(57)【要約】【課題】ポリアミド樹脂の優れた耐疲労性などの耐久性を維持し、吸水による寸法変化を抑制して寸法安定性に優れた信頼性の高い動力伝達に適した樹脂歯車を提供する。【解決手段】金属製ハブ４２の周囲に樹脂部４３を設けた歯車であって、樹脂部をポリアミド樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物で構成し、吸水率が樹脂重量に対して２乃至５重量％になるように吸水処理する。歯車の金属製ハブと樹脂部との間に、片末端にエポキシ基或いはアミノ基のいずれかを有するシランカップリング剤の接着層を設けることで、更なる吸水による寸法変化を抑制でき、吸水による寸法変化のため使用困難であった、最も耐疲労性に優れた非強化ポリアミド４６樹脂の使用も可能となった。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力伝達に適した樹脂歯車であって、
前記樹脂歯車は、吸水処理されたポリアミド樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物からなる樹脂部を金属製ハブの外周に一体的に成形し、該樹脂部に噛合用の歯が形成された歯車であること
を特徴とする動力伝達に適した樹脂歯車。
【請求項２】
前記吸水処理されたポリアミド樹脂は、吸水率が樹脂重量に対して２乃至５重量％になるように吸水処理されていること
を特徴とする請求項１記載の動力伝達に適した樹脂歯車。
【請求項３】
前記金属製ハブと樹脂部との間に、片末端にエポキシ基或いはアミノ基のいずれかを有するシランカップリング剤からなる接着層を設けたこと
を特徴とする請求項１記載の動力伝達に適した樹脂歯車。
【請求項４】
前記歯車は、ウォームホイール、はすば歯車、平歯車、傘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記載の動力伝達に適した樹脂歯車。
【請求項５】
前記歯車は、前記樹脂部を単独で吸水処理した後、前記金属製ハブに圧入して構成されること
を特徴とする請求項１記載の動力伝達に適した樹脂歯車。
【請求項６】
前記歯車は、接合面にシランカップリング剤からなる接着層が形成された前記金属製ハブに、単独で吸水処理した前記樹脂部を圧入して構成されること
を特徴とする請求項１記載の動力伝達に適した樹脂歯車。
【請求項７】
前記ポリアミド樹脂は、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド４６から選ばれる少なくとも一つのポリアミド樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載の動力伝達に適した樹脂歯車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、動力伝達に適した樹脂歯車に関し、特に電動パワーステアリング装置のパワーアシスト部を構成する歯車減速機構等に使用される歯車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の電動パワーステアリング装置では、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ヤ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を使用した歯車減速機構も知られているが、一組で大きな減速比が得られる等の理由から、ウォームとウォームホイールとから構成される周知のウォーム歯車減速機構を使用するものが一般的である。
【０００３】
このようなウォーム歯車減速機構（以下、単に減速ギアという）では、電動モータの回転軸に連結される駆動歯車であるウォームと、このウォームに噛み合うウォームホイールから構成されている。
【０００４】
このような減速ギアでは、ウォームとウォームホイール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都合があるので、この対策として、従来は、ウォームを金属製とした場合は、ウォームホイールとして、金属製のハブ、即ち芯金の外周部に合成樹脂材からなるブランク円板を一体に形成し、このブランク円板の円周部に切削その他の手段で歯を形成して樹脂製の歯部が一体形成された合成樹脂製の歯部を備えたウォームホイールを使用し、歯打ち音や振動音等の不快音の発生を抑えていた。
【０００５】
上記樹脂製の歯部の材料としては、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材料のほか、補強材を含有しない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等も使用されている。
