JPH0968225A - 焼結軸受およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 焼結軸受およびその製造方法において、一つ
の筒状焼結体で回転軸の高い支持力を得ること、高強度
と高含油率を有すること、一体構造のハウジングに容易
に組み込むことを課題とする。 【解決手段】 焼結合金により筒状に形成された焼結軸
受であって、その一端部および他端部は、その内周面が
それぞれ回転軸を摺動自在に支持する第１摺動面および
第２摺動面とされるとともに、一端部と他端部との間の
中央部の内周面に、周方向に沿って円環状に凹んだ逃げ
部が形成されてなり、前記他端部は、一端部より高密度
である技術が採用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焼結軸受およびそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】多孔質状の焼結合金により成形され潤滑
油を含浸させた筒状焼結体を用いた焼結含油軸受は、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、ボールベアリングに代わる
回転軸の軸受として広く使用されている。

【０００３】このような焼結含油軸受は、前記筒状焼結
体の内部に形成されている気孔内に潤滑油を含浸させ該
潤滑油を保持することにより、筒状焼結体の内面に摺動
状態に貫通された回転軸との間に油膜を形成して、長期
にわたり潤滑状態を維持することができるようになって
いる。

【０００４】従来、高い支持力が得られる軸受として、
軸方向に離間した２カ所の摺動面により回転軸を支持す
るいわゆるツインベアリング方式の軸受が用いられてい
る。このツインベアリング方式は、特に、回転軸を片持
ち状態で支持する際の回転振れを防ぐ場合等に用いられ
ている。この方式は、２つに離間・分割された摺動面で
回転軸を支持することにより、一つの軸受で回転軸の回
転振れ等を防止することができるとともに、両摺動面の
間に逃げ部を形成することにより、回転軸との接触面積
を少なくして摩擦抵抗を低減させている。

【０００５】このツインベアリング方式としては、例え
ば、ハウジングの軸受挿入孔に、短円筒状の２つの軸受
を軸方向に離間状態に配したものや、特開昭５８−８４
２２２号公報に開示されている軸受、すなわち長円筒状
の焼結体の内面中央部に逃げ部が設けられている焼結含
油軸受等が知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記前
者の場合は、２つの軸受の２点で回転軸を支持すること
により、回転振れ等を防止することができるが、部品点
数が多くなってしまうとともに、組立に時間がかかって
しまう。一方、後者の軸受の場合は、回転軸を片持ちし
た状態において、回転軸を２カ所で支持する場合に比べ
て強い力が加わるため、高強度の軸受を必要とする。こ
の場合には、焼結体である軸受の密度を高めて強度を高
める方法が考えられるが、高密度になるほど内部の気孔
率が低下するとともに、含油率も低下するため、軸受の
寿命が短くなってしまう。

【０００７】また、この軸受は、一つの軸受で高い支持
力を得ることができるが、摩擦抵抗を低減させるために
逃げ部を形成しなければならない。このため、該逃げ部
の形成方法として、例えば、円筒状に成形した後の円筒
状焼結体の内面に、機械加工による旋削を施して逃げ部
を形成する方法や前記特開昭５８−８４２２２号公報に
記載された製造方法によって逃げ部を形成する方法等が
ある。

【０００８】前者の形成方法では、製造工程数が増大し
て、高コスト化を招いてしまうとともに、軸受の内面に
切粉が残存するおそれがあり、回転軸の回転に摩擦等の
悪影響を及ぼす場合がある。また、後者の形成方法によ
り製造した軸受をハウジング内に取り付ける場合には、
軸受の外径中央部が膨出して円環状の突条部が形成され
ているので、この部分を削ってハウジングに挿入する
か、ハウジング自体を２以上の分割構造として、軸受を
はめ込む必要がある。したがって、軸受の切削工程の追
加、もしくは、分割されたハウジングによる部品点数の
増加を招いてしまう。

