烧结含油轴承及具备该烧结含油轴承的流体动压轴承装置的制作方法

1.本发明涉及烧结含油轴承及具备该烧结含油轴承的流体动压轴承装置，尤其涉及具有径向动压产生部的烧结含油轴承及具备该烧结含油轴承的流体动压轴承装置。


背景技术：

2.烧结含油轴承是使润滑油浸渍于由烧结金属形成的多孔质体的内部空孔而使用的轴承，伴随着插入至内周的轴部的相对旋转，浸渍于内部空孔的润滑油向轴承与轴部的滑动部渗出并形成油膜，经由该油膜来支承轴部旋转。出于其优异的旋转精度以及静音性，这样的轴承优选作为搭载于以信息设备为首的各种电气设备的马达用的轴承装置使用，更具体而言，优选作为hdd或cd、dvd、蓝光盘用的盘驱动装置中的主轴马达用的轴承装置、装入这些盘驱动装置或pc等的风扇马达用的轴承装置、或者装入激光打印机(lbp)的多边形扫描仪马达用的轴承装置使用。
3.另外，在烧结含油轴承的内周面和轴向端面中的至少一方，有时以进一步提高静音性以及高寿命化为目标而形成动压槽等动压产生部。在此，作为成形动压槽的方法，已知有所谓的动压槽精压(sizing)。该精压例如通过利用上冲头和下冲头在轴向上压迫成为轴承的烧结体并将烧结体压入模具的内周，从而使烧结体切入预先插入到烧结体的内周的精压销外周的成形模具。由此，在烧结体的内周面转印有成形模具的形状、即与动压槽相对应的形状，从而形成作为径向动压产生部的动压槽(例如，参照专利文献1)。
4.另外，最近，伴随于信息设备的小型化、薄壁化，对于搭载于信息设备的各种马达也要求小型化。例如在笔记本电脑等中使用的冷却用风扇马达逐渐薄型化，对在该马达中使用的轴承装置也要求薄型化。另一方面，要求与以往相同的冷却性能或更高水平的冷却性能。轴承装置的薄型化与轴承面积的减少相关联，因此，增大叶轮(叶片)的尺寸的情况自不必说，在维持叶轮的尺寸的情况下，轴承面积减少而导致轴承刚性相应地降低的可能性也会提高。
5.在此，专利文献2中记载了一种烧结含油轴承，其是在内周面设置有动压槽排列区域的烧结含油轴承，轴向尺寸为6mm以下，并且轴承整体的密度比为80％以上且95％以下。另外，记载有如下主旨：根据上述结构的轴承，轴承整体的密度比与以往相比被均匀化，因此即使省略以往的动压槽排列区域间的润滑流体积存部(凹部)并缩小轴向尺寸，也能够期待足够的轴承刚性。
6.现有技术文献
7.专利文献1：日本专利第3607492号公报
8.专利文献2：日本特开2015-64019号公报


技术实现要素：

9.发明所要解决的课题
10.但是，最近，对于在笔记本电脑等中使用的冷却风扇马达推进了进一步的薄型化，
对于在该马达中使用的轴承的轴向尺寸也要求进一步的减小化。另一方面，若轴承的轴向尺寸减小，则能够形成径向动压产生部的面积也相应地减少，能够在径向轴承间隙产生的动压也减小。因此，难以高精度地支承轴部(叶轮等旋转体)，存在导致旋转精度(nrro)降低的可能性。例如专利文献2所记载的那样，虽然能够通过在轴承的两端面设置推力动压槽来提高轴承刚性乃至旋转精度，但这样一来，无法通过仅将旋转体的轴部插入轴承内周来完成流体动压轴承装置的组装，需要额外的夹具或工序，因此存在导致组装成本增大的可能性。
11.鉴于以上的情况，本发明所要解决的技术问题是能够在不导致组装成本的高涨的情况下实现流体动压轴承装置的薄壁化和高旋转精度化。
12.用于解决课题的方案
13.所述课题的解决通过本发明的烧结含油轴承达成。即，该轴承是将金属粉末压缩成形为筒状而形成压粉体并对形成的压粉体进行烧结而得到的烧结金属制的轴承，其特征在于，在内部空孔浸渍有润滑流体且在内周面形成有径向动压产生部的烧结含油轴承中，轴向尺寸l为4.8mm以下，厚度尺寸t为0.5mm以上且1.5mm以下，轴向尺寸l相对于外径尺寸d2的比l/d2为0.24以上且0.6以下。
14.本发明人等发现，上述的动压槽精压时，即使在与以往相比缩小了烧结金属轴承的轴向尺寸l(设为4.8mm以下)的情况下，通过将该轴承的厚度尺寸t以及轴向尺寸l相对于外径尺寸d2的比l/d2分别设定在规定的数值范围内，向形成为筒状的烧结体的压入力也能够作为向径向的压迫力而充分地向轴承内周面的表层部传递。本发明鉴于上述见解而完成，在与以往相比缩小了烧结含油轴承的轴向尺寸l(设为4.8mm以下)的情况下，将其厚度尺寸t设定为0.5～1.5mm的范围，并且与以往相比将该轴承设为大幅扁平的形状(即将轴向尺寸l相对于外径尺寸d2的比l/d2设为大幅小于1的值：0.24～0.6)。通过采用这样的形状以及尺寸的轴承，例如在上述的动压槽精压时，无论轴向尺寸l的大小如何，都能够将由于向模具的压入而产生的径向的压迫力充分地传递至成为上述轴承的烧结体的内周面表层部。由此，即使在将轴向尺寸l设定得比以往小的情况下，也能够准确且稳定地成形径向动压产生部(代表性为槽形状)，从而能够稳定地发挥所需的径向轴承性能。另外，通过将厚度尺寸t设定为0.5mm以上，能够在轴承的轴向一侧的端面中确保所需的推力轴承面积。由此，即使在仅在该轴承的轴向一侧设置有推力轴承部的情况下，也能够发挥优异的旋转精度，因此仅通过例如将旋转体的轴部插入烧结含油轴承的内周就能够以低成本实施具备该轴承的流体动压轴承装置的组装。
