(57)【要約】【課題】焼結含油軸受の製造過程において焼結を終えた焼結体の内側に軸受孔を高精度に形成することで軸受の心ずれ抑制作用を良好に発揮させる。【解決手段】焼結金属により形成された軸受本体に、回転軸を支持する断面円形の軸受孔が形成され、その軸受孔が、内面を摩擦面として径の大きさが一定の軸支部と、その軸支部に連なって設けられ、外方に向かって径が拡大してテーパ状をなす拡径部とを備える焼結含油軸受を製造する際、焼結を終えた円筒形状の焼結体Ｗの内周面を加圧して軸支部を含む径の大きさが一定の軸受孔を形成し、続いて焼結体Ｗの内周面を再度加圧して軸支部に連なるように拡径部を形成する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結金属により形成された軸受本体に、回転軸を支持する軸受孔が形成され、該軸受孔が、内面を摩擦面として径の大きさが一定の軸支部と、該軸支部に連なって設けられ、外方に向かって径が拡大してテーパ状をなす拡径部とを備える焼結含油軸受の製造方法であって、
焼結を終えた円筒形状の焼結体の内周面を加圧して前記軸支部を含む径の大きさが一定の軸受孔を形成し、続いて前記焼結体の内周面を再度加圧して前記軸支部に連なるように前記拡径部を形成することを特徴とする焼結含油軸受の製造方法。
【請求項２】
前記拡径部の形成に、基端の径が前記焼結体の内径よりも大きな略円錐形のプレス型を用いることを特徴とする請求項１記載の焼結含油軸受の製造方法。
【請求項３】
前記プレス型を、前記焼結体の両側からそれぞれ同時に挿入し、該プレス型の先端どうしを当接させないようにしながら前記焼結体の内周面に押し付けて前記軸支部の両側に前記拡径部を形成することを特徴とする請求項２記載の焼結含油軸受の製造方法。
【請求項４】
焼結金属により形成された軸受本体に、回転軸を支持する軸受孔が形成され、該軸受孔が、内面を摩擦面として径の大きさが一定の軸支部と、該軸支部に連なって設けられ、外方に向かって径が拡大してテーパ状をなす拡径部とを備える焼結含油軸受であって、
焼結を終えた円筒形状の焼結体の内周面を加圧して前記軸支部を含む径の大きさが一定の軸受孔を形成し、続いて前記焼結体の内周面を再度加圧して前記軸支部に連なるように前記拡径部を形成したことを特徴とする焼結含油軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼結含油軸受の製造方法および焼結含油軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
焼結体の内部にあらかじめ潤滑油を含侵させておき、軸の回転によるポンプ作用と摩擦熱による熱膨張で油をしみ出させて摩擦面を潤滑する焼結含油軸受は、無給油で長期間使用できることから、自動車や家電製品、音響機器等の回転軸の軸受として広く採用されている。
【０００３】
上記従来の焼結含油軸受においては、軸受孔に挿通された回転軸を心出し（軸受の中心軸線と回転軸の軸線とを一致させること）するために、軸受孔の一部分を他の部分より小径にし、この部分だけを回転軸に接触させる構造を採用している。
【０００４】
ところで、上記のように軸受孔の一部分を他の部分より小径にすると、軸受全体の長さに対して実際に回転軸に接触する部分の長さが短くなるために軸支持の状態が不安定になり易く、回転軸が心ずれし易いという問題がある。
【０００５】
そこで、従来の焼結含油軸受の中には、軸受孔を、回転軸を支持する軸支部と、軸支部に連なって外方に向かって径が拡大する拡径部とからなる形状とし、さらに拡径部の焼結密度を軸支部より密に形成して回転軸の心ずれを抑制するものがある（例えば下記の特許文献１）。
【０００６】
