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JP5098167B2 - Reduction gear for electric power steering device - Google Patents

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JP5098167B2
JP5098167B2 JP2005365041A JP2005365041A JP5098167B2 JP 5098167 B2 JP5098167 B2 JP 5098167B2 JP 2005365041 A JP2005365041 A JP 2005365041A JP 2005365041 A JP2005365041 A JP 2005365041A JP 5098167 B2 JP5098167 B2 JP 5098167B2
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Description

本発明は、操蛇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減速ギアに関する。   The present invention relates to a reduction gear for an electric power steering apparatus for transmitting the output of an electric motor for generating a steering assist auxiliary output to a steering shaft.

例えば、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速回転、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との間に歯車減速機構が組み込まれている。歯車減速機構としては、平歯車その他の歯車使用したものも知られているが、一組で大きな減速比が得られる等の理由から、図1に示されるような、ウォーム32と、ウォーム32に噛み合うウォームホイール31とから構成されるウォーム歯車減速機構30(以下、単に「減速ギア」ともいう)を使用するのが一般的である。ここで、ウォーム32は電動モータの回転軸に連結される駆動歯車であり、ウォームホイール31は従動歯車である。   For example, in an electric power steering apparatus incorporated in an automobile, a gear speed reduction mechanism is incorporated between the electric motor and the steering shaft because an electric motor having a relatively high speed rotation and low torque is used. As a gear reduction mechanism, a mechanism using a spur gear or other gears is also known, but for reasons such as obtaining a large reduction ratio with one set, a worm 32 and a worm 32 as shown in FIG. It is common to use a worm gear speed reduction mechanism 30 (hereinafter also simply referred to as a “speed reduction gear”) composed of a meshing worm wheel 31. Here, the worm 32 is a drive gear connected to the rotating shaft of the electric motor, and the worm wheel 31 is a driven gear.

このような減速ギア30では、ウォームホイール31とウォーム32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。その対策として、従来は、ウォーム32を金属製とした場合は、ウォームホイール31として、金属製の芯管42の外周に、樹脂組成物製で外周面にギア歯44を形成してなる樹脂部43を一体化させたものを使用して騒音対策を行っている。また、このような樹脂部43を備えるウォームホイール31を用いることで、電動パワーステアリング装置の軽量化を図ることもできる。   In such a reduction gear 30, if both the worm wheel 31 and the worm 32 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. As a countermeasure, conventionally, when the worm 32 is made of metal, as the worm wheel 31, a resin part made of a resin composition and formed with gear teeth 44 on the outer peripheral surface of the metal core tube 42. Noise countermeasures are taken using 43 integrated. Further, by using the worm wheel 31 including such a resin portion 43, it is possible to reduce the weight of the electric power steering device.

上記樹脂部43を形成する樹脂組成物としては、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繊維補強材を配合したものが広く使用されている。また、補強材を含有しないMC(モノマーキャスト)ナイロン(登録商標)、ポリアミド6、ポリアミド66等も用いられている。   Examples of the resin composition that forms the resin portion 43 include polyamide 6, polyamide 66, polyacetal, polyether ether ketone (PEEK), polyphenylene sulfide (PPS), and other fiber base materials such as glass fiber and carbon fiber. The one that is blended is widely used. Further, MC (monomer cast) nylon (registered trademark), polyamide 6, polyamide 66 and the like which do not contain a reinforcing material are also used.

しかし、耐疲労性、寸法安定性やコストを考慮して、今日では、繊維補強材を含有しないMCナイロンや、繊維補強材としてガラス繊維を含有するポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド46等が使用される(例えば、特許文献1参照)。   However, in consideration of fatigue resistance, dimensional stability and cost, MC nylon that does not contain fiber reinforcement, and polyamide 6, polyamide 66, and polyamide 46 that contain glass fiber as fiber reinforcement are used today. (For example, see Patent Document 1).

特公平6−60674号公報Japanese Patent Publication No. 6-60674

しかしながら、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、吸水性が高く、水分を吸収して樹脂部43が膨潤し、当初ギア歯44とウォーム32との間に存在していた隙間が無くなったり、更に膨潤してウォーム32を圧迫する可能性もある。それにより、ギアの抵抗が大きくなり、結果としてハンドルが重くなったり、圧迫によりギア部が摩耗や破損を起こし、装置全体として機能しなくなることも想定される。   However, although the above-mentioned aliphatic polyamide-based material is excellent in fatigue resistance, it has high water absorption, absorbs moisture, swells the resin portion 43, and initially exists between the gear teeth 44 and the worm 32. There is a possibility that the gap disappears or further swells and presses the worm 32. As a result, the resistance of the gear increases, and as a result, it is assumed that the handle becomes heavier or that the gear portion is worn or damaged due to compression, and the device as a whole does not function.

