JP2009097640A - 焼結含油軸受及び回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】初期摩擦性能の安定化を図ると共に、耐久性の更なる向上を可能とした焼結含油軸受を提供する。
【解決手段】内部の気孔に潤滑油を含浸させた多孔質の焼結体６０ａからなり、その中心部に軸孔６１を有して当該軸孔６１に挿通された軸を回転自在に支持する焼結含油軸受６０であって、焼結体６０ａが、青銅(Ｃｕ−Ｓｎ)と鉄(Ｆｅ)とを含む合金からなり、その軸受摺動面における組成が面積率で、Ｃｕ−Ｓｎ：６０〜４０％、Ｆｅ：４０〜６０％であり、且つ、その透過率が１×１０^−１５〜７×１０^−１５ｍ^２であり、潤滑油が、ポリオールエステル(ＰＯＥ)を含み、且つ、その４０℃における動粘度が３０〜９０ｍｍ^２／ｓである。
【選択図】図３

Description

本発明は、内部の気孔に潤滑油を含浸させた多孔質の焼結体からなる焼結含油軸受、並びにそのような焼結含油軸受を用いた回転電機に関する。

焼結含油軸受は、内部の気孔に潤滑油を含浸させた多孔質の焼結体からなり、軸孔に挿通された軸を回転自在に支持しながら無給油での使用が可能となっている。このような焼結含油軸受は、パワーウィンド用の減速機付モータなどに利用されている（例えば、特許文献１を参照。）。

自動車のパワーウィンド用モータに求められる機能としては、ウィンドガラスを自動で開閉する機能の他にも、防犯上の理由からウィンドガラスが外力によって開かないよう逆転防止機能を持たせることが必要である。この逆転防止機能を持たせる構造としては、モータ各部の摺動抵抗（摩擦力）を利用する方法がある。この方法は、構造が簡単で低コストであり、焼結含油軸受はそのような摺動抵抗を付与するのに適している。
特開２００３−１３９７８７号公報

ところで、従来の焼結含油軸受では、初期的な摩擦力が高い、初期効率が悪い、初期なじみ時間が長い、耐久性能の変動が大きいなどの課題があり、これらの課題は軸受摺動面の状態が適切でなく、摺動による変動が大きいために発生するものと考えられている。また、上述した自動車のパワーウィンド用モータの出力特性は、アーマチュアシャフトの軸受摺動性能に影響される。特に、シャフトの両端部及び中央部に使用されている３つの軸受のうち、中央部の軸受摺動性能は、パワーウィンド用モータの出力特性に大きな影響を与えている。

そこで、本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、初期摩擦性能の安定化を図ると共に、耐久性の更なる向上を可能とした焼結含油軸受を提供することを目的とする。
また、本発明は、そのような焼結含油軸受を用いることによって、なじみ性のよい、高効率でしかも耐久性の高い回転電機を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内部の気孔に潤滑油を含浸させた多孔質の焼結体からなり、その中心部に軸孔を有して当該軸孔に挿通された軸を回転自在に支持する焼結含油軸受であって、焼結体が、青銅(Ｃｕ−Ｓｎ)と鉄(Ｆｅ)とを含む合金からなり、その軸受摺動面における組成が面積率で、Ｃｕ−Ｓｎ：６０〜４０％、Ｆｅ：４０〜６０％であり、且つ、その透過率が７×１０^−１５〜１×１０^−１５ｍ^２であり、潤滑油が、ポリオールエステル(ＰＯＥ)を含み、且つ、その４０℃における動粘度が３０〜９０ｍｍ^２／ｓであることを特徴とする焼結含油軸受である。
この構成によれば、軸受摺動面（軸孔の内径面）の初期からの摩擦係数の変動を低く抑えることができ、その結果、限界面圧性能を下げることなく、なじみ時間を短くすることが可能である。また、含油量を確保しつつ、流体潤滑領域を向上させることが可能である。さらに、耐久安定性を向上させることも可能である。

また、請求項２に係る発明は、軸受摺動面における気孔の面積率が５０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の焼結含油軸受である。
この構成によれば、軸受摺動面の初期からの摩擦係数の変動を低く抑えることができ、その結果、なじみ時間を短くすることができる。

また、請求項３に係る発明は、軸孔の少なくとも一方の端部に、０．５〜１．５゜のテーパー面が外径側に向かって設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の焼結含油軸受である。
この構成によれば、初期的な片当たりを緩和し、初期摩耗力の低減を図ることができる。

また、請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の焼結含油軸受と、焼結含油軸受により回転自在に支持された軸と、軸に設けられた回転子と、回転子に対向して配置された固定子とを備えることを特徴とする回転電機である。
この構成によれば、なじみ性のよい、高効率でしかも耐久性の高い回転電機を提供することができる。

また、請求項５に係る発明は、回転子が、軸に設けられた回転子コアと整流子とを有し、回転子を挟んだ軸の両側を回転自在に支持する少なくとも２つの軸受部のうち、整流子側の軸受部に焼結含油軸受が配置されていることを特徴とする請求項４に記載の回転電機である。
この構成によれば、出力特性に大きな影響を与える軸受部の軸受摺動性能を向上させることができる。

