【手続補正書】
【提出日】平成16年3月25日(2004.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】動圧型流体軸受用スリーブとその製造方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】焼結材料からなるスリーブと、このスリーブの内周に設けられた動圧発生溝とからなり、少なくともこの動圧発生溝がメッキ層で被覆された動圧型流体軸受用スリーブ。
【請求項２】焼結材料を焼結成形して設けたスリーブブランクの内周に、塑性加工で動圧発生溝を形成した後、メッキ加工で少なくとも前記動圧発生溝を被覆する動圧型流体軸受用スリーブの製造方法。
【請求項３】メッキ層が無電解ニッケルメッキまたは無電解ニッケル−モリブデンメッキである請求項１記載の動圧型流体軸受用スリーブ。
【請求項４】メッキ加工を無電解ニッケルメッキ加工、または無電解ニッケル−モリブデンメッキ加工により行う請求項２記載の動圧型流体軸受用スリーブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの軸受などに用いられる動圧型流体軸受用スリーブとその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下図面を参照しながら、上述した従来の動圧型流体軸受用スリーブの１例について説明する。図３は従来の動圧型流体軸受用スリーブの断面を示す。図３において、１はスリーブで、動圧発生溝２が形成されている。このスリーブ１には、最終的に１点鎖線で示す軸３が挿入され、かつ１点鎖線で示される潤滑油４が注入されて軸受が完成する。
【０００３】
以上のように構成された従来の動圧型流体軸受用スリーブについて、以下その動作について説明する。図３において、図示しない回転手段により軸３が矢印Ａ方向へ回転すると、潤滑油４は軸３と共に、かつ動圧発生溝２に沿って流れようとするので、動圧発生溝２の中央部Ｂの圧力が高まる。この結果、軸３はスリーブ１に対して非接触で支持され回転することとなる。
【０００４】
次に、上述した従来のスリーブ１の製造方法の一例を、図４、図５を用いて説明する。
従来のスリーブ１の製造は、まず金属の丸棒を旋盤などで切削加工することにより、図４に示す円筒状のスリーブブランク５を作る。このスリーブブランク５の内周に、この内周より僅かに大きい最大外径を形成する複数の突起部６を持つ溝転造工具７をＣ方向へ回転させながらＤ方向へ挿入する事で、動圧発生溝２が塑性加工される。なお、動圧発生溝２の中央部Ｂより奥では、転造工具７を矢印Ｃと逆方向へ回転させながら更に挿入していけば逆方向の動圧発生溝２が形成できる。ここで、転造加工が済んだスリーブブランク５の動圧発生溝２の両側には、図５の拡大図に示すような転造加工に伴う盛り上がり８ができるので、これを再度旋盤で切削したり、または図示しない硬球を挿入する事で除去し、図３に示すスリーブ１が完成することになる。
【０００５】
しかしながら上記のように構成された従来の動圧型流体軸受用スリーブでは、以下のような問題点があった。
【０００６】
まず第１の問題点は信頼性である。スリーブ１の材質は、旋盤による切削性と動圧発生溝２の転造加工性の制約から、軟質の銅系金属を用いることが多いが、一方、動圧型流体軸受では、その回転初期にスリーブ１と軸３が擦れながら回りはじめる。このため、スリーブ１の材質が上記の軟質材料の場合、起動、停止回数が多くなればなるほど、スリーブ１が擦れにより摩耗し、場合によっては焼き付き易くなるという問題点があった。
【０００７】
また第２の問題点はスリーブ１を形成するコストが高いという問題である。一般に動圧型流体軸受装置における軸３とスリーブ１との隙間は、この隙間が狭い方がより大きな軸受負荷に耐えられることから、通常１０μｍ前後に設定される。この狭い隙間を確実に確保するために、従来のスリーブ１の旋盤加工は、サブミクロンの位置決めが可能な、更に切削油の温度調節器がつくなどの、比較的高価な精密旋盤で加工することが不可欠であった。そしてこのことが、精密旋盤の設備償却費を含むスリーブ１の加工コストを高くしていた。また、盛り上がり８の除去工程も不可欠であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来の動圧型流体軸受の、信頼性と加工コストの課題が改善できる動圧型流体軸受用スリーブと、その製造方法に関するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するための本発明の第１の発明の動圧型流体軸受用スリーブは、焼結材料からなるスリーブと、このスリーブの内周に設けられた動圧発生溝とからなり、少なくともこの動圧発生溝がメッキ層で被覆された構造を有する。
