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JP2008115297A - Lubricant composition, reduction gear, and electric power steering device - Google Patents

Lubricant composition, reduction gear, and electric power steering device Download PDF

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JP2008115297A
JP2008115297A JP2006300547A JP2006300547A JP2008115297A JP 2008115297 A JP2008115297 A JP 2008115297A JP 2006300547 A JP2006300547 A JP 2006300547A JP 2006300547 A JP2006300547 A JP 2006300547A JP 2008115297 A JP2008115297 A JP 2008115297A
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JP
Japan
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lubricant composition
gear
average particle
buffer material
noise
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Application number
JP2006300547A
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Inventor
Takumi Otsuki
拓巨 大槻
Koji Kitahata
浩二 北畑
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JTEKT Corp
Original Assignee
JTEKT Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lubricant composition which maintains noise reduction effectiveness over a long period of time when it is used for the lubricity of an intermeshing part between rollingly contact gears. <P>SOLUTION: The lubricant composition is filled into a region including an intermeshing part of a drive gear 21 and a driven gear 22 of a reduction gear 19. The lubricant composition comprises a lubricating oil as a lubricant and shock absorber particles having an average particle size of 300-500 μm. An average particle size of 300 μm or more provides marked effectiveness in reducing sliding sound. On the other hand, tooth hitting noise of the gears increases as the average particle size of the shock absorber particles is increased. Therefore, the average particle size of the shock absorber particles has been established in the above range. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、潤滑剤組成物、並びにそれを用いた減速機および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 lubricant composition, 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、ウォーム等の小歯車からウォームホイール等の大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、ステアリングシャフトの出力軸に付与することで、ステアリング操作をトルクアシストしている。減速機構としての小歯車および大歯車の噛み合いには、適度なバックラッシが必要である。   A reduction gear is used for an electric power steering apparatus for automobiles. 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 small gear such as a worm to a large gear such as a worm wheel, and the output is amplified. By giving, the steering operation is torque-assisted. Appropriate backlash is required for meshing of the small gear and the large gear as the speed reduction mechanism.

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。
このため従来は、適正なバックラッシとなるように小歯車と大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。
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.
For this reason, conventionally, the reduction gears are assembled by selecting the combination of the small gears and the large gears 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.

そこで、ウォームとウォームホイールの噛み合い部分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が提案されている(例えば特許文献1参照)。
特開2004−162018号公報
Therefore, it has been proposed to add buffer material particles to a lubricant composition used to lubricate the meshed portion of the worm and worm wheel (see, for example, Patent Document 1).
JP 2004-162018 A

上記の特許文献1では、ウォームとウォームホイールの噛み合い部分の歯が互いに滑り接触を起こすときに、上記噛み合い部分に緩衝材粒子が入り込み、その結果、ウォームおよびウォームホイール間のバックラッシが抑制され、騒音が低減される。
ところで、ステアリングシャフトと電動モータの回転軸が平行に配置され、電動モータの出力を、平行軸歯車機構を介してステアリングシャフトの出力軸に伝達する場合を想定する。その平行軸歯車機構の歯車の噛み合い部分では、転がり接触が生じているため、特許文献1の緩衝材粒子では、転がり接触部の接触荷重に耐えられずに、破壊してしまうおそれがある。その結果、緩衝材粒子が早期に劣化し、バックラッシに起因する騒音を早期に発生する。一方で、転がり接触部において、緩衝材粒子が破壊されるときに発生する異音による騒音も問題である。
In Patent Document 1 described above, when the teeth of the meshing portion of the worm and the worm wheel are brought into sliding contact with each other, the buffer material particles enter the meshing portion, and as a result, the backlash between the worm and the worm wheel is suppressed, and the noise is reduced. Is reduced.
By the way, the case where the rotating shaft of a steering shaft and an electric motor is arrange | positioned in parallel and the output of an electric motor is transmitted to the output shaft of a steering shaft via a parallel shaft gear mechanism is assumed. Since the rolling contact occurs in the meshing portion of the gear of the parallel shaft gear mechanism, the buffer material particles of Patent Document 1 may not withstand the contact load of the rolling contact portion and may break. As a result, the buffer material particles deteriorate early, and noise due to backlash is generated early. On the other hand, noise due to abnormal noise generated when the buffer particles are destroyed in the rolling contact portion is also a problem.

