(57)【要約】  摺動部品は、外面に樹脂部を有する第１摺動部材と、前記樹脂部に対して摺動する金属部を有する第２摺動部材とを含み、前記第１摺動部材の前記樹脂部は、強化フィラーを含有し、粘度数ＶＮが１８０ｍｌ／ｇ以上の樹脂からなり、前記強化フィラーは、前記第２摺動部材の前記金属部の硬度よりも高い硬度を有している。前記摺動部品において、前記強化フィラーのビッカース硬さが３００ＨＶ〜８００ＨＶであり、前記金属部のビッカース硬さが２５０ＨＶ〜６００ＨＶであることが好ましい。
2019203108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外面に樹脂部を有する第１摺動部材と、
前記樹脂部に対して摺動する金属部を有する第２摺動部材とを含み、
前記第１摺動部材の前記樹脂部は、強化フィラーを含有し、粘度数ＶＮが１８０ｍｌ／ｇ以上の樹脂からなり、
前記強化フィラーは、前記第２摺動部材の前記金属部の硬度よりも高い硬度を有している、摺動部品
【請求項２】
前記強化フィラーのビッカース硬さが３００ＨＶ〜８００ＨＶであり、前記金属部のビッカース硬さが２５０ＨＶ〜６００ＨＶである、請求項１に記載の摺動部品。
【請求項３】
前記第１摺動部材の前記樹脂部の粘度数ＶＮが、２３０ｍｌ／ｇ〜４００ｍｌ／ｇである、請求項１または２に記載の摺動部品。
【請求項４】
前記第１摺動部材の前記樹脂部および前記第２摺動部材の前記金属部が、互いに噛み合うギヤを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の摺動部品。
【請求項５】
前記第１摺動部材が、歯部が形成された前記樹脂部を有するウォームホイールを含み、
前記第２摺動部材が、前記ウォームホイールの前記歯部に噛み合うウォームを含む、請求項４に記載の摺動部品。
【請求項６】
前記強化フィラーが、強化繊維を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の摺動部品。
【請求項７】
前記強化繊維が、ガラス繊維である、請求項６に記載の摺動部品。
【請求項８】
前記強化繊維が、炭素繊維である、請求項６に記載の摺動部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、内輪と、外輪と、内輪と外輪の両軌道面間に配置される転動体である玉と、玉を円周方向に等配して転動自在に保持する保持器と、外輪の両端に固定された一対のシールと、外輪の外周部と端面部とを覆うように配設される樹脂部とを備えるスライドドア用転がり軸受を開示している。樹脂部は、たとえば、ポリアミド６６に補強材としてガラス繊維を配合した樹脂組成物で構成されている。【０００３】
特許文献２は、数平均分子量が２２０００〜４００００の範囲にあるポリアミド６６を３０〜９０重量％、そして平均繊維径が９．１μｍ以上であるガラス繊維を１０〜７０重量％含むポリアミド樹脂組成物により成形されてなる、電動パワーステアリング装置用ギヤを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３１５４８３号公報
【特許文献２】特開２０１３−１５５７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
たとえば特許文献１に記載の転がり軸受のように、ガラス繊維等の強化繊維を樹脂が含有する場合、摺動によって強化繊維が樹脂から脱落し、研磨材のように作用して樹脂を疲労はく離させる可能性がある。また、脱落した強化繊維が相手金属材（たとえば、スライドドアのガイレール、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）の減速機の金属ウォームシャフト等）を攻撃し、摩耗粉の混入によって、樹脂の摩耗が促進され、早期に破損に至る可能性もある。【０００６】
本発明の目的は、樹脂部の摩耗を従来に比べて低減することができる摺動部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の摺動部品（１９）は、外面に樹脂部（３１）を有する第１摺動部材（２１）と、前記樹脂部（３１）に対して摺動する金属部（２０）を有する第２摺動部材（２０）とを含み、前記第１摺動部材（２１）の前記樹脂部（３１）は、強化フィラー（６３）を含有し、粘度数ＶＮが１８０ｍｌ／ｇ以上の樹脂（４７）からなり、前記強化フィラー（６３）は、前記第２摺動部材（２０）の前記金属部（２０）の硬度よりも高い硬度を有している（請求項１）。【０００８】
この構成によれば、第１摺動部材の樹脂部の粘度数ＶＮが１８０ｍｌ／ｇ以上であり、かつ、強化フィラーが、第２摺動部材の金属部よりも高い硬度を有しているので、従来にはない、優れた耐摩耗性を発現することができる。さらに、樹脂部に強化フィラーが含有されているので、フィラー等が含有されていない樹脂を使用する場合に比べて、耐クリープ性を向上させることができる。【０００９】
本発明の摺動部品（１９）では、前記強化フィラー（６３）のビッカース硬さが３００ＨＶ〜８００ＨＶであり、前記金属部（２０）のビッカース硬さが２５０ＨＶ〜６００ＨＶであってもよい（請求項２）。【００１０】
この構成によれば、第１摺動部材の樹脂部の摩耗量を低減できるとともに、第２摺動部材の金属部の摩耗量も低減することができる。【００１１】
本発明の摺動部品（１９）では、前記第１摺動部材（２１）の前記樹脂部（３１）の粘度数ＶＮが、２３０ｍｌ／ｇ〜４００ｍｌ／ｇであってもよい（請求項３）。【００１２】
第１摺動部材の樹脂部の粘度数ＶＮが上記範囲であれば、樹脂部の摩耗量を効果的に低減することができる。【００１３】
本発明の摺動部品（１９）では、前記第１摺動部材（２１）の前記樹脂部（３１）および前記第２摺動部材（２０）の前記金属部（２０）が、互いに噛み合うギヤを含んでいてもよい（請求項４）。【００１４】
本発明の摺動部品（１９）では、前記第１摺動部材（２１）が、歯部（３１）が形成された前記樹脂部を有するウォームホイール（２１）を含み、前記第２摺動部材（２０）が、前記ウォームホイール（２１）の前記歯部に噛み合うウォーム（２０）を含んでいてもよい（請求項５）。【００１５】
本発明の摺動部品（１９）では、前記強化フィラー（６３）が、強化繊維（６３）を含んでいてもよい（請求項６）。【００１６】
本発明の摺動部品（１９）では、前記強化繊維（６３）が、ガラス繊維であってもよい（請求項７）。【００１７】
この構成によれば、前記第１摺動部材の前記樹脂部および前記第２摺動部材の前記金属部が互いに噛み合うギヤである場合に、樹脂部の耐摩耗性および耐クリープ性を両立できることに加え、優れたじん性を発現することもできる。【００１８】
本発明の摺動部品（１９）では、前記強化繊維（６３）が、炭素繊維であってもよい（請求項８）。【００１９】
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、ステアリング装置の概略図である。
【図２】図２は、ステアリング装置に備えられるウォーム減速機における要部の側面図である。
【図３】図３は、ウォームホイール用の原料樹脂の調製に関連する工程を説明するための図である。
【図４】図４は、前記ウォームホイールの成形およびアニール処理に関連する工程を説明するための図である。
【図５】図５は、実施例および比較例の樹脂の高さ減少量を示す図である。
【図６】図６は、成形体の粘度数ＶＮと樹脂の摩耗量との関係を示す図である。
【図７】図７は、成形体の粘度数ＶＮと金属の摩耗量との関係を示す図である。
【図８】図８は、樹脂の摩耗量と金属の摩耗量との関係を示す図である。
【図９】図９は、金属の硬度と樹脂の高さ減少量との関係を示す図である。
【図１０】図１０は、金属の硬度と金属の摩耗量との関係を示す図である。
【図１１】図１１は、実施例および比較例の長期耐久寿命の評価結果を示す図である。
【図１２】図１２は、ころ式試験（耐摩耗性）の評価結果を示す図である。
【図１３】図１３は、引張破断伸びの評価結果を示す図である。
