JP2005502837A - ステアリングコラムのためのころがり軸受装置 - Google Patents

Abstract

本発明はステアリングコラムのためのころがり軸受装置に関する。本発明装置は、外輪と内輪とを有し、両輪のそれぞれが、転動要素（８）が接触配置されるための軌道を有している。外輪及び内輪の少なくとも一方が環状のケーシング（３）を有し、該ケーシング内に転動要素（８）のための軌道を形成する二つのワイヤ（４，５）が配されている。さらに、上記装置は予圧ワッシャ（１０）を有し、該予圧ワッシャが軸方向にてケーシング（３）のラジアル部と一方のワイヤとの間に組み込まれている。上記ワイヤはケーシング（３）のアキシャル部の内周面と接触し、他のワイヤも上記ケーシング（３）のアキシャル部の内周面と接触している。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、ころがり軸受、特にステアリングコラムのためのころがり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
文献ＦＲ-Ａ-２６６９６９０は、Ｕ字断面の外輪、Ｕ字断面の内輪、外輪に収められた弾性要素、そして硬化処理された四つの鋼ワイヤのうちの二つが内輪のアキシャル部とラジアル部との接触域に配され他の二つが弾性要素の内面に配された該四つの鋼ワイヤ、転動要素のための軌道を形成するワイヤと接触するように配されたボール等の該転動要素を有する軸受を開示している。ワイヤは、正規位置に置かれたとき両端同士が接合して、保持輪の形態をなしている。複数の転動要素は周方向で互いに接触して連続配列されていても、保持器によって互いに等間隔をもって配列されていてもよい。弾性要素は、Ｌ字状断面の環状をなし、外輪のアキシャル部に接触するアキシャル部と、そして外輪のラジアル部に接触するラジアル部とを有している。弾性要素のアキシャル部の自由端には、内側にフックが形成され、円錐台状要素をなすワッシャの軸方向保持に供している。ワッシャは、外輪の他のラジアル部と接触し転動要素に対し軸方向で反対側に位置する内縁部と、四つのワイヤそして弾性要素のフックと接触し軸方向で転動要素の側に位置する外縁部とを有している。
【０００３】
かかる軸受の組込みのために、先ず、内輪、ワイヤ、転動要素、ワッシャそして弾性要素を有するユニットが形成される。次に、外輪の一方のラジアル部が形成されていない、すなわちＬ字状断面の外輪へ上記ユニットが組み込まれ、しかる後に、この外輪を屈曲して上記ラジアル部を形成する。
【０００４】
かくして、軸受は四点接触をなすように作られ、軸方向そして半径方向の両方の荷重、あるいは組合せ荷重のもとで、運転が可能となる。
【０００５】
かかる軸受は、高寸法精度そして高機能が要求されない軸受でも十分なステアリングコラムに、しばしば用いられる。軸受が遊びをもたずに較正された予圧をもって使用される目的で、錐状の予圧ワッシャが外輪の一方のラジアル部と対応保持輪との間に配されている。ワッシャは、非圧縮時に、円錐台状をなし、その頂部はボールから離れる方向に向いている。最後に外ケーシングに屈曲加工によりラジアル縁部が形成されると、ワッシャは圧縮されて、当初中国笠のような若干円錐状をなす。その後、ワッシャは平坦状になり頂部はボールの方へ近づく。こうして、ワッシャによりもたらされる軸方向力は、一方ではボールと保持輪との間で、そして他方では保持輪とケーシングとの間で、予圧をもたらし、かくして、これらの要素の間で遊びがなくなる。
【０００６】
