JP3545140B2 - 軸受およびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸にかかるラジアル方向の荷重を支持するための軸受に関するものである。また、そのような軸受の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりラジアル方向の荷重を受けるための滑り軸受の１つとして、焼結含油軸受が知られている。このような焼結含油軸受は、ポーラスなものであり、含浸されたオイルが滲み出すことにより、回転軸との間に油膜を形成することができる。したがって、無給油潤滑可能な軸受として使用されている。
【０００３】
上記のような焼結含油軸受は、例えば、図７に示すような形態で使用される。すなわち、焼結含油軸受を備える軸受１は、保持リング２の上下端部に、焼結含油円筒体３、４がそれぞれ配設されて構成されている。この場合、焼結含油円筒体３、４の各内周面３ａ、４ａが、回転軸５の外周面に摺接しており、外周面との間に油膜を形成して軸受面として機能している。
【０００４】
しかしながら、上記の軸受１においては、図に示すように、設置時に負荷側（図示矢印Ｘ側）において図示矢印Ｙで示すような微小な軸心ズレがある場合には、回転軸５が片当たりした状態で使用されることになる。よって、焼結含油円筒体３の内周面３ａに大きな負荷がかかった状態で使用されることになり、結局、焼結含油円筒体３が摩耗してしまうことになる。
【０００５】
上記欠点を改善するために、図８に示すような構成が考えられる。
すなわち、焼結含油軸受を備える軸受１１は、保持リング１２の上下端部に、ボールベアリング１３、焼結含油円筒体１４がそれぞれ配設されて構成されている。ボールベアリング１３は、インナーレース１３ａ、アウターレース１３ｂ間にボール１３ｃを備えるものである。
【０００６】
上記軸受１１であると、インナーレース１３ａ、アウターレース１３ｂ間に隙間があることから、微小なものであれば、軸心ズレを許容することが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の軸受１１において、軸心ズレがある場合には、インナーレース１３ａがアウターレース１３ｂに対して傾いた状態で使用されることになり、回転抵抗が大きくなってしまうという問題があった。
また、この構成においては、軸心ズレを微小であれば許容できるものの、その程度が比較的小さいものであった。すなわち、調芯性が小さいという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、軸心ズレがある場合においても回転抵抗を低く維持し得るとともに、調芯性の大きな軸受を提供することを目的とする。
また、上記のような軸受を容易に製造し得る方法を提供することも、また、本発明の目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の軸受においては、回転軸にかかるラジアル方向の荷重を支持するための軸受であって、焼結され、含油処理されるとともに、軸線方向の一端部側に位置する内周面が前記回転軸の外周面に摺接して前記回転軸を支持する第１のラジアル軸受部とされた焼結含油円筒体と、該焼結含油円筒体の他端部側に形成された周溝内において、該焼結含油円筒体の内面から径方向内方に突出することにより前記回転軸の外周面を支持する第２のラジアル軸受部を構成した状態で配設された複数の転動体とを具備し、前記焼結含油円筒体の前記他端部側には、端面から前記軸線方向内方に向けて凹む凹所が形成され、該凹所は、前記複数の転動体が配設される前記周溝を形成した状態で押え部材により閉塞され、前記周溝には、前記焼結含油円筒体の径方向内方への前記複数の転動体の飛出を阻止する張出部が形成されていることを特徴としている。
請求項２記載の軸受においては、請求項１記載の軸受において、前記押え部材には、前記焼結含油円筒体の径方向内方への前記複数の転動体の飛出を阻止する張出部が設けられていることを特徴としている。
請求項３記載の軸受においては、請求項１または２記載の軸受において、前記押え部材は、前記焼結含油円筒体よりも硬質の金属からなることを特徴としている。
請求項４記載の軸受においては、請求項１、２または３記載の軸受において、前記焼結含油円筒体の軸線方向一端面には、軸線を同じくしてリング溝が形成されており、該リング溝内には、スラスト用転動体が、前記焼結含油円筒体の端面から軸方向外方に突出することにより前記回転軸にかかるスラスト力を支持し得るよう配設されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項５記載の軸受の製造方法においては、請求項１ないし４のいずれかに記載の軸受を製造するための方法であって、予め、前記凹所が形成された前記焼結含油円筒体と、前記複数の転動体と、前記押え部材とを準備しておき、前記焼結含油円筒体内にガイド棒を挿入し、前記複数の転動体を前記凹所内に投入し、前記押え部材を前記周溝を形成した状態で前記凹所内に固定することを特徴としている。
