CN115103963A - 电动水泵用转子以及水泵用滑动轴承装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动水泵用转子，能够以低成本制造由热塑性树脂组合物构成的滑动轴承，并且在嵌件成形前后不易产生内径收缩，低摩擦、低磨损特性优异。用于电动水泵的转子(1)具有：支承泵的叶轮的主体部(2)、将轴支承为旋转自如的滑动轴承(3)、以及与定子相向配置的磁铁(4)，滑动轴承(3)是聚苯硫醚树脂组合物的退火处理体，聚苯硫醚树脂组合物相对于该组合物总体积含有5～30体积％的碳纤维、1～20体积％的聚四氟乙烯树脂、1～30体积％的石墨，主体部(2)是在滑动轴承(3)的外径侧使用与聚苯硫醚树脂组合物不同的热塑性树脂组合物进行嵌件成形而成的注射成形体。

Description

电动水泵用转子以及水泵用滑动轴承装置
技术领域
本发明涉及安装有叶轮和磁铁且以轴为中心经由滑动轴承而被支承的电动水泵用转子，特别涉及对汽车的逆变器、发动机进行冷却的电动水泵用的转子。另外，本发明涉及用于汽车的发动机、逆变器、蓄电池或燃料电池等的冷却水的循环、供热水机、地暖设备等的热水的循环等的水泵的滑动轴承装置。
背景技术
以往，作为用于对汽车的逆变器、发动机进行冷却等用途的电动水泵，提出了专利文献1。基于图3对这种电动水泵用转子的结构进行说明。图3的转子11具有环形的磁铁12、滑动轴承13、以及一体地具有叶轮安装部15的主体部14。
滑动轴承13为大致圆筒状，将泵的轴支承为旋转自如。滑动轴承13的材质使用加入碳的聚苯硫醚(PPS)树脂等热塑性树脂、烧结碳、陶瓷。另外，在专利文献2中，作为其他的水中用滑动轴承的材质，例示了聚醚醚酮(PEEK)树脂、聚砜树脂(PSF)树脂、聚醚酰亚胺(PEI)树脂、酚醛树脂等。
主体部14在将磁铁12和在该磁铁的内侧设置在同心圆上的滑动轴承13配置在模具内的状态下，使用PPS树脂等热塑性树脂注射成形。由此，磁铁12、滑动轴承13以及主体部14成为一体。
基于图4对使用了图3的转子的电动水泵的结构和动作进行说明。泵21在将线圈卷绕于层叠有电磁钢板的定子铁芯而成的定子22、隔开水与定子的密封箱23、以及与密封箱23一起形成泵室的壳体24成为一体的壳体中收纳有转子11。由SUS或陶瓷构成的轴25的一端插入密封箱23的轴支承部，另一端由壳体24的轴支承部支承。通过向定子22的线圈通电而产生的磁场，具有磁铁12的转子11以轴25为中心旋转。由于叶轮26固定于转子11，因此，叶轮26也伴随着转子11的旋转而旋转。被吸入到泵室的水被叶轮26压送。
另外，在汽车的发动机、逆变器、蓄电池或燃料电池的冷却水的循环、供热水机、地暖设备的热水的循环等中使用水泵。以往，作为用于这样的用途的水泵的代表例，已知有专利文献4那样的磁力泵或专利文献5那样的DC无刷泵。基于图16对以往的水泵进行说明。图16是DC无刷泵的横剖视图。在该泵51中，在电机62中，通过具有配置有线圈的绕组52而产生磁场，由控制部控制该磁场的产生。为了追随产生磁场，固定有永磁铁53的叶轮54被轴55支承为旋转自如。叶轮54追随旋转磁场而旋转，从而对循环水进行吸排水。轴55固定于壳体56，被罩57的轴支承件57a支承。叶轮54经由滑动轴承58旋转自如地支承于轴55，轴55与滑动轴承58旋转滑动。并且，滑动轴承58的两端面与分别设置在罩57的轴支承件57a、壳体56之间的推力板59、60进行推力方向的旋转滑动。在滑动轴承58的两端面与推力板59、60之间分别稍微设置有空隙。
伴随着由绕组52产生的旋转磁场，叶轮54通过被固定的永磁铁53的吸引排斥而追随旋转。由此产生泵作用，从箭头X方向吸入循环水，向箭头Y方向喷出循环水。通过此时的差压，叶轮54被向罩57侧按压，滑动轴承58的端面与推力板59旋转滑动。滑动轴承58与壳体56侧的推力板60几乎没有滑动，仅限于起动停止时的一瞬间、在没有循环水的状态下使泵运转的空运转等异常运转时。因此，也存在在壳体56侧不使用推力板60而直接在壳体56与滑动轴承58滑动的情况。
在上述那样的水泵中，通过在滑动轴承或推力承受件的任一方设置润滑槽，能够降低摩擦系数。在此，专利文献6公开了一种推力支承装置，该推力支承装置具备：轴环，该轴环具有与旋转轴正交的滑动面，并固定于旋转轴；以及推力轴承，该推力轴承固定于固定部件，并沿着该滑动面相对地旋转。在该推力轴承设置有与轴环的滑动面平行的台肩部、相对于上述滑动面倾斜并通过相对旋转使与轴环之间的润滑液产生动压的锥形部、以及槽。通过利用锥形部产生动压，实现摩擦系数的降低。
另外，本发明人提出了一种水泵，该水泵具有从将循环水从滑动轴承的一方的端面侧向轴承内径面侧吸引的吸引构件、以及将循环水从滑动轴承的轴承内径面侧向另一方的端面侧排出的排出构件中选择的至少一个(专利文献7)。在该水泵中，通过提高循环水向滑动面的供给性(排出能力)来实现低摩擦化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4812787号公报
专利文献2：日本特开平11-30196号公报
专利文献3：日本特开2017-25742号公报
专利文献4：日本专利第3099434号公报
专利文献5：日本特开2006-200427号公报
专利文献6：日本专利第5761560号公报
专利文献7：日本特开2015-183650号公报
发明内容
发明要解决的课题
在此，关于电动水泵用转子，在专利文献1中，如上所述，通过将滑动轴承插入模具并对热塑性树脂进行注射成形而形成。作为滑动轴承，若选择烧结碳轴承或陶瓷轴承，则不仅成本高，而且无法通过注射成形来制造该轴承，因此，设计的自由度变小。因此，更优选加入碳的PPS树脂等热塑性树脂。
热塑性树脂在高温时弹性模量降低，因此，在通过上述的嵌件成形使滑动轴承与转子一体化时，存在滑动轴承的内径因注射成形压力而收缩的课题。若内径收缩量大，则径向间隙管理变得困难。作为降低该内径收缩量的方法，发明人提出了将酚醛树脂组合物的成形体用于滑动轴承的转子(专利文献3)。酚醛树脂组合物为热固性，因此，在高温下弹性模量不易降低，能够抑制由嵌件成形引起的内径收缩量。并且，该酚醛树脂组合物以酚醛树脂为主成分，至少含有(A)碳纤维和(B)选自聚四氟乙烯(PTFE)树脂和石墨中的至少一种固体润滑剂，因此，在水中成为低摩擦、低磨损。
但是，在专利文献3中，在滑动轴承使用热塑性树脂组合物的成形体的情况下，没有提出抑制上述的内径收缩量的方法。
本发明(下述的第一发明)是为了应对上述那样的问题而完成的，其目的在于提供一种电动水泵用转子，在该电动水泵用转子中，能够以低成本制造由热塑性树脂组合物构成的滑动轴承，并且在上述的嵌件成形前后不易产生内径收缩，低摩擦、低磨损特性优异。
