JP3898049B2

JP3898049B2 - 焼結含油軸受

Info

Publication number: JP3898049B2
Application number: JP2001390334A
Authority: JP
Inventors: 恒夫丸山; 順一井口
Original assignee: 三菱マテリアルＰｍｇ株式会社
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2021-12-21
Also published as: JP2003202022A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は焼結製品に関し、特に、端面にワッシャが配置された状態で使用される焼結軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
焼結製品は、安定した品質かつ大量生産により製造できるだけでなく、溶製材では困難な組成の材料を用いることが可能であり、また多孔質体を製造することができるなどの多くの利点を有している。このような性質を利用して、多孔質体の気孔内に吸収させておいた潤滑油を表面から一様にしみ出させることができる含油軸受や、潤滑性のよいフッ素樹脂材等を材料粉末中に含有することにより潤滑油が不要であるドライベアリング（乾燥摩擦軸受）等、潤滑油補給の手間が少なく給油の困難な場所などにも配置できる、軸受に好適な焼結製品が実現されており、従来から広く用いられている。
【０００３】
ところで一般に、軸受とシャフトとの相対的なスラスト方向の移動は、シャフトに固定されたスナップリングによって規制されている。このスナップリングと軸受との間には、スナップリングの摩耗防止目的や、含油軸受の場合には軸受端面から潤滑油が漏れることを防止する目的で、ゴム、ポリアセタール等の樹脂製のワッシャが複数枚配置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、軸受に直接接するワッシャは、シャフトの回転によるスナップリングの回転とともに回転し、軸受の端面と擦れ合って摩耗してしまう。この問題は、溶製金属製の軸受であっても発生するが、多孔質の焼結軸受は表面（特に端面）が粗面であるため、ワッシャが削られやすく、さらにシャフトにスラスト荷重が加えられる場合にはより摩擦が大きくなってワッシャの摩耗が促進されてしまうという問題がある。
【０００５】
また、ワッシャと軸受との摺動により生じるワッシャの摩耗粉がシャフトと軸受との間に入り込むと、含油軸受の場合には潤滑油の滲出を阻害し、またドライベアリングの場合には表面の潤滑材が覆われてしまうため、焼き付きや、シャフトの摩耗等の問題を生じるおそれがある。さらに、含油軸受の場合には、軸受端面にワッシャを配置するだけでは、端面から潤滑油が漏れることを防止することが困難であり、潤滑油切れや周辺部品の汚染等の問題が生じるおそれもある。
【０００６】
この問題に対応するため、従来は、軸受端面に対してバイト加工やバニシング加工を施して平滑化と封孔を行い、ワッシャの摩耗と軸受端面からの潤滑油漏れの防止を図っている。しかしながら、機械加工工程が増え、製造時間や製造コストの増大が問題となるだけでなく、このような加工を行ってもワッシャと軸受とは互いに摺動するため、ワッシャの摩耗を防止することは困難であった。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、焼結軸受による樹脂製のワッシャ摩耗および軸受端面からの潤滑油漏れを防止することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明の係る焼結含油軸受は、シャフトに固定されたスナップリングにより前記シャフトとの相対的なスラスト方向の移動が規制された焼結含油軸受において、材料粉末を圧縮成形して得られた圧粉体を焼結してなる軸受本体の軸方向端面の少なくとも一方に、樹脂製のワッシャ部材がインサート成形により一体に設けられ、前記軸受本体の端面表面に開口する気孔内に、前記ワッシャ部材を形成する樹脂の一部が入り込んで前記軸受本体の端面を封孔することで、前記軸受本体に含浸された潤滑油の漏れを防止することを特徴としている。この発明によれば、軸受本体の組織内部にワッシャ部材の一部が入り込むことにより、両者が強固に一体とされて、焼結金属製の軸受本体と樹脂製のワッシャ部材との間の相対回転が確実に抑止され、ワッシャ部材と他のワッシャとの摺動、あるいはワッシャ部材とスナップリングとの摺動となるので、軸受本体との摺動によるワッシャ部材の摩耗を確実に防止することができる。また、ワッシャ部材によって軸受本体の端面を封孔することができるので、軸受端面からのオイル漏れを効果的に防止することができる。
【００１０】
