JP2008168890A - Telescopic shaft for vehicle steering mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の操舵機構部に組込み、雄軸と雌軸を回転不能に且つ摺動自在に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸に関する。 The present invention relates to a telescopic shaft for vehicle steering that is incorporated in a steering mechanism portion of a vehicle and has a male shaft and a female shaft fitted in a non-rotatable and slidable manner.
図7は、一般的な自動車の操舵機構部15を示すものである。この操舵機構部15は、車体側のメンバ1にアッパブラケット2とロアブラケット3とを介して取付けられたステアリングコラム4と、このステアリングコラム4に回転自在に支持されたステアリングシャフト5と、このステアリングシャフト5の上端に装着されたステアリングホイール6と、ステアリングシャフト5の下端にカルダン軸継手7を介して連結された中間(インターミディエイト)シャフト8と、この中間シャフト8にカルダン軸継手9を介して連結されたピニオンシャフト10と、ピニオンシャフト10に連結したステアリングラック軸11と、このステアリングラック軸11を支持して車体の別のフレーム12に弾性体13を介して固定されたステアリングラック支持部材14とで構成されている。
FIG. 7 shows a general
中間シャフト8は、雄スプライン軸8aと雌スプライン軸8bとを嵌合した伸縮軸が採用されている(以下、伸縮軸8と称する)。この伸縮軸8には、自動車が走行する際に発生する軸方向の変位を吸収し、ステアリングホイール6上にその変位や振動を伝えない性能が要求される。
このような性能は、車体がサブフレーム構造となっていて、操舵機構部15の上部を固定するメンバ1とステアリングラック支持部材14が固定されているフレーム12とが別体となっており、ステアリングラック支持部材14がゴムなどの弾性体13を介してフレーム12に締結固定されている構造の場合に要求される。
The
In such a performance, the vehicle body has a sub-frame structure, and the member 1 that fixes the upper part of the
また、その他のケースとして、カルダン軸継手9をピニオンシャフト10に締結する際に、作業者が伸縮軸8を一旦収縮させからピニオンシャフト10に嵌合させて締結させるために伸縮機能が必要とされる。
さらに、操舵機構部15の上部にあるステアリングシャフト5も、雄スプライン軸5aと雌スプライン軸5bとを嵌合したものである(以下、伸縮軸5と称する)。この伸縮軸5は、運転者が自動車を運転するのに最適な運転姿勢を確保するためにステアリングホイール6の位置を軸方向に移動し、その位置を調整するテレスコ機能が要求されるため、軸方向に伸縮する機能が要求される。
As another case, when the cardan shaft joint 9 is fastened to the
Further, the steering shaft 5 at the upper part of the
ここで、伸縮軸5,8には、雄軸スプライン5a,8a及び雌スプライン軸5b,8bの嵌合部におけるガタ音を低減すること、ステアリングホイール6上のガタ感を低減すること、さらには、軸方向摺動時における摺動抵抗を低減することが要求される。
そこで、例えば特許文献1のように、伸縮軸5,8の雄スプライン軸5a,8aに対して、ナイロン膜をコーティングし、さらに摺動部にグリースを塗布し、金属騒音、金属打音等を吸収または緩和すると共に摺動抵抗の低減と回転方向ガタの低減とを行ってきた。この場合、ナイロン膜を形成する工程としてはシャフトの洗浄→プライマー塗布→加熱→ナイロン粉末コート→粗切削→仕上げ切削→雄スプライン軸との選択嵌合が行われている。最終の切削加工は、既に加工済みの雄スプライン軸の加工精度に合わせてダイスを選択して加工を行う。
Therefore, as in Patent Document 1, for example, the
しかしながら、上述したようにナイロン膜を形成した伸縮軸は、最終の仕上げ切削を高精度に仕上げるために、加エコストが非常に高くなるという問題点があった。
また、膜の材料として、非強化のナイロンを使用しているため、徐々にへたり(クリープ)が発生し、雄スプライン軸と雌スプライン軸との間に微小なガタが発生する場合があった。
However, as described above, the telescopic shaft formed with the nylon film has a problem that the processing cost becomes very high in order to finish the final finish cutting with high accuracy.
In addition, because non-reinforced nylon is used as the material for the membrane, sag (creep) gradually occurs, and minute backlash may occur between the male spline shaft and the female spline shaft. .
