潤滑剤組成物と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
【課題】互いに転がり接触によって噛み合う小歯車と大歯車とを備えた減速機に使用した際に、摺動音を増加させ、また減速機の回転トルク、および電動パワーステアリング装置の操舵トルクを過剰に上昇させることなく、ラトル音を効果的に低減できる潤滑剤組成物と、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を提供する。
【解決手段】動粘度（４０℃）が２００ないし１００００ｍｍ２／Ｓの基油と、増ちょう剤と、平均粒径が５０ないし５００μｍの緩衝材粒子５ないし５０質量％とを調合して、ちょう度をＮｏ．２ないしＮｏ．０００とした潤滑剤組成物と、前記潤滑剤組成物を充填した減速機１９と、前記減速機を組み込んだ電動パワーステアリング装置１である。
【解決手段】動粘度（４０℃）が２００ないし１００００ｍｍ２／Ｓの基油と、増ちょう剤と、平均粒径が５０ないし５００μｍの緩衝材粒子５ないし５０質量％とを調合して、ちょう度をＮｏ．２ないしＮｏ．０００とした潤滑剤組成物と、前記潤滑剤組成物を充填した減速機１９と、前記減速機を組み込んだ電動パワーステアリング装置１である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にはすば歯車、平歯車等の、互いに転がり接触によって噛み合う小歯車と大歯車とを有する減速機等に好適に用いることができる潤滑剤組成物と、前記潤滑剤組成物を充填した減速機と、前記減速機を備えた電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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ＥＰＳでは、電動モータの回転を、前記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て、回転速度を減速すると共に出力を増幅した後、ステアリングシャフトに付与することで、ステアリング操作をトルクアシストしている。前記小歯車と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。
【０００３】
しかし、バックラッシが大きすぎる場合には、例えば、前記両歯車の回転を逆転させた際や、石畳等の悪路を走行してタイヤからの反力が入力（キックバック）された際等に、バックラッシに起因してラトル音（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。そのため、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が採用されてきたが、層別組み立ての作業には手間がかかるため、前記減速機を組み込んだ電動パワーステアリング装置の生産性を向上できないという問題があった。
【０００４】
また、ウォームホイールの軸の偏芯によって発生する操舵トルクのむらは、層別組み立てをしても解消されなかった。そこで、これらの問題を解決するため、ウォーム軸をウォームホイールの方向へ偏倚可能に配置すると共に、前記ウォーム軸を、ばね等を用いて、弾性的に、ウォームホイールへ向けて偏倚させることによって、実質的に、両者間のバックラッシを無くするようにした電動パワーステアリング装置が提案された（特許文献１等参照）。しかし、前記構成では、減速機の構造が複雑になる分、電動パワーステアリング装置の製造コストが嵩むという問題があった。
【０００５】
そこで、軟質樹脂やゴム等（以下「軟質樹脂等」と総称する場合がある）からなる緩衝材粒子を含む潤滑剤組成物を、減速機の、少なくとも小歯車と大歯車との噛み合い部分を含む領域に充填することが提案された（特許文献２、３等参照）。前記潤滑剤組成物を用いると、緩衝材粒子が、両歯車の歯面間に介在して、歯面同士の衝突を緩衝する緩衝材としての働きをするため、減速機の構造には手を加えずに、ラトル音を低減させることができる。
【特許文献１】特開２０００−４３７３９号公報
【特許文献２】特開２００３−２１４５２９号公報
【特許文献３】特開２００４−１６２０１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、前記特許文献２、３等に記載された従来の潤滑剤組成物を、ステアリングシャフトと電動モータの回転軸が互いに平行に配置され、前記電動モータの出力を、例えばはすば歯車、平歯車等の、互いに転がり接触によって噛み合う小歯車と大歯車とを含む減速機を介して、ステアリングシャフトの出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置に使用した場合には、従来同様に、緩衝材粒子による、ラトル音を低減する効果は得られるものの、両歯車の通常の回転時に、摺動音が大きくなったり、減速機の回転トルク、ひいては電動パワーステアリング装置の操舵トルクが過剰に上昇したりするといった問題を生じる。
【０００７】
すなわち、先に説明した、両歯車の回転を逆転させた際や、石畳等の悪路を走行してタイヤからの反力が入力（キックバック）された際等には、両歯車の歯面間の間隔の拡縮に伴うポンプ作用によって、潤滑剤組成物が、両歯面間の隙間に吸入されることで、前記潤滑剤組成物中の緩衝材粒子が、従来同様に、前記両歯面間に介在して、緩衝材として機能するため、ラトル音を低減することができる。しかし、前記両歯車の通常の回転時には、ウォームとウォームホイール等の、互いに摺動接触する小歯車と大歯車の通常の回転時とは違って、緩衝材粒子が、潤滑剤組成物の流動に伴って両歯車の歯面間から押し出されるだけでなく、逆に、互いに転がり接触によって噛み合う両歯車の歯面間に巻き込まれる現象を生じやすくなる。
【０００８】
そして、両歯面間に多数の緩衝材粒子が巻き込まれることによって摺動音が大きくなったり、減速機の回転トルク、ひいては電動パワーステアリング装置の操舵トルクが過剰に上昇したりするといった問題を生じやすくなる。これらの問題は、電動パワーステアリング装置の減速機に限らず、互いに転がり接触によって噛み合う小歯車と大歯車とを備えた、一般の減速機においても、同様に生じる。
【０００９】
本発明の目的は、特に、互いに転がり接触によって噛み合う小歯車と大歯車とを備えた減速機に使用した際に、摺動音を増加させたり、減速機の回転トルク、および電動パワーステアリング装置の操舵トルクを過剰に上昇させたりすることなしに、ラトル音を効果的に低減することができる潤滑剤組成物と、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を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、発明者は、潤滑剤組成物の流動と、それに伴う緩衝材粒子の挙動とについて解析を行った。その結果、潤滑剤組成物のもとになる基油の動粘度と、前記基油に増ちょう剤と緩衝材粒子とを配合した潤滑剤組成物のちょう度と、緩衝材粒子の平均粒径とを所定の範囲に設定することで、前記緩衝材粒子を、従来に比べて、潤滑剤組成物の流動に伴って流動しやすくすればよいことを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、動粘度（４０℃）が２００ｍｍ２／Ｓ以上、１００００ｍｍ２／Ｓ以下の基油と、増ちょう剤と、平均粒径が５０μｍ以上、５００μｍ以下の緩衝材粒子とを含み、前記緩衝材粒子の含有割合が５質量％以上、５０質量％以下で、かつちょう度がＮｏ．２ないしＮｏ．０００であることを特徴とする潤滑剤組成物である。
【００１１】
前記本発明の潤滑剤組成物において、基油の、４０℃における動粘度が２００ｍｍ２／Ｓ以上、１００００ｍｍ２／Ｓ以下の範囲に限定されるのは、下記の理由による。すなわち、動粘度が前記範囲未満では、緩衝材粒子を、潤滑剤組成物の流動に伴って流動しやすくする効果が得られないため、前記緩衝材粒子が、互いに転がり接触によって噛み合う両歯車の歯面間に巻き込まれるのを抑制することができず、結果として、前記両歯面間に多数の緩衝材粒子が巻き込まれることによって摺動音が大きくなったり、減速機の回転トルク、ひいては電動パワーステアリング装置の操舵トルクが過剰に上昇したりする。一方、動粘度が前記範囲を超える場合には、潤滑剤組成物の、流動時の粘度が上昇するため、却って、減速機の回転トルク、ひいては電動パワーステアリング装置の操舵トルクが過剰に上昇する。
【００１２】
