JP2022069966A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従動歯車の樹脂歯を、環境にやさしい所定のポリアミド樹脂組成物で形成し、寸法安定性を達成すると共に、優れた耐疲労性を維持し、ポリα―オレフィン油を基油とするグリースを用いても、潤滑性の維持を両立した、高信頼性を有する電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】電動モータ３９による補助動力を、減速歯車機構１３を構成する駆動歯車１１と従動歯車９を介して車両のステアリング機構に伝達するように構成され、前記従動歯車９が外周面に樹脂歯３を有する電動パワーステアリング装置において、前記樹脂歯３を、ポリアミド５６樹脂と、含有量１０～４０重量％とした強化材と、からなるポリアミド樹脂組成物で形成する。【選択図】図３

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置、特に、操舵補助出力発生用電動モータの出力をステアリングシャフトに伝達するための電動パワーステアリング装置用の減速歯車機構の改良に関する。

自動車に組み込まれる電動パワーステアリング装置には、電動モータに比較的高回転、低トルクのものが使用されるため、電動モータとステアリングシャフトの間に減速歯車機構が組み込まれている。
減速歯車機構としては、一組で大きな減速比が得られる等の理由から、図３に示されるような、電動モータ３９（図２参照）の回転軸に連結するウォーム（駆動歯車）１１と、ウォーム１１に噛み合うウォームホイール（従動歯車）９とから構成される電動パワーステアリング装置用の減速歯車機構１３（以下、単に「減速歯車機構」ともいう）が使用されるのが一般的である。

このような減速歯車機構１３では、ウォームホイール９とウォーム１１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、ウォームホイール９は、金属製の芯管１の外周に、樹脂製で外周面にギア歯７を形成してなる樹脂部３を一体化させたものを使用して騒音対策を行っている。

樹脂部３を構成する樹脂材料としては、例えば、特許文献１に記載されているように、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。それらの中でも、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。

通常、図２に示すような電動パワーステアリングの２つの玉軸受３５，３５の間の内部空間には、金属製のウォーム１１とウォームホイール９の樹脂歯（樹脂部）３との潤滑用に、グリースが充填されている。一般的に、基油として、鉱油や耐熱性を考慮したポリα－オレフィン油を使用したグリースが用いられている。
また、ウォーム１１の両端の玉軸受３５，３５に予圧を掛けると共に、タイヤ側から微少なキックバック入力が入ってきた時に、ウォーム１１を軸方向に動かすことによりモータ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ように働くようにするゴム製のダンパー３７（図２参照）が取り付けられているものもある。通常ゴム材としては、圧縮永久歪が小さいエチレンアクリルゴムに代表されるアクリルゴムが最も一般的に用いられている。

しかしながら、上記の脂肪族ポリアミド系材料（６６ナイロン樹脂、４６ナイロン樹脂）の原料は全て石油由来であり、二酸化炭素の削減に貢献するような植物由来原料を用いていないため、環境にやさしいものではなかった。

また、上記の脂肪族ポリアミド系材料は、耐疲労性に優れるものの、吸水性が高いため、水分を吸収してウォームホイール９のギア歯７が膨潤し、初期にウォーム１１との間に存在していた隙間が無くなったり、更に膨潤するとウォーム１１を圧迫したりする可能性もある。それによって、ギアの抵抗が重くなって、結果としてハンドルが重くなったり、また圧迫によってギア部が摩耗や破損を起こしたりして、装置全体として機能しなくなることも想定される。また、同じ脂肪族ポリアミド系材料としては、低吸水性のポリアミド１１（融点１８７℃）、ポリアミド１２（融点１７６℃）があるが、ポリアミド６６（融点２６５℃）には及ばないものであった。

また、樹脂部３に用いる材料として、特許文献２に記載されているような半芳香族ポリアミド（変性ポリアミド６Ｔ、ポリアミド９Ｔ等）をベース樹脂として用いることで、ポリアミド６・ポリアミド６６・ポリアミド４６で問題となる虞がある吸水寸法変化を改善するものも提案されている。
しかし、上記の半芳香族ポリアミドは、吸水寸法変化には優れるものの、潤滑に用いられるグリース基油であるポリα―オレフィン油に対して濡れ性が悪く、ギア部の摩耗が発生しやすいという問題点があった。

