JP2001116052A - Synthetic resin gear - Google Patents

Synthetic resin gear

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JP2001116052A
JP2001116052A JP2000257298A JP2000257298A JP2001116052A JP 2001116052 A JP2001116052 A JP 2001116052A JP 2000257298 A JP2000257298 A JP 2000257298A JP 2000257298 A JP2000257298 A JP 2000257298A JP 2001116052 A JP2001116052 A JP 2001116052A
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JP
Japan
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synthetic resin
boss
nylon
peripheral surface
outer peripheral
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Pending
Application number
JP2000257298A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Yokouchi
敦 横内
Masaru Konno
大 金野
Toshimi Takagi
敏己 高城
Fumio Ueki
史雄 植木
Yuji Kawaike
祐次 川池
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NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
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    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C35/00Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/04Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
    • F16C35/06Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing
    • F16C35/067Fixing them in a housing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the joining strength of the inside surface of a locking recessed groove and the outside surface of a spacer. SOLUTION: When using a rolling bearing, a steel outer ring 4 is fitted in and fixed to an aluminum alloy housing via a synthetic resin spacer 7. Creeping of the spacer 7 to the housing is prevented by the presence of the synthetic resin spacer 7 having a large linear expansion coefficient regardless of a temperature rise. An intermediater layer 10 for improving the joining strength of both a locking recessed groove 6 and the spacer 7 is arranged between them.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この考案に係る金属と合成樹脂と
の複合部品は、例えばクリープを防止する転がり軸受と
して、例えば自動車用発電機、或は自動車空調機用コン
プレッサ等を構成するアルミニウム合金製のハウジング
の内側に鋼製の回転軸を回転自在に支持する為に利用す
る。更には自動車、農機、建設機械等に使用される電動
式パワーステアリング用合成樹脂製ギヤにも適用でき
る。
The composite part of a metal and a synthetic resin according to the present invention is used, for example, as a rolling bearing for preventing creep, made of an aluminum alloy constituting a generator for a car or a compressor for a car air conditioner, for example. It is used to rotatably support a steel rotary shaft inside the housing. Further, the present invention can also be applied to a synthetic resin gear for electric power steering used in automobiles, agricultural machines, construction machines, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】コンプレッサ等のハウジングは、軽量化
と放熱性の向上とを図る為、アルミニウム合金により造
られる。これに対して、このハウジングの内側に回転軸
を支持する為の転がり軸受の構成部品は、強度確保の為
に鋼(軸受鋼)により造る。転がり軸受を使用して、ハ
ウジングの内側に回転軸を支持する場合、転がり軸受の
外輪をハウジングに内嵌固定し、同じく内輪を回転軸に
外嵌固定する。
2. Description of the Related Art A housing of a compressor or the like is made of an aluminum alloy in order to reduce weight and improve heat dissipation. On the other hand, the components of the rolling bearing for supporting the rotating shaft inside the housing are made of steel (bearing steel) to ensure strength. When using a rolling bearing to support the rotating shaft inside the housing, the outer ring of the rolling bearing is fixed inside the housing, and the inner ring is similarly fixed outside the rotating shaft.

【0003】ところで、発電機やコンプレッサは、運転
時に温度上昇するが、ハウジングを構成するアルミニウ
ム合金の線膨張係数(熱膨張率)は、外輪を構成する鋼
の線膨張係数よりも大きい。この為、何らの対策も施さ
ないと、温度上昇時にはハウジングの内側に外輪を保持
する力が低下若しくは喪失してしまう。この結果、上記
回転軸の回転に伴って上記外輪がハウジングの内側で回
転する、所謂クリープが発生し、上記ハウジングの内周
面及び外輪の外周面が摩耗する。そして、この様な原因
による摩耗が進行すると、上記ハウジングの内側で外輪
ががたつき、上記発電機等の運転時に異音や振動が発生
する。
[0003] Incidentally, the temperature of a generator or a compressor rises during operation, but the linear expansion coefficient (thermal expansion coefficient) of the aluminum alloy constituting the housing is larger than the linear expansion coefficient of steel constituting the outer ring. Therefore, if no countermeasures are taken, the force holding the outer ring inside the housing at the time of temperature rise is reduced or lost. As a result, so-called creep occurs in which the outer ring rotates inside the housing with the rotation of the rotating shaft, and the inner peripheral surface of the housing and the outer peripheral surface of the outer ring are worn. When the wear due to such causes progresses, the outer ring rattles inside the housing, and abnormal noise and vibration are generated during operation of the generator and the like.

【0004】この様な不都合を解消する為に従来から、
図2に示す様なクリープを防止する転がり軸受が使用さ
れている。この転がり軸受は、通常の転がり軸受と同様
に、外周面に内輪軌道1を有する内輪2と、内周面に外
輪軌道3を有する外輪4と、上記内輪軌道1と外輪軌道
3との間に転動自在に設けられた複数の転動体(玉)
5、5とから成る。この転動体5、5は保持器8に設け
たポケット9の内側に、円周方向に亙り互いに隔てられ
た状態で、転動自在に保持されている。
In order to solve such inconvenience, conventionally,
A rolling bearing for preventing creep as shown in FIG. 2 is used. This rolling bearing, like a normal rolling bearing, has an inner ring 2 having an inner raceway 1 on an outer peripheral surface, an outer race 4 having an outer raceway 3 on an inner peripheral surface, and a space between the inner raceway 1 and the outer raceway 3. A plurality of rolling elements (balls) provided to be able to roll freely
5 and 5. The rolling elements 5 are rotatably held inside a pocket 9 provided in the retainer 8 while being separated from each other in the circumferential direction.

【0005】更に、上記外輪4がハウジングに対しクリ
ープするのを防止すべく、上記外輪4の外周面には、図
3に詳示する様に、1本乃至複数本(図示の例では2
本)の係止凹溝6、6を、上記外周面の全周に亙って形
成している。そして、これら各係止凹溝6、6に、合成
樹脂製のスペーサ7、7の内周側部分を係止している。
これら各スペーサ7、7の外周側部分は、上記外輪4の
外周面からその全周に亙り突出している。
Further, in order to prevent the outer race 4 from creeping on the housing, one or more (two in the illustrated example) are provided on the outer peripheral surface of the outer race 4 as shown in detail in FIG.
The locking grooves 6, 6 of the present invention are formed over the entire outer peripheral surface. The inner peripheral side portions of the synthetic resin spacers 7, 7 are locked in the locking grooves 6, 6, respectively.
The outer peripheral portion of each of the spacers 7 protrudes from the outer peripheral surface of the outer race 4 over the entire circumference.

【0006】上述の様に構成されるクリープを防止する
転がり軸受は、上記外輪4をアルミニウム合金製のハウ
ジングの内側に、上記合成樹脂製のスペーサ7、7を介
して内嵌固定する。内嵌固定した状態で、上記外輪4の
外周面とハウジングの内周面との間には、常温時から隙
間が介在する。
In the rolling bearing configured to prevent creep as described above, the outer ring 4 is internally fitted and fixed to the inside of a housing made of an aluminum alloy via the spacers 7 made of synthetic resin. In the state where the inner ring is fixed, a gap is interposed between the outer peripheral surface of the outer ring 4 and the inner peripheral surface of the housing from a normal temperature.

【0007】発電機等の運転に伴って上記外輪4並びに
ハウジングの温度が上昇すると、上記隙間の寸法が大き
くなる。但し、上記スペーサ7、7を構成する合成樹脂
の線膨張率は、上記ハウジングを構成するアルミニウム
合金の線膨張率よりも大きい為、上記隙間寸法の増大に
拘らず、上記外輪4をハウジングの内側にしっかりと固
定し、この外輪4がハウジングに対しクリープする事を
防止する。
When the temperature of the outer race 4 and the housing increases with the operation of the generator or the like, the size of the gap increases. However, since the linear expansion coefficient of the synthetic resin forming the spacers 7 and 7 is larger than the linear expansion coefficient of the aluminum alloy forming the housing, the outer ring 4 is connected to the inside of the housing regardless of the increase in the gap size. To prevent the outer race 4 from creeping against the housing.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の様に
構成され作用する従来のクリープを防止する転がり軸受
の場合には、スペーサ7、7の外面と係止凹溝6、6の
内面との結合性が不十分で、これに伴って次の〜に
示す様な不都合を生じる。
However, in the case of the conventional rolling bearing which is constructed and operates as described above and prevents creep, the outer surfaces of the spacers 7 and 7 and the inner surfaces of the locking grooves 6 and 6 are in contact with each other. Insufficient binding properties cause the following disadvantages.

【0009】スペーサ7、7は、上記係止凹溝6、6
部分に射出成形した後、その外径面を研削する事で所望
の外径寸法に整えるが、この際、上記各スペーサ7、7
が外輪4に対し滑り動いてしまう。この結果、上記各ス
ペーサ7、7の外径寸法を厳密に規制できなくなって、
ハウジングに対するスペーサ7、7の嵌合強度にばらつ
きを生じる。この為、転がり軸受の組み付け後に、各ス
ペーサ7、7とハウジングとの間に滑りが発生し易くな
る。
The spacers 7, 7 are connected to the locking grooves 6, 6, respectively.
After injection molding into a portion, the outer diameter surface is ground to obtain a desired outer diameter. At this time, the spacers 7, 7
Slides with respect to the outer ring 4. As a result, the outer diameter of each of the spacers 7, 7 cannot be strictly regulated, and
The fitting strength of the spacers 7, 7 to the housing varies. For this reason, slippage tends to occur between the spacers 7 and the housing after the rolling bearing is assembled.

【0010】外周面にスペーサ7、7を係止した外輪
4をハウジング内に押し込む際、これらスペーサ7、7
が係止凹溝6、6から脱落し易い。
When the outer race 4 having the spacers 7, 7 fixed on the outer peripheral surface is pushed into the housing, the spacers 7, 7
Are easily dropped from the locking grooves 6.

【0011】ハウジングへの組み付け後、回転軸を回
転させる使用時に、外輪4とスペーサ7、7との間に滑
りが発生し易い。例えば、各スペーサ7、7を構成する
合成樹脂中には、低温時に内径方向の残留応力が働いて
いるが、転がり軸受を高温下で使用した場合には、この
残留応力が緩和する。この結果、上記各スペーサ7、7
の内周面と上記各係止凹溝6、6の底面との間に働く摩
擦力が低下して、上述の様な滑りが発生する。又、合成
樹脂としてナイロン樹脂を使用した場合には、ナイロン
樹脂が大気中の水蒸気を吸収し膨潤する事で、常温での
使用状態に於いても、同様の滑りが発生する。
When the rotary shaft is rotated after being assembled to the housing, slippage is likely to occur between the outer race 4 and the spacers 7,7. For example, in the synthetic resin constituting each of the spacers 7 and 7, a residual stress in the inner diameter direction acts at a low temperature, but when the rolling bearing is used at a high temperature, the residual stress is relaxed. As a result, each of the spacers 7, 7
The frictional force acting between the inner peripheral surface of the base and the bottom surface of each of the locking grooves 6, 6 is reduced, and the above-described slip occurs. When a nylon resin is used as a synthetic resin, the nylon resin absorbs water vapor in the atmosphere and swells, so that the same slip occurs even in a use state at normal temperature.