請求項２の発明に係る焼結含油軸受は、請求項１の焼結含油軸受において、ワッシャ部材が、軸受本体の側面の少なくとも一部を覆うように設けられることを特徴としている。この発明によれば、たとえば軸受本体の側面に押圧されるスプリングワッシャ等の部材が配置されている場合、スプリングワッシャと軸受本体とを直接摺動させず、樹脂製のワッシャ部材との摺動とすることができるので、摩擦を低く抑えることができ、焼結含油軸受の自動調芯がスムースに行われる。また、ワッシャ部材により軸受本体の端面だけでなく側面まで封孔されることとなるので、より効果的にオイル漏れを防止することができる。
【００１１】
請求項３の発明に係る焼結含油軸受は、請求項１または請求項２の焼結含油軸受において、軸受本体の端面に、ワッシャ部材に係合する回転止め部が形成されていることを特徴としている。この発明によれば、回転止め部が設けられることによってワッシャ部材と軸受本体との相対回動がより確実に抑止されるので、ワッシャ部材の軸受本体による摩耗を確実に防止することができる。
【００１２】
請求項４の発明に係る焼結含油軸受は、請求項１から請求項３の焼結含油軸受において、軸受本体の端面に、ワッシャ部材に係合する抜け止め部が形成されていることを特徴としている。この発明によれば、抜け止め部が設けられることによってワッシャ部材と軸受本体とが軸方向に離れることが防止され、これによりワッシャ部材と軸受本体との相対回動がより確実に抑止されるので、ワッシャ部材の軸受本体による摩耗を確実に防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。
本発明の第１の実施形態による焼結軸受１０は、図１に示すように、材料粉末を圧縮成形して得られた圧粉体を焼結してなる軸受本体１１の一方の端面１１ａに、樹脂製のワッシャ部材１２が一体にインサート成形されている。この焼結軸受１０は、シャフトＳを回転可能に支持し、多孔質の軸受本体１１に潤滑油を保持するとともに、この潤滑油をシャフトＳの回転により内周面１１ｂから滲出させることができる。シャフトＳは、図１に示す矢印方向のスラスト荷重を受け、シャフトＳに対して圧入されたスナップリングＲがワッシャＷａ、Ｗｂ、Ｗｃを介して焼結軸受１０に当接することにより、スラスト方向の移動が規制されている。
なお、この焼結軸受１０は、側面１１ｃが球面状に形成されていることにより、自動調芯が可能ないわゆる球軸受である。
【００１４】
軸受本体１１は、鉄、銅等の金属材料粉末を圧縮成形して得られた圧粉体を焼結して形成されている筒状の焼結体であって、その端面１１ａには、切削等の加工によらず圧粉により形成された凹部１１ｄが設けられている。この凹部１１ｄには、ワッシャ部材１２がインサート成形により軸受本体１１と一体に形成されている。軸受本体１１の端面１１ａおよび凹部１１ｄの表面には、開口する気孔（オープンポア）が多数存在しているため、このオープンポアに溶融状態の樹脂が入り込むことにより、ワッシャ部材１２と軸受本体１１とは強固に固着されている（図２）。また、軸受本体１１の端面１１ａに開口するオープンポアがワッシャ部材１２により封孔されるので、ここからの潤滑油漏れが抑制されている。
【００１５】
ワッシャ部材１２は、ポリアセタール等の摺動性の良好な樹脂材料からなり、インサート成形により軸受本体１１の凹部１１ｄに一体に形成されている。なお、このワッシャ部材１２は、内周面１２ａがシャフトＳの周面に摺動しないようにシャフトＳの外径より大きい内径（ルーズフィット）とされるとともに、外径を可能な限り大きく形成されている。すなわちワッシャ部材１２は、内周面１２ａがシャフトＳの周面に接触しない形状とされることにより、シャフトＳの回転方向の力を受け軸受本体１１との固着が解除されて相対的に回転されることが防止されている。また、ワッシャ部材１２の外径を、直接当接しているワッシャＷｃよりも大きく形成されることにより、ワッシャＷｃが軸受本体１１の端面１１ａに接触、摺動して摩耗することを防止されている。
【００１６】
なお、ワッシャＷａをシャフトＳに圧入してスナップリングＲとワッシャＷａとを一体に回転させて、ワッシャＷｂ、ＷｃをシャフトＳに対してルーズフィットとすることにより、摺動面は、ワッシャＷａとワッシャＷｂとが接する面およびワッシャＷｃとワッシャ部材１２とが接する面、すなわち樹脂同士が接する面とすることができるので、ワッシャＷａとスナップリングＲとの摺動を抑制し、ワッシャＷａの摩耗を小さくすることができる。
【００１７】
つぎに、本発明の第２の実施形態による焼結軸受２０を図３に示す。この焼結軸受２０は、ハウジングＨに接する面が略球面状に形成された自動調芯軸受であって、軸受本体２１の軸方向下側の端面２１ａから側面２１ｄの下部を覆うワッシャ部材２２と、軸受本体２１の軸方向上側の端面２１ｃから側面２１ｄの上部を覆うように形成されたワッシャ部材２３とが、インサート成形により軸受本体２１に一体に設けられていて、スプリングワッシャＷｄによってハウジングＨに対して押圧保持されている。
【００１８】
