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JP7754975B1 - Sintered bearings - Google Patents

Sintered bearings

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JP7754975B1
JP7754975B1 JP2024051811A JP2024051811A JP7754975B1 JP 7754975 B1 JP7754975 B1 JP 7754975B1 JP 2024051811 A JP2024051811 A JP 2024051811A JP 2024051811 A JP2024051811 A JP 2024051811A JP 7754975 B1 JP7754975 B1 JP 7754975B1
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powder
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拓治 原野
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NTN Corp
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Abstract

【課題】回転軸との接触面積を低減し、安定した回転を得ることができ、電流値を低く抑え、回転速度を高めることができ、しかも、高温保持するための焼結炉や多大な電気エネルギーを必要とせず、かつ処理ガスとして水素ガスや窒素ガス、或いはこれら混合ガスを必要としない焼成軸受を提供する。
【解決手段】内周面の軸方向に離間した2か所に軸受面部が設けられ、軸受面部間に、内径が軸受面部の内径よりも大きく設定された逃げ部を有し、金属粉末と樹脂粉末とを含む焼成軸受である。軸受面部の軸方向外方端縁部に軸方向外方に開口する拡径部が設けられ、焼成軸受は、金属粉末間に介在した樹脂粉末で金属粉末を結着した組織を有している。
【選択図】図1

[Problem] To provide a sintered bearing that reduces the contact area with the rotating shaft, allows stable rotation, keeps the current low, and increases the rotation speed, and does not require a sintering furnace or a large amount of electrical energy to maintain high temperatures, and does not require hydrogen gas, nitrogen gas, or a mixture of these gases as a processing gas.
[Solution] The sintered bearing has bearing surface sections provided at two axially spaced locations on its inner peripheral surface, a relief section between the bearing surface sections whose inner diameter is set larger than that of the bearing surface sections, and contains metal powder and resin powder. An enlarged diameter section that opens axially outward is provided at the axially outer edge of the bearing surface section, and the sintered bearing has a structure in which the metal powder is bound with resin powder interposed between the metal powder sections.
[Selected Figure] Figure 1

Description

本発明は、焼成軸受に関する。 The present invention relates to sintered bearings.

小型モータ(小型モータとは主に出力の小さいモータを指し、エアコンや電子レンジなどの一般的な家電や、コンピュータ、音響機器、産業機器、自動車など、様々な製品に組み込まれている。)等の軸受部材としては、焼結軸受を使用する場合が多い。 Sintered bearings are often used as bearing materials for small motors (small motors primarily refer to motors with low output, and are incorporated into a variety of products, including general home appliances such as air conditioners and microwave ovens, as well as computers, audio equipment, industrial equipment, and automobiles).

この種の焼結軸受は、一般には多孔質体からなる焼結軸受である。焼結軸受は、内部気孔に潤滑油を含油させた状態で用いられる。この場合、支持すべき軸との相対移動に伴って軸との摺動部に油膜を形成し、この油膜で軸を支持するものである。 This type of sintered bearing is generally made of a porous material. Sintered bearings are used with their internal pores impregnated with lubricating oil. In this case, an oil film is formed at the sliding surface with the shaft as the bearing moves relative to the shaft it supports, and this oil film supports the shaft.

焼結軸受は、安価かつ信頼性の高い軸受として、家電用モータ、車載用モータ、OA機器などのファンモータとして幅広く使用されている。すなわち、ファンモータはコンピュータやテレビなど家電機器内部の冷却ファン、冷蔵庫内部の循環及び冷却用のファン、バッテリーの冷却や車室内温度センサーの吸引に使用される車載用ファンなどがあり、年々需要が高まっている。 Sintered bearings are inexpensive and highly reliable, and are widely used in home appliance motors, automotive motors, and fan motors for office equipment. Fan motors include cooling fans inside home appliances such as computers and televisions, circulation and cooling fans inside refrigerators, and automotive fans used to cool batteries and draw in temperature sensors inside the vehicle, and demand is growing every year.

しかしながら、駆動トルクが小さいモータは、摺動面の摩擦抵抗がモータ特性へ影響し易く、高速回転時や低温環境下ではオイルの循環・供給が十分に働かず、円滑な摺動が得られにくいものである。また、モータの回転数の低下や電流値の増大が起こりやすいという欠点がある。 However, motors with low drive torque tend to have their characteristics affected by frictional resistance on the sliding surfaces, and oil circulation and supply do not work properly at high speeds or in low-temperature environments, making it difficult to achieve smooth sliding. They also have the disadvantage of being prone to a decrease in motor rotation speed and an increase in current value.

このため、従来には、特許文献1および特許文献2に記載のように、モータの回転負荷を減少させるための逃げ部を、軸受内径中央部に設けたものがある。すなわち、特許文献1の軸受(焼結軸受)は、内周面(内径面)の軸方向に離間した2か所に軸受面部が設けられ、軸受面部間に、内径が軸受面部の内径よりも大きく設定された逃げ部を有するものである。 For this reason, conventional bearings, such as those described in Patent Documents 1 and 2, have a recess in the center of the bearing's inner diameter to reduce the rotational load of the motor. In other words, the bearing (sintered bearing) in Patent Document 1 has bearing surfaces at two locations axially spaced apart on the inner circumferential surface (inner diameter surface), and a recess between the bearing surfaces whose inner diameter is set larger than the inner diameter of the bearing surfaces.

この場合、逃げ部を形成するために、焼結工程後にサイジング工程を行うものであった。ここで、サイジング工程とは、焼結によって得た素材を再び型に入れて圧縮し、精度の高い寸法、形状を得る工程である。すなわち、素材を金型に入れ、上下パンチで圧力をかけると、素材はダイスや上下パンチに押し付けられ、素材の変形や寸法が矯正される。なお、サイジングの方法は、ポジティブ・サイジングとネガティブ・サイジングの2種類の方法がある。ポジティブ・サイジング法は、素材を最終製品寸法よりも大きめに作っておき、サイジングする際に金型に押し込み、ダイスやコアにこすりつけて精度を出す方法であり、ネガティブ・サイジング法は、素材を最終製品寸法より小さめに作っておき、金型内で圧縮することにより金型面に押し付けるようにして精度を出す方法である。 In this case, a sizing process was carried out after the sintering process to form the relief. The sizing process involves placing the sintered material back into a mold and compressing it to achieve highly accurate dimensions and shape. When the material is placed in a mold and pressure is applied with the upper and lower punches, it is pressed against the die and upper and lower punches, correcting any deformation or dimensions. There are two types of sizing methods: positive sizing and negative sizing. Positive sizing involves producing the material larger than the final product dimensions, forcing it into the mold during sizing and rubbing it against the die or core to achieve precision. Negative sizing involves producing the material smaller than the final product dimensions, and compressing it inside the mold to press it against the mold surface to achieve precision.

また、特許文献1に記載のものでは、軸方向両端部側に形成される軸受面に、多数のディンプル(凹窪部)が設けられる。このように、ディンプルを設けることにより、軸受面における摺動面積を減少させることができて、摩擦抵抗を低減することが可能とされている。また、含油された潤滑剤が各ディンプル内に貯留され、回転軸が回転した際に貯留されている潤滑剤が、軸受面と回転軸との間に引き出され軸受面の摩擦係数を低減することが可能となることが示されている。 In addition, the design described in Patent Document 1 has numerous dimples (recessed portions) formed on the bearing surface formed on both axial ends. By providing dimples in this way, it is possible to reduce the sliding area on the bearing surface, thereby reducing frictional resistance. It also shows that oil-impregnated lubricant is stored within each dimple, and when the rotating shaft rotates, the stored lubricant is drawn out between the bearing surface and the rotating shaft, making it possible to reduce the coefficient of friction of the bearing surface.

特許第36253134号公報Patent No. 36253134 特開2010-31909公報JP 2010-31909 A

従来の逃げ部を有する焼結軸受では、前記したように、焼結工程後にサイジング工程を行うものであり、外径を絞り込むことで逃げ部を形成することになる。このため、摺動面を有する摺動部と、逃げ部との境界部がなだらかに形成されることになる。 As mentioned above, conventional sintered bearings with recesses undergo a sizing process after the sintering process, and the recesses are formed by reducing the outer diameter. This results in a smooth boundary between the sliding portion, which has a sliding surface, and the recesses.

図8は、焼結工程後にサイジング工程を行った焼結軸受を示す。このように、サイジング工程を行えば、軸受50に内径部に、一対の軸受面部51,52と、軸受面部51,52間に逃げ部53が形成され、逃げ部53の内径面53aと軸受面部52の軸受面52aとの間にテーパ面54が形成されることになる。 Figure 8 shows a sintered bearing that has undergone a sizing process after the sintering process. By performing the sizing process in this way, a pair of bearing surface portions 51, 52 and a recess portion 53 between the bearing surface portions 51, 52 are formed on the inner diameter portion of the bearing 50, and a tapered surface 54 is formed between the inner diameter surface 53a of the recess portion 53 and the bearing surface 52a of the bearing surface portion 52.

このようにテーパ面54が形成されれば、摺動面(軸受面部51,52の内径面である軸受面51a,52a)の摩耗により、初期状態に比べて摺動面積が変化する(大きくなる)おそれがある。このように摺動面積が変化すれば、軸受特性に変化が生じるおそれがある。 If the tapered surface 54 is formed in this way, there is a risk that the sliding area will change (increase) compared to the initial state due to wear on the sliding surfaces (bearing surfaces 51a, 52a, which are the inner diameter surfaces of the bearing surface portions 51, 52). If the sliding area changes in this way, there is a risk that the bearing characteristics will change.

さらに、成形-焼結後のサイジング工程にて外径を絞り込んで内径を縮径させるため、焼結体の全長寸法や外径寸法の影響を受けやすい。このため、軸受面52aの寸法(軸方向寸法)L7にバラツキが生じる。この場合、最大で±0.3mm程度発生するおそれがある。 Furthermore, since the outer diameter is narrowed and the inner diameter reduced in the sizing process after molding and sintering, the overall length and outer diameter of the sintered body are easily affected. This causes variations in the dimension (axial dimension) L7 of the bearing surface 52a. In this case, variations of up to ±0.3 mm may occur.

一般に、焼結工程中においては高温(700℃~900℃程度)で高温かつ熱処理ガスとして水素ガスや窒素ガスあるいはこれらの混合ガスを必要としていた。このため、エネルギー消費の観点からも改善が望まれる。 Generally, the sintering process requires high temperatures (approximately 700°C to 900°C) and the use of hydrogen gas, nitrogen gas, or a mixture of these gases as heat treatment gases. Therefore, improvements are desirable from the perspective of energy consumption as well.

また、特許文献1のように、ディンプルを形成する場合、ディンプルの形成方法としては、この特許文献1には、ピーニング加工、転造加工、圧印加工等の塑性加工を用いることが記載されている。このような加工には、加工設備と加工工数の追加を必要とし、凸部を有する塑性加工用の工具の製作など、生産性や原価の面でも問題があった。 Furthermore, when forming dimples as in Patent Document 1, Patent Document 1 describes the use of plastic processing such as peening, rolling, and coining as methods for forming dimples. Such processing requires additional processing equipment and processing man-hours, and also poses problems in terms of productivity and cost, such as the need to manufacture tools for plastic processing with convex portions.

