JP2010091001A - Sintered bearing and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、焼結軸受及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a sintered bearing and a manufacturing method thereof.
焼結軸受は、金属粉末を圧粉成形した後、焼結することにより形成され、表面および内部に無数の気孔を有することを特徴とする。例えば、特許文献1には、内部気孔に油を含浸させた焼結軸受(軸受スリーブ)と、焼結軸受の内周に挿入された軸部材とを有し、焼結軸受の内周面と軸部材の外周面との間のラジアル軸受隙間に生じる油膜で、軸部材を回転自在に支持する軸受装置が示されている。軸部材の回転時には、焼結軸受の内部に含浸された油が、軸受面に開口した気孔からラジアル軸受隙間に供給されることで、潤滑性が高められる。この軸受装置にはシール空間が設けられ、このシール空間が、軸受装置の内部に充填された潤滑油の温度上昇に伴う体積膨張を吸収するバッファ機能を果たすことにより、潤滑油の外部への漏れ出しを防止している。 Sintered bearings are formed by compacting metal powder and then sintering, and have countless pores on the surface and inside. For example, Patent Document 1 includes a sintered bearing (bearing sleeve) in which internal pores are impregnated with oil, and a shaft member inserted into the inner periphery of the sintered bearing, There is shown a bearing device that rotatably supports a shaft member with an oil film generated in a radial bearing gap between the shaft member and the outer peripheral surface thereof. When the shaft member rotates, the oil impregnated in the sintered bearing is supplied to the radial bearing gap from the pores opened in the bearing surface, thereby improving the lubricity. This bearing device is provided with a seal space, and this seal space functions as a buffer that absorbs the volume expansion accompanying the temperature rise of the lubricant filled in the bearing device, thereby leaking the lubricant to the outside. Prevents sticking out.
しかし、上記特許文献1のような軸受装置は、焼結軸受の表面および内部の気孔に潤滑油が含浸されることにより軸受内部に充填される油量が増大し、これに伴い温度変化に伴う油の体積変化も増大する。従って、油の体積変化を吸収するシール空間の容積を拡大する必要が生じ、軸受装置の軸方向寸法の拡大、あるいは、軸受スパンの縮小による軸受剛性の低下を招く恐れがある。 However, in the bearing device as described in Patent Document 1, the amount of oil filled in the bearing is increased by impregnating the surface and internal pores of the sintered bearing with the lubricating oil, and accompanying this, the temperature changes. Oil volume changes also increase. Therefore, it is necessary to expand the volume of the seal space that absorbs the volume change of the oil, and there is a risk that the axial dimension of the bearing device is increased or the bearing rigidity is reduced due to the reduction of the bearing span.
例えば、特許文献2のように、焼結軸受の内部気孔に樹脂を含浸させれば、焼結軸受の内部気孔に油が含浸されず、軸受内部に充填される油量を減じることができるため、上記の不具合を回避できる。しかし、焼結軸受全体に樹脂を含浸させると、焼結軸受の軸受面に開口した気孔に油を保持することができないため、油不足による潤滑不良が生じる恐れがある。
For example, as in
本発明の課題は、内部に含浸される油量を減じ、且つ、適量の油を保持できる焼結軸受及びその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a sintered bearing capable of reducing the amount of oil impregnated inside and retaining an appropriate amount of oil, and a method for manufacturing the same.
前記課題を解決するために、本発明は、金属粉末の圧粉成形体を焼結して得られる焼結体からなり、軸受面を有する焼結軸受を製造するための方法であって、焼結体の気孔に樹脂を含浸させた後、この焼結体にサイジングを施すことにより、焼結体の表面に連通した気孔内の隙間容積を拡大するものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a method for producing a sintered bearing comprising a sintered body obtained by sintering a compacted body of metal powder and having a bearing surface. After impregnating the pores of the bonded body with resin, the sintered body is sized to increase the gap volume in the pores communicating with the surface of the sintered body.
