CN1809702A

CN1809702A - 烧结含油滑动轴承

Info

Publication number: CN1809702A
Application number: CN200480017306.2A
Authority: CN
Inventors: 宫坂元博; 吉田浩之; 冈田道夫; 佃彻; 石崎三成; 沟手范人; 山同英贵
Original assignee: Hitachi Powdered Metals Co Ltd; Mitsuba Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Mitsuba Corp; Resonac Corp
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2024-06-09
Also published as: WO2004113747A1; JPWO2004113747A1; JP4521876B2; US20060269179A1; CN100422584C

Abstract

本发明提供一种作为轴承要素的润滑油的贮存量多以实现长寿命化、而且润滑油的飞散消耗少、结构简单且轴承的空间小的烧结合油滑动轴承。轴承是通过精压加工将多个多孔质烧结体合为一体而成的，在该轴承中心附近的构成部件对置面部处备有空穴，宽度比前述空穴窄的间隙从上述空穴沿构成部件的对置面开口于轴承的端面或外周面。

Description

烧结含油滑动轴承

技术领域

本发明涉及一种烧结含油滑动轴承，特别是涉及一种能实现长寿命而且结构简单的烧结含油滑动轴承。

背景技术

在多孔质烧结合金的气孔内含浸有润滑油的烧结含油滑动轴承，开放气孔率为15～30％左右，当气孔中润滑油消耗约50％的程度时，摩擦会增加，产生烧伤的可能性增大，这是公知的。为了防止这种摩擦增加等事件的发生，增加作为轴承要素的润滑油的量的方法，有下述列举的方法。(1)在烧结含油滑动轴承的外侧附设渗入有润滑油的毡(参照专利文献1)。(2)制造烧结轴承时，在填充到金属模里的金属粉末中埋入蜡或树脂之类材料的型芯，在通过烧结而使其蒸发或燃烧后所得的空穴中含油(参照专利文献2)。

另外，作为防止润滑油泄漏的方法，有下述公知的方法。(3)设置与烧结含油滑动轴承的端面相接并吸收润滑油的、孔更多的烧结金属部件(参照专利文献3)。(4)在轴承端面上形成同心状或放射状的凹部，以润滑油的表面张力保持在凹部中(参照专利文献4)。

专利文献1：实公昭55-23064号公报

专利文献2：特公昭28-4456号公报

专利文献3：实公平8-9450号公报

专利文献4：实公昭53-53787号公报

发明内容

然而，作为轴承气孔以外的补油机构的毡，一般来说是配置于外径侧而从轴承外径面供给油的，但是，却带来了很难确保毡与轴承的可靠密封性以及油从毡泄漏等问题。另外，使利用蜡或树脂而设置在轴承内的空穴保油的技术，除了因运转而升温时空穴内的润滑油会热膨胀之外，还有所需量以上的大量润滑油从轴承的内周面、端面等流出并因轴的旋转润滑油飞散消耗的问题发生。也就是说，在毛细管力比周围低的空穴内，与润滑油消耗相应地置换成空气，在这种状态下轴再进行旋转时，由于空穴内的空气热膨胀比较大，所以，将烧结含油滑动轴承内的润滑油向外部压出并消耗掉，得不到在空穴内保油这一期待的效果。另外，作为将露出到轴承表面的润滑油保持在轴承要素内的方法，在烧结含油滑动轴承的端面上设置吸收润滑油的多孔质烧结部件或毡，对于这一方法，由于多孔质烧结部件等附设在轴承的外面，所以也会带来包括轴承箱在内的轴承要素变大的问题。而且，在轴承端面上形成同心状或放射状的凹部的技术，当凹部不深时，防止润滑油泄漏的效果小，特别是由于在小型轴承中形成凹部困难，所以，也会导致不能发挥上述防止泄漏的效果的问题。

这样，以上所示的各种现有技术，不是兼具下述所有特性的技术：作为轴承要素的润滑油的贮存量多以实现长寿命化；润滑油的飞散消耗少；结构简单、轴承的空间小。近年来，要求开发出能够兼备上述全部特性的烧结含油滑动轴承的制造技术。

