JPH10110724A - 軸受およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の軸受においては、軸心ズレを微小であ
れば許容できるものの、その程度が比較的小さいもので
あった。すなわち、調芯性が小さいという問題があっ
た。 【解決手段】 回転軸Ａにかかるラジアル方向の荷重を
支持するための軸受２１であって、焼結され、含油処理
されるとともに、軸線方向の一端部側に位置する内周面
が回転軸Ａの外周面に摺接して回転軸Ａを支持する第１
のラジアル軸受部３１とされた焼結含油円筒体３０と、
この焼結含油円筒体３０の他端部側に形成された周溝３
４内において、焼結含油円筒体３０の内面３５から径方
向内方に突出することにより回転軸Ａの外周面を支持す
る第２のラジアル軸受部を構成した状態で配設された複
数の球体５０とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸にかかるラ
ジアル方向の荷重を支持するための軸受に関するもので
ある。また、そのような軸受の製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来よりラジアル方向の荷重を受けるた
めの滑り軸受の１つとして、焼結含油軸受が知られてい
る。このような焼結含油軸受は、ポーラスなものであ
り、含浸されたオイルが滲み出すことにより、回転軸と
の間に油膜を形成することができる。したがって、無給
油潤滑可能な軸受として使用されている。

【０００３】上記のような焼結含油軸受は、例えば、図
７に示すような形態で使用される。すなわち、焼結含油
軸受を備える軸受１は、保持リング２の上下端部に、焼
結含油円筒体３、４がそれぞれ配設されて構成されてい
る。この場合、焼結含油円筒体３、４の各内周面３ａ、
４ａが、回転軸５の外周面に摺接しており、外周面との
間に油膜を形成して軸受面として機能している。

【０００４】しかしながら、上記の軸受１においては、
図に示すように、設置時に負荷側（図示矢印Ｘ側）にお
いて図示矢印Ｙで示すような微小な軸心ズレがある場合
には、回転軸５が片当たりした状態で使用されることに
なる。よって、焼結含油円筒体３の内周面３ａに大きな
負荷がかかった状態で使用されることになり、結局、焼
結含油円筒体３が摩耗してしまうことになる。

【０００５】上記欠点を改善するために、図８に示すよ
うな構成が考えられる。すなわち、焼結含油軸受を備え
る軸受１１は、保持リング１２の上下端部に、ボールベ
アリング１３、焼結含油円筒体１４がそれぞれ配設され
て構成されている。ボールベアリング１３は、インナー
レース１３ａ、アウターレース１３ｂ間にボール１３ｃ
を備えるものである。

【０００６】上記軸受１１であると、インナーレース１
３ａ、アウターレース１３ｂ間に隙間があることから、
微小なものであれば、軸心ズレを許容することが可能で
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
軸受１１において、軸心ズレがある場合には、インナー
レース１３ａがアウターレース１３ｂに対して傾いた状
態で使用されることになり、回転抵抗が大きくなってし
まうという問題があった。また、この構成においては、
軸心ズレを微小であれば許容できるものの、その程度が
比較的小さいものであった。すなわち、調芯性が小さい
という問題があった。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、軸心ズレがある場合においても回転抵抗を低く維持
し得るとともに、調芯性の大きな軸受を提供することを
目的とする。また、上記のような軸受を容易に製造し得
る方法を提供することも、また、本発明の目的である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の軸受にお
いては、回転軸にかかるラジアル方向の荷重を支持する
ための軸受であって、焼結され、含油処理されるととも
に、軸線方向の一端部側に位置する内周面が前記回転軸
の外周面に摺接して前記回転軸を支持する第１のラジア
ル軸受部とされた焼結含油円筒体と、該焼結含油円筒体
の他端部側に形成された周溝内において、該焼結含油円
筒体の内面から径方向内方に突出することにより前記回
転軸の外周面を支持する第２のラジアル軸受部を構成し
た状態で配設された複数の転動体とを具備することを特
徴としている。請求項２記載の軸受においては、請求項
１記載の軸受において、前記焼結含油円筒体の前記他端
部側には、端面から前記軸線方向内方に向けて凹む凹所
が形成され、該凹所は、前記複数の転動体が配設される
前記周溝を形成した状態で、押え部材により閉塞されて
いることを特徴としている。請求項３記載の軸受におい
ては、請求項１または２記載の軸受において、前記押え
部材は、前記焼結含油円筒体よりも硬質の金属からなる
ことを特徴としている。請求項４記載の軸受において
は、請求項１、２または３記載の軸受において、前記焼
結含油円筒体の軸線方向一端面には、軸線を同じくして
リング溝が形成されており、該リング溝内には、スラス
ト用転動体が、前記焼結含油円筒体の端面から軸方向外
方に突出することにより前記回転軸にかかるスラスト力
を支持し得るよう配設されていることを特徴としてい
る。