そこで、本願では、回転軸との接触面積を低減し、安定した回転を得ることができ、電流値を低く抑え、回転速度を高めることができ、しかも、高温保持するための焼結炉や多大な電気エネルギーを必要とせず、かつ処理ガスとして水素ガスや窒素ガス、或いはこれら混合ガスを必要としない焼成軸受を提供する。 This application therefore provides a sintered bearing that reduces the contact area with the rotating shaft, ensures stable rotation, keeps the current low, and increases rotational speed, without requiring a sintering furnace to maintain high temperatures or a large amount of electrical energy, and without requiring hydrogen gas, nitrogen gas, or a mixture of these gases as a processing gas.

本発明の焼成軸受は、内周面の軸方向に離間した2か所に軸受面部が設けられ、軸受面部間に、内径が軸受面部の内径よりも大きく設定された逃げ部を有し、金属粉末と樹脂粉末とを含む焼成軸受であって、前記軸受面部の軸方向外方端縁部に軸方向外方に開口する拡径部が設けられ、前記焼成軸受は、前記金属粉末間に介在した前記樹脂粉末で前記金属粉末を結着した組織を有しているものである。 The sintered bearing of the present invention has bearing surface sections provided at two axially spaced locations on its inner peripheral surface, a relief section between the bearing surface sections whose inner diameter is set larger than the inner diameter of the bearing surface sections, and is a sintered bearing containing metal powder and resin powder, with an expanded diameter section that opens axially outward at the axially outer edge of the bearing surface section, and the sintered bearing has a structure in which the metal powder is bound by the resin powder interposed between the metal powder sections.

本発明の焼成軸受によれば、鉄粉と樹脂を主成分とする混合粉末を圧縮成形することで、樹脂の結着性と柔軟性により圧粉体の強度を高めるとともに内径スプリングバック率を高めることができる。また、粉末成形時にスプリングバック率を高めたことで圧粉体よりコアピンを抜く際に、コアピンに形成した凹凸部が転写された軸受内径面の凹凸から成るアンダーカット部を無理抜きすることが可能となる。これにより軸受内径中央部に矩形状の逃げ部を容易に形成することができる。 The sintered bearing of the present invention is made by compression molding a powder mixture primarily composed of iron powder and resin. The adhesiveness and flexibility of the resin increase the strength of the green compact, while also increasing the inner diameter springback rate. Furthermore, by increasing the springback rate during powder molding, when removing the core pin from the green compact, it becomes possible to forcibly remove the undercut portion, which is made up of the irregularities on the inner diameter surface of the bearing that are transferred from the irregularities formed on the core pin. This makes it easy to form a rectangular relief portion in the center of the inner diameter of the bearing.

前記焼成軸受は200℃程度(ここで、200℃程度とは、150℃~250℃である)の大気雰囲気中で硬化されてなるものであるので、一般的な焼結工程で必要な700℃~900℃で高温保持するための焼結炉を必要とせず、かつ、処理ガスとして、水素ガスや窒素ガス等を必要としない。しかも、成形時にコアピンに設けた段差がそのまま転写され、摺動部と中逃げ部の境界の段差を形成するものである。すなわち、本発明では、サイジングを行うことなく、摺動部と逃げ部の境界を形成することができ、サイジングを行った場合に生じる、摺動部と逃げ部との間に生じるようなテーパ面が形成されにくい。また、軸受面(軸受面部の内径面)は、圧縮成形時の型内矯正で形成され、しかも、低温焼成であるため、寸法変化を小さいものとすることができ、摺動面の軸方向長さのばらつきを小さくできる。(例えば、このばらつきを±0.1mm程度とすることができる。)しかも、焼結工程を行った後にサイジング工程を行うものであれば、絞り込んで逃げ部を形成することになるので、軸受面の軸方向長さばらつきが生じるが、サンジング工程を行わない本発明では、絞り込んで逃げ部を形成することにならないので、軸受面の軸方向長さばらつきを小さくできる。軸受面の軸方向長さばらつきを小さくできれば、軸部材と軸受面との摺動面積が安定し、軸受特性が安定する。 The sintered bearing is hardened in an air atmosphere at approximately 200°C (here, approximately 200°C means 150°C to 250°C). This eliminates the need for a sintering furnace to maintain high temperatures of 700°C to 900°C, as is required in conventional sintering processes, and does not require hydrogen or nitrogen gas as a processing gas. Furthermore, the step created in the core pin during molding is transferred directly, forming the step at the boundary between the sliding section and the central relief section. In other words, with this invention, the boundary between the sliding section and the relief section can be formed without sizing, and the tapered surface that occurs between the sliding section and the relief section when sizing is performed is less likely to form. Furthermore, because the bearing surface (the inner diameter surface of the bearing surface section) is formed by in-mold correction during compression molding and sintered at a low temperature, dimensional change is minimized, and variation in the axial length of the sliding surface can be reduced. (For example, this variation can be reduced to approximately ±0.1 mm.) Furthermore, if a sizing process is carried out after the sintering process, the bearing surface will be squeezed to form a relief portion, resulting in variation in the axial length of the bearing surface. However, the present invention, which does not involve a sanding process, does not squeeze to form a relief portion, so variation in the axial length of the bearing surface can be reduced. Reducing variation in the axial length of the bearing surface stabilizes the sliding area between the shaft member and bearing surface, resulting in stable bearing characteristics.

また、本発明の焼成軸受は、圧縮成形により鉄粉同士あるいは鉄粉と樹脂粉末が物理的に加圧接触した後、焼成により樹脂を熱硬化させ、鉄粉を接着結合した断面組織を形成するものである。このため、樹脂硬化時に溶融軟化させ、粉末同士の接触部(ネック部)に樹脂分が介在・固着することで補強強化され、比較的低荷重の軸受用途として使用上問題ないレベルの材料強度を得ることができる。 In addition, the sintered bearings of the present invention are made by compression molding to physically bring iron powder particles into contact with each other or iron powder and resin powder, and then sintering to thermally harden the resin, forming a cross-sectional structure in which the iron powder is adhesively bonded.As a result, the resin melts and softens as it hardens, and the resin intervenes and adheres to the contact points (necks) between the powder particles, reinforcing and strengthening them, achieving a material strength at a level that is acceptable for use in bearings with relatively low loads.

しかも、軸受面部の軸方向外方端縁部に軸方向外方に開口する拡径部が設けられるので、軸受面部の内径面である軸受面と回転軸との間の摺動部位に潤滑オイルが流入して、摺動部位におけるオイル供給を安定して行うことができる。 In addition, an expanded diameter section that opens axially outward is provided on the axially outer edge of the bearing surface section, allowing lubricating oil to flow into the sliding area between the bearing surface (the inner diameter surface of the bearing surface section) and the rotating shaft, ensuring a stable supply of oil to the sliding area.

軸受面部の内面、逃げ部の内面、および拡径部の内面の表面開口率が略同等であるのが好ましい。このように設定することにより、バランスのよい回転を得ることができる。ここで、略同等とは、設計上の誤差や加工上の誤差や組立上の誤差等によって、一致せずに多少ずれる場合がある。この多少のずれを含む。 It is preferable that the surface opening ratios of the inner surface of the bearing surface portion, the inner surface of the recess portion, and the inner surface of the expanded diameter portion are approximately equal. By setting them in this way, well-balanced rotation can be achieved. Here, "approximately equal" means that there may be some deviations due to design errors, processing errors, assembly errors, etc. This includes some deviations.

金属粉末と樹脂粉末との混合粉末は、金属粉末を95wt%から99wt%とし、残部を樹脂粉末とするのが、スプリングバック率を高めために好ましい。混合粉末の金属粉末が鉄粉であり、鉄粉の平均粒子径50μm~200μmの粗粉であるように設定できる。平均粒子径が50μm未満になると、鉄粉表面に樹脂膜の形成が困難となり、材料強度が低下する。平均粒子径が200μmを超えると、粉末粒子が粗大なため、空孔が大きく、オイルリークを起こし軸受面と回転軸との金属接触の頻度が増大し、モータ特性を悪化させる。 To increase the springback rate, it is preferable for the mixed powder of metal powder and resin powder to be 95 to 99 wt% metal powder, with the remainder being resin powder. The metal powder in the mixed powder is iron powder, and the iron powder can be set to be a coarse powder with an average particle size of 50 to 200 μm. If the average particle size is less than 50 μm, it becomes difficult to form a resin film on the iron powder surface, resulting in a decrease in material strength. If the average particle size exceeds 200 μm, the powder particles will be too coarse, resulting in large voids, oil leaks, and increased frequency of metal contact between the bearing surface and the rotating shaft, deteriorating motor performance.

前記焼成軸受は、鉄紛粒子間の相互拡散による焼結の進行がなく、樹脂の結着力により鉄紛粒子が固着された断面組織を持つものが好ましい。 The sintered bearing preferably has a cross-sectional structure in which the iron powder particles are fixed together by the binding force of the resin, without sintering occurring due to interdiffusion between the iron powder particles.

前記逃げ部の内径と前記拡径部の内径は、前記軸受面部の内径よりも0.1%から0.3%拡径され、かつ前記逃げ部の断面形状が矩形形状であるのが好ましい。このように0.1%以上に拡径することによって、回転軸との接触面積を低減させるという逃げ部の機能を有効に発揮できる。逃げ部の断面形状が矩形形状であることによって、軸受面部が摩耗しても、軸受面の面積が変化せず、軸受特性の変化が生じにくくなる。また、0.3%未満に拡径することによって、逃げ部の内径寸法が軸受面部の内径寸法より大きくなりすぎず、コアピンを引き抜く際に、軸受面部の内径面である軸受面を傷つけることを有効に防止できる。 It is preferable that the inner diameter of the recess and the enlarged diameter portion be enlarged by 0.1% to 0.3% compared to the inner diameter of the bearing surface portion, and that the cross-sectional shape of the recess be rectangular. By enlarging the diameter by 0.1% or more in this way, the function of the recess, which reduces the contact area with the rotating shaft, can be effectively fulfilled. By having a rectangular cross-sectional shape of the recess, even if the bearing surface portion wears, the area of the bearing surface does not change, making it less likely for the bearing characteristics to change. Furthermore, by enlarging the diameter by less than 0.3%, the inner diameter dimension of the recess does not become too large compared to the inner diameter dimension of the bearing surface portion, effectively preventing damage to the bearing surface, which is the inner diameter surface of the bearing surface portion, when the core pin is pulled out.

各拡径部の軸方向長さは、0.2mm~2.0mmの範囲に設定されているのが好ましい。0.2mm未満では、オイル保持部としての機能が困難であり、2.0mmを超えれば、軸受面部の軸受面が小さくなって、回転軸を安定よく枢支しにくい構成となる。 The axial length of each enlarged diameter section is preferably set in the range of 0.2 mm to 2.0 mm. If it is less than 0.2 mm, it will be difficult to function as an oil retaining section, and if it exceeds 2.0 mm, the bearing surface of the bearing surface section will be too small, making it difficult to stably support the rotating shaft.

