JPH0791448A

JPH0791448A - 軸受装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0791448A
Application number: JP25780093A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kitazawa; 秀夫北澤
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 1993-09-21
Filing date: 1993-09-21
Publication date: 1995-04-04
Anticipated expiration: 2014-02-17
Also published as: JP2857304B2

Abstract

(57)【要約】【目的】油の濡れ性を良くして常時良好な潤滑機能を
得ると共に、表面に生じる突起形状を鈍くして接触キズ
の発生を防止し、しかも接触面を少なくして回転精度を
良好に維持し、その上動作状態における回転軸への油の
付着性を良好にして安定した動圧特性を得る。【構成】軸受３０の内部に回転軸２１が配置され、軸
受３０の内周面と回転軸２１の外周面との間に油膜３１
ａを形成して回転軸２１を回転自在に支承するようにし
た軸受装置において、軸受２１または回転軸３０の何れ
か一方を、焼結含油合金より形成すると共に、他方を、
表面粗さ０．３Ｓ〜０．５Ｓのランダムな凹凸をその摺
動面に有する金属材としてなるもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軸受装置及びその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の軸受装置として、軸受滑り面にヘ
リングボーン状やスパイラル状の所謂動圧発生溝が複数
形成された動圧グループ軸受が知られている。係る動圧
グループ軸受は滑り軸受の一種であり、回転に伴って滑
り面に設けた上記動圧発生溝に沿ってオイル等の潤滑材
（作動流体）を軸受内部に押し込み、潤滑材に高い圧力
を発生させ、この流体圧力により負荷を受けるようにし
たものである。

【０００３】しかしながら、これら軸受装置にあって
は、回転軸並びに軸受材料として金属または非鉄金属を
使用しているので、高速回転では該動圧発生溝に注油さ
れた潤滑材が遠心力により流出し、潤滑不足により軸受
剛性が不足し回転軸の振れが大きくなって、やがて焼付
けに至るという問題がある。

【０００４】また、起動時には、金属接触〜境界潤滑を
繰り返すことになるので、回転軸や軸受にキズが発生
し、動圧機能を失うという問題もある。

【０００５】そこで、本出願人は先に出願した特公昭６
３−６０２４７号公報の『動圧軸受装置』、特開平３−
１０７６１２号公報の『焼結含油軸受』、実開平３−９
６４２６号公報の『軸受装置』において、上記問題点の
解決を図った。

【０００６】特公昭６３−６０２４７号公報の動圧軸受
装置は、多孔質性の焼結合金よりなる軸受メタルの軸孔
に動圧発生溝を形成すると共に、該軸受メタルに含浸さ
せたオイルと、回転軸との間に介在させた油膜形成のた
めのグリースとを、同一動粘度且つ同一種としたもので
あり、動圧作用を生じない回転軸の始動時には、軸受メ
タルのオイルにより潤滑機能を達成し、始動後には、グ
リースにより流体膜を形成して潤滑機能を達成するとい
うものである。

【０００７】特開平３−１０７６１２号公報の焼結含油
軸受は、内側に突出し、回転軸との間のクリアランスを
他の部分よりも小さくすると共に、該回転軸との間で楔
状の隙間を形成する突出部を３条以上等角度に配設する
ようにしたものであり、該突出部に、軸回転時に集まる
油で楔状の油膜を形成し、良好な潤滑機能を得るという
ものである。

【０００８】実開平３−９６４２６号公報の軸受装置
は、軸受または回転軸の何れか一方に該回転軸支承用の
突出部を設け、この突出部に所定以上の油動圧効果を生
じさせるべく、該突出部を所定の面積にて相手側に対向
させるようにしたものであり、各突出部とこれら突出部
に対向する相手方との間に常時良好な油膜を形成し、良
好な潤滑機能を得るというものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記各
提案装置においても、以下の問題点があった。すなわ
ち、回転軸の表面に対しては、通常超精密仕上げ（研
削）を行っており、従ってその表面粗さは凡そ０．３Ｓ
以下となっているが、このような表面粗さだと回転軸へ
の油の濡れ性が悪く、油膜が切れやすくなって、良好な
潤滑機能が常時得られないといった問題がある。

