WO2010026941A1 - 焼結軸受及びその製造方法 - Google Patents

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resin
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則秀 佐藤
章弘 大森
勝利 村松
村上　和豊
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a sintered bearing having a bearing surface.
  • Patent Document 1 includes a sintered bearing (bearing sleeve) in which internal pores are impregnated with oil, and a shaft member inserted into the inner periphery of the sintered bearing, There is shown a bearing device that rotatably supports a shaft member with an oil film generated in a radial bearing gap between the shaft member and the outer peripheral surface thereof. During rotation of the shaft member, oil impregnated in the sintered bearing is supplied to the radial bearing gap from the pores opened in the bearing surface, thereby improving the lubricity between the shaft member and the sintered bearing.
  • This bearing device is provided with a seal space, which absorbs the volume expansion associated with the temperature rise of the lubricant filled in the bearing device, thereby preventing the lubricant from leaking to the outside. ing.
  • Patent Document 2 discloses a bearing device having a sintered bearing in which internal pores are impregnated with oil and a shaft member inserted in the inner periphery of the sintered bearing.
  • oil begins to ooze out from the pores (hereinafter referred to as surface opening) opened on the bearing surface of the sintered bearing, and this oil is supplied to the sliding portion between the sintered bearing and the shaft member. Therefore, lubricity is improved.
  • the impregnated oil aggregates in the pores inside the sintered bearing due to its own volume contraction, so that the sliding portion Insufficient oil can not intervene, and there is a risk of poor lubrication due to lack of oil.
  • Patent Document 4 if the surface of the sintered bearing is coated with a resin, the surface opening of the sintered bearing is sealed, so that the oil is aggregated inside the sintered bearing even at a low temperature. It will not cause poor lubrication. However, if the surface opening of the sintered bearing is completely sealed in this way, the oil inside the sintered bearing cannot be supplied to the sliding part. Conversely, poor lubrication may occur due to insufficient oil supply.
  • An object of the present invention is to provide a sintered bearing capable of reducing the amount of oil impregnated inside and supplying oil from the bearing surface.
  • Another object of the present invention is to provide a sintered bearing capable of preventing poor lubrication by always supplying sufficient oil to the sliding portion regardless of the temperature and sliding speed of the bearing.
  • the first invention of the present application is a sintered bearing formed by impregnating a sealing agent into the internal pores of a sintered body obtained by sintering a compression molded body of metal powder, Pores that are not impregnated with the sealant are opened on the bearing surface.
  • the amount of oil impregnated in the internal pores can be reduced by impregnating the sintered body with the sealant.
  • lubricant oil
  • the pores opened in the bearing surface exert a filter effect of capturing the wear powder and the like inside the bearing, thereby preventing the occurrence of contamination.
  • a low-viscosity resin such as acrylic or epoxy
  • a low melting point metal such as tin or zinc
  • the low melting point metal means a metal material having a melting point lower than the sintering temperature of the sintered body.
  • the sintered bearing as described above is formed by sintering a compression molded body of metal powder to form a sintered body, and impregnating a sealant from a region other than the bearing surface in the surface of the sintered body. It can be manufactured by opening pores that are not impregnated with a sealant on the bearing surface.
  • the sealant is dropped from a region (outer peripheral surface) other than the bearing surface by dropping the sealant on the outer peripheral surface of the sintered body.
  • the pores can be impregnated into the pores from the outer peripheral surface by rolling the sintered body in a container containing the sealant.
  • the sealant can be impregnated from a region other than the bearing surface by immersing the sealant in the sealant with the bearing surface covered with a coating agent.
  • the second invention of the present application is a sintered bearing having innumerable pores on the surface and inside thereof and having a bearing surface formed, and sealed at least in the pores opened in the bearing surface.
  • a recess is formed on the bearing surface with pores impregnated with the agent.
  • the pores opened on the bearing surface are impregnated with the sealing agent and sealed, so that the oil existing in the vicinity of the bearing surface shrinks in volume from the pores toward the inside at a low temperature and aggregates. Since this can be suppressed, oil can remain in the sliding portion even at low temperatures, and poor lubrication can be prevented. Also, by forming a recess on the bearing surface, this recess can function as an oil reservoir. By supplying the oil retained in the recess to the sliding part, poor lubrication even during high-speed sliding Can be prevented. At this time, since the recess is formed with pores on the surface impregnated with the sealant, at least a part of the recess is formed with the sealant. It will come into contact. Therefore, by impregnating the pores with a sealant having a high affinity with oil, the oil can be reliably held in the recess.
  • the region excluding the concave portion may come into contact with the counterpart material supported by the sintered bearing. Therefore, if this region is formed of sintered metal, the wear resistance of the bearing surface can be improved.
  • the counterpart material supported by the sintered bearing is made of metal
  • the region of the sintered bearing is made of metal
  • abnormal noise may occur due to contact between the metals.
  • a so-called overlay in which at least a part of the region of the sintered bearing is covered with a resin or the like may be formed, and the overlay may be brought into contact with the counterpart material.
  • the concave portion is formed, for example, by causing the sealant impregnated in the pores of the bearing surface to recede from the bearing surface toward the deep part (inside) due to volume shrinkage when the sealant is solidified. Can do. Further, by not impregnating the pores of the sintered bearing with 100% sealant, but leaving pores not impregnated with sealant inside, it is possible to reliably form the recesses on the bearing surface. That is, the sealant impregnated from the pores opened in the bearing surface hardens while moving toward the pores remaining inside the sintered bearing by capillary action, so the surface formed by the sealant is the bearing. By retracting toward the inside, it is possible to reliably form a recess in the bearing surface.
  • a dynamic pressure generating part is provided on the bearing surface, the pressure of the oil film interposed in the sliding part can be increased, and the bearing rigidity can be improved.
  • a dynamic pressure generating part is provided in a sintered bearing, so-called “dynamic pressure loss” may occur in which oil whose pressure has been increased moves from the surface opening of the sintered bearing to the inside and the pressure decreases.
  • dynamic pressure loss may occur in which oil whose pressure has been increased moves from the surface opening of the sintered bearing to the inside and the pressure decreases.
  • the sintered bearing as described above sinters a compression molded body of metal powder to form a sintered body, impregnates at least a surface opening of the sintered body with a sealant, It is manufactured by forming a recess in at least a part of the bearing surface with pores impregnated with a material.
  • the resin impregnation is preferably performed after the sizing of the sintered body.
  • FIG. 1 shows a spindle motor for information equipment having a sintered bearing (bearing sleeve 8) according to an embodiment of the first invention of the present application.
  • the spindle motor is used in a disk drive device such as an HDD, and includes a fluid dynamic bearing device 1 that rotatably supports the shaft member 2 in a non-contact manner, a disk hub 3 mounted on the shaft member 2, and a radius, for example.
  • a stator coil 4 and a rotor magnet 5 are provided to face each other with a gap in the direction.
  • the stator coil 4 is attached to the outer periphery of the motor bracket 6, and the rotor magnet 5 is attached to the inner periphery of the disk hub 3.
  • the disk hub 3 holds one or a plurality of magnetic disks D (two in FIG. 1) on its outer periphery.
  • the rotor magnet 5 rotates, and accordingly, the disk hub 3 and the disk D held by the disk hub 3 rotate integrally with the shaft member 2.
  • a fluid dynamic pressure bearing device 1 shown in FIG. 2 includes a shaft member 2, a bottomed cylindrical housing 7, a bearing sleeve 8 as a sintered bearing, and a seal member 9 as main components. .
  • the closed side of the housing 7 in the axial direction is defined as the lower side, and the opening side is defined as the upper side.
  • the shaft member 2 is formed of a metal material such as stainless steel, for example, and includes a shaft portion 2a and a flange portion 2b provided at the lower end of the shaft portion 2a.
  • the shaft portion 2a has a cylindrical outer peripheral surface 2a1 and a tapered surface 2a2 that is gradually reduced in diameter upward.
  • the outer peripheral surface 2 a 1 of the shaft portion 2 a is disposed on the inner periphery of the bearing sleeve 8, and the tapered surface 2 a 2 is disposed on the inner periphery of the seal member 9.
  • the shaft member 2 can also be partially formed of resin (for example, both end faces 2b1 and 2b2 of the flange portion 2b).
  • the flange portion 2b is not necessarily provided.
  • a so-called pivot bearing may be configured in which a spherical portion is formed at the end of the shaft portion and the spherical portion and the bottom portion 7b of the housing 7 are in sliding contact with each other. it can.
  • the bearing sleeve 8 is composed of a sintered body obtained by sintering a compression molded body of metal powder, and is formed in a substantially cylindrical shape in this embodiment.
  • the inner peripheral surface 8a of the bearing sleeve 8 functions as a radial bearing surface
  • the lower end surface 8c functions as a thrust bearing surface.
  • a resin is impregnated as a sealant in a region excluding the bearing surfaces of the bearing sleeve 8 (radial bearing surface and thrust bearing surface, the same applies hereinafter).
  • 3 (a) and 3 (b) the region impregnated with the resin is indicated by hatching.
  • the inner peripheral surface 8a (radial bearing surface), the lower end surface 8c (thrust bearing surface), and the upper end surface 8b are not impregnated with resin, and are opened in the outer peripheral surface 8d.
  • the resin is impregnated with the pores inside and the pores connected to the pores.
  • the inner peripheral surface 8a and the lower end surface 8c serving as bearing surfaces are formed of a sintered metal base metal material (copper or copper and iron in the present embodiment), and over the entire bearing surface, Innumerable pores that are not impregnated with resin are opened.
  • the pore 80 communicating with the bearing surface 8a (8c) is provided with a region not impregnated with resin to a predetermined depth (region where no resin is present). Lubricating oil can be retained in the region.
  • a radial dynamic pressure generating portion for generating a dynamic pressure action on the fluid film (oil film) in the radial bearing gap is formed.
  • two dynamic pressure groove regions in which herringbone-shaped dynamic pressure grooves 8a1 and 8a2 are arranged are formed apart from each other in the axial direction.
  • portions with cross hatching except for the dynamic pressure grooves 8a1 and 8a2 are hill portions.
  • the dynamic pressure groove 8a1 is formed in an axially asymmetric shape, specifically, the axial direction of the upper groove with respect to the belt-like portion formed in the substantially central portion in the axial direction of the hill.
  • the dimension X1 is larger than the axial dimension X2 of the lower groove (X1> X2).
  • the dynamic pressure groove 8a2 is formed in an axially symmetrical shape. Due to the unbalance of the pumping ability in the vertical dynamic pressure groove region described above, the oil filled between the inner peripheral surface 8a of the bearing sleeve 8 and the outer peripheral surface of the shaft portion 2a is rotated during the rotation of the shaft member 2. It will be pushed downward.
  • a thrust dynamic pressure generating portion for generating a dynamic pressure action on the oil film in the thrust bearing gap is formed on the lower end surface 8c of the bearing sleeve 8.
  • the thrust dynamic pressure generating portion has a spiral shape as shown in FIG.
  • axial grooves 8d1 are formed at a plurality of locations (for example, three locations) at equal intervals in the circumferential direction.
  • the axial groove 8d1 functions as an oil communication path, and the pressure balance inside the bearing is maintained within an appropriate range by this communication path. be able to.
  • the housing 7 has a cup shape with one axial opening, and integrally includes a cylindrical side portion 7a in which the bearing sleeve 8 is held on the inner periphery and a bottom portion 7b that closes the lower end of the side portion 7a.
  • the material of the housing 7 is not particularly limited, and a metal such as brass or an aluminum alloy, an inorganic material such as resin, glass, or the like can be used.
  • the resin material either a thermoplastic resin or a thermosetting resin can be used.
  • a resin composition in which various additives such as carbon nanomaterials such as glass fiber, carbon fiber, and carbon black, and graphite are blended can be used.
  • a spiral dynamic pressure groove is formed as a thrust dynamic pressure generating portion for generating a dynamic pressure action on the oil film in the thrust bearing gap (not shown).
