WO2004090360A1

WO2004090360A1 - 焼結含油軸受およびその製造方法

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Publication number: WO2004090360A1
Application number: PCT/JP2004/004814
Authority: WO
Inventors: Tsuneo Maruyama; Teruo Shimizu
Original assignee: Mitsubishi Materials Corporation
Priority date: 2003-04-02
Filing date: 2004-04-01
Publication date: 2004-10-21
Also published as: KR20050116395A; EP2447555A1; EP1610011A1; EP2447555B1; US20130104400A1; US8360648B2; EP1610011B1; EP1610011A4; US8726515B2; US20070041672A1

Abstract

回転軸が大きなせん断荷重を受けて軸受内部で傾斜しても、回転軸や自らを傷めることがなく高い耐久性が得られる焼結含油軸受、および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焼結含油軸受の製造方法を開示する。焼結金属により形成された軸受本体１に、回転軸２を支持する断面円形の軸受孔３が形成され、その軸受孔３が、内側を摩擦面として径の大きさが一定の軸支部３ａと、軸支部３ａ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３ｂ，３ｃとを備え、一方の拡径部３ｂの傾斜面を延長した直線Ｌ１ａと、軸受本体１の中央を挟んで一方の拡径部３ｂの傾斜面と対向する他方の拡径部３ｃの傾斜面を延長した直線Ｌ１ｂとの間隔ｄ１が、回転軸２の径Ｄにほぼ等しい焼結含油軸受を採用する。また、焼結含油軸受の製造過程において、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。

Description

明細書焼結含油軸受およびその製造方法技術分野

本発明は、焼結含油軸受およびその製造方法に関する。背景技術

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。

上記従来の焼結含油軸受においては、軸受孔に揷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。

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。

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、日本国特許公開平 8— 1 9 9 4 1号公報（1 9 9 6 ))。

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。

上記のような構造は回転軸の心ずれを抑制するうえで非常に有効である。しかしながら、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つ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、回転軸ゃ軸受の耐久性が低下してしまうことも考えられる。

更に、回転軸に振れを生じさせるせん断荷重が非常に大きく、回転軸と拡径部との間に残った潤滑油による押し返し作用が十分に機能しなかった場合は、回転軸が軸受本体の内部で軸線を傾斜させたまま支持されることになる。このとき、回転軸の表面が軸支部と拡径部との境界に押し付けられ、軸受本体に対して点で接する。ここでは、回転軸があたかもてこのように作用して軸支部の両端を抉る

(こじる）動きをし、接点において回転軸と軸受本体との間に力の集中が起こる。このような力の集中が起こると、この点を中心として過度の摩耗や過熱が起こることが考えられる。こういった現象は、回転軸と拡径部との間に充ちた潤滑油による押し返し作用が機能する限りは起こり得ないが、突発的に予期せぬ大きなせん断荷重が作用したとすれば、回転軸や軸受の耐久性が損なわれる可能性がある。また、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。テ一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。発明の開示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つ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第 1の目的としている。

また、回転軸が大きなせん断荷重を受けて軸受内部で傾斜しても、回転軸ゃ自らを傷めることがなく高い耐久性が得られる焼結含油軸受を提供することを第 2 の目的としている。

そして、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第 3 の目的としている。

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軸支部と、該軸支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 —パ状をなす拡径部とを備えることを特徴とする。

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，前記拡径部は軸方向の両側にそれぞれ設けられ、前記軸支部の一側方に設けられた一方の拡径部の前記長手方向に対するテーパ角と、前記軸支部の他側方に設けられた他方の拡径部の前記長手方向に対するテーパ角とが等しく、かつ前記一方の拡径部の傾斜面を傾斜方向に延長した直線と、前記他方の拡径部の傾斜面を傾斜方向に延長した直線とが平行配置されるとともに両直線の間隔が前記回転軸の径にほぼ等しいことを特徴とする。