15.另外，在本发明的烧结含油轴承中，也可以是，密度比为86％以上且92％以下。需要说明的是，这里所说的“密度比”意味着形成烧结含油轴承的多孔质体的密度除以假定该多孔质体中没有空孔的情况下的密度而得到的值(百分比)。
16.通过像这样将烧结含油轴承的密度比设为86％以上，尤其在动压槽精压时，向模具的压入力作为向径向的压迫力而充分地向轴承内周面的表层部传递。因此，能够将足够深度的动压槽转印形成于轴承内周面。另外，通过将密度比抑制为92％以下，能够抑制对精压用模具的过大的负荷，因此能够稳定地持续实施良好的动压槽精压。尤其是，通过将轴承设为上述的轴向尺寸l以及扁平形状并且将密度比设定在上述范围内，能够进一步减小成为轴承的烧结体内部的密度比的偏差(成为1％以下)，因此能够稳定地发挥高旋转性能。具
体而言，能够将表层部的密度比设定为能够防止动压自轴承表面的逃散并适当且均匀地进行润滑油等向轴承间隙的渗出的程度。另外，能够以使该内侧区域的润滑油等的浸渍量适量且均匀的方式设定除表层部以外的区域(比表层部靠内侧的区域)的密度比。
17.另外，在本发明的烧结含油轴承中，也可以是，外径尺寸d2相对内径尺寸d1的比d2/d1为1.5以上且3.0以下。
18.通过像这样将外径尺寸d2相对内径尺寸d1的比d2/d1设为1.5以上且3.0以下，能够确保精压销相对于内周面的切入性、乃至动压槽等的成形性。另外，通过与上述的厚度尺寸t的适当的数值范围一并确定外径尺寸d2与内径尺寸d1的比d2/d1，能够更有效地向烧结体的内周面表层部赋予由模具的压入带来的径向上的压迫力。
19.另外，在本发明的烧结含油轴承中，也可以是，内径尺寸d1为1.5mm以上且2.0mm以下。
20.通过像这样将内径尺寸d1设为1.5mm以上，也能够确保精压销相对于内周面的切入性、乃至动压槽等的成形性。另外，通过与上述的厚度尺寸t的适当的数值范围一并确定内径尺寸d1的适当的数值范围，能够使烧结体(多孔质体)产生足够量的回弹。由此，例如能够可靠地在内周面形成相应深度(1～4mm左右)的动压槽。另外，通过将内径尺寸d1抑制为2.0mm以下，能够避免外径尺寸d2乃至厚度尺寸t增大至必要程度以上这样的事态，从而可靠地将由于向模具的压入而产生的径向上的压迫力向内周面表层部传递。
21.另外，在本发明的烧结含油轴承中，也可以是，在轴向一侧的端面形成有推力动压产生部，轴向另一侧的端面形成为平坦的形状。
22.如上所述，根据本发明的烧结含油轴承，能够同时实现流体动压轴承装置的薄壁化和高旋转精度化，因此，在上述那样仅在轴向一端面形成有推力动压产生部的情况下，也能够发挥足够的轴承刚性。由此，仅通过例如将旋转体的轴部插入轴承的内周就能够完成轴部(旋转体)相对于轴承的组装，从而能够以低成本组装流体动压轴承装置。
23.另外，以上的说明的烧结含油轴承能够作为流体动压轴承装置而适当提供，该流体动压轴承装置例如具备：该烧结含油轴承；壳体，其在内周固定有烧结含油轴承；旋转体，其具有插入烧结含油轴承的内周的轴部；以及径向轴承部，其通过径向动压产生部的动压作用，利用在烧结含油轴承的内周面与轴部的外周面之间的径向轴承间隙形成的润滑流体的膜以非接触的方式在径向方向上支承轴部。
24.另外，也可以是，本发明的流体动压轴承装置还具备第一推力轴承部，第一推力轴承部利用在推力方向上相面对的旋转体的轴向另一侧的端面与烧结含油轴承的轴向一侧的端面之间的推力轴承间隙形成的润滑流体的膜以非接触的方式在推力方向上支承轴部。
25.另外，在该情况下，也可以是，本发明的流体动压轴承装置在与作为旋转体的轮毂部的圆盘部在推力方向上相面对的烧结含油轴承的轴向一侧的端面设置有推力动压产生部。
26.另外，也可以是，本发明的流体动压轴承装置还具备第二推力轴承部，该第二推力轴承部利用壳体的轴向一侧的端面以接触的方式在推力方向上支承轴部的轴向另一侧的端部。
27.通过像这样在推力方向上相面对的旋转体与烧结含油轴承之间设置第一推力轴承部并且在同样的推力方向上相面对的轴部与壳体之间设置以接触的方式支承轴部的第