另一方面，近年来，对于水泵要求用于节能化的摩擦系数降低、用于提高静音性的振动降低。在专利文献6的推力轴承设置有通过相对旋转而使与轴环之间的润滑液产生动压的锥形部，但未对锥形部的角度、长度进行研究。另外，在专利文献6所例示的推力轴承中，锥形部与台肩部的边界沿着推力轴承的径向形成，可认为在动压效果方面存在进一步改善的余地。
本发明(下述的第二发明)是为了应对上述那样的问题而完成的，其目的在于提供一种水泵用滑动轴承装置，该水泵用滑动轴承装置对设置于滑动轴承或推力承受件的端面的润滑槽赋予较高的动压效果，降低两者之间的摩擦系数。
用于解决课题的方案
本申请的第一发明的电动水泵用转子是具备转子和定子的电动水泵中的上述转子，上述转子以轴为中心旋转，上述定子设置在与上述轴同轴的圆周上，对上述转子进行旋转驱动，其特征在于，上述转子具有：支承上述泵的叶轮的主体部、将上述轴支承为旋转自如的滑动轴承、以及与上述定子相向配置的磁铁，上述滑动轴承是PPS树脂组合物的退火处理体，上述PPS树脂组合物相对于该组合物总体积，含有5～30体积％的碳纤维、1～20体积％的PTFE树脂、1～30体积％的石墨，上述主体部是在上述滑动轴承的外径侧使用与上述PPS树脂组合物不同的热塑性树脂组合物进行嵌件成形而成的注射成形体。
在此，用于形成主体部的、与上述PPS树脂组合物不同的热塑性树脂组合物是指其组成不同，不仅包括滑动轴承与构成主体部的各原料不同的情况，还包括各原料相同且组成比不同的情况。
其特征在于，在上述滑动轴承的外径侧嵌件成形上述热塑性树脂组合物的前后，上述滑动轴承的内径收缩量比由未进行退火处理的上述PPS树脂组合物的成形体构成的滑动轴承小。
其特征在于，上述PPS树脂组合物的成形体的弯曲弹性模量在130℃下为3000MPa以上。
在此，PPS树脂组合物的成形体是指实施退火处理之前的状态的成形体，以后也同样。
本申请的第二发明的水泵用滑动轴承装置用于水泵，上述水泵具备：叶轮；轴，上述轴用于固定上述叶轮；圆筒状的滑动轴承，上述圆筒状的滑动轴承固定于上述叶轮，用于将上述叶轮支承为相对于上述轴旋转自如；圆筒状的推力承受件，上述圆筒状的推力承受件与上述滑动轴承各自的端面滑动；以及壳体和罩，上述壳体和罩收纳上述叶轮并形成泵室，上述水泵通过上述叶轮的旋转而经由上述泵室吸入并排出循环水，上述水泵用滑动轴承装置的特征在于，上述水泵用滑动轴承装置由上述滑动轴承和上述推力承受件构成，在上述滑动轴承的至少一方的端面以及上述推力承受件的至少一方的部件的端面设置有成为滑动面的台肩部和从内径侧向外径侧排出上述循环水的润滑槽，上述润滑槽具有相对于上述台肩部倾斜的倾斜面，是通过上述滑动轴承与上述推力承受件的相对旋转而产生动压的槽，在从正面(轴向)观察设置有上述润滑槽的端面时的投影图中，上述润滑槽由被线段A和线段B、沿着内径面的圆弧C以及沿着外径面的圆弧D包围的区域构成，上述线段A和线段B从上述端面的内径侧连接到外径侧，上述圆弧C的长度与上述圆弧D的长度相等或比上述圆弧D的长度长。
在本申请的第二发明中，“推力承受件”不仅包括为了承受滑动轴承的推力载荷而设置的专用的推力板，在由壳体等其他部件承受推力载荷的情况下，还包括该其他部件。另外，“循环水”不仅包括水，还包括防冻液、药液等。
其特征在于，上述线段A与上述线段B所成的角度为0°～15°。
其特征在于，上述线段A位于比上述线段B靠相对旋转方向的上游侧的位置，在上述润滑槽中，基于与上述线段A正交的任意的剖切面的截面形状为以上述倾斜面为斜边的大致直角三角形，以上述线段A与上述剖切面的交点为顶点的内角的角度为3°～30°。在此，“相对旋转方向”是指，在滑动轴承和推力承受件中的任一方的部件旋转的情况下，在自身旋转的情况下是指自身的旋转方向，在对方件旋转的情况下是指与对方件的旋转方向相反的方向。
其特征在于，上述润滑槽的最大深度为0.1mm～1.0mm。
其特征在于，上述润滑槽在上述端面沿圆周方向隔开间隔地配置有多个。
其特征在于，形成有上述润滑槽的上述部件在上述线段A的延长线上具有轴中心，上述多个润滑槽设置在比上述部件的通过上述线段A的中心线向相对旋转方向的下游侧偏移的位置。
其特征在于，上述滑动轴承是树脂组合物的注射成形体，在其至少一方的端面具有上述润滑槽，在上述滑动轴承的外径面形成有浇口痕，在上述滑动轴承中，在上述润滑槽内形成有熔合部，在上述台肩部未形成上述熔合部。
发明的效果
本发明人发现，在电动水泵用转子中，是具备转子和定子的电动水泵中的转子，上述转子以轴为中心旋转，上述定子设置在与轴同轴的圆周上，对转子进行驱动旋转，其中，转子具有：支承泵的叶轮的主体部、将轴支承为旋转自如的滑动轴承、以及与定子相向配置的磁铁，滑动轴承是PPS树脂组合物的退火处理体，PPS树脂组合物相对于该组合物总体积含有5～30体积％的碳纤维、1～20体积％的PTFE树脂、1～30体积％的石墨，主体部是在滑动轴承的外径侧使用与PPS树脂组合物不同的热塑性树脂组合物进行嵌件成形而成的注射成形体，由此，由热塑性树脂组合物构成的滑动轴承能够以低成本制造，并且在嵌件成形前后不易产生内径收缩，低摩擦、低磨损特性优异，从而完成了本申请的第一发明。能够以低成本制造的原因在于，热塑性树脂组合物与酚醛树脂等热固性树脂组合物相比，滑动轴承的成形加工容易，能够再利用通过注射成形制造滑动轴承时产生的滑柱(spool)/流道的粉碎材料。由此，本申请的第一发明的电动水泵用转子的经济性优异。
在滑动轴承的外径侧嵌件成形热塑性树脂组合物的前后，滑动轴承的内径收缩量比由未进行退火处理的PPS树脂组合物的成形体构成的滑动轴承小，因此，嵌件成形前后的内径收缩量也更小，从而能够高精度地管理径向间隙，有助于降低电动水泵运转时的转子的振动、防止烧结。
PPS树脂组合物的成形体的弯曲弹性模量在130℃下为3000MPa以上，因此，高温时的刚性优异，能够降低嵌件成形前后的滑动轴承的内径收缩量。
本申请的第二发明的滑动轴承装置在滑动轴承或推力承受件的至少一方的部件的端面设置有成为滑动面的台肩部和排出循环水的润滑槽，润滑槽具有相对于台肩部倾斜的倾斜面，是通过滑动轴承与推力承受件的相对旋转而产生动压的槽，而且，该润滑槽具有规定的结构，因此，能够实现优异的低摩擦特性。得到优异的低摩擦特性的原因在于，设置于滑动轴承或推力承受件的端面的润滑槽能够通过其槽形状发挥优异的动压效果，并且润滑槽从内径侧向外径侧连通，由此，循环水容易地供给到滑动轴承与推力承受件的滑动面，润滑状态得到改善。即，润滑槽单独兼具动压效果和提高循环水向滑动面的供给性的效果。因此，与以往的推力轴承那样的分别设置有产生动压的锥形部和润滑槽的结构相比，能够形成为简单的结构，还能够实现低成本化。