【００１０】請求項５記載の軸受の製造方法において
は、請求項２ないし４のいずれかに記載の軸受を製造す
るための方法であって、予め、前記凹所が形成された前
記焼結含油円筒体と、前記複数の転動体と、前記押え部
材とを準備しておき、前記焼結含油円筒体内にガイド棒
を挿入し、前記複数の転動体を前記凹所内に投入し、前
記押え部材を前記周溝を形成した状態で前記凹所内に固
定することを特徴としている。請求項６記載の軸受の製
造方法においては、請求項５記載の軸受の製造方法にお
いて、前記ガイド棒は、該ガイド棒を前記焼結含油円筒
体内に配置したときに、奥側よりも手前側の開口を広く
するよう、先細り形状であることを特徴としている。

【００１１】請求項１記載の発明によると、軸線方向の
一端部側および他端部側において、それぞれ第１および
第２のラジアル軸受部により、ラジアル方向の荷重の支
持を行う。第１のラジアル軸受部においては、焼結含油
円筒体の内周面が、焼結含油円筒体から滲み出すオイル
により回転軸との間に油膜を形成して小さな回転抵抗で
支持を行う。また、第２のラジアル軸受部においては、
周溝内に配設された複数の転動体が、一方では焼結含油
円筒体から給油されつつ他方では回転軸の外周面上を転
がりつつ小さな回転抵抗で支持を行う。ここで、軸心ズ
レが存在している場合でも、第２のラジアル軸受部にお
いては、各転動体において回転軸の外周面との接触点が
ずれるだけであり、回転抵抗を低く維持したまま支持を
行い得ることに変わりはない。よって、調芯性の大きな
軸受が得られる。請求項２記載の発明によると、焼結含
油円筒体の凹所は、周溝を形成した状態で押え部材によ
り閉塞されるので、周溝内に配設される転動体の飛び出
しが容易な手段で防止される。請求項３記載の発明によ
ると、押え部材が、焼結含油円筒体よりも硬質の金属か
ら構成されているので、押え部材は、焼結含油円筒体よ
りも摩耗が低く抑えられる。周溝は、押え部材と焼結含
油円筒体とで形成される空間であるので、押え部材が焼
結含油円筒体よりも摩耗が少ないことにより、その分だ
け全体的な摩耗が減少する。言い換えれば、押え部材を
焼結体で形成する場合に比較して、押え部材を硬質とす
る分だけ全体的な摩耗が減少する。請求項４記載の発明
によると、焼結含油円筒体の軸線方向一端面に形成され
たリング溝内に配設されているスラスト用転動体によ
り、回転軸にかかるスラスト力が支持される。

【００１２】請求項５記載の発明によると、ガイド棒が
挿入された焼結含油円筒体の凹所内に転動体を投入する
ので、転動体は、ガイド棒に案内されて確実に凹所内に
投入される。請求項６記載の発明によると、ガイド棒が
先細り形状であるので、ガイド棒を焼結含油円筒体内に
配置したときには、奥側よりも手前側の開口が広くな
り、凹所内への転動体の投入が容易になされる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。

【００１４】〔第１実施形態〕図１は、本発明の軸受の
第１実施形態を示すもので、図１において、軸受２１
は、焼結含油円筒体３０、押え部材４０、球体（転動
体）５０を備えて構成されている。

