CN101180360A - 电动动力转向装置用树脂齿轮及具有其的电动动力转向装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电动动力转向装置用树脂齿轮,即使该树脂齿轮使用在具有高输出电动驱动部件的电动动力转向装置中也不会发生齿的损坏等,并且具有良好的机械强度和耐久性。在将电动动力转向装置用树脂齿轮用作蜗轮(10)时,其齿轮部(16)由含有热固性树脂和聚对苯撑苯并二噁唑纤维(PBO纤维)作为必需构成成分的树脂成型材料形成。
Description
技术领域
本发明涉及电动动力转向装置用树脂齿轮以及具有该树脂齿轮的电动动力转向装置,尤其是关于具有高输出功率的操舵辅助力发生用电动促动器的电动动力转向装置中能适宜采用的电动动力转向装置用树脂齿轮。
背景技术
近年来,为了向驾驶者提供舒适的操作性,在汽车中广泛采用了具有用于辅助方向盘(转向盘)操舵力的机构的动力转向装置,尤其在轻型汽车和小型汽车中,采用下述电动动力转向装置:使产生操舵辅助力的电动促动器的旋转通过规定的齿轮等减速,再传递至车轮。这里,在这种电动动力转向装置中,作为将电动促动器的旋转传递给车轮的齿轮(尤其是从动齿轮),通常使用在轮毂部的金属套筒的外周面上设有合成树脂制的齿轮部而成的构造(树脂齿轮),通过采用这种树脂齿轮,可以实现电动动力转向装置的轻量化和低噪音化,并且有利于实现轻型汽车的低燃料消耗。
另一方面,在车重接近2吨的大型汽车中,作为操舵辅助力,通常采用使用发动机动力的液压式转向装置,但近年来,从环境问题考虑,期望降低车辆的燃料消耗,所以期望在涉及的大型汽车中也采用对该低燃料消耗有很大贡献的电动动力转向装置。
然而,在将电动动力转向装置搭载在大型汽车的时候,作为其电动促动器必须是具有比轻型汽车和小型汽车上使用的更高的输出功率的电动促动器,但是在以往的树脂齿轮中,还没有具有足够的强度和耐久性的树脂齿轮以适应这样的高输出功率的电动促动器。
因此,对在具有高输出功率电动促动器的电动动力转向装置中能有利地使用的、具有优良的机械强度和耐久性的电动动力转向装置用树脂齿轮的研究和开发取得了很大的进展,例如,本申请的申请人之一已经在专利文献1(日本特开2002-39329号公报)中提出了由填充了芳族聚酰胺树脂的热固性合成树脂所形成的树脂齿轮(蜗轮)以及具有该树脂齿轮(蜗轮)的电动式操舵装置。
然而,即使在上述专利文献1中提出的树脂齿轮(蜗轮)中,其机械强度和耐久性在一定程度上有所提高,但并没有达到足够的程度,所以期待着开发能够发挥更加优良的机械强度和耐久性的电动动力转向装置用树脂齿轮。
专利文献1:日本特开2002-39329号公报
发明内容
本发明以上述情况为背景而被研发的,要解决的课题是提供一种电动动力转向装置用齿轮及具有上述齿轮的电动动力转向装置,即使在被用于具有高输出的电动促动器的电动动力转向装置时,也不会产生齿断裂等,并且具有优良的机械强度和耐久性。
本发明人为了解决该课题,进行多次深入的研究,发现齿轮部由含有热固性纤维和聚对苯撑苯并二噁唑纤维作为必需构成成分的树脂成型材料形成而得到的树脂齿轮具有优良的机械强度和耐久性,从而完成了本发明。
即,本发明的发明点是一种电动动力转向装置用树脂齿轮,其特征在于,齿轮部由含有热固性纤维和聚对苯撑苯并二噁唑纤维作为必需构成成分的树脂成型材料形成。
而且,在本发明的电动动力转向装置用树脂齿轮的优选方式的一个中,上述热固性树脂是酚醛树脂,并且更优选的是重均分子量在3000以上的酚醛树脂。
另外,在本发明的电动动力转向装置用树脂齿轮的其他优选方式的一个中,上述树脂成型材料还具有加强纤维。
