烧结金属轴承以及具备该轴承的流体动压轴承装置的制造方法_3

文档序号:9816132阅读:来源:国知局
中不存在气孔的情况的密度)为80 %以上且95 %以下。另外,在该烧结金属轴承8中,轴承内部的密度比的偏差比以往小(均匀化)。具体而言,优选将该轴承内部的密度比的偏差抑制为3%以下。需要说明的是,对于此时的密度比的偏差,能够使用与密度比具有一定的相关关系的细孔率进行评价。这里,细孔率由细孔占该轴承的单位体积的体积比例(百分率)来表示,经验上,细孔率与密度比表示大致负的相关关系(-1的相关系数)。
[0047]另外,内周面8a,特别是成为径向轴承面的倾斜凸部8a2以及带部8a3的内周面的表面开孔率例如调整为2%以上且15%以下。
[0048]上述结构的烧结金属轴承8例如经由以下所示的工序而制造。
[0049]S卩,上述结构的烧结金属轴承8主要包括:压粉成形工序(SI),将原料粉末压缩成形而得到压粉成形体;烧结工序(S2),对压粉成形体进行烧结而得到烧结体;以及动压槽精压工序(S3),对烧结体实施精压,至少在烧结体的内周面8a成形作为动压产生部的动压槽8al。在本实施方式中,在烧结工序(S2)之后且动压槽精压工序(S3)之前,还包括对烧结体实施尺寸精压的尺寸精压工序(S031);以及对烧结体的内周面8a实施旋转精压的旋转精压工序(S032)。以动压槽精压工序(S3)为中心对各工序(SI)?(S3)进行说明。
[0050](SI)压粉成形工序
[0051]首先,准备作为成为最终产品的烧结金属轴承8的材料的原料粉末,通过模具冲压成形将其压缩成形为规定的形状。具体而言,省略图示,使用如下的成形模具进行原料粉末的压缩成形,该成形模具包括:挤压模;塑孔栓,其插入配置于挤压模的孔内;下冲头,其配设在挤压模与塑孔栓之间,且构成为能够相对于挤压模升降;以及上冲头,其构成为能够相对于挤压模与下冲头中的任一方而进行相对位移(升降)。在该情况下,向由挤压模的内周面与塑孔栓的外周面、以及下冲头的上端面划分形成的空间填充原料粉末,然后,在将下冲头固定的状态下使上冲头下降,沿轴向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,通过将原料粉末压缩至规定的轴向尺寸,从而成形出压粉成形体。此时,通过根据应当设为目标的轴向尺寸(以考虑之后的烧结、各种精压导致的尺寸变化的方式进行设定)来控制上冲头的下端面与下冲头的上端面的距离、更具体而言上冲头的下止点,从而能够将压粉成形体的轴向尺寸设定为适当的范围。
[0052](S2)烧结工序
[0053]在如上述那样得到压粉成形体后,以与原料粉末相应的温度对该压粉成形体进行烧结,从而得到烧结体。
[0054](S031)尺寸精压工序以及(S032)旋转精压工序
[0055]然后,对烧结体实施尺寸精压,将烧结体的外径尺寸、内径尺寸、以及轴向尺寸矫正为依照最终产品的尺寸,并且将内周面8a的表面开孔率调整为适于动压轴承的比例。在该阶段,在烧结体的内周面8a未形成有规定的动压槽排列区域A1、A2。同样地,虽然图示省略,但在烧结体的两端面8b、8c未形成有规定的动压槽8bl、8cl排列区域。
[0056](S3)动压槽精压工序
[0057]通过对经由上述一系列的工序而得到的烧结体实施规定的动压槽精压,从而在烧结体的内周面8a成形出动压槽排列区域Al、A2。这里使用的成形装置虽省略图示,但具备:挤压模,其具有烧结体的压入孔;精压栓,其配置为能够插入挤压模的压入孔;下冲头,其配置在挤压模与精压栓之间,且构成为能够相对于挤压模相对升降;上冲头,其构成为能够相对于挤压模与下冲头的任一方升降。在该情况下,挤压模的压入孔的内径尺寸根据应当进行精压的烧结体的压入量而适当地设定。另外,在精压栓的外周面设置有与应当成形的内周面8a的动压槽排列区域A1、A2(图3)对应的形状的成形模,并且在上冲头的下端面以及下冲头的上端面分别设置有与应当成形的上端面Sb的动压槽Sbl排列区域、下端面Sc的动压槽Scl排列区域(图4A、图4B)对应的形状的成形模。
