CN109689255A - 烧结含油轴承及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的烧结含油轴承，通过在Fe‑Cu系烧结体中浸渍润滑油而成，并且具有贯通支撑旋转轴的轴承孔，所述轴承孔的内周面由如下区域构成：第一区域，形成轴向上的中央部分；第二区域，从所述第一区域的一侧端部延伸至所述轴承孔的一侧开口；及第三区域，从所述第一区域的另一侧端部延伸至所述轴承孔的另一侧开口，Cu相在所述第二区域的沿轴向的中央处的面积比为Cu相在所述第三区域的沿轴向的中央处的面积比的80％以上且100％以下。

Description

烧结含油轴承及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种由Fe-Cu系烧结金属形成的烧结含油轴承及其制造方法。

本申请基于2016年10月18日于日本申请的专利申请2016-204110号要求优先权，并且在此援引其内容。

背景技术

烧结含油轴承在烧结体的内部预先浸渍润滑油，并且通过由轴的旋转产生的泵作用和由摩擦热产生的热膨胀来使油渗出从而润滑摩擦面。这种烧结含油轴承由于能够在无供油的条件下长期使用，因此作为汽车或家电产品、音响设备等的旋转轴的轴承来广泛采用(例如，参照专利文献1)。

在使用现有的烧结含油轴承来支撑旋转轴的情况下，例如为了使旋转轴沿某一方向旋转而传递转矩，则对旋转轴施加剪切方向的负载。此时，如果剪切负载非常大或旋转轴的刚性不充分高，则旋转轴因剪切负载而弯曲，从而使轴线在轴承内部倾斜的状态下进行旋转，有可能陷入旋转轴的表面无法与轴承内部的摩擦面准确地接触的状态(如旋转轴撬轴承内表面的运动)。如果陷入这种状态，则旋转轴因受到较强的阻力而难以旋转，无法发挥作为轴承的充分功能。另外，一般也认为如果这种状态反复发生，则会导致旋转轴或轴承的耐久性的下降。

如此，在剪切方向的负载施加于旋转轴的情况下，为了解决旋转轴无法与轴承内部的摩擦面准确地接触的不良情况，例如还已知有轴承孔具备直径尺寸恒定的直孔部和直径朝向外方扩大且呈锥状的扩径部的烧结含油轴承(例如，参照专利文献2)。

这种烧结含油轴承大部分由Fe(铁)-Cu(铜)系烧结金属形成。其中，Fe成分适合于旋转轴的转速为低速旋转且施加到旋转轴的负荷为高负荷的运转状态。另一方面，Cu成分适合于旋转轴的转速为高速旋转且施加到旋转轴的负荷为低负荷的运转状态。

另一方面，由于近年来的资源价格的上升、特别是Cu价格的上升，要求进一步降低含Cu产品的成本。因此，要求能够降低Cu使用量的同时还能够应对旋转轴的转速为高速旋转的烧结含油轴承。作为降低Cu使用量的烧结含油轴承，广泛应用的是使用Cu系扁平原料粉末的Fe-Cu系烧结金属轴承(例如，参照专利文献3)。

专利文献1：日本专利公开平8-19941号公报

专利文献2：日本专利公开2004-308682号公报

专利文献3：日本专利公开2006-299347号公报

以往，在制造由使用这种Cu系扁平原料粉末的Fe-Cu系烧结金属形成的烧结含油轴承时，以轴向为铅直方向的方式设置模具，并且从插入有芯杆的模腔的上侧填充由Fe粉末和Cu粉末构成的混合粉末。

然而，如此成型的烧结含油轴承具有Cu相的面积在轴承孔的内周面上的成型时作为上侧的区域和成型时作为下侧的区域彼此不同的问题。特别是，在Fe比率高的轴承中出现该影响。这起因于如下的现象：即，越是沿芯杆的表面掉落的混合粉末量多的部分，Cu粉末越更容易大量附着于芯杆的表面。

即，在向贯通芯杆的模具的模腔内填充混合粉末时，越是模腔的下侧在填充初期越被混合粉末填埋。另一方面，模腔的上侧混合粉末比下侧更长的时间沿芯杆的表面持续掉落，比下侧更多的Cu粉末附着在芯杆的表面上。由此，在轴承孔的内周面中越是成型时作为上侧的区域，Cu相所占的面积越大。另外，在成型时作为下侧的Cu相所占的面积较小的区域，旋转轴的高速旋转时的耐久性存在问题。特别是，在使用Cu箔粉时，这种Cu相不均匀的问题显著。

并且，对于现有的Fe-Cu系烧结轴承来说，Cu相所占的面积在成型时为模腔的上侧的部分和作为下侧的部分大为不同，具有旋转轴的高速旋转时的局部损耗等。例如，对于Fe:Cu比率为约80:20的Fe-Cu系烧结轴承来说，Cu相在模腔的上侧和下侧所占的面积在上侧为约60％，在下侧为约40％，Cu相在下侧所占的面积与Cu相在上侧所占的面积之比为约70％的轴承较多。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种烧结含油轴承，该烧结含油轴承为使用含Cu系扁平原料粉末的Fe-Cu系烧结金属的烧结含油轴承，降低Cu相在轴承孔的内周面上的不均匀分布，由此低速旋转高负荷状态下的轴承性能和高速旋转低负荷状态下的轴承性能均能够最大限度地得到提高，并且能够获得稳定的滑动特性。

