CN103003132A - 轴承固定结构及使用该轴承固定结构的转向齿轮单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种轴承固定结构及使用该轴承固定结构的转向齿轮单元。在齿轮齿条式转向齿轮单元等机械装置中，关于用于将支承轴向载荷的轴承利用锥形开口环固定于构成机械装置的部件的结构，提供一种相对于轴向载荷的刚性高的简易结构。将滚珠轴承（15）的外圈（17），以使卡定槽（27）的轴向一侧面（32a）的周缘和外圈（17）的轴向一侧面（34）之间的轴向长度比锥形开口环（28a）的最大厚度小的方式，相对于壳体（11a）进行定位，并将锥形开口环（28a）卡定于卡定槽（27）。在锥形开口环（28a）的轴向另一侧面（31）和卡定槽（27）的轴向另一侧面（33）之间设置有间隙（35）。

Description

轴承固定结构及使用该轴承固定结构的转向齿轮单元
技术领域
本发明涉及用于将轴承固定于构成机械装置的部件的结构，更具体地说，涉及用于将支承轴向载荷的轴承利用锥形开口环固定于壳体或轴的结构。另外，本发明涉及使用如上所述的轴承固定结构的、构成用于向汽车的转向轮提供转向角的转向装置的转向齿轮单元，特别涉及使用如上所述的轴承固定结构的齿轮齿条式转向齿轮单元。
背景技术
作为将自方向盘输入的旋转运动转换为用于向转向轮提供转向角的直线运动的机构，使用齿轮齿条式转向齿轮单元。具有如上所述的齿轮齿条式转向齿轮单元的转向装置的结构如日本特开2009-184591号公报、日本特开2004-17872号公报、日本实开昭61-124471号公报等所记载的那样已广为知晓。
图6表示装入有齿轮齿条式转向齿轮单元的以往的转向装置的1例。该转向装置为了减轻方向盘1的操作力而对转向轴（未图示）施加来自安装于转向柱2中间部的电动机3的操作辅助力。将伴随着方向盘1的操作而旋转的转向轴的运动传递到中间轴4，经由小齿轮轴5使齿轮齿条式转向齿轮单元6的齿条轴9（参照图7）往复移动，从而经由左右一对拉杆7操纵转向轮。
在构成如上所述的转向装置的齿轮齿条式转向齿轮单元6中，如图7及图8所示，使小齿轮轴5的设置于轴向一部分（前半部）的小齿轮齿8与齿条轴9的设置于前面（图7及图8中的上侧的面）的齿条齿10啮合。另外，齿条齿10使用具有扭转角的斜齿条，与此相匹配地，小齿轮齿8也使用具有扭转角的斜齿轮。小齿轮轴5及齿条轴9各自的一部分被收纳于壳体11内。
作为构成转向齿轮单元6的部件的壳体11具有分别为筒状的主收纳部12及副收纳部13。主收纳部12的两端开口，副收纳部13设置于主收纳部12的一部分的侧方，一端开口。主收纳部12的中心轴和副收纳部13的中心轴彼此处于扭转的位置关系。
齿条轴9以能够轴向位移的方式穿插于主收纳部12，该齿条轴9的两端部自主收纳部12突出。另外，小齿轮轴5将形成有小齿轮齿8的前半部以仅能够旋转的方式支承于副收纳部13内。因此，将小齿轮轴5的另一端（图8的左端）利用径向滚针轴承14支承于副收纳部13的里端部。另外，将小齿轮轴5的中间部利用深槽型、3点接触型或4点接触型等单列滚珠轴承15支承于副收纳部13的靠近开口的部分。构成滚珠轴承15的内圈16和外圈17中的内圈16被夹持在形成于小齿轮轴5中间部的内径侧台阶面18和卡定于小齿轮轴5中间部的圆锥挡圈19之间。另外，外圈17被夹持在形成于副收纳部13内周面中间部的外径侧台阶面20和拧合于副收纳部13的开口部的紧固螺纹套筒21之间。根据该结构，可以将小齿轮轴5的前半部以能够支承径向载荷及轴向载荷且在阻止轴向位移的同时能够旋转的方式支承在副收纳部13内。通过如上所述构成，可以适当地维持齿条和小齿轮之间的啮合部的啮合状态，从而可以谋求防止在啮合部产生杂音。
在如上所述的齿轮齿条式转向齿轮单元6工作时，基于在小齿轮齿8和齿条齿10之间的啮合部产生的反作用力，对齿条轴9施加自小齿轮轴5离开的方向的力。因此，设置用于支承与小齿轮齿8和齿条齿10之间的啮合部相反的一侧即齿条轴9背面侧的机构，来抑制齿条轴9向自小齿轮轴5退让的方向位移。
