JP2006194279A - Reduction gear and electric power steering - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、減速機およびこれを用いた電動パワーステアリング装置に関するものである。 The present invention relates to a speed reducer and an electric power steering apparatus using the same.
自動車用の電動パワーステアリング装置には減速機が用いられる。例えばコラム型電動パワーステアリング装置では、電動モータの回転を、減速機において、ウォーム等の駆動歯車からウォームホイール等の従動歯車に伝えることで減速するとともに出力を増幅したのち、コラムに付与することで、ステアリング操作をトルクアシストしている。減速機構としての駆動歯車と従動歯車との噛み合いには適度なバックラッシが必要である。しかし、例えば歯車の正逆回転時や、石畳み等の悪路を走行してタイヤからの反力が入力された際などに、バックラッシに起因して歯打ち音が発生する場合があり、それが車室内に騒音として伝わると運転者に不快感を与えることになる。 A reduction gear is used for an electric power steering device for an automobile. For example, in a column type electric power steering device, the rotation of the electric motor is reduced by transmitting the rotation of the electric motor from a driving gear such as a worm to a driven gear such as a worm wheel, and the output is amplified and then applied to the column. Torque assists steering operation. Appropriate backlash is required for meshing between the drive gear and the driven gear as a reduction mechanism. However, rattling noise may occur due to backlash, for example, when the gear rotates forward or reverse, or when a reaction force from a tire is input while traveling on a rough road such as a stone pavement. If it is transmitted as noise in the passenger compartment, the driver will be uncomfortable.
このため従来は、適正なバックラッシとなるように駆動歯車と従動歯車との組み合わせを選別して減速機を組み立てる、いわゆる層別組み立てをしているが、かかる方法では生産性が著しく低いという問題がある。また層別組み立てをしたとしても、ウォームホイールの軸の偏芯による操舵トルクのむらが発生するという別の問題がある。
また同様の問題は、電動パワーステアリング装置の減速機に限らず、小歯車と従動歯車とを有する一般の減速機においても存在する。
For this reason, conventionally, the reduction gears are assembled by selecting the combination of the drive gear and the driven gear so as to achieve an appropriate backlash, so-called layered assembly, but this method has a problem that productivity is extremely low. is there. Further, even if the assembly is performed in layers, there is another problem that uneven steering torque occurs due to eccentricity of the shaft of the worm wheel.
The same problem exists not only in the speed reducer of the electric power steering apparatus but also in a general speed reducer having a small gear and a driven gear.
そこで、例えば電動パワーステアリング装置の減速機においては、ウォーム軸をウォームホイールヘ向けて偏倚可能とするとともに、ウォーム軸をその偏倚方向へ付勢するばね体などの付勢手段を設けることでバックラッシをなくすことが提案されている(例えば特許文献1参照)。
一方、減速機の歯車の潤滑に用いられる潤滑剤組成物中に、緩衝材粒子を添加することにより、歯車の噛み合い部分において、両歯車の歯面間の衝突を緩衝することが提案されている(例えば特許文献2参照)。
On the other hand, it has been proposed to buffer the collision between the tooth surfaces of both gears at the meshing portion of the gears by adding buffer particles to the lubricant composition used for lubricating the gears of the reduction gear. (For example, refer to Patent Document 2).
しかし、上記特許文献1などの減速機は構造が極めて複雑になり、製造コストがかさむという問題がある。
また、特許文献2の減速機では、潤滑剤組成物に添加された緩衝材粒子が駆動歯車や従動歯車を支持する軸受の内部に侵入する場合があり、侵入した場合、軸受の回転トルクが増大するおそれがある。
However, the speed reducer disclosed in
Further, in the reduction gear of
本発明の目的は、安価で騒音が小さく、しかも回転トルクを低く維持することができる減速機およびこれを用いた電動パワーステアリング装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a speed reducer that can be kept inexpensive and low in noise, and that can maintain a low rotational torque, and an electric power steering apparatus using the same.
本発明は、それぞれ軸受により支持された駆動歯車と従動歯車を備えた減速機において、駆動歯車および従動歯車の噛み合い部分を含む領域に潤滑剤組成物が充填され、潤滑剤組成物は、潤滑剤と、平均粒径D1が50μm<D1≦300μmである緩衝材粒子とを含み、上記軸受は外輪と内輪との間を封止する軸受シールを含み、上記軸受シールは、内輪の外周溝の内壁面に摺接するシールリップを有するゴム部材を含むことを特徴とするものである。 The present invention relates to a reduction gear including a driving gear and a driven gear each supported by a bearing, and a lubricant composition is filled in a region including a meshing portion of the driving gear and the driven gear. And buffer material particles having an average particle diameter D1 of 50 μm <D1 ≦ 300 μm, and the bearing includes a bearing seal that seals between the outer ring and the inner ring, and the bearing seal is formed in an outer circumferential groove of the inner ring. It includes a rubber member having a seal lip that is in sliding contact with the wall surface.
本発明では、潤滑剤組成物中に分散した緩衝材粒子が、駆動歯車と従動歯車との噛み合い部分に介在して両歯車の歯面間の衝突を緩衝することによって歯打ち音を減少させるため、バックラッシに起因する減速機の騒音を低減することができる。また、潤滑剤に単に緩衝材粒子を添加するだけで、減速機の構造を複雑化することなく、コスト安価に騒音を低減することができる。 In the present invention, the buffer particles dispersed in the lubricant composition are interposed in the meshing portion of the drive gear and the driven gear to reduce the rattling noise by buffering the collision between the tooth surfaces of both gears. , Reducer noise caused by backlash can be reduced. Further, by simply adding buffer material particles to the lubricant, noise can be reduced at low cost without complicating the structure of the speed reducer.
さらに、軸受の内輪の外周溝の内壁面に摺接するシールリップを有する軸受シールを用いることにより、軸受内に潤滑剤組成物の緩衝材粒子が侵入することを確実に防止することできる。したがって、長期にわたって軸受の回転抵抗を低く維持することができる。 また、上記緩衝材粒子が球状である場合には、潤滑剤組成物の流動性を向上して、減速機の抵抗トルクの過剰な上昇を防止することができる点で好ましい。 Furthermore, by using a bearing seal having a seal lip that is in sliding contact with the inner wall surface of the outer peripheral groove of the inner ring of the bearing, it is possible to reliably prevent the buffer material particles of the lubricant composition from entering the bearing. Therefore, the rotational resistance of the bearing can be kept low over a long period of time. Moreover, when the said buffer material particle is spherical, it is preferable at the point which can improve the fluidity | liquidity of a lubricant composition and can prevent the excessive raise of the resistance torque of a reduction gear.
上記の潤滑剤は半固体状のグリースであってもよく、液状の潤滑油であってもよい。
潤滑剤がグリースである場合、緩衝材粒子を添加した潤滑剤組成物のちょう度は、NLGI(National Lubricating Grease Institute) 番号で表してNo.2〜No.000
とするのが、減速機に使用する上で好ましい。
また潤滑剤として潤滑油を用いる場合は、その動粘度を20〜100mm2 /s(4
0℃)とすることが、減速機に使用する上で好ましい。
The lubricant may be a semi-solid grease or a liquid lubricant.
When the lubricant is grease, the consistency of the lubricant composition to which the buffer particles are added is represented by NLGI (National Lubricating Grease Institute) number. 2-No. 000
It is preferable when used for a reduction gear.
When lubricating oil is used as the lubricant, the kinematic viscosity is 20 to 100 mm 2 / s (4
0 ° C. is preferable for use in a reduction gear.
