润滑剂组合物和使用了该润滑剂组合物的减速机以及使用了该减速机的电动动力转向装置

摘要

本发明提供一种在润滑基油中添加了微小粒子和磺酸钙系增稠剂的润滑剂组合物、和填充了该润滑剂组合物的减速机、以及装配了该减速机的电动动力转向装置，其中，通过在润滑剂组合物中添加的磺酸钙系增稠剂的作用防止离油，同时由于微小粒子的作用，从而使减速机的噪音与小齿轮和大齿轮配合时的齿轮啮合间隙的大小无关，而且不会使减速机的构造复杂，从而可以比原来小，因此，能够以成本低廉的结构降低电动动力转向装置引起的车厢内的噪音。

说明书

技术领域

本发明涉及可适用于具有蜗杆等小齿轮和蜗轮等大齿轮的减速机的润滑剂组合物、和充填了该润滑剂组合物的减速机、以及具备该减速机的电动动力转向装置。

背景技术

在汽车用的电动动力转向装置中使用减速机。例如立柱式EPS中，通过将电动发动机的旋转在减速机上从蜗杆等的小齿轮传到蜗轮等的大齿轮，从而减速并将输出增幅，传给立柱，由此，使转向装置操作进行转距助力。

作为减速机构的小齿轮和大齿轮啮合时，需要适当的齿轮啮合间隙是。但是，例如：在齿轮的正倒旋转时、或行驶在块石路面等路况差而输入了来自轮胎的反作用力时等，存在由于齿轮啮合间隙而产生的齿轮打击声，如果这些作为噪音传向车厢内，则驾驶员产生不舒服的感觉。

因此，目前，拣选小齿轮和大齿轮配合，使得得到适当的齿轮啮合间隙，来组装减速机，即进行所谓的分层组装，但是，这种方法存在生产性显著降低的问题。而且，即使做到分层组装，也会有因为蜗轮轴的偏心而造成的操舵扭距的不稳定这样的其它问题。还有，同样的问题，不限于电动动力转向装置的减速机，在具有小齿轮和大齿轮的普通减速机中也存在。

因此，例如在电动动力转向装置的减速机中，提出以下这样的方案，可使蜗杆轴向蜗轮偏倚，同时设置将蜗杆轴向该偏倚方向施力的弹簧体等施力装置，由此改变间隙(例如：参照日本特许公开公报2000年43739号)。

但是，上述减速机存在构造极其复杂，制造成本升高的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种与小齿轮和大齿轮配合时的齿轮啮合间隙的大小无关系，而且减速机的构造不复杂的，能够降低减速机的噪音比目前低的润滑剂组合物、和通过使用此润滑剂组合物来减小噪音的减速机、以及使用该减速机的电动动力转向装置。

本发明提供润滑剂组合物，其特征在于，含有润滑基油、磺酸钙系增稠剂和微小粒子。

根据本发明，在润滑剂组合物中分散的微小粒子，由于设在小齿轮和大齿轮的啮合部分，从而具有能够减小齿轮打击声的功能，因此，可以降低减速机的噪音。

再有，根据本发明，磺酸钙系增稠剂为使润滑基油的保持力优良，而提高润滑剂组合物的润滑基油的保持力，长期良好地防止具有随经过时间而增大的倾向的离油。因此，因为含有微小粒子，所以要将处于上升倾向的润滑剂组合物的粘度降低到适当的范围内，而比通常配合多的润滑基油时，更进一步可靠地防止离油发生，能够长期维持良好的润滑。