特公平６－６０６７４号公報 特開２００７－１６８７１８号公報

本発明は、従来技術の有するこのような問題点を解決するためになされたものであり、その課題とするところは、従動歯車のベース材料を、環境にやさしい材料であるバイオ度５０％のポリアミド５６、バイオ度１００％のポリアミド５１０、バイオ度２５～４０％の半芳香族ポリアミドであるポリアミド６Ｔと、脂肪族ポリアミドであるポリアミド１１の共重合ポリアミドで形成し、寸法安定性を達成すると共に、優れた耐疲労性を維持し、ポリα―オレフィン油を基油とするグリースを用いても、潤滑性の維持を両立した、高信頼性を有する電動パワーステアリング装置を提供することにある。

この目的を達成するために、第１の本発明は、電動モータによる補助動力を、減速歯車機構を構成する駆動歯車と従動歯車を介して車両のステアリング機構に伝達するように構成され、前記従動歯車が外周面に樹脂歯を有する電動パワーステアリング装置において、
前記樹脂歯を、ポリアミド５６樹脂と、含有量１０～４０重量％とした強化材と、からなるポリアミド樹脂組成物で形成したことを特徴とする電動パワーステアリング装置としたことである。

第２の本発明は、電動モータによる補助動力を、減速歯車機構を構成する駆動歯車と従動歯車を介して車両のステアリング機構に伝達するように構成され、前記従動歯車が外周面に樹脂歯を有する電動パワーステアリング装置において、
前記樹脂歯を、ポリアミド５１０樹脂と、含有量１０～４０重量％とした強化材と、からなるポリアミド樹脂組成物で形成したことを特徴とする電動パワーステアリング装置としたことである。

第３の本発明は、電動モータによる補助動力を、減速歯車機構を構成する駆動歯車と従動歯車を介して車両のステアリング機構に伝達するように構成され、前記従動歯車が外周面に樹脂歯を有する電動パワーステアリング装置において、
樹脂歯を、半芳香族ポリアミドであるポリアミド６Ｔと、脂肪族ポリアミドであるポリアミド１１の共重合ポリアミドと、含有量１０～４０重量％とした強化材と、からなるポリアミド樹脂組成物で形成したことを特徴とする電動パワーステアリング装置としたことである。

第４の本発明は、第１の本発明乃至第３の本発明のいずれかにおいて、少なくとも前記従動歯車と前記駆動歯車との間にグリースが介在され、
前記グリースは、生分解性グリースとしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置としたことである。

第５の本発明は、第２の本発明又は第３の本発明において、少なくとも前記従動歯車と前記駆動歯車との間にグリースが介在され、
前記グリースは、基油の主成分を、ポリα―オレフィン油としたことを特徴とする電動パワーステアリング装置としたことである。

第６の本発明は、第１の本発明乃至第５の本発明のいずれかにおいて、前記従動歯車及び前記駆動歯車が、円筒ウォームギア、はすば歯車、平歯車、かさ歯車、ハイポイントギアの中から選ばれた一つであることを特徴とする電動パワーステアリング装置としたことである。

本発明によれば、従動歯車のベース材料を、環境にやさしい材料であるバイオ度５０％のポリアミド５６、バイオ度１００％のポリアミド５１０、バイオ度２５～４０％の半芳香族ポリアミドであるポリアミド６Ｔと、脂肪族ポリアミドであるポリアミド１１の共重合ポリアミドで形成することで、寸法安定性を達成すると共に、優れた耐疲労性を維持し、ポリα―オレフィン油を基油とするグリースを用いても、潤滑性の維持を両立した、高信頼性を有する電動パワーステアリング装置を提供することができる。

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。 図１のＡ－Ａ線断面図で、電動モータと減速歯車機構との連結部周辺を示す概略構成図である。 減速歯車機構の一例（円筒ウォームギア）を示す斜視図である。 減速歯車機構の他の例（平歯車）を示す斜視図である。 減速歯車機構の他の例（はすば歯車）を示す斜視図である。 減速歯車機構の他の例（かさ歯車）を示す斜視図である。 減速歯車機構の他の例（ハイボイドギア）を示す斜視図である。

以下、本発明の一実施形態について説明する。なお、本実施形態は本発明の一実施形態に過ぎず何等限定解釈されるものではなく本発明の範囲内で適宜設計変更可能である。
「第一実施形態」

本発明の一実施の形態として、例えば図１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。
図示される電動パワーステアリング装置において、ステアリングコラム５０の出力軸６０側には、図２及び図３に示したような減速歯車機構（減速ギアとも言う）１３を、ハウジング３１に収容して構成されるギアボックス３３が配設されている。