【0012】この為に従来から、係止凹溝6、6の断面
形状を、前記図3に示した様な単なる矩形から、図4に
示す様な異形断面、或は図5に示す様なあり溝状にする
事で、スペーサ7、7(図2)の外面と係止凹溝6、6
の内面との接触面積を増やし、各スペーサ7、7が外輪
4に対し滑りにくくしたり(図4の場合)、或は各スペ
ーサ7、7が係止凹溝6、6から抜け出にくく(図5の
場合)していた。ところが、この様な係止凹溝6、6の
形状変更は、滑り防止効果が不完全で、根本的な解決策
にならないだけでなく、係止凹溝6、6の加工作業が面
倒になって製作費を高くする原因となる等の問題があ
る。
For this reason, conventionally, the cross-sectional shape of the locking grooves 6, 6 has been changed from a simple rectangle as shown in FIG. 3 to a modified cross-section as shown in FIG. 4, or as shown in FIG. By forming the groove, the outer surfaces of the spacers 7 and 7 (FIG. 2) and the locking grooves 6 and 6 are formed.
The contact area with the inner surface of the outer ring 4 is increased so that the spacers 7 and 7 do not slip easily with respect to the outer ring 4 (in the case of FIG. 4), or the spacers 7 and 7 hardly come out of the locking grooves 6 and 6 (see FIG. 4). 5). However, such a change in the shape of the locking grooves 6, 6 has an incomplete anti-slip effect and is not a fundamental solution, but also complicates working of the locking grooves 6, 6. This causes problems such as high production costs.

【0013】同様の問題が、例えば電動式パワーステア
リング装置に組み込まれるウォームホイールにもある。
即ち、電動式パワーステアリング装置は、図6に示す様
に、電動モータ11の回転駆動力を、ウォーム12、ウ
ォームホイール13を介して、ステアリングシャフト1
4に伝達する様に構成している。この内のウォームホイ
ール13は、金属製のボスの周囲に合成樹脂をモールド
する事により構成している。
[0013] A similar problem also exists in worm wheels incorporated in, for example, electric power steering devices.
That is, as shown in FIG. 6, the electric power steering apparatus transmits the rotational driving force of the electric motor 11 to the steering shaft 1 via the worm 12 and the worm wheel 13.
4 is transmitted. The worm wheel 13 is formed by molding a synthetic resin around a metal boss.

【0014】即ち、図7に示す様に、射出成形型のキャ
ビティ15の中央部に金属製のボス16をコアピン17
により支持した状態で、上記キャビティ15内に合成樹
脂を注入固化させる。注入する合成樹脂としては、ナイ
ロン6樹脂を使用し、金属製のボス16を有する合成樹
脂製のウォームホイール13としている。上記合成樹脂
としては、上記ナイロン6の他、ナイロン66やこれら
にガラス繊維を含有させたものが使用される。
That is, as shown in FIG. 7, a metal boss 16 is provided at the center of the cavity 15 of the injection molding die.
In the state supported by the above, the synthetic resin is injected into the cavity 15 and solidified. As a synthetic resin to be injected, a nylon 6 resin is used, and a worm wheel 13 made of a synthetic resin having a metal boss 16 is used. As the synthetic resin, in addition to the nylon 6, nylon 66 and those containing glass fibers are used.

【0015】この様なウォームホイール13の場合、金
属製のボス16の外周面と上記合成樹脂部分の内周面と
の間にずれを生じない事が、上記電動式パワーステアリ
ング装置の機能上必要である。ところが、従来の場合、
上記両周面同士は特に結合されておらず、単に摩擦力の
みで回転力の伝達を行なう様にしていた為、長期間に亙
る使用に伴ってこれら両周面同士の間に滑りが生じ、ト
ルクの伝達効率が低下すると言った問題が生じる。
In the case of such a worm wheel 13, it is necessary for the function of the electric power steering device to prevent a deviation between the outer peripheral surface of the metal boss 16 and the inner peripheral surface of the synthetic resin portion. It is. However, in the past,
The two peripheral surfaces are not particularly connected to each other, and the rotational force is transmitted only by frictional force. Therefore, a slip occurs between the two peripheral surfaces with use over a long period of time, The problem that torque transmission efficiency is reduced occurs.

【0016】本発明の金属と合成樹脂との複合部品は、
上述の様な事情に鑑みて発明したものである。
The composite part of the present invention comprising a metal and a synthetic resin comprises:
The present invention has been made in view of the above circumstances.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明の金属と合成樹脂
との複合部品は、金属製の内側部品と、この内側部品の
外周側に設けられた合成樹脂製の外側部品と、この外側
部品と上記内側部品との間に設けられた中間層とから成
る。そして、この中間層は燐酸塩化成処理皮膜又は低温
浸硫化処理皮膜である。
According to the present invention, there is provided a composite part of a metal and a synthetic resin, comprising a metal inner part, a synthetic resin outer part provided on the outer peripheral side of the inner part, and a synthetic resin outer part. And an intermediate layer provided between the inner component. The intermediate layer is a phosphate conversion coating or a low-temperature sulfurizing coating.

【0018】[0018]

【作用】上述の様に構成される本発明の金属と合成樹脂
との複合部品は、中間層を設ける事により、外側部品と
内側部品との結合力が高くなり、これら両部品同士の間
に滑りが生じにくくなる。
The composite part of the metal and the synthetic resin of the present invention configured as described above has an intermediate layer, so that the bonding strength between the outer part and the inner part is increased, and the part between these two parts is formed. Slip is less likely to occur.

【0019】[0019]

【実施例】先ず、本発明の第一実施例として、クリープ
を防止する転がり軸受に本発明を適用した場合に就いて
説明する。本発明のクリープを防止する転がり軸受は、
前述した従来のクリープを防止した転がり軸受と同様、
図2に示す様に、外周面に内輪軌道1を有する内輪2
と、内周面に外輪軌道3を有する外輪4と、上記内輪軌
道1と外輪軌道3との間に転動自在に設けられた複数の
転動体5、5と、上記外輪4の外周面にその全周に亙っ
て形成された係止凹溝6、6と、それぞれの内周側部分
をこの係止凹溝6、6に係止された状態で、それぞれの
外周側部分を上記外輪4の外周面からその全周に亙って
突出させた合成樹脂製のスペーサ7、7とを備えてい
る。尚、上記各係止凹溝6、6の隅部には、各係止凹溝
6、6に係止されたスペーサ7、7の割れを防止する
為、曲率半径が0.1mm以上の湾曲部を形成している。
First, as a first embodiment of the present invention, a case where the present invention is applied to a rolling bearing for preventing creep will be described. Rolling bearing for preventing creep of the present invention,
Like the conventional rolling bearing that prevented creep as described above,
As shown in FIG. 2, an inner ring 2 having an inner ring track 1 on the outer peripheral surface
An outer ring 4 having an outer raceway 3 on an inner peripheral surface; a plurality of rolling elements 5, 5 provided to be able to roll between the inner raceway 1 and the outer raceway 3; The locking concave grooves 6, 6 formed over the entire circumference thereof, and the respective outer peripheral side portions thereof are fixed to the outer ring while the respective inner peripheral side portions are locked by the locking concave grooves 6, 6, respectively. 4 is provided with spacers 7, 7 made of synthetic resin protruding from the outer peripheral surface over the entire circumference. The corners of the locking grooves 6, 6 have a curvature radius of 0.1 mm or more in order to prevent the spacers 7, 7 locked in the locking grooves 6, 6 from cracking. Part is formed.

【0020】特に、本発明のクリープを防止する転がり
軸受に於いては、図1に示す様に、上記係止凹溝6の内
面に、燐酸塩化成処理皮膜又は低温浸硫化処理皮膜であ
る中間層10を形成し、上記スペーサ7を構成する合成
樹脂を、この中間層10に対し結合した事を特徴として
いる。
In particular, in the rolling bearing for preventing creep according to the present invention, as shown in FIG. 1, an intermediate surface of a phosphate conversion coating or a low-temperature sulfurizing coating is formed on the inner surface of the locking groove 6. It is characterized in that the layer 10 is formed and a synthetic resin constituting the spacer 7 is bonded to the intermediate layer 10.

【0021】尚、上記燐酸塩化成処理皮膜としては、燐
酸マンガン化成処理皮膜、燐酸亜鉛化成処理皮膜、燐酸
亜鉛カルシウム化成処理皮膜などが、好ましく利用でき
る。又、上記低温浸硫化処理皮膜としては、低温浸硫化
処理によって得られる硫化鉄皮膜が、好ましく利用でき
る。
As the phosphate chemical conversion coating, a manganese phosphate chemical conversion coating, a zinc phosphate chemical conversion coating, a zinc calcium phosphate chemical conversion coating, or the like can be preferably used. Further, as the low-temperature sulfurizing treatment film, an iron sulfide film obtained by a low-temperature sulfurizing treatment can be preferably used.

【0022】上述の様に構成される、本発明の実施例で
あるクリープを防止する転がり軸受の基本的作用、即
ち、線膨張率の大きな合成樹脂製のスペーサ7により、
温度上昇時に鋼製の外輪4がアルミニウム合金製のハウ
ジングの内側で回転する事を防止する作用は、前述した
従来のクリープを防止する転がり軸受と同様である。
The basic operation of the rolling bearing for preventing creep according to the embodiment of the present invention, which is configured as described above, that is, by the synthetic resin spacer 7 having a large linear expansion coefficient,
The function of preventing the steel outer ring 4 from rotating inside the aluminum alloy housing when the temperature rises is the same as that of the above-described conventional rolling bearing for preventing creep.

【0023】特に、本発明の実施例であるクリープを防
止する転がり軸受の場合には、中間層10を設ける事に
より、上記スペーサ7の外面と係止凹溝6の内面との結
合性が向上する。この結果、このスペーサ7が外輪に対
し回転したり、或はスペーサ7が係止凹溝6から脱落す
る事がなくなる。
In particular, in the case of the rolling bearing for preventing creep according to the embodiment of the present invention, the connection between the outer surface of the spacer 7 and the inner surface of the locking groove 6 is improved by providing the intermediate layer 10. I do. As a result, the spacer 7 does not rotate with respect to the outer ring, or the spacer 7 does not fall out of the locking groove 6.