[0058]接下来,对使用上述成形装置的动压槽精压的一方式进行说明。首先,在将烧结体配置于挤压模21的上端面21b的状态下,从其上方使上冲头与精压栓下降。由此,将精压栓插入烧结体的内周,使设置于精压栓的外周的成形模与烧结体的内周面在径向上对置。然后,在该成形模达到内周面的轴向规定位置后,仅使上冲头继续下降并按压烧结体的上端面。由此,烧结体被压入挤压模的压入孔,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栓的成形模。另外,从该状态起,使上冲头进一步下降,通过上冲头与下冲头夹持烧结体,沿轴向压迫通过挤压模限制朝向外径方向的变形的状态的烧结体,内周面进一步切入成形模。这样,将成形模的形状转印于烧结体的内周面,在该内周面成形出动压槽排列区域A1、A2。另外,此时,设置于上冲头的下端面以及下冲头的上端面的成形模分别切入烧结体的上端面以及下端面,从而将各个成形模的形状转印于上述上端面与下端面,成形出对应的动压槽8bl、8cl的排列区域。
[0059]在像这样在烧结体的内周面以及两端面成形出规定的动压槽排列区域A1、A2以及动压槽8bl、8cl排列区域后,使挤压模相对于下冲头相对下降,解除挤压模对烧结体的限制状态。由此,烧结体产生朝向外径方向的回弹,能够从精压栓取下烧结体。此时,所要求的回弹量为设置于精压栓的成形模不与精压后的烧结体内周面(特别是动压槽排列区域)在轴向不产生钩挂的程度的大小,因此以考虑应当成形的动压槽Sal的槽深度(几μπι)的方式,设定烧结体的壁厚,即,作为完成品的烧结金属轴承8的壁厚(外径尺寸D2-内径尺寸Dl)。在本实施方式中,通过将内径尺寸Dl设为3mm以下,将外径尺寸D2设为6mm以下,从而能够成形出所需的深度的动压槽8al,并且能够将用于成形的精压栓无钩挂地从精压后的烧结体拔出。
[0060]在上述结构的流体动压轴承装置I的内部(轴承内部空间)填充有作为润滑流体的润滑油。这里,作为润滑油,能够使用各种润滑油,例如,优选使用蒸发率小并且低温时的粘度降低少的酯系的润滑油、与酯系相比耐性优异的氟系的润滑油等。另外,从动粘度的观点出发,优选使用例如在40°C时的动粘度表现为20cSt以上且170cSt以下,在100°C时的动粘度表现为2cSt以上且50cSt以下的润滑油。
[0061]在上述结构的流体动压轴承装置I中,在轴部11(旋转部件9)旋转时,形成烧结金属轴承8的内周面8a的径向轴承面的区域(上下两处的动压槽排列区域A1、A2)隔着径向轴承间隙与轴部11的外周面对置。并且,随着轴部11的旋转,上述径向轴承间隙的润滑油被向各动压槽排列区域Al、A2的轴向中心侧按压,在轴向中心侧的区域(这里为带部8a3),润滑油的压力上升。通过这样的动压槽Sal的动压作用,在轴向上分离地构成第一径向轴承部Rl与第二径向轴承部R2,该第一径向轴承部Rl与第二径向轴承部R2将轴部11非接触支承为在径向方向上旋转自如。
[0062]另外,在烧结金属轴承8的上端面8b(排列有动压槽Sbl的区域)和与之对置的轮毂部10的下端面1al之间的推力轴承间隙,通过动压槽Sbl的动压作用而形成有润滑油的油膜。另外,在烧结金属轴承8的下端面8c(排列有动压槽Scl的区域)和与之对置的凸缘部12的上端面12a之间的推力轴承间隙,通过动压槽Scl的动压作用而形成有润滑油的油膜。并且,通过这些油膜的压力,构成在两推力方向上对旋转构件9进行非接触支承的第一推力轴承部Tl以及第二推力轴承部T2。
[0063]这样,在本发明中,将烧结金属轴承8的轴向尺寸设为6mm以下,并且将轴承整体的密度比设定为80%以上且95%以下的范围,因此能够使密度比之差在表层部一侧与芯部一侦叭轴向上侧与下侧非常小。由此,即使在采用使动压槽排列区域A1、A2在轴向上连续的结构的情况下,也能够经由动压槽排列区域A1、A2(特别是动压槽Sal的底面)在烧结金属轴承8的内部与轴承间隙之间实
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