JP2018059621A - Resin gear - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resin gear having excellent impact resistance.SOLUTION: A resin gear 10 has a gear body 11 with teeth 13 arranged on its periphery in the circumferential direction with fixed pitches. The gear body 11 is formed of a resin composition in which a base resin mainly composed of polyamide is blended with an acid-modified olefinic elastomer, and carbon fibers are dispersed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は樹脂歯車に関する。   The present invention relates to a resin gear.

電動パワーステアリング装置に組み込まれるウォーム歯車減速機構に用いられる樹脂歯車として、歯車本体がポリアミドをベース樹脂とする樹脂組成物で形成されたものが知られている。特許文献１には、変性ポリアミド６Ｔ、ポリアミド９Ｔ、ポリアミドＭＸＤ６等の芳香族ポリアミドにガラス繊維や炭素繊維等の補強材を配合した樹脂組成物で歯車本体が形成された樹脂歯車が開示されている。特許文献２には、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド４６等のポリアミドに補強材としてガラス繊維を配合した樹脂組成物で歯車本体が形成された樹脂歯車が開示されている。特許文献３には、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド６１２等のポリアミドにガラス繊維や炭素繊維等の補強材を配合した樹脂組成物で歯車本体が形成された樹脂歯車が開示されている。   As a resin gear used for a worm gear speed reduction mechanism incorporated in an electric power steering apparatus, a gear body is known in which a resin composition containing polyamide as a base resin is used. Patent Document 1 discloses a resin gear in which a gear body is formed of a resin composition in which a reinforcing material such as glass fiber or carbon fiber is blended with an aromatic polyamide such as modified polyamide 6T, polyamide 9T, or polyamide MXD6. . Patent Document 2 discloses a resin gear in which a gear body is formed of a resin composition in which glass fibers are blended as a reinforcing material in polyamides such as polyamide 6, polyamide 66, and polyamide 46. Patent Document 3 discloses a resin gear in which a gear body is formed of a resin composition in which a reinforcing material such as glass fiber or carbon fiber is blended with polyamide such as polyamide 11, polyamide 12, or polyamide 612.

特開２００７−１６８７１８号公報JP 2007-168718 A 特許第４１８２９７８号公報Japanese Patent No. 4182978 特開２００３−１１８２８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-11828

本発明の課題は、耐衝撃性が優れる樹脂歯車を提供することである。   An object of the present invention is to provide a resin gear having excellent impact resistance.

本発明は、外周に周方向に一定ピッチで歯部が配設された歯車本体を有する樹脂歯車であって、前記歯車本体は、ポリアミドを主成分とするベース樹脂に、酸変性オレフィン系エラストマーが配合されていると共に、炭素繊維が分散して含まれた樹脂組成物で形成されている。   The present invention is a resin gear having a gear main body having teeth arranged on the outer periphery at a constant pitch in the circumferential direction. The gear main body includes a base resin mainly composed of polyamide and an acid-modified olefin elastomer. The resin composition is blended and formed of a resin composition in which carbon fibers are dispersed.

本発明によれば、歯車本体を形成する樹脂組成物が、ポリアミドを主成分とするベース樹脂に、酸変性オレフィン系エラストマーが配合されていると共に、炭素繊維が分散して含まれていることにより、優れた耐衝撃性を得ることができる。   According to the present invention, the resin composition forming the gear body includes the base resin mainly composed of polyamide and the acid-modified olefin elastomer and the carbon fiber dispersed therein. Excellent impact resistance can be obtained.

実施形態に係る樹脂歯車を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the resin gear which concerns on embodiment.

以下、実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments will be described in detail.

図１は実施形態に係る樹脂歯車１０を示す。実施形態に係る樹脂歯車１０は、自動車の電動パワーステアリング装置に組み込まれるウォーム歯車減速機構の減速歯車として用いられる。   FIG. 1 shows a resin gear 10 according to the embodiment. The resin gear 10 according to the embodiment is used as a reduction gear of a worm gear reduction mechanism incorporated in an electric power steering device of an automobile.

実施形態に係る樹脂歯車１０は、樹脂組成物で形成された歯車本体１１とその中心軸に一体に設けられた金属製の芯管１２とを有する。実施形態に係る樹脂歯車１０は、歯車本体１１の外周に周方向に一定ピッチで歯部が配設されており、この歯部がウォーム２０に噛合するように設けられる。   The resin gear 10 according to the embodiment includes a gear main body 11 formed of a resin composition and a metal core tube 12 provided integrally with a central axis thereof. In the resin gear 10 according to the embodiment, teeth are arranged on the outer periphery of the gear body 11 at a constant pitch in the circumferential direction, and the teeth are provided so as to mesh with the worm 20.

