JP2016180496A - 軸受部材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の焼結体を有する軸受部材の寸法精度を高める。
【解決手段】本発明に係る軸受部材８は、内周面に軸受面Ａ１，Ａ２を有する複数の焼結体８１，８２と、複数の焼結体８１，８２の軸方向間に配された中間スリーブ８３とを備える。複数の焼結体８１，８２と中間スリーブ８３とを組み合わせた状態で、複数の焼結体８１，８２にサイジングが施されている。中間スリーブ８３の軸方向の荷重変形量は、各焼結体８１，８２の軸方向の荷重変形量よりも小さい。
【選択図】図３

Description

本発明は、軸受部材及びその製造方法に関し、特に、複数の焼結体を有する軸受部材に関する。

焼結金属製の軸受部材（以下、焼結軸受）は、通常、圧粉（フォーミング）、焼結、再圧（サイジング）を経て製造される。特に、再圧工程では、焼結体の内周にコアロッドを挿入した状態で、これをダイの内周に挿入し、さらに焼結体を軸方向両側から圧迫することで、焼結体を所定の寸法精度に成形する。

このような焼結軸受の軸受剛性、特にモーメント荷重に対する軸受剛性を高めるためには、焼結軸受の内周面に形成される複数の軸受面の軸方向間隔（軸受スパン）を広げることが有効である。軸受スパンを広げるためには、焼結軸受を軸方向に長大化する必要が生じるが、このような軸方向に長大な焼結軸受にサイジングを施すと、軸方向中央部まで圧迫力を伝えることができず、所定の寸法精度に成形できない恐れがある。

例えば、軸方向寸法が比較的小さい複数の焼結軸受を軸方向に並べて使用すれば、各焼結軸受を精度良く成形することができる。しかし、この場合、複数の焼結軸受を組み立てる際に、各焼結軸受の軸受面の芯出しを行う必要がある。このような芯出し作業は容易ではなく、複数の軸受面の相対位置（例えば円筒度）を精度良く配することは非常に困難である。

例えば特許文献１の図３には、複数の焼結体を組み合わせてなる軸受部材（複合型多孔質軸受）が示されている。具体的には、複数の焼結体をそれぞれ形成した後、これらを組み合わせた状態でサイジング用金型に入れ、内周にサイジングコアを通した状態で上下から加圧することにより、複数の焼結体を強固に接合すると同時に、各焼結体の軸受面の仕上げと芯出しとを行っている。このように、サイジングにより、複数の焼結体を固定すると同時に、複数の軸受面に一括して仕上げ及び芯出しを行うことで、工数増を招くことなく、複数の軸受面の半径方向の相対位置を高精度に設定することができる。

特許第３４７５２１５号公報

しかし、焼結金属は多孔質体であるため、サイジング時の加圧により変形が生じやすい。従って、複数の焼結体を組み合わせた状態で軸方向に加圧すると、各焼結体が軸方向に圧縮されるため、軸受部材全体の軸方向の変形量が大きくなり、以下のような不具合が生じる恐れがある。
（１）軸受部材の軸方向全長や、複数の軸受面の軸方向間隔（軸受スパン）が製品ごとにバラつく。
（２）各焼結体に十分な圧迫力が加わらず、各焼結体の寸法精度、特に軸受面の内径寸法が製品ごとにバラつく。
（３）各焼結体に加わる圧迫力が不均一となり、各軸受部材において複数の軸受面の内径寸法に差異が生じる。

特に、サイジングにより各焼結体の軸受面に動圧溝を成形する場合、各焼結体の変形量が大きいと、動圧溝の成形精度が不十分となったり、動圧溝の状態が製品ごとに異なったりする恐れがある。

以上の事情に鑑み、本発明が解決すべき技術的課題は、複数の焼結体を有する軸受部材の寸法精度を高めることにある。

前記課題を解決するために、本発明は、内周面に軸受面を有する複数の焼結体と、前記複数の焼結体の軸方向間に配された中間スリーブとを一体に備え、前記複数の焼結体と前記中間スリーブとを組み合わせた状態で、前記複数の焼結体にサイジングが施された軸受部材であって、前記中間スリーブの軸方向の荷重変形量が、各焼結体の軸方向の荷重変形量よりも小さいことを特徴とする軸受部材を提供する。

また、前記課題を解決するために、本発明は、筒状を成した複数の焼結体を形成する工程と、各焼結体よりも軸方向の荷重変形量が小さい中間スリーブを形成する工程と、前記複数の焼結体と前記中間スリーブとを組み合わせた状態で前記複数の焼結体にサイジングを施して、前記複数の焼結体の内周面に軸受面を成形する工程とを経て行う軸受部材の製造方法を提供する。

