静压气体径向轴承的制作方法
【专利摘要】提供静压气体径向轴承，通过所述静压气体径向轴承，压缩气体能够被从整个轴承表面均匀地释放，并且通过所述静压气体径向轴承能够获得高摩擦作用。这个静压气体径向轴承(1A)装备有：圆筒形第一金属粉末烧结层部分(2A)，所述圆筒形第一金属粉末烧结层部分的内圆周表面(21)为轴承表面；形成于第一金属粉末烧结层部分(2A)的外圆周表面(22)上并且具有与第一金属粉末烧结层部分(2A)相比更高的孔隙率的第二金属粉末烧结层部分(3)；形成于第二金属粉末烧结层部分(3)的外圆周表面(32)上的背垫金属(4)。平均颗粒直径大体上相同的珠状青铜合金粉末被用作形成第一金属粉末烧结层部分和第二金属粉末烧结层部分(2A、3)的材料。第二金属粉末烧结层部分(3)被布置于金属套筒内，且第一金属粉末烧结层部分(2A)作为芯部，并且介于这个芯部和套筒之间的间隙被填充有珠状青铜合金粉末，并且在与用于第一金属粉末烧结层部分(2A)相比更低的温度下和更短的时间内执行烧结，因此使得孔隙率高于第一金属粉末烧结层部分(2A)的孔隙率。
【专利说明】静压气体径向轴承
【技术领域】
[0001]本发明涉及以非接触的方式支承作为待支承对象的旋转本体的径向负载的静压气体径向轴承，并且具体地涉及能够均匀地释放来自轴承表面整个表面的压缩气体并且能够获得更高限制作用的静压气体径向轴承。
【背景技术】
[0002]专利文件I公开了一种静压气体轴承，所述静压气体轴承能够高度准确地调整形成于轴承表面中的孔隙的尺寸和分布状态、并且能够限制来自轴承表面的气体的释放。
[0003]这个静压气体轴承具有双层结构，在所述双层结构中，作为具有5 μπι平均颗粒直径的青铜粉末烧结本体的多孔材料表面限制层被粘结至多孔材料的基部构件，所述多孔材料的基部构件为具有60 μπι平均颗粒直径的青铜粉末烧结本体。作为生产方法，首先通过在具有60 μ m平均颗粒直径的青铜粉末上执行第一次烧结工艺而制成基部构件。其次，通过加工使粘结表面成为表面限制层的表面而完成基部构件。
[0004]再次，基部构件被放置于具有5 μπι平均颗粒直径的青铜粉末(其被填充于容器中并且成为表面限制层)上，从而使粘结表面成为表面限制层的基部材料的表面被向下放置，并且执行第二次烧结工艺。因此，形成了具有基部构件和表面限制层的双层烧结本体的静压气体轴承。
[0005]引用列表
[0006]专利文件
[0007]专利文件1:日本未检查专利申请公开N0.2000-27865。
【发明内容】
[0008]技术问题
[0009]然而，专利文件I中描述的静压气体轴承为被用做推力轴承的板式轴承，并且专利文件I没有考虑应用于作为径向轴承的衬套轴承。此外，由于具有不同平均颗粒直径的青铜粉末被分别用于基部构件和表面限制层，因此，材料的管理和采购成本变得更高。此夕卜，通过初步烧结构成基部构件的青铜粉末来形成基部构件，随后通过烧结构成表面限制层的青铜粉末来形成在基部构件上的表面限制层，因此需要两次烧结工艺，并且生产成本提尚。因此，总成本被进一步提尚。
[0010]本发明已经考虑上述情况。本发明的目的为提供一种静压气体径向轴承，所述静压气体径向轴承能够均匀地释放来自轴承表面的整个表面的压缩气体，并且能够获得更高的限制作用。本发明的另一个目的为提供能够以低成本生产的静压气体径向轴承。
[0011]解决办法
