(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側の外径を中間部ないし他端側外径より大径状として圧粉成形した中間成形体を焼結してからサイジング型の下パンチ上に他端側を支持せしめてセットし、該中間成形体を先端側が小径とされた段つきコアを有する上パンチによりサイジング型内に圧入するに当り、該上パンチにおけるコアの段部をサイジング型内に進入せしめた状態で前記中間成形体の他端側をサイジングして中間部内孔を大径状に成形し、次いで前記コア段部をサイジング型の成形域から引き抜いた状態で該中間成形体一端側の外径大径状部分をサイジングして外径ストレート状とすると共に上記コアの先端側小径部により一端側内径を上記した他端側内径と同径状にサイジングすることを特徴とした内孔中間部拡径軸受の製造方法。
【請求項２】
一端側の外径を中間部ないし他端側外径より大径状として圧粉成形した中間成形体を焼結してから前記大径状一端側を大径状のまま受入るようにされた第１のサイジング型における下パンチ上に前記中間成形体の他端側をセットし、先端側を小径とした段つきコアを有する上パンチのコア段部を上記第１サイジング型内に進入せしめた状態で第１段のサイジングをなし、次いでその大径状外径部を受入れてガイド成形するダイにおいて上パンチにより第２の圧下サイジングして大径状外径部を絞り込み、外径を同径化ストレート形状とすると同時に大径状内径部の絞り込みにより縮径された内径部および他端側内径部をサイジングコアにより仕上げ軸材接摺部とすることを特徴とした内孔中間部拡径軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は内径中間部空洞状軸受およびその製造方法に係り、内孔中間部が内挿された軸材と接摺しない空洞状部軸受機構を形成すると共に軸受機能の精度を高め、しかも軸受サイジングに対する設定を容易化することのできる内径中間部空洞状軸受およびその好ましい製造方法を提供しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転軸の軸受を的確化するためにはそれなりに長い範囲に亘って支承することが好ましいが、このために図３に示すように内径の数倍以上のように長い長大軸受３１を軸３０に対して適用することが必要である。然しこのように長い軸受はその長さと共に増大する軸受面積に比例して摺動摩擦抵抗が増大し、回転駆動力の摩擦抵抗によるロスが大であると共に軸受時における発熱量なども大とならざるを得ない。また成程成形製作の容易な圧粉成形焼結金属体であるとしても長大軸受は原料粉末の金型への充填性が悪いためその製作が容易でない。
【０００３】
そこで回転軸３０の一端側を図４に示すようにハウジング３５に用いられた複数の短小軸受３２、３２で支承することが考えられ、このようにすると各支承３２は短小なものでよいことになり、製作も容易となる。然しこの場合においては軸受３２、３２において同軸度を得ることが非常に困難であって適正な同軸度が得られないものは軸受け機能において甚だしく劣ったものとなり、また適正な同軸精度をもった設定をなすための工数が非常に大きいこととなる。
【０００４】
上記したような図３および図４によるものの不利を避けるべく図５に示すように焼結金属多孔質筒体４０の中間部内側を穿削工具によって空洞状の穿削加工４１して両端部に軸材３０に対する接摺部を形成することが考えられ、このような穿削加工部４１により軸材３０が回転した場合における摩擦抵抗を大幅に低減し得る。
【０００５】
また特開昭５８−８４２２２においては、段差形状の型孔を持つ上型および下型と下型の型孔中心を貫通するサイジングコアとを備える金型を用い、筒状焼結体の内径面、上下両端面および外径両端部を拘束した状態で軸方向に圧縮してその外径中央部を膨出せしめ、それに伴う塑性流動により内径中央部を拡張させることを特徴とする機械加工によらない逃げを有する焼結含油軸受の製造方が提案されている。
【０００６】
更に本出願人側においても特開平２−８３０２において、図６に示すような構成を提案している。即ち、回転軸３０に対し軸受３３の内外端部に形成された接摺部３４、３５で接合支持するようにしたもので、その製造は図７（Ａ）のように上下パンチ３６、３７を有すると共に下パンチ３７に段つきコア３８を挿入セットしたダイ３９内に原料粉体４５を装入して圧粉成形してからサイジング工程に移して同図（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）のようにサイジングするものである。
【０００７】