歯部本体１１を形成する樹脂組成物は、ポリアミドを主成分とするベース樹脂に、酸変性オレフィン系エラストマーが配合されていると共に、炭素繊維が分散して含まれている。実施形態に係る樹脂歯車１０によれば、このように歯車本体１１を形成する樹脂組成物が、ポリアミドを主成分とするベース樹脂に、酸変性オレフィン系エラストマーが配合されていると共に、炭素繊維が分散して含まれていることにより、優れた耐衝撃性を得ることができる。   The resin composition forming the tooth portion main body 11 includes an acid-modified olefin elastomer blended in a base resin mainly composed of polyamide and carbon fibers dispersed therein. According to the resin gear 10 according to the embodiment, the resin composition that forms the gear main body 11 in this manner includes an acid-modified olefin elastomer blended with a base resin mainly composed of polyamide, and carbon fibers By being contained in a dispersed manner, excellent impact resistance can be obtained.

ベース樹脂の主成分のポリアミドとしては、例えば、ポリアミド６、ポリアミド４６、ポリアミド６６、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド６１０、ポリアミド６１２などの脂肪族ポリアミド；ポリアミド６Ｔ、ポリアミド９Ｔ、ポリアミド１０Ｔ、ポリアミドＭＸＤ６、ポリアミド６Ｔ１１、ポリアミド１０Ｔ１１、ポリアミド６６Ｔ、ポリアミド６１６Ｔなどの芳香族ポリアミドや半芳香族ポリアミド；変性ポリアミド６Ｔのようなこれらの変性物が挙げられる。ポリアミドは、これらのうちの１種又は２種以上を用いることが好ましい。吸水性が低く寸法安定性が高いという観点からは、芳香族ポリアミドを用いることが好ましく、ポリアミド９Ｔやポリアミド１０Ｔを用いることがより好ましい。   Examples of the main component polyamide of the base resin include aliphatic polyamides such as polyamide 6, polyamide 46, polyamide 66, polyamide 11, polyamide 12, polyamide 610, and polyamide 612; polyamide 6T, polyamide 9T, polyamide 10T, polyamide MXD6, Examples thereof include aromatic polyamides such as polyamide 6T11, polyamide 10T11, polyamide 66T, and polyamide 616T, and semi-aromatic polyamides; and modified products thereof such as modified polyamide 6T. It is preferable to use 1 type, or 2 or more types of these for polyamide. From the viewpoint of low water absorption and high dimensional stability, it is preferable to use an aromatic polyamide, and it is more preferable to use polyamide 9T or polyamide 10T.

ベース樹脂におけるポリアミドの含有量は、優れた耐衝撃性を得る観点から、好ましくは８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上、最も好ましくは１００質量％である。なお、ベース樹脂に含めることができるその他のベース樹脂種としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂等が挙げられる。   The content of polyamide in the base resin is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and most preferably 100% by mass from the viewpoint of obtaining excellent impact resistance. Examples of other base resin species that can be included in the base resin include polyester resins and polyolefin resins.

歯車本体１１を形成する樹脂組成物におけるベース樹脂の含有量（Ａ）は、優れた耐衝撃性を得る観点から、好ましくは６０質量％以上９５質量％以下、より好ましくは７０質量％以上９０質量％以下である。   The content (A) of the base resin in the resin composition forming the gear body 11 is preferably 60% by mass or more and 95% by mass or less, more preferably 70% by mass or more and 90% by mass from the viewpoint of obtaining excellent impact resistance. % Or less.

酸変性オレフィン系エラストマーとしては、例えば、酸変性エチレン−プロピレンコポリマー、酸変性エチレン−ブテンコポリマー、酸変性エチレン−ヘキセンコポリマー、酸変性エチレン−オクテンコポリマーなどの酸変性エチレン−α−オレフィンコポリマーや酸変性エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー等が挙げられる。また、酸変性オレフィン系エラストマーとしては、例えば、無水マレイン酸変性オレフィン系エラストマー、マレイン酸変性オレフィン系エラストマー、無水イタコン酸変性オレフィン系エラストマー、イタコン酸変性オレフィン系エラストマー、フマル酸変性オレフィン系エラストマー、メタクリル酸変性オレフィン系エラストマー、アクリル酸変性オレフィン系エラストマー等が挙げられる。酸変性オレフィン系エラストマーとしては、これらの組み合わせが挙げられる。酸変性オレフィン系エラストマーは、これらのうちの１種又は２種以上を用いることが好ましい。オレフィン系エラストマーは、優れた耐衝撃性を得る観点から、酸変性エチレン−α−オレフィンコポリマーを用いることが好ましく、酸変性エチレン−オクテンコポリマーを用いることがより好ましい。酸変性オレフィン系エラストマーは、優れた耐衝撃性を得る観点から、無水マレイン酸変性オレフィン系エラストマーであることが好ましい。従って、酸変性オレフィン系エラストマーは、優れた耐衝撃性を得る観点から、無水マレイン酸変性エチレン−α−オレフィンコポリマーを用いることが好ましく、無水マレイン酸変性エチレン−オクテンコポリマーを用いることがより好ましい。   Examples of the acid-modified olefin elastomer include acid-modified ethylene-α-olefin copolymers such as acid-modified ethylene-propylene copolymer, acid-modified ethylene-butene copolymer, acid-modified ethylene-hexene copolymer, acid-modified ethylene-octene copolymer, and acid-modified. And ethylene-propylene-diene terpolymer. Examples of the acid-modified olefin elastomer include maleic anhydride-modified olefin elastomer, maleic acid-modified olefin elastomer, itaconic anhydride-modified olefin elastomer, itaconic acid-modified olefin elastomer, fumaric acid-modified olefin elastomer, methacrylic acid, Examples include acid-modified olefin elastomers and acrylic acid-modified olefin elastomers. Examples of the acid-modified olefin elastomer include combinations thereof. It is preferable to use one or more of these acid-modified olefin elastomers. From the viewpoint of obtaining excellent impact resistance, the olefin elastomer is preferably an acid-modified ethylene-α-olefin copolymer, and more preferably an acid-modified ethylene-octene copolymer. From the viewpoint of obtaining excellent impact resistance, the acid-modified olefin elastomer is preferably a maleic anhydride-modified olefin elastomer. Therefore, from the viewpoint of obtaining excellent impact resistance, the acid-modified olefin elastomer is preferably a maleic anhydride-modified ethylene-α-olefin copolymer, and more preferably a maleic anhydride-modified ethylene-octene copolymer.

