JP2001012470A - 軸受の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中逃げ部を有する２点支持構造の軸受を、軸
受性能の向上を図りつつ比較的簡素な方法で製造する。 【解決手段】 両端部に内径小径部３を有する円筒状の
素材（焼結体）１の両端部外径面５をダイ１０，１１で
拘束し、軸孔２にコアロッド１２を挿入した状態から、
素材１を軸方向に圧縮する。素材１の両端部内径面をコ
アロッド１２に圧接させて回転軸を支持する軸支面６を
形成するとともに、軸方向中央部の外径および内径を拡
大させて内径面に回転軸が接触しない中逃げ部７を形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、精密機器に内蔵さ
れるスピンドルモータの駆動軸等、比較的高速で回転す
る軸を高精度で支持する場合に用いて好適な軸受の製造
方法に関する。本発明は、素材を圧縮することにより塑
性変形を生じさせて所望形状の軸受を得る技術であっ
て、素材としては、主に、圧粉体を焼結させた焼結体あ
るいは焼結体にサイジング（再圧縮）を施してなる円筒
状の多孔質体が用いられる。また、本発明によって製造
された軸受は、潤滑油が含浸され、焼結含油軸受として
好適に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】上記焼結含油軸受は、焼結体に含浸され
た潤滑油が内径面にしみ出し、内径面と回転軸との間に
油膜が形成されることにより、摩擦抵抗が低減して騒音
や振動が抑えられるといった特性を有する。また、振動
や騒音の抑制効果をさらに高めた焼結含油軸受として、
軸方向中央部の内径面に、内径が回転軸の外径より僅か
に大きく回転軸と接触しない隙間（以下、中逃げ部と称
する）を形成し、回転軸の軸支面を両端部の内径面に限
定した２点支持構造として摩擦抵抗の低減効果と回転軸
の支持力をより安定化させたものがある。

【０００３】焼結含油軸受は、通常、原料の金属粉末を
圧縮成形して得た円筒状の圧粉体を焼結し、焼結体をサ
イジングして最終形状に仕上げるといった工程を主体と
して製造されている。ところで、上記中逃げ部を有する
軸受を製造する場合、その中逃げ部を焼結体への機械加
工で形成すると、内径面に表出している気孔が潰れて潤
滑油の循環作用に支障を来すことになる。このため、焼
結体のサイジング工程で中逃げ部を同時に形成するか、
もしくはサイジング後にもう１度焼結体を圧縮して中逃
げ部を独自に形成する方法が好ましい。いずれの場合
も、軸方向両端部の内径面が径方向内側に突出したり、
軸方向中央部が径方向外側に膨出したりする塑性変形
を、素材である焼結体に生じさせることにより、離間す
る２つの軸支面とこれらの間の中逃げ部が内径面に同時
に形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記２点支持構造の軸
受においては、前述した摩擦抵抗の低減や回転軸の支持
力向上といった軸受性能を高める上で、離間する２つの
軸支面の内径および同軸度が高い精度で一致しているこ
とが要求される。また、軸支面への潤滑油の供給量が十
分になされることも重要である。ところが、従来より焼
結体の塑性変形のさせ方は様々提案されているものの、
比較的簡素で、軸受性能向上のための要求が十分満たさ
れる一定の製造方法は見い出されていないのが現状であ
った。

【０００５】したがって本発明は、軸方向中央部の内径
面に回転軸が接触しない中逃げ部を有し、軸方向両端部
の内径面が回転軸を支持する軸支面として機能する２点
支持構造の軸受を、比較的簡素な方法で製造することが
できるとともに、その軸受性能（２つの軸支面の内径の
同一性や同軸度に伴う回転軸の支持力、潤滑性、耐摩耗
性等）の向上も達成し得る軸受の製造方法を提供するこ
とを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、円筒状で、軸
方向両端部に内径小径部を有するとともに外径均一また
は外径面の一部にフランジを備えている多孔質体からな
る素材を、両端部外径面を拘束するとともにコアロッド
を挿入させた状態で、軸方向に圧縮することにより、素
材の両端部内径面をコアロッドに圧接させて回転軸を支
持する軸支面を形成するとともに、軸方向中央部の外径
および内径を拡大させて内径面に回転軸が接触しない中
逃げ部を形成することを特徴としている。本発明に係る
素材は、前述の如く焼結体あるいは焼結体にサイジング
を施してなる多孔質体が用いられ、製造後は、潤滑油が
含浸され、焼結含油軸受として好適に用いられる。