焼成軸受として、モータの軸受部材として使用されるものが好ましい。このようにモータの軸受部材に用いることによって、安定した回転が長期にわたって得られる高品質のモータ(小型モータ)を提供できる。 Preferably, the sintered bearings are used as bearing components for motors. By using them as motor bearing components in this way, it is possible to provide high-quality motors (small motors) that can achieve stable rotation over the long term.

本発明では、回転軸との接触面積を低減し、安定した回転を得ることができ、電流値を低く抑え、回転速度を高めることができ、しかも、高温保持するための焼結炉や多大な電気エネルギーを必要とせず、かつ処理ガスとして水素ガスや窒素ガス、或いはこれら混合ガスを必要としない焼成軸受を得ることができる。また、オイル切れや回転軸との金属接触の頻度を低減することで優れた潤滑性能/摺動特性を有する焼成軸受となる。特に、高速回転時や低温環境下で使用されるモータ軸受においても、オイルの循環・供給が円滑に働き、オイル切れを改善し良好な摺動が得られる。その結果、モータの回転数の低下や回転数の不安定さを改善し、モータ特性を向上させることができる。また、電流値の増大を改善し、消費電力の低減を達成することができる。 The present invention provides a sintered bearing that reduces the contact area with the rotating shaft, ensuring stable rotation, keeping current low, and increasing rotational speed. It does not require a sintering furnace or significant electrical energy to maintain high temperatures, and does not require hydrogen gas, nitrogen gas, or a mixture of these gases as processing gases. Furthermore, by reducing the frequency of oil shortage and metal contact with the rotating shaft, the sintered bearing has excellent lubrication and sliding properties. In particular, even in motor bearings used at high speeds or in low-temperature environments, oil circulation and supply work smoothly, improving oil shortage and ensuring good sliding. As a result, motor speed reductions and instability can be alleviated, improving motor performance. It also prevents increases in current and reduces power consumption.

本発明の焼成軸受の簡略断面図である。1 is a simplified cross-sectional view of a sintered bearing of the present invention. 本発明の焼成軸受の製造工程である。1 shows a manufacturing process for a sintered bearing of the present invention. 本発明の焼成軸受の圧縮形成工程を示し、(a)はコアピンの凹凸部を圧粉体に転写している状態を示す正面図であり、(b)はスプリングバック状態の圧縮体とコアピンとの関係を示す簡略図であり、(c)はコアピンを抜いた状態の圧縮体の簡略断面図である。1A shows the compression-forming process for the sintered bearing of the present invention, in which (a) is a front view showing the state in which the concave and convex portions of the core pin are transferred to the green compact, (b) is a simplified diagram showing the relationship between the compressed body and the core pin in the spring-back state, and (c) is a simplified cross-sectional view of the compressed body with the core pin removed. コアピンを抜いた状態の圧縮体の要部簡略断面図である。FIG. 2 is a simplified cross-sectional view of the essential parts of the compressed body with the core pin removed. 材料の断面組織イメージ図である。FIG. 1 is a cross-sectional structure image of a material. 本発明の焼成軸受を用いたファンモータの断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a fan motor using a sintered bearing of the present invention. 図5に示すファンモータの要部拡大断面図である。FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the fan motor shown in FIG. 5 . サイジング工程後の焼成軸受の要部簡略断面図である。FIG. 2 is a simplified cross-sectional view of a main part of a sintered bearing after a sizing process.

図6に、ファンモータを示す。このファンモータは、流体動圧軸受装置1と、モータの静止側を構成するモータベース5と、流体動圧軸受装置1の軸部材2に固定されたロータ3と、ロータ3に取り付けられた羽根4と、径方向のギャップを介して対向配置されたステータコイル6及びロータマグネット7とを備える。ステータコイル6は流体動圧軸受装置1のハウジング8に取り付けられ、ロータマグネット7はロータ3に取り付けられている。このように構成されるファンモータにおいて、ステータコイル6に通電すると、ステータコイル6とロータマグネット7との間の電磁力でロータマグネット7が回転し、これに伴って軸部材2及び軸部材2に固定されたロータ3が一体回転する。ロータ3が回転するのに伴い、ロータ3に取り付けられた羽根4の形態等に応じて軸方向、あるいは径方向外向きの気流が発生する。 Figure 6 shows a fan motor. This fan motor comprises a fluid dynamic bearing device 1, a motor base 5 forming the stationary side of the motor, a rotor 3 fixed to a shaft member 2 of the fluid dynamic bearing device 1, blades 4 attached to the rotor 3, and a stator coil 6 and rotor magnet 7 arranged opposite each other with a radial gap between them. The stator coil 6 is attached to a housing 8 of the fluid dynamic bearing device 1, and the rotor magnet 7 is attached to the rotor 3. In a fan motor configured in this manner, when current is applied to the stator coil 6, the rotor magnet 7 rotates due to the electromagnetic force between the stator coil 6 and the rotor magnet 7, causing the shaft member 2 and the rotor 3 fixed to the shaft member 2 to rotate together. As the rotor 3 rotates, an airflow is generated in the axial direction or radially outward, depending on the shape of the blades 4 attached to the rotor 3.

図7に示すように、流体動圧軸受装置1は、回転側を構成する軸部材2と、静止側を構成するハウジング8、軸受部材10及びシール部材9と、ハウジング8の内部空間に充填された図示しない潤滑油とを主な構成として備えたいわゆる軸回転タイプの軸受装置であり、軸受部材10には、本発明の実施形態に係る焼成軸受が採用される。なお、以下では、説明の便宜上、図5の紙面上側(シール部材9が配置された側)を「上側」と、また、図2の紙面下側を「下側」と言うが、流体動圧軸受装置1の使用時の姿勢を限定する趣旨ではない。 As shown in Figure 7, the fluid dynamic bearing device 1 is a so-called rotating shaft type bearing device primarily comprising a shaft member 2 that forms the rotating side, a housing 8, bearing member 10, and seal member 9 that form the stationary side, and lubricating oil (not shown) filled in the internal space of the housing 8. The bearing member 10 employs a sintered bearing according to an embodiment of the present invention. For ease of explanation, the upper side of Figure 5 (the side where the seal member 9 is located) will be referred to as the "upper side," and the lower side of Figure 2 will be referred to as the "lower side." However, this is not intended to limit the orientation of the fluid dynamic bearing device 1 during use.

軸部材2は、ステンレス鋼等の高剛性の金属材料で作製され、その外周面2aは凹凸のない平滑な円筒面に、また下端面2bは凸球面に形成されている。軸部材2の上端には、羽根4及びロータマグネット7(図1参照)が取り付けられたロータ3が固定される。 The shaft member 2 is made of a highly rigid metal material such as stainless steel, and its outer surface 2a is a smooth cylindrical surface without any irregularities, while its lower end surface 2b is a convex spherical surface. A rotor 3, to which blades 4 and a rotor magnet 7 (see Figure 1) are attached, is fixed to the upper end of the shaft member 2.

ハウジング8は、筒部8aと、筒部8aの下端開口部を閉塞する底部8bとを有する有底筒状をなし、図示例では、筒部8aと底部8bが樹脂又は金属材料で一体に形成されている。筒部8aの内周面8a1は、径一定の円筒面に形成され、その下端部には、軸方向と直交する方向の平坦面に形成された環状の肩面8b2の外径端部が接続されている。筒部8aの外周面8a2には、ステータコイル6及びモータベース5が上下に間隔を空けて固定されている。 The housing 8 is a cylindrical body with a bottom, having a cylindrical portion 8a and a bottom portion 8b that closes the opening at the lower end of the cylindrical portion 8a. In the illustrated example, the cylindrical portion 8a and bottom portion 8b are integrally formed from resin or metal. The inner peripheral surface 8a1 of the cylindrical portion 8a is formed into a cylindrical surface of a constant diameter, and its lower end is connected to the outer diameter end of an annular shoulder surface 8b2 that is formed into a flat surface perpendicular to the axial direction. The stator coil 6 and motor base 5 are fixed to the outer peripheral surface 8a2 of the cylindrical portion 8a with a gap between them.

図示例では、ハウジング8の内底面(底部8bの上端面)8b1上に、ハウジング8の形成材料よりも摺動性に優れた材料で円板状に形成されたスラストプレート11を載置し、スラストプレート11の上端面で軸部材2の下端面2bを接触支持(軸部材2をスラスト方向に接触支持)するようにしている。但し、スラストプレート11は、必ずしも設ける必要はなく、省略しても構わない。スラストプレート11が省略される場合には、ハウジング8の内底面8b1で軸部材2の下端面2bが接触支持される。 In the illustrated example, a thrust plate 11 formed in a disk shape from a material with better sliding properties than the material from which the housing 8 is made is placed on the inner bottom surface 8b1 of the housing 8 (the upper end surface of the bottom 8b), and the upper end surface of the thrust plate 11 contacts and supports the lower end surface 2b of the shaft member 2 (contact supports the shaft member 2 in the thrust direction). However, the thrust plate 11 is not necessarily required and may be omitted. If the thrust plate 11 is omitted, the lower end surface 2b of the shaft member 2 is contact-supported by the inner bottom surface 8b1 of the housing 8.

シール部材9は、樹脂又は金属材料で環状に形成され、下端面9bを軸受部材10の上端面10bに当接させた状態でハウジング8の筒部8aの内周面8a1の上端部に固定されている。シール部材9の内周面9aは、対向する軸部材2の外周面2aとの間に環状のシール空間Sを形成する。このシール空間Sにより、ハウジング8の内部空間に充填された潤滑油の外部への漏れ出しが規制される。 The seal member 9 is formed in an annular shape from resin or metal material and is fixed to the upper end of the inner circumferential surface 8a1 of the cylindrical portion 8a of the housing 8, with its lower end surface 9b abutting the upper end surface 10b of the bearing member 10. The inner circumferential surface 9a of the seal member 9 forms an annular seal space S with the opposing outer circumferential surface 2a of the shaft member 2. This seal space S prevents the lubricating oil filled in the internal space of the housing 8 from leaking out.

なお、流体動圧軸受装置1は、ハウジング8の内部空間全域を潤滑油で満たした、いわゆるフルフィル状態で使用される場合と、ハウジング8の内部空間の一部領域に潤滑油を介在させた(ハウジング8の内部空間に潤滑油と空気を混在させた)、いわゆるパーシャルフィル状態で使用される場合とがある。流体動圧軸受装置1がフルフィル状態で使用される場合、温度変化に伴って潤滑油の油面位置が軸方向で変動しても潤滑油の油面が常にシール空間Sの軸方向範囲内に保持されるようにシール空間Sの容積が決定付けられる。 The fluid dynamic bearing device 1 may be used in a so-called fully filled state, where the entire internal space of the housing 8 is filled with lubricating oil, or in a so-called partially filled state, where lubricating oil is present in only a portion of the internal space of the housing 8 (lubricating oil and air are mixed in the internal space of the housing 8). When the fluid dynamic bearing device 1 is used in a fully filled state, the volume of the seal space S is determined so that the lubricating oil level is always maintained within the axial range of the seal space S, even if the lubricating oil level position fluctuates in the axial direction due to temperature changes.

