JP2017109644A - 車両ステアリングシャフト用伸縮軸及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高温での低摩擦性能に優れた伸縮軸を提供する。【解決手段】雄シャフトの歯面または雌シャフトの歯溝の表面が、樹脂被膜を有するとともに、歯面と歯溝との隙間に、基油と、式（Ｉ）で表されるジウレア化合物を含む増ちょう剤と、重量平均分子量が２０，０００〜３００，０００である鎖状の炭化水素系ポリマーとを含有するグリース組成物が介在している車両ステアリング用伸縮軸。Ｒ１−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ２−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ３ （Ｉ）（式中、Ｒ２は炭素数６〜１５の２価の芳香族炭化水素基を示す。Ｒ１及びＲ３は、それぞれ独立して炭素数８〜２２の直鎖又は分岐アルキル基を示す。）【選択図】図３

Description

本発明は、回転トルクを伝達可能で軸方向に相対摺動可能な雄シャフトと雌シャフトを有する車両ステアリングシャフト用伸縮軸（以下、単に「伸縮軸」ともいう）に関する。また、本発明は、伸縮軸を備える電動パワーステアリング装置に関する。

ステアリング装置は、回転トルクを伝達可能に、且つ、軸方向に相対摺動可能に連結された雄シャフトと雌シャフトを有する中間シャフトやステアリングシャフト等の伸縮軸を備える。中間シャフトは、ステアリングギヤのラック軸に噛合うピニオンシャフトに、自在継手を締結する際に、一旦縮めてからピニオンシャフトに嵌合させて締結するためや、車体フレームとの間の相対変位を吸収するために、伸縮機能が必要である。

ステアリングシャフトは、ステアリングホイールの操舵力を車輪に伝達すると共に、運転者の体格や運転姿勢に応じて、ステアリングホイールの位置を軸方向に調整するため、伸縮機能が要求される。

近年、車体全体の剛性と走行安定性が向上したために、ステアリングホイールを操作した時に、伸縮軸の回転方向のガタツキを運転者が感じやすくなった。そこで、回転方向のガタツキと摺動抵抗が小さく、潤滑性と耐久性に優れた伸縮軸が望まれており、例えば特許文献１では、雄シャフトの歯面の外周を摺動抵抗の小さな樹脂等で被覆し、更に潤滑剤を塗布した後に、この雄シャフトを雌シャフトに嵌合した伸縮軸を提案している。

国際公開第２００７／０６９６５９号

特許文献１のように、雄シャフトの歯面の外周を樹脂層で被覆し、更に潤滑剤を塗布することにより、雄シャフトと雌シャフトとの摺動性を高めることができる。しかしながら、伸縮軸における雄シャフトと雌シャフトとの摺動をより円滑にして操作感をより向上させる要求は高く、本発明では、特に雄シャフトと雌シャフトとの摺動による温度上昇を考慮して、高温での低摩擦性能に優れた伸縮軸を提供することを目的する。

上記課題を解決するために本発明は、下記の車両ステアリング用伸縮軸を提供する。
（１）車両のステアリングシャフトに組み込まれ、雄シャフトと雌シャフトとを回転不能に、かつ、摺動自在に嵌合してなる車両ステアリング用伸縮軸において、
前記雄シャフトの歯面または前記雌シャフトの歯溝の表面が、樹脂被膜を有するとともに、前記歯面と前記歯溝との隙間に、基油と、下記式（Ｉ）で表されるジウレア化合物を含む増ちょう剤と、重量平均分子量が２０，０００〜３００，０００である鎖状の炭化水素系ポリマーとを含有するグリース組成物が介在していることを特徴とする車両ステアリングシャフト用伸縮軸。
Ｒ１−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ２−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ３ （Ｉ）
（式中、Ｒ２は炭素数６〜１５の２価の芳香族炭化水素基を示す。Ｒ１及びＲ３は、それぞれ独立して炭素数８〜２２の直鎖又は分岐アルキル基を示す。）
（２）前記グリース組成物における前記基油の動粘度が１０〜３００ｍｍ^２／ｓ（＠４０℃）であることを特徴とする上記（１）記載の車両ステアリングシャフト用伸縮軸。
（３）前記グリース組成物の見かけ粘度が１０〜２００Ｐａ・ｓ（＠２５℃、せん断速度１０ｓ^−１）であることを特徴とする上記（１）または（２）記載の車両ステアリングシャフト用伸縮軸。
（４）テレスコピック機構用の伸縮軸であることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の車両ステアリングシャフト用伸縮軸。
（５）上記（１）〜（４）の何れか一項に記載の車両ステアリングシャフト用伸縮軸を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

