(57)【要約】  本発明は、ギヤに関し、ギヤ伝達効率と耐逆転性を考慮した新たなギヤを提供することを課題とする。  課題を解決するための手段として、ウォームギヤ（４６）は、ウォーム（３６）と、ウォーム（３６）と噛み合うウォームホイール（４２）と、増ちょう剤としてウレアを含むグリースと、を有する。グリースは、ウォーム（３６）とウォームホイール（４２）とが噛み合う部分に塗布されており、ウォーム（３６）は、進み角が４°より大きくなるように構成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォームと、  前記ウォームと噛み合うウォームホイールと、  増ちょう剤としてウレアを含むグリースと、を有し、  前記グリースは、前記ウォームと前記ウォームホイールとが噛み合う部分に塗布されており、  前記ウォームは、進み角が４°より大きくなるように構成されていることを特徴とするギヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ギヤに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、ウォームおよびウォームホイールを有するウォームギヤ減速機を備えたモータが知られている。このような減速機付モータは、例えば窓ガラスを上下動して開閉させる自動車のパワーウィンドウに使用される場合、窓ガラスが自重や振動で開いたり、外部から開けられたりといった事態を防止するための特性として耐逆転性が求められている。【０００３】  通常、ウォームとウォームホイールとが噛み合う部分には、部品同士の摩擦による摩耗や焼き付きを防止するための潤滑剤（主としてグリース）が用いられている。したがって、減速機付モータにおけるウォームギヤのギヤ伝達効率を考慮すれば、ウォームとウォームホイールとの間の摩擦係数が小さくなる潤滑剤が好ましいことになる。一方で、摩擦係数の小さい潤滑剤は、前述の耐逆転性について最適なものであるとは限らない。【０００４】  そこで、一般的な耐摩耗性だけでなく耐逆転性を考慮したグリースが考案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４６６９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ギヤ伝達効率と耐逆転性を考慮した新たなギヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  上記課題を解決するために、本発明のある態様のギヤは、ウォームと、ウォームと噛み合うウォームホイールと、増ちょう剤としてウレアを含むグリースと、を有する。グリースは、ウォームとウォームホイールとが噛み合う部分に塗布されている。ウォームは、進み角が４°より大きくなるように構成されている。【０００８】  なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００９】  本発明によれば、新たなギヤを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】パワーウィンドウの概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係る減速機付モータの正面図である。
【図３】平均粒径２８μｍのアクリル樹脂粉末の表面に、平均粒径１５ｎｍの酸化チタン粉末の凝集体が付着している様子を撮影した電子顕微鏡写真を示す図である。
【図４】図３に示す一つのアクリル樹脂粉末を拡大して撮影した電子顕微鏡写真を示す図である。
【図５】平均粒径２８μｍのアクリル樹脂粉末の表面に、平均粒径７ｎｍの酸化ケイ素粉末の凝集体が付着している様子を撮影した電子顕微鏡写真を示す図である。
【図６】本実施の形態に係るグリースの一例を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】  以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。
【００１２】  以下の実施の形態に係る潤滑剤としてのグリースは、半固体状の材料であり、潤滑を必要とする領域に留まることができる程度の粘度を有するものである。以下では、減速機付モータにグリースを適用する場合について説明する。減速機付モータは、例えば、自動車の窓ガラスを自動的に開閉するパワーウィンドウ、車体の天井部に取り付けられる電動サンルーフなど自動車用電装機器を駆動するアクチュエータ等に使用される。
【００１３】  ［第１の実施の形態］  （減速機付モータ）  図１は、パワーウィンドウの概略構成を示す図である。図２は、第１の実施の形態に係る減速機付モータの正面図である。図２において、ウォーム減速機の部分は断面で示されている。
【００１４】  パワーウィンドウ１０において、減速機付モータ１２に駆動されてワイヤケーブル１４が移動すると、ワイヤケーブル１４に係止されている窓ガラス１６が、矢印Ｂに示すように昇降する。自動車のバッテリ１８から供給される駆動用電流は、制御回路２０によりオン、オフ制御および正、逆回転用の切替え制御がなされて減速機付モータ１２に供給される。減速機付モータ１２は、駆動用電流により正，逆方向に回転してパワーウィンドウ１０を駆動する。
【００１５】  減速機付モータ１２は、モータ部２２と、モータ部２２に取り付けられたウォーム減速機２４とを備えており、モータ部２２の出力をウォーム減速機２４で減速して出力する。ウォーム減速機２４のギヤケース２６には、ギヤケース側取付部２８が設けられている。モータ部２２のフランジ部３０は、ギヤケース側取付部２８にねじ３２により締め付け固定されている。モータ部２２のモータ軸３４にはウォーム３６が取り付けられている。モータ軸３４の先端部３８は、軸受４０によりギヤケース２６に回転自在に軸支されている。
