(57)【要約】      （修正有）【課題】高出力の電動パワーステアリング装置用のウォームギヤ減速機を構成するウォームホイールの材料として、特に強度等が優れた繊維強化樹脂複合体を提供する。【解決手段】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ウォームギヤ減速機において、前記ウォームギヤ減速機が、熱硬化性ポリアミノアミド樹脂とアラミド繊維を含む連続シートとを含む繊維強化樹脂複合体である樹脂部を金属性芯金の外周に一体的に設けると共に前記樹脂部の外周面に歯を形成して構成されるウォームホイール１を備える電動パワーステアリング装置用ウォームギヤ減速機。【選択図】図１
2007210424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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ウォームギヤ減速機において、前記ウォームギヤ減速機が、熱硬化性ポリアミノアミド樹脂とアラミド繊維を含む連続シートとを含む繊維強化樹脂複合体である樹脂部を金属性芯金の外周に一体的に設けると共に前記樹脂部の外周面に歯を形成して構成されるウォームホイール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ウォームギヤ減速機。
【請求項２】
前記アラミド繊維を含む連続シートが、高強度であるパラ系アラミド繊維と前記パラ系アラミド繊維よりも樹脂に対する濡れ性の良いメタ系アラミド繊維とを含むと共に前記パラ系アラミド繊維と前記メタ系アラミド繊維とのフィラメントが混紡された混紡糸を含む繊維集合体であることを特徴とする、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置用ウォームギヤ減速機。
【請求項３】
前記アラミド繊維を含む連続シートが、連続する前記パラ系アラミド繊維のフィラメントと連続する前記メタ系アラミド繊維のフィラメントとを混合して束ねた束糸を含む繊維集合体であることを特徴とする、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置用ウォームギヤ減速機。
【請求項４】
前記パラ系アラミド繊維と前記メタ系アラミド繊維のフィラメントが、平均直径５〜２０μｍであることを特徴とする、請求項２又は３のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置用ウォームギヤ減速機。
【請求項５】
前記アラミド繊維を含む連続シートが、短繊維状の前記パラ系アラミド繊維と短繊維状の前記メタ系アラミド繊維とが互いに絡んだ状態のフェルト材からなる繊維集合体で構成されることを特徴とする、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置用ウォームギヤ減速機。
【請求項６】
前記繊維集合体の前記パラ系アラミド繊維と前記メタ系アラミド繊維の混合割合が、重量比で１：９〜９：１である、請求項２〜５のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置用ウォームギヤ減速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等のパワーステアリング装置の減速機に関し、特に減速機のウォームギヤのウォームホイールの材質に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気量２Ｌを超える自動車に油圧パワーステアリング装置が搭載され、排気量２Ｌ以下の自動車に電動パワーステアリング装置が搭載されていた。近年、油圧パワーステアリング装置を採用した車では、高燃費を要すること、また、電動パワーステアリングを搭載すると操舵性を含めて車体全体の総合的制御が容易であることから、排気量２Ｌを超える車にも電動パワーステアリング装置の搭載が、強く要望されるようになってきた。
【０００３】
この要望を実現するための課題としては、従来よりも大きな出力を持つ電動パワーステアリング装置が必要になり、従って、ウォームギヤにも、従来よりも優れた高耐熱性、高強度、高疲労強度、及び耐磨耗性が必要である。
【０００４】