  • the seal member 9 is formed in an annular shape with, for example, a resin material or a metal material, and is disposed on the inner periphery of the upper end portion of the side portion 7 a of the housing 7.
  • the inner peripheral surface 9a of the seal member 9 is opposed to the tapered surface 2a2 provided on the outer periphery of the shaft portion 2a in the radial direction, and a seal space S in which the radial dimension is gradually reduced downward is formed therebetween.
  • the Due to the capillary force of the seal space S the lubricating oil is drawn into the inside of the bearing, and oil leakage is prevented.
  • the seal space S since the taper surface 2a2 is formed on the shaft portion 2a side, the seal space S also functions as a centrifugal force seal.
  • the oil level of the lubricating oil filled in the internal space of the housing 7 sealed with the seal member 9 is maintained within the range of the seal space S. That is, the seal space S has a volume that can absorb the volume change of the lubricating oil.
  • the internal pores of the bearing sleeve 8 are impregnated with the resin, so that the amount of oil entering the internal pores is reduced, thereby reducing the total amount of oil filled in the bearing. Therefore, compared with the case where the resin is not impregnated in the internal pores of the bearing sleeve 8, the volume change of the oil with the temperature is reduced, so that the volume of the seal space S can be reduced.
  • the axial direction dimension of the sealing member 9 can be reduced, size reduction of the fluid dynamic pressure bearing apparatus 1 is achieved.
  • the axial rigidity (bearing span) of the first and second radial bearing portions R1 and R2 can be expanded without changing the size of the device, thereby improving the bearing rigidity (especially moment rigidity).
  • a radial bearing gap is formed between the inner peripheral surface 8a (radial bearing surface) of the bearing sleeve 8 and the outer peripheral surface 2a1 of the shaft portion 2a.
  • the oil film pressure generated in the radial bearing gap is increased by the dynamic pressure grooves 8a1 and 8a2 formed on the inner peripheral surface 8a of the bearing sleeve 8, and the dynamic pressure action allows the shaft portion 2a to be rotatably supported in a non-contact manner.
  • a first radial bearing portion R1 and a second radial bearing portion R2 are configured.
  • An oil film is formed in the thrust bearing gap with the end surface 7b1, and the pressure of the oil film is increased by the dynamic pressure action of the dynamic pressure groove.
  • the first thrust bearing portion T1 and the second thrust bearing portion T2 are configured to support the flange portion 2b in a non-contact manner so as to be rotatable in both thrust directions.
  • the pores opened in the bearing surface can function as an oil reservoir. .
  • the lubricity between the shaft member 2 and the bearing sleeve 8 is enhanced.
  • the pores opened in the bearing surface function as a filter that captures wear powder generated by contact between the bearing sleeve 8 and the shaft member 2, contamination can be prevented from entering the oil film in the bearing gap.
  • the filter effect can be enhanced by allowing a plurality of pores opened in the bearing surface to communicate with each other inside the bearing sleeve 8 and allowing oil to pass through a path inside the bearing.
  • the bearing sleeve 8 is manufactured through a compression molding process (see FIG. 4), a sintering process (not shown), a sizing process (see FIG. 5), and a resin impregnation process (see FIG. 6).
  • the metal powder M is filled into a cylindrical cavity surrounded by the die 11, the core rod 12, and the lower punch 13.
  • the metal powder M to be filled for example, copper powder, copper alloy powder, or those in which iron powder is blended are used, and an appropriate amount of graphite or the like is added to and mixed with the metal powder as necessary.
  • the upper punch 14 is lowered, the metal powder M is compressed from the upper side in the axial direction (see FIG. 4B), and then the compression molded body Ma is released from the mold (see FIG. 4C). ).
  • the compression molded body Ma is sintered at a predetermined sintering temperature, thereby obtaining a cylindrical sintered body.
  • the sintering process is performed, for example, in a vacuum or in an inert gas atmosphere, and is sintered at a predetermined sintering temperature.
  • the sintering temperature is set within a range of about 700 to 1100 ° C.
  • the inner peripheral surface, outer peripheral surface, and axial dimension of the sintered body 15 are corrected to appropriate dimensions, and dynamic pressure generating portions are formed on the inner peripheral surface and the lower end surface.
  • the sintered body 15 is supported (restrained) from both sides in the axial direction by the upper and lower punches 18 and 19.
  • the sintered body 15 is press-fitted into the inner periphery of the die 16.
  • the sintered body 15 is deformed by receiving a pressing force from the die 16 and the upper and lower punches 18 and 19, and is sized in the radial direction.
  • the inner peripheral surface 15a of the sintered body 15 is pressed against the molding die 17a of the core rod 17, and the irregular shape of the molding die 17a is transferred to the inner peripheral surface 15a of the sintered body 15, and moves on this surface.
  • a pressure groove is formed.
  • the lower end surface 15c of the sintered body 15 is pressed against a forming die (not shown) of the upper end surface 19a of the lower punch 19, and a dynamic pressure groove is formed on this surface.
  • dye 16 is lowered
  • the resin is impregnated in a region excluding the radial bearing surface (inner peripheral surface 15a) and the thrust bearing surface (end surface 15c) of the sintered body 15.
  • a resin having a low viscosity is suitable so that the internal pores of the sintered body 15 are easily impregnated.
  • an acrylic resin viscosity: about 20 mPa ⁇ s
  • an epoxy resin viscosity: about 40 to 50 mPa ⁇ s
  • the sintered body 15 is arranged so that the axial direction is horizontal, and a shaft 41 is inserted into the inner periphery of the sintered body 15, so that the sintered body 15 and the shaft 41 are inserted.
  • the resin is dropped from the nozzle 40 onto the outer peripheral surface 15d of the sintered body 15 while rotating the nozzle integrally.
  • the resin dropped on the outer peripheral surface 15d penetrates into the inner diameter side of the sintered body 15 (see arrows in FIG. 6A) and spreads on both sides in the axial direction (see arrows in FIG. 6B).
  • the dripping amount and dropping speed of the resin, the viscosity of the resin, and the resin soaked into the sintered body 15 do not reach the inner peripheral surface 15a serving as the radial bearing surface and the end surface 15c serving as the thrust bearing surface.
  • the rotational speed of the sintered body 15 or the porosity (density) of the sintered body 15 is adjusted. Further, as shown in the figure, if the nozzle 40 is arranged offset from the axially central portion of the sintered body 15 to the side away from the end surface 15c serving as the thrust bearing surface, the resin is disposed on the end surface 15c serving as the thrust bearing surface. Can be prevented. Thereafter, the resin is cured to complete the resin impregnation step.
  • the dimensional accuracy of the parts other than the bearing surface may be reduced due to the repulsion of the resin. Since pores not impregnated with resin (that is, pores having a hollow inside) are left on the inner peripheral surface 15a and the lower end surface 15c, the bearing surface of the sintered body 15 is easily plastically deformed in the sizing process. Surface molding accuracy can be secured.
  • the dynamic pressure generating portion dynamic pressure groove
  • the amount of plastic deformation due to sizing is larger than that of a smooth bearing surface. It is effective to leave the surface and improve the moldability.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • other embodiments of the present invention will be described, but the same reference numerals are given to portions having the same configurations and functions as those of the above-described embodiments, and description thereof will be omitted.
  • the resin in the resin impregnation step of the bearing sleeve 8, the resin is directly dropped from the nozzle 40 to the outer peripheral surface 15 d of the sintered body 15, but not limited to this, as shown in FIG. It is also possible to impregnate the sintered body 15 with a resin by using an application member 42 made of felt or the like impregnated with a resin. Specifically, the resin impregnated in the application member 42 is made to contact the outer peripheral surface 15d of the sintered body 15 and the sintered body 15 is rotated with respect to the application member 42 so that the resin impregnated in the application member 42 is sintered. Pulled into the side. As in the example shown in FIG.
  • the resin drawn into the sintered body 15 permeates both the inner diameter side and the axial direction, thereby impregnating the resin in the pores in a predetermined region of the sintered body 15.
  • the resin is supplied from the entire contact region to the sintered body 15, so that the inside of the sintered body 15 is uniform. Can be impregnated with resin.
  • the application member 42 can be always impregnated with abundant resin. An amount of resin can be supplied.
  • the application member 42 is separated from the end surface 15c serving as the thrust bearing surface with respect to the central portion in the axial direction of the sintered body 15 in the same manner as the nozzle 40 shown in FIG. It is preferable to arrange it in an offset direction.
  • the resin is dropped from the single nozzle 40, but the present invention is not limited to this.
  • the resin may be dropped from the plurality of nozzles 40 as shown in FIG. Simultaneously with the dropping of the resin, if a high-speed air flow 50 is passed through the inner periphery of the sintered body 15 by an air blower or the like as shown in the drawing, the pressure at the inner peripheral portion of the sintered body 15 is reduced, and the outer peripheral surface 15d. It becomes easy to impregnate the resin dripped in the inner diameter side.
  • the resin in the resin impregnation step, the resin is dropped onto the outer peripheral surface 15d from the nozzle 40 above the sintered body 15.
  • the present invention is not limited to this.
  • the sintered body 15 may be rotated on the spot in a state where the sintered body 15 is in contact with the resin 60.
  • the end surface 15c of the sintered body 15 serving as the thrust bearing surface is impregnated with resin, but the inner peripheral surface 15a serving as the radial bearing surface is impregnated with resin.
  • pores that are not impregnated with resin are opened on the radial bearing surface.
  • the effect of the present invention can be obtained.
  • the inner peripheral surface 15 a serving as a radial bearing surface and the lower end surface 15 c serving as a thrust bearing surface are coated with a coating agent 71 and 72, and sintered in this state. It is also possible to impregnate the resin by immersing the body 15 in the resin solution.
  • the coating agent is preferably formed of a material capable of preventing the resin from entering by physical or chemical action. For example, a film containing polyethylene or a substance containing water such as gel-like polyvinyl alcohol can be used.
  • the resin is impregnated from the pores opened in the regions of the sintered body 15 that are not covered with the coating agents 71 and 72 (the outer peripheral surface 15d and the upper end surface 15b in the illustrated example).
  • the sintered body 15 is taken out from the resin solution, and the coating agents 71 and 72 are removed.
  • the resin can be impregnated in the sintered body 15 except for the radial bearing surface (inner peripheral surface 15a) and the thrust bearing surface (lower end surface 15c).
  • the resin is used as the sealant impregnated in the sintered bearing.
  • a low melting point metal such as tin, zinc, magnesium alloy, or solder is used. You can also In this case, if all the pores of the sintered bearing are impregnated with a metal material, deformation due to sizing becomes difficult, and the desired dimensional accuracy may not be obtained. Therefore, when a metal material is impregnated as a sealing agent, in order to facilitate dimensional adjustment by sizing, resin impregnation is performed after the sizing process, or pores that are not impregnated with the sealing agent are opened on the bearing surface. Is particularly effective.
  • the inner peripheral surface 8a and the lower end surface 8c of the bearing sleeve 8 function as a bearing surface.
  • the present invention is not limited to this.
  • only the inner peripheral surface is a bearing surface.
  • the manufacturing method of the present invention can also be applied to a solid bearing.
  • FIG. 12 is an example of a spindle motor for information equipment incorporating a fluid dynamic bearing device 101 having a sintered bearing (bearing sleeve 108) according to an embodiment of the second invention of the present application.
  • the spindle motor is used in a disk drive device such as an HDD, and includes a fluid dynamic bearing device 101 that rotatably supports the shaft member 102 in a non-contact manner, a disk hub 103 mounted on the shaft member 102, and a radius, for example.
  • a stator coil 104 and a rotor magnet 105 are provided to face each other with a gap in the direction.
  • the stator coil 104 is attached to the outer periphery of the motor bracket 106, and the rotor magnet 105 is attached to the inner periphery of the disk hub 103.
  • the disk hub 103 holds one or a plurality of magnetic disks D (two in FIG. 12) on its outer periphery.
  • the rotor magnet 105 rotates, and accordingly, the disk hub 103 and the disk D held by the disk hub 103 rotate integrally with the shaft member 102.