このように、焼結体の気孔に樹脂を含浸させることで、気孔に含浸される油量を減じることができる。また、焼結体の気孔に樹脂を含浸させた後、サイジングを施すことにより、気孔に含浸された樹脂が変形(亀裂発生、焼結母体との剥離、体積圧縮を含む)し、表面に連通した気孔内の隙間容積を拡大することができる。こうして形成された焼結軸受は、表面に連通した気孔にサイジングにより変形した樹脂が含浸されている。これにより、焼結軸受の気孔が完全に樹脂で封止されず、気孔内に油が浸入可能な隙間が適度に形成されるため、軸受内部に適量の油を保持して潤滑性を高めることができる。また、この油を保持した気孔を有する面を軸受面とすれば、気孔内に保持した油を軸受面から供給することで潤滑性をより一層高めることができる。 Thus, the amount of oil impregnated in the pores can be reduced by impregnating the pores of the sintered body with the resin. In addition, by impregnating the pores of the sintered body with resin and then sizing, the resin impregnated in the pores is deformed (including cracking, peeling from the sintered matrix, volume compression) and communicating with the surface. It is possible to enlarge the gap volume inside the pores. In the sintered bearing thus formed, the pores communicating with the surface are impregnated with a resin deformed by sizing. As a result, the pores of the sintered bearing are not completely sealed with resin, and a gap that allows oil to enter is moderately formed in the pores, so that an appropriate amount of oil is retained inside the bearing to improve lubricity. Can do. Further, if the surface having pores holding oil is used as the bearing surface, the lubricity can be further improved by supplying the oil held in the pores from the bearing surface.
上記の製法において、焼結体のうち、軸受面を除く領域に樹脂を含浸させれば、軸受面に樹脂が含浸されていない気孔を開口させることができるため、この気孔に保持した油を軸受面から供給することができると共に、この軸受面の気孔を軸受内部の摩耗粉等のコンタミを捕捉するフィルターとして機能させることができる。また、焼結体の気孔に樹脂が含浸されることで、その後のサイジングにおいて樹脂が弾性的に反発して成形精度が低下する恐れがあるが、上記のように軸受面に樹脂を含浸させないことで軸受面における上記不具合を回避し、軸受面の成形精度を高めることができる。 In the above manufacturing method, if the region excluding the bearing surface is impregnated with resin in the sintered body, pores not impregnated with resin can be opened on the bearing surface. While being able to supply from the surface, the pores of the bearing surface can be made to function as a filter that captures contamination such as wear powder inside the bearing. Also, since the pores of the sintered body are impregnated with resin, the resin may be elastically repelled during subsequent sizing and the molding accuracy may be reduced. However, as described above, do not impregnate the bearing surface with resin. Thus, it is possible to avoid the above-mentioned problems in the bearing surface and increase the molding accuracy of the bearing surface.
一方、焼結体の軸受面を含む領域に樹脂を含浸させる場合、樹脂を含浸させた後にサイジングにより軸受面の樹脂を除去すれば、軸受面を焼結体の母材の金属材料で形成することができ、軸受面の耐摩耗性の向上を図ることができる。 On the other hand, when the resin is impregnated in the region including the bearing surface of the sintered body, the bearing surface is formed of the metal material of the base material of the sintered body if the resin of the bearing surface is removed by sizing after impregnating the resin. Thus, the wear resistance of the bearing surface can be improved.
