JP2007187257A - 一対の軸と軸受部品による軸受装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸受部品の軸孔に軸部品を嵌合状態で装着した一対の軸と軸受部品による軸受装置及びその製造方法に係り、特に高速回転に適合させた各種形状による一対の軸と軸受部品による軸受装置を容易且つ安価に提供することなどを主たる目的とする。
【解決手段】 一方側に軸受加工部２Ａを他方側に軸受装着部２Ｂを設けた軸部品２と、無底筒状又は有底筒状のハウジング８の内側面に軸孔を形成する軸受スリーブ６を一体に装着した軸受部品１０を備え、軸受部品１０は軸部品２の軸受加工部２Ａをインサート成形した樹脂成形部８で形成すると共に、軸受スリーブ６はインサート成形時に軸受加工部２Ａ側から転写したメッキ皮膜６で形成し、軸受部品１０の加工後に軸受スリーブ６から取り外した軸部品２の向きを反転し、軸受装着部２Ｂを軸受スリーブ６に装着した。
【選択図】 図７

Description

本発明は、軸受部品の軸孔に装着した軸部品を相対的に回転させる一対の軸と軸受部品による軸受装置及びその製造方法に係り、特に起動時や停止時などの過渡期における回転性能を安定化させると共に、長期間に亘って安定した高速回転の維持を必要とする小型で高精密なモータ用などに好適なすべり軸受構造の軸受装置を提供するものであって、例えばハードディスクやDVD-ROM/RAMなどのディスク装置のスピンドルモータ或いは、レーザプリンタのポリゴンスキャナモータなどを含む各種用途に適用することができる。

この種の軸受装置は、両端に開口部を設けた無底筒状又は一端側に開口部を設けて他端側に底部を有する有底筒状の軸受部品に軸部品を装着すると共に、軸と軸受部品のラジアル軸受部及び又はスラスト軸受部の間を、無潤滑の接触状態又は油や空気などの流体潤滑による非接触状態とし、軸受部品側を固定して軸側を回転させる軸回転型又は軸側を固定して軸受側を回転させる軸固定型の形態を採り、軸部品と軸受部品を相対的に回転駆動させる場合に使用されている。

なお、本明細書では断面円形状の軸部品と軸受部品が無潤滑の常時接触状態で摺動回転する無潤滑軸受（乾式軸受）、起動時及び停止時の過渡期には接触状態で摺動回転しても、定常回転時には油や空気などの流体潤滑によって非接触状態で回転する動圧軸受、動圧軸受のなかでも動圧溝がなく軸部品と軸受部品が断面円形状の真円軸受、断面円形状でも動圧発生手段にヘリングボーンやスパイラル形状などの動圧溝を設けた動圧溝軸受、断面円形状でも軸方向溝又は軸方向溝を設けたステップ軸受、断面多角形状で周方向にくさび状の軸方向溝を設けた多角軸受（非円形軸受）、断面多円弧形状で周方向にくさび状の軸方向溝を設けた多円弧軸受（非円形軸受）、とそれぞれ定義している。

これらの軸受装置に対し、近年では特に小型化や高速回転化して且つ高精密化が要求されると共に、容易且つ安価に大量生産できることが要求されており、これらの関連技術として数多くの提案が行われているが、本件出願人も既に公開されている特許文献１，２を提案すると共に、特願2004-324992（先行技術１），特願2004-360708（先行技術２），特願2005-200462（先行技術３）で提案した未公開の先行技術などがある。
特開2003-56552号公報 特開2003-56569号公報

上記した各従来技術における軸と軸受部品による軸受装置及びその製造方法の場合には、例えば特許文献1では軸部品を用いて造った軸受部品に対して、軸受部品から分離させた軸部品をそのまま装着した状態で一対として使用する形態を採っており、特許文献２では軸部品をマスター軸に用いて造った軸受部品に対して、軸受部品から分離させたマスター軸に代えて新たな軸部品を装着した状態で一対として使用すると共に、分離させたマスター軸は軸孔の加工専用工具として繰り返し再使用する形態を採っている。

しかしながら、特許文献１などの従来技術による軸受装置の場合には、軸部品の外形と軸受部品の軸孔（軸受スリーブの内形）を異なった所望形状に変えることができできず、特にラジアル軸受部やスラスト軸受部に対して軸と軸受部品間の接触面積を軽減して摩擦抵抗を少なくする構造にする場合や、軸と軸受部品間に油又は空気による作動用流体の動圧溝を各種形状で形成する場合に、望ましいラジアル軸受部やスラスト軸受部を採ることが困難であった。

また、特許文献２などの従来技術による軸受装置の場合には、軸部品の外形と軸受部品の軸孔を所望形状に変えることは可能であるが、加工専用の軸部品と製品用の軸部品は別々に造られるので、軸心度や外径寸法精度が微妙に異なり、特に小型で高精密な軸と軸受部品の場合には性能に重大な影響を与え、マスター軸を加工専用工具として繰り返し再使用すると、引き抜き傷その他による面粗度の低下などによって、初期の軸心度や外径寸法精度を維持できなくなる恐れがあり、しかも新たに別の軸部品の製造することになるので、製造コストがアップする。

また、特許文献１，２や先行技術１，２による軸受装置の場合はスラスト軸受部を別に設ける必要があること、先行技術３のように軸部品の端部を用いて有底筒状の軸受部品を造るようにしても、軸受部品の軸孔は軸部品の外形と同形になって全域で接触する構成であるから、スラスト軸受部及びラジアル軸受部における接触面積を減少させて回転時における摩擦抵抗を軽減するためには、軸部品に対して後加工を施す必要があるから製造コストがアップする。

また、起動時や停止時などの過渡期に軸と軸受が接触して摩耗を増大させたり焼き付けが生じ、性能及び耐久寿命を低下させる恐れがあるので、起動時や停止時の性能を安定化させ且つ長期間の高速回転に適合させるためには、起動時や停止時に回転軸を軸心位置で軸支する心出し構造が必要となるが、特に軸受部品を有底筒状に形成した軸回転型で且つ、軸孔に対して軸部品を非接触状態で回転駆動させる流体軸受の場合には、有底筒状をした軸孔の内底部に対して上記心出し構造を加工することが容易でなかった。

そこで本発明では、これら従来技術の課題を解決し得る一対の軸と軸受部品による軸受装置及びその製造方法を提供を目的とするものであって、無潤滑による接触状態で使用する軸受装置及び、流体潤滑による非接触状態で使用する軸受装置を実施対象とし、各種形状による一対の軸と軸受部品による軸受装置を容易且つ安価に造ることを可能にすると共に、起動時の性能を安定化させ且つ長期間の高速回転に適合させた小型で高精密な一対の軸と軸受部品による軸受装置を提供することが可能である。

特に、無潤滑（ドライ）の接触状態で使用する無潤滑軸受装置の場合には、回転時におけるラジアル軸受部やスラスト軸受部に対し、摺動性能や耐摩耗性能などが優れていることを要求されるので、例えば軽量化や量産化を図るために樹脂成形したハウジングの内側面に対し、摺動性及び耐摩耗性に優れた硬質材による軸受スリーブを設けて軸孔を形成した軸受部品としたり、回転時における摩擦抵抗を軽減するために、軸と軸部品の接触面積を減少させた断面又は端面形状に形成し、常に多点接触状態で境界潤滑が行われるようにすることが望ましいが、これらを容易に達成できるようにした。

また、流体潤滑による非接触状態で使用する流体軸受装置の場合には、ラジアル軸受部側に対する動圧発生手段として、軸受部品の軸孔又は軸孔を形成する軸受スリーブの内側面と軸の外側面の間に微少隙間を設けると共に、軸側又は軸受側のいずれかの一方面にヘリングホーン形状やスパイラル形状などによる周方向の動圧溝を設けたり、いずれか一方面が円形で他方面に凹凸形状で形成した軸方向軸溝又は軸方向突起を設けるか、いずれか一方が円形で他方が角丸多角形状や波形などによる非円形の断面形状にし、これら周方向に沿ったくさび状隙間によるくさび効果で動圧を発生させることが望ましいが、これらを容易に達成できるようにした。

また、スラスト軸受部側である無底筒状に形成した軸受部品の他端側の開口部に配備したスラスト板と軸部品の端面又は、有底筒状に形成した軸受部品の底部スラスト面と軸部品の端面に対し、軸側または軸受側のいずれか一方面にヘリングボーン形状などで形成した動圧溝を設けたり、軸側または軸受側のいずれか一方面を凹凸形状で形成し、接触面積の減少で摩擦抵抗を軽減して耐久性を向上させたり、一方面と他方面に形成した凹凸形状を相互に嵌合させ、軸の振れを防止して振動を抑制することが望ましいが、これらを容易に達成できるようにした。