[0012]为了解决上述问题，根据本发明的第一方面，内圆周表面为轴承表面的管状第一金属粉末烧结层部分被放置作为管状模具中的芯部，并且随后金属粉末被填充至介于芯部和模具之间的间隙内，并且烧结被执行。结果，具有与第一金属粉末烧结层部分相比更高孔隙率的第二金属粉末烧结层部分形成于第一金属粉末烧结层部分的外圆周表面上。因此，形成了静压气体径向轴承，所述静压气体径向轴承具有与第一金属粉末烧结层部分相比更高孔隙率的第二金属粉末烧结层部分。
[0013]例如，本发明的第一方面提供一种静压气体径向轴承，所述静压气体径向轴承的轴承表面以非接触的方式支承作为待支承对象的旋转本体的径向负载，所述静压气体径向轴承包括:
[0014]管状第一金属粉末烧结层部分，所述管状第一金属粉末烧结层部分的内圆周表面为轴承表面；以及
[0015]第二金属粉末烧结层部分，所述第二金属粉末烧结层部分形成于第一金属粉末烧结层部分的外圆周表面上，并且具有与第一金属粉末烧结层部分相比更高的孔隙率，其中:
[0016]通过执行第一次烧结而形成第一金属粉末烧结层部分；并且
[0017]通过将第一金属粉末烧结层部分放置作为管状模具中的芯部并且通过将金属粉末填充至介于芯部和模具之间的间隙内并且随后通过执行第二次烧结，形成第二金属粉末烧结层部分。
[0018]此处，平均颗粒直径几乎相同的金属粉末可以被分别用于第一和第二金属粉末烧结层部分。随后，第二金属粉末烧结层部分在第二次烧结条件下被烧结，所述第二次烧结条件包括与用于第一金属粉末烧结层部分的第一次烧结条件相比更低的温度和更短的时间。
[0019]根据本发明的第二方面，含有电解铜粉末和锡粉末的混合粉末的管状生坯被放置作为管状模具中的芯部。青铜合金球形粉末被填充至介于芯部和模具之间的间隙内，并且随后烧结被执行。结果，形成静压气体径向轴承，包括:管状第一金属粉末烧结层部分，所述管状第一金属粉末烧结层部分的内圆周表面为轴承表面；以及第二金属粉末烧结层部分，所述第二金属粉末烧结层部分形成于第一金属粉末烧结层部分的外圆周表面上并且具有与第一金属粉末烧结层部分相比更高的孔隙率。
[0020]例如，本发明的第二方面提供一种静压气体径向轴承，所述静压气体径向轴承的轴承表面以非接触的方式支承作为待支承对象的旋转本体的径向负载，所述静压气体径向轴承包括:
[0021]管状第一金属粉末烧结层部分，所述管状第一金属粉末烧结层部分的内圆周表面为轴承表面；以及
[0022]第二金属粉末烧结层部分，所述第二金属粉末烧结层部分形成于第一金属粉末烧结层部分的外圆周表面上，并且具有与第一金属粉末烧结层部分相比更高的孔隙率，其中:
[0023]通过将含有电解铜粉末和锡粉末的混合粉末的管状生坯放置作为管状模具中的芯部，并且将青铜合金球形粉末填充至介于芯部和模具之间的间隙内，并且随后执行烧结，来一同形成第一和第二金属粉末烧结层部分。
[0024]在第一和第二方面中，金属套筒可以被用作管状模具，以使得套筒作为背垫金属。或者，成型块可以被用做管状模具，以提前形成分层的本体，所述分层的本体包括第一金属粉末烧结层部分和第二金属粉末烧结层部分。此后，分层的本体被按压至金属套筒内，以使得套筒作为背垫金属。
[0025]发明优势作用
[0026]根据本发明，第一金属粉末烧结层部分或者含有电解铜粉末或锡粉末的混合粉末的管状生坯被用作芯部。这个芯部被放置于管状模具中，并且金属粉末被填充至介于芯部和模具之间的间隙内，并且随后烧结被执行。结果，具有与管状第一金属粉末烧结层部分相比更高孔隙率的第二金属粉末烧结层部分形成于第一金属粉末烧结层部分的外圆周表面上，所述管状第一金属粉末烧结层部分的内圆周表面为轴承表面。因此，可以提供能够均匀地释放来自轴承表面的整个区域的压缩气体并且能够获得更高的限制作用的静压气体径向轴承。