酸変性オレフィン系エラストマーのＪＩＳ Ｋ７２１０-２０１４に基づいて１９０℃及び２．１６ｋｇの条件で測定されるＭＦＲ（メルトフローレート）は、優れた耐衝撃性を得る観点から、好ましくは３ｇ／ｍｉｎ以上、より好ましくは６ｇ／ｍｉｎ以上であり、また、好ましくは２３ｇ／ｍｉｎ以下である。   MFR (melt flow rate) measured under conditions of 190 ° C. and 2.16 kg based on JIS K7210-2014 of an acid-modified olefin elastomer is preferably 3 g / min or more from the viewpoint of obtaining excellent impact resistance. More preferably, it is 6 g / min or more, and preferably 23 g / min or less.

歯車本体１１を形成する樹脂組成物における酸変性オレフィン系エラストマーの含有量（Ｂ）は、優れた耐衝撃性を得る観点から、好ましくは５．０質量％以上４０質量％以下、より好ましくは１０質量％以上３０質量％以下である。   The content (B) of the acid-modified olefin elastomer in the resin composition forming the gear body 11 is preferably 5.0% by mass or more and 40% by mass or less, more preferably 10% from the viewpoint of obtaining excellent impact resistance. The mass is 30% by mass or more.

歯車本体１１を形成する樹脂組成物におけるベース樹脂の含有量（Ａ）に対する酸変性オレフィン系エラストマーの含有量（Ｂ）の比（Ｂ／Ａ）は、優れた耐衝撃性を得る観点から、好ましくは０．０５以上０．６７以下、より好ましくは０．１１以上０．４３以下である。   The ratio (B / A) of the content (B) of the acid-modified olefin elastomer to the content (A) of the base resin in the resin composition forming the gear body 11 is preferably from the viewpoint of obtaining excellent impact resistance. Is 0.05 or more and 0.67 or less, more preferably 0.11 or more and 0.43 or less.

炭素繊維としては、例えば、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気相成長法炭素繊維（ＶＧＣＦ）、カーボンナノファイバ（ＣＮＦ）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、ワイヤーカップ、ワイヤーウォール等が挙げられる。炭素繊維は、これらのうちの１種又は２種以上を用いることが好ましい。   Examples of the carbon fiber include PAN-based carbon fiber, pitch-based carbon fiber, vapor grown carbon fiber (VGCF), carbon nanofiber (CNF), carbon nanotube (CNT), wire cup, and wire wall. It is preferable to use one or more of these carbon fibers.

歯車本体１１を形成する樹脂組成物に含まれる炭素繊維の繊維長は、折損されて例えば２００μｍ以上３００μｍ以下であるが、配合前の炭素繊維の繊維長は、優れた耐衝撃性を得る観点から、好ましくは２．０ｍｍ以上１０ｍｍ以下、より好ましくは４．０ｍｍ以上８．０ｍｍ以下である。炭素繊維がカーボンナノファイバやカーボンナノチューブの場合、その長さは、好ましくは５．０μｍ以上１００μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以上５０μｍ以下である。   The fiber length of the carbon fiber contained in the resin composition forming the gear body 11 is broken to be, for example, 200 μm or more and 300 μm or less. The fiber length of the carbon fiber before blending is from the viewpoint of obtaining excellent impact resistance. The thickness is preferably 2.0 mm or more and 10 mm or less, more preferably 4.0 mm or more and 8.0 mm or less. When the carbon fiber is a carbon nanofiber or a carbon nanotube, the length is preferably 5.0 μm or more and 100 μm or less, more preferably 10 μm or more and 50 μm or less.

炭素繊維の繊維径は、優れた耐衝撃性を得る観点から、好ましくは３μｍ以上１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上８μｍ以下である。炭素繊維がカーボンナノファイバやカーボンナノチューブの場合、その径は、好ましくは１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。   The fiber diameter of the carbon fiber is preferably 3 μm or more and 10 μm or less, more preferably 5 μm or more and 8 μm or less, from the viewpoint of obtaining excellent impact resistance. When the carbon fiber is carbon nanofiber or carbon nanotube, the diameter is preferably 1 nm or more and 100 nm or less, more preferably 5 nm or more and 20 nm or less.