本発明の一対の軸と軸受部品による軸受装置は、一方側に軸孔の反転形状で形成した軸受加工部を設けると共に、他方側には軸孔に対して所望の外形及び外径寸法差によるラジアル軸受隙間を形成する形状の軸受装着部を設けた軸部品と、無底筒状又は有底筒状のハウジングを設けると共に、ハウジングの内側面に軸孔を形成する軸受スリーブを一体に装着した軸受部品を備え、軸受部品は軸部品の軸受加工部をインサート成形した樹脂成形部で形成すると共に、軸受スリーブはインサート成形時に軸受加工部側から転写したメッキ皮膜で形成し、軸受部品の加工後に軸受スリーブから取り外した軸部品の向きを反転し、軸受装着部を軸受スリーブに装着した。（請求項１）

請求項１に記載した一対の軸と軸受部品による軸受装置において、軸部品はステンレス鋼などの硬質金属材で形成し、軸受部品の軸受スリーブはニッケルを主材とするメッキ皮膜で形成すると共に、潤滑性材料を分散させた肉薄状をした内側の無電解メッキ層と、肉厚状をした外側の電鋳層による二層にした形態を採ることができる。（請求項２）

請求項１又は２に記載した一対の軸と軸受部品による軸受装置において、軸部品は軸受加工部を断面円形状に形成し、軸受装着部は軸受加工部より僅かに小径で断面円形状に形成すると共に、軸受スリーブと軸受装着部間には円環状の一定隙間でラジアル軸受隙間を形成した無潤滑軸受又は真円軸受とした形態を採ることができる。（請求項３）

請求項１又は２に記載した一対の軸と軸受部品による軸受装置において、軸部品は軸受加工部を断面円形状に形成し、軸受装着部は軸受加工部より僅かに小径で断面円形状に形成すると共に、軸受装着部の外周面にはヘリングボーンなどによる動圧溝を設け、軸受スリーブと軸受装着部間には円環状の一定隙間でラジアル軸受隙間を形成した動圧溝軸受とした形態を採ることができる。（請求項４）

請求項１又は２に記載した一対の軸と軸受部品による軸受装置において、軸部品は軸受加工部を断面円形状に形成し、軸受装着部は軸受加工部より僅かに小径で断面円形状に形成すると共に、軸受加工部の外周に対して周方向の3個所以上に軸方向溝を設けるか、軸受装着部の外周に対して周方向の3個所以上に軸方向突起を設け、軸受スリーブの内側面に対して軸受装着部の外側面を周方向の3個所以上で接触又は非接触状態にし、その他の周面に円弧状の一定隙間でラジアル軸受隙間を形成した無潤滑軸受又はステップ軸受とした形態を採ることができる。（請求項５）

請求項１又は２に記載した一対の軸と軸受部品による軸受装置において、軸部品は軸受加工部を断面円形状又は等辺の角丸多角形状に形成し、軸受装着部は軸受加工部より僅かに小径で断面が等辺の角丸多角形状又は円形状に形成すると共に、角丸多角形状の線分に円形状の外面を内接する態様又は、角丸多角形状の頂点に円形状の内面を外接するる態様で、軸受スリーブの内側面に対して軸受装着部の外側面を周方向の3個所以上で接触又は非接触状態にし、線分の外側又は頂点の内側には周方向にくさび形状となる蒲鉾状又は三角状のラジアル軸受隙間を形成した多角軸受とした形態を採ることができる。（請求項６）

請求項１又は２に記載した一対の軸と軸受部品による軸受装置において、軸部品は軸受加工部を断面円形状又は等径の多円弧形状に形成し、軸受装着部は軸受加工部より僅かに小径で断面多円弧形状又は円形状に形成すると共に、多円弧形状の頂面に円形状の内面が外接するか、多円弧形状の線分に円形状の外面が内接する態様で、軸受スリーブの内側面に対して軸受装着部の外側面を周方向の3個所以上で接触又は非接触状態にし、線分の外側又は頂面の内側には周方向にくさび形状となる蒲鉾状又は三日月状のラジアル軸受隙間を形成した多円弧軸受とした形態を採ることができる。（請求項７）

請求項１〜７のいずれかに記載した一対の軸と軸受部品による軸受装置において、軸部品は軸受装着部の端面と軸受加工部の端面を平坦面に形成し、軸受部品は有底筒状で軸孔を形成する軸受スリーブの内底面を平坦面にすると共に、軸受装着部の端面にはヘリングボーン又はスパイラル形状などによる動圧溝を設け、動圧発生用のスラスト軸受面にする形態を採ることができる。（請求項８）

請求項１〜７のいずれかに記載した一対の軸と軸受部品による軸受装置において、軸部品は軸受装着部の端面と軸受加工部の端面の一方を平坦面か凹面又は凸面のいずれかで形成すると共に、他方を凹面又は凸面のいずれかで形成し、摩擦軽減用のスラスト隙間を設けたスラスト軸受面にする形態を採ることができる。（請求項９）

請求項９に記載した一対の軸と軸受部品による軸受装置において、軸受装着部の端面と軸受加工部の端面を共に凹面又は凸面で形成し、軸受加工部の端面で軸受スリーブの内底面を凸面又は凹面のいずれかで形成すると共に、軸受スリーブの内底面と軸受装着部の端面に形成した凹凸を嵌合させたスラスト軸受面にする形態を採ることができる。（請求項１０）

本発明の一対の軸と軸受部品による軸受装置の製造方法は、一方側に軸孔の反転形状で形成した軸受加工部を設けると共に、他方側には軸孔に対して所望の外形及び寸法差によるラジアル軸受隙間を形成する形状の軸受装着部を設けた軸部品を造り、軸受加工部の外側面にメッキ皮膜を施したマスター軸を用いて、射出成形金型内でインサート成形を行って無底筒状又は有底筒状の樹脂成形部によるハウジングを形成すると共に、樹脂成形部の内側面にメッキ皮膜を転写した軸受スリーブを固着し、軸受加工部の反転形状による軸孔を形成した軸受部品を造り、軸部品と軸受部品を射出成形金型から取り出した後に軸受スリーブから軸部品を取り外し、軸部品の向きを反転して軸受装着部を軸受スリーブによる軸孔に装着して一対の軸と軸受部品による軸受装置にする。（請求項１１）

請求項１１に記載した一対の軸と軸受部品による軸受装置の製造方法において、軸部品はステンレス鋼などの硬質金属材で形成し、メッキ皮膜は肉薄状をした内側の無電解メッキ層と肉厚状をした外側の電鋳層を二層にし、ニッケル又はニッケル合金で形成すると共に、無電解メッキ層にはポリ四フッ化エチレン（PTFE）などの自己潤滑性をした微粒子又は粉体を分散させた形態を採ることができる。（請求項１２）

請求項１１又は１２に記載した一対の軸と軸受部品による軸受装置の製造方法において、軸部品はＮＣ旋盤などの金属加工機械の主軸の軸線上に設けた貫通孔に長尺材を供給し、数値制御で軸長分の所定寸法で順次送り出しながら基部側をチャッキングし、刃物台に設けた切削工具で軸受加工部と軸受装着部の外形面及び、先端側の端面に対する切削加工を行った後に、切断工具で軸受加工部の後端を切断して切り離す作業を繰り返しながら造る形態を採ることができる。（請求項１３）

請求項１による軸受装置では、反転形状を軸受部品の軸孔に適合させた軸部品の軸受加工部と、軸孔に装着して使用する軸部品の軸受装着部を、所望の外形及び外形寸法差に設定することによって、所望のラジアル軸受隙間を形成した接触状態で摺動回転する無潤滑軸受装置及び、非接触状態で流体潤滑によって回転する各種の流体軸受装置に適合させることが可能であって、例えば摺動回転するラジアル軸受面に対して、ミクロンオーダーの微少な軸受隙間を所望に設定したり、回転時における摩擦抵抗を軽減するために、ラジアル軸受面の接触面積を減少させた断面形状に形成し、常に多点接触状態で境界潤滑を行う無潤滑軸受装置を得ることができる。