【0024】即ち、燐酸塩化成処理皮膜又は低温浸硫化
処理皮膜である中間層10は、鋼製の外輪4に対して強
固に結合するだけでなく、この中間層10とスペーサ7
との結合力も著しく増大する。尚、中間層10とスペー
サ7との結合力が増大するのは、次の(1) 〜(3) の理由
による。
That is, the intermediate layer 10 which is a phosphate chemical conversion treatment film or a low-temperature sulfurizing treatment film not only firmly bonds to the steel outer ring 4 but also forms the intermediate layer 10 and the spacer 7.
The binding force with the chromium also increases significantly. The increase in the bonding force between the intermediate layer 10 and the spacer 7 is due to the following reasons (1) to (3).

【0025】(1)上記中間層10の表面には多数の微細
な凹凸が存在する為、中間層10とスペーサ7を構成す
る合成樹脂との接触面積が増大する。 (2)上記凹凸と合成樹脂との噛み合いに基づくアンカー
効果により、スペーサ7が中間層10に対し固着され
る。 (3)中間層10を構成する皮膜とスペーサ7を構成する
合成樹脂との双方が有する極性基の相互作用により、ス
ペーサ7が中間層10に対し固着される。特に、燐酸塩
化成処理皮膜が有する水酸基(−OH)と、ナイロン等
のポリアミド系樹脂が有するアミド基(−NHCO
−)、或はポリブチレンテレフタレート等のポリエステ
ル系樹脂が有するエステル基(−COO−)とは水素結
合により強く結合するので、これらを組み合わせる事に
より、上記スペーサ7と外輪4との結合力が著しく高め
られる。
(1) Since a large number of fine irregularities are present on the surface of the intermediate layer 10, the contact area between the intermediate layer 10 and the synthetic resin forming the spacer 7 is increased. (2) The spacer 7 is fixed to the intermediate layer 10 by the anchor effect based on the engagement between the irregularities and the synthetic resin. (3) The spacer 7 is fixed to the intermediate layer 10 due to the interaction of the polar groups of both the film constituting the intermediate layer 10 and the synthetic resin constituting the spacer 7. In particular, the hydroxyl group (-OH) of the phosphate chemical conversion coating and the amide group (-NHCO) of a polyamide resin such as nylon.
-) Or an ester group (-COO-) of a polyester resin such as polybutylene terephthalate is strongly bonded by a hydrogen bond. By combining these, the bonding force between the spacer 7 and the outer ring 4 is remarkably increased. Enhanced.

【0026】本発明の効果を確認する為、本発明者が行
なった実験の結果を下表に示す。
The results of experiments conducted by the present inventors to confirm the effects of the present invention are shown in the following table.

【0027】[0027]

【表1】 [Table 1]

【0028】この表中、中間層の欄は、係止凹溝6の内
側面に形成した中間層10の種類を、合成樹脂の欄はス
ペーサ7を構成する合成樹脂の種類を、凹溝形状の欄
は、上記係止凹溝6の断面形状を示した図面番号を、そ
れぞれ表している。又、起動トルクの欄は、係止凹溝6
に係止されたスペーサ7を外輪4に対し摺動させる場合
に於ける起動トルクの大きさを表している。この起動ト
ルクが大きいほど、上記スペーサ7と外輪4との結合力
が大きく、良質のクリープを防止した転がり軸受を得ら
れる。この事から、本発明により、良質のクリープを防
止した転がり軸受を得られる事が解る。尚、上記表に記
載しなかった実験条件は次の通りである。
In this table, the column of the intermediate layer indicates the type of the intermediate layer 10 formed on the inner surface of the locking groove 6, the column of the synthetic resin indicates the type of the synthetic resin forming the spacer 7, and the groove shape. In the columns, the drawing numbers indicating the cross-sectional shapes of the locking concave grooves 6 are respectively shown. In the column of the starting torque, the locking groove 6 is used.
Represents the magnitude of the starting torque when the spacer 7 locked to the outer ring 4 is slid with respect to the outer ring 4. The larger the starting torque is, the larger the coupling force between the spacer 7 and the outer ring 4 is, and it is possible to obtain a good quality rolling bearing in which creep is prevented. From this, it is understood that the present invention can provide a rolling bearing in which good quality creep is prevented. The experimental conditions not described in the above table are as follows.

【0029】A. 外輪及び係止溝 外輪の直径(外径) 35mm 外輪の幅 11mm 係止溝の幅 2.2mm 係止溝の深さ 0.7mmA. Outer ring and locking groove Outer ring diameter (outer diameter) 35mm Outer ring width 11mm Locking groove width 2.2mm Locking groove depth 0.7mm

【0030】B. 中間層10の形成条件 (1)燐酸塩化成処理皮膜の中間層10を形成する場合 次の行程により中間層10を形成した。予め係止凹溝6
を形成した熱処理済の外輪4を、50〜60℃のアルカ
リ水溶液(日本パーカーライジング社製の『FC−43
60』)中で10分間洗浄した後水洗する→30〜40
℃に加温した日本パーカーライジング(株)製の表面調
整液(アレパレンVM。但し、この他にも、プレパレン
Z系、フィキソジン5N−5等も適宜使用できる。)中
に60秒間浸漬する→化成処理液に浸漬する→水洗する
化成処理液の種類、処理液温度、処理時間は、次の通り
である。 a. 中間層が燐酸マンガン化成処理皮膜の場合 処理液の種類 日本パーカーライジング(株)
製の『パルホスM1A』(商品名) 処理液温度 95℃ 処理時間 10分 b. 中間層が燐酸亜鉛化成処理皮膜の場合 処理液の種類 日本パーカーライジング(株)
製の『パルボンドL47』(商品名) 処理液温度 55℃ 処理時間 5分 c. 中間層が燐酸亜鉛カルシウム化成処理皮膜の場合 処理液の種類 日本パーカーライジング(株)
製の『フェリコート7』(商品名) 処理液温度 80℃ 処理時間 5分
B. Conditions for Forming Intermediate Layer 10 (1) When Forming Intermediate Layer 10 of Phosphate Chemical Conversion Coating The intermediate layer 10 was formed by the following process. Pre-lock groove 6
Of the heat-treated outer ring 4 formed with an alkaline aqueous solution (FC-43 manufactured by Nippon Parker Rising Co., Ltd.)
60 ”) for 10 minutes and then with water → 30-40
Immersed in a surface conditioning liquid (Aleparen VM, manufactured by Nippon Parker Rising Co., Ltd.) heated to 60 ° C. for 60 seconds, but preparene Z-based, FIXODIN 5N-5 and the like can be used as appropriate. Immersion in the treatment liquid → The type of the chemical treatment liquid to be washed with water, the treatment liquid temperature and the treatment time are as follows. a. When the intermediate layer is a manganese phosphate conversion coating Type of treatment solution Nippon Parker Rising Co., Ltd.
"Palphos M1A" (trade name) manufactured by Nippon Parker Rising Co., Ltd. Treatment liquid temperature: 95 ° C Treatment time: 10 minutes b.
"Palbond L47" (trade name) manufactured by Nippon Parker Rising Co., Ltd. Treatment liquid temperature 55 ° C Treatment time 5 minutes c. When the intermediate layer is a zinc calcium phosphate chemical conversion treatment film
“Fericoat 7” (trade name) Processing liquid temperature 80 ° C Processing time 5 minutes

【0031】(2)浸硫化処理皮膜の中間層10を形成す
る場合 予め係止凹溝6を形成した、熱処理済の外輪4を脱脂し
た後、190℃に加温した硫黄を含むアルカリ溶融塩中
に10分間浸漬し、上記外輪6の表面に硫化鉄の拡散層
を形成した(コーベット処理)。尚、実験は、係止凹溝
6とスペーサ7との結合強度を求める為に行なったので
あり、係止凹溝6の内面に中間層10が形成されれば、
実験の目的を達成できる為、外輪4の表面全体に中間層
10を形成した。実際の場合には、図1に示す様に、係
止凹溝6の内面のみに中間層10を形成すれば足りる
が、中間層10が燐酸塩皮膜や浸硫化処理皮膜の場合に
は、皮膜自体が優れた潤滑特性を有する為、皮膜形成時
にマスキングを行なう事なく、表面全体に中間層10を
形成しても良い。
(2) In the case of forming the intermediate layer 10 of the sulfidation treatment film After degreasing the heat-treated outer ring 4 in which the locking groove 6 is formed in advance, the sulfur-containing alkali molten salt heated to 190 ° C. Then, it was immersed for 10 minutes to form a diffusion layer of iron sulfide on the surface of the outer ring 6 (Corbet treatment). The experiment was performed to determine the coupling strength between the locking groove 6 and the spacer 7. If the intermediate layer 10 is formed on the inner surface of the locking groove 6,
In order to achieve the purpose of the experiment, the intermediate layer 10 was formed on the entire surface of the outer ring 4. In an actual case, as shown in FIG. 1, it is sufficient to form the intermediate layer 10 only on the inner surface of the locking groove 6. However, when the intermediate layer 10 is a phosphate film or a sulfurized film, Since the film itself has excellent lubricating properties, the intermediate layer 10 may be formed on the entire surface without performing masking during film formation.

【0032】C. スペーサ7の成形条件 スペーサ7は、上記表に記載した合成樹脂を、係止凹溝
6部分に射出成形する事により成形した。中間層10を
設ける場合には、中間層10の形成作業の後、射出成形
を行なった。成形後にスぺーサ7が外輪4の外周面から
突出する寸法Tは10μmとした。射出成形時の条件
は、合成樹脂がナイロン11の場合には、樹脂温度を2
20℃、金型温度を80℃、射出時間を1.0秒、射出
圧を130MPa、冷却時間を20秒とした。又、合成
樹脂がポリブチレンテレフタレートの場合には、樹脂温
度を255℃とし、その他の条件は上記ナイロン11の
場合と同じとした。
C. Molding Conditions of Spacer 7 The spacer 7 was molded by injection molding the synthetic resin described in the above table into the locking groove 6. When the intermediate layer 10 was provided, injection molding was performed after the operation of forming the intermediate layer 10. The dimension T at which the spacer 7 protrudes from the outer peripheral surface of the outer ring 4 after the molding was set to 10 μm. The conditions for injection molding are as follows.
The injection temperature was 20 ° C., the mold temperature was 80 ° C., the injection time was 1.0 second, the injection pressure was 130 MPa, and the cooling time was 20 seconds. When the synthetic resin was polybutylene terephthalate, the resin temperature was set to 255 ° C., and the other conditions were the same as those for nylon 11.

