JP2006056205A - 複層摺動部材及びそれを用いたラックピニオン式舵取装置におけるラックガイド - Google Patents
複層摺動部材及びそれを用いたラックピニオン式舵取装置におけるラックガイド Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 高荷重条件での使用において優れた耐摩耗性を発揮する複層摺動部材及びそれを用いたラックピニオン式舵取装置のラックガイドを提供すること。
【解決手段】 複層摺動部材５１は、鋼板からなる裏金５２と、該裏金５２の表面に一体に形成された多孔質金属焼結層５３と、該金属焼結層５３の孔隙に充填されかつ表面に被覆された合成樹脂組成物からなる外層５４とを有しており、該合成樹脂組成物はナイロン１１又はナイロン１２を含んでいる。
【選択図】図１
【解決手段】 複層摺動部材５１は、鋼板からなる裏金５２と、該裏金５２の表面に一体に形成された多孔質金属焼結層５３と、該金属焼結層５３の孔隙に充填されかつ表面に被覆された合成樹脂組成物からなる外層５４とを有しており、該合成樹脂組成物はナイロン１１又はナイロン１２を含んでいる。
【選択図】図１
Description
本発明は、複層摺動部材及びそれを用いた自動車のラックピニオン式舵取装置におけるラックガイドに関する。
鋼板からなる裏金と該裏金の表面に一体に形成された多孔質金属焼結層と該多孔質金属焼結層の孔隙及び表面に充填被覆された合成樹脂層とからなる複層摺動部材（特許文献１及び特許文献２参照）は、該合成樹脂層を内側にして捲回して形成された円筒軸受ブッシュ、所謂巻きブッシュの形態で、あるいは摺動板の形態で各種機械装置における軸を円滑に支承する支持手段として、また、自動車のラックピニオン式舵取装置におけるラックバーを円滑に支承する支持手段としてのラックガイド（特許文献３参照）として広く使用されている。
裏金上に一体化された多孔質金属焼結層の孔隙を充填しかつ表面に被覆される合成樹脂としては、四ふっ化エチレン樹脂あるいはポリアセタール樹脂が主として使用されており、これらは乾燥摩擦条件下において、またグリースなどの潤滑油剤の介在下において優れた低摩擦性を発揮するものである。
しかしながら、これら複層摺動部材をラックガイドに適用した場合、四ふっ化エチレン樹脂を合成樹脂層とした複層摺動部材では、面圧が１００ｋｇｆ／ｃｍ２を超える荷重条件での使用において耐摩耗性が著しく低下し、またポリアセタール樹脂を合成樹脂層とした複層摺動部材では、面圧が１５０ｋｇｆ／ｃｍ２を超える荷重条件での使用において耐摩耗性が著しく低下するという欠点がある。
本発明は前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、高荷重条件での使用において優れた耐摩耗性を発揮する複層摺動部材及びそれを用いたラックピニオン式舵取装置のラックガイドを提供することにある。
本発明の複層摺動部材は、鋼板からなる裏金と、該裏金の表面に一体に形成された多孔質金属焼結層と、該金属焼結層の孔隙に充填されかつ表面に被覆された合成樹脂組成物からなる外層とを有しており、該合成樹脂組成物が少なくともナイロン１１又はナイロン１２を含んでいることを特徴とする。
ナイロン１１又はナイロン１２は、他のナイロン樹脂に比べ吸水率が小さく、粉体塗装性に優れるという特徴を有する。具体的には、アトフィナ・ジャパン社製のナイロン１１「リルサン（商品名）」、ダイセル・デグサ社製のナイロン１２「ダイアミド（商品名）」等が挙げられる。
本発明の複層摺動部材によれば、グリースなどの潤滑油剤の介在下であって、高荷重条件での使用において優れた耐摩耗性を発揮する。
本発明において、合成樹脂組成物は、追加成分として黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン及び窒化ホウ素の群から選択される固体潤滑剤を０．１〜５重量％含有してもよい。これら固体潤滑剤は、外層の耐摩耗性を向上させる効果を発揮する。配合量が０．１重量％未満では、外層の耐摩耗性の向上に効果が期待できず、また５重量％を超えて配合すると合成樹脂組成物からなる外層の強度を損ない、却って耐摩耗性を低下させる。