【００１６】  ギヤケース２６の内部には、ウォーム３６に噛合するウォームホイール４２が回転自在に設けられている。ウォームホイール４２はヘリカルギヤにより構成されていてもよい。ウォームホイール４２の中心部には出力軸４４が取り付けられている。ウォーム３６とウォームホイール４２によりウォームギヤ４６が構成されている。ウォーム３６は機械構造用炭素鋼（Ｓ２０Ｃ）で形成され、ウォームホイール４２はポリアセタール（ＰＯＭ）、ギヤケース２６はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）からなる合成樹脂により形成されているので、ウォームギヤ４６は金属と合成樹脂とが噛み合っていることになる。
【００１７】  このような構成の減速機付モータ１２を有するパワーウィンドウ１０において、制御回路２０からの制御信号により駆動用電流がバッテリ１８からモータ部２２に供給されると、モータ部２２は駆動されてモータ軸３４を正転、逆転方向に回転させる。モータ軸３４の駆動トルクはウォーム３６に伝達され、次いで、ウォーム３６からウォームホイール４２および出力軸４４に伝わって、出力軸４４から外部に取り出される。この出力軸４４における駆動トルクにより、パワーウィンドウ１０のワイヤケーブル１４が移動して、窓ガラス１６が自動的に開閉する。
【００１８】  パワーウィンドウ１０の減速機付モータ１２に要求される主な機能としては、例えば下記の項目が挙げられる。（１）幅広い使用温度範囲（例えば、−４０℃ないし８５℃）で、常に所望のギヤ伝達効率を確保して耐逆転性を維持すること。（２）減速機付モータ１２は、自動車のドアの内部の狭いスペースにアッセンブリされるので、全体が小型であること。（３）窓ガラス１６を繰り返して開閉動作できること、すなわちライフサイクル数（減速機付モータ１２の寿命に相当）が大きいこと。（４）モータ騒音が低く静粛であること。
【００１９】  本実施の形態に係るグリースは、ウォーム減速機２４のウォームギヤ４６におけるウォーム３６とウォームホイール４２との噛み合い部Ｒ１を潤滑するものである。また、グリースは、特に（１）に着目して考案されたものであり、高い伝達効率を達成しつつ所望の耐逆転性も実現するという一見相反する要求を満たすものである。次に、グリースの組成の概略について説明する。本実施の形態に係るグリースは、主としてベースオイルと、増ちょう剤と、固体添加剤とを含むが、前述の（１）の機能を満たすものであれば、この構成に限られるものではない。
【００２０】  （ベースオイル）  ベースオイルは、合成油や鉱物油から選択される。合成油としては、炭化水素油やエステル油が挙げられる。炭化水素油としては、例えば、ポリ−α−オレフィン、エチレン−α−オレフィン共重合体、ポリブデン、アルキルベンゼン、アルキルナフタレンが挙げられる。
【００２１】  （増ちょう剤）  増ちょう剤は、ベースオイルの中に分散しグリース全体を半固体状にする作用を持つ物質である。増ちょう剤は、石鹸系（金属石鹸）と非石鹸系（ウレア）に大別される。金属石鹸としては、リチウム（Ｌｉ）石鹸、カルシウム（Ｃａ）石鹸、アルミニウム（Ａｌ）石鹸、ナトリウム（Ｎａ）石鹸等が挙げられる。ウレアとしては、脂肪族ウレア、芳香族ウレア、脂環族ウレア等が挙げられる。
【００２２】  （固体添加剤）  固体添加剤は、架橋樹脂、無機系化合物、自己潤滑性樹脂等が挙げられる。架橋樹脂は、非可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等であり、三次元に架橋しているものであってもよい。具体的な架橋樹脂としては、脂肪族である架橋アクリル樹脂、シリコーン樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂等、芳香族であるフェノール樹脂、架橋ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂等、が挙げられる。
【００２３】  また、無機系化合物には、金属酸化物が含まれている。具体的な金属酸化物としては、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ２）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）が挙げられる。
【００２４】  また、自己潤滑性樹脂としては、ナイロン（ＰＡ：ポリアミド）樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ：ポリオキシメチレン）樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂等が挙げられる。
【００２５】  （グリースの性能評価）  グリースの性能評価として伝達効率と耐逆転性能を測定した。  ＜伝達効率＞  伝達効率η［％］は、減速機付モータ１２のウォームギヤ４６の噛み合い部Ｒ１に所定量のグリースを塗布し、減速前のモータ部２２の出力トルクＴ１（停動トルクＴｓ）と減速後の出力軸４４の出力トルクＴ２（停動トルクと同様に出力軸が回転しなくなるトルク）とから次の式により算出される。  伝達効率η［％］＝（Ｔ２／（Ｔ１×減速比））×１００
【００２６】  ここで、減速機付モータ１２の減速比は６５であり、ウォームホイールが一回転するのに必要なウォームの回転数として算出できる。また、ウォーム３６の進み角は約６°である。また、測定は、−４０℃、常温（例えば２５℃）、８５℃の３環境で行った。
【００２７】  ＜耐逆転性能＞  耐逆転性能の評価は、出力軸４４の回転方向に２０Ｎｍのトルクをかけた際に、出力軸４４が回転しなければ合格とし、回転したら不合格とする。この測定を、トルクをかける際の速度を３水準（低速、中速、高速）で行い、かつ、それぞれの速度で正転方向、逆転方向にトルクをかける。つまり、一つの減速機付モータ１２に対して６回試験する。そして、Ｎ個の減速機付モータ１２に対して行うことで計３×２×Ｎの結果が得られる。出力軸４４が回転しなかったものを合格、回転したものを不合格とし、合格した試験結果の数をＮ１とすると、耐逆転性能の合格率Ｐ［％］は次の式により算出される。  合格率Ｐ＝（Ｎ１／（３×２×Ｎ））×１００