尚、「荷重変形量」とは、各部材に所定の荷重（例えばサイジング時の荷重）を加えた時の、弾性変形及び塑性変形を含む変形量のことを言う。

このように、複数の焼結体の軸方向間に配した中間スリーブが、焼結体よりも軸方向の荷重変形量が小さいことにより、サイジング時の中間スリーブの軸方向の変形量を抑えることができる。これにより、軸受部材全体の変形量が抑えられるため、軸受部材の軸方向全長や複数の軸受面の軸方向間隔（軸受スパン）の製品ごとのバラつきを抑えることができる。また、中間スリーブが圧縮されにくくなることで、各焼結体に十分な圧迫力を加えることができるため、各焼結体の寸法精度、特に軸受面の内径寸法の精度を高めることができる。さらに、中間スリーブの変形量を抑えることで、各焼結体に均一に圧迫力を加えることができるため、各軸受部材における複数の軸受面の内径寸法の差異を抑えることができる。

例えば、中間スリーブを溶製材、特に、前記複数の焼結体と同系の金属からなる溶製材で形成すれば、各焼結体よりも荷重変形量を小さくすることが可能となる。

ところで、荷重変形量は、塑性変形を含む変形量であるため、弾性変形における荷重と変形量との比を表す弾性率とは異なるパラメータである。しかし、一方の部材の弾性率が他方の部材よりも大きい場合に、塑性領域で両者の変形量が逆転することはほとんどないため、実用上は、弾性率の大きい一方の部材が、他方の部材よりも荷重変形量が小さいと考えることができる。従って、中間スリーブを、各焼結体よりも弾性率の大きい材料で形成すれば、中間スリーブの軸方向の荷重変形量が各焼結体よりも小さくなると考えられる。

サイジングにより、複数の焼結体の軸受面にラジアル動圧発生部を成形する場合、本発明を適用して、ラジアル動圧発生部の成形精度を高めることが特に好ましい。

以上のように、本発明によれば、サイジング時における中間スリーブの軸方向の変形量が抑えられるため、複数の焼結体及び中間スリーブを組み合わせてなる軸受部材の寸法精度を高めることができる。

ファンモータの断面図である。 上記ファンモータに組み込まれた流体動圧軸受装置の断面図である。 上記流体動圧軸受装置に組み込まれた、本発明の一実施形態に係る軸受部材の断面図である。 上記軸受部材の下面図である。 上記流体動圧軸受装置の蓋部材の上面図である。 上記軸受部材の製造手順を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｅ）は、複数の焼結体にサイジングを施すと共に、これらと中間スリーブとを一体化する工程を示す断面図である。 他の実施形態に係る軸受部材の断面図である。 （ａ）は図８の軸受部材の上面図、（ｂ）は（ａ）図のＹ−Ｙ線における断面図、（ｃ）は同軸受部材の下面図である。

図１〜図５を用いて、本発明の一実施形態に係る軸受部材８を有する流体動圧軸受装置１をファンモータに組み込んだ場合について説明する。

図１に示すファンモータは、流体動圧軸受装置１と、モータベース６と、モータベース６に固定されたステータコイル５と、羽根（図示省略）を有するロータ３と、ロータ３に固定され、ステータコイル５と半径方向のギャップを介して対向するロータマグネット４とを備える。流体動圧軸受装置１のハウジング７は、モータベース６の内周に固定され、ロータ３は、流体動圧軸受装置１の軸部材２の一端に固定されている。このように構成されたファンモータにおいて、ステータコイル５に通電すると、ステータコイル５とロータマグネット４との間の電磁力でロータマグネット４が回転し、これに伴って軸部材２、ロータ３、およびロータマグネット４が回転し、ロータ３に設けられた羽根により例えば軸方向の気流が発生する。

流体動圧軸受装置１は、図２に示すように、軸受部材８と、軸受部材８の内周に挿入された軸部材２と、内周面に軸受部材８が固定された筒状のハウジング７と、ハウジング７の軸方向一方の開口部に配設されるシール部材９と、ハウジング７の軸方向他方の開口部を閉塞する蓋部材１０とを備える。尚、以下の流体動圧軸受装置１の説明では、軸方向でハウジング７の開口側を上方、その反対側を下方というが、これは流体動圧軸受装置１の使用態様を限定する趣旨ではない。

軸部材２は、ステンレス鋼等の金属材料で形成される。軸部材２は、軸部２ａと、軸部２ａの下端に設けられたフランジ部２ｂとを備える。軸部２ａの外周面には、軸受部材８の内周に配された円筒面２ａ１と、円筒面２ａ１の上方に配されたテーパ面２ａ２とが設けられる。軸部２ａの外径（円筒面２ａ１の外径）は、例えば１〜４ｍｍ程度とされる。

