(57)【要約】    【課題】安価で騒音が小さく、回転トルクを低く維持できる減速機を提供すること。    【解決手段】減速機５０内において、ウォーム軸１１とウォームホイール１２の噛み合い部分Ａを含む領域に、潤滑剤組成物を充填する。潤滑剤組成物は、潤滑剤と、平均粒径Ｄ１が５０μｍ＜Ｄ１≦３００μｍである緩衝材粒子とを含む。ウォーム軸１１を支持する転がり軸受３４，３５は、外輪と内輪との間を封止する軸受シールを含む密封型である。軸受シールは、内輪の外周溝の内壁面に摺接するシールリップを有するゴム部材を含む。シールリップの摺接面の断面曲線をフーリエ変換して得られた波長と振幅の関係表される表面性状において、波長３０μｍ成分の振幅を０．３μｍ以上、好ましくは０．５μｍ以上とする。【選択図】図２
2006194279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ軸受により支持された駆動歯車と従動歯車を備えた減速機において、
駆動歯車および従動歯車の噛み合い部分を含む領域に潤滑剤組成物が充填され、
潤滑剤組成物は、潤滑剤と、平均粒径Ｄ１が５０μｍ＜Ｄ１≦３００μｍである緩衝材粒子とを含み、
上記軸受は外輪と内輪との間を封止する軸受シールを含み、
上記軸受シールは、内輪の外周溝の内壁面に摺接するシールリップを有するゴム部材を含むことを特徴とする減速機。
【請求項２】
請求項１において、上記緩衝材粒子が球状である減速機。
【請求項３】
請求項１または２において、上記潤滑剤としてグリースを用い、緩衝材粒子を添加した状態でのちょう度を、ＮＬＧＩ番号で表してＮｏ．２〜Ｎｏ．０００とした減速機。
【請求項４】
請求項１または２において、上記潤滑剤として潤滑油を用い、その動粘度を５〜２００ｍｍ2 ／ｓ（４０°Ｃ）とした減速機。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか１項において、
上記シールリップは内輪の外周溝の内壁面に摺接する摺接面を含み、
上記摺接面の断面曲線をフーリエ変換して得られた波長と振幅の関係で表される表面性状において、波長３０μｍ成分の振幅が０．３μｍ以上で、且つ波長１２０μｍ成分の振幅が２．５μｍ以下である減速機。
【請求項６】
電動モータの動力を請求項１ないし５の何れか１項に記載の減速機を介して操舵機構に付与する電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減速機およびこれを用いた電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用の電動パワーステアリング装置には減速機が用いられる。例えばコラム型電動パワーステアリング装置では、電動モータの回転を、減速機において、ウォーム等の駆動歯車からウォームホイール等の従動歯車に伝えることで減速するとともに出力を増幅したのち、コラムに付与することで、ステアリング操作をトルクアシストしている。減速機構としての駆動歯車と従動歯車との噛み合いには適度なバックラッシが必要である。しかし、例えば歯車の正逆回転時や、石畳み等の悪路を走行してタイヤからの反力が入力された際などに、バックラッシに起因して歯打ち音が発生する場合があり、それが車室内に騒音として伝わると運転者に不快感を与えることになる。
【０００３】
このため従来は、適正なバックラッシとなるように駆動歯車と従動歯車との組み合わせを選別して減速機を組み立てる、いわゆる層別組み立てをしているが、かかる方法では生産性が著しく低いという問題がある。また層別組み立てをしたとしても、ウォームホイールの軸の偏芯による操舵トルクのむらが発生するという別の問題がある。
また同様の問題は、電動パワーステアリング装置の減速機に限らず、小歯車と従動歯車とを有する一般の減速機においても存在する。
【０００４】
そこで、例えば電動パワーステアリング装置の減速機においては、ウォーム軸をウォームホイールヘ向けて偏倚可能とするとともに、ウォーム軸をその偏倚方向へ付勢するばね体などの付勢手段を設けることでバックラッシをなくすことが提案されている（例えば特許文献１参照）。
一方、減速機の歯車の潤滑に用いられる潤滑剤組成物中に、緩衝材粒子を添加することにより、歯車の噛み合い部分において、両歯車の歯面間の衝突を緩衝することが提案されている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−４３７３９号公報（第０００７欄〜第０００９欄、図１）
【特許文献２】特開２００４−１６２０１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１などの減速機は構造が極めて複雑になり、製造コストがかさむという問題がある。
