JP2006044306A - Electric power steering device - Google Patents

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裕俊 宮島
Shinya Nakatani
真也 中谷
Toshiyuki Iwano
敏行 岩野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prolong the lifetime by suppressing the wear of resin gear teeth and establish a higher output while the whole device is maintained compactly by reducing the frictional loss of a reduction gear mechanism and a rack-and-pinion type motion converting mechanism. <P>SOLUTION: The electric power steering device includes the reduction gear mechanism having a follower gear structured so that a resin part consisting of a resin compound and furnished at the peripheral surface with gear teeth is formed rigidly at the periphery of a core pipe of metal, while a driving gear is made of metal, wherein the surface roughness on the tooth flank is 0.15 μm or less by the arithmetic mean roughness Ra, and at least between the follower gear and the driving gear, a base oil and a grease compound are interposed; the base oil containing at least one of the poly-α-olefin oil and mineral oils in a content of 80 mass% or more, and the grease compound containing as additives a specific oily agent and a specific nonpolar solid lubricant. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電動モータによる補助出力を、減速歯車機構を介して車両のステアリング機構に伝達する電動パワーステアリング装置に関し、特に金属製芯金の外周に、樹脂組成物からなり外周面にギア歯が形成された樹脂部を一体に形成した従動歯車と、ラック・ピニオン式運動変換機構とを兼ね備えた電動パワーステアリング装置の高出力化に関する。   The present invention relates to an electric power steering device that transmits an auxiliary output from an electric motor to a steering mechanism of a vehicle via a reduction gear mechanism, and in particular, the outer periphery of a metal cored bar is made of a resin composition and has gear teeth on the outer peripheral surface. The present invention relates to an increase in output of an electric power steering apparatus that has a driven gear integrally formed with a formed resin portion and a rack and pinion type motion conversion mechanism.

自動車に組み込まれる電動パワーステアリング装置は、例えば図1及び図2に示すように構成される。図示されるように、中空のステアリングコラム50にステアリングシャフト70が挿通され、ハウジング120に収納された転がり軸受90、91により回転自在に支承されている。ステアリングシャフト70は中空軸であり、トーションバー80が収容されている。また、出力軸60側において、ステアリングシャフト70の外周面にウォームホイール11が設けてあり、このウォームホイール11にウォーム12が噛合してある。これらウォームホイール11とウォーム12とで構成される減速歯車機構は、電動モータに連結し、ハウジング120に収納される。ここで、ウォーム12は電動モータ100の回転軸に連結しており、駆動歯車に相当し、一方ウォームホイール11は従動歯車に相当する。   An electric power steering apparatus incorporated in an automobile is configured as shown in FIGS. 1 and 2, for example. As shown in the figure, a steering shaft 70 is inserted into a hollow steering column 50 and is rotatably supported by rolling bearings 90 and 91 housed in a housing 120. The steering shaft 70 is a hollow shaft and accommodates a torsion bar 80. On the output shaft 60 side, the worm wheel 11 is provided on the outer peripheral surface of the steering shaft 70, and the worm 12 is engaged with the worm wheel 11. A reduction gear mechanism composed of the worm wheel 11 and the worm 12 is connected to an electric motor and housed in a housing 120. Here, the worm 12 is connected to the rotating shaft of the electric motor 100 and corresponds to a drive gear, while the worm wheel 11 corresponds to a driven gear.

また、ウォーム12は、一対の玉軸受等の転がり軸受110で支持されて電動モータ100と連結しており、ハウジング120の一対の転がり軸受110の間の空間には、通常、ウォーム12とウォームホイール11との両ギア歯間の潤滑のためにグリースが充填されている。更に、転がり軸受110に予圧をかけるとともに、タイヤ側からの微小なキックバック入力が入ってきたときに、ウォーム12を軸方向に動かして電動モータ100が回転しないようにし、ハンドル側にキックバックのみの情報を伝えるために、転がり軸受110のウォーム側にゴム製のダンパー130を取り付けている。   The worm 12 is supported by a rolling bearing 110 such as a pair of ball bearings and connected to the electric motor 100, and the space between the pair of rolling bearings 110 of the housing 120 is usually in the worm 12 and the worm wheel. 11 is filled with grease for lubrication between both gear teeth. Furthermore, preload is applied to the rolling bearing 110, and when a minute kickback input is input from the tire side, the worm 12 is moved in the axial direction to prevent the electric motor 100 from rotating, and only the kickback is applied to the handle side. In order to convey this information, a rubber damper 130 is attached to the worm side of the rolling bearing 110.

上記減速歯車機構では、ウォームホイール11とウォーム12の両方を金属製にすると、ハンドル操作時に歯打ち音や振動音等の不快音が発生するという不具合を生じていた。そこで、図3に示すように、ウォーム12を金属製として、ウォームホイール11に、金属製の芯管1の外周に、樹脂製で外周面にギア歯10を形成してなる樹脂部3を接着剤8を用いて一体化させたものを使用して騒音対策を行っている。   In the above reduction gear mechanism, when both the worm wheel 11 and the worm 12 are made of metal, there is a problem that unpleasant sounds such as rattling noises and vibration sounds are generated when the handle is operated. Therefore, as shown in FIG. 3, the worm 12 is made of metal, and the resin portion 3 made of resin and formed with gear teeth 10 on the outer peripheral surface is bonded to the worm wheel 11 on the outer periphery of the metal core tube 1. Noise countermeasures are carried out by using an integrated agent 8.

上記樹脂部3には、例えば、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)等のベース樹脂に、ガラス繊維や炭素繊維等の強化材を配合した材料の他、強化材を含有しないMC(モノマーキャスト)ナイロン、ポリアミド6、ポリアミド66等が使用されている。中でも、寸法安定性やコストを考慮して、強化材を含有しないMCナイロン、ガラス繊維を含有したポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド46等が主流となっている。   The resin part 3 is made of, for example, a material in which a reinforcing material such as glass fiber or carbon fiber is mixed with a base resin such as polyamide 6, polyamide 66, polyacetal, polyether ether ketone (PEEK), or polyphenylene sulfide (PPS). In addition, MC (monomer cast) nylon, polyamide 6, polyamide 66, etc. that do not contain a reinforcing material are used. Among these, in consideration of dimensional stability and cost, MC nylon not containing a reinforcing material, polyamide 6, glass 66 containing polyamide, polyamide 46, and the like are mainly used.

また、減速歯車機構では、ウォームホイール11のギア歯10の歯面及びウォーム12の歯面にグリースを塗布して摩耗を抑えることが行なわれており、本出願人も先に、樹脂の摩耗を抑えることを目的として、ポリオレフィンワックスを配合したグリース組成物を提案している(特許文献1参照)。しかし、近年、電動パワーステアリング装置では、大型車への適用、あるいは車内の居住空間確保を目的とした装置小型化に対応するために、ウォーム12とウォームホイール11との接触面圧の増大が避けられなくなってきており、更なる摩耗低減が要求されている。それと同時に、入力動力の摩擦損失を抑える要求も高まってきている。   In the reduction gear mechanism, grease is applied to the tooth surfaces of the gear teeth 10 of the worm wheel 11 and the tooth surfaces of the worm 12 to suppress the wear. For the purpose of suppressing, a grease composition containing a polyolefin wax has been proposed (see Patent Document 1). However, in recent years, the electric power steering device avoids an increase in the contact surface pressure between the worm 12 and the worm wheel 11 in order to cope with application to a large vehicle or downsizing of the device for securing a living space in the vehicle. Therefore, further wear reduction is required. At the same time, there is an increasing demand for suppressing friction loss of input power.

