JP2006292161A

JP2006292161A - 軸受ユニットおよびその製造方法

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Publication number: JP2006292161A
Application number: JP2005187915A
Authority: JP
Inventors: Yoji Takezaki; 陽二竹崎; Shigeyuki Tanabe; 重之田辺
Original assignee: POORAITO KK
Current assignee: POORAITO KK
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-06-28
Publication date: 2006-10-26

Abstract

【課題】インナー部に対する潤滑油の供給を効率化することにより軸受ユニットの長寿命化をはかる。
【解決手段】両端部にそれぞれ軸受部を有した圧粉成形焼結金属体からなるインナー部と、該インナー部を内周面側に同心状に圧入させるためのアウター部とからなり、アウター部は上記インナー部より低密度の圧粉焼結金属組織体により構成した。これによりアウター部側からインナー部へと潤滑油が逐次吸引・移動しやすくなる結果、低振動で静粛性に優れ、しかも長寿命化された軸受ユニットを得ることができる。また軸受ユニットの製造時、インナー部をアウター部内に圧入する際にアウター部が応力を吸収することができ、その結果インナー部の軸受内径寸法を狂わせることがない。
【選択図】図１

Description

本発明は、中心孔の少なくとも両端部に軸受部を有した圧粉成形焼結金属体からなるインナー部と、該インナー部外周面を内周面側に同心状に圧入させるためのアウター部とからなる圧粉焼結含油軸受ユニットおよびその製造方法に関し、軸受ユニットの長寿命化をはかるとともに、低振動で静粛性の向上をはかることを目的とする。

圧粉成形焼結金属体中に含浸させた潤滑油成分を焼結金属体中に有効に保持させるための最新の技術としては、これまでに本出願人が開発したところの「焼結金属による軸受」（実公平６−２９５３６号）が知られている。これは軸受部を有する環状の内側圧粉成形焼結金属部体における一側に接合部を凸設し、同じく他側に接合部を凸出させた外側圧粉成形焼結金属部体よりなり、上記した各接合部で他方の焼結金属部体に接合すると共に、両環状部体間に潤滑成分貯留部を形成してなるものである。

また単一部材からなる焼結含油軸受の端面に断面Ｖ字状の溝を形成することにより、スラスト荷重に対する潤滑特性の向上をはかようにしたものも知られている。
実公平６−２９５３６号公報

しかしながら、上記した従来の技術による焼結含油軸受による場合においては、回転軸との摩擦により発熱した際に、圧粉成形焼結金属体と軸受内に含浸されている潤滑油との相互の熱膨張係数の差異により、潤滑油の一部が軸受から外部に漏出することが多い。また特に回転軸が高速にて回転する場合においては、軸受部内周面の摺動による油圧によって空気が巻き込まれて該軸受の内周表面から油孔内に押し込まれ、該油孔内の潤滑油が押し出されることになる。

押し出されて漏れ出した潤滑油は回転軸の回転停止により油圧がなくなり、また軸受温度の低下により軸受け部の内周面から再度吸収されることになるが、この場合少なくともその一部は回転軸およびハウジングに付着するなどして失われ、所謂油漏れの状態となる。この油漏れは軸受の耐久性劣化をはじめとした性能の低下と周囲の汚損による周辺機器類への悪影響をもたらすなどの問題がある。

さらに、単一の部材からなる焼結含油軸受の端面に断面Ｖ字状の溝を形成したものにあっては、その形成手段として圧粉成形時に、パンチ面の先端にＶ字状の凸部を形成し、これを焼結含油軸受の端面に圧しつけて断面Ｖ字状をした凹溝を形成するものであるが、パンチの強度上の制約からあまり深くしかも鋭角な溝の形成はできない。したがってこの方法による場合に得られる端面のＶ字状溝の角度はせいぜい４５〜６０度の範囲内であるために、この溝内に軸受内から滲み出した潤滑油を保持させることは殆ど不可能である。

さらに、従来の焼結含油軸受製造にあたり、両端部に軸受部を有した圧粉成形焼結金属体からなるインナー部をアウター部内に同心状に圧入させる際、インナー部の軸受内径寸法を狂わせることが多く、特に中逃げ型のインナー部を用いる場合には精度を損ないやすいといった問題がある。

本発明は上記した従来技術の難点を解決し、回転軸との摩擦により発熱した際の軸受け部からの油漏れをなくばかりでなく、軸受ユニット全体としての潤滑油の保持量を増大させるとともに、軸受部に対する潤滑油の理想的な供給を可能として軸受ユニットの長寿命化をはかるとともに、製造時におけるインナー部の内径精度を損なうことがなく、しかも低振動で静粛性の向上した理想の焼結含油軸受ユニットを提供するものである。

