JPH0565505A - 焼結含油軸受の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、軸受の組付けを考慮した軸の回転
抵抗の少ない焼結含油軸受を得ることを目的とするもの
である。 【構成】この発明は、焼結軸受素材１”のサイジング工
程で一方端面側の内径２を段差を有する小径部２−ａと
して一方の軸受部２１を形成すると共に、内径２の大径
部２−ｂの表面気孔量も所望する状態に整えておいた
後、他方端面側を軸受を保持する部材に組立圧入して他
方の軸受部２２を形成するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、軸受内径が軸受の両
端部で小さくまた中央部で大きい焼結含油軸受の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】テープレコーダーのキャプスタンとかコ
アレスモーター等のように、回転軸の一端部を軸支する
ような場合、軸受筒の長さは軸の振れを防ぐためある程
度長くする必要がある。

【０００３】しかし、軸受筒の長さを増すにつれてその
内径面を一様な精度で仕上げることが困難になり、しか
も軸受面積に比例して摩擦抵抗も増加するので、従来は
２個の軸受として分割しそれぞれを軸受ハウジングの両
端部に圧入したものが用いられていた。

【０００４】この場合、ハウジングは別体として製作す
るためコストが割高であり、取り付け寸法精度にバラツ
キを生じ易いため、より細心の品質管理を必要としてい
る。その改良例として、ハウジングと２個の軸受部を一
体にした焼結軸受が、例えば特開昭５７−１１０８２３
号公報あるいは特開昭５８−９４６２８号公報などによ
り提案されている。

【０００５】すなわち、その製造方法は円筒状の焼結軸
受素材の外周面にリング状の溝を形成しておき、その素
材をサイジング金型中で圧縮してリング状の溝部に対応
する軸受内径を拡張させることにより、ハウジングの両
端に軸受部を形成するものである。

【０００６】しかし、このような製造方法では、円筒状
の焼結軸受素材の外周面に予めリング状の溝を加工する
のでコストが割高となる。

【０００７】また、上記したようにリング状の溝を形成
せず、例えば特公昭６０−５４５２５号公報のように、
サイジング金型を段差形状の型孔を持つ上下に分割され
たダイを用い、軸受内径にサイジングコアを貫通して円
筒状の焼結軸受素材を軸方向に圧縮することにより、軸
受外径中央部を膨出させ、それに伴う塑性流動により内
径中央部を拡張させ両端部に軸受部を形成する方法も提
案されている。

【０００８】さらに、特開平１−２４２８２１号公報の
ように、フランジ付きの軸受素材の内径をフランジ側で
小径にまたその反対側は仕上がり寸法に近い大径に設定
しておき、サイジング金型は上記したと同様な原理で軸
受素材の中央部が膨出できるようにダイの内孔に大径な
部分を備えたものを用い、軸受素材を軸方向に圧縮する
最中にその内径はフランジ側ではサイジングコアで拡張
させ、他端側では外径方向からの絞り込みによりサイジ
ングコアまで縮小させるとともに、中間部はサイジング
コアよりも拡張させる方法なども提案されている。

【０００９】これらの方法は、金型を製作しておけば通
常のサイジングと同様に量産性良く製造できる利点があ
る。

【００１０】また、このような軸受はテープレコーダー
等の装置への組み付けは、そのハウジング，シャーシ，
受け板等に圧入されるが、軸受とこれらの保持部材との
結合強度と軸受内径寸法の変化量の両方を満足するよう
に、綿密に組み付け条件を管理して圧入される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法で作製され両端部に軸受部を備えた軸受は、中央
部を塑性変形させて膨出させるという製造方法によるた
め、両端軸受部の長さを短くかつバラツキ無く製作する
ことが困難であり、またサイジングのときに両端軸受部
の内径表面の気孔量を所望するまで減少させることが困
難なため、軸の回転抵抗が比較的高くなり、バラツキも
大きいという欠点が挙げられる。

