(57)【要約】【課題】耐摩耗性に優れ、耐久性を向上できる車両ステアリング用伸縮軸を提供する。【解決手段】車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を回転不能に且つ摺動自在に嵌合し、前記雄軸の外周部と前記雌軸の内周部が互いに接触して回転の際にトルクを伝達する車両ステアリング用伸縮軸において、前記雄軸の外周部と前記雌軸の内周部との隙間に、リン−硫黄系極圧剤及びリン系極圧剤の少なくとも一種を、それぞれ単独でグリース全量の０．１〜５質量％、合計でグリース全量の１０質量％以下の量含有するグリース組成物が充填されていることを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸。【選択図】図１
2008183980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を回転不能に且つ摺動自在に嵌合し、前記雄軸の外周部と前記雌軸の内周部が互いに接触して回転の際にトルクを伝達する車両ステアリング用伸縮軸において、
前記雄軸の外周部と前記雌軸の内周部との隙間に、リン−硫黄系極圧剤及びリン系極圧剤の少なくとも一種を、それぞれ単独でグリース全量の０．１〜５質量％、合計でグリース全量の１０質量％以下の量含有するグリース組成物が充填されていることを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸。
【請求項２】
グリース組成物の増ちょう剤がウレア化合物であり、かつ、グリース全量の１５〜３０質量％配合されていることを特徴とする請求項１記載の車両ステアリング用伸縮軸。
【請求項３】
リン−硫黄系極圧剤がチオフォスフェートまたはチオフォスファイト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用伸縮軸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両ステアリング用伸縮軸に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の操舵機構部では、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上にその変位や振動を伝えないために雄軸と雌軸とをスプライン嵌合した伸縮軸を操舵機構部の一部に使用している。そのため、伸縮軸にはスプライン部の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。
【０００３】
このようなことから、伸縮軸の雄軸のスプライン部に対して、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、摺動抵抗の低減を行ってきた。また、特許文献１では、内側シャフトの外周部と外側シャフトの内周部とに設けられた溝部に、内側シャフトの溝部とボールとの間に弾性体を介してボールを配置し、軸方向の移動の際にはボールを転動させることによって雄軸と雌軸の摺動荷重を減少させるとともに、回転の際にはボールを拘束してトルクを伝達する車両ステアリング用伸縮軸が開示されている。更に、ボールの破損時でもトルクの伝達を可能とするために、ある遊びを持った組合せ断面を有する雄溝及び雌溝が、内側シャフト及び外側シャフトに設けられていることも開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−５０２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このようなスプライン嵌合した車両ステアリング用伸縮軸でも、軸方向へ伸縮する際に摺動部分で摩耗が発生して回転方向にガタが起こることがある。そこで本発明は、耐摩耗性に優れ、耐久性を向上できる車両ステアリング用伸縮軸を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明は下記の転がり軸受を提供する。
（１）車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を回転不能に且つ摺動自在に嵌合し、前記雄軸の外周部と前記雌軸の内周部が互いに接触して回転の際にトルクを伝達する車両ステアリング用伸縮軸において、前記雄軸の外周部と前記雌軸の内周部との隙間に、リン−硫黄系極圧剤及びリン系極圧剤の少なくとも一種を、それぞれ単独でグリース全量の０．１〜５質量％、合計でグリース全量の１０質量％以下の量含有するグリース組成物が充填されていることを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸。
