JP4957964B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の操舵を、電動モータの回転によって補助するための電動パワーステアリング装置に関するものである。

電動パワーステアリング装置（「ＥＰＳ」と略称する場合がある）の普及に伴って、近年、ラックアシスト力が１０００Ｎを超えるような大出力のＥＰＳに対する需要が拡大する傾向にある。そこで、この需要動向に対応するため、ラック−ピニオン方式の操舵機構のラック軸に、大きな減速比を設定して高いラック軸力を発生させることができるボールねじ機構を組み込むと共に、前記ラック軸に、前記ボールねじ機構を介して直接に、電動モータからの出力回転（アシスト力）を伝える、いわゆるラックアシストタイプと呼ばれるＥＰＳが、普及しつつある。

また、前記ラックアシストタイプのＥＰＳとしては、電動モータの回転軸を、ラック軸と平行に配設すると共に、前記回転軸と、ラック軸に組み込んだボールねじ機構とを、前記回転軸に連結されたピニオンギヤと、ボールねじ機構に連結されたリダクションギヤと、前記両ギヤと噛み合うアイドルギヤとからなる歯車機構によって繋いだ、いわゆるラックパラレルタイプのＥＰＳ（「ＲＰ−ＥＰＳ」と略称する場合がある）が開発されており、前記ＲＰ−ＥＰＳは、全体をコンパクトにまとめて、高いスペース効率を得ることができるため、今後の普及が期待されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、ＲＰ−ＥＰＳにおいて、歯車機構を構成する各ギヤを、いずれも金属によって形成した場合には、電動モータの回転時に、各ギヤ間で大きな歯打ち音や摺動音が発生するという問題がある。そこで、例えばアイドルギヤの、少なくとも歯面を、樹脂組成物によって形成して、前記歯打ち音や摺動音を、できるだけ小さくすることが検討されている。例えば、歯車機構を収容するハウジングに対して、アイドルギヤを回転自在に支持するための、金属製のスリーブ（具体例としては転がり軸受の外輪等）の外周に、樹脂組成物からなる環状のギヤ本体を、インサート成形等によって一体に形成すると共に、前記ギヤ本体の外周に歯を形成したギヤを、アイドルギヤとして用いることが考えられている。

また、前記樹脂組成物としては、例えば特許文献２に記載された、コラムタイプのＥＰＳにおいて、電動モータの出力回転を減速してコラムに伝達するための減速機構を構成するための、金属製のウォームと噛み合うウォームホイール用の、数平均分子量が３００００〜６００００程度のポリアミド樹脂を含む樹脂組成物を転用することが考えられる。
しかし、発明者が検討したところによると、ＲＰ−ＥＰＳに用いるアイドルギヤは、ピニオンギヤおよびリダクションギヤの両方と噛み合うことから、非常に高い強度を有することが要求される上、耐疲労特性に優れることも要求されるため、前記特許文献２に記載されたウォームホイール用の樹脂組成物を用いてアイドルギヤを形成したとしても、これらの要求に、十分に対応できないことが判明した。すなわち、回転時に、歯のたわみ量が過大となって噛み合いの不良が発生したり、破損したり、スリーブから浮き上がるように大きく変形したりするおそれがあることが明らかとなった。

詳細には、アイドルギヤはモジュールが小さいため、特許文献２に記載されたウォームホイール用の樹脂組成物を用いてアイドルギヤを形成した場合には、歯のたわみ量が過大となりやすい上、アイドルギヤは、一般に、平歯車もしくははすば歯車であって、その噛み合いの機構上、歯がたわんでも、ウォームホイールほどの応力緩和効果、すなわち、噛み合い率を増加させる効果が得られないことから、結果として、噛み合いの不良が発生しやすくなる。

また、アイドルギヤは、通常、その中心軸を挟んで約１８０°離間した２箇所で、それぞれ、ピニオンギヤおよびリダクションギヤと噛み合った状態とされるため、回転時に、高い圧縮曲げ応力が発生する。そのため、特許文献２に記載されたウォームホイール用の樹脂組成物を用いてアイドルギヤを形成した場合には、前記アイドルギヤが、応力に耐えることができずに破損したり、スリーブから浮き上がるように大きく変形したりするのである。

この原因としては、特許文献２において、先に説明した数平均分子量が３００００〜６００００程度のポリアミド樹脂を、強化繊維等を含有させない無垢材の状態で、樹脂組成物として使用するのが最も好適とされ、また、強化繊維を含有させる場合は、その割合が、寸法安定性を向上できる程度のごく少量に制限される結果、前記樹脂組成物からなるギヤの靭性や強度、剛性等が、ＲＰ−ＥＰＳのアイドルギヤ等として適用するには、十分なレベルに達していないことが考えられる。なお、特許文献２において、強化繊維の添加を制限しているのは、金属製のウォームに対する攻撃性を抑えて、前記ウォームが、短時間で摩耗するのを防止するためである。
特開平５−２６２２４３号公報 特開２００１−１０８０２４号公報