また、特許文献２の減速機では、潤滑剤組成物に添加された緩衝材粒子が駆動歯車や従動歯車を支持する軸受の内部に侵入する場合があり、侵入した場合、軸受の回転トルクが増大するおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、安価で騒音が小さく、しかも回転トルクを低く維持することができる減速機およびこれを用いた電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、それぞれ軸受により支持された駆動歯車と従動歯車を備えた減速機において、駆動歯車および従動歯車の噛み合い部分を含む領域に潤滑剤組成物が充填され、潤滑剤組成物は、潤滑剤と、平均粒径Ｄ１が５０μｍ＜Ｄ１≦３００μｍである緩衝材粒子とを含み、上記軸受は外輪と内輪との間を封止する軸受シールを含み、上記軸受シールは、内輪の外周溝の内壁面に摺接するシールリップを有するゴム部材を含むことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明では、潤滑剤組成物中に分散した緩衝材粒子が、駆動歯車と従動歯車との噛み合い部分に介在して両歯車の歯面間の衝突を緩衝することによって歯打ち音を減少させるため、バックラッシに起因する減速機の騒音を低減することができる。また、潤滑剤に単に緩衝材粒子を添加するだけで、減速機の構造を複雑化することなく、コスト安価に騒音を低減することができる。
【０００９】
さらに、軸受の内輪の外周溝の内壁面に摺接するシールリップを有する軸受シールを用いることにより、軸受内に潤滑剤組成物の緩衝材粒子が侵入することを確実に防止することできる。したがって、長期にわたって軸受の回転抵抗を低く維持することができる。  また、上記緩衝材粒子が球状である場合には、潤滑剤組成物の流動性を向上して、減速機の抵抗トルクの過剰な上昇を防止することができる点で好ましい。
【００１０】
上記の潤滑剤は半固体状のグリースであってもよく、液状の潤滑油であってもよい。
潤滑剤がグリースである場合、緩衝材粒子を添加した潤滑剤組成物のちょう度は、ＮＬＧＩ(National Lubricating Grease Institute) 番号で表してＮｏ．２〜Ｎｏ．０００
とするのが、減速機に使用する上で好ましい。
また潤滑剤として潤滑油を用いる場合は、その動粘度を２０〜１００ｍｍ2 ／ｓ（４
０℃）とすることが、減速機に使用する上で好ましい。
【００１１】
一方、本願発明者は、上記のようにシールリップを内輪に摺接する場合、摺接面の摺動速度の増大によって軸受シールのゴムの動摩擦係数が低下し、スティックスリップ現象を起こし、シールリップの先端が振動して鳴き音が発生するおそれがあるという知見を得た。そこで、上記シールリップは内輪の外周溝の内壁面に摺接する摺接面を含み、上記摺接面の断面曲線をフーリエ変換して得られた波長と振幅の関係で表される表面性状において、波長３０μｍ成分の振幅が０．３μｍ以上で、且つ波長１２０μｍ成分の振幅が２．５μｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
すなわち、サンプリングされた表面の形状曲線を波の関数とみなしてフーリエ変換し、周波数解析する。波長３０μｍという相対的に高周波の（周期の短い）成分の振幅を０．３μｍ以上とすることで、摺接面に細くて深い凹（高い凸）を付与することになる。これにより、相手方（被摺接面）への真実接触部を小さくすることができ、その結果、静止摩擦係数を小さくして軌道トルクを小さくすることができる。また、摩擦係数が摺動速度に依存する度合いを少なくして、鳴き音の発生を抑制することができる。一方、波長１２０μｍという相対的に低周波の（周期の長い）成分の振幅が２．５μｍを超えると、シール機能が不安定になるおそれがあるので、２．５μｍ以下が好ましく、より好ましくは２μｍ以下である。
【００１３】
また、本発明の電動パワーステアリング装置は、電動モータの動力を上記の減速機を介して操舵機構に付与することを特徴とするものである。この場合、車室内での騒音をコスト安価に低減できる点で好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明を詳細に説明する。
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では、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操舵機構（図示せず）に連結され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。
【００１５】
第１および第２の操舵軸２、３を支持するハウジング５は、例えばアルミニウム合金からなり、車体（図示せず）に取り付けられている。ハウジング５は、互いに嵌め合わされる筒状のセンサハウジング６と筒状のギヤハウジング７により構成されている。具体的には、ギヤハウジング７は、その上端の環状縁部７ａがセンサハウジング６の下端外周の環状段部６ａに嵌め合わされている。ギヤハウジング７は減速機構としてのウォームギヤ機構８を収容し、センサハウジング６はトルクセンサ９および制御基板１０等を収容している。ギヤハウジング７にウォームギヤ機構８を収容することで減速機５０が構成されている。
【００１６】
ウォームギヤ機構８は、第２の操舵軸３の軸方向中間部に一体回転可能でかつ軸方向移動を規制された従動歯車としてのウォームホイール１２と、このウォームホイール１２と噛み合い、かつ図２に示すように、電動モータＭの回転軸３２に、スプライン継手３３を介して連結される駆動歯車としてのウォーム軸１１とを備える。
再び図１を参照して、ウォームホイール１２は、第２の操舵軸３に一体回転可能に結合される環状の芯金１２ａと、芯金１２ａの周囲を取り囲んで外周面部に歯を形成する合成樹脂部材１２ｂとを備えている。芯金１２ａは、例えば合成樹脂部材１２ｂの樹脂成形時に金型内にインサートされるものである。
【００１７】
第２の操舵軸３は、ウォームホイール１２を軸方向の上下に挟んで配置される第１および第２の転がり軸受１３、１４により回転自在に支持されている。