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、耐クリープ性が向上し、ガタ発生が少ない低加工コストの車両ステアリング用伸縮軸を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a vehicle steering telescopic shaft that has improved creep resistance and low backlash and has a low processing cost.
上記目的を達成するために、請求項1に係る車両ステアリング用伸縮軸は、車両の操舵機構部に組み込み、雄軸と雌軸を回転不能に且つ摺動自在に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸において、前記雄軸と前記雌軸との間に、充填剤を5〜50wt%で含有する合成樹脂組成物からなる樹脂層を設けた。
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の車両ステアリング用伸縮軸において、前記充填剤は、モース硬度が4.5以下のものである。
To achieve the above object, a telescopic shaft for vehicle steering according to claim 1 is incorporated in a steering mechanism portion of a vehicle, and a telescopic shaft for vehicle steering in which a male shaft and a female shaft are non-rotatably and slidably fitted. The resin layer which consists of a synthetic resin composition containing 5-50 wt% of fillers was provided between the male shaft and the female shaft.
According to a second aspect of the present invention, in the telescopic shaft for vehicle steering according to the first aspect, the filler has a Mohs hardness of 4.5 or less.
また、請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の車両ステアリング用伸縮軸において、前記樹脂層の厚さは、100〜2000μmの範囲に設定されている。
また、請求項4記載の発明は、請求項1乃至3の何れか1項記載の車両ステアリング用伸縮軸において、前記充填剤を、チタン酸カリウムウイスカー、酸化亜鉛ウイスカー、塩基性硫酸マグネシウム、セピオライト、炭酸カルシウムウイスカー、ウォラストナイトから選ばれる少なくともーつとした。
According to a third aspect of the present invention, in the telescopic shaft for vehicle steering according to the first or second aspect, the thickness of the resin layer is set in the range of 100 to 2000 μm.
The invention according to claim 4 is the telescopic shaft for vehicle steering according to any one of claims 1 to 3, wherein the filler is potassium titanate whisker, zinc oxide whisker, basic magnesium sulfate, sepiolite, At least one selected from calcium carbonate whisker and wollastonite was used.
また、請求項5記載の発明は、請求項1乃至3の何れか1項に記載の車両ステアリング用伸縮軸において、前記充填剤を含有させるベース樹脂を、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド46、ポリアミド12、ポリアミド11、変性ポリアミド6T、ポリアミド9T、ポリアミドMXD6等のポリアミド樹脂、ポリビニリデンフルオライド、四フッ化エチレン−エチレン共重合体、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体、四フッ化エチレン−パーフルオロビニルエーテル共重合体等のフッ素樹脂等からなる耐熱性を有する合成樹脂とした。
According to a fifth aspect of the present invention, in the telescopic shaft for vehicle steering according to any one of the first to third aspects, the base resin containing the filler is a polyphenylene sulfide resin, a polyether ether ketone resin, Polyamide resin such as polyamide 6, polyamide 66,
また、請求項6記載の発明は、請求項5記載の車両ステアリング用伸縮軸において、前記充填剤を含有させるベース樹脂を、23℃の温度環境下で24時間放置した後の吸水率が0.1wt%以下の樹脂を使用することを特徴とする。
また。請求項7記載の発明は、請求項1乃至6の何れか1項記載の車両ステアリング用伸縮軸において、前記樹脂層を、前記雄軸の外周に設けた樹脂スリーブとした。
According to a sixth aspect of the present invention, in the telescopic shaft for vehicle steering according to the fifth aspect, the water absorption after the base resin containing the filler is allowed to stand for 24 hours in a 23 ° C. temperature environment is 0. 1 wt% or less of resin is used.
Also. A seventh aspect of the present invention is the vehicle steering telescopic shaft according to any one of the first to sixth aspects, wherein the resin layer is a resin sleeve provided on an outer periphery of the male shaft.
さらに、請求項8記載の発明は、請求項1乃至6の何れか1項記載の車両ステアリング用伸縮軸において、前記樹脂層を、前記雌軸の内周に設けた樹脂皮膜とした。
The invention according to
本発明に係る車両ステアリング用伸縮軸によれば、耐クリープ性に優れ、ガタが発生せず摺動安定性が向上した低コストの車両ステアリング用伸縮軸を得ることができる。 According to the telescopic shaft for vehicle steering according to the present invention, it is possible to obtain a low-cost telescopic shaft for vehicle steering that has excellent creep resistance, does not generate backlash, and has improved sliding stability.