本発明の伸縮軸では、雄シャフトの歯面または雌シャフトの歯溝を樹脂被膜で被覆し、更に高温での潤滑安定性に優れた特定のウレア化合物を増ちょう剤とし、高温での油膜形成能に優れる特定の炭化水素系ポリマーを含有するグリース組成物を歯面と歯溝との隙間に介在させたことにより、高温での低摩擦性に優れたものとなる。

電動パワーステアリング装置の一例を示す一部切欠側面図である。 中間シャフトの一例を示す一部切欠側面図である。 図２に示した中間シャフトにおける雄中間シャフトと雌中間シャフトとの嵌合部の拡大断面図である。 実施例グリースと基準グリースとを用いた場合の、温度と軸摺動荷重との関係を示すグラフである。

以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。

図１は、電装パワーステアリング装置の一例を示す一部切欠側面図である。図示されるように、車体後方側（図１の右側）にステアリングホイール１１を装着可能なステアリングシャフト１２と、ステアリングシャフト１２が挿通されたステアリングコラム１３と、ステアリングシャフト１２に補助トルクを付与するためのアシスト装置２０（操舵アシスト装置）と、ステアリングシャフト１２の車体前方側（図１の左側）に、図示しないラックアンドピニオン機構を介して連結されたステアリングギヤ３０とを備える。

ステアリングシャフト１２は、アウターシャフト１２Ａとインナーシャフト１２Ｂとを備える。アウターシャフト１２Ａとインナーシャフト１２Ｂは、セレーション嵌合されており、回転トルクを伝達自在に、且つ、軸方向に関して相対変位可能に組み合わされている。

ステアリングシャフト１２が挿通された筒状のステアリングコラム１３は、アウターコラム１３Ａとインナーコラム１３Ｂとを備える。アウターコラム１３Ａとインナーコラム１３Ｂは、テレスコピック移動可能に組み合わせており、衝突時に軸方向の衝撃が加わった場合に、この衝撃によるエネルギを吸収しつつステアリングコラム１３の全長が縮まる、コラプシブル構造としている。

インナーコラム１３Ｂの前端部は、ギヤハウジング２１の車体後方端部に圧入嵌合されて固定されている。インナーシャフト１２Ｂの前端部は、ギヤハウジング２１の内側に通され、アシスト装置２０の入力軸に結合している。

ステアリングコラム１３は、支持ブラケット１４により、ダッシュボードの下面等、車体１８の一部に支承されている。支持ブラケット１４と車体１８との間には、係止部が設けられている。支持ブラケット１４に車体前方側に向かう方向の衝撃が加わった場合に、支持ブラケット１４は、係止部から外れ、車体前方側に移動する。

ギヤハウジング２１の上端部も、上記車体１８の一部に支承されている。ステアリング装置には、チルト機構及びテレスコピック機構が設けられており、これによりステアリングホイール１１の車体前後方向位置、及び、高さ位置の調節を可能としている。このようなチルト機構及びテレスコピック機構は、従来から周知であち、詳しい説明は省略する。

ギヤハウジング２１の前端面から突出した出力軸２３は、自在継手１５を介して、中間シャフト１６の雄中間シャフト１６Ａの後端部に連結されている。中間シャフト１６の雌中間シャフト１６Ｂの前端部は、別の自在継手１７を介して、ステアリングギヤ３０の入力軸３１に連結されている。

雄中間シャフト１６Ａは、雌中間シャフト１６Ｂに対して、軸方向に相対摺動可能に、かつ、回転トルクを伝達可能に結合している。入力軸３１の前端部には、ピニオンが形成されている。ラックがピニオンに噛み合っており、ステアリングホイール１１の回転が、タイロッド３２を移動させて、車輪を操舵する。

アシスト装置２０のギヤハウジング２１には、電動モータ２６のケース２６１が固定されている。ステアリングホイール１１からステアリングシャフト１２に加えられるトルクの方向と大きさを、トルクセンサで検出する。この検出信号に応じて、電動モータ２６が駆動され、減速機構を介して、出力軸２３に補助トルクを発生させる。

