JP4346984B2

JP4346984B2 - 焼結含油軸受、焼結含油軸受の製造方法および製造装置

Info

Publication number: JP4346984B2
Application number: JP2003207128A
Authority: JP
Inventors: 輝夫清水; 恒夫丸山
Original assignee: 三菱マテリアルＰｍｇ株式会社
Priority date: 2003-08-11
Filing date: 2003-08-11
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2023-08-11
Also published as: JP2005061429A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受本体に潤滑油を含浸させて、軸受孔に挿通される回転軸との潤滑を好適に行うことができる焼結含油軸受、その製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多孔質状の焼結金属により形成され、潤滑油を含浸させて使用される焼結含油軸受は、無給油で長時間使用することができ、高温での耐久性に優れ、低騒音であることから、広く利用されている。
【０００３】
この種の焼結含油軸受は、軸受本体に軸受孔が設けられたものであり、この軸受孔に、軸受孔より小径の回転軸が挿通されて用いられ、回転軸の回転に伴うポンプ作用によって軸受本体の多数の細かい空孔より吸収された潤滑油と、摩擦熱に起因する膨張によって滲出した潤滑油とが、回転軸との摺動部分において油膜を形成する。
【０００４】
ところで、この焼結含油軸受においては、回転軸が摺接する摺動面であっても潤滑油を含浸させる空孔が多数形成されているので、上述のように回転軸と摺動面との間に油膜が生じていても、上記空孔から潤滑油の一部が漏れて油圧が低下するため、回転軸と摺動面との局部的な接触が行われる。これでは、回転軸に対する摩擦係数が大きくなって、焼き付きが生じやすい等といった欠点があった。
【０００５】
図７は、このような焼結含油軸受１０１の従来例を示すものである。この焼結含油軸受１０１は、内部に空孔を含む多孔質状の焼結金属により形成された軸受本体１０３に軸受孔１０４が設けられたものであり、この軸受孔１０４に回転軸１０２が挿通されて用いられる。そして、軸受孔１０４の内周面の一部領域で空孔を潰して、摺動面１０５が形成されている。このようにして、回転軸１０２と摺接する摺動面１０５に油膜を安定して保持する方法が用いられる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２５２７５７号公報（第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の焼結含油軸受においては、焼結含油軸受内周面の空孔を潰した構成であっても、外周面または端面には多くの空孔が残っており、それら空孔から含浸油等が流出することにより、焼結含油軸受の潤滑に変化が生じると、回転軸との摺動抵抗が変化し、回転ムラが発生したり、焼結含油軸受の寿命が低下する等の問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、第１の目的は、摺動面上に形成される油膜を確実に保持し、油の消費を削減するとともに回転ムラを抑制することのできる焼結含油軸受を提供することにある。
また、第２の目的は、油漏れを適切な領域で生じるように設定し得て、回転軸の回転ムラ、焼き付きを防止する焼結含油軸受を製造する製造方法および製造装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、内部に空孔を含む多孔質状の焼結金属により形成された軸受本体に、回転軸が挿通される軸受孔が形成された焼結含油軸受であって、前記回転軸の軸線方向の端面の一部の領域が、前記端面に開放された前記空孔を潰した封孔部とされ、端面のうち封孔部以外の部分が大気に開放された構成とされており、大気に開放された部分から油を滲み出させることにより、前記軸受孔に油が滞留することを防止する構成とされていることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、摺動面から回転軸端面外方に向かって移動する油の流路が焼結含油軸受端面で遮られ、焼結含油軸受端面からの流出が防止される。また、端面の一部が大気に開放されていることにより油の滲出量を適切にして、安定した油膜を保持することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項1に記載の焼結含油軸受であって、内部に空孔を含む多孔質状の焼結金属により形成された軸受本体に、回転軸が挿通される軸受孔が形成された焼結含油軸受であって、前記軸受本体の外周面の少なくとも一部の領域が、前記外周面に開放された空孔を潰した構成とされていることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、少なくとも空孔が潰された部分において、摺動面から径方向外方に向って移動する油の流路が焼結含油軸受の外周壁面で遮られ、油が滲出するのが防止される。したがって、焼結含油軸受内の油が、焼結含油軸受内部に安定してとどまることができ、摺動面上に形成される油膜が保持される。