また、請求項６に係る発明は、軸の両端部及び中央部を回転自在に支持する３つの軸受部のうち、少なくとも中央部の軸受部に焼結含油軸受が配置されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の回転電機である。
この構成によれば、出力特性に大きな影響を与える中央部の軸受摺動性能を向上させることができる。

また、請求項７に係る発明は、パワーウィンド用の減速機付モータであることを特徴とする請求項４〜６の何れか一項に記載の回転電機である。
この構成によれば、ウィンドガラスを自動で開閉する機能の他にも、ウィンドガラスが外力によって開かないよう逆転防止機能を持たせることが可能である。

以上のように、本発明によれば、初期摩擦性能の安定化を図ると共に、耐久性の更なる向上を可能とした焼結含油軸受を提供することが可能である。
また、本発明では、そのような焼結含油軸受を用いることによって、なじみ性のよい、高効率でしかも耐久性の高い回転電機を提供することが可能である。

以下、本発明を適用した焼結含油軸受及び回転電機について、図面を参照して詳細に説明する。
（ドアガラス昇降システム）
図１は、本発明の一実施形態として示すドアガラス昇降システム１の概略斜視図である。
このドアガラス昇降システム１は、図１に示すように、車両のボディパネル（図示せず。）に開閉自在に取り付けられたドアパネル２に装着されて、このドアパネル２に設けられたウィンドガラス３を上下方向に昇降操作（開閉操作）するものである。

具体的に、このドアガラス昇降システム１は、ウィンドガラス３を上下方向に移動可能に支持するガイド部材４と、このガイド部材４を上下方向に駆動するウィンドレギュレータ５と、このウィンドレギュレータ５の駆動を制御する制御部６とを備えている。

ガイド部材４は、ドアパネル２の内側且つウィンドガラス３を挟んだ左右の両側に固定された一対のガラスガイド７と、ドアパネル２の内側且つドアパネル２の上端側に２つ並んで固定されたスタビライザ８，９とから構成されている。一対のガラスガイド７には、ウィンドガラス３の下端部に固定されたスライダ部７ａが設けられている。各スライダ部７ａは、それぞれのガラスガイド７に沿って上下方向に移動可能となっている。これにより、ウィンドガラス３は、図１中に実線で示す全閉位置と、図１中に一点鎖線で示す全開位置との間で上下方向に案内されることになる。また、各スタビライザ８，９は、ウィンドガラス３の表面に摺接しながらウィンドガラス３の姿勢を保持するようになっている。

ウィンドレギュレータ５は、互いにＸ状に連結されたリフトアーム１０及びイコライザアーム１１と、リフトアーム１０を駆動するレギュレータモータ２０とを有している。

リフトアーム１０は、長板状に形成されており、その基端部１０ｂがドアパネル２の内側に固定されたメインブラケット１２に軸支されることによって、その先端部１０ａが上下方向に揺動可能となっている。また、リフトアーム１０の基端部１０ｂには、扇状に形成されたドリブンギヤ１３が取り付けられている。

イコライザアーム１１は、その略中央部に設けられた連結軸１１ａにリフトアーム１０の略中央部が軸支されることによって、リフトアーム１０に対してＸ状に連結されている。また、イコライザアーム１１は、リフトアーム１０を挟んだ両側に第１のアーム部１１ｂと第２のアーム部１１ｃとを有しており、これらのアーム部１１ｂ，１１ｃが連結軸１１ａを介して互いに連結されている。

リフトアーム１０の先端部１０ａ及び第１のアーム部１１ｂの先端部１１ｄには、ローラ（図示せず。）が回転自在に取り付けられており、これらローラがウィンドガラス３の下端部に固定されたローラガイド１４のガイド溝１４ａに沿って左右方向（車両の前後方向）に移動可能となっている。また、第２のアーム部１１ｃの先端部１１ｅにも、ローラ（図示せず。）が回転自在に取り付けられており、このローラがドアパネル２に固定されたローラガイド１５のガイド溝１５ａに沿って移動可能となっている。

そして、このウィンドレギュレータ５では、レギュレータモータ２０の駆動によりリフトアーム１０が揺動されると、ローラガイド１４が上下方向に移動しながら、ウィンドガラス３を図１中に実線で示す全閉位置と、図１中に一点鎖線で示す全開位置との間で昇降操作することになる。

制御部６は、車両（図示せず。）の室内に設けられたパワーウィンドスイッチの操作に従って、レギュレータモータ２０に供給される電力のオン／オフを制御すると共に、パワーウィンドスイッチの開ボタンと閉ボタンとの操作に応じて、レギュレータモータ２０に供給される電流の向きを切り替える。これにより、ウィンドガラス３を自動で開閉することが可能となっている。