また、ラジアル軸受部側に対する動圧発生手段として、軸受スリーブと軸受装着部間に円環状の軸受隙間を設けた真円軸受、軸側又は軸受側のいずれかの一方面にヘリングホーン形状やスパイラル形状などによる周方向の動圧溝を設けた動圧溝軸受、いずれか一方面が円形で他方面に凹凸形状で形成した軸方向軸溝又は軸方向突起を設けるたステップ軸受、いずれか一方が円形で他方が角丸多角形状などによる非円形の多角軸受、周方向に沿ったくさび状の軸受隙間を設けた多円弧軸受、などの各種形態による流体軸受装置を容易に得ることができる。

特に、軸孔を加工する軸受加工部と軸孔に装着して使用する軸受装着部を一本の軸部品で形成することにより、高精密な軸心度や外径寸法精度にすることが可能であるから、無潤滑軸受装置及び流体軸受装置における軸受隙間を高精密に保持して高速回転性能を向上させることができると共に、メッキ被膜による摺動性と相俟って耐摩耗性能及び耐久寿命の向上を図ることが可能である。

さらに、一方側に軸受加工部を他方側に軸受装着部を形成した軸部品の構造は、ＮＣ旋盤などの金属加工機械などを用いて高精密で大量に製造することが可能であり、樹脂成形部で形成したハウジングの内側面にメッキ皮膜による軸受スリーブを一体に装着した軸受部品の構造は、射出成形金型を用いて高精密で大量に製造することが可能であるから、容易且つ安価に製造することができると共に、特に軸固定型の軸受装置で使用する場合には、軸受部品を軽量化して回転性能を向上することができる。

請求項２による軸受装置では、軸部品はステンレス鋼などの硬質金属材で形成し、軸受部品の軸受スリーブはニッケルを主材とするメッキ皮膜で形成すると共に、潤滑性材料を分散させた肉薄状をした内側の無電解メッキ層と、肉厚状をした外側の電鋳層による二層にした形態を採ることによって、摺動性及び耐摩耗性の向上を図ると共に、樹脂成形部によって軽量化したハウジングをメッキ皮膜で補強し且つ、熱収縮などにって軸孔が変形しないように保形することができる。

請求項３による軸受装置では、軸部品における軸受加工部と軸受装着部との外径寸法差によって、所望の軸受隙間によるラジアル軸受面を形成した無潤滑軸受又は真円軸受にすることができると共に、この軸受隙間は一体に形成した軸部品の高精密な軸心度や外径寸法精度によって、境界潤滑状態による起動時や停止時（過渡期）及び、接触又は非接触による高速の定常回転時には、潤滑性材料を分散させたメッキ被膜による摺動性と相俟って、摩擦抵抗を軽減した焼き付きのない安定した起動性能と高速回転性能及び耐久性能を得ることができる。

請求項４による軸受装置では、請求項３の真円軸受における軸受装着部の外周面に対して、動圧発生手段としてヘリングボーン形状やスパイラル形状の動圧溝を形成した動圧溝軸受であるから、請求項３の真円軸受と同様の効果を奏することに加え、動圧溝に作用する流体潤滑（油又は空気）のポンピングによる動圧発生によって、軸受中心に向かう支持力が軸部品に作用するので、円環状の一定隙間によるラジアル軸受隙間を形成した非接触状態で安定した回転を保持することができる。

請求項５による軸受装置では、軸受側の内周面に設けた軸方向突起又は軸側の外周面に設けた軸方向突起を介して、周方向の3個所以上で接触又は非接触状態にすると共に、その他の周面に円弧状の一定隙間でラジアル軸受隙間を形成することにより、接触状態にした無潤滑軸受の場合は、逃がし面を形成した多点支持構造にして摩擦抵抗を軽減することができ、非接触状態にしたステップ軸受の場合は、逃がし面の円弧状のラジアル軸受隙間が動圧発生手段として作用させることができる。

請求項６による軸受装置では、角丸多角形状の軸受側に円形状の軸側を内接又は、角丸多角形状の軸側に円形状の軸受側を外接させ、周方向の3個所以上で接触又は非接触状態にすると共に、その他の周面には周方向にくさび形状となる蒲鉾状のラジアル軸受隙間を形成することにより、接触状態にした無潤滑軸受の場合は、逃がし面を形成した多点支持構造にして摩擦抵抗を軽減することができ、非接触状態にした多角軸受の場合は、逃がし面の蒲鉾状のラジアル軸受隙間を動圧発生手段として作用させることができる。

請求項７による軸受装置では、多円弧形状の軸側に円形状の軸受側を外接又は、多円弧形状の軸受側に円形状の軸側を内接させ、周方向の3個所以上で接触又は非接触状態にすると共に、その他の周面には周方向にくさび形状となる蒲鉾状又は三日月状のラジアル軸受隙間を形成することにより、接触状態にした無潤滑軸受の場合は、逃がし面を形成した多点支持構造にして摩擦抵抗を軽減することができ、非接触状態にした多円弧軸受の場合は、逃がし面の蒲鉾状又は三日月状のラジアル軸受隙間を動圧発生手段として作用させることができる。

請求項８による軸受装置では、軸部品の軸受装着部の平端面で形成したスラスト軸受面に対して、動圧発生手段としてヘリングボーン形状やスパイラル形状の動圧溝を形成した動圧溝軸受であって、動圧溝に作用する流体潤滑（油又は空気）のポンピングによる動圧発生によって、軸受加工部の端面側で形成した軸受スリーブの底面から浮上させ、流体軸受に適用した際にスラスト軸受面を非接触状態にし、摩擦抵抗のない安定した回転を保持することができる。

請求項９による軸受装置では、軸部品の軸受装着部と軸受部品の軸受スリーブの底面に対し、少なくともいずれか一方面を凹凸形状にして摩擦軽減用のスラスト隙間を設けることによって、無潤滑軸受又は流体軸受に適用した際にスラスト軸受面を点接触状態にし、安定した回転を保持することができる。

請求項１０による軸受装置では、請求項９における軸受装置のスラスト軸受面に形成した凹凸を嵌合させることによって、無潤滑軸受に適用した際に又は流体軸受に適用した過渡期に、スラスト軸受面における軸部品の振れを防止することができる。

請求項１１による軸受装置の製造方法では、軸部品の一方側に形成した軸受加工部をインサート成形用のマスター軸として、所望形状による無底筒状又は有底筒状の樹脂製ハウジングと、樹脂製ハウジングの内側面に転写したメッキ皮膜による軸受スリーブを容易に造ることができると共に、軸孔となるスラスト軸受部やラジアル軸受部を含む軸受スリーブの内側面を各種形状と外径寸法差で造ることができるので、この軸受加工部に対する軸受装着部の形状と外径寸法を予め所望の軸受構造に適合させておけば良い。

これにより、ラジアル軸受部に対して、軸部品（軸受装着部）と軸受部品（軸受加工部）を共に断面円形状にして接触又は非接触状態にした軸受構造（無潤滑軸受、真円軸受）、軸部品にヘリングボーンやスパイラル形状の動圧溝を設けた軸受構造（動圧溝軸受）、軸部品と軸受部品の一方に軸方向溝又は軸方向突起を設けた軸受構造（無潤滑軸受、ステップ軸受）、軸部品と軸受部品の一方が断面円形状で他方が断面多角形状にした軸受構造（無潤滑軸受、多角軸受）、軸部品と軸受部品の一方が断面円形状で他方が断面多円弧形状にした軸受構造（無潤滑軸受、多円弧軸受）、を容易に造ることができる。

また、軸受部品を有底筒状に形成したスラスト軸受部に対して、軸部品（軸受装着部）の端面と軸受部品（軸受加工部）の内底面を共に平坦面で形成すると共に、軸部品の端面にヘリングボーン又はスパイラル形状などによる動圧溝を設けけた軸受構造、軸部品の端面と軸受部品の内底面の一方を平坦面か凹面又は凸面のいずれかで形成すると共に、他方を凹面又は凸面のいずれかで形成し、摩擦軽減用のスラスト隙間を設けた軸部品の端面と軸受部品の内底面を凹面又は凸面で形成すると共に、当該凹凸面を嵌合させたスラスト軸軸受構造、を容易に造ることができる。

特に、軸孔を加工する軸受加工部と軸孔に装着して使用する軸受装着部を一本の軸部品で形成し、軸部品の一方側（軸受加工部）を軸受部品の加工用工具として利用しているので、高精密な軸心度や外径寸法精度に加工することが可能であると共に、別途に加工用工具を必要としないこと及び、軸受部品の内側面を切削などによらずに容易に加工できること、樹脂成形部で形成したハウジングの内側面にメッキ皮膜による軸受スリーブを一体に装着した軸受部品の構造は、射出成形金型を用いて高精密で大量に製造することが可能であることなどによって、製造コストの低減を図ることができる。