【００１５】焼結含油円筒体３０は、粉末を型により所
定形状に圧縮成形した後、焼結されることにより形成さ
れたものである。焼結含油円筒体３０は、以降の工程に
おいて含油処理されることになるが、これについては、
製造方法のところで説明する。本発明において、適切な
材料としては、例えば、Ｃｕ−Ｓｎ系、Ｆｅ−Ｃｕ系、
Ｆｅ系、ステンレス系、等がある。焼結含油円筒体３０
の軸線方向一端部側に位置する内周面は、回転軸Ａの外
周面に摺接して回転軸Ａを支持する第１のラジアル軸受
部３１とされている。また、焼結含油円筒体３０の他端
部側には、端面３２から軸線方向内方に向けて凹む凹所
３３が形成されている。ここで、凹所３３の底部には、
環状に凹む形状の油溜凹部３３ａが形成されている。油
溜凹部３３ａは、符号３３ｂで示す位置および形状、あ
るいは、同様の形状であっても良い。

【００１６】押え部材４０は、焼結含油円筒体３０より
も硬質の金属から形成されており、周溝３４を形成した
状態で、凹所３３を閉塞するよう固定されている。

【００１７】球体５０は、スチールボール、セラミック
ボール、等の比較的硬質の材料から形成されるもので、
周溝３４内に配設されている。この場合、球体５０は、
複数のものが隙間なく配設されている。また、球体５０
は、焼結含油円筒体３０の内面３５よりも径方向内方に
突出した状態で、かつ、内周側の先端の包絡線が第１の
ラジアル軸受部３１のなす面の延長上に位置した状態で
配設されている。これにより、球体５０は、回転軸Ａの
外周面を支持する第２のラジアル軸受部を構成してい
る。また、球体５０の内周側への飛出は、焼結含油円筒
体３０の張出部３４ａ、および、押え部材４０の張出部
４１により阻止されている。

【００１８】上記構成を有する軸受２１は、図示矢印Ｘ
側を軸心ズレが起こりやすい負荷側として設置されるこ
とが好ましい。

【００１９】上記構成を有する軸受２１においては、軸
線方向の一端部側および他端部側において、それぞれ第
１および第２のラジアル軸受部により、ラジアル方向の
荷重の支持を行うことができる。第１のラジアル軸受部
３１においては、焼結含油円筒体３０から滲み出すオイ
ルにより、焼結含油円筒体３０の内周面と回転軸Ａの外
周面との間に油膜を形成し、小さな回転抵抗で支持を行
う。また、複数の球体５０により形成されている第２の
ラジアル軸受部においては、周溝３４内に配設された複
数の球体５０が、一方では焼結含油円筒体３０から給油
されることにより、他方では回転軸Ａの外周面上を転が
ることにより、二重の意味において、小さな回転抵抗で
支持を行うことができる。この場合、焼結含油円筒体３
０は、従来例を示す図７、８と比較することで明らかな
ように、大きなバルク体であることにより、十分な量の
オイルを含有しており、第１および第２のラジアル軸受
部に対して十分な量のオイルを供給することができる。

【００２０】次に、負荷側（図示矢印Ｘ側）において軸
心ズレが存在している場合について説明する。この場合
には、回転軸Ａが正規位置から傾斜することになるが、
複数の球体５０により形成されている第２のラジアル軸
受部においては、図２に示すように、各球体において回
転軸Ａの外周面との接触点がＰ1 からＰ2 へとずれるだ
けであって、球体５０が受ける荷重の大きさに変わりは
ない。また、図示の球体５０以外の球体についても、接
触点の変位量および向きが変わるだけであり、状況は同
様であることは、容易に理解される。したがって、軸受
２１においては、軸心ズレがある場合でも、回転抵抗を
低く維持したまま支持を行い得ることができ、結局、調
芯性の大きな軸受が得られることになる。

【００２１】上記軸受２１は、このような効果を有して
いることにより、オーディオ・ＶＴＲ装置、事務機器、
産業機器、等におけるキャプスタンモータ、スピンドル
モータ、マイクロモータ、等の各種モータの回転軸、あ
るいは、他の部材の回転軸の支持において、有効に適用
することができる。これ以外の任意の回転軸の支持に適
用しても良いことは、もちろんである。