【図１４】図１４は、引張破断エネルギーの評価結果を示す図である。
【図１５】図１５は、金属の硬度と樹脂の高さ減少量との関係を示す図である。
【図１６】図１６は、金属の硬度と樹脂の高さ減少量との関係を示す図である。
【図１７】図１７は、金属の硬度と金属の摩耗量との関係を示す図である。
【図１８】図１８は、成形体の粘度数ＶＮと樹脂の高さ減少量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図１は、ステアリング装置１の概略図である。図１を参照して、ステアリング装置１は、電動式パワーステアリング装置であって、操舵機構２および転舵機構３を含み、運転者のステアリングホイール４（操舵部材）の操舵（ステアリング操作）に基づき、転舵輪５を転舵させる。操舵機構２は、運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構６を備えている。
【００２３】
操舵機構２は、入力シャフト７、出力シャフト８、インターミディエイトシャフト９およびピニオンシャフト１０を有している。入力シャフト７は、ステアリングホイール４に連結されている。出力シャフト８では、一端がトーションバー１１を介して入力シャフト７に連結され、他端が自在継手１２を介してインターミディエイトシャフト９に連結されている。インターミディエイトシャフト９は、自在継手１３を介して、ピニオン１０Ａを有するピニオンシャフト１０に連結されている。
【００２４】
転舵機構３は、ラックシャフト１４およびタイロッド１５を有している。ラックシャフト１４は、ピニオン１０Ａに噛み合ったラック１４Ａを有している。タイロッド１５は、一端がラックシャフト１４に連結されて、他端が転舵輪５に連結されている。
【００２５】
運転者のステアリングホイール４の操作に応じて、ステアリングホイール４が回転すると、入力シャフト７、出力シャフト８およびインターミディエイトシャフト９を介して、ピニオンシャフト１０が回転する。ピニオンシャフト１０の回転は、転舵機構３により、ラックシャフト１４の軸方向の往復運動に変換される。ラックシャフト１４の軸方向の往復運動により、転舵輪５の転舵角が変化する。
【００２６】
アシスト機構６は、トルクセンサ１６と、ＥＣＵ(Electronic Control Unit) １７と、補助操舵用の電動モータ１８と、本発明の摺動部品の一例としてのウォーム減速機１９とを含む。
【００２７】
ウォーム減速機１９は、本発明の第２摺動部材の一例としてのウォーム２０と、ウォーム２０と噛み合うリダクションギヤである本発明の第１摺動部材の一例としてのウォームホイール２１と、ウォーム２０およびウォームホイール２１を収容するハウジング２２とを含む。ウォーム２０は、電動モータ１８の回転軸（図示せず）に連結されている。ウォームホイール２１は、出力シャフト８に一体回転可能に連結されている。
【００２８】
運転者の操舵に伴ってステアリングホイール４が回転すると、トルクセンサ１６は、入力シャフト７と出力シャフト８との間の捩れ量を検出する。ＥＣＵ１７は、トルクセンサ１６により検出された捩れ量から得られる操舵トルクＴや、車速センサ２３によって検出された車速Ｖ等に基づいてアシストトルクを決定する。電動モータ１８は、ＥＣＵ１７により駆動制御される。このようにステアリングホイール４の操舵に基づいて駆動された電動モータ１８は、ウォーム２０に出力回転を伝達してウォーム２０を回転させる。すると、ウォーム２０と噛み合ったウォームホイール２１がウォーム２０よりも低速で回転し、ウォームホイール２１および出力シャフト８が一体回転する。このように、ウォーム減速機１９は、電動モータ１８の出力回転をウォームホイール２１によって減速し、アシストトルクとして操舵機構２の出力シャフト８に伝達する。これにより、運転者によるステアリングホイール４のステアリング操作が補助される。
【００２９】
次に、ウォーム減速機１９について詳しく説明する。図２は、ウォーム減速機１９における要部の側面図である。
【００３０】
図２では、前述したハウジング２２の図示が省略されている。図２を参照して、ウォーム２０は、金属製であり、円柱状の軸部２６と、軸部２６の外周面２６Ａに一体形成された歯２７とを含む。
【００３１】
ウォーム２０を構成する金属材料としては、たとえば、Ｓ２５Ｃ、Ｓ４３Ｃ、Ｓ４５Ｃ、Ｓ５５Ｃ等の炭素鋼、たとえば、ＳＵＪ２、ＳＣＭ４３５、ＳＣＭ４４０等の合金鋼等を適用することができる。また、ウォーム２０の硬度は、たとえば、ＪＩＳＺ ２２４４（２００９）に準拠して測定されたビッカース硬さが、２５０ＨＶ〜６００ＨＶであり、好ましくは、２５０ＨＶ〜４５０ＨＶであってもよい。ウォーム２０の硬度は、たとえば、生材あるいは熱処理（焼入れ、焼戻し等）を行った金属部材に対し転造や研削によってウォーム２０に歯形成加工を行った後、熱処理（焼入れ、焼戻し等）を省略したり、熱処理の温度・時間を調節したりすることによって、所望の値に調節することができる。なお、ウォーム２０は、この実施形態のように全体が金属部である必要はなく、ウォームホイール２１の歯部３１に噛み合う摺動部分が選択的に金属で構成されていてもよい。
【００３２】
歯２７は、中心軸Ｊを中心とした螺旋を描くように、外周面２６Ａにおいて軸方向Ｘの両端部よりも内側の領域に形成されている。中心軸Ｊの延びる方向から見たときの歯２７は、中心軸Ｊを円中心とする円形状の輪郭を有している。
【００３３】
中心軸Ｊの延びる方向における軸部２６の両端部には、軸受２８が１つずつ取り付けられており、ウォーム２０は、これらの軸受２８を介してハウジング２２によって回転自在に支持されている。当該方向における軸部２６の一端部（図２では右端部）において軸受２８からはみ出した部分には、継手２９が取り付けられている。継手２９は、電動モータ１８の回転軸（図示せず）に連結されている。そのため、前述したように、電動モータ１８が駆動されるとウォーム２０が中心軸Ｊまわりに回転する。
【００３４】
ウォームホイール２１は、円盤形状である。ウォームホイール２１の中心軸Ｋは、ウォームホイール２１の厚さ方向と一致した軸方向Ｙに延びている。
【００３５】
ウォームホイール２１は、中心軸Ｋ側に位置する円盤状のスリーブ３０と、中心軸Ｋから径方向外側へ離れた外周側においてスリーブ３０を取り囲む環状の歯部３１とを含む。たとえば、インサート成形により、樹脂製の歯部３１が金属製のスリーブ３０に一体化されてもよい。歯部３１について、より具体的には、後述する製法によって得られる、強化繊維を含有する樹脂で構成されていてもよい。スリーブ３０の円中心位置には、出力シャフト８が嵌め込まれる挿通穴３０Ａが形成されている。
【００３６】
次に、ウォームホイール２１の製造方法を説明する。図３は、原料樹脂４７の調製に関連する工程を説明するための図である。図４は、ウォームホイール２１の成形およびアニール処理に関連する工程を説明するための図である。
【００３７】
まず、この実施形態では、ウォームホイール２１の歯部３１（樹脂部）を、強化繊維を含有する粘度数ＶＮが１８０ｍｌ／ｇ以上（好ましくは、２３０ｍｌ／ｇ〜４００ｍｌ／ｇ）の樹脂で形成する。そのために、たとえば、下記の２つの手法が採用されてもよい。なお、当該樹脂部の粘度数ＶＮは、たとえば、ＩＳＯ３０７に準拠して測定された粘度数ＶＮである。より具体的には、ギ酸、硫酸、クレゾール等の溶媒に、濃度ｃが０．００５ｇ／ｍｌとなるように原料樹脂４７を溶解させることによって、原料樹脂溶液を得る。そして、原料樹脂溶液の粘度と溶媒のみの粘度との動粘度比（マイクロウベローデ管における標線管落下時間の比）から相対粘度ηｒｅｌを算出し、その後、濃度ｃと相対粘度ηｒｅｌとの比から、粘度数ＶＮを算出することができる。
【００３８】