ハウジング７は、金属あるいは樹脂で筒状（図示例では円筒状）に形成される。

軸受部材８は、第一の焼結体８１及び第二の焼結体８２と、これらの軸方向間に配された中間スリーブ８３とからなる。

焼結体８１，８２は、円筒状を成し、焼結金属、具体的には銅系、鉄系、あるいは銅鉄系の焼結金属で形成される。本実施形態では、焼結体８１，８２が同じ組成の焼結金属で形成される。図３に示すように、各焼結体８１，８２の内周面には、それぞれラジアル軸受面Ａ１，Ａ２が設けられる。本実施形態では、第一の焼結体８１が、小径内周面８１ａと、その下方に設けられた大径内周面８１ｂとを有し、小径内周面８１ａの上側領域にラジアル軸受面Ａ１が設けられる。また、第二の焼結体８２が、小径内周面８２ａと、その上方に設けられた大径内周面８２ｂとを有し、小径内周面８２ａの下側領域にラジアル軸受面Ａ２が設けられる。各焼結体８１，８２の小径内周面８１ａ，８２ａと大径内周面８１ｂ，８２ｂとの間には、それぞれ肩面８１ｃ，８２ｃが設けられる。図示例では、肩面８１ｃ，８２ｃがそれぞれ軸方向と直交する平坦面である。各ラジアル軸受面Ａ１，Ａ２には、それぞれラジアル動圧発生部として、ヘリングボーン形状の動圧溝８１ａ１，８２ａ１が形成される。図中にクロスハッチングで示す領域は、他の領域よりも内径側に盛り上がった丘部を表している。図示例では、動圧溝８１ａ１，８２ａ１が何れも軸方向対称形状とされる。ラジアル軸受面Ａ１，Ａ２は、動圧溝８１ａ１，８２ａ１を含め、後述するサイジングにより一括に成形されている。尚、複数の焼結体８１，８２を、組成及び密度の一方又は双方が異なる焼結金属で形成してもよい。

第一の焼結体８１の上端面８１ｄには、環状溝８１ｄ１と、円周方向等間隔に設けられた複数の半径方向溝８１ｄ２とが形成される。第二の焼結体８２の下端面８２ｄには、スラスト軸受面Ｂが設けられる。本実施形態では、スラスト軸受面Ｂに、スラスト動圧発生部として、図４に示すようなスパイラル形状の動圧溝８２ｄ１が形成される。図示例の動圧溝８２ｄ１は、潤滑流体を内径側に押し込むポンプインタイプである。図２〜図４に示すように、焼結体８１，８２の外周面８１ｅ，８２ｅには、複数（図示例では３本）の軸方向溝８１ｅ１，８２ｅ１が円周方向等間隔に設けられる。尚、軸方向溝８１ｅ１，８２ｅ１や半径方向溝８１ｄ２の数や位置は任意であり、また、特に必要が無ければこれらの何れかあるいは全部を省略してもよい。

中間スリーブ８３は、各焼結体８１，８２よりも軸方向の荷重変形量が小さい。詳しくは、後述するサイジング時の圧迫による軸方向の変形量が、各焼結体８１，８２よりも小さくなるように、中間スリーブ８３の材料が選定される。本実施形態の中間スリーブ８３は、各焼結体８１，８２よりも弾性率の大きい材料で形成され、例えば溶製材で形成される。焼結金属を圧迫すると、内部気孔のつぶれにより焼結金属に変形が生じるため、一般に、溶製材の荷重変形量は、焼結金属の荷重変形量よりも小さくなる。特に、焼結体８１，８２の焼結金属と主成分が同じである溶製材で中間スリーブ８３を形成すれば、上記の条件を満たしやすい。例えば、焼結体８１，８２を銅系の焼結金属で形成する場合、中間スリーブ８３を銅あるいは銅合金（例えば真鍮）で形成すればよい。一方、焼結体８１，８２を鉄系の焼結金属で形成する場合、中間スリーブ８３を鉄あるいは鉄合金（例えば軟鋼）で形成すればよい。

尚、中間スリーブ８３の材料は、各焼結体８１，８２よりも荷重変形量が小さくなるものであれば上記に限定されず、例えば、焼結体８１，８２を鉄系の焼結金属で形成する場合に、加工性を考慮して中間スリーブ８３を真鍮で形成してもよい。また、中間スリーブ８３は溶製材に限らず、例えば焼結体８１，８２よりも弾性率の大きい焼結金属（例えば、高密度の焼結金属）で形成してもよい。

中間スリーブ８３は略円筒状を成し、その内周面８３ａは凹凸の無い円筒面とされる。中間スリーブ８３の内周面８３ａは、焼結体８１，８２の小径内周面８１ａ，８２ａ（詳しくは、ラジアル軸受面Ａ１，Ａ２以外の円筒領域８１ａ２，８２ａ２）よりも大径である。中間スリーブ８３は、大径外周面８３ｂと、その軸方向両側に設けられた小径外周面８３ｃ，８３ｄとを有する。大径外周面８３ｂと各小径外周面８３ｃ，８３ｄとの間には、それぞれ肩面８３ｅ，８３ｆが設けられる。図示例では、肩面８３ｅ，８３ｆが軸方向と直交する平坦面である。中間スリーブ８３の大径外周面８３ｂは、焼結体８１，８２の外周面８１ｅ，８２ｅよりも小径である。

