(57)【要約】【課題】焼結含油軸受を温度変化のある環境下で使用しても含油率の低下がないように構成する。【解決手段】焼結含油軸受１に形成される筒孔３に、軸方向両端部に位置して傾斜面３ａ、３ｂを形成し、該傾斜面３ａ、３ｂと回転軸２の外周面とのあいだにリング状の空隙部Ｓ１、Ｓ２を形成するにあたり、これら空隙部Ｓ１、Ｓ２の体積の和Ｖ１が、所定の高温下で焼結含油軸受１から漏出する油の容積Ｖ２の０．５倍〜２．０倍、好ましくは、０．５５倍〜１．７０倍になるように設定する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を回動自在に摺接支持する焼結含油軸受の軸方向両端部に、回転軸との摺接面に切欠き部を形成して回転軸外周面とのあいだにリング状の空隙部をそれぞれ形成するにあたり、前記各空隙部の体積Ｖ１の和は、所定の高温下で焼結含油軸受から漏出する油の容積Ｖ２の０．５倍〜２．０倍、好ましくは、０．５５倍〜１．７０倍に設定されている回転軸の軸受構造。
【請求項２】
請求項１において、軸方向一方の空隙部と他方の空隙部とは、それぞれ異なる体積に設定されている回転軸の軸受構造。
【請求項３】
請求項１または２において、切欠き部は、傾斜状に切欠かれた傾斜面で構成されている回転軸の軸受構造。
【請求項４】
請求項３において、傾斜面は、回転軸外周面とのあいだの傾斜角度が小さくなるように形成されている回転軸の軸受構造。
【請求項５】
請求項１または２において、切欠き部は、曲面状に切欠かれた曲面で構成されている回転軸の軸受構造。
【請求項６】
請求項１または２において、切欠き部は、径方向に対向する底面部を有して構成されている回転軸の軸受構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータ等に配される回転軸の軸受構造の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電動モータ等の回転電機における回転軸は、ヨーク、ケーシング、カバー等に回転自在に支持される構成となっているが、この場合に、これらの部材と回転軸とのあいだには軸受が介装されることがある。このような軸受のなかには、金属粉（例えば銅粉）を焼結、型成形して焼結体を形成し、該焼結体の微細空隙に油を含浸させて構成した所謂焼結含油軸受が知られている。前記焼結含油軸受は、回転電機が駆動する等して高温環境下におかれた場合では、焼結体の熱膨張率と、該焼結体に含浸された油の熱膨張率とが異なり、油の熱膨張率の方が大きいために焼結体から漏出（浸出）することがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来の焼結含油軸受は、図７に示すように、焼結含油軸受５の筒孔６の軸方向両端部を面取り状に切欠いて傾斜面６ａ、６ｂを形成し、該傾斜面６ａ、６ｂと回転軸２外周面とのあいだに空隙部Ｓが形成されている。そして、回転電機が高温環境下におかれて焼結含浸軸受５から油が漏出した場合に、該漏出した油が、毛細管現象により回転軸２とのあいだ等の小さな隙間から前記空隙部Ｓ近傍に漏出するようにしている。しかるに、前記空隙部Ｓの大きさは格別設定されたものになってはいないため、温度環境の変化や、焼結体のポーラス体積等、諸条件によっては、油が空隙部Ｓからはみ出して外部に流出してしまうことがある。このようになると、温度環境が低温の通常状態に戻ったとき、空隙部Ｓに溜った油については焼結体内に再び含浸（吸収）されるが、空隙部Ｓからはみ出した油について焼結体内に吸収されることがなく、このため、焼結含浸軸受５の含油率が低下して、耐久性の低下が生じ、早期の劣化が発生してしまうという問題があり、ここに本発明が解決しようとする課題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の如き実情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、回転軸を回動自在に摺接支持する焼結含油軸受の軸方向両端部に、回転軸との摺接面に切欠き部を形成して回転軸外周面とのあいだにリング状の空隙部をそれぞれ形成するにあたり、前記各空隙部の体積Ｖ１の和は、所定の高温下で焼結含油軸受から漏出する油の容積Ｖ２の０．５倍〜２．０倍、好ましくは、０．５５倍〜１．７０倍に設定されているものである。
