JP2006220281A - Bearing device for motor - Google Patents

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Isao Otsu
功 大津
Yutaka Mabuchi
豊 馬渕
Takafumi Ueno
貴文 上野
Makoto Kano
眞 加納
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To resolve a problem in a conventional bearing device for a motor wherein reduction of friction generated in a sliding contact portion between a rotary shaft of the motor and a bearing rotatably holding it is desired. <P>SOLUTION: The device rotatably holds the rotary shaft 17 of the motor housed in a motor case 12 by the bearing 19, and the rotary shaft 17 slidably contacts the bearing 19 via grease using ester oil and/or ether oil as base oil. By forming a hard carbon thin film on a sliding contact face of at least one of the rotary shaft 17 and the bearing 19, and providing a hydrogen content of the hard carbon thin film at twenty atomic percent or less, extensive reduction of the friction in the sliding contact portion is realized. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えば自動車用エンジンにおいて、吸気経路等に設けたバルブ装置の駆動源として用いるのに好適なモータの軸受装置に関するものである。   The present invention relates to a motor bearing device suitable for use as a drive source of a valve device provided in an intake passage or the like in an automobile engine, for example.

例えばエンジンのバルブ装置の駆動源には、減速機構付のモータが用いられる。この種のモータは、回転軸に固定したウォームギアを含む減速機構とともにモータケースに収容してあり、このような減速機構付モータでは、ウォームギアを介した回転伝達によって回転軸にスラスト荷重が生じることから、モータケース内にスラスト軸受(メタル軸受)を設け、このスラスト軸受により回転軸を回転自在に保持するようにしている。   For example, a motor with a speed reduction mechanism is used as a drive source for an engine valve device. This type of motor is housed in a motor case together with a speed reduction mechanism including a worm gear fixed to the rotating shaft, and in such a motor with a speed reducing mechanism, a thrust load is generated on the rotating shaft due to rotation transmission via the worm gear. A thrust bearing (metal bearing) is provided in the motor case, and the rotating shaft is rotatably held by the thrust bearing.

一方、近年では、地球の温暖化やオゾン層の破壊など地球規模での環境問題が大きくクローズアップされ、とりわけ地球の温暖化に大きな影響があるといわれているCOの削減については、各国でその規制値の決め方をめぐって大きな関心を呼んでいる。このCO削減については、自動車の燃費の低減を図ることが大きな課題の一つであり、各種の摺動機構を有する自動車においては、摩擦係数の低い摺動機構を実現して燃費低減を図るうえで、摺動材料と潤滑油が果たす役割は大きい。 Meanwhile, in recent years, global environmental issues such as the destruction of global warming and ozone layer are largely close-up, for inter alia the reduction of CO 2 which is said to have great influence on the global warming, in various countries There is great interest in how to determine the regulation value. Regarding this CO 2 reduction, it is one of the major issues to reduce the fuel consumption of automobiles, and in automobiles having various sliding mechanisms, a sliding mechanism with a low friction coefficient is realized to reduce fuel consumption. In addition, the sliding material and the lubricating oil play a large role.

自動車において、摺動材料の役割は、摩擦摩耗環境が苛酷な部位に対して耐摩耗性に優れ且つ低い摩擦係数を発現することであり、最近では、種々の硬質薄膜材料の適用が進んできている。そして、一般に、硬質炭素材料、とくにDLC(ダイヤモンド ライク カーボン)材料は、空気中や潤滑油不存在下における摩擦係数が、酸化チタン(TiN)や窒化クロム(CrN)といった耐摩耗性の硬質被膜材料と比べて低いことから低摩擦摺動材料として期待されている。   In automobiles, the role of sliding materials is to exhibit excellent wear resistance and low coefficient of friction for parts with severe frictional wear environment. Recently, various hard thin film materials have been applied. Yes. In general, hard carbon materials, particularly DLC (diamond-like carbon) materials, have a friction coefficient in the air or in the absence of lubricating oil, and wear-resistant hard coating materials such as titanium oxide (TiN) and chromium nitride (CrN). Therefore, it is expected as a low friction sliding material.

さらに、潤滑油における省燃費対策としては、1,低粘度化による、流体潤滑領域における粘性抵抗の低減、2,最適な摩擦調整剤と各種添加剤の配合による、混合及び境界潤滑領域下での摩擦損失の低減、が提言されており、摩擦調整剤としては、モリブデンジチオカルバメイト(MoDTC)やモリブデンジチオフォスフェート(MoDTP)といった有機モリブデン化合物を中心に多くの研究が成されており、従来の鋼材料から成る摺動面においては、使用開始初期に優れた低摩擦係数を示す有機モリブデン化合物を配合した潤滑油が適用され、効果を上げていた。   In addition, as a fuel-saving measure for lubricating oils, 1) reduction of viscosity resistance in the fluid lubrication area by lowering the viscosity, 2) mixing and mixing under the boundary lubrication area by combining optimum friction modifiers and various additives Reduction of friction loss has been proposed, and as a friction modifier, many studies have been conducted focusing on organic molybdenum compounds such as molybdenum dithiocarbamate (MoDTC) and molybdenum dithiophosphate (MoDTP). On the sliding surface made of the material, a lubricating oil blended with an organomolybdenum compound exhibiting an excellent low friction coefficient at the beginning of use was applied, and the effect was improved.