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、転がり接触する小歯車と大歯車とを有する一般の減速機においても存在する。
本発明の目的は、転がり接触する歯車間の噛み合い部分の潤滑に用いられたときに、長期にわたって騒音低減効果を維持することができる潤滑剤組成物、減速機および電動パワーステアリング装置を提供することにある。
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 large gear that are in rolling contact with each other.
An object of the present invention is to provide a lubricant composition, a reduction gear, and an electric power steering device that can maintain a noise reduction effect over a long period of time when used for lubrication of meshing portions between gears that are in rolling contact. It is in.

互いに転がり接触する歯車の噛み合い部分では、打音発生の防止に寄与した緩衝材粒子が転がり接触部で押し潰されて破壊されてしまう可能性が高いという知見を得た。
本発明は、かかる知見に基づいたものであり、互いに転がり接触する歯車の噛み合い部分を含む領域を潤滑するための潤滑剤組成物において、潤滑剤として用いられる潤滑油と、緩衝材粒子とを含み、上記緩衝材粒子の平均粒径が、300〜500μmの範囲に設定されていることを特徴とする潤滑剤組成物を提供する。
It has been found that at the meshing portions of the gears that are in rolling contact with each other, it is highly possible that the buffer particles that contribute to the prevention of hitting sound will be crushed and destroyed at the rolling contact portion.
The present invention is based on such knowledge, and includes a lubricant used as a lubricant and buffer particles in a lubricant composition for lubricating a region including meshing portions of gears that are in rolling contact with each other. The lubricant composition is characterized in that the average particle diameter of the buffer particles is set in the range of 300 to 500 μm.

上記緩衝材粒子の平均粒径が、300〜500μmの範囲に設定されていれば、摺動音および歯打ち音(ラトル音)をともに小さくできる点で好ましい。すなわち、緩衝材粒子の平均粒径を300μm以上とすることにより、摺動音の低減に格段の効果があるという知見を得た。一方、緩衝材粒子の平均粒径が大きくなるにしたがって、歯打ち音が大きくなる傾向にある。そこで、緩衝材粒子の平均粒径を上記の範囲に設定した。   If the average particle diameter of the said buffer material particle is set to the range of 300-500 micrometers, it is preferable at the point which can make both a sliding sound and a rattling sound (rattle sound) small. That is, it has been found that by setting the average particle diameter of the buffer material particles to 300 μm or more, there is a remarkable effect in reducing sliding noise. On the other hand, as the average particle size of the cushioning material particles increases, the rattling noise tends to increase. Therefore, the average particle diameter of the buffer material particles was set in the above range.

また、上記潤滑剤として用いられる潤滑油の動粘度を高くして潤滑油の流動性を低くした場合、緩衝材粒子が転がり接触部に入り込み難くなる。その結果、転がり接触部での緩衝材粒子の破壊を抑制することができる。これにより、長期にわたって、緩衝材粒子による騒音防止効果を維持することができる。一方で、緩衝材粒子の粒径が300μm以上のときに、潤滑油の動粘度を高くすると、歯打ち音低減の効果は得られるものの、摺動音の低減に関しては、その効果が飽和する。また、潤滑油の動粘度が高くなり過ぎると、操舵トルク上昇という不具合がある。そこで、歯打ち音および摺動音の他、操舵トルク上昇の点を考慮し、潤滑油の動粘度は、300mm2 /s以上であって、あまり高くなり過ぎないことが好ましい。 In addition, when the kinematic viscosity of the lubricating oil used as the lubricant is increased to lower the fluidity of the lubricating oil, the buffer particles are difficult to roll and enter the contact portion. As a result, the breakage of the buffer material particles at the rolling contact portion can be suppressed. Thereby, the noise prevention effect by a buffer material particle can be maintained over a long period of time. On the other hand, if the kinematic viscosity of the lubricating oil is increased when the particle diameter of the buffer material particles is 300 μm or more, the effect of reducing the rattling noise can be obtained, but the effect is saturated with respect to the reduction of the sliding noise. Further, if the kinematic viscosity of the lubricating oil becomes too high, there is a problem that the steering torque increases. Accordingly, considering the increase in steering torque in addition to rattling noise and sliding noise, it is preferable that the kinematic viscosity of the lubricating oil is 300 mm 2 / s or more and is not too high.