請求項６記載の軸受の製造方法においては、請求項５記載の軸受の製造方法において、前記ガイド棒は、該ガイド棒を前記焼結含油円筒体内に配置したときに、奥側よりも手前側の開口を広くするよう、先細り形状であることを特徴としている。
【００１１】
請求項１記載の発明によると、軸線方向の一端部側および他端部側において、それぞれ第１および第２のラジアル軸受部により、ラジアル方向の荷重の支持を行う。第１のラジアル軸受部においては、焼結含油円筒体の内周面が、焼結含油円筒体から滲み出すオイルにより回転軸との間に油膜を形成して小さな回転抵抗で支持を行う。また、第２のラジアル軸受部においては、周溝内に配設された複数の転動体が、一方では焼結含油円筒体から給油されつつ他方では回転軸の外周面上を転がりつつ小さな回転抵抗で支持を行う。
ここで、軸心ズレが存在している場合でも、第２のラジアル軸受部においては、各転動体において回転軸の外周面との接触点がずれるだけであり、回転抵抗を低く維持したまま支持を行い得ることに変わりはない。よって、調芯性の大きな軸受が得られる。また、焼結含油円筒体の凹所は、周溝を形成した状態で押え部材により閉塞されるので、周溝内に配設される転動体の飛び出しが容易な手段で防止される。また、転動体は、周溝に形成された張出部により、焼結含油円筒体の径方向内方への飛出を阻止される。
請求項２記載の発明によると、押え部材の張出部により、焼結含油円筒体の径方向内方への転動体の飛出が阻止される。
請求項３記載の発明によると、押え部材が、焼結含油円筒体よりも硬質の金属から構成されているので、押え部材は、焼結含油円筒体よりも摩耗が低く抑えられる。周溝は、押え部材と焼結含油円筒体とで形成される空間であるので、押え部材が焼結含油円筒体よりも摩耗が少ないことにより、その分だけ全体的な摩耗が減少する。言い換えれば、押え部材を焼結体で形成する場合に比較して、押え部材を硬質とする分だけ全体的な摩耗が減少する。
請求項４記載の発明によると、焼結含油円筒体の軸線方向一端面に形成されたリング溝内に配設されているスラスト用転動体により、回転軸にかかるスラスト力が支持される。
【００１２】
請求項５記載の発明によると、ガイド棒が挿入された焼結含油円筒体の凹所内に転動体を投入するので、転動体は、ガイド棒に案内されて確実に凹所内に投入される。
請求項６記載の発明によると、ガイド棒が先細り形状であるので、ガイド棒を焼結含油円筒体内に配置したときには、奥側よりも手前側の開口が広くなり、凹所内への転動体の投入が容易になされる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の軸受の第１実施形態を示すもので、図１において、軸受２１は、焼結含油円筒体３０、押え部材４０、球体（転動体）５０を備えて構成されている。
【００１５】
焼結含油円筒体３０は、粉末を型により所定形状に圧縮成形した後、焼結されることにより形成されたものである。焼結含油円筒体３０は、以降の工程において含油処理されることになるが、これについては、製造方法のところで説明する。本発明において、適切な材料としては、例えば、Ｃｕ−Ｓｎ系、Ｆｅ−Ｃｕ系、Ｆｅ系、ステンレス系、等がある。
焼結含油円筒体３０の軸線方向一端部側に位置する内周面は、回転軸Ａの外周面に摺接して回転軸Ａを支持する第１のラジアル軸受部３１とされている。
また、焼結含油円筒体３０の他端部側には、端面３２から軸線方向内方に向けて凹む凹所３３が形成されている。
ここで、凹所３３の底部には、環状に凹む形状の油溜凹部３３ａが形成されている。油溜凹部３３ａは、符号３３ｂで示す位置および形状、あるいは、同様の形状であっても良い。
【００１６】
押え部材４０は、焼結含油円筒体３０よりも硬質の金属から形成されており、周溝３４を形成した状態で、凹所３３を閉塞するよう固定されている。
【００１７】
球体５０は、スチールボール、セラミックボール、等の比較的硬質の材料から形成されるもので、周溝３４内に配設されている。この場合、球体５０は、複数のものが隙間なく配設されている。また、球体５０は、焼結含油円筒体３０の内面３５よりも径方向内方に突出した状態で、かつ、内周側の先端の包絡線が第１のラジアル軸受部３１のなす面の延長上に位置した状態で配設されている。これにより、球体５０は、回転軸Ａの外周面を支持する第２のラジアル軸受部を構成している。
また、球体５０の内周側への飛出は、焼結含油円筒体３０の張出部３４ａ、および、押え部材４０の張出部４１により阻止されている。
