JP3932394B2 - 焼結含油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】
本発明は焼結含油軸受およびその製造法に係り、軸受体における含油率が各部分間において制御された新規な含油軸受およびその製造方法を提供しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
焼結金属材を用い含油せしめた焼結含油軸受は従来から広く採用されて来たところであるが、斯様な焼結含油軸受として従来から用いられているものは全体が一様な含油率とするものである。ところがこのような従来の焼結含油軸受は含油率を低くする程、摺動面からの油圧の逃げが減少して油膜が厚くなり、良好な摺動特性を得しめることができる。しかしこのような含油軸受において含油率を低くすることは軸受体が保持している油の絶対量が少くなることであるから軸受寿命の短縮となり、耐用性の縮減、信頼性の低下につながることとなる。
【０００３】
そこで焼結含油軸受の含油率を低くして良好な摺動特性を得しめ、しかも寿命の短縮を回避し信頼性の低下を避けるために軸受体の外径に含油したフエルト等を添着することにより油分を補給することが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
焼結含油軸受における含油率を低くすることが良好な摺動特性をもたらすとしても軸受体の保持する油の絶対量を少くし、寿命の短縮、耐用性の縮減を招き好ましいものでないことは明かである。一方このような不利を回避すべく軸受体の外面に含油フエルト等を添着することは、それによってそれなりの油分補給を図り、寿命短縮を回避し得るとしてもその操作が煩雑であって、また軸受の設定、保持状態が必ずしも安定しないなどの欠点がある。
【０００５】
また上記した従来の焼結含油軸受においては例えばモータを高速回転させたような場合にポンプ作用が発生し、軸受内の油が浸み出しすぎて油洩れを発生することがあり、このような油洩れを適切に防止することができないなどの不利がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記したような従来技術における課題を解消することについて検討を重ねて創案されたものであって圧粉成形焼結体による軸受部体の平均油孔径ないし平均含油率が軸受孔の内径側と外径側との間において変化せしめられ、内径側が外径側より小とされることにより長時間使用後の含浸油消耗時に毛細管現象によって外径側残存油を内径側に移動させ、均等な多孔質体である一般的焼結含油軸受よりも摺動特性、寿命が何れも優れた製品を提供することに成功したものであって以下の如くである。
【００１０】
圧粉成形後のサイジング工程において、厚さ方向における圧縮率を外径側より内径側において大として行い、軸受における内径側平均含油率が外径側平均含油率より小とされたことを特徴とする焼結含油軸受。
【００１２】
圧粉成形後のサイジング工程において、厚さ方向における圧縮率を外径側より内径側において大として行い、次いで含油処理することを特徴とした、内径側平均含油率が外径側平均含油率より小である焼結含油軸受の製造方法。
【００１３】
含油率の分布を軸受の各部分間において変化し、コントロールすることにより夫々の軸受における利用条件に即応した適切な含油状態の分布を図り、夫々の利用条件に合致した適切な含油状態を形成せしめる。
【００１４】
含油率の分布を軸受の内径側と外径側との間でコントロールすることにより生産性を殆んど変化することなしに夫々の軸受における利用条件に即応した好ましい含油状態のコントロールを行わしめ、各利用目的に有効に合致、調整された軸受体を得しめる。
【００１５】