本发明的另一个发明点是,上述电动动力转向装置用树脂齿轮应用于以下情况:1)将操舵辅助力发生用电动促动器的旋转通过蜗杆和与该蜗杆啮合的蜗轮传递至车轮的电动动力转向装置中,将其作为该蜗轮使用的电动动力转向装置;2)将操舵辅助力发生用电动促动器的旋转通过驱动齿轮和与该驱动齿轮啮合的从动齿轮传递至车轮的电动动力转向装置中,将其作为该驱动齿轮和/或从动齿轮使用的电动动力转向装置;3)将操舵辅助力发生用电动促动器的旋转通过驱动齿轮、与该驱动齿轮啮合的中间齿轮和与该中间齿轮啮合的从动齿轮传递至车轮的电动动力转向装置中,将其作为该驱动齿轮、中间齿轮和从动齿轮中的至少任意一个齿轮使用的电动动力转向装置
(发明的效果)
本发明的电动动力转向装置用树脂齿轮中,其齿轮部由含有热固性纤维和作为加强纤维的聚对苯撑苯并二噁唑纤维(以下称作PBO纤维)作为必需构成成分的树脂成型材料形成,由此热固性树脂与PBO纤维相互作用,能够发挥优良的机械强度和耐久性。
另外,由于构成上述树脂齿轮的齿轮部的树脂材料中所含有的PBO纤维对与其配合部件的攻击性低,例如,即使将使用本发明的树脂齿轮的蜗轮与金属制蜗杆组合而在电动动力转向装置中使用,也能够有效地抑制上述金属制蜗杆的磨耗,所以,有利地提高电动动力转向装置整体的寿命。
作为热固性树脂使用酚醛树脂,且使用其中重均分子量在3000以上的酚醛树脂,另外,作为上述树脂成型材料使用同时含有PBO纤维和其它种类的加强纤维的材料,由此能够更有利地得到上述优良的效果。
而且,由于本发明的树脂齿轮能够发挥上述优良的特性,所以能够有利地用于具有难以采用以往的树脂齿轮的高输出电动促动器的电动动力转向装置上。
附图说明
图1是表示本发明的电动动力转向装置用树脂齿轮即蜗轮的一例的局部剖视图。
图2是表示具有图1所示蜗轮的电动动力转向系统的一例的正面剖视说明图。
图3是沿图2的I-I线的剖视说明图。
符号说明
10蜗轮 12金属套筒
14齿 16齿轮部
18凸条 20电动动力转向装置
22电动机 24转向盘
26转向轴 28小齿轮
30齿条 32车轮
34销 36衬套
38扭杆 40销
42轴承套 44转向柱
46衬套 52卡合凸部
54转矩传感器 56第一检测连杆
58第二检测连杆 60检测线圈
62驱动轴 64蜗杆
具体实施方式
在本发明的电动动力转向装置用树脂齿轮中,在由在金属制部件(一般是圆筒体)构成的轮毂部的外周面上,具有使用规定树脂成型材料形成的齿轮部。在制造具有上述结构的本发明的树脂齿轮时,首先,准备规定的树脂成型材料,即含有热固性树脂和聚对苯撑苯并二噁唑纤维(PBO纤维)作为必需构成成分的树脂成型材料。在此,作为在本发明中使用的热固性树脂,只要是以往制造电动动力转向装置时使用的树脂即可,可以使用任一种热固性树脂。具体可以列举酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、交联聚酯酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、蜜胺树脂、尿素树脂、氨基甲酸酯树脂等,从中适当选出符合最终得到的树脂齿轮所要求的特性的热固性树脂,可单独或者两种以上组合使用。在这些热固性树脂中,本发明有利地采用酚醛树脂。
用于本发明的酚醛树脂的种类不限于甲阶酚醛型酚醛树脂或线性酚醛清漆型酚醛树脂,可以使用任一种类型的酚醛树脂,但优选重均分子量在3000以上的酚醛树脂,进一步优选重均分子量在4000以上的酚醛树脂。其中,优选甲阶酚醛型酚醛树脂或树脂中含有固化剂的改性线性酚醛清漆型酚醛树脂等。通过使用具有规定的重均分子量的酚醛树脂,能够减少固化时产生的气体的量,并能有效地抑制在作为成型体的树脂齿轮中产生的微小的砂眼,最终有利地得到耐久性和机械强度都良好的电动动力转向装置用树脂齿轮。而且,对于酚醛树脂的重均分子量,可以通过例如凝胶渗透色谱法(GPC法)进行测定并由聚苯乙烯换算得出。