このような課題を改善する１つの方策として、操舵補助用モータの出力をウォーム及びウォームホイールを介して操舵機構に伝えるための減速機構のウォームホイールをアラミド繊維のシートが充填された熱硬化性合成樹脂又は熱可塑性樹脂で形成することが、提案されている。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂が、熱可塑性樹脂としては、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂が、採用可能とされている。
【０００５】
しかしながら、アラミド繊維は、フェノール樹脂、メラミン樹脂、架橋ポリエステルアミド、エポキシ樹脂等との結合力が不十分であり、従って強度として不十分であるという問題が残っている。
【特許文献１】特開２００２−３９３２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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従来よりも高出力の電動パワーステアリング装置用のウォームギヤ減速機を構成するウォームホイールの材料として、特に強度等が優れた繊維強化樹脂複合体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題は、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ウォームギヤ減速機において、前記ウォームギヤ減速機が、熱硬化性ポリアミノアミド樹脂とアラミド繊維を含む連続シートとを含む繊維強化樹脂複合体である樹脂部を金属性芯金の外周に一体的に設けると共に前記樹脂部の外周面に歯を形成して構成されるウォームホイール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ウォームギヤ減速機により、解決される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の繊維強化樹脂複合体の使用、特に、繊維強化樹脂複合材料の構成要素としての熱硬化性ポリアミノアミド樹脂の使用により、電動パワーステアリング装置用ウォームギヤ減速機のウォームホイールの歯の強度、疲労強度、耐熱性、耐磨耗性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
自動車のコラムアシスト式電動パワーステアリング装置の構成の概略図を図２に示す。図２に示すように、車体２６に対して、ブラケット２４を介してチューブ状のコラム１５が、チルト方向（矢印A方向）及びテレスコ方向（矢印Ｂ方向）に移動可能に支持されている。上端部にステアリングホイール１を取付けたステアリングシャフト１７は、ステアリングコラム１５に挿通され、それに対して回転自在に支持されている。ステアリングコラム１５とステアリングシャフト１７とは、二次衝突時などに軸線方向に大きな荷重を受けたとき縮長するように変形する、いわゆるコラプシブル構造を備えている。
【００１０】
ステアリングシャフト１７の下端は、車体２６に対してブラケットにより取り付けられた電動式パワーステアリング装置１００の入力軸１８に連結されている。一方、電動パワーステアリング装置の出力軸は、ユニバーサルジョイント７Ａを介して中間軸８の上端に連結され、中間軸８の下端は、ユニバーサルジョイント７Ｂを介してピニオンシャフト１０に連結されている。ピニオンシャフト１０に形成されたピニオンは、ラック軸９のラック歯に噛合している。ラック軸９の両端は、それぞれタイロッド１３を介して、不図示の車輪を操舵する操舵機構に連結されている。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態に用いる図２の電動式パワーステアリング装置１００の主要部断面図である。ウォームホイール１０７の歯部は、モータ１０９の回転軸に連結されたウォーム１０８と噛合している。ウォームホイール１０７とウォーム１０８とで動力伝達機構を構成する。
【００１２】
自動車のピニオンアシスト式電動パワーステアリング装置の構成の概略図を図３に示す。図３に示すピニオンアシスト式電動パワーステアリング装置にも電動式パワーステアリング装置が組み込まれている。
【００１３】
本発明は、コラムアシスト式電動パワーステアリング装置とピニオンアシスト式電動パワーステアリング装置とのウォームギヤ減速機として使用可能なウォームギヤ減速機である。
【００１４】
