JP3620814B2 - 多孔質複合軸受 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸を支持する多孔質複合軸受に係り、特に、情報機器や音響映像機器等に組み込まれるスピンドルモータ用軸受等の、比較的高速で回転する回転軸を高精度で支持するのに好適な多孔質複合軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転軸を支持する軸受にあっては、回転軸との摺動による摩擦発生に伴って騒音や振動が起こるが、特に、上記スピンドルモータ用軸受等の比較的高速で回転する回転軸を高精度で支持する場合には、騒音や振動を極力抑える必要が生じてくる。そのような軸受としては、（１）内周面に周方向に延びる複数の溝を形成して摩擦抵抗の低減を図ったもの、がある。この軸受は多孔質材である含油焼結合金からなり、溝内に溜まった潤滑油が回転軸の回転に伴い摺動面に供給されて油膜が形成される。この油膜形成作用と、溝が形成されたことによる摩擦面積の減少とが相まって、摩擦抵抗が低減し騒音や振動が抑えられる。
【０００３】
このように、多孔質である焼結合金からなり、その内周面に溝を形成して溝内の潤滑油を効果的に流動させることにより摩擦抵抗の低減を図る軸受としては、例えば、（２）溝を螺旋状として回転軸の回転に伴い潤滑油を軸受の内方に導くもの、（３）螺旋状の溝の一端が端面に開口し、閉塞した他端方向に向けて潤滑油を流動させるもの、（４）溝を内周面の展開形状がＶ字状となるようにして潤滑油を軸受の軸線方向中央部に集中させるもの、等がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような軸受は、回転軸が回転して溝内にある潤滑油が流動するに伴い、その潤滑油の圧力が高まっていわゆる動圧が発生し、その動圧によって回転軸の荷重の一部を支持する作用が働くものである。このような動圧軸受は動圧が高ければ高いほど軸受としての剛性が向上するものであるが、焼結合金製の軸受にあっては、多孔質ゆえに潤滑油が漏出して動圧が上昇しにくく、大きな動圧が得られにくいといった特性がある。そこで、動圧を確保するために潤滑油が溜まる溝の形態が重要となってくるわけであるが、上記の（１），（２），（３）のような溝は、両端が軸受の端面に開口しているので、潤滑油の圧力が高まってもすぐに開口側すなわち低圧側の端部方向に圧力がリークしてしまい、十分な動圧が得られない。前述した（４）のＶ字状の溝の場合は、溝の屈曲部へ潤滑油が集中するので動圧が生じやすい。しかしながら、Ｖ字状溝を形成する場合には金型成形では困難なので、焼結後に、その焼結体に切削や転造による後加工を施す必要が生じる。焼結品はこのような後加工を必要としないからコストダウンが図れるという点が大きな長所であるにもかかわらず、後加工を要するということは、焼結で製造する意味が薄れ、コストの上昇を招く。
【０００５】
一方、、溝の縦断面形状としては、例えば、周方向に沿った溝の深さが回転軸の回転方向に向かうにしたがい漸次浅くなり、その先端が内周面になだらかに連続するくさび状の形状も考えられる。しかしながら、この場合には、高い動圧が得られるものの、その溝は両端が内周面内で閉塞するので、前述のように金型成形法では形成しづらく、後加工に頼らざるを得ない。
【０００６】
なお、いわゆる「中膨らまし」と呼ばれる内径を拡大させる技術では、端面に開口していない溝あるいは凹所が内周面に形成され得るが、これは回転軸との摺動面積を減少させたり同軸精度を上げたりといったことを目的とするもので、動圧はほとんど発生しない。
【０００７】
したがって、本発明は、摩擦抵抗が低減して騒音や振動が抑制されるのはもちろんのこと、多孔質でありながら動圧が発生しやすく、かつその動圧が大きいものとなって軸受として剛性の向上が図られる多孔質複合軸受を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の多孔質複合軸受は、流体潤滑剤を含有した少なくとも２つ以上の多孔質軸受体が、互いに連続する状態で接合面どうしを合わせて再圧縮され、この再圧縮時に、各軸受体が軸線方向に加圧されて互いに密着して軸方向に接合されることにより組み合わされてなり、互いに接合される前記軸受体のうちの少なくとも一つの軸受内周面に、少なくとも一方の端面側接合面に開口する開口凹部が形成されることにより、組み合わされた軸受全体の内周面内において回転方向に周縁が閉塞された閉塞凹部が形成されており、この閉塞凹部は、前記開口凹部側の接合面に軸方向に突出する凸部を予め形成しておき、この凸部を、前記再圧縮時に加圧することにより軸受体どうしが密着して形成されていることを特徴としている。
この多孔質複合軸受にあっては、一つの軸受体の内周面にのみ開口凹部が形成されている場合には、その開口凹部は接合面に開口しているので、軸受体を加圧成形する際にその開口凹部の形状の自由度が高く、かつその開口凹部を容易に形成することができる。軸受体を接合して軸受としたときに、開口凹部は、開口凹部が形成されていない軸受体の接合面により開口が閉じられ、したがって開口凹部は閉塞凹部となる。閉塞凹部に供給された潤滑油は逃げ場がなくなるから動圧が発生しやすく、軸受としての剛性が向上する。
【０００９】
ここで、上記開口凹部を、互いに接合される双方の軸受体の内周面にそれぞれ形成しておき、これら開口凹部の開口を突き合わせることによっても閉塞凹部を形成することができる。一つの軸受体にのみ開口凹部を形成した場合にはその開口凹部がそのまま閉塞凹部となるが、双方の開口凹部を組み合わせることで、閉塞凹部の形状の自由度がさらに高まる。また、開口凹部が軸方向に貫通して両端接合面に開口している場合は、開口量の大きい接合面側を突き合わせることにより、同様の効果が得られる。また、閉塞凹部の縦断面積を、回転軸の回転方向に向かうにしたがって幅を狭くしたり深さを浅くしたりして変化させると、断面積が小さくなった側がくさび状の隙間となるので、高い動圧が速やかに発生し、特に回転軸の初期起動時においても安定した軸支持作用が発揮される。また、各軸受体の通気度および／または気孔率を異ならせると、通気度および／または気孔率が小さい方へ潤滑剤が毛細管力により移動するので、その移動側に厳しい条件となる軸受部分を設定することにより、全体として長寿命化が図られる。
【００１０】
また、少なくとも一つの軸受体内周面の接合面側に、開口凹部よりも深い逃げ凹部を形成しておくと、この逃げ凹部から常に閉塞凹部に潤滑剤が供給され、潤滑作用が維持される。このように、潤滑油の供給を積極的に行う手段としては、例えば、軸受内径を異ならせ、より小径側に潤滑剤が供給されるようにすれば、含有潤滑剤が有効に活用されて長寿命化が図られる。また、荷重が高い側の軸受内径および軸の外径を大きく形成すれば、摺動面にかかる面圧を下げることができる。また、閉塞凹部の内面を他の部分よりも高密度とすることにより、動圧のリークが抑制されて高い動圧が保持される。さらに、上記のように開口凹部側の接合面に軸方向に突出する凸部を予め形成しておき、この凸部を再圧縮時に加圧することにより軸受体どうしを密着させた構成とすることにより、閉塞凹部の接合部が高密度化して境界部からの動圧のリークが抑制される。
【００１１】
また、本発明の多孔質複合軸受は、次の方法によって好適に製造することができる。すなわち、多孔質材料により前記各軸受体を成形し、次いで、これら軸受体を連続させた状態で接合面どうしを合わせて再圧縮し、この再圧縮時に、各軸受体を軸線方向に加圧して互いに密着させるとともに、閉塞凹部を形成する。その際に、前記開口凹部側の接合面に軸方向に突出する凸部を予め形成しておき、この凸部を、再圧縮時に加圧することにより軸受体どうしを密着させ、これにより閉塞凹部を形成する。この製造方法により、内周面内において完全に、もしくは一部が閉塞する閉塞凹部を有する多孔質複合軸受を容易に製造することができる。
また、上記のように開口凹部側の接合面に軸方向に突出する凸部を予め形成しておき、この凸部を、前記再圧縮時に加圧することにより軸受体どうしを密着させることにより、閉塞凹部の接合部が高密度化して境界部からの動圧のリークが抑制される。さらに、閉塞凹部の加工代を大きくとってこの閉塞凹部の内面の密度を高くすれば、加工度が高くなることにより通気度および／または気孔率が小さくなって動圧のリークが抑制され、いっそう大きな動圧が保持される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（１）第１の実施形態
