JP6579360B2 - ギヤの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂製のギヤの製造方法に関する。

たとえば、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回転を、減速機を介して減速すると共に出力を増幅して転舵機構に伝える。これにより、運転者の操作による転舵機構の動作をトルクアシストする。その減速機は、通常、互いに噛み合う小歯車としての金属製ウォームと、大歯車としての樹脂製ウォームホイールとを備えている。
ウォームホイールは、たとえば、金属製の芯金（スリーブ）の外周に、射出成形（インサート成形）等によって円環状の樹脂部材を形成後、樹脂部材の外周に切削加工等によって歯を形成することによって製造される。樹脂部材は、例えば、ポリアミド（ＰＡ６、ＰＡ６６、ＰＡ４６等）、ポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）等の樹脂を用いて形成される。

たとえば、特許文献１は、ポリアミド６６と、銅熱安定剤と、芳香族ポリカルボジイミドと、無水マレイン酸でグラフトされたＥＰＤＭゴムからなる衝撃改質剤とを含有する樹脂組成物を用いて作製された電気パワーステアリング装置用のギヤを開示している。
金属製のスリーブ部には、歯部の回り止めのためにインボリュートスプライン加工が必要であるが、これがコスト増大の要因となっている。また、近年、環境負荷軽減の要求に基づいて自動車用部品の軽量化が求められており、電動パワーステアリング装置の減速機もその例外ではない。ウォームホイールのスリーブ部は金属製であり、電動パワーステアリング装置の全重量に占める比率が高い。そのため、必要な機械的強度および剛性を保持した上で、より軽量な材料の使用が必要である。

これに対し、近年、スリーブ部を樹脂で形成して軽量化を図る試みがなされている（たとえば、特許文献２参照）。ここで、スリーブ部には、機械的強度、剛性および寸法安定性を付与するため、ガラス繊維を充填したポリアミドが使用されている。一方、歯部には、耐摩耗性および耐クリープ性を付与するため、靭性に優れた非強化高分子量ポリアミド（ガラス繊維不含有）が使用されている。樹脂製のスリーブ部を成形機の金型にインサートし、その後、当該スリーブ部の外周に樹脂を射出することによって歯部が形成される。

特表２００９−５３６８９１号公報 米国特許出願公開第２００７／００８７６１７号明細書

スリーブ部を構成する樹脂と歯部を構成する樹脂は、互いに線膨張率が異なるため、高温または低温下での膨張・収縮率の差によって、製品としての耐衝撃性に劣り、ヒートショック割れ等が発生するおそれがある。また、膨張によってスリーブ部と歯部との間に隙間が生じ、耐久寿命が低下するおそれもある。さらに、スリーブ部および歯部を別々の射出成形工程で形成しなければならないため、製造コストが増大するという課題もある。

これらの対策として、歯部にもスリーブ部と同じガラス繊維強化樹脂を用いることによって、歯部およびスリーブ部を一体的に成形することが考えられる。しかしながら、この場合には、歯部の摩耗が大きくなり、結果として、耐久寿命が低下することが予想される。これは、歯部中のガラス繊維が接触摺動に伴い脱落し、硬質な研磨剤のように作用し、歯部を構成する樹脂を摩耗・剥離させるためである。

これに対し、樹脂の分子量を高くすることによって、ガラス繊維による樹脂の摩耗・剥離を抑制する手法を提案できるが、モノマーを重合して分子量を高くするには限界がある。また、予め高分子量化された樹脂にガラス繊維を混練することは、生産性の面から困難である。
そこで、本発明の目的は、スリーブ部に要求される機械的強度・剛性および寸法安定性と、歯形成部に要求される耐摩耗性とを両立できる、スリーブ部および歯形成部が同一の樹脂で形成されたギヤの製造方法を提供することである。

