JP2009041717A - Bearing device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軸受がハウジングの軸受保持穴に固定された軸受装置およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a bearing device in which a bearing is fixed to a bearing holding hole of a housing and a manufacturing method thereof.
モータ機器、その他の機器では、回転軸の支持などに各種の軸受装置が用いられており、かかる軸受装置は、軸受がハウジングの軸受保持穴に固定された構造を有している。また、軸受をハウジングの軸受保持穴に確実に固定するにあたって、軸受を銅系金属で形成する一方、ハウジングを鉄系金属で形成し、軸受とハウジングとを軸受保持穴の内周面にめっき処理で形成した錫、鉛、亜鉛、銀、リンなどのろう材で軸受とハウジングとを接合することが提案されている(特許文献1参照)。
しかしながら、軸受を銅系金属で形成した場合にはろう付けが容易である一方、軸穴の内周面での耐磨耗性能が低いため、上記の構成は、動圧軸受装置にしか適用できないという問題点がある。 However, when the bearing is made of a copper-based metal, it is easy to braze, but the wear resistance performance on the inner peripheral surface of the shaft hole is low, so the above configuration can be applied only to the hydrodynamic bearing device. There is a problem.
以上の問題的に鑑みて、本発明の課題は、軸受を鉄系金属で構成した場合も、軸受をハウジングの軸受保持穴に確実に固定することのできる軸受装置およびその製造方法を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a bearing device that can securely fix a bearing to a bearing holding hole of a housing and a method for manufacturing the same even when the bearing is made of an iron-based metal. It is in.
上記課題を解決するため、本発明では、軸線方向に軸穴が形成された軸受と、該軸受が挿入された軸受保持穴を備えたハウジングとを有し、前記軸受の外周面と前記軸受保持穴の内周面とが固着されている軸受装置において、前記軸受は、銅被覆鉄粉の焼結体からなり、前記ハウジングは鉄系金属からなり、前記軸受と前記ハウジングとは、前記軸受の外周面と前記軸受保持穴の内周面との間での錫、錫合金、銀、あるいは銀合金からなる接合材を用いた拡散接合により固着されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention includes a bearing having a shaft hole formed in the axial direction and a housing having a bearing holding hole into which the bearing is inserted, and the outer peripheral surface of the bearing and the bearing holding In the bearing device in which the inner peripheral surface of the hole is fixed, the bearing is made of a sintered body of copper-coated iron powder, the housing is made of an iron-based metal, and the bearing and the housing are made of the bearing. It is fixed by diffusion bonding using a bonding material made of tin, tin alloy, silver, or silver alloy between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the bearing holding hole.
本発明では、軸線方向に軸穴が形成された軸受と、該軸受が挿入された軸受保持穴を備えたハウジングとを有し、前記軸受の外周面と前記軸受保持穴の内周面とが固着されている軸受装置の製造方法において、前記軸受を形成するには、銅被覆鉄粉の圧粉成形体に対する焼結により形成する一方、前記ハウジングについては、鉄系金属により形成し、前記ハウジング内に前記軸受が固定された状態とするにあたっては、前記ハウジングの前記軸受保持穴の内周面に錫、錫合金、銀、あるいは銀合金からなる接合材の層を形成する接合材層形成工程と、前記ハウジングの前記軸受保持穴内に前記軸受を組み込む組み込み工程と、前記接合材を加熱し、当該接合材の拡散接合により、前記軸受の外周面と前記軸受保持穴の内周面とを固着する加熱工程と、を行なうことを特徴とする。 The present invention includes a bearing having a shaft hole formed in the axial direction and a housing having a bearing holding hole into which the bearing is inserted, and the outer peripheral surface of the bearing and the inner peripheral surface of the bearing holding hole are In the manufacturing method of the fixed bearing device, the bearing is formed by sintering copper compacted iron powder against a green compact, while the housing is made of an iron-based metal, and the housing In the state where the bearing is fixed inside, a bonding material layer forming step of forming a bonding material layer made of tin, tin alloy, silver, or silver alloy on the inner peripheral surface of the bearing holding hole of the housing And incorporating the bearing into the bearing holding hole of the housing; heating the bonding material and fixing the outer peripheral surface of the bearing and the inner peripheral surface of the bearing holding hole by diffusion bonding of the bonding material Heating And extent, and performing.