本発明の目的は、少なくとも歯面が樹脂組成物によって形成されたギヤを含む歯車機構を備えるため、歯打ち音や摺動音をできるだけ小さくすることができる上、例えば、先に説明した、スリーブの外周に一体に形成したギヤ本体の外周に多数の歯を形成した構造を有するギヤにおいて、回転時に歯のたわみ量が過大となって、噛み合いの不良が発生したり、ギヤが破損したり、あるいはスリーブから浮き上がるように大きく変形したりするおそれのない電動パワーステアリング装置を提供することにある。

前記課題を解決するため、発明者は、樹脂組成物のもとになる樹脂として、溶融粘度の高い樹脂を使用すると共に、前記樹脂を、強化繊維で強化することで、ギヤの樹脂部分に、高い靭性を付与し、かつ、その強度と剛性とを向上することを検討した。その結果、前記樹脂として、２８０℃での溶融粘度が１０００Ｐａ・ｓ以上であるポリアミド６６を使用すると共に、前記ポリアミド６６を、
(1) 樹脂組成物の総量に対して５〜５０質量％のガラス繊維
(2) 樹脂組成物の総量に対して２〜３０質量％のカーボン繊維、または、
(3) 樹脂組成物の総量に対して１０〜５０質量％のアラミド繊維、
のいずれかによって強化すればよいことを見出した。

すなわち、前記ポリアミド６６と強化繊維とを含む樹脂組成物によって、先に説明した構造を有するギヤを形成した場合には、前記両成分の相乗効果によって、前記ギヤに、これまでにない高い靭性を付与することができるため、回転時に発生する高い圧縮曲げ応力によって、前記ギヤが破損するのを防止することができる。また、前記両成分の相乗効果によって、ギヤに、これまでにない高い強度と剛性とを付与することができるため、回転時に歯のたわみ量が過大となって、噛み合いの不良が発生したり、前記ギヤが、スリーブから浮き上がるように大きく変形したりするのを防止することができる。

しかも、平歯車やはすば歯車であるアイドルギヤの歯面は、ウォームホイールの歯面に比べて、回転時に、噛み合わせる相手側の金属製のギヤの歯面に対する摺動量が小さいことから、(1)〜(3)のいずれかの強化繊維を、樹脂組成物の総量に対して、先に説明した範囲内で含有させても、前記金属製のギヤに対する攻撃性は生じず、前記ギヤが短時間で摩耗するおそれもない。

したがって、本発明の電動パワーステアリング装置（１）は、操舵補助用の電動モータ（１８）の出力回転を伝達するための歯車機構（１９ａ）を構成する少なくとも１つのギヤ（２６）の、少なくとも歯面が樹脂組成物によって形成されていると共に、前記樹脂組成物が、２８０℃での溶融粘度が１０００Ｐａ・ｓ以上であるポリアミド６６と、
(1) 樹脂組成物の総量に対して５〜５０質量％のガラス繊維
(2) 樹脂組成物の総量に対して２〜３０質量％のカーボン繊維、または、
(3) 樹脂組成物の総量に対して１０〜５０質量％のアラミド繊維、
のいずれか１種の強化繊維とを含有することを特徴とするものである。

前記本発明の電動パワーステアリング装置（１）において、ギヤ（２６）の、少なくとも歯面を形成するための樹脂組成物を構成するポリアミド６６の、２８０℃での溶融粘度を１０００Ｐａ・ｓ以上の範囲に調整するためには、前記ポリアミド６６として、数平均分子量１５０００以上のものを用いると共に、前記ポリアミド６６に、
(a) エラストマーを、平均分散径が１μｍ以下となるように分散させる、および、
(b) ウィスカを、平均分散径が１０μｍ以下となるように分散させる、
のうちの少なくとも一方を施すことが好ましい。

また、本発明の構成は、先に説明したように、歯車機構（１９ａ）が、前記歯車機構（１９ａ）を収容するハウジング（２１）に対して、転がり軸受（３９）を介して回転自在に支持されたアイドルギヤ（２６）を含む、ＲＰ−ＥＰＳ等の電動パワーステアリング装置（１）に、特に好適に採用することができ、前記アイドルギヤ（２６）の、少なくとも歯面を、前記樹脂組成物によって形成することによって、先に説明した様々な問題を生じることなしに、前記歯車機構（１９ａ）における歯打ち音や摺動音をできるだけ小さくすることが可能となる。

本発明によれば、少なくとも歯面が樹脂組成物によって形成されたギヤを含む歯車機構を備えるため、歯打ち音や摺動音をできるだけ小さくすることができる上、例えば、スリーブの外周に一体に形成したギヤ本体の外周に多数の歯を形成した構造を有するギヤにおいて、回転時に歯のたわみ量が過大となって、噛み合いの不良が発生したり、ギヤが破損したり、あるいはスリーブから浮き上がるように大きく変形したりするおそれのない電動パワーステアリング装置を提供することが可能となる。