また、ステアリングコラム５０は中空になっており、ステアリングシャフト７０が挿通され、ハウジング３１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。また、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を収容している。そして、ステアリングシャフト７０の外周面には、ウォームホイール９が設けてあり、このウォームホイール９にウォーム１１が噛合してある。また、これらウォームホイール９とウォーム１１とからなる減速歯車機構１３には、図２に示したように、電動モータ３９が連結されている。

減速歯車機構１３は、図３に示したように、金属製の芯管１の外周に、ポリアミド樹脂組成物からなり、その外周端面にギア歯７を形成した樹脂部３を一体化したウォームホイール９と、金属製のウォーム１１とから構成される。尚、ウォームホイール９において、金属製芯管１と樹脂部３とを接着剤により接着してもよく、接着剤として例えばシラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤またはトリアジンチオール化合物を用いることができる。図中、符号５は接着層を示す。

樹脂部３を形成するベース樹脂としては、石油由来のアジピン酸と植物由来セルロースの糖化技術で得られる、１，５－ペンタジアミンとの重縮合反応で形成されるポリアミド５６樹脂を使用することができる。ポリアミド５６樹脂は、植物由来の１，５－ペンタジアミンを原料とすることで、バイオ度が５０％となり、環境にやさしい材料である

ポリアミド樹脂の分子量は、ガラス繊維等の強化材含有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、より好ましくは、耐疲労性、成形性を考慮すると、数平均分子量で１８０００～２６０００の範囲である。数平均分子量が１３０００未満の場合は分子量が低すぎて耐疲労性が悪く、実用性が低い。それに対して数平均分子量が２８０００を越える場合は、ガラス繊維等の強化材の実用的な含有量１５～３５重量％を含ませると、溶融粘度が高くなりすぎ、樹脂歯車を精度良く射出成形で製造することが難しくなり、好ましくない。

ベース樹脂は、樹脂単独でも一定以上の耐久性を示し、ウォームホイール９の相手材である金属製のウォーム１１の摩耗に対して有利に働き、減速歯車機構１３として十分に機能する。しかしながら、より過酷な使用条件で使用されると、ギア歯７が破損や摩耗することも想定されるため、信頼性をより高めるために、強化材を配合することが好ましい。

強化材としては、ガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー等が好ましく、上記に挙げたポリアミド樹脂との接着性を考慮してシランカップリング剤等で表面処理したものが更に好ましい。また、これらの強化材は複数種を組み合わせて使用することができる。衝撃強度を考慮すると、ガラス繊維や炭素繊維等の繊維状物を配合することが好ましく、更にウォーム１１の損傷を考慮するとウィスカー状物を繊維状物と組み合わせて配合することが好ましい。混合使用する場合の混合比は、繊維状物及びウィスカー状物の種類により異なり、衝撃強度やウォーム１１の損傷等を考慮して適宜選択される。

また、ガラス繊維としては、少ない含有量で高強度化と耐摩耗性の改善が可能な平均繊維径が５～７μｍのもの、あるいは異形断面のものがより好適である。
これらの強化材は、全体の１０～４０重量％、特に１５～３０重量％の割合で配合することが好ましい。強化材の配合量が１０重量％未満の場合には、機械的強度の改善が少なく好ましくない。強化材の配合量が４０重量％を超える場合には、ウォーム１１を損傷し易くなり、ウォーム１１の摩耗が促進されて減速ギアとしての耐久性が不足する可能性があり好ましくない。
更に、添加剤として樹脂に、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することが好ましい。

電動パワーステアリング装置では、従来と同様に、ハウジング３１の一対の転がり軸受３５，３５の間の空間に、ウォーム１１とウォームホイール９との両ギア歯間の潤滑のためのグリースが充填される（図２参照）。

グリースは、特に限定されないが、基油がポリα―オレフィンを主成分としたもので、増ちょう剤は、アミンとイソシアネートからなるウレア化合物、Ｌｉ石けん、Ｌｉコンプレックス石けん、Ｂａ石けん、Ｂａコンプレックス石けん等を用いることができる。これらの増ちょう剤の中で、ポリアミドに構造が類似のウレア結合を有するウレア化合物が、ポリアミド樹脂への吸着性に優れ、特に好ましい。基油は、上記のポリα―オレフィン油の潤滑性を改善するために、ジエステル油や芳香族エステル油を混合したものであってよい。混入量は、基油全体に対して、３０重量％以下である。