以上のように、本発明によれば、内部に含浸される油量を減じ、且つ、適量の油を保持できる焼結軸受を得ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a sintered bearing capable of reducing the amount of oil impregnated inside and retaining an appropriate amount of oil.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る焼結軸受(軸受スリーブ8)を有する情報機器用スピンドルモータの一例である。このスピンドルモータは、HDD等のディスク駆動装置に用いられるもので、軸部材2を回転自在に非接触支持する流体動圧軸受装置1と、軸部材2に装着されたディスクハブ3と、例えば半径方向のギャップを介して対向させたステータコイル4およびロータマグネット5とを備えている。ステータコイル4はモータブラケット6の外周に取付けられ、ロータマグネット5は、ディスクハブ3の内周に取付けられている。ディスクハブ3は、その外周に磁気ディスクDを一枚または複数枚(図1では2枚)保持している。このように構成されたスピンドルモータにおいて、ステータコイル4に通電するとロータマグネット5が回転し、これに伴ってディスクハブ3およびディスクハブ3に保持されたディスクDが軸部材2と一体に回転する。
FIG. 1 is an example of a spindle motor for information equipment having a sintered bearing (bearing sleeve 8) according to an embodiment of the present invention. The spindle motor is used in a disk drive device such as an HDD, and includes a fluid dynamic bearing device 1 that rotatably supports the
図2は、流体動圧軸受装置の一例を示している。この流体動圧軸受装置1は、軸部材2と、有底筒状のハウジング7と、焼結軸受としての軸受スリーブ8と、シール部材9とを主な構成要素として構成されている。なお、以下では、説明の便宜上、軸方向でハウジング7の閉塞側を下側、開口側を上側として以下説明する。
FIG. 2 shows an example of a fluid dynamic bearing device. The fluid dynamic pressure bearing device 1 includes a
軸部材2は、例えばステンレス鋼等の金属材料で形成され、軸部2aと、軸部2aの下端に設けられたフランジ部2bとを備えている。軸部2aは、円筒状の外周面2a1と、上方へ向けて漸次縮径したテーパ面2a2とを有する。軸部2aの外周面2a1は軸受スリーブ8の内周に配され、テーパ面2a2はシール部材9の内周に配される。軸部材2は、軸部2aおよびフランジ部2bを一体に形成する他、一部(例えばフランジ部2bの両端面2b1・2b2)を樹脂で形成することもできる。尚、フランジ部2bは必ずしも設ける必要はなく、例えば、軸部の端部に球面部を形成し、この球面部とハウジング7の底部7bとを接触摺動させることでピボット軸受を構成することもできる。
The
軸受スリーブ8は、金属粉末の圧粉成形体を焼結した焼結金属で略円筒状に形成される。軸受スリーブ8の内周面8aはラジアル軸受面として機能し、下側端面8cはスラスト軸受面として機能する。軸受スリーブ8の気孔には、サイジングにより変形した樹脂が含浸され、この変形により生じた内部気孔内の隙間に潤滑油が含浸されている。本実施形態では、軸受スリーブ8の軸受面を除く領域に樹脂が含浸される(図3(a)及び(b)の断面図で、樹脂が含浸された領域をハッチングで示す。)。具体的には、軸受スリーブ8の表面のうち、内周面8a(ラジアル軸受面)、下側端面8c(スラスト軸受面)、および上側端面8bには樹脂が含浸されず、外周面8dに開口した気孔、およびこの気孔とつながった内部の気孔に樹脂が含浸されている。これにより、軸受面となる内周面8aおよび下側端面8cは、焼結金属の母材の金属材料で形成されると共に、これらの面に気孔による凹部が無数に形成される。詳しくは、図3(b)に概念的に示すように、軸受面8a(8c)に連通した気孔80には所定深さまで樹脂が含浸されない領域が設けられ、この領域に潤滑油を保持することができる。
The
軸受スリーブ8の内周面8aには、ラジアル軸受隙間の流体膜(油膜)に動圧作用を発生させるためのラジアル動圧発生部が形成され、本実施形態では図3(a)に示すように、ヘリングボーン形状の動圧溝8a1・8a2を配列した2つの動圧溝領域が軸方向に離隔して形成される。2つの動圧溝領域のうち、動圧溝8a1・8a2を除くクロスハッチングを付した部分は丘部となる。上側の動圧溝領域では、動圧溝8a1が軸方向非対称形状に形成され、具体的には、丘部の軸方向略中央部に形成された帯状部分に対して、上側の溝の軸方向寸法X1が下側の溝の軸方向寸法X2よりも大きくなっている(X1>X2)。下側の動圧溝領域では、動圧溝8a2が軸方向対称形状に形成される。以上に述べた上下動圧溝領域でのポンピング能力のアンバランスにより、軸部材2の回転中は、軸受スリーブ8の内周面8aと軸部2aの外周面との間に満たされた油が下方に押し込まれるようになる。