本発明は、操舵補助用の電動モータの出力回転を伝達するための歯車機構を備えた電動パワーステアリング装置であって、前記歯車機構を構成する少なくとも１つのギヤの、少なくとも歯面が、２８０℃での溶融粘度が１０００Ｐａ・ｓ以上であるポリアミド６６（ＰＡ６６）と、
(1) 樹脂組成物の総量に対して５〜５０質量％のガラス繊維
(2) 樹脂組成物の総量に対して２〜３０質量％のカーボン繊維、または、
(3) 樹脂組成物の総量に対して１０〜５０質量％のアラミド繊維、
のいずれか１種の強化繊維とを含有する樹脂組成物によって形成されていることを特徴とするものである。

これにより、先に説明したように、例えば、スリーブの外周に一体に形成したギヤ本体の外周に多数の歯を形成した構造を有するギヤに、高い靭性を付与すると共に、強度と剛性とを向上することができるため、回転時に歯のたわみ量が過大となって、噛み合いの不良が発生したり、ギヤが破損したり、あるいはスリーブから浮き上がるように大きく変形したりするのを防止しながら、歯車機構における歯打ち音や摺動音を、できるだけ小さくすることが可能となる。

ＰＡ６６の、２８０℃での溶融粘度を１０００Ｐａ・ｓ以上の範囲に調整するためには、前記ＰＡ６６として、数平均分子量１５０００以上のものを用いると共に、前記ＰＡ６６に、
(a) エラストマーを、平均分散径が１μｍ以下となるように分散させる、および、
(b) ウィスカを、平均分散径が１０μｍ以下となるように分散させる、
のうちの少なくとも一方を施すことが考えられる。

このうち(a)においてＰＡ６６に分散させるエラストマーとしては、天然ゴム、および合成ゴムが挙げられる。また合成ゴムとしては、例えばスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、塩素化ポリエチレンゴム（ＣＰＥ）、ポリエピクロロヒドリンゴム（ＣＨＲ）、エピクロロヒドリン−エチレンオキシドゴム（ＣＨＣ）等の１種または２種以上が挙げられ、特に耐油性に優れたＥＰＭ、ＥＰＤＭが好ましい。

前記エラストマーを、ＰＡ６６中に、平均分散径が１μｍ以下となるように分散させるためには、前記ＰＡ６６とエラストマーとを、例えば混練機を用いて混練すればよい。エラストマーの平均分散径が１μｍ以下とされるのは、１μｍを超える場合には、前記エラストマーを分散させることによる、ＰＡ６６の、２８０℃での溶融粘度を１０００Ｐａ・ｓ以上の範囲に調整する効果が得られないためである。エラストマーの添加量は、もとになるＰＡ６６自体の溶融粘度等に合わせて適宜、設定することができる。

また、(b)においてＰＡ６６に分散させるウィスカとしては、例えばチタン酸カリウム系ウィスカ、炭化ケイ素系ウィスカ、窒化ケイ素系ウィスカ、アルミナ系ウィスカ、グラファイト系ウィスカ等の１種または２種以上が挙げられる。また、ウィスカとしては、単純な針状のものの他、中心結晶から複数の針状結晶が放射状に伸びた立体形状を有するもの等を用いることもできる。

前記ウィスカを、ＰＡ６６中に、平均分散径が１０μｍ以下となるように分散させるためには、前記ＰＡ６６とウィスカとを、例えば混練機を用いて混練すればよい。ウィスカの平均分散径が１０μｍ以下とされるのは、１０μｍを超える場合には、前記ウィスカを分散させることによる、ＰＡ６６の、２８０℃での溶融粘度を１０００Ｐａ・ｓ以上の範囲に調整する効果が得られないためである。ウィスカの添加量は、もとになるＰＡ６６自体の溶融粘度等に合わせて適宜、設定することができる。

前記ＰＡ６６の、２８０℃での溶融粘度の上限については、特に限定されないが、前記ＰＡ６６を含む樹脂組成物を用いて、射出成形等の成形方法によって、成形性良く、ギヤの樹脂部分を成形するためには、前記溶融粘度が１２０００Ｐａ・ｓ以下であるのが好ましく、１５００〜１００００Ｐａ・ｓの範囲内であるのが、さらに好ましい。
前記ＰＡ６６と共に樹脂組成物を構成する、(1)のガラス繊維としては、樹脂の補強用として汎用されている種々のサイズ、グレードのガラス繊維が使用可能である。前記ガラス繊維の、樹脂組成物の総量に対する含有割合が５〜５０質量％に限定されるのは、含有割合が前記範囲未満では、ガラス繊維を含有させることによる、先に説明した、ギヤに、高い靭性を付与すると共に、強度と剛性とを向上する効果が得られないためである。また前記範囲を超える場合には、相対的にＰＡ６６の量が不足して、射出成形等の成形方法によって、成形性良く、ギヤの樹脂部分を成形することができる樹脂組成物が得られないためである。

