(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結含油軸受金属、樹脂皮覆物、及びオイルから構成され、焼結含油軸受金属外周部は、半円形、台形等の凹凸形状を有し、焼結含油軸受金属外周部の凹部表面の一部と樹脂被覆物間に空隙部が配置される様に、焼結含油軸受金属外周部表面に、成形、接着等により樹脂皮覆物を形成し、当該空隙部にオイルが充填された焼結含油軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子機器，自動車搭載機器等のモータ応用製品の構成部品である焼結含油軸受に関する。
焼結含油軸受は、焼結金属に内在する気孔にオイルを含浸させた自己潤滑機能を有する機能部品であり、材質，形状，気孔、オイルの組合わせにより種々の特性が付与され、低コスト，小型化，高精度，大量生産ができるため、自動車，家電機器，事務機器，産業機械等広い産業分野で使用されている。
【０００２】
【従来の技術】
居住空間における静かさへの欲求は、社会的ニーズにまで高まりつつある。特に自動車走行時の車内の静かさは、運転者に快適性，情緒安定性を与え安全運転につながると共に、音は聴感で簡単に商品優位性が識別できるため重要なセールスポイントとしての役割を果たしている。
以下に減速機付き直流モータの動作により発生する騒音のタイプ，発生部位，原因について説明する。図１は、減速機付き直流モータ（以後単にモータと呼ぷ）の構造の概要を示す。
モータの通電により、ロータ（１）の巻線（２）に発生する電磁界とステータ磁石（３）の発生する電磁界の相互作用（電磁回転力）により、ロータ（１）を回転させるトルクが発生する。
一方ロータ（１）のコア（４）及び通電された巻線（２）は、ステータ磁石（３）より加振力（電磁加振力）を受け、ロータ（１）を振動させる。ロータ（１）は電磁回転力及び電磁加振力の作用により、小さな振動を繰り返しながら回転することになる。
【０００３】
ロータ（１）の回転・振動により発生する騒音は、空気音，１次固体音，２次固体音の３種類のタイプに分類される。モータから発生する空気音（音源から直接空気中に伝搬し受音点に至る直接音）としては、
１．ロータ（１）の回転・振動による風切り音
２．軸（５）と軸受Ａ（６），軸受Ｂ（７），軸受Ｃ（８）の摺動接触による直接音
３．整流子（９）と刷子（１０）の回転接触による直接音
４．ロータ（１）のギヤ部（１１）とウォームホイール（１２）の回転接触による直接音
がある。又、１次固体音（振動発生源から固体中に振動エネルギーが伝達され、固体の振動により空気中に放射されて受音点に至る間接音）としては、ロータ（１）の回転・振動により振動エネルギーが、
１．軸（５）から軸受Ａ（６），軸受Ｂ（７），軸受Ｃ（８）に伝達され、さらにハウジングＡ（１３），ハウジングＢ（１４）を経由して取付相手物に伝達され、ハウジングＡ（１３），ハウジングＢ（１４），取付相手物の振動により生じる間接音
２．整流子（９）から刷子（１０）に伝達され、さらに刷子（１０）のアームを経由して、ハウジングＢ（１４），取付相手物に伝達され、ハウジングＢ（１４），取付相手物の振動により生じる間接音
３．軸（５）のギヤ部（１１）からウォームホイール（１２）に伝達され、さらにハウジングＢ（１４）を経由して取付相手物に伝達され、ハウジングＢ（１４），取付相手物の振動により生じる間接音
が考えられる。
２次固体音（空気音が固体中に入射し、固体の振動により空気中に放射され受音点に至る間接音）は、ロータ（１）の回転振動により発生した全ての空気音がハウジングＡ（１３），ハウジングＢ（１４），取付相手物に入射しそれらの振動により発生した間接音と言える。
ロータ（１）の回転振動により発生した空気音は、風切り音，回転接触，摺動接触による直接音が中心となるため、部品加工精度の向上，組立加工精度の向上等により発生源で対策を講じることが必須である。
２次固体音は空気音により、ハウジングＡ（１３），ハウジングＢ（１４），取付相手物が構造励起されるが、空気音は３次元的に拡散されること及びそのエネルギーレベル（８０ｄＢの音で１０−４Ｗ／ｍ２程度）が非常に小さいため問題になることはほとんどない。