第１の転がり軸受１３の外輪１５は、センサハウジング６の下端の筒状突起６ｂ内に設けられた軸受保持孔１６に嵌め入れられて保持されている。また外輪１５の上端面は環状の段部１７に当接しており、センサハウジング６に対する軸方向上方への移動が規制されている。
【００１８】
一方、第１の転がり軸受１３の内輪１８は、第２の操舵軸３に締まりばめにより嵌め合わされている。また内輪１８の下端面は、ウォームホイール１２の芯金１２ａの上端面に当接している。
第２の転がり軸受１４の外輪１９は、ギヤハウジング７の軸受保持孔２０に嵌め入れられて保持されている。また外輪１９の下端面は、環状の段部２１に当接し、ギヤハウジング７に対する軸方向下方への移動が規制されている。
【００１９】
一方、第２の転がり軸受１４の内輪２２は、第２の操舵軸３に一体回転可能で、かつ軸方向の相対移動を規制されて取り付けられている。また内輪２２は、第２の操舵軸３の段部２３と第２の操舵軸３のねじ部に締め込まれるナット２４との間に挟持されている。  トーションバー４は、第１および第２の操舵軸２、３を貫通している。トーションバー４の上端４ａは、連結ピン２５により第１の操舵軸２と一体回転可能に連結され、下端４ｂは、連結ピン２６により第２の操舵軸３と一体回転可能に連結されている。第２の操舵軸３の下端は、図示しない中間軸を介して、前記のようにラックアンドピニオン機構等の操舵機構に連結されている。
【００２０】
連結ピン２５は、第１の操舵軸２と同軸に配置される第３の操舵軸２７を、第１の操舵軸２と一体回転可能に連結している。第３の操舵軸２７はステアリングコラムを構成するチューブ２８内を貫通している。
第１の操舵軸２の上部は、例えば針状ころ軸受からなる第３の転がり軸受２９を介してセンサハウジング６に回転自在に支持されている。第１の操舵軸２の下部の縮径部３０と第２の操舵軸３の上部の孔３１とは、第１および第２の操舵軸２、３の相対回転を所定の範囲に規制するように、回転方向に所定の遊びを設けて嵌め合わされている。
【００２１】
次いで図２を参照して、ウォーム軸１１は、ギヤハウジング７により保持される第４および第５の転がり軸受３４、３５により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。また外輪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。
【００２２】
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。また、ウォーム軸１１の一端部１１ａを支持する第４の転がり軸受３４の外輪３８は、ギヤハウジング７の段部４２に当接して位置決めされている。一方、内輪３６は、ウォーム軸１１の位置決め段部４３に当接することによって他端部１１ｂ側への移動が規制されている。
【００２３】
またウォーム軸１１の他端部１１ｂ（継手側端部）の近傍を支持する第５の転がり軸受３５の内輪３７は、ウォーム軸１１の位置決め段部４４に当接することによって一端部１１ａ側への移動が規制されている。また外輪３９は、予圧調整用のねじ部材４５により、第４の転がり軸受３４側へ付勢されている。ねじ部材４５は、ギヤハウジング７に形成されるねじ孔４６にねじ込まれることにより、一対の転がり軸受３４、３５に予圧を付与すると共に、ウォーム軸１１を軸方向に位置決めしている。予圧調整後のねじ部材４５を止定するために当該ねじ部材４５にロックナット４７が係合されている。
【００２４】
本実施の形態の特徴とするところは、ギヤハウジング７内において、ウォーム軸１１とウォームホイール１２の噛み合い部分Ａを少なくとも含む領域に、後述する緩衝材粒子を分散した潤滑剤組成物を充填する点にある。また、その充填された緩衝材粒子が、第１および第２の転がり軸受１３，１４並びに第４および第５の転がり軸受３４，３５内に侵入して回転抵抗の増大等の悪影響を与えることを防止するべく、これらの軸受として、密封型の転がり軸受を用いる点にある。すなわち、内輪に接触するシールリップを有する軸受シールが適用された転がり軸受である。その軸受シールは、必ずしも転がり軸受の両端に配置されていなくてもよく、ギヤハウジング７内に面しない側の、転がり軸受の端部については、シールド板（密封板）であってもよい。
【００２５】
上記の潤滑剤組成物は、噛み合い部分Ａのみに充填しても良いし、噛み合い部分Ａとウォーム軸１１の周縁全体に充填してもよいし、ギヤハウジング７内全体に充填してもよい。
上記の潤滑剤組成物は、前記のように潤滑剤と、緩衝材粒子とを含むものである。このうち緩衝材粒子は、平均粒径Ｄ１が５０μｍ＜Ｄ１≦３００μｍである必要がある。
【００２６】
緩衝材粒子の平均粒径Ｄ１が５０μｍ以下では、駆動歯車と従動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、減速機の騒音を大幅に低減することができない。また平均粒径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、摺動音を発生して却って減速機の騒音が大きくなったりするという問題がある。
【００２７】
なお緩衝材粒子の平均粒径は、歯打ち音を低減する効果をさらに向上することを考慮すると、上記の範囲内でもとくに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考慮すると、上記の範囲内でもとくに２００μｍ以下であるのが好ましい。