また、緩衝材粒子の平均粒径が５０μｍ以上、５００μｍ以下に限定されるのは、下記の理由による。すなわち、平均粒径が前記範囲未満の小さな緩衝材粒子は、両歯面間に介在した際に、緩衝材として十分に機能できないため、ラトル音を低減する効果が得られない。一方、平均粒径が前記範囲を超える大きな緩衝材粒子は、潤滑剤組成物の流動に伴って流動しにくいため、前記緩衝材粒子が、互いに転がり接触によって噛み合う両歯車の歯面間に巻き込まれるのを抑制することができず、結果として、前記両歯面間に多数の緩衝材粒子が巻き込まれることによって摺動音が大きくなったり、減速機の回転トルク、ひいては電動パワーステアリング装置の操舵トルクが過剰に上昇したりする。
【００１３】
また、緩衝材粒子の含有割合が、潤滑剤組成物の総量の５質量％以上、５０質量％以下に限定されるのは、下記の理由による。すなわち、含有割合が前記範囲未満では、緩衝材粒子による、緩衝材としての機能が十分に得られないため、ラトル音を低減する効果が得られない。一方、含有割合が前記範囲を超える場合には、潤滑剤組成物の、流動時の粘度が上昇するため、減速機の回転トルク、ひいては電動パワーステアリング装置の操舵トルクが過剰に上昇する。
【００１４】
さらに、潤滑剤組成物の全体のちょう度が、ＮＬＧＩ（National Lubricating Grease Institute）番号で表してＮｏ.２ないしＮｏ．０００に限定されるのは、下記の理由による。すなわち、ちょう度がＮｏ．２よりも硬い潤滑剤組成物は、外力を受けた際に流動を開始しにくく、両歯車の歯面間の間隔の拡縮に伴うポンプ作用によって両歯面間の隙間に吸入されにくいため、前記両歯面間に介在される緩衝材粒子の数が少なくなって、前記緩衝材粒子による、緩衝材としての機能が十分に得られず、ラトル音を低減する効果が得られない。
【００１５】
なお、潤滑剤組成物のちょう度はＮｏ．２よりも軟らかければよく、ＮＬＧＩ番号による分類の最も軟らかいもの、つまりちょう度がＮｏ．０００の潤滑剤組成物まで本発明の範囲に含まれる。緩衝材粒子としては、小歯車と大歯車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、ラトル音を減少させる機能を付与することを考慮すると、ゴム弾性を有する軟質樹脂、およびゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種からなる粒子が好ましい。
【００１６】
本発明の減速機は、はすば歯車、平歯車等の、互いに転がり接触によって噛み合う小歯車と大歯車とを含み、前記両歯車の噛み合い部分を含む領域に、本発明の潤滑剤組成物を充填したものであるため、ラトル音、摺動音等の騒音が小さい上、電動パワーステアリング装置の操舵トルクを十分に低減できる点で好ましい。また、本発明の電動パワーステアリング装置は、操舵補助用の電動モータの出力を、前記減速機を介して減速して、操舵機構に伝えるものであるため、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。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、特に、互いに転がり接触によって噛み合う小歯車と大歯車とを備えた減速機に使用した際に、摺動音を増加させたり、減速機の回転トルク、および電動パワーステアリング装置の操舵トルクを過剰に上昇させたりすることなしに、ラトル音を効果的に低減することができる潤滑剤組成物と、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を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
〈潤滑剤組成物〉
本発明の潤滑剤組成物は、動粘度（４０℃）が２００ｍｍ２／Ｓ以上、１００００ｍｍ２／Ｓ以下の基油と、増ちょう剤と、平均粒径が５０μｍ以上、５００μｍ以下の緩衝材粒子とを含み、前記緩衝材粒子の含有割合が５質量％以上、５０質量％以下で、かつちょう度がＮｏ．２ないしＮｏ．０００であることを特徴とするものである。前記本発明によれば、緩衝材粒子を、従来に比べて、潤滑剤組成物の流動に伴って流動しやすくできるため、特に、互いに転がり接触によって噛み合う小歯車と大歯車とを備えた減速機に使用した際に、摺動音を増加させたり、減速機の回転トルク、および電動パワーステアリング装置の操舵トルクを過剰に上昇させたりすることなしに、ラトル音を効果的に低減することが可能となる。
【００１９】
本発明において、基油の動粘度（４０℃）が２００ｍｍ２／Ｓ以上、１００００ｍｍ２／Ｓ以下の範囲に限定されるのは、下記の理由による。すなわち、動粘度が前記範囲未満では、緩衝材粒子を、潤滑剤組成物の流動に伴って流動しやすくする効果が得られないため、前記緩衝材粒子が、互いに転がり接触によって噛み合う両歯車の歯面間に巻き込まれるのを抑制することができず、結果として、前記両歯面間に多数の緩衝材粒子が巻き込まれることによって摺動音が大きくなったり、減速機の回転トルク、ひいては電動パワーステアリング装置の操舵トルクが過剰に上昇したりする。
【００２０】
一方、動粘度が前記範囲を超える場合には、潤滑剤組成物の、流動時の粘度が上昇するため、却って、減速機の回転トルク、ひいては電動パワーステアリング装置の操舵トルクが過剰に上昇する。なお、潤滑剤組成物の、流動時の粘度が上昇するのを抑制しながら、緩衝材粒子を、前記潤滑剤組成物の流動に伴って、より一層、流動しやすくすることを考慮すると、基油の動粘度（４０℃）は、前記範囲内でも５００ｍｍ２／Ｓ以上、３０００ｍｍ２／Ｓ以下、特に１０００ｍｍ２／Ｓ以上、２０００ｍｍ２／Ｓ以下であるのが好ましい。また、本発明において、緩衝材粒子の平均粒径が５０μｍ以上、５００μｍ以下に限定されるのは、下記の理由による。
【００２１】
すなわち、平均粒径が前記範囲未満の小さな緩衝材粒子は、両歯面間に介在した際に、緩衝材として十分に機能できないため、ラトル音を低減する効果が得られない。一方、平均粒径が前記範囲を超える大きな緩衝材粒子は、潤滑剤組成物の流動に伴って流動しにくいため、前記緩衝材粒子が、互いに転がり接触によって噛み合う両歯車の歯面間に巻き込まれるのを抑制することができず、結果として、前記両歯面間に多数の緩衝材粒子が巻き込まれることによって摺動音が大きくなったり、減速機の回転トルク、ひいては電動パワーステアリング装置の操舵トルクが過剰に上昇したりする。
【００２２】
なお、緩衝材粒子による、緩衝材として機能させてラトル音を低減する効果と、潤滑剤組成物の流動に伴って流動しやすくして、前記緩衝材粒子が、互いに転がり接触によって噛み合う両歯車の歯面間に巻き込まれるのを抑制する効果とを、共に、より一層、向上することを考慮すると、緩衝材粒子の平均粒径は、前記範囲内でも５０μｍ以上、３００μｍ以下、特に１００μｍ以上、２００μｍ以下であるのが好ましい。なお、本発明では、緩衝材粒子の平均粒径を、レーザー回折・散乱法によって測定した粒度分布の体積平均径でもって表すこととする。また、本発明において、緩衝材粒子の含有割合が、潤滑剤組成物の総量の５質量％以上、５０質量％以下に限定されるのは、下記の理由による。
【００２３】
すなわち、含有割合が前記範囲未満では、緩衝材粒子による、緩衝材としての機能が十分に得られないため、ラトル音を低減する効果が得られない。一方、含有割合が前記範囲を超える場合には、潤滑剤組成物の、流動時の粘度が上昇するため、却って、減速機の回転トルク、ひいては電動パワーステアリング装置の操舵トルクが過剰に上昇する。なお、減速機の回転トルク、および電動パワーステアリング装置の操舵トルクが過剰に上昇するのを抑制しながら、ラトル音を低減する効果をさらに向上することを考慮すると、緩衝材粒子の含有割合は、前記範囲内でも１０質量％以上、４０質量％以下、特に２０質量％以上、３０質量％以下であるのが好ましい。
【００２４】
さらに、本発明において、潤滑剤組成物の全体のちょう度が、ＮＬＧＩ番号で表してＮｏ.２ないしＮｏ．０００に限定されるのは、下記の理由による。すなわち、ちょう度がＮｏ．２よりも硬い潤滑剤組成物は、外力を受けた際に流動を開始しにくく、両歯車の歯面間の間隔の拡縮に伴うポンプ作用によって両歯面間の隙間に吸入されにくいため、前記両歯面間に介在される緩衝材粒子の数が少なくなって、前記緩衝材粒子による、緩衝材としての機能が十分に得られず、ラトル音を低減する効果が得られない。
【００２５】
なお、潤滑剤組成物のちょう度はＮｏ．２よりも軟らかければよく、ＮＬＧＩ番号による分類の最も軟らかいもの、つまりちょう度がＮｏ．０００の潤滑剤組成物まで本発明の範囲に含まれる。ただし、潤滑剤組成物の過剰な流動を抑制して、その取扱性を向上すると共に、両歯車の噛み合い部分を含む領域の近傍に、長期間に亘って潤滑剤組成物を保持させることを考慮すると、潤滑剤組成物のちょう度は、前記範囲内でもＮｏ.０ないしＮｏ．００であるのが好ましい。