ところで、図6及び図7のファンモータに使用された軸受部材10が本発明にかかる焼成軸受10は、圧粉体を焼成されてなる焼成体に潤滑オイルを含油させてなり、内周面(内径面)10dの軸方向に離間した2か所に軸受面部21,22が設けられ、軸受面部間21,22に、内径が軸受面部の内径よりも大きく設定された逃げ部23を有する。なお、21の軸受面部を第1軸受面部と呼び、22の軸受面部を第2軸受面部と呼ぶ場合がある。なお、焼結と焼成はともに金属やセラミックスなどの材料に、熱を加えて製品を作り上げる処理方法である。材料に熱を加えると原料粒子同士の結合が進み、焼結はおもに金属系の粉末材料を使用して加熱により粉末粒子間を結合させて収縮を引き起こす工程である。一方、焼成はセラミックス系の材料を用いることが多く、加熱により高温度で化学反応を引き起こして機械的強度をあげる工程である。このため、本明細書では、焼結と読んだり、焼成と呼んだりしている。 The sintered bearing 10 of the present invention, which is the bearing member 10 used in the fan motor of Figures 6 and 7, is made by sintering a compacted powder body and impregnating it with lubricating oil. It has bearing surface sections 21 and 22 at two axially spaced locations on the inner peripheral surface (inner diameter surface) 10d. Between the bearing surface sections 21 and 22, there is a relief section 23 whose inner diameter is set larger than that of the bearing surface sections. Bearing surface section 21 is sometimes referred to as the first bearing surface section, and bearing surface section 22 is sometimes referred to as the second bearing surface section. Both sintering and sintering are processing methods for creating products by applying heat to materials such as metals and ceramics. Heating a material promotes bonding between raw material particles. Sintering is a process that primarily uses metal-based powder materials, in which heating bonds the powder particles and induces shrinkage. On the other hand, sintering is a process that often uses ceramic materials, in which a chemical reaction is induced at high temperatures by heating to increase mechanical strength. For this reason, this process is sometimes referred to as sintering or firing in this specification.

この場合、軸受部材10の外径面10aには段差を有さないストレートの円筒面であり、第1軸受面部21の内径寸法と、第2軸受面部22の内径寸法と同一寸法に設定され、逃げ部23の内径寸法は、両軸受面部21、22の内径寸法よりも0.1%~0.3%拡径(大きく)している。すなわち、図1に示すように、第1軸受面部21の内径寸法をD1とし、第2軸受面部22の内径寸法をD2とし、逃げ部23の内径寸法をD3としたときに、D1=D2<D3となり、D3=(D1+D1/1000)~(D1+3D1/1000)または、D3=(D2+D2/1000)~(D2+3D2/1000)である。ここで、同一寸法とは、0.001mm以内である。 In this case, the outer diameter surface 10a of the bearing member 10 is a straight cylindrical surface without any steps. The inner diameter dimensions of the first bearing surface portion 21 and the second bearing surface portion 22 are set to the same dimensions, and the inner diameter dimension of the relief portion 23 is 0.1% to 0.3% larger than the inner diameter dimensions of both bearing surface portions 21 and 22. That is, as shown in FIG. 1, when the inner diameter dimension of the first bearing surface portion 21 is D1, the inner diameter dimension of the second bearing surface portion 22 is D2, and the inner diameter dimension of the relief portion 23 is D3, D1 = D2 < D3, and D3 = (D1 + D1/1000) to (D1 + 3D1/1000) or D3 = (D2 + D2/1000) to (D2 + 3D2/1000). Here, the same dimensions refer to within 0.001 mm.

軸受部材10の内径面10dの軸方向両外端部には、逃げ部23の同等の内径寸法とされる拡径部25,26が設けられている。すなわち、拡径部25の内径寸法をD5とし、拡径部26の内径寸法を、D6としたときに、この実施形態では、D3=D5とし、D3=D6としている。なお、同等とは、設計上の誤差や加工上の誤差や組立上の誤差等によって、一致せずに多少ずれる場合がある。この多少のずれを含む意味である。このため、D5(D6)=(D1+D1/1000)~(D1+3D1/1000)であり、D5(D6)(=(D2+D2/1000)~(D2+3D2/1000)である。 Enlarged diameter sections 25, 26, each with an inner diameter dimension equivalent to that of the recess 23, are provided at both axially outer ends of the inner diameter surface 10d of the bearing member 10. In other words, if the inner diameter dimension of enlarged diameter section 25 is D5 and the inner diameter dimension of enlarged diameter section 26 is D6, then in this embodiment, D3 = D5 and D3 = D6. Note that "equivalent" means that there may be slight deviations due to design, processing, assembly, and other factors. This slight deviation is included. Therefore, D5 (D6) = (D1 + D1/1000) to (D1 + 3D1/1000), and D5 (D6) = (D2 + D2/1000) to (D2 + 3D2/1000).

また、軸受部材10の軸方向長さをLとし、第1軸受面部21の軸方向長さをL1とし、第2軸受面部22の軸方向長さをL2とし、逃げ部23の軸方向長さをL3としたときに、L1≦L2<L3となる。また、L3=1.0×(L1+L2)~4.0×(L1+L2)とされる。軸受部材10の軸方向長さをLとしたときに、L=2.0×(L1+L2)~5.0×(L1+L2)とされる。拡径部25の軸方向長さをL5とし、拡径部26の軸方向長さをL6としたときに、L1>L5となり、L1>L6となり、L2>L5となり、L2>L6となる。具体的には、L5(L6)を0.2mm~2.0mmに設定するのが好ましい。 Furthermore, when the axial length of the bearing member 10 is L, the axial length of the first bearing surface portion 21 is L1, the axial length of the second bearing surface portion 22 is L2, and the axial length of the recess portion 23 is L3, the relationship L1≦L2<L3 holds. Furthermore, L3 = 1.0 × (L1 + L2) to 4.0 × (L1 + L2). When the axial length of the bearing member 10 is L, the relationship L = 2.0 × (L1 + L2) to 5.0 × (L1 + L2). When the axial length of the expanded diameter portion 25 is L5 and the axial length of the expanded diameter portion 26 is L6, the relationships L1 > L5, L1 > L6, L2 > L5, and L2 > L6 hold. Specifically, it is preferable to set L5 (L6) between 0.2 mm and 2.0 mm.

軸受部材10は、図7に示すように、下端面10cをハウジング8の底部8bの肩面8b2に当接させた状態でハウジング8の筒部8aの内周に固定されている。軸受部材10は、圧入、接着又は圧入接着(圧入と接着の併用)等により筒部8aの内周面8a1に固定することができる他、ハウジング8の内周にすきまばめ(JIS B 0401-1参照)した後、シール部材9とハウジング8の肩面8b2とで軸方向両側から挟持することにより筒部8aの内周に固定することもできる。特に後者の固定方法では、ハウジング8に対してシール部材9を固定するのと同時に軸受部材10をハウジング8に固定することができるので、部材同士の組み付けに要する手間を軽減することができる。 As shown in Figure 7, the bearing member 10 is fixed to the inner periphery of the cylindrical portion 8a of the housing 8 with its lower end surface 10c abutting against the shoulder surface 8b2 of the bottom portion 8b of the housing 8. The bearing member 10 can be fixed to the inner periphery 8a1 of the cylindrical portion 8a by press-fitting, gluing, or press-fitting and gluing (a combination of press-fitting and gluing), or it can be fixed to the inner periphery of the cylindrical portion 8a by a clearance fit (see JIS B 0401-1) to the inner periphery of the housing 8 and then sandwiched axially between the seal member 9 and the shoulder surface 8b2 of the housing 8. The latter fixing method in particular allows the bearing member 10 to be fixed to the housing 8 at the same time as the seal member 9 is fixed to the housing 8, thereby reducing the effort required to assemble the components.

この軸受部材(焼成軸受)10は、図2に示すように、粉作(混合)工程S1と、圧縮成形工程S2と、焼成工程S3と、含油工程S4を行うことにより成形される。 As shown in Figure 2, this bearing member (sintered bearing) 10 is formed by performing a powder-making (mixing) process S1, a compression molding process S2, a sintering process S3, and an oil-impregnating process S4.

粉作工程S1は、金属粉末と樹脂粉末とを混合して、原料粉末を作製する。この場合、金属粉末としては、特に限定するものではないが、本実施形態では、粉末冶金用途で一般的に多く使用され、原料費が安価で、供給性に優れた鉄粉を用いるものとする。すなわち、鉄粉に限らず、ステンレス紛、銅粉、錫粉等であってもよい。また、樹脂粉末としては、焼成工程時に、熱硬化させる必要があるので、硬化性の潜在性硬化剤を含むエポキシ樹脂(EP)粉末などを用いる。なお、エポキシ樹脂以外にも、フェノール樹脂(PF)、ポリウレタン(PUR)、および、メラミン樹脂(MF)等も使用可能である。 In the powder-making step S1, metal powder and resin powder are mixed to produce raw material powder. While the metal powder is not particularly limited, this embodiment uses iron powder, which is commonly used in powder metallurgy applications, has low raw material costs, and is easily available. In other words, it is not limited to iron powder; stainless steel powder, copper powder, tin powder, etc. may also be used. Furthermore, since the resin powder must be thermally cured during the firing process, epoxy resin (EP) powder containing a latent curing agent is used. In addition to epoxy resin, phenolic resin (PF), polyurethane (PUR), melamine resin (MF), etc. can also be used.

金属粉末と樹脂粉末とのが混合粉末は、金属粉末を95wt%から99wt%とし、残部を樹脂粉末であるようにするのが好ましい。 It is preferable that the mixed powder of metal powder and resin powder contains 95 to 99 wt% metal powder, with the remainder being resin powder.

次に、圧縮成形工程S2は、金型装置でプレス成形して圧粉体31を形成する。この金型装置は、円筒形状の上下パンチ(図示省略)と、圧粉体31の内形を成形するコアピン30(図3(a)参照)と、圧粉体の外形を形成するダイ(図示省略)とを備える。コアピン30は、一方の軸受面(第1軸受面部21の内径面21a)を成形するための第1成形部30aと、他方の軸受面(第2軸受面部22の内径面22a)を成形するための第2成形部30bと、第1成形部30aと第2成形部30bとの間の第3成形部30cと、一方の拡径部25を成形する第4成形部30dと、他方の拡径部26を形成する第5成形部30eとを有する。第3成形部30cは逃げ部23を成形し、第4成形部30dが拡径部25を成形し、第5成形部30eが拡径部26を成形するものであって、第1・第2成形部30a、30bの外径よりも大きく設定されている。 Next, in the compression molding process S2, the powder compact 31 is formed by press molding using a mold device. This mold device includes cylindrical upper and lower punches (not shown), a core pin 30 (see FIG. 3(a)) that forms the inner shape of the powder compact 31, and a die (not shown) that forms the outer shape of the powder compact. The core pin 30 has a first molding portion 30a for molding one bearing surface (inner diameter surface 21a of the first bearing surface portion 21), a second molding portion 30b for molding the other bearing surface (inner diameter surface 22a of the second bearing surface portion 22), a third molding portion 30c between the first molding portion 30a and the second molding portion 30b, a fourth molding portion 30d that forms one enlarged diameter portion 25, and a fifth molding portion 30e that forms the other enlarged diameter portion 26. The third molding portion 30c forms the recess portion 23, the fourth molding portion 30d forms the expanded diameter portion 25, and the fifth molding portion 30e forms the expanded diameter portion 26, and they are set to have larger outer diameters than the first and second molding portions 30a and 30b.