即ち、内孔５３に段部５２の形成された圧粉成形体５１は図７（Ｂ）のようなコア５４を有する下パンチ５５と、コア５６を有する上パンチ５７をもったサイジング５８によってサイジング処理する。つまり中間に段部５８ａを形成したサイジングダイ５８に圧粉成形体５１を図８（Ｃ）のように圧入サイジングし、外径がストレートである圧粉成形体５１の下部を前記段部５８ａで絞り込み、上パンチ５７のコア５６に対し下端側を縮径した同図（Ｄ）のような接摺部５９となし、上下に回転軸３０に対する接摺部５９、５９ａをもった完成軸受体３０を得るものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記した図５のものは軸材３０に対する接摺部が少くて摩擦抵抗を大幅に低減し得るし、ハウジングに対する取付けについても従来一般のものと同様であるが、その穿削加工部４１の形成に当っては圧粉成形焼結によるものより著しく莫大な工数を必要とし、必然的に相当に高価なものとならざるを得ない。
【０００９】
特開昭５８−８４２２２によるものにおいては穿削加工することなしに目的の製品を得ることができ、また含油軸受として給油操作する必要はないが、軸方向圧縮によって外径中央部に膨出部分が形成されることが基本であって、それに伴う内径中央部の拡張による逃げは必然的に限定されたものとなる。しかも機器ハウジングに設定した場合には前記した外径中央部の膨出部分によってハウジングとの間に空隙が発生せざるを得ず、ハウジングに対する取付けが困難で安定しない不利がある。
【００１０】
更に前記した特開平２−８３０２によるものは焼結軸受材の内径中間部に適切な非接触部をもった製品として得ることができ、回転軸の回転時における摺動摩擦抵抗が少く、しかも同軸度を持った軸受部を形成し得るが、軸受体の長さ方向における外径が異っているのでハウジングにセットした場合に空隙を残すこととなり、やはりその設定状態が安定しない不利がある。また軸の回転により発生する油圧が外径側空隙部分に逃げるため油膜厚さが薄くなって金属接触となり易い。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記したような従来技術によるものの不利、欠点を解消することについて検討を重ね、量産的且つ低コストに得ることができると共に含油軸受であってしかも給油を必要としない軸受において設定されるハウジングとの間に実質的な空隙を残すことのない設定を得しめ、且つ軸材との間における充分な摩擦低減を図ると共に軸心確保も適切に得しめるようにしたものであって、以下の如くである。
【００１４】
（１）  一端側の外径を中間部ないし他端側外径より大径状として圧粉成形した中間成形体を焼結してからサイジング型の下パンチ上に他端側を支持せしめてセットし、該中間成形体を先端側が小径とされた段つきコアを有する上パンチによりサイジング型内に圧入するに当り、該上パンチにおけるコアの段部をサイジング型内に進入せしめた状態で前記中間成形体の他端側をサイジングして中間部内孔を大径状に成形し、次いで前記コア段部をサイジング型の成形域から引き抜いた状態で該中間成形体一端側の外径大径状部分をサイジングして外径ストレート状とすると共に上記コアの先端側小径部により一端側内径を上記した他端側内径と同径状にサイジングすることを特徴とした内孔中間部拡径軸受の製造方法。
【００１５】
（２）  一端側の外径を中間部ないし他端側外径より大径状として圧粉成形した中間成形体を焼結してから前記大径状一端側を大径状のまま受入るようにされた第１のサイジング型における下パンチ上に前記中間成形体の他端側をセットし、先端側を小径とした段つきコアを有する上パンチのコア段部を上記第１サイジング型内に進入せしめた状態で第１段のサイジングをなし、次いでその大径状外径部を受入れてガイド成形するダイにおいて上パンチにより第２の圧下サイジングして大径状外径部を絞り込み、外径を同径化ストレート形状とすると同時に大径状内径部の絞り込みにより縮径された内径部および他端側内径部をサイジングコアにより仕上げ軸材接摺部とすることを特徴とした内孔中間部拡径軸受の製造方法。
【００１６】
【発明の実施の形態】
上記したような本発明によるものの具体的な実施態様を添附図面に示すものについて説明すると、本発明による軸受は鉄系や銅系およびこれに固形その他の金属粉末による圧粉成形焼結体であって、図１の（Ｆ）または図２の（Ｇ）に示すような構成を有しており、即ち外面はストレート状の圧粉成形体１であって、内径中間部が軸材に接摺しないように大径化された空洞部２とされると共に該空洞部２の両端側に夫々軸材接摺部３、３を形成した筒状焼結多孔組織体であって、該圧粉成形筒状焼結多孔組織体１の外周面がストレート状面４とされ、しかもその軸方向長さが内径、即ち前記軸材接摺部３の内径の５倍以上とされたものである。