一方、本願発明者は、上記のようにシールリップを内輪に摺接する場合、摺接面の摺動速度の増大によって軸受シールのゴムの動摩擦係数が低下し、スティックスリップ現象を起こし、シールリップの先端が振動して鳴き音が発生するおそれがあるという知見を得た。そこで、上記シールリップは内輪の外周溝の内壁面に摺接する摺接面を含み、上記摺接面の断面曲線をフーリエ変換して得られた波長と振幅の関係で表される表面性状において、波長30μm成分の振幅が0.3μm以上で、且つ波長120μm成分の振幅が2.5μm以下であることが好ましい。 On the other hand, when the seal lip is in sliding contact with the inner ring as described above, the inventor of the present application decreases the dynamic friction coefficient of the rubber of the bearing seal due to an increase in the sliding speed of the sliding contact surface, causing a stick-slip phenomenon, The knowledge that there is a possibility that the tip vibrates and a squeak noise may occur. Therefore, the seal lip includes a slidable contact surface that is in slidable contact with the inner wall surface of the outer peripheral groove of the inner ring, and in the surface property represented by the relationship between the wavelength and amplitude obtained by Fourier transform of the cross-sectional curve of the slidable contact surface, The amplitude of the 30 μm wavelength component is preferably 0.3 μm or more, and the amplitude of the 120 μm wavelength component is preferably 2.5 μm or less.
すなわち、サンプリングされた表面の形状曲線を波の関数とみなしてフーリエ変換し、周波数解析する。波長30μmという相対的に高周波の(周期の短い)成分の振幅を0.3μm以上とすることで、摺接面に細くて深い凹(高い凸)を付与することになる。これにより、相手方(被摺接面)への真実接触部を小さくすることができ、その結果、静止摩擦係数を小さくして軌道トルクを小さくすることができる。また、摩擦係数が摺動速度に依存する度合いを少なくして、鳴き音の発生を抑制することができる。一方、波長120μmという相対的に低周波の(周期の長い)成分の振幅が2.5μmを超えると、シール機能が不安定になるおそれがあるので、2.5μm以下が好ましく、より好ましくは2μm以下である。 That is, the sampled shape curve of the surface is regarded as a wave function, Fourier transformed, and frequency analysis is performed. By setting the amplitude of a relatively high-frequency (short cycle) component having a wavelength of 30 μm to 0.3 μm or more, a narrow and deep recess (high convexity) is given to the sliding surface. Thereby, the true contact part to the other party (sliding contact surface) can be reduced, and as a result, the static friction coefficient can be reduced and the track torque can be reduced. In addition, the degree of dependence of the friction coefficient on the sliding speed can be reduced to suppress the generation of squeal. On the other hand, if the amplitude of the relatively low frequency (long cycle) component having a wavelength of 120 μm exceeds 2.5 μm, the sealing function may become unstable, so 2.5 μm or less is preferable, more preferably 2 μm. It is as follows.
また、本発明の電動パワーステアリング装置は、電動モータの動力を上記の減速機を介して操舵機構に付与することを特徴とするものである。この場合、車室内での騒音をコスト安価に低減できる点で好ましい。 Moreover, the electric power steering apparatus of the present invention is characterized in that the power of the electric motor is applied to the steering mechanism via the speed reducer. In this case, it is preferable at the point which can reduce the noise in a vehicle interior at low cost.
以下に、本発明を詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態にかかる電動パワーステアリング装置の概略断面図である。また図2は、図1のII−II線に沿う断面図である。
図1を参照して、この例の電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイール1を取り付けている入力軸としての第1の操舵軸2と、ラックアンドピニオン機構等の操舵機構(図示せず)に連結される出力軸としての第2の操舵軸3とがトーションバー4を介して同軸的に連結されている。
The present invention is described in detail below.
FIG. 1 is a schematic sectional view of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
Referring to FIG. 1, in the electric power steering apparatus of this example, a
第1および第2の操舵軸2、3を支持するハウジング5は、例えばアルミニウム合金からなり、車体(図示せず)に取り付けられている。ハウジング5は、互いに嵌め合わされる筒状のセンサハウジング6と筒状のギヤハウジング7により構成されている。具体的には、ギヤハウジング7は、その上端の環状縁部7aがセンサハウジング6の下端外周の環状段部6aに嵌め合わされている。ギヤハウジング7は減速機構としてのウォームギヤ機構8を収容し、センサハウジング6はトルクセンサ9および制御基板10等を収容している。ギヤハウジング7にウォームギヤ機構8を収容することで減速機50が構成されている。
The
ウォームギヤ機構8は、第2の操舵軸3の軸方向中間部に一体回転可能でかつ軸方向移動を規制された従動歯車としてのウォームホイール12と、このウォームホイール12と噛み合い、かつ図2に示すように、電動モータMの回転軸32に、スプライン継手33を介して連結される駆動歯車としてのウォーム軸11とを備える。
再び図1を参照して、ウォームホイール12は、第2の操舵軸3に一体回転可能に結合される環状の芯金12aと、芯金12aの周囲を取り囲んで外周面部に歯を形成する合成樹脂部材12bとを備えている。芯金12aは、例えば合成樹脂部材12bの樹脂成形時に金型内にインサートされるものである。
The
Referring to FIG. 1 again, the
第2の操舵軸3は、ウォームホイール12を軸方向の上下に挟んで配置される第1および第2の転がり軸受13、14により回転自在に支持されている。
第1の転がり軸受13の外輪15は、センサハウジング6の下端の筒状突起6b内に設けられた軸受保持孔16に嵌め入れられて保持されている。また外輪15の上端面は環状の段部17に当接しており、センサハウジング6に対する軸方向上方への移動が規制されている。
The
The
一方、第1の転がり軸受13の内輪18は、第2の操舵軸3に締まりばめにより嵌め合わされている。また内輪18の下端面は、ウォームホイール12の芯金12aの上端面に当接している。
第2の転がり軸受14の外輪19は、ギヤハウジング7の軸受保持孔20に嵌め入れられて保持されている。また外輪19の下端面は、環状の段部21に当接し、ギヤハウジング7に対する軸方向下方への移動が規制されている。
On the other hand, the
The
一方、第2の転がり軸受14の内輪22は、第2の操舵軸3に一体回転可能で、かつ軸方向の相対移動を規制されて取り付けられている。また内輪22は、第2の操舵軸3の段部23と第2の操舵軸3のねじ部に締め込まれるナット24との間に挟持されている。 トーションバー4は、第1および第2の操舵軸2、3を貫通している。トーションバー4の上端4aは、連結ピン25により第1の操舵軸2と一体回転可能に連結され、下端4bは、連結ピン26により第2の操舵軸3と一体回転可能に連結されている。第2の操舵軸3の下端は、図示しない中間軸を介して、前記のようにラックアンドピニオン機構等の操舵機構に連結されている。
On the other hand, the
連結ピン25は、第1の操舵軸2と同軸に配置される第3の操舵軸27を、第1の操舵軸2と一体回転可能に連結している。第3の操舵軸27はステアリングコラムを構成するチューブ28内を貫通している。
第1の操舵軸2の上部は、例えば針状ころ軸受からなる第3の転がり軸受29を介してセンサハウジング6に回転自在に支持されている。第1の操舵軸2の下部の縮径部30と第2の操舵軸3の上部の孔31とは、第1および第2の操舵軸2、3の相対回転を所定の範囲に規制するように、回転方向に所定の遊びを設けて嵌め合わされている。
The connecting
The upper portion of the
次いで図2を参照して、ウォーム軸11は、ギヤハウジング7により保持される第4および第5の転がり軸受34、35によりそれぞれ回転自在に支持されている。第4および第5の転がり軸受34、35の内輪36、37は、ウォーム軸11の対応するくびれ部に嵌合されている。また外輪38、39は、ギヤハウジング7の軸受保持孔40、41にそれぞれ保持されている。
Next, referring to FIG. 2, the
ギヤハウジング7は、ウォーム軸11の周面の一部に対して径方向に対向する部分7bを含んでいる。また、ウォーム軸11の一端部11aを支持する第4の転がり軸受34の外輪38は、ギヤハウジング7の段部42に当接して位置決めされている。一方、内輪36は、ウォーム軸11の位置決め段部43に当接することによって他端部11b側への移動が規制されている。
The