圧粉体成形後、金型装置から圧粉体の取り出し作業は、金型装置を開状態とすることにより、成形された圧粉体31に付与されていた軸方向の加圧力が解除される。この加圧力が解除されると、圧粉体の内部に蓄積された弾性復元力が解放されて圧粉体31にスプリングバックが生じ、図3(b)に示すように、圧粉体31の内周面(内径面)が拡径する。この拡径によって、コアピン30を圧粉体31から引き抜くことができる。これによって、図3(c)に示すように、焼成前の圧粉体31を成形できる。 After compact formation, the compact can be removed from the die device by opening the die device, which releases the axial pressure applied to the compact 31. When this pressure is released, the elastic restoring force accumulated inside the compact is released, causing springback in the compact 31, and the inner circumferential surface (inner diameter surface) of the compact 31 expands in diameter, as shown in Figure 3(b). This expansion allows the core pin 30 to be pulled out of the compact 31. This allows the compact 31 to be formed before firing, as shown in Figure 3(c).

金属粉末と樹脂粉末とを主成分とする混合粉末を圧縮成形することで、樹脂の結着性と柔軟性により圧粉体31の強度を高めるとともに、スプリングバック(内径スプリングバック率)を高めることができる。このように、内径スプリングバック率を高めたことで、コアピン30の凹凸部が転写されたなる圧粉体31の内径面からコアピン30を引き抜くことができる。これによって、逃げ部23の断面形状を矩形に形成することができる。 By compressing and molding a mixed powder primarily composed of metal powder and resin powder, the adhesiveness and flexibility of the resin can be used to increase the strength of the green compact 31, while also increasing the springback (internal diameter springback rate). Increasing the internal diameter springback rate in this way makes it possible to pull the core pin 30 out of the internal diameter surface of the green compact 31, onto which the irregularities of the core pin 30 have been transferred. This allows the cross-sectional shape of the relief portion 23 to be formed into a rectangle.

すなわち、大径の第3成形部30cと小径の第1成形部30aとの境目、大径の第3成形部30cと小径の第2成形部30bとの境目には段差30f、30gが形成されており、この段差30f、30gは軸方向に対して直交している。大径の第4成形部30dと、小径の第1成形部30aとの境目、大径の第5成形部30eと、小径の第2成形部30bとの境目には、段差30h、30iが形成されており、この段差30h、30iは軸方向対して直交している。すなわち、段差30fは、第1成形部30aの外径面に対して直角をなし、段差30gは、第2成形部30bの外径面に対して直角をなし、段差30hは、第1成形部30aの外径面に対して直角をなし、段差30iは、第2成形部30bの外径面に対して直角をなしている。 That is, steps 30f and 30g are formed at the boundary between the large-diameter third molded portion 30c and the small-diameter first molded portion 30a, and at the boundary between the large-diameter third molded portion 30c and the small-diameter second molded portion 30b, and these steps 30f and 30g are perpendicular to the axial direction. Steps 30h and 30i are formed at the boundary between the large-diameter fourth molded portion 30d and the small-diameter first molded portion 30a, and at the boundary between the large-diameter fifth molded portion 30e and the small-diameter second molded portion 30b, and these steps 30h and 30i are perpendicular to the axial direction. That is, step 30f is perpendicular to the outer diameter surface of first molded portion 30a, step 30g is perpendicular to the outer diameter surface of second molded portion 30b, step 30h is perpendicular to the outer diameter surface of first molded portion 30a, and step 30i is perpendicular to the outer diameter surface of second molded portion 30b.

この場合、圧縮成形工程S2の成形時にコアピン30に設けた段差30f、30e、30h、30がそのまま圧粉体31に転写され、図4に示すように、軸受面部21と逃げ部23との間、軸受面部22と逃げ部23との間に、それぞれ段差24A,24Bを形成し、軸受面部21と拡径部25との間に段差24Cが形成され、軸受面部22と拡径部26との間に段差24Dを形成することができる。なお、この圧粉体31を焼成工程S3にて樹脂粉末を硬化させて焼成体とした後、含油工程S4にて含油させることにより、製品(焼成軸受)が形成されるものである。このため、図3(a)に示す圧粉体31の軸受面部21、22,逃げ部23,段差24A,24B、24C,24Dが、図3に示すように、焼成軸受(軸受部材)10の軸受面部21、22,逃げ部23,段差24A,24B、24C,24Dとなる。したがって、焼成軸受10における軸受面部21、22と逃げ部23との間にテーパ面が形成されることがない。 In this case, the steps 30f, 30e, 30h, and 30f formed on the core pin 30 during compression molding step S2 are transferred directly to the green compact 31, forming steps 24A and 24B between the bearing surface portion 21 and the relief portion 23, and between the bearing surface portion 22 and the relief portion 23, as shown in Figure 4, step 24C between the bearing surface portion 21 and the expanded diameter portion 25, and step 24D between the bearing surface portion 22 and the expanded diameter portion 26. The green compact 31 is then fired in step S3 to harden the resin powder, resulting in a fired body. The product (fired bearing) is then formed by impregnating it with oil in step S4. As a result, the bearing surface portions 21 and 22, relief portion 23, and steps 24A, 24B, 24C, and 24D of the powder compact 31 shown in Figure 3(a) become the bearing surface portions 21 and 22, relief portion 23, and steps 24A, 24B, 24C, and 24D of the sintered bearing (bearing member) 10, as shown in Figure 3. Therefore, no tapered surfaces are formed between the bearing surface portions 21 and 22 and the relief portion 23 in the sintered bearing 10.

一般的な焼結軸受では、焼結工程S3は、圧粉工程(圧縮成形工程)で得られた圧粉体31を、使用した金属粉末の焼結温度まで加熱することで焼結体を得る。すなわち、所定の雰囲気及び所定の温度条件で焼結する。所定の雰囲気としては、一般には、真空中、還元性ガス中、及び不活性ガス中等であり、使用した金属粉末によって、種々選択することができる。しかしながら、本発明に係る焼成軸受である軸受部材10は、金属粉末と樹脂粉末との混合粉末を圧縮成形したものであるので、200℃程度の大気圧雰囲気で行うことができる。なお、200℃程度とは、150℃~250℃である。 In a typical sintered bearing, the sintering step S3 involves heating the green compact 31 obtained in the powder compacting step (compression molding step) to the sintering temperature of the metal powder used to obtain a sintered body. In other words, sintering is carried out in a predetermined atmosphere and at predetermined temperature conditions. The predetermined atmosphere is generally a vacuum, a reducing gas, an inert gas, or the like, and can be selected depending on the metal powder used. However, the bearing member 10, which is a sintered bearing according to the present invention, is produced by compression molding a mixture of metal powder and resin powder, so sintering can be carried out in an atmospheric pressure atmosphere at around 200°C. Note that around 200°C means 150°C to 250°C.

含油工程S4では、焼成体に潤滑オイルが含油され、これにより、内部気孔に潤滑オイルを含油させてなる軸受部材である焼成軸受10が完成する。なお、焼成軸受10の内部気孔への潤滑オイルの含油は、例えば、所定の減圧環境下で、潤滑オイルが充満された潤滑オイル浴中に焼成軸受10を一定時間浸漬させることにより行われる。このとき、潤滑オイルの含油を確実かつ短時間に行うため、潤滑オイルを加熱した状態で含油作業を行っても良い。 In the oil impregnation step S4, the sintered body is impregnated with lubricating oil, thereby completing the sintered bearing 10, a bearing component with its internal pores impregnated with lubricating oil. Impregnation of the internal pores of the sintered bearing 10 with lubricating oil is carried out, for example, by immersing the sintered bearing 10 in a lubricating oil bath filled with lubricating oil for a certain period of time under a specified reduced pressure. To ensure reliable impregnation in a short period of time, the lubricating oil may be heated during the impregnation process.

図5は、焼成軸受10の断面組織イメージ図である。焼成軸受10は、圧縮成形により鉄粉同士あるいは鉄粉と樹脂粉末が物理的に加圧接触した後、焼成により樹脂を熱硬化させ、鉄粉を接着結合した断面組織を形成することになる。また、樹脂硬化時に溶融軟化させ、粉末同士の接触部(ネック部)に樹脂分が介在・固着することで補強強化され、比較的低荷重の軸受用途として使用上問題ないレベルの材料強度を得ることができる。 Figure 5 is an image of the cross-sectional structure of sintered bearing 10. Sintered bearing 10 is made by compression molding, which physically pressurizes and contacts iron powder with other iron powder or iron powder with resin powder, and then sintering to thermally harden the resin, forming a cross-sectional structure in which the iron powder is adhesively bonded. Furthermore, as the resin hardens, it melts and softens, and the resin intervenes and adheres to the contact points (necks) between the powder particles, reinforcing and strengthening the material, achieving a level of material strength that is acceptable for use in bearings with relatively low loads.

本発明においては、鉄粉の平均粒子径を50μm~200μmとしている。平均粒子径が50μm未満になると、鉄粉表面に樹脂膜の形成が困難となり、材料強度が低下する。また、平均粒子径が200μmを超えると、粉末粒子が粗大なため、空孔が大きく、オイルリークを起こし軸受面と回転軸との金属接触の頻度が増大し、モータ特性を悪化させることになる。 In this invention, the average particle size of the iron powder is set to 50 μm to 200 μm. If the average particle size is less than 50 μm, it becomes difficult to form a resin film on the iron powder surface, resulting in a decrease in material strength. Furthermore, if the average particle size exceeds 200 μm, the powder particles become coarse, resulting in large voids, which can cause oil leaks and increase the frequency of metal contact between the bearing surface and the rotating shaft, thereby deteriorating motor characteristics.