  • FIG. 13 shows an example of a fluid dynamic bearing device.
  • the fluid dynamic pressure bearing device 101 includes a shaft member 102, a bottomed cylindrical housing 107, a bearing sleeve 108 as a sintered bearing, and a seal member 109 as main components.
  • the axial direction will be described with the closed side of the housing 107 as the lower side and the opening side as the upper side.
  • the shaft member 102 is formed of a metal material such as stainless steel, for example, and includes a shaft portion 102a and a flange portion 102b provided at the lower end of the shaft portion 102a.
  • the shaft member 102 can also be formed of resin (for example, both end faces 102b1 and 102b2 of the flange portion 102b) with resin.
  • the flange portion 102b is not necessarily provided.
  • a spherical portion is formed at the end of the shaft portion, and the spherical portion and the bottom portion 107b of the housing 107 are brought into contact sliding to form a so-called pivot bearing. it can.
  • the bearing sleeve 108 is made of, for example, copper or a sintered metal having copper and iron as main components in a substantially cylindrical shape.
  • the inner peripheral surface 108a of the bearing sleeve 108 functions as a radial bearing surface, and the lower end surface 108c functions as a thrust bearing surface.
  • An infinite number of pores including independent holes and communication holes are formed on the surface and inside of the bearing sleeve 108.
  • the pores of the bearing sleeve 108 are impregnated with a sealant.
  • the sealant consists of organic substances that become solid at the bearing operating temperature such as polymer (resin, elastomer, rubber, etc.) and wax, or inorganic substances such as low melting point metals (such as tin alloy and zinc alloy) and low melting point glass. .
  • pores opened on the surface of the bearing sleeve 108 are sealed with resin.
  • the sealant 121 is impregnated in the pores 120 opened in at least the inner peripheral surface 108 a (radial bearing surface) and the lower end surface 108 c (thrust bearing surface) of the surface of the bearing sleeve 108.
  • a recess 122 is formed on the bearing surface by the pores 120 impregnated with the sealant 121.
  • the pores 120 on the entire surface of the bearing sleeve 108 are impregnated with the sealant 121.
  • the surface of the sealant 121 impregnated in the pores 120 has a shape (a mortar shape, a bowl shape, or a trapezoidal cone shape) in which a central portion is recessed.
  • the region excluding the recess 122 is a sintered metal base material (copper or copper and iron in this embodiment). It is formed with.
  • a radial dynamic pressure generating portion for generating a dynamic pressure action on the fluid film (oil film) in the radial bearing gap is formed.
  • two dynamic pressure groove regions in which herringbone-shaped dynamic pressure grooves 108a1 and 108a2 are arranged are formed apart from each other in the axial direction.
  • the portions with cross hatching excluding the dynamic pressure grooves 108a1 and 108a2 are hill portions.
  • the dynamic pressure groove 108a1 is formed in an axially asymmetric shape, specifically, the axial direction of the upper groove with respect to the belt-like portion formed in the substantially central portion in the axial direction of the hill.
  • the dimension X1 is larger than the axial dimension X2 of the lower groove (X1> X2).
  • the dynamic pressure groove 108a2 is formed in an axially symmetrical shape. Due to the unbalance of the pumping ability in the vertical dynamic pressure groove region described above, the oil filled between the inner peripheral surface 108a of the bearing sleeve 108 and the outer peripheral surface of the shaft portion 102a is rotated during the rotation of the shaft member 102. It will be pushed downward.
  • a thrust dynamic pressure generating portion for generating a dynamic pressure action on the oil film in the thrust bearing gap is formed on the lower end surface 108c of the bearing sleeve 108.
  • the thrust dynamic pressure generating portion has a spiral shape as shown in FIG.
  • On the outer peripheral surface 108d of the bearing sleeve 108 axial grooves 108d1 are formed at a plurality of locations (for example, three locations) at equal intervals in the circumferential direction.
  • the axial groove 108d1 functions as an oil communication path, and this communication path maintains the pressure balance inside the bearing within an appropriate range. be able to.
  • the housing 107 has a cup shape with one axial opening, and integrally includes a cylindrical side portion 107a in which a bearing sleeve 108 is held on the inner periphery and a bottom portion 107b that closes the lower end of the side portion 107a.
  • the material of the housing 107 is not particularly limited, and a metal such as brass or an aluminum alloy, an inorganic material such as resin, glass, or the like can be used.
  • the resin material either a thermoplastic resin or a thermosetting resin can be used.
  • a resin composition in which various additives such as carbon nanomaterials such as glass fiber, carbon fiber, and carbon black, and graphite are blended can be used.
  • a spiral dynamic pressure groove is formed as a thrust dynamic pressure generating portion for generating a dynamic pressure action on the oil film in the thrust bearing gap (not shown).
  • the seal member 109 is formed in an annular shape with, for example, a resin material or a metal material, and is disposed on the inner periphery of the upper end portion of the side portion 107 a of the housing 107.
  • An inner peripheral surface 109a of the seal member 109 is opposed to a tapered surface 102a2 provided on the outer periphery of the shaft portion 102a through a predetermined seal space S.
  • the tapered surface 102a2 of the shaft portion 102a is gradually reduced in diameter toward the upper side (outside of the housing 107), and functions as a capillary force seal and a centrifugal force seal when the shaft member 102 rotates.
  • oil level of the lubricating oil filled in the internal space of the housing 107 sealed by the seal member 109 is maintained within the range of the seal space S. If necessary, oil repellency can be imparted to the tapered surface by an oil repellant or the like.
  • the inner peripheral surface 108a (radial bearing surface) of the bearing sleeve 108 faces the outer peripheral surface 102a1 of the shaft portion 102a via a radial bearing gap.
  • the lubricating oil in the radial bearing gap is pushed into the axial center sides of the dynamic pressure grooves 108a1 and 108a2, and the pressure rises.
  • the first radial bearing portion R1 and the second radial bearing portion R2 that support the shaft portion 102a in a non-contact manner are configured.
  • the thrust bearing gap between the upper end surface 102b1 of the flange portion 102b and the lower end surface 108c (thrust bearing surface) of the bearing sleeve 108 facing the flange 102b, and the lower end surface 102b2 of the flange portion 102b are opposed to this.
  • An oil film of lubricating oil is formed in the thrust bearing gap between the bottom end 107b and the upper end face 107b1 by the dynamic pressure action of the dynamic pressure groove.
  • the pressure of these oil films forms a first thrust bearing portion T1 and a second thrust bearing portion T2 that support the flange portion 102b in a non-contact manner so as to be rotatable in both thrust directions.
  • sealing is performed by impregnating the sealing agent 121 in the pores (surface opening) 120 opened on the bearing surface (inner peripheral surface 108a, lower end surface 108c) of the bearing sleeve 108.
  • the lubricating oil in the radial bearing gap and the thrust bearing gap is not sucked into the bearing sleeve 108, and the lubrication is maintained by interposing the oil in the bearing gap.
  • the recess 122 formed by the pores 120 impregnated with the sealant 121 can function as an oil reservoir, abundant oil can be supplied to the bearing gap even when the shaft member 102 rotates at high speed.
  • the central portion of the surface of the sealant 121 that forms the bottom surface of the recess 122 is recessed, a larger amount of oil can be held in the recess 122.
  • the oil held in the recess 122 comes into contact with the sealant 121, the oil is reliably held in the recess 122 by using a material having high affinity for oil for the sealant 121. be able to.
  • the bearing sleeve 108 includes a compression molding process (see FIG. 16), a sintering process (not shown), a sizing process (not shown), a dynamic pressure groove forming process (see FIG. 17), and a sealant impregnation process (see FIG. 18). ) Is manufactured through.
  • a metal powder M is filled into a cavity surrounded by a die 111, a core rod 112, and a lower punch 113.
  • the metal powder M to be filled for example, copper powder, copper alloy powder, or those in which iron powder is blended are used, and an appropriate amount of graphite or the like is added to and mixed with the metal powder as necessary.
  • the upper punch 114 is lowered and the metal powder M is compressed from the upper side in the axial direction (see FIG. 16B).
  • the compression molded body Ma is released (see FIG. 16C), and the compression molded body Ma is sintered at a predetermined sintering temperature to obtain a sintered body.
  • the sintered body is subjected to dimension sizing and rotational sizing, whereby the outer peripheral surface and the axial width of the sintered body are corrected to appropriate dimensions (not shown).
  • the sintered body 115 is supported (restrained) from both sides in the axial direction by the upper and lower punches 118 and 119 as shown in FIG.
  • the sintered body 115 is press-fitted into the inner periphery of the die 116.
  • the sintered body 115 is deformed by receiving a pressing force from the die 116 and the upper and lower punches 118 and 119, and is sized in the radial direction.
  • the inner peripheral surface 115a of the sintered body 115 is pressed against the molding die 117a of the core rod 117, and the irregular shape of the molding die 117a is transferred to the inner peripheral surface 115a of the sintered body 115, so that the dynamic pressure groove 108a1. 108a2 is molded.
  • the die 116 is lowered to remove the sintered body 115 from the die 116, and the pressure in the radial direction is released.
  • a radial spring back occurs in the sintered body 115, a minute gap is formed between the sintered body 115 and the core rod 117, and the two can be separated. Become.
  • the internal pores of the sintered body 115 in which the dynamic pressure grooves are formed are impregnated with the sealant.
  • the sealing agent impregnation step for the sintered body 115 will be described.
  • the impregnation of the sintered body 115 with the sealant is performed by immersing the sintered body 115 in a liquid sealant in the air or in a vacuum and leaving it for a predetermined time.
  • the sealant used at this time is suitably low in viscosity so as to be easily impregnated into the pores in the sintered body 115.
  • the viscosity is 100 mPa ⁇ s or less, preferably 50 mPa ⁇ s or less.
  • it is 30 mPa ⁇ s or less.
  • the viscosity can be adjusted by, for example, dilution with temperature or solvent, the surface energy of the liquid sealant can be reduced by adding a surfactant, or the like can be impregnated.
  • the pore diameter of the sintered body may be increased.
  • the material for the sealant is not particularly limited as long as it can be impregnated to seal pores.
  • the material for the sealant is not particularly limited as long as it can be impregnated to seal pores.
  • low melting point metals titanium alloy, zinc alloy, etc.
  • low melting point glass polymer materials (silicone resin, acrylic resin, epoxy resin, phenol resin, melamine resin, etc.) or liquids such as wax and wax
  • a substance that changes to a solid and becomes a solid when using a sintered bearing can be suitably used as a sealant, and adheres to the metal constituting the sintered body and oil resistance against the oil type used. Can be selected in consideration of the performance and affinity, the usage environment of the bearing, and the like.
  • the liquid sealant 121 ′ impregnated in the sintered body 115 is solidified by a solidification reaction such as solidification, crosslinking reaction, polymerization reaction, etc., and the bearing sleeve 108 is completed.
  • the liquid sealing agent 121 ′ filled in the pores 120 opened on the surface of the sintered body 115 aggregates toward the inner side of the sintered body 115 due to volume shrinkage when solidified, thereby solidifying the sealed material.
  • the surface of the stopping agent 121 retreats to the inside of the bearing sleeve 108, and a recess 122 is formed on the surface (bearing surface) of the bearing sleeve 108 (see FIG. 15).
  • the amount of retreat to the inner side of the surface of the sealant 121 during solidification is increased. Deeper recesses can be formed. Further, the volume shrinkage of the sealant can be adjusted by blending an additive in the liquid sealant 121 ′ and appropriately setting the type and amount thereof, thereby changing the depth of the recess 122.
  • the liquid sealing agent 121 ′ moves toward the inside of the sintered body 115 due to a capillary phenomenon because it is in contact with the wall surface of the pores 120 when solidifying, so that the liquid sealing agent 121 ′
  • the shape of the concave portion 122 can be changed by adjusting the viscosity, the solidification speed, and the like, for example, a conical shape, a bowl shape (a mortar shape), and a trapezoidal cone shape.