【００２８】  なお、耐逆転性能の試験は、低温（−４０℃）、常温（例えば２５℃）、高温（８５℃）の３環境で行った。また、常温においては、減速機付モータ１２をパワーウィンドウ１０に適用した場合を想定した寿命試験後（２万サイクル）にも耐逆転性能の試験を行った。
【００２９】  以下の各表において、試験を行ったグリースの組成とそのグリースを用いた減速機付モータの性能を示している。
【００３０】  （固体添加物の種類）  グリースＡ１〜グリースＡ７の組成を表１に示す。また、グリースＡ１〜Ａ７の伝達効率および耐逆転性能の結果を表２に示す。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
【表２】
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【００３３】  グリースＡ３のように固体添加剤を含まない場合、低温での耐逆転性能の合格率は１００％であるものの、常温や高温における耐逆転性能の合格率は０％である。これに対して、固体添加剤であるアクリル樹脂の粉末や酸化チタンの粉末を１種類添加したグリースＡ４やグリースＡ５は、グリースＡ３と比較して常温や高温において耐逆転性能の合格率が向上している。また、固体添加剤としてアクリル樹脂の粉末および酸化チタンの粉末の２種類を添加したグリースＡ１は、低温、常温、高温の全ての環境における耐逆転性能の合格率が１００％である。
【００３４】  また、固体添加剤としてアクリル樹脂、酸化チタンおよびナイロン樹脂の３種類を添加したグリースＡ２は、グリースＡ１より更に伝達効率が改善している。一方、３種類目の固体添加剤としてメラミンシアヌレート（ＭＣＡ）やＰＴＦＥを含有するグリースＡ６やグリースＡ７は、グリースＡ２ほどには耐逆転性能が向上していない。したがって、３種類目の固体添加剤としてはナイロン樹脂（ポリアミド樹脂）が好ましい。
【００３５】  （グリースの主成分）  グリースＢ１〜グリースＢ６の組成を表３に示す。また、グリースＢ１〜Ｂ６の伝達効率および耐逆転性能の結果を表４に示す。
【００３６】
【表３】
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【００３７】
【表４】
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【００３８】  グリースＢ２のように増ちょう剤としてリチウム石鹸を含む場合、低温での耐逆転性能の合格率は１００％であるものの、常温（寿命試験後）や高温における耐逆転性能の合格率は０％である。一方、グリースＢ１のように増ちょう剤としてウレアの一種である脂環族ウレアを含む場合、低温、常温、高温の全ての環境における耐逆転性能の合格率が１００％である。
【００３９】  また、固体添加剤の一種である架橋樹脂として、アクリル樹脂（グリースＢ１）、フェノール樹脂（グリースＢ５）、ポリスチレン樹脂（グリースＢ６）を含む場合も、低温、常温、高温の全ての環境における耐逆転性能の合格率が１００％である。また、固体添加剤の一種である金属酸化物として、酸化チタン（グリースＢ１）、酸化アルミニウム（グリースＢ３）、酸化亜鉛（グリースＢ４）を含む場合も、低温、常温、高温の全ての環境における耐逆転性能の合格率が１００％である。
【００４０】  以上より、炭化水素油とウレアと架橋樹脂と金属酸化物とを含むグリースは、ある程度以上のギヤの伝達効率を維持しつつ、十分な耐逆転性能を実現できる。
【００４１】  （架橋樹脂の含有量）  グリースＣ１〜グリースＣ１７の組成を表５に示す。また、グリースＣ１〜グリースＣ１７の伝達効率および耐逆転性能の結果を表６に示す。
【００４２】
【表５】
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【００４３】
【表６】
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【００４４】  グリースＣ１のように固体添加剤としてのアクリル樹脂を含まない場合、低温での耐逆転性能の合格率は１００％であるものの、常温や高温における耐逆転性能の合格率は０％である。一方、アクリル樹脂を含有しているグリースＣ２〜グリースＣ１７の場合、耐逆転性能の合格率が向上する。アクリル樹脂は、少なくとも０．１ｗｔ％以上含有しているとよく、１ｗｔ％以上、好ましくは５ｗｔ％より多く、更に好ましくは１０ｗｔ％以上であるとよい。一方、アクリル樹脂は多くとも５０ｗｔ％以下含有しているとよく、４０ｗｔ％以下、好ましくは３０ｗｔ％以下、更に好ましくは２０ｗｔ％以下であるとよい。
【００４５】  なお、表６に示す結果は、進み角６°のウォーム３６を備えた減速機付モータ１２の場合であるが、耐逆転性能を重視して進み角を小さくした場合、アクリル樹脂の含有量を減らせる。例えば進み角５°のウォームを備えた減速機付モータの場合、グリースが含有するアクリル樹脂は、少なくとも０．１ｗｔ％以上含有しているとよく、好ましくは０．４ｗｔ％より多く、更に好ましくは０．８ｗｔ％以上であるとよい。一方、アクリル樹脂は多くとも３．２ｗｔ％以下含有しているとよく、好ましくは２．４ｗｔ％以下、更に好ましくは１．６ｗｔ％以下であるとよい。
【００４６】  （金属酸化物の含有量）  グリースＤ１〜グリースＤ１０の組成を表７に示す。また、グリースＤ１〜グリースＤ１０の伝達効率および耐逆転性能の結果を表８に示す。
【００４７】
【表７】
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【００４８】
【表８】
