JP2004060759A

JP2004060759A - Reduction gear for electric power steering device

Info

Publication number: JP2004060759A
Application number: JP2002219682A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Yabe; 矢部　俊一
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2022-07-29
Also published as: JP4269589B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reduction gear for an electric power steering device having durability by improving heat resistance, mechanical strength, and dimensional stability of a resin section, especially of a worm wheel. <P>SOLUTION: The reduction gear for the electric power steering device transmits an output of an electric motor for generating a steering auxiliary output to a steering shaft. The outer periphery of a metallic core pipe is formed of resin composition containing, as base resin, mixture of polyamide resin and unsaturated carboxylic deformation polyolefin resin. The outer peripheral surface is provided with a gear formed by integrating a resin part having a gear tooth. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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減速ギアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
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との間に減速機構が組み込まれている。減速機構としては、一組で大きな減速比が得られる等の理由から、図１に示されるような、電動モータ（図示せず）の回転軸に連結するウォーム１２と、ウォーム１２に噛み合うウォームホイール１１とから構成される電動パワーステアリング装置用減速ギア２０（以下、単に「減速ギア」ともいう）が使用されるのが一般的である。
【０００３】
このような減速ギア２０では、ウォームホイール１１とウォーム１２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１１に、金属製の芯管１の外周に、樹脂製で外周面にギア歯１０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。
【０００４】
上記樹脂部３には、例えば特公平６−６０６７４号公報に記載されているような、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等の材料が提案されている。しかし、耐疲労性、寸法安定性、コスト等を考慮して、補強材を含有しない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等が現在では主流になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
減速ギアでは、動力の円滑な伝達のために、ウォームホイール１１及びウォーム１２の両ギア歯は高精度に切削加工されており、更に搭載後もその形状を維持しなければならない。しかし、上記の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、水分を吸収してウォームホイール１１のギア歯１０が膨潤し、初期にウォーム１２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１２を圧迫する可能性もある。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損傷を起こし、装置全体として機能しなくなることも想定される。
【０００６】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、特にウォームホイールの樹脂部の耐熱性や機械的強度、寸法安定性を改善し、耐久性に優れる電動パワーステアリング用減速ギアを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明の、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減速ギアにおいて、金属製芯管の外周に、ポリアミド樹脂と不飽和カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂との混合物をベース樹脂と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により達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について詳細に説明する。
【０００９】
本発明の減速ギアは、金属製の芯管の外周に、樹脂製でその外周端面にギア歯を形成した樹脂部を一体化したウォームホイールを備える。このような構成自体は、図１に示したような、芯管１と樹脂部３とを一体化した従来のウォームホイール１１と同様である。また、ウォーム１２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。
【００１０】
但し、樹脂部３を形成するベース樹脂を、ポリアミド樹脂と、不飽和カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂との混合樹脂とする。尚、ポリアミド樹脂としては、従来と同様に、ポリアミド６、ポリアミド６６及びポリアミド４６等から適宜選択される。
【００１１】