  • the concave portion 122 formed on the bearing surface is formed by impregnating the sintered body 115 with the liquid sealant 121 ′, for example, when the concave portion is formed on the bearing surface by machining. Since machining powder is not generated, it is not necessary to clean the machining powder, and it is possible to avoid the possibility of machining powder mixing into the bearing as contamination.
  • the liquid sealant 121 ′ is impregnated and solidified to form the concave portion 122, whereby the concave portion is formed during sizing and dynamic pressure groove formation. The situation that is crushed by pressure can be avoided.
  • the inner pores of the bearing sleeve 108 In order to prevent oil from entering the inside of the bearing sleeve 108, it is desirable to impregnate the inner pores of the bearing sleeve 108 with a sealant as high as possible, for example, 60% or more of the total pores of the bearing sleeve 108. It is desirable that the sealing agent is impregnated at 80% or more, more preferably 83% or more.
  • the liquid sealing agent 121 ′ is placed inside the sintered body 115.
  • the liquid level of the liquid sealing agent 121 ′ solidifies while retreating to the inside of the sintered body 115.
  • the recess 122 can be reliably formed on the bearing surface of the bearing sleeve 108.
  • the ratio of the sealing agent impregnated in the pores of the bearing sleeve 108 is 95% or less, preferably 90% or less, of the total pores, the above effect can be obtained.
  • the rate at which the sealant 121 is impregnated into the internal holes of the bearing sleeve 108 can be adjusted by the immersion time of the sintered body 115 in the liquid sealant 121 '. In order to confirm this, the following tests were conducted.
  • test pieces Three types of test pieces were formed by using copper-based metal powder, forming a sintered body with a density set to 6.5 g / cm 3 , and changing the immersion time in the acrylic resin solution as the sealant Product 1: immersion for 60 minutes, implementation product 2: immersion for 15 minutes, comparative product: not resin immersion). After the resin sealant of these test pieces was cured, the oil was impregnated and the amount of impregnation was compared. The results are shown in Table 1.
  • the oil is hardly impregnated (in comparison with the comparative product, 0.05). From this amount of impregnated oil, it is presumed that the bearing sleeve 108 of the product 1 is impregnated and solidified with about 95% of the internal pores of the sealant. On the other hand, in the case where the sintered body 115 is immersed in the liquid sealant for 15 minutes as in the product 2, the oil is impregnated to some extent (0.37 in comparison with the comparative product). From this amount of impregnated oil, it is estimated that about 63% of the internal pores of the bearing sleeve 108 of the product 2 are impregnated and solidified.
  • the immersion time of the liquid sealant by changing the immersion time of the liquid sealant, the amount of oil impregnation, that is, the impregnation ratio of the sealant into the holes of the bearing sleeve 108 can be adjusted.
  • the immersion time of the sintered body 115 in the liquid sealant 121 ′ may be appropriately set in consideration of the effect of preventing the lubricant from being pulled in and the effect of facilitating the formation of the concave portion 122 of the bearing surface.
  • the immersion time of the sintered body 115 in the liquid sealant is adjusted as described above, the viscosity of the liquid sealant, It can also be adjusted by appropriately setting the wettability between the sealant and the sintered metal, the porosity (density) of the sintered body 115, the pore diameter, and the like.
  • the surface energy (surface tension) of the liquid sealant can be controlled by adding a surfactant such as silicone oil or fluorine-based surfactant, and the wettability and permeability to the substrate can be adjusted. .
  • the surfactant is not particularly limited as long as the surface energy can be controlled, and can be selected as necessary regardless of anionic, cationic, nonionic or amphoteric ion.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • other embodiments of the present invention will be described, but the same reference numerals are given to portions having the same configurations and functions as those of the above-described embodiments, and description thereof will be omitted.
  • the sealant 121 is impregnated only in the pores 120 opened on the surface of the bearing sleeve 108, and the contact portion 123 other than the recess 122 is made of sintered metal.
  • the present invention is not limited to this.
  • a film (overlay) of the sealant 121 may be formed also on the contact portion 123. According to this, for example, if a sealant having self-lubricating properties such as resin is used, the metal shaft member 102 and the sealant 121 can be brought into contact with each other. So-called co-rubbing can be prevented.
  • the sliding part is formed with the part 123a coat
  • a slight amount of resin may be left on the contact portion 123 in the removing step after the resin impregnation shown in FIG.
  • the dynamic pressure generating portion formed in the sintered bearing is exemplified by a herringbone shape or a spiral shape dynamic pressure groove, but is not limited to this, for example, a multi-arc shape, step A dynamic pressure generating portion having a shape may be formed. Moreover, it is good also considering the smooth surface (cylindrical surface or flat surface) in which the dynamic pressure generating part is not formed as a bearing surface.
  • the sintered bearing is used for supporting the rotating shaft of the spindle motor for information equipment.