【０００９】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、一つの筒状焼結体で回転軸の高い支持力を得るこ
とができるとともに、高強度と高含油率を有し、一体構
造のハウジングに容易に組み込むことができる焼結軸受
およびその製造方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために以下の構成を採用した。すなわち、請求項
１記載の焼結軸受では、焼結合金により筒状に形成され
た焼結軸受であって、その一端部および他端部は、その
内周面がそれぞれ回転軸を摺動自在に支持する第１摺動
面および第２摺動面とされるとともに、一端部と他端部
との間の中央部の内周面に、周方向に沿って円環状に凹
んだ逃げ部が形成されてなり、前記他端部は、一端部よ
り高密度である技術が採用される。この焼結軸受では、
他端部が一端部より高密度に形成されているので、一端
部より気孔率が低下するが高い強度を有し、潤滑油に含
浸させると、一端部は他端部より高い含油率を有する。
したがって、回転軸の一端側に本発明の焼結軸受を片持
ち状態で取り付ける場合に、他端部を回転軸の他端側に
向けて配すると、他端部が高強度であるので、他端側に
接続された負荷源からの強い力が軸受に加わっても高い
支持力が得られる。さらに、一端部は高い含油率を有す
ることができるので、他端部に対して潤滑油の供給が行
われる。

【００１１】請求項２記載の焼結軸受では、請求項１記
載の焼結軸受において、前記他端部は、その外周面に軸
方向に沿って複数の突条部が形成され、これら突条部の
上面には、前記一端部の外周面と面一なガイド面が形成
されている技術が採用される。この焼結軸受では、複数
の突条部のガイド面がハウジングに圧入する際のガイド
となる。

【００１２】請求項３記載の焼結軸受の製造方法では、
一端部の内周面が回転軸を摺動自在に支持する第１摺動
面とされかつ中央部および他端部の内径が一端部より大
きく設定された筒状焼結体を形成しておき、該筒状焼結
体に円柱状のコアロッドを挿入し、この挿入状態で他端
部の外周面を他端部加圧手段によって内方に向けて加圧
することにより、該他端部を縮径させてその内周面を回
転軸を摺動自在に支持する第２摺動面とするとともに、
中央部の内周面に周方向に沿って円環状に凹んだ逃げ部
を形成する技術が採用される。この焼結軸受の製造方法
では、他端部加圧手段で、他端部に縮径を施して第２摺
動面を形成して、同時に中央部に逃げ部が形成される。
また、他端部のみを圧縮加工するので、該他端部は一端
部より高密度化されるとともに、ハウジングへの取付に
際して妨げとなる外周面の突条部等が形成されない。

【００１３】請求項４記載の焼結軸受の製造方法では、
請求項３記載の焼結軸受の製造方法において、前記他端
部加圧手段は、前記筒状焼結体の他端部の外径より小さ
い内径の成形穴を有するダイに筒状焼結体の他端部を押
し込んで縮径させるダイ加工である技術が採用される。
この焼結軸受の製造方法では、ダイによって他端部を縮
径させるので、他端部の縮径工程にかかる時間が短く、
量産性が向上する。

【００１４】請求項５記載の焼結軸受の製造方法では、
請求項３記載の焼結軸受の製造方法において、前記他端
部加圧手段は、成形ロールを前記他端部の外周面にその
軸線回りに回転させながら加圧して縮径する転圧加工で
ある技術が採用される。この焼結軸受の製造方法では、
成形ロールによって他端部に転圧加工を施すので、他端
部の縮径率が大きな場合でも、一度の圧縮加工で縮径成
形が可能である。

【００１５】請求項６記載の焼結軸受の製造方法では、
請求項３から５のいずれかに記載の焼結軸受の製造方法
において、縮径される前の前記他端部の外径は一端部の
外径より大きく設定され、前記加圧時に他端部を一端部
と同じ外径に縮径する技術が採用される。この焼結軸受
の製造方法では、加圧時に他端部が圧縮加工されるとと
もに、一端部と同じ外径となるまで縮径することによ
り、他端部の外周面が一端部の外周面と面一に形成され
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る焼結軸受の製
造方法における実施の第１形態について、図１を参照し
ながら説明する。この図にあって、符号１は筒状焼結
体、２はダイ、３はコアロッド、４は上パンチを示して
いる。