また、近年では大型車にまで電動ステアリング装置が適用されており、それに伴って電動モータの出力が大きくなり、結果として減速ギア30に伝わる伝達トルクが大きくなる傾向にある。しかし、省スペースの関係でギア径をそれほど大きくすることはできず、樹脂部43のギア歯44に高面圧が加わるようになってきている。   In recent years, electric steering devices have been applied to large vehicles, and accordingly, the output of the electric motor increases, and as a result, the transmission torque transmitted to the reduction gear 30 tends to increase. However, the gear diameter cannot be increased so much due to space saving, and a high surface pressure is applied to the gear teeth 44 of the resin portion 43.

従来のガラス繊維は、その断面形状が円形であり、このガラス繊維を含有するポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド46からなるギア歯44では、耐摩耗性及び機械的強度が十分でなくなりつつあり、今後益々面圧が高まることが予測される中、改善が求められている。   The conventional glass fiber has a circular cross-sectional shape, and the gear teeth 44 made of polyamide 6, polyamide 66, and polyamide 46 containing this glass fiber are becoming insufficient in wear resistance and mechanical strength. As the surface pressure is expected to increase, improvement is required.

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ガラス繊維を含有する樹脂組成物からなる樹脂歯車における機械的強度、吸水寸法変化、耐疲労性等を改善し、特に高い面圧が加わった場合でもギア歯の摩耗や破損を防止でき、高性能で信頼性の高い電動パワーステアリング装置用減速ギアを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and improves mechanical strength, water absorption dimensional change, fatigue resistance, etc. in a resin gear made of a resin composition containing glass fiber, and has a particularly high surface pressure. An object of the present invention is to provide a reduction gear for an electric power steering device that can prevent wear and breakage of gear teeth even when added, and has high performance and reliability.

上記目的を達成するために、本発明は下記の電動パワーステアリング装置用減速ギアを提供する。
(1)操蛇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減速ギアにおいて、
金属製芯管の外周に、ポリアミド66をベース樹脂とし、断面が長円形で、ウレタン系サイジング剤で表面処理されたガラス繊維を10〜50質量%の割合で含有する樹脂組成物からなり、その外周面にギヤ歯が形成された樹脂部を一体化してなる歯車を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置用減速ギア。
(2)操蛇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減速ギアにおいて、
ポリアミド66をベース樹脂とし、断面が長円形で、ウレタン系サイジング剤で表面処理されたガラス繊維を10〜50質量%の割合で含有する樹脂組成物からなり、その外周面にギヤ歯が形成された歯車を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置用減速ギア。
(3)ウォームホイール、はすば歯車、平歯車、かさ歯車またはハイポイドギアであ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用減速ギア。
(4)ガラス繊維の長径部と短径部との比率が1.5〜5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用減速ギア。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following reduction gear for an electric power steering apparatus.
(1) In a reduction gear for an electric power steering device for transmitting the output of an electric motor for generating a steering assist output to a steering shaft,
The outer periphery of the metal core tube is made of a resin composition containing polyamide 66 as a base resin, an oval cross section , and glass fibers surface-treated with a urethane sizing agent in a proportion of 10 to 50% by mass. A reduction gear for an electric power steering apparatus, comprising a gear formed by integrating a resin portion having gear teeth formed on an outer peripheral surface.
(2) In a reduction gear for an electric power steering device for transmitting the output of an electric motor for generating a steering assist output to a steering shaft,
It is made of a resin composition containing polyamide 66 as a base resin and having a cross section of an oval cross section and a glass fiber surface-treated with a urethane sizing agent in a proportion of 10 to 50% by mass, and gear teeth are formed on the outer peripheral surface thereof. A reduction gear for an electric power steering apparatus, comprising:
(3) The reduction gear for an electric power steering apparatus according to the above (1) or (2), wherein the reduction gear is a worm wheel, a helical gear, a spur gear, a bevel gear or a hypoid gear.
(4) The reduction for the electric power steering apparatus according to any one of (1) to (3) above, wherein the ratio of the long diameter portion to the short diameter portion of the glass fiber is 1.5 to 5. gear.

