JP2006312965A - 球面滑り軸受と軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 ステアリングシャフト等の回転軸に作用するラジアル荷重を十分に支承可能な構造で、がたつきや打音の防止と、組み付け性の向上及び揺動トルクの低減との両立を図れる構造を実現する。
【解決手段】 上記回転軸を挿通するスリーブ２０を、球面滑り軸受１８と転がり軸受１９とによりハウジング１７に対して揺動及び回転自在に支持する。このうちの球面滑り軸受１８を構成するアウターリング１３ａの内周面を、軸方向片半部が凹球面部２８であり軸方向他半部が円筒面部２９である複数の複合面部２２を円周方向に連続させる事により構成する。又、隣り合う複合面部２２同士で上記凹球面部２８と円筒面部２９との軸方向に関する配置を逆とする。そして、インナーリング１４ａの外周面に形成した凸球面部３０を上記凹球面部２８にのみ当接させる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えばステアリングシャフト等の回転軸を揺動自在に支持する球面滑り軸受と、更にこの回転軸を回転自在に支持する為の機能を加えた軸受ユニットの改良に関する。特に本発明は、この様な構造の組み付け性を向上させると共に、揺動トルクの低減を図れる構造を実現する為のものである。

自動車用操舵装置に於いて、ステアリングホイールの動きをステアリングギヤに伝達する為、図７に示す様な伝達機構を使用している。この図７に示した様に、第一のステアリングシャフト１の後端部（図７の右端部）には、ステアリングホイール２を固定している。又、ステアリングコラム３は、後部、前部両ブラケット４、５により、インスツルメントパネル６の下面等に於いて、車体に固定している。上記第一のステアリングシャフト１は、このステアリングコラム３の内側を、回転自在に挿通している。又、上記第一のステアリングシャフト１の前端部（図７の左端部）で上記ステアリングコラム３の前端開口から突出した部分は、第一の自在継手７を介して、第二のステアリングシャフト８の後端部に連結している。更に、この第二のステアリングシャフト８の前端部は、第二の自在継手９を介して、ステアリングギヤ１０に連結している。又、この第二のステアリングシャフト８は、車室内とエンジンルームとを区切るトーボード１１を貫通し、このトーボード１１に軸受ユニット１２を介して支持されている。

自動車用操舵装置の伝達機構は、上述の様に構成する為、上記ステアリングホイール２の動きは、ステアリングコラム３を挿通した第一のステアリングシャフト１、第一の自在継手７、第二のステアリングシャフト８、第二の自在継手９を介して、ステアリングギヤ１０に伝達される。そして、このステアリングギヤ１０が車輪に、上記ステアリングホイール２の動きに対応した舵角を付与する。この様な経路によりステアリングホイール２の回転を車輪に伝達する際には、上記第一、第二の自在継手７、９同士の間に配置された上記第二のステアリングシャフト８が、多少なりと揺動する。従って、この第二のステアリングシャフト８を支持する上記軸受ユニット１２は、この第二のステアリングシャフト８の揺動を許容する構造とする必要がある。この様な第二のステアリングシャフト８の揺動運動を円滑に行わせる為の構造として、例えば、特許文献１〜３に記載された構造が知られている。このうちの特許文献１、２には、滑り軸受を使用した構造が記載されている。

先ず、上記特許文献１には、外周面に軸方向中央部が円筒面部で両端寄り部分がテーパ面部である突条を全周に亙って形成したアウターブッシュを、内周面が円筒面状のハウジング内に、圧入固定する構造が記載されている。この構造の場合、上記ハウジングの内周面と上記突条の外周面との係合により、上記アウターブッシュがこのハウジングに対して揺動可能となる。又、このアウターブッシュの内周面には円筒状のインナーブッシュを保持して、このインナーブッシュ内にステアリングシャフトを回転自在に内嵌している。これにより、このステアリングシャフトを上記ハウジングに対して、揺動自在且つ回転自在に支持できる。

又、上記特許文献２には、図８に示す様に、内周面に凹球面部１５を形成したアウターリング１３に、外周面に凸球面部１６を形成したインナーリング１４を内嵌し、これら凹球面部１５と凸球面部１６とを当接させる事により、このインナーリング１４を上記アウターリング１３に対して揺動自在とした構造が記載されている。この構造の場合、外周面の円周方向複数個所に複数の歯４５を形成した、上記アウターリング１３を、トーボード等の固定の部分に固定された図示しない支持部材の円筒部に圧入する事により、上記凹球面部１５と凸球面部１６との当接部に予圧を付与している。又、上記インナーリング１４に、図示しないステアリングシャフトを回転自在に内嵌している。これにより、このステアリングシャフトを上記支持部材に対し、揺動自在且つ回転自在に支持できる。