すなわち、金属粉(鉄粉)を平均粒子径50~200μmの粗粉を使用することで、全体的に粗大空孔を形成する。また、一部では樹脂被膜で囲まれた部分については、微小空孔(微細空孔)が形成される。さらに、海綿状鉄粉(還元鉄粉)は粉末内部へと続く微小空孔を持つ。粗粉による内部空洞である粗大空孔(微小空孔)は、オイル供給を円滑にし、オイル切れを低減するものであり、樹脂被膜より形成される微小空孔は、オイルリークを抑えオイル溜めの効果をもつものであり、鉄粉内部の微小空孔は、オイル保持効果・流出防止効果を持つものである。 In other words, by using coarse metal powder (iron powder) with an average particle size of 50 to 200 μm, coarse pores are formed throughout. Also, in some areas surrounded by a resin coating, micropores (fine voids) are formed. Furthermore, spongy iron powder (reduced iron powder) has micropores that extend to the interior of the powder. The coarse pores (fine voids), which are internal cavities created by the coarse powder, facilitate oil supply and reduce oil shortages, the micropores formed by the resin coating act as an oil reservoir by suppressing oil leaks, and the micropores inside the iron powder have the effect of retaining oil and preventing leakage.

そこで、本発明では、摺動面部の摺動面(内径面)の粗大空孔(平均径:10μm以上)と、樹脂で囲まれた微小空孔(平均径:10μm未満)との比率を以下のように設定する。粗大空孔:微小空孔の面積比=1:1~9:1(粗大空孔の面積比率=50%~90%)とする。 Therefore, in the present invention, the ratio of coarse pores (average diameter: 10 μm or more) on the sliding surface (inner diameter surface) of the sliding surface portion to micropores (average diameter: less than 10 μm) surrounded by resin is set as follows: The area ratio of coarse pores to micropores is set to 1:1 to 9:1 (area ratio of coarse pores = 50% to 90%).

粗大空孔の面積比率が50%以下になると、オイル供給が円滑に働かなくなり、特に低温環境下にてオイル切れを起こす恐れがあり、粗大空孔の面積比率が90%以上になると、オイルリークが起こり、高温環境下にて回転軸との金属接触の頻度が増大し、電流値の上昇、軸受摩耗が起こりやすくなる。 If the area ratio of coarse pores is 50% or less, oil supply will not function smoothly, and there is a risk of oil shortage, especially in low-temperature environments. If the area ratio of coarse pores is 90% or more, oil leaks will occur, and in high-temperature environments, the frequency of metal contact with the rotating shaft will increase, making it more likely that current will increase and bearing wear will occur.

本発明の焼成軸受によれば、鉄粉と樹脂を主成分とする複合粉末を圧縮成形することで、樹脂の結着性と柔軟性により圧粉体31の強度を高めるとともに内径スプリングバック率を高めることができる。また、粉末成形時にスプリングバック率を高めたことで圧粉体よりコアを抜く際に、コアピン30に形成した凹凸部が転写された軸受内径面の凹凸から成るアンダーカット部を無理抜きすることが可能となる。これにより軸受内径中央部に矩形状の逃げ部23を容易に形成することができる。 The sintered bearing of the present invention is made by compression molding a composite powder primarily composed of iron powder and resin. The adhesiveness and flexibility of the resin increase the strength of the green compact 31, while also increasing the inner diameter springback rate. Furthermore, by increasing the springback rate during powder molding, when removing the core from the green compact, it becomes possible to forcibly remove the undercut portion, which is made up of the irregularities on the inner diameter surface of the bearing that are transferred from the irregularities formed on the core pin 30. This makes it easy to form a rectangular relief portion 23 in the center of the inner diameter of the bearing.

前記焼成軸受は200℃程度の大気雰囲気中で焼結されてなるものであるので、一般的な焼結工程で必要な700℃~900℃で高温保持するための焼結炉を必要とせず、かつ、処理ガスとして、水素ガスや窒素ガス等を必要としない。しかも、成形時に金型コアピンに設けた段差がそのまま転写され、摺動部(軸受面部21,22)と中逃げ部23の境界の段差24を形成するものである。すなわち、本発明では、サイジングを行うことなく、摺動部(軸受面部21,22)と逃げ部23の境界を形成することができ、サイジングを行った場合に生じる、摺動部 (軸受面部21,22)と逃げ部23との間に生じるようなテーパ面が形成されにくい。また、軸受面(軸受面部21,22の内径面)は、圧縮成形時の型内矯正で形成され、しかも、低温焼成であるため、寸法変化を小さいものとすることができ、摺動面の軸方向長さのばらつきを小さくできる。(例えば、このばらつきを±0.1mm程度とすることができる。)しかも、焼結工程を行った後にサイジング工程を行うものであれば、絞り込んで逃げ部を形成することになるので、軸受面の軸方向長さばらつきが生じるが、サンジング工程を行わない本発明では、絞り込んで逃げ部を形成することにならないので、軸受面21a、22aの軸方向長さばらつきを小さくできる。軸受面21a、22aの軸方向長さL4(図4参照)(つまり、図1におけるL1、L2である。)のばらつきを小さくできれば、軸部材1と軸受面21a、22aとの摺動面積が安定し、軸受特性が安定する。 Because the sintered bearing is sintered in an air atmosphere at approximately 200°C, it does not require a sintering furnace to maintain high temperatures of 700°C to 900°C, as is required in conventional sintering processes, nor does it require hydrogen gas or nitrogen gas as a processing gas. Furthermore, the step created in the mold core pin during molding is transferred directly, forming the step 24 at the boundary between the sliding portion (bearing surface portions 21, 22) and the central relief portion 23. In other words, with this invention, the boundary between the sliding portion (bearing surface portions 21, 22) and the relief portion 23 can be formed without sizing, and the tapered surface that occurs between the sliding portion (bearing surface portions 21, 22) and the relief portion 23 when sizing is performed is less likely to form. Furthermore, because the bearing surface (the inner diameter surface of the bearing surface portions 21, 22) is formed by in-mold correction during compression molding and sintered at a low temperature, dimensional change is minimized, and variation in the axial length of the sliding surface can be reduced. (For example, this variation can be approximately ±0.1 mm.) Furthermore, if a sizing process is performed after the sintering process, the bearing surface will be squeezed to form a recess, resulting in variation in the axial length of the bearing surface. However, the present invention, which does not perform a sanding process, does not squeeze to form a recess, so variation in the axial length of bearing surfaces 21a, 22a can be reduced. Reducing variation in the axial length L4 (see Figure 4) of bearing surfaces 21a, 22a (i.e., L1 and L2 in Figure 1) stabilizes the sliding area between shaft member 1 and bearing surfaces 21a, 22a, resulting in stable bearing characteristics.

また、本発明の焼成軸受は、圧縮成形により鉄粉同士あるいは鉄粉と樹脂粉末が物理的に加圧接触した後、焼成により樹脂を熱硬化させ、鉄粉を接着結合した断面組織を形成するものである。このため、樹脂硬化時に溶融軟化させ、粉末同士の接触部(ネック部)に樹脂分が介在・固着することで補強強化され、比較的低荷重の軸受用途として使用上問題ないレベルの材料強度を得ることができる。特に、本発明の焼成軸受は、鉄紛粒子間の相互拡散による焼結の進行がなく、樹脂の結着力により鉄紛粒子が固着された断面組織を持つものである。 The sintered bearings of the present invention are produced by compression molding, whereby iron powder particles or iron powder and resin powder are physically pressed into contact with each other, and then sintering, which thermally hardens the resin and forms a cross-sectional structure in which the iron powder is adhesively bonded. As a result, the resin melts and softens as it hardens, and the resin intervenes and adheres to the contact points (necks) between the powder particles, reinforcing and strengthening the material, achieving a level of material strength that is acceptable for use in bearings with relatively low loads. In particular, the sintered bearings of the present invention have a cross-sectional structure in which the iron powder particles are bonded together by the binding force of the resin, without the progression of sintering due to interdiffusion between the iron powder particles.

また、軸受面部21,22の軸方向外方端縁部にオイル保持用の拡径部25,26が設けられるので、軸受面部21,22の内径面である軸受面21a、22aと回転軸との間の摺動部位に潤滑オイルが流入して、摺動部位におけるオイル供給を安定して行うことができる。なお、軸方向外方とは、軸受面部21から上端面10bを向く方向および軸受面部22から下端面10cを向く方向である。 In addition, the bearing surface portions 21, 22 are provided with enlarged diameter portions 25, 26 for retaining oil at their axially outer edge portions, allowing lubricating oil to flow into the sliding areas between the rotating shaft and the bearing surfaces 21a, 22a, which are the inner diameter surfaces of the bearing surface portions 21, 22, ensuring a stable oil supply at the sliding areas. Note that "axially outward" refers to the direction from the bearing surface portion 21 toward the upper end surface 10b and the direction from the bearing surface portion 22 toward the lower end surface 10c.

このため、本発明では、回転軸との接触面積を低減し、安定した回転を得ることができ、電流値を低く抑え、回転速度を高めることができ、しかも、高温保持するための焼結炉や多大な電気エネルギーを必要とせず、かつ処理ガスとして水素ガスや窒素ガス、或いはこれら混合ガスを必要としない焼成軸受を得ることができる。このように、オイル切れや回転軸との金属接触の頻度を低減することで優れた潤滑性能/摺動特性を有する焼成軸受となる。特に、高速回転時や低温環境下で使用されるモータ軸受においても、オイルの循環・供給が円滑に働き、オイル切れを改善し良好な摺動が得られる。その結果、モータの回転数の低下や回転数の不安定さを改善し、モータ特性を向上させることができる。また、電流値の増大を改善し、消費電力の低減を達成することができる。 As a result, the present invention provides a sintered bearing that reduces the contact area with the rotating shaft, ensuring stable rotation, keeping current low and increasing rotational speed. It does not require a sintering furnace or significant electrical energy to maintain high temperatures, and does not require hydrogen gas, nitrogen gas, or a mixture of these gases as processing gases. In this way, by reducing the frequency of oil shortage and metal contact with the rotating shaft, the sintered bearing has excellent lubrication and sliding properties. In particular, even in motor bearings used at high speeds or in low-temperature environments, oil circulation and supply work smoothly, reducing oil shortage and achieving good sliding. As a result, motor speed reductions and instability can be alleviated, improving motor performance. It also prevents increases in current and reduces power consumption.

軸受面部21,22の内面、逃げ部23の内面、および拡径部25,26の内面の表面開口率が略同等であるのが好ましい。このように設定することにより、バランスのよう回転を得ることができる。ここで、略同等とは、設計上の誤差や加工上の誤差や組立上の誤差等によって、一致せずに多少ずれる場合がある。この多少のずれを含む。 It is preferable that the surface opening ratios of the inner surfaces of the bearing surface portions 21 and 22, the inner surface of the recess portion 23, and the inner surface of the enlarged diameter portions 25 and 26 are approximately equal. Setting them in this way allows for balanced rotation. Here, "approximately equal" may mean that there is some deviation due to design errors, processing errors, assembly errors, etc. This slight deviation is included.

