JP2006226398A - Bearing device and manufacturing method of bearing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、含油軸受に挿通された回転軸(シャフト)を回転可能に支持する軸受装置及び軸受装置の製造方法に関するものであって、特に、軸受装置を設置するモータの性能を向上させることが可能な軸受装置及び軸受装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a bearing device that rotatably supports a rotating shaft (shaft) inserted in an oil-impregnated bearing and a method for manufacturing the bearing device, and in particular, to improve the performance of a motor in which the bearing device is installed. The present invention relates to a bearing device and a method for manufacturing the bearing device.
従来より、ポリゴンミラーや光ディスクなどを回転支持するための動圧軸受装置がある。この動圧軸受装置は、回転軸の動圧面と、含油軸受の動圧面とが、径方向の隙間を介して環状に対向するように設けられている。そして、その隙間に注入されたオイル等の潤滑流体は、回転軸の回転時、回転軸又は含油軸受のいずれか一方或いは双方に設けられた動圧発生手段によるポンピング作用によって加圧される。その結果、潤滑流体の動圧に基づき、回転軸が含油軸受と相対的に回転可能に支持される。 Conventionally, there is a hydrodynamic bearing device for rotatingly supporting a polygon mirror, an optical disk or the like. In this hydrodynamic bearing device, the hydrodynamic surface of the rotating shaft and the hydrodynamic bearing surface of the oil-impregnated bearing are provided so as to face each other annularly through a radial gap. The lubricating fluid such as oil injected into the gap is pressurized by a pumping action by dynamic pressure generating means provided on either or both of the rotating shaft and the oil-impregnated bearing when the rotating shaft rotates. As a result, the rotating shaft is supported rotatably relative to the oil-impregnated bearing based on the dynamic pressure of the lubricating fluid.
かかる動圧軸受装置の中には、動圧を発生させるための手段としてへリングボーン形状又はスパイラル形状等の動圧発生用の溝を設けたものがある。また、軸受の内周面に、へリングボーン形状又はスパイラル形状等の動圧発生用の溝より断面積が大きい溝(凹部)を設けたステップ動圧軸受装置(レイリーステップ動圧軸受装置)がある(例えば特許文献1参照)。 Among such dynamic pressure bearing devices, there is one in which a groove for generating dynamic pressure such as a herringbone shape or a spiral shape is provided as means for generating dynamic pressure. Further, a step hydrodynamic bearing device (Rayleigh step hydrodynamic bearing device) in which a groove (concave portion) having a cross-sectional area larger than a groove for generating dynamic pressure such as a herringbone shape or a spiral shape is provided on the inner peripheral surface of the bearing. Yes (see, for example, Patent Document 1).
図7は、従来のステップ動圧軸受装置100の機械構造を示す横断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a mechanical structure of a conventional step hydrodynamic bearing
図7において、従来のステップ動圧軸受装置100は、例えば回転軸101を周状に取り囲んでいる含油軸受102の内周面に、径方向に段差(ステップ)状に突出する凸状表面を備えた凸部102aが3箇所にわたって間欠的に設けられている。また、凸部102aの端面部に隣接するように、かつ、径方向に段差(ステップ)状の溝(深さはほぼ均一)となるように、凹部102bが3箇所にわたって間欠的に設けられている。凸部102a、凹部102bと回転軸101の外周面との間に形成された狭小空間において、オイル等の潤滑流体103(図7中では右回り方向に流れている)が凹部102bより凸部102aへ入る際、絞られるようにして加圧されることにより、凸部102aの入口側に所望の動圧が得られるようになっている。
In FIG. 7, a conventional step hydrodynamic bearing
また、この凹部102bは、内径の溝深さは数μm〜0.1mm程度で、同形状の成形コア又はサイジングコアを含油軸受102の内面に転写することによって形成する。なお、凸部102aではポーラス(多孔質)を細かく少なくするが、凹部102bでは、ポーラスを粗くて多くするものとなっている。なお、図7を用いて説明した動圧軸受装置100は、側圧荷重のないスピンドルモータ、特にFDD用スピンドルモータに適している。
The
ところで、上述のとおり、凹部102bは、同形状の成形コア又はサイジングコアを含油軸受102の内面に転写することによって形成する。成形コアを用いて凹部102bを形成する場合には、比較的深い溝(数十μm以上)を設ける場合に適している。なお、成形コアを用いた成形工程で形成された溝は、その後のサイジング工程において潰される場合もあれば、潰されない場合もある。一方で、サイジングコアを用いて凹部102bを形成する場合には、比較的浅い溝(数十μm未満)を設ける場合に適している。
By the way, as described above, the
また、成形コア又はサイジングコアを用いて凹部102bを形成するためには、いずれの方法を採用するにしても、成形コア又はサイジングコアの外周面に軸方向の溝(凹部)を形成する必要がある。そして、成形コア又はサイジングコアの外周面に軸方向の溝(凹部)を形成する手法としては、大きく分けて2種類ある。一方は、所定の形状を描いた版をコアの外周に巻き付けエッチングする(乾式又は湿式)エッチング法であり、他方は、放電加工や研削加工といった機械加工法である。
Moreover, in order to form the
しかしながら、上述したエッチング法及び機械加工法では、成形コア又はサイジングコアの外周面に軸方向の溝を精度良く形成することができない場合がある。 However, in the etching method and the machining method described above, the axial groove may not be accurately formed on the outer peripheral surface of the molded core or the sizing core.