そして、第１の手法は、ウォームホイール２１の歯部３１の原料樹脂４７のベース樹脂として、比較的高い粘度数ＶＮを有する高分子量樹脂を使用する。当該ベース樹脂の粘度数ＶＮとしては、たとえば、２００ｍｌ／ｇ以上であり、数平均分子量Ｍｎは、たとえば、３００００〜６００００である。樹脂の種類としては、たとえば、ポリアミド樹脂を使用でき、上記特性を満たす具体的な市販品としては、たとえば、旭化成社製のレオナ１５０２Ｓ、レオナ１７０２、たとえば、Ｄｕｐｏｎｔ社製のザイテルＥ４５、ザイテルＥ５０、ザイテルＥ５１ＨＳＢＮＣ０１０、ザイテルＥ５３、たとえば、ＢＡＳＦ社製のＡ５Ｈ等が挙げられる。
【００３９】
第２の手法は、たとえば、ウォームホイール２１の歯部３１の原料樹脂４７のベース樹脂としてポリアミド樹脂を使用し、ポリアミド樹脂中の官能基との反応性を有する添加剤を、強化繊維と共に混練することによって、擬似的に高分子量化（架橋）させる。または、混練後の成形時に、当該添加剤とポリアミド樹脂とを反応させ、擬似的に高分子量化（架橋）させる。これにより、ポリアミド樹脂を高分子量化させることができ、上記条件を満たす粘度数ＶＮを有する樹脂部（歯部３１）を備えるウォームホイール２１を得ることができる。
【００４０】
また、上記第１および第２の手法においては、たとえば、原料樹脂４７を調製し、ウォームホイール２１を成形した後、当該ウォームホイール２１を、減圧下または不活性ガス雰囲気下において加熱処理してもよい。これにより、樹脂部に緻密な架橋構造を形成でき、粘度数や結晶化度をさらに高くすることができる。
【００４１】
以下、上記第１および第２の手法のプロセスを、より具体的に説明する。
【００４２】
まず、ウォームホイール２１を構成する原料樹脂４７を調製する。原料樹脂４７の調製には、たとえば、図３に示す混練機４８を使用する。
【００４３】
混練機４８は、たとえば、本体４９、タンク５０、冷却水槽５１およびペレタイザ５２を主に備えている。
【００４４】
本体４９は、メインフィーダ５３、シリンダ５４、スクリュー５５およびノズル５６を備え、メインフィーダ５３とノズル５６との間（メインフィーダ５３の下流側）には、サイドフィーダ５７が取り付けられている。本体４９としては、特に制限されず、たとえば、二軸（多軸）押出機、一軸押出機等の公知の混練機を使用できる。
【００４５】
タンク５０の上流側には、攪拌機５８が備えられている。攪拌機５８で混合された原料は、タンク５０およびその下流側のベルト式重量計５９を介して、本体４９のメインフィーダ５３に供給される。
【００４６】
そして、原料樹脂４７を調製するには、まず、ポリアミド樹脂６０および任意の添加剤を、共通の投入箇所としてのメインフィーダ５３を介してシリンダ５４に供給する。ポリアミド樹脂６０および任意の添加剤は、それぞれ単体でタンク５０に投入して供給してもよいし、攪拌機５８で混合（ドライブレンド、マスターバッチ化）してから供給してもよい。
【００４７】
ポリアミド樹脂６０としては、たとえば、脂肪族ポリアミド（ＰＡ６、ＰＡ６６、ＰＡ４６、ＰＡ４１０、ＰＡ１２、ＰＡ６１２、ＰＡ６１０、ＰＡ１１等）、芳香族ポリアミド（ＰＡ６Ｔ、ＰＡ９Ｔ、ＰＡ１０Ｔ、ＰＡ６Ｔ／Ｘ、ＰＡＭＸＤ６、ＰＰＡ）等が挙げられる。これらのうち、好ましくは、脂肪族ポリアミドを使用し、さらに好ましくは、ポリアミド６６（ＰＡ６６）を使用する。また、これらは、単独使用または２種以上併用することができる。使用するポリアミド樹脂の数平均分子量Ｍｎは、前述の第１の手法を採用する場合には、たとえば、３０，０００〜６０，０００であり、粘度数ＶＮは、たとえば、２００ｍｌ／ｇ〜４００ｍｌ／ｇであってもよい。一方、第２の手法を採用する場合には、使用するポリアミド樹脂の数平均分子量Ｍｎは、たとえば、１８，０００〜４０，０００であり、粘度数ＶＮは、たとえば、１１０ｍｌ／ｇ〜２８０ｍｌ／ｇであってもよい。また、メインフィーダ５３に投入するベース樹脂は、ポリアミド樹脂６０の他、たとえば、熱可塑性エラストマー（酸変性されたエチレン系エラストマー、ＥＧＭＡ、ＥＰＤＭ、ポリアミドエラストマー等）を含んでいてもよい。熱可塑性エラストマーを配合することで、耐衝撃性の向上を図ることができる。
【００４８】
また、ポリアミド樹脂６０の配合割合は、たとえば、前述の第１の手法を採用する場合には、原料樹脂４７の調製に使用する材料の総量に対して１０質量％〜９５質量％であり、第２の手法を採用する場合には、同総量に対して５５質量％〜９５質量％であってもよい。
【００４９】
また、任意の添加剤としては、好ましくは、潤滑剤を配合してもよい。潤滑剤によって、原料樹脂４７の分子間の滑り効果を得ることができるので、原料樹脂４７の分子量が高くても比較的低い温度で成形することができる。そのため、成形時の樹脂の熱分解を抑制でき、原料樹脂４７の分子量を高く維持したまま成形できるので、原料樹脂４７の機械的強度や耐摩耗性を良好に維持することができる。
【００５０】
潤滑剤としては、特に制限されない。たとえば、ステアリン酸金属塩等の金属石鹸系、パラフィンワックス、合成ポリエチレンワックス等の炭化水素系、ステアリン酸等の脂肪酸系、ステアリルアルコール等の高級アルコール系、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド等の脂肪族アミド系、アルコールの脂肪酸エステル等のエステル系、シリコーン系化合物等、公知の潤滑剤を使用できる。これらのうち、好ましくは、金属石鹸系を使用し、さらに好ましくは、ステアリン酸金属塩を使用する。潤滑剤を配合する場合の配合割合は、たとえば、原料樹脂４７の調製に使用する材料の総量に対して０．０１質量％〜１質量％であってもよい。
【００５１】
そして、シリンダ５４に供給されたポリアミド樹脂６０、および必要により加えた添加剤を、スクリュー５５の回転によって混練する。混練条件は、たとえば、シリンダ５４の温度が２７５℃〜３２５℃であり、スクリュー５５の回転速度が１００ｒｐｍ〜５００ｒｐｍであってもよい。
【００５２】
次に、本発明の強化フィラーの一例としての強化繊維６３およびカルボジイミド結合を有する化合物（以下、単に「カルボジイミド」という）６１（第２の手法を採用する場合）を、サイドフィーダ５７を介して、シリンダ５４に供給する。
【００５３】
使用する強化繊維６３としては、たとえば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の１種または２種以上が挙げられる。これらのうち、好ましくは、ガラス繊維、炭素繊維が挙げられ、さらに好ましくは、ガラス繊維が挙げられる。
【００５４】
また、強化繊維６３のビッカース硬さは、３００ＨＶ〜８００ＨＶであってもよい。また、強化繊維６３がガラス繊維の場合のビッカース硬さは、好ましくは、５００ＨＶ〜８００ＨＶであってもよい。一方、強化繊維６３が炭素繊維の場合のビッカース硬さは、好ましくは、３００ＨＶ〜５００ＨＶであってもよい。強化繊維６３のビッカース硬さは、たとえば、バルク状態の強化繊維６３の硬度を、たとえばＪＩＳＺ ２２４４（２００９）に準拠して測定し、得られた測定値を、強化繊維６３のビッカース硬さＨＶとして採用することができる。また、強化繊維６３のビッカース硬さは、たとえば、樹脂成形体中の強化繊維のナノインデンテーション硬さをナノインテンダーで測定し（ＩＳＯ１４５７７準拠）、ＩＳＯ １４５７７ Ａｎｎｅｘ Ｆに記載の数式を用いて、当該ナノインデンテーション硬さをビッカース硬さに換算することによって得てもよい。
【００５５】
また、強化繊維６３は、φ６μｍ〜φ１５μｍの径を有していることが好ましく、φ６μｍ〜φ８μｍの径を有していることが、さらに好ましい。この範囲の径を有する強化繊維６３を配合することによって、原料樹脂４７において強化繊維６３とポリアミド樹脂６０との接触面積を比較的大きくできるので、ウォームホイール２１を成形したときに、スリーブ３０の機械的強度および剛性を良好に向上させることができる。すなわち、より少ない強化繊維６３の量でスリーブ３０の機械的強度等を確保できるため、歯部３１の摩耗の発生因子である強化繊維６３の量を抑え、耐摩耗性を向上させることができる。また、強化繊維６３の径が小さいほど相手攻撃性が低いため、樹脂を摩耗・剥離させる影響が小さく、この点においても耐摩耗性を向上させることができる。さらに、細径の強化繊維６３を使用することによって、繊維のアスペクト比および樹脂との接触面積を大きくできるので、強度や剛性、じん性を向上させることができる。