【００２６】
緩衝材粒子としては、小歯車と大歯車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、ラトル音を減少させる機能を付与するために、ゴム弾性を有する種々の、軟質樹脂またはゴムからなる粒子が、いずれも使用可能である。前記緩衝材粒子のもとになる軟質樹脂としては、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、ポリウレタン樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
【００２７】
また、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）等の耐油性のゴムが挙げられる。また、オレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、フッ素系等の耐油性の熱可塑性エラストマーを用いて、緩衝材粒子を形成してもよい。中でも、繰り返し単位のもとになる出発原料として、ポリオールと、架橋剤と、ポリイソシアネートとを反応させて合成されるポリウレタン樹脂からなる緩衝材粒子が好ましい。
【００２８】
前記ポリウレタン樹脂からなる緩衝材粒子は、前記各成分の混合液を、前記各成分を溶解しない非水系の分散媒中に、液滴状に分散させた状態で反応させてポリウレタン樹脂を合成する、いわゆる分散重合法によって製造することができる。前記分散重合法によれば、分散媒中に分散した液滴の球状を維持しながら、なおかつ粒径の揃ったポリウレタン樹脂製の緩衝材粒子を、効率よく製造できるという利点がある。また、先に説明したように、前記各成分の種類と含有割合とを調整することによって、緩衝材粒子の弾性率や硬さ等を、任意の範囲で調整できるという利点もある。
【００２９】
前記分散重合法によって製造される緩衝材粒子の平均粒径を、先に説明した範囲内で調整するためには、分散条件等を変更することによって、分散媒中に分散される混合液の液滴の粒径を変化させればよい。緩衝材粒子の形状は、不定形粒状その他の形状であっても構わなが、潤滑剤組成物の流動性を向上することや、歯面間での転がり性を向上して、減速機の回転トルク、ひいては電動パワーステアリング装置の操舵トルクが上昇するのを抑制すること等を考慮すると、先に説明した球状であるのが好ましい。
【００３０】
また、緩衝材粒子を形成する軟質樹脂等の弾性率は、例えば潤滑剤組成物の使用温度の範囲内において１０−１ＭＰａ以上、１０４ＭＰａ以下、特に５×１０−１ＭＰａ以上、１０２ＭＰａ以下であるのが好ましい。弾性率が前記範囲未満では、小歯車と大歯車との噛み合いの衝撃を緩衝して、ラトル音を低減する効果が十分に得られず、車室内での騒音を、十分に低減できないおそれがある。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（ＰＡＯ）〕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等を用いることもできる。基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。
【００３１】
増ちょう剤としては、石けん系増ちょう剤、ウレア系増ちょう剤、有機系増ちょう剤、無機系増ちょう剤等の、従来公知の種々の増ちょう剤が挙げられる。また、石けん系増ちょう剤としては、アルミニウム石けん、カルシウム石けん、リチウム石けん、ナトリウム石けん等の金属石けん型増ちょう剤、リチウム−カルシウム石けん、ナトリウム−カルシウム石けん等の混合石けん型増ちょう剤、アルミニウムコンプレックス、カルシウムコンプレックス、リチウムコンプレックスナトリウムコンプレックス等のコンプレックス型増ちょう剤等が挙げられ、特にリチウムステアレート等のリチウム石けんが好ましい。
【００３２】
また、ウレア系増ちょう剤としてはポリウレア等が挙げられ、有機系増ちょう剤としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ナトリウムテレフタラート等が挙げられる。さらに無機系増ちょう剤としては、有機ベントナイト、グラファイト、シリカゲル等が挙げられる。潤滑剤組成物には、必要に応じて、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ等）、二硫化モリブデン、グラファイト、ポリオレフィン系ワックス（アマイド等を含む）等の固体潤滑剤、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、油性剤等を添加してもよい。
【００３３】
潤滑剤組成物のちょう度を、先に説明した範囲内で調整するためには、例えば基油の粘度や緩衝材粒子の平均粒径、含有割合等を、前記範囲内で調整すると共に、増ちょう剤の種類と含有割合や、粘度指数向上剤、油性剤等の、ちょう度に係わる添加剤の種類と含有割合等を調整すればよい。
〈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、前記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、前記中間シャフト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、前記ピニオンシャフト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。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。
【００３４】
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。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、前記回転が、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うラックバー８の直線運動に変換されて、操向輪１２の転舵が達成される。
【００３５】
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。前記入力軸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。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。
【００３６】
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。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。減速機１９は、例えばはすば歯車、平歯車等の、互いに転がり接触によって噛み合う小歯車、および大歯車としての、電動モータ１８の回転軸２０と同軸上に設けられた駆動歯車２１（小歯車）と、前記駆動歯車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従動歯車２２（大歯車）とを備えている。
【００３７】
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、電動モータハウジング２７が組み合わされている。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。
【００３８】
前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、電動モータハウジング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。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、前記従動歯車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。前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。前記転がり軸受２８〜３１には、それぞれ公知のシール軸受が用いられている。
【００３９】
