(57)【要約】【課題】潤滑のために充填されるグリースの基油との親和性により優れる樹脂組成物で滑り軸受を形成し、経年劣化を抑え、静音性や摺動性等の特性をこれまでよりも向上させる。【解決手段】軸受本体の摺接内周面にシャフトを回転自在に摺接して支持し、グリース潤滑される滑り軸受において、前記軸受本体が、グリース基油との接触角が１０〜３０°である樹脂組成物で形成する。【選択図】図１
2014142055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受本体の摺接内周面にシャフトを回転自在に摺接して支持し、グリース潤滑される滑り軸受において、
前記軸受本体が、グリース基油との接触角が１０〜３０°である樹脂組成物からなることを特徴とする滑り軸受。
【請求項２】
前記樹脂組成物の線膨張係数が１０×１０−５ｃｍ／ｃｍ・℃以下で、１２０℃雰囲気下に１０００時間放置した後の強度保持率が７５％以上で、かつ、摩擦係数が０．４以下であることを特徴とする請求項１記載の滑り軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリングコラムのラックブッシュ等の滑り軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車用ステアリングコラムでは、ステアリングシャフトに作用する振動を吸収する必要性から、ステアリングシャフトを回転自在に支承する軸受として、ラックブッシュを用いるのが一般的になっている。
【０００３】
ラックブッシュ１は、図１に示すように、合成樹脂からなる筒状のブッシュ本体１１の外周面に凹溝１１Ａが形成されており、凹溝１１Ａに、板バネやＯリング等の弾性リング１２が弾性的に介装されており、ブッシュ本体１１の内周面２０にステアリングシャフト２が摺動自在に支持される（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公昭５５−２８８９８号公報
【特許文献２】実公昭５８−５４２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ブッシュ本体１１は、従来、ポリアセタール樹脂やポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂等を樹脂成分とする樹脂組成物で形成されていたが、ステアリングコラムに対する要求は高まってきており、より長期にわたる動作安定性が求められている。具体的には、ブッシュ本体１１は、グリース潤滑下、−４０℃〜１２０℃で使用されており、このような使用環境下で経年劣化の影響が少なく、ラック軸を適切な位置で支持し、更には静音性や摺動性（低摩擦性）等が要求されるが、このような特性の更なる向上及び長期化に対する要求が今後とも高まることが予測される。
【０００６】
そこで本発明は、潤滑のために充填されるグリースの基油との親和性により優れる樹脂組成物で滑り軸受を形成し、経年劣化を抑え、静音性や摺動性等の特性をこれまでよりも向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、下記の滑り軸受を提供する。
（１）軸受本体の摺接内周面にシャフトを回転自在に摺接して支持し、グリース潤滑される滑り軸受において、
前記軸受本体が、グリース基油との接触角が１０〜３０°である樹脂組成物からなることを特徴とする滑り軸受。
（２）前記樹脂組成物の線膨張係数が１０×１０−５ｃｍ／ｃｍ・℃以下で、１２０℃雰囲気下に１０００時間放置した後の強度保持率が７５％以上で、かつ、摩擦係数が０．４以下であることを特徴とする上記（１）記載の滑り軸受。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の滑り軸受は、潤滑のために充填されるグリースの基油との親和性に優れる材料から形成されるため、経年劣化が抑えられ、摺動特性等をこれまでよりも長期間にわたり良好に維持できる。
【０００９】