【００１７】
上記したような本発明によるものの製造過程についてはそれぞれ図１と図２に示されている如くであって、先ず図１のものは圧粉成形された中空成形体５に対してサイジングすることにより単一のサイジング過程で内孔の中間部を拡径して空洞部２とすると共に一端部を縮径して軸材接摺部３となし、次いで圧粉成形中空筒体の他端部における肉厚全般を縮径して外径ストレートでしかも他端部内径を小径化してもう１つの軸材接摺部３としたものである。
【００１８】
その仔細を説明すると、圧粉成形は、図１の（Ａ）に示すようにコア８を挿通した下パンチ７をセットした成形ダイ１０に金属粉末または金属粉末に対し適宜潤滑剤を添加した圧粉用原材料を装入し、前記コア８をガイドして内孔９を有する上パンチ６を圧下し、同図（Ｂ）のように圧粉成形する。即ち中空成形体５は上端側が大径状に張出した大径状部５ａとして成形され、このように成形されたものは下パンチ７を上昇せしめて中空成形体５を取出す。
【００１９】
上記のようにして取出された中空成形体５は焼結処理され、次いで図１の（Ｃ）に示すようにサイジングダイ１１に移され、その下パンチ１７のコア１８をガイドとして該下パンチ１７上に挿入セットされたものに対して先端部を細径部１３ａとしたコア１３を備えた上パンチ１６を対設し、中空成形体５をサイジングダイ１１に圧入してサイジングする。即ちサイジングダイ１１の開口部には絞り成形部１４が形成されていて上パンチ１６で圧入される中空成形体５は該成形部１４でサイジングされるが斯うしたサイジングに際しては上パンチ１６のコア１３が先ず降下し図１の（Ｄ）に示すように下パンチ１７のコア孔１７ａに挿入された状態で図１の（Ｄ）（Ｅ）のように上パンチ１６が圧下されることにより上パンチ１６の的確なサイジングダイ１１内への圧下と、該圧下によるサイジングが行われる。
【００２０】
つまり上パンチ１６の降下ないし中空成形体５に対するサイジングは前記上パンチコア１３の段部１３ｂが図１の（Ｄ）に示すようにサイジングダイ１１中に適度に進入し、中空成形体５の内孔を拡径した状態として行われ、次いでコア１３を同図（Ｅ）のように引抜くと共に上パンチ１６を圧下したサイジングを行うもので、斯うしてサイジングを終えたものはその内孔５ａにおける中間部に前記コア１３における段部１３ｂより上方の大径部分で成形された空洞状部２の形成されたものとなる。即ちその後上パンチ１６のコア１３を上昇せしめると共に上パンチ１６を同図（Ｅ）のように圧下して成形体３をサイジングすることにより図１の（Ｆ）に示すような空洞状部２を有し、外面ストレート４を備えた断面構造の製品１を得ることができる。
【００２１】
前記した図１のものは単一のサイジング工程で目的の軸受を得しめるようにしたものであるが、図２には本発明により２段のサイジング工程を経て目的の製品を得しめる場合が示されている。即ちこの図２のものにおいて、その（Ａ）（Ｂ）のような過程で得られる中空成形体５は図１に示した場合と全く同様であり、更に同図（Ｃ）のサイジングスタート状態も図１のものと同じであるが、サイジングダイ１１における絞り成形部１４はその上方にストレート部１９が形成されたものとしてサイジングし、サイジング上パンチ１６を圧下すると共にそのコア１３における段部１３ｂをダイ１１内に進入させて図１の（Ｄ）のように成形することにより空洞状部２を形成することができる。
【００２２】
上記のようにして空洞状部２の形成された中間成形体２０は更に図２の（Ｅ）に示す如く第２の絞り部２４のみを有する第２のサイジングダイ２１に移され、下パンチ２７に対し上パンチ２６を圧下して空洞状部２の上端側を同図（Ｆ）のように上パンチコア２３に対して圧下サイジングするならば図１のものと同様な図２（Ｆ）の如き圧粉成形体１を得ることができる。
【００２３】
上記したような本発明によるものは筒状に成形された圧粉成形焼結体を軸方向において順次にサイジングし中間部の大径化された空洞状部の両端部に夫々軸材接摺部を形成することにより圧粉成形焼結体の軸方向においてサイジングによる強度性を適切に形成し、特に中間部を大径化された空洞状部とすることによっても該焼結体の内面において好ましい強度性を得しめて比較的長い軸受体の全般において安定した強度を確保する。
【００２４】
一端側外径を中間部ないし他端側の外径より大径状態として圧粉成形した中間成形筒体とすることにより一端側をサイジングで縮径するのに適した形態となし、該中間成形筒体を焼結してからサイジングするに当り、前記中間成形筒体の他端側内孔を軸受孔部とすると共に中間部を拡径して空洞部となし、次いで前記のように大径状態とされた一端側の内外径を縮径して全体の外径をストレート状とすると共に一端側内孔を軸受孔部とすることにより外径がストレートで中間部に空洞部を形成し、しかも両端部に軸受孔部をそれぞれ形成した軸受を適切に得しめる。
