WO2018079670A1 - 焼結含油軸受 - Google Patents

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WO2018079670A1
WO2018079670A1 PCT/JP2017/038745 JP2017038745W WO2018079670A1 WO 2018079670 A1 WO2018079670 A1 WO 2018079670A1 JP 2017038745 W JP2017038745 W JP 2017038745W WO 2018079670 A1 WO2018079670 A1 WO 2018079670A1
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bearing
area
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rotating shaft
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佳樹 田村
真一 竹添
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株式会社ダイヤメット
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Definitions

  • the present invention relates to a sintered oil-impregnated bearing having a bearing body formed of an Fe—Cu based sintered metal.
  • Sintered oil-impregnated bearings have a sintered body impregnated with lubricating oil in advance, and the friction surface is lubricated by oozing out the oil by the pump action due to the rotation of the shaft and thermal expansion due to frictional heat.
  • Such sintered oil-impregnated bearings are widely used as bearings for rotating shafts of automobiles, home appliances, audio equipment, and the like because they can be used for a long time without lubrication (see, for example, Patent Document 1).
  • the sintered oil-impregnated bearings are made of Fe (iron) -Cu (copper) based sintered metal.
  • the Fe component is suitable for an operating state (low rotation high load state) in which the rotation speed of the rotation shaft is low and the load applied to the rotation shaft is high.
  • the Cu component is suitable for an operation state (high rotation low load state) in which the rotation speed of the rotation shaft is high and the load applied to the rotation shaft is low.
  • sintered oil-impregnated bearings use a Cu-based sintered material in consideration of seizure with the shaft in the low-load high-speed operation region, and wear resistance that can withstand high loads in the high-load low-speed operation region.
  • a sintered material based on Fe having the above is used.
  • the number of cases covered by a single actuator has increased from low-load high-speed operating areas to high-load low-speed operating areas, and proposals for sintered oil-impregnated bearings that can be used in both operating areas are required. It was.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and in a sintered oil-impregnated bearing using a Fe-Cu-based sintered metal, the bearing performance when the rotating shaft is in a high load state, and the rotating shaft has a high rotation speed. It is an object of the present invention to provide a sintered oil-impregnated bearing capable of maximizing the bearing performance in a state and obtaining stable sliding characteristics.
  • the sintered oil-impregnated bearing of the present invention has the following configuration.
  • a sintered oil-impregnated bearing having a bearing hole in which a Fe—Cu-based sintered body is impregnated with lubricating oil and supports the rotating shaft so as to penetrate therethrough, wherein the inner peripheral surface of the bearing hole includes a first portion including a central portion in the axial direction And a second region that extends from one end of the first region to one opening of the bearing hole, and the friction surface of the second region is more than the friction surface of the first region
  • the area of the Fe phase is large, and the area of the Cu phase formed by Cu powder containing Cu-based flat raw material powder is small.
  • the rotating shaft when a relatively small torque is applied to rotate the rotating shaft, the rotating shaft hardly bends, so that the surface of the rotating shaft is in the first region and the second region. This part is supported as a friction surface.
  • the friction surface of the first region has a smaller area of the Fe phase and a larger area of the Cu phase than the friction surface of the second region. Therefore, when the rotation axis is in contact with the first region without bending, the rotation axis is It can be rotated at high speed (high rotation). That is, among the Fe—Cu based sintered metals, the Cu component is suitable for an operating state in which the rotation speed of the rotation shaft is high and the load applied to the rotation shaft is low. By increasing the phase area with respect to the second region, the function as a bearing is not impaired and the durability is not lowered even when the rotating shaft is rotated at a high speed.
  • the shear load acting on the rotating shaft is large, and the rotating shaft is axially supported while the axis is inclined inside the bearing body.
  • the surface of the rotating shaft mainly contacts the second region, and this portion is supported as a friction surface.
  • the friction surface of the second region has a larger area of the Fe phase and a smaller area of the Cu phase than the friction surface of the first region, so that a large torque acts on the rotating shaft and bends to contact the second region. Even in this case, the rotation shaft can be rotated stably.
  • the Fe component is suitable for an operating state in which the rotation speed of the rotation shaft is low and the load applied to the rotation shaft is high, so that the Fe region in the second region
  • the rotating shaft can be stably rotated, and the function as a bearing is not impaired. Durability does not decrease.
  • the area occupied by the Cu phase with respect to the entire area of the friction surface of the first region is 50% or more, and the area occupied by the Cu phase with respect to the area of the entire friction surface of the second region is less than 50%.
  • the area of the Cu phase in the central portion along the axial direction of the friction surface of the second region is 20% or more of the area of the Cu phase in the central portion along the axial direction of the friction surface of the first region, 70 % Or less.
  • the inner peripheral surface of the bearing hole further includes a third region that extends from the other end of the first region to the other opening of the bearing hole.
  • the bearing hole is formed in the first region and has a straight hole portion having a constant diameter, and is formed in the second region.
  • the diameter of the bearing hole is increased outwardly from the straight hole portion.
  • a first enlarged diameter portion having a tapered shape.
  • the friction surface of the straight hole portion has a smaller area of the Fe phase and a larger area of the Cu phase than the friction surface of the first diameter-expanded portion, and therefore, when the rotating shaft is in contact with the straight hole portion without bending,
  • the rotating shaft can be rotated at high speed (high rotation). That is, among the Fe-Cu based sintered metals, the Cu component is suitable for an operating state in which the rotation speed of the rotation shaft is high and the load applied to the rotation shaft is low.
  • the shear load acting on the rotating shaft is large, and the rotating shaft is axially supported while the axis is inclined inside the bearing body.
  • the surface of the rotating shaft is mainly in contact with the first enlarged diameter portion, and this portion is supported as a friction surface.
  • the friction surface of the first enlarged diameter portion has a larger area of the Fe phase and a smaller area of the Cu phase than the friction surface of the straight hole portion, so that a large torque acts on the rotating shaft and bends. Even when it is in contact with the diameter portion, the rotation shaft can be stably rotated.
  • the Fe component is suitable for an operating state in which the rotation speed of the rotation shaft is low and the load applied to the rotation shaft is high.
  • the area of the Fe phase of the part with respect to the straight hole even if a large load is applied to the rotating shaft and it bends, it becomes possible to rotate the rotating shaft stably and the function as a bearing is impaired. There is no loss of durability.
  • the bearing hole may further include a second diameter-expanded portion formed in the third region, the second diameter-expanded portion continuing to the straight hole portion, and having a diameter that increases outward.
  • a second enlarged diameter portion transmits a large torque to rotate the rotating shaft, and when the rotating shaft tilts the axis within the bearing body, the end of the rotating shaft is in strong contact with the bearing hole. Therefore, an excessive load can be prevented.
  • the taper angle with respect to the axial direction of the first enlarged diameter portion and the taper angle with respect to the axial direction of the second enlarged diameter portion are equal.
  • the taper angle of the first enlarged diameter portion with respect to the axial direction is different from the taper angle of the second enlarged diameter portion with respect to the axial direction.
  • the present invention it is possible to provide a sintered oil-impregnated bearing capable of maximizing the bearing performance in each of a high rotation low load state and a low rotation high load state of the rotary shaft.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view along the axial direction of a rotating shaft, showing a sintered oil-impregnated bearing according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the sintered oil-impregnated bearing in a state where the rotary shaft is inclined with a load applied thereto.
  • a sintered oil-impregnated bearing (hereinafter simply referred to as a bearing) 10 has a bearing hole 3 through which a rotary shaft 2 is inserted inside a bearing body (sintered body) 1 formed of an Fe—Cu based sintered metal. Is formed.
  • the entire bearing body (sintered body) 1 is made of an Fe—Cu based sintered metal (Fe—Cu based sintered body). Specifically, Fe powder and Cu powder containing Cu-based flat raw material powder are introduced into a mold in which a core rod is inserted into a cavity, thereby forming a Fe—Cu-based sintered body. A bearing body 1 having a bearing hole 3 is formed. The area occupied by the Cu phase in each region of the bearing body 1 described later can be varied by changing the mixing ratio of Fe powder and Cu powder containing Cu-based flat raw material powder for each region.
  • the bearing hole 3 has a circular cross-sectional shape in a plane orthogonal to the longitudinal axis O of the rotary shaft 2, and the inner diameter is constant over the entire length along the axis O.
  • a first region 3A that forms a central portion along the axis O, and one opening 3E1 of the bearing hole 3 from one end 3A1 of the first region 3A.
  • a third region 3C that extends from the other end 3A2 of the first region 3A to the other opening 3E2 of the bearing hole 3 is set.
  • the first region 3A, the second region 3B, and the third region 3C set on the friction surface (inner peripheral surface) S of the bearing hole 3 are the total length of the bearing hole 3 along the axis O in this embodiment. It is set to be equally divided into three equal parts.
  • the first region 3A, the second region 3B, and the third region 3C can be set so as to divide the entire length of the bearing hole 3 along the axis O at an arbitrary ratio.
  • the first region 3A is set to be the longest, and the second region 3B and the third region 3C are set to be shorter, or conversely, the first region 3A is the shortest,
  • the second area 3B and the third area 3C can be set to be longer than that.
  • the bearing hole 3 is divided into two by forming only the first region 3A and the second region 3B in the direction along the axis O without providing the third region 3C. You may do it.
  • the first region is a region including the central portion from one opening of the bearing hole
  • the second region is a region from the end opposite to the opening of the first region to the other opening of the bearing hole. That's fine.
  • the first region 3A, the second region 3B, and the third region 3C do not have a clear partition line or a significant difference in composition between the respective regions. This is set for convenience in order to define the distribution along the axis O.
  • the friction surface S2 of the second region 3B of the bearing hole 3 is formed so that the area of the Fe phase is larger and the area of the Cu phase is smaller than the friction surface S1 of the first region 3A.
  • the area occupied by the Cu phase with respect to the entire area of the friction surface S1 in the first region 3A is 50% or more, and the area occupied by the Cu phase with respect to the entire area of the friction surface S2 in the second region 3B is less than 50%.
  • the area here is an area excluding pores and cavities.
  • the area occupied by the Cu phase with respect to the entire friction surface S1 of the first region 3A is more preferably 60% or more and less than 100%.
  • the area occupied by the Cu phase with respect to the entire area of the friction surface S2 of the second region 3B is more preferably 10% to 40%.
  • the area occupied by the Cu phase with respect to the entire area of the friction surface S1 in the first region 3A can be calculated as follows, for example. First, a photograph is taken at a magnification of 200 at an arbitrary location centering on the central portion 3AS along the axis O of the first region 3A. A square frame (e.g., a 30 mm ⁇ 40 square frame of 2 mm square) is superimposed on the photographed image, and each square occupies 50% or more of an iron matrix or a copper matrix.
  • the ratio of the copper matrix to the total number of markings is calculated with the total of the masses of the marked iron matrix and copper matrix as the total number of markings.
  • the ratio of the copper matrix is calculated as the area ratio of the Cu phase in the central portion 3AS along the axis O of the first region 3A.