以下、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施形態という。)を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図7で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
図1は本発明に係る第1実施形態の車両ステアリング用伸縮軸(以下、伸縮軸)の分解斜視図であり、図2は第1実施形態の伸縮軸の雄スプライン軸の横断面図である。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the structure shown in FIG. 7, and the description is abbreviate | omitted.
FIG. 1 is an exploded perspective view of a telescopic shaft for vehicle steering (hereinafter referred to as a telescopic shaft) according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a male spline shaft of the telescopic shaft of the first embodiment. .
図1に示すように、本実施形態の伸縮軸20は、相互にスプライン嵌合した雄スプライン軸21と雌スプライン軸22とで構成されている。
図2に示すように、雄スプライン軸21の外周面には、樹脂スリーブ23が嵌合されている。樹脂スリーブ23は、別体で射出成形した後、雄スプライン軸21に圧入することで固定してよいし、雄スプライン軸21をコアにしたインサート成形で形成してもよい。
As shown in FIG. 1, the
As shown in FIG. 2, a
樹脂スリーブ23の厚さは、100〜2000μmの範囲に設定されている。樹脂スリーブ23の厚さが100μm未満の場合は、一定以上の強度が確保するのが難しく、使用中に亀裂等の発生するおそれがある。それに対して、樹脂スリーブ23の厚さが2000μmを越える場合には、温度上昇時に雌スプライン軸22との間の線膨張係数の差が増大してガタが大きくなるおそれがある。
The thickness of the
樹脂スリーブ23の樹脂材料は、モース硬度が4.5以下の充填剤を合成樹脂組成物全量に対して5〜50wt%(重量%)、より好ましくは15〜40wt%を含有するように設定されている。充填剤の含有量が5wt%未満の場合は、耐クリープ性が低下し、充填剤の含有量が50wt%を超える場合には、耐クリープ性は向上するものの、成形時の流動性が悪くなり、樹脂スリーブ23を均一な厚さで成形するのが困難になる。
The resin material of the
充填剤は、樹脂スリーブ23の樹脂材料に対する接着性を考慮して、シランカップリング剤等の表面処理が行われたものを使用すると、樹脂スリーブ23全体の強度が向上する。
モース硬度が4.5以下の充填剤としては、表1に示すように、モース硬度を示す針状形状のものが使用されている。具体的には、チタン酸カリウムウイスカー、酸化亜鉛ウイスカー(テトラポット状)、塩基性硫酸マグネシウム、セピオライト、炭酸カルシウムウイスカー、ウォラストナイト等である。
Considering the adhesiveness of the
As the filler having a Mohs hardness of 4.5 or less, as shown in Table 1, a needle-shaped material having a Mohs hardness is used. Specifically, potassium titanate whisker, zinc oxide whisker (tetrapot shape), basic magnesium sulfate, sepiolite, calcium carbonate whisker, wollastonite and the like.
表1のように充填剤のモース硬度を4.5以下とすると、雌スプライン軸22を熱処理等の硬質化処理を実施していない鉄(生材;モース硬度4.5)製としても、表面を傷つけることはなく、特に硬質化処理を行っている鉄材を用いる必要がないため、低コスト化が可能となる。
As shown in Table 1, when the Mohs hardness of the filler is 4.5 or less, the
また、表1で示した充填剤を含有させるベース樹脂としては、一定以上の耐熱性を有するものが好ましく、具体的には、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド46、ポリアミド12、ポリアミド11、変性ポリアミド6T、ポリアミド9T、ポリアミドMXD6等のポリアミド樹脂、ポリビニリデンフルオライド、四フッ化エチレン−エチレン共重合体、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体、四フッ化エチレン−パーフルオロビニルエーテル共重合体等のフッ素樹脂等が使用されている。
Further, as the base resin containing the filler shown in Table 1, those having a certain level of heat resistance are preferable. Specifically, polyphenylene sulfide resin, polyether ether ketone resin, polyamide 6, polyamide 66,
前述した充填剤を含有させるベース樹脂の中で、23℃、24hr後の吸水率が0.1wt%以下と低いポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリビニリデンフルオライド、四フッ化エチレン−エチレン共重合体、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体等のフッ素樹脂が更に好適である。
また、前述のフッ素樹脂の中で、四フッ化エチレン−エチレン共重合体、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体、四フッ化エチレン−パーフルオロビニルエーテル共重合体は、樹脂自体の静摩擦係数が0.1以下(対磨き鋼)と低いので、合成樹脂組成物全体の摩擦係数もその分低い。そのため、本発明の樹脂スリーブに使用される合成樹脂組成物のベース樹脂に使用した場合には、摺動性が向上する。そして、上述した合成樹脂組成物には、さらに、酸化防止剤・熱安定剤等の各種添加剤や、耐衝撃性を改善するために、エチレンプロピレン非共役ジエンゴム(EPDM)、微粒子状のアクリルゴム、微粒子状のアクリロニトリルブタジエンゴム等のゴム状物質を含有させる配合としてもよい。
Among the above-mentioned base resins containing a filler, polyphenylene sulfide resin, polyether ether ketone resin, polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene-ethylene having a low water absorption of 0.1 wt% or less after 24 hours at 23 ° C. Fluorine resins such as copolymers and ethylene tetrafluoride-hexafluoropropylene copolymers are more preferred.