一方、特許文献３には、トーボード等の固定の部分に、可撓性を有する防塵ブーツを介してステアリングシャフトを支持する構造が記載されている。即ち、この防塵ブーツの一端部を上記固定の部分に固定すると共に、他端部に転がり軸受を介して上記ステアリングシャフトを回転自在に支持している。この構造の場合、ステアリングシャフトが可撓性を有する防塵ブーツに支持されている為、このステアリングシャフトの揺動を許容すると共に、このステアリングシャフトを上記防塵ブーツに対して回転自在に支持できる。

上記特許文献１〜３に記載された構造の場合、以下の様な問題点がある。先ず、特許文献１、２に記載された構造の場合、ステアリングホイールの操作時のがたつきや打音の防止と、組み付け性の向上及び揺動トルクの低減との両立を図る事が難しい。即ち、特許文献１、２に記載された構造の場合、ハウジング或は支持部材に対してアウターブッシュ或はアウターリング１３を圧入固定している。従って、上記ハウジング或は支持部材に上記アウターブッシュ或はアウターリング１３を組み付ける際に大きな力が必要となる為、組み付け時の作業性が良くない。又、上記特許文献２に記載された構造の場合、上記アウターリング１３の内周面に形成した凹球面部１５と上記インナーリング１４の外周面に形成した凸球面部１６とを軸方向（図８の左右方向）全体に亙って当接させている為、揺動トルクが大きくなる。尚、上記アウターブッシュを上記ハウジングに圧入しない、又は、上記凹球面部１５と上記凸球面部１６との当接部に予圧を付与しない構造とすれば、組み付け性を向上させたり、ステアリングシャフトの揺動トルクを小さくできる。但し、この様な構造とした場合には、ステアリングホイールの操作時の上記ステアリングシャフトの動きにより、これら両部材同士の間でがたつきや打音が生じ易くなる。この様に、上記特許文献１、２に記載された構造の場合、ステアリングホイールの操作時のがたつきや打音の防止と、組み付け性の向上及び揺動トルクの低減との両立を図る事は難しい。

又、上記特許文献１、２に記載された構造の場合、ステアリングシャフトをインナーブッシュ或はインナーリング１４の内周面に回転自在に内嵌している。即ち、これらインナーブッシュ或はインナーリング１４の内周面と上記ステアリングシャフトの外周面とを滑り接触させている。この為、このステアリングシャフトの回転トルクが大きくなる。又、上記特許文献２に記載された構造の場合、アウターリング１３の製造コストが高くなる。即ち、このアウターリング１３は、合成樹脂を射出成形する事により製造されるが、このアウターリング１３の内周面には凹球面部１５が存在する（アンダーカット形状）。この為、このアウターリング１３を高精度に製造する為には、金型として複雑な割型や入れ子等が必要となり、製造コストが高くなる。

一方、前記特許文献３に記載された構造の場合、ステアリングシャフトは転がり軸受により回転自在に支持されており、又、このステアリングシャフトの揺動は、可撓性を有する防塵ブーツにより許容される為、回転トルク及び揺動トルクを低く抑えられる。但し、上記ステアリングシャフトを固定の部分に対して支持する為に、上記防塵ブーツを介している為、このステアリングシャフトに作用するラジアル荷重を十分に支持する事ができない。
特開平８−１１４２２０号公報 特開平８−１６４８６０号公報 特開平８−１９８１２２号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑み、ステアリングシャフト等の回転軸に作用するラジアル荷重を十分に支承可能な構造で、がたつきや打音の防止と、組み付け性の向上及び揺動トルクの低減との両立を図れる構造を安価に得るべく、発明したものである。

本発明の球面滑り軸受と軸受ユニットとのうち、請求項１に記載した球面滑り軸受は、アウターリングと、インナーリングとを備える。
このうちのアウターリングは、単一の曲率中心を有する凹球面部が、内周面に存在する。
又、上記インナーリングは、単一の曲率中心を有する凸球面部が、外周面に存在する。 そして、上記凹球面部と凸球面部とを摺動させる事により、このインナーリングを上記アウターリングに対して揺動可能としている。
特に、請求項１に記載した球面滑り軸受に於いては、上記アウターリングの内周面と上記インナーリングの外周面とのうちの少なくとも一方の周面を、複数の複合面部により、次の様に構成している。これら各複合面部は、それぞれの軸方向片半部を凹球面部或は凸球面部とし、軸方向他半部を、この凹球面部或は凸球面部よりも径方向に凹んで他方の周面に当接しない非当接面部としている。そして、この様に構成される各複合面部を、円周方向に隣り合う複合面部同士で上記凹球面部或は上記凸球面部と上記非当接面部との軸方向に関する配置を逆とした状態で、円周方向に交互に配置する事により、上記少なくとも一方の周面を構成している。

又、請求項５に記載した軸受ユニットは、球面滑り軸受の内径側又は外径側に転がり軸受を保持して成る。
特に、請求項５に記載した軸受ユニットに於いては、このうちの球面滑り軸受を、上述の球面滑り軸受としている。