また、外周面および端面のすべてを封孔せずに一部を大気に開放することにより油の滲出量を適切にして、安定した油膜を保持することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に係る焼結含油軸受の製造方法であって、内部に空孔を含む多孔質状の焼結金属により形成された軸受本体に、回転軸が挿通される軸受孔が形成され、その外面に開放された空孔の一部が潰された焼結含油軸受を製造するに際して、前記焼結含油軸受に油を含浸させた状態でこの焼結含油軸受の軸受孔に装置回転軸を挿通し、該装置回転軸を回転させると共にこれら焼結含油軸受に径方向に働く側圧を付加して、前記焼結含油軸受の外面に油を滲出させ、その滲出領域の表面の前記空孔を、樹脂コーティングによって封孔することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、実際の運転時と同様の荷重、回転を焼結含油軸受に加えて、実際の運転時と同等の物理的変化を生じさせて油の滲出状況を特定し、空孔を潰すようにしたので、実際の運転に適応した焼結含油軸受を製造することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の焼結含油軸受の製造方法において、前記油として、蛍光体を含ませてなる油を用いることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、焼結含油軸受の油の流出箇所調査において使用する油に蛍光体を含ませているので、滲出領域をより明確に特定することが可能となり、油の流出の度合いを定量的にかつ容易に把握することができる。
また、回転軸を回転させながらの油の滲出箇所、量検を容易に確認することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、内部に空孔を含む多孔質状の焼結金属により形成された軸受本体に、回転軸が挿通される軸受孔が形成され、その外面に開放された空孔の一部が潰された焼結含油軸受の製造装置であって、前記空孔の一部を潰す領域を決定する領域決定手段を備え、該領域決定手段は、油を含浸させた前記焼結含油軸受を回転不能に保持する第１の保持手段と、焼結含油軸受に挿通させた装置回転軸を定位置に保持する第２の保持手段と、該装置回転軸を回転させる駆動手段と、前記焼結含油軸受に径方向の側圧を付与する側圧付与手段とを備えており、前記側圧付与手段が、液体が貯留された貯留槽と、前記第１の保持手段に吊下され、前記液体内に浸漬された錘とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、第１の保持手段により回転しないように保持された焼結含油軸受に、第２の保持手段によって定位置に保持された回転軸を挿通し、第１の保持手段に錘を吊下して実際の運転時と同等の径方向側圧を付加するとともに、回転軸を回転させて、実際の運転時と同等の使用条件における軸受の油の滲出状況を特定する。
その結果をもとに、滲出量が適切な焼結含油軸受を製造することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の焼結含油軸受、その製造方法および製造装置の実施の形態につき図面を参照して説明する。
図１は本発明の第一の実施の形態を示す図である。
この図に示す焼結含油軸受１は、略円筒状に形成されたものである。
この焼結含油軸受１は、内部に空孔を含む多孔質状の焼結金属により形成された軸受本体３に軸受孔４が設けられたものであり、この軸受孔４に、外径が軸受孔４よりわずかに小さい回転軸２が挿通されて用いられる。そして、軸受１の端面６の一部領域の空孔を、樹脂コーティングにより潰して封孔部７が設けられている。また、焼結含油軸受１には、回転軸２との間の摺動面に油膜を形成するための油が含浸されている。
【００２４】
この焼結含油軸受１は、上記のように構成されたものであり、この焼結含油軸受１を使用する場合には、回転軸２を挿通し、回転軸２を図示しない駆動源によって駆動することによって、支承するものである。封孔部７においては、油が滲出するのが阻止され、端面６の封孔されていない部分から適切な量の油がから滲み出る。