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【００４９】  グリースＤ１のように固体添加剤としての酸化チタンを含まない場合、低温での耐逆転性能の合格率は１００％であるものの、常温や高温における耐逆転性能の合格率は０％である。一方、酸化チタンを含有しているグリースＤ２〜グリースＤ３、酸化チタンおよびアクリル樹脂を含有しているグリースＤ４〜Ｄ１０の場合、耐逆転性能の合格率が向上する。酸化チタンは、少なくとも０．１ｗｔ％以上含有しているとよく、１ｗｔ％以上、好ましくは５ｗｔ％より多く、更に好ましくは１０ｗｔ％以上であるとよい。一方、酸化チタンは多くとも４０ｗｔ％以下含有しているとよく、好ましくは３０ｗｔ％以下、更に好ましくは２０ｗｔ％以下であるとよい。
【００５０】  なお、表８に示す結果は、進み角６°のウォーム３６を備えた減速機付モータ１２の場合であるが、耐逆転性能を重視して進み角を小さくした場合、酸化チタンの含有量を減らせる。例えば進み角５°のウォームを備えた減速機付モータの場合、グリースが含有する酸化チタンは、少なくとも０．１ｗｔ％以上含有しているとよく、好ましくは０．４ｗｔ％より多く、更に好ましくは０．８ｗｔ％以上であるとよい。一方、酸化チタンは多くとも３．２ｗｔ％以下含有しているとよく、好ましくは２．４ｗｔ％以下、更に好ましくは１．６ｗｔ％以下であるとよい。
【００５１】  （自己潤滑性樹脂の含有量）  グリースＥ１〜グリースＥ１０の組成を表９に示す。また、グリースＥ１〜グリースＥ１０の伝達効率および耐逆転性能の結果を表１０に示す。
【００５２】
【表９】
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【００５３】
【表１０】
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【００５４】  グリースＥ１のように固体添加剤を含まない場合、低温での耐逆転性能の合格率は１００％であるものの、常温や高温における耐逆転性能の合格率は０％である。一方、固体添加剤としてアクリル樹脂、酸化チタンおよびナイロン樹脂を含有しているグリースＥ３〜Ｅ１０の場合、耐逆転性能の合格率が向上する。自己潤滑性樹脂であるナイロン樹脂は、少なくとも０．１ｗｔ％以上含有しているとよく、１ｗｔ％以上、好ましくは５ｗｔ％以上であるとよい。一方、ナイロン樹脂は多くとも２０ｗｔ％以下含有しているとよく、好ましくは１５ｗｔ％以下であるとよい。
【００５５】  なお、表１０に示す結果は、進み角６°のウォーム３６を備えた減速機付モータ１２の場合であるが、耐逆転性能を重視して進み角を小さくした場合、ナイロン樹脂の含有量を減らせる。例えば進み角５°のウォーム減速機付モータの場合、グリースが含有するナイロン樹脂は、少なくとも０．１ｗｔ％以上含有しているとよく、好ましくは０．４ｗｔ％以上であるとよい。一方、ナイロン樹脂は多くとも１．６ｗｔ％以下含有しているとよく、好ましくは１．２ｗｔ％以下であるとよい。
【００５６】  （架橋樹脂と金属酸化物との含有量の比率）  前述の通り、グリースが含有する架橋樹脂は、０．１ｗｔ％〜４０ｗｔ％の範囲が好ましい。また、グリースが含有する金属酸化物は、０．１ｗｔ％〜４０ｗｔ％の範囲が好ましい。したがって、グリースは、固体添加剤全体として０．２ｗｔ％〜８０ｗｔ％含みうる。しかしながら、固体添加剤の割合が多すぎると、グリースの特性として必要なベースオイルや増ちょう剤が少なくなりすぎるため、固体添加剤はグリース全体に対して６０ｗｔ％以下であるとよく、好ましくは５０ｗｔ％以下、更に好ましくは４０ｗｔ％以下である。
【００５７】  また、架橋樹脂の含有量に対する金属酸化物の含有量の比率が少なくとも０．０２５〜４０の範囲がよく、好ましくは０．１６７〜６の範囲、更に好ましくは０．５〜２の範囲であるとよい。この範囲を外れるほど、２種類の固体添加剤の一方の特性が支配的になるため、２種類の固体添加剤を用いた相乗効果が薄くなる。
【００５８】  具体的には、グリースＣ１１は、アクリル樹脂の含有量が１ｗｔ％であり酸化チタンの含有量が１５ｗｔ％であるため、架橋樹脂の含有量に対する金属酸化物の含有量の比率は１５である。一方、グリースＣ１７は、アクリル樹脂の含有量が３０ｗｔ％であり酸化チタンの含有量が１５ｗｔ％であるため、架橋樹脂の含有量に対する金属酸化物の含有量の比率は０．５である。また、グリースＤ４は、アクリル樹脂の含有量が１５ｗｔ％であり酸化チタンの含有量が１ｗｔ％であるため、架橋樹脂の含有量に対する金属酸化物の含有量の比率は０．０６６である。一方、グリースＤ１０は、アクリル樹脂の含有量が１５ｗｔ％であり酸化チタンの含有量が３０ｗｔ％であるため、架橋樹脂の含有量に対する金属酸化物の含有量の比率は２．０である。
【００５９】  （固体添加剤の平均粒径）  グリースは、固体添加剤として架橋樹脂と金属酸化物とを有するとよい。架橋樹脂の平均粒径は、１〜２００μｍであり、好ましくは５〜１００μｍ、より好ましく２０〜５０μｍである。また、金属酸化物の平均粒径は、１〜１００００ｎｍであり、好ましくは５〜４０００ｎｍであり、より好ましくは１０〜５００ｎｍである。
【００６０】  グリースＦ１〜グリースＦ１５の組成を表１１に示す。また、グリースＦ１〜グリースＦ１５の伝達効率および耐逆転性能の結果を表１２に示す。
【００６１】
【表１１】
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【００６２】
【表１２】
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【００６３】  グリースＦ１〜Ｆ５は、含有するアクリル樹脂の平均粒径が８〜８５μｍであり、含有する酸化チタンの平均粒径が１５ｎｍである。グリースＦ１〜Ｆ５の場合、低温、高温の環境における耐逆転性能の合格率が１００％であり、特に平均粒径が５０μｍ未満のアクリル樹脂を含有するグリースＦ１〜Ｆ３の場合、低温、常温、高温の全ての環境における耐逆転性能の合格率が１００％である。