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。前記トルクセンサ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。ギヤハウジング２５内の、少なくとも両歯車２１，２２の噛み合い部分には、先に述べた本発明の潤滑剤組成物が充填されている。潤滑剤組成物は、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。また、ギヤハウジング２５内の全体に充填してもよい。
【００４０】
これにより、摺動音を増加させたり、減速機の回転トルク、および電動パワーステアリング装置の操舵トルクを過剰に上昇させたりすることなしに、ラトル音を効果的に低減することができる。なお、本発明は、以上で説明した実施の形態に限定されるものではない。例えば、本発明の潤滑剤組成物は、互いに転がり接触によって噛み合う２以上の歯車を備えた、減速機以外の種々の動力伝達部品の潤滑に使用することもできる。また、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のための減速機に適用することもできる等、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。
【実施例】
【００４１】
〈実施例１〉
（緩衝材粒子）
緩衝材粒子としては、ポリウレタン樹脂を構成する繰り返し単位のもとになる出発原料としてのポリオールと、架橋剤と、ポリイソシアネートとを、前記各成分を溶解しない非水系の分散媒中に、液滴状に分散させた状態で反応させてポリウレタン樹脂を合成する分散重合法によって製造した、前記ポリウレタン樹脂からなる球状の粒子を用意した。レーザー回折・散乱法を利用した粒度分布測定装置〔日機装(株)製の登録商標マイクロトラック〕を用いて測定した、前記緩衝材粒子の平均粒径（体積平均径）は１５０μｍであった。また、下記の方法で測定された、緩衝材粒子の２５℃での弾性率は１２ＭＰａであった。
【００４２】
（弾性率の測定）
図２に示すように、製造した緩衝材粒子１０１を、平面状とされた石英製のベース１０２上に載置し、その上から、先端面が平面状とされた石英製の検出棒１０３の、前記先端面を、緩衝材粒子１０１に当接させた状態で、前記緩衝材粒子１０１を、検出棒１０３によって、一定の荷重Ｆを加えて、ベース１０２の方向に圧縮した際の、前記ベース１０２の表面と、検出棒１０３の先端面との間の間隔Ｇを測定し、測定結果から、式(1)：
【００４３】
【数１】
【００４４】
〔式中、Ｒは緩衝材粒子１０１の圧縮前の半径、Ｓは、緩衝材粒子１０１の半径Ｒと、前記間隔Ｇとから、式(2)：
【００４５】
【数２】
【００４６】
によって求められる、緩衝材粒子１０１の圧縮変形量、Ｅは緩衝材粒子１０１の弾性率、νはポアソン比（＝０．４９）を示す。〕
に基づいて、緩衝材粒子１０１の弾性率Ｅを求める操作を実施（測定温度２５℃）して、前記測定温度における、緩衝材粒子１０１の弾性Ｅを求めた。
（グリースの調製）
基油としての、動粘度（４０℃）が１０００ｍｍ２／ｓである合成炭化水素油と、リチウムステアレート系増ちょう剤とを、３本ロールミルを用いて混合しながら、さらに同じ基油と、先に用意した緩衝材粒子とを加えて混合して、潤滑剤組成物としての、緩衝材粒子の含有割合が３０質量％、ちょう度がＮＬＧＩ番号で表してＮｏ．００であるグリースを調製した。
【００４７】
〈実施例２、３、比較例１、２〉
基油として、動粘度（４０℃）が３０ｍｍ２／ｓである合成炭化水素油（比較例１）、１００ｍｍ２／ｓである合成炭化水素油（比較例２）、２００ｍｍ２／ｓである合成炭化水素油（実施例２）、または１００００ｍｍ２／ｓである合成炭化水素油（実施例３）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、潤滑剤組成物としての、緩衝材粒子の含有割合が３０質量％、ちょう度がＮＬＧＩ番号で表してＮｏ．００であるグリースを調製した。
【００４８】
〈実施例４、５〉
緩衝材粒子として、分散重合法によって製造した、平均粒径（体積平均径）が５０μｍ（実施例４）、または３００μｍ（実施例５）である、ポリウレタン樹脂からなる球状の粒子を用いたこと以外は実施例１と同様にして、潤滑剤組成物としての、緩衝材粒子の含有割合が３０質量％、ちょう度がＮＬＧＩ番号で表してＮｏ．００であるグリースを調製した。なお、緩衝材粒子の２５℃での弾性率は、いずれも１２ＭＰａであった。
【００４９】
〈実施例６、７〉
潤滑剤組成物における、緩衝材粒子の含有割合を５質量部（実施例６）、または５０質量部（実施例７）としたこと以外は実施例１と同様にして、潤滑剤組成物としての、ちょう度がＮＬＧＩ番号で表してＮｏ．００であるグリースを調製した。
〈実施例８、９〉
リチウムステアレート系増ちょう剤の含有割合を調整して、そのちょう度を、ＮＬＧＩ番号で表してＮｏ．２（実施例８）、またはＮｏ．０００（実施例９）としたこと以外は実施例１と同様にして、潤滑剤組成物としてのグリースを調製した。
【００５０】
〈実機試験〉
実施例１ないし９、比較例１、２で調製したグリースを、図１に示す電動パワーステアリング装置１の減速機１９に充填して、ラトル音[ｄＢ（Ａ）]、摺動音[ｄＢ（Ａ）]、および操舵トルク（Ｎ・ｍ）を測定した。なお、小歯車としての駆動歯車２１、および大歯車としての従動歯車２２としては、共に鉄系の金属製のはすば歯車を用いた。そして、各測定値について、下記の基準で評価を行った。
【００５１】
（ラトル音）
◎：測定値が４６ｄＢ（Ａ）以下であった。ラトル音の低減効果きわめて良好。
○：測定値が４６ｄＢ（Ａ）を超え、４７ｄＢ（Ａ）以下であった。ラトル音の低減効果良好。
×：測定値が４７ｄＢ（Ａ）を超えていた。ラトル音の低減効果不良。
【００５２】
（摺動音）
◎：測定値が４６ｄＢ（Ａ）以下であった。摺動音の低減効果きわめて良好。
○：測定値が４６ｄＢ（Ａ）を超え、４７ｄＢ（Ａ）以下であった。摺動音の低減効果良好。
×：測定値が４７ｄＢ（Ａ）を超えていた。摺動音の低減効果不良。
【００５３】
（操舵トルク）
◎：操舵トルクが０．９Ｎ・ｍ以下であった。操舵トルクの抑制効果きわめて良好。
○：操舵トルクが０．９Ｎ・ｍを超え、１．０Ｎ・ｍ以下であった。操舵トルクの抑制効果良好。
×：操舵トルクが１．０Ｎ・ｍを超えていた。操舵トルクが上昇した。
【００５４】
結果を表１に示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
表１より、基油の動粘度（４０℃）が２００ｍｍ２／Ｓ以上、１００００ｍｍ２／Ｓ以下、緩衝材粒子の平均粒径（体積平均径）が５０μｍ以上、５００μｍ以下、含有割合が５質量％以上、５０質量％以下で、かつ潤滑剤組成物のちょう度がＮｏ．２ないしＮｏ．０００であるとき、摺動音を増加させたり、減速機の回転トルク、および電動パワーステアリング装置の操舵トルクを過剰に上昇させたりすることなしに、ラトル音を効果的に低減できることが判った。また、各実施例を比較すると、基油の動粘度（４０℃）は１０００ｍｍ２／Ｓ以上、２０００ｍｍ２／Ｓ以下であるのが好ましいこと、緩衝材粒子の平均粒径（体積平均径）は１００μｍ以上、２００μｍ以下であるのが好ましいこと、その含有割合は２０質量％以上、３０質量％以下であるのが好ましいこと、そして潤滑剤組成物のちょう度がＮｏ.０ないしＮｏ．００であるのが好ましいことが判った。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】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２】緩衝材粒子の弾性率を測定する方法を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
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、２１・・・駆動歯車（小歯車）、２２・・・従動歯車（大歯車）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にはすば歯車、平歯車等の、互いに転がり接触によって噛み合う小歯車と大歯車とを有する減速機等に好適に用いることができる潤滑剤組成物と、前記潤滑剤組成物を充填した減速機と、前記減速機を備えた電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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ＥＰＳでは、電動モータの回転を、前記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て、回転速度を減速すると共に出力を増幅した後、ステアリングシャフトに付与することで、ステアリング操作をトルクアシストしている。前記小歯車と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。