Among the above-mentioned fluororesins, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene-perfluorovinyl ether copolymer are used for static friction of the resin itself. Since the coefficient is as low as 0.1 or less (against polished steel), the friction coefficient of the entire synthetic resin composition is also low accordingly. Therefore, when used as a base resin of a synthetic resin composition used for the resin sleeve of the present invention, the slidability is improved. The above-mentioned synthetic resin composition further includes various additives such as antioxidants and heat stabilizers, ethylene propylene non-conjugated diene rubber (EPDM), fine particle acrylic rubber to improve impact resistance. Alternatively, a compound containing a rubber-like substance such as fine particle acrylonitrile butadiene rubber may be used.
また、充填剤を含有させるベース樹脂にポリアミド樹脂を用いた場合、雄スプライン軸21の表面と樹脂スリーブ23の内周面との間に接着層を設けると、吸水による寸法変化をさらに抑制することができる。ここで、接着層を形成するには、例えば、雄スプライン軸21の表面にシランカップリング剤を塗布してから、樹脂スリーブ23を加熱圧入、或いはインサート成形後、高周波加熱を行う方法がある。高周波加熱を行う方法では、強固な接着層が形成すると同時に、雄スプライン軸21の表面に隣接する樹脂スリーブ23の内周面(界面)のみが溶融し、圧入(インサート成形)によって発生した残留応力の除去を併せて行うこともできる。
Further, when a polyamide resin is used as the base resin containing the filler, if an adhesive layer is provided between the surface of the
そして、高周波加熱時の、雄スプライン軸21の表面温度は、200〜450℃で行うと、接着力が強固になる。加熱雰囲気は大気中でもよいが、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中で行うと、樹脂等の酸化劣化を抑制することができる。
接着に用いられるシランカップリング剤は、その化学構造の一端に加水分解性基であるアルコキシ基を有しており、このアルコキシ基が加水分解して水酸基に変化し、この水酸基が金属表面の水酸基と脱水縮合を起こすことにより、金属との間で高い結合力を持つ共有結合を形成する。また、他端には有機官能基を有しており、この有機官能基がポリアミド樹脂の分子構造中のアミド結合と結合する。そして、これらの結合により、芯管と樹脂部とが強固に結合される。
And if the surface temperature of the
The silane coupling agent used for adhesion has an alkoxy group which is a hydrolyzable group at one end of its chemical structure, and this alkoxy group is hydrolyzed to change into a hydroxyl group, and this hydroxyl group is a hydroxyl group on the metal surface. As a result of dehydration condensation, a covalent bond with a high bonding strength is formed with the metal. Further, the other end has an organic functional group, and this organic functional group is bonded to an amide bond in the molecular structure of the polyamide resin. And by these coupling | bonding, a core pipe and a resin part are couple | bonded firmly.
なお、有機官能基としては、アミノ基、エポキシ基が好適であり、このような有機官能基を有するシランカップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。特に、有機官能基としてエポキシ基を持つものは、アミド結合との反応性が高くなる。 As the organic functional group, an amino group and an epoxy group are suitable. As the silane coupling agent having such an organic functional group, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, β (3,4-epoxy) (Cyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-ureidopropyltriethoxysilane, and the like. In particular, those having an epoxy group as an organic functional group have high reactivity with an amide bond.