本发明鉴于上述的要求而作出，其目的是提供一种作为轴承要素的润滑油的贮存量多以实现长寿命化、而且润滑油的飞散消耗少、结构简单且轴承的空间小的烧结含油滑动轴承。

本发明的烧结含油滑动轴承，如权利要求1记载的那样，是通过精压加工将多个多孔质烧结体合为一体而成的轴承，其特征在于，在轴向中心部，于前述烧结体彼此之间备有空穴，宽度比前述空穴窄的间隙沿轴向从前述空穴的端部连续地延伸，前述间隙开口于轴承的端面或外周面。

在这种情况下，希望上述间隙的形状如下。即，如权利要求2记载的那样，希望前述间隙为设置在轴承的外侧构成部件与内侧构成部件之间的至少一条凹条、或俯视呈齿轮状的凹条。

另外，希望轴承及轴承箱采用下述结构。即，如权利要求3记载的那样，轴承外周缘为球面，或者轴承外周缘为倒角形状，使得前述间隙开口的一侧的轴承端面与轴承箱内表面所成的角度、或轴承外周面与轴承箱内表面所成的角度为45°以下，或如权利要求4记载的那样，在前述间隙的开口部附近，轴承外径小于轴承箱的内径，或者在轴承外周部上设置有多个沿轴向延伸的凹条，以便在轴承外周面与轴承箱内表面之间形成间隙。

另外，在这样的烧结含油滑动轴承中，希望如权利要求5记载的那样，在前述间隙开口的一侧，轴承的内侧构成部件比外侧构成部件更向轴向突出，形成阶梯，或如权利要求6记载的那样，在前述间隙开口的一侧，轴承的内侧构成部件的端部是凸缘状，在外侧构成部件的端面、前述内侧构成部件的凸缘头部下表面与轴承箱内表面之间形成有环状间隙，或如权利要求7记载的那样，前述凸缘状部外径小于前述轴承箱内径，或者在前述凸缘状部的外周部上设置有多个沿轴向延伸的凹条，以在前述内侧构成部件的凸缘状部的外周面与轴承箱内表面之间形成间隙。

而且，对于轴承内周部，希望采用下述结构。即，如权利要求8记载的那样，至少将前述间隙开口的一侧的轴承内周缘倒角，将轴承端部内周缘做成锥状，以使轴承内周面与旋转轴之间的间隙在轴承端部处比滑动面中央部处大，或如权利要求9记载的那样，至少在前述间隙开口的一侧的相反侧的轴承端部处，轴承的内径大于其他部分的内径，以使轴承内周面与旋转轴之间的间隙在轴承端部处比滑动面中央部处大，或如权利要求10记载的那样，形成于前述轴承端部的内径大的部分是由前述外侧构成部件形成的。

除此之外，在这样的烧结含油滑动轴承中，如权利要求11记载的那样，希望前述内侧构成部件的开放气孔率或平均气孔直径小于前述外侧构成部件的开放气孔率或平均气孔直径。

本发明的烧结含油滑动轴承，使烧结轴承的气孔内、空穴及间隙中含油，组装在轴承箱中使用。在使用的初期阶段，在因轴旋转产生升温而使润滑油排出到轴承表面时，润滑油经由易于流出的间隙通路很容易排出到轴承外部。排出到间隙通路所敞开的端面部的润滑油，借助于润滑油的表面张力，保持在轴承箱与轴承端面间的角空间部或轴承箱与轴承外周缘的倒角形状部间的角空间部、或外周为球面的轴承与其箱间的角空间部中。当该角空间部的角度小时，润滑油的保持更充分，特别是，可实现因润滑油润湿性产生的向角空间部的充分滞留，如果鉴于这种情况，则希望该角度在45°以下。此外，虽然没有特别的规定，但是，考虑到直到角空间部最里面部分的润滑油的足够滞留量，希望上述角度在25°以上。