一方、不飽和カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂としては、エチレンまたはプロピレンを主たる構成成分とする共重合体と、不飽和カルボン酸またはその誘導体との共重合物、並びにエチレンまたはプロピレンを主たる構成成分とするオレフィンの重合体と、不飽和カルボン酸またはその誘導体とのグラフト重合物が好ましい。
【００１２】
上記共重合物における共重合体としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレンーエチルアクリル酸共重合体等を好適に挙げることができる。また、不飽和カルボン酸またはその誘導体としては、アクリル酸、メタクリル酸、メチルメタクリル酸、酢酸ビニル、グリシジルメタクリレート等を好適に挙げることができる。尚、不飽和カルボン酸またはその誘導体は、共重合物全量に対して４０モル％以下の割合であることが好ましく、４０モル％を超えると不飽和カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂全体として極性が高くなりすぎてポリアミド樹脂との相溶性が低下し、好ましくない。
【００１３】
また、上記グラフト重合体におけるオレフィンの重合体としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン−１共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体等を好適に挙げることができる。また、不飽和カルボン酸またはその誘導体としては、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、あるいはこれらの酸無水物またはエステル等を好適に例示でき、中でも無水マレイン酸が反応性が高いことから好ましい。尚、不飽和カルボン酸またはその誘導体のグラフト量としては、オレフィンの重合体１００重量％に対して０．０５〜２重量％、好ましくは０．２〜１．５重量％の割合とすることが望ましい。不飽和カルボン酸またはその誘導体のグラフト量が０．０５重量％未満では、不飽和カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂全体として極性が低くすぎてポリアミド樹脂との相溶性があまり良くないのに加え、ポリアミド樹脂のアミド結合に対する相互作用も弱くなり、特にベース樹脂に占める割合が多くなった場合に機械的強度が低下するおそれがある。また、不飽和カルボン酸またはその誘導体のグラフト量が２重量％を超える場合には、重合時に有機化酸化物等を添加して反応効率を上げても製造するのが難しく、実用性が低い。
【００１４】
また、上記の不飽和カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂は、ポリアミド樹脂のアミド結合との相互作用を考慮すると、変性部分の官能基はカルボキシル基あるいは、容易に水分の付加で２つのカルボキシル基に反応する酸無水物からなる基であることが好ましい。
【００１５】
本発明では、耐疲労性に優れるポリアミド樹脂と、殆ど吸水しない不飽和カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂とを混合してベース樹脂とすることにより、ポリアミド樹脂の利点である耐熱性や機械的強度等を維持しつつ、不飽和カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂によりベース樹脂全体としての吸水率を下げ、ギアとしての寸法変化を抑制する。そのため、耐熱性、機械的強度、低吸水性をバランス良く満足するために、ベース樹脂を１００重量％としたときにポリアミド樹脂を７５〜９７重量％、不飽和カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂を３〜２５重量％の比率で混合することが好ましい。より好ましくは、ベース樹脂を１００重量％としたときにポリアミド樹脂を８５〜９５重量％、不飽和カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂を５〜１５重量％の比率で混合する。ポリアミド樹脂が７５重量％未満では樹脂部３の耐熱性や機械的強度が不十分となり、ポリアミド樹脂が９７重量％を超える、即ち不飽和カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂が３重量％未満の場合には吸水率が大きく、寸法変化が大きくなる。
【００１６】
また、ポリアミド樹脂と不飽和カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂とを相互に連結させるために、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、ジアリルフタレート、ジビニルベンゼン、ジイソプロペニルベンゼン、Ｎ，Ｎ´−ｍ−フェニレンビスマレイミド、ポリブタジエン等の分子中に少なくとも２個以上の炭素間二重結合を有する多官能モノマーを添加しておくと、樹脂部３を成形する際の加熱により部分的に架橋を進行させることができる。その結果、ポリアミド樹脂のアミド結合と、不飽和カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂のカルボキシル基等の変性部分との相互作用とが加わり、２種の樹脂を混合することによる強度低下等の不具合を防止できる。尚、この多官能モノマーの添加量としては、ベース樹脂１００重量部に対して０．０１〜５重量部、好ましくは０．０５〜２重量部である。添加量が０．０１重量部未満では絶対値が少なすぎて架橋反応がほとんど進まない。また、５重量部を超えて添加しても架橋の度合があまり変わらないとともに、未反応物や発生したラジカルが残存して樹脂部３の物性低下につながるおそれがある。
【００１７】
これらベース樹脂は、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１１の相手材である金属製のウォーム１２の摩耗に対して有利に働き、減速ギア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１０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。
【００１８】
補強材としては、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、上記に挙げたベース樹脂との接着性を考慮してシランカプッリング剤で表面処理したものが更に好ましい。また、これらの補強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−ム１２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１２の損傷等を考慮して適宜選択される。
【００１９】