On the inner
軸受スリーブ8の下側端面8cには、スラスト軸受隙間の油膜に動圧作用を発生させるためのスラスト動圧発生部が形成される。本実施形態では、スラスト動圧発生部は、図3(c)に示すようにスパイラル形状を成している。軸受スリーブ8の外周面8dには、円周方向等間隔の複数箇所(例えば3箇所)に軸方向溝8d1が形成される。軸受スリーブ8の外周面8dとハウジング7の内周面7cとを固定した状態で、軸方向溝8d1は油の連通路として機能し、この連通路により軸受内部の圧力バランスを適正範囲内に保つことができる。
A thrust dynamic pressure generating portion for generating a dynamic pressure action on the oil film in the thrust bearing gap is formed on the
ハウジング7は、軸方向一方を開口したコップ状を成し、内周に軸受スリーブ8が保持された筒状の側部7aと、側部7aの下端を閉塞する底部7bとを一体に有する。ハウジング7の材料は特に限定されず、真鍮やアルミニウム合金などの金属、樹脂、ガラス等の無機物などを用いることができる。樹脂材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のどちらでも用いることができる。また必要に応じて、ガラス繊維やカーボン繊維、カーボンブラックなどのカーボンナノ材料や黒鉛などの様々な添加材を配合した樹脂組成物を用いることもできる。ハウジング7の底部7bの上側端面7b1には、スラスト軸受隙間の油膜に動圧作用を発生させるためのスラスト動圧発生部として、例えばスパイラル形状の動圧溝が形成される(図示省略)。
The
シール部材9は、例えば樹脂材料や金属材料で環状に形成され、ハウジング7の側部7aの上端部内周に配設される。シール部材9の内周面9aは、軸部2aの外周に設けられたテーパ面2a2と径方向に対向し、これらの間に下方へ向けて径方向寸法を漸次縮小したシール空間Sが形成される。このシール空間Sの毛細管力により、潤滑油が軸受内部側に引き込まれ、油の漏れ出しが防止される。本実施形態では、軸部2a側にテーパ面2a2を形成しているため、シール空間Sは遠心力シールとしても機能する。
The
シール部材9で密封されたハウジング7の内部空間に充満した潤滑油の油面は、シール空間Sの範囲内に維持される。すなわち、シール空間Sは、潤滑油の体積変化を吸収できる容積を有する。本実施形態では、上記のように、軸受スリーブ8の内部気孔に樹脂が含浸されるため、内部気孔に入り込む油量が減り、これにより軸受内部に充満される油の総量が減る。従って、軸受スリーブ8の内部気孔に樹脂が含浸されない場合と比べて、温度に伴う油の体積変化が小さくなるため、シール空間Sの容積を縮小することができる。これにより、シール部材9の軸方向寸法を縮小することができるため、流体動圧軸受装置1の小型化が図られる。あるいは、装置の大きさを変えることなく、第1および第2ラジアル軸受部R1・R2の軸方向間隔(軸受スパン)を拡大して、軸受剛性(特にモーメント剛性)の向上を図ることができる。
The oil level of the lubricating oil filled in the internal space of the
上記構成の流体動圧軸受装置1において、軸部材2が回転すると、軸受スリーブ8の内周面8a(ラジアル軸受面)と軸部2aの外周面2a1との間にラジアル軸受隙間が形成される。このラジアル軸受隙間に生じた油膜の圧力が、軸受スリーブ8の内周面8aに形成された動圧溝8a1・8a2により高められ、この動圧作用により軸部2aを回転自在に非接触支持する第1ラジアル軸受部R1および第2ラジアル軸受部R2が構成される。
In the fluid dynamic bearing device 1 having the above configuration, when the
これと同時に、フランジ部2bの上側端面2b1と軸受スリーブ8の下側端面8c(スラスト軸受面)との間のスラスト軸受隙間、およびフランジ部2bの下側端面2b2とハウジング7の底部7bの上側端面7b1との間のスラスト軸受隙間に油膜が形成され、動圧溝の動圧作用により油膜の圧力が高められる。この動圧作用により、フランジ部2b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および第2スラスト軸受部T2とが構成される。
At the same time, a thrust bearing gap between the upper end surface 2b1 of the
