JP2016052870A - インターミディエートシャフト - Google Patents

インターミディエートシャフト Download PDF

Info

Publication number
JP2016052870A
JP2016052870A JP2014180535A JP2014180535A JP2016052870A JP 2016052870 A JP2016052870 A JP 2016052870A JP 2014180535 A JP2014180535 A JP 2014180535A JP 2014180535 A JP2014180535 A JP 2014180535A JP 2016052870 A JP2016052870 A JP 2016052870A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fatty acid
higher fatty
acid metal
shaft
spline
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014180535A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6455703B2 (ja
Inventor
一徳 三宅
Kazunori Miyake
一徳 三宅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JTEKT Corp
Original Assignee
JTEKT Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JTEKT Corp filed Critical JTEKT Corp
Priority to JP2014180535A priority Critical patent/JP6455703B2/ja
Priority to US14/833,438 priority patent/US9618052B2/en
Priority to CN201510535463.2A priority patent/CN105398489B/zh
Priority to EP15183450.4A priority patent/EP2998190B1/en
Publication of JP2016052870A publication Critical patent/JP2016052870A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6455703B2 publication Critical patent/JP6455703B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/10Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially
    • F16D1/101Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially without axial retaining means rotating with the coupling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/16Steering columns
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/16Steering columns
    • B62D1/20Connecting steering column to steering gear
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M105/00Lubricating compositions characterised by the base-material being a non-macromolecular organic compound
    • C10M105/08Lubricating compositions characterised by the base-material being a non-macromolecular organic compound containing oxygen
    • C10M105/22Carboxylic acids or their salts
    • C10M105/26Carboxylic acids or their salts having more than one carboxyl group bound to an acyclic carbon atom or cycloaliphatic carbon atom
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/02Shafts; Axles
    • F16C3/023Shafts; Axles made of several parts, e.g. by welding
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/02Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions
    • F16D3/06Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions specially adapted to allow axial displacement
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2207/00Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2207/10Carboxylix acids; Neutral salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2207/00Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2207/10Carboxylix acids; Neutral salts thereof
    • C10M2207/12Carboxylix acids; Neutral salts thereof having carboxyl groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms
    • C10M2207/125Carboxylix acids; Neutral salts thereof having carboxyl groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms having hydrocarbon chains of eight up to twenty-nine carbon atoms, i.e. fatty acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10NINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2010/00Metal present as such or in compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10NINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2010/00Metal present as such or in compounds
    • C10N2010/04Groups 2 or 12
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10NINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2030/00Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
    • C10N2030/06Oiliness; Film-strength; Anti-wear; Resistance to extreme pressure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10NINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2030/00Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
    • C10N2030/76Reduction of noise, shudder, or vibrations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10NINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2050/00Form in which the lubricant is applied to the material being lubricated
    • C10N2050/08Solids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10NINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2050/00Form in which the lubricant is applied to the material being lubricated
    • C10N2050/14Composite materials or sliding materials in which lubricants are integrally molded
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/10Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially
    • F16D2001/103Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially the torque is transmitted via splined connections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2300/00Special features for couplings or clutches
    • F16D2300/10Surface characteristics; Details related to material surfaces
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T403/00Joints and connections
    • Y10T403/70Interfitted members
    • Y10T403/7026Longitudinally splined or fluted rod

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Steering Controls (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

【課題】樹脂被覆層が幅広い雰囲気温度の範囲で長期に亘って良好な摺動特性を維持できるため例えばエンジンルーム内にも配設することが可能なインターミディエートシャフトを提供する。【解決手段】外周に外スプライン17が形成された内軸13と、内周に外スプラインと嵌合される内スプラインが形成され、嵌合により内軸に対して軸方向に相対的に摺動可能に連結された筒状の外軸、および、内軸13の外スプライン17の表面17aを、ベース樹脂と、互いに異なる融点ピークを有する2種以上の高級脂肪酸金属塩とを含む樹脂被覆層19によって被覆した、ステアリング装置用のインターミディエートシャフトである。【選択図】図3