二推力轴承部，能够将烧结含油轴承设为极简单的形状并且发挥足够的推力方向上的轴承刚性。另外，此时，通过在与作为旋转体的轮毂部的圆盘部在推力方向上相面对的烧结含油轴承的轴向一侧的端面设置推力动压产生部，能够高精度地成形推力动压产生部。由此，能够发挥非常优异的推力轴承性能。
28.如上所述，以上说明的流体动压轴承装置能够在不导致组装成本的高涨的情况下实现流体动压轴承装置的薄壁化和高旋转精度化，因此例如能够作为具备该流体动压轴承装置的马达而适当提供。
29.发明效果
30.以上，根据本发明，能够在不导致组装成本的高涨的情况下实现流体动压轴承装置的薄壁化和高旋转精度化。
附图说明
31.图1是本发明的一实施方式的风扇马达的剖视图。
32.图2是图1所示的流体动压轴承装置的剖视图。
33.图3是图2所示的烧结含油轴承的剖视图。
34.图4是图2所示的烧结含油轴承的俯视图。
35.图5是图2所示的烧结含油轴承的仰视图。
36.图6是本发明的另一实施方式的流体动压轴承装置的剖视图。
具体实施方式
37.以下，基于附图对本发明的一实施方式进行说明。需要说明的是，在以下的说明中，对烧结含油轴承进行观察，将轮毂部的圆盘部的一侧作为“上侧”，将壳体的底部的一侧作为“下侧”来处理。当然，该上下方向并不对实际的产品的设置形态、使用形态进行限定。
38.图1是概念性地示出本实施方式的风扇马达1的一结构例的图。该风扇马达1具备流体动压轴承装置2、设置于流体动压轴承装置2的旋转体3的多张叶片4、以及用于使这些叶片4与旋转体3一体旋转的驱动部5。驱动部5例如由隔着半径方向上的间隙对置的线圈5a以及磁体5b构成，在本实施方式中，线圈5a固定于风扇马达1的成为固定侧的基座部6，磁体5b固定于风扇马达1的成为旋转侧的旋转体3。
39.在上述结构的风扇马达1中，当向线圈5a通电时，磁体5b由于线圈5a与磁体5b之间的励磁力而旋转，由于该旋转，立起设置于旋转体3的外周缘的多张叶片4与旋转体3一体旋转。由于该旋转，各叶片4产生与其形状相对应的朝向的气流(在此例如为朝向径向外侧的气流)，在被该气流引入的状态下，从属地产生从风扇马达1的轴向上侧朝向下侧的气流。通过像这样使气流在风扇马达1的周围产生，能够冷却安装有风扇马达1的信息设备(省略图示)。
40.另外，当如上述那样在风扇马达1的轴向上产生气流时，在流体动压轴承装置2的旋转体3产生与该气流相反的朝向的力(反作用力)。使抵消上述反作用力的方向上的磁力(斥力)作用在线圈5a与磁体5b之间，由于上述反作用力与磁力的大小之差而产生的推力载荷作用于流体动压轴承装置2的推力轴承部t1、t2(参照后述的图2)。抵消上述反作用力的方向上的磁力例如能够通过将线圈5a和磁体5b沿轴向错开地配置而产生(省略详细的图
示)。另外，在旋转体3的旋转时，在后述的流体动压轴承装置2的轴部10作用有径向载荷。该径向载荷作用于流体动压轴承装置2的径向轴承部r1、r2。
41.图2是示出装入风扇马达1的流体动压轴承装置2的剖视图。该流体动压轴承装置2具备壳体7、固定于壳体7的内周的烧结含油轴承8、以及相对于烧结含油轴承8进行相对旋转的旋转体3。
42.旋转体3具有配置于壳体7的上端开口侧的轮毂部9、以及插入烧结含油轴承8的内周的轴部10。
43.如图1以及图2所示，轮毂部9由覆盖壳体7的上端开口侧的圆盘部9a、从圆盘部9a向轴向下侧延伸的第一筒状部9b、位于比第一筒状部9b靠径向外侧的位置并从圆盘部9a向轴向下侧延伸的第二筒状部9c、以及从第二筒状部9c的轴向下端进一步向径向外侧延伸的凸缘部9d构成。圆盘部9a与固定于壳体7的内周的烧结含油轴承8的一个端面(上端面8b)对置。另外，多张叶片4在从凸缘部9d的外周缘立起设置的状态下与轮毂部9一体地设置。
44.轴部10在本实施方式中与轮毂部9分体地形成，将该轴部10的上端固定于设置于轮毂部9的安装孔9e。在此，轴部10具有外径尺寸恒定的外周面10a，并且具有与外周面10a的下端连续的例如局部球面状的下端部10b。即，轴部10形成为能够从轴向一侧向烧结含油轴承8的内周插入的形状。当然，可以使用相同的材料将轴部10和轮毂部9形成为一体。或者，也可以将使用互不相同的材料形成的轴部10和轮毂部9中的一方作为插入部件并通过金属或树脂的注塑成形形成另一方。
45.壳体7形成为将其上端开口且将下端封堵的形状。另外，在壳体7的内周面7a固定有烧结含油轴承8，并且壳体7的外周面7b固定于基座部6(参照图1)。壳体7的上端面7c与轮毂部9的圆盘部9a的下端面9a1在轴向上的对置间隔比烧结含油轴承8的上端面8b与圆盘部9a的下端面9a1的对置间隔大，且在此被设定为视作不会对旋转驱动时的损耗转矩增加造成实质影响的程度的大小。