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、第１の実施形態の軸受１を径方向に縦に割った状態を示しており、この軸受１は、軸方向を分割する第１，第２の軸受体１０，２０が組み合わされて構成されている。各軸受体１０，２０は多孔質体である焼結合金製であり、これは、まず原料粉末を成形金型で加圧成形して圧粉体を成形し、次いでこの圧粉体を焼結することで得る。そして、これら２つの軸受体１０，２０を再圧縮（サイジング）工程において軸方向に加圧し、両者を接合させて軸受１を得る。なお、この第１の実施形態のみならず、以下に説明する各実施形態の軸受すべてが、焼結合金製の複数の軸受体を軸方向に接合してなるもので、その都度の説明は省略する。
【００１３】
さて、第１，第２の軸受体１０，２０は、いずれもリング状に形成されたもので、互いの接合面１１，２１には、互いに嵌合する段部１２，２２が形成されている。これら段部１２，２２の嵌合により、両者が確実に結合される。また、これら軸受体１０，２０の軸受孔１３，２３の内周面１４，２４には、直角三角形状の複数（図では１つのみ示す）の開口凹部１５，２５が周方向にバランスよく形成されている。これら開口凹部１５，２５は、直角をなす辺部の一方が接合面１１，２１に開口し、他の辺部は軸方向に延在している。これら開口凹部１５，２５は、圧粉体成形時に予め形成されている。圧粉体の成形に際しては、外周面に開口凹部１５（２５）の形状に合致した凸部を有するコアを使用するが、開口凹部１５（２５）が軸方向へ向けて開口しているので、成形用の下パンチをダイスおよびコアに対して上方へ相対移動させるだけで圧粉体を金型から取り出すことができる。また、各開口凹部１５，２５の径方向に沿った断面形状は、図２に示すように、周方向中央がもっとも深く、周方向両端に向かうにしたがって漸次浅くなり、なだらかに内周面１４，２４に連続するような谷型となっている。そして、これら各軸受体１０，２０は、段部１２，２２どうしが嵌合され、かつ接合面１１，２１どうしが密着されて軸受１に組み立てられる。軸受１とされた状態で、各軸受体１０，２０の軸受孔１３，２３は同軸的に連続し、さらに、開口凹部１５，２５が合体されて、軸受１全体の軸受孔２の内周面３内において周縁が閉塞する複数の三角形状の閉塞凹部４が、周方向にバランスよく形成されている。なお、閉塞凹部４すなわち開口凹部１５，２５の断面は、図３のように、周方向の一方側（図中右側）に向かうにしたがって漸次浅くなる形状であってもよい。
【００１４】
図４および図５は、上記第１の実施形態の変形例を示している。図４に示すように、第１の軸受体１０の接合面１１における内周側に、さらに周凸条１６が形成されている。また、段部１２，２２の外周側の対向面１２ａ，２２ａには、互いに噛み合う位置決め用の凹凸部（図示略）が形成されている。第１，第２の軸受体１０，２０を接合させるときには、これら凹凸部を噛み合わせることにより開口凹部１５，２５どうしの位置決めがなされる。第１，第２の軸受体１０，２０を接合する際には、第１の軸受体１０の周凸条１６を大きく塑性変形させてつぶし、図５に示す軸受１を得る。これによって接合部分が高密度となり、接合部における境界部からの動圧のリークが抑制されて動圧がさらに高くなり、軸受性能が向上する。
【００１５】
次に、軸受孔内周面に形成される閉塞凹部の形状を変えた第２〜第４の実施形態を説明する。これら各実施形態では、第１，第２の軸受体１０，２０を接合する点において、上記第１の実施形態と同様である。
【００１６】
（２）第２の実施形態
図６に示す第２の実施形態の軸受１においては、第１，第２の軸受体１０，２０の内周面１４，２４に、接合面１１，２１に開口する短い螺旋溝状の複数（図では１つのみ示す）の開口凹部１５，２５が、それぞれバランスよく形成されている。そして、各軸受体１０，２０が接合されて開口凹部１５，２５の開口が互いに突き合わされることにより、Ｖ字状の複数の閉塞凹部４が周方向にバランスよく形成されている。開口凹部１５，２５の径方向に沿った断面形状は、図７に示すように矩形状であって、深さはほぼ均一である。なお、その深さは、周方向両端に向かって浅くなるような不均一であってもよい。この軸受１の圧粉体の成形に際しても、外周面に開口凹部１５（２５）の形状に合致した凸部を有するコアを使用するが、開口凹部１５（２５）が軸方向へ向けて螺旋状をなしているので、はすば歯車を成形する場合と同様に成形用の下パンチをダイスおよびコアに対して上方へ相対移動させると同時に、コアを開口凹部１５（２５）に沿って回転させることにより、圧粉体を金型から取り出すことができる。
【００１７】
（３）第３の実施形態
図８に示す第３の実施形態の軸受１においては、第１、第２の軸受体１０，２０の内周面１４，２４に、接合面１１，２１に開口する直角三角形状の複数の開口凹部１５，２５が、それぞれ周方向にバランスよく形成されている。これら開口凹部１５，２５は、開口側の底辺部に直交する辺部が軸方向に沿っている。そして、各軸受体１０，２０が接合されて開口凹部１５，２５が合体されることにより、軸受１全体の内周面３内において周縁が閉塞した複数の閉塞凹部４が、周方向にバランスよく形成されている。これら閉塞凹部４は、斜辺部どうし並びに辺部どうしが平行で点対称をなし、軸方向の長さが一定の平行四辺形状である。この形状の場合、回転軸の回転に伴う閉塞凹部４の動圧効果が、正逆いずれの回転方向であってもほぼ同様に発揮され、適用自由度が広がる。
【００１８】
（４）第４の実施形態
図９に示す第４の実施形態の軸受１においては、第１の軸受体１０の内周面１４に、上記第３の実施形態と同様の複数の開口凹部１５が周方向にバランスよく形成され、一方、第２の軸受体２０の内周面２４には、上底部および下底部が軸方向と平行な台形状の複数の開口凹部２５が、周方向にバランスよく形成されている。そして、各軸受体１０，２０が接合されて開口凹部１５，２５が合体されることにより、軸受１全体の内周面３内において周縁が閉塞した複数の閉塞凹部４が、周方向にバランスよく形成されている。これら閉塞凹部４は、矢印Ａで示す周方向に向かうにしたがって軸方向長さが短くなる台形状である。
【００１９】
さて、上記第１〜第４の実施形態の各軸受１にあっては、軸受１を構成する第１，第２の軸受体１０，２０にそれぞれ形成された開口凹部１５，２５が接合面１１，２１に開口しているので、軸受体１０，２０を圧粉体として加圧成形する際にその開口凹部１５，２５を容易に形成することができる。そして、これら開口凹部１５，２５を合体させることにより、軸受１全体の内周面３内において閉塞する閉塞凹部４を容易に形成することが可能となる。軸受１が使用される際には潤滑油が含浸されるが、閉塞凹部４に浸潤して供給された潤滑油は逃げ場がなくなり、したがって動圧が発生しやすく、軸受としての剛性が向上する。また、各軸受体１０，２０に開口凹部１５，２５を形成し、これらを合体させるので、閉塞凹部４の形状の自由度が高まる。また、特に第１，第２および第３の実施形態の場合、閉塞凹部４の断面積が回転軸の回転方向に向かうにしたがって漸次小さくなって端部側がくさび状の隙間となるので、高い動圧が速やかに発生し、特に回転軸の初期起動時においても安定した軸支持作用が発揮される。また、第１の実施形態の図２に示した閉塞凹部４は、周方向の両方がくさび状の隙間となるので、正逆いずれの回転方向にも有効に対応する。
【００２０】
さらに、図５に示した第１の実施形態の変形例の軸受１の場合、接合部が高密度となっているので、前述の如く各軸受体１０，２０の境界部からの動圧のリークが抑制されることに加え、閉塞凹部４の内面の通気度や気孔率が小さくなり、より高圧側で潤滑油が軸受内にしみ込み難い状態が得られるから、より高い動圧が保持される。また、第４の実施形態のように閉塞凹部４が台形状である場合、潤滑油が上底側（図９で左側）に集中して高い動圧が発生するが、この部分が一方の軸受体２０側にずれているので、接合部における境界部からの動圧のリークが少なくなり、高い動圧が得られて軸受性能の向上が図られる。また、下底側へ回転軸が回転すると潤滑油の集中度は下がるが、接合部近傍で動圧は上下にバランスよく発生する。この下底側には実質的にもっとも負荷がかかるので、発生する動圧によって回転軸は高精度で支持される。
【００２１】
なお、第１，第２の軸受体１０，２０における開口凹部１５，２５の形状、開口凹部１５，２５の合体による閉塞凹部４の形状もしくは合体のパターンは任意であり、その例を図１０および図１１の展開図に示す。図１０（ａ）の場合は開口凹部１５，２５が三角形状あるいは台形状、図１０（ｂ）は細い三角形状、図１０（ｃ）は異形状、図１１は短い螺旋状である。また、開口凹部１５，２５の断面形状も任意であり、その例を図１２（ａ）〜（ｄ）に示す。図１２で矢印Ａは、回転軸の回転方向の一例を示している。図１３は、開口凹部１５，２５の形状パターンのいくつかをさらに示しているが、この場合、開口凹部１５，２５を軸受体１０，２０の露出側端面にも開口させている。このように露出側端面にも開口凹部１５，２５を開口させることにより、閉塞凹部４へ外部から潤滑油を供給することができ、少ない潤滑油量でも安定した動圧を得ることができる。