この構造を採用した軸受においては、回転軸にせん断荷重が作用すると、回転軸に振れが生じることで回転軸と軸支部との間を潤滑していた潤滑油が拡径部側に押し出され、回転軸と拡径部との間に充たされる。回転軸と拡径部との間に充たされた潤滑油は、回転軸が振れることで拡径部に押し付けられるように加圧されるが、拡径部が密に形成されていることから、軸受本体の内部には押し込まれず、回転軸と拡径部との間に残って回転軸に対し反力を作用させる。この反力により回転軸の振れが抑制され、軸受に対する回転軸の心ずれが防止される。
【０００７】
【特許文献１】
特公平８−１９９４１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の軸受において拡径部のテーパ角（軸支部の軸線に沿う軸受の長手方向すなわち当該軸受に支持される回転軸の長手方向に対して拡径部の斜面がなす角。軸支部の内面と拡径部の斜面とがなす角にも等しい。）は２〜３°の非常に小さな角度に設定されるので、非常に高い工作精度を要求される。テーパ角の設定が精緻に行えていないと、上記のような回転軸の心ずれ抑制作用が十分に発揮されない可能性がある。
【０００９】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、焼結含油軸受の製造過程において焼結を終えた中間体の内側に軸受孔を高精度に形成することで軸受の心ずれ抑制作用を良好に発揮させることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、次のような構成の焼結含油軸受の製造方法、および焼結含油軸受を採用する。
すなわち本発明に係る請求項１記載の焼結含油軸受の製造方法は、焼結金属により形成された軸受本体に、回転軸を支持する軸受孔が形成され、該軸受孔が、内面を摩擦面として径の大きさが一定の軸支部と、該軸支部に連なって設けられ、外方に向かって径が拡大してテーパ状をなす拡径部とを備える焼結含油軸受の製造方法であって、
焼結を終えた円筒形状の焼結体の内周面を加圧して前記軸支部を含む径の大きさが一定の軸受孔を形成し、続いて前記焼結体の内周面を再度加圧して前記軸支部に連なるように前記拡径部を形成することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の焼結含油軸受の製造方法は、請求項１記載の焼結含油軸受の製造方法において、前記拡径部の形成に、基端の径が前記焼結体の内径よりも大きな略円錐形のプレス型を用いることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の焼結含油軸受の製造方法は、請求項２記載の焼結含油軸受の製造方法において、前記プレス型を、前記焼結体の両側からそれぞれ同時に挿入し、該プレス型の先端どうしを当接させないようにしながら前記焼結体の内周面に押し付けて前記軸支部の両側に前記拡径部を形成することを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の焼結含油軸受は、焼結金属により形成された軸受本体に、回転軸を支持する軸受孔が形成され、該軸受孔が、内面を摩擦面として径の大きさが一定の軸支部と、該軸支部に連なって設けられ、外方に向かって径が拡大してテーパ状をなす拡径部とを備える焼結含油軸受であって、
焼結を終えた円筒形状の焼結体の内周面を加圧して前記軸支部を含む径の大きさが一定の軸受孔を形成し、続いて前記焼結体の内周面を再度加圧して前記軸支部に連なるように前記拡径部を形成したことを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、焼結を終えた円筒形状の焼結体の内周面を加圧して軸支部を含む径の大きさが一定の軸受孔を形成し、続いて同焼結体の内周面を再度加圧して軸支部に連なるように拡径部を形成することにより、軸支部の内面と拡径部の斜面とがなす角を正確に形成することが可能である。