【００１８】
上記構成を有する軸受２１は、図示矢印Ｘ側を軸心ズレが起こりやすい負荷側として設置されることが好ましい。
【００１９】
上記構成を有する軸受２１においては、軸線方向の一端部側および他端部側において、それぞれ第１および第２のラジアル軸受部により、ラジアル方向の荷重の支持を行うことができる。第１のラジアル軸受部３１においては、焼結含油円筒体３０から滲み出すオイルにより、焼結含油円筒体３０の内周面と回転軸Ａの外周面との間に油膜を形成し、小さな回転抵抗で支持を行う。また、複数の球体５０により形成されている第２のラジアル軸受部においては、周溝３４内に配設された複数の球体５０が、一方では焼結含油円筒体３０から給油されることにより、他方では回転軸Ａの外周面上を転がることにより、二重の意味において、小さな回転抵抗で支持を行うことができる。
この場合、焼結含油円筒体３０は、従来例を示す図７、８と比較することで明らかなように、大きなバルク体であることにより、十分な量のオイルを含有しており、第１および第２のラジアル軸受部に対して十分な量のオイルを供給することができる。
【００２０】
次に、負荷側（図示矢印Ｘ側）において軸心ズレが存在している場合について説明する。
この場合には、回転軸Ａが正規位置から傾斜することになるが、複数の球体５０により形成されている第２のラジアル軸受部においては、図２に示すように、各球体において回転軸Ａの外周面との接触点がＰ１ からＰ２ へとずれるだけであって、球体５０が受ける荷重の大きさに変わりはない。また、図示の球体５０以外の球体についても、接触点の変位量および向きが変わるだけであり、状況は同様であることは、容易に理解される。
したがって、軸受２１においては、軸心ズレがある場合でも、回転抵抗を低く維持したまま支持を行い得ることができ、結局、調芯性の大きな軸受が得られることになる。
【００２１】
上記軸受２１は、このような効果を有していることにより、オーディオ・ＶＴＲ装置、事務機器、産業機器、等におけるキャプスタンモータ、スピンドルモータ、マイクロモータ、等の各種モータの回転軸、あるいは、他の部材の回転軸の支持において、有効に適用することができる。これ以外の任意の回転軸の支持に適用しても良いことは、もちろんである。
【００２２】
また、焼結含油円筒体３０の凹所３３は、周溝３４を残した状態で押え部材４０により閉塞されるので、周溝３４内に配設される球体５０の飛び出しを容易な手段で防止することができる。
【００２３】
さらに、押え部材４０が、焼結含油円筒体３０よりも硬質の金属から構成されているので、押え部材を焼結体で形成する場合に比較して、押え部材４０を硬質とする分だけ全体的な摩耗を減少させ、長寿命化を図ることができる。
【００２４】
また、上記軸受２１は、自己給油性を有している。
すなわち、第１および第２ののラジアル軸受部に対しては、自身のバルク内にオイルを含有している焼結含油円筒体３０から十分な量のオイルを供給することができる。
【００２５】
また、上記軸受２１は、ノイズレスである。
すなわち、図８に示したボールベアリングと比較すると明らかなように、ボールベアリングの場合に発生するようなボールの転がり音は、発生しない。しかも、摺動面（第１のラジアル軸受部３１の内周面）において発生する摺動音は、焼結含油円筒体３０が多孔質体であることから、振動を減衰させて吸収することができる。
このような、振動減衰機能は、第２のラジアル軸受部における球体５０の転がり音に対しても効果的であり、球体５０の転がり音を有効に減衰させて消音することができる。結局、軸受２１は、ノイズレスである。
【００２６】
また、上記軸受２１は、省スペースに寄与する。
すなわち、第１のラジアル軸受部３１においては、摺動面があるだけで良い。また、第２のラジアル軸受部においては、球体５０を周溝３４内に配設するだけで良い。よって、図８に示したボールベアリングと比較すると明らかなように、部品点数が少なくて済み、省スペースに寄与する。
【００２７】
また、凹所３３には、油溜凹部３３ａが形成されているので、余分なオイルを貯留することができ、余分なオイルが無用に流出することを防止することができる。また、必要に応じて、油溜凹部３３ａから球体５０へとオイルを供給することができる。
【００２８】
次に、上記軸受２１の製造方法について、図３を参照して説明する。
【００２９】
まず、予め準備しておいた焼結含油円筒体３０内に、第１のラジアル軸受部３１の内径とほぼ等しい外径を有しかつ図示のように先端６１が先細り形状とされたガイド棒６０を挿入する。
そして、複数の球体５０を凹所３３内に投入する。
さらに、押え部材４０を周溝３４を形成した状態で凹所３３内に圧入・固定する。
最後に、軸受２１全体を真空状態に置き、含油させる。
