JP3602330B2 - 動圧型滑り軸受およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、動圧発生用の動圧溝を有する動圧型滑り軸受、およびその製造方法に関し、特に高回転精度が要求される小型モータ、例えばDVD−RAMなどの光ディスク装置、HDDなどの磁気ディスク装置、レーザビームプリンタのポリゴンスキャナなどのドライブモータに使用される軸受として好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
動圧型軸受では、略円筒状のスリーブ材の内周面に動圧発生用として、へリングボーン型やスパイラル型などの動圧溝が形成される。従来の動圧溝の形成方法としては、軸受素材よりも硬質の複数個のボールを円周等間隔に配列保持した軸状の治具を軸受素材の内周面に挿入し、治具の回転と送りによってボールに螺旋運動を与えながら、ボールを素材内周面に加圧して動圧溝の形成領域を転造(塑性加工)する方法が知られている(特許第 2541208号)。
【0003】
この方法では、転造後に動圧溝に隣接する領域で素材の隆起が生じるので、これをリーマ加工で切削除去する必要がある(特開平8−232958号)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
特許第 2541208号に記載された方法では、軸受素材をチャックで固定する必要があるため、チャックの加圧力によって軸受素材の軸受面が変形したり、外周面との同軸度に狂いが生じたりする。また、リーマ加工が別途必要になるなど、工程が複雑で設備投資も嵩むのでコスト的に不利となる。
【0005】
これらの不具合を解消するものとして、軸受面の動圧溝を形成する成形型を円筒状の多孔質素材の内周面に挿入し、多孔質素材に圧迫力を加えて多孔質素材の内周面を成形型に加圧することにより、多孔質素材の内周面に動圧溝を成形し、さらに上記圧迫力を解除することによる多孔質素材のスプリングバックを利用して成形型を離型する方法が既に提案されている。
【0006】
しかし、この方法では、形成可能な動圧溝の溝深さに限界がある。例えば、多孔質素材として内径がφ3の焼結合金を使用する場合は、3μm程度の溝深さが限界であり、これ以上深い溝を形成しようとすると、スプリングバック量が不足するために成形型を無理抜きしなければならず、動圧溝が成形型と干渉して崩れてしまう。この方法は、多孔質素材だけでなく、アルミニウム等の軟質金属の内周面に動圧溝を形成する場合にも適用することができるが、その場合でも素材の内径をφ3とすると2〜2.5μm程度の溝深さが限界である。
【0007】
動圧溝の溝深さは、ラジアル剛性等の軸受特性に大きな影響を与えるため、製造可能な溝深さの限界を高めておくことは、軸受設計の自由度を高める上で有益である。
【0008】
そこで、本発明は、より深い溝深さの動圧溝を高精度かつ低コストに形成可能とすることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明では、円筒状の軸受本体を具備し、この軸受本体の内周面に、傾斜状の動圧溝を有する軸受面を形成するに際し、
上記軸受面における動圧溝を成形するための成形型を円筒状の軸受本体素材の内周面に所定の内径すきまを設けて挿入し、軸受本体素材の外周面を所定の外径しめしろでダイに圧入して、ダイと上下のパンチで軸受本体素材に圧迫力を加え、軸受本体素材の内周面を上記外径しめしろと内径すきまとの差に略等しい加圧量で成形型に加圧することにより、軸受本体素材の内周面に上記動圧溝を有する軸受面を成形した後、圧迫力を解除して軸受本体素材をスプリングバックさせると共に、軸受本体素材と成形型との間に、軸受本体素材の内径と成形型の外径との寸法差が拡大するような熱膨張差を生じさせて、上記成形型を軸受本体素材の内周面から離型する工程を含むようにした(請求項1)。
【0010】
