JPH09105422A - 膨潤性摺動部材及び摺動継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】長期間使用しても、摩耗によって厚み等の寸法
が変化しない摺動部材を提供する。また、長期間使用し
ても、ガタによる異音を生じにくい摺動継手を提供す
る。 【解決手段】膨潤性摺動部材としてのスラストワッシャ
１はポリアミドからなるマトリックス中にＥＰＤＭから
なる膨潤材が分散されたものである。このスラストワッ
シャ１を用いて、摺動継手としてのフックジョイントを
組付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、膨潤性摺動部材
と、膨潤性摺動部材を用いた摺動継手とに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば自動車のプロペラシャフトでは、
摺動継手の一つであるフックジョイントが採用され得
る。このフックジョイントでは、第１部材としての鋼鉄
製の十字軸が第２部材としての鋼鉄製の軸受部材に所定
の間隙を有して摺動可能に保持されている。すなわち、
十字軸と軸受部材との間では、ラジアル方向にシール部
材を介してコロが装備されており、スラスト方向の密閉
された所定の間隙内には摺動部材としてのスラストワッ
シャが介装されている。従来のスラストワッシャとして
は、ポリアミドのみからなるもの、ポリアミド中にチタ
ン酸カリウム粉末を分散したもの又は銅系合金からなる
ものが知られている。また、この間隙内には潤滑剤とし
てのグリスやエンジン油が介在されており、このグリス
等によりコロ及びスラストワッシャの潤滑が行われてい
る。そして、軸受部材は鋳鉄製のフランジヨークにスナ
ップリングで固定されている。

【０００３】かかるフックジョイントでは、スラストワ
ッシャが剛性を有し、かつグリス等の存在下において摺
動性を発揮することから、スラストワッシャがフックジ
ョイントの作用を担保しつつ十字軸と軸受部材との金属
同士の衝突を防止し、これにより異音の発生を抑制して
いる。なお、実開昭５７−７５２３０号公報には間隙に
樹脂又は合成樹脂製の弾性体を介装した継手が開示され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のス
ラストワッシャ等の摺動部材は、長期間使用すると、例
えグリス等の潤滑剤を存在させていたとしても、摩耗を
生じ、厚み等の寸法が変化してしまう。このため、摺動
継手では、上記フックジョイントを例にとれば、スラス
トワッシャの厚みの減少により、スラスト方向にガタを
生じ、異音を生じやすい。そして、スラストワッシャが
摩滅でもしようものなら、十字軸と軸受部材との金属同
士の衝突が生じ、極端な異音が発生してしまう。特に、
かかるフックジョイント等の摺動継手では、不具合の発
生時にスラストワッシャ等の摺動部材を交換せんとして
も、スラスト方向の間隙が通常密閉されていることか
ら、交換も容易でない。

【０００５】すなわち、本発明の第１の課題は、長期間
使用しても、摩耗によって厚み等の寸法が変化しない摺
動部材を提供することにある。また、本発明の第２の課
題は、長期間使用しても、ガタによる異音を生じにくい
摺動継手を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

（１）請求項１の膨潤性摺動部材は、剛性及び摺動性を
有するマトリックスと、該マトリックス中に分散され、
潤滑剤により膨潤する膨潤材とからなることを特徴とす
る。この膨潤性摺動部材は、マトリックスの構成成分と
膨潤材の構成成分とを所定の配合割合で混合した後、所
定形状に成形することにより得られる。

【０００７】マトリックスの構成成分としては、ポリア
ミド、ポリアセタール等のエンジニアリングプラスチッ
クを採用することができる。また、膨潤材の構成成分と
しては、炭化水素系の液体又は半固体状の油分が潤滑剤
として採用され得るため、かかる油分により膨潤するエ
チレンプロピレンゴム、非晶質ポリプロピレン等を採用
することができる。

【０００８】さらに、膨潤性摺動部材には、マトリック
ス中に膨潤材を良好に分散させるための添加剤を含有さ
せることができる。この添加剤としては、マレイン酸、
アクリル酸、イタコン酸等の無水物やエステル類を採用
することができる。この添加剤はマトリックスの構成成
分と膨潤材の構成成分との組合せによって最適なものを
単独で又は複数のものを混合して選択され得る。

