(57)【要約】【課題】安定した摺動運動を実現する車両ステアリング用伸縮軸を容易且つ安価な方法で提供する。【解決手段】ステアリングシャフト５及び中間シャフト８は、雄軸と雌軸とをトルク伝達可能且つ軸方向に摺動自在に嵌合した伸縮軸の構造とする。そして、ステアリングシャフト５の雄軸５ａ及び中間シャフト８の雄軸８ａの表面に、樹脂粉末を用いたショットブラストによる樹脂被膜を形成する。これにより、密着性が良く且つ膜厚や表面粗さの精度が良い樹脂被膜を容易且つ安価に形成することができる。【選択図】      図１
2008044402.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み込み、雄軸と雌軸とをトルク伝達可能且つ軸方向に摺動自在に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸であって、
前記雄軸の表面に、樹脂粉末を用いたショットブラストによる樹脂被膜が形成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】
前記樹脂被膜の厚さが、０．５μｍ以上５．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に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、安定した摺動運動を実現するようにした車両ステアリング用伸縮軸に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、雄軸と雌軸とをスプライン嵌合した車両ステアリング用伸縮軸において、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することで、金属騒音や金属打音等を吸収又は緩和すると共に、摺動抵抗の低減と回転方向ガタの低減とを行ってきた。
この場合、ナイロン膜を形成する工程としては、シャフトの洗浄→プラーマー塗布→加熱→ナイロン粉末コート→粗切削→仕上げ切削→雌軸との選択嵌合が行われている。最終の切削加工は、既に加工済みの雌軸の加工精度に合わせてダイスを選択して加工を行う。
【０００３】
したがって、伸縮軸の摺動荷重及びガタを最小に抑えるために、最終の切削加工では数ミクロンずつオーバーピン径サイズの異なるダイスを雌軸にあわせて選び出し加工する必要があり、加工コストの高騰を招来してしまう。また、使用経過によりナイロン膜の摩耗が進展して回転方向ガタが大きくなる。
そこで、自動車用操舵軸に使用される伸縮軸においては、回転方向ガタによる異音の発生と操舵感の悪化を長期にわたって抑制できる構造を簡単かつ安価に提供したいといった要望がある。
【０００４】
このようなことから、前述のようなナイロン膜の代わりに、特殊な形状の高分子材料からなる滑りスリーブを雄軸と雌軸との間に介在させて、両軸間の摺動抵抗を低減しつつ、ガタ付きを防止するというものがある（例えば、特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開昭６２ー９１３６４号公報
【特許文献２】特開平１１ー２０８４８４号公報
【特許文献３】特開２０００−７４０８１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、上記各特許文献に記載の車両ステアリング用伸縮軸にあっては、グリースなどの潤滑剤を塗布することを前提としている。また、上記スリーブにはポリアセタールなどの低摩擦の高分子材料が使用されると推定されるが、スリーブ自体に積極的に自己潤滑性を持たせているわけではないので、常時摺動することが求められる自動車用伸縮軸においては、摩耗のために使用中に回転方向ガタが発生するという耐久性上の欠点がある。
【０００６】
また、使用中にグリース等の潤滑剤が枯渇した場合は、摩耗がいっそう促進され、大きなガタが発生して操舵フィーリングを著しく損なうおそれがある。さらに、伸縮軸を車両に取り付ける際に作業者がグリース等の潤滑剤のついた伸縮軸を触ると車内の他の部分を汚すなどの不具合も起こりうる。
そこで、本発明は、安定した摺動運動を実現する車両ステアリング用伸縮軸を容易且つ安価な方法で提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に係る車両ステアリング用伸縮軸は、車両のステアリングシャフトに組み込み、雄軸と雌軸とをトルク伝達可能且つ軸方向に摺動自在に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸であって、前記雄軸の表面に、樹脂粉末を用いたショットブラストによる樹脂被膜が形成されていることを特徴としている。