焼結を終えた円筒形状の焼結体の内周面を加圧して軸支部を含む径の大きさが一定の軸受孔を形成する工程、および焼結体の内周面を再度加圧して軸支部に連なるように拡径部を形成する工程は、いずれも軸受の寸法精度を高めるためのサイジング（ｓａｉｚｉｎｇ）と呼ばれる工程であるが、このサイジングの工程において、軸支部を含む径の大きさが一定の軸受孔を先に形成し、その軸受孔を基準にして拡径部を形成することで、軸受孔に含まれる軸支部に対する拡径部の位置合わせが正確になされ、これによって軸支部の内面と拡径部の斜面とがなす角が正確に形成される。
【００１５】
本発明においては、拡径部の形成に、基端の径が前記焼結体の内径よりも大きな略円錐形のプレス型を用いることにより、拡径部を高精度に形成することが可能である。拡径部は上記のプレス型の円錐面を転写されるようにして形成されるが、もともと径の大きさが一定の軸受孔を加圧することで、外側に押し広げられた肉の一部が若干軸支部側に移動し、軸支部の内面がせり上がるようにして軸支部の内径を縮めてしまう。このとき、プレス型が略円錐形であるので、せり上がった軸支部の内面がプレス型の円錐面に押し付けられて拡径部となり、軸支部と拡径部との境界が凹凸を生じることなく高精度に形成される。
【００１６】
本発明においては、上記のプレス型を、焼結体の両側からそれぞれ同時に挿入し、該プレス型の先端どうしを当接させないようにしながら焼結体の内周面に押し付けて軸支部の両側に拡径部を形成することにより、軸支部の内面が均一にせり上がり、軸支部の内径がどの部分でも一定になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る第１の実施形態を図１ないし図４に示して説明する。
図１に示す焼結含油軸受（以下では単に軸受とする）は、焼結金属により形成された軸受本体１の内部に、回転軸２が挿通される軸受孔３が形成されている。軸受孔３は、回転軸２の長手方向の軸線Ｏに直交する面内における断面形状が円形をなしており、軸受本体１のほぼ中央にあって回転軸２の直径よりも径が若干大きく、かつ長手方向のいずれの位置においても径の大きさが一定の軸支部３ａと、軸支部３ａに連なって長手方向の両側にそれぞれ設けられ、外方に向かって単調に径が拡大してテーパ状をなす拡径部３ｂ，３ｃとを備えている。いずれの拡径部３ｂ，３ｃも、その傾斜面と軸受本体１の軸方向に平行な直孔部３ａの内面（または回転軸２の軸線Ｏ）とがなす角（テーパ角）θ１は、３°以下に設定されている。なお、図１ではθ１を明確にするために誇張して図示してある。
【００１８】
拡径部３ｂ，３ｃをなす軸受本体１の内壁部４は、軸支部３ａをなす内壁部５よりも焼結密度が高い、すなわち内壁部４の表面および内部に残る気孔が、内壁部５の表面および内部に残る気孔よりも小さく、数も少なくなっている。このような軸受本体１の各部における粗密の違いは、焼結工程の後に行う矯正（再加圧）工程において、該当する部分に対する加圧力を加減することによって実現されている。
【００１９】
上記構成の軸受は、軸受本体１に潤滑油を含侵させたうえで、軸受孔３に回転軸２を挿通されて使用される。軸受に支持された回転軸２を回転させるために比較的小さなトルクが伝達されたときには、回転軸２に作用するせん断荷重も小さく、回転軸２に振れはほとんど生じないので、回転軸２の表面が軸支部３ａに接し、この部分を摩擦面として支持される。軸支部３ａでは、回転軸２の回転によるポンプ作用と摩擦熱による熱膨張とによって軸受本体１の内部から潤滑油がしみ出し、摩擦面を潤滑する。
【００２０】
上記構成の軸受の製造工程を図２ないし図４を参照して説明する。
原料粉末の混合、成形、焼結の各工程を行い、続いてサイジングを行う。サイジングには、軸支部３ａを含む軸受孔３を形成する工程と、軸支部３ａの両側に拡径部３ｂ，３ｃを形成する工程の２つがある。
軸支部３ａを含む軸受孔３を形成する工程では、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、円筒形状の孔１０ａが形成されたダイ１０、孔１０ａに下方から遊びを持って挿入可能な丸棒状の第１のコアロッド１１、孔１０ａに上方から嵌入可能で先端面が単純な円環形状をなす第１の上パンチ１２、同じく孔１０ａに下方から嵌入可能で先端面が単純な円環形状をなす第１の下パンチ１３が用いられる。