保持在该角空间部等中的润滑油，由于与烧结轴承的外表面接触，所以，随着运转停止时等的温度下降，借助轴承内润滑油的收缩或多孔质体的毛细管力，从轴承气孔吸入含油轴承内不足的润滑油，有助于烧结含油滑动轴承内的润滑油补充。对于空穴内及间隙通路，在润滑油表面张力产生作用的角部等处具有保油的能力，但是，代替排出的润滑油，大部分置换成空气，借此上述保油的功能结束。此外，在圆筒状的轴承中，由于轴承外周压入到箱上，所以间隙通路的开口部成为端面。另外，在如调心轴承那样，外周球面部从箱敞开、润滑油可保持在箱内壁面上的情况下，上述开口部可以做成球面。

这样，空穴仅在使用轴承的初期阶段作为贮油槽发挥功能，从空穴通到表面的间隙作为用于将从轴承内逐出来的润滑油优先导入期望的场所的引导通路而发挥功能。因此，从轴承内逐出来的润滑油，不是使用毡等油吸入材料，而是借助于表面张力处于箱内表面与轴承端面间的角部附近。这样，可抑制润滑油的飞散消耗。但是，由于即使在该部分附设毡也不会损坏这种功能，所以，可以附设毡。在这种情况下，能进一步抑制润滑油的飞散消耗。

而且，在本发明中，如上文所述，在实现润滑油的足够贮油量和抑制润滑油的飞散消耗的基础上，由于烧结含油滑动轴承的结构是将多个多孔质烧结部件组合在一起，并通过精压加工合为一体的，因此，结构本身简单，还能实现轴承的空间节省。

附图说明

图1是使用本发明的圆筒形状轴承的轴承要素的剖视图。

图2是构成图1的轴承的各部件的剖视图。

图3是使用本发明的调心轴承的轴承要素的剖视图。

图4是构成图3轴承的各部件的剖视图。

图5是使用本发明的调心轴承的另一轴承要素的剖视图。

图6(A)～(F)是分别表示使用圆筒形状轴承的情况下的、构成轴承的部件的各种组合形状的剖视图。

图7是表示圆筒形状轴承的优选例子的剖视图。

图8是表示圆筒形状轴承的另一优选例子的剖视图。

图9是表示调心轴承的另一优选例子的剖视图。

图10是表示调心轴承的又一优选例子的剖视图。

附图标记说明

1 轴承，2 外部部件，2d 倒角部，3 内部部件，4 箱，

5 间隙，6 空穴， 7 轴， 8 积油部

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

图1是表示将本发明的烧结含油滑动轴承组装并运转时的状况的、示意性地表示轴承要素结构的剖视图。另外，图2是构成图1轴承的各部件的剖视图。轴承1是将内部部件3嵌入外部部件2，在金属模内通过精压加工作成结合体，将外部部件2及内部部件3安装在箱4中，再用金属模进行精压加工而制造的。

外部部件2包括大径部2a、和与大径部2a相连且直径小于该大径部2a的小径部2b，在小径部2b上，在其内周形成有多个凹条2c，凹条2c俯视(从图2左侧观察的情况)为齿轮状，在外周端面部上形成有倒角部2d。内部部件3包括小径部3a、和与小径部3a相连且直径大于该小径部3a的大径部3b，在大径部3b上，在其外周形成有多个凹条3c。此外，外部部件2及内部部件3均为烧结体。该外部部件2及内部部件3通过在金属模内压缩而成为一体，凹条2b及凹条3b形成间隙5，利用外部部件2与内部部件3的阶梯部长度之差形成空穴6。对合为一体的轴承1预先进行含油处理，安装在箱4中，将轴7嵌入其中。在轴承1的气孔内、空穴6及间隙5中也预先进行含油处理。此外，轴承1是一种以通常的多孔质烧结轴承的开放气孔率为基准、在空穴6中含有相当于开放气孔率100％的部分的润滑油的轴承。

