JP6461483B2 - 焼結軸受及びこれを備えた流体動圧軸受装置、並びに焼結軸受の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、焼結軸受及びこれを備えた流体動圧軸受装置、並びに焼結軸受の製造方法に関する。

流体動圧軸受装置は、軸部材の外周面と軸受部材の内周面との間のラジアル軸受隙間に満たされた流体膜の圧力（動圧作用）により、軸部材を相対回転自在に非接触支持するものである。流体動圧軸受装置は、その高回転精度および静粛性から、情報機器（例えば、ＨＤＤ等の磁気ディスク駆動装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ、ブルーレイディスク等の光ディスク駆動装置、ＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク駆動装置）のスピンドルモータ、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）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、あるいは電気機器の冷却ファン等に使用されるファンモータなどの小型モータ用として好適に使用可能である。

流体動圧軸受装置の軸受部材として、焼結金属からなる焼結軸受が用いられることがある。焼結軸受は、ニアネットシェイプで成形することができるため、仕上げ加工を低減あるいは省略することができ、低コストに製造することができる。また、焼結軸受の内周面に動圧溝を形成する場合、サイジング工程において焼結軸受の内周面に動圧溝を型成形することができるため、エッチング等で形成する場合と比べて動圧溝の形成が容易化される。

下記の特許文献１には、焼結軸受の内周面にラジアル動圧発生部（動圧溝）を型成形する具体的な方法が示されている。この方法では、まず、金属粉末を圧縮成形し、これを焼成することにより、焼結体（焼結金属素材）を形成する。そして、焼結体の内周に、外周面に成形型を有するコアロッドを挿入し、コアロッドを内周に挿入したままの状態で焼結体をダイの内周に圧入する。これにより、焼結体が外周から圧迫されて、焼結体の内周面がコアロッドの成形型に押し付けられ、焼結体の内周面が塑性変形して動圧溝が型成形される。その後、焼結体の内周にコアロッドを挿入したままの状態で、焼結体をダイの内周から取り出す。このとき、焼結体に対する内径向きの圧迫力が解放され、焼結体にスプリングバックが生じて内周面が拡径し、焼結体の内周面がコアロッドから離型される。これにより、焼結体の内周面に形成された動圧溝と、コアロッドの成形型とが干渉することなく、焼結体の内周からコアロッドを引き抜くことができる。

特許第３６０７６６１号公報

ところで、上記のような流体動圧軸受装置において、ラジアル軸受隙間の大きさが小さすぎると、焼結軸受の内周面と軸部材の外周面との擦れやトルク上昇といった問題が生じる。このような問題を回避するためには、ラジアル軸受隙間の大きさをある程度大きくする必要がある。しかし、流体動圧軸受装置では、一般に、軸受部材（焼結軸受）の内周面に形成されるラジアル動圧発生部の径差（例えば動圧溝の溝深さ）が、ラジアル軸受隙間の大きさと同等である場合に、ラジアル軸受隙間の流体膜の圧力、すなわち軸受剛性が極大となる。換言すると、できるだけ高い軸受剛性を得るためには、動圧溝の溝深さがラジアル軸受隙間の大きさの限界値となる。上記特許文献１のように、動圧溝の成形後、焼結体のスプリングバックを利用してコアロッドから離型する場合、動圧溝の溝深さを焼結体のスプリングバック量よりも深くすることはできないため、結果として、動圧溝の溝深さは焼結体の材料の物性により制限される。

例えば、焼結軸受を、スプリングバック量の大きい材料、すなわち、弾性域の広い材料で形成すれば、溝深さを深くすることが可能となる。しかし、この場合、焼結軸受の内周面が塑性変形しにくくなるため、コアロッドの成形型への押し付けにより動圧溝が完全に成形されず、動圧作用が低下して軸受剛性が低下する恐れがある。