46.在壳体7的外周上侧形成有外径尺寸随着趋向上方而增加的锥状的密封面7d。该锥状的密封面7d在与第一筒状部9b的内周面9b1之间形成有使径向上的对置间隔从壳体7的封堵侧(下侧)朝向开口侧(上侧)逐渐缩小的环状的密封空间s。该密封空间s在轴部10以及轮毂部9的旋转时与后述的第一推力轴承部t1的推力轴承间隙的外径侧连通，能够使润滑油在与包括各轴承间隙在内的轴承内部空间之间流通。另外，在将润滑油填充于烧结含油轴承8的内部空孔以及轴承内部空间的状态下，以使润滑油的油面(气液界面)始终被维持在密封空间s内的方式调整润滑油的填充量(参照图2)。
47.另外，在壳体7如上述那样成为密封结构的情况下，线圈5a位于比轮毂部9的第一筒状部9b靠径向外侧的位置，第一筒状部9b和线圈5a以在轴向上局部重复的方式配置。由此，实现壳体7乃至流体动压轴承装置2的薄壁化(轴向尺寸的减小化)。
48.另外，在本实施方式中，在壳体7的底部7e设置有承接呈球面状的轴部10的下端部10b的推力承受部11。即，该推力承受部11在流体动压轴承装置2的完成状态下始终与轴部10的下端部10b接触，能够支承轴部10旋转。需要说明的是，以使轴部10与推力承受部11的抵接位置例如位于烧结含油轴承8的内侧倒角部8e的上下方向区域内的方式设定推力承受部11相对于壳体7的轴承抵接面7f的上下方向位置即可。
49.壳体7的材质、组分原则上是任意的，例如能够根据后述的烧结含油轴承8相对于
壳体7的固定机构来适当采用树脂、金属等公知的材质。
50.烧结含油轴承8是对规定的原料粉末进行压缩成形并烧结而成的烧结金属的多孔质体，且形成为筒形状。在本实施方式中，如图4等所示那样形成为圆筒形状。在烧结含油轴承8的内周面8a的整面或局部形成有排列多个动压槽8a1而成的区域以作为径向动压产生部。在本实施方式中，如图3所示，该动压槽8a1排列区域通过将多个相对于圆周方向以规定角倾斜的动压槽8a1、沿圆周方向对这些动压槽8a1进行划分的倾斜丘部8a2、以及沿圆周方向延伸并在轴向上对各动压槽8a1进行划分的带部8a3(倾斜丘部8a2、带部8a3均是在图3中标注有交叉影线的部分)排列为人字形状而成，因此沿轴向连续地形成于两个部位。在该情况下，上侧的动压槽排列区域a1和下侧的动压槽排列区域a2均相对于轴向中心线(沿圆周方向将带部8a3的轴向中央相连的假想线)呈轴向对称地形成，其轴向尺寸彼此相等。
51.在烧结含油轴承8的上端面8b的整面或局部形成有作为推力动压产生部的排列多个动压槽8b1而成的区域。在本实施方式中，例如如图4所示，形成有沿圆周方向并排地排列呈螺旋状延伸的多个动压槽8b1而成的区域。此时，动压槽8b1的螺旋的朝向被设定为与旋转体3的旋转方向相对应的朝向。上述结构的动压槽8b1排列区域在驱动图2所示的流体动压轴承装置2旋转的状态下，在与对置的轮毂部9的圆盘部9a的下端面9a1之间形成后述的第一推力轴承部t1的推力轴承间隙。
52.在烧结含油轴承8的下端面8c未形成有推力动压产生部。即，在本实施方式中，如图5所示，下端面8c形成为平坦的形状。下端面8c在比推力承受部11靠壳体7的径向外侧的位置与壳体7抵接。在该情况下，壳体7的轴承抵接面7f的上下方向位置被适当地设定在使烧结含油轴承8的上端面8b与轮毂部9的下端面9a1之间能够作为推力轴承间隙而发挥功能的范围。
53.在烧结含油轴承8的外周面8d形成有一条或多条(在本实施方式中为五条)轴向槽8d1(例如参照图4)。在将烧结含油轴承8固定于壳体7的状态下，该轴向槽8d1在与壳体7的内周面7a之间形成润滑油的流路(参照图2)。
54.接下来，参照图3对烧结含油轴承8的各种尺寸进行叙述。从流体动压轴承装置2乃至风扇马达1的薄型化的观点出发，烧结含油轴承8的轴向尺寸l(两端面8b、8c的轴向距离)设定为4.8mm以下，优选设定为3.0mm以下，更优选设定为1.8mm以下。另一方面，从确保所需的径向轴承刚性的观点出发，轴向尺寸l设定为0.8mm以上，优选设定为1.1mm以上。
55.只要烧结含油轴承8的厚度尺寸t被设定在后述的范围内则烧结含油轴承8的内径尺寸d1(准确而言是与内周面8a中的倾斜丘部8a2一起成为最小径部的带部8a3的内径尺寸)是任意的，但从确保动压槽精压时的精压销相对于内周面8a的切入性的观点出发，内径尺寸d1期望为1.2mm以上，更期望为1.5mm以上。另一方面，从避免就结果而言厚度尺寸t增大至必要程度以上而因此难以可靠地将动压槽精压时的压入力传递至内周面8a表层部这样的事态的观点出发，内径尺寸d1期望为2.5mm以下，更期望为2.0mm以下。