Description

本発明は、自動車のステアリング装置に組み込まれるインターミディエートシャフトに関するものである。
インターミディエートシャフトは、例えば内軸と筒状の外軸とをスプライン嵌合によって軸方向に相対的に摺動(伸縮)可能に連結して構成される。
このうち内軸の外周に設けた外スプラインの外周面、または外軸の内周に設けた内スプラインの内周面には、両スプライン間のクリアランスを埋めてガタ音を低減したりステアリング操作時のハンドルのガタを少なくしたりするため、樹脂被覆層を被覆するのが一般的である(例えば特許文献1等参照)。
樹脂被覆層のもとになるベース樹脂としては、機械的強度や自己潤滑性に優れたポリアミド樹脂等が多く用いられる。
特開2012‐117560号公報
近年、従来は自動車の車室内に配設されていたインターミディエートシャフトを例えば雰囲気温度が高温になるエンジンルーム内などにも配設できるようにするため、樹脂被覆層には高い耐熱性を有することが求められるようになってきている。
またその場合には温度上昇に伴う樹脂の膨張によって樹脂被覆層の接触面圧が高圧化してスライド荷重が増大する傾向にあるため、特に上記高温の条件下でのさらなる低摩擦化も要求されるようになってきている。
さらに言えば樹脂被覆層には、特にエンジンを始動させる前の常温付近からエンジン駆動中の高温(140℃程度)までの幅広い雰囲気温度の範囲で、できるだけ長期に亘って良好な摺動特性を有することが必要とされる。
しかし、例えばポリアミド樹脂等のベース樹脂のみからなる従来の樹脂被覆層は特に120℃以上の高温領域で摺動特性が大きく低下して摩耗量が大きく増加するため、エンジンルーム内での使用には適していなかった。
本発明の目的は、樹脂被覆層が幅広い雰囲気温度の範囲で長期に亘って良好な摺動特性を維持できるため例えばエンジンルーム内にも配設することが可能なインターミディエートシャフトを提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明は外周に外スプライン(17)が形成された内軸(13)、
内周に前記外スプラインと嵌合される内スプライン(18)が形成され、前記嵌合により前記内軸に対して軸方向に相対的に摺動可能に連結された筒状の外軸(14)、および
前記外スプラインまたは内スプラインの表面(17a)に形成された、ベース樹脂と、互いに異なる融点ピークを有する2種以上の高級脂肪酸金属塩とを含む樹脂被覆層(19)、
を備えるインターミディエートシャフト(5)である(請求項1)。
なお上記において括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
請求項1記載の発明によれば、樹脂被覆層の相手材との摺動面の近傍でベース樹脂に吸着した状態で存在する、互いに異なる融点ピークを有する2種以上の高級脂肪酸金属塩がそれぞれ個別に、雰囲気温度が自己の融点付近に近づくとベース樹脂から離脱して摺動面に潤滑膜を形成する。
そのため、例えば融点ピークの低い高級脂肪酸金属塩が雰囲気温度の上昇にともなって相転移し、熱的に摺動面から離脱して潤滑膜を維持できなくなっても、より融点の高い別の高級脂肪酸金属塩が潤滑膜を引き継ぐことにより、幅広い雰囲気温度の範囲に亘って摺動面に潤滑膜を存在させ続けることができ、それに伴ってかかる幅広い雰囲気温度の範囲に亘って良好な摺動特性を維持し続けることができる。
また、例えば樹脂被覆層が摺動の繰り返しによって摩耗しても、当該樹脂被覆層内に含まれる新たな高級脂肪酸金属塩が摩耗した摺動面に露出して上記のメカニズムによって潤滑膜を維持するため、長期に亘って良好な摺動特性を維持し続けることができる。
したがって請求項1記載の発明によれば、樹脂被覆層が幅広い雰囲気温度の範囲で長期に亘って良好な摺動特性を維持できるため例えばエンジンルーム内にも配設することが可能なインターミディエートシャフトを提供できる。