即，作为本发明的一方式的烧结含油轴承具有以下构成。

一种烧结含油轴承，通过在Fe-Cu系烧结体中浸渍润滑油而成，并且具有贯通支撑旋转轴的轴承孔，所述烧结含油轴承的特征在于，所述轴承孔的内周面由如下区域构成：第一区域，形成轴向上的中央部分；第二区域，从所述第一区域的一侧端部延伸至所述轴承孔的一侧开口；及第三区域，从所述第一区域的另一侧端部延伸至所述轴承孔的另一侧开口，在所述第二区域和所述第三区域形成有Cu相，所述Cu相由含Cu系扁平原料粉末的Cu粉末来形成，所述Cu相在所述第二区域的沿轴向的中央处的面积比为所述Cu相在所述第三区域的沿轴向的中央处的面积比的80％以上且100％以下。

对于作为本发明的一方式的轴承来说，在轴承孔的内周面中，Cu相在第二区域的中央部分的面积比设为第三区域的中央部分的80％以上且100％以下。例如，轴承孔的内周面成为Cu相的面积比在从一侧开口至另一侧开口的整个区域不会较大变化的状态。

由此，例如在使旋转轴高速旋转时，能够可靠地防止阻挡旋转轴的轴承孔的内周面的局部磨损或摩擦力的局部提高。由此，能够制造出低速旋转高负荷状态下的轴承性能和高速旋转低负荷状态下的轴承性能均能够最大限度地得到提高的轴承。另外，抑制Cu相的面积比在轴承孔的内周面上的较大变化，由此能够降低材料成本高的Cu的使用量，从而能够以低成本制造轴承。

作为本发明的一方式的烧结含油轴承的特征在于，所述轴承孔包括：直孔部，形成于所述第一区域且直径尺寸恒定；及扩径部，形成于所述第二区域及所述第三区域中的至少一个或两个区域上，并且与所述直孔部相连且直径随着朝向外方扩大而呈锥状。

作为本发明的一方式的烧结含油轴承的特征在于，在所述第一区域形成有Cu相，所述Cu相由含所述Cu系扁平原料粉末的Cu粉末来形成，Cu相在所述第一区域的沿轴向的中央处的内周面的面积中所占的面积为50％以上。

作为本发明的一方式的烧结含油轴承的制造方法具有以下构成。

一种上述各项所述的烧结含油轴承的制造方法，至少具备：材料填充工序，从铅直方向的上侧向模具的模腔内填充包含Fe粉末及含Cu系扁平原料粉末的Cu粉末的混合粉末；及芯杆滑动工序，使贯通所述模腔内且用于成型所述轴承孔的芯杆在所述模腔内沿铅直方向滑动。

只是在材料填充工序中从模腔的铅直方向的上侧掉落混合粉末，越朝向模腔的上侧，更多的Cu粉末越附着在芯杆的表面上。然而，在本发明中，与材料填充工序一同，进行芯杆在模腔内朝向上方滑动的芯杆滑动工序，由此也能够在模腔的下侧调整Cu粉末的配置。

即，芯杆滑动工序为在模腔内的与芯杆接触的部分聚集Cu粉末而调整配置的工序。由此，在用于成型轴承孔的芯杆的表面侧，从模腔的下侧至上侧能够调整Cu粉末的配置。

对于经由这种工序来获得的轴承，通过芯杆滑动工序使得Cu相的面积比在轴承孔的整个内侧面上不会较大变化，即使使旋转轴高速旋转，也能够可靠地防止阻挡旋转轴的轴承孔的内周面的局部磨损或摩擦力的局部提高。

另外，作为本发明的一方式的烧结含油轴承的制造方法的特征在于，所述芯杆滑动工序为在所述模腔内的与所述芯杆接触的部分聚集所述Cu粉末的工序。

另外，作为本发明的一方式的烧结含油轴承的制造方法的特征在于，使用Cu箔粉作为所述Cu粉末。

根据本发明，能够提供一种烧结含油轴承，在使用Fe-Cu系烧结金属的烧结含油轴承中，降低Cu相在轴承孔的内周面上的不均匀分布，能够防止阻挡旋转轴的轴承孔的内周面的局部磨损或摩擦力的局部提高，并且能够获得稳定的滑动特性。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的烧结含油轴承的剖视图。

图2是表示本发明的第二实施方式所涉及的烧结含油轴承的剖视图。

图3是表示保持有旋转轴的烧结含油轴承的剖视图。

图4是放大烧结含油轴承的主要部分的主要部分放大剖视图。

图5是表示本发明的第三实施方式所涉及的烧结含油轴承的剖视图。

图6A是表示本发明的烧结含油轴承的制造方法的示意性剖视图。

图6B是表示本发明的烧结含油轴承的制造方法的示意性剖视图。

图7A是表示本发明的烧结含油轴承的制造方法的示意性剖视图。

图7B是表示本发明的烧结含油轴承的制造方法的示意性剖视图。

图8是表示检验例1的结果的图表。

图9是表示检验例2的结果的图表。

图10是表示检验例3的结果的图表。

图11是表示检验例4的结果(本发明例)的主要部分放大照片。

图12是表示检验例4的结果(比较例)的主要部分放大照片。

具体实施方式

下面，参照附图对作为应用本发明的实施方式的烧结含油轴承进行说明。此外，以下所示的各实施方式是为了更好地理解发明宗旨而具体说明的，只要没有特别指定则并不限定本发明。另外，为了便于理解本发明的特征，以下说明中使用的附图为了方便起见有时放大或强调表示作为主要部分的部分，各结构要素的尺寸比率及角度等并不一定与实际相同。

(烧结含油轴承：第一实施方式)

将第一实施方式所涉及的烧结含油轴承示于图1并进行说明。

图1是沿旋转轴的轴向的本发明的第一实施方式所涉及的烧结含油轴承的剖视图。

烧结含油轴承(以下，简称为轴承)10在由Fe-Cu系烧结金属形成的轴承主体(烧结体)1的内部形成有供旋转轴2插通的轴承孔3。

轴承主体(烧结体)1整体由Fe-Cu系烧结金属形成(Fe-Cu系烧结体)。具体而言，将Fe粉末和含Cu系扁平原料粉末的Cu粉末导入到在模腔内插入有芯杆的模具内，并且成型Fe-Cu系烧结体，从而形成具备轴承孔3的轴承主体1。此外，在后面描述这种轴承10的制造方法。