（２）グリース組成物の増ちょう剤がウレア化合物であり、かつ、グリース全量の１５〜３０質量％配合されていることを特徴とする上記（１）記載の車両ステアリング用伸縮軸。
（３）リン−硫黄系極圧剤がチオフォスフェートまたはチオフォスファイト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用伸縮軸。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の車両ステアリング用伸縮軸は、特定の極圧剤を含有するグリース組成物を充填したことにより、これまでよりも耐摩耗性に優れ、耐久性も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明について詳細に説明する。
【０００９】
本発明において車両ステアリングシャフト用伸縮軸の構造には制限がなく、例えば図１に示すものを例示することができる。図１は、車両ステアリング用伸縮軸を適用した自動車の操舵機構部の側面図であるが、図示されるように、車体側のメンバ１００にアッパブラケット１０１とロアブラケット１０２とを介して取り付けられたアッパステアリングシャフト部１２０（ステアリングコラム１０３と、ステアリングコラム１０３に回転自在に保持されたスアリングシャフト１０４を含む）と、ステアリングシャフト１０４の上端に装着されたステアリングホイール１０５と、ステアリングシャフト１０４の下端にユニバーサルジョイント１０６を介して連結されたロアステアリングシャフト部１０７と、ロアステアリングシャフト部１０７に操舵軸継手１０８を介して連結されたピニオンシャフト１０９と、ピニオンシャフト１０９に連結したステアリングラック軸１１２と、このステアリングラック軸１１２を支持して車体の別のフレーム１１０に弾性体１１１を介して固定されたステアリングラック支持部材１１３とから操舵機構部が構成されている。そして、図示の例では、アッパステアリングシャフト部１２０とロアステアリングシャフト部１０７に、車両ステアリング用伸縮軸を用いている。
【００１０】
車両ステアリング用伸縮軸は、図２に分解斜視図にて示すように、相互に回転不能に且つ摺動自在に嵌合した雄軸１と雌軸２とからなる。雄軸１の外周面には、周方向に１２０°間隔で等配した３個の略円弧状の軸方向溝３，４が延在して形成してある。雌軸２の内周面にも、周方向に１２０°間隔で等配した３個の略円弧状の軸方向溝５，６が延在して形成してある。雄軸１の略円弧状の軸方向溝３と、雌軸２の略円弧状の軸方向溝５との間に、予圧用の波形形状の板バネ９を介して、複数個のボール７（球状転動体）が転動自在に嵌合してある。尚、雄軸１の軸方向溝３の両側には、この板バネ９を係止するための段部３ａが形成してある。雄軸１の２個の略円弧状の軸方向溝４と、雌軸２の２個の略円弧状の軸方向溝６との間には、夫々、２個のニードルローラー８（摺動体）が摺動自在に嵌合してある。板バネ９は、トルク非伝達時には、ボール７とニードルローラー８を雌軸２に対してガタ付きのない程度に予圧する一方、トルク伝達時には、弾性変形してボール７を雌軸２の間で周方向に拘束する働きをするようになっている。また、雄軸１の略円弧状の軸方向溝３と、雌軸２の略円弧状の軸方向溝５との間に、短い１個のニードルローラー２０（摺動体）が摺動自在に嵌合してある。そして、本発明の車両ステアリング用伸縮軸では、雄軸１の軸方向溝３と雌軸２の軸方向溝５との隙間に、後述されるグリース組成物（図示せず）が充填されている。
【００１１】
グリース組成物の基油は、制限されるものでないが、鉱油系潤滑油及び合成潤滑油を好適に使用することができる。鉱油系潤滑油としては、制限されるものではないが、例えば、パラフィン系鉱物油、ナフテン系鉱油及びこれらの混合油を使用することができる。合成潤滑油としては、制限されるものではないが、例えば、合成炭化水素油、エーテル油、エステル油及びフッ素油を使用することができる。具体的には、合成炭化水素油としてはポリα−オレフィン等を、エーテル油としてはジアルキルジフェニルエーテル油、アルキルトリフェニルエーテル油、アルキルテトラフェニルエーテル等を、エステル油としてはジエステル油、ネオペンチル型ポリオールエステル油またはこれらのコンプレックスエステル油、芳香族エステル油等を、フッ素油としてはパーフルオロエーテル油、フルオロシリコーン油、クロロトリフルオロエチレン油、フルオロフォスファゼン油等を、それぞれ挙げることができる。また、これらの潤滑油は、それぞれ単独でも、複数種を適宜組み合わせて使用してもよい。中でも、高温、高速での潤滑性能及び寿命を考慮すると、合成潤滑油を含むことが好ましく、特にエステル油、エーテル油を含有することが好ましい。また、コスト面からは、鉱油系潤滑油を含有することが好ましい。