そして、このようにすることにより、焼結含油軸受の含油率の低下を防止して長期にわたる使用が可能になる。
このものにおいて、本発明の軸方向一方の空隙部と他方の空隙部とは、それぞれ異なる体積に設定されているものとすることができる。
さらに、本発明の切欠き部は、傾斜状に切欠かれた傾斜面で構成されているものとすることができ、このようにすることによって、回転軸の組込みを容易に行うことができる。
さらにまた、本発明の傾斜面は、回転軸外周面とのあいだの傾斜角度が小さくなるように形成されているものとすることができ、このようにすることによって、燒結含油軸受の含油率の低下をさらに防止することができる。
また、本発明の切欠き部は、曲面状に切欠かれた曲面で構成されているものとすることができる。
さらにまた、本発明の切欠き部は、径方向に対向する底面部を有して構成されているものとすることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施の形態について図１〜図５の図面に基づいて説明する。
図面において、１は焼結含油軸受であって、該焼結含油軸受１は、電動モータ等の回転電機に配設されるものとする。
前記焼結含油軸受１は、銅粉末を焼結、型成形した焼結体に、油を含浸させ瑠ことにより構成されており、回転軸２が回動自在に貫通するための筒孔３が穿設され、軸方向一端部に外径方向に突出するフランジ部４が形成されている。そして、筒孔３の軸方向両端部には、傾斜状に切欠くことで傾斜面３ａ、３ｂが形成されており、これによって、筒孔３の両端部に切欠き部が形成され、傾斜面３ａ、３ｂと回転軸２の外周面とにより設定されるリング状の空隙部Ｓ１、Ｓ２がそれぞれ形成されている。そして、これら空隙部Ｓ１、Ｓ２の体積の和Ｖ１は、該焼結含油軸受１が配設されたとき、該配設箇所において最高温度となったときに（所定の高温下）漏出すると想定される油の容積Ｖ２に対して、０．５倍〜２．０倍、好ましくは、０．５５倍〜１．７０倍の大きさになるように寸法設定された状態で形成されている。
【０００６】
続いて、前記両空隙部Ｓ１、Ｓ２の体積の和Ｖ１と漏出する油の容積Ｖ２との関係の検討手順について説明する。
前記焼結含油軸受１の各寸法は、図１（Ａ）に示すように、全長（軸方向長さ）Ｌは６ｍｍ（ミリメートル）、外径Ｄ１は９ｍｍ、フランジ部４の厚さ（軸方向長さ）ｔは１ｍｍ、フランジ部４の外径Ｄ２は１２ｍｍ、筒孔３の内径ｄは４ｍｍにそれぞれ設定されている。
このものにおいて、前記空隙部Ｓ１、Ｓ２が形成されていないと仮定したときの全体積Ｘは、前記各寸法から算出することにより、
焼結含油軸受１の全体積Ｘ＝３５５．７８５ｍｍ３（立法ミリメートル）
と算出される。
一方、前記焼結含油軸受１を構成する焼結体は、ポーラス体積が１８％以上、実力値で略２０％のものを採用した場合では、焼結含油軸受１に含浸される油の全容積Ｙは、焼結含油軸受１の全体積Ｘの２０％であり、式
Ｙ＝Ｘ×２０／１００
で示すことができる。従って、前記式に、Ｘ＝３５５．７８５を代入して計算すると、油の全容積Ｙ＝７１．１６ｍｍ３と算出される。
【０００７】
そして、焼結含油軸受１に含浸された油は、焼結含油軸受１の設置条件が通常温度から高温に変化することで膨張して漏出を生じるものであることから、該漏出する油の量は、回転電機が例えば静止状態から長時間回転駆動して高温になった状態、あるいは温度環境が高温になるときを想定するが、この場合では、焼結含油軸受１の設置環境の温度は、２０℃から１７０℃に変化するものとして、膨張した油の容積Ｙ’を算出する。
ここで、含浸される油の熱膨張係数は０．０００８６（／Ｋ）とした場合、膨張した油の容積Ｙ’は、式
Ｙ’＝Ｙ×（１＋Ｋ（１７０−２０））
で示すことができる。従って、前記式に、Ｙ＝７１．１６を代入して計算すると、膨張した油の容積Ｙ’＝８０．３４ｍｍ３と算出される。
これらのことから、焼結含油軸受１を回転電機に用いて温度条件が２０℃〜１７０℃に変化する場合では、焼結含油軸受１から漏出する油の容積Ｖ２は、式
Ｖ２＝Ｙ’−Ｙ
で示すことができる。従って、前記式に、Ｙ’＝８０．３４、Ｙ＝７１．１６を代入して計算すると、漏出する油の容積Ｖ２＝９．２ｍｍ３と算出することができる。
