JP2005009575A

JP2005009575A - 含油軸受及び含油軸受の製造方法

Info

Publication number: JP2005009575A
Application number: JP2003174217A
Authority: JP
Inventors: Toru Okuda; 徹奥田; Aoi Sugimoto; 葵杉本
Original assignee: Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd
Priority date: 2003-06-19
Filing date: 2003-06-19
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】軸受を縦置き配置にして使用すると、回転軸と軸受面との間に滲み出た潤滑油が流下して摺動面の一部が給油過剰になったり、流下した潤滑油が外部に流出して潤滑継続時間が短縮されたりするので、この問題を無くした含油軸受を提供する。
【解決手段】内径面（軸孔２の内面）に周方向に連続した溝５を備えさせ、縦置き配置にしたときに内径面を伝って流下する潤滑油を前記溝５に取り込み、内部空孔に吸い込ませて循環させるようにした。溝５は、粉末原料を圧粉成形して得られる成形体の内径面に段差を付け、その段差がなくなるようにサイジングを行って生じさせると好ましい。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車用ブロアモータや換気用ファンモータなどのように垂直又は傾斜配置にして使用される機器の回転軸を支えるのに好適な含油軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多孔質焼結体によって形成される含油軸受は、無給油で長時間使用でき、各種機器の回転軸用軸受として広く利用されている。
【０００３】
この含油軸受は内部空孔に含浸させた潤滑油が、回転軸の回転によるポンプ作用と摩擦熱による膨張により軸受面となる内径面（軸孔の内面）に滲み出して油膜を形成し、この油膜により軸受と回転軸の摺動面の潤滑がなされる。
【０００４】
ところで、下記特許文献１には、内径面に目潰し部を設けた含油軸受が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１０６５６８号公報
【０００６】
多孔質焼結体によって形成される含油軸受の内径面には無数の目孔が存在する。そのため、極低温下で軸の回転が停止していると軸の回転時に外部に滲み出ていた潤滑油がその目孔から内部の空孔内に吸い上げられ、軸の回転始動時の潤滑が円滑になされない。
【０００７】
上記特許文献１の含油軸受は、その不具合を無くすために、内径面に通気度を低下させた目潰し部を設けて極低温下で軸の回転が停止しているときの潤滑油の吸い上げを防止し、また、軸の回転時には通気性低下により潤滑油が滲み出し難くなった目潰し部に目潰し部以外の箇所（多孔質部）から滲み出た潤滑油を供給して摺動面の潤滑性を保つようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
含油軸受を縦置き配置（垂直又は斜め配置）にして使用する場合、内径面に滲み出た潤滑油が流下して外部に流出することがある。例えば、上記の特許文献１に示される含油軸受は、内径面の目潰し部の両側（軸方向の一端側と他端側）に目潰しをしていない多孔質部を設けているので、これを縦置き配置にして使用すると、目潰し部よりも下側部分の多孔質部から上部にある多孔質部から滲み出た潤滑油が目潰し部の内側に流下してこの部分の給油が過多になり、過剰潤滑油が外部に漏れ出して潤滑持続時間が短縮されるなどの問題が発生する。
【０００９】