【０００７】本発明によれば、両端部外径面をダイ等の
金型で拘束するとともに素材の軸孔にコアロッドを挿入
させた状態で素材を軸方向に圧縮するといった簡素な方
法により、中逃げ部を有する２点支持構造の軸受を製造
することができる。回転軸を支持する軸支面は、素材の
内径面をコアロッドに強く圧接させることにより形成さ
れるので、その内径および同軸度が高い精度で一致す
る。また、軸支面の密度が高くなるので、耐摩耗性の向
上が図られる。軸支面が高密度になる一方、中逃げ部が
形成される軸方向中央部は、拘束を受けずに塑性変形す
ることから密度は低く、このため潤滑油の含有量を多く
することができ、潤滑性の向上が図られる。これらの結
果、高レベルの軸受性能を有する軸受を製造することが
できる。

【０００８】本発明の素材の形状は、軸心に軸孔を有す
る円筒体を基本とするが、特に、外径均一または外径面
にフランジを備え、かつ、軸方向両端部に内径小径部を
有する形状の素材を用いることを特徴としている。

【０００９】また、本発明では、素材の軸方向両端部の
内径面が圧接させられるコアロッドの外径面に、動圧溝
形成用の凸部または凹部が形成されていることを特徴と
している。これによると、軸支面には凸部形状または凹
部形状に応じた動圧溝が刻設される。軸支面に動圧溝を
形成すると、両端部の各軸支面により回転軸を支持する
２点支持構造に加え、動圧溝に発生する動圧効果（動圧
溝に流入する潤滑油の高圧化に伴う剛性向上）によって
回転軸の支持力が相乗的に高まり、回転軸の支持力がよ
り安定する。

【００１０】

【発明の実施の形態】（１）第１実施形態 以下、図１を参照して本発明の第１実施形態を説明す
る。Ａ．素材 図１（ａ）の符合１は軸受の素材を示している。この素
材１は、原料の金属粉末を圧縮成形して得た圧粉体を焼
結した焼結体である。素材１としては、焼結体にさらに
サイジングを施したものを用いることができる。素材１
は、軸心に軸孔２を有する円筒状で、外径均一、かつ、
軸方向両端部に内径小径部３を有している。内径小径部
３の内径と、これらの間の内径大径部４の内径の差は、
数μｍ以内である。

【００１１】Ｂ．圧縮成形 図１（ａ）に示すように、素材１を立てた状態とし、上
下端部の内径小径部３に対応する外径面５を上下のダイ
１０，１１で拘束するとともに、軸孔２にコアロッド１
２を挿入する。コアロッド１２は外径均一の丸棒状であ
る。図示例では、素材１の内径小径部３の内径面にコア
ロッド１２が接触している、つまりコアロッド１２を素
材１に挿入する際にはコアロッド１２が内径小径部３の
内径面に摺接することになる。内径小径部３の内径は、
コアロッド１２との間に隙間が空く寸法であってもよ
い。

【００１２】次いで、上下のパンチ１３，１４で素材１
を軸方向に圧縮する。この圧縮により、図１（ｂ）に示
すように、素材１の上下端部である内径小径部３に塑性
変形が生じ、その内径面がコアロッド１２に強く圧接さ
せられ、軸支面６に形成される。また、これと同時に、
素材１の軸方向中央部である内径大径部４が上下のダイ
１０，１１の間の開放部分に膨出し、内径大径部４の内
径が数μｍ程度拡大して新たに中逃げ部７が形成され
る。

【００１３】以上のように素材１を圧縮して軸受１Ａが
成形される。軸受１Ａは、ダイ１０，１１およびパンチ
１３，１４から脱型し、コアロッド１２を抜き取ること
により得られる。この軸受１Ａは、軸方向両端部が絞ら
れ、両端部に、内径同一、かつ、互いに同軸的な軸支面
６を有し、これら軸支面６間に、回転軸が接触しない中
逃げ部７を有する。この軸受１Ａを使用に供する際に
は、潤滑油を含浸して焼結含油軸受とされる。

【００１４】上記第１実施形態によれば、両端部の外径
面５を拘束するとともにコアロッド１２を素材１に挿入
した状態で素材１を軸方向に圧縮するといった簡素な方
法により、中逃げ部７を有する２点支持構造の軸受１Ａ
を製造することができる。

【００１５】また、軸支面６は、素材１の内径面をコア
ロッド１２に強く圧接させることにより形成されるの
で、その内径および同軸度が高い精度で一致し、加えて
高密度化する故、耐摩耗性に優れる。一方、中逃げ部７
が形成された軸方向中央部は、拘束を受けずに塑性変形
することから密度が低く、このため潤滑油の含有量を多
くすることができ、潤滑性が向上する。これらの結果、
軸受１Ａは優れた軸受性能を発揮する。