【００２５】
一端側の外径を中間部ないし他端側外径より大径状として圧粉成形した中間成形体を焼結してからサイジング型の下パンチ上に他端側を支持せしめてセットし、該中間成形体を先端側が小径とされた段つきコアを有する上パンチによりサイジング型内に圧入するに当り、該上パンチにおけるコアの段部をサイジング型内に進入せしめた状態で前記中間成形体の他端側をサイジングして中間部内孔を大径状に成形したことにより中間部内径を大径化空洞部とした成形体を形成する。
【００２６】
上記のようにして中間部内孔を大径状に成形したものを、次いで前記コア段部をサイジング型の成形域から引き抜いた状態で該中間成形体他端側の外径大径状部分をサイジングして外径ストレート状とすると共に上記コアの先端側小径部により一端側内径を上記した他端側内径と同径状にサイジングすることにより単一のサイジング機構によって中間部内孔を大径状とし、しかも両端部内孔を軸受孔とし、外径ストレート状の軸受を適切に得しめる。
【００２７】
一端側の外径を中間部ないし他端側外径より大径状として圧粉成形した中間成形体を焼結してから前記大径状他端側を大径状のまま受入るようにされた第１のサイジング型における下パンチ上に前記中間成形体の他端側をセットし、先端側を小径とした段つきコアを有する上パンチのコア段部を上記第１サイジング型内に進入せしめた状態で第１段のサイジングをなすことにより中間的サイジング状態を能率的に実施せしめ得る。
【００２８】
上記のように第１段サイジングしたものを次いでその大径状外径部を受入れてガイド成形するダイにおいて上パンチにより第２の圧下サイジングして大径状外径部を絞り込み、外径を同径化ストレート形状とすると同時に大径状内径部の絞り込みにより縮径された内径部および他端側内径部をサイジングコアにより仕上げ軸材接摺部とすることにより能率的にサイジングして中間部内径が大径状であり、両端側が軸受孔であって、しかも外径がストレート状の軸受体を量産的且つ的確に得しめる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したような本発明によるときは内孔中間部が挿入された軸材と接摺することのない空洞状軸受を得しめて軸受機能の高精度化と軸受時における摩擦抵抗の低減を得しめると共に軸受ハウジングに対する設定を容易化した軸受部体を平易且つ安定して提供し得るものであるから工業的にその効果の大きい発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による製造過程の１つを順次に示した説明図である。
【図２】本発明によるもう１つの製造過程を示した図１と同様な説明図である。
【図３】従来のそれなりに長い範囲に亘って支承するようにした軸受の基本的構成についての断面図である。
【図４】その分割された軸受による支承構成の断面的説明図である。
【図５】同じく従来の穿削加工による軸受の断面的説明図である。
【図６】本出願人により提案された軸受の断面図である。
【図７】図６に示したものの製造過程を示した説明図である。
【符号の説明】
１  圧粉成形体
２  空洞部
３  軸材接摺部
４  ストレート状外周面
５  中空成形体
５ａ  その大径部
６  上パンチ
７  下パンチ
８  そのコア
９  内孔（上パンチ６の）
１０  成形ダイ
１１  サイジングダイ
１２  その絞り成形部
１３  上パンチコア
１３ａ  その細径部
１３ｂ  その段部
１４  絞り部
１５  上パンチ断面
１６  上パンチ（サイジング用）
１７  下パンチ（サイジング用）
１７ａ  コア孔
１８  下パンチコア
１９  ストレート部
２０  中間成形体
２１  第２サイジングダイ
２３  上パンチコア
２４  第２サイジングダイの絞り部
２５  上パンチ端面
２６  その上パンチ
２７  その下パンチ
２８  下パンチコア
３０  従来の軸
３１  その軸受
３２  従来の短小軸受
３３  軸受
３４  接摺部
３５  接摺部
３６  上パンチ
３７  下パンチ
３８  段つきコア
３９  ダイ
４０  焼結金属多孔質筒体
４１  空洞状穿削加工
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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