JP2003231808A - 歯車用ポリアミド樹脂組成物およびポリアミド樹脂製歯車 - Google Patents

歯車用ポリアミド樹脂組成物およびポリアミド樹脂製歯車

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JP2003231808A
JP2003231808A JP2002355200A JP2002355200A JP2003231808A JP 2003231808 A JP2003231808 A JP 2003231808A JP 2002355200 A JP2002355200 A JP 2002355200A JP 2002355200 A JP2002355200 A JP 2002355200A JP 2003231808 A JP2003231808 A JP 2003231808A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定の酸価を有する酸化ポリエチレンワック
スを配合することにより、ポリアミド樹脂の摩擦摩耗特
性に優れていると共に、成形時の流動性が向上し、剪断
発熱による分子量の低下が少なく、各種物性においても
優れた組成物を得ることができる。 【解決手段】 ポリアミド樹脂組成物からなるギア歯を
形成する樹脂層を有する歯車に用いられるポリアミド樹
脂組成物において、ポリアミド樹脂100質量部に対し
て、酸価が1〜20mgKOH/gの酸化ポリエチレン
ワックス0.1〜10質量部を配合した。また、酸化ポ
リエチレンワックスの溶融粘度は200〜2000mP
a・sとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車のパワーステ
アリング装置などに用いるウォームホイールなどを含む
樹脂製の歯車用の樹脂組成物および歯車そのものに係る
ものであり、詳しくは耐摩耗性に優れるとともに、相手
材を傷つけにくく、また成形性のよい歯車用ポリアミド
樹脂組成物およびポリアミド樹脂製歯車に関する。
【0002】
【従来の技術】小型自動車においては、操舵補助力を付
与するため、ステアリングシャフトに取り付けられるウ
ォームホイールに噛合うウォームを電動アクチュエータ
により駆動する電動パワーステアリング装置が用いられ
ている。そしてそのウォームホイールとしてポリアミド
などの合成樹脂を用いることで軽量化および低騒音化が
図られている。
【0003】合成樹脂はそのままでは強度が不足し、い
ろいろな補強材を樹脂に配合したものが用いられてい
る。配合する補強材としては炭素繊維等の無機繊維材、
またチタン酸カリウムウィスカ等のウィスカ類を配合す
ることによって強度を補強している。またギアの噛みあ
い等で相手材と擦れ会う際に簡単に摩耗してしまうこと
のないようにワックスや二硫化モリブデンなどの潤滑剤
を配合して耐摩耗性を向上させる試みも行われている
(特許文献1)。
【0004】
【特許文献1】特開2000−247245号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、耐摩耗性は十
分であるとは言えず更なる耐摩耗性の向上が望まれてい
る。また、補強材を配合することによって噛みあう相手
のギアを傷つけてしまうという問題や成形性が悪くなっ
てしまい成形サイクルが長くなってしまったり、成形不
良を増加させてしまうといった問題があった。
【0006】相手のギアを傷つけてしまうことで、さら
に自分自身の摩耗を促進させることにもなり、補強材に
よる相手材への傷つけ性についても改善が望まれてい
る。また、成形性の改善も同時に向上させる必要があ
る。
【0007】そこで本発明は耐摩耗性に優れるととも
に、相手材を傷つけにくく、また成形性のよい歯車用ポ
リアミド樹脂組成物およびポリアミド樹脂製歯車の提供
を課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明の請求項1は、ポリアミド樹脂組成物からな
るギア歯を形成する樹脂層を有する歯車に用いられるポ