【０００３】
しかし、バックラッシが大きすぎる場合には、例えば、前記両歯車の回転を逆転させた際や、石畳等の悪路を走行してタイヤからの反力が入力（キックバック）された際等に、バックラッシに起因してラトル音（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。そのため、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が採用されてきたが、層別組み立ての作業には手間がかかるため、前記減速機を組み込んだ電動パワーステアリング装置の生産性を向上できないという問題があった。
【０００４】
また、ウォームホイールの軸の偏芯によって発生する操舵トルクのむらは、層別組み立てをしても解消されなかった。そこで、これらの問題を解決するため、ウォーム軸をウォームホイールの方向へ偏倚可能に配置すると共に、前記ウォーム軸を、ばね等を用いて、弾性的に、ウォームホイールへ向けて偏倚させることによって、実質的に、両者間のバックラッシを無くするようにした電動パワーステアリング装置が提案された（特許文献１等参照）。しかし、前記構成では、減速機の構造が複雑になる分、電動パワーステアリング装置の製造コストが嵩むという問題があった。
【０００５】
そこで、軟質樹脂やゴム等（以下「軟質樹脂等」と総称する場合がある）からなる緩衝材粒子を含む潤滑剤組成物を、減速機の、少なくとも小歯車と大歯車との噛み合い部分を含む領域に充填することが提案された（特許文献２、３等参照）。前記潤滑剤組成物を用いると、緩衝材粒子が、両歯車の歯面間に介在して、歯面同士の衝突を緩衝する緩衝材としての働きをするため、減速機の構造には手を加えずに、ラトル音を低減させることができる。
【特許文献１】特開２０００−４３７３９号公報
【特許文献２】特開２００３−２１４５２９号公報
【特許文献３】特開２００４−１６２０１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、前記特許文献２、３等に記載された従来の潤滑剤組成物を、ステアリングシャフトと電動モータの回転軸が互いに平行に配置され、前記電動モータの出力を、例えばはすば歯車、平歯車等の、互いに転がり接触によって噛み合う小歯車と大歯車とを含む減速機を介して、ステアリングシャフトの出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置に使用した場合には、従来同様に、緩衝材粒子による、ラトル音を低減する効果は得られるものの、両歯車の通常の回転時に、摺動音が大きくなったり、減速機の回転トルク、ひいては電動パワーステアリング装置の操舵トルクが過剰に上昇したりするといった問題を生じる。
【０００７】
すなわち、先に説明した、両歯車の回転を逆転させた際や、石畳等の悪路を走行してタイヤからの反力が入力（キックバック）された際等には、両歯車の歯面間の間隔の拡縮に伴うポンプ作用によって、潤滑剤組成物が、両歯面間の隙間に吸入されることで、前記潤滑剤組成物中の緩衝材粒子が、従来同様に、前記両歯面間に介在して、緩衝材として機能するため、ラトル音を低減することができる。しかし、前記両歯車の通常の回転時には、ウォームとウォームホイール等の、互いに摺動接触する小歯車と大歯車の通常の回転時とは違って、緩衝材粒子が、潤滑剤組成物の流動に伴って両歯車の歯面間から押し出されるだけでなく、逆に、互いに転がり接触によって噛み合う両歯車の歯面間に巻き込まれる現象を生じやすくなる。
【０００８】
そして、両歯面間に多数の緩衝材粒子が巻き込まれることによって摺動音が大きくなったり、減速機の回転トルク、ひいては電動パワーステアリング装置の操舵トルクが過剰に上昇したりするといった問題を生じやすくなる。これらの問題は、電動パワーステアリング装置の減速機に限らず、互いに転がり接触によって噛み合う小歯車と大歯車とを備えた、一般の減速機においても、同様に生じる。
【０００９】
本発明の目的は、特に、互いに転がり接触によって噛み合う小歯車と大歯車とを備えた減速機に使用した際に、摺動音を増加させたり、減速機の回転トルク、および電動パワーステアリング装置の操舵トルクを過剰に上昇させたりすることなしに、ラトル音を効果的に低減することができる潤滑剤組成物と、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を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、発明者は、潤滑剤組成物の流動と、それに伴う緩衝材粒子の挙動とについて解析を行った。その結果、潤滑剤組成物のもとになる基油の動粘度と、前記基油に増ちょう剤と緩衝材粒子とを配合した潤滑剤組成物のちょう度と、緩衝材粒子の平均粒径とを所定の範囲に設定することで、前記緩衝材粒子を、従来に比べて、潤滑剤組成物の流動に伴って流動しやすくすればよいことを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、動粘度（４０℃）が２００ｍｍ２／Ｓ以上、１００００ｍｍ２／Ｓ以下の基油と、増ちょう剤と、平均粒径が５０μｍ以上、５００μｍ以下の緩衝材粒子とを含み、前記緩衝材粒子の含有割合が５質量％以上、５０質量％以下で、かつちょう度がＮｏ．２ないしＮｏ．０００であることを特徴とする潤滑剤組成物である。
【００１１】
前記本発明の潤滑剤組成物において、基油の、４０℃における動粘度が２００ｍｍ２／Ｓ以上、１００００ｍｍ２／Ｓ以下の範囲に限定されるのは、下記の理由による。すなわち、動粘度が前記範囲未満では、緩衝材粒子を、潤滑剤組成物の流動に伴って流動しやすくする効果が得られないため、前記緩衝材粒子が、互いに転がり接触によって噛み合う両歯車の歯面間に巻き込まれるのを抑制することができず、結果として、前記両歯面間に多数の緩衝材粒子が巻き込まれることによって摺動音が大きくなったり、減速機の回転トルク、ひいては電動パワーステアリング装置の操舵トルクが過剰に上昇したりする。一方、動粘度が前記範囲を超える場合には、潤滑剤組成物の、流動時の粘度が上昇するため、却って、減速機の回転トルク、ひいては電動パワーステアリング装置の操舵トルクが過剰に上昇する。
【００１２】
また、緩衝材粒子の平均粒径が５０μｍ以上、５００μｍ以下に限定されるのは、下記の理由による。すなわち、平均粒径が前記範囲未満の小さな緩衝材粒子は、両歯面間に介在した際に、緩衝材として十分に機能できないため、ラトル音を低減する効果が得られない。一方、平均粒径が前記範囲を超える大きな緩衝材粒子は、潤滑剤組成物の流動に伴って流動しにくいため、前記緩衝材粒子が、互いに転がり接触によって噛み合う両歯車の歯面間に巻き込まれるのを抑制することができず、結果として、前記両歯面間に多数の緩衝材粒子が巻き込まれることによって摺動音が大きくなったり、減速機の回転トルク、ひいては電動パワーステアリング装置の操舵トルクが過剰に上昇したりする。
【００１３】
また、緩衝材粒子の含有割合が、潤滑剤組成物の総量の５質量％以上、５０質量％以下に限定されるのは、下記の理由による。すなわち、含有割合が前記範囲未満では、緩衝材粒子による、緩衝材としての機能が十分に得られないため、ラトル音を低減する効果が得られない。一方、含有割合が前記範囲を超える場合には、潤滑剤組成物の、流動時の粘度が上昇するため、減速機の回転トルク、ひいては電動パワーステアリング装置の操舵トルクが過剰に上昇する。
【００１４】
さらに、潤滑剤組成物の全体のちょう度が、ＮＬＧＩ（National Lubricating Grease Institute）番号で表してＮｏ.２ないしＮｏ．０００に限定されるのは、下記の理由による。すなわち、ちょう度がＮｏ．２よりも硬い潤滑剤組成物は、外力を受けた際に流動を開始しにくく、両歯車の歯面間の間隔の拡縮に伴うポンプ作用によって両歯面間の隙間に吸入されにくいため、前記両歯面間に介在される緩衝材粒子の数が少なくなって、前記緩衝材粒子による、緩衝材としての機能が十分に得られず、ラトル音を低減する効果が得られない。
【００１５】
なお、潤滑剤組成物のちょう度はＮｏ．２よりも軟らかければよく、ＮＬＧＩ番号による分類の最も軟らかいもの、つまりちょう度がＮｏ．０００の潤滑剤組成物まで本発明の範囲に含まれる。緩衝材粒子としては、小歯車と大歯車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、ラトル音を減少させる機能を付与することを考慮すると、ゴム弾性を有する軟質樹脂、およびゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種からなる粒子が好ましい。