当轴7旋转时，借助于烧结含油滑动轴承特有的润滑机构润滑滑动面，但是，由于运转所造成的升温，烧结含油滑动轴承内的润滑油就像出汗一样从流出到轴承表面。这时，除了通常的出汗外，空穴6内的润滑油经由通路粗的间隙5排出到轴承1的端面。被排出的润滑油积存在箱4与轴承1的角部，形成积油部8。积油部8，可通过形成倒角部2d而增大体积。这里，通过将箱4和倒角部2d所成的角设为45°以下，可实现因润滑油的润湿性产生的向角空间部的充分滞留，另一方面，通过将该角度设为25°以上，能确保直到角空间部最里部的润滑油的足够的滞留量。

当停止运转时，温度降低，轴承1的气孔吸入轴承表面及积油部8处的润滑油。为了使吸入性及贮油量进一步增加，希望外部部件2采用开放气孔率比内部部件3大的烧结材料。另外，外部部件2可采用与具有轴承滑动面的内部部件3不同的烧结材料。由此，例如外部部件2可采用比内部部件3更低廉的材料，可更经济地制造。在吸入润滑油之际，空穴6及间隙5中毛细管力几乎不起作用，暂时排出的润滑油大部分不会返回空穴6，而是置换成从间隙5等流入的空气。于是，通过若干次的初期运转，就会使空穴6及间隙5、与积油部8之间的润滑油量适当均衡化。

这样，空穴6及间隙5是组装到轴承要素上之前的这一段期间内的贮油槽，通过运转，其中的润滑油贮存到轴承1外的积油部8中。通过这种贮油方法，设置在轴承要素上之后，不用补充润滑油，就可以使轴承要素内的润滑油量比较多，所以可延长烧结含油滑动轴承的运转寿命。

接着，图3是示意性地表示调心轴承要素的情况的剖视图，图4是表示制造图3的轴承11时精压加工前的各构成部件的剖视图。轴承11可以通过下述方式造型，即、使图4所示的凹状部件12和凸状部件13的各烧结体嵌合，利用普通的球面金属模进行压缩精压加工，将外周作成球面。在凹状部件12的端面部上，形成有放射状的多个凹条12a，凹条12a与凸状部件13对置而形成间隙14，由凹状部件12的内周阶梯部与凸状部件13包围的部分成为空穴15。在该例中，间隙14在外周球面部处开口。借助于图2说明的设置凹条的方法，可以从空穴15起在与轴心平行的接合面上形成间隙14。经过精压加工及含油处理的轴承11安装在箱16中，将轴17装入其中。运转中的空穴15及间隙14的润滑油的状况与上述同样。在箱16与轴承11的截面作成三角状的空间部分及轴承11的端面部附近，形成积油部18。

图5是表示图3所示球轴承11的变形例即球轴承21的剖视图。在该例中，从空穴22通到外部的间隙23开口于端面侧。由此，图5所示的例子，与图3所示例子不同，是优先向端面侧排出油的结构。而且，这样排出的油，经过球轴承21的外周面上形成的槽21a，蓄积到球轴承21与箱24间的间隙部中。如果箱24的结构为图示的结构，就可以在该部分蓄积油。也可以在该部分适当地附设毡。该部分的油，在使用横轴25的情况下，由外部部件27从积油部26吸收，借助于毛细管力向内部部件28移动。这样，实现了润滑油在该单侧端面部及轴承内部循环的机构，可达到烧结含油滑动轴承的长寿命化。另外，在另一端面侧，通过使外部部件27的内径大于内部部件28的内径，可使外部部件27具有吸收经横轴25泄漏的油的功能。该油与从积油部26吸收的油同样地借助于毛细管力向内部部件28移动。于是，在上述另一端面侧也实现了油的循环功能。

图6(A)～(F)是表示在圆筒轴承中用于形成空穴31a～f及间隙32a～f的凸状部件(内部部件)33a～f与凹状部件(外部部件)34a～f的各组合形式的截面示意图。此外，各图中，35a～f表示在两个部件之间的端面露出的对置部，36a～c、e是在外周露出的对置部，37d、37f是在内周露出的对置部。