【００１７】筒状焼結体１は、図１の（ａ）に示すよう
に、多孔質状の焼結合金により成形された円筒状の焼結
体であり、その一端部１Ａの内周面が回転軸を摺動自在
に支持する第１摺動面１ａとされかつ中央部１Ｂおよび
他端部１Ｃの内径が一端部１Ａより大きく設定されてい
る。

【００１８】前記筒状焼結体１を、図１の（ｂ）に示す
ように、他端部１Ｃを下方に向けて、他端部１Ｃの外周
面に軸線を同じくして配したダイ２上に配置するととも
に、筒状焼結体１およびダイ２に、一端部１Ａの内径と
同じ外径に設定された円柱状のコアロッド３を挿入す
る。前記ダイ２は、他端部１Ｃの外径より小さい内径の
成形穴を有し、他端方向に漸次内径が狭められた縮径部
分２ａを有する円環状の成形金型である。ダイ２におけ
る最小径部２ｂとコアロッド３の外径部との間隔は、他
端部１Ｃの厚さより狭く設定されている。

【００１９】次に、一端部１Ａの内径と同じ外径を有す
る円筒状の上パンチ４によって筒状焼結体１の上端を軸
方向に押圧するとともに、他端部１Ｃをダイ２に押し込
んで、筒状焼結体１の下端がダイ２の底部に達するまで
ダイ加工を施す。このとき、他端部１Ｃの外周面は、縮
径部分２ａで内方に向けて加圧されて徐々に縮径され
る。そして、最小径部２ｂでは、他端部１Ｃの内周面が
コアロッド３に支持されて、他端部１Ｃが一端部１Ａと
同じ内径に縮径される。この他端部１Ｃの内周面は、回
転軸を摺動自在に支持する第２摺動面１ｃとされる。ま
た、同時に、中央部１Ｂに一端部１Ａおよび他端部１Ｃ
より大きな内径を有し、内周面に周方向に沿って円環状
に凹んだ逃げ部１ｂが形成される。

【００２０】通常の焼結軸受における密度は、Ｆｅ系の
軸受材料の場合、６．６×１０³ｋｇ／ｃｍ³であるが、
上記の方法によって加工した筒状焼結体１では、一端部
１Ａを通常の６．６×１０³ｋｇ／ｃｍ³としたのに対し
て、他端部１Ｃを６．８×１０³ｋｇ／ｃｍ³の高密度と
した。

【００２１】このように筒状焼結体１を加工した焼結軸
受は、潤滑油を含浸させて焼結含油軸受とした後、ハウ
ジング（図示せず）内に圧入によって取り付けられる。
この焼結含油軸受の他端部１Ｃは、一端部１Ａより高密
度のため、気孔率が低下するが高い強度を有し、逆に、
一端部１Ａは、他端部１Ｃより高い含油率を有する。し
たがって、回転軸の一端側に本発明の焼結含油軸受を片
持ち状態で取り付ける場合に、他端部１Ｃを回転軸の他
端側に向けて配すると、他端部１Ｃが高強度であるの
で、他端側に接続された負荷源、例えばギヤ等の負荷が
伝達され強い力が軸受に加わっても高い支持力が得られ
る。さらに、一端部１Ａは高い含油率を有するので、他
端部１Ｃに対して潤滑油の供給が行われる。なお、前述
した２つの軸受を軸方向に離間状態に配したツインベア
リング方式の場合、一方を高密度に焼結すれば同様に高
い強度を有することができるが、密度の異なる軸受を２
種類作製しなければならず、部品点数の増大を招いてし
まう。

【００２２】次に、本発明に係る焼結軸受の製造方法に
おける実施の第２形態について、図２および図３を参照
して説明する。

【００２３】第２形態と第１形態との異なる点は、他端
部加圧手段に用いるダイの形状が異なる点である。すな
わち、第２形態のダイ５は、図２に示すように、第１形
態のダイ２に、その内周面に軸方向に沿って複数の突部
形成用溝５ａが形成され、これらの突部形成用溝５ａ
は、ダイ５の軸線と同じくして配される他端部１Ｃの外
周面より外側まで深く形成されている。