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、前記拡径部の傾斜面を傾斜方向に延長した直線と、前記軸受本体の中央を挟んで前記拡径部の傾斜面と対向する前記軸支部との間隔が、前記回転軸の径にほぼ等しいことを特徵とする。

請求項 4記載の焼結含油軸受は、請求項 1ないし 3のいずれかに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一パ角が 3 ° 以下であることを特徴とする。請求項 5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、かつ前記軸支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徵とする。

請求項 6記載の焼結含油軸受は、請求項 5記載の焼結含油軸受において、前記拡径部は、隣り合うものどうしのテ一パ角の差が 3。以下であることを特徴とする。

請求項 7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。

請求項 8記載の焼結含油軸受の製造方法は、請求項 7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。

請求項 9記載の焼結含油軸受の製造方法は、請求項 8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。

請求項 1 0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一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。

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、回転軸の表面が軸支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つ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。

また、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、回転軸の表面がテ一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。さらに、回転軸に振れを生じさせるせん断荷重が非常に大きく、回転軸と拡径部との間に残った潤滑油による押し返し作用が十分に機能しなかった場合、回転軸が軸受本体の内部で軸線を傾 1·させたまま支持されることになる。このような場合、本発明においては、回転軸が軸支部の両端を抉（こじ）たりせず、拡径部に押し付けられて線で接するため、この部分において回転軸と軸受本体との間に力の集中が起こらない。したがって、過度の摩耗や過熱も起こらない。

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怪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 ( s a i z i n g) 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 W 200

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、これによつ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。

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、せり上がつ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。

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。図面の簡単な説明

図 1は、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は、軸受内部で傾斜した回転軸を示す全体概要図である。

図 3は、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 4は、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 5は、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 6は、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 7は、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 8は、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 9は、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 1 0は、図 8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 1 1は、本発明の第 3·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 1 2は、図 1 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。発明を実施するための最良の形態

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 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が揷通される軸受孔 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 0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 3 a と、軸支部 3 a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一パ状をなす拡径部 3 b， 3 cとを備えている。いずれの拡径部 3 b， 3 cも、その傾斜面と軸受本体 1の軸方向に平行な軸支部 3 aの内面（または回転軸 2の軸線〇）とがなす角（テーパ角） 0 1は、 3 ° 以下に設定されている。なお、図 1では 6> 1を明確にするために誇張して図示してある。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)、軸支部 3 aを挟んで存在する 2つの拡径部 3 b , 3 cについては、一方の拡径部 3 bの傾斜面を軸受本体 1の中央に向けて傾斜方向に延長した直線 L 1 aと、対角に位置する他方の拡径部 3 cの傾斜面を軸受本体 1の中央に向けて傾斜方向に延長した直線 L 1 bとが平行配置されるとともに、両直線 L 1 a , L i bの間隔 d 1が、回転軸 2の直径 Dよりも若干大きく、かつ軸支部 3 aの内径にほぼ等しくなつている。 W

拡径部 3 b , 3 cをなす軸受本体 1の内壁部 4は、軸支部 3 a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、数も少なくなつている。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。

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を揷通されて使用される。図 3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 2 a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 2 aに嚙み合わせ、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つている。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。

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に作用するせん断荷重も小さく、回転軸 2に振れゃ撓みはほとんど生じないので、回転軸 2の表面が軸支部 3 aに接し、この部分を摩擦面として支持される。軸支部 3 a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つて軸受本体 1の内部から潤滑油がしみ出し、摩擦面を潤滑する。

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つて回転軸 2が撓む（図 3の 2点鎖線）。軸受の内部では、図 4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の表面が軸支部 3 aではなく拡径部 3 b， 3 cに接し、この部分を摩擦面として支持される。拡径部 3 b， 3 cでも、上記の軸支部 3 a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。

また、回転軸 2を回転させるために大き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が大きく、回転軸 2に強い振れが生じて心ずれを起こそうとする。このとき、回転軸 2に振れが生じたことで、回転軸 2と軸支部 3 a W 200