（レギュレータモータ）
ところで、上記レギュレータモータ２０には、本発明を適用したパワーウィンド用の減速機付モータ（回転電機）が用いられている。
図２は、上記レギュレータモータ２０の構造を示す一部切欠き断面図である。
このレギュレータモータ２０は、図２に示すように、モータ本体２１と減速機構２２とを備え、この減速機構２２のケーシング２３に設けられた取付脚２４を介して上記メインブラケット１２に取り付けられている。

モータ本体２１は、底付き円筒状に形成されたモータハウジング２５を有し、このモータハウジング２５の内周面には、互いに異なる磁極を向かい合わせて配置された２つの永久磁石２６，２７（固定子）が設けられている。そして、モータハウジング２５の内部には、これら永久磁石２６，２７による磁界が形成されている。また、モータハウジング２５の内部には、アーマチュア（回転子）２８が設けられている。

アーマチュア２８は、アーマチュアシャフト（軸）２９を有している。このアーマチュアシャフト２９は、モータハウジング２５とケーシング２３内に設けられた３つの軸受部３０，３１，３２によって、その両端部及び中央部の３箇所が回転自在に支持されている。

また、アーマチュアシャフト２９には、一端の軸受部３０と中央の軸受部３１との間において、アーマチュアコア（回転子コア）３３とコンミテータ（整流子）３４とが設けられており、これらがアーマチュアシャフト２９と一体に回転可能となっている。

アーマチュアコア３３は、モータハウジング２５内の永久磁石２６，２７と対向して配置されている。また、アーマチュアコア３３は、軸方向に沿ってわずかに傾斜して延びる複数のコアスロット３７を有し、それぞれのコアスロット３７は放射状に配置されている。各コアスロット３７には、アーマチュアコイル４０が重ね巻きにより巻装されている。

コンミテータ３４は、アーマチュアシャフト２９のアーマチュアコア３３よりも中央側に配置されている。コンミテータ３４には、アーマチュアコイル４０のコイル端４０ａが接続される複数のセグメント３４ａが互いに絶縁されて放射状に配置されている。また、コンミテータ３４には、一対のブラシ（図示せず。）が摺接されるようになっている。一対のブラシは、減速機構２２のケーシング２３内に設けられたカプラ４１を介して制御部６と接続されており、制御部６から電流が供給されるようになっている。

そして、このレギュレータモータ２０では、永久磁石２６，２７による磁界と、コンミテータ３４を介して整流された電流がアーマチュアコイル４０に流れることにより発生する磁界との磁気的な相互作用により回転トルクを発生させて、アーマチュアシャフト２９を回転駆動することが可能となっている。

また、レギュレータモータ２０には、アーマチュアシャフト２９の回転速度を検出するための回転速度センサ４２が設けられている。この回転速度センサ４２は、リングマグネット４３と２つのホールＩＣ４４ａ，４４ｂとを有している。

リングマグネット４３は、円環状に形成された強磁性体からなり、アーマチュアシャフト２９に嵌合されて、このアーマチュアシャフト２９と一体に回転可能となっている。また、リングマグネット４３の端面４３ａ，４３ｂには、それぞれ異極性に着磁された磁極が周方向に交互に並んで配置されている。

ホールＩＣ４４ａ，４４ｂは、ホール素子を用いたセンサであり、リングマグネット４３の磁極に近づくと、その極性や磁束密度の変化に応じた電圧の出力を行う。ホールＩＣ４４ａ，４４ｂは、ケーシング２３内に設けられた基板５０上に配置されており、互いにアーマチュアシャフト２９の中心軸に対して４５度の位相差を有してリングマグネット４３と対向するように配置されている。また、ホールＩＣ４４ａ，４４ｂの出力端は、カプラ４１を介して制御部６と接続されている。

制御部６は、それぞれのホールＩＣ４４ａ，４４ｂから入力される検出信号をパルス信号に変換するようになっており、このパルス信号の周期からアーマチュアシャフト２９の回転速度を検出するようになっている。また、それぞれのホールＩＣ４４ａ，４４ｂによるパルス信号の出現タイミングからアーマチュアシャフト２９の回転方向を検出することが可能となっている。

アーマチュアシャフト２９の他端の軸受部３２と中央の軸受部３１との間には、その外周面を転造することによってウォーム５１が形成されている。また、ケーシング２３内には、出力軸（図示せず。）と一体に形成されたウォームホイル５３が回転自在に設けられている。そして、このウォームホイル５３とアーマチュアシャフト２９のウォーム５１とが噛み合わされることによりウォームギヤ５４が構成されている。これにより、レギュレータモータ２０では、アーマチュアシャフト２９の回転がウォームギヤ５４により減速されて出力軸に伝達されることになる。

減速機構２２の出力軸には、ピニオン（図示せず。）が取り付けられており、このピニオンは、上記ドリブンギヤ１３と噛み合わされている。したがって、パワーウィンドスイッチが開方向に操作されてアーマチュアシャフト２９が一の方向に回転すると、その回転がウォームギヤ５４を介してドリブンギヤ１３に伝達されてリフトアーム１０を揺動させながらウィンドガラス３が開くことになる。一方、パワーウィンドスイッチが閉方向に操作されてアーマチュアシャフト２９が他の方向に回転すると、その回転がウォームギヤ５４を介してドリブンギヤ１３に伝達されてリフトアーム１０を揺動させながらウィンドガラス３が閉まることになる。