【００２２】また、焼結含油円筒体３０の凹所３３は、
周溝３４を残した状態で押え部材４０により閉塞される
ので、周溝３４内に配設される球体５０の飛び出しを容
易な手段で防止することができる。

【００２３】さらに、押え部材４０が、焼結含油円筒体
３０よりも硬質の金属から構成されているので、押え部
材を焼結体で形成する場合に比較して、押え部材４０を
硬質とする分だけ全体的な摩耗を減少させ、長寿命化を
図ることができる。

【００２４】また、上記軸受２１は、自己給油性を有し
ている。すなわち、第１および第２ののラジアル軸受部
に対しては、自身のバルク内にオイルを含有している焼
結含油円筒体３０から十分な量のオイルを供給すること
ができる。

【００２５】また、上記軸受２１は、ノイズレスであ
る。すなわち、図８に示したボールベアリングと比較す
ると明らかなように、ボールベアリングの場合に発生す
るようなボールの転がり音は、発生しない。しかも、摺
動面（第１のラジアル軸受部３１の内周面）において発
生する摺動音は、焼結含油円筒体３０が多孔質体である
ことから、振動を減衰させて吸収することができる。こ
のような、振動減衰機能は、第２のラジアル軸受部にお
ける球体５０の転がり音に対しても効果的であり、球体
５０の転がり音を有効に減衰させて消音することができ
る。結局、軸受２１は、ノイズレスである。

【００２６】また、上記軸受２１は、省スペースに寄与
する。すなわち、第１のラジアル軸受部３１において
は、摺動面があるだけで良い。また、第２のラジアル軸
受部においては、球体５０を周溝３４内に配設するだけ
で良い。よって、図８に示したボールベアリングと比較
すると明らかなように、部品点数が少なくて済み、省ス
ペースに寄与する。

【００２７】また、凹所３３には、油溜凹部３３ａが形
成されているので、余分なオイルを貯留することがで
き、余分なオイルが無用に流出することを防止すること
ができる。また、必要に応じて、油溜凹部３３ａから球
体５０へとオイルを供給することができる。

【００２８】次に、上記軸受２１の製造方法について、
図３を参照して説明する。

【００２９】まず、予め準備しておいた焼結含油円筒体
３０内に、第１のラジアル軸受部３１の内径とほぼ等し
い外径を有しかつ図示のように先端６１が先細り形状と
されたガイド棒６０を挿入する。そして、複数の球体５
０を凹所３３内に投入する。さらに、押え部材４０を周
溝３４を形成した状態で凹所３３内に圧入・固定する。
最後に、軸受２１全体を真空状態に置き、含油させる。
これにより、軸受２１の製造を完了する。

【００３０】この場合、押え部材４０の凹所３３内への
圧入・固定を効果的に達成するために、押え部材４０の
外径を、凹所３３の径よりもわずかに大きめに形成して
おくことが好ましい。

【００３１】上記の製造方法においては、ガイド棒６０
が挿入された焼結含油円筒体３０の凹所３３内に球体５
０を投入するので、少々荒っぽく球体５０を投入したに
しても、球体５０を、ガイド棒６０に案内させて確実に
凹所３３内に投入することができ、容易に軸受２１を製
造することができる。

【００３２】また、ガイド棒６０の先端６１が先細り形
状であるので、ガイド棒６０を焼結含油円筒体３０内に
配置したときには、奥側よりも手前側の開口が広くなっ
て、凹所３３内への球体５０の投入を容易に行うことが
できる。また、ガイド棒６０が先細り形状であるので、
ガイド棒６０の焼結含油円筒体３０内への挿入も、また
容易である。