この発明は、含油軸受を縦置き配置にして使用するときに起こる潤滑油の流下を防止して、一部分の給油過多や、潤滑持続時間の短縮につながる潤滑油の流出が起こらないようにすることを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明においては、垂直又は傾斜配置の回転軸を支える含油軸受を改善の対象とし、この軸受の軸受面となる内径面に円周方向に連続した溝を備えさせた。
【００１１】
内径面の通気度を低下させた目潰し部とこの目潰し部よりも通気度の高い多孔質部が軸方向に位置を変えて設けられ、その目潰し部と多孔質部が軸受面を構成している含油軸受については、目潰し部と多孔質部との間に前記溝を設けるとよい。
【００１２】
また、その溝の深さは０．０２〜０．１ｍｍ、より好ましくは０．０２〜０．０５ｍｍ、幅は０．１〜０．５ｍｍ、より好ましくは０．１〜０．３ｍｍにするのがよい。
【００１３】
さらに、この溝は切削加工した溝ではなく、以下の方法で形成されるものが好ましい。
【００１４】
その好ましい方法とは、原料粉末混合、成形、焼結、サイジング、浸油の各工程を経る含油軸受の製造方法において、原料粉末を成形して得られる成形体の内径に半径０．０３〜０．２ｍｍの段差を付け、その成形体を焼結して得られる焼結体の内径孔をサイジングして軸受面となる内径面に円周方向に連続した溝を生じさせる方法である。
【００１５】
この方法によって形成される溝は、軸直角方向を向く第１の面とその第１の面に向かって溝深さを大きくする方向に傾いたテーパ状の第２の面とで構成されたものになる。また、内径小部側のサイジング代が内径大部側のサイジング代よりも大きくなるため、第１の面側の密度が第２の面側の密度よりも大きくなり、潤滑油の流下防止に関してより好ましい形態の溝になる。
【００１６】
なお、この方法で内径面に溝を形成する含油軸受は、成形工程における成形体の平均密度を、
Ｆｅ系原料使用時には５．８〜６．８ｇ／ｃｍ^３、より好ましくは６．０〜６．４ｇ／ｃｍ^３、
Ｆｅ−Ｃｕ系原料使用時には６．０〜７．０ｇ／ｃｍ^３、より好ましくは６．２〜６．６ｇ／ｃｍ^３、
Ｃｕ−Ｓｎ系原料使用時には６．４〜７．４ｇ／ｃｍ^３、より好ましくは６．６〜７．０ｇ／ｃｍ^３にするのがよい。
【００１７】
また、焼結体の内径サイジング代を、内径大部側で０．５〜２％にするのも好ましい。
【００１８】
【作用】
軸受面になる内径面に周方向に連続した溝を設けると、上側から流下してきた潤滑油が溝内に取り込まれて再度軸受の内部空孔に吸い込まれる。従って、この溝よりも下側で給油が過剰になったり、過剰油が外部に流出したりすることがなくなる。
【００１９】
また、成形体の内径面に段差を設けてサイジングを行い、これによって内径面に溝を生じさせるこの発明の方法によれば、溝を切削加工して設ける場合に不可避の問題、即ち、▲１▼加工部にバリが発生する。▲２▼軸受の孔と溝との間に芯ずれが生じる。▲３▼加工コストが上昇する。の問題が発生しない。
【００２０】
なお、数値限定の理由等については次項で説明する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図に基づいて説明する。
【００２２】
図１、図２は、この発明の含油軸受の一例である。この含油軸受１は、原料粉末の混合工程→成形工程→焼結工程→サイジング工程→浸油工程を経て作られている。この含油軸受１の内径面、即ち軸孔２の内面は、目孔が塞がれて表面の通気度が小さくなった目潰し部３の面と、目潰し部３よりも通気度の高い多孔質部４の面で構成されており、目潰し部３と多孔質部４の境界部に、図２に拡大して示す環状の溝５が形成されている。
【００２３】
例示の含油軸受１の原料としては、Ｆｅ系粉末、Ｆｅ−Ｃｕ系粉末、Ｃｕ−Ｓｎ系粉末などが用いられる。必要な原料粉末を所定の割合で混合し、この混合粉末を成形装置で圧粉成形して図３に示すような形状の成形体６を得る。このとき、目潰し部となる部分の内径ｄ_１を多孔質部となる部分の内径ｄ_２よりも所定寸法小さくして内径面に（ｄ_２−ｄ_１）／２の段差Ｓを生じさせる。