【００５６】
また、強化繊維６３の配合割合は、たとえば、原料樹脂４７の調製に使用する材料の総量に対して５質量％〜４０質量％、好ましくは、５質量％〜２０質量％であってもよい。この範囲で強化繊維６３を配合することによって、高温雰囲気下における耐クリープ性を向上させることができ、また、樹脂の発生面圧の増大を抑制し、異常摩耗の発生を抑制することができる。また、面粗さを比較的小さく抑えることができ、グリースによる潤滑効果を十分に享受することができる。
【００５７】
使用するカルボジイミド６１としては、カルボジイミド基（−Ｎ＝Ｃ＝Ｎ−）を有する化合物であれば特に制限されず、カルボジイミド基を１つ有するモノカルボジイミドであってもよいし、カルボジイミド基を複数有するポリカルボジイミドであってもよい。また、脂肪族系カルボジイミド、芳香族系カルボジイミド、カルボジイミド変性体等のあらゆる種類のカルボジイミドを使用できる。具体的な市販品としては、たとえば、ランクセス社製（芳香族カルボジイミド「スタバックゾール（登録商標）」の各グレード（Ｐ１００、Ｐ等））、日清紡ケミカル社製（脂肪族カルボジイミド「カルボジライト（登録商標）」の各グレード（ＨＭＶ−１５ＣＡ等））、帝人社製（環状カルボジイミド「ＴＣＣ」の各グレード）等が挙げられる。これらのうち、好ましくは、芳香族カルボジイミドが挙げられる。芳香族カルボジイミドであれば、反応速度が遅く、強化繊維６３が十分に混練された後に反応させることができる。
【００５８】
また、カルボジイミド６１の配合割合は、たとえば、原料樹脂４７の調製に使用する材料の総量に対して０．５質量％〜３．５質量％であってもよい。この範囲でカルボジイミド６１を配合することによって、粘度数ＶＮが１８０ｍｌ／ｇ以上の原料樹脂４７を良好に得ることができる。一方、カルボジイミド６１が過量でないので、混練中の樹脂圧力（粘度）の増大、発熱および当該発熱に伴う、ポリアミド樹脂６０およびカルボジイミド６１の熱分解等のリスクを軽減することもできる。したがって、原料樹脂４７を安定して得ることができる。
【００５９】
また、カルボジイミド６１は、カルボジイミド６１が粉末の場合には、たとえば、メインフィーダ５３あるいはサイドフィーダ５７から単体で供給してもよいし、ポリアミド樹脂と混合（ドライブレンド、マスターバッチ化）してから供給してもよい。
【００６０】
そして、シリンダ５４内を移送中のポリアミド樹脂６０および必要により加えた添加剤からなる混練物に、強化繊維６３およびカルボジイミド６１が加えられ、さらに混練する。カルボジイミド６１の供給から当該混練物をノズル５６から射出するまでの時間（カルボジイミド６１の混練時間）は、たとえば、１秒間〜１分間であってもよい。したがって、サイドフィーダ５７のノズル５６からの距離は、当該混練時間を目安に設定すればよい。
【００６１】
カルボジイミド６１の供給後、混練物をストランド状の原料樹脂４７としてノズル５６から射出し、冷却水槽５１で冷却固化した後、ペレタイザ５２でペレット化する。以上の工程を経て、ポリアミド樹脂６０からなる原料樹脂４７が得られる。
【００６２】
ウォームホイール２１の製造に関して、次の工程は、ウォームホイール２１の成形である。
【００６３】
この工程では、図４に示す成形機６２に金型（図示せず）を準備し、この金型内に、図３の工程で得られた原料樹脂４７（ペレット）を溶融させて射出する。金型は、歯切り前の円盤状のウォームホイール２１を成形する型を有していてもよい。射出後、一定時間冷却して原料樹脂４７を固化させた後、成形されたウォームホイール２１を金型から取り出す。
【００６４】
次に、ウォームホイール２１を減圧下または不活性ガス雰囲気下において加熱処理する場合には、図４に示すように、当該円盤状のウォームホイール２１を、アニーリング装置２４にセットする。そして、アニーリング装置２４の槽内を減圧するか、不活性ガスで置換することによって、槽内の酸素量を低減する。
【００６５】
アニーリング装置２４の槽内を減圧する場合、減圧後の圧力は、たとえば、１Ｐａ以下（好ましくは、１．０×１０−３Ｐａ以上）であってもよい。また、減圧は、たとえば、ロータリポンプ等の公知の真空ポンプ２５で行うことができる。一方、アニーリング装置２４の槽内の空気との置換に使用する不活性ガスとしては、たとえば、窒素、アルゴン等が挙げられる。
【００６６】
減圧または不活性ガス置換の後、ウォームホイール２１が、アニーリング装置２４内で加熱される。加熱温度および加熱時間は、加熱対象となる樹脂成形体の形状（この実施形態では、円盤状のウォームホイール２１）や大きさによって好ましい範囲が異なるが、たとえば、２００℃以上（好ましくは、２４０℃以下）、３時間以上（好ましくは、２０時間以下）であってもよい。
【００６７】
加熱後、アニーリング装置２４からウォームホイール２１を取り出し、ウォームホイール２１の歯部３１の歯切り（歯を形成）を行って、図２に示すウォームホイール２１が得られる。
【００６８】
以上、この実施形態のウォーム減速機１９によれば、ウォームホイール２１の歯部３１（樹脂部）の粘度数ＶＮが１８０ｍｌ／ｇ以上であり、かつ、歯部３１に含有される強化繊維６３が、相手金属材であるウォーム２０の硬度よりも高い硬度を有しているので、従来にはない、優れた耐摩耗性を発現することができる。つまり、相対的に高い硬度を有する強化繊維６３を含有する樹脂（歯部３１）の摩耗が抑制される一方で、相対的に低い硬度を有する金属（ウォーム２０）は摩耗し、グリース中に金属摩耗粉が混入するが、強化繊維６３の硬度がウォーム２０よりも高いため、強化繊維６３を含有する樹脂の摩耗が抑制される。これにより、ウォーム減速機１９の樹脂製ギヤの寿命を向上させることができる。
【００６９】
したがって、ウォーム２０に対して、摩耗を緩和させるための歯切り後の熱処理加工を省略することができる。そのため、工程数の増加を防止できると共に、熱処理による寸法変化やウォーム精度の低下を抑制することができる。
【００７０】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は他の形態で実施することもできる。
【００７１】
たとえば、前述の実施形態では、ウォームホイール２１は、金属製等のスリーブ３０に、上記原料樹脂４７を用いた樹脂製の歯部３１が密着した構成であるとしたが、たとえば、ウォームホイール２１は、上記原料樹脂４７を一体成形して構成されたスリーブ３０および歯部３１を備えていてもよい。
【００７２】
また、前述の実施形態では、本発明の摺動部品の一例としてウォーム減速機１９を取り上げたが、本発明は、ウォーム減速機の他、自動車のスライドドア用の金属製ガイドレールおよび当該レールに組み込まれる樹脂製ローラ、金属製のボールおよび当該ボールを保持する樹脂製保持器を備える転がり軸受等の各種摺動部品に適用することができる。
【００７３】
また、カルボジイミド６１は、サイドフィーダ５７から供給しなくてもよく、また、ポリアミド樹脂６０の混練途中に供給しなくてよい。たとえば、ポリアミド樹脂６０と混合してメインフィーダ５３から供給してもよい。
【００７４】
さらに、原料樹脂４７を強化するための添加剤として、強化繊維６３に代えて、フィラーを含有してもよい。フィラーとしては、たとえば、ガラスフレーク等の板状のフィラー、あるいはカーボンナノチューブやカーボンナノファイバ等の微細強化が可能なフィラー等が挙げられる。
【００７５】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【００７６】
本出願は、２０１８年４月１６日に日本国特許庁に提出された特願２０１８−０７８５０２号に対応しており、この出願の全開示はここに引用により組み込まれるものとする。
【実施例】
【００７７】
次に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。
