JP4448401B2 - Composite sintered bearing - Google Patents
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Description
本発明は、例えば軸流ファンモーターなどの長寿命であることが要求される軸受に好適な、振動、騒音、摩擦損失などの少ない焼結含油軸受(多孔質含油滑り軸受)に関するものである。 The present invention relates to a sintered oil-impregnated bearing (porous oil-impregnated sliding bearing) that is suitable for a bearing that is required to have a long life, such as an axial fan motor, and that has less vibration, noise, friction loss, and the like.
ファンモーターなどの軸受に焼結含油軸受を用いる場合には、軸の振れを防ぐために軸受の長さをある程度大きくする必要がある。然し乍ら長さを増大するに従って、内径面を精度良く一様に仕上げることが困難になり、更に軸受面積の増加に伴い摩擦抵抗も増加するので好ましくない。そこで軸受内径の両端部は所定の寸法に仕上げるとともに、内径の中央部には逃げを設けて、回転軸を両端で支持するのが一般的である。 When using a sintered oil-impregnated bearing for a fan motor or the like, it is necessary to increase the length of the bearing to some extent in order to prevent shaft runout. However, as the length is increased, it becomes difficult to finish the inner diameter surface accurately and uniformly, and the frictional resistance increases as the bearing area increases. Therefore, both ends of the inner diameter of the bearing are finished to a predetermined size, and a relief is provided at the center of the inner diameter to support the rotating shaft at both ends.
この場合、内径の中間に凹部(逃げ)のある円筒体は一体に圧粉成形することはできないが、焼結体への逃げの加工に旋削などの機械加工を施すと切粉による目詰まりや異常摩耗の虞れがある。そこで塑性加工によって逃げ部を形成したり、所望の軸受を型出し可能な形状(円筒の内径が片側は小径で、他の側は大径の段付き孔)の複数の部材に分割してそれぞれを圧粉成形し、両部材の大径側を突き合わせた状態で焼結して一体化するなどの手段が知られているが、工数が増加し、コスト高になるなどの問題がある。さらに、含油軸受用焼結合金は機械部品用焼結合金に比べて一般に軟質なので、機器のハウジングへこのような軸受を圧入する際に、軸受の内径に歪みを生じ易く、その修正加工を要するという問題もある。 In this case, a cylindrical body with a recess (relief) in the middle of the inner diameter cannot be compacted integrally. However, if machining such as turning is performed to process the escape to the sintered body, clogging due to chips will occur. There is a risk of abnormal wear. Therefore, it can be divided into a plurality of members that have a shape that can form relief parts by plastic working or mold a desired bearing (the inner diameter of the cylinder is a small diameter on one side and a large diameter on the other side). There are known means for compacting and sintering and integrating them in a state where the large diameter sides of both members are butted together, but there are problems such as increased man-hours and higher costs. Furthermore, since sintered alloys for oil-impregnated bearings are generally softer than sintered alloys for machine parts, when such a bearing is press-fitted into the housing of a device, the inner diameter of the bearing is likely to be distorted, and a correction process is required. There is also a problem.
また、2個の焼結含油軸受を機器のハウジング内に所定の間隔を明けて装着して回転軸を2点で支持し、両軸受の中間を逃げ部とする方法もある。しかし、この方法では2個の軸受をハウジングに装着した後、両軸受の同軸度を高めるために芯出し加工を行なう必要があり、軸受の組み付けと調整に手間がかかる。 There is also a method in which two sintered oil-impregnated bearings are mounted in the housing of the device at a predetermined interval to support the rotating shaft at two points, and an intermediate portion between both bearings is used as a relief portion. However, in this method, after mounting the two bearings on the housing, it is necessary to perform a centering process in order to increase the coaxiality of the two bearings, and it takes time to assemble and adjust the bearings.