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。
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。
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.
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, and urethane rubber (U).
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.

また、上記緩衝材粒子の添加量は潤滑剤の5〜50重量%とすることが好ましい。5重量%未満では、騒音低減効果が十分に得られず、また、50重量%を超えると、回転トルク上昇という不具合が生ずるので、上記の範囲に設定することが好ましい。
また、本発明の減速機は、小歯車と大歯車とを備え、両歯車の噛み合い部分を含む領域に上記の潤滑剤組成物を充填したことを特徴とするものである(請求項3)。この場合、歯打ち音などの騒音を安価に低減でき、また、その騒音低減効果を長期に維持することができる点で好ましい。
The amount of the buffer material particles added is preferably 5 to 50% by weight of the lubricant. If the amount is less than 5% by weight, the noise reduction effect cannot be sufficiently obtained. If the amount exceeds 50% by weight, a problem of an increase in rotational torque occurs. Therefore, the above range is preferable.
The speed reducer of the present invention includes a small gear and a large gear, and is characterized in that the region including the meshing portion of both gears is filled with the above-described lubricant composition (claim 3). In this case, it is preferable in that noise such as rattling noise can be reduced at a low cost and the noise reduction effect can be maintained for a long time.

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(請求項4)。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。   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 (claim 4). 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。
<潤滑剤組成物>
本発明の潤滑剤組成物は、前述したように、潤滑剤としての潤滑油と、緩衝剤粒子とを含むものである。上記緩衝材粒子の平均粒径としては、300〜500μmの範囲に設定されていることが好ましい。
The present invention is described in detail below.
<Lubricant composition>
As described above, the lubricant composition of the present invention contains lubricating oil as a lubricant and buffer particles. The average particle diameter of the buffer material particles is preferably set in the range of 300 to 500 μm.

上記緩衝材粒子の平均粒径が、300〜500μmの範囲に設定されていれば、摺動音および歯打ち音をともに小さくできる。すなわち、緩衝材粒子の平均粒径を300μmとすることにより、摺動音の低減に格段の効果がある。一方、緩衝材粒子の平均粒径が大きくなるにしたがって、ラトル音が大きくなる傾向にある。そこで、緩衝材粒子の平均粒径を上記の範囲に設定した。   If the average particle diameter of the buffer material particles is set in the range of 300 to 500 μm, both the sliding noise and the rattling noise can be reduced. That is, by setting the average particle diameter of the buffer particles to 300 μm, there is a remarkable effect in reducing the sliding noise. On the other hand, as the average particle size of the buffer material particles increases, the rattle noise tends to increase. Therefore, the average particle diameter of the buffer material particles was set in the above range.

また、上記潤滑剤として用いられる潤滑油の動粘度を高くして潤滑油の流動性を低くした場合、緩衝材粒子が転がり接触部に入り込み難くなる。その結果、転がり接触部での緩衝材粒子の破壊を抑制することができる。これにより、長期にわたって、緩衝材粒子による騒音防止効果を維持することができる。一方で、緩衝材粒子の粒径が300μm以上のときに、潤滑油の動粘度を高くすると、歯打ち音低減の効果は得られるものの、潤滑油の動粘度を例えば1000mm2 /s以上と高くしても、摺動音の低減に関しては、その効果が飽和する。また、潤滑油の動粘度が高くなり過ぎると、操舵トルク上昇という不具合がある。そこで、歯打ち音および摺動音の他、操舵トルク上昇の点を考慮し、潤滑油の動粘度は、300mm2 /s以上であって、あまり高くなり過ぎないことが好ましい。 In addition, when the kinematic viscosity of the lubricating oil used as the lubricant is increased to lower the fluidity of the lubricating oil, the buffer particles are difficult to roll and enter the contact portion. As a result, the breakage of the buffer material particles at the rolling contact portion can be suppressed. Thereby, the noise prevention effect by a buffer material particle can be maintained over a long period of time. On the other hand, if the kinematic viscosity of the lubricating oil is increased when the particle diameter of the buffer material particles is 300 μm or more, the effect of reducing the rattling noise can be obtained, but the kinematic viscosity of the lubricating oil is increased to, for example, 1000 mm 2 / s or higher. Even so, the effect is saturated with respect to the reduction of the sliding noise. Further, if the kinematic viscosity of the lubricating oil becomes too high, there is a problem that the steering torque increases. Accordingly, considering the increase in steering torque in addition to rattling noise and sliding noise, it is preferable that the kinematic viscosity of the lubricating oil is 300 mm 2 / s or more and is not too high.