【０００６】
寸法安定性やコストを考慮した場合は、繊維補強材を含有しないＭＣナイロンが使用されるほか、繊維補強材として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等が使用される（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特公平６−６０６７４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した芯金の外周部に一体に形成した樹脂部を構成する合成樹脂材であるポリアミド系樹脂は、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のギアの歯部分が膨張し、製造初期にはウォームとウォームホイールとの間に存在していた隙間が無くなったり、更に膨張してウォームを圧迫する可能性があった。
【０００９】
このようにウォームホイールが膨張すると、ウォームとウォームホイールとの間の摩擦抵抗が大きくなってハンドル操作が重くなったり、ギア部の圧迫や摩擦抵抗の増大によりギア部が摩耗或いは破損して、電動パワーステアリング装置が機能しなくなってしまうという不都合が発生する。
【００１０】
この発明は、上記課題を解決することを目的とするもので、予めポリアミド系樹脂で構成される樹脂部に吸水処理を施し、更なる吸水による寸法変化を抑制して、ギア部が摩耗或いは破損するおそれのない信頼性の高い電動パワーステアリング装置の歯車を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、動力伝達に適した樹脂歯車であって、前記樹脂歯車は、吸水処理されたポリアミド樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物からなる樹脂部を金属製ハブの外周に一体的に成形し、該樹脂部に噛合用の歯が形成された歯車であることを特徴とする動力伝達に適した樹脂歯車である。
【００１２】
そして、前記吸水処理されたポリアミド樹脂は、吸水率が樹脂重量に対して２乃至５重量％になるように吸水処理されている。
【００１３】
また、前記金属製ハブと樹脂部との間に、片末端にエポキシ基或いはアミノ基のいずれかを有するシランカップリング剤からなる接着層を設けるとよい。
【００１４】
さらに、前記歯車は、ウォームホイール、はすば歯車、平歯車、傘歯車またはハイポイドギアのいずれであってもよい。
【００１５】
そして、前記ポリアミド樹脂は、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド４６から選ばれる少なくとも一つのポリアミド樹脂とすることができる。
【００１６】
また、前記歯車は、前記樹脂部を単独で吸水処理した後、前記金属製ハブに圧入して構成することができる。このとき、接合面にシランカップリング剤からなる接着層が形成された金属製ハブに、単独で吸水処理した樹脂部を圧入して構成するとよい。
【００１７】
但し、シランカップリング剤からなる接着層を形成した場合には、金属製ハブに防錆処理を施し、前記樹脂部を圧入後に吸水処理を行ってもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
図１は、この発明の動力伝達に適した樹脂歯車を減速機構に適用した電動パワーステアリング装置１０の構成の一例を説明する正面図で、コラム式の電動パワーステアリング装置である。図１において、１１は舵輪軸、１２は舵輪軸ハウジング、１３は電動モータ、２０はラック・ピニオン式運動変換機構を示す。
【００２０】
舵輪軸１１は、図１では図示されていないが、上部舵輪軸１１ａと下部舵輪軸１１ｂとから構成され、舵輪軸１１は舵輪軸ハウジング１２の内部に軸心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。
【００２１】
さらに、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に伝達される操舵トルクが、トーションバーにより検出され、検出された操舵トルクに基づいて電動モータ１３の出力が制御される。
【００２２】
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ほぼ水平に配置され、軸方向に移動自在なラック軸２１と、ラック軸２１の軸心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。
【００２３】