接着層を芯管の外周面とより強固に結合させるために、雄スプライン軸21の表面に、表面水酸基が増やすために、酸素プラズマ等による表面処理を施すと更に好適である。
また、接着力の増加を含めて、樹脂スリーブ23と雄スプライン軸21の密着性の向上と雄スプライン軸21の境界部の滑り抜け防止を目的にして、雄スプライン軸21の表面には、予めエアーブラスト加工等を施しておいてもよい。エアーブラスト後の雄スプライン軸21の表面の粗さとしては、Ra1.0〜2.0程度が適当である。
In order to more firmly bond the adhesive layer to the outer peripheral surface of the core tube, it is more preferable to subject the surface of the
In addition, in order to improve the adhesion between the
また、雄スプライン軸21の表面の粗面化は、他のベース樹脂を使用した場合でも、界面部の接合性(密着性)が向上するので好適である。
したがって、本実施形態によると、合成樹脂組成物全量に対して5〜50wt%の充填剤を含有した樹脂スリーブ23が雄スプライン軸21に嵌合されているので、耐クリープ性に優れた伸縮軸20を得ることができる。
Further, the roughening of the surface of the
Therefore, according to this embodiment, since the
また、充填剤のモース硬度を、鉄のモース硬度の4以下とすることで、雌スプライン軸22を鉄の生材で形成しても摩耗が発生しにくいことから、伸縮軸20の低コスト化を図ることができる。
また、合成樹脂組成物のベース樹脂として、吸水率が0.1wt%以下の低吸水樹脂を用いているので、高温多湿環境であっても、摺動安定性が向上した伸縮軸20を得ることができる。
In addition, since the Mohs hardness of the filler is 4 or less of the Mohs hardness of iron, even if the
Moreover, since the low water absorption resin whose water absorption is 0.1 wt% or less is used as the base resin of the synthetic resin composition, the
さらに、樹脂スリーブ23の厚さを100〜2000μmの範囲に設定しているので、使用中の亀裂等の発生を防止して一定以上の強度を確保することができ、温度上昇時に雌スプライン軸22との間の線膨張係数の差を抑制してガタ付きを防止することができる。
なお、図1及び図2の第1実施形態では、雄スプライン軸21の外周面に樹脂スリーブ23を嵌合した伸縮軸20について説明したが、本発明の要旨がこれに限定されるものではなく、図3の第2実施形態で示すように、雌スプライン軸22の内周面に、モース硬度が4.5以下の充填剤を5〜50wt%含有する合成樹脂組成物からなる樹脂皮膜24を、樹脂スリーブ23と同様の厚さ等の条件、ベース樹脂、充填剤で形成する場合であっても、耐クリープ性に優れ、高温多湿環境であっても摺動安定性が向上し、低コストの伸縮軸20を製造することができる。
Further, since the thickness of the
In the first embodiment of FIGS. 1 and 2, the
次に、図4及び図5は、本発明に係る第3実施形態の伸縮軸を示すものである。
図4は第3実施形態の伸縮軸の横断面図であり、図5は雄シャフトに樹脂スリーブを取付け、雌シャフトを外嵌する前の状態を示す斜視図である。
図4に示すように、本実施形態の伸縮軸30は、雄シャフト31、雌シャフト32及び雄シャフト31の外周に嵌合されている環状の樹脂スリーブ33とで構成されている。
Next, FIG.4 and FIG.5 shows the expansion-contraction axis | shaft of 3rd Embodiment which concerns on this invention.
FIG. 4 is a transverse sectional view of the telescopic shaft of the third embodiment, and FIG. 5 is a perspective view showing a state before a resin sleeve is attached to the male shaft and the female shaft is externally fitted.