リアミド樹脂組成物において、ポリアミド樹脂100質
量部に対して、酸価が1〜20mgKOH/gの酸化ポ
リエチレンワックス0.1〜10質量部を配合したこと
を特徴とする。
【0009】請求項2では酸化ポリエチレンワックスの
酸価が1〜10mgKOH/gである歯車用ポリアミド
樹脂組成物としている。
【0010】所定の酸価を有する酸化ポリエチレンワッ
クスを配合することにより、ポリアミド樹脂の摩擦摩耗
特性を向上させると共に、各種物性においても優れた組
成物を得ることができる。
【0011】請求項3では、酸化ポリエチレンワックス
の溶融粘度が200〜2000mPa・sである歯車用
ポリアミド樹脂組成物としている。
【0012】このような溶融粘度をとることによって、
成形時の流動性が向上し、剪断熱による分子量の低下が
少なくなって物性などの優れたポリアミド樹脂組成物を
得ることができる。
【0013】請求項4では、ポリアミド樹脂100質量
部に対して、補強材を1〜50質量部配合した歯車用ポ
リアミド樹脂組成物としており、補強材をこのような範
囲で配合することによって、十分な強度を持たせること
ができる。
【0014】請求項5では、補強材がガラス繊維である
歯車用ポリアミド樹脂組成物としており、補強材として
高い補強効果が得られると共にコスト的にも有利である
といえる。
【0015】請求項6では、ポリアミド樹脂組成物から
なるギア歯を形成する樹脂層を有するポリアミド樹脂製
歯車において、前記樹脂層はポリアミド樹脂100質量
部に対して、酸価が1〜20mgKOH/gの酸化ポリ
エチレンワックス0.1〜10質量部を配合したことを
特徴とする。
【0016】請求項7では酸化ポリエチレンワックスの
酸価が1〜10mgKOH/gであるポリアミド樹脂製
歯車としている。
【0017】請求項1、2と同様に所定の酸価を有する
酸化ポリエチレンワックスを配合することにより、ポリ
アミド樹脂の摩擦摩耗特性を向上させると共に、各種物
性においても優れたポリアミド樹脂製歯車を得ることが
できる。
【0018】請求項8では、酸化ポリエチレンワックス
の溶融粘度が200〜2000mPa・sであるポリア
ミド樹脂製歯車としている。
【0019】このような溶融粘度をとることによって、
成形時の流動性が向上し、剪断熱による分子量の低下が
少なくなって物性などの優れたポリアミド樹脂製歯車を
得ることができる。
【0020】請求項9では、ポリアミド樹脂100質量
部に対して、補強材を1〜50質量部配合したポリアミ
ド樹脂製歯車としており、補強材をこのような範囲で配
合することによって、十分な強度を持たせることができ
る。
【0021】請求項10では、補強材がガラス繊維であ
るポリアミド樹脂製歯車としており、補強材として高い
補強効果が得られると共にコスト的にも有利であるとい
うことができる。
【0022】請求項11では、金属製の芯材の外周にギ
ア歯を形成する樹脂層を有する構成であるポリアミド樹
脂製歯車としており、芯材を有するポリアミド樹脂製歯
車として成形性及び物性の優れたものを得ることができ
る。
【0023】
【発明の実施の形態】図1に示すのは電動パワーステア
リング装置に用いられるウォームホイールの斜視図であ
り、このウォームホイールは本発明の歯車用ポリアミド
樹脂組成物を用いており、本発明のポリアミド製樹脂歯
車である。
【0024】電動パワーステアリング装置は、例えば図
2に示すような装置1であり、ステアリングホイール2
の操舵により発生する操舵トルクを、ステアリングシャ
フト3によりピニオン4に伝達することで、そのピニオ
ン4に噛みあうラック5を移動させ、そのラック5に連
結される車輪6の舵角を変化させる。
【0025】そのステアリングシャフト3により伝達さ
れる操舵トルクに応じた操舵補助力を付与するため、そ
の操舵トルクを検出するトルクセンサ(図示しない)
と、その検出された操舵トルクに応じ駆動されるモータ
8と、そのモータ8により駆動される駆動シャフトの外
周に設けられる金属製ウォーム9と、そのウォーム9に