なお、ガラス繊維を含有させることによる、先に説明した効果を、より有効に発揮させると共に、樹脂組成物に良好な成形性を付与することを考慮すると、前記ガラス繊維の、樹脂組成物の総量に対する含有割合は、前記範囲内でも１０〜３０質量％、特に１０〜２０質量％であるのが好ましい。
前記(2)のカーボン繊維としては、樹脂の補強用として汎用されている種々のサイズ、グレードのカーボン繊維が使用可能である。前記カーボン繊維の、樹脂組成物の総量に対する含有割合が２〜３０質量％に限定されるのは、含有割合が前記範囲未満では、カーボン繊維を含有させることによる、先に説明した、ギヤに、高い靭性を付与すると共に、強度と剛性とを向上する効果が得られないためである。また前記範囲を超える場合には、相対的にＰＡ６６の量が不足して、射出成形等の成形方法によって、成形性良く、ギヤの樹脂部分を成形することができる樹脂組成物が得られないためである。

なお、カーボン繊維を含有させることによる、先に説明した効果を、より有効に発揮させると共に、樹脂組成物に良好な成形性を付与することを考慮すると、前記カーボン繊維の、樹脂組成物の総量に対する含有割合は、前記範囲内でも５〜２０質量％、特に１０〜１５質量％であるのが好ましい。
(3)のアラミド繊維（芳香族ポリアミド繊維）としては、樹脂の補強用として汎用されている種々のサイズ、グレードのアラミド繊維が使用可能である。前記アラミド繊維の、樹脂組成物の総量に対する含有割合が１０〜５０質量％に限定されるのは、含有割合が前記範囲未満では、アラミド繊維を含有させることによる、先に説明した、ギヤに、高い靭性を付与すると共に、強度と剛性とを向上する効果が得られないためである。また前記範囲を超える場合には、相対的にＰＡ６６の量が不足して、射出成形等の成形方法によって、成形性良く、ギヤの樹脂部分を成形することができる樹脂組成物が得られないためである。

なお、アラミド繊維を含有させることによる、先に説明した効果を、より有効に発揮させると共に、樹脂組成物に良好な成形性を付与することを考慮すると、前記アラミド繊維の、樹脂組成物の総量に対する含有割合は、前記範囲内でも１０〜３０質量％、特に１５〜２０質量％であるのが好ましい。また、樹脂組成物には、前記各成分に加えて、さらに、有機または無機の充てん剤、樹脂改良剤、滑剤、難燃剤、着色剤等の、種々の添加剤を、任意の範囲で含有させることができる。
《電動パワーステアリング装置》
図１は、本発明の電動パワーステアリング装置の、実施の形態の一例としてのＲＰ−ＥＰＳ１の構造を、模式的に示す図である。図２は、図１のＲＰ−ＥＰＳ１の要部を拡大した断面図である。図１を参照して、この例のＲＰ−ＥＰＳ１は、操向輪２を操舵するために、ステアリングホイール３に加えられる操舵トルクを伝達するためのステアリングシャフト４と、前記ステアリングシャフト４からの操舵トルクによって操向輪２を操舵するための、ラックアンドピニオン機構からなる操舵機構５と、ステアリングシャフト４および操舵機構５の間に設けられて、前記両者間において回転を伝達するための中間軸６とを備えている。

ステアリングシャフト４は、ステアリングコラム７の内部を挿通された状態で、前記ステアリングコラム７によって、回転自在に支持されている。ステアリングコラム７は、ブラケット８を介して車体９に支持されている。ステアリングシャフト４の一方の端部には、ステアリングホイール３が連結されており、他方の端部には、中間軸６が連結されている。中間軸６は、動力伝達軸１０と、前記動力伝達軸１０の一方の端部に設けられた自在継手１１と、他方の端部に設けられた自在継手１２とを有しており、前記自在継手１１を介して、ステアリングシャフト４に連結されていると共に、自在継手１２を介して、操舵機構５の入力軸２２に連結されている。

操舵機構５は、ピニオン軸１３と、自動車の横方向（直進方向と直交する方向）に延びるラックバー１４と、前記ピニオン軸１３およびラックバー１４を支持するためのラックハウジング１５とを有している。ピニオン軸１３のピニオン歯１３ａと、ラックバー１４のラック歯１４ａとが互いに噛み合っている。ピニオン軸１３は、ラックハウジング１５に、回転自在に支持されており、ラックバー１４は、前記ラックハウジング１５に、直線往復移動自在に支持されている。ラックハウジング１５は、車体９に固定されている。

ラックバー１４の両端部は、それぞれ、ラックハウジング１５の両側へ突出しており、突出した各端部には、それぞれ、図示しないタイロッドおよびナックルアームを介して、対応する操向輪２が連結されている。ステアリングホイール３が操舵されると、その操舵トルクが、ステアリングシャフト４と中間軸６とを介して操舵機構５に伝達される。そして、前記操舵に伴って、操舵機構５のピニオン軸１３が回転され、前記回転が、ピニオン歯１３ａおよびラック歯１４ａによって、自動車の横方向に沿う、ラックバー１４の直線往復移動に変換されて、操向輪２が操舵される。