請求項１２による一対の軸と軸受部品による軸受装置の製造方法では、樹脂成形部に対するメッキ皮膜の転写を容易にすると共に、転写したメッキ皮膜の外側層である電鋳層が樹脂成形部の熱収縮による軸孔の変形を防止するように保形することができ、メッキ皮膜の内側層である無電解メッキ層は自己潤滑性によって、軸部品の引き抜き及び装着を容易にすることができる。

請求項１３による一対の軸と軸受部品による軸受装置の製造方法では、ＮＣ旋盤などの金属加工機械（例えば、WO2002/034439再公表特許公報などを参照）を用いて長尺の軸素材を繰り出しながら製造することができるので、多数の軸部品を能率良く容易且つ安価に造ることができる。

本発明の一対の軸と軸受部品による軸受装置及びその製造方法について、本発明を適用した好適な実施形態を示す添付図面に基づいて詳細に説明すると、図１で示すように、予め所定寸法の軸長Ｌに形成するか、長尺材を切断して所定寸法の軸長Ｌに形成した硬質金属製で棒状の軸素材１に対し、必要な加工を施して図２で示すように、境界線３の一方側に軸受加工部２Ａを他方側に軸受装着部２Ｂを設けた軸部品２を造る。（軸部品加工工程）

軸部品２は、図示の実施形態では軸長Ｌの略半分前後の長さ（１／２Ｌ±α）を境界線３として、軸受加工部２Ａには端面の外周縁部に面取りを施すと共に、軸受装着部２Ｂには円弧状球面による凸状端面４の端面加工が施され、また軸受装着部２Ｂは軸受加工部２Ａの外径に対して、所望のラジアル軸受隙間に適合する外径寸法差を確保できるように、軸受加工部２Ａより僅か小径（５〜１０μ程度で最大でも２０μ以下）にし、境界線３に段差ｔが設けられている。

軸素材１は、例えばステンレス鋼（SUS420Jなど）やアルミニウム合金（AL-Mgなど）の硬質金属材による円柱材を用い、ＮＣ旋盤などの金属加工機械の主軸の軸線上に設けた貫通孔に長尺材を供給し、数値制御で軸長Ｌ分の所定寸法で順次送り出しながら基部側をチャッキングし、刃物台に設けた切削工具で軸受装着部２Ｂの外周を切削して段差３ａを設けると共に、端面を円弧状球面をした凸状端面４に加工した後に、軸受加工部２Ａの端面は突っ切りバイトなどで切断しながら面取りを行って切り離し、これを繰り返しながら長尺材から多数の軸部品２を能率良く造ることができる。

軸部品２には、図３で示すように、非メッキ部にする軸受装着部２Ｂに対してマスキング処理５を施した後に、メッキ槽に浸漬させて軸受加工部２Ａにメッキ皮膜６を設けるが、メッキ皮膜６は肉薄状をした内側の無電解メッキ層６Ａと、肉厚状をした外側の電鋳層６Ｂによる二層のメッキ皮膜６とし、無電解メッキ層６Ａには潤滑性材料を分散させると共に、必要に応じて導電性を備えた微粒子を分散状に析出させ、その後に軸部品２の軸受装着部２Ｂからマスキング処理５を除去してマスター軸７を造る。（マスター軸加工工程）

メッキ皮膜６は、無電解メッキ層６Ａを例えばニッケル又はニッケルを主成分とした合金に、ポリ四フッ化エチレン（PTFE）などのフッ素樹脂や窒化ボロンなどの自己潤滑性の微粒子又は粉体を分散状に析出させ、また必要に応じてカーボンブラックやカーボンナノチューブなどの導電性微粒子を分散状に析出させ、例えば直径４ｍｍ（ψ４）のマスター軸２に対して、無電解メッキ層６Ａは２．５〜５μ程度（最大でも１０μ以下）にし、電鋳層６Ｂは１００〜２００μ程度（最小で５０μ以上で最大で５００μ以下）に設定することができる。

マスター軸７は、金型分割面Ｐ．Ｌの両側に対峙した上型と下型を備えた射出成形金型（図示を省略）に対し、コアロッドに代えてキャビティ内にインサートして成形樹脂材を注入すると、図４で示すように、軸部品２の軸受加工部２Ａに樹脂成形部８を形成した射出成形品９となり、凸状端面４を含む外側面に施したメッキ皮膜６の電鋳層６Ｂと一体に樹脂成形部８が形成されるが、成形樹脂材には機械的強度や寸法安定性などに優れている例えば液晶ポリマー（LCP）やポリフェニレンサルファイド（PPS）或いはポリサルフォン（PSF）などによる高機能樹脂材の使用が可能である。（樹脂成形・被膜転写工程）

射出成形品９は、成形樹脂材が硬化して樹脂成形部８が熱収縮すると、メッキ皮膜６の電鋳層６Ｂは樹脂成形部８の内側面に反転形状を転写されると共に、メッキ皮膜６の無電解メッキ層６Ａは軸部品２の軸受加工部２Ａから分離可能な状態になるので、図５で示すように、メッキ皮膜６と分離させた軸部品２を引き抜くと、樹脂成形部８の内面側にメッキ皮膜６を一体化した軸受部品１０が残余されるが、その際に樹脂成形部８の開口側端面にリング状の係止部材１１を介在させると、引き抜きを容易且つ確実に行うことができる。（軸分離工程）

また、引き抜いた軸部品２は逆向き状態で凸状端面４を先端にし、図６で示すように軸受装着部２Ｂを軸受部品１０内に挿入すると（軸装着工程）、図７で示すように一対の軸部品２と軸受部品１０が構成され（軸・軸受完成工程）、軸受部品１０は合成樹脂部で有底の筒状に形成した樹脂成形部８によってハウジングを形成すると共に、ハウジングの内側面には設けた無電解メッキ層６Ａと電鋳層６Ｂの内外二層によるメッキ被膜６が、軸受スリーブとして一体に固着されている。

この軸部品２と軸受部品１０は、軸受部品１０の内側面に軸受スリーブとして設けたメッキ被膜６に対し、軸受装着部２Ｂの外側面が摺接する状態で軸部品２が装着されるが、特にメッキ被膜６の内側に設けた無電解メッキ層６Ａには、ポリ四フッ化エチレン（PTFE）などの潤滑性材料が分散されているので、長期の高速回転にも耐えられると共に、円弧状球面で形成した軸部品２の凸状端面４は、平坦面で形成した軸受部品１０の底面との接触面積を減少させているので、回転時における摩擦抵抗を軽減して起動性能の安定化を図り且つ長時間の高速回転に適合させることができる。

次に、図８は軸部品２の軸受加工部２Ａと軸受装着部２Ｂの外径寸法関係及び、段差双方の境界線３の関係を示す要部拡大図であって、（ａ）は前記した実施形態の場合を示が、境界線３ａは軸受加工部２Ａと軸受装着部２Ｂの長さを等しくした軸部品２の全長を２分する位置に設定し、境界線３ａが軸受部品１０の開口縁部と一致するようにしていると共に、軸受加工部２Ａより小径にした軸受装着部２Ｂの外径（誇張して図示している）は、軸部品２の回転に支障がない範囲内で段差ｔ分だけ僅かに小径にしている。

また、図８（ｂ）は軸部品２の全長に対して軸受装着部２Ｂを軸受加工部２Ａより短く形成し、境界線３ｂが軸受部品１０の開口縁部より−α分だけ奥側に位置するように設定した場合を示すが、この場合には開口縁部より奥側に挿入した軸受加工部２Ａを介して、軸受部品１０が軸部品２を回転可能に支持するようにし、軸部品２の軸受装着部２Ｂは軸受部品１０の内径との間に、段差ｔ以上の十分な空隙Ｇ（ｔ＋β）を確保する形態を採っている。

さらに、図８（ｃ）は軸部品２の全長に対して軸受装着部２Ｂを軸受加工部２Ａより長く形成し、境界線３ｃが軸受部品１０の開口縁部より＋α分だけ手前側に位置するように設定した場合を示すが、境界線３ｃと開口縁部の間にα分だけ間隙があるので、間隙に対して摺動性部材による環状のスペーサ１２を装着し、段差ｔの部分で軸部品２を回転可能に支持する形態を採ることが可能であり、スペーサ１２として例えばステンレス素材に自己潤滑性微粒子を析出させた無電解ニッケルメッキなどを施して使用する。