噛みあうと共にステアリングシャフト3に取り付けられ
るウォームホイール10とが設けられている。そのモー
タ8の回転をウォーム9及びウォームホイール10を介
してステアリングシャフト3に伝達することで操舵補助
力を付与するようになっている。
【0026】本発明のポリアミド樹脂製歯車となるの
は、一例を挙げればこのウォームホイール10であり、
例えば円筒形状の鉄やアルミニウムなどからなる金属製
芯材11の周囲に樹脂層12が被覆された歯車である。
図示はしないが芯材11の周囲にはローレット加工など
の凹凸加工がなされており、樹脂層12と芯材11と間
で滑って回転しないようになっている。樹脂層12の部
分に特徴があり、本発明の歯車用ポリアミド樹脂組成物
の対象となるものである。
【0027】本発明の歯車用ポリアミド樹脂組成物は、
ポリアミド樹脂100質量部に対して酸価が1〜20m
gKOH/g、更に好ましくは1〜10mgKOH/g
の酸化ポリエチレンワックス0.1〜10質量部を配合
したものである。
【0028】本発明で用いられるポリアミド樹脂は、6
・6−ナイロン、6−ナイロンといったものを用いるこ
とができ、特にポリアミド樹脂の種類を限定するもので
はないが、中でも6・6−ナイロンを用いることが吸水
性、熱的特性、物性及びコストのバランスが最もとれて
いるの理由から好ましい。
【0029】酸化ポリエチレンワックスとは、ポリエチ
レンワックスを酸化後処理することにより得られるもの
である。酸価が1mgKOH/g未満であると表面に酸
素結合した官能基の数が少ないため、ポリアミドとの相
溶性が劣り、均一にポリアミド中に分散しないこととな
り、20mgKOH/gを超えるとポリアミドの物性が
著しく低下するとなるので好ましくない。また、より低
酸価のポリエチレンワックスの使用が望ましく、酸価の
上限値は10mgKOH/gであることがポリアミド樹
脂の物性を低下させないためにより好ましいといえる。
【0030】酸化ポリエチレンワックスの配合量がポリ
アミド樹脂100質量部に対して0.1未満であると摩
擦摩耗特性を改善する効果が十分に得られず、10質量
部を超えるとポリアミドの物性が著しく低下するとなる
ので好ましくない。
【0031】本発明において酸化ポリエチレンワックス
の溶融粘度は200〜2000mPa・sのものを用い
ることが好ましく、200mPa・s未満であると摩擦
摩耗特性を改善する効果が十分に得られず、2000m
Pa・sを超えると成形時の流動性が悪くなるので好ま
しくない。
【0032】また、上記の酸化ポリエチレンワックス以
外に補強材をポリアミド樹脂100質量部に対して1〜
50質量部の範囲で配合することが好ましい。補強材と
してはガラス繊維、炭素繊維等の繊維補強材、チタン酸
カリウムウィスカや炭酸カルシウムウィスカ、ホウ酸ア
ルミニウムウィスカなどのウィスカ類、その他タルク、
珪灰石、マイカなどを挙げることができる。補強材の配
合量がポリアミド樹脂100質量部に対して1質量部未
満であると強度の補強が不十分であり、50質量部を超
えると成形性が悪くなり、材料としての比重も大きくな
り樹脂を使用することによる軽量化というメリットが薄
れるので好ましくない。
【0033】前記に挙げた補強材の中でも本発明ではガ
ラス繊維を用いることが高い補強効果を得られると共に
コスト的にも有利であることから好ましいといえる。ガ
ラス繊維は分散と補強効果とのバランスから通常1〜3
mm長さのものを配合する。
【0034】その他、一般的な配合剤として顔料、染料
などの着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、
耐電防止剤、滑剤等を配合してもよい。
【0035】次に本発明の実施例および比較例を挙げて
物性の比較を行った
【0036】
【実施例】表1に示すような実施例1〜2、比較例1〜
5までの配合の樹脂組成物を用いて、射出成形にて試験
片を作成し、限界PV値、スラスト試験時動摩擦係数、
スラスト摩耗量、アイゾット衝撃強さ、引張強さ、曲げ
強さ、吸水率、射出時ピーク圧をそれぞれ測定した。そ