【００６４】  グリースＦ６〜Ｆ１１は、含有する酸化チタンの平均粒径が１０〜２９０ｎｍであり、含有するアクリル樹脂の平均粒径が２８μｍである。グリースＦ６〜Ｆ１１の場合、低温、常温、高温の全ての環境における耐逆転性能の合格率が１００％である。
【００６５】  なお、自己潤滑性樹脂であるナイロン樹脂の平均粒径は、１〜２００μｍであり、好ましくは３〜８０μｍであり、より好ましくは５〜３０μｍである。
【００６６】  （平均粒径）  アクリル樹脂の平均粒径は体積平均径ＭＶであり、酸化チタンの平均粒径は個数平均径ＭＮであり、ナイロン樹脂の平均粒径は体積平均径ＭＶである。なお、平均粒径の測定は公知の各種装置を使用して行うことが可能なため説明は省略する。
【００６７】  （固体添加剤の形状）  次に、グリースに含まれる固体添加剤の形状について説明する。図３は、平均粒径２８μｍのアクリル樹脂粉末の表面に、平均粒径１５ｎｍの酸化チタンの凝集体が付着している様子を撮影した電子顕微鏡写真を示す図である。図４は、図３に示す一つのアクリル樹脂粉末を拡大して撮影した電子顕微鏡写真を示す図である。図５は、平均粒径２８μｍのアクリル樹脂粉末の表面に、平均粒径７ｎｍの酸化ケイ素の凝集体が付着している様子を撮影した電子顕微鏡写真を示す図である。
【００６８】  図３乃至図５に示すように、真球状のアクリル樹脂粉末の表面の所々に、多角形状（不定形状）の酸化チタンや酸化ケイ素が凝集体として付着している。アクリル樹脂粉末の形状は、電子顕微鏡の観察によっても測定した。例えば、電子顕微鏡の視野にある一つのアクリル樹脂粉末は、短径ｄｓが２５．４６０μｍ、長径ｄｌが２６．０５０μｍであり、ｄｓ／ｄｌが０．９７６であった。本実施の形態に係るグリースに用いられる真球状あるいはほぼ球形状の架橋樹脂粉末は、ｄｓ／ｄｌが０．８以上であり、好ましくは０．９以上、より好ましくは０．９５以上である。
【００６９】  また、架橋樹脂であるアクリル樹脂は、見掛け密度が０．５９〜０．６３ｇ／ｍｌ、タップ密度が０．７２〜０．７６ｇ／ｍｌ、真密度が１．１〜１．２ｇ／ｍｌである。本実施の形態に係るグリースに用いられる架橋樹脂の見掛け密度は０．４０ｇ／ｍｌ以上であり、好ましくは０．４５ｇ／ｍｌ以上、より好ましくは０．５０ｇ／ｍｌ以上である。
【００７０】  図３乃至図５に示すように、金属酸化物粉末である酸化チタンや酸化ケイ素は、一つ以上の角部を有する非球形の形状（多角形状）である。なお、金属酸化物粉末は、粒径が大きいものの方が、（ｉ）短径ｄｓと長径ｄｌの比が大きくなる、（ｉｉ）見掛け密度が大きくなる、（ｉｉｉ）比表面積が小さくなる、といった傾向があり、同じ量が添加されてもグリースが硬くなりにくい。具体的には、平均粒径１５ｎｍの酸化チタン粉末の形状は、短径ｄｓの平均が１２ｎｍ、長径ｄｌの平均が６０ｎｍであり、ｄｓ／ｄｌが０．２０であった。本実施の形態に係るグリースに用いられる角部を有する非球形の形状の金属酸化物粉末は、ｄｓ／ｄｌが０．０５以上であり、好ましくは０．１以上であり、より好ましくは０．１５以上である。金属酸化物粉末のｄｓ／ｄｌの値が大きい程、同じ量の金属酸化物粉末をグリースに添加した場合のグリースの硬さが柔らかくなる。換言すると、金属酸化物粉末のｄｓ／ｄｌの値が大きい程、所望の硬さのグリースを得るために添加できる金属酸化物粉末の量を多くできる。
【００７１】  また、金属酸化物である酸化チタンは、見掛け密度が０．２４〜０．３１ｇ／ｍｌ、タップ密度が０．４７ｇ／ｍｌ、真密度が４．２７ｇ／ｍｌであり、比表面積が９０ｍ２／ｇである。本実施の形態に係るグリースに用いられる金属酸化物の見掛け密度は０．１ｇ／ｍｌ以上であり、好ましくは０．１５ｇ／ｍｌ以上、より好ましくは０．２ｇ／ｍｌ以上である。本実施の形態に係るグリースに用いられる金属酸化物の比表面積は２００ｍ２／ｇ以下であり、好ましくは１５０ｍ２／ｇ以下、より好ましくは１００ｍ２／ｇ以下である。
【００７２】  なお、自己潤滑性樹脂であるナイロン樹脂の形状についても、電子顕微鏡の観察によって測定した。平均粒径１０μｍのナイロン樹脂粉末は、真球状であり、短径ｄｓが９．３０１μｍ、長径ｄｌが９．５５０μｍであり、ｄｓ／ｄｌが０．９７２であった。本実施の形態に係るグリースに用いられる真球状あるいはほぼ球形状の自己潤滑性樹脂粉末は、ｄｓ／ｄｌが０．８以上である。
【００７３】  また、自己潤滑性樹脂であるナイロン樹脂は、見掛け密度が０．３３〜０．４０ｇ／ｍｌ、タップ密度が０．５３ｇ／ｍｌ、真密度が１．０２ｇ／ｍｌであり、比表面積が０．５６ｍ２／ｇである。
【００７４】  本実施の形態に係るグリースは、グリースＦ１やグリースＦ１１に示すように、架橋樹脂粉末であるアクリル樹脂の平均粒径が金属酸化物粉末である酸化チタンの平均粒径の２０倍以上である。
【００７５】  同様に、本実施の形態に係るグリースは、グリースの単位体積当たりの架橋樹脂（アクリル樹脂）粉末の粒数をＮＡ、グリースの単位体積当たりの金属酸化物（酸化チタン）粉末の粒数をＮＢとすると、ＮＡ／ＮＢ≦１／２０００以下であるとよい。これにより、架橋樹脂粉末の表面に金属酸化物粉末が適度に分散されて存在する。
【００７６】  また、本実施の形態に係るグリースは、グリースＡ１に示すように、ウレアと架橋樹脂粉末と金属酸化物粉末とを含んでいる。また、図３乃至図５に示すように、架橋樹脂粉末は、表面に複数の金属酸化物粉末が付着している。また、本実施の形態に係るグリースは、グリースＤ４〜Ｄ１０に示すように、架橋樹脂粉末と金属酸化物粉末とを含んでいる。また、図３乃至図５に示すように、架橋樹脂粉末は、表面に複数の金属酸化物粉末が付着しており、金属酸化物粉末の含有量がグリース全体の１０〜４０ｗｔ％である。
【００７７】  （ウォームギヤ）  図２に示す本実施の形態に係るウォームギヤ４６は、上述のグリースＡ１等のように増ちょう剤としてウレアを含むグリースが噛み合い部Ｒ１にある。また、グリースは、架橋樹脂粉末を更に含んでおり、架橋樹脂は、アクリル樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、及びベンゾグアナミン樹脂からなる群より選択される１種以上の材料を含んでいる。
