JP2000240639A - 焼結含油軸受およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸受性能がより向上する焼結含油軸受および
動圧発生凹部を容易に形成することができる焼結含油軸
受の製造方法を提供する。 【解決手段】 軸方向両端部に回転軸を支持する軸受部
２を有し、かつ、これら軸受部２の間に中膨らみ部３を
有する軸受素材１Ａを得、次いで、軸受部２の軸孔２ａ
に、動圧発生凹部５を形成するための凸部１０ｂを有す
るピン１０を挿入し、凸部１０ｂに対応する動圧発生凹
部５を軸受部２の内周面２ｂに形成する。この後、軸方
向に圧縮し、動圧発生凹部５の端面への開放部の一部ま
たは全部を閉塞する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スピンドルモータ
の駆動軸等の、比較的高速で回転する軸を高精度で支持
する際に用いて好適な焼結含油軸受およびその製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】焼結含油軸受は、含有された潤滑油が回
転軸との摺動面である軸孔の内周面にしみ出して油膜が
形成されることにより、摩擦抵抗が低減して騒音や振動
が抑えられるといった特性を有する。また、振動や騒音
の抑制効果をさらに高めた焼結含油軸受として、軸孔の
内周面の軸方向中央部に、回転軸が接触しない逃げの隙
間（以下、中膨らみ部と称する）を形成して回転軸を両
端部で支持する２点支持構造とし、摩擦抵抗の低減と回
転軸の支持力をより安定化させたものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記２点支持
構造の軸受では、例えば、軸方向長さが限られたスペー
スに設置する場合等には、実質的な軸受部分が短くなっ
て安定した回転軸の支持が達成されにくくなる。そこ
で、このような欠点を補うものとして、回転軸を支持す
る内周面に溝や凹部等の動圧発生凹部を設け、その凹部
において、回転軸の回転に伴い流動する潤滑油に動圧を
発生させ、軸受としての剛性の向上を図る技術が知られ
ている。ところが、この動圧発生凹部を形成するには、
金型成形では困難であるから、切削や転造といった後加
工によって形成しているが、この加工も容易ではなく、
かつ工程が増加するので、製造コストの上昇を招くもの
であった。

【０００４】したがって本発明は、動圧が発生しやす
く、かつその動圧が高くなって回転軸の支持力がより安
定する動圧発生凹部を有する焼結含油軸受、およびその
動圧発生凹部を容易に形成することができて製造性の向
上が図られる焼結含油軸受の製造方法を提供することを
目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の発明の焼結含油軸
受は、軸方向両端部に、回転軸が摺動する軸受部が形成
され、これら軸受部の間に、回転軸と接触しない中膨ら
み部が形成された焼結含油軸受において、前記軸受部の
内周面に、該内周面において閉塞する動圧発生凹部が形
成されていることを特徴としている。本発明の焼結含油
軸受によれば、軸方向両端部の軸受部により回転軸を２
点支持する構造に加え、これら軸受部の内周面に形成さ
れた動圧発生凹部による動圧効果により、回転軸の支持
力が相乗的に高まり、より安定した回転軸の支持が達成
される。動圧発生凹部は、軸受部の内周面において閉塞
している、つまり、該凹部を区画する縁部が内周面内で
閉じており軸受の端面および中膨らみ部に開放していな
いので、凹部内に流入した潤滑油が凹部外へ漏出しにく
くなって高い動圧が常に確保される。

【０００６】次に、第２の発明の焼結含油軸受は、軸方
向両端部に回転軸が摺動する軸受部が形成され、これら
軸受部の間に、回転軸と接触しない中膨らみ部が形成さ
れた焼結含油軸受において、前記軸受部の内周面に、そ
の深部が前記中膨らみ部および／または当該軸受の端面
に開放する動圧発生凹部が形成されていることを特徴と
している。この構成は、上記第１の発明形態と相反する
ものであるが、動圧のリークはある程度生じるものの、
軸受内部を循環する潤滑油を動圧発生凹部に供給するこ
とができ、少ない潤滑油量でも安定した動圧を得ること
ができる。