具体的には、請求項１に記載の発明は、中心孔の両端部にそれぞれ軸受部を有した圧粉成形焼結金属体からなるインナー部と、該インナー部を内周面側に同心状に圧入させるためのアウター部とからなり、アウター部は上記インナー部より低密度の圧粉焼結金属組織体からなるものである軸受ユニットに関する。また請求項２に記載の発明は、圧粉焼結金属組織体の密度について、インナー部２を 5.5〜6.6g/cm³ 程度、アウター部７を 4.1〜4.9g/cm³ 程度とした請求項１に記載の軸受ユニットに関する。さらに請求項３の発明は、インナー部外周面又はアウター部内周面の何れか一方に、１条又は複数条の凹条又は凸条が形成されているところの請求項１に記載の軸受ユニットに関する。

さらに請求項４の発明は、両端部に軸受部を有した圧粉成形焼結金属体からなるインナー部をアウター部内に同心状に圧入させる場合において、アウター部を上記インナー部より低密度の圧粉焼結金属組織体にて構成するようにした軸受ユニットの製造方法に関する。さらに請求項５の発明は、圧粉焼結金属組織体の密度について、インナー部２を 5.5〜6.6g/cm³ 程度、アウター部７を 4.1〜4.9g/cm³ 程度とした請求項４に記載の軸受ユニットの製造方法に関する。

上記した本発明の構成において、インナー部の潤滑油量が減少した場合、多量の潤滑油を含んだアウター部からインナー部へと潤滑油が逐次移動して補給される。またインナー部外周面又はアウター部内周面の何れか一方に、１条又は複数条の凹条又は凸条が形成されている場合においては、温度上昇などによりインナー部の潤滑油が膨張した場合においては上記した凹条又は凸条の存在によりアウター部内周面とインナー部外周面との間に空間部が形成されるために、潤滑油がこの空間部内に保持されるとともに、インナー部が冷却した場合には再度潤滑油がインナー部内に復帰する。

さらに、アウター部を上記インナー部より低密度の圧粉焼結金属組織体にて構成した場合には、軸受ユニットの製造に際してインナー部をアウター部内に圧入させる場合に、余分な応力はアウター部の内周面に吸収されるので、圧入によるインナー部軸受け穴の断面形状に変化を来たさない。

本発明は上記した通り、アウター部が上記インナー部より低密度の圧粉焼結金属組織体から構成されているために、インナー部に比してアウター部の潤滑油保持量を増大させることができ、しかも該アウター部より密度の高いインナー部の毛管力により良好な密度勾配が形成されてアウター部側からインアー部へと潤滑油が逐次吸引・移動しやすくなる結果、低振動で静粛性に優れ、しかも長寿命化された軸受ユニットを得ることができる。

また、アウター部がインナー部より低密度の圧粉焼結金属組織体から構成されているために、軸受ユニットの製造時、インナー部をアウター部内に圧入する際にアウター部が応力を吸収することができ、その結果インナー部の軸受内径寸法を狂わせることがない。

以下において本発明の具体的な内容を図面に基づいて説明すると、１は本発明に関わる軸受ユニットをあらわし、該軸受ユニット１は中心孔の両側端に軸受部３および４を有した圧粉成形焼結金属体からなるインナー部２と、該インナー部２を内周面側に同心状に圧入させるための、上記インナー部２より低密度の圧粉焼結金属組織体からなるアウター部７より構成される。

インナー部２は、既知の圧粉成形焼結により成型が可能で、中心孔の両側端に軸受部３および４を有するとともに、その中間部を径大とした所謂中逃げ部５とし、該中逃げ部５の内径Ｙを、両端部に形成した軸受部３および４の内径Ｘよりも大きくし、これによってモーター軸との摺動抵抗を減少させてモーターの過熱を防止するようにしている。またインナー部２の外周面には複数条の凹条６を上記した中心軸に平行となるように周方向等間隔に形成してある。

さらにアウター部７は上記したインナー部２の外径と略等しい内径の空隙部を有し、しかも片側端部にはインナー部２の先端径小部の外径と略等しい内径の保持部８を有しており、しかも該アウター部７は、その全体がインナー部２より低密度の圧粉焼結金属組織体にて構成されている。なお圧粉焼結金属組織体の密度について具体例を示すと、圧粉焼結金属組織体を構成する材料の成分やその比率如何によって多少のバラツキはあるものの、インナー部２が 5.5〜6.6g/cm³ 程度であるのに対し、アウター部７が 4.1〜4.9g/cm³程度の範囲内とする。

アウター部７の圧粉焼結金属組織体の密度について、 4.1g/cm³ 未満では潤滑油の保持力に劣り、油の飛散が多くなるのみならず、モータユニットの製造に際してインナー圧入時における応力吸収が十分におこなわれない。また反対に 4.9g/cm³ を超えても潤滑油の保持量が減少し、インナー部２側への油の移動が困難となる。従ってアウター部７の密度については 4.1〜4.9g/cm³ 程度の範囲内であるように成型するのが好ましい。

