(57)【要約】【課題】ハウジング内に焼結軸受を嵌合、固着して軸受ユニットを製造するにあたり、ハウジングに対する焼結軸受の固着力のばらつきが少なく、かつ固着力が従来よりも大幅に高いものを、より簡便に得る。【解決手段】焼結軸受が嵌合される嵌合孔１３の内周面１４の面粗さが最大高さで３．２〜１００μｍのハウジング１０の嵌合孔１３内に、気孔率が５〜３０％の焼結軸受２０を隙間嵌めの状態で嵌合し、該焼結軸受２０を軸方向に圧縮して、外周面２１をハウジング１０の内周面１４に強く圧着させるとともに、焼結軸受２０の内周面２３をコアロッド７１に圧接させる。【選択図】図２
2008025657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結軸受が嵌合される断面略円形の嵌合孔が形成されており、その嵌合孔の内周面の面粗さが最大高さで３．２〜１００μｍとされた筒状のハウジングと、
外径が前記ハウジングの前記嵌合孔に隙間嵌めの状態で嵌合させられる円筒状の焼結軸受とを用意し、
はじめに、前記ハウジングの前記嵌合孔に、前記焼結軸受を概ね同心状に嵌合させるとともに、該焼結軸受に円柱状のコアロッドを挿入し、
次いで、前記焼結軸受を軸方向に圧縮し、これによって、該焼結軸受の膨出する外周面を前記ハウジングにおける前記嵌合孔の前記内周面に押し付けてハウジングと焼結軸受とを一体化させるとともに、焼結軸受の内周面を前記コアロッドに押し付けて該焼結軸受の孔寸法を矯正することを特徴とする軸受ユニットの製造方法。
【請求項２】
前記ハウジングの前記嵌合孔の内径と前記焼結軸受の外径との嵌合い寸法差が、０を超え、かつ３００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の軸受ユニットの製造方法。
【請求項３】
前記ハウジングに一体化した後の前記焼結軸受である焼結軸受の軸孔が、内径一定の円筒状であることを特徴とする請求項１または２に記載の軸受ユニットの製造方法。
【請求項４】
前記ハウジングに一体化した後の前記焼結軸受である焼結軸受の軸孔の軸方向中央部に、軸方向両端部よりも大径の中逃げ部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の軸受ユニットの製造方法。
【請求項５】
前記焼結軸受を複数具備し、これら焼結軸受を前記ハウジングの前記嵌合孔に略同軸的に嵌合して軸方向に圧縮し、互いに密着させることを特徴とする請求項１または２に記載の軸受ユニットの製造方法。
【請求項６】
焼結軸受の互いの密着面側の軸孔端部の内径が他の部分よりも大径に形成されており、これら内径大径部が合致されて中逃げ部が形成されることを特徴とする請求項５に記載の軸受ユニットの製造方法。
【請求項７】
前記焼結軸受の気孔率が５〜３０％であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の軸受ユニットの製造方法。
【請求項８】
前記ハウジングが、鉄系焼結材料からなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の軸受ユニットの製造方法。
【請求項９】
前記ハウジングの前記嵌合孔の前記内周面が焼結されたままの状態であることを特徴とする請求項８に記載の軸受ユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジング内に焼結軸受を嵌合して固着した形態の軸受ユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多孔質の焼結合金により成形され潤滑油を含浸させた焼結含油軸受は、無給油で長時間使用することができ、高温での耐久性に優れ、低騒音であることから、ボールベアリングに代わる回転軸の軸受として広く使用されている。このような焼結含油軸受は、情報機器に用いられるスピンドルモータや、ファンモータ等においては、真鍮やステンレス等の溶製材の切削加工品や、亜鉛やアルミニウムのダイキャスト品のハウジング内に嵌合、固着され、軸受ユニットとして組み立てられる。そして、内部に形成されている気孔内に潤滑油を含浸、保持させることにより、軸孔の内周面と、軸孔に摺動自在に挿入された回転軸との間に油膜を形成して、長期にわたり潤滑状態を維持することができるようになっている（特許文献１〜３等）。
【０００３】
このような軸受ユニットにおいては、ハウジングに対する軸受の固着度が不十分であると、ハウジングから焼結軸受が突出したり、さらには脱落するおそれがある。このため、焼結軸受が嵌合されるハウジングの嵌合孔は、焼結軸受の外周面との密着性を高めるために、高い寸法精度で、かつ面粗さも小さくなるよう機械加工されている。ハウジング内に焼結軸受を固着する手段としては、接着剤は焼結軸受の気孔中に接着剤が吸収されてしまい強固な固着状態は得られないことから、ハウジング内に焼結軸受を圧入する方法が有効とされている。