本発明のギヤ（２０）の製造方法は、メインフィーダ（３２）と、前記メインフィーダ（３２）の下流側に取り付けられたサイドフィーダ（３６）とを備える混練機（２７）で、ポリアミド樹脂（３９）、フィラー（４０）およびカルボジイミド結合を有する化合物（４１）を含有する原料樹脂（２６）を混練する工程と、前記混練によって得られた前記原料樹脂（２６）を用いて、スリーブ部（２２）および歯形成部（２３）を含むギヤ（２０）を、前記スリーブ部（２２）および前記歯形成部（２３）が一体的に成形されるように成形する工程とを含み、前記ポリアミド樹脂（３９）が前記メインフィーダ（３２）から前記混練機（２７）内に投入され、前記カルボジイミド結合を有する化合物（４１）が前記サイドフィーダ（３６）から前記混練機（２７）内に投入され、かつ前記フィラー（４０）と同時または前記フィラー（４０）の供給箇所よりも下流側で投入される（請求項１）。
この構成によれば、ポリアミド樹脂とフィラーとの混練時および射出成形時に、カルボジイミド結合を有する化合物の作用によって、ポリアミド樹脂の末端カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）と末端アミノ基（−ＮＨ_２）との脱水縮合反応が進行する。これにより、予め重合によって形成された複数のポリアミド樹脂の高分子鎖が連鎖的につながり、原料樹脂の分子量が高められる。そのため、フィラーによる樹脂の摩耗・剥離を抑制できるので、歯形成部に要求される耐摩耗性を達成することができる。また、原料樹脂がフィラーを含有しているので、スリーブ部に要求される機械的強度・剛性および寸法安定性を達成することもできる。これにより、割れや耐久寿命不足等の懸念が少なく、コストも低減でき、さらに金属製のスリーブ部を使用した場合に比べて軽量化を図ることもできる。

本発明のギヤ（２０）の製造方法では、前記原料樹脂（２６）は、潤滑剤をさらに含有していてもよい（請求項２）。
潤滑剤によって、原料樹脂の分子間の滑り効果を得ることができるので、ギヤの成形時の粘度を低減することができる。そのため、原料樹脂の分子量が高くても比較的低い温度で成形できるので、成形時の樹脂の熱分解を抑制することができる。その結果、原料樹脂の分子量を高く維持したまま成形できるので、原料樹脂の機械的強度や耐摩耗性を良好に維持することができる。

本発明のギヤ（２０）の製造方法では、前記潤滑剤が、金属石鹸であってもよい（請求項３）。
本発明のギヤ（２０）の製造方法では、前記原料樹脂（２６）は、その総量に対して１５質量％〜５０質量％のガラス繊維を前記フィラー（４０）として含有していてもよい（請求項４）。
この範囲でガラス繊維が配合されていることによって、歯形成部の摩耗の発生因子であるガラス繊維の量を抑えながら、スリーブ部には十分な機械的強度・剛性を確保することができる。

本発明のギヤ（２０）の製造方法では、前記原料樹脂（２６）は、６μｍ〜１５μｍの径を有するガラス繊維を前記フィラー（４０）として含有していてもよい（請求項５）。
この範囲の径を有するガラス繊維を配合することによって、ガラス繊維とポリアミド樹脂との接触面積を比較的大きくできるので、スリーブ部の機械的強度および剛性を良好に向上させることができる。すなわち、より少ないガラス繊維の量でスリーブ部の機械的強度等を確保できるため、歯形成部の摩耗の発生因子であるガラス繊維の量を抑え、歯形成部の耐摩耗性を向上させることができる。また、ガラス繊維の径が小さいほど相手攻撃性が低いため、樹脂を摩耗・剥離させる影響が小さく、この点においても歯形成部の耐摩耗性を向上させることができる。