【０００９】マトリックスの構成成分と膨潤材の構成成
分との配合割合は、膨潤性摺動部材の使用部位、要求特
性により選択され得る。例えば、自動車のプロペラシャ
フトのフックジョイントに使用するため、マトリックス
の構成成分としてポリアミドを採用し、膨潤材の構成成
分としてエチレンプロピレンゴム三成分共重合体（ＥＰ
ＤＭ）を採用する場合には、ポリアミドが７５〜８５重
量（ｗｔ）％、ＥＰＤＭが２５〜１５ｗｔ％の配合割合
が好ましい。

【００１０】こうして得られる膨潤性摺動部材では、マ
トリックス中に膨潤材が分散されており、マトリックス
が剛性及び摺動性を発揮し、膨潤材が潤滑剤により膨潤
する。このため、この膨潤性摺動部材は、長期間使用さ
れた場合、摩耗分だけ膨潤し、厚み等の寸法が変化しな
い。 （２）請求項２の摺動継手は、第１部材が第２部材に所
定の間隙を有して摺動可能に保持され、該第１部材と該
第２部材との間に潤滑剤が介在される摺動継手におい
て、前記間隙には、剛性及び摺動性を有し、かつ前記潤
滑剤により膨潤する膨潤性摺動部材が介装されているこ
とを特徴とする。

【００１１】膨潤性摺動部材としては、請求項１の膨潤
性摺動部材を採用することができる。この摺動継手で
は、第１部材と第２部材との間隙に膨潤性摺動部材が介
装されている。この膨潤性摺動部材は、剛性及び摺動性
を有することから摺動継手としての作用を担保しつつ第
１部材と第２部材との衝突を防止し、これにより異音の
発生を抑制している。そして、長期間使用されることで
膨潤性摺動部材が摩耗すれば、その摩耗分だけ膨潤性摺
動部材が潤滑剤により膨潤するため、間隙にガタを生じ
ず、異音が生じにくい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、請求項１、２を具体化した
実施形態を図面を参照しつつ説明する。 （実施形態１）まず、マトリックスの構成成分としての
ポリアミド（ナイロン６６）と、膨潤材の構成成分とし
てのＥＰＤＭと、添加剤としての無水マレイン酸を用意
する。

【００１３】そして、通常のポリマアロイの製法と同
様、ポリアミドとＥＰＤＭと無水マレイン酸等とを２軸
スクリュー押出機内に入れ、溶融させて混練する。得ら
れた混練物を造粒装置で造粒し、原料ペレットとする。
この原料ペレットを射出成形機で溶融し、図１に示す膨
潤性摺動部材としてのスラストワッシャ１を成形する。
このとき、スラストワッシャ１の一端面側の中央には凹
部１ａが形成され、同端面には凹部１ａから外周面へ開
口された４条の放射溝１ｂが形成される。

【００１４】こうして得られるスラストワッシャ１で
は、図３（Ａ）に示すように、ポリアミドからなるマト
リックスＭ中にＥＰＤＭからなる膨潤材Ｓが分散されて
いる。なお、図３の（イ）はポリアミドが多く、ＥＰＤ
Ｍが少ない配合割合のスラストワッシャ１の模式平面図
を示し、図３の（ロ）はポリアミドが少なく、ＥＰＤＭ
が多い配合割合のスラストワッシャ１の模式平面図を示
す。また、図３の（ハ）は（ロ）のスラストワッシャ１
の模式断面図を示す。

【００１５】このスラストワッシャ１を用い、図２に示
すように、摺動継手として、自動車のプロペラシャフト
のフックジョイントに組付ける。このフックジョイント
では、第１部材としての鋼鉄製の十字軸２と、第２部材
としての鋼鉄製の軸受部材３との間において、ラジアル
方向にシール部材４を介してコロ５が装備されており、
スラスト方向の密閉された所定の間隙Ｃ内にスラストワ
ッシャ１を介装している。また、この間隙Ｃ内には潤滑
剤としてのグリス等が介在されており、このグリス等に
よりコロ５及びスラストワッシャ１の潤滑が行われてい
る。そして、図２に示すように、軸受部材３は鋳鉄製の
フランジヨーク６にスナップリング７で固定されてい
る。