また、上記第１〜第４の実施形態において、接合部分の形状に伴う第１，第２の軸受体１０，２０の組立パターンは任意であり、図１４（ａ）は接合面１１，２１の全面を密着させた例、図１４（ｂ）は第１，第２の軸受体１０，２０の径方向の境界部の間に潤滑油を溜めるリング状のチャンバー５を設けた例、図１４（ｃ）は第１の軸受体１０の軸受孔１３に形成された大径部１６内に第２の軸受体２０を収納した例である。
【００２２】
（５）第５の実施形態
次いで、本発明に係る第５の実施形態を、図１５および図１６を参照して説明する。
図１５に示す第５の実施形態の軸受１は、軸受孔１３，２３を有するリング状の第１，第２の軸受体１０，２０が互いに接合されるとともに、リング状の第３の軸受体３０が、第１，第２の軸受体１０，２０の外周面における境界部にまたがって接合されたものである。第１，第２の軸受体１０，２０の内周面１４，２４には、底辺部が接合面１１，２１に開口する二等辺三角形状の複数（図では１つのみ示す）の開口凹部１５，２５が、周方向にバランスよく形成されている。これら開口凹部１５，２５の径方向に沿った断面は、図１６に示すように、周方向中央がもっとも深く、周方向両端に向かうにしたがって漸次浅くなり、なだらかに内周面１４，２４に連続する湾曲型に形成されている。また、第１，第２の軸受体１０，２０の外周面における接合面１１，２１側の端縁には、周方向に沿った凹段部１７，２７がそれぞれ形成されている。そして、第１，第２の軸受体１０，２０が接合されて開口凹部１５，２５が合体され、さらに、双方の凹段部１７，２７によって形成された溝部６に第３の軸受体３０が接合されて軸受１に組み立てられる。この軸受１全体の内周面３には、開口凹部１５，２５の合体により、内周面３内において周縁が閉塞した複数の閉塞凹部４が、周方向にバランスよく形成されている。これら閉塞凹部４は、周方向両端側に向かうにしたがって軸方向長さが縮小する菱形状であり、正逆いずれの回転方向にも対応できる形状となっている。
【００２３】
上記第５の実施形態の軸受１にあっても、開口凹部１５，２５が合体されることで閉塞凹部４が容易に形成され、その閉塞凹部４における潤滑油は逃げ場がないことから、動圧が発生しやすいものとなっている。さらに、閉塞凹部４は、周方向の両端部がくさび状の隙間となるので高い動圧が得られるとともに、回転軸が正逆いずれの方向に回転しても、高い動圧が得られる。
【００２４】
（６）第６の実施形態
次いで、本発明に係る第６の実施形態を、図２１を参照して説明する。
第６の実施形態の軸受１は、軸方向中央部の第１の軸受体１０を挟んでその両側に第２，第３の軸受体２０，３０が接合されたものである。第１の軸受体１０の接合面１１と、この接合面１１に密着される第２，第３の軸受体２０，３０の接合面２１，３１には、互いに嵌合する段部１２，２２，３２がそれぞれ形成されている。第１の軸受体１０の軸受孔１３の内周面１４には、両側の接合面１１に開口する短い螺旋状の複数の開口凹部１５が、周方向にバランスよく形成されている。これら開口凹部１５は、図中矢印Ａで示す回転軸の回転方向に向かって斜めに延びている。一方、第２，第３の軸受体２０，３０の軸受孔２３，３３の内周面２３，３４には、接合面２１，３１に開口する開口凹部２５，３５がそれぞれ形成されている。これら開口凹部２５，３５は、接合面２１，３１に開口する周溝（逃げ凹部）２５ａ，３５ａと、この周溝２５ａ，３５ａから複数分岐する短い螺旋溝２５ｂ，３５ｂとが合体されたもので、螺旋溝２５ｂ，３５ｂは、回転軸の回転方向に向かって斜めに延びている。各周溝２５ａ，３５ａの深さは、螺旋溝２５ｂ，３５ｂよりも深くなっている。
【００２５】
この軸受１は、第１の軸受体１０の両側の段部１２に、第２，第３の軸受体２０，３０の段部２２，３２をそれぞれ嵌合して接合することにより得られる。この軸受１にあっては、第１の軸受体２０の開口凹部１５と第２，第３の軸受体２０，３０の周溝２５ａ，３５ａが合体されることにより、軸受１の内周面３に、周溝２５ａ，３５ａの両側から開口凹部１５と螺旋溝２５ｂ，３５ｂが回転軸の回転方向に向かって斜めに分岐する閉塞凹部４が形成されている。この閉塞凹部４は、軸受１全体の内周面３内において周縁が閉塞している。
【００２６】
次に、上記第６の実施形態と同様に軸方向に３分割される第１〜第３の軸受体１０，２０，３０が軸方向に接合されて軸受が構成される第７〜第９の実施形態を説明する。
（７）第７の実施形態
図２２は、第７の実施形態の軸受１が分割された状態を示している。この場合第１の軸受体１０の内周面１４には、両側の接合面１１に開口する２種類の開口凹部すなわち第１，第２の開口凹部１５Ａ，１５Ｂが、複数形成されている。第１の開口凹部１５Ａは略４分の１円弧状で、その円弧部は、矢印Ａで示す回転軸の回転方向に向いている。また、第２の開口凹部１５Ｂは、第１の開口凹部１５Ａの円弧部に沿って延びる短い螺旋状である。これら第１，第２の開口凹部１５Ａ，１５Ｂは、周方向に沿って交互に、かつバランスよく配されている。一方、第２，第３の軸受体２０，３０の内周面２４，３４には、第１の軸受体１０に接合された状態で、第１の軸受体１０の各開口凹部１５Ａ，１５Ｂと対称をなす同様の第１の開口凹部２５Ａ，３５Ａおよび第２の開口凹部２５Ｂ，３５Ｂが形成されている。そして、第１の軸受体１０を挟んで第２，第３の軸受体２０，３０が接合されることにより、第１の軸受体１０の第１の開口凹部１５Ａと第２，第３の軸受体２０，３０の第１の開口凹部２５Ａ，３５Ａが合体され、第１の軸受体１０の第２の開口凹部１５Ｂと第２，第３の軸受体２０，３０の第２の開口凹部２５Ｂ，３５Ｂが合体されることにより、軸受１の内周面３内において閉塞する半円弧状およびＶ字状の閉塞凹部が形成される。
【００２７】
なお、各第２の開口凹部１５Ｂ，２５Ｂ，３５Ｂは、図２２の破線で示すように逆向きに形成されていてもよく、両者を両立させてもよい。その場合、１回の圧粉成形では型抜きの関係から形成できないので、第１の開口凹部１５Ａ，２５Ａ，３５Ａと型抜き方向が同じ側の第２の開口凹部１５Ｂ，２５Ｂ，３５Ｂを同時に形成し、その後、再圧時に他方の第２の開口凹部１５Ｂ，２５Ｂ，３５Ｂを形成するか、あるいはこの逆の手法を採るなど、２回の工程で形成する。
【００２８】
図２３は上記第７の実施形態の変形例を示しており、この実施形態においては、第１の軸受体１０の軸受孔１３の内径が互いに同軸な大径部１３ａと小径部１３ｂとにより構成されている。そして、第２の軸受体２０の軸受孔２３が大径部１３ａに、また、第３の軸受体３０の軸受孔３３の内径が小径部１３ｂにそれぞれ対応する寸法に形成されている。この場合、回転軸は、実質的には第１の軸受体１０の小径部１３ｂおよび第３の軸受体３０の軸受孔３３の内周面３４により支持される。
【００２９】
（８）第８の実施形態
図１７に示す第８の実施形態の軸受１においては、軸方向に接合された第１，第２の軸受体１０，２０が、第３の軸受体３０の内部に収納されて接合されている。第３の軸受体３０の内周面３４には、一方の端面に開口する大径部３６が形成されており、この大径部３６内に第１，第２の軸受体１０，２０が収納されている。各軸受体１０，２０，３０の軸受孔１３，２３，３３は同径であるが、第１の軸受体１０の軸受孔１３の内周面１４には、周方向の一方側に向かうにしたがって漸次浅くなり、かつ両側の接合面１１に開口する開口凹部１５が形成されている。この開口凹部１５は、第２，第３の軸受体２０，３０が接合されることにより、周縁が軸受１全体の内周面１４内において閉塞する閉塞凹部４となる。なお、第３の軸受体３０の内周面３４に、端面から閉塞凹部４の深い方に連通する透孔７を設け、この透孔７から閉塞凹部４に潤滑油を供給することができるようにしてもよい。
【００３０】
（９）第９の実施形態
図１８に示す第９の実施形態の軸受１においては、第１の軸受体１０を間に挟んで第２，第３の軸受体２０，３０が段部１２，２２，３２を嵌合されて接合されている。第１の軸受体１０の内周面１４には、上記第６の実施形態と同様の接合面１１に開口する開口凹部１５が形成されており、これに加え、第２，第３の軸受体２０，３０の内周面には、接合面２１，２２に開口する開口凹部２５，３５がそれぞれ形成されている。これら開口凹部２５，３５は、周方向の一方側に向かうにしたがって軸方向長さが漸次小さくなる細長い三角形状に形成されている。そして、各軸受体１０，２０，３０が接合され軸受１に組み立てられると、開口凹部１５と開口凹部２５，３５とが合体され、軸受１全体の内周面３内において周縁が閉塞する閉塞凹部４が形成されている。