【００２４】
成形体６の内径面に付すその段差Ｓが、０．０３ｍｍ以下であると溝の形成が不確実になり、一方、その段差Ｓが０．２ｍｍよりも大きいとサイジング時に形成される溝部（図１、図２の溝５）に亀裂が生じ易くなる。
【００２５】
内径面の段差Ｓを付けた成形体６を、１０００℃程度の温度で１０〜３０分程度の時間をかけて焼結し、その後、図４に示すようなサイジング装置１０で焼結体７にサイジングを施す。サイジング装置１０は、ダイ１１、上パンチ１２、下パンチ１３、コアロッド１４から成る既知の装置である。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、焼結体７を上パンチ１２でダイ１１の内部に押し込み、ダイ１１の内部に待機したコアロッド１４を軸孔２に通す。コアロッド１４の外径Ｄｃは、多孔質部となる部分の内径ｄ_２よりも大きく、（Ｄｃ−ｄ_２）／２の式で求まる数値が多孔質部となる部分のサイジング代になる。
【００２６】
このサイジングを実施すると、内径ｄ_１部の圧縮量が内径ｄ_２部の圧縮量よりも大きくなり、図１の目潰し部３が生じる。また、圧縮量が小さい部分は図１の多孔質部４となり、さらに、圧縮量の差により面の一部が窪んで目潰し部３と多孔質部４との間に図１、図２に示す溝５が形成される。
【００２７】
この溝５は、軸直角方向を向く第１の面５ａと、その第１の面５ａに向かって溝深さを大きくする方向に傾いたテーパ状の第２の面５ｂとで構成され、第１の面５ａ側の密度が第２の面５ｂ側の密度よりも大きくなる。そのため、溝５の中に取り込まれた潤滑油は過剰給油となり易い目潰し部３側にはさほど供給されず、専ら多孔質部４側の空孔に吸い込まれて循環する。
【００２８】
この溝５は、深さ（図２のａ）を０．０２〜０．１ｍｍ、より好ましくは０．０２〜０．０５ｍｍ、幅（図２のｂ）を０．１〜０．５ｍｍ、より好ましくは０．１〜０．３ｍｍにするのがよい。その深さが０．０２ｍｍ以下、幅が０．１ｍｍ以下では溝設置の効果が十分に発揮されない。また、深さが０．１ｍｍ以上、幅が０．５ｍｍ以上では溝に溜まる潤滑油の量が多くなり、内部空孔への再吸い込み→滲み出しの循環が不十分になって軸回転時に潤滑油の供給不足が起こる。
【００２９】
また、この発明の含油軸受は、成形体６の平均密度が低すぎると要求強度の確保が困難になる。その問題を回避するために、成形体６の平均密度の下限を、Ｆｅ系原料使用時には５．８ｇ／ｃｍ^３、Ｆｅ−Ｃｕ系原料使用時には６．０ｇ／ｃｍ^３、Ｃｕ−Ｓｎ系原料使用時には６．４ｇ／ｃｍ^３に設定するのがよく、また、その平均密度が高すぎると含油率が低下し、寿命が短くなり、サイジングによる精度確保が困難になるので、平均密度の上限は、Ｆｅ系原料使用時には６．８ｇ／ｃｍ^３、Ｆｅ−Ｃｕ系原料使用時には７．０ｇ／ｃｍ^３、Ｃｕ−Ｓｎ系原料使用時には７．４ｇ／ｃｍ^３に設定するのがよい。
【００３０】
さらに、焼結体の内径大部側でのサイジング代が０．５％以下では寸法精度が高まらず、また、その内径大部側のサイジング代が２％以上ではサイジング代が過大になって軸受の含油量が小さくなるほか、サイジングにも悪影響が出る。
【００３１】
以下に、より詳細な実施例を挙げる。
【００３２】
粉末原料をＦｅ−５０Ｃｕ体積％−潤滑材０．８の組成となるように混合し、これを６．４５ｇ／ｃｍ^３の密度になるように成形して図３に示す形状の、段差Ｓが０．１５ｍｍの成形体６を得た。その後、この成形体６をＮ_２雰囲気（Ｈ_２、Ｃｏ＋ＣＯ_２等も可）の真空焼結炉に入れて１０００℃、１５分の条件で焼結し、得られた焼結体をサイジング処理して図１に示す形状の含油軸受１を作製した。この含油軸受１の寸法は、外径Ｄ＝φ１８ｍｍ、内径ｄ＝φ８ｍｍ、長さＬ＝１７ｍｍである。
【００３３】
サイジング工程におけるサイジング代は、内径大部側で１％（直径１０ｍｍ当たり１００μｍ）にした。
【００３４】