ワッシャ部材２２、２３は、第１の実施形態のワッシャ部材１２と同様のポリアセタール等の樹脂材料からなり、インサート成形によりそれぞれ軸受本体２１の端面２１ａから側面２１ｄの下部および端面２１ｃから側面２１ｄの上部を覆うように固着されて、焼結軸受２０の両端面２０ｃ、２０ａおよび側面２０ｂを形成している。ワッシャ部材２２、２３が固着されている軸受本体２１の端面２１ａ、２１ｃには、それぞれ、軸方向内側が外側よりも大径であるアンダーカット部（抜け止め部）２１ｅを有する凹部２１ｂが形成されており、ワッシャ部材２２、２３はこの凹部２１ｂ（アンダーカット部２１ｅ）内に入り込んで成形されることにより、軸受本体２１からの脱落が抑制されている。また、ワッシャ部材２２、２３は、第１の実施形態同様に、軸受本体２１の端面２１ａの表面に開口するオープンポアに溶融状態の樹脂が入り込むことにより（図２）、軸受本体２１に対して強固に固着されている。
【００１９】
なお、アンダーカット部２１ｅは、金型による圧縮成形時に形成してもよいが、切削加工等の除去加工により形成してもよい。この場合、軸受本体２１とワッシャ部材２２、２３との固着強度を保持するためには、除去加工はアンダーカット部２１ｅに対して行い、その他の面はオープンポアを多く有する圧粉による成形面のままとしておくことが望ましい。
【００２０】
このように形成された焼結軸受２０は、鋼板等のばね性を有する金属材料からなるスプリングワッシャＷｄにより、ハウジングＨに対して押圧保持されて自動調芯されている。本実施形態の焼結軸受２０では、このような構成を採用することにより、スプリングワッシャＷｄが樹脂製のワッシャ部材２３に当接し、これによりハウジングＨに押圧されるのが樹脂製のワッシャ部材２２であるので、ハウジングＨおよびスプリングワッシャＷｄに対する焼結軸受２０の摩擦が低く抑えられ、スムースな自動調芯が可能となっている。
【００２１】
なお、この焼結軸受２０では、軸受本体２１の側面２１ｄの中央部分には樹脂が固着されておらず、焼結面が帯状に露出している。この焼結面は、潤滑油を保持し焼結軸受２０の外周に沿って配置された、たとえばフェルトからなる補油機構Ｆから、焼結軸受２０（軸受本体２１）へ潤滑油を補給するための補油面２０ｂであり、焼結軸受２０に保持された潤滑油がシャフトＳの回動による消耗やオイル漏れなどにより減少した場合には、樹脂が固着されていない補油面２０ｂを介して補油機構Ｆから焼結軸受２０（軸受本体２１）へ潤滑油を供給することができる。
【００２２】
また、図４に示す本発明の第３の実施形態による焼結軸受２４では、第２の実施形態の補油面２０ｂを設けず、軸受本体２５の両端面２５ａ、２５ｃおよび側面２５ｂ全体を覆うように樹脂をインサート成形して、ワッシャ部材２６を形成している。このような構成とすれば、ワッシャ部材２６により軸受本体２５の両端面２５ａ、２５ｃおよび側面２５ｂからの潤滑油のしみ出しを防止できるので、補油機構が不要となり、軸受周辺をより簡易な構成とすることが可能となる。
【００２３】
つぎに、本発明の第４の実施形態による焼結軸受３０を図５に示す。この焼結軸受３０は、軸受本体３１の端面３１ａに回転止め部３３が形成されていて、端面３１ａにインサート成形により固着形成されたワッシャ部材３２がこのＤカット部（回転止め部）３３に係合することにより、軸受本体３１とワッシャ部材３２との相対回転を抑止しているものである。図６は回転止め部を溝状凹部３４とした例、図７は回転止め部を円柱状凹部３５とした例であって、いずれの回転止め部も圧粉成形により容易に形成できる形状である。
【００２４】
以上のように、本発明の焼結軸受によれば、軸受本体の端面に樹脂製のワッシャ部材が一体成形により固着されていることにより、焼結軸受に当接して相対的に回転されるワッシャ等の部材を摩耗させにくいので、ワッシャやシャフト、焼結軸受等の部品寿命を長くするとともに、摺動面へ摩耗粉が入り込むことによる焼き付き等の現象を回避することができる。また、ワッシャ部材により軸受本体の端面からの潤滑油漏れが抑制されるので、周辺部品の汚染を防止することができる。
【００２５】
なお、前記実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。たとえば、軸受本体の端面を、図３に示す抜け止め部および図５から図７に示す回転止め部をともに備える形状とすることにより、より確実にワッシャ部材を軸受本体に固着させる構成とすることも可能である。また、上記実施形態では本発明に係る焼結軸受を含油軸受として説明したが、本発明は含油軸受に限定されず、ドライベアリング等、他の焼結製品にも好適に実施可能であることはもちろんである。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明に係る焼結軸受によれば、ワッシャ部材が軸受本体と一体とされることにより、焼結金属製の軸受本体と樹脂製のワッシャ部材との間の相対回転が抑止され、ワッシャ部材と他のワッシャとの摺動、あるいはワッシャ部材とスナップリングとの摺動となるので、軸受本体との摺動によるワッシャ部材の摩耗を確実に防止することができる。また、ワッシャ部材によって軸受本体の端面のオープンポアを封孔することができるので、軸受端面からのオイル漏れを効果的に防止することができる。