なお、上記ドアガラス昇降システム１は、挟み込み防止機能を有しているものもある。具体的には、ウィンドガラス３に異物が挟み込まれ、回転速度センサ４２により検出されるアーマチュアシャフト２９の回転速度が減少した場合に、レギュレータモータ２０を停止させるようにしている。このため、制御部６は、回転速度センサ４２により検出されたアーマチュアシャフト２９の回転方向がウィンドガラス３を閉じる方向であって、なお且つ、アーマチュアシャフト２９の回転速度が減少した場合に、ブラシに対する電流の供給を停止し、レギュレータモータ２０を停止させたり、或いは、レギュレータモータ２０に印加する電圧の正負を逆にしてレギュレータモータ２０を逆転させたりするようになっている。

（焼結含油軸受）
ところで、上述したレギュレータモータ２０の軸受部３０，３１，３２には、本発明を適用した焼結含油軸受が用いられている。本発明を適用した焼結含油軸受は、初期摩擦性能の安定化を図ると共に、耐久性の更なる向上を可能としたものであり、上記レギュレータモータ２０は、そのような焼結含油軸受を軸受部３０，３１，３２に用いることによって、なじみ性のよい、高効率でしかも耐久性の高いものとなっている。特に、本発明を適用した焼結含油軸受は、出力特性に大きな影響を与える中央の軸受部３１に好適に用いることができ、その軸受摺動性能を向上させることが可能である。

具体的に、図３は、本発明を適用した焼結含油軸受の一例として、上記中央の軸受部３１に用いた焼結含油軸受６０を示す断面図である。
この焼結含油軸受６０は、図３に示すように、中心部に軸孔６１を有して略円筒状に形成された多孔質の焼結体６０ａからなる。この焼結含油軸受６０は、焼結体６０ａの内部の気孔に潤滑油を含浸させることによって、軸孔６１に挿通された軸を回転自在に支持しながら無給油での使用が可能となっている。

焼結体６０ａは、青銅(Ｃｕ−Ｓｎ)と鉄(Ｆｅ)とを含む合金からなる。具体的に、この焼結体６０ａは、Ｃｕ−Ｓｎ粉末とＦｅ粉末とを上記割合で混合した原料粉末を金型内で加圧成形し、略円筒状の圧粉体を作製した後、この圧粉体を加熱により焼結させて、再び金型内で高精度に加圧成形（サイジングという。）することによって作製される。そして、作製された焼結体６０ａに潤滑油を含浸させることによって、上記焼結含油軸受６０を得ることができる。なお、焼結体６０ａの形状については、上述した円筒状に限らず、滑り軸受として任意の形状とすることができる。なお、青銅の組成範囲は、質量％でＣｕ：９８〜８９％、Ｓｎ：２〜１１％である。

ここで、焼結体６０ａの軸受摺動面（軸孔６１の内径面６１ａ）における組成については、Ｃｕ−Ｓｎの配合量が減少するのに伴って、この軸受摺動面における初期からの摩擦係数のばらつきが大きくなる。一方、Ｃｕ−Ｓｎの配合量が増加するのに伴って、初期から安定時までの摩擦係数の低下が大きくなる。これは、Ｃｕ−Ｓｎの配合量が多いほど軸受摺動面の気孔が摺動により閉孔されるためと考えられる。したがって、このような軸受摺動面の初期からの摩擦係数の変動を低く抑えるため、焼結体６０ａの軸受摺動面における組成は、面積率でＣｕ−Ｓｎ：６０〜４０％、Ｆｅ：４０〜６０％とすることが好ましい。

また、軸受摺動面の初期からの摩擦係数の変動を低く抑えるためには、焼結体６０ａの透過率（ガス透過率：ＪＩＳ Ｋ ７１２６準拠）を７×１０^−１５〜１×１０^−１５ｍ^２とすることが好ましい。透過率は、焼結体６０ａの密度と当て代（サイジング強度）の差による軸受摺動面の気孔量の変動を示すパラメータであり、この値が７×１０^−１５ｍ^２未満になると、初期からの摩擦係数の変動が大きくなる。一方、この値が１×１０^−１５ｍ^２を超えると、焼結体６０ａの内部の気孔が小さくなり過ぎて、潤滑油が含浸される多孔質体として機能しなくなる。したがって、焼結体６０ａの透過率は、７×１０^−１５〜１×１０^−１５ｍ^２の範囲とすることが好ましい。

さらに、軸受摺動面の初期からの摩擦係数の変動を低く抑えるためには、この軸受摺動面における気孔の面積率を５０％以下とすることが好ましい。気孔の面積率は、軸受摺動面の顕微鏡写真から気孔と母材との面積比を画像解析により二値化して求めた値であり、摺動により気孔が閉孔された軸受摺動面の表面状態の変化を表す。この値が５０％を超えると、軸受摺動面における摩擦係数の変動が大きくなる。したがって、軸受摺動面における気孔の面積率は、初期の摺動状態から５０％以下とすることが好ましい。なお、気孔の面積率の上限については、焼結体６０ａの内部の気孔が小さくなり過ぎず、潤滑油が含浸される多孔質の焼結体として機能する範囲であればよい。