【0033】尚、中間層10の厚さ寸法は設計的に定め
るが、厚さ寸法が大きくなり過ぎると、この中間層10
の強度が低下し、前記係止凹溝6とスペーサ7との結合
強度が不足して、このスペーサ7が外輪4に対し回転す
る恐れがある。又、上記厚さ寸法が小さすぎると、中間
層10を構成する皮膜が不均一になり易く、やはり上記
係止凹溝6とスペーサ7との結合強度が不足して、この
スペーサ7が外輪4に対し回転する恐れがある。これら
の事を考慮した場合、上記中間層10の厚さ寸法は、中
間層10を構成する皮膜が燐酸塩化成処理皮膜である場
合で1〜10μm(更に好ましくは3〜8μm)、低温
浸硫化処理皮膜である場合で3〜15μm(更に好まし
くは5〜10μm)とする。各皮膜の厚さ寸法は、処理
液の組成や処理液への浸漬時間により調節する。
Although the thickness of the intermediate layer 10 is determined by design, if the thickness is excessively large, the thickness of the intermediate layer 10 is reduced.
, The strength of the connection between the locking groove 6 and the spacer 7 is insufficient, and the spacer 7 may rotate with respect to the outer ring 4. On the other hand, if the thickness is too small, the coating constituting the intermediate layer 10 tends to be non-uniform, and the bonding strength between the locking groove 6 and the spacer 7 is also insufficient. May rotate. In consideration of the above, the thickness of the intermediate layer 10 is 1 to 10 μm (more preferably 3 to 8 μm) when the coating forming the intermediate layer 10 is a phosphate chemical conversion coating, In the case of a treated film, the thickness is 3 to 15 μm (more preferably 5 to 10 μm). The thickness of each film is adjusted by the composition of the processing solution and the immersion time in the processing solution.

【0034】次に、本発明を電動式パワーステアリング
装置用ウォームホイールに適用した第二実施例に就いて
説明する。先ず、ウォームホイール13(図6)を構成
するボス16を、炭素鋼(S20C)により、図8
(A)に示す様な円環状に形成した。このボス16の外
周面には、同図(B)に示す様にローレット加工を施し
ても良い。又、このボス16の形状としては、図10〜
12に示す様な形状も採用できる。この内、図10に示
したものは外周面に1本の突条18を形成したもの、図
11に示したものは1本の凹溝19を形成したもの、図
12に示したものは2本の凹溝19、19を形成したも
のである。尚、各凹溝19、19の隅角部は適宜の曲率
半径で湾曲させる。又、各凹溝19、19の断面形状
は、台形、あり溝状でも良い。更に、ボス16の外周面
にローレット加工を施したり、或は軸方向に亙る1乃至
複数本の溝を設け(スプラインを含む)て、回転トルク
を支承させる事もできる。
Next, a second embodiment in which the present invention is applied to a worm wheel for an electric power steering device will be described. First, the boss 16 that constitutes the worm wheel 13 (FIG. 6) is made of carbon steel (S20C) as shown in FIG.
It was formed in an annular shape as shown in (A). The outer peripheral surface of the boss 16 may be knurled as shown in FIG. The shape of the boss 16 is shown in FIGS.
A shape as shown in FIG. Among them, the one shown in FIG. 10 has one ridge 18 formed on the outer peripheral surface, the one shown in FIG. 11 has one groove 19 formed, and the one shown in FIG. The book has grooves 19 formed therein. The corners of the concave grooves 19 are curved with an appropriate radius of curvature. Further, the cross-sectional shape of each of the grooves 19, 19 may be trapezoidal or dovetailed. Further, the outer peripheral surface of the boss 16 may be knurled or provided with one or more grooves (including splines) extending in the axial direction to support the rotational torque.

【0035】先ず、図8(A)に示す様な単なる円環状
で、外周面に深さ1.0mmのローレット加工を施したボ
ス16の外周面に、次の行程で燐酸マンガン化成処理を
施した。ボス16をアルカリ洗浄(50〜60℃で10
分間)→水洗→表面調整液(日本パーカーライジング
(株)製のプレパレンVM、プレパレンZ系、フィキソ
ジン5N−5の中から選択)中に60秒間浸漬→95℃
の化成処理液(日本パーカーライジング(株)製のパル
ホス−M1A)中に5分間浸漬→水洗
First, a manganese phosphate chemical conversion treatment is performed on the outer peripheral surface of the boss 16 having a knurled outer peripheral surface having a depth of 1.0 mm as shown in FIG. did. Clean the boss 16 with alkali (at 50-60 ° C for 10
Min) → water washing → surface conditioning liquid (select from Preparen VM, Preparen Z system, Fixoxin 5N-5 manufactured by Nippon Parker Rising Co., Ltd.) for 60 seconds → 95 ° C
5 minutes in a chemical conversion solution (Parphos-M1A, manufactured by Nippon Parker Rising Co., Ltd.) → Rinse with water

【0036】この様な行程により、外周面に燐酸マンガ
ン化成処理皮膜を形成したボス16を、図7に示す様な
状態で射出成形型内にセットし、キャビティ15内にナ
イロン46(日本合成ゴム(株)製のTW300)を注
入して、上記ボス16の周囲に合成樹脂を固着した。射
出成形時の金型温度は120℃、樹脂温度は315℃、
射出圧力は110MPaとした。
By such a process, the boss 16 having the manganese phosphate conversion coating formed on the outer peripheral surface is set in an injection mold in a state as shown in FIG. (TW300 manufactured by Co., Ltd.) was injected, and a synthetic resin was fixed around the boss 16. The mold temperature during injection molding is 120 ° C, the resin temperature is 315 ° C,
The injection pressure was 110 MPa.

【0037】この様にしてボス16の周囲に固着された
合成樹脂の外周面に、切削加工により歯を形成し、電動
式パワーステアリング装置に使用するウォームホイール
13とした。この様にして得られたウォームホイール1
3は、耐熱性、耐油性に優れ、長期間に亙る使用によっ
ても、金属製のボス16の外周面と合成樹脂部分の内周
面との間に滑りを生じなかった。尚、上記キャビティ1
5として歯形状を有するものを採用すれば、上記切削加
工は不要になる。
The worm wheel 13 used in the electric power steering apparatus was formed by forming teeth on the outer peripheral surface of the synthetic resin fixed around the boss 16 by cutting. Worm wheel 1 obtained in this way
Sample No. 3 was excellent in heat resistance and oil resistance, and did not slip between the outer peripheral surface of the metal boss 16 and the inner peripheral surface of the synthetic resin portion even after long-term use. The above cavity 1
If a tooth having a tooth shape is adopted as 5, the above-mentioned cutting becomes unnecessary.

【0038】次に、上記ウォームホイール13を構成す
る合成樹脂の種類、ボス16の外周面に施す処理の種類
がこのボスと合成樹脂部分との結合強度に及ぼす影響を
調べる為に、本発明者が行なった実験に就いて説明す
る。
Next, in order to examine the influence of the type of the synthetic resin constituting the worm wheel 13 and the type of treatment applied to the outer peripheral surface of the boss 16 on the bonding strength between the boss and the synthetic resin portion, the present inventor examined the present invention. A description will be given of an experiment performed by the company.

【0039】先ず、最適な合成樹脂の種類を決定する
為、射出成形用ナイロン系合成樹脂として、ナイロン6
(東レ(株)製のアミランCM1017)、ナイロン6
6(宇部興産(株)製の宇部ナイロン2020U5
0)、芳香族ナイロン(BASF社製のウルトラミッド
T KR4350)、ナイロン46(日本合成ゴム
(株)製のTW300)を用意した。更に、比較用のナ
イロンとして、日本ポリペンコ(株)製の“MC”ナイ
ロン MC901を用意した。
First, in order to determine the optimum type of synthetic resin, nylon 6 is used as a nylon synthetic resin for injection molding.
(Amilan CM1017 manufactured by Toray Industries, Inc.), nylon 6
6 (Ube nylon 2020U5 manufactured by Ube Industries, Ltd.)
0), aromatic nylon (Ultramid TKR4350, manufactured by BASF) and nylon 46 (TW300, manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.). Further, as a comparative nylon, "MC" nylon MC901 manufactured by Nippon Polypenco Co., Ltd. was prepared.

【0040】これらの材料に就いて、射出成形時の残留
応力に基づく破壊しにくさと、耐熱性、耐油性、高温で
の機械特性を評価する為、引っ張り試験用ダンベル試験
片(JIS1号型試験片)を作成した。この試験片は、
“MC”ナイロンに就いては切削加工により作成し、他
の射出成形用ナイロン系合成樹脂に就いては射出成形に
より作成した。この様にして得られた各試験片に就い
て、島津製作所(株)製のオートグラフによる引っ張り
試験を行なった。試験は、材料を絶乾状態とし、室温下
(23℃)で行なった。この引っ張り試験の結果を下表
に示す。
In order to evaluate the resistance to breakage based on residual stress during injection molding, heat resistance, oil resistance, and mechanical properties at high temperatures, a dumbbell test piece for tensile test (JIS No. 1 type) was used. Test piece) was prepared. This specimen is
"MC" nylon was prepared by cutting, and other nylon synthetic resins for injection molding were prepared by injection molding. Each of the test pieces thus obtained was subjected to a tensile test using an autograph manufactured by Shimadzu Corporation. The test was carried out at room temperature (23 ° C.) under the condition that the material was made absolutely dry. The results of the tensile test are shown in the table below.

【0041】[0041]

【表2】 [Table 2]

【0042】射出成形用ナイロン系合成樹脂の成形収縮
による歪みは約2%であり、この歪みは金属製のボス1
6外周面部分に接線方向の応力として働く事が知られて
いる。そして、この応力の大きさは、成形時の応力緩和
を無視して考えた場合には、凡そ60MPa(=引っ張
り弾性率×歪み)になる。従って、射出成形に伴って破
壊されにくいウォームホイール13を得る為には、引っ
張り強度が大きく、且つ、引っ張り降伏伸びの大きな材
料が好ましい。上記表の記載から、ナイロン46がこれ
らの条件を満たす事が解る。
The distortion due to the molding shrinkage of the nylon synthetic resin for injection molding is about 2%, and this distortion is caused by the metal boss 1.
6 It is known that it acts as a tangential stress on the outer peripheral surface portion. The magnitude of this stress is approximately 60 MPa (= tensile elastic modulus × strain) when stress relaxation during molding is ignored. Therefore, in order to obtain the worm wheel 13 which is not easily broken by the injection molding, a material having a large tensile strength and a large tensile yield elongation is preferable. From the description in the above table, it is understood that nylon 46 satisfies these conditions.