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ウォームギヤ減速機において、ウォームギヤ減速機が、熱硬化性ポリアミノアミド樹脂とアラミド繊維を含む連続シートとを含む繊維強化樹脂複合体である樹脂部を金属性芯金の外周に一体的に設けると共に樹脂部の外周面に歯を形成して構成されるウォームホイール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ウォームギヤ減速機である。本発明では、特に、ウォームギヤ減速機のウォームホイールの上記樹脂部に熱硬化性ポリアミノアミド樹脂を用いることを特徴とする。
【００１５】
本発明は、好適には、アラミド繊維を含む連続シートが、高強度であるパラ系アラミド繊維とパラ系アラミド繊維よりも樹脂に対する濡れ性の良いメタ系アラミド繊維とを含むと共にパラ系アラミド繊維とメタ系アラミド繊維とのフィラメントが混紡された混紡糸を含む繊維集合体であることを特徴とする、電動パワーステアリング装置用ウォームギヤ減速機である。ここでは、高強度のパラ系アラミド繊維と樹脂に対する濡れ性が良いメタ系アラミド繊維とのフィラメントが混紡されて混紡糸つまり１本の糸を構成している。ここで、混紡糸とは、原料の異なる繊維のフィラメント同士を混合して紡いだ糸を意味する。従って、パラ系アラミド繊維とメタ系アラミド繊維が、フィラメント・レベルで微細混合している。
【００１６】
本発明は、また、好適には、上記のアラミド繊維を含む連続シートが、連続するパラ系アラミド繊維のフィラメントと連続するメタ系アラミド繊維のフィラメントとを混合して束ねた束糸を含む繊維集合体であることを特徴とする、電動パワーステアリング装置用ウォームギヤ減速機である。ここでは、高強度のパラ系アラミド繊維と樹脂に対する濡れ性が良いメタ系アラミド繊維との繊維素同士、つまりフィラメント同士を混合して束ねて束糸を構成している。
【００１７】
本発明は、また、好適には、パラ系アラミド繊維とメタ系アラミド繊維のフィラメントが、平均直径５〜２０μｍであることを特徴とする、電動パワーステアリング装置用ウォームギヤ減速機である。パラ系アラミド繊維とメタ系アラミド繊維のフィラメントが、平均直径５μｍ未満では、ウォームホイールの強度が不足し、平均直径２０μｍを超えてもそれ以上にはウォームホイールの強度が高くならない。
【００１８】
本発明は、別に、好適には、上記のアラミド繊維を含む連続シートが、短繊維状のパラ系アラミド繊維と短繊維状のメタ系アラミド繊維とが互いに絡んだ状態のフェルト材からなる繊維集合体で構成されることを特徴とする、電動パワーステアリング装置用ウォームギヤ減速機である。ここでは、短繊維状のパラ系アラミド繊維と短繊維状のメタ系アラミド繊維とが、短繊維レベルで微細混合している。
【００１９】
本発明は、好適には、上記の繊維集合体のパラ系アラミド繊維とメタ系アラミド繊維の混合割合が、重量比で１：９〜９：１であり、更に好適には２：８〜８：２である、電動パワーステアリング装置用ウォームギヤ減速機である。高強度のパラ系アラミド繊維の割合が、１０重量％未満では繊維強化樹脂複合体の強度が不足する。高強度のパラ系アラミド繊維の割合が９０重量を超えると、樹脂との濡れ性が良いメタ系アラミド繊維の割合が小さくなり、熱硬化性ポリアミノアミ度樹脂との結合力が弱くなり、繊維強化樹脂複合体の強度が不足する。
【００２０】
本発明に係る繊維強化樹脂複合体を採用すれば、樹脂に対して濡れ性が良いメタ系アラミド繊維の分散度を一層微細にできる。従って、従来技術に比較して繊維集合体の中で樹脂に対して密着性が悪い部分が局部的に発生することが抑制される。よって、繊維集合体の樹脂との密着性が一層向上し、高強度パラ系アラミド繊維の本来の強化機能が確保され易くなり、ひいては繊維強化樹脂複合体の強度が増加する。
【００２１】
本発明の繊維強化樹脂複合体によれば、高強度のパラ系アラミド繊維が樹脂に対して濡れ性が悪い場合であっても、前述のように、濡れ性が良いメタ系アラミド繊維が微細分散しているので、繊維集合体の中で樹脂に対して密着性が悪い部分が局部的に発生することが抑制でき、繊維強化樹脂複合体の強度向上に有利であり、ウォームホイールの樹脂部に適用した場合歯部の強度向上に有利である。
【００２２】
本発明の電動パワーステアリング装置用ウォームギヤ減速機のウォームホイールに使用するグリースは、増ちょう剤と基油を主成分とし、さらに、高面圧下で使用される樹脂製ウォームホイールとウォームの潤滑を良好に維持するために、融点又は軟化点が７０〜１３０℃の範囲にあるワックスが添加されている。基油は、鉱油、ポリα−オレフィン油、アルキルポリフェニルエーテルからなる群から選ばれる少なくとも１つである。増ちょう剤は、アミンとイソシアネートを含むウレア系化合物、リチウム石けん、リチウム複合石けん、バリウム石けん、バリウム複合石けん等である。