【００１０】また、超精密仕上げによれば、表面に生じ
る突起が鋭利となるので、接触キズがつきやすいという
問題がある。

【００１１】また、超精密仕上げによれば、金属接触時
における接触面が多いので、摩耗が生じやすく、回転精
度に悪影響を及ぼす畏れがある。

【００１２】さらにまた、超精密仕上げによれば、動作
状態における回転軸への油の付着性が比較的悪く、安定
した動圧特性が得られないといった問題もある。

【００１３】そこで本発明は、油の濡れ性が良く常時良
好な潤滑機能が得られると共に、表面に生じる突起形状
が鈍く接触キズの発生が防止され、しかも接触面が少な
く回転精度が良好に維持され、その上動作状態における
回転軸への油の付着性が良好で安定した動圧特性が得ら
れる軸受装置及びその製造方法を提供することを目的と
する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の軸受装置は、上
記目的を達成するために、軸受の内部に回転軸が配置さ
れ、前記軸受の内周面と前記回転軸の外周面との間に油
膜を形成して前記回転軸を回転自在に支承するようにし
た軸受装置において、前記軸受または回転軸の何れか一
方を、焼結含油合金より形成すると共に、他方を、表面
粗さ０．３Ｓ〜０．５Ｓのランダムな凹凸をその摺動面
に有する金属材としたことを特徴としている。

【００１５】本発明の軸受装置の製造方法は、上記目的
を達成するために、上記手段における金属材の表面粗さ
を、バレル仕上げにより得ることを特徴としている。

【００１６】

【作用】このような手段における軸受装置によれば、表
面粗さ０．３Ｓ〜０．５Ｓのランダムな凹凸を有する金
属材の摺動面は、焼結含油合金との間に介在する油の濡
れ性を良好にするよう働く。また、表面に生じる突起形
状を鈍った形状にするようにも働く。また、金属接触時
における接触面を研削品に比べて少なくするようにも働
く。さらにまた、動作状態における油の付着性を良好に
するようにも働く。

【００１７】このような手段における軸受装置の製造方
法によれば、金属材にバレル仕上げを行えば、表面粗さ
０．３Ｓ〜０．５Ｓのランダムな凹凸を有する摺動面が
簡単に得られる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の第１実施例を示す軸受装置の横断
面図、図２は図１に示される軸受の横断面図であり、図
１にあっては図が煩雑になるのを避けるためにその右半
分のみが示されている。

【００１９】この第１実施例の軸受装置は、その基本構
造を特公昭６３−６０２４７号公報のそれと凡そ同じに
している。図１、図２において、符号３０で示される軸
受メタルは、従来技術で述べた動圧グループ軸受であ
る。軸受メタル３０は、スリーブ状に形成されており、
この軸孔の周囲の滑り面には、図２に示されるように、
複数の傾斜した、例えばヘリングボーン状の動圧発生溝
３０ａが形成されている。なお、この動圧発生溝は、複
数本のスパイラル状のものであっても良い。

【００２０】軸受メタル３０は、多孔質性（ポーラス）
の焼結合金から成り、この多孔部分には、動粘度が例え
ば５０Ｃ／Ｓ相当のシリコン系のオイルが含浸されてい
る。すなわち、軸受メタル３０は所謂焼結含油軸受とな
っている。なお、このオイルの含浸は、例えば高温下で
の真空含浸法によって行われている。

【００２１】このように構成された軸受メタル３０の軸
孔には回転軸として、例えばキャプスタン軸２１が嵌挿
されている。

【００２２】ここで、本実施例の特徴をなす点である
が、該回転軸２１は金属材より形成されていて、その表
面（摺動面）には表面粗さ０．３Ｓ〜０．５Ｓのランダ
ムな凹凸が形成されている。

【００２３】この摺動面上の表面粗さ０．３Ｓ〜０．５
Ｓのランダムな凹凸は、回転軸２１の仕上げを超精密仕
上げではなく、バレル仕上げとすることにより、得られ
るようになっている。