【００１６】
本発明の減速機は、はすば歯車、平歯車等の、互いに転がり接触によって噛み合う小歯車と大歯車とを含み、前記両歯車の噛み合い部分を含む領域に、本発明の潤滑剤組成物を充填したものであるため、ラトル音、摺動音等の騒音が小さい上、電動パワーステアリング装置の操舵トルクを十分に低減できる点で好ましい。また、本発明の電動パワーステアリング装置は、操舵補助用の電動モータの出力を、前記減速機を介して減速して、操舵機構に伝えるものであるため、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。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、特に、互いに転がり接触によって噛み合う小歯車と大歯車とを備えた減速機に使用した際に、摺動音を増加させたり、減速機の回転トルク、および電動パワーステアリング装置の操舵トルクを過剰に上昇させたりすることなしに、ラトル音を効果的に低減することができる潤滑剤組成物と、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を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
〈潤滑剤組成物〉
本発明の潤滑剤組成物は、動粘度（４０℃）が２００ｍｍ２／Ｓ以上、１００００ｍｍ２／Ｓ以下の基油と、増ちょう剤と、平均粒径が５０μｍ以上、５００μｍ以下の緩衝材粒子とを含み、前記緩衝材粒子の含有割合が５質量％以上、５０質量％以下で、かつちょう度がＮｏ．２ないしＮｏ．０００であることを特徴とするものである。前記本発明によれば、緩衝材粒子を、従来に比べて、潤滑剤組成物の流動に伴って流動しやすくできるため、特に、互いに転がり接触によって噛み合う小歯車と大歯車とを備えた減速機に使用した際に、摺動音を増加させたり、減速機の回転トルク、および電動パワーステアリング装置の操舵トルクを過剰に上昇させたりすることなしに、ラトル音を効果的に低減することが可能となる。
【００１９】
本発明において、基油の動粘度（４０℃）が２００ｍｍ２／Ｓ以上、１００００ｍｍ２／Ｓ以下の範囲に限定されるのは、下記の理由による。すなわち、動粘度が前記範囲未満では、緩衝材粒子を、潤滑剤組成物の流動に伴って流動しやすくする効果が得られないため、前記緩衝材粒子が、互いに転がり接触によって噛み合う両歯車の歯面間に巻き込まれるのを抑制することができず、結果として、前記両歯面間に多数の緩衝材粒子が巻き込まれることによって摺動音が大きくなったり、減速機の回転トルク、ひいては電動パワーステアリング装置の操舵トルクが過剰に上昇したりする。
【００２０】
一方、動粘度が前記範囲を超える場合には、潤滑剤組成物の、流動時の粘度が上昇するため、却って、減速機の回転トルク、ひいては電動パワーステアリング装置の操舵トルクが過剰に上昇する。なお、潤滑剤組成物の、流動時の粘度が上昇するのを抑制しながら、緩衝材粒子を、前記潤滑剤組成物の流動に伴って、より一層、流動しやすくすることを考慮すると、基油の動粘度（４０℃）は、前記範囲内でも５００ｍｍ２／Ｓ以上、３０００ｍｍ２／Ｓ以下、特に１０００ｍｍ２／Ｓ以上、２０００ｍｍ２／Ｓ以下であるのが好ましい。また、本発明において、緩衝材粒子の平均粒径が５０μｍ以上、５００μｍ以下に限定されるのは、下記の理由による。
【００２１】
すなわち、平均粒径が前記範囲未満の小さな緩衝材粒子は、両歯面間に介在した際に、緩衝材として十分に機能できないため、ラトル音を低減する効果が得られない。一方、平均粒径が前記範囲を超える大きな緩衝材粒子は、潤滑剤組成物の流動に伴って流動しにくいため、前記緩衝材粒子が、互いに転がり接触によって噛み合う両歯車の歯面間に巻き込まれるのを抑制することができず、結果として、前記両歯面間に多数の緩衝材粒子が巻き込まれることによって摺動音が大きくなったり、減速機の回転トルク、ひいては電動パワーステアリング装置の操舵トルクが過剰に上昇したりする。
【００２２】
なお、緩衝材粒子による、緩衝材として機能させてラトル音を低減する効果と、潤滑剤組成物の流動に伴って流動しやすくして、前記緩衝材粒子が、互いに転がり接触によって噛み合う両歯車の歯面間に巻き込まれるのを抑制する効果とを、共に、より一層、向上することを考慮すると、緩衝材粒子の平均粒径は、前記範囲内でも５０μｍ以上、３００μｍ以下、特に１００μｍ以上、２００μｍ以下であるのが好ましい。なお、本発明では、緩衝材粒子の平均粒径を、レーザー回折・散乱法によって測定した粒度分布の体積平均径でもって表すこととする。また、本発明において、緩衝材粒子の含有割合が、潤滑剤組成物の総量の５質量％以上、５０質量％以下に限定されるのは、下記の理由による。
【００２３】
すなわち、含有割合が前記範囲未満では、緩衝材粒子による、緩衝材としての機能が十分に得られないため、ラトル音を低減する効果が得られない。一方、含有割合が前記範囲を超える場合には、潤滑剤組成物の、流動時の粘度が上昇するため、却って、減速機の回転トルク、ひいては電動パワーステアリング装置の操舵トルクが過剰に上昇する。なお、減速機の回転トルク、および電動パワーステアリング装置の操舵トルクが過剰に上昇するのを抑制しながら、ラトル音を低減する効果をさらに向上することを考慮すると、緩衝材粒子の含有割合は、前記範囲内でも１０質量％以上、４０質量％以下、特に２０質量％以上、３０質量％以下であるのが好ましい。
【００２４】
さらに、本発明において、潤滑剤組成物の全体のちょう度が、ＮＬＧＩ番号で表してＮｏ.２ないしＮｏ．０００に限定されるのは、下記の理由による。すなわち、ちょう度がＮｏ．２よりも硬い潤滑剤組成物は、外力を受けた際に流動を開始しにくく、両歯車の歯面間の間隔の拡縮に伴うポンプ作用によって両歯面間の隙間に吸入されにくいため、前記両歯面間に介在される緩衝材粒子の数が少なくなって、前記緩衝材粒子による、緩衝材としての機能が十分に得られず、ラトル音を低減する効果が得られない。
【００２５】
なお、潤滑剤組成物のちょう度はＮｏ．２よりも軟らかければよく、ＮＬＧＩ番号による分類の最も軟らかいもの、つまりちょう度がＮｏ．０００の潤滑剤組成物まで本発明の範囲に含まれる。ただし、潤滑剤組成物の過剰な流動を抑制して、その取扱性を向上すると共に、両歯車の噛み合い部分を含む領域の近傍に、長期間に亘って潤滑剤組成物を保持させることを考慮すると、潤滑剤組成物のちょう度は、前記範囲内でもＮｏ.０ないしＮｏ．００であるのが好ましい。
【００２６】
緩衝材粒子としては、小歯車と大歯車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、ラトル音を減少させる機能を付与するために、ゴム弾性を有する種々の、軟質樹脂またはゴムからなる粒子が、いずれも使用可能である。前記緩衝材粒子のもとになる軟質樹脂としては、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、ポリウレタン樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
【００２７】
また、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）等の耐油性のゴムが挙げられる。また、オレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、フッ素系等の耐油性の熱可塑性エラストマーを用いて、緩衝材粒子を形成してもよい。中でも、繰り返し単位のもとになる出発原料として、ポリオールと、架橋剤と、ポリイソシアネートとを反応させて合成されるポリウレタン樹脂からなる緩衝材粒子が好ましい。
【００２８】
前記ポリウレタン樹脂からなる緩衝材粒子は、前記各成分の混合液を、前記各成分を溶解しない非水系の分散媒中に、液滴状に分散させた状態で反応させてポリウレタン樹脂を合成する、いわゆる分散重合法によって製造することができる。前記分散重合法によれば、分散媒中に分散した液滴の球状を維持しながら、なおかつ粒径の揃ったポリウレタン樹脂製の緩衝材粒子を、効率よく製造できるという利点がある。また、先に説明したように、前記各成分の種類と含有割合とを調整することによって、緩衝材粒子の弾性率や硬さ等を、任意の範囲で調整できるという利点もある。
【００２９】