この手順であれば、チャック工程を省略できるので、従来方法のようなチャックによる軸受本体素材の変形を回避することができる。また、スプリングバックのみならず、軸受本体素材と成形型との間の熱膨張差を利用して成形型を離型するので、溝深さを従来に比べてより深くしても離型時に軸受本体素材と成形型とが干渉することはない。例えば軸受本体素材(焼結金属製とする)の内径がφ3である場合、従来では3μm程度の溝深さが限度であったが、上記の方法であれば5〜6μm程度の溝深さも実現可能となる。なお、ここでは内径φ3を例示したが、軸受本体素材の内径寸法が大きくなればそれに伴ってスプリングバック量及び熱膨張量も大きくなるので、製造可能な溝深さも相対的に深くなる。
【0011】
また、成形型に、軸受面における動圧溝の形成領域を成形するための第1成形部と動圧溝の形成領域以外の領域を成形するための第2成形部とを設け、軸受本体素材の内周面を上記成形型に加圧することによって、軸受本体素材の内周面に、軸受面における動圧溝の形成領域とそれ以外の領域とを同時成形することもできる(請求項2)。この場合、軸受面における動圧溝の形成領域とそれ以外の領域とを同時に成形(サイジング)することができるので、生産性を向上させてコストの低減を図ることができる。
【0012】
上記熱膨張差を生じさせるには、軸受本体素材の内周面に上記動圧溝を有する軸受面を成形した後、軸受本体素材が高温側となるよう軸受本体素材と成形型との間に温度差を設ければよい(請求項3)。この温度差は、軸受本体素材を加熱し、若しくは成形型を冷却することによって、または両者を併用することによって実現することができる。この場合、軸受本体素材と成形型とを、線膨張係数の異なる材料で形成すれば(請求項4)、さらに大きな熱膨張差を得ることができる。
【0013】
軸受本体素材を焼結金属で形成すれば(請求項5)、軸受本体素材が圧縮成形で成形可能となり、低コストに製作できる。また、多孔質の焼結金属内に潤滑油あるいは潤滑グリースを含浸させて油を保有させることができるので、容易に自己潤滑性を発揮させることができる。これに対し、多孔質体でない軸受では、モータの組立時にわずか数μm程度の軸受隙間に潤滑油を注入するという極めて煩雑な作業が必要であり、作業性が悪い。焼結金属としては、銅、鉄あるいはアルミニウムのうちの何れか一つ、またはこれらのうちの2種以上を主成分とするものが望ましい(請求項6)。
【0014】
軸受本体素材は、アルミニウム、黄銅、青銅などの軟質金属で形成することもできる(請求項7)。軟質金属材とした場合、切削加工で所定形状の軸受本体素材を成形した後、上記と同様の成形型を用いることによって動圧溝を形成することができる。スプリングバックのみではなく、熱膨張差も利用すれば、内径φ3の場合、溝深さ5〜6μmのものまで製作可能となる。また、軟質金属材であれば、外径形状を簡単にハウジング形状に加工することができるので、軸受とハウジングの一体化が容易に図れる。
【0015】
また、本発明は、内周面に傾斜状の動圧溝を有する軸受面が形成された多孔質の軸受本体と、潤滑油または潤滑グリースの含浸によって上記軸受本体の内部の細孔内に保持された油とを備えた動圧型多孔質含油軸受を製造するための方法であって、
円筒状の焼結金属からなる多孔質素材の内周面および外周面を、ダイおよびサイジングピンを用いてサイジングするサイジング工程と、多孔質素材の内周面に回転サイジングピンを挿入し、回転サイジングピンを回転させて多孔質素材の内周面を回転サイジングする回転サイジング工程と、軸受面における動圧溝の形成領域を成形するための第1成形部と動圧溝の形成領域以外の領域を成形するための第2成形部とを有する成形型を多孔質素材の内周面に所定の内径すきまを設けて挿入し、軸受本体素材の外周面を所定の外径しめしろでダイに圧入して、ダイと上下のパンチで多孔質素材に圧迫力を加え、多孔質素材の内周面を上記外径しめしろと内径すきまとの差に略等しい加圧量で成形型に加圧することにより、多孔質素材の内周面に、軸受面における動圧溝の形成領域とそれ以外の領域とを同時成形する軸受面成形工程とを含むものである(請求項8)。
【0016】
このような工程とすれば、高精度の軸受を製作することができ、また、回転サイジング工程によって軸受面の表面開孔率を調整できるので(3〜15%に仕上げるのが望ましい)、動圧作用を効果的に発揮させることができる。なお、必要に応じて、すなわち要求される精度、機能等によっては、サイジング工程や回転サイジング工程の何れか一方、または双方を省略することも可能である。
【0017】