上述の様に本発明の場合、アウターリングの内周面とインナーリングの外周面とのうちの少なくとも一方の周面を、軸方向他半部に他方の周面と当接しない非当接面部を有する、複数の複合面部により構成している。この為、上記アウターリングの内周面と上記インナーリングの外周面との当接面積が小さくなり、このインナーリングがこのアウターリングに対して揺動する際の抵抗が小さくなる（揺動トルクの低減を図れる）。又、上記インナーリングを上記アウターリングに圧入しても、これらインナーリングとアウターリングとの当接面積が狭い為、組み付け時に要する力は小さくて済む。この結果、がたつきや打音の防止と、組み付け性の向上及び揺動トルクの低減との両立を図れる。又、請求項５に記載した様に、転がり軸受と組み合わせて軸受ユニットとする事により、ステアリングシャフト等の回転軸を揺動自在に、且つ、小さいトルクで回転自在に、支持できる。

請求項１に記載した発明を実施する為に好ましくは、請求項２に記載した様に、少なくとも一方の周面を構成する各複合面部の凹球面部或は凸球面部の一部に、凹部を形成する。
この様に構成すれば、この凹部が油溜として機能し、凹球面部と凸球面部との当接部に長期間油を存在させる事ができる。この結果、この当接部の摩耗を低減し、初期の性能を長期間に亙って持続させる事ができる。

又、より好ましくは、請求項３に記載した様に、少なくともアウターリングの内周面を複数の複合面部で構成する。又、これら各複合面部の軸方向他半部を構成する非当接面部を、軸方向と平行な面、若しくは、軸方向端部側に向かう程径方向外方に向かう方向に傾斜した面とする。例えば、上記非当接面部を円筒面或は円すい面とする。
この様に構成すれば、アウターリングがアンダーカット形状とならず、このアウターリングを製造する際の金型を複雑な形状としたり入れ子が必要となる事がない。この結果、製造コストの低減を図れる。
又、請求項３に記載した発明を実施する為に好ましくは、請求項４に記載した様に、アウターリングの内周面を構成する各複合面部のうち、非当接面部が軸方向に関して同じ側に存在し、且つ、径方向反対側に位置する複合面部を、少なくとも１組存在させる。
この様に構成すれば、アウターリング内にインナーリングを組み付け易くなる。例えば、アウターリングの凹球面部とインナーリングの凸球面部とを締め代を有した状態で嵌合する場合、このインナーリングを、軸方向に関して同じ側に存在し且つ径方向反対側に位置する非当接面部を通じて、上記アウターリングに対して垂直に挿入する。そして、このインナーリングを、上記両非当接面部を通る軸を中心に回転させれば、このインナーリングの外周面が上記アウターリングの内周面を構成する凹球面部を徐々に押し広げて、比較的容易に、このインナーリングを上記アウターリング内に組み付ける事ができる。

又、請求項５に記載した発明を実施する為に好ましくは、請求項６に記載した様に、ステアリングシャフト支持用として使用する。即ち、固定の部分の内周面とステアリングシャフトの一部外周面との間に設け、このステアリングシャフトを上記固定の部分に対して回転自在に、且つ、揺動可能に支持する。
この様に構成すれば、ステアリングシャフトに作用するラジアル荷重を十分に支承可能な構造で、このステアリングシャフトを揺動自在且つ回転自在に支持できる。例えば、このステアリングシャフトが、前述の図７に示した第二のステアリングシャフト８である場合、ステアリングホイール２の操作時にこの第二のステアリングシャフト８の揺動運動を円滑に行なわせる事ができ、このステアリングホイール２の回転力をステアリングギヤ１０に円滑に伝達する事ができる。

図１〜３は、請求項１、３〜６に対応する、本発明の実施例１を示している。本実施例の場合、トーボード等の固定の部分に支持されたハウジング１７の内側に、球面滑り軸受１８と転がり軸受１９とを介して、例えば前述の図７に示した様な第二のステアリングシャフトを内嵌固定するスリーブ２０を支持している。このうちの球面滑り軸受１８は、それぞれが合成樹脂製のアウターリング１３ａとインナーリング１４ａとを備える。

上記アウターリング１３ａは、上記ハウジング１７の内周面に内嵌固定する外側円筒部２１と、内周面に複数の複合面部２２、２２を形成した内側円筒部２３とを、連結部２４により結合して成る。上記外側円筒部２１は、上記ハウジング１７の内周面の一部で径方向内方に突出した鍔部２５に、軸方向（図１の左右方向）一端面（図１の左端面）を当接させた状態で、このハウジング１７の内周面に締り嵌めで内嵌している。そして、このハウジング１７の内周面に形成された係止溝２６に係止されたＣリング等の係止部材２７を、上記外側円筒部２１の軸方向他端面（図１の右端面）に、当接若しくは近接対向させている。この結果、この外側円筒部２１が、上記ハウジング１７の内周面に、軸方向の変位を抑えられた状態で、内嵌固定される。