スペーサ１２は、図示の実施形態の場合にはメッキ皮膜６に設けたテーパ面に摺接するテーパ面付きのものを使用するようにしており、図８（ｂ）の場合と同様に軸部品２の軸受装着部２Ｂは軸受部品１０の内径との間に、段差ｔ以上の十分な空隙Ｇ（ｔ＋β）を確保する形態を採り、図８の各種変形例を含む凸状端面４と協働して、回転時における外側面の摩擦抵抗を一段と軽減して高速回転に適合させることができる。

軸受部品１０の開口縁部に対してメッキ皮膜６にテーパ面を形成する方法としては、例えば図３のように軸部品２の軸受装着部２Ｂにメッキ皮膜６を施す際に、マスキング処理５を施した軸受加工部２Ａとの境界線３の近傍外周にメッキの膨出部を造り、図４のように樹脂成形部８を射出成形する際に、射出成形金型内にメッキ皮膜６の膨出部を端面側から加圧する加圧部材を設け、この加圧部材にテーパ面を形成して加圧時に膨出部をテーパ状に変形させることで加工が可能である。

また、図８（ｃ）で図示したスペーサ１２に代えて厚みがα分に相当する環状の平板スペーサを使用する形態を採ったり、この平板スペーサをフランジ部として空隙Ｇに相当する厚みの筒状体を一体にしたフランジ付きスペーサを使用する形態を採ることも可能であると共に、図８（ａ）で図示した実施形態におけるメッキ皮膜６の開口縁部に対して、射出成形時にテーパ面の加工を施し、軸受装着部２Ｂの挿入を案内して容易に装着できるようにする形態を採ることも可能である。

なお、以上の実施例では軸受部品１０を有底筒状に形成し、軸受スリーブで形成した軸孔の底面と軸受装着部の端面との間でスラスト軸受面を形成する形態を採っているが、軸受部品１０が両端側を開口させた無底筒状に形成する形態を採ることも可能であり、この場合には底面側となる他方側の開口に別部材で形成したスラスト板を配備し、軸受装着部の端面とスラスト板との間でスラスト軸受面を形成する形態で使用する。

以上の実施例では、軸部品２と軸受部品１０を断面円形状にし、軸部品２の全周面又は軸方向の一部外周面が軸受部品１０の内周面と摺動回転するように、所望のラジアル軸受隙間を設けた無潤滑軸受の形態を採っているが、ラジアル軸受面を先の実施例の場合と同様の製造方法によって、例えば図９〜１３で示すような接触または非接触による各種の形状にし、無潤滑軸受又は流体軸受に適合させることができるが、以下の説明では樹脂成形部によるハウジングの図示を省略する。

図９は、軸部品側と軸受部品側を共に断面円形状に形成した実施形態であって、図９（ａ）は動圧溝がない真円軸受構造に適合させたものであって、この真円軸受構造ではスラスト軸受面を非接触状態にして回転させるために、接触状態で摺動回転する無潤滑軸受構造の場合より軸受隙間が大きく設定する必要があるので、軸受加工部２０Ａと軸受装着部２０Ｂとの外径寸法差を大きく設定して軸部品２０が造られている。

これにより、軸受加工部２０Ａの外形によって造られた軸受スリーブ２１の軸孔２２と軸受装着部２０Ｂの間には、円環状で予め外径寸法差によって設定された一定隙間でラジアル軸受隙間２３が形成されるが、このラジアル軸受隙間２３は軸孔２２に対する軸受装着部２０Ｂの偏心によって形状がくさび状に変化し、動圧溝がなくてもスラスト軸受面が流体潤滑して非接触状態で回転する真円軸受構造の形態を採ることができ、この真円軸受構造では外径寸法差を任意に設定して所望の軸受隙間を容易に形成することができる。

図９（ｂ）は、動圧溝がある動圧溝軸受構造に適合させたものであって、軸部品２４の軸受加工部２０Ａの外形によって造られた軸受スリーブ２５の軸孔２６と軸受装着部２４Ｂの間には、円環状で予め外径寸法差によって設定された一定隙間でラジアル軸受隙間２７が形成されるが、このラジアル軸受隙間２７は外径寸法差によって真円軸受構造の場合より大きく設定して非接触状態のスラスト軸受面を形成し、軸受装着部２４Ｂの外周面には動圧発生手段として、ヘリングボーン形状やスパイラル形状などの動圧溝２８を形成する形態を採り、動圧溝２８に作用する流体潤滑（油又は空気）のポンピングによる動圧発生によって、軸受中心に向かう支持力が軸部品に作用させ、非接触状態で安定した回転を保持することができる。

図１０は、図９の場合と同様に軸部品側と軸受部品側を共に断面円形状に形成した実施形態であるが、特に軸部品側の内周面又は軸受部品側の外周面に周方向の3個所以上に軸方向突起を設け、この軸方向突起に対して断面円形状をした軸部品の外周面又は断面円形状をした軸受部品の内周面を、接触状態で用いる無潤滑軸受構造又は非接触状態で用いるステップ軸受構造に適用させたものである。

図１０（ａ）では、軸部品２９は軸受加工部２９Ａと軸受装着部２９Ｂを断面円形状に形成し、軸受装着部２９Ｂの外周面には周方向の3個所以上に軸方向突起３０を設け、軸受加工部２９Ａの外形によって造られた軸受スリーブ３１の軸孔３２に軸受装着部２９Ｂを装着すると、予め設定された外径寸法差によって軸受スリーブ３１の内周面と軸受装着部２９Ｂとの間は、軸方向突起３０が接触状態又は近接した非接触状態になると共に、その他の周面には円弧状の一定隙間でラジアル軸受隙間３３が形成される。

図１０（ｂ）では、軸部品３４は軸受加工部３４Ａと軸受装着部３４Ｂを断面円形状に形成し、軸受加工部３４Ａの外周面には周方向の3個所以上に軸方向凹溝３５を設け、軸受加工部３４Ａの外形によって造った軸受スリーブ３６の内周面に軸方向突起３７を形成し、軸孔３８に軸受装着部３４Ｂを装着すると、予め設定された外径寸法差によって軸受スリーブ３６の内周面と軸受装着部３４Ｂとの間は、軸方向突起３７が接触状態又は近接した非接触状態になると共に、その他の周面には円弧状の一定隙間でラジアル軸受隙間３９が形成される。

これにより、図１０のラジアル軸受構造では軸方向突起３０と軸受スリーブ３１の内周面の間又は、軸方向突起３７と軸受装着部３４Ｂの外周面の間を、接触状態にした場合には、軸方向突起３０，３７による多点支持状態で摺動回転し且つ、ラジアル軸受隙間３３，３９を逃がし面として摩擦抵抗を軽減することができる無潤滑軸受構造に適用することができ、軸方向突起３０，３７を近接した非接触状態にした場合には、ラジアル軸受隙間３３，３９を動圧発生手段としたステップ軸受構造に適用することができる。

図１１及び図１２は、軸部品側と軸受部品側のいずれか一方が断面円形状で、他方が等辺の多角形状による断面非円形状に形成した実施形態であって、特に図１１では円形状の軸部品に対して角丸多角形状の軸受部品を外接させた実施形態を示し、図１２では円形状の軸受部品に対して角丸多角形状の軸部品を内接させた実施形態を示すが、外接又は内接させた軸部品側と軸受部品側のラジアル軸受面に対する接触状態を、内外径寸法差の設定によって接触または非接触状態にし、摺動回転する無潤滑軸受構造又は流体で作動する多角軸受構造に適用させたものである。

図１１（ａ）の実施形態では、軸受加工部４０Ａの外形が断面角丸三角形状で軸受装着部４０Ｂの外形が断面円形状に形成した軸部品４０を用い、軸受加工部４０Ａの外形によって造った軸受スリーブ４１の軸孔４２に軸受装着部４０Ｂを装着すると、断面円形状に形成した軸受装着部４０Ｂの外周面に断面角丸三角形状で形成した軸受スリーブ４１の各線分が外接し、予め設定された外径寸法差によって軸受スリーブ４１と軸受装着部４０Ｂとの間は、各線分の中間部で接触状態又は近接した非接触状態になると共に、頂点に近い各線分の両側では三角状のラジアル軸受隙間４３が形成される。

図１１（ｂ）の実施形態では、軸受加工部４４Ａの外形が断面角丸五角形状で軸受装着部４４Ｂの外形が断面円形状に形成した軸部品４４を用い、軸受加工部４４Ａの外形によって造った軸受スリーブ４５の軸孔４６に軸受装着部４４Ｂを装着すると、断面円形状に形成した軸受スリーブ４５の外周面に断面角丸五角形状で形成した軸受スリーブ４５の各線分が外接し、予め設定された外径寸法差によって軸受スリーブ４５と軸受装着部４４Ｂとの間は、各線分の中間部で接触状態又は近接した非接触状態になると共に、頂点に近い各線分の両側では三角状のラジアル軸受隙間４７が形成される。

