JPH102335A

JPH102335A - 軸受装置

Info

Publication number: JPH102335A
Application number: JP15858796A
Authority: JP
Inventors: Naonari Tanigawa; 直成谷川; Kazuo Hirose; 和夫廣瀬; Akira Shibahara; 明芝原; Natsuhiko Mori; 夏比古森; Fuyuki Itou; 冬木伊藤
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1996-06-19
Publication date: 1998-01-06

Abstract

(57)【要約】【課題】潤滑油の保持性を改善する【解決手段】軸受装置は、ロータ１とステータ２との
間の励磁力によって高速回転する軸部３と、軸部３をハ
ウジング４に対して回転自在に支持する、例えば含油焼
結合金からなる上下一対の滑り軸受５とで構成される。
軸部３の摺動面３ａには、多数の微小凹部が形成されて
いる。これら微小凹部はそれぞれに独立したくぼみ状を
なし、摺動面３ａにランダムに分布している。摺動面３
ａの微小凹部以外の部分は滑らかな平滑面に形成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、含油樹脂又は含油
焼結合金からなる滑り軸受と、この滑り軸受の軸受面と
滑りを生じる摺動面を有する軸部とで構成される軸受装
置に関し、特に、ビデオ、オーディオ、情報機器等の回
転駆動部を有する各種機器の小型モータ用軸受装置とし
て好適なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばレーザビームプリンタのスキャナ
モータ、ＣＤ−ＲＯＭのスピンドルモータ等の情報機器
用小型モータでは、モータの軸部を含油樹脂又は含油焼
結合金からなる滑り軸受で回転自在に支持することによ
り、無給油運転を可能にした構成になっているものが多
い。摺動部分の摩擦低減のため、モータの軸部の外周面
（摺動面）は、一般に、図２に示すような表面粗さをも
った仕上げ面（鏡面）に加工されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】含油樹脂又は含油焼結
合金からなる滑り軸受は、軸受内部に保持された油を、
軸受面と軸部の摺動面との相対的な滑り運動に伴う吸い
込み・押し込み作用によって、軸受内部と軸受すきまと
の間を循環させながら潤滑を行なう点に特徴を有するも
のである。しかしながら、アンバランス荷重による軸部
の振れ回り、ラジアル荷重の過大、軸受内部からの油の
流失などの要因によって、摺動部分における良好な油膜
形成が損なわれ、潤滑不足に至る場合も考えられる。

【０００４】本発明は、摺動部分における油の保持性を
改善することにより、油膜形成力を高め、長時間の低摩
擦、低摩耗特性を確保すると伴に、耐久性向上を図るこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、含油樹脂又は含油焼結合金からなる滑
り軸受と、この滑り軸受の軸受面と滑りを生じる摺動面
を有する軸部とで構成される軸受装置において、軸部の
摺動面に多数の微小凹部を形成した。

【０００６】上記含油樹脂としては、例えば、合成樹脂
２０〜４０重量％、無機充填材２０〜６０重量％、繊維
状補強材１０〜３０重量％、潤滑油１〜７重量％、油保
持材１〜５重量％の樹脂組成物を用いることができる。
ここでの合成樹脂は、特にその種類を限定するものでは
なく、例えば６６ポリアミド樹脂、４６ポリアミド樹脂
等のポリアミド系樹脂（ＰＡ）、熱硬化性ポリイミド樹
脂、熱可塑性ポリイミド樹脂等のポリイミド系樹脂（Ｐ
Ｉ）、ポリアミドイミド系樹脂（ＰＡＩ）、ポリフェニ
レンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等のポリアリーレンサ
ルファイド系樹脂（ＰＡＳ）、ポリシアノアリールエー
テル系樹脂（ＰＥＮ）、ポリエーテルエーテルケトン樹
脂（ＰＥＥＫ）等のポリエーテルケトン系樹脂（ＰＥ
Ｋ）、液晶ポリエステル樹脂（ＬＣＰ）等の芳香族系ポ
リエステル樹脂、ポリアセタール系樹脂（ＰＯＭ）、ポ
リオレフィン系樹脂などであっても良いが、製造工程を
簡略化するため、射出成形が容易な結晶性の熱可塑性樹
脂を採用することが好ましい。また、耐久性、耐熱性を
備えた樹脂を採用することは製品の品質を長時間維持す
ることからも好ましく、ＰＰＳやＰＯＭは比較的、摺動
性と価格の点で平均して優れており、これらの条件を満
足する樹脂といえる。また、このような合成樹脂のう
ち、熱可塑性のものは射出成形による製造工程の簡略化
が図れて好ましい。上記合成樹脂の配合量は、全樹脂組
成物量の２０〜４０重量％であることが好ましい。