  • the present invention is not limited to this, and for example, for supporting the rotating shaft of a fan motor, an automobile electric motor, or the like. It can also be used.
  • the present invention can also be used for a sliding bearing that does not have a dynamic pressure generating portion on the bearing surface.

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Abstract

　焼結体１５に樹脂を含浸させることで、内部気孔に含浸される油量を減じることができる。また、軸受面（内周面１５ａ）に樹脂が含浸されていない気孔を開口させることで、この気孔に保持した油を軸受隙間に供給することができると共に、この気孔を軸受内部の摩耗粉等のコンタミを捕捉するフィルターとして機能させることができる。

Description

焼結軸受及びその製造方法
　本発明は、軸受面を有する焼結軸受を製造するための方法に関する。
　焼結軸受は、金属粉末の圧縮成形体を焼結することにより形成され、内部に無数の気孔を有することを特徴とする。例えば、特許文献１には、内部気孔に油を含浸させた焼結軸受（軸受スリーブ）と、焼結軸受の内周に挿入された軸部材とを有し、焼結軸受の内周面と軸部材の外周面との間のラジアル軸受隙間に生じる油膜で、軸部材を回転自在に支持する軸受装置が示されている。軸部材の回転時には、焼結軸受の内部に含浸された油が軸受面に開口した気孔からラジアル軸受隙間に供給され、これにより軸部材と焼結軸受との間の潤滑性が高められる。この軸受装置にはシール空間が設けられ、このシール空間で、軸受装置の内部に充填された潤滑油の温度上昇に伴う体積膨張を吸収することにより、潤滑油の外部への漏れ出しを防止している。
　また、例えば特許文献２には、内部気孔に油を含浸させた焼結軸受と、焼結軸受の内周に挿入された軸部材とを有する軸受装置が示されている。軸部材が回転すると、焼結軸受の軸受面に開口した気孔（以後、表面開孔とする）から油が滲みだし、この油が焼結軸受と軸部材との摺動部に供給されることにより、潤滑性が高められる。
特開２００７－２５００９５号公報 特開平６－１７３９５３号公報 特開２００５－３３７２７４号公報 特開２００４－１０８４６１号公報
　しかし、上記特許文献１のような軸受装置は、焼結軸受の内部気孔に潤滑油が含浸されることにより軸受内部に充填される油量が増大し、これに伴い温度変化に伴う油の体積変化も増大する。従って、油の体積変化を吸収するシール空間の容積を拡大する必要が生じ、軸受装置の軸方向寸法の拡大、あるいは、軸受スパンの縮小による軸受剛性の低下を招く恐れがある。
　例えば、特許文献３のように、焼結軸受の内部気孔に樹脂を含浸・硬化させれば、焼結軸受の内部気孔に油が含浸されず、軸受内部に充填される油量を減じることができるため、上記の不具合を回避できる。しかし、焼結軸受全体に樹脂を含浸させると、焼結軸受の軸受面に開口した気孔から軸受隙間に油を供給することができないため、油不足による潤滑不良が生じる恐れがある。
　また、上記特許文献２のような軸受装置において、軸部材の回転開始直後等の低温時には、含浸された油が自身の体積収縮により焼結軸受の内部の気孔部に凝集するため、摺動部に十分な油を介在させることができず、油不足による潤滑不良を生じる恐れがある。例えば特許文献４のように、焼結軸受の表面を樹脂でコーティングすれば、焼結軸受の表面開孔が封止されるため、低温時でも焼結軸受の内部に油が凝集することによる上述の潤滑不良を起こすことはない。しかし、このように焼結軸受の表面開孔を完全に封止すると、焼結軸受内部の油を摺動部に供給することができないため、低温時以外、特に高温時や高速摺動時では逆に油の供給不足による潤滑不良が生じる恐れがある。
　本発明の課題は、内部に含浸される油量を減じ、且つ、軸受面から油を供給可能な焼結軸受を提供することにある。
　本発明の他の課題は、軸受の温度や摺動速度に関わらず、摺動部に十分な油を常に供給することにより潤滑不良を防止できる焼結軸受を提供することにある。
　前記課題を解決するために、本願第１発明は、金属粉末の圧縮成形体を焼結して得られた焼結体の内部気孔に封止剤を含浸させてなる焼結軸受であって、軸受面に、封止剤が含浸されていない気孔を開口させている。
　このように、焼結体に封止剤を含浸させることで、内部気孔に含浸される油量を減じることができる。また、軸受面に、封止剤が含浸されていない気孔を開口させることで、この気孔に潤滑剤（油）を保持することができるため、この油を摺動部に供給することで潤滑性が高められる。また、軸受面に開口した気孔が、軸受内部の摩耗粉等を捕捉するフィルター効果を発揮することにより、コンタミの発生を防止することができる。
　封止剤は、例えば、アクリル系・エポキシ系等の低粘度の樹脂や、スズ・亜鉛等の低融点金属を使用することができる。尚、低融点金属とは、焼結体の焼結温度よりも融点が低い金属材料のことを言うものとする。
　上記のような焼結軸受は、金属粉末の圧縮成形体を焼結して焼結体を形成し、この焼結体の表面のうち、軸受面以外の領域から封止剤を含浸させることにより、封止剤が含浸されていない気孔を軸受面に開口させることで製造することができる。
　例えば焼結体が内周面に軸受面を有する筒状をなしている場合、焼結体の外周面に封止剤を滴下することにより、軸受面以外の領域（外周面）から封止剤を気孔に含浸することができる。あるいは、封止剤を入れた容器の中で焼結体を転がすことにより、外周面から気孔に封止剤を含浸することができる。また、軸受面を被覆剤で覆った状態で封止剤に浸漬することにより、軸受面以外の領域から封止剤を含浸することもできる。
　焼結体に封止剤を含浸させた後にサイジング（再圧縮）を施すと、焼結体の気孔の内部で硬化した封止剤が弾性的に反発して、焼結軸受の寸法精度（軸受面の面精度、内径寸法、外径寸法、軸方向寸法等）を十分に高められない恐れがある。従って、封止剤の含浸は、焼結体のサイジングの後にすることが好ましい。尚、上記のように、軸受面以外の領域から樹脂を含浸させることで、樹脂を含浸されていない気孔が軸受面に残されるため、軸受面を塑性変形させやすくなり、サイジングにより軸受面を精度良く加工することができる。従って、軸受面以外の部分の寸法精度に問題が無ければ、封止剤を含浸した後、焼結体にサイジングを施すことも可能である。
　また、前記課題を解決するために、本願第２発明は、表面および内部に無数の気孔を有し、軸受面が形成された焼結軸受であって、少なくとも軸受面に開口した気孔に封止剤が含浸され、この封止剤が含浸された気孔で軸受面に凹部を形成している。
　このように、本発明では、軸受面に開口した気孔に封止剤を含浸させて封止することにより、低温時に軸受面付近に存在する油がこの気孔から内部に向かって体積収縮し凝集することを抑えることができるため、低温時でも摺動部に油を留まらせておくことができ、潤滑不良を防止できる。また、軸受面に凹部を形成することで、この凹部を油溜りとして機能させることができるため、凹部に保持した油を摺動部に供給することで、高速摺動時であっても潤滑不良を防止できる。このとき、凹部を、封止剤が含浸された表面の気孔で形成することで、凹部の少なくとも一部が封止剤で形成されるため、この封止剤が、凹部に保持された油と接触することとなる。従って、油との親和性の高い封止剤を気孔に含浸させることで、凹部に確実に油を保持することができる。
　軸受面のうち、前記凹部を除く領域は、焼結軸受が支持する相手材と接触することがある。従って、この領域を焼結金属で形成すれば、軸受面の耐摩耗性を高めることができる。一方、例えば焼結軸受が支持する相手材が金属製である場合、焼結軸受の前記領域を金属で形成すると、金属同士の接触により異音（いわゆる鳴き音）が発生することがある。このような異音を抑えたい場合は、例えば焼結軸受の前記領域の少なくとも一部を樹脂などで被覆した所謂オーバーレイを形成し、オーバーレイ部で相手材と接触するようにすればよい。
　前記凹部を形成する気孔に含浸された封止剤の表面の中央部を凹ませておくと、凹部に保持できる油量が増すと共に、凹部で油を保持しやすくなる。
　前記凹部は、例えば、軸受面の気孔に含浸した封止剤を、封止剤の固化時の体積収縮により軸受面から深部（内部）に向かって封止剤表面を後退させることで形成することができる。また、焼結軸受の気孔に１００％封止剤を含浸させるのではなく、内部に封止剤が含浸されていない気孔を残すことにより、軸受面に確実に凹部を形成することができる。すなわち、軸受面に開口した気孔から含浸された封止剤が、焼結軸受の内部に残った気孔部に向かって毛細管現象により移動しながら硬化するため、封止剤により形成された表面が軸受内部側に後退し、これにより軸受面に確実に凹部を形成することができる。
　軸受面に動圧発生部を設ければ、摺動部に介在した油膜の圧力が高められ、軸受剛性を向上させることができる。焼結軸受に動圧発生部を設けた場合、圧力の高められた油が焼結軸受の表面開孔から内部に移動し圧力が低下する、いわゆる「動圧抜け」が発生することがある。上記のように、軸受面の表面開孔に樹脂を含浸させれば、動圧抜けを防止し、油膜に発生した圧力を確実に維持でき、軸受剛性を高めることができる。
　上記のような焼結軸受は、金属粉末の圧縮成形体を焼結して焼結体を形成し、この焼結体の少なくとも軸受面の表面開孔に封止剤を含浸させ、この封止材を含浸させた気孔で軸受面の少なくとも一部に凹部を形成することで製造される。このとき、焼結体に前記凹部を形成した後にサイジングをすると凹部が潰されてしまう恐れがあるため、樹脂の含浸は焼結体のサイジングの後に行うことが好ましい。
　以上のように、本願第１発明によれば、内部に含浸される油量を減じ、且つ、軸受面から油を供給可能な焼結軸受を得ることができる。
　また、本願第２発明の焼結軸受によれば、低温時でも高速摺動時でも、摺動部に十分な油を供給することができるため、潤滑不良を防止できる。
　以下、本願第１発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
　図１は、本願第１発明の一実施形態に係る焼結軸受（軸受スリーブ８）を有する情報機器用スピンドルモータである。このスピンドルモータは、ＨＤＤ等のディスク駆動装置に用いられるもので、軸部材２を回転自在に非接触支持する流体動圧軸受装置１と、軸部材２に装着されたディスクハブ３と、例えば半径方向のギャップを介して対向させたステータコイル４およびロータマグネット５とを備えている。ステータコイル４はモータブラケット６の外周に取付けられ、ロータマグネット５は、ディスクハブ３の内周に取付けられている。ディスクハブ３は、その外周に磁気ディスクＤを一枚または複数枚（図１では２枚）保持している。このように構成されたスピンドルモータにおいて、ステータコイル４に通電するとロータマグネット５が回転し、これに伴ってディスクハブ３およびディスクハブ３に保持されたディスクＤが軸部材２と一体に回転する。
　図２に示す流体動圧軸受装置１は、軸部材２と、有底筒状のハウジング７と、焼結軸受としての軸受スリーブ８と、シール部材９とを主な構成要素として構成されている。なお、以下の説明では、説明の便宜上、軸方向でハウジング７の閉塞側を下側、開口側を上側とする。
　軸部材２は、例えばステンレス鋼等の金属材料で形成され、軸部２ａと、軸部２ａの下端に設けられたフランジ部２ｂとを備えている。軸部２ａは、円筒状の外周面２ａ１と、上方へ向けて漸次縮径したテーパ面２ａ２とを有する。軸部２ａの外周面２ａ１は軸受スリーブ８の内周に配され、テーパ面２ａ２はシール部材９の内周に配される。軸部材２は、軸部２ａおよびフランジ部２ｂを一体に形成する他、一部（例えばフランジ部２ｂの両端面２ｂ１・２ｂ２）を樹脂で形成することもできる。尚、フランジ部２ｂは必ずしも設ける必要はなく、例えば、軸部の端部に球面部を形成し、この球面部とハウジング７の底部７ｂとを接触摺動させる、いわゆるピボット軸受を構成することもできる。
　軸受スリーブ８は、金属粉末の圧縮成形体を焼結した焼結体で構成され、本実施形態では略円筒状に形成される。軸受スリーブ８の内周面８ａはラジアル軸受面として機能し、下側端面８ｃはスラスト軸受面として機能する。軸受スリーブ８の軸受面（ラジアル軸受面及びスラスト軸受面、以下同様）を除く領域には、封止剤として例えば樹脂が含浸される。図３（ａ）及び（ｂ）では、樹脂が含浸された領域をハッチングで示している。本実施形態では、軸受スリーブ８の表面のうち、内周面８ａ（ラジアル軸受面）、下側端面８ｃ（スラスト軸受面）、および上側端面８ｂには樹脂が含浸されず、外周面８ｄに開口した気孔、およびこの気孔とつながった内部の気孔に樹脂が含浸されている。これにより、軸受面となる内周面８ａおよび下側端面８ｃは、焼結金属の母材の金属材料（本実施形態では銅あるいは銅及び鉄）で形成されると共に、軸受面の全域に、樹脂が含浸されていない無数の気孔が開口している。詳しくは、図３（ｂ）に概念的に示すように、軸受面８ａ（８ｃ）に連通した気孔８０には所定深さまで樹脂が含浸されない領域（樹脂が全く存在しない領域）が設けられ、この領域に潤滑油を保持することができる。