而且，简单地添加微小粒子同时选择增稠剂，就能够不使减速机的构造复杂化，价格便宜并能够降低噪音。

作为磺酸钙系增稠剂，优选磺酸钙和从(i)碳酸钙、(ii)高级脂肪酸钙盐、(iii)低级脂肪酸钙盐及(iV)硼酸钙中选择的至少一种钙盐的组合物。

作为磺酸钙系增稠剂，在使用上述组合物时，能够提高润滑剂组合物的润滑基油的保持力，并能够进一步提高防止离油的效果。

微小粒子例如有以下粒子中的一种：

(A)两齿轮中之一是树脂，另一个是金属时使用的缓冲材粒子、

(B)同样在两齿轮中之一是树脂，另一个是金属时使用的，比金属制的齿面软、且比树脂制的齿面硬的材料构成的中硬度粒子、以及

(C)两齿轮都是金属时使用的，比金属制的齿面软的金属构成的金属粒子。

特别优选，具有通过设在小齿轮和大齿轮的啮合部分来缓冲两齿轮间齿面的冲突，从而减小齿轮打击声的功能的缓冲材粒子。

在使用缓冲材粒子作为微小粒子时，由于这样的缓冲材粒子兼具适当的弹性和硬度，所以能够防止电动动力转向装置的操舵扭距的过度上升和滑动音的发生，且可以较好的降低齿轮打击声。

而且，考虑进一步提高上述效果时，缓冲材粒子的平均粒径D1优选50μm＜D1≤300μm，缓冲材粒子的相对于润滑基油和磺酸钙系增稠剂的总量100重量份的比例优选20～300重量份。

另外，考虑发挥润滑剂组合物良好的润滑性能时，润滑基油的动粘度优选5～200mm²/s(40℃)，润滑剂组合物的混合稠度(25℃)优选265～475。

而且，本发明提供减速机，其特征在于，具有小齿轮和大齿轮，在含有两齿轮啮合的部分的区域充填了上述的润滑剂组合物，在可以减小由齿轮啮合间隙引起的齿轮打击声等的噪音这一点优选。

再者，本发明提供电动动力转向装置，其特征在于，将操舵助力用的电动机的输出通过上述减速机减速后传递给转向机构，在以成本低廉地结构降低在车厢内的噪音这一点优选。

附图说明

图1是本发明的有关一实施例的电动动力转向装置的概略剖面图；

图2是沿图1的II-II线的剖面图。

具体实施方式

本发明的润滑剂组合物如前所述，是含有润滑基油、磺酸钙系增稠剂和微小粒子的物质。

其中，作为微小粒子，由于设置在减速机的小齿轮和大齿轮的齿轮啮合部分，从而可以用具有降低减速机噪音的功能的各种微小粒子。

作为这样的微小粒子，对应小齿轮和大齿轮的材质的配合，选择下记3种中的一种。

(A)两齿轮之一是树脂，另一个是金属时使用的缓冲材粒子。

(B)同样两齿轮之一是树脂，另一个是金属时使用的由比金属制的齿面软、且比树脂制的齿面硬的材料构成的中硬度粒子。

(C)两齿轮都是金属时使用的由比金属制的齿面软的金属构成的金属粒子。

上述中(A)的缓冲材粒子，其设于小齿轮和大齿轮啮合的部分，将两齿轮的齿面间的冲突缓冲，由此具有减少齿轮打击声的功能。作为这样的缓冲材粒子，凡是由具有橡胶弹性的各种橡胶或软质树脂构成的物质都可以使用，作为橡胶可以列举如：二元乙丙橡胶(EPM)、三元乙丙橡胶(EPDM)、硅酮橡胶、聚氨脂橡胶(U)等。

另外，作为软质树脂可以列举如：聚烯烃树脂、聚酰胺树脂、聚脂树脂、聚氨基甲酸乙酯树脂、聚缩醛树脂、聚苯基氧化树脂、聚酰亚胺系树脂、含氟树脂、热硬性氨基甲酸乙酯树脂等。而且，还可以使用例如：烯烃系、氨基甲酸乙酯系、聚酯系、聚酰亚胺系、氟系等耐油性的热塑性合成橡胶。

缓冲材粒子的平均粒径D₁优选50μm＜D1≤300μm。平均粒径D₁在50μm以下时，将小齿轮和大齿轮啮合的冲击缓冲来降低齿轮打击声的效果有限，可能不能大幅降低减速机的噪音。另外，在平均粒径D₁超过300μm的情况下，可能出现电动动力转向装置的操舵扭距上升，或产生滑动音的现象。

另外，如果考虑进一步提高降低齿轮打击声的效果，则缓冲材粒子的平均粒径在上述范围内也特别优选100μm。而且，如果考虑更可靠地防止操舵扭距的上升和滑动音的发生，则在上述范围内特别优选200μm以下。