このとき、上記のように、軸受スリーブ8の軸受面(内周面8a、下側端面8c)には樹脂が含浸されていないため、軸受面に開口した気孔を油溜りとして機能させることができる。この気孔に保持した油をラジアル軸受隙間あるいはスラスト軸受隙間に供給することで、潤滑性が高められる。また、軸受面に開口した気孔が、軸受スリーブ8と軸部材2との接触により生じた摩耗粉を捕捉するフィルターとして機能することにより、軸受隙間の油膜にコンタミが混入することを防止できる。
At this time, as described above, since the bearing surface (inner
以下、本発明の実施形態に係る焼結軸受(軸受スリーブ8)の製造方法の一例を図面に基づいて説明する。軸受スリーブ8は、圧粉成形工程(図4参照)、焼結工程(図示省略)、樹脂含浸工程(図5参照)、およびサイジング工程(図6参照)を経て製造される。
Hereinafter, an example of the manufacturing method of the sintered bearing (bearing sleeve 8) which concerns on embodiment of this invention is demonstrated based on drawing. The
圧粉成形工程では、まず、図4(a)に示すように、ダイ11、コアロッド12、および下パンチ13で囲まれた円筒状のキャビティに、金属粉末Mを充填する。充填される金属粉末Mは、例えば銅粉や銅合金粉、あるいはこれらに鉄粉を配合したものが使用され、この金属粉末に必要に応じてグラファイト等が適量添加・混合される。この状態から上パンチ14を下降させ、金属粉末Mを軸方向上側から圧縮することにより(図4(b)参照)、圧粉成形体Maが得られる。その後、圧縮成形体Maが金型から離型される(図4(c)参照)。
In the compacting process, first, as shown in FIG. 4A, the metal powder M is filled into a cylindrical cavity surrounded by the
焼結工程では、圧縮成形体Maを所定の焼結温度で焼結し、これにより円筒状の焼結体15が得られる。焼結工程は、例えば真空中、あるいは不活性ガス雰囲気中で行われ、金属粉末の焼結温度(700〜1100℃程度)で焼結される。
In the sintering step, the compression molded body Ma is sintered at a predetermined sintering temperature, whereby a cylindrical
樹脂含浸工程では、焼結体15のうち、ラジアル軸受面(内周面15a)およびスラスト軸受面(端面15c)を除く領域に樹脂が含浸される。このとき使用される樹脂は、焼結体15の内部空孔に含浸されやすいように粘度が低いものが適しており、例えばアクリル系(粘度:約20mPa・s)あるいはエポキシ系樹脂(粘度:約40〜50mPa・s)が好適に使用可能である。また、樹脂溶液中に、硬化剤等の添加剤を配合してもよい。
In the resin impregnation step, resin is impregnated in the
具体的には、図5に示すように、焼結体15を軸方向が水平となるように配置し、この焼結体15の内周に軸41を挿入し、焼結体15及び軸41を一体に回転させながら、ノズル40から焼結体15の外周面15dに樹脂を滴下する。外周面15dに滴下された樹脂は、焼結体15の内径側に浸透するとともに(図5(a)の矢印参照)、軸方向両側に広がる(図5(b)の矢印参照)。このとき、焼結体15の内部にしみ込んだ樹脂が、ラジアル軸受面となる内周面15aやスラスト軸受面となる端面15cまで達しないように、樹脂の滴下量および滴下速度や、樹脂の粘度、焼結体15の回転速度、あるいは焼結体15の気孔率(密度)を調整する。また、図示のように、ノズル40を、焼結体15の軸方向中央部からスラスト軸受面となる端面15cから離隔する側にオフセットして配置すれば、樹脂がスラスト軸受面となる端面15cに達することを防止できる。その後、樹脂を硬化させて、樹脂含浸工程が完了する。
Specifically, as shown in FIG. 5, the
サイジング工程では、樹脂を含浸した焼結体15の内周面、外周面、および軸方向寸法が適正寸法に矯正されると共に、内周面および下側端面に動圧発生部が形成される。具体的には、まず、図6(a)に示すように、焼結体15を上下パンチ18・19によって軸方向両側から支持(拘束)した状態で、図6(b)に示すように、ダイ16の内周に焼結体15を圧入する。これにより、焼結体15はダイ16と上下パンチ18・19とから圧迫力を受けて変形し、径方向にサイジングされる。これに伴い、焼結体15の内周面15aがコアロッド17の成形型17aに押し当てられ、成形型17aの凸凹形状が焼結体15の内周面15aに転写されて、この面に動圧溝が成形される。これと同時に、焼結体15の下側端面15cが下パンチ19の上側端面19aの成形型(図示省略)に押し当てられ、この面に動圧溝が成形される。その後、図6(c)に示すように、ダイ16を下降させて焼結体15をダイ16から抜き、径方向の圧迫力を解除する。このとき、ダイ16からの離型に伴い、焼結体15に径方向のスプリングバックが発生し、焼結体15とコアロッド17との間に微小隙間が形成され、両者が分離可能な状態となる。そして、焼結体15をコアロッド17から引き抜くことにより、焼結体15が離型される。尚、図6では理解の容易化のため動圧溝および成形型17aの深さを誇張して描いている。