すなわち、例えばOA機器に用いられるファンモータ等に使用される小型の軸受装置を製造するにあたっては、例えば内径が1.5mm以下の含油軸受102(図7参照)が必要になる。そして、内径が1.5mm以下の含油軸受102を製造するとなると、外径が1.5mm以下の成形コア又はサイジングコアが必要になる。しかし、成形コア又はサイジングコアの外径が1.5mm程度より小さくなると、エッチング法では版の巻き付けが困難になることから、また、機械加工法では加工による撓みが生じることから、成形コア又はサイジングコアの外周面に軸方向の溝を精度良く形成することができない。
That is, for example, when manufacturing a small bearing device used for a fan motor or the like used in OA equipment, for example, an oil-impregnated bearing 102 (see FIG. 7) having an inner diameter of 1.5 mm or less is required. When manufacturing the oil-impregnated
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ファンモータ等に使用される小型の軸受装置を製造する場合であっても、成形コア又はサイジングコアの外周面に軸方向の溝を精度良く形成することができ、ひいてはモータ性能を向上させることが可能な軸受装置及び軸受装置の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of these points, and the object thereof is to form the outer periphery of a molded core or sizing core even when a small bearing device used for a fan motor or the like is manufactured. It is an object of the present invention to provide a bearing device and a method of manufacturing the bearing device that can form an axial groove with high accuracy, and that can improve motor performance.
以上のような課題を解決するために、本発明は、以下のものを提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides the following.
(1) 回転軸を回転可能に支持する軸受孔が形成された含油軸受を有する軸受装置において、前記軸受孔の断面形状は、真円の一部である円弧と、当該真円の他の一部を直線状に切断して形成される弦と、からなることを特徴とする軸受装置。 (1) In a bearing device having an oil-impregnated bearing in which a bearing hole that rotatably supports a rotating shaft is formed, a cross-sectional shape of the bearing hole is an arc that is a part of a perfect circle and another one of the perfect circles. A bearing device comprising: a string formed by cutting a portion into a straight line.
本発明によれば、含油軸受を有する軸受装置において、その含油軸受に形成された軸受孔の断面形状は、真円の一部である円弧と、その真円の他の一部を直線状に切断して形成される弦と、からなることとしたから、例えばファンモータ等に使用される小型の軸受装置を製造する場合であっても、成形コア又はサイジングコアの外周面に軸方向の溝を精度良く形成することができ、ひいてはモータ性能を向上させることが可能になる。 According to the present invention, in a bearing device having an oil-impregnated bearing, the cross-sectional shape of the bearing hole formed in the oil-impregnated bearing is such that an arc that is a part of a perfect circle and another part of the perfect circle are linear. Since it is composed of a string formed by cutting, for example, even when manufacturing a small bearing device used for a fan motor or the like, an axial groove is formed on the outer peripheral surface of the molded core or the sizing core. Can be formed with high accuracy, and as a result, motor performance can be improved.
すなわち、内径の小さい含油軸受の内周面に溝を形成するためには、内径の小さい成形コア又はサイジングコアの外周面に、軸方向の溝を精度良く形成する必要があるが、従来のエッチング法や機械加工法では、版の巻き付けスペースの確保や加工による撓みによって加工精度が低下してしまうことから、この溝を形成するのが困難な状況であった。また、内径の小さい含油軸受の内周面に溝を形成するのを断念した場合には、含油軸受の内周面に油膜が形成されにくく、騒音,振動といったモータ性能悪化の誘因となっていた。しかし、本発明に係る軸受装置によれば、断面形状が真円である成形コア又はサイジングコアの一部を直線状かつ軸方向に1回又は複数回研削することによって得られたコアを用いて含油軸受の軸受孔が形成されているので、断面形状が真円の回転軸(シャフト)との間に、くさび状の隙間を精度良く形成することができ、含油軸受の内周面に油膜が形成されやすくなり、ひいては騒音低減,振動防止といったモータ性能の向上を図ることができる。 That is, in order to form a groove on the inner peripheral surface of an oil-impregnated bearing having a small inner diameter, it is necessary to accurately form an axial groove on the outer peripheral surface of a molded core or sizing core having a small inner diameter. In the method and the machining method, it is difficult to form the groove because the processing accuracy is lowered by securing the space for winding the plate and bending due to the processing. In addition, when abandoning the formation of a groove on the inner peripheral surface of an oil-impregnated bearing with a small inner diameter, it was difficult to form an oil film on the inner peripheral surface of the oil-impregnated bearing, which was a cause of motor performance deterioration such as noise and vibration. . However, according to the bearing device according to the present invention, a core obtained by grinding a part of a molded core or sizing core having a perfect cross-sectional shape linearly and axially once or a plurality of times is used. Since the bearing hole of the oil-impregnated bearing is formed, a wedge-shaped gap can be accurately formed between the rotary shaft (shaft) whose cross-sectional shape is a perfect circle, and an oil film is formed on the inner peripheral surface of the oil-impregnated bearing. As a result, the motor performance can be improved, such as noise reduction and vibration prevention.