【００３１】
上記第６，７および第９の実施形態の軸受１にあっては、第１の軸受体１０の開口凹部１５（１５Ａ，１５Ｂ）と第２，第３の軸受体２０，３０の開口凹部２５，３５（２５Ａ，２５Ｂ，３５Ａ，３５Ｂ）が合体されることにより、閉塞凹部４が容易に形成される。また、第８の実施形態の軸受１にあっては、第１の軸受体１０の開口凹部１５が、第２，第３の軸受体２０，３０が接合されることにより閉塞され、容易に閉塞凹部４が形成される。これら閉塞凹部４が形成された軸受１においては、供給された潤滑油の逃げ場がないことから、動圧が発生しやすい。また、中央の第１の軸受体１０の密度を両側の第２，第３の軸受体２０，３０よりも高くすることにより、軸受内の気孔径の差に伴って両側の第２，第３の軸受体２０，３０から第１の軸受体１０に潤滑油が循環する作用が働き、潤滑性の向上が図られる。また、動圧発生部分の気孔径が小さいことにより、動圧のリークが抑制される。
【００３２】
また、第６の実施形態では、周溝２５ａ，３５ａが螺旋溝２５ｂ，３５ｂよりも深くなっていて潤滑油の供給量が増大するので、摩擦損失の低減や同軸精度の向上が図られるとともに、周溝２５ａ，３５ａの底部に貯えられる潤滑油が閉塞凹部４に供給されて動圧がより発生しやすい。なお、このように周溝２５ａ，３５ａを深くして逃げ凹部とすることに代えて、螺旋溝２５ｂ，３５ｂの一部に深い逃げ凹部を形成すれば、動圧発生に寄与するとともに、高い動圧を得ることが可能となる。また、その逃げ凹部は、軸方向に沿って形成されていると動圧発生の点で効果的である。
【００３３】
また、第７の実施形態の場合、閉塞凹部４は、回転軸の回転方向側の端部に潤滑油が集中するので、高い動圧が得られる。また、第８の実施形態の場合、回転軸の回転方向を矢印Ａ方向とすれば、同様の理由で高い動圧が得られる。ここで、動圧の発生は、軸受内における２カ所の接合部で最大となるので、高い精度で回転軸が支持される。また、第７の実施形態の変形例の場合、図中上下の軸受内周面の摩擦損失が異なるので、使用条件（上側の面圧が高いときには大径として面圧を下げるなど）に合わせて任意に内径寸法を設定することにより、軸受としての設計の自由度が高まる。
【００３４】
なお、上記第６〜第９の実施形態において、開口凹部１５，２５，３５および開口凹部１５，２５，３５の合体による閉塞凹部４の形状、もしくは合体のパターンは任意であり、その例を図１９の展開図に示す。さらに、開口凹部１５，２５，３５の断面形状も、図１２と同様に任意とされる。
【００３５】
以上、本発明に係る第１〜第９の実施形態を説明してきたが、本発明は、これら実施形態に加えて、次のような特徴が付加されたものを含むものである。
閉塞凹部を、軸受体の再圧縮時に形成する。これは、例えば図２０に示すようなコア４０ａ，４０ｂ，４０ｃを軸受孔に挿入し、軸受体を軸方向に加圧し、内周面をコアに圧接させてコアに応じた閉塞凹所を形成するなどの方法が採られる。この方法によれば、コアの凸部によって加工された部分すなわち閉塞凹所は加工度が高く、したがって他の部分より高密度かつ低気孔率となり、発生する動圧のリークが抑制される。また、閉塞凹部の加工代を大きくとれば閉塞凹部の内面の密度がさらに高くなり、動圧リークの抑制効果が大幅に向上する。さらに、圧粉体の成形時に開口凹部を形成する必要がなくなるとともに、製造工程が単純化する。
【００３６】
なお、上記各実施形態では、多孔質材として焼結合金が用いられているが、本発明はこれに限定されず、樹脂、セラミックス、サーメット等の単独材料もしくはこれらを２つ以上を組み合わせた複合材料を多孔質材として用いてもよい。また、含有される潤滑剤も、その材質に応じたものとされ、潤滑油の他には水、空気等の流体が適宜に使用される。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の多孔質複合軸受では、軸受内周面内において閉塞する閉塞凹所を容易に形成することができ、その閉塞凹所での動圧が発生しやすく、かつ発生する動圧のリークが抑制されて軸受性能が向上する。また、本発明の多孔質複合軸受の製造方法では、内周面内において閉塞する閉塞凹部を有する軸受を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る軸受を縦に割った状態の斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る軸受の開口凹部の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る軸受の開口凹部の別形態を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る軸受の変形例であって、この軸受を構成する第１，第２の軸受体を縦に割った状態の斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る変形例の軸受を縦に割った状態の斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る軸受を縦に割った状態の斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る軸受の開口凹部の断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る軸受を縦に割った状態の斜視図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る軸受を縦に割った状態の斜視図である。
【図１０】本発明の第１〜第４の実施形態に係る軸受の開口凹部の各種形状パターンを示す展開図である。
【図１１】本発明の第１〜第４の実施形態に係る軸受の開口凹部の他の形状パターンを示す展開図である。
【図１２】本発明の第１〜第４の実施形態に係る軸受の開口凹部の断面形状のパターンを示す断面図である。
【図１３】本発明の第１〜第４の実施形態に係る軸受の開口凹部の他の形状パターンを示す展開図である。
【図１４】本発明の第１〜第４の実施形態に係る軸受の組立パターンを示す断面図である。
【図１５】本発明の第５の実施形態に係る軸受を縦に割った状態の斜視図である。
【図１６】本発明の第５の実施形態に係る軸受の開口凹部の断面図である。
【図１７】本発明の第８の実施形態に係る軸受を縦に割った状態の斜視図である。
【図１８】本発明の第９の実施形態に係る軸受を縦に割った状態の斜視図である。
【図１９】本発明の第６〜第９の実施形態に係る軸受の開口凹部の形状パターンを示す展開図である。
【図２０】本発明に係る軸受の閉塞凹部を再圧縮で形成する場合に用いるコアの形態を示す斜視図である。
【図２１】本発明の第６の実施形態に係る軸受を縦に割った状態の平面図である。
【図２２】本発明の第７の実施形態に係る軸受を縦に割った状態の平面図である。
【図２３】本発明の第７の実施形態に係る軸受の変形例を示し、その軸受を縦に割った状態の平面図である。
【符号の説明】
１…軸受、
２…軸受の軸受孔、
３…軸受の内周面、
４…閉塞凹部、
１０…第１の軸受体、
１１，２１，３１…接合面、
１３，２３，３３…軸受体の軸受孔、
１４，２４，３４…軸受体の内周面、
１５，１５Ａ，１５Ｂ，２５，２５Ａ，２５Ｂ，３５，３５Ａ，３５Ｂ…開口凹部、
２０…第２の軸受体、
２５ａ，３５ａ…周溝（逃げ凹部）、
３０…第３の軸受体。
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸を支持する多孔質複合軸受に係り、特に、情報機器や音響映像機器等に組み込まれるスピンドルモータ用軸受等の、比較的高速で回転する回転軸を高精度で支持するのに好適な多孔質複合軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転軸を支持する軸受にあっては、回転軸との摺動による摩擦発生に伴って騒音や振動が起こるが、特に、上記スピンドルモータ用軸受等の比較的高速で回転する回転軸を高精度で支持する場合には、騒音や振動を極力抑える必要が生じてくる。そのような軸受としては、（１）内周面に周方向に延びる複数の溝を形成して摩擦抵抗の低減を図ったもの、がある。この軸受は多孔質材である含油焼結合金からなり、溝内に溜まった潤滑油が回転軸の回転に伴い摺動面に供給されて油膜が形成される。この油膜形成作用と、溝が形成されたことによる摩擦面積の減少とが相まって、摩擦抵抗が低減し騒音や振動が抑えられる。