の結果を表2に示す。
【0037】なお、表1に示す高分子シリコーンオイル
は東レ・ダウコーニング社のBY27−005、チタン
酸カリウムウィスカは大塚化学社のティスモ、超高分子
量ポリエチレンはクラリアントジャパン社のGUR41
05、低密度ポリエチレンは三井化学社の、高酸価ポリ
エチレンワックスはクラリアントジャパン社のPED1
91(酸価が17、溶融粘度が3000mPa・s)、
低酸価ポリエチレンワックスは三井化学社の405MP
(酸価が1、溶融粘度が650mPa・s)を用いてい
る。
【0038】
【表1】
【0039】
【表2】
【0040】表2の結果から、ガラス繊維のみを配合し
た比較例1は衝撃強さ、引張強さ、曲げ強さなどの物性
を向上しているものの、摩擦摩耗特性については劣って
いる。そして比較例2〜4では、摩擦摩耗特性の改善の
ためにそれぞれ高分子シリコーンオイル、チタン酸カリ
ウムウィスカ、超高分子量ポリエチレンを配合している
が、摩擦摩耗特性は十分に改善されているとはいえな
い。
【0041】次に比較例5では限界PV値は改善されて
いるが、曲げ強さなど物性の面で低下が見られるという
結果となっている。また、比較例1〜5を通じて射出時
ピーク圧は高めの数値となっている。
【0042】それにたいして実施例では摩擦摩耗特性は
きわめて優れており、衝撃強さ、引張強さ、曲げ強さな
どの物性の低下も少なく、特に実施例1では射出時ピー
ク圧も低い数値となっており成形性についても優れてい
ることがわかる。
【0043】
【発明の効果】以上のように本発明の請求項1による
と、ポリアミド樹脂組成物からなるギア歯を形成する樹
脂層を有する歯車用ポリアミド樹脂組成物において、ポ
リアミド樹脂100質量部に対して、酸価が1〜20m
gKOH/gの酸化ポリエチレンワックス0.1〜10
質量部を配合したことを特徴とする。
【0044】請求項2では酸化ポリエチレンワックスの
酸価が1〜10mgKOH/gである歯車用ポリアミド
樹脂組成物としている。
【0045】所定の酸価を有する酸化ポリエチレンワッ
クスを配合することにより、ポリアミド樹脂の摩擦摩耗
特性を向上させると共に、各種物性においても優れた組
成物を得ることができる。
【0046】請求項3では、酸化ポリエチレンワックス
の溶融粘度が200〜2000mPa・sである歯車用
ポリアミド樹脂組成物としている。
【0047】このような溶融粘度をとることによって、
成形時の流動性が向上し、剪断熱による分子量の低下が
少なくなって物性などの優れたポリアミド樹脂組成物を
得ることができる。
【0048】請求項4では、ポリアミド樹脂100質量
部に対して、補強材を1〜50質量部配合した歯車用ポ
リアミド樹脂組成物としており、補強材をこのような範
囲で配合することによって、十分な強度を持たせること
ができる。
【0049】請求項5では、補強材がガラス繊維である
歯車用ポリアミド樹脂組成物としており、補強材として
高い補強効果が得られると共にコスト的にも有利である
といえる。
【0050】請求項6では、ポリアミド樹脂組成物から
なるギア歯を形成する樹脂層を有するポリアミド樹脂製
歯車において、前記樹脂層はポリアミド樹脂100質量
部に対して、酸価が1〜20mgKOH/gの酸化ポリ
エチレンワックス0.1〜10質量部を配合したことを
特徴とする。
【0051】請求項7では酸化ポリエチレンワックスの
酸価が1〜10mgKOH/gであるポリアミド樹脂製
歯車としている。
【0052】請求項1、2と同様に所定の酸価を有する
酸化ポリエチレンワックスを配合することにより、ポリ
アミド樹脂の摩擦摩耗特性を向上させると共に、各種物
性においても優れたポリアミド樹脂製歯車を得ることが
できる。
【0053】請求項8では、酸化ポリエチレンワックス
の溶融粘度が200〜2000mPa・sであるポリア
ミド樹脂製歯車としている。
【0054】このような溶融粘度をとることによって、
成形時の流動性が向上し、剪断熱による分子量の低下が
少なくなって物性などの優れたポリアミド樹脂製歯車を
得ることができる。