缓冲材粒子优选相对于润滑基油和磺酸钙系增稠剂的总量100的重量份，以20～300重量份的比例配合。

缓冲材粒子的配合比例不足20重量份时，通过设在小齿轮和大齿轮啮合的部分来吸收冲击，由此减少齿轮打击声，这样降低减速机噪音的效果可能不足。而且，在超过300重量份时，可能存在电动动力转向装置的操舵扭距上升、产生滑动音且减速机的噪音增大的情况。

另外，考虑进一步提高降低齿轮打击声的效果时，缓冲材粒子的配合比例，在上述范围内也特别优选25重量份以上。而且，考虑更可靠地防止操舵扭距的上升和滑动音的产生，在上述范围内也特别优选100重量份以下。

对于上述(B)的中硬度粒子来说，当减速机工作时，其输入使中硬度粒子的一部分侵入小齿轮和大齿轮中比自身软的树脂制的齿面，固定在从齿面突出了一部分的状态，由此在该齿面形成多个突起。而且，该突起使齿轮啮合间隙适当，起到降低减速机噪音的作用。

作为这样的中硬度粒子，可使用比配合的金属制的齿面软且比树脂制的齿面硬的用有机及无机各种材料形成的物质。

但是，由中硬度粒子构成的突起和金属面冲突时产生噪音、且突起又损伤金属面、或者突起简单的割裂和磨损，考虑防止以上那样的情况时，中硬度粒子特别优选由弹性及韧性的优异的树脂形成。

例如在树脂制的齿面由作为树脂齿轮材料的通常的聚酰胺系的树脂(未强化品)形成时，中硬度粒子只要由比该聚酰胺系的树脂硬、且比金属面软的树脂形成即可。作为具体例，可以列举如：聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)等所谓的工程塑料类及热硬性树脂的硬化物等。另外，硬度可以根据洛氏硬度进行规定。

中硬度粒子的平均粒径优选10μm～200μm。平均粒径不足10μm时，在树脂制的齿面形成的突起的高度过低，齿轮啮合间隙的适度化效果可能不够理想，相反，在超过200μm时，容易从润滑剂分离，可能不能得到均匀的润滑剂组合物。

另外，对于中硬度粒子来说，与配合的小齿轮和大齿轮的啮合间隙误差软对应、或通过不固定在树脂制齿面的剩余的中硬度粒子掩盖小齿轮和大齿轮啮合的部分使之没有间隙，降低噪音等，考虑上述情况时，优选粒径的分布不是单向分散，而具有适当程度的粒度分布。

即，通过减速机工作的输入，中硬度粒子中粒径较大的侵入树脂制的齿面形成突起，粒径小的不固定，而埋入形成的突起的间隙，从而起到进一步降低噪音的作用。

中硬度粒子的形状可以有各种选择，但是，考虑向树脂制的齿面侵入的容易度、侵入后的突起形状或润滑剂组合物的流动性等，特别优选球状或粒状。

中硬度粒子优选相对于润滑基油和磺酸钙系增稠剂的总量100重量份，以3～50重量份的比例配合。

在中硬度粒子的比例不足3重量份的情况下，通过该中硬度粒子形成突起来将齿轮啮合间隙适度化的效果可能不够理想，反之，在超过50重量份时，润滑剂组合物的流动性降低，可能不能发挥润滑剂的功能。

对于由前述(C)的软质金属构成的金属粒子来说，在润滑初期，由于预先设在小齿轮和大齿轮的啮合部分，在以后通过小齿轮和大齿轮的啮合被压碎，从而层状附着在两齿轮的金属制的齿面，由此，分别使齿轮间隙适当化，起到降低减速机的噪音的作用。

作为这样金属粒子，可使用比配合的金属制的齿面软的由各种金属及合金构成的物质。具体地说，例如齿面是铁、钢等的情况，可以使用青铜、铜、锡、锌、银、金、铝等的粒子作为金属粒子。

金属粒子可以通过电解法、粉碎法、汽化法等当前公知的各种方法制造。

金属粒子的平均粒径优选5μm～150μm。在平均粒径不足5μm时，特别是在润滑初期设在小齿轮和大齿轮的啮合部分来将齿轮啮合间隙的适度化的效果可能不够理想，反之，在超过150μm时，容易从润滑剂分离，从而可能得不到均匀的润滑剂组合物。

