JP6449059B2 - 焼結含油軸受およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、焼結含油軸受およびその製造方法に関する。

焼結含油軸受は、内周に挿入された軸との相対回転に伴い、内部に含浸された潤滑油が軸との摺動部に滲み出して油膜を形成し、この油膜によって軸を支持するものである。このような焼結含油軸受は、例えば、車両のウインドガラスを開閉するためのパワーウインド用動力伝達機構に組み込まれて使用される。

パワーウインド用動力伝達機構は、例えば図１２に示すように、モータ６１と、モータ６１で回転される軸６２と、軸６２に設けられたウォームギア６３と、ウォームギア６３と噛み合うホイールギア６４とを主に備える。モータ６１から軸６２に入力された回転動力を、ウォームギア６３を介してホイールギア６４に減速した状態で伝達し、さらに図示しないウインドガラスの開閉機構へと伝達することで、ウインドガラスの開閉動作が行われる。軸６２は、複数の軸受６５を介して、ハウジング６６に対して回転自在に支持されている。このような軸６２を支持する軸受６５として、焼結含油軸受が好適に使用される。

ところで、図１２に示すような動力伝達機構においては、ウォームギア６３とホイールギア６４との噛み合いにより軸６２の中間部に軸直交方向の荷重Ｆが加わるため、軸６２にたわみが生じる。この場合、軸６２が軸受６５の中心軸に対して傾斜するため、軸６２の外周面が軸受６５の内周面（軸受面）の軸方向端部に局所的に摺動し、軸受面の摩耗や異常音の発生などの不具合が生じる恐れがある。

例えば下記の特許文献１には、内周面に、円筒部（軸支部）と、円筒部の軸方向一方側に隣接して設けられ、軸方向一方側に向けて拡径したテーパ部（拡径部）とを有する焼結含油軸受が示されている。この焼結含油軸受によれば、軸にたわみが生じた場合、軸の外周面が焼結含油軸受の内周面のテーパ部で支持されるため、焼結含油軸受の内周面における応力集中が緩和される。

また、上記の特許文献１では、テーパ部の密度を高めて表面開口率を小さくすることで、テーパ部から軸受の内部空孔への潤滑油の侵入を抑制し、これにより軸を支持する機能を高めている。焼結含油軸受の内周面（円筒部およびテーパ部）の密度の調整は、焼結工程後の矯正工程（サイジング工程）において圧縮を加減することにより行っている。

特公平８−１９９４１号公報

しかし、上記のように内周面のテーパ部の密度を高めるだけでは、軸の回転精度が十分に高められない場合がある。

以上のような問題は、焼結含油軸受を固定して軸が回転する場合だけでなく、軸を固定して焼結含油軸受が回転する場合にも同様に生じる。

以上の事情に鑑み、本発明は、焼結含油軸受の内周に挿入される軸の相対回転精度を十分に高めることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、筒状の焼結体からなり、内部空孔に潤滑油が含浸された焼結含油軸受であって、内周面に、円筒部と、該円筒部の軸方向一方側に隣接して設けられ、軸方向一方側へ向けて徐々に拡径し、前記円筒部よりも密度の高い拡径部とを有し、外周面のうち、前記拡径部の軸方向領域に、他の領域よりも密度の高い高密度部を設けた焼結含油軸受を提供する。

このように、本発明に係る焼結含油軸受では、内周面の拡径部を高密度化して表面開口率を小さくするだけでなく、焼結体のうち、拡径部の軸方向領域を外周側から高密度化した。これにより、拡径部の軸方向領域における焼結体の密度がさらに高められ、拡径部の表面開口から焼結体の内部に潤滑油がさらに侵入しにくくなるため、拡径部と軸との間に介在した油膜の圧力がより一層高められる。

上記の焼結含油軸受は、例えば、原料粉末を圧縮成形して圧粉体を得るフォーミング工程と、前記圧粉体を焼結して焼結体を得る焼結工程と、前記焼結体を圧縮成形するサイジング工程と、前記焼結体の内部空孔に潤滑油を含浸させる含油工程とを有する焼結含油軸受の製造方法であって、前記サイジング工程で、前記焼結体の内周面に、円筒部と、該円筒部の軸方向一方側に隣接して設けられ、軸方向一方側へ向けて徐々に拡径し、前記円筒部よりも密度の高い拡径部とを成形すると共に、前記焼結体の外周面のうち、前記拡径部の軸方向領域に、他の領域よりも密度の高い高密度部を成形する焼結含油軸受の製造方法により製造することができる。