このようなDLC材料の摩擦特性や、有機モリブデン化合物の摩擦調整剤としての性能については、例えば非特許文献1及び2報告されている。
加納、他,日本トライボロジー学会予稿集,1999年5月,p.11〜12 加納、他(Kano et al.),ワールド・トライボロジー・コングレス(World Tribology Congress)2001.9,Vienna,Proceeding p.342
For example, Non-Patent Documents 1 and 2 have been reported on the friction characteristics of such DLC materials and the performance of organic molybdenum compounds as friction modifiers.
Kano et al., Proceedings of Japan Society of Tribology, May 1999, p. 11-12 Kano et al., World Tribology Congress 2001.9, Vienna, Proceeding p. 342

ところで、エンジンにおけるバルブ装置の駆動源に用いられるモータの軸受装置は、当然のことながら高温の環境下で使用されるが、このような環境下で連続作動させると、オイル切れが発生し易くなり、回転軸と軸受との摺動接触部分のフリクションが増大して応答性や耐久性が低下するという問題点があった。このため、摺動接触部分におけるフリクションを低減させるうえでの改善が望まれていた。   Incidentally, a motor bearing device used as a drive source of a valve device in an engine is naturally used in a high-temperature environment. However, when continuously operated in such an environment, oil shortage is likely to occur. There is a problem that the friction at the sliding contact portion between the rotating shaft and the bearing is increased, and the response and durability are lowered. For this reason, the improvement in reducing the friction in a sliding contact part was desired.

また、非特許文献1には、空気中において低摩擦性に優れる一般のDLC材料が、潤滑油存在下においては、その摩擦低減効果が必ずしも大きくないことが報告されており、また、非特許文献2によれば、このような摺動材料に有機モリブデン化合物を含有する潤滑油組成物を適用したとしても摩擦低減効果が充分発揮されないことがあることもわかってきた。   Further, Non-Patent Document 1 reports that a general DLC material that is excellent in low friction in air does not necessarily have a large friction reducing effect in the presence of lubricating oil. According to No. 2, it has been found that even if a lubricating oil composition containing an organomolybdenum compound is applied to such a sliding material, the friction reducing effect may not be sufficiently exhibited.

さらに、上記したように高温の環境下で使用されるモータの軸受装置については、潤滑剤として潤滑油ではなくグリースが使用されるが、このようなグリースとDLCなどの硬質炭素材料との併用については、未だ検討されていない。   Furthermore, as described above, in the motor bearing device used in a high temperature environment, grease is used as a lubricant instead of lubricating oil, and the combined use of such grease and a hard carbon material such as DLC. Has not yet been considered.

本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたもので、モータケースに収容したモータの回転軸を同モータケース内に設けた軸受で回転自在に保持する装置において、回転軸と軸受との摺動接触部分に硬質炭素材料とグリースを採用することで、大幅なフリクションの低減を実現することができるモータの軸受装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described conventional situation. In an apparatus for rotatably holding a rotating shaft of a motor housed in a motor case with a bearing provided in the motor case, the rotating shaft and the bearing An object of the present invention is to provide a motor bearing device capable of realizing a significant reduction in friction by employing a hard carbon material and grease for the sliding contact portion.

本発明のモータの軸受装置は、モータケースに収容したモータの回転軸を同モータケース内に設けた軸受で回転自在に保持する装置であって、回転軸と軸受とが、エステル油及び/又はエーテル油を基油とするグリースを介して摺動接触しており、回転軸及び軸受の少なくとも一方の摺動接触面に硬質炭素薄膜が形成してあると共に、硬質炭素薄膜の水素含有量が20原子%以下であることを特徴としており、これにより回転軸と軸受との摺動接触部分におけるフリクションの大幅な低減を実現する。   A motor bearing device according to the present invention is a device that rotatably holds a rotating shaft of a motor accommodated in a motor case by a bearing provided in the motor case, and the rotating shaft and the bearing are ester oil and / or It is in sliding contact via grease based on ether oil, a hard carbon thin film is formed on at least one sliding contact surface of the rotating shaft and the bearing, and the hydrogen content of the hard carbon thin film is 20 This is characterized in that it is not more than atomic%, thereby realizing a significant reduction in friction at the sliding contact portion between the rotating shaft and the bearing.

また、本発明に係るモータの軸受装置の好適形態は、上記グリースが、カルシウム若しくはリチウムを含有する金属セッケン、又はウレア系化合物を増ちょう剤とすることを特徴としている。   A preferred embodiment of the motor bearing device according to the present invention is characterized in that the grease contains a metal soap or a urea compound containing calcium or lithium as a thickener.

本発明のモータの軸受装置は、モータの回転軸とこの回転軸を回転自在に保持する軸受との摺動接触部分にDLCなどの硬質炭素材料と特定のグリースを採用したことにより、摺動接触部分のフリクションを大幅に低減することができる。   The motor bearing device of the present invention employs a hard carbon material such as DLC and a specific grease for the sliding contact portion between the rotating shaft of the motor and the bearing that rotatably holds the rotating shaft, so that the sliding contact is achieved. The friction of the part can be greatly reduced.