【０００４】
焼結軸受をハウジング内に圧入するには、例えば図９に示すような金型装置が用いられる。この場合の金型装置は、ハウジング８０が嵌合される円筒状のダイ孔９０ａが形成されたダイ９０と、ダイ９０のダイ孔９０ａの中心に配置されるコアロッド９１と、ハウジング８０内に挿入されて焼結軸受８５を圧縮する上下一対の圧縮用パンチ９２，９３と、ハウジング８０を支持する支持パンチ９４とを具備する。ハウジング８０は円筒状で、焼結軸受８５が嵌合される嵌合孔８０ａが中心に形成されている。圧入前の円筒状の焼結軸受８５は、外径がハウジング８０の内径すなわち嵌合孔８０ａの径よりも僅かに大きくて締まり嵌めの寸法に設定され、また、軸孔８５ａの内径はコアロッド９１が摺動して挿入される程度に設定されている。
【０００５】
その焼結軸受８５を、図９（ａ）に示すようにコアロッド９１の上方に同軸的に配置し、次いで図９（ｂ）に示すように軸孔８５ａに摺動しながら挿入されるコアロッド９１をガイドとして上パンチ９２によりハウジング８０の嵌合孔８０ａに押し込むことにより、軸受ユニットが得られる。焼結軸受８５がハウジング８０に圧入されることにより、焼結軸受８５の外周面がハウジング８０の内周面８０ａに圧着状態となって両者が一体化し、また、焼結軸受の内周面はコアロッドに圧接して内径寸法が矯正される。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−９６３１４号公報  図２、図１等
【特許文献２】特開平７−３３２３６３号公報  図４、図５、図６、図１等
【特許文献３】特許第３６８６６６５号  図１等
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図９に示した方法では、ハウジング８０に対する焼結軸受８５の固着度にばらつきがあり、固着力が低い場合が生じることが問題となっている。その原因について発明者が解析したところ、図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、ハウジング８０に圧入される焼結軸受８５の外周面がハウジング８０の嵌合孔８０ａの上端縁に削られてバリが発生するとともに、焼結軸受８５の外周面が削られることによって嵌合孔８０ａの内周面に対する焼結軸受８５の外周面の接触面積が低下するからであることが判った。
【０００８】
上記特許文献３には、ハウジングの嵌合孔の径よりも外径が僅かに小さい焼結軸受を隙間嵌めでハウジング内に嵌合させるとともに、両者の間の隙間に接着剤を充填して固着させる方法が記載されており、特にここでは、焼結軸受の気孔を樹脂含浸して封孔した上でユニット内部を真空吸引し、隙間端部に滴下した接着剤を隙間全体に行き渡らせることが特徴とされている。しかしながらこの方法では、焼結軸受内の気孔が樹脂含浸により封孔されているため、固着性はよくても焼結含油軸受の気孔からの潤滑油供給による油膜形成作用が犠牲となり、一般の軸受ユニットへの適用が難しいことが想定される。
【０００９】
よって本発明は、ハウジング内に焼結軸受を嵌合、固着して軸受ユニットを製造するにあたり、ハウジングに対する焼結軸受の固着力のばらつきが少なく、かつ固着力が従来よりも大幅に高いものを、より簡便に得ることができる製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の軸受ユニットの製造方法は、焼結軸受が嵌合される断面略円形の嵌合孔が形成されており、その嵌合孔の内周面の面粗さが最大高さで３．２〜１００μｍとされた筒状のハウジングと、外径がハウジングの嵌合孔に隙間嵌めの状態で嵌合させられる円筒状の焼結軸受とを用意し、はじめに、ハウジングの嵌合孔に、焼結軸受を概ね同心状に嵌合させるとともに、該焼結軸受に円柱状のコアロッドを挿入し、次いで、焼結軸受を軸方向に圧縮し、これによって、該焼結軸受の膨出する外周面をハウジングにおける嵌合孔の内周面に押し付けてハウジングと焼結軸受とを一体化させるとともに、焼結軸受の内周面をコアロッドに押し付けて該焼結軸受の孔寸法を矯正することを特徴としている。なお、本発明で言う面粗さの最大高さとは、粗さ曲線の山頂部と谷底部の間隔の最大値であり、傷とみなされるような並はずれて高い山および低い谷を除いた値である。すなわち、後述するようにハウジングを焼結材料で構成する場合には気孔部分を除いて評価することとなる。
【００１１】
本発明は、ハウジングの嵌合孔に焼結軸受を圧入するのではなく、嵌合孔の内径よりも外径が若干小さく隙間嵌めの状態となる焼結軸受を嵌合孔に嵌合し、その焼結軸受を軸方向に加圧して圧縮するといった方法である。圧縮により、焼結軸受には外周側に肉が流動する塑性変形が起こり、その外周面がハウジングの嵌合孔の内周面に押し付けられて圧着することにより、両部材が一体化する。
【００１２】
