(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型のキャビティに配置した筒状の焼結体を、パンチにより軸線方向に圧縮してその内周面に動圧発生凹部を形成する焼結含油軸受の製造方法であって、
前記焼結体の内周面形状が、複数の角の部分が軸線方向に延在する溝状凹部とされた断面多角形状であり、
前記焼結体の両端面の内周側に、軸線方向に突出する凸部を設け、
次いで、前記パンチにより前記焼結体を軸線方向に圧縮して前記凸部を消失させることにより、焼結体の内周面における前記溝状凹部の周囲を塑性流動させるに伴わせ、この溝状凹部の両端側の幅を縮小させるかもしくは消失させることにより、同凹部を菱形状または三角形状の動圧発生凹部として形成することを特徴とする焼結含油軸受の製造方法。
【請求項２】
金型のキャビティに配置した筒状の焼結体を、パンチにより軸線方向に圧縮してその内周面に動圧発生凹部を形成する焼結含油軸受の製造方法であって、
前記焼結体の内周面形状が、断面円弧状の大凹部の底部に断面矩形状の小凹部が形成されてなる２段構成の溝状凹部を有する断面円形状であり、
前記焼結体の両端面の内周側に、軸線方向に突出する凸部を設け、
次いで、前記パンチにより前記焼結体を軸線方向に圧縮して前記凸部を消失させることにより、焼結体の内周面における前記溝状凹部の周囲を塑性流動させるに伴わせ、この溝状凹部の両端側の幅を縮小させるかもしくは消失させることにより、同凹部を菱形状または三角形状の動圧発生凹部として形成することを特徴とする焼結含油軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピンドルモータ用軸受等の、比較的高速で回転する軸を高精度で支持するのに好適な焼結含油軸受の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記焼結含油軸受は、含有された潤滑油が軸との摺動面である内周面にしみ出して油膜が形成されることにより、摩擦抵抗が低減して騒音や振動が抑えられるといったものである。また、振動や騒音の抑制効果をさらに高めたものとして、内周面に溝や凹部を形成して摩擦抵抗の低減を図った焼結含油軸受がある。このような軸受にあっては、摩擦抵抗の低減とともに、軸の回転に伴い溝や凹部に供給された潤滑油が流動することにより、その潤滑油の圧力が高まって動圧が発生し、その動圧によって軸の荷重の一部を支持する作用も合わせもっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記動圧は、その圧力が高ければ高いほど軸受としての剛性が向上して好ましいが、焼結含油軸受においては、多孔質ゆえに潤滑油が漏出して動圧が上昇しにくく、大きな動圧を得にくいといった特性があった。そこで、動圧を確保するために、例えば溝の形状をＶ字状としてその屈曲部を軸の回転方向に向けたり、溝の深さが軸の回転方向に向かうにしたがって浅くなるようにして、流動する潤滑油が溝の端部側に集中して大きな動圧を得ることができるようにしたものがある。しかしながら、潤滑油の漏出の程度は変わらないので、得られる動圧にも限度があった。また、そのような溝を形成するには金型成形では困難であるから、焼結体に対して切削や転造による後加工を施して形成することになり、製造コストの上昇を招いていた。
したがって本発明は、動圧が発生しやすく、かつその動圧が大きなものとなって軸受としての剛性の向上が図られるとともに、製造コストの上昇が抑制される焼結含油軸受の製造方法を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的とする焼結含油軸受は、内周面に形成された動圧発生凹部の軸線方向長さ、深さおよび密度のうちの少なくとも一つが、円周方向に沿ってみた場合に変化していることを特徴としている。
【０００５】