【００１６】（２）第２実施形態 次いで、図２および図３を参照して本発明の第２実施形
態を説明する。Ａ．コアロッド 第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、上記軸支面
６に、コアロッド１２によって動圧溝を形成する点にあ
る。そのコアロッド１２は、図２（ａ）に示すように、
圧縮により素材１の内径小径部３の内径面が圧接させら
れる外径面に、複数のＶ字状の凸部３０が周方向に等間
隔をおいてヘリングボーン状に形成されている。凸部３
０の高さは、数μｍ程度である。凸部３０は、コアロッ
ド１２の切削やメッキ等の手段によって形成することが
できる。

【００１７】Ｂ．素材および圧縮成形 用いる素材およびその圧縮方法は第１実施形態と同様で
あって、まず、図３（ａ）に示すように、素材１の上下
端部の内径小径部３に対応する外径面５をダイ１０，１
１で拘束するとともに、素材１の軸孔２に、凸部３０が
形成された外径面が素材１の内径小径部３の内径面に対
向するまで、コアロッド１２を挿入する。

【００１８】この状態から、上下のパンチ１３，１４で
素材１を軸方向に圧縮する。この圧縮により、図３
（ｂ）に示すように、上下の内径小径部３の内径面がコ
アロッド１２に強く圧接させられて軸支面６に形成さ
れ、かつ、この軸支面６には、図２（ｂ）に示すよう
に、凸部３０によってヘリングボーン状の動圧溝３１が
刻設される。またこれと同時に、内径大径部４が上下の
ダイ１０，１１の間の開放部に膨出して中逃げ部７が形
成される。このようにして成形された軸受１Ａは、ダイ
１０，１１およびパンチ１３，１４から脱型し、コアロ
ッド１２を抜き取ることにより得られる。コアロッド１
２は、軸受１Ａがスプリングバックにより拡径するの
で、動圧溝３１間の凸条を摩滅することなく軸受１Ａか
ら抜くことができる。

【００１９】上記第２実施形態によって製造された軸受
１Ａによれば、軸支面６で回転軸を支持する２点支持構
造に加え、動圧溝３１に発生する動圧効果（動圧溝に流
入する潤滑油の高圧化に伴う剛性向上）によって回転軸
の支持力が相乗的に高まり、回転軸の支持力がより安定
する。なお、潤滑油が動圧溝３１の一部に集中して動圧
が上昇する効果が十分に期待される観点から、軸受１Ａ
は、回転軸の回転方向が動圧溝３１のＶ字の先端方向
（図２（ｂ）で矢印Ｒ方向）に向くようにセットされる
ことが好ましい。

【００２０】（３）他の形態 本発明は、上記第１および第２実施形態に限定されるも
のではなく、例えば、素材や製造後の軸受の形状、ある
いは動圧溝の形状等は、様々な形態に変更可能である。
以下に、他の形態例を示す。

【００２１】Ａ．素材の形状 本発明の素材は、円筒状で、軸方向両端部に内径小径部
を有するとともに外径均一または外径面の一部にフラン
ジを備えた形状のものが用いられるが、図４は、上記各
実施形態の素材１をベースとした形状の変更例を示して
いる。図４（ａ）に示す素材は、上記各実施形態で示し
た素材１の両端面における軸孔２の周囲に、座ぐり状の
テーパ面４０を形成したものである。図４（ｂ）に示す
素材は、軸方向中央部の外径が均一で、両端部の外径が
端部に向かうにしたがい縮径している。また、図示はし
ないが、軸方向一端部または中央部の近傍にフランジが
形成されている素材を用いることもできる。

【００２２】なお、上記各実施形態を含めて、いずれの
場合も内径面における内径小径部３と内径大径部４の境
界部分は画然としている（直角で移行している）が、図
４（ｃ）に示すように、両者の境界部分を斜面に形成し
たものであってもよい。

【００２３】Ｂ．軸受の形状 本発明の軸受の製造方法は、円筒状素材の両端部外径面
を拘束して軸方向に圧縮すると同時に軸方向中央部を拡
大させることから、製造後の軸受の形状は、素材の形状
にもよるが概ね両端部が絞られた形状となる。図５
（ａ）は、軸受の形状の変更例を示しており、この軸受
は、上記各実施形態で示した軸受１Ａの両端面における
軸孔２の周囲に、座ぐり状のテーパ面４１を形成したも
のである。さらに、図５（ｂ）に示すような外径面の周
縁を面取りした形状の軸受を製造することもできる。