以上のように、本発明によれば、焼結含油軸受の軸心に対して軸が傾斜した場合でも、焼結含油軸受の内周面の拡径部と軸との間の油膜が高い圧力で維持されるため、焼結含油軸受の拡径部による軸の支持機能が高められ、軸の相対回転精度を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る焼結含油軸受の断面図である。 上段は扁平銅粉の側面図、下段は同平面図である。 上記焼結含油軸受の前駆体である圧粉体の断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、一次サイジング工程を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、二次サイジング工程を示す断面図である。 他の実施形態に係る焼結含油軸受の断面図である。 焼結含油軸受のハウジングへの固定方法の一例を示す断面図である。 他の実施形態に係る圧粉体の断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、他の実施形態に係る一次サイジング工程を示す断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、他の実施形態に係る二次サイジング工程を示す断面図である。 図９及び図１０のサイジング工程を経て製造された焼結含油軸受の断面図である。 パワーウインド用動力伝達機構の断面図である。

図１に、本発明の一実施形態に係る焼結含油軸受１を示す。この焼結含油軸受１は、例えば図１２に示すパワーウインド用動力伝達機構の軸受６５として組み込まれる。本実施形態では、軸６２のうち、ウォームギア６３の軸方向両側近傍を支持する一対の軸受６５として、焼結含油軸受１を設ける場合について説明する。尚、以下の焼結含油軸受１の説明において、軸方向でウォームギア６３側を「軸方向一方側」と言い、その反対側を「軸方向他方側」と言う。

焼結含油軸受１は、筒状の焼結体からなり、内部空孔には潤滑油が含浸されている。焼結含油軸受１は、例えば、銅系、鉄系、あるいは銅鉄系の焼結体で構成され、本実施形態では銅および鉄を主成分とした銅鉄系の焼結体で構成される。

焼結含油軸受１は、略円筒状を成し、内周面に、円筒部２と、円筒部２の軸方向一方側（図中右側）に隣接して設けられ、軸方向一方側へ向けて徐々に拡径した拡径部とを有する。図示例では、円筒部２の軸方向一方側に、拡径部としての第１テーパ部３が設けられる。円筒部２の軸方向他方側（図中左側）には、軸方向他方側に向けて徐々に拡径した他の拡径部としての第２テーパ部４が設けられる。第１テーパ部３および第２テーパ部４は、軸方向に対して同じ角度で傾斜し、その傾斜角度は例えば１〜３°（好ましくは１〜２°）とされる。尚、図１では、両テーパ部３，４の傾斜角度を誇張して示している。図示例では、両テーパ部３，４の軸方向寸法が等しい。

円筒部２は、軸６２を支持する軸受面として機能する。第１テーパ部３は、ウォームギア６３がウォームホイール６４から受ける力Ｆ（図１２参照）により軸６２が撓んだときに、軸６２を支持する軸受面として機能する。第２テーパ部３は、軸６２の状態に関わらず軸受面として機能しない（すなわち、第２テーパ部３と軸６２とが摺動することはない）。焼結含油軸受１の内周面は、第１テーパ部３、円筒部２、第２テーパ部４の順に密度が高くなっており、すなわち、この順に表面開口率が小さくなっている。

焼結含油軸受１の外周面には、低密度部と、低密度部よりも密度の高い高密度部とが設けられる。本実施形態では、焼結含油軸受１の外周面に、低密度部として外周円筒部５が設けられると共に、外周円筒部５の軸方向一方側に、高密度部として、外周円筒部５よりも小径な小径部が設けられる。図示例では、焼結含油軸受１の外周面の軸方向一方側の端部に、小径部として、軸方向一方側に向けて徐々に縮径した外周テーパ部６が設けられる。

外周テーパ部６は、内周面の第１テーパ部４の軸方向領域に設けられる。図示例では、第１テーパ部４の軸方向領域全域にわたって、外周テーパ部６が設けられる。具体的には、第１テーパ部４と同じ軸方向領域に外周テーパ部６が設けられる。第１テーパ部４及び外周テーパ部６の軸方向一端は何れも面取り部７まで達しており、第１テーパ部４及び外周テーパ部６の軸方向他端は同じ軸方向位置に配されている。外周テーパ部６の軸方向に対する傾斜角度は、内周面のテーパ部３，４の傾斜角度よりも大きく、例えば５〜２０°（好ましくは１０〜１５°）とされる。尚、外周テーパ部６の構成は上記に限らず、例えば、外周テーパ部６の軸方向他端を、第１テーパ部４の軸方向他端よりも軸方向他端側まで延ばしてもよい。