56.只要烧结含油轴承8的厚度尺寸t以及轴向尺寸l相对于外径尺寸d2的比l/d2被设定在后述的范围内则烧结含油轴承8的外径尺寸d2是任意的，但为了兼顾所需的内径尺寸d1以及厚度尺寸t，外径尺寸d2期望为2.5mm以上，更期望为3.0mm以上。出于同样的观点，外径尺寸d2期望为5.0mm以下，更期望为4.5mm以下。
57.从确保精压销相对于内周面8的切入性、乃至动压槽8a1的成形性的观点出发，外
径尺寸d2相对于内径尺寸d1的比d2/d1优选设定为1.5以上且3.0以下。
58.例如从在上端面8b中确保所需的推力轴承面积的观点出发，烧结含油轴承8的厚度尺寸t{＝(d2-d1)/2}优选设定为0.5mm以上。另一方面，从能够在动压槽精压时将来自模具的足够的压迫力传递至烧结体的内周面表层部的观点出发，厚度尺寸t优选设定为1.5mm以下。
59.另外，从动压槽精压时的径向压迫力向烧结体的内周面表层部的传递效率的观点出发，轴向尺寸l相对于外径尺寸d2的比l/d2优选设定为0.24以上且0.6以下。
60.接下来，对烧结含油轴承8的组分进行叙述。该烧结含油轴承8通过对含有铜系粉末和铁系粉末中的一方最多且含有另一方第二多的原料粉末进行压缩成形并烧结而得。换言之，烧结含油轴承8的多孔质体实质上形成为以铜和铁中的一方为主要成分并以另一方为第二成分(第二多的成分)的组分。需要说明的是，这里所说的铜系粉末中不仅包括纯铜粉末也包括铜合金粉末。另外，纯铜不仅包括纯度100％的铜，也包括在工业上被认作纯铜的99.99％以上的铜。同样地，这里所说的铁系粉末不仅包括纯铁粉末也包括不锈钢等铁合金粉末。另外，这里所说的纯铁不仅包括纯度100％的铁，也包括在工业上被认作纯铁的99.99％以上的铁。只要上述组分(粉末配合比)成立，则成为第三以后的成分的粉末的种类以及配合比是任意的。
61.作为原料粉末的组分(粉末配合比)，例如能够应用[铜系粉末：50～70重量％、铁系粉末：30～48重量％、锡粉末：0～5％]，作为具体例，可以列举出[140目以下的纯铁粉末：38～42重量％、330目以下的锡粉末：1～3％、200目以下的纯铜粉末：剩余部分]。
[0062]
接下来，对烧结含油轴承8的密度比进行叙述。该烧结含油轴承8的轴承整体的密度比设定为80％以上且95％以下，优选设定为86％以上且92％以下。密度比的设定例如能够通过调整成为原料的金属粉末的材质、粒径(分布)、配合比等来实现。需要说明的是，此时的密度比的偏差能够使用认为与密度比有恒定的相关的细孔率进行评价。在此，细孔率以该轴承的细孔在每单位体积所占的体积比例(百分率)表示，出于经验原则，示出与密度比为大致负相关(-1的相关系数)。
[0063]
另外，内周面8a、尤其是成为径向轴承面的倾斜丘部8a2以及带部8a3的内周面的表面开孔率例如被调整为2％以上且15％以下。表面开孔率的调整例如能够通过后述的旋转精压来实现。
[0064]
上述结构的烧结含油轴承8例如经过压粉成形工序s1、烧结工序s2、动压槽精压工序s3以及含油工序s4而制造。以下，以在烧结工序s2之后且动压槽精压工序s3之前设置尺寸精压工序s21和旋转精压工序s22的情况为例，对各工序的详细内容进行说明。
[0065]
(s1)压粉成形工序
[0066]
首先，准备成为最终产品即烧结含油轴承8的材料的原料粉末，通过模具压制成形将该原料粉末压缩成形为规定的形状。具体而言，省略了图示，使用由模具、插入配置在模具的孔内的芯销、配设在模具与芯销之间且构成为能够相对于模具升降的下冲头、以及构成为相对于模具和下冲头中的任一个都能够进行相对位移(升降)的上冲头构成的成形模具来进行原料粉末的压缩成形。在该情况下，向由模具的内周面与芯销的外周面、以及下冲头的上端面划分形成的空间填充原料粉末，在固定了下冲头的状态下使上冲头下降，从而在轴向上对填充状态的原料粉末进行加压。然后，一边进行加压一边使上冲头下降至规定
的位置，将原料粉末压缩至规定的轴向尺寸，由此成形压粉体。此时，通过根据应为目标的轴向尺寸(更严密而言，是将之后的烧结处理以及各种精压所带来的尺寸变化纳入考虑进行设定)对上冲头的下端面与下冲头的上端面的距离、更具体而言是上冲头的下止点进行控制，能够将压粉体的轴向尺寸设定于适当的范围。
[0067]
(s2)烧结工序
[0068]
在如上述那样得到压粉体后，以与原料粉末的种类(主要成分的金属的融点)相应的温度对该压粉体进行烧结，由此得到烧结体。
[0069]
(s21)尺寸精压工序、以及(s22)旋转精压工序
[0070]