＜実施例１〜７および比較例１〜４＞
まず、下記表１に関して、試験Ｎｏ．（１）〜（５）が、それぞれ、実施例１〜５である。表２に関して、試験Ｎｏ．（６）〜（９）が、それぞれ、比較例１〜４であり、試験Ｎｏ．（１０）および（１１）が、それぞれ、実施例６および７である。【００７８】
実施例１〜７および比較例１〜４は、主として、成形体の粘度数ＶＮが１８０ｍｌ／ｇ以上であれば（相手金属材の硬度は固定値）、樹脂の耐摩耗性が向上できる傾向を示すものである。
（Ａ）原料樹脂の準備
図３で示した構成の混練機４８において、表１および表２に示す樹脂、強化繊維および添加剤を、表１および表２に示す配合割合（質量％）で混練し、原料樹脂ペレットを得た。なお、樹脂をメインフィーダ５３に投入し、強化繊維および添加剤はサイドフィーダ５７に投入した。また、原料樹脂の準備に先立って、使用される強化繊維（ガラス繊維）のビッカース硬さを求めた。より具体的には、ガラス繊維のナノインデンテーション硬さをナノインテンダーで測定し（ＩＳＯ１４５７７準拠  試験力：４０００μＮ、試験力到達時間：５ｓ、試験力保持時間：２ｓ）、ＩＳＯ １４５７７ ＡｎｎｅｘＦに記載の数式（ビッカース硬さＨＶ＝０．０９４５×ナノインデンテーション硬さ（Ｎ／ｍｍ２））を用いて、当該ナノインデンテーション硬さをビッカース硬さに換算した。結果を、表１および表２に示す。
（Ｂ）成形およびアニール処理
ファナック社製の１００ｔ電動式射出成形機（ＲＯＢＯＳＨＯＴ Ｓ−２０００：１００Ｂ）を用いて、（Ａ）で得られた各原料樹脂ペレットから、鈴木式摩擦摩耗試験用リング片（以下、試験片）を成形した。試験Ｎｏ．（２）および（５）については、その試験片をアニーリング装置２４にセットした。そして、アニーリング装置２４の槽内を真空ポンプ２５で減圧して真空（１Ｐａ以下）にし、槽内温度を２２０℃として、試験片を１０時間加熱した。【００７９】
また、試験片に関しては、歯切り後の樹脂ギヤの歯面状態を再現するため、摩擦摩耗試験における摺動面となる側から３ｍｍ程度切削し、摺動面に強化繊維が露出するようにした。
＜評価試験＞
（Ａ）成形体の粘度数測定
ＩＳＯ３０７に準拠して、ギ酸、硫酸、クレゾール等の溶媒に、濃度ｃが０．００５ｇ／ｍｌとなるように試験Ｎｏ．（１）〜（１１）の各原料樹脂を溶解させることによって、原料樹脂溶液を得た。そして、原料樹脂溶液の粘度と溶媒のみの粘度との動粘度比（マイクロウベローデ管における標線管落下時間の比）から相対粘度ηｒｅｌを算出し、その後、濃度ｃと相対粘度ηｒｅｌとの比から、粘度数ＶＮを算出した。結果を、表１および表２に示す。
（Ｂ）摩擦摩耗試験
試験Ｎｏ．（１）〜（１１）について、ビッカース硬さＨＶ７８４のＳＵＪ２製金属ころ（熱処理（焼入れ・焼戻し）有り）を用いて鈴木式摩擦摩耗試験を実施し、試験前後での樹脂の摩耗量（高さ減少量）を測定した。結果を、図５、表１および表２に示す。また、同様に、ビッカース硬さＨＶ３１１のＳ４５Ｃ製金属ころ（熱処理無し）を用いた試験も、同じ条件で実施した。なお、試験の条件は、次の通りとした。【００８０】
・金属ころ−樹脂リングによる摺動
・金属ころ：ＳＵＪ２／Ｓ４５Ｃ製、φ３．５、４点ころ（固定）
・垂直荷重：２２０Ｎ
・摺動速度：１ｍ／ｓ
・試験温度：室温（ＲＴ）
・試験時間：４時間
・グリース潤滑（ＮＯＫクリューバ製ＴＯＰＡＳ  ＮＢ５２）
・駆動−停止による断続接触（１０秒駆動→２０秒停止）
まず、実施例としての試験Ｎｏ．（１）〜（５）、（１０）および（１１）と、比較例としての試験Ｎｏ．（６）〜（９）との比較によって、成形体の粘度数ＶＮが１８０ｍｌ／ｇ以上であれば、高い耐摩耗性を発現できることが分かった。また、強化繊維の添加量のみが異なる試験Ｎｏ．（１）と（１０）との比較、および試験Ｎｏ．（３）と（１１）とに比較によって、強化繊維の添加量は２０質量％以下が好ましいことが分かった。つまり、強化繊維の添加量が増えると、その分、樹脂の弾性率が高くなって発生面圧が増大し、異常摩耗が発生しやすくなると考えられる。【００８１】
一方で、試験Ｎｏ．（８）と（９）とを比較すると、試験Ｎｏ．（８）の方が強化繊維の添加量が多いにも関わらず、樹脂の高さ減少量が少なく、試験Ｎｏ．（９）に比べて高い耐摩耗性を発現している。これは、試験Ｎｏ．（８）が（９）よりも細径（φ６．５）の強化繊維を使用しているためであると考えられる。つまり、高面圧摺動下では、強化繊維含有樹脂の摩耗モードとして、摺動によって脱落した強化繊維が研磨材のように作用し、自樹脂を疲労剥離させることがある。この場合に、より細径の強化繊維を使用していれば、相手攻撃性を緩和できるため、樹脂の摩耗量が減ると考えられる。
（Ｃ）相手金属材との関係について
次に、相手金属材（金属ころ）の硬度によって、樹脂の摩耗量および金属の摩耗量がどのように変化するのかを評価した。より具体的には、前記（Ｂ）で記載したように、ビッカース硬さＨＶ７８４のＳＵＪ２製金属ころを使用した結果と、ビッカース硬さＨＶ３１１のＳ４５Ｃ製金属ころを使用した結果とを比較した。その結果を、図６〜図８に示す。なお、評価にあたっては、ガラス繊維（ＧＦ）が１５質量％添加されたサンプルとして試験Ｎｏ．（１）および（６）を使用した。【００８２】
図６〜図８の結果から、成形体の粘度数ＶＮの増加に伴って樹脂の摩耗量を低減できるとともに（図６）、相手金属材の摩耗量も低減できることが分かった（図７）。つまり、樹脂の耐摩耗性が向上することによって、金属側の摩耗量も低減されることを確認した。これは、樹脂の耐摩耗性の向上によって、樹脂中の強化繊維の脱落ならびにグリースの混入が抑制されるため、硬質な強化繊維が研磨材のように作用し、樹脂や金属を摩耗させる、アブレッシブ摩耗が抑制されるためである。樹脂の高分子量化（粘度数ＶＮの増加）によって、従来の繊維強化樹脂と相手金属材（熱処理による高硬度化有り）との組み合わせと同等レベルの金属摩耗量が、繊維強化樹脂と熱処理無しの相手金属材との組み合わせでも得られることが確認され、樹脂の耐摩耗性を一層向上できることが併せて確認できた。【００８３】
【表１】
2019203108.tif 000003
【００８４】
【表２】
2019203108.tif 000004
【００８５】
＜実施例８〜１６および比較例５〜９＞
まず、下記表３および表４に関して、試験Ｎｏ．（１２）〜（１４）、（１８）、（２０）〜（２２）、（２４）および（２５）が、それぞれ、実施例８〜１６であり、試験Ｎｏ．（１５）〜（１７）、（１９）および（２３）が、それぞれ、比較例６〜８である。【００８６】
実施例８〜１６および比較例５〜９は、主として、相手材金属の硬度が２５０ＨＶ〜６００ＨＶであり、かつ強化繊維の硬度＞相手金属材の硬度であれば、樹脂の耐摩耗性が向上できる傾向を示すものである。つまり、前述の実施例１〜７および比較例１〜４では、樹脂の粘度数ＶＮの増減によって、樹脂の摩耗量および金属の摩耗量がどのように変化するのかを評価したが、以下では、強化繊維の硬度と相手金属材の硬度との大小関係が、樹脂の摩耗量および金属の摩耗量にどのように影響するのかを評価した。
（Ａ）原料樹脂の準備
図３で示した構成の混練機４８において、表３および表４に示す樹脂および強化繊維を、表３および表４に示す配合割合（質量％）で混練し、原料樹脂ペレットを得た。なお、樹脂をメインフィーダ５３に投入し、強化繊維はサイドフィーダ５７に投入した。そして、この原料樹脂の粘度数ＶＮを、前述の実施例１〜７および比較例１〜４と同様に測定した。また、原料樹脂の準備に先立って、使用される強化繊維（ガラス繊維）のビッカース硬さを求めた。より具体的には、ガラス繊維のナノインデンテーション硬さをナノインテンダーで測定し（ＩＳＯ１４５７７準拠  試験力：４０００μＮ、試験力到達時間：５ｓ、試験力保持時間：２ｓ）、ＩＳＯ １４５７７ ＡｎｎｅｘＦに記載の数式（ビッカース硬さＨＶ＝０．０９４５×ナノインデンテーション硬さ（Ｎ／ｍｍ２））を用いて、当該ナノインデンテーション硬さをビッカース硬さに換算した。結果を、表３および表４に示す。
（Ｂ）成形およびアニール処理