またウォーム軸11の他端部11b(継手側端部)の近傍を支持する第5の転がり軸受35の内輪37は、ウォーム軸11の位置決め段部44に当接することによって一端部11a側への移動が規制されている。また外輪39は、予圧調整用のねじ部材45により、第4の転がり軸受34側へ付勢されている。ねじ部材45は、ギヤハウジング7に形成されるねじ孔46にねじ込まれることにより、一対の転がり軸受34、35に予圧を付与すると共に、ウォーム軸11を軸方向に位置決めしている。予圧調整後のねじ部材45を止定するために当該ねじ部材45にロックナット47が係合されている。
Further, the
本実施の形態の特徴とするところは、ギヤハウジング7内において、ウォーム軸11とウォームホイール12の噛み合い部分Aを少なくとも含む領域に、後述する緩衝材粒子を分散した潤滑剤組成物を充填する点にある。また、その充填された緩衝材粒子が、第1および第2の転がり軸受13,14並びに第4および第5の転がり軸受34,35内に侵入して回転抵抗の増大等の悪影響を与えることを防止するべく、これらの軸受として、密封型の転がり軸受を用いる点にある。すなわち、内輪に接触するシールリップを有する軸受シールが適用された転がり軸受である。その軸受シールは、必ずしも転がり軸受の両端に配置されていなくてもよく、ギヤハウジング7内に面しない側の、転がり軸受の端部については、シールド板(密封板)であってもよい。
The feature of the present embodiment is that a region containing at least the meshing part A of the
上記の潤滑剤組成物は、噛み合い部分Aのみに充填しても良いし、噛み合い部分Aとウォーム軸11の周縁全体に充填してもよいし、ギヤハウジング7内全体に充填してもよい。
上記の潤滑剤組成物は、前記のように潤滑剤と、緩衝材粒子とを含むものである。このうち緩衝材粒子は、平均粒径D1が50μm<D1≦300μmである必要がある。
The lubricant composition may be filled only in the meshing part A, or may be filled in the entire periphery of the meshing part A and the
The lubricant composition includes the lubricant and the buffer particles as described above. Among these, the buffer particles need to have an average particle diameter D1 of 50 μm <D1 ≦ 300 μm.
緩衝材粒子の平均粒径D1が50μm以下では、駆動歯車と従動歯車との噛み合いの衝撃を緩衝して歯打ち音を低減する効果に限界があり、減速機の騒音を大幅に低減することができない。また平均粒径D1が300μmを超える場合には電動パワーステアリング装置の操舵トルクが上昇したり、摺動音を発生して却って減速機の騒音が大きくなったりするという問題がある。 When the average particle diameter D1 of the buffer material particles is 50 μm or less, there is a limit to the effect of buffering the meshing impact between the driving gear and the driven gear to reduce the rattling noise, which can greatly reduce the noise of the reduction gear. Can not. Further, when the average particle diameter D1 exceeds 300 μm, there is a problem that the steering torque of the electric power steering apparatus increases or the noise of the speed reducer increases due to the generation of sliding noise.
なお緩衝材粒子の平均粒径は、歯打ち音を低減する効果をさらに向上することを考慮すると、上記の範囲内でもとくに100μm以上であるのが好ましい。また操舵トルクの上昇や摺動音の発生をより確実に防止すること考慮すると、上記の範囲内でもとくに200μm以下であるのが好ましい。
緩衝材粒子の形状は球状、粒状、薄片状、棒状等の種々の形状が選択できるが、潤滑剤組成物の流動性などを考慮すると球状または粒状が好ましく、とくに球状が好ましい。
Note that the average particle diameter of the buffer particles is preferably 100 μm or more even in the above range in consideration of further improving the effect of reducing the rattling noise. In consideration of more reliably preventing an increase in steering torque and generation of sliding noise, it is particularly preferably 200 μm or less even within the above range.
Various shapes such as a spherical shape, a granular shape, a flake shape, and a rod shape can be selected as the shape of the buffer material particles, but the spherical shape or the granular shape is preferable in consideration of the fluidity of the lubricant composition, and the spherical shape is particularly preferable.
緩衝材粒子を形成する緩衝材としては、ヤング率が0.1〜104 MPaの範囲内にあるものを用いるのが好ましい。
ヤング率が0.1MPa未満のものは軟らかすぎるため、駆動歯車と従動歯車との噛み合い部分に介在して衝撃を吸収し、それによって歯打ち音を減少させることで減速機の騒音を低減する効果が十分に得られないおそれがある。またヤング率が104 MPaを超える場合には電動パワーステアリング装置の操舵トルクが上昇したり、摺動音を発生して却って減速機の騒音が大きくなったりするおそれがある。
As the buffer material for forming the buffer material particles, a material having a Young's modulus in the range of 0.1 to 10 4 MPa is preferably used.
Since the Young's modulus of less than 0.1 MPa is too soft, the impact is absorbed through the meshing portion of the drive gear and the driven gear, thereby reducing the noise of the reducer by reducing the rattling noise. May not be sufficiently obtained. If the Young's modulus exceeds 10 4 MPa, the steering torque of the electric power steering device may increase, or a sliding noise may be generated and the reduction gear noise may increase.
なお緩衝材粒子を形成する緩衝材のヤング率は、歯打ち音を低減する効果をさらに向上することを考慮すると、上記の範囲内でもとくに0.5MPa以上であるのが好ましい。 また操舵トルクの上昇や摺動音の発生をより確実に防止すること考慮すると、上記の範囲内でもとくに102 MPa以下であるのが好ましい。
緩衝材粒子のその他の特性についてはとくに限定されないが、当該緩衝材粒子を形成する緩衝材の引張り強さは1〜50MPaであるのが好ましい。
The Young's modulus of the buffer material forming the buffer material particles is preferably 0.5 MPa or more even in the above range in consideration of further improving the effect of reducing the rattling noise. In consideration of more reliably preventing an increase in steering torque and generation of sliding noise, it is particularly preferably 10 2 MPa or less even within the above range.
The other characteristics of the buffer material particles are not particularly limited, but the tensile strength of the buffer material forming the buffer material particles is preferably 1 to 50 MPa.
また緩衝材粒子を形成する緩衝材の硬さは、ショアーD硬さで表して10以上で、かつロックウェル硬さ(Rスケール)で表して110以下であるのが好ましい。
かかる緩衝材粒子としては、ゴム弾性を有する種々の、ゴムまたは軟質樹脂からなるものがいずれも使用可能である。
このうち軟質樹脂としては、例えばポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素樹脂、熱可塑性または硬化性(架橋性)のウレタン樹脂等を挙げることができる。また、例えばオレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、フッ素系などの耐油性の熱可塑性エラストマーを用いることもできる。
Further, the hardness of the buffer material forming the buffer material particles is preferably 10 or more in terms of Shore D hardness and 110 or less in terms of Rockwell hardness (R scale).
As the buffer material particles, any of various rubber or soft resin materials having rubber elasticity can be used.
Among these, examples of the soft resin include polyolefin resin, polyamide resin, polyester resin, polyacetal resin, polyphenylene oxide resin, polyimide resin, fluororesin, thermoplastic or curable (crosslinkable) urethane resin, and the like. Further, for example, olefin-based, urethane-based, polyester-based, polyamide-based, fluorine-based and other oil-resistant thermoplastic elastomers can be used.