[0027]此外，在本发明中，当具有几乎相同平均颗粒直径的金属粉末被用于第一和第二金属粉末烧结层部分、并且第二金属粉末烧结层部分在与用于第一金属粉末烧结层部分的第一次烧结条件相比具有更低温度和更短时间的第二次烧结条件下形成时，相同的材料能够被用于第一和第二金属粉末烧结层部分。因此，能够降低材料的管理和采购成本，并且因此能够以低成本生产静压气体径向轴承。
[0028]此外，在本发明中，当含有电解铜粉末或锡粉末的混合粉末的生坯被放置为在管状模具中的芯部、并且青铜合金球形粉末被填充至介于芯部和模具之间的间隙内、并且执行烧结以形成第一和第二金属粉末烧结层部分时，一次烧结能够同时地形成第一和第二金属粉末烧结层部分，并且不需要圆柱形芯部以用于形成其中插入有待被支承的对象的通孔。因此，能够降低生产成本，并且能够以低成本生产静压气体径向轴承。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1 (A)为根据本发明的第一至第三实施例的静压气体径向轴承1A-1C的外部视图，图1(B)为根据本发明的第一实施例的静压气体径向轴承IA的前方视图，并且图1(C)为在图1(B)中示出的静压气体径向轴承IA的A-A剖面视图；
[0030]图2(A)为本发明的第二实施例的静压气体径向轴承IB的前方视图，图2(B)为在图2(A)中示出的静压气体径向轴承的B-B剖面视图，并且图2(C)为用于解释模具内的布置的视图；以及
[0031]图3㈧为本发明的第三实施例的静压气体径向轴承IC的前方视图，并且图3(B)为在图3 (A)中示出的静压气体径向轴承的C-C剖面视图。
【具体实施方式】
[0032]在以下内容中，将参考附图描述本发明的实施例。
[0033]图1 (A)为根据本发明的第一至第三实施例的静压气体径向轴承1A-1C的外部视图。
[0034]<第一实施例>
[0035]当前将描述本发明的第一实施例。
[0036]图1 (B)为本实施例的静压气体径向轴承IA的前方视图，并且图1 (C)为在图1 (B)中示出的静压气体径向轴承的A-A剖面视图。
[0037]如图中所示，本实施例的静压气体径向轴承IA包括:圆筒形第一金属粉末烧结层部分2A，所述圆筒形第一金属粉末烧结层部分2A的内圆周表面21为轴承表面；形成于第一金属粉末烧结层部分2A的外圆周表面22上的第二金属粉末烧结层部分3 ;形成于第二金属粉末烧结层部分3的外圆周表面32上的背垫金属4。通过这个结构，静压气体径向轴承IA以非接触的方式支承作为待支承对象的旋转本体的径向负载。
[0038]第一金属粉末烧结层部分2A由通过烧结青铜合金球形粉末获得的多孔本体制成。例如，为了形成第一金属粉末烧结层部分2A内部中的通孔11，圆柱形芯部被放置于圆筒形成型模具中以使得芯部的轴线与成型模具的轴线重合，作为待被支承对象的旋转本体被插入至所述通孔11内。随后，具有期望平均颗粒直径的青铜合金球形粉末被填充至介于芯部的外圆周表面和成型模具的内圆周表面之间的间隙内，并且被加压且随后被第一次烧结，以制成第一金属粉末烧结层部分2A。此时，调整第一次烧结的条件，诸如烧结温度、烧结时间等，以使得第一金属粉末烧结层部分2A的孔隙率成为例如10%或更低。