したがって、ワッシャやシャフト、焼結軸受等の部品寿命を長くするとともに、摺動面へ摩耗粉が入り込むことによる焼き付き等の現象を回避することができる。また、ワッシャ部材により軸受本体の端面からの潤滑油漏れが抑制されるので、周辺部品の汚染を防止することができる。
【００２７】
請求項２の発明に係る焼結軸受によれば、軸受本体の組織内部にワッシャ部材の一部が入り込むことにより、両者が強固に一体とされて、焼結金属製の軸受本体と樹脂製のワッシャ部材との間の相対回転が確実に抑止され、ワッシャ部材と他のワッシャとの摺動、あるいはワッシャ部材とスナップリングとの摺動となるので、軸受本体との摺動によるワッシャ部材の摩耗を確実に防止することができる。また、ワッシャ部材によって軸受本体の端面のオープンポアを封孔することができるので、軸受端面からのオイル漏れを効果的に防止することができる。
したがって、ワッシャやシャフト、焼結軸受等の部品寿命を長くするとともに、摺動面へ摩耗粉が入り込むことによる焼き付き等の現象を回避することができる。また、ワッシャ部材により軸受本体の端面からの潤滑油漏れが抑制されるので、周辺部品の汚染を防止することができる。
【００２８】
請求項３の発明に係る焼結軸受によれば、たとえば軸受本体の側面に押圧されるスプリングワッシャ等の部材が配置されている場合、スプリングワッシャと軸受本体とを直接摺動させず、樹脂製のワッシャ部材との摺動とすることができるので、摩擦を低く抑えることができ、焼結軸受の自動調芯がスムースに行われる。また、ワッシャ部材により軸受本体の端面だけでなく側面まで封孔されることとなるので、より効果的にオイル漏れを防止することができる。
【００２９】
請求項４の発明に係る焼結軸受によれば、回転止め部が設けられることによってワッシャ部材と軸受本体との相対回動がより確実に抑止されるので、ワッシャ部材の軸受本体による摩耗をより確実に防止することができる。
【００３０】
請求項５の発明に係る焼結軸受によれば、抜け止め部が設けられることによってワッシャ部材と軸受本体とが軸方向に離れることが防止され、これによりワッシャ部材と軸受本体との相対回動を抑止する効果がより確実に得られるので、ワッシャ部材の軸受本体による摩耗を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による焼結軸受を示す図である。
【図２】軸受本体とワッシャ部材との境界面における組織を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による焼結軸受を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施形態による焼結軸受を示す図である。
【図５】本発明の第４の実施形態による焼結軸受を示し、回転止め部をＤカット部とした例を示す斜視図である。
【図６】本発明の第４の実施形態による焼結軸受を示し、回転止め部を溝状凹部とした例を示す斜視図である。
【図７】本発明の第４の実施形態による焼結軸受を示し、回転止め部を円柱状凹部とした例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０、２０、２４、３０焼結軸受
１１、２１、２５、３１軸受本体
１１ａ、２１ａ、２１ｃ、２５ａ、２５ｃ、３１ａ端面
１１ｃ、２１ｄ、２５ｂ側面
１２、２２、２３、２６、３２ワッシャ部材
２１ｅアンダーカット部（抜け止め部）
３３Ｄカット部（回転止め部）

Claims

シャフトに固定されたスナップリングにより前記シャフトとの相対的なスラスト方向の移動が規制された焼結含油軸受において、
材料粉末を圧縮成形して得られた圧粉体を焼結してなる軸受本体の軸方向端面の少なくとも一方に、樹脂製のワッシャ部材がインサート成形により一体に設けられ、
前記軸受本体の端面表面に開口する気孔内に、前記ワッシャ部材を形成する樹脂の一部が入り込んで前記軸受本体の端面を封孔することで、前記軸受本体に含浸された潤滑油の漏れを防止することを特徴とする焼結含油軸受。
前記ワッシャ部材が、前記軸受本体の側面の少なくとも一部を覆うように設けられることを特徴とする請求項１に記載の焼結含油軸受。
前記軸受本体の端面に、前記ワッシャ部材に係合する回転止め部が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の焼結含油軸受。
前記軸受本体の端面に、前記ワッシャ部材に係合する抜け止め部が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の焼結含油軸受。