【０００８】
つぎに、焼結含油軸受１から漏出される前記油の容積Ｖ２を考慮して、焼結含油軸受１の軸方向両端部にある空隙部Ｓ１、Ｓ２の体積を検討する。
図２の表図は、各空隙部の体積の和Ｖ１が漏出する油の容積Ｖ２よりも大きくなる状態としての各空隙部の形状としての空隙パターン１〜５について、その各部位の寸法および体積が示されている。
該表図中、左側からパターン名、空隙部の軸方向長さａ（ｍｍ）、径方向長さｂ（ｍｍ）、回転軸２外周面と傾斜面３ａまたは３ｂとで形成される傾斜角度θ（°）、そして、各空隙パターン１〜６の体積がそれぞれ示されている（図１（Ｂ）参照）。
ここで、焼結含油軸受１のフランジ部３が形成されない側の空隙部、即ち、図１において右側に位置する空隙部Ｓ１の形状は、焼結体製作の過程で制約があり、前記表図の空隙パターン１に相当する形状のものが好適に形成される。そこで、右側空隙部Ｓ１については空隙パターン１のものに設定されている。
一方、左側空隙部Ｓ２としては、前記右側空隙部Ｓ１の体積と、前記漏出する油の容積Ｖ２（９．２ｍｍ３）とを考慮して設定する必要があり、前記表図の空隙パターン２〜５の何れかを選択した場合では、前記漏出する容積Ｖ２よりも体積の和Ｖ１を大きくすることができる。因みに、両空隙部Ｓ１、Ｓ２の体積の和Ｖ１を、前記表図の空隙パターン２〜５の右側に示す。
尚、これらの各組合せパターンで形成された焼結含油軸受１をそれぞれ用いた回転電機を用意し、これらの回転電気に対して、温度環境を２０℃〜１７０度に変化させる実験を試みた結果、何れの回転電気においても、焼結含油軸受１の含油率の低下がないことが確認された。
【０００９】
ところで、一般に、焼結含油軸受１を用いて回転軸２を軸承する場合、予め設定される軸受の限界ＰＶ値を超えない範囲で、焼結含油軸受１と回転軸２との摺接面積を設定する必要があり、各空隙部Ｓ１、Ｓ２の体積を大きくすることには限界がある。一方、膨張した油は、油溜めとなる軸方向両端部の空隙部Ｓ１、Ｓ２に至るまでのあいだに、前記焼結含油軸受１と回転軸２とのあいだにも溜ることがあるうえ、空隙部Ｓ１、Ｓ２には、油の表面張力により空隙部Ｓ１、Ｓ２の体積以上の油を溜めることができ、これらのことから、空隙部Ｓ１、Ｓ２の体積の和Ｖ１は、必ずしも漏出する油の容積Ｖ２以上に設定する必要はない。これらのことから、軸方向両端の空隙部Ｓ１、Ｓ２の各空隙パターンの必要な体積について検討した結果を、図３（Ａ）、（Ｂ）の表図に示す。
図３（Ａ）の表図は、右側空隙部Ｓ１の空隙パターンとして想定される最小形状Ｓ１ＭＩＮ、中間形状Ｓ１ＣＥＮ（表１の空隙パターン１に相当する）、最大形状Ｓ１ＭＡＸが、図２の表図に倣って表示されている。
また、図３（Ｂ）の表図は、左側空隙部Ｓ２の空隙パターンとして想定される最小形状Ｓ２ＭＩＮ、中間形状Ｓ２ＣＥＮ、最大形状Ｓ２ＭＡＸが、図２の表図に倣って表示されている。
【００１０】
そして、前記図３（Ａ）、（Ｂ）に示す表図の空隙パターンから、軸方向両端部の空隙部Ｓ１、Ｓ２を、最小形状同志としたもの（ＭＩＮ）、中間形状同志としたもの（ＣＥＮ）、最大形状同志としたもの（ＭＡＸ）の各パターンについて、それぞれの体積の和Ｖ１を図４の表図に示す。そして、前記ＭＩＮ、ＣＥＮ、ＭＡＸのパターンで形成された焼結含油軸受１を用いた回転電機について、前記同様の実験を試みた結果、何れの回転電気においても、焼結含油軸受１の含油率の低下がないことが確認された。
従って、図４の表図に示すように、空隙部Ｓ１、Ｓ２の体積の和Ｖ１が、最小である（ＭＩＮ）５．４ｍｍ３から最大である（ＭＡＸ）１．６６７ｍｍ３までのものであれば、油が空隙部Ｓ１、Ｓ２から外部に流出することを防止できると判断できる。
これらのことから、空隙部Ｓ１、Ｓ２の体積の和Ｖ１は、前記所定の高温条件下で漏出すると想定される油の容積Ｖ２（＝９．２ｍｍ３）を基準として設定する場合、空隙部Ｓ１、Ｓ２の体積Ｖ２を、漏出する油の容積Ｖ２に対して、０．５倍〜２．０倍、好ましくは、０．５５倍〜１．７０倍に設定すればよいという結果が得られ、このように空隙部Ｓ１、Ｓ２の体積を設定することにより、含浸された油の流出が防止されて長期に亘って使用することのできる焼結含油軸受１を構成することができる。
【００１１】