これらの補強材は、樹脂部全体の５〜４０重量％、特に１０〜３０重量％の割合で配合することが好ましい。補強材の配合量が５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。補強材の配合量が４０重量％を超える場合には、ウォーム１２を損傷し易くなり、ウォーム１２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。
【００２０】
更に、ベース樹脂には、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。
【００２１】
ウォームホイール１１を製造する方法は制限されるものではなく、例えば図２〜図５に示す工程に従うことができる。即ち、金属製の芯金１の外周面１ａにクロスローレット加工を施し、溶剤で脱脂した後（図２）、この芯管１をスプルー４及びディスクゲート５を装着した金型に配置し、射出成形機により上記のベース樹脂もしくは補強材を配合した樹脂組成物を充填して樹脂部３を成形する（図３）。次いで、スプルー４とディスクゲート５を切除して、芯管１の外周に樹脂部３が一体化されたウォームホイールブランク材７を得る（図４）。そして、ウォームホイールブランク材７の樹脂部３の外周面３ａに切削加工により所定形状のギア歯１０を形成することにより、ウォームホイール１１が得られる（図５）。
【００２２】
以上、本発明に関して円筒ウォームギアであるウォームホイールを例示して説明したが、本発明はこれに限るものではなく、種々の変更が可能である。例えば歯車形状として、その他にも図６に示す平歯車、図７に示すはすば歯車、図８に示すかさ歯車、図９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１と、上記の樹脂組成物からなり、その外周面にギヤ歯１０が形成された樹脂部３とを一体化して構成する。尚、金属製芯金１の外周と樹脂部３との内周との間に、シランカップリング剤等からなる接着層を介在させた構成でもよい。
【００２３】
【実施例】
以下に実施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。
【００２４】
［ウォームホイール試験材の作製］
表１に示すポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、強化材及び多官能モノマーを配合し、ヘンシェルミキサー（三井三池製作所（株）製）で予備混練した後、２軸押出し機（（株）池貝製「ＰＣＭ−３０」）を用いて混練し、樹脂ペレットを得た。得られた樹脂ペレットを用いて、図２〜図５に従ってウォームホイール試験体を作製した。即ち、クロスローレット加工を施し、脱脂した外径４５ｍｍ、幅１３ｍｍのＳ４５Ｃ製の芯管を、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（住友重機械工業（株）製「ＳＧ７５Ｍ」）を用いて外径６０ｍｍ、幅１３ｍｍのウォームホイールブランク材を作製し、次いで樹脂部の外周を切削加工してギア歯を形成してウォームホイール試験体を作製した。
【００２５】
【表１】

【００２６】
注１）ＰＡ６６：宇部興産（株）製「ＵＢＥナイロン２０２０Ｕ」（Ｃｕ系熱安定化材含有）
注２）ＰＡ４６：ＤＪＥＰ製「ＳｔａｎｙｌＴＷ３００」（Ｃｕ系熱安定化材含有）
注３）不飽和カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂Ｉ：無水マレイン酸変性エチレン−α−オレフィン共重合体、三井化学（株）製「タフマーＭＰ０６０１０」
注４）不飽和カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂ＩＩ：アクリル酸変性ポリプロピ
レン、三井化学（株）製「アドマーＱＦ５００」
注５）高密度ポリエチレン樹脂：三井化学（株）製「ハイゼックス２２００Ｊ」
注６）ＧＦ：シランカップリング剤で処理されたガラス繊維、旭ファイバーグラス（株）製「チョップドストランドＣＳ０３ＤＥＦＴ２Ａ」
注７）トリアリルイソシアヌレート：化薬アクゾ（株）製「パーカリンク３０１」
【００２７】
そして、各ウォームホイール試験体について、下記に示す寸法安定性の評価及び耐久性の評価を行った。
【００２８】
［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した。何れの条件においても、変化量が４０μｍ以下を合格「○」、４０μｍを超えるものを不合格「×」として表２に示す。
・条件Ｉ：６０℃、９０％ＲＨ、７０時間
・条件ＩＩ：８０℃、９０％ＲＨ、３００時間
【００２９】
［耐久性の評価］
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または条件ＩＩにて操舵操作を繰り返し行った。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「×」として表２に示す。
・条件Ｉ：３０℃、５０％ＲＨ
・条件ＩＩ：５０℃、９０％ＲＨ
【００３０】
【表２】

【００３１】
表２に示すように、ポリアミド樹脂のみをベース樹脂とした比較例１の試験体は、温度、湿度が過酷になると寸法安定性が悪くなり、それに伴って耐久性も低下している。また、不飽和カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂では無く、高密度ポリエチレン樹脂とポリアミド樹脂とをベース樹脂とする比較例２の試験体は、吸水性には問題がなく寸法安定性が良好であるのの、変性されていないことに起因して相互作用が無いことから、機械的強度が十分ではなく、耐久性が不足している。これに対して本発明に従う実施例１〜６の各試験体は、過酷な条件下でも寸法安定性が高く、耐久性も優れている。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ウォームホイールの樹脂部をポリアミド樹脂と不飽和カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂との混合物をベース樹脂とした樹脂組成物で形成したことにより、樹脂部の耐摩耗性、寸法安定性及び耐熱性が改善され、耐久性に優れる電動パワーステアリング用減速ギアが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明並びに従来の減速ギアの一例を示す斜視図である。
【図２】ウォームホイールの製造方法を説明するための図であり、芯管の断面図である。
【図３】ウォームホイールの製造方法を説明するための図であり、成形金型の断面図である。
【図４】ウォームホイールの製造方法を説明するための図であり、得られたウォームホイールブランク材の斜視図である。
【図５】ウォームホイールの製造方法を説明するための図であり、得られたウォームホイールの斜視図である。