本発明において、合成樹脂組成物は、追加成分としてリン酸塩を単独で又は上記固体潤滑剤と共に１〜２０重量％含有してもよい。リン酸塩としては、第二リン酸塩、第三リン酸塩、ピロリン酸、亜リン酸、メタリン酸等の金属塩及びこれらの混合物を挙げることができる。中でも、ピロリン酸、メタリン酸の金属塩が好ましい。金属としては、アルカリ金属及びアルカリ土類金属が好ましく、とくに、リチウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）及びマグネシウム（Ｍｇ）が好ましい。具体的には、リン酸三リチウム（Ｌｉ３ＰＯ４）、リン酸水素リチウム（Ｌｉ３ＰＨＯ３）、ピロリン酸リチウム（Ｌｉ４Ｐ２Ｏ７）、リン酸三カルシウム〔Ｃａ（ＰＯ４）２〕、リン酸水素カルシウム（ＣａＨＯ４）、ピロリン酸カルシウム（Ｃａ２Ｐ２Ｏ７）、ピロリン酸マグネシウム（Ｍｇ２Ｐ２Ｏ７）、メタリン酸カルシウム〔Ｃａ（ＰＯ３）２〕ｎ、メタリン酸マグネシウム〔Ｍｇ（ＰＯ３）２〕ｎなどが例示される。
これらリン酸塩は、それ自体上記した固体潤滑剤のような潤滑性を示す物質ではないが、合成樹脂組成物に追加配合されることにより、外層と相手材との摺動において、相手材表面（摺動摩擦面）への該合成樹脂組成物の潤滑被膜の造膜性を助長する効果を発揮する。これらリン酸塩は、合成樹脂組成物に対し少量（例えば、１重量％）追加配合することにより、相手材表面への合成樹脂組成物の潤滑被膜の造膜性を助長する効果が現れ始め、２０重量％まで当該効果は維持される。しかしながら、２０重量％を超えて配合すると、相手材表面への潤滑被膜の造膜量が多くなりすぎ、却って耐摩耗性を低下させる虞がある。
本発明において、合成樹脂組成物は、追加成分としてチタン酸カリウム粉末、チタン酸カリウムファイバー、ウォラストナイト及び硫酸バリウムから選択される無機質充填材を単独で又は上記固体潤滑剤及び／又はリン酸塩と共に配合してもよい。これら無機質充填材は、上記した固体潤滑剤及び／又はリン酸塩と配合されることにより、外層の耐摩耗性を一層向上させることができる。無機質充填材の配合量は、０．１〜５重量％、好ましくは０．５〜３重量％である。含有量が０．１重量％未満では耐摩耗性の向上に効果が発揮されず、また５重量％を超えて含有すると、外層の表面に露出する割合が多くなり、相手材を傷つけたりして、却って耐摩耗性を低下させる虞がある。
次に、鋼板からなる裏金の表面に一体的に形成された多孔質金属焼結層の孔隙及び表面に上述した成分組成からなる合成樹脂組成物を充填被覆してなる外層を有した複層摺動部材の製造方法について説明する。
裏金としては、一般構造用圧延鋼板が使用される。鋼板は、コイル状に巻いてフープ材として提供される連続条片を使用することが好ましいが、必ずしも連続条片に限られず、適当な長さに切断した条片を使用することもできる。これらの条片は、必要に応じて銅メッキあるいは錫メッキ等を施して耐蝕性を向上させたものであってもよい。この鋼板からなる裏金の厚さは、概ね０．５ｍｍである。
該裏金の表面に一体的に形成される多孔質金属焼結層を形成する金属粉末は、その金属自体、摩擦摩耗特性に優れた青銅、鉛青銅あるいはリン青銅などの、概ね１００メッシュの篩を通過する銅合金粉末が用いられるが、目的に応じては銅合金以外の、例えばアルミニウム合金、鉄などの粉末も使用し得る。この金属粉末の粒子形態は、塊状、球状又は不規則形状のものを使用し得る。この多孔質金属焼結層は、合金粉末同志及び前記鋼板の条片と強固に結合されていて、一定の厚さと必要とする多孔度とを備えていなければならない。この多孔質金属焼結層の厚さは、概ね０．１５〜０．４０ｍｍ、就中０．２〜０．３ｍｍであることが好ましく、多孔度は、概ね１０容積％以上、就中１５〜４０容積％であることが推奨される。
