(57)【要約】【課題】回転軸にせん断荷重がかかって回転軸が撓んでも軸受としての機能を保ち、かつ高い耐久性が得られる焼結含油軸受を提供すること。【解決手段】焼結金属により形成された軸受本体１に、内側を摩擦面として回転軸２を支持する軸受孔３が形成され、その軸受孔３が、回転軸２よりも大径でかつ径の大きさが一定の直孔部３ａと、直孔部３ａに連なって回転軸２の長手方向の両側にそれぞれ設けられ、外方に向かって径が拡大してテーパ状をなす拡径部３ｂとを備える焼結含油軸受を採用する。【選択図】  図１
2004308682.tif 000002
【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、内側を摩擦面として回転軸を支持する軸受孔が形成された焼結含油軸受において、
前記軸受孔が、径の大きさが一定の直孔部と、
該直孔部に連なって軸方向の両側にそれぞれ設けられ、外方に向かって径が拡大してテーパ状をなす拡径部と
を備えることを特徴とする焼結含油軸受。
【請求項２】
前記拡径部の前記軸方向に対するテーパ角が３°以下であることを特徴とする請求項１記載の焼結含油軸受。
【請求項３】
前記拡径部は、軸方向に対するテーパ角を異ならせて段階的に設けられ、かつ前記直孔部から遠い位置にある拡径部ほどテーパ角が大きく形成されていることを特徴とする請求項１記載の焼結含油軸受。
【請求項４】
前記拡径部は、隣り合うものどうしのテーパ角の差が３°以下であることを特徴とする請求項３記載の焼結含油軸受。
【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（例えば下記の特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特公平８−１９９４１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の焼結含油軸受を用いて回転軸を支持する場合、例えば回転軸をある方向に回転させるためにトルクを伝達すると、回転軸にせん断方向の荷重を加えることになるが、せん断荷重が非常に大きかったり回転軸の剛性が十分高くなかったりすると、せん断荷重によって回転軸が撓み、軸受内部で軸線を傾斜させたまま回転し、回転軸の表面が軸受内部の摩擦面に正しく接触しない状態（回転軸が軸受内面を抉る（こじる）ような運動）に陥る可能性がある。このような状態に陥ると、回転軸が強い抵抗を受けて回転し難くなり、軸受として十分な機能を果たさなくなる。また、このような状態が繰り返し起こると、回転軸や軸受の耐久性が低下してしまうことも考えられる。
【０００５】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、回転軸にせん断荷重がかかって回転軸が撓んでも軸受としての機能を保ち、かつ高い耐久性が得られる焼結含油軸受を提供することを目的としている。
【０００６】
【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は、焼結金属により形成された軸受本体に、内側を摩擦面として回転軸を支持する軸受孔が形成された焼結含油軸受において、
前記軸受孔が、径の大きさが一定の直孔部と、該直孔部に連なって軸方向の両側にそれぞれ設けられ、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ことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の焼結含油軸受は、請求項１記載の焼結含油軸受において、前記拡径部の前記軸方向に対するテーパ角が３°以下であることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の焼結含油軸受は、請求項１記載の焼結含油軸受において、前記拡径部が、軸方向に対するテーパ角を異ならせて段階的に設けられ、かつ前記直孔部から遠い位置にある拡径部ほどテーパ角が大きく形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の焼結含油軸受は、請求項３記載の焼結含油軸受において、前記拡径部が、隣り合うものどうしのテーパ角の差が３°以下であることを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、回転軸をある方向に回転させるためにトルクを伝達すると、回転軸にはせん断方向の荷重が作用することになり、このせん断荷重によって回転軸が撓む。回転軸が撓み、軸受内部で軸線を傾斜させるように傾くと、回転軸の表面が直孔部ではなく拡径部に接触し、この拡径部を摩擦面として回転する。拡径部では、回転軸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油がしみ出して摩擦面を潤滑するため、軸受としての機能が発揮される。つまり、せん断荷重によって回転軸が撓み、軸受内部で軸線を傾斜させたまま回転しても、回転軸の表面が拡径部に接して従来通りの含油軸受の作用が得られる。