【００１２】この発明は、上記のような問題点を解決す
るために、軸受の組付けを考慮した軸の回転抵抗の少な
い焼結含油軸受を得ることを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記のよう
な目的を達成するために、軸受を保持する部材に固定さ
れた軸受の内径が、軸受の両端部で小さくまた中央部で
大きい形状をした焼結含油軸受を製造する方法におい
て、一方端面側の内径が小さく残部の内径が大きいサイ
ジングされた焼結軸受素材を準備し、その後に焼結軸受
素材の内径が大きい他方端面側の軸受外径部を、軸受を
保持する部材の孔に圧入してその内径を縮小することを
特徴としている。

【００１４】この場合、サイジングされた焼結軸受素材
の外径寸法は、内径が大きい端面側寄りを大径とし残部
を小径にすることができる。これらにおいて、サイジン
グされた焼結軸受素材の内径の大径部分と小径部分との
直径差が５〜３０μｍであることが最適であり、また焼
結軸受素材の内径に軸受内径寸法を規制するマンドレル
を挿入した状態で軸受保持部材の孔に圧入したのち、マ
ンドレルを抜き取る手段を付加することができる。

【００１５】焼結体は、内孔が単純な筒状または一方端
面側の内径が小さく残部の内径が大きい２段筒状のもの
が用いられ、サイジングして一方端面側の内径が小さく
残部の内径が大きい２段筒状に仕上げられる。この場
合、内径表面の気孔量は軸と摺動する最中に油が滲み出
る機能を失わない程度まで減少させることが好ましい。
このことは軸の回転抵抗を低くしその変動を小さくする
結果、軸受性能を向上させることとなる。

【００１６】また、内径の大径部分または小径部分の方
向を検知し易いように、どちらかの端面または外径に形
状識別手段を設けることが望ましい。

【００１７】サイジングされた焼結軸受素材は、シャー
シ等の軸受保持板に設けた孔に内径が大きい端面側寄り
部分を圧入するが、この圧入により保持板に軸受が固定
されると共に、内径が縮小した他方の軸受部を形成す
る。

【００１８】内径が縮小してできた軸受部の寸法は、保
持板および軸受の材質に応じて締め代（軸寸法−軸孔寸
法）を管理することにより決定できるが、締め代のバラ
ツキが避けられない場合は保持板を鋼材のように剛性が
ある材料とし、締め代および内径縮小量を大きく設定し
ておきマンドレルを挿入して寸法規制すればよい。

【００１９】保持板が厚い場合は、保持板の厚み全部を
圧入孔とせずに必要部分以外は嵌合孔とするか、あるい
はサイジングされた焼結軸受素材の外径寸法を内径が大
きい端面側寄りが大径で残部を小径にするこにより、外
径寸法が大きい部分を圧入して内径を縮小させ、外径寸
法が小さい部分は無関係にすることができる。

【００２０】締め代と内径縮小量との関係は、保持板の
剛性が大きい場合は締め代の約５０％程度内径が縮小
し、保持板がプラスチックのように柔らかく剛性が小さ
い場合は約２０〜４０％程度縮小する。

【００２１】内径の大径部分と小径部分との直径差は５
〜３０μｍがよく、１０μｍ程度が最適である。シャー
シ等へ内径の大径部分側の焼結軸受素材を圧入したとき
に直径差が５μｍより少ない場合は、締め代を少なくし
なければならないため保持板との接合力が不十分にな
る。

【００２２】一方、３０μｍより大きいと保持板がプラ
スチックのような場合、圧入により軸受内径仕上がり寸
法まで縮小できないことがあり、内径縮小量が多くなる
だけ寸法精度が悪くなり軸の回転抵抗が増加することに
なる。

【００２３】また、焼結軸受素材の内孔が単純な筒状の
ものを用いる場合は、サイジングにより形成される軸受
部と残りの内径が大きい部分のサイジング量が大きく異
なることになり、軸受内径表面の気孔量に差を生じてし
まう。

【００２４】なお、軸受への含油はサイジング前または
後に行い、必要に応じて圧入後に補給すればよい。

【００２５】

【作用】この発明によれば、軸受を保持する部材に固定
される軸受の内径が、軸受の両端部が小さくまた中央部
で大きい形状をした焼結軸受含油を製造するに際し、従
来のように塑性変形により軸受の中間部を膨出させる方
法を採用せず、軸受部の一方はサイジング工程で形成す
るとともに、他方は軸受を保持する部材への組立圧入に
より形成し、かつ軸受内径表面の気孔量はサイジング工
程で形成する。