歯車本体１１を形成する樹脂組成物における炭素繊維の含有量（Ｃ）は、優れた耐衝撃性を得る観点から、好ましくは５．０質量％以上３０質量％以下、より好ましくは１０質量％以上２０質量％以下である。   The carbon fiber content (C) in the resin composition forming the gear body 11 is preferably 5.0% by mass or more and 30% by mass or less, more preferably 10% by mass or more from the viewpoint of obtaining excellent impact resistance. It is 20 mass% or less.

歯車本体１１を形成する樹脂組成物におけるベース樹脂の含有量（Ａ）に対する炭素繊維の含有量（Ｃ）の比（Ｃ／Ａ）は、優れた耐衝撃性を得る観点から、好ましくは０．０６０以上０．７１以下、より好ましくは０．１２以上０．３６以下である。   The ratio (C / A) of the content (C) of the carbon fiber to the content (A) of the base resin in the resin composition forming the gear body 11 is preferably from the viewpoint of obtaining excellent impact resistance. It is 060 or more and 0.71 or less, more preferably 0.12 or more and 0.36 or less.

歯車本体１１を形成する樹脂組成物における酸変性オレフィン系エラストマーの含有量（Ｂ）は炭素繊維の含有量（Ｃ）よりも多いことが好ましい。歯車本体１１を形成する樹脂組成物における酸変性オレフィン系エラストマーの含有量（Ｂ）に対する炭素繊維の含有量（Ｃ）の比（Ｃ／Ｂ）は、優れた耐衝撃性を得る観点から、好ましくは０．１３以上８．６以下、より好ましくは０．３７以上２．５以下である。   It is preferable that the content (B) of the acid-modified olefin elastomer in the resin composition forming the gear body 11 is larger than the content (C) of the carbon fiber. The ratio (C / B) of the carbon fiber content (C) to the acid-modified olefin elastomer content (B) in the resin composition forming the gear body 11 is preferably from the viewpoint of obtaining excellent impact resistance. Is from 0.13 to 8.6, more preferably from 0.37 to 2.5.

歯車本体１１を形成する樹脂組成物には、耐衝撃性を損なわない範囲で、その他の樹脂配合剤等が配合されていてもよい。なお、装置内部を損傷させる虞があることから、ガラス繊維は配合されていないことが好ましい。   The resin composition forming the gear body 11 may be blended with other resin compounding agents and the like as long as the impact resistance is not impaired. In addition, since there exists a possibility of damaging the inside of an apparatus, it is preferable that the glass fiber is not mix | blended.

歯車本体１１を形成する樹脂組成物のシャルピー衝撃強度（ノッチ付、２３℃）は、好ましくは６．０ｋＪ／ｍ２以上、より好ましくは８．０ｋＪ／ｍ２以上である。このシャルピー衝撃強度はＩＳＯ１７９／１ｅＡに準拠して測定される。 The Charpy impact strength (notched, 23 ° C.) of the resin composition forming the gear body 11 is preferably 6.0 kJ / m 2 or more, more preferably 8.0 kJ / m 2 or more. This Charpy impact strength is measured according to ISO 179 / 1eA.

歯車本体１１を形成する樹脂組成物の２３℃での引張破壊応力は、好ましくは６０．０ＭＰａ以上１２０ＭＰａ以下、より好ましくは７０．０ＭＰａ以上１１０ＭＰａ以下である。１２０℃での引張破壊応力は、好ましくは１５．０ＭＰａ以上５５．０ＭＰａ以下、より好ましくは２５．０ＭＰａ以上４５．０ＭＰａ以下である。   The tensile fracture stress at 23 ° C. of the resin composition forming the gear body 11 is preferably 60.0 MPa to 120 MPa, more preferably 70.0 MPa to 110 MPa. The tensile fracture stress at 120 ° C. is preferably 15.0 MPa to 55.0 MPa, more preferably 25.0 MPa to 45.0 MPa.

歯車本体１１を形成する樹脂組成物の２３℃での引張破壊ひずみは、好ましくは４．０％以上２０％以下、より好ましくは６．０％以上１５％以下である。１２０℃での引張破壊ひずみは、好ましくは６．０％以上３０％以下、より好ましくは８．０％以上２０％以下である。   The tensile fracture strain at 23 ° C. of the resin composition forming the gear body 11 is preferably 4.0% or more and 20% or less, more preferably 6.0% or more and 15% or less. The tensile fracture strain at 120 ° C. is preferably 6.0% or more and 30% or less, and more preferably 8.0% or more and 20% or less.

歯車本体１１を形成する樹脂組成物の２３℃での引張弾性率は、好ましくは２．０ＧＰａ以上５．０ＧＰａ以下、より好ましくは２．５ＧＰａ以上４．０ＧＰａ以下である。１２０℃での引張弾性率は、好ましくは１．０ＧＰａ以上４．５ＧＰａ以下、より好ましくは１．５ＧＰａ以上４．０ＧＰａ以下である。   The tensile elastic modulus at 23 ° C. of the resin composition forming the gear body 11 is preferably 2.0 GPa or more and 5.0 GPa or less, more preferably 2.5 GPa or more and 4.0 GPa or less. The tensile elastic modulus at 120 ° C. is preferably 1.0 GPa or more and 4.5 GPa or less, more preferably 1.5 GPa or more and 4.0 GPa or less.