ピニオン軸２２と下部舵輪軸１１ｂの下部とは、２個の自在継手２５及び２６で連結されている。また、下部舵輪軸１１ｂの中間部分には後述するウォーム歯車減速機構３０が配置され、電動モータ１３から下部舵輪軸１１ｂに対して操舵補助力が供給されるように構成されている。
【００２４】
図２は、上記した電動パワーステアリング装置１０のウォーム歯車減速機構３０の構成を示す部分断面図で、３１はウォームホイール、３２はウォームホイール３１に噛合するウォーム、３３はギアケースである。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はそれぞれギアケース３３に装着された玉軸受３４ａ、３４ｂにより回転自在に支承されている。また、ウォーム軸３２ｂは、電動モータ１３の駆動軸１３ａにスプライン、或いはセレーション結合している。
【００２５】
ウォームホイール３１のハブ、即ち芯金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に伝達される。
【００２６】
図３は、この発明の実施の形態のウォーム歯車減速機構３０のウォームホイール３１の構成を示す斜視図で、ウォームホイール３１は、金属製のハブ、即ち芯金４２の外周面に、適宜クロスローレット加工を施すなどの加工を行い、その加工面に合成樹脂で一体形成した円筒形の樹脂部４３を設けたもので、樹脂部４３の外周面にギア歯４４を形成して構成されている。一方、ウォーム３２は従来のウォームと同じく金属製のものとする。
【００２７】
ウォームホイール３１の樹脂部４３は、耐疲労性に優れるポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド４６をベース樹脂とすることが好ましい。また、これらのベース樹脂に、他のポリアミド樹脂や、ウォームとウォームホイールとの間に一般的に使用される低極性基油からなるグリース基油への濡れ性を改善する酸無水物で変性されたポリオレフィン樹脂などの樹脂を組み合わせたり、耐衝撃性を改善するエチレンプロピレン非共役ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等のゴム状物質を組み合わせてもよい。
【００２８】
これらのベース樹脂は、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３１の相手材である金属製のウォーム３２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４４が摩耗したり破損することも予想されるので、信頼性を高めるために補強材を配合することが好ましい。
【００２９】
補強材としては、ガラス繊維（ＧＦ）、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、前記したポリアミド樹脂との接着性を考慮してシランカップ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。
【００３０】
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、さらに、ウォーム３２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３２の損傷を考慮して適宜選択するものとする。
【００３１】
これ等の補強材は、樹脂全体の５〜４０重量％、特に１０〜３０重量％の配合比率とすることが好ましい。補強材の配合比率が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。また、補強材の配合比率が４０重量％を越える場合は、ウォーム３２を損傷し易くなり、ウォーム３２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。
【００３２】
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。
【００３３】
ウォームホイール３１の樹脂部４３は、補強材を除いたほぼ樹脂成分のみの重量（これを１００重量％とする）に対して、吸水処理により、水分が２〜５重量％になるように制御している。
【００３４】
図４は、２３℃、相対湿度６０％及び８０％の環境に放置した場合の、非強化のポリアミド６（ＰＡ６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリアミド４６（ＰＡ４６）の平衡水分量（飽和水分量）を示す図である。
【００３５】
図４に示すように、平衡水分量は、相対湿度が高くなると大きくなる傾向にある。また、ポリアミドの平衡水分量は、分子構造中のアミド結合の比率に関係があり、アミド結合の多い順番になっている（ＰＡ４６＞ＰＡ６＞ＰＡ６６）。