そのため、例えばステアリングコラムのラックブッシュに使用した場合、経年変化による変形や磨耗が無くなり、ハウジングとの間に隙間が生じることがなくなり、振動や打音が無く静音性を維持でき、摩擦トルクの増大もなくなる。また、ラック軸を適切な位置で支持することもできる。このように、信頼性の高いステアリングコラムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】滑り軸受の一種であるラックブッシュの一例を示す要部断面図である。
【図２】ラックブッシュの他の例を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＡＡ断面図、（Ｄ）はＸ方向矢視図、（Ｅ）はＹ方向矢視図である。
【図３】ラックブッシュの更に他の例を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＡＡ断面図、（Ｄ）はＸ方向矢視図、（Ｅ）はＹ方向矢視図である。
【図４】ラックブッシュの更に他の例を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＡＡ断面図、（Ｄ）はＸ方向矢視図、（Ｅ）はＹ方向矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に関して詳細に説明する。
【００１２】
本発明において、滑り軸受は、樹脂組成物の成形体であり、グリース潤滑されるものであれば構造上の制限はなく、例えば図１に示したラックブッシュを例示することができる。また、潤滑のためのグリースにも制限はなく、目的等に応じて選択される。
【００１３】
但し、本発明では、ブッシュ本体１１を、グリース基油との親和性に優れた樹脂組成物で形成する。具体的には、グリース基油との接触角が１０〜３０°、好ましくは１０〜２０°である樹脂組成物で形成する。
【００１４】
樹脂組成物のグリースに対する親和性が高いことは、樹脂の分子鎖と、グリース基油の分子との間の相互作用が強いことと同義であり、このような分子間の相互作用が強い場合、巨視的には樹脂がグリース基油を吸収して膨潤することが想定される。そして、膨潤により変形して滑り軸受としての摺動性の悪化、更には機械特性の低下に基づく耐クリープ性や耐摩耗性の低下へと進展する。その結果、ラック軸を適切な位置で支持したり、ラックブッシュとハウジングとの間に隙間が生じて振動や打音が発生して静音性が低下するなどのダックブッシュとしての一義的要求機能を満足しなくなる。
【００１５】
これに対し樹脂組成物とグリースとの親和性が一定のレベル以下になれば、グリース基油による樹脂の膨潤は致命的ではなくなり、ラックブッシュとして必要な機能を満足できるようになる。そこで本発明では、樹脂組成物とグリースとの親和性について、樹脂の分子鎖と、グリース基油の分子との間の相互作用の度合を反映する指標である「グリース基油との接触角」を検討し、１０°以上であれば、樹脂の膨潤変形や摺動性、機械特性の低下が生じず、ラックブッシュとして必要な機能を長期にわたり維持できることを見出した。それとともに、グリース基油の接触角が大きくなりすぎると、樹脂とグリースとの親和性が低くなりすぎてグリース切れを起こしやすくなり、接触角の上限が３０°であることも見出した。
【００１６】
そのため、接触角が１０〜３０°となるように樹脂組成物とグリース基油との組み合わせを選択すればよいが、ラックブッシュでは−４０〜１２０℃で使用されるため、この温度範囲での樹脂の変形、更にはハウジング材料との膨張差が過大である場合には、高温時（膨潤時）のラックブッシュとハウジングとの接触状態が厳しくなり、ラックブッシュが、その機能に支障をきたすレベルのクリープ変形を起こしてしまう。そのため、樹脂組成物は、線膨張係数が１０×１０−５ｃｍ／ｃｍ・℃以下、好ましくは５×１０−５ｃｍ／ｃｍ・℃以下であることが望ましい。
【００１７】
また、ラックブッシュは１２０℃の高温にも耐える耐熱性を備える必要があるため、樹脂組成物は１２０℃に１０００時間放置した後でも７５％以上、好ましく８５％以上の強度保持率を有することが望ましい。
【００１８】
更には、グリース潤滑下で使用されるが、必ずしも常時、油膜が敵席に形成された状態、即ち流体潤滑の状態にあるとは限らず、境界潤滑の状態で使用されることもある。そのため、樹脂組成物は低摩擦特性を備えることも好ましく、摩擦係数が０．４以下、好ましくは０．３以下であることが望ましい。