請求項1乃至8何れかの方法によって製造された動圧型滑り軸受(請求項9)では、軸の回転に伴い、軸受本体の内部の細孔内に保有された油が軸受面の軸方向両側及びチャンファー部付近から軸受隙間(4:図11参照)に滲み出し、さらに動圧溝によって軸受隙間の軸方向中央に向けて引き込まれる。その油の引き込み作用(動圧作用)によって軸受隙間に介在する油膜の圧力が高められ、潤滑油膜が形成される。この軸受隙間に形成される潤滑油膜(動圧溝の動圧作用によって形成される潤滑油膜)によって、軸はホワール等の不安定振動を生じることなく、軸受面に対して非接触支持される。軸受隙間に滲み出した油は、軸の回転に伴う発生圧力により、主に軸受面の表面開孔から軸受本体の内部に戻り、軸受本体の内部を循環して、再び軸受面及びチャンファー部付近から軸受隙間に滲み出す。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図1乃至図12に基いて説明する。
【0019】
図2は、本発明の製造方法によって製造した動圧型滑り軸受1の一実施形態を例示している。この滑り軸受1は、例えば図1に示すようなレーザビームプリンタのスキャナモータにおいて、ロータ14とステータ13との間の励磁力で回転駆動されるスピンドル軸3をハウジング2に対して回転自在に非接触支持するものである。スピンドル軸3の上部には、レーザ光を受光するポリゴンミラー11が装着されている。
【0020】
この実施形態の動圧型滑り軸受1は、多孔質の軸受本体1aと、潤滑油又は潤滑グリースの含浸によって軸受本体1aの細孔内に保有された油とで構成される。軸受本体1aは、例えば銅、鉄、あるいはアルミニウムの何れか一つ、またはこれらのうちの二種以上を主成分とする焼結金属で形成され、望ましくは銅を20〜95重量%含有し、密度が6.4〜7.2g/cm3 となるように形成される。軸受本体1aの材質として、鋳鉄、合成樹脂、セラミックスなどを焼結または発泡成形し、多数の細孔を有する多孔質体としたものを用いても良い。
【0021】
軸受本体1aの内周面には、支持すべき軸の外周面と軸受隙間を介して対向する一対の軸受面1bが軸方向に離隔して形成され、両軸受面1bに傾斜状の動圧溝1cが形成されている。この実施形態における両軸受面1bは、軸方向に対して一方に傾斜した複数の動圧溝1cを円周方向に配列した第1領域m1と、第1領域m1から軸方向に離隔し、軸方向に対して他方に傾斜した複数の動圧溝1cを円周方向に配列した第2領域m2と、第1領域m1と第2領域m2との間に位置する環状の平滑領域nとで構成される。第1領域m1の背(動圧溝1c間の領域)1dと第2領域m2の背(動圧溝1c間の領域)1dは、それぞれ平滑領域nに連続している。第1領域m1の動圧溝1cと第2領域m2の動圧溝1cとは、軸受面1bの軸方向中心線に対して左右対称になっている。軸受面1bには、動圧溝1cの形成領域を含む全領域にわたって表面開孔が分布しており、主に軸受面1bおよびその周辺部の表面開孔を介して、軸受本体1aの内部と軸受隙間との間で油を循環させて、軸の外周面を軸受面1bに対して非接触支持する構成になっている。平滑領域nの表面開孔率は、第1領域m1および第2領域m2の表面開孔率よりも小さくすることができる。ここで、「表面開孔」とは、多孔質体組織の細孔が外表面に開口した部分をいい、「表面開孔率」とは、外表面の単位面積内に占める表面開孔の面積割合をいう。
【0022】
軸受本体1aと軸との間に相対回転が生じると、第1領域m1と第2領域m2にそれぞれ逆向きに傾斜形成された動圧溝1cによって、軸受隙間内の油が平滑領域nに向けて引き込まれ、油が平滑領域nに集められるため、平滑領域nにおける油膜圧力が高められる。そのため、潤滑油膜の形成効果が高い。しかも、背1dに加え、平滑領域nも軸を支持する支持面になるので、支持面積が拡大し、軸受剛性が高められる。なお、動圧溝1cは軸方向に対して傾斜した形状であれば良く、軸方向の連続形状でも良いし(この場合、環状の平滑領域は有しない)、あるいは、スパイラル形状でも良い。また、軸受面1bの数は、要求される軸受性能によって任意に定められ、図示のように2つ設けるほか、一つのみ、あるいは3つ以上設けることもできる。
【0023】