【００３６】
したがって、それに伴う寸法変化も、この順番に対応しており、ポリアミド４６が最も大きいので、吸水処理による水分量も高めの３〜５重量％にすることが好ましい。
【００３７】
吸水処理による水分量が２重量％未満の場合は、電動パワーステアリング装置の実使用時における吸水寸法変化を十分に相殺しきれず、膨潤による不具合を抑制するのが難しい。それに対して吸水処理による水分量が５重量％を越える場合は、膨潤による寸法変化を抑制する効果は高いことが予想されるが、実使用時に高温に晒された場合、逆に水分が抜けることも想定され、それによって寸法が小さくなり、伝達効率が低下する可能性もあり好ましくない。
【００３８】
吸水処理としては、別体で成形した樹脂部（切削代を残した外径部に歯形状を有するものが好ましい）、あるいは芯金をコアにしたインサート成形樹脂部一体品を、水中あるいは高湿度に保った恒温恒湿槽中（例えば温度８０℃、相対湿度９０％）に放置する方法がある。
【００３９】
樹脂部４３の吸水処理を行う場合において芯金４２と一体で吸水処理するときは、錆の発生を防止するために、露出した芯金４２の表面へのグリースの塗布、脱離可能なマスキング剤の塗布、芯金４２の表面への防錆メッキ処理等を行う必要がある。グリースの塗布や脱離可能なマスキング剤の塗布は、芯金４２と樹脂部４３との間に水分が入り込むのを防止して、継ぎ目より樹脂部４３にかかるところまで行うとより好ましい。
【００４０】
また、芯金４２と一体で吸水処理を行うと、錆の他に、樹脂部との間に僅かな隙間が発生するが、この隙間が樹脂部４３のギア歯４４の耐久性に悪影響を及ぼすことも想定されるので、吸水処理は樹脂部４３だけを単独で行う方法が好ましい。
【００４１】
単独で吸水処理した樹脂部４３は、芯金４２に圧入（樹脂部４３を恒温槽で加熱して膨張させた状態で圧入）した後、樹脂部４３のギア歯４４の切削加工を行う。
【００４２】
樹脂部４３を芯金４２に圧入する前に、芯金４２にシランカップリング剤を塗布し、圧入後高周波加熱を行なって、芯金４２の外周部と樹脂部４３の内周部との間に接着層を形成すると、更なる吸水による寸法変化を抑制することができ、より効果的である。高周波加熱を行なうと、芯金４２の外周部に隣接する樹脂部４３の内周部（界面）のみが溶融し、圧入によって発生した残留応力の除去を併せて行うこともできる。
【００４３】
金属製のハブ、即ち芯金４２の外周部にシランカップリング剤からなる接着層を形成する場合は、芯金４２に防錆処理（例えばクロムメッキ）を施してからシランカップリング剤の接着層を形成し、ここに樹脂部４３を圧入後に吸水処理を行ってもよい。
【００４４】
高周波加熱時に、芯金４２の温度を２００℃〜４５０℃に加熱して行うと、接着力が強固になる。加熱雰囲気は、大気中でもよいが、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中で行うと、樹脂等の酸化劣化が抑制でき、好ましい。
【００４５】
シランカップリング剤は、その化学構造の一端に加水分解性基であるアルコキシ基を有しており、このアルコキシ基が加水分解して水酸基に変化し、この水酸基が金属表面の水酸基と脱水縮合を起こすことにより、金属との間で高い結合力を持つ共有結合を形成する。また、他端には有機官能基を有しており、この有機官能基がポリアミド樹脂の分子構造中のアミド結合と結合する。そして、これらの結合により芯金４２と樹脂部４３とが強固に結合される。
【００４６】
なお、有機官能基としては、アミノ基、エポキシ基が好適であり、このような有機官能基を有するシランカップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β（３、４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。特に、有機官能基としてエポキシ基をもつものは、アミド結合との反応性が高く、より好ましい。
【００４７】
接着層を芯金４２の外周部とより強固に結合させるためには、芯金４２の外周面に表面水酸基を増やすのがよいが、このためには酸素プラズマ等による表面処理を施すと、更に好適である。
【００４８】
また、接着力の増加を含めて、芯金４２と樹脂部４３との密着性の向上と芯金４２との境界部の滑り抜け防止を目的にして、芯金４２の外周面には、予めショットブラストやローレット加工等を施しておいてもよく、特にローレット加工が好ましい。ローレット加工のＶ字状の溝の深さは０．２〜０．８ｍｍ、特に０．３〜０．７ｍｍが適当である。
【００４９】