【００２４】このダイ５によって、第１形態と同様に、
筒状焼結体１の他端部１Ｃを加圧して縮径を行うと、図
３に示すように、突部形成用溝５ａの底部５ｂが他端部
１Ｃの外周面と非接触状態とされて該外周面に軸方向に
沿った複数の突条部６ａが形成された焼結軸受６が得ら
れる。

【００２５】この焼結軸受６は、突条部６ａの上面に、
一端部１Ａの外周面と面一なガイド面Ｇが形成されてい
るので、潤滑油を含浸させてハウジングに圧入する際
に、ガイドとなり、スムーズに圧入を行うことができる
とともに、ハウジングへの組み込み後は、他端部１１Ｃ
とハウジングとの支持部となる。

【００２６】次に、本発明に係る焼結軸受の製造方法に
おける実施の第３形態について、図４を参照して説明す
る。この図にあって、符号７はコアロッド、８は上部支
持部材、９は成形ロールを示している。

【００２７】第３形態と第１形態および第２形態との異
なる点は、他端部加圧手段として第１形態および第２形
態がダイ加工を用いたのに対し、第３形態ではロール加
工を用いた点である。すなわち、第１形態および第２形
態と同様の筒状焼結体１に、他端部１Ｃを下方に向けた
状態で、一端部１Ａの内径と同じ外径に設定された円柱
状のコアロッド７を挿入する。このとき、筒状焼結体１
の下端は、コアロッド７の外周部に段部状に形成された
下端係止部７ａによって支持される。また、筒状焼結体
１の上端には、筒状焼結体１と同じ軸線を有する円筒状
の上部支持部材８が嵌合状態に配される。該上部支持部
材８とコアロッド７とによって、加工時に筒状焼結体１
が回転および傾斜しないように挟持されている。

【００２８】この状態で、駆動源（図示せず）に接続さ
れた回転ロッド９ａに支持され外周部が段付形状とされ
た円盤状の成形ロール９を、他端部１Ｃの外周面に当接
し、その軸線回りに回転させながら加圧して、他端部１
Ｃを縮径する。このとき、成形ロール９によって、他端
部１Ｃの外周面が、内方に向けて加圧されて徐々に縮径
される。そして、他端部１Ｃの内周面がコアロッド７に
支持されて、他端部１Ｃが一端部１Ａと同じ内径に縮径
される。したがって、前述した第１形態と同様に、他端
部１Ｃの内周面は、回転軸を摺動自在に支持する第２摺
動面１ｃとされ、同時に、中央部１Ｂに一端部１Ａおよ
び他端部１Ｃより大きな内径を有する逃げ部１ｂが形成
される。

【００２９】前述した第１形態および第２形態では、ダ
イ加工を採用したが、例えば、他端部１Ｃの縮径率が高
いと、数種類のダイによって複数回の加工を必要とする
場合がある。これに対して、第２形態では、他端部加工
手段として成形ロール９によるロール加工を用いている
ので、高い縮径率でも一度の加工で行うことができる。

【００３０】次に、本発明に係る焼結軸受の製造方法に
おける実施の第４形態について、図５を参照して説明す
る。この図にあって、符号１１は筒状焼結体、１２はダ
イを示している。

【００３１】第４形態に用いる筒状焼結体１１と第１形
態および第２形態に用いた筒状焼結体１との相違点は、
図５の（ａ）に示すように、他端部１１Ｃの外径が一端
部１１Ａの外径より大きく設定され、他端部１１Ｃと一
端部１１Ａとの外径差は少なくとも一端部１１Ａと他端
部１１Ｃとの内径差より大きく設定されている点であ
る。