更に、ラック・ピニオン式運動変換機構(図示せず)を備える電動パワーステアリング装置では、グリース潤滑されるのが一般的であるが、装置の小型化や高効率化のために、このラック・ピニオン式運動変換機構用の潤滑グリースにも同様に入力動力の摩擦損失を抑える要求が高まってきている。
特開平9−194867号公報
Furthermore, in an electric power steering apparatus equipped with a rack and pinion type motion conversion mechanism (not shown), grease is generally lubricated, but this rack and pinion is used to reduce the size and increase the efficiency of the apparatus. Similarly, there is an increasing demand for a lubricating grease for a motor-type motion conversion mechanism that suppresses friction loss of input power.
JP-A-9-194867

本発明は、このような状況に艦みてなされたものであり、樹脂製のウォームホイールを備え、更にはラック・ピニオン式運動変換機構を兼備する電動パワーステアリング装置において、ウォームホイールの樹脂製ギア歯の摩耗を抑えて長寿命化を図り、更には減速歯車機構及びラック・ピニオン式運動変換機構の摩擦損失を低減して装置全体をコンパクトに維持したままで高出力化を図ることを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and in an electric power steering apparatus having a resin worm wheel and further having a rack and pinion type motion conversion mechanism, the resin gear teeth of the worm wheel are provided. The purpose is to increase the output while reducing the friction loss of the reduction gear mechanism and the rack and pinion type motion conversion mechanism and keeping the entire device compact. .

上記目的を達成するために、本発明は下記に示す電動パワーステアリング装置を提供する。
(1)電動モータによる補助出力を、減速歯車機構を介して車両のステアリング機構に伝達する電動パワーステアリング装置であって、
前記減速歯車機構の従動歯車が、金属製芯管の外周に、樹脂組成物からなり外周面にギア歯が形成された樹脂部を一体に設けてなり、
駆動歯車が金属製で、ギア歯の従動歯車のギア歯との摺動面の表面粗さが算術平均粗さRaで0.15μm以下であり、かつ、
少なくとも前記従動歯車と前記駆動歯車との間に、ポリαオレフィン油及び鉱油から選ばれる少なくとも1種を80質量%以上の割合で含有する基油と、添加剤として(a)モンタン酸の誘導体のワックス、脂肪酸アマイドワックス、エステルワックス、ケトンワックス、酸化ポリオレフィンワックスから選ばれる少なくとも1種と(b)ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂、四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂、ポリビニルフルオライド、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレートから選ばれる少なくとも1種とを含むグリース組成物を介在させたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
(2)前記(a)成分及び前記(b)成分の含有量の和がグリース全量に対して8質量%以下であり、かつ、前記(a)成分の含有量がグリース全量に対して1.4〜3.5質量%で、前記(b)成分の含有量が前記(a)成分の含有量と同量以上で、かつ、グリース全量に対して3質量%以上であることを特徴とする上記(1)記載の電動パワーステアリング装置。
(3)前記駆動歯車がパルソナイト処理が施され、かつ、前記従動歯車の樹脂部がポリアミド樹脂に直径5〜9μmのガラス繊維を樹脂全量に対して25〜35質量%含有することを特徴とする上記(1)または(2)記載の電動パワーステアリング装置。
(4)前記グリース組成物の増ちょう剤がリチウム石けん、バリウム複合石けん、化学式(I)または化学式(II)で表されるジウレア化合物から選ばれる少なくとも1種であり、かつ、基油動粘度が40℃において30〜150mm2/sであることを特徴とする上記(1)〜(3)の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following electric power steering apparatus.
(1) An electric power steering device that transmits auxiliary output from an electric motor to a steering mechanism of a vehicle via a reduction gear mechanism,
The driven gear of the reduction gear mechanism is integrally provided with a resin portion made of a resin composition and having gear teeth formed on the outer peripheral surface thereof on the outer periphery of the metal core tube.
The driving gear is made of metal, the surface roughness of the sliding surface of the gear tooth with the gear tooth of the driven gear is 0.15 μm or less in terms of arithmetic average roughness Ra, and
A base oil containing at least one selected from poly-α-olefin oil and mineral oil at a ratio of 80% by mass or more between at least the driven gear and the drive gear, and (a) a derivative of montanic acid as an additive At least one selected from wax, fatty acid amide wax, ester wax, ketone wax, oxidized polyolefin wax, and (b) polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, ethylene tetrafluoride-hexafluoropropylene copolymer resin, tetrafluoride An electric power steering device characterized by interposing a grease composition containing at least one selected from ethylene-ethylene copolymer resin, polyvinyl fluoride, polyethylene, polystyrene, polymethyl methacrylate, and polyethylene terephthalate.
(2) The sum of the contents of the component (a) and the component (b) is 8% by mass or less with respect to the total amount of grease, and the content of the component (a) is 1. 4 to 3.5% by mass, the content of the component (b) is equal to or more than the content of the component (a) and 3% by mass or more based on the total amount of grease. The electric power steering apparatus according to (1) above.
(3) The drive gear is subjected to palsonite treatment, and the resin portion of the driven gear contains 25 to 35 mass% of glass fiber with a diameter of 5 to 9 μm in the polyamide resin based on the total amount of the resin. The electric power steering apparatus according to the above (1) or (2).
(4) The thickener of the grease composition is at least one selected from lithium soap, barium composite soap, diurea compound represented by chemical formula (I) or chemical formula (II), and base oil kinematic viscosity is The electric power steering device according to any one of (1) to (3) above, wherein the electric power steering device is 30 to 150 mm 2 / s at 40 ° C.

Figure 2006044306
Figure 2006044306

(式中、R1、R2は炭素数が8〜16の直鎖状のアルキル基であり、同一でも異なっていても良い。)
(5)ラック・ピニオン式運動変換機構を含み、かつ、40℃における動粘度が30〜150mm2/sで、かつ、鉱油及びポリαオレフィン油から選ばれる少なくとも1種を80質量%以上の割合で含有する基油、増ちょう剤としてリチウム石けん、摩擦低減剤としてモリブデンジチオカーバイド及びモリブデンジチオフォスフェートから選ばれる少なくとも1種をグリース全量に対して0.5〜6.5質量%の割合で含むグリース組成物で潤滑されていることを特徴とする上記(1)〜(4)の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置。
(In the formula, R1 and R2 are linear alkyl groups having 8 to 16 carbon atoms, which may be the same or different.)
(5) A ratio including a rack and pinion type motion conversion mechanism, a kinematic viscosity at 40 ° C. of 30 to 150 mm 2 / s, and at least one selected from mineral oil and polyα-olefin oil is a ratio of 80% by mass or more. Grease containing at least one selected from base oils, lithium soaps as thickeners, molybdenum dithiocarbides and molybdenum dithiophosphates as friction reducers in a proportion of 0.5 to 6.5% by mass based on the total amount of grease The electric power steering device according to any one of (1) to (4) above, which is lubricated with a composition.

本発明によれば、ウォームホイールのギア歯の摩耗が少なく長寿命であり、更に減速歯車機構及びラック・ピニオン式運動変換機構の摩擦損失が少なくコンパクトで、高出力の電動パワーステアリング装置が提供される。   According to the present invention, there is provided a compact and high-power electric power steering apparatus that has a long life with little wear on the gear teeth of the worm wheel, and further has a low friction loss of the reduction gear mechanism and the rack and pinion type motion conversion mechanism. The

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明において、電動パワーステアリング装置自体の構成には制限がなく、例えば図1及び図2に示す電動パワーステアリング装置を例示することができる。また、減速歯車機構は、図3に示すように、樹脂部3を備えるウォームホイール11と金属製のウォーム12とから構成される。   In the present invention, the configuration of the electric power steering device itself is not limited, and for example, the electric power steering device shown in FIGS. 1 and 2 can be exemplified. As shown in FIG. 3, the reduction gear mechanism includes a worm wheel 11 having a resin portion 3 and a metal worm 12.