【００２１】
第１のコアロッド１１は、基端側と先端側とで２段階に径が変化し、より径の大きな基端側の外径が焼結体Ｗの内径とほぼ同じとなっており、第１の下パンチ１３の内側に挿抜される。ダイ１０は定位置に固定されており、コアロッド１１、第１の上パンチ１２、第２の下パンチ１３は図示しない駆動装置により駆動されるようになっている。
【００２２】
まず、図２（ａ）に示すように、ダイ１０の孔１０ａに第１の下パンチ１３を嵌入し、さらに第１の下パンチ１３を通じて孔１０ａに第１のコアロッド１１を挿入しておく。そして、ダイ１０の上方から孔１０ａに焼結体Ｗを入れる。焼結体Ｗは、内側に第１のコアロッド１１の先細の先端を通されて孔１０ａ内に配置される。
【００２３】
次に、図２（ｂ）に示すように、孔１０ａに第１の上パンチ１１を嵌入し、焼結体Ｗを下方に強く押し下げる。押し下げられた焼結体Ｗは、第１の上パンチ１１と、第１の下パンチ１３とに挟まれて上下から加圧され、上下方向に若干押し縮められる。さらに、外面を孔１０ａの内周面に押し付けられて滑らかな円筒面状に矯正され、内面を第１のコアロッド１１の外周面に押し付けられて滑らかな円筒面状に矯正される（焼結体Ｗの内側には、軸支部３ａを含む径の大きさが一定の軸受孔３が形成される）。
【００２４】
矯正が完了したら、第１の上パンチ１１を孔１０ａから抜き出し、続いて図２（ｃ）に示すように、第１の下パンチ１３を上方に押し上げ、矯正を終えた焼結体Ｗを孔１０ａから取り出す。
【００２５】
軸支部３ａの両側に拡径部３ｂ，３ｃを形成する工程では、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、焼結体Ｗの外径にほぼ等しい内径の孔２０ａが形成されたダイ２０、孔２０ａに上方から遊びを持って挿入可能な丸棒状の第２のコアロッド２１、同じく孔２０ａに下方から遊びを持って挿入可能な丸棒状の第３のコアロッド２２、孔２０ａに上方から嵌入可能で先端面が単純な円環形状をなす第２の上パンチ２３、同じく孔２０ａに下方から嵌入可能で先端面が単純な円環形状をなす第２の下パンチ２４が用いられる。
【００２６】
第２、第３のコアロッド２１，２２は、外径が焼結体Ｗの内径よりも大きく、かつ先端２１ａ，２２ａが円錐台形状のプレス型をなしている。両先端２１ａ，２２ａは同寸法で、基端２１ｂ，２２ｂの径が焼結体Ｗの内径よりも大きく、先端面２１ｃ，２２ｃ（先端）の外径は焼結体Ｗの内径よりも小さく形成されている。第２のコアロッド２１は第２の上パンチ２３の内側に、第３のコアロッド２２は第２の下パンチ２４の内側に挿抜される。
ダイ２０は定位置に固定されており、第２、第３のコアロッド２１，２２、第２の上パンチ２３、第２の下パンチ２４は図示しない駆動装置により駆動されるようになっている。
【００２７】
まず、図３（ａ）に示すように、ダイ２０の孔２０ａに第２の下パンチ２４を嵌入し、さらに第２の下パンチ２４を通じて孔２０ａに第３のコアロッド２２を挿入しておく。また、ダイ２０の上方には、内側に第２のコアロッド２１を挿入した第２の上パンチ２３を待機させておく。そして、ダイ２０の上方から孔２０ａに、軸支部３ａを含む軸受孔３の形成を終えた焼結体Ｗを入れる。
【００２８】
次に、図３（ｂ）に示すように、孔２０ａに第２の上パンチ２３および第２のコアロッド２１を同期させて嵌入し、焼結体Ｗを下方に押し下げる。押し下げられた焼結体Ｗは、第２のコアロッド２１と、第３のコアロッド２２とに挟まれて加圧される。このとき、各コアロッドの先端面２１ｃ，２２ｃどうしを当接させないことを考慮して各コアロッド２１，２２の駆動量や先端形状を決定しておく。
【００２９】