１次固体音は、構成要素内（例えば  軸（５）→軸受Ａ（６）→ハウジングＡ（１３）ハウジングＢ（１４）→取付相手物）を伝達するが、伝達距離に較べて拡散空間が小さく全構成要素が音響放射に寄与するため放射面積が大きくなる。特に自動車に搭載されるパワーウインドモータにおいては、取付相手物（ドア）が鋼板構造を有するため構成要素の内部減衰が小さく、１次固体音が騒音に対し支配的となる。
事実、パワーウインドモータ単品と自動車のドア（取付相手物）に設置した場合では騒音レベルにおいて約１０ｄＢ（Ａ）の差を生じる。
【０００４】
ロータの回転・振動による騒音（１次固体音）発生源は、
１．軸（５）と軸受Ａ（６），軸受Ｂ（７），軸受Ｃ（８）の摺動接触部
２．整流子（９）と刷子（１０）の接触部
３．軸（５）のギヤ部（１１）とウォームホイール（１２）の噛み合い部
上記３ヶ所存在するが、騒音（１次固体音）低減効果が大きいため対象を１．に絞って言及する。
【０００５】
一般にロータの回転・振動により、摺動接触部を通じて軸から軸受に伝達される振動エネルギーに起因して発生する騒音（１次固体音）は、
１．荷重（ロータの重量，負荷）２．ロータの振動振幅（ロータの動バランス軸のたわみ，軸・軸受のクリアランス）３．ロータの振動数（回転数，軸受内周部の真円度）４．ハウジング，取付相手物の種類に依存する。
１次固体音は、全構成部品が音響放射に寄与し、放射面積が大きくなるため、発生源及び発生源近くの伝達経路内で対策することが重要である。
又、１次固体音は負荷の大きさ、取付相手物の種類（重量，剛性，減衰能）、形状（放射面積）に強く依存するため、モータ単品では良品であるが、取付相手物に設置した場合ＮＧとなるケースがよくある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の焼結含油軸受の構造を（図３）、本発明による焼結含油軸受の構造を（図２）に示している。
軸・軸受騒音（１次固体音）の低減対策は、
１．発生源対策（ロータに発生する振動エネルギー自体を減少する）
２．伝達経路対策（伝達経路内で振動エネルギーを熱エネルギーに変換し消費する）
の２つの方法がある。
従来の発生源対策は、
１．ロータの動バランスの改善  ２．軸・軸受のクリアランスの最適化
３．軸・軸受の真円度，摺動接触部の表面粗さの改善
等、部品加工精度向上により対処しているが、コストアップと自動組立における組付性の悪化につながる欠点を有している。
又、どんなに部品加工精度を上げても部品にバラツキが存在する以上又、騒音のエネルギーレベルが非常に小さいことより発生源対策のみでは対応しきれない現状である。
伝達経路対策は、
１．軸・軸受摺動接触部の流体潤滑（軸受内周部気孔局部制御）
２．軸・軸受摺動接触部の調芯による安定化（特開平９−７４７０６）
３．軸・軸受摺動接触部面積の減少（内径中逃げ軸受）
などにより対処しているが、騒音（１次固体音）の低減効果の小さいこと及び時間の経過と共に軸受の気孔に存在するオイルが消耗し、低減効果の長期信頼性に欠ける課題を有している。
又、騒音（１次固体音）の最も大きい課題は、騒音の大きさが負荷の種類，大きさ，取付相手物種類，形状に大きく依存し事前に評価しきれないことである。
【０００７】
【発明の目的】
モータ等のロータの回転・振動により、軸から軸受を通じてハウジングに伝達される振動エネルギーを軸受にて吸収し、ハウジング及び取付相手物の振動に起因する騒音（１次固体音）を長期にわたり低減する焼結含油軸受を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するための手段を提供する。
図２は、本発明による焼結含油軸受の構造を示す断面図である。
本発明による焼結含油軸受は、焼結含油軸受金属（１６）、樹脂皮覆物（１７）及びオイル（２２）から構成されている。
焼結含油軸受金属（１６）外周部（焼結含油軸受金属（１６）を幾つかの領域に区分した場合、外周表面を含む領域で、凸部（１９）及び凹部（２０）から構成されている）は、半円形、台形等の凹凸形状を有し、焼結含油軸受金属（１６）外周部の凹部（２０）表面の一部と樹脂被覆物（１７）間に空隙部（２１）が配置される様に、焼結含油軸受金属（１６）外周部表面（１８）に、成形、接着等により樹脂被覆物（１７）を形成し、当該空隙部（２１）にオイル（２２）が充填された騒音（一次固体音）低減を意図した焼結含油軸受である。