焼結体６０ａに含浸される潤滑油には、ポリオールエステル(ＰＯＥ)を含むものを用いることが好ましい。また、ＰＯＥの含有量に比例して潤滑性能が良くなることから、ＰＯＥのみを用いることが最も好ましい。これにより、耐久的な潤滑性能を向上させることができる。なお、ＰＯＥ以外の潤滑油を含むものとしては、ポリαオレフィン(ＰＡＯ)を含むものを挙げることができる。また、潤滑油は、その４０℃における動粘度が３０〜９０ｍｍ^２／ｓであることが好ましく、潤滑油の含油量については、１５〜２５％とすることが好ましい。なお、潤滑油は、例えばソックスレー抽出器にて焼結体６０ａを完全に脱脂した後、真空ポンプを用いて焼結体６０ａに含浸させることができる。

ところで、焼結体６０ａの軸孔６１の両端部には、それぞれテーパー面６２が設けられている。焼結含油軸受６０では、このようなテーパー面６２を設けることによって、初期的な片当たりを緩和し、初期摩耗力の低減を図ることができる。

具体的に、これらのテーパー面６２は、軸孔６１の内径面６１ａに対して０．５〜１．５゜の角度（テーパー角という。）で外径側に向けて傾斜していることが好ましい。このテーパー角が０．５゜未満であると、テーパー面６２を設けたことによる十分な効果を得ることが困難となる。一方、このテーパー角が１．５゜を超えると、逆にすべり軸受としての性能低下を招くことになる。したがって、このテーパー角は、０．５〜２．０゜の範囲とすることが好ましく、より好ましくは０．５〜１．５゜の範囲である。これにより、なじみ時間を短くできると共に、すべり軸受としての耐久的な性能の安定化を図ることができる。

なお、焼結含油軸受６０は、上述した軸孔６１の両端部にテーパー面６２を設けた構成に限らず、軸孔６１の一方の端部にのみテーパー面６２を設けた構成としてもよい。また、焼結含油軸受６０では、軸を安定して支持するために必要な軸孔６１の軸方向の長さ（有効長という。）を確保した上でテーパー面６２を設けることが必要であり、例えば軸孔６１の径が７ｍｍの場合、軸孔６１の有効長は３．５ｍｍ以上確保することが好ましい。

以上のように、本発明を適用した焼結含油軸受６０では、軸受摺動面の初期からの摩擦係数の変動を低く抑えることができ、その結果、限界面圧性能を下げることなく、なじみ時間を短くすることが可能である。また、この焼結含油軸受６０では、含油量を確保しつつ、流体潤滑領域を向上させることが可能である。さらに、この焼結含油軸受６０では、耐久安定性を向上させることも可能である。

また、この焼結含油軸受６０では、軸孔６１の少なくとも一方の端部にテーパー面６２を設けることによって、初期的な片当たりを緩和し、初期摩耗力の低減を図ることが可能である。その結果、なじみ時間を短くできると共に、すべり軸受としての耐久的な性能の安定化を図ることができる。

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではない。すなわち、本発明を適用した焼結含油軸受は、上記実施形態として示すドアガラス昇降システム１のレギュレータモータ２０に適用したものに限らず、回転電機の回転軸を支持するすべり軸受として幅広く適用することが可能である。

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。

（第１の実施例）
＜焼結体の組成について＞
第１の実施例では、焼結含油軸受を構成する焼結体の組成が摩擦性能に及ぼす影響についての評価を行った。
具体的には、表１に示す試料Ａ〜Ｅの焼結含油軸受を作製し、図４に示す摩擦試験装置１００を用いて、各試料Ａ〜Ｅの軸受摺動面における摩擦係数の変動を測定した。

なお、試料Ａ〜Ｅの焼結含油軸受の仕様は以下のとおりである。
軸受内径（軸孔径）：７ｍｍ(７．０２１〜７．０２７ｍｍ)
軸受外径：１１ｍｍ(１１．０３３〜１１．０４６ｍｍ)
軸受長さ：７ｍｍ(６．９８５〜７．０１９ｍｍ)
潤滑油：ＰＯＥ６０質量％、ＰＡＯ４０質量％
粘度（４０℃）：０．０５３Ｐａ・ｓ
含油量：２０〜２２％