【0043】次に、上記各材料の引っ張り強度と温度と
の関係を図14(A)に、各材料を120℃の空気中に
放置した場合に引っ張り強度が変化する程度を同図
(B)に、各材料を120℃のグリース(共同油脂
(株)製のマルテンプ)中に放置した場合に引っ張り強
度が変化する程度を同図(C)に、それぞれ示した。
尚、○はナイロン46を、△はナイロン6を、□はナイ
ロン66を、×は芳香族ナイロンを、◎はMCナイロン
を、それぞれ表している。この図14の記載からも、ナ
イロン46が、耐熱性、耐久性、耐油性を要求されるウ
ォームホイール用の材料として適当である事が解る。
Next, FIG. 14A shows the relationship between the tensile strength and the temperature of each material, and FIG. 14B shows the degree to which the tensile strength changes when each material is left in air at 120 ° C. The degree to which the tensile strength changes when each material is left in grease (Maltemp manufactured by Kyodo Yushi Co., Ltd.) at 120 ° C. is shown in FIG.
○ indicates nylon 46, △ indicates nylon 6, □ indicates nylon 66, × indicates aromatic nylon, and ◎ indicates MC nylon. From the description of FIG. 14, it is understood that nylon 46 is suitable as a material for a worm wheel requiring heat resistance, durability, and oil resistance.

【0044】次に、ボス16の外周面に施す処理の種類
がこのボスと合成樹脂部分との結合強度に及ぼす影響を
調べた。先ず、図8(A)に示す様な単なる円環状で、
外周面に深さ1.0mmのローレット加工を施したボス1
6の外周面に、下記の(1) 〜(11)に示した処理を施し、
更にのこのボス16の外周側部分に、前記図7に示す様
な射出成形型によって、ナイロン46を射出成形した。
射出成形時の樹脂温度は310℃、金型温度は140
℃、射出時間は2.2秒、保圧は130MPa、冷却時
間は20秒とした。
Next, the effect of the type of treatment applied to the outer peripheral surface of the boss 16 on the bonding strength between the boss and the synthetic resin portion was examined. First, a simple ring as shown in FIG.
Boss 1 with knurling of 1.0mm depth on the outer peripheral surface
The outer peripheral surface of 6 is subjected to the processing shown in the following (1) to (11),
Further, nylon 46 was injection-molded on the outer peripheral portion of the boss 16 using an injection molding die as shown in FIG.
The resin temperature during injection molding is 310 ° C and the mold temperature is 140
C., the injection time was 2.2 seconds, the holding pressure was 130 MPa, and the cooling time was 20 seconds.

【0045】(1) 未処理 (2) シランカップリング処理 (3) ショットブラスト (4) ショットブラスト後、シランカップリング処理 (5) 燐酸マンガン化成処理により1μmの処理皮膜形成 (6) 燐酸マンガン化成処理により12μmの処理皮膜形
成 (7) 燐酸マンガン化成処理により5μmの処理皮膜形成 (8) 燐酸マンガン化成処理により5μmの処理皮膜形成
後、シランカップリング処理 (9) 燐酸亜鉛化成処理により5μmの処理皮膜形成 (10)燐酸マンガン化成処理により2μmの処理皮膜形成 (11)燐酸マンガン化成処理により10μmの処理皮膜形
(1) Untreated (2) Silane coupling treatment (3) Shot blasting (4) Silane coupling treatment after shot blasting (5) Formation of 1 μm treated film by manganese phosphate conversion treatment (6) Manganese phosphate conversion (7) Formation of 5 μm treatment film by manganese phosphate conversion treatment (8) Formation of 5 μm treatment film by manganese phosphate conversion treatment, silane coupling treatment (9) Treatment of 5 μm by zinc phosphate conversion treatment Film formation (10) 2 μm treated film formation by manganese phosphate conversion treatment (11) 10 μm treatment film formation by manganese phosphate conversion treatment

【0046】上述の様な表面処理を施し、外周側にナイ
ロン46を射出成形した後、金属製のボス16の外周面
とナイロン46製のウォームホイール13の内周面との
固着力を、図9に示す様な試験装置により測定した。こ
の試験装置は、上記ウォームホイール13の下面を支持
する受台20と、上記ボス16の上面を押圧する押圧片
21とから成る。上記受台20の内径は、ウォームホイ
ール13の内径よりも大きく、且つ外径よりも小さい。
又、上記押圧片21の外径は、上記ボス16の内径より
も大きく、外径よりも小さい。
After the surface treatment as described above is performed and nylon 46 is injection-molded on the outer peripheral side, the fixing force between the outer peripheral surface of the metal boss 16 and the inner peripheral surface of the worm wheel 13 made of nylon 46 is shown in FIG. The measurement was performed using a test device as shown in FIG. The test apparatus includes a receiving table 20 that supports the lower surface of the worm wheel 13 and a pressing piece 21 that presses the upper surface of the boss 16. The inner diameter of the cradle 20 is larger than the inner diameter of the worm wheel 13 and smaller than the outer diameter.
The outer diameter of the pressing piece 21 is larger than the inner diameter of the boss 16 and smaller than the outer diameter.

【0047】この様な試験装置を使用して、上記押圧片
21から上記ボス部16に、スラスト方向の荷重を加え
る事で、このボス部16を上記ウォームホイール13に
対して軸方向にずらせ、加える加重の大きさと軸方向に
亙るずれ量(変位)との関係を測定した。この結果を図
13に曲線(1) 〜(11)で示す。各曲線の符号は、前記処
理方法を示した符号に対応する。この図13の記載から
明らかな通り、ボス部16の外周面に、適当な厚さ(2
〜10μm、更に好ましくは3〜7μm)の化成処理皮
膜を形成すれば、上記ボス部16とウォームホイール1
3との結合力が高くなる事が解る。
By using such a test apparatus, a load in the thrust direction is applied from the pressing piece 21 to the boss 16, the boss 16 is displaced in the axial direction with respect to the worm wheel 13, The relationship between the magnitude of the applied load and the amount of displacement (displacement) in the axial direction was measured. The results are shown by curves (1) to (11) in FIG. The sign of each curve corresponds to the sign indicating the processing method. As is apparent from the description of FIG. 13, the outer peripheral surface of the boss portion 16 has an appropriate thickness (2
-10 μm, more preferably 3 to 7 μm), the boss 16 and the worm wheel 1
It can be seen that the bonding force with No. 3 increases.

【0048】化成処理皮膜を形成する事により、結合力
が高くなる理由は、前述した第一実施例の場合と同様に
考えられる。尚、皮膜厚さが2μm未満の場合には、ボ
ス部16の外周面全体を皮膜によって覆う事が困難にな
り、ミクロ的に見た場合に皮膜が存在しない部分が生じ
て、上記ボス部16とウォームホイール13との結合強
度が弱くなる。反対に、皮膜厚さが10μmを越えた場
合には、それ自体は強度が弱い皮膜が、剪断方向の力に
よって破壊し易くなって、やはり上記結合強度が弱くな
る。
The reason why the formation of the chemical conversion coating film increases the bonding strength is thought to be the same as in the case of the first embodiment described above. If the coating thickness is less than 2 μm, it is difficult to cover the entire outer peripheral surface of the boss portion 16 with the coating, and there is a portion where the coating does not exist when viewed microscopically. And the worm wheel 13 becomes weaker. Conversely, when the film thickness exceeds 10 μm, the film itself having low strength is liable to be broken by the force in the shear direction, and the above-mentioned bonding strength is also weakened.

【0049】尚、上記ウォームホイール13を構成する
為の合成樹脂としては、上記ナイロン46にガラス繊維
やウィスカを添加したものも、好ましく利用できる。使
用するウィスカの例としては、大塚化学(株)製のチタ
ン酸カリウムウィスカである『ティスモ』、或は四国化
成工業(株)製のほう酸アルミニウムウィスカである
『アルボレックス』等が使用可能である。
As the synthetic resin for forming the worm wheel 13, a resin obtained by adding glass fibers or whiskers to the nylon 46 can be preferably used. Examples of the whiskers to be used include “Tismo”, a potassium titanate whisker manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd., and “Albolex”, an aluminum borate whisker manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd. .

【0050】又、本発明は、以上に述べた第一、第二実
施例の様に、クリープを防止する転がり軸受、或は電動
式パワーステアリング用ウォームホイールの他、中央部
に金属製のハブを有する合成樹脂製のプーリ等、他の複
合部品にも適用できる。
Further, according to the present invention, in addition to the rolling bearing for preventing creep or the worm wheel for electric power steering as in the first and second embodiments described above, a metal hub is provided at the center. And other composite parts such as a synthetic resin pulley having

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明の金属と合成樹脂との複合部品
は、以上に述べた通り構成され作用するが、金属製の内
側部品と合成樹脂製の外側部品との結合強度の向上によ
り、両部品同士がずれ動く事を防止できる為、複合部品
を組み込んだ各種機械装置の信頼性向上を図れる。
The composite part of a metal and a synthetic resin according to the present invention is constructed and operates as described above. However, due to the improvement of the bonding strength between the metal inner part and the synthetic resin outer part, both parts are improved. Since it is possible to prevent the parts from shifting and moving, the reliability of various mechanical devices incorporating the composite parts can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第一実施例を示す、図2のA部に相当
する拡大断面図。
FIG. 1 is an enlarged sectional view showing a first embodiment of the present invention and corresponding to a portion A in FIG. 2;

【図2】本発明の対象となるクリープを防止した転がり
軸受の部分断面図。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a rolling bearing in which creep has been prevented according to the present invention.

【図3】係止凹溝の断面形状の第1例を示す、外輪の断
面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view of an outer race showing a first example of a cross-sectional shape of a locking groove.

【図4】同第2例を示す外輪の断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of the outer race showing the second example.

【図5】同第3例を示す外輪の断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view of an outer ring showing the third example.

【図6】電動式パワーステアリング装置の要部斜視図。FIG. 6 is a perspective view of a main part of the electric power steering device.

【図7】合成樹脂製のウォームホイールを形成する為の
射出成形型の断面図。
FIG. 7 is a sectional view of an injection mold for forming a worm wheel made of a synthetic resin.

【図8】ボスの第1例を示しており、(A)は端面図、
(B)は(A)の側方から見た図。
FIG. 8 shows a first example of a boss, (A) is an end view,
(B) is the figure seen from the side of (A).

【図9】結合強度を測定する為の試験装置を示す縦断面
図。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a test device for measuring a bonding strength.

【図10】ボスの第2例を示しており、(A)は端面
図、(B)は断面図。
10A and 10B show a second example of the boss, in which FIG. 10A is an end view, and FIG. 10B is a sectional view.

【図11】ボスの第3例を示しており、(A)は端面
図、(B)は断面図。
11A and 11B show a third example of the boss, where FIG. 11A is an end view and FIG. 11B is a sectional view.

【図12】ボスの第4例を示しており、(A)は端面
図、(B)は断面図。
12A and 12B show a fourth example of the boss, where FIG. 12A is an end view and FIG. 12B is a cross-sectional view.

【図13】結合強度を測定した試験結果を表す線図。FIG. 13 is a diagram showing a test result of measuring a bonding strength.