  • the area ratio of the Cu phase in the central portion 3BS along the axis O of the second region 3B can be calculated similarly.
  • the area of the Cu phase in the central portion 3BS along the axis O of the friction surface S2 in the second region 3B is 20 times the area of the Cu phase in the central portion 3AS along the axis O of the friction surface S1 in the first region 3A. % Or more and 70% or less, more preferably 30% or more and 60% or less.
  • the first region 3A and the second region 3B need only have the above-mentioned range of the ratio of the Cu phase to the unit area of the friction surface which is the surface of each of the first region 3A and the second region 3B.
  • the region in which the area ratio of the Cu phase is maintained within a predetermined thickness range may extend.
  • the area occupied by the Cu phase with respect to the entire area of the friction surface S1 can be, for example, equal to or larger than that of the first region 3A.
  • the third region 3C may have a larger Fe phase area and a smaller Cu phase area than the first region 3A.
  • the bearing 10 having the above-described configuration is used, for example, after the bearing body 1 is impregnated with lubricating oil and the rotating shaft 2 is inserted into the bearing hole 3.
  • the rotating shaft 2 When a relatively small torque is applied to rotate the rotating shaft 2, the rotating shaft 2 hardly bends, so that the surface of the rotating shaft 2 has the first region 3 ⁇ / b> A, the second region 3 ⁇ / b> B, the third region of the bearing hole 3. It is supported in contact with the friction surface (inner peripheral surface) S composed of the region 3C.
  • the lubricating oil oozes out from the inside of the bearing body 1 due to the pump action caused by the rotation of the rotary shaft 2 and the thermal expansion caused by the frictional heat, thereby lubricating the friction surface.
  • the friction surface S1 of the first region 3A has a smaller area of the Fe phase and a larger area of the Cu phase than the friction surface S2 of the second region 3B, and therefore includes the first region 3A without the rotating shaft 2 being bent.
  • the rotary shaft 2 can be rotated at high speed (high rotation). That is, among the Fe—Cu-based sintered metals, the Cu component is suitable for an operating state in which the rotational speed of the rotary shaft 2 is high and the load applied to the rotary shaft 2 is low. Even when the motor is rotated at a high speed, the function as a bearing is not impaired, and the durability is not lowered.
  • the friction surface S2 of the second region 3B of the bearing hole 3 has a larger area of the Fe phase and a smaller area of the Cu phase than the friction surface S1 of the first region 3A, so that a large torque acts on the rotating shaft 2. Even when the rotating shaft 2 is in contact with the friction surface S2 of the second region 3B, the rotating shaft 2 can be stably rotated. That is, among the Fe—Cu based sintered metals, the Fe component is suitable for an operating state in which the rotation speed of the rotary shaft 2 is low and the load applied to the rotary shaft 2 is high.
  • the rotation shaft 2 can be stabilized even if the rotation shaft 2 is bent due to a large load. It can be rotated, the function as a bearing is not impaired, and the durability is not lowered. With the above operation, it is possible to realize the bearing 10 capable of maximizing the bearing performance in each of the high rotation low load state and the low rotation high load state of the rotary shaft 2.
  • FIG. 3 is a sectional view along the axial direction of the rotating shaft, showing a sintered oil-impregnated bearing according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state where the rotary oil shaft is held by the sintered oil-impregnated bearing shown in FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a main part showing a contact state between the sintered oil-impregnated bearing and the rotating shaft.
  • a sintered oil-impregnated bearing (hereinafter simply referred to as a bearing) 20 has a bearing hole 4 through which the rotary shaft 2 is inserted inside a bearing body (sintered body) 1 formed of a Fe—Cu based sintered metal. Is formed.
  • the bearing hole 4 has a circular cross-sectional shape in a plane orthogonal to the longitudinal axis O of the rotating shaft 2, and the friction surface (inner peripheral surface) S of the bearing hole 4 is centered along the axis O.
  • a first region 4A that forms a part
  • a second region 4B that extends from one end 4A1 of the first region 4A to one opening 4E1 of the bearing hole 4, and a bearing from the other end 4A2 of the first region 4A.
  • a third region 4C that extends to the other opening 4E2 of the hole 4 is set.
  • the first region 4A, the second region 4B, and the third region 4C set on the inner peripheral surface S of the bearing hole 4 have a total length of the bearing hole 4 along the axis O equal to 3 or the like. It is set to divide.
  • the first region 4A, the second region 4B, and the third region 4C can be set so as to divide the entire length of the bearing hole 4 along the axis O at an arbitrary ratio.
  • the diameter is slightly larger than the diameter of the rotary shaft 2, and the diameter is constant at any position in the longitudinal direction.
  • the direct hole portion 4a is formed.
  • the second region 4B and the third region 4C are provided on both sides in the longitudinal direction so as to be connected to the straight hole portion 4a, and the diameters of the first region are monotonously increased outwardly to form a tapered shape.
  • a diameter portion 4b and a second enlarged diameter portion 4c are formed.
  • Both the first enlarged diameter portion 4b and the second enlarged diameter portion 4c are formed by the inclined surface and the inner surface of the straight hole portion 4a parallel to the axial direction of the bearing body 1 (or the axis O of the rotary shaft 2).
  • the angle (taper angle) ⁇ 1 is set to an arbitrary angle, for example, about 0.1 ° to 10 °. This angle is preferably set according to the deflection angle of the shaft to be slid. In FIG. 3, the angle is exaggerated in order to clarify ⁇ 1.
  • the two large diameter portions 4b and 4c existing across the straight hole portion 4a are the same as those of the first large diameter portion 4b.
  • L1b is arranged in parallel, and the distance d1 between the straight lines L1a and L1b is slightly larger than the diameter D of the rotary shaft 2 and is substantially equal to the inner diameter of the straight hole portion 4a.
  • the straight line L1a that extends the inclined surface on the upper end side of the first enlarged diameter portion 4b toward the center of the bearing body 1 and the inclined surface on the lower end side of the second enlarged diameter portion 4c is used as the bearing body.
  • the straight line L1b extending in the direction of inclination toward the center of 1 is in a parallel relationship, and the distance d1 between the two straight lines L1a and L1b is slightly larger than the diameter D of the rotating shaft 2 and the inner diameter of the straight hole portion 4a. It is almost equal.
  • the entire bearing body (sintered body) 1 is formed of an Fe—Cu based sintered metal (Fe—Cu based sintered body). Specifically, Fe powder and Cu powder formed of Cu powder containing Cu-based flat raw material powder are introduced into a mold, and an Fe—Cu-based sintered body having through holes is formed. By expanding the diameter of both sides of the through hole of the sintered body to a predetermined depth by sizing, the bearing body 1 having the straight hole portion 4a and the enlarged diameter portions 4b and 4c is formed.
  • Fe—Cu based sintered metal Fe—Cu based sintered body
  • the first diameter-expanded portion 4b is formed on the friction surface (inner peripheral surface) S that forms a surface in contact with the rotating shaft 2, and the Fe phase constituting the Fe—Cu-based sintered metal rather than the friction surface of the straight hole portion 4a.
  • the area of the Cu phase is large and the area of the Cu phase is small.
  • the area occupied by the Cu phase with respect to the entire area of the friction surface S2 of the first enlarged diameter portion 4b is less than 50%. Further, the area occupied by the Cu phase with respect to the area of the entire friction surface of the straight hole portion 4a is 50% or more. The area occupied by the Cu phase with respect to the entire area of the friction surface S2 of the first enlarged diameter portion 4b is more preferably 10% to 40%. Further, the area occupied by the Cu phase with respect to the entire friction surface of the straight hole portion 4a is more preferably 60% or more and less than 100%.
  • the area of the Cu phase in the central portion 4BS along the axial direction (axis O) of the friction surface of the first enlarged diameter portion 4b is equal to that of the Cu portion in the central portion 4AS along the axial direction of the friction surface of the straight hole portion 4a. It is 20% or more and 90% or less of the area of the phase, and more preferably 30% or more and 60% or less.
  • Fe powder used as a raw material in forming a sintered body made of a Fe—Cu based sintered metal is used.
  • Cu powder formed by Cu powder containing Cu-based flat raw material powder is introduced into the mold, it is realized by selectively collecting Cu closer to the mold wall surface by moving the mold it can.
  • the straight hole portion 4a and the first enlarged diameter portion 4b only need to have different area ratios between the Fe phase and the Cu phase at least on the friction surfaces that are the respective surfaces. Regions having different area ratios may spread with a predetermined thickness from the respective friction surfaces toward the center in the radial direction.
  • the area of the second phase expanded portion 4c occupied by the Cu phase with respect to the entire area of the friction surface S3 can be, for example, equal to or larger than that of the straight hole portion 4a.
  • FIG. 4 shows an example of a mechanism that supports the rotating shaft 2 at two locations by the bearing.
  • a screw gear 2a is formed on the peripheral surface of the rotary shaft 2, and both ends of the rotary shaft 2 are supported by the bearings described above, and the screw gear 5 rotated by a driving device (not shown) is connected to the rotary shaft 2 side.
  • the rotary shaft 2 is rotated by meshing with the screw gear 2 a and rotating the screw gear 5.
  • the rotating shaft 2 does not bend as much as shown in FIG. 4, but is exaggerated for clarity of the description.
  • the rotating shaft 2 When a relatively small torque is applied to rotate the rotating shaft 2, the rotating shaft 2 hardly bends. Therefore, the surface of the rotating shaft 2 is in contact with the straight hole portion 4a, and this portion is supported as the friction surface S1.
  • the In the straight hole portion 4a the lubricating oil oozes out from the inside of the bearing body 1 by the pump action by the rotation of the rotating shaft 2 and the thermal expansion by the frictional heat, and lubricates the friction surface S1.
  • the friction surface S1 of the straight hole portion 4a has a smaller area of the Fe phase and a larger area of the Cu phase than the friction surface S2 of the first enlarged diameter portion 4b.
  • the rotary shaft 2 can be rotated at high speed (high rotation). That is, among the Fe—Cu based sintered metals, the Cu component is suitable for an operating state in which the rotational speed of the rotary shaft 2 is high and the load applied to the rotary shaft 2 is low.
  • the function as a bearing is not impaired and the durability is not lowered even when the rotating shaft 2 is rotated at a high speed.
  • the diameter-expanded portion 4b Since the diameter-expanded portion 4b is formed densely, it is not pushed into the bearing body 1 and remains between the rotary shaft 2 and the first diameter-expanded portion 4b and exerts a reaction force on the rotary shaft 2. Make it work. This reaction force suppresses the swing of the rotary shaft 2 and prevents the rotational shaft 2 from being misaligned with respect to the bearing.
  • the rotating shaft 2 is supported in the bearing body 1 while the axis is inclined. At this time, the surface of the rotating shaft 2 is in contact with the first enlarged diameter portion 4b, and this portion is supported as the friction surface S2. Also in the first enlarged diameter portion 4b, the lubricating oil oozes out from the inside of the bearing body 1 due to the pump action caused by the rotation of the rotary shaft 2 and the thermal expansion caused by the frictional heat as in the case of the straight hole portion 4a, thereby lubricating the friction surface S2. To do.