ウォーム12は、例えばS45C材やSUJ2材等の金属製であり、高い動力伝達効率を確保するために、ギア歯のウォームホイール11のギア歯10との摺動面(以下、「歯面」ともいう)が算術平均粗さRaで0.15μm以下、好ましくは0.12μm以下となるように加工されている。本発明では、後述されるように、(a)成分及び(b)成分を添加して摩耗低減を図るが、算術平均粗さRaが0.15μmを越えると、これら成分による摩耗低減効果よりも、ウォーム12の歯面の凹凸の引掛りによる摩擦力の増大が顕在化してくる。   The worm 12 is made of, for example, a metal such as S45C material or SUJ2 material, and in order to ensure high power transmission efficiency, the sliding surface (hereinafter referred to as “tooth surface”) of the gear tooth worm wheel 11 with the gear tooth 10. Is calculated to have an arithmetic average roughness Ra of 0.15 μm or less, preferably 0.12 μm or less. In the present invention, as will be described later, the components (a) and (b) are added to reduce wear. When the arithmetic average roughness Ra exceeds 0.15 μm, the wear reduction effect by these components is exceeded. The increase of the frictional force due to catching of the irregularities on the tooth surface of the worm 12 becomes obvious.

また、ウォームホイール11の樹脂部3に含有されるガラス繊維による損傷を抑えるために、ウォーム12は熱処理や窒化処理等を施して表面硬度を高めることが好ましく、パルソナイト処理が施されていることが特に好ましい。   Moreover, in order to suppress the damage by the glass fiber contained in the resin part 3 of the worm wheel 11, it is preferable that the worm 12 is subjected to heat treatment, nitriding treatment or the like to increase the surface hardness, and is subjected to pulsonite treatment. Particularly preferred.

ウォームホイール11は、樹脂部3を備えること以外に制限はないが、好ましい実施形態を説明すると、樹脂部3は、MCナイロン、あるいはポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド46にガラス繊維を含有させたポリアミド樹脂組成物から形成されることが好ましい。ポリアミド樹脂の分子量は、ガラス繊維を含有した状態で射出成形できる範囲、具体的には数平均分子量で13000〜28000であり、耐疲労性や成形性を考慮すると、数平均分子量で18000〜26000がより好ましい。数平均分子量が13000未満では分子量が低すぎて耐疲労性が悪く、実用性が低い。一方、数平均分子量が28000を越えると、後述する含有量でガラス繊維を含有させると、溶融粘度が高すぎて精度良く樹脂部3を成形するのが困難になり、好ましくない。   The worm wheel 11 is not limited except that the worm wheel 11 is provided with the resin portion 3, but to describe a preferred embodiment, the resin portion 3 is made of MC nylon or polyamide 6, polyamide 66, polyamide 46 containing glass fibers. It is preferably formed from a resin composition. The molecular weight of the polyamide resin is a range that can be injection-molded in the state of containing glass fiber, specifically, the number average molecular weight is 13,000 to 28000, and considering the fatigue resistance and moldability, the number average molecular weight is 18000 to 26000. More preferred. When the number average molecular weight is less than 13,000, the molecular weight is too low, the fatigue resistance is poor, and the practicality is low. On the other hand, if the number average molecular weight exceeds 28000, it is not preferred that glass fiber is contained at a content described later, because the melt viscosity becomes too high to accurately mold the resin part 3.

ポリアミド樹脂組成物において、ガラス繊維は直径5〜13μmのものが好ましく、その含有量は該樹脂組成物全量の10〜40質量%が好ましい。樹脂部3の耐摩耗性や寸法安定性を考慮すると、直径5〜9μmのガラス繊維を25〜35質量%含有することが特に好ましい。これは、ガラス繊維が樹脂部3の全体に細かく均一に分散していることが、樹脂部3の耐摩耗性や寸法安定性を高度に維持する上で不可欠であることに由来する。直径5μm未満のガラス繊維を使用すると、樹脂部3の耐衝撃性等の機械的強度が低下する傾向があるとともに、製造コストが高くなり実用性が低くなる。一方、ガラス繊維の直径が9μmを越えると、耐摩耗性に劣るようになり、特に直径13μmを越えると顕著となる。また、直径5〜9μmのガラス繊維を使用することは、これよりも太いガラス繊維を使用した場合と比べて、同一の含有量でもより多数本のガラス繊維が樹脂中に分散することになり、樹脂部3の耐荷重性が増してより高面圧での使用に耐え得るようになる。ガラス繊維の含有量が25質量%未満であると、樹脂部3の機械的強度及び吸水による寸法変化の抑制効果が少なくなり、特に10質量%未満で顕著となる。一方、ガラス繊維の含有量が35質量%を越えると、ウォーム12を損傷しやすくなり、ウォーム12の摩耗が促進されて減速歯車機構20としての耐久性が不足するおそれがあり、特に40質量%を越えると顕著になる。   In the polyamide resin composition, the glass fiber preferably has a diameter of 5 to 13 μm, and the content thereof is preferably 10 to 40% by mass of the total amount of the resin composition. Considering the wear resistance and dimensional stability of the resin part 3, it is particularly preferable to contain 25 to 35% by mass of a glass fiber having a diameter of 5 to 9 μm. This is because it is indispensable that the glass fibers are finely and uniformly dispersed throughout the resin part 3 in order to maintain the abrasion resistance and dimensional stability of the resin part 3 at a high level. When glass fibers having a diameter of less than 5 μm are used, mechanical strength such as impact resistance of the resin part 3 tends to be lowered, and the manufacturing cost is increased and the practicality is lowered. On the other hand, when the diameter of the glass fiber exceeds 9 μm, the wear resistance becomes inferior, particularly when the diameter exceeds 13 μm. In addition, using glass fibers having a diameter of 5 to 9 μm means that a larger number of glass fibers are dispersed in the resin even when the glass fiber is thicker than this, even if the same content is used. The load resistance of the resin part 3 is increased, so that it can withstand use at higher surface pressure. When the glass fiber content is less than 25% by mass, the mechanical strength of the resin part 3 and the effect of suppressing dimensional changes due to water absorption are reduced, and particularly when the glass fiber content is less than 10% by mass. On the other hand, if the glass fiber content exceeds 35% by mass, the worm 12 is likely to be damaged, wear of the worm 12 is promoted, and the durability of the reduction gear mechanism 20 may be insufficient, particularly 40% by mass. It becomes remarkable when exceeding.

尚、ガラス繊維の繊維長は100〜900μmが好ましく、300〜600μmが特に好ましい。繊維長が100μm未満では短すぎて補強効果及び吸水による寸法変化の抑制効果が少なく、900μmを越えると補強効果及び吸水による寸法変化の抑制効果は高まるものの、樹脂部3を成形する際に破断したり、配向性の低下による成形精度の悪化が想定されるようになり、何れも好ましくない。   The fiber length of the glass fiber is preferably 100 to 900 μm, particularly preferably 300 to 600 μm. If the fiber length is less than 100 μm, the reinforcing effect and the effect of suppressing dimensional change due to water absorption are small, and if it exceeds 900 μm, the reinforcing effect and the effect of suppressing dimensional change due to water absorption increase, but the resin part 3 breaks when molded. Or deterioration of the molding accuracy due to a decrease in orientation is assumed, which is not preferable.

また、ガラス繊維の一部を、炭素繊維等の繊維状物や、チタン酸カリウムウィスカー等のウィスカー状物等の他の補強材に代えてもよく、着色剤等を添加してもよい。   Moreover, a part of glass fiber may be replaced with other reinforcing materials such as a fibrous material such as carbon fiber and a whisker-like material such as potassium titanate whisker, and a colorant or the like may be added.

更に、MCナイロンやポリアミド樹脂組成物には、成形時及び使用時の熱による劣化を防止するために、ヨウ化物系熱安定化剤やアミン系酸化防止剤を、それぞれ単独あるいは併用して添加してもよい。   Furthermore, in order to prevent deterioration due to heat during molding and use, MC-based nylon and polyamide resin compositions are each added with an iodide-based heat stabilizer and an amine-based antioxidant, either alone or in combination. May be.