さて、上記ワッシャは双安定要素、すなわち二つの安定位置をとる要素であり、一つの安定状態から他の安定状態へ移行する際、ワッシャが平坦になる不安定状態を経る。したがって、もし予圧とその大きさにより、上記ワッシャが予圧状態でほぼ平坦状態にならざるを得ないとき、予圧ワッシャは、特定の状態、例えば、衝撃、ケーシングの過度な屈曲加工等において、自分自身を反転させてしまう。かくして、ワッシャは第二の安定位置をとり、円錐台状部の頂部はボールの方へ向くようになる。この位置では、ワッシャは予圧機能をもつには不適であり、ボールに近い方の端部では軸受の複数のワイヤの一つに軸方向力を最早作用できない。
【０００７】
これに加え、弾性要素へワッシャを組み込むには、上記ワッシャはそれ自体が反転する虞れを伴いながら軸方向へ圧せられ、もし既述した文献のワッシャが薄ければ、上記虞れはさらに大きくなる。
【発明の要約】
【０００８】
本発明は上記の問題を解決することを目的とする。
【０００９】
本発明は、経済的でコンパクトな予圧要素をもったころがり軸受を提案する。
【００１０】
本発明の一つの観点によると、ころがり軸受装置は、転動要素が接触配置されるための軌道をもつ外輪そして内輪とを有し、外輪及び内輪の少なくとも一方が環状のケーシングを有し、該ケーシング内に転動要素のための軌道を形成する二つのワイヤが配され、予圧ワッシャが軸方向にてケーシングのラジアル部と一方のワイヤとの間に組み込まれている。上記ワイヤがケーシングのアキシャル部の内周面と接触し、他のワイヤも上記ケーシングのアキシャル部の内周面と接触している。
【００１１】
本発明の第一の形態では、ワッシャは、自由状態で円錐台状をなし中央に開口が形成されている環状要素である。このような傘型ワッシャは特に経済的に有利である。
【００１２】
しかしながら、平坦に近い錐状で軸方向に非対称性が小さい傘型ワッシャは、軸受の自動組立のために振動供給装置によって自動配置が非常に困難である。したがって、軸受内へ誤った方向で予圧ワッシャを組み込んでしまう虞れが少なくない。
【００１３】
本発明の第二の形態では、ワッシャは、自由状態で円錐台状部と、軸受の外方へ向け延びるアキシャルリップとを有している。アキシャルリップは単一安定状態をもつ円錐台状部の可能性ある反転を阻止する。このようなワッシャは組立てラインでの自動組込みを非常に容易にし、これは誤った方向での組立てや反転の可能性をなくすこととなり、しかし、依然として経済的であり、又、軸受の寸法に関しコンパクト化に何ら悪影響がなく、寸法は変更されない。
【００１４】
好ましくは、アキシャルリップは周方向に連続しており、予圧要素の中央開口を形成している。アキシャルリップは転動要素から離れる方向へ円錐台状部の内縁から延出するようにできる。
【００１５】
好ましくは、アキシャルリップは外ケーシングの内径内に配されている。予圧ワッシャは、かくして上記内径内に位置付けられるアキシャルリップを有することだけで、外ケーシングのセンタリングが容易となる。
【００１６】
本発明の一形態では、アキシャルリップの軸方向長さは対応ケーシングの壁厚、特に、アキシャルリップが接触するケーシングのラジアル部の壁厚よりも小さく、その結果、軸受の外寸法を変えることなくそのまま維持できる。
【００１７】
本発明の一形態では、アキシャルリップは該アキシャルリップと協働するように配される外ケーシングの内径よりも若干小さい直径である。
【００１８】
本発明の一形態では、円錐台状部は、二つのワイヤの一方と、そして外ケーシングのラジアル部と接触している。円錐台状部の外縁は上記ワイヤに接触し、内縁は上記ラジアル部と接触する。
【００１９】
本発明の一形態では、円錐台状部は組み込まれたときのラジアル面に対して、１６０°〜１８０°の間の頂角を有している。自由状態においては、円錐台状部は１４０°〜１７０°の頂角を有するようにできる。
【００２０】
好ましくは、円錐台状部は周方向に連続している。
【００２１】