本発明の一実施形態にかかるステアリング装置の概略図である。 インターミディエートシャフトの要部の断面図である。 図2のIII−III線に沿う断面図である。 図2のIV−IV線に沿う断面図である。 本発明の実施例1で調製した粉体塗料に配合した高級脂肪酸金属塩の混合物の、熱分析結果を示すグラフである。 本発明の実施例2で調製した粉体塗料に配合した高級脂肪酸金属塩の混合物の、熱分析結果を示すグラフである。 本発明の比較例1で調製した粉体塗料に配合した高級脂肪酸金属塩の、熱分析結果を示すグラフである。 図(a)は、上記実施例1で調製した粉体塗料を用いて作製した中空円筒試験片の、摩擦摩耗試験による高さの変化量と試験温度との関係を示すグラフ、図(b)は、上記摩擦摩耗試験によって求められた摩擦係数と試験温度との関係を示すグラフである。 図(a)は、上記実施例2で調製した粉体塗料を用いて作製した中空円筒試験片の、摩擦摩耗試験による高さの変化量と試験温度との関係を示すグラフ、図(b)は、上記摩擦摩耗試験によって求められた摩擦係数と試験温度との関係を示すグラフである。 図(a)は、本発明の実施例3で調製した粉体塗料を用いて作製した中空円筒試験片の、摩擦摩耗試験による高さの変化量と試験温度との関係を示すグラフ、図(b)は、上記摩擦摩耗試験によって求められた摩擦係数と試験温度との関係を示すグラフである。 図(a)は、上記比較例1で調製した粉体塗料を用いて作製した中空円筒試験片の、摩擦摩耗試験による高さの変化量と試験温度との関係を示すグラフ、図(b)は、上記摩擦摩耗試験によって求められた摩擦係数と試験温度との関係を示すグラフである。 図(a)は、本発明の比較例2で調製した粉体塗料を用いて作製した中空円筒試験片の、摩擦摩耗試験による高さの変化量と試験温度との関係を示すグラフ、図(b)は、上記摩擦摩耗試験によって求められた摩擦係数と試験温度との関係を示すグラフである。
図1は、本発明の一実施形態にかかるステアリング装置の概略図である。
図1を参照して、ステアリング装置1はハンドル2、当該ハンドル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ートシャフト5、インターミディエートシャフト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。
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、その回転が自在継手4、インターミディエートシャフト5、および自在継手6を介してピニオンシャフト7に伝達され、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。
図2は、インターミディエートシャフトの要部の断面図である。
図1、図2を参照して、インターミディエートシャフト5は、例えばロアーシャフトである内軸13と、例えばアッパーシャフトである筒状の外軸14とを備えている。
外軸14の上端は自在継手4のヨーク4aに連結されており、内軸13の下端は自在継手6のヨーク6aに連結されている。
外軸14は、開放端である第一端部15および閉塞端である第二端部16を有している。第二端部16は自在継手4のヨーク4aの端部に連結され、閉塞されている。
図3は、図2のIII−III線に沿う断面図である。また図4は、図2のIV−IV線に沿う断面図である。
図2、図3を参照して、内軸13の外周には軸方向X1に平行な外スプライン17が設けられている。また図2、図4を参照して、外軸14の内周には軸方向X1に平行でかつ外スプライン17と嵌合する内スプライン18が設けられている。
内軸13は第一端部15側から外軸14内に挿入され、外スプライン17と内スプライン18の嵌合すなわちスプライン嵌合により、当該外軸14と軸方向X1に相対摺動可能でかつ同伴回転可能とされている。
図3を参照して、外スプライン17の表面17aは樹脂被覆層19によって被覆されている。
樹脂被覆層19を設けることにより、内軸13と外軸14の間に所定の摺動抵抗を付与するとともに、当該両軸13、14間のクリアランスを埋めてガタ音を低減したり、ステアリング操作時のハンドル2のガタつきを少なくしたりできる。
樹脂被覆層19は、例えば粉体流動浸漬法等の粉体塗装によって形成され、ベース樹脂と、互いに異なる融点ピークを有する2種以上の高級脂肪酸金属塩とを含んでいる。
(ベース樹脂)
ベース樹脂としては、高級脂肪酸金属塩とともに樹脂被覆層19を形成でき、なおかつ先述したエンジンルームでの使用に耐えうる高い耐熱性を有する種々のベース樹脂が使用可能である。