焼結含油軸受金属（１６）外周部表面（１８）の凸部（１９）表面上に形成された樹脂被覆物（１７）は、ハウジング（例えば、ハウジングＡ（１３））に圧入する際の勘合面として作用する。
【０００９】
【作用】
減速機付き直流モータの構造（図１）と本発明による焼結含油軸受のモータ組立状態の構造の断面図（図４）を用いて説明する。
従来の焼結含油軸受（図３）を従来の軸受，本発明による焼結含油軸受（図２）を単に軸受と呼び説明する。
【００１０】
ハウジングＡ（１３）の材質は通常鋼板からなり、その機械的強度は焼結金属材料より大きい。ハウジングＡ（１３）の作製は通常プレス加工により行なわれるため、材質の微妙な変化により内径寸法，真円度にバラツキを生じる。
従来の軸受をハウジングＡ（１３）に勘合する際、ハウジングＡ（１３）の内径寸法，真円度のバラツキにより圧入代が変化しそれに応じた内径収縮が発生して、従来の軸受と軸のクリアランス（２７）に影響を与え性能の劣化につながる。
しかし、本発明による軸受をハウジングＡ（１３）に勘合する際、軸受の樹脂皮覆物（１７）の凸部（２４）が勘合面として作用する。
樹脂（特にエンジニアリング樹脂）は機械的強度と伸びのバランスの良さ，広い弾性領域，高い減衰能を有しており、軸受内径寸法に影響を与える程大きな圧入力を印加すると樹脂皮覆物物（１７）の凸部（２４）の破壊が先に発生するため、軸受の勘合による内径収縮を見込む必要がない。
【００１１】
軸受Ａ（６）をハウジングＡ（金属ケース）（１３）に勘合し、モータとして完成し通電すると、ロータ（１）は電磁回転力及び電磁加振力の作用により小さな振動を繰り返しながら回転する。
ロータ（１）の回転，振動により、振動エネルギーは軸（５）→軸受Ａ（６）→ハウジングＡ（１３）を経由して取付相手物に伝達される。
１．ロータ（１）に発生した振動エネルギーが軸（５）から軸受Ａ（６）の内周表面（２３）に伝達される過程において、軸（５）の外周部表面（２６）と軸受Ａ（６）の内周部表面（２３）の摺動接触部（２８）界面には、軸（５）の回転による負圧の発生（ポンプ作用）と摺動接触部（２８）の摩擦による温度上昇（熱的作用）により焼結含油軸受金属（１６）の気孔に内在するオイルと空隙部（２１）に備蓄されたオイルが供給される。
従来の軸受の摺動接触部（２８）界面は、境界潤滑を呈し軸（５）の回転にともなう摩擦抵抗が大きいが、本発明による軸受の摺動接触部（２８）界面は潤沢なオイルが供給されることにより、完全な流体潤滑を呈し軸（５）の回転にともなう摩擦抵抗は小さく低摩擦化によるトルクアップ（効率向上）が期待される。
軸（５）から軸受Ａ（６）に伝達される振動エネルギーは、軸（５）と焼結含油軸受金属（１６）の摺動接触部（２８）の界面に潤沢なオイルによる安定した油膜が形成されるため流体摩擦による粘性抵抗が作用し、いわゆるオイルダンパー効果を発揮し減衰される。それと同時に、軸（５）と軸受Ａ（６）の摺動接触部（２８）の回転摩擦による空気音（直接音）の低減も図られる。
２．軸（５）から軸受Ａ（６）に伝達された振動エネルギーは、焼結含油金属（１６）内を進み外周部表面（１８）に到達すると焼結含油軸受金属（１６）の凹部（２０）と凸部（１９）に分散され、凹部（２０）は空隙部に存在するオイルによるダンパー効果と樹脂による制振効果、凸部（１９）は樹脂の減衰能による制振効果により熱エネルギーに変換され吸収される。
ハウジングＡ（１３）に伝達される振動エネルギーの量は１及び２の吸収過程により減衰し、取付相手物の振動による騒音（１次固体音）は低減されることになる。
【００１２】
なお、焼結含油軸受金属（１６）の減衰能を増し、オイルの粘度を大きく設定できれば取付相手物の振動による騒音（１次固体音）はさらに大きく低減可能となる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明による焼結含油軸受の一実施例について説明する。
図１に示された減速機付き直流モータ（自動車のドアに搭載されるパワーウインドモータ）の構造において、軸受Ａ（６），軸受Ｂ（７），軸受Ｃ（８）について従来の焼結含油軸受を用いたものと本発明による焼結含油軸受を用いたものを各１０台作製し、モータ単体と自動車のドア（取付相手物）に設置したものの騒音レベルの測定を実施し、騒音（１次固体音）の低減効果の確認を行った。（軸受のみ変更、他は全て同じ）
【００１４】
従来の焼結含油軸受及び本発明による焼結含油軸受の仕様等について表１に示す。