樹脂部3を形成するには、上記のMCナイロンまたはポリアミド樹脂組成物の溶融物を、芯管1を配置した金型に充填して硬化させればよい。そして、切削加工により、樹脂部3の外周面にギア歯10を形成してウォームホイール11が得られる。   In order to form the resin part 3, the melt of the above MC nylon or polyamide resin composition may be filled into a mold in which the core tube 1 is disposed and cured. And the gear tooth 10 is formed in the outer peripheral surface of the resin part 3 by cutting, and the worm wheel 11 is obtained.

芯管1と樹脂部3とをより強固に接合する目的で、更にはポリアミド樹脂は吸水性が高いことから、吸水による寸法変化を更に抑制する目的で、接着層8を設けることも好ましい。接着層8を形成するには、例えば芯管外周面にシランカップリング剤を塗布してから樹脂部3を加熱圧入し、その後高周波加熱を行なう方法が挙げられる。シランカップリングは、分子構造の一端に加水分解性基であるアルコキシ基を有しており、このアルコキシ基が加水分解して水酸基に変化し、この水酸基が金属表面の水酸基と脱水縮合を起こして強固な結合力を有する共有結合を形成する。また、他端には有機官能基を有しており、この有機官能基がポリアミド樹脂の分子構造中のアミド結合と結合する。そして、これらの結合により、芯金1と樹脂部3とが強固に接合する。尚、シランカップリング剤の有機官能基としてはアミド基との反応性からアミノ基、エポキシ基が好適であり、このような有機官能基を有するシランカップリング剤としてはγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。特に、有機官能基としてエポキシ基を持つものは、アミド結合との反応性が高く、より好ましい。   For the purpose of bonding the core tube 1 and the resin portion 3 more firmly, and since the polyamide resin has high water absorption, it is also preferable to provide the adhesive layer 8 for the purpose of further suppressing dimensional changes due to water absorption. In order to form the adhesive layer 8, for example, there is a method in which a silane coupling agent is applied to the outer peripheral surface of the core tube, the resin portion 3 is heated and pressed, and then high-frequency heating is performed. Silane coupling has an alkoxy group, which is a hydrolyzable group, at one end of the molecular structure. This alkoxy group is hydrolyzed to change into a hydroxyl group, which undergoes dehydration condensation with a hydroxyl group on the metal surface. A covalent bond having a strong binding force is formed. Further, the other end has an organic functional group, and this organic functional group is bonded to an amide bond in the molecular structure of the polyamide resin. And the metal core 1 and the resin part 3 join firmly by these coupling | bonding. The organic functional group of the silane coupling agent is preferably an amino group or an epoxy group because of its reactivity with the amide group. As the silane coupling agent having such an organic functional group, γ-glycidoxypropyltri Methoxysilane, β (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-ureidopropyltriethoxysilane, etc. Is mentioned. In particular, those having an epoxy group as the organic functional group are more preferable because of their high reactivity with amide bonds.

また、高周波加熱を行なうと、強固な接着層8が形成されるとともに、芯管外周面と接触する樹脂部3の内周面(界面)のみが溶融し、圧入によって発生した残留応力の除去を併せて行なうことができる。尚、高周波加熱時の芯管温度を200〜450℃とすることにより、接着力がより高まる。また、加熱雰囲気は大気中でもよいが、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中で行なうと樹脂部3の酸化劣化が抑制され、好ましい。   Further, when high-frequency heating is performed, a strong adhesive layer 8 is formed, and only the inner peripheral surface (interface) of the resin portion 3 in contact with the outer peripheral surface of the core tube is melted to remove residual stress generated by press-fitting. It can be done together. In addition, adhesive force increases more by making the core pipe temperature at the time of high frequency heating into 200-450 degreeC. The heating atmosphere may be in the air, but it is preferable to perform the heating in an inert gas atmosphere such as argon gas because the oxidative deterioration of the resin portion 3 is suppressed.

尚、減速歯車機構としては、図3に示す構成の他にも、例えば図4に示す平歯車、図5に示すはすば歯車、図6に示すかさ歯車、図7に示すハイポイドギア等が可能である。そして、上記と同様に、それぞれの駆動歯車は金属製で、好ましくはパルソナイト処理が施され、更に歯面が算術平均粗さRa0.15μmに加工され、従動歯車は芯管1に接着層8を介して同様の樹脂組成物からなる樹脂部3が一体化され、更に樹脂部3の外周にギア歯10が形成される。   In addition to the configuration shown in FIG. 3, for example, a spur gear shown in FIG. 4, a helical gear shown in FIG. 5, a bevel gear shown in FIG. 6, a hypoid gear shown in FIG. It is. In the same manner as above, each drive gear is made of metal, preferably pulsonite treated, the tooth surface is further processed with an arithmetic average roughness Ra of 0.15 μm, and the driven gear has an adhesive layer 8 on the core tube 1. Thus, the resin portion 3 made of the same resin composition is integrated, and gear teeth 10 are formed on the outer periphery of the resin portion 3.

上記の如く構成されるウォームホイール11とウォーム12の両ギア間に、潤滑のためのグリース組成物を介在させる。グリース組成物の基油は、樹脂部3を形成するMCナイロンやポリアミド樹脂、更にはダンパー130を形成するゴム材料に対する化学的作用を考慮して、極性の低いポリαオレフィン油及び鉱油から選ばれる少なくとも1種を80質量%以上の割合で含有する。鉱油は、減圧蒸留、油剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、硫酸洗浄、白土精製、水素化精製等を適宜組み合わせて精製したものが好ましい。併用可能な潤滑油には制限がないが、例えば、鉱油やポリαオレフィン油は無極性でポリアミド樹脂に対する濡れ性が低いため、これを改善するために極性のある潤滑油を用いることができる。   A grease composition for lubrication is interposed between the gears of the worm wheel 11 and the worm 12 configured as described above. The base oil of the grease composition is selected from poly-alpha olefin oil and mineral oil with low polarity in consideration of chemical action on MC nylon and polyamide resin forming the resin part 3 and rubber material forming the damper 130. At least one kind is contained in a proportion of 80% by mass or more. The mineral oil is preferably refined by appropriately combining vacuum distillation, oil removal, solvent extraction, hydrocracking, solvent dewaxing, sulfuric acid washing, clay refining, hydrorefining, and the like. Although there is no restriction | limiting in the lubricating oil which can be used together, For example, since mineral oil and poly alpha olefin oil are nonpolar and have low wettability with respect to a polyamide resin, in order to improve this, lubricating oil with polarity can be used.

また、基油は、40℃における動粘度が30〜150mm2/sであることが好ましい。動粘度が30mm2/s(40℃)未満では、油膜形成能力に劣り、ウォームホイール11の樹脂製ギア歯10の耐久性が低下するおそれがある。一方、動粘度が150mm2/s(40℃)を越えると、低温特性が悪化し、低温環境下で粘度上昇や固化が起こり減速歯車機構の動力伝達効率が低下するおそれがある。 The base oil preferably has a kinematic viscosity at 40 ° C. of 30 to 150 mm 2 / s. If the kinematic viscosity is less than 30 mm 2 / s (40 ° C.), the oil film forming ability is inferior, and the durability of the resin gear teeth 10 of the worm wheel 11 may be reduced. On the other hand, if the kinematic viscosity exceeds 150 mm 2 / s (40 ° C.), the low temperature characteristics deteriorate, and there is a possibility that the viscosity increase or solidification will occur in a low temperature environment and the power transmission efficiency of the reduction gear mechanism will be reduced.

