(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリアミド樹脂組成物からなるギア歯を形成する樹脂層を有する歯車に用いられるポリアミド樹脂組成物において、ポリアミド樹脂１００質量部に対して、酸価が１〜１０ｍｇＫＯＨ／ｇの酸化ポリエチレンワックス０．１〜１０質量部を配合したことを特徴とする歯車用ポリアミド樹脂組成物。
【請求項２】
ポリアミド樹脂１００質量部に対して、補強材を１〜５０質量部配合した請求項１記載の歯車用ポリアミド樹脂組成物。
【請求項３】
補強材がガラス繊維である請求項２記載の歯車用ポリアミド樹脂組成物。
【請求項４】
ポリアミド樹脂組成物からなるギア歯を形成する樹脂層を有するポリアミド樹脂製歯車において、前記樹脂層はポリアミド樹脂１００質量部に対して、酸価が１〜１０ｍｇＫＯＨ／ｇの酸化ポリエチレンワックス０．１〜１０質量部を配合したことを特徴とするポリアミド樹脂製歯車。
【請求項５】
ポリアミド樹脂１００質量部に対して、補強材を１〜５０質量部配合した請求項４記載のポリアミド樹脂製歯車。
【請求項６】
補強材がガラス繊維である請求項５記載のポリアミド樹脂製歯車。
【請求項７】
金属製の芯材の外周にギア歯を形成する樹脂層を有する構成である請求項４〜６のいずれかに記載のポリアミド樹脂製歯車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車のパワーステアリング装置などに用いるウォームホイールなどを含む樹脂製の歯車用の樹脂組成物および歯車そのものに係るものであり、詳しくは耐摩耗性に優れるとともに、相手材を傷つけにくく、また成形性のよい歯車用ポリアミド樹脂組成物およびポリアミド樹脂製歯車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型自動車においては、操舵補助力を付与するため、ステアリングシャフトに取り付けられるウォームホイールに噛合うウォームを電動アクチュエータにより駆動する電動パワーステアリング装置が用いられている。そしてそのウォームホイールとしてポリアミドなどの合成樹脂を用いることで軽量化および低騒音化が図られている。
【０００３】
合成樹脂はそのままでは強度が不足し、いろいろな補強材を樹脂に配合したものが用いられている。配合する補強材としては炭素繊維等の無機繊維材、またチタン酸カリウムウィスカ等のウィスカ類を配合することによって強度を補強している。またギアの噛みあい等で相手材と擦れ会う際に簡単に摩耗してしまうことのないようにワックスや二硫化モリブデンなどの潤滑剤を配合して耐摩耗性を向上させる試みも行われている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２４７２４５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、耐摩耗性は十分であるとは言えず更なる耐摩耗性の向上が望まれている。また、補強材を配合することによって噛みあう相手のギアを傷つけてしまうという問題や成形性が悪くなってしまい成形サイクルが長くなってしまったり、成形不良を増加させてしまうといった問題があった。
【０００６】
相手のギアを傷つけてしまうことで、さらに自分自身の摩耗を促進させることにもなり、補強材による相手材への傷つけ性についても改善が望まれている。また、成形性の改善も同時に向上させる必要がある。
【０００７】
そこで本発明は耐摩耗性に優れるとともに、相手材を傷つけにくく、また成形性のよい歯車用ポリアミド樹脂組成物およびポリアミド樹脂製歯車の提供を課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明の請求項１は、ポリアミド樹脂組成物からなるギア歯を形成する樹脂層を有する歯車に用いられるポリアミド樹脂組成物において、ポリアミド樹脂１００質量部に対して、酸価が１〜１０ｍｇＫＯＨ／ｇの酸化ポリエチレンワックス０．１〜１０質量部を配合したことを特徴とする。
【００１０】
所定の酸価を有する酸化ポリエチレンワックスを配合することにより、ポリアミド樹脂の摩擦摩耗特性を向上させると共に、各種物性においても優れた組成物を得ることができる。
【００１３】
請求項２では、ポリアミド樹脂１００質量部に対して、補強材を１〜５０質量部配合した歯車用ポリアミド樹脂組成物としており、補強材をこのような範囲で配合することによって、十分な強度を持たせることができる。
【００１４】
請求項３では、補強材がガラス繊維である歯車用ポリアミド樹脂組成物としており、補強材として高い補強効果が得られると共にコスト的にも有利であるといえる。
【００１５】
請求項４では、ポリアミド樹脂組成物からなるギア歯を形成する樹脂層を有するポリアミド樹脂製歯車において、前記樹脂層はポリアミド樹脂１００質量部に対して、酸価が１〜１０ｍｇＫＯＨ／ｇの酸化ポリエチレンワックス０．１〜１０質量部を配合したことを特徴とする。
【００１７】