図２は中間シャフト１６を示す一部切欠側面図であるが、雌中間シャフト１６Ｂは、中空筒状に形成されている。雌中間シャフト１６Ｂの内周には、雌中間シャフト１６Ｂの軸心から放射状に、複数の軸方向の歯溝４１が、伸縮範囲（伸縮ストローク）の全長にわたって、等間隔に形成されている。また、雄中間シャフト１６Ａには、全長に渡り突条歯５１が形成されている、尚、雄中間シャフト１６Ａ及び雌中間シャフト１６Ｂは共に金属製であり、例えば鉄鋼やアルミニウム合金、マグネシウム合金等で形成されている。

本発明では、図３に示すように、雄中間シャフト１６Ａの突条歯５１が樹脂被膜６１で被覆されている。

樹脂被膜６１を形成する樹脂としては、ポリアミドやポリテトラフルオロエチレン、ポリオレフィンサルファイド、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリウレタン、エポキシ、シリコーン、アクリル、フェノール、ポリエチレンテレフタレート、液晶性ポリマー、ポリオレフィンあるいはこれらの共重合体等を挙げることができる。中でも、ポリアミドが好ましく、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド６Ｔ、ポリアミド１１、ポリアミド４６、ポリアミド９Ｔ等を例示することができる。樹脂被膜６１の膜厚は、雄シャフト１６Ａの突条歯５１と雌シャフト１６Ｂの歯溝４１との隙間（以下、単に「両シャフト間の隙間」ともいう）に応じて適宜設定することができるが、０．１〜０．８ｍｍの範囲が適当である。尚、樹脂被膜６１は公知の方法で形成でき、静電塗装（溶融、溶液、粉末）や、樹脂を含有する溶液や分散液をスプレーや浸漬により塗布し、加熱乾燥させる方法等が好適である。また、流動浸漬法でもよい。

また、両シャフト間の隙間には、後述する特定のグリース組成物が介在している。グリース組成物を介在させるには、雄シャフト１６Ａの樹脂被膜６１にグリース組成物を塗布する方法が簡便で好ましい。グリース組成物の塗布量としては、耐久性に悪影響を及ぼさない範囲で、できるだけ少ない方が好ましい。塗布量が多くなりすぎると両シャフト間の隙間が無くなり、両シャフト１６Ａ，１６Ｂとで作り上げる袋小路の空間の空気が出入りできず、押し引きできなくなる。また、この隙間にグリース組成物が溜まっても同様である。従って、塗布量としては、０．１〜２ｇが適当である。また、グリース組成物を保持するために、樹脂被膜６１の表面に凹部を設けてもよい。

グリース組成物の増ちょう剤は、下記式（Ｉ）で示されるジウレア化合物を含む。
Ｒ１−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ２−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ３ （Ｉ）

式（Ｉ）中、Ｒ２は炭素数６〜１５の２価の芳香族炭化水素基であり、Ｒ１及びＲ３は、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素数８〜２２の直鎖又は分岐アルキル基である。

具体的に示すと、Ｒ２としては、トリレンジイソシアネート又はジフェニルメタン-4,4'-ジイソシアネート由来の基が好ましく、ジフェニルメタン−４，４‘−ジイソシアネート由来の基がより好ましい。Ｒ１及びＲ３は、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素数８〜２２の直鎖又は分岐アルキル基であり、炭素数８〜２０の直鎖アルキル基が好ましく、炭素数８又は１８の直鎖アルキル基がより好ましい。

式（１）中、Ｒ２がジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート由来の基であるジウレア化合物が好ましい。式（１）中、Ｒ２がジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート由来の基であり、Ｒ１及びＲ３が、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素数８又は１８の直鎖アルキル基であるジウレア化合物が特に好ましい。

式（１）のジウレア化合物は、例えば、基油中で、所定のジイソシアネートと、所定の脂肪族モノアミンとを反応させることにより得ることができる。ジイソシアネートの好ましい具体例は、ジフェニルメタン−４，４‘−ジイソシアネート及びトリレンジイソシアネートである。脂肪族モノアミンの具体例としては、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ウンデシルアミン、ドデシルアミン、トリデシルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ヘキサデシルアミン、ヘプタデシルアミン、オクタデシルアミン、ノニルデシルアミン、エイコデシルアミン等が挙げられる。ジフェニルメタン−４,４’-ジイソシアネートと、オクチルアミン及びオクタデシルアミンとを反応させることにより得られるジウレア化合物が最も好ましい。