前述の、複数の部材を接合することにより逃げ部を具える軸受を形成する手段の具体例として、実開昭47−8842号公報には図6(a)および6(b)に示すように、軸孔が段付き形状の圧粉体61を2個予め製造し、両者の大内径側同士を突き合わせて鋼管62内に挿入して焼結することにより、圧粉体と鋼管、および圧粉体同士が一体に焼結接合された、軸孔の両端で回転軸を支持し、中間は逃げ部42として機能し、外周を鋼管で被覆された焼結含油軸受が得られることが開示されている。この軸受は機器のハウジングに、外皮の鋼管ごと圧入・固定して用いられる。
また、特許第3475215号公報には、気孔径が互いに異なる2個の焼結軸受部材を嵌め合わせて圧着して得られる、軸受の一方の端部と他方の端部で軸受特性が異なる焼結含油軸受(図7参照)が開示されている。この軸受は、上側の軸受部材63は高負荷を受ける部材で気孔径の小さな焼結合金であり、下側の軸受部材64は低負荷を受ける部材で気孔径の大きな焼結合金から作られている。そして上側の軸受部材はその下端部外周側に、下側の軸受部材はその上端部内周側にそれぞれ、相手部材との入れ子組み用の段差部を持つ形状に成形および焼結されたもので、両部材を嵌め合わせて金型内で再圧および芯出しし形成された軸受である。
In addition, Japanese Patent No. 3475215 discloses a sintered bearing having different bearing characteristics at one end of the bearing and the other end obtained by fitting and pressing two sintered bearing members having different pore diameters. An oil-impregnated bearing (see FIG. 7) is disclosed. In this bearing, the upper bearing
前記の特許文献1に係る軸受の場合は、その外周が鋼管で補強されているので、機器のハウジングへの圧入によって内径面(軸受面)や同軸度に狂いを生じることはないが、軸受から滲み出す潤滑油の回収・循環については格別の機構は設けられていない。
一方、特許文献2に係る軸受の場合は、軸受全体が含油軸受用焼結合金からなる含油量は豊富である反面、これを機器のハウジングに固定する際に、圧入の程度によっては歪みが内径面(軸受面)まで及んで矯正を要することがある。さらに、近年における各種機器の長寿命化、メンテナンスフリー指向および軸受から漏れる潤滑油による周囲の汚染忌避の両面から、軸受の漏油対策に関する要請が一段と厳しくなってきている。本発明はこの様な事情に鑑み、前述の従来技術におけるそれぞれの長所を取り込み、短所は改善し、さらに漏油対策を充実した焼結軸受を提供することを目的とするものである。
In the case of the bearing according to Patent Document 1, since the outer periphery is reinforced with a steel pipe, the inner surface (bearing surface) and the coaxiality are not distorted by press-fitting into the housing of the device. There is no special mechanism for recovery and circulation of the lubricating oil that oozes out.
On the other hand, in the case of the bearing according to Patent Document 2, the entire bearing is rich in oil content made of a sintered alloy for oil-impregnated bearings. However, when the bearing is fixed to the housing of the device, the strain may be reduced depending on the degree of press-fitting. Correction may be required up to the surface (bearing surface). Furthermore, in recent years, demands for measures against oil leakage from bearings have become more severe from the viewpoints of long life of various devices, maintenance-free orientation and avoidance of surrounding contamination by lubricating oil leaking from bearings. In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a sintered bearing that incorporates the respective advantages of the above-described prior art, improves the disadvantages, and further enhances measures against oil leakage.
この発明の複合焼結軸受は、含油軸受用焼結合金からなる軸受2個を、機械部品用焼結合金からなるスリーブの両端部に挿入して固定する。図2は固定方法を例示するもので、図の左側は、再圧用押型51内に下側の軸受41、スリーブ20、上側の軸受40の順にセットして、コアロッド52を挿通した状態を示す図である。この状態から、上・下のパンチ53、54で圧縮する。軸受は図の右側に示すように、スリーブ20内に嵌入されて一体に接合すると同時に、上・下の軸受面が所定の寸法および同軸度に仕上げられて所望の複合軸受が得られる。嵌入とは圧入やかしめにより嵌め込むことを言い、以下単に圧入ということもある。また、嵌入操作の前または後に潤滑油が含浸されるのは当然のことである。
この複合軸受においては、スリーブ部材は剛性の高い機械部品用の鉄系焼結合金が適しており、軸受部材はスリーブ部材よりも気孔径の小さい、鉄銅系または青銅系の含油軸受用焼結合金から要求仕様に応じて選択される。なお両端の軸受部材(以下、単に軸受と呼ぶことがある)の中間部、回転軸を装着した場合の軸とスリーブ内面との空隙は、軸受と軸の摺動に関し逃げ部42として機能する。
In the composite sintered bearing of the present invention, two bearings made of a sintered alloy for oil-impregnated bearings are inserted and fixed to both ends of a sleeve made of a sintered alloy for machine parts. FIG. 2 exemplifies the fixing method, and the left side of the figure shows a state in which the