また、ＲＰ−ＥＰＳ１は、前記操舵トルクに応じて操舵補助力を得るために、操舵トルクを検出するためのトルクセンサ１６と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）１７と、操舵補助用の電動モータ１８と、減速機１９とを有している。減速機１９は、電動モータ１８の出力回転を、減速してラックバー１４に伝達するために、前記ラックバー１４の、ラック歯１４ａを形成した領域の一端側に設けられたボールねじ機構１９ｂと、前記出力回転を、前記ボールねじ機構１９ｂに伝達するための歯車機構１９ａとを備えている。

ラックハウジング１５は、第１のハウジング２０と第２のハウジング２１とを有しており、前記第１のハウジング２０は、ラックバー１４の、ラック歯１４ａを形成した領域を取り囲み、ピニオン軸１３を支持すると共に、前記トルクセンサ１６を収容して支持している。第２のハウジング２１は、第１のハウジング２０に連設され、電動モータ１８を支持し、ラックバー１４の、ボールねじ機構１９ｂを組み込んだ領域を取り囲んで、減速機１９の一部を構成している。

ピニオン軸１３は、前記入力軸２２と、出力軸２３と、トーションバー２４とを有している。入力軸２２および出力軸２３は、トーションバー２４を介して同一の軸線上で互いに連結されている。入力軸２２は、中間軸６およびステアリングシャフト４を介して、ステアリングホイール３に連なっており、出力軸２３の端部に、ピニオン歯１３ａが設けられている。入力軸２２に操舵トルクが入力されると、トーションバー２４が弾性ねじり変形して、入力軸２２および出力軸２３が相対回転する。

トルクセンサ１６は、トーションバー２４に関連して設けられており、前記トーションバー２４を介する入力軸２２と出力軸２３との間の相対回転変位量に基づいて、トルクを検出する。トルクの検出結果は、ＥＣＵ１７に与えられる。ＥＣＵ１７は、前記トルクの検出結果や、図示しない車速センサから与えられる車速の検出結果等に基づいて、電動モータ１８の駆動を制御する。電動モータ１８は、モータハウジング１８ａと、前記モータハウジング１８ａに、図示しない軸受を介して回転自在に支持された回転軸１８ｂとを有している。前記回転軸１８ｂは、先に説明したように、ラックバー１４が延びる方向に平行に配置されている。

歯車機構１９ａは、電動モータ１８の回転軸１８ｂに連結されたピニオンギヤ２５と、前記ピニオンギヤ２５に噛み合わされたアイドルギヤ２６と、ボールねじ機構１９ｂのナット２８に固定された状態で、前記アイドルギヤ２６に噛み合わされたリダクションギヤ２７とを有しており、ＥＣＵ１７によって制御されることで、電動モータ１８が駆動されて、回転軸１８ｂが回転すると、前記回転が、前記ピニオンギヤ２５、アイドルギヤ２６、およびリダクションギヤ２７を介して、ボールねじ機構１９ｂのナット２８に伝達される。

ボールねじ機構１９ｂは、前記ナット２８と、ラックバー１４の外周面に形成されたねじ溝３０と、前記ナット２８とねじ溝３０との間に介在させた複数のボール２９とで構成されている。ナット２８は、ラックバー１４に外挿された筒状に形成されていると共に、その内周面に、前記ねじ溝３０と共にボール２９を保持するためのねじ溝を有している。ラックバー１４とナット２８とは、互いに同心に配置されている。ボールねじ機構１９ｂは、歯車機構１９ａによって伝達された電動モータ１８の回転軸１８ｂの回転を減速しながら、ラックバー１４の直線運動に変換するためのものである。

すなわち、ラックバー１４は、先に説明したように、ラックハウジング１５に、直線往復移動自在に支持されているが、その中心軸を中心とする回転は、両端に接続されたタイロッド等によって規制されている。一方、ナット２８は、ラックバー１４に外挿された状態で、前記ラックハウジング１５のうち第２のハウジング２１に、前記中心軸を中心として回転可能で、かつ軸方向、すなわち、ラックバー１４の直線往復移動方向には移動が規制された状態で支持されている。

電動モータ１８の駆動によってナット２８が回転されると、前記ナット２８の内周面のねじ溝と、ラックバー１４の外周面のねじ溝３０とによって保持されたボール２９が転動することで、前記回転が、両ねじ溝のピッチに応じて減速された状態で、ラックバー１４に伝達されて、前記ラックバー１４が直線往復移動される。
そのため、ステアリングホイール３が操作されて、その操舵トルクが、トルクセンサ１６によって検出されると、前記トルクの検出結果、および車速の検出結果等に応じて電動モータ１８が駆動されて、操舵補助力が発生し、前記操舵補助力が、減速機１９を介してラックバー１４に伝達される。また、ステアリングホイール３の動きも、ピニオン軸１３を介して、ラックバー１４に伝わるため、操向輪２が操舵されるとともに、操舵が補助されることになる。