  • the friction surface S2 of the first enlarged diameter portion 4b has a larger area of the Fe phase and a smaller area of the Cu phase than the friction surface S1 of the straight hole portion 4a, so that a large torque acts on the rotating shaft 2 and bends. Even when it is in contact with the first enlarged diameter portion 4b, the rotating shaft 2 can be stably rotated. That is, among the Fe-Cu based sintered metals, the Fe component is suitable for an operating state in which the rotation speed of the rotary shaft 2 is low and the load applied to the rotary shaft 2 is high.
  • the rotary shaft 2 can be stably rotated even when a large load is applied to the rotary shaft 2 and it bends. As a result, the durability is not impaired, and the durability is not lowered.
  • the friction surface of the first enlarged diameter portion 4b has a larger area for the Fe phase and a smaller area for the Cu phase than the friction surface of the straight hole portion 4a.
  • the first diameter-expanded portion 4b is stronger and the rotating shaft 2 is pressed. Therefore, it is also effective to configure only the first enlarged diameter portion 4b so that the Fe phase area is larger than the direct hole portion 4a and the Cu phase area is smaller.
  • both the first enlarged diameter portion 4b and the second enlarged diameter portion 4c of the bearings 20 and 20 that respectively support the one end side and the other end side of the rotary shaft 2 are made to have an Fe phase rather than the straight hole portion 4a.
  • the area of the Cu phase may be large and the area of the Cu phase may be small.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along the axial direction of the rotary shaft, showing a sintered oil-impregnated bearing according to the third embodiment of the present invention.
  • a bearing 30 shown in FIG. 6 has a cross section in a plane in which a bearing hole 13 formed in a bearing body (sintered body) 11 made of sintered metal is orthogonal to the longitudinal axis O of the rotary shaft 2.
  • a straight hole portion 13a having a circular shape, having a diameter slightly larger than the diameter of the rotating shaft 2 at the approximate center of the bearing body 11 and having a constant diameter at any position in the longitudinal direction.
  • the first diameter-expanded portion 13b and the second straight-hole portion 13c are provided respectively on both sides in the longitudinal direction so as to continue to the straight-hole portion 13a.
  • the first enlarged diameter portion 13b and the second enlarged diameter portion 13c have stepwise different taper angles with respect to the inner surface of the straight hole portion 13a parallel to the axial direction of the bearing body 1 (or the axis O of the rotating shaft 2).
  • the taper angle ⁇ 2 of the second enlarged diameter regions 13b2 and 13c2 located far from the straight hole portion 13a is formed larger than the tapered angle ⁇ 1 of the first enlarged diameter regions 13b1 and 13c1.
  • the two second enlarged diameter regions 13b2 and 13c2 existing further outside the first enlarged diameter regions 13b1 and 13c1
  • the distance d2 from the straight line L2a extending toward the center of the bearing body 11 is larger than the diameter D of the rotary shaft 2 and substantially equal to the inner diameter of the straight hole portion 13a.
  • a straight line L2b in which the inclined surface on the lower end side of the second expanded region 13b2 of the first expanded portion 13b extends in the inclined direction toward the center of the bearing body 1, and the second of the second expanded portion 13c.
  • a straight line L2a in which the inclined surface on the upper end side of the enlarged diameter region 13c2 extends in the inclined direction toward the center of the bearing body 1, and the distance d2 between the straight lines L2b and L2a is the diameter D of the rotating shaft 2.
  • the distance d2 between the straight lines L2b and L2a is the diameter D of the rotating shaft 2.
  • the entire bearing body 11 is formed of an Fe—Cu based sintered metal. Specifically, Fe powder and Cu powder formed of Cu powder containing Cu-based flat raw material powder are introduced into a mold, and an Fe—Cu-based sintered body having through holes is formed. By expanding the diameter of both sides of the through hole of the sintered body to a predetermined depth by sizing, the bearing body 11 having the straight hole portion 13a and the enlarged diameter portions 13b and 13c is formed.
  • the first diameter-expanded portion 13b is larger in the area of the Fe phase constituting the Fe—Cu-based sintered metal in the friction surface S2 forming the surface in contact with the rotating shaft 2 than in the friction surface S1 of the straight hole portion 13a. In addition, the area of the Cu phase is reduced.
  • the area occupied by the Cu phase with respect to the area of the entire friction surface of the first enlarged diameter portion 13b is less than 50%. Further, the area occupied by the Cu phase with respect to the area of the entire friction surface of the straight hole portion 13a is 50% or more. The area occupied by the Cu phase with respect to the area of the entire friction surface of the first enlarged diameter portion 13b is more preferably 10% to 40%. Further, the area occupied by the Cu phase with respect to the area of the entire friction surface of the straight hole portion 13a is more preferably 60% or more and less than 100%.
  • the friction surface S2 of the first enlarged diameter portion 13b has a larger area of the Fe phase and a smaller area of the Cu phase than the friction surface S1 of the straight hole portion 13a, so that a large torque acts on the rotating shaft 2 and bends. Even when the surface of the rotary shaft 2 is in contact with the first enlarged diameter region 13b1 or the second enlarged diameter region 13b2, the rotary shaft 2 can be stably rotated. That is, among the Fe-Cu based sintered metals, the Fe component is suitable for an operating state in which the rotation speed of the rotary shaft 2 is low and the load applied to the rotary shaft 2 is high.
  • the rotating shaft 2 can be stably rotated even when a large load is applied to the rotating shaft 2 and the shaft is bent. As a result, the durability is not impaired, and the durability is not lowered.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view along the axial direction of the rotating shaft, showing a sintered oil-impregnated bearing according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the first enlarged diameter portion 23b is provided only on one side of the straight hole portion 23a, and a chamfered portion (second enlarged diameter portion) is provided on the other side of the straight hole portion 23a. Part) 23d.
  • the chamfered portion 23d is provided mainly for facilitating the passage of the rotary shaft 2 through the straight hole portion 23a, and is in contact with the rotary shaft 2 no matter how the rotary shaft 2 is displaced with respect to the bearing body 30. There is no. This is because the chamfering angle of the chamfered portion 23d is larger than the inclination ⁇ 1 of the first enlarged diameter portion 23b.
  • the bearing body (sintered body) 12 is viewed in a cross section along the axis O of the rotary shaft 2, the straight hole portion 23a and the first diameter-expanded portion 23b are inclined surfaces of the first diameter-expanded portion 23b.
  • the distance d2 from the friction surface (inner wall surface) S1 is the diameter D of the rotary shaft 2. And is substantially equal to the inner diameter of the first straight hole portion 23a.
  • the entire bearing body 12 is formed of an Fe—Cu based sintered metal, and the first enlarged diameter portion 23 b is a straight hole portion on the friction surface S 2 that forms a surface in contact with the rotating shaft 2.
  • the area of the Fe phase constituting the Fe—Cu sintered metal is larger and the area of the Cu phase is smaller than the friction surface S1 of 23a.
  • the area occupied by the Cu phase with respect to the area of the entire friction surface S2 of the enlarged diameter portion 23b is less than 50%. Further, the area occupied by the Cu phase with respect to the area of the entire friction surface S1 of the straight hole portion 23a is 50% or more. The area occupied by the Cu phase with respect to the entire area of the friction surface S2 of the enlarged diameter portion 23b is more preferably 10% to 40%. Further, the area occupied by the Cu phase with respect to the entire area of the friction surface S1 of the straight hole portion 23a is more preferably 60% or more and less than 100%.
  • the friction surface S2 of the first diameter-expanded portion 23b has a larger area of the Fe phase and a smaller area of the Cu phase than the friction surface S1 of the straight hole portion 23a. Even when it acts and bends and the surface of the rotating shaft 2 is in contact with the first enlarged diameter portion 23b, the rotating shaft 2 can be stably rotated. That is, among the Fe-Cu based sintered metals, the Fe component is suitable for an operating state in which the rotation speed of the rotary shaft 2 is low and the load applied to the rotary shaft 2 is high.
  • the rotary shaft 2 can be stably rotated even when a large load is applied to the rotary shaft 2 and the shaft is bent. As a result, the durability is not impaired, and the durability is not lowered.
  • the taper angle with respect to the axial direction of one enlarged diameter portion is set to the taper angle with respect to the axial direction of the other enlarged diameter portion. It can also be made smaller.
  • the bearing body sintered body
  • the bearing body is formed of an Fe—Cu-based sintered metal, and at least one of the enlarged diameter portions, or the friction surface of one and the other enlarged diameter portion, It is formed so that the area of the Fe phase constituting the Fe—Cu-based sintered metal is larger and the area of the Cu phase is smaller than the friction surface.
  • Sample 2 was obtained by using a mixed powder having a total mixing ratio of Fe-20 wt% Cu-2 wt% Sn, and introducing and sintering the mixture in the mold so that the Cu mixing ratio was changed in each region.
  • Sample 3 was obtained by using a mixed powder having an overall mixing ratio of Fe-10 wt% Cu-1 wt% Sn and introducing and sintering the mixture in the mold so that the Cu mixing ratio was changed in each region.
  • Sample 4 was obtained by using a mixed powder having an overall mixing ratio of Fe-1 wt% Cu-0.5 wt% Sn, and introducing and sintering the mixture in the mold so that the Cu mixing ratio was changed in each region. It was.
  • the area ratio of the Cu phase to the area of the inner peripheral surface S of the first region 3A of the sintered oil-impregnated bearing 10 of the obtained samples 1 to 4 is The area ratio of the Cu phase to the area of the inner peripheral surface S was determined by the method shown in the embodiment.
  • the friction coefficient was measured for each of the samples 1 to 4 described above.
  • a sliding test is performed by rotating the rotary shaft 2 with a load applied to the position of the central portion 3AS along the axis O of the first region 3A.
  • the coefficient of friction was calculated.
  • the measurement conditions are as follows. 1. Rotational speed of rotating shaft 2: 100 m / min 2. Load: 1 MPa 3. Measurement environment temperature: room temperature Rotation time: 1800 seconds
  • Table 2 and FIG. 8 show the results of Verification Example 1 performed under the above conditions.
  • Sample 5 was obtained by using a mixed powder having an overall mixing ratio of Fe-60 wt% Cu-3 wt% Sn, and introducing and sintering the mixture in the mold such that the Cu mixing ratio was changed in each region.
  • Sample 6 was obtained by using a mixed powder having an overall mixing ratio of Fe-20 wt% Cu-2 wt% Sn, and introducing and sintering the mixture in the mold so that the Cu mixing ratio was changed in each region.
  • Sample 7 was obtained by using a mixed powder having an overall mixing ratio of Fe-25 wt% Cu-2 wt% Sn, and introducing and sintering the mixture in the mold so that the Cu mixing ratio was changed in each region.