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。
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。
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.
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.

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。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、小歯車と大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。
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. 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 by interposing the meshing portion of the small gear and the large 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。
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.
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, and urethane rubber (U).
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.

また、上記緩衝材粒子の添加量は潤滑剤の5〜50重量%とすることが好ましい。5重量%未満では、噛み合い部の衝撃を緩和できないので騒音低減効果が十分に得られず、また、50重量%を超えると、粒子の流動抵抗が大きくなり操舵トルク上昇という不具合が生ずるので、上記の範囲に設定することが好ましい。
<減速機および電動パワーステアリング装置>
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模式的断面図である。図1を参照して、電動パワーステアリング装置(EPS:Electric Power Steering System) 1は、ステアリングホイール等の操舵部材2と一体回転可能に連結されたステアリングシャフト3と、そのステアリングシャフト3に自在継手4を介して連結された中間シャフト5と、その中間シャフト5に自在継手6を介して連結されたピニオンシャフト7と、ピニオンシャフト7に設けられたピニオン歯7aに噛み合うラック歯8aを有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラックバー8とを有している。
The amount of the buffer material particles added is preferably 5 to 50% by weight of the lubricant. If the amount is less than 5% by weight, the impact of the meshing portion cannot be reduced, so that a sufficient noise reduction effect cannot be obtained. If the amount exceeds 50% by weight, the flow resistance of the particles increases and a problem of increased steering torque occurs. It is preferable to set in the range.
<Reduction gear and electric power steering device>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, an electric power steering system (EPS) 1 includes a steering shaft 3 coupled to a steering member 2 such as a steering wheel so as to be integrally rotatable, and a universal joint 4 to the steering shaft 3. An intermediate shaft 5 connected via a pin, a pinion shaft 7 connected to the intermediate shaft 5 via a universal joint 6, and a rack tooth 8a meshing with a pinion tooth 7a provided on the pinion shaft 7. And a rack bar 8 as a steered shaft extending in the left-right direction.

ピニオンシャフト7およびラックバー8によりラックアンドピニオン機構からなる操舵機構9が構成されている。ラックバー8は、車体に固定されるラックハウジング10内に図示しない複数の軸受を介して直線往復動自在に支持されている。ラックバー8の両端部は、ラックハウジング10の両側へ突出し、各端部には、それぞれタイロッド11が結合されている。各タイロッド11は図示しないナックルアームを介して対応する操向輪12に連結されている。   The pinion shaft 7 and the rack bar 8 constitute a steering mechanism 9 composed of a rack and pinion mechanism. The rack bar 8 is supported in a rack housing 10 fixed to the vehicle body so as to be linearly reciprocable via a plurality of bearings (not shown). Both end portions of the rack bar 8 protrude to both sides of the rack housing 10, and tie rods 11 are coupled to the respective end portions. Each tie rod 11 is connected to a corresponding steering wheel 12 via a knuckle arm (not shown).