本発明の一形態では、各環状ケーシングはＵ字状断面を有している。各ケーシングは、アキシャル部を有し、このアキシャル部の両端位置で二つのラジアル部が、内ケーシングの外面に向けそして外ケーシングの内面に向けて延びている。内ケーシングは複数の転動要素の中心を通る平面に対して対称とすることができる。外ケーシングは、ラジアル部がアキシャル部や他のラジアル部よりも薄くなっているようにすれば、四つのワイヤの挿入後の屈曲が容易となる。
【００２２】
換言すれば、別途ワイヤに軌道をもつ軸受は、第一ケーシング、第二ケーシング、両ケーシングに接触するように収められた四つのワイヤ、ワイヤ間に配された一列の転動要素、そして自由状態で円錐台状部をもつ予圧ワッシャを有しており、円錐台状部の内径側に軸受の外部の方に向かって延びるアキシャルリップを有している。
【００２３】
このように、本発明の一形態では、装置は、ケーシングに接触して組み込まれた四つのワイヤを有し、転動要素がこれらのワイヤと接触して配置されている。
【００２４】
本発明の他の形態では、一つのケーシングに接触する二つのワイヤと、転動要素のための軌道をもつソリッド型の軌道輪とを有している。
【００２５】
本発明は、軸と、該軸に組み込まれた二つのころがり軸受とを有するステアリングコラムをも提案する。少なくとも一つの軸受は、軌道が形成された外輪そして内輪と、両軌道に接触配置される転動要素とを有し、外輪及び内輪の少なくとも一方が環状のケーシングを有し、該ケーシング内に転動要素のための軌道を形成する二つのワイヤが配され、予圧ワッシャが軸方向にてケーシングのラジアル部と一方のワイヤとの間に組み込まれている。上記ワイヤはケーシングのアキシャル部の内周面と接触し、他のワイヤも上記ケーシングのアキシャル部の内周面と接触している。
【好適な実施形態】
【００２６】
本発明は、添付図面に示される非限定な例としての実施形態の詳説を検討することにより、さらに良く理解されるであろう。
【００２７】
図１に見られるように、軸受１は内ケーシング２、外ケーシング３、四つのワイヤ４，５,６そして７、一列の転動要素８、保持器９そして傘型のワッシャ１０を有している。内ケーシング２はアキシャル部２ａとその両端から延出するラジアル部２ｂ，２ｃを有している。二つのラジアル部２ｂ，２ｃは同一（対称）に形成されている。したがって、内ケーシング２はＵ字状断面をなす環状体を形成している。
【００２８】
又、外ケーシング３も、アキシャル部３ａ、ラジアル部３ｂそしてラジアル部３ｃをもってＵ字状断面をなす環状体を形成している。ラジアル部３ｃは、壁厚がアキシャル部３ａそしてラジアル部３ｂの壁厚よりも小さく、そして、半径方向でラジアル部３ｂよりも短くなっている。換言すると、ラジアル部２ｃと３ｃの間隔はラジアル部２ｂと３ｂの間隔よりも大きい。
【００２９】
ワイヤ４と５は外ケーシング内に配され、一方、ワイヤ６，７は内ケーシング内に配されている。ワイヤ４はアキシャル部３ａと接触しラジアル部３ｂに近接して配されている。ワイヤ５はアキシャル部３ａと接触しラジアル部３ｃに近接して配されている。ワイヤ６はアキシャル部２ａとラジアル部２ｂに接触して配されている。ワイヤ７はアキシャル部２ａとラジアル部２ｃに接触して配されている。複数の転動要素８、この例ではボール、がワイヤ４，５，６、そして７と接触しこの間に位置し、周方向では保持器９によって分離保持されており、ワイヤは転動要素８に対し軌道を形成することとなる。
【００３０】
一方で外ケーシング３とワイヤ４，５とで、他方では内ケーシング２とワイヤ６，７とで、それぞれ副組立体をなし、これらが外輪と内輪とを形成するようになり、両輪は該両輪の間に配された転動要素によって互いに回転できるようになる。
【００３１】
経済的に有利にそして機械強度向上の目的のために、ケーシング２，３そしてワイヤ４〜７そして転動要素８は通常適宜等級の鋼から作られる。ケーシング２，３は、それぞれ、単一部材をなし、金属板を屈曲あるいはプレスして作られる。