また、生分解性グリースを使用すると、より環境にやさしい転がり軸受となり、好適である。
生分解性グリースとしては、基油として、ナタネ油、ヒマシ油等の植物油か、トリメチロールプロパンエステル、ペンタエリスリトールなどの合成脂肪酸エステルのものが生分解性に優れており、使用することができる。
増ちょう剤としては、カルシウム石けん、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けんやウレア、ベントナイトを使用することができる。
生分解性グリースは、基油がエステル系のため、本発明のポリアミド５６への濡れ性は良好である。
更に、これらのグリースには、他の添加剤を加えることもできる。例えば、アミン系やフェノール系等の酸化防止剤、Ｃａスルホネート等の防錆剤、ＭｏＤＴＣ等の極圧添加剤、モンタン酸エステルワックス、モンタン酸エステル部分けん化ワックス、ポリエチレンワックス、オレイン酸等油性向上剤、などである。

本実施形態によれば、一定レベルの耐熱性を有し、ポリアミド６６と同等の吸水性を有するポリアミド５６を、電動パワーステアリング装置の減速歯車機構１３の樹脂部３を構成する樹脂材料に適用することで、様々な環境での使用が可能となった高信頼性の電動パワーステアリング装置を提供することができる。また、ポリアミド５６はバイオ度が５０％であることから、従来の石油由来成分のみでバイオ度が０％であったポリアミド６６等に比べて、環境にやさしい電動パワーステアリング装置とすることとすることができる。
また、グリースを生分解性グリースとすると、更に環境にやさしい電動パワーステアリング装置とすることができる。

尚、本発明の電動パワーステアリング装置では、減速歯車機構１３として、上記したウォームホイール９及びウォーム１１以外にも、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り、何れもウォームホイール９を、金属製芯管１の外周に、ポリアミド樹脂組成物からなり、その外周面にギヤ歯７が形成された樹脂部３を、接着剤（接着層８）を用いるなどして一体化して構成する。

「本実施の態様」
「ウォームホイール試験体の作製」
表１に示すポリアミド樹脂及び強化材を配合して樹脂組成物（樹脂ペレット）を調製することができる。クロスレーレット加工を施し、脱脂した外径４５ｍｍ、幅１３ｍｍのＳ４５Ｃ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、射出成形機を用いて樹脂組成物からなる成形材料を充填して、外径６０ｍｍ、幅１３ｍｍの外周部にヘリカルギア歯を有するものを作成できる。その後、ホブカッターを用いた切削加工で、ギア歯の仕上げを行うことで、ウォームホイール試験体を作成できる。

・実施の態様の例のベース樹脂のポリアミド５６樹脂は、Ｃａｔｈａｙ製Ｔｅｒｒｙ１５６(熱安定剤含有グレード、平均分子量不明)
・比較例は、表１に示す組成のＧＦ３０質量％含有ポリアミド６６樹脂［宇部興産製ナイロン２０２０ＧＵ６（Ｃｕ系熱安定剤含有;数平均分子量２００００）］

これらの評価は以下により確認できる。

［寸法安定性の評価］
各試験体を、下記条件Iまたは条件IIの下に放置し、所定時間経過後にギア外径寸法の変化量を測定できる。何れの条件においても、変化量が４０μｍ以下を合格「○」、４０μｍを越えるものを不合格「×」として評価する。
・条件I：６０℃、９０％ＲＨ、７０ｈｒ

［耐久性評価］
各試験体を実際の自動車減速ギアに組み込み、下記条件I～IIIにて操舵操作を繰返し行う。何れの条件においても、１０万回の操舵に耐えることができた減速ギアを合格「○」、１０万回の操舵に耐えることができなかった減速ギアを不合格「×」として評価できる。
尚、内部空間に充填するグリースは、ポリα－オレフィン油（１００℃で８ｍｍ２／Ｓ）を基油とし、脂肪族ジウレア化合物を増ちょう剤（増ちょう剤量：１３重量％）に、各種添加剤を配合されたちょう度Ｎｏ．２のものとすることができる。添加剤としては、ポリエチレンワックス（摩耗防止剤）、４，４’－ジオクチルジフェニルアミン（酸化防止剤）、中性カルシウムスルホネート（防錆剤）が配合されているものとする。
・条件I：３０℃、５０％ＲＨ
・条件II：８０℃、５０％ＲＨ
「第二実施形態」

本実施形態は、第一実施形態と同じく、図１乃至図３に示す電動パワーステアリング装置を採用し、減速歯車機構の一例として図３に示す減速歯車機構１３を適用する。なお、図４乃至図７に示す減速歯車機構１３も本実施形態の範囲内である。