本発明において「銅被覆鉄粉」とは、鉄粉が銅で被覆されている構成の他、鉄粉が青銅等の銅系材料で被覆されている構成を含むことを意味する。また、「拡散接合」とは、母材を密着させ、母材の融点以下の温度条件で加熱して、接合面間に生じる原子の拡散を利用して接合する方法であり、固相拡散接合、液相拡散接合、共晶接合などがある。固相拡散接合とは、接合面間を固相状態で接合する方法であり、液相拡散接合とは、接合面間で金属の接合材を一時的に溶融、溶化した後、拡散を利用して凝固させて接合させる方法である。また、共晶接合とは、液相拡散接合の一種で、液化に対して共晶反応を利用する接合方法である。 In the present invention, “copper-coated iron powder” means that the iron powder is covered with copper, and the iron powder is covered with a copper-based material such as bronze. In addition, “diffusion bonding” is a method in which a base material is brought into close contact, heated under a temperature condition equal to or lower than the melting point of the base material, and bonded using diffusion of atoms generated between bonding surfaces. And liquid phase diffusion bonding and eutectic bonding. Solid phase diffusion bonding is a method in which the bonding surfaces are bonded in a solid state, and liquid phase diffusion bonding is performed by temporarily melting and solubilizing the metal bonding material between the bonding surfaces and then using diffusion. This is a method of solidifying and joining. Eutectic bonding is a kind of liquid phase diffusion bonding and is a bonding method that utilizes a eutectic reaction for liquefaction.
本発明では、軸受は、銅被覆鉄粉の焼結体からなり、鉄系金属で形成されているので、焼結含油軸受として用いた場合でも、耐磨耗性能が良好である。また、軸受は、鉄系金属で形成されているが、鉄系金属のうちでも、銅被覆鉄粉の焼結体からなる。このため、軸受では、鉄粉の表面の多くが銅で被覆された状態にあるので、錫、錫合金、銀、あるいは銀合金からなる接合材を用いた拡散接合により、軸受とハウジングとを固定することができ、かかる固定方法によれば、軸受とハウジングとを強い強度をもって固定することができる。さらに、焼結体である軸受を拡散接合するため、接合材が焼結体の空孔に入り込んでアンカー効果を発揮するので、接合強度が高いという利点もある。 In the present invention, since the bearing is made of a sintered body of copper-coated iron powder and is formed of an iron-based metal, the wear resistance performance is good even when used as a sintered oil-impregnated bearing. Moreover, although the bearing is formed with the iron-type metal, it consists of a sintered compact of copper covering iron powder also in an iron-type metal. For this reason, since most of the surface of the iron powder is covered with copper in the bearing, the bearing and the housing are fixed by diffusion bonding using a bonding material made of tin, tin alloy, silver, or silver alloy. According to such a fixing method, the bearing and the housing can be fixed with high strength. Furthermore, since the sintered bearing is diffusion-bonded, the bonding material enters the pores of the sintered body and exhibits an anchor effect, so that there is an advantage that the bonding strength is high.
本発明において、前記軸受の外周面のうち、軸線方向の一部のみが前記軸受保持穴の内周面に接する状態で当該内周面と固着されている構成を採用でき、かかる構成を採用した場合でも、本発明によれば、軸受をハウジングの軸受保持穴に確実に固定することができる。かかる構成の軸受装置は、前記軸受組み込み工程において、前記軸受の外周面のうち、軸線方向の一部のみが前記軸受保持穴の内周面に接する状態にして前記加熱工程を行なうことにより製造される。 In the present invention, a configuration in which only a part of the outer peripheral surface of the bearing in the axial direction is in contact with the inner peripheral surface of the bearing holding hole can be adopted, and such a configuration is adopted. Even in this case, according to the present invention, the bearing can be securely fixed to the bearing holding hole of the housing. The bearing device having such a configuration is manufactured by performing the heating step in the bearing assembling step so that only a part of the outer peripheral surface of the bearing in the axial direction is in contact with the inner peripheral surface of the bearing holding hole. The
本発明において、前記軸受保持穴の内周面のうち、軸線方向の一部のみが前記軸受の外周面に接する状態で当該外周面と固着されている構成を採用でき、かかる構成を採用した場合でも、本発明によれば、軸受をハウジングの軸受保持穴に確実に固定することができる。かかる構成の軸受装置は、前記軸受組み込み工程において、前記軸受保持穴の内周面のうち、軸線方向の一部のみが前記軸受の外周面に接する状態にして前記加熱工程を行なうことにより製造される。 In the present invention, among the inner peripheral surfaces of the bearing holding hole, a configuration in which only a part in the axial direction is fixed to the outer peripheral surface in a state of being in contact with the outer peripheral surface of the bearing can be adopted, and such a configuration is adopted. However, according to this invention, a bearing can be reliably fixed to the bearing holding hole of a housing. The bearing device having such a configuration is manufactured by performing the heating step in the bearing assembling step in a state where only a part of the inner peripheral surface of the bearing holding hole is in contact with the outer peripheral surface of the bearing. The
本発明において、前記軸穴の内周面のうち、少なくとも、前記ハウジングと前記軸受との固着部分の半径方向内側に位置する部分にサイジングが施されていることが好ましい。すなわち、本発明を適用した軸受装置の製造方法において、前記加熱工程の後、前記軸穴の内周面をサイジングするサイジング工程を行なうことが好ましい。このように構成すると、軸受をハウジングに固定した状態でサイジングするので、例えば、軸受組み込み工程の際、軸受の内周面に変形が発生した場合や、軸受をハウジングに固定した状態で軸芯が傾いている場合でも、かかる不具合を完全に解消することができる。 In the present invention, it is preferable that sizing is performed on at least a portion of the inner peripheral surface of the shaft hole that is located on the radially inner side of the fixing portion between the housing and the bearing. That is, in the method for manufacturing a bearing device to which the present invention is applied, it is preferable to perform a sizing process for sizing the inner peripheral surface of the shaft hole after the heating process. With this configuration, since the sizing is performed with the bearing fixed to the housing, for example, when the inner peripheral surface of the bearing is deformed during the bearing assembly process, or the shaft core is fixed with the bearing fixed to the housing. Even when it is tilted, such a problem can be completely solved.