本発明の電動パワーステアリング装置用減速ギアでは、樹脂部が異形断面を有するガラス繊維を含有するため、吸水寸法変化が少なく、従来の円形断面のガラス繊維を含有する樹脂歯車に比べて耐摩耗性や機械的強度が高く、より高い面圧にも十分な耐性を有する。   In the reduction gear for an electric power steering apparatus of the present invention, since the resin portion contains glass fibers having an irregular cross section, the water absorption dimension change is small, and the wear resistance compared to a conventional resin gear containing glass fibers having a circular cross section. It has high mechanical strength and sufficient resistance to higher surface pressure.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

本発明において、樹脂歯車の種類には制限がなく、ここでは再び図1に示すような減速ギア30を例示して説明する。図示される減速ギア30は、金属製の芯管42の外周に、後述する樹脂組成物からなり、その外周端面にギア歯44を形成した樹脂部43を一体化したウォームホイール31を備える。また、ウォーム32には制限はなく、従来と同様に金属製とすることができる。   In the present invention, the type of the resin gear is not limited, and the reduction gear 30 as shown in FIG. The illustrated reduction gear 30 includes a worm wheel 31 that is made of a resin composition described later on the outer periphery of a metal core tube 42 and is integrated with a resin portion 43 having gear teeth 44 formed on the outer peripheral end face thereof. Moreover, there is no restriction | limiting in the worm | warm 32, It can be made from metal like the past.

ウォームホイール31の樹脂部43を形成するベース樹脂は、耐疲労性を優先してポリアミド66を用いる。また、酸無水物で変性されたポリオレフィンをブレンドすることで低吸水化を図ることができ、エチレンプロピレン非共役ジエンゴム(EPDM)やアクリルゴム、ニトリルゴム等のゴム状物質をブレンドすることで耐衝撃性の向上を図ることができる。 The base resin that forms the resin portion 43 of the worm wheel 31 is made of polyamide 66 with priority given to fatigue resistance . In addition , it is possible to reduce water absorption by blending polyolefin modified with acid anhydride, and impact resistance by blending rubbery substances such as ethylene propylene non-conjugated diene rubber (EPDM), acrylic rubber, and nitrile rubber. It is possible to improve the performance.

また、上記ベース樹脂は、生産性を考慮して、ガラス繊維を含有した状態で射出成形が可能となる分子量とすることが好ましい。具体的には数平均分子量で13000〜30000が好ましく、更に耐疲労性や成形性等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。これに対して数平均分子量が30000を越える場合は、ガラス繊維を規定量含有した状態での溶融粘度が高すぎ、精度よく射出成形で製造することが困難になる。   Moreover, it is preferable that the said base resin sets it as the molecular weight which can be injection-molded in the state containing glass fiber in consideration of productivity. Specifically, the number average molecular weight is preferably 13,000 to 30000, and more preferably 18000 to 26000 in terms of number average molecular weight in consideration of fatigue resistance, moldability and the like. 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, when the number average molecular weight exceeds 30000, the melt viscosity in a state where the glass fiber is contained in a specified amount is too high, and it is difficult to produce by high precision injection molding.

上記ベース樹脂には、補強材としてガラス繊維が配合されるが、本発明では断面が長円形のガラス繊維を用いる。好ましくは、異形比(長径部と短径部との比率)が1.5〜5であるガラス繊維であり、2〜4であるガラス繊維がより好ましい。異形比が1.5未満では機械的強度の向上等の効果が少なく、異形比が5を越えると扁平すぎて安定して製造するのが難しくなる。また、短径部は5〜12μmであることが好ましい。短径部が5μm未満では細すぎて製造時に破断、破損するため、低コストで安定した品質を保つのが難しく、実用的性が低い。一方、短径部が12μmを越える場合は、異形比を考慮すると繊維が太すぎ、樹脂中での分散性に劣るようになり、樹脂部43に強度ムラが発生するおそれがある。 In the base resin, glass fibers are blended as a reinforcing material. In the present invention, glass fibers having an oval cross section are used . Good Mashiku is profiled ratio (ratio of long diameter portion and the minor axis portion) of the glass fiber is 1.5 to 5, more preferably glass fibers is 2-4. If the profile ratio is less than 1.5, the effect of improving the mechanical strength is small, and if the profile ratio exceeds 5, it is too flat and it is difficult to produce stably. Moreover, it is preferable that a short diameter part is 5-12 micrometers. If the short diameter portion is less than 5 μm, it is too thin and breaks or breaks during production. Therefore, it is difficult to maintain a stable quality at a low cost, and the practicality is low. On the other hand, when the minor axis portion exceeds 12 μm, the fiber is too thick considering the profile ratio, and the dispersibility in the resin becomes inferior, which may cause unevenness in the strength of the resin portion 43.

断面が長円形のガラス繊維の含有量は、樹脂部43を形成する樹脂組成物全量の10〜50質量%であり、好ましくは15〜30質量%である。含有率が10質量%未満では補強効果が少なく、50質量%を越える場合は、射出成形に適した流動性が得られないばかりでなく、ウォーム12を損傷し易くなり、ウォーム12の摩耗が大きくなり減速ギア30としての耐久性が低下するおそれがある。 The content of the glass fiber having an oval cross section is 10 to 50% by mass, preferably 15 to 30% by mass, based on the total amount of the resin composition forming the resin part 43. When the content is less than 10% by mass, the reinforcing effect is small. When the content exceeds 50% by mass, not only fluidity suitable for injection molding is obtained, but the worm 12 is easily damaged, and the worm 12 is greatly worn. Therefore, the durability of the reduction gear 30 may be reduced.