特别是，在本申请的第二发明中，在润滑槽中沿着内径面的圆弧C的长度与沿着外径面的圆弧D的长度相等或比沿着外径面的圆弧D的长度长，在循环水的流动方向上，出口与入口相同或比入口窄，因此，与以往的推力轴承那样出口比入口宽的结构相比，更容易产生动压。
另外，滑动轴承是树脂组合物的注射成形体，在其至少一方的端面具有润滑槽，在滑动轴承中，在润滑槽内形成有熔合线，在台肩部未形成熔合线，因此，能够提高台肩部的平面度。通过提高平面度，能够降低在滑动时产生的振动，能够实现优异的静音性。
附图说明
图1是本申请的第一发明的电动水泵用转子的轴向剖视图。
图2是表示本申请的第一发明的实施例中的转子的滑动轴承的尺寸的轴向剖视图。
图3是以往的电动水泵用转子的轴向剖视图。
图4是表示电动水泵的一例的图。
图5是PPS树脂组合物的成形体的DSC图。
图6是PPS树脂组合物的退火处理体的DSC图。
图7是使用了本申请的第二发明的滑动轴承装置的水泵的横剖视图。
图8是从正面观察本申请的第二发明中的滑动轴承的端面的投影图。
图9是表示润滑槽的截面形状的剖视图。
图10是表示本申请的第二发明中的滑动轴承的另一例的剖视图。
图11是用于表示滑动面的磨损引起的变化的图。
图12是从正面观察实施例B1～B4的试验片的端面的投影图。
图13是从正面观察实施例B5～B11的试验片的端面的投影图。
图14是从正面观察比较例B1的试验片的端面的投影图。
图15是从正面观察比较例B2的试验片的端面的投影图。
图16是以往的水泵的横剖视图。
具体实施方式
本申请的第一发明的电动水泵用转子具有：支承泵的叶轮的主体部；将轴支承为旋转自如的滑动轴承；以及与定子相向配置的磁铁。在此，滑动轴承是PPS树脂组合物的退火处理体，PPS树脂组合物相对于该组合物总体积含有5～30体积％的碳纤维、1～20体积％的PTFE树脂、1～30体积％的石墨，主体部是在滑动轴承的外径侧使用与上述的PPS树脂组合物不同的热塑性树脂组合物进行嵌件成形而成的注射成形体。即，在将使用规定的PPS树脂组合物预先成形并进行了退火处理的滑动轴承插入主体部形成用的模具的状态下，向该模具注射填充热塑性树脂组合物，从而在滑动轴承的外径侧注射成形主体部而一体化。
滑动轴承的退火处理的温度模式没有特别限定，作为退火处理的最高温度的优选范围为200～260℃。更优选为220～260℃，进一步优选为220～240℃。另外，在220～260℃的范围内的最高温度下，优选保持2小时以上。更优选为4小时以上。通过退火处理，能够除去滑动轴承内部的残留应力，抑制嵌件成形时的内径收缩量。
对于退火处理后的滑动轴承，若进行差示扫描量热测定(DSC)，则在升温的过程中出现在未进行退火处理的情况下看不到的吸热峰(以下，称为基于热历程的吸热峰)。基于热历程的吸热峰出现在与退火处理的最高温度同等或稍高的温度(+20度以内)，因此，能够推定退火处理的最高温度。在本申请的第一发明的滑动轴承中，基于热历程的吸热峰出现在200～280℃的范围。
对于本申请的第一发明中使用的PPS树脂组合物的成形体，将未进行退火处理的情况下的DSC图的一例示于图5。进而，将该成形体在最高温度240℃下保持4小时而制成退火处理体的情况下的DSC图的一例示于图6。在图6中，在253℃观察到在图5中未出现的基于热历程的吸热峰。在图5的281℃、图6的282℃观察到的吸热峰是由PPS树脂的熔点引起的。需要说明的是，图5、图6的DSC图是以升温速度15度/分钟在氮气中测定的。
基于图1对本申请的第一发明的电动水泵用转子的一实施例进行说明。图1是本申请的第一发明的电动水泵用转子的剖视图。使用该转子的电动水泵的结构与图4所示的结构相同。即，具备：成为转子的中心轴的轴；设置在与轴同轴的圆周上并对转子进行旋转驱动的定子；以及用于压送水的叶轮。如图1所示，该方式的转子1具有：支承泵的叶轮的主体部2；将轴支承为旋转自如的滑动轴承3；与定子相向配置的磁铁4；以及叶轮安装部5。
滑动轴承3是在径向中央部具有用于将轴支承为旋转自如的轴承孔3a的圆筒体。构成轴承孔3a的圆筒内径面成为径向轴承面(滑动面)。滑动轴承3的外径形状(例如，圆筒长度相对于圆筒外径的比例、圆筒壁厚)没有特别限定，可以根据电动水泵的结构适当设定。在本申请的第一发明中，用于滑动轴承的PPS树脂组合物的成形体在130℃下的弯曲弹性模量为3000MPa以上，因此，高温时的刚性优异，主体部成形时的内径收缩量降低。因此，对于任意的滑动轴承形状，径向间隙管理容易，轴承孔3a的精度优异。
图1所示的滑动轴承3在圆筒一端具有凸缘部3b。凸缘部3b的端面形成为比主体部2的端面向轴向突出的形状。在泵旋转时，通过差压将叶轮向轴向一侧按压。此时，能够将凸缘部3b的端面作为推力轴承面，在该情况下，能够省略另外的推力轴承。另外，通过在滑动轴承3设置凸缘部3b，能够将滑动轴承3与在该滑动轴承的外径侧嵌件成形的主体部2牢固地结合，能够防止使用时的脱落、旋转。需要说明的是，出于同样的结合增强的目的，也可以预先在滑动轴承3的外径侧形成突起、凹凸形状等。
形成滑动轴承3的PPS树脂组合物相对于该组合物总体积含有5～30体积％的碳纤维、1～20体积％的PTFE树脂、1～30体积％的石墨。
在此，相对于该PPS树脂组合物总体积，以超过50体积％的量配合作为主成分的PPS树脂，优选配合60体积％以上。
PPS树脂是具有苯环在对位的位置通过硫键连结的聚合物结构的结晶性的热塑性树脂。PPS树脂的熔点为约280℃，玻璃化转变温度(Tg)为93℃，具有极高的刚性、优异的耐热性、尺寸稳定性、耐磨损性等。PPS树脂根据其分子结构，有交联型、半交联型、直链型、支链型等类型，但在本申请的第一发明中，可以不限于这些分子结构、分子量地使用。
在上述PPS树脂组合物中，碳纤维的配合量相对于树脂组合物总体积优选为5～30体积％，更优选为10～30体积％，进一步优选为10～20体积％。若小于5体积％，则缺乏增强效果，耐磨损性变差，若超过30体积％，则成本变高。
上述PPS树脂组合物优选除了PPS树脂和碳纤维以外，还包含PTFE树脂和石墨(graphite)。PTFE树脂的配合比例相对于树脂组合物总体积优选为1～20体积％，更优选为3～20体积％，进一步优选为5～15体积％。另外，石墨的配合比例相对于树脂组合物总体积优选为1～30体积％，更优选为3～30体积％，进一步优选为10～30体积％。
