(57)【要約】【課題】軸受外への潤滑油の漏出を抑制し、回転軸との良好な潤滑状態を長期間に亘って維持して、長寿命化を図る。【解決手段】多孔質状の焼結金属に潤滑油を含浸した軸受本体３１に回転軸４０を挿通させる軸受孔３３が穿設されるとともに、軸受孔３３の内周面３３Ａの一部が回転軸４０を支持する軸支持部３３Ｂとされる焼結含油軸受において、軸受本体３１の外周面３１Ａにおいて、軸支持部３３Ｂの方向から周方向両側のそれぞれに向かって軸受孔３３の軸線Ｏに対する中心角が１０°以上となる領域の少なくとも一部に、軸受孔３３の軸線方向に沿って延びるとともに軸受本体３１の両端面３２側に開放される凹部３４を設ける。【選択図】図１
2007010134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質状の焼結金属に潤滑油を含浸した軸受本体に回転軸を挿通させる軸受孔が穿設されるとともに、前記軸受孔の内周面の一部が前記回転軸を支持する軸支持部とされる焼結含油軸受であって、
前記軸受本体の外周面において、前記回転軸から与えられる荷重方向から周方向両側のそれぞれに向かって前記軸受孔の軸線に対する中心角が１０°以上となる領域にハウジングと接する面をもち、その他の外周面の一部に前記軸受孔の軸線方向に沿って延びるとともに前記軸受本体の端面側に開放される凹部が形成されていることを特徴とする焼結含油軸受。
【請求項２】
取付孔が穿設されたハウジングと、
多孔質状の焼結金属に潤滑油を含浸した軸受本体に回転軸を挿通させる軸受孔が穿設されるとともに、前記軸受孔の内周面の一部が前記回転軸を支持する軸支持部とされ、前記ハウジングの取付孔内に固定される焼結含油軸受とを備えた軸受部材であって、
前記取付孔の内周面と前記軸受本体の外周面との間において、前記回転軸から与えられる荷重方向から周方向両側のそれぞれに向かって前記軸受孔の軸線に対する中心角が１０°以上となる領域に前記外周面と前記ハウジングとが接する面をもち、その他の一部に前記軸受孔の軸線方向に沿って延びるとともに前記軸受本体の端面側に開放される隙間が形成されていることを特徴とする軸受部材。
【請求項３】
請求項１記載の焼結含油軸受、または請求項２記載の軸受部材において、
前記軸受本体内に、前記軸受孔の軸線方向に沿って延びるとともに前記軸受本体の端面側に開放される孔部が設けられていることを特徴とする焼結含油軸受、または軸受部材。
【請求項４】
請求項３記載の焼結含油軸受、または軸受部材において、
前記孔部は、前記軸受本体内における少なくとも前記回転軸から与えられる荷重方向の位置から周方向両側のそれぞれに向かって前記軸受孔の軸線に対する中心角が１０°以上となる領域に設けられていることを特徴とする焼結含油軸受、または軸受部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質状の焼結金属に潤滑油を含浸した軸受本体に、回転軸を挿通させる軸受孔が穿設された焼結含油軸受及び軸受部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の焼結含油軸受は、多孔質状の焼結金属の軸受本体に、回転軸を挿通させる軸受孔が穿設されたものであり、回転軸が回転するときには、軸受孔の内周面において回転軸を支持する軸支持部で軸の回転による摩擦熱及びポンプ作用により、予め軸受本体に含浸された潤滑油が軸受孔の内周面から滲出して軸受隙間に油膜が形成され、潤滑効果が得られる。
【０００３】
ところで、このような焼結含油軸受では、軸の回転によって生じる軸受隙間の油膜の圧力により、上記軸受孔の内周面だけではなく軸受本体の端面からも潤滑油の滲出が見られる。焼結含油軸受がハウジングに穿設された取付孔内に圧入固定される場合、軸の回転によって生じる油膜圧力が高くなるため、軸受本体の端面からの潤滑油の滲出を生じ、軸受外への潤滑油の漏出となり、種々のトラブルを引き起こすことがある。
【０００４】