又、上記内側円筒部２３は、内周面に前記複数の複合面部２２、２２を形成している。これら各複合面部２２、２２は、単一の曲率中心を有する凹球面部２８、２８と、特許請求の範囲に記載した非当接面部である、上記外側円筒部２１の外周面と同心で上記凹球面部２８、２８よりも径方向外方に凹んだ円筒面部２９、２９とから構成される。又、それぞれの複合面部２２、２２は、軸方向片半部が凹球面部２８で、軸方向他半部が円筒面部２９である。即ち、図１に示す様に、上記内側円筒部２３の軸方向中央部を通る仮想平面αに関して、軸方向片半部（図１の場合は右半部）を上記凹球面部２８とし、軸方向他半部（図１の場合は左半部）を上記円筒面部２９としている。又、この凹球面部２８は、上記仮想平面α部分でこの円筒面部２９と滑らかに連続し、この仮想平面α部分から軸方向端部に向かう程径方向内方に向かう方向に湾曲している。更に、本実施例の場合、上記凹球面部２８の軸方向端縁部を、断面形状が凸円弧状である、湾曲部４０としている。

又、図２に示す様に、上記各複合面部２２、２２は、円周方向に隣り合う複合面部２２、２２同士で、上記凹球面部２８、２８と上記円筒面部２９、２９との軸方向に関する配置を互いに逆としている。言い換えれば、これら各凹球面部２８、２８と円筒面部２９、２９とは、上記内側円筒部２３の内周面の軸方向半部毎に、それぞれ円周方向に関して交互に存在する。この為、上記各凹球面部２８、２８の円周方向両隣には、必ず上記円筒面部２９、２９が存在し、同様に、これら各円筒面部２９、２９の円周方向両隣には、必ず上記凹球面部２８、２８が存在する。尚、本実施例の場合、各複合面部２２、２２の軸方向他半部を円筒面部２９としているが、この軸方向他半部を、例えば軸方向端部側に向かう程径方向外方に向かう方向に傾斜した、部分円すい状凹面としても良い。要は、後述するインナーリング１４ａの凸球面部３０と当接せず、更に、上記内側円筒部２３の内周面の形状がアンダーカット形状とならなければ良い。

又、本実施例の場合、上記各複合面部２２、２２の円周方向に関する幅はそれぞれ同じとしている。言い換えれば、これら各複合面部２２、２２が、円周方向に関してそれぞれ均等に配置されている。図示の例の場合、それぞれの複合面部２２、２２の円周方向の幅を、上記内側円筒部２３の中心とこれら各複合面部２２、２２の円周方向端縁部とをそれぞれ結ぶ仮想線同士のなす角度（各複合面部２２、２２の中心角）θが４５゜となる様にしている。この為、上記内側円筒部２３の内周面には上記各複合面部２２、２２が８個存在し、これら各複合面部２２、２２は、何れかの複合面部２２、２２とそれぞれ径方向に関して互いに対向する。

又、本実施例の場合、上記各複合面部２２、２２を構成する凹球面部２８と円筒面部２９との軸方向に関する配置は、径方向に関して互いに対向する複合面部２２、２２同士で同じとなる。この為、本実施例の場合、上記円筒面部２９、２９が軸方向に関して同じ側に存在し、且つ、径方向反対側に位置する（軸中心に関して対向する）複合面部２２、２２が、全部で４組存在する。例えば、図２の上下方向にそれぞれ存在する複合面部２２、２２は、図２の左奥側に円筒面部２９がそれぞれ存在し、図２の右手前側に凹球面部２８がそれぞれ存在する。

尚、上記内側円筒部２３の内周面には、円筒面部２９、２９同士が軸中心に関して対向する複合面部２２、２２が、少なくとも１組存在すれば良い。従って、この様な複合面部２２、２２が１組存在するならば、これら各複合面部２２、２２の円周方向に関する幅はそれぞれ異なっても良いし、これら各複合面部２２、２２の数が、本実施例の場合よりも多くても少なくても良い。更に、これら各複合面部２２、２２を奇数個としても良い。但し、上記円筒面部２９、２９同士を軸中心に関して対向させ易くする為に、上記各複合面部２２、２２の円周方向に関する幅をそれぞれ同じとすると共に、これら各複合面部２２、２２の数を４個以上の偶数とする事が好ましい。