【００３２】
軸方向で外ケーシング３のラジアル部３ｂとワイヤ４の間には傘型のワッシャ１０が配されている。通常時は、実線で示されるように、傘型ワッシャ１０は、内端側１０ａがアキシャル部３ｂの自由端側内面と接触し、外端側１０ｂがワイヤ４と接触して、ワイヤ４へ軸方向力を作用し、この力によって転動要素８とワイヤ４〜７との間の遊びを除去している。
【００３３】
先行技術の装置に比べ、本発明の予圧軸受装置はコンパクトになるという点で優れている。
【００３４】
しかしながら、上述したように、傘型ワッシャはそれ自体が反転変形したり、あるいは図中に破線で示したように逆向きに挿入されることもある。すると、外端側１０ｂがラジアル部３ｂと接触していても、内端側１０ａがラジアル部３ｂの自由端から離れてしまい、ワイヤ４には何ら軸方向力は作用しなくなる。
【００３５】
図２ないし図４において、図１における要素と同様な要素には、図１の要素の符号に１０を加えて示してある。傘型ワッシャは、ここでは、円錐台状部２２と、予圧要素の中央開口を形成するアキシャルリップ２３とを有する軸方向予圧要素２１に置き換えられている。アキシャルリップ２３は外ケーシング１３のラジアル部１３ｂの厚さに等しいか短い軸方向長さを有しており、上記ラジアル部１３ｂの内径内に入り込んでいる。装着を容易にするために、アキシャルリップ２３の直径は上記ラジアル部１３ｂの内径よりも若干小さくなっている。
【００３６】
円錐台状部２２は、転動要素１８の側に位置するアキシャルリップ２３の端部から延長して形成され、半径方向外方に向いていて、その端部はワイヤ１４と接触している。円錐台状部２２の内端側２２ａはラジアル部１３ｂの自由端近傍のラジアル部１３ｂのラジアル面に接触し、外端側２２ｂはワイヤ１４と接触している。予圧要素２１は、かくして、外ケーシング１３のラジアル部１３ｂと接触し、一定してワイヤ１４へ軸方向力を作用する。
【００３７】
予圧要素２１は、円錐台状部２２の内端側２２ａにつながるアキシャルリップ２３の存在により、一つの安定した状態を保つ。これに加え、軸方向で著しく非対称となっている予圧要素２１は振動供給装置により容易に位置づけられ、その結果、外ケーシング１３内で特定方向に位置づけられる。
【００３８】
図４は製造途中を示しており、ここでは、ワイヤ１６と１７はすでに内ケーシング１２内に配され、予圧要素２１とワイヤ１４が外ケーシング内に配され、転動要素１８とそのための保持器１９が１４，１６そして１７の間に配され、しかる後にワイヤ１５が配されている。
【００３９】
外ケーシング１３はＬ字状断面を有しており、そのラジアル部１３ｃはその形成前にアキシャル部１３ａの延長面に位置するアキシャル延長部２４の形態をなしている。予圧要素２１は、自由状態において、円錐台状部は、ラジアル面に対し、図３に見られる状態よりも大きい角度をなしている。図４に示されている状態から、延長部２４はラジアル方向となるように屈曲されてラジアル部１３ｃへと変換され、ラジアル部１３ｂと内ケーシング１２と相俟って、予圧要素２１の円錐台状部２２の一部に対して圧するようになる。
【００４０】
図２に示されるように、軸受１１は円筒外周面２６と肩部２７を有する軸２５の上に組まれている。内ケーシング１２は円筒外周面２６の上に取り付けられている。肩部２７は軸受１１に対し軸方向ストッパとして機能する。軸受１１はハウジング内に収められているが、該ハウジングは、外ケーシング１３の外周面が接触する内径２９をもつ部分２８と、例えばサークリップのような止めリング３１が嵌められる内径２９に設けられた環状スロット３０とにより形成されている。止めリング３１は外ケーシング１３のラジアル部１３ｂと接触している。このようにして、軸受１１は止めリング３１によって軸方向の一方に、そして軸２５の肩部２７によって他方に、それぞれ保持されている。