との間を潤滑していた潤滑油が一方の拡径部 3 b側、および他方の拡径部 3 c側に押し出され、回転軸 2と拡径部 3 bとの間、および回転軸 2と拡径部 3 cとの間に充たされる。回転軸 2と拡径部 3 b , 3 cとの間に充たされた潤滑油は、回転軸 2が振れることで拡径部 3 b , 3 cに押し付けられるように加圧されるが、拡径部 3 b , 3 cが密に形成されていることから、軸受本体 1の内部には押し込まれず、回転軸 2と拡径部 3 b， 3 cとの間に残って回転軸 2に対し反力を作用させる。この反力により回転軸 2の振れが抑制され、軸受に対する回転軸 2の心ずれが防止される。

しかしながら、回転軸 2に作用するせん断荷重が非常に大きく、回転軸 2と拡径部 3 b， 3 cとの間に残った潤滑油による押し返し作用が十分に機能しなかつた場合は、回転軸 2が軸受本体 1の内部で軸線を傾斜させたまま軸支持されることになる。このとき、回転軸 2の表面は、図 2に示すように拡径部 3 b , 3じにそれぞれ点ではなく線で接するため、この部分においては回転軸 2と軸受本体 1 との間に力の集中が起こらず、過度の摩耗や過熱が起こらない。

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 3 b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。

上記構成の軸受の製造工程を図 5ないし図 6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 3 aを含む軸受孔 3を形成する工程と、軸支部 3 aの両側に拡径部 3 b， 3 cを形成する工程の 2つがある。

軸支部 3 aを含む軸受孔 3を形成する工程では、図 5 ( a) 〜（c ) に示すように、円筒形状の孔 1 0 aが形成されたダイ 1 0、孔 1 0 aに下方から遊びを持つて挿入可能な丸棒状の第 1のコアロッド 1 1、孔 1 0 a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 1 2、同じく孔 1 0 a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 1 3が用いられる。第 1のコアロッド 1 1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 1 3の内側に挿抜される。ダイ 1 0は定位置に固定されており、コアロッド 1 1、第 1の上パンチ 1 2、第 2の下パンチ 1 3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。

まず、図 5 ( a ) に示すように、ダイ 1 0の孔 1 0 aに第 1の下パンチ 1 3を嵌入し、さらに第 1の下パンチ 1 3を通じて孔 1 0 aに第 1のコアロッド 1 1を挿入しておく。そして、ダイ 1 0の上方から孔 1 0 a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 1 1の先細の先端を通されて孔 1 0 a内に配置される。

次に、図 5 (b) に示すように、孔 1 0 aに第 1の上パンチ 1 1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 1 1と、第 1の下パンチ 1 3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 1 0 a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 1 1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 3 aを含む径の大きさが一定の軸受孔 3が形成される）。

矯正が完了したら、第 1の上パンチ 1 1を孔 1 0 aから抜き出し、続いて図 5 ( c ) に示すように、第 1の下パンチ 1 3を上方に押し上げ、矯正を終えた焼結体 Wを孔 1 0 aから取り出す。

軸支部 3 aの両側に拡径部 3 b， 3 c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 2 0 aが形成されたダイ 2 0、孔 2 0 aに上方から遊びを持って揷入可能な丸棒状の第 2のコアロッド 2 1、同じく孔 2 0 aに下方から遊びを持つて挿入可能な丸棒状の第 3のコアロッド 2 2、孔 2 0 a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 2 3、同じく孔 2 0 a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 2 4が用いられる。

第 2、第 3のコアロッド 2 1， 2 2は、外径が焼結体 Wの内径よりも大きく、かつ先端 2 1 a， 2 2 aが円錐台形状のプレス型をなしている。両先端 2 1 a， 2 2 aは同寸法で、基端 2 1 b， 2 2 bの径が焼結体 Wの内径よりも大きく、先端面 2 1 c , 2 2 c (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 2 1は第 2の上パンチ 2 3の内側に、第 3のコアロッド 2 2は第 2の下パンチ 2 4の内側に揷抜される。