焼結含油軸受１の内周面および外周面の軸方向両端には、面取り部７が設けられる。具体的には、軸方向一方の端面８と、第１テーパ部３および外周テーパ部６との間に、それぞれ面取り部７が設けられる。また、軸方向他方の端面８と、第２テーパ部４および外周面の外周円筒部５との間に、それぞれ面取り部７が設けられる。各面取り部７は、第１テーパ部３、第２テーパ部４、および外周テーパ部６よりも軸方向に対する傾斜角度が大きいテーパ面とされ、図示例では軸方向に対しておよそ４５°傾斜したテーパ面とされる。尚、図示例では、第１テーパ部３、第２テーパ部４、および外周テーパ部６の傾斜角度を誇張しているため、各面取り部７の半径方向寸法が、各テーパ部３，４，６の半径方向寸法と同等かそれよりも小さく示されているが、実際には、各面取り部７の半径方向寸法が各テーパ部３，４，６の半径方向寸法よりも大きくなっている。

上記構成の焼結含油軸受１は、混合工程、フォーミング工程、焼結工程、サイジング工程、含油工程を経て製造される。以下、各工程を詳しく説明する。

［混合工程］
混合工程では、主原料粉、低融点金属粉、および固体潤滑剤粉を混合機で混合して、原料粉末を作成する。原料粉末には、必要に応じて各種成形助剤、例えば離型性向上のための潤滑剤（金属セッケン等）が添加される。

主原料粉は、銅および鉄を含む金属粉末であり、本実施形態では、主原料粉として、銅および鉄を含む部分拡散合金粉、および扁平銅粉が使用される。部分拡散合金粉としては、例えば、鉄粉（あるいは鉄合金粉）の表面に銅を拡散付着させたＦｅ−Ｃｕ部分拡散合金粉が使用される。扁平銅粉は、水アトマイズ粉等からなる原料銅粉を搗砕（Ｓｔａｍｐｉｎｇ）することで扁平化させたものである。扁平銅粉としては、各粒子の長さＬが２０〜８０μｍ、厚さｔが０．５〜１．５μｍ（アスペクト比Ｌ／ｔ＝１３．３〜１６０）のものが主に用いられる。ここで言う「長さ」および「厚さ」は、図２に示すように扁平銅粉の各粒子１５の幾何学的な最大寸法を言う。扁平銅粉の見かけ密度は１．０ｇ／ｃｍ^３以下とする。扁平銅粉には、原料粉末に混合する前に、予め流体潤滑剤を付着させておくことが好ましい。流体潤滑剤としては、脂肪酸、特に直鎖飽和脂肪酸、具体的にはステアリン酸を使用することができる。尚、主原料粉は上記に限らず、例えば銅粉（純銅粉あるいは銅合金粉）および鉄粉（純鉄粉あるいは鉄合金粉）を使用することもできる。

低融点金属粉は、焼結温度よりも融点の低い金属粉であり、例えば錫、亜鉛、リン等の粉末が使用される。これら低融点金属粉は、銅に対して高い濡れ性を持つ。焼結時には、まず低融点金属（例えば錫）が溶融して銅の表面を濡らして銅−錫合金層を形成する。そして、隣接する部分拡散合金粉の銅−錫合金層同士が拡散接合することで、部分拡散合金粉同士の結合強度が強化される。

固体潤滑剤粉は、軸６２との摩擦低減のために添加され、例えば黒鉛粉が使用される。黒鉛粉としては、人造黒鉛粉や天然黒鉛粉を使用することができる。

上記原料粉末における各粉末の配合比は、例えば、Ｆｅ−Ｃｕ部分拡散合金粉を７５〜９０ｗｔ％、扁平銅粉を８〜２０ｗｔ％、錫粉を０．８〜６．０ｗｔ％、黒鉛粉を０．５〜２．０ｗｔ％とされる。

［フォーミング工程］
フォーミング工程では、原料粉末をフォーミング金型（図示省略）に充填して圧縮することで、図３に示す圧粉体２０が成形される。圧粉体２０の内周面２１および外周面２２は、軸方向全域にわたってストレートな円筒面状に形成される。圧粉体２０の内周面２１と両端面２３，２４との間、および外周面２２と両端面２３，２４との間には、それぞれ面取り部２５が形成される。