軸受本体1aの外周面の一部には軸方向の切欠き部8が設けられており、この切欠き部8は、図1に示すように軸受1をハウジング2に組み込んだ際に、軸受本体1a、スラストワッシャ7およびスピンドル軸3で囲まれる空間と外部との空気の出入りを確保する通気路として機能する。また、図1では、球面に形成した軸3の端部をスラストワッシャ7に摺動させてスラスト荷重を支持する構造を例示しているが、他の支持形式、例えば軸端面に動圧溝を設けて、スラスト荷重を動圧軸受で支持する構造としてもよい。
【0024】
図1に示す多孔質含油軸受1の軸受本体1aは、上記金属粉末を圧縮成形し、さらに焼成して得られた円筒状の焼結金属素材(軸受本体素材)に対して、例えば、サイジング→回転サイジング→軸受面成形加工を施して製造することができる。
【0025】
サイジング工程は、焼結金属素材の外周面と内周面のサイジングを行って焼結工程での曲がりなどを矯正する工程で、焼結金属素材の外周面を円筒状のダイに圧入すると共に、内周面にサイジングピン(断面円形)を圧入して行われる。回転サイジング工程は、図3に示す断面略多角形の回転サイジングピン16(断面円形のピンの外周面を部分的に平坦加工して、円周等配位置に円弧部分16aを残したもの)を焼結金属素材の内周面に圧入し、円弧部分16aを焼結金属素材の内周面に押付けながらサイジングピン16を回転させて内周面のサイジングを行う工程である。この回転サイジングにより焼結金属素材の内周面の真円度、円筒度が矯正され、かつ表面開孔率が例えば3〜15%に仕上げられる。軸受面成形工程は、上記のようなサイジング加工を施した焼結金属素材の内周面に、完成品1aの軸受面1bに対応した形状の成形型を加圧することによって、軸受面1bの動圧溝1cの形成領域とそれ以外の領域(背1dおよび環状の平滑領域n)とを同時成形する工程である。この工程は、例えば以下のようなものである。
【0026】
図5は、軸受面成形工程で使用する成形装置の概略構造を例示している。この装置は、焼結金属素材1’の外周面を圧入する円筒状のダイ20、焼結金属素材1’の内周面を成形する超硬合金製のコアロッド21、焼結金属素材1’の両端面を上下方向から押さえる上下のパンチ22、23を主要な要素として構成される。図4に示すように、コアロッド21の外周面には、完成品の軸受面1bの形状に対応した凹凸状の成形型21aが軸方向に離隔した2箇所に設けられている。成形型21aの凸部分21a1(第1成形部)は軸受面1bにおける動圧溝1cの領域を成形し、凹部分21a2(第2成形部)は動圧溝1c以外の領域(背1dおよび環状の平滑領域n)を成形するものである。成形型21aにおける凸部分21a1と凹部分21a2との段差(溝深さH)は、軸受面1bにおける動圧溝1cの深さと同程度(例えば2〜5μm程度)で微小なものであるが、図4乃至7ではかなり誇張して図示されている。
【0027】
ダイ20への圧入前の状態において、焼結金属素材1’の内周面とコアロッド21の成形型21a(凸部分21a1を基準)との間には内径すきまTがある。内径すきまT(直径量)の大きさは例えば50μmである。焼結金属素材1’の外周面のダイ20に対する圧入代(外径しめしろS:直径量)は例えば150μmで、内径すきまTよりも大きい(S>T)。
【0028】
焼結金属素材1’をダイ20の上面に位置合わせして配置した後、図6に示すように、上パンチ22およびコアロッド21を降下させ、焼結金属素材1’をダイ20に圧入し、さらに下パンチ23に押し付けて上下方向から加圧する。
【0029】
焼結金属素材1’はダイ20と上下パンチ22・23から圧迫力を受けて変形を起こし、内周面がコアロッド21の成形型21aに加圧される。内周面の加圧量は、外径しめしろSと内径すきまTとの差に略等しく、内周面から所定深さまでの表層部分がコアロッド21の成形型21aに加圧され、塑性流動を起こして成形型21aに食い付く。これにより、成形型21aの形状が焼結金属素材1’の内周面に転写され、軸受面1bが図2に示す形状および寸法に成形される(同時に焼結金属素材1’の外周面もサイジングされる)。
【0030】