これにより、高温環境下で連続動作させても、回転軸と軸受との摺動接触部分における焼き付き等の不具合を未然に防止し、耐久性を高めて長寿命化を実現することができ、また、モータの回転速度並びに応答速度の向上やトルクの向上を実現することができると共に、モータの小型化を図ることもでき、これに伴って周辺機器を含むレイアウトの自由度の向上、電力節減及び低コスト化などにも貢献し得るものとなる。   This prevents problems such as seizure in the sliding contact portion between the rotating shaft and the bearing even when operated continuously in a high-temperature environment, thereby improving durability and extending the service life. The motor rotation speed and response speed can be improved and the torque can be improved, and the motor can be miniaturized. As a result, the flexibility of layout including peripheral devices can be improved, power saving and It can contribute to cost reduction.

以下、本発明について、さらに詳細に説明する。なお、本明細書において「%」は、特記しない限り質量百分率を表すものとする。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail. In this specification, “%” represents a mass percentage unless otherwise specified.

図1は、本発明に係わるモータの軸受装置を備えた減速機構付モータを説明する図である。図示の減速機構付モータMは、図2に示すように、自動車用エンジンの吸気経路に設けたバルブ装置の一例である可変吸気コントロールバルブ(タンブルコントロールバルブ)の駆動源として用いられる。   FIG. 1 is a view for explaining a motor with a speed reduction mechanism provided with a motor bearing device according to the present invention. As shown in FIG. 2, the illustrated motor M with a speed reduction mechanism is used as a drive source for a variable intake control valve (tumble control valve) that is an example of a valve device provided in an intake path of an automobile engine.

可変吸気コントロールバルブは、バタフライ式のバルブであって、インテークマニホルド1において、各気筒に対応する個々の吸気経路に設けてあり、低中速時に閉じることにより実効吸気ポートの長さを大きくし、また、高速時に開くことにより実効吸気ポートの長さを小さくして、夫々の回転域でのトルク向上を図るものである。   The variable intake control valve is a butterfly type valve, and is provided in each intake passage corresponding to each cylinder in the intake manifold 1, and increases the length of the effective intake port by closing at low and medium speeds. Moreover, the length of the effective intake port is reduced by opening it at high speed, thereby improving the torque in each rotation region.

上記の可変吸気コントロールバルブは、インテークマニホルド1のフランジ2に形成したポート3を開閉する板状のバルブ4と、インテークマニホルド1に対して各ポート3内を通過するように貫通させたバルブ軸5を備えており、インテークマニホルド1内でバルブ軸5を回転自在に保持すると共に、このバルブ軸5にバルブ4がねじ止めしてある。   The variable intake control valve includes a plate-like valve 4 that opens and closes a port 3 formed on the flange 2 of the intake manifold 1 and a valve shaft 5 that passes through the intake manifold 1 so as to pass through each port 3. The valve shaft 5 is rotatably held in the intake manifold 1, and the valve 4 is screwed to the valve shaft 5.

そして、可変吸気コントロールバルブは、バルブ軸5の端部とフランジ2との間にベアリング6及びリップシール7を介装し、フランジ2にパッキング30を介して減速機構付モータMを連結すると共に、同モータの出力部とバルブ軸5の一端部とを連結し、同モータMによりバルブ軸5及びバルブ4を一体的に往復回動させてポート3の開閉を行う。   The variable intake control valve has a bearing 6 and a lip seal 7 interposed between the end of the valve shaft 5 and the flange 2, and a motor M with a speed reduction mechanism is connected to the flange 2 via a packing 30. The output portion of the motor and one end portion of the valve shaft 5 are connected, and the valve shaft 5 and the valve 4 are integrally reciprocated by the motor M to open and close the port 3.

上記の減速機構付モータMは、モータ本体11を収容するモータケース12と、モータケース12の一部を構成するエンドブラケット13と、減速機構を収容するギアケース14と、ギアケース14の端部に嵌合したキャップ15とによって外観を構成しており、エンドブラケット13には、図示しない外部電源との接続を行うためのコネクタ16が一体的に設けてある。なお、モータ本体は、とくに限定されるものではなく、例えばDCモータやステップモータなどの各種回転機である。   The motor M with a speed reduction mechanism includes a motor case 12 that houses the motor body 11, an end bracket 13 that forms part of the motor case 12, a gear case 14 that houses the speed reduction mechanism, and an end of the gear case 14. An external appearance is constituted by the cap 15 fitted to the end bracket 13, and the end bracket 13 is integrally provided with a connector 16 for connection to an external power source (not shown). The motor body is not particularly limited, and may be various rotating machines such as a DC motor and a step motor.