【図６】本発明の減速ギアの他の例（平歯車）を示す斜視図である。
【図７】本発明の減速ギアの更に他の例（はすば歯車）を示す斜視図である。
【図８】本発明の減速ギアの更に他の例（かさ歯車）を示す斜視図である。
【図９】本発明の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。
【符号の説明】
１　芯管
３　樹脂部
４　スプルー
５　ディスクゲート
１０　ギア歯
１１　ウォームホイール
１２　ウォーム
２０　減速ギア[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a reduction gear for an electric power steering device for transmitting an output of an electric motor for generating a steering assist output to a steering shaft.
[0002]
[Prior art]
In an electric power steering apparatus incorporated in an automobile, an electric motor having a relatively high rotation speed and a low torque is used, and therefore a speed reduction mechanism is incorporated between the electric motor and a steering shaft. As a reduction mechanism, a worm 12 connected to a rotating shaft of an electric motor (not shown) and a worm wheel meshing with the worm 12 as shown in FIG. In general, a reduction gear 20 for an electric power steering device (hereinafter, also simply referred to as a “reduction gear”) composed of the reduction gear 11 is used.
[0003]
In such a reduction gear 20, when both the worm wheel 11 and the worm 12 are made of metal, there is a problem that an unpleasant sound such as a rattling sound or a vibration sound is generated when the steering wheel is operated. Therefore, noise reduction is performed by using the worm wheel 11 in which the resin portion 3 formed of resin and having the gear teeth 10 formed on the outer peripheral surface is integrated with the outer periphery of the metal core tube 1. .
[0004]
The resin portion 3 includes, for example, a base resin such as polyamide 6, polyamide 66, polyacetal, polyetheretherketone (PEEK), and polyphenylene sulfide (PPS) as described in JP-B-6-60674. In addition to materials containing reinforcing materials such as glass fibers and carbon fibers, materials such as MC (monomer cast) nylon, polyamide 6, and polyamide 66 that do not contain reinforcing materials have been proposed. However, in consideration of fatigue resistance, dimensional stability, cost, and the like, MC nylon containing no reinforcing material, polyamide 6, polyamide 66, polyamide 46, and the like containing glass fiber are now mainstream.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the reduction gear, both gear teeth of the worm wheel 11 and the worm 12 are cut with high precision in order to smoothly transmit power, and the shape must be maintained even after mounting. However, although the above-mentioned polyamide-based material is excellent in fatigue resistance, it has high water absorption, absorbs moisture, swells the gear teeth 10 of the worm wheel 11, and the gap existing between the worm 12 and the worm 12 at the beginning. If the worm 12 disappears or swells further, the worm 12 may be pressed. As a result, it is assumed that the resistance of the gear becomes heavy, resulting in a heavy handle, and that the gear portion is worn or damaged by the compression, so that the device does not function as a whole.