上述PPS树脂组合物通过配合碳纤维来提高成形体的弹性模量。碳纤维可以是根据原材料分类的沥青系或PAN系中的任一种。另外，可以是研磨纤维或短切纤维中的任一种。碳纤维的平均纤维直径为20μm以下，优选为5～15μm。在超过20μm的较粗的碳纤维中，产生极压，因此，在轴为SUS制的情况下，其磨损损伤有可能变大。平均纤维直径可以利用本领域中通常使用的电子显微镜或原子力显微镜等进行测定。另外，平均纤维直径可以基于上述测定作为数均纤维直径而算出。
作为能够在本申请的第一发明中使用的市面销售品的研磨纤维，作为沥青系碳纤维，有KUREHA公司制：KUREKA M-101S、M-101F、M-201S、三菱化学公司制：DIALEAD K223HM-200μm、DIALEAD K223HM-50μm、日本石墨纤维公司制：HC-600-15M等。另外，作为同样的PAN系碳纤维，可举出东邦TENAX公司制：BESFIGHT HT M100 160MU、HT M100 40MU、或东丽公司制：TORAYCA MLD-30、MLD-300等。作为短切纤维，作为沥青系碳纤维，可举出三菱树脂公司制：DIALEAD K223HE，作为PAN系碳纤维，可举出东丽公司制：TORAYCA T010-003等。
PTFE树脂是固体润滑剂，在不形成水膜的除水状态的情况下等，能够降低边界润滑下的成形体的动摩擦系数。作为PTFE树脂，可以采用基于悬浮聚合法的模塑粉末、基于乳液聚合法的细粉、再生PTFE中的任一种。为了使PPS树脂组合物的流动性稳定，优选采用不易因成形时的剪切而纤维化、不易使熔融粘度增加的再生PTFE。再生PTFE是指热处理(施加了热历程的)粉末、照射了γ射线或电子射线等而得到的粉末。例如，有对模塑粉末或细粉进行热处理而得到的粉末、以及对该粉末进一步照射γ射线或电子射线而得到的粉末、对模塑粉末或细粉的成形体进行粉碎而得到的粉末、以及之后照射γ射线或电子射线而得到的粉末、对模塑粉末或细粉照射γ射线或电子射线而得到的粉末等类型。
作为能够在本申请的第一发明中使用的市面销售品的PTFE树脂，可举出喜多村公司制：KTL-610、KTL-450、KTL-350、KTL-8N、KTL-400H、三井杜邦氟化学公司制：特氟隆(注册商标)7-J、TLP-10、旭硝子公司制：FluonG163、L150J、L169J、L170J、L172J、L173J、大金工业公司制：PolyflonM-15、LubronL-5、住友3M公司制：DyneonTF9205、TF9207等。另外，也可以是被全氟烷基醚基、氟烷基或其他具有氟烷基的侧链基改性的PTFE树脂。在上述记载中，作为照射了γ射线或电子射线等的PTFE树脂，可举出喜多村公司制：KTL-610、KTL-450、KTL-350、KTL-8N、KTL-8F、旭硝子公司制：FluonL169J、L170J、L172J、L173J等。
石墨(graphite)是固体润滑剂，与PTFE树脂同样地能够降低边界润滑下的动摩擦系数。另外，石墨还具有提高磨损特性、弹性模量，并且提高注射成形时的滑动轴承的尺寸精度的效果。作为石墨，可以使用天然石墨、人造石墨中的任一种。粒子的形状有鳞片状、球状等，但由于鳞片状在滑动时的脱落少，因此更优选。作为天然石墨，可举出日本石墨工业公司制：ACP，作为人造石墨，可举出IMERYS Graphite&Carbon Japan公司制：KS-6、KS-25、KS-44等。
需要说明的是，在不妨碍本发明的效果的程度下，可以在PPS树脂组合物中配合公知的树脂用添加剂。作为添加剂，例如可举出氮化硼、二硫化钼、二硫化钨等摩擦特性提高剂、碳粉末、氧化铁、氧化钛等着色剂。
将构成上述PPS树脂组合物的各材料根据需要用亨舍尔混合机、球混合机、螺带式混合机等混合后，用双螺杆混炼挤出机等熔融挤出机进行熔融混炼，能够得到成形用颗粒。需要说明的是，填充材料的投入可以在用双螺杆挤出机等进行熔融混炼时采用侧进料。通过使用该成形用颗粒进行注射成形，能够得到PPS树脂组合物的成形体。
关于上述PPS树脂组合物的成形体的物性，其弯曲弹性模量优选在130℃下为3000MPa以上。通过设为这样的范围，即便在使用热塑性树脂组合物对主体部进行注射成形时，也能够降低滑动轴承的内径收缩量。作为弯曲弹性模量的更优选的范围为3000～9000MPa，进一步优选的范围为4000～7000MPa。弯曲弹性模量可以使用依据ASTM D790的试验片(127mm×12.7mm×厚度3.1mm)，通过支点间距离50mm、十字头速度1.3mm/min的3点弯曲试验等进行测定。
通过对PPS树脂组合物的成形体进行退火处理，能够得到滑动轴承。
主体部通过在将得到的滑动轴承插入主体部形成用的模具的状态下，向该模具注射填充热塑性树脂组合物而得到。另外，也可以在磁铁也同时插入上述模具的状态下对主体部进行注射成形。注射成形方法(嵌件成形方法)的条件等没有特别限定，可以采用公知的方法、条件。
作为形成主体部的热塑性树脂组合物的主成分，可举出PEEK树脂、PPS树脂、聚酰胺酰亚胺(PAI)树脂、聚酰胺(PA)树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂、聚乙烯(PE)树脂等合成树脂。这些各树脂可以单独使用，也可以是混合了两种以上的聚合物合金。
在电动水泵中，作为输送的液体，除了水以外还使用防冻液。从对防冻液的耐化学品性的观点出发，作为热塑性树脂组合物的主成分，与非晶性树脂相比，优选结晶性树脂，具体而言，优选PPS树脂。PPS树脂为高耐热性，因此，即便水或防冻液的温度上升，刚性也高。另外，由于为低吸水性，因此，使用中的尺寸变化非常小。
优选在形成主体部的热塑性树脂组合物中配合配合剂。例如，为了高强度化、高弹性化、高尺寸精度化，可以配合玻璃纤维、碳纤维、晶须、云母、滑石等增强剂，为了除去注射成形收缩的各向异性等，可以配合矿物质、碳酸钙、玻璃珠等无机填充剂。
作为特别优选的方式，是基础树脂使用PPS树脂组合物、相对于PPS树脂组合物整体含有10～30体积％的玻璃纤维的PPS树脂组合物。
关于主体部的形状，在图1所示的方式中，在转子1的主体部2一体地形成有叶轮安装部5。本申请的第一发明并不限定于此，例如，也可以是将叶轮整体与主体部一体地形成的方式。
基于图7对使用了本申请的第二发明的滑动轴承装置的水泵的一例进行说明。如图7所示，在水泵31中，壳体36和罩37被固定，形成收纳叶轮34的泵室。壳体36与罩37经由衬垫41而被密封，防止泵室内的循环水泄漏。电机42通过具有配置有线圈的绕组32而产生磁场，由控制部控制该磁场的产生。为了追随该产生磁场，固定有永磁铁33的叶轮34在泵室内被轴35支承为旋转自如。叶轮34追随旋转磁场而在泵室内旋转，从而对循环水进行吸排水。详细而言，伴随着由绕组32产生的旋转磁场，叶轮34通过被固定的永磁铁33的吸引排斥而追随旋转，由此产生泵作用，从箭头X方向吸入循环水，向箭头Y方向喷出循环水。