操舵部材2が操作されてステアリングシャフト3が回転されると、この回転がピニオン歯7aおよびラック歯8aによって、自動車の左右方向に沿ってのラックバー8の直線運動に変換される。これにより、操向輪12の転舵が達成される。
ステアリングシャフト3は、一端に操舵部材2が取り付けられた取付軸13と連結された入力軸3aと、ピニオンシャフト7に連なる出力軸3bとに分割されている。これら入力軸3aおよび出力軸3bは、トーションバー14を介して同一の軸線上で相対回転可能に互いに連結されている。入力軸3aの下端は、例えばメタルブッシュ等のすべり軸受15を介して出力軸3bによって回転可能に支持されている。
When the steering member 2 is operated and the steering shaft 3 is rotated, this rotation is converted into a linear motion of the rack bar 8 along the left-right direction of the automobile by the pinion teeth 7a and the rack teeth 8a. Thereby, steering of the steering wheel 12 is achieved.
The steering shaft 3 is divided into an input shaft 3 a connected to an attachment shaft 13 having a steering member 2 attached to one end thereof, and an output shaft 3 b connected to the pinion shaft 7. The input shaft 3a and the output shaft 3b are connected to each other via the torsion bar 14 so as to be relatively rotatable on the same axis. The lower end of the input shaft 3a is rotatably supported by the output shaft 3b via a slide bearing 15 such as a metal bush.

トーションバー14の上端部、入力軸3aの上端部および取付軸13の下端部が、例えば連結ピンからなる連結部材16によって一体回転可能に連結されている。また、トーションバー14の下端部は、例えば連結ピンからなる連結部材17によって、出力軸3bと一体回転可能に連結されている。
電動モータ18の出力回転が減速機19を介してピニオンシャフト7に伝達され、さらに、ラックバー8の直線運動に変換されて、操舵が補助されるようになっている。電動モータ18の回転軸20は、ステアリングシャフト3と平行に配置されている。
The upper end portion of the torsion bar 14, the upper end portion of the input shaft 3a, and the lower end portion of the mounting shaft 13 are connected to each other by a connecting member 16 made of, for example, a connecting pin so as to be integrally rotatable. Moreover, the lower end part of the torsion bar 14 is connected to the output shaft 3b so as to be integrally rotatable by a connecting member 17 made of a connecting pin, for example.
The output rotation of the electric motor 18 is transmitted to the pinion shaft 7 via the speed reducer 19 and further converted into a linear motion of the rack bar 8 to assist steering. The rotating shaft 20 of the electric motor 18 is disposed in parallel with the steering shaft 3.

減速機19は、電動モータ18の回転軸20と同軸上に設けられ電動モータ18により回転駆動される小歯車としての駆動歯車21と、この駆動歯車21に噛み合うと共にピニオンシャフト7に一体回転可能に連結される大歯車としての従動歯車22とを備える。すなわち、減速機19は、平行軸歯車機構により構成されており、駆動歯車21と従動場車22とは、互いの歯の噛み合い部において、互いの歯を転がり接触させる。   The reduction gear 19 is provided coaxially with the rotary shaft 20 of the electric motor 18 and is driven by the electric motor 18 as a small gear. The reduction gear 19 meshes with the driving gear 21 and can rotate integrally with the pinion shaft 7. And a driven gear 22 as a large gear to be connected. That is, the speed reducer 19 is configured by a parallel shaft gear mechanism, and the drive gear 21 and the driven field vehicle 22 are brought into contact with each other at the meshing portions of the teeth.

駆動歯車21は、電動モータ18の回転軸20と継手23を介して同軸的に一体回転可能に連結された軸部材24の外周に一体に形成されている。
減速機19を収容するギヤハウジング25内において、少なくとも両歯車21,22の噛み合い部分には、比較的動粘度の高い潤滑油からなる潤滑剤が充填されている。上記のギヤハウジング25は、筒状の第1のハウジング25aと筒状の第2のハウジング25bとを組み合わせて形成されている。第1のハウジング25aには、ステアリングコラムの一部を構成する第3のハウジング26が組み合わされているとともに、モータハウジング27が組み合わされている。
The drive gear 21 is integrally formed on the outer periphery of a shaft member 24 that is coaxially and rotatably connected to the rotary shaft 20 of the electric motor 18 via a joint 23.
In the gear housing 25 that houses the speed reducer 19, at least the meshing portions of the gears 21 and 22 are filled with a lubricant made of lubricating oil having a relatively high kinematic viscosity. The gear housing 25 is formed by combining a cylindrical first housing 25a and a cylindrical second housing 25b. The first housing 25a is combined with a third housing 26 constituting a part of the steering column, and a motor housing 27 is combined.