本発明のギヤ（２０）の製造方法では、前記原料樹脂（２６）の総量に対して０．５質量％〜４質量％のカルボジイミド結合を有する化合物（４１）が配合されていてもよい（請求項６）。
この範囲でカルボジイミド結合を有する化合物が配合されていることによって、数平均分子量Ｍｎが３０，０００以上の原料樹脂を良好に得ることができる。一方、カルボジイミド結合を有する化合物が過量でないので、混練中の樹脂圧力（粘度）の増大、発熱および当該発熱に伴う、ポリアミド樹脂およびカルボジイミドの熱分解、フィラーの集束劣化による樹脂との密着強度の低下等のリスクを軽減することもできる。

図１は、本発明の一実施形態に係るウォームホイールが組み込まれた電動パワーステアリング装置の概略図である。 図２は、前記ウォームホイールの模式的な斜視図である。 図３は、前記ウォームホイールの製造のフロー図である。 図４は、原料樹脂の調製に関連する工程を説明するための図である。 図５は、カルボジイミドによる脱水縮合の反応機構を示す図である。 図６は、原料樹脂の調製に関連する工程を説明するための図である。 図７は、実施例、参考例および市販品の数平均分子量Ｍｎを示す図である。 図８は、実施例および参考例の引張強度試験の結果を示す図である。 図９は、実施例および参考例の摩擦摩耗試験の結果を示す図である。 図１０は、市販品の摩擦摩耗試験の結果を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るインターミディエイトシャフト５が組み込まれた電動パワーステアリング装置１の概略図である。
電動パワーステアリング装置１は、ハンドル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、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インターミディエイトシャフト５、インターミディエイトシャフト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、およびピニオンシャフト７のピニオン歯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を備えている。

ピニオンシャフト７およびラックバー８によって、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。
ハンドル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、その回転が、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。

ステアリングシャフト３は、ハンドル２に連なる入力軸３ａと、ピニオンシャフト７に連なる出力軸３ｂとに分割されており、両軸３ａ、３ｂはトーションバー１３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。
トーションバー１３には、両軸３ａ、３ｂ間の相対回転変位量から操舵トルクを検出するためのトルクセンサ１４が設けられており、トルクセンサ１４のトルク検出結果がＥＣＵ（Electric Control Unit：電子制御ユニット）１５に与えられる。

ＥＣＵ１５では、トルク検出結果や、図示しない車速センサから与えられる車速検出結果等に基づいて、駆動回路１６を介して操舵補助用の電動モータ１７を駆動制御する。そして、電動モータ１７の出力回転が、減速機１８を介して減速されてピニオンシャフト７に伝達され、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。
減速機１８は、電動モータ１７により回転駆動される入力軸としてのウォームシャフト１９（小歯車）と、ウォームシャフト１９に噛み合うとともにステアリングシャフト３の出力軸３ｂに一体回転可能に連結される本発明のギヤの一例としてのウォームホイール２０（大歯車）とを備えている。

図２は、ウォームホイール２０の模式的な斜視図である。
ウォームホイール２０は、中心に貫通孔２１を有する円環状に形成されている。貫通孔２１には、ステアリングシャフト３の出力軸３ｂ（図１参照）が挿入される。
ウォームホイール２０は、一体物の樹脂成形品で構成されており、貫通孔２１から同心円状にスリーブ部２２および歯形成部２３を含む。スリーブ部２２および歯形成部２３は、互いに樹脂の連続層として形成されている。この実施形態では、スリーブ部２２は、円環状の領域として定義され、歯形成部２３は、スリーブ部２２の周囲領域である円環状の領域として定義される。歯形成部２３の外周には、周方向に沿って複数の歯２４が刻まれている。ここで、２つの領域（この実施形態では、スリーブ部２２と歯形成部２３）が連続層を形成している構成とは、２つの領域の間に物理的な境界面がないことを意味する。たとえば、樹脂材料の相違による材料相の結晶粒界等の境界は、スリーブ部２２と歯形成部２３との間に存在していてもよい。一方、物理的な境界面は、たとえば、金属製または樹脂製のスリーブ部の外周に歯形成部を別途射出成形したときに、当該スリーブ部と歯形成部との間に現れることがある。なお、図２では、明瞭化のため、スリーブ部２２と歯形成部２３との間に架空の境界２５を示している。