轴35固定于壳体36的大致中央，被罩37的轴支承件37a支承。叶轮34经由固定于其中心的圆筒状的滑动轴承38旋转自如地支承于轴35。轴35是固定轴(不旋转)，轴35的外径面与滑动轴承38的内径面旋转滑动。滑动轴承38的两端面与分别设置在罩37的轴支承件37a以及壳体36之间的推力承受件即推力板39、40进行推力方向的旋转滑动。需要说明的是，“滑动轴承”是指在内径以及端面承受载荷而滑动的部件，不一定限定于一个部件，也可以分割为两个部件以上，进而材质不同。
在本申请的第二发明中，在该水泵中设置有润滑槽，该润滑槽通过叶轮34旋转时的推力承受件(推力板39、40)与滑动轴承38的相对旋转，将循环水从滑动轴承38的内径侧向外径侧排出。该润滑槽形成于选自滑动轴承38的循环水排出侧的端面以及与该端面滑动的推力承受件(推力板39、40)中的至少一方的推力滑动面。
在图7的方式中，在旋转时，叶轮34由于差压而被向罩37侧按压，滑动轴承38的一方的端面与推力板39旋转滑动。滑动轴承38的另一方的端面与壳体36侧的推力板40几乎不滑动。基于差压的水的流动方向是从推力板40侧到推力板39侧。在图7中，在滑动轴承38的与推力板39滑动的端面形成有润滑槽，在图8中示出从正面观察该端面时的投影图。
如图8的投影图(俯视图)所示，滑动轴承38在圆环状的轴承端面具有成为滑动面的台肩部43和将内径面38a与外径面38b连通的润滑槽44。需要说明的是，滑动轴承38的润滑槽44以外的部分仅是台肩部43，在轴承端面未形成其他的槽、凹部。另外，图8中的箭头Z表示滑动轴承38的旋转方向。
如图8所示，润滑槽44具有相对于台肩部43倾斜的槽底面44a(参照图9)，是通过滑动轴承38与推力承受件的相对旋转而产生动压的槽。润滑槽44在轴承端面在圆周方向上隔开间隔地设置有3条。多个润滑槽44优选在圆周方向上等间隔地设置，在图8中，相邻的槽彼此的角度间隔为120°。该间隔是各润滑槽44的线段A彼此所成的角度的间隔。需要说明的是，润滑槽44的数量没有特别限定。润滑槽44的数量越多，动压效果越大，但滑动轴承38与推力承受件的滑动面的表面压力变高，因此，考虑使用条件等来设定。
另外，润滑槽44的线段A的延长线通过滑动轴承38的轴中心O。在该情况下，多个润滑槽44设置在比滑动轴承38的通过线段A的中心线OA向旋转方向的下游侧偏移的位置。
如图8所示，各润滑槽44由如下区域构成，该区域由从轴承端面的内径侧连接到外径侧的线段A、位于比线段A靠滑动轴承38的旋转方向的下游侧的位置且从轴承端面的内径侧连接到外径侧的线段B、沿着内径面38a的圆弧C、以及沿着外径面38b的圆弧D包围。在图8的滑动轴承38中，其特征在于，圆弧C的长度比圆弧D的长度长。在滑动轴承38旋转时，循环水从内径侧向外径侧排出，在该流动方向上，润滑槽44的形状成为末端变窄的形状，从而能够提高动压效果。另外，圆弧C的长度与圆弧D的长度之比为1/3≤(圆弧D的长度)/(圆弧C的长度)≤1，优选圆弧D的长度比圆弧C的长度短。
另外，在润滑槽44中，优选内径侧的开口部的面积与外径侧的开口部的面积相等或比外径侧的开口部的面积大。需要说明的是，“内径侧的开口部的面积”能够根据从滑动轴承的中心线OA沿着线段A观察内径侧时的向视图来计算。另外，“外径侧的开口部的面积”能够根据从外径侧沿着线段A观察中心线OA时的向视图来计算。
在图8中，角度θ1表示润滑槽44的线段A与线段B所成的角度。更详细地说，是指线段A的延长线与线段B的延长线所成的角度中的锐角(0°以上且90°以下)。角度θ1越大，动压效果越提高，但由于表面压力变高，因此，角度θ1优选为0°～15°。在图8中，线段A和线段B不平行，角度θ1为大于0°的角度。在该方式中，角度θ1更优选为5°～15°，进一步优选为10°～15°。
需要说明的是，如后述的实施例所示，线段A和线段B也可以相互平行(角度θ1＝0°)。在该情况下，圆弧C的长度也比圆弧D的长度长。
接着，图9表示图8的a-a线剖视图。图9是用与线段A正交的面剖开润滑槽而得到的剖视图。如图9所示，润滑槽44的截面形状为直角三角形。该直角三角形分别以线段A与剖切面的交点v1、线段B与剖切面的交点v2、以及槽底面44a与槽侧面44b的交点v3为顶点。另外，直角三角形的斜边相当于润滑槽44的槽底面44a。槽底面44a是相对于台肩部43倾斜的倾斜面，槽深朝向旋转方向Z的上游侧变浅。在滑动轴承38旋转时，被供给到润滑槽44内的循环水以朝向交点v1压入的方式发挥作用。因此，通过设置这样的润滑槽44，产生由循环水引起的动压。
槽底面44a相对于台肩部43的倾斜角度θ2(也是以交点v1为顶点的内角)优选为3°～30°。若角度θ2小于3°，则通过润滑槽的循环水的流量降低，循环水向滑动轴承与推力承受件的滑动面的供给有可能变得不充分。若角度θ2超过30°，则动压效果有可能变得不充分。另外，角度θ2更优选为5°～20°。需要说明的是，角度θ2可以是从内径侧到外径侧恒定，也可以连续地变化。在角度θ2变化的情况下，任意截面中的各角度θ2优选在3°～30°的范围内，更优选在5°～20°的范围内。
在润滑槽44中，滑动轴承38的轴向上的最大深度H优选为0.1～1.0mm。最大深度H是从台肩部43到润滑槽44的最深部的深度。若最大深度H小于0.1mm，则通过润滑槽44的循环水的流量降低，循环水向端面的台肩部43与推力承受件的滑动面的供给有可能变得不充分。另外，若最大深度H超过1.0mm，则由循环水被朝向交点v1压入而产生的动压效果有可能变得不充分。在图9中，润滑槽44的最深部从内径侧朝向外径侧形成为线状。需要说明的是，润滑槽44的槽深也可以从内径侧到外径侧变化，在该情况下，优选最大深度H处于0.1～1.0mm的范围。
例如，在润滑槽44的最大深度H从内径侧到外径侧恒定，润滑槽44的截面形状为直角三角形，而且角度θ1(参照图8)不是0°的情况下，角度θ2从内径侧到外径侧连续地变大。
在图9中，示出了润滑槽44的截面形状为直角三角形的情况，但也可以是大致三角直角形。例如，也可以使构成槽底面44a的斜边、构成槽侧面44b的边在不妨碍本申请的第二发明的效果的范围稍微弯曲。另外，也可以将线段B与剖切面的交点v2处的内角设为70°～90°(优选为80°～90°)的角度。优选使槽侧面44b相对于台肩部43接近直角。另外，也可以在交点v2设置倒角、圆角(R)。
