소결 금속재 및 이 금속재로 형성된 소결 함유 베어링, 및유체 베어링 장치 document_id A220623038061

소결 금속재는 상기 소결 함유 베어링을 비롯하여 기타 많은 분야에 사용되고 있다. 그중에서도, 소결 함유 베어링은 지지해야 할 축과의 상대 회전에 따라 내부에 함침된 윤활 유체가 축과의 슬라이딩부에 삼출하여 윤활막을 형성하고, 이 유막을 통해 축을 회전 지지하며, 자동차용 베어링 부품이나 정보기기용의 모터 스핀들 등, 특히 높은 베어링 성능이나 내구성이 요구되는 장소에 바람직하게 이용되고 있다. 또한, 상기 정보기기용의 모터에는 고속 회전 정밀도 외에, 고속 회전성, 저소음성, 또는 코스트 면에 우수한 유체 베어링의 사용이 검토되거나, 실제로 사용된다. 이 종류의 유체 베어링은 베어링 갭 내의 유체(예를 들면, 윤활유)에 동압을 발생시키는 동압 발생부를 구비한 동압 베어링과, 동압 발생부를 구비하지 않은 소위 진원형 베어링(베어링 단면이 진원 형상인 베어링)으로 대별된다. 예를 들면, HDD 등의 디스크 구동 장치의 스핀들 모터에 구비된 유체 베어링 장치에는 축부재를 래디얼 방향으로 지지하는 래디얼 베어링부 및 스러스트 방향으로 지지하는 스러스트 베어링부의 쌍방을 동압 베어링으로 구성하는 경우가 있다. 이 종류의 유체 베어링 장치에 있어서의 래디얼 베어링부로서는 예를 들면, 베어링 슬리브의 내주면과 이에 대향하는 축부재의 외주면의 어느 한쪽에 동압 발생부로서의 동압 홈을 형성함과 아울러 양면 사이에 래디얼 베어링 갭을 형성하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 또한, 윤활유를 상기 베어링부에 순환 공급하여 안정한 베어링 강성을 얻을 목적으로 상기 베어링을 구성하는 베어링 슬리브에 소결 함유 베어링을 사용하는 경우가 많다. 이 종류의 베어링 슬리브(소결 함유 베어링)는 Cu 분말 또는 Fe 분말,또는 그 양자를 주성분으로 하는 금속 분말을 소정의 형상(대부분은 원통 형상)으로 압축 성형 한 후, 소결함으로써 형성된다. 이 베어링 슬리브는 내부 중공에 윤활유 또는 윤활 그리스 등의 유체를 함침시킨 상태로 사용된다(예를 들면, 특허문헌 2 참조). 한편, 회전 지지되는 축은 축방향의 압축 하중 작용하에서, 또는 모멘트 하중 작용하에서 사용할 경우를 고려하여 예를 들면, 스테인레스강(SUS) 등의 고강도재로 형성된다. 특허문헌 1: 일본 특허 공개 2003-239951호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 평11-182551호 공보 이 종류의 소결 함유 베어링에 있어서는 지지해야 할 축의 사이에서 슬라이딩 마찰을 피할 수 없으므로 축의 슬라이딩면(베어링면)에는 양호한 슬라이딩성 및 높은 내마모성이 요구된다. 그러나, 상기 재료(Cu, Fe 분말)로 형성된 소결 함유 베어링에서는 축과의 슬라이딩성(적합성)에 관해서는 양호한 결과를 나타내지만, 내마모성에 관해서는 항상 양호하다고는 할 수 없다. 특히, 상대재가 보다 높은 경도의 재료(예를 들면, SUS 등)로 형성되어 있을 경우에는 소결 함유 베어링의 마모가 단기에 진행될 우려가 있다. 또한, 상기 유체 베어링 장치의 사용 환경에 의한 베어링 성능의 변화를 고려할 경우, 예를 들면, 고온 분위기하에서의 사용시, 그 온도에 따라서 혹은 윤활유의 종류에 따라서 베어링에 공급되는 윤활유의 점성이 저하되고, 베어링 강성이 부족할 가능성이 있다. 한편, 저온 분위기 하에서는 윤활유의 점성이 증가하고, 회전시 (특히, 회전 개시시)의 로스 토크(loss torque)가 상승할 우려가 있다. 특히, 축방향의 압축 하중 작용하나, 모멘트 하중 작용하에서의 사용을 고려하여, 회전 지지되는 축부재를 상술한 바와 같이, SUS 등의 고강도재로 형성할 경우, 베어링 슬리브를 형성하는 재료의 선팽창계수가 축부재를 형성하는 재료의 선팽창계수를 상회하는 경우도 적지 않다. 이 경우에는, 예를 들면, 고온시에는 래디얼 베어링 갭이 넓어지므로 새로운 베어링 강성의 저하를 초래할 우려가 있다. 반대로 저온시에는 래디얼 베어링 갭이 좁아지므로 윤활유의 점도 상승과, 회전시의 로스 토크가 한층 더 증가할 우려가 있다.