然后，对烧结体实施尺寸精压，将烧结体的外径尺寸或内径尺寸以及轴向尺寸矫正为以最终产品为基准的尺寸，并且将内周面8a的表面开孔率调整为作为动压轴承而言适当的比例(例如上述的数值范围：2～15％)。在该阶段中，在烧结体的内周面8a还未形成有规定的动压槽8a1排列区域a1、a2。同样地，省略了图示，在烧结体的上端面8b还未形成有规定的动压槽8b1排列区域。
[0071]
(s3)动压槽精压工序
[0072]
通过对经过上述一系列工序得到的烧结体实施规定的动压槽精压，在烧结体的内周面8a成形动压槽8a1排列区域a1、a2。省略了图示，这里使用的成形装置具有：具有烧结体的压入孔的模具；配置为能够插入模具的压入孔的精压销；配设在模具与精压销之间且构成为能够相对于模具升降的下冲头；以及构成为相对于模具和下冲头中的任一个都能够升降的上冲头。在该情况下，模具的压入孔的内径尺寸根据应进行精压的烧结体的压入余量而适当设定。另外，在精压销的外周面设置有与应成形的内周面8a的动压槽排列区域a1、a2(图3)相对应的形状的成形模具，并且在上冲头的下端面设置有与应成形的上端面8b的动压槽8b1排列区域(图4)相对应的形状的成形模具。
[0073]
接下来，对使用了上述成形装置的动压槽精压的一例进行说明。首先，在将烧结体配置于模具的上端面的状态下，从其上方使上冲头和精压销下降。由此，将精压销插入烧结体的内周，使预先设置于精压销的外周的成形模具与烧结体的内周面在半径方向上对置。然后，在该成形模具到达至内周面的轴向规定位置后，仅使上冲头继续下降，从而对烧结体的上端面进行按压。由此，烧结体被压入模具的压入孔，烧结体的外周面被压迫，并且烧结体的内周面切入预先插入内周的精压销的成形模具。另外，从该状态进一步使上冲头下降，利用上冲头和下冲头对烧结体进行夹持，沿轴向对向外径方向的变形被模具约束了的状态下的烧结体进行压迫，由此，内周面进一步切入成形模具。像这样，成形模具的形状转印于烧结体的内周面，在该内周面成形动压槽8a1排列区域a1、a2。另外，此时，设置于上冲头的下端面的成形模具切入烧结体的上端面，从而上冲头的成形模具的形状转印于上端面，成形对应的动压槽8b1的排列区域。
[0074]
在像这样在烧结体的内周面以及上端面成形了规定的动压槽8a1、8b1排列区域后，使模具相对于下冲头相对地下降，从而解除基于模具的烧结体的约束状态。由此，烧结体产生向外径方向的回弹，能够将烧结体从精压销取下。此时，要求的回弹量成为设置于精压销的成形模具不会与精压后的烧结体内周面(特别是动压槽8a1排列区域a1、a2)在轴向上发生卡挂的程度的大小，因此考虑应成形的动压槽8a1的槽深度(几μm)来对烧结体的厚度尺寸t进行设定。在本实施方式中，通过如上述那样将厚度尺寸t设为0.5mm以上且1.5mm
以下，能够成形所需的深度的动压槽8a1，并且能够不发生卡挂地将供于成形的精压销从精压后的烧结体拔出。
[0075]
(s4)含油工序
[0076]
通过使作为润滑流体的润滑油浸渍于以上那样得到的烧结体的内部空孔，完成烧结含油轴承8。
[0077]
在此，作为润滑油，能够使用各种润滑油，适当使用例如蒸发率较小且低温时的粘度降低较少的酯系的润滑油、或耐性比酯系优异的氟系的润滑油等。另外，从动粘度的观点出发，适当使用例如40℃下的动粘度表示为20cst以上且170cst以下而100℃下的动粘度表示为2cst以上且50cst以下的润滑油。
[0078]
利用压入、伴随着粘接的压入、粘接、熔敷等公知方式将上述烧结含油轴承8固定于壳体7的内周。然后，将旋转体3的轴部10插入烧结含油轴承8的内周，由此完成流体动压轴承装置2。在该情况下，润滑油的界面被保持于密封空间s(参照图2)。
[0079]
需要说明的是，上述的含油工序s4例如也可以在将成为烧结含油轴承8的烧结体固定于壳体7的内周后实施。
[0080]
在上述结构的流体动压轴承装置2中，在轴部10(旋转体3)的旋转时，烧结含油轴承8的内周面8a的成为径向轴承面的区域(上下两处的动压槽8a1排列区域a1、a2)与轴部10的外周面10a隔着径向轴承间隙对置。并且，伴随于轴部10的旋转，径向轴承间隙的润滑油被压入各动压槽8a1排列区域a1、a2的轴向中心侧，在轴向中心侧的区域(在此为带部8a3)中润滑油的压力上升。通过这样的动压槽8a1的动压作用，沿轴向分离地分别构成以非接触的方式将轴部10支承为在径向方向上旋转自如的第一径向轴承部r1和第二径向轴承部r2。
[0081]