【０００７】上記無機充填材は、樹脂組成物の成形収縮
率および成形時の異方性を低減させるために添加される
もので、後述する油保持材とは吸油性の点で異なるもの
である。このような無機充填材としては、ガラスフレー
ク、マイカ、グラファイト、ウォラスナイト、カーボン
などを例示することができる。配合に際しては、これら
をそれぞれ単独で用いる他、２種以上を混合して用いて
も良い。特に、マイカ、グラファイトをそれぞれ単独ま
たは２種以上を混合して用いると好ましい結果が得られ
る。このような無機充填材の配合量は、全樹脂組成物量
の２０〜６０重量％好ましくは４０〜６０重量％とす
る。

【０００８】上記繊維補強材は、上述した熱可塑性樹脂
を補強可能なものであれば、特にその種類を限定するも
のでなく、例えば炭素繊維（ＣＦ）、ガラス繊維（Ｇ
Ｆ）、芳香族ポリアミド、アルミナ繊維、ウォラスナイ
ト、チタン酸カリウムウィスカー等の短繊維などを例示
することができる。そして、より機械的強度の優れた成
形品を得るためには、引張り弾性率が２００ＧＰａ以上
の繊維補強材を採用することが好ましい。このような繊
維補強材の配合量は、全樹脂組成物量の１０〜３０重量
％であることが好ましい。

【０００９】上記潤滑油は、石油系潤滑油、合成潤滑油
などの液体潤滑剤であれば特に限定して使用されるもの
ではなく、例えばシリコーン油、脂肪酸エステル油など
を用いることができる。潤滑油は、ポリマー型として、
ポリグリコール、オレフィンのオリゴマー、シリコー
ン、パーフルオロアルキルエーテル、パーフルオロポリ
エーテル、クロロフルオロカーボン、ポリフェニルエー
テルなどが挙げられ、非ポリマー型として、アルキルベ
ンゼン、リン酸エステル、ポリオールエステル、ジエス
テル、ケイ酸エステル、合成ナフタリンなどが挙げられ
る。以上に例示した潤滑油の中から適度な粘度を有する
潤滑油を選択使用することで、潤滑油の早期滲み出しを
極力抑制することが可能となり、潤滑寿命の向上を図る
と同時に、周囲環境の汚染も防止することができる。こ
のような潤滑油の配合量は、全樹脂組成物量の１〜７重
量％好ましくは３〜５重量％とする。

【００１０】上記油保持材は、無機化合物であって、特
に多孔質のものであり、特に大きな比表面積を有するこ
とによる油保持性又は吸湿性が大きいという物性を有す
るものである。このような油保持材は、その気孔に上記
潤滑油を含浸させて適当な保油性を維持させるために、
気孔率２０〜８０重量％好ましくは４０〜６０重量％の
ものを用いる。油保持材としては、タルク、クレイ、炭
酸カルシウム、カーボン、活性炭など挙げられる。この
ような油保持材の配合量は、全樹脂組成物量の１〜５重
量％である。

【００１１】上記含油焼結合金としては、例えば、多孔
質焼結体の細孔内に、潤滑油、または基油に石けん増稠
剤を０．１〜３．０重量％程度添加してなるグリースを
充填したものを用いることができる。

【００１２】上記多孔質焼結体は鉄、銅、亜鉛、ニッ
ケル等またはこれらを組み合わせた合金の微粉末に混
合、圧縮成形、焼成、表面効果処理等の処理を施して得
られる均一な多孔質組織を有する焼結体であって、およ
び５０μｍ（多くは１０μｍ以下）の細孔が分布してい
るのが一般的である。

【００１３】上記石けん増稠剤は、相転移温度に加熱す
ることによって液状化し、冷却することによって結晶化
して保油性を発揮するものである。このような石けん増
稠剤としては高級脂肪酸の金属塩、特にリチウム塩又は
マグネシウム塩が好ましい。これら増稠剤は、基油例え
ば石油系潤滑油、合成潤滑油（例えばシリコーン油、ジ
エステル油、ポリ−α−オレフィンなど）に、通常の潤
滑グリースに使用される各種添加剤を必要に応じて共存
させながら加えられる。増稠剤とは、潤滑油を常温で自
由表面を作らない半固形状または固形状のグリースに変
化させるものであるが、このような特性を発揮させるに
必要な増稠剤の添加量は０．１重量％以上であり、１０
０°Ｃにおいても流動しないグリースとするためには例
えば０．２重量％以上とすることが好ましい。