一方、ゴムとしては、例えばエチレン プロピレン共重合ゴム(EPM)、エチレンプロピレン ジエン共重合ゴム(EPDM)、シリコーンゴム、ウレタンゴム(U)等をあげることができる。
ただし耐熱性、耐久性などを考慮すると、硬化性のウレタン樹脂の硬化物にて形成した球状の緩衝材粒子を使用するのが好ましい。またかかる緩衝材粒子は、硬化性のウレタン樹脂の硬化度(架橋度)を調整することによってヤング率、引張り強さ、および硬さを任意に設定できるという利点もある。
On the other hand, examples of the rubber include ethylene propylene copolymer rubber (EPM), ethylene propylene diene copolymer rubber (EPDM), silicone rubber, urethane rubber (U) and the like.
However, in view of heat resistance, durability, etc., it is preferable to use spherical buffer material particles formed of a cured product of a curable urethane resin. Such buffer particles also have an advantage that Young's modulus, tensile strength, and hardness can be arbitrarily set by adjusting the degree of curing (degree of crosslinking) of the curable urethane resin.
緩衝材粒子は、潤滑剤100重量部に対して20〜300重量部の割合で配合するのが好ましい。
緩衝材粒子の配合割合が20重量部未満では、駆動歯車と従動歯車との噛み合い部分に介在して衝撃を吸収し、それによって歯打ち音を減少させることで減速機の騒音を低減する効果が不十分になるおそれがある。また300重量部を超える場合には、電動パワーステアリング装置の操舵トルクが上昇したり、摺動音を発生して却って減速機の騒音が大きくなったりするおそれがある。
The buffer particles are preferably blended at a ratio of 20 to 300 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the lubricant.
If the blending ratio of the buffer particles is less than 20 parts by weight, the impact is absorbed by interposing the meshing portion of the drive gear and the driven gear, thereby reducing the noise of the reducer by reducing the rattling noise. May be insufficient. On the other hand, if it exceeds 300 parts by weight, the steering torque of the electric power steering device may increase, or the noise of the reduction gear may increase due to the generation of sliding noise.
なお緩衝材粒子の、潤滑剤100重量部に対する配合割合は、歯打ち音を低減する効果をさらに向上することを考慮すると、上記の範囲内でもとくに25重量部以上であるのが好ましい。また操舵トルクの上昇や摺動音の発生をより確実に防止すること考慮すると、上記の範囲内でもとくに100重量部以下であるのが好ましい。
上記緩衝材粒子を分散させる潤滑剤としては、液状の潤滑油と半固体状のグリースのいずれを用いても良い。
The mixing ratio of the buffer particles to 100 parts by weight of the lubricant is preferably 25 parts by weight or more even in the above range in consideration of further improving the effect of reducing the rattling noise. In consideration of more reliably preventing an increase in steering torque and generation of sliding noise, it is particularly preferably 100 parts by weight or less even within the above range.
As the lubricant for dispersing the buffer material particles, either a liquid lubricating oil or a semi-solid grease may be used.
このうち潤滑油としては、その動粘度が5〜200mm2 /s(40℃)、とくに20〜100mm2 /s(40℃)であるものを用いるのが好ましい。潤滑油としては合成炭化水素油(例えばポリαオレフィン油)が好ましいが、シリコーン油、フッ素油、エステル油、エーテル油等の合成油や鉱油などを用いることもできる。潤滑油はそれぞれ単独で使用できる他、2種以上を併用しても良い。 Among these, as the lubricating oil, the kinematic viscosity of 5~200mm 2 / s (40 ℃) , especially 20 to 100 mm 2 / s is preferable to use those which are (40 ° C.). As the lubricating oil, a synthetic hydrocarbon oil (for example, poly α-olefin oil) is preferable, but synthetic oils such as silicone oil, fluorine oil, ester oil, ether oil, and mineral oil can also be used. Lubricating oils can be used alone or in combination of two or more.
また潤滑油には、必要に応じて固体潤滑剤(二硫化モリブデン、グラファイト、PTFE等)、リン系や硫黄系の極圧添加剤、トリブチルフェノール、メチルフェノール等の酸化防止剤、防錆剤、金属不活性剤、粘度指数向上剤、油性剤などを添加してもよい。
一方のグリースとしては、緩衝材粒子を添加した潤滑剤組成物としてのちょう度が、NLGI(National Lubricating Grease Institute )番号で表してNo.2〜No.000、とくにNo.2〜No.00となるものを用いるのが好ましい。
Lubricants include solid lubricants (molybdenum disulfide, graphite, PTFE, etc.), phosphorus-based and sulfur-based extreme pressure additives, antioxidants such as tributylphenol and methylphenol, rust inhibitors, Metal deactivators, viscosity index improvers, oiliness agents and the like may be added.
As one grease, the consistency as a lubricant composition to which buffer particles are added is represented by NLGI (National Lubricating Grease Institute) number. 2-No. 000, especially no. 2-No. It is preferable to use one that becomes 00.
グリースは、従来同様に潤滑基油に、増ちょう剤を添加して形成される。
潤滑基油としては合成炭化水素油(例えばポリαオレフィン油)が好ましいが、シリコーン油、フッ素油、エステル油、エーテル油等の合成油や鉱油などを用いることもできる。潤滑基油の動粘度は5〜200mm2 /s(40℃)、とくに20〜100mm2 /s(40℃)であるのが好ましい。
The grease is formed by adding a thickener to the lubricating base oil as in the conventional case.
The lubricating base oil is preferably a synthetic hydrocarbon oil (for example, a polyalphaolefin oil), but synthetic oils such as silicone oil, fluorine oil, ester oil, and ether oil, mineral oil, and the like can also be used. The kinematic viscosity of the lubricating base oil is preferably 5 to 200 mm 2 / s (40 ° C.), more preferably 20 to 100 mm 2 / s (40 ° C.).
また増ちょう剤としては、従来公知の種々の増ちょう剤(石けん系、非石けん系)が使用できる。
さらにグリースには、やはり必要に応じて固体潤滑剤(二硫化モリブデン、グラファイト、PTFE等)、リン系や硫黄系の極圧添加剤、トリブチルフェノール、メチルフェノール等の酸化防止剤、防錆剤、金属不活性剤、粘度指数向上剤、油性剤などを添加してもよい。
As the thickener, various conventionally known thickeners (soap and non-soap) can be used.
In addition, greases may also contain solid lubricants (molybdenum disulfide, graphite, PTFE, etc.), phosphorus-based and sulfur-based extreme pressure additives, antioxidants such as tributylphenol and methylphenol, rust inhibitors, if necessary. Metal deactivators, viscosity index improvers, oiliness agents and the like may be added.
上記の第1の転がり軸受13、第2の転がり軸受14、第4の転がり軸受34および第5の転がり軸受35としては、同様の構成の密封型の転がり軸受が用いられている。図1および図2においては、これらの軸受の密封構造は模式的に示されていたが、具体的には、図3に代表して示す第1の転がり軸受13の構造と同様の構造している。
図3を参照して、第1の転がり軸受13は、回転側の軌道輪としての上記の内輪18と、固定側の軌道輪としての上記の外輪15と、内輪18と外輪15との間に配置された複数の転動体としての玉54と、玉54を保持するための保持器55と、内輪18と外輪15との間を密封するための密封装置としての軸受シール56とを備える。第1の転がり軸受13の内部にはグリースが封入されている。
As the first rolling bearing 13, the second rolling bearing 14, the fourth rolling bearing 34, and the fifth rolling bearing 35, sealed rolling bearings having the same configuration are used. In FIGS. 1 and 2, the sealing structure of these bearings is schematically shown. Specifically, the bearing structure is similar to the structure of the first rolling bearing 13 shown as a representative in FIG. Yes.