图6(A)所示的例子是带凸缘的圆筒形状的凸状部件33a、和内周侧一端面被倒角了的凹状部件34a的组合形式。在本例中，空穴31a是由凸状部件33a的小径部及大径部与凹状部件34a的倒角部所包围的截面为三角形的部分。两个部件33a、34a的对置部是在端面露出的对置部35a和在外周露出的对置部36a，分别根据需要形成间隙32a。

图6(B)所示的例子是构成与图6(A)所示例子大致相同形状的各部件33b、34b的组合形式，但是，与图6(A)所示例子的不同点在于，凹状部件34b内径侧的端面部分作成带阶梯的形状，空穴31b在截面上观察为方形。该图6(A)、(B)所示的组合形式具有各部件的形状不复杂、容易制造的优点。

图6(C)所示的例子是构成与图6(B)所示例子类似形状的各部件33c、34c的组合形式，但是，与图6(B)所示例子的不同点在于，凸状部件33c的外周侧为三阶梯形状，凸状部件33c与凹状部件34c在两处嵌合而合为一体。本例与图6(B)所示的例子相比，由于凸状部件33c的形状复杂，而且存在着薄壁部分，因此，在应用于小型轴承方面比较困难，但是，各部件33c、34c之间的结合力高，适用于间隙在单个端面侧敞开的轴承。

图6(D)所示的例子也是构成与图6(B)所示例子类似形状的各部件33d、34d的组合形式，但是，与图6(B)所示例子的不同点在于，凹状部件34d的一部分构成滑动面37d。本例中，间隙32d在表面开口的部位是凹状部件33d的外周36d及内周37d，在图6(D)所示那样圆筒形状的轴承中，需要设法在图中未示的箱上设置可形成积油部的凹槽等。

图6(E)所示的例于是在简单的圆筒形状的内部部件33e上结合两个简单的圆筒形状的外部部件34e的形式，空穴31e通过外部部件34e内径侧的倒角部形成。本例与上述图6(A)～(D)所示例子相比，虽然部件数目多，但是，部件形状简单，与轴承的大小无关，制造容易，间隙32e在轴承的外周面、端面开口，可根据使用的目的选择间隙32c。

图6(F)所示的例子是构成与图6(D)所示例子类似形状的各部件33f、34f的组合形式，但是，与图6(D)所示例子的不同点在于，间隙32f在凸状部件33f与凹状部件34f的端面35f、及内周37f上开口。在该例中，也需要设法在图中未示的箱上设置可形成积油部的凹槽等。此外，图6(A)～(F)所示的各形式中，各部件分别使用再压(精压加工)体。

以上，是本发明的轴承基本式样，下面，进一步详细说明将这些式样进一步组合的本发明的优选实施方式。

图7是表示圆筒形状轴承的优选例子的剖视图。本例的轴承由凸状的内侧构成部件41和凹条的外侧构成部件42构成，这些部件41、42通过精压加工而合为一体。本例中，分别形成有上述那样的空穴43、间隙44、45、阶梯46、大径部47及倒角部48。借助于各构成要素，可以发挥下述作用，即、将润滑油排出到轴承的外面，并且贮存在轴承要素中，从其积油部向含油轴承补油。

图8是表示圆筒形状轴承另一优选例子的剖视图。本例的轴承由凸状的内侧构成部件51和凹条的外侧构成部件52构成，这些部件51、52通过精压加工而合为一体。本例中，分别形成有上述那样的空穴53、间隙54、55、56、倒角部57、58及凸缘状部59。在该例中，借助于各构成要素，也可以发挥下述作用，即、将润滑油排出到轴承的外面，并且贮存到轴承要素中，从其积油部向含油轴承补油。

图9是表示调心轴承优选例子的剖视图。本实施例的轴承由凸状的内侧构成部件61和凹条的外侧构成部件62构成，这些部件61、62通过精压加工而合为一体。本例中，分别形成有上述那样的空穴63、间隙64、65、66、及倒角部67。在该例中，借助于各构成要素，也可以发挥下述作用，即、将润滑油排出到轴承的外面，并且贮存到轴承要素中，从其积油部向含油轴承补油。