【００１４】上記のような含油焼結合金は、通常の作動
時の温度範囲における潤滑油流出を極力抑制することが
可能であるから、潤滑寿命の向上、周囲環境の汚染防止
に有効である。

【００１５】また、上記のような含油焼結合金の軸部と
の摺動面（軸受面）の表面開口率は、面積比で１〜１０
％とするのが良い。この種の滑り軸受における軸受面の
表面開口率は通常１５〜３５％程度であるが、これで
は、軸受すきまに引き込まれた油が軸受面から軸受内部
に逃げ込みやすく、良好な油膜が形成されにくいので、
回転精度の劣化につながる可能性がある。これに対し
て、表面開口率が１〜１０％であれば、油が軸受内部に
逃げ込みにくく、良好な油膜が形成されやすいので、軸
振れが小さく安定した回転精度を得ることができる。

【００１６】上記「微小凹部」には、くぼみ状、軸方向
溝状、円周方向溝状、傾斜溝状、交差溝状、軸方向又は
円周方向の断続溝状等の種々の形状のものが含まれる
が、ランダムな独立したくぼみ状とするのが好ましい。
その場合、微小凹部を形成する他方の表面は、微小凹部
以外の部分を滑らかな平滑面とし、かつ、表面粗さの大
きさを軸方向と円周方向とで同程度にすると良い。さら
に、上記他方の表面は、表面粗さを軸方向と円周方向の
ぞれぞれについて求めてパラメータＲＭＳで表示したと
き、軸方向表面粗さＲＭＳ（Ｌ）と円周方向表面粗さＲ
ＭＳ（Ｃ）との比ＲＭＳ（Ｌ）／ＲＭＳ（Ｃ）が１．０
以下であり、かつ、表面粗さのパラメータＳＫ値が軸方
向及び円周方向のいずれもマイナスであり、微小凹部の
占める表面積比率が１〜４０％、好ましくは１〜１２
％、使用条件によっては３〜１２％であるようにすると
良い。

【００１７】軸の材質は特に限定されず、ＳＳ鋼、Ｓ−
Ｃ鋼、ＳＣＭ鋼、ＳＵＪ鋼、ＳＵＳ鋼など種々の材料を
用いることができる。鋼の硬度は、ＨＲＣ３０〜６０程
度、あるいは、ＨＢ１４０〜２２０程度で良く、また、
焼き入れ処理後の硬度はＨＲＣ６０〜６５程度好ましく
はＨＲＣ６０〜６５程度とすると良い。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１９】図１に例示するレーザビームプリンタのス
キャナモータにおいて、軸受装置は、ロータ１とステー
タ２との間の励磁力によって高速回転する軸部３と、軸
部３をハウジング４に対して回転自在に支持する、例え
ば含油焼結合金からなる上下一対の滑り軸受５とで構成
される。滑り軸受５の軸受面５ａは、軸部３の摺動面３
ａと微小な軸受すきまを介して対向し、軸部３が回転す
ると、軸受面５ａと摺動面３ａとの間で滑りが生じる。
尚、軸部３のスラスト荷重は、軸部３の下端と接触する
スラスト軸受６によって支持される。

【００２０】軸部３の摺動面３ａには、多数の微小凹部
が形成されている。これら微小凹部はそれぞれに独立し
たくぼみ状をなし、摺動面３ａにランダムに分布してい
る。摺動面３ａの微小凹部以外の部分は滑らかな平滑面
に形成されている。このようにして、多数の微小凹部に
よってランダムな方向の微小粗面に形成された摺動面３
ａの表面粗さは、軸方向と円周方向のぞれぞれについて
求めてパラメータＲＭＳで表示したとき、軸方向表面粗
さＲＭＳ（Ｌ）と円周方向表面粗さＲＭＳ（Ｃ）との比
ＲＭＳ（Ｌ）／ＲＭＳ（Ｃ）が１．０以下例えば０．７
〜１．０であり、かつ、表面粗さのパラメータＳＫ値が
軸方向及び円周方向のいずれもマイナス例えば―１．６
になっている。