本実施形態において、樹脂部３を形成するベース樹脂としては、植物由来のひまし油から誘導されるセバシン酸と植物由来セルロースの糖化技術で得られる、１，５－ペンタジアミンとの重縮合反応で形成されるポリアミド５１０樹脂を使用することができる。
ポリアミド５１０樹脂は、植物由来のセバシン酸及び１，５－ペンタジアミンを原料とすることで、バイオ度が１００％となり、環境にやさしい材料である。
以上説明したポリアミド５１０は、吸水率（２３℃、水中、2週間）が５．３％であり、電動パワーステアリング装置に最も多く用いられているポリアミド６６（２３℃、水中、２週間で、８％）に対して、約６６％に抑えられているので、吸水による寸法変化が小さく、寸法安定性に優れることで信頼性が高くなっている。

ポリアミド樹脂の分子量は、ガラス繊維等の強化材含有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、より好ましくは、耐疲労性、成形性を考慮すると、数平均分子量で１８０００～２６０００の範囲である。数平均分子量が１３０００未満の場合は分子量が低すぎて耐疲労性が悪く、実用性が低い。それに対して数平均分子量が２８０００を越える場合は、ガラス繊維等の強化材の実用的な含有量１５～３５重量％を含ませると、溶融粘度が高くなりすぎ、樹脂歯車を精度良く射出成形で製造することが難しくなり、好ましくない。

ベース樹脂は、樹脂単独でも一定以上の耐久性を示し、ウォームホイール９の相手材である金属製のウォーム１１の摩耗に対して有利に働き、減速歯車機構１３として十分に機能する。しかしながら、より過酷な使用条件で使用されると、ギア歯７が破損や摩耗することも想定されるため、信頼性をより高めるために、強化材を配合することが好ましい。

本実施形態に用いられる強化材は、第一実施形態にて説明した強化材が採用可能で、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー等が好ましく、上記に挙げたポリアミド樹脂との接着性を考慮してシランカップリング剤等で表面処理したものが更に好ましい。
また、成形時及び使用時の熱による劣化を防止するために、ヨウ化物系熱安定剤やアミン系酸化防止剤などを、添加剤としてそれぞれ単独あるいは併用してベース樹脂に添加することが好ましい。
詳細な説明は段落００２４～００２５の記載を援用する。

本実施形態に用いられるグリースは、第一実施形態にて説明したグリースが採用可能である。
本実施形態で用いられるポリアミド５１０は、電動パワーステアリング装置で一般的に用いられるポリアミド６６に比べて、アミド基間に、長い炭化水素鎖を有するC１０（セバシン酸由来）部分が存在することで、ポリα―オレフィン油との濡れ性に優れている。
詳細な説明は段落００２６～００２７の記載を援用する。

また、生分解性グリースを使用すると、より環境にやさしい転がり軸受となり、好適である。
生分解性グリースとしては、基油として、ナタネ油、ヒマシ油等の植物油か、トリメチロールプロパンエステル、ペンタエリスリトールなどの合成脂肪酸エステルのものが生分解性に優れており、使用することができる。
増ちょう剤としては、カルシウム石けん、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けんやウレア、ベントナイトを使用することができる。
生分解性グリースは、基油がエステル系のため、本発明のポリアミド５６への濡れ性は良好である。
更に、これらのグリースには、他の添加剤を加えることもできる。例えば、アミン系やフェノール系等の酸化防止剤、Ｃａスルホネート等の防錆剤、ＭｏＤＴＣ等の極圧添加剤、モンタン酸エステルワックス、モンタン酸エステル部分けん化ワックス、ポリエチレンワックス、オレイン酸等油性向上剤、などである。

本実施形態によれば、一定レベルの耐熱性と低吸水率を両立したポリアミド５１０を電動パワーステアリング装置の減速歯車機構１３の樹脂部３を構成する樹脂材料に適用することで、様々な環境での使用が可能となった高信頼性の電動パワーステアリング装置を提供することができる。また、ポリアミド５１０はバイオ度が１００％であることから、従来の石油由来成分のみでバイオ度が０％であったポリアミド６６等に比べて、環境にやさしい電動パワーステアリング装置とすることとすることができる。
また、ポリアミド５１０との分子構造が近いポリα―オレフィン油を主成分とする基油からなるグリースの適用することで、樹脂材料への濡れ性が良好に保たれ、樹脂部の摩耗を効果的に防止し、電動パワーステアリング装置の長寿命化が可能となる。
更に、グリースを生分解性グリースとすると、更に環境にやさしい電動パワーステアリング装置とすることができる。