また、内径の小さい含油軸受の内周面と回転軸との間にくさび状の隙間を精度良く形成することによって、回転軸の振れ回りを小さくすることができ、モータ回転の安定性を向上させることもできる。さらに、本発明によれば、含油軸受の内周面に溝があるのと同視しうるため、回転軸と含油軸受の平均クリアランスを大きくすることができ、モータ電流値を下げることもできる。更にまた、本発明によれば、含油軸受の内周面の一部に凸部があるのと同視しうるため、回転軸と含油軸受のクリアランスを小さくすることができ、回転軸の揺れを小さくすることもできる。 In addition, by accurately forming a wedge-shaped gap between the inner peripheral surface of the oil-impregnated bearing having a small inner diameter and the rotating shaft, it is possible to reduce the whirling of the rotating shaft and improve the stability of motor rotation. You can also Furthermore, according to the present invention, since it can be regarded that there is a groove on the inner peripheral surface of the oil-impregnated bearing, the average clearance between the rotary shaft and the oil-impregnated bearing can be increased, and the motor current value can also be reduced. Furthermore, according to the present invention, it can be regarded that there is a convex part on the inner peripheral surface of the oil-impregnated bearing, so the clearance between the rotating shaft and the oil-impregnated bearing can be reduced, and the swing of the rotating shaft can be reduced. You can also
ここで、本発明に係る軸受装置において、含油軸受の「軸受孔」を形成する手法を詳述すると、まず、断面形状が真円である成形コア又はサイジングコアにおいて、その真円の一部を直線状かつ軸方向に切断して、軸方向に延びる平面を形成する。そして、この工程を何回か繰り返すと、断面形状が、真円の一部である円弧と、その真円の他の一部を直線状に切断して形成される弦と、からなる成形コア又はサイジングコアが完成する。その後、かかる断面形状をもつ成形コア又はサイジングコアを用いて含油軸受を成形又はサイジングすると、断面形状が、真円の一部である円弧と、その真円の他の一部を直線状に切断して形成される弦と、からなる軸受孔が形成された含油軸受が完成する。 Here, in the bearing device according to the present invention, a method for forming the “bearing hole” of the oil-impregnated bearing will be described in detail. First, in a molded core or sizing core having a perfect cross-sectional shape, a part of the perfect circle is obtained. A plane extending in the axial direction is formed by cutting linearly and in the axial direction. And if this process is repeated several times, the cross-sectional shape is a molded core composed of an arc that is a part of a perfect circle and a string that is formed by cutting another part of the perfect circle into a straight line. Or a sizing core is completed. After that, when an oil-impregnated bearing is molded or sized using a molded core or sizing core having such a cross-sectional shape, the cross-sectional shape is a circular arc that is a part of a perfect circle and the other part of the perfect circle is linearly cut. Thus, an oil-impregnated bearing having a bearing hole formed of the string formed in this manner is completed.
なお、「軸受孔」の中心と、「真円の他の一部を直線状に切断して形成される弦」との距離は、「軸受孔」の半径(「真円の一部である円弧」の半径)よりも小径となっている。 The distance between the center of the “bearing hole” and the “string formed by cutting another part of the perfect circle in a straight line” is the radius of the “bearing hole” (“part of the perfect circle”). The radius is smaller than the radius of the “arc”.
(2) 前記含油軸受の内径は、1.5mm以下であることを特徴とする(1)記載の軸受装置。 (2) The bearing device according to (1), wherein an inner diameter of the oil-impregnated bearing is 1.5 mm or less.
本発明によれば、上述した含油軸受の内径は、1.5mm以下であることとしたから、その含油軸受を有する軸受装置が用いられるモータのモータ性能及びモータ回転の安定性を向上させることができる。 According to the present invention, since the inner diameter of the oil-impregnated bearing described above is 1.5 mm or less, it is possible to improve the motor performance and motor rotation stability of the motor in which the bearing device having the oil-impregnated bearing is used. it can.