具体的には、形状の場合であれば、多角形状、矩形状あるいは円形状に形成すれば、軸線方向長さは円周方向に沿ってみた場合に変化し、いずれの場合も円周方向の端部側に向かうにしたがって軸線方向に沿った縦断面積が小さくなる。また、深さの場合であれば、その底部を円周方向の端部側に向かうにしたがって浅くなる傾斜した形状にすれば、円周方向に沿った横断面積が円周方向に向かうにしたがって小さくなる。このように、円周方向の端部側に向かうにしたがって縦断面積あるいは横断面積を小さくすると、その端部側がくさび状の隙間となって動圧が発生しやすい。当該軸受によって支持される軸が一方向回転であるならば、少なくともその回転方向の端部を上記のように形成すればよい。
また、密度の場合、動圧発生凹部の縁部から内周面に至る移行部の密度が他の部分よりも高くなっている（つまり気孔率が低くなっている）と、その移行部は軸の回転に伴って流動する潤滑油がもっとも集中して動圧が大きくなる部分であるから、動圧が発生しやすく、かつその動圧のリークが抑制される。これに加え動圧発生凹部の底部の密度を他の部分の密度よりも低くすれば、動圧発生凹部に潤滑油を豊富に含有することができる。これらの結果、軸受としての剛性が向上し、高精度で軸を支持することが可能となる。
【０００６】
また、動圧発生凹部を内周面において閉塞したものとすれば、潤滑油の動圧発生凹部内に常に確保され、動圧のリークが抑制される。これとは反対に、動圧発生凹部を軸受の端面に開口させた場合には、動圧のリークはある程度生じるものの、その開口から動圧発生凹部に潤滑油を供給することができるので、少ない潤滑油量でも安定した動圧を得ることが可能となる。
【０００７】
本発明は、上記のような焼結含油軸受を製造するに好適な方法であって、金型のキャビティに配置した筒状の焼結体を、パンチにより軸線方向に圧縮してその内周面に動圧発生凹部を形成するにあたり、前記焼結体の内周面に略軸線方向に延在する溝状凹部を形成し、焼結体の両端面の少なくとも溝状凹部に対応する位置と、パンチにおける焼結体の両端面に接触する端面の少なくとも溝状凹部に対応する位置のうちの、少なくともいずれか一方に、軸線方向に突出する凸部を設け、次いで、パンチにより焼結体を軸線方向に圧縮して凸部により焼結体の内周面における溝状凹部の周囲を塑性流動させるに伴わせ、この溝状凹部の両端側の幅を縮小させるかもしくは消失させることにより、同凹部を動圧発生凹部として形成することを特徴としている。
【０００８】
この製造方法によれば、焼結体の両端面もしくはパンチの焼結体に接触する端面の少なくともいずれか一方に形成された凸部により、溝状凹部の両端側の周囲に塑性流動が大きく生じる。このため、その溝状凹部が変形させられて、溝状凹部の形状や深さ等に応じた動圧発生凹部が形成される。溝状凹部は、焼結体の両端面に開口しているかいないかは任意である。上記塑性流動により溝状凹部の両端側の幅が縮小するかあるいは消失することにより、動圧発生凹部は、軸線方向の両端部から中央に向かってその幅（円周方向長さ）が大きくなるような形状（例えば菱形状や円形状）になる。動圧発生凹部自体の形状や断面形状は、凸部や溝状凹部に応じた圧縮加工量を適宜に制御することで、所望通りのものを得ることができる。また、焼結体を圧縮すると同時に動圧発生凹部を形成することができるので、切削や転造による後加工を施して形成する場合に比べると、製造コストの上昇が抑制される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（１）第１実施形態
以下、図１〜図４を参照して本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、素材である円筒状の焼結体１０の平面図、図２（ａ）は焼結体１０の縦割り斜視図、図２（ｂ）は焼結体１０から製造された焼結含油軸受（以下、軸受と略称する）１０Ａの縦割り斜視図、図３（ａ）、（ｂ）は製造方法の工程を示す金型１の縦断面図である。図３（ａ）、（ｂ）に示した金型１は、断面円形の孔２ａを有するダイス２と、ダイス２の孔２ａに嵌合して上下方向に移動可能になされた上パンチ３および下パンチ４と、これら上下のパンチ３，４の中空部に嵌合可能とされた円柱状のコア５とを備えている。この金型１によって焼結体１０を圧縮し、図２（ｂ）の軸受１０Ａを得る。
【００１０】