Referring to FIG. 3, the first rolling bearing 13 is provided between the
軸受シール56は外輪15の一対の端部の内周にそれぞれ固定されている(図3ではギヤハウジング7内に面する側の軸受シール56のみを示す)。ギヤハウジング7内に面しない側の軸受シール56(図示せず)に代えてシールド板(密封板)を用いることも可能である。
軸受シール56は、ゴムを含む環状のシール部材57と、環状にて断面略L字型をなす芯金58とを備えている。芯金58は、シール部材57と加硫接着されることにより、シール部材57を補強する。
The bearing seals 56 are respectively fixed to the inner circumferences of the pair of end portions of the outer ring 15 (only the bearing
The bearing
シール部材57に含まれるゴムの材質としては、例えばシリコーンゴム、NBR(ニトリルゴム)、HNBR(水素添加ニトリルゴム)、ACM(アクリルゴム)、FKM(フッ素ゴム)を示すことができる。自動車用の電動パワーステアリング装置のように、低温の使用条件でも使用されることを考慮すると、シリコーンゴムやNBRを用いることが好ましい。
Examples of the rubber material included in the
シール部材57は、内輪18の端部の外周溝としてのシール溝59に臨む内周部60と、外輪15の端部の内周溝としての装着溝61に圧入された外周部62とを備える。シール部材57の内周部60には、シールリップ63と、第1および第2のラビリンス形成用リップ64,65とが形成されている。
シールリップ13は、シール部材57の内周縁において軸方向内側に張出し、シール溝59の軸方向外側を向いた内壁面59aに摺接する。第2のラビリンス形成用リップ65は第1のラビリンス形成用リップ64よりも径方向外側に配置されている。
The
The
第1のラビリンス形成用リップ64は、シール部材57の内周縁近傍に形成され、シール溝59の外径側を向く面に近接して対向している。第1のラビリンス形成用リップ65は、シールリップ63より少し外径側の部分において軸方向内側に張り出し、シール溝59と内輪18の外径との間の角部に近接して対向している。
図3および軸受シールの要部の拡大図である図4を参照して、シールリップ63の表面はシールリップ63の先端縁を含む領域に内輪18と摺接する摺接面66を含んでいる。シール部材57の少なくとも摺接面66を含む領域B(図4参照)の表面粗さは、下記のように設定されている。
The first
Referring to FIG. 3 and FIG. 4 which is an enlarged view of the main part of the bearing seal, the surface of the
すなわち、摺接面66の断面曲線をフーリエ変換して得られた波長と振幅の関係で表される表面性状において、波長30μm成分の振幅が0.3μm以上で、且つ波長120μm成分の振幅が2.5μm以下である。断面曲線は例えばレーザー光を走査して得られるスキャンデータや、断面曲線を得ようとするラインを含む所定面積のエリアのレーザ光による撮像データを二値化処理して求めることができる。また、触針式の表面粗さ測定機により得られる断面形状を情報化して断面曲線を得るようにしても良い。
That is, in the surface properties expressed by the relationship between the wavelength and the amplitude obtained by Fourier transforming the cross-sectional curve of the sliding
波長30μmという相対的に高周波の(周期の短い)成分の振幅を0.3μm以上とすることで、摺接面66に細くて深い凹(高い凸)を付与することになる。これにより、相手方(被摺接面67)への真実接触部を小さくすることができ、その結果、静止摩擦係数を小さくして軌道トルクを小さくすることができる。また、摩擦係数が摺動速度に依存する度合いを少なくして、鳴き音の発生を抑制することができる。
By setting the amplitude of a relatively high-frequency (short cycle) component having a wavelength of 30 μm to 0.3 μm or more, a thin and deep recess (high convexity) is given to the sliding
また、波長30μmの成分の振幅を0.5μm以上とすれば、摺接面に細くてより深い凹(高い凸)を付与することで、摺接時の真実接触部をより小さくでき、その結果、静止摩擦係数をより小さくすることができると共に、摩擦係数が摺動速度に依存する度合いをより少なくして鳴き音の発生を確実に防止することができる。
波長120μmという相対的に低周波の(周期の長い)成分の振幅が2.5μmを超えると、シール機能が不安定になるおそれがあるので、2.5μm以下が好ましく、より好ましくは2μm以下である。
Also, if the amplitude of the component with a wavelength of 30 μm is 0.5 μm or more, the real contact portion at the time of sliding contact can be made smaller by providing a narrower and deeper recess (high convexity) on the sliding contact surface. In addition, the coefficient of static friction can be made smaller, and the degree of dependence of the coefficient of friction on the sliding speed can be reduced to reliably prevent the generation of squealing noise.
If the amplitude of the relatively low frequency (long cycle) component having a wavelength of 120 μm exceeds 2.5 μm, the sealing function may become unstable, so 2.5 μm or less is preferable, and more preferably 2 μm or less. is there.
一方、内輪18のシール溝59の内壁面59aには、シール部材57のシールリップ63の摺接面66が摺接する被摺接面67が設けられ、シール溝59の内壁面59aの少なくとも被摺接面67の表面粗さは、Rz3.2μm以下となるように加工されている。
シールリップ63の摺接面66に上記の凹凸を付与する方法としては、例えばサンドブラスト処理やエッチング処理で表面を粗くする方法がある。また、金型のキャビティの内面の一部を予めサンドブラスト処理やエッチング処理で凹凸を形成しておき、この凹凸を成形品としてのシール部材57の摺接面66に転写する方法がある。
On the other hand, the
As a method of giving the above-mentioned unevenness to the sliding
上記のように、FFT分析データにおいて、波長30μm成分の振幅を0.3μm以上、より好ましくは0.5μm以上とすることにより、鳴き音の発生を抑制したり、鳴き音の発生を防止したりすることができる。
また、仮に潤滑剤組成物としてのグリースや潤滑油が摺接面66に流入しても、細くて深い凹の部分にグリースが溜められるので、第1の転がり軸受13内への侵入を防止することができる。その結果、長期にわたって、摩擦トルクを低く維持することができる。
As described above, in the FFT analysis data, by setting the amplitude of the 30 μm wavelength component to 0.3 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, the generation of squealing is suppressed or the generation of squeaking is prevented. can do.
Further, even if grease or lubricating oil as a lubricant composition flows into the sliding
また、波長120μm成分の振幅を2.5μm以下、好ましくは2μm以下とすることにより、軸受シール56として必要なシール機能を確保することができる。
また、摺接面66に相手方よりも深い凹(高い凸)を付与することにより、摺動と共に凹凸が変形し、摺接面66の真実接触部を静止摩擦から動摩擦へと徐々に移行させることができる。したがって、見かけ上の静止摩擦係数を低下させて軌道トルクを小さくすることができる。また、摩擦係数が摺動速度に依存する度合いを小さくすることができる。
Further, by setting the amplitude of the
Further, by providing the sliding
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば本発明の減速機の構成を、電動パワーステアリング装置以外の装置用の減速機に適用することができる等、本発明の特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で、種々の変更を施すことができる。 The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the configuration of the speed reducer of the present invention can be applied to a speed reducer for a device other than an electric power steering device, and various modifications are made within the scope of the matters described in the claims of the present invention. Can be applied.
以下に本発明を、実施例に基づいてさらに詳細に説明する。
実施例1〜6
ポリαオレフィン油に石けん系増ちょう剤を添加したグリース100重量部に、ウレタン系熱可塑性エラストマーからなる、平均粒径120μmの球状ないし粒状の緩衝材粒子200重量部を添加し、均一に混合して、ちょう度がNLGI番号で表してNo.00である、潤滑剤組成物としてのグリースを調製した。そのグリースを図1、図2の電動パワーステアリング装置の減速機に充填し、実施例1〜6とした。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples.