上述したとおり、内径が1.5mm以下の含油軸受を製造しようとした場合、従来のエッチング法や機械加工法では、成形コア又はサイジングコアの外周面に軸方向の溝を精度良く形成することができなかったが、本発明によれば、成形コア又はサイジングコアの一部を直線状かつ軸方向に1回又は複数回研削する、という簡易かつ微調整可能な工程を経ることのみで、その溝を精度良く形成することができる。 As described above, when an oil-impregnated bearing having an inner diameter of 1.5 mm or less is to be manufactured, the conventional etching method or machining method can accurately form an axial groove on the outer peripheral surface of the molded core or sizing core. However, according to the present invention, the groove is formed only through a simple and fine-tuning process in which a part of the molding core or sizing core is linearly and axially ground one or more times. Can be formed with high accuracy.
(3) 前記軸受孔の断面形状は、前記弦を少なくとも3個以上含んでおり、前記弦の中心点と、当該弦に基づき形成される劣弧の中心点との距離は、数μm〜数十μmであることを特徴とする(1)又は(2)記載の軸受装置。 (3) The cross-sectional shape of the bearing hole includes at least three or more of the strings, and the distance between the center point of the string and the center point of the subarc formed based on the string is several μm to several The bearing device according to (1) or (2), wherein the bearing device is 10 μm.
本発明によれば、上述した軸受孔の断面形状は、上述した弦を少なくとも3個以上含んでおり、その弦の中心点と、その弦に基づき形成される劣弧の中心点との距離は、数μm〜数十μmであることとしたから、含油軸受の内周面と回転軸との間に形成されたくさび状の隙間により動圧を発生させることができる。 According to the present invention, the above-described cross-sectional shape of the bearing hole includes at least three or more of the above-described strings, and the distance between the center point of the string and the center point of the subarc formed based on the string is Since it is several μm to several tens of μm, dynamic pressure can be generated by a wedge-shaped gap formed between the inner peripheral surface of the oil-impregnated bearing and the rotating shaft.
(4) 前記含油軸受の内径は、1.0mm以下であるとともに、前記軸受孔の断面形状は、前記弦を少なくとも6個以上含んでおり、前記弦の中心点と、当該弦に基づき形成される劣弧の中心点との距離は、5〜20μmであることを特徴とする(1)から(3)のいずれか記載の軸受装置。 (4) The inner diameter of the oil-impregnated bearing is 1.0 mm or less, and the cross-sectional shape of the bearing hole includes at least six strings, and is formed based on the center point of the strings and the strings. The bearing device according to any one of (1) to (3), wherein the distance from the center point of the inferior arc is 5 to 20 μm.
本発明によれば、上述した含油軸受の内径は、1.0mm以下であるとともに、軸受孔の断面形状は、弦を少なくとも6個以上含んでおり、弦の中心点と、その弦に基づき形成される劣弧の中心点との距離は、5〜20μmであることしたから、上述した含油軸受よりも更に小型の含油軸受を有する軸受装置が用いられるモータのモータ性能及びモータ回転の安定性を向上させることができる。 According to the present invention, the above-described oil-impregnated bearing has an inner diameter of 1.0 mm or less, and the cross-sectional shape of the bearing hole includes at least six strings, and is formed based on the center point of the string and the string. Since the distance from the center point of the inferior arc is 5 to 20 μm, the motor performance and the motor rotation stability of the motor in which the bearing device having the oil-impregnated bearing smaller than the oil-impregnated bearing described above is used. Can be improved.
(5) 前記含油軸受の内周面のうち、前記弦を含む面は、ポーラスが面積比で10%未満となるように形成され、前記含油軸受の内周面のうち、前記円弧を含む面は、ポーラスが面積比で10〜20%となるように形成されていることを特徴とする(1)から(4)のいずれか記載の軸受装置。 (5) Of the inner peripheral surface of the oil-impregnated bearing, the surface including the chord is formed such that the porosity is less than 10% by area ratio, and the surface including the arc of the inner peripheral surface of the oil-impregnated bearing. Is formed so that the porosity is 10 to 20% by area ratio, The bearing device according to any one of (1) to (4),
上述した含油軸受の内周面のうち、弦を含む面は、ポーラスが面積比で10%未満となるように形成され、上述した含油軸受の内周面のうち、円弧を含む面は、ポーラスが面積比で10〜20%となるように形成されていることとしたから、含油軸受の内周面(弦を含む面)において動圧が発生し易くなり、ひいてはモータ性能及びモータ回転の安定性を向上させることができる。 Of the inner peripheral surface of the oil-impregnated bearing described above, the surface including the string is formed such that the porosity is less than 10% in terms of area ratio, and among the inner peripheral surfaces of the oil-impregnated bearing described above, the surface including the arc is porous. Therefore, dynamic pressure is likely to be generated on the inner peripheral surface (surface including the string) of the oil-impregnated bearing, and as a result, the motor performance and the motor rotation are stabilized. Can be improved.