請求項１、２と同様に所定の酸価を有する酸化ポリエチレンワックスを配合することにより、ポリアミド樹脂の摩擦摩耗特性を向上させると共に、各種物性においても優れたポリアミド樹脂製歯車を得ることができる。
【００２０】
請求項５では、ポリアミド樹脂１００質量部に対して、補強材を１〜５０質量部配合したポリアミド樹脂製歯車としており、補強材をこのような範囲で配合することによって、十分な強度を持たせることができる。
【００２１】
請求項６では、補強材がガラス繊維であるポリアミド樹脂製歯車としており、補強材として高い補強効果が得られると共にコスト的にも有利であるということができる。
【００２２】
請求項７では、金属製の芯材の外周にギア歯を形成する樹脂層を有する構成であるポリアミド樹脂製歯車としており、芯材を有するポリアミド樹脂製歯車として成形性及び物性の優れたものを得ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１に示すのは電動パワーステアリング装置に用いられるウォームホイールの斜視図であり、このウォームホイールは本発明の歯車用ポリアミド樹脂組成物を用いており、本発明のポリアミド製樹脂歯車である。
【００２４】
電動パワーステアリング装置は、例えば図２に示すような装置１であり、ステアリングホイール２の操舵により発生する操舵トルクを、ステアリングシャフト３によりピニオン４に伝達することで、そのピニオン４に噛みあうラック５を移動させ、そのラック５に連結される車輪６の舵角を変化させる。
【００２５】
そのステアリングシャフト３により伝達される操舵トルクに応じた操舵補助力を付与するため、その操舵トルクを検出するトルクセンサ（図示しない）と、その検出された操舵トルクに応じ駆動されるモータ８と、そのモータ８により駆動される駆動シャフトの外周に設けられる金属製ウォーム９と、そのウォーム９に噛みあうと共にステアリングシャフト３に取り付けられるウォームホイール１０とが設けられている。そのモータ８の回転をウォーム９及びウォームホイール１０を介してステアリングシャフト３に伝達することで操舵補助力を付与するようになっている。
【００２６】
本発明のポリアミド樹脂製歯車となるのは、一例を挙げればこのウォームホイール１０であり、例えば円筒形状の鉄やアルミニウムなどからなる金属製芯材１１の周囲に樹脂層１２が被覆された歯車である。図示はしないが芯材１１の周囲にはローレット加工などの凹凸加工がなされており、樹脂層１２と芯材１１と間で滑って回転しないようになっている。樹脂層１２の部分に特徴があり、本発明の歯車用ポリアミド樹脂組成物の対象となるものである。
【００２７】
本発明の歯車用ポリアミド樹脂組成物は、ポリアミド樹脂１００質量部に対して酸価が１〜１０ｍｇＫＯＨ／ｇの酸化ポリエチレンワックス０．１〜１０質量部を配合したものである。
【００２８】
本発明で用いられるポリアミド樹脂は、６・６−ナイロン、６−ナイロンといったものを用いることができ、特にポリアミド樹脂の種類を限定するものではないが、中でも６・６−ナイロンを用いることが吸水性、熱的特性、物性及びコストのバランスが最もとれているの理由から好ましい。
【００２９】
酸化ポリエチレンワックスとは、ポリエチレンワックスを酸化後処理することにより得られるものである。酸価が１ｍｇＫＯＨ／ｇ未満であると表面に酸素結合した官能基の数が少ないため、ポリアミドとの相溶性が劣り、均一にポリアミド中に分散しないこととなり、１０ｍｇＫＯＨ／ｇを超えるとポリアミドの物性が著しく低下するとなるので好ましくない。
【００３０】
酸化ポリエチレンワックスの配合量がポリアミド樹脂１００質量部に対して０．１未満であると摩擦摩耗特性を改善する効果が十分に得られず、１０質量部を超えるとポリアミドの物性が著しく低下するとなるので好ましくない。
【００３１】
本発明において酸化ポリエチレンワックスの溶融粘度は２００〜２０００ｍＰａ・ｓのものを用いることが好ましく、２００ｍＰａ・ｓ未満であると摩擦摩耗特性を改善する効果が十分に得られず、２０００ｍＰａ・ｓを超えると成形時の流動性が悪くなるので好ましくない。
【００３２】
また、上記の酸化ポリエチレンワックス以外に補強材をポリアミド樹脂１００質量部に対して１〜５０質量部の範囲で配合することが好ましい。補強材としてはガラス繊維、炭素繊維等の繊維補強材、チタン酸カリウムウィスカや炭酸カルシウムウィスカ、ホウ酸アルミニウムウィスカなどのウィスカ類、その他タルク、珪灰石、マイカなどを挙げることができる。補強材の配合量がポリアミド樹脂１００質量部に対して１質量部未満であると強度の補強が不十分であり、５０質量部を超えると成形性が悪くなり、材料としての比重も大きくなり樹脂を使用することによる軽量化というメリットが薄れるので好ましくない。
【００３３】
前記に挙げた補強材の中でも本発明ではガラス繊維を用いることが高い補強効果を得られると共にコスト的にも有利であることから好ましいといえる。ガラス繊維は分散と補強効果とのバランスから通常１〜３ｍｍ長さのものを配合する。
【００３４】
