JPH1151055A - 焼結含油軸受の製造方法 - Google Patents

焼結含油軸受の製造方法

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JPH1151055A
JPH1151055A JP22076497A JP22076497A JPH1151055A JP H1151055 A JPH1151055 A JP H1151055A JP 22076497 A JP22076497 A JP 22076497A JP 22076497 A JP22076497 A JP 22076497A JP H1151055 A JPH1151055 A JP H1151055A
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JP
Japan
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face
bearing
tool
sintered
impregnated
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JP22076497A
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Takeshi Yanase
剛 柳瀬
Makoto Kondo
近藤  誠
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Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Powdered Metals Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 潤滑油の圧力のリークが少なく、摺動特性お
よび耐久性に優れた焼結含油軸受の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 焼結軸受4の端面に工具3を押圧し、こ
の工具3に軸方向の高周波振動を与えて焼結軸受4の端
面に繰り返し衝撃を与える。これにより、端面部に塑性
流動を発生させて端面に露出した気孔を封孔する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば各種モー
タ等に用いられる焼結含油軸受に係り、特に、内部に含
浸させた潤滑油の漏出が少なく、摺動特性が優れた焼結
含油軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】焼結含油軸受では、気孔内に含浸させた
潤滑油が軸受の摺動特性に大きく影響を与える。すなわ
ち、焼結含油軸受では、通常は軸が回転することによっ
て軸と軸受摺動面との間に存在する潤滑油に油圧が発生
し、この油圧により軸が支持される。したがって、油圧
が発生したときに、軸受内の潤滑油が摺動面以外の面、
特に、拘束されていないことが多い端面から潤滑油が漏
出し易くなる傾向がある。潤滑油が漏出すると潤滑油の
油圧が低下するから、軸と軸受摺動面との金属接触が増
大し、摩擦抵抗の増加や耐久性の低下等の問題が生じ
る。
【0003】以上の背景により、軸受端面からの潤滑油
の漏出を抑制するとともに、軸受端面にスラスト材が摺
接するような場合の摩擦抵抗の低減をも考慮して、軸受
端面部の気孔を封孔処理した焼結含油軸受が提供されて
きている。たとえば、軸受端面に焼結含油軸受よりも硬
質な金属を擦り合わせて端面表層部を塑性流動させ、軸
受端面に露出した気孔を封孔する技術が知られている。
具体的には、実開昭48−18789には、回転する円
板に焼結軸受を軸方向から挟み込んで軸受端面を加工す
る技術が開示されている。また、回転する2つの金属ロ
ールの間で焼結軸受を移動させて軸受端面部を塑性流動
させる技術や、焼結軸受を旋盤に取り付け、刃先が丸く
なっている工具を軸受端面に擦り合わせて封孔する技術
なども知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような軸受端面の加工方法では、軸受端面部に対する加
工度が小さいために、端面に露出している気孔を充分に
封孔することができないという問題があった。もっと
も、加工時間や加工の繰返し数を増やすことで所望の封
孔状態を得ることはできるが、その場合には量産性が低
下する。また、従来のような方法では、焼結軸受の全長