【図14】材料の種類が引っ張り強度に及ぼす影響を表
した線図である。
FIG. 14 is a diagram showing the effect of the type of material on the tensile strength.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 内輪軌道 2 内輪 3 外輪軌道 4 外輪 5 転動体(玉) 6 係止凹溝 7 スぺーサ 8 保持器 9 ポケット 10 中間層 11 電動モータ 12 ウォーム 13 ウォームホイール 14 ステアリングシャフト 15 キャビティ 16 ボス 17 コアピン 18 突条 19 凹溝 20 受台 21 押圧片 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inner ring track 2 Inner ring 3 Outer ring track 4 Outer ring 5 Rolling element (ball) 6 Locking groove 7 Spacer 8 Cage 9 Pocket 10 Middle layer 11 Electric motor 12 Warm 13 Worm wheel 14 Steering shaft 15 Cavity 16 Boss 17 Core pin 18 ridge 19 concave groove 20 pedestal 21 pressing piece

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年9月22日(2000.9.2
2)
[Submission date] September 22, 2000 (2009.2)
2)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【書類名】 明細書[Document Name] Statement

【発明の名称】 合成樹脂製ギヤ [Title of the Invention] Gear made of synthetic resin

【特許請求の範囲】[Claims]

請求項1】 金属製のボスと、このボスの外周側に設
けられたナイロン46製のギヤとから成る合成樹脂製ギ
ヤ。
1. A synthetic resin gear comprising a metal boss and a nylon 46 gear provided on the outer peripheral side of the boss.

請求項2】 ボスの外周面とギヤの内周面との間に、
燐酸塩化成処理皮膜又は低温浸硫化処理皮膜である中間
層を介在させている、請求項1に記載した合成樹脂製ギ
ヤ。
2. Between the outer peripheral surface of the boss and the inner peripheral surface of the gear,
The synthetic resin gear according to claim 1, wherein an intermediate layer that is a phosphate conversion coating or a low-temperature sulfurizing coating is interposed.

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明に係る合成樹脂製ギヤ
は、例えば自動車、農機、建設機械等に使用される電
動式パワーステアリング用合成樹脂製ギヤとして利用す
[Industrial applications]inventionPertain toSynthetic resin gear
Is, for example,,Electricity used in automobiles, agricultural machines, construction machinery, etc.
Synthetic resin gear for dynamic power steeringUse as
To.

【0002】[0002]

【従来の技術】電動式パワーステアリング装置は、図1
に示す様に、電動モータ11の回転駆動力を、ウォーム
12、ウォームホイール13を介して、ステアリングシ
ャフト14に伝達する様に構成している。電動式パワー
ステアリング装置の減速機の軽量化と運転時の低騒音化
とを図る為には、このうちのウォームホイール13を、
金属製のボスの周囲に合成樹脂をモールドする事により
構成する事が考えられる。
2. Description of the Related Art An electric power steering apparatus is shown in FIG.
As shown in FIG.
12, through the worm wheel 13, the steering wheel
It is configured to transmit to the shaft 14. Electric power
Weight reduction of steering gear and reduction of noise during driving
In order to achieve this, the worm wheel 13
By molding synthetic resin around the metal boss
It is possible to configure.

【0003】即ち、図2に示す様に、射出成形型のキャ
ビティ15の中央部に金属製のボス16をコアピン17
により支持した状態で、上記キャビティ15内に合成樹
脂を注入固化させる。注入する合成樹脂として従来は、
ナイロン6樹脂を使用し、金属製のボス16を有する合
成樹脂製のウォームホイール13とする事が考えられて
いる。上記合成樹脂としては、上記ナイロン6の他、ナ
イロン66やこれらにガラス繊維を含有させたものを使
用する事が考えられている。
[0003] That is, as shown in FIG.
A metal boss 16 is attached to the center of the
While being supported by the synthetic resin,
The fat is poured and solidified. Conventionally, as a synthetic resin to be injected,
Using a nylon 6 resin and having a metal boss 16
It is considered that the worm wheel 13 is made of synthetic resin.
I have. As the synthetic resin, in addition to the nylon 6,
Use ILON 66 or those containing glass fibers.
It is considered to be used.

0004[ 0004 ]

0005[ 0005 ]

0006[ 0006 ]

0007[ 0007 ]

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】電動式パワーステアリ
ング装置に組み込むギヤの場合、高度の信頼性及び耐久
性を要求される為、各部の強度を十分に確保しなければ
ならない。
SUMMARY OF THE INVENTION Electric power steering
High reliability and durability for gears incorporated in
Performance is required, the strength of each part must be secured
No.

【0009】これに対して、ナイロン6やナイロン66
の場合には、上記電動式パワーステアリング装置がより
高温の環境下で使用される場合や、ステアリングシャフ
トに付与すべき補助動力の大きさによっては、必ずしも
強度的に十分な余裕を確保できない場合が考えられる。
On the other hand, nylon 6 and nylon 66
In this case, the electric power steering device
When used in high-temperature environments or when steering
Depending on the size of the auxiliary power to be applied to the
There may be a case where a sufficient margin cannot be secured in terms of strength.

0010[ 0010 ]

0011[ 0011 ]

0012[ 0012 ]

0013[ 0013 ]

0014[ 0014 ]

【0015】又、上述の様なウォームホイール13の場
合、金属製のボス16の外周面と上記合成樹脂部分の内
周面との間にずれを生じない事が、上記電動式パワース
テアリング装置の機能上必要である。ところが、従来の
場合、上記両周面同士は特に結合する事を考慮しておら
ず、単に摩擦力のみで回転力の伝達を行なう事を考慮し
いた。この為、今後、より厳しい環境下で使用される
様になった場合には、長期間に亙る使用に伴ってこれら
両周面同士の間に滑りが生じ、トルクの伝達効率が低下
すると言った問題が生じる可能性がある
In the case of the worm wheel 13 as described above , there is no deviation between the outer peripheral surface of the metal boss 16 and the inner peripheral surface of the synthetic resin portion. Required for functionality. However, conventional case, between the both peripheral surfaces Orazu simply considering that performs transmission of the rotational force only by the frictional force by considering that bind specifically
Which was. For this reason, it will be used in more severe environments in the future
In such a case, there is a possibility that a slippage occurs between these two peripheral surfaces with use over a long period of time, and a problem such as a reduction in torque transmission efficiency may occur.

【0016】本発明の合成樹脂製ギヤは、上述の様な事
情に鑑みて発明したものである。
The gear made of synthetic resin of the present invention has been invented in view of the above circumstances.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明の合成樹脂製ギヤ
は、金属製のボスと、このボスの外周側に設けられたナ
イロン46製のギヤとから成る。又、好ましくは、上記
ボスの外周面と上記ギヤの内周面との間に、燐酸塩化成
処理皮膜又は低温浸硫化処理皮膜である中間層を介在さ
せている。
SUMMARY OF THE INVENTION Synthetic resin gear of the present invention
Is a metal boss and a nut provided on the outer peripheral side of this boss.
And a gear made of ILON 46. Also, preferably,
Between the outer peripheral surface of the boss and the inner peripheral surface of the gear, phosphate conversion
Treatment layer or low-temperature sulfurizing treatment intermediate layer
I'm making it.

【0018】[0018]

【作用】上述の様に構成される本発明の合成樹脂製ギヤ
は、ギヤを構成する合成樹脂としてナイロン46を使用
している為、このギヤの強度を十分に確保できる又、
好ましい構造として、中間層を設ける事により、ギヤ
ハブとの結合力が高くなり、これら両部品同士の間に滑
りが生じにくくなる。
The gear made of the synthetic resin of the present invention configured as described above uses nylon 46 as the synthetic resin constituting the gear.
Therefore, the strength of this gear can be sufficiently secured . or,
Preferred structure, by providing the intermediate layer, and the gear
The coupling force with the hub is increased, and slippage between these two components is less likely to occur.

0019[ 0019 ]

【実施例】【Example】

0020[ 0020 ]

0021[ 0021 ]

0022[ 0022 ]

0023[ 0023 ]

0024[ 0024 ]

0025[ 0025 ]

0026[ 0026 ]

0027[ 0027 ]

0028[ 0028 ]

0029[ 0029 ]

0030[ 0030 ]

0031[ 0031 ]

0032[ 0032 ]

0033[ 0033 ]

【0034】本発明を電動式パワーステアリング装置用
ウォームホイールに適用した実施例に就いて説明する。
先ず、請求項に記載したギヤであるウォームホイール1
3(図1の中心部に設けるボス16を、炭素鋼(S2
0C)により、図3(A)に示す様な円環状に形成し
た。このボス16の外周面には、同図(B)に示す様に
ローレット加工を施しても良い。又、このボス16の形
状としては、図4〜6に示す様な形状も採用できる。こ
の内、図4に示したものは外周面に1本の突条18を形
成したもの、図5に示したものは1本の凹溝19を形成
したもの、図6に示したものは2本の凹溝19、19を
形成したものである。尚、各凹溝19、19の隅角部は
適宜の曲率半径で湾曲させる。又、各凹溝19、19の
断面形状は、台形、あり溝状でも良い。更に、ボス16
の外周面にローレット加工を施したり、或は軸方向に亙
る1乃至複数本の溝を設け(スプラインを含む)て、回
転トルクを支承させる事もできる。
[0034] described with regard to the embodiments of the present invention is applied to the worm wheel for an electric power steering apparatus.
First, the worm wheel 1 which is the gear described in the claims
3 ( FIG. 1 ) is provided with a boss 16 provided at the center of carbon steel (S2
0C) to form an annular shape as shown in FIG . The outer peripheral surface of the boss 16 may be knurled as shown in FIG. Further, the shape of the boss 16, can be employed shape as shown in FIGS. 4-6. 4 shows one in which one ridge 18 is formed on the outer peripheral surface, FIG. 5 shows one in which one concave groove 19 is formed, and FIG. The book has grooves 19 formed therein. The corners of the concave grooves 19 are curved with an appropriate radius of curvature. Further, the cross-sectional shape of each of the grooves 19, 19 may be trapezoidal or dovetailed. Further, the boss 16
The outer peripheral surface of the roller can be knurled or provided with one or more grooves (including splines) extending in the axial direction to support the rotational torque.