図２を参照して、ＲＰ-ＥＰＳ１は、ピニオンギヤ２５を一体回転可能に支持するためのピニオンギヤ支軸３１と、前記ピニオンギヤ支軸３１を、第２のハウジング２１に対して回転自在で、かつ軸方向への移動を規制した状態で支持するための転がり軸受３２、３３と、前記転がり軸受３２、３３の、軸方向への移動を規制するための固定部材３４およびロックナット３５と、電動モータ１８の回転軸１８ｂに、前記ピニオンギヤ支軸３１を連結するための軸継手３６とを有している。ピニオンギヤ２５は、金属によって略円柱形状に形成されていると共に、その外周に、複数の歯が形成された、平歯車もしくははすば歯車である。前記ピニオンギヤ２５は、ピニオンギヤ支軸３１の一端に、一体回転できるように、一体に形成されている。

ＲＰ-ＥＰＳ１は、アイドルギヤ２６を支持するための中間軸３７と、前記中間軸３７の一端に設けられた端板３８と、前記中間軸３７に支持された状態で、アイドルギヤ２６を、第２のハウジング２１に対して回転自在に支持するための転がり軸受３９と、前記中間軸３７に対する、転がり軸受３９の、軸方向への移動を規制するための固定部材４０およびロックナット４１と、前記中間軸３７を、第２のハウジング２１に固定するための締結部材４２とを有している。

中間軸３７と端板３８とは一体に形成されて、支軸としての単一部品を構成している。締結部材４２は雌ねじ４２ｂを有しており、前記締結部材４２が、端板３８との間に第２のハウジング２１を挟んだ状態で、中間軸３７の、前記端板３８を形成した側と反対側の端部に形成された雄ねじ３７ｃにねじ込まれて、間に挟まれた第２のハウジング２１を締め付けることで、前記中間軸３７が、第２のハウジング２１に固定されている。

図３は、図２の要部を拡大した断面図であり、主にアイドルギヤ２６を示す。図２、図３を参照して、アイドルギヤ２６は、先に説明した樹脂組成物によって円筒形状に形成されたギヤ本体４３を有している。前記アイドルギヤ２６は、前記ギヤ本体４３の外周に、ピニオンギヤ２５の歯と噛み合う複数の歯４３ａが形成された、平歯車もしくははすば歯車である。ギヤ本体４３は、転がり軸受３９の外輪４４と一体回転するように、前記外輪４４に固定されている。転がり軸受３９は、単一の複列転がり軸受である。

転がり軸受３９は、単一の外輪４４と、単一の内輪４５と、前記内輪４５および外輪４４の間に転動自在に介在して、２列のボール列をなす複数のボール４６とを有している。外輪４４は、単一の環状部材からなり、鋼等の金属により円筒形状に形成されている。外輪４４は、アイドルギヤ２６の軸方向に所定長で延びている。外輪４４は、外周面４４ａと、内周面４４ｂとを有している。外輪４４の内周面４４ｂには、複列の軌道溝４４ｃ、４４ｄが形成されている。一対の軌道溝４４ｃ、４４ｄは、軸方向に所定距離で互いに離隔している。

内輪４５の外周面には、複列の軌道溝４５ｃ、４５ｄが形成されている。一対の軌道溝４５ｃ、４５ｄは、軸方向に所定距離で互いに離隔している。外輪４４の一方の軌道溝４４ｃと、内輪４５の一方の軌道溝４５ｃとは、径方向に沿って互いに対向しており、両軌道溝４４ｃ、４５ｃの間に、単一のボール列をなす複数のボール４６が、環状に保持されている。また、外輪４４の他方の軌道溝４４ｄと、内輪４５の他方の軌道溝４５ｄとは、径方向に沿って互いに対向しており、両軌道溝４４ｄ、４５ｄの間に、単一のボール列をなす複数のボール４６が環状に保持されている。

中間軸３７は、内輪４５の内径に合致する外径を有する外周面３７ｄと、前記外周面３７ｄより径の大きい段部３７ｂと、前記外周面３７ｄに形成された雄ねじ３７ａとを有しており、前記外周面３７ｄに内輪４５が嵌め合わされた状態で、前記雄ねじ３７ａに、固定部材４０およびロックナット４１がねじ嵌合されて、前記内輪４５が、中間軸３７の外周面３７ｄに嵌合状態で挟持されることで、転がり軸受３９の、中間軸３７の軸方向への移動が規制されている。