In the sizing process, the inner peripheral surface, outer peripheral surface, and axial dimension of the
このサイジング工程で焼結体15を圧迫することにより、焼結体15の内部気孔に含浸されて硬化した樹脂が変形(破壊・圧縮)する。すなわち、焼結体15の内部気孔の樹脂が変形するように、サイジング工程における焼結体15とダイ16との径差(図6(a)にPで示す)が設定される。こうして、焼結体15の内部空孔の樹脂が変形することにより、焼結体15の内部気孔(焼結体の表面に連通した気孔)内の隙間容積が増加する。すなわち、サイジング後の軸受スリーブ8は、全ての内部気孔が樹脂で完全に埋められるのではなく、一部の気孔内に隙間が残されるため、適度な補油能力を維持することができる。
By pressing the
サイジングにより、表面に連通した気孔内の隙間容積が拡大する理由として、以下のようなものが考えられる。 The reason why the gap volume in the pores communicating with the surface is increased by sizing is as follows.
(1)樹脂内の気泡の連通による気孔容積拡大(図7参照)
焼結体15の内部気孔20に含浸された樹脂21は、気泡22を含んだ状態で硬化することがある(図7(a)参照)。この焼結体15にサイジングを施すと、サイジングによる圧迫で樹脂21に亀裂23が生じ、気泡22が軸受面8a(8c)に連通する(図7(b)参照)。あるいは、サイジングにより樹脂21が気泡22の分だけ樹脂が圧縮変形した後、焼結体15がスプリングバックすることにより、軸受面8a(8c)と樹脂21の表面との間に隙間(段差)24が形成される(図7(c)参照)。これらにより、気孔20内に軸受面8a(8c)に連通した新たな隙間が形成され、油を含浸可能な隙間の容積が気泡22の容積分だけ増大する。
(1) Expansion of pore volume by communication of bubbles in resin (see Fig. 7)
The
(2)焼結体の独立気孔の連通による気孔容積拡大(図8参照)
焼結体15に樹脂21を含浸すると、内部の全ての気孔20に樹脂21が含浸されるのではなく、樹脂21で封止された独立気孔30(焼結体15の表面に連通していない気孔)が形成されることがある(図8(a)参照)。サイジングによる圧迫で、独立気孔30を封止している樹脂21に亀裂23が生じたり(図8(b)参照)、焼結体15から樹脂21が剥離してこれらの間に微小隙間24が形成される(図8(c)参照)ことで、独立気孔30が軸受面8a(8c)と連通し、この独立気孔30の容積分だけ、油を含浸可能な隙間の容積が増大する。
(2) Expansion of pore volume by communication of independent pores of sintered body (see FIG. 8)
When the
また、上記の製造方法では、焼結体15のうち、軸受面となる内周面15aおよび下側端面15cには樹脂が含浸されていないため、これらの面には樹脂が含浸されていない気孔が残されている。これにより、サイジング工程において焼結体15の軸受面を塑性変形させやすくなり、軸受面を精度良く成形することができる。特に、上記のように、軸受面に微細な形状の動圧発生部(動圧溝)を成形する場合は、軸受面に樹脂が含浸されていない気孔を残して成形性を高めることが有効となる。
Further, in the above manufacturing method, the inner
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を説明するが、上記実施形態と同様の構成・機能を有する箇所には同一の符号を付して説明を省略する。 The present invention is not limited to the above embodiment. Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described, but the same reference numerals are given to portions having the same configurations and functions as those of the above-described embodiments, and description thereof will be omitted.