对于轴承孔3来说，与旋转轴2的长度方向的轴线O正交的面内上的剖面形状呈圆形，并且内径在沿轴线O的全长上恒定。在本发明中，在轴承孔3的内周面S上设定有：形成沿轴线O的中央部分的第一区域3A、形成从该第一区域3A的一侧端部3A1至轴承孔3的一侧开口3E1的第二区域3B及形成从第一区域3A的另一侧端部3A2至轴承孔3的另一侧开口3E2的第三区域3C。

在本实施方式中，设定在这种轴承孔3的内周面S上的第一区域3A、第二区域3B及第三区域3C被设定为将沿轴线O的轴承孔3的全长均匀地分成三等分。此外，第一区域3A、第二区域3B及第三区域3C可以被设定为以任意比例分割沿轴线O的轴承孔3的全长。

例如，作为沿轴线O的长度，可以被设定为第一区域3A最长且第二区域3B及第三区域3C比第一区域3A更短，相反也可以被设定为第一区域3A最短且第二区域3B及第三区域3C比第一区域3A更长。

此外，这种第一区域3A、第二区域3B及第三区域3C是为了定义后述的Fe相和Cu相的沿轴线O的分布而出于方便起见设定的，并不是在各自的区域彼此的边界上具有明确的划定线或组成的大幅差异。

在这种轴承孔3的内周面S中，Cu相在第二区域3B的沿轴线O的中央部分3BS上的面积比为Cu相在第三区域3C的沿轴线O的中央部分3CS上的面积比的80％以上且100％以下。这表示在轴承孔3的内周面S中例如Cu相的面积比在从一侧开口3E1至另一侧开口3E2的整个区域不会较大下降，最多也只会变化20％左右。Cu相在第二区域3B的沿轴线O的中央部分3BS上的面积比优选为Cu相在第三区域3C的沿轴线O的中央部分3CS上的面积比的90％以上，优选为100％以下，但并不限定于此。

Cu相在第二区域3B的沿轴线O的中央部分3BS上的面积比例如可以通过以下方式来算出。首先，以倍率×200拍摄第二区域3B的以沿轴线O的中央部分3BS为中心的任意部位的照片。在拍摄到的照片上重叠方格框架(例如，2mm方格的30块×40块的框架)，并且分别标记铁基体或铜基体在一块中占50％以上的块。将标记出的铁基体及铜基体的块合计设为标记总数，计算出铜基体相对于标记总数的比率。在本实施方式中，以Cu相在第二区域3B的沿轴线O的中央部分3BS上的面积比的方式，计算出该铜基体的比率。

也能够以同样的方式，计算出Cu相在第三区域3C的沿轴线O的中央部分3CS上的面积比。

另外，Cu相在第一区域3A的中央部分3AS上的内周面S的面积中所占的面积为50％以上。如果低于50％，则表面的Fe比率变高，有可能增加摩擦系数。此外，在此所说的面积为除去气孔或空洞后的面积。Cu相在第一区域3A的中央部分3AS上的内周面S的面积中所占的面积优选为80％以上，优选为100％以下，但并不限定于此。

此外，这种第一区域3A、第二区域3B及第三区域3C只要Cu相在至少各自的表面、即摩擦面的单位面积上的面积比在上述范围内即可，而且也可以在从表面起至规定的厚度范围内扩展有维持这种Cu相的面积比的区域。

如上所述的结构的轴承10例如在轴承主体1中浸渍润滑油之后，向轴承孔3中插通旋转轴2而使用。

对于现有的Fe-Cu系烧结轴承来说，Cu相所占的面积在成型时作为模腔的上侧的部分和作为下侧的部分大为不同，具有旋转轴的高速旋转时的局部损耗等问题。

对于本发明的轴承10来说，在轴承孔3的内周面S中，将Cu相在第二区域3B的中央部分3BS上的面积比设为第三区域3C的中央部分3CS的80％以上且100％以下。由此，例如成为Cu相的面积比在从一侧开口3E1至另一侧开口3E2的整个区域不会较大变化的状态。

由此，在例如使旋转轴2高速旋转时，能够可靠地防止阻挡旋转轴2的轴承孔3的内周面S的局部磨损或摩擦力的局部提高。因此，可以实现旋转轴2处于高负荷状态下的轴承性能和旋转轴2处于高速旋转状态下的轴承性能均能够最大限度地得到提高。

另外，通过在轴承孔3的内周面S上抑制Cu相的面积比的较大变化，能够降低材料成本高的Cu使用量，从而能够以低成本制造轴承10。

(烧结含油轴承：第二实施方式)

将第二实施方式所涉及的烧结含油轴承示于图2～4并进行说明。

图2是沿旋转轴的轴向的本发明的第二实施方式所涉及的烧结含油轴承的剖视图。另外，图3是表示在图2所示的烧结含油轴承中保持有旋转轴的状态的剖视图。另外，图4是表示烧结含油轴承与旋转轴之间的接触状态的主要部分放大图。

烧结含油轴承(以下，简称为轴承)20在由Fe-Cu系烧结金属形成的轴承主体(烧结体)1的内部形成有供旋转轴2插通的轴承孔4。

对于轴承孔4来说，与旋转轴2的长度方向的轴线O正交的面内上的剖面形状呈圆形，并且在轴承孔4的内周面S上设定有：形成沿轴线O的中央部分的第一区域4A、形成从该第一区域4A的一侧端部4A1至轴承孔4的一侧开口4E1的第二区域4B及形成从第一区域4A的另一侧端部4A2至轴承孔4的另一侧开口4E2的第三区域4C。