【００１１】
回転軸に伝達するトルクの大きさが異なる場合は、トルクの大きさに比例して回転軸の撓み量が変化し、軸受内部での回転軸の傾斜角も変化する。本発明においては、比較的小さいトルクを伝達して回転軸を回転させるときには、回転軸の表面がテーパ角の小さい拡径部に接触し、上記のごとく軸受としての機能が発揮される。また、大きいトルクを伝達して回転軸を回転させるときには、回転軸の表面がテーパ角の大きい拡径部に接触し、軸受としての機能が発揮される。拡径部は、回転軸に伝達されるトルクの大きさ毎に設けられるのが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る焼結含油軸受の第１の実施形態を図１ないし図３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直孔部３ａと、直孔部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とを備えている。いずれの拡径部３ｂ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。
【００１３】
軸受本体１を回転軸２の軸線Ｏに沿う断面で見るとき（図１参照）、直孔部３ａを挟んで存在する２つの拡径部３ｂについては、一方の拡径部３ｂの傾斜面を軸受本体１の中央に向けて延長した直線Ｌ１ａと、対角に位置する他方の拡径部３ｂの傾斜面を軸受本体１の中央に向けて延長した直線Ｌ１ｂとの間隔ｄ１が、回転軸２の直径Ｄよりも大きく、かつ直孔部３ａの内径にほぼ等しくなっている。
【００１４】
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。図２には、上記の軸受によって回転軸２を２箇所で支持する機構の一例を示す。この機構は、回転軸２の周面にネジ歯車２ａが形成されており、回転軸２の両端は上記の軸受で支持され、図示しない駆動装置によって回転駆動されるネジ歯車５を回転軸２側のネジ歯車２ａに噛み合わせ、ネジ歯車５を回転させることによって回転軸２を回転させるようになっている。なお、実際には回転軸２が図に示したほど撓むことはないが、ここでは説明の要旨を明確にするために誇張して図示してある。
【００１５】
回転軸２を回転させるために比較的小さなトルクが作用したときには、回転軸２はほとんど撓みを生じないので、回転軸２の表面が直孔部３ａに接し、この部分を摩擦面として支持される。直孔部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。
【００１６】
回転軸２を回転させるために非常に大きなトルクが作用したときには、回転軸２に作用するせん断荷重が大きくなって回転軸２が撓む（図２の２点鎖線）。軸受の内部では、図３に示すように、回転軸２が軸線Ｏを傾斜させるように傾くが、回転軸２の表面が直孔部３ａではなく拡径部３ｂに接し、この部分を摩擦面として支持される。拡径部３ｂでも、上記の直孔部３ａと同じく回転軸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。
【００１７】
上記の軸受においては、せん断荷重によって回転軸２が撓み、軸受内部で軸線Ｏを傾斜させたまま回転しても、回転軸２の表面が拡径部３ｂに接して従来通りの含油軸受の作用が得られるので、軸受としての機能が損なわれることがなく、耐久性の低下も起こらない。
【００１８】
次に、本発明に係る焼結含油軸受の第２の実施形態を図４ないし図６に示して説明する。
図４に示す軸受は、焼結金属により形成された軸受本体１１の内部に形成された軸受孔１３が、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１１のほぼ中央にあって回転軸１２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直孔部１３ａと、直孔部１３ａ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第１の拡径部１３ｂと、第１の拡径部１３ｂに連なって長手方向の両側（第１の拡径部１３ｂのさらに外側）にそれぞれ設けられ、外方に向かって径が拡大してテーパ状をなす第２の拡径部１３ｃとを備えている。
【００１９】
第１の拡径部１３ｂ、第２の拡径部１３ｃは、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）に対するテーパ角を異ならせて段階的に設けられており、直孔部１３ａから遠い位置にある第２の拡径部１３ｃのテーパ角θ２の方が第１の拡径部１３ｂのテーパ角θ１よりも大きく形成されている。第１の拡径部１３ｂのテーパ角θ１は、３°以下に設定されており、第２の拡径部１３ｃのテーパ角θ２は、隣り合う第１の拡径部１３ｂのテーパ角θ１との差が３°以下に設定されている。
【００２０】