  • Sample 8 was obtained by using a mixed powder having an overall mixing ratio of Fe-18 wt% Cu-2 wt% Sn, and introducing and sintering the mixture in the mold so that the Cu mixing ratio was changed in each region.
  • Sample 9 was obtained by using a mixed powder in which the total mixing ratio was Fe-1 wt% Cu-0.5 wt% Sn, and introducing and sintering in a mold so that the Cu mixing ratio was changed in each region. It was.
  • the area ratio of the Cu phase to the area of the inner peripheral surface S was determined by the method shown in the embodiment.
  • Table 4 and FIG. 9 show the results of Verification Example 2 performed under the above conditions.
  • Sample 10 was obtained by using a mixed powder having an overall mixing ratio of Fe-20 wt% Cu-2 wt% Sn, and introducing and sintering the mixture in the mold so that the Cu mixing ratio was changed in each region.
  • Sample 11 was obtained by using a mixed powder having an overall mixing ratio of Fe-25 wt% Cu-2 wt% Sn, and introducing and sintering the mixture in the mold so that the Cu mixing ratio was changed in each region.
  • Sample 12 was obtained by using a mixed powder having an overall mixing ratio of Fe-18 wt% Cu-2 wt% Sn, and introducing and sintering the mixture in the mold so that the Cu mixing ratio was changed in each region.
  • the area ratio of the Cu phase to the area of the inner peripheral surface S was determined by the method shown in the embodiment.
  • the friction coefficient and the amount of wear were measured.
  • a load is applied so as to be offset from the central portion 4AS along the axis O of the first region 4A, and the slidable oil-impregnated bearing 20 is slid by the enlarged diameter portions 4b and 4c.
  • a sliding test was performed by rotating the rotating shaft 2 to calculate a friction coefficient.
  • the measurement conditions are as follows. 1. Rotational speed of rotating shaft 2: 25 m / min 2. Load: 5MPa 3. Measurement environment temperature: room temperature Rotation time: 1800 seconds The amount of wear was measured using a cylinder gauge.
  • Table 6 and FIG. 10 show the results of Verification Example 3 performed under the above conditions.

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Abstract

本発明は、Ｆｅ－Ｃｕ系焼結体に潤滑油が含浸され、回転軸（２）を貫通支持する軸受孔（３）を有し、前記軸受孔（３）の内周面（Ｓ）は、軸方向における中央部分を含む第１領域（３Ａ）と、前記第１領域（３Ａ）の一方の端部から前記軸受孔（３）の一方の開口までを成す第２領域（３Ｂ又は３Ｃ）と、を少なくとも備え、前記第２領域（３Ｂ又は３Ｃ）の摩擦面（Ｓ２又はＳ３）は、前記第１領域（３Ａ）の摩擦面（Ｓ１）よりも、Ｆｅ相の面積が大きく、かつＣｕ相の面積が小さい焼結含油軸受に関する。

Description

焼結含油軸受
　本発明は、Ｆｅ－Ｃｕ系の焼結金属により形成された軸受本体を有する焼結含油軸受に関する。
　本願は、２０１６年１０月２６日に、日本に出願された特願２０１６－２０９６９５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　焼結含油軸受は、焼結体の内部にあらかじめ潤滑油を含浸させておき、軸の回転によるポンプ作用と摩擦熱による熱膨張で油をしみ出させて摩擦面を潤滑する。このような焼結含油軸受は、無給油で長期間使用できることから、自動車や家電製品、音響機器等の回転軸の軸受として広く採用されている（例えば、特許文献１を参照）。
　従来の焼結含油軸受を用いて回転軸を支持する場合、例えば回転軸をある方向に回転させるためにトルクを伝達すると、回転軸にせん断方向の荷重が加わる。この時、せん断荷重が非常に大きかったり回転軸の剛性が十分高くなかったりすると、回転軸がせん断荷重によって撓み、軸受内部で軸線を傾斜させたまま回転し、回転軸の表面が軸受内部の摩擦面に正しく接触しない状態（回転軸が軸受内面を抉る（こじる）ような運動）に陥る可能性がある。このような状態に陥ると、回転軸が強い抵抗を受けて回転し難くなり、軸受として十分な機能を果たさなくなる。また、このような状態が繰り返し起こると、回転軸や軸受の耐久性が低下してしまうことも考えられる。
　このように、回転軸にせん断方向の荷重が加わった場合に、軸受内部の摩擦面に正しく接触しないといった不具合を解決するために、例えば、軸受孔に径の大きさが一定の直孔部と、外方に向かって径が拡大してテーパ状をなす拡径部とを備えた焼結含油軸受が知られている（例えば、特許文献２を参照）。
　こうした焼結含油軸受の多くは、Ｆｅ（鉄）－Ｃｕ（銅）系の焼結金属により形成されている。このうち、Ｆｅ成分は、回転軸の回転速度が低回転で、かつ回転軸に加わる負荷が高負荷の稼働状態（低回転高負荷状態）に適している。一方、Ｃｕ成分は、回転軸の回転速度が高回転で、かつ回転軸に加わる負荷が低負荷の稼働状態（高回転低負荷状態）に適している。
　一方、近年の資源価格の上昇、特にＣｕの価格上昇によって、Ｃｕを含む製品の一層のコストダウンが求められており、Ｃｕの使用量を低減しつつ、回転軸の回転速度が高回転であっても対応可能な焼結含油軸受が求められている。Ｃｕの使用量を低減した焼結含油軸受としては、Ｃｕ系の扁平原料粉末を使用したＦｅ－Ｃｕ系の焼結金属軸受が広く使用されている（例えば、特許文献３を参照）。
特公平８－１９９４１号公報 特開２００４－３０８６８２号公報 特開２００６－２９９３４７号公報
　焼結含油軸受では、前述の通り、低荷重高速運転領域では、シャフトとの焼付き性を考慮したＣｕベースの焼結材料が用いられ、高荷重低速運転領域では高荷重に耐えうる耐摩耗性を有したＦｅをベースにした焼結材料が用いられることが多い。昨今のアクチュエータ運転領域の多様化により、低荷重高速運転領域から高荷重低速運転領域まで一つのアクチュエータで賄うケースが増え、双方の運転領域においても対応可能な焼結含油軸受の提案が求められていた。
　本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであって、Ｆｅ－Ｃｕ系の焼結金属を用いた焼結含油軸受において、回転軸が高負荷状態での軸受性能と、回転軸が高回転状態での軸受性能とを、何れも最大限高めることができ、安定した摺動特性を得ることが可能な焼結含油軸受に提供することを目的とする。
　すなわち、本発明の焼結含油軸受は、以下の構成を有する。
　Ｆｅ－Ｃｕ系焼結体に潤滑油が含浸され、回転軸を貫通支持する軸受孔を有する焼結含油軸受であって、前記軸受孔の内周面は、軸方向における中央部分を含む第１領域と、前記第１領域の一方の端部から前記軸受孔の一方の開口までを成す第２領域と、を少なくとも備え、前記第２領域の摩擦面は、前記第１領域の摩擦面よりも、Ｆｅ相の面積が大きく、かつＣｕ系の扁平原料粉末を含むＣｕ粉によって形成されたＣｕ相の面積が小さいことを特徴とする。
　本発明の焼結含油軸受によれば、回転軸を回転させるために比較的小さなトルクが作用したときには、回転軸はほとんど撓みを生じないので、回転軸の表面が第１領域および第２領域に接し、この部分を摩擦面として支持される。第１領域の摩擦面は、第２領域の摩擦面よりもＦｅ相の面積が小さく、かつＣｕ相の面積が大きいため、回転軸が撓まずに第１領域に接している場合、回転軸を高速で回転（高回転）させることができる。即ち、Ｆｅ－Ｃｕ系の焼結金属のうち、Ｃｕ成分は、回転軸の回転速度が高回転で、かつ回転軸に加わる負荷が低負荷の稼働状態に適しているので、第１領域のＣｕ相の面積を第２領域に対して高めることにより、回転軸を高回転させても、軸受としての機能が損なわれることがなく、耐久性の低下も起こらない。