外層には、ナイロン１１又はナイロン１２の粉末あるいはナイロン１１又はナイロン１２の粉末と前記固体潤滑剤、リン酸塩、無機質充填材の少なくとも１種との混合物からなる合成樹脂組成物が使用される。
本発明の複層摺動部材は、以下の（ａ）〜（ｃ）の工程を経て製造される。
（ａ）鋼板からなる裏金上に一体的に形成された多孔質金属焼結層上に少なくともナイロン１１又はナイロン１２を含む合成樹脂組成物を散布供給し、レベラーにて合成樹脂組成物の厚さを一様な厚さに調整する。
（ｂ）上記（ａ）工程で処理された裏金をナイロン１１（融点１８７℃）又はナイロン１２（融点１７７℃）の融点以上の２２０℃の温度に加熱された加熱炉内に６分間保持し、ついで８０℃の温度に加熱された一対のヒートローラ間に通して該合成樹脂組成物を多孔質焼結層の孔隙に充填すると共に該多孔質金属焼結層上に被覆して外層を形成する。
（ｃ）ついで、合成樹脂組成物の外層が形成された裏金を自然冷却したのち、矯正ローラ処理を施して寸法調整された所望の複層摺動部材とする。
（ｂ）上記（ａ）工程で処理された裏金をナイロン１１（融点１８７℃）又はナイロン１２（融点１７７℃）の融点以上の２２０℃の温度に加熱された加熱炉内に６分間保持し、ついで８０℃の温度に加熱された一対のヒートローラ間に通して該合成樹脂組成物を多孔質焼結層の孔隙に充填すると共に該多孔質金属焼結層上に被覆して外層を形成する。
（ｃ）ついで、合成樹脂組成物の外層が形成された裏金を自然冷却したのち、矯正ローラ処理を施して寸法調整された所望の複層摺動部材とする。
上記（ａ）〜（ｃ）工程を経て得られた複層摺動部材において、多孔質金属焼結層の厚さは０．２３〜０．２５ｍｍ、合成樹脂組成物から形成された外層の厚さは０．０５〜０．３０ｍｍとされる。このようにして得られた複層摺動部材は、適宜の大きさに切断されて平板状態ですべり板として使用され、また、丸曲げされて円筒状の巻きブッシュとして使用される。
ギヤケースと、このギヤケースに回転自在に支持されたピニオンと、このピニオンに噛み合うラック歯が形成されたラックバーと、このラックバーを摺動自在に支持するラックガイドと、このラックガイドをラックバーに向かって押圧するばねとを具備したラックピニオン式舵取装置において、本発明のラックガイドは、ギヤケースの筒状の内周面に摺動自在に接する筒状の外周面を有したラックガイド基体と、ラックガイド基体に固着された前記複層摺動部材とを具備しており、複層摺動部材はラックバーの外周面に摺動自在に当接してラックバーを摺動自在に支持する凹面をその外層に有している。
本発明において、ラックガイド基体は、円弧状凹面を備えていると共に該円弧状凹面の底部中央に円形の孔を備えていてもよく、複層摺動部材は、その外層に円弧状の凹面を備えていると共に該円弧状の凹面の底部中央に該底部から裏金側に伸びる中空円筒状の突出部を備えていてもよい。
ラックガイド基体の円弧状凹面に、該円弧状凹面に相補的な円弧状の凹面を備えた複層摺動部材が当該円弧状の凹面の裏面に突出する中空円筒状の突出部をラックガイド基体の円弧状凹面の底部中央に形成された円形の孔に嵌合させて着座せしめられて、当該複層摺動部材がラックガイド基体に固着されてなるラックガイドが形成される。
本発明において、ラックガイド基体は、互いに対向する一対の平坦面と一対の平坦面の夫々から相対向して一体的に伸びる一対の傾斜面と一対の平坦面から一体的に伸びる底平坦面とを有した凹面を備えると共に該凹面の底部中央に円形の孔を備えていてもよく、複層摺動部材は、相対向する一対の傾斜面部と該傾斜面部の夫々に連続する一対の平坦面部と該平坦面部の夫々に連続する底面部と該底面部の中央に裏金側に伸びる中空円筒状の突出部とを具備していてもよい。
ラックガイド基体の凹面には、相対向する一対の傾斜面部と該傾斜面部の夫々に連続する一対の平坦面部と該平坦面部の夫々に連続する底面部と該底面部の中央に裏金側に伸びる中空円筒状の突出部とを具備した複層摺動部材が該底面部の中央の突出部をラックガイド基体の凹面の底部中央の孔に嵌合させて着座せしめられて、当該複層摺動部材がラックガイド基体に固着されてなるラックガイドが形成される。