又、前記連結部２４は、前記外側円筒部２１の中間部内周面と上記内側円筒部２３の中間部外周面とを連結するものである。従って、この外側円筒部２１の内周面両端寄り部分と上記内側円筒部２３の外周面両端寄り部分との間には、全周に亙って環状空間４１、４１が存在する。従って、この内側円筒部２３の両端寄り部分は、径方向に弾性変形し易い。この為、後述する様に、この内側円筒部２３の内径側にインナーリング１４ａを内嵌する作業が容易となる。尚、本実施例の場合、後述する様に、アウターリング１３ａとインナーリング１４ａとを締め代を有した状態で嵌合するが、これらアウターリング１３ａとインナーリング１４ａとを隙間嵌めとする場合もある。隙間嵌めとした場合には、上記内側円筒部２３の両端寄り部分を弾性変形させずに（或は僅かに弾性変形させるだけで）、上記アウターリング１３ａと上記インナーリング１４ａとを組み立てる事ができる。

上述の様に構成されるアウターリング１３ａは、１対の割型により構成された金型のキャビティ内に合成樹脂を射出成形した後、これら両割型をそれぞれ軸方向に引き離す、所謂アキシアルドローにより形成できる。即ち、これら各割型を組み合わせた状態で、上記内側円筒部２３の内周面に対応する部分の形状が、円筒面部２９と凹球面部２８とを連続させた形状に対応するもの（即ち、円筒面部と凸球面部とを連続させたもの）を、これら円筒面部と凸球面部との軸方向の配置を入れ替えて、円周方向に関して交互に配置する。この様に構成すれば、上記アウターリング１３ａの射出成形後に、上記両割型を軸方向に引き離す事ができる。

図２により具体的に説明すると、この図２の左奥側に配置する割型の場合、この割型の一部の外周面に設けられる、円筒面部２９と凹球面部２８とを形成する為の部分は、図２の上下方向と左右方向とに存在する。そして、他の円筒面部２９と凹球面部２８とを形成する部分は、図２の右手前側に配置する割型に設けられる。射出成形時に１対の割型は、円周方向に互いに重畳する状態で、密に組み合わされる。そして、射出成形後に、それぞれの割型を引き離す場合に、上記円筒面部２９と凹球面部２８とを形成する為の部分は、円筒面部２９側から引き抜かれる。この為、この部分が、上記凹球面部２８と干渉する事がない。

一方、前記インナーリング１４ａは、外周面を全周に亙って単一の中心を有する凸球面部３０としている。この凸球面部３０は、前記アウターリング１３ａの内周面を構成する凹球面部２８、２８と同心で、且つ、同じ曲率半径を有する。又、上記インナーリング１４ａをこのアウターリング１３ａに内嵌した状態で、上記凸球面部３０は、上記凹球面部２８、２８にのみ当接する。尚、本実施例の場合、これら凹球面部２８、２８と上記凸球面部３０とを締め代を有した状態で嵌合している。但し、これら各球面部２８、３０同士を隙間嵌めとする場合もある。上記インナーリング１４ａをこのアウターリング１３ａに内嵌する際には、このインナーリング１４ａをこのアウターリング１３ａに対し、直角方向に挿入する。この際、このインナーリング１４ａの外周面を、このアウターリング１３ａの内周面のうち、円筒面部２９、２９が軸中心に関して対向する１組の複合面部２２、２２に整合させる。又、上記インナーリング１４ａの挿入方向は、これら複合面部２２、２２の円筒面部２９、２９が存在する側とする。例えば、図２の上下方向に存在する複合面部２２、２２を通じて上記インナーリング１４ａを挿入する場合には、これら上下方向の複合面部２２、２２の円筒面部２９、２９が存在する、図２の左奥側から、上記インナーリング１４ａを挿入する。尚、これら各円筒面部２９、２９を、前述した様に円すい面とすれば、このインナーリング１４ａの挿入時の案内として機能する。

上述の様に、インナーリング１４ａをアウターリング１３ａの内径側に挿入したならば、このインナーリング１４ａの外周面と上記１組の複合面部２２、２２とが接触する２点を軸として、このインナーリング１４ａを回転させる。このインナーリング１４ａの回転に伴い、このインナーリング１４ａの外周面が、上記アウターリング１３ａの内周面のうち、凹球面部２８、２８を弾性的に押し広げる。前述した様に、これら各凹球面部２８、２８の端縁部を湾曲部４０としており、これら凹球面部２８、２８を形成した内側円筒部２３の両端部と外側円筒部２１の両端部との間には環状空間４１、４１が存在する。この為、上記インナーリング１４ａの回転に伴い、このインナーリング１４ａの外周面がこれら凹球面部２８、２８を円滑に押し広げる。そして、上記インナーリング１４ａの中心軸と上記アウターリング１３ａの中心軸とが重なる（一致する）まで回転させる事により、このインナーリング１４ａがこのアウターリング１３ａの内側に内嵌支持される。尚、これらアウターリング１３ａとインナーリング１４ａとを隙間嵌めとした場合には、上記凹球面部２８、２８が弾性的に押し広げられる事なく（或は僅かに押し広げられるだけで）、上記インナーリング１４ａを上記アウターリング１３ａの内側に内嵌できる。