作为如上所述的机构，在壳体11，在主收纳部12的直径方向上与副收纳部13相反的一侧的部分设置有缸体部22，在该缸体部22内设置有滑动式齿条导块23。该滑动式齿条导块23构成为，具有：嵌装在缸体部22内并在推压齿条轴9的这一侧具有与齿条轴9的背面形状相吻合的部分圆筒状凹面的推压块24、拧合于缸体部22的开口部的盖体25、以及设置在推压块24和盖体25之间的弹簧26等弹性部，将推压块24朝向齿条轴9进行推压。
根据该结构，可以消除小齿轮齿8和齿条齿10之间的啮合部的齿隙，并且，与伴随着小齿轮齿8和齿条齿10之间的啮合部处的动力传递而施加于齿条轴9的自小齿轮轴5离开的方向上的力无关，可以适当地维持小齿轮齿8和齿条齿10之间的啮合部的啮合状态。
在构成如上所述的转向装置的情况下，为了将转向齿轮单元6的小齿轮轴5的前半部以能够支承径向载荷及轴向载荷的方式支承于副收纳部13内，将紧固螺纹套筒21拧合于副收纳部13的开口部，从而限制构成滚珠轴承15的外圈17在轴向上的位移。因此，可以提高相对于欲使小齿轮轴5沿轴向位移的轴向载荷的刚性。但是，与设置该紧固螺纹套筒21相应地，壳体11的轴向上的尺寸增大，有可能导致转向齿轮单元6大型化。而且，紧固螺纹套筒21的组装作业麻烦，也有可能导致作业成本增大。
在日本特开2010-38254号公报中，代替具有图8所示的结构的紧固螺纹套筒21，公开有图9所示的使用了锥形开口环的齿轮齿条式转向齿轮单元的结构。在该齿轮齿条式齿轮单元6a中，在锥形开口环28的轴向一侧面的靠近径向外端的部分所形成的倾斜侧面30的圆周方向等间隔位置，以自倾斜侧面30突出的状态形成有多个圆锥状的突起46。另外，在形成于壳体11内周面的用于卡定锥形开口环28的环状卡定槽27内侧面中的、构成轴向一侧面的倾斜槽侧面32，形成有环状凹槽47。在构成如上所述的结构的情况下，基于相对于对锥形开口环28施加的轴向外力（轴向载荷）的来自卡定槽27的倾斜槽侧面32的反作用力的径向成分，若锥形开口环28缩径规定量，则锥形开口环28的突起46卡合于环状凹槽47的内壁面（径向内侧面）48。根据上述结构，可以防止锥形开口环28超过规定量地缩径，可以谋求锥形开口环28和卡定槽27之间的卡定状态的稳定化，从而限制锥形开口环28沿轴向移动。根据如上所述的结构，壳体11的轴向上的尺寸也不会增大，而且将锥形开口环28卡定于卡定槽27的组装作业也不麻烦。但是，由于锥形开口环28及在壳体11内周面形成的卡定槽27的形状变得复杂，因此，难以加工，存在制造成本上升的问题。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-184591号公报
专利文献2：日本特开2004-17872号公报
专利文献3：日本实开昭61-124471号公报
专利文献4：日本特开2010-38254号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明是鉴于上述这样的情况而作出的，其目的在于提供一种轴承固定结构及具有该轴承固定结构的转向齿轮单元，该轴承固定结构用于将支承轴向载荷的轴承利用锥形开口环固定于壳体或轴等构成机械装置的部件，特别是，在齿轮齿条式转向齿轮单元中，相对于轴向载荷（使构成转向齿轮单元的小齿轮轴在轴向上位移的载荷）的刚性高、不会增大轴向上的尺寸，而且组装作业容易。
本发明的轴承固定结构具有：构成机械装置的部件、嵌合于所述部件并支承轴向载荷的轴承、用于将嵌合于所述部件的所述轴承的轨道圈的一方固定于所述部件的锥形开口环、以及形成于所述部件并用于卡定所述锥形开口环的环状的卡定槽。
特别是，在本发明的轴承固定结构中，所述锥形开口环在轴向上具有厚度并且具有轴向一侧面和轴向另一侧面，所述轴向一侧面在卡定于所述卡定槽的这一侧具有朝越靠近该卡定槽侧、轴向上的厚度越变小的方向倾斜的倾斜侧面，所述轴向另一侧面由与所述轴承的轨道圈的一方的轴向一侧面抵接且与所述轴承的中心轴正交的正交侧面构成。
另外，所述卡定槽具有：仅由向与所述锥形开口环的倾斜侧面相同的方向倾斜的倾斜槽侧面构成的轴向一侧面和具有与所述轴承的中心轴正交的正交槽侧面的轴向另一侧面。