これにより、図１１のラジアル軸受構造では、円形状の軸受装着部４０Ｂ，４４Ｂの外周面に角丸多角形状の軸受スリーブ４１，４５を外接させ、周方向の3個所以上で角丸多角形状の各線分に対して接触又は非接触状態にすると共に、その他の周面には周方向にくさび形状となる三角状のラジアル軸受隙間４３，４７を形成することにより、接触状態にした無潤滑軸受の場合は、逃がし面を形成した多点支持構造にして摩擦抵抗を軽減することができ、非接触状態にした多角軸受の場合は、逃がし面の三角状のラジアル軸受隙間４３，４７を動圧発生手段として作用させることができる。

図１２（ａ）の実施形態では、軸受加工部４８Ａの外形が断面円形状で軸受装着部４０Ｂの外形が断面角丸三角形状に形成した軸部品４８を用い、軸受加工部４８Ａの外形によって造った軸受スリーブ４９の軸孔５０に軸受装着部４８Ｂを装着すると、断面円形状に形成した軸受スリーブ４９の内周面に断面角丸三角形状で形成した軸受装着部４８Ｂの各頂点が内接し、予め設定された外径寸法差によって軸受スリーブ４９と軸受装着部４８Ｂとの間は、各頂点で接触状態又は近接した非接触状態になると共に、各頂点を結ぶ各線分の間には蒲鉾状のラジアル軸受隙間５１が形成される。

図１２（ｂ）の実施形態では、軸受加工部５２Ａの外形が断面円形状で軸受装着部５２Ｂの外形が断面角丸五角形状に形成した軸部品５２を用い、軸受加工部５２Ａの外形によって造った軸受スリーブ５３の軸孔５４に軸受装着部５２Ｂを装着すると、断面円形状に形成した軸受スリーブ５３の内周面に断面角丸五角形状で形成した軸受装着部５２Ｂの各頂点が内接し、予め設定された外径寸法差によって軸受スリーブ５３と軸受装着部５２Ｂとの間は、各頂点で接触状態又は近接した非接触状態になると共に、各頂点を結ぶ各線分の間には蒲鉾状のラジアル軸受隙間５５が形成される。

これにより、図１２のラジアル軸受構造では、円形状の軸受スリーブ４９，５３の内周面に角丸多角形状の軸受装着部４８Ｂ，５２Ｂを内接させ、周方向の3個所以上で角丸多角形状の各頂点に対して接触又は非接触状態にすると共に、その他の周面には周方向にくさび形状となる蒲鉾状のラジアル軸受隙間４３，４７を形成することにより、接触状態にした無潤滑軸受の場合は、逃がし面を形成した多点支持構造にして摩擦抵抗を軽減することができ、非接触状態にした多角軸受の場合は、逃がし面の三角状のラジアル軸受隙間５１，５５を動圧発生手段として作用させることができる。

図１３は、軸部品側と軸受部品側のいずれか一方が断面円形状で、他方が等辺の多円弧形状による断面非円形状に形成した実施形態であって、特に図１３（ａ）では円形状の軸受部品に対して等辺の多円弧形状による軸部品を内接させた実施形態を示し、図１３（ｂ）では円形状の軸部品に対して等辺の多円弧形状による軸受部品を外接させた実施形態を示すが、内接又は外接させた軸部品側と軸受部品側のラジアル軸受面に対する接触状態を、内外径寸法差の設定によって接触または非接触状態にし、摺動回転する無潤滑軸受構造又は流体で作動する多円弧軸受構造に適用させたものである。

図１３（ａ）の実施形態では、軸受加工部５６Ａの外形が断面円形状で軸受装着部５６Ｂの外形が断面多円弧形状に形成した軸部品５６を用い、軸受加工部５６Ａの外形によって造った軸受スリーブ５７の軸孔５８に軸受装着部５６Ｂを装着すると、断面円形状に形成した軸受スリーブ５７の内周面に断面多円弧形状で形成した軸受装着部５６Ｂの各頂面が内接し、予め設定された外径寸法差によって軸受スリーブ５７と軸受装着部５６Ｂとの間は、各頂面で接触状態又は近接した非接触状態になると共に、各頂面を結ぶ各線分の間には蒲鉾状のラジアル軸受隙間５９が形成される。

図１３（ｂ）の実施形態では、軸受加工部６０Ａの外形が断面多円弧形状で軸受装着部５６Ｂの外形が断面円形状に形成した軸部品６０を用い、軸受加工部６０Ａの外形によって造った軸受スリーブ６１の軸孔６１に軸受装着部６０Ｂを装着すると、断面円形状に形成した軸受装着部６０Ｂの外周面に断面多円弧形状で形成した軸受スリーブ６１の各線分が外接し、予め設定された外径寸法差によって軸受スリーブ６１と軸受装着部６０Ｂとの間は、各線分の中間部で接触状態又は近接した非接触状態になると共に、各頂面の内側との間には三日月状のラジアル軸受隙間６３が形成される。

これにより、図１３のラジアル軸受構造では、円形状の軸受スリーブ５７の内周面に多円弧形状の軸受装着部５６Ｂを内接させるか、円形状の軸受装着部６０Ｂの外周面に多円弧形状の軸受スリーブ６１を外接させ、周方向の3個所以上で多円弧形状の各頂面又は角線分に対して接触又は非接触状態にすると共に、その他の周面には周方向にくさび形状となる蒲鉾状又は三日月状のラジアル軸受隙間５９，６３を形成することにより、接触状態にした無潤滑軸受の場合は、逃がし面を形成した多点支持構造にして摩擦抵抗を軽減することができ、非接触状態にした多円弧軸受の場合は、逃がし面の蒲鉾状又は三日月状のラジアル軸受隙間５９，６３を動圧発生手段として作用させることができる。

次に、軸部品の端部と有底筒状の軸受部品の底部間に形成した各種のスラスト軸受構造について、図１４〜１６で説明すると、図１４は軸部品における軸受装着部の端部を平坦面で形成した実施形態を示し、図１５は軸部品における軸受装着部の端部を凹面で形成した実施形態を示し、図１６は軸部品における軸受装着部の端部を凸面で形成した実施形態を示すが、ラジアル軸受面は上記した図９〜１３による各種形状と組み合わせて使用するので、ラジアル軸受面についての図示及び説明は省略する。

図１４のスラスト軸受構造では、図１４（ａ）のように軸部品６４の軸受加工部６４Ａと軸受装着部６４Ｂの端面を共に平坦面で形成し、軸受加工部６４Ａの端面側で形成した軸受スリーブ６５の平坦面による内底面と、軸孔６６内に装着した軸受装着部６４Ｂの端面が全面で接触する形態や、軸受装着部６４Ｂの端面に動圧発生手段としてヘリングボーン形状やスパイラル形状の動圧溝（図示を省略）を形成した形態を採ることができる。

また、図１４（ｂ）のように軸部品６７の軸受加工部６７Ａには端面に凹面部６８を設け、軸受加工部６７Ａの端面側で造った軸受スリーブ６９の内底面に凸面部７０を形成し、軸孔７１内に装着した軸受装着部６７Ｂの平坦な端面を凸面部７０と局部的に接触させると共に、凸面部７０の外周には逃げ面となる円環状のスラスト軸受隙間７２を設け、接触面積の減少によって摩擦抵抗を軽減する形態を採ることができる。

さらに、図１４（ｃ）のように軸部品７３の軸受加工部７３Ａには端面に凸面部７４を設け、軸受加工部７３Ａの端面側で造った軸受スリーブ７５の内底面に凹面部７６を形成し、軸孔７７内に装着した軸受装着部７３Ｂの平坦な端面を凹面部７６を含む軸受スリーブ７５の内底面と局部的に接触させ、凹面部７６で形成された半球状のスラスト軸受隙間による逃げ面で接触面積を減少し、摩擦抵抗を軽減する形態を採ることができる。

図１５のスラスト軸受構造では、図１５（ａ）のように軸部品７８は軸受加工部７８Ａの端面が平坦で軸受装着部７８Ｂの端面に凹面部７９を設け、軸受加工部７８Ａの端面側で造った軸受スリーブ８０の内底面を平坦面に形成し、軸孔８１内に装着した軸受装着部７８Ｂは凹面部７９を逃げ面として、スラスト軸受隙間となる凹面部７９を除く円環状の外周面を局部的に接触させ、接触面積の減少によって摩擦抵抗を軽減する形態を採ることができる。