以上のように、焼結軸受の内周面に動圧溝等のラジアル動圧発生部を型成形する場合、動圧溝の溝深さを深くすることと、動圧溝を確実に成形して軸受剛性を高めることを両立することは困難であった。

以上のような事情に鑑み、本発明は、ラジアル動圧発生部の径差を大きくすることで、ラジアル軸受隙間の大きさを大きくして焼結軸受と軸部材との接触やトルク上昇を回避すると共に、ラジアル動圧発生部を確実に成形して軸受剛性を高めることを目的とする。

上記の目的を達成するために創案された本発明は、焼結金属からなる筒状の内層及び外層を有し、前記内層の内周面にラジアル動圧発生部が型成形された焼結軸受であって、前記外層の圧縮耐力が前記内層の圧縮耐力よりも大きいことを特徴とする。

このように、本発明では、焼結軸受に内層と外層とを設け、内層を、圧縮耐力が相対的に小さい材料で形成した。これにより、内層を塑性変形させやすくなり、ラジアル動圧発生部を型成形により確実に成形することができる。一方、外層を、圧縮耐力が相対的に大きい材料で形成したことにより、外層のスプリングバック量を大きくすることができるため、内層がスプリングバック量の小さい材料で形成された場合でも、焼結軸受全体のスプリングバック量を大きくすることができる。これにより、ラジアル動圧発生部の径差を大きくすることが可能となり、これに伴ってラジアル軸受隙間を大きくすることが可能となる。尚、圧縮耐力とは、当該材料の応力−ひずみ曲線において、圧縮ひずみが０．２％となるときの応力のことを言う（ＪＩＳ Ｈ７９０２：２００８）。

上記のような焼結軸受は、金属粉末を圧縮成形することにより、筒状の内層及び該内層よりも圧縮耐力の大きい外層を一体に有する圧粉体を成形する圧縮成形工程と、前記圧粉体を焼成して焼結体を形成する焼結工程と、前記焼結体の内周面にラジアル動圧発生部を型成形するサイジング工程とを経て製造することができる。上記のサイジング工程は、前記焼結体の内周に、外周面に成形型が形成されたコアロッドを挿入するステップと、前記コアロッドが内周に挿入されたままの状態で前記焼結体をダイの内周に圧入することにより、前記焼結体を外周から圧迫してその内周面を前記コアロッドの前記成形型に押し付けることにより、前記焼結体の内周面を塑性変形させて前記ラジアル動圧発生部を型成形するステップと、前記コアロッドが内周に挿入されたままの状態で前記焼結体を前記ダイの内周から取り出すことにより、前記焼結体の内周面を拡径させて前記コアロッドの前記成形型から離型するステップと、前記焼結体と前記コアロッドとを分離するステップとを経て行われる。

上記の焼結軸受において、内層は、ラジアル動圧発生部を成形できる半径方向寸法（厚さ）を有していればよいため、比較的薄くて足りる。一方、外層は、焼結体全体のスプリングバック量を確保するために、なるべく厚くすることが好ましい。以上より、外層の半径方向寸法は、内層の半径方向寸法よりも大きくすることが好ましい。

例えば、内層を銅鉄系の焼結金属で構成し、外層を鉄系の焼結金属で構成することで、外層の圧縮耐力を内層の圧縮耐力よりも大きくすることができる。尚、銅鉄系の焼結金属とは、銅及び鉄を主成分とし、それぞれ３０ｗｔ％以上ずつ含む焼結金属であり、鉄系の焼結金属とは、鉄を５０ｗｔ％以上含む焼結金属である。

また、内層の密度を、外層の密度よりも低くすることで、外層の圧縮耐力を内層よりも大きくすることもできる。この場合、内層と外層とを同じ組成の焼結金属で形成することが可能となる。