[0006]
The present invention has been made in view of such a situation, and provides a reduction gear for electric power steering, which has improved heat resistance, mechanical strength, and dimensional stability of a resin portion of a worm wheel and is excellent in durability. The purpose is to:
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to provide a reduction gear for an electric power steering apparatus for transmitting an output of an electric motor for generating a steering assist output to a steering shaft according to the present invention, wherein a polyamide resin and an unsaturated carboxylic acid are modified on the outer periphery of a metal core tube. This is achieved by a reduction gear for an electric power steering device, comprising a gear made of a resin composition having a mixture with a polyolefin resin as a base resin and having a resin portion having gear teeth formed on an outer peripheral surface thereof. Is done.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.
[0009]
The reduction gear of the present invention is provided with a worm wheel in which a resin portion made of resin and having gear teeth formed on the outer peripheral end surface is integrated on the outer periphery of a metal core tube. Such a configuration itself is the same as the conventional worm wheel 11 in which the core tube 1 and the resin portion 3 are integrated as shown in FIG. There is no limitation on the worm 12, and the worm 12 can be made of metal as in the related art.
[0010]
However, the base resin forming the resin part 3 is a mixed resin of a polyamide resin and an unsaturated carboxylic acid-modified polyolefin resin. The polyamide resin is appropriately selected from polyamide 6, polyamide 66, polyamide 46, and the like, as in the related art.
[0011]
On the other hand, unsaturated carboxylic acid-modified polyolefin resins include copolymers of ethylene or propylene as a main component and copolymers of unsaturated carboxylic acids or derivatives thereof, and olefins of ethylene or propylene as a main component. And a graft polymer of an unsaturated carboxylic acid or its derivative.
[0012]
Preferable examples of the copolymer in the copolymer include an ethylene-vinyl acetate copolymer, an ethylene-acrylic acid copolymer, and an ethylene-ethylacrylic acid copolymer. Further, as the unsaturated carboxylic acid or its derivative, acrylic acid, methacrylic acid, methyl methacrylic acid, vinyl acetate, glycidyl methacrylate and the like can be preferably mentioned. The unsaturated carboxylic acid or its derivative is preferably present in a proportion of 40 mol% or less based on the total amount of the copolymer, and if it exceeds 40 mol%, the polarity of the unsaturated carboxylic acid-modified polyolefin resin as a whole becomes too high. As a result, the compatibility with the polyamide resin decreases, which is not preferable.
[0013]
Examples of the olefin polymer in the graft polymer include polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-butene-1 copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer and the like. Can be suitably mentioned. Further, as the unsaturated carboxylic acid or a derivative thereof, acrylic acid, methacrylic acid, ethacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, or acid anhydrides or esters thereof can be preferably exemplified, and among them, maleic anhydride has reactivity. It is preferable because it is high. The amount of grafting of the unsaturated carboxylic acid or a derivative thereof is 0.05 to 2% by weight, preferably 0.2 to 1.5% by weight, based on 100% by weight of the olefin polymer. desirable. When the graft amount of the unsaturated carboxylic acid or its derivative is less than 0.05% by weight, the polarity of the unsaturated carboxylic acid-modified polyolefin resin as a whole is so low that the compatibility with the polyamide resin is not so good. The interaction with the amide bond is also weakened, and the mechanical strength may be reduced particularly when the ratio in the base resin increases. Further, when the graft amount of the unsaturated carboxylic acid or its derivative exceeds 2% by weight, it is difficult to produce even if an organic oxide or the like is added during polymerization to increase the reaction efficiency, and the practicability is low.