本実施形態では、原料粉末に扁平銅粉が含まれているため、フォーミング金型に原料粉末を充填する際や、原料粉末をフォーミング金型で圧縮する際に、フォーミング金型の成形面に扁平銅粉が付着する。このため、圧粉体２０の表面には、扁平銅粉が多く露出している。扁平銅粉は、各粒子の厚さ直交方向が圧粉体２０の表面に沿うように配される。このように、圧粉体２０の表面に銅を偏在させることで、焼結含油軸受１の軸６２と摺動し得る部分（軸受面）において、銅の面積比を最大にすることができるため、軸６２との摺動性を高めることができる。

［焼結工程］
焼結工程では、圧粉体２０を焼結炉で焼結することにより、焼結体３０が得られる。焼結温度は、主原料粉の融点（本実施形態では銅の融点）よりも低く、低融点金属粉の融点（本実施形態では錫の融点）よりも高い温度とされ、例えば８２０〜９００°とされる。

［サイジング工程］
サイジング工程では、焼結体３０を圧縮することで所定の形状に成形する。本実施形態では、サイジング工程として、一次サイジング工程と二次サイジング工程が施される。尚、サイジング工程を説明する図では、焼結体及びサイジング金型の左半分のみを示している。また、焼結体に設けられた面取り部の図示を省略している。

一次サイジング工程では、焼結体３０の内周面を圧縮して第２テーパ部４を成形すると共に、焼結体３０の外周面を圧縮して外周テーパ部６を成形する。この工程で使用される一次サイジング金型４０は、図４に示すように、ダイ４１、コア４２、上パンチ４３、および下パンチ４４を有する。ダイ４１は、内周面に円筒面４１ａ１を有する上ダイ４１ａと、内周面に下方へ向けて縮径したテーパ面４１ｂ１を有する下ダイ４１ｂとを有する。コア４２は、下方へ向けて縮径したテーパ部４２ａと、テーパ部４２ａの下方に設けられた円筒部４２ｂとを有する。

具体的には、まず、焼結体３０の内周にコア４２の円筒部４２ｂを挿入する｛図４（ａ）参照｝。円筒部４２ｂの外径は、焼結体３０の内径よりも僅かに小さくなっており、両者は半径方向の隙間を介して嵌合する。この状態で焼結体３０を降下させて、上ダイ４１ａの内周に挿入する。このとき、焼結体３０の外周面と上ダイ４１ａの円筒面４１ａ１とは、半径方向隙間を介して嵌合している。焼結体３０の外周面と上ダイ４１ａの円筒面４１ａ１との間の半径方向隙間は、焼結体３０の内周面とコア４２の円筒部４２ｂとの間の半径方向隙間よりも小さい。

その後、さらに焼結体３０を降下させて、焼結体３０の下端を下ダイ４１ｂの内周に押し込む｛図４（ｂ）参照｝。これにより、下ダイ４１ｂの形状が焼結体３０の外周面に転写されて、焼結体３０の外周面の下端に外周テーパ部６が成形される。こうして焼結体３０の外周面に外周テーパ部６が成形されたら、焼結体３０の降下を停止する。その後、上パンチ４３を僅かに降下させて焼結体３０を軸方向に圧縮することで、焼結体３０の外周面を拡径させ、焼結体３０の外周面を上ダイ４１ａの内周面４１ａ１に密着させる。このとき、焼結体３０の内周面が縮径するが、焼結体３０の内周面はコア４２の円筒部４２ａに接触させないことが好ましい。

その後、コア４２を降下させて、コア４２のテーパ部４２ａを焼結体３０の内周に押し込む｛図４（ｃ）参照｝。これにより、コア４２のテーパ部４２ａの形状が焼結体３０の内周面に転写されて、焼結体３０の内周面の上端に第２テーパ部４が成形される。こうして一次サイジング金型４０で焼結体３０を成形している間、焼結体３０の内周面とコア４２の円筒部４２ｂの外周面との間には、半径方向隙間が維持される。すなわち、一次サイジング工程では、焼結体３０の内周面のうち、第２テーパ部４を除く領域は、コア４２で成形されない。