ダイ 2 0は定位置に固定されており、第 2、第 3のコアロッド 2 1 , 2 2、第

2の上パンチ 2 3、第 2の下パンチ 2 4は図示しない駆動装置により駆動されるようになつている。

まず、図 6 ( a ) に示すように、ダイ 2 0の孔 2 0 aに第 2の下パンチ 2 4を嵌入し、さらに第 2の下パンチ 2 4を通じて孔 2 0 aに第 3のコアロッド 2 2を挿入しておく。また、ダイ 2 0の上方には、内側に第 2のコアロッド 2 1を挿入した第 2の上パンチ 2 3を待機させておく。そして、ダイ 2 0の上方から孔 2 0 aに、軸支部 3 aを含む軸受孔 3の形成を終えた焼結体 Wを入れる。

次に、図 6 ( b ) に示すように、孔 2 0 aに第 2の上パンチ 2 3および第 2のコアロッド 2 1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 2 1と、第 3のコアロッド 2 2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 2 1 c， 2 2 cどうしを当接させないことを考慮して各コアロッド 2 1 , 2 2の馬区動量や先端形状を決定しておく。各コアロッドの先端 2 1 a , 2 2 aは、先行して実施されたサイジングによつ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 2 l a , 2 2 aの円錐面をそれぞれ押し付けられて矯正される（軸支部 3 aの両側には、拡径部 3 b， 3 cが形成される）。このとき、拡径部 3 b， 3 c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 3 aとの間に粗密の差が与えられる。

矯正が完了したら、第 2のコアロッド 2 1および第 2の上パンチ 2 3を孔 2 0 aから抜き出し、続いて図 6 ( c ) に示すように、第 2の下パンチ 2 4を上方に押し上げ、矯正を終えた焼結体 Wを孔 2 0 aから取り出す。

上記のように、サイジングの工程において軸支部 3 a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 3 b , 3 cを形成することで、軸支部 3 aに対する拡径部 3 b， 3 cの位置合わせが正確になされ、軸支部 3 aの内周面と拡径部 3 b , 3 cの斜面とがなす角 θ 1が非常に正確に形成される。

また、拡径部 3 b， 3 c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 2 1 , 2 2を用いると、図 7に示すように、拡径部 3 b , 3 c は各コアロッドの先端 2 1 a , 2 2 a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 3 a側に移動し、軸支部 3 aの内面がせり上がるようにして軸支部 3 aの内径を縮めてしまう。このとき、各コア口ッドの先端 2 1 a , 2 2 aが略円錐形であるので、せり上がつた軸支部 3 aの内面がその円錐面に押し付けられて拡径部 3 b， 3 cとなり、軸支部 3 aと拡径部 3 b， 3 c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 3 a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、両側からコア口ッドを揷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。

さらに、第 2、第 3のコアロッド 2 1 , 2 2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 2 1 a， 2 2 a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 3 aの内面が図 4のように均一にせり上がり、軸支部 3 aの内径がどの部分でも一定になる。

次に、本発明に係る焼結含油軸受の第 2の実施形態を図 8ないし図 1 0に示して説明する。

図 8に示す軸受は、焼結金属により形成された軸受本体 1 1の内部に形成された軸受孔 1 3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 1 1のほぼ中央にあって回転軸 1 2の直径よりも径が若干大きく、力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 1 3 aと、軸支部 1 3 a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 1 3 bと、第 1 の拡径部 1 3 bに連なって長手方向の両側（第 1の拡径部 1 3 b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一パ状をなす第 2の拡径部 1 3 cとを備えている。