在图10中示出本申请的第二发明中的滑动轴承的另一例。图10与图9同样地，是用与线段A正交的面剖开润滑槽而得到的剖视图。如图10所示，在槽底面46a的旋转方向Z的上游侧的端部与台肩部45的边界部，设置有比槽底面46a坡度陡的倾斜面46c。在该情况下，倾斜面46c的旋转方向Z的上游侧的端部的轨迹成为线段A。在该例中，倾斜面46c相对于台肩部45的倾斜角度θ3只要是比角度θ2大的角度即可，例如为20°～90°，优选为40°～60°。若角度θ3为比20度平缓的坡度，则在产生了台肩部45的磨损时，台肩部45的面积变化变大，有可能无法得到所希望的效果。
接着，图11表示由图10的结构得到的效果。如图11(a)所示，该滑动轴承在槽底面46a与台肩部45(滑动面)的边界部设置有比槽底面46a坡度陡的倾斜面46c，因此，与未设置该倾斜面的情况(图11(b))相比，即使在滑动面磨损相同程度的情况下，滑动面的表面积的增加也小，转矩的变化被抑制。
在本申请的第二发明中，滑动轴承的材质没有特别限定，可以使用合成树脂、碳材料、金属等。其中，优选使用合成树脂，从成形加工的容易性的观点出发，更优选使用热塑性树脂。滑动轴承特别优选为包含热塑性树脂在内的树脂组合物的注射成形体。在注射成形时，在滑动轴承的外径面配置至少一处以上的浇口，熔融的树脂组合物从该浇口流入型腔内。在浇口为多点浇口的情况下，优选浇口彼此的间隔在周向上为等间隔。
在此，使用图8对浇口的位置进行说明。图8的滑动轴承38是使用黑箭头所示的3处浇口(3点浇口)注射成形的注射成形体，在外径面具有浇口痕。浇口彼此的间隔在圆周方向上设定为120°。浇口的位置虽然没有特别限定，但如图8所示，优选在润滑槽44内形成熔合部W，在除润滑槽44以外的部分(台肩部43)不形成熔合部W。熔合部W形成于相邻的浇口的中间附近，因此，在图8中，以3处熔合部W分别形成在3处润滑槽44内的方式调整浇口的位置。
熔合部形成于熔融树脂汇合的部分，熔合部与没有熔合部的部分相比，有时凸出。因此，通过不在端面的台肩部43形成熔合部，能够减小台肩部43的平面度。需要说明的是，在由熔合部引起的凸部以熔合部为中心遍及一定程度的宽广范围的情况下，该凸部整体处在润滑槽内不是必须的。另外，熔合部的位置可以通过显微镜观察等已知的方法来确认。需要说明的是，在滑动轴承38中，浇口的轴向的位置没有限定，但优选为滑动轴承38的轴向上的长度的中央附近。
另外，台肩部43的平面度优选为0.08mm以下，更优选为0.05mm。需要说明的是，平面度基于JIS B0621-1984的定义。平面度的测定方法可以是使用千分表等的接触式的测定、使用照射激光等而得到的高度信息的非接触式的测定中的任一种。在滑动轴承38的轴承端面，通过提高除润滑槽44以外的平坦部分(台肩部43)的平面度，能够降低在滑动时产生的振动。
在本申请的第二发明中的滑动轴承，优选除了上述端面之外，还在滑动轴承的内径面的径向滑动面形成槽。例如，能够形成与轴向平行的直线槽或螺旋槽。另外，优选将该槽设为动压槽。通过设置动压槽，能够向封闭的滑动面压入水，大量供给水，产生负荷相反方向的载荷，形成水膜，成为低摩擦系数。另外，即便在除水的异常状态下，也能够期待空冷效果。在上述螺旋槽中，通过使螺旋旋转方向与轴的旋转方向相同，容易产生动压。另外，该槽优选一并使用连通槽(从轴承的一方的端面向另一方的端面连通的槽)和非连通槽。
以下，对将滑动轴承作为注射成形体的情况下的树脂组合物进行说明。树脂组合物的基础树脂优选为热塑性树脂。热塑性树脂的种类没有限定，但从耐热性、耐化学品性的观点出发，优选为工程塑料或超级工程塑料。具体而言，可举出聚苯硫醚(PPS)树脂、聚醚醚酮(PEEK)树脂、聚醚砜树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、热塑性聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂等。这些树脂中，优选耐化学品性特别优异、吸水率小的PPS树脂、PEEK树脂。从经济性的观点出发，特别优选PPS树脂。通过使用以PPS树脂为基础树脂的树脂组合物，能够提供廉价的滑动轴承。
PPS树脂是具有苯环在对位的位置通过硫键连结的聚合物结构的结晶性的热塑性树脂。PPS树脂的熔点为约280℃，玻璃化转变温度为93℃，具有极高的刚性和优异的耐热性、尺寸稳定性、耐磨损性等。PPS树脂根据其分子结构，有交联型、半交联型、直链型、支链型等类型，但在本申请的第二发明中，可以不限于这些分子结构、分子量地使用。
PEEK树脂是具有苯环在对位的位置通过醚键与羰基连结的聚合物结构的结晶性的热塑性树脂。PEEK树脂的熔点为约340℃，玻璃化转变温度为143℃，除了具有优异的耐热性、耐蠕变性、耐载荷性、耐磨损性、滑动特性、疲劳特性等之外，还具有优异的成形性。
在上述树脂组合物中，为了赋予不形成水膜的除水状态的摩擦特性，优选配合聚四氟乙烯(PTFE)树脂。另外，为了赋予循环水中的摩擦特性，优选配合石墨(graphite)。此外，石墨还具有提高注射成形时的滑动轴承的尺寸精度的效果。通过配合石墨，也能够降低台肩部的平面度。
作为PTFE树脂，可以采用基于悬浮聚合法的模塑粉末、基于乳液聚合法的细粉、再生PTFE中的任一种。为了使树脂组合物的流动性稳定，优选采用不易因成形时的剪切而纤维化、不易使熔融粘度增加的再生PTFE。再生PTFE是指热处理(施加了热历程的)粉末、照射了γ射线或电子射线等而得到的粉末。例如，有对模塑粉末或细粉进行热处理而得到的粉末、以及对该粉末进一步照射γ射线或电子射线而得到的粉末、对模塑粉末或细粉的成形体进行粉碎而得到的粉末、以及之后照射γ射线或电子射线而得到的粉末、对模塑粉末或细粉照射γ射线或电子射线而得到的粉末等类型。能够在本申请的第二发明中使用的市面销售品的PTFE树脂可以适当使用在上述的本申请的第一发明中列举的PTFE树脂。
石墨(graphite)可以使用天然石墨、人造石墨中的任一种。粒子的形状有鳞片状、球状等，但由于鳞片状在滑动时的脱落少，因此更优选。作为天然石墨，可举出日本石墨工业公司制：ACP，作为人造石墨，可举出IMERYS Graphite&Carbon Japan公司制：KS-6、KS-25、KS-44等。
在上述树脂组合物中，为了提高作为滑动轴承的刚性、耐磨损性、尺寸精度，优选配合碳纤维。碳纤维可以是根据原材料分类的沥青系或PAN系中的任一种。碳纤维的平均纤维直径为20μm以下，优选为5μm～15μm。在超过上述范围的较粗的碳纤维中，容易产生极压，缺乏耐载荷性的提高效果，在旋转轴或推力承受件等对方件为不锈钢的情况下，该对方件的磨损损伤有可能变大。