このように、一次サイジング工程では、焼結体３０がダイ４１、コア４２、上下パンチ４３，４４で圧縮されることにより、焼結体３０の密度が高められる。特に、焼結体３０の外周面のうち、外周テーパ部６は、外周面の他の領域（円筒領域）よりも半径方向の圧縮量が大きくなるため、外周面の他の領域よりも密度が高くなる。また、焼結体３０の内周面のうち、第２テーパ部４は、他の領域よりも半径方向の圧縮量が大きくなるため、内周面の他の領域（円筒領域）よりも密度が高くなる。尚、外周テーパ部６の軸方向に対する傾斜角度は、第２テーパ部４の軸方向に対する傾斜角度よりも大きいため、外周テーパ部６は、第２テーパ部４よりも一次サイジングによる圧縮量が大きく、従って第２テーパ部４よりも密度が高い。

以上より、一次サイジングを経た焼結体３０の表面の密度は、外周テーパ部６、第２テーパ部４、外周面及び内周面の円筒領域の順に小さくなる。また、焼結体３０の表面開口率は、外周テーパ部６、第２テーパ部４、外周面及び内周面の円筒領域の順に大きくなる。

二次サイジング工程では、一次サイジング工程を経た焼結体３０の内周面に円筒部２および第１テーパ部３を成形すると共に、焼結体３０の外周面に外周円筒部５を成形する。この工程で使用される二次サイジング金型５０は、図５に示すように、ダイ５１、コア５２、上パンチ５３、および下パンチ５４を有する。ダイ５１の内周面は、ストレートな円筒面状とされる。コア５２は、下方に向けて縮径したテーパ部５２ａと、テーパ部の下方に設けられた円筒部５２ｂとを有する。

具体的には、まず、焼結体３０を二次サイジング金型５０の下パンチ５４の上に載置する｛図５（ａ）参照｝。このとき、焼結体３０は、一次サイジング工程で内周面に成形された第２テーパ部４が下方となるように配される。すなわち、焼結体３０は、一次サイジング金型に配した状態とは上下反転させた状態で、二次サイジング金型に配される。そして、焼結体３０の内周にコア５２の円筒部５２ｂを圧入する。これにより、焼結体３０の円筒領域（後に第１テーパ部３となる領域を含む）が圧縮成形されて、密度が高くなる。また、このとき、焼結体３０の円筒領域が、コア５２の円筒部５２ｂの外周面と圧接しながら摺動するため、この円筒領域の表面が目潰しされた状態となる。こうしてコア５２の円筒部５２ｂで成形された焼結体３０の内周面の円筒領域の一部が、円筒部２となる。

その後、焼結体３０を降下させて、ダイ５１の内周に圧入する｛図５（ｂ）参照｝。これにより、焼結体３０の外周面のうち、外周テーパ部６を除く円筒領域が、ダイ５１の内周面で圧縮成形されて密度が高くなると共に、ダイ５１の内周面と圧接しながら摺動することで表面が目潰しされた状態となる。このとき、焼結体３０の外周面とダイ５１の内周面との圧入代（一次サイジングを施した焼結体３０の外径とダイ５１の内径との径差）は、焼結体３０の内周面とコア５２の円筒部５２ｂとの圧入代（一次サイジングを施した焼結体３０の内径とコア５２の円筒部５２ｂの外径との径差）よりも大きい。尚、焼結体３０をダイ５１の内周に圧入した後、上下パンチ５３，５４で焼結体３０をさらに軸方向に圧縮して、焼結体３０のさらなる高密度化を図ることもできる。

その後、焼結体３０の内周にコア５２のテーパ部５２ａを押し込む｛図５（ｃ）参照｝。これにより、コア５２のテーパ部５２ａの形状が焼結体３０の内周面に転写され、第１テーパ部３が成形される。こうして、第１テーパ部３がコア５２のテーパ部５２ａで圧縮成形されることで、第１テーパ部３の密度がさらに高められる。以上により、焼結体３０が所定形状（図１の焼結含油軸受１と同形状）に成形される。

このように、サイジング工程では、焼結体３０がサイジング金型で圧縮成形される。具体的に、焼結体３０の内周面のうち、第２テーパ部４は、一次サイジング工程のコア４２のテーパ部４２ａによる圧縮成形のみが施される。焼結体３０の内周面の円筒部２は、二次サイジング工程のコア５２の円筒部５２ｂの圧入による圧縮成形及び目潰しが施される。焼結体３０の内周面の第１テーパ部３は、二次サイジング工程のコア５２の円筒部５２ｂの圧入による圧縮成形及び目潰しと、コア５２のテーパ部５２ａによる圧縮成形が施される。従って、焼結体３０の内周面の表面開口率は、第２テーパ部４、円筒部２、第１テーパ部３の順に小さくなる。また、第１テーパ部３の密度は、円筒部２の密度よりも高くなっている。本実施形態では、第２テーパ部４、円筒部２、第１テーパ部３の順に密度が高くなる。