金属粉末と樹脂粉末との混合粉末は、金属粉末を95wt%から99wt%とし、残部を樹脂粉末とするのが、スプリングバック率を高めために好ましい。。混合粉末の金属粉末が鉄粉であり、鉄粉の平均粒子径50μm~200μmの粗粉であるように設定できる。平均粒子径が50μm未満になると、鉄粉表面に樹脂膜の形成が困難となり、材料強度が低下する。平均粒子径が200μmを超えると、粉末粒子が粗大なため、空孔が大きく、オイルリークを起こし軸受面と回転軸との金属接触の頻度が増大し、モータ特性を悪化させる。 To increase the springback rate, it is preferable for the mixed powder of metal powder and resin powder to be 95 to 99 wt% metal powder, with the remainder being resin powder. The metal powder in the mixed powder is iron powder, and the iron powder can be set to be a coarse powder with an average particle size of 50 to 200 μm. If the average particle size is less than 50 μm, it becomes difficult to form a resin film on the iron powder surface, reducing the material strength. If the average particle size exceeds 200 μm, the powder particles will be too coarse, resulting in large voids, oil leaks, and increased frequency of metal contact between the bearing surface and the rotating shaft, deteriorating motor performance.

鉄粉の平均粒子径50μm~200μmの粗粉を使用することによって、全体的に粗大空孔を形成することができる。ここで、粗大空孔とは、この場合、平均径が10μm以上のものをいう。また、金属粉末(鉄粉)は樹脂粉末にて囲まれ、この囲まれた部分で、微小空孔(平均径が10μm未満のもの)が形成される。 By using coarse iron powder with an average particle size of 50 μm to 200 μm, coarse pores can be formed throughout the material. Here, "coarse pores" refers to pores with an average diameter of 10 μm or more. Furthermore, the metal powder (iron powder) is surrounded by resin powder, and micropores (with an average diameter of less than 10 μm) are formed in this surrounded area.

前記鉄粉は、粉末内部に空洞を持ち、その空洞に潤滑オイルを保持することが可能な海面状鉄粉であるのが好ましい。ここで、海綿状鉄粉とは、酸化鉄などの酸化されている鉄粉から、気体あるいは固体の還元剤によって還元して製造される気孔を多く含んだ多孔質の鉄粉(例えば海綿鉄粉など)のこと全般を指すものである。このため、この海綿状鉄粉は粉末内部へと続く微小空孔を持つことになる。 The iron powder is preferably spongy iron powder, which has cavities inside the powder and is capable of holding lubricating oil in those cavities. Here, spongy iron powder refers generally to porous iron powder (such as sponge iron powder) containing many pores, which is produced by reducing oxidized iron powder such as iron oxide with a gaseous or solid reducing agent. For this reason, this spongy iron powder has tiny pores that extend to the interior of the powder.

ところで、このように設定することにより、粗粉による内部空洞である粗大空孔(微小空孔)は、オイル供給を円滑にし、オイル切れを低減するものであり、樹脂被膜より形成される微小空孔は、オイルリークを抑えオイル溜めの効果をもつものであり、鉄粉内部の微小空孔は、オイル保持効果・流出防止効果を持つものである。 By setting it in this way, the large pores (micropores) that are internal cavities created by the coarse powder facilitate oil supply and reduce oil shortages, the micropores formed by the resin coating suppress oil leaks and act as an oil reservoir, and the micropores inside the iron powder have the effect of retaining oil and preventing it from leaking.

前記樹脂粉末は、熱硬化性の潜在性硬化剤を含むエポキシ樹脂粉末とすることができる。樹脂粉末としては、焼成工程時に、熱硬化させる必要があるので、熱硬化性のエポキシ樹脂を用いるのが好ましい。 The resin powder can be an epoxy resin powder containing a thermosetting latent curing agent. Since the resin powder needs to be thermally cured during the baking process, it is preferable to use a thermosetting epoxy resin.

前記混合粉末を成形圧力98MPa~490MPaで圧縮成形し、その際に生じる圧粉体内径のスプリングバック率を、0.2%以上とすることができる。このように設定することによって、圧縮成形後のコアピンの引き抜きを安定して行える。 The mixed powder is compression molded at a molding pressure of 98 MPa to 490 MPa, and the springback rate of the compacted inner diameter that occurs during this process can be set to 0.2% or more. By setting it in this way, the core pin can be reliably removed after compression molding.

逃げ部23の内径と拡径部25,26の内径は、軸受面部21.22の内径よりも0.1%から0.3%拡径され、かつ逃げ部23の断面形状が矩形形状であるのが好ましい。このように0.1%以上拡径することによって、回転軸との接触面積を低減させるという逃げ部の機能を有効に発揮できる。逃げ部の断面形状が矩形形状であることによって、軸受面部21,22が摩耗しても、軸受面21a、22aの面積が変化せず、軸受特性の変化が生じにくくなる。また、0.3%未満拡径することによって、逃げ部23の内径寸法が軸受面部21,22の内径寸法より大きくなりすぎず、コアピン30を引く抜く際に、軸受面部の内径面である軸受面21a、22aを傷つけることを有効に防止できる。 The inner diameter of the relief portion 23 and the inner diameter of the enlarged diameter portions 25, 26 are preferably enlarged by 0.1% to 0.3% compared to the inner diameter of the bearing surface portions 21, 22, and the cross-sectional shape of the relief portion 23 is preferably rectangular. By enlarging the diameter by 0.1% or more, the relief portion effectively functions to reduce the contact area with the rotating shaft. By having a rectangular cross-sectional shape of the relief portion, even if the bearing surface portions 21, 22 wear, the area of the bearing surfaces 21a, 22a does not change, making it less likely for the bearing characteristics to change. Furthermore, by enlarging the diameter by less than 0.3%, the inner diameter dimension of the relief portion 23 does not become too large compared to the inner diameter dimension of the bearing surface portions 21, 22, effectively preventing damage to the bearing surfaces 21a, 22a, which are the inner diameter surfaces of the bearing surface portions, when the core pin 30 is pulled out.

各拡径部の軸方向長さは、0.2mm~2.0mmの範囲に設定されているのが好ましい。0.2mm未満では、オイル保持部としての機能が困難であり、2.0mmを超えれば、軸受面部の軸受面が小さくなって、回転軸を安定よく枢支しにくい構成となる。 The axial length of each enlarged diameter section is preferably set in the range of 0.2 mm to 2.0 mm. If it is less than 0.2 mm, it will be difficult to function as an oil retaining section, and if it exceeds 2.0 mm, the bearing surface of the bearing surface section will be too small, making it difficult to stably support the rotating shaft.

焼成軸受として、モータの軸受部材として使用されるものが好ましい。このようにモータの軸受部材に用いることによって、安定した回転が長期によって得られる高品質のモータ(小型モータ)を提供できる。 Preferably, sintered bearings are used as bearing components for motors. By using them as motor bearing components, it is possible to provide high-quality motors (small motors) that can achieve stable rotation over the long term.

本発明に係る焼成軸受の製造方法によれば、軸受内径中央部に矩形状の逃げ部を容易に形成することができ、処理ガスとして、水素ガスや窒素ガス等を必要としない。しかも、低温焼成であるため、寸法変化を小さいものとすることができ、軸受面21a、22aの軸方向長さのばらつきを小さくできる。このため、軸受面21a、22aの軸方向長さばらつきを小さくできれば、軸部材(回転軸)2と軸受面21a、22aとの摺動面積が安定し、軸受特性が安定する。樹脂硬化時に溶融軟化させ、粉末同士の接触部(ネック部)に樹脂分が介在・固着することで補強強化され、比較的低荷重の軸受用途として使用上問題ないレベルの材料強度を得ることができる。また、圧縮成形時に、コアピンを介して、軸受面部と逃げ部と拡径部を成形でき、生産性に優れる。 The manufacturing method for sintered bearings according to the present invention allows for easy formation of a rectangular relief portion in the center of the bearing inner diameter, without requiring hydrogen gas, nitrogen gas, or other processing gases. Furthermore, low-temperature sintering minimizes dimensional change, enabling reduced variation in the axial length of the bearing surfaces 21a, 22a. Therefore, reducing variation in the axial length of the bearing surfaces 21a, 22a stabilizes the sliding area between the shaft member (rotating shaft) 2 and the bearing surfaces 21a, 22a, resulting in stable bearing characteristics. The resin is melted and softened during hardening, and the resin intervenes and adheres to the contact points (neck portions) between the powders, providing reinforcement and strength sufficient for use in bearings with relatively low loads. Furthermore, the bearing surfaces, relief portions, and enlarged diameter portions can be formed using a core pin during compression molding, resulting in excellent productivity.

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、第1の軸受面部21の軸方向長さL1と第2の軸受面部22の軸方向長さL2とをL1≦L2に設定していたが、相違するものであってもよい。すなわち、L1≧L2としたり、L1<L2としたり、L1>L2としたりできる。また、拡径部25の軸方向長さと、拡径部26の軸方向長さとを、実施形態では、同一としていたが、相違するものであってもよい。すなわち、拡径部25の軸方向長さをL5とし、拡径部26の軸方向長さをL6としたときに、L5>L6としたり、L5<L6としたりできる。 The above describes an embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to the above embodiment and various modifications are possible. For example, while the axial length L1 of the first bearing surface portion 21 and the axial length L2 of the second bearing surface portion 22 were set to L1≦L2, they may be different. That is, they may be L1≧L2, L1<L2, or L1>L2. Furthermore, while the axial length of the expanded diameter portion 25 and the axial length of the expanded diameter portion 26 were the same in the embodiment, they may be different. That is, when the axial length of the expanded diameter portion 25 is L5 and the axial length of the expanded diameter portion 26 is L6, they may be L5>L6 or L5<L6.

また、本発明に係る焼成軸受は、家電用、車載用、OA機器用などのファンモータの軸受に適用することができる。 Furthermore, the sintered bearings of the present invention can be used as bearings for fan motors used in home appliances, automobiles, office automation equipment, etc.

次の表1に示すような実施品1~実施品3(焼成軸受)、及び、比較品1~比較品2の焼結軸受を作成し、モータ特性評価を行った。各実施品および各比較品(焼結軸受)は、1辺の長さが120mmで、軸方向長さが25mmのファンモータとし、定格電流DC12Vとした。軸受仕様として、内径をφ3.0とし、外径をφ8.0とし、幅(軸方向長さ)を14mmとし、軸受面部21,22の摺動部長を各3.0mmとし、軸受面部の軸受面(内径面)と軸部材とのクリアランスを4μmとした。実施品1~実施品3は、逃げ部拡径部寸法および拡径部拡径寸法を6μmとし、比較品1および比較品2は拡径部を有さないものとし、逃げ部拡径寸法を、比較品1では6μmとし、比較品では、100μmとした。 As shown in Table 1, sintered bearings 1 to 3 (Examples) and comparative products 1 and 2 were fabricated and subjected to motor characteristic evaluation. Each example and comparative product (sintered bearing) was a fan motor with a side length of 120 mm, an axial length of 25 mm, and a rated current of 12V DC. The bearing specifications were an inner diameter of φ3.0, an outer diameter of φ8.0, a width (axial length) of 14 mm, a sliding length of bearing surface portions 21 and 22 of 3.0 mm each, and a clearance of 4 μm between the bearing surface (inner diameter surface) of the bearing surface portion and the shaft member. The relief and enlarged diameter dimensions of Examples 1 to 3 were 6 μm, while comparative products 1 and 2 did not have enlarged diameter portions. The relief and enlarged diameter dimensions were 6 μm for Comparative Product 1 and 100 μm for the comparative products.