次に、ウォームホイール２０の製造方法を説明する。
図３は、ウォームホイール２０の製造のフロー図である。図４は、原料樹脂２６の調製に関連する工程を説明するための図である。図５は、カルボジイミド４１による脱水縮合の反応機構を示す図である。
ウォームホイール２０を製造するには、まず、ウォームホイール２０を構成する原料樹脂２６を調製する（Ｓ１）。原料樹脂２６の調製には、たとえば、図４に示す混練機２７を使用する。

混練機２７は、たとえば、本体２８、タンク２９、冷却水槽３０およびペレタイザ３１を主に備えている。
本体２８は、メインフィーダ３２、シリンダ３３、スクリュー３４およびノズル３５を備え、メインフィーダ３２とノズル３５との間（メインフィーダ３２の下流側）には、サイドフィーダ３６が取り付けられている。本体２８としては、特に制限されず、たとえば、二軸（多軸）押出機、一軸押出機等の公知の混練機を使用できる。

タンク２９の上流側には、攪拌機３７が備えられている。攪拌機３７で混合された原料は、タンク２９およびその下流側のベルト式重量計３８を介して、本体２８のメインフィーダ３２に供給される。
そして、原料樹脂２６を調製するには、まず、ポリアミド樹脂３９および任意の添加剤を、共通の投入箇所としてのメインフィーダ３２を介してシリンダ３３に供給する。ポリアミド樹脂３９および任意の添加剤は、それぞれ単体でタンク２９に投入して供給してもよいし、攪拌機３７で混合（ドライブレンド、マスターバッチ化）してから供給してもよい。

ポリアミド樹脂３９としては、たとえば、脂肪族ポリアミド（ＰＡ６、ＰＡ６６、ＰＡ１２、ＰＡ６１２、ＰＡ６１０、ＰＡ１１等）、芳香族ポリアミド（ＰＡ６Ｔ、ＰＡ９Ｔ、ＰＰＡ）等が挙げられる。これらのうち、好ましくは、脂肪族ポリアミドを使用し、さらに好ましくは、ポリアミド６６（ＰＡ６６）を使用する。また、これらは、単独使用または２種以上併用することができる。使用するポリアミド樹脂の数平均分子量Ｍｎは、たとえば、１５，０００〜２５，０００であってもよい。また、メインフィーダ３２に投入するベース樹脂は、ポリアミド樹脂３９の他、たとえば、熱可塑性エラストマー（酸変性されたエチレン系エラストマー、ＥＧＭＡ、ＥＰＤＭ、ポリアミドエラストマー等）を含んでいてもよい。熱可塑性エラストマーを配合することで、耐衝撃性の向上を図ることができる。

また、ポリアミド樹脂３９の配合割合は、たとえば、原料樹脂２６の調製に使用する材料の総量に対して４５質量％〜９０質量％であってもよい。
また、任意の添加剤としては、好ましくは、潤滑剤を配合する。潤滑剤によって、原料樹脂２６の分子間の滑り効果を得ることができるので、ウォームホイール２０の成形時の粘度を低減することができる。そのため、原料樹脂２６の分子量が高くても比較的低い温度で成形できるので、成形時の樹脂の熱分解を抑制することができる。その結果、原料樹脂２６の分子量を高く維持したまま成形できるので、原料樹脂２６の機械的強度や耐摩耗性を良好に維持することができる。

潤滑剤としては、ウォームホイール２０を成形するときの原料樹脂２６の粘度を低減できるものであれば特に制限されない。たとえば、ステアリン酸金属塩等の金属石鹸系、パラフィンワックス、合成ポリエチレンワックス等の炭化水素系、ステアリン酸等の脂肪酸系、ステアリルアルコール等の高級アルコール系、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド等の脂肪族アミド系、アルコールの脂肪酸エステル等のエステル系、シリコーン系化合物等、公知の潤滑剤を使用できる。これらのうち、好ましくは、金属石鹸系を使用し、さらに好ましくは、ステアリン酸金属塩を使用する。潤滑剤を配合する場合の配合割合は、たとえば、原料樹脂２６の調製に使用する材料の総量に対して０．０１質量％〜１質量％であってもよい。