本発明によれば、グリースなどの潤滑油剤の介在下であって、高荷重条件での使用において優れた耐摩耗性を発揮する複層摺動部材及びそれを用いたラックピニオン式舵取装置のラックガイドを提供することができる。
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
実施例１〜１８
表３から表６に示す少なくともナイロン１１又はナイロン１２を含む合成樹脂組成物をヘンシェルミキサー内に供給して撹拌混合して合成樹脂組成物を得た。このようにして得た合成樹脂組成物の混合粉末を金属薄板からなる裏金（厚さ０．５０ｍｍ）上に一体的に形成された多孔質金属（青銅）焼結層（厚さ０．２４ｍｍ）上に散布供給し、レベラーにて合成樹脂組成物の厚さを一様な厚さに調整した。斯かる裏金を２２０℃の温度に加熱された加熱炉内に６分間保持し、ついで加熱炉から取り出したのち、８０℃の温度に加熱された一対のヒートローラ間に通して該合成樹脂組成物を多孔質金属焼結層の孔隙に充填すると共に該多孔質金属焼結層上に合成樹脂組成物を被覆して外層を形成した。
表３から表６に示す少なくともナイロン１１又はナイロン１２を含む合成樹脂組成物をヘンシェルミキサー内に供給して撹拌混合して合成樹脂組成物を得た。このようにして得た合成樹脂組成物の混合粉末を金属薄板からなる裏金（厚さ０．５０ｍｍ）上に一体的に形成された多孔質金属（青銅）焼結層（厚さ０．２４ｍｍ）上に散布供給し、レベラーにて合成樹脂組成物の厚さを一様な厚さに調整した。斯かる裏金を２２０℃の温度に加熱された加熱炉内に６分間保持し、ついで加熱炉から取り出したのち、８０℃の温度に加熱された一対のヒートローラ間に通して該合成樹脂組成物を多孔質金属焼結層の孔隙に充填すると共に該多孔質金属焼結層上に合成樹脂組成物を被覆して外層を形成した。
ついで、合成樹脂組成物の外層が形成された裏金を自然冷却したのち、矯正ローラ処理を施して寸法調整された合成樹脂組成物の外層（厚さ０．２３ｍｍ）が形成された複層摺動部材を得た。図１は、このようにして得られた複層摺動部材５１を示す断面図であり、図中、符号５２は裏金、符号５３は裏金５２上に一体的に形成された多孔質金属（青銅）焼結層、符号５４は多孔質金属焼結層５３の孔隙及び表面に充填被覆された合成樹脂組成物からなる外層である。矯正の終了した複層摺動部材５１を切断した後、曲げ加工を施し、半径１０．５ｍｍ、長さ１２．０ｍｍ、厚さ０．９７ｍｍの半円筒状試験片を得た。
比較例
コポリマー型ポリアセタール樹脂（旭化成工業社製「テナックＣ４５１０（商品名）」）のペレットを液体窒素で低温粉砕し、これを８０メッシュの篩で分級して粒径が１７５μｍ以下の微粉末を得た。この微粉末に黒鉛５重量％を配合し、混合して合成樹脂組成物を得た。この合成樹脂組成物を金属薄板からなる裏金（厚さ０．５０ｍｍ）上に一体的に形成された多孔質金属（青銅）焼結層（厚さ０．２４ｍｍ）上に散布供給し、レベラーにて混合粉末の厚さを一様な厚さに調整した。裏金を２００℃の温度に加熱された加熱炉内に６分間保持し、ついで加熱炉から取り出したのち、一対のヒートローラ間に通して溶融した合成樹脂組成物を多孔質金属焼結層の孔隙に充填すると共に該多孔質金属焼結層上に合成樹脂組成物を被覆して樹脂層を形成した。
コポリマー型ポリアセタール樹脂（旭化成工業社製「テナックＣ４５１０（商品名）」）のペレットを液体窒素で低温粉砕し、これを８０メッシュの篩で分級して粒径が１７５μｍ以下の微粉末を得た。この微粉末に黒鉛５重量％を配合し、混合して合成樹脂組成物を得た。この合成樹脂組成物を金属薄板からなる裏金（厚さ０．５０ｍｍ）上に一体的に形成された多孔質金属（青銅）焼結層（厚さ０．２４ｍｍ）上に散布供給し、レベラーにて混合粉末の厚さを一様な厚さに調整した。裏金を２００℃の温度に加熱された加熱炉内に６分間保持し、ついで加熱炉から取り出したのち、一対のヒートローラ間に通して溶融した合成樹脂組成物を多孔質金属焼結層の孔隙に充填すると共に該多孔質金属焼結層上に合成樹脂組成物を被覆して樹脂層を形成した。