本発明によると、焼結軸受を圧入しないので、図１０（ｂ）に示したように焼結軸受の外周面が削れるおそれがない。また、ハウジングの嵌合孔の内周面が、最大高さで３．２〜１００μｍと比較的粗い面粗さであるため、その粗い内周面の凹凸に対して、焼結軸受の外周面を塑性変形させて食い込んだ状態とすることができる。これにより焼結軸受の外周面はハウジングの嵌合孔の内周面に隙間なく凹凸嵌合するとともに接触面積が増大し、高い固着力を得ることができる。その結果、軸受ユニットとして使用した時においてハウジングと焼結軸受との間に滑りが生じることがなく、安定した固着力が長期にわたって保証される。また、圧入に比べると加圧の際の抵抗が少ないので、加圧に要する荷重を低減させることができ、加圧装置への負担を軽減させることができるという利点もある。
【００１３】
また、本発明においては、焼結軸受が塑性変形してハウジングの嵌合孔の内周面に固着するとともに、焼結軸受の軸孔は、該軸孔に挿入されるコアロッドによって圧縮と同時に矯正され、寸法精度およびハウジングとの同心度が得られる。このため、ハウジングや焼結軸受の孔寸法や両者の同心度を矯正する加工が不要となり工程数の低減が図られ、この点からも加工コスト低減の効果を得ることができる。
【００１４】
上記のようにハウジングの嵌合孔の粗い内周面に焼結軸受の外周面が十分に食い込んだ高い固着状態を得るためには、嵌合孔の内周面の面粗さが最大高さで３．２〜１００μｍであることが必要とされる。ここでの最大高さとは、粗さ曲線の山頂部と谷底部との間隔の最大値のことを言い、傷とみなされるような並外れて高い山や低い谷を除いた値である。本発明では、ハウジングの嵌合孔の内周面の粗さにおいて最大高さが３．２μｍよりも小さくて凹凸が浅すぎると、圧着する焼結軸受の外周面の塑性変形後の固着力が不足する。一方、最大高さが１００μｍより大きく凹凸が深すぎると、焼結軸受が塑性変形しても凹凸に十分に食い込んで凹部に充填しきれなくなり、接触面積はそれほど増大せずかえって固着力が低減してしまう。したがって、ハウジング内周面の面粗さは、最大高さで３．２〜１００μｍとされる。
【００１５】
本発明の焼結軸受は、ハウジングに固着された後には摺動性の確保のために潤滑油を保持した焼結含油軸受として機能させるとともに、適度な柔らかさによる変形能を付与するために、気孔率が５〜３０％のものが用いられる。気孔率が３０％を超えると成形体（焼結体）のハンドリングが難しくなったり破損が生じたりするため、好ましくない。一方、気孔率が５％に満たないものは、ハウジングへの固着後に残留する気孔量が乏しくなり、良好な摺動特性を発揮することができなくなる。したがって、焼結軸受は気孔率が５〜３０％のものが用いられる。
【００１６】
また、焼結軸受が圧縮されて塑性変形することによりハウジングの嵌合孔の内周面に固着されるためは、隙間嵌めとは言え、嵌合孔の内周面と焼結軸受の外周面との間の隙間が開きすぎていると、焼結軸受の塑性変形量が多くなりすぎて変形後の寸法精度を維持することが難しくなり、また、十分に塑性変形しなかった場合には嵌合孔の内周面への圧着の度合いが比較的弱くなって固着力が不足する。このため、ハウジングの嵌合孔の内径と焼結軸受の外径との嵌合い寸法差すなわち隙間は、３００μｍ以下に止めるべきである。なお、ハウジングの嵌合孔に対して焼結軸受が隙間嵌めとなればよいことから、両者の隙間の下限値は０を超えていればよい。
【００１７】
上記のように、ハウジングは、真鍮やステンレス等の溶製材の切削加工品や、亜鉛やアルミニウムのダイキャスト品が一般に用いられるが、嵌合孔の内周面を粗く処理する手段としては、あえて切削条痕を残すようにして切削加工するなどの方法が挙げられる。具体的には、切削刃の切り込み深さと送り速度とを調整して螺旋状の切削条痕を残留させるようにすればよい。また、ハウジングの嵌合孔については、このように内周面の面粗さを粗くしたままの状態で用いることから、その内周面の仕上げ加工が不要となり、加工コストの低減といった効果も得ることができる。
【００１８】
ところで、ハウジング内に固着される焼結軸受が含油状態で使用されることを考慮すると、焼結軸受の軸孔の軸方向中央部に、軸方向両端部よりも大径の中逃げ部を形成し、この中逃げ部に貯油させる形態は、貯油能力が向上する観点から本発明の好ましい形態である。
【００１９】
また、本発明は、焼結軸受を複数具備し、これら焼結軸受をハウジングの嵌合孔に略同軸的に嵌合して軸方向に圧縮し、互いに密着させる形態も含む。この形態の場合、焼結軸受の互いの密着面側の軸孔端部の内径を他の部分よりも大径に形成し、これら内径大径部が合致されることにより中逃げ部が形成されるようにすると、焼結軸受を大きく変形させることなく中逃げ部を容易に形成することができる。
【００２０】