【０００３】
このように、多孔質である焼結合金からなり、その内周面に溝を形成して溝内の潤滑油を効果的に流動させることにより摩擦抵抗の低減を図る軸受としては、例えば、（２）溝を螺旋状として回転軸の回転に伴い潤滑油を軸受の内方に導くもの、（３）螺旋状の溝の一端が端面に開口し、閉塞した他端方向に向けて潤滑油を流動させるもの、（４）溝を内周面の展開形状がＶ字状となるようにして潤滑油を軸受の軸線方向中央部に集中させるもの、等がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような軸受は、回転軸が回転して溝内にある潤滑油が流動するに伴い、その潤滑油の圧力が高まっていわゆる動圧が発生し、その動圧によって回転軸の荷重の一部を支持する作用が働くものである。このような動圧軸受は動圧が高ければ高いほど軸受としての剛性が向上するものであるが、焼結合金製の軸受にあっては、多孔質ゆえに潤滑油が漏出して動圧が上昇しにくく、大きな動圧が得られにくいといった特性がある。そこで、動圧を確保するために潤滑油が溜まる溝の形態が重要となってくるわけであるが、上記の（１），（２），（３）のような溝は、両端が軸受の端面に開口しているので、潤滑油の圧力が高まってもすぐに開口側すなわち低圧側の端部方向に圧力がリークしてしまい、十分な動圧が得られない。前述した（４）のＶ字状の溝の場合は、溝の屈曲部へ潤滑油が集中するので動圧が生じやすい。しかしながら、Ｖ字状溝を形成する場合には金型成形では困難なので、焼結後に、その焼結体に切削や転造による後加工を施す必要が生じる。焼結品はこのような後加工を必要としないからコストダウンが図れるという点が大きな長所であるにもかかわらず、後加工を要するということは、焼結で製造する意味が薄れ、コストの上昇を招く。
【０００５】
一方、、溝の縦断面形状としては、例えば、周方向に沿った溝の深さが回転軸の回転方向に向かうにしたがい漸次浅くなり、その先端が内周面になだらかに連続するくさび状の形状も考えられる。しかしながら、この場合には、高い動圧が得られるものの、その溝は両端が内周面内で閉塞するので、前述のように金型成形法では形成しづらく、後加工に頼らざるを得ない。
【０００６】
なお、いわゆる「中膨らまし」と呼ばれる内径を拡大させる技術では、端面に開口していない溝あるいは凹所が内周面に形成され得るが、これは回転軸との摺動面積を減少させたり同軸精度を上げたりといったことを目的とするもので、動圧はほとんど発生しない。
【０００７】
したがって、本発明は、摩擦抵抗が低減して騒音や振動が抑制されるのはもちろんのこと、多孔質でありながら動圧が発生しやすく、かつその動圧が大きいものとなって軸受として剛性の向上が図られる多孔質複合軸受を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の多孔質複合軸受は、流体潤滑剤を含有した少なくとも２つ以上の多孔質軸受体が、互いに連続する状態で接合面どうしを合わせて再圧縮され、この再圧縮時に、各軸受体が軸線方向に加圧されて互いに密着して軸方向に接合されることにより組み合わされてなり、互いに接合される前記軸受体のうちの少なくとも一つの軸受内周面に、少なくとも一方の端面側接合面に開口する開口凹部が形成されることにより、組み合わされた軸受全体の内周面内において回転方向に周縁が閉塞された閉塞凹部が形成されており、この閉塞凹部は、前記開口凹部側の接合面に軸方向に突出する凸部を予め形成しておき、この凸部を、前記再圧縮時に加圧することにより軸受体どうしが密着して形成されていることを特徴としている。
この多孔質複合軸受にあっては、一つの軸受体の内周面にのみ開口凹部が形成されている場合には、その開口凹部は接合面に開口しているので、軸受体を加圧成形する際にその開口凹部の形状の自由度が高く、かつその開口凹部を容易に形成することができる。軸受体を接合して軸受としたときに、開口凹部は、開口凹部が形成されていない軸受体の接合面により開口が閉じられ、したがって開口凹部は閉塞凹部となる。閉塞凹部に供給された潤滑油は逃げ場がなくなるから動圧が発生しやすく、軸受としての剛性が向上する。
【０００９】
ここで、上記開口凹部を、互いに接合される双方の軸受体の内周面にそれぞれ形成しておき、これら開口凹部の開口を突き合わせることによっても閉塞凹部を形成することができる。一つの軸受体にのみ開口凹部を形成した場合にはその開口凹部がそのまま閉塞凹部となるが、双方の開口凹部を組み合わせることで、閉塞凹部の形状の自由度がさらに高まる。また、開口凹部が軸方向に貫通して両端接合面に開口している場合は、開口量の大きい接合面側を突き合わせることにより、同様の効果が得られる。また、閉塞凹部の縦断面積を、回転軸の回転方向に向かうにしたがって幅を狭くしたり深さを浅くしたりして変化させると、断面積が小さくなった側がくさび状の隙間となるので、高い動圧が速やかに発生し、特に回転軸の初期起動時においても安定した軸支持作用が発揮される。また、各軸受体の通気度および／または気孔率を異ならせると、通気度および／または気孔率が小さい方へ潤滑剤が毛細管力により移動するので、その移動側に厳しい条件となる軸受部分を設定することにより、全体として長寿命化が図られる。
【００１０】
また、少なくとも一つの軸受体内周面の接合面側に、開口凹部よりも深い逃げ凹部を形成しておくと、この逃げ凹部から常に閉塞凹部に潤滑剤が供給され、潤滑作用が維持される。このように、潤滑油の供給を積極的に行う手段としては、例えば、軸受内径を異ならせ、より小径側に潤滑剤が供給されるようにすれば、含有潤滑剤が有効に活用されて長寿命化が図られる。また、荷重が高い側の軸受内径および軸の外径を大きく形成すれば、摺動面にかかる面圧を下げることができる。また、閉塞凹部の内面を他の部分よりも高密度とすることにより、動圧のリークが抑制されて高い動圧が保持される。さらに、上記のように開口凹部側の接合面に軸方向に突出する凸部を予め形成しておき、この凸部を再圧縮時に加圧することにより軸受体どうしを密着させた構成とすることにより、閉塞凹部の接合部が高密度化して境界部からの動圧のリークが抑制される。
【００１１】
また、本発明の多孔質複合軸受は、次の方法によって好適に製造することができる。すなわち、多孔質材料により前記各軸受体を成形し、次いで、これら軸受体を連続させた状態で接合面どうしを合わせて再圧縮し、この再圧縮時に、各軸受体を軸線方向に加圧して互いに密着させるとともに、閉塞凹部を形成する。その際に、前記開口凹部側の接合面に軸方向に突出する凸部を予め形成しておき、この凸部を、再圧縮時に加圧することにより軸受体どうしを密着させ、これにより閉塞凹部を形成する。この製造方法により、内周面内において完全に、もしくは一部が閉塞する閉塞凹部を有する多孔質複合軸受を容易に製造することができる。
また、上記のように開口凹部側の接合面に軸方向に突出する凸部を予め形成しておき、この凸部を、前記再圧縮時に加圧することにより軸受体どうしを密着させることにより、閉塞凹部の接合部が高密度化して境界部からの動圧のリークが抑制される。さらに、閉塞凹部の加工代を大きくとってこの閉塞凹部の内面の密度を高くすれば、加工度が高くなることにより通気度および／または気孔率が小さくなって動圧のリークが抑制され、いっそう大きな動圧が保持される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（１）第１の実施形態
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、第１の実施形態の軸受１を径方向に縦に割った状態を示しており、この軸受１は、軸方向を分割する第１，第２の軸受体１０，２０が組み合わされて構成されている。各軸受体１０，２０は多孔質体である焼結合金製であり、これは、まず原料粉末を成形金型で加圧成形して圧粉体を成形し、次いでこの圧粉体を焼結することで得る。そして、これら２つの軸受体１０，２０を再圧縮（サイジング）工程において軸方向に加圧し、両者を接合させて軸受１を得る。なお、この第１の実施形態のみならず、以下に説明する各実施形態の軸受すべてが、焼結合金製の複数の軸受体を軸方向に接合してなるもので、その都度の説明は省略する。
【００１３】