軸受面1bの成形が完了した後、図7に示すように、焼結金属素材1’にコアロッド21を挿入したままの状態で、下パンチ23とコアロッド21を連動して上昇させ、焼結金属素材1’をダイ20から抜く。同時に焼結金属素材1’の外周面に熱風発生器等の加熱機24で熱風を吹き付けて焼結金属素材1’を加熱する。焼結金属素材1’をダイ20から抜くと、焼結金属素材1’にスプリングバックが生じてその内径寸法が拡大する。また、焼結金属素材1’を加熱することによって、コアロッド21に比べて焼結金属素材1’の温度が高くなると共に、超硬合金製のコアロッド21に比べて銅を主成分とする焼結金属素材1’の熱膨張係数が大きいため、焼結金属素材1’の内径寸法がさらに拡大する。これにより、コアロッド21と焼結金属素材1’との干渉が回避され、動圧溝1cを崩すことなく、焼結金属素材1’の内周面からコアロッド21を抜き取ることが可能となる。
【0031】
なお、軸受面1bの成形工程が完了した後、軸受面1bを通常のサイジングピン(断面円形)を用いてサイジングしてもよい。この場合、軸受面1bにおける背1dおよび平滑領域nがサイジングピンによってサイジングされることにより、それら領域の表面開孔率は動圧溝1cの形成領域の表面開孔率よりも小さくなる。また、軸受面の成形工程において、成形型によって動圧溝の形成領域のみを成形し、その後、動圧溝の形成領域以外の領域をサイジング(断面円形のサイジングピンを使用)または回転サイジング(断面円形のピンの外周面を部分的に平坦加工して、円周等配位置に円弧部分を残したサイジングピンを使用)によって仕上げることも可能である。
【0032】
以上のような工程を経て製造した焼結金属素材1’を洗浄し、これに潤滑油又は潤滑グリースを含浸させて油を保有させると、図2に示す形態の動圧型滑り軸受1(動圧型多孔質含油軸受)が完成する。この軸受1は、ハウジング2の内周面2aに例えば圧入によって固定される。ハウジング2への圧入後、軸受本体1aの内径部に回転サイジングを施せば、圧入に伴う軸受面1bの真円度、円筒度、同軸度等のずれを矯正することができる。
【0033】
通常の真円軸受(軸受面に動圧溝を有しない焼結含油軸受)の製造工程では、図12に示すように、軸受面(内周面)のサイジングを行った後、焼結金属素材1”をダイ20’に圧入したままの状態で、サイジングピン21’(成形型21aは有しない。)を上昇させて焼結金属素材1”の内周面から抜き、その後、下パンチ23’で焼結金属素材1”を押し上げてダイ20’から取出すようにしている。ここで、上記サイジングピン21’の外周面に成形型21aを設けて上記コアロッド21として使用すれば、従来のサイジング装置を、金型の駆動順序を変更し、加熱装置を追加するだけでほぼそのまま転用できるので、設備投資も極めて安価に抑えることができる。
【0034】
本発明者らの実験によれば、内径φ3、外径φ6、幅3mmの試験片(銅および鉄を主成分とする軸受本体1a)では、4〜5μm程度のスプリングバック量を確保できることが明らかになっている。実際には、焼結金属素材1’の弾性変形を加味すれば、多少の無理抜きは可能であるので、溝深さHは焼結金属素材1’のスプリングバック量の半径量よりも大きく、例えば2.5〜3μm程度とすることも可能であるが、これ以上の溝深さでは動圧溝を崩すおそれがある。そこで、吹出し口温度が250℃の熱風発生器24を用いてコアロッド21が挿入された状態で焼結金属素材1’の外周面側から加熱したところ、室温25℃で、ごく短時間のうちに焼結金属素材1’の温度が約195℃まで上昇した。コアロッド21はこれよりも幾分低い温度である可能性があるが、同温度であったとしても両者に線膨張係数の差があるため、焼結金属素材1’の方がより大きく熱膨張する。コアロッド21の材料である超硬材の線膨張係数は、5.1×10−61/℃、上記試験片の線膨張係数は12.9×10−61/℃で、昇温を170℃とすると、内径寸法がφ3の場合、熱膨張差は約4μmとなる。スプリングバック量と合わせると、直径で8〜9μmとなり、より深い溝深さを得ることができる。実際の試作試験でも、焼結金属素材1’の弾性変形を合わせて5〜6μmの溝深さで製作することが可能であった。なお、ここでは実験的に熱風発生器を使用したが、加熱方法はこれに限定されるものではなく、他の方法、例えば高周波加熱などの方法を採用してもよい。
【0035】