【００１２】
また、基油は、４０℃における動粘度が２０〜１８５ｍｍ２／ｓであることが好ましく、２４〜１３２ｍｍ２／ｓがより好ましい。４０℃における動粘度が２０ｍｍ２／ｓ未満では耐摩耗性が十分ではなく、１８５ｍｍ２／ｓを超えると摺動接触部に基油が入り込み難くなり、スティックスリップ現象を抑制し難くなる。
【００１３】
増ちょう剤は、上記基油中にコロイド状に分散し、基油を半固体状または固体状にする物質であれば制限はなく、例えば、リチウム石けん、カルシウム石けん、ナトリウム石けん、アルミニウム石けん、リチウムコンプレックス石けん、カルシウムコンプレックス石けん、ナトリウムコンプレックス石けん、バリウムコンプレックス石けん、アルミニウムコンプレックス石けん等の金属石けん、ベントナイト、クレイ等の無機化合物、モノウレア化合物、ジウレア化合物、トリウレア化合物、テトラウレア化合物、ウレタン、ナトリウムテレフタレート等の有機化合物等が挙げられ、それぞれ単独で、または適宜組み合わせて使用できる。
【００１４】
また、増ちょう剤は、グリース全量の５〜３０質量％の割合で基油中に分散される。増ちょう剤量が５質量％未満ではグリース状態を維持することが困難であり、３０質量％を超えるとグリース組成物が硬すぎて十分な潤滑性能が得られないおそれがある。
【００１５】
上記の増ちょう剤の中でも、金属との親和性が高く、摺動時に保護膜を形成しやすくより良好な摩擦特性を付与することができることから、ウレア化合物が好ましい。特に、ウレア化合物をグリース全量の１５〜３０質量％配合することにより、前記の保護膜がより一層強固になり、スティックスリップ現象をより抑制することができる。更に、ウレア化合物の中でも下記式で表されるジウレア化合物が好ましい。トリウレア化合物やテトラウレア化合物は高温でのちょう度変化が大きく、せん断安定性も悪く、更には高温で放置されると重合物を生成して硬化しやすい等の欠点がある。
Ｒ１−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ２−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ３
【００１６】
式中、Ｒ２は炭素数６〜１５の芳香族系炭化水素基を表す。Ｒ１，Ｒ３はそれぞれ炭化水素基または縮合環炭化水素基を表し、同一でも異なっていてもよく、また炭化水素基は脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基の何れでもよく、更に縮合炭化水素基の場合炭素数は９〜１９が好ましい。
【００１７】
また、上記ジウレア化合物は、基油中で、Ｒ２を骨格中に含むジイソシアネート１モルに対して、Ｒ１またはＲ３を骨格中に含むモノアミンを合計で２モルの割合で反応させることにより得られる。
【００１８】
Ｒ２を骨格中に含むジイソシアネートとしては、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ビフェニレンジイソシアネート、ジメチルジフェニルイソシアネートあるいはこれらのアルキル置換体を好適に使用できる。
【００１９】
Ｒ１またはＲ３として炭化水素基を骨格中に含むモノアミンとしては、アニリン、シクロヘキシルアミン、オクチルアミン、トルイジン、ドデシルアニリン、オクタデシルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、ノニルアミン、エチルヘキシルアミン、デシルアミン、ウンデシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ナノデシルアミン、エイコデシルアミン、オレイルアミン、リノレイルアミン、リノレニルアミン、メチルシクロヘキシルアミン、エチルシクロヘキシルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジエチルシクロヘキシルアミン、ブチルシクロヘキシルアミン、プロピルシクロヘキシルアミン、アミルシクロヘキシルアミン、シクロオクチルアミン、ベンジルアミン、ベンズヒドリルアミン、フェネルアミン、メチルベンジルアミン、ビフェニルアミン、フェニルイソプロピルアミン、フェニルヘキシルアミン等を好適に使用できる。
【００２０】