焼結体１０の上下の端面の内周側には、図１および図２（ａ）に示すように、軸線方向に突出する同じ高さの凸条（凸部）１１が、全周にわたって形成されている。焼結体１０の孔は、図１に示すように、断面正多角形状（図示例では正五角形状）である。図１および図２（ａ）の二点鎖線１２は、軸受１０Ａに製造された際に金型１のコア５に密着して形成される断面円形の内周面（軸との摺動面）を示している。そしてこの場合では、孔における内周面１２よりも外側に膨出する複数の角の部分が、軸線方向に延在する溝状凹部１３とされている。これら溝状凹部１３は、円周方向に等間隔に形成され、かつ上下の凸条１１を通って凸条１１の端面に開口している。
【００１１】
この焼結体１０から軸受１０Ａを製造するには、まず、図３（ａ）に示すように、ダイス２、下パンチ４およびコア５によって形成されるキャビティ６に焼結体１０を挿入し、同図（ｂ）に示すように、上パンチ３を下降させて焼結体１０を軸線方向に圧縮する。すると、上下の凸条１１が圧縮されて塑性流動が生じることにより、溝状凹部１３の上下の端部が消失するとともにコア５の方へ突出してコア５に押圧され、断面円形の内周面１２が形成される。また、溝状凹部１３の中央部は残るが、上記塑性流動の影響を受けて、その形は図２（ｂ）に示すような菱形状となる。この残った凹部が、動圧発生凹部１４とされる。この動圧発生凹部１４は、溝状凹部１３の数に対応して、内周面１２の軸線方向の略中央部において、円周方向に等間隔に形成される。
【００１２】
以上のようにして製造された軸受１０Ａの動圧発生凹部１４は、菱形状に形成されたことにより、その軸線方向長さは、円周方向に沿ってみた場合に、中央部がもっとも長く、両端に向かってテーパ状に収束するといったように変化している。また、図４（ａ）、（ｂ）は、図２（ｂ）の円周方向に沿ったＡ−Ａ’断面および軸線方向に沿ったＢ−Ｂ’断面をそれぞれ示している。これらの図で示すように、動圧発生凹部１４の底部は、中心部がもっとも深く、その中心部から内周面１２に向かってしだいに浅くなるよう傾斜している。したがって、軸の回転に伴って流動する潤滑油は、円周方向に向かう角の部分に集中し、動圧が発生しやすい。
【００１３】
また、動圧発生凹部１４の周囲は、上下の凸条１１の塑性流動の影響により特に強く圧縮されて加工度が高くなっているから、その部分の密度は、それよりも外周側の部分と動圧発生凹部の底部の密度よりも高くなっている（つまり気孔率が低くなっている）。その密度が高くなっている部分を、図２（ｂ）のドットで示す。図４（ａ）に示すように、特に円周方向の断面をみた場合においては、動圧発生凹部１４の縁部１４ａから内周面１２にわたる移行部１５の密度は高く、反面、縁部１４ａ以外の底部１４ｂの密度は低い。密度が高い移行部１５は、軸１６の回転に伴って流動する潤滑油がもっとも集中して動圧が大きくなる部分であり、その移行部１５の密度が高いので、動圧が発生しやすく、かつその動圧のリークが抑制される。また、動圧発生凹部１４の底部１４ｂの密度は周囲の密度よりも低いので、潤滑油を豊富に含有することができる。
これらの結果、軸受としての剛性が向上し、高精度で軸を支持することが可能となる。さらに、焼結体１０を圧縮すると同時に動圧発生凹部１４を形成することができるので、切削や転造による後加工を施して形成する場合に比べると、製造コストの上昇が抑制される。
【００１４】
なお、上記のようにして形成される動圧発生凹部の形状、大きさおよび深さ等は、圧縮される凸部（上記第１実施形態では凸条１１）の形状、厚さおよび高さ等や、溝状凹部の形状、長さおよび幅等を適宜に制御することにより、所望通りのものを得ることができる。言い換えると、焼結体に形成する凸部や溝状凹部に応じた圧縮加工量を、所望通りの動圧発生凹部が形成されるように適宜に設定すればよい。例えば、図５に示すように、三角形状の動圧発生凹部１７や、溝状凹部の上下の端部の幅を縮小して残し、その部分が軸受の端面に開口する溝１８ａとして形成された動圧発生凹部１８等を形成することも可能である。
【００１５】