　軸受スリーブ８の内周面８ａには、ラジアル軸受隙間の流体膜（油膜）に動圧作用を発生させるためのラジアル動圧発生部が形成され、本実施形態では図３（ａ）に示すように、ヘリングボーン形状の動圧溝８ａ１・８ａ２を配列した２つの動圧溝領域が軸方向に離隔して形成される。２つの動圧溝領域のうち、動圧溝８ａ１・８ａ２を除くクロスハッチングを付した部分は丘部となる。上側の動圧溝領域では、動圧溝８ａ１が軸方向非対称形状に形成され、具体的には、丘部の軸方向略中央部に形成された帯状部分に対して、上側の溝の軸方向寸法Ｘ１が下側の溝の軸方向寸法Ｘ２よりも大きくなっている（Ｘ１＞Ｘ２）。下側の動圧溝領域では、動圧溝８ａ２が軸方向対称形状に形成される。以上に述べた上下動圧溝領域でのポンピング能力のアンバランスにより、軸部材２の回転中は、軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部２ａの外周面との間に満たされた油が下方に押し込まれるようになる。
　軸受スリーブ８の下側端面８ｃには、スラスト軸受隙間の油膜に動圧作用を発生させるためのスラスト動圧発生部が形成される。本実施形態では、スラスト動圧発生部は、図３（ｃ）に示すようにスパイラル形状を成している。軸受スリーブ８の外周面８ｄには、円周方向等間隔の複数箇所（例えば３箇所）に軸方向溝８ｄ１が形成される。軸受スリーブ８の外周面８ｄとハウジング７の内周面７ｃとを固定した状態で、軸方向溝８ｄ１は油の連通路として機能し、この連通路により軸受内部の圧力バランスを適正範囲内に保つことができる。
　ハウジング７は、軸方向一方を開口したコップ状を成し、内周に軸受スリーブ８が保持された筒状の側部７ａと、側部７ａの下端を閉塞する底部７ｂとを一体に有する。ハウジング７の材料は特に限定されず、真鍮やアルミニウム合金などの金属、樹脂、ガラス等の無機物などを用いることができる。樹脂材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のどちらでも用いることができる。また必要に応じて、ガラス繊維やカーボン繊維、カーボンブラックなどのカーボンナノ材料や黒鉛などの様々な添加材を配合した樹脂組成物を用いることもできる。ハウジング７の底部７ｂの上側端面７ｂ１には、スラスト軸受隙間の油膜に動圧作用を発生させるためのスラスト動圧発生部として、例えばスパイラル形状の動圧溝が形成される（図示省略）。
　シール部材９は、例えば樹脂材料や金属材料で環状に形成され、ハウジング７の側部７ａの上端部内周に配設される。シール部材９の内周面９ａは、軸部２ａの外周に設けられたテーパ面２ａ２と径方向に対向し、これらの間に下方へ向けて径方向寸法を漸次縮小したシール空間Ｓが形成される。このシール空間Ｓの毛細管力により、潤滑油が軸受内部側に引き込まれ、油の漏れ出しが防止される。本実施形態では、軸部２ａ側にテーパ面２ａ２を形成しているため、シール空間Ｓは遠心力シールとしても機能する。
　シール部材９で密封されたハウジング７の内部空間に充満した潤滑油の油面は、シール空間Ｓの範囲内に維持される。すなわち、シール空間Ｓは、潤滑油の体積変化を吸収できる容積を有する。本実施形態では、上記のように、軸受スリーブ８の内部気孔に樹脂が含浸されるため、内部気孔に入り込む油量が減り、これにより軸受内部に充満される油の総量が減る。従って、軸受スリーブ８の内部気孔に樹脂が含浸されない場合と比べて、温度に伴う油の体積変化が小さくなるため、シール空間Ｓの容積を縮小することができる。これにより、シール部材９の軸方向寸法を縮小することができるため、流体動圧軸受装置１の小型化が図られる。あるいは、装置の大きさを変えることなく、第１および第２ラジアル軸受部Ｒ１・Ｒ２の軸方向間隔（軸受スパン）を拡大して、軸受剛性（特にモーメント剛性）の向上を図ることができる。
　上記構成の流体動圧軸受装置１において、軸部材２が回転すると、軸受スリーブ８の内周面８ａ（ラジアル軸受面）と軸部２ａの外周面２ａ１との間にラジアル軸受隙間が形成される。このラジアル軸受隙間に生じた油膜の圧力が、軸受スリーブ８の内周面８ａに形成された動圧溝８ａ１・８ａ２により高められ、この動圧作用により軸部２ａを回転自在に非接触支持する第１ラジアル軸受部Ｒ１および第２ラジアル軸受部Ｒ２が構成される。
　これと同時に、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１と軸受スリーブ８の下側端面８ｃ（スラスト軸受面）との間のスラスト軸受隙間、およびフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２とハウジング７の底部７ｂの上側端面７ｂ１との間のスラスト軸受隙間に油膜が形成され、動圧溝の動圧作用により油膜の圧力が高められる。この動圧作用により、フランジ部２ｂを両スラスト方向に回転自在に非接触支持する第１スラスト軸受部Ｔ１および第２スラスト軸受部Ｔ２とが構成される。
　このとき、上記のように、軸受スリーブ８の軸受面（内周面８ａ、下側端面８ｃ）には樹脂が含浸されていないため、軸受面に開口した気孔を油溜りとして機能させることができる。この気孔に保持した油をラジアル軸受隙間あるいはスラスト軸受隙間に供給することで、軸部材２と軸受スリーブ８との間の潤滑性が高められる。また、軸受面に開口した気孔が、軸受スリーブ８と軸部材２との接触により生じた摩耗粉を捕捉するフィルターとして機能することにより、軸受隙間の油膜にコンタミが混入することを防止できる。特に、軸受面に開口した複数の気孔を軸受スリーブ８の内部で連通させ、この軸受内部の経路に油を通過させることで、上記フィルター効果を高めることができる。
　以下、本発明の実施形態に係る焼結軸受（軸受スリーブ８）の製造方法を図面に基づいて説明する。軸受スリーブ８は、圧縮成形工程（図４参照）、焼結工程（図示省略）、サイジング工程（図５参照）、および樹脂含浸工程（図６参照）を経て製造される。
　圧縮成形工程では、まず、図４（ａ）に示すように、ダイ１１、コアロッド１２、および下パンチ１３で囲まれた円筒状のキャビティに、金属粉末Ｍを充填する。充填される金属粉末Ｍは、例えば銅粉や銅合金粉、あるいはこれらに鉄粉を配合したものが使用され、この金属粉末に必要に応じてグラファイト等が適量添加・混合される。この状態から上パンチ１４を下降させ、金属粉末Ｍを軸方向上側から圧縮し（図４（ｂ）参照）、その後、圧縮成形体Ｍａが金型から離型される（図４（ｃ）参照）。
　焼結工程では、圧縮成形体Ｍａを所定の焼結温度で焼結し、これにより円筒状の焼結体が得られる。焼結工程は、例えば真空中、あるいは不活性ガス雰囲気中で行われ、所定の焼結温度で焼結される。上記のように、金属粉末Ｍとして銅粉や鉄粉を用いた場合、焼結温度はおよそ７００～１１００℃の範囲内に設定される。
　サイジング工程では、焼結体１５の内周面、外周面、および軸方向寸法が適正寸法に矯正されると共に、内周面および下側端面に動圧発生部が形成される。具体的には、まず、図５（ａ）に示すように、焼結体１５を上下パンチ１８・１９によって軸方向両側から支持（拘束）した状態で、図５（ｂ）に示すように、ダイ１６の内周に焼結体１５を圧入する。これにより、焼結体１５はダイ１６と上下パンチ１８・１９とから圧迫力を受けて変形し、径方向にサイジングされる。これに伴い、焼結体１５の内周面１５ａがコアロッド１７の成形型１７ａに押し当てられ、成形型１７ａの凸凹形状が焼結体１５の内周面１５ａに転写されて、この面に動圧溝が成形される。これと同時に、焼結体１５の下側端面１５ｃが下パンチ１９の上側端面１９ａの成形型（図示省略）に押し当てられ、この面に動圧溝が成形される。その後、図５（ｃ）に示すように、ダイ１６を下降させて焼結体１５をダイ１６から抜き、径方向の圧迫力を解除する。このとき、ダイ１６からの離型に伴い、焼結体１５に径方向のスプリングバックが発生し、焼結体１５とコアロッド１７との間に微小隙間が形成され、両者が分離可能な状態となる。そして、焼結体１５をコアロッド１７から引き抜くことにより、焼結体１５が離型される。尚、図５では理解の容易化のため動圧溝および成形型１７ａの深さを誇張して描いている。
　樹脂含浸工程では、焼結体１５のラジアル軸受面（内周面１５ａ）およびスラスト軸受面（端面１５ｃ）を除く領域に樹脂が含浸される。このとき使用される樹脂は、焼結体１５の内部空孔に含浸されやすいように粘度が低いものが適しており、例えばアクリル系（粘度：約２０ｍＰａ・ｓ）あるいはエポキシ系樹脂（粘度：約４０～５０ｍＰａ・ｓ）が好適に使用可能である。また、樹脂溶液中に、硬化剤等の添加剤を配合してもよい。
　具体的には、図６に示すように、焼結体１５を軸方向が水平となるように配置し、この焼結体１５の内周に軸４１を挿入し、焼結体１５及び軸４１を一体に回転させながら、ノズル４０から焼結体１５の外周面１５ｄに樹脂を滴下する。外周面１５ｄに滴下された樹脂は、焼結体１５の内径側に浸透するとともに（図６（ａ）の矢印参照）、軸方向両側に広がる（図６（ｂ）の矢印参照）。このとき、焼結体１５の内部にしみ込んだ樹脂が、ラジアル軸受面となる内周面１５ａやスラスト軸受面となる端面１５ｃまで達しないように、樹脂の滴下量および滴下速度や、樹脂の粘度、焼結体１５の回転速度、あるいは焼結体１５の気孔率（密度）を調整する。また、図示のように、ノズル４０を、焼結体１５の軸方向中央部からスラスト軸受面となる端面１５ｃから離隔する側にオフセットして配置すれば、樹脂がスラスト軸受面となる端面１５ｃに達することを防止できる。その後、樹脂を硬化させて、樹脂含浸工程が完了する。
　上記のように、樹脂含浸工程の前にサイジング工程を行うことにより、内部気孔に樹脂が含浸されていない焼結体にサイジングを施すことができるため、樹脂の反発が無く軸受スリーブ８の寸法精度を十分に高めることができる。
　尚、上記とは逆に樹脂含浸工程の後にサイジング工程を行った場合、軸受面以外の部分は樹脂の反発により寸法精度が低下する恐れがあるが、上記の樹脂含浸工程によれば、軸受面となる内周面１５ａおよび下側端面１５ｃに樹脂が含浸されていない気孔（すなわち内部が空洞の気孔）が残されるため、サイジング工程において焼結体１５の軸受面を塑性変形させやすくなり、軸受面の成形精度を確保できる。特に、上記のように、軸受面に動圧発生部（動圧溝）を成形する場合は、平滑な軸受面と比べてサイジングによる塑性変形量が大きいため、樹脂が含浸されていない気孔を軸受面に残して成形性を高めることが有効となる。従って、樹脂の種類や焼結体の気孔率を適当に設定することで気孔に樹脂が含浸された後でも優れた寸法精度で成形できる場合や、軸受面以外の部分に高い寸法精度が要求されない用途で使用される軸受の場合は、樹脂含浸工程の後にサイジング工程を行うことも可能である。
　本発明は上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記実施形態と同様の構成・機能を有する箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
　上記の実施形態では、軸受スリーブ８の樹脂含浸工程において、ノズル４０から焼結体１５の外周面１５ｄに樹脂を直接滴下しているが、これに限らず、図７に示すように、予め樹脂を含浸させたフェルト等からなる塗布部材４２を用いて、焼結体１５に樹脂を含浸させることもできる。具体的には、塗布部材４２を焼結体１５の外周面１５ｄに接触させ、塗布部材４２に対して焼結体１５を回転させることで、塗布部材４２に含浸された樹脂が焼結体１５側に引き込まれる。焼結体１５に引き込まれた樹脂は、図５に示す例と同様に、内径側及び軸方向両側に浸透し、これにより焼結体１５の所定領域の気孔に樹脂が含浸される。このように、塗布部材４２と焼結体１５とが所定の軸方向領域で接触させることにより、この接触領域全域から焼結体１５に樹脂が供給されるため、焼結体１５の内部に均一に樹脂を含浸させることができる。また、図示のように、ノズル４０から塗布部材４２に樹脂を滴下しながら樹脂含浸を行えば、塗布部材４２に常に潤沢な樹脂を含浸させておくことができるため、焼結体１５へ十分な量の樹脂を供給することができる。また、スラスト軸受面まで樹脂が達しないように、塗布部材４２は、図５に示すノズル４０と同様に、焼結体１５の軸方向中央部に対して、スラスト軸受面となる端面１５ｃから離隔する方向にオフセットさせて配することが好ましい。
　また、図５に示す樹脂含浸工程では、単一のノズル４０から樹脂を滴下しているが、これに限らず、例えば図８に示すように複数のノズル４０から樹脂を滴下してもよい。また、樹脂の滴下と同時に、図示のように焼結体１５の内周にエアブロア等で高速の気流５０を通過させれば、焼結体１５の内周部の圧力が低下し、外周面１５ｄに滴下された樹脂が内径側に含浸されやすくなる。