そして、シリンダ３３に供給されたポリアミド樹脂３９、および必要により加えた添加剤を、スクリュー３４の回転によって混練する。混練条件は、たとえば、シリンダ３３の温度が２７５℃〜３２５℃であり、スクリュー３４の回転速度が１００ｒｐｍ〜５００ｒｐｍであってもよい。
次に、フィラー４０およびカルボジイミド結合を有する化合物（以下、単に「カルボジイミド」という）４１を、共通の投入箇所としてのサイドフィーダ３６を介して、シリンダ３３に同時に供給する。

使用するフィラー４０としては、たとえば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、セルロース系繊維等の短繊維状のフィラーや、ガラスフレーク等の板状のフィラー、あるいはカーボンナノチューブやカーボンナノファイバ等の微細強化が可能なフィラー等の１種または２種以上が挙げられる。これらのうち、好ましくは、短繊維状のフィラーを使用し、さらに好ましくは、ガラス繊維を使用し、とりわけ好ましくは、扁平形状のガラス繊維を使用する。扁平形状のガラス繊維を使用することによって、歯形成部２３の歯切り後の面粗さを低減することができる。

ガラス繊維を使用する場合、当該ガラス繊維は、６μｍ〜１５μｍの径を有していることが好ましい。この範囲の径を有するガラス繊維を配合することによって、原料樹脂２６においてガラス繊維とポリアミド樹脂との接触面積を比較的大きくできるので、ウォームホイール２０を成形したときに、スリーブ部２２の機械的強度および剛性を良好に向上させることができる。すなわち、より少ないガラス繊維の量でスリーブ部２２の機械的強度等を確保できるため、歯形成部２３の摩耗の発生因子であるガラス繊維の量を抑え、耐摩耗性を向上させることができる。また、ガラス繊維の径が小さいほど相手攻撃性が低いため、樹脂を摩耗・剥離させる影響が小さく、この点においても耐摩耗性を向上させることができる。さらに、ガラス繊維の相手攻撃性が低くなれば、ウォームホイール２０に噛み合うウォームシャフト１９への影響も小さくできるので、ウォームシャフト１９に対する硬化処理（たとえば、焼き入れ等の熱処理）の時間を短縮することもできる。

また、フィラー４０（ガラス繊維）の配合割合は、たとえば、原料樹脂２６の調製に使用する材料の総量に対して１５質量％〜５０質量％、好ましくは、２５質量％〜５０質量％であってもよい。この範囲でガラス繊維を配合することによって、歯形成部２３の摩耗の発生因子であるガラス繊維の量を抑えながら、スリーブ部２２には十分な機械的強度を確保することができる。

使用するカルボジイミド４１としては、カルボジイミド基（−Ｎ＝Ｃ＝Ｎ−）を有する化合物であれば特に制限されず、カルボジイミド基を１つ有するモノカルボジイミドであってもよいし、カルボジイミド基を複数有するポリカルボジイミドであってもよい。また、脂肪族系カルボジイミド、芳香族系カルボジイミド、カルボジイミド変性体等のあらゆる種類のカルボジイミドを使用できる。これらのうち、好ましくは、脂肪族カルボジイミドが挙げられ、その具体的な市販品としては、たとえば、日清紡ケミカル社製（カルボジライト（登録商標）「ＨＭＶ−１５ＣＡ」）が挙げられる。