【００２６】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づき詳細
に説明する。

【００２７】図１はこの発明の製造方法に係る軸受の形
状を工程別に表した断面模式図であり、図（ａ）は焼結
体、図（ｂ）は焼結体のサイジングによる焼結軸受素
材、図（ｃ）は焼結軸受素材をシャーシーのような保持
部材に圧入した状態、を示している。

【００２８】軸受１を成形する焼結体１’は有効多孔率
が２０〜２５％程度で円筒状をしている。これをサイジ
ングして内径２の一方端面側が小径部２−ａの軸受部２
と大径部２−ｂからなるように形成し、外径および長さ
寸法を整えると共に、上記内径２のサイジング面全体の
表面気孔量を調整する。

【００２９】表面気孔量は主にサイジングの変形量によ
り決定される。また、端面などに識別マーク９を設ける
と軸受１の方向が判別し易くなり便利である。

【００３０】次に、雌孔（図示略）を持つ保持部材４に
焼結軸受素材１”の内径２が大径部２−ｂとされる他方
端面側の外径を圧入する。これにより保持部材４に軸受
１が固定されると共に、軸受１の圧入部近傍の内径が縮
小され軸受部２２が形成される。

【００３１】圧入により形成される軸受部２２の寸法
は、軸受１の材質，軸受１の圧入部肉厚，焼結軸受素材
１”の大径部２−ｂの寸法，保持部材４の剛性，締め代
等と関係があり、それぞれ条件にしたがって管理され
る。

【００３２】図２は他の実施例を示すものである。

【００３３】上記実施例と異なる点は、軸受１の内径お
よび外径に段差を設け外径大径部３を設けたことであ
る。

【００３４】内径２の段差は、軸受部２１と内径２の大
径部２−ｂのサイジング変形量が等しくなるように決定
されており、サイジング変形量を大きくする必要がある
場合に内径２の各部の表面気孔量を均一にすることがで
きる利点がある。

【００３５】焼結体１’の外径大部３’は結果的には図
（ｃ）のように圧入されて外形大径部３となり、他の外
径部分は保持部材４の内径寸法より小さいので、保持部
材４の突出部４ｂとの間に隙間７を形成することとな
る。これにより、軸受部２１に影響しない利点を有する
とともに、マーク９等を付けなくても軸受１の方向識別
ができる利点がある。

【００３６】なお、外径大部３の長さは図２に示すもの
よりも長くし、軸受１の長さの約半分程度とすることが
できる。外径大部３の長さを長くすると、圧入面積が増
すだけ軸受１をしっかりと固定できる。またこの場合、
保持部材４の圧入による変形は保持部材４の板部４ａよ
りも突出部４ｂが大きいため、内径縮小は板部４ａ近傍
で大きく突出部４ｂで少なくなる。

【００３７】図３は、図１で説明した実施例において圧
入時に焼結軸受素材１”の内径にマンドレル５を挿入す
る例である。

【００３８】圧入装置のテーブル６上に保持部材４が置
かれ、図（ａ）のように軸受１となる焼結軸受素材１”
の内径２にマンドレル５を挿入した状態でセットし、そ
の後に図（ｂ）のように加圧手段８により焼結軸受素材
１”の他方端面側を保持部材４の雌孔に圧入する。

【００３９】この際、圧入部の内径２は縮小し、マンド
レル５を握り持つことにより軸受部２１の寸法が決定さ
れ、次いでマンドレル５は抜き取られる。この方法は圧
入量を大きく設定するときに有用である。

【００４０】また、図３のようにマンドレル５を軸受部
２１まで挿入せずに、圧入部だけに挿入しておいてもよ
い。

【００４１】次に、各種軸受をヘッドホンステレオのキ
ャプスタン軸受として製作して装着し、キャプスタンを
回転させるモーターの消費電流値を測定比較した。

【００４２】軸受１は密度が６．７ｇ／ｃｍ³ ，有効多
孔率２０％，組成が１０％錫の青銅焼結合金で、軸受試
料に含浸された潤滑油は粘度５０ｃｓｔ（４０℃）の合
成油である。シャーシは樹脂製でありまた、回転軸はス
テンレス銅（ＳＵＳ４２０Ｊ２材）を用いた。