モータ本体11は、軸線方向両側に突出した回転軸17を備えていると共に、エンドブラケット13内に設けたコイルばね18によってギアケース14側に付勢されている。モータ本体11の回転軸17は、鋼等の鉄基合金やアルミ合金などの非鉄金属合金に代表される各種金属材料から成るものであって、エンドブラケット13側では、実質的にモータケース12内となるエンドブラケット13の内側に設けた軸受19により回転自在に保持してあり、また、ギアケース14側には、減速機構を構成するウォームギア20が固定してある。   The motor body 11 includes a rotating shaft 17 that protrudes on both sides in the axial direction, and is biased toward the gear case 14 by a coil spring 18 provided in the end bracket 13. The rotating shaft 17 of the motor body 11 is made of various metal materials typified by iron-based alloys such as steel and non-ferrous metal alloys such as aluminum alloys, and is substantially inside the motor case 12 on the end bracket 13 side. A bearing 19 provided inside the end bracket 13 is rotatably held, and a worm gear 20 constituting a reduction mechanism is fixed to the gear case 14 side.

ここで、回転軸17には、ウォームギア20を介して回転伝達を行うことでスラスト荷重が生じる。そこで、軸受19は、スラスト荷重及びラジアル荷重の両方に対処し得るメタル軸受であり、より望ましい例として、後記するグリースが含浸可能な焼結金属から成るメタル軸受を採用している。   Here, a thrust load is generated on the rotating shaft 17 by transmitting rotation through the worm gear 20. Therefore, the bearing 19 is a metal bearing that can cope with both a thrust load and a radial load. As a more preferable example, a metal bearing made of a sintered metal that can be impregnated with grease, which will be described later, is employed.

減速機構は、上記したウォームギア20のほか、モータ本体11の回転軸17に対して直交する伝達軸21と、この伝達軸21と平行な出力軸22を備えると共に、伝達軸21に、ウォームギア20に係合するヘリカルギア23と、これと同軸状態となるピニオンギア24を備え、さらに、出力軸22に、ピニオンギア24に係合する出力ギア25を備えている。出力ギア25は、当該モータMが往復回動を行うことから、その回動範囲に対応した部分のみに歯を有しており、内部には、例えばバルブ4の開度を間接的に検出するための回転検出用センサなどを設けることができる。   In addition to the worm gear 20 described above, the speed reduction mechanism includes a transmission shaft 21 orthogonal to the rotation shaft 17 of the motor body 11 and an output shaft 22 parallel to the transmission shaft 21, and the transmission shaft 21 is connected to the worm gear 20. A helical gear 23 to be engaged and a pinion gear 24 that is coaxial with the helical gear 23 are provided, and an output gear 25 to be engaged with the pinion gear 24 is provided on the output shaft 22. Since the motor M performs reciprocal rotation, the output gear 25 has teeth only in a portion corresponding to the rotation range, and indirectly detects, for example, the opening degree of the valve 4 inside. A rotation detection sensor or the like can be provided.

上記構成を備えた減速機構付モータMは、回転軸17を軸受19で回転自在に保持する軸受装置において、回転軸17と軸受19が摺動接触する。そこで、当該軸受装置では、回転軸17と軸受19との少なくとも一方の摺動接触面に、水素含有量が20原子%以下である硬質炭素薄膜を形成すると共に、バルブ軸5とバルブ軸受部6との間に、エステル油及び/又はエーテル油を基油とするグリースを介在させた状態にし、これにより摺動接触部分におけるフリクションを大幅に低減している。   In the motor M with a speed reduction mechanism having the above-described configuration, the rotary shaft 17 and the bearing 19 are in sliding contact with each other in a bearing device that rotatably holds the rotary shaft 17 with the bearing 19. Therefore, in the bearing device, a hard carbon thin film having a hydrogen content of 20 atomic% or less is formed on at least one sliding contact surface between the rotary shaft 17 and the bearing 19, and the valve shaft 5 and the valve bearing portion 6 are formed. In between, a grease having a base oil of ester oil and / or ether oil is interposed, thereby greatly reducing friction at the sliding contact portion.

また、上記したような減速機構付モータMにおける軸受装置は、エンジンの高周波振動や圧力脈動(低圧側及び高圧側)を直接受けるとともに高温の環境下で使用されることから、このような環境をも考慮したうえでフリクション低減を図る必要がある。エンジンの種類と高周波振動及び圧力脈動の例を表1に示す。   Further, since the bearing device in the motor M with a speed reduction mechanism as described above is directly subjected to high-frequency vibration and pressure pulsation (low pressure side and high pressure side) of the engine and is used in a high temperature environment, such an environment is avoided. It is necessary to reduce the friction in consideration of the above. Table 1 shows examples of engine types, high-frequency vibrations, and pressure pulsations.

Figure 2006220281
Figure 2006220281

そこで、本発明では、上述したように、回転軸17と軸受19との摺動接触部分に、エステル油及び/又はエーテル油を基油とするグリースと、水素含有量が20原子%以下である硬質炭素薄膜を用いることで、上記の環境下においても、摺動接触部分のフリクション低減を実現するものとしている。   Therefore, in the present invention, as described above, the sliding contact portion between the rotating shaft 17 and the bearing 19 has grease having a base oil based on ester oil and / or ether oil and a hydrogen content of 20 atomic% or less. By using the hard carbon thin film, the friction reduction of the sliding contact portion is realized even in the above environment.