ファナック社製の１００ｔ電動式射出成形機（ＲＯＢＯＳＨＯＴ Ｓ−２０００：１００Ｂ）を用いて、（Ａ）で得られた各原料樹脂ペレットから、鈴木式摩擦摩耗試験用リング片（以下、試験片）を成形した。【００８７】
また、試験片に関しては、歯切り後の樹脂ギヤの歯面状態を再現するため、摩擦摩耗試験における摺動面となる側から３ｍｍ程度切削し、摺動面に強化繊維が露出するようにした。
（Ｃ）相手金属材（金属ころ）の準備
相手金属材として、表３に示す条件にて熱処理（焼入れ、焼戻し）を行った金属ころを準備した。なお、表３の熱処理条件において、「Ｏ．Ｑ．」は、加熱後の金属ころをオイルで冷却（Oil Quenching）していることを示し、「Ａ．Ｃ．」は、加熱後の金属ころを空気で冷却（Air Cooling）していることを示している。そして、得られた各金属ころのビッカース硬さを、ＪＩＳ Ｚ ２２４４（２００９）に準拠して測定した。結果を、表３に示す。また、表４で示した相手金属材としては、熱処理をしないでそのまま用いた。
＜評価試験＞
（Ａ）摩擦摩耗試験
試験Ｎｏ．（１２）〜（２５）について、各金属ころを用いて鈴木式摩擦摩耗試験を実施し、試験前後での樹脂の摩耗量（高さ減少量）および金属の摩耗量を測定した。結果を、図９〜図１０、表３および表４に示す。なお、試験の条件は、次の通りとした。【００８８】
・金属ころ−樹脂リングによる摺動
・金属ころ：φ３．５、４点ころ（固定）
・垂直荷重：２２０Ｎ（試験Ｎｏ．（１２）〜（１８））
・垂直荷重：３５０Ｎ（試験Ｎｏ．（１９）〜（２５））
・摺動速度：１ｍ／ｓ
・試験温度：室温（ＲＴ）
・試験時間：４時間
・グリース潤滑（協同油脂製マルテンプＪＳ−Ｐ）
・駆動−停止による断続接触（１０秒駆動→２０秒停止）
（Ｂ）樹脂の摩耗量の評価
図９に示すように、試験Ｎｏ．（１２）〜（１４）および（１８）の方が、試験Ｎｏ．（１５）〜（１７）に比べて、樹脂の摩耗量（高さ減少量）が少なく、高い耐摩耗性を発現している。つまり、表３に示すように、相手金属材（金属ころ）の硬度が２５０ＨＶ〜６００ＨＶであり、さらに、強化繊維が相手金属材（金属ころ）よりも高い硬度を有していることによって、高い耐摩耗性を発現できることが分かった。【００８９】
また、表４に示すように、試験Ｎｏ．（２０）〜（２２）、（２４）および（２５）の方が、試験Ｎｏ．（１９）および（２３）に比べて、樹脂の摩耗量（高さ減少量）が少なく、高い耐摩耗性を発現している。つまり、相手金属材（金属ころ）の硬度が２５０ＨＶ〜６００ＨＶであり、かつ強化繊維が相手金属材（金属ころ）よりも高い硬度を有している条件に加え、成形体の粘度数ＶＮが１８０ｍｌ／ｇ以上であれば、垂直荷重＝３５０Ｎという高荷重に対しても、高い耐摩耗性を発現できることが分かった。
（Ｃ）金属の摩耗量の評価
一方で、成形体の粘度数ＶＮが１８０ｍｌ／ｇ未満であり、強化繊維の硬度が５３０ＨＶである場合、試験Ｎｏ．（１３）および（１４）のように、相手金属材（金属ころ）の硬度が４００ＨＶ〜５５０ＨＶであれば、樹脂の摩耗量を低減できるとともに、相手金属材の摩耗量も低減できることが分かった（図１０参照）。これは、相対的に高い硬度を有する強化繊維を含有する樹脂の摩耗が抑制される一方で、相対的に低い硬度を有する金属は摩耗し、グリース中に金属摩耗粉が混入するが、強化繊維の硬度が金属よりも高いため、強化繊維を含有する樹脂の摩耗が抑制されるためであると考えられる。ただし、金属の摩耗量の低減を目的としないならば、試験Ｎｏ．（１２）のように、相手金属材の熱処理を省略でき、製造効率を向上できるという効果が得られる。【００９０】
また、表４に示すように、試験Ｎｏ．（２０）〜（２２）、（２４）および（２５）の方が、試験Ｎｏ．（１９）および（２３）に比べて、金属の摩耗量（高さ減少量）が少なく、高い耐摩耗性を発現している。【００９１】
以上、試験Ｎｏ．（１）〜（１１）と、試験Ｎｏ．（１２）〜（２５）との結果をまとめると、成形体の粘度数ＶＮが１８０ｍｌ／ｇ以上であり、かつ、成形体に含有される強化繊維が相手金属材（この実施例では、金属ころ）の硬度よりも高い硬度を有することによって、従来にはない、優れた耐摩耗性を発現することができる。【００９２】
【表３】
2019203108.tif 000005
【００９３】
【表４】
2019203108.tif 000006
【００９４】
＜実施例１７および比較例１０〜１３＞
以下では、強化繊維が添加されていない非強化樹脂による成形品と、各種強化繊維による強化樹脂による成形品との比較を行った。まず、下記表５に関して、試験Ｎｏ．（２６）が、実施例１７であり、試験Ｎｏ．（２７）〜（３０）が、それぞれ、比較例１０〜１２である。【００９５】
実施例１７および比較例１０〜１３は、主として、成形体の粘度数ＶＮが１８０ｍｌ／ｇ以上であり、かつ強化繊維がガラス繊維であれば、高温耐久性を発現でき、さらに、転がり摩耗および滑り摩耗の２モードの摩耗が発生し、高いじん性が要求される摺動部品に好適であることを示すものである。
（Ａ）原料樹脂の準備
図３で示した構成の混練機４８において、表５に示す樹脂および強化繊維を、表５に示す配合割合（質量％）で混練し、原料樹脂ペレットを得た。なお、樹脂をメインフィーダ５３に投入し、強化繊維はサイドフィーダ５７に投入した。そして、この原料樹脂の粘度数ＶＮを、前述の実施例１〜７および比較例１〜４と同様に測定した。結果を、表５に示す。また、原料樹脂の準備に先立って、使用される強化繊維（ガラス繊維）のビッカース硬さを求めた。より具体的には、ガラス繊維のナノインデンテーション硬さをナノインテンダーで測定し（ＩＳＯ１４５７７準拠  試験力：４０００μＮ、試験力到達時間：５ｓ、試験力保持時間：２ｓ）、ＩＳＯ １４５７７ ＡｎｎｅｘＦに記載の数式（ビッカース硬さＨＶ＝０．０９４５×ナノインデンテーション硬さ（Ｎ／ｍｍ２））を用いて、当該ナノインデンテーション硬さをビッカース硬さに換算した。結果を、表５に示す。
（Ｂ）成形およびアニール処理
ファナック社製の１００ｔ電動式射出成形機（ＲＯＢＯＳＨＯＴ Ｓ−２０００：１００Ｂ）を用いて、（Ａ）で得られた各原料樹脂ペレットから、鈴木式摩擦摩耗試験用リング片（以下、試験片）を成形した。【００９６】
また、試験片に関しては、歯切り後の樹脂ギヤの歯面状態を再現するため、摩擦摩耗試験における摺動面となる側から３ｍｍ程度切削し、摺動面に強化繊維が露出するようにした。
＜評価試験＞
（Ａ）摩擦摩耗試験
試験Ｎｏ．（２６）〜（２９）について、ビッカース硬さＨＶ７８４の金属ころ（熱処理（焼入れ・焼戻し）有り）を用いて鈴木式摩擦摩耗試験を実施し、試験前後での樹脂の摩耗量（高さ減少量）を測定した。結果を、表５に示す。なお、試験の条件は、次の通りとした。【００９７】
・金属ころ−樹脂リングによる摺動
・金属ころ：ＳＵＪ２製、φ８、３点ころ（固定）
・垂直荷重：３００Ｎ
・摺動速度：１ｍ／ｓ
・試験温度：１２０℃
・試験時間：２時間
・グリース潤滑（協同油脂製マルテンプＪＳ−Ｐ）
・駆動−停止による断続接触（１０秒駆動→２０秒停止）
表５に示すように、試験Ｎｏ．（２６）の方が、試験Ｎｏ．（２７）〜（２９）に比べて、樹脂の摩耗量（高さ減少量）およびクリープ変形性が少なく、高い耐摩耗性および耐クリープ性を発現している。つまり、上記の試験温度（１２０℃）のように高温雰囲気下での摩耗量が少ないことから、試験Ｎｏ．（２６）は、高温クリープ耐性に優れることが分かった。
（Ｂ）長期耐久寿命評価
上記で得られた試験Ｎｏ．（２６）、（２７）および（３０）の原料樹脂を用いて樹脂製のウォームホイールを作製した。一方で、歯の形成後、熱処理を施していない、ビッカース硬さＨＶ３００のＳＣＭ４３５材製のウォームシャフトを準備した。このウォームホイールおよびウォームシャフトをウォーム減速機アセンブリに組み付け、９０℃雰囲気およびグリース潤滑の条件下において所定のトルクを作用させ、破損するまでのサイクル数を測定した。結果を、図１１に示す。【００９８】