【００３３】〔第２実施形態〕図４は、本発明の軸受の
第２実施形態を示すものである。本実施形態が、上記第
１実施形態と大きく相違するのは、 焼結含油円筒体３０の軸線方向端面３６には、軸線を
同じくしてリング溝３７が形成されていること、 リング溝３７内には、スラスト用球体（スラスト用転
動体）８０が、焼結含油円筒体３０の端面３６から軸方
向外方に突出した状態に、かつ、リング溝３７から飛び
出し不可能に配設されていること、 負荷側（図示矢印Ｘ側）が図示下方に設定されている
こと、のみである。本実施形態において、上記第１実施
形態と同様の部材については、同一符号を付し、その説
明を省略する。

【００３４】スラスト用球体８０は、球体５０と同様の
材料から構成されているとともに、リング溝３７内にお
いて複数のものが隙間なく配設されている。

【００３５】複数のスラスト用球体８０は、回転軸Ａに
一体に固定されたカラーＡ1 の下面を支持しており、カ
ラーＡ1 が下向きのスラスト力を受けながら回転したと
きに、一方では焼結含油円筒体３０から給油されること
により、他方ではカラーＡ1の下面上を転がることによ
り、二重の意味において、小さな抵抗でスラスト方向の
支持を行うことができる。すなわち、軸体７１において
は、ラジアル方向に加えて、スラスト方向の支持をも行
うことができる。

【００３６】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、以下の形態とすることもできる。 ａ）転動体を図１に示すような球体５０とすることに代
えて、図５に示すような半球どうしが円柱体で連結され
た形状のコロ５１とすること、または、図６に示すよう
な紡錘形状のコロ５２とすること。あるいは、楕円形状
のコロとすること。 ｂ）スラスト用転動体を図４に示すようなスラスト用球
体８０とすることに代えて、適切な形状のコロとするこ
と。 ｃ）押え部材４０を焼結含油円筒体３０よりも硬質の材
料から形成することに代えて、焼結含油円筒体３０と同
じ材料から形成すること、あるいは、任意の材料から形
成すること。 ｄ）焼結含油円筒体３０に対して真空含油させることに
代えて、浸漬等、他の任意の含油方法を適用すること。 ｅ）軸受２１（あるいは７１）を組み上げてから、含油
させることに代えて、任意の時点において含油させるこ
と。 ｆ）球体を任意の材質から構成すること。 ｇ）複数の球体５０を周溝３４内において、隙間なく配
設することに代えて、隙間を許容して配設すること。 ｈ）複数のスラスト用球体８０をリング溝３７内におい
て、隙間なく配設することに代えて、隙間を許容して配
設すること。 ｉ）スラスト用球体８０を第１のラジアル軸受部３１側
に設けることに代えて、第２のラジアル軸受部３１側、
または、負荷設置側に設けること。 ｊ）第１のラジアル軸受部３１に代えて、球体からなる
ラジアル軸受部を使用すること。

【００３７】

【発明の効果】本発明の軸受およびその製造方法によれ
ば、以下の効果を奏する。請求項１記載の軸受によれ
ば、軸線方向の一端部側および他端部側において、それ
ぞれ第１および第２のラジアル軸受部により、ラジアル
方向の荷重の支持を行う。特に、第２のラジアル軸受部
においては、軸心ズレが存在している場合でも、各球体
において回転軸の外周面との接触点がずれるだけであ
り、変わりなく、回転抵抗を低く維持したまま支持を行
うことができる。よって、調芯性の大きな軸受を得るこ
とができる。請求項２記載の軸受によれば、焼結含油円
筒体の凹所は、周溝を形成した状態で押え部材により閉
塞されるので、周溝内に配設される球体の飛び出しを容
易な手段で防止することができる。請求項３記載の軸受
によれば、押え部材が、焼結含油円筒体よりも硬質の金
属から構成されているので、押え部材を焼結体で形成す
る場合に比較して、押え部材を硬質とする分だけ全体的
な摩耗を減少させ、長寿命化を図ることができる。請求
項４記載の軸受によれば、焼結含油円筒体の軸線方向一
端面に形成されたリング溝内に配設されているスラスト
用球体により、回転軸にかかるスラスト力を支持するこ
とができ、ラジアル方向に加えて、スラスト方向の支持
をも行うことができる。