Ｒ１またはＲ３として縮合環炭化水素基を骨格中に含むモノアミンとしては、アミノインデン、アミノインダン、アミノ−１−メチルインデン等のインデン系アミン化合物、アミノナフタレン（ナフチルアミン）、アミノメチルナフタレン、アミノエチルナフタレン、アミノジメチルナフタレン、アミノカダレン、アミノビニルナフタレン、アミノフェニルナフタレン、アミノベンジルナフタレン、アミノジナフチルアミン、アミノビナフチル、アミノ−１，２−ジヒドロナフタレン、アミノ−１，４−ジヒドロナフタレン、アミノテトラヒドロナフタレン、アミノオクタレン等のナフタレン系アミン化合物、アミノペンタレン、アミノアズレン、アミノヘプタレン等の縮合二環系アミン化合物、アミノフルオレン、アミノ−９−フェニルフルオレン等のアミノフルオレン系アミン化合物、アミノアントラセン、アミノメチルアントラセン、アミノジメチルアントラセン、アミノフェニルアントラセン、アミノ−９，１０−ジヒドロアントラセン等のアントラセン系アミン化合物、アミノフェナントレン、アミノ−１，７−ジメチルフェナントレン、アミノレテン等のフェナントレン系アミン化合物、アミノビフェニレン、アミノ−ｓ−インダセン、アミノ−ａｓ−インダセン、アミノアセナフチレン、アミノアセナフテン、アミノフェナレン等の縮合三環系アミン化合物、アミノナフタセン、アミノクリセン、アミノピレン、アミノトリフェニレン、アミノベンゾアントラセン、アミノアセアントリレン、アミノアセアントレン、アミノアセフェナントリレン、アミノアセフェナントレン、アミノフルオランテン、アミノプレイアデン等の縮合四環系アミン化合物、アミノペンタセン、アミノペンタフェン、アミノピセン、アミノペリレン、アミノジベンゾアントラセン、アミノベンゾピレン、アミノコラントレン等の縮合五環系アミン化合物、アミノコロネン、アミノピラントレン、アミノビオラントレン、アミノイソビオラントレン、アミノオバレン等の縮合多環系（六環以上）系アミン化合物等を好適に使用できる。
【００２１】
本発明では、グリース組成物にリン−硫黄系極圧剤及びリン系極圧剤の少なくとも一方を添加する。添加量は、それぞれグリース全量の０．１〜５質量％であり、１〜４質量％がより好ましい。但し、合計でグリース全量の１０質量％以下とし、１〜１０質量％とすることが好ましい。リン−硫黄系極圧剤及びリン系極圧剤の何れか一方の添加量が０．１質量％未満の場合、十分な極圧作用を付与できない。また、リン−硫黄系極圧剤及びリン系極圧剤の合計添加量が１０質量％を超えると、効果が飽和するばかりでなく、熱安定性が低下するようになる。
【００２２】
リン系極圧剤としては、下記一般式（１）で表されるリン酸エステルを挙げることができる。
【００２３】
【化１】
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【００２４】
一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ３は炭素数１〜３０のアルキル基、炭素数２〜３０のアルケニル基または炭素数６〜３０のアリール基を表し、それぞれ異なっていてもよく、全て同じであってもよい。一般的（１）で表されるリン酸エステルの具体例として、トリブチルホフフェート、エチルジブチルホスフェート、トリヘキシルフォスフェート、トリ（２−エチルヘキシル）ホスフェート、トリデシルホスフェート、トリラウリルホスフェート、トリミリスチルホスフェート、トリパルミチルホスフェート、トリステアリルホスフェート、トリオレイルホスフェート、トリクレジルホスフェート等を挙げることができる。中でも、トリクレジルホスフェートが好ましい。
【００２５】
また、リン系極圧剤として、下記の一般式（２）または一般式（３）で表される酸性リン酸エステルも使用できる。
【００２６】
【化２】
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【００２７】
一般式（２）及び一般式（３）において、Ｒ４及びＲ５は炭素数１〜３０のアルキル基を表し、具体的にはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種ヘプチル基、各種オクチル基、各種ノニル基、各種デシル基、各種ウンデシル基、各種トリデシル基、各種テトラデシル基、各種ペンタデシル基、各種ヘキサデシル基、各種ペンタデシル基、各種オクタデシル基、各種ナデシル基、各種エイコシル基、各種ヘンエイコシル基、各種ドコシル基、各種トリコシル基、各種テトラコシル基、各種ペンタコシル基、各種ヘキサコシル基、各種ペンタコシル基、各種オクタコシル基、各種ノナコシル基、各種トリアコンチル基が挙げられる（各種とは、分岐状または直鎖状を示す）。また、Ｒ４及びＲ５は同一でも異なっていてもよい。中でも、メチル基が好ましい。
【００２８】
また、酸性リン酸エステルは、アミン塩でもよい。アミン塩を形成するアミン類としては、下記一般式（４）で表されるものが好ましい。
Ｒ６ｎＮＨ３−ｎ  ・・・（４）
【００２９】
一般式（４）において、Ｒ６は炭素数１〜３０の分岐状または直鎖状のアルキル基（具体例は上記の通り）を表し、ｎは１、２または３である。また、Ｒ６が複数、即ちジ置換（第２級）アミンやトリ置換（第３級）アミンの場合、複数のＲ６は同一でも異なっていてもよい。これらの中では、ドデシル基置換第１級アミンが好ましい。