図１１から、樹脂および相手金属材を互いに噛み合うギヤとして使用した場合、ガラス繊維を含有する樹脂の方が、炭素繊維を含有する樹脂に比べて良好な破損寿命が得られることが分かった。
（Ｃ）ころ式試験
試験Ｎｏ．（２６）および（３０）のウォームギヤについて、金属ころを用いて鈴木式摩擦摩耗試験を実施し、試験前後での樹脂の摩耗量（高さ減少量）および金属の摩耗量を測定した。結果を、図１２に示す。なお、試験の条件は、次の通りとした。【００９９】
・金属ころ−樹脂リングによる摺動
・金属ころ：ＳＵＪ２製、φ３．５、４点ころ（固定）
・垂直荷重：３００Ｎ
・摺動速度：１ｍ／ｓ
・試験温度：９０℃
・試験時間：２４時間
・グリース潤滑（協同油脂製マルテンプＪＳ−Ｐ）
・駆動−停止による断続接触（１０秒駆動→２０秒停止）
試験Ｎｏ．（２６）の樹脂は、図１２から、樹脂および相手金属材を互いに噛み合うギヤとして使用した場合でも、良好な耐摩耗性が得られることが分かった。
（Ｄ）引張破断伸びおよび引張破断エネルギー
上記で得られた試験Ｎｏ．（２６）の原料樹脂と（３０）の原料樹脂とのじん性を比較するため、これらの原料樹脂について、ＪＩＳ Ｋ ７１６１に準拠して、室温および高温雰囲気下における引張破断伸びおよび引張破断エネルギーを測定した。結果を図１３〜図１４に示す。【０１００】
図１３〜図１４から、試験Ｎｏ．（２６）の原料樹脂（ガラス繊維を含有する樹脂）が、試験Ｎｏ．（３０）の原料樹脂（炭素繊維を含有する樹脂）と比較して良好なじん性が得られることが分かった。したがって、たとえば、転がり摩耗および滑り摩耗の２モードの摩耗が発生し、高いじん性が要求される摺動部品（たとえば、ギヤ等の噛み合い部品）には、炭素繊維よりもガラス繊維を使用する方が、目的に叶う特性が得られると考えられる。【０１０１】
【表５】
2019203108.tif 000007
【０１０２】
＜実施例１８〜２１＞
まず、下記表６に関して、試験Ｎｏ．（３１）〜（３４）が、それぞれ、実施例１８〜２１である。【０１０３】
実施例１８〜２１は、主として、成形体の粘度数ＶＮが１８０ｍｌ／ｇ以上であり、かつ強化繊維の硬度＞相手金属材の硬度であれば、高荷重の摺動に対して、樹脂が高い耐摩耗性を発現できることを示すものである。
（Ａ）原料樹脂の準備
図３で示した構成の混練機４８において、表６に示す樹脂および強化繊維を、表６に示す配合割合（質量％）で混練し、原料樹脂ペレットを得た。なお、樹脂をメインフィーダ５３に投入し、強化繊維はサイドフィーダ５７に投入した。そして、この原料樹脂の粘度数ＶＮを、前述の実施例１〜７および比較例１〜４と同様に測定した。また、原料樹脂の準備に先立って、使用される強化繊維（ガラス繊維）のビッカース硬さを求めた。より具体的には、ガラス繊維のナノインデンテーション硬さをナノインテンダーで測定し（ＩＳＯ１４５７７準拠  試験力：４０００μＮ、試験力到達時間：５ｓ、試験力保持時間：２ｓ）、ＩＳＯ １４５７７ ＡｎｎｅｘＦに記載の数式（ビッカース硬さＨＶ＝０．０９４５×ナノインデンテーション硬さ（Ｎ／ｍｍ２））を用いて、当該ナノインデンテーション硬さをビッカース硬さに換算した。結果を、表６に示す。
（Ｂ）成形およびアニール処理
ファナック社製の１００ｔ電動式射出成形機（ＲＯＢＯＳＨＯＴ Ｓ−２０００：１００Ｂ）を用いて、（Ａ）で得られた各原料樹脂ペレットから、鈴木式摩擦摩耗試験用リング片（以下、試験片）を成形した。【０１０４】
また、試験片に関しては、歯切り後の樹脂ギヤの歯面状態を再現するため、摩擦摩耗試験における摺動面となる側から３ｍｍ程度切削し、摺動面に強化繊維が露出するようにした。
（Ｃ）相手金属材（金属ころ）の準備
相手金属材として、表６の試験Ｎｏ．（３２）〜（３４）に示す条件にて熱処理（焼入れ、焼戻し）を行った金属ころを準備した。なお、表６の試験Ｎｏ．（３２）〜（３４）の熱処理条件において、「Ｏ．Ｑ．」は、加熱後の金属ころをオイルで冷却（Oil Quenching）していることを示し、「Ａ．Ｃ．」は、加熱後の金属ころを空気で冷却（Air Cooling）していることを示している。そして、得られた各金属ころのビッカース硬さを、ＪＩＳ Ｚ ２２４４（２００９）に準拠して測定した。結果を、表６に示す。また、表６の試験Ｎｏ．（３１）で示した相手金属材としては、熱処理をしないでそのまま用いた。
＜評価試験＞
（Ａ）摩擦摩耗試験
試験Ｎｏ．（３１）〜（３４）について、各金属ころを用いて鈴木式摩擦摩耗試験を実施し、試験前後での樹脂の摩耗量（高さ減少量）を測定した。結果を、図１５および表６に示す。なお、試験の条件は、次の通りとした。【０１０５】
・金属ころ−樹脂リングによる摺動
・金属ころ：φ３．５、４点ころ（固定）
・垂直荷重：４００Ｎ
・摺動速度：１ｍ／ｓ
・試験温度：室温（ＲＴ）
・試験時間：４時間
・グリース潤滑（協同油脂製マルテンプＪＳ−Ｐ）
・駆動−停止による断続接触（１０秒駆動→２０秒停止）
（Ｂ）樹脂の摩耗量の評価
図１５および表６に示すように、試験Ｎｏ．（３１）〜（３４）のいずれにおいても、樹脂の摩耗量（高さ減少量）が少なく、垂直荷重＝４００Ｎという高荷重に対して、高い耐摩耗性を発現できることが分かった。特に、試験Ｎｏ．（３１）のように相手金属材の熱処理を省略できる場合には、製造効率を向上できるという効果も得られる。また、試験Ｎｏ．（３１）および（３２）の結果から、成形体の粘度数ＶＮが１８０ｍｌ／ｇ以上であり、強化繊維の硬度が５３０ＨＶである場合、相手金属材（金属ころ）の硬度が２５０ＨＶ〜４５０ＨＶの範囲が好ましいことも分かった。なお、試験Ｎｏ．（３３）の樹脂の摩耗量が大きくなった要因は、相手金属材（金属ころ）の硬度やガラス繊維の硬度のばらつきであったためであると推定される。【０１０６】
【表６】
2019203108.tif 000008
【０１０７】
＜実施例２２および比較例１４〜１６＞
まず、下記表７に関して、試験Ｎｏ．（３５）が実施例２２であり、試験Ｎｏ．（３６）〜（３８）が、それぞれ、比較例１４〜１６である。【０１０８】
実施例２２および比較例１４〜１６は、主として、強化繊維が炭素繊維であり、かつ強化繊維（炭素繊維）の硬度＞相手金属材の硬度であれば、樹脂の耐摩耗性が向上できる傾向を示すものである。
（Ａ）原料樹脂の準備
図３で示した構成の混練機４８において、表７に示す樹脂および強化繊維を、表７に示す配合割合（質量％）で混練し、原料樹脂ペレットを得た。なお、樹脂をメインフィーダ５３に投入し、強化繊維はサイドフィーダ５７に投入した。そして、この原料樹脂の粘度数ＶＮを、前述の実施例１〜７および比較例１〜４と同様に測定した。また、原料樹脂の準備に先立って、使用される強化繊維（炭素繊維）のビッカース硬さを求めた。より具体的には、炭素繊維のナノインデンテーション硬さをナノインテンダーで測定し（ＩＳＯ１４５７７準拠  試験力：４０００μＮ、試験力到達時間：５ｓ、試験力保持時間：２ｓ）、ＩＳＯ １４５７７ ＡｎｎｅｘＦに記載の数式（ビッカース硬さＨＶ＝０．０９４５×ナノインデンテーション硬さ（Ｎ／ｍｍ２））を用いて、当該ナノインデンテーション硬さをビッカース硬さに換算した。結果を、表７に示す。
（Ｂ）成形およびアニール処理
ファナック社製の１００ｔ電動式射出成形機（ＲＯＢＯＳＨＯＴ Ｓ−２０００：１００Ｂ）を用いて、（Ａ）で得られた各原料樹脂ペレットから、鈴木式摩擦摩耗試験用リング片（以下、試験片）を成形した。【０１０９】
また、試験片に関しては、歯切り後の樹脂ギヤの歯面状態を再現するため、摩擦摩耗試験における摺動面となる側から３ｍｍ程度切削し、摺動面に強化繊維が露出するようにした。
（Ｃ）相手金属材（金属ころ）の準備
相手金属材として、表７の試験Ｎｏ．（３６）〜（３８）に示す条件にて熱処理（焼入れ、焼戻し）を行った金属ころを準備した。なお、表７の試験Ｎｏ．（３６）〜（３８）の熱処理条件において、「Ｏ．Ｑ．」は、加熱後の金属ころをオイルで冷却（Oil Quenching）していることを示し、「Ａ．Ｃ．」は、加熱後の金属ころを空気で冷却（Air Cooling）していることを示している。そして、得られた各金属ころのビッカース硬さを、ＪＩＳ Ｚ ２２４４（２００９）に準拠して測定した。結果を、表７に示す。また、表７の試験Ｎｏ．（３５）で示した相手金属材としては、熱処理をしないでそのまま用いた。