前記分散重合法によって製造される緩衝材粒子の平均粒径を、先に説明した範囲内で調整するためには、分散条件等を変更することによって、分散媒中に分散される混合液の液滴の粒径を変化させればよい。緩衝材粒子の形状は、不定形粒状その他の形状であっても構わなが、潤滑剤組成物の流動性を向上することや、歯面間での転がり性を向上して、減速機の回転トルク、ひいては電動パワーステアリング装置の操舵トルクが上昇するのを抑制すること等を考慮すると、先に説明した球状であるのが好ましい。
【００３０】
また、緩衝材粒子を形成する軟質樹脂等の弾性率は、例えば潤滑剤組成物の使用温度の範囲内において１０−１ＭＰａ以上、１０４ＭＰａ以下、特に５×１０−１ＭＰａ以上、１０２ＭＰａ以下であるのが好ましい。弾性率が前記範囲未満では、小歯車と大歯車との噛み合いの衝撃を緩衝して、ラトル音を低減する効果が十分に得られず、車室内での騒音を、十分に低減できないおそれがある。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（ＰＡＯ）〕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等を用いることもできる。基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。
【００３１】
増ちょう剤としては、石けん系増ちょう剤、ウレア系増ちょう剤、有機系増ちょう剤、無機系増ちょう剤等の、従来公知の種々の増ちょう剤が挙げられる。また、石けん系増ちょう剤としては、アルミニウム石けん、カルシウム石けん、リチウム石けん、ナトリウム石けん等の金属石けん型増ちょう剤、リチウム−カルシウム石けん、ナトリウム−カルシウム石けん等の混合石けん型増ちょう剤、アルミニウムコンプレックス、カルシウムコンプレックス、リチウムコンプレックスナトリウムコンプレックス等のコンプレックス型増ちょう剤等が挙げられ、特にリチウムステアレート等のリチウム石けんが好ましい。
【００３２】
また、ウレア系増ちょう剤としてはポリウレア等が挙げられ、有機系増ちょう剤としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ナトリウムテレフタラート等が挙げられる。さらに無機系増ちょう剤としては、有機ベントナイト、グラファイト、シリカゲル等が挙げられる。潤滑剤組成物には、必要に応じて、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ等）、二硫化モリブデン、グラファイト、ポリオレフィン系ワックス（アマイド等を含む）等の固体潤滑剤、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、油性剤等を添加してもよい。
【００３３】
潤滑剤組成物のちょう度を、先に説明した範囲内で調整するためには、例えば基油の粘度や緩衝材粒子の平均粒径、含有割合等を、前記範囲内で調整すると共に、増ちょう剤の種類と含有割合や、粘度指数向上剤、油性剤等の、ちょう度に係わる添加剤の種類と含有割合等を調整すればよい。
〈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、前記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、前記中間シャフト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、前記ピニオンシャフト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。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。
【００３４】
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。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、前記回転が、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うラックバー８の直線運動に変換されて、操向輪１２の転舵が達成される。
【００３５】
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。前記入力軸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。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。
【００３６】
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。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。減速機１９は、例えばはすば歯車、平歯車等の、互いに転がり接触によって噛み合う小歯車、および大歯車としての、電動モータ１８の回転軸２０と同軸上に設けられた駆動歯車２１（小歯車）と、前記駆動歯車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従動歯車２２（大歯車）とを備えている。
【００３７】
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、電動モータハウジング２７が組み合わされている。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。
【００３８】
前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、電動モータハウジング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。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、前記従動歯車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。前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。前記転がり軸受２８〜３１には、それぞれ公知のシール軸受が用いられている。
【００３９】
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。前記トルクセンサ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。ギヤハウジング２５内の、少なくとも両歯車２１，２２の噛み合い部分には、先に述べた本発明の潤滑剤組成物が充填されている。潤滑剤組成物は、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。また、ギヤハウジング２５内の全体に充填してもよい。
【００４０】
これにより、摺動音を増加させたり、減速機の回転トルク、および電動パワーステアリング装置の操舵トルクを過剰に上昇させたりすることなしに、ラトル音を効果的に低減することができる。なお、本発明は、以上で説明した実施の形態に限定されるものではない。例えば、本発明の潤滑剤組成物は、互いに転がり接触によって噛み合う２以上の歯車を備えた、減速機以外の種々の動力伝達部品の潤滑に使用することもできる。また、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のための減速機に適用することもできる等、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。
【実施例】
【００４１】
〈実施例１〉
（緩衝材粒子）
緩衝材粒子としては、ポリウレタン樹脂を構成する繰り返し単位のもとになる出発原料としてのポリオールと、架橋剤と、ポリイソシアネートとを、前記各成分を溶解しない非水系の分散媒中に、液滴状に分散させた状態で反応させてポリウレタン樹脂を合成する分散重合法によって製造した、前記ポリウレタン樹脂からなる球状の粒子を用意した。レーザー回折・散乱法を利用した粒度分布測定装置〔日機装(株)製の登録商標マイクロトラック〕を用いて測定した、前記緩衝材粒子の平均粒径（体積平均径）は１５０μｍであった。また、下記の方法で測定された、緩衝材粒子の２５℃での弾性率は１２ＭＰａであった。
【００４２】
（弾性率の測定）