増ちょう剤は式（１）のジウレア化合物のみであることが最も好ましいが、増ちょう剤全体に対して、好ましくは１５質量％以下、さらに好ましくは１０質量％以下で他の増ちょう剤を含有しても良い。他の増ちょう剤としては、例えば、Ｌｉ石けんやＬｉコンプレックス石けんに代表される石けん系増ちょう剤、ジウレアに代表されるウレア系増ちょう剤、有機化クレイに代表される無機系増ちょう剤、ＰＴＦＥに代表される有機系増ちょう剤などが挙げられる。このうち、石けん系増ちょう剤が好ましく、Ｌｉ石けんがより好ましく、１２ヒドロキシステアリン酸リチウムがさらに好ましい。

また、グリース組成物中の増ちょう剤の含有量は、増ちょう剤の構造により異なる。グリース組成物のちょう度は、２００〜４００が好適であり、２５０〜３５０であるのがより好ましく、３００〜３５０であるのが最も好ましい。増ちょう剤の含有量はこのちょう度を得るのに必要な量となる。本発明のグリース組成物中、増ちょう剤の含有量は、式（１）のジウレア化合物のみの場合、通常３〜３０質量％、好ましくは５〜２５質量％である。他の増ちょう剤を含む場合、その含有量は、式（１）のジウレア化合物の含有量よりも少ない。

グリース組成物の基油は、動粘度が１０〜３００ｍｍ^２／ｓ（＠４０℃）である。基油の動粘度が３００ｍｍ^２／ｓ（＠４０℃）を超えると、低温での流動性が悪くなり、１０ｍｍ^２／ｓ（＠４０℃）未満では高温安定性に劣るようになる。好ましくは、４５〜２００ｍｍ^２／ｓ（＠４０℃）である。

なお、基油は、動粘度が上記範囲である限り、その種類には制限はなく、鉱油でもよく、合成油でもよい。基油は、単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。併用する場合は、混合物として上記の動粘度になるように、種類や配合比率を調整する。

鉱油としては、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油、これらの混合物を使用することができる。

合成油としては、ジエステル、ポリオールエステルに代表されるエステル系合成油、ポリ−α−オレフィン（ＰＡＯ）、ポリブテンに代表される合成炭化水素油、アルキルジフェニルエーテル、ポリプロピレングリコールに代表されるエーテル系合成油、シリコーン油、フッ素化油など各種合成油が使用できる。

中でも、基油はポリ−α−オレフィンを含有することのが好ましい。基油がポリ−α−オレフィン以外の基油を含む場合、基油の全質量を基準にして、ポリ−α−オレフィンを５０質量％以上含有するのが好ましく、８０質量％以上含有するのがより好ましく、１００質量％含有するのが最も好ましい。基油としてはまた、合成油が好ましく、合成炭化水素油がより好ましい。

また、グリース組成物中の基油の含有量は、５０〜９５質量％が好ましく、６０〜９０質量％がより好ましい。

グリース組成物には、鎖状の炭化水素系ポリマーが必須添加剤として添加される。鎖状の炭化水素系ポリマーは、脂環式基や芳香環等の環式基により置換されていてもよいが、置換されていない方が好ましい。具体的には、置換されていてもよいオレフィン共重合体、置換されていてもよいエチレンプロピレン共重合体、置換されていてもよいポリイソプレン等が挙げられる。このうち、置換されていてもよいオレフィン共重合体が好ましい。置換されていないオレフィン共重合体が最も好ましい。

また、鎖状の炭化水素系ポリマーは、その重量平均分子量が２０，０００〜３００，０００であり、５０，０００〜３００，０００がより好ましく、２００，０００〜３００，０００がさらに好ましく、２００，０００〜２５０，０００がさらに特に好ましい。なお、本明細書における重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ（ＧＰＣ）によるポリスチレン換算した値である。また、炭化水素系ポリマーが芳香環を示さないことは、赤外分光分析により確認することができる。