また、図１５（ｂ）のように軸部品８２の軸受加工部８２Ａには端面に凹面部８３を設けると共に、軸受装着部８２Ｂの端面には凹面部８３より溝の浅い凹面部８４を設け、軸受加工部８２Ａの端面側で造った軸受スリーブ８５の内底面に凸面部８６を形成し、軸孔８７内に装着した軸受装着部８２Ｂの凹面部８４を凸面部８６と嵌合して局部的に接触させ、凸面部８６の外周には逃げ面となる円環状のスラスト軸受隙間８８を設け、接触面積の減少によって摩擦抵抗を軽減し且つ、凹面部８４と凸面部８６との嵌合による係止で軸部品８２の振れを防止する形態を採ることができる。

さらに、図１５（ｃ）のように軸部品８９の軸受加工部８９Ａには端面に凸面部９０を設けると共に、軸受装着部８９Ｂの端面には凹面部９１を設け、軸受加工部８９Ａの端面側で造った軸受スリーブ９２の内底面に凹面部９３を形成し、軸孔９４内に装着した軸受装着部８９Ｂの凹面部９１を含む端面を、凹面部９３を含む軸受スリーブ９２の内底面と局部的に接触させ、凹面部９１と凹面部９３で形成された球状のスラスト軸受隙間９５による逃げ面で接触面積を減少し、摩擦抵抗を軽減する形態を採ることができる。

図１６のスラスト軸受構造では、図１６（ａ）のように軸部品９６は軸受加工部９６Ａの端面が平坦で軸受装着部９６Ｂの端面に半円弧状の凸面部９７を設け、軸受加工部９６Ａの端面側で造った軸受スリーブ９８の内底面を平坦面に形成し、軸孔９９内に装着した軸受装着部９６Ｂに対して凸面部９７の外周に逃げ面となるスラスト軸受隙間１００を形成し、凸面部９７の先端を軸受スリーブ９８の内底面と局部的に接触させ、接触面積の減少によって摩擦抵抗を軽減する形態を採ることができる。

また、図１６（ｂ）のように軸部品１０１の軸受加工部１０１Ａには端面に凹面部１０２を設けると共に、軸受装着部１０１Ｂの端面には凸面部１０３を設け、軸受加工部１０１Ａの端面側で造った軸受スリーブ１０４の内底面に凸面部１０５を形成し、軸孔１０６内に装着した軸受装着部１０１Ｂの凸面部１０３を凸面部１０５と局部的に接触させ、凸面部１０３，１０５の外周には逃げ面となる円環状のスラスト軸受隙間１０７を設け、接触面積の減少によって摩擦抵抗を軽減する形態を採ることができる。

さらに、図１６（ｃ）のように軸部品１０８の軸受加工部１０８Ａには端面に凸面部１０９を設けると共に、軸受装着部１０８Ｂの端面には凸面部１１０を設け、軸受加工部１０８Ａの端面側で造った軸受スリーブ１１１の内底面に凹面部１１２を形成し、軸孔１１３内に装着した軸受装着部１０８Ｂは凸面部１１０の先端側を凹面部１１２の開口縁部と局部的に嵌合させ、凸面部１１０の外周には逃げ面となる円環状のスラスト軸受隙間１１４を設け、接触面積の減少によって摩擦抵抗を軽減し且つ、凹面部１１２と凸面部１０９との嵌合による係止で軸部品１０８の振れを防止する形態を採ることができる。

本発明による一対の軸と軸受部品による軸受装置及びその製造方法を適用した実施形態であって、軸部品を形成する軸素材の側面図を示す。 図１の軸素材に切削などの機械加工を施し、一方側に軸受加工部を他方側に軸受装着部を設けた軸部品の側面図を示す。（軸部品加工工程） 図２の軸部品に対して軸受装着部をマスキングすると共に、軸受加工部にメッキ処理でメッキ被膜を施した後に、マスキングを除去して造ったマスター軸の側面図を示す。（マスター軸加工工程） 図３のマスター軸をインサート部材とし、メッキ被膜の外側に樹脂成形部を射出成形すると共に、樹脂成形部の内面にメッキ被膜を転写した射出成形品の側面図を示す。（樹脂成形・被膜転写工程） 図４の射出成形品に対し、樹脂成形部及びメッキ被膜から図２の軸部品を引き抜いて軸受部品から分離させる軸及び軸受部品の側面図を示す。（軸分離工程） 図５で分離した軸部品の向きを反転して軸受装着部を軸受部品内に装着させる軸及び軸受部品の側面図を示す。（軸装着工程） 図６における軸装着で完成した一対の軸と軸受部品による軸受装置の側面図を示す。（軸・軸受完成工程） 図４の射出成形品における軸部品の軸受加工部と軸受装着部の外径寸法関係及び、段差双方の境界線３の関係を要部拡大図で示す。 軸側及び軸受側を断面円形状にしたラジアル軸受構造の実施例であって、（ａ）は動圧溝のない真円軸受の横断面図と一部を断面にした側面図で示し、（ｂ）は動圧溝のある動圧溝軸受の横断面図と一部を断面にした側面図で示す。 軸側及び軸受側を断面円形状にしたラジアル軸受構造の実施例であって、（ａ）は軸側の外周に軸方向突起を形成した無潤滑軸受又はステップ軸受の横断面図と一部を断面にした側面図で示し、（ｂ）軸受側の内周に軸方向突起を形成した無潤滑軸受又はステップ軸受の横断面図と一部を断面にした側面図で示す。 軸側が断面円形状で軸受側を断面多角形状にしたラジアル軸受構造の実施例であって、（ａ）は角丸三角形状の軸受側を軸側に外接した多角軸受の横断面図と一部を断面にした側面図で示し、（ｂ）は角丸五角形状の軸受側を軸側に外接した多角軸受の横断面図と一部を断面にした側面図で示す。 軸側が断面多角形状で軸受側を断面円形状にしたラジアル軸受構造の実施例であって、（ａ）は軸側に角丸三角形状の軸受側を内接した多角軸受の横断面図と一部を断面にした側面図で示し、（ｂ）は軸側に角丸五角形状の軸受側を内接した多角軸受の横断面図と一部を断面にした側面図で示す。 軸側又は軸受側の一方が断面円形状で他方を断面多円弧形状にしたラジアル軸受構造の実施例であって、（ａ）は多円弧形状の軸側を軸受側に内接した多円弧軸受の横断面図と一部を断面にした側面図で示し、（ｂ）は軸側に多円弧形状の軸受側を外接した多角軸受の横断面図と一部を断面にした側面図で示す。 軸側の端面を平坦面で形成したスラスト軸受構造の実施例であって、（ａ）は軸受側の底面を平坦面にした軸受加工後と軸装着時における軸と軸受を部分横断面図で示し、（ｂ）は軸受側の底面を凸面にした軸受加工後と軸装着時における軸と軸受を部分横断面図で示し、（ｃ）は軸受側の底面を凹面にした軸受加工後と軸装着時における軸と軸受を部分横断面図で示す。 軸側の端面を凹面で形成したスラスト軸受構造の実施例であって、（ａ）は軸受側の底面を平坦面にした軸受加工後と軸装着時における軸と軸受を部分横断面図で示し、（ｂ）は軸受側の底面を凸面にした軸受加工後と軸装着時における軸と軸受を部分横断面図で示し、（ｃ）は軸受側の底面を凹面にした軸受加工後と軸装着時における軸と軸受を部分横断面図で示す。 軸側の端面を凸面で形成したスラスト軸受構造の実施例であって、（ａ）は軸受側の底面を平坦面にした軸受加工後と軸装着時における軸と軸受を部分横断面図で示し、（ｂ）は軸受側の底面を凸面にした軸受加工後と軸装着時における軸と軸受を部分横断面図で示し、（ｃ）は軸受側の底面を凹面にした軸受加工後と軸装着時における軸と軸受を部分横断面図で示す。

