(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸孔に遊挿されたシャフトを支持する真円焼結含油軸受において、
軸受の軸方向中心及びその近傍に真円部を形成するとともに、該真円部に少なくとも二つの凹部を形成し、上記真円部の軸方向両側に上記真円部より高密度の全周真円部を形成することにより、軸受の自己給油作用によりしみ出た油を上記凹部に保持させるようにしたことを特徴とする真円焼結含油軸受。
【請求項２】
上記凹部の少なくとも一部を上記シャフトの回転方向に楔状に形成して動圧を発生させることにより潤滑効果を高めたことを特徴とする請求項１に記載の真円焼結含油軸受。
【請求項３】
上記凹部を軸心に対し所定角度傾斜させ、動圧を発生させて潤滑効果を高めたことを特徴とする請求項１に記載の真円焼結含油軸受。
【請求項４】
シャフトが遊挿される軸孔を有する真円焼結含油軸受の製造方法であって、
（ａ）軸方向に一体的に形成された大径部と中間部と小径部とを有し、上記中間部には凸部と凹部とが円周方向に等間隔に形成され、かつ、上記凸部の外径が上記大径部の外径より小さく設定される一方、上記凹部の外径が上記小径部の外径より大きく設定された治具を、円筒状の内面を有するダイと同心状に配置し、
（ｂ）上記治具と上記ダイとの間に粉末材料を充填し、
（ｃ）充填した粉末材料を圧縮成形して所定形状の圧縮成形体を製作し、
（ｄ）上記圧縮成形体を焼結し、
（ｅ）円筒状のコアロッドを小径内径部と大径内径部とを有するダイと同心状に配置して上記コアロッドに焼結後の圧縮成形体を挿入して再加圧することにより、
軸方向中心及びその近傍に真円部を形成し、該真円部に少なくとも二つの凹部を形成するとともに、上記真円部の軸方向両側に上記真円部より高密度の全周真円部を形成するようにしたことを特徴とする真円焼結含油軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼結含油軸受に関し、更に詳しくは、モーターの軸受として使用される真円焼結含油軸受および該軸受の圧縮成形用治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の真円焼結含油軸受においては、気孔を多くし油を体積率２０％〜２５％でしみ込ませるとともに、気孔内にしみ込ませた油が真円焼結含油軸受の自己給油作用により出やすいように気孔を大きくしており、その為に真円焼結含油軸受を低密度で成形している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の真円焼結含油軸受にあっては、低密度で成形し、しみ込ませる油の量を多くし、多くの気孔から出る油を自己給油作用で潤滑は出来ても低密度である為、軸受摩耗による寿命に問題があった。更に、真円焼結含油軸受とシャフトのクリアランスを４μｍ程度に小さくすると真円焼結含油軸受の自己給油作用だけでは円滑な潤滑が出来なかった。
【０００４】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、潤滑を円滑に行うことができるとともに、寿命の長い真円焼結含油軸受と該軸受の圧縮成形に使用される治具を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、軸孔に遊挿されたシャフトを支持する真円焼結含油軸受において、軸受の軸方向中心及びその近傍に真円部を形成するとともに、該真円部に少なくとも二つの凹部を形成し、上記真円部の軸方向両側に上記真円部より高密度の全周真円部を形成することにより、軸受の自己給油作用によりしみ出た油を上記凹部に保持させるようにしたことを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明は、上記凹部の少なくとも一部を上記シャフトの回転方向に楔状に形成して動圧を発生させることにより潤滑効果を高めたことを特徴とする。
【０００７】
さらに、請求項３に記載の発明は、上記凹部を軸心に対し所定角度傾斜させ、動圧を発生させて潤滑効果を高めたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項４に記載の発明は、シャフトが遊挿される軸孔を有する真円焼結含油軸受の製造方法であって、（ａ）軸方向に一体的に形成された大径部と中間部と小径部とを有し、上記中間部には凸部と凹部とが円周方向に等間隔に形成され、かつ、上記凸部の外径が上記大径部の外径より小さく設定される一方、上記凹部の外径が上記小径部の外径より大きく設定された治具を、円筒状の内面を有するダイと同心状に配置し、（ｂ）上記治具と上記ダイとの間に粉末材料を充填し、（ｃ）充填した粉末材料を圧縮成形して所定