図1に示すようなレーザビームプリンタ用ポリゴンスキャナモータでは、20000rpm以上、例えば25000rpmの高速回転が求められる一方、装置全体の消費電力の低減も求められことから、軸受にはさらなる低トルク性が求められる。市販のポリゴンスキャナモータに図2に示す動圧型滑り軸受を組み込んで、雰囲気温度0℃における駆動可能回転数を調べた。その結果、軸受隙間を直径で4μmとすると、20000rpmまで到達しないが、軸受隙間を直径で10μmとすると、35000rpmまで駆動可能であった。一方、軸受隙間を直径で10μmに固定し、溝深さを2μmおよび5μmとして30000rpmまでの軸振れ特性を調べた。軸受面での表面開孔率は3〜15%に設定している。その結果を図8に示すが、溝深さが5μmの場合は、低速域から30000μmまで軸振れが増加することはなかった。一方、溝深さが2μmの場合は、20000rpmあたりから軸振れが増加する傾向が見られ、高速域においてラジアル剛性が不足していることが認められた。したがって、低トルク化のため、軸受隙間を大きくした場合は、それに対応して溝深さを深くする必要があることが理解できる。
【0036】
また、軸受面における表面開孔率の違いによって軸振れ特性がどのような影響を受けるか調べた。表面開孔率が高いと軸受隙間内に圧力が発生しても軸受内部に逃げやすく、動圧効果が減じられると予想される。図9に2種類の表面開孔率における軸振れの測定結果を示す。軸受隙間は直径で10μm、溝深さは5μmとしている。表面開孔率を3〜15%に設定した場合には、30000rpmまで軸振れが増加することはなかったが、表面開孔率を15〜25%に設定した場合には、15000rpmあたりから軸振れが増加した。したがって、表面開孔率は3〜15%に設定する方が望ましい。なお、表面開孔率を3%未満とすると、注油することによって初期特性は満足できるものが得られるが、動圧型滑り軸受の特徴である軸受隙間と軸受内部での軸方向への油の循環(円周方向も含む)が阻害され、耐久性が落ちるために好ましくない。
【0037】
図2に示す動圧型多孔質含油軸受において、軸受隙間を10μm、溝深さ5μm、表面開孔率を3〜15%に設定し、ジッタ値を調べたところ、レーザビームプリンタで要求されるジッタ値0.02%をはるかに下回る0.005%の特性を得ることができた。
【0038】
図10に本発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、軸受本体1aの外径面のうち、軸受面間の領域1dに対応した外径部1d1と、これに対向するハウジング2の内径面2aとの間に圧入締め代を形成すると共に、軸受本体1aの外径面のうち、軸受面1bに対応した外径部1b1、1b2と、これに対向するハウジング2の内径面2a1、2a2との間に上記圧入締め代よりも小さい締め代、若しくはすきまを形成したものである(図面は隙間を形成した場合を例示する)。このような形状にすることによって、圧入という低コストの組立方法を採用しつつも、圧入の前後で軸受面1cの寸法や精度が変化することがないので、低コスト化と軸受面精度の確保とを同時に達成することができる。
【0039】
なお、軸受本体1aが焼結合金のような多孔質体ではなく、アルミニウム、黄銅、青銅などのような軟質金属である場合にも、本発明方法によって図2に示す動圧型滑り軸受を製作することができる。この場合、潤滑剤としての潤滑油は軸受隙間に充填すればよい。また、軸受本体の外形形状をハウジングと同じ形状に仕上げれば、軸受とハウジングとを一体化でき、部品点数の削減となると共に、軸受とハウジングの組立による精度の劣化を回避することができる。
【0040】
【発明の効果】
本発明によれば、チャック工程を省略できるので、従来方法のようなチャックによる軸受本体素材の変形を回避することができる。また、動圧溝の溝深さをより深くすることができるので、設計の自由度を向上させることができる。さらに内径を真円とした通常の焼結含油軸受(動圧溝を有しない焼結含油軸受)の製造装置をほぼそのまま、加熱装置を追加するだけで転用できるので、設備投資を極めて安価に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】動圧型滑り軸受を組み込んだモータを概念的に示す断面図である。
【図2】本発明方法で製造した動圧型滑り軸受の実施形態を示す断面図である。
【図3】(a)図は回転サイジングピンの側面図、(b)図は(a)図中のA−A線での断面図である。