【００７８】  また、ウォームギヤ４６は、ウォーム３６とウォームホイール４２とを有している。グリースは、ウォーム３６とウォームホイール４２とが噛み合う噛み合い部Ｒ１に塗布されている。グリースは、金属酸化物を更に含んでおり、金属酸化物は、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、及び酸化セリウムからなる群より選択される１種以上の材料を含んでいる。
【００７９】  本実施の形態に係るウォームは、進み角γが２°＜γ＜１２°となるように構成されており、好ましくは３°＜γ＜１０°、より好ましくは４°＜γ＜８°となるように構成されている。進み角γは、大きくすることで伝達効率は向上するものの、耐逆転性能の観点では不利に働く。しかしながら、本実施の形態に係るグリースを用いることで、進み角γを小さくせずに伝達効率を維持したまま耐逆転性能を向上できる。
【００８０】  （固体添加剤の総量とウォームの進み角）  本実施の形態に係る各種グリースの試験結果から、グリースに含有させる固体添加剤を増加させることで耐逆転性能が向上する傾向があることが導かれている。しかしながら、固体添加剤の総量がどの程度が適切かはウォームギヤの構成によって異なる可能性がある。そこで、固体添加剤に含まれる架橋樹脂と金属酸化物と自己潤滑性樹脂の比率を変えずに、固定添加剤の総量だけを変化させたグリースを作成し、ウォームの進み角が５°または６°の減速機付モータにてその性能を評価した。
【００８１】  グリースＪ１〜グリースＪ８の組成を表１３に示す。また、グリースＪ１〜グリースＪ８の伝達効率および耐逆転性能の結果を表１４に示す。
【００８２】
【表１３】
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【００８３】
【表１４】
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【００８４】  進み角６°のウォームを備える減速機付モータでは、グリースＪ１やグリースＪ２のように固体添加剤の総量が２０ｗｔ％〜４０ｗｔ％の場合に、常温での耐逆転性能の合格率が１００％である。固体添加剤の総量を１３．３ｗｔ％（グリースＪ３）、６．７ｗｔ％（グリースＪ４）と減らしていくと耐逆転性能の合格率も低下していく。
【００８５】  また、進み角５°のウォームを備えるモータでは、グリースＪ４やグリースＪ５のように固体添加剤の総量が３．３ｗｔ％〜６．７ｗｔ％の場合に、常温での耐逆転性能の合格率が１００％である。固体添加剤の総量を１．３ｗｔ％（グリースＪ６）まで減らしていくと耐逆転性能の合格率は０％になる。
【００８６】  一方、固体添加剤が含まれていないグリースＪ７（増ちょう剤がウレア）やグリースＪ８（増ちょう剤がリチウム石鹸）を用いた場合、進み角が６°の減速機付モータにおいて、耐逆転性能の合格率は０％である。
【００８７】  以上のことから、本実施の形態に係るグリースでは、固体添加剤が重要な成分である一方、固体添加剤の総量を適宜選択することで、より広範囲な構成の減速機付モータに適用できることが明らかとなった。
【００８８】  （金属酸化物の他の例）  グリースＧ１〜グリースＧ１０の組成を表１５に示す。また、グリースＧ１〜グリースＧ１０の伝達効率および耐逆転性能の結果を表１６に示す。
【００８９】
【表１５】
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【００９０】
【表１６】
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【００９１】  グリースＧ１〜グリースＧ４は、金属酸化物として平均粒径１６ｎｍの酸化ケイ素を含有している以外は、グリースＡ１と同じである。表１６のグリースＧ１〜グリースＧ３の試験結果に示すように、平均粒径１６ｎｍの酸化ケイ素の含有量が１〜５ｗｔ％であれば、低温、常温、高温の全ての環境における耐逆転性能の合格率がほぼ１００％である。ただし、グリースＧ４のように、酸化ケイ素の含有量が１０ｗｔ％の場合、グリースが硬くなりすぎて試験を行えなかった。
【００９２】  また、グリースＧ５〜グリースＧ７は、金属酸化物として平均粒径１３ｎｍの酸化アルミニウムを含有している以外は、グリースＡ１と同じである。表１６のグリースＧ５〜グリースＧ７の試験結果に示すように、平均粒径１３ｎｍの酸化アルミニウムの含有量が５〜１５ｗｔ％であれば、低温、常温、高温の全ての環境における耐逆転性能の合格率が１００％である。
【００９３】  また、グリースＧ８〜グリースＧ１０は、金属酸化物として平均粒径５０ｎｍの酸化亜鉛を含有している以外は、グリースＡ１と同じである。表１６のグリースＧ８〜グリースＧ１０の試験結果に示すように、平均粒径５０ｎｍの酸化亜鉛の含有量が５〜１５ｗｔ％であれば、低温、高温の環境における耐逆転性能の合格率が１００％である。特に、酸化亜鉛の含有量が１５ｗｔ％であれば、常温の環境における耐逆転性能の合格率も１００％である。
【００９４】  （架橋樹脂の他の例）  グリースＨ１〜グリースＨ６の組成を表１７に示す。また、グリースＨ１〜グリースＨ６の伝達効率および耐逆転性能の結果を表１８に示す。
【００９５】
【表１７】
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【００９６】
【表１８】
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【００９７】  グリースＨ１〜グリースＨ３は、架橋樹脂として平均粒径２０μｍのフェノール樹脂を含有している以外は、グリースＡ１と同じである。表１８のグリースＨ１〜グリースＨ３の試験結果が示すように、平均粒径２０μｍのフェノール樹脂の含有量が５〜１５ｗｔ％であれば、低温、高温の環境における耐逆転性能の合格率が１００％である。特に、フェノール樹脂の含有量が１５ｗｔ％であれば、常温の環境における耐逆転性能の合格率も１００％である。