而且,作为重均分子量在4000以上的酚醛树脂,可从使用目前公知的各种酚醛树脂。其中,本发明中有利地使用将重均分子量在4000以下的甲阶酚醛型酚醛树脂(酚醛树脂(A))和重均分子量在5000以上且在煮沸的甲醇中的溶解度在70%以上的酚醛树脂(酚醛树脂(B)),按照规定的比例混合得到的酚醛树脂(混合物),并调制使其整体的重均分子量在4000以上。若采用这样的酚醛树脂(混合物),在成型时能够充分确保树脂成型材料的流动性,并且能够制造出整体发挥均匀的机械强度等的电动动力转向装置用树脂齿轮。而且,在煮沸的甲醇中的溶解度也可以用在50℃的四氢呋喃中的溶解度代替。
具体,作为上述酚醛树脂(A),优选固态且容易处理的二亚甲基醚型(苄醚型)甲阶酚醛树脂。另外,作为酚醛树脂(B),可以举出日本特公昭62-30210号公报和日本特公昭62-30211号公报所公开的在将反应体系内的温度保证在规定温度以下的状态下,通过使酚醛类与含有盐酸和过量的甲醛的盐酸-甲醛浴接触而制成的Bellpearl(商品名,由Air Supply Bellpearl株式会社生产)、通过悬浮聚合法形成的改性线性酚醛清漆树脂且固化剂分散在树脂中而成的Unveks(商品名,由尤尼吉可株式会社生产)等,在本发明中优选Bellpearl(商品名)。
在制造本发明的电动动力转向装置用树脂齿轮时,作为热固性树脂,在并用上述酚醛树脂(A)和酚醛树脂(B)的情况下,它们的配合比例可根据所使用的酚醛树脂(A)等的种类适当地设定。上述配合比例,一般设定为酚醛树脂(A)与酚醛树脂(B)的质量比[酚醛树脂(A)/酚醛树脂(B)]在5/95~95/5范围内,优选在25/75~75/25范围内,更优选在35/65~60/40范围内。通过使用以此种比例配合的酚醛树脂(混合物)而得到的树脂齿轮具有良好的机械强度和耐久性,进一步作为整体能够发挥均匀的机械特性。
而且,在制造本发明的树脂齿轮时,从操作性的观点来看,最好使用常温下为固体的热固性树脂,具体地说,上述热固性树脂是平均粒径为1~100μm左右的粒子状,并且优选1~50μm左右的粒子状。
另一方面,在制造本发明的电动动力转向装置用树脂齿轮时使用的树脂成型材料中,与上述热固性树脂一起作为必需的构成成分的聚对苯撑苯并二噁唑纤维(PBO纤维)没有特别的限制,但是考虑到树脂成型过程中以及成型工序中纤维的分散性、操作性等因素,其最好是纤维长度为1~10mm左右的单纤维状。具体地说,最好使用东洋纺织株式会社生产的柴隆(商品名)。
这样的聚对苯撑苯并二噁唑纤维(PBO纤维)在树脂成型材料中的配合比例设定为,PBO纤维与热固性树脂的质量比(PBO纤维/热固性树脂)在70/30~30/70之间,优选在60/40~40/60之间。采用这样的配合比例,能够得到发挥优良的机械强度及耐久性的目标树脂齿轮。
而且,在制造本发明的电动动力转向装置用树脂齿轮时,特别是采用后述的湿式抄造法准备树脂成型材料的情况下,作为聚对苯撑苯并二噁唑纤维(PBO纤维)有利地使用在水中分散的状态时的Z-电位的绝对值为10mV以上的PBO纤维,优选为20mV以上的PBO纤维,进一步优选为25mV以上的PBO纤维。这样的PBO纤维在泥浆状的树脂成型材料中能够有效地分散开,并且通过将上述泥浆进行脱水、干燥等步骤,能够得到PBO纤维均匀分散的树脂成型材料(固体),因此在采用上述树脂成型材料而制成的树脂齿轮中,其齿轮部能够发挥均匀的机械特性。