各コアロッドの先端２１ａ，２２ａは、先行して実施されたサイジングによって形成された軸受孔３の両端開口に当接し、軸受孔３の長手方向に案内されるように軸受孔３の内側に押し込まれる。焼結体Ｗは、軸受孔３の内側に各コアロッドの先端２１ａ，２２ａの円錐面をそれぞれ押し付けられて矯正される（軸支部３ａの両側には、拡径部３ｂ，３ｃが形成される）。このとき、拡径部３ｂ，３ｃに当たる部分は２度加圧されることにより焼結密度が高められ、軸支部３ａとの間に粗密の差が与えられる。
【００３０】
矯正が完了したら、第２のコアロッド２１および第２の上パンチ２３を孔２０ａから抜き出し、続いて図３（ｃ）に示すように、第２の下パンチ２４を上方に押し上げ、矯正を終えた焼結体Ｗを孔２０ａから取り出す。
【００３１】
上記のように、サイジングの工程において軸支部３ａを含む径の大きさが一定の軸受孔３を先に形成し、その軸受孔３を基準にして拡径部３ｂ，３ｃを形成することで、軸支部３ａに対する拡径部３ｂ，３ｃの位置合わせが正確になされ、軸支部３ａの内周面と拡径部３ｂ，３ｃの斜面とがなす角θ１が非常に正確に形成される。
【００３２】
また、拡径部３ｂ，３ｃの形成に、先端が円錐台形状のプレス型をなす第２、第３のコアロッド２１，２２を用いると、図４に示すように、拡径部３ｂ，３ｃは各コアロッドの先端２１ａ，２２ａの円錐面を転写されるようにして形成されるが、もともと径の大きさが一定の軸受孔３を加圧することで、外側に押し広げられた肉の一部（図中のＸ部分）が若干軸支部３ａ側に移動し、軸支部３ａの内面がせり上がるようにして軸支部３ａの内径を縮めてしまう。このとき、各コアロッドの先端２１ａ，２２ａが略円錐形であるので、せり上がった軸支部３ａの内面がその円錐面に押し付けられて拡径部３ｂ，３ｃとなり、軸支部３ａと拡径部３ｂ，３ｃとの境界が凹凸を生じることなく高精度に形成される。また、軸支部３ａとなる部分は先行して加圧されて硬さを増しているので、両側からコアロッドを挿入されても内面にうねりのような変形が起こらず、滑らかな円筒面が保たれる。
【００３３】
さらに、第２、第３のコアロッド２１，２２を焼結体Ｗの両側からそれぞれ同時に挿入し、各コアロッドの先端２１ａ，２２ａどうしを当接させないようにしながら焼結体Ｗの内周面に押し付けることにより、軸支部３ａの内面が図４のように均一にせり上がり、軸支部３ａの内径がどの部分でも一定になる。
【００３４】
次に、本発明に係る第２の実施形態を図５および図６に示して説明する。なお、上記実施形態において既に説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
本実施形態の軸受には、図５に示すように、拡径部３ｂは軸支部３ａの一側方にのみ設けられており、軸支部３ａの他側方には面取り部３ｄが設けられている。この面取り部３ｄは、主に軸受孔３に回転軸２を通し易くするために設けられたもので、回転軸２との間で心ずれ抑制の機能を発揮するものではない。
【００３５】
上記構成の軸受の製造工程を図６を参照して説明する。なお、原料粉末の混合から焼結までの工程、さらに軸支部３ａを含む軸受孔３を形成するサイジングの工程については上記第１の実施形態と同じなのでその説明は省略する。
軸支部３ａの両側に拡径部３ｂを形成する工程では、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、焼結体Ｗの外径にほぼ等しい内径の孔３０ａが形成されたダイ３０、孔３０ａに上方から遊びを持って挿入可能な丸棒状の第４のコアロッド３１、孔３０ａに上方から嵌入可能で先端面が単純な円環形状をなす第３の上パンチ３２、同じく孔３０ａに下方から嵌入可能で先端面が単純な円環形状をなす第３の下パンチ３３が用いられる。
【００３６】
第４のコアロッド３１は、外径が焼結体Ｗの内径よりも大きく、かつ先端３１ａが円錐台形状のプレス型をなし、基端３１ｂの径が焼結体Ｗの内径よりも大きく、先端面３１ｃの外径は焼結体Ｗの内径よりも小さく形成されており、第３の上パンチ３２の内側に挿抜される。
ダイ３０は定位置に固定されており、第４のコアロッド３１、第３の上パンチ３２、第３の下パンチ３３は図示しない駆動装置により駆動されるようになっている。