图10是表示调心轴承又一优选例子的剖视图。本实施例的轴承由凸状的内侧构成部件71和凹条的外侧构成部件72构成，这些部件71、72通过精压加工而合为一体。本例中，分别形成有上述那样的空穴73、间隙74、阶梯75、大径部76及倒角部77。在该例中，借助于各构成要素，也可以发挥下述作用，即、将润滑油排出到轴承的外面，并且贮存到轴承要素中，从其积油部向含油轴承补油。

工业实用性

如以上说明的那样，本发明的烧结含油滑动轴承在结构简单的前提下，能发挥下述作用，即、在使用时经过流路将润滑油排出到轴承外面，贮存到轴承要素中，从其积油部向含油轴承补油，在组装轴承时不用给油，就能充分地确保润滑油的量，因此，可延长烧结含油滑动轴承的运转寿命。由此本发明有望能用于各种烧结机械产品所优选采用的烧结含油滑动轴承。

Claims

1.一种烧结含油滑动轴承，通过精压加工将多个多孔质烧结体合为一体而成，其特征在于，在轴向中心部，于前述烧结体彼此之间备有空穴，宽度比前述空穴窄的间隙沿轴向从前述空穴的端部连续地延伸，前述间隙开口于轴承的端面或外周面。

2.根据权利要求1所述的烧结含油滑动轴承，其特征是，前述间隙为设置在轴承的外侧构成部件与内侧构成部件之间的至少一条凹条、或俯视呈齿轮状的凹条。

3.根据权利要求1或2所述的烧结含油滑动轴承，其特征是，轴承外周缘为球面，或者轴承外周缘为倒角形状，使得前述间隙开口的一侧的轴承端面与轴承箱内表面所成的角度、或轴承外周面与轴承箱内表面所成的角度为45°以下。

4.根据权利要求1或2所述的烧结含油滑动轴承，其特征是，在前述间隙的开口部附近，轴承外径小于轴承箱的内径，或者在轴承外周部上设置有多个沿轴向延伸的凹条，以便在轴承外周面与轴承箱内表面之间形成间隙。

5.根据权利要求1～4任一项所述的烧结含油滑动轴承，其特征是，在前述间隙开口的一侧，轴承的内侧构成部件比外侧构成部件更向轴向突出，形成阶梯。

6.根据权利要求1～4任一项所述的烧结含油滑动轴承，其特征是，在前述间隙开口的一侧，轴承的内侧构成部件的端部是凸缘状，在外侧构成部件的端面、前述内侧构成部件的凸缘头部下表面与轴承箱内表面之间形成有环状间隙。

7.根据权利要求6所述的烧结含油滑动轴承，其特征是，前述凸缘状部外径小于前述轴承箱内径，或者在前述凸缘状部的外周部上设置有多个沿轴向延伸的凹条，以在前述内侧构成部件的凸缘状部的外周面与轴承箱内表面之间形成间隙。

8.根据权利要求1～7任一项所述的烧结含油滑动轴承，其特征是，至少将前述间隙开口的一侧的轴承内周缘倒角，将轴承端部内周缘做成锥状，以使轴承内周面与旋转轴之间的间隙在轴承端部处比滑动面中央部处大。

9.根据权利要求1～8任一项所述的烧结含油滑动轴承，其特征是，至少在前述间隙开口的一侧的相反侧的轴承端部处，轴承的内径大于其他部分的内径，以使轴承内周面与旋转轴之间的间隙在轴承端部处比滑动面中央部处大。

10.根据权利要求9所述的烧结含油滑动轴承，其特征是，形成于前述轴承端部的内径大的部分是由前述外侧构成部件形成的。

11.根据权利要求1～10任一项所述的烧结含油滑动轴承，其特征是，前述内侧构成部件的开放气孔率或平均气孔直径小于前述外侧构成部件的开放气孔率或平均气孔直径。