これらの引張破壊応力、引張破壊ひずみ、及び引張弾性率は、ＪＩＳ Ｋ７１６１に準拠して、チャック間距離１１５ｍｍ及び引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎとして測定される。   These tensile fracture stress, tensile fracture strain, and tensile modulus are measured as a distance between chucks of 115 mm and a tensile speed of 10 mm / min according to JIS K7161.

歯車本体１１を形成する樹脂組成物の樹脂流動方向に対して直交する方向の線膨張率は、好ましくは１４０ｐｐｍ／Ｋ以下、より好ましくは１３０ｐｐｍ／Ｋ以下である。この線膨張率はＪＩＳＫ７１９７に準拠して測定される。   The linear expansion coefficient in the direction orthogonal to the resin flow direction of the resin composition forming the gear body 11 is preferably 140 ppm / K or less, more preferably 130 ppm / K or less. This linear expansion coefficient is measured based on JISK7197.

歯車本体１１を形成する樹脂組成物で形成した短冊状成形体の長さ方向の吸水寸法変化は、好ましくは０．４０％以下、より好ましくは０．２０％以下である。幅方向の吸水寸法変化は、好ましくは１．０％以下、より好ましくは０．２５％以下である。厚さ方向の吸水寸法変化は、好ましくは１．５％以下、より好ましくは０．３５％以下である。これらの吸水寸法変化は、短冊状成形体を温度８５℃、湿度８５％の雰囲気の恒温恒湿槽に１週間放置前後の寸法変化率として求められる。   The change in the water absorption dimension in the length direction of the strip-shaped molded body formed of the resin composition forming the gear body 11 is preferably 0.40% or less, more preferably 0.20% or less. The water absorption dimension change in the width direction is preferably 1.0% or less, more preferably 0.25% or less. The water absorption dimension change in the thickness direction is preferably 1.5% or less, more preferably 0.35% or less. These water absorption dimensional changes are obtained as the dimensional change rate before and after being left for 1 week in a constant temperature and humidity chamber in an atmosphere having a temperature of 85 ° C. and a humidity of 85%.

歯車本体１１を形成する樹脂組成物の吸水率は、好ましくは５．０％以下、より好ましくは１．５％以下である。この吸水率は、短冊状成形体を温度８５℃、湿度８５％の雰囲気の恒温恒湿槽に１週間放置前後の質量変化率として求められる。   The water absorption rate of the resin composition forming the gear body 11 is preferably 5.0% or less, more preferably 1.5% or less. This water absorption is obtained as a mass change rate before and after leaving the strip-shaped molded body in a constant temperature and humidity chamber in an atmosphere having a temperature of 85 ° C. and a humidity of 85%.

歯車本体１１を形成する樹脂組成物の比摩耗量は、好ましくは８．００ｍｍ３／Ｎ・ｍ以下、より好ましくは６．００ｍｍ３／Ｎ・ｍ以下である。歯車本体１１を形成する樹脂組成物の動摩擦係数は、好ましくは０．１０〜０．８０、より好ましくは０．１０〜０．３０である。これらの比摩耗量及び動摩擦係数は、ＪＩＳＫ７２１８−１９８６に基づいて筒状の試験片を作成し、鈴木式摩擦摩耗試験機を用い、２５℃の温度雰囲気下、相手材を十点表面粗さＲｚ２．８μｍのＳ４５Ｃ、面圧力を１．２ＭＰａ、すべり速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、試験時間２４時間、及び潤滑剤なしの条件で摩擦摩耗試験を実施した結果から求められる。 The specific wear amount of the resin composition forming the gear body 11 is preferably 8.00 mm 3 / N · m or less, more preferably 6.00 mm 3 / N · m or less. The dynamic friction coefficient of the resin composition forming the gear body 11 is preferably 0.10 to 0.80, more preferably 0.10 to 0.30. These specific wear amount and dynamic friction coefficient were obtained by creating a cylindrical test piece based on JISK7218-1986, and using a Suzuki friction wear tester, the mating material was subjected to 10-point surface roughness Rz2 in a temperature atmosphere of 25 ° C. It is obtained from the results of the friction and wear test conducted under the conditions of S45C of .8 μm, surface pressure of 1.2 MPa, sliding speed of 100 mm / sec, test time of 24 hours, and no lubricant.

歯車本体１１を形成する樹脂組成物は、例えば二軸混練機のホッパにベース樹脂、酸変性オレフィン系エラストマー、及び炭素繊維を投入し、シリンダ内で加熱してベース樹脂及び酸変性オレフィン系エラストマーを溶融させると共に炭素繊維と混練し、それを押し出してペレット状に加工することにより調製することができる。実施形態に係る樹脂歯車１０は、射出成型機のホッパにそのペレットを投入し、シリンダ内で加熱して溶融させると共に混練し、それを金型に射出する射出成型により製造することができる。   The resin composition forming the gear body 11 is prepared by, for example, charging a base resin, an acid-modified olefin elastomer, and carbon fiber into a hopper of a twin-screw kneader, and heating the base resin and the acid-modified olefin elastomer in a cylinder. It can be prepared by melting and kneading with carbon fiber, extruding it and processing it into pellets. The resin gear 10 according to the embodiment can be manufactured by injection molding in which the pellets are put into a hopper of an injection molding machine, heated and melted in a cylinder, kneaded, and injected into a mold.