碳纤维可以是短切纤维、研磨纤维中的任一种，优选纤维长度小于1mm的研磨纤维，更优选平均纤维长度为20μm～200μm。若小于20μm，则难以得到足够的刚性、增强效果，耐磨损性有可能变差。在超过200μm的情况下，容易产生极压，在旋转轴或推力承受件等对方件为不锈钢的情况下，对方件的磨损损伤有可能变大。平均纤维直径可以利用本领域中通常使用的电子显微镜或原子力显微镜等进行测定。另外，平均纤维直径可以基于上述测定作为数均纤维直径而算出。能够在本申请的第二发明中使用的市面销售品的研磨纤维以及短切纤维可以适当使用在上述的本申请的第一发明中列举的材质。
需要说明的是，在不妨碍本发明的效果的程度下，可以在树脂组合物中配合公知的树脂用添加剂。作为添加剂，例如可举出氮化硼、二硫化钼、二硫化钨等摩擦特性提高剂、碳粉末、氧化铁、氧化钛等着色剂。
上述树脂组合物中的配合比例优选至少PTFE树脂以及/或者石墨的配合比例为3～30体积％、更优选为5～20体积％，碳纤维为5～30体积％、更优选为10～20体积％，剩余部分为基础树脂。并且，优选一并使用PTFE树脂、石墨。
将构成上述树脂组合物的各材料根据需要用亨舍尔混合机、球混合机、螺带式混合机等混合后，用双螺杆混炼挤出机等熔融挤出机进行熔融混炼，能够得到成形用颗粒。需要说明的是，填充材料的投入可以在用双螺杆混炼挤出机等进行熔融混炼时采用侧进料。使用该成形用颗粒通过注射成形来成形滑动轴承。
在本申请的第二发明的滑动轴承装置中，推力承受件的材质没有特别限定，但优选使用金属，更优选使用不锈钢。另外，也可以对推力承受件的表面实施基于DLC(Diamond-Like-Carbon：类金刚石)的涂敷、树脂涂敷等已知的涂敷。
需要说明的是，在上述图7～图11中，在滑动轴承的轴承端面设置有液体排出用且产生动压的润滑槽，但也可以代替该结构或在此基础上，在推力承受件的滑动面设置同样的润滑槽。另外，水泵中的循环水不限于水，也可以适当地利用防冻液、药液等。
实施例
实施例A1～A4、比较例A1～A3
以下，一并示出实施例A1～A4以及比较例A1～A3中使用的树脂组合物的原材料。
(1)聚苯硫醚树脂〔PPS〕
东曹公司制：B-042
(2)碳纤维〔CF〕
KUREHA公司制：KUREKA M107T
(平均纤维长度0.4mm、平均纤维直径18μm)
(3)PTFE树脂〔PTFE〕
喜多村公司制：KTL-610(再生PTFE)
(4)石墨〔GRP〕
IMERYS Graphite&Carbon Japan公司制：KS-25(人造石墨、鳞片状)
将实施例A1～A4以及比较例A1～A3的PPS树脂组合物示于表1。图2所示的尺寸形状的滑动轴承通过使用该PPS树脂组合物进行注射成形，进而进行退火处理来制作。需要说明的是，图2中的尺寸数值的单位为mm。将得到的滑动轴承(图2的尺寸形状)和磁铁插入模具，使用加入玻璃纤维(26体积％)的PPS树脂(74体积％)对主体部进行注射成形，形成图1的转子。图1所示的6是模具的分型线(PL)。在嵌件成形前后，利用销规测定滑动轴承的内径尺寸(将贯通的直径的尺寸设为内径尺寸)，将算出内径收缩量的结果示于表1下段。
[表1]
Figure BDA0003787960510000221
注1)在最高温度下保持4小时
注2)在退火的时刻轴承的变形大，不能嵌件成形
在表1中，130℃下的弯曲弹性模量是指实施退火处理之前的PPS树脂组合物的成形体的弯曲弹性模量。如表1所示，实施例A1～A4(实施退火处理之前的弹性模量4100MPa、退火温度200～260℃的滑动轴承)与比较例A1(无退火)相比，内径收缩量为小的值。比较例A2(退火温度275℃的滑动轴承)在进行退火处理的时刻轴承的变形大，无法嵌件成形，因此，无法制成注射成形体。因此，对于比较例A2，无法测定内径收缩量。另外，比较例A3(实施退火处理之前的弹性模量2000MPa)的内径收缩量为实施例A1～A3的2倍。
实施例B1～实施例B11、比较例B1～比较例B2
实施例B1～实施例B11以及比较例B1～比较例B2中使用的圆筒状试验片(内径10mm、外径17mm、高度13mm)使用以PPS树脂为基础树脂的树脂组合物通过注射成形来制作。该树脂组合物是配合5体积％的PTFE树脂、15体积％的石墨、10体积％的碳纤维，剩余部分为PPS树脂的组成。各材料的详细情况如下所述。
〔PPS树脂〕
东曹公司制：B-042
〔PTFE树脂〕
喜多村公司制：KTL-610(再生PTFE)
〔碳纤维〕
KUREHA公司制：KUREKA M107T(平均纤维长度0.4mm、平均纤维直径18μm)
〔石墨〕
IMERYS Graphite&Carbon Japan公司制：KS-25(人造石墨、鳞片状)
将从正面观察实施例B1～B4中使用的圆筒状试验片的端面的投影图示于图12。在图12的圆筒状试验片47中，用与线段A正交的任意面剖开润滑槽而得到的截面形状为直角三角形，润滑槽的最大深度与径向的位置无关而恒定。另外，圆弧C的长度比圆弧D的长度长。在实施例B1～B4中，角度θ1不是0°，因此，伴随着接近外径侧，润滑槽的槽宽变窄，角度θ2(参照图9)从内径侧朝向外径侧逐渐变大。需要说明的是，在实施例B1～B4中，将线段A的内径侧端部与线段B的内径侧端部之间的线段A的垂直方向上的长度L固定为1.70mm。
将从正面观察实施例B5～B11中使用的圆筒状试验片的端面的投影图示于图13。在图13的圆筒状试验片48中，用与线段A正交的任意面剖开润滑槽而得到的截面形状为直角三角形，润滑槽的最大深度与径向的位置无关而恒定。另外，圆弧C的长度比圆弧D的长度长。在实施例B5～B11中，线段A与线段B平行(角度θ1＝0°)，角度θ2从内径侧到外径侧恒定。另外，在实施例B5～B11中使长度L变化。
将从正面观察比较例B1中使用的圆筒状试验片的端面的投影图示于图14。在图14的圆筒状试验片49中，用与线段A正交的任意面剖开润滑槽而得到的截面形状为直角三角形，润滑槽的最大深度与径向的位置无关而恒定。另外，圆弧C的长度比圆弧D的长度短。因此，伴随着接近外径侧，润滑槽的槽宽变宽，角度θ2逐渐变小。
将从正面观察比较例B2中使用的圆筒状试验片的端面的投影图示于图15。图15的圆筒状试验片50在端面未设置润滑槽。
利用千分表测定所制作的各圆筒状试验片的台肩部的平面度(依据JIS B0621-1984)。另外，通过光学显微镜观察台肩部处的熔合的有无。