これにより、高温環境下で連続動作させても、回転軸17と軸受19との摺動接触部分における焼き付き等の不具合を未然に防止し、耐久性を高めて長寿命化を実現することができ、さらに、モータの回転速度並びに応答速度の向上やトルクの向上を実現して、エンジンの性能向上に貢献し得ると共に、モータの小型化を図ることもでき、これに伴ってエンジンルーム内でのレイアウトの自由度の向上、電力節減及び低コスト化などにも貢献し得るものとなる。   As a result, even when operated continuously in a high temperature environment, problems such as seizure in the sliding contact portion between the rotating shaft 17 and the bearing 19 can be prevented, and durability can be increased and a longer life can be realized. In addition, the motor rotation speed and response speed and torque can be improved to contribute to the improvement of engine performance, and the motor can be reduced in size. This can contribute to an improvement in layout flexibility, power saving and cost reduction.

また、フリクション低減に伴って、騒音低減の効果も得られると共に、摺動接触部分の温度上昇が抑えられ、これによりさらなる高温の環境下での作動も可能になり、また、軸受19として、グリースが含浸可能な焼結金属から成るメタル軸受を用いることで、グリースの保持や給油が容易に行われ、これによっても耐久性の向上等を実現する。   Further, with the reduction of friction, the effect of noise reduction can be obtained, and the temperature rise of the sliding contact portion can be suppressed, thereby enabling operation under a higher temperature environment. By using a metal bearing made of a sintered metal that can be impregnated with grease, it is possible to easily hold and lubricate the grease, and this also realizes improvement in durability.

上記の硬質炭素薄膜としては、炭素を含有する結晶質又は非晶質の薄膜、とくに、ダイヤモンド薄膜及びDLC薄膜を挙げることができ、例えば、各種PVD法、具体的には、アーク式イオンプレーティング法により形成したDLC薄膜(ダイヤモンドライクカーボン薄膜)であることが望ましい。   Examples of the hard carbon thin film include a crystalline or amorphous thin film containing carbon, in particular, a diamond thin film and a DLC thin film, such as various PVD methods, specifically, arc ion plating. A DLC thin film (diamond-like carbon thin film) formed by a method is desirable.

上記DLC薄膜は、いわゆるDLC材料から構成されるものであって、このDLC材料は、炭素原子を主体として構成された非晶質のものであり、炭素原子同士の結合形態がダイヤモンド構造(SP結合)とグラファイト結合(SP結合)の両方から成る。 The DLC thin film is composed of a so-called DLC material, and this DLC material is an amorphous material mainly composed of carbon atoms, and the bonding form of the carbon atoms is a diamond structure (SP 3 Bond) and graphite bond (SP 2 bond).

具体的には、炭素原子のみから成るa−C(アモルファスカーボン)、水素を含有するa−C:H(水素アモルファスカーボン)、及びチタン(Ti)やモリブデン(Mo)などの金属原子を一部に含むMeCが挙げられるが、本発明においては、水素含有量が少ないものほど好ましく、水素含有量が20原子%以下のもの、好ましくは10原子%以下、特に0.5原子%以下、更には水素を含まないa−C系(アモルファスカーボン系)材料を好適に用いることができる。   Specifically, aC (amorphous carbon) consisting only of carbon atoms, aC: H (hydrogen amorphous carbon) containing hydrogen, and some metal atoms such as titanium (Ti) and molybdenum (Mo). In the present invention, the lower the hydrogen content, the more preferable. The hydrogen content is 20 atomic% or less, preferably 10 atomic% or less, particularly 0.5 atomic% or less, An aC-based (amorphous carbon-based) material that does not contain hydrogen can be preferably used.

硬質炭素薄膜の膜厚としては、対象とする回転軸及び軸受の夫々の種類や要求性能、回転軸及び軸受を構成する夫々の材料の種類、摺動部の表面粗さなどに影響を受けるが、DLC薄膜にあっては、例えば0.3〜2.0μm程度とするのが良い。   The film thickness of the hard carbon thin film is affected by the type and required performance of the target rotating shaft and bearing, the type of each material constituting the rotating shaft and bearing, and the surface roughness of the sliding part. In the case of a DLC thin film, for example, the thickness is preferably about 0.3 to 2.0 μm.

また、硬質炭素薄膜の形成前における基材の表面粗さも、対象とする回転軸及び軸受の夫々の種類や要求性能、回転軸及び軸受を構成する夫々の基材の種類、摺動部の表面粗さなどに影響を受けるが、回転軸及び軸受にDLC薄膜を適用するに際して、基材が鋼の場合には、硬質炭素薄膜の被覆前の表面粗さが、Raで0.1μm以下にすることが好ましい。   In addition, the surface roughness of the base material before the formation of the hard carbon thin film is also the type and required performance of the target rotating shaft and bearing, the type of each base material constituting the rotating shaft and bearing, and the surface of the sliding portion. Although affected by roughness, etc., when applying the DLC thin film to the rotating shaft and bearing, if the base material is steel, the surface roughness before coating of the hard carbon thin film should be 0.1 μm or less in Ra It is preferable.

さらに、基材がアルミニウム合金の場合は、Raで0.02μm以下、プラスチックの場合はRaで0.1μm以下にすることが好ましい。   Further, when the base material is an aluminum alloy, Ra is preferably 0.02 μm or less, and when the base material is plastic, Ra is preferably 0.1 μm or less.