形状の圧縮成形体を製作し、（ｄ）上記圧縮成形体を焼結し、（ｅ）円筒状のコアロッドを小径内径部と大径内径部とを有するダイと同心状に配置して上記コアロッドに焼結後の圧縮成形体を挿入して再加圧することにより、軸方向中心及びその近傍に真円部を形成し、該真円部に少なくとも二つの凹部を形成するとともに、上記真円部の軸方向両側に上記真円部より高密度の全周真円部を形成するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１及び図２に示されるように、本発明の第一実施形態にかかる真円焼結含油軸受２（以下、単に軸受と称する）は、例えばモーター（図示せず）のシャフト４が遊挿される軸孔２ａを有するとともに、上端部６と、下端部８と、上端部６及び下端部８に挟まれた中央部１０とを有している。
【００１３】
上端部６と下端部８は、その内径が全周にわたって真円となるよう形成される一方、中央部１０には、少なくとも二つ（図２においては六つ）の軸方向に延びる凹部１２が円周方向に等間隔に形成されている。この凹部１２は、５μｍ〜１００μｍ程度の深さを有し、凹部１２の容積の和が軸受２にしみ込んでいる油の体積の１０％以下となるよう設定されている。尚、中央部１０の凹部１２以外の部分１４の内径は、真円となるよう形成されている。
【００１４】
上記構成において、シャフト４が回転すると、軸受２の自己給油作用によりシャフト４と軸受２のクリアランス部１６に油１８が給油される。凹部１２には、多くの気孔が形成されているので、給油が促進され凹部１２に油１８が溜まるが、凹部１２は中央部１０のみに形成されており、上下端部６，８は全周真円部となっているので、凹部１２に溜まった油１８は凹部１２内に確実に保持され円滑な潤滑が可能となる。
【００１５】
図３は上記真円焼結含油軸受２の変形例である真円動圧焼結含油軸受を示しており、中央真円部１４に複数（少なくとも二つ）の楔状凹部１２ａを等間隔に形成したものである。
【００１６】
図１及び図２に示される凹部１２は円周方向において大略同一の深さであったが、図３の楔状凹部１２ａは、シャフト４の回転方向に沿ってその深さが徐々に減少しており、真円部１４から最も深い部分の深さが５μｍ〜５０μｍ程度に設定されるとともに、凹部１２ａの容積の和が軸受２にしみ込んでいる油の体積の１０％以下となるよう設定されている。
【００１７】
上記構成において、シャフト４の回転に伴い、油１８は凹部１２ａ内に保持されるとともに、凹部１２ａが回転方向に対して楔状に形成されていることから、凹部１２ａに油圧が発生し、シャフト４の回転力により動圧となり、シャフト４とのクリアランスが４μｍ程度と小さい真円部１４に油が供給され円滑な潤滑が可能となる。
【００１８】
図４、図５及び図６は、上記真円動圧焼結含油軸受の更に別の変形例を示している。
図４に示される凹部１２ｂは、図３に示される凹部１２ａと同様楔状に形成されているが、図３の凹部１２ａが平坦な底面を有しているのに対し、図４の凹部１２ｂの底面は、シャフト４の回転方向に沿って円弧状に形成されている。また、図５に示される凹部１２ｃは、台形状断面を有し、シャフト４の回転方向に沿って凹部１２ｃの一部が楔状に形成されている。更に、図６に示される凹部１２ｄは、二等辺三角形の断面形状を有しており、凹部１２ｄの両側が楔状に形成されているので、シャフト４はいずれの方向にも回転可能である。
【００１９】
図７及び図８は、本発明の第二実施形態にかかる真円動圧焼結含油軸受２０を示している。
軸受２０は、例えばモーター（図示せず）のシャフト４が遊挿される大略円筒状の軸孔２０ａを有するとともに、軸孔２０ａの内面には、軸心に対し所定角度傾斜した複数（少なくとも二つ）の凹部２２が等間隔に形成され、凹部２２以外の部分２４の内径は、真円となるよう形成されている。
【００２０】
凹部２２は、５μｍ〜１００μｍ程度の深さを有し、凹部２２の容積の和が軸受２０にしみ込んでいる油の体積の１０％以下となるよう設定されている。
【００２１】
上記構成において、シャフト４の回転に伴い、油は凹部２２内に保持されるとともに、凹部２２が回転方向に対しある角度をもって、あるいは、ねじれた形状に形成されていることから、凹部２２に油圧が発生し、シャフト４の回転力により動圧となり、シャフト４とのクリアランスが４μｍ程度と小さい真円部２４に油が供給され円滑な潤滑が可能となる。
【００２２】
当然のことながら、図９に示されるように、凹部２２を、図７及び図８の傾斜方向とは逆方向に傾斜させることもできる。
【００２３】
次に、本発明にかかる真円焼結含油軸受の製造工程を図１の軸受２を例にとり説明する。
軸受２の製造に際し、粉末材料を圧縮成形して所定形状の成形体がまず製作されるが、図１０及び図１１は、この粉末圧縮成形において軸受２の内径を決めるコアロッド２６を示している。