図２に示すように、製造した緩衝材粒子１０１を、平面状とされた石英製のベース１０２上に載置し、その上から、先端面が平面状とされた石英製の検出棒１０３の、前記先端面を、緩衝材粒子１０１に当接させた状態で、前記緩衝材粒子１０１を、検出棒１０３によって、一定の荷重Ｆを加えて、ベース１０２の方向に圧縮した際の、前記ベース１０２の表面と、検出棒１０３の先端面との間の間隔Ｇを測定し、測定結果から、式(1)：
【００４３】
【数１】
【００４４】
〔式中、Ｒは緩衝材粒子１０１の圧縮前の半径、Ｓは、緩衝材粒子１０１の半径Ｒと、前記間隔Ｇとから、式(2)：
【００４５】
【数２】
【００４６】
によって求められる、緩衝材粒子１０１の圧縮変形量、Ｅは緩衝材粒子１０１の弾性率、νはポアソン比（＝０．４９）を示す。〕
に基づいて、緩衝材粒子１０１の弾性率Ｅを求める操作を実施（測定温度２５℃）して、前記測定温度における、緩衝材粒子１０１の弾性Ｅを求めた。
（グリースの調製）
基油としての、動粘度（４０℃）が１０００ｍｍ２／ｓである合成炭化水素油と、リチウムステアレート系増ちょう剤とを、３本ロールミルを用いて混合しながら、さらに同じ基油と、先に用意した緩衝材粒子とを加えて混合して、潤滑剤組成物としての、緩衝材粒子の含有割合が３０質量％、ちょう度がＮＬＧＩ番号で表してＮｏ．００であるグリースを調製した。
【００４７】
〈実施例２、３、比較例１、２〉
基油として、動粘度（４０℃）が３０ｍｍ２／ｓである合成炭化水素油（比較例１）、１００ｍｍ２／ｓである合成炭化水素油（比較例２）、２００ｍｍ２／ｓである合成炭化水素油（実施例２）、または１００００ｍｍ２／ｓである合成炭化水素油（実施例３）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、潤滑剤組成物としての、緩衝材粒子の含有割合が３０質量％、ちょう度がＮＬＧＩ番号で表してＮｏ．００であるグリースを調製した。
【００４８】
〈実施例４、５〉
緩衝材粒子として、分散重合法によって製造した、平均粒径（体積平均径）が５０μｍ（実施例４）、または３００μｍ（実施例５）である、ポリウレタン樹脂からなる球状の粒子を用いたこと以外は実施例１と同様にして、潤滑剤組成物としての、緩衝材粒子の含有割合が３０質量％、ちょう度がＮＬＧＩ番号で表してＮｏ．００であるグリースを調製した。なお、緩衝材粒子の２５℃での弾性率は、いずれも１２ＭＰａであった。
【００４９】
〈実施例６、７〉
潤滑剤組成物における、緩衝材粒子の含有割合を５質量部（実施例６）、または５０質量部（実施例７）としたこと以外は実施例１と同様にして、潤滑剤組成物としての、ちょう度がＮＬＧＩ番号で表してＮｏ．００であるグリースを調製した。
〈実施例８、９〉
リチウムステアレート系増ちょう剤の含有割合を調整して、そのちょう度を、ＮＬＧＩ番号で表してＮｏ．２（実施例８）、またはＮｏ．０００（実施例９）としたこと以外は実施例１と同様にして、潤滑剤組成物としてのグリースを調製した。
【００５０】
〈実機試験〉
実施例１ないし９、比較例１、２で調製したグリースを、図１に示す電動パワーステアリング装置１の減速機１９に充填して、ラトル音[ｄＢ（Ａ）]、摺動音[ｄＢ（Ａ）]、および操舵トルク（Ｎ・ｍ）を測定した。なお、小歯車としての駆動歯車２１、および大歯車としての従動歯車２２としては、共に鉄系の金属製のはすば歯車を用いた。そして、各測定値について、下記の基準で評価を行った。
【００５１】
（ラトル音）
◎：測定値が４６ｄＢ（Ａ）以下であった。ラトル音の低減効果きわめて良好。
○：測定値が４６ｄＢ（Ａ）を超え、４７ｄＢ（Ａ）以下であった。ラトル音の低減効果良好。
×：測定値が４７ｄＢ（Ａ）を超えていた。ラトル音の低減効果不良。
【００５２】
（摺動音）
◎：測定値が４６ｄＢ（Ａ）以下であった。摺動音の低減効果きわめて良好。
○：測定値が４６ｄＢ（Ａ）を超え、４７ｄＢ（Ａ）以下であった。摺動音の低減効果良好。
×：測定値が４７ｄＢ（Ａ）を超えていた。摺動音の低減効果不良。
【００５３】
（操舵トルク）
◎：操舵トルクが０．９Ｎ・ｍ以下であった。操舵トルクの抑制効果きわめて良好。
○：操舵トルクが０．９Ｎ・ｍを超え、１．０Ｎ・ｍ以下であった。操舵トルクの抑制効果良好。
×：操舵トルクが１．０Ｎ・ｍを超えていた。操舵トルクが上昇した。
【００５４】
結果を表１に示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
表１より、基油の動粘度（４０℃）が２００ｍｍ２／Ｓ以上、１００００ｍｍ２／Ｓ以下、緩衝材粒子の平均粒径（体積平均径）が５０μｍ以上、５００μｍ以下、含有割合が５質量％以上、５０質量％以下で、かつ潤滑剤組成物のちょう度がＮｏ．２ないしＮｏ．０００であるとき、摺動音を増加させたり、減速機の回転トルク、および電動パワーステアリング装置の操舵トルクを過剰に上昇させたりすることなしに、ラトル音を効果的に低減できることが判った。また、各実施例を比較すると、基油の動粘度（４０℃）は１０００ｍｍ２／Ｓ以上、２０００ｍｍ２／Ｓ以下であるのが好ましいこと、緩衝材粒子の平均粒径（体積平均径）は１００μｍ以上、２００μｍ以下であるのが好ましいこと、その含有割合は２０質量％以上、３０質量％以下であるのが好ましいこと、そして潤滑剤組成物のちょう度がＮｏ.０ないしＮｏ．００であるのが好ましいことが判った。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】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２】緩衝材粒子の弾性率を測定する方法を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
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、２１・・・駆動歯車（小歯車）、２２・・・従動歯車（大歯車）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動粘度（４０℃）が２００ｍｍ２／Ｓ以上、１００００ｍｍ２／Ｓ以下の基油と、増ちょう剤と、平均粒径が５０μｍ以上、５００μｍ以下の緩衝材粒子とを含み、前記緩衝材粒子の含有割合が５質量％以上、５０質量％以下で、かつちょう度がＮｏ．２ないしＮｏ．０００であることを特徴とする潤滑剤組成物。
【請求項２】
緩衝材粒子が、軟質樹脂、およびゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種からなる粒子である請求項１に記載の潤滑剤組成物。
【請求項３】
互いに転がり接触によって噛み合う小歯車と大歯車とを含み、前記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。
【請求項４】
小歯車および大歯車が、はすば歯車、または平歯車である請求項３に記載の減速機。
【請求項５】
操舵補助用の電動モータの出力を、請求項３または４に記載の減速機を介して減速して、操舵機構に伝えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１】
動粘度（４０℃）が２００ｍｍ２／Ｓ以上、１００００ｍｍ２／Ｓ以下の基油と、増ちょう剤と、平均粒径が５０μｍ以上、５００μｍ以下の緩衝材粒子とを含み、前記緩衝材粒子の含有割合が５質量％以上、５０質量％以下で、かつちょう度がＮｏ．２ないしＮｏ．０００であることを特徴とする潤滑剤組成物。
【請求項２】
緩衝材粒子が、軟質樹脂、およびゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種からなる粒子である請求項１に記載の潤滑剤組成物。
【請求項３】
互いに転がり接触によって噛み合う小歯車と大歯車とを含み、前記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。
【請求項４】
小歯車および大歯車が、はすば歯車、または平歯車である請求項３に記載の減速機。
【請求項５】
操舵補助用の電動モータの出力を、請求項３または４に記載の減速機を介して減速して、操舵機構に伝えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−１０８２５３（Ｐ２００９−１０８２５３Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８３８０１（Ｐ２００７−２８３８０１）
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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