緩衝材粒子の形状は球状、粒状、薄片状、棒状等の種々の形状が選択できるが、潤滑剤組成物の流動性などを考慮すると球状または粒状が好ましく、とくに球状が好ましい。
【００２８】
緩衝材粒子を形成する緩衝材としては、ヤング率が０．１〜１０4 ＭＰａの範囲内にあるものを用いるのが好ましい。
ヤング率が０．１ＭＰａ未満のものは軟らかすぎるため、駆動歯車と従動歯車との噛み合い部分に介在して衝撃を吸収し、それによって歯打ち音を減少させることで減速機の騒音を低減する効果が十分に得られないおそれがある。またヤング率が１０4 ＭＰａ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、摺動音を発生して却って減速機の騒音が大きくなったりするおそれがある。
【００２９】
なお緩衝材粒子を形成する緩衝材のヤング率は、歯打ち音を低減する効果をさらに向上することを考慮すると、上記の範囲内でもとくに０．５ＭＰａ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考慮すると、上記の範囲内でもとくに１０2 ＭＰａ以下であるのが好ましい。
緩衝材粒子のその他の特性についてはとくに限定されないが、当該緩衝材粒子を形成する緩衝材の引張り強さは１〜５０ＭＰａであるのが好ましい。
【００３０】
また緩衝材粒子を形成する緩衝材の硬さは、ショアーＤ硬さで表して１０以上で、かつロックウェル硬さ（Ｒスケール）で表して１１０以下であるのが好ましい。
かかる緩衝材粒子としては、ゴム弾性を有する種々の、ゴムまたは軟質樹脂からなるものがいずれも使用可能である。
このうち軟質樹脂としては、例えばポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素樹脂、熱可塑性または硬化性（架橋性）のウレタン樹脂等を挙げることができる。また、例えばオレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、フッ素系などの耐油性の熱可塑性エラストマーを用いることもできる。
【００３１】
一方、ゴムとしては、例えばエチレン  プロピレン共重合ゴム（ＥＰＭ）、エチレンプロピレン  ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、シリコーンゴム、ウレタンゴム（Ｕ）等をあげることができる。
ただし耐熱性、耐久性などを考慮すると、硬化性のウレタン樹脂の硬化物にて形成した球状の緩衝材粒子を使用するのが好ましい。またかかる緩衝材粒子は、硬化性のウレタン樹脂の硬化度（架橋度）を調整することによってヤング率、引張り強さ、および硬さを任意に設定できるという利点もある。
【００３２】
緩衝材粒子は、潤滑剤１００重量部に対して２０〜３００重量部の割合で配合するのが好ましい。
緩衝材粒子の配合割合が２０重量部未満では、駆動歯車と従動歯車との噛み合い部分に介在して衝撃を吸収し、それによって歯打ち音を減少させることで減速機の騒音を低減する効果が不十分になるおそれがある。また３００重量部を超える場合には、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、摺動音を発生して却って減速機の騒音が大きくなったりするおそれがある。
【００３３】
なお緩衝材粒子の、潤滑剤１００重量部に対する配合割合は、歯打ち音を低減する効果をさらに向上することを考慮すると、上記の範囲内でもとくに２５重量部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考慮すると、上記の範囲内でもとくに１００重量部以下であるのが好ましい。
上記緩衝材粒子を分散させる潤滑剤としては、液状の潤滑油と半固体状のグリースのいずれを用いても良い。
【００３４】
このうち潤滑油としては、その動粘度が５〜２００ｍｍ2 ／ｓ（４０℃）、とくに２０〜１００ｍｍ2 ／ｓ（４０℃）であるものを用いるのが好ましい。潤滑油としては合成炭化水素油（例えばポリαオレフィン油）が好ましいが、シリコーン油、フッ素油、エステル油、エーテル油等の合成油や鉱油などを用いることもできる。潤滑油はそれぞれ単独で使用できる他、２種以上を併用しても良い。
【００３５】
また潤滑油には、必要に応じて固体潤滑剤（二硫化モリブデン、グラファイト、ＰＴＦＥ等）、リン系や硫黄系の極圧添加剤、トリブチルフェノール、メチルフェノール等の酸化防止剤、防錆剤、金属不活性剤、粘度指数向上剤、油性剤などを添加してもよい。
一方のグリースとしては、緩衝材粒子を添加した潤滑剤組成物としてのちょう度が、ＮＬＧＩ（National Lubricating Grease Institute ）番号で表してＮｏ．２〜Ｎｏ．０００、とくにＮｏ．２〜Ｎｏ．００となるものを用いるのが好ましい。
【００３６】
グリースは、従来同様に潤滑基油に、増ちょう剤を添加して形成される。
潤滑基油としては合成炭化水素油（例えばポリαオレフィン油）が好ましいが、シリコーン油、フッ素油、エステル油、エーテル油等の合成油や鉱油などを用いることもできる。潤滑基油の動粘度は５〜２００ｍｍ2 ／ｓ（４０℃）、とくに２０〜１００ｍｍ2 ／ｓ（４０℃）であるのが好ましい。
【００３７】
また増ちょう剤としては、従来公知の種々の増ちょう剤（石けん系、非石けん系）が使用できる。
さらにグリースには、やはり必要に応じて固体潤滑剤（二硫化モリブデン、グラファイト、ＰＴＦＥ等）、リン系や硫黄系の極圧添加剤、トリブチルフェノール、メチルフェノール等の酸化防止剤、防錆剤、金属不活性剤、粘度指数向上剤、油性剤などを添加してもよい。