另外,在本发明中,以提高电动动力转向装置用树脂齿轮的各种特性为目的,可以在如上所述的热固性树脂和聚对苯撑苯并二噁唑纤维中进一步配合以往通常使用的各种加强纤维。作为这样的加强纤维可以列举芳族聚酰胺纤维(包括芳族聚酰胺纸浆)、超高强度聚乙烯纤维、碳纤维、硼纤维、铝纤维、玻璃纤维(包括用硅烷偶联剂等实施了表面处理的纤维)、碳化硅纤维、全芳族聚酯纤维等,适当地从中选出一种或两种以上纤维使用。在这些纤维中,如果考虑到树脂齿轮的耐久性、机械特性和耐冲击性以及对与其配合的金属部件(例如,金属齿轮和金属蜗杆等)的攻击性,最好使用有机纤维,特别优选使用芳族聚酰胺纤维(包括芳族聚酰胺纸浆)。
上述加强纤维配合在树脂成型材料中,其与前述聚对苯撑苯并二噁唑纤维的质量比(聚对苯撑苯并二噁唑纤维/加强纤维)在100/0~10/90之间,优选在95/5~20/80之间,进一步优选在95/5~40/60之间。通过以这样的配合比例配合,能够有利地享有加强纤维的添加效果。
另外,在制造本发明的树脂齿轮时,只要不偏离本发明的目的以及效果,还可以在树脂成型材料中配合硬脂酸盐等脱模剂等。
另外,在制造本发明的电动动力转向装置用树脂齿轮时,使用上述热固性树脂、聚对苯撑苯并二噁唑纤维(PBO纤维),以及进一步根据需要使用加强纤维等,首先,准备树脂成型材料。并且,本发明的树脂齿轮可以用以往公知的任何方法制造,但因要得到PBO纤维均匀分散的树脂成型材料等理由,可以有利地采用以下方法:将上述各成分分散到规定的溶剂中成为泥浆状,并将该泥浆脱水、干燥等得到树脂成型材料。具体地优选根据以水作为溶剂的湿式抄造法制作树脂成型材料。
根据上述湿式抄造法,首先,在加入大量水的离解打浆机(例如碎浆机、匀浆机、亨舍尔混合机等)内投入热固性树脂、聚对苯撑苯并二噁唑纤维以及根据需要的其他加强纤维等,通过高速搅拌混合使混合物泥浆化。接着,将得到的混合物的泥浆转移至带有搅拌翼的混合槽内,加入粒子捕集剂之后进行低速搅拌混合,制成热固性树脂的浓度为0.01~10%左右的抄造用泥浆。然后,使该抄造用泥浆流入希望尺寸的片状或者圆筒模型内,通过实施过滤、减压、压榨等进行脱水,进一步用干燥装置(例如滚筒式干燥机、感应电加热干燥机、远红外线干燥机、热风通气干燥机等)干燥,由此得到片状或者圆筒状的树脂成型材料。而且,这里所使用的粒子捕集剂没有特别的限定,一般可以使用在制纸工序或水处理中所使用的粒子捕集剂(也称作絮凝剂)。
一方面如上所述地准备树脂成型材料,另一方面准备作为树脂齿轮的轮毂部的、一般呈圆筒状的金属制部件和预定的成型器具(模具),并且将上述金属制部件配置在成型器具的规定位置内,对其整体进行加热。配置在成型器具内的金属制部件的周围填充另外制作的树脂成型材料。具体地,将片状的树脂成型材料卷成圆筒状,将圆筒状的树脂成型材料直接插入成型模内。上述操作之后,树脂成型材料中的热固性树脂在上述热固性树脂经过任意时间发生固化的温度下通过冲压成型等方法成型,由此在金属制部件的表面形成规定厚度的树脂层,该树脂层由含有聚对苯撑苯并二噁唑纤维的热固性树脂的固化体构成,从而得到树脂齿轮的中间成型体。而且,作为冲压成型的条件,采用110~300℃左右的加热温度和30~1000kgf/cm2左右的成型压力。
而且,对得到的中间成型体中的树脂层实施以往公知的齿轮加工而形成齿轮部,从而得到本发明的电动动力转向装置用树脂齿轮。
以下根据附图说明本发明的电动动力转向装置用树脂齿轮及具有该树脂齿轮的电动动力转向装置。