【００２４】このバレル仕上げ（バレル研磨）とは、バ
レル槽に仕上げ材としての回転軸２１、バラの研磨石、
コンパウンド、水を装入し、回転、振動、遠心流動、ジ
ャイロ（自公転）、ハイスピン（正逆転と公転）、レシ
プロ（左右往復）、エディーフロー（渦流）、トーナフ
ロー（意巻流動・乾式）の運動を与えて、回転軸２１と
研磨石との間に生じる相対運動差により、表面仕上げを
行う加工法のことであり、このようなバレル仕上げを行
うと、図５に示されるような、表面粗さ０．３Ｓ〜０．
５Ｓのランダムな凹凸が簡単に得られる。

【００２５】因に、本実施例においては、回転軸２１の
表面粗さは０．３３Ｓ（μｍ）となっている。

【００２６】そして、軸受メタル３０の軸孔の一方の端
部側には、大きく面取りしたオイル溜り部３０ｂが形成
され、この部分にオイル３１の一部が溜められるように
なっている。

【００２７】ここで、モータが停止している時は回転軸
２１も停止した状態にあり、この状態においては、回転
軸２１の外周の一部は、軸受メタル３０の軸孔の滑り面
に当接している。

【００２８】係る停止状態から、モータが始動し、回転
軸２１が回転を始める初期の段階においては、軸受メタ
ル３０に含浸されているオイルにより、回転軸２１と軸
受メタル３０との間における潤滑機能が達成され、一方
モータの始動後、回転軸２１が回転を始めた後、軸受メ
タル３０の溝３０ａ（図２参照）に沿って回転軸２１と
軸受メタル３０の軸孔との間にオイルが押し込まれ、ポ
ンピング作用により、両者の間に図１に示されるように
流体膜３１ａが形成され、この流体膜の圧力により、回
転軸２１は軸孔から離間し、回転軸２１は軸孔に対し非
接触状態で回転する。このような機能が動圧作用と呼ば
れている。

【００２９】回転軸２１が軸孔に対し非接触状態で回転
する時、焼結合金より成る軸受メタル３０の多孔部内に
は充分にオイルが含浸されている。

【００３０】流体膜３１ａは回転軸２１の回転に伴なっ
て移動するも、オイル溜り３０ｂが設けられていて、こ
の部分と、軸孔面との間でオイルが循環するようになる
ので、そのオイルの流出が防止される。

【００３１】一方、モータの始動時において、回転軸２
１が軸受メタル３０の軸孔面に接触している時は、摩擦
により、軸受メタル内のオイルが回転軸２１に向けて流
れ、このオイルにより、回転軸１１との間に潤滑機能が
達成される。そして、回転軸２１に向けて流れたオイル
は、軸受メタル３０の両端側に進行し、かつ、両端側か
ら軸受メタルの多孔部内に戻り、これによりポンプ作用
が行われる。

【００３２】このように、本実施例においては、軸受３
０を焼結含油合金より形成すると共に、回転軸２１を、
表面粗さ０．３Ｓ〜０．５Ｓのランダムな凹凸をその摺
動面に有する金属材としているので、上記動作が支承な
く行われるようになっている。

【００３３】すなわち、その理由を詳細に述べれば、表
面粗さ０．３Ｓ〜０．５Ｓのランダムな凹凸を有する摺
動面は、軸受３０との間に介在する油の濡れ性を良好に
するので、油膜が切れなくなり、常時良好な潤滑機能を
得ることができるからである。

【００３４】また、該摺動面は、表面に生じる突起形状
を鈍った形状にするので、接触キズの発生を防止するこ
とができるからである。

【００３５】また、該摺動面は、金属接触時における接
触面を、超精密仕上げ等による研削品に比べて少なくす
るので、摩耗が生じにくくなり、回転精度を良好に維持
することができるからである。

【００３６】また、該摺動面は、動作状態における油の
付着性を良好にするので、安定した動圧特性を得ること
ができるからである。

【００３７】また、本実施例においては、上述の摺動面
における表面粗さ０．３Ｓ〜０．５Ｓのランダムな凹凸
は、バレル仕上げにより、簡単に得ることができるよう
にもなっている。