図２を参照して、ＲＰ-ＥＰＳ１は、前記ナット２８を、第２のハウジング２１に対して回転自在に支持するための転がり軸受４８、４９と、ナット２８の、軸方向への移動を規制するための、２つの固定部材５０、５１とを有している。ナット２８は、リダクションギヤ２７と一体回転するように固定されており、前記リダクションギヤ２７を支持する支軸を兼ねている。

リダクションギヤ２７は、金属によって環状に形成されていると共に、その外周に、アイドルギヤ２６の歯と噛み合う複数の歯が形成された、平歯車もしくははすば歯車である。先に説明したように、ラックバー１４とナット２８は、互いに同心に配置されている。また、前記ラックバー１４と、ピニオンギヤ支軸３１と、中間軸３７は、互いに平行に配置されており、前記ピニオンギヤ支軸３１と、電動モータ１８の回転軸１８ｂとは、互いに同一軸線上に配置されている。

図２、図３を参照して、アイドルギヤ２６のギヤ本体４３は、例えばインサート成形により、転がり軸受３９の外輪４４の外周面４４ａのうち、軸方向の中間部４４ｅを覆うように形成されて、前記外輪４４と一体化される。具体的には、例えば、ギヤ本体４３の成形に用いる金型に、転がり軸受３９を保持する保持部を設けると共に、前記保持部に保持させた転がり軸受３９の外輪４４を、金型の一部として機能させて、先に説明した樹脂組成物を射出成形することで、外輪４４とギヤ本体４３とが一体回転可能に結合される。

そのため、インサート成形によれば、ギヤ本体４３の形成と、外輪４４への固定とが一括して達成されるので、組立の手間を軽減することができる。ギヤ本体４３の外周の歯４３ａは、前記金型に、対応する凹凸を形成しておいて、ギヤ本体４３の成形と同時に形成してもよいし、歯４３ａを有しない環状のギヤ本体４３を成形した後、前記ギヤ本体４３の外周に、切削等によって歯４３ａを形成してもよい。

外輪４４の外周面４４ａは、２つの円筒面５２と、前記円筒面５２から径方向外方へ突出して形成された、単一の突条５３とを有している。２つの円筒面５２は、軸方向の両端に配置され、突条５３は、軸方向の中央部、すなわち外輪４４の外周面４４ａのうち、軸方向の中間部４４ｅに配置されている。突条５３は、鋼等の金属により、外輪４４と一体に形成されており、ギヤ本体４３により覆われている。突条５３は、外輪４４とギヤ本体４３との相対回転を規制するために機能する。突条５３の断面形状は、扇形形状（または逆台形形状）をなし、径方向外方に向かうにしたがって軸方向寸法が長くされている。

前記突条５３を設けることにより、アイドルギヤ２６のギヤ本体４３を、外輪４４に、より強固に固定できるので、回転時に、前記アイドルギヤ２６が、外輪４４から浮き上がるように大きく変形したり、がたついたりするのを、さらに確実に、抑制することができる。

《実施例１》
数平均分子量１５０００のＰＡ６６と、エラストマーとしてのＥＰＤＭとを、質量比でＰＡ６６：ＥＰＤＭ＝９：１の割合で配合し、混練機を用いて混練して、前記ＥＰＤＭを、ＰＡ６６中に、平均分散径が１μｍ以下となるように分散させて、前記ＰＡ６６の２８０℃での溶融粘度を１５００Ｐａ・ｓに調整した。次に、前記ＰＡ６６と、平均繊維長３００μｍ、平均繊維径１４μｍのガラス繊維とを、樹脂組成物の総量に対するガラス繊維の含有割合が０質量％、３質量％、５質量％、１０質量％、２０質量％、３０質量％、５０質量％、および５３質量％となるように配合し、混練機を用いて混練して樹脂組成物を調製した。

《実施例２》
実施例１と同様にして２８０℃での溶融粘度を１５００Ｐａ・ｓに調整したＰＡ６６と、平均繊維長３００μｍ、平均繊維径１０μｍのカーボン繊維とを、樹脂組成物の総量に対するカーボン繊維の含有割合が０質量％、２質量％、５質量％、１０質量％、１５質量％、２０質量％、３０質量％、および３３質量％となるように配合し、混練機を用いて混練して樹脂組成物を調製した。

《実施例３》
実施例１と同様にして２８０℃での溶融粘度を１５００Ｐａ・ｓに調整したＰＡ６６と、平均繊維長８００μｍ、平均繊維径１２μｍのアラミド繊維とを、樹脂組成物の総量に対するアラミド繊維の含有割合が０質量％、７質量％、１０質量％、１５質量％、２０質量％、３０質量％、５０質量％、および５３質量％なるように配合し、混練機を用いて混練して樹脂組成物を調製した。

《引張試験》
実施例１〜３で調製した各樹脂組成物を射出成形して、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ７１１３：１９９５「プラスチックの引張試験方法」において規定された１号形試験片を作製し、測定温度２３±１℃、引張速度５ｍｍ／ｍｉｎ±２０％の条件で引張試験をした際の引張破壊強さを測定した。ただし、実施例１の、ガラス繊維の含有割合が５３質量％の樹脂組成物、実施例２の、カーボン繊維の含有割合が３３質量％の樹脂組成物、および実施例３の、アラミド繊維の含有割合が５３質量％のものは、いずれも、射出成形によって試験片を作製することができなかったため、測定を断念した。