上記の実施形態では、樹脂含浸工程において、ノズル40から焼結体15の外周面に樹脂を滴下したが、これに限らず、図9に示すように、予め樹脂を含浸させたフェルト等からなる塗布部材42を用いて、焼結体15に樹脂を含浸させることもできる。具体的には、塗布部材42を焼結体15の外周面15dに接触させ、塗布部材42に対して焼結体15を回転させることで、塗布部材42に含浸された樹脂が焼結体15側に引き込まれる。焼結体15に引き込まれた樹脂は、図5に示す例と同様に、内径側及び軸方向両側に浸透し、これにより焼結体15の所定領域の気孔に樹脂が含浸される。このように、塗布部材42と焼結体15とが所定の軸方向領域で接触させることにより、この接触領域全域から焼結体15に樹脂が供給されるため、焼結体15の内部に均一に樹脂を含浸させることができる。また、図示のように、ノズル40から塗布部材42に樹脂を滴下しながら焼結体15を回転させれば、塗布部材42に常に潤沢な樹脂を含浸させておくことができるため、焼結体15へ十分な量の樹脂を供給することができる。また、スラスト軸受面まで樹脂が達しないように、塗布部材42は、図5に示すノズル40と同様に、焼結体15の軸方向中央部に対して、スラスト軸受面となる端面15cから離隔する方向にオフセットさせて配することが好ましい。
In the above embodiment, in the resin impregnation step, the resin is dropped from the
また、図5に示す樹脂含浸工程では、単一のノズル40から樹脂を滴下しているが、これに限らず、例えば図10に示すように複数のノズル40から樹脂を滴下してもよい。また、樹脂の滴下と同時に、図示のように焼結体15の内周にエアブロア等で高速の気流50を通過させれば、焼結体15の内周部の圧力が低下し、外周面15dに滴下された樹脂が内径側に含浸されやすくなる。
Further, in the resin impregnation step shown in FIG. 5, the resin is dropped from the
また、上記の実施形態では、樹脂含浸工程において、焼結体15の上方のノズル40から外周面15dに樹脂を滴下したが、これに限らず、例えば、図11に示すように、樹脂60を入れた底の浅い容器61内で、焼結体15を転がすことにより、樹脂を含浸させてもよい。あるいは、焼結体15を転がす代わりに、図12に示すように、焼結体15を樹脂60と接触させた状態で、その場で焼結体15を回転させてもよい。
In the above embodiment, in the resin impregnation step, the resin is dropped onto the outer
あるいは、図13に示すように、焼結体15のうち、ラジアル軸受面となる内周面15aおよびスラスト軸受面となる下側端面15cを被覆材71・72で被覆し、この状態で焼結体15を樹脂溶液中に完全に浸漬することで、樹脂を含浸させることもできる。これにより、焼結体15のうち、被覆材71・72で覆われていない領域(図示例では外周面15dおよび上側端面15b)に開口した気孔から樹脂が含浸される。含浸が完了したら、樹脂溶液中から焼結体15を取り出し、被覆材71・72を除去する。以上により、焼結体15のうち、ラジアル軸受面(内周面15a)およびスラスト軸受面(下側端面15c)を除く領域に樹脂を含浸させることができる。尚、被覆材は、物理的または化学的作用で樹脂の浸入を防止できる材料で形成することが好ましく、例えばポリエチレンなどのフィルムや、ゲル状のポリビニルアルコールなど水を含有する物質を使用することができる。
Alternatively, as shown in FIG. 13, the inner
また、上記の実施形態では、焼結体のうち、軸受面を除く領域に樹脂を含浸させることにより、軸受面に開口した気孔を設け、この気孔を油溜り、あるいはコンタミを捕捉するフィルターとして機能させているが、これに限られず、油不足やコンタミの混入等の問題が生じにくい場合は、例えば焼結体の全領域に樹脂を含浸させてもよい。このとき、焼結体の表面は、軸受面を含めて樹脂で覆われる。例えば、樹脂含浸工程後のサイジングにより軸受面を覆う樹脂を除去すれば、軸受面に焼結体の母材の金属材料を露出させることができ、軸受面の耐摩耗性を高めることができる。 In the above-described embodiment, the sintered body is impregnated with resin in a region excluding the bearing surface, thereby providing pores that are opened in the bearing surface, and the pores function as a filter that collects oil or captures contamination. However, the present invention is not limited to this, and in the case where problems such as oil shortage and contamination are unlikely to occur, for example, the entire region of the sintered body may be impregnated with resin. At this time, the surface of the sintered body is covered with the resin including the bearing surface. For example, if the resin covering the bearing surface is removed by sizing after the resin impregnation step, the metal material of the base material of the sintered body can be exposed on the bearing surface, and the wear resistance of the bearing surface can be improved.
