JP5127135B2 - 潤滑剤組成物とそれを用いた減速機ならびにそれを用いた電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
(1) ポリカーボネートポリオールPA および芳香族ポリエステルポリオールPB を含み、かつ前記ポリカーボネートポリオールP A の、前記芳香族ポリエステルポリオールP B に対する割合が、重量比PA/PB=80/20以上であるポリオール、
(2) 1分子中に、活性水素基を3つ以上有する架橋剤、および
(3) ポリイソシアネート
を反応させて合成されたポリウレタン樹脂からなる緩衝材粒子と、潤滑剤とを含有することを特徴とする潤滑剤組成物である。
したがって、本発明の潤滑剤組成物は、緩衝材粒子による、電動パワーステアリング装置の操舵トルクを過剰に上昇させたり、摺動音を発生させたりすることなしに、歯打ち音を減少させて、車室内での騒音を低減する効果に優れていると共に、前記緩衝材粒子が、耐熱性や耐湿性に優れるだけでなく低温環境下でも良好な弾性特性を維持できるため、長期間に亘って、高温環境下や高湿環境下、さらには低温環境下で使用し続けても、前記の効果を良好に維持し続けることができるという、特有の作用効果を奏する。
本発明の潤滑剤組成物は、操舵補助用のモータの出力を、小歯車と大歯車とを備えた減速機を介して減速して舵取機構に伝える電動パワーステアリング装置の、前記両歯車の噛み合い部分を含む領域に充てんして用いるものであって、
(1) ポリカーボネートポリオールPA および芳香族ポリエステルポリオールPB を含み、かつ前記ポリカーボネートポリオールP A の、前記芳香族ポリエステルポリオールP B に対する割合が、重量比PA/PB=80/20以上であるポリオール、
(2) 1分子中に、活性水素基を3つ以上有する架橋剤、および
(3) ポリイソシアネート
を反応させて合成されたポリウレタン樹脂からなる緩衝材粒子と、潤滑剤とを含有することを特徴とするものである。
緩衝材粒子の、体積分率の平均粒径D1は、50μm<D1≦300μmであるのが好ましい。体積分率の平均粒径D1が50μm以下では、小歯車と大歯車との噛み合いの衝撃を緩衝して歯打ち音を低減する効果に限界があり、車室内での騒音を、大幅に低減できないおそれがある。また、体積分率の平均粒径D1が300μmを超える場合には、電動パワーステアリング装置の操舵トルクが上昇したり、摺動音を発生したりするおそれがある。なお、緩衝材粒子の、体積分率の平均粒径は、歯打ち音を低減する効果を、さらに向上させることを考慮すると、前記範囲内でも、特に、100μm以上であるのが好ましい。また、操舵トルクの上昇や摺動音の発生を、より確実に防止することを考慮すると、前記範囲内でも、特に、200μm以下であるのが好ましい。
図1は、本発明の、一実施形態にかかる電動パワーステアリング装置の、概略断面図である。また、図2は、図1のII−II線に沿う断面図である。図1を参照して、この例の電動パワーステアリング装置においては、ステアリングホイール1を取り付けている入力軸としての第1の操舵軸2と、ラックアンドピニオン機構等の舵取機構(図示せず)に連結されている、出力軸としての第2の操舵軸3とが、トーションバー4を介して、同軸的に連結されている。
図2を参照して、ウォーム軸11は、ギヤハウジング7によって保持される第4および第5の転がり軸受34、35によって、それぞれ、回転自在に支持されている。第4および第5の転がり軸受34、35の内輪36、37は、ウォーム軸11の、対応するくびれ部に嵌合されている。外輪38、39は、ギヤハウジング7の軸受保持孔40、41に、それぞれ保持されている。ギヤハウジング7は、ウォーム軸11の周面の一部に対して、径方向に対向する部分7bを含んでいる。
(比較例1)
ポリカーボネートポリオールとしては、ヘキサメチレングリコールと、ジエチルカーボネートとの脱アルコール反応によって合成された、ヘキサメチレングリコール/炭酸エステル(数平均分子量Mn=2000、水酸基価56)を用いた。窒素置換した3リットルのフラスコ中に、前記ポリカーボネートポリオール742gと、分散媒としてのイソオクタン995gと、分散安定剤〔日本ポリウレタン工業(株)製のN−5741〕25gとを仕込んだ。