而且，本发明的轴承固定结构构成为，所述轨道圈的一方以使该卡定槽的轴向一侧面的周缘和所述轨道圈的一方的轴向一侧面之间的轴向长度比所述锥形开口环的最大厚度小的方式相对于所述部件被定位，在将所述锥形开口环卡定于所述卡定槽以将所述轨道圈的一方固定于所述部件的状态下，在所述锥形开口环的轴向另一侧面和所述卡定槽的轴向另一侧面之间形成有轴向的间隙。
优选为，在所述锥形开口环的轴向另一侧面中的、与所述卡定槽的轴向另一侧面相对的位置，形成有自该锥形开口环的轴向另一侧面朝向所述卡定槽的轴向另一侧面突出的环状突起。
优选为，将所述间隙的轴向长度设为0.1mm以下。
优选为，使与所述轴承的中心轴正交的假想平面和所述锥形开口环的倾斜侧面所构成的角度，比所述假想平面和所述卡定槽的倾斜槽侧面所构成的角度大。
优选为，在所述轨道圈的一方的与所述部件嵌合的周面和该轨道圈的一方的轴向一侧面之间的连续部，形成倒角部，该倒角部的曲率半径设为0.5mm以下。
另外，本发明的轴承固定结构优选应用于构成用于对汽车的转向轮提供转向角的转向装置的齿轮齿条式转向齿轮单元。
该齿轮齿条式转向齿轮单元具有：壳体；齿条轴，其能够往复移动地支承于该壳体，用于经由拉杆改变车轮的转向角；小齿轮轴，其与方向盘连结，并具有与所述齿条轴的齿条啮合的小齿轮，该小齿轮轴用于将该方向盘的旋转传递至该齿条轴；第一轴承，其具有内嵌于所述壳体的内周面的外圈和外嵌于所述小齿轮轴的中间部的外周面的内圈，在将所述小齿轮轴的中间部以能够旋转的方式支承于所述壳体的状态下，所述第一轴承用于支承作用于该小齿轮轴的轴向载荷；以及第二轴承，其内嵌于所述壳体的内周面，在将所述小齿轮轴的另一端以能够旋转的方式支承于该壳体的状态下，所述第二轴承用于支承作用于该小齿轮轴的径向载荷，本发明的轴承固定结构用于将第一轴承固定于所述壳体或所述小齿轮轴的中间部。
在该情况下，所述壳体或所述小齿轮轴的中间部与构成所述机械装置的部件相当，在所述壳体构成所述部件的情况下，所述第一轴承中的所述外圈与所述轨道圈的一方相当，在所述小齿轮轴的中间部构成所述部件的情况下，所述第一轴承中的所述内圈与所述轨道圈的一方相当。
发明效果
在将本发明的轴承固定结构应用于齿轮齿条式转向齿轮单元中的将与小齿轮轴的中间部嵌合的第一轴承的外圈固定于壳体内周面的情况下，在将锥形开口环卡定于在该壳体形成的卡定槽以将第一轴承的外圈固定于壳体内周面的状态下，限制该外圈和卡定槽的轴向位置，在锥形开口环的轴向另一侧面和卡定槽的轴向另一侧面之间设置间隙，从而减小锥形开口环的径向外端部进入卡定槽的量（锥形开口环和卡定槽在径向上的卡合量）。即，在将锥形开口环卡定于卡定槽的状态下，锥形开口环保持朝向增大外径这一方向的弹性恢复力。因此，锥形开口环的倾斜侧面向径向（直径方向）推压卡定槽的倾斜槽侧面的力增大，相对于向径向推压的该力，卡定槽的倾斜槽侧面向轴向（外圈侧）推回锥形开口环的力（轴向的反作用力）也增大。其结果是，锥形开口环的正交侧面向轴向另一侧推压外圈的轴向一侧面的力也增大，从而可以稳定地支承作用于第一轴承的大的轴向载荷。
另外，根据作用于第一轴承的大的轴向载荷，若锥形开口环倾斜，则锥形开口环的轴向另一侧面的一部分与卡定槽的轴向另一侧面抵接，锥形开口环的倾斜度被限制。因此，可以防止锥形开口环和卡定槽之间的卡合脱落，从而可以谋求锥形开口环相对于卡定槽的卡合状态的稳定化。其结果是，可以更可靠地阻止第一轴承向轴向的位移，可以适当地维持小齿轮和齿条之间的啮合状态。
附图说明
图1是表示本发明实施方式的第1例的与图7的Y-Y截面相当的图。
图2（a）是表示轴向载荷作用于小齿轮轴之前的状态的图1的A部分放大图，图2（b）是表示轴向载荷作用于小齿轮轴的状态下的图1的A部分放大图。
图3是用虚线表示锥形开口环的自由状态、用实线表示卡定于卡定槽的状态下的锥形开口环的状态的平面图。
图4是表示本发明实施方式的第2例的与图2同样的图。
图5（a）是表示本发明实施方式的第3例的与图2（a）同样的图，图5（b）是表示用于与本发明实施方式的第3例进行对比的比较例的与图2（a）同样的图。
图6是表示具有齿轮齿条式转向齿轮单元的转向装置的现有结构的1例的立体图。
图7是表示现有结构的转向齿轮单元的1例的与图6的Ｘ-Ｘ截面相当的图。
图8是图7的Y-Y剖面图。