にばらつきが生じていると、それが加工度に直接影響し
て封孔状態もばらついてしまうという問題もある。よっ
て、本発明は上記従来技術の問題を解決するためになさ
れたもので、軸受端面の封孔を短時間で安定して行うこ
とができ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】本発明の焼結含油軸受の
製造方法は、焼結軸受の端面に工具を設け、この工具に
軸方向の高周波振動を与えて上記端面に繰り返し衝撃を
与えることにより、上記端面部の気孔を封孔することを
特徴としている。以下、本発明の作用を従来技術と比較
しながら説明する。
【0006】気孔の封孔を充分に行うには、焼結軸受の
端面部に工具を短時間に多くの回数擦り合わせて塑性流
動させることが重要であるとともに、一旦封孔された気
孔が塑性流動によって再度開口するのは望ましくない。
上述の従来技術においては、例えば旋盤で端面部の加工
を行う場合には、焼結軸受を3000rpmで回転させ
ると、ある一つの点では50回/秒の擦り合わせ回数と
なる。擦り合わせ回数を増やすには、旋盤の回転数を上
げれば良いが、それには限界があるとともに、端面に工
具が接触して摺動する距離が長くなるため、軸受端面の
発熱や工具との凝着の発生という問題が生じる。特に、
凝着が発生すると、一旦封孔された気孔が開口したり肌
荒れが生じるという新たな問題が発生する。
【0007】この点、本発明では、軸受端面に設けた工
具に軸方向の高周波振動を与えて端面に繰り返し衝撃を
与えるから、軸受端面に短振幅の高速繰り返しの振動で
小刻みな加工が加えられ、端面部を短時間で効果的に塑
性流動させることができる。また、工具が軸受端面と接
触する時間が短いから、発熱や工具との凝着という問題
も生じない。
【0008】高周波振動の方向は、焼結軸受の軸方向と
ほぼ直交する方向であっても良く、軸回りの方向であっ
ても良い。この場合、軸受端面部を塑性流動させるため
には、工具を軸受端面に押圧することが必要である。軸
受端面部と工具とが接触しているだけでは、表層部のみ
が擦り合わせられるだけで軸受端面の凹凸が消失する程
度にとどまり、気孔を封孔するまでには至らないからで
ある。
【0009】また、焼結含油軸受が端部にフランジを有
する軸を支持し、軸受端面がフランジのスラスト受けに
用いられるような場合には、工具の焼結軸受側の端面に
凸部を形成して軸受端面に動圧形成用の凹部を形成する
こともできる。この凹部は、軸受端面の径方向に延在
し、かつ、両端部が焼結軸受の外周および内周に突き抜
けない形成であると、動圧が大きくしかも圧力のリーク
がなくて好ましい。この場合、軸受端面とフランジとの
間に介在させられた潤滑油は、フランジの回転方向へ流
れようとするため、凹部の底から回転方向側へ立ち上が
る部分で動圧が発生する。動圧を効果的に発生させるた
めには、凹部の断面積がフランジの回転方向へ向かうに
従って小さくなるようにすれば良い。
【0010】ここで、本発明における高周波の周波数
は、上述したような小刻みな加工で封孔ができるのであ
れば数100KHz程度であっても良い。本発明者等の
検討によれば、高周波の周波数は1KHz以上であると
効果的であり、超音波域である1.4KHz以上であれ
ばさらに効果的であることが判明している。周波数は2
0KHzあれば充分であり、20KHzを超えてもそれ
以上の効果の向上は望めない。よって、高周波は、周波
数が1〜20KHzであることが望ましく、超音波であ
ればさらに好適である。
【0011】高周波を周波数が20KHzの超音波によ
り得る場合には、20000回/秒の衝撃または擦り合
わせを軸受端面に与えることが可能であり、しかも、振
幅も0.1mm以下にすることができる。したがって、
0.1秒間に2000回もの小刻みな加工を軸受端面に
与えることができるので、極めて短時間に封孔が完了
し、よって、軸受端面の発熱や工具との凝着を抑制する
ことができる。
【0012】上記のような封孔のための工程は、焼結含
油軸受の一般的な製造工程とは別に設けることができ
る。たとえば、封孔のための工具を焼結軸受をハウジン
グに圧入するためのパンチとし、このパンチを用いて焼
結軸受を圧入する際に軸受端面部の気孔を封孔すること
ができる。あるいは、封孔のための工程を焼結後の再圧
工程で行うと製造効率が良い。すなわち、封孔のための
工具は焼結軸受を再圧するための上パンチであり、この
上パンチと下パンチ、コアおよびダイスを用いて焼結軸