また、請求項２に係る車両ステアリング用伸縮軸は、請求項１に係る発明において、前記樹脂被膜の厚さが、０．５μｍ以上５．０μｍ以下であることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る車両ステアリング用伸縮軸によれば、雄軸の表面に、樹脂粉末を用いたショットブラストによる樹脂被膜を形成するので、短時間で密着性の良い被膜を形成して十分な耐久性を持たせることができ、安定した摺動運動を実現することができるという効果が得られる。また、ショットブラスト条件を制御することで精度良く均一で且つ薄い被膜を形成することができ、被膜形成工程における加熱工程や切削工程等の最終工程を省略して、処理コストを削減することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る車両ステアリング用伸縮軸を自動車のステアリング機構部に適用した場合の一実施形態を示す側面図である。
図１において、車体側のメンバ１にアッパブラケット２とロアブラケット３とを介して取付けられたステアリングコラム４と、このステアリングコラム４に回転自在に支持されたステアリングシャフト５と、このステアリングシャフト５の上端に装着されたステアリングホイール６と、ステアリングシャフト５の下端にカルダン軸継手７を介して連結された中間（インターミディエイト）シャフト８と、この中間シャフト８にカルダン軸継手９を介して連結されたピニオンシャフト１０と、ピニオンシャフト１０に連結したステアリングラック軸１１と、このステアリングラック軸１１を支持して車体の別のフレーム１２に弾性体１３を介して固定されたステアリングラック支持部材１４とからステアリング機構１５が構成されている。
【００１０】
中間シャフト８は、雄軸８ａと雌軸８ｂとを嵌合したものであるが、このような中間シャフト８に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６上にその変位や振動を伝えない性能が要求される。
このような性能は、車体がサブフレーム構造となっていて、ステアリング機構１５の上部を固定するメンバ１とステアリングラック支持部材１４が固定されているフレーム１２とが別体となっておりステアリングラック支持部材１４がゴムなどの弾性体１３を介してフレーム１２に締結固定されている構造の場合に要求される。
【００１１】
また、その他のケースとして中間シャフト８をカルダン軸継手９位置でピニオンシャフト１０に締結する組付作業時に、作業者が伸縮軸を一旦収縮させからピニオンシャフト１０に嵌合させて締結させるために伸縮機能が必要とされる。
さらに、ステアリング機構１５の上部にあるステアリングシャフト５も雄軸５ａと雌軸５ｂとを嵌合したものであるが、このようなステアリングシャフト５には、運転者が自動車を運転するのに最適な運転姿勢を確保するためにステアリングホイール６の位置を軸方向に移動し、その位置を調整するテレスコ機能が要求されるため、軸方向に伸縮する機能が要求される。
【００１２】
前述の全ての場合において、伸縮軸には雄軸及び雌軸の嵌合部におけるガタ音を低減することと、ステアリングホイール６上のガタ感を低減することと、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。
ここで、ステアリングシャフト５及び中間シャフト８に本発明に係る車両ステアリング用伸縮軸を適用するものとする。なお、以下の説明では、ステアリングシャフト５及び中間シャフト８を総括して説明する場合には、単に伸縮軸と略記する。
【００１３】
そして、これら伸縮軸の雄軸の表面には、樹脂粉末を用いたショットブラストによる樹脂被膜が形成されている。
図２は、伸縮軸の軸方向の断面図である。また、図３は図２におけるａ−ａ’矢視図である。
このように、伸縮軸は相互にスプライン嵌合した雄スプライン軸２１（ステアリングシャフト５の雄軸５ａ及び中間シャフト８の雄軸８ａ）と雌スプライン軸２２（ステアリングシャフト５の雌軸５ｂ及び中間シャフト８の雌軸５ｂ）とからなる。そして、雄スプライン軸２１と雌スプライン軸２２とが摺接する雄スプライン軸２１の表面に、樹脂粉末をショットブラストして形成した樹脂被膜２３が形成されている。
【００１４】
両軸２１及び２２は、回転不能且つ軸方向に摺動自在に嵌合されており、その横断面形状は、図３に示すように、略十字形に形成してある。このような構成により、両軸間でのトルク伝達が可能となっている。
なお、伸縮軸の横断面形状を、図３に示すような略十字形とする場合について説明したが、図４に示すようなスプライン形状、図５に示すような略四角形状、図６に示すような略三角形状など、両軸間でのトルク伝達が可能で、且つ軸方向に摺動可能であれば、いかなる異形であってもよい。
【００１５】
次に、伸縮軸の雄軸に施すショットブラスト加工について詳述する。
本実施形態では、ショットブラスト装置を用い、ＪＩＳＲ６００１による平均粒径１００μｍの四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）の粉末を、噴射圧力６．０ｋｇ／ｃｍ2、噴射時間２０ｍｉｎで雄スプライン軸に噴射する。樹脂粉末を表面に投射すると衝突熱を発生し、自らを表面に溶融密着させ短時間で密着性の良い樹脂被膜を形成する。
【００１６】