Examples 1-6
To 100 parts by weight of grease obtained by adding a soap-based thickener to poly α-olefin oil, 200 parts by weight of spherical or granular buffer material particles having an average particle diameter of 120 μm made of a urethane-based thermoplastic elastomer are added and mixed uniformly. The consistency is represented by the NLGI number and No. A grease as a lubricant composition was prepared. The grease was filled in the speed reducer of the electric power steering apparatus shown in FIGS. 1 and 2 to obtain Examples 1 to 6.
各実施例1〜6では、第1および第2の転がり軸受13,14並びに第4および第5の転がり軸受34,35について、図3で示されたと同様の密封型の転がり軸受を用いた。すなわち、内輪に摺接するシールリップ63を有する軸受シール56が装備された転がり軸受を用いた。
実施例1では、その転がり軸受に用いられる軸受シール56の摺接面66を粗くする処理を実施していない。
In each of Examples 1 to 6, the first and second rolling
In Example 1, the process which roughens the sliding
実施例2〜6では、その転がり軸受に用いられる軸受シール56の摺接面66を粗くする処理を実施し、粗くする程度を種々変更することで、それぞれ摺接面66が相異なる表面性状を有するものとした。粗くする処理としては、シールリップ63を形成する金型の内面をサンドブラストないしガラスビーズによるブラスト処理して粗くし、粗くされた形状を摺接面66に転写する方法を用いた。サンド粒径やガラスビーズ粒径を種々異ならせて、粗くする程度を種々異ならせた。
In Examples 2 to 6, the
比較例1,2
緩衝材粒子を配合しないグリースをそのまま用いて、図1、図2の電動パワーステアリング装置の減速機に充填し、比較例1,2とした。
比較例1では、第1および第2の転がり軸受13,14並びに第4および第5の転がり軸受34,35について、図3で示されたと同様の密封型の転がり軸受を用いた。その転がり軸受に用いられる軸受シール56の摺接面66を粗く処理は実施していない。
Comparative Examples 1 and 2
Comparative examples 1 and 2 were prepared by using the grease containing no buffer material particles as it was and filling the reduction gear of the electric power steering apparatus shown in FIGS.
In Comparative Example 1, the same sealed rolling bearing as shown in FIG. 3 was used for the first and second rolling
比較例2では、第1および第2の転がり軸受13,14並びに第4および第5の転がり軸受34,35について、軸受シールを持たない転がり軸受を用いた。
<表面性状測定試験>
測定装置
レーザー顕微鏡:レンズ倍率20倍(0.95μm/ピクセル)
画像:横639×縦479ピクセル、輝度値0〜255(256階調)
計測形状曲線:摺接面の周方向に沿う長さ550ピクセルのラインをシール部材の内 周側から外周側へ向かって等間隔で計18本
FFT分析:窓関数としてHanning を用いた
温度:室温
導出方法
レーザー顕微鏡を通して摺接面の所定領域を撮像し、得られた画像を二値化処理して輝度により凹凸を表す二値化画像を得た後、18本の計測形状曲線に沿って横方向長さと高さを求める。次いで、各計測形状曲線の形状をFFT分析し、平均値を求めた。
In Comparative Example 2, rolling bearings having no bearing seal were used for the first and second rolling
<Surface property measurement test>
Measuring apparatus Laser microscope:
Image: Horizontal 639 × Vertical 479 pixels, Brightness value 0-255 (256 gradations)
Measurement shape curve: 18 lines with a length of 550 pixels along the circumferential direction of the slidable contact surface at regular intervals from the inner circumference side to the outer circumference side of the seal member. FFT analysis: Hanning as window function Temperature: Room temperature
Derivation method A predetermined area of the sliding contact surface is imaged through a laser microscope, and the obtained image is binarized to obtain a binarized image representing unevenness by brightness, and then along the 18 measurement shape curves. Find the direction length and height. Subsequently, the shape of each measurement shape curve was subjected to FFT analysis, and an average value was obtained.
実施例1〜6および比較例1について、波長を横軸にし振幅を縦軸として対数表示したところ、図5に示す結果を得た。
<騒音試験および耐久試験>
上記実施例1〜6、比較例1,2の減速機において、歯打ち音を測定した。また、その測定に際して減速機の回転を低速回転から高速回転へと上げていくときに、人にとって耳障りな鳴き音が発生するか否かを人の聴覚にて確認した。
About Examples 1-6 and the comparative example 1, when the logarithmic display was carried out by making a wavelength into a horizontal axis and making an amplitude into a vertical axis | shaft, the result shown in FIG. 5 was obtained.
<Noise test and durability test>
In the reduction gears of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2, rattling noise was measured. In addition, when the rotation of the speed reducer was increased from a low speed to a high speed during the measurement, it was confirmed by human hearing whether or not an audible squeaking sound would occur.
騒音試験の後、ウォーム軸の回転数250rpmの条件にて、500時間の間、減速機を運転した。運転後、転がり軸受13,14,34,35を取り外して分解し、軸受内に緩衝材粒子が侵入しているか否かを顕微鏡にて確認した。
なおウォームギヤ機構は、鉄系の金属製のウォームとポリアミド樹脂系の樹脂製のウォームホイールとを組み合わせた。バックラッシは1′および4′とした。結果を表1に示す。
After the noise test, the speed reducer was operated for 500 hours under the condition of a worm shaft speed of 250 rpm. After operation, the rolling
The worm gear mechanism is a combination of an iron-based metal worm and a polyamide resin-based worm wheel. The backlash was 1 'and 4'. The results are shown in Table 1.
表1より、緩衝材粒子が充填された実施例1〜6は、緩衝材粒子が充填されない比較例1,2に比べて、バックラッシが1′である場合において11〜14dB、バックラッシが4′である場合において14〜17dBという大幅な歯打ち音の低減効果を有することが確認された。
また、騒音試験に際して減速機の回転数を上げていくときに、鳴き音が発生するか否かに関しては、表1において、◎は、鳴き音が全く発生しないことを示し、○は減速機50のウォーム軸11の回転数で150rpmを超えると鳴き音を発生しないことを示し、△はウォーム軸11の回転数で200rpmを超えると鳴き音を発生しないことを示し、□はウォーム軸11の回転数で250rpmを超えると鳴き音を発生しないことを示している。
From Table 1, Examples 1 to 6 filled with the buffer material particles are 11 to 14 dB when the backlash is 1 ', and the backlash is 4' as compared with Comparative Examples 1 and 2 not filled with the buffer material particles. In some cases, it was confirmed that it has a significant effect of reducing rattling noise of 14 to 17 dB.
Also, regarding whether or not a squeal is generated when the speed of the speed reducer is increased during the noise test, in Table 1, ◎ indicates that no squeal is generated, and ◯ indicates the
波長30μm成分の振幅が0.5μm以上である実施例2,3については回転数域の全域において、鳴き音が発生しなかった。
また、波長30μm成分の振幅が0.3〜0.5μmの範囲にある実施例4,5については、回転数150rpm以下で鳴き音が発生したが、回転数150rpmを超えると、鳴き音が発生しなくなった。
In Examples 2 and 3 in which the amplitude of the component having a wavelength of 30 μm is 0.5 μm or more, no squeal occurred in the entire rotation speed range.
Further, in Examples 4 and 5 in which the amplitude of the component having a wavelength of 30 μm is in the range of 0.3 to 0.5 μm, a squealing sound was generated at a rotational speed of 150 rpm or less. No longer.