【0035】次に図3(A)に示す様な単なる円環状
で、外周面に深さ1.0mmのローレット加工を施したボ
ス16の外周面に、次の行程で燐酸マンガン化成処理を
施した。ボス16をアルカリ洗浄(50〜60℃で10
分間)→水洗→表面調整液(日本パーカーライジング
(株)製のプレパレンVM、プレパレンZ系、フィキソ
ジン5N−5の中から選択)中に60秒間浸漬→95℃
の化成処理液(日本パーカーライジング(株)製のパル
ホス−M1A)中に5分間浸漬→水洗
Next , a manganese phosphate chemical conversion treatment is performed on the outer peripheral surface of the boss 16 having a knurling process with a depth of 1.0 mm on the outer peripheral surface in a simple annular shape as shown in FIG. gave. Clean the boss 16 with alkali (at 50-60 ° C for 10
Min) → water washing → surface conditioning liquid (select from Preparen VM, Preparen Z system, Fixoxin 5N-5 manufactured by Nippon Parker Rising Co., Ltd.) for 60 seconds → 95 ° C
5 minutes in a chemical conversion solution (Parphos-M1A manufactured by Nippon Parker Rising Co., Ltd.)

【0036】この様な行程により、外周面に燐酸マンガ
ン化成処理皮膜を形成したボス16を、図2に示す様な
状態で射出成形型内にセットし、キャビティ15内にナ
イロン46(日本合成ゴム(株)製のTW300)を注
入して、上記ボス16の周囲に合成樹脂を固着した。射
出成形時の金型温度は120℃、樹脂温度は315℃、
射出圧力は110MPaとした。
By such a process, the boss 16 having the manganese phosphate conversion coating formed on the outer peripheral surface is set in an injection mold in a state as shown in FIG. (TW300 manufactured by Co., Ltd.) was injected, and a synthetic resin was fixed around the boss 16. The mold temperature during injection molding is 120 ° C, the resin temperature is 315 ° C,
The injection pressure was 110 MPa.

【0037】この様にしてボス16の周囲に固着された
合成樹脂の外周面に、切削加工により歯を形成し、電動
式パワーステアリング装置に使用するウォームホイール
13とした。この様にして得られたウォームホイール1
3は、耐熱性、耐油性に優れ、長期間に亙る使用によっ
ても、金属製のボス16の外周面と合成樹脂部分の内周
面との間に滑りを生じなかった。尚、上記キャビティ1
5として歯形状を有するものを採用すれば、上記切削加
工は不要になる。
The worm wheel 13 used in the electric power steering apparatus was formed by forming teeth on the outer peripheral surface of the synthetic resin fixed around the boss 16 by cutting. Worm wheel 1 obtained in this way
Sample No. 3 was excellent in heat resistance and oil resistance, and did not slip between the outer peripheral surface of the metal boss 16 and the inner peripheral surface of the synthetic resin portion even after long-term use. The above cavity 1
If a tooth having a tooth shape is adopted as 5, the above-mentioned cutting becomes unnecessary.

【0038】次に、上記ウォームホイール13を構成す
る合成樹脂の種類、ボス16の外周面に施す処理の種類
がこのボスと合成樹脂部分との結合強度に及ぼす影響を
調べる為に、本発明者が行なった実験に就いて説明す
る。
Next, in order to examine the influence of the type of the synthetic resin constituting the worm wheel 13 and the type of treatment applied to the outer peripheral surface of the boss 16 on the bonding strength between the boss and the synthetic resin portion, the present inventor examined the present invention. A description will be given of an experiment performed by the company.

【0039】先ず、最適な合成樹脂の種類を決定する
為、射出成形用ナイロン系合成樹脂として、ナイロン6
(東レ(株)製のアミランCM1017)、ナイロン6
6(宇部興産(株)製の宇部ナイロン2020U5
0)、芳香族ナイロン(BASF社製のウルトラミッド
T KR4350)、ナイロン46(日本合成ゴム
(株)製のTW300)を用意した。更に、比較用のナ
イロンとして、日本ポリペンコ(株)製の“MC”ナイ
ロン MC901を用意した。
First, in order to determine the optimum type of synthetic resin, nylon 6 is used as a nylon synthetic resin for injection molding.
(Amilan CM1017 manufactured by Toray Industries, Inc.), nylon 6
6 (Ube nylon 2020U5 manufactured by Ube Industries, Ltd.)
0), aromatic nylon (Ultramid TKR4350, manufactured by BASF) and nylon 46 (TW300, manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.). Further, as a comparative nylon, "MC" nylon MC901 manufactured by Nippon Polypenco Co., Ltd. was prepared.

【0040】これらの材料に就いて、射出成形時の残留
応力に基づく破壊しにくさと、耐熱性、耐油性、高温で
の機械特性を評価する為、引っ張り試験用ダンベル試験
片(JIS1号型試験片)を作成した。この試験片は、
“MC”ナイロンに就いては切削加工により作成し、他
の射出成形用ナイロン系合成樹脂に就いては射出成形に
より作成した。この様にして得られた各試験片に就い
て、島津製作所(株)製のオートグラフによる引っ張り
試験を行なった。試験は、材料を絶乾状態とし、室温下
(23℃)で行なった。この引っ張り試験の結果を下表
に示す。
In order to evaluate the resistance to breakage based on residual stress during injection molding, heat resistance, oil resistance, and mechanical properties at high temperatures, a dumbbell test piece for tensile test (JIS No. 1 type) was used. Test piece) was prepared. This specimen is
"MC" nylon was prepared by cutting, and other nylon synthetic resins for injection molding were prepared by injection molding. Each of the test pieces thus obtained was subjected to a tensile test using an autograph manufactured by Shimadzu Corporation. The test was carried out at room temperature (23 ° C.) under the condition that the material was made absolutely dry. The results of the tensile test are shown in the table below.

【0041】[0041]

表1 [ Table 1 ]

【0042】射出成形用ナイロン系合成樹脂の成形収縮
による歪みは約2%であり、この歪みは金属製のボス1
6外周面部分に接線方向の応力として働く事が知られて
いる。そして、この応力の大きさは、成形時の応力緩和
を無視して考えた場合には、凡そ60MPa(=引っ張
り弾性率×歪み)になる。従って、射出成形に伴って破
壊されにくいウォームホイール13を得る為には、引っ
張り強度が大きく、且つ、引っ張り降伏伸びの大きな材
料が好ましい。上記表の記載から、ナイロン46がこれ
らの条件を満たす事が解る。
The distortion due to the molding shrinkage of the nylon synthetic resin for injection molding is about 2%, and this distortion is caused by the metal boss 1.
6 It is known that it acts as a tangential stress on the outer peripheral surface portion. The magnitude of this stress is approximately 60 MPa (= tensile elastic modulus × strain) when stress relaxation during molding is ignored. Therefore, in order to obtain the worm wheel 13 which is not easily broken by the injection molding, a material having a large tensile strength and a large tensile yield elongation is preferable. From the description in the above table, it is understood that nylon 46 satisfies these conditions.

【0043】次に、上記各材料の引っ張り強度と温度と
の関係を図7(A)に、各材料を120℃の空気中に放
置した場合に引っ張り強度が変化する程度を同図(B)
に、各材料を120℃のグリース(共同油脂(株)製の
マルテンプ)中に放置した場合に引っ張り強度が変化す
る程度を同図(C)に、それぞれ示した。尚、○はナイ
ロン46を、△はナイロン6を、□はナイロン66を、
×は芳香族ナイロンを、◎はMCナイロンを、それぞれ
表している。この図7の記載からも、ナイロン46が、
耐熱性、耐久性、耐油性を要求されるウォームホイール
用の材料として適当である事が解る。
Next, FIG. 7A shows the relationship between the tensile strength and the temperature of each material, and FIG. 7B shows the degree to which the tensile strength changes when each material is left in air at 120 ° C.
The degree to which the tensile strength changes when each material is left in grease (Maltemp manufactured by Kyodo Yushi Co., Ltd.) at 120 ° C. is shown in FIG. In addition, ○ indicates nylon 46, Δ indicates nylon 6, □ indicates nylon 66,
X represents aromatic nylon, and ◎ represents MC nylon. From the description of FIG.
It turns out that it is suitable as a material for worm wheels that require heat resistance, durability and oil resistance.

【0044】次に、ボス16の外周面に施す処理の種類
がこのボスと合成樹脂部分との結合強度に及ぼす影響を
調べた。先ず、図3(A)に示す様な単なる円環状で、
外周面に深さ1.0mmのローレット加工を施したボス1
6の外周面に、下記の(1) 〜(11)に示した処理を施し、
更にのこのボス16の外周側部分に、前記図2に示す様
な射出成形型によって、ナイロン46を射出成形した。
射出成形時の樹脂温度は310℃、金型温度は140
℃、射出時間は2.2秒、保圧は130MPa、冷却時
間は20秒とした。
Next, the effect of the type of treatment applied to the outer peripheral surface of the boss 16 on the bonding strength between the boss and the synthetic resin portion was examined. First, a simple ring as shown in FIG.
Boss 1 with knurling of 1.0mm depth on the outer peripheral surface
The outer peripheral surface of 6 is subjected to the processing shown in the following (1) to (11),
Further, nylon 46 was injection-molded on the outer peripheral side portion of the boss 16 by an injection molding die as shown in FIG .
The resin temperature during injection molding is 310 ° C and the mold temperature is 140
C., the injection time was 2.2 seconds, the holding pressure was 130 MPa, and the cooling time was 20 seconds.

【0045】(1) 未処理 (2) シランカップリング処理 (3) ショットブラスト (4) ショットブラスト後、シランカップリング処理 (5) 燐酸マンガン化成処理により1μmの処理皮膜形成 (6) 燐酸マンガン化成処理により12μmの処理皮膜形
成 (7) 燐酸マンガン化成処理により5μmの処理皮膜形成 (8) 燐酸マンガン化成処理により5μmの処理皮膜形成
後、シランカップリング処理 (9) 燐酸亜鉛化成処理により5μmの処理皮膜形成 (10)燐酸マンガン化成処理により2μmの処理皮膜形成 (11)燐酸マンガン化成処理により10μmの処理皮膜形
(1) Untreated (2) Silane coupling treatment (3) Shot blasting (4) Silane coupling treatment after shot blasting (5) Formation of 1 μm treated film by manganese phosphate conversion treatment (6) Manganese phosphate conversion (7) Formation of 5 μm treatment film by manganese phosphate conversion treatment (8) Formation of 5 μm treatment film by manganese phosphate conversion treatment, silane coupling treatment (9) Treatment of 5 μm by zinc phosphate conversion treatment Film formation (10) 2 μm treated film formation by manganese phosphate conversion treatment (11) 10 μm treatment film formation by manganese phosphate conversion treatment

【0046】上述の様な表面処理を施し、外周側にナイ
ロン46を射出成形した後、金属製のボス16の外周面
とナイロン46製のウォームホイール13の内周面との
固着力を、図8に示す様な試験装置により測定した。こ
の試験装置は、上記ウォームホイール13の下面を支持
する受台20と、上記ボス16の上面を押圧する押圧片
21とから成る。上記受台20の内径は、ウォームホイ
ール13の内径よりも大きく、且つ外径よりも小さい。
又、上記押圧片21の外径は、上記ボス16の内径より
も大きく、外径よりも小さい。
After the surface treatment as described above is performed and nylon 46 is injection-molded on the outer peripheral side, the fixing force between the outer peripheral surface of the metal boss 16 and the inner peripheral surface of the worm wheel 13 made of nylon 46 is shown in FIG. The measurement was performed using a test device as shown in FIG. The test apparatus includes a receiving table 20 that supports the lower surface of the worm wheel 13 and a pressing piece 21 that presses the upper surface of the boss 16. The inner diameter of the cradle 20 is larger than the inner diameter of the worm wheel 13 and smaller than the outer diameter.
The outer diameter of the pressing piece 21 is larger than the inner diameter of the boss 16 and smaller than the outer diameter.