　一方、回転軸を回転させるために大きなトルクが伝達されたときには、回転軸に作用するせん断荷重が大きく、回転軸が軸受本体の内部で軸線を傾斜させたまま軸支持されることになる。このとき、回転軸の表面は主に第２領域に接し、この部分を摩擦面として支持される。第２領域の摩擦面は、第１領域の摩擦面よりもＦｅ相の面積が大きく、かつＣｕ相の面積が小さいため、回転軸に大きなトルクが作用して撓み、第２領域に接している場合でも、回転軸を安定して回転させることができる。即ち、Ｆｅ－Ｃｕ系の焼結金属のうち、Ｆｅ成分は、回転軸の回転速度が低回転で、かつ回転軸に加わる負荷が高負荷の稼働状態に適しているので、第２領域のＦｅ相の面積を第１領域に対して高めることにより、回転軸に大きな負荷が加わって撓んでも、回転軸を安定して回転させることが可能になり、軸受としての機能が損なわれることがなく、耐久性の低下も起こらない。
　前記第１領域の摩擦面全体の面積に対するＣｕ相が占める面積は、５０％以上であり、前記第２領域の摩擦面全体の面積に対するＣｕ相が占める面積は、５０％未満であることを特徴とする。
　前記第２領域の摩擦面の前記軸方向に沿った中央部分におけるＣｕ相の面積は、前記第１領域の摩擦面の前記軸方向に沿った中央部分におけるＣｕ相の面積の２０％以上、７０％以下であることを特徴とする。
　前記軸受孔の内周面は、前記第１領域の他方の端部から前記軸受孔の他方の開口までを成す第３領域を更に備えることを特徴とする。
　前記軸受孔は、前記第１領域に形成された、径の大きさが一定な直孔部と、前記第２領域に形成され、前記直孔部に連なり外方に向かって径が拡大してテーパ状を成す第１の拡径部と、を含むことを特徴とする。
　こうした焼結含油軸受によれば、回転軸を回転させるために比較的小さなトルクが作用したときには、回転軸はほとんど撓みを生じないので、回転軸の表面が直孔部に接し、この部分を摩擦面として支持される。直孔部の摩擦面は、第１の拡径部の摩擦面よりもＦｅ相の面積が小さく、かつＣｕ相の面積が大きいため、回転軸が撓まずに直孔部に接している場合、回転軸を高速で回転（高回転）させることができる。即ち、Ｆｅ－Ｃｕ系の焼結金属のうち、Ｃｕ成分は、回転軸の回転速度が高回転で、かつ回転軸に加わる負荷が低負荷の稼働状態に適しているので、直孔部のＣｕ相の面積を第１の拡径部に対して高めることにより、回転軸を高回転させても、軸受としての機能が損なわれることがなく、耐久性の低下も起こらない。
　一方、回転軸を回転させるために大きなトルクが伝達されたときには、回転軸に作用するせん断荷重が大きく、回転軸が軸受本体の内部で軸線を傾斜させたまま軸支持されることになる。このとき、回転軸の表面は主に第１の拡径部に接し、この部分を摩擦面として支持される。第１の拡径部の摩擦面は、直孔部の摩擦面よりもＦｅ相の面積が大きく、かつＣｕ相の面積が小さいため、回転軸に大きなトルクが作用して撓み、第１の拡径部に接している場合でも、回転軸を安定して回転させることができる。即ち、Ｆｅ－Ｃｕ系の焼結金属のうち、Ｆｅ成分は、回転軸の回転速度が低回転で、かつ回転軸に加わる負荷が高負荷の稼働状態に適しているので、第１の拡径部のＦｅ相の面積を直孔部に対して高めることにより、回転軸に大きな負荷が加わって撓んでも、回転軸を安定して回転させることが可能になり、軸受としての機能が損なわれることがなく、耐久性の低下も起こらない。
　前記軸受孔は、前記第３領域に形成され、前記直孔部に連なり外方に向かって径が拡大してテーパ状を成す第２の拡径部を更に含むことを特徴とする。
　このような第２の拡径部によって、回転軸を回転させるために大きなトルクが伝達され、回転軸が軸受本体の内部で軸線を傾斜した際に、回転軸の端部が軸受孔に強く接して過大な負荷が生じることを防止できる。
　前記第１の拡径部の前記軸方向に対するテーパ角と、前記第２の拡径部の前記軸方向に対するテーパ角とが等しいことを特徴とする。
　前記第１の拡径部の前記軸方向に対するテーパ角は、前記第２の拡径部の前記軸方向に対するテーパ角と異なっていることを特徴とする。
　本発明によれば、回転軸の高回転低負荷状態、および低回転高負荷状態のそれぞれにおいて、軸受性能を最大限発揮することが可能な焼結含油軸受を提供することができる。
本発明の第１実施形態に係る焼結含油軸受を示す、回転軸の軸方向に沿った断面図である。 回転軸に負荷が加えられて傾斜した状態の焼結含油軸受を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る焼結含油軸受を示す断面図である。 回転軸を保持した焼結含油軸受を示す断面図である。 焼結含油軸受の要部を拡大した要部拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係る焼結軸受を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る焼結軸受を示す断面図である。 実施例の結果を示すグラフである。 実施例の結果を示すグラフである。 実施例の結果を示すグラフである。
　以下、本発明を適用した実施形態である焼結含油軸受について図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大、あるいは強調して示している場合があり、各構成要素の寸法比率、および角度などが実際と同じであるとは限らない。
（第１実施形態）
　第１実施形態に係る焼結含油軸受を図１、図２に示して説明する。
　図１は本発明の第１実施形態に係る焼結含油軸受を示す、回転軸の軸方向に沿った断面図である。図２は、回転軸に負荷が加えられて傾斜した状態の焼結含油軸受を示す断面図である。
　焼結含油軸受（以下、単に軸受と称する）１０は、Ｆｅ－Ｃｕ系の焼結金属により形成された軸受本体（焼結体）１の内部に、回転軸２が挿通される軸受孔３が形成されている。
　軸受本体（焼結体）１は、全体がＦｅ－Ｃｕ系の焼結金属により形成されている（Ｆｅ－Ｃｕ系焼結体）。具体的には、Ｆｅ粉末と、Ｃｕ系の扁平原料粉末を含むＣｕ粉とを、キャビティ内にコアロッドが挿入された金型内に導入し、Ｆｅ－Ｃｕ系の焼結体を成形することで、軸受孔３を備えた軸受本体１を形成している。
　後述する軸受本体１の各領域におけるＣｕ相が占める面積は、各領域ごとにＦｅ粉末と、Ｃｕ系の扁平原料粉末を含むＣｕ粉との混合比を変えることで変動させることができる。
　軸受孔３は、回転軸２の長手方向の軸線Ｏに直交する面内における断面形状が円形をなしており、軸線Ｏに沿った全長に渡って内径が一定にされている。本発明において、軸受孔３の内周面Ｓには、軸線Ｏに沿った中央部分を成す第１領域３Ａと、この第１領域３Ａの一方の端部３Ａ１から軸受孔３の一方の開口３Ｅ１までを成す第２領域３Ｂと、第１領域３Ａの他方の端部３Ａ２から軸受孔３の他方の開口３Ｅ２までを成す第３領域３Ｃとが設定されている。
　こうした軸受孔３の摩擦面（内周面）Ｓに設定される第１領域３Ａ，第２領域３Ｂ，第３領域３Ｃは、本実施形態においては、軸線Ｏに沿った軸受孔３の全長を均等に３等分するように設定されている。なお、第１領域３Ａ，第２領域３Ｂ，第３領域３Ｃは、軸線Ｏに沿った軸受孔３の全長を任意の割合で分割するように設定することができる。
　例えば、軸線Ｏに沿った長さとして、第１領域３Ａが最も長く、第２領域３Ｂ，第３領域３Ｃはそれよりも短くなるように設定したり、逆に第１領域３Ａが最も短く、第２領域３Ｂ，第３領域３Ｃはそれよりも長くなるように設定したりすることもできる。
　また、軸受孔３は、特に第３領域３Ｃを設けずに、摩擦面（内周面）Ｓを軸線Ｏに沿った方向に第１領域３Ａおよび第２領域３Ｂだけを形成して２分割するようにしてもよい。
この場合、第１領域は軸受孔の一方の開口から中央部分を含む領域とし、第２領域は、第１領域の開口とは反対側の端部から軸受孔の他方の開口までの領域とすればよい。
　なお、こうした第１領域３Ａ，第２領域３Ｂ，第３領域３Ｃは、それぞれの領域同士の間に明確な区画線や、大幅な組成の相違があるわけではなく、後述するＦｅ相とＣｕ相の軸線Ｏに沿った分布を定義するために便宜的に設定されたものである。
　このような軸受孔３の第２領域３Ｂの摩擦面Ｓ２は、第１領域３Ａの摩擦面Ｓ１よりも、Ｆｅ相の面積が大きく、かつＣｕ相の面積が小さくなるように形成されている。
　例えば、第１領域３Ａの摩擦面Ｓ１全体の面積に対するＣｕ相が占める面積は５０％以上であり、第２領域３Ｂの摩擦面Ｓ２全体の面積に対するＣｕ相が占める面積は５０％未満とされている。なお、ここでいう面積は、気孔、空洞を除いた面積である。
　第１領域３Ａの摩擦面Ｓ１全体の面積に対するＣｕ相が占める面積はより好ましくは６０％以上１００％未満である。また、第２領域３Ｂの摩擦面Ｓ２全体の面積に対するＣｕ相が占める面積はより好ましくは１０％～４０％である。
　第１領域３Ａの摩擦面Ｓ１全体の面積に対するＣｕ相が占める面積は、例えば以下ようにして算出することができる。
　まず、第１領域３Ａの軸線Ｏに沿った中央部分３ＡＳを中心とした任意の箇所を、倍率×２００で写真撮影する。撮影した写真に、方眼のフレーム（例えば、２ｍｍ方眼の３０マス×４０マスのフレーム）を重ね合わせ、１マスのうち、鉄マトリクス又は銅マトリクスが５０％以上を占めるマスをそれぞれマーキングする。マーキングした鉄マトリクス及び銅マトリクスのマスの合計をマーキング総数として、マーキング総数に対する銅マトリクスの比率を算出する。本実施形態では、この銅マトリックスの比率を、第１領域３Ａの軸線Ｏに沿った中央部分３ＡＳにおけるＣｕ相の面積比として算出する。
　第２領域３Ｂの軸線Ｏに沿った中央部分３ＢＳにおけるＣｕ相の面積比も、同様に算出することができる。
　また、第２領域３Ｂの摩擦面Ｓ２の軸線Ｏに沿った中央部分３ＢＳにおけるＣｕ相の面積は、第１領域３Ａの摩擦面Ｓ１の軸線Ｏに沿った中央部分３ＡＳにおけるＣｕ相の面積の２０％以上、７０％以下とされており、より好ましくは３０％以上、６０％以下である。
　なお、こうした第１領域３Ａ，第２領域３Ｂは、少なくともそれぞれの表面である摩擦面の単位面積に対するＣｕ相の面積比が上述した範囲であればよく、更に、径方向の外側に向かって表面から所定の厚み範囲でこうしたＣｕ相の面積比が維持された領域が広がっていてもよい。