焼結体８１，８２と中間スリーブ８３とは、ハウジング７に固定する前の状態で互いに固定され、一体化されている。本実施形態では、各焼結体８１，８２と中間スリーブ８３とが、半径方向の締め代をもって嵌合することで固定されている。図示例では、第一の焼結体８１の大径内周面８１ｂと、中間スリーブ８３の上側の小径外周面８３ｃとが締め代をもって嵌合している。同様に、第二の焼結体８２の大径内周面８２ｂと、中間スリーブ８３の下側の小径外周面８３ｄとが締め代をもって嵌合している。図示例では、各焼結体８１，８２の大径内周面８１ｂ，８２ｂ、及び、中間スリーブ８３の小径外周面８３ｃ，８３ｄの軸端側の領域が、それぞれ軸端側へ向けて僅かに縮径したテーパ面状に形成され、これらがテーパ嵌合している。もちろん、これらをストレートな円筒面としてもよい。

第一の焼結体８１の下端面８１ｆは、中間スリーブ８３の上側の肩面８３ｅに当接しており、第二の焼結体８２の上端面８２ｆは、中間スリーブ８３の下側の肩面８３ｆに当接している。中間スリーブ８３の上端面８３ｇは、第一の焼結体８１の肩面８１ｃに当接しており、中間スリーブ８３の下端面８３ｈは、第二の焼結体８２の肩面８２ｃに当接している。尚、第一の焼結体８１の下端面８１ｆと中間スリーブ８３の肩面８３ｅとの間、あるいは、第一の焼結体８１の肩面８１ｃと中間スリーブ８３の端面８３ｇとの間の何れか又は双方に、軸方向の隙間を設けてもよい。同様に、第二の焼結体８２の端面８２ｆと中間スリーブ８３の肩面８３ｆとの間、あるいは、第二の焼結体８２の肩面８２ｃと中間スリーブ８３の端面８３ｈとの間の何れか又は双方に、軸方向の隙間を設けてもよい。

図２に示すように、軸受部材８は、ハウジング７の内周面７ａに固定される。具体的には、焼結体８１，８２の外周面８１ｅ，８２ｅが、ハウジング７の内周面７ａに、圧入、隙間接着、圧入を伴う接着等の適宜の手段で固定される。ただし、軸受部材８を構成する焼結体８１，８２及び中間スリーブ８３は高い寸法精度で一体化されているため、この寸法精度を低下させないために、隙間接着によりハウジング７に固定することが好ましい。中間スリーブ８３の大径外周面８３ｂとハウジング７の内周面７ａとの間には、半径方向隙間が設けられる。この半径方向隙間と、焼結体８１，８２の外周面８１ｅ，８２ｅの軸方向溝８１ｅ１，８２ｅ１とを介して、油が流通可能な連通路Ｆが形成される。図示例では、中間スリーブ８３の大径外周面８３ｂとハウジング７の内周面７ａとの間の半径方向距離は、焼結体８１，８２の軸方向溝８１ｅ１，８２ｅ１の半径方向深さよりも小さい。

蓋部材１０は、金属あるいは樹脂で円盤状に形成される。蓋部材１０は、ハウジング７の内周面７ａの下端に固定される。図示例では、ハウジング７の内周面７ａの下端に設けられた大径部７ａ１に固定される。蓋部材１０の上側端面１０ａには、スラスト軸受面Ｃが設けられる。このスラスト軸受面Ｃに、スラスト動圧発生部として、図５に示すようなスパイラル形状の動圧溝１０ａ１が形成される。図示例の動圧溝１０ａ１は、スラスト軸受隙間に満たされた潤滑油を内径側に押し込むポンプインタイプである。

シール部材９は、樹脂あるいは金属で環状に形成され、ハウジング７の内周面７ａの上端部に固定される。シール部材９の下側端面９ｂは、軸受部材８の上端面（上側の焼結体８１の上端面８１ｄ）に当接している。シール部材９の内周面９ａは、軸部２ａの外周面に設けられたテーパ面２ａ２と半径方向で対向し、これらの間に下方へ向けて半径方向寸法を漸次縮小させた楔状のシール空間Ｓが形成される。軸部材２の回転時には、シール空間Ｓが毛細管力シールおよび遠心力シールとして機能し、ハウジング７の内部に満たされた潤滑油の外部への漏れ出しを防止する。

上記の構成部品からなる流体動圧軸受装置１の内部に、潤滑流体としての潤滑油が注入される。これにより、軸受部材８の焼結体８１，８２の内部気孔を含む流体動圧軸受装置１の内部空間が潤滑油で満たされ、油面は常にシール空間Ｓの範囲内に維持される。尚、潤滑流体として、潤滑油の他、グリースや磁性流体を使用してもよい。