このようなショットブラスト条件で被膜形成した結果、被膜厚さは０．５〜５．０μｍの範囲で寸法精度良く形成される。したがって、被膜が厚くなりすぎて雌軸と嵌合させる際に、余分な被膜を切削して形状を整える加工を行う必要がなくなると共に、被膜が薄くなりすぎてガタが発生することを防止することができる。
また、ショットブラストで作製した樹脂被膜は十分な密着性を有しているため、当該樹脂被膜が形成された伸縮軸を実機に組み込んで長時間摺動させても、被膜剥れ等を起こすことなく十分な耐久性を有する。
【００１７】
ところで、車両ステアリング用伸縮軸として、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することで、金属騒音や金属打音等を吸収又は緩和すると共に、摺動抵抗の低減と回転方向ガタの低減とを実現するというものがある。この場合、ナイロン膜を形成する工程としては、シャフトの洗浄→プラーマー塗布→加熱→ナイロン粉末コート→粗切削→仕上げ切削→雌軸との選択嵌合が行われる。また、最終の切削加工は、既に加工済みの雌軸の加工精度に合わせてダイスを選択して加工を行う。
【００１８】
しかしながら、この場合、伸縮軸の摺動荷重及びガタを最小に抑えるために、最終の切削加工において数ミクロンずつオーバーピン径サイズの異なるダイスを雌軸にあわせて選び出し加工する必要があり、加工コストの高騰を招来してしまう。また、使用経過によりナイロン膜の摩耗が進展して回転方向ガタが大きくなる。
このようなことから、前述のようなナイロン膜の代わりに、特殊な形状の高分子材料からなる滑りスリーブを雄軸と雌軸との間に介在させて、両者間の摺動抵抗を低減しつつ、ガタ付きを防止する方法が取られている。
【００１９】
しかしながら、この場合、グリースなどの潤滑剤を塗布することを前提としている。また、上記スリーブにはポリアセタールなどの低摩擦の高分子材料が使用されると推定されるが、スリーブ自体に積極的に自己潤滑性を持たせているわけではないので、常時摺動することが求められる自動車用伸縮軸においては、摩耗のために使用中に回転方向ガタが発生するという耐久性上の欠点がある。
【００２０】
また、使用中にグリース等の潤滑剤が枯渇した場合は、摩耗がいっそう促進され、大きなガタが発生して操舵フィーリングを著しく損なうおそれがある。さらに、伸縮軸を車両に取り付ける際に作業者がグリース等の潤滑剤のついた伸縮軸を触ると車内の他の部分を汚すなどの不具合も起こりうる。
これに対して、本実施形態では、伸縮軸の雄軸の表面に、樹脂粉末を用いたショットブラストによる樹脂被膜を形成するので、短時間で密着性の良い被膜を形成することができると共に、ショットブラスト条件を制御することで精度良く均一で且つ薄い被膜を形成することができる。
【００２１】
したがって、伸縮軸を実際に組み込んで長時間摺動させても被膜剥れ等が発生することなく、十分な耐久性を得ることができるので、回転方向ガタによる異音の発生と操舵感の悪化とを長期にわたって抑制することができる。
また、雄軸の被膜の厚さを精度良く管理することで、被膜形成工程における加熱工程や切削工程等の最終工程を省略することができ、処理コストを削減することができる。
【００２２】
さらに、ショット材として四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）の粉末を用いるので、この樹脂被膜によって伸縮軸の雄軸と雌軸との間の摺動抵抗を低減することができ、安定した摺動運動を実現することができる。
このように、上記実施形態では、樹脂粉末をショットブラストで投射することにより、密着性が良く且つ膜厚や表面粗さの精度が良い樹脂被膜を容易に形成することができるため、従来の被膜形成方法と比べて安価な方法で十分な耐久性を有した車両ステアリング用伸縮軸を得ることができる。
なお、上記実施形態においては、ＰＴＦＥの粉末を用いて被膜形成する場合について説明したが、上記実施形態と同様の効果が得られれば、他の樹脂粉末も利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る伸縮軸を適用した自動車のステアリング装置の概略的側面図である。
【図２】本実施形態における伸縮軸の軸方向の断面図である。
【図３】図２におけるａ−ａ’矢視図である。
【図４】伸縮軸の他の例を示す横断面図である。
【図５】伸縮軸の他の例を示す横断面図である。
【図６】伸縮軸の他の例を示す横断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１…メンバ、２…アッパブラケット、３…ロアブラケット、４…ステアリングコラム、５…ステアリングシャフト、５ａ…雄軸、５ｂ…雌軸、６…ステアリングホイール、７，９…カルダン軸継手、８…中間シャフト、８ａ…雄軸、８ｂ…雌軸、１０…ピニオンシャフト、１１…ステアリングラック軸、１２…フレーム、１３…弾性体、１４…ステアリングラック支持部、１５…ステアリング機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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