　また、第３領域３Ｃは、摩擦面Ｓ１全体の面積に対するＣｕ相が占める面積が、例えば第１領域３Ａと同等程度か、それよりも大きくすることができる。また、第３領域３Ｃは、第２領域３Ｂと同様に、第１領域３ＡよりもＦｅ相の面積が大きくかつＣｕ相の面積が小さくなるようにしてもよい。
　以上の様な構成の軸受１０は、例えば、軸受本体１に潤滑油を含浸させたうえで、軸受孔３に回転軸２を挿通されて使用される。回転軸２を回転させるために比較的小さなトルクが作用したときには、回転軸２はほとんど撓みを生じないので、回転軸２の表面が軸受孔３の第１領域３Ａ，第２領域３Ｂ，第３領域３Ｃからなる摩擦面（内周面）Ｓに接して支持される。そして、摩擦面（内周面）Ｓでは、回転軸２の回転によるポンプ作用と摩擦熱による熱膨張とによって軸受本体１の内部から潤滑油がしみ出し、摩擦面を潤滑する。
　第１領域３Ａの摩擦面Ｓ１は、第２領域３Ｂの摩擦面Ｓ２よりもＦｅ相の面積が小さく、かつＣｕ相の面積が大きいため、回転軸２が撓まずに第１領域３Ａを含む部分に接している場合、回転軸２を高速で回転（高回転）させることができる。即ち、Ｆｅ－Ｃｕ系の焼結金属のうち、Ｃｕ成分は、回転軸２の回転速度が高回転で、かつ回転軸２に加わる負荷が低負荷の稼働状態に適しているので、回転軸２を高回転させても、軸受としての機能が損なわれることがなく、耐久性の低下も起こらない。
　一方、回転軸２を回転させるために大きなトルクが伝達されたときには、回転軸２の撓みによって軸受本体１の内部で軸線を傾斜させたまま軸支持されることになる。このとき、回転軸２の表面は軸受孔３の第２領域３Ｂに接し、この部分を摩擦面Ｓ２として支持される。第２領域３Ｂでも、上記の直孔部３ａと同じく回転軸２の回転によるポンプ作用と摩擦熱による熱膨張とによって軸受本体１の内部から潤滑油がしみ出し、摩擦面を潤滑する。
　軸受孔３の第２領域３Ｂの摩擦面Ｓ２は、第１領域３Ａの摩擦面Ｓ１よりもＦｅ相の面積が大きく、かつＣｕ相の面積が小さいため、回転軸２に大きなトルクが作用して撓み、回転軸２が第２領域３Ｂの摩擦面Ｓ２に接している場合でも、回転軸２を安定して回転させることができる。即ち、Ｆｅ－Ｃｕ系の焼結金属のうち、Ｆｅ成分は、回転軸２の回転速度が低回転で、かつ回転軸２に加わる負荷が高負荷の稼働状態に適しているので、軸受孔３の第２領域３Ｂの摩擦面Ｓ２のＦｅ相の面積を第１領域３Ａの摩擦面Ｓ１に対して高めることにより、回転軸２に大きな負荷が加わって撓んでも、回転軸２を安定して回転させることが可能になり、軸受としての機能が損なわれることがなく、耐久性の低下も起こらない。
　以上の作用によって、回転軸２の高回転低負荷状態、および低回転高負荷状態のそれぞれにおいて、軸受性能を最大限発揮することが可能な軸受１０が実現できる。
（第２実施形態）
　第２実施形態に係る焼結含油軸受を図３ないし図５に示して説明する。
　図３は本発明の第２実施形態に係る焼結含油軸受を示す、回転軸の軸方向に沿った断面図である。また、図４は、図３に示す焼結含油軸受に回転軸を保持させた状態を示す断面図である。また、図５は、焼結含油軸受と回転軸との接触状態を示す要部拡大図である。
　焼結含油軸受（以下、単に軸受とする）２０は、Ｆｅ－Ｃｕ系の焼結金属により形成された軸受本体（焼結体）１の内部に、回転軸２が挿通される軸受孔４が形成されている。
　軸受孔４は、回転軸２の長手方向の軸線Ｏに直交する面内における断面形状が円形をなしており、軸受孔４の摩擦面（内周面）Ｓには、軸線Ｏに沿った中央部分を成す第１領域４Ａと、この第１領域４Ａの一方の端部４Ａ１から軸受孔４の一方の開口４Ｅ１までを成す第２領域４Ｂと、第１領域４Ａの他方の端部４Ａ２から軸受孔４の他方の開口４Ｅ２までを成す第３領域４Ｃとが設定されている。
　こうした軸受孔４の内周面Ｓに設定される第１領域４Ａ，第２領域４Ｂ，第３領域４Ｃは、本実施形態においては、軸線Ｏに沿った軸受孔４の全長を均等に３等分するように設定されている。なお、第１領域４Ａ，第２領域４Ｂ，第３領域４Ｃは、軸線Ｏに沿った軸受孔４の全長を任意の割合で分割するように設定することができる。
　軸受孔４の摩擦面（内周面）Ｓに設定される第１領域４Ａには、回転軸２の直径よりも径が若干大きく、かつ長手方向のいずれの位置においても径の大きさが一定の直孔部４ａが形成されている。また、第２領域４Ｂ，第３領域４Ｃには、直孔部４ａに連なって長手方向の両側にそれぞれ設けられ、外方に向かって単調に径が拡大してテーパ状をなす第１の拡径部４ｂと第２の拡径部４ｃとがそれぞれ形成されている。第１の拡径部４ｂ，第２の拡径部４ｃのいずれも、その傾斜面と軸受本体１の軸方向に平行な直孔部４ａの内面（または回転軸２の軸線Ｏ）とがなす角（テーパ角）θ１は、任意の角度、例えば０．１°～１０°程度に設定されている。この角度は、摺動対象となるシャフトの撓み角度に合わせて設定することが好ましい。なお、図３ではθ１を明確にするために角度を誇張して図示してある。
　軸受本体１を回転軸２の軸線Ｏに沿う断面で見るとき（図３参照）、直孔部４ａを挟んで存在する２つの拡径部４ｂ，４ｃについては、第１の拡径部４ｂの傾斜面を軸受本体１の中央に向けて傾斜方向に延長した直線Ｌ１ａと、対角に位置する第２の拡径部４ｃの傾斜面を軸受本体１の中央に向けて傾斜方向に延長した直線Ｌ１ｂとが平行配置されるとともに、両直線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの間隔ｄ１が、回転軸２の直径Ｄよりも若干大きく、かつ直孔部４ａの内径にほぼ等しくなっている。
　言い換えると、第１の拡径部４ｂの上端側の傾斜面を軸受本体１の中央に向けて傾斜方向に延長した直線Ｌ１ａと、第２の拡径部４ｃの下端側の傾斜面を軸受本体１の中央に向けて傾斜方向に延長した直線Ｌ１ｂとが平行の関係にあり、両直線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの間隔ｄ１が、回転軸２の直径Ｄよりも若干大きく、かつ直孔部４ａの内径にほぼ等しくなっている。
　軸受本体（焼結体）１は、全体がＦｅ－Ｃｕ系の焼結金属により形成されている（Ｆｅ－Ｃｕ系焼結体）。具体的には、Ｆｅ粉末とＣｕ系の扁平原料粉末を含むＣｕ粉によって形成されたＣｕ粉とを成型型に導入し、貫通孔を備えたＦｅ－Ｃｕ系の焼結体を形成し、この焼結体の貫通孔の両側を所定の深さまでサイジングによって拡径することで、直孔部４ａと拡径部４ｂ，４ｃとを備えた軸受本体１を形成している。
　第１の拡径部４ｂは、回転軸２と接する表面を成す摩擦面（内周面）Ｓにおいて、直孔部４ａの摩擦面よりも、Ｆｅ－Ｃｕ系の焼結金属を構成するＦｅ相の面積が大きく、かつＣｕ相の面積が小さくなるように形成されている。
　例えば、第１の拡径部４ｂの摩擦面Ｓ２全体の面積に対するＣｕ相が占める面積は５０％未満とされている。また、直孔部４ａの摩擦面全体の面積に対するＣｕ相が占める面積は５０％以上とされている。
　第１の拡径部４ｂの摩擦面Ｓ２全体の面積に対するＣｕ相が占める面積はより好ましくは１０％～４０％である。また、直孔部４ａの摩擦面全体の面積に対するＣｕ相が占める面積はより好ましくは６０％以上１００％未満である。
　また、第１の拡径部４ｂの摩擦面の軸方向（軸線Ｏ）に沿った中央部分４ＢＳにおけるＣｕ相の面積は、直孔部４ａの摩擦面の軸方向に沿った中央部分４ＡＳにおけるＣｕ相の面積の２０％以上、９０％以下とされており、より好ましくは３０％以上、６０％以下である。
　こうしたＦｅ相、Ｃｕ相の面積を直孔部４ａと第１の拡径部４ｂとで異ならせるには、Ｆｅ－Ｃｕ系の焼結金属からなる焼結体の形成にあたって、原料となるＦｅ粉と、Ｃｕ系の扁平原料粉末を含むＣｕ粉によって形成されたＣｕ粉とを成型型に導入する際に、金型を動かすことによってＣｕを選択的に金型壁面寄りに集めたりすることで実現できる。
　なお、こうした直孔部４ａと第１の拡径部４ｂは、少なくともそれぞれの表面である摩擦面においてＦｅ相とＣｕ相との面積比が異なっていればよく、さらに、Ｆｅ相とＣｕ相との面積比が異なる領域が、それぞれの摩擦面から径方向の中心に向かって所定の厚みで広がっていてもよい。
　また、第２の拡径部４ｃは、摩擦面Ｓ３全体の面積に対するＣｕ相が占める面積が、例えば直孔部４ａと同等程度か、それよりも大きくすることができる。
　以上の様な構成の軸受２０は、例えば、軸受本体１に潤滑油を含浸させたうえで、軸受孔３に回転軸２を挿通されて使用される。図４には、上記の軸受によって回転軸２を２箇所で支持する機構の一例を示す。この機構は、回転軸２の周面にネジ歯車２ａが形成されており、回転軸２の両端は上記の軸受で支持され、図示しない駆動装置によって回転駆動されるネジ歯車５を回転軸２側のネジ歯車２ａに噛み合わせ、ネジ歯車５を回転させることによって回転軸２を回転させるようになっている。なお、実際には回転軸２が図４に示したほど撓むことはないが、ここでは説明の要旨を明確にするために誇張して図示してある。
　回転軸２を回転させるために比較的小さなトルクが作用したときには、回転軸２はほとんど撓みを生じないので、回転軸２の表面が直孔部４ａに接し、この部分を摩擦面Ｓ１として支持される。直孔部４ａでは、回転軸２の回転によるポンプ作用と摩擦熱による熱膨張とによって軸受本体１の内部から潤滑油がしみ出し、摩擦面Ｓ１を潤滑する。
　直孔部４ａの摩擦面Ｓ１は、第１の拡径部４ｂの摩擦面Ｓ２よりもＦｅ相の面積が小さく、かつＣｕ相の面積が大きいため、回転軸２が撓まずに直孔部４ａに接している場合、回転軸２を高速で回転（高回転）させることができる。即ち、Ｆｅ－Ｃｕ系の焼結金属のうち、Ｃｕ成分は、回転軸２の回転速度が高回転で、かつ回転軸２に加わる負荷が低負荷の稼働状態に適しているので、直孔部４ａのＣｕ相の面積を第１の拡径部４ｂに対して高めることにより、回転軸２を高回転させても、軸受としての機能が損なわれることがなく、耐久性の低下も起こらない。