さて、第１，第２の軸受体１０，２０は、いずれもリング状に形成されたもので、互いの接合面１１，２１には、互いに嵌合する段部１２，２２が形成されている。これら段部１２，２２の嵌合により、両者が確実に結合される。また、これら軸受体１０，２０の軸受孔１３，２３の内周面１４，２４には、直角三角形状の複数（図では１つのみ示す）の開口凹部１５，２５が周方向にバランスよく形成されている。これら開口凹部１５，２５は、直角をなす辺部の一方が接合面１１，２１に開口し、他の辺部は軸方向に延在している。これら開口凹部１５，２５は、圧粉体成形時に予め形成されている。圧粉体の成形に際しては、外周面に開口凹部１５（２５）の形状に合致した凸部を有するコアを使用するが、開口凹部１５（２５）が軸方向へ向けて開口しているので、成形用の下パンチをダイスおよびコアに対して上方へ相対移動させるだけで圧粉体を金型から取り出すことができる。また、各開口凹部１５，２５の径方向に沿った断面形状は、図２に示すように、周方向中央がもっとも深く、周方向両端に向かうにしたがって漸次浅くなり、なだらかに内周面１４，２４に連続するような谷型となっている。そして、これら各軸受体１０，２０は、段部１２，２２どうしが嵌合され、かつ接合面１１，２１どうしが密着されて軸受１に組み立てられる。軸受１とされた状態で、各軸受体１０，２０の軸受孔１３，２３は同軸的に連続し、さらに、開口凹部１５，２５が合体されて、軸受１全体の軸受孔２の内周面３内において周縁が閉塞する複数の三角形状の閉塞凹部４が、周方向にバランスよく形成されている。なお、閉塞凹部４すなわち開口凹部１５，２５の断面は、図３のように、周方向の一方側（図中右側）に向かうにしたがって漸次浅くなる形状であってもよい。
【００１４】
図４および図５は、上記第１の実施形態の変形例を示している。図４に示すように、第１の軸受体１０の接合面１１における内周側に、さらに周凸条１６が形成されている。また、段部１２，２２の外周側の対向面１２ａ，２２ａには、互いに噛み合う位置決め用の凹凸部（図示略）が形成されている。第１，第２の軸受体１０，２０を接合させるときには、これら凹凸部を噛み合わせることにより開口凹部１５，２５どうしの位置決めがなされる。第１，第２の軸受体１０，２０を接合する際には、第１の軸受体１０の周凸条１６を大きく塑性変形させてつぶし、図５に示す軸受１を得る。これによって接合部分が高密度となり、接合部における境界部からの動圧のリークが抑制されて動圧がさらに高くなり、軸受性能が向上する。
【００１５】
次に、軸受孔内周面に形成される閉塞凹部の形状を変えた第２〜第４の実施形態を説明する。これら各実施形態では、第１，第２の軸受体１０，２０を接合する点において、上記第１の実施形態と同様である。
【００１６】
（２）第２の実施形態
図６に示す第２の実施形態の軸受１においては、第１，第２の軸受体１０，２０の内周面１４，２４に、接合面１１，２１に開口する短い螺旋溝状の複数（図では１つのみ示す）の開口凹部１５，２５が、それぞれバランスよく形成されている。そして、各軸受体１０，２０が接合されて開口凹部１５，２５の開口が互いに突き合わされることにより、Ｖ字状の複数の閉塞凹部４が周方向にバランスよく形成されている。開口凹部１５，２５の径方向に沿った断面形状は、図７に示すように矩形状であって、深さはほぼ均一である。なお、その深さは、周方向両端に向かって浅くなるような不均一であってもよい。この軸受１の圧粉体の成形に際しても、外周面に開口凹部１５（２５）の形状に合致した凸部を有するコアを使用するが、開口凹部１５（２５）が軸方向へ向けて螺旋状をなしているので、はすば歯車を成形する場合と同様に成形用の下パンチをダイスおよびコアに対して上方へ相対移動させると同時に、コアを開口凹部１５（２５）に沿って回転させることにより、圧粉体を金型から取り出すことができる。
【００１７】
（３）第３の実施形態
図８に示す第３の実施形態の軸受１においては、第１、第２の軸受体１０，２０の内周面１４，２４に、接合面１１，２１に開口する直角三角形状の複数の開口凹部１５，２５が、それぞれ周方向にバランスよく形成されている。これら開口凹部１５，２５は、開口側の底辺部に直交する辺部が軸方向に沿っている。そして、各軸受体１０，２０が接合されて開口凹部１５，２５が合体されることにより、軸受１全体の内周面３内において周縁が閉塞した複数の閉塞凹部４が、周方向にバランスよく形成されている。これら閉塞凹部４は、斜辺部どうし並びに辺部どうしが平行で点対称をなし、軸方向の長さが一定の平行四辺形状である。この形状の場合、回転軸の回転に伴う閉塞凹部４の動圧効果が、正逆いずれの回転方向であってもほぼ同様に発揮され、適用自由度が広がる。
【００１８】
（４）第４の実施形態
図９に示す第４の実施形態の軸受１においては、第１の軸受体１０の内周面１４に、上記第３の実施形態と同様の複数の開口凹部１５が周方向にバランスよく形成され、一方、第２の軸受体２０の内周面２４には、上底部および下底部が軸方向と平行な台形状の複数の開口凹部２５が、周方向にバランスよく形成されている。そして、各軸受体１０，２０が接合されて開口凹部１５，２５が合体されることにより、軸受１全体の内周面３内において周縁が閉塞した複数の閉塞凹部４が、周方向にバランスよく形成されている。これら閉塞凹部４は、矢印Ａで示す周方向に向かうにしたがって軸方向長さが短くなる台形状である。
【００１９】
さて、上記第１〜第４の実施形態の各軸受１にあっては、軸受１を構成する第１，第２の軸受体１０，２０にそれぞれ形成された開口凹部１５，２５が接合面１１，２１に開口しているので、軸受体１０，２０を圧粉体として加圧成形する際にその開口凹部１５，２５を容易に形成することができる。そして、これら開口凹部１５，２５を合体させることにより、軸受１全体の内周面３内において閉塞する閉塞凹部４を容易に形成することが可能となる。軸受１が使用される際には潤滑油が含浸されるが、閉塞凹部４に浸潤して供給された潤滑油は逃げ場がなくなり、したがって動圧が発生しやすく、軸受としての剛性が向上する。また、各軸受体１０，２０に開口凹部１５，２５を形成し、これらを合体させるので、閉塞凹部４の形状の自由度が高まる。また、特に第１，第２および第３の実施形態の場合、閉塞凹部４の断面積が回転軸の回転方向に向かうにしたがって漸次小さくなって端部側がくさび状の隙間となるので、高い動圧が速やかに発生し、特に回転軸の初期起動時においても安定した軸支持作用が発揮される。また、第１の実施形態の図２に示した閉塞凹部４は、周方向の両方がくさび状の隙間となるので、正逆いずれの回転方向にも有効に対応する。
【００２０】
さらに、図５に示した第１の実施形態の変形例の軸受１の場合、接合部が高密度となっているので、前述の如く各軸受体１０，２０の境界部からの動圧のリークが抑制されることに加え、閉塞凹部４の内面の通気度や気孔率が小さくなり、より高圧側で潤滑油が軸受内にしみ込み難い状態が得られるから、より高い動圧が保持される。また、第４の実施形態のように閉塞凹部４が台形状である場合、潤滑油が上底側（図９で左側）に集中して高い動圧が発生するが、この部分が一方の軸受体２０側にずれているので、接合部における境界部からの動圧のリークが少なくなり、高い動圧が得られて軸受性能の向上が図られる。また、下底側へ回転軸が回転すると潤滑油の集中度は下がるが、接合部近傍で動圧は上下にバランスよく発生する。この下底側には実質的にもっとも負荷がかかるので、発生する動圧によって回転軸は高精度で支持される。
【００２１】
なお、第１，第２の軸受体１０，２０における開口凹部１５，２５の形状、開口凹部１５，２５の合体による閉塞凹部４の形状もしくは合体のパターンは任意であり、その例を図１０および図１１の展開図に示す。図１０（ａ）の場合は開口凹部１５，２５が三角形状あるいは台形状、図１０（ｂ）は細い三角形状、図１０（ｃ）は異形状、図１１は短い螺旋状である。また、開口凹部１５，２５の断面形状も任意であり、その例を図１２（ａ）〜（ｄ）に示す。図１２で矢印Ａは、回転軸の回転方向の一例を示している。図１３は、開口凹部１５，２５の形状パターンのいくつかをさらに示しているが、この場合、開口凹部１５，２５を軸受体１０，２０の露出側端面にも開口させている。このように露出側端面にも開口凹部１５，２５を開口させることにより、閉塞凹部４へ外部から潤滑油を供給することができ、少ない潤滑油量でも安定した動圧を得ることができる。
また、上記第１〜第４の実施形態において、接合部分の形状に伴う第１，第２の軸受体１０，２０の組立パターンは任意であり、図１４（ａ）は接合面１１，２１の全面を密着させた例、図１４（ｂ）は第１，第２の軸受体１０，２０の径方向の境界部の間に潤滑油を溜めるリング状のチャンバー５を設けた例、図１４（ｃ）は第１の軸受体１０の軸受孔１３に形成された大径部１６内に第２の軸受体２０を収納した例である。
【００２２】
（５）第５の実施形態
次いで、本発明に係る第５の実施形態を、図１５および図１６を参照して説明する。