[0039]第二金属粉末烧结层部分3由多孔本体制成，所述多孔本体通过烧结具有与第一金属粉末烧结层部分2A基本相同平均颗粒直径的青铜合金球形粉末获得。例如，圆筒形第一金属粉末烧结层部分2A被用作芯部，并且被放置于将芯部作为模具使用的圆筒形金属套筒中，以使得它们的轴线彼此重合。青铜合金球形粉末被填充至介于芯部的外圆周表面和套筒的内圆周表面之间的间隙内。随后，芯部、被填充的青铜合金球形粉末、以及套筒全部一同进行第二次烧结。结果，第二金属粉末烧结层部分3形成于第一金属粉末烧结层部分2A的外圆周表面22上，从而扩散粘结至第一金属粉末烧结层部分2A。与此同时，套筒形成第二金属粉末烧结层部分3的外圆周表面32上的背垫金属4，从而被扩散粘结至第二金属粉末烧结层部分3。此时，第二次烧结的条件(诸如烧结温度、烧结时间等)被设定为比第一次烧结低的温度和短的时间，以使得第二金属粉末烧结层部分3的孔隙率高于第一金属粉末烧结层部分2A的孔隙率(例如，以使得第二金属粉末烧结层部分3的孔隙率成为25%或更多)。
[0040]在该静压气体径向轴承IA中，通过空气供给泵(未示出)经由背垫金属4供给至第二金属粉末烧结层部分3的外圆周表面32的压缩气体经由第二金属粉末烧结层部分3中的孔隙到达第二金属粉末烧结层部分3的内圆周表面31，并且被供给至第一金属粉末烧结层部分2A的外圆周表面22。随后，经由第一金属粉末烧结层部分2A中的孔隙，压缩气体到达轴承表面，即第一金属粉末烧结层部分2A的内圆周表面21，并且被从内圆周表面21的整个区域均匀地释放。结果，压缩气体层形成于轴承表面21和插入至静压气体径向轴承IA的通孔11中的旋转本体(未示出)的外圆周表面之间，并且以非接触的方式支承这个旋转本体的径向负载。此时，第一金属粉末烧结层部分2A的孔隙率(例如10%或更低)小于第二金属粉末烧结层部分3的孔隙率(例如25%或更高)，并且因此第二金属粉末烧结层部分3中的孔隙作为压缩气体的流动通路的限制部分。因此，从第一金属粉末烧结层部分2A的内圆周表面21释放的压缩气体被限制，并且压缩气体的释放速率被控制。
[0041]在本实施例的静压气体径向轴承IA中，具有通过通用的测量或计算方法(例如筛选方法)确定的几乎相同的平均颗粒直径的青铜合金球形粉末被用作第一和第二金属粉末烧结层部分2A和3的形成材料。并且，通过在与用于第一金属粉末烧结层部分2A的第一次烧结条件相比温度更低和时间更短的第二次烧结条件下烧结青铜合金球形粉末，形成了第二金属粉末烧结层部分3，以使得第二金属粉末烧结层部分3的孔隙率高于第一金属粉末烧结层部分2A的孔隙率。因此，用于第一和第二金属粉末烧结层部分2A和3的相同材料的使用降低了材料的管理和采购成本，并且因此能够以低成本生产静压气体径向轴承IA0
[0042]此外，由于金属套筒被用作模具，所以可以和第二金属粉末烧结层部分3—同形成背垫金属4。这进一步降低生产成本。
[0043]此外，对于第一金属粉末烧结层部分2A来说，烧结工艺被执行两次(第一次烧结和第二次烧结)。因此，在第二次烧结过程中，第一金属粉末烧结层部分2A被扩散粘结至第二金属粉末烧结层部分3，并且与此同时，进一步烧结第一金属粉末烧结层部分2A并且第一金属粉末烧结层部分2A的孔隙率变得更低。结果，可以更有效率地限制从第一金属粉末烧结层部分2A的内圆周表面21释放的压缩气体。因此，可以实现消耗更少量的压缩气体并且具有更高硬度的静压气体径向轴承1A。
[0044]在本实施例中，第一和第二金属粉末烧结层部分2A和3能够在其两个端部表面23和33处设置有密封层(未示出)，以便于防止压缩气体从第一和第二金属粉末烧结层部分2A和3的两个端部表面23和33泄漏。
[0045]<第二实施例>
[0046]接下来，将描述本发明的第二实施例。
[0047]图2 (A)为本实施例的静压气体径向轴承IB的前方视图，并且图2 (B)为在图2 (A)中示出的静压气体径向轴承IB的B-B剖面视图。在图2中，具有与在图1中示出的第一实施例的静压气体径向轴承IA相同的功能的部分被赋予相同的参考标记。