【００９８】  グリースＨ４〜グリースＨ６は、架橋樹脂として平均粒径１７μｍのポリスチレン樹脂を含有している以外は、グリースＡ１と同じである。表１８のグリースＨ４〜グリースＨ６の試験結果が示すように、平均粒径１７μｍのポリスチレン樹脂の含有量が５〜１５ｗｔ％であれば、低温、高温の環境における耐逆転性能の合格率が１００％である。特に、ポリスチレン樹脂の含有量が１５ｗｔ％であれば、常温の環境における耐逆転性能の合格率も１００％である。
【００９９】  （グリースの摩擦係数）  グリース自体の性能を定量化するために各種グリースに対して静摩擦係数および動摩擦係数を測定した。測定方法は、金属プレート上に所定量のグリースを塗布し、上から樹脂製ボールを押し付けて往復摺動させる。往復摺動させた時の金属プレートと樹脂製ボールとの間に発生する摩擦力から静摩擦係数および動摩擦係数を算出する。なお、金属プレートはウォームと同じ材質、樹脂製ボールはウォームホイールと同じ材質である。＜試験条件＞  上部試験片（樹脂製ボール）：ＰＯＭボール（直径３／１６インチ）  下部試験片（金属プレート）：Ｓ２０Ｃプレート  試験荷重：３ｋｇｆ  グリース塗布量：０．０５ｇ  摺動速度：１ｍｍ／ｓ  摺動距離：１０ｍｍ  試験温度：常温、高温（８５℃）
【０１００】  グリースＫ１〜グリースＫ２７の組成を表１９に示す。また、グリースＫ１〜グリースＫ２７の静摩擦係数および動摩擦係数の結果を表２０に示す。また、グリースＫ２〜グリースＫ５、グリースＫ８の伝達効率および耐逆転性能の結果を表２１に示す。
【０１０１】
【表１９】
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【０１０２】
【表２０】
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【０１０３】
【表２１】
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グリースＫ１〜グリースＫ８に示すように、固体添加剤の減少に伴い、動摩擦係数及び静摩擦係数は常温及び高温において小さくなっていることがわかる。また、固体添加剤の組成は同じだが、増ちょう剤が異なるグリースＫ１（増ちょう剤は脂環族ウレア）とグリースＫ１４（増ちょう剤はリチウム石鹸）とを比較すると、グリースＫ１４の摩擦係数はグリースＫ１の摩擦係数の半分以下しかない。そのため、増ちょう剤であるウレアが摩擦係数の上昇に影響していることがわかる。
【０１０４】  また、増ちょう剤としてリチウム石鹸を含有しているグリースＫ９〜グリースＫ１４や、ベースオイルのみしか含んでいないグリースＫ２５は、いずれの摩擦係数も低く、添加剤が摩擦係数の上昇に余り影響を与えていないことがわかる。
【０１０５】  また、ベースオイルとウレアのみを含有するグリースＫ８、グリースＫ１５〜グリースＫ１９を比較すると、摩擦係数について、脂環族ウレア、脂肪族ウレア、芳香族ウレアによって大きな差はない。
【０１０６】  また、グリースＫ１（増ちょう剤は脂環族ウレア）と同様の固体添加剤を含む、グリースＫ２０〜グリースＫ２４（増ちょう剤は脂肪族ウレアまたは芳香族ウレア）は、増ちょう剤がリチウム石鹸であるグリースＫ１４よりも摩擦係数は大きくなっている。また、増ちょう剤が脂環族ウレアか脂肪族ウレアか芳香族ウレアかによって、摩擦係数に大きな差は見られない。
【０１０７】  各グリースに配合する増ちょう剤の量は、グリースのＪＩＳちょう度が２号（混和ちょう度２６５〜２９５）になるように調整されている。なお、本実施の形態に係るグリースの好ましいＪＩＳちょう度は、少なくとも０号〜３号の範囲であればよい。
【０１０８】  また、増ちょう剤の配合量の範囲は、例えば、２〜３０ｗｔ％、好ましくは５〜２５ｗｔ％、より好ましくは８〜２０ｗｔ％である。
【０１０９】  （参考例）  本実施の形態に係るグリースの構成をより理解するために参考例に係るグリースについても説明する。グリースＬ１〜グリースＬ８の組成を表２２に示す。また、グリースＬ１〜グリースＬ８の伝達効率および耐逆転性能の結果を表２３に示す。
【０１１０】
【表２２】
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【０１１１】
【表２３】
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【０１１２】  グリースＬ１〜グリースＬ８は、増ちょう剤としてリチウム石鹸を含有しているが、いずれも常温、高温の環境における耐逆転性能の合格率が低い。
【０１１３】  （グリースの作用効果）  上述の様々な検討から本実施の形態に係るグリースの作用効果について説明する。図６は、本実施の形態に係るグリースの一例を模式的に示した図である。図６に示すグリース５０は、ポリ−α−オレフィン等のベースオイル５２と、脂環族ウレア等の増ちょう剤５４と、アクリル樹脂粉末等の架橋樹脂５６と、酸化チタン粉末等の金属酸化物５８と、ナイロン樹脂粉末等の自己潤滑性樹脂６０等を含有する。
【０１１４】  増ちょう剤５４として用いられるウレアは、面圧が高い部分での摩擦が高くなると予想される。特に、脂環族ウレアは立体的な構造を有しており、圧力がかかると分子同士が引っかかることで摩擦が高くなると考えられる。
【０１１５】  また、架橋樹脂５６は、一般的に硬質で、圧力で破壊したりつぶれたりしにくく、長期に亘る安定した特性の維持に寄与すると考えられる。
【０１１６】  また、グリース５０では、架橋樹脂５６であるアクリル樹脂粉末の表面に金属酸化物５８である酸化チタンが分散して付着している。これにより、耐逆転性能が向上していると考えられる。また、金属酸化物５８が架橋樹脂５６を比較的均一に覆うためには、金属酸化物５８の大きさが架橋樹脂５６の大きさよりも十分に小さいことが重要である。