[0014]
In addition, in consideration of the interaction with the amide bond of the polyamide resin, the unsaturated carboxylic acid-modified polyolefin resin has a functional group in the modified portion which is a carboxyl group or an acid which easily reacts with two carboxyl groups by adding moisture. The group preferably comprises an anhydride.
[0015]
In the present invention, a polyamide resin having excellent fatigue resistance and an unsaturated carboxylic acid-modified polyolefin resin that hardly absorbs water are mixed to form a base resin, thereby maintaining heat resistance, mechanical strength, and the like, which are advantages of the polyamide resin. In addition, the unsaturated carboxylic acid-modified polyolefin resin reduces the water absorption of the base resin as a whole and suppresses a dimensional change as a gear. Therefore, in order to satisfy the heat resistance, mechanical strength, and low water absorption in a well-balanced manner, when the base resin is 100% by weight, the polyamide resin is 75 to 97% by weight, and the unsaturated carboxylic acid-modified polyolefin resin is 3 to 25%. It is preferred to mix at a ratio of weight%. More preferably, when the base resin is 100% by weight, the polyamide resin is mixed at a ratio of 85 to 95% by weight, and the unsaturated carboxylic acid-modified polyolefin resin is mixed at a ratio of 5 to 15% by weight. If the polyamide resin is less than 75% by weight, the heat resistance and mechanical strength of the resin part 3 become insufficient, and if the polyamide resin exceeds 97% by weight, that is, if the unsaturated carboxylic acid-modified polyolefin resin is less than 3% by weight, water absorption will occur. The rate is large and the dimensional change is large.
[0016]
Further, in order to interconnect the polyamide resin and the unsaturated carboxylic acid-modified polyolefin resin, triallyl isocyanurate, triallyl cyanurate, diallyl phthalate, divinylbenzene, diisopropenylbenzene, N, N'-m-phenylene If a polyfunctional monomer having at least two or more carbon-carbon double bonds is added to a molecule such as bismaleimide or polybutadiene, the crosslinking can be partially advanced by heating when the resin portion 3 is molded. it can. As a result, an interaction between the amide bond of the polyamide resin and a modified portion such as a carboxyl group of the unsaturated carboxylic acid-modified polyolefin resin is added, and problems such as a decrease in strength due to mixing of two kinds of resins can be prevented. The amount of the polyfunctional monomer is 0.01 to 5 parts by weight, preferably 0.05 to 2 parts by weight, based on 100 parts by weight of the base resin. If the addition amount is less than 0.01 part by weight, the absolute value is too small and the crosslinking reaction hardly proceeds. Further, even if it is added in excess of 5 parts by weight, the degree of crosslinking does not change much, and unreacted substances and generated radicals may remain, leading to deterioration in the physical properties of the resin portion 3.
[0017]
These base resins alone exhibit a certain level of durability even when used alone, work favorably against abrasion of the metal worm 12, which is a mating material of the worm wheel 11, and sufficiently function as a reduction gear. However, if the gear teeth 10 are used under more severe use conditions, the gear teeth 10 may be damaged or worn. Therefore, in order to further enhance the reliability, it is preferable to add a reinforcing material.
[0018]
As the reinforcing material, glass fibers, carbon fibers, potassium titanate whiskers, aluminum borate whiskers, and the like are preferable, and those obtained by performing a surface treatment with a silane coupling agent in consideration of the adhesiveness with the base resin described above are more preferable. . In addition, these reinforcing materials can be used in combination of a plurality of types. In consideration of impact strength, it is preferable to mix fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers, and further in consideration of damage to the worm 12, it is preferable to mix whisker-like materials with fibrous materials. The mixing ratio when mixed and used depends on the type of the fibrous material and the whisker-like material, and is appropriately selected in consideration of impact strength, damage to the worm 12, and the like.