実施例１の結果を図４、実施例２の結果を図５、実施例３の結果を図６に、それぞれ示す。ＲＰ−ＥＰＳのアイドルギヤは、引張破壊強さが７０ＭＰａ以上である必要があると考えられており、図４の結果から、強化繊維としてガラス繊維を含む樹脂組成物においては、前記引張破壊強さの範囲を満足するために、ガラス繊維の、樹脂組成物の総量に対する含有割合が５質量％以上である必要があること、その中でも１０質量％以上であるのが好ましいことが判った。また、試験片を観察した結果、射出成形によって良好な成形品を得るためには、前記ガラス繊維の含有割合が５０質量％以下である必要があること、その中でも３０質量％以下、特に２０質量％以下であるのが好ましいことが判った。

また、図５の結果から、強化繊維としてカーボン繊維を含む樹脂組成物においては、前記引張破壊強さの範囲を満足するために、カーボン繊維の、樹脂組成物の総量に対する含有割合が２質量％以上である必要があること、その中でも５質量％以上、特に１０質量％以上であるのが好ましいことが判った。また、試験片を観察した結果、射出成形によって良好な成形品を得るためには、前記カーボン繊維の含有割合が３０質量％以下である必要があること、その中でも２０質量％以下、特に１５質量％以下であるのが好ましいことが判った。

さらに、図６の結果から、強化繊維としてアラミド繊維を含む樹脂組成物においては、前記引張破壊強さの範囲を満足するために、アラミド繊維の、樹脂組成物の総量に対する含有割合が１０質量％以上である必要があること、その中でも１５質量％以上であるのが好ましいことが判った。また、試験片を観察した結果、射出成形によって良好な成形品を得るためには、前記アラミド繊維の含有割合が５０質量％以下である必要があること、その中でも３０質量％以下、特に２０質量％以下であるのが好ましいことが判った。

また、図示していないが、数平均分子量１５０００のＰＡ６６と、チタン酸カリウム系ウィスカとを、質量比でＰＡ６６：チタン酸カリウム系ウィスカ＝９：１の割合で配合し、混練機を用いて混練して、前記チタン酸カリウム系ウィスカを、ＰＡ６６中に、平均分散径が１０μｍ以下となるように分散させて、前記ＰＡ６６の２８０℃での溶融粘度を１５００Ｐａ・ｓに調整したものを用いた場合も、前記と同様の結果が得られた。

本発明の電動パワーステアリング装置の、実施の形態の一例としてのＲＰ−ＥＰＳ１の構造を、模式的に示す図である。 図１のＲＰ−ＥＰＳ１の要部を拡大した断面図である。 図２の要部を拡大した断面図である。 実施例１で調製した樹脂組成物における、ガラス繊維の含有割合と引張破壊強さとの関係を示すグラフである。 実施例２で調製した樹脂組成物における、カーボン繊維の含有割合と引張破壊強さとの関係を示すグラフである。 実施例３で調製した樹脂組成物における、アラミド繊維の含有割合と引張破壊強さとの関係を示すグラフである。

符号の説明

１…電動パワーステアリング装置（ＲＰ−ＥＰＳ）、１８…電動モータ、１９ａ…歯車機構、２１…第２のハウジング、２６…アイドルギヤ、３９…転がり軸受。

Claims (3)

1. 操舵補助用の電動モータの出力回転を伝達するための歯車機構を備えた電動パワーステアリング装置であって、前記歯車機構を構成する少なくとも１つのギヤの、少なくとも歯面が樹脂組成物によって形成されていると共に、前記樹脂組成物が、２８０℃での溶融粘度が１０００Ｐａ・ｓ以上であるポリアミド６６と、
   (1) 樹脂組成物の総量に対して５〜５０質量％のガラス繊維
   (2) 樹脂組成物の総量に対して２〜３０質量％のカーボン繊維、または、
   (3) 樹脂組成物の総量に対して１０〜５０質量％のアラミド繊維、
   のいずれか１種の強化繊維とを含有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 数平均分子量１５０００以上のポリアミド６６に、
   (a) エラストマーを、平均分散径が１μｍ以下となるように分散させる、および、
   (b) ウィスカを、平均分散径が１０μｍ以下となるように分散させる、
   のうちの少なくとも一方を施すことによって、前記ポリアミド６６の、２８０℃での溶融粘度が、１０００Ｐａ・ｓ以上の範囲に調整されている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 歯車機構が、前記歯車機構を収容するハウジングに対して、転がり軸受を介して回転自在に支持されたアイドルギヤを含み、前記アイドルギヤの、少なくとも歯面が、前記樹脂組成物によって形成されている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。

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