で異なる焼結軸受に適用することももちろん可能である。また、本発明は、軸に対して相対回転する焼結軸受のみならず、軸に対して相対的に直動運動する焼結軸受、およびこの種の焼結軸受を製造する際にも好適である。 In the above, the case where the present invention is applied at the time of manufacturing a sintered bearing having a uniform outer diameter has been described. However, the form of the sintered bearing described above is merely an example, and the configuration of the present invention is not limited to the outer diameter. It is of course possible to apply to sintered bearings whose dimensions are different in the axial direction. The present invention is suitable not only for manufacturing sintered bearings that rotate relative to the shaft, but also for manufacturing sintered bearings that move linearly relative to the shaft, and this type of sintered bearing. is there.
1 焼結軸受
1’ 圧粉体
1” 焼結体
2,4 軸受面
3 中逃げ部
3a 大径内周面
3b,3c 段差面
3d,3e 角部
10 製造装置(圧粉工程用)
12 下パンチ
14 コアピン
14a 内周面成形部
14a2 第2成形部
14a4 突出部
15 粉末充填部
16 原料粉
DESCRIPTION OF
12
Claims (10)
圧粉体成形時の加圧力を解除することで生じるスプリングバックにより、中逃げ部全体が所定形状に形成され、かつ、軸受面と中逃げ部が交わる角部を有することを特徴とする焼結軸受。 A bearing surface is provided at two locations in the axial direction of the inner peripheral surface that are sintered with the green compact, and an inner clearance portion having an inner diameter dimension larger than the bearing surface is formed between the bearing surfaces. A sintered bearing comprising:
Sintering characterized in that the entire center relief part is formed in a predetermined shape by the springback generated by releasing the pressing force during compacting, and has a corner where the bearing surface and the center relief part intersect bearing.
コアピンの外周に粉末充填部を形成し、この粉末充填部に充填した原料粉を加圧することにより、コアピンの外周に固着した圧粉体を成形する工程と、
加圧力を解除することで圧粉体に生じるスプリングバックを利用して圧粉体をコアピンから分離した後、この圧粉体の内周面と非接触にコアピンを引き抜く工程と、
を含むことを特徴とする焼結軸受の製造方法。 A bearing surface is provided at two locations in the axial direction of the inner peripheral surface that are sintered with the green compact, and an inner clearance portion having an inner diameter dimension larger than the bearing surface is formed between the bearing surfaces. A method for producing a sintered bearing comprising:
Forming a powder filling part on the outer periphery of the core pin, and pressing the raw material powder filled in the powder filling part to form a green compact fixed to the outer periphery of the core pin;
A step of separating the green compact from the core pin using springback generated in the green compact by releasing the pressure, and then pulling the core pin out of contact with the inner peripheral surface of the green compact;
The manufacturing method of the sintered bearing characterized by including.
該突出部を下パンチの内周に配設した状態で、原料粉を粉末充填部に充填する請求項4又は5に記載の焼結軸受の製造方法。 Adjacent to the base end side of the inner peripheral surface molding portion provided on the outer peripheral surface of the core pin, a protrusion having an outer diameter dimension equal to or larger than the maximum outer diameter of the inner peripheral surface molding portion is provided.
The method for manufacturing a sintered bearing according to claim 4 or 5, wherein the raw material powder is filled in the powder filling portion in a state where the protruding portion is disposed on the inner periphery of the lower punch.
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