以上、本発明の実施の形態として、円筒ウォームギアのウォームホイールを例示して説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、歯車形状として、図６に示す平歯車、図７に示すはすば歯車、図８に示す傘歯車、図９に示すハイポイドギア等が可能である。
【００５０】
次に、ウォームホイールの複数の実施例及び複数の比較例について、寸法安定性、及び耐久性についての評価結果を説明する。
【００５１】
（実施例１）
芯金：溝の深さ０．５ｍｍのローレット加工を施した外径６５ｍｍ、幅１６ｍｍのスチール鋼（材料記号Ｓ４５Ｃ）。脱脂処理の後、接着層形成を目的としてエポキシ基を有するシランカップリング剤であるγ−グリシドキシプロピルメトキシシラン（日本ユニカー（株）製「Ａ−１８７」）の１０重量％メタノール溶液に浸漬後、大気中で乾燥してシランカップリング剤の被膜を形成した。
【００５２】
樹脂部：使用樹脂はポリアミド６６（ＧＦ３０重量％含有、宇部興産（株）製ＵＢＥナイロン２０２０ＧＵ６、Ｃｕ系添加剤含有）。外径部に切削代を残したはすば形状を有し、内径６４ｍｍ、外径８３ｍｍ、幅１５．５ｍｍの寸法の樹脂部を別体で射出成形で製作し、これを温度８０℃、相対湿度９０％の恒温恒湿槽に入れ、吸水処理を行なった（吸水量：全重量に対して１．５４重量％、樹脂重量に対して２．２重量％）。
【００５３】
高周波融着：吸水処理を行なった樹脂部を、温度１４０℃で２０分加熱し、樹脂部を膨張させてから芯金に圧入した。その後、芯金温度が３５０℃に上昇するまでアルゴンガス中で高周波加熱して芯金に樹脂部を融着（接着）し、水中に入れて急冷した。その後、樹脂部に歯を切削加工し、最終的にウォームホイールに仕上げた。最終加工後の樹脂部の水分量は加熱により多少減少し、樹脂重量に対して２．０重量％であった。
【００５４】
（実施例２）
実施例１と殆ど同じであり、使用樹脂を以下のものに変更した。
【００５５】
使用樹脂：ポリアミド６（ＧＦ３０重量％含有、宇部興産（株）製ＵＢＥナイロン１０１５ＧＵ６、Ｃｕ系添加剤含有）。高周波融着も実施。最終加工後の樹脂部の水分量は樹脂重量に対して２．５重量％。
【００５６】
（実施例３）
実施例１と殆ど同じであり、使用樹脂を以下のものに変更した。
【００５７】
使用樹脂：ポリアミド４６（非強化、ＤＳＭ  ＪＳＲエンジニアリングプラスチックス（株）製スタニールＴＷ３４１、熱安定剤含有）。高周波融着も同様に実施した。最終加工後の樹脂部の水分量は樹脂重量に対して４．５重量％。
【００５８】
（実施例４）
実施例１とほぼ同じ（使用樹脂、水分量も同じ）。相違点は、シランカップリング剤の塗布なし。高周波加熱を実施し、圧入による残留応力を除去。
【００５９】
（実施例５）
実施例３とほぼ同じ（使用樹脂、水分量も同じ）。相違点は、シランカップリング剤の塗布なし。高周波加熱を実施し、圧入による残留応力を除去。
【００６０】
（比較例１）
実施例１と同じ芯金を使用し、芯金をコアにして樹脂部を射出成形機でインサート成形。使用樹脂：実施例１と同じ。最終加工後の樹脂部の水分量：樹脂重量に対して０．２重量％（大気中で放置）。
【００６１】
（比較例２）
実施例１と同じ芯金を使用し、芯金をコアにして樹脂部を射出成形機でインサート成形。使用樹脂：実施例２と同じ。最終加工後の樹脂部の水分量：樹脂重量に対して０．２重量％（大気中で放置）。
【００６２】
（比較例３）
実施例１と同じ芯金を使用し、芯金をコアにして樹脂部を射出成形機でインサート成形。使用樹脂：実施例３と同じ。最終加工後の樹脂部の水分量：樹脂重量に対して０．３重量％（大気中で放置）。
【００６３】
（比較例４）
実施例１と殆ど同じであり、吸水処理、高周波融着も同様に実施した。最終加工後の樹脂部の水分量は樹脂重量に対して１．０重量％。
【００６４】
（比較例５）
実施例３と殆ど同じであり、吸水処理、高周波融着も同様に実施した。最終加工後の樹脂部の水分量は樹脂重量に対して１．０重量％。
【００６５】
（比較例６）
実施例３と殆ど同じであり、吸水処理、高周波融着も同様に実施した。最終加工後の樹脂部の水分量は樹脂重量に対して７．０重量％。
【００６６】
図５は上記した実施例１乃至４及び比較例１乃至６についての、寸法安定性及び耐久性の評価結果を説明する図である。
【００６７】
まず、寸法安定性については、上記実施例１乃至４及び比較例１乃至６について、以下の環境条件Ａ及びＢの下に放置し、７０時間及び３００時間経過後のギアの外径寸法の変化量を測定した。いずれの条件においても、変化量が４０μｍ以下を合格として「Ｏ」で表示、４０μｍを越えるものを不合格として「Ｘ」で表示した。
【００６８】
条件Ａ：温度６０℃、相対湿度９０％
条件Ｂ：温度８０℃、相対湿度９０％