また、焼結体３０の外周テーパ部６は、一次サイジング工程の下ダイ４１ｂのテーパ面４１ｂ１による圧縮成形のみが施される。焼結体３０の外周円筒部５は、二次サイジング工程のダイ５１への圧入による圧縮成形及び目潰しが施される。このとき、焼結体３０の円筒面状外周面に外周テーパ部６を成形する際の圧縮量は、焼結体３０をダイ５２に圧入する際の圧縮量よりも大きいため、外周テーパ部６の密度は外周円筒部５の密度よりも高い。また、外周テーパ部６及び外周円筒部５の表面開口率は、焼結体３０の外周面の各領域の圧縮成形量や圧入代等で変わるが、本実施形態では、外周テーパ部６の表面開口率が外周円筒部５の表面開口率よりも小さくなっている。

尚、焼結体３０の内周面および外周面の軸方向両端に設けられた面取り部７は、何れもサイジングによる圧縮は施されておらず、フォーミングにより成形された面となっている。従って、面取り部７は、焼結体３０の表面のうち、最も密度が低く、且つ、最も表面開口率が大きくなっている。

また、二次サイジング工程において、焼結体３０の外周テーパ部６とダイ５１の内周面との間に半径方向隙間があるため、焼結体３０の内周面に第１テーパ部３を圧縮成形することにより、一次サイジング工程で成形した外周テーパ部６が拡径する恐れがある。しかし、第１テーパ部３は外周テーパ部６よりも軸方向に対する傾斜角度が小さく、二次サイジングによる圧縮量は小さいため、第１テーパ部３の成形による外周テーパ部６への影響は小さい。また、外周テーパ部６の傾斜角度は、それほど高い精度を要求されないため、若干の変動は問題とならない。

［含油工程］
含油工程では、サイジングを施した焼結体３０に、真空含浸等の手法で潤滑油を含浸させる。焼結体に含浸させる潤滑油としては、例えばエステル系潤滑油が使用され、特に、動粘度が３０ｍｍ^２／ｓｅｃ以上、２００ｍｍ^２／ｓｅｃ以下のものが好ましい。以上により、焼結含油軸受１が完成する。

上記の焼結含油軸受１は、図８に示すパワーウインド用動力伝達機構に組み込まれる。具体的には、焼結含油軸受１の内周に軸６２を挿入すると共に、焼結含油軸受１をハウジング６６の所定箇所に圧入固定する。本実施形態の焼結含油軸受１は、ウォームギア６３の軸方向両側近傍に設けられ、第１テーパ部３がウォームギア６３側となるようにハウジング６６に固定される。尚、それ以外の軸受（図１２の右端の軸受６５）として本実施形態の焼結含油軸受１を用いる場合は、第１テーパ部３がモータ６１側となるように配される。尚、軸受６５の一部を、上記の焼結含油軸受１以外の軸受としてもよい。例えば、図１の右端の軸受として、内周面の全域をストレートな円筒面とした焼結含油軸受を使用してもよい。

上記のパワーウインド用動力伝達機構において、モータ６１を駆動して軸６２が回転すると、焼結含油軸受１の内部から滲み出した潤滑油、あるいは、外部から供給された潤滑油が、焼結含油軸受１の内周面と軸６２の外周面との間に介在する。軸６２のたわみが小さい状態では、焼結含油軸受１の内周面の円筒部２と軸６２の外周面との間の油膜が形成され、この油膜を介して軸６２が円筒部２により回転自在に支持される。軸６２のたわみが大きくなると、上記の円筒部２による支持に加えて、焼結含油軸受１の内周面の第１テーパ部３と軸６２の外周面との間の油膜を介して、軸６２が第１テーパ部３により回転自在に支持される。

上記の焼結含油軸受１は、内周面のうち、第１テーパ部３の密度が最も高く、表面開口率が最も小さいため、第１テーパ部３から焼結含油軸受１の内部空孔に潤滑油が侵入しにくい。従って、第１テーパ部３と軸６２との間に介在した潤滑油の圧力が維持され、軸６２の回転精度が高められる。