【００１６】かかるフックジョイントでは、使用中に図
３に示すグリス等の直径数μｍの油分Ｏがスラストワッ
シャ１と接触し、図１に示す凹部１ａ及び各放射溝１ｂ
がグリス等を保持する。このため、好適な潤滑が行われ
る。この間、スラストワッシャ１のマトリックスＭが剛
性を有し、かつグリス等の存在下において摺動性を発揮
する。このため、スラストワッシャ１がフックジョイン
トの作用を担保しつつ十字軸２と軸受部材３との金属同
士の衝突を防止し、これにより異音の発生を抑制してい
る。

【００１７】そして、長期間使用されれば、スラストワ
ッシャ１が摩耗する。このとき、使用によりグリス等の
油温が上昇しているため、図３（Ｂ）に示すように、グ
リス等の油分Ｏが膨潤材Ｓの分子間に入り込み、スラス
トワッシャ１は、グリス等と接触している部分におい
て、その摩耗ｔ分だけ膨潤材Ｓがスラスト方向に不可逆
に膨潤し、厚みが変化しない。なお、摩耗粉は間隙Ｃ内
にグリス等とともに収納されている。このため、このフ
ックジョイントでは、スラスト方向の間隙Ｃにガタを生
じず、異音が生じにくい。

【００１８】なお、さらなる長期間の使用により、この
スラストワッシャ１がさらに摩耗され、膨潤材Ｓの膨潤
が飽和に達すれば、以降の使用の継続はスラストワッシ
ャ１の摩滅を招き、十字軸２と軸受部材３との金属同士
の衝突により極端な異音を発生させてしまうこととなる
ため、こうなる前にスラストワッシャ１を交換すること
が好ましいと考えられる。しかし、実施形態１のフック
ジョイントでは、かかる状態になるまで従来より相当に
長い使用が可能であり、現実には交換作業が不要なもの
である。このため、間隙Ｃが密閉されたかかるフックジ
ョイントにおいては、実用上ガタが生じないものであっ
た。 （実施形態２）実施形態２では、図４に示すスラストワ
ッシャ８を膨潤性摺動部材として成形し、実施形態１と
同様のフックジョイントに組付けた。このスラストワッ
シャ８では、一端面側に複数の凸部８ａが形成されてい
る。

【００１９】このフックジョイントにおいても、実施形
態１と同様の作用及び効果が得られた。

【００２０】

【実施例】

（試験１）ポリアミドとＥＰＤＭとの配合割合（ｗｔ
％）を変え、種々の膨潤性摺動部材を成形する。このと
き、原料ペレット１００重量部に対し、無水マレイン酸
が１〜１０重量部とする。各膨潤性摺動部材を潤滑剤と
してのエンジン油（１０Ｗ−３０）内に１２０℃×２４
０時間浸漬し、体積変化を膨潤度（％）として求めた。
結果を図５に示す。

【００２１】図５より、ポリアミドの量が増せば膨潤度
が下がり、ＥＰＤＭの量が増せば膨潤度が上がることが
わかる。膨潤性摺動部材をスラストワッシャとして自動
車のプロペラシャフトのフックジョイントに使用する場
合には、ＥＰＤＭの量が増せばポリアミドによる剛性及
び摺動性が低下するため、この場合にはポリアミドが７
５〜８５ｗｔ％、ＥＰＤＭが２５〜１５ｗｔ％の配合割
合が好ましいことがわかる。 （試験２）ポリアミドが８０ｗｔ％、ＥＰＤＭが２０ｗ
ｔ％の配合割合で実施例の膨潤性摺動部材を成形する。
一方、潤滑剤として、温度が８０℃、１００℃及び１２
０℃のエンジン油（１０Ｗ−３０）を用意する。膨潤性
摺動部材を各エンジン油と接触させることにより膨潤性
摺動部材が含有できる油の重量（％）で膨潤が飽和に達
した飽和膨潤量とし、膨潤性摺動部材が飽和膨潤量に達
するまでの時間を求めた。結果を図６に示す。