As shown in FIG. 4, the
雄シャフト31は中実柱形状であり、その外周には、軸心から放射状に突出し、90度間隔をあけて軸方向凸条34が4個形成されている。
雌シャフト32は中空筒形状であり、その内周には、雄シャフト31の軸方向凸条34と同一位相位置に、軸直角断面が略コ字形状の軸方向溝35が4個形成されている。
樹脂スリーブ33は中空筒形状であり、雄シャフト31の軸方向凸条34と雌シャフト32の軸方向溝35との間の隙間を埋めるように、雄シャフト31の外周に外嵌されている。この樹脂スリーブ33の外周には、軸方向に所定間隔をあけた位置で周方向に連続する環状凹部36が複数形成されており、この環状凹部36に潤滑剤が溜まるようにしている。
The
The
The
そして、本実施形態も、樹脂スリーブ33は厚さを100〜2000μmの範囲に設定しており、合成樹脂組成物全量に対して5〜50wt%の充填剤を含有したものが雄シャフト31に嵌合されている。また、樹脂スリーブ33の充填剤のモース硬度は、鉄のモース硬度の4.5以下としているとともに、樹脂スリーブ33の合成樹脂組成物のベース樹脂として、吸水率が0.1wt%以下の低吸水樹脂が用いられている。さらに、環状凹部36に溜まる充填剤は、シランカップリング剤等の表面処理が行われたものを使用している。
Also in this embodiment, the
したがって、上記構成の本実施形態の伸縮軸30も、第1実施形態の伸縮軸20と同様の効果を奏することができる。
なお、雌シャフト32の軸方向溝35に、モース硬度が4.5以下の充填剤を5〜50wt%含有する合成樹脂組成物からなる樹脂皮膜を、樹脂スリーブ33と同様の厚さ等の条件、ベース樹脂、充填剤で形成する場合であっても、耐クリープ性に優れ、高温多湿環境であっても摺動安定性が向上し、低コストの伸縮軸30を製造することができる。
Therefore, the
The resin film made of a synthetic resin composition containing 5 to 50 wt% of a filler having a Mohs hardness of 4.5 or less is formed in the
次に、図6は、本発明に係る第4実施形態の伸縮軸を示す横断面図である。
第4実施形態の伸縮軸40は、雄シャフト41と、雌シャフト42と、雌シャフト42に固定した樹脂スリーブ44とで構成されている。
雄シャフト41は中実柱形状であり、その外周には、軸心から放射状に突出し、120度間隔をあけて軸方向凸条45が3個形成されている。
Next, FIG. 6 is a cross-sectional view showing the telescopic shaft of the fourth embodiment according to the present invention.
The
The
雌シャフト42は中空筒形状であり、その内周には、雄シャフト41の軸方向凸条45と同一位相位置に、軸直角断面が略コ字形状の軸方向溝46が3個形成されている。
また、雄シャフト41の軸方向凸条45の外周には、軸方向溝46の内周に当接することで雄シャフト41及び雌シャフト42の回転を不能とし、雌シャフト42を軸方向に摺動させる機能を併せて持っている樹脂スリーブ44が固定されている。
The
Further, the
そして、この場合の樹脂スリーブ44は、最薄部において厚さを100〜2000μmの範囲に設定しており、合成樹脂組成物全量に対して5〜50wt%の充填剤を含有した皮膜である。この樹脂スリーブ44の充填剤のモース硬度は、鉄のモース硬度の4.5以下としているとともに、樹脂スリーブ44の合成樹脂組成物のベース樹脂として、吸水率が0.1wt%以下の低吸水樹脂が用いられている。
And the
したがって、上記構成の本実施形態の伸縮軸40も、第1実施形態の伸縮軸20と同様の効果を奏することができる。
Therefore, the
次に、第1実施形態で示した合成樹脂組成物が異なる樹脂スリーブ23を雄スプライン軸21に嵌合した複数種類の伸縮軸20の摺動安定性と耐久性について評価した結果を表2に示す。
なお、雄スプライン軸21は外径20mm、長さ140mmのものを使用し、この雄スプライン軸21の樹脂スリーブ23(長さ50mm)を嵌合する部分の表面粗さをエアーブラストでRa1.0〜1.5に粗い面としている。
Next, Table 2 shows the results of evaluating the sliding stability and durability of the multiple types of
The
そして、実施例1の樹脂スリーブ23は、雄スプライン軸21をコアにしたインサート成形により形成する。合成樹脂組成物は、直鎖状PPS合成樹脂組成物(チタン酸カリウムイスカー表面処理品を30wt%含有した例えばポリプラステックス製フォートロン(商標登録)3130A1)とし、厚さは500μmとする。
また、実施例2の樹脂スリーブ23は、合成樹脂組成物の充填剤を、四フッ化エチレン−エチレン共重合体合成樹脂組成物(チタン酸カリウムウイスカー表面処理品を25wt%含有した例えば大塚化学製ティスモ ポチコンFT24)としたことが実施例1と異なる。
The
In addition, the
また、実施例3の樹脂スリーブ23は、合成樹脂組成物のベース樹脂を、ポリアミド9T樹脂(例えばクラレ製ジェネスタ(商標登録)N100OA)を70wt%とし、合成樹脂組成物の充填剤を、テトラポッド形状酸化亜鉛ウイスカー表面処理品(例えばアムテック製パナテトラ(商標登録)WZ−0511)を30wt%含有するものとしたことが実施例1と異なる。
Further, in the
また、実施例4は、合成樹脂組成物のベース樹脂を、ポリアミド12樹脂(例えば宇部興産製UBESTA(商標登録)3024Uであって熱安定剤を含有したもの)を70wt%とし、合成樹脂組成物の充填剤を、チタン酸カリウムウイスカー表面処理品(例えば大塚化学製テイスモ(商標登録)D−102であってエポキシ系シランカップリング剤処理を行なったもの)を30wt%含有するものとしたことが実施例1と異なる。