次に、本発明では、焼結軸受を焼結材料からなるものとして含油させることにより、軸受面すなわち焼結軸受の内周面の摺動性を確保可能としているが、焼結体であってハウジングよりも強度が低いことにより、上記のようにハウジングの嵌合孔の粗い内周面に焼結軸受の外周面が食い込む状態を得ることができるものである。したがって上記のようにハウジングは焼結軸受よりも硬く強度が高い溶製材等が選択されるが、焼結材料からなるものでもよい。
【００２１】
焼結材料からなるハウジングは、高い寸法精度とともに安価に製造できるといった利点があり、強度確保の観点から、特に鉄系の焼結材料からなるものが好適とされる。焼結体は金属粉末を原料とする製法に起因して表面に凹凸を有するため、これを利用して嵌合孔の内周面を凹凸面とすることができ、特殊な加工を別途行う必要がないという利点がある。焼結材料からなるハウジングにおいて、嵌合孔の内周面を凹凸面とするには、その内周面をサイジング等の塑性変形を伴う処理を施さずに、焼結されたままの状態のものを用いるとよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の軸受ユニットの製造方法は、ハウジングの嵌合孔の内周面を適度に粗くし、この粗い内周面に、隙間嵌めで嵌合した焼結軸受を塑性変形させて固着させることにより、ハウジングの嵌合孔の内周面と焼結軸受の表面の接触面積が増大し、ハウジングに対する焼結軸受の固着力を大幅に向上させることができ、もって、両部材間に滑りが生じることがなく、安定した軸受性能を長期にわたって得ることができるといった効果を奏する。また、本発明は簡便な方法であり、また、ハウジングの嵌合孔を高精度に、かつ面粗さを小さくする機械加工を不要とするので、コストの大幅な低減が図られるという効果も得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は、一実施形態の製造方法で製造された軸受ユニット１Ａを示している。この軸受ユニット１Ａは、ハウジング１０内に焼結軸受２０が一体に固着されてなるものである。ハウジング１０は、胴部１１の一端部に鍔部１２を有し、焼結軸受２０が嵌合される嵌合孔１３の内径が一定である円筒状の部材で、真鍮の溶性材を切削加工して得られたものである。焼結軸受２０は、摺動特性や変形能を有する銅系または鉄銅系焼結材料の成形体であり、外径および内径とも一定で、軸方向長さがハウジング１０よりもやや短い単純円筒状の焼結体である。焼結軸受２０はハウジング１０の嵌合孔１３に同軸的に嵌合され、かつその外周面２１が嵌合孔１３の内周面１４に圧着している。焼結軸受２０の軸孔２２には図示せぬ回転軸が摺動自在に挿入される。このような構成の軸受ユニット１Ａを製造するには、次のような方法が採られている。
【００２４】
まず、本発明の条件を満たすハウジング１０と焼結軸受２０とを用意する。
ハウジング１０は前述のように真鍮の溶製材であるが、この場合には、嵌合孔１３の内周面１４の面粗さが、切削加工による加工度合いを調節することにより、最大高さで３．２〜１００μｍに設定されている。一方、焼結軸受２０は、銅系焼結材料または鉄銅系焼結材料の原料粉末を圧縮して圧粉体を成形し、次いでその圧粉体を焼結して得たものである。この場合の焼結軸受２０は気孔率が５〜３０％であり、また、外径はハウジング１０の嵌合孔１３に隙間嵌めの状態で嵌合する寸法に設定されている。すなわち、焼結軸受２０の外径はハウジング１０の嵌合孔１３の内径よりも僅かに小さく、具体的には、嵌合い寸法差が、０を超え、かつ３００μｍ以下とされている。
【００２５】
軸受ユニット１Ａは、図２に示す金型装置に上記ハウジング１０および焼結軸受２０をセットし、焼結軸受２０を軸方向に圧縮して製造される。金型装置は、ハウジング１０が嵌合される円筒状のダイ孔７０ａが形成されたダイ７０と、ダイ孔７０ａの中心に配置されるコアロッド７１と、ハウジング１０内に摺動自在に挿入されて焼結軸受２０を圧縮する上下一対の円筒状の圧縮用パンチ７２，７３と、ハウジング１０を支持する支持パンチ７４とを具備する。
【００２６】
軸受ユニット１Ａを製造するには、まず、図２（ａ）に示すように、支持パンチ７４を上端がハウジング１０の下端面に当接可能な位置に配置し、下パンチ７３を上端部がハウジング１０の嵌合孔１３に所定長さ挿入される位置に配置し、コアロッド７１の位置を圧縮後の焼結軸受２０の高さよりも上端面が高くなる位置に調節する。次に、ハウジング１０の胴部１１をダイ孔７０ａ内に上から挿入して嵌合孔１３の中心にコアロッド７１を配し、水平なダイ７０の上面に鍔部１２を載せ、かつ下端面を支持パンチ７４の上に載せる。ハウジング１０はダイ７０の上面と支持パンチ７４とで支持され、ダイ孔７０ａと概ね同軸にセットされる。
【００２７】
次に、同じく図２（ａ）に示すように、軸孔２２にコアロッド７１を摺動させながら通して焼結軸受２０をハウジング１０の嵌合孔１３に嵌合させ、下端面が下パンチ７３に当接するまで焼結軸受２０下降させてハウジング１０の嵌合孔１３内に収容する。焼結軸受２０は外径がハウジング１０の嵌合孔１３の内径よりも僅かに小さいため、コアロッド７１にガイドされながら外周面２１がハウジング１０の嵌合孔１３の内周面１４に接触しない状態で、嵌合孔１３内に隙間嵌めの状態で嵌合させられる。