本発明で用いる断面が長円形のガラス繊維は、従来の円形断面のガラス繊維に比べて折れ難く、ベース樹脂と混練し、射出成形した時に円形断面のガラス繊維に比べて長い状態で樹脂中に分散する。そのため、同一含有量で比較すると、円形断面のガラス繊維に比べて、樹脂部43の機械的強度や寸法安定性を高める効果に優れる。また、断面が長円形のガラス繊維は、成形時にギア歯44の歯面と平行に面をなすように配向するため、歯面の耐摩耗性が高まり、より高い面圧に耐え得るようになり、更に短径部方向にも若干の補強効果が現われるため、吸水による寸法変化を抑える効果も高まる。 The glass fiber having an oval cross section used in the present invention is less likely to break than a glass fiber having a conventional circular cross section, and is kneaded with a base resin and is longer in the resin than the glass fiber having a circular cross section when injection molded. scatter. Therefore, when compared with the same content, the effect of increasing the mechanical strength and dimensional stability of the resin portion 43 is superior to that of glass fibers having a circular cross section. In addition, since the glass fiber having an oval cross section is oriented so as to be parallel to the tooth surface of the gear teeth 44 at the time of molding, the wear resistance of the tooth surface is increased and it can withstand higher surface pressure. Furthermore, since a slight reinforcing effect appears also in the direction of the minor axis portion, the effect of suppressing the dimensional change due to water absorption is enhanced.

また、断面が長円形のガラス繊維は、ベース樹脂との接着性を考慮して、片末端にエポキシ基やアミノ基等を有するシランカプッリング剤、あるいはエポキシ系、ウレタン系、アクリル系等のサイジング剤で表面処理したものを用いることが好ましい。シランカップシング剤やサイジング剤は、ベース樹脂の種類に応じて選択され、例えば、エポキシ基やアミノ基等を有するシランカップリング剤は、エポキシ基やアミノ基がポリアミド樹脂のアミド結合に作用して補強効果を向上させる。 In addition, glass fibers with an oval cross-section are sized such as a silane coupling agent having an epoxy group or an amino group at one end, or epoxy, urethane, acrylic, etc. in consideration of adhesiveness with the base resin. It is preferable to use a surface-treated product. Silane coupling agents and sizing agents are selected according to the type of base resin. For example, silane coupling agents having an epoxy group or amino group have an epoxy group or amino group acting on the amide bond of the polyamide resin. Improve the reinforcement effect.

尚、断面が長円形のガラス繊維は、得られる樹脂部43において、300〜900μmの繊維長を有することが好ましく、350〜600μmの繊維長であることがより好ましい。繊維長が300μm未満では、補強効果及び寸法安定効果が少なく、好ましくない。一方、ベース樹脂との混練、射出成形を行う過程で900μmを越えるような長い繊維状態を維持するのは困難であり、繊維長の上限は製造工程に由来して設定した値である。このような繊維長とするには、混練条件や成形条件を調整すればよい。 The glass fiber having an oval cross section preferably has a fiber length of 300 to 900 μm, and more preferably has a fiber length of 350 to 600 μm in the obtained resin portion 43. If the fiber length is less than 300 μm, the reinforcing effect and the dimensional stability effect are small, which is not preferable. On the other hand, it is difficult to maintain a long fiber state exceeding 900 μm in the process of kneading with the base resin and injection molding, and the upper limit of the fiber length is a value set from the manufacturing process. In order to obtain such a fiber length, kneading conditions and molding conditions may be adjusted.

また、断面が長円形のガラス繊維の一部を、炭素繊維等の他の繊維状補強材、あるいはチタン酸カリウムウィスカー等のウィスカー状補強材で代替してもよい。 A part of the glass fiber having an oval cross section may be replaced with another fibrous reinforcing material such as carbon fiber or a whisker-like reinforcing material such as potassium titanate whisker.

更に、ベース樹脂にはカーボンブラックやベンガラ等の着色剤等を添加してもよく、耐熱性が十分ではないベース樹脂を用いる場合には、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することが好ましい。   Furthermore, a colorant such as carbon black or bengara may be added to the base resin. When using a base resin with insufficient heat resistance, in order to prevent deterioration due to heat during molding and use. It is preferable to add an iodide heat stabilizer and an amine antioxidant, either alone or in combination.