図１５に示す第５の実施形態の軸受１は、軸受孔１３，２３を有するリング状の第１，第２の軸受体１０，２０が互いに接合されるとともに、リング状の第３の軸受体３０が、第１，第２の軸受体１０，２０の外周面における境界部にまたがって接合されたものである。第１，第２の軸受体１０，２０の内周面１４，２４には、底辺部が接合面１１，２１に開口する二等辺三角形状の複数（図では１つのみ示す）の開口凹部１５，２５が、周方向にバランスよく形成されている。これら開口凹部１５，２５の径方向に沿った断面は、図１６に示すように、周方向中央がもっとも深く、周方向両端に向かうにしたがって漸次浅くなり、なだらかに内周面１４，２４に連続する湾曲型に形成されている。また、第１，第２の軸受体１０，２０の外周面における接合面１１，２１側の端縁には、周方向に沿った凹段部１７，２７がそれぞれ形成されている。そして、第１，第２の軸受体１０，２０が接合されて開口凹部１５，２５が合体され、さらに、双方の凹段部１７，２７によって形成された溝部６に第３の軸受体３０が接合されて軸受１に組み立てられる。この軸受１全体の内周面３には、開口凹部１５，２５の合体により、内周面３内において周縁が閉塞した複数の閉塞凹部４が、周方向にバランスよく形成されている。これら閉塞凹部４は、周方向両端側に向かうにしたがって軸方向長さが縮小する菱形状であり、正逆いずれの回転方向にも対応できる形状となっている。
【００２３】
上記第５の実施形態の軸受１にあっても、開口凹部１５，２５が合体されることで閉塞凹部４が容易に形成され、その閉塞凹部４における潤滑油は逃げ場がないことから、動圧が発生しやすいものとなっている。さらに、閉塞凹部４は、周方向の両端部がくさび状の隙間となるので高い動圧が得られるとともに、回転軸が正逆いずれの方向に回転しても、高い動圧が得られる。
【００２４】
（６）第６の実施形態
次いで、本発明に係る第６の実施形態を、図２１を参照して説明する。
第６の実施形態の軸受１は、軸方向中央部の第１の軸受体１０を挟んでその両側に第２，第３の軸受体２０，３０が接合されたものである。第１の軸受体１０の接合面１１と、この接合面１１に密着される第２，第３の軸受体２０，３０の接合面２１，３１には、互いに嵌合する段部１２，２２，３２がそれぞれ形成されている。第１の軸受体１０の軸受孔１３の内周面１４には、両側の接合面１１に開口する短い螺旋状の複数の開口凹部１５が、周方向にバランスよく形成されている。これら開口凹部１５は、図中矢印Ａで示す回転軸の回転方向に向かって斜めに延びている。一方、第２，第３の軸受体２０，３０の軸受孔２３，３３の内周面２３，３４には、接合面２１，３１に開口する開口凹部２５，３５がそれぞれ形成されている。これら開口凹部２５，３５は、接合面２１，３１に開口する周溝（逃げ凹部）２５ａ，３５ａと、この周溝２５ａ，３５ａから複数分岐する短い螺旋溝２５ｂ，３５ｂとが合体されたもので、螺旋溝２５ｂ，３５ｂは、回転軸の回転方向に向かって斜めに延びている。各周溝２５ａ，３５ａの深さは、螺旋溝２５ｂ，３５ｂよりも深くなっている。
【００２５】
この軸受１は、第１の軸受体１０の両側の段部１２に、第２，第３の軸受体２０，３０の段部２２，３２をそれぞれ嵌合して接合することにより得られる。この軸受１にあっては、第１の軸受体２０の開口凹部１５と第２，第３の軸受体２０，３０の周溝２５ａ，３５ａが合体されることにより、軸受１の内周面３に、周溝２５ａ，３５ａの両側から開口凹部１５と螺旋溝２５ｂ，３５ｂが回転軸の回転方向に向かって斜めに分岐する閉塞凹部４が形成されている。この閉塞凹部４は、軸受１全体の内周面３内において周縁が閉塞している。
【００２６】
次に、上記第６の実施形態と同様に軸方向に３分割される第１〜第３の軸受体１０，２０，３０が軸方向に接合されて軸受が構成される第７〜第９の実施形態を説明する。
（７）第７の実施形態
図２２は、第７の実施形態の軸受１が分割された状態を示している。この場合第１の軸受体１０の内周面１４には、両側の接合面１１に開口する２種類の開口凹部すなわち第１，第２の開口凹部１５Ａ，１５Ｂが、複数形成されている。第１の開口凹部１５Ａは略４分の１円弧状で、その円弧部は、矢印Ａで示す回転軸の回転方向に向いている。また、第２の開口凹部１５Ｂは、第１の開口凹部１５Ａの円弧部に沿って延びる短い螺旋状である。これら第１，第２の開口凹部１５Ａ，１５Ｂは、周方向に沿って交互に、かつバランスよく配されている。一方、第２，第３の軸受体２０，３０の内周面２４，３４には、第１の軸受体１０に接合された状態で、第１の軸受体１０の各開口凹部１５Ａ，１５Ｂと対称をなす同様の第１の開口凹部２５Ａ，３５Ａおよび第２の開口凹部２５Ｂ，３５Ｂが形成されている。そして、第１の軸受体１０を挟んで第２，第３の軸受体２０，３０が接合されることにより、第１の軸受体１０の第１の開口凹部１５Ａと第２，第３の軸受体２０，３０の第１の開口凹部２５Ａ，３５Ａが合体され、第１の軸受体１０の第２の開口凹部１５Ｂと第２，第３の軸受体２０，３０の第２の開口凹部２５Ｂ，３５Ｂが合体されることにより、軸受１の内周面３内において閉塞する半円弧状およびＶ字状の閉塞凹部が形成される。
【００２７】
なお、各第２の開口凹部１５Ｂ，２５Ｂ，３５Ｂは、図２２の破線で示すように逆向きに形成されていてもよく、両者を両立させてもよい。その場合、１回の圧粉成形では型抜きの関係から形成できないので、第１の開口凹部１５Ａ，２５Ａ，３５Ａと型抜き方向が同じ側の第２の開口凹部１５Ｂ，２５Ｂ，３５Ｂを同時に形成し、その後、再圧時に他方の第２の開口凹部１５Ｂ，２５Ｂ，３５Ｂを形成するか、あるいはこの逆の手法を採るなど、２回の工程で形成する。
【００２８】
図２３は上記第７の実施形態の変形例を示しており、この実施形態においては、第１の軸受体１０の軸受孔１３の内径が互いに同軸な大径部１３ａと小径部１３ｂとにより構成されている。そして、第２の軸受体２０の軸受孔２３が大径部１３ａに、また、第３の軸受体３０の軸受孔３３の内径が小径部１３ｂにそれぞれ対応する寸法に形成されている。この場合、回転軸は、実質的には第１の軸受体１０の小径部１３ｂおよび第３の軸受体３０の軸受孔３３の内周面３４により支持される。
【００２９】
（８）第８の実施形態
図１７に示す第８の実施形態の軸受１においては、軸方向に接合された第１，第２の軸受体１０，２０が、第３の軸受体３０の内部に収納されて接合されている。第３の軸受体３０の内周面３４には、一方の端面に開口する大径部３６が形成されており、この大径部３６内に第１，第２の軸受体１０，２０が収納されている。各軸受体１０，２０，３０の軸受孔１３，２３，３３は同径であるが、第１の軸受体１０の軸受孔１３の内周面１４には、周方向の一方側に向かうにしたがって漸次浅くなり、かつ両側の接合面１１に開口する開口凹部１５が形成されている。この開口凹部１５は、第２，第３の軸受体２０，３０が接合されることにより、周縁が軸受１全体の内周面１４内において閉塞する閉塞凹部４となる。なお、第３の軸受体３０の内周面３４に、端面から閉塞凹部４の深い方に連通する透孔７を設け、この透孔７から閉塞凹部４に潤滑油を供給することができるようにしてもよい。
【００３０】
（９）第９の実施形態
図１８に示す第９の実施形態の軸受１においては、第１の軸受体１０を間に挟んで第２，第３の軸受体２０，３０が段部１２，２２，３２を嵌合されて接合されている。第１の軸受体１０の内周面１４には、上記第６の実施形態と同様の接合面１１に開口する開口凹部１５が形成されており、これに加え、第２，第３の軸受体２０，３０の内周面には、接合面２１，２２に開口する開口凹部２５，３５がそれぞれ形成されている。これら開口凹部２５，３５は、周方向の一方側に向かうにしたがって軸方向長さが漸次小さくなる細長い三角形状に形成されている。そして、各軸受体１０，２０，３０が接合され軸受１に組み立てられると、開口凹部１５と開口凹部２５，３５とが合体され、軸受１全体の内周面３内において周縁が閉塞する閉塞凹部４が形成されている。
【００３１】
上記第６，７および第９の実施形態の軸受１にあっては、第１の軸受体１０の開口凹部１５（１５Ａ，１５Ｂ）と第２，第３の軸受体２０，３０の開口凹部２５，３５（２５Ａ，２５Ｂ，３５Ａ，３５Ｂ）が合体されることにより、閉塞凹部４が容易に形成される。また、第８の実施形態の軸受１にあっては、第１の軸受体１０の開口凹部１５が、第２，第３の軸受体２０，３０が接合されることにより閉塞され、容易に閉塞凹部４が形成される。これら閉塞凹部４が形成された軸受１においては、供給された潤滑油の逃げ場がないことから、動圧が発生しやすい。また、中央の第１の軸受体１０の密度を両側の第２，第３の軸受体２０，３０よりも高くすることにより、軸受内の気孔径の差に伴って両側の第２，第３の軸受体２０，３０から第１の軸受体１０に潤滑油が循環する作用が働き、潤滑性の向上が図られる。また、動圧発生部分の気孔径が小さいことにより、動圧のリークが抑制される。