ついで、合成樹脂組成物の樹脂層が形成された裏金を自然冷却したのち、矯正ローラ処理を施して寸法調整された合成樹脂組成物の樹脂層（厚さ０．２３ｍｍ）が形成された複層摺動部材を得た。矯正の終了した複層摺動部材を切断した後、曲げ加工を施し、半径１０．５ｍｍ、長さ１２．０ｍｍ、厚さ０．９７ｍｍの半円筒状試験片を得た。
表中の配合割合は重量％で示した。また、表中のナイロン１１としては、アトフィナ・ジャパン社製の「リルサン（商品名）」を、ナイロン１２としては、ダイセル・デグサ社製の「ダイアミド（商品名）」を、チタン酸カリウム粉末としては、川鉄鉱業社製の「ＴＩＢＲＥＸ−ＡＦＮ（商品名）」を、硫酸バリウムとしては、堺化学鉱業社製の「簸性硫酸バリウム」を夫々使用した。
上述した実施例１〜１８及び比較例で作製した半円筒状の試験片について、摺動性能を次の（１）及び（２）の試験方法により評価した。
（１）往復動摺動試験
表１に記載の条件で摩擦係数及び摩耗量を測定した。摩擦係数については、試験を開始してから１時間経過後以降試験終了までの摩擦係数の変動値を示し、摩耗量については、試験時間（２０時間）終了後の摺動面の寸法変化量で示した。
表１に記載の条件で摩擦係数及び摩耗量を測定した。摩擦係数については、試験を開始してから１時間経過後以降試験終了までの摩擦係数の変動値を示し、摩耗量については、試験時間（２０時間）終了後の摺動面の寸法変化量で示した。
（表１）
すべり速度 ３ｍ／ｍｉｎ
荷重 ５００ｋｇｆ
時間 ２０時間
潤滑 試験前に摺動面に鉱油系グリース〔協同油脂社製の「ワンルーバーＭＯ （商品名）」〕を塗布
相手材材質 高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）
すべり速度 ３ｍ／ｍｉｎ
荷重 ５００ｋｇｆ
時間 ２０時間
潤滑 試験前に摺動面に鉱油系グリース〔協同油脂社製の「ワンルーバーＭＯ （商品名）」〕を塗布
相手材材質 高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）
（２）スラスト試験
表２に記載の条件で摩擦係数及び摩耗量を測定した。そして、摩擦係数については、試験を開始してから１時間経過後、試験終了までの安定時の摩擦係数を示し、摩耗量については、試験時間（２０時間）終了後の摺動面の寸法変化量で示した。
表２に記載の条件で摩擦係数及び摩耗量を測定した。そして、摩擦係数については、試験を開始してから１時間経過後、試験終了までの安定時の摩擦係数を示し、摩耗量については、試験時間（２０時間）終了後の摺動面の寸法変化量で示した。
（表２）
すべり速度 ５ｍ／ｍｉｎ
荷重（面圧） １９．６ＭＰａ（２００ｋｇ／ｃｍ２）
時間 ２０時間
潤滑 試験前に摺動面に鉱油系グリース〔協同油脂社製の「ワンルーバーＭＯ （商品名）」〕を塗布
相手材材質 機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）
すべり速度 ５ｍ／ｍｉｎ
荷重（面圧） １９．６ＭＰａ（２００ｋｇ／ｃｍ２）
時間 ２０時間
潤滑 試験前に摺動面に鉱油系グリース〔協同油脂社製の「ワンルーバーＭＯ （商品名）」〕を塗布
相手材材質 機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）
上述した実施例及び比較例で得られた半円筒状試験片を上述した往復動摺動試験により試験した。試験結果を表３〜表７に示す。また、実施例及び比較例で得られた複層摺動部材を切断して、一辺が３０ｍｍの板状試験片を得た。得られた板状試験片を上述したスラスト試験により試験した。試験結果を表３〜７に示す。
次に、上述した複層摺動部材を用いたラックピニオン式舵取装置におけるラックガイドについて説明する。