【００２８】
次に、図２（ｂ）に示すように、上パンチ７２を下降させて焼結軸受２０の上端面に当接させ、さらに上パンチ７２を下降させるとともに下パンチ７３の位置を保持して焼結軸受２０を軸方向に加圧して圧縮する。圧縮された焼結軸受２０には、図３（ａ）〜（ｂ）のように、外周側に向かって肉が流動する塑性変形が起こり、外周面２１が、上記の面粗さに設定されたハウジング１０の内周面１４に押し付けられ、その内周面１４の凹凸に対して焼結軸受２０の外周面２１が食い込んで凹凸嵌合する。これにより焼結軸受２０の外周面２１はハウジング１０の内周面１４に隙間なく密着して接触面積が増大し、焼結軸受２０はハウジング１０に高い固着力で一体化させられる。また、焼結軸受２０の軸孔２２の内周面２３はコアロッド７１に強く圧接させられ、その内径寸法はコアロッド７１の外径に倣って矯正される。焼結軸受２０を圧縮してハウジング１０への固着が終わったら、上パンチ７２を上方に退避させるとともに支持パンチ７４を上昇させて、ハウジング１０内に焼結軸受２０が固着された軸受ユニット１Ａをダイ孔７０ａから抜き出す。
【００２９】
このようにして得られた軸受ユニット１Ａによれば、ハウジング１０の嵌合孔１３の内周面１４に、比較的柔らかい焼結軸受２０の外周面２１が凹凸嵌合して高い固着力が発揮されるので、使用時（焼結軸受２０の軸孔２２に挿入した回転軸を回転させた時）において、ハウジング１０と焼結軸受２０との間に滑りが生じることがなく、焼結軸受２０がハウジング１０から突出したり、脱落したりする不具合が抑えられる。また、ハウジング１０内に焼結軸受２０を圧入するのではなく、ハウジング１０内で隙間嵌めの状態の焼結軸受２０を圧縮して外周側に塑性変形させるので、凹凸嵌合が確実になされる。また、圧入による固着ではないため、図３（ｂ）に示したように焼結軸受２０の外周面２１が削れるといったことはなく、したがってバリは発生せず、その上、圧入に比べると加圧の際の抵抗が少ないので、加圧に要する荷重を低減させることができ、加圧装置への負担を軽減させることができる。これらのことから、生産性の向上が図られる。
【００３０】
なお、上記の図２に示した方法は、ハウジング１０の胴部１１をダイ孔７０ａ内に挿入しているが、ハウジング１０が、肉厚が比較的厚かったり、剛性が高い材質であったりして、塑性変形が生じるおそれがない場合には、ダイ孔７０ａ内に胴部１１を挿入する代わりに、ハウジング１０の位置決め手段が設けられたダイ７０の上面に鍔部１２を下にして載置した状態から、上記と同様に焼結軸受２０を圧縮して固着してもよい。
【００３１】
図４（ａ）〜（ｃ）は、ハウジングに固着されて一体化された後の焼結軸受の内周面に、軸孔に挿入される回転軸が接触しない中逃げ部が形成された別形態の軸受ユニット１Ｂ〜Ｄをそれぞれ示している。中逃げ部は潤滑油の貯油量を多くして潤滑能力を向上させる上で有効な手段である。
【００３２】
図４（ａ）に示す軸受ユニット１Ｂの焼結軸受３０は、軸孔３２の軸方向中央部に軸方向両端部よりも大径の中逃げ部３４が形成されている。図４（ｂ）に示す軸受ユニット１Ｃの焼結軸受４０は、軸孔４２に（ａ）と同様の中逃げ部４４が形成されているが、外径が一定ではなく、一端部（図で上端部）の外径が他の部分よりも小さく、そこが小径部４５として形成されている。したがってハウジング１０の嵌合孔１３は焼結軸受４０の外周面に応じた形状に形成されている。図４（ｃ）に示す軸受ユニット１Ｄは、ハウジング１０の嵌合孔１３に２個の焼結軸受５０が互いに密着して嵌合されており、これら焼結軸受５０の連結体の軸方向中央部に、中逃げ部５４が形成されている。これらの軸受ユニット１Ｂ〜１Ｃも本発明の製造方法によって製造可能であり、以下にその製法例を説明する。なお、いずれの製法例でも、図２で示した金型装置と同様構成の金型装置を用いるため、該装置の説明は省略する。
【００３３】
図５は、図４（ａ）の軸受ユニット１Ｂの製造方法を示している。ハウジング１０は図２に示したものと同一構成であり、嵌合孔１３の内周面１４も、同様に最大高さで３．２〜１００μｍの面粗さに設定されている。図５（ａ）は、圧縮前の焼結軸受（圧縮後の焼結軸受３０は著しく変形するので、以降、そういう場合には軸受素材と称する）３６を、ダイ７０にセットしたハウジング１０の嵌合孔１３に収容した状態を示している。軸受素材３６は、図２に示した圧縮前の焼結軸受２０と同様に内外径がともに一定の単純円筒状である。軸受素材３６の外径は、ハウジング１０の嵌合孔１３に対する嵌合い寸法差が０を超え、かつ３００μｍ以下であって、嵌合孔１３に隙間嵌めの状態で嵌合する寸法に設定されている。図２に示した圧縮前の焼結軸受２０の内径は、内周面２３がコアロッド７１に摺動する寸法に設定されていたが、ここでの軸受素材３６の内径は、コアロッド７１の外径よりも大きく、内周面３７とコアロッド７１との間に１０〜５００μｍの隙間が形成されるように設定されている。