在本实施方式中，设定在这种轴承孔4的内周面S上的第一区域4A、第二区域4B及第三区域4C被设定为将沿轴线O的轴承孔4的全长均匀地分成三等分。此外，第一区域4A、第二区域4B及第三区域4C可以被设定为以任意比例分割沿轴线O的轴承孔4的全长。

在设定于轴承孔4的内周面S上的第一区域4A形成有直孔部4a，该直孔部4a的直径比旋转轴2的直径稍大，并且该直孔部4a的直径尺寸在长度方向的任一位置上也恒定。另外，在第二区域4B及第三区域4C形成有扩径部4b、4c，该扩径部4b、4c与直孔部4a相连且分别设置于长度方向的两侧，该扩径部4b、4c的直径随着朝向外方单纯地扩大而呈锥状。任一扩径部4b、4c的倾斜面与轴承主体1的平行于轴向的直孔部4a的内表面(或旋转轴2的轴线O)所成的角度(锥角)θ1被设定为任意角度、例如0.1°～10°左右。该角度优选按照滑动对象的轴的弯曲角度而设定。此外，为了明确θ1，在图2中对角度进行了夸大表示。

当在沿旋转轴2的轴线的剖面中观察轴承主体1时(参照图2)，对于夹着直孔部4a而存在的两个扩径部4b、4c来说，将一侧扩径部4c的倾斜面朝向轴承主体1的中央沿倾斜方向延长而成的直线L1a及将另一侧扩径部4b的倾斜面朝向轴承主体1的中央沿倾斜方向延长而成的直线L1b平行配置，所述另一侧扩径部4b的倾斜面与所述一侧扩径部4c的倾斜面位于对角位置。两个直线L1a、L1b的间隔d1比旋转轴2的直径D稍大且与直孔部4a的内径大致相等。

轴承主体(烧结体)1整体由Fe-Cu系烧结金属形成(Fe-Cu系烧结体)。具体而言，将Fe粉末和Cu粉末导入到在模腔内插入有芯杆的模具内并成型Fe-Cu系烧结体，从而成型整体具备直孔的贯通孔的烧结体，而且借助尺寸加工而将该烧结体的贯通孔的两侧扩径至规定的深度，从而形成具备直孔部4a和扩径部4b、4c的轴承主体1。

对于这种第二实施方式的轴承20来说，在轴承孔4的内周面S中，Cu相在形成于第二区域3B的扩径部4b的沿轴线O的中央部分4BS上的面积比也为Cu相在形成于第三区域3C的扩径部4c的沿轴线O的中央部分4CS上的面积比的80％以上且100％以下。Cu相在形成于第二区域3B的扩径部4b的沿轴线O的中央部分4BS上的面积比优选为Cu相在形成于第三区域3C的扩径部4c的沿轴线O的中央部分4CS上的面积比的90％以上，优选为100％以下，但并不限定于此。

这表示在轴承孔4的内周面S中例如Cu相的面积比在从一侧开口4E1至另一侧开口4E2的整个区域(夹着直孔部4a从扩径部4b至扩径部4c的整个区域)不会较大下降，最多也只会变化20％左右。另外，Cu相在形成于第一区域4A的直孔部4a的中央部分4AS上的内周面S的面积中所占的面积为50％以上。Cu相在形成于第一区域4A的直孔部4a的中央部分4AS上的内周面S的面积中所占的面积优选为80％以上，优选为100％以下，但并不限定于此。

如上所述的结构的轴承20通过在轴承主体1中浸渍润滑油之后，向轴承孔3中插通旋转轴2而使用。在图3中示出通过上述轴承20在两个部位支撑旋转轴2的机构的一例。对于该机构来说，在旋转轴2的圆周面上形成有螺纹齿轮2a，旋转轴2的两端通过上述轴承20来支撑，通过未图示的驱动装置来旋转驱动的螺纹齿轮5与旋转轴2侧的螺纹齿轮2a啮合，使螺纹齿轮5旋转，从而使旋转轴2旋转。此外，实际上旋转轴2不会弯曲成图3所示的程度，但在此为了明确所说明的要点而夸大图示。

当为了使旋转轴2旋转而比较小的转矩起作用时，旋转轴2几乎不会发生弯曲，因此如图4所示，旋转轴2的表面与直孔部4a接触，并且以该部分为摩擦面进行支撑。在直孔部4a中，因由旋转轴2的旋转产生的泵作用和由摩擦热产生的热膨胀而从轴承主体1的内部渗出润滑油，对摩擦面进行润滑。

另一方面，当为了使旋转轴2旋转而传递较大的转矩时，因作用于旋转轴2的剪切负载较大且旋转轴2出现较强的振动而有可能产生偏心。此时，由于旋转轴2出现振动，因此对旋转轴2与直孔部4a之间进行润滑的润滑油被挤出到一侧扩径部4b侧以及另一个扩径部4c侧，在旋转轴2与扩径部4b之间以及旋转轴2与扩径部4c之间充满润滑油。虽然在旋转轴2与扩径部4b、4c之间充满的润滑油因旋转轴2的振动而被加压而使其挤压至扩径部4b、4c，但由于扩径部4b、4c被紧密地形成，因此润滑油不会压入到轴承主体1的内部，而是残留在旋转轴2与扩径部4b、4c之间而对旋转轴2作用反力。能够通过该反力来抑制旋转轴2的振动，并且能够防止旋转轴2相对于轴承的偏心。