上記のベース樹脂、断面が長円形のガラス繊維及びその他の配合物を用いてウォームホイール31を製造する方法は制限されるものではなく、例えば以下の工程に従うことができる。先ず、金属製の芯金42の外周面に、ショットブラスト、ローレット加工、スプライン加工等を施す。中でも、ローレット加工及びスプライン加工が好ましく、ローレット加工のV字状溝の深さは0.2〜0.8mmが好ましく、0.3〜0.7mmがより好ましく、一方スプライン加工の中ではプレス成形で加工可能なインボリュートスプライン加工が低コストで最も好適である。次いで、溶剤で脱脂した後、芯管42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、射出成形機により上記配合物からなる樹脂組成物を充填して樹脂部43を成形する。その後、樹脂部43の外周に切削加工によりギア歯44を形成する。 The method for producing the worm wheel 31 using the above base resin, glass fiber having an oval cross section and other compounds is not limited, and for example, the following steps can be followed. First, shot blasting, knurling, spline processing, or the like is performed on the outer peripheral surface of the metal cored bar 42. Among them, knurl processing and spline processing are preferable, and the depth of the V-shaped groove in the knurl processing is preferably 0.2 to 0.8 mm, more preferably 0.3 to 0.7 mm, while press forming in spline processing. Involute spline machining that can be machined at a low cost is most suitable. Next, after degreasing with a solvent, the core tube 42 is placed in a mold equipped with a sprue and a disk gate, and the resin composition 43 is filled with the resin composition by an injection molding machine to mold the resin portion 43. Thereafter, gear teeth 44 are formed on the outer periphery of the resin portion 43 by cutting.

上記の減速ギア30は、例えば図2に示す電動パワーステアリング装置の減速機構に使用される。図示される電動パワーステアリング装置10において、舵輪軸11は、上部舵輪軸11aと下部舵輪軸11bとで構成され、舵輪軸11は舵輪軸ハウジング12の内部に軸芯回りに回転自在に支承されており、舵輪軸ハウジング12は車室内部の所定位置に、その下部を前方に向けて傾斜した状態に固定されている。また、上部舵輪軸11aの上端には、図示されていない舵輪が固定されている。更に、上部舵輪軸11aと下部舵輪軸11bとは、図示されていないトーションバーにより結合されており、舵輪から上部舵輪軸11aを経て下部舵輪軸11bに伝達される操蛇トルクがトーションバーに検出され、検出された操蛇トルクに基づいて電動モータ13の出力が制御される。   The reduction gear 30 is used, for example, in a reduction mechanism of the electric power steering apparatus shown in FIG. In the illustrated electric power steering apparatus 10, the steering wheel shaft 11 is composed of an upper steering wheel shaft 11 a and a lower steering wheel shaft 11 b, and the steering wheel shaft 11 is rotatably supported around the shaft center inside the steering wheel shaft housing 12. The rudder wheel shaft housing 12 is fixed at a predetermined position in the vehicle interior in a state where the lower portion thereof is inclined forward. A steering wheel (not shown) is fixed to the upper end of the upper steering wheel shaft 11a. Further, the upper rudder wheel shaft 11a and the lower rudder wheel shaft 11b are connected by a torsion bar (not shown), and the snake steering torque transmitted from the rudder wheel to the lower rudder wheel shaft 11b through the upper rudder wheel shaft 11a is detected by the torsion bar. Then, the output of the electric motor 13 is controlled based on the detected snake steering torque.

ラック・ピニオン式運動変換機構20は、長手方向を車両の左右方向として車両前部のエンジンルーム内に略水平に配置され、軸方向に移動自在なラック軸21と、ラック軸21の軸芯に対して斜めに支承されてラック軸21の歯部に噛合する歯部を備えたピニオンを含むピニオン軸22、及びラック軸21とピニオン軸22を支承する筒状のラック軸ケース23とから構成される。   The rack-and-pinion type motion conversion mechanism 20 is disposed substantially horizontally in the engine room at the front of the vehicle with the longitudinal direction being the left-right direction of the vehicle, and a rack shaft 21 that is movable in the axial direction. A pinion shaft 22 including a pinion having a tooth portion that is supported obliquely and meshes with a tooth portion of the rack shaft 21, and a cylindrical rack shaft case 23 that supports the rack shaft 21 and the pinion shaft 22. The

図3は図2に示す電動パワ−ステアリング装置10の減速機構を示す部分断面図であり、上記した減速ギア30が組み込まれている。この減速ギア30では、上記の樹脂部43を有するウォームホイール31と、ウォーム32がギアケース33に収納されている。また、ウォーム32はその両端にウォーム軸32a、32bが一体に形成されており、ウォーム軸32a、32bは電動モータ13の駆動軸13aにスプライン、あるいはセレーション結合している。ウォームホイール31の芯管42は下部舵輪軸11bに結合し、電動モータ13の回転はウォーム32、ウォームホイール31を経て下部舵輪軸11bに伝承される。   FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a reduction mechanism of the electric power steering apparatus 10 shown in FIG. 2, and the reduction gear 30 described above is incorporated therein. In the reduction gear 30, a worm wheel 31 having the resin portion 43 and a worm 32 are accommodated in a gear case 33. Also, the worm 32 is integrally formed with worm shafts 32 a and 32 b at both ends thereof, and the worm shafts 32 a and 32 b are splined or serrated to the drive shaft 13 a of the electric motor 13. The core tube 42 of the worm wheel 31 is coupled to the lower rudder wheel shaft 11b, and the rotation of the electric motor 13 is transmitted to the lower rudder wheel shaft 11b via the worm 32 and the worm wheel 31.