これに対して、特許文献１には、軸受本体の表面のうち、軸受本体の端面を含んだ軸受孔の内周面以外の表面を目潰しすることにより、軸受孔の内周面以外の表面から潤滑油が滲出することを抑制するようにした焼結含油軸受が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１５６０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された焼結含油軸受では、軸受孔の内周面以外の表面からの潤滑油の滲出は抑制できるものの、目潰しによって軸受内部の油圧は高くなり、軸受隙間から端面に滲出する。軸受端面に滲出した潤滑油は、この目潰しされた端面において回収することができず、軸受外への潤滑油の漏出につながってしまう。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、軸受外への潤滑油の漏出を抑制し、回転軸との良好な潤滑状態を長期間に亘って維持して、長寿命化を図ることができる焼結含油軸受及び軸受部材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】
【０００７】
上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明による焼結含油軸受は、多孔質状の焼結金属に潤滑油を含浸した軸受本体に回転軸を挿通させる軸受孔が穿設されるとともに、前記軸受孔の内周面の一部が前記回転軸を支持する軸支持部とされる焼結含油軸受であって、前記軸受本体の外周面において、前記回転軸から与えられる荷重方向から周方向両側のそれぞれに向かって前記軸受孔の軸線に対する中心角が１０°以上となる領域にハウジングと接する面をもち、その他の外周面の一部に前記軸受孔の軸線方向に沿って延びるとともに前記軸受本体の端面側に開放される凹部が形成されていることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明による軸受部材は、取付孔が穿設されたハウジングと、多孔質状の焼結金属に潤滑油を含浸した軸受本体に回転軸を挿通させる軸受孔が穿設されるとともに、前記軸受孔の内周面の一部が前記回転軸を支持する軸支持部とされ、前記ハウジングの取付孔内に固定される焼結含油軸受とを備えた軸受部材であって、前記取付孔の内周面と前記軸受本体の外周面との間において、前記回転軸から与えられる荷重方向から周方向両側のそれぞれに向かって前記軸受孔の軸線に対する中心角が１０°以上となる領域に前記外周面と前記ハウジングとが接する面をもち、その他の一部に前記軸受孔の軸線方向に沿って延びるとともに前記軸受本体の端面側に開放される隙間が形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の焼結含油軸受において、軸受本体の外周面に設けられた凹部は、軸受孔の軸線方向に沿って延びるとともに軸受本体の端面側に開放されていることから、その内部が大気圧の状態に維持される。そのため、たとえ焼結含油軸受がハウジングの取付孔に圧入固定される場合であっても、凹部の存在によって軸の回転により生成する油膜圧力とそれを支持する軸受内部の潤滑油の圧力は、凹部が無い場合に比べ低くなるので、軸受本体に含浸された潤滑油が軸受本体の端面から滲出することを抑制して、軸受外への潤滑油の漏出を低減することができる。
とくに、この凹部は、軸受本体に回転軸から与えられる荷重方向から周方向両側のそれぞれに向かって軸受孔の軸線に対する中心角が１０°以上となる領域に設けられているため、軸受本体は上記荷重方向にハウジングと接する面を有することになる。したがって、この部分によって油圧を支持できるので、油膜により必要な支持力を得ることができる。また、この凹部は、油溜まりの役割をも果たすため、軸受外への潤滑油の漏出量をより一層低減することにつながる。一方、軸受隙間から端面に滲出した潤滑油は、従来と同様に、この軸受本体の端面によって回収することができる。したがって、本発明の焼結含油軸受では、軸受外への潤滑油の漏出を抑制することにより、回転軸との良好な潤滑状態を長期間に亘って維持して、長寿命化を図ることが可能となる。
【００１０】
本発明の軸受部材において、ハウジングの取付孔の内周面と軸受本体の外周面との間に設けられた隙間部は、軸受孔の軸線方向に沿って延びるとともに軸受本体の端面側に開放されていることから、その内部が大気圧の状態に維持される。そのため、たとえ焼結含油軸受がハウジングの取付孔に圧入固定される場合であっても、隙間部の存在によって軸の回転により生成する油膜圧力とそれを支持する軸受内部の潤滑油の圧力は、隙間部が無い場合に比べ低くなるので、軸受本体に含浸された潤滑油が軸受本体の端面から滲出することを抑制して、軸受外への潤滑油の漏出を防止することができる。