かかるベース樹脂としては、例えばポリアミド610、ポリアミド612、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミドポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、非晶ポリアリレート(PAR)、ポリサルフォン(PSF)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリイミド、ポリエーテルイミド(PEI)、液晶ポリマー(LCP)、フッ素樹脂等のエンジニアリングプラスチック〜スーパーエンジニアリングプラスチック等の1種または互いに相溶性を有する2種以上が挙げられる。
ベース樹脂としては、例えば車室内に配設されるインターミディエートシャフトで多用されているポリアミド11、ポリアミド12等を使用してもよい。この場合も、高級脂肪酸金属塩として互いに異なる融点ピークを有する2種以上を併用することによる先述したメカニズムと、自身の持つ良好な自己潤滑性とによって、例えばインターミディエートシャフトをエンジンルーム内等に配設した際に、幅広い雰囲気温度の範囲で長期に亘って良好な摺動特性を維持し続けることができる。
ただしインターミディエートシャフトをエンジンルーム内等に配設する際の耐熱性等をより一層向上することを考慮すると、ベース樹脂としては、先述したように自己潤滑性に優れたポリアミド樹脂の中でも融点が210℃以上であるものを使用するのが好ましく、特にポリアミド610が好ましい。
なおポリアミド610は、単体で粉体塗料として使用すると溶融時の粘度が高く被着後のつきまわり性が低いためスムースに溶融流展されにくい傾向があるものの、本発明によれば、流動化剤として機能する高級脂肪酸金属塩を配合することで粉体塗料の溶融時の粘度を低下させて流動性を向上できる。
そのため、例えば粉体流動浸漬法によって粉体塗料が入りにくいスプライン間の歯溝の内面等にまで十分な厚みを有する樹脂被覆層を形成できる。
その上、高級脂肪酸金属塩として互いに異なる融点ピークを有する2種以上を併用することによる先述したメカニズムと、自身の持つ良好な自己潤滑性とによって幅広い雰囲気温度の範囲で長期に亘って良好な摺動特性を維持し続けることができる。
(高級脂肪酸金属塩)
高級脂肪酸金属塩としては、例えばパルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等の、特に炭素数16以上の高級脂肪酸の1種または2種と、カルシウム、マグネシウム、亜鉛等の金属との塩のうち特に80℃以上、140℃以下の範囲に互いに異なる融点ピークを有する2種以上の高級脂肪酸金属塩を併用する。
これにより本発明によれば、先に説明したように常温付近から140℃付近までの幅広い雰囲気温度の範囲に亘って樹脂被覆層の摺動面に潤滑膜を存在させ続けて、良好な摺動特性を維持し続けることが可能となる。
なお高級脂肪酸の炭素数が16以上であるのが好ましいのは、炭素数が16未満の高級脂肪酸の金属塩では十分な潤滑効果が得られないおそれがあるためである。
高級脂肪酸金属塩としては、上述した雰囲気温度の範囲に融点ピークを有する種々の高級脂肪酸金属塩の2種以上が併用可能であるが、特に潤滑膜の潤滑性や安定性、溶融時の互いの相溶性やベース樹脂に対する親和性、先述したベース樹脂に対する流動化剤等としての機能、さらには入手のしやすさや取扱性等を考慮するとパルミチン酸、ステアリン酸等の1種または2種の金属塩が好ましい。
また併用する2種以上の高級脂肪酸金属塩としては、それぞれの融点ピーク間の温度差が10℃以上開いたものを組み合わせて用いるのが、できるだけ少ない種類の高級脂肪酸金属塩を併用して、なおかつより広い雰囲気温度の範囲で良好な摺動特性を維持する上で好ましい。
上記高級脂肪酸金属塩の具体例としては、例えば式(1):
で表され、式中のMがMgである化合物(融点ピーク:約94℃)、MがCaである化合物(融点ピーク:約124℃)、式(2):
で表され、式中のMがMgである化合物(融点ピーク:約116℃)、MがCaである化合物(融点ピーク:約140℃)、式(3):
で表され、式中のMがMgである化合物(融点ピーク:約129℃)等が挙げられる。
上記高級脂肪酸金属塩の配合割合は、併用する2種以上の総量がベース樹脂の量(樹脂量)に対して0.05質量%以上、特に0.1質量%以上であるのが好ましく、0.5質量%以下、特に0.3質量%以下であるのが好ましい。
高級脂肪酸金属塩の配合割合がこの範囲未満では、当該高級脂肪酸金属塩を配合することによる、樹脂被覆層の摺動特性を向上する効果が十分に得られないため摩擦係数が高くなったり摩耗量が増加したりするおそれがある。