图9是表示在现有结构的转向齿轮单元中应用基于锥形开口环的轴承安装结构的1例的主要部分剖面图。
具体实施方式
以下，关于本发明的轴承固定结构的几个实施方式，以应用于齿轮齿条式转向齿轮单元中的将嵌合于小齿轮轴中间部的第一轴承的外圈固定于壳体内周面的情况为例，参照附图进行详细说明。
［实施方式的第1例］
图1～图3表示本发明实施方式的第1例。本发明的特征在于，对齿轮齿条式转向齿轮单元等机械装置中的用于利用锥形开口环将轴承固定于壳体等结构部件的结构进行了设计。对于构成包含转向齿轮单元的机械装置的其他部分的结构，只要本发明能够适用，则可以采用以往已知的各种结构。
本实施例的齿轮齿条式转向齿轮单元6b将小齿轮轴5a的前半部以仅能够旋转的方式支承于构成壳体11a的副收纳部13a内。因此，将小齿轮轴5a的另一端（图1的左端），利用作为第二轴承的径向滚针轴承14a支承于副收纳部13a的里端部。另外，将小齿轮轴5a的中间部，利用作为第一轴承的深槽型、3点接触型或4点接触型等单列滚珠轴承15支承于副收纳部13a的靠近开口的部分。另外，滚珠轴承15具有作为轨道圈的内圈16和外圈17，外圈17相当于轨道圈的一方。上述轨道圈中的、作为另一方轨道圈的内圈16被夹持在形成于小齿轮轴5a的中间部的内径侧台阶面18和卡定于小齿轮轴5a的中间部的圆锥挡圈19之间。
特别是，在本实施例的情况下，在形成于副收纳部13a内周面中间部的外径侧台阶面20和与形成于副收纳部13a内周面中的、比外径侧台阶面20更靠轴向一侧（图1的右侧）的内周面的卡定槽27卡定的锥形开口环28a之间，夹持作为轨道圈的一方的外圈17。通过如上所述构成，限制外圈17在轴向上的位移。
锥形开口环28a是由碳素钢或碳素工具钢等弹性材料构成的部件，如图3所示，形成为在圆周方向的一部分具有不连续部29的带有缺口的圆环状。另外，锥形开口环28a在轴向上具有规定的厚度（在通常的汽车用齿轮齿条式转向齿轮单元的情况下，为1mm～5mm左右），并且，在锥形开口环28a的轴向一侧面（图1及图2的右侧面）的自径向中间部至径向外端部的部分，形成有朝越到径向（图1及图2的上下方向）外侧、轴向（图1及图2的左右方向）上的厚度越变小的方向倾斜的倾斜侧面30a。即，该倾斜侧面30a在卡定于卡定槽27的这一侧，朝越靠近该卡定槽27侧、轴向上的厚度越变小的方向倾斜。另外，将该倾斜侧面30a和与小齿轮轴5a的中心轴O5a（图1的点划线O5a）正交的假想平面β（图2的点划线β）所构成的角度设为α30。需要说明的是，小齿轮轴5a的中心轴O5a也是滚珠轴承15的中心轴。另一方面，锥形开口环28a的轴向另一侧面构成与小齿轮轴5a的中心线O5a正交的正交侧面31。
另外，在构成壳体11a的副收纳部13a内周面形成的卡定槽27具有规定的轴向宽度。卡定槽27内侧面中的轴向一侧面仅由向与锥形开口环28的倾斜侧面30a相同的方向（越到径向外侧、该卡定槽27在轴向上的尺寸越变小的方向）倾斜的倾斜槽侧面32a构成，并不具有环状凹槽等结构。另外，将该倾斜槽侧面32a和与小齿轮轴5a的中心线O5a正交的假想平面β所构成的角度设为α32a。本实施例的情况下，锥形开口环28a的倾斜侧面30a和假想平面β所构成的角度α30a与卡定槽27的倾斜槽侧面32a和假想平面β所构成的角度α32a相等（α30a＝α32a）。另一方面，卡定槽27内侧面中的轴向另一侧面成为与小齿轮轴5a的中心线O5a正交的正交槽侧面33。
如上所述的锥形开口环28a在向缩小其外径的方向弹性变形的状态下，自壳体11a的副收纳部13a轴向一侧的开口部插入副收纳部13a的内径侧，并卡定于卡定槽27。
在此，在本实施例中，如图2（a）所示，作为轨道圈的一方的外圈17，以使卡定槽27的轴向一侧面即倾斜槽侧面32a的内周缘和外圈17的轴向一侧面34（图1及图2的右侧面）之间的轴向长度L27比锥形开口环28a的最大厚度即锥形开口环28a的倾斜侧面30a的径向内端部的轴向厚度T28a小（L27<T28a）的方式，相对于副收纳部13a被定位。即，在将锥形开口环28a卡定于卡定槽27的状态下，外圈17的轴向一侧面34在轴向上的位置，相比构成卡定槽27的轴向另一侧面的正交槽侧面33在轴向上的位置，向轴向一侧偏移。