【００３８】
上記の第１の転がり軸受１３、第２の転がり軸受１４、第４の転がり軸受３４および第５の転がり軸受３５としては、同様の構成の密封型の転がり軸受が用いられている。図１および図２においては、これらの軸受の密封構造は模式的に示されていたが、具体的には、図３に代表して示す第１の転がり軸受１３の構造と同様の構造している。
図３を参照して、第１の転がり軸受１３は、回転側の軌道輪としての上記の内輪１８と、固定側の軌道輪としての上記の外輪１５と、内輪１８と外輪１５との間に配置された複数の転動体としての玉５４と、玉５４を保持するための保持器５５と、内輪１８と外輪１５との間を密封するための密封装置としての軸受シール５６とを備える。第１の転がり軸受１３の内部にはグリースが封入されている。
【００３９】
軸受シール５６は外輪１５の一対の端部の内周にそれぞれ固定されている（図３ではギヤハウジング７内に面する側の軸受シール５６のみを示す）。ギヤハウジング７内に面しない側の軸受シール５６（図示せず）に代えてシールド板（密封板）を用いることも可能である。
軸受シール５６は、ゴムを含む環状のシール部材５７と、環状にて断面略Ｌ字型をなす芯金５８とを備えている。芯金５８は、シール部材５７と加硫接着されることにより、シール部材５７を補強する。
【００４０】
シール部材５７に含まれるゴムの材質としては、例えばシリコーンゴム、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＨＮＢＲ（水素添加ニトリルゴム）、ＡＣＭ（アクリルゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）を示すことができる。自動車用の電動パワーステアリング装置のように、低温の使用条件でも使用されることを考慮すると、シリコーンゴムやＮＢＲを用いることが好ましい。
【００４１】
シール部材５７は、内輪１８の端部の外周溝としてのシール溝５９に臨む内周部６０と、外輪１５の端部の内周溝としての装着溝６１に圧入された外周部６２とを備える。シール部材５７の内周部６０には、シールリップ６３と、第１および第２のラビリンス形成用リップ６４，６５とが形成されている。
シールリップ１３は、シール部材５７の内周縁において軸方向内側に張出し、シール溝５９の軸方向外側を向いた内壁面５９ａに摺接する。第２のラビリンス形成用リップ６５は第１のラビリンス形成用リップ６４よりも径方向外側に配置されている。
【００４２】
第１のラビリンス形成用リップ６４は、シール部材５７の内周縁近傍に形成され、シール溝５９の外径側を向く面に近接して対向している。第１のラビリンス形成用リップ６５は、シールリップ６３より少し外径側の部分において軸方向内側に張り出し、シール溝５９と内輪１８の外径との間の角部に近接して対向している。
図３および軸受シールの要部の拡大図である図４を参照して、シールリップ６３の表面はシールリップ６３の先端縁を含む領域に内輪１８と摺接する摺接面６６を含んでいる。シール部材５７の少なくとも摺接面６６を含む領域Ｂ（図４参照）の表面粗さは、下記のように設定されている。
【００４３】
すなわち、摺接面６６の断面曲線をフーリエ変換して得られた波長と振幅の関係で表される表面性状において、波長３０μｍ成分の振幅が０．３μｍ以上で、且つ波長１２０μｍ成分の振幅が２．５μｍ以下である。断面曲線は例えばレーザー光を走査して得られるスキャンデータや、断面曲線を得ようとするラインを含む所定面積のエリアのレーザ光による撮像データを二値化処理して求めることができる。また、触針式の表面粗さ測定機により得られる断面形状を情報化して断面曲線を得るようにしても良い。
【００４４】
波長３０μｍという相対的に高周波の（周期の短い）成分の振幅を０．３μｍ以上とすることで、摺接面６６に細くて深い凹（高い凸）を付与することになる。これにより、相手方（被摺接面６７）への真実接触部を小さくすることができ、その結果、静止摩擦係数を小さくして軌道トルクを小さくすることができる。また、摩擦係数が摺動速度に依存する度合いを少なくして、鳴き音の発生を抑制することができる。
【００４５】
また、波長３０μｍの成分の振幅を０．５μｍ以上とすれば、摺接面に細くてより深い凹（高い凸）を付与することで、摺接時の真実接触部をより小さくでき、その結果、静止摩擦係数をより小さくすることができると共に、摩擦係数が摺動速度に依存する度合いをより少なくして鳴き音の発生を確実に防止することができる。                      
波長１２０μｍという相対的に低周波の（周期の長い）成分の振幅が２．５μｍを超えると、シール機能が不安定になるおそれがあるので、２．５μｍ以下が好ましく、より好ましくは２μｍ以下である。
【００４６】
一方、内輪１８のシール溝５９の内壁面５９ａには、シール部材５７のシールリップ６３の摺接面６６が摺接する被摺接面６７が設けられ、シール溝５９の内壁面５９ａの少なくとも被摺接面６７の表面粗さは、Ｒｚ３．２μｍ以下となるように加工されている。
シールリップ６３の摺接面６６に上記の凹凸を付与する方法としては、例えばサンドブラスト処理やエッチング処理で表面を粗くする方法がある。また、金型のキャビティの内面の一部を予めサンドブラスト処理やエッチング処理で凹凸を形成しておき、この凹凸を成形品としてのシール部材５７の摺接面６６に転写する方法がある。