金属粒子优选相对于润滑基油和磺酸钙系增稠剂的总量100重量份，以3～50重量份的比例配合。

在金属粒子的比例不足3重量份时，通过该金属粒子在润滑初期设在小齿轮和大齿轮的啮合部分齿轮来将啮合间隙适度化的效果、或之后层状附着在金属制的齿面上来将啮合间隙适度化的效果可能不够理想，反之，在超过50重量份时，润滑剂组合物的流动性降低，可能不能发挥润滑剂的功能。

作为磺酸钙系增稠剂，可以列举如：磺酸钙和从(i)碳酸钙、(ii)二山嵛酸钙盐(カルシウム·ジベヘネ一ト)、二硬脂酸钙、二羟硬脂酸钙等高级脂肪酸钙盐、(iii)醋酸钙等低级脂肪酸钙盐以及(iv)硼酸钙等中选择的至少一种钙盐的组合物。

另外，作为和(i)～(iv)的钙盐一起形成组合物的磺酸钙，可以列举萘磺酸钙和甲醛聚合物、三聚氰胺磺酸钙和甲醛聚合物、石油磺酸钙等的一种或二种以上。

磺酸钙系增稠剂和其它的金属皂系的增稠剂相比，由于在润滑剂组合物中生成的纤维状粒子非常小，因此，如上所述，润滑油的保持力优良。因此，可提高润滑剂组合物中润滑基油的保持力，且能够长久且较好的防止随时间的经过而具有增大的倾向的离油。磺酸钙系增稠剂的配合量可以与微小粒子的种类及添加量、或作为目的的润滑剂组合物的稀稠度等配合适来适宜设定。

另外，作为增稠剂，在不影响本发明效果的范围内，也可以少量并用其它的金属皂系增稠剂、或无机系、有机系的非皂系增稠剂。

作为润滑基油，优选合成碳氢化合物油(例如：聚α烯油)，但也可以采用硅酮油、弗油、酯油、醚油等合成油及矿物油等。润滑基油可以分别单独使用一种，另外也可以并用两种以上。润滑基油的动粘度优选5～200mm²/s(40℃)，特别优选20～100mm²/s(40℃)。

还有，润滑剂组合物的混合稀稠度(25℃)优选265～475，特别优选355～430。

在润滑剂组合物中，根据需要，也可以添加固体润滑剂(二硫化钼、石墨、PTFE等)、磷系和硫磺系的极压添加剂、三丁基酚、甲基酚等防氧化剂、防锈剂、金属稳定剂、粘度指数提高剂、油性剂等。

(减速机及电动动力转向装置)

图1是本发明一实施例的电动动力转向装置的概略剖面图。图2是沿图1的II-II线的剖面图。

参照图1，在该例的电动动力转向装置中，作为安装有舵轮1的输入轴的第一操舵轴2和作为连接于齿轮传送机构等转向机构(未图示)的输出轴的第二操舵轴3通过扭力杆同轴连接。

支承第一及第二操舵轴2、3的箱体5例如用铝合金构成，安装在车体上(未图示)。箱体5由互相配合的传感器箱6和齿轮箱7构成。具体地说，齿轮箱7制成筒状，其上端的环状凸缘部7a与传感器箱6的下端外周的环状段部6a嵌合。齿轮箱7容纳作为减速机构的蜗杆传动机构8，传感器箱6容纳扭力传感器9及控制基板10。通过在齿轮箱7内容纳了蜗杆传动机构8，构成减速机。

蜗杆传动机构8具有，在第二操舵轴3的轴方向中间部可以一体旋转且限制了轴方向移动的蜗轮12、和与该蜗轮12啮合且在电动发动机M的旋转轴32上通过花键接头33连接的蜗杆轴11(参照图2)。

其中的蜗轮12具有，与第二操舵轴3结合能一体旋转的环状的芯金12a、和包围芯金12a的周围在外周面部形成齿的合成树脂部件12b。芯金12a例如在合成树脂部件12b树脂成型时夹入金属模内。而且，通过该夹入的状态下的树脂成型，芯金12a和合成树脂部件12b结合、一体化。