【0055】請求項9では、ポリアミド樹脂100質量
部に対して、補強材を1〜50質量部配合したポリアミ
ド樹脂製歯車としており、補強材をこのような範囲で配
合することによって、十分な強度を持たせることができ
る。
【0056】請求項10では、補強材がガラス繊維であ
るポリアミド樹脂製歯車としており、補強材として高い
補強効果が得られると共にコスト的にも有利であるとい
うことができる。
【0057】請求項11では、金属製の芯材の外周にギ
ア歯を形成する樹脂層を有する構成であるポリアミド樹
脂製歯車としており、芯材を有するポリアミド樹脂製歯
車として成形性及び物性の優れたものを得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のポリアミド樹脂製歯車の一例であるウ
ォームホイールの斜視図である。
【図2】ウォームホイールを用いる電動パワーステアリ
ング装置の概要図である。
【符号の説明】
1 電動パワーステアリング装置 2 ステアリングホイール 3 ステアリングシャフト 4 ピニオン 5 ラック 6 車輪 8 モータ 9 ウォーム 10 ウォームホイール 11 芯材 12 樹脂層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3J030 AA01 AC02 BA01 BC01 BC08 CA10 4J002 BB252 CL001 DL006 FA046 FD016 GM02

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリアミド樹脂組成物からなるギア歯を
    形成する樹脂層を有する歯車に用いられるポリアミド樹
    脂組成物において、ポリアミド樹脂100質量部に対し
    て、酸価が1〜20mgKOH/gの酸化ポリエチレン
    ワックス0.1〜10質量部を配合したことを特徴とす
    る歯車用ポリアミド樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 酸化ポリエチレンワックスの酸価が1〜
    10mgKOH/gである請求項1記載の歯車用ポリア
    ミド樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 酸化ポリエチレンワックスの溶融粘度が
    200〜2000mPa・sである請求項1〜2記載の
    歯車用ポリアミド樹脂組成物。
  4. 【請求項4】 ポリアミド樹脂100質量部に対して、
    補強材を1〜50質量部配合した請求項1〜3に記載の
    歯車用ポリアミド樹脂組成物。
  5. 【請求項5】 補強材がガラス繊維である請求項4記載
    の歯車用ポリアミド樹脂組成物。
  6. 【請求項6】 ポリアミド樹脂組成物からなるギア歯を
    形成する樹脂層を有するポリアミド樹脂製歯車におい
    て、前記樹脂層はポリアミド樹脂100質量部に対し
    て、酸価が1〜20mgKOH/gの酸化ポリエチレン
    ワックス0.1〜10質量部を配合したことを特徴とす
    るポリアミド樹脂製歯車。
  7. 【請求項7】 酸化ポリエチレンワックスの酸価が1〜
    10mgKOH/gである請求項6記載のポリアミド樹
    脂製歯車。
  8. 【請求項8】 酸化ポリエチレンワックスの溶融粘度が
    200〜2000mPa・sである請求項6〜7記載の
    ポリアミド樹脂製歯車。
  9. 【請求項9】 ポリアミド樹脂100質量部に対して、
    補強材を1〜50質量部配合した請求項6〜8に記載の
    ポリアミド樹脂製歯車。
  10. 【請求項10】 補強材がガラス繊維である請求項9記
    載のポリアミド樹脂製歯車。
  11. 【請求項11】 金属製の芯材の外周にギア歯を形成す
    る樹脂層を有する構成である請求項6〜10記載のポリ
    アミド樹脂製歯車。
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