(6) 前記含油軸受の内周面において、前記弦の中央付近には、軸方向に溝が形成されていることを特徴とする(1)から(5)のいずれか記載の軸受装置。 (6) The bearing device according to any one of (1) to (5), wherein a groove is formed in an axial direction near the center of the string on the inner peripheral surface of the oil-impregnated bearing.
上述した含油軸受の内周面において、弦の中央付近には、軸方向に溝が形成されていることとしたから、その溝の深さ・幅に応じて、含油軸受の内周面と回転軸との接触面積を大きくすることができ、ひいては耐摩耗性を向上することができる。 In the inner peripheral surface of the oil-impregnated bearing described above, a groove is formed in the axial direction in the vicinity of the center of the string. Therefore, depending on the depth and width of the groove, the inner peripheral surface of the oil-impregnated bearing rotates. The contact area with the shaft can be increased, and as a result, the wear resistance can be improved.
ここで、「溝」は、断面形状が円弧形状となっている溝,断面形状がステップ形状となっている溝など、様々なものが考えられる。また、この「溝」を形成することによって、一般的なステップ溝を形成した場合と同様の効果を得ることが可能になる。 Here, various “grooves” such as a groove whose cross-sectional shape is an arc shape and a groove whose cross-sectional shape is a step shape can be considered. Further, by forming this “groove”, it is possible to obtain the same effect as when a general step groove is formed.
(7) 含油軸受の内周面をサイジングするサイジング工程を含む軸受装置の製造方法において、前記サイジング工程は、断面形状が、真円の一部である円弧と、当該真円の他の一部を粗く削って形成される弦と、からなるサイジングコアが用いられることを特徴とする軸受装置の製造方法。 (7) In the method of manufacturing a bearing device including a sizing process for sizing the inner peripheral surface of the oil-impregnated bearing, the sizing process includes an arc whose cross-sectional shape is a part of a perfect circle and another part of the perfect circle. A method of manufacturing a bearing device, wherein a sizing core comprising a string formed by roughly cutting a string is used.
本発明によれば、含油軸受の内周面をサイジングするサイジング工程を含む軸受装置の製造方法において、そのサイジング工程は、断面形状が、真円の一部である円弧と、その真円の他の一部を粗く削って形成される弦と、からなるサイジングコアが用いられることとしたから、そのサイジングコアのうち粗く削って形成された弦(平面)により、含油軸受の内周面のうち平面(弦を含む面)部分を目潰しすることができる。その結果、含油軸受の内周面(弦を含む面)において動圧が発生し易くなり、ひいてはモータ性能及びモータ回転の安定性を向上させることができる。 According to the present invention, in the method for manufacturing a bearing device including a sizing process for sizing the inner peripheral surface of the oil-impregnated bearing, the sizing process includes an arc whose cross-sectional shape is a part of a perfect circle, Since a sizing core comprising a string formed by roughly cutting a part of the sizing core is used, a string (plane) formed by rough cutting of the sizing core is used to generate a portion of the inner peripheral surface of the oil-impregnated bearing. The plane (surface including the chord) part can be crushed. As a result, dynamic pressure is likely to be generated on the inner peripheral surface (surface including the strings) of the oil-impregnated bearing, and as a result, motor performance and motor rotation stability can be improved.
(8) 前記サイジングコアは、コバルト及びタングステンカーバイトからなる超硬工具材のG2材からなることを特徴とする(7)記載の軸受装置の製造方法。 (8) The method for manufacturing a bearing device according to (7), wherein the sizing core is made of a carbide tool material G2 made of cobalt and tungsten carbide.
本発明によれば、サイジングコアは、コバルト及びタングステンカーバイトからなるG2材からなることとしたから、サイジングコアの一部を直線状かつ軸方向に1回又は複数回研削することが容易となり、簡易にモータ性能及びモータ回転の安定性を向上させることができる。 According to the present invention, since the sizing core is made of the G2 material made of cobalt and tungsten carbide, it becomes easy to grind a part of the sizing core linearly and axially once or a plurality of times. The motor performance and motor rotation stability can be improved easily.