軸受仕様として、金属粉末の量(金属wt%)、樹脂(エポキシ樹脂)粉末の量(樹脂wt%)、両拡径部の軸方向長さ(拡径部長)、および価格とした。金属wt%を、実施品1~実施品3、および比較品1ではFe97%とし、比較品2ではFe-Cu-Sn系焼結材を用いた。樹脂wt%を、実施品1~実施品3、および比較品1では残部とした。なお、比較品2では、Fe-Cu-Sn系焼結材を用い、樹脂粉末を用いない。拡径部長を、実施品1では、0,2mmとし、実施品2では、1.0mmとし、実施品3では、2.0mmとした。なお、比較品1および比較品2は、両端部に拡径部を形成しないものであるので、拡径部長は0mmである。価格としては,Fe-Cu-Sn系焼結材を用いない実施品1~実施品3、および比較品1は安く、Fe-Cu-Sn系焼結材を用いる比較品2は高くなっている。ところで、表1の拡径部長とは、L5、L6の寸法を指し、L5=L6とした。
The bearing specifications included the amount of metal powder (metal wt%), the amount of resin (epoxy resin) powder (resin wt%), the axial length of both enlarged diameter sections (enlarged diameter length), and price. The metal wt% was 97% Fe for Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, while Comparative Example 2 used an Fe-Cu-Sn sintered material. The resin wt% was the remainder for Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. Comparative Example 2 used an Fe-Cu-Sn sintered material and no resin powder. The enlarged diameter length was 0.2 mm for Example 1, 1.0 mm for Example 2, and 2.0 mm for Example 3. Comparative Examples 1 and 2 did not have enlarged diameter sections at either end, so the enlarged diameter length was 0 mm. In terms of price, Example Products 1 to 3, which do not use Fe-Cu-Sn sintered material, and Comparative Product 1 are inexpensive, while Comparative Product 2, which uses Fe-Cu-Sn sintered material, is expensive. Incidentally, the expansion length in Table 1 refers to the dimensions L5 and L6, with L5 = L6.

-30℃におけるモータ特性として、回転数、電流値、および起動電圧とし、それらに関する評価を、二重丸、丸(一重丸)、三角、およびバツ(×)とした。回転数は、実施品1では850rpmであり、実施品2では880rpmであり、実施品3では900rpmであり、比較品1では820rpmであり、比較品2では900rpmであった。電流値は、実施品1では63mAであり、実施品2では61mAであり、実施品3では60mAであり、比較品1では65mAであり、比較品2では60mAであった。起動電圧は、実施品1では7.7Vであり、実施品2では7.6であり、実施品3では7.5Vであり、比較品1では7.8Vであり、比較品2では7.5Vであった。 Motor characteristics at -30°C were rotation speed, current value, and starting voltage, and were evaluated using double circle, circle (single circle), triangle, and cross (x). The rotation speed was 850 rpm for Example 1, 880 rpm for Example 2, 900 rpm for Example 3, 820 rpm for Comparison 1, and 900 rpm for Comparison 2. The current value was 63 mA for Example 1, 61 mA for Example 2, 60 mA for Example 3, 65 mA for Comparison 1, and 60 mA for Comparison 2. The starting voltage was 7.7 V for Example 1, 7.6 V for Example 2, 7.5 V for Example 3, 7.8 V for Comparison 1, and 7.5 V for Comparison 2.

表1における二重丸は、回転数が880rpm以上、電流値が61mA以下、起動電圧が7.6V以下であり、製品として優であり、実施品2及び実施品3が該当する。表1における丸(一重丸)は、回転数が840rpm以上、電流値が64mA以下、起動電圧が7.8V以下であり、製品として良であり、実施品1が該当する。表1における三角は、回転数が800rpm以上、電流値が67mA以下、起動電圧が8.0V以下であり、製品として可であり、比較品1が該当し、バツ(×)は、回転数が700rpm未満、電流値が70mAを超え、起動電圧が8.2Vを超えたものであり、製品として不可であり、実施品および比較品に該当するものがなかった。すなわち、表1にはバツ(×)は存在しない。 In Table 1, double circles indicate rotation speeds of 880 rpm or higher, currents of 61 mA or lower, and starting voltages of 7.6V or lower, making the product excellent. This applies to Example Products 2 and 3. In Table 1, single circles indicate rotation speeds of 840 rpm or higher, currents of 64 mA or lower, and starting voltages of 7.8V or lower, making the product good. This applies to Example Product 1. In Table 1, triangles indicate rotation speeds of 800 rpm or higher, currents of 67 mA or lower, and starting voltages of 8.0V or lower, making the product acceptable. This applies to Comparison Product 1. Crosses indicate rotation speeds of less than 700 rpm, currents of more than 70 mA, and starting voltages of more than 8.2V, making the product unacceptable. None of the example products or comparison products qualify. In other words, there are no crosses in Table 1.

実施品1は、軸方向両端部に拡径部25,26を有さない比較品1よりもモータ特性が向上しており、オイルの循環性の向上が確認できた。実施品1よりも実施品2および実施品3のように、拡径部25,26の軸方向長さを長くすることで、オイルの保持効果と、軸受面へのオイルの循環性がさらに向上していることがわかる。 Product 1 demonstrated improved motor characteristics compared to Comparative Product 1, which does not have enlarged diameter sections 25, 26 at both axial ends, confirming improved oil circulation. It can be seen that by making the axial length of the enlarged diameter sections 25, 26 longer than in Product 1, as in Products 2 and 3, the oil retention effect and oil circulation to the bearing surface are further improved.

また、Fe-Cu-Sn系焼結材を用いる比較品2では、サイジング工程を必要とする。このように、サイジング工程を行う場合、軸受面の気孔が密になりやすく、低温環境下など特にオイルの動粘度が高くなると軸受摺動部へのオイルの供給が円滑に働かなくなる。しかしながら、実施品1から実施品3のように、本願発明に係る焼成軸受では、圧粉成型時に軸受面部、両端部の拡径部、逃げ部を形成するため、軸受面部も拡径部も略同等の表面開口率となり、且つ従来のサイジング品よりも粗とすることで、軸受内部から摺動面へのオイル循環を促進させることができるため、比較例2のように中逃げ部深さを内径の3%程度と大きくせずとも、内径の0.1~0.3%程度であってもほぼ同等の摺動特性(モータ特性)を得ることが可能であることがわかる。 Furthermore, Comparative Example 2, which uses an Fe-Cu-Sn sintered material, requires a sizing process. As such, when a sizing process is performed, the pores on the bearing surface tend to become denser, which can hinder smooth oil supply to the bearing's sliding surfaces, particularly in low-temperature environments where the oil's dynamic viscosity is high. However, in the sintered bearings of the present invention, such as Examples 1 to 3, the bearing surface, enlarged diameter portions at both ends, and relief portions are formed during powder compaction. This results in roughly equivalent surface opening rates for both the bearing surface and the enlarged diameter portions. Furthermore, by making the relief portions coarser than conventional sized bearings, it is possible to promote oil circulation from inside the bearing to the sliding surfaces. Therefore, it is possible to achieve roughly equivalent sliding characteristics (motor performance) even when the relief depth is approximately 0.1 to 0.3% of the inner diameter, rather than as large as in Comparative Example 2, which requires a depth of approximately 3% of the inner diameter.

10 焼成軸受(軸受部材)
21、22 軸受面部
21a 、22a内径面
23 逃げ部
24A,24B、24C、24D 段差
25,26 拡径部
30 コアピン
30f 段差
30g 段差
30h 段差
30i 段差
31 圧粉体
10. Sintered bearing (bearing member)
21, 22 Bearing surface portions 21a, 22a Inner diameter surface 23 Relief portions 24A, 24B, 24C, 24D Steps 25, 26 Expanded diameter portion 30 Core pin 30f Step 30g Step 30h Step 30i Step 31 Powder compact

Claims (7)

内周面の軸方向に離間した2か所に軸受面部が設けられ、軸受面部間に、内径が軸受面部の内径よりも大きく設定された逃げ部を有し、金属粉末と樹脂粉末とを含む焼成軸受であって、
前記軸受面部の軸方向外方端縁部に軸方向外方に開口する拡径部が設けられ、前記焼成軸受は、前記金属粉末間に介在した前記樹脂粉末で前記金属粉末を結着した組織を有していることを特徴とする焼成軸受。
A sintered bearing comprising a metal powder and a resin powder, the bearing comprising bearing surface portions provided at two axially spaced locations on an inner peripheral surface, a relief portion having an inner diameter set larger than the inner diameter of the bearing surface portions between the bearing surface portions,
A sintered bearing characterized in that an enlarged diameter portion that opens axially outward is provided at the axially outer edge portion of the bearing surface portion, and the sintered bearing has a structure in which the metal powder is bound by the resin powder interposed between the metal powders.
軸受面部の内面、逃げ部の内面、および拡径部の内面の表面開口率が略同等であることを特徴とする請求項1に記載の特徴とする焼成軸受。 A sintered bearing as described in claim 1, characterized in that the surface opening ratios of the inner surface of the bearing surface portion, the inner surface of the relief portion, and the inner surface of the enlarged diameter portion are approximately equal. 前記金属粉末と樹脂粉末と混合粉末は、金属粉末が95wt%から99wt%であり、残部が樹脂粉末であることを特徴とする請求項1に記載の焼成軸受。 The sintered bearing according to claim 1, characterized in that the mixed powder of metal powder and resin powder is 95 wt% to 99 wt% metal powder, with the remainder being resin powder. 前記焼成軸受は、鉄紛粒子間の相互拡散による焼結の進行がなく、樹脂の結着力により鉄紛粒子が固着された断面組織を持つことを特徴とする請求項1に記載の焼成軸受。 The sintered bearing described in claim 1 has a cross-sectional structure in which the iron powder particles are fixed together by the binding force of the resin, without sintering occurring due to interdiffusion between the iron powder particles. 前記逃げ部の内径と前記拡径部の内径は、前記軸受面部の内径よりも0.1%から0.3%拡径され、かつ前記逃げ部の断面形状が矩形形状であることを特徴とする請求項1に記載の焼成軸受。 A sintered bearing as described in claim 1, characterized in that the inner diameter of the recess and the inner diameter of the enlarged diameter portion are enlarged by 0.1% to 0.3% compared to the inner diameter of the bearing surface portion, and the cross-sectional shape of the recess is rectangular. 各拡径部の軸方向長さは、0.2mm~2.0mmの範囲に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の焼成軸受。 The sintered bearing described in claim 1, characterized in that the axial length of each enlarged diameter portion is set in the range of 0.2 mm to 2.0 mm. モータの軸受部材として使用されることを特徴とする請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の焼成軸受。 The sintered bearing according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it is used as a bearing member for a motor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006114849A1 (en) 2005-04-12 2006-11-02 Mold Research Co., Ltd Miniature bearing and method for manufacturing the same
JP2016194374A (en) 2016-08-12 2016-11-17 ポーライト株式会社 Manufacturing method of sintered bearing
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