とくに、この隙間部は、軸受本体に回転軸から与えられる荷重方向から周方向両側のそれぞれに向かって軸受孔の軸線に対する中心角が１０°以上となる領域に設けられているため、軸受本体は上記荷重方向にハウジングと接する面を有することになる。したがって、この部分によって油圧を支持できるので、油膜により必要な支持力を得ることができる。また、この隙間部は、油溜まりの役割をも果たすため、軸受外への潤滑油の漏出量をより一層低減することにつながる。一方、軸受隙間から端面に滲出した潤滑油は、従来と同様に、この軸受本体の端面によって回収することができる。したがって、本発明の軸受部材では、軸受外への潤滑油の漏出を抑制することにより、回転軸との良好な潤滑状態を長期間に亘って維持して、長寿命化を図ることが可能となる。
【００１１】
ここで、前記軸受本体内に、前記軸受孔の軸線方向に沿って延びるとともに前記軸受本体の端面側に開放される孔部が設けられてもよい。
この場合、前記の作用効果が確実に奏効されることになる。
【００１２】
また、前記孔部は、前記軸受本体内における少なくとも前記回転軸から与えられる荷重方向の位置から周方向両側のそれぞれに向かって前記軸受孔の軸線に対する中心角が１０°以上となる領域に設けられてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
まず、本発明の実施形態を添付した図１を参照しながら説明する。
本実施形態による軸受部材１０は、略円柱孔状の取付孔２１が穿設されたハウジング２０と、このハウジング２０の取付孔２１内に圧入固定される略円筒状の焼結含油軸受３０とを備えている。
【００１４】
焼結含油軸受３０は、内部に多数の空孔を含む多孔質状の焼結金属から形成された軸受本体３１に、この軸受本体３１の両端面３２に開口するような略円柱孔状の軸受孔３３が同軸に穿設されることによって構成されている。なお、ここで言う金属とは、単一元素からなるものだけではなく、合金も含むものとする。
また、本実施形態において、軸受本体３１の空孔率は例えば約２０ｖｏｌ％に設定されるが、１５〜３０ｖｏｌ％望ましくは１８〜２２ｖｏｌ％であればよい。
【００１５】
この焼結含油軸受３０がハウジング２０の取付孔２１内に圧入固定されたときには、軸受本体３１の外周面３１Ａに開放された空孔が、取付孔２１の内周面２１Ａによって塞がれた状態となる。
また、軸受孔３３には、この軸受孔３３の内径よりも小さい外径を有して例えば図示しないモータなどの駆動部に連結される回転軸４０が挿通され、この軸受孔３３の内周面３３Ａの一部が回転軸４０を支持する軸支持部３３Ｂとなる。
【００１６】
そして、本実施形態では、軸受本体３１の外周面３１Ａが平坦面状に切り欠かれることにより、この軸受本体３１の外周面３１Ａにおいて、軸受孔３３の軸支持部３３Ｂの方向（荷重の方向）から周方向両側のそれぞれへ向けて軸受孔３３の軸線Ｏに対する中心角αが１０°以上となる領域の少なくとも一部に、軸受孔３３の軸線Ｏ方向に沿って延びるとともに軸受本体３１の両端面３２側に開放される切欠部３４が設けられている。
【００１７】
換言すれば、取付孔２１の内周面２１Ａと軸受本体３１の外周面３１Ａとの間において、軸受孔３３の軸支持部３３Ｂの方向から周方向両側のそれぞれへ向けて軸受孔３３の軸線Ｏに対する中心角αが１０°以上となる領域の少なくとも一部に、軸受孔３３の軸線Ｏ方向に沿って延びるとともに軸受本体３１の両端面３２側に開放される隙間部（切欠部３４）が設けられているのである。また、切欠部３４は、図１で平面となっているが、ハウジング２０との隙間を設けることができれば曲面等でもよい。
【００１８】
以上説明したような本実施形態によれば、焼結含油軸受３０の軸受本体３１の外周面３１Ａに、軸受孔３３の軸線Ｏ方向に沿って延びるとともに軸受本体３１の両端面３２側に開放される切欠部３４が設けられていることから、この切欠部３４が大気圧の状態に維持される。
【００１９】
そのため、たとえ焼結含油軸受３０がハウジング２０の取付孔２１に圧入固定されて用いられる軸受部材１０であったとしても、切欠部３４の存在によって、軸の回転により生成される油膜圧力とそれを支持する軸受内部の潤滑油の圧力は、切欠部３４が無い場合に比べ低くなるので、潤滑油が軸受本体３１の端面３２から滲出することを抑制して、軸受外への潤滑油の漏出を低減することができる。
【００２０】