本発明に係る軸受装置及び軸受装置の製造方法は、以上説明したように、断面形状が真円である成形コア又はサイジングコアの一部を直線状かつ軸方向に1回又は複数回研削することによって得られたコアを用いて、含油軸受の軸受孔が形成されているので、断面形状が真円の回転軸(シャフト)との間に、くさび状の隙間を精度良く形成することができ、ひいては騒音低減,振動防止といったモータ性能の向上を図ることができる。また、回転軸の振れ回りを小さくしてモータ回転の安定性を向上させたり、回転軸と含油軸受の平均クリアランスを大きくしてモータ電流値を下げたりすることもできる。 As described above, the bearing device and the manufacturing method of the bearing device according to the present invention grind a part of a formed core or sizing core having a perfect cross-sectional shape linearly and axially once or a plurality of times. Since the bearing hole of the oil-impregnated bearing is formed using the core obtained by the above, a wedge-shaped gap can be accurately formed between the rotary shaft (shaft) whose cross-sectional shape is a perfect circle, As a result, motor performance such as noise reduction and vibration prevention can be improved. In addition, it is possible to improve the stability of the motor rotation by reducing the swing of the rotating shaft, or to increase the average clearance between the rotating shaft and the oil-impregnated bearing to reduce the motor current value.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
[軸受装置の機械構造]
図1は、本発明の実施の形態に係る軸受装置1の機械構造を示す断面図である。特に、図1(a)は、軸受装置1を横から見た縦断面図であり、図1(b)は、軸受装置1を上から見た横断面図である。
[Mechanical structure of bearing device]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a mechanical structure of a
図1(a)において、本発明の実施の形態に係る軸受装置1は、軸受ホルダ2の内孔に圧入によって嵌合保持され、回転軸4を回転可能に支持する軸受孔が形成された円筒形の含油軸受3と、回転軸4の下端面4aを支持するスラスト軸受5と、から構成されている。
In FIG. 1A, a
含油軸受3は、軸受隙間10を介して、回転軸4の外周面と対向する円弧3aと弦3bとを有している。すなわち、含油軸受3の軸受孔の断面形状は、真円の一部である円弧3aと、その真円の他の一部を直線状に切断して形成される弦3bと、からなっている。図1(b)を用いて詳述すると、含油軸受3の内周面には、真円の一部である円弧3aが3箇所にわたって間欠的に形成されている。また、円弧3aの端部に隣接するように、真円の他の一部を直線状に切断して形成される弦3bが3箇所にわたって間欠的に形成されている。なお、弦3bの中心点と、その弦に基づき形成される劣弧の中心点との距離d(図1(b)参照)は、例えば数μm〜数十μmとすることができる。これにより、動圧を発生させることができる。
The oil-impregnated
軸受ホルダ2は、上端側に開口部が設けられ、有底袋形状となるように構成されている。軸受ホルダ2の凹部内下面には、スラスト軸受5が固着されている。スラスト軸受5は、回転軸4の下端面4aを支持するスラスト軸受面5aを備えている。また、回転軸4の下端面4aは、回転軸4の回転時におけるスラスト軸受面5aとの接触抵抗を減少させるために、球面に仕上げられている。
The
図2は、本発明の実施の形態に係る軸受装置1を製造するときに用いられるサイジングコア20を説明するための説明図である。特に、図2(a)は、サイジングコア20を横から見た外観図であり、図2(b)は、図2(a)に示すサイジングコア20を図中の右から見た断面図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the sizing
図2(a)において、軸受装置1を製造するときに用いられるサイジングコア20は、有効部21を有しており、少なくともこの有効部21の断面形状は、真円の一部である円弧20aと、その真円の他の一部を直線状に切断して形成される弦20bと、からなっている。従って、含油軸受3の内周面に対し、このサイジングコア20を用いてサイジングを施すと、その内周面の断面形状は、真円の一部である円弧3aと、その真円の他の一部を直線状に切断して形成される弦3bと、からなるように形成される。
In FIG. 2A, the sizing
図3は、本発明の実施の形態に係る軸受装置1の機械構造を示す断面図である。特に、図3(a)は、含油軸受3の内周面に、真円の一部である円弧3aが8箇所にわたって間欠的に形成され、かつ、真円の他の一部を直線状に切断して形成される弦3bが8箇所にわたって間欠的に形成されている様子を示す横断面図である。図3(b)及び図3(c)は、図3(a)に示す含油軸受3の内周面を形成するために用いられるサイジングコア20の外観図及び断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a mechanical structure of the
図3(a)〜図3(c)に示すように、弦3bの数を8個(6個以上)とすることで、内径が1.0mm以下といった小型の含油軸受3を有する軸受装置1であっても、モータ性能及びモータ回転の安定性を向上させることができる。なお、このとき上述した距離dは、5〜20μmであることが好ましい。
As shown in FIGS. 3A to 3C, the
[製造方法]
図4は、本発明の実施の形態に係る軸受装置1の含油軸受3の製造方法を説明するためのフローチャートである。なお、図4(b)は、図4(a)のフローチャートのうち、ステップS4で用いるサイジングコアの製造方法の概略を示している。
[Production method]
FIG. 4 is a flowchart for explaining a method of manufacturing the oil-impregnated
図4(a)において、まず、原料の混合が行われる(ステップS1)。例えば、鉄,銅,錫,クロム,ニッケルなどの原料粉に、固体潤滑剤を0〜2wt%の割合で混合する。また、鉄の原料粉としては銅メッキ鉄粉が使用される場合がある。 In FIG. 4A, first, raw materials are mixed (step S1). For example, a solid lubricant is mixed in a raw material powder such as iron, copper, tin, chromium, and nickel at a ratio of 0 to 2 wt%. Also, copper-plated iron powder may be used as the iron raw material powder.