[0048]类似于上述第一实施例的静压气体径向轴承1A，本实施例的静压气体径向轴承IB以非接触的方式支承作为待支承对象的旋转本体的径向负载。
[0049]如图中所示，静压气体径向轴承IB包括:圆筒形第一金属粉末烧结层部分2B，所述圆筒形第一金属粉末烧结层部分2B的内圆周表面21为轴承表面；形成于第一金属粉末烧结层部分2B的外圆周表面22上的第二金属粉末烧结层部分3 ;形成于第二金属粉末烧结层部分3的外圆周表面32上的背垫金属4。
[0050]如图2(C)中所示，通过烧结由至少含有电解铜粉末和锡粉末的铜锡混合粉末制成的圆筒形生坯5，来形成第一金属粉末烧结层部分2B。此处，与青铜合金球形粉末不同的是，电解铜粉末具有容许易于凝固的枝叶形状，并且锡粉末比青铜合金球形粉末更软。因此，易于通过按压含有电解铜粉末和锡粉末的铜锡混合粉末来获得圆筒形生坯5。
[0051]第二金属粉末烧结层部分3由通过烧结青铜合金球形粉末获得的多孔本体制成。如图2(C)中所示，成为圆筒形第一金属粉末烧结层部分2B的圆筒形生坯5被放置作为金属圆筒形套筒7 (其将生坯5作为模具使用)中的芯部，以使得它们的轴线彼此重合。随后，具有期望平均颗粒直径的青铜合金球形粉末6被填充至介于生坯5的外圆周表面和套筒7的内圆周表面之间的间隙内。随后，芯部、被填充的青铜合金球形粉末6、以及套筒7被全部一同接受烧结。因此，通过一次烧结工艺，生坯5被烧结以形成第一金属粉末烧结层部分2B，并且与此同时，已填充的青铜合金球形粉末6被烧结以形成在第一金属粉末烧结层部分2B的外圆周表面22上的第二金属粉末烧结层部分3。并且第二金属粉末烧结层部分3被扩散粘结至第一金属粉末烧结层部分2B。此外，套筒7形成在第二金属粉末烧结层部分3的外圆周表面32上的背垫金属4，从而被扩散粘结至第二金属粉末烧结层部分3。此处，用于形成第二金属粉末烧结层部分3的青铜合金球形粉末是具有能够至少使得第二金属粉末烧结层部分3的孔隙率高于第一金属粉末烧结层部分2B的孔隙率的平均颗粒直径的所使用粉末。例如，当第一金属粉末烧结层部分2B的孔隙率为10%或更低时，用于形成第二金属粉末烧结层部分3的青铜合金球形粉末的平均颗粒直径被选定为使得第二金属粉末烧结层部分3的孔隙率成为25%或更多。
[0052]在上述结构的静压气体径向轴承IB中，通过空气供给泵(未示出)经由背垫金属4供给至第二金属粉末烧结层部分3的外圆周表面32的压缩气体经由第二金属粉末烧结层部分3中的孔隙到达第二金属粉末烧结层部分3的内圆周表面31，并且被供给至第一金属粉末烧结层部分2B的外圆周表面22。随后，经由第一金属粉末烧结层部分2B中的孔隙，压缩气体到达轴承表面，即第一金属粉末烧结层部分2B的内圆周表面21，并且被从内圆周表面21的整个区域均匀地释放。结果，压缩气体层形成于轴承表面21和插入至静压气体径向轴承IB的通孔11中的旋转本体(未示出)之间，并且以非接触的方式支承旋转本体的径向负载。此时，第一金属粉末烧结层部分2B的孔隙率(例如10%或更低)小于第二金属粉末烧结层部分3的孔隙率(例如25%或更高)，并且因此第二金属粉末烧结层部分3中的孔隙作为压缩气体的流动通路的限制部分。因此，从第一金属粉末烧结层部分2B的内圆周表面21释放的压缩气体被限制，并且压缩气体的释放速率被控制。