駆動歯車21が一体に形成された軸部材24は、駆動歯車21を軸方向に挟んだ両側に配置された一対の転がり軸受28,29を介して回転可能に支持されている。上記一対の転がり軸受28,29のうち、一方の転がり軸受28の外輪はモータハウジング27により保持され、他方の転がり軸受28の外輪は第2のハウジング25bによって保持されている。   The shaft member 24 in which the drive gear 21 is integrally formed is rotatably supported via a pair of rolling bearings 28 and 29 disposed on both sides of the drive gear 21 in the axial direction. Of the pair of rolling bearings 28 and 29, the outer ring of one rolling bearing 28 is held by a motor housing 27, and the outer ring of the other rolling bearing 28 is held by a second housing 25b.

従動歯車22が一体回転可能に取り付けられた出力軸3bは、従動歯車22を挟んだ両側に配置された一対の転がり軸受30,31によって回転可能に支持されている。上記一対の転がり軸受30,31のうち、一方の転がり軸受30の外輪は第1のハウジング25aによって保持され、他方の転がり軸受31の外輪は第2のハウジング25bによって保持されている。上記の転がり軸受28〜31には、それぞれ公知のシール軸受が用いられている。   The output shaft 3b to which the driven gear 22 is attached so as to be integrally rotatable is rotatably supported by a pair of rolling bearings 30 and 31 disposed on both sides of the driven gear 22 therebetween. Of the pair of rolling bearings 30, 31, the outer ring of one rolling bearing 30 is held by the first housing 25a, and the outer ring of the other rolling bearing 31 is held by the second housing 25b. A known seal bearing is used for each of the rolling bearings 28 to 31.

トーションバー14を介する入、出力軸3a,3b間の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ32が設けられている。このトルクセンサ32により検出された操舵トルクおよび図示しない車速センサにより検出された車速に基づいて、電動モータ18の出力トルクが調整され、これにより、アシストトルクが調整されるようになっている。   A torque sensor 32 is provided for detecting a steering torque based on the relative rotational displacement between the input and output shafts 3a and 3b via the torsion bar 14. Based on the steering torque detected by the torque sensor 32 and the vehicle speed detected by a vehicle speed sensor (not shown), the output torque of the electric motor 18 is adjusted, whereby the assist torque is adjusted.

ギヤハウジング25内には、少なくとも両歯車21,22の噛み合い部分に、先に述べた緩衝材粒子を分散した潤滑剤としての潤滑油が充填されている。潤滑油は噛み合い部分のみに充填してもよいし、噛み合い部分と少なくとも一方の歯車の周縁全体に充填してもよいし、ギヤハウジング25内全体に充填してもよい。
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1以外の装置のため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。
In the gear housing 25, at least the meshing portions of the two gears 21 and 22 are filled with lubricating oil as a lubricant in which the above-mentioned buffer particles are dispersed. Lubricating oil may be filled only in the meshing portion, or may be filled in the entire periphery of the meshing portion and at least one of the gears, or in the entire gear housing 25.
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the configuration of the speed reducer according to the present invention can be applied to a speed reducer for a device other than the electric power steering device 1, and various modifications can be made within the scope of the matters described in the claims of the present invention. Changes can be made.

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100〜600μmの範囲で変化させた。
次に上記緩衝材粒子を、動粘度50〜5000mm2 /sの範囲で変化させたポリαオレフィン油からなる潤滑油に、20重量%の配合割合で配合し、潤滑剤組成物を得た。
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 100 to 600 μm.
Next, the above-mentioned buffer particles were blended at a blending ratio of 20% by weight in a lubricating oil composed of a polyalphaolefin oil having a kinematic viscosity changed in the range of 50 to 5000 mm 2 / s to obtain a lubricant composition.

そして、この潤滑剤組成物を、図1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、摺動音(dB)と歯打ち音(dB)とを測定した。駆動歯車21および従動歯車22はともに金属製とした。
(摺動音)
摺動音の測定において、バックラッシは8’とした。その結果を図2に示す。
Then, the lubricant composition was filled in the actual reduction gear of the electric power steering apparatus shown in FIG. 1, and the sliding noise (dB) and the rattling noise (dB) were measured. Both the drive gear 21 and the driven gear 22 are made of metal.
(Sliding sound)
In the measurement of the sliding sound, the backlash was 8 ′. The result is shown in FIG.