【００１９】
これらを満足するように、樹脂組成物においては、樹脂の種類、充填材、添加剤を適宜選択する。
【００２０】
樹脂の種類としては、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂（ポリアミド５、ポリアミド６６、ポリアミド４６、ポリアミド６T／６−６、ポリアミド６T／６Ｉ、ポリアミド６Ｔ／６Ｉ／６−６、ポリアミド６Ｔ／Ｍ−５Ｔ、ポリアミド９Ｔ等）、ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等）、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等が挙げられる。また、熱可塑性エラストマーも好適であり、耐熱性の観点から、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリアミド系があるが、ポリエステル系及びポリアミド系といったエンプラ系の熱可塑性エラストマーがより好ましい。
【００２１】
尚、熱可塑性エラストマーのゴム成分、即ちソフトセグメント成分は、特に制限されるものではないが、ポリエステル、ポリエーテル、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリカーボネート、ポリカプロラクタム等が挙げられるが、市場からの入手し易さを考慮すると、ポリエステルまたはポリエーテルをソフトセグメント成分とする熱可塑性エラストマーが最適である。特に、耐加水分解性を考慮すると、ポリエーテルをソフトセグメント成分とする熱可塑性エラストマーが好ましい。尚、ポリエーテルをソフトセグメント成分とする熱可塑性エラストマーとしては、ポリテトラメチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレンオキサイドまたはこれらの共重合体等を挙げることができる。
【００２２】
また、熱可塑性エラストマーとして動的架橋型熱可塑性エラストマーを用いることもできる。動的架橋型熱可塑性エラストマーは、熱可塑性樹脂とゴムとからなるポリマーアロイであり、従来の熱可塑性エラストマーの欠点であった耐油性や耐熱性を向上させる特長がある。動的架橋型熱可塑性エラストマーは熱可塑性樹脂とゴムとを任意に組み合わせて設計できるため、種々のものが検討されており、ポリオレフィン系、ステレン系、ポリアミド系等が上市されており、本発明ではスチレン系動的架橋型エラストマーとポリエステルエラストマー、ポリウレタンエラストマー、ポリアミドエラストマーを相溶化させたリケンテクノ（株）製「ハイパーアロイアクティマー」や、Ｍｕｌｔｉｂａｓｅ社製より上市されているナイロン樹脂とシリコンゴムからなる動的架橋型熱可塑性エラストマー等を好適に使用できる。
【００２３】
尚、上記に挙げた樹脂は、それぞれ単独で使用してもよく、適宜組み合わせて使用してもよい。また、樹脂組成物の成形性を考慮して、分子量等を適宜調整する。
【００２４】
樹脂組成物には補強充填材として、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、ウォラストナイト、酸化亜鉛ウィスカー、チタン酸カリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー等の繊維状強化材を配合することができる。また、ゼオライト、カオリン、マイカ、クレー、タルク、アルミナ、シリカ等の非繊維状充填材等を配合することもできる。
【００２５】
その他にも、顔料、染料、帯電防止剤、フッ素樹脂等の固体潤滑剤等を添加してもよく、更には成形時及び使用時の熱による劣化を防止するためのヨウ化物系熱安定剤やフェノール系またはアミン系の酸化防止剤を添加してもよい。
【００２６】
尚、これら充填材や添加剤は、それぞれ単独で使用してもよく、適宜組み合わせて使用してもよい。そして、上記の物性を満足するようにそれぞれの配合量を適宜調整する。
【００２７】