また、減速ギア30の種類として、図1に示す構成の他にも図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、何れも金属製芯管の外周に、上記のポリアミド樹脂組成物からなり、その外周面にギヤ歯が形成された樹脂部を一体化して構成される。   In addition to the configuration shown in FIG. 1, the reduction gear 30 can be 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. In any case, the outer periphery of the metal core tube is made of the polyamide resin composition described above, and the resin portion having the gear teeth formed on the outer peripheral surface thereof is integrated.

更に、減速ギア30は、図示は省略するが、芯管42を用いることなく、ウォームホイール全体を上記した組成からなる樹脂部43のみで形成してもよい。   Furthermore, although the reduction gear 30 is not shown, the entire worm wheel may be formed of only the resin portion 43 having the above-described composition without using the core tube 42.

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。   Examples The present invention will be further described below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited thereby.

<試験−1>
比較例3
ポリアミド66(宇部興産(株)製「UBEナイロン2020U」、平均分子量20000、ヨウ化銅系添加剤含有)75質量%、断面まゆ型のガラス繊維(日東紡績(株)製「CSH 3PA−870」、異形比2、短径部10μm、ウレタン系サイジング剤処理)25質量%の樹脂組成物を、溝の深さ0.5mmのローレット加工を施した外径65mm、幅16mmのS45C製の芯管をコアとしてインサート成形し、内径64mm、外径84mm、幅15.5mmのブランク材とし、更にその外周にギア歯を切削加工して図1に示すようなウォームホイールを作製した。作製したウォームホイールについて、下記に示す(1)寸法安定性評価及び(2)耐久性評価を行った。
<Test-1>
( Comparative Example 3 )
Polyamide 66 (“UBE Nylon 2020U” manufactured by Ube Industries, Ltd., average molecular weight 20000, containing copper iodide-based additive) 75% by mass, cross-sectional eyeglass type glass fiber (“CSH 3PA-870” manufactured by Nitto Boseki Co., Ltd.) , Profile ratio 2, short diameter portion 10 μm, urethane sizing agent treatment) S45C core tube with outer diameter of 65 mm and width of 16 mm obtained by knurling the resin composition of 25% by mass with a groove depth of 0.5 mm As a core, insert molding was performed to obtain a blank material having an inner diameter of 64 mm, an outer diameter of 84 mm, and a width of 15.5 mm. Further, gear teeth were cut on the outer periphery to produce a worm wheel as shown in FIG. The produced worm wheel was subjected to the following (1) dimensional stability evaluation and (2) durability evaluation.

(実施例
断面長円形のガラス繊維(日東紡績(株)製「CSG 3PA−820」、異形比4、短径部7μm、ウレタン系サイジング剤処理)25質量%とした以外は、実施例1と同様にしてウォームホイールを作製した。作製したウォームホイールについて、下記に示す(1)寸法安定性評価及び(2)耐久性評価を行った。
(Example 1 )
Except for the glass fiber having an oval cross section (“CSG 3PA-820” manufactured by Nitto Boseki Co., Ltd., deformed ratio 4, short diameter portion 7 μm, urethane sizing agent treatment) 25 mass%, the same as in Example 1 A worm wheel was produced. The produced worm wheel was subjected to the following (1) dimensional stability evaluation and (2) durability evaluation.

参考例1
ベース樹脂として直鎖型ポリフェニレンサルファイド(ポリプラスチックス(株)製「フォートロン無充填グレード0220A9」)を70質量%とし、断面長円形のガラス繊維(日東紡績(株)製「CSG 3PA−820」、異形比4、短径部7μm、ウレタン系サイジング剤処理)25質量%とし、実施例2と同様にしてウォームホイールを作製した。作製したウォームホイールについて、下記に示す(1)寸法安定性評価及び(2)耐久性評価を行った。
( Reference Example 1 )
As a base resin, linear polyphenylene sulfide (“Fortron Unfilled Grade 0220A9” manufactured by Polyplastics Co., Ltd.) is 70% by mass, and glass fiber having an oblong cross section (“CSG 3PA-820” manufactured by Nitto Boseki Co., Ltd.) A worm wheel was manufactured in the same manner as in Example 2 with an irregularity ratio of 4, a short diameter portion of 7 μm, and a urethane sizing agent treatment) of 25 mass%. The produced worm wheel was subjected to the following (1) dimensional stability evaluation and (2) durability evaluation.