またこれらに含浸させる潤滑油の含油率については、インナー部２が 22〜26vol％である場合、油量は 0.035〜0.065g となり、常温での軸受ユニットの寿命が 26,000〜32,000/hr であるが、アウター部７の密度を上記インナー部２より低密度の圧粉焼結金属組織体により構成して 38〜48vol％とした場合、油量は 0.171〜0.216g となり、アウター部７の潤滑油の半分がインナー部２側へ移動した場合の軸受ユニットの平均寿命は、
(0.096/0.028)×30,000＋30,000＝133,661 時間となる。

上記したアウター部７に対するインナー部２の組み付けについて説明をすると、アウター部７の内周面側に、その片側（保持部８を有する側の反対側）開口部よりインナー部２を、該インナー部２の一端をやや細くした先端部を先頭にして、アウター部７に対して同心状に圧入することができる。このように圧粉焼結金属製のインナー部を、アウター部内に圧入組み付けて軸受ユニット１を製造する場合に、既述したようにアウター部をインナー部より低密度（インナー部２を 5.5〜6.6g/cm³ 程度、アウター部７を4.1〜4.9g/cm³程度の範囲内）の圧粉焼結金属組織体にて構成するようにすると、圧入に際してアウター部が応力を吸収することができ、その結果インナー部の軸受内径寸法を狂わせることがない。

なお、上記の実施例においては、インナー部２が中心孔の両側端に軸受部３および４を有するとともに、その中間部を径大とした所謂中逃げ型のインナー部について説明したが、このほかにも、上記した中間部に中逃げ部を有しない金属粉末焼結体を用いた一般的なインナー部（軸受）についても適用が可能である。

また、インナー部２の外周面とアウター部７の内周面との間に空隙部９を形成する手段としてインナー部２の外周面に複数条の凹条６を形成するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、このほかにも例えばアウター部７の内周面に複数条の凹条を形成し、あるいはインナー部２の外周面又はアウター部７の内周面に複数の凸条を形成するようにしてもよい。また凹条あるいは凸条に代えて両部材２又は７の周面に多数の突起部を形成するようにしてもよい。

このように、インナー部２の外周面とアウター部７の内周面との間に空隙部９を形成すると、インナー部２内に含浸されている潤滑油が温度上昇に伴って滲み出した場合に上記した空隙部９内に一時的に滞留し、冷却とともに再度インナー部２内に復帰することができるために軸受ユニット１の耐久寿命が著しく向上する。

なお上記した本発明に係る軸受ユニットは、冷蔵庫、パソコン、ＯＡ機器等に使用される長寿命冷却用ＦＡＮモータ、あるいはＴＶやプロジェクター等に使用されるＤＬＰ用フォイールモータ、さらには複写機、プリンタ等に使用されるポリゴンスキャナーモータ用、又は磁気ディスクや光デイスク駆動用スピンドルモータ用、その他自動車搭載用ブラシレスモータ用、換気扇や扇風機等の家電用モータ用などとして広汎に用いることができる。

本発明の実施例である軸受ユニットの断面をあらわした長さ方向の拡大図（Ａ）およびそのＣーＣ線矢視方向における断面図（Ｂ）。図１に示したインナー部の一部を断面であらわした側面図。

符号の説明

１軸受ユニット
２インナー部
３軸受部
４軸受部
５中逃げ部
６凹条
７アウター部
８保持部
９空隙部

Claims

両端部にそれぞれ軸受部を有した圧粉成形焼結金属体からなるインナー部と、該インナー部を内周面側に同心状に圧入させるためのアウター部とからなり、アウター部は上記インナー部より低密度の圧粉焼結金属組織体からなるものである軸受ユニット。
圧粉焼結金属組織体の密度について、インナー部２を 5.5〜6.6g/cm³ 程度、アウター部７を 4.1〜4.9g/cm³ 程度とした請求項１に記載の軸受ユニット。
インナー部外周面又はアウター部内周面の何れか一方に、１条又は複数条の凹条又は凸条が形成されているところの請求項１に記載の軸受ユニット。
両端部に軸受部を有した圧粉成形焼結金属体からなるインナー部をアウター部内に同心状に圧入させる場合において、アウター部を上記インナー部より低密度の圧粉焼結金属組織体にて構成するようにした軸受ユニットの製造方法。
圧粉焼結金属組織体の密度について、インナー部２を 5.5〜6.6g/cm³ 程度、アウター部７を 4.1〜4.9g/cm³ 程度とした請求項４に記載の軸受ユニットの製造方法。