これにより、軸受２１の製造を完了する。
【００３０】
この場合、押え部材４０の凹所３３内への圧入・固定を効果的に達成するために、押え部材４０の外径を、凹所３３の径よりもわずかに大きめに形成しておくことが好ましい。
【００３１】
上記の製造方法においては、ガイド棒６０が挿入された焼結含油円筒体３０の凹所３３内に球体５０を投入するので、少々荒っぽく球体５０を投入したにしても、球体５０を、ガイド棒６０に案内させて確実に凹所３３内に投入することができ、容易に軸受２１を製造することができる。
【００３２】
また、ガイド棒６０の先端６１が先細り形状であるので、ガイド棒６０を焼結含油円筒体３０内に配置したときには、奥側よりも手前側の開口が広くなって、凹所３３内への球体５０の投入を容易に行うことができる。
また、ガイド棒６０が先細り形状であるので、ガイド棒６０の焼結含油円筒体３０内への挿入も、また容易である。
【００３３】
〔第２実施形態〕
図４は、本発明の軸受の第２実施形態を示すものである。本実施形態が、上記第１実施形態と大きく相違するのは、
▲１▼焼結含油円筒体３０の軸線方向端面３６には、軸線を同じくしてリング溝３７が形成されていること、
▲２▼リング溝３７内には、スラスト用球体（スラスト用転動体）８０が、焼結含油円筒体３０の端面３６から軸方向外方に突出した状態に、かつ、リング溝３７から飛び出し不可能に配設されていること、
▲３▼負荷側（図示矢印Ｘ側）が図示下方に設定されていること、
のみである。本実施形態において、上記第１実施形態と同様の部材については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３４】
スラスト用球体８０は、球体５０と同様の材料から構成されているとともに、リング溝３７内において複数のものが隙間なく配設されている。
【００３５】
複数のスラスト用球体８０は、回転軸Ａに一体に固定されたカラーＡ１ の下面を支持しており、カラーＡ１ が下向きのスラスト力を受けながら回転したときに、一方では焼結含油円筒体３０から給油されることにより、他方ではカラーＡ１ の下面上を転がることにより、二重の意味において、小さな抵抗でスラスト方向の支持を行うことができる。
すなわち、軸体７１においては、ラジアル方向に加えて、スラスト方向の支持をも行うことができる。
【００３６】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下の形態とすることもできる。
ａ）転動体を図１に示すような球体５０とすることに代えて、図５に示すような半球どうしが円柱体で連結された形状のコロ５１とすること、または、図６に示すような紡錘形状のコロ５２とすること。あるいは、楕円形状のコロとすること。
ｂ）スラスト用転動体を図４に示すようなスラスト用球体８０とすることに代えて、適切な形状のコロとすること。
ｃ）押え部材４０を焼結含油円筒体３０よりも硬質の材料から形成することに代えて、焼結含油円筒体３０と同じ材料から形成すること、あるいは、任意の材料から形成すること。
ｄ）焼結含油円筒体３０に対して真空含油させることに代えて、浸漬等、他の任意の含油方法を適用すること。
ｅ）軸受２１（あるいは７１）を組み上げてから、含油させることに代えて、任意の時点において含油させること。
ｆ）球体を任意の材質から構成すること。
ｇ）複数の球体５０を周溝３４内において、隙間なく配設することに代えて、隙間を許容して配設すること。
ｈ）複数のスラスト用球体８０をリング溝３７内において、隙間なく配設することに代えて、隙間を許容して配設すること。
ｉ）スラスト用球体８０を第１のラジアル軸受部３１側に設けることに代えて、第２のラジアル軸受部３１側、または、負荷設置側に設けること。
ｊ）第１のラジアル軸受部３１に代えて、球体からなるラジアル軸受部を使用すること。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の軸受およびその製造方法によれば、以下の効果を奏する。
請求項１記載の軸受によれば、軸線方向の一端部側および他端部側において、それぞれ第１および第２のラジアル軸受部により、ラジアル方向の荷重の支持を行う。特に、第２のラジアル軸受部においては、軸心ズレが存在している場合でも、各球体において回転軸の外周面との接触点がずれるだけであり、変わりなく、回転抵抗を低く維持したまま支持を行うことができる。よって、調芯性の大きな軸受を得ることができる。また、焼結含油円筒体の凹所は、周溝を形成した状態で押え部材により閉塞されるので、周溝内に配設される球体の飛び出しを容易な手段で防止することができる。また、転動体は、周溝に形成された張出部により、焼結含油円筒体の径方向内方への飛出を阻止される。