その結果、得られた含油軸受１の内径面には、通気度の小さい表面を有する目潰し部３とその目潰し部３よりも通気度の大きい表面を有する多孔質部４が形成され、さらに、目潰し部３と多孔質部４との境界部に、深さａ＝０．５ｍｍ、幅ｂ＝０．１ｍｍの図２に示す形状の溝５が形成されていた。
【００３５】
この含油軸受１を、目潰し部３が多孔質部４の下側に配置される向きにして使用すると、多孔質部４と回転軸との摺動面に滲み出て流下しようとする潤滑油が溝５に流入して再度多孔質部４の空孔に吸い込まれる。そのために、過剰供給された潤滑油が外部に流出して潤滑持続時間が短縮されることがなくなる。
【００３６】
なお、内径面に形成する溝は一つに制限されない。成形体６を図５に示すような形状にして焼結後にサイジングすると、図６に示すように目潰し部３を間に挟んで両側に多孔質部４が形成され、一端側の多孔質部４と目潰し部３との間及び他端側の多孔質部４と目潰し部３との間にそれぞれ溝５が生じた含油軸受ができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明の含油軸受は、内径面に、その内径面を伝って流下する潤滑油を取り込んで内部空孔に戻す溝を設けたので、縦向き配置の使用によって一部分に対する給油が過剰になったり、潤滑油が外部に流出したりすることがなくなり、優れた潤滑性能を長時間持続することが可能になる。
【００３８】
また、成形体の内径面に段差を設けてサイジングを行うこの発明の製造方法によれば、軸受の内径面に目潰し部と多孔質部を形成するのと同時に上記の溝を切削加工せずに作り出すことができ、切削加工で問題になる加工部のバリ発生、芯ずれ、加工コスト上昇などを無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の含油軸受の実施形態を示す断面図
【図２】図１の含油軸受の内径面に形成された溝の拡大図
【図３】図１の軸受を構成する成形体の断面図
【図４】（ａ）この発明の方法による成形体のサイジング前の状況を示す図
（ｂ）この発明の方法による成形体のサイジング状況を示す図
【図５】形状の異なる成形体の断面図
【図６】図５の成形体を焼結後にサイジングしてできる含油軸受の断面図
【符号の説明】
１含油軸受
２軸孔
３目潰し部
４多孔質部
５溝
５ａ第１の面
５ｂ第２の面
６成形体
７焼結体
１０サイジング装置
１１ダイ
１２上パンチ
１３下パンチ
１４コアロッド

Claims

垂直又は傾斜配置の回転軸を支える含油軸受であって、軸受面となる内径面に円周方向に連続した溝を備える含油軸受。
内径面の通気度を低下させた目潰し部と、この目潰し部よりも通気度の高い多孔質部が軸方向に位置を変えて設けられ、この目潰し部と多孔質部との間に前記溝が設けられ、目潰し部と多孔質部が軸受面を構成している請求項１に記載の含油軸受。
前記溝の深さを０．０２〜０．１ｍｍ、幅を０．１〜０．５ｍｍにした請求項１又は２に記載の含油軸受。
前記溝が、軸直角方向を向く第１の面とその第１の面に向かって溝深さを大きくする方向に傾いたテーパ状の第２の面とで構成され、第１の面側の密度が第２の面側の密度よりも大きくなっている請求項１乃至３のいずれかに記載の含油軸受。
原料粉末混合、成形、焼結、サイジング、浸油の各工程を経る含油軸受の製造方法であって、原料粉末を成形して得られる成形体の内径に半径０．０３〜０．２ｍｍの段差を付け、その成形体を焼結して得られる焼結体の軸孔をサイジングして軸受面となる内径面に円周方向に連続した溝を生じさせることを特徴とする含油軸受の製造方法。
成形工程における成形体の平均密度を、Ｆｅ系原料使用時には５．８〜６．８ｇ／ｃｍ^３、Ｆｅ−Ｃｕ系原料使用時には６．０〜７．０ｇ／ｃｍ^３、Ｃｕ−Ｓｎ系原料使用時には６．４〜７．４ｇ／ｃｍ^３となす請求項５に記載の含油軸受の製造方法。
焼結体の内径サイジング代を、内径大部側で０．５〜２％にしてサイジングを行う請求項５又は６に記載の含油軸受の製造方法。