第二操舵轴3通过在轴方向上下夹着配置的第一及第二滚动轴承13、14将蜗轮12旋转自如的支承。

第一滚动轴承13的外轮15被嵌入传感器箱6下端的筒状突起6b内设置的轴承保持孔16内保持。而且，外轮15的上端面与环状的段部17抵接，限制对于传感器箱6向轴向上方的移动。

另一方面，第一滚动轴承13的内轮18在第二个操舵轴3通过过盈配合而嵌合。而且，内轮18的下端面与蜗轮12的芯金12a的上端面抵接。

第二个滚动轴承14的外轮19被嵌入齿轮箱7的轴承保持孔20内保持。而且，外轮19的下端面与环状的段部21抵接，限制对于齿轮箱7向轴向下方的移动。

另一方面，第二滚动轴承14的内轮22可以与第二个操舵轴3一体旋转，并且限制轴向的相对移动而安装。而且，内轮22被夹持在第二操舵轴3的段部23和拧入第二操舵轴3的螺纹部的螺母24之间。

扭力杆4贯通第一及第二操舵轴2、3。扭力杆4的上端4a通过连接销25与第一操舵轴2可一体旋转地连接，下端4b通过连接销26与第二操舵轴3可一体旋转地连接。第二操舵轴3的下端通过未图示的中间轴，与上述的齿轮传动机构等转向机构连接。

连接销25将与第一操舵轴2同轴配置的第三操舵轴27和第一操舵轴2可一体旋转地联接。第三操舵轴27贯通构成转向柱的筒28内。

第一操舵轴2的上部通过例如由滚针轴承构成的第三滚动轴承29旋转自如地支承在传感器箱6上。第一操舵轴2下部的缩颈部30和第二操舵轴3上部的孔31沿旋转方向以规定的间隙嵌合，使得在规定的范围内限制第一及第二操舵轴2、3的相对旋转。

下面，参照图2，蜗杆轴11通过由齿轮箱7保持的第四及第五滚动轴承34、35分别旋转自如地支承。

第四及第五滚动轴承34、35的内轮36、37嵌合在蜗杆轴11对应的缩颈部。另外，外轮38、39被分别保持在齿轮箱7的轴承保持孔40、41。

齿轮箱7包含相对于蜗杆轴11周面的局部沿径向对向的部分7b。

另外，支承蜗杆轴11的一端部11a的第四滚动轴承34的外轮38与齿轮箱7的段部42相接而被定位。另一方面，内轮36通过与蜗杆轴11的定位段部43相接来限制向另一端部11b侧的移动。

还有，支承蜗杆轴11另一端部11b(接头侧端部)附近的第五滚动轴承35的内轮37通过与蜗杆轴11的定位端部44相接来限制向一端部11a侧的移动。另外，外轮39通过予压调整用的螺纹部件45向第四滚动轴承34侧施力。螺纹部件45通过拧入齿轮箱7上形成的螺纹孔46，向一对滚动轴承34、35施加预负荷，同时将蜗杆轴11在轴向定位。47为可将予压调整后的螺纹部件45锁定而与该螺纹部件45卡合的锁紧螺母。

在齿轮箱7内，在至少包含蜗杆轴11和蜗轮12啮合的部分A的区域充填先前所述的分散了微小粒子的润滑剂组合物。即，润滑剂组合物既可以只充填在啮合部分A，也可以充填在啮合部分A和蜗杆轴11的整个周缘，还可以充填在整个齿轮箱7内。

另外，本发明不限于上述实施例。例如在使用(A)的缓冲材粒子、或者(B)的中硬度粒子作为微小粒子时，将金属制的蜗杆轴11和在合成树脂部件12b的外周面形成了齿的蜗轮12配合使用，但是，在(C)的金属粒子的情况中，蜗轮12的整体由金属形成，只要将其与金属制的蜗杆轴11配合即可。还有，将本发明的减速机的构成可以适用于电动动力转向装置以外的装置用的原则机等，在本发明的专利要求范围内所记载的事项的范围内，可以进行各种改变。