[0053]在本实施例的静压气体径向轴承IB中，由至少含有电解铜粉末和锡粉末的铜锡混合粉末制成的圆筒形生坯5被放置作为圆筒形套筒7中的芯部。并且，青铜合金球形粉末6被填充至介于生坯5的外圆周表面和套筒7的内圆周表面之间的间隙内，以执行烧结。因此，一次烧结能够同步地制成第一和第二金属粉末烧结层部分2B和3，从而被扩散粘结至彼此。此外，与此同时，背垫金属4能够被粘结至第二金属粉末烧结层部分3的外圆周表面32。此外，由于通过按压至少含有电解铜粉末和锡粉末的铜锡混合粉末而获得的生坯5被用作芯部，所以没有必要事先使得第一金属粉末烧结层部分2B被用做芯部。因此，与第一实施例不同的是，本实施例仅需要一次烧结工艺。由此，与上述第一实施例相比生产成本能够被进一步降低。通过如此，能够以低得多的成本生产静压气体径向轴承1B。
[0054]类似于上述第一实施例的是，在本实施例中，第一和第二金属粉末烧结层部分2B和3能够在其两个端部表面23和33处设置有密封层(未示出)，以便于防止压缩气体从第一和第二金属粉末烧结层部分2B和3的两个端部表面23和33泄漏。
[0055]<第三实施例>
[0056]接下来，将描述本发明的第三实施例。
[0057]图3 (A)为本实施例的静压气体径向轴承IC的前方视图，并且图3 (B)为在图3 (A)中示出的静压气体径向轴承IC的C-C剖面视图。在图3中，具有与在图1中示出的第一实施例的静压气体径向轴承IA相同的功能的部分被赋予相同的参考标记。
[0058]本实施例的静压气体径向轴承IC以非接触的方式支承待支承的对象，类似于上述第一实施例和第二实施例的静压气体径向轴承IA和1B。
[0059]如图中所示，静压气体径向轴承IC包括:圆筒形第一金属粉末烧结层部分2C，所述圆筒形第一金属粉末烧结层部分2C的内圆周表面21为轴承表面；形成于第一金属粉末烧结层部分2C的外圆周表面22上的第二金属粉末烧结层部分3 ;形成于第二金属粉末烧结层部分3的外圆周表面32上的背垫金属4。
[0060]第一金属粉末烧结层部分2C由通过烧结青铜合金球形粉末获得的多孔本体制成。例如，为了形成第一金属粉末烧结层部分2C内部中的通孔11，圆柱形芯部被放置于圆筒形成型模具中，以使得它们的轴线彼此重合，作为待支承对象的旋转本体被插入至所述通孔11内。随后，具有期望平均颗粒直径的青铜合金球形粉末被填充至介于芯部的外圆周表面和模具的内圆周表面之间的间隙内，并且接受第一次烧结，以制成第一金属粉末烧结层部分2C。此时，调整第一次烧结的条件，诸如烧结温度、烧结时间等，以使得第一金属粉末烧结层部分2C的孔隙率成为例如10%或更低。
[0061]第二金属粉末烧结层部分3由通过烧结与用于第一金属粉末烧结层部分2C的青铜合金球形粉末相比具有更大平均颗粒直径的青铜合金球形粉末而获得的多孔本体制成。例如，圆筒形第一金属粉末烧结层部分2C被用作芯部，并且放置于将该芯部作为模具使用的圆筒形金属套筒中，以使得它们的轴线彼此重合。与用于第一金属粉末烧结层部分2C的青铜合金球形粉末相比具有更大平均颗粒直径的青铜合金球形粉末被填充至介于芯部的外圆周表面和套筒的内圆周表面之间的间隙内。随后，芯部、与用于第一金属粉末烧结层部分2C的青铜合金球形粉末相比具有更大平均颗粒直径的已填充青铜合金球形粉末、以及套筒被全部一同接受第二次烧结。结果，第二金属粉末烧结层部分3形成于第一金属粉末烧结层部分2C的外圆周表面22上，从而被扩散粘结至第一金属粉末烧结层部分2C。与此同时，套筒形成在第二金属粉末烧结层部分3的外圆周表面32上的背垫金属4，从而被扩散粘结至第二金属粉末烧结层部分3。此时，用于第二金属粉末烧结层部分3的青铜合金球形粉末是具有能够至少使得第二金属粉末烧结层部分3的孔隙率高于第一金属粉末烧结层部分2C的孔隙率的平均颗粒直径的青铜合金球形粉末。例如，当第一金属粉末烧结层部分2C的孔隙率为10%或更低时，球形青铜合金的平均颗粒直径被选定为使得第二金属粉末烧结层部分3的孔隙率成为25%或更多。