本発明において、前記軸受組み込み工程を行なう前に、前記圧粉成形体に対する焼結を行い、前記軸受組み込み工程では、焼結済みの前記軸受を前記ハウジングの前記軸受保持穴内に組み込む方法を採用することができる。 In the present invention, before the bearing assembling step, the green compact is sintered, and in the bearing assembling step, a method of incorporating the sintered bearing into the bearing holding hole of the housing is adopted. be able to.
本発明を適用した軸受装置の製造方法において、前記接合材層形成工程では、銀により前記接合材の層を形成し、前記軸受組み込み工程では、焼結前の前記圧粉成形体の状態で前記軸受を前記ハウジングの前記軸受保持穴内に組み込み、前記加熱工程での加熱により前記圧粉成形体を焼結することが好ましい。このように構成すると、製造工程数を減らすことができる。 In the method for manufacturing a bearing device to which the present invention is applied, in the bonding material layer forming step, the bonding material layer is formed of silver, and in the bearing incorporation step, the green compact is in a state of the green compact before sintering. It is preferable that a bearing is incorporated in the bearing holding hole of the housing, and the green compact is sintered by heating in the heating step. If comprised in this way, the number of manufacturing processes can be reduced.
本発明では、軸受は、銅被覆鉄粉の焼結体からなり、鉄系金属で形成されているので、焼結含油軸受として用いた場合でも、耐磨耗性能が良好である。また、軸受は、鉄系金属で形成されているが、鉄系金属のうちでも、銅被覆鉄粉の焼結体からなる。このため、軸受では、鉄粉の表面の多くが銅で被覆された状態にあるので、錫、錫合金、銀、あるいは銀合金からなる接合材を用いた拡散接合により、軸受とハウジングとを固定することができ、かかる固定方法によれば、軸受とハウジングとを強い強度をもって固定することができる。 In the present invention, since the bearing is made of a sintered body of copper-coated iron powder and is formed of an iron-based metal, the wear resistance performance is good even when used as a sintered oil-impregnated bearing. Moreover, although the bearing is formed with the iron-type metal, it consists of a sintered compact of copper covering iron powder also in an iron-type metal. For this reason, since most of the surface of the iron powder is covered with copper in the bearing, the bearing and the housing are fixed by diffusion bonding using a bonding material made of tin, tin alloy, silver, or silver alloy. According to such a fixing method, the bearing and the housing can be fixed with high strength.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[実施の形態1]
(全体構成)
図1(a)、(b)は各々、本発明の実施の形態1に係る軸受装置の断面図、およびこの軸受装置によって回転軸を支持している状態の断面図である。
[Embodiment 1]
(overall structure)
1A and 1B are a cross-sectional view of a bearing device according to
図1(a)、(b)に示すように、本形態の軸受装置1は、回転軸10を回転可能に支持する焼結含油タイプのラジアル軸受装置であって、軸線方向Lに貫通する軸穴20が形成された円筒状の軸受2と、この軸受2が挿入された軸受保持穴30を備えた円筒状のハウジング3とを有している。軸受2の外周面21と軸受保持穴30の内周面35とは、軸受2の外周面21と軸受保持穴30との間での錫、錫合金、銀、あるいは銀合金からなる接合材4を用いた拡散接合により固着されている。
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), a
ハウジング3はSUSなども含む鉄系金属からなり、プレス加工品からなる。ハウジング3は、軸受2の外周面21が固着された小径部31と、この小径部31に対して軸線方向Lで隣接する大径部32と、大径部32の開口縁から半径方向外側に拡がる円環状のフランジ部33とを備えており、軸受保持穴30のうち、小径部31の内周面35のみが軸受2の外周面21と固着されている。なお、ハウジング3としては鉄系金属の切削加工品を用いてもよい。
The
軸受2は、銅被覆鉄粉の圧粉成形体を焼結してなる焼結体からなる。ここで、軸受2は、軸線方向Lの一部のみがハウジング3の軸受保持穴30に挿入されており、軸受2の外周面21のうち、軸線方向Lの一部のみが軸受保持穴30の内周面35に接する状態で内周面35と固着されている。
The