【表１】
0003567755.tif 000002
【００１５】
パワーウインドモータ単体と自動車のドアに設置したものの騒音レベルｄＢ（Ａ）測定結果を表２に示す。
【表２】
0003567755.tif 000003
【００１６】
騒音レベルの測定結果から判断すると、パワーウインドモータ単体においては平均値４ｄＢ（Ａ）程度と大きな差は生じないが、実際自動車のドアに設置して測定すると平均値で９ｄＢ（Ａ）の差を生じ本発明の目的である騒音（１次固体音）の低減効果が確認できた。
又、樹脂材質の減衰能をデルリン１００Ｐ（損失係数０．０２）より大きい材質を選定し、焼結含油軸受金属の減哀能及びオイルの粘度を大きく設定できればさらに大きな騒音（１次固体音）低減が可能となる。
【００１７】
【発明の効果】
１．騒音（１次固体音）の低減
ロータの回転・振動により軸→軸受→ハウジング経路において伝達される振動エネルギーは、
（１）軸・焼結含油軸受金属の摺動接触部界面に形成された油膜の粘性抵抗（流体摩擦）によるオイルダンパー効果
（２）焼結含油軸受金属部の外周表面に到達すると、凹部と凸部に分散され凹部はオイルダンパー効果と樹脂の制振効果、凸部は樹脂の減衰能による制振効果により熱エネルギーに変換され、ハウジングに伝達される振動エネルギーの量は減少し取付相手物の振動による騒音（１次固体音）は低減される。
又、焼結含油軸受金属外周部表面の凹部表面と樹脂皮覆物の間にある空隙部にはオイルが確保されており油留めとして作用するため、摺動接触部界面に形成された油膜によるオイルダンパー効果は長期にわたって発揮される。
２．トルクアップ
焼結含油軸受金属外周部表面の凹部表面と樹脂皮覆物の間にある空隙部にはオイルが保有されておりロータ回転時、熱的作用，ポンプ作用により軸・焼結含油軸受金属・摺動接触部界面には潤沢なオイルが供給されており、安定した油膜の形成による流体潤滑を呈し、低摩擦化が達成されトルクアップが図られる。又、軸・軸受の摺動接触による摩擦が低下し、接触による空気音の低減が期待される。
３．軸受寿命の向上
焼結含油軸受金属外周部表面の凹部表面と樹脂皮覆物の間にある空隙部には、オイルが確保され油留めとして作用するため、長期にわたり摺動接触部界面には潤沢なオイルが供給され安定した油膜の形成が可能。その結果、軸受機能の長期信頼性が保証され軸受寿命の向上が図れる。
４．軸受内径寸法の安定化
従来の焼結含油軸受をハウジング（例えばモータの金属ケース）に勘合する際、軸受の内径寸法は圧入代に応じて収縮し、軸・軸受のクリアランス，軸受内径の真円度に影響を与え性能の劣化につながった。
しかし、本発明による軸受をハウジングに勘合する際、勘合面の樹脂皮覆物の凸部には圧入代に応じた変形が生じる。樹脂皮覆物の凸部の歪量と弾性定数の積に相当する応力が焼結含油軸受金属の外周表面に印加されるが、軸受内径寸法の変化を生じる程大きくなく勘合後の軸受内径寸法の安定化が確保されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】減速機付き直流モータの構造を示す
【図２】本発明による焼結含油軸受の構造を示す断面図
【図３】従来の焼結含油軸受の構造を示す断面図
【図４】本発明による焼結含油軸受のモータ組立状態の構造を示す断面図
【図５】実施例に用いた本発明による焼結含油軸受の形状を示す
【符号の説明】
１．ロータ  ２．巻線  ３．ステータ磁石  ４．コア  ５．軸  ６．軸受Ａ  ７．軸受Ｂ  ８．軸受Ｃ  ９．整流子  １０．刷子  １１．ギヤ部  １２．ウォームホイール  １３．ハウジングＡ（金属ケース）  １４．ハウジングＢ（樹脂ケース）  １５．出力軸  １６．焼結含油軸受金属  １７．樹脂皮覆物  １８．外周部表面  １９．凸部  ２０．凹部  ２１．空隙部  ２２．オイル  ２３．内周部表面  ２４．凸部  ２５．凹部  ２６．外周部表面  ２７．クリアランス  ２８．摺動接触部  ２９．焼結含油軸受金属  ３０．外周部表面  ３１．内周部表面
【図１】
0003567755.tif 000004
【図２】
0003567755.tif 000005
【図３】
0003567755.tif 000006
【図４】
0003567755.tif 000007
【図５】
0003567755.tif 000008