又、上述の様にアウターリング１３ａに内嵌される上記インナーリング１４ａの内周面には、前記転がり軸受１９を構成する外輪３１を、このインナーリング１４ａの射出成形時に包埋する事により、固定している。この為に、このインナーリング１４ａの内周面のうち、この外輪３１の外周面と対向する中間部に円筒面を、両端部に軸方向内方に向かう内向鍔部３２、３２を、それぞれ形成している。そして、上記内向鍔部３２、３２により上記外輪３１を挟持して、上記インナーリング１４ａとこの外輪３１との軸方向の相対変位を阻止している。

又、上記転がり軸受１９は、内周面に外輪軌道３３を形成した上記外輪３１と、外周面に内輪軌道３４を形成した内輪３５と、これら外輪軌道３３と内輪軌道３４との間に転動自在に設けた複数個の転動体３６とから成る。尚、図示の例では、転がり軸受１９として玉軸受を示しているが、円筒ころ軸受であっても良い。又、この転がり軸受１９の、上記各転動体３６が存在する空間の軸方向両端部のうちの少なくとも一方の端部をシールにより塞いでも良い。この様に構成される転がり軸受１９の内輪３５には、前記スリーブ２０を支持固定している。このスリーブ２０は、射出成形時にこの内輪３５を包埋固定したもので、外周面の離隔した位置にそれぞれ外向鍔部３７、３７を形成している。そして、これら外向鍔部３７、３７により、上記内輪３５を挟持して、上記スリーブ２０とこの内輪３５との軸方向の相対変位を阻止している。尚、上記外向鍔部３７、３７の一方を、係止溝にＣリング等の係止部材を係止する構造としても良い。この様に構成すれば、上記スリーブ２０を、別個に成形できる。

又、上記スリーブ２０の内周面には、図３に示す様に、断面形状が小判型である係合孔３８を形成している。即ち、この断面形状を、互いに平行な２平面を円弧により連続させた形状としている。従って、例えば図７に示した第二のステアリングシャフト８の外周面の形状も断面小判型とすれば、この第二のステアリングシャフト８の外周面と上記係合孔３８とを係合させる事により、この第二のステアリングシャフト８と上記スリーブ２０との相対回転を阻止できる。尚、第二のステアリングシャフトとスリーブ２０とを相対回転不能に組み合わせられれば良いので、この部分の構造が、例えばスプライン係合、キー係合等であっても良い。

尚、本実施例の場合、前記アウターリング１３ａとインナーリング１４ａとを構成する合成樹脂として、例えば、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド４６、芳香族ポリアミド等のポリアミド樹脂や、ポリフェニレンサルファイド、ポリブチレンテレフタレート等を使用する事が、耐熱性、耐グリース性等の点から好ましい。又、これらの樹脂に、ガラス繊維、カーボン繊維、ウィスカ等の強化繊維を混合したものも好ましく使用できる。この様に繊維強化した合成樹脂を使用すれば、上記アウターリング１３ａとインナーリング１４ａとの強度を高める事ができる。又、上記スリーブ２０の材料に関しても、この様な合成樹脂が好ましく使用できる。

本実施例の場合、前述の様に、球面滑り軸受１８の内径側に転がり軸受１９を配置する事により、軸受ユニット３９を構成している。そして、この軸受ユニット３９を、前記ハウジング１７と上記スリーブ２０との間に配置する事により、このハウジング１７に対してこのスリーブ２０を、揺動自在且つ回転自在に支持できる。即ち、上記球面滑り軸受１９を構成するアウターリング１３ａの内周面に形成した凹球面部２８、２８と、インナーリング１４ａの外周面に形成した凸球面部３０との摺動により、このインナーリング１４ａが上記アウターリング１３ａに対して揺動可能となる。尚、この際、上記アウターリング１３ａの内周面を構成する円筒面部２９、２９と上記凸球面部３０とが当接する事はない。

又、上記インナーリング１４ａの内径側に配置される上記転がり軸受１９により、上記スリーブ２０がこのインナーリング１４ａに対し相対回転可能になる。この結果、このスリーブ２０は、上記転がり軸受１９及び上記インナーリング１４ａと共に、上記アウターリング１３ａに対して揺動可能となると共に、これらアウターリング１３ａとインナーリング１４ａとから成る上記球面滑り軸受１８に対して相対回転可能となる。従って、上記スリーブ２０は、上記アウターリング１３ａを内嵌固定したハウジング１７に対して揺動及び相対回転自在に支持される。又、上記スリーブ２０の係合孔３８に、前述した様に、第二のステアリングシャフト８を内嵌固定すれば、この第二のステアリングシャフト８を上記ハウジング１７に対して、揺動自在且つ回転自在に支持できる。