軸受2の外周面21のうち、少なくとも、ハウジング3と軸受2との固着部分に対して半径方向内側に位置する部分には、焼結体の表面状態の改善や寸法の矯正などを目的としたサイジング(軽い冷間プレス)が施されている。また、軸受2には油が含浸されており、軸受2は焼結含油軸受として構成されている。
Of the outer
(製造方法)
以下、図2を参照して、本形態の軸受装置1の製造方法を説明しながら、本形態の軸受装置1の構成を詳述する。図2および図3は、本形態の軸受装置1の製造工程のうち、冷却工程までを示す説明図、およびサイジング工程の説明図である。
(Production method)
Hereinafter, the configuration of the
本形態の軸受装置1を製造するには、まず、図2(a)に示すように、銅被覆鉄粉を金型内で成形して圧粉成形体29を得た後、圧粉成形体29を加熱して焼結体からなる円筒状の軸受2を得る。
In order to manufacture the
ここで用いる粉体原料は、例えば、以下の材料
(配合例1)
40%銅めっき鉄粉(銅被覆鉄粉) 98重量部
アトマイズ錫粉 2重量部
天然黒鉛(グラファイト) 1重量部
ステアリン酸亜鉛 1重量部
(配合例2)
40%銅めっき鉄粉(銅被覆鉄粉) 80重量部
プレミックス青銅粉(10重量%錫) 20重量部
天然黒鉛(グラファイト) 1重量部
ステアリン酸亜鉛 1重量部
(配合例3)
30%銅めっき鉄粉(銅被覆鉄粉) 98重量部
アトマイズ錫粉 1.98重量%
天然黒鉛(グラファイト) 1重量部
ステアリン酸亜鉛 1重量部
(配合例4)
30%銅めっき鉄粉(銅被覆鉄粉) 70重量部
プレミックス青銅粉(10重量%錫) 30重量部
天然黒鉛(グラファイト) 1重量部
ステアリン酸亜鉛 1重量部
であり、アンモニア分解ガス雰囲気中で750〜850℃の温度で圧粉成形体29を焼結する。
The powder raw material used here is, for example, the following materials (formulation example 1)
40% copper-plated iron powder (copper-coated iron powder) 98 parts by weight
40% copper-plated iron powder (copper-coated iron powder) 80 parts by weight Premixed bronze powder (10% by weight tin) 20 parts by weight Natural graphite (graphite) 1 part by
30% copper-plated iron powder (copper-coated iron powder) 98 parts by weight Atomized tin powder 1.98% by weight
Natural graphite (graphite) 1 part by
30% copper-plated iron powder (copper-coated iron powder) 70 parts by weight Premixed bronze powder (10% by weight tin) 30 parts by weight Natural graphite (graphite) 1 part by
一方、図2(c)に示すように、鉄系金属に対するプレス加工により、円筒状のハウジング3を得た後、図2(d)に示すように、接合材層形成工程において、ハウジング3の軸受保持穴30の内周面に錫、錫合金、銀、あるいは銀合金からなる接合材4の層を形成する。本形態では、接合材4の層はめっきにより形成されているため、ハウジング30の内周面35および外周面の全てに接合材4の層が形成される。ここで、接合材4の層については、接合強度の確保、およびめっきコストの観点から、例えば3〜5μm程度の厚さに設定される。
On the other hand, as shown in FIG. 2C, after the
次に、図2(e)に示すように、軸受組み込み工程において、ハウジング3の軸受保持穴30内に軸受2を軽圧入により組み込む。ここでいう「軽圧入」とは、圧入した際に軸受2の内径寸法が変化しない程度の力での圧入、あるいは、圧入した際に軸受2の内径寸法が変化する場合でも、後述するサインジングにより内径を矯正可能な範囲の変化しか発生しない力での圧入を意味する。
Next, as shown in FIG. 2 (e), the
次に、図2(f)に示すように、加熱工程において、軸受2およびハウジング3を構成する材料が溶融する温度以下の温度であって、接合材4が溶融する温度以上の温度にまで、接合材4、軸受2およびハウジング3を加熱し、接合材4の液相拡散接合により、軸受2の外周面21と軸受保持穴30の小径部31の内周面35とを固着する。
Next, as shown in FIG. 2 (f), in the heating step, the temperature is equal to or lower than the temperature at which the material constituting the
しかる後には、図3(a)〜(d)を参照して以下に説明するサイジング工程を行なう。図3(a)〜(d)の各々は、サイジング装置の分解図、サイジング工程の様子を示す説明図、サイジング装置において軸受装置が収納されている部分付近の拡大断面図、およびサイジング工程後、軸受装置を取り出す様子を示す説明図である。 Thereafter, a sizing process described below with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (d) is performed. Each of FIGS. 3A to 3D is an exploded view of the sizing device, an explanatory diagram showing the state of the sizing process, an enlarged cross-sectional view near the portion where the bearing device is accommodated in the sizing device, and after the sizing process, It is explanatory drawing which shows a mode that a bearing apparatus is taken out.