【００２４】
コアロッド２６は、軸方向に一体的に形成された大径部２６ａと、複数の凹凸が形成された中間部２６ｂと、小径部２６ｃとを有し、中間部２６ｂには、軸受２の凹部１２に対応する凸部２６ｄと、軸受２の中央真円部１４に対応する凹部２６ｅとが円周方向に等間隔に形成されている。凸部２６ｄの外径は大径部２６ａの外径より僅かに小さく設定される一方、凹部２６ｅの外径は小径部２６ｃの外径より５μｍ〜２０μｍ程度大きく設定されている。
【００２５】
図１２に示されるように、上記コアロッド２６を、円筒状の内面を有するダイ２８と同心状に配置するとともに、上下パンチ３０，３２との間に所定材料の粉末３４を充填した後、圧縮成形することにより、図１３及び図１４に示される圧縮成形体３６が製作される。
【００２６】
このようにして製作された圧縮成形体３６は、上部に小径の真円部３６ａと、中央部に油を保持する凹部３６ｂと上部径より５μｍ〜２０μｍ大きい凸部３６ｃと、下部に中央凹部３６ｂより大きい真円部３６ｄとを有している。
【００２７】
次に、圧縮成形体３６を焼結した後、図１５に示されるように再加圧する。この再加圧工程で軸受２の外径を決めるダイ３８は、図１５に示されるように、下部３８ａの内径を上部３８ｂの内径より０.１ｍｍ〜０.３ｍｍ小さく製作されている。このダイ３８の軸方向中央に、円筒状の（真円で製作された）再加圧コアロッド４０を同心状に配置するとともに、コアロッド４０に圧縮成形体３６を挿入し上下パンチ４２，４４により再加圧する。
【００２８】
図１６及び図１７は、上記工程で得られた再加圧体４６を示しており、上部真円部４６ａと下部真円部４６ｂは高密度で気孔が少なくなる一方、中央凸部４６ｃは上下真円部４６ａ，４６ｂと同一径となるが、粉末圧縮成形時に５μｍ〜２０μｍ大きく形成されていることから上下真円部４６ａ，４６ｂより気孔が多いものとなる。また、凹部４６ｄは再加圧時、再加圧コアロッド４０に圧接されていないので焼結体の表面がそのまま維持され、気孔が多い。
【００２９】
その後、再加圧体４６は油に浸漬され気孔内に油をしみ込ませて製品（図１の軸受２）とする。
【００３０】
尚、軸受中央部に形成される凹部は、その容積が軸受にしみ込んでいる油の体積の１０％以下となるよう設定されている。
【００３１】
上記したように、本発明にかかる真円焼結含油軸受は、上下真円部を標準密度あるいはそれ以上の高密度で成形することで、従来に比べ気孔が少なくなり油が体積率２０％〜１５％となり、気孔が小さく油が出にくくなっても、軸受中央部に設けた二つ以上の凹部に自己給油作用によりしみ出た油を保持することで円滑な潤滑が維持され、低密度に起因する軸受摩耗が改善できる。
【００３２】
更に、軸受とシャフトのクリアランスが４μｍ程度に小さくなり、真円焼結含油軸受の自己給油作用だけでは円滑な潤滑が出来ないという課題に対しては、真円焼結含油軸受の中央部に設けた二つ以上の凹部を楔状あるいは軸心に対し所定角度傾斜させることに動圧を発生させ、真円動圧焼結含油軸受として潤滑効果を高めた。
【００３３】
図１８、図１９及び図２０は、従来の真円焼結含油軸受と、従来の真円焼結含油軸受であってその内面に複数の凸部を有する軸受と、本発明にかかる真円焼結含油軸受の各々に対し複数のサンプルを製作し、その軸ロス変化率（摩擦係数の変化率）を調べた結果を示すグラフである。
【００３４】
このグラフからわかるように、従来の真円軸受あるいは軸受内面に複数の凸部を有する従来の真円軸受にあっては、それぞれ４０００時間あるいは１００００時間を超えると軸ロス変化率が急激に上昇するのに対し、本発明にかかる複数の凹部を有する真円軸受にあっては、３００００時間を超えても軸ロス変化率はあまり変動せず、良好な潤滑効果が得られた。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
本発明のうちで請求項１に記載の発明によれば、軸受の軸方向中心近傍に設けた真円部に少なくとも二つの凹部を形成したので、軸受の自己給油作用によりしみ出た油を上記凹部に保持させることができ、軸受とシャフトとのクリアランスが４μｍ程度と小さくても円滑な潤滑が可能となる。
【００３７】
また、上記真円部の軸方向両側に真円部より高密度の全周真円部を形成したので、凹部に溜まった油の流失が全周真円部で防止されるとともに耐摩耗性が向上し、寿命の長い軸受を提供することができる。また、シャフトの回転が止まっても油は流失せず毛細血管作用により軸受の元の気孔内に吸収されるので、油の損失がなく円滑な潤滑が永続して行われる。
【００３８】