この鎖状の炭化水素系ポリマーを含むことによって、高温でも油膜を形成しやすくなる。、それによって樹脂被膜６１と、相手材の金属部材からなる雌中間シャフト１６Ｂの歯溝４１との間の直接接触を抑制して摺動抵抗を低減することができる。

また、グリース組成物中の鎖状の炭化水素系ポリマーの含有量は、０．１〜３０質量％であり、０．１〜２０質量％がより好ましく、０．１〜１０質量％が更に好ましく、０．１〜４質量％が最も好ましい。

グリース組成物には、鎖状の炭化水素系ポリマーに加えて、ワックスを添加することが好ましい。ワックスは、ポリエチレンワックス等のポリオレフィンワックスとモンタンワックスとからなる。

ポリオレフィンワックスとしては、ワックス成分中に極性基を持たず、石油精製時に取り出される石油ワックス、一酸化炭素と水素とを反応させて合成するフィッシャートロプシュワックスや、エチレンの重合やポリエチレンの熱分解で製造されるポリエチレンワックス等がある。

ポリエチレンワックスとしては、重量平均分子量が１，０００〜２０，０００程度であり、密度が０．９６以上の高密度タイプ、密度が０．９４〜０．９５の中密度タイプ、密度が０．９３以下の低密度タイプがあげられる。高密度タイプは融点や軟化点、結晶化度が高く、硬度が大きい。一方、低密度タイプは、融点や軟化点が低く、軟質であるという特徴がある。耐熱性の観点から、滴点は１００℃以上であるのが好ましく、１２０℃以上であるのがより好ましい。滴点は、ＤＩＮ５１８０１により測定することができる。なお、市販品としては、三井化学（株）のハイワックス２００Ｐや２１０ＰやＮＬ２００、クラリアントジャパン（株）のＬｉｃｏｗａｘ ＰＥ５２０やＰＥ１９０、ＰＥ１３０、ポリプロピレンワックスの市販品としては、三井化学（株）のハイワックスＮＰ１０５や、クラリアントジャパン〔株〕のＣｅｒｉｄｕｓｔ ６０５０ Ｍ等が挙げられる。

モンタンワックスは、鉱油系ワックスに分類され、長鎖エステルが主で、遊離の高級アルコール、樹脂、硫黄化合物などを含む。その中で、例えば酸価が１１０〜１６０ｍｇＫＯＨ／ｇの酸ワックス、非極性部と極性部分を併せ持つエステルワックス、モンタン酸のエステル化物及び水酸化カルシウムとのケン化物との混合である部分ケン化エステルワックス、モンタン酸のナトリウム塩及びカルシウム塩のケン化ワックス、エチレンオキサイドを付加したモンタンワックスなどが挙げられる。なお、酸価は、ＤＩＮ５３４０２により測定することができる。なお、市販品としては、クラリアントジャパン（株）のＬｉｃｏｗａｘ ＯＰ Ｆｌａｋｅｓ、Ｌｉｃｏｗａｘ Ｓ、Ｌｉｃｏｌｕｂ ＷＥ４０等が挙げられる。

グリース組成物にワックスを添加する場合、ポリオレフィンワックスとモンタンワックスとからなるワックスが特に好ましい。その場合、ポリオレフィンワックスの含有量はグリース組成物の全質量を基準として３質量％以上であり、モンタンワックスの含有量はグリース組成物の全質量を基準として２質量％以上であり、かつポリオレフィンワックスとモンタンワックスとの総量が、グリース組成物の全質量を基準として１０質量％以下であることが特に好ましい。

なお、鎖状の炭化水素系ポリマーは、基油に溶解するものであり、加熱撹拌等により一旦基油に溶解させた後は、常温（２５℃）に戻しても析出しないものをいう。これに対し、ワックスとは、常温（２５℃）で固体であり、基油に溶解させても、常温に戻すと析出するものをいう。

その他にもグリース組成物には、通常使用される添加剤を必要に応じて含むことができる。これらの添加剤の含有量は、グリース組成物の全量を基準として、通常０．５〜３５質量％、好ましくは５〜２５質量％である。このような添加剤としては、例えば、酸化防止剤、無機不働態化剤、防錆剤、金属腐食防止剤、油性剤、耐摩耗剤、極圧剤、固体潤滑剤が挙げられる。中でも、酸化防止剤及び防錆剤がより好ましい。