さらに、上記硬質炭素薄膜は、通常、回転軸及び軸受の少なくとも一方の摺動面全体に被覆されるが、少なくとも一方の摺動面の一部に被覆されてもよい。   Furthermore, although the said hard carbon thin film is normally coat | covered on the whole at least one sliding surface of a rotating shaft and a bearing, you may coat | cover a part of at least one sliding surface.

次に、使用するグリースとしては、先述の如く、エステル油及び/又はエーテル油を基油とするものであるが、この基油は、エステル油又はエーテル油のみを含むものに限定されるものではなく、これら以外の天然油や合成油を含んでいてもよい。他の基油成分としては、鉱油やシリコーン油、フルオロカーボン油などを挙げることができる。   Next, as described above, the grease used is based on ester oil and / or ether oil, but this base oil is not limited to those containing only ester oil or ether oil. However, other natural oils and synthetic oils may be included. Examples of other base oil components include mineral oil, silicone oil, fluorocarbon oil, and the like.

エステル油としては、潤滑剤の成分として使用できるものであれば、天然油であるか合成油であるかは不問であるが、具体例としては、ジトリデシルグルタレート、ジオクチルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジオクチルセバケート、トリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンペラルゴネート、トリメチロールプロパンイソステアリネート、ペンタエリスリトール2−エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールペラルゴネートなどを挙げることができ、トリメチロールプロパンカプリレートが好適に用いられる。   The ester oil is not particularly limited as long as it can be used as a component of a lubricant, but it is not limited whether it is a natural oil or a synthetic oil. Specific examples include ditridecyl glutarate, dioctyl adipate, diisodecyl adipate, ditrile. Examples include decyl adipate, dioctyl sebacate, trimethylolpropane caprylate, trimethylolpropane pelargonate, trimethylolpropane isostearinate, pentaerythritol 2-ethylhexanoate, pentaerythritol pelargonate, and the like. Rate is preferably used.

エーテル油としては、潤滑剤の成分として使用できるものであれば、天然由であるか合成油であるかは不問である。具体例としては、ポリオキシアルキレングリコール、ジアルキルジフェニルエーテル及びポリフェニルエーテルなどを挙げることができ、ジアルキルジフェニルエーテルが好適である。   It does not matter whether the ether oil is a natural oil or a synthetic oil as long as it can be used as a component of a lubricant. Specific examples include polyoxyalkylene glycol, dialkyl diphenyl ether and polyphenyl ether, and dialkyl diphenyl ether is preferred.

上述のような成分を含む基油は、代表的には100℃における基油粘度が2〜100mm/s程度、好ましくは2〜40mm/s程度、さらに好ましくは10〜20mm/s程度となる。 The base oil containing the above components typically has a base oil viscosity at 100 ° C. of about 2 to 100 mm 2 / s, preferably about 2 to 40 mm 2 / s, more preferably about 10 to 20 mm 2 / s. It becomes.

なお、動粘度が2mm/s未満の場合には、充分な耐摩耗性が得られないうえに、蒸発特性が劣る可能性があるため好ましくない。一方、動粘度が100mm/sを超えると、低摩擦性能を発揮しにくく、低温性能が悪くなる可能性があるため好ましくない。 In addition, when kinematic viscosity is less than 2 mm < 2 > / s, since sufficient abrasion resistance is not acquired and an evaporation characteristic may be inferior, it is unpreferable. On the other hand, if the kinematic viscosity exceeds 100 mm 2 / s, it is difficult to exhibit low friction performance, and low temperature performance may be deteriorated, which is not preferable.

また、かかる基油の粘度指数は、代表的には100以上、好ましくは120以上、さらに好ましくは140以上となる。粘度指数が高い基油を選択することにより、低温粘度特性に優れるだけでなく、オイル消費が少なく、低温粘度特性、省燃費性能及び摩擦低減効果に優れた組成物を得ることができる。   The viscosity index of such base oil is typically 100 or more, preferably 120 or more, and more preferably 140 or more. By selecting a base oil having a high viscosity index, it is possible to obtain a composition that not only has excellent low-temperature viscosity characteristics, but also has low oil consumption and excellent low-temperature viscosity characteristics, fuel saving performance, and friction reduction effect.

一方、上記グリースに含まれる増ちょう剤としては、各種の金属せっけん系材料や非金属せっけん系材料を挙げることができる。 金属せっけん系材料としては、高級脂肪酸のナトリウム、カルシウム、アルミニウム、リチウム、バリウム、銅及び鉛塩や、高級脂肪酸と低級脂肪酸又は二塩基酸などとの複合塩を挙げることができる。これらの金属せっけん系材料としては、カルシウムステアレート、リチウムヒドロキシステアレート、リチウムステアレート、ナトリウムステアレート及びアルミニウムステアレートが好適である。   On the other hand, examples of the thickener contained in the grease include various metal soap-based materials and non-metal soap-based materials. Examples of the metal soap material include sodium, calcium, aluminum, lithium, barium, copper and lead salts of higher fatty acids, and complex salts of higher fatty acids with lower fatty acids or dibasic acids. As these metal soap materials, calcium stearate, lithium hydroxystearate, lithium stearate, sodium stearate and aluminum stearate are suitable.