In Example 4, the base resin of the synthetic resin composition is 70 wt% of
さらに、実施例5は、実施例4とほぼ同じ構成で、雄スプライン軸21をコアにして樹脂スリーブ23をインサート成形し、その後に、雄スプライン軸21の表面にエポキシ系シランカップリング剤を高周波融着(200℃、30秒)で塗布する。塗布方法は、シランカップリング剤(例えば日本ユニカー製エポキシ系シランカップリング剤A−187:γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)の5%エタノール溶液に、室温で10秒浸漬することで、雄スプライン軸21の表面に塗膜を得るようにした。
Further, the fifth embodiment has almost the same configuration as the fourth embodiment, and the
さらにまた、実施例6は、ポリアミド66樹脂(例えば宇部興産製UBEナイロン2020UW1:銅系熱安定剤含有)を60wt%とし、合成樹脂組成物の充填剤を、ウォラストナイト表面処理品(例えばキンセイマテック製WIC−10であってアミノ系シランカップリング剤処理を行なったもの)を40wt%含有するものとしたことが実施例1と異なる。 Furthermore, in Example 6, the polyamide 66 resin (for example, UBE nylon 2020UW1: copper-based heat stabilizer containing) manufactured by Ube Industries is 60 wt%, and the filler of the synthetic resin composition is used as a wollastonite surface-treated product (for example, Kinsei). Example 1 differs from Example 1 in that it contains 40 wt% of WIC-10 manufactured by Matec and treated with an amino-based silane coupling agent.
比較例1は、従来の工程(雄スプライン軸の表面にナイロン膜をコーティングし、摺動部にグリースを塗布する工程:シャフトの洗浄→プライマー塗布→加熱→ナイロン粉末コート→粗切削→仕上げ切削→雄スプライン軸)で、洗浄後にプライマー処理を行った雄スプライン軸の表面に、ナイロン11(PA11:例えばアルケマ製リルサンBMN O TLD、熱安定剤・UV安定剤添加グレード)の粉末コーティングを実施して皮膜を形成し、その後、切削加工で膜厚500μmに調整した雄スプライン軸21を形成した。
Comparative Example 1 is a conventional process (the process of coating the surface of the male spline shaft with a nylon film and applying grease to the sliding part: cleaning of the shaft → primer application → heating → nylon powder coating → rough cutting → finish cutting → On the surface of the male spline shaft that had been subjected to primer treatment after washing with a male spline shaft, a powder coating of nylon 11 (PA11: for example, Arkema's Rilsan BMN O TLD, thermal stabilizer / UV stabilizer added grade) was performed. A film was formed, and then a
比較例2は、実施例1と略同じで、樹脂スリーブ23を、ナイロン66(PA66)のみで形成している。
(摺動安定性の評価)
実施例1〜実施例6及び比較例1、2の摺動安定性の評価は、各雄スプライン軸試験体(実施例1〜5及び比較例)の表面にグリース塗布してから雌スプライン軸22に圧入し、50℃、50%RHの環境下(以下、条件Iと称する)、或いは、60℃、90
%RHの環境下(以下、条件IIと称する)で放置し、所定時間経過後(70h、300h、500h)に摺動荷重を測定し、初期に対して20wt%を超えて向上したものを不合格「×」とし、それ以下のものを合格「○」とした。
Comparative Example 2 is substantially the same as Example 1, and the
(Evaluation of sliding stability)
The sliding stability of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 was evaluated by applying grease to the surface of each male spline shaft specimen (Examples 1 to 5 and Comparative Example) and then
% RH (hereinafter referred to as Condition II), the sliding load was measured after a predetermined time (70 h, 300 h, 500 h), and the improvement improved by more than 20 wt% with respect to the initial value was rejected. A pass “×” was given, and a pass “○” was given below.