増ちょう剤としては、リチウム石けんやリチウム複合石けん等に代表される金属石けん系増ちょう剤、ジウレア等に代表される無機系増ちょう剤、ポリテトラフルオロエチレン等に代表される有機系増ちょう剤が挙げられるが、低摩擦という観点からはリチウム石けん、バリウム複合石けん、化学式(I)または化学式(II)で表されるジウレア化合物が好ましい。   Thickeners include metallic soaps such as lithium soap and lithium composite soap, inorganic thickeners such as diurea, and organic thickeners such as polytetrafluoroethylene. From the viewpoint of low friction, lithium soap, barium composite soap, and a diurea compound represented by chemical formula (I) or chemical formula (II) are preferable.

Figure 2006044306
Figure 2006044306

尚、化学式(I)または化学式(II)において、R1、R2は炭素数が8〜16の直鎖状のアルキル基であり、同一でも異なっていても良い。   In chemical formula (I) or chemical formula (II), R1 and R2 are linear alkyl groups having 8 to 16 carbon atoms, which may be the same or different.

また、グリース組成物には、必須添加剤として(a)モンタン酸の誘導体のワックス、脂肪酸アマイドワックス、エステルワックス、ケトンワックス、酸化ポリオレフィンワックスから選ばれる少なくとも1種と、(b)ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂、四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂、ポリビニルフルオライド、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレートから選ばれる少なくとも1種とが併用して添加される。(b)成分の中では、ポリテトラフルオロエチレン及びポリエチレンが好ましい。   The grease composition also includes (a) at least one selected from montanic acid derivative waxes, fatty acid amide waxes, ester waxes, ketone waxes and oxidized polyolefin waxes as essential additives, and (b) polytetrafluoroethylene. , Polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer resin, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer resin, polyvinyl fluoride, polyethylene, polystyrene, polymethyl methacrylate, polyethylene terephthalate and Are added in combination. Among the components (b), polytetrafluoroethylene and polyethylene are preferable.

(b)成分は無極性の固体潤滑剤であり、これをグリースに混合することによりウォームホイール11の樹脂製ギア歯10と、金属製のウォーム12のギア歯との摺動面における発熱が抑えられ、樹脂製ギア歯10の耐久寿命を延長する効果が得られる。このような効果を得るためには、(b)成分をグリース全量の3質量%以上添加することが好ましい。但し、(b)成分は増ちょう作用を有するため、添加量が多すぎると低温環境下においてグリースを硬化させて摺動性を悪化させるきらいがあり、例えば−40℃下で動力伝達効率が大きく低下することから、上限を8質量%とすることが好ましい。   The component (b) is a nonpolar solid lubricant, and mixing this with grease suppresses heat generation on the sliding surface between the resin gear teeth 10 of the worm wheel 11 and the gear teeth of the metal worm 12. Thus, the effect of extending the durable life of the resin gear teeth 10 can be obtained. In order to obtain such an effect, the component (b) is preferably added in an amount of 3% by mass or more based on the total amount of grease. However, since the component (b) has a thickening action, if the amount added is too large, the grease may harden in a low temperature environment and deteriorate the slidability. For example, the power transmission efficiency is large at −40 ° C. Since it falls, it is preferable to make an upper limit into 8 mass%.

また、(b)成分は摺動表面と何らかの強い結合力で結び付いているわけではないため、高荷重下や高速で摺動した場合にはその摩擦低減能を発揮しにくい。電動パワーステアリング装置の減速歯車機構では、ギア歯が複雑な形状を持ち、かつ、自動車の運転状態によって様々な条件で駆動されるため、しばしばスティックスリップと呼ばれる、瞬時に摩擦抵抗が上昇する現象が起こり、結果として摺動面の摩擦抵抗が激しく上下する。このスティックスリップの発生機構は定かではないが、ウォーム12の金属製ギア歯とウォームホイール11の樹脂製ギア歯10との摺動面の一部もしくは全域において、両ギア歯が断続的に直接接触することが原因と考えられている。   In addition, since the component (b) is not tied to the sliding surface with any strong bonding force, it is difficult to exert its friction reducing ability when sliding under high load or high speed. In the reduction gear mechanism of an electric power steering device, the gear teeth have a complicated shape and are driven under various conditions depending on the driving state of the automobile. As a result, the frictional resistance of the sliding surface goes up and down violently. Although the mechanism for generating this stick-slip is not clear, both gear teeth intermittently come into direct contact with each other over part or all of the sliding surface between the metal gear teeth of the worm 12 and the resin gear teeth 10 of the worm wheel 11. It is thought to be the cause.

(a)成分である油性剤は、このスティックスリップの発生を抑制する作用を有する。油性剤は摺動部の金属表面に吸着することで単分子〜数分子の層状の薄膜を形成して金属表面の表面張力を減少させ、金属の油に対する濡れ性を増大させ、油膜の破断確率を減少させる。そのため、仮に(b)成分の耐荷重能を超える潤滑条件下において潤滑油膜が破断した場合においても、ウォーム12の金属製ギア歯とウォームホイール11の樹脂製ギア歯10との間に、この(a)成分による薄膜によって2面間の直接接触が防止されて摩擦抵抗の上昇が抑えられる。   The oily agent as component (a) has an action of suppressing the occurrence of stick slip. The oil-based agent adsorbs on the metal surface of the sliding part to form a monolayer to several molecule layered thin film, reducing the surface tension of the metal surface, increasing the wettability of metal to oil, and the probability of rupture of the oil film Decrease. Therefore, even when the lubricating oil film breaks under a lubricating condition exceeding the load bearing capacity of the component (b), this (between the metal gear teeth of the worm 12 and the resin gear teeth 10 of the worm wheel 11 ( The direct contact between the two surfaces is prevented by the thin film due to the component a), and the increase in frictional resistance is suppressed.

また、減速歯車機構20の周辺にはゴム製のダンパー130をはじめ、各種の樹脂・ゴム材が使用されている。そのため、油性剤として従来から使用されているものの中でも、アルコールや脂肪酸誘導体は樹脂・ゴム材の物性に影響を与えることが多い。これに対して、上記に挙げた(a)成分は高分子構造上の一部に極性基が存在するので、樹脂・ゴム材への影響が少ない。また、(a)成分は、(b)成分ほどではないが小さい表面張力を持ち、固体潤滑剤としての機能(摺動面において低摩擦でへき開する)も有するので好ましい。   In addition, various types of resin / rubber materials including a rubber damper 130 are used around the reduction gear mechanism 20. For this reason, alcohols and fatty acid derivatives, among those conventionally used as oiliness agents, often affect the physical properties of resins and rubber materials. On the other hand, the component (a) listed above has a small influence on the resin / rubber material because a polar group exists in a part of the polymer structure. The component (a) is preferable because it has a surface tension as small as that of the component (b) but also has a function as a solid lubricant (cleaving with low friction on the sliding surface).

更に、図8に模式的に示すように、ウォームホイール11の樹脂製ギア歯10とウォーム12の金属製ギア歯との摺動面では、(a)成分と(b)成分とがせん断されるが、それらの存在比率によって摩擦の程度が変化してくる。従って、(a)成分の添加量としてはスティックスリップを抑制するのに十分な量であるのと同時に、(b)成分の低摩擦能を阻害しない量とすべきであり、本発明ではグリース全量に対して1.4〜3.5質量%とすることが好ましい。   Further, as schematically shown in FIG. 8, the component (a) and the component (b) are sheared on the sliding surfaces of the resin gear teeth 10 of the worm wheel 11 and the metal gear teeth of the worm 12. However, the degree of friction changes depending on the existence ratio. Accordingly, the addition amount of the component (a) should be an amount sufficient to suppress stick-slip, and at the same time, it should be an amount that does not inhibit the low frictional ability of the component (b). It is preferable to set it as 1.4-3.5 mass% with respect to.