【０００７】上記各発明では、動圧発生凹部を、回転軸
の回転方向に応じて次のように形成すると好ましい。す
なわち、回転軸が一方向のみに回転する場合には、回転
軸の回転方向の逆方向側の端部を最深部とし、この最深
部から回転軸の回転方向に向かってしだいに浅くなるよ
う傾斜させる。また、回転軸が正逆双方向に回転する場
合には、周方向の中間部を最深部とし、この最深部から
周方向両端部に向かってしだいに浅くなるよう傾斜させ
る。このように形成された動圧発生凹部は、横断面が回
転軸の回転方向に向かって浅くなるくさび状の隙間とな
り、動圧のくさび効果、すなわち凹部の浅い先端部に潤
滑油が集中して動圧が高くなる効果を得ることができ
る。

【０００８】本発明の動圧発生凹部は、軸受部の内周面
に少なくとも一つ形成されるが、回転軸をより安定して
支持する観点から、内周面の周方向に複数配置されてい
ることが好ましい。その数は任意であるが、バランスよ
く回転軸を支持することができることから３〜５個が好
ましく、さらに、周方向に等間隔をおいて配置されると
より好ましい。

【０００９】次に、第３の発明である焼結含油軸受の製
造方法は、軸方向両端部の内径を該両端部の間よりも小
径化することにより、軸受の両端部に回転軸が摺動する
軸受部を形成するとともに、これら軸受部の間に回転軸
が接触しない中膨らみ部を形成する工程と、軸受部の軸
孔に、動圧発生凹部を形成するための凸部を有するピン
状部材を挿入して、軸受部の内周面に動圧発生凹部を形
成する工程と、当該軸受の端面を軸孔の内部方向に押圧
変形させ、端面への動圧発生凹部の開放部の一部または
全部を閉塞することを備えることを特徴としている。こ
の製造方法によれば、ピン状部材を軸受部の軸孔に挿入
すると、その内周面がピン状部材の凸部に押圧されて変
形し、凸部に倣った形状の動圧発生凹部が内周面に形成
される。動圧発生凹部は、ピン状部材の挿入・引き抜き
により軸受の端面に開放している。次いで、軸受の端面
を軸方向に圧縮し塑性流動を生じさせることにより、端
面への動圧発生凹部の開放部の一部または全部を閉塞さ
せる。本発明では、軸孔へのピン状部材の挿入、軸方向
への圧縮といった容易な動作で動圧発生凹部を形成する
ことができ、製造性の向上が図られる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る軸受の製造方法の一実施形態を、工程にしたがって説
明する。（１）軸受素材の製造 粉末を圧縮して得た円筒状の圧粉体を焼結し、この焼結
体を加工して、図１（ａ）の符合１Ａで示す軸受素材を
製造する。この軸受素材１Ａは、軸方向両端部に図示せ
ぬ回転軸を支持する軸受部２を有し、これら軸受部２の
間に、回転軸と接触しない中膨らみ部３を有し、さら
に、両端面における軸孔２ａの開口縁部に環状突起４を
有する。軸受素材１Ａは、単純な円筒状の焼結体の軸孔
（内空）に、軸孔よりも細く、形成すべき軸受部２の内
径（軸孔２ａの径）と同等の外径を有するコアロッドを
挿入し、焼結体の外周面を金型で拘束した状態で、軸方
向にパンチで圧縮するといったサイジング処理により製
造することができる。このサイジングによれば、焼結体
の両端部がパンチで圧縮されて塑性流動し、その内周面
がコアロッドに密着するまで内側に膨出して軸受部２が
形成され、同時に中膨らみ部３が形成される。この場
合、パンチの圧縮面には、環状突起４を形成する溝が形
成されている。なお、軸受部２の内径は、最終仕上がり
寸法と同等であってもよいが、僅かに大径か、もしくは
僅かに小径であってもよい。いずれの場合も、後述する
動圧発生凹部の開放部の閉塞工程で仕上がり寸法にサイ
ジングされるが、小径の場合には、内周面の気孔が潰さ
れて緻密化する利点がある。