本形態において、サイジング工程では、図3(a)、(b)、(c)に示すサイジング装置50が用いられる。このサイジング装置50は、軸受装置1を上下から保持する第1の固定用冶具51と第2の固定用冶具52とを備えている。第1の固定用冶具51には、軸受装置1の外形形状に対応する段付きの凹部511と、凹部511の底部で軸線方向Lに貫通する貫通穴512とが形成されており、貫通穴512の内径寸法は、軸受装置1においてハウジング3から下方にはみ出している軸受2の外径寸法と略等しい。第2の固定用冶具52は、第1の固定用冶具51の凹部511内に保持された軸受装置1のハウジング3の大径部32およびフランジ部33(図1参照)を第1の固定用冶具51との間に挟持するように、下端面に円筒状突起521が形成された円筒体であって、この円筒体には軸線方向Lにガイド穴522が形成されている。ここで、第2の固定用冶具52のガイド穴522の内径寸法は、軸受装置1の軸受2に形成されている軸穴20の内径寸法と略等しい。
In this embodiment, a sizing
また、サイジング装置50は、軸受2の軸穴20内に挿入されるサイジングバー53(可動部材)と、サイジングバー53が嵌る貫通穴541を備えたガイド部材54とを備えている。サイジングバー53の外径寸法は、軸受装置1の軸受2に形成されている軸穴20の内径寸法、および第2の固定用冶具52に形成されているガイド穴522と略等しい。
The sizing
このように構成したサイジング装置50を用いて、軸受装置1の軸受2の内周面21にサイジングを行うには、図3(b)、(c)に示すように、第1の固定用冶具51の凹部511内に軸受装置1を搭載した後、第2の固定用冶具52によって、軸受装置1を第1の固定用冶具51に押し付け固定する。この状態で、第1の固定用冶具51に形成されている貫通穴512、軸受2の軸穴20、および第2の固定用冶具52のガイド穴522が連通する。
In order to perform sizing on the inner
その際、軸受2のうち、軸穴20に対してサイジングを施す部分の半径方向外側を第1の固定用冶具51および第2の固定用冶具52で保持した状態とする。本形態では、軸穴20の軸線方向Lの全体に対してサイジングを行なうため、軸受2の外周面全体を第1の固定用冶具51および第2の固定用冶具52によって直接、あるいはハウジング3を介して保持した状態とする。また、ハウジング3において、ハウジング3と軸受2との固着部分(ハウジング3の小径部31)の半径方向外側に位置する部分を第1の固定用冶具51で保持した状態とする。
At this time, the outer side in the radial direction of the portion of the
次に、サイジングバー53をガイド部材54の貫通穴541に通した状態で、ガイド部材54の上端部分を第1の固定用冶具51の貫通穴512内に挿入し、ガイド部材54の上端面を軸受2の下端面に当接させる。
Next, with the sizing
次に、サイジングバー53を軸線周りに回転させながら、サイジングバー53を軸線方向Lに往復移動させ、サイジングバー53の外周面によって、軸穴20の内周面の表面状態の改善や軸穴20の寸法の矯正などを目的としたサイジングを行なう。ここで、サイジングについては、サイジングバー53を軸線周りに回転させたが、サイジングバー53を回転させずに往復移動させる方法や、サイジングバー53を軸線周りに回転させながら往復移動させる方法を採用してもよい。
Next, while rotating the sizing
かかるサイジング工程を終了した後は、図3(d)に示すように、第2の固定用冶具52を上方に移動させるとともに、ガイド部材54を上方に移動させ、軸受装置1を第1の固定用冶具51の凹部511から押し出し、軸受装置1を回収する。
After the sizing process is completed, as shown in FIG. 3D, the
このようにして軸受装置1にサイジング工程を行なった後、軸受2に潤滑油を含浸すると、軸受装置1が完成する。
After performing the sizing process on the
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態の軸受装置1において、軸受2は、銅被覆鉄粉の焼結体からなり、鉄系金属で形成されているので、焼結含油軸受2として用いた場合でも、耐磨耗性能などが良好である。また、軸受2は、鉄系金属で形成されているが、鉄系金属のうちでも、銅被覆鉄粉の焼結体からなる。このため、軸受2では、鉄粉の表面の多くが銅で被覆された状態にあるので、錫、錫合金、銀、あるいは銀合金からなる接合材4を用いた拡散接合により、軸受2とハウジング3とを固定することができ、かかる固定方法によれば、軸受2とハウジング3とを強い強度をもって固定することができる。従って、軸受2をハウジング3に固定した状態でサイジング工程を行なうことができるなどの利点がある。さらに、焼結体である軸受2を拡散接合するため、接合材が焼結体の空孔に入り込んでアンカー効果を発揮するので、接合強度が高いという利点もある。
(Main effects of this form)
As described above, in the
また、本形態では、軸受2の外周面21のうち、軸線方向Lの一部のみが軸受保持穴30の内周面35と固着されている。また、ハウジング3の軸受保持穴30の内周面35のうち、軸線方向Lの一部のみが軸受2の外周面21に固着されている。このため、軸受2とハウジング3との固着部分の軸線方向Lの長さ寸法が短いが、本形態の軸受装置1では、軸受2とハウジング3とが錫、錫合金、銀、あるいは銀合金からなる接合材4を用いた拡散接合により固定されているので、軸受2とハウジング3とを強い強度をもって固定することができる。
In this embodiment, only a part of the outer
また、本形態では、軸受2をハウジング3に固定した状態でサイジング工程を行なうので、軸受2をハウジング3に組み込む前に軸受2をサイジングする必要がない。また、軸受2をハウジング3に固定した状態でサイジング工程を行なうので、例えば、軸受2をハウジング3に組み込む際に軸受2の内周面に変形が発生した場合や、軸受2をハウジング3に固定した状態で軸芯が傾いている場合でも、かかる不具合を完全に解消することができる。さらに、本形態では、ハウジング3の軸受保持穴30内に軸受2を軽圧入により組み込むので、必要最小限のサイジングで済む。それ故、内径寸法、真円度および円筒度の精度が高い軸受2を効率よく製造することができる。