　一方、回転軸２を回転させるために大きなトルクが伝達されたときには、回転軸２に作用するせん断荷重が大きく、回転軸２に強い振れが生じて心ずれを起こそうとする。このとき、回転軸２に振れが生じたことで、回転軸２と直孔部４ａとの間を潤滑していた潤滑油が第１の拡径部４ｂ側に押し出され、回転軸２と第１の拡径部４ｂとの間に充たされる。回転軸２と第１の拡径部４ｂとの間に充たされた潤滑油は、回転軸２が振れることで第１の拡径部４ｂに押し付けられるように加圧されるが、第１の拡径部４ｂが密に形成されていることから、軸受本体１の内部には押し込まれず、回転軸２と第１の拡径部４ｂとの間に残って回転軸２に対し反力を作用させる。この反力により回転軸２の振れが抑制され、軸受に対する回転軸２の心ずれが防止される。
　しかしながら、回転軸２に作用するせん断荷重が非常に大きく、回転軸２と第１の拡径部４ｂとの間に残った潤滑油による押し返し作用が十分に機能しなかった場合には、回転軸２が軸受本体１の内部で軸線を傾斜させたまま軸支持されることになる。このとき、回転軸２の表面は第１の拡径部４ｂに接し、この部分を摩擦面Ｓ２として支持される。第１の拡径部４ｂでも、上記の直孔部４ａと同じく回転軸２の回転によるポンプ作用と摩擦熱による熱膨張とによって軸受本体１の内部から潤滑油がしみ出し、摩擦面Ｓ２を潤滑する。
　第１の拡径部４ｂの摩擦面Ｓ２は、直孔部４ａの摩擦面Ｓ１よりもＦｅ相の面積が大きく、かつＣｕ相の面積が小さいため、回転軸２に大きなトルクが作用して撓み、第１の拡径部４ｂに接している場合でも、回転軸２を安定して回転させることができる。即ち、Ｆｅ－Ｃｕ系の焼結金属のうち、Ｆｅ成分は、回転軸２の回転速度が低回転で、かつ回転軸２に加わる負荷が高負荷の稼働状態に適しているので、第１の拡径部４ｂのＦｅ相の面積を直孔部４ａに対して高めることにより、回転軸２に大きな負荷が加わって撓んでも、回転軸２を安定して回転させることが可能になり、軸受としての機能が損なわれることがなく、耐久性の低下も起こらない。
　なお、本実施形態においては、第１の拡径部４ｂの摩擦面を、直孔部４ａの摩擦面よりもＦｅ相の面積が大きく、かつＣｕ相の面積が小さくなるようにしている。一般的に、図４に示すような構成において、回転軸２の中心付近に大きなトルクが作用して撓んだ場合、回転軸２の中心に近い方、即ち、第２の拡径部４ｃよりも第１の拡径部４ｂのほうがより強く回転軸２が押し付けられる。よって、第１の拡径部４ｂだけを、直孔部４ａよりもＦｅ相の面積が大きく、かつＣｕ相の面積が小さくなるように構成することも効果的である。
　また、回転軸２の一端側と他端側をそれぞれ軸支する軸受２０，２０どうしの第１の拡径部４ｂと第２の拡径部４ｃの両方を、直孔部４ａよりもＦｅ相の面積が大きく、かつＣｕ相の面積が小さくなるようにしてもよい。
（第３実施形態）
　第３実施形態に係る焼結含油軸受を図６に示して説明する。
　図６は本発明の第３実施形態に係る焼結含油軸受を示す、回転軸の軸方向に沿った断面図である。
　図６に示す軸受３０は、焼結金属により形成された軸受本体（焼結体）１１の内部に形成された軸受孔１３が、回転軸２の長手方向の軸線Ｏに直交する面内における断面形状が円形をなしており、軸受本体１１のほぼ中央にあって回転軸２の直径よりも径が若干大きく、かつ長手方向のいずれの位置においても径の大きさが一定の直孔部１３ａと、直孔部１３ａに連なって長手方向の両側にそれぞれ設けられた第１の拡径部１３ｂおよび第２の直孔部１３ｃとを備えている。
　第１の拡径部１３ｂ、第２の拡径部１３ｃは、それぞれ軸受本体１の軸方向に平行な直孔部１３ａの内面（または回転軸２の軸線Ｏ）に対するテーパ角を段階的に異ならせた第１拡径領域１３ｂ１，１３ｃ１と、第２拡径領域１３ｂ２，１３ｃ２とからなる。直孔部１３ａから遠い位置にある第２拡径領域１３ｂ２，１３ｃ２のテーパ角θ２の方が第１拡径領域１３ｂ１，１３ｃ１のテーパ角θ１よりも大きく形成されている。
　軸受本体１１を回転軸２の軸線Ｏに沿う断面で見るとき（図６参照）、第１拡径領域１３ｂ１，１３ｃ１のさらに外側に存在する２つの第２拡径領域１３ｂ２，１３ｃ２については、第１の拡径部１３ｂの第２拡径領域１３ｂ２の傾斜面を軸受本体１の中央に向けて延長した直線Ｌ２ｂと、対角に位置する第２の拡径部１３ｃの第２拡径領域１３ｃ２の傾斜面を軸受本体１１の中央に向けて延長した直線Ｌ２ａとの間隔ｄ２が、回転軸２の直径Ｄよりも大きく、かつ直孔部１３ａの内径にほぼ等しくなっている。
　言い換えると、第１の拡径部１３ｂの第２拡径領域１３ｂ２下端側の傾斜面を軸受本体１の中央に向けて傾斜方向に延長した直線Ｌ２ｂと、第２の拡径部１３ｃの第２拡径領域１３ｃ２の上端側の傾斜面を軸受本体１の中央に向けて傾斜方向に延長した直線Ｌ２ａとが平行の関係にあり、両直線Ｌ２ｂ，Ｌ２ａの間隔ｄ２が、回転軸２の直径Ｄよりも若干大きく、かつ直孔部１３ａの内径にほぼ等しくなっている。
　軸受本体１１は、全体がＦｅ－Ｃｕ系の焼結金属により形成されている。具体的には、Ｆｅ粉末とＣｕ系の扁平原料粉末を含むＣｕ粉によって形成されたＣｕ粉とを成型型に導入し、貫通孔を備えたＦｅ－Ｃｕ系の焼結体を形成し、この焼結体の貫通孔の両側を所定の深さまでサイジングによって拡径することで、直孔部１３ａと拡径部１３ｂ，１３ｃとを備えた軸受本体１１を形成している。
　第１の拡径部１３ｂは、回転軸２と接する表面を成す摩擦面Ｓ２において、直孔部１３ａの摩擦面Ｓ１よりも、Ｆｅ－Ｃｕ系の焼結金属を構成するＦｅ相の面積が大きく、かつＣｕ相の面積が小さくなるように形成されている。
　例えば、第１の拡径部１３ｂの摩擦面全体の面積に対するＣｕ相が占める面積は５０％未満とされている。また、直孔部１３ａの摩擦面全体の面積に対するＣｕ相が占める面積は５０％以上とされている。
　第１の拡径部１３ｂの摩擦面全体の面積に対するＣｕ相が占める面積はより好ましくは１０％～４０％である。また、直孔部１３ａの摩擦面全体の面積に対するＣｕ相が占める面積はより好ましくは６０％以上１００％未満である。
　このような軸受３０においては、回転軸２に伝達するトルクの大きさが異なる場合は、トルクの大きさに比例して回転軸２の撓み量が変化し、軸受内部での回転軸２の傾斜角も変化する。上記の軸受においては、比較的小さいトルクを伝達して回転軸２を回転させるときには回転軸２の撓みが小さく、回転軸２の表面がテーパ角の小さい第１拡径領域１３ｂ１に接触する。また、大きいトルクを伝達して回転軸２を回転させるときには、回転軸２の撓みが大きくなり、回転軸２の表面がテーパ角の大きい第２拡径領域１３ｂ２に接触する。
　第１の拡径部１３ｂの摩擦面Ｓ２は、直孔部１３ａの摩擦面Ｓ１よりもＦｅ相の面積が大きく、かつＣｕ相の面積が小さいため、回転軸２に大きなトルクが作用して撓み、回転軸２の表面が第１拡径領域１３ｂ１、あるいは第２拡径領域１３ｂ２に接している場合でも、回転軸２を安定して回転させることができる。即ち、Ｆｅ－Ｃｕ系の焼結金属のうち、Ｆｅ成分は、回転軸２の回転速度が低回転で、かつ回転軸２に加わる負荷が高負荷の稼働状態に適しているので、第１の拡径部１３ｂのＦｅ相の面積を直孔部１３ａに対して高めることにより、回転軸２に大きな負荷が加わって撓んでも、回転軸２を安定して回転させることが可能になり、軸受としての機能が損なわれることがなく、耐久性の低下も起こらない。
（第４実施形態）
　第４実施形態に係る焼結含油軸受を図７に示して説明する。
　図７は本発明の第４実施形態に係る焼結含油軸受を示す、回転軸の軸方向に沿った断面図である。
　本実施形態の軸受４０には、第１の拡径部２３ｂは直孔部２３ａの一側方にのみ設けられており、直孔部２３ａの他側方には面取り部（第２の拡径部）２３ｄが設けられている。この面取り部２３ｄは、主に直孔部２３ａに回転軸２を通し易くするために設けられたもので、回転軸２が軸受本体３０に対してどのように変位しようとも回転軸２に接することはない。これは、第１の拡径部２３ｂの傾きθ１より、面取り部２３ｄの面取り角のほうが大きいためである。
　さらに、軸受本体（焼結体）１２を回転軸２の軸線Ｏに沿う断面で見るとき、直孔部２３ａと第１の拡径部２３ｂとについては、第１の拡径部２３ｂの傾斜面を軸受本体１２の中央に向けて傾斜方向に延長した直線Ｌ１ａと、軸受本体１２の中央を挟んで第１の拡径部２３ｂの傾斜した摩擦面（内壁面）Ｓ２と対向する直孔部２３ａの摩擦面（内壁面）Ｓ１との間隔（拡径部２３ｂから最も遠い直孔部２３ａの終端部分に、直線Ｌ１ａから下ろした垂線の長さに相当する）ｄ２が、回転軸２の直径Ｄよりも若干大きく、かつ第１の直孔部２３ａの内径にほぼ等しくなっている。
　言い換えると、軸受本体（焼結体）１２の上端側で第１の拡径部２３ｂの傾斜面を軸受本体１２の中央に向けて傾斜方向に延長した直線Ｌ１ａを仮定した際に、軸受本体（焼結体）１２の下端側であって、面取り部２３ｄと接続する直孔部２３ａの終端部分から、直線Ｌ１ａに向けて垂線を伸ばした際の、直孔部２３ａの終端部‐直線Ｌ１ａの間隔をｄ２とした。
　上記構成の軸受において、回転軸２に作用するせん断荷重が非常に大きく、回転軸２と拡径部２３ｂとの間に残った潤滑油による押し返し作用が十分に機能しなかった場合は、回転軸２が撓んで軸受本体１２の第１の拡径部２３ｂに支持される。
　本実施形態においても、軸受本体１２は、全体がＦｅ－Ｃｕ系の焼結金属により形成され、第１の拡径部２３ｂは、回転軸２と接する表面を成す摩擦面Ｓ２において、直孔部２３ａの摩擦面Ｓ１よりも、Ｆｅ－Ｃｕ系の焼結金属を構成するＦｅ相の面積が大きく、かつＣｕ相の面積が小さくなるように形成されている。
　例えば、拡径部２３ｂの摩擦面Ｓ２全体の面積に対するＣｕ相が占める面積は５０％未満とされている。また、直孔部２３ａの摩擦面Ｓ１全体の面積に対するＣｕ相が占める面積は５０％以上とされている。
　拡径部２３ｂの摩擦面Ｓ２全体の面積に対するＣｕ相が占める面積はより好ましくは１０％～４０％である。また、直孔部２３ａの摩擦面Ｓ１全体の面積に対するＣｕ相が占める面積はより好ましくは６０％以上１００％未満である。
　このように、第１の拡径部２３ｂの摩擦面Ｓ２は、直孔部２３ａの摩擦面Ｓ１よりもＦｅ相の面積が大きく、かつＣｕ相の面積が小さいため、回転軸２に大きなトルクが作用して撓み、回転軸２の表面が第１の拡径部２３ｂに接している場合でも、回転軸２を安定して回転させることができる。即ち、Ｆｅ－Ｃｕ系の焼結金属のうち、Ｆｅ成分は、回転軸２の回転速度が低回転で、かつ回転軸２に加わる負荷が高負荷の稼働状態に適しているので、第１の拡径部２３ｂのＦｅ相の面積を直孔部２３ａに対して高めることにより、回転軸２に大きな負荷が加わって撓んでも、回転軸２を安定して回転させることが可能になり、軸受としての機能が損なわれることがなく、耐久性の低下も起こらない。