【００１１】軸受素材１Ａの製造方法は、上記製造方法
に限られない。例えば、中央部が大径のコアロッドを円
筒状焼結体の軸孔に挿入し、焼結体の外周面を拘束した
状態で軸方向にパンチで圧縮して焼結体の内周面全面を
コアロッドに密着させるサイジング処理を施す。コアロ
ッドを引き抜いた後には、再圧縮体にスプリングバック
が生じ、コアロッドの大径部により中膨らみ部３が形成
された軸孔素材１Ａを得る。また、円筒状焼結体の軸方
向中央部の外周面に周溝を形成し、これを、軸受素材１
Ａの外周面を形成する金型に収納し、軸孔にコアロッド
を挿入した状態で、軸方向にパンチで圧縮し、周溝部分
を外側に膨出させて中膨らみ部３を形成する製造方法を
採用してもよい。

【００１２】（２）動圧発生凹部の形成 上記のような方法により軸受素材１Ａを製造したら、こ
の軸受素材１Ａの軸受部２の内周面２ｂに、動圧発生凹
部を形成する。本実施形態では、図１に示すピン１０を
軸受部２の軸孔２ａに挿入することによって動圧発生凹
部を形成する。このピン１０は、軸孔２ａに挿入可能な
外径を有する円柱部１０ａを主体とし、この円柱部１０
ａの外周面に、形成すべき動圧発生凹部に対応した横断
面形状を有する複数の凸部１０ｂが、周方向を等分する
複数箇所（この場合３箇所）に一体成形されている。凸
部１０ｂは、円柱部１０ａの先端から僅かな間隔をおい
た位置より軸方向に延びており、その横断面形状は、図
２（ピン１０の下面図）に示すように、円柱部１０ａの
外周面を始点としてそこから周方向に向かうにしたがっ
て徐々に高くなり、終点の端縁は円柱部１０ａの径方向
に沿って切れ込み、段差が形成されている。また、凸部
１０ｂの軸方向先端は、斜めに形成されている。

【００１３】上記ピン１０を、図１（ａ）に示すよう
に、両端の軸受部２の軸孔２ａに先端を向けてセット
し、次いで図１（ｂ）に示すように、凸部１０ｂが軸受
部２を通過しない深さまでピン１０を軸孔２ａに挿入す
る。ピン１０の円柱部１０ａは内周面２ｂを摺動する
が、凸部１０ｂは内周面２ｂを押圧し、これにより内周
面２ｂには凸部１０ｂに倣った形状の動圧発生凹部５が
形成される。次いで、図１（ｃ）に示すように、ピン１
０を軸受素材１Ａから引き抜く。軸受部２の内周面２ｂ
には、ピン１０の凸部１０ｂによって動圧発生凹部５が
周方向に等間隔おきに３個形成される。この時点で動圧
発生凹部５は、ピン１０の凸部１０ｂが軸孔２ａに挿入
され、かつ引き抜かれることにより、必然的に軸受部２
の端面に開放している。

【００１４】（３）動圧発生凹部の開放部の閉塞 次に、動圧発生凹部５の端面への開放部を閉塞する。そ
れには、図３（ａ）に示すように、ダイ２０内に軸受素
材１Ａをセットして外周面を拘束し、内部にコアロッド
２１を挿入した状態から、上下のパンチ２２により軸方
向に圧縮する。すると、図３（ｂ）に示すように、環状
突起４がパンチ２２により圧縮されて消滅し、その分の
肉が塑性流動によって動圧発生凹部５の端面への開放部
に移行し、開放部が閉塞される。以上により、図４
（ａ），（ｂ）に示す軸受１を得る。この軸受１は、軸
方向両端部に回転軸を支持する軸受部２を有し、これら
軸受部２の間に、回転軸と接触しない中膨らみ部３を有
し、さらに、軸受部２の内周面２ｂに動圧発生凹部５を
有する。動圧発生凹部５は、この場合、深さが浅くなる
周方向に向かって縦断面が徐々に短くなる略台形状に形
成される。