　また、上記の実施形態では、樹脂含浸工程において、焼結体１５の上方のノズル４０から外周面１５ｄに樹脂を滴下したが、これに限らず、例えば、図９に示すように、樹脂６０を入れた底の浅い容器６１内で焼結体１５を転がすことにより、樹脂を含浸させてもよい。あるいは、焼結体１５を転がす代わりに、図１０に示すように、焼結体１５を樹脂６０と接触させた状態で、その場で焼結体１５を回転させてもよい。尚、図９及び図１０に示す方法によると、スラスト軸受面となる焼結体１５の端面１５ｃに樹脂が含浸されることになるが、ラジアル軸受面となる内周面１５ａには樹脂が含浸されず、ラジアル軸受面に樹脂が含浸されていない気孔が開口する。このように、軸受面の少なくとも一部に、樹脂が含浸されていない気孔を開口させれば、本発明の効果を奏することができる。
　あるいは、図１１に示すように、焼結体１５のうち、ラジアル軸受面となる内周面１５ａおよびスラスト軸受面となる下側端面１５ｃを被覆剤７１・７２で被覆し、この状態で焼結体１５を樹脂溶液中に浸漬することで、樹脂を含浸させることもできる。被覆剤は、物理的または化学的作用で樹脂の浸入を防止できる材料で形成することが好ましく、例えばポリエチレンなどのフィルムや、ゲル状のポリビニルアルコールなど水を含有する物質を使用することができる。これにより、焼結体１５のうち、被覆剤７１・７２で覆われていない領域（図示例では外周面１５ｄおよび上側端面１５ｂ）に開口した気孔から樹脂が含浸される。含浸が完了したら、樹脂溶液中から焼結体１５を取り出し、被覆剤７１・７２を除去する。以上により、焼結体１５のうち、ラジアル軸受面（内周面１５ａ）およびスラスト軸受面（下側端面１５ｃ）を除く領域に樹脂を含浸させることができる。
　また、上記の実施形態では、焼結軸受に含浸される封止剤として樹脂を使用しているが、これに限らず、例えばスズ、亜鉛、マグネシウム合金、あるいはハンダ等の低融点金属を使用することもできる。この場合、焼結軸受の全ての気孔に金属材料が含浸されると、サイジングによる変形が困難となり、所望の寸法精度が得られない恐れがある。従って、封止剤として金属材料を含浸させる場合は、サイジングによる寸法調整を容易化するために、サイジング工程の後に樹脂含浸を行うことや、軸受面に封止剤が含浸されていない気孔を開口させることが特に有効となる。
　また、上記の実施形態では、軸受スリーブ８の内周面８ａおよび下側端面８ｃが軸受面として機能する場合を示しているが、これに限らず、例えば内周面のみが軸受面となる焼結軸受に本発明の製造方法を適用することもできる。
　以下、本願第２発明の実施形態を例示する図面に基づいて説明する。本例は一例であり、軸受形状や使用装置を限定するものではない。
　図１２は、本願第２発明の一実施形態に係る焼結軸受（軸受スリーブ１０８）を有する流体動圧軸受装置１０１を組込んだ情報機器用スピンドルモータの一例である。このスピンドルモータは、ＨＤＤ等のディスク駆動装置に用いられるもので、軸部材１０２を回転自在に非接触支持する流体動圧軸受装置１０１と、軸部材１０２に装着されたディスクハブ１０３と、例えば半径方向のギャップを介して対向させたステータコイル１０４およびロータマグネット１０５とを備えている。ステータコイル１０４はモータブラケット１０６の外周に取付けられ、ロータマグネット１０５は、ディスクハブ１０３の内周に取付けられている。ディスクハブ１０３は、その外周に磁気ディスクＤを一枚または複数枚（図１２では２枚）保持している。このように構成されたスピンドルモータにおいて、ステータコイル１０４に通電するとロータマグネット１０５が回転し、これに伴ってディスクハブ１０３およびディスクハブ１０３に保持されたディスクＤが軸部材１０２と一体に回転する。
　図１３は、流体動圧軸受装置の一例を示している。この流体動圧軸受装置１０１は、軸部材１０２と、有底筒状のハウジング１０７と、焼結軸受としての軸受スリーブ１０８と、シール部材１０９とを主な構成要素として構成されている。なお、以下では、説明の便宜上、軸方向でハウジング１０７の閉塞側を下側、開口側を上側として以下説明する。
　軸部材１０２は、例えばステンレス鋼等の金属材料で形成され、軸部１０２ａと、軸部１０２ａの下端に設けられたフランジ部１０２ｂとを備えている。軸部材１０２は、軸部１０２ａおよびフランジ部１０２ｂを一体に形成する他、一部（例えばフランジ部１０２ｂの両端面１０２ｂ１・１０２ｂ２）を樹脂で形成することもできる。尚、フランジ部１０２ｂは必ずしも設ける必要はなく、例えば、軸部の端部に球面部を形成し、この球面部とハウジング１０７の底部１０７ｂとを接触摺動させ、いわゆるピボット軸受を構成することもできる。
　軸受スリーブ１０８は、例えば、銅、あるいは銅および鉄を主成分とする焼結金属で略円筒状に形成される。軸受スリーブ１０８の内周面１０８ａはラジアル軸受面として機能し、下側端面１０８ｃはスラスト軸受面として機能する。軸受スリーブ１０８の表面および内部には独立孔や連通孔からなる無数の気孔が形成されている。軸受スリーブ１０８の気孔には封止剤が含浸される。封止剤は、高分子（樹脂・エラストマー・ゴムなど）やワックスなどの軸受使用温度下で固体となる有機物、あるいは低融点金属（錫合金や亜鉛合金など）や低融点ガラスなどの無機物からなる。本実施形態では、軸受スリーブ１０８の表面に開口した気孔が樹脂で封止される。詳しくは、図１５に示すように、軸受スリーブ１０８の表面のうち、少なくとも内周面１０８ａ（ラジアル軸受面）および下側端面１０８ｃ（スラスト軸受面）に開口した気孔１２０に封止剤１２１が含浸され、この封止剤１２１を含浸された気孔１２０により、軸受面に凹部１２２が形成される。本実施形態では、軸受スリーブ１０８の表面全体の気孔１２０に封止剤１２１が含浸されている。気孔１２０に含浸された封止剤１２１の表面は、中央部を凹ませた形状（すり鉢形状、お椀形状、あるいは台形錐状）をなしている。軸受スリーブ１０８の表面のうち、少なくとも軸受面であるラジアル軸受面およびスラスト軸受面では、凹部１２２を除く領域（接触部１２３）が焼結金属の母材（本実施形態では銅あるいは銅及び鉄）で形成されている。このように、軸部材１０２の外周面１０２ａ１と接触し得る接触部１２３を金属材料で形成することで、耐摩耗性を高めることができる。
　軸受スリーブ１０８の内周面１０８ａには、ラジアル軸受隙間の流体膜（油膜）に動圧作用を発生させるためのラジアル動圧発生部が形成され、本実施形態では図１４（ａ）に示すように、ヘリングボーン形状の動圧溝１０８ａ１、１０８ａ２を配列した２つの動圧溝領域が軸方向に離隔して形成される。２つの動圧溝領域のうち、動圧溝１０８ａ１、１０８ａ２を除くクロスハッチングを付した部分は丘部となる。上側の動圧溝領域では、動圧溝１０８ａ１が軸方向非対称形状に形成され、具体的には、丘部の軸方向略中央部に形成された帯状部分に対して、上側の溝の軸方向寸法Ｘ１が下側の溝の軸方向寸法Ｘ２よりも大きくなっている（Ｘ１＞Ｘ２）。下側の動圧溝領域では、動圧溝１０８ａ２が軸方向対称形状に形成される。以上に述べた上下動圧溝領域でのポンピング能力のアンバランスにより、軸部材１０２の回転中は、軸受スリーブ１０８の内周面１０８ａと軸部１０２ａの外周面との間に満たされた油が下方に押し込まれるようになる。
　軸受スリーブ１０８の下側端面１０８ｃには、スラスト軸受隙間の油膜に動圧作用を発生させるためのスラスト動圧発生部が形成される。本実施形態では、スラスト動圧発生部は、図１４（ｂ）に示すようにスパイラル形状を成している。軸受スリーブ１０８の外周面１０８ｄには、円周方向等間隔の複数箇所（例えば３箇所）に軸方向溝１０８ｄ１が形成される。軸受スリーブ１０８の外周面１０８ｄとハウジング１０７の内周面１０７ｃとを固定した状態で、軸方向溝１０８ｄ１は油の連通路として機能し、この連通路により軸受内部の圧力バランスを適正範囲内に保つことができる。
　ハウジング１０７は、軸方向一方を開口したコップ状を成し、内周に軸受スリーブ１０８が保持された筒状の側部１０７ａと、側部１０７ａの下端を閉塞する底部１０７ｂとを一体に有する。ハウジング１０７の材料は特に限定されず、真鍮やアルミニウム合金などの金属、樹脂、ガラス等の無機物などを用いることができる。樹脂材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のどちらでも用いることができる。また必要に応じて、ガラス繊維やカーボン繊維、カーボンブラックなどのカーボンナノ材料や黒鉛などの様々な添加材を配合した樹脂組成物を用いることもできる。
　ハウジング１０７の底部１０７ｂの上側端面１０７ｂ１には、スラスト軸受隙間の油膜に動圧作用を発生させるためのスラスト動圧発生部として、例えばスパイラル形状の動圧溝が形成される（図示省略）。
　シール部材１０９は、例えば樹脂材料又は金属材料で環状に形成され、ハウジング１０７の側部１０７ａの上端部内周に配設される。シール部材１０９の内周面１０９ａは、軸部１０２ａの外周に設けられたテーパ面１０２ａ２と所定のシール空間Ｓを介して対向する。なお、軸部１０２ａのテーパ面１０２ａ２は上側（ハウジング１０７に対して外部側）に向かって漸次縮径し、軸部材１０２の回転時には毛細管力シールおよび遠心力シールとしても機能する。シール部材１０９で密封されたハウジング１０７の内部空間に充満した潤滑油の油面は、シール空間Ｓの範囲内に維持される。なお必要に応じて、テーパ面などに撥油剤等により撥油性を付与することもできる。
　上記構成の流体動圧軸受装置１０１において、軸部材１０２が回転すると、軸受スリーブ１０８の内周面１０８ａ（ラジアル軸受面）は、軸部１０２ａの外周面１０２ａ１とラジアル軸受隙間を介して対向する。そして、軸部材１０２の回転に伴い、上記ラジアル軸受隙間の潤滑油が動圧溝１０８ａ１、１０８ａ２のそれぞれの軸方向中心側に押し込まれ、その圧力が上昇する。このような動圧溝の動圧作用によって、軸部１０２ａを非接触支持する第１ラジアル軸受部Ｒ１および第２ラジアル軸受部Ｒ２が構成される。
　これと同時に、フランジ部１０２ｂの上側端面１０２ｂ１とこれに対向する軸受スリーブ１０８の下側端面１０８ｃ（スラスト軸受面）との間のスラスト軸受隙間、およびフランジ部１０２ｂの下側端面１０２ｂ２とこれに対向する底部１０７ｂの上側端面１０７ｂ１との間のスラスト軸受隙間に、動圧溝の動圧作用により潤滑油の油膜がそれぞれ形成される。そして、これら油膜の圧力によって、フランジ部１０２ｂを両スラスト方向に回転自在に非接触支持する第１スラスト軸受部Ｔ１と、第２スラスト軸受部Ｔ２とが構成される。
　このとき、上記のように、軸受スリーブ１０８の軸受面（内周面１０８ａ、下側端面１０８ｃ）に開口した気孔（表面開孔）１２０に封止剤１２１を含浸させて封止することで、軸部材１０２の回転開始直後等の低温時であっても、ラジアル軸受隙間やスラスト軸受隙間の潤滑油が軸受スリーブ１０８の内部に吸い込まれず、軸受隙間に油を介在させて潤滑性を維持することができる。また、封止剤１２１を含浸させた気孔１２０により形成された凹部１２２を油溜りとして機能させることができるため、軸部材１０２の高速回転時にも軸受隙間に潤沢な油を供給することができる。特に、凹部１２２の底面を形成する封止剤１２１の表面の中央部を凹ませていることにより、凹部１２２により多くの油を保持することができる。また、凹部１２２に保持された油は封止剤１２１と接触することとなるため、封止剤１２１に油との親和性の高い材料を使用することで、油を凹部１２２に確実に保持することができる。
　また、上記のように軸受スリーブ１０８の軸受面に動圧発生部を設け、軸受隙間の油膜に積極的に動圧作用を発生させる場合、軸受スリーブ１０８の軸受面に開口した気孔（表面開孔）１２０を封止剤１２１で封止することで、いわゆる「動圧抜け」を防止し、油膜の圧力を確実に高めることができる。特に、軸受面のうち、圧力が高まる場所となる丘部（図１４のクロスハッチング部）の気孔を封止することで、動圧抜けを確実に防止することができる。
　以下、本発明に係る焼結軸受の一実施形態である軸受スリーブ１０８の製造方法の一例を説明する。なお本例は一例であり、特に凹部１２２の形成方法を限定するものではない。
　軸受スリーブ１０８は、圧縮成形工程（図１６参照）、焼結工程（図示省略）、サイジング工程（図示省略）、動圧溝形成工程（図１７参照）、および封止剤含浸工程（図１８参照）を経て製造される。
　圧縮成形工程では、まず、図１６（ａ）に示すように、ダイ１１１、コアロッド１１２、および下パンチ１１３で囲まれたキャビティに、金属粉末Ｍを充填する。充填される金属粉末Ｍは、例えば銅粉や銅合金粉、あるいはこれらに鉄粉を配合したものが使用され、この金属粉末に必要に応じてグラファイト等が適量添加・混合される。この状態から上パンチ１１４を下降させ、金属粉末Ｍを軸方向上側から圧縮する（図１６（ｂ）参照）。その後、圧縮成形体Ｍａを離型し（図１６（ｃ）参照）、この圧縮成形体Ｍａを所定の焼結温度で焼結することで焼結体が得られる。
　サイジング工程では、上記焼結体に、寸法サイジングおよび回転サイジングを施すことで、焼結体の内、外周面、および軸方向幅が適正寸法に矯正される（図示省略）。