また、非金属せっけん系材料としては、シリカゲルやベントナイトなどの無機系材料(有機増ちょう剤)、銅フタロシアニン、アリル尿素、イミド誘導体及びインダスレンブルーなどの有機系材料(無機増ちょう剤)を挙げることができる。これらの非金属せっけん系増ちょう剤としては、尿素系化合物、例えば、例えば、ジウレア、ナトリウムテレフタラメート及びPTFEが好適である。   Non-metallic soap materials include inorganic materials (organic thickeners) such as silica gel and bentonite, and organic materials (inorganic thickeners) such as copper phthalocyanine, allylurea, imide derivatives and indanthrene blue. be able to. As these non-metallic soap thickeners, urea compounds such as diurea, sodium terephthalamate and PTFE are suitable.

上述したグリースには、上記基油及び増ちょう剤にも、酸化防止剤、清浄剤、摩耗防止剤及び固体潤滑剤などを添加することが可能である。   In the above-described grease, it is possible to add an antioxidant, a detergent, an antiwear agent, a solid lubricant and the like to the base oil and the thickener.

酸化防止剤としては、特に限定されるものではなく従来からグリースに使用されているものを挙げることでき、例えば、アミン化合物、フェノール、硫黄化合物及びカルバメートを挙げることができる。   The antioxidant is not particularly limited, and examples thereof include those conventionally used in greases. Examples thereof include amine compounds, phenols, sulfur compounds, and carbamates.

また、清浄剤としては、特に限定されるものではなく従来からグリースに使用されているものを挙げることでき、例えば、スルホネート、フェネート、サシリレート及びアミン化合物を挙げることができる。   In addition, the detergent is not particularly limited, and examples thereof include those conventionally used in greases. Examples thereof include sulfonates, phenates, sacylates, and amine compounds.

摩耗防止剤としては、特に限定されるものではなく従来からグリースに使用されているものを挙げることでき、例えば、リン酸エステル、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、硫黄化合物及び塩化物を挙げることができる。   The antiwear agent is not particularly limited, and examples thereof include those conventionally used in grease. Examples thereof include phosphate esters, zinc dialkyldithiophosphates, sulfur compounds, and chlorides.

さらに、固体潤滑剤としては、特に限定されるものではなく従来からグリースに使用されているものを挙げることできる。   Furthermore, the solid lubricant is not particularly limited, and examples thereof include those conventionally used in grease.

なお、上述のグリース自体の性状は、使用する摺動機構の目的や作動状況などに影響を受けるが、代表的には、ちょう度が265〜295程度、滴点が100〜300℃程度のものが好ましい。   The properties of the above grease itself are affected by the purpose and operating conditions of the sliding mechanism used, but typically the consistency is about 265 to 295 and the dropping point is about 100 to 300 ° C. Is preferred.

以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.

(実施例1〜4)
図3に示すように、シリンダ−オン−ディスク単体往復動摩擦試験機を用いて摩擦係数の測定を行うべく、シリンダー状試験片100及びディスク状試験片200をSUJ2鋼で作成した。これらのシリンダー状試験片100及びディスク状試験片200が回転軸及び軸受に相当する。
(Examples 1-4)
As shown in FIG. 3, a cylinder-shaped test piece 100 and a disk-shaped test piece 200 were made of SUJ2 steel in order to measure the friction coefficient using a cylinder-on-disk single-piece reciprocating friction tester. The cylindrical test piece 100 and the disk-shaped test piece 200 correspond to a rotating shaft and a bearing.

次いで、ディスク状試験片200の上部摺動面表面に、PVDアークイオン式イオンプレーティング法により、水素原子量0.5原子%以下、ヌープ硬度Hk=2170kg/mm、表面粗さRy=0.03μm、厚さ0.5μmのDLC薄膜を成膜し、シリンダー状試験片100とディスク状試験片200を摺動部材とする本例の摺動機構を製作した。 Next, the surface of the upper sliding surface of the disk-shaped test piece 200 is subjected to a PVD arc ion ion plating method with a hydrogen atom amount of 0.5 atomic% or less, a Knoop hardness Hk = 2170 kg / mm 2 , and a surface roughness Ry = 0. A DLC thin film having a thickness of 03 μm and a thickness of 0.5 μm was formed, and the sliding mechanism of this example using the cylindrical test piece 100 and the disk-shaped test piece 200 as sliding members was manufactured.

次に、表2に示すグリースを約0.3g、シリンダー状試験片100とディスク状試験片200との間に塗布し、下記の条件下で摩擦試験を行い摩擦係数を測定した。試験片材料及びグリースの成分表示を表2に示す。また、試験10分後における各例の摺動機構の摩擦係数をグラフ化して図4に示した。   Next, about 0.3 g of the grease shown in Table 2 was applied between the cylindrical specimen 100 and the disk specimen 200, and a friction test was performed under the following conditions to measure the friction coefficient. Table 2 shows the components of the specimen material and grease. Further, the coefficient of friction of the sliding mechanism of each example after 10 minutes from the test was graphed and shown in FIG.