上述の様に構成され作用する本実施例の場合、上記スリーブ２０、延いては、第二のステアリングシャフト８の揺動トルク及び回転トルクを低減できる。即ち、本実施例の場合には、上記インナーリング１４ａの外周面に形成した凸球面部３０と当接する凹球面部２８、２８を、上記アウターリング１３ａの内周面を構成する各複合面部２２、２２のうちの軸方向半部にのみ形成している。この為、このアウターリング１３ａの内周面のうち、上記凸球面部３０と当接する面積が狭くなる。この結果、上記凹球面部２８と凸球面部３０との間の摺動抵抗を小さくでき、揺動トルクを低減できる。又、本実施例の場合、上記スリーブ２０を上記ハウジング１７に対して回転自在に支持する為に、転がり軸受１９を使用している。この為、例えば特許文献１、２に記載された構造の様に滑り接触により回転自在に支持する構造と比べて、回転トルクを小さくできる。

又、前述した様に、インナーリング１４ａをアウターリング１３ａに圧入する場合は、これらインナーリング１４ａの外周面とアウターリング１３ａの内周面とが擦れ合う面積が狭い為、組み付け時に要する力が小さくて済む。特に本実施例の場合には、前述した方法で上記インナーリング１４ａとアウターリング１３ａとを組み付ければ、この組み付け作業が容易となる。そして、この様に、このインナーリング１４ａを上記アウターリング１３ａに容易に圧入できれば、低コストで、例えばステアリングホイールの操作時のがたつきや打音の防止を図れる構造が得られる。この結果、本実施例の構造によれば、がたつきや打音の防止と、組み付け性の向上及び揺動トルクの低下との両立を図れ、更には、回転トルクの低減を図れる。

又、前述の特許文献３に記載された構造と比べて、スリーブ２０に内嵌する、例えば第二のステアリングシャフトに作用するラジアル荷重を十分に支承可能である。更に、本実施例の場合、前述した様に、アウターリング１３ａを製造する為の金型として、入れ子等が不要で構造が簡単な、アキシアルドロー型の使用が可能になり、製造コストの低減を図れる。即ち、本実施例の場合には、アウターリング１３ａがアンダーカット形状とはならない。この為、金型の形状を複雑にしたり入れ子等が必要になる事はない。この結果、この金型の製造コストを低くできる為、形状精度の高いアウターリング１３ａを低コストで得られる。

図４は、やはり、請求項１、３〜６に対応する、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合、スリーブ２０ａをハウジング１７に対して回転自在に支持する為の転がり軸受１９を、このハウジング１７と球面滑り軸受１８ａとの間に配置している。この為に本実施例の場合、上記転がり軸受１９をこの球面滑り軸受１８ａの外径側に保持している。即ち、この球面滑り軸受１８ａを構成するアウターリング１３ｂの外側円筒部２１ａの外周面に、上記転がり軸受１９を構成する内輪３５を保持固定している。又、この外側円筒部２１ａの外周面両端部に形成した外向鍔部４２、４２により、上記内輪３５を軸方向に挟持して、この内輪３５と上記アウターリング１３ｂとの軸方向（図４の左右方向）の相対変位を阻止している。

又、上記転がり軸受１９を構成する外輪３１は、上記ハウジング１７の内周面に内嵌し、このハウジング１７の内周面に形成した段部４４と、このハウジング１７の内周面に形成された係止溝２６に係止された係止部材２７とにより、軸方向両側から挟持している。この為、上記外輪３１は、上記ハウジング１７に対して軸方向の変位を阻止された状態で内嵌される。

一方、上記球面滑り軸受１８ａを構成するインナーリング１４ｂは、上記スリーブ２０ａの外周面に一体に形成されている。そして、このインナーリング１４ｂの外周面に形成された凸球面部３０を、上記アウターリング１３ｂを構成する内側円筒部２３の内周面に形成された複合面部２２を構成する、複数の凹球面部２８に当接させている。尚、上記インナーリング１４ｂと上記スリーブ２０ａとは互いに別体としても良い。この場合には、このインナーリング１４９ｂにこのスリーブ２０ａを圧入嵌合すると共に、例えば、このスリーブ２０ａの外周面に形成した鍔部とこの外周面に係止した止め輪とにより、これらインナーリング１４ｂとスリーブ２０ａの軸方向の相対変位を阻止する。

上述の様に構成される本実施例の場合、上記球面滑り軸受１８ａが、上記スリーブ２０ａと共に上記ハウジング１７に対して相対回転する。又、上記アウターリング１３ｂに対して、上記インナーリング１４ｂと一体に形成された上記スリーブ２０ａが揺動する。この結果、このスリーブ２０ａが上記ハウジング１７に対して、揺動及び回転自在に支持される。その他の部分の構造及び作用に就いては、上述の実施例１と同様である。

図５〜６は、全請求項に対応する、本発明の実施例３を示している。本実施例の場合、アウターリング１３ａの内周面に形成した各複合面部２２、２２を構成する凹球面部２８、２８の一部に凹部４３、４３を形成している。即ち、これら各複合面部２２、２２の凹球面部２８毎に、それぞれ１箇所ずつ上記凹部４３を形成している。この凹部４３を形成する位置は、上記凹球面部２８内であれば何れの位置であっても良いが、図示の例の様に、この凹球面部２８の円周方向及び軸方向に関してそれぞれ中央位置とする事が好ましい。