波長30μm成分の振幅が0.3μmである試験例6については、回転数200rpm以下で鳴き音が発生したが、回転数200rpmを超えると鳴き音が発生しなくなった。 一方、摺接面を粗くする処理を実施しなかった実施例1および比較例1については、回転数250rpm以下で鳴き音が発生した。実施例2〜6は比較例3と比較して、鳴き音低減に十分な効果を発揮することができた。すなわち、摺動面粗さをパワースペクトルで表すと、摩擦振動に及ぼす影響度合いを明確にでき、特に短波長の振幅成分を大きくすることにより、摩擦振動が収束することが判明した。 In Test Example 6 in which the amplitude of the 30 μm wavelength component was 0.3 μm, a squealing sound was generated at a rotational speed of 200 rpm or less, but no squealing sound was generated at a rotational speed exceeding 200 rpm. On the other hand, in Example 1 and Comparative Example 1 in which the process of roughening the sliding contact surface was not performed, a squealing sound was generated at a rotational speed of 250 rpm or less. Examples 2-6 were able to demonstrate sufficient effect for noise reduction compared with comparative example 3. That is, when the roughness of the sliding surface is represented by a power spectrum, it has been found that the degree of influence on the frictional vibration can be clarified, and that the frictional vibration is converged particularly by increasing the amplitude component of the short wavelength.
また、内輪に接触するシールリップを有する密封型の転がり軸受を用いた実施例1〜6では、耐久試験後において、転がり軸受内に、緩衝材粒子の侵入は認められなかった。したがって、緩衝材粒子によって転がり軸受が悪影響を受けることがないことが確認された。
次に、実施例1、比較例1のグリースを前記と同じ電動パワーステアリング装置の実機の減速機に充填して、操舵角とトルクとの関係を測定した。バックラッシは4′とした。結果を図6(a)に示す。また、上記図6(a)のうち操舵角0°、トルクなしの起点付近を、図6(b)に拡大して示す。これらの図において実線が実施例1、破線が比較例1の結果である。
Further, in Examples 1 to 6 using a sealed type rolling bearing having a seal lip that comes into contact with the inner ring, no intrusion of buffer material particles was observed in the rolling bearing after the durability test. Therefore, it was confirmed that the rolling bearing is not adversely affected by the buffer particles.
Next, the grease of Example 1 and Comparative Example 1 was filled in the actual reduction gear of the same electric power steering apparatus as described above, and the relationship between the steering angle and the torque was measured. The backlash was 4 '. The results are shown in FIG. Further, in FIG. 6A, the vicinity of the starting point where the steering angle is 0 ° and no torque is enlarged is shown in FIG. 6B. In these figures, the solid line is the result of Example 1, and the broken line is the result of Comparative Example 1.
図6(a),(b)より、比較例1では、上記起点付近において、操舵角の増加に対応したトルクの増加が見られない空走の領域があることから、バックラッシが存在していることが判った。
一方の実施例1では、起点から、操舵角の増加に対応してトルクが増加しており、空走の領域が無いことから、緩衝材粒子が介在することによって、実質的にバックラッシが存在していないのと同様の状態になっていることが判った。そしてこのことが原因となって、前記のように歯打ち音を減少させて、騒音を大幅に低減できることが確認された。
緩衝材粒子の粒径検討
緩衝材粒子としては、硬化性のウレタン樹脂の硬化物(ヤング率:10MPa)からなる球状のものを用いた。その平均粒径は10〜400μmの範囲で変化させた。次に上記緩衝材粒子を、ポリαオレフィン油に石けん系増ちょう剤を添加したグリース100重量部に対して40重量部の配合割合で配合して、潤滑剤組成物としてのグリースを調製した。また、緩衝材粒子を配合しなかったものを平均粒径0μmとした。
6 (a) and 6 (b), in Comparative Example 1, there is a backlash region in the vicinity of the starting point because there is an idle running region in which no increase in torque corresponding to the increase in the steering angle is observed. I found out.
On the other hand, in Example 1, since the torque increases from the starting point in accordance with the increase in the steering angle and there is no idling region, there is substantially backlash due to the presence of the buffer particles. It turned out to be in the same state as not. As a result, it was confirmed that the noise can be greatly reduced by reducing the rattling noise as described above.
Examination of the particle diameter of the buffer particles As the buffer particles, spherical particles made of a cured product of a curable urethane resin (Young's modulus: 10 MPa) were used. The average particle diameter was changed in the range of 10 to 400 μm. Next, the above-mentioned buffer particles were blended at a blending ratio of 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of grease obtained by adding a soap-based thickener to poly-α-olefin oil to prepare a grease as a lubricant composition. Moreover, what did not mix | blend buffer material particle | grains was made into the average particle diameter of 0 micrometer.
そしてこのグリースを、図1、2に示す電動パワーステアリング装置の実機の減速機に充填して歯打ち音(dB)と摺動音(dB)とを測定した。なおウォームギヤ機構は、鉄系の金属製のウォームとポリアミド樹脂系の樹脂製のウォームホイールとを組み合わせた。
(歯打ち音)
歯打ち音の測定において、バックラッシは2′、3.5′および5′とした。歯打ち音の低減効果は、55dBをしきい値に設定し、測定した歯打ち音がこのしきい値以下であったものを低減効果良好、しきい値を超えたものを低減効果不良として評価した。結果を図7に示す。図中の横線(太線)がしきい値である。また−□−の線がバックラッシ2′、−▲−がバックラッシ3.5′、−●−がバックラッシ5′のときの測定結果である。
Then, the grease was filled in the actual reduction gear of the electric power steering apparatus shown in FIGS. 1 and 2, and the rattling noise (dB) and the sliding noise (dB) were measured. The worm gear mechanism is a combination of an iron-based metal worm and a polyamide resin-based worm wheel.
(Gap sound)
In the measurement of the rattling noise, the backlash was 2 ′, 3.5 ′ and 5 ′. As for the reduction effect of the rattling noise, 55 dB is set as a threshold value, and when the measured rattling noise is less than this threshold value, the reduction effect is evaluated as good, and when the threshold noise exceeds the threshold value, the reduction effect is evaluated as poor did. The results are shown in FIG. The horizontal line (thick line) in the figure is the threshold value. The line-□-indicates the backlash 2 ',-▲-indicates the backlash 3.5', and-●-indicates the backlash 5 '.
図7より、バックラッシ2′の条件では緩衝材粒子の平均粒径が50μmを超えるとき、またバックラッシ3.5′の条件では80μm以上であるとき、そしてバックラッシ5′の条件では100μm以上であるとき、それぞれ良好な歯打ち音の低減効果が得られた。
そしてこれらのことから、緩衝材粒子の平均粒径は50μmを超える必要があり、とくに100μm以上であるのが好ましいことが確認された。
(摺動音)
摺動音の測定において、バックラッシは2′とした。摺動音の有無は、55dBをしきい値に設定し、測定した摺動音がこのしきい値以下であったものを摺動音なし(良好)、しきい値を超えたものを摺動音あり(不良)として評価した。結果を図8に示す。図中の横線(太線)がしきい値である。
From FIG. 7, when the backlash 2 'condition, the average particle size of the buffer material particles exceeds 50 μm, when the backlash 3.5 ′ condition is 80 μm or more, and when the
From these facts, it was confirmed that the average particle diameter of the buffer material particles needs to exceed 50 μm, and particularly preferably 100 μm or more.
(Sliding sound)
In the measurement of the sliding sound, the backlash was 2 ′. For the presence or absence of sliding sound, 55 dB is set as a threshold value. When the measured sliding sound is less than this threshold value, there is no sliding sound (good), and the sliding sound exceeds the threshold value. Evaluated as sound (bad). The results are shown in FIG. The horizontal line (thick line) in the figure is the threshold value.