【００４７】
上記のように、ＦＦＴ分析データにおいて、波長３０μｍ成分の振幅を０．３μｍ以上、より好ましくは０．５μｍ以上とすることにより、鳴き音の発生を抑制したり、鳴き音の発生を防止したりすることができる。
また、仮に潤滑剤組成物としてのグリースや潤滑油が摺接面６６に流入しても、細くて深い凹の部分にグリースが溜められるので、第１の転がり軸受１３内への侵入を防止することができる。その結果、長期にわたって、摩擦トルクを低く維持することができる。
【００４８】
また、波長１２０μｍ成分の振幅を２．５μｍ以下、好ましくは２μｍ以下とすることにより、軸受シール５６として必要なシール機能を確保することができる。
また、摺接面６６に相手方よりも深い凹（高い凸）を付与することにより、摺動と共に凹凸が変形し、摺接面６６の真実接触部を静止摩擦から動摩擦へと徐々に移行させることができる。したがって、見かけ上の静止摩擦係数を低下させて軌道トルクを小さくすることができる。また、摩擦係数が摺動速度に依存する度合いを小さくすることができる。
【００４９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば本発明の減速機の構成を、電動パワーステアリング装置以外の装置用の減速機に適用することができる等、本発明の特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で、種々の変更を施すことができる。
【実施例】
【００５０】
以下に本発明を、実施例に基づいてさらに詳細に説明する。
実施例１〜６
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１００重量部に、ウレタン系熱可塑性エラストマーからなる、平均粒径１２０μｍの球状ないし粒状の緩衝材粒子２００重量部を添加し、均一に混合して、ちょう度がＮＬＧＩ番号で表してＮｏ．００である、潤滑剤組成物としてのグリースを調製した。そのグリースを図１、図２の電動パワーステアリング装置の減速機に充填し、実施例１〜６とした。
【００５１】
各実施例１〜６では、第１および第２の転がり軸受１３，１４並びに第４および第５の転がり軸受３４，３５について、図３で示されたと同様の密封型の転がり軸受を用いた。すなわち、内輪に摺接するシールリップ６３を有する軸受シール５６が装備された転がり軸受を用いた。
実施例１では、その転がり軸受に用いられる軸受シール５６の摺接面６６を粗くする処理を実施していない。
【００５２】
実施例２〜６では、その転がり軸受に用いられる軸受シール５６の摺接面６６を粗くする処理を実施し、粗くする程度を種々変更することで、それぞれ摺接面６６が相異なる表面性状を有するものとした。粗くする処理としては、シールリップ６３を形成する金型の内面をサンドブラストないしガラスビーズによるブラスト処理して粗くし、粗くされた形状を摺接面６６に転写する方法を用いた。サンド粒径やガラスビーズ粒径を種々異ならせて、粗くする程度を種々異ならせた。
【００５３】
比較例１，２
緩衝材粒子を配合しないグリースをそのまま用いて、図１、図２の電動パワーステアリング装置の減速機に充填し、比較例１，２とした。
比較例１では、第１および第２の転がり軸受１３，１４並びに第４および第５の転がり軸受３４，３５について、図３で示されたと同様の密封型の転がり軸受を用いた。その転がり軸受に用いられる軸受シール５６の摺接面６６を粗く処理は実施していない。
【００５４】
比較例２では、第１および第２の転がり軸受１３，１４並びに第４および第５の転がり軸受３４，３５について、軸受シールを持たない転がり軸受を用いた。
＜表面性状測定試験＞
測定装置
レーザー顕微鏡：レンズ倍率２０倍（０．９５μｍ／ピクセル）
画像：横６３９×縦４７９ピクセル、輝度値０〜２５５（２５６階調）
計測形状曲線：摺接面の周方向に沿う長さ５５０ピクセルのラインをシール部材の内                周側から外周側へ向かって等間隔で計１８本
ＦＦＴ分析：窓関数としてHanning を用いた
温度：室温
導出方法
レーザー顕微鏡を通して摺接面の所定領域を撮像し、得られた画像を二値化処理して輝度により凹凸を表す二値化画像を得た後、１８本の計測形状曲線に沿って横方向長さと高さを求める。次いで、各計測形状曲線の形状をＦＦＴ分析し、平均値を求めた。
【００５５】
実施例１〜６および比較例１について、波長を横軸にし振幅を縦軸として対数表示したところ、図５に示す結果を得た。
＜騒音試験および耐久試験＞
上記実施例１〜６、比較例１，２の減速機において、歯打ち音を測定した。また、その測定に際して減速機の回転を低速回転から高速回転へと上げていくときに、人にとって耳障りな鳴き音が発生するか否かを人の聴覚にて確認した。
【００５６】
騒音試験の後、ウォーム軸の回転数２５０ｒｐｍの条件にて、５００時間の間、減速機を運転した。運転後、転がり軸受１３，１４，３４，３５を取り外して分解し、軸受内に緩衝材粒子が侵入しているか否かを顕微鏡にて確認した。
なおウォームギヤ機構は、鉄系の金属製のウォームとポリアミド樹脂系の樹脂製のウォームホイールとを組み合わせた。バックラッシは１′および４′とした。結果を表１に示す。
【００５７】
【表１】
2006194279.tif 000003
【００５８】
表１より、緩衝材粒子が充填された実施例１〜６は、緩衝材粒子が充填されない比較例１，２に比べて、バックラッシが１′である場合において１１〜１４ｄＢ、バックラッシが４′である場合において１４〜１７ｄＢという大幅な歯打ち音の低減効果を有することが確認された。