因みに、焼結含油軸受１に形成される軸方向両端部の空隙部Ｓ１、Ｓ２は、図１のもののように両者で異なる大きさであってもよいが、図５に示すように、空隙部Ｓ１、Ｓ２の大きさを同形状に形成されたものであっても、勿論同様の効果を得ることができる。
【００１２】
叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、回転電機に用いられた焼結含油軸受１は、静止状態から長期駆動状態になることによって、室温の略２０から最高では略１７０近くまで上昇した温度条件下におかれることになる。このとき、焼結含油軸受１から漏出する油は、毛細管現象で小さな隙間に入り込もうとするが、この場合に、焼結含油軸受１の軸方向両端部には、空隙部Ｓ１、Ｓ２が形成されていて、該空隙部Ｓ１、Ｓ２に浸出し、ここに溜められるようになっている。しかも、これら空隙部Ｓ１、Ｓ２の体積の和Ｖ１は、漏出すると設定される油の容積Ｖ２の０．５倍〜２．０倍、好ましくは、０．５５倍〜１．７０倍に設定されているため、空隙部Ｓ１、Ｓ２から外部に流出してしまうようなことがなくなり、もって、焼結含浸軸受１の含油率の低下を防止して、耐久性が向上し、長期にわたる使用が可能となる。
【００１３】
さらに、このように空隙部Ｓ１、Ｓ２を構成するための切欠き部を、焼結含油軸受１を傾斜状に切欠くことで形成した場合では、各傾斜面３ａ、３ｂが回転軸２を挿入するときのガイド面となって、回転軸２の組み込み作業が用意になるという利点もある。
【００１４】
尚、本発明は前記実施の形態に限定されないことは勿論であって、空隙部の形状としては、切欠き部を傾斜面とした場合では、傾斜角をできるだけ小さくした状態とすることが好ましい。このようにすることにより、空隙部における軸受と回転体とのあいだのクリアランスが小さくなって、毛細管現象をより発生しやすくなり、油溜め（空隙部）への油の誘導、また、漏出した油の焼結体への含浸が効果的に行われ、含油率の低下をさらに改善することができる。しかしながら、このようにした場合、ＰＶ値を上回ってしまうようなことも想定されるため、このようにする場合では、ＰＶ値を基準として空隙部の形状を設定しなければならない。
【００１５】
また、空隙部の形状としては、図６（Ａ）に示す第二の実施の形態のように、切欠き部を曲面状に形成したものや、図６（Ｂ）に示す第三の実施の形態のように、切欠き部を、径方向に対向する底面ＢＦを有したものに形成することもできる。前記底面ＢＦを有した空隙部とした場合、軸方向の切欠き寸法を小さくしながら空隙部の体積を大きく確保することができて、油溜め量を大きく設定できるという利点があるうえ、表面張力についても有効に確保できる。
さらには、空隙部の形状としては、二段、三段等、段差状に形成されたもの、各段差状部を構成する面の一部あるいは全てがそれぞれ傾斜面に形成されたもの、その傾斜面がそれぞれ同じ傾斜角あるいは異なる傾斜角となったもの等、種々の形状とすることができ、その場合に、空隙部の体積と焼結含油軸受から漏出する油の容積との関係が、前記所定のものとなっていればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ焼結含油軸受の断面図、要部拡大断面図である。
【図２】空隙部の空隙パターン形状についての表図である。
【図３】図３（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ右側空隙部の空隙パターン形状についての表図、左側空隙部の空隙パターンの形状についての表図である。
【図４】空隙パターンの最小、最大形状についての表図である。
【図５】他の実施例における焼結含油軸受の断面図である。
【図６】図６（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ第二、第三の実施の形態における空隙部の形状を説明する一部断面図である。
【図７】従来例における焼結含油軸受の断面図である。
【符号の説明】
１　　焼結含油軸受
２　　回転軸
３　　筒孔
３ａ　　傾斜面
Ｓ１　　右側空隙部
Ｓ２　　左側空隙部
【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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