さらに、上記の焼結含油軸受１は、一次サイジング工程により外周面の一部（第１テーパ部３の外径側）に外周テーパ部６が圧縮成形されているため、外周面のうち、外周テーパ部６の密度が他の領域よりも高くなっている。このように、焼結含油軸受１のうち、第１テーパ部３の軸方向領域を外周側から高密度化することで、第１テーパ部３から焼結含油軸受１の内部空孔に潤滑油がさらに侵入しにくくなるため、軸６２の回転精度がより一層高められる。

本発明は上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同様の機能を有する部位には同一の符号を付して重複説明を省略する。

図６に示す焼結含油軸受１は、内周面に第２テーパ部４を設けていない点で上記の実施形態と異なる。すなわち、この焼結含油軸受１では、内周面の円筒部２の軸方向他端（第１テーパ部３と反対側の端部）が、面取り部７まで達している。この場合、一次サイジングで焼結体３０の外周面に外周テーパ部６を成形した後、二次サイジングで焼結体の内周面に円筒部２および第１テーパ部３が成形される。

また、上記の実施形態では、外周テーパ部６を一次サイジングで成形する場合を示したが、これに限らず、例えば外周テーパ部６を二次サイジングで成形してもよい。具体的には、例えば、一次サイジングで焼結体３０の内周面に第２テーパ部４を成形した後、二次サイジングで焼結体３０の内周面に円筒部２および第１テーパ部３を成形すると共に、焼結体３０の外周面に外周テーパ部６を成形してもよい（図示省略）。

また、焼結含油軸受１をハウジング６６に組み付ける際、図７に示すように、焼結含油軸受１を外周テーパ部６側からハウジング６６の内周に挿入（例えば圧入）すれば、外周テーパ部６とハウジング６６の開口部を当接させることで焼結含油軸受１がハウジング６６に対してガイドされるため、焼結含油軸受１のハウジング６６への組付作業をスムーズに行うことができる。

また、上記の実施形態では、圧粉体２０の外周面をストレートな円筒面とした場合を示したが、これに限られない。例えば、図８に示すように、圧粉体２０の外周面２２に、小径部２２ａおよび大径部２２ｂを設けてもよい。この圧粉体２０を焼結してなる焼結体３０に、図９に示す一次サイジング金型４０により一次サイジングを施す。この一次サイジング金型４０は、ダイ４１が一体に形成され、成形面の軸方向全域がストレートな円筒面状に形成されている点で、図４に示す実施形態と異なる。

具体的には、大径部３２ｂが下側となるように焼結体３０を一次サイジング金型４０に配置する｛図９（ａ）参照｝。その後、焼結体３０をダイ４１の内周に圧入することにより、焼結体３０の外周面３２が、ダイ４１の内周面でストレートな円筒面状に成形される｛図９（ｂ）参照｝。焼結体３０をダイ４１に圧入した後、焼結体３０の内周にコア４２のテーパ部４２ａを押し込むことにより、焼結体３０の内周面の上端に第２テーパ部４が成形される。このとき、焼結体３０の外周面３２のうち、小径部３２ａを圧縮してなる領域が低密度部５’となり、大径部３２ｂを圧縮してなる領域が高密度部６’（黒塗りで示す領域）となる。

その後、図１０に示す二次サイジング金型５０により、焼結体３０に二次サイジングを施す。具体的には、まず、高密度部６’が上側となるように焼結体３０を二次サイジング金型５０に配置し、焼結体３０の内周にコア５２の円筒部５２ｂを圧入する｛図１０（ａ）参照｝。その後、焼結体３０をダイ５１の内周に圧入すると共に、焼結体３０の内周にコア５２のテーパ部５２ａを押し込む、｛図１０（ｂ）参照｝。以上により、焼結体３０の内周面に円筒部２および第１テーパ部３が成形される。

以上の工程を経て作成された焼結体３０に、潤滑油を含浸させることで、図１１に示す焼結含油軸受１が得られる。この焼結含油軸受１の内周面には、上記の実施形態と同様に、円筒部２、第１テーパ部３、および第２テーパ部４が設けられる。一方、焼結含油軸受１の外周面は、ストレートな円筒面で構成される。焼結含油軸受１の外周面のうち、第１テーパ部３の軸方向領域には高密度部６’が設けられる。図示例では、焼結含油軸受１の外周面の軸方向一端に高密度部６’が設けられ、高密度部６’の軸方向他方側に隣接して低密度部５’が設けられる。低密度部５’および高密度部６’は、同一径の連続した円筒面である。