上記したような本発明の含油状態のコントロールは圧粉成形され且つ焼結されてからサイジングされ、次いで含油せしめられる焼結軸受において圧粉成形、焼結後のサイジング工程を利用して平均油孔径を各部分間で変化させることにより比較的平易に達成される。
【００１６】
上記したような本発明のものは、より具体的には軸受に対する各部分間の平均油孔径が外径側の平均油孔径より小とされたことにより内径側で含油率が低く、外径側で含油率の高い軸受体を提供し、長時間に亘る使用で含浸油が消耗して来たときに残存する油分を毛細管現象によって内径側に移動補給し適切な給油作用を継続せしめる。
【００１７】
また本発明によるものは軸受における内径側平均含油率が外径側平均含油率より小とされたことによっても上記同様に長時間使用時において含浸油が消耗した条件下で残存油分を内径側に移動補給し、同様に適切な補給条件を形成する。
【００１８】
圧粉成形後のサイジング工程において、厚さ方向における圧縮率を外径側より内径側において大として行い、次いで含油処理することにより上記したような長時間使用条件下の如きにおいて残存油分を内径側に移動補給する好ましい給油条件を形成維持する。
【００１９】
上記のように圧粉成形後のサイジング工程において厚さ方向における圧縮率を外径側と内径側との間において異らしめるための手法としては一般的に上下面が平行状態の製品を得る場合には圧粉成形時において内径側の厚さを大とし、外径側を小とした圧粉成形体を得、この圧粉成形体を焼結してからのサイジング工程で上下面を平行状態にすることにより略的確に目的の製品を得しめることは明かである。
【００２０】
上記したような圧縮率または平均含油孔径ないし含油率の変化は外径側と内径側との間のみならず、軸受の周方向または長さ方向における位置変化においても適宜に採用することができ、それぞれの軸受体使用条件に応じた変化状態を形成し得る。
【００２１】
【発明の実施の形態】
上記したような本発明によるものの具体的な実施態様を適宜に添附図面を参照して説明すると、先ず本発明者はこのような含油軸受を得る場合の代表的原料である１００メッシュ以下の鉄粉と黄銅粉による混合粉を準備し、これを圧粉成形して図１に示すような形態の圧粉体１０を得た。
【００２２】
即ち、該圧粉体１０は直径が１2.１１mmで、厚さが5.０８mmの円盤状圧粉体１０の中央部に径5.９８mmの内孔１１を形成すると共に周側2.０mm範囲で上下両面から厚さ0.５mmのテーパ面１２をそれぞれ環設したものであり、圧粉成形体の相対密度は内径側を大とし、外径側と内径側との間に2.５％程度の差を生ずるように内径側を小としたものである。
【００２３】
上記のようにして得られた圧粉成形体は次いで８６０℃程度の温度による焼結処理をなしてから外径１２．０ｍｍで内径６．０１３ｍｍにサイジングし、該サイジング工程において厚さ方向における圧縮率を上記した図１のように内径側で上下面がそれぞれ０．５ｍｍの厚層状態に圧粉成形されていた状態から上下面が何れも平坦面となるように成形することにより内径側における圧縮率を外径側の圧縮率に対し２０％前後高くなるようにサイジング成形し、後述する図３および図５に示すような焼結含油軸受を得た。
【００２４】
なお上記のような本発明による焼結含油軸受に対し比較例として前述したところと同じ鉄粉と黄銅粉による混合粉を用い従来からの一般法によって圧粉成形し、該圧粉成形体を前記の同じ温度条件で焼結処理してから外径１２．０ｍｍで内径６．０１３ｍｍにサイジングした一様な含油率をもったストレート型軸受を製造した。
【００２５】
上記のようにして得られた本発明例および比較例の各軸受について図２に示すようなＡ〜Ｅの各区分位置毎の外径、体積、含油量、密度、相対密度、含油率、通気度および圧環強度を測定した結果は次の表１（本発明による焼結含油軸受）および表２（従来からのストレート型軸受）の如くであり、これを要約して図示すると図１，２の如くである。
【００２６】
【表１】