また、この切欠部３４は、軸受本体３１に対して回転軸４０から与えられる荷重の方向（図中矢印方向）から周方向両側のそれぞれに向かって軸受孔３３の軸線Ｏに対する中心角αが１０°以上となる領域に設けられているため、軸受本体３１は上記荷重方向にハウジング２０と接する面を有することになる。したがって、この部分によって油圧を支持できるので、油膜により必要な支持力を得ることが可能になり、回転軸４０から与えられる荷重が例えば２０Ｎ以上（面圧３０ＭＰａ以上）と大きい場合においても、軸受孔３３の軸支持部３３Ｂが摩耗することを抑制することができる。
【００２１】
なお、本実施形態では、ハウジング２０と接する面の大きさを規定するための上記中心角αを、上記支持力を考慮して１０°以上に設定しているが、この中心角αは、例えば、１０°〜６０°の範囲、好ましくは３０°〜４５°の範囲に設定することができる。上記中心角αを６０°以下に設定することで、軸の回転により生成される油膜圧力とそれを支持する軸受内部の潤滑油の圧力が、切欠部３４が無い場合に比べ確実に低減されることになる。
【００２２】
さらに、この切欠部３４は、油溜まりの役割をも果たすため、軸受外への潤滑油の漏出量を一層低減することができる。一方、軸受隙間から端面３２に滲出した潤滑油は、この軸受本体３１の端面３２によって回収することができる。
【００２３】
したがって、本実施形態による軸受部材１０及び焼結含油軸受３０によれば、軸受外への潤滑油の漏出を抑制し、回転軸３０との良好な潤滑状態を長期間に亘って維持して、その長寿命化を図ることが可能となる。
【００２４】
次に、本発明の第２実施形態を添付した図２を参照しながら説明するが、上述した第１実施形態と同様の部分には同一の符号を用いてその説明を省略する。
本第２実施形態では、軸受本体３１の内部がくり抜かれることにより、この軸受本体３１内において、軸受孔３３の軸支持部３３Ｂの方向（荷重の方向）の位置から周方向両側のそれぞれに向かって軸受孔３３の軸線Ｏに対する中心角αが１０°以上となる領域に、軸受孔３３の軸線Ｏ方向に沿って延びるとともに軸受本体３１の両端面３２側に開放される孔部３５が設けられている。すなわち、軸受孔３３の径方向で切欠部３４に対向する位置、換言すれば、軸受孔３３の周方向における切欠部３４の形成位置と同じ位置に孔部３５が設けられている。
なお、本第２実施形態において、孔部３５は、軸受孔３３の軸線Ｏ方向に沿った断面で例えば略円形をなしている。
【００２５】
以上説明したような本第２実施形態によれば、切欠部３４に加え、焼結含油軸受３０の軸受本体３１内に、軸受孔３３の軸線Ｏ方向に沿って延びるとともに軸受本体３１の両端面３２側に開放される孔部３５が設けられていることから、上述した第１実施形態と同様の効果をより一層確実に得ることができる。
【００２６】
すなわち、焼結含油軸受３０の軸受本体３１内に、軸受孔３３の軸線Ｏ方向に沿って延びるとともに軸受本体３１の両端面３２側に開放される孔部３５が設けられていることから、この孔部３５が大気圧の状態に維持される。
【００２７】
そのため、たとえ焼結含油軸受３０がハウジング２０の取付孔２１に圧入固定されて用いられる軸受部材１０であったとしても、孔部３５の存在によって軸の回転により生成する油膜圧力とそれを支持する軸受内部の潤滑油の圧力は、孔部３５が無い場合に比べ低くなるので、潤滑油が軸受本体３１の端面３２から滲出することを抑制して、軸受外への潤滑油の漏出を低減することができる。
【００２８】
また、この孔部３５は、油溜まりの役割をも果たすため、軸受外への潤滑油の漏出量を一層低減することができる。一方、軸受隙間から端面３２に滲出した潤滑油は、この軸受本体３１の端面３２によって回収することができる。
【００２９】
なお、上述した各実施形態においては、軸受本体３１の外周面３１Ａにおいて軸受孔３３の軸線Ｏ方向に沿って延びる切欠部３４が、軸受本体３１の両端面３２側に開放されているが、これに限定されることはない。例えば、第１実施形態（第２実施形態でも同様）において、切欠部３４が、図３（ａ）に示すように、軸受本体３１の一方の端面３２側のみに開放されるようにしてもよいし、図３（ｂ）に示すように、軸受本体３１の一方の端面３２側のみに開放される部分と他方の端面３２側のみに開放される部分とから構成されるようにしてもよい。
【００３０】