また、上記の実施形態では、一次サイジング工程において、コア４２の円筒部４２ｂと焼結体３０の内周面との間に隙間が形成される場合を示したが、これに限られない。例えば、一次サイジング工程において、コア４２の円筒部４２ｂを焼結体３０の内径と同一径とし、円筒部４２ｂと焼結体３０の内周面との間の隙間を実質０（例えば軽圧入状態）としてもよい。この場合、円筒部４２ｂで焼結体３０の内周面を内径側から支持した状態で、焼結体３０の外周面が下ダイ４１のテーパ面４１ｂ１で圧縮されるため、焼結体３０に外周テーパ部６を確実に成形することができる。

また、上記の実施形態では、一次サイジング工程において、焼結体３０の外周面と上ダイ４１ａの円筒面４１ａ１とを半径方向隙間を介して嵌合させているが、これに限らず、上ダイ４１ａの内径と焼結体３０の外径と同一径とし、上ダイ４１ａの円筒面４１ａ１と焼結体３０の外周面との間の隙間を実質０（例えば軽圧入状態）としてもよい。

また、上記の実施形態では、焼結含油軸受１をパワーウインド用動力伝達機構に適用する場合を示したが、これに限らず、他の用途に用いてもよい。例えば、携帯電話等のバイブレータとして機能する振動モータに、本発明の焼結含油軸受を適用することもできる。

また、上記の実施形態では、焼結含油軸受１での内周に挿入された軸６２を回転させる場合を示したが、これに限らず、軸を固定して焼結含油軸受を回転させる場合や、軸および焼結含油軸受の双方を回転させる場合に、本発明を適用してもよい。

本発明は、以上の実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で適用可能であることは言うまでもない。

１ 焼結含油軸受
２ 円筒部
３ 第１テーパ部（拡径部）
４ 第２テーパ部
５ 外周円筒部（低密度部）
６ 外周テーパ部（高密度部）
７ 面取り部
２０ 圧粉体
３０ 焼結体
４０ 一次サイジング金型
５０ 二次サイジング金型

Claims (8)

1. 筒状の焼結体からなり、内部空孔に潤滑油が含浸された焼結含油軸受であって、
   内周面に、円筒部と、該円筒部の軸方向一方側に隣接して設けられ、軸方向一方側へ向けて徐々に拡径し、前記円筒部よりも密度の高い拡径部とを有し、
   外周面のうち、前記拡径部の軸方向領域に、他の領域よりも密度の高い高密度部を設けた焼結含油軸受。
2. 前記高密度部が、軸方向一方側へ向けて徐々に縮径したテーパ面である請求項１記載の焼結含油軸受。
3. 前記外周面がストレートな円筒面からなる請求項１記載の焼結含油軸受。
4. 前記拡径部が、サイジングにより圧縮された成形面からなる請求項１〜３の何れかに記載の焼結含油軸受。
5. 原料粉末を圧縮成形して圧粉体を得るフォーミング工程と、前記圧粉体を焼結して焼結体を得る焼結工程と、前記焼結体を圧縮成形するサイジング工程と、前記焼結体の内部空孔に潤滑油を含浸させる含油工程とを有する焼結含油軸受の製造方法であって、
   前記サイジング工程で、前記焼結体の内周面に、円筒部と、該円筒部の軸方向一方側に隣接して設けられ、軸方向一方側へ向けて徐々に拡径し、前記円筒部よりも密度の高い拡径部とを成形すると共に、前記焼結体の外周面のうち、前記拡径部の軸方向領域に、他の領域よりも密度の高い高密度部を成形する焼結含油軸受の製造方法。
6. 前記フォーミング工程で、前記圧粉体の外周面をストレートな円筒面とし、
   前記サイジング工程で、前記焼結体の外周面を圧縮することにより、他の領域よりも小径な前記高密度部を成形する請求項５記載の焼結含油軸受の製造方法。
7. 前記サイジング工程が、前記焼結体の外周面に前記高密度部を成形する一次サイジング工程と、前記焼結体の内周面に前記円筒部および前記拡径部を成形する二次サイジング工程とを有する請求項６記載の焼結含油軸受の製造方法。
8. 前記フォーミング工程で前記圧粉体の外周面に大径部および小径部を設け、
   前記焼結工程で前記圧粉体を焼結することにより、外周面に大径部および小径部を有する前記焼結体を得て、
   前記サイジング工程で、前記焼結体の外周面をストレートな円筒面状に成形する請求項５記載の焼結含油軸受の製造方法。
   

Images