【００２１】上記のような摺動面３ａの粗面条件を得る
ための表面加工処理は、特殊なバレル研磨によって所望
する仕上げ面を得ることができる。

【００２２】上記パラメータＳＫ値とは、表面粗さの分
布曲線の歪み度（ＳＫＥＷＮＥＳＳ）を指し、ガウス分
布のような対称形状分布はＳＫ値が０となるが、パラメ
ータＳＫ値を円周方向、軸方向とも―１．６以下とした
設定値は、微小凹部の形状、分布が摺動面３ａの油膜形
成に有利な範囲である。

【００２３】摺動面３ａに占める微小凹部の表面積比率
は１〜４０％、好ましくは１〜１２％、使用条件によっ
ては３〜１２％であると共に、微小凹部の等価円直径は
１５０μｍφ以下であり、微小凹部の平均面積は等価円
直径３μｍφ以下を除いて整理したとき、３５〜１５０
μｍ²である。

【００２４】図２に、一般的な軸部の摺動面（鏡面）の
仕上げ状況を示し、図３に、上記のような微小粗面加工
を施した軸部３の摺動面３ａの仕上げ状況を示す。

【００２５】摺動面を図２に示すような表面粗さをもっ
た仕上げ面（鏡面）に加工した軸部と、摺動面３ａを図
３に示すような表面粗さをもった仕上げ面（微小凹部）
に加工した軸部３を、それぞれ図１に示す態様で組み込
んだスキャナモータを用いて、起動時および運転時の電
流値、金属接触率を測定した。その結果を図４、図５に
示す。

【００２６】図４に示すように、起動時電流、運転時電
流とも、実施形態品の方が小さくなっており、このこと
から、実施形態品の摺動部分の摩擦抵抗が従来品に比べ
て低減されていることがわかる。

【００２７】また、図５に示すように、実施形態品は運
転初期から金属接触率が小さく、このことから、実施形
態品の摺動部分における油膜形成力が従来品に比べて向
上していることがわかる。特に、起動時から約１０分後
には、金属接触率が０％に達し、軸３の摺動面３ａと滑
り軸受５の軸受面５ａとが完全に非接触となり、良好な
潤滑状態が達成されている。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
滑り軸受の軸受面と軸部の摺動面との摺動部分における
油膜形成率が向上するので、摺動抵抗が小さく、かつ、
長時間安定した摺動特性が得られる。また、微小凹部を
形成する摺動面はバレル加工（タンブラー加工）等で仕
上げることができるので、鏡面加工する場合に比べ、コ
スト低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係わる軸受装置を用いたスキャナモ
ータを示す断面図である。

【図２】軸部の摺動面の一般的な仕上げ状況（鏡面加
工）を示す図である。

【図３】実施形態の微小粗面加工を施した軸部の摺動面
の仕上げ状況を示す図である。

【図４】電流値測定試験の結果を示す図である。

【図５】金属接触率測定試験の結果を示す図である。

【符号の説明】

３軸部３ａ摺動面５滑り軸受５ａ軸受面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤冬木三重県四日市市大井手３丁目14−13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】含油樹脂又は含油焼結合金からなる滑り
軸受と、この滑り軸受の軸受面と滑りを生じる摺動面を
有する軸部とで構成される軸受装置において、上記軸部の摺動面に多数の微小凹部を形成したことを特
徴とする軸受装置。
【請求項２】上記微小凹部は、上記軸部の摺動面にラ
ンダムに分布する独立したくぼみ状のものであることを
特徴とする請求項１記載の軸受装置。
【請求項３】上記軸部の摺動面は、上記微小凹部以外
の部分が滑らかな平滑面であり、かつ、表面粗さの大き
さが軸方向と円周方向とで同程度であることを特徴とす
る請求項２の軸受装置。
【請求項４】上記軸部の摺動面は、その表面粗さを軸
方向と円周方向のぞれぞれについて求めてパラメータＲ
ＭＳで表示したとき、軸方向表面粗さＲＭＳ（Ｌ）と円
周方向表面粗さＲＭＳ（Ｃ）との比ＲＭＳ（Ｌ）／ＲＭ
Ｓ（Ｃ）が１．０以下であり、かつ、表面粗さのパラメ
ータＳＫ値が軸方向及び円周方向のいずれもマイナスで
あり、上記微小凹部の占める表面積比率が１〜４０％で
あることを特徴とする請求項３記載の軸受装置。
【請求項５】上記滑り軸受の軸受面は、表面開口率が
面積比で１〜１０％であることを特徴とする請求項１記
載の軸受装置。