したがって、焼結含油軸受１の油の滲出を適切な状態に設定することができ、焼結含油軸受１の寿命を伸ばすことができる。
【００２５】
図２、図３は本発明の第２の実施の形態を示す図である。
この第２の実施の形態において、第１の実施形態と同様の部分については、同一の符号を用いてその説明を省略する。
この実施の形態が、前述した第１の実施形態と異なる点は、空孔を潰した封孔部８が端面６ではなく、軸受１の外周部５に設けられている点である。
これら図に示すように、軸受１の外周面５の一部領域、例えば図２のＸで示す範囲内の空孔を樹脂コーティングにより潰して封孔部８が設けられている。また、焼結含油軸受１には、回転軸２との間の摺動面に油膜を形成するための油が含浸されている。
この焼結含油軸受１に、回転軸２を挿通し、回転軸２を図示しない駆動源によって駆動すると、封孔部８においては、油が出るのが阻止され、外周部５の封孔されていない部分から適切な量の油が外周面５から滲み出る。
【００２６】
なお、上記の実施の形態においては、封孔部７を端面６に、封孔部８を外周面５に単独で設ける場合について説明したが、端面６の封孔部７と、外周部５の封孔部８とに、共に設けるようにしてもよい。この場合、外周面５および端面６の全面の空孔を潰してしまうと、油が内周面のみから滲出するため、回転軸２との間に油が滞留し、その結果、回転ムラが発生する場合があるので、外周面５および端面６を共に封孔する場合は、空孔の一部を残すことが、好適である。
また、端面６に封孔部８を設ける場合は、端面６ａ、６ｂのいずれか一方のみに設けてもよい。
【００２７】
上述した軸受１の製造方法について説明する。
図４は、軸受１を製造する際の説明図であり、焼結含油軸受１の使用状態に応じて、軸受１のどの部分を封孔するかを決定することができるようにする製造装置を示した図である。
図４において、符号５０は製造装置、符号１は軸受、符号５１は第１の保持部材（第１の保持手段）、符号５５は装置回転軸を示している。装置回転軸５５は、焼結含油軸受１の軸受孔４よりやや小さく形成された軸であり、外径、材質、表面粗度等は焼結含油軸受１について実際に使用される軸と同じものを使用すると好適である。また、装置回転軸５５は、軸受孔４に挿入され図示しない第２の保持部材によって定位置に支承され、図示しない駆動源によって回転するようになっている。
【００２８】
第１の保持部材５１は、軸受１を外部から保持する環状のリング５３および環状のリング５３の側方に固定されたアーム５２ａ、５２ｂにより構成されており、第１の保持部材５１には軸受１と装置回転軸５５に下方の側圧を付与するための側圧付与手段５６が設けられている。
側圧付与手段５６は、第１の保持部材５１に吊下された錘６０と、貯留槽５７と、貯留槽５７内に貯留された油５８とを備え、錘６０が貯留槽５７に浸漬された構成となっている。また、側圧付与手段５６により、焼結含油軸受１に実際の運転時に焼結含油軸受１が受ける径方向荷重に応じた側圧を発生させるようになっている。
【００２９】
上記の製造装置５０は、焼結含油軸受１の封孔箇所５を決定する場合に以下のように使用される。
この装置５０を用いて、当該部分を決定するには、まず焼結含油軸受１に蛍光体を含んだ油を含浸させる。
蛍光体を含んだ油を含浸させた焼結含油軸受１を、第１の保持部材５１の環状のリング５３に固定し、焼結含油軸受１の軸受孔４に装置回転軸５５を挿通するとともにアーム５２ａ、５２ｂを所定の位置に固定する。
【００３０】
この場合、第１の保持部材５１に吊下した錘６０は貯留槽５７の底面から一定距離上方に位置するように槽内の油５８の中に浸漬し、回転軸５５が回転することによって生じる振動を貯留槽５７内の油５８を用いて緩衝するようになっている。
したがって、第１の保持部材５１は、下方向に錘６０の重量により発生する重力から錘６０が槽内の油５８の中に浸漬されることによって発生する浮力を差し引いた力Ｆがかかる。
【００３１】
次いで、錘６０によって、焼結含油軸受１に運転時の径方向の負荷を加えた状態で、図示しない駆動源により運転時と同様な回転数を装置回転軸５５に与えて、焼結含油軸受１の運転状態を再現する。
油漏れ状態については、滲出した油に紫外線を含んだ照明を照射して発光させるとともに、その発光状況をカメラで撮影し、その画像を画像解析して油の滲出箇所や滲出量を特定する。
【００３２】
図５、図６は、この装置において、装置回転軸５５を回転させて、焼結含油軸受１に１キログラム、３キログラムの荷重を掛けた場合の端面において滲出する油の滲出領域、滲出の度合いを示したものである。図５、図６において、１１ａ、１１ｂは油の滲出状況を示したものであり、油の滲出量を黒点等の濃淡で示しており、濃い部分が油の滲出量が多い。このようにして、この装置によれば、焼結含油軸受１の運転時の油漏れの位置及び状態が再現できるので、焼結含油軸受１からの油が滲出領域に基づいて、焼結含油軸受１において、適切な封孔箇所を設定することができる。