另外，由于动压槽8b1的动压作用而在烧结含油轴承8的上端面8b(排列动压槽8b1而成的区域)和与其对置的轮毂部9的下端面9a1之间的推力轴承间隙形成有润滑油的油膜。并且，通过该油膜的压力，构成以非接触的方式在推力方向上支承旋转体3的第一推力轴承部t1。另外，轴部10的下端部10b被设置于壳体7的底部7e的推力承受部11以接触的方式支承为能够旋转，由此，构成以接触的方式在推力方向上支承旋转体3的第二推力轴承部t2。
[0082]
如以上所述，在本实施方式的烧结含油轴承8中，在与以往相比缩小了其轴向尺寸l(设为4.8mm以下)的情况下，将其厚度尺寸t设定为0.5mm以上且1.5mm以下，并且与以往相比将烧结含油轴承8设为大幅扁平的形状。即，将烧结含油轴承8的轴向尺寸l相对于外径尺寸d2的比l/d2设为大幅小于1的值：0.24以上且0.6以下。通过采用这样的形状以及尺寸的烧结含油轴承8，例如在上述的动压槽精压时，无论轴向尺寸l的大小如何，都能够将由于向模具的压入而产生的压入力中的向径向的压迫力充分地传递至成为烧结含油轴承8的烧结体的内周面表层部。由此，即使在将轴向尺寸l设定得比以往小的情况下，也能够准确且稳定地成形作为径向动压产生部的动压槽8a1排列区域a1、a2，从而能够稳定发挥所需的径向轴承性能。另外，通过将厚度尺寸t设定为0.5mm以上，能够在烧结含油轴承8的上端面8b中确保所需的推力轴承面积。由此，即使在仅在烧结含油轴承8的上端面8b侧设置有推力轴承部(第一推力轴承部t1)的情况下，也能够发挥优异的旋转精度，因此例如仅通过将旋转体3的轴部10插入烧结含油轴承8的内周就能够以低成本实施具备烧结含油轴承8的流体动压轴承装置2的组装。
[0083]
另外，如本实施方式这样，通过将形成烧结含油轴承8的多孔质体的密度比设为86％以上，尤其在动压槽精压时，向模具的压入力作为向径向的压迫力而充分地向多孔质体(烧结体)内周面的表层部传递。因此，能够将足够深度的动压槽8a1转印形成于烧结体的内周面。另外，通过将密度比抑制为92％以下，能够抑制对精压用模具的过大的负荷，因此能够稳定地持续实施良好的动压槽精压。特别是，通过将烧结含油轴承8的轴向尺寸l设定为4.8mm以下，将厚度尺寸t设定为0.5mm以上且1.5mm以下，将轴向尺寸l相对于外径尺寸d2的比l/d2设定为0.24以上且0.6以下，并且将密度比设定为86％以上且92％以下，能够进一步减小成为烧结含油轴承8的多孔质体的密度比的偏差(成为1％以下)。由此，能够稳定地发挥高旋转性能。具体而言，能够将轴承使用时的旋转精度(nrro)设为50nm以下。
[0084]
以上，对本发明的一实施方式进行了说明，但本发明的烧结含油轴承以及具备该烧结含油轴承的流体动压轴承装置并不局限于上述例示的方式，在本发明的范围内能够采用任意的方式。
[0085]
图6示出本发明的另一实施方式的流体动压轴承装置12的剖视图。如图6所示，本实施方式中的流体动压轴承装置12在仅具有第一推力轴承部t1这一点上与图2所示的流体动压轴承装置2不同。详细而言，在本实施方式的流体动压轴承装置2中，在轴部10的下端面10c与壳体7的底部7e的上端面7e1之间始终存在规定的推力方向间隙。在此，底部7e的上端面7e1与轴部10的下端面10c之间的对置间隔(推力方向间隙)的大小比烧结含油轴承8的上端面8b与圆盘部9a的下端面9a1的对置间隔大，且在此被设定为视作不会对旋转驱动时的损耗转矩增加造成实质影响的程度的大小。除此以外的结构与图2等所示的流体动压轴承装置2相同，因此省略详细的说明。
[0086]
在本实施方式的流体动压轴承装置12中，在将轴向尺寸l设为4.8mm以下的情况下，将其厚度尺寸t设定为0.5mm以上且1.5mm以下，并且将轴向尺寸l相对于外径尺寸d2的比l/d2设为大幅小于1的值：0.24以上且0.6以下。因此，能够准确且稳定地成形作为径向动压产生部的动压槽8a1排列区域a1、a2，从而能够稳定发挥所需的径向轴承性能。另外，能够在烧结含油轴承8的上端面8b中确保所需的推力轴承面积，因此即使在仅在烧结含油轴承8的上端面8b侧设置有推力轴承部(第一推力轴承部t1)的情况下，也能够发挥优异的旋转精度。由此，如图6所示，即使不在推力方向上对轴部10的下端面10c进行支承，也能够发挥足够的推力轴承性能，因此能够以推力承受部11的省略为代表地简化轴部10的下端形状，从而实现成本降低。
[0087]
当然，在与轴部10的外周面10a之间形成径向轴承部r1、r2的径向动压产生部(在图3中为动压槽8a1排列区域a1、a2)中的任一方或双方也能够采用形成所谓的多圆弧状、阶梯状以及波型状等动压槽以外的形状的公知的径向动压产生部。
[0088]