また、樹脂組成物として市販品を用いることができる。例えば、大塚化学（株）製「ポチコンＡＴ３４３」（チタン酸カリウムウィスカー含有ポリアセタール樹脂）や、大塚化学（株）製「ポチコンＢＴ２１２Ｎ」、「ポチコンＢＴ２６２」（チタン酸カリウムウィスカー含有ポリブチレンテレフタレート樹脂）等は、ポリα−オレフィンに対する接触角を１０〜３０°、線膨張係数を１０×１０−５ｃｍ／ｃｍ・℃以下、１２０℃雰囲気下に１０００時間放置した後の強度保持率を７５％以上、摩擦係数を０．４以下とすることができる。
【００２８】
ラックブッシュは種々変更可能であり、例えば図２に示す構成のラックブッシュ１Ａとすることができる。尚、図の（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＡＡ断面図、（Ｄ）はＸ方向矢視図、（Ｅ）はＹ方向矢視図である。
【００２９】
図示されるように、円筒状の本体部３０の一方の端部が所定幅にわたり本体部３０よりも一段上がって大径部３１を形成しており、他方の端部が所定は幅にわたり本体部３０よりも一段下がって小径部３２を形成している。また、大径部３１の内壁３１ａ及び小径部３２の内壁３２ａは、端面での開口面積が最大で、内部に向かうにつれて徐々に減少してテーパ状に形成されている。更に、軸線方向に沿って、大径部３１から本体部３０を横断するスリット３３が形成されている。スリット３３の数は、図示されるように３条が適当であるが、他の条数でもよい。また、本体部３０の外周面には、全周にわたり溝３４が形成されており、弾性リング１２が装着される。溝３４の数は本体部３０の長さにより適宜設定され、図示される２条よりも多くすることもできる。
【００３０】
このようなラックブッシュ１Ａでは、弾性リング１２を装着した際に、本体部３０が縮径する方向に弾性的に変形してステアリングシャフト（図１参照）を締め付ける。また、ステアリングシャフトを挿入する際には本体部３０が拡径して挿入作業も容易になる。更には、大径部３１及び小径部３２の内壁３１ａ，３２ａをテーパ状にすることにより、ステアリングシャフトを挿入する際の大径部３１及び小径部３２の各端面の損傷を防止することができる。
【００３１】
また、図３に示す構成のラックブッシュ１Ｂにすることもできる。尚、図の（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＡＡ断面図、（Ｄ）はＸ方向矢視図、（Ｅ）はＹ方向矢視図である。
【００３２】
図示されるように、ラックブッシュ１Ｂは、基本的に、図２に示したラックブッシュ１Ａにおいて、スリット３３に沿って分割したものであり、分割片１Ｂａ，１Ｂｂ，１Ｂｃを連結して一つの円筒状のラックブッシュとなる。各分割片１Ｂａ，１Ｂｂ，１Ｂｃとも、本体部４０の一方の端部が所定幅にわたり本体部４０よりも一段上がって大径部４１を形成しており、この大径部４１の内壁４１ａは端面での開口面積が最大で、内部に向かうにつれて徐々に減少してテーパ状に形成されている。また、本体部４０の他方の端部４２の内壁４２ａも、端面での開口面積が最大で、内部に向かうにつれて徐々に減少してテーパ状に形成されている。更に、本体部４０の外周面には溝４４が形成されており、弾性リング１２が装着される。
【００３３】
また、ラックブッシュ１Ｂでは、分割片１Ｂａ，１Ｂｂ，１Ｂｃを連結した状態での内径は、ステアリングシャフトの外径よりも若干小さく設定されており、ステアリングシャフトに装着した際に分割片と分割片との間の隙間４３が開き、弾性リング１２により締め付けられる。
【００３４】
更に、図４に示す構成のラックブッシュ１Ｃにすることもできる。尚、図の（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＡＡ断面図、（Ｄ）はＸ方向矢視図、（Ｅ）はＹ方向矢視図である。
【００３５】
図示されるように、ラックブッシュ１Ｃは，本体部５０の一方の端部が所定幅にわたり本体部５０よりも一段上がって大径部５１を形成しており、この大径部５１の内壁５１ａは端面での開口面積が最大で、内部に向かうにつれて徐々に減少してテーパ状に形成されている。また、本体部５０の他方の端部５２の内壁５２ａも、端面での開口面積が最大で、内部に向かうにつれて徐々に減少してテーパ状に形成されている。更に、本体部５０にはスリット５３が螺旋状に形成されており、スリット５３と交差して弾性リング１２を装着するための溝５４が形成されている。