【００３２】
また、第６の実施形態では、周溝２５ａ，３５ａが螺旋溝２５ｂ，３５ｂよりも深くなっていて潤滑油の供給量が増大するので、摩擦損失の低減や同軸精度の向上が図られるとともに、周溝２５ａ，３５ａの底部に貯えられる潤滑油が閉塞凹部４に供給されて動圧がより発生しやすい。なお、このように周溝２５ａ，３５ａを深くして逃げ凹部とすることに代えて、螺旋溝２５ｂ，３５ｂの一部に深い逃げ凹部を形成すれば、動圧発生に寄与するとともに、高い動圧を得ることが可能となる。また、その逃げ凹部は、軸方向に沿って形成されていると動圧発生の点で効果的である。
【００３３】
また、第７の実施形態の場合、閉塞凹部４は、回転軸の回転方向側の端部に潤滑油が集中するので、高い動圧が得られる。また、第８の実施形態の場合、回転軸の回転方向を矢印Ａ方向とすれば、同様の理由で高い動圧が得られる。ここで、動圧の発生は、軸受内における２カ所の接合部で最大となるので、高い精度で回転軸が支持される。また、第７の実施形態の変形例の場合、図中上下の軸受内周面の摩擦損失が異なるので、使用条件（上側の面圧が高いときには大径として面圧を下げるなど）に合わせて任意に内径寸法を設定することにより、軸受としての設計の自由度が高まる。
【００３４】
なお、上記第６〜第９の実施形態において、開口凹部１５，２５，３５および開口凹部１５，２５，３５の合体による閉塞凹部４の形状、もしくは合体のパターンは任意であり、その例を図１９の展開図に示す。さらに、開口凹部１５，２５，３５の断面形状も、図１２と同様に任意とされる。
【００３５】
以上、本発明に係る第１〜第９の実施形態を説明してきたが、本発明は、これら実施形態に加えて、次のような特徴が付加されたものを含むものである。
閉塞凹部を、軸受体の再圧縮時に形成する。これは、例えば図２０に示すようなコア４０ａ，４０ｂ，４０ｃを軸受孔に挿入し、軸受体を軸方向に加圧し、内周面をコアに圧接させてコアに応じた閉塞凹所を形成するなどの方法が採られる。この方法によれば、コアの凸部によって加工された部分すなわち閉塞凹所は加工度が高く、したがって他の部分より高密度かつ低気孔率となり、発生する動圧のリークが抑制される。また、閉塞凹部の加工代を大きくとれば閉塞凹部の内面の密度がさらに高くなり、動圧リークの抑制効果が大幅に向上する。さらに、圧粉体の成形時に開口凹部を形成する必要がなくなるとともに、製造工程が単純化する。
【００３６】
なお、上記各実施形態では、多孔質材として焼結合金が用いられているが、本発明はこれに限定されず、樹脂、セラミックス、サーメット等の単独材料もしくはこれらを２つ以上を組み合わせた複合材料を多孔質材として用いてもよい。また、含有される潤滑剤も、その材質に応じたものとされ、潤滑油の他には水、空気等の流体が適宜に使用される。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の多孔質複合軸受では、軸受内周面内において閉塞する閉塞凹所を容易に形成することができ、その閉塞凹所での動圧が発生しやすく、かつ発生する動圧のリークが抑制されて軸受性能が向上する。また、本発明の多孔質複合軸受の製造方法では、内周面内において閉塞する閉塞凹部を有する軸受を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る軸受を縦に割った状態の斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る軸受の開口凹部の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る軸受の開口凹部の別形態を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る軸受の変形例であって、この軸受を構成する第１，第２の軸受体を縦に割った状態の斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る変形例の軸受を縦に割った状態の斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る軸受を縦に割った状態の斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る軸受の開口凹部の断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る軸受を縦に割った状態の斜視図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る軸受を縦に割った状態の斜視図である。
【図１０】本発明の第１〜第４の実施形態に係る軸受の開口凹部の各種形状パターンを示す展開図である。
【図１１】本発明の第１〜第４の実施形態に係る軸受の開口凹部の他の形状パターンを示す展開図である。
【図１２】本発明の第１〜第４の実施形態に係る軸受の開口凹部の断面形状のパターンを示す断面図である。
【図１３】本発明の第１〜第４の実施形態に係る軸受の開口凹部の他の形状パターンを示す展開図である。
【図１４】本発明の第１〜第４の実施形態に係る軸受の組立パターンを示す断面図である。
【図１５】本発明の第５の実施形態に係る軸受を縦に割った状態の斜視図である。
【図１６】本発明の第５の実施形態に係る軸受の開口凹部の断面図である。
【図１７】本発明の第８の実施形態に係る軸受を縦に割った状態の斜視図である。
【図１８】本発明の第９の実施形態に係る軸受を縦に割った状態の斜視図である。
【図１９】本発明の第６〜第９の実施形態に係る軸受の開口凹部の形状パターンを示す展開図である。
【図２０】本発明に係る軸受の閉塞凹部を再圧縮で形成する場合に用いるコアの形態を示す斜視図である。
【図２１】本発明の第６の実施形態に係る軸受を縦に割った状態の平面図である。
【図２２】本発明の第７の実施形態に係る軸受を縦に割った状態の平面図である。
【図２３】本発明の第７の実施形態に係る軸受の変形例を示し、その軸受を縦に割った状態の平面図である。
【符号の説明】
１…軸受、
２…軸受の軸受孔、
３…軸受の内周面、
４…閉塞凹部、
１０…第１の軸受体、
１１，２１，３１…接合面、
１３，２３，３３…軸受体の軸受孔、
１４，２４，３４…軸受体の内周面、
１５，１５Ａ，１５Ｂ，２５，２５Ａ，２５Ｂ，３５，３５Ａ，３５Ｂ…開口凹部、
２０…第２の軸受体、
２５ａ，３５ａ…周溝（逃げ凹部）、
３０…第３の軸受体。
Claims (7)
- 流体潤滑剤を含有した少なくとも２つ以上の多孔質軸受体が互いに連続する状態で接合面どうしを合わせて再圧縮され、この再圧縮時に、各軸受体が軸線方向に加圧されて互いに密着して軸方向に接合されることにより組み合わされてなり、
互いに接合される前記軸受体のうちの少なくとも一つの軸受内周面に、少なくとも一方の端面側接合面に開口する開口凹部が形成されることにより、組み合わされた軸受全体の内周面内において回転方向に周縁が閉塞された閉塞凹部が形成されており、
この閉塞凹部は、前記開口凹部側の接合面に軸方向に突出する凸部を予め形成しておき、この凸部を、前記再圧縮時に加圧することにより軸受体どうしが密着して形成されていることを特徴とする多孔質複合軸受。 - 互いに接合される前記軸受体双方の前記内周面に、前記接合面に開口する開口凹部がそれぞれ形成され、これら開口凹部の開口どうしが突き合わされて前記閉塞凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の多孔質複合軸受。
- 前記閉塞凹部の縦断面積が、前記回転軸の回転方向に向かうにしたがって変化していることを特徴とする請求項１または２に記載の多孔質複合軸受。
- 前記各軸受体の通気度および／または気孔率が異なっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多孔質複合軸受。
- 少なくとも一つの前記軸受体内周面の前記接合面側に、前記開口凹部よりも深い逃げ凹部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の多孔質複合軸受。
- 軸受内径が軸方向途中において変化していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の多孔質複合軸受。
- 前記閉塞凹部の内面が、他の部分よりも高密度となっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の多孔質複合軸受。
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