そして、反応液を逐次、分析して、末端イソシアネート基の濃度が3.2%に達した時点で、架橋剤としてのトリメチロールプロパン66g(前記トリメチロールプロパンのモル数Lの、ポリカーボネートポリオールのモル数Pに対するモル比L/P=2/1に相当)を加えて、80〜90℃で、さらに3時間、反応させた後、固形分をロ別し、乾燥させ、さらにシリカ系打粉剤5gを均一に混合して、ポリウレタン樹脂からなる緩衝材粒子1000gを作製した。
ポリカーボネートポリオールとしては、比較例1で使用したのと同じものを用いた。また、芳香族ポリエステルポリオールとしては、ヘキサメチレングリコール/フタル酸エステル(数平均分子量Mn=1000、水酸基価112)を用いた。そして、ポリオールとして、前記ポリカーボネートポリオール607gと、芳香族ポリエステルポリオール107gとを配合すると共に、分散安定剤〔日本ポリウレタン工業(株)製のN−5741〕の配合量を24g、ポリイソシアネートとしてのヘキサメチレンジイソシアネートの配合量を207g、架橋剤としてのトリメチロールプロパンの配合量を73g(前記トリメチロールプロパンのモル数Lの、2種のポリオールの総モル数Pに対するモル比L/P=2/1に相当)としたこと以外は、実施例1と同様にして、ポリウレタン樹脂からなる緩衝材粒子1000gを作製した。ポリカーボネートポリオールPA の、芳香族ポリエステルポリオールPB に対する割合は、重量比PA/PB=85/15であった。架橋剤としてのトリメチロールプロパンは、末端イソシアネート基の濃度が3.6%に達した時点で添加した。
ポリカーボネートポリオール、および芳香族ポリエステルポリオールとしては、実施例1で使用したのと同じものを用いた。そして、ポリオールとして、前記ポリカーボネートポリオール482gと、芳香族ポリエステルポリオール207gとを配合すると共に、分散安定剤〔日本ポリウレタン工業(株)製のN−5741〕の配合量を23g、ポリイソシアネートとしてのヘキサメチレンジイソシアネートの配合量を226g、架橋剤としてのトリメチロールプロパンの配合量を80g(前記トリメチロールプロパンのモル数Lの、2種のポリオールの総モル数Pに対するモル比L/P=2/1に相当)としたこと以外は、実施例1と同様にして、ポリウレタン樹脂からなる緩衝材粒子1000gを作製した。ポリカーボネートポリオールPA の、芳香族ポリエステルポリオールPB に対する割合は、重量比PA/PB=70/30であった。架橋剤としてのトリメチロールプロパンは、末端イソシアネート基の濃度が3.9%に達した時点で添加した。
ポリカーボネートポリオール、および芳香族ポリエステルポリオールとしては、実施例1で使用したのと同じものを用いた。そして、ポリオールとして、前記ポリカーボネートポリオール329gと、芳香族ポリエステルポリオール329gとを配合すると共に、分散安定剤〔日本ポリウレタン工業(株)製のN−5741〕の配合量を22g、ポリイソシアネートとしてのヘキサメチレンジイソシアネートの配合量を249g、架橋剤としてのトリメチロールプロパンの配合量を88g(前記トリメチロールプロパンのモル数Lの、2種のポリオールの総モル数Pに対するモル比L/P=2/1に相当)としたこと以外は、実施例1と同様にして、ポリウレタン樹脂からなる緩衝材粒子1000gを作製した。ポリカーボネートポリオールPA の、芳香族ポリエステルポリオールPB に対する割合は、重量比PA/PB=50/50であった。架橋剤としてのトリメチロールプロパンは、末端イソシアネート基の濃度が4.3%に達した時点で添加した。
ポリカーボネートポリオール、および芳香族ポリエステルポリオールとしては、実施例1で使用したのと同じものを用いた。そして、ポリオールとして、前記ポリカーボネートポリオール257gと、芳香族ポリエステルポリオール386gとを配合すると共に、分散安定剤〔日本ポリウレタン工業(株)製のN−5741〕の配合量を21g、ポリイソシアネートとしてのヘキサメチレンジイソシアネートの配合量を260g、架橋剤としてのトリメチロールプロパンの配合量を92g(前記トリメチロールプロパンのモル数Lの、2種のポリオールの総モル数Pに対するモル比L/P=2/1に相当)としたこと以外は、実施例1と同様にして、ポリウレタン樹脂からなる緩衝材粒子1000gを作製した。ポリカーボネートポリオールPA の、芳香族ポリエステルポリオールPB に対する割合は、重量比PA/PB=40/60であった。架橋剤としてのトリメチロールプロパンは、末端イソシアネート基の濃度が4.5%に達した時点で添加した。