【００２３】
融点又は軟化点が、７０〜１３０℃の範囲にあるワックスは、常温では固体で微粒子の状態で分散しており、樹脂製ウォームホイールとウォームとが摺接して温度が上昇すると、その噛み合い部分で高粘度の液体となる。この高粘度の液体は、温度上昇により、低粘度化する基油に相溶して液体全体（基油＋ワックスの相溶物）の粘度を上昇させて全体として噛み合い部から液体の流出を防止するとともに、相溶しないで一部残った状態でも噛み合い部に残存し、高面圧の条件下でも良好な潤滑状態を維持する。
【００２４】
これらのワックスの具体例としては、モンタン酸エステルワックス、モンタン酸エステル部分けん化ワックス等のエステル系ワックス、ポリエチレンワックス等の炭化水素系ワックス、ステアロアミド、ラウリルアミド、ベヘンアミド等の脂肪酸アミド等を使用することができ、この中では先に記述した基油への相溶性が高い炭化水素系ワックスが最も好ましい。これらのワックスの添加量は、グリース組成物中に３〜１０重量％、好ましくは４〜８重量％である。グリース組成物中のワックスの添加量が、３重量％未満の場合、電動パワーステアリング装置用ウォームギヤ減速機のウォームホイール作動時の液体自体の相溶による粘度上昇が十分とは言えず、潤滑状態の改善が十分に行われず、好ましくない。グリース組成物へのワックスの添加量が、グリース組成物全量に対して１０重量％を超えると、グリースのちょう度が低下すると共に、相溶時の粘度上昇が大きすぎて、ウォームホイール・ギヤの作動トルクが上昇し、結果として作動性が悪くなり、好ましくない。
【００２５】
また、基油には、ウォームホイールの樹脂部への濡れ性を改善するために、ジエステル油、ポリオールエステル油、芳香族エステル油を添加しても良い。具体的には、ジエステル油としては、ジオクチルアジペート（ＤＯＡ）、ジイソブチルアジペート（ＤＩＢＡ）、ジブチルアジペート（ＤＢＡ）、ジオクチルアゼレート（ＤＯＺ）、ジブチルセバケート（ＤＢＳ）、ジオクチルセバケート（ＤＯＳ）を挙げることができる。
【００２６】
ポリオールエステル油としては、Ｃ4〜Ｃ18のアルキル鎖が誘導されたペンタエリスリトールエステル油、ジペンタエルスリトール油、トリペンタエリスリトール油、ネオペンチル型ジオールエステル油、トリメチロールプロパンエステル油等を挙げることができる。
【００２７】
また、芳香族エステル油としては、トリオクチルトリメリテート（ＴＯＴＭ）、トリデシルトリメリテート、テトラオクチルピロメリテート等を挙げることができる。
【００２８】
これらのエステル系基油は、それぞれ単独で、あるいは混合してグリース組成物全量に対して１〜２０重量％の範囲、好ましくは２〜１０重量％の範囲で添加される。添加量が１重量％未満では、グリース組成物のウォームホイールの樹脂部に対する濡れ性の改善効果が十分には得られず、一方、２０重量％を超えると濡れ性の改善効果が頭打ちになると共に、エステル化合物の絶対量が増えることで、ウォームギヤ減速機のウォームの軸方向移動を許容するゴム製ダンパーなど他の部材に膨張等の悪影響を及ぼすことも想定される。
【００２９】
さらに、グリース組成物には、酸化安定剤や、防錆性を向上させるために他の添加剤を加えることもできる。例えば、アミン系やフェノール系の酸化防止剤、カルシウムスルフォネート等の防錆剤、モリブデンジチオカルバメート（ＭｏＤＴＣ）等の極圧添加剤である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置用のウォームギヤ減速機及びモータ部分を示す主要部断面図である。
【図２】自動車のコラムアシスト式電動パワーステアリング装置の構成の概略図である。
【図３】自動車のピニオンアシスト式電動パワーステアリング装置の構成の概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１      ステアリングホイール
７Ａ    ユニバーサルジョイント
７Ｂ    ユニバーサルジョイント
８      中間軸
９      ラック軸
１０    ピニオンシャフト
１３    タイロッド
１７    ステアリングシャフト
１８    入力軸
１００  電動式パワーステアリング装置
１０７  ウォームホイール
１０８  ウォーム
１０９  モータ
【図１】
2007210424.tif 000003
【図２】
2007210424.tif 000004
【図３】
2007210424.tif 000005