一方、高級脂肪酸金属塩の配合割合が上記範囲を超えてもそれ以上の効果が得られないだけでなく、樹脂被覆層の機械的強度が低下するため却って摩耗量が増加するおそれがある。
(樹脂被覆層の形成)
ベース樹脂と2種以上の高級脂肪酸金属塩とを含む樹脂被覆層を形成するには、従来同様に粉体流動浸漬法等の粉体塗装が好適に採用される。
粉体流動浸漬法では、まずベース樹脂に上記2種以上の高級脂肪酸金属塩を配合し、混練したのち粉砕して粉体塗料を調製する。
次いで調製した粉体塗料を流動槽内で空気等を吹き込んで浮遊、流動させた状態にし、その中にベース樹脂の融点以上に加熱した内軸13を浸漬する。
そうすると粉体塗料が内軸13の外スプライン17の表面17aに被着されるとともに溶融流展され、その後の冷却に伴って固化されて樹脂被覆層19が形成される。
粉体流動浸漬法によって樹脂被覆層19を形成するための条件は従来同様に設定できる。
樹脂被覆層19を形成する前の表面17aにはあらかじめ下地層を形成してもよい。下地層としては、例えばエポキシ樹脂、ポリアミドイミド樹脂等の硬化性樹脂のワニスを塗布し、硬化反応させて形成される層等が挙げられる。
特にポリアミド610からなる樹脂被覆層19と組み合わせて、高い耐熱性が求められるエンジンルーム内で使用するインターミディエートシャフト5を構成する場合は、ポリアミドイミド樹脂を主剤とする硬化性樹脂のワニスを塗布し、硬化反応させて形成される下地層が好ましい。
樹脂被覆層19の厚みは、内軸13の外スプライン17と外軸14の内スプライン18との間のクリアランスと略一致する厚みとすればよい。また下地層を形成する場合は、当該下地層と樹脂被覆層19の合計の厚みを、上記クリアランスと略一致する厚みとすればよい。
厚みを調整するには、粉体流動浸漬法によって形成した樹脂被覆層19を切削加工等すればよい。
樹脂被覆層19は、外スプライン17の表面17aではなく内スプライン18の表面18aに形成してもよい。ただし両方に被覆層を形成する必要はない。
上記インターミディエートシャフト5が組み込まれるステアリング装置1は図1に示す通常のステアリング装置には限定されず、例えばコラム式の電動パワーステアリング装置その他、種々の方式のパワーステアリング装置であってもよい。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を施すことができる。
〈実施例1〉
高級脂肪酸金属塩としては、図5に示差走査熱量分析(DSC)による熱分析結果を示すように94℃付近、116℃付近、および129℃付近にそれぞれ融点ピークを有する3種の異なる高級脂肪酸金属塩の混合物を用いた。
またベース樹脂としてはポリアミド610を用い、上記高級脂肪酸金属塩の混合物を総量で、上記ポリアミド610の樹脂量に対して0.1質量%となるように配合し、混練したのち粉砕して粉体塗料を調製した。
〈実施例2〉
高級脂肪酸金属塩として、図6に示差走査熱量分析(DSC)による熱分析結果を示すように124℃付近、140℃付近、および192℃付近にそれぞれ融点ピークを有する3種の異なる高級脂肪酸金属塩の混合物を同量配合したこと以外は実施例1と同様にして粉体塗料を調製した。
〈実施例3〉
高級脂肪酸金属塩として、実施例1で使用したのと同じ3種の混合物と、実施例2で使用したのと同じ3種の混合物とを質量比1:1で混合したものを同量配合したこと以外は実施例1と同様にして粉体塗料を調製した。
〈比較例1〉
高級脂肪酸金属塩として、図7に示差走査熱量分析(DSC)による熱分析結果を示すように127℃付近に融点ピークを有する1種のみの高級脂肪酸金属塩を同量配合したこと以外は実施例1と同様にして粉体塗料を調製した。
〈比較例2〉
高級脂肪酸金属塩を配合しなかったこと以外は実施例1と同様にして粉体塗料を調製した。
〈摩擦摩耗試験〉
各実施例、比較例で調製した粉体塗料を成形材料として用いて、樹脂被覆層のモデルとして、日本工業規格JIS K7218−1986「プラスチックのすべり摩耗試験方法」に規定された中空円筒試験片(外径:25.5mm、内径:20mm、高さ:15mm)を作製した。
そしてこの試験片を用いて、同規格に所載のA法(鈴木式、リング・オン・ディスク式摩擦摩耗試験法)に則ってしゅう動速度:0.5m/s、負荷荷重:50N、試験時間:100min、潤滑条件:無潤滑で摩擦摩耗試験を実施した。