ポリカーボネートポリオール、および芳香族ポリエステルポリオールとしては、実施例1で使用したのと同じものを用いた。そして、ポリオールとして、前記ポリカーボネートポリオール189gと、芳香族ポリエステルポリオール441gとを配合すると共に、分散安定剤〔日本ポリウレタン工業(株)製のN−5741〕の配合量を21g、ポリイソシアネートとしてのヘキサメチレンジイソシアネートの配合量を270g、架橋剤としてのトリメチロールプロパンの配合量を96g(前記トリメチロールプロパンのモル数Lの、2種のポリオールの総モル数Pに対するモル比L/P=2/1に相当)としたこと以外は、実施例1と同様にして、ポリウレタン樹脂からなる緩衝材粒子1000gを作製した。ポリカーボネートポリオールPA の、芳香族ポリエステルポリオールPB に対する割合は、重量比PA/PB=30/70であった。架橋剤としてのトリメチロールプロパンは、末端イソシアネート基の濃度が4.7%に達した時点で添加した。
芳香族ポリエステルポリオールとしては、実施例1で使用したのと同じものを用いた。また、脂肪族ポリエステルポリオールとしては、ブチレングリコール/アジピン酸エステル(数平均分子量Mn=2000、水酸基価56)を用いた。そして、ポリオールとして、前記芳香族ポリエステルポリオール269gと、脂肪族ポリエステルポリオール404gとを配合すると共に、分散安定剤〔日本ポリウレタン工業(株)製のN−5741〕の配合量を22g、ポリイソシアネートとしてのヘキサメチレンジイソシアネートの配合量を238g、架橋剤としてのトリメチロールプロパンの配合量を84g(前記トリメチロールプロパンのモル数Lの、2種のポリオールの総モル数Pに対するモル比L/P=2/1に相当)としたこと以外は、実施例1と同様にして、ポリウレタン樹脂からなる緩衝材粒子1000gを作製した。芳香族ポリエステルポリオールPB の、脂肪族ポリエステルポリオールPC に対する割合は、重量比PB/PC=40/60であった。架橋剤としてのトリメチロールプロパンは、末端イソシアネート基の濃度が4.1%に達した時点で添加した。
芳香族ポリエステルポリオール、および脂肪族ポリエステルポリオールとしては、比較例6で使用したのと同じものを用いた。そして、ポリオールとして、前記芳香族ポリエステルポリオール107gと、脂肪族ポリエステルポリオール607gとを配合すると共に、分散安定剤〔日本ポリウレタン工業(株)製のN−5741〕の配合量を24g、ポリイソシアネートとしてのヘキサメチレンジイソシアネートの配合量を207g、架橋剤としてのトリメチロールプロパンの配合量を73g(前記トリメチロールプロパンのモル数Lの、2種のポリオールの総モル数Pに対するモル比L/P=2/1に相当)としたこと以外は、実施例1と同様にして、ポリウレタン樹脂からなる緩衝材粒子1000gを作製した。芳香族ポリエステルポリオールPB の、脂肪族ポリエステルポリオールPC に対する割合は、重量比PB/PC=15/85であった。架橋剤としてのトリメチロールプロパンは、末端イソシアネート基の濃度が3.6%に達した時点で添加した。
実施例1、比較例1〜7で作製した緩衝材粒子を、ポリαオレフィン油に石けん系増ちょう剤を添加したグリースに配合して、潤滑剤組成物としてのグリースを製造した。緩衝材粒子の含有量は、潤滑剤組成物の総量の5質量%とした。次に、前記グリースを、図1、2に示す電動パワーステアリング装置の減速機50に充てんした。減速機50のウォームギヤ機構8としては、鉄系の金属製のウォーム軸11と、合成樹脂部材12bがポリアミド樹脂系の樹脂で形成されたウォームホイール12とを組み合わせたものを用いた。バックラッシは2′とした。