首先,图1是表示将本发明的电动动力转向装置用树脂齿轮中蜗轮的一例的一部分剖去状态的说明图。图示的蜗轮10是通过以下步骤制成:使用由上述湿式抄造法制造的圆筒状树脂成型材料和在得到的蜗轮中作为其轮毂部的金属制套筒12,通过冲压成型,在金属套筒12的外周面上形成规定厚度的、由树脂成型材料的固化体形成的层(树脂层)而制成中间成型体之后,对上述中间成型体的树脂层进行规定的齿轮加工。而且,其结构如图1所示,在轮毂部的金属制套筒12的周围,一体地设有具有多个齿14的树脂制齿轮部16。
在这里所使用的金属制套筒12的外周面上,为防止齿轮部16和金属制套筒12的相对旋转以及金属制套筒12在轴向上的脱落,而预先通过滚花加工设有格子状的凸条18。而且,若上述凸条18的高度过低或间距过小,则可能无法得到足够的转矩和轴向力方向的脱离载荷(drop-out load),另一方面,若凸条18的高度过高,在邻接凸条18之间难以填充作为强化纤维的聚对苯撑苯并二噁唑纤维,并且有可能造成凸条18附近的齿轮部16的强度降低。因此,设于金属制套筒12外周面的凸条18,根据最终安装的电动动力转向装置的操舵辅助力等设定其高度和间距,并使用能够得到凸条18的滚花刀。作为上述滚花刀,可以列举例如齿高为大约0.7mm、间距为2mm的滚花刀。
另外,图2是表示具有图1所示蜗轮10的电动动力转向装置的结构的示意剖视图。而且,图3是沿上述图2的I-I线的剖视图,其表示电动动力转向装置中减速机构以及电动机部分的结构。而且,这里所表示的电动动力转向装置20由于某些理由而不能得到来自电动机22的操舵辅助力的时候,通常发挥与转向装置相同的功能。具体地说,由操舵转向盘24的操舵而产生的操舵转矩通过转向轴26传递至小齿轮28,上述小齿轮28使与之啮合的齿条30沿左右方向移动。上述齿条30的左右方向的移动通过转向横拉杆或转向节臂等(未图示)传递至车轮32,由此舵角发生变化。
为了说明图2和图3所示的电动动力转向装置20的作用,详细观察电动动力转向装置20的结构时可知,转向轴26由第一轴26a、筒状的第二轴26b和筒状的第三轴26c构成,上述第一轴26a连接在转向盘24上,上述筒状的第二轴26b通过销连接在上述第一轴26a上,上述筒状的第三轴26c通过衬套36以可相对旋转的方式嵌合在上述第二轴26b上。另外,在各个轴26a、26b、26c的内部插入有上下方向上长的、弹性部件的扭杆38。在上述扭杆38的上端,第一轴26a和第二轴26b通过销34连接,在其下端通过销40连接有第三轴26c。这样,第一轴26a、第二轴26b和第三轴26c能够根据操舵转矩而弹性地相对旋转。
另外,第二轴26b的上端附近被压入轴承套42的转向柱44通过套筒46支承,进一步,第三轴26c被轴承套42通过轴承48、50支承。
上述第三轴26c中,通过在其中央的略上部侧设置的卡合突部52的下表面和构成蜗轮10的金属制套筒12的上表面接触的方式,被压入蜗轮10的金属制套筒12内,从而使第三轴26c与蜗轮10能够一体地旋转。而且,这样的固定也可以用键等实现。另外,在有过大的转矩作用时,为了有利地使第三轴26c和蜗轮10相对旋转,可以在金属制套筒12和第三轴26c之间设置以往公知的转矩限制机构。
另外,设有用于根据由转向轴26传递的操舵转矩而施加操舵辅助力的、检测操舵转矩的转矩传感器54。该转矩传感器54由以下部件构成:固定在第二轴26b上的、磁性材料制成的第一检测连杆56;固定在第三轴26c上的、磁性材料制成的第二检测连杆58;和以从外侧局部地覆盖检测连杆56、58的方式配置的检测线圈60。
而且,根据由上述转矩传感器54检测出的操舵转矩而驱动的电动机22,在配置于其驱动轴62的外周面上的金属制的蜗杆64与固定于第三轴26c上的蜗轮10的啮合位置,安装在轴承套42上。进而,其驱动轴62通过轴承66、68被轴承套42支承。