＜評価試験＞
（Ａ）摩擦摩耗試験
試験Ｎｏ．（３５）〜（３８）について、各金属ころを用いて鈴木式摩擦摩耗試験を実施し、試験前後での樹脂の摩耗量（高さ減少量）および金属の摩耗量を測定した。結果を、図１６、図１７および表７に示す。なお、試験の条件は、次の通りとした。【０１１０】
・金属ころ−樹脂リングによる摺動
・金属ころ：φ３．５、４点ころ（固定）
・垂直荷重：２２０Ｎ
・摺動速度：１ｍ／ｓ
・試験温度：室温（ＲＴ）
・試験時間：４時間
・グリース潤滑（協同油脂製マルテンプＪＳ−Ｐ）
・駆動−停止による断続接触（１０秒駆動→２０秒停止）
（Ｂ）樹脂の摩耗量の評価
図１６および表７に示すように、試験Ｎｏ．（３５）の方が、試験Ｎｏ．（３６）〜（３８）に比べて、樹脂の摩耗量（高さ減少量）が少なく、高い耐摩耗性を発現している。つまり、表７に示すように、強化繊維が炭素繊維で、かつ成形体粘度数が１５０（ｍｌ／ｇ）で一定の場合、強化繊維が相手金属材（金属ころ）よりも高い硬度を有していることによって、高い耐摩耗性を発現できることが分かった。
（Ｃ）金属の摩耗量の評価
一方で、図１７および表７に示すように、相手金属材の硬度が大きくなるに従って、相手金属材の摩耗量も低減できることが分かった。つまり、表７の例では、試験Ｎｏ．（３５）の相手金属材の摩耗量が一番大きくなるが、試験Ｎｏ．（３５）の金属摩耗量であっても実用上、全く問題のないレベルであるといえる。一方で、金属の摩耗量の低減を目的としないならば、試験Ｎｏ．（３５）のように、相手金属材の熱処理を省略でき、製造効率を向上できるという効果が得られる。【０１１１】
【表７】
2019203108.tif 000009
【０１１２】
＜実施例２３〜２７および比較例１７＞
まず、下記表８に関して、試験Ｎｏ．（３９）〜（４１）および（４３）〜（４４）が、それぞれ、実施例２３〜２５および２６〜２７であり、試験Ｎｏ．（４２）が比較例１７である。【０１１３】
実施例２３〜２７および比較例１７は、主として、強化繊維が炭素繊維であり、かつ、成形体の粘度数ＶＮが１８０ｍｌ／ｇ以上であれば、樹脂の耐摩耗性が向上できる傾向を示すものである。つまり、前述の実施例２２および比較例１４〜１６では、相手金属材の硬度の増減によって、樹脂の摩耗量および金属の摩耗量がどのように変化するのかを評価したが、以下では、成形体の粘度数の増減によって（相手金属材の硬度固定）、樹脂の摩耗量にどのように影響するのかを評価した。
（Ａ）原料樹脂の準備
図３で示した構成の混練機４８において、表８に示す樹脂および強化繊維を、表８に示す配合割合（質量％）で混練し、原料樹脂ペレットを得た。なお、樹脂をメインフィーダ５３に投入し、強化繊維はサイドフィーダ５７に投入した。そして、この原料樹脂の粘度数ＶＮを、前述の実施例１〜７および比較例１〜４と同様に測定した。また、原料樹脂の準備に先立って、使用される強化繊維（炭素繊維）のビッカース硬さを求めた。より具体的には、炭素繊維のナノインデンテーション硬さをナノインテンダーで測定し（ＩＳＯ１４５７７準拠）、ＩＳＯ １４５７７ Ａｎｎｅｘ Ｆに記載の数式（ビッカース硬さＨＶ＝０．０９４５×ナノインデンテーション硬さ（Ｎ／ｍｍ２））を用いて、当該ナノインデンテーション硬さをビッカース硬さに換算した。結果を、表８に示す。
（Ｂ）成形およびアニール処理
ファナック社製の１００ｔ電動式射出成形機（ＲＯＢＯＳＨＯＴ Ｓ−２０００：１００Ｂ）を用いて、（Ａ）で得られた各原料樹脂ペレットから、鈴木式摩擦摩耗試験用リング片（以下、試験片）を成形した。【０１１４】
また、試験片に関しては、歯切り後の樹脂ギヤの歯面状態を再現するため、摩擦摩耗試験における摺動面となる側から３ｍｍ程度切削し、摺動面に強化繊維が露出するようにした。
（Ｃ）相手金属材（金属ころ）の準備
相手金属材として、表８の試験Ｎｏ．（４２）〜（４４）に示す条件にて熱処理（焼入れ、焼戻し）を行った金属ころを準備した。なお、表８の試験Ｎｏ．（４２）〜（４４）の熱処理条件において、「Ｏ．Ｑ．」は、加熱後の金属ころをオイルで冷却（Oil Quenching）していることを示し、「Ａ．Ｃ．」は、加熱後の金属ころを空気で冷却（Air Cooling）していることを示している。そして、得られた各金属ころのビッカース硬さを、ＪＩＳ Ｚ ２２４４（２００９）に準拠して測定した。結果を、表８に示す。また、表８の試験Ｎｏ．（３９）〜（４１）で示した相手金属材としては、熱処理をしないでそのまま用いた。
＜評価試験＞
（Ａ）摩擦摩耗試験
試験Ｎｏ．（３９）〜（４４）について、各金属ころを用いて鈴木式摩擦摩耗試験を実施し、試験前後での樹脂の摩耗量（高さ減少量）および金属の摩耗量を測定した。結果を、図１８および表８に示す。なお、試験の条件は、次の通りとした。【０１１５】
・金属ころ−樹脂リングによる摺動
・金属ころ：φ３．５、４点ころ（固定）
・垂直荷重：２２０Ｎ
・摺動速度：１ｍ／ｓ
・試験温度：室温（ＲＴ）
・試験時間：４時間
・グリース潤滑（協同油脂製マルテンプＪＳ−Ｐ）
・駆動−停止による断続接触（１０秒駆動→２０秒停止）
（Ｂ）樹脂の摩耗量の評価
図１８および表８に示すように、試験Ｎｏ．（３９）〜（４１）および（４３）〜（４４）の方が、試験Ｎｏ．（４２）に比べて、樹脂の摩耗量（高さ減少量）が少なく、高い耐摩耗性を発現している。つまり、図１８および表８に示すように、強化繊維が炭素繊維であり、相手金属材のビッカース硬さが３１１ＨＶもしくは７８９ＨＶで一定の場合、成形体の粘度数ＶＮが１８０ｍｌ／ｇ以上であることによって、高い耐摩耗性を発現できることが分かった。なお、試験Ｎｏ．（３９）は、成形体の粘度数ＶＮが１５０ｍｌ／ｇで、１８０ｍｌ／ｇ未満であるが、摺動条件が垂直荷重＝２２０Ｎという比較的低荷重であり、かつ強化繊維が相手金属材（金属ころ）よりも高い硬度を有していることによって、高い耐摩耗性を発現できたと考えられる。【０１１６】
以上、表７の試験Ｎｏ．（３５）〜（３８）と、表８の試験Ｎｏ．（３９）〜（４４）との結果をまとめると、強化繊維が炭素繊維の場合でも、成形体の粘度数ＶＮが１８０ｍｌ／ｇ以上であり、かつ、成形体に含有される炭素繊維が相手金属材（この実施例では、金属ころ）の硬度よりも高い硬度を有することによって、従来にはない、優れた耐摩耗性を発現することができる。【０１１７】
【表８】
2019203108.tif 000010
【符号の説明】
【０１１８】
１９…ウォーム減速機、２０…ウォーム、２１…ウォームホイール、３１…歯部、４７…原料樹脂、６３…強化繊維
【図１】
2019203108.tif 000011
【図２】
2019203108.tif 000012
【図３】
2019203108.tif 000013
【図４】
2019203108.tif 000014
【図５】
2019203108.tif 000015
【図６】
2019203108.tif 000016
【図７】
2019203108.tif 000017
【図８】
2019203108.tif 000018
【図９】
2019203108.tif 000019
【図１０】
2019203108.tif 000020
【図１１】
2019203108.tif 000021
【図１２】
2019203108.tif 000022
【図１３】
2019203108.tif 000023
【図１４】
2019203108.tif 000024
【図１５】
2019203108.tif 000025
【図１６】
2019203108.tif 000026
【図１７】
2019203108.tif 000027
【図１８】
2019203108.tif 000028
【国際調査報告】
2019203108.tif 000029
2019203108.tif 000030
2019203108.tif 000031
2019203108.tif 000032