図２から図４において、ラックピニオン式舵取装置１は、中空部２を有したアルミニウム又はアルミニウム合金製のギヤケース３と、ギヤケース３にころがり軸受４及び５を介して回転自在に支持されたステアリング軸６と、中空部２に配されて、ステアリング軸６の軸端部（ピニオン軸）に一体的に設けられたピニオン７と、ピニオン７に噛み合うラック歯８が形成されたラックバー９と、ギヤケース３の中空部２内に配されて、ラックバー９を摺動自在に支持するラックガイド１０と、ラックガイド１０をラックバー９に向かって押圧するコイルばね１１とを具備している。
ギヤケース３は円筒部１２を有しており、ステアリング軸６の軸心に対して直角な方向においてギヤケース３を貫通して、当該直角な方向に移動自在に配されたラックバー９は、ラック歯８が形成された面に対向する裏面側に円弧状外周面１３を有している。
ラックガイド１０は、円弧状凹面１４を有すると共に、凹所１５及び凹所１５に連通して円弧状凹面１４の底部中央に形成された円形の孔１６を有するアルミニウム又はアルミニウム合金、亜鉛又は亜鉛合金、鉄系焼結金属のいずれかから形成されるラックガイド基体１７と、該円弧状凹面１４と相補的な形状の円弧状の凹面１８と該凹面１８の底部中央に該底部から裏金側に伸びると共に補強部としての先端閉塞部１９が一体的に形成された中空円筒状の突出部２０とを有すると共に当該突出部２０が貫通孔からなる孔１６に嵌着されて、円弧状凹面１４に密に着座するようにラックガイド基体１７に固着された湾曲状の摺動板片２１とから構成されており、該摺動板片２１として前記複層摺動部材５１が使用されており、複層摺動部材５１としての摺動板片２１は、ラックバー９の外周面、本例では図示の円弧状の外周面１３に摺動自在に当接してラックバー９を摺動自在に支持する凹面１８をその外層５４に有している。ラックガイド基体１７は、円筒状の外周面２２でギヤケース３の円筒部１２の内周面２３に摺動隙間をもって摺動自在に接しており、これによりラックガイド１０はステアリング軸６の軸心に対して直角な方向に移動自在となっている。
図５及び図６は、ラックピニオン式舵取装置１に用いることのできるラックガイドの他の例を示すものであり、図５及び図６に示すラックガイド１０は、軸方向の一方の端部側に、互いに対向する一対の平坦面２４と一対の平坦面２４の夫々から相対向して一体的に伸びる一対の傾斜面２５と一対の平坦面２４から一体的に延びる底平坦面２６とを有した凹面２７を備えると共に、軸方向の他方の端部側に凹所２８を備えると共に該凹面２７の底部中央に円形の孔２９を備えたアルミニウム又はアルミニウム合金、亜鉛又は亜鉛合金、鉄系焼結金属のいずれかから形成されるラックガイド基体３０と、相対向する一対の傾斜面部３１、該傾斜面部３１の夫々に連続する一対の平坦面部３２、該平坦面部３２の夫々に連続する底面部３３及び該底面部３３の中央に裏金側に伸びると共に補強部としての先端閉塞部３４が一体的に形成された中空円筒状の突出部３５を有すると共に該突出部３５が孔２９に嵌着されて、凹面２７に着座するようにラックガイド基体３０に固着された摺動板片３６とから構成されており、一対の傾斜面部３１、一対の平坦面部３２及び底面部３３の外部露出面によって凹面３８が形成されており、該摺動板片３６として前記複層摺動部材５１が使用されており、複層摺動部材５１としての摺動板片３６は、ラックバー９の外周面、本例では凹面３８に相補的な形状の外周面（図示せず）に摺動自在に当接してラックバー９を摺動自在に支持する凹面３８をその外層５４に有している。ラックガイド基体３０は、円筒状の外周面３７でギヤケース３の円筒部１２の内周面２３に摺動隙間をもって摺動自在に接しており、これによりラックガイド１０はステアリング軸６の軸心に対して直角な方向に移動自在となっている。
以上のラックピニオン式舵取装置１において、ラックガイド１０は、ステアリング軸６の回転において、ラック歯８のピニオン７への噛み合いを確保して、しかも、当該噛み合いによるステアリング軸６の軸心に対して直角な方向のラックバー９の移動を案内する。