軸受本体１１を回転軸２の軸線Ｏに沿う断面で見るとき（図４参照）、第１の拡径部１３ｂのさらに外側に存在する２つの第２の拡径部１３ｃについては、一方の第２の拡径部１３ｃの傾斜面を軸受本体１の中央に向けて延長した直線Ｌ２ａと、対角に位置する他方の第２の拡径部１３ｃの傾斜面を軸受本体１１の中央に向けて延長した直線Ｌ２ｂとの間隔ｄ２が、回転軸２の直径Ｄよりも大きく、かつ直孔部１３ａの内径にほぼ等しくなっている。
【００２１】
上記の軸受においては、回転軸２に伝達するトルクの大きさが異なる場合は、トルクの大きさに比例して回転軸２の撓み量が変化し、軸受内部での回転軸２の傾斜角も変化する。上記の軸受においては、比較的小さいトルクを伝達して回転軸２を回転させるときには、図５に示すように回転軸２の表面がテーパ角の小さい第１の拡径部１３ｂに接触し、上記のごとく軸受としての機能が発揮される。また、大きいトルクを伝達して回転軸２を回転させるときには、同じく図５に示すように回転軸２の表面がテーパ角の大きい第２の拡径部１３ｃに接触し、軸受としての機能が発揮される。
【００２２】
このように、軸受内部での回転軸２の傾斜角も変化しても、回転軸２の表面が第１の拡径部１３ｂ、第２の拡径部１３ｃのいずれかに接して従来通りの含油軸受の作用が得られるので、軸受としての機能が損なわれることがなく、耐久性の低下も起こらない。
【００２３】
なお、本実施形態においては、第１、第２の拡径部１３ｂ，１３ｃと２段階にテーパ角の変化する拡径部を設けたが、回転軸２に伝達するトルクの大きさがさらに多段階に変化する場合には、拡径部のテーパ角をそれに合わせて多段階に形成し、各段階毎の回転軸２の傾斜角に対応させるようにすればよい。
【００２４】
本実施形態の軸受には次のような使い方も考えられる。回転軸２を複数箇所で支持する場合、回転軸２に伝達するトルクは一定の大きさでも、各軸受から回転軸２にトルクを伝達する機構（例えば第１の実施形態でいうところの駆動側ネジ歯車５）までの距離が異なれば各支持箇所毎に回転軸２の傾斜角が異なる。この場合、各傾斜角に見合う拡径部を有する軸受をそれぞれ用意して使用してもよいが、そうすると形状の異なる軸受を複数種類用意しなければならず、部品コストが嵩んでしまう。そこで本実施形態の軸受を採用し、ひとつの軸受に各傾斜角に見合うように拡径部を多段に形成したものを製作すれば、１種類だけですべての支持箇所に使用できるので、部品の共通化を図ってコストの削減が可能である。
【００２５】
例えば図６に示すように、回転軸２に接するトルク伝達機構から比較的遠い位置に設けられた軸受における回転軸２の傾斜角γ１と、トルク伝達機構に比較的近い位置に設けられた軸受における回転軸２の傾斜角γ２とは異なり、両者を比較するとルク伝達機構に近い軸受における回転軸の傾斜角γ２の方が大きくなる。そこで、本実施形態の第１の拡径部１３ｂのテーパ角θ１をγ１に一致させ、第２の拡径部１３ｃのテーパ角θ２をγ２に一致させた軸受を製作し、その軸受を図６のように撓む回転軸２の各支持箇所に設置すれば、いずれの支持箇所においても１種類、つまり形状の同じ軸受で回転軸２を無理なく円滑に支持することが可能になる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回転軸がせん断荷重を受けて撓み、軸受内部で軸線を傾斜させたまま回転しても、回転軸の表面がテーパ状に形成された拡径部に接して従来通りの含油軸受の作用が得られるので、軸受としての機能が保たれるとともに高い耐久性が得られる。
【００２７】
回転軸に伝達するトルクの大きさが異なり、軸受内部での回転軸の傾斜角が変化する場合も、各傾斜角に見合うテーパ角を有するように拡径部を多段に形成しておけば、回転軸の表面が常にいずれかのテーパ角の拡径部に接して従来通りの含油軸受の作用が得られるので、上記と同様の効果が得られる。
【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、焼結含油軸受の断面図である。
【図２】図１の焼結含油軸受によって回転軸を２箇所で支持する機構を示す全体概要図である。
【図３】焼結含油軸受と回転軸との接触状態を示す要部拡大図である。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す図であって、焼結含油軸受の断面図である。
【図５】焼結含油軸受と回転軸との接触状態を示す要部拡大図である。
【図６】図４の焼結含油軸受によって回転軸を２箇所で支持する機構を示す全体概要図である。
【符号の説明】
１      軸受本体
２      回転軸
３      軸受孔
３ａ    直孔部
３ｂ    拡径部
１１    軸受本体
１３    軸受孔
１３ａ  直孔部
１３ｂ  第１の拡径部
１３ｃ  第２の拡径部
Ｏ      軸線
【図１】
2004308682.tif 000003
【図２】
2004308682.tif 000004
【図３】
2004308682.tif 000005
【図４】
2004308682.tif 000006
【図５】
2004308682.tif 000007
【図６】
2004308682.tif 000008