而且,在上述结构的电动动力转向装置20中,驾驶者操舵转向盘24时,产生操舵转矩,与该操舵转矩相应地第二轴26b与第三轴26c之间产生弹性的相对旋转,并且从第一检测连杆56的下表面向下方立起设置的多个齿56a与从第二检测连杆58的上面向上方立起设置的多个齿58a之间的相对面积发生变化。与该相对面积的变化相应地,对检测线圈60发生的磁束的磁阻发生变化,由此基于检测线圈60的输出检测操舵转矩,根据与检测出的操舵转矩对应的信号而驱动电动机22,从而驱动轴62旋转。而且,上述电动机22的驱动(驱动轴62的旋转)借助蜗杆64和蜗轮10减速,并且作为操舵辅助力传递至转向轴26,因此,能够有效地减轻操舵时驾驶者的劳力。
这里,在电动动力转向装置20所具有的蜗轮10中,其齿轮部16由树脂成型材料形成,上述树脂成型材料含有热固性树脂和聚对苯撑苯并二噁唑纤维作为必需构成成分,与以往的具有树脂制齿轮部的蜗轮相比,其能够发挥优良的耐久性和机械强度,因此,在操舵辅助力为高输出时,蜗轮10能够不使其齿轮部16的齿14断裂地有效地将操舵辅助力传递至转向轴26。
因此,这种提供高输出的操舵辅助力的电动动力转向装置,即使在以往难于搭载电动动力转向装置的大型汽车上,也会有利地被使用。
另外,本发明的蜗轮(树脂齿轮)的齿轮部由含有聚对苯撑苯并二噁唑纤维(PBO纤维)的树脂层形成,由于上述PBO纤维对与其配合的部件的攻击性低,所以将这样的蜗轮(树脂齿轮)与金属制蜗杆(金属制齿轮等金属制部件)组合而使用在电动动力转向装置中,也能够有效地抑制上述金属制蜗杆的磨耗,因此,有利于提高电动动力转向装置整体的寿命。
以上对使用本发明的电动动力转向装置用树脂齿轮的电动动力转向装置的一例进行了说明,但也可以将本发明的树脂齿轮应用于具有除上述以外结构的电动动力转向装置。
即,在图1和图2公开的电动动力转向装置20中,借助作为驱动齿轮的蜗杆64和作为从动齿轮的蜗轮10减速电动机22的驱动(驱动轴62的旋转),并作为操舵辅助力转递至转向轴26,如日本特开2002-156025号公报中的图4、日本特开2004-114972号公报和日本特开2005-162084号公报等所公开,电动机(操舵辅助力发生用电动促动器)的驱动(旋转)被预定齿轮的组合减速,在具有向连接在车轮上的齿条轴(操舵轴)传递操舵辅助力的机构的电动动力转向装置中,本发明的树脂齿轮被有利地使用。
这里,在这样的各种电动动力转向装置中使电动机(操舵辅助力发生用电动促动器)的驱动(旋转)减速的齿轮的种类,与电动机的驱动轴(或者与上述驱动轴同轴连接的其它部件)和转向轴或齿条轴(或者与这些部件的任意一个同轴配置的部件)的相对位置关系相应地,从以往公知的齿轮中选出合适的齿轮。
例如,在日本特开2005-162084号公报中公开了以下电动动力转向装置,其位置关系是一端与操舵电动机3的电动机轴3a通过花键连接的齿轮轴40和齿条轴(操舵轴)1各自的轴线交差(参考该公报的图2),其中,采用了作为驱动齿轮和从动齿轮的锥齿轮(小锥齿轮4、大锥齿轮6),但可以将这些锥齿轮的两个或者任意一个作为本发明的树脂齿轮。而且,在上述公报中公开的结构的电动动力转向装置中,可以用双曲线齿轮代替锥齿轮作为驱动齿轮和从动齿轮。
另外,在电动机的驱动轴(或者与上述驱动轴同轴连接的其他部件)、转向轴和齿条轴(或者与这些轴的任意一个同轴配置的部件)呈平行位置关系的电动动力转向装置中,是借助驱动齿轮、中间齿轮和从动齿轮减速电动机的驱动(旋转)的结构,在这样的电动动力转向装置中,将驱动齿轮、中间齿轮(惰轮)、从动齿轮中的至少一个,特别最好是将中间齿轮(惰轮)作为本发明的树脂齿轮,从而能够有利地获得本发明的效果。
实施例