【００３４】
図５（ａ）のセット状態から上下のパンチ７２，７３で軸受素材３６を軸方向に圧縮すると、図５（ｂ）に示すように、軸受素材３６の外周面が外周方向に膨出してハウジング１０の内周面１４に圧着させられ、また、軸受素材３６の軸方向両端部の内周面が内周方向に膨出してコアロッド７１に圧接させられた焼結軸受３０が形成される。この焼結軸受３０においては、外周面３１が、図３（ｂ）に示した作用によってハウジング１０の内周面１４に強固に固着し、また、軸方向両端部のコアロッド７１に圧接させられた内周面が軸孔３２に挿入される回転軸を回転自在に支持する軸支面３３とされる。そして、これら軸支面３３間に、コアロッド７１との間の隙間が残存することにより中逃げ部３４が形成される。
【００３５】
図６は、図４（ａ）の軸受ユニット１Ｂを製造する他の方法であって、軸受素材の形態が異なる例を示している。図６（ａ）に示すこの場合の軸受素材３８には、圧縮後の中逃げ部３４よりも内径が小さく、かつコアロッド７１に内周面が接触しない予備中逃げ部３４ａが軸方向中央部に予め形成されている。この予備中逃げ部３４ａの両側であって軸方向両端部には、その内周面にコアロッド７１が摺動可能か、あるいはコアロッド７１の外径よりもやや大径の内径小径部３９が予め形成されている。また、この軸受素材３８の外径は、図５（ａ）の軸受素材３６と同様に、ハウジング１０の嵌合孔１３に対する嵌合い寸法差が０を超え、かつ３００μｍ以下であって、嵌合孔１３に隙間嵌めの状態で嵌合する寸法に設定されている。
【００３６】
図６（ａ）に示すように、ダイ７０内にセットしたハウジング１０の嵌合孔１３に軸受素材３６を収容し、この軸受素材３６を上下のパンチ７２，７３で軸方向に圧縮すると、図６（ｂ）に示すように、軸受素材３６の外周面が外周方向に膨出してハウジング１０の内周面１４に圧着させられ、また、軸受素材３６の軸方向両端部の内径小径部３９の内周面がコアロッド７１に圧接させられ軸支面３３となった焼結軸受３０が形成される。この焼結軸受３０においては、軸受素材３６の予備中逃げ部３４ａが外周方向に膨らんで内径が拡大し、中逃げ部３４が形成される。この作用により、焼結軸受２０の中逃げ量（中逃げ部３４の内径すなわち中逃げ部３４の内周面と回転軸との間の隙間）を大きく形成することができる。中逃げ量が大きいと、中逃げ部３４への潤滑油の貯油量が多く確保され、潤滑性能の向上が図られる。なお、軸受素材３６の予備中逃げ部３４ａは、前述した特許文献２の他、特開平１０−０４６２１２号公報、特開２００１−０３２８３８号公報等に記載される周知の形成方法によって形成することができる。
【００３７】
図７は、図４（ｂ）の軸受ユニット１Ｃの製造方法の一例を示している。この場合のハウジング１０の嵌合孔１３の内径は一定ではなく、鍔部１２とは反対側の端部にテーパ状の絞り部１５を経て内径小径部１６が形成されており、絞り部１５を挟んで内径小径部１６とは反対側に内径大径部１７が形成されている。図７（ａ）に示すように、ハウジング１０はダイ７０内に内径小径部１６側を下にしてセットされ、下パンチ７３は内径小径部１６内に摺動して挿入される。また、このハウジング１０においては、嵌合孔１３の内径大径部１７の内周面１７ａのみが、最大高さで３．２〜１００μｍの面粗さに設定されている。
【００３８】
一方、図７（ａ）に示すこの場合の軸受素材４６は、軸方向一端部（図で上端部）の内径が他の部分よりも小さく、この内径小径部４７側を上にして、ハウジング１０の嵌合孔１３の内径大径部１７に隙間嵌め（０を超え、かつ３００μｍ以下の嵌合い寸法差）の状態で嵌合される。軸受素材４６の外径は、ハウジング１０の内径小径部１６の内径よりも大きいものとなっている。また、内径小径部４７の内径は、その内周面にコアロッド７１が摺動可能か、あるいはコアロッド７１の外径よりもやや大径に設定されており、内径小径部４７以外の内径大径部４８の内径は、コアロッド７１の外径とハウジング１０の内径小径部１６の内径との中間程度の寸法に設定されている。
【００３９】
図７（ａ）に示すようにハウジング１０内に嵌合した軸受素材４６を、図７（ｂ）に示すように上パンチ７２でハウジング１０内に押し込み、さらに上下のパンチ７２，７３で軸方向に圧縮すると、軸受素材４６の外周面が外周方向に膨出してハウジング１０の内周面１４に圧着させられた焼結軸受４０が形成される。この焼結軸受４０の外周面４１においては、特に、最大高さで３．２〜１００μｍの面粗さに設定されたハウジング１０における内径大径部１７の内周面１７ａに圧着される部分が、図３（ｂ）に示した作用によって強固に固着する。また、焼結軸受４０においては、軸受素材４６の内径大径部４８側の端部がハウジング１０の絞り部１５で絞られて外径および内径が縮径して小径部４５が形成され、その内周面がコアロッド７１の外周面に押し当てられて軸支面４５ａが形成される。また、軸受素材４６の内径小径部４７の内周面もコアロッド７１の外周面に圧接させられ、軸支面４７ａに形成される。そして、これら軸支面４５ａ，４７ａ間に、コアロッド７１との間の隙間が残存することにより中逃げ部４４が形成される。