而且，在构成锥形开口环28a的轴向另一侧面的正交侧面31与外圈17的轴向一侧面34抵接的状态下且在锥形开口环28a的倾斜侧面30a与卡定槽27的倾斜槽侧面32a抵接的状态下，锥形开口环28a的靠近径向外端的部分卡定于卡定槽27。如图3所示，卡定状态（图3中实线所示的状态）下的锥形开口环28a的外径尺寸D2，比自由状态（图3中双点划线所示的状态）下的外径尺寸D1小（D1>D2）。因此，在卡定状态下，锥形开口环28保持朝向使其外径变大这一方向的弹性恢复力。
在通过将锥形开口环28a卡定于卡定槽27、从而将外圈17固定于壳体11的副收纳部13a的状态下，在卡定槽27的正交槽侧面33和锥形开口环28a的轴向另一侧面即正交侧面31之间，形成有轴向的间隙35。本实施例的情况下，该间隙35的轴向长度L35设为0.1mm以下。换句话说，将外圈17相对于卡定槽27的轴向一侧面即正交槽侧面33向轴向一侧面34的轴向一侧偏移的量设为0.1mm以下。
另外，本实施例的情况下，在转向齿轮单元6b工作时，为了抑制齿条轴9向自小齿轮轴5a退让的方向位移，作为用于支承与小齿轮齿8和齿条齿10之间的啮合部相反的一侧即齿条轴9的背面侧的机构（齿条导块），设置有滚动式齿条导块。
在壳体11a，在主收纳部12a的直径方向上的与副收纳部13a相反的一侧的部分设置有缸体部22a，在缸体部22a内设置有滚动式齿条导块36。该滚动式齿条导块36在与壳体11a的缸体部22a的前端部（图1的下端部）拧合的有底圆筒状的调节螺杆（未图示）和以能够轴向位移的方式嵌装在缸体部22a内径侧的保持筒37之间，在轴向上以弹性压缩的方式夹持弹簧等弹性材料制成的施力部件（未图示）。另外，辊40经由径向滚针轴承39旋转自如地支承于在保持筒37内径侧设置的支承轴38的周围，通过使该辊40的外周面与齿条轴9的背面滚动接触，基于施力部件的弹力推压该背面。
在本实施例中，使外圈17的轴向一侧面34在轴向上的位置，相比卡定槽27的正交槽侧面33在轴向上的位置，向轴向一侧偏移，将外圈17以使卡定槽27的倾斜槽侧面32a的内周缘和外圈17的轴向一侧面34之间的轴向长度L27比锥形开口环28a的倾斜侧面30a的径向内端部的轴向厚度T28a小（L27<T28a）的方式，相对于副收纳部13a进行定位。而且，在将锥形开口环28a卡定于在壳体11a形成的卡定槽27从而将外圈17固定于副收纳部13a内周面的状态下，在锥形开口环28a的正交侧面31和卡定槽27的正交槽侧面33之间设置有间隙35。根据如上所述的结构，如图2所示，锥形开口环28a的靠近径向外端的部分进入卡定槽27的量L28a（锥形开口环28a和卡定槽27在径向上的卡合量）比现有结构的小。即，在将锥形开口环28a卡定于卡定槽27的状态下，锥形开口环28a保持朝向增大外径这一方向的弹性恢复力。因此，锥形开口环28a的倾斜侧面30a向径向外侧推压卡定槽27的倾斜槽侧面32a的力变大，卡定槽27的倾斜槽侧面32a向轴向另一侧（外圈17侧）推回锥形开口环28a的力（轴向的反作用力）也增大。其结果是，锥形开口环28a的正交侧面31向轴向另一侧推压外圈17的轴向一侧面34的力也增大，从而可以稳定地支承图2（b）中箭头P所示的作用于滚珠轴承15的朝向轴向一侧的轴向载荷。
另外，在箭头P方向的大的轴向载荷作用于滚珠轴承15，如图2（b）所示，若锥形开口环28a倾斜，则锥形开口环28a的轴向另一侧面即正交侧面31和卡定槽27的轴向另一侧面即正交槽侧面33抵接，锥形开口环28a的倾斜度被限制。因此，可以防止锥形开口环28a和卡定槽27之间的卡合脱落，从而可以谋求锥形开口环28a相对于卡定槽27的卡合状态的稳定化。其结果是，可以更可靠地阻止滚珠轴承15向轴向的位移，可以适当地维持小齿轮齿8和齿条齿10之间的啮合状态。
另外，本实施例的情况下，仅仅将卡定槽27的正交槽侧面33在轴向上的位置按照其与外圈17的轴向一侧面34之间的关系进行限制，并且，以使外圈17的轴向一侧面和卡定槽27的轴向一侧面即倾斜槽侧面32a的内周缘（径向内端）之间的轴向长度L27比锥形开口环28a的倾斜侧面30a的径向内端部分在轴向上的厚度尺寸T28a小的方式，限制卡定槽27的形状、配置即可。因此，与现有结构相比，可以抑制加工成本，从而也可以谋求降低制造成本。