上記の理由から、本発明では、(a)成分及び(b)成分は、その合計量でグリース全量に対して8質量%以下であり、かつ、(a)成分の含有量がグリース全量に対して1.4〜3.5質量%で、(b)成分の含有量が(a)成分の含有量と同量以上で、かつ、グリース全量に対して3質量%以上となるように添加することが好ましい。   For the above reasons, in the present invention, the total amount of component (a) and component (b) is 8% by mass or less based on the total amount of grease, and the content of component (a) is based on the total amount of grease. 1.4 to 3.5% by mass, and added so that the content of component (b) is equal to or greater than the content of component (a) and 3% by mass or more based on the total amount of grease. It is preferable.

また、グリース組成物には、必要に応じて他の添加剤を添加してもよい。例えば、何れも公知の酸化防止剤、錆止め剤、金属腐食防止剤、油性剤、耐摩耗剤、極圧剤、固体潤滑剤等を適用添加することができる。   Moreover, you may add another additive to a grease composition as needed. For example, any of known antioxidants, rust inhibitors, metal corrosion inhibitors, oiliness agents, antiwear agents, extreme pressure agents, solid lubricants and the like can be applied and added.

また、本発明の電動パワーステアリング装置は、ラック・ピニオン式運動変換機構を具備していてもよい。ラック・ピニオン式運動変換機構の構成、構造には制限がないが、40℃における動粘度が30〜150mm2/sで、鉱油及びポリαオレフィン油から選ばれる少なくとも1種を80質量%以上の割合で含有する基油、増ちょう剤としてリチウム石けん、摩擦低減剤としてモリブデンジチオカーバイド及びモリブデンジチオフォスフェートから選ばれる少なくとも1種をグリース全量に対して0.5〜6.5質量%の割合で含むグリース組成物で潤滑される。 The electric power steering device of the present invention may include a rack and pinion type motion conversion mechanism. Although there is no restriction | limiting in the structure and structure of a rack and pinion type | formula motion conversion mechanism, Kinematic viscosity in 40 degreeC is 30-150 mm < 2 > / s, and at least 1 sort (s) chosen from mineral oil and poly alpha olefin oil is 80 mass% or more. A base oil contained in a proportion, lithium soap as a thickener, and at least one selected from molybdenum dithiocarbide and molybdenum dithiophosphate as a friction reducing agent in a proportion of 0.5 to 6.5% by mass with respect to the total amount of grease. Lubricated with a grease composition.

鉱油は、上記と同様の精製鉱油が好ましい。基油の動粘度が30mm2/s(40℃)未満では、油膜形成能力に劣り耐久性が低下するおそれがあり、150mm2/s(40℃)を越えると、低温特性が悪化して低温環境下で粘度上昇や固化が起こり動力伝達効率が低下するおそれがある。リチウム石けんは、低摩擦という観点から好ましい増ちょう剤であり、モリブデンジチオカーバイドやモリブデンジチオフォスフェートとの併用により、低摩擦が更に向上する。従って、モリブデンジチオカーバイド及びモリブデンジチオフォスフェートの含有量がグリース全量の0.5質量%未満では、低摩擦の向上に十分に寄与しない。また、6.5質量%を越えて添加しても、増分に見合う効果の向上が得られず、不経済となるばかりでなく、環境によっては腐食を引き起こす可能性がある。 The mineral oil is preferably the same refined mineral oil as described above. If the kinematic viscosity of the base oil is less than 30 mm 2 / s (40 ° C.), the oil film forming ability is poor and the durability may be reduced. If the base oil exceeds 150 mm 2 / s (40 ° C.), the low temperature characteristics deteriorate and the temperature is low. There is a risk of increased viscosity or solidification in the environment and reduced power transmission efficiency. Lithium soap is a preferred thickener from the viewpoint of low friction, and low friction is further improved by the combined use with molybdenum dithiocarbide or molybdenum dithiophosphate. Therefore, when the content of molybdenum dithiocarbide and molybdenum dithiophosphate is less than 0.5% by mass of the total amount of grease, it does not sufficiently contribute to the improvement of low friction. Moreover, even if it adds exceeding 6.5 mass%, the improvement of the effect corresponding to an increment will not be acquired, but it may become uneconomical and may cause corrosion depending on an environment.

また、グリース組成物には、必要に応じて他の添加剤を添加してもよい。例えば、何れも公知の酸化防止剤、錆止め剤、金属腐食防止剤、油性剤、耐摩耗剤、極圧剤、固体潤滑剤等を適用添加することができる。   Moreover, you may add another additive to a grease composition as needed. For example, any of known antioxidants, rust inhibitors, metal corrosion inhibitors, oiliness agents, antiwear agents, extreme pressure agents, solid lubricants and the like can be applied and added.

本発明の電動パワーステアリング装置は上記のように構成されるが、減速歯車機構におけるウォーム12の歯面の表面粗さを算術平均粗さRaで0.15μm以下とし、更に摩擦低減効果の高いグリース組成物で潤滑することにより、後述する実施例にも示すように、低摩耗で長寿命となるとともに、85%を超える動力伝達効率が得られ、装置のコンパクト化を維持しつつ高出力となる。   The electric power steering apparatus according to the present invention is configured as described above, but the surface roughness of the tooth surface of the worm 12 in the reduction gear mechanism is set to an arithmetic average roughness Ra of 0.15 μm or less, and the grease has a high friction reducing effect. By lubricating with the composition, as shown in the examples described later, the wear becomes long with a low wear, and the power transmission efficiency exceeding 85% is obtained, and the output becomes high while maintaining the compactness of the apparatus. .

以下に試験例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to test examples, but the present invention is not limited thereto.

(試験−1:算術平均粗さの検証)
クロスローレット加工を施し、脱脂した外径45mm、幅13mmのS45C製の芯管を、スプルー及びディスクゲートを装着した金型に配置し、ガラス繊維を30質量%含有するポリアミド6を射出成形して外径60mm、幅13mmのウォームホイールプランク材とし、次いで樹脂部の外周を切削加工してギア歯を形成して図3に示すウォームホイールを作製した。また、ウォームとして、S45C材製で、パルソナイト処理を施し、更に歯面の算術平均粗さRaが異なるものを用意した。尚、算術平均粗さRaは、歯面の摺動部分の値であり、摺動方向に沿って測定した。
(Test-1: Verification of arithmetic mean roughness)
A cross-knurled, degreased outer diameter 45 mm, width 13 mm S45C core tube is placed in a mold fitted with a sprue and a disk gate, and polyamide 6 containing 30% by mass of glass fiber is injection molded. A worm wheel plank material having an outer diameter of 60 mm and a width of 13 mm was formed, and then the outer periphery of the resin portion was cut to form gear teeth to produce a worm wheel shown in FIG. Further, worms made of S45C material, subjected to pulsonite treatment, and having different tooth surface arithmetic average roughness Ra were prepared. In addition, arithmetic mean roughness Ra is a value of the sliding part of a tooth surface, and was measured along the sliding direction.

また、40℃における基油動粘度が60mm2/sのポリαオレフィン油を基油とし、化学式(I)で示されるジウレア化合物(炭素数8と18のアミンを重量比で1:1で混合し、イソシアネートと反応させたもの)を増ちょう剤とするベースグリースに、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の添加量を変えて添加して試験グリースを調製した。尚、何れの試験グリースも、混和ちょう度280に統一した。 Further, a polyalphaolefin oil having a base oil kinematic viscosity at 40 ° C. of 60 mm 2 / s is used as a base oil, and a diurea compound represented by the chemical formula (I) (mixed in a weight ratio of 1: 1 with an amine having 8 to 18 carbon atoms). The test grease was prepared by changing the amount of polytetrafluoroethylene (PTFE) added to a base grease using a thickener as a thickener. In addition, all the test greases were unified to a blending consistency of 280.