酸化防止剤としては、例えば、フェニルαナフチルアミン、アルキル化フェニルαナフチルアミン、アルキルジフェニルアミン等のアミン系酸化防止剤や、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、ペンタエリスリチル・テトラキス［３−（３、５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、オクタデシル−３−（３、５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル)プロピオネートなどのヒンダードフェノール等のフェノール系酸化防止剤があげられる。中でも、アミン系酸化防止剤が好ましく、アルキルジフェニルアミンがより好ましい。

無機不働態化剤としては、亜硝酸ソーダ等が挙げられる。

防錆剤としては、例えば、有機スルホン酸のＣａ塩、Ｂａ塩、Ｚｎ塩、Ｎａ塩等の有機スルホン酸塩防錆剤、アルケニルコハク酸無水物、アルケニルコハク酸エステル、アルケニルコハク酸ハーフエステル等のコハク酸系防錆剤、脂肪酸、二塩基酸、ナフテン酸、ラノリン脂肪酸、アルケニルコハク酸などのアミン塩、セバシン酸、ウンデカン２酸、ドデカン２酸、ブラシル酸、テトラデカン２酸等の脂肪族ジカルボン酸やナフテン酸のＮａ塩、Ｋ塩、Ｚｎ塩等のカルボン酸塩防錆剤が挙げられる。中でも、有機スルホン酸塩防錆剤が好ましく、Ｃａスルホネートがより好ましい。

金属腐食防止剤としては、ベンゾトリアゾール等が挙げられる。

油性剤としては、脂肪酸、脂肪酸エステル、リン酸エステル等が挙げられる。

耐摩耗剤や極圧剤としては、トリクレジルホスフェート、トリ−２−エチルヘキシルホスフェート、ジベンジルジサルファイド、各種ポリサルファイド、トリフェニルホスホロチオネート、ジアルキルジチオリン酸のＭｏ、Ｓｂ、Ｂｉなどの塩、ジアルキルジチオカルバミン酸のＭｏ、Ｚｎ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｂｉなどの塩など、無灰ジチオカーバメート、無灰ジチオホスフェートカーバメート等が挙げられる。

固体潤滑剤としては、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＭｇＯ等の酸化金属、ＣａＣＯ_３、ＺｎＣＯ_３等の炭酸金属塩、二硫化モリブデン、グラファイト、ＰＴＦＥ、ＭＣＡ等が挙げられる。

上記のグリース組成物は、見かけ粘度が１０〜２００Ｐａ・ｓ（＠２５℃、せん断速度１０ｓ^−１）が好ましく、５０〜１００Ｐａ・ｓ（＠２５℃、せん断速度１０ｓ^−１）がより好ましい。見かけ粘度が１０Ｐａ・ｓ（＠２５℃、せん断速度１０ｓ^−１）未満では摺動抵抗が小さすぎて、抜けるような摺動となり、２００Ｐａ・ｓ（＠２５℃、せん断速度１０ｓ^−１）を超えると摺動抵抗が大きすぎて、重い摺動となり、何れも好ましくない。

このように、樹脂被膜６１と特定のグリース組成物との相乗効果により、摺動力の低減や、回転方向のガタ付き防止により効果的となる。

尚、上記実施形態では雄中間シャフト１６Ａの突条歯５１を樹脂被膜６１で被覆したが、雌中間シャフト１６Ｂの歯溝４１を樹脂被膜で被覆してもよい。

また、図示は省略するが、上記した樹脂被膜及びグリース組成物は、ステアリングシャフト１２を構成するアウターシャフト１２Ａまたはインナーシャフト１２Ｂとの嵌合部に適用することもできる。

以下に実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。

電動パワーステアリング装置のテレスコピック機構を構成するアウターシャフトとインナーシャフトとを用い（図１参照）、インナーシャフトには、芯棒を鉄鋼製としスプライン部にポリアミドからなる樹脂被膜を形成した。また、樹脂被膜に、後述するグリース組成鬱を塗布した。尚、アウターシャフトは鉄鋼製とした。
（グリース組成物）
・基準グリース
増ちょう剤：脂肪族ジウレア
基油：ＰＡＯ
添加剤：ワックス
・実施例グリース
基準グリースに、炭化水素系ポリマー（重量平均分子量：２２３，０００）を添加