なお、上記実施形態に係る樹脂歯車１０は、自動車の電動パワーステアリング装置に組み込まれるウォーム歯車減速機構のウォーム２０に噛合するものとしたが、特にこれに限定されるものではなく、別の歯車と噛合する用途で用いられてもよく、また、歯付ベルトと噛合する用途で用いられてもよい。   The resin gear 10 according to the above embodiment is meshed with the worm 20 of the worm gear reduction mechanism incorporated in the electric power steering device of the automobile, but is not particularly limited to this, and another gear and It may be used in a meshing application, or may be used in a meshing application with a toothed belt.

（樹脂材料）
実施例１〜４及び比較例１〜６の樹脂材料を準備した。それぞれの構成は表１にも示す。 (Resin material)
Resin materials of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 6 were prepared. Each configuration is also shown in Table 1.

＜実施例１＞
ポリアミド９Ｔ（ジェネスタＮ１０００Ａ クラレ社製）を７２質量％、酸変性オレフィン系エラストマーの無水マレイン酸変性エチレン−オクテンコポリマー（SCONA TSPOE 1002 GBLL BYK社製、ＭＦＲ（１９０℃，２１．６ｋｇ）：６〜２３ｇ／１０ｍｉｎ）を１８質量％、及びＰＡＮ系炭素繊維（ＨＴＣ６０５ 東邦テナックス社製 繊維長６ｍｍ、繊維径７μｍ）を１０質量％含有する樹脂組成物を実施例１とした。実施例１の樹脂組成物は、ポリアミド９ＴにＰＡＮ系炭素繊維を予め混練したものに酸変性オレフィン系エラストマーの無水マレイン酸変性エチレン−オクテンコポリマーを加えて更に混練することにより調製した。 <Example 1>
Polyamide 9T (Genesta N1000A, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) 72 mass%, acid-modified olefin elastomer maleic anhydride-modified ethylene-octene copolymer (SCONA TSPOE 1002 manufactured by GBLL BYK, MFR (190 ° C., 21.6 kg): 6-23 g The resin composition containing 18% by mass of / 10 min) and 10% by mass of PAN-based carbon fiber (manufactured by HTC605 Toho Tenax Co., Ltd., fiber length 6 mm, fiber diameter 7 μm) was defined as Example 1. The resin composition of Example 1 was prepared by adding a PAN-based carbon fiber to polyamide 9T in advance and adding a maleic anhydride-modified ethylene-octene copolymer of an acid-modified olefin elastomer and further kneading.

＜実施例２＞
ポリアミド９Ｔを７２質量％、酸変性オレフィン系エラストマーの無水マレイン酸変性エチレン−オクテンコポリマーを１８質量％、ＰＡＮ系炭素繊維を５．０質量％、及びカーボンナノチューブ（K-Nanos-100T Kumho Petrochemical社製、長さ１０〜５０μｍ、径１０〜１５ｎｍ）を５．０質量％含有する樹脂組成物を実施例２とした。実施例２の樹脂組成物は、ポリアミド９ＴにＰＡＮ系炭素繊維を予め混練したものと、酸変性オレフィン系エラストマーの無水マレイン酸変性エチレン−オクテンコポリマーに予めカーボンナノチューブを混練したものとを作製し、それらを混練することにより調製した。 <Example 2>
72% by mass of polyamide 9T, 18% by mass of maleic anhydride-modified ethylene-octene copolymer of acid-modified olefin elastomer, 5.0% by mass of PAN-based carbon fiber, and carbon nanotubes (manufactured by K-Nanos-100T Kumho Petrochemical) The resin composition containing 5.0% by mass of 10 to 50 μm in length and 10 to 15 nm in diameter was defined as Example 2. The resin composition of Example 2 was prepared by kneading PAN-based carbon fibers in advance with polyamide 9T and by kneading carbon nanotubes in a maleic anhydride-modified ethylene-octene copolymer of acid-modified olefin elastomer in advance, They were prepared by kneading them.

＜実施例３＞
ポリアミド９Ｔに代えてポリアミド１０Ｔ（Xecot XN500 ユニチカ社製）を用いたことを除いて実施例１と同一構成の樹脂組成物を実施例３とした。 <Example 3>
A resin composition having the same structure as Example 1 was used in Example 3 except that polyamide 10T (manufactured by Xecot XN500 Unitika) was used instead of polyamide 9T.

＜実施例４＞
ポリアミド９Ｔ、酸変性オレフィン系エラストマーの無水マレイン酸変性エチレン−オクテンコポリマー、及びＰＡＮ系炭素繊維の含有量を、それぞれ６８質量％、２３質量％、及び９質量％としたことを除いて実施例１と同一構成の樹脂組成物を実施例４とした。 <Example 4>
Example 1 except that the contents of polyamide 9T, maleic anhydride-modified ethylene-octene copolymer of acid-modified olefin elastomer, and PAN-based carbon fiber were 68% by mass, 23% by mass, and 9% by mass, respectively. A resin composition having the same structure as in Example 4 was used.