[0019]
These reinforcing materials are preferably blended at a ratio of 5 to 40% by weight, particularly 10 to 30% by weight of the entire resin part. When the compounding amount of the reinforcing material is less than 5% by weight, the mechanical strength is not improved because it is not preferable. If the compounding amount of the reinforcing material exceeds 40% by weight, the worm 12 is easily damaged, and the wear of the worm 12 is promoted, and the durability as a reduction gear may be insufficient, which is not preferable.
[0020]
Furthermore, in order to prevent deterioration due to heat during molding and use, it is preferable to add an iodide-based heat stabilizer and an amine-based antioxidant to the base resin alone or in combination.
[0021]
The method for manufacturing the worm wheel 11 is not limited, and for example, the steps shown in FIGS. 2 to 5 can be followed. That is, after the outer peripheral surface 1a of the metal core 1 is subjected to cross knurling and degreased with a solvent (FIG. 2), the core tube 1 is placed in a mold equipped with the sprue 4 and the disk gate 5, and injection is performed. The resin part 3 is molded by filling the resin composition containing the base resin or the reinforcing material with a molding machine (FIG. 3). Next, the sprue 4 and the disk gate 5 are cut off to obtain a worm wheel blank 7 in which the resin portion 3 is integrated with the outer periphery of the core tube 1 (FIG. 4). Then, the worm wheel 11 is obtained by forming the gear teeth 10 of a predetermined shape on the outer peripheral surface 3a of the resin portion 3 of the worm wheel blank 7 by cutting (FIG. 5).
[0022]
As described above, the present invention has been described by exemplifying the worm wheel which is a cylindrical worm gear, but the present invention is not limited to this, and various modifications are possible. For example, other spur gears shown in FIG. 6, helical gears shown in FIG. 7, bevel gears shown in FIG. 8, hypoid gears shown in FIG. , Made of the above-described resin composition, and integrally formed with the resin portion 3 having the gear teeth 10 formed on the outer peripheral surface thereof. Note that a configuration in which an adhesive layer made of a silane coupling agent or the like is interposed between the outer periphery of the metal core 1 and the inner periphery of the resin portion 3 may be used.
[0023]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be further described with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.
[0024]
[Preparation of worm wheel test material]
A polyamide resin, a polyolefin resin, a reinforcing material and a polyfunctional monomer shown in Table 1 were blended, and preliminarily kneaded with a Henschel mixer (manufactured by Mitsui Miike Seisakusho Co., Ltd.). 30 ") to obtain resin pellets. Using the obtained resin pellets, a worm wheel test body was manufactured according to FIGS. That is, a core tube made of S45C having an outer diameter of 45 mm and a width of 13 mm, which has been subjected to cross knurling and degreased, is placed in a mold equipped with a sprue and a disc gate, and an injection molding machine (manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd.) SG75M ") to prepare a worm wheel blank having an outer diameter of 60 mm and a width of 13 mm, and then cutting the outer periphery of the resin portion to form gear teeth, thereby preparing a worm wheel test body.
[0025]
[Table 1]

[0026]
Note 1) PA66: "UBE Nylon 2020U" manufactured by Ube Industries, Ltd. (containing Cu-based heat stabilizer)
Note 2) PA46: DJEP “Stanyl TW300” (containing Cu-based heat stabilizer)
Note 3) Unsaturated carboxylic acid-modified polyolefin resin I: maleic anhydride-modified ethylene-α-olefin copolymer, “Tuffmer MP06010” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
Note 4) Unsaturated carboxylic acid-modified polyolefin resin II: acrylic acid-modified polypropylene, "Admer QF500" manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
Note 5) High-density polyethylene resin: "HIZEX 2200J" manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
Note 6) GF: glass fiber treated with a silane coupling agent, “Chopped Strand CS03DEFT2A” manufactured by Asahi Fiberglass Co., Ltd.
Note 7) Triallyl isocyanurate: “PARKALINK 301” manufactured by Kayaku Akzo Co., Ltd.