上記の焼結軸受と、前記焼結軸受の内周に挿入された軸部材とを備え、前記焼結軸受の内周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の動圧作用で前記軸部材を相対回転自在に支持する流体動圧軸受装置は、ラジアル動圧発生部の径差を従来より大きくすることができるため、これに伴ってラジアル軸受隙間を大きくすることで、焼結軸受と軸部材との接触やトルク上昇を回避できる。また、焼結軸受の内周面にラジアル動圧発生部が確実に成形されるため、流体膜の圧力を高めて軸受剛性を高めることができる。

以上のように、本発明によれば、焼結軸受のスプリングバック量を大きくすることができるため、焼結軸受の内周面に型成形されるラジアル動圧発生部の径差を大きくすることができ、これに伴ってラジアル軸受隙間を大きくすることで、焼結軸受と軸部材との接触やトルク上昇を回避できる。また、内層が塑性変形しやすい材料で形成されるため、この内層にラジアル動圧発生部を確実に成形することができ、軸受剛性を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る焼結軸受の断面図である。 上記焼結軸受の下面図である。 上記焼結軸受の製造工程の圧縮成形工程において、外層の混合金属粉末を充填した状態を示す断面図である。 上記圧縮成形工程において、内層の混合金属粉末を充填した状態を示す断面図である。 上記圧縮成形工程において、仕切板を下降させた状態を示す断面図である。 上記圧縮成形工程において、余分な金属粉末を除去した状態を示す断面図である。 上記圧縮成形工程において、上パンチで混合金属粉末を圧縮した状態を示す断面図である。 上記圧縮成形工程において、圧粉体を金型から取り出した状態を示す断面図である。 上記焼結軸受のサイジング工程において、焼結体の内周にコアロッドを挿入した状態を示す断面図である。 上記サイジング工程において、焼結軸受をダイに圧入した状態を示す断面図である。 上記サイジング工程において、焼結軸受をダイから取り出した状態を示す断面図である。 上記焼結軸受を備え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を備えたスピンドルモータの断面図である。

本発明の一実施形態に係る焼結軸受１は、図１及び図２に示すように、焼結金属からなる筒状（図示例では円筒状）の内層２及び外層３を一体に有する。図示例では、焼結軸受１が内層２及び外層３のみからなり、内層２の外周面と外層３の内周面とが直接接触している。尚、以下の説明では、図中の上下方向を用いて説明を行うが、これは、焼結軸受１の使用態様を限定する趣旨ではない。

内層２は、比較的塑性変形しやすい材料、すなわち圧縮耐力が比較的小さい材料で形成される。本実施形態では、内層２が、銅系あるいは銅鉄系の焼結金属で形成され、具体的には、銅あるいは銅合金を５０ｗｔ％以上（例えば６０ｗｔ％）、鉄あるいは鉄合金（ステンレス鋼等）を３０ｗｔ％以上（例えば４０ｗｔ％）含む焼結金属で形成される。

外層３は、比較的塑性変形しにくい材料、すなわち圧縮耐力が内層２よりも大きい材料で形成される。本実施形態では、外層３が、内層２とは組成が異なる焼結金属で形成され、具体的には、鉄系の焼結金属、特に鉄を７０ｗｔ％以上含む焼結金属で形成される。

焼結軸受１の内周面１ａ（すなわち、内層２の内周面）には、ラジアル動圧発生部としての動圧溝が形成される。この実施形態では、焼結軸受１の内周面１ａのうち、軸方向に離隔した２箇所に、ヘリングボーン形状の動圧溝１ａ１、１ａ２が形成される。上側の動圧溝１ａ１は、軸方向非対称とされる。具体的には、動圧溝１ａ１のうち、丘部（図１にクロスハッチングで示す領域）の軸方向略中央部に設けられた環状部分より上側の領域の軸方向寸法Ｌ１が、環状部分より下側の領域の軸方向寸法Ｌ２よりも大きくなっている（Ｌ１＞Ｌ２）。一方、下側の動圧溝１ａ２は、軸方向対称とされる。