軸部材２が回転すると、軸受部材８の各焼結体８１，８２のラジアル軸受面Ａ１，Ａ２と軸部２ａの外周面（円筒面２ａ１）との間にラジアル軸受隙間が形成される。そして、ラジアル軸受面Ａ１，Ａ２に形成された動圧溝８１ａ１，８２ａ１によりラジアル軸受隙間の油膜の圧力が高められ、軸部材２を回転自在に非接触支持する第１ラジアル軸受部Ｒ１及び第２ラジアル軸受部Ｒ２が構成される。

これと同時に、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１と軸受部材８の第二の焼結体８２の下端面８２ｄ（スラスト軸受面Ｂ）との間にスラスト軸受隙間が形成されると共に、フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２と蓋部材１０の上側端面１０ａ（スラスト軸受面Ｃ）との間にスラスト軸受隙間が形成される。そして、第二の焼結体８２の下端面８２ｄに形成された動圧溝８２ｄ１、及び蓋部材１０の上側端面１０ａに形成された動圧溝１０ａ１により、各スラスト軸受隙間の油膜の圧力が高められ、軸部材２を両スラスト方向に回転自在に非接触支持する第１スラスト軸受部Ｔ１及び第２スラスト軸受部Ｔ２が構成される。

本実施形態では、軸部材２のフランジ部２ｂの外径側の空間が、軸受部材８の外周面とハウジング７の内周面７ａとの間に形成された連通路Ｆと、軸受部材８の上端面（第一の焼結体８１の上端面８１ｄ）の半径方向溝８１ｄ２を介して、シール空間Ｓと連通している。これにより、フランジ部２ｂの外径側の空間が常に大気圧に近い状態とされ、この空間における負圧の発生を防止できる。尚、各焼結体８１，８２の内周面８１ａ，８２ａに形成された動圧溝８１ａ１，８２ａ１の一方あるいは双方を軸方向非対称形状し、軸部材２の回転に伴ってラジアル軸受隙間の潤滑油を下向きに押し込むポンピング力を発生させてもよい。この場合、ラジアル軸受隙間→第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間→連通路Ｆ→半径方向溝８１ｄ２→ラジアル軸受隙間という経路を潤滑油が循環するため、ハウジング７の内部に満たされた潤滑油に局部的な負圧が発生することを確実に防止できる。

図６に示すように、軸受部材８は、第一及び第二の焼結体８１，８２、及び中間スリーブ８３をそれぞれ形成し、焼結体８１，８２にサイジングを施すと共にこれらと中間スリーブ８３とを一体化した後、焼結体８１，８２の内部空孔に油を含浸させることにより製造される。以下、各工程を詳しく説明する。

第一及び第二の焼結体８１，８２は、それぞれ、各種金属粉末を混合して原料粉末を作成する混合工程と、原料粉末を圧縮成形して第一の圧粉体及び第二の圧粉体を形成する圧粉工程と、各圧粉体を焼結する焼結工程とを経て形成される。本実施形態では、焼結体８１，８２が同じ原料粉末を用いて形成されるため、同じ混合装置を用いて共通の原料粉末を作成している。また、焼結体８１，８２の焼結条件（加熱温度、加熱時間、加熱雰囲気等）は同じであるため、同じ焼結装置を用いて焼結工程が行われる。

尚、上記の圧粉工程において、各圧粉体の外周面には軸方向溝８１ｅ１，８２ｅ１が成形されると共に、第一の圧粉体の端面には環状溝８１ｄ１及び半径方向溝８１ｄ２が成形される。従って、サイジングが施される前の状態で、各焼結体８１，８２の外周面には軸方向溝８１ｅ１，８２ｅ１が設けられ、第一の焼結体８１の端面には環状溝８１ｄ１及び半径方向溝８１ｄ２が設けられる。

中間スリーブ８３は、溶製材に、鍛造等の塑性加工、あるいは旋削等の機械加工を施すことにより形成される。

こうして形成された焼結体８１，８２と中間スリーブ８３とを組み合わせて組立体Ｘを構成する。具体的には、焼結体８１，８２の軸方向間に中間スリーブ８３を配し、第一の焼結体８１の大径内周面８１ｂと中間スリーブ８３の小径外周面８３ｃ、及び、第二の焼結体８２の大径内周面８２ｂと中間スリーブ８３の小径外周面８３ｄをそれぞれ嵌合させて、組立体Ｘを構成する｛図７（ａ）参照｝。このとき、焼結体８１，８２の大径内周面８１ｂ，８２ｂと、中間スリーブ８３の小径外周面８３ｃ，８３ｄとは、半径方向隙間を介して嵌合している。すなわち、この時点で、各焼結体８１，８２と中間スリーブ８３とは固定されていない。尚、この時点で、各焼結体８１，８２と中間スリーブ８３とを軽圧入等により仮固定したり、あるいはこれらを圧入や接着等により完全に固定したりしてもよい。