受を再圧する際に、軸受端面部の気孔を封孔することが
できる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は本発明の焼結含油軸受の製
造方法を実施するための超音波加工装置である。この封
孔装置は、軸線を上下方向に向けて上下方向に移動可能
とされた発振器内蔵の振動子1と、この振動子1の下面
に取り付けられたホーン2と、ホーン2の下面にろう付
け等によって固定された円柱状の工具3とから概略構成
されている。図中符号4は焼結軸受であり、焼結軸受4
は、プレート3aに載置され、その上端面に工具3が軽
く接触させられるようになっている。
【0014】焼結軸受4の封孔処理を行うには、工具3
を焼結軸受4の端面に軽く接触させた状態で振動子1に
より超音波振動を発生させる。これにより、工具3が上
下方向に振動し、焼結軸受4の端面に小刻みな衝撃を与
え、焼結軸受4の端面が塑性流動を起こして封孔がなさ
れる。この場合において、工具3は焼結軸受4に必ずし
も押し当てる必要はなく、工具3の振幅内で焼結軸受4
に対して隙間を設けた状態で振動を開始することもでき
る。
【0015】図4は封孔を行うようにした再圧用の金型
を示す縦断面図である。図において符号10は上パンチ
であり、上パンチ10はホーン2の下面に固定され、ホ
ーン2は、図1に示すものと同様の振動子を介してプレ
スのラムに取り付けられている(それぞれ図示略)。上
パンチ10の下面には、半径方向へ向けて延在する複数
の凸部10aが放射状に形成されており、図3に示す焼
結軸受4の上端面に凹部4aを形成するようになってい
る。なお、符号11は下パンチ、12はダイス、13は
コアロッドである。
【0016】上記構成の金型では、上パンチ10を上下
方向へ振動させた状態でプレスのラムを加工させ、焼結
軸受4を金型のキャビティ内で圧縮して再圧する。これ
により、焼結軸受4がサイジングされ、その上端面に凹
部4aが刻設されるとともに、上パンチ10の振動によ
り焼結軸受4の上端面部が塑性流動して封孔がなされ
る。なお、下パンチ11も振動子およびホーンを介して
支持することにより、焼結軸受4の下端面も同時に封孔
することができる。
【0017】次に、図5に示すように、焼結軸受4を各
種モータ等に装着するためのハウジング5に圧入する際
に、上記のような封孔処理を行うことができる。この場
合において、工具3を下降させて焼結軸受4をハウジン
グ5に圧入した後に、工具3を焼結軸受4の上端面に軽
く接触させた状態で超音波振動を発生させれば良い。
【0018】また、図6は、ハウジング5の両端部に焼
結軸受を圧入する場合の例を示すものである。図中符号
6は上パンチ、7は下パンチであり、各々は上下に配置
された一対のホーン2,2の端面に固定されている。ま
た、符号8はガイドピンであり、ガイドピン8は、下パ
ンチ7の内孔を貫通して上方へ突出し、下側の焼結軸受
4を貫通支持している。
【0019】上記圧入装置で焼結軸受4をハウジング5
に圧入するには、まず、ガイドピン8に焼結軸受4を挿
通し、焼結軸受4にハウジング5の内孔を合わせるよう
にして載置する。次に、ハウジング5の上側の内孔に焼
結軸受4を合わせるようにして載置し、この状態で上パ
ンチ6を下降させる。そして、焼結軸受4,4をハウジ
ング5に圧入した後に、上パンチ6および下パンチ7を
焼結軸受4の端面に軽く接触させた状態で超音波振動を
発生させる。
【0020】
【実施例】図1に示す超音波加工装置を用いて焼結軸受
の封孔を行った。この超音波加工装置は、振幅40μ
m、周波数20KHzの超音波振動を発生させる能力を
有する。また、工具には、下端面を0.8S以下に研磨
加工したSK材を用い、焼結軸受には、真密度比80%
の青銅系焼結軸受材料と鉄−青銅系焼結軸受材料とし
て、外径16mm,内径10mm、全長10mmの試料
を用いた。これら試料の化学成分を表1に示す。
【0021】
【表1】
【0022】潤滑油を含浸させていない試料の上端面に
工具を1kgfの負荷で押し当て、0.05秒間振動を
発生させた後、工具およびホーン等からなる超音波加工
装置を上昇させた。また、封孔を行う前と後の試料の上
端面に露出している気孔の面積を画像解析装置にて測定
した。表2に試料上端面の面積に対する露出している気
孔の総面積の割合(表面気孔率)を百分率で示した。ま
た、比較のために、図2に示す従来法により封孔を行っ
た場合の結果を表2に併記した。この比較例では、図2