「本実施の態様」
「ウォームホイール試験体の作製」
表２に示すポリアミド樹脂及び強化材を配合して樹脂組成物（樹脂ペレット）を調製することができる。クロスレーレット加工を施し、脱脂した外径４５ｍｍ、幅１３ｍｍのＳ４５Ｃ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、射出成形機を用いて樹脂組成物からなる成形材料を充填して、外径６０ｍｍ、幅１３ｍｍの外周部にヘリカルギア歯を有するものを作成できる。その後、ホブカッターを用いた切削加工で、ギア歯の仕上げを行うことで、ウォームホイール試験体を作成できる。

・本実施の態様の例のベース樹脂のポリアミド５１０樹脂は、Ｃａｔｈａｙ製Ｔ Ｔｅｒｒｙ１５１０（熱安定剤含有グレード、平均分子量不明）
・比較例は、表２に示す組成のＧＦ３０質量％含有ポリアミド６６樹脂［宇部興産製ナイロン２０２０ＧＵ６（Ｃｕ系熱安定剤含有;数平均分子量２００００）］

これらの評価は以下により確認できる。

［寸法安定性の評価］
各試験体を、下記条件Iまたは条件IIの下に放置し、所定時間経過後にギア外径寸法の変化量を測定できる。何れの条件においても、変化量が４０μｍ以下を合格「○」、４０μｍを越えるものを不合格「×」として評価する。
・条件I：６０℃、９０％ＲＨ、７０ｈｒ
・条件II：８０℃、９０％ＲＨ、３００ｈｒ

［耐久性評価］
各試験体を実際の自動車減速ギアに組み込み、下記条件I～IIIにて操舵操作を繰返し行う。何れの条件においても、１０万回の操舵に耐えることができた減速ギアを合格「○」、１０万回の操舵に耐えることができなかった減速ギアを不合格「×」として評価する。
尚、内部空間に充填するグリースは、ポリα－オレフィン油（１００℃で８ｍｍ２／Ｓ）を基油とし、脂肪族ジウレア化合物を増ちょう剤（増ちょう剤量：１３重量％）に、各種添加剤を配合されたちょう度Ｎｏ．２のものとすることができる。添加剤としては、ポリエチレンワックス（摩耗防止剤）、４，４’－ジオクチルジフェニルアミン（酸化防止剤）、中性カルシウムスルホネート（防錆剤）が配合されているものとする。
・条件I：３０℃、５０％ＲＨ
・条件II：５０℃、９０％ＲＨ
・条件III：８０℃、５０％ＲＨ
「第三実施形態」

本実施形態は、第一実施形態と同じく、図１乃至図３に示す電動パワーステアリング装置を採用し、減速歯車機構の一例として図３に示す減速歯車機構１３を適用する。なお、図４乃至図７に示す減速歯車機構１３も本実施形態の範囲内である。

本実施形態において、樹脂部３を形成するベース樹脂としては、１，６－ジアミノヘキサン（１，６－ヘキサンジアミン）とテレフタル酸との重縮合物であるポリアミド６Tと、植物由来のひまし油から誘導される１１-アミノウンデカン酸の重縮合物であるポリアミド１１の共重合ポリアミド樹脂を使用することができる。
ポリアミド６Ｔとポリアミド１１の比率は、モル比で６０：４０～７５：２５であり、融点範囲は３００～３２５℃である。これより、ポリアミド１１が少ない場合は、ポリアミド６Ｔのホモポリマーの融点３８０℃に対して、十分に低くならず、成形によって分解が発生する事態となり、安定した成形体が確保できなくなると共に、グリース基油であるポリα―オレフィン油への濡れ性改善、延性の改善が十分でなくなる。これより、ポリアミド１１が多い場合は、融点が下がると共に、耐熱性・耐油性が低下し、好ましくない。尚、植物由来のひまし油を原料としているポリアミド１１のモル比がそのままバイオ度となる。バイオ度が高い方が、より環境にやさしい材料となる。

以上説明したポリアミド樹脂は、飽和吸水率が０．２～０．３％であり、電動パワーステアリング装置に最も多く用いられているポリアミド６６（飽和吸水率５．６％）に対して、格段に低いので、吸水による寸法変化が非常に小さく、寸法安定性に優れることで信頼性が非常に高い。