そして、組立体Ｘにサイジングを施すことにより、焼結体８１，８２を所定寸法に成形すると同時に、各焼結体８１，８２と中間スリーブ８３とを固定してこれらを一体化する。以下、このサイジング及び一体化工程を、図７を用いて詳しく説明する。

この工程で使用される金型は、ダイ２１と、コアロッド２２と、上パンチ２３及び下パンチ２４とを備える。ダイ２１の内径は、焼結体８１，８２の外径よりも若干小さく、中間スリーブ８３の外径よりも若干大きい｛図７（ａ）参照｝。コアロッド２２の外周面には、焼結体８１，８２に設けられる動圧溝８１ａ１，８２ａ１に対応した形状の成形型２２ａ，２２ｂが設けられる｛図７（ｂ）参照｝。上パンチ２３の下端面には、第二の焼結体８２に設けられる動圧溝８２ｂ１に対応した形状の成形型が設けられる（図示省略）。

まず、図７（ａ）に示すように、焼結体８１，８２及び中間スリーブ８３の組立体Ｘをダイの上方に配置する。図示例では、第一の焼結体８１が下側に、第二の焼結体８２が上側になるように、組立体Ｘが配される。すなわち、図３に示す軸受部材８を上下反転させた状態で、組立体Ｘが配置される。

次に、図７（ｂ）に示すように、焼結体８１，８２と中間スリーブ８３との組立体Ｘの内周にコアロッド２２を挿入する。このとき、焼結体８１，８２及び中間スリーブ８３とコアロッド２２とは、隙間を介して嵌合している。そして、組立体Ｘとコアロッド２２との軸方向の相対位置を維持した状態で、上パンチ２３で第二の焼結体８２の端面を下方に圧迫することにより、組立体Ｘをダイ２１の内周に押し込む｛図７（ｃ）参照｝。このとき、焼結体８１，８２がダイ２１の内周に圧入され、中間スリーブ８３はダイ２１と隙間を介して嵌合する。そして、組立体Ｘの下端面（第二の焼結体８２の図中下端面）が、下パンチ２４の上端面に当接したら、さらに上パンチ２３を若干降下させ、焼結体８１，８２及び中間スリーブ８３を軸方向に圧縮する。このとき、必要であれば、下パンチ２４を若干上昇させてもよい。

こうして焼結体８１，８２及び中間スリーブ８３をダイ２１の内周に押し込むと共に、これらを軸方向に圧縮することで、焼結体８１，８２が内径向きに圧迫される。これにより、焼結体８１，８２の小径内周面８１ａ，８２ａがコアロッド２２の外周面に押し付けられ、焼結体８１，８２の小径内周面８１ａ，８２ａに成形型２２ａ，２２ｂの形状が転写され、動圧溝８１ａ１，８２ａ１が成形される。また、上パンチ２３で第二の焼結体８２の端面８２ｄを圧迫することで、上パンチ２３の下端面に設けられた成形型の形状が焼結体８２の端面８２ｄに転写され、動圧溝８２ｄ１が成形される。

これと同時に、焼結体８１，８２の大径内周面８１ｂ，８２ｂが、中間スリーブ８３の小径外周面８３ｃ，８３ｄに押し付けられ、これらが締め代をもって密着する。これにより、焼結体８１，８２と中間スリーブ８３とが固定される。このとき、中間スリーブ８３の小径外周面８３ｃ，８３ｄは、焼結体８１，８２を介して内径向きに圧迫されるため、中間スリーブ８３の内周面８３ａの上端及び下端が若干縮径する可能性がある。このような場合でも、中間スリーブ８３の内周面８３ａがコアロッド２２の外周面に接触しないように、中間スリーブ８３の内径等が設定される。以上により、軸受部材８が形成される。

その後、図７（ｄ）に示すように、軸受部材８、コアロッド２２、及び上下パンチ２３，２４を一体に上昇させて、ダイ２１の内周から取り出す。さらに、図７（ｅ）に示すように、コアロッド２２及び上パンチ２３を上昇させて、軸受部材８の内周からコアロッド２２を引き抜いた後、軸受部材８が金型から排出される。

上記のように、焼結体８１，８２及び中間スリーブ８３からなる組立体Ｘを軸方向に圧迫すると、焼結体８１，８２は、内部気孔がつぶれるため軸方向の変形量（圧縮量）が比較的大きくなる。一方、中間スリーブ８３は、焼結体８１，８２よりも軸方向の荷重変形量の小さい材料で形成されているため、軸方向の変形量が焼結体８１，８２と比べて小さい。特に、中間スリーブ８３を溶製材で形成することで、軸方向の圧迫によりほとんど変形しない。以上により、サイジングによる軸受部材８全体の変形量が抑えられる。従って、軸受部材８の軸方向全長Ｌ（図３参照）や、ラジアル軸受面Ａ１，Ａ２の軸方向間隔、具体的には、各ラジアル軸受面Ａ１，Ａ２の最大面圧発生部（図示例では、軸方向中央に設けられた環状丘部）の軸方向間隔Ｐの製品ごとのバラつきが抑えられる。