続いて、本発明の第２〜第４実施形態を説明する。これら実施形態の説明で参照する図面において、上記第１実施形態と同一の構成要素がある場合には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００１６】
（２）第２実施形態
図６〜図８を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
図６および図７（ａ）は、素材である円筒状の焼結体２０を示している。これら図に示すように、この焼結体２０の上下の端面の内周側には、軸線方向に突出する同じ高さの凸条（凸部）２１が、全周にわたって形成されている。焼結体２０の孔は、図６に示すように断面円形状で、その内周面２２には、軸線方向に延在して上下の凸条２１の端面に開口する複数の溝状凹部２３が、円周方向に等間隔に形成されている。これら溝状凹部２３は、断面円弧状の大凹部２３ａの底部に、断面矩形状の小凹部２３ｂが形成されてなる２段構成となっている。
【００１７】
図８（ｂ）は、焼結体２０を第１実施形態と同様の金型１で軸線方向に圧縮して軸受２０Ａを製造した状態を示している。製造された軸受２０Ａの内周面２２には、図７（ｂ）に示すように、溝状凹部２３に応じた動圧発生凹部２４が形成されている。この動圧発生凹部２４は、溝状凹部２３の小凹部２３ｂの幅が縮小して残った上下の溝部２４ｂと、これら溝状凹部２４ｂの間の菱形状凹部２３ａとから構成されている。この場合、溝状凹部２３の大凹部２３ａの上下の端部は、凸条２１が圧縮されて生じた塑性流動によって消失している。この動圧発生凹部２４の周囲は、加工度が高くなっていることにより他の部分よりも密度が高くなっており、その密度が高くなっている部分を、図７（ｂ）のドットで示す。
【００１８】
この軸受２０Ａの動圧発生凹部２４によれば、第１実施形態と同等の作用効果を奏するのに加え、上下の端面に開口する溝部２４ｂによっても動圧を得ることができるので、軸線方向全長にわたってバランスよく軸を支持することが可能となる。また、溝部２４ｂの開口から潤滑油を供給することができるので、少ない潤滑油量でも安定した動圧を得ることが可能となる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の目的とする焼結含油軸受では、内周面に形成された動圧発生凹部の形状や密度等により、その動圧発生凹部において発生する動圧が大きなものとなり、かつ発生する動圧のリークが抑制されて、軸受性能の向上が図られる。また、本発明の焼結含油軸受の製造方法によれば、上記の焼結含油軸受を、製造コストの上昇を招くことなく効果的な動圧を発生する動圧発生凹部を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態に係る焼結体の平面図である。
【図２】  （ａ）は本発明の第１実施形態に係る焼結体の縦割り斜視図、（ｂ）はその焼結体から製造した軸受の縦割り斜視図である。
【図３】  本発明の第１実施形態の製造方法を説明するための金型の断面図である。
【図４】  （ａ）は図２（ｂ）のＡ−Ａ’線断面図、（ｂ）は図２（ｂ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図５】  本発明の第１実施形態の変形例の軸受の縦割り斜視図である。
【図６】  本発明の第２実施形態に係る焼結体の平面図である。
【図７】  （ａ）は本発明の第２実施形態に係る焼結体の縦割り斜視図、（ｂ）はその焼結体から製造した軸受の縦割り斜視図である。
【図８】  本発明の第２実施形態の製造方法を説明するための金型の断面図である。
【符号の説明】
１…金型、３…上パンチ、４…下パンチ、
６…キャビティ、１０，２０…焼結体、
１０Ａ，２０Ａ…焼結含油軸受、
１１，２１…凸条（凸部）、
１２，２２…内周面、
１３，２３…溝状凹部、
１４，２４…動圧発生凹部、１４ａ…縁部、１５…移行部。
【図１】
0003647008.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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