また、上記の実施形態では、軸受スリーブ8の内周面8aおよび下側端面8cが軸受面として機能する場合を示しているが、これに限らず、例えば内周面のみが軸受面となる焼結軸受に本発明の製造方法を適用することもできる。
In the above embodiment, the inner
本発明の有用性を確認するために、以下の試験を行った。まず、試験片として、銅及び鉄を含む金属粉末を用いて形成した焼結体(NTN株式会社製:EZ06)と、この焼結体の気孔に樹脂を含浸させた比較品と、樹脂の含浸後にサイジングを行った実施品とを用意し、各試験片に油を含浸させ、その含浸量を比較した。各試験片は、外径7.4mm、内径4mm、軸方向長さ7mmの円筒状に形成した。また、油は昭和シェル石油株式会社製のシェルテラス46を使用した。その結果、下記の表1に示すように、樹脂を含浸した後にサイジングを施した実施品は、サイジングを施していない比較品よりも樹脂の含浸量が増加した。このことから、樹脂含浸後の焼結体にサイジングを施すことにより、表面に連通した気孔内の隙間(油を含浸させることができる隙間)の容積が拡大することが明らかとなった。 In order to confirm the usefulness of the present invention, the following tests were conducted. First, as a test piece, a sintered body (NTN Co., Ltd .: EZ06) formed using a metal powder containing copper and iron, a comparison product in which pores of this sintered body are impregnated with resin, and impregnation of resin A product that was later sized was prepared, each test piece was impregnated with oil, and the amount of impregnation was compared. Each test piece was formed in a cylindrical shape having an outer diameter of 7.4 mm, an inner diameter of 4 mm, and an axial length of 7 mm. As the oil, Shell Terrace 46 manufactured by Showa Shell Sekiyu KK was used. As a result, as shown in Table 1 below, the impregnated amount of the resin obtained by sizing after impregnating the resin increased as compared with the comparative product not subjected to sizing. From this, it became clear that by applying sizing to the sintered body after the resin impregnation, the volume of the gaps in the pores communicating with the surface (gaps that can be impregnated with oil) is increased.
1 流体動圧軸受装置
2 軸部材
7 ハウジング
8 軸受スリーブ
9 シール部材
15 焼結体
20 気孔
21 樹脂
22 気泡
23 亀裂
24 微小隙間
30 独立気孔
R1・R2 ラジアル軸受部
T1・T2 スラスト軸受部
S シール空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fluid dynamic
Claims (5)
焼結体の表面に連通した気孔に、サイジングにより変形した樹脂が含浸され、この気孔内の隙間に潤滑油が含浸された焼結軸受。 A sintered bearing comprising a sintered body obtained by sintering a compacted body of metal powder, and having a bearing surface,
A sintered bearing in which pores communicating with the surface of the sintered body are impregnated with a resin deformed by sizing, and a gap in the pores is impregnated with lubricating oil.
焼結体の気孔に樹脂を含浸させた後、この焼結体にサイジングを施すことにより、焼結体の表面に連通した気孔内の隙間容積を拡大する焼結軸受の製造方法。 A method for producing a sintered bearing having a bearing surface, comprising a sintered body obtained by sintering a compacted body of metal powder,
A method for manufacturing a sintered bearing in which pores of a sintered body are impregnated with a resin, and then the sintered body is subjected to sizing, thereby expanding a gap volume in the pores communicating with the surface of the sintered body.
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