焼結軸受１の外周面１ｂ（すなわち、外層３の外周面）は、平滑な円筒面とされる。焼結軸受１の外周面１ｂには、円周方向に等配された複数（図示例では３本）の軸方向溝１ｂ１が形成される（図２参照）。焼結軸受１の上側端面１ｃは、平坦面とされる。焼結軸受１の下側端面１ｄには、スラスト動圧発生部として、スパイラル形状の動圧溝１ｄ１が形成される（図２参照）。

外層３の半径方向寸法（厚さ）は、内層２の半径方向寸法（厚さ）よりも大きい。内層２は、動圧溝１ａ１，１ａ２を成形可能な最低限の厚さを有していればよく、例えば、焼結軸受１の厚さの１０％以下、好ましくは５％以下とされる。図示例では、内層２は、焼結軸受１の内周面１ａの上下両端に設けられた面取り部の半径方向領域内に設けられる。これにより、焼結軸受１の内周面１ａの全域が内層２で形成され、焼結軸受１の外周面１ｂ及び両端面１ｃ，１ｄの全域が外層３で形成される。

次に、上記の焼結軸受１の製造方法を説明する。焼結軸受１は、圧縮成形工程、焼結工程、サイジング工程、及び含油工程を経て製造される。以下、各工程を説明する。

圧縮成形工程は、内層２の材料と外層３の材料を同一の金型に供給して一体成形する、いわゆる二色成形により行われる。圧縮成形工程で用いる金型は、図３に示すように、ダイ１１と、ダイ１１の内周に配されたコアロッド１２と、ダイ１１の内周面１１ａとコアロッド１２の外周面１２ａとの間に配された外側下パンチ１３、仕切板１４、及び内側下パンチ１５と、上パンチ１６（図８参照）とを有する。ダイ１１の内周面には、圧粉体２０（図７参照）の外周面に軸方向溝を成形するための成形型が形成される（図示省略）。外側下パンチ１３、仕切板１４、及び内側下パンチ１５は、同心の円筒形状をなし、それぞれ独立して昇降可能とされる。

圧縮成形工程では、まず、図３に示すように、仕切板１４及び内側下パンチ１５を上端位置まで上昇させると共に、外側下パンチ１３を下端位置まで下降させ、ダイ１１の内周面１１ａと、仕切板１４の外周面１４ａと、外側下パンチ１３の端面１３ａとで円筒状の外側キャビティ１７を形成する。この外側キャビティ１７に、外層３を形成するための第１混合金属粉末Ｍ１を充填する。本実施形態の第１混合金属粉末Ｍ１は、鉄粉末に、必要に応じて錫粉末や黒鉛粉末が配合されたものである。第１混合金属粉末Ｍ１の鉄粉末としては、還元鉄粉、アトマイズ鉄粉、あるいは電解鉄粉を使用することができる。

次に、図４に示すように内側下パンチ１５を下端位置まで下降させ、仕切板１４の内周面１４ｂと、コアロッド１２の外周面１２ａと、内側下パンチ１５の端面１５ａとで円筒状の内側キャビティ１８を形成する。この内側キャビティ１８に、内層２を形成するための第２混合金属粉末Ｍ２を充填する。このとき、第２混合金属粉末Ｍ２を内側キャビティ１８から溢れさせ、仕切板１４の上方を覆うようにする。本実施形態の第２混合金属粉末Ｍ２は、鉄粉末及び銅あるいは銅合金粉末に、必要に応じて錫粉末や黒鉛粉末が配合されたものである。第２混合金属粉末Ｍ２の鉄粉末としては、還元鉄粉、アトマイズ鉄粉、あるいは電解鉄粉を使用することができる。第２混合金属粉末Ｍ２の銅粉末としては、電解銅粉やアトマイズ銅粉を使用することができる。第２混合金属粉末Ｍ２の銅合金粉末としては、銅と合金成分が拡散接合した拡散合金銅粉や、銅と合金成分をアトマイズ法で合金化したアトマイズ合金銅粉などを使用することができる。