然而，当作用于旋转轴2的剪切负载非常大，并且因残留在旋转轴2与扩径部4b、4c之间的润滑油而产生的推回作用没有充分发挥功能时，旋转轴2在轴承主体1的内部使轴线倾斜的状态下轴支撑。此时，旋转轴2的表面与扩径部4b、4c接触，并且以该部分为摩擦面进行支撑。在扩径部4b、4c中，也与上述直孔部4a同样因由旋转轴2的旋转产生的泵作用和由摩擦热产生的热膨胀而从轴承主体1的内部渗出润滑油，对摩擦面进行润滑。

对于本实施方式的轴承20来说，在轴承孔4的内周面S中，Cu相在扩径部4b的中央部分4BS上的面积比为扩径部4c的中央部分4CS的80％以上且100％以下。由此，例如Cu相的面积比在夹着直孔部4a从扩径部4b至扩径部4c的整个区域不会较大变化，成为Cu相的面积比无较大变化的状态。因此，即使在旋转轴2不弯曲而与直孔部4a接触的状态以及旋转轴2弯曲而与扩径部4a、4c接触的状态中的任一状态下，也能够使旋转轴2高速旋转。能够可靠地防止阻挡旋转轴2的轴承孔4的内周面S在直孔部4a或扩径部4b、4c中的任一部位局部磨损或摩擦力的局部提高。

另外，抑制Cu相的面积比在轴承孔4的内周面S上较大变化，由此能够降低材料成本高的Cu的使用量，从而能够以低成本制造轴承20。

此外，在上述第二实施方式中，设定于轴承孔4的内周面S上的形成于第一区域4A的直孔部4a、形成于第二区域4B的扩径部4b及形成于第三区域4C的扩径部4c的分别沿轴线O的长度被设定为将轴承孔4的全长均匀地分成三等分，但可以以任意比例形成直孔部4a、扩径部4b、4c的沿轴线O的长度。

例如，作为沿轴线O的长度，可以被设定为直孔部4a最长且扩径部4b、4c比该直孔部4a更短，或者也可以将直孔部4a及扩径部4b、4c形成为都不同的长度。

(烧结含油轴承：第三实施方式)

将第三实施方式所涉及的烧结含油轴承示于图5并进行说明。

图5是沿旋转轴的轴向的本发明的第三实施方式所涉及的烧结含油轴承的剖视图。烧结含油轴承(以下，简称为轴承)40在由Fe-Cu系烧结金属形成的轴承主体(烧结体)1的内部形成有供旋转轴2插通的轴承孔6。

对于轴承孔6来说，与旋转轴2的长度方向的轴线O正交的面内上的剖面形状呈圆形，并且在轴承孔6的内周面S上设定有：形成沿轴线O的中央部分的第一区域6A、形成从该第一区域6A的一侧端部6A1至轴承孔6的一侧开口6E1的第二区域6B及形成从第一区域6A的另一侧端部6A2至轴承孔6的另一侧开口6E2的第三区域6C。

对于设定在这种轴承孔6的内周面S上的第一区域6A、第二区域6B及第三区域6C的沿轴线O的长度来说，第一区域6A及第三区域6C的长度大致相等，第二区域6B的长度设为这些第一区域6A及第三区域6C的长度的1/5左右。

在设定于轴承孔6的内周面S上的第一区域6A形成有直孔部6a，该直孔部6a的直径比旋转轴2的直径稍大，并且该直孔部6a的直径尺寸在长度方向的任一位置上也恒定。另外，在第二区域6B及第三区域6C形成有扩径部6b、6c，该扩径部6b、6c与直孔部6a相连且分别设置于长度方向的两侧，该扩径部6b、6c的直径随着朝向外方单纯地扩大而呈锥状。扩径部6c的倾斜面与轴承主体1的平行于轴向的直孔部6a的内表面(或旋转轴2的轴线O)所成的角度(锥角)θ1被设定为任意角度、例如0.1°～10°左右。该角度优选按照滑动对象的轴的弯曲角度而设定。

另一方面，由于扩径部6b为倒角部，并且主要是为了使旋转轴2容易经过直孔部6a而设置的部位，因此即使旋转轴2相对于轴承主体40发生位移，扩径部6b通常也不会与旋转轴2接触。扩径部6b的倾斜面与轴承主体1的平行于轴向的直孔部6a的内表面(或旋转轴2的轴线O)所成的角度(锥角)优选为30°～180°，但不限定于此。

当在沿旋转轴2的轴线O的剖面中观察轴承主体1时(参照图5)，对于夹着直孔部6a而存在的两个扩径部6b、6c来说，优选将一侧扩径部6c的倾斜面朝向轴承主体1的中央沿倾斜方向延长而成的直线L1a和将另一侧扩径部6b的倾斜面朝向轴承主体1的中央沿倾斜方向延长而成的直线Lb1平行配置，所述另一侧扩径部6b的倾斜面与所述一侧扩径部6c的倾斜面位于对角位置。优选两个直线L1a、L1b的间隔d2比旋转轴2的直径D稍大且与直孔部6a的内径大致相等，但并不限定于此。

轴承主体(烧结体)1整体由Fe-Cu系烧结金属形成(Fe-Cu系烧结体)。具体而言，将Fe粉末和Cu粉末导入到在模腔内插入有芯杆的模具内并成型Fe-Cu系烧结体，从而成型整体具备直孔的贯通孔的烧结体，而且借助尺寸加工而将该烧结体的贯通孔的两侧扩径至规定的深度，从而形成具备直孔部6a和扩径部6b、6c的轴承主体1。

对于这种第三实施方式的轴承40来说，在轴承孔6的内周面S中，Cu相在形成于第二区域6B的扩径部6b的沿轴线O的中央部分6BS上的面积比也为Cu相在形成于第三区域6C的扩径部6c的沿轴线O的中央部分6CS上的面积比的80％以上且100％以下。Cu相在形成于第二区域6B的扩径部6b的沿轴线O的中央部分6BS上的面积比优选为Cu相在形成于第三区域6C的扩径部6c的沿轴线O的中央部分6CS上的面积比的90％以上，优选为100％以下，但并不限定于此。