相手材としては機械構造用炭素鋼鋼材S45C製のディスクを用いた。また試験温度(雰囲気温度)は室温(23℃)、80℃、120℃、および140℃とした。
(高さ変化量)
上記摩擦摩耗試験前後の中空円筒試験片の高さを計測して、その差から上記中空円筒試験片の高さ変化量(μm)を求めた。
(摩擦係数)
上記摩擦摩耗試験を実施する試験装置に組み込んだトルク検出器によるトルクの測定結果から摩擦係数を求めた。
各実施例、比較例の結果を下記の各図に示した。
図12(a)(b)の結果から、高級脂肪酸金属塩を配合しないベース樹脂のみからなる比較例2の粉体塗料を用いて作製した試験片は、いずれの試験温度でも摩擦係数が高い上、高さ変化量も大きく、特に120℃以上の高温領域で高さ変化量が著しく増加(140℃では磨滅)することが判った。
なお試験片の高さ変化量には摩耗による損失分に、当該試験片が摩擦摩耗試験によって高温に曝されたことによるクリープ変形分が加味されるが、いずれにしろ摩擦係数の高さが原因である。
また図12(b)の結果から、上記比較例2の粉体塗料を用いて作製した試験片は試験温度120℃において、室温および80℃のときよりも摩擦係数が低下しているのが観察された。
そこで120℃での試験後に試験片および相手材を確認したところ、相手材の表面に試験片のベース樹脂が移着してしまっており、樹脂同士の摺動となって摩擦係数が低下したことが確認された。
一方、ベース樹脂に高級脂肪酸金属塩を配合した実施例1〜3、比較例1の粉体塗料を用いて作製した試験片はいずれも、図8(a)(b)〜図11(a)(b)の結果から、全ての試験温度において、比較例2の粉体塗料を用いて作製した試験片よりも摩擦係数を大幅に低くできるとともに、高さ変化量を大幅に小さくできることが判った。
なお実施例1〜3、比較例1において室温から摩擦係数が低く、高さ変化量が小さいのは、上述したように試験片が摩擦摩耗試験によって高温に曝されることが原因であると考えられる。
例えば実施例1について摩擦摩耗試験時の試験片の摺動面の温度を計測したところ、試験温度が室温でも摺動面の温度は最高で90℃まで上昇することが確認され、この温度上昇によって摺動面に高級脂肪酸金属塩の潤滑膜が形成されるものと推測された。
また図11(a)(b)の結果から、1種のみの高級脂肪酸金属塩を配合した比較例1の粉体塗料を用いて作製した試験片は、室温では当該1種のみの高級脂肪酸金属塩による潤滑膜が未だ十分に形成されないため、また140℃では高級脂肪酸金属塩が相転移して潤滑膜を維持できなくなるため、このいずれの試験温度においても摩擦係数が高くなるとともに、高さ変化量が大きくなる傾向があることが判った。
これに対し図8(a)(b)〜図10(a)(b)の結果から、互いに融点ピークの異なる2種以上の高級脂肪酸金属塩を併用した実施例1〜3の粉体塗料を用いて作製した試験片は、上記比較例1の粉体塗料を用いて作製した試験片に比べて室温および140℃での摩擦係数を低く、高さ変化量を小さくできる結果、上記比較例1のものに比べてより幅広い雰囲気温度の範囲に亘って摩擦係数を低く、高さ変化量を小さくできることが判った。
また図8(a)(b)の結果から、実施例1の粉体塗料を用いて作製した試験片は、併用した高級脂肪酸金属塩の融点ピークの最高値が129℃付近と低いため、特に140℃での摩擦係数が僅かに高く、高さ変化量が僅かに大きくなる傾向があることが判った。
一方、図9(a)(b)の結果から、実施例2の粉体塗料を用いて作製した試験片は、併用した3種の高級脂肪酸金属塩の融点ピークの最低温度が124℃付近と高いため、特に室温および80℃での摩擦係数が僅かに高く、高さ変化量が僅かに大きくなる傾向があることが判った。
これに対し図10の結果から、実施例1、2で使用した全ての高級脂肪酸金属塩を併用した実施例3の粉体塗料を用いて作製した試験片は、上記実施例1、2のものに比べて幅広い雰囲気温度の範囲に亘って摩擦係数をより一層低く、高さ変化量をより一層小さくできることが判った。
1:ステアリング装置、2:ハンドル、3:ステアリングシャフト、4:自在継手、4a:ヨーク、5:インターミディエートシャフト、6:自在継手、6a:ヨーク、7:ピニオンシャフト、7a:ピニオン歯、8:ラックバー、8a:ラック歯、9:操舵機構、10:ラックハウジング、11:タイロッド、12:操向輪、13:内軸、14:外軸、15:第一端部、16:第二端部、17:外スプライン、17a:表面、18:内スプライン、18a:表面、19:樹脂被覆層、X1:軸方向