【００４０】
以上の図５〜図７は、ハウジング内において１個の軸受素材を圧縮した焼結軸受をハウジングに固着させ一体化すると同時に、その焼結軸受に中逃げ部を形成する製法例を示している。本発明は、焼結軸受をハウジング内に強固に固着させることができることから、図４（ｃ）に示したように２個の焼結軸受５０を用いることにより、中逃げ部をより簡単に形成することができる。
【００４１】
図８はその製造方法の一例を示しており、（ａ）に示す２個の焼結軸受５０は同一構成であって、その外径はハウジング１０の嵌合孔１３に隙間嵌め（０を超え、かつ３００μｍ以下の嵌合い寸法差）の状態で嵌合される寸法に設定されている。これら焼結軸受５０の軸方向長さは上記軸受素材３６，４６等の１／２程度であり、軸受５２の軸方向一端部には、内径大径部５６が形成されている。内径大径部５６以外の内径小径部５７の内径は、その内周面にコアロッド７１が摺動可能か、あるいはコアロッド７１の外径よりもやや大径に設定されている。なお、ここでのハウジング１０は、図２に示したものと同様で、嵌合孔１３の内周面１４が、最大高さで３．２〜１００μｍの面粗さに設定されている。
【００４２】
２個の焼結軸受５０は、内径大径部５６側の端面どうしを突き合わせてハウジング１０の嵌合孔１３内に嵌合され、図８（ｂ）に示すように、上下のパンチ７２，７３で軸方向に圧縮されることにより、外周面５１が外周方向に塑性変形してハウジング１０の嵌合孔１３の内周面１４に圧着させられる。各焼結軸受５０は、外周面５１が図３（ｂ）に示した作用によってハウジング１０の嵌合孔１３の内周面１４に強固に固着して一体化される。また、互いの突き合わせ端面も圧着状態となり、双方の内径大径部５６が合致することにより、１つの中逃げ部５４が形成される。この製法例では、軸受素材を変形させて中逃げ部を形成する上記実施形態（図５〜図７）と比較すると、中逃げ部５４を簡単に形成することができる。
【００４３】
なお、上記図８に示した製造例においては、焼結軸受５０は２個に限らず、３個あるいはそれ以上の数を用いることも可能である。また、２個の焼結軸受５０の端面どうしを突き合わせているが、例えば特開平９−１５１９４１号公報や特開２００４−２５１３０２号公報に示される複合軸受のように、予め一体に形成した複合軸受を軸受素材として用いてもよい。
【００４４】
また、上記実施形態のハウジング１０は溶性材からなるものであるが、本発明のハウジングは、銅系または鉄銅系焼結材料からなり焼結軸受よりも強度が高い鉄系焼結材料によって成形したものでもよい。その場合、ハウジングの嵌合孔の内周面が最大高さで３．２〜１００μｍの面粗さを得るには、切削加工を特に施すことなく焼結されたままの状態で得ることができる。
【実施例】
【００４５】
続いて実施例を説明して本発明の効果を実証する。
［実施例１］
・ハウジング
真鍮の溶製材に機械加工を施して嵌合孔の径が５ｍｍのハウジングを作製した。なお、ハウジングの嵌合孔については、機械加工の際に条件を変えて加工し、表１に示す最大高さに表面の粗さを調整したものを各条件ごとに１０個ずつ用意した。
【００４６】
・焼結軸受
電解銅粉末に錫粉末：５質量％を添加し、この混合粉末１００質量部に対して、０．８重量部のステアリン酸亜鉛を成形潤滑剤として添加して混合し、原料粉末を得た。そしてこの原料粉末を焼結軸受の形状に圧縮成形して焼結し、外径：４．９６ｍｍ、内径：３ｍｍ、気孔率：２５％の円筒状焼結軸受を９０個（９条件×１０個／条件）作製した。
【００４７】
・軸受ユニットの作製
作製したハウジングと焼結軸受を、図２（ａ）と同様の金型装置にセットした。この場合、ハウジングと焼結軸受の嵌合い隙間は、上記寸法から明らかなように２０μｍである。次いで、上下のパンチによって焼結軸受を４０ＭＰａの圧力で軸方向に加圧して圧縮し、焼結軸受をハウジングの内周面に固着させ、図１に示したような軸受ユニットを各条件ごとに１０個ずつ作製した（試料番号０１〜０９）。
・固着度試験
ハウジング内への焼結軸受の固着度を、次のようにして調べた。
作製した軸受ユニットのハウジングを固定し、焼結軸受をハウジングから抜ける軸方向の一方側に押圧し、焼結軸受がハウジングから抜けた時の抜き出し荷重を測定した。各試料についての、１０回の測定を行った際の抜き出し荷重（Ｎ）の最小値と最大値、ならびにばらつき（最大値−最小値）を、表１に併せて示す。
【００４８】
【表１】
2008025657.tif 000003
【００４９】