以下示出了本发明的若干实施例,从而使本发明更加具体明确,本发明不受实施例所记载的内容的限制。另外,本发明中,除以下的实施例之外,进一步除上述具体的记载之外,在不脱离本发明的主旨的范围内,基于本领域的技术人员的知识进一步得到各种变更、修改和改良是能够理解的。而且,本实施例中所使用的酚醛树脂的重均分子量(Mw)以及得到的电动动力转向装置用蜗轮的性能,按照以下所示的方法进行评价。
(重均分子量(Mw))
根据使用TOSOH株式会社生产的凝胶过滤色谱仪SC-8020系列·组合系统(柱:G2000HXL+G4000HXL,检测器:UV254nm,载体:四氢呋喃1mL/分,柱温:38℃)的GPC测定,求出以标准聚苯乙烯换算的重均分子量(Mw)。
(弯曲强度、拉伸强度的测定)
用制成片状的树脂成型材料制作成试片,以JIS-K-6911为基准测定上述试片的弯曲强度和拉伸强度。
(耐久性的评价)
将制造的蜗轮安装在图2所示的减速机构(齿轮组件)内,在从车轮内侧的第三轴26c作用以一定的负荷的状态下,使转向盘24以一定的旋转角度往复滑动,测定蜗轮的齿的损坏时的往复旋转次数。对于实施例1~实施例5以及比较例2,将比较例1的蜗轮往复旋转次数作为1,用与上述比较例1的值的比例进行评价,对于实施例6,用与比较例3的值进行评价。
实施例1
在亨舍尔混合机内,将聚对苯撑苯并二噁唑纤维(柴隆纤维,东洋纺织株式会社制造,纤维长:3.0mm)和重均分子量在4000以上的酚醛树脂(旭有机材工业株式会社生产,重均分子量:5200,平均粒径20μm)按照50/50(质量比)的比例装料,然后加入适量水并高速搅拌混合,从而得到纤维和树脂的混合物浓度为1质量%的泥浆状混合物。
接着,将得到的泥浆状混合物用标准方型压板机(东洋精机制作所制造)进行过滤、压榨脱水,得到片状的湿润树脂成型材料(抄造材料)。将上述湿润树脂成型材料在50℃的热风循环干燥机内干燥,从而制造出片状的树脂成型材料。然后,将得到的片状的树脂成型材料填充在加热至180℃的模具内,并实施以冲压成型,从而得到成型体,用该成型体制作弯曲强度测定用和拉伸强度测定用的各个试验片,对各个试验片进行弯曲强度和拉伸强度的测定。其测定结果如下表1所示。
另一方面,用上述PBO纤维和酚醛树脂并按照与上述同样的方法调制成泥浆状混合物,将该混合物投入到下表面为网眼的圆筒状成型模内,并进行过滤、压榨脱水,得到圆筒状的湿润树脂成型材料。将该湿润树脂成型材料在50℃的热风循环干燥机内干燥,从而制造出圆筒状的树脂成型材料。
接着,将金属套筒配置在加热至180℃的金属模内,之后,将得到的圆筒状树脂成型材料插入到金属模内,在金属套筒的周围填充树脂成型材料。在上述状态下,通过实施冲压成型制作成蜗轮的中间成型体,进一步,对得到的中间成型体实施机械加工,从而制造出具有如图1所示形状的蜗轮。对得到的蜗轮进行耐久性评价。其结果如下表1所示。
实施例2~实施例6
除以下表1和表2所示地变更构成树脂成型材料的成分及其配合比例之外,用与实施例1相同的方法制造出弯曲强度用试验片、拉伸强度测定用试验片和蜗轮,并对它们分别进行与实施例1相同的评价。需要说明的是,在实施例6中,作为热固性树脂,使用外添加了1.0%过氧化二异丙苯的邻苯二甲酸二烯丙酯树脂(大曹株式会社制造,商品名:ISODAP,平均粒径20μm),另外,作为加强纤维,在实施例2~实施例6中使用芳族聚酰胺纸浆(Du Pont株式会社制造),在实施例3中使用m-芳族聚酰胺纤维(帝人株式会社制造,纤维长:3.0mm),在实施例4~实施例6中使用p-芳族聚酰胺纤维(帝人株式会社制造,纤维长:3.0mm)。测定及评价结果如下表1和表2所示。
比较例1~比较例3