また、試料Ａ〜Ｅの焼結含油軸受について、焼結体の密度及び透過率を測定した結果を表１に示す。

摩擦試験装置１００では、図４に示すように、作製した各試料Ａ〜Ｅの焼結含油軸受（図４中に軸受Ｘとして表す。）を軸受ハウジング１０１に圧入し、この軸受ハウジング１０１を深溝玉軸受１０２を介して固定ホルダ１０３に設置した。そして、この軸受ハウジング１０１には、レバー１０４の一端にオモリ１０５を加えることによって、レバー１０４を介して鉛直上方に静止荷重を負荷した。なお、レバー１０４の他端には、無負荷時に軸受ハウジング１０１等の重さをキャンセルするためのバランス１０６が取り付けられている。軸受Ｘの軸孔には、軸１０７が挿通され、この軸１０７は、コレットチャック１０８を介して連結されたサーボモータ１０９により回転駆動される。なお、軸１０７は、軸触れが２μｍ以内となるように設置した。この摩擦試験装置１００には、摩擦力測定用のロードセル１１０が設けられている。そして、軸受Ｘの摺動面における摩擦力は、軸受ハウジング１０１の背面から突出したピン１１１を用い、回転方向に動こうとする際の力をロードセル１１０にて測定した。ピン１１１は、正逆回転方向の測定できるように軸１０７を挟んで左右に存在する。また、この摩擦試験装置１００には、雰囲気調整用の恒温槽１１２が設けられている。そして、軸受温度は、軸受ハウジング１０１の前面から軸受Ｘまで貫通した孔にクロメル−アルメル熱電対（ｋ線）１１３を取り付けて測定した。

なお、本試験に用いられる軸１０７の仕様並びに試験条件は以下のとおりである。
＜軸の仕様＞
軸材質：Ｓ３５Ｃ
軸径：７．００４
軸表面粗さＲａ：０．１５０未満
＜試験条件＞
回転速度：４０００ｒｐｍ
静止荷重：４０Ｎ
槽内温度：４０℃

そして、この摩擦試験装置１００を用いて、各試料Ａ〜Ｅの軸受摺動面における摩擦係数の変動を測定した結果を図５に示す。なお、本測定は、試験開始から１秒間隔で発生した摩擦力をサンプリングし、３０分間行った。

図５に示すように、試料Ａ，Ｃ，Ｄの焼結含油軸受は、焼結体の軸受摺動面における組成について本発明の数値範囲（Ｃｕ−Ｓｎ：４０〜６０％、Ｆｅ：６０〜４０％）を満たすものである。これらは、何れも試料Ｂ，Ｅの焼結含油軸受と比べて、初期から安定時までの摩擦係数の低下が小さく、初期からの摩擦係数のばらつきが小さいことがわかる。
一方、試料Ｂの焼結含油軸受は、初期からの摩擦係数のばらつきが大きいことがわかる。これはＣｕ−Ｓｎの配合量が少ないためと考えられる。しかしながら、試料Ｂの焼結含油軸受は、Ｃｕ−Ｓｎの配合量が少ないにも関わらず、Ｃ（グラファイト）の潤滑効果により低い摩擦係数を示した。
一方、試料Ｅの焼結含油軸受は、初期から安定時までの摩擦係数の低下が大きいことがわかる。これはＣｕ−Ｓｎの配合量が多すぎるためと考えられる。このため、摩擦係数も低い値を示している。

（第２の実施例）
＜焼結体の透過率について＞
第２の実施例では、焼結含油軸受を構成する焼結体の透過率が摩擦性能に及ぼす影響についての評価を行った。
具体的には、表２に示す試料Ｆ〜Ｋの焼結含油軸受を作製し、上記摩擦試験装置１００を用いて、各試料Ｆ〜Ｋの軸受摺動面における摩擦係数の変動を測定した。

なお、試料Ｆ〜Ｋの焼結含油軸受の仕様及び製造条件は、焼結体の軸受摺動面における組成を共通とした以外は、第１の実施例の場合と同様であるため、説明を省略するものとする。また、本試験に用いられる摩擦試験装置１００の仕様及び試験条件も、第１の実施例の場合と同様であるため、説明を省略するものとする。

そして、試料Ｆ〜Ｋの焼結含油軸受について、焼結体の密度、透過率及び軸受摺動面における素材存在率を測定した結果を表２に示す。なお、表２に示す軸受摺動面における素材存在率は、１００％から気孔の面積率を引いた値である。
また、上記摩擦試験装置１００を用いて、試料Ｆ，Ｇ，Ｈの軸受摺動面における摩擦係数の変動を測定した結果を図６に示し、試料Ｉ，Ｊ，Ｋの軸受摺動面における摩擦係数の変動を測定した結果を図７に示す。なお、本測定は、試験開始から１秒間隔で発生した摩擦力をサンプリングし、９０分間行った。

図６に示すように、試料Ｈ，Ｇの焼結含油軸受は、気孔の透過率について本発明の数値範囲（７×１０^−１５〜１×１０^−１５ｍ^２）を満たすものである。これらは、何れも試料Ｆの焼結含油軸受と比べて、初期から安定時までの摩擦係数の低下が小さく、初期からの摩擦係数のばらつきが小さいことがわかる。
一方、試料Ｆの焼結含油軸受は、初期から安定時までの摩擦係数の低下が大きいことがわかる。これは焼結体の密度が低く、気孔の透過率が低いためと考えられる。また、軸受摺動面における素材存在率も５０％超（気孔の面積率については５０％以下）の値を示している。