【００２２】図６より、エンジン油の温度が高ければ、
膨潤性摺動部材が飽和膨潤量に達するまでの時間が短い
ことがわかる。但し、実施例の膨潤性摺動部材が飽和膨
潤量に達するまでの時間は、これを実施形態１のフック
ジョイントに使用するスラストワッシャとして換算した
場合、相当長い期間を要し、これは実用上は交換を必要
としない期間である。 （試験３）摺動部材として、ポリアミドのみからなる比
較例１のスラストワッシャ（Ａ）と、ポリアミド中にチ
タン酸カリウム粉末を分散した比較例２のスラストワッ
シャ（Ｂ）とを用意する。また、膨潤性摺動部材とし
て、上記試験２の実施例の配合割合で実施例のスラスト
ワッシャ（Ｃ）を成形する。各スラストワッシャ（Ａ）
〜（Ｃ）を用いてフックジョイントを組付け、条件を同
じにして時間と各スラストワッシャ（Ａ）〜（Ｃ）の摩
耗量（ｍｍ）との関係を求めた。結果を図７に示す。な
お、図中の破線は、スラストワッシャが摩滅して十字軸
と軸受部材との金属同士の衝突が生じ、極端な異音が発
生する摩耗量を示している。

【００２３】図７より、比較例１、２の両スラストワッ
シャ（Ａ）、（Ｂ）は比較的早期に摩滅し、早期に十字
軸と軸受部材との金属同士の衝突を招くことがわかる。
これに対し、実施例のスラストワッシャ（Ｃ）は、試験
時間中は摩耗分だけ膨潤し、長期間十字軸と軸受部材と
のスラスト方向の間隙を確保できることがわかる。な
お、上記実施形態等では、請求項２の摺動継手をプロペ
ラシャフトのフックジョイントに具体化し、請求項１の
膨潤性摺動部材をこのフックジョイントに使用されるス
ラストワッシャに具体化したが、請求項２の摺動継手は
ステアリング装置の作動伝達シャフト等、他の摺動継手
に具体化でき、また請求項１の膨潤性摺動部材も他の摺
動継手に使用されるスラストワッシャやスラストプレー
ンベアリング等に具体化できることもいうまでもない。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の膨潤性
摺動部材は、請求項１記載の手段の採用により、長期間
使用しても、摩耗によって厚み等の寸法が変化しない。
また、請求項２の摺動継手は、請求項１記載の手段の採
用により、長期間使用しても、ガタによる異音を生じに
くい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１のスラストワッシャの斜視図であ
る。

【図２】実施形態１のフックジョイントの要部断面図で
ある。

【図３】実施形態１のスラストワッシャに係り、（Ａ）
は使用前、（Ｂ）は使用中の状態を示し、（イ）及び
（ロ）は模式平面図、（ハ）は模式断面図である。

【図４】実施形態２のスラストワッシャの斜視図であ
る。

【図５】実施例の試験１に係り、膨潤性摺動部材のＥＰ
ＤＭとポリアミドとの配合割合と、膨潤度との関係を示
すグラフである。

【図６】実施例の試験２に係り、膨潤性摺動部材の時間
と油の重量と油温との関係を示すグラフである。

【図７】実施例の試験３に係り、膨潤性摺動部材の時間
と摩耗量との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

Ｍ…マトリックス Ｏ…グリス等（潤滑剤）の油分 Ｓ…膨潤材 ２…十字軸（第１部材） ３…軸受部材（第２部材） Ｃ…間隙 １…スラストワッシャ（膨潤性摺動部材）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】剛性及び摺動性を有するマトリックスと、
   該マトリックス中に分散され、潤滑剤により膨潤する膨
   潤材とからなることを特徴とする膨潤性摺動部材。
2. 【請求項２】第１部材が第２部材に所定の間隙を有して
   摺動可能に保持され、該第１部材と該第２部材との間に
   潤滑剤が介在される摺動継手において、 前記間隙には、剛性及び摺動性を有し、かつ前記潤滑剤
   により膨潤する膨潤性摺動部材が介装されていることを
   特徴とする摺動継手。