第 1の拡径部 1 3 b、第 2の拡径部 1 3 cは、軸受本体 1の軸方向に平行な軸支部 1 3 aの内面（または回転軸 2の軸線〇）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、軸支部 1 3 aから遠い位置にある第 2の拡径部 1 3 c のテーパ角 θ 2の方が第 1の拡径部 1 3 bのテ一パ角 θ 1よりも大きく形成されている。第 1の拡径部 1 3 bのテ一パ角 θ 1は、 3。以下に設定されており、第 2の拡径部 1 3 cのテーパ角 Θ 2は、隣り合う第 1の拡径部 1 3 bのテーパ角 θ 1との差が 3 ° 以下に設定されている。

軸受本体 1 1を回転軸 2の軸線 Oに沿う断面で見るとき（図 8参照）、第 1の拡径部 1 3 bのさらに外側に存在する 2つの第 2の拡径部 1 3 cについては、一方の第 2の拡径部 1 3 cの傾斜面を軸受本体 1の中央に向けて延長した直線 L 2 aと、対角に位置する他方の第 2の拡径部 1 3 cの傾斜面を軸受本体 1 1の中央に向けて延長した直線 L 2 bとの間隔 d 2が、回転軸 2の直径 Dよりも大きく、かつ軸支部 1 3 aの内径にほぼ等しくなつている。

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 9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 1 3 b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 9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 1 3 cに接触し、軸受としての機能が発揮される。

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 1 3 b、第 2の拡径部 1 3 c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。

なお、本実施形態においては、第 1、第 2の拡径部 1 3 b， 1 3 c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。

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種類だけですベ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卜の削減が可能である。例えば図 1 0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の傾斜角ァ 1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の傾斜角ァ 2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 r 2の方が大きくなる。そこで、本実施形態の第 1の拡径部 1 3 bのテーパ角 0 1をァ 1に一致させ、第 2の拡径部 1 3 cのテーパ角 Θ 2をァ 2に一致させた軸受を製作し、その軸受を図 1 0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。

次に、本発明に係る焼結含油軸受の第 3の実施形態を図 1 1に示して説明する。なお、上記第 1の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、拡径部 3 bは軸支部 3 aの一側方にのみ設けられており、軸支部 3 aの他側方には面取り部 3 dが設けられている。この面取り部 3 d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が軸受本体 1に対してどのように変位しょうとも回転軸 2に接することはない。

さらに、軸受本体 1を回転軸 2の軸線〇に沿う断面で見るとき（図 1 1参照）、軸支部 3 aと拡径部 3 bとについては、拡径部 3 bの傾斜面を軸受本体 1の中央に向けて傾斜方向に延長した直線 L 1 aと、軸受本体 1の中央を挟んで拡径部 3 bの傾斜面と対向する軸支部 3 aの内壁面との間隔（拡径部 3 bから最も遠い軸支部 3 aの終端部分に、直線 L 1 aから下ろした垂線の長さに相当する） d 2力回転軸 2の直径 Dよりも若干大きく、かつ軸支部 3 aの内径にほぼ等しくなつている。また、本実施形態においても、拡径部 3 bの傾斜面と軸受本体 1の軸方向に平行な軸支部 3 aの内面（または回転軸 2の軸線 0) とがなす角（テ一パ角） 0 1は 3 ° 以下に設定されている。

上記構成の軸受において、回転軸 2に作用するせん断荷重が非常に大きく、回転軸 2と拡径部 3 bとの間に残った潤滑油による押し返し作用が十分に機能しなかった場合は、回転軸 2が軸受本体 1の内部で軸線を傾斜させたまま軸支持されることになるが、回転軸 2の表面は拡径部 3 bに点ではなく線で接するため、この部分において回転軸 2と軸受本体 1との間に力の集中が起こらず、過度の摩耗や過熱が起こらない。

上記構成の軸受の製造工程を図 1 2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 3 a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 3 aの両側に拡径部 3 bを形成する工程では、図 1 2 ( 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 3 0 aが形成されたダイ 3 0、孔 3 0 a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 3 1、孔 3 0 a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 3 2、同じく孔 3 0 a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 3 3が用いられる。