In this composite bearing, the sleeve member is suitably a ferrous sintered alloy for mechanical parts with high rigidity, and the bearing member has a pore diameter smaller than that of the sleeve member and is baked for ferrous or bronze oil-impregnated bearings. It is selected according to the required specifications from gold. An intermediate portion of bearing members at both ends (hereinafter sometimes simply referred to as “bearings”), and a gap between the shaft and the inner surface of the sleeve when the rotary shaft is mounted functions as a
この複合軸受は機器のハウジング内に圧入・固定して用いられるが、スリーブ20の材質が機械部品用の焼結合金で剛性が高いために圧入時に軸受面や同軸度に狂いを生じることはなく、そのまま使用に供することができる。また、スリーブが多孔質なので全休の含油量が多く、さらに運転に伴い(熱膨張して軸受から)滲み出た潤滑油は逃げ部からスリーブに吸収され、(運転休止時にスリーブより気孔径が小さい焼結軸受に毛細管力で吸引されて)再び軸受に循環するため、これらの作用が相俟って軸受寿命が長くなる。
This composite bearing is used by being press-fitted and fixed in the housing of the equipment. However, since the material of the
逃げ部42における軸とスリーブ内面の間隔については、回転軸の振れに対する逃げという観点からは接触を生じない限り任意であるが、滲み出た潤滑油の一時貯留〜スリーブへの吸収という観点からは、間隔が大きすぎるとスリーブへの回収が円滑に行えなくなるため、間隔の上限は5mmまで、好ましくは3mm以下とする。一方、スリーブの内面がストレートの場合に、この値が小さいと、軸受の肉厚も小さくなるため、軸受の製造や品質面での制約を受ける。従って、この場合は1mmを間隔の下限値とする。
About the space | interval of the axis | shaft in the
一方、軸受部材の端面側に滲み出した潤滑油の回収を図るためには、スリーブの端面を軸受部材の端面よりも高く設定する。滲み出した潤滑油や回転軸を伝って漏れる潤滑油は軸受端面に近接して回転軸に固定された油留め輪によって振り切られ飛散するが、これをスリーブの内壁面で受け止めて多孔質のスリーブ内に吸収し、軸受部材に循環させる訳である。またこの場合、スリーブ両端部の内壁面を中心軸に対する角度10〜30°のテーパー面(円錐面)に形成しておくとこのテーパー部が油溜りとなり、滲み出した潤滑油の回収が一層容易になる。角度が広すぎると油溜りの作用が劣り、狭すぎるとテーパー面と油留め輪の間隔がなくなり何れも好ましくない。このテーパーは、軸受部材をスリーブに圧入する際のガイドにもなり、また、この部分はパンチと接触せずに済むためにパンチの抜き出しも容易になり、再圧作業の円滑化に役立つものである。 On the other hand, in order to collect the lubricating oil that has oozed out to the end face side of the bearing member, the end face of the sleeve is set higher than the end face of the bearing member. Exuded lubricating oil or lubricating oil leaking along the rotating shaft is sprinkled off and scattered by an oil retaining ring fixed to the rotating shaft in the vicinity of the bearing end surface, but this is received by the inner wall surface of the sleeve and is a porous sleeve It is absorbed inside and circulated through the bearing member. In this case, if the inner wall surfaces of both end portions of the sleeve are formed on a tapered surface (conical surface) having an angle of 10 to 30 ° with respect to the central axis, the tapered portion becomes an oil reservoir, and it is easier to collect the exuded lubricating oil. become. If the angle is too wide, the action of the oil sump is inferior. If it is too narrow, there is no gap between the tapered surface and the oil retaining ring, which is not preferable. This taper also serves as a guide when the bearing member is press-fitted into the sleeve, and since this part does not need to contact the punch, the punch can be easily pulled out, which helps smooth the re-pressing operation. is there.
本発明の複合軸受にあっては、その外周を形成するスリーブの剛性が高いので、機器のハウジングに圧入・固定する際に両端部の軸受面やその同軸度が狂う虞がなく、そのまま使用に供することができる。また、スリーブが多孔質なので全体の含油量が多く、運転に伴い滲み出た潤滑油は逃げ部からスリーブに吸収されて再び軸受に循環し、軸受の端面側に滲み出した潤滑油もスリーブの内壁面で吸収されるため、これらの作用が相俟って軸受の寿命を延長することができる。 In the composite bearing of the present invention, since the sleeve forming the outer periphery thereof is highly rigid, there is no possibility that the bearing surfaces at both ends and the coaxiality thereof will be out of order when being press-fitted and fixed to the housing of the device, and can be used as it is. Can be provided. In addition, since the sleeve is porous, the total oil content is high.Lubricated oil that oozes out during operation is absorbed by the sleeve from the escape portion and circulates again to the bearing. Since they are absorbed by the inner wall surface, these actions can be combined to extend the life of the bearing.