ポリアミド樹脂の分子量は、ガラス繊維等の強化材含有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、より好ましくは、耐疲労性、成形性を考慮すると、数平均分子量で１８０００～２６０００の範囲である。数平均分子量が１３０００未満の場合は分子量が低すぎて耐疲労性が悪く、実用性が低い。それに対して数平均分子量が２８０００を越える場合は、ガラス繊維等の強化材の実用的な含有量１５～３５重量％を含ませると、溶融粘度が高くなりすぎ、樹脂歯車を精度良く射出成形で製造することが難しくなり、好ましくない。

ベース樹脂は、樹脂単独でも一定以上の耐久性を示し、ウォームホイール９の相手材である金属製のウォーム１１の摩耗に対して有利に働き、減速歯車機構１３として十分に機能する。しかしながら、より過酷な使用条件で使用されると、ギア歯７が破損や摩耗することも想定されるため、信頼性をより高めるために、強化材を配合することが好ましい。

本実施形態に用いられる強化材は、第一実施形態にて説明した強化材が採用可能で、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー等が好ましく、上記に挙げたポリアミド樹脂との接着性を考慮してシランカップリング剤等で表面処理したものが更に好ましい。
また、成形時及び使用時の熱による劣化を防止するために、ヨウ化物系熱安定剤やアミン系酸化防止剤などを、添加剤としてそれぞれ単独あるいは併用してベース樹脂に添加することが好ましい。
詳細な説明は段落００２４～００２５の記載を援用する。

本実施形態に用いられるグリースは、第一実施形態にて説明したグリースが採用可能である。
本実施形態で用いられる半芳香族ポリアミドであるポリアミド６Ｔと、脂肪族ポリアミドであるポリアミド１１の共重合ポリアミドは、電動パワーステアリング装置で一般的に用いられるポリアミド６６に比べて、長い炭化水素鎖を有するポリアミド１１部分が存在することで、ポリα―オレフィン油との濡れ性に優れている。
詳細な説明は段落００２６～００２７の記載を援用する。

また、本発明で生分解性グリースを使用すると、より環境にやさしい転がり軸受となり、好適である。
生分解性グリースとしては、基油として、ナタネ油、ヒマシ油等の植物油か、トリメチロールプロパンエステル、ペンタエリスリトールなどの合成脂肪酸エステルのものが生分解性に優れており、使用することができる。
増ちょう剤としては、カルシウム石けん、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けんやウレア、ベントナイトを使用することができる。
生分解性グリースは、基油がエステル系のため、本発明のポリアミド５６への濡れ性は良好である。
更に、これらのグリースには、他の添加剤を加えることもできる。例えば、アミン系やフェノール系等の酸化防止剤、Ｃａスルホネート等の防錆剤、ＭｏＤＴＣ等の極圧添加剤、モンタン酸エステルワックス、モンタン酸エステル部分けん化ワックス、ポリエチレンワックス、オレイン酸等油性向上剤、などである。

本実施形態によれば、一定レベルの耐熱性と低吸水率を両立した半芳香族ポリアミドであるポリアミド６Ｔと、脂肪族ポリアミドであるポリアミド１１の共重合ポリアミドを電動パワーステアリング装置の減速ギアの樹脂材料に適用することで、様々な環境での使用が可能となった高信頼性の電動パワーステアリング装置を提供することができる。
また、半芳香族ポリアミドであるポリアミド６Ｔと、脂肪族ポリアミドであるポリアミド１１の共重合ポリアミドはバイオ度が２５～４０％であることから、従来の石油由来成分のみでバイオ度が０％であったポリアミド６６等に比べて、環境にやさしい電動パワーステアリング装置とすることとすることができる。
また、半芳香族ポリアミドであるポリアミド６Ｔと、脂肪族ポリアミドであるポリアミド１１の共重合ポリアミドは、長鎖の脂肪族ポリアミド部分であるポリアミド１１部分との分子構造が近いポリα―オレフィン油を主成分とする基油からなるグリースの適用することで、樹脂材料への濡れ性が良好に保たれ、樹脂部の摩耗を効果的に防止し、電動パワーステアリング装置の長寿命化が可能となる。
更に、グリースを生分解性グリースとすると、更に環境にやさしい電動パワーステアリング装置とすることができる。

「本実施の態様」
「ウォームホイール試験体の作製」
表３に示すポリアミド樹脂及び強化材を配合して樹脂組成物（樹脂ペレット）を調製することができる。クロスレーレット加工を施し、脱脂した外径４５ｍｍ、幅１３ｍｍのＳ４５Ｃ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、射出成形機を用いて樹脂組成物からなる成形材料を充填して、外径６０ｍｍ、幅１３ｍｍの外周部にヘリカルギア歯を有するものが作成できる。その後、ホブカッターを用いた切削加工でギア歯の仕上げを行うことで、ウォームホイール試験体を作成できる。