【００３８】図３は本発明の第２実施例を示す軸受装置
の横断面図であり、その基本構造は特開平３−１０７６
１２号公報と凡そ同じとなっている。

【００３９】この焼結含油軸受１は、軸孔２の周面の少
なくとも３点以上の点に内側、すなわち回転軸５側に向
けて突出する面（突出部）３を構成している。この突出
部３は、回転軸５との間のクリアランスＣ₁ を他の内周
面部分４におけるクリアランスＣ₂ よりも小さくし、入
口側（回転方向において手前側）において回転軸５との
間に楔状の隙間Ｓを形成する。この実施例の場合、平坦
な面によって法線を軸として対称に突出部３を構成して
いるので、回転軸５が何れの方向に回転しても所定の効
果が得られる。

【００４０】突出部３を除く周面部分４は、滑り軸受と
して通常のクリアランス、例えば片側クリアランスＣ₂
で１５μｍ以内、好ましくは５〜１０μｍ程度に設定さ
れ、突出部３では片側クリアランスＣ₁ で２〜３μｍ程
度のクリアランスを構成するように形成されている。

【００４１】この軸受は、静止時には回転軸５を３点の
突出部３で支持し、回転時には突出部３において高い油
圧を発生させなければならないので、突出部３の表面の
ポーラスが実質的になくなるように目潰しされている。

【００４２】そして、この第２実施例にあっても、回転
軸５は、第１実施例と同様に、金属材より形成されてい
て、その表面（摺動面）には表面粗さ０．３Ｓ〜０．５
Ｓのランダムな凹凸がバレル仕上げにより形成されてい
る。

【００４３】従って、回転軸５が回転することにより軸
受１内のポーラスから油が供給され、この油は回転軸５
の回転に伴って突出部３の楔状の隙間Ｓに集まり、楔状
の油膜を形成し、回転軸５を油圧により浮上させるが、
この楔状の隙間Ｓ・突出部３は円周上に３箇所均等配置
されているので、各突出部３における油圧Ｆ₁ ，Ｆ₂，
Ｆ₃ の浮上効果により回転軸５は動圧軸受と同様に安定
支持されつつ回転するという動作が、回転軸５の摺動面
に表面粗さ０．３Ｓ〜０．５Ｓのランダムな凹凸をバレ
ル仕上げにより形成することにより、支承なく行われる
ようになっている。その詳細な理由は第１実施例と勿論
同じである。

【００４４】図４は本発明の第３実施例を示す軸受装置
の横断面図であり、その基本構造は実開平３−９６４２
６号公報と凡そ同じとなっている。図４において、焼結
含油合金を中空円筒状に形成してなる軸受１１の内部に
は、回転軸１２が遊嵌状態にて挿入されている。上記軸
受１１の内周面１１ａには３体の突出部１１ｂが半径方
向内側、すなわち回転軸１２側に向かって突設されてい
る。そして、これらの各突出部１１ｂと該突出部１１ｂ
に対向する相手方の回転軸１２との間に楔状の油膜１３
がそれぞれ形成されて、いわゆる自己潤滑が行われるよ
うになっている。

【００４５】この時、上記各突出部１１ｂにおける回転
軸１２への対向部分は、回転軸１２の外周面に沿った曲
面状をなすように形成されており、その対向面積は、上
記油膜１３の動圧効果を所定以上の大きさになすべく所
定以上の面積を備えるように形成されている。この突出
部１１ｂの回転軸１２への対向面積は、回転軸１２に負
荷される偏心荷重の大きさに比例して設定される。

【００４６】また、上記突出部１１ｂにおける回転軸１
２への対向表面部分には目潰しが施されており、ポーラ
スは存在しないようになされている。この目潰しは、軸
受１１の作成過程において中子に相当する棒部材を突出
部１１ｂの表面部分に押し付けることによって容易に形
成することができる。なお、上記軸受１１の内周面１１
ａのうち、突出部１１ｂを除く他の内壁部分にはポーラ
スはそのまま存在しており、ここから給油が行われるよ
うになっている。

【００４７】そして、この第３実施例にあっても、回転
軸５は、第１、第２実施例と同様に、金属材より形成さ
れていて、その表面（摺動面）には表面粗さ０．３Ｓ〜
０．５Ｓのランダムな凹凸がバレル仕上げにより形成さ
れている。