[0027]
The dimensional stability and durability of each worm wheel test piece were evaluated as described below.
[0028]
[Evaluation of dimensional stability]
Each test body was left under the following conditions I or II, and after a lapse of a predetermined time, the amount of change in the gear outer diameter was measured. Table 2 shows that, under any of the conditions, the change amount of 40 μm or less was evaluated as “good”, and the change amount exceeding 40 μm was evaluated as “fail”.
Condition I: 60 ° C., 90% RH, 70 hours Condition II: 80 ° C., 90% RH, 300 hours
[Evaluation of durability]
Each test body was assembled in an actual automobile reduction gear, and the steering operation was repeatedly performed under the following conditions I or II. Under any of the conditions, the reduction gear that can withstand 100,000 times of steering is shown as "O", and the reduction gear that could not withstand 100,000 times of steering is shown as "Fail" in Table 2. .
Condition I: 30 ° C., 50% RH
Condition II: 50 ° C., 90% RH
[0030]
[Table 2]

[0031]
As shown in Table 2, in the test body of Comparative Example 1 using only the polyamide resin as the base resin, when the temperature and the humidity became severe, the dimensional stability was deteriorated, and the durability was also reduced accordingly. In addition, the test specimen of Comparative Example 2, which is not an unsaturated carboxylic acid-modified polyolefin resin but a high-density polyethylene resin and a polyamide resin as the base resin, has no problem in water absorption and has good dimensional stability. Since there is no interaction due to non-denaturation, the mechanical strength is not sufficient and the durability is insufficient. On the other hand, each of the test specimens of Examples 1 to 6 according to the present invention has high dimensional stability even under severe conditions and excellent durability.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the resin part of the worm wheel is formed of a resin composition containing a mixture of a polyamide resin and an unsaturated carboxylic acid-modified polyolefin resin as a base resin. A reduction gear for an electric power steering having improved durability, dimensional stability and heat resistance, and having excellent durability can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of the present invention and a conventional reduction gear.
FIG. 2 is a view for explaining a method of manufacturing the worm wheel, and is a cross-sectional view of the core tube.
FIG. 3 is a view for explaining a method of manufacturing the worm wheel, and is a cross-sectional view of a molding die.
FIG. 4 is a view for explaining a method of manufacturing the worm wheel, and is a perspective view of the obtained worm wheel blank.
FIG. 5 is a view for explaining a method of manufacturing the worm wheel, and is a perspective view of the obtained worm wheel.
FIG. 6 is a perspective view showing another example (spur gear) of the reduction gear of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view showing still another example (helical gear) of the reduction gear of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view showing still another example (bevel gear) of the reduction gear of the present invention.
FIG. 9 is a perspective view showing still another example (high void gear) of the reduction gear of the present invention.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 core tube 3 resin portion 4 sprue 5 disk gate 10 gear teeth 11 worm wheel 12 worm 20 reduction gear

Claims

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減速ギアにおいて、金属製芯管の外周に、ポリアミド樹脂と不飽和カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂との混合物をベース樹脂と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 a reduction gear for an electric power steering device for transmitting an output of an electric motor for generating a steering assist output to a steering shaft, a mixture of a polyamide resin and an unsaturated carboxylic acid-modified polyolefin resin is used as a base resin on an outer periphery of a metal core tube. A reduction gear for an electric power steering device, comprising: a gear formed by integrating a resin portion having a gear tooth formed on an outer peripheral surface thereof.

前記ベース樹脂が、不飽和カルボン酸変性ポリオレフィン樹脂を３〜２５重量％の割合で含有することを特徴とする請求項１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 device according to claim 1, wherein the base resin contains an unsaturated carboxylic acid-modified polyolefin resin at a ratio of 3 to 25% by weight.

前記歯車が、円筒ウォームギア、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 according to claim 1, wherein the gear is a cylindrical worm gear, a helical gear, a spur gear, a bevel gear, or a hypoid gear.