(耐久性の評価)
摺動安定性を確認した各雄スプライン軸試験体(実施例1〜6及び比較例1、2)を、30℃、50%RHの環境下(以下、条件IIIと称する)、50℃、90%RHの環境下(以下、条件IVと称する)、80℃、50%RHの環境下(以下、条件Vと称する)、80℃、90%RHの環境下(以下、条件VI称する)で10万回の摺動を行い、初期の騒音レペルに対して、2dB以上を越えて騒音レベルが向上したものを不合格「×」、騒音レベルの向上が2dB以下のものを合格「○」とした。
(Durability evaluation)
Each male spline shaft specimen (Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2) whose sliding stability was confirmed was placed in an environment of 30 ° C. and 50% RH (hereinafter referred to as Condition III), 50 ° C. and 90 ° C. 10% at 80 ° C. and 50% RH (hereinafter referred to as Condition V), and at 80 ° C. and 90% RH (hereinafter referred to as Condition VI) in an environment of% RH (hereinafter referred to as Condition IV). After sliding 10,000 times, the noise level improved over 2dB with respect to the initial noise level was rejected as “x”, and the noise level was improved as 2dB or less as “good”. .
また、耐久性は常温、常湿環境では大差が見られないものの、クリープが加速する高温環境や吸水寸法変化が拡大する多湿環境では、実施例1、実施例2で示した合成樹脂組成物を用いたものに優位性が見られた。
また、ナイロン系のベース樹脂を用いても、接着層を設けることで、充填剤を含有する分吸水寸法変化が小さい実施例1〜実施例6は、充填剤を含有しないナイロン系樹脂を用いている比較例1、2に比べて、多湿環境で優位差が見られる。そして、低摩擦係数を有するフッ素樹脂をベース樹脂とした実施例2が最も低い摺動荷重で作動し、摺動性に優れていることが確認された。
In addition, although there is no great difference in durability in a normal temperature and normal humidity environment, the synthetic resin compositions shown in Examples 1 and 2 are used in a high temperature environment in which creep is accelerated and in a humid environment in which water absorption dimensional change is expanded. The advantage was seen in what was used.
Moreover, even if it uses a nylon-type base resin, Example 1- Example 6 with a small water absorption dimensional change containing a filler by providing an adhesive layer uses the nylon-type resin which does not contain a filler. Compared with Comparative Examples 1 and 2, there is a significant difference in a humid environment. And it was confirmed that Example 2 which used the fluororesin which has a low friction coefficient as the base resin operate | moved by the lowest sliding load, and was excellent in slidability.
1…車体側のメンバ、2…アッパブラケット、3…ロアブラケット、4…ステアリングコラム、5…ステアリングシャフト、6…ステアリングホイール、7…カルダン軸継手、9…カルダン軸継手、10…ピニオンシャフト、11…ステアリングラック軸11、12…車体の別のフレーム、13…弾性体、14…ステアリングラック支持部材、15…操舵機構部、20…伸縮軸(車両ステアリング用伸縮軸、ステアリングシャフト、中間シャフト)、21…雄スプライン軸(雄軸)、22…雌スプライン軸(雌軸)、23…樹脂スリーブ(樹脂層)、24…樹脂皮膜(樹脂層)、30…伸縮軸(車両ステアリング用伸縮軸、ステアリングシャフト、中間シャフト)、31…雄シャフト(雄軸)、32…雌シャフト(雌軸)、33…樹脂スリーブ(樹脂層)、34…軸方向凸条、35…軸方向溝、36…環状凹部、40…伸縮軸、41…雄シャフト、42…雌シャフト、44…樹脂スリーブ、45…軸方向凸条、46…軸方向溝
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Member on the vehicle body side, 2 ... Upper bracket, 3 ... Lower bracket, 4 ... Steering column, 5 ... Steering shaft, 6 ... Steering wheel, 7 ... Cardan shaft joint, 9 ... Cardan shaft joint, 10 ... Pinion shaft, 11 ... steering
Claims (8)
前記雄軸と前記雌軸との間に、充填剤を5〜50wt%で含有する合成樹脂組成物からなる樹脂層を設けたことを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸。 In a vehicle steering mechanism, a telescopic shaft for vehicle steering in which a male shaft and a female shaft are non-rotatably and slidably fitted,
A telescopic shaft for vehicle steering, wherein a resin layer made of a synthetic resin composition containing 5 to 50 wt% of a filler is provided between the male shaft and the female shaft.
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