【００３２】前記筒状焼結体１１を、図５の（ｂ）に示
すように、他端部１Ｃを下方に向けて、他端部１Ｃの外
周面に軸線を同じくして配したダイ１２上に配置すると
ともに、筒状焼結体１１およびダイ１２に、一端部１１
Ａの内径と同じ外径に設定された円柱状のコアロッド３
を挿入する。前記ダイ１２は、他端部１Ｃの外径より小
さい内径の成形穴を有し、他端方向に漸次内径が狭めら
れた縮径部分１２ａを有する円環状の成形金型である。
ダイ１２における最小径部１２ｂとコアロッド３の外径
部との間隔は、他端部１１Ｃの厚さより狭く設定されて
いる。また、最小径部１２ｂは、その内径が一端部１１
Ａおよび中央部１１Ｂの外径と同じに設定されている。

【００３３】次に、上パンチ４によって筒状焼結体１１
の上端を軸方向に押圧するとともに、他端部１１Ｃをダ
イ１２に押し込んで、筒状焼結体１１の下端がダイ１２
の底部に達するまでダイ加工を施す。このとき、他端部
１１Ｃの外周面は、縮径部分１２ａで内方に向けて加圧
されて徐々に縮径される。そして、最小径部１２ｂで
は、他端部１１Ｃの内周面がコアロッド３に支持され
て、他端部１１Ｃが一端部１１Ａと同じ内径に縮径され
る。この他端部１１Ｃの内周面は、回転軸を摺動自在に
支持する第２摺動面１１ｃとされる。また、同時に、中
央部１１Ｂに一端部１１Ａおよび他端部１１Ｃより大き
な内径を有する逃げ部１１ｂが形成される。さらに、縮
径された他端部１１Ｃは、一端部１１Ａおよび中央部１
１Ｂと同じ外径となり、一端部１１Ａ、中央部１１Ｂお
よび他端部１１Ｃは、それぞれ面一状態となる。

【００３４】このように筒状焼結体１１を上記方法で加
工した焼結軸受は、潤滑油を含浸させて焼結含油軸受と
した後、ハウジング内に圧入によって取り付けた際に、
外周面に凹凸がなく外周面全面でハウジングに当接する
ことから、ハウジングとの接触面積が広がり、摩擦抵抗
の増大によって軸方向への軸ズレが生じ難い。

【００３５】なお、第１形態、第２形態および第３形態
によって製造された焼結含油軸受を、ハウジングに組み
込む場合には、縮径によって凹んだ他端部の形状に対応
させた凸部をハウジングの軸受挿入孔に形成して嵌め込
むことにより、他端部の外周面と前記軸受挿入孔とが接
触状態となり、他端部をより強く支持することができる
とともに、軸方向の軸ズレを抑制することができる。

【００３６】上記の各形態で参照した各図面における筒
状焼結体および焼結軸受は、その形状を理解しやすくす
るため、逃げ部等の厚さ方向の寸法を誇張して図示して
いる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を奏する。 （１）請求項１記載の焼結軸受によれば、他端部が一端
部より高密度に形成されているので、他端部に強い力が
加わっても高い支持力が得られ、潤滑油に含浸させる
と、高い含油率を有する一端部から他端部に潤滑油が供
給されることにより、高い支持力と潤滑油による低摩擦
性を長期間にわたって維持することができる。 （２）請求項２記載の焼結軸受によれば、他端部の外周
面に突条部が形成されているので、突条部の上面がハウ
ジングに圧入する際のガイド面となり、容易にハウジン
グ内に組み込むことができ、組立工程の効率化を図るこ
とができる。

【００３８】（３）請求項３記載の焼結軸受の製造方法
によれば、他端部加圧手段で、他端部に縮径を施して第
２摺動面と逃げ部を形成することができ、また、他端部
のみを圧縮加工することにより、他端部を一端部より高
密度化して高い強度を有する他端部と、潤滑油に含浸さ
せると高い含油率を有する一端部とを有することができ
る。さらに、外周面に突部等が形成されないので、外周
面の加工処理等を行わずに一体構造のハウジングに組み
込むことができ、製造コストの削減を図ることができ
る。 （４）請求項４記載の焼結軸受の製造方法によれば、他
端部加圧手段を、ダイ加工とすることにより、他端部の
縮径工程にかかる時間が短く、量産性を向上させること
ができる。