表１によると、ハウジングの内周面の面粗さの最大高さが３．２μｍに満たない試料番号０１の試料は、抜き出し荷重が低く、かつばらつきも大きい。一方、最大高さが３．２μｍの試料番号０２の試料は抜き出し荷重が大きくなっており、かつばらつきも半分程度に抑えられ、固着力が向上している。そして、最大高さが大きくなるにしたがって抜き出し荷重は増加するとともに、ばらつきも小さくなっている。しかしながら、最大高さが１００μｍを超える試料番号０９の試料では、抜き出し荷重の低下が顕著であり、かつばらつきも大きくなっている。これらのことから、ハウジング内周面の面粗さは、最大高さで３．２〜１００μｍの範囲とする必要があることが判った。
【００５０】
［実施例２］
・ハウジング
内周面の面粗さの最大高さを５０μｍとした以外は、実施例１と同様にしてハウジングを必要数作製した。
・焼結軸受
外径寸法を表２に示すように４．２〜５．０４ｍｍの範囲内で適宜に変化させた以外は、実施例１と同様にして焼結軸受を各条件ごとに１０個ずつ作製した。内径：３ｍｍ、気孔率：２５％は一定である。
【００５１】
・軸受ユニットの作製
実施例１と同様に、ハウジングに焼結軸受を嵌合して、表２に示すように嵌合い状態が異なる軸受ユニットを作製した（試料番号０６，１０〜１６）。なお、試料番号１０の試料は、外径：５．０４ｍｍの焼結軸受を用いたため締まり嵌めとなることから、図３（ｂ）で示したように焼結軸受はハウジング内に圧入して固着した。
・固着度試験
実施例１と同様にして各条件１０回の固着度試験を行い、最小値、最大値と、ばらつきを求めた。その結果を表２に併記する。
【００５２】
【表２】
2008025657.tif 000004
【００５３】
表２によると、ハウジングの嵌合孔に対し焼結軸受が締まり嵌めで圧入した試料番号１０の試料は、抜き出し荷重が低く、かつばらつきが大きいが、隙間嵌めの場合は抜き出し荷重が大きくなっている。また、隙間嵌めの場合でも、嵌合い隙間が３００μｍ以下の試料では抜き出し荷重が大きく、かつばらつきが小さいが、嵌合い隙間が３００μｍを超える試料番号１６の試料では、抜き出し荷重が低下するとともにばらつきも大きくなっている。これらのことから、ハウジングの嵌合孔に対して焼結軸受は隙間嵌めとして固着させる本発明が有効であることが確かめられ、さらに隙間嵌めとする場合でも、嵌合い隙間は３００μｍ以下であることが好ましいことが判った。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明によって製造される軸受ユニットは、ハウジングと焼結軸受が強固に固着され、焼結軸受の脱落が生じ難く、かつ工程数を減らせる上、少ない荷重で精度よく焼結軸受をハウジング内に固着できることから、各種スピンドルモータやファンモータ等を製造する方法として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態の製造方法で製造される軸受ユニットの断面図である。
【図２】一実施形態の製造方法を示す断面図である。
【図３】（ａ）は図２（ａ）のＡ部の拡大図、（ｂ）は図２（ｂ）のＢ部の拡大図（上パンチを除く）である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の他の実施形態の製造方法で製造される軸受ユニットの断面図である。
【図５】図４（ａ）の軸受ユニットの製造方法を示す断面図である。
【図６】図４（ａ）の軸受ユニットの他の製造方法を示す断面図である。
【図７】図４（ｂ）の軸受ユニットの製造方法を示す断面図である。
【図８】図４（ｃ）の軸受ユニットの製造方法を示す断面図である。
【図９】焼結軸受を圧入する従来の軸受ユニットの製造方法を示す断面図である。
【図１０】（ａ）は図９（ａ）のＡ部の拡大図、（ｂ）は焼結軸受をハウジング内に圧入している状態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１Ａ，１Ｂ．１Ｃ．１Ｄ…軸受ユニット
１０…ハウジング、
１３…ハウジングの嵌合孔
１４…ハウジングの内周面
２０，５０…焼結軸受
２１，３１，４１，５１…焼結軸受の外周面
２２，３２，４２，５２…軸孔
２３…焼結軸受の内周面
３４，４４，５４…中逃げ部
３６，３８，４６…軸受素材（焼結軸受）
４５ａ，４７ａ…軸支面（焼結軸受の内周面）
５６…２個の軸受素材の内径大径部
７１…コアロッド
【図１】
2008025657.tif 000005
【図２】
2008025657.tif 000006
【図３】
2008025657.tif 000007
【図４】
2008025657.tif 000008
【図５】
2008025657.tif 000009
【図６】
2008025657.tif 000010
【図７】
2008025657.tif 000011
【図８】
2008025657.tif 000012
【図９】
2008025657.tif 000013
【図１０】
2008025657.tif 000014