次いで、成形が行われる(ステップS2)。より具体的には、含油軸受3の外周面に縦溝を設け(縦溝を設けなくてもよい)、含油軸受3の内周面は真円形状に成形する。このとき、密度は、例えば真密度に対して70%〜90%とする。なお、含油軸受3の外周面に空気逃げ溝を数箇所設けてもよい。これにより、発熱によって、含油軸受3の内周面の潤滑油の吹き出しを防止することができる。
Next, molding is performed (step S2). More specifically, vertical grooves are provided on the outer peripheral surface of the oil-impregnated bearing 3 (the vertical grooves need not be provided), and the inner peripheral surface of the oil-impregnated
次いで、所定温度で焼結が行われる(ステップS3)。焼結は、溶融するまでの温度に加熱する必要がなく、また、強加工する必要もないことから、変形の自由度を確保することができる。 Next, sintering is performed at a predetermined temperature (step S3). Sintering does not require heating to a temperature until melting, and does not require strong processing, so that a degree of freedom of deformation can be ensured.
次いで、サイジングが行われる(ステップS4)。より具体的には、含油軸受3の外径は真円形状で、含油軸受3の内径は多弦形状(複数の円弧と複数の弦とからなる形状)でサイジングを行う。ここで、多弦形状でサイジングを行うために、断面形状が多弦形状となっているサイジングコア20を用いる。より具体的には、図4(b)に示すように、最初は断面形状が真円であるサイジングコア20において、その真円の一部を直線状かつ軸方向に(ここでは3回)研削して、軸方向に延びる(弦20bを含む)粗い平面を形成する。そうすると、これと同時に、真円の一部である円弧20aが形成される。そして、含油軸受3の内周面のうち、サイジング中にサイジングコア20の(弦20bを含む)粗い平面と接触した部分については、目潰しされてポーラスが細かくなり(好ましくは、10%未満にする)、サイジング中にサイジングコア20の(円弧20aを含む)曲面と接触した部分については、ポーラスが粗くなる(好ましくは、10〜20%にする)。なお、サイジングコア20は、コバルト及びタングステンカーバイトからなるG2材(超硬材)からなるものが好ましい。
Next, sizing is performed (step S4). More specifically, the outer diameter of the oil-impregnated
最後に、洗浄及び含油が行われる(ステップS5)。このようにして、軸受装置1の含油軸受3が製造される。そして、含油軸受3を軸受ホルダ2の内孔に圧入し、含油軸受3の軸受孔に回転軸4を挿通することで、軸受装置1が完成する。このようにして完成した軸受装置1によれば、含油軸受3の内周面と回転軸4(シャフト)との間にくさび状の隙間が形成されることになるので、含油軸受3の内周面に油膜が形成されやすくなり、ひいては騒音低減,振動防止といったモータ性能の向上を図ることができる。
Finally, washing and oil impregnation are performed (step S5). In this way, the oil-impregnated
[変形例]
図5は、本発明の他の実施の形態に係る軸受装置1が有する含油軸受3の機械構造を示す横断面図である。
[Modification]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the mechanical structure of the oil-impregnated
図5において、本発明の他の実施の形態に係る軸受装置1が有する含油軸受3は、その内周面に円弧3aと弦3bとが形成されているとともに、弦3bの中央付近には、軸方向に溝3cが形成されている。このように、弦3bの中央付近に例えば円弧状かつ軸方向の溝3cを形成することによって、含油軸受3の内周面と回転軸4との接触面積を大きくすることができ、ひいては耐摩耗性を向上することができる。
In FIG. 5, the oil-impregnated
ここで、図5に示す含油軸受3を製造する際には、図4のフローチャートにおいて、ステップS4のサイジング工程を2段階に分ければよい。すなわち、第1のサイジング工程では、上述したようなサイジングを行う(ステップS4参照)。そして、第2のサイジング工程では、円弧3aよりも径が若干小さく、弦3bに内接する円よりも径が若干大きい寸法の真円形状サイジングコアにてサイジングを行う。このようにして、図5に示す溝3cをもつ含油軸受3が製造される。なお、第2のサイジングでは、100%の塑性変形は生じず、若干のスプリングバックが生じる。より詳しくは、弦3bの中央付近はスプリングバックが大きく、両端付近はスプリングバックが小さい。そのため、第2のサイジング後の形状は同心円とはならず、Rの大きい溝3cが形成される。
Here, when manufacturing the oil-impregnated
なお、図5に示す含油軸受3では、耐摩耗性の向上を目的として、サイジング工程を2段階に分けることとしたが、それ以外に、例えば荷重の高い部分を真円形状とした部分真円多弦軸受を採用することもできる。この部分真円多弦軸受の真円部の内径は、多弦軸受(含油軸受3)の内接円と同じ径であり、真円部の長さは全長の10〜20%程度である。
In the oil-impregnated
図6は、本発明の実施例に係る軸受装置1の機械構造を説明するための斜視断面図である。なお、図6は、用途としては、例えばファンモータ用などが挙げられる。
FIG. 6 is a perspective sectional view for explaining the mechanical structure of the
図6において、本発明の実施例に係る軸受装置1は、含油軸受3の内周面に弦3bが合計8個形成されており、各弦の中心点と、その弦に基づき形成される劣弧の中心点との距離(=d)は、0.01mmとなっている。
In FIG. 6, the
一方で、含油軸受3の内径寸法(=x1)は0.8mm、その外形寸法(=x2)は1.7mm、その長さ(=x3)は1.9mmである。また、回転軸4と含油軸受3の半径クリアランスは1〜2μmである。また、円弧3aを含む面は、ポーラスが面積比で10〜20%,弦3bを含む面は、ポーラスが面積比で2〜10%未満となっている。また、含油軸受3の材質は、鉄銅錫系(Fe48%,Cu−Sn52%,40%銅メッキ鉄粉80%使用)である。また、軸受隙間10には、潤滑流体として粘度がVG32の合成炭化水素系オイルが充填されている。さらに、含油率は、18〜23%である。
On the other hand, the inner diameter dimension (= x 1 ) of the oil-impregnated