請求項２記載の軸受によれば、押え部材の張出部により、焼結含油円筒体の径方向内方への転動体の飛出が阻止される。
請求項３記載の軸受によれば、押え部材が、焼結含油円筒体よりも硬質の金属から構成されているので、押え部材を焼結体で形成する場合に比較して、押え部材を硬質とする分だけ全体的な摩耗を減少させ、長寿命化を図ることができる。請求項４記載の軸受によれば、焼結含油円筒体の軸線方向一端面に形成されたリング溝内に配設されているスラスト用球体により、回転軸にかかるスラスト力を支持することができ、ラジアル方向に加えて、スラスト方向の支持をも行うことができる。
【００３８】
請求項５記載の軸受の製造方法によれば、ガイド棒が挿入された焼結含油円筒体の凹所内に球体を投入するので、球体を、ガイド棒に案内させて確実に凹所内に投入することができ、容易に上記軸受を製造することができる。
請求項６記載の軸受の製造方法によれば、ガイド棒が先細り形状であるので、ガイド棒を焼結含油円筒体内に配置したときには、奥側よりも手前側の開口が広くなって、凹所内への球体の投入を容易に行うことができる。
また、ガイド棒が先細り形状であるので、ガイド棒の焼結含油円筒体内への挿入も、また容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の軸受の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す軸受における球体を取り出して、回転軸に軸心ズレがある場合の作用を説明するための説明図である。
【図３】図１に示す軸受の製造方法を説明するための説明図である。
【図４】本発明の軸受の第２実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明の軸受の変形形態を示す断面図である。
【図６】本発明の軸受の他の変形形態を示す断面図である。
【図７】従来の軸受の構成例を示す断面図である。
【図８】従来の軸受の他の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
Ａ 回転軸
２１ 軸受
３０ 焼結含油円筒体
３１ 第１のラジアル軸受部
３２ 端面
３３ 凹所
３４ 周溝
３５ 内面
３６ 端面
３７ リング溝
４０ 押え部材
５０ 球体（転動体）
５１ コロ（転動体）
５２ コロ（転動体）
６０ ガイド棒
８０ スラスト用球体（スラスト用転動体）

Claims (6)

1. 回転軸にかかるラジアル方向の荷重を支持するための軸受であって、
   焼結され、含油処理されるとともに、軸線方向の一端部側に位置する内周面が前記回転軸の外周面に摺接して前記回転軸を支持する第１のラジアル軸受部とされた焼結含油円筒体と、
   該焼結含油円筒体の他端部側に形成された周溝内において、該焼結含油円筒体の内面から径方向内方に突出することにより前記回転軸の外周面を支持する第２のラジアル軸受部を構成した状態で配設された複数の転動体とを具備し、
   前記焼結含油円筒体の前記他端部側には、端面から前記軸線方向内方に向けて凹む凹所が形成され、
   該凹所は、前記複数の転動体が配設される前記周溝を形成した状態で、押え部材により閉塞され、
   前記周溝には、前記焼結含油円筒体の径方向内方への前記複数の転動体の飛出を阻止する張出部が形成されていることを特徴とする軸受。
2. 請求項１記載の軸受において、
   前記押え部材には、前記焼結含油円筒体の径方向内方への前記複数の転動体の飛出を阻止する張出部が設けられていることを特徴とする軸受。
3. 請求項１または２記載の軸受において、前記押え部材は、前記焼結含油円筒体よりも硬質の金属からなることを特徴とする軸受。
4. 請求項１、２または３記載の軸受において、
   前記焼結含油円筒体の軸線方向一端面には、軸線を同じくしてリング溝が形成されており、該リング溝内には、スラスト用転動体が、前記焼結含油円筒体の端面から軸方向外方に突出することにより前記回転軸にかかるスラスト力を支持し得るよう配設されていることを特徴とする軸受。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の軸受を製造するための方法であって、
   予め、前記凹所が形成された前記焼結含油円筒体と、前記複数の転動体と、前記押え部材とを準備しておき、
   前記焼結含油円筒体にガイド棒を挿入し、
   前記複数の転動体を前記凹所内に投入し、
   前記押え部材を前記周溝を形成した状態で前記凹所内に固定することを特徴とする軸受の製造方法。
6. 請求項５記載の軸受の製造方法において、前記ガイド棒は、該ガイド棒を前記焼結含油円筒体内に配置したときに、奥側よりも手前側の開口を広くするよう、先細り形状であることを特徴とする軸受の製造方法。

Images