図７に示すように、試料Ｉ，Ｊの焼結含油軸受は、気孔の面積率について本発明の数値範囲（５０％以下）を満たすものである。これらは、何れも試料Ｋの焼結含油軸受と比べて、初期から安定時までの摩擦係数の低下が小さく、初期からの摩擦係数のばらつきが小さいことがわかる。
一方、試料Ｋの焼結含油軸受は、初期から安定時までの摩擦係数の低下が大きいことがわかる。これは焼結体の密度が高いものの、サイジング強度が弱いために、気孔の面積率が高いためと考えられる。

（第３の実施例）
＜潤滑油について＞
第３の実施例では、焼結含油軸受に含浸される潤滑油が摩擦性能に及ぼす影響についての評価を行った。
具体的には、表３に示す試料Ｉ〜Ｖの潤滑油を含浸させた焼結含油軸受を作製し、上記摩擦試験装置１００を用いて、各試料Ｉ〜Ｖの軸受摺動面における摩擦係数の変動を測定した結果を図８に示す。なお、本測定は、試験開始から１秒間隔で発生した摩擦力をサンプリングし、２００時間行った。

なお、試料Ｉ〜Ｖの焼結含油軸受の仕様及び製造条件は、共通の焼結含油軸受（試料Ｈと同じ仕様のもの。）を用いた以外は、第１の実施例の場合と同様であるため、説明を省略するものとする。また、本試験に用いられる摩擦試験装置１００の仕様及び試験条件も、第１の実施例の場合と同様であるため、説明を省略するものとする。
また、試料Ｉ〜Ｖの潤滑油について、それらの動粘度（４０℃、１００℃）、粘度指数及び流動点を表３に示す。

図８に示すように、試料Ｉ，IIの焼結含油軸受は、ＰＯＥを主体的に含む潤滑油であり、この潤滑剤の４０℃における動粘度も本発明の数値範囲（３０〜９０ｍｍ^２／ｓ）を満たしている。これらは、何れも試料III ，IV，Ｖの焼結含油軸受と比べて、初期から安定時までの摩擦係数の低下が小さく、初期からの摩擦係数のばらつきが小さいことがわかる。特に、潤滑油としてＰＯＥのみを含浸させた試料Ｉの焼結含油軸受は、非常に優れた潤滑性能を示している。
一方、試料III，IVの焼結含油軸受は、ＰＡＯを主体的に含む潤滑油であるが、耐久的な潤滑性能が低下していることがわかる。特に、潤滑油としてＰＡＯのみを含浸させた試料IVの焼結含油軸受では、潤滑不良による「かじり」が発生した。
一方、試料Ｖの焼結含油軸受は、摺動時間に関わらず摩擦係数がほとんど変化していないことがわかる。これは、潤滑油としてＰＯＥのみを含浸させたものであるが、その動粘度が高いために、摺動面がほとんど変化しないための考えられる。但し、動粘度が高いものは、潤滑性に優れるとは一概には言えず、例えば低摩擦係数が必要な場合、潤滑油の動粘度を低くして流体抵抗を下げる必要がある。

（第４の実施例）
＜テーパー面について＞
第４の実施例では、焼結含油軸受のテーパー面の有無によるパワーウィンド用モータの特性評価試験を行った。
具体的には、表４に示す試料Ｌ〜Ｏの焼結含油軸受を作製し、図９に示す評価試験装置２００を用いて、各試料Ｌ〜Ｏの焼結含油軸受を用いたパワーウィンド用モータの定格荷重を負荷した状態の回転速度の変化、回転速度の変化量、及び拘束トルクの変化を測定した。

なお、試料Ｌ〜Ｎの焼結含油軸受の仕様及び製造条件は、焼結体の組成を共通とした以外は、第１の実施例の場合と同様であるため、説明を省略するものとする。また、これら試料Ｌ〜Ｏのうち、試料Ｌの焼結含油軸受は、テーパー面を設けなかった場合であり、試料Ｍの焼結含油軸受は、テーパー角１．２゜のテーパー面を片側のみ設けた場合であり、試料Ｎの焼結含油軸受は、テーパー角１．２゜のテーパー面を両側に設けた場合であり、試料Ｏの焼結含油軸受は、テーパー角０．３゜のテーパー面を片側に設けた場合である。また、これら試料Ｌ〜Ｏの焼結含油軸受について、焼結体の密度及び透過率を測定した結果を表４に示す。

評価試験装置２００では、図９に示すように、作製した各試料Ｌ〜Ｏの焼結含油軸受を用いたパワーウィンド用モータ（図９中にモータＹとして表す。）を取付プレート２０１を介して設置した。このモータＹへの電力（１００ｍＶ／６０Ａ）の供給は、駆動電源２０２からシャント抵抗２０３を介して行う。モータＹの回転速度、拘束トルク、及びそれらの電流値の測定は、回転速度計２０４、トルクメータ２０５、トルク検出器２０６及びシャント抵抗２０７により出力される電圧値から制御部２０８が演算することにより行う。また、測定条件の設定は、パウダークラッチ２０９に印加される電圧値を制御部２０８が変化させることで行う。なお、これらの測定は、定格負荷条件及び拘束条件の順で行った。