その他、一般的な配合剤として顔料、染料などの着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、耐電防止剤、滑剤等を配合してもよい。
【００３５】
次に本発明の実施例および比較例を挙げて物性の比較を行った
【００３６】
【実施例】
表１に示すような実施例１、比較例１〜６までの配合の樹脂組成物を用いて、射出成形にて試験片を作成し、限界ＰＶ値、スラスト試験時動摩擦係数、スラスト摩耗量、アイゾット衝撃強さ、引張強さ、曲げ強さ、吸水率、射出時ピーク圧をそれぞれ測定した。その結果を表２に示す。
【００３７】
なお、表１に示す高分子シリコーンオイルは東レ・ダウコーニング社のＢＹ２７−００５、チタン酸カリウムウィスカは大塚化学社のティスモ、超高分子量ポリエチレンはクラリアントジャパン社のＧＵＲ４１０５、低密度ポリエチレンは三井化学社の、高酸価ポリエチレンワックスはクラリアントジャパン社のＰＥＤ１９１（酸価が１７、溶融粘度が３０００ｍＰａ・ｓ）、低酸価ポリエチレンワックスは三井化学社の４０５ＭＰ（酸価が１、溶融粘度が６５０ｍＰａ・ｓ）を用いている。
【００３８】
【表１】
0004209666.tif 000002
【００３９】
【表２】
0004209666.tif 000003
【００４０】
表２の結果から、ガラス繊維のみを配合した比較例１は衝撃強さ、引張強さ、曲げ強さなどの物性を向上しているものの、摩擦摩耗特性については劣っている。そして比較例２〜４では、摩擦摩耗特性の改善のためにそれぞれ高分子シリコーンオイル、チタン酸カリウムウィスカ、超高分子量ポリエチレンを配合しているが、摩擦摩耗特性は十分に改善されているとはいえない。
【００４１】
次に比較例５では限界ＰＶ値は改善されているが、曲げ強さなど物性の面で低下が見られるという結果となっている。また、比較例１〜５を通じて射出時ピーク圧は高めの数値となっている。
【００４２】
それにたいして実施例では摩擦摩耗特性はきわめて優れており、衝撃強さ、引張強さ、曲げ強さなどの物性の低下も少なく、特に実施例１では射出時ピーク圧も低い数値となっており成形性についても優れていることがわかる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１によると、ポリアミド樹脂組成物からなるギア歯を形成する樹脂層を有する歯車用ポリアミド樹脂組成物において、ポリアミド樹脂１００質量部に対して、酸価が１〜１０ｍｇＫＯＨ／ｇの酸化ポリエチレンワックス０．１〜１０質量部を配合したことを特徴とする。
【００４５】
所定の酸価を有する酸化ポリエチレンワックスを配合することにより、ポリアミド樹脂の摩擦摩耗特性を向上させると共に、各種物性においても優れた組成物を得ることができる。
【００４８】
請求項２では、ポリアミド樹脂１００質量部に対して、補強材を１〜５０質量部配合した歯車用ポリアミド樹脂組成物としており、補強材をこのような範囲で配合することによって、十分な強度を持たせることができる。
【００４９】
請求項３では、補強材がガラス繊維である歯車用ポリアミド樹脂組成物としており、補強材として高い補強効果が得られると共にコスト的にも有利であるといえる。
【００５０】
請求項４では、ポリアミド樹脂組成物からなるギア歯を形成する樹脂層を有するポリアミド樹脂製歯車において、前記樹脂層はポリアミド樹脂１００質量部に対して、酸価が１〜２０ｍｇＫＯＨ／ｇの酸化ポリエチレンワックス０．１〜１０質量部を配合したことを特徴とする。
【００５２】
請求項１、２と同様に所定の酸価を有する酸化ポリエチレンワックスを配合することにより、ポリアミド樹脂の摩擦摩耗特性を向上させると共に、各種物性においても優れたポリアミド樹脂製歯車を得ることができる。
【００５５】
請求項５では、ポリアミド樹脂１００質量部に対して、補強材を１〜５０質量部配合したポリアミド樹脂製歯車としており、補強材をこのような範囲で配合することによって、十分な強度を持たせることができる。
【００５６】
請求項６では、補強材がガラス繊維であるポリアミド樹脂製歯車としており、補強材として高い補強効果が得られると共にコスト的にも有利であるということができる。
【００５７】
請求項７では、金属製の芯材の外周にギア歯を形成する樹脂層を有する構成であるポリアミド樹脂製歯車としており、芯材を有するポリアミド樹脂製歯車として成形性及び物性の優れたものを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のポリアミド樹脂製歯車の一例であるウォームホイールの斜視図である。
【図２】ウォームホイールを用いる電動パワーステアリング装置の概要図である。
【符号の説明】
１    電動パワーステアリング装置
２    ステアリングホイール
３    ステアリングシャフト
４    ピニオン
５    ラック
６    車輪
８    モータ
９    ウォーム
１０  ウォームホイール
１１  芯材
１２  樹脂層
【図１】
0004209666.tif 000004
【図２】
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