【0047】この様な試験装置を使用して、上記押圧片
21から上記ボス部16に、スラスト方向の荷重を加え
る事で、このボス部16を上記ウォームホイール13に
対して軸方向にずらせ、加える加重の大きさと軸方向に
亙るずれ量(変位)との関係を測定した。この結果を
に曲線(1) 〜(11)で示す。各曲線の符号は、前記処理
方法を示した符号に対応する。この図9の記載から明ら
かな通り、ボス部16の外周面に、適当な厚さ(2〜1
0μm、更に好ましくは3〜7μm)の化成処理皮膜を
形成すれば、上記ボス部16とウォームホイール13と
の結合力が高くなる事が解る。
By using such a test apparatus, a load in the thrust direction is applied from the pressing piece 21 to the boss 16, the boss 16 is displaced in the axial direction with respect to the worm wheel 13, The relationship between the magnitude of the applied load and the amount of displacement (displacement) in the axial direction was measured. Fig.
FIG. 9 shows curves (1) to (11). The sign of each curve corresponds to the sign indicating the processing method. As is clear from the description of FIG. 9 , the outer peripheral surface of the boss portion 16 has an appropriate thickness (2 to 1).
It can be seen that forming a chemical conversion coating of 0 μm (more preferably 3 to 7 μm) increases the bonding force between the boss 16 and the worm wheel 13.

【0048】化成処理皮膜を形成する事により、結合力
が高くなる理由は、次の通りである。即ち、燐酸塩化成
処理皮膜、低温浸硫化処理皮膜等の化成処理皮膜は、炭
素鋼製のボス16に対して強固に結合するだけでなく、
この化成処理皮膜とウォームホイール13との結合力も
著しく増大する。尚、化成処理皮膜とウォームホイール
13との結合力が増大するのは、次の(1) 〜(3) の理由
による。 (1) 上記化成処理皮膜の表面には多数の微細な凹凸が存
在する為、この化成処理皮膜とウォームホイール13を
構成する合成樹脂との接触面積が増大する。 (2) 上記凹凸と合成樹脂との噛み合いに基づくアンカー
効果により、ウォームホイール13が化成処理皮膜に対
し固着される。 (3) 化成処理皮膜とウォームホイール13を構成する合
成樹脂との双方が有する極性基の相互作用により、ウォ
ームホイール13が化成処理皮膜に対し固着される。特
に、燐酸塩化成処理皮膜が有する水酸基(−OH)と、
ナイロン等のポリアミド系樹脂が有するアミド基(−N
HCO−)とは水素結合により強く結合するので、これ
らを組み合わせる事により、上記ウォームホイール13
とボス16との結合力が著しく高められる。 尚、皮膜厚
さが2μm未満の場合には、ボス部16の外周面全体を
皮膜によって覆う事が困難になり、ミクロ的に見た場合
に皮膜が存在しない部分が生じて、上記ボス部16とウ
ォームホイール13との結合強度が弱くなる。反対に、
皮膜厚さが10μmを越えた場合には、それ自体は強度
が弱い皮膜が、剪断方向の力によって破壊し易くなっ
て、やはり上記結合強度が弱くなる。
The reason why the formation of the chemical conversion coating film increases the bonding strength is as follows. That is, phosphate conversion
Chemical conversion coatings such as heat-treated and low-temperature
In addition to being firmly connected to the steel boss 16,
The bonding force between the chemical conversion coating and the worm wheel 13
Increase significantly. In addition, chemical conversion coating and worm wheel
The increase in the bonding force with the 13 is due to the following reasons (1) to (3)
by. (1) There are many fine irregularities on the surface of the chemical conversion coating.
The chemical conversion coating and the worm wheel 13
The contact area with the constituent synthetic resin increases. (2) Anchor based on the engagement between the irregularities and the synthetic resin
Due to the effect, the worm wheel 13
And it is fixed. (3) The combination of the chemical conversion coating and the worm wheel 13
Due to the interaction of the polar groups with both the synthetic resin,
The arm wheel 13 is fixed to the chemical conversion coating. Special
A hydroxyl group (-OH) of the phosphate chemical conversion treatment film,
Amide groups (-N
HCO-) is strongly bonded by hydrogen bond.
By combining them, the worm wheel 13
And the boss 16 is significantly increased in bonding force. If the film thickness is less than 2 μm, it is difficult to cover the entire outer peripheral surface of the boss portion 16 with the film, and there is a portion where the film does not exist when viewed from a microscopic viewpoint. And the worm wheel 13 has a weaker coupling strength. Conversely,
If the film thickness exceeds 10 μm, the film itself having low strength is easily broken by the force in the shearing direction, and the above-mentioned bonding strength is also weakened.

【0049】尚、上記ウォームホイール13を構成する
為の合成樹脂としては、上記ナイロン46にガラス繊維
やウィスカを添加したものも、好ましく利用できる。使
用するウィスカの例としては、大塚化学(株)製のチタ
ン酸カリウムウィスカである『ティスモ』、或は四国化
成工業(株)製のほう酸アルミニウムウィスカである
『アルボレックス』等が使用可能である。
As the synthetic resin for forming the worm wheel 13, a resin obtained by adding glass fibers or whiskers to the nylon 46 can be preferably used. Examples of the whiskers to be used include “Tismo”, a potassium titanate whisker manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd., and “Albolex”, an aluminum borate whisker manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd. .

0050[ 0050 ]

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明の合成樹脂製ギヤは、以上に述べ
た通り構成され作用するのでステアリングシャフトに付
与すべき補助動力が大きい場合でも、ギヤの耐久性及び
信頼性を十分に確保できる。更には、必要に応じてハブ
とギヤとの結合強度を向上させて、上記耐久性及び信頼
性を、より一層向上させることができる。
Since the synthetic resin gear of the present invention is constructed and operates as described above, it is attached to the steering shaft.
Even when the auxiliary power to be given is large,
Reliability can be sufficiently secured. Furthermore, if necessary, a hub
Improves the strength of the connection between
Properties can be further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

図1】本発明の実施例を示す、電動式パワーステアリ
ング装置の要部斜視図。
FIG. 1 is a perspective view of a main part of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.

図2】合成樹脂製のウォームホイールを形成する為の
射出成形型の断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view of an injection mold for forming a worm wheel made of a synthetic resin.

図3】ボスの第1例を示しており、(A)は端面図、
(B)は(A)の側方から見た図。
FIG. 3 shows a first example of a boss, (A) is an end view,
(B) is the figure seen from the side of (A).

図4】ボスの第2例を示しており、(A)は端面図、
(B)は断面図。
FIG. 4 shows a second example of the boss, (A) is an end view,
(B) is a sectional view.

図5】ボスの第3例を示しており、(A)は端面図、
(B)は断面図。
FIG. 5 shows a third example of the boss, (A) is an end view,
(B) is a sectional view.

図6】ボスの第4例を示しており、(A)は端面図、
(B)は断面図。
FIG. 6 shows a fourth example of the boss, (A) is an end view,
(B) is a sectional view.

図7】材料の種類が引っ張り強度に及ぼす影響を表し
た線図。
FIG. 7 is a diagram showing the effect of the type of material on the tensile strength.

図8】結合強度を測定する為の試験装置を示す縦断面
図。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a test device for measuring a bonding strength.

図9】結合強度を測定した試験結果を表す線図。 FIG. 9 is a diagram showing a test result of measuring a bonding strength.

【符号の説明】 11 電動モータ 12 ウォーム 13 ウォームホイール 14 ステアリングシャフト 15 キャビティ 16 ボス 17 コアピン 18 突条 19 凹溝 20 受台 21 押圧片[Description of Signs] 11 Electric motor 12 Worm 13 Worm wheel 14 Steering shaft 15 Cavity 16 Boss 17 Core pin 18 Protrusion 19 Depression groove 20 Receiving stand 21 Pressing piece

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図1[Correction target item name] Fig. 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図1】 FIG.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図2[Correction target item name] Figure 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図2】 FIG. 2

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図3[Correction target item name] Figure 3

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図3】 FIG. 3

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図4[Correction target item name] Fig. 4

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図4】 FIG. 4

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図5[Correction target item name] Fig. 5

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図5】 FIG. 5

【手続補正7】[Procedure amendment 7]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図6[Correction target item name] Fig. 6

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図6】 FIG. 6

【手続補正8】[Procedure amendment 8]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図7[Correction target item name] Fig. 7

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図7】 FIG. 7

【手続補正9】[Procedure amendment 9]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図8[Correction target item name] Fig. 8

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図8】 FIG. 8

【手続補正10】[Procedure amendment 10]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図9[Correction target item name] Fig. 9

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図9】 FIG. 9

【手続補正11】[Procedure amendment 11]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図10[Correction target item name] FIG.

【補正方法】削除[Correction method] Deleted

【手続補正12】[Procedure amendment 12]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図11[Correction target item name] FIG.

【補正方法】削除[Correction method] Deleted

【手続補正13】[Procedure amendment 13]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図12[Correction target item name] FIG.

【補正方法】削除[Correction method] Deleted

【手続補正14】[Procedure amendment 14]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図13[Correction target item name] FIG.

【補正方法】削除[Correction method] Deleted

【手続補正15】[Procedure amendment 15]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図14[Correction target item name] FIG.

【補正方法】削除[Correction method] Deleted

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川池 祐次 群馬県前橋市前箱田町2−17−1 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yuji Kawaike 2-17-1 Maehakodamachi, Maebashi City, Gunma Prefecture

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属製の内側部品と、この内側部品の外
周側に設けられた合成樹脂製の外側部品と、この外側部
品と上記内側部品との間に設けられた中間層とから成
り、この中間層は燐酸塩化成処理皮膜又は低温浸硫化処
理皮膜である金属と合成樹脂との複合部品。
An inner part made of metal, an outer part made of a synthetic resin provided on an outer peripheral side of the inner part, and an intermediate layer provided between the outer part and the inner part. This intermediate layer is a composite part of a metal and a synthetic resin, which is a phosphate conversion coating or a low-temperature sulfurizing coating.
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