　上述した実施形態以外にも、例えば、直孔部の両側にそれぞれ設けられた拡径部のうち、一方の拡径部の軸方向に対するテーパ角を、他方の拡径部の軸方向に対するテーパ角よりも小さくすることもできる。こうした実施形態においても、軸受本体（焼結体）をＦｅ－Ｃｕ系の焼結金属により形成し、少なくとも一方の拡径部、または一方と他方の拡径部の摩擦面において、直孔部の摩擦面よりも、Ｆｅ－Ｃｕ系の焼結金属を構成するＦｅ相の面積が大きく、かつＣｕ相の面積が小さくなるように形成する。
　以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
（検証例１）
　図１に示した第１実施形態の焼結含油軸受１０において、第１領域３Ａにおける内周面Ｓの面積に対するＣｕ相が占める面積比の好ましい比率を検証した。
　検証にあたって、第１領域３Ａの内周面Ｓの面積に対するＣｕ相の面積比を互いに変えた以下の表１に示すサンプル１～４の焼結含油軸受１０を作成した。
　サンプル１は、全体の混合比率をＦｅ－１５ｗｔ％Ｃｕ－２ｗｔ％Ｓｎとした混合粉を用い、Ｃｕ配合比率を各領域で変化させるようにして金型内に導入し焼結して得た。サンプル２は、全体の混合比率をＦｅ－２０ｗｔ％Ｃｕ－２ｗｔ％Ｓｎとした混合粉を用い、Ｃｕ配合比率を各領域で変化させるようにして金型内に導入し焼結して得た。サンプル３は、全体の混合比率をＦｅ－１０ｗｔ％Ｃｕ－１ｗｔ％Ｓｎとした混合粉を用い、Ｃｕ配合比率を各領域で変化させるようにして金型内に導入し焼結して得た。サンプル４は、全体の混合比率をＦｅ－１ｗｔ％Ｃｕ－０．５ｗｔ％Ｓｎとした混合粉を用い、Ｃｕ配合比率を各領域で変化させるようにして金型内に導入し焼結して得た。
　得られたサンプル１～４の焼結含油軸受１０の第１領域３Ａの内周面Ｓの面積に対するＣｕ相の面積比は、
　内周面Ｓの面積に対するＣｕ相が占める面積比は、実施形態で示す方法で求めた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　上述したそれぞれのサンプル１～４について、摩擦係数を測定した。測定にあたっては、図１に示す焼結含油軸受１０において、第１領域３Ａの軸線Ｏに沿った中央部分３ＡＳの位置に負荷を掛けた状態で回転軸２を回転させて摺動試験を行い、摩擦係数を算出した。測定条件は、以下のとおりである。
１．回転軸２の周速：１００ｍ／ｍｉｎ
２．負荷：１ＭＰａ
３．測定環境温度：室温
４．回転時間：１８００秒
　以上のような条件で行った検証例１の結果を表２および図８に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２、図８に示す検証例１の結果によれば、サンプル１、サンプル２の摩擦係数はサンプル３、サンプル４と比較して格段に低く、図１に示す焼結含油軸受１０の第１領域３Ａにおける内周面Ｓの面積に対するＣｕ相が占める面積比を５０％以上にすることによって、摩擦係数の大きな低減効果が得られることが確認された。
（検証例２）
　図１に示した第１実施形態の焼結含油軸受１０において、第２領域３Ｂ（表３の第２領域（Ｂ））における内周面Ｓの面積に対するＣｕ相が占める面積比の好ましい比率を検証した。
　検証にあたって、第２領域３Ａ（表３の第１領域（Ａ））の内周面Ｓの面積に対するＣｕ相の面積比を互いに変えた以下の表３に示すサンプル５～９の焼結含油軸受１０を作成した。
　サンプル５は、全体の混合比率をＦｅ－６０ｗｔ％Ｃｕ－３ｗｔ％Ｓｎとした混合粉を用い、Ｃｕ配合比率を各領域で変化させるようにして金型内に導入し焼結して得た。サンプル６は、全体の混合比率をＦｅ－２０ｗｔ％Ｃｕ－２ｗｔ％Ｓｎとした混合粉を用い、Ｃｕ配合比率を各領域で変化させるようにして金型内に導入し焼結して得た。サンプル７は、全体の混合比率をＦｅ－２５ｗｔ％Ｃｕ－２ｗｔ％Ｓｎとした混合粉を用い、Ｃｕ配合比率を各領域で変化させるようにして金型内に導入し焼結して得た。サンプル８は、全体の混合比率をＦｅ－１８ｗｔ％Ｃｕ－２ｗｔ％Ｓｎとした混合粉を用い、Ｃｕ配合比率を各領域で変化させるようにして金型内に導入し焼結して得た。サンプル９は、全体の混合比率をＦｅ－１ｗｔ％Ｃｕ－０．５ｗｔ％Ｓｎとした混合粉を用い、Ｃｕ配合比率を各領域で変化させるようにして金型内に導入し焼結して得た。
　内周面Ｓの面積に対するＣｕ相が占める面積比は、実施形態で示す方法で求めた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　上述したそれぞれのサンプル５～９について、摩擦係数、摩耗量を測定した。測定にあたっては、図１に示す焼結含油軸受１０において、第１領域３Ａの軸線Ｏに沿った中央部分３ＡＳから２ｍｍオフセットした位置に負荷を掛けた状態で回転軸２を回転させて摺動試験を行い、摩擦係数を算出した。測定条件は、以下のとおりである。
１．回転軸２の周速：２５ｍ／ｍｉｎ
２．負荷：５ＭＰａ
３．測定環境温度：室温
４．回転時間：１８００秒
　摩耗量はシリンダーゲージを用いて測定した。
　以上のような条件で行った検証例２の結果を表４および図９に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表４、図９に示す検証例２の結果によれば、Ｃｕ相が占める面積が大きくなる程、摩擦係数が低くなって摩擦抵抗を低減できる。一方で、Ｃｕ相が占める面積が小さくなる程、耐摩耗性が向上することが確認された。
（検証例３）
　図３に示した第２実施形態の焼結含油軸受２０において、第１領域４Ａ（表５の第１領域（Ａ））を成す直孔部４ａにおけるＣｕ相が占める面積、および第２領域４Ｂ（表５の第２領域（Ｂ））を成す第１の拡径部４ｂにおけるＣｕ相が占める面積の比率と、摩擦係数および摩耗量との関係を検証した。
　検証にあたって、直孔部４ａにおけるＣｕ相および第１の拡径部４ｂにおけるＣｕ相の面積比を互いに変えた以下の表５に示すサンプル１０～１２の焼結含油軸受２０を作成した。
　サンプル１０は、全体の混合比率をＦｅ－２０ｗｔ％Ｃｕ－２ｗｔ％Ｓｎとした混合粉を用い、Ｃｕ配合比率を各領域で変化させるようにして金型内に導入し焼結して得た。サンプル１１は、全体の混合比率をＦｅ－２５ｗｔ％Ｃｕ－２ｗｔ％Ｓｎとした混合粉を用い、Ｃｕ配合比率を各領域で変化させるようにして金型内に導入し焼結して得た。サンプル１２は、全体の混合比率をＦｅ－１８ｗｔ％Ｃｕ－２ｗｔ％Ｓｎとした混合粉を用い、Ｃｕ配合比率を各領域で変化させるようにして金型内に導入し焼結して得た。
　内周面Ｓの面積に対するＣｕ相が占める面積比は、実施形態で示す方法で求めた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　上述したそれぞれのサンプル１０～１２について、摩擦係数、摩耗量を測定した。測定にあたっては、図３に示す焼結含油軸受２０において、第１領域４Ａの軸線Ｏに沿った中央部分４ＡＳからオフセットするように負荷を掛け、拡径部４ｂ，４ｃで摺動させた状態で回転軸２を回転させて摺動試験を行い、摩擦係数を算出した。測定条件は、以下のとおりである。
１．回転軸２の周速：２５ｍ／ｍｉｎ
２．負荷：５ＭＰａ
３．測定環境温度：室温
４．回転時間：１８００秒
　摩耗量はシリンダーゲージを用いて測定した。
　以上のような条件で行った検証例３の結果を表６および図１０に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　表６、図１０に示す検証例３の結果によれば、回転軸２が傾斜するように回転させた場合、回転軸２が当接する第１の拡径部４ｂにおけるＣｕ相が占める面積を増加させることによって、摩擦係数を低減できることが確認された。
　１，１１，１２　軸受本体（焼結体）
　２　回転軸
　３ａ，１３ａ，２３ａ　直孔部
　３ｂ，１３ｂ，２３ｂ　第１の拡径部
　３ｃ，１３ｃ，２３ｃ　第２の拡径部
　１０，２０，３０，４０　焼結含油軸受（軸受）

Claims (8)

  1. 　Ｆｅ－Ｃｕ系焼結体に潤滑油が含浸され、回転軸を貫通支持する軸受孔を有する焼結含油軸受であって、
    　前記軸受孔の内周面は、軸方向における中央部分を含む第１領域と、前記第１領域の一方の端部から前記軸受孔の一方の開口までを成す第２領域と、を少なくとも備え、
    　前記第２領域の摩擦面は、前記第１領域の摩擦面よりも、Ｆｅ相の面積が大きく、かつＣｕ系の扁平原料粉末を含むＣｕ粉によって形成されたＣｕ相の面積が小さいことを特徴とする焼結含油軸受。
  2. 　前記第１領域の摩擦面全体の面積に対するＣｕ相が占める面積は、５０％以上であり、前記第２領域の摩擦面全体の面積に対するＣｕ相が占める面積は、５０％未満であることを特徴とする請求項１記載の焼結含油軸受。
  3. 　前記第２領域の摩擦面の前記軸方向に沿った中央部分におけるＣｕ相の面積は、前記第１領域の摩擦面の前記軸方向に沿った中央部分におけるＣｕ相の面積の２０％以上、７０％以下であることを特徴とする請求項１記載の焼結含油軸受。
  4. 　前記軸受孔の内周面は、前記第１領域の他方の端部から前記軸受孔の他方の開口までを成す第３領域を更に備えることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の焼結含油軸受。
  5. 　前記軸受孔は、前記第１領域に形成された、径の大きさが一定な直孔部と、前記第２領域に形成され、前記直孔部に連なり外方に向かって径が拡大してテーパ状を成す第１の拡径部と、を含むことを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の焼結含油軸受。
  6. 　前記軸受孔は、前記第３領域に形成され、前記直孔部に連なり外方に向かって径が拡大してテーパ状を成す第２の拡径部を更に含むことを特徴とする請求項５記載の焼結含油軸受。
  7. 　前記第１の拡径部の前記軸方向に対するテーパ角と、前記第２の拡径部の前記軸方向に対するテーパ角とが等しいことを特徴とする請求項６記載の焼結含油軸受。
  8. 　前記第１の拡径部の前記軸方向に対するテーパ角は、前記第２の拡径部の前記軸方向に対するテーパ角と異なっていることを特徴とする請求項６記載の焼結含油軸受。
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