そして、基準グリースを塗布した場合と、実施例グリースを塗布した場合とで、雰囲気温度を変えて軸摺動荷重を測定した。雰囲気温度は−４０℃、−３０°、−２０℃、２０℃、４０℃、６０℃、８５℃とし、摺動速度は１５〜２０ｍｍ／ｓとした。

結果を図４に示すが、低温では基準グリースと実施例グリースとで軸摺動荷重に差はみられないが、高温になると実施例グリースを塗布した場合に軸摺動荷重が大きく低減している。実施例グリースは炭化水素系ポリマーを含有しており、高温で油膜が形成されやすくなった結果であると推察される。

ステアリング用伸縮軸は、雄シャフトと雌シャフトとを回転不能に、かつ、軸方向に伸縮して摺動する機能が要求される。回転方向については、音やガタ感が少ないものが良く、軸摺動に関しては低荷重で動作するものが良い。音やガタ感の問題を解決するために、ガタを無くすように両シャフトを隙間の無いように組み合わせるが、これにより軸摺動の荷重が増大する。そのため、本発明ではシャフトに樹脂被膜を形成し、樹脂の弾性により面圧の増大を抑制してガタ感の抑制と摺動荷重の増大抑制とを両立させている。しかし、シャフトは金属製であり、樹脂は金属よりも線膨張係数が大きいため、高温時に金属よりも膨張して面圧が増大し、軸摺動荷重が増大する。

実施例グリースは炭化水素系ポリマーを含み、この炭化水素系ポリマーが高温雰囲気温度でも、表面の粗さで突出した部分で直接接触している箇所に、基油を介して油膜を形成するように作用し、直接接触しないようにしている。これにより軸摺動荷重の増加が抑制され、ガタ感を抑制しつつ、摩擦力の増加を抑制し、ステアリング作動性が悪化しにくくなる。

また、低温時においては、通常、基油の粘度が上昇して油膜の形成は有利になるが、流動潤滑状態で粘性抵抗により摩擦係数が大きくなる。しかし、炭化水素系ポリマーは、低温での粘度上昇が比較的少なく、低温時に摩擦係数が大きくなりにくい。

このことは、常温や高温時の油膜形成のために基油粘度を大きくしたいが、低温作動性のために基油粘度を低くせざるを得ないという問題を解決することができる。

従って、本発明によれば、車の広い使用温度（低温から高温）においても静音性と軸摺動作動性に優れたステアリングを得ることができる。

１２ ステアリングシャフト
１２Ａ アウターシャフト
１２Ｂ インナーシャフト
１６ 中間シャフト
１６Ａ 雄中間シャフト
１６Ｂ 雌中間シャフト
４１ 歯溝
５１ 突条歯
６１ 樹脂被膜

Claims (5)

1. 車両のステアリングシャフトに組み込まれ、雄シャフトと雌シャフトとを回転不能に、かつ、摺動自在に嵌合してなる車両ステアリング用伸縮軸において、
   前記雄シャフトの歯面または前記雌シャフトの歯溝の表面が、樹脂被膜を有するとともに、前記歯面と前記歯溝との隙間に、基油と、下記式（Ｉ）で表されるジウレア化合物を含む増ちょう剤と、重量平均分子量が２０，０００〜３００，０００である鎖状の炭化水素系ポリマーとを含有するグリース組成物が介在していることを特徴とする車両ステアリングシャフト用伸縮軸。
   Ｒ１−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ２−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ３ （Ｉ）
   （式中、Ｒ２は炭素数６〜１５の２価の芳香族炭化水素基を示す。Ｒ１及びＲ３は、それぞれ独立して炭素数８〜２２の直鎖又は分岐アルキル基を示す。）
2. 前記グリース組成物における前記基油の動粘度が１０〜３００ｍｍ^２／ｓ（＠４０℃）であることを特徴とする請求項１記載の車両ステアリングシャフト用伸縮軸。
3. 前記グリース組成物の見かけ粘度が１０〜２００Ｐａ・ｓ（＠２５℃、せん断速度１０ｓ^−１）であることを特徴とする請求項１または２記載の車両ステアリングシャフト用伸縮軸。
4. テレスコピック機構用の伸縮軸であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の車両ステアリングシャフト用伸縮軸。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の車両ステアリングシャフト伸縮軸を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

Images