JPH1038053A

JPH1038053A - 樹脂製歯車

Info

Publication number: JPH1038053A
Application number: JP19360896A
Authority: JP
Inventors: Takanori Kurokawa; 貴則黒川; Yamato Arai; 大和新井
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1996-07-23
Filing date: 1996-07-23
Publication date: 1998-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】吸水時の強度低下や寸法変化が少なく、しかも
相手材への攻撃性も少ない樹脂製歯車を提供すること。【解決手段】ポリアミド樹脂の重合工程時に、層状珪酸
塩のような無機充填材を添加し、これを長さ１μｍ以下
の分散体として樹脂中に分散させた。分散体が樹脂との
接触面積を広く確保できるので、吸水に伴う寸法変化を
少なくできる。また、吸水時の強度低下も抑制できるの
で、ガラス繊維の添加を不要にできる結果、相手部材の
摩耗を抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はトルク伝達に用いら
れる樹脂製歯車に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】例えば、
電動パワーステアリング装置の倍力装置などに用いるウ
ォームギア装置では、ウォームとウォームホイールを金
属材料で形成していると、ハンドル据えきり時等に不快
な歯打ち音が発生する。特に、近年のコラム式のもので
は、上記のウォームギア装置が室内に配置されるため、
上記歯打ち音による騒音が問題となる。

【０００３】そこで、現状では、ウォームを金属で、ウ
ォームホイールをポリアミド樹脂（例えば６−６ナイロ
ン）などの合成樹脂で成形することにより、騒音の発生
を防止するようにしている。一般にポリアミド樹脂はバ
ックラッシ音、耐グリースおよび耐衝撃性の点では問題
ないが、以下の欠点を有している。即ち、吸水に伴う寸法変化によって、相手材であるウォーム
との噛み合い不良が生じ、ロックするおそれがある。こ
れを抑制するために、最初から噛み合い部分に隙間を設
定していると、ガタつきを生じる。このため厳しい寸法
精度の歯車を製造しなければならず、成形時の歩止まり
が悪くなっていた。吸水により強度が低下する。強度向上のためにガラス繊維で強化した場合、相手材
である例えばＳ４５Ｃからなるウォームを摩耗させてし
まう。

【０００４】そこで、本発明の目的は、吸水時に強度低
下や寸法変化が小さくしかも相手材への攻撃性が少ない
樹脂製歯車を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明に係る樹脂製歯車は、母材となるポリアミド樹脂
の重合工程時に添加された無機充填材が、長さ１μｍ以
下の分散体となって母材に分散されていることを特徴と
するものである。上記構成では、重合時に添加した無機
充填材が、ポリアミド樹脂の結晶化の進行にしたがって
境界破壊を伴い長さ１μｍ以下の分散体として樹脂内に
分散する。この分散体は樹脂との接触面を広く確保でき
るので、吸水に伴う寸法変化を少なくすることができ
る。また、強度が高くなるので、ガラス繊維による強化
の必要がない結果、相手材の摩耗を抑制できる。

【０００６】上記無機充填材の配合割合は１〜５重量％
であれば好ましい。これは、１重量％未満では、吸水性
や強度の改善に効果が少なく、また、５重量％を超える
と、無機充填剤の分散不足という弊害がでるからであ
る。特に、無機充填材の配合割合は２〜３重量％の範囲
にあれば、より好ましい。また、上記無機充填材は層状
珪酸塩を含んでいれば好ましい。層状珪酸塩であれば、
特に均一分散と結晶化の促進の点で優れており、最も効
果的に、吸水性改善と強度向上が図れる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ本発
明の実施形態を説明する。図１はコラム式電動パワース
テアリング装置の一部破断正面図である。図中、１はウ
ォーム、２はウォームホイールである。ウォーム１はＪ
ＩＳ規格機械構造用炭素鋼などの金属材料で形成されて
いる。この炭素鋼としては、例えばＪＩＳ規格Ｓ４５Ｃ
材などの調質材（表面硬さＨｖ２４０〜２８０）が好適
に使用される。