【００３０】
リン−硫黄系添加剤としては、リン原子及び硫黄原子を含む化合物であり、チオフォスフェートやチオフォスファイトのように分子中にリン原子と硫黄原子の両方を有する化合物の他に、分子中にリン原子を有する化合物（リン系添加剤）と、分子中に硫黄原子を有する化合物（硫黄系添加剤）とを混合したものを含む。
【００３１】
チオフォスフェート類としては、チオリン酸エステルの基本構造を有するもので、例えばトリフェニルフォオロチオネート（ＴＰＰＴ）等が挙げられる。また、チオフォスファイト類としては、一般式「（ＲＳ）３Ｐ；Ｒはアルキル基」で表される有機トリチオフォスファイトが挙げられ、例えばトリブチルトリチオフォスファイトやトリ（２−エチルヘキシル）チオフォスファイト等が挙げられる。
【００３２】
また、グリース組成物には、必要に応じて、その他の各種添加剤を添加してもよい。例えば、酸化防止剤、防錆剤、金属不活性化剤等を、本発明の効果を損なわない範囲で適量添加することができる。
【００３３】
グリース組成物は上記の各成分を含有するが、その製造方法には制限がなく、従来のグリースと同様にして調製することができるが、一般的には基油中で増りょう剤を反応させて得られるベースグリースに、リン−硫黄系極圧剤、リン系極圧剤、更にはその他の添加剤を添加した後、ロールミル等により十分に混練して均一に混合する。また、混練時に加熱してもよい。
【００３４】
また、グリース組成物の混和ちょう度は、２２０〜３９５が好ましく、２６５〜３５０がより好ましい。
【実施例】
【００３５】
以下に、実施例及び比較例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらによりなんら限定されるものではない。
【００３６】
（実施例１〜３、比較例１〜２）
表１に示す如く、基油、増ちょう剤並びに極圧剤を配合してロールミルを通すことで試験グリースを得た。尚、何れの試験グリースにも、グリース全量に対し２質量％のアミン系酸化防止剤、１質量％のカルシウムスルフォネート系防錆剤、０．０５質量％のベンゾトリアゾール系金属不活性化剤を添加した。そして、各試験グリースに関して、下記に示す（１）摩耗試験及び（２）スティックスリップ試験を行った。
【００３７】
（１）摩耗試験
ステアリング機構をシミュレートした試験機に試験グリースを充填し、温度サイクルを与えながら、ジョイント角度を３０°で固定して時計回り方向、半時計回り方向にトルクを矩形波で入力し、繰り返しスライドさせ、所定回数繰り返した。そして、車両ステアリング用伸縮軸の初期遊び量及び試験後の遊び量の差分を求め、その差分（増加量）が一定値以下を合格とし、表１中に「○」を記し、一定値を超えたものを不合格とし表１中に「×」を記した。
【００３８】
（２）スティックスリップ試験
ステアリング機構をシミュレートした試験機に試験グリースを充填し、ジョイント角度を３０°で固定して時計回り方向、半時計回り方向にトルクを矩形波で入力し、繰り返しスライドさせた。このときの車両用ステアリング用伸縮軸の外径部の加速度を測定することでスティックスリップの発生の有無を評価した。加速度が大きいほど振動が発生し、スティックスリップが発生していると判断した。結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
2008183980.tif 000005
【００４０】
表１から、本発明に従い、リン−硫黄系極圧剤及びリン系極圧剤を、それぞれ単独で、または両極圧剤を含有するグリース組成物を封入することで、耐摩耗性及び耐久性が向上することがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】車両ステアリング用伸縮軸を適用した自動車の操舵機構部の側面図である。
【図２】車両ステアリング用伸縮軸の分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４２】
１００  メンバ
１０１  アッパブラケット
１０２  ロアブラケット
１０３  ステアリングコラム
１０４  ステアリングシャフト
１０５  ステアリングホイール
１０６  ユニバーサルジョイント
１０７  ロアステアリングシャフト部
１０８  操舵軸継手
１０９  ピニオンシャフト
１１０  フレーム
１１１  弾性体
１１２  ステアリングラック
１２０  アッパステアリングシャフト部
【図１】
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【図２】
2008183980.tif 000007