実施例1、比較例1〜7で、物性を測定するために作製したポリウレタン樹脂のシート(厚み約2mm)を、80℃の温水に250時間、および1000時間、浸漬した後の、破断時強度TBを測定した。そして、前記破断時強度TBの、温水に浸漬する前の初期値に対する、250時間、浸漬後の保持率(%)、および1000時間、浸漬後の保持率(%)を求めて、緩衝材粒子の耐湿性を評価した。結果を表1に示す。
図3に示すように、実施例1、比較例3、7で作製した緩衝材粒子101を、平面状とされた石英製のベース102上に載置し、その上から、先端面が平面状とされた石英製の検出棒103の、前記先端面を、緩衝材粒子101に当接させた状態で、前記緩衝材粒子101を、検出棒103によって、一定の荷重Fを加えて、ベース102の方向に圧縮した際の、前記ベース102の表面と、検出棒103の先端面との間の間隔Gを測定し、測定結果から、式(1):
F=(21/2/3)・S3/2・R1/2・E/(1−ν2) (1)
〔式中、Rは緩衝材粒子101の圧縮前の半径、Sは、緩衝材粒子101の半径Rと、前記間隔Gとから、式(2):
S=2R−G (2)
によって求められる、緩衝材粒子101の圧縮変形量、Eは緩衝材粒子101の弾性率、νはポアソン比(=0.49)を示す。〕
に基づいて、緩衝材粒子101の弾性率Eを求める操作を、測定温度−40℃〜+100℃までの温度範囲で、5℃おきに、測定温度を変化させながら実施して、前記測定温度による、緩衝材粒子101の弾性率Eの推移を求めた。結果を、図4に示す。
ポリカーボネートポリオール、および芳香族ポリエステルポリオールとしては、実施例1で使用したのと同じものを用いた。そして、ポリオールとして、前記ポリカーボネートポリオール741gと、芳香族ポリエステルポリオール131gとを配合すると共に、分散安定剤〔日本ポリウレタン工業(株)製のN−5741〕の配合量を29g、ポリイソシアネートとしてのヘキサメチレンジイソシアネートの配合量を110g、架橋剤としてのトリメチロールプロパンの配合量を13g(前記トリメチロールプロパンのモル数Lの、2種のポリオールの総モル数Pに対するモル比L/P=0.3/1に相当)としたこと以外は、比較例1と同様にして、ポリウレタン樹脂からなる緩衝材粒子1000gを作製した。ポリカーボネートポリオールPA の、芳香族ポリエステルポリオールPB に対する割合は、重量比PA/PB=85/15であった。架橋剤としてのトリメチロールプロパンは、末端イソシアネート基の濃度が0.6%に達した時点で添加した。
ポリカーボネートポリオール、および芳香族ポリエステルポリオールとしては、実施例1で使用したのと同じものを用いた。そして、ポリオールとして、前記ポリカーボネートポリオール722gと、芳香族ポリエステルポリオール127gとを配合すると共に、分散安定剤〔日本ポリウレタン工業(株)製のN−5741〕の配合量を28g、ポリイソシアネートとしてのヘキサメチレンジイソシアネートの配合量を123g、架橋剤としてのトリメチロールプロパンの配合量を22g(前記トリメチロールプロパンのモル数Lの、2種のポリオールの総モル数Pに対するモル比L/P=0.5/1に相当)としたこと以外は、比較例1と同様にして、ポリウレタン樹脂からなる緩衝材粒子1000gを作製した。ポリカーボネートポリオールPA の、芳香族ポリエステルポリオールPB に対する割合は、重量比PA/PB=85/15であった。架橋剤としてのトリメチロールプロパンは、末端イソシアネート基の濃度が1.0%に達した時点で添加した。
ポリカーボネートポリオール、および芳香族ポリエステルポリオールとしては、実施例1で使用したのと同じものを用いた。そして、ポリオールとして、前記ポリカーボネートポリオール679gと、芳香族ポリエステルポリオール120gとを配合すると共に、分散安定剤〔日本ポリウレタン工業(株)製のN−5741〕の配合量を27g、ポリイソシアネートとしてのヘキサメチレンジイソシアネートの配合量を155g、架橋剤としてのトリメチロールプロパンの配合量を41g(前記トリメチロールプロパンのモル数Lの、2種のポリオールの総モル数Pに対するモル比L/P=1/1に相当)としたこと以外は、比較例1と同様にして、ポリウレタン樹脂からなる緩衝材粒子1000gを作製した。ポリカーボネートポリオールPA の、芳香族ポリエステルポリオールPB に対する割合は、重量比PA/PB=85/15であった。架橋剤としてのトリメチロールプロパンは、末端イソシアネート基の濃度が2.0%に達した時点で添加した。