また、騒音試験に際して減速機の回転数を上げていくときに、鳴き音が発生するか否かに関しては、表１において、◎は、鳴き音が全く発生しないことを示し、○は減速機５０のウォーム軸１１の回転数で１５０ｒｐｍを超えると鳴き音を発生しないことを示し、△はウォーム軸１１の回転数で２００ｒｐｍを超えると鳴き音を発生しないことを示し、□はウォーム軸１１の回転数で２５０ｒｐｍを超えると鳴き音を発生しないことを示している。
【００５９】
波長３０μｍ成分の振幅が０．５μｍ以上である実施例２，３については回転数域の全域において、鳴き音が発生しなかった。
また、波長３０μｍ成分の振幅が０．３〜０．５μｍの範囲にある実施例４，５については、回転数１５０ｒｐｍ以下で鳴き音が発生したが、回転数１５０ｒｐｍを超えると、鳴き音が発生しなくなった。
【００６０】
波長３０μｍ成分の振幅が０．３μｍである試験例６については、回転数２００ｒｐｍ以下で鳴き音が発生したが、回転数２００ｒｐｍを超えると鳴き音が発生しなくなった。  一方、摺接面を粗くする処理を実施しなかった実施例１および比較例１については、回転数２５０ｒｐｍ以下で鳴き音が発生した。実施例２〜６は比較例３と比較して、鳴き音低減に十分な効果を発揮することができた。すなわち、摺動面粗さをパワースペクトルで表すと、摩擦振動に及ぼす影響度合いを明確にでき、特に短波長の振幅成分を大きくすることにより、摩擦振動が収束することが判明した。
【００６１】
また、内輪に接触するシールリップを有する密封型の転がり軸受を用いた実施例１〜６では、耐久試験後において、転がり軸受内に、緩衝材粒子の侵入は認められなかった。したがって、緩衝材粒子によって転がり軸受が悪影響を受けることがないことが確認された。
次に、実施例１、比較例１のグリースを前記と同じ電動パワーステアリング装置の実機の減速機に充填して、操舵角とトルクとの関係を測定した。バックラッシは４′とした。結果を図６（ａ）に示す。また、上記図６（ａ）のうち操舵角０°、トルクなしの起点付近を、図６（ｂ）に拡大して示す。これらの図において実線が実施例１、破線が比較例１の結果である。
【００６２】
図６（ａ），（ｂ）より、比較例１では、上記起点付近において、操舵角の増加に対応したトルクの増加が見られない空走の領域があることから、バックラッシが存在していることが判った。
一方の実施例１では、起点から、操舵角の増加に対応してトルクが増加しており、空走の領域が無いことから、緩衝材粒子が介在することによって、実質的にバックラッシが存在していないのと同様の状態になっていることが判った。そしてこのことが原因となって、前記のように歯打ち音を減少させて、騒音を大幅に低減できることが確認された。
緩衝材粒子の粒径検討
緩衝材粒子としては、硬化性のウレタン樹脂の硬化物（ヤング率：１０ＭＰａ）からなる球状のものを用いた。その平均粒径は１０〜４００μｍの範囲で変化させた。次に上記緩衝材粒子を、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１００重量部に対して４０重量部の配合割合で配合して、潤滑剤組成物としてのグリースを調製した。また、緩衝材粒子を配合しなかったものを平均粒径０μｍとした。
【００６３】
そしてこのグリースを、図１、２に示す電動パワーステアリング装置の実機の減速機に充填して歯打ち音（ｄＢ）と摺動音（ｄＢ）とを測定した。なおウォームギヤ機構は、鉄系の金属製のウォームとポリアミド樹脂系の樹脂製のウォームホイールとを組み合わせた。
（歯打ち音）
歯打ち音の測定において、バックラッシは２′、３．５′および５′とした。歯打ち音の低減効果は、５５ｄＢをしきい値に設定し、測定した歯打ち音がこのしきい値以下であったものを低減効果良好、しきい値を超えたものを低減効果不良として評価した。結果を図７に示す。図中の横線（太線）がしきい値である。また−□−の線がバックラッシ２′、−▲−がバックラッシ３．５′、−●−がバックラッシ５′のときの測定結果である。      
【００６４】
図７より、バックラッシ２′の条件では緩衝材粒子の平均粒径が５０μｍを超えるとき、またバックラッシ３．５′の条件では８０μｍ以上であるとき、そしてバックラッシ５′の条件では１００μｍ以上であるとき、それぞれ良好な歯打ち音の低減効果が得られた。
そしてこれらのことから、緩衝材粒子の平均粒径は５０μｍを超える必要があり、とくに１００μｍ以上であるのが好ましいことが確認された。
（摺動音）
摺動音の測定において、バックラッシは２′とした。摺動音の有無は、５５ｄＢをしきい値に設定し、測定した摺動音がこのしきい値以下であったものを摺動音なし（良好）、しきい値を超えたものを摺動音あり（不良）として評価した。結果を図８に示す。図中の横線（太線）がしきい値である。
【００６５】
図８より、緩衝材粒子の平均粒径が３００μｍ以下であるとき、摺動音の発生を防止できることがわかった。そしてこのことから、緩衝材粒子の平均粒径は３００μｍ以下である必要があることが確認された。
緩衝材粒子のヤング率の検討
緩衝材粒子としては、硬化性のウレタン樹脂の硬化物からなる球状の、平均粒径１５０μｍのものを用いた。上記硬化物のヤング率は、０．０１〜１０5 ＭＰａの範囲で変化させた。
【００６６】