【００４１】
かかる軸受は、構造が簡単で、安価かつコンパクトとなる。
【００４２】
第二の実施形態では、予圧要素の筒状のアキシャルリップは円錐台状部の剛性を増大しこの円錐台状部の事故的な反転を防止する。したがって、予圧ワッシャは反転の危険なく上記円錐台状部を平らな形状となるまで十分に圧せられることができる。これに加え、予圧要素は軸方向で顕著な非対称形状をなしている。したがって、これは、振動供給装置によってこの部材を容易に位置づけられる。したがって、軸受の組立の自動化を容易とし、その分の省力化で製造コストの削減を図れる。予圧ワッシャが組み込まれるときあるいは組込み後に、誤った方向に配したり事故的に反転したりという虞れを著しく低減させるので、製造工程での信頼性が向上する。予圧要素のアキシャルリップは外ケーシング内での予圧要素の予センタリングを助け、軌道を形成し、予圧要素と協働するワイヤに対しての該予圧要素の円錐台状部周部を確実に半径方向センタリングならしめる。これは要素の組立の自動化を容易とする。最後に、軸受の軸方向寸法は、ワッシャのアキシャルリップの軸方向寸法が対応ケーシングの厚みより小さいか等しいので、何ら影響を受けない。
【００４３】
図５では、図２から図４までの例と同様の要素に同一符号を付してある。軸受１１は、内輪２５、外ケーシング１３、二つのワイヤ１４，１５、一列の転動要素１８、この場合はボール、保持器１９そして予圧要素２１を有している。
【００４４】
内輪２５は機械的旋削加工されたソリッド形式である。内輪２５は、通常一体型である。内輪２５は、軌道を形成する凹湾曲線２６ａそして２６ｂを有する環状溝２６を有している。換言すれば、軸受軸線を含む面での断面において、溝２６は隣接せる二つの凹湾曲部を有している。溝２６は複数の転動要素１８の中心を通る面に対し対称である。内輪２５は、既述のケーシング１２と同じな図示しない環状ケーシング内に配されることもでき、あるいは、軸あるいは同等の部材へ直接組み込むこともでき、上記内輪２５は転動要素１８を軸方向に保持する。
【００４５】
組立工程において、保持器１９により保持されている転動要素１８は軌道を形成する内輪２５の溝２６の上に配され、予圧要素２１、ワイヤ１４、転動要素１８−保持器１９−内輪２５の副組立体、そしてワイヤ１５がケーシング１３へ位置づけられる。しかる後、当初軸方向に延びていた部分が屈曲されてラジアル部１３ｃを形成し、ラジアル部１３ｂと相俟って、予圧要素２１の円錐台状部２２を部分的に圧する。
【００４６】
予圧要素の筒状のアキシャルリップは円錐台状部の剛性を増大しこの円錐台状部の事故的な反転を防止する。したがって、予圧ワッシャは反転の危険なく上記円錐台状部を平らな形状となるまで十分に圧せられることができる。これに加え、予圧要素は軸方向で顕著な非対称形状をなしている。したがって、これは、振動供給装置によってこの部材を容易に位置づけられる。したがって、軸受の組立の自動化を容易とし、その分の省力化で製造コストの削減を図れる。予圧ワッシャが組み込まれるときあるいは組込み後に、誤った方向に配したり事故的に反転したりという虞れを著しく低減させるので、製造工程での信頼性が向上する。予圧要素のアキシャルリップは外ケーシング内での予圧要素の予センタリングを助け、軌道を形成し、予圧要素と協働するリテーナに対しての該予圧要素の円錐台状部周部を確実に半径方向センタリングならしめる。これは要素の組立の自動化を容易とする。最後に、軸受の軸方向寸法は、ワッシャのアキシャルリップの軸方向寸法が対応ケーシングの厚みより小さいか等しいので、何ら影響を受けない。
【００４７】