【００１０】
更に本発明の第２の発明の動圧型流体軸受用スリーブの製造方法は、焼結材料を焼結成形して設けたスリーブブランクの内周に、塑性加工で動圧発生溝を形成し、その後メッキ加工で少なくとも前記動圧発生溝をメッキ層で被覆することを特徴とする。
【００１１】
更に本発明の第３の発明の動圧型流体軸受用スリーブは、上記第１の発明において、メッキ層が無電解ニッケルメッキまたは無電解ニッケル−モリブデンメッキにより構成されることを特徴とする。
【００１２】
更に本発明の第４の発明の動圧型流体軸受用スリーブの製造方法は、上記第２の発明において、メッキ加工を無電解ニッケルメッキ加工、または無電解ニッケル−モリブデンメッキ加工により行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第１の発明は、上記した動圧型流体軸受用スリーブの構造により、動圧型流体軸受が回転をはじめるときの擦れや摩耗、焼き付きの課題を、スリーブの加工法の制約無
しに、メッキ材料の選定で対応できるので、信頼性の高い動圧型流体軸受とする事が出きる。
【００１４】
また本発明の第２および第４の発明は、焼結材料を焼結成形して得たスリーブブランクに、動圧発生溝を塑性加工し、その後、動圧発生溝をメッキ加工で被覆して製造して設けたスリーブであるので、高精度の旋盤を使うことなく、高精度のスリーブ内周加工や動圧発生溝加工でき、さらに盛り上がり除去工程が削除できるので、スリーブの低コスト化が可能となる。
【００１５】
また本発明の第３の発明は、メッキ層が無電解ニッケルメッキにより構成されることにより、磨耗が大幅に低減でき信頼性が大きく改善できるとともに、メッキ層を無電解ニッケル−モリブデンメッキにより構成した場合、起動時の摩擦損失を低減することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施形態における動圧型流体軸受用スリーブについて、図１を参照しながら説明する。図１において、１１は焼結材料からなるスリーブ、１２はスリーブ１１の内周に形成された動圧発生溝、１３は動圧発生溝１２を被覆するメッキ層である。このスリーブ１１は、最終的に１点鎖線で示す軸１４が挿入され、かつ１点鎖線で示される潤滑油１５が注入されて軸受が完成する。
【００１７】
以上のように構成された動圧型流体軸受装置について、以下にその動作を説明する。図１において、図示しない回転手段により軸１４が矢印Ａ方向へ回転すると、潤滑油１５は軸１４と共に、かつ動圧発生溝１２に沿って流れようとするので、動圧発生溝１２の中央部Ｂの圧力が高まろうとする。この時、スリーブ１１は微少な無数の空隙を有する焼結材料で形成されているので、メッキ層１３が無い場合、発生した圧力で潤滑油１５がスリーブ１１の内部を通過、すなわち潤滑油１５が漏れ出してしまう。これを防止するために、少なくても動圧発生溝１２はメッキ層１３で被覆して構成されている。この構成により初めて、Ｂ部で発生した潤滑油１５の圧力で軸１４がスリーブ１１と非接触で回転できる事となる。
【００１８】
ここで、本構成におけるメッキ層１３の別の特徴を以下に説明する。既に従来例で説明したように、動圧型流体軸受装置では軸１４が回転を開始した直後に、軸１４とスリーブ１１のメッキ層１３との間に擦れを発生する。しかしながらこの時メッキ層１３を、例えば極めて硬い無電解ニッケルメッキにしておけば、起動時に擦れが発生しても摩耗は大幅に低減できるので、信頼性が大きく改善できる事となる。また、極めて硬くかつ摩擦係数の低い無電解ニッケル−モリブデンメッキにすれば、信頼性と共に、起動時の摩擦損失も低減できることになる。
【００１９】
以上の説明から明白なように、本構成の動圧型流体軸受装置では、加工法の制約無しにメッキの材料、種類が選定できるので、信頼性や摩擦損失の低減など、必要に合わせた動圧型流体軸受装置が実現できる事となる。
【００２０】
なお第１の発明では、メッキ層１３の材料として無電解ニッケルメッキで説明したが、目的に合わせて他の、例えば銅メッキ、クロムメッキ等のメッキとしても良い。
【００２１】