【００３３】
上記の実施の形態においては、封孔手段として、封孔部７、８を樹脂コーティングにより封孔する場合について説明したが、封孔手段については、焼結体の成形過程において金型の作用による機械的な封孔、材料の密度を変えることによる封孔、樹脂含浸による封孔であってもよいし、軸受１の外周面５の曲率を局所的に変化させることによって封孔効果を備えさせてもよい。
また、蛍光体については、蛍光物質を含むことはいうまでもないが、りん光物質をも含む概念である。
【００３４】
また、上記実施形態では、製造装置５０の側圧付与手段として錘６０を貯留槽５７内の油５８に浸漬する場合について説明したが、側圧付与手段については、シリンダ等のアクチュエータやバネ等の付勢手段を利用してもよく、その場合、貯留槽５７の油５８による鑑賞手段に代え、サスペンション等をアクチュエータまたはバネと並列に配置する構成としてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
この発明に係る焼結含油軸受によれば、摺動面上に形成される油膜を確実に保持し、油の消費を削減するとともに回転ムラを抑制することができる。
また、この発明に係る製造方法および製造装置によれば、油の滲出を適切な領域で生じるように設定でき、回転軸の回転ムラ、焼き付きを防止する焼結含油軸受を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態を示す図であって、軸方向端面を封孔した焼結含油軸受の正面図である。
【図２】本発明に係る第２の実施の形態を示す図であって、外周面を封孔した焼結含油軸受の横断面図である。
【図３】本発明に係る第１の実施の形態を示す図２のＡ矢視図であって、外周面を封孔した焼結含油軸受を側面から見た図であり、斜線部が封孔部を示す。
【図４】本発明に係る製造装置の実施の形態を示す図である。
【図５】本発明に係る製造装置を使用して焼結含油軸受から油を滲出させた時の滲出状況を示す図である。
【図６】本発明に係る製造装置を使用して焼結含油軸受から油を滲出させた時の滲出状況を示す図である。
【図７】従来の焼結含油軸受を示す図であって、内周面を封孔した焼結含油軸受の横断面図である。
【符号の説明】
１・・・焼結含油軸受
３・・・軸受本体
４・・・軸受孔
５・・・外周面
６、６ａ、６ｂ・・・端面
７・・・端面封孔部
８・・・外周面封孔部
５１・・・第１の保持手段
５５・・・装置回転軸
５６・・・側圧付与手段
５７・・・貯留槽
５８・・・油（液体）
６０・・・錘
Ｆ・・・径方向に働く側圧

Claims

内部に空孔を含む多孔質状の焼結金属により形成された軸受本体に、回転軸が挿通される軸受孔が形成された焼結含油軸受であって、
前記回転軸の軸線方向の端面の一部の領域が、前記端面に開放された前記空孔を潰した封孔部とされ、端面のうち封孔部以外の部分が大気に開放された構成とされており、
大気に開放された部分から油を滲み出させることにより、前記軸受孔に油が滞留することを防止する構成とされていることを特徴とする焼結含油軸受。
前記軸受本体の外周面の少なくとも一部の領域が、前記外周面に開放された空孔を潰した構成とされていることを特徴とする請求項1に記載の焼結含油軸受。
内部に空孔を含む多孔質状の焼結金属により形成された軸受本体に、回転軸が挿通される軸受孔が形成され、その外面に開放された空孔の一部が潰された焼結含油軸受を製造するに際して、前記焼結含油軸受に油を含浸させた状態でこの焼結含油軸受の軸受孔に装置回転軸を挿通し、該装置回転軸を回転させると共にこれら焼結含油軸受に径方向に働く側圧を付加して、前記焼結含油軸受の外面に油を滲出させ、その滲出領域の表面の前記空孔を、樹脂コーティングによって封孔することを特徴とする焼結含油軸受の製造方法。
請求項３記載の焼結含油軸受の製造方法において、前記油として、蛍光体を含ませてなる油を用いることを特徴とする焼結含油軸受の製造方法。
内部に空孔を含む多孔質状の焼結金属により形成された軸受本体に、回転軸が挿通される軸受孔が形成され、その外面に開放された空孔の一部が潰された焼結含油軸受の製造装置であって、前記空孔の一部を潰す領域を決定する領域決定手段を備え、該領域決定手段は、油を含浸させた前記焼結含油軸受を回転不能に保持する第１の保持手段と、焼結含油軸受に挿通させた装置回転軸を定位置に保持する第２の保持手段と、該装置回転軸を回転させる駆動手段と、前記焼結含油軸受に径方向の側圧を付与する側圧付与手段とを備えており、
前記側圧付与手段が、液体が貯留された貯留槽と、前記第１の保持手段に吊下され、前記液体内に浸漬された錘とを備えたことを特徴とする焼結含油軸受の製造装置。