【００２７】
【表２】

【００２８】
即ち表１、表２および図３、図４に示す如くで、本発明例および比較例のものは圧環強度において３０〜４０ kgf／mm² と一定状態のものであるが、通気度および含油率においては本発明例のものが内径側で0.０４darcy または１９容量％程度と低いものであるのに対し外径側では0.０８darcy または２２容量％以上と相当に高められたものである。これに対し図４に示した比較例のものは前記したように圧環強度は本発明例と同等であっても通気度は内径側で0.０６darcy 以上で、含油率も２0.５容量％以上と何れも高く、外径側における通気度は0.０８darcy 以上と相当に高いものであるに拘わらず含油率は２２容量％に達しておらず、本発明のものが充分な特質性を具備した組織となっていることが確認された。
【００２９】
更に上記したような本発明材および比較材について前述した図２に示すような▲１▼〜▲５▼の各部における体積、含油量、密度、相対密度および含油率を測定した結果は次の表３および表４に示す如くであった。
【００３０】
【表３】

【００３１】
【表４】

【００３２】
また、このような結果を要約して示しているのが図５および図６であるが、従来法によるストレート材においては図６に示すように内径側▲１▼における密度が6.５ｇ／cm³ 程度で、中間部分では6.３ｇ／cm³ 程度であっても、外径側▲５▼も6.５５ｇ／cm³ 程度と殆んど同じ密度状態であり、含油率も中間部で若干高くなっているとしても内径側と外径側では殆んど同一状態である。これに対し本発明材では図５に示されるように、内径側が6.６ｇ／cm³ 以上であるのに対し、外径側は6.０ｇ／cm³ 以下と充分に低密度となっている。含油率についても内径側▲１▼は１９ vol％程度であるのに▲２▼〜▲４▼では次第に上昇して２３ vol％を超えており、外径側▲５▼では２6.５８％と充分に高い含油状態である。
【００３３】
上記したような本発明によるものは内径側における含油率が比較的低いもので、外径側における含油率を充分に高め得ることから長時間使用時の含浸油消耗時において外径側残存油を内径側に移動させて好ましい潤滑性を確保し、従来の一般的なストレート状態の組織のものに比し良好な摺動特性を長時間に亘って維持し得るなどの特質を有していることは明かである。
【００３４】
上記したような本発明によるものは上述したようなことの外に含油率の分布を軸受孔の内径側と外径側との間において適宜に変更、調整、コントロールした製品を得しめることができることは明らかで、何れにしても夫々の利用目的や使用条件に即応した好ましい軸受体を提供し得る。
【００３５】
また本発明によるものは軸受孔の内径側と外径側の間において変化、調整することに代え、軸受体の軸方向や円周方向において変化、調整することができる。例えば圧粉成形時においてパンチ端面の数カ所を凹形状として圧縮し、また圧粉体の端面数カ所を凸形状として成形してから該圧粉成形体を焼結し、次いで行われるサイジング工程において焼結体の端面における凸形状部分とその他の部分とが平坦となるように圧縮したサイジングをなすことにより、上記のように凸部分とそうでない部分の圧縮率が異なることになる。即ち密度差が生じ、それらの部分における含油率の異なった製品（軸受体）が得られる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したような本発明によるならば圧粉成形時とサイジング時の形態を変更する程度の簡易な操作で平易に目的の製品を得ることができ、しかも長時間使用による含浸油消耗時において外径側残存油を内径側に移動させ好ましい潤滑性を維持せしめ、良好な摺動特性を長時間に亘って維持し、またモータの高速回転時などにおけるポンプ作用などに原因した油の浸み出しすぎなどによる油洩れ防止を図らしめ得るものであり、しかも上記のような製造時のみならず、機構内設定時においても特別な煩雑性や困難性を有しないなどの効果を有しており、工業的にその効果の大きい発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による圧粉成形体の断面図である。
【図２】図１の圧粉成形体を焼結処理してから上下面を平坦状にサイジングしたものに対する切削処理区分の状態を示した説明図である。
【図３】図２に示した切削処理区分で得られた本発明実施例材についての通気度、圧環強度、含油率を要約して示した図表である。
【図４】図２に示した切削処理区分で得られた従来技術による比較材についての通気度、圧環強度および含油率を要約して示した図表である。
【図５】図３に示した本発明実施例材による含油率、密度の状態を示した図表である。
【図６】図４に示した比較材についての含油率、密度の状態を要約して示した図表である。
【符号の説明】
Ａ〜Ｅ 内径側からの距離
▲１▼〜▲５▼ 内径側からの測定区分

Claims (2)

1. 圧粉成形後のサイジング工程において、厚さ方向における圧縮率を外径側より内径側において大として行い、軸受における内径側平均含油率が外径側平均含油率より小とされたことを特徴とする焼結含油軸受。
2. 圧粉成形後のサイジング工程において、厚さ方向における圧縮率を外径側より内径側において大として行い、次いで含油処理することを特徴とした、内径側平均含油率が外径側平均含油率より小である焼結含油軸受の製造方法。

Images