这表示在轴承孔6的内周面S中例如Cu相的面积比在从一侧开口6E1至另一侧开口6E2的整个区域(夹着直孔部6a从扩径部6b至扩径部6c的整个区域)不会较大下降，最多也只会变化20％左右。另外，Cu相在形成于第一区域6A的直孔部6a的中央部分6AS上的内周面S的面积中所占的面积为50％以上。Cu相在形成于第一区域6A的直孔部6a的中央部分6AS上的内周面S的面积中所占的面积优选为80％以上，优选为100％以下，但并不限定于此。

(烧结含油轴承的制造方法)

接着，对第一实施方式所示的烧结含油轴承的制造方法进行说明。

图6A、图6B、图7A及图7B是按步骤表示本发明的烧结含油轴承的制造方法的示意性剖视图。

此外，在图6A、图6B、图7A及图7B中为了能够视觉识别而放大且示意性地描绘Fe粉末、Cu粉末、Cu箔片等粒子，并不是反映实际的粒子尺寸或粒子形状。

在制造第一实施方式所示的轴承10时，首先，准备轴承成型用模具(成型模)30(参照图6A)。模具30具备内部形成有模腔P的冲模31、上冲头32、下冲头33及贯通模腔P内且用于形成轴承孔3(参照图1)的芯杆34。

在模具30的冲模31中嵌合有下冲头33，并且预先将芯杆34下降至模腔P的下方。接着，如图6B所示，经由滑履箱35从模腔P的铅直方向的上侧落下包含Fe粉末41和含Cu系扁平原料粉末(例如Cu箔粉)的Cu粉末42的混合粉末43，向模腔P内填充该混合粉末43(材料填充工序)。此时，同时芯杆34在模腔P内沿铅直方向例如朝向上方滑动(芯杆滑动工序)。

本实施方式中使用的混合粉末43例如混合平均粒径为50μm～100μm左右的Fe粉末41和包含平均直径为50～100μm且厚度为1～10μm左右的Cu箔片的扁平Cu粉末42而成。Fe粉末41与含Cu系扁平原料粉末的Cu粉末42的混合比例如在20:80～90:10(重量比)的范围内。Cu粉末42的混合比越高，Cu相的面积比变得越高，Cu相在轴承孔3的内侧面S上的面积比之差变小。作为扁平Cu粉末42，也可以使用Cu-Zn系合金、Cu-Sn系合金等。

就是因为在材料填充工序中从模腔P的铅直方向的上侧落下这种混合粉末43，所以越朝向模腔P的上侧，则更多的Cu粉末42越附着在芯杆34的表面上，但在本发明中，与材料填充工序一同进行芯杆34在模腔P内朝向上方滑动的芯杆滑动工序，从而也能够在模腔P的下侧调整Cu粉末(Cu箔片)42的配置(参照图7A)。即，芯杆滑动工序为在模腔P内的与芯杆34接触的部分聚集Cu粉末42、特别是Cu箔片而调整Cu粉末的配置的工序。由此，在用于成型轴承孔3的芯杆34的表面从模腔P的下侧至上侧能够调整Cu粉末42的配置。

之后，如图7B所示，使上冲头32嵌合到模腔P内并压缩上冲头与下冲头33之间的间隔，从而在模腔P内成型具备轴承孔3的轴承10(成型工序)。

经由这种工序来获得的轴承10通过芯杆滑动工序而使Cu相的面积比在轴承孔3的整个内侧面S不会较大变化，即使使旋转轴2(参照图1)高速旋转，也能够可靠地防止阻挡旋转轴2的轴承孔3的内周面S的局部磨损或者摩擦力的局部提高。

此外，虽然本实施方式中的芯杆滑动工序在向模腔P内填充混合粉末43时使芯杆34朝向上方滑动，但除此之外，例如也可以是如下的操作：即，在向模腔P内填充混合粉末43之后，使芯杆34上下运动而调整芯杆34周围的Cu粉末的配置。另外，芯杆34也可以沿以芯杆34的中心轴为中心的圆周方向滑动。芯杆34的滑动方向或滑动次数并不受限。在芯杆滑动工序中，也可以上下滑动一次或多次芯杆34。由此，能够混合模腔P内的Fe粉末41和Cu粉末42，并且能够将混合粉末43中的Cu粉末42选择性地配置在芯杆的周围。作为用于使芯杆34滑动的装置，可以使用气缸或液压缸等。

在使芯杆34上下滑动时，优选以Cu粉末粘贴在完成加压时刻的产品位置(加压部)上的方式滑动芯杆34。由此，在进行加压时，能够提高Cu相在芯杆34的加压部的表面上的比率。另外，在向模腔P内填充混合粉末43时，以芯杆34的加压部不会与下冲头33重叠的方式配置芯杆34。在芯杆34的加压部与下冲头重叠的情况下，有可能无法将Cu粉末粘附到芯杆34的加压部。

在芯杆滑动工序中，聚集Cu粉末42而在与芯杆34接触的部分配置Cu粉末42，但所配置的Cu粉末42的量并不特别受限。在进行了芯杆滑动工序的产品中，在轴承孔3的内周面S上形成几μm～几十μm的Cu层。

以上，对本发明的几种实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提出的，而不是用来限定本发明的范围。这些实施方式可以以其他各种方式实施，在不脱离本发明主旨的范围内可进行各种省略、置换或变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨内，同样被包含在权利要求书所记载的发明和与其等同的范围内。

实施例

(检验例1)

在图1所示的第一实施方式的烧结含油轴承10中，检验Cu相在第二区域3B的沿轴线O的中央部分3BS上的面积比相对于Cu相在第三区域3C的沿轴线O的中央部分3CS上的面积比更优选的比率。