図1は本発明に係る複合軸受の基本的な態様を示すもので、軸受部材10およびスリーブ20はともに単純な直円筒形であり、軸受部材は組成が質量基準で、銅:16〜24%、錫:1.6〜2.4%および鉄:残部、焼結密度6.0g/cm3、平均気孔径が10μmの含油軸受用焼結合金で作られ、スリーブは銅:1〜2%、炭素:0.7〜1%および鉄:残部、焼結密度6.4g/cm3、平均気孔径が100μmの機械部品用焼結合金で作られている。
スリーブ20の両端部内壁面21は角度15°のテーパー面に形成してある。この複合軸受はスリーブ20と軸受部材を前記の固定方法(図2)の要領で一体化して形成され、軸受部材10の端面をスリーブ20の端面より深い位置まで圧入して、軸受部材の端面に近接して回転軸30に固定された油留め輪31によって振り切られる潤滑油をスリーブ20のテーパー面21で受け止めて吸収するように構成してある。なお、この実施態様におけるスリーブ20の内面と回転軸30との間隔が1〜5mmの範囲内に設定されることは前述の通りである。
FIG. 1 shows a basic aspect of a composite bearing according to the present invention. The
The
次に、図1の複合軸受における軸受部材10の形状を鍔付き形状に変更した実施態様を図3に示す。この態様はスリーブ20の内径側端部に、軸受部材の鍔部11に対応する段差部22を設け、段差部の外縁からテーパー面21を立ち上がらせたものである。この態様においては軸受部材の圧入深さが段差部22によって一定になり、従って上・下の両軸受部材の間隔が一定に保たれるので、複合軸受をバラツキなく量産することができる。
Next, the embodiment which changed the shape of the bearing
次に、図1におけるスリーブ20の内面を、中間に小径部23のある段付き形状に変更した実施態様を図4に示す。この態様の場合、軸受部材10の圧入深さが小径部23の段部によって一定に保たれること、および、それに伴う利点は図3の態様の場合と同様である。
図1の態様の場合は中間の逃げ部(回転軸とスリーブ内面との空隙)が軸受部材の肉厚と一致することによる制約があったが、図4の態様の場合はスリーブ内面の小径部23と回転軸の空隙が逃げ部となるため、その(特に下限値の)設定に際して軸受部材の肉厚を考慮する必要がなくなる。但し、この空隙が縮小(小径部の内面が回転軸に近接)するにつれて、軸受から滲み出てこの空隙に充満する潤滑油の粘性抵抗が増し、軸を駆動するモーターの消費電流を増加させる。そこでこのロスを避けるため、図4(および次の図5)の態様においては、スリーブ内面の小径部と回転軸との空隙を0.5mm以上に設定することが好ましい。
Next, FIG. 4 shows an embodiment in which the inner surface of the
In the case of the embodiment of FIG. 1, there is a restriction due to the fact that the intermediate relief portion (the gap between the rotating shaft and the sleeve inner surface) matches the thickness of the bearing member, but in the case of the embodiment of FIG. Since the gap between the
次に、図3におけるスリーブの内面を、中間に小径部23のある段付き形状に変更した実施態様を図5に示す。この態様は、スリーブの内径側には両端の段差部22、中間の小径部23による段差の、都合2段の段差部がある場合の例で、軸受部材の鍔部11がスリーブ両端の段差部22によって位置決めされた状態で、スリーブの小径部23の段部と軸受部材10の端面との間に0.5mm以上の隙間を保つように設定した態様である。この場合、軸受端部が露出するため潤滑油の吸収が直接行えるようになる。
なお、図4および図5の態様におけるスリーブ内面の小径部23を型出し成形する代わりに、同じ位置に、軸受部材より気孔径の大きい焼結合金からなるカラー部材を挿入・固定しても同様の効果が得られる。
Next, FIG. 5 shows an embodiment in which the inner surface of the sleeve in FIG. 3 is changed to a stepped shape having a
4 and 5, instead of molding the
10 軸受部材
11 鍔部
20 スリーブ
21 テーパー面
22 段差部
23 小径部
30 回転軸
31 油留め輪
40 上側の軸受
41 下側の軸受
42 逃げ部
51 再圧用押型
52 コアロッド
53 上パンチ
54 下パンチ
61 段付き圧粉体
62 鋼管
63 上側の軸受部材
64 下側の軸受部材
DESCRIPTION OF
Claims (7)
スリーブよりも気孔径の小さい含油軸受用焼結合金からなり潤滑油を含有する軸受部材(10)が、
一体に嵌入固定された複合焼結軸受であって、
スリーブ両端部の内壁面が中心軸に対する角度10〜30°のテーパー面(21)に形成され、
軸受部材の端面がスリーブの端面よりも深く嵌入されていることを特徴とする複合焼結軸受。 At both ends of the inner diameter surface of the sleeve (20) made of a sintered alloy for machine parts ,
Bearing member containing lubricant consists small oil-impregnated sintered alloy bearing having pore diameters than the sleeves (10),
A composite sintered bearing which is fixedly fitted to one body,
The inner wall surface of the sleeves at both ends is formed in a tapered surface of angle 10 to 30 ° (21) with respect to the central axis,
Composite sintered bearing end surface of the shaft receiving member is characterized in that it is deeply inserted from the end face of the sleeve.
The composite sintered bearing according to any one of claims 1 to 6, wherein the position of the oil retaining ring (31) fixed to the rotating shaft in the vicinity of the end face of the bearing member is set deeper than the end face of the sleeve. .
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