另外，在以上的说明中，将流体动压轴承装置2的壳体7固定于风扇马达1的基座部6的内周，但例如也可以将壳体7直接安装于安装有风扇马达1的信息设备的基座部(省略图示)。或者，也可以将壳体7与相当于上述基座部的部位没置为一体。
[0089]
另外，在以上的说明中，通过将磁体5b与线圈5a沿轴向错开地配置，使用于将轴部10按压于壳体7的底部7e侧的外力作用于轴部10(旋转体3)，但用于使这样的外力作用于轴部10的方式并不局限于上述方式。省略了图示，例如，也能够通过将能够吸引磁体5b的磁性构件与磁体5b沿轴向对置配置而使上述磁力作用于旋转体3。另外，在作为送风作用的反作
用力的推力足够大而仅利用该推力就能够向下方按压轴部10的情况下，也可以省略作为用于向下方按压轴部10的外力的磁力(磁吸引力)。
[0090]
另外，在以上的说明中，对将本发明应用于具有叶片4的旋转体3固定于轴部10的流体动压轴承装置2的情况进行了说明，但本发明也能够优选地应用于作为旋转体3而具有盘搭载面的盘毂(disk hub)、或者多面反射体固定于轴部10的流体动压轴承装置2。即，不局限于图1所示那样的风扇马达1，本发明也能够优选地应用于装入盘装置用的主轴马达、或激光打印机(lbp)用的多边形扫描仪马达等其他电气设备的流体动压轴承装置2。
[0091]
附图标记说明
[0092]
1风扇马达；2、12流体动压轴承装置；3旋转体；4叶片；5驱动部；5a线圈；5b磁体；6基座部；7壳体；7c上端面；7d密封面；8烧结含油轴承；8a内周面；8a1动压槽；8a2倾斜丘部；8a3带部；8b上端面；8b1动压槽；8c下端面；8d外周面；8d1轴向槽；9轮毂部；9a圆盘部；9a1下端面；9b、9c筒状部；9d凸缘部；9e安装孔；10轴部；10a外周面；10b下端部；10c下端面；11推力承受部；a1、a2动压槽排列区域；d1内径尺寸；d2外径尺寸；l轴向尺寸；r1、r2径向轴承部；s密封空间；t厚度尺寸；t1、t2推力轴承部。

技术特征：
1.一种烧结含油轴承，其是将金属粉末压缩成形为筒状而形成压粉体并对形成的所述压粉体进行烧结而得到的烧结金属制的轴承，其特征在于，在内部空孔浸渍有润滑流体且在内周面形成有径向动压产生部的烧结含油轴承中，轴向尺寸(l)为4.8mm以下，厚度尺寸(t)为0.5mm以上且1.5mm以下，所述轴向尺寸(l)相对于外径尺寸(d2)的比(l/d2)为0.24以上且0.6以下。2.根据权利要求1所述的烧结含油轴承，其中，密度比为86％以上且92％以下。3.根据权利要求1或2所述的烧结含油轴承，其中，所述外径尺寸(d2)相对于内径尺寸(d1)的比(d2/d1)为1.5以上且3.0以下。4.根据权利要求1至3中任一项所述的烧结含油轴承，其中，内径尺寸(d1)为1.5mm以上且2.0mm以下。5.根据权利要求1至4中任一项所述的烧结含油轴承，其中，在轴向一侧的端面形成有推力动压产生部，轴向另一侧的端面形成为平坦的形状。6.一种流体动压轴承装置，其中，所述流体动压轴承装置具备：权利要求1至5中任一项所述的烧结含油轴承；壳体，其在内周固定有所述烧结含油轴承；旋转体，其具有插入所述烧结含油轴承的内周的轴部；以及径向轴承部，其通过所述径向动压产生部的动压作用，利用在所述烧结含油轴承的内周面与所述轴部的外周面之间的径向轴承间隙形成的所述润滑流体的膜以非接触的方式在径向方向上支承所述轴部。7.根据权利要求6所述的流体动压轴承装置，其中，所述流体动压轴承装置还具备第一推力轴承部，所述第一推力轴承部利用在推力方向上相面对的所述旋转体的轴向另一侧的端面与所述烧结含油轴承的轴向一侧的端面之间的推力轴承间隙形成的所述润滑流体的膜以非接触的方式在推力方向上支承所述轴部。8.根据权利要求7所述的流体动压轴承装置，其中，在与作为所述旋转体的轮毂部的圆盘部在推力方向上相面对的所述烧结含油轴承的轴向-侧的端面设置有推力动压产生部。9.根据权利要求7所述的流体动压轴承装置，其中，所述流体动压轴承装置还具备第二推力轴承部，所述第二推力轴承部利用所述壳体的轴向一侧的端面以接触的方式在推力方向上支承所述轴部的轴向另一侧的端部。10.一种马达，其中，所述马达具备权利要求1至9中任一项所述的流体动压轴承装置。

技术总结
使润滑流体浸渍于烧结金属制轴承(8)的内部空孔，并且在内周面(8a)形成有径向动压产生部(8a1)。轴向尺寸(L)为4.8mm以下，厚度尺寸(t)为0.5mm以上且1.5mm以下，轴向尺寸(L)相对于外径尺寸(D2)的比(L/D2)为0.24以上且0.6以下。下。下。


技术研发人员：小松原慎治 伊藤冬木 丹羽稔明
受保护的技术使用者：NTN株式会社
技术研发日：2022.02.21
技术公布日：2023/10/15