使用所制作的圆筒状试验片以及圆板状对方件(SUS304)，利用环形盘式试验机测定防冻液中(乙二醇50％：水50％)的动摩擦系数。需要说明的是，试验条件设为速度125m/min、载荷38N、温度30℃。将各圆筒状试验片的尺寸以及试验结果示于表2以及表3。需要说明的是，表2所示的圆筒状试验片由于角度θ2在径向上连续地变化，因此，示出最小值和最大值。
[表2]
Figure BDA0003787960510000251
[表3]
Figure BDA0003787960510000252
Figure BDA0003787960510000261
如表2所示，实施例B1(θ2＝10～16°)、实施例B2(θ2＝10～23°)以及实施例B4(θ2＝10～43°)的角度θ2的最小值均为10°，最大深度均为0.3mm，角度θ1的设定不同。实施例B1(θ1＝10°)以及实施例B2(θ1＝15°)与实施例B4(θ1＝20°)相比为低摩擦。另外，实施例B3(θ2＝16～36°、最大深度＝0.5mm)与实施例B1以及实施例B2相比，θ2大，动摩擦系数为高的值。这被认为是由于θ2变大，动压产生效果降低。另一方面，比较例B1(θ2＝7～10°)虽然θ2小，但是圆弧C的长度比圆弧D的长度短(C<D)，槽宽朝向外径侧变宽，从而动压产生效果降低。其结果是，比较例B1的动摩擦系数为比实施例B1～B2以及实施例B5～B11高的值。
另外，如表3所示，实施例B5～B11的线段A与线段B均平行，角度θ2以及最大深度不同。θ2为5～30°且最大深度为0.1～0.6mm的实施例B5～B6以及实施例B8～B11的动摩擦系数为0.031～0.043，为低摩擦。另一方面，平面度为0.09mm的实施例B7的动摩擦系数为0.051，示出稍高的值。另外，比较例B2在端面没有润滑槽，动摩擦系数为0.066，是比任一实施例都高的值。另外，实施例B5以及实施例B8～实施例B11在相邻的浇口的中间附近具有润滑槽，在润滑槽内形成有熔合线。另一方面，实施例B6以及实施例B7在从相邻的浇口中间附近离开的位置具有润滑槽，在台肩部形成有熔合线。
工业实用性
本申请的第一发明的电动水泵用转子能够以低成本制造，并且能够高精度地管理径向间隙，因此，能够适当地用作对汽车的逆变器、发动机进行冷却的电动水泵用的转子。另外，本申请的第二发明的滑动轴承装置的低摩擦特性以及静音性优异，因此，能够适当地用作用于进行汽车的发动机、逆变器、蓄电池或燃料电池等的冷却水的循环、供热水机、地暖设备等的热水的循环的水泵的滑动轴承装置。需要说明的是，本申请的第二发明的滑动轴承装置并不仅限定于使水循环的水泵用，作为移动供给水的泵也是有用的。另外，即便是对介质为水以外的药液、溶剂、油、饮料等液体进行循环、移动供给的泵，也能够期待同样的效果。
附图标记说明
1 电动水泵用转子
2 主体部
3 滑动轴承
4 磁铁
5 叶轮安装部
6 分型线(PL)
31 水泵
32 绕组
33 永磁铁
34 叶轮
35 轴
36 壳体
37 罩
38、38’滑动轴承
39 推力板
40 推力板
41 衬垫
42 电机
43 台肩部
44 润滑槽
45 台肩部
46 润滑槽
47 圆筒状试验片
48 圆筒状试验片
W 熔合部

Claims (10)

1.一种电动水泵用转子，是具备转子和定子的电动水泵中的所述转子，所述转子以轴为中心旋转，所述定子设置在与所述轴同轴的圆周上，对所述转子进行旋转驱动，所述电动水泵用转子的特征在于，
所述转子具有：支承所述泵的叶轮的主体部、将所述轴支承为旋转自如的滑动轴承、以及与所述定子相向配置的磁铁，
所述滑动轴承是聚苯硫醚树脂组合物的退火处理体，
所述聚苯硫醚树脂组合物相对于该组合物总体积，含有5～30体积％的碳纤维、1～20体积％的聚四氟乙烯树脂、1～30体积％的石墨，
所述主体部是在所述滑动轴承的外径侧使用与所述聚苯硫醚树脂组合物不同的热塑性树脂组合物进行嵌件成形而成的注射成形体。
2.如权利要求1所述的电动水泵用转子，其特征在于，
在所述滑动轴承的外径侧嵌件成形所述热塑性树脂组合物的前后，所述滑动轴承的内径收缩量比由未进行退火处理的所述聚苯硫醚树脂组合物的成形体构成的滑动轴承小。
3.如权利要求1所述的电动水泵用转子，其特征在于，
所述聚苯硫醚树脂组合物的成形体的弯曲弹性模量在130℃下为3000MPa以上。
4.一种水泵用滑动轴承装置，用于水泵，所述水泵具备：叶轮；轴，所述轴用于固定所述叶轮；圆筒状的滑动轴承，所述圆筒状的滑动轴承固定于所述叶轮，用于将所述叶轮支承为相对于所述轴旋转自如；圆筒状的推力承受件，所述圆筒状的推力承受件与所述滑动轴承各自的端面滑动；以及壳体和罩，所述壳体和罩收纳所述叶轮并形成泵室，所述水泵通过所述叶轮的旋转而经由所述泵室吸入并排出循环水，所述水泵用滑动轴承装置的特征在于，
所述水泵用滑动轴承装置由所述滑动轴承和所述推力承受件构成，在所述滑动轴承的至少一方的端面以及所述推力承受件的至少一方的部件的端面设置有成为滑动面的台肩部和从内径侧向外径侧排出所述循环水的润滑槽，
所述润滑槽具有相对于所述台肩部倾斜的倾斜面，是通过所述滑动轴承与所述推力承受件的相对旋转而产生动压的槽，
在从正面观察设置有所述润滑槽的端面时的投影图中，所述润滑槽由被线段A和线段B、沿着内径面的圆弧C以及沿着外径面的圆弧D包围的区域构成，所述线段A和线段B从所述端面的内径侧连接到外径侧，所述圆弧C的长度与所述圆弧D的长度相等或比所述圆弧D的长度长。
5.如权利要求4所述的水泵用滑动轴承装置，其特征在于，
所述线段A与所述线段B所成的角度为0°～15°。
6.如权利要求4所述的水泵用滑动轴承装置，其特征在于，
所述线段A位于比所述线段B靠相对旋转方向的上游侧的位置，
在所述润滑槽中，基于与所述线段A正交的任意的剖切面的截面形状为以所述倾斜面为斜边的大致直角三角形，以所述线段A与所述剖切面的交点为顶点的内角的角度为3°～30°。
7.如权利要求4所述的水泵用滑动轴承装置，其特征在于，
所述润滑槽的最大深度为0.1mm～1.0mm。
8.如权利要求4所述的水泵用滑动轴承装置，其特征在于，
所述润滑槽在所述端面沿圆周方向隔开间隔地配置有多个。
9.如权利要求8所述的水泵用滑动轴承装置，其特征在于，
形成有所述润滑槽的所述部件在所述线段A的延长线上具有轴中心，
所述多个润滑槽设置在比所述部件的通过所述线段A的中心线向相对旋转方向的下游侧偏移的位置。
10.如权利要求4所述的水泵用滑动轴承装置，其特征在于，
所述滑动轴承是树脂组合物的注射成形体，在其至少一方的端面具有所述润滑槽，
在所述滑动轴承的外径面形成有浇口痕，在所述滑动轴承中，在所述润滑槽内形成有熔合部，在所述台肩部未形成所述熔合部。
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