実施形態にしたがい、軸受は一方をソリッド型の軌道輪で他方をケーシングとワイヤを有するリングとしたり、あるいは、二つのリングをそれぞれ一つのケーシングと二つのワイヤを有するものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第一実施形態によるころがり軸受の軸方向断面の半分を示す。
【図２】機械組立てされた本発明の第二実施形態によるころがり軸受の軸方向断面図である。
【図３】図２のころがり軸受の軸方向断面の半分を示す。
【図４】製造途中における図３に対応する軸受の図である。
【図５】本発明の第三実施形態によるころがり軸受の軸方向断面の半分を示す。

Claims (14)

1. 転動要素（８，１８）が接触配置されるための軌道をもつ外輪そして内輪とを有し、外輪及び内輪の少なくとも一方が環状のケーシング（２，１２，３，１３）を有し、該ケーシング内に転動要素のための軌道を形成する二つのワイヤ（４，５）が配され、予圧ワッシャ（１０，２１）が軸方向にてケーシングのラジアル部と一方のワイヤとの間に組み込まれているころがり軸受において、上記ワイヤがケーシングのアキシャル部の内周面と接触し、他のワイヤも上記ケーシングのアキシャル部の内周面と接触していることを特徴とするころがり軸受装置。
2. ワッシャは、自由状態で円錐台状をなし中央に開口が形成されている環状要素（１０）であることとする請求項１に記載のころがり軸受装置。
3. ワッシャは、自由状態で円錐台状部（２２）と、軸受の外方へ向け延びるアキシャルリップ（２３）とを有していることとする請求項１に記載のころがり軸受装置。
4. アキシャルリップは周方向に連続しており、予圧要素の中央開口を形成していることとする請求項３に記載のころがり軸受装置。
5. アキシャルリップは外ケーシングの内径内に配されていることとする請求項３又は請求項４に記載のころがり軸受装置。
6. アキシャルリップの軸方向長さは対応ケーシングの壁厚よりも小さいこととする請求項３ないし請求項５のうちの一つに記載のころがり軸受装置。
7. アキシャルリップは該アキシャルリップが配される外ケーシングの内径よりも若干小さい直径であることとする請求項３ないし請求項６のうちの一つに記載のころがり軸受装置。
8. 円錐台状部（１０，２２）は、二つのワイヤ（４，１４）の一方と、そして外ケーシング（３，１３）のラジアル部（３ｂ，１３ｂ）と接触していることとする請求項１ないし請求項７のうちの一つに記載のころがり軸受装置。
9. 円錐台状部は１６０°〜１８０°の間の頂角を有していることとする請求項１ないし請求項８のうちの一つに記載のころがり軸受装置。
10. 円錐台状部は周方向に連続していることとする請求項１ないし請求項９のうちの一つに記載のころがり軸受装置。
11. 各環状ケーシングはＵ字状断面を有していることとする請求項１ないし請求項１０のうちの一つに記載のころがり軸受装置。
12. ケーシングに接触して組み込まれた四つのワイヤを有し、転動要素がこれらのワイヤと接触して配置されていることとする請求項１ないし請求項１１のうちの一つに記載のころがり軸受装置。
13. 一つのケーシングに接触する二つのワイヤと、転動要素のための軌道をもつソリッド型の軌道輪とを有することとする請求項１ないし請求項１１のうちの一つに記載のころがり軸受装置。
14. 軸と、該軸に組み込まれた二つのころがり軸受とを有し、少なくとも一つの軸受は、軌道が形成された外輪そして内輪と、両軌道に接触配置される転動要素（８，１８）とを有し、外輪及び内輪の少なくとも一方が環状のケーシング（２，１２，３，１３）を有し、該ケーシング内に転動要素のための軌道を形成する二つのワイヤ（４，５）が配され、予圧ワッシャ（１０，２１）が軸方向にてケーシングのラジアル部と一方のワイヤとの間に組み込まれており、上記ワイヤがケーシングのアキシャル部の内周面と接触し、他のワイヤも上記ケーシングのアキシャル部の内周面と接触していることを特徴とするステアリングコラム。