図8より、緩衝材粒子の平均粒径が300μm以下であるとき、摺動音の発生を防止できることがわかった。そしてこのことから、緩衝材粒子の平均粒径は300μm以下である必要があることが確認された。
緩衝材粒子のヤング率の検討
緩衝材粒子としては、硬化性のウレタン樹脂の硬化物からなる球状の、平均粒径150μmのものを用いた。上記硬化物のヤング率は、0.01〜105 MPaの範囲で変化させた。
From FIG. 8, it was found that the generation of sliding noise can be prevented when the average particle diameter of the buffer material particles is 300 μm or less. And from this, it was confirmed that the average particle diameter of the buffer material particles needs to be 300 μm or less.
Examination of Young's Modulus of Buffer Material Particles As the buffer material particles, spherical particles made of a cured product of a curable urethane resin having an average particle diameter of 150 μm were used. The Young's modulus of the cured product was changed in the range of 0.01 to 10 5 MPa.
次に上記緩衝材粒子を、ポリαオレフィン油に石けん系増ちょう剤を添加したグリース100重量部に対して40重量部の配合割合で配合して、潤滑剤組成物としてのグリースを調製した。そしてこのグリースを、前記と同じ電動パワーステアリング装置の実機の減速機に充填して歯打ち音(dB)と摺動音(dB)とを測定した。なお測定は、いずれもバックラッシ2′で行った。また評価の基準となるしきい値は前記と同じとした。 Next, the above-mentioned buffer particles were blended at a blending ratio of 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of grease obtained by adding a soap-based thickener to poly-α-olefin oil to prepare a grease as a lubricant composition. And this grease was filled in the actual reduction gear of the same electric power steering apparatus as described above, and the rattling noise (dB) and the sliding noise (dB) were measured. All measurements were performed with a backlash 2 '. Further, the threshold value used as the evaluation reference was the same as described above.
歯打ち音の測定結果を図9、摺動音の測定結果を図10に示す。図9より、緩衝材粒子を形成する緩衝材としての、硬化性のウレタン樹脂の硬化物のヤング率が0.1MPa以上であるとき、良好な歯打ち音の低減効果が得られた。そしてこのことから、緩衝材粒子を形成する緩衝材のヤング率は0.1MPa以上であるのが好ましいことが確認された。 また図10より、緩衝材粒子を形成する緩衝材としての、硬化性のウレタン樹脂の硬化物のヤング率が104 MPa以下であるとき、摺動音の発生を防止できることがわかった。そしてこのことから、緩衝材粒子を形成する緩衝材のヤング率は104 MPa以下であるのが好ましいことが確認された。
緩衝材粒子の配合割合の検討
緩衝材粒子としては、硬化性のウレタン樹脂の硬化物(ヤング率:10MPa)から
なる球状の、平均粒径150μmのものを用いた。
The measurement result of the rattling sound is shown in FIG. 9, and the measurement result of the sliding sound is shown in FIG. From FIG. 9, when the Young's modulus of the cured product of the curable urethane resin as the buffer material forming the buffer material particles is 0.1 MPa or more, a good effect of reducing rattling noise was obtained. From this, it was confirmed that the Young's modulus of the buffer material forming the buffer material particles is preferably 0.1 MPa or more. Further, FIG. 10 indicates that the generation of sliding noise can be prevented when the Young's modulus of a cured product of a curable urethane resin as the buffer material for forming the buffer material particles is 10 4 MPa or less. From this, it was confirmed that the Young's modulus of the buffer material forming the buffer material particles is preferably 10 4 MPa or less.
Examination of the blending ratio of the buffer material particles As the buffer material particles, spherical particles having an average particle diameter of 150 μm made of a cured product of a curable urethane resin (Young's modulus: 10 MPa) were used.
次に、上記緩衝材粒子の配合割合を、ポリαオレフィン油に石けん系増ちょう剤を添加したグリース100重量部に対して、0〜50重量部の範囲で変化させて、潤滑剤組成物としてのグリースを調製した。
そしてこのグリースを、前記と同じ電動パワーステアリング装置の実機の減速機に充填して歯打ち音(dB)を測定した。なお測定は、バックラッシ2′で行った。また評価の基準となるしきい値は前記と同じとした。
Next, the blending ratio of the buffer particles is changed in the range of 0 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the grease obtained by adding the soap-based thickener to the poly α-olefin oil to obtain a lubricant composition. A grease was prepared.
And this grease was filled in the actual reduction gear of the same electric power steering apparatus as described above, and the rattling noise (dB) was measured. The measurement was performed with a backlash 2 '. Further, the threshold value used as the evaluation reference was the same as described above.
測定結果を図11に示す。図11より、緩衝材粒子の配合割合が、グリース100重量部に対して20重量部以上であるとき、良好な歯打ち音の低減効果が得られた。そしてこのことから、緩衝材粒子の配合割合は20重量部以上であるのが好ましいことが確認された。 The measurement results are shown in FIG. From FIG. 11, when the blending ratio of the buffer material particles was 20 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the grease, a good effect of reducing the rattling noise was obtained. From this, it was confirmed that the blending ratio of the buffer material particles is preferably 20 parts by weight or more.
7…ギヤハウジング、8…ウォームギヤ機構(減速機構)、11…ウォーム軸(駆動歯車)、12…ウォームホイール(従動歯車)、13…第1の転がり軸受(軸受)、14…第2の転がり軸受(軸受)、15…外輪、18…内輪、34…第4の転がり軸受(軸受)、35…第5の転がり軸受(軸受)、50…減速機、A…噛み合い部分、M…電動モータ、54…玉、56…軸受シール、57…シール部材(ゴム部材)、58…芯金、
59…シール溝(外周溝)、59a…内壁面、60…内周部、61…装着溝、62…外周部、63…シールリップ、64…第1のラビリンス形成用リップ、65…第2のラビリンス形成用リップ、66…摺接面、67…被摺接面
DESCRIPTION OF
59 ... Seal groove (outer peripheral groove), 59a ... inner wall surface, 60 ... inner peripheral part, 61 ... mounting groove, 62 ... outer peripheral part, 63 ... seal lip, 64 ... first labyrinth forming lip, 65 ... second Labyrinth forming lip, 66 ... sliding contact surface, 67 ... sliding contact surface
Claims (6)
駆動歯車および従動歯車の噛み合い部分を含む領域に潤滑剤組成物が充填され、
潤滑剤組成物は、潤滑剤と、平均粒径D1が50μm<D1≦300μmである緩衝材粒子とを含み、
上記軸受は外輪と内輪との間を封止する軸受シールを含み、
上記軸受シールは、内輪の外周溝の内壁面に摺接するシールリップを有するゴム部材を含むことを特徴とする減速機。 In a reduction gear comprising a driving gear and a driven gear supported by bearings,
The region including the meshing portion of the drive gear and the driven gear is filled with the lubricant composition,
The lubricant composition includes a lubricant and buffer particles having an average particle diameter D1 of 50 μm <D1 ≦ 300 μm,
The bearing includes a bearing seal that seals between the outer ring and the inner ring,
The speed reducer according to claim 1, wherein the bearing seal includes a rubber member having a seal lip that is in sliding contact with the inner wall surface of the outer peripheral groove of the inner ring.
上記シールリップは内輪の外周溝の内壁面に摺接する摺接面を含み、
上記摺接面の断面曲線をフーリエ変換して得られた波長と振幅の関係で表される表面性状において、波長30μm成分の振幅が0.3μm以上で、且つ波長120μm成分の振幅が2.5μm以下である減速機。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
The seal lip includes a sliding contact surface that is in sliding contact with the inner wall surface of the outer peripheral groove of the inner ring,
In the surface properties expressed by the relationship between wavelength and amplitude obtained by Fourier transform of the cross section curve of the sliding surface, the amplitude of the 30 μm wavelength component is 0.3 μm or more and the amplitude of the 120 μm wavelength component is 2.5 μm. Reducer that is below.
An electric power steering apparatus that applies power of an electric motor to a steering mechanism via the reduction gear according to any one of claims 1 to 5.
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