[0062]在上述结构的静压气体径向轴承IC中，通过空气供给泵(未示出)经由背垫金属4供给至第二金属粉末烧结层部分3的外圆周表面32的压缩气体经由第二金属粉末烧结层部分3中的孔隙到达第二金属粉末烧结层部分3的内圆周表面31，并且被供给至第一金属粉末烧结层部分2C的外圆周表面22。随后，经由第一金属粉末烧结层部分2C中的孔隙，压缩气体到达轴承表面，即第一金属粉末烧结层部分2C的内圆周表面21，并且被从内圆周表面21的整个区域均匀地释放。结果，压缩气体层形成于轴承表面21和插入至静压气体径向轴承IC的通孔11中的旋转本体(未示出)的外圆周表面之间，并且以无接触的方式支承旋转本体的径向负载。此时，第一金属粉末烧结层部分2C的孔隙率(例如10%或更低)小于第二金属粉末烧结层部分3的孔隙率(例如25%或更高)，并且因此第一金属粉末烧结层部分2C中的孔隙作为压缩气体的流动通路的限制部分。因此，从内圆周表面21释放的压缩气体被限制，并且压缩气体的释放量被控制。
[0063]在本实施例的静压气体径向轴承IC中，由于金属套筒被用作模具，所以可以和第二金属粉末烧结层部分3 —同形成背垫金属4。这进一步降低生产成本。
[0064]此外，与用作第一金属粉末烧结层部分2C的形成材料的青铜合金球形粉末相比具有更大平均颗粒直径的青铜合金球形粉末被用作第二金属粉末烧结层部分3的形成材料。通过通用的测量或计算方法(例如筛选方法)确定平均颗粒直径。额外地，在与用于第一金属粉末烧结层部分2C的第一次烧结条件相比温度更低和时间更短的第二次烧结条件下，烧结第二金属粉末烧结层部分3。因此能够使得第二金属粉末烧结层部分3的孔隙率显著高于第一金属粉末烧结层部分2C的孔隙率。
[0065]此外，第一金属粉末烧结层部分2C接受两次烧结工艺(第一次烧结和第二次烧结)。因此，在第二次烧结过程中，第一金属粉末烧结层部分2C被扩散粘结至第二金属粉末烧结层部分3。与此同时，进一步烧结第一金属粉末烧结层部分2C并且第一金属粉末烧结层部分2C的孔隙率变得更低。结果，在整个第一金属粉末烧结层部分2C中更确定地发生堵塞，并且可以更有效率地限制从第一金属粉末烧结层部分2C的内圆周表面21释放的压缩气体。因此，可以实现消耗更少量的压缩气体并且具有更高硬度的静压气体径向轴承1C。
[0066]在本实施例中，类似于上述第一实施例的是，第一和第二金属粉末烧结层部分2C和3在其两个端部表面23和33处能够设置有密封层(未示出)，以便于防止压缩气体从第一和第二金属粉末烧结层部分2C和3的两个端部表面23和33泄漏。
[0067]本发明不受限于上述实施例，并且能够在本发明的范围内被任意地改变。例如，虽然在上述每一个实施例中背垫金属4的外部形状为圆筒形的，但是外部形状可以为矩形的。此外，第一金属粉末烧结层部分2A-2C中的每一个的轴承表面的形状不受限于圆筒形形状。轴承表面具有与待被支承的对象的形状相适应的形状(例如矩形形状)就足够了。
[0068]在上述实施例中的每一个中，金属套筒被用作模具，以使得背垫金属4与第二金属粉末烧结层部分3—同形成。本发明不受限于此。例如，能够使用常见的管状成型模具而非金属套筒。在这种情况下，包括第一金属粉末烧结层部分2C和第二金属粉末烧结层部分3的分层的本体在背垫金属4之前被形成。此后，扩散粘结至彼此而集成的第一金属粉末烧结层部分2A-2C以及第二金属粉末烧结层部分3被按压至金属套筒内，以使得套筒作为背垫金属4。