次に、図５に示すように仕切板１４を下降させる。これにより、仕切板１４の分のスペースに第２混合金属粉末Ｍ２が入り込み、第１混合金属粉末Ｍ１と第２混合金属粉末Ｍ２とが接触する。こうして、ダイ１１の内周面１１ａ、外側下パンチ１３の端面１３ａ、仕切板１４の端面１４ｃ、内側下パンチ１５の端面１５ａ、及びコアロッド１２の外周面１２ａで形成されるキャビティ１９に、第１混合金属粉末Ｍ１及び第２混合金属粉末Ｍ２が二層状態で満たされた状態となる。その後、キャビティ１９から溢れ出た余分な第２混合金属粉末Ｍ２が除去される（図６参照）。

その後、図７に示すように、上パンチ１６を下降させ、上パンチ１６の端面１６ａでキャビティ１９に充填された混合金属粉末Ｍ１，Ｍ２を上方から圧縮して、第１混合金属粉末Ｍ１からなる外層２１及び第２混合金属粉末Ｍ２からなる内層２２を有する圧粉体２０を成形する。そして、図８に示すように、外側下パンチ１３、仕切板１４、及び内側下パンチ１５を上昇させ、圧粉体２０を金型から取り出す。圧粉体２０の内周面は円筒面とされ、圧粉体２０の両端面は平坦面とされ、圧粉体２０の外周面には軸方向溝（図示省略）が形成される。また、圧粉体２０の内周面及び外周面の上下両端には、図示しない面取り部が成形される。

焼結工程では、圧粉体２０を所定の温度（例えば８７０℃）で焼成し、外層３１及び内層３２を有する焼結体３０（図９参照）が得られる。

サイジング工程では、焼結体３０を所定寸法に整形すると共に、焼結体３０の内周面３３及び軸方向一方の端面３４に動圧溝を型成形する。尚、本実施形態では、図１に示す焼結軸受１を上下反転させた状態でサイジング工程が行われる。また、図９〜１１では、成形型４１ａ１、４１ａ２や動圧溝１ａ１，１ａ２の溝深さを誇張して示している。

まず、図９に示すように、焼結体３０の内周にコアロッド４１を挿入する。コアロッド４１の外周面には、動圧溝１ａ１，１ａ２に対応した形状の成形型４１ａ１，４１ａ２が形成されている。焼結体３０の内周面３３とコアロッド４１の外周面との間には、半径方向の隙間が形成されている。

その後、図１０に示すように、上パンチ４２で焼結体３０を下方に押し込み、内周にコアロッド４１を挿入したままの状態で焼結体３０をダイ４３の内周に圧入する。これにより、焼結体３０がダイ１１により外周から圧迫されて、焼結体３０の内周面３３がコアロッド４１の成形型４１ａ１，４１ａ２に押し付けられ、焼結体３０の内周面３３が塑性変形して内周面３３に動圧溝１ａ１，１ａ２が型成形される。このとき、焼結体３０の内層３２が、圧縮耐力の比較的小さい材料（本実施形態では銅鉄系の焼結金属）、すなわち塑性変形しやすい材料で形成されているため、成形型４１ａ１，４１ａ２を押し付けることで内層３２を塑性変形させて、焼結体３０の内周面３３に動圧溝１ａ１，１ａ２を確実に型成形することができる。

これと同時に、上パンチ４２の下面４２ａに形成された成形型（図示省略）が焼結体３０の端面３４に押し付けられ、端面３４が塑性変形して、端面３４に動圧溝１ｄ１（図２参照）が型成形される。そして、上パンチ４２が所定の高さまで下降し、焼結体３０のダイ４３への圧入が完了したら、上パンチ４２が停止する。以上により、焼結体３０が所定寸法に整形されると共に、焼結体３０に動圧溝１ａ１，１ａ２，及び１ｄ１が型成形される。