［实施方式的第2例］
图4表示本发明实施方式的第2例。构成本实施例的转向装置的齿轮齿条式转向齿轮单元构成为，在锥形开口环28b的轴向另一侧面（图4的左侧面）中的、与卡定槽27的轴向另一端面即正交槽侧面33相对的正交侧面31a的径向外端部（图4的左端部），以自正交侧面31a向轴向另一侧突出的状态，在锥形开口环28b的整周形成有环状突起41。锥形开口环28b的其他形状与实施方式的第1例的锥形开口环28a的形状相同。另外，在壳体11a的副收纳部13a内周面形成的卡定槽27的结构，与实施方式的第1例相同。
如上所述的锥形开口环28b在向缩小其外径的方向弹性变形的状态下，自壳体11a的副收纳部13a轴向一侧的开口部插入副收纳部13a的内径侧，并以图4（a）所示的状态卡定于卡定槽。
在图4（a）所示的将锥形开口环28b卡定于卡定槽27的状态下，卡定槽27的正交槽侧面33和锥形开口环28b的正交侧面31a中的形成有环状突起41以外的部分之间的间隙35a的轴向长度L35a，与实施方式的第1例同样地设为0.1mm以下。另外，卡定槽27的正交槽侧面33和锥形开口环28b的环状突起41前端（图4的左端）之间的间隙42的轴向长度L42，比间隙35a在轴向上的尺寸L35a小（L42<L35a）。更具体地说，在间隙35a的轴向长度L35a为0.1mm的情况下，将环状突起41的突出量设为0.05mm，间隙42的轴向长度L42成为0.05mm。
本实施例的情况下，在锥形开口环28b的正交侧面31a的径向外端部形成有环状突起41。因此，箭头P方向的大的轴向载荷作用于滚珠轴承15，如图4（b）所示，若锥形开口环28b倾斜，则以与实施方式的第1例的情况相比、锥形开口环28b的相对于与小齿轮轴5a的中心轴O5a（参照图6）正交的假想平面β的倾斜角度更小的状态，使环状突起41的前端与卡定槽27的正交槽侧面33抵接。因此，可以更可靠地防止锥形开口环28b和卡定槽27之间的卡合脱落，从而可以谋求锥形开口环28b相对于卡定槽27的卡合状态的稳定化。其结果是，可以更可靠地阻止滚珠轴承15向轴向的位移，可以适当地维持小齿轮齿8和齿条齿10之间的啮合状态。实施方式的第2例的其他结构及作用与实施方式的第1例相同。
［实施方式的第3例］
图5（a）表示本发明实施方式的第3例。本实施例的齿轮齿条式转向齿轮单元构成为，使锥形开口环28c的倾斜侧面30b和与小齿轮轴5a的中心轴O5a（参照图1）正交的假想平面β所构成的角度α30b，比卡定槽27的倾斜槽侧面32a和假想平面β所构成的角度α32a大（α30b>α32a）。
在将本实施例的锥形开口环28c卡定于卡定槽27的状态下，外圈17的轴向一侧面34在轴向上的位置，相比构成卡定槽27内侧面的轴向另一侧面的正交槽侧面33在轴向上的位置，向轴向一侧偏移。由此，外圈17的轴向一侧面34和构成卡定槽27轴向一侧面的倾斜槽侧面32的内周缘（径向内端）在轴向上的尺寸L27，比锥形开口环28c的最大厚度即锥形开口环28c的倾斜侧面30b的径向内端部分在轴向上的厚度尺寸T30b小（L27<T30b）。另外，在外圈17的外周面和该外圈17的轴向一侧面34之间的连续部形成有倒角部43。该倒角部43的曲率半径R43优选设为0.5mm以下（R43≤0.5mm）。其他结构与实施方式的第1例相同。
本实施例的情况下，将锥形开口环28c的倾斜侧面30b和假想平面β所构成的角度α30b以及卡定槽27的倾斜槽侧面32a和假想平面β所构成的角度α32a限制成满足α30b>α32a的关系。另外，将外圈17的轴向一侧面34和卡定槽27的倾斜槽侧面32a的径向内端之间的轴向长度L27以及锥形开口环28c的倾斜侧面30b的径向内端部分在轴向上的厚度尺寸T30b限制成满足L27<T30b的关系。因此，如图5（a）所示，可以将锥形开口环28c的倾斜侧面30b和卡定槽27的倾斜槽侧面32a之间的卡合位置配置在卡定槽27的倾斜槽侧面32的径向内端缘或其附近。