【００４８】この第３実施例においては、回転軸１２に
対して所定以上の大きさの対向面積を突出部１１ｂが備
えることにより、その大きな対向面積に対応して大きな
油の動圧効果を生じるようになっている。すなわち上記
各突出部１１ｂの回転軸１２への対向面積が大きくなさ
れると、両者間に生じる油圧の逃げ量が小さくなってそ
の分動圧が大きくなり、さらにこの大きな動圧が、突出
部１１ｂの表面における目潰し部分によって安定して維
持されるようになっている。

【００４９】このため、回転軸１２に対して偏心方向の
大荷重が加えられる場合であっても、各突出部１１ｂと
該突出部１１ｂに対向する相手方の回転軸１２との間に
は良好に油膜１３が形成されることとなり、これによる
自己潤滑によって回転軸１２は軸受１１に金属接触する
ことなく安定して支承・維持されるようになっている。

【００５０】また、万一両者が金属接触を起こしても、
各突出部１１ｂの回転軸１２への対向面積が大きいため
に、接触時における単位面積あたりの荷重（面圧）は小
さく抑えられることとなり、従って軸受１１の摩擦は進
行しにくくなっている。

【００５１】これら動作・効果は、回転軸５の摺動面に
表面粗さ０．３Ｓ〜０．５Ｓのランダムな凹凸をバレル
仕上げにより形成することにより、支承なく得られるよ
うになっている。その詳細な理由は第１実施例と勿論同
じである。

【００５２】以上本発明者によってなされた発明を各実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記各実施
例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変形可能であるというのはいうまでもなく、例
えば第１実施例においては、軸受メタルに含浸させるオ
イルや回転軸との間に介在させるオイルの動粘度を限定
しているが、本発明は限定されていない軸受装置に対し
ても同様に適用可能である。

【００５３】また、第２、第３実施例においては、軸受
１，１１側に突出部３，１１ｂを設けるようにしている
が、回転軸５，１２側に突出部を設ける構成とすること
も可能である。

【００５４】さらにまた、上記各実施例においては、軸
受を焼結含油合金より形成し、回転軸を、表面粗さ０．
３Ｓ〜０．５Ｓのランダムな凹凸をその摺動面に有する
金属材としているが、その逆とすることも可能である。

【００５５】

【発明の効果】以上述べたように本発明の軸受装置によ
れば、軸受または回転軸の何れか一方を、焼結含油合金
より形成すると共に、他方を、表面粗さ０．３Ｓ〜０．
５Ｓのランダムな凹凸をその摺動面に有する金属材とし
たので、該摺動面は、焼結含油合金との間に介在する油
の濡れ性を良好にするよう働き、油膜が切れないように
なって、常時良好な潤滑機能を得ることが可能となる。
また、該摺動面は、表面に生じる突起形状を鈍った形状
にするよう働き、接触キズの発生を防止することが可能
となる。また、該摺動面は、金属接触時における接触面
を研削品に比べて少なくするよう働き、摩耗が生じにく
くなって、回転精度を良好に維持することが可能とな
る。さらにまた、該摺動面は、動作状態における油の付
着性を良好にするよう働き、安定した動圧特性を得るこ
とが可能となる。また、本発明の軸受装置の製造方法に
よれば、バレル仕上げにより、上記金属材摺動面の表面
粗さを簡単に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す軸受装置の横断面図
である。

【図２】図１に示される軸受の横断面図である。

【図３】本発明の第２実施例を示す軸受装置の縦断面図
である。

【図４】本発明の第３実施例を示す軸受装置の縦断面図
である。

【図５】バレル仕上げにより得られる表面粗さを表した
図である。

【符号の説明】

１，１１，３０軸受４，１１ａ軸受の内周面５，１２，２１回転軸３１ａ油膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸受の内部に回転軸が配置され、前記軸
受の内周面と前記回転軸の外周面との間に油膜を形成し
て前記回転軸を回転自在に支承するようにした軸受装置
において、前記軸受または回転軸の何れか一方を、焼結含油合金よ
り形成すると共に、他方を、表面粗さ０．３Ｓ〜０．５Ｓのランダムな凹凸
をその摺動面に有する金属材としたことを特徴とする軸
受装置。
【請求項２】前記金属材の表面粗さを、バレル仕上げ
により得ることを特徴とする請求項１記載の軸受装置の
製造方法。