在进行检验时，制作测量部位的铜比率为下述表1所示的样品1～4的烧结含油轴承10。将混合比率为Fe-15重量％Cu-2重量％Sn的混合粉末填充到模腔内，并且使芯杆在模腔内沿铅直方向上下滑动之后，压缩嵌合到模腔中的上下冲头并进行烧成，从而制作样品1。除使用混合比率为Fe-20重量％Cu-2重量％Sn的混合粉末以外，与样品1同样地制作样品2。将混合比率为Fe-25重量％Cu-2重量％Sn的混合粉末填充到模腔内，未使芯杆在模腔内沿铅直方向上下移动，而是压缩嵌合到模腔中的上下冲头并进行烧成，从而形成样品3。除使用混合比率为Fe-20重量％Cu-2重量％Sn的混合粉末以外，与样品3同样地制作样品4。此外，表1中的3BS部的项目表示Cu相在图1的轴承孔3的内周面S的第二区域3B的沿轴线O的中央部分3BS上的面积比(％)，3CS部的项目表示Cu相在第三区域C的沿轴线O的中央部分3CS上的面积比(％)。另外，3BS/3CS表示中央部分3BS相对于中央部分3CS的比率(％)。

[表1]

	3BS部	3CS部	3BS/3CS
				样品1	50％	50％	100％
样品2	55％	60％	92％
				样品3	55％	70％	79％
样品4	40％	60％	67％

对上述的各个样品1～4测量摩擦系数。在进行测量时，在图1所示的烧结含油轴承10中，通过在对从第一区域3A的沿轴线O的中央部分3AS朝向第二区域3B的沿轴线O的中央部分3BS偏移2mm的位置施加负荷的状态下使旋转轴2旋转而进行滑动试验，计算出摩擦系数。测量条件如下所述。

1、旋转轴2的圆周速度：100m/min

2、负荷：1MPa

3、测量环境温度：室温

4、旋转时间：1800秒

将在如上所述的条件下进行的检验例1的结果示于表2及图8。

[表2]

	摩擦系数
		样品1	0.119
样品2	0.113
		样品3	0.118
样品4	0.143

根据表2及图8所示的检验例1的结果，确认到样品4的摩擦系数与样品1～3相比较非常高，通过将图1所示的烧结含油轴承10中的中央部分3BS的Cu相相对于中央部分3CS的比率设为约80％以上，得到摩擦系数的降低效果。另外，虽然在样品3中未进行芯杆滑动工序，但由于混合粉末中的Cu粉末的比率较高为25％，因此烧结含油轴承10中的中央部分3BS的Cu相相对于中央部分3CS的比率为79％。

(检验例2)

在图1所示的第一实施方式的烧结含油轴承10中，检验Cu相在第一区域3A的中央部分3AS中的内周面S的面积中所占的优选比率。

在进行检验时，制作测量部位的铜比率为下述表3所示的样品5～7的烧结含油轴承10。此外，表3中的3AS部的项目表示Cu相在图1的轴承孔3的内周面S的第一区域3A的中央部分3AS中的内周面S的面积中所占的面积的比率(％)。另外，关于检验中使用的试样的Fe:Cu比率，样品5为约50:50，样品6为约85:15，样品7为约95:5。在样品5～7中未进行芯杆滑动工序。

[表3]

	3AS部
		样品5	90％
样品6	50％
		样品7	25％

对上述的各个样品5～7测量摩擦系数。在进行测量时，在图1所示的烧结含油轴承10中，在对第一区域3A的沿轴线O的中央部分3AS施加负荷的状态下使旋转轴2旋转以进行滑动试验，计算出摩擦系数。测量条件如下所述。

1、旋转轴2的圆周速度：100m/min

2、负荷：1MPa

3、测量环境温度：室温

4、旋转时间：1800秒

将在如上所述的条件下进行的检验例2的结果示于表4及图9。

[表4]

	摩擦系数
		样品5	0.061
样品6	0.072
		样品7	0.110

根据表4及图9所示的检验例2的结果，确认到样品7的摩擦系数与样品5、6相比较非常高，通过将图1所示的烧结含油轴承10中的中央部分3AS的Cu相比率设为约50％以上，得到摩擦系数的降低效果。

(检验例3)

在图2所示的第二实施方式的烧结含油轴承20中，检验扩径部4b、4c的倾斜面与直孔部4a的内表面所成的角度(锥角)θ1与摩擦系数之间的关系。

在进行检验时，将锥角θ1为0.1°的样品设为样品9，将锥角θ1为4.0°的样品设为样品10。为了同时促进扩径部的滑动，在各样品中进行间隙调整。例如，在样品9中设为约10μm，在样品10中设为约70μm。另外，作为比较，将锥角θ1为0°、即与第一实施方式同样的轴承孔3为直管状的样品设为样品8(比较例)。关于样品8～10，在将混合比率为Fe-20重量％Cu-2重量％Sn的混合粉末填充到模腔内，并且使芯杆在模腔内沿铅直方向上下滑动之后，对嵌合到模腔中的上下冲头进行压缩并进行烧成，从而形成样品8～10。关于样品9及10，在进行烧成之后，以成为上述锥角的方式进行尺寸加工，从而赋予形状。

对上述的各个样品8～10测量摩擦系数。在进行测量时，在图2所示的烧结含油轴承20(在样品8中为图1所示的烧结含油轴承10)中，在对从第一区域4A(3A)的沿轴线O的中央部分4AS(3AS)朝向第二区域4B(3B)的沿轴线O的中央部分4BS(3BS)偏移2mm的位置施加负荷并在扩径部4b、4c发生滑动的状态(样品9、10)下使旋转轴2旋转以进行滑动试验，计算出摩擦系数。测量条件如下所述。