そして、上記のウォームホイール及びウォームを実際の電動パワーステアリング装置の減速歯車機構に組み込み、更に試験グリースをウォームホイールのギア歯表面及びウォームのギア歯表面に満遍なく塗布し、雰囲気温度80℃に維持して50min-1の回転速度で操舵を行い、入力動力に対する出力動力を測定し、減速歯車機構における動力伝達効率を求めた。 The above worm wheel and worm are incorporated into the actual reduction gear mechanism of the electric power steering apparatus, and the test grease is applied evenly to the gear tooth surface of the worm wheel and the gear tooth surface of the worm to maintain the ambient temperature at 80 ° C. Steering was performed at a rotational speed of 50 min −1, the output power with respect to the input power was measured, and the power transmission efficiency in the reduction gear mechanism was obtained.

結果を図9にグラフ化して示すが、PTFEの添加量は3質量%以上が好ましいと判断できる。また、ウォームの歯面の算術平均粗さRaは0.15μm以下であると、効率85%以上を実現でき好ましいと判断できる。歯面の算術平均粗さRaが0.12μm以下であると効率90%以上を達成でき、より好ましい。   The results are shown in a graph in FIG. 9, and it can be determined that the addition amount of PTFE is preferably 3% by mass or more. Moreover, it can be judged that the arithmetic average roughness Ra of the tooth surface of the worm is 0.15 μm or less, because an efficiency of 85% or more can be realized. When the arithmetic average roughness Ra of the tooth surface is 0.12 μm or less, the efficiency of 90% or more can be achieved, which is more preferable.

(試験−2:(b)成分の種類の検証)
試験−1と同一のベースグリースに、PTFE、ポリエチレン(PE)、ポリメタクリル酸メチル(PMM)をそれぞれ3質量%の割合で添加し、試験グリースを調製した。混和ちょう度も280で統一した。また、ウォームには、パルソナイト処理を施したS45C材製で、歯面の算術平均粗さRa0.12μmのギア歯のものを用意した。そして、同様にして動力伝達効率を求めた。
(Test-2: (b) Verification of component types)
A test grease was prepared by adding PTFE, polyethylene (PE), and polymethyl methacrylate (PMM) at a ratio of 3% by mass to the same base grease as in Test-1. The blending consistency was also unified at 280. Further, gear teeth made of S45C material subjected to pulsonite treatment and having tooth surface arithmetic average roughness Ra of 0.12 μm were prepared as worms. And the power transmission efficiency was calculated | required similarly.

結果を図10にグラフ化して示すが、(b)成分としてはポリエチレン、PTFEが特に好ましく、両者はほぼ同等の性能を有することがわかる。   The results are shown in a graph in FIG. 10, and it is understood that polyethylene and PTFE are particularly preferable as the component (b), and both have substantially the same performance.

(試験−3:(a)成分及び(b)成分の添加量の検証)
試験−1と同一のベースグリースに、ポリエチレンと、モンタン酸部分ケン化エステルワックス(クラリアント社製「リコワックス OP」)とを、合計は7質量%一定とし、その混合比率を変えて添加して試験グリースを調製した。また、ウォームには、パルソナイト処理を施したS45C材製で、算術平均粗さRa0.12μmのギア歯のものを用意した。そして、同様にして動力伝達効率を求めた。結果を図11にグラフ化して示す。
(Test-3: Verification of addition amount of component (a) and component (b))
To the same base grease as in test 1, polyethylene and montanic acid partially saponified ester wax (“Lycowax OP” manufactured by Clariant) were added at a constant 7 mass%, and the mixing ratio was changed. A test grease was prepared. The worm was made of a gear tooth made of S45C treated with pulsonite and having an arithmetic average roughness Ra of 0.12 μm. And the power transmission efficiency was calculated | required similarly. The results are shown in a graph in FIG.

また、ステアリングの入力軸を左右360度ずつ交互に回転させ続け、継続的に入力軸の作動トルクを測定し、異常な変動が認められた場合にスティックスリップが発生したと判断し、それまでの摺動回数を求めた。結果を図12にグラフ化して示すが、横軸にはモンタン酸部分ケン化エステルワックスの添加量をとり、縦軸にはモンタン酸部分ケン化エステルワックス無添加(即ち、ポリエチレン100%)の場合に対する相対値(摺動回数比)を示した。   In addition, the steering input shaft continues to rotate 360 degrees alternately left and right, the operating torque of the input shaft is continuously measured, and when abnormal fluctuation is recognized, it is determined that stick slip has occurred. The number of sliding was determined. The results are shown in a graph in FIG. 12, where the horizontal axis represents the amount of montanic acid partially saponified ester wax added, and the vertical axis represents no addition of montanic acid partially saponified ester wax (ie, 100% polyethylene). The relative value (sliding frequency ratio) with respect to was shown.

図11及び図12から、スティックスリップが発生せずに、動力伝達効率を高くするには、(a)成分をグリース全量に対して1.4〜3.5質量%含有し、かつ、(b)成分を(a)成分と同量以上とすればよいことがわかる。   From FIG. 11 and FIG. 12, in order to increase the power transmission efficiency without causing stick-slip, the component (a) is contained in an amount of 1.4 to 3.5% by mass with respect to the total amount of grease, and (b It can be seen that the amount of the component) should be equal to or greater than the amount of the component (a).

(試験−4:基油組成の検証)
ポリオールエステル油(30mm2/s@40℃)とポリαオレフィン油(30mm2/s@40℃)とを、両者の混合比を変えて混合し、そこへ上記ジウレアを配合して試験グリースを調製した。そして、試験グリースにエチレンアクリルゴム製の円筒板(直径10mm、厚さ5mm)を浸漬し、100℃の恒温槽内に100時間放置した。その後、円筒板を取り出し、厚さの寸法変化を測定した。
(Test-4: Verification of base oil composition)
A polyol ester oil (30 mm 2 / s @ 40 ° C.) and a polyalphaolefin oil (30 mm 2 / s @ 40 ° C.) are mixed at different mixing ratios, and the above diurea is added to the test grease. Prepared. Then, a cylindrical plate made of ethylene acrylic rubber (diameter 10 mm, thickness 5 mm) was immersed in the test grease, and left in a constant temperature bath at 100 ° C. for 100 hours. Then, the cylindrical plate was taken out and the dimensional change in thickness was measured.

結果を図13にグラフ化して示すが、ポリαオレフィン油が基油全量に対して80質量%以上であれば、寸法変化率は0.3%以下であり、ほぼ無視できる程度であるといえる。   The results are shown in a graph in FIG. 13, and when the poly α-olefin oil is 80% by mass or more with respect to the total amount of the base oil, the dimensional change rate is 0.3% or less, which is almost negligible. .

(試験−5:ラック・ピニオン式運動変換機構用グリースの検証)
ジウレア−鉱油系グリースまたはリチウム石けん−鉱油系グリースについて、図14に示す構造のラック・ピニオン機構を利用して入力動力及び出力動力を測定し、動力伝達効率を測定した。尚、混和ちょう度は共に250とし、基油動粘度は40℃において65mm2/sであるものを採用した。結果を図15に示すが、リチウム石けん−鉱油系グリースの方が動力伝達効率上有利であることがわかる。
(Test-5: Verification of rack and pinion type motion conversion mechanism grease)
For diurea-mineral oil-based grease or lithium soap-mineral oil-based grease, input power and output power were measured using a rack and pinion mechanism having a structure shown in FIG. 14, and power transmission efficiency was measured. In addition, the penetration degree was both 250, and the base oil kinematic viscosity was 40 mm at 65 mm 2 / s. The results are shown in FIG. 15, and it can be seen that lithium soap-mineral oil grease is more advantageous in terms of power transmission efficiency.

そこで、上記のリチウム石けん−鉱油系グリースに、添加剤としてモリブデンジチオカーバイド(MoDTC)またはモリブデンジチオフォスフェート(MoDTP)をグリース全量に対して3質量%添加し、同様の測定を行なった。結果を同じく図15に示すが、これら2種の添加剤が動力伝達効率の向上に有効であることがわかる。   Therefore, 3% by mass of molybdenum dithiocarbide (MoDTC) or molybdenum dithiophosphate (MoDTP) was added as an additive to the above lithium soap-mineral oil grease, and the same measurement was performed. The results are also shown in FIG. 15, and it can be seen that these two types of additives are effective in improving the power transmission efficiency.