また、耐久性については、上記実施例１乃至４及び比較例１乃至６を、実際の電動パワーステアリング装置に組み込み、以下の環境条件Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆにて操舵操作を繰り返して耐久性を判定した。いずれの条件においても、１０万回の操舵操作に耐えることができたギアを合格として「Ｏ」で表示、１０万回の操舵操作に耐えられなかったギアを不合格として「Ｘ」で表示、１０万回の操舵操作に耐えることができたが効率が１０％以上低下したギアを効率低下として「Δ」として示した。
【００６９】
条件Ｃ：温度３０℃、相対湿度５０％
条件Ｄ：温度５０℃、相対湿度９０％
条件Ｅ：温度８０℃、相対湿度５０％
条件Ｆ：温度８０℃、相対湿度９０％
図５に示すように、芯金４２の外周部と樹脂部４３の内周部との間に接着層を設け、水分調整を行った実施例１〜３は、最も寸法安定性に優れ、それに伴って高温度高湿度の過酷な環境の下でも耐久性に優れていることが分かった。
【００７０】
水分調整のみを行った実施例４、５は寸法安定性がやや劣り、高湿度環境ではより高温になるほど寸法の変化が大きくなり、耐久性が低下した。また、水分量が５％を越えている比較例６は、吸水による寸法変化は相殺され、問題はないものの、高温度低湿度で使用すると水分量が低下し、寸法収縮により効率が低下することが分かった。
【００７１】
以上説明した実施の形態は、この発明の動力伝達に適した樹脂歯車を電動パワーステアリング装置の減速機構に適用した例で説明したが、この発明に係る歯車は、電動パワーステアリング装置の減速機構ばかりでなく、用途にかかわりなく歯車機構一般に適用できることは言うまでもない。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明は、動力伝達に適した樹脂歯車であって、歯車の樹脂部をポリアミド樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物で構成し、吸水率が樹脂重量に対して２乃至５重量％になるように吸水処理したものであるから、ポリアミド樹脂の優れた耐疲労性などの耐久性を維持しつつ、吸水による寸法変化を抑制し、寸法安定性に優れた信頼性の高い動力伝達に適した樹脂歯車を提供することができる。
【００７３】
また、歯車の金属製ハブと樹脂部との間に、片末端にエポキシ基或いはアミノ基のいずれかを有するシランカップリング剤からなる接着層を設けることにより、更なる吸水による寸法変化を抑制することができる。これにより、吸水による寸法変化のために使用が困難であった、最も耐疲労性に優れた非強化ポリアミド４６樹脂の使用も可能になるなど、従来の樹脂歯車からは得られない顕著な作用効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を実施するに適した電動パワーステアリング装置の構成の一例を説明する正面図。
【図２】図１に示す電動パワーステアリング装置のウォーム歯車減速機構の構成を示す部分断面図。
【図３】ウォーム歯車減速機構のウォームホイールの構成を示す斜視図。
【図４】２３℃、相対湿度６０％及び８０％の環境に放置した場合の、非強化のポリアミド６（ＰＡ６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリアミド４６（ＰＡ４６）の平衡水分量（飽和水分量）を示す図。
【図５】実施例１乃至４及び比較例１乃至６についての、寸法安定性及び耐久性の評価結果を説明する図。
【図６】本発明が適用可能な歯車の例示としての平歯車の外観を示す図。
【図７】本発明が適用可能な歯車の例示としてのはすば歯車の外観を示す図。
【図８】本発明が適用可能な歯車の例示としての傘歯車の外観を示す図。
【図９】本発明が適用可能な歯車の例示としてのハイポイドギアの外観を示す図。
【符号の説明】
１０  電動パワーステアリング装置
１１  舵輪軸
１１ａ  上部舵輪軸
１１ｂ  下部舵輪軸
１２  舵輪軸ハウジング
１３  電動モータ
１３ａ  駆動軸
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
２３  ラック軸ケース
２５、２６  自在継手
３０  ウォーム歯車減速機構
３１  ウォームホイール
３２  ウォーム
３２ａ、３２ｂ  ウォーム軸
３３  ギアケース
３４ａ、３４ｂ  玉軸受
４２  ハブ（芯金）
４３  樹脂部
４４  ギア歯
【図１】
2004218712.tif 000003
【図２】
2004218712.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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