【００１５】上記製造方法によれば、軸孔２ａへのピン
１０の挿入といった容易な動作で動圧発生凹部５を形成
することができ、製造性の向上が図られる。また、当該
軸受１によれば、両端部の軸受部２により回転軸を２点
支持する構造に加え、これら軸受部２の内周面２ｂに形
成された複数の動圧発生凹部５に生じる動圧効果によ
り、回転軸の支持力が相乗的に高まり、その結果、より
安定した回転軸の支持が達成される。

【００１６】動圧発生凹部５は、端面および中膨らみ部
３のいずれにも開放せず、軸受部２の内周面２ｂにおい
て閉塞している。したがって、動圧発生凹部５内に流入
した潤滑油が外部へ漏出しにくくなって高い動圧が常に
確保される。また、動圧発生凹部５は、図５に示すよう
に、周方向の一端部がピン１０の凸部１０ｂの段差によ
って最深部５ａに形成され、一周方向（図５で右方向）
に向かってしだいに浅くなるよう傾斜している。軸受１
は、図５の矢印Ｒで示す回転軸の回転方向が、最深部５
ａから浅くなる方向に向かうよう機器にセットされる。
このため、動圧発生凹部５の浅い先端部に潤滑油が集中
して動圧が高くなるくさび効果を得ることができ、軸受
性能の向上が図られる。さらに、動圧発生凹部５は、軸
受部２の内周面２ｂに、周方向を等分する３箇所に配置
されているので、回転軸をバランスよく安定して支持す
ることができる。

【００１７】上記軸受１は本発明の一実施形態であり、
次に、軸受ならびに動圧発生凹部の様々な形態を例示す
る。図６（ａ）〜（ｃ）は、動圧発生凹部５が軸受部２
の内周面２ｂで閉塞している例を示している。図６
（ａ）の軸受は、軸受部２の端面が山形状に面取りされ
ている。図６（ｂ）の軸受は、端面の内周側および外周
側が面取りされているとともに、動圧発生凹部５に対応
する箇所に、外周面に開放する円弧状溝６が形成されて
いる。また、図６（ｃ）の軸受は、端面の内周側および
外周側が面取りされている。いずれの場合も、動圧発生
凹部５の開放部を閉塞する工程において端面加工を施
し、これによって動圧発生凹部５の確実な閉塞を図った
ものである。

【００１８】図７（ａ），（ｂ）は、動圧発生凹部５が
端面に開放している例を示している。図７（ａ）の動圧
発生凹部５は、細溝状の連通部１１を介して端面に連通
している。また、図７（ｂ）の動圧発生凹部５は、細溝
状の連通部１１を介して端面および中膨らみ部３の双方
に連通している。連通部１１は、いずれの場合も動圧発
生凹部５の最深部に通じている。このように動圧発生凹
部５が端面や中膨らみ部３に開放している形態では、軸
受内部を循環する潤滑油が、開放部すなわち連通部１１
を介して動圧発生凹部５から軸受部２の内周面に十分に
供給される。したがって、例えば回転軸が高速回転仕様
で潤滑油の循環が活発であるような場合に有効な構成で
ある。また、連通部１１が動圧発生凹部５の最深部に通
じているので、潤滑油の供給状態および流動性がより良
好となる。