【図4】成形型を有するコアロッドの側面図である。
【図5】軸受面の成形工程を示す断面図である。
【図6】軸受面の成形工程を示す断面図である。
【図7】軸受面の成形工程を示す断面図である。
【図8】溝深さを異ならせた場合の回転数と軸振れの関係を示す図である。
【図9】表面開孔率を異ならせた場合の回転数と軸振れの関係を示す図である。
【図10】ハウジングに組み込んだ動圧型滑り軸受の他の実施形態を示す断面図である。
【図11】動圧型滑り軸受の半径方向での拡大断面図である。
【図12】真円軸受の成形工程を示す断面図である。
【符号の説明】
1 動圧型滑り軸受
1a 軸受本体
1b 軸受面
1c 動圧溝
2 ハウジング
3 軸
20 ダイ
21 コアロッド
21a 成形型
21a1 第1成形部
21a2 第2成形部
24 加熱機
Claims (9)
- 円筒状の軸受本体を具備し、この軸受本体の内周面に、傾斜状の動圧溝を有する軸受面が形成されている動圧型滑り軸受を製造するための方法であって、
上記軸受面における動圧溝を成形するための成形型を円筒状の軸受本体素材の内周面に所定の内径すきまを設けて挿入し、軸受本体素材の外周面を所定の外径しめしろでダイに圧入して、ダイと上下のパンチで軸受本体素材に圧迫力を加え、軸受本体素材の内周面を上記外径しめしろと内径すきまとの差に略等しい加圧量で成形型に加圧することにより、軸受本体素材の内周面に上記動圧溝を有する軸受面を成形した後、圧迫力を解除して軸受本体素材をスプリングバックさせると共に、軸受本体素材と成形型との間に、軸受本体素材の内径と成形型の外径との寸法差が拡大するような熱膨張差を生じさせて、上記成形型を軸受本体素材の内周面から離型する工程を含む動圧型滑り軸受の製造方法。 - 成形型に、軸受面における動圧溝の形成領域を成形するための第1成形部と動圧溝の形成領域以外の領域を成形するための第2成形部とを設け、軸受本体素材の内周面を上記成形型に加圧することによって、軸受本体素材の内周面に、軸受面における動圧溝の形成領域とそれ以外の領域とを同時成形する請求項1記載の動圧型滑り軸受の製造方法。
- 軸受本体素材の内周面に上記動圧溝を有する軸受面を成形した後、軸受本体素材が高温側となるよう軸受本体素材と成形型との間に温度差を設けて熱膨張差を生じさせる請求項1、または2記載の動圧型滑り軸受の製造方法。
- 軸受本体素材と成形型とを、線膨張係数の異なる材料で形成した請求項3記載の動圧型滑り軸受の製造方法。
- 軸受本体素材が焼結金属で形成されている請求項1乃至4何れか記載の動圧型滑り軸受の製造方法。
- 焼結金属が、銅、鉄あるいはアルミニウムのうちの何れか一つ、またはこれらのうちの2種以上を主成分とする請求項5記載の動圧型滑り軸受の製造方法。
- 軸受本体素材が、アルミニウム、黄銅、青銅などの軟質金属で形成されている請求項1乃至4何れか記載の動圧型滑り軸受の製造方法。
- 内周面に傾斜状の動圧溝を有する軸受面が形成された多孔質の軸受本体と、潤滑油または潤滑グリースの含浸によって上記軸受本体の内部の細孔内に保持された油とを備えた動圧型多孔質含油軸受を製造するための方法であって、
円筒状の焼結金属からなる多孔質素材の内周面および外周面を、ダイおよびサイジングピンを用いてサイジングするサイジング工程と、
多孔質素材の内周面に回転サイジングピンを挿入し、回転サイジングピンを回転させて多孔質素材の内周面を回転サイジングする回転サイジング工程と、
軸受面における動圧溝の形成領域を成形するための第1成形部と動圧溝の形成領域以外の領域を成形するための第2成形部とを有する成形型を多孔質素材の内周面に所定の内径すきまを設けて挿入し、軸受本体素材の外周面を所定の外径しめしろでダイに圧入して、ダイと上下のパンチで多孔質素材に圧迫力を加え、多孔質素材の内周面を上記外径しめしろと内径すきまとの差に略等しい加圧量で成形型に加圧することにより、多孔質素材の内周面に、軸受面における動圧溝の形成領域とそれ以外の領域とを同時成形する軸受面成形工程と
を含む動圧型多孔質含油軸受の製造方法。 - 請求項1乃至8何れかの方法で形成された動圧型滑り軸受。
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