In this embodiment, since the sizing process is performed in a state where the
しかも、本形態では、軸受2において、軸穴20に対してサイジングを施す部分の半径方向外側が第1の固定用冶具51および第2の固定用冶具52によって直接、あるいはハウジング3を介して保持されているため、サイジングの際の軸受2の変形や損傷を防止できる。また、ハウジング3に軸受2を組み込んだ際、ハウジング3によって軸受2が内側に押圧されて軸穴20が変形した場合には、ハウジング3と軸受2との固着部分(ハウジング3の小径部31)の半径方向内側に位置する部分が大きくサイジングされるが、その場合でも、本形態では、ハウジング3において、ハウジング3と軸受2との固着部分(ハウジング3の小径部31)の半径方向外側に位置する部分が第1の固定用冶具51で保持されているので、サイジングの際の軸受2の変形や損傷を防止できる。特に本形態では、軸受保持穴30のうち、軸線方向Lの一部(小径部31の内周面)のみが軸受2の外周面21と固着され、軸受2は、軸線方向Lの一部のみがハウジング3の軸受保持穴30に挿入されているため、サイジングの際、軸受2に局部的に力が加わるが、本形態によれば、軸受2およびハウジング3が第1の固定用冶具51および第2の固定用冶具52によって保持されているので、サイジングの際の軸受2の変形や損傷を確実に防止することができる。
In addition, in the present embodiment, in the
さらに、焼結体によって軸受2を形成する際、銅被覆鉄粉の配合量を70重量%から98重量%と比較的高くしたため、鉄が程度に配合されているので、十分な耐磨耗性を備えている。また、70重量%から98重量%という高い配合比で銅被覆鉄粉を用いると、表面に銅を効率よく露出させることができ、その分、軸穴20の内周面における鉄の露出割合を面積比で20%以下、さらには10%以下とすることができる。このため、軸穴20の内周面が軟らかいので、サイジング工程での研削加工と押し潰し加工とによる矯正を容易に行なうことができるとともに、サイジングの際、傷が発生しにくい。従って、軸受装置1の組み立て工程において、ハウジング3に軸受2を組み込んだ際、例えば、ハウジング3の内径精度が低いことが原因で、軸受2の内径寸法が変化した場合でも、サイジング工程において軸穴20の内周面に十分な量の矯正を行なうことができ、軸穴20の内径寸法に十分な精度を得ることができる。さらに、70重量%から98重量%という高い配合比で銅被覆鉄粉を用いると、銅を効率よく露出させる場合でも、銅層の被覆率が28重量%から42重量%の銅被覆鉄粉でよい。このような被覆率が低い銅被覆鉄粉は、被覆率が高い銅被覆鉄粉と比較して安価であるので、軸受2を製造する際の材料コストを低減することができる。さらにまた、銅被覆鉄粉を用いたため、銅を効率よく露出させる場合でも、銅自身の配合量が少なくてよい。それ故、膨張率については、回転軸10に多用されるマルテンサイト系ステンレス材と熱膨張率を同等にすることができ、使用温度が変化した場合でも、安定した軸受特性を発揮する。
Furthermore, when the
[実施の形態2]
図4は、本形態の軸受装置1の製造工程のうち、冷却工程までを示す説明図である。なお、本形態は、基本的な構成が実施の形態1と同様であるため、全体構成の説明には図1を参照するとともに、共通する部分には同一の符号を付して説明する。
[Embodiment 2]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the cooling process up to the manufacturing process of the
図1(a)、(b)に示すように、本形態の軸受装置1も、実施の形態1と同様、焼結含油タイプのラジアル軸受装置であって、軸線方向Lに貫通する軸穴20が形成された円筒状の軸受2と、この軸受2が挿入された軸受保持穴30を備えた円筒状のハウジング3とを有しており、軸受2の外周面21と軸受保持穴30の内周面35とが固着されている。ハウジング3はSUSなども含む鉄系金属からなり、プレス加工品からなる。ハウジング3と軸受2とは、軸受2の外周面21と軸受保持穴30との間での銀からなる接合材4を用いた拡散接合により固着されている。
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the
ハウジング3は、軸受保持穴30のうち、小径部31の内周面35のみが軸受2の外周面21と固着されている。軸受2は、銅被覆鉄粉の圧粉成形体29を焼結してなる焼結体からなる。軸受2は、外周面21のうち、軸線方向Lの一部のみが軸受保持穴30の内周面35に接する状態で内周面35と固着されている。また、軸穴20の内周面のうち、少なくとも、ハウジング3と軸受2との固着部分に対して半径方向内側に位置する部分にはサイジングが施されている。また、軸受2には油が含浸されており、軸受2は焼結含油軸受として構成されている。
In the
以下、図4を参照して、本形態の軸受装置1の製造方法を説明しながら、本形態の軸受装置1の構成を詳述する。
Hereinafter, the configuration of the
本形態の軸受装置1を製造するには、まず、図4(a)に示すように、銅被覆鉄粉を金型内で成形して圧粉成形体29(焼結前の軸受2)を得る。
In order to manufacture the
一方、図4(b)に示すように、鉄系金属に対するプレス加工により、円筒状のハウジング3を得た後、図4(c)に示すように、接合材層形成工程において、ハウジング3の軸受保持穴30の内周面35に、錫、錫合金、銀、銀合金のうち、最も融点の高い銀によって接合材4の層を形成する。本形態では、接合材4の層はめっきにより形成されているため、ハウジング30の内周面35および外周面の全てに接合材4の層が形成される。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, after the
次に、図4(d)に示すように、軸受組み込み工程において、ハウジング3の軸受保持穴30内に軸受2を軽圧入により組み込む。
Next, as shown in FIG. 4 (d), in the bearing assembling step, the