【００２４】Ｃ．動圧溝の形状 軸支面に形成する動圧溝の形状は任意であり、その数も
適宜に選択されるが、回転軸をより安定して支持する観
点から、複数が軸支面の周方向に沿って等間隔をおいて
配置されると好ましい。上記第２の実施形態では、ヘリ
ングボーン状として、つまり形状によって、動圧上昇が
生じる効果を得るようにしているが、深さの断面形状に
よってもその効果を得ることができる。それには、概略
形状を軸方向に沿って延びる溝とし、回転軸が一方向の
みに回転する場合には、回転軸の回転方向の逆方向側の
端部を最深部とし、この最深部から回転軸の回転方向に
向かってしだいに浅くなるよう傾斜させる。また、回転
軸が正逆双方向に回転する場合には、周方向の中間部を
最深部とし、この最深部から周方向両端部に向かってし
だいに浅くなるよう傾斜させる。このように形成された
動圧溝は、横断面（輪切りにした場合の断面）形状が回
転軸の回転方向に向かって浅くなるくさび状の隙間とな
り、溝の浅い先端部に潤滑油が集中するくさび効果を得
ることができる。

【００２５】Ｄ．動圧溝形成用のコアロッド 第２実施形態で示した動圧溝３１は、コアロッド１２に
形成した凸部３０により形成されているが、凸部３０に
代え、凹部によって動圧溝を形成することができる。す
なわち、第２実施形態と刻設のパターンが逆であって、
素材の内径小径部の内径面がコアロッドに圧接させられ
るとコアロッドに形成した凹部に導入されて凸条が突設
され、この凸条の内径面が軸支面に、また、凸条間の溝
が動圧溝に形成される。この場合、凸条がさらに突設さ
れることにより、その高さだけ中逃げ量が大きい軸受が
得られる。なお、コアロッドに形成する凹部は、放電加
工や電解腐食といった手段により形成することができ
る。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
比較的簡素な方法によって比較的大きな中逃げ部を有す
る２点支持構造の軸受を製造することができる。また、
本発明によって製造された軸受は、軸方向両端部の軸支
面においては、内径および同軸度が高い精度で一致する
とともに高密度化されて耐摩耗性の向上が図られ、一
方、中逃げ部が形成された軸方向中央部においては、密
度が低いことから潤滑油の含有量が十分に確保される。
これらの結果、優れた軸受性能を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態に係る軸受の製造方法
の工程を（ａ），（ｂ）の順に示す縦断面図である。

【図２】 （ａ）は本発明の第２実施形態で用いられる
コアロッドの一部斜視図、（ｂ）は本発明の第２実施形
態で製造された軸受の一部を示す縦割り斜視図である。

【図３】 本発明の第２実施形態に係る軸受の製造方法
の工程を（ａ），（ｂ）の順に示す縦断面図である。

【図４】 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ本発明
で用いられる軸受の素材の他の形態例を示す縦断面図で
ある。

【図５】 （ａ），（ｂ）は、それぞれ本発明で製造さ
れる軸受の他の形態例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１…素材、１Ａ…軸受、３…内径小径部、５…両端部外
径面、６…軸支面、７…中逃げ部、１２…コアロッド、
３０…動圧溝形成用の凸部、３１…動圧溝。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J011 AA04 AA20 BA02 CA01 CA02 DA02 KA02 LA01 4K018 JA12 JA34 KA01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状で、軸方向両端部に内径小径部を
   有するとともに外径均一または外径面の一部にフランジ
   を備えている多孔質体からなる素材を、両端部外径面を
   拘束するとともにコアロッドを挿入させた状態で、軸方
   向に圧縮することにより、素材の両端部内径面を前記コ
   アロッドに圧接させて回転軸を支持する軸支面を形成す
   るとともに、軸方向中央部の外径および内径を拡大させ
   て内径面に回転軸が接触しない中逃げ部を形成すること
   を特徴とする軸受の製造方法。
2. 【請求項２】 前記素材は、外径均一、かつ、軸方向両
   端部に内径小径部を有する形状であることを特徴とする
   請求項１に記載の軸受の製造方法。
3. 【請求項３】 前記素材の軸方向両端部の内径面が圧接
   させられる前記コアロッドの外径面に、動圧溝形成用の
   凸部または凹部が形成されていることを特徴とする請求
   項１または２に記載の軸受の製造方法。