【００３６】
このようなラックブッシュ１Ｃでは、弾性リング１２を装着した際に、本体部５０が縮径する方向に弾性的に変形してステアリングシャフトを締め付ける。
【実施例】
【００３７】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれより何ら制限されるものではない。
【００３８】
〔実施例１〜３、比較例１〜３〕
表１に示す組成の試験片を作製した。尚、実施例１では大塚化学（株）製「ポチコンＡＴ３４３」（チタン酸カリウムウィスカー含有ポリアセタール樹脂）、実施例２では大塚化学（株）製「ポチコンＢＴ２１２Ｎ」、実施例３では大塚化学（株）製「ポチコンＢＴ２６２」（チタン酸カリウムウィスカー含有ポリブチレンテレフタレート樹脂）を用いた。また、比較例１ポリアセタール樹脂（（株）ポリプラスチック製「ジュラコンＭ２２−４４」）、比較例２ではポリブチレンテレフタレート樹脂（（株）ウインテックポリマー製「ジュラネックスＨ７５００」）をそのまま（充填材を含まず）用いた。
【００３９】
そして、試験片にポリα−オレフィン（ＰＡＯ）を滴下し、６秒後に接触角を測定した。また、試験片の線膨張係数を測定した。それぞれの測定結果を表１に併記する。
【００４０】
また、試験片について、下記の耐油性試験、耐熱性試験、耐摩耗性試験及び耐久性試験を行った。
【００４１】
（耐油性試験）
試験片を室温にてポリα−オレフィンに１０００時間浸漬し、浸漬前後での強度変化率（強度保持率）を求めた。そして、浸漬前の強度の７５％以上を保持している場合を合格「〇」、７５％未満の場合を不合格「×」とし、表１の耐油性試験の強度保持率の欄に記載した。また、浸漬前後での寸法変化量が４０μｍ以下の場合を合格「〇」、４０μｍを超える場合を不合格「×」とし、表１の耐油性試験の寸法変化量の欄に記載した。
【００４２】
（耐熱性試験）
試験片を１２０℃ギアオーブン中に１０００時間放置し、加熱前後における試験片の強度変化（強度保持率）を求めた。そして、加熱前の強度の７５％以上を保持している場合を合格「〇」、７５％未満の場合を不合格「×」とし、表１の耐熱性試験の強度保持率の欄に記載した。更に、加熱前後での寸法変化量が４０μｍ以下の場合を合格「〇」、４０μｍを超える場合を不合格「×」とし、表１の耐熱性試験の寸法変化量の欄に記載した。
【００４３】
（耐摩耗性試験）
ステアリングコラムのラックブッシュに使用されている現行グリース（基油：ポリα−オレフィン）による潤滑下、鈴木松原式摩擦摩耗試験機を用いて試験片の摩擦係数を測定した。摩擦係数が０．４以下の場合を合格「〇」、０．４を超える場合を不合格「×」とし、表１の耐摩耗性試験の欄に記載した。
【００４４】
（耐久性試験）
表１に示す組成のラックブッシュを作製し、自動車のステアリング装置に組み込み、耐久性を評価した。試験は、雰囲気温度を１２０℃に維持して操舵を繰り返し行い、激しい異音が発生するか、操舵フィーリングに著しい悪化（摺動トルクの著しい上昇など）が認められた時点で寿命を迎えたと判断し、それまでの操舵回数を求めた。現行品の耐久性を超えることを想定して、１５万サイクルを超えた場合を合格「〇」、１５万サイクル以下の場合を不合格「×」とし、表１の耐久性試験の欄に記載した。
【００４５】
【表１】
2014142055.tif 000003
【００４６】
表１に示すように、実施例では何れもポリα−オレフィンとの接触角が１０〜２０°であり、更には線膨張係数が１０×１０−５ｃｍ／ｃｍ・℃以下、１２０℃雰囲気下に１０００時間放置した後の強度保持率が７５％以上、摩擦係数が０．４以下であり、１５サイクルを越える操舵にも十分に耐え得る耐久性を有する。
【符号の説明】
【００４７】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  ラックブッシュ
２  ステアリングシャフト
１１  ブッシュ本体
１１Ａ  凹溝
１２  弾性リング
２０  内周面
【図１】
2014142055.tif 000004
【図２】
2014142055.tif 000005
【図３】
2014142055.tif 000006
【図４】
2014142055.tif 000007