また、中間スリーブ８３がほとんど圧縮されないことで、各焼結体８１，８２に圧迫力が加わりやすくなるため、各焼結体８１，８２のラジアル軸受面Ａ１，Ａ２、さらには動圧溝８１ａ１，８２ａ１を精度よく成形することができる。特に本実施形態では、上記のサイジング工程により、焼結体８２の下端面８２ｄにスラスト軸受面Ｂ、さらには動圧溝８２ｄ１を成形するため、これらを精度良く成形することができる。また、中間スリーブ８３が圧縮されないことで、各焼結体８１，８２に同等の圧迫力を加えやすくなるため、各焼結体８１，８２が同等の寸法精度に仕上げられ、特に、ラジアル軸受面Ａ１，Ａ２の内径寸法の差異が抑えられる。

こうして組み立てられた軸受部材８が含油工程に移送される。具体的には、軸受部材８を減圧環境下で油に浸漬した後、常圧に戻すことで、焼結体８１，８２の内部気孔に油が含浸される。この軸受部材８と、軸部材２と、ハウジング７と、シール部材９とが組み立てられ、ハウジング７の内部に油を注入することで、図２に示す流体動圧軸受装置１が完成する。

本発明は、上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態について説明するが、上記の実施形態と同様の機能を有する部位は、同一の符号を付して重複説明を省略する。

例えば、図８に示す実施形態は、焼結体８１，８２と中間スリーブ８３との結合状態が上記の実施形態と異なる。具体的に、焼結体８１，８２及び中間スリーブ８３の内周面及び外周面は、略ストレートな円筒形状を成している。中間スリーブ８３の両端面８３ｇ，８３ｈには、溝８３ｇ１，８３ｈ１が形成されている。具体的には、図９に示すように、中間スリーブ８３の両端面８３ｇ，８３ｈに、複数（図示例では４本）の溝８３ｇ１，８３ｈ１が周方向等間隔に配される。各溝８３ｇ１，８３ｈ１は、外径側へ行くにつれて周方向幅が徐々に狭くなっている。尚、図９（ａ）及び（ｃ）では、溝８３ｇ１，８３ｈ１の形成領域に散点を付している。

一方、各焼結体８１，８２の端面８１ｆ，８２ｆには、中間スリーブ８３の溝８３ｇ１，８３ｈ１に入り込んだ凸部８１ｆ１，８２ｆ１が設けられる。中間スリーブ８３の溝８３ｇ１，８３ｈ１と各焼結体８１，８２の凸部８１ｆ１，８２ｆ１とは軸直交方向で密着しており、これにより各焼結体８１，８２と中間スリーブ８３とが固定される。本実施形態では、各焼結体８１，８２の各凸部８１ｆ１，８２ｆ１が、中間スリーブ８３の各溝８３ｇ１，８３ｈ１の周方向両側の側面及び底面に密着し、両者が半径方向及び周方向で係合している。尚、溝８３ｇ１，８３ｈ１の形状は上記に限らず、例えば、周方向の環状溝及び半径方向溝の一方又は双方を設けてもよい。

上記の軸受部材８は、以下のような手順で作製することができる。まず、凸部８１ｆ１，８２ｆ１が設けられていない平坦な端面を有する焼結体８１，８２を形成する。また、各焼結体８１，８２よりも軸方向の荷重変形量が小さくなるように、例えば溶製材で図９に示す中間スリーブ８３を形成する。これらの中間スリーブ８３及び焼結体８１，８２を組み合わせて組立体Ｘを構成し、この組立体Ｘに対して図７に示す方法と同様の手順でサイジングを施す。このとき、組立体Ｘを軸方向両側から圧迫することで、焼結体８１，８２の端面８１ｆ，８２ｆが中間スリーブ８３の端面８３ｇ，８３ｈに押し付けられ、焼結体８１，８２の材料の一部が塑性流動して中間スリーブ８３の溝８３ｇ１，８３ｈ１に入り込む。これにより、焼結体８１，８２の端面８１ｆ，８２ｆに、中間スリーブ８３の溝８３ｇ１，８３ｈ１に入り込んだ凸部８１ｆ１，８２ｆ１が形成され、焼結体８１，８２と中間スリーブ８３とが固定される。

以上の実施形態では、組立体Ｘにサイジングを施す際に、焼結体８１，８２をダイ２１に圧入する場合を示したが、これに限られない。例えば、組立体Ｘをダイ２１の内周に半径方向隙間を介して挿入し、この状態で組立体Ｘを軸方向両側から圧縮することにより、焼結体８１，８２をダイ２１及びコアロッド２２に押し付けるようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、焼結体が２個、中間スリーブが１個の場合を示したが、これに限らず、例えば焼結体を３個以上設けたり、中間スリーブを２個以上設けたりしてもよい。