[摩擦試験条件]
・試験装置 ;シリンダーオンディスク単体往復動摩擦試験機
・摺動側試験片;φ15×22mmシリンダー状試験片
・相手側試験片;φ24×7.9mmディスク状試験片
・荷重 ;100N(摺動側試験片の押し付け荷重)
・振幅 ;1.5mm
・周波数 ;50Hz
・試験温度 ;80℃
・測定時間 ;10min
[Friction test conditions]
・ Test equipment: Cylinder-on-disk single-piece reciprocating friction tester ・ Sliding side test piece; φ15 × 22 mm cylindrical test piece ・ Math side test piece; φ24 × 7.9 mm disc-like test piece ・ Load; (Pressing load of one piece)
・ Amplitude: 1.5mm
・ Frequency: 50Hz
Test temperature: 80 ° C
・ Measurement time: 10 min

(比較例1〜6)
ディスク状試験片200にDLC薄膜を成膜しなかった以外は、実施例1〜4と同様の操作を繰り返し、摩擦係数を測定した。得られた結果を図4に示す。
(Comparative Examples 1-6)
Except that no DLC thin film was formed on the disk-shaped test piece 200, the same operation as in Examples 1 to 4 was repeated, and the friction coefficient was measured. The obtained results are shown in FIG.

Figure 2006220281
Figure 2006220281

本発明に係わるモータの軸受装置を備えた減速機構付モータを説明する側部断面図(a)及び水平断面図(b)である。It is side sectional drawing (a) and a horizontal sectional view (b) explaining the motor with a speed reduction mechanism provided with the motor bearing device according to the present invention. 減速機構付モータを駆動源とする可変吸気コントロールバルブを説明するバルブ正面図である。It is a valve front view explaining the variable intake control valve which uses a motor with a deceleration mechanism as a drive source. シリンダ−オン−ディスク単体往復動摩擦試験機を概略的に説明する斜視図である。FIG. 2 is a perspective view schematically illustrating a cylinder-on-disk single-piece reciprocating friction tester. 摩擦係数を示すグラフである。It is a graph which shows a friction coefficient.

符号の説明Explanation of symbols

M 減速機構付モータ
11 モータ本体
12 モータケース
13 エンドブラケット(モータケース
17 回転軸
19 軸受
M motor with reduction mechanism 11 motor body 12 motor case 13 end bracket (motor case 17 rotating shaft 19 bearing

Claims (9)

モータケースに収容したモータの回転軸を同モータケース内に設けた軸受で回転自在に保持する装置であって、回転軸と軸受とが、エステル油及び/又はエーテル油を基油とするグリースを介して摺動接触しており、回転軸及び軸受の少なくとも一方の摺動接触面に硬質炭素薄膜が形成してあると共に、硬質炭素薄膜の水素含有量が20原子%以下であることを特徴とするモータの軸受装置。   An apparatus for rotatably holding a rotating shaft of a motor housed in a motor case by a bearing provided in the motor case, wherein the rotating shaft and the bearing are made of grease having ester oil and / or ether oil as a base oil. A hard carbon thin film is formed on at least one sliding contact surface of the rotating shaft and the bearing, and the hydrogen content of the hard carbon thin film is 20 atomic% or less. Motor bearing device. 硬質炭素薄膜の水素含有量が10原子%以下であることを特徴とする請求項1に記載のモータの軸受装置。   2. The motor bearing device according to claim 1, wherein the hydrogen content of the hard carbon thin film is 10 atomic% or less. 硬質炭素薄膜の水素含有量が0.5原子%以下であることを特徴とする請求項1に記載のモータの軸受装置。   2. The motor bearing device according to claim 1, wherein the hydrogen content of the hard carbon thin film is 0.5 atomic% or less. 硬質炭素皮膜が形成される部材の基材の表面粗さが、硬質炭素薄膜の被覆前において、Raで0.1μm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のモータの軸受装置。   The motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the surface roughness of the substrate of the member on which the hard carbon film is formed is 0.1 µm or less in Ra before coating with the hard carbon thin film. Bearing device. グリースが、カルシウム若しくはリチウムを含有する金属セッケン、又はウレア系化合物を増ちょう剤とすることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のモータの軸受装置。   The motor bearing device according to any one of claims 1 to 4, wherein the grease comprises a metal soap containing calcium or lithium, or a urea compound as a thickener. 硬質炭素薄膜の膜厚が、0.3〜2.0μmであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のモータの軸受装置。   The motor bearing device according to claim 1, wherein the hard carbon thin film has a thickness of 0.3 to 2.0 μm. 硬質炭素薄膜が、PVD法により成膜したDLC薄膜であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のモータの軸受装置。   The motor bearing device according to claim 1, wherein the hard carbon thin film is a DLC thin film formed by a PVD method. 軸受が、グリースを含浸した焼結金属から成るメタル軸受であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のモータの軸受装置。   8. The motor bearing device according to claim 1, wherein the bearing is a metal bearing made of sintered metal impregnated with grease. モータが、エンジンの吸気経路等に設けるバルブ装置の駆動源として用いられる減速機構付モータであることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のモータの軸受装置。   The motor bearing device according to any one of claims 1 to 8, wherein the motor is a motor with a speed reduction mechanism used as a drive source of a valve device provided in an intake passage or the like of the engine.
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