また、カルボジイミド４１の配合割合は、たとえば、原料樹脂２６の調製に使用する材料の総量に対して０．５質量％〜４質量％であってもよい。この範囲でカルボジイミド４１を配合することによって、数平均分子量Ｍｎが３０，０００以上の原料樹脂２６を良好に得ることができる。一方、カルボジイミド４１が過量でないので、混練中の樹脂圧力（粘度）の増大、発熱および当該発熱に伴う、ポリアミド樹脂３９およびカルボジイミド４１の熱分解、フィラー４０の集束劣化による樹脂との密着強度の低下等のリスクを軽減することもできる。

また、カルボジイミド４１は、カルボジイミド４１が粉末の場合には、たとえば、サイドフィーダ３６から単体で供給してもよいし、ポリアミド樹脂と混合（ドライブレンド、マスターバッチ化）してから供給してもよい。
そして、シリンダ３３内を移送中のポリアミド樹脂３９および必要により加えた添加剤からなる混練物に、フィラー４０およびカルボジイミド４１が加えられ、さらに混練する。カルボジイミド４１の供給から当該混練物をノズル３５から射出するまでの時間（カルボジイミド４１の混練時間）は、たとえば、１秒間〜１分間であってもよい。したがって、サイドフィーダ３６のノズル３５からの距離は、当該混練時間を目安に設定すればよい。

カルボジイミド４１の供給後、混練物をストランド状の原料樹脂２６としてノズル３５から射出し、冷却水槽３０で冷却固化した後、ペレタイザ３１でペレット化する。以上の工程を経て、フィラー４０が分散したポリアミド樹脂３９からなる原料樹脂２６が得られる。
ウォームホイール２０の製造に関して、次の工程は、スリーブ部２２および歯形成部２３の一体成形である（図３のＳ２）。この工程では、図示しない金型を準備し、この金型内に、図４の工程で得られた原料樹脂２６（ペレット）を溶融させて射出する。金型は、複数のウォームホイール２０が円筒状に連なった円筒構造物になるように成形する型を有していてもよい。その後、一定時間冷却して原料樹脂２６を固化させた後、一体成形されたウォームホイール２０の円筒構造物を金型から取り出す。そして、当該円筒構造物から円板状のウォームホイール２０を一つずつ切り出す。

最後に、ウォームホイール２０の歯形成部２３の歯切り（歯２４を形成）を行って（Ｓ３）、図２に示すウォームホイール２０が得られる。
以上の方法によれば、ポリアミド樹脂３９とフィラー４０との混練途中（ポリアミド樹脂３９とフィラー４０との混練開始時）でカルボジイミド４１を供給することによって、混練時および射出成形時に、カルボジイミド４１の作用によって、図５に示すように、ポリアミド樹脂３９（図５では、ポリアミド６６）の末端カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）と末端アミノ基（−ＮＨ_２）との脱水縮合反応を進行させることができる。これにより、予め重合によって形成された複数のポリアミド樹脂３９の高分子鎖を、連鎖的につなげることができ、樹脂の分子量を高めることができる。たとえば、当該反応後の原料樹脂２６の数平均分子量Ｍｎを、３０，０００以上にまで高めることができる。

しかも、カルボジイミド４１は混練の途中で供給されるので、脱水縮合反応が過大になることによるポリアミド樹脂３９の分解を抑制することができる。そのため、ポリアミド樹脂３９の分子量を、従来にはないレベルにまで高めることができる。
また、カルボジイミド４１が供給されるまでは、ポリアミド樹脂３９は連鎖反応しておらず分子量も高くない状態（たとえば、Ｍｎ＝２０，０００程度）である。この状態ではポリアミド樹脂３９の粘度も比較的低いので、このポリアミド樹脂３９とフィラー４０とを混練することによって、フィラー４０をポリアミド樹脂３９全体に良好に分散させることができる。

その結果、スリーブ部２２に要求される機械的強度・剛性および寸法安定性を確保することができる。また、樹脂の数平均分子量Ｍｎが、３０，０００以上であって亀裂の進展抵抗力に優れるため、フィラー４０による樹脂の摩耗・剥離によって亀裂が生じても、その亀裂が進展する速度を小さくできる。その結果、歯形成部２３の摩耗量を低減できるので、歯形成部２３に要求される耐摩耗性も達成することができる。これにより、割れや耐久寿命不足等の懸念が少なく、コストも低減でき、さらに金属製のスリーブ部を使用した場合に比べて軽量化を図ることもできる。