第 4のコアロッド 3 1は、外径が焼結体 Wの内径よりも大きく、かつ先端 3 1 aが円錐台形状のプレス型をなし、基端 3 1 bの径が焼結体 Wの内径よりも大きく、先端面 3 1 c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 3 2の内側に揷抜される。

ダイ 3 0は定位置に固定されており、第 4のコアロッド 3 1、第 3の上パンチ 3 2、第 3の下パンチ 3 3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。

まず、図 1 2 ( a ) に示すように、ダイ 3 0の孔 3 0 aに第 3の下パンチ 3 3 を嵌入しておく。また、ダイ 3 0の上方には、内側に第 4のコアロッド 3 1を揷入した第 3の上パンチ 3 2を待機させておく。そして、ダイ 3 0の上方から孔 3 0 aに、軸支部 3 aを含む軸受孔 3ならびに面取り部 3 dの形成を終えた焼結体 Wを入れる。

次に、図 1 2 ( b ) に示すように、孔 3 0 aに第 3の上パンチ 3 2および第 4 のコアロッド 3 1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 3 1と、第 3の下パンチ 3 3とに挟まれて加圧される。

第 4のコアロッド 3 1の先端 3 1 aは、先行して実施されたサイジングによつ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のコァロッド 3 1の先端 3 1 aの円錐面を押し付けられて矯正される（軸支部 3 aの一側方には、拡径部 3 bが形成される）。このとき、拡径部 3 b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 3 aとの間に粗密の差が与えられる。

矯正が完了したら、第 3の上パンチ 3 2および第 4のコアロッド 3 1を孔 3 0 aから抜き出し、続いて図 1 2 ( c ) に示すように、第 3の下パンチ 3 3を上方に押し上げ、矯正を終えた焼結体 Wを孔 3 0 aから取り出す。

上記のように、サイジングの工程において軸支部 3 a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 3 bを形成することで、軸支部 3 aに対する拡径部 3 bの位置合わせが正確になされ、軸支部 3 aの内周面と拡径部 3 bの斜面とがなす角 0 1が非常に正確に形成される。

ところで、上記第 1ないし第 3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。産業上の利用可能性

本発明によれば、回転軸が大きなせん断荷重を受け撓み、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線で接するため、この部分において回転軸と軸受本体との間に力の集中が起こらず、過度の摩耗や過熱が起こらない。したがって、回転軸ゃ軸受自らが傷つくことがなく、高い耐久性が得られる。

また、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,钭角が変化する場合も、各傾斜角に見合うテ一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。

さらに、本発明の軸受の製造方法によれば、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。

Claims

請求の範囲

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軸支部と、

該軸支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披大してテーパ状をなす拡径部と

を備えることを特徵とする焼結含油軸受。

2 . 前記拡径部は軸方向の両側にそれぞれ設けられ、前記軸支部の一側方に設けられた一方の拡径部の前記長手方向に対するテーパ角と、前記軸支部の他側方に設けられた他方の拡径部の前記長手方向に対するテ一パ角とが等しく、かつ前記一方の拡径部の傾斜面を傾斜方向に延長した直線と、前記他方の拡径部の傾斜面を傾斜方向に延長した直線とが平行配置されるとともに両直線の間隔が前記回転軸の径にほぼ等しいことを特徴とする請求項 1記載の焼結含油軸受。

3 . 前記拡径部の傾斜面を傾斜方向に延長した直線と、前記軸受本体の中央を挟んで前記拡径部の傾斜面と対向する前記軸支部との間隔が、前記回転軸の径にほぼ等しいことを特徴とする請求項 1記載の焼結含油軸受。

4. 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ないし 3のいずれかに記載の焼結含油軸受。

5 . 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、かつ前記軸支部から遠い位置にある拡径部ほどテ一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。

6 . 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 5記載の焼結含油軸受。

7 . 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、該軸支部に連なつて設けられ、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。

8 . 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 7記載の焼結含油軸受の製造方法。

9 . 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 8記載の焼結含油軸受の製造方法。

1 0 . 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。