その後、図１１に示すように、内周にコアロッド４１を挿入した状態のままで焼結体３０を下パンチ４４で押し上げて、ダイ４３の内周から取り出す。これにより、ダイ４３により焼結体３０に加えられていた内径向きの圧迫力が解放され、焼結体３０が拡径し、焼結体３０の内周面３３がコアロッド４１の外周面から剥離する。このとき、焼結体３０の外層３１が、圧縮耐力の比較的大きい材料（本実施形態では鉄系の焼結金属）、すなわち弾性域の広い材料で形成されているため、焼結体３０の外径とダイ４３の内径との寸法差（圧入代Ｐ、図９参照）を大きくすることによりダイ４３による焼結体３０の圧縮量を大きくした場合でも、焼結体３０をスプリングバックにより弾性復元させることができる。このように焼結体３０の圧縮量を大きくすることで、焼結体３０の内周面３３に成形される動圧溝１ａ１，１ａ２の溝深さを深くすることが可能となる。焼結体３０のスプリングバックにより、焼結体３０の内周面３３（動圧溝１ａ１，１ａ２）とコアロッド４１の外周面（成形型４１ａ１，４１ａ２）との軸方向の係合状態が解除される。その後、焼結体３０の内周からコアロッド４１を引き抜くことで、焼結体３０を金型から分離する。

こうしてサイジング工程が施された焼結体３０の内部気孔に潤滑流体として油を含浸することにより、焼結軸受１が完成する。

上記の焼結軸受１は、例えば、図１２に示す流体動圧軸受装置５０に組み込まれる。この流体動圧軸受装置５０は、焼結軸受１と、焼結軸受１の内周に挿入された軸部材５２と、内周面に焼結軸受１が固定された筒状のハウジング５７と、ハウジング５７の軸方向一端側の開口部を閉塞する蓋部材５９と、ハウジング５７の軸方向他端側の開口部に配設されるシール部５８とを主に備える。本実施形態では、ハウジング５７とシール部５８とが一体成形されている。

軸部材５２は、例えばステンレス鋼等の金属材料で形成され、軸部５２ａと、軸部５２ａの下端に設けられたフランジ部５２ｂとを備えている。

ハウジング５７は、樹脂あるいは金属で形成され、本実施形態では、シール部５８と共に樹脂で射出成形される。ハウジング５７は、軸方向両端を開口した円筒状をなす。ハウジング５７の内周面には、小径内周面５７ａと、小径内周面５７ａの下方に設けられ、小径内周面５７ａよりも大径な大径内周面５７ｂが設けられる。小径内周面５７ａには、焼結軸受１の外周面１ｂが、接着、圧入等の適宜の手段で固定される。大径内周面５７ｂには、蓋部材５９の外周面５９ｂが、接着、圧入等の適宜の手段で固定される。

蓋部材５９は、金属あるいは樹脂で円盤状に形成される。蓋部材５９の上側端面５９ａには、スパイラル形状の動圧溝（図示省略）が形成される。

シール部５８は、ハウジング５７の上端開口部に設けられる。シール部５８の内周面５８ａには、上方に向けて漸次拡径したテーパ形状をなしている。シール部５８の内周面５８ａと軸部５２ａの外周面５２ａ１との間には、下方に向けて径方向幅を徐々に狭めた断面楔形のシール空間Ｓが形成される。

上記の構成部品からなる流体動圧軸受装置５０の内部に、油が注入される。これにより、焼結軸受１の内部空孔を含め、ハウジング５７の内部空間が油で満たされ、油面は常にシール空間Ｓの範囲内に維持される。