次に上記した動圧型流体軸受用スリーブの製造方法について、図２を用いて説明する。まず図２に示すスリーブブランク１６は、金属粉体を図示しないプレス機で形成した後焼き固める、いわゆる一般的な焼結成形で製造される。焼結成形方法自体は既に焼結軸受等の量産に用いられている方法であるので、ここでは詳細な説明は省略し、出来上がったス
リーブブランク１６のみを示す。次に動圧発生溝１２の加工は、従来例同様、スリーブブランク１６の内周より僅かに大きい最大外径を形成する複数の突起部１７を持つ溝転造工具１８をＣ方向へ回転させながらＤ方向へ挿入する事で、動圧発生溝１２が塑性加工される。この後、メッキ加工により少なくとも動圧発生溝１２をメッキ層１３で被覆させ、図１に示すスリーブ１１が完成する。なお、メッキ方法の詳細も、一般に用いられているメッキ加工法を用いることができるので説明は省略する。なお、最終的には軸１４とスリーブ１１との隙間は、メッキ層１３の厚みで異なってしまうので、メッキ層１３の厚み管理が重要になる。このメッキ層１３の厚み管理は、一般的なメッキ加工の時間やメッキ液の温度、濃度を管理することで、必要なメッキ層１３の厚みを得ることができる。
【００２２】
ここで、スリーブ１１に焼結材料を用いた理由を、以下により詳細に説明する。まず第１の理由は、図２に示すスリーブブランク１６の加工において、焼結成形法が従来の旋盤加工より低コストに作れる点にある。すなわち動圧型流体軸受用スリーブと同等の精度が要求される焼結軸受が既に量産されており、またその焼結成形技術も確立されている。この焼結成形方法を活用する事で、スリーブブランク１６の加工コストは、従来の精密旋盤で加工するより低コスト化する事ができる。
【００２３】
次にスリーブ１１の素材に焼結材料を用いる第２の理由は、動圧発生溝１２の塑性加工性が極めて良好な点にある。この理由は、焼結成形法により作られたスリーブ１１には、微小な空隙が無数に存在するので、この材料に動圧発生溝１２を塑性加工すると微少な隙間がつぶれて容易に変形するだけでなく、従来例に示した盛り上がり８も全く発生しない。よって、スリーブ１２を焼結材料で構成すれば、盛り上がり８の除去工程も不要になる。
【００２４】
以上の説明から明らかなように、本実施形態における動圧型流体軸受用スリーブの製造方法では、精密な旋盤を使わないでも良く、更に動圧発生溝１２の転造加工後の、盛り上がり除去工程が不要となるので、低コストの動圧型流体軸受用スリーブを得ることができる。
【００２５】
なお、本実施形態に於いてはメッキ層１３を動圧発生溝１２の上だけに設けたが、スリーブ１１の全面に設けても良い。また、より高精度の部品が要求される場合、スリーブブランク１６の焼結成形後の工程や、動圧発生溝１２の転造加工後の工程で、必要に応じて高精度の硬球やサイジングピンを挿入することで、より高い部品精度が確保できることは言うまでもない。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明の第１の発明では、焼結材料からなるスリーブと、このスリーブに設けられた動圧発生溝と、少なくともこの動圧発生溝をメッキ層で被覆することで、加工法の制約無しに、メッキ材料の選定で対応することにより、信頼性の高い動圧型流体軸受用スリーブを得る事が出きる。
【００２７】
また、本発明の第２および第４の発明では、焼結材料からなるスリーブブランクに、塑性加工で動圧発生溝を形成し、少なくとも前記動圧発生溝をメッキ層で被覆するだけでスリーブが完成するので、精密旋盤を用いる場合と比較したコスト低減や盛り上がり除去工程の削除が可能となり、低コストのスリーブを得ることができる。
【００２８】
また、本発明の第３の発明では、メッキ層が無電解ニッケルメッキにより構成されることにより、磨耗が大幅に低減でき信頼性が大きく改善できるとともに、メッキ層を無電解ニッケル−モリブデンメッキにより構成した場合、起動時の摩擦損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における動圧型流体軸受用スリーブの断面図
【図２】図１に示す動圧型流体軸受用スリーブの、動圧発生溝の加工説明図
【図３】従来の動圧型流体軸受用スリーブの断面図
【図４】図３に示す動圧型流体軸受用スリーブの、動圧発生溝の加工説明図
【図５】図４に示す、動圧発生溝加工後の盛り上がりを説明する説明図
【符号の説明】
１１    スリーブ
１２    動圧発生溝
１４    軸
１５    潤滑油
１６    スリーブブランク
１７    突起
１８    転造工具
１３    メッキ層