【００３８】請求項５記載の軸受の製造方法によれば、
ガイド棒が挿入された焼結含油円筒体の凹所内に球体を
投入するので、球体を、ガイド棒に案内させて確実に凹
所内に投入することができ、容易に上記軸受を製造する
ことができる。請求項６記載の軸受の製造方法によれ
ば、ガイド棒が先細り形状であるので、ガイド棒を焼結
含油円筒体内に配置したときには、奥側よりも手前側の
開口が広くなって、凹所内への球体の投入を容易に行う
ことができる。また、ガイド棒が先細り形状であるの
で、ガイド棒の焼結含油円筒体内への挿入も、また容易
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の軸受の第１実施形態を示す断面図で
ある。

【図２】 図１に示す軸受における球体を取り出して、
回転軸に軸心ズレがある場合の作用を説明するための説
明図である。

【図３】 図１に示す軸受の製造方法を説明するための
説明図である。

【図４】 本発明の軸受の第２実施形態を示す断面図で
ある。

【図５】 本発明の軸受の変形形態を示す断面図であ
る。

【図６】 本発明の軸受の他の変形形態を示す断面図で
ある。

【図７】 従来の軸受の構成例を示す断面図である。

【図８】 従来の軸受の他の構成例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】 Ａ 回転軸 ２１ 軸受 ３０ 焼結含油円筒体 ３１ 第１のラジアル軸受部 ３２ 端面 ３３ 凹所 ３４ 周溝 ３５ 内面 ３６ 端面 ３７ リング溝 ４０ 押え部材 ５０ 球体（転動体） ５１ コロ（転動体） ５２ コロ（転動体） ６０ ガイド棒 ８０ スラスト用球体（スラスト用転動体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸山 恒夫 新潟県新潟市小金町三番地１ 三菱マテリ アル株式会社新潟製作所内 (72)発明者 荒井 益夫 埼玉県与野市本町西６丁目４番29号 株式 会社ショーライト内 (72)発明者 土田 功 埼玉県与野市本町西６丁目４番29号 株式 会社ショーライト内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸にかかるラジアル方向の荷重を支
   持するための軸受であって、 焼結され、含油処理されるとともに、軸線方向の一端部
   側に位置する内周面が前記回転軸の外周面に摺接して前
   記回転軸を支持する第１のラジアル軸受部とされた焼結
   含油円筒体と、 該焼結含油円筒体の他端部側に形成された周溝内におい
   て、該焼結含油円筒体の内面から径方向内方に突出する
   ことにより前記回転軸の外周面を支持する第２のラジア
   ル軸受部を構成した状態で配設された複数の転動体とを
   具備することを特徴とする軸受。
2. 【請求項２】 請求項１記載の軸受において、 前記焼結含油円筒体の前記他端部側には、端面から前記
   軸線方向内方に向けて凹む凹所が形成され、 該凹所は、前記複数の転動体が配設される前記周溝を形
   成した状態で、押え部材により閉塞されていることを特
   徴とする軸受。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の軸受において、
   前記押え部材は、前記焼結含油円筒体よりも硬質の金属
   からなることを特徴とする軸受。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３記載の軸受におい
   て、 前記焼結含油円筒体の軸線方向一端面には、軸線を同じ
   くしてリング溝が形成されており、該リング溝内には、
   スラスト用転動体が、前記焼結含油円筒体の端面から軸
   方向外方に突出することにより前記回転軸にかかるスラ
   スト力を支持し得るよう配設されていることを特徴とす
   る軸受。
5. 【請求項５】 請求項２ないし４のいずれかに記載の軸
   受を製造するための方法であって、 予め、前記凹所が形成された前記焼結含油円筒体と、前
   記複数の転動体と、前記押え部材とを準備しておき、 前記焼結含油円筒体内にガイド棒を挿入し、 前記複数の転動体を前記凹所内に投入し、 前記押え部材を前記周溝を形成した状態で前記凹所内に
   固定することを特徴とする軸受の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項５記載の軸受の製造方法におい
   て、前記ガイド棒は、該ガイド棒を前記焼結含油円筒体
   内に配置したときに、奥側よりも手前側の開口を広くす
   るよう、先細り形状であることを特徴とする軸受の製造
   方法。