【００３７】
まず、図６（ａ）に示すように、ダイ３０の孔３０ａに第３の下パンチ３３を嵌入しておく。また、ダイ３０の上方には、内側に第４のコアロッド３１を挿入した第３の上パンチ３２を待機させておく。そして、ダイ３０の上方から孔３０ａに、軸支部３ａを含む軸受孔３ならびに面取り部３ｄの形成を終えた焼結体Ｗを入れる。
【００３８】
次に、図６（ｂ）に示すように、孔３０ａに第３の上パンチ３２および第４のコアロッド３１を同期させて嵌入し、焼結体Ｗを下方に押し下げる。押し下げられた焼結体Ｗは、第４のコアロッド３１と、第３の下パンチ３３とに挟まれて加圧される。
【００３９】
第４のコアロッド３１の先端３１ａは、先行して実施されたサイジングによって形成された軸受孔３の一端の開口に当接し、軸受孔３の長手方向に案内されるように軸受孔３の内側に押し込まれる。焼結体Ｗは、軸受孔３の内側に第４のコアロッド３１の先端３１ａの円錐面を押し付けられて矯正される（軸支部３ａの一側方には、拡径部３ｂが形成される）。このとき、拡径部３ｂに当たる部分は２度加圧されることにより焼結密度が高められ、軸支部３ａとの間に粗密の差が与えられる。
【００４０】
矯正が完了したら、第３の上パンチ３２および第４のコアロッド３１を孔３０ａから抜き出し、続いて図６（ｃ）に示すように、第３の下パンチ３３を上方に押し上げ、矯正を終えた焼結体Ｗを孔３０ａから取り出す。
【００４１】
上記のように、サイジングの工程において軸支部３ａを含む径の大きさが一定の軸受孔３を先に形成し、その軸受孔３を基準にして拡径部３ｂを形成することで、軸支部３ａに対する拡径部３ｂの位置合わせが正確になされ、軸支部３ａの内周面と拡径部３ｂの斜面とがなす角θ１が非常に正確に形成される。
【００４２】
ところで、上記第１、第２の実施形態の軸受はいずれも、軸受本体１の各部に粗密の違いを設けて回転軸の心ずれを防止する構造を備えているが、本発明はこのような構造を備える焼結含油軸受にのみ適用されるものではなく、軸受本体の焼結密度が均一な焼結含油軸受にも適用可能であることはいうまでもない。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、軸支部を含む径の大きさが一定の軸受孔を先に形成し、その軸受孔を基準にして拡径部を形成することで、軸受孔に含まれる軸支部に対する拡径部の位置合わせが正確になされるので、軸支部の内面と拡径部の斜面とがなす角を正確に形成することができ、結果的に焼結含油軸受の心ずれ抑制作用を良好に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す図であって、回転軸の軸線方向に沿う平面で断面視した焼結含油軸受である。
【図２】図１の焼結含油軸受を製造する工程のひとつであるサイジングの進め方を段階的に示す状態説明図である。
【図３】同じく、図１の焼結含油軸受を製造する工程のひとつであるサイジングの進め方を段階的に示す状態説明図である。
【図４】サイジングにより変化する軸受の形状を示す状態説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態を示す図であって、回転軸の軸線方向に沿う平面で断面視した焼結含油軸受である。
【図６】図５の焼結含油軸受を製造する工程のひとつであるサイジングの進め方を段階的に示す状態説明図である。
【符号の説明】
１      軸受本体
２      回転軸
３      軸受孔
３ａ    軸支部
３ｂ，３ｃ  拡径部
２１，２２  第１，第２のコアロッド
２１ａ，２２ａ  先端（プレス型）
Ｗ      焼結体
【図１】
2004308683.tif 000003
【図２】
2004308683.tif 000004
【図３】
2004308683.tif 000005
【図４】
2004308683.tif 000006
【図５】
2004308683.tif 000007
【図６】
2004308683.tif 000008