【０００８】ウォームホイール２は、スチール製のスリ
ーブ３の外周面に嵌められている。ウォームホイール２
は、ポリアミド樹脂を母材として、その重合工程時に、
無機充填材、例えば層状珪酸塩を添加し、図２の模式図
に示すように、これを長さ１μｍ以下の分散体として、
樹脂中に分散させて形成されている。図２において、破
線は結晶界面を示しており、実線は分散体を示してい
る。この分散体によって樹脂との接触面を広く確保でき
るので、吸水に伴う寸法変化を少なくすることができ
る。その結果、厳しい寸法精度を設定する必要がなく、
歩止まり率を高めて製造コストを安価にできる。また、
吸水時の強度低下を抑制できるので、ガラス繊維による
強化の必要がない結果、相手材の摩耗を抑制できる。

【０００９】一般に、微小なものを分散させることは困
難であるが、本実施形態では、樹脂の重合工程で無機充
填材を充填するので、上記のような極微小なサイズの分
散体として分散させることができた。層状珪酸塩を充填
した場合には、樹脂の結晶化の進行にしたがって境界破
壊を伴いながら、層状珪酸塩がばらばらとなり、分散す
る。

【００１０】ポリアミド樹脂としては、ナイロン６やナ
イロン６６の他、ナイロン４６等を例示することができ
る。また、無機充填材としては、上記した層状珪酸塩が
最も好ましいが、その他、雲母等を用いることができ
る。ポリアミド樹脂中の無機充填材の配合割合として
は、１重量％未満では、吸水性や強度の改善に効果が少
なく、また、５重量％を超えると、分散不良という弊害
がでるので、１〜５重量％が好ましい。特に、２〜３％
であればより好ましい。

【００１１】上記のポリアミド樹脂を母材とするウォー
ムホイール２は、一般的な射出成形により製造できる
が、特に、電動パワーステアリング装置に適用される場
合には、電気系統の故障時に手によりステアリングを戻
せるように逆転可能としておく必要性があることから、
射出成形後のウォームホイールの歯面に、逃げのための
削り加工（この逃げ形状は射出成形時には形成困難なも
のである）が施されている。このため、ガラス繊維を用
いた強化が行えない。というのは、削り加工された部分
でガラス繊維が露出し、相手材への攻撃性が著しく高ま
るからである。これに対して、本実施形態では、無機充
填材の添加により形成される分散体によって、ガラス繊
維添加に匹敵する強度向上が図れるので、ガラス繊維を
用いる必要がなく、したがって相手材への攻撃性の懸念
がない。

【００１２】

【実施例】ナイロン６の重合工程時に層状珪酸塩を充填
し、１μｍ以下の分散体として分散させて実施例１のウ
ォームホイールを製造した。また、ナイロン６からなる
比較例１のウォームホイールを製造した。これら実施例
１および比較例１について、２３°Ｃの水中に浸漬して
２％吸水するまでの吸水時間を求め、２％吸水した時の
引張強度の低下率および寸法の変化率を求めた。

【００１３】その結果、表１に示すものとなった。

【００１４】

【表１】

【００１５】これにより実施例１は、比較例１よりも、
吸水速度が遅くこの観点からも水分の影響を受け難い。
また、実施例１は比較例１よりも、吸水時の強度低下が
少ないとともに寸法も安定しており、本発明の優秀性が
立証された。

【００１６】

【発明の効果】本発明では、重合時に添加した無機充填
材を分散体としてポリアミド樹脂内に分散させてあるの
で、この分散体によって樹脂との接触面を広く確保でき
る結果、吸水に伴う寸法変化を少なくすることができ
る。また、吸水時の強度低下を抑制できるので、ガラス
繊維による強化の必要がない結果、相手材の摩耗を抑制
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の樹脂製歯車を含む、電動パ
ワーステアリング装置のウォームギア装置の概略図であ
る。

【図２】層状珪酸塩が分散される様子を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１ウォーム２ウォームホイール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】母材となるポリアミド樹脂の重合工程時に
添加された無機充填材が、長さ１μｍ以下の分散体とな
って母材に分散されていることを特徴とする樹脂製歯
車。
【請求項２】上記無機充填材の配合割合は１〜５重量％
であることを特徴とする請求項１記載の樹脂製歯車。
【請求項３】上記無機充填材は層状珪酸塩を含むことを
特徴とする請求項１又は２記載の樹脂製歯車。