・本実施の態様の例のベース樹脂は、東洋紡績製バイロアミドＭＪ－３００ＮＺ（熱安定剤含有グレード、平均分子量不明、ＰＡ６Ｔ：ＰＡ１１＝７：３）
・比較例１は、表３に示す組成のＧＦ３０質量％含有ポリアミド６６樹脂［宇部興産製ナイロン２０２０ＧＵ６（Ｃｕ系熱安定剤含有;数平均分子量２００００）］
・比較例２は、表３に示す組成のＧＦ３０質量％含有ポリアミド６Ｔ６Ｉ樹脂［三井化学製アーレンＥ４３０Ｎ（熱安定剤含有グレード、平均分子量不明）［６Ｉ：イソテレフタル酸］

これらの評価は以下により確認できる。

［寸法安定性の評価］
各試験体を、下記条件I又は条件IIの下に放置し、所定時間経過後にギア外径寸法の変化量を測定できる。何れの条件においても、変化量が４０μｍ以下を合格「○」、４０μｍを越えるものを不合格「×」として評価できる。
・条件I：６０℃、９０％ＲＨ、７０ｈｒ
・条件II：８０℃、９０％ＲＨ、３００ｈｒ

［耐久性評価］
各試験体を実際の自動車減速ギアに組み込み、下記条件I～IIIにて操舵操作を繰返し行う。何れの条件においても、１０万回の操舵に耐えることができた減速ギアを合格「○」、１０万回の操舵に耐えることができなかった減速ギアを不合格「×」として評価できる。
尚、内部空間に、充填したグリースは、ポリα－オレフィン油（１００℃で８mm２／Ｓ）を基油とし、脂肪族ジウレア化合物を増ちょう剤（増ちょう剤量：１３重量％）に、各種添加剤を配合されたちょう度Ｎｏ．２のものとすることができる。添加剤としては、ポリエチレンワックス（摩耗防止剤）、４，４’－ジオクチルジフェニルアミン（酸化防止剤）、中性カルシウムスルホネート（防錆剤）が、配合されているものとすることができる。
・条件I：３０℃、５０％ＲＨ
・条件II：５０℃、９０％ＲＨ
・条件III：８０℃、５０%ＲＨ

本発明は、他の形態の電動パワーステアリング装置にも利用可能である。

１ 芯管
３ 樹脂部
７ ギア歯
９ ウォームホイール（従動歯車）
１１ ウォーム（駆動歯車）
１３ 減速ギア（減速歯車機構）

Claims (6)

1. 電動モータによる補助動力を、減速歯車機構を構成する駆動歯車と従動歯車を介して車両のステアリング機構に伝達するように構成され、前記従動歯車が外周面に樹脂歯を有する電動パワーステアリング装置において、
   前記樹脂歯を、ポリアミド５６樹脂と、含有量１０～４０重量％とした強化材と、からなるポリアミド樹脂組成物で形成したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 電動モータによる補助動力を、減速歯車機構を構成する駆動歯車と従動歯車を介して車両のステアリング機構に伝達するように構成され、前記従動歯車が外周面に樹脂歯を有する電動パワーステアリング装置において、
   前記樹脂歯を、ポリアミド５１０樹脂と、含有量１０～４０重量％とした強化材と、からなるポリアミド樹脂組成物で形成したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 電動モータによる補助動力を、減速歯車機構を構成する駆動歯車と従動歯車を介して車両のステアリング機構に伝達するように構成され、前記従動歯車が外周面に樹脂歯を有する電動パワーステアリング装置において、
   樹脂歯を、半芳香族ポリアミドであるポリアミド６Ｔと、脂肪族ポリアミドであるポリアミド１１の共重合ポリアミドと、含有量１０～４０重量％とした強化材と、からなるポリアミド樹脂組成物で形成したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
4. 少なくとも前記従動歯車と前記駆動歯車との間にグリースが介在され、
   前記グリースは、生分解性グリースとしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
5. 少なくとも前記従動歯車と前記駆動歯車との間にグリースが介在され、
   前記グリースは、基油の主成分を、ポリα―オレフィン油としたことを特徴とする請求項２又は３に記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記従動歯車及び前記駆動歯車が、円筒ウォームギア、はすば歯車、平歯車、かさ歯車、ハイポイントギアの中から選ばれた一つであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。

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