【０１１７】  このように、増ちょう剤５４としてのウレアと、架橋樹脂５６と、金属酸化物５８とを含有するグリースは、耐逆転性能を向上できる。更に、このようなグリース５０に自己潤滑性樹脂６０を加えることで、伝達効率が改善される。
【０１１８】  また、本実施の形態に係るグリースに含まれるアクリル樹脂粉末の大きさとナイロン樹脂粉末の大きさは、数倍程度の違いである。そのため、アクリル樹脂粉末とナイロン樹脂粉末とが互いに付着して他方を覆ってしまうことは無く、比較的粒径の小さい酸化チタンがアクリル樹脂粉末を覆う状況が実現できる（図６参照）。
【０１１９】  （グリースが塗布された減速機付モータ）  図２に示す減速機付モータ１２は、モータ部２２と、モータ部２２の出力を減速して出力軸４４へ伝達するギヤを有する減速機構としてのウォームギヤ４６と、を備える。ウォームギヤ４６は、出力軸４４から入力される回転力によってモータが逆転することを抑制する第１のグリースがウォームギヤ４６の噛み合い部Ｒ１に塗布されている。また、第１のグリースは、グリースＫ１〜グリースＫ７、グリースＫ２０〜グリースＫ２４の試験結果から、増ちょう剤としてウレアを含むとよい。
【０１２０】  また、グリースは、常温における静摩擦係数が常温における動摩擦係数よりも２０％以上大きいとよい（表２０参照）。つまり、耐逆転性能に主として影響を与えると思われる静摩擦係数が大きく、モータの動作中の伝達効率に主として影響を与えると思われる動摩擦係数を比較的小さくできる。
【０１２１】  また、減速機付モータは、耐逆転性能を満たしつつ常温における伝達効率が４０％以上であるとよい。
【０１２２】  また、減速機付モータにおいては、部品同士の摺動部はウォームギヤ４６だけに限らない。例えば、ウォームホイール４２を回転可能に支持する部分（突起や支持軸）がギヤケース２６の底部にあり、その部分とウォームホイール４２の被支持部との摺動をスムーズにするために、第２のグリースが図１の領域Ｒ２に塗布されている。第２のグリースは、耐逆転性能よりも伝達効率を考慮して選定すればよく、例えば、増ちょう剤の主成分としてウレアを含まないグリース（グリースＬ２、グリースＪ８）であってもよい。このように、減速機付モータの複数の摺動部において、グリースを使い分けることで、伝達効率と耐逆転性能をより高いレベルで実現できる。
【０１２３】  ［第２の実施の形態］  第１の実施の形態に係る各種グリースを用いることで、伝達効率を大きく下げずに耐逆転性能を満たす減速機付モータを実現できる。しかしながら、減速機付モータの使用環境や寿命の前後において伝達効率と耐逆転性能を両立することが困難な場合も有り得る。
【０１２４】  そこで、第２の実施の形態に係る減速機付モータは、モータと、モータの出力を減速して出力軸へ伝達するギヤを有する減速機構と、を備える。減速機構は、出力軸とモータの駆動軸との間のトルク伝達経路に設けられ、出力軸から入力される回転力によってモータの駆動軸が逆転することを抑制する逆転防止機構と、ギヤの噛み合い部に塗布され、出力軸から入力される回転力によってモータの駆動軸が逆転することを抑制するグリースと、を有する。
【０１２５】  グリースは、例えば、第１の実施の形態で挙げられている各種グリースから選択される。また、減速機付モータは、概略構成は第１の実施の形態に係る減速機付モータ１２と同様である。例えば、逆転防止機構としては、表面をショットブラストで荒らしたウォームを有するウォームギヤや、進み角を小さくして耐逆転性能を確保したウォームを有するウォームギヤや、ウォームとウォームホイールとの噛み合い部とは別に、部品同士の摩擦係数がある程度高い摺動部等、が挙げられる。ウォームの表面を荒らす方法の一例は、ウォームがモータ軸に圧入固定される前の単体部品の段階でショットブラストを行うことである。この方法によれば、Ｒｚ（１０点平均粗さ）が２〜１０μｍ程度の表面粗さをウォームの歯面に与えることができる。その後、その表面粗さを維持させるために無電解ニッケルメッキをウォーム表面に形成し、更に表面の硬度を増すためにベーキング処理が行われる。
【０１２６】  このように、一つの摺動部（噛み合い部）におけるグリースの最適化だけではなく、他の要素で耐逆転性能を制御することで、伝達効率を維持しつつ耐逆転性能を満たす減速機付モータを設計する際の自由度が増す。
【０１２７】  （減速機付モータの諸元）  なお、上述の実施の形態に係るグリースを適用する減速機付モータの諸元は、例えば、減速比が５０〜１５０、ウォームホイールの直径が２０〜７５ｍｍ、ウォームの直径が３〜２０ｍｍ、停動トルクＴｓが５〜２０Ｎｍ、Ｉｓが１０〜５０Ａ程度であるが、もちろんこの範囲に限られない。
【０１２８】  以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
【符号の説明】
【０１２９】  Ｒ１  噛み合い部、  Ｒ２  領域、  １０  パワーウィンドウ、  １２  減速機付モータ、  ２２  モータ部、  ２４  ウォーム減速機、  ３４  モータ軸、  ３６  ウォーム、  ４２  ウォームホイール、  ４４  出力軸、  ４６  ウォームギヤ、  ５０  グリース、  ５２  ベースオイル、  ５４  増ちょう剤、  ５６  架橋樹脂、  ５８  金属酸化物、  ６０  自己潤滑性樹脂。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】  本発明は、例えば減速機付モータに利用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2018235292.tif 000033
2018235292.tif 000034
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