实施例

下面，基于实施例对本发明作更详细地说明。

实施例1

将含有作为润滑基油的合成碳氢化合物油〔PAO8级、动粘度48mm²/s(40℃)〕和磺酸钙系增稠剂的油脂，一边用3个轧式粉碎机混合，一边进一步添加同润滑基油和作为缓冲粒子的平均粒径150μm的聚氨基甲酸乙酯树脂的粒子进行混合，制造出润滑剂组合物。追加的润滑基油量调整为润滑剂组合物的混合稠度(25℃)达到约400。

作为磺酸钙系增稠剂，使用石油磺酸钙和碳酸钙、二羟硬脂酸钙、醋酸钙、及硼酸钙四种钙盐的组合物。

聚氨基甲酸乙酯树脂的粒子的相对于润滑基油和磺酸钙系增稠剂的总量100重量份的配合量是25重量份，在润滑剂组合物总量中所占的比例为20重量％。润滑剂组合物的混合稠度(25℃)是407。

实施例2

聚氨基甲酸乙酯树脂的粒子的相对于润滑基油和磺酸钙系增稠剂的总量100重量份的配合量是50重量份，在润滑剂组合物总量中所占的比例为30重量％，除此以外，与实施例1相同，制造出润滑剂组合物。润滑剂组合物的混合稠度(25℃)是409。

实施例3

聚氨基甲酸乙酯树脂的粒子的相对于润滑基油和磺酸钙系增稠剂的总量100重量份的配合量是67重量份，在润滑剂组合物的总量中所占的比例为40重量％，除此以外，与实施例1相同，制造出润滑剂组合物。润滑剂组合物的混合稠度(25℃)是404。

比较例1

除不配合聚氨基甲酸乙酯树脂的粒子以外，除此以外，与实施例1相同，制造出润滑剂组合物。润滑剂组合物的混合稠度(25℃)是398。

比较例2

除作为增稠剂采用芳香族二氨系增稠剂以外，除此以外，与实施例2相同，制造出润滑剂组合物。润滑剂组合物的混合稠度(25℃)是401。

比较例3

除作为增稠剂采用脂肪族二氨系增稠剂以外，除此以外，与实施例2相同，制造出润滑剂组合物。润滑剂组合物的混合稠度(25℃)是393。

比较例4

除作为增稠剂采用钡组合物系增稠剂以外，除此以外，与实施例2相同，制造出润滑剂组合物。润滑剂组合物的混合稠度(25℃)是388。

离油度试验

用上述各实施例、比较例制造的润滑剂组合物的在100℃、24小时的离油度是按日本工业规格JIS K2220：20003“油脂”所收的试验方法测定的。结果如表1所示。

齿轮打击声测定

将用实施例、比较例制造的润滑剂组合物充填到图1、2所示的电动动力转向装置的实际的减速机中，测定齿轮打击声(dB(A))。还有，蜗杆传动机构是使铁系金属制的蜗杆和聚酰亚胺系树脂系树脂制的蜗轮配合。齿轮啮合间隙是2′。结果如表1所示。而且，表中增稠剂栏的符号如下。

Ca-sul：磺酸钙系增稠剂的

Alom-urea：芳香族二氨系增稠剂

Phat-urea：脂肪族二氨系增稠剂

Ba-compl：钡组合物系增稠剂

表1

  实施例1  实施例2 实施例3  比较例1  比较例2  比较例3  比较例4  增稠剂  Ca-sul  Ca-sul  Ca-sul  Ca-sul  Alom-  urea  Phat-  urea  Ba-  compl  缓冲材粒  子(重量  ％)  20  30  40  0  30  30  30  混合稠度  407  409  404  398  401  393  388  离油度  (％)  5.1  5.4  5.3  5.5  10.9  9.4  11.0  齿轮打击  声(dB  (A))  51  50  50  57  50  50  50

由表可知，添加了聚氨基甲酸乙酯树脂粒子的比较例2～3的润滑剂组合物与不添加的比较例1相比，可以降低齿轮打击声，但是，和比较例1相比，离油度大。与之相对应，实施例1～3的润滑剂组合物与比较例1相比，都可以使齿轮打击声降低，而且，与比较例1相同，可减小离油度。