に示すように、3000rpmで回転するSK材製のロ
ール20間に、試料4を0.5秒間保持した。
【0023】
【表2】
【0024】表2に示す結果から、本発明の製造方法に
よれば、比較例と比して加工時間が格段に短いにも拘わ
らず表面気孔率がかなり小さく、封孔が効果的に行われ
ていることが判る。なお、青銅系軸受材料と比較して鉄
−青銅系軸受材料の表面気孔率が高いのは、鉄−青銅系
軸受材料では銅よりも延性が劣る鉄が多く含まれている
ためと考えられる。
【0025】以上説明したように本発明によれば、軸受
端面の発熱や工具との凝着を発生させることなく、軸受
端面の封孔を短時間で安定して行うことができる。よっ
て、潤滑油の圧力の低下が少なく摺動特性が優れるとと
もに、耐久性の優れた焼結含油軸受を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を実施するための超音波加工装置を示
す側面図である。
【図2】 従来の封孔装置の一例を示す側面図である。
【図3】 本発明の製造方法により製造した焼結軸受を
示す斜視図である。
【図4】 本発明を実施するための再圧用金型を示す側
断面図である。
【図5】 本発明を実施するための圧入装置を示す側断
面図である。
【図6】 本発明を実施するための圧入装置の他の例を
示す側断面図である。
【符号の説明】
1……振動子、2……ホーン、3……工具、4……焼結
軸受、5……ハウジング、6……上パンチ(パンチ)、
7……下パンチ(パンチ)。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 焼結軸受の端面に工具を設け、この工具
    に軸方向の高周波振動を与えて上記端面に繰り返し衝撃
    を与えることにより、上記端面部の気孔を封孔すること
    を特徴とする焼結含油軸受の製造方法。
  2. 【請求項2】 焼結軸受の端面を工具で押圧し、この工
    具に軸方向とほぼ直交する方向の高周波振動を与えて上
    記端面を繰り返し擦ることにより、上記端面部の気孔を
    封孔することを特徴とする焼結含油軸受の製造方法。
  3. 【請求項3】 焼結軸受の端面を工具で押圧し、この工
    具に軸回りの方向の高周波振動を与えて上記端面を繰り
    返し擦ることにより、上記端面部の気孔を封孔すること
    を特徴とする焼結含油軸受の製造方法。
  4. 【請求項4】 焼結軸受の端面に工具を設け、この工具
    に軸方向の高周波振動を与えて上記端面に繰り返し衝撃
    を与えることにより、上記端面部の気孔を封孔する焼結
    含油軸受の製造方法において、上記工具の端面に凸部を
    形成して上記端面に動圧形成用の凹部を形成することを
    特徴とする焼結含油軸受の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記高周波の周波数が1〜20KHzで
    あることを特徴とする請求項1〜4に記載の焼結含油軸
    受の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記高周波は超音波であることを特徴と
    する請求項1〜4に記載の焼結含油軸受の製造方法。
  7. 【請求項7】 焼結軸受の端面に工具を設け、この工具
    に軸方向の高周波振動を与えて上記端面に繰り返し衝撃
    を与えることにより、上記端面部の気孔を封孔する焼結
    含油軸受の製造方法において、上記工具は焼結軸受を再
    圧するための上パンチであり、この上パンチと下パン
    チ、コアおよびダイスを用いて焼結軸受を再圧する際に
    上記端面部の気孔を封孔することを特徴とする焼結含油
    軸受の製造方法。
  8. 【請求項8】 焼結軸受の端面に工具を設け、この工具
    に軸方向の高周波振動を与えて上記端面に繰り返し衝撃
    を与えることにより、上記端面部の気孔を封孔する焼結
    含油軸受の製造方法において、上記工具は焼結軸受をハ
    ウジングに圧入するためのパンチであり、このパンチを
    用いて焼結軸受を圧入する際に上記端面部の気孔を封孔
    することを特徴とする焼結含油軸受の製造方法。
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Cited By (3)

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