また、請求項２に記載の発明によれば、上記凹部の少なくとも一部をシャフトの回転方向に楔状に形成したので、凹部の油はシャフトの回転力により凹部から真円部に移動し、凹部の楔形状により油圧が発生しシャフトの回転力により動圧となる。その結果、クリアランスが４μｍ程度の小さな真円部へ油を潤滑させるので、真円動圧焼結含油軸受として潤滑効果を高めることができる。
【００３９】
また、請求項３に記載の発明によれば、軸受の軸方向中心近傍に設けた真円部に、軸心に対し所定角度傾斜した少なくとも二つの凹部を形成したので、軸受の自己給油作用によりしみ出た油は上記凹部に保持されるとともに、保持された油はシャフトの回転力により凹部から真円部に移動し、凹部のねじれ形状により油圧が発生しシャフトの回転力により動圧となる。その結果、クリアランスが４μｍ程度の小さな真円部へ油を潤滑させるので、請求項２に記載の発明同様、真円動圧焼結含油軸受として潤滑効果を高めることができる。
【００４１】
また、請求項４に記載の発明によれば、軸方向に一体的に形成された大径部と中間部と小径部とを有し、中間部には凸部と凹部とが円周方向に等間隔に形成され、かつ、凸部の外径が大径部の外径より小さく設定される一方、凹部の外径が小径部の外径より大きく設定された治具を、円筒状の内面を有するダイと同心状に配置し、治具とダイとの間に粉末材料を充填し、圧縮成形して所定形状の圧縮成形体を製作するようにしたので、粉末圧縮成形における軸受の内径を容易に決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第一実施形態にかかる真円焼結含油軸受の縦断面図である。
【図２】  図１における線II−IIに沿った断面図である。
【図３】  図１の軸受の変形例である真円動圧焼結含油軸受の図２と同様の断面図であって、特に楔状凹部を示している。
【図４】  図３の真円動圧焼結含油軸受の別の変形例を示す断面図である。
【図５】  図３の真円動圧焼結含油軸受の更に別の変形例を示す断面図である。
【図６】  図３の真円動圧焼結含油軸受の更に別の変形例を示す断面図である。
【図７】  図１の軸受の変形例である真円動圧焼結含油軸受の図２と同様の断面図であって、特にねじれ形状を有する凹部を示している。
【図８】  図７における線VIII−VIIIに沿った断面図である。
【図９】  図７の軸受の変形例を示す図８と同様の断面図である。
【図１０】  図１の軸受の粉末圧縮成形において使用されるコアロッドの正面図である。
【図１１】  図１０のコアロッドの平面図である。
【図１２】  粉末圧縮成形工程を示す縦断面図である。
【図１３】  粉末圧縮成形工程で得られた成形体の縦断面図である。
【図１４】  図１３の成形体の底面図である。
【図１５】  再加圧工程を示す縦断面図である。
【図１６】  再加圧工程で得られた再加圧体の縦断面図である。
【図１７】  図１６における線XVII−XVIIに沿った断面図である。
【図１８】  従来の真円軸受の軸ロス変化率を示すグラフである。
【図１９】  従来の真円軸受であってその内面に複数の凸部を有する軸受の軸ロス変化率を示すグラフである。
【図２０】  本発明にかかる真円軸受の軸ロス変化率を示すグラフである。
【符号の説明】
２，２０  真円焼結含油軸受
４  シャフト
６  上端部
８  下端部
１０  中央部
１２，２２  凹部
１４，２４  中央真円部
１６  クリアランス部
２６，４０  コアロッド
２８，３８  ダイ
３０，４２  上パンチ
３２，４４  下パンチ
３４  材料粉末
３６  圧縮成形体
４６  再加圧体
【図１】
0003675550.tif 000002
【図２】
0003675550.tif 000003
【図３】
0003675550.tif 000004
【図４】
0003675550.tif 000005
【図５】
0003675550.tif 000006
【図６】
0003675550.tif 000007
【図７】
0003675550.tif 000008
【図８】
0003675550.tif 000009
【図９】
0003675550.tif 000010
【図１０】
0003675550.tif 000011
【図１１】
0003675550.tif 000012
【図１２】
0003675550.tif 000013
【図１３】
0003675550.tif 000014
【図１４】
0003675550.tif 000015
【図１５】
0003675550.tif 000016
【図１６】
0003675550.tif 000017
【図１７】
0003675550.tif 000018
【図１８】
0003675550.tif 000019
【図１９】
0003675550.tif 000020
【図２０】
0003675550.tif 000021