また、上述した第２実施形態においては、軸受本体３１内において軸受孔３３の軸線Ｏ方向に沿って延びる孔部３５が、軸受本体３１の両端面３２側に開放されているが、これに限定されることはない。すなわち、図３（ａ）及び図３（ｂ）で示した切欠部３４と同様に、軸受本体３１の一方の端面３２側のみに開放されるようにしてもよいし、軸受本体３１の一方の端面３２側のみに開放される部分と他方の端面３２側のみに開放される部分とから構成されるようにしてもよい。
【００３１】
また、上述した実施形態においては、軸受本体３１の外周面３１Ａが切り欠かれることによって、取付孔２１の内周面２１Ａと軸受本体３１の外周面３１Ａとの間に隙間部（切欠部３４）を設けるようにしたが、これに限定されることはなく、取付孔２１の内周面２１Ａが切り欠かれることによって、あるいは、取付孔２１の内周面２１Ａと軸受本体３１の外周面３１Ａとを離間させた状態で軸受本体３１を固定することによって、上記隙間部を設けるようにしてもよい。
【００３２】
さらに、上記隙間部は、軸受本体３１の外周面３１Ａ及び取付孔２１の内周面２１Ａの少なくとも一方に凹部を形成することにより設けるようにすればよく、該凹部を、前記外周面３１Ａ及び前記内周面２１Ａの少なくとも一方を切り欠くことにより形成するのみならず、例えば粉末成形により形成するようにしてもよく、その製造方法は限定されるものではない。
また、上述した第２実施形態においては、軸受本体３１内に設けられる孔部３５が、軸受孔３３の軸線Ｏ方向に沿った断面で例えば略円形をなしているが、これに限定されることはなく、例えば、軸受孔３３の軸線方向に沿った断面で例えば長円形をなすようにしてもよい。
【００３３】
次に、本発明の一例による軸受部材と他の軸受部材とについて、軸受本体が含有する潤滑油の割合（含油率）と摩擦係数の時間変化を比較する試験を行った。
本発明の一例による軸受部材として、荷重方向と直角方向にそれぞれ９０°の範囲（上記中心角αが３０°及び４５°）で軸受本体とハウジングとの間に０．５ｍｍの隙間を設けたもの（図４（ａ）参照）を用いた。また、比較例として、荷重方向とその反対方向にそれぞれ９０°の範囲で軸受本体とハウジングとの間に０．５ｍｍの隙間を設けたもの（図４（ｂ）参照）を用いた。さらに、従来例として、軸受本体とハウジングとの間に隙間を設けないもの（図４（ｃ）参照）を用いた。
【００３４】
本発明の一例、比較例、従来例において、軸受本体の外径を１８ｍｍ、軸受本体の長さ（幅）を８ｍｍ、軸受孔の内径を８ｍｍ、試験条件は、回転軸の回転数を３０００ｒｐｍとし、回転軸から与えられる荷重２０Ｎ（面圧３０ＭＰａ）で行った。
結果を図５に示すが、本発明の軸受部材では、摩擦係数は従来例と同等であり、また軸受外への潤滑油の漏出を抑制できていることが分かる。比較例では、従来例に比べ潤滑油の漏出は少ないものの、摩擦係数が大きく、６時間後には摩耗が激しいため試験を中止している。この原因は、荷重方向に隙間部を設けたため、ハウジングで支持できる圧力が負荷に対して小さくなりすぎ、軸を油膜で支持できなくなり、軸と軸受の接触が厳しくなったためである。
以上より、本発明による軸受部材では、荷重方向にハウジングと接する面を有することで軸の支持力を大きく落とすことなく、その他の部分に隙間部を設けることで潤滑油の漏出を抑制できることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態による焼結含油軸受及び軸受部材を示す端面図である。
【図２】本発明の第２実施形態による焼結含油軸受及び軸受部材を示す端面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による焼結含油軸受の軸受本体の外周面に形成される凹部の変形例を示す縦断面図である。
【図４】本発明の一例による軸受部材と他の軸受部材とを示す端面図である。
【図５】本発明の一例による軸受部材と他の軸受部材とについて、軸受本体の含油率と摩擦係数の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
１０  軸受部材
２０  ハウジング
２１  取付孔
２１Ａ  内周面
３０  焼結含油軸受
３１  軸受本体
３１Ａ  外周面
３２  端面
３３  軸受孔
３３Ａ  内周面
３３Ｂ  軸支持部
３４  切欠部 （凹部）
３５  孔部
【図１】
2007010134.tif 000003
【図２】
2007010134.tif 000004
【図３】
2007010134.tif 000005
【図４】
2007010134.tif 000006
【図５】
2007010134.tif 000007