(比較例1)
断面が直径13μmの円形のガラス繊維を25質量%含有するポリアミド66(宇部興産(株)製「UBEナイロン2020GU5」、平均分子量20000、ヨウ化銅系添加剤含有)を用い、実施例1と同様にしてウォームホイールを作製した。作製したウォームホイールについて、下記に示す(1)寸法安定性評価及び(2)耐久性評価を行った。
(Comparative Example 1)
Using polyamide 66 ("UBE Nylon 2020GU5" manufactured by Ube Industries, Ltd., average molecular weight 20000, containing copper iodide-based additive) containing 25% by mass of a circular glass fiber having a cross section of 13 μm in diameter, as in Example 1 Thus, a worm wheel was produced. The produced worm wheel was subjected to the following (1) dimensional stability evaluation and (2) durability evaluation.

(比較例2)
断面が直径13μmの円形のガラス繊維を30質量%含有するポリフェニレンサルファイド(ポリプラスチックス(株)製「フォートロン強化グレード1130A64」)を用い、実施例1と同様にしてウォームホイールを作製した。作製したウォームホイールについて、下記に示す(1)寸法安定性評価及び(2)耐久性評価を行った。
(Comparative Example 2)
A worm wheel was produced in the same manner as in Example 1 using polyphenylene sulfide (“Fortron Reinforced Grade 1130A64” manufactured by Polyplastics Co., Ltd.) containing 30% by mass of a circular glass fiber having a cross section of 13 μm in diameter. The produced worm wheel was subjected to the following (1) dimensional stability evaluation and (2) durability evaluation.

(1)寸法安定性評価
作製したウォームホイールを下記の条件Aまたは条件Bの環境下に放置し、70時間、300時間及び500時間経過後のギア外径寸法の変化量を測定した。結果を表1に示すが、何れの環境条件においても、変化量が40μm以下を合格として「○」で表示し、40μmを越えるものを不合格として「×」で表示した。
条件A:60℃、90%RH
条件B:80℃、90%RH
(1) Dimensional stability evaluation The produced worm wheel was left in the environment of the following condition A or condition B, and the amount of change in the outer diameter of the gear after 70 hours, 300 hours and 500 hours was measured. The results are shown in Table 1. Under any environmental condition, a change amount of 40 μm or less was indicated as “◯” as a pass, and those exceeding 40 μm were indicated as “x” as a failure.
Condition A: 60 ° C., 90% RH
Condition B: 80 ° C., 90% RH

(2)耐久性評価
作製したウォームホイールを実際の自動車の減速ギアに組み込み、下記の環境条件C〜Fで操蛇操作を繰り返し、耐久性を評価した。結果を表1に示すが、何れの環境条件においても10万回の操蛇操作に耐え得るときを合格として「○」で表示し、10万回の操蛇操作に耐えられないときを不合格とし「×」で表示した。
環境条件C:30℃、50%RH
環境条件D:50℃、90%RH
環境条件E:80℃、50%RH
環境条件F:80℃、90%RH
(2) Durability Evaluation The manufactured worm wheel was incorporated into a reduction gear of an actual automobile, and the snake operation was repeated under the following environmental conditions C to F to evaluate the durability. The results are shown in Table 1, but when it can withstand 100,000 times of snake operation in any environmental condition, it is indicated as “O” as acceptable, and when it cannot withstand 100,000 times of snake operation, it is rejected. And “×”.
Environmental condition C: 30 ° C., 50% RH
Environmental condition D: 50 ° C., 90% RH
Environmental condition E: 80 ° C., 50% RH
Environmental condition F: 80 ° C., 90% RH

Figure 0005098167
Figure 0005098167

表1に示すように、断面が長円形のガラス繊維を配合した樹脂組成物で樹脂部を形成することにより、吸水による寸法変化が抑えられ、湿度がより高い過酷な条件下でも優れた耐久性が得られることがわかる。ポリアミド66は本来、吸水による寸法変化が大きい樹脂であるが、断面が長円形のガラス繊維を配合することにより変化量が抑えられている。 As shown in Table 1, by forming the resin part with a resin composition containing a glass fiber having an oval cross section , dimensional change due to water absorption is suppressed, and excellent durability even under severe conditions with higher humidity It can be seen that Polyamide 66 is originally a resin with a large dimensional change due to water absorption, but the amount of change is suppressed by blending glass fibers having an oval cross section .