図2より、緩衝材粒子の平均粒径が300μm以上であるときに、摺動音の低減に格段の効果のあることが判明した(基準値参照)。このことから、緩衝材粒子の平均粒径が300μm以上であることが必要であることが確認された。
(歯打ち音)
歯打ち音(ラトル音)の測定において、バックラッシは8’とした。その結果を図3に示す。
From FIG. 2, it was found that when the average particle diameter of the buffer material particles is 300 μm or more, there is a remarkable effect in reducing the sliding noise (see reference value). From this, it was confirmed that the average particle diameter of the buffer material particles needs to be 300 μm or more.
(Gap sound)
In the measurement of the rattling sound (rattle sound), the backlash was 8 ′. The result is shown in FIG.

図2の摺動音の低減に格段の効果が得られた、平均粒径が300μm以上で且つ動粘度が1000mm2 /s以上である各例において、図3に示すように、粒径の増大に伴って、ラトル音が増大している。したがって、ラトル音を抑制するという観点から、平均粒径としては、500μm以下であることが必要であることが判明した(基準値参照)。 As shown in FIG. 3, the increase in the particle size in each example where the average particle size is 300 μm or more and the kinematic viscosity is 1000 mm 2 / s or more in which a remarkable effect was obtained in reducing the sliding noise of FIG. As a result, the rattle noise increases. Therefore, from the viewpoint of suppressing rattle noise, it has been found that the average particle size needs to be 500 μm or less (see standard value).

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模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of an electric power steering device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例において、潤滑油の動粘度と電動パワーステアリング装置の減速機の摺動音との関係を測定した結果を示すグラフ図である。In the Example of this invention, it is a graph which shows the result of having measured the relationship between the kinematic viscosity of lubricating oil, and the sliding sound of the reduction gear of an electric power steering apparatus. 本発明の実施例において、緩衝材粒子の平均粒径と電動パワーステアリング装置の減速機の歯打ち音との関係を測定した結果を示すグラフ図である。In the Example of this invention, it is a graph which shows the result of having measured the relationship between the average particle diameter of buffer material particle | grains, and the rattling sound of the reduction gear of an electric power steering apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1…電動パワーステアリング装置、9…操舵機構、18…電動モータ、19…減速機、20…回転軸、21…駆動歯車(小歯車)、22…従動歯車(大歯車)、25…ギヤハウジング   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power steering apparatus, 9 ... Steering mechanism, 18 ... Electric motor, 19 ... Reduction gear, 20 ... Rotating shaft, 21 ... Drive gear (small gear), 22 ... Driven gear (large gear), 25 ... Gear housing

Claims (3)

互いに転がり接触する歯車の噛み合い部分を含む領域を潤滑するための潤滑剤組成物において、潤滑剤として用いられる潤滑油と、緩衝材粒子とを含み、上記緩衝材粒子の平均粒径が、300〜500μmの範囲に設定されていることを特徴とする潤滑剤組成物。   In a lubricant composition for lubricating a region including meshing portions of gears that are in rolling contact with each other, the lubricant composition includes a lubricant used as a lubricant and buffer material particles, and the average particle size of the buffer material particles is 300 to A lubricant composition characterized by being set in a range of 500 μm. 小歯車と大歯車とを備え、両歯車の噛み合い部分を含む領域に請求項1または2に記載の潤滑剤組成物を充填したことを特徴とする減速機。   A speed reducer comprising a small gear and a large gear, wherein the lubricant composition according to claim 1 or 2 is filled in a region including a meshing portion of both gears. 操舵補助用の電動モータの出力を請求項1から3の何れか1項に記載の減速機を介して操舵機構に伝達することを特徴とする電動パワーステアリング装置。   An electric power steering apparatus, wherein an output of an electric motor for assisting steering is transmitted to a steering mechanism via the reduction gear according to any one of claims 1 to 3.
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