図6に示す軸受装置1によれば、ファンモータ等に使用される小型の軸受装置1として適当なものを製造することができ、特に、含油軸受3の内周面と回転軸4との間にくさび状の隙間を精度良く形成することができることから、含油軸受3の内周面に油膜が形成されやすく、騒音低減,振動防止といったモータ性能の向上を図ることができた。また、回転軸4の振れ回りも小さくなり、モータ回転の安定性を向上させることもできた。さらに、回転軸4と含油軸受3の平均クリアランスを大きくしてモータ電流値を下げるとともに、そのクリアランスを小さくして回転軸4の揺れを小さくすることができた。
According to the
本発明に係る軸受装置及び軸受装置の製造方法は、含油軸受の内周面と回転軸との間にくさび状の隙間を作ることで、モータ性能を向上させることが可能なものとして有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The bearing device and the method for manufacturing the bearing device according to the present invention are useful as those capable of improving motor performance by creating a wedge-shaped gap between the inner peripheral surface of the oil-impregnated bearing and the rotating shaft. .
1 軸受装置
2 軸受ホルダ
3 含油軸受
3a 円弧
3b 弦
3c 溝
4 回転軸
4a 下端面
5 スラスト軸受
5a スラスト軸受面
10 軸受隙間
20 サイジングコア
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記軸受孔の断面形状は、真円の一部である円弧と、当該真円の他の一部を直線状に切断して形成される弦と、からなることを特徴とする軸受装置。 In a bearing device having an oil-impregnated bearing in which a bearing hole for rotatably supporting a rotating shaft is formed,
The bearing device is characterized in that a cross-sectional shape of the bearing hole includes an arc that is a part of a perfect circle and a string that is formed by cutting another part of the perfect circle in a straight line.
前記弦の中心点と、当該弦に基づき形成される劣弧の中心点との距離は、数μm〜数十μmであることを特徴とする請求項1又は2記載の軸受装置。 The cross-sectional shape of the bearing hole includes at least three strings.
The bearing device according to claim 1, wherein a distance between a center point of the string and a center point of a subarc formed based on the string is several μm to several tens μm.
前記弦の中心点と、当該弦に基づき形成される劣弧の中心点との距離は、5〜20μmであることを特徴とする請求項1から3のいずれか記載の軸受装置。 The oil-impregnated bearing has an inner diameter of 1.0 mm or less, and a cross-sectional shape of the bearing hole includes at least six strings.
The bearing device according to any one of claims 1 to 3, wherein a distance between a center point of the string and a center point of a subarc formed based on the string is 5 to 20 µm.
前記含油軸受の内周面のうち、前記円弧を含む面は、ポーラスが面積比で10〜20%となるように形成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか記載の軸受装置。 Of the inner peripheral surface of the oil-impregnated bearing, the surface including the string is formed such that the porosity is less than 10% by area ratio,
The bearing according to any one of claims 1 to 4, wherein the surface including the circular arc among the inner peripheral surfaces of the oil-impregnated bearing is formed so that the porosity is 10 to 20% in terms of area ratio. apparatus.
前記サイジング工程は、断面形状が、真円の一部である円弧と、当該真円の他の一部を粗く削って形成される弦と、からなるサイジングコアが用いられることを特徴とする軸受装置の製造方法。 In a manufacturing method of a bearing device including a sizing step of sizing the inner peripheral surface of an oil-impregnated bearing
The bearing is characterized in that the sizing step uses a sizing core whose cross-sectional shape is composed of an arc that is a part of a perfect circle and a string that is formed by roughly cutting another part of the perfect circle. Device manufacturing method.
8. The method for manufacturing a bearing device according to claim 7, wherein the sizing core is made of a G2 material made of cobalt and tungsten carbide.
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