符号の説明

１ 軸素材
２，２０，２４，２９，３４，４０，４４，４８，５２，５６，６０，６４，６７，７３，７８，８２，８９，９６，１０１，１０８ 軸部品
２Ａ，２０Ａ，２４Ａ，２９Ａ，３４Ａ，４０Ａ，４４Ａ，４８Ａ，５２Ａ，５６Ａ，６０Ａ，６４Ａ，６７Ａ，７３Ａ，７８Ａ，８２Ａ，８９Ａ，９６Ａ，１０１Ａ，１０８Ａ 軸受加工部
２Ｂ，２０Ｂ，２４Ｂ，２９Ｂ，３４Ｂ，４０Ｂ，４４Ｂ，４８Ｂ，５２Ｂ，５６Ｂ，６０Ｂ，６４Ｂ，６７Ｂ，７３Ｂ，７８Ｂ，８２Ｂ，８９Ｂ，９６Ｂ，１０１Ｂ，１０８Ｂ 軸受装着部
３ 境界線
４，４ａ〜４ｄ 凸状端面
５ マスキング処理
６ メッキ皮膜（軸受スリーブ）
６Ａ 無電解メッキ層
６Ｂ 電鋳層
７ マスター軸
８ 樹脂成形部（ハウジング）
９ 射出成形品
１０ 軸受部品
１１ 係止部材
１２ スペーサ
２１，２５，３１，３６，４１，４５，４９，５３，５７，６１，６５，６９，７５，８０，８５，９２，９８，１０４，１１１ 軸受スリーブ
２２，２６，３２，３８，４２，４６，５０，５４，５８，６２，６６，７１，７７，８１，８７，９４，９９，１０６，１１３ 軸孔
２３，２７，３３，４３，４７．５１，５５，５９，６３，８８，９５，１００，１０７，１１４ 軸受隙間（ラジアル軸受面の）
２８ 動圧溝
３０，３７ 軸方向突起
３５，３９ 軸方向凹溝
６８，７６，７９，８３，８４，９１，９３，１０２，１１２ 凹面部
７０，７４，８６，９０，９７，１０３，１０９，１１０ 凸面部
７２ 軸受隙間（スラスト軸受面の）

Claims (13)

1. 一方側に軸孔の反転形状で形成した軸受加工部を設けると共に、他方側には軸孔に対して所望の外形及び外径寸法差によるラジアル軸受隙間を形成する形状の軸受装着部を設けた軸部品と、無底筒状又は有底筒状のハウジングを設けると共に、ハウジングの内側面に軸孔を形成する軸受スリーブを一体に装着した軸受部品を備え、軸受部品は軸部品の軸受加工部をインサート成形した樹脂成形部で形成すると共に、軸受スリーブはインサート成形時に軸受加工部側から転写したメッキ皮膜で形成し、軸受部品の加工後に軸受スリーブから取り外した軸部品の向きを反転し、軸受装着部を軸受スリーブに装着したことを特徴とする一対の軸と軸受部品による軸受装置。
2. 軸部品はステンレス鋼などの硬質金属材で形成し、軸受部品の軸受スリーブはニッケルを主材とするメッキ皮膜で形成すると共に、潤滑性材料を分散させた肉薄状をした内側の無電解メッキ層と、肉厚状をした外側の電鋳層による二層にした請求項１に記載した一対の軸と軸受部品による軸受装置。
3. 軸部品は軸受加工部を断面円形状に形成し、軸受装着部は軸受加工部より僅かに小径で断面円形状に形成すると共に、軸受スリーブと軸受装着部間には円環状の一定隙間でラジアル軸受隙間を形成した無潤滑軸受又は真円軸受とした請求項１又は２に記載した一対の軸と軸受部品による軸受装置。
4. 軸部品は軸受加工部を断面円形状に形成し、軸受装着部は軸受加工部より僅かに小径で断面円形状に形成すると共に、軸受装着部の外周面にはヘリングボーンなどによる動圧溝を設け、軸受スリーブと軸受装着部間には円環状の一定隙間でラジアル軸受隙間を形成した動圧溝軸受とした請求項１又は２に記載した一対の軸と軸受部品による軸受装置。
5. 軸部品は軸受加工部を断面円形状に形成し、軸受装着部は軸受加工部より僅かに小径で断面円形状に形成すると共に、軸受加工部の外周に対して周方向の3個所以上に軸方向溝を設けるか、軸受装着部の外周に対して周方向の3個所以上に軸方向突起を設け、軸受スリーブの内側面に対して軸受装着部の外側面を周方向の3個所以上で接触又は非接触状態にし、その他の周面に円弧状の一定隙間でラジアル軸受隙間を形成した無潤滑軸受又はステップ軸受とした請求項１又は２に記載した一対の軸と軸受部品による軸受装置。
6. 軸部品は軸受加工部を断面円形状又は等辺の角丸多角形状に形成し、軸受装着部は軸受加工部より僅かに小径で断面が等辺の角丸多角形状又は円形状に形成すると共に、角丸多角形状の線分に円形状の外面を内接する態様又は、角丸多角形状の頂点に円形状の内面を外接するる態様で、軸受スリーブの内側面に対して軸受装着部の外側面を周方向の3個所以上で接触又は非接触状態にし、線分の外側又は頂点の内側には周方向にくさび形状となる蒲鉾状又は三角状のラジアル軸受隙間を形成した多角軸受とした請求項１又は２に記載した一対の軸と軸受部品による軸受装置。
7. 軸部品は軸受加工部を断面円形状又は等径の多円弧形状に形成し、軸受装着部は軸受加工部より僅かに小径で断面多円弧形状又は円形状に形成すると共に、多円弧形状の頂面に円形状の内面が外接するか、多円弧形状の線分に円形状の外面が内接する態様で、軸受スリーブの内側面に対して軸受装着部の外側面を周方向の3個所以上で接触又は非接触状態にし、線分の外側又は頂面の内側には周方向にくさび形状となる蒲鉾状又は三日月状のラジアル軸受隙間を形成した多円弧軸受とした請求項１又は２に記載した一対の軸と軸受部品による軸受装置。
8. 軸部品は軸受装着部の端面と軸受加工部の端面を平坦面に形成し、軸受部品は有底筒状で軸孔を形成する軸受スリーブの内底面を平坦面にすると共に、軸受装着部の端面にはヘリングボーン又はスパイラル形状などによる動圧溝を設け、動圧発生用のスラスト軸受面にする請求項１〜７のいずれかに記載した一対の軸と軸受部品による軸受装置。
9. 軸部品は軸受装着部の端面と軸受加工部の端面の一方を平坦面か凹面又は凸面のいずれかで形成すると共に、他方を凹面又は凸面のいずれかで形成し、摩擦軽減用のスラスト隙間を設けたスラスト軸受面にする請求項１〜７のいずれかに記載した一対の軸と軸受部品による軸受装置。
10. 軸受装着部の端面と軸受加工部の端面を共に凹面又は凸面で形成し、軸受加工部の端面で軸受スリーブの内底面を凸面又は凹面のいずれかで形成すると共に、軸受スリーブの内底面と軸受装着部の端面に形成した凹凸を嵌合させたスラスト軸受面にする請求項９に記載した一対の軸と軸受部品による軸受装置。
11. 一方側に軸孔の反転形状で形成した軸受加工部を設けると共に、他方側には軸孔に対して所望の外形及び寸法差によるラジアル軸受隙間を形成する形状の軸受装着部を設けた軸部品を造り、軸受加工部の外側面にメッキ皮膜を施したマスター軸を用いて、射出成形金型内でインサート成形を行って無底筒状又は有底筒状の樹脂成形部によるハウジングを形成すると共に、樹脂成形部の内側面にメッキ皮膜を転写した軸受スリーブを固着し、軸受加工部の反転形状による軸孔を形成した軸受部品を造り、軸部品と軸受部品を射出成形金型から取り出した後に軸受スリーブから軸部品を取り外し、軸部品の向きを反転して軸受装着部を軸受スリーブによる軸孔に装着して一対の軸と軸受部品による軸受装置にすることを特徴とする一対の軸と軸受部品による軸受装置の製造方法。
12. 軸部品はステンレス鋼などの硬質金属材で形成し、メッキ皮膜は肉薄状をした内側の無電解メッキ層と肉厚状をした外側の電鋳層を二層にし、ニッケル又はニッケル合金で形成すると共に、無電解メッキ層にはポリ四フッ化エチレン（PTFE）などの自己潤滑性をした微粒子又は粉体を分散させた請求項１１に記載した一対の軸と軸受部品による軸受装置の製造方法。
13. 軸部品はＮＣ旋盤などの金属加工機械の主軸の軸線上に設けた貫通孔に長尺材を供給し、数値制御で軸長分の所定寸法で順次送り出しながら基部側をチャッキングし、刃物台に設けた切削工具で軸受加工部と軸受装着部の外形面及び、先端側の端面に対する切削加工を行った後に、切断工具で軸受加工部の後端を切断して切り離す作業を繰り返しながら造る請求項１１又は１２に記載した一対の軸と軸受部品による軸受装置の製造方法。

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