Claims (1)

  1. 外周に外スプラインが形成された内軸、
    内周に前記外スプラインと嵌合される内スプラインが形成され、前記嵌合により前記内軸に対して軸方向に相対的に摺動可能に連結された筒状の外軸、および
    前記外スプラインまたは内スプラインの表面に形成された、ベース樹脂と、互いに異なる融点ピークを有する2種以上の高級脂肪酸金属塩とを含む樹脂被覆層、
    を備えるインターミディエートシャフト。
JP2014180535A 2014-09-04 2014-09-04 インターミディエートシャフト Active JP6455703B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014180535A JP6455703B2 (ja) 2014-09-04 2014-09-04 インターミディエートシャフト
US14/833,438 US9618052B2 (en) 2014-09-04 2015-08-24 Intermediate shaft
CN201510535463.2A CN105398489B (zh) 2014-09-04 2015-08-27 中间轴
EP15183450.4A EP2998190B1 (en) 2014-09-04 2015-09-02 Intermediate shaft

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014180535A JP6455703B2 (ja) 2014-09-04 2014-09-04 インターミディエートシャフト

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016052870A true JP2016052870A (ja) 2016-04-14
JP6455703B2 JP6455703B2 (ja) 2019-01-23

Family

ID=54065704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014180535A Active JP6455703B2 (ja) 2014-09-04 2014-09-04 インターミディエートシャフト

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9618052B2 (ja)
EP (1) EP2998190B1 (ja)
JP (1) JP6455703B2 (ja)
CN (1) CN105398489B (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6132154B2 (ja) * 2013-07-18 2017-05-24 株式会社ジェイテクト 摺動軸およびステアリング装置
DE102014105822B4 (de) * 2014-04-25 2016-03-03 Thyssenkrupp Presta Ag Lenkwelle für ein Kraftfahrzeug
US9956985B2 (en) * 2016-02-16 2018-05-01 Steering Solutions Ip Holding Corporation Steering shaft assembly
US10882070B2 (en) 2017-03-28 2021-01-05 Steering Solutions Ip Holding Corporation Method of manufacturing a steering shaft assembly