軸部材５２が回転すると、焼結軸受１の内周面１ａ（動圧溝１ａ１、１ａ２形成領域）と軸部５２ａの外周面５２ａ１との間にラジアル軸受隙間が形成される。そして、動圧溝１ａ１，１ａ２によりラジアル軸受隙間の油膜の圧力が高められ、この動圧作用によって、軸部５２ａ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５２ｂの上側端面５２ｂ１と焼結軸受１の下側端面１ｄ（動圧溝１ｄ１形成領域）との間、及び、フランジ部５２ｂの下側端面５２ｂ２と蓋部材５９の上側端面５９ａ（動圧溝形成領域）との間にそれぞれスラスト軸受隙間が形成される。そして、焼結軸受１の動圧溝１ｄ１及び蓋部材５９の動圧溝により各スラスト軸受隙間の油膜の圧力が高められ、この動圧作用によって、フランジ部５２ｂ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。

このとき、焼結軸受１の内周面１ａと軸部５２ａの外周面５２ａ１との間に形成されるラジアル軸受隙間の大きさは、焼結軸受１の内周面１ａに形成された動圧溝１ａ１，１ａ２の溝深さと同等とすることが好ましい。これにより、ラジアル軸受隙間に生じる油膜の圧力が極大となり、ラジアル方向の軸受剛性が高められるからである。本実施形態では、上述のように、焼結軸受１に圧縮耐力の大きい外層３を設けることで、焼結体３０のスプリングバック量を大きくし、これにより溝深さの深い動圧溝１ａ１，１ａ２が形成される。動圧溝１ａ１，１ａ２の溝深さを深くした分、ラジアル軸受隙間の大きさを大きくすることができるため、焼結軸受１の内周面１ａと軸部５２ａの外周面５２ａ１との擦れやトルク上昇を回避することができる。また、焼結軸受１に圧縮耐力の小さい内層２を設けることで、内層２を塑性変形しやすくし、動圧溝１ａ１，１ａ２を確実に成形することができるため、ラジアル軸受隙間の油膜の圧力が効率的に高められ、軸受剛性の向上が図られる。

上記の流体動圧軸受装置５０は、例えば、図１３に示すスピンドルモータに組み込まれる。このスピンドルモータは、例えばＨＤＤのディスク駆動装置に用いられるものであり、流体動圧軸受装置５０と、流体動圧軸受装置５０の軸部材５２に固定されたディスクハブ５３と、ステータコイル５４ａおよびロータマグネット５４ｂとからなる駆動部５４と、ブラケット５５とを備えている。ステータコイル５４ａはブラケット５５に固定され、ロータマグネット５４ｂはディスクハブ５３に固定される。流体動圧軸受装置５０は、ブラケット５５の内周に固定される。ディスクハブ５３には、所定枚数（図示例では２枚）のディスク５６が保持される。ステータコイル５４ａに通電すると、ロータマグネット５４ｂが回転し、これに伴って、ディスクハブ５３に保持されたディスク５６が軸部材５２と一体に回転する。

本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、上記の実施形態では、焼結軸受１の内層２及び外層３の材料を異ならせることで、これらの層の圧縮耐力を異ならせた場合を示したが、これに限らず、例えば内層２の密度を外層３の密度よりも低くすることで、これらの層の圧縮耐力異ならせてもよい。例えば、外層３の金属粉末の粒径（例えば平均粒径）を、内層２の金属粉末の粒径よりも大きくすることで、外層３の密度を内層２の密度よりも高くし、これにより外層３の圧縮耐力を内層２の圧縮耐力よりも大きくすることができる。この場合、内層２及び外層３を同じ組成の焼結金属で形成することができる。あるいは、内層２及び外層３を上記の実施形態と同様の材料で形成した上で、外層３の密度を内層２よりも高くしてもよい。

また、上記の実施形態では、焼結軸受１の内周面１ａに、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１ａ１，１ａ２を形成した場合を示したが、これに限らず、ラジアル動圧発生部としてスパイラル形状等の他の形状の動圧溝を形成してもよい。この他、複数の部分円筒面を円周方向につなげたいわゆる多円弧軸受や、円周方向等間隔に複数の軸方向溝を形成してなるステップ軸受で、ラジアル動圧発生部を構成してもよい。また、上記の実施形態では、焼結軸受１の内周面１ａの軸方向に離隔した２箇所に動圧溝１ａ１，１ａ２を形成したが、これらを軸方向に連続させてもよいし、あるいは、動圧溝を軸方向一箇所のみに形成してもよい。