ポリカーボネートポリオール、および芳香族ポリエステルポリオールとしては、実施例1で使用したのと同じものを用いた。そして、ポリオールとして、前記ポリカーボネートポリオール549gと、芳香族ポリエステルポリオール97gとを配合すると共に、分散安定剤〔日本ポリウレタン工業(株)製のN−5741〕の配合量を22g、ポリイソシアネートとしてのヘキサメチレンジイソシアネートの配合量を250g、架橋剤としてのトリメチロールプロパンの配合量を100g(前記トリメチロールプロパンのモル数Lの、2種のポリオールの総モル数Pに対するモル比L/P=3/1に相当)としたこと以外は、比較例1と同様にして、ポリウレタン樹脂からなる緩衝材粒子1000gを作製した。ポリカーボネートポリオールPA の、芳香族ポリエステルポリオールPB に対する割合は、重量比PA/PB=85/15であった。架橋剤としてのトリメチロールプロパンは、末端イソシアネート基の濃度が4.9%に達した時点で添加した。
ポリカーボネートポリオール、および芳香族ポリエステルポリオールとしては、実施例1で使用したのと同じものを用いた。そして、ポリオールとして、前記ポリカーボネートポリオール533gと、芳香族ポリエステルポリオール94gとを配合すると共に、分散安定剤〔日本ポリウレタン工業(株)製のN−5741〕の配合量を21g、ポリイソシアネートとしてのヘキサメチレンジイソシアネートの配合量を261g、架橋剤としてのトリメチロールプロパンの配合量を107g(前記トリメチロールプロパンのモル数Lの、2種のポリオールの総モル数Pに対するモル比L/P=3.3/1に相当)としたこと以外は、比較例1と同様にして、ポリウレタン樹脂からなる緩衝材粒子1000gを作製した。ポリカーボネートポリオールPA の、芳香族ポリエステルポリオールPB に対する割合は、重量比PA/PB=85/15であった。架橋剤としてのトリメチロールプロパンは、末端イソシアネート基の濃度が5.3%に達した時点で添加した。
M モータ
11 ウォーム軸(小歯車)
12 ウォームホイール(大歯車)
50 減速機
Claims (6)
- 操舵補助用のモータの出力を、小歯車と大歯車とを備えた減速機を介して減速して舵取機構に伝える電動パワーステアリング装置の、前記両歯車の噛み合い部分を含む領域に充てんして用いる潤滑剤組成物であって、
(1) ポリカーボネートポリオールPA および芳香族ポリエステルポリオールPB を含み、かつ前記ポリカーボネートポリオールP A の、前記芳香族ポリエステルポリオールP B に対する割合が、重量比PA/PB=80/20以上であるポリオール、
(2) 1分子中に、活性水素基を3つ以上有する架橋剤、および
(3) ポリイソシアネート
を反応させて合成されたポリウレタン樹脂からなる緩衝材粒子と、潤滑剤とを含有することを特徴とする潤滑剤組成物。 - ポリオールが、数平均分子量500以上の長鎖ポリオールである請求項1に記載の潤滑剤組成物。
- ポリウレタン樹脂の原料である架橋剤Lと、ポリオールPとを、モル比L/P=0.5/1〜3/1の割合で配合した請求項1または2に記載の潤滑剤組成物。
- 緩衝材粒子が、ポリオールと、架橋剤と、ポリイソシアネートとを、非水系の分散媒中に分散させながら反応させて形成された、ポリウレタン樹脂からなる球状の粒子である請求項1ないし3のいずれか1項に記載の潤滑剤組成物。
- 小歯車と大歯車とを備え、前記両歯車の噛み合い部分を含む領域に、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の潤滑剤組成物を充てんしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置用の減速機。
- 操舵補助用のモータの出力を、請求項5に記載の減速機を介して減速して、舵取機構に伝えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
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