【００４３】この発明に基づく試料としては、焼結体
１’の寸法が外径４ｍｍ、長さ９ｍｍ，内径が２ｍｍで
サイジングおよび圧入は図１に示す手順で製作され、サ
イジングによる焼結軸受素材１”の内径２の大径部２−
ｂと内径２が大径部２−ａである軸受部２１の直径寸法
差が６μｍ（試料１）、３０μｍ（試料２）、４０μｍ
（試料３）のものを試験試料とした。

【００４４】また、従来の製造方法による比較試料とし
て３種類を準備した。

【００４５】すなわち、通常のサイジングにより軸受を
単純な円筒とし、シャーシに固定する部分を持つ黄銅製
のハウジングに圧入した試料（試料４）、特公昭６０−
５４５２５号公報の記載の方法により軸受外径中央部を
膨出させて内径中央部を拡張した試料（試料５）、およ
び軸受長さが２．５ｍｍの円筒状軸受をシャーシに固定
する部分を持つ黄銅製ハウジングの両端部に圧入した試
料（試料６）である。

【００４６】

【表１】

【００４７】表１に示す測定結果のように、この発明に
基づく試料１，２は従来の軸受２個をハウジングに圧入
した試料６と同等な電流値を示している。

【００４８】段差を４０μｍとしたものは、圧入による
内径縮小量が不十分で圧入側の内径寸法が大きくなって
いるため、回転軸の倒れが大きくなり高い電流値を示し
ている。

【００４９】内径円筒形状の従来法による試料４は摺動
面積が大きいだけ電流値も高い。

【００５０】また、特公昭６０−５４５２５号公報の方
法で作られた試料５は両端部の軸受面気孔量が多く、摺
動特性が悪いことを示している。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る焼
結含油軸受の製造方法は、焼結軸受素材のサイジング工
程で一方端面側の内径を段差を有する小径部として一方
の軸受部を形成すると共に、内径の大径部の表面気孔量
も所望する状態に整えておいた後、他方端面側を軸受を
保持する部材に組立圧入して他方の軸受部として形成す
るものであり、その軸受摺動特性は良好であると共に単
一焼結部材で製作することができ、製造工程も簡単であ
るから安価に製作することができる。

【００５２】したがって、この軸受の用途として好適な
音響機器に用いれば、消費電流が少なく、回転数変動の
少ないという品質を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の製造方法に係る軸受の形状を工程別
に表した断面模式図。

【図２】この発明の製造方法に係る軸受の他の形状の場
合を工程別に表した断面模式図。

【図３】この発明の製造方法に係る圧入時にマンドレル
を用いる例を説明する断面模式図。

【符号の説明】

１ 軸受 ２ 内径 ２１，２２ 軸受部 ２−ａ 内径小径部 ２−ｂ 内径大径部 ３ 外径大部 ４ 保持部材 ５ マンドレル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸受を保持する部材に固定される軸受の
   内径が、軸受の両端部で小さくまた中央部で大きい形状
   をした焼結含油軸受を製造する方法において、 一方端面側の内径が小さく残部の内径が大きいサイジン
   グされた焼結軸受素材を準備し、その後に焼結軸受素材
   の内径が大きい他方端面側の軸受外径部を、軸受を保持
   する部材の孔に圧入してその内径を縮小することを特徴
   とする焼結含油軸受の製造方法。
2. 【請求項２】 サイジングされた焼結軸受素材は、一方
   端面側の内径が小さく残部の内径が大きいと共に、その
   外径寸法は上記した内径が大きい他方端面側が大径でか
   つ残部が小径であることを特徴とする請求項１記載の焼
   結含油軸受の製造方法。
3. 【請求項３】 サイジングされた焼結軸受素材の内径の
   大径部分と小径部分との直径差が５〜３０μｍであるこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の焼結含油軸受の
   製造方法。
4. 【請求項４】 焼結軸受素材の内径に軸受内径寸法を規
   制するマンドレルを挿入し、軸受を保持する部材の孔に
   焼結軸受素材の内径が大きい他方端面側の軸受外径部を
   圧入したのち、上記マンドレルを抜き取ることを特徴と
   する請求項１，２または３記載の焼結含油軸受の製造方
   法。