本発明の複層摺動部材は、いずれの試験条件においても良好な摩擦摩耗特性を示した。これに対し比較例の複層摺動部材は、いずれの試験条件においても摩耗量が多く、摩擦摩耗特性に劣っていた。そして、上記の試験条件において良好な摩擦摩耗特性を示した複層摺動部材をラックガイドの摺動片に適用した場合、同様に良好な摩擦摩耗特性を示すものである。
１ ラックピニオン式舵取装置
３ ギヤケース
６ ステアリング軸
７ ピニオン
９ ラックバー
１０ ラックガイド
１７ ラックガイド基体
２１ 摺動板片
３ ギヤケース
６ ステアリング軸
７ ピニオン
９ ラックバー
１０ ラックガイド
１７ ラックガイド基体
２１ 摺動板片
Claims (11)
- 鋼板からなる裏金と、該裏金の表面に一体に形成された多孔質金属焼結層と、該金属焼結層の孔隙に充填されかつ表面に被覆された合成樹脂組成物からなる外層とを有した複層摺動部材であって、該合成樹脂組成物が少なくともナイロン１１又はナイロン１２を含んでいることを特徴とする複層摺動部材。
- 合成樹脂組成物は、追加成分として黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン及び窒化ホウ素の群から選択される固体潤滑剤を０．１〜５重量％含有する請求項１に記載の複層摺動部材。
- 合成樹脂組成物は、追加成分としてリン酸塩を１〜２０重量％含有する請求項１又は２に記載の複層摺動部材。
- リン酸塩が、第二リン酸、第三リン酸、ピロリン酸及びメタリン酸から選択される金属塩である請求項３に記載の複層摺動部材。
- リン酸塩が、リン酸三リチウム、リン酸水素リチウム、ピロリン酸リチウム、リン酸三カルシウム、リン酸水素カルシウム、ピロリン酸カルシウム、ピロリン酸マグネシウム、メタリン酸カルシウム及びメタリン酸マグネシウムから選択される請求項３又は４に記載の複層摺動部材。
- 合成樹脂組成物は、追加成分としてチタン酸カリウム粉末、チタン酸カリウムファイバー、ウォラストナイト及び硫酸バリウムから選択される無機質充填材を０．１〜５重量％含有する請求項１から５のいずれか一項に記載の複層摺動部材。
- ギヤケースと、このギヤケースに回転自在に支持されたピニオンと、このピニオンに噛み合うラック歯が形成されたラックバーと、このラックバーを摺動自在に支持するラックガイドと、このラックガイドをラックバーに向かって押圧するばねとを具備したラックピニオン式舵取装置において、ラックガイドは、ギヤケースの筒状の内周面に摺動自在に接する筒状の外周面を有したラックガイド基体と、ラックガイド基体に裏金側で固着された請求項１から６のいずれか一項に記載の複層摺動部材とを具備しており、複層摺動部材はラックバーの外周面に摺動自在に当接してラックバーを摺動自在に支持する凹面をその外層に有しているラックピニオン式舵取装置におけるラックガイド。
- ラックガイド基体は、円弧状凹面を備えていると共に該円弧状凹面の底部中央に円形の孔を備えている請求項７に記載のラックピニオン式舵取装置におけるラックガイド。
- 複層摺動部材は、その外層に円弧状の凹面を備えていると共に該円弧状の凹面の底部中央に該底部からその裏金側に伸びる中空円筒状の突出部を備えている請求項７又は８に記載のラックピニオン式舵取装置におけるラックガイド。
- ラックガイド基体は、互いに対向する一対の平坦面と一対の平坦面の夫々から相対向して一体的に伸びる一対の傾斜面と一対の平坦面から一体的に伸びる底平坦面とを有した凹面を備えると共に該凹面の底部中央に円形の孔を備えている請求項７に記載のラックピニオン式舵取装置におけるラックガイド。
- 複層摺動部材は、相対向する一対の傾斜面部と該傾斜面部の夫々に連続する一対の平坦面部と該平坦面部の夫々に連続する底面部とを備えていると共に該底面部の中央に裏金側に伸びる中空円筒状の突出部を具備している請求項７又は１０に記載のラックピニオン式舵取装置におけるラックガイド。
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