因此，本实施例的情况下，可以减小外圈17的轴向一侧面34和锥形开口环28c的正交侧面31b之间的接触点44（作用点）与锥形开口环28c的倾斜侧面30b和卡定槽27的倾斜槽侧面32a之间的卡合位置45（支点）在径向上的距离L45。因此，即便在图5（a）的箭头P所示方向的轴向载荷施加于外圈17的情况下，基于轴向载荷施加于锥形开口环28c的力矩也变小。其结果是，可以谋求提高锥形开口环28c的耐久性，并且可以提高锥形开口环28c相对于卡定槽27的卡定状态的稳定性。另外，若将在外圈17的外周面和该外圈17的轴向一侧面34之间的连续部设置的倒角部43的曲率半径R43减小到0.5mm以下，则可以使外圈17的轴向一侧面34和锥形开口环28c的正交侧面31b之间的接触点44（作用点）的位置进一步向径向外侧错开，从而可以进一步减小接触点44（作用点）和卡合位置45（支点）在径向上的距离L45。
图5（b）表示如下结构：作为用于与本实施例的结构及其效果进行对比的比较例，将锥形开口环28a的倾斜侧面30c和假想平面β所构成的角度α30c以及卡定槽27的倾斜槽侧面32a和假想平面β所构成的角度α32a之间关系设为与本实施例相反的关系（α30c<α32a）。在该情况下，可理解为：锥形开口环28a的倾斜侧面30c和卡定槽27的倾斜槽侧面32a之间的卡合位置45a，与图5（a）所示的本实施例的情况相比处于径向外侧。
因此，外圈17的轴向一侧面34和锥形开口环28c的正交侧面31b之间的接触点44（作用点）和锥形开口环28a的倾斜侧面30c和卡定槽27的倾斜槽侧面32a之间的卡合位置45a（支点）在径向上的距离L45a，比图5（a）所示的结构的接触点44（作用点）和卡合位置45（支点）在径向上的距离L45大（L45a>L45）。
本实施例的情况下，在通过适当地限制卡定槽27的轴向宽度而将锥形开口环28c卡定于卡定槽27的状态下，可以进一步减小锥形开口环28c的径向外端部进入卡定槽27的量L28c（锥形开口环28c和卡定槽27在径向上的卡合量）。因此，锥形开口环28c可以更大地保持朝向增大外径这一方向的弹性恢复力。因此，锥形开口环28c的倾斜侧面30b向径向外侧推压卡定槽27的倾斜槽侧面32a的力更加变大，卡定槽27的倾斜槽侧面32a向轴向另一侧（外圈侧）推回锥形开口环28c的力（轴向的反作用力）也更加变大。其结果是，锥形开口环28c的正交侧面31b向轴向另一侧推压外圈17的轴向一侧面34的力也变大，可以稳定地支承作用于滚珠轴承15的朝向轴向一侧的轴向载荷。实施方式的第3例的其他结构及作用与实施方式的第1例相同。
工业实用性
关于本发明，基于应用于采用了本发明的轴承固定结构的齿轮齿条式转向齿轮单元的实施方式的各例，进行了说明。应用了本发明的转向齿轮单元不仅是图6所示的柱辅助型齿轮齿条式动力转向装置，而且也可以应用于小齿轮辅助型齿轮齿条式动力转向装置或手动型齿轮齿条式转向装置。
另外，本发明中的卡定锥形开口环的对象部件，除例示的转向齿轮单元的壳体之外，特别是也包含构成下述机械装置的部件，该机械装置将构成对轴向载荷进行支承的轴承的外圈固定在其内周面。并且，本发明中的卡定锥形开口环的对象部件也包含将构成对轴向载荷进行支承的轴承的内圈固定在其外周面的小齿轮轴等轴部件。在该情况下，锥形开口环及在轴部件外周面形成的卡定槽的结构与实施方式的各例的情况相比，在径向上设为相反即可。具体而言，将锥形开口环的轴向一侧面的倾斜侧面形成在自锥形开口环的径向中间部至径向内端部的部分。另外，倾斜侧面的倾斜方向形成为，越到径向内侧轴向上的厚度越变小。并且，构成卡定槽内侧面的轴向一侧面的倾斜槽侧面的倾斜方向形成为，处于与锥形开口环的倾斜侧面相同的方向。而且，将如上所述的锥形开口环以朝向扩大其外径的方向弹性变形的状态，自轴的端部穿插并卡定于卡定槽。在该情况下，锥形开口环在卡定于卡定槽的状态下具有朝向其外径变小这一方向的弹性恢复力。并且，虽然未包含于本发明的范围，但在将轴承以外的承受轴向载荷的部件安装并固定于构成固定有该部件的机械装置的部件的情况下，也可以采用本发明的固定结构。
附图标记说明
1  方向盘
2  转向柱
3  电动机
4  中间轴