【００１９】上記一実施形態では、図１で示した動圧発
生凹部の形成工程において、凸部１０ｂが中膨らみ部３
に貫通するまでピン１０軸孔２ａに挿入することによ
り、動圧発生凹部５を端面および中膨らみ部３に開放さ
せることができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の焼結含油
軸受によれば、軸方向両端部の軸受部により回転軸を２
点支持する構造に加え、これら軸受部の内周面に形成さ
れた動圧発生凹部による動圧効果により、回転軸の支持
力が相乗的に高まり、軸受性能が大幅に向上する。ま
た、本発明の焼結含油軸受の製造方法によれば、軸孔へ
のピン状部材の挿入といった容易な動作で軸受部の内周
面に動圧発生凹部を形成することができるので、製造性
の向上が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る焼結含油軸受の製
造方法における動圧発生凹部の形成工程を、（ａ）〜
（ｃ）の順で示す縦断面図である。

【図２】 動圧発生凹部形成用のピンの下面図である。

【図３】 本発明の一実施形態に係る焼結含油軸受の製
造方法における動圧発生凹部の開放部の閉塞工程を、
（ａ），（ｂ）の順に示す縦断面図である。

【図４】 本発明の一実施形態に係る焼結含油軸受の製
造方法によって得られた焼結含油軸受を示し、（ａ）は
その縦断面図、（ｂ）はその縦割り一部斜視図である。

【図５】 動圧発生凹部の底部形状を示す軸受部の一部
横断面図である。

【図６】 本発明に係る焼結含油軸受の他の形態例を示
す縦割り一部斜視図である。

【図７】 本発明に係る焼結含油軸受のさらに他の形態
例を示す縦割り一部斜視図である。

【符号の説明】

１…焼結含油軸受、１Ａ…軸受素材、２…軸受部、２ａ
…軸受部の軸孔、２ｂ…軸受部の内周面、３…中膨らみ
部、５…動圧発生凹部、５ａ…動圧発生凹部の最深部、
１０…ピン（ピン状部材）、１０ｂ…ピンの凸部。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向両端部に回転軸が摺動する軸受部
   が形成され、これら軸受部の間に、回転軸と接触しない
   中膨らみ部が形成された焼結含油軸受において、 前記軸受部の内周面に、該内周面において閉塞する動圧
   発生凹部が形成されていることを特徴とする焼結含油軸
   受。
2. 【請求項２】 軸方向両端部に回転軸が摺動する軸受部
   が形成され、これら軸受部の間に、回転軸と接触しない
   中膨らみ部が形成された焼結含油軸受において、 前記軸受部の内周面に、その深部が前記中膨らみ部およ
   び／または当該軸受の端面に開放する動圧発生凹部が形
   成されていることを特徴とする焼結含油軸受。
3. 【請求項３】 前記回転軸は一方向のみに回転し、前記
   動圧発生凹部は、回転軸の回転方向の逆方向側の端部が
   最深部に形成され、この最深部から回転軸の回転方向に
   向かってしだいに浅くなるよう傾斜していることを特徴
   とする請求項１または２に記載の焼結含油軸受。
4. 【請求項４】 前記回転軸は正逆双方向に回転し、前記
   動圧発生凹部は、周方向の中間部が最深部に形成され、
   この最深部から周方向両端部に向かってしだいに浅くな
   るよう傾斜していることを特徴とする請求項１または２
   に記載の焼結含油軸受。
5. 【請求項５】 前記動圧発生凹部は、前記軸受部の内周
   面の周方向に複数配置されていることを特徴とする請求
   項１〜４のいずれかに記載の焼結含油軸受。
6. 【請求項６】 軸方向両端部の内径を該両端部の間より
   も小径化することにより、両端部に回転軸が摺動する軸
   受部を形成するとともに、これら軸受部の間に回転軸が
   接触しない中膨らみ部を形成する工程と、 前記軸受部の軸孔に、動圧発生凹部を形成するための凸
   部を有するピン状部材を挿入して、軸受部の内周面に動
   圧発生凹部を形成する工程と、 当該軸受の端面を軸孔の内部方向に押圧変形させ、端面
   への動圧発生凹部の開放部の一部または全部を閉塞する
   ことを特徴とする焼結含油軸受の製造方法。