また、ウォームホイール２０の芯間距離の変化量の増大を抑制できるので、当該変化量増大によるラトル音の発生を防止でき、耐久寿命を向上させることができる。特に、ウォームホイール２０に関しては、将来的に小型化が進められると、今まで以上に減速比が落ちてウォームホイール２０の大きなトルクがかかることがある。そのような大きなトルクに対して耐摩耗性が低いとウォームホイール２０の耐久寿命が短くなるが、この実施形態のように優れた耐摩耗性を達成できるウォームホイール２０では、小型・高出力化を狙った将来の用途にも十分適応することができる。

また、ポリアミド樹脂３９、フィラー４０およびカルボジイミド４１を本体２８に同時に供給して混練を開始する場合、あるいはポリアミド樹脂３９およびカルボジイミド４１を同時に、混練機２７のメインフィーダ３２（最初）から投入して混練を開始する場合に比べて、本体２８のトルクオーバー、発熱、ストランドちぎれ等の発生を低減することができる。その結果、ウォームホイール２０を安定的に生産することができる。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は他の形態で実施することもできる。
たとえば、本発明は、前述のウォームホイール２０以外の各種ギヤに適用することもできる。
また、本体２８は、図６に示すように、サイドフィーダ３６を二つ備えていてもよい。たとえば、サイドフィーダ３６は、第１サイドフィーダ３６ａと、第１サイドフィーダ３６ａよりも下流側の第２サイドフィーダ３６ｂとを含んでいてもよい。この場合、メインフィーダ３２からポリアミド樹脂３９の単体を供給し、第１サイドフィーダ３６ａからフィラー４０を供給し、第２サイドフィーダ３６ｂからカルボジイミド４１を供給してもよい。

さらに、カルボジイミド４１は、サイドフィーダ３６から供給しなくてもよく、また、ポリアミド樹脂３９とフィラー４０との混練途中に供給しなくてよい。たとえば、ポリアミド樹脂３９と混合してメインフィーダ３２から供給してもよい。これによっても、本発明の作用効果を達成することはできる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

次に、本発明を実施例および参考例等に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。
＜実施例１＞
図４で示した構成の混練機２７において、旭化成ケミカルズ株式会社製のポリアミド６６（「１４０２Ｓ」数平均分子量Ｍｎ＝２３，０００）を６４．７質量％、日東紡績株式会社製のガラス繊維（「ＣＳ３ＰＥ−４５５Ｓ」）を３３．３質量％、および日清紡ケミカル株式会社製のカルボジイミド（カルボジライト（登録商標）「ＨＭＶ−１５ＣＡ」）を２質量％の割合で混練し、原料樹脂を得た。そして、その原料樹脂を用いて試験用サンプルを成形した。なお、ポリアミド６６をメインフィーダ３２に投入し、ガラス繊維およびカルボジイミドはサイドフィーダ３６に投入した。
＜参考例１＞
数平均分子量Ｍｎ＝２７，０００のポリアミド６６を使用したこと、ガラス繊維を１５質量％にしたこと、およびカルボジイミドを添加しなかったこと以外は、実施例１と同じ条件で試験用サンプルを作製した。
＜参考例２＞
カルボジイミドを添加しなかったこと以外は、実施例１と同じ条件で試験用サンプルを作製した。
＜市販品１＞
旭化成ケミカルズ社製のポリアミド６６（レオナ（登録商標）非強化グレード「１５０２Ｓ」）を用いて試験用サンプルを成形した。ガラス繊維およびカルボジイミドは添加しなかった。
＜市販品２＞
デュポン社製のポリアミド６６（ザイテル（登録商標）「Ｅ５１ＨＳＢ ＮＣ０１０」）を用いて試験用サンプルを成形した。ガラス繊維およびカルボジイミドは添加しなかった。
＜市販品３＞
市販品１に、ラインケミージャパン株式会社製の芳香族カルボジイミド（「スタバックゾール（登録商標）Ｐ４００」）を１質量％添加して試験用サンプルを成形した。ガラス繊維は添加しなかった。
＜評価試験＞
（１）数平均分子量Ｍｎ
参考例２を除く試験用サンプルについて、ＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィー）によって数平均分子量Ｍｎを測定した。結果を図７に示す。図７の実施例１と参考例１の比較から、ポリアミド６６とカルボジイミドとを混練することによって、３０，０００以上の数平均分子量Ｍｎを達成できることが分かった。さらに、実施例１と市販品１，２との比較から、カルボジイミドをサイドフィーダ３６に投入することで、一般的な市販品１，２では達成し得ないレベルにまで分子量が高まっていることが分かった。
（２）引張強度
実施例１、参考例１および参考例２について、ＪＩＳ Ｋ ７１６１に準拠して引張強度を測定した。結果を図８に示す。図８から、カルボジイミドを投入しても（実施例１）、カルボジイミドを添加しない場合（参考例２）と同等の優れた引張強度（機械的強度）を達成できることが分かった。
（３）摩擦摩耗試験
実施例１、参考例１，２および市販品１，３について、鈴木式摩擦摩耗試験を実施し、摩耗重量（ｇ）を測定した。結果を図９および図１０に示す。なお、試験の条件は、次の通りとした。