上述の様に構成される本実施例の場合、上記凹球面部２８、２８にそれぞれ形成される凹部４３、４３が、油溜として機能する。この為、上記アウターリング１３ａの内周面を構成する凹球面部２８、２８とインナーリング１４ａの外周面を構成する凸球面部３０との当接部に潤滑油を、長期に亙って存在させる事ができる。この結果、上記アウターリング１３ａとインナーリング１４ａとの揺動に伴う、この当接部の摩耗を低減し、球面滑り軸受１８の初期の性能を長期間に亙って持続させる事ができる。

尚、上記凹球面部２８に形成する上記凹部４３の数は複数でも良い。又、図示の例の場合、この凹部４３の形状を円周方向に長い矩形としているが、軸方向に長い矩形であっても良い。又、矩形以外にも円形、楕円形等の形状としても良い。更に、上記凹部４３の断面形状に就いても特に限定しない。要は、上記凹部４３の数及び形状に就いては、使用環境等を考慮して任意に定められる。例えば、この凹部４３内に多量の潤滑油を保持する必要がある場合には、この凹部４３の面積や深さを大きくしたり、この凹部４３の数を増やす。又、上記凹部４３は、上記インナーリング１４の外周面に形成した凸球面部３０上にも形成しても良い。更に、本実施例の場合、前述の実施例１の構造に本実施例を適用した場合に就いて示したが、実施例２の構造にも適用できるのは言うまでもない。その他の部分の構造及び作用に就いては、前述の実施例１と同様である。

尚、上述した各実施例の場合、凹球面部と円筒面部とから成る複合面部をアウターリングの内周面に形成し、インナーリングの外周面を単一の凸球面部としているが、アウターリングの内周面に単一の凹球面部を形成し、インナーリングの外周面に凸球面部と円筒面部とから成る複合面部を形成する様にしても良い。この場合、このインナーリングの外周面を構成する円筒面部は、凸球面部よりも小径とする（径方向内方に凹ませる）。そして、この円筒面部が上記アウターリングの内周面に形成した凹球面部と接触しない様にする。この様に構成した場合、アウターリングがアンダーカット形状となり、このアウターリングの金型の製造費用が嵩むが、揺動トルクの低減等、それ以外の効果に就いては、前述の各実施例と同様の効果が得られる。

又、上述の様な複合面部を、アウターリングの内周面とインナーリングの外周面にそれぞれ形成しても良い。この場合には、アウターリングの内周面を構成する凹球面部とインナーリングの外周面を構成する凸球面部とを当接させ、それぞれの円筒面部同士を上記凹球面部或は凸球面部よりも径方向に凹ませて、互いに当接しない様にする。又、この様に、複合面部をそれぞれの周面に均等に形成する場合、これら両周面同士の間で複合面部の数を異ならせる。且つ、一方の周面の複合面部の数を他方の周面の複合面部の数の非整数倍とする。

上述の様に両周面の複合面部の数を規制するのは、これら両周面の複合面部の数を同じ若しくは整数倍とした場合、それぞれの複合面部を構成する凸球面部と凹球面部とが円周方向の何れの部分でも当接せず、上記インナーリングが上記アウターリングに対して揺動不能になる可能性がある為である。これに対して、上記両周面の複合面部を異ならせ、且つ、非整数倍とすれば、それぞれの複合面部を構成する凸球面部と凹球面部とが、少なくとも円周方向の何れかの部分で当接する。この為、上記インナーリングが上記アウターリングに対して揺動不能となる事はない。尚、上記両周面に複合面部をそれぞれ不均等に形成する場合、それぞれの複合面部を構成する凸球面部と凹球面部とが、少なくとも円周方向の何れかの部分で当接する様に、それぞれの複合面部の円周方向の幅及び数を規制する。

本発明は、前述の図７に示した従来構造の様に、トーボード１１に対して第二のステアリングシャフト８を揺動及び回転自在に支持する構造に適用する事が好ましいが、それ以外の用途に使用する事もできる。例えば、前述の図７の構造で、第一のステアリングシャフト１を車体に対して揺動自在に支持する場合が考えられる。即ち、ステアリングホイール２にチルト機構を付与する場合、上記第一のステアリングシャフト１を上下方向に揺動自在に支持する必要がある。従って、この様な構造に本発明を適用すれば、この第一のステアリングシャフト１を揺動自在に支承可能となる。又、本発明は、ステアリングシャフト以外にも、各種機械装置で回転軸を揺動自在に支持する部分にも使用可能である。

本発明の実施例１を示す半部断面図。 アウターリングのみを取り出して示す半部斜視図