[0069]工业应用性
[0070]本发明能够被应用于静压气体径向轴承，所述静压气体径向轴承以非接触的方式支承作为待支承的对象的旋转本体的径向负载。
[0071]参考标记列表
[0072]1A、1B和IC:静压气体径向轴承；2A、2B和2C:第一金属粉末烧结层部分；3:第二金属粉末烧结层部分；4:背垫金属；5:生坯；6:青铜合金球形粉末:7:套筒；11:通孔；21:第一金属粉末烧结层部分2A-2C的内圆周表面(轴承表面)；22:第一金属粉末烧结层部分2A-2C的外圆周表面；23:第一金属粉末烧结层部分2A-2C的两个端部表面；31:第二金属粉末烧结层部分3的内圆周表面；32:第二金属粉末烧结层部分3的外圆周表面；以及33:第二金属粉末烧结层部分3的两个端部表面。
【权利要求】
1.一种静压气体径向轴承，所述静压气体径向轴承的轴承表面以非接触的方式支承作为待支承对象的旋转本体的径向负载，所述静压气体径向轴承包括: 管状的第一金属粉末烧结层部分，所述第一金属粉末烧结层部分的内圆周表面为轴承表面；以及 第二金属粉末烧结层部分，所述第二金属粉末烧结层部分形成于第一金属粉末烧结层部分的外圆周表面上，并且具有与第一金属粉末烧结层部分相比更高的孔隙率，其中: 通过执行第一次烧结而形成第一金属粉末烧结层部分；并且 通过将第一金属粉末烧结层部分放置作为管状模具中的芯部，并且通过将金属粉末填充至介于芯部和模具之间的间隙内，并且随后通过执行第二次烧结，来形成第二金属粉末烧结层部分。
2.根据权利要求1所述的静压气体径向轴承，其中: 平均颗粒直径几乎相同的青铜合金球形粉末被分别用于第一金属粉末烧结层部分和第二金属粉末烧结层部分；并且 第二金属粉末烧结层部分在第二次烧结条件下被烧结，所述第二次烧结条件包括与用于第一金属粉末烧结层部分的第一次烧结条件相比更低的温度和更短的时间。
3.根据权利要求1所述的静压气体径向轴承，其中: 用于第一金属粉末烧结层部分的青铜合金球形粉末具有与用于第二金属粉末烧结层部分的青铜合金球形粉末的平均颗粒直径相比更大的平均颗粒直径。
4.一种静压气体径向轴承，所述静压气体径向轴承的轴承表面以非接触的方式支承作为待支承对象的旋转本体的径向负载，所述静压气体径向轴承包括: 管状的第一金属粉末烧结层部分，所述第一金属粉末烧结层部分的内圆周表面为轴承表面；以及 第二金属粉末烧结层部分，所述第二金属粉末烧结层部分形成于第一金属粉末烧结层部分的外圆周表面上，并且具有与第一金属粉末烧结层部分相比更高的孔隙率，其中: 通过将含有电解铜粉末和锡粉末的混合粉末的管状生坯放置作为管状模具中的芯部，并且将青铜合金球形粉末填充至介于芯部和模具之间的间隙内，并且随后执行烧结，来一同形成第一金属粉末烧结层部分和第二金属粉末烧结层部分。
5.根据权利要求1-4中之一所述的静压气体径向轴承，其中: 静压气体径向轴承还包括形成于第二金属粉末烧结层部分的外圆周表面上的背垫金属；并且 背垫金属为用作模具的金属套筒。
6.根据权利要求1-4中之一所述的静压气体径向轴承，其中: 静压气体径向轴承还包括形成于第二金属粉末烧结层部分的外圆周表面上的背垫金属； 模具为成型模具；并且 背垫金属为第二金属粉末烧结层部分被按压至其中的金属套筒。
【文档编号】F16C32/06GK104520600SQ201380041376
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年8月1日 优先权日:2012年8月28日
【发明者】熊谷真文 申请人:奥依列斯工业株式会社