　動圧溝形成工程では、まず、図１７（ａ）に示すように、焼結体１１５を上下パンチ１１８・１１９によって軸方向両側から支持（拘束）した状態で、図１７（ｂ）に示すように、ダイ１１６の内周に焼結体１１５を圧入する。これにより、焼結体１１５はダイ１１６と上下パンチ１１８・１１９とから圧迫力を受けて変形し、径方向にサイジングされる。これに伴い、焼結体１１５の内周面１１５ａがコアロッド１１７の成形型１１７ａに押し当てられ、成形型１１７ａの凸凹形状が焼結体１１５の内周面１１５ａに転写されて、動圧溝１０８ａ１・１０８ａ２が成形される。その後、図１７（ｃ）に示すように、ダイ１１６を下降させて焼結体１１５をダイ１１６から抜き、径方向の圧迫力を解除する。このとき、ダイ１１６からの離型に伴い、焼結体１１５に径方向のスプリングバックが発生し、焼結体１１５とコアロッド１１７との間に微小隙間が形成され、両者が分離可能な状態となる。そして、焼結体１１５をコアロッド１１７から引き抜くことにより、焼結体１１５が離型される。尚、図１７では理解の容易化のため動圧溝１０８ａ１・１０８ａ２および成形型１１７ａの深さを誇張して描いている。
　こうして、動圧溝が形成された焼結体１１５の内部気孔に、封止剤が含浸される。以下、焼結体１１５への封止剤含浸工程を説明する。
　焼結体１１５への封止剤の含浸は、大気中あるいは真空中で液体状の封止剤の中に焼結体１１５を浸漬させ、一定時間放置することにより行われる。このとき使用される封止剤は、焼結体１１５の内部の空孔まで含浸されやすいように粘度が低いものが適しており、例えば粘度として１００ｍＰａ・ｓ以下、好ましくは５０ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは３０ｍＰａ・ｓ以下とすることが望ましい。粘度が高い封止剤を使用する場合には、例えば温度や溶剤による希釈などで粘度を調整したり、界面活性剤の添加等により液状封止剤の表面エネルギーを低減したり、あるいは含浸できる大きさまで焼結体の気孔の径を大きくしても良い。
　封止剤としては、含浸し気孔を封止できるなら特に材質は限定されない。例えば、低融点金属（錫合金や亜鉛合金など）、低融点ガラス、高分子材料（シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂など）、あるいはワックスや蝋などの液体から固体に変化するような物質でかつ焼結軸受の使用時に固体となる物質が封止剤として好適に使用可能であり、焼結体を構成する金属との密着性や使用される油種に対する耐油性や親和性、軸受の使用環境等を考慮して選択することができる。
　液体状の封止剤から取り出した焼結体１１５の表面には、図１８（ａ）に示すように表面に開口した気孔１２０を含めて、表面全体を覆う液状封止剤１２１’による被膜が形成される。その後、焼結体１１５の表面に付着している余分な液状封止剤１２１’を除去することにより、図１８（ｂ）に示すように、焼結体１１５の表面１１５ａ上にはほとんど液状封止剤１２１’がない状態となる。除去方法は、例えば、エアーによる吹き飛ばし、ウエス等による拭き取り、あるいは溶剤による短時間洗浄などを例示することができる。
　その後、焼結体１１５に含浸した液状封止剤１２１’を凝固や架橋反応、重合反応等の固化反応により固化させ、軸受スリーブ１０８が完成する。このとき、焼結体１１５の表面に開口した気孔１２０に満たされた液状封止剤１２１’が固化する際の体積収縮により焼結体１１５の内部側に向かって凝集し、これにより固化した封止剤１２１の表面が軸受スリーブ１０８の内部側に後退し、軸受スリーブ１０８の表面（軸受面）に凹部１２２が形成される（図１５参照）。このとき、例えば液状封止剤に焼結体を浸漬する時間等により焼結体内部に気孔が残るよう調整することで、固化時における封止剤１２１の表面の内部側への後退量を大きくすることができ、より深い凹部を形成することもできる。また、液状封止剤１２１’中に添加剤を配合し、その種類および量を適宜設定することで封止剤の体積収縮量を調整し、これにより凹部１２２の深さを変えることもできる。なお、液状封止剤１２１’は、固化する際に、気孔１２０の壁面と接触していることから毛細管現象により焼結体１１５の内部側に向かって移動するため、液状封止剤１２１’の粘度や固化速度等を調整することで凹部１２２の形状を変えることができ、例えば円錐形状やお椀形状（すり鉢形状）、台形錐形状とすることができる。
　上記のように、軸受面に形成される凹部１２２を、焼結体１１５に液状封止剤１２１’を含浸させて形成することにより、例えば機械加工で軸受面に凹部を形成する場合のように加工粉が発生しないため、加工粉の清掃作業が不要となる上、加工粉がコンタミとして軸受内部に混入する恐れを回避できる。
　また、焼結体１１５にサイジング工程および動圧溝形成工程を施した後に、液状封止剤１２１’を含浸・固化させて凹部１２２を形成することにより、凹部がサイジングや動圧溝形成時の圧迫により潰される事態を回避できる。
　軸受スリーブ１０８の内部に油を浸入させないためには、軸受スリーブ１０８の内部空孔にできるだけ高い割合で封止剤を含浸させることが望ましく、例えば、軸受スリーブ１０８の全気孔のうち、６０％以上、好ましくは８０％以上、さらに好ましくは８３％以上に封止剤を含浸させることが望ましい。
　尚、焼結体１１５の内部気孔の全てに液状封止剤１２１’を含浸するのではなく、一部の内部気孔を残しておくと、液状封止剤１２１’が焼結体１１５の内部に残った気孔に毛細管現象により移動するため、液状封止剤１２１’の液面が焼結体１１５の内部側に後退しながら固化する。これにより、液状封止剤１２１’自身の固化による体積収縮による効果と相俟って、軸受スリーブ１０８の軸受面に凹部１２２を確実に形成することができる。例えば、軸受スリーブ１０８の気孔に含浸される封止剤の割合を、全気孔のうち９５％以下、好ましくは９０％以下とすれば、上記の効果を得ることができる。
　軸受スリーブ１０８の内部空孔にどの程度の割合で封止剤１２１を含浸させるかは、焼結体１１５の液状封止剤１２１’への浸漬時間により調整することができる。このことを確認するために、以下のような試験を行った。
　銅系の金属粉末を用い、密度を６．５ｇ／ｃｍ３に設定した焼結体を形成し、封止剤であるアクリル系樹脂溶液中への浸漬時間を変えた３種類の試験片（実施品１：６０分間浸漬、実施品２：１５分間浸漬、比較品：樹脂浸漬せず）を用意した。これらの試験片の樹脂封止剤を硬化させた後、油を含浸させ、その含浸量を比較した。結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　実施品１のように、焼結体１１５を液状封止剤中に６０分浸漬すれば、油がほとんど含浸しない（比較品との比で０．０５）。この含浸油量から、実施品１の軸受スリーブ１０８は、内部空孔の約９５％封止剤が含浸・固化されていると推測される。一方、実施品２のように、焼結体１１５を液状封止剤中に１５分浸漬させたものは、ある程度の油（比較品との比で０．３７）が内部に含浸される。この含浸油量から、実施品２の軸受スリーブ１０８は、内部空孔の約６３％に封止剤が含浸・固化されていると推測される。このように、液状封止剤の浸漬時間を変えることで、油の含浸量、すなわち軸受スリーブ１０８の空孔への封止剤の含浸割合を調整することができるため、軸受スリーブ１０８の内部への潤滑油の引き込み防止効果と、軸受面の凹部１２２の形成容易化効果とを考慮しながら、焼結体１１５の液状封止剤１２１’への浸漬時間を適宜設定すればよい。
　また、軸受スリーブ１０８の表面に凹部１２２が形成されやすくするためには、上記のように焼結体１１５の液状封止剤への浸漬時間を調整するほか、液状封止剤の粘度や、液状封止剤と焼結金属との濡れ性、焼結体１１５の空孔率（密度）や気孔径等を適宜設定することにより調整することもできる。また、シリコーンオイル、フッ素系界面活性剤などの界面活性剤を添加することで液状封止剤の表面エネルギー（表面張力）をコントロールし、基材への濡れ性や浸透性を調整することもできる。なお界面活性剤は表面エネルギーをコントロールできるなら何でもよく、アニオン系、カチオン系、ノニオン系、両生イオン系等問わず必要に応じて選択することができる。
　本発明は上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記実施形態と同様の構成・機能を有する箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
　上記の実施形態では、図１５に示すように、軸受スリーブ１０８の表面のうち、表面に開口した気孔１２０の内部にのみ封止剤１２１が含浸され、凹部１２２以外の接触部１２３は焼結金属で形成されているが、これに限らず、例えば図１９に示すように、接触部１２３にも封止剤１２１の被膜（オーバーレイ）を形成してもよい。これによれば、例えば樹脂などの自己潤滑性を有する封止剤を用いれば、金属製の軸部材１０２と封止剤１２１で接触させることができるため、金属同士の接触による異音の発生やいわゆる共擦りを防止することができる。尚、この場合、必ずしも接触部１２３の全面を封止剤１２１で被覆する必要はなく、少なくとも一部が封止剤で被覆されていれば、上記の効果を得ることができる。図示例では、摺動部を、樹脂からなる封止剤で被覆された部分１２３ａと、焼結金属が露出した部分１２３ｂとで形成している。このように、接触部１２３に封止剤１２１による被膜を形成するには、図１８（ｂ）に示す樹脂含浸後の除去工程において、接触部１２３上に僅かに樹脂を残しておけばよい。
　また、上記の実施形態では、焼結軸受に形成される動圧発生部として、へリングボーン形状やスパイラル形状の動圧溝が例示されているが、これに限らず、例えば多円弧形状、ステップ形状の動圧発生部を形成してもよい。また、動圧発生部が形成されていない平滑面（円筒面あるいは平坦面）を軸受面としてもよい。
　また、上記の実施形態では、焼結軸受が情報機器用スピンドルモータの回転軸支持用として使用されているが、これに限らず、例えばファンモータや、自動車の電装モータ等の回転軸支持用として使用することもできる。
　また、本発明は上述の例以外に、特に軸受面に動圧発生部を有しないすべり軸受にも使用できる。
スピンドルモータの断面図である。 流体動圧軸受装置の断面図である。 軸受スリーブの断面図である。 軸受スリーブの断面図の部分拡大図である。 軸受スリーブの下面図である。 軸受スリーブの圧縮成形工程を示す断面図である。 軸受スリーブの圧縮成形工程を示す断面図である。 軸受スリーブの圧縮成形工程を示す断面図である。 軸受スリーブのサイジング工程を示す断面図である。 軸受スリーブのサイジング工程を示す断面図である。 軸受スリーブのサイジング工程を示す断面図である。 軸受スリーブの樹脂含浸工程を示す横断面図である。 軸受スリーブの樹脂含浸工程を示す縦断面図である。 軸受スリーブの樹脂含浸工程の他の例を示す断面図である。 軸受スリーブの樹脂含浸工程の他の例を示す断面図である。 軸受スリーブの樹脂含浸工程の他の例を示す断面図である。 軸受スリーブの樹脂含浸工程の他の例を示す断面図である。 軸受スリーブの樹脂含浸工程の他の例を示す断面図である。 スピンドルモータの断面図である。 流体動圧軸受装置の断面図である。 軸受スリーブの断面図である。 軸受スリーブの下面図である。 軸受スリーブの表面（軸受面）の拡大断面図である。 軸受スリーブの圧縮成形工程を示す断面図である。 軸受スリーブの圧縮成形工程を示す断面図である。 軸受スリーブの圧縮成形工程を示す断面図である。 軸受スリーブの動圧溝形成工程を示す断面図である。 軸受スリーブの動圧溝形成工程を示す断面図である。 軸受スリーブの動圧溝形成工程を示す断面図である。 樹脂を含浸させた直後の焼結体の表面の拡大断面図である。 表面の樹脂を除去した焼結体の表面の拡大断面図である。 他の例の軸受スリーブの表面（軸受面）の拡大断面図である。
１ 流体動圧軸受装置
２ 軸部材
７ ハウジング
８ 軸受スリーブ（焼結軸受）
９ シール部材
１５ 焼結体
４０ ノズル
Ｒ１・Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１・Ｔ２ スラスト軸受部
Ｓ シール空間

Claims (9)

  1. 　金属粉末の圧縮成形体を焼結して得られた焼結体の内部気孔に封止剤を含浸させてなる焼結軸受であって、
    　軸受面に、封止剤が含浸されていない気孔を開口させた焼結軸受。
  2. 　封止剤が樹脂である請求項１記載の焼結軸受。
  3. 　封止剤が低融点金属である請求項１記載の焼結軸受。
  4. 　金属粉末の圧縮成形体を焼結して焼結体を形成し、この焼結体の表面のうち、軸受面以外の領域から封止剤を含浸させることにより、封止剤が含浸されていない気孔を軸受面に開口させる焼結軸受の製造方法。
  5. 　焼結体が内周面に軸受面を有する筒状をなし、焼結体の外周面に封止剤を滴下することにより封止剤を含浸させる請求項４記載の焼結軸受の製造方法。
  6. 　焼結体が内周面に軸受面を有する筒状をなし、封止剤を入れた容器の中で焼結体を転がすことにより封止剤を含浸させる請求項４記載の焼結軸受の製造方法。
  7. 　軸受面を被覆剤で覆った状態で封止剤に浸漬することにより封止剤を含浸させる請求項４記載の焼結軸受の製造方法。
  8. 　焼結体にサイジングを施した後、封止剤を含浸させる請求項４記載の焼結軸受の製造方法。
  9. 　焼結体に封止剤を含浸させた後、サイジングを施す請求項４記載の焼結軸受の製造方法。
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