次に上記緩衝材粒子を、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１００重量部に対して４０重量部の配合割合で配合して、潤滑剤組成物としてのグリースを調製した。そしてこのグリースを、前記と同じ電動パワーステアリング装置の実機の減速機に充填して歯打ち音（ｄＢ）と摺動音（ｄＢ）とを測定した。なお測定は、いずれもバックラッシ２′で行った。また評価の基準となるしきい値は前記と同じとした。
【００６７】
歯打ち音の測定結果を図９、摺動音の測定結果を図１０に示す。図９より、緩衝材粒子を形成する緩衝材としての、硬化性のウレタン樹脂の硬化物のヤング率が０．１ＭＰａ以上であるとき、良好な歯打ち音の低減効果が得られた。そしてこのことから、緩衝材粒子を形成する緩衝材のヤング率は０．１ＭＰａ以上であるのが好ましいことが確認された。  また図１０より、緩衝材粒子を形成する緩衝材としての、硬化性のウレタン樹脂の硬化物のヤング率が１０4 ＭＰａ以下であるとき、摺動音の発生を防止できることがわかった。そしてこのことから、緩衝材粒子を形成する緩衝材のヤング率は１０4 ＭＰａ以下であるのが好ましいことが確認された。
緩衝材粒子の配合割合の検討
緩衝材粒子としては、硬化性のウレタン樹脂の硬化物（ヤング率：１０ＭＰａ）から
なる球状の、平均粒径１５０μｍのものを用いた。
【００６８】
次に、上記緩衝材粒子の配合割合を、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１００重量部に対して、０〜５０重量部の範囲で変化させて、潤滑剤組成物としてのグリースを調製した。
そしてこのグリースを、前記と同じ電動パワーステアリング装置の実機の減速機に充填して歯打ち音（ｄＢ）を測定した。なお測定は、バックラッシ２′で行った。また評価の基準となるしきい値は前記と同じとした。
【００６９】
測定結果を図１１に示す。図１１より、緩衝材粒子の配合割合が、グリース１００重量部に対して２０重量部以上であるとき、良好な歯打ち音の低減効果が得られた。そしてこのことから、緩衝材粒子の配合割合は２０重量部以上であるのが好ましいことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】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。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】ウォームホイールを支持する転がり軸受の概略断面図である。
【図４】軸受シールの要部の断面図である。
【図５】本発明の実施例において、転がり軸受の軸受シールの摺接面の断面曲線をフーリエ変換して得られた波長と振幅の関係で表される表面性状のグラフ図であり、横軸を波長とし、縦軸を振幅としてある。
【図６】同図（ａ）は、本発明の実施例において、操舵角とトルクとの関係を測定した結果を示すグラフ、同図（ｂ）は、上記図（ａ）の起点付近を拡大したグラフである。
【図７】本発明の実施例において、緩衝材粒子の平均粒径と電動パワーステアリング装置の減速機の歯打ち音との関係を測定した結果を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例において、緩衝材粒子の平均粒径と電動パワーステアリング装置の減速機の摺動音との関係を測定した結果を示すグラフである。
【図９】本発明の実施例において、緩衝材粒子を形成する緩衝材のヤング率と電動パワーステアリング装置の減速機の歯打ち音との関係を測定した結果を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例において、緩衝材粒子を形成する緩衝材のヤング率と電動パワーステアリング装置の減速機の摺動音との関係を測定した結果を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施例において、緩衝材粒子の配合割合と電動パワーステアリング装置の減速機の歯打ち音との関係を測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７１】
７…ギヤハウジング、８…ウォームギヤ機構（減速機構）、１１…ウォーム軸（駆動歯車）、１２…ウォームホイール（従動歯車）、１３…第１の転がり軸受（軸受）、１４…第２の転がり軸受（軸受）、１５…外輪、１８…内輪、３４…第４の転がり軸受（軸受）、３５…第５の転がり軸受（軸受）、５０…減速機、Ａ…噛み合い部分、Ｍ…電動モータ、５４…玉、５６…軸受シール、５７…シール部材（ゴム部材）、５８…芯金、
５９…シール溝（外周溝）、５９ａ…内壁面、６０…内周部、６１…装着溝、６２…外周部、６３…シールリップ、６４…第１のラビリンス形成用リップ、６５…第２のラビリンス形成用リップ、６６…摺接面、６７…被摺接面
【図１】
2006194279.tif 000004
【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】
2006194279.tif 000009
【図７】
2006194279.tif 000010
【図８】
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【図９】
2006194279.tif 000012
【図１０】
2006194279.tif 000013
【図１１】
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