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5720102A (en) * 1995-01-27 1998-02-24 Dana Corporation Method for making a drive line slip joint assembly
JPH10110177A (ja) * 1996-10-07 1998-04-28 Ricoh Co Ltd ブロック状金属石鹸
WO2009057754A1 (ja) * 2007-11-02 2009-05-07 Sumitomo Metal Industries, Ltd. 潤滑被膜を備えた管ねじ継手
JP2011038560A (ja) * 2009-08-07 2011-02-24 Jtekt Corp スプライン伸縮軸及びその製造方法並びに車両用操舵装置
JP2013028343A (ja) * 2005-12-13 2013-02-07 Nsk Ltd 車両ステアリング用伸縮軸及び前記伸縮軸の潤滑用グリース組成物
JP2014025023A (ja) * 2012-07-30 2014-02-06 Unitika Ltd 摺動部材

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004062981A1 (ja) * 2003-01-10 2004-07-29 Nsk Ltd. 車両ステアリング用伸縮軸
JP2007145993A (ja) 2005-11-28 2007-06-14 Ricoh Co Ltd 潤滑剤成形物、潤滑剤塗布装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置
JP5453012B2 (ja) * 2009-08-07 2014-03-26 株式会社ジェイテクト スプライン伸縮軸の製造方法
JP5582987B2 (ja) 2010-11-29 2014-09-03 株式会社ジェイテクト 伸縮可能シャフトおよびその製造方法並びに車両用操舵装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5720102A (en) * 1995-01-27 1998-02-24 Dana Corporation Method for making a drive line slip joint assembly
JPH10110177A (ja) * 1996-10-07 1998-04-28 Ricoh Co Ltd ブロック状金属石鹸
JP2013028343A (ja) * 2005-12-13 2013-02-07 Nsk Ltd 車両ステアリング用伸縮軸及び前記伸縮軸の潤滑用グリース組成物
WO2009057754A1 (ja) * 2007-11-02 2009-05-07 Sumitomo Metal Industries, Ltd. 潤滑被膜を備えた管ねじ継手
JP2011038560A (ja) * 2009-08-07 2011-02-24 Jtekt Corp スプライン伸縮軸及びその製造方法並びに車両用操舵装置
JP2014025023A (ja) * 2012-07-30 2014-02-06 Unitika Ltd 摺動部材

Also Published As

Publication number Publication date
JP6455703B2 (ja) 2019-01-23
CN105398489B (zh) 2019-10-08
US20160069395A1 (en) 2016-03-10
CN105398489A (zh) 2016-03-16
EP2998190B1 (en) 2018-01-10
EP2998190A1 (en) 2016-03-23
US9618052B2 (en) 2017-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6455703B2 (ja) インターミディエートシャフト
WO2010023911A1 (ja) 複層摺動部材及びそれを用いた自動車のラックピニオン式舵取装置におけるラックガイド
US10830282B2 (en) Sliding shaft and steering device
WO2012111774A1 (ja) 摺動材料組成物及び摺動部材
JP5085035B2 (ja) 焼結金属材、焼結含油軸受、流体軸受装置、及びモータ
CN103492539A (zh) 固体润滑剂
JP5988097B2 (ja) 減速機、および電動パワーステアリング装置
JPWO2013094064A1 (ja) 摺動部材及び軸受
JP6132154B2 (ja) 摺動軸およびステアリング装置
JP2004036649A (ja) 軸、軸受およびモータ
JP2014029178A (ja) 球面滑り軸受およびその製造方法
WO2016104010A1 (ja) グリース組成物およびスプライン伸縮軸
US10550285B2 (en) Method for manufacturing telescopic shaft
JP6545781B2 (ja) 滑り軸受
JP5214555B2 (ja) 焼結含油軸受
JP5261996B2 (ja) 複層摺動部材
JP2007309351A (ja) 転がり軸受
JP2014095089A (ja) 複層摺動部材及びそれを用いた自動車のラックピニオン式舵取装置におけるラックガイド
JP2016070367A (ja) 耐熱性焼結含油軸受
Miyake et al. Sliding Properties of Polyamide Coating in High Temperature for Intermediate Shaft of Electric Power Steering
JP2011208694A (ja) 焼結軸受
JP2011074958A (ja) すべり軸受

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170803

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180523

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180531

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180730

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181122

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181205

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6455703

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150