5、5a  小齿轮轴
6、6a、6b  转向齿轮单元
7  拉杆
8  小齿轮齿
9  齿条轴
10  齿条齿
11、11a  壳体
12、12a  主收纳部
13、13a  副收纳部
14、14a  径向滚针轴承
15  滚珠轴承
16  内圈
17  外圈
18  内径侧台阶面
19  圆锥挡圈
20  外径侧台阶面
21  紧固螺纹套筒
22、22a  缸体部
23  滑动式齿条导块
24  推压块
25  盖体
26  弹簧
27  卡定槽
28、28a、28b、28c、28d  锥形开口环
29  不连续部
30、30a、30b、30c  倾斜侧面
31、31a、31b  正交侧面
32、32a  倾斜槽侧面
33  正交槽侧面
34  轴向一侧面
35、35a  间隙
36  滚动式齿条导块
37  保持筒
38  支承轴
39  径向滚针轴承
40  辊
41  环状突起
42  间隙
43  倒角部
44  接触点
45、45a  卡合位置
46  突起
47  环状凹槽

Claims (6)

1.一种轴承固定结构，其特征在于，具有：
构成机械装置的部件、
嵌合于所述部件并支承轴向载荷的轴承、
用于将嵌合于所述部件的所述轴承的轨道圈的一方固定于所述部件的锥形开口环、
形成于所述部件并用于卡定所述锥形开口环的环状的卡定槽，
所述锥形开口环在轴向上具有厚度并且具有轴向一侧面和轴向另一侧面，所述轴向一侧面在卡定于所述卡定槽的这一侧具有朝越靠近该卡定槽侧、轴向上的厚度越变小的方向倾斜的倾斜侧面，所述轴向另一侧面由与所述轴承的轨道圈的一方的轴向一侧面抵接且与所述轴承的中心轴正交的正交侧面构成，
所述卡定槽具有：仅由向与所述锥形开口环的倾斜侧面相同的方向倾斜的倾斜槽侧面构成的轴向一侧面和具有与所述轴承的中心轴正交的正交槽侧面的轴向另一侧面，
所述轨道圈的一方以使该卡定槽的轴向一侧面的周缘和所述轨道圈的一方的轴向一侧面之间的轴向长度比所述锥形开口环的最大厚度小的方式相对于所述部件被定位，
在将所述锥形开口环卡定于所述卡定槽以将所述轨道圈的一方固定于所述部件的状态下，在所述锥形开口环的轴向另一侧面和所述卡定槽的轴向另一侧面之间形成有轴向的间隙。
2.如权利要求1所述的轴承固定结构，其特征在于，
在所述锥形开口环的轴向另一侧面中的、与所述卡定槽的轴向另一侧面相对的位置，形成有自该锥形开口环的轴向另一侧面朝向所述卡定槽的轴向另一侧面突出的环状突起。
3.如权利要求1所述的轴承固定结构，其特征在于，
所述间隙的轴向长度是0.1mm以下。
4.如权利要求1所述的轴承固定结构，其特征在于，
与所述轴承的中心轴正交的假想平面和所述锥形开口环的倾斜侧面所构成的角度，比所述假想平面和所述卡定槽的倾斜槽侧面所构成的角度大。
5.如权利要求1所述的轴承固定结构，其特征在于，
在所述轨道圈的一方的与所述部件嵌合的周面和该轨道圈的一方的轴向一侧面之间的连续部形成有倒角部，该倒角部的曲率半径为0.5mm以下。
6.一种转向齿轮单元，其特征在于，具有：
壳体；
齿条轴，其能够往复移动地支承于该壳体，用于经由拉杆改变车轮的转向角；
小齿轮轴，其与方向盘连结，并具有与所述齿条轴的齿条啮合的小齿轮，该小齿轮轴用于将该方向盘的旋转传递至该齿条轴；
第一轴承，其具有内嵌于所述壳体的内周面的外圈和外嵌于所述小齿轮轴的中间部的外周面的内圈，在将所述小齿轮轴的中间部以能够旋转的方式支承于所述壳体的状态下，所述第一轴承用于支承作用于该小齿轮轴的轴向载荷；以及
第二轴承，其内嵌于所述壳体的内周面，在将所述小齿轮轴的另一端以能够旋转的方式支承于该壳体的状态下，所述第二轴承用于支承作用于该小齿轮轴的径向载荷；
构成所述机械装置的部件是所述壳体或所述小齿轮轴的中间部，在所述壳体构成所述部件的情况下，所述轨道圈的一方是所述第一轴承中的所述外圈，在所述小齿轮轴的中间部构成所述部件的情况下，所述轨道圈的一方是所述内圈，
利用权利要求1～5中任一项所述的轴承固定结构，将所述第一轴承固定于所述壳体或所述小齿轮轴的中间部。
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