<試験−2>
上記の比較例3、実施例及び比較例1と同組成の樹脂組成物で板状試験片を成形し、この板状試験片とSUJ2製ボールを用いたボールオンディスク試験を行い、耐摩耗性を評価した。即ち、板状試験片とボールと間にグリース(基油:ポリα―オレフィン油、増ちょう剤:脂肪族ウレア)を介在させ、ボールは120°等配で3個配置し、雰囲気温度80℃で、ボールを、接触面圧を変えながら接触部周速1m/secにて8時間回転させ、回転後の板状試験片表面の摩耗状態を観察した。結果を表2に示す。
<Test-2>
A plate-shaped test piece was molded from the resin composition having the same composition as in Comparative Example 3 and Example 1 and Comparative Example 1, and a ball-on-disk test using this plate-shaped test piece and SUJ2 balls was performed. Sex was evaluated. That is, grease (base oil: poly α-olefin oil, thickener: aliphatic urea) is interposed between the plate-shaped test piece and the ball, and three balls are arranged equally at 120 °, and the ambient temperature is 80 ° C. Then, the ball was rotated at a contact portion peripheral speed of 1 m / sec for 8 hours while changing the contact surface pressure, and the wear state of the surface of the plate-shaped test piece after rotation was observed. The results are shown in Table 2.

Figure 0005098167
Figure 0005098167

表2に示すように、断面が長円形のガラス繊維を配合した樹脂組成物で樹脂部を形成することにより、耐摩耗性が高まることがわかる。ポリアミド66は本来、耐久性に劣る樹脂であるが、断面が長円形のガラス繊維を配合することにより耐摩耗性が大きく向上している。
As shown in Table 2, it can be seen that the wear resistance is enhanced by forming the resin portion with a resin composition containing glass fibers having an oval cross section . The polyamide 66 is originally a resin having poor durability, but the wear resistance is greatly improved by blending glass fibers having an oval cross section .

減速ギアの一例(円筒ウォームギア)を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example (cylindrical worm gear) of a reduction gear. パワーステアリング装置の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of a power steering apparatus. 減速機構部分の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the deceleration mechanism part. 減速ギアの他の例(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. 減速ギアの更に他の例(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 the reduction gear. 減速ギアの更に他の例(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. 減速ギアの更に他の例(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.

符号の説明Explanation of symbols

11 舵輪軸
12 舵輪軸ハウジング
13 電動モータ
20 ラック・ピニオン式運動変換機構
21 ラック軸
22 ピニオン軸
30 減速ギア
31 ウォームホイール
32 ウォーム
42 芯管
43 樹脂部
44 ギア歯
11 Steering wheel shaft 12 Steering wheel shaft housing 13 Electric motor 20 Rack / pinion motion conversion mechanism 21 Rack shaft 22 Pinion shaft 30 Reduction gear 31 Worm wheel 32 Worm 42 Core tube 43 Resin portion 44 Gear teeth

Claims (4)

操蛇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減速ギアにおいて、
金属製芯管の外周に、ポリアミド66をベース樹脂とし、断面が長円形で、ウレタン系サイジング剤で表面処理されたガラス繊維を10〜50質量%の割合で含有する樹脂組成物からなり、その外周面にギヤ歯が形成された樹脂部を一体化してなる歯車を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置用減速ギア。
In the reduction gear for the electric power steering device for transmitting the output of the electric motor for generating the snake steering auxiliary output to the steering shaft,
The outer periphery of the metal core tube is made of a resin composition containing polyamide 66 as a base resin, an oval cross section , and glass fibers surface-treated with a urethane sizing agent in a proportion of 10 to 50% by mass. A reduction gear for an electric power steering apparatus, comprising a gear formed by integrating a resin portion having gear teeth formed on an outer peripheral surface.
操蛇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減速ギアにおいて、
ポリアミド66をベース樹脂とし、断面が長円形で、ウレタン系サイジング剤で表面処理されたガラス繊維を10〜50質量%の割合で含有する樹脂組成物からなり、その外周面にギヤ歯が形成された歯車を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置用減速ギア。
In the reduction gear for the electric power steering device for transmitting the output of the electric motor for generating the snake steering auxiliary output to the steering shaft,
It is made of a resin composition containing polyamide 66 as a base resin and having a cross section of an oval cross section and a glass fiber surface-treated with a urethane sizing agent in a proportion of 10 to 50% by mass, and gear teeth are formed on the outer peripheral surface thereof. A reduction gear for an electric power steering apparatus, comprising:
ウォームホイール、はすば歯車、平歯車、かさ歯車またはハイポイドギアであ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用減速ギア。   3. The reduction gear for an electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the reduction gear is a worm wheel, a helical gear, a spur gear, a bevel gear, or a hypoid gear. ガラス繊維の長径部と短径部との比率が1.5〜5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用減速ギア。   The reduction gear for an electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the ratio of the long diameter portion to the short diameter portion of the glass fiber is 1.5 to 5.
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