電動パワーステアリング装置の一例を示す一部断面構成図である。It is a partial section lineblock diagram showing an example of an electric power steering device. 図1のAA断面図であり、電動モータと減速機構との連結部周辺を示す概略構成図である。It is AA sectional drawing of FIG. 1, and is a schematic block diagram which shows the connection part periphery of an electric motor and a deceleration mechanism. ウォームホイール及びウォームの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a worm wheel and a worm. 減速歯車機構の他の例(平歯車)を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example (spur gear) of a reduction gear mechanism. 減速歯車機構の更に他の例(はすば歯車)を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the further another example (helical gear) of a reduction gear mechanism. 減速歯車機構の更に他の例(かさ歯車)を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the further another example (bevel gear) of a reduction gear mechanism. 減速歯車機構の更に他の例(ハイボイドギア)を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the further another example (high void gear) of a reduction gear mechanism. ウォームホイールとウォームとの摺動面における(a)成分及び(b)成分の状態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the state of (a) component and (b) component in the sliding surface of a worm wheel and a worm. 試験−1で得られた結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result obtained by Test-1. 試験−2で得られた結果を示すグラフであるIt is a graph which shows the result obtained by Test-2. 試験−3で得られた結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result obtained by test-3. 試験−3で得られた結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result obtained by test-3. 試験−4で得られた結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result obtained by Test-4. 試験−5で用いたラック・ピニオン式運動変換機構を示す部分拡大図である。It is the elements on larger scale which show the rack and pinion type | formula motion conversion mechanism used by Test-5. 試験−5で得られた結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result obtained by test-5.

符号の説明Explanation of symbols

1 芯管
3 樹脂部
8 接着剤
10 ギア歯
11 ウォームホイール
12 ウォーム
13 歯部
14 凹部
15 潤滑剤含有ポリマー
50 ステリングコラム
70 ステアリングシャフト
80 トーションバー
90 軸受
91 軸受
100 電動モータ
110 転がり軸受
120 ハウジング
130 ダンパー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Core pipe 3 Resin part 8 Adhesive 10 Gear tooth 11 Worm wheel 12 Worm 13 Tooth part 14 Recess 15 Lubricant containing polymer 50 Steering column 70 Steering shaft 90 Bearing 91 Bearing 100 Electric motor 110 Rolling bearing 120 Housing 130 Damper

Claims (5)

電動モータによる補助出力を、減速歯車機構を介して車両のステアリング機構に伝達する電動パワーステアリング装置であって、
前記減速歯車機構の従動歯車が、金属製芯管の外周に、樹脂組成物からなり外周面にギア歯が形成された樹脂部を一体に設けてなり、
駆動歯車が金属製で、ギア歯の従動歯車のギア歯との摺動面の表面粗さが算術平均粗さRaで0.15μm以下であり、かつ、
少なくとも前記従動歯車と前記駆動歯車との間に、ポリαオレフィン油及び鉱油から選ばれる少なくとも1種を80質量%以上の割合で含有する基油と、添加剤として(a)モンタン酸の誘導体のワックス、脂肪酸アマイドワックス、エステルワックス、ケトンワックス、酸化ポリオレフィンワックスから選ばれる少なくとも1種と(b)ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂、四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂、ポリビニルフルオライド、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレートから選ばれる少なくとも1種とを含むグリース組成物を介在させたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
An electric power steering device that transmits auxiliary output by an electric motor to a steering mechanism of a vehicle via a reduction gear mechanism,
The driven gear of the reduction gear mechanism is integrally provided with a resin portion made of a resin composition and having gear teeth formed on the outer peripheral surface thereof on the outer periphery of the metal core tube.
The driving gear is made of metal, the surface roughness of the sliding surface of the gear tooth with the gear tooth of the driven gear is 0.15 μm or less in terms of arithmetic average roughness Ra, and
A base oil containing at least one selected from poly-α-olefin oil and mineral oil at a ratio of 80% by mass or more between at least the driven gear and the drive gear, and (a) a derivative of montanic acid as an additive At least one selected from wax, fatty acid amide wax, ester wax, ketone wax, oxidized polyolefin wax, and (b) polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, ethylene tetrafluoride-hexafluoropropylene copolymer resin, tetrafluoride An electric power steering device characterized by interposing a grease composition containing at least one selected from ethylene-ethylene copolymer resin, polyvinyl fluoride, polyethylene, polystyrene, polymethyl methacrylate, and polyethylene terephthalate.
前記(a)成分及び前記(b)成分の含有量の和がグリース全量に対して8質量%以下であり、かつ、前記(a)成分の含有量がグリース全量に対して1.4〜3.5質量%で、前記(b)成分の含有量が前記(a)成分の含有量と同量以上で、かつ、グリース全量に対して3質量%以上であることを特徴とする請求項1記載の電動パワーステアリング装置。   The sum of the contents of the component (a) and the component (b) is 8% by mass or less with respect to the total amount of grease, and the content of the component (a) is 1.4 to 3 with respect to the total amount of grease. The content of the component (b) is 0.5% by mass or more and the content of the component (a) is equal to or more than 3% by mass with respect to the total amount of grease. The electric power steering apparatus as described. 前記駆動歯車がパルソナイト処理が施され、かつ、前記従動歯車の樹脂部がポリアミド樹脂に直径5〜9μmのガラス繊維を樹脂全量に対して25〜35質量%含有することを特徴とする請求項1または2記載の電動パワーステアリング装置。   2. The drive gear is subjected to palsonite treatment, and the resin portion of the driven gear contains 25 to 35 mass% of glass fiber having a diameter of 5 to 9 μm in a polyamide resin with respect to the total amount of the resin. Or the electric power steering apparatus of 2. 前記グリース組成物の増ちょう剤がリチウム石けん、バリウム複合石けん、化学式(I)または化学式(II)で表されるジウレア化合物から選ばれる少なくとも1種であり、かつ、基油動粘度が40℃において30〜150mm2/sであることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置。
Figure 2006044306
(式中、R1、R2は炭素数が8〜16の直鎖状のアルキル基であり、同一でも異なっていても良い。)
The thickener of the grease composition is at least one selected from lithium soap, barium composite soap, diurea compound represented by chemical formula (I) or chemical formula (II), and base oil kinematic viscosity at 40 ° C. The electric power steering device according to claim 1, wherein the electric power steering device is 30 to 150 mm 2 / s.
Figure 2006044306
(In the formula, R1 and R2 are linear alkyl groups having 8 to 16 carbon atoms, which may be the same or different.)
ラック・ピニオン式運動変換機構を含み、かつ、40℃における動粘度が30〜150mm2/sで、かつ、鉱油及びポリαオレフィン油から選ばれる少なくとも1種を80質量%以上の割合で含有する基油、増ちょう剤としてリチウム石けん、摩擦低減剤としてモリブデンジチオカーバイド及びモリブデンジチオフォスフェートから選ばれる少なくとも1種をグリース全量に対して0.5〜6.5質量%の割合で含むグリース組成物で潤滑されていることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置。 It includes a rack and pinion type motion conversion mechanism, has a kinematic viscosity at 40 ° C. of 30 to 150 mm 2 / s, and contains at least one selected from mineral oil and poly α-olefin oil in a proportion of 80% by mass or more. A grease composition comprising a base oil, lithium soap as a thickener, and at least one selected from molybdenum dithiocarbide and molybdenum dithiophosphate as a friction reducing agent in a proportion of 0.5 to 6.5% by mass based on the total amount of grease. The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the electric power steering apparatus is lubricated.
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