1、旋转轴2的圆周速度：100m/min

2、负荷：1MPa

3、测量环境温度：室温

4、旋转时间：1800秒

将在如上所述的条件下进行的检验例3的结果示于表5及图10。

[表5]

	θ1(°)	摩擦系数
			样品8	0	0.113
样品9	0.1	0.109
			样品10	4.0	0.102

根据表5及图10所示的检验例3的结果，将烧结含油轴承的轴承孔设为由直孔部4a和扩径部4b、4c构成的形状，从而与轴承孔整体为直管状的烧结含油轴承相比较，能够较大降低摩擦系数。另外，确认到锥角θ1的角度越大越能够更进一步降低摩擦系数。

(检验例4)

将图1所示的轴承10中的第二区域3B的沿轴线O的中央部分3BS的放大照片和第三区域3C的沿轴线O的中央部分3CS的放大照片示于图11。

另外，作为比较例，将未进行芯杆滑动工序且未调整Cu箔片的配置而制造的轴承中的、相当于第二区域3B的沿轴线O的中央部分3BS的位置的放大照片和相当于第三区域3C的沿轴线O的中央部分3CS的位置的放大照片示于图12。

此外，在图11及图12各自的图中，上图的成型Up侧为第三区域3C的中央部分3CS，下图的成型Lo侧为第二区域3B的中央部分3BS。放大照片的明亮部分为Cu相。在轴承10及比较例的轴承中，使用混合比率为Fe-20重量％Cu-2重量％Sn的混合粉末。在轴承10中，进行芯杆滑动工序。

根据图11所示的检验结果，在本发明例的轴承中，Cu相在成型时作为上侧的第三区域3C的中央部分3CS上的面积比为60％，Cu相在成型时作为下侧的第二区域3B的中央部分3BS上的面积比为55％。从该结果可推定，Cu相在轴承孔4的整个内周面S上不会较大变化。

根据图12所示的检验结果，在现有的比较例的轴承中，Cu相在成型时作为上侧的第三区域3C的中央部分3CS上的面积比为60％，Cu相在成型时作为下侧的第二区域3B的中央部分3BS上的面积比为40％。确认到Cu相的面积比在轴承孔4的内周面S中的成型时的上侧和下侧大为不同。

工业实用性

根据本发明，在使用含Cu系扁平原料粉末的Fe-Cu系烧结金属的烧结含油轴承中，能够降低Cu相在轴承孔的内周面上的不均匀分布。由此，低速旋转高负荷状态下的轴承性能和高速旋转低负荷状态下的轴承性能均能够最大限度地得到提高，并且能够获得稳定的滑动特性。

附图说明

1 轴承主体(烧结体)

2 旋转轴

3、4、6 轴承孔

3A、4A、6A 第一区域

3B、4B、6B 第二区域

3C、4C、6C 第三区域

3A1、4A1、6A1 一侧端部

3A2、4A2、6A2 另一侧端部

3E1、4E1、6E1 一侧开口

3E2、4E2、6E2 另一侧开口

3AS、4AS、6AS 第一区域的中央部分

3BS、4BS、6BS 第二区域的中央部分

3CS、4CS、6CS 第三区域的中央部分

4a、6a 直孔部

4b、4c、6b、6c 扩径部

10、20、40 烧结含油轴承(轴承)

30 模具

31 冲模

32 上冲头

33 下冲头

34 芯杆

41 Fe粉末

42 Cu粉末

43 混合粉末

P 模腔

S 内周面

Claims (6)

1.一种烧结含油轴承，通过在Fe-Cu系烧结体中浸渍润滑油而成，并且具有贯通支撑旋转轴的轴承孔，所述烧结含油轴承的特征在于，

所述轴承孔的内周面由如下区域构成：第一区域，形成轴向上的中央部分；第二区域，从所述第一区域的一侧端部延伸至所述轴承孔的一侧开口；及第三区域，从所述第一区域的另一侧端部延伸至所述轴承孔的另一侧开口，

在所述第二区域和所述第三区域形成有Cu相，所述Cu相由含Cu系扁平原料粉末的Cu粉末来形成，

所述Cu相在所述第二区域的沿轴向的中央处的面积比为所述Cu相在所述第三区域的沿轴向的中央处的面积比的80％以上且100％以下。

2.根据权利要求1所述的烧结含油轴承，其特征在于，

所述轴承孔包括：直孔部，形成于所述第一区域且直径尺寸恒定；及扩径部，形成于所述第二区域及所述第三区域中的至少一个或两个区域上，并且与所述直孔部相连且直径随着朝向外方扩大而呈锥状。

3.根据权利要求1或2所述的烧结含油轴承，其特征在于，

在所述第一区域形成有Cu相，所述Cu相由含所述Cu系扁平原料粉末的Cu粉末来形成，

所述Cu相在所述第一区域的沿轴向的中央处的内周面的面积中所占的面积为50％以上。

4.一种烧结含油轴承的制造方法，其特征在于，所述烧结含油轴承的制造方法为权利要求1至3中任一项所述的烧结含油轴承的制造方法，

所述烧结含油轴承的制造方法至少具备：材料填充工序，从铅直方向的上侧向模具的模腔内填充包含Fe粉末及Cu粉末的混合粉末；及芯杆滑动工序，使贯通所述模腔内且用于成型所述轴承孔的芯杆在所述模腔内沿铅直方向滑动。

5.根据权利要求4所述的烧结含油轴承的制造方法，其特征在于，

所述芯杆滑动工序为在所述模腔内的与所述芯杆接触的部分聚集所述Cu粉末的工序。

6.根据权利要求4或5所述的烧结含油轴承的制造方法，其特征在于，

使用Cu箔粉作为所述Cu粉末。