【００３９】（５）請求項５記載の焼結軸受の製造方法
によれば、成形ロールによって他端部に転圧加工を施す
ので、他端部の縮径率が大きな場合でも、一度の圧縮加
工で縮径成形が可能となり、径寸法の多様な焼結軸受を
容易に製造することができる。 （６）請求項６記載の焼結軸受の製造方法によれば、他
端部の外径を前記の設定としているので、他端部の外周
面を一端部の外周面と面一に圧縮加工して表面を平坦化
することにより、ハウジングとの接触面積が広がり、軸
方向への軸ズレが生じ難い焼結軸受を容易に製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る焼結軸受およびその製造方法の第
１形態におけるダイ加工前の筒状焼結体とダイ加工時の
ダイおよび筒状焼結体とを示す断面図である。

【図２】本発明に係る焼結軸受およびその製造方法の第
２形態におけるダイを示す平面図である。

【図３】本発明に係る焼結軸受およびその製造方法の第
２形態における焼結軸受を示す正面図である。

【図４】本発明に係る焼結軸受およびその製造方法の第
３形態におけるロール加工時の成形ロールおよび筒状焼
結体を示す断面図である。

【図５】本発明に係る焼結軸受およびその製造方法の第
４形態におけるダイ加工前の筒状焼結体とダイ加工時の
ダイおよび筒状焼結体とを示す断面図である。

【符号の説明】

１，１１ 筒状焼結体 １Ａ，１１Ａ 一端部 １Ｂ，１１Ｂ 中央部 １Ｃ，１１Ｃ 他端部 １ａ，１１ａ 第１摺動面 １ｂ，１１ｂ 逃げ部 １ｃ，１１ｃ 第２摺動面 ２，５，１２ ダイ ５ａ 突部形成用溝 ３，７ コアロッド ４ 上パンチ ６ 焼結軸受 ６ａ 突条部 ８ 上部支持部材 ９ 成形ロール Ｇ ガイド面

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼結合金により筒状に形成された焼結軸
   受であって、 その一端部および他端部は、その内周面がそれぞれ回転
   軸を摺動自在に支持する第１摺動面および第２摺動面と
   されるとともに、一端部と他端部との間の中央部の内周
   面に、周方向に沿って円環状に凹んだ逃げ部が形成され
   てなり、 前記他端部は、一端部より高密度であることを特徴とす
   る焼結軸受。
2. 【請求項２】 請求項１記載の焼結軸受において、 前記他端部は、その外周面に軸方向に沿って複数の突条
   部が形成され、 これら突条部の上面には、前記一端部の外周面と面一な
   ガイド面が形成されていることを特徴とする焼結軸受。
3. 【請求項３】 一端部の内周面が回転軸を摺動自在に支
   持する第１摺動面とされかつ中央部および他端部の内径
   が一端部より大きく設定された筒状焼結体を形成してお
   き、該筒状焼結体に円柱状のコアロッドを挿入し、この
   挿入状態で他端部の外周面を他端部加圧手段によって内
   方に向けて加圧することにより、該他端部を縮径させて
   その内周面を回転軸を摺動自在に支持する第２摺動面と
   するとともに、中央部の内周面に周方向に沿って円環状
   に凹んだ逃げ部を形成することを特徴とする焼結軸受の
   製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の焼結軸受の製造方法にお
   いて、 前記他端部加圧手段は、前記筒状焼結体の他端部の外径
   より小さい内径の成形穴を有するダイに筒状焼結体の他
   端部を押し込んで縮径させるダイ加工であることを特徴
   とする焼結軸受の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項３記載の焼結軸受の製造方法にお
   いて、 前記他端部加圧手段は、成形ロールを前記他端部の外周
   面にその軸線回りに回転させながら加圧して縮径する転
   圧加工であることを特徴とする焼結軸受の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項３から５のいずれかに記載の焼結
   軸受の製造方法において、 縮径される前の前記他端部の外径は一端部の外径より大
   きく設定され、 前記加圧時に他端部を一端部と同じ外径に縮径すること
   を特徴とする焼結軸受の製造方法。