次に、図4(e)に示すように、加熱工程において、軸受2およびハウジング3を構成する材料が溶融する温度以下の温度であって、接合材4が溶融する温度以上の温度にまで、接合材4、軸受2およびハウジング3を加熱して接合材4の液相拡散接合により、軸受2の外周面21と、軸受保持穴30の小径部31の内周面35とを固着する。その際、加熱条件をアンモニア分解ガス雰囲気中で750〜850℃の温度に設定し、圧粉成形体29を焼結することにより、焼結体からなる軸受2を形成する。
Next, as shown in FIG. 4 (e), in the heating step, the temperature is equal to or lower than the temperature at which the material constituting the
しかる後には、実施の形態1と同様、図3(a)〜(d)を参照して説明したサイジング工程を行なう。本形態において、サイジング工程は、実施の形態1と同様であるため、その説明を省略する。 Thereafter, the sizing process described with reference to FIGS. 3A to 3D is performed as in the first embodiment. In the present embodiment, the sizing process is the same as that in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
以上説明したように、本形態の軸受装置1も、実施の形態1と同様、軸受2は、銅被覆鉄粉の焼結体からなり、鉄系金属で形成されているので、焼結含油軸受として用いた場合でも、耐磨耗性能などが良好である。また、軸受2は、鉄系金属で形成されているが、鉄系金属のうちでも、銅被覆鉄粉の焼結体からなる。このため、軸受2では、鉄粉の表面の多くが銅で被覆された状態にあるので、銀を用いた拡散接合により、軸受2とハウジング3とを固定することができ、かかる固定方法によれば、軸受2とハウジング3とを強い強度をもって固定することができるなど、実施の形態1と同様な効果を奏する。
As described above, the
また、本形態では、接合材4として銀を用い、軸受2およびハウジング3を加熱して接合材4の液相拡散接合により、軸受2の外周面21と、軸受保持穴30の小径部31の内周面35とを固着する加熱工程を行なうにあたって、接合材4として銀を用い、加熱温度を高めに設定する。このため、圧粉成形体29の焼結を同時に行ない、焼結体からなる軸受2を得ることができる。それ故、製造工程数を減らすことができるので、生産性を向上することができる。
Further, in this embodiment, silver is used as the
[その他の実施の形態]
上記形態では、軸受2の外周面21のうち、軸線方向の一部のみがハウジング3の内周面35に固着されていたが、軸受2の外周面21の全体がハウジング3の内周面に固着されている軸受装置に本発明を適用してもよい。
[Other embodiments]
In the above embodiment, only a part of the outer
上記形態では、軸受保持穴30の内周面35のうち、軸線方向の一部のみが軸受2の外周面21に固着されていたが、軸受保持穴30の内周面35の全体が軸受2の外周面に固着されている軸受装置に本発明を適用してもよい。
In the above embodiment, only a part of the inner peripheral surface 35 of the bearing holding hole 30 in the axial direction is fixed to the outer
上記形態では、軸受2の軸穴20が貫通穴であったが、軸穴20が有底であって、ラジアル軸受およびスラスト軸受の双方を兼ねている軸受装置に本発明を適用してもよい。
In the above embodiment, the
また、上記形態では、軸受装置1が回転軸10を支持する構成であったが、固定軸に軸受装置1が回転可能に支持されている場合に本発明を適用してもよい。
Moreover, in the said form, although the
1・・軸受装置
2・・軸受
3・・ハウジング
4・・接合材
20・・軸穴
29・・圧粉成形体
30・・軸受保持穴
50・・サイジング装置
51・・第1の固定用冶具
52・・第2の固定用冶具
53・・サイジングバー
54・・ガイド部材
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記軸受は、銅被覆鉄粉の焼結体からなり、
前記ハウジングは鉄系金属からなり、
前記軸受と前記ハウジングとは、前記軸受の外周面と前記軸受保持穴の内周面との間での錫、錫合金、銀、あるいは銀合金からなる接合材を用いた拡散接合により固着されていることを特徴とする軸受装置。 A bearing having a shaft hole formed in the axial direction and a housing having a bearing holding hole into which the bearing is inserted, and an outer peripheral surface of the bearing and an inner peripheral surface of the bearing holding hole are fixed to each other In the bearing device,
The bearing is made of a sintered body of copper-coated iron powder,
The housing is made of a ferrous metal,
The bearing and the housing are fixed by diffusion bonding using a bonding material made of tin, tin alloy, silver, or silver alloy between the outer peripheral surface of the bearing and the inner peripheral surface of the bearing holding hole. A bearing device characterized by that.