除如下表1和表2所示地变更构成树脂成型材料的成分及其配合比例之外,用与实施例1相同的方法制造出弯曲强度测定用试验片、拉伸强度测定用试验片和蜗轮,并对它们分别进行与实施例1相同的评价。其结果如下表1和表2所示。
表1
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 比较例1 | 比较例2 | ||
配合比例(质量份) | PBO纤维 | 50 | 40 | 30 | 20 | 29 | - | - |
p-芳族聚酰胺纤维 | - | - | - | 20 | 9 | 40 | 20 | |
m-芳族聚酰胺纤维 | - | - | 10 | - | - | - | 20 | |
芳族聚酰胺纸浆 | - | 10 | 10 | 10 | 9 | 10 | 10 | |
酚醛树脂 | 50 | 50 | 50 | 50 | 55 | 50 | 50 | |
弯曲强度(MPa) | 278 | 286 | 279 | 296 | 282 | 284 | 282 | |
拉伸强度(MPa) | 257 | 265 | 221 | 213 | 275 | 237 | 170 | |
耐久寿命比例 | 1.7 | 2 | 1.9 | 2.5 | 1.4 | 1 | 1.1 |
表2
实施例6 | 比较例3 | ||
配合比例(质量份) | PBO纤维 | 20 | - |
p-芳族聚酰胺纤维 | 20 | 20 | |
m-芳族聚酰胺纤维 | - | 20 | |
芳族聚酰胺纸浆 | 10 | 10 | |
邻苯二甲酸二烯丙酯树脂 | 50 | 50 | |
弯曲强度(MPa) | 252 | 247 | |
拉伸强度(MPa) | 162 | 111 | |
耐久寿命比例 | 1.5 | 1 |
上述表1的结果表明,本发明的使用由热固性树脂(酚醛树脂)和PBO纤维配合得到的树脂成型材料而成型的蜗轮(实施例1~实施例5),与没有配合PBO纤维的比较例1和比较例2相比,具有相同程度或更高的弯曲强度和拉伸强度,并且具有优良的耐久性。另外,根据表2的结果,作为热固性树脂使用外添加了1.0%的过氧化二异丙苯的邻苯二甲酸二烯丙酯树脂时,得到了与使用酚醛树脂时同样的结果。
Claims (7)
1.一种电动动力转向装置用树脂齿轮,其特征在于,齿轮部由含有热固性树脂和聚对苯撑苯并二噁唑纤维作为必需构成成分的树脂成型材料形成。
2.如权利要求1所述的电动动力转向装置用树脂齿轮,其特征在于,上述热固性树脂是酚醛树脂。
3.如权利要求2所述的电动动力转向装置用树脂齿轮,其特征在于,上述酚醛树脂是重均分子量3000以上的酚醛树脂。
4.如权利要求1~3任意一项所述的电动动力转向装置用树脂齿轮,其特征在于,上述树脂成型材料还含有加强纤维。
5.一种电动动力转向装置,其将操舵辅助力发生用电动促动器的旋转通过蜗杆和与该蜗杆啮合的蜗轮传递至车轮,其特征在于,上述蜗轮使用权利要求1~4任意一项记载的电动动力转向装置用树脂齿轮。
6.一种电动动力转向装置,其将操舵辅助力发生用电动促动器的旋转通过驱动齿轮和与该驱动齿轮啮合的从动齿轮传递至车轮,其特征在于,上述驱动齿轮和/或从动齿轮使用权利要求1~4任意一项记载的电动动力转向装置用树脂齿轮。
7.一种电动动力转向装置,其将操舵辅助力发生用电动促动器的旋转通过驱动齿轮、与该驱动齿轮啮合的中间齿轮和与该中间齿轮啮合的从动齿轮传递至车轮,其特征在于,上述驱动齿轮、中间齿轮和从动齿轮中的至少一个任意齿轮使用权利要求1~4任意一项记载的电动动力转向装置用树脂齿轮。
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