・４点金属ころ−樹脂リングによる摺動
・グリース潤滑
・試験温度：ＲＴ
・駆動−停止による断続接触
図９から、カルボジイミドによって高分子量化された実施例１では、カルボジイミドを添加していない参考例１および２に比べて耐摩耗性に優れていることが分かった。

また、図１０からは、非強化高分子量グレードのポリアミド６６にカルボジイミドを添加しても、耐摩耗性の向上効果は得られないことが分かった。これは、グリース潤滑下の高面圧摺動下では、摩耗がほとんど発生せず、クリープ変形が主体であり、高分子量化による摩耗改善効果が発現しないためである。

２０…ウォームホイール、２２…スリーブ部、２３…歯形成部、２６…原料樹脂、３９…ポリアミド樹脂、４０…フィラー、４１…カルボジイミド

Claims (6)

1. メインフィーダと、前記メインフィーダの下流側に取り付けられたサイドフィーダとを備える混練機で、ポリアミド樹脂、フィラーおよびカルボジイミド結合を有する化合物を含有する原料樹脂を混練する工程と、
   前記混練によって得られた前記原料樹脂を用いて、スリーブ部および歯形成部を含むギヤを、前記スリーブ部および前記歯形成部が一体的に成形されるように成形する工程とを含み、
   前記ポリアミド樹脂が前記メインフィーダから前記混練機内に投入され、
   前記カルボジイミド結合を有する化合物が前記サイドフィーダから前記混練機内に投入され、かつ前記フィラーと同時または前記フィラーの供給箇所よりも下流側で投入される、ギヤの製造方法。
2. 前記原料樹脂は、潤滑剤をさらに含有している、請求項１に記載のギヤの製造方法。
3. 前記潤滑剤が、金属石鹸である、請求項２に記載のギヤの製造方法。
4. 前記原料樹脂は、その総量に対して１５質量％〜５０質量％のガラス繊維を前記フィラーとして含有している、請求項１〜３のいずれか一項に記載のギヤの製造方法。
5. 前記原料樹脂は、６μｍ〜１５μｍの径を有するガラス繊維を前記フィラーとして含有している、請求項１〜４のいずれか一項に記載のギヤの製造方法。
6. 前記原料樹脂の総量に対して０．５質量％〜４質量％のカルボジイミド結合を有する化合物が配合されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のギヤの製造方法。

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