また、軸受部材８のラジアル軸受面Ａ１，Ａ２に設けられるラジアル動圧発生部は、ヘリングボーン形状の動圧溝８１ａ１，８２ａ１に限らず、例えば、スパイラル形状の動圧溝や、軸方向に沿って延びるステップ形状の動圧溝としてもよい。また、軸受部材８のスラスト軸受面Ｂや蓋部材１０のスラスト軸受面Ｃに設けられるスラスト動圧発生部は、スパイラル形状の動圧溝８２ｄ１，１０ａ１に限らず、ヘリングボーン形状やステップ形状等の他の形状の動圧溝としてもよい。

また、軸部材２のフランジ部２ｂを省略し、軸部２ａの下端に球面状の凸部を設け、この凸部と蓋部材１０の上側端面１０ａを接触させることでスラスト軸受部（ピボット軸受）を構成してもよい。この場合、軸受部材８の端面に設けられた動圧溝８２ｄ１や、蓋部材１０の上側端面１０ａに設けられた動圧溝１０ａ１は省略される。

また、上記の実施形態では、軸受部材８の内周面、下側端面、及び蓋部材１０の上側端面１０ａにそれぞれ動圧発生部（動圧溝）を形成した場合を示したが、これらの面と軸受隙間を介して対向する軸部材２の外周面（円筒面２ａ１）、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１及び下側端面２ｂ２に動圧発生部を形成してもよい。また、軸受部材８の内周面及び軸部材２の外周面の双方を円筒面とし、真円軸受を構成してもよい。この場合、軸部材２の振れ回りにより、ラジアル軸受隙間の潤滑流体に動圧作用が発生する。

また、上記の実施形態では、軸部材２が回転する軸回転型の流体動圧軸受装置を示したが、これに限らず、軸部材２が固定され、軸受部材８側が回転する軸固定型の流体動圧軸受装置や、軸部材２及び軸受部材８の双方が回転する流体動圧軸受装置に本発明を適用することもできる。

また、上記の流体動圧軸受装置は、ファンモータに限らず、ＨＤＤのスピンドルモータや、レーザビームプリンタのポリゴンスキャナモータ、プロジェクタのカラーホイール等に適用することができる。

１ 流体動圧軸受装置
２ 軸部材
７ ハウジング
８ 軸受部材
８１ 第一の焼結体
８２ 第二の焼結体
８３ 中間スリーブ
９ シール部材
１０ 蓋部材
２１ ダイ
２２ コアロッド
２３ 上パンチ
２４ 下パンチ
Ａ１，Ａ２ ラジアル軸受面
Ｂ，Ｃ スラスト軸受面
Ｆ 連通路
Ｒ１，Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１，Ｔ２ スラスト軸受部
Ｓ シール空間
Ｘ 組立体

Claims (8)

1. 内周面に軸受面を有する複数の焼結体と、前記複数の焼結体の軸方向間に配された中間スリーブとを一体に備え、前記複数の焼結体と前記中間スリーブとを組み合わせた状態で、前記複数の焼結体にサイジングが施された軸受部材であって、
   前記中間スリーブの軸方向の荷重変形量が、各焼結体の軸方向の荷重変形量よりも小さいことを特徴とする軸受部材。
2. 前記中間スリーブを溶製材で形成した請求項１記載の軸受部材。
3. 前記溶製材が、前記複数の焼結体と同系の金属からなる請求項２記載の軸受部材。
4. 前記中間スリーブが、各焼結体よりも弾性率の大きい材料で形成された請求項１〜３の何れかに記載の軸受部材。
5. 前記サイジングにより、前記複数の焼結体の軸受面にラジアル動圧発生部が成形された請求項１〜４の何れかに記載の軸受部材。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の軸受部材と、前記軸受部材の内周に挿入された軸部材と、各焼結体の軸受面と前記軸部材の外周面との間のラジアル軸受隙間に生じる流体膜で前記軸部材を相対回転自在に支持するラジアル軸受部とを備えた流体動圧軸受装置。
7. 請求項６に記載の流体動圧軸受装置と、前記軸部材と前記軸受部材の一方に固定されたステータと、前記軸部材と前記軸受部材の他方に固定されたロータマグネットとを備えたモータ。
8. 筒状を成した複数の焼結体を形成する工程と、
   各焼結体よりも軸方向の荷重変形量が小さい中間スリーブを形成する工程と、
   前記複数の焼結体と前記中間スリーブとを組み合わせた状態で前記複数の焼結体にサイジングを施して、前記複数の焼結体の内周面に軸受面を成形する工程とを経て行う軸受部材の製造方法。
   

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