また、上記の実施形態では、焼結軸受１の端面１ｄに、スラスト動圧発生部としてスパイラル形状の動圧溝１ｄ１を形成した場合を示したが、これに限らず、ヘリングボーン形状等の他の形状の動圧溝や、ステップ軸受で、スラスト動圧発生部を構成してもよい。また、焼結軸受１の端面１ｄを平坦面とし、これに対向する軸部材５２のフランジ部５２ｂの上側端面５２ｂ１にスラスト動圧発生部を形成してもよい。

また、上記の焼結軸受１は、軸部材の回転を支持する軸回転型の流体動圧軸受装置５０に限らず、軸部材が固定され、焼結軸受１が回転する軸固定型の流体動圧軸受装置や、軸部材及び焼結軸受の双方が回転する流体動圧軸受装置に適用することもできる。

また、上記の焼結軸受１は、ＨＤＤのスピンドルモータに限らず、他の情報機器のスピンドルモータ、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、あるいは電気機器のファンモータに適用することができる。

１ 焼結軸受
１ａ１，１ａ２ 動圧溝（ラジアル動圧発生部）
１ｄ１ 動圧溝（スラスト動圧発生部）
２ 内層
３ 外層
２０ 圧粉体
３０ 焼結体
４１ コアロッド
４１ａ１，４１ａ２ 成形型
４２ 上パンチ
４３ ダイ
４４ 下パンチ
５０ 流体動圧軸受装置
５２ 軸部材
５７ ハウジング
５８ シール部
５９ 蓋部材
Ｒ１，Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１，Ｔ２ スラスト軸受部
Ｓ シール空間

Claims (4)

1. 焼結金属からなる筒状の内層及び外層を有し、前記内層の内周面にラジアル動圧発生部が型成形された焼結軸受であって、
   前記内層を銅鉄系の焼結金属で構成し、前記外層を鉄系の焼結金属で構成することにより、前記外層の圧縮耐力を前記内層の圧縮耐力よりも大きくしたことを特徴とする焼結軸受。
2. 前記外層の半径方向寸法が、前記内層の半径方向寸法よりも大きい請求項１に記載の焼結軸受。
3. 請求項１又は２に記載の焼結軸受と、前記焼結軸受の内周に挿入された軸部材とを備え、前記焼結軸受の内周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の動圧作用で前記軸部材を相対回転自在に支持する流体動圧軸受装置。
4. 金属粉末を圧縮成形することにより、筒状の内層及び外層を一体に有し、前記内層を銅鉄系の焼結金属で構成し、前記外層を鉄系の焼結金属で構成することにより、前記外層の圧縮耐力を前記内層の圧縮耐力よりも大きくした圧粉体を成形する圧縮成形工程と、前記圧粉体を焼成して焼結体を形成する焼結工程と、前記焼結体の内周面にラジアル動圧発生部を型成形するサイジング工程とを有する焼結軸受の製造方法であって、
   前記サイジング工程は、前記焼結体の内周に、外周面に成形型が形成されたコアロッドを挿入するステップと、前記コアロッドが内周に挿入されたままの状態で前記焼結体をダイの内周に圧入することにより、前記焼結体を外周から圧迫してその内周面を前記コアロッドの前記成形型に押し付けることにより、前記焼結体の内周面を塑性変形させて前記ラジアル動圧発生部を型成形するステップと、前記コアロッドが内周に挿入されたままの状態で前記焼結体を前記ダイの内周から取り出すことにより、前記焼結体の内周面を拡径させて前記コアロッドの前記成形型から離型するステップと、前記焼結体と前記コアロッドとを分離するステップとを有する焼結軸受の製造方法。

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