前記軸受を形成するには、銅被覆鉄粉の圧粉成形体に対する焼結により形成する一方、
前記ハウジングについては、鉄系金属により形成し、
前記ハウジング内に前記軸受が固定された状態とするにあたっては、
前記ハウジングの前記軸受保持穴の内周面に錫、錫合金、銀、あるいは銀合金からなる接合材の層を形成する接合材層形成工程と、
前記ハウジングの前記軸受保持穴内に前記軸受を組み込む軸受組み込み工程と、
前記接合材を加熱し、当該接合材の拡散接合により、前記軸受の外周面と前記軸受保持穴の内周面とを固着する加熱工程と、
を行なうことを特徴とする軸受装置の製造方法。 A bearing having a shaft hole formed in the axial direction and a housing having a bearing holding hole into which the bearing is inserted, and an outer peripheral surface of the bearing and an inner peripheral surface of the bearing holding hole are fixed to each other In the manufacturing method of the bearing device,
In order to form the bearing, while forming by sintering against a green compact of copper-coated iron powder,
About the housing, formed of iron-based metal,
In making the bearing fixed in the housing,
A bonding material layer forming step of forming a bonding material layer made of tin, a tin alloy, silver, or a silver alloy on the inner peripheral surface of the bearing holding hole of the housing;
A bearing assembly step of incorporating the bearing into the bearing holding hole of the housing;
A heating step of heating the bonding material and fixing the outer peripheral surface of the bearing and the inner peripheral surface of the bearing holding hole by diffusion bonding of the bonding material;
The manufacturing method of the bearing apparatus characterized by performing.
前記軸受組み込み工程では、焼結済みの前記軸受を前記ハウジングの前記軸受保持穴内に組み込むことを特徴とする請求項5に記載の軸受装置の製造方法。 Before performing the bearing assembly step, perform sintering on the green compact,
6. The method for manufacturing a bearing device according to claim 5, wherein, in the bearing assembling step, the sintered bearing is incorporated into the bearing holding hole of the housing.
前記軸受組み込み工程では、焼結前の前記圧粉成形体の状態で前記軸受を前記ハウジングの前記軸受保持穴内に組み込み、
前記加熱工程での加熱により前記圧粉成形体を焼結することを特徴とする請求項5に記載の軸受装置の製造方法。 In the bonding material layer forming step, the layer of the bonding material is formed of silver,
In the bearing incorporation step, the bearing is incorporated into the bearing holding hole of the housing in the state of the green compact before sintering,
The method for manufacturing a bearing device according to claim 5, wherein the green compact is sintered by heating in the heating step.
前記軸受の外周面のうち、軸線方向の一部のみが前記軸受保持穴の内周面に接する状態で当該内周面と固着された軸受装置を製造することを特徴とする請求項5乃至7の何れか一項に記載の軸受装置の製造方法。 In the bearing incorporation step, of the outer peripheral surface of the bearing, only a part in the axial direction is in contact with the inner peripheral surface of the bearing holding hole,
8. A bearing device that is fixed to the inner peripheral surface in a state in which only a part of the outer peripheral surface of the bearing is in contact with the inner peripheral surface of the bearing holding hole is manufactured. The manufacturing method of the bearing apparatus as described in any one of these.
前記軸受保持穴の内周面のうち、軸線方向の一部のみが前記軸受の外周面に接する状態で当該外周面と固着された軸受装置を製造することを特徴とする請求項5乃至8の何れか一項に記載の軸受装置の製造方法。 In the bearing assembling step, of the inner peripheral surface of the bearing holding hole of the housing, only a part in the axial direction is in contact with the outer peripheral surface of the bearing,
9. The bearing device fixed to the outer peripheral surface in a state where only a part of the inner peripheral surface of the bearing holding hole is in contact with the outer peripheral surface of the bearing is manufactured. The manufacturing method of the bearing apparatus as described in any one.
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