そして、この評価試験装置２００を用いて、各試料Ｌ〜Ｏの焼結含油軸受を用いたパワーウィンド用モータの定格荷重を負荷した状態の回転速度の変化、回転速度の変化量、及び拘束トルクの変化を測定した結果を図１０、図１１及び図１２に示す。なお、本測定は、試験開始から１，５，１０，２０，５０，１００，２００，５００，１０００，２０００回目に行った。

図１０、図１１及び図１２に示すように、試料Ｍ，Ｎの焼結含油軸受を用いたパワーウィンド用モータは、焼結含油軸受にテーパー面を設けたものであり、テーパー角も本発明の数値範囲（０．５〜２．０゜）を満たしている。これらは、何れも試料Ｍ，Ｎの焼結含油軸受を用いたパワーウィンド用モータと比べて、回転速度の上昇（なじみ）が早く、モータ性能が早く安定すると共に、モータの効率も高いことがわかる。
一方、試料Ｌの焼結含油軸受を用いたパワーウィンド用モータは、焼結含油軸受にテーパー面を設けなかったため、試料Ｍ，Ｎよりも安定するのが遅く、効率も悪いことがわかる。
一方、試料Ｏの焼結含油軸受を用いたパワーウィンド用モータは、焼結含油軸受にテーパー面を設けたものの、テーパー角が本発明の範囲よりも低いために、試料Ｍ，Ｎよりも劣る結果となった。

図１は、ドアガラス昇降システムの一例を示す斜視図である。 図２は、レギュレータモータの一例を示す一部切欠き断面図である。 図３は、本発明を適用した焼結含油軸受の一例を示す断面図である。 図４は、摩擦試験装置の概略構成を示す模式図である。図である。 図５は、試料Ａ〜Ｅの軸受摺動面における摩擦係数の変動を測定した結果を示すグラフである。 図６は、試料Ｆ，Ｇ，Ｈの軸受摺動面における摩擦係数の変動を測定した結果を示すグラフである。 図７は、試料Ｉ，Ｊ，Ｋの軸受摺動面における摩擦係数の変動を測定した結果を示すグラフである。 図８は、試料Ｉ〜Ｖの軸受摺動面における摩擦係数の変動を測定した結果を示すグラフである。 図９は、評価試験装置の概略構成を示す模式図である。 図１０は、試料Ｌ〜Ｏのモータの回転速度の変化を示すグラフである。 図１１は、試料Ｌ〜Ｏのモータの回転速度の変化量を示すグラフである。 図１２は、試料Ｌ〜Ｏのモータの拘束トルクの変化量を示すグラフである。

符号の説明

１…ドアガラス昇降システム ２…ドアパネル ３…ウィンドガラス ５…ウィンドレギュレータ ２０…レギュレータモータ（回転電機） ２６，２７…永久磁石（固定子） ２８…アーマチュア（回転子） ２９…アーマチュアシャフト（軸） ３０，３１，３２…軸受部 ６０…焼結含油軸受 ６０ａ…焼結体 ６１…軸孔 ６１ａ…内径面（軸受摺動面） ６２…テーパー面

Claims (7)

1. 内部の気孔に潤滑油を含浸させた多孔質の焼結体からなり、その中心部に軸孔を有して当該軸孔に挿通された軸を回転自在に支持する焼結含油軸受であって、
   前記焼結体は、青銅(Ｃｕ−Ｓｎ)と鉄(Ｆｅ)とを含む合金からなり、その軸受摺動面における組成が面積率で、Ｃｕ−Ｓｎ：６０〜４０％、Ｆｅ：４０〜６０％であり、且つ、その透過率が７×１０^−１５〜１×１０^−１５ｍ^２であり、
   前記潤滑油は、ポリオールエステル(ＰＯＥ)を含み、且つ、その４０℃における動粘度が３０〜９０ｍｍ^２／ｓであることを特徴とする焼結含油軸受。
2. 前記軸受摺動面における気孔の面積率が５０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の焼結含油軸受。
3. 前記軸孔の少なくとも一方の端部には、０．５〜２．０゜のテーパー面が外径側に向かって設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の焼結含油軸受。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の焼結含油軸受と、前記焼結含油軸受により回転自在に支持された軸と、前記軸に設けられた回転子と、前記回転子に対向して配置された固定子とを備えることを特徴とする回転電機。
5. 前記回転子は、前記軸に設けられた回転子コアと整流子とを有し、前記回転子を挟んだ軸の両側を回転自在に支持する少なくとも２つの軸受部のうち、前記整流子側の軸受部に前記焼結含油軸受が配置されていることを特徴とする請求項４に記載の回転電機。
6. 前記軸の両端部及び中央部を回転自在に支持する３つの軸受部のうち、少なくとも中央部の軸受部に前記焼結含油軸受が配置されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の回転電機。
7. パワーウィンド用の減速機付モータであることを特徴とする請求項４〜６の何れか一項に記載の回転電機。

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