＜比較例１＞
ポリアミド６６（アミラン CM3006 東レ社製）を比較例１とした。 <Comparative Example 1>
Polyamide 66 (Amilan CM3006, manufactured by Toray Industries, Inc.) was used as Comparative Example 1.

＜比較例２＞
ガラス繊維強化ポリアミド６６（アミランCM3001G30 東レ社製、ガラス繊維含有量３０質量％、ガラス繊維直径１０μｍ）を比較例２とした。 <Comparative example 2>
Glass fiber reinforced polyamide 66 (Amilan CM3001G30, manufactured by Toray Industries, Inc., glass fiber content 30 mass%, glass fiber diameter 10 μm) was used as Comparative Example 2.

＜比較例３＞
ポリアミド９Ｔを比較例３とした。 <Comparative Example 3>
Polyamide 9T was designated as Comparative Example 3.

＜比較例４＞
炭素繊維強化ポリアミド６６（トレカ 3101T-10V 東レ社製、炭素繊維含有量１０質量％）を比較例４とした。 <Comparative Example 4>
Carbon fiber reinforced polyamide 66 (Torayca 3101T-10V manufactured by Toray Industries, Inc., carbon fiber content 10 mass%) was used as Comparative Example 4.

＜比較例５＞
ポリアミド６６を９２質量％、及びカーボンナノチューブ（NC7000 nanocyl社製 MWCNT）を８．０質量％含有する樹脂組成物を比較例５とした。 <Comparative Example 5>
A resin composition containing 92% by mass of polyamide 66 and 8.0% by mass of carbon nanotubes (MWCNT manufactured by NC7000 nanocyl) was defined as Comparative Example 5.

＜比較例６＞
ポリアミド６６を９０質量％、及び酸変性オレフィン系エラストマーの無水マレイン酸変性エチレン−オクテンコポリマーを１０質量％含有する樹脂組成物を比較例６とした。 <Comparative Example 6>
A resin composition containing 90% by mass of polyamide 66 and 10% by mass of maleic anhydride-modified ethylene-octene copolymer of acid-modified olefin elastomer was used as Comparative Example 6.

Figure 2018059621
Figure 2018059621

（試験方法）
＜シャルピー衝撃強度＞
実施例１〜４及び比較例１〜６のそれぞれについて、ノッチ付きの試験片を射出成形し、ＩＳＯ１７９／１ｅＡに準拠してシャルピー衝撃強度（ノッチ付、２３℃）を測定した。 (Test method)
<Charpy impact strength>
About each of Examples 1-4 and Comparative Examples 1-6, the test piece with a notch was injection-molded, and Charpy impact strength (with a notch, 23 degreeC) was measured based on ISO179 / 1eA.

＜引張特性＞
実施例１〜４及び比較例１〜６のそれぞれについて、ダンベル状の試験片を射出成形し、ＪＩＳＫ７１６１に準拠して、チャック間距離１１５ｍｍ及び引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎとして２３℃及び１２０℃での引張破壊応力、引張破壊ひずみ、及び引張弾性率を測定した。 <Tensile properties>
For each of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 6, dumbbell-shaped test pieces were injection-molded and tensioned at 23 ° C. and 120 ° C. with a distance between chucks of 115 mm and a tensile speed of 10 mm / min in accordance with JISK7161. The breaking stress, tensile breaking strain, and tensile modulus were measured.

＜寸法安定性＞
実施例１〜４及び比較例１〜６のそれぞれについて、短冊状の試験片（長さ６３ｍｍ、幅１２ｍｍ、及び厚さ６ｍｍ）を射出成形し、ＪＩＳＫ７１９７に準拠して樹脂流動方向に対して直交する方向の線膨張率を測定した。また、短冊状の試験片を温度８５℃、湿度８５％の雰囲気の恒温恒湿槽に１週間放置し、その前後の寸法変化率を吸水寸法変化として求めた。また、吸水前後の質量変化から吸水率を求めた。 <Dimensional stability>
For each of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 6, strip-shaped test pieces (length 63 mm, width 12 mm, and thickness 6 mm) were injection-molded and orthogonal to the resin flow direction in accordance with JISK7197. The linear expansion coefficient in the direction was measured. Further, the strip-shaped test piece was left in a constant temperature and humidity chamber having an atmosphere of 85 ° C. and a humidity of 85% for one week, and the dimensional change rate before and after the test piece was determined as the water absorption dimensional change. Moreover, the water absorption was calculated | required from the mass change before and behind water absorption.

＜摺動特性＞
実施例１〜４及び比較例１〜６のそれぞれについて、ＪＩＳＫ７２１８−１９８６に基づいて筒状の試験片を射出成形し、鈴木式摩擦摩耗試験機を用い、２５℃の温度雰囲気下、相手材を十点表面粗さＲｚ２．８μｍのＳ４５Ｃ、面圧力を１．２ＭＰａ、すべり速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、試験時間２４時間、及び潤滑剤なしの条件で摩擦摩耗試験を実施し、その結果から比摩耗量及び動摩擦係数を求めた。 <Sliding characteristics>
For each of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 6, a cylindrical test piece was injection-molded based on JISK7218-1986, and a mating material was used under a temperature atmosphere of 25 ° C. using a Suzuki friction wear tester. A frictional wear test was conducted under the conditions of 10-point surface roughness Rz 2.8 μm S45C, surface pressure 1.2 MPa, sliding speed 100 mm / sec, test time 24 hours, and no lubricant. The coefficient of dynamic friction was determined.

（試験結果）
試験結果を表２に示す。 (Test results)
The test results are shown in Table 2.

Figure 2018059621
Figure 2018059621

表２の結果によれば、ポリアミド９Ｔ又はポリアミド１０Ｔ、酸変性オレフィン系エラストマー、及び炭素繊維を含む実施例１〜４では、高い耐衝撃性を得ることができることが分かる。   According to the results in Table 2, it can be seen that high impact resistance can be obtained in Examples 1 to 4 including polyamide 9T or polyamide 10T, acid-modified olefin elastomer, and carbon fiber.

一方、比較例１及び３〜６では、高い耐衝撃性を得ることができないことが分かる。なお、比較例２では高い耐衝撃性を得ることができるが、相手材の比摩耗量が大きいため周辺部を損傷させる危険性が懸念される。   On the other hand, in Comparative Examples 1 and 3 to 6, it can be seen that high impact resistance cannot be obtained. In addition, although high impact resistance can be obtained in Comparative Example 2, there is a concern about the risk of damaging the peripheral portion because the specific wear amount of the counterpart material is large.

本発明は樹脂歯車の技術分野について有用である。   The present invention is useful in the technical field of resin gears.

１０ 樹脂歯車
１１ 歯車本体
１２ 芯管
２０ ウォーム 10 Resin gear 11 Gear body 12 Core tube 20 Worm

本発明は、外周に周方向に一定ピッチで歯部が配設された歯車本体を有する樹脂歯車であって、前記歯車本体は、ポリアミドを主成分とするベース樹脂に、酸変性エチレン−オクテンコポリマーが配合されていると共に、炭素繊維が分散して含まれた樹脂組成物で形成されており、前記樹脂組成物における前記酸変性エチレン−オクテンコポリマーの含有量が前記炭素繊維の含有量よりも多く、且つ前記樹脂組成物における前記酸変性エチレン−オクテンコポリマーの含有量に対する前記炭素繊維の含有量の比が０．３７以上である。 The present invention relates to a resin gear having a gear main body in which teeth are disposed at a constant pitch in the circumferential direction on the outer periphery, and the gear main body is made of a base resin mainly composed of polyamide and an acid-modified ethylene-octene copolymer. And a resin composition containing carbon fiber dispersed therein, and the content of the acid-modified ethylene-octene copolymer in the resin composition is larger than the content of the carbon fiber. The ratio of the carbon fiber content to the acid-modified ethylene-octene copolymer content in the resin composition is 0.37 or more .

Claims (5)

外周に周方向に一定ピッチで歯部が配設された歯車本体を有する樹脂歯車であって、
前記歯車本体は、ポリアミドを主成分とするベース樹脂に、酸変性オレフィン系エラストマーが配合されていると共に、炭素繊維が分散して含まれた樹脂組成物で形成されている樹脂歯車。 It is a resin gear having a gear body in which teeth are arranged at a constant pitch in the circumferential direction on the outer periphery,
The gear body is a resin gear formed of a resin composition in which an acid-modified olefin elastomer is blended with a base resin mainly composed of polyamide and carbon fibers are dispersed. 請求項１に記載された樹脂歯車において、
前記酸変性オレフィン系エラストマーが酸変性エチレン−オクテンコポリマーである樹脂歯車。 In the resin gear according to claim 1,
A resin gear in which the acid-modified olefin elastomer is an acid-modified ethylene-octene copolymer. 請求項１又は２に記載された樹脂歯車において、
前記酸変性オレフィン系エラストマーが無水マレイン酸変性オレフィン系エラストマーである樹脂歯車。 In the resin gear according to claim 1 or 2,
A resin gear in which the acid-modified olefin elastomer is a maleic anhydride-modified olefin elastomer. 請求項１乃至３のいずれかに記載された樹脂歯車において、
前記樹脂組成物における前記酸変性オレフィン系エラストマーの含有量が前記炭素繊維の含有量よりも多い樹脂歯車。 In the resin gear according to any one of claims 1 to 3,
A resin gear in which the content of the acid-modified olefin elastomer in the resin composition is greater than the content of the carbon fiber. 請求項１乃至４のいずれかに記載された樹脂歯車において、
前記樹脂組成物のシャルピー衝撃強度（ノッチ付、２３℃）が８．０ｋＪ／ｍ２以上である樹脂歯車。 In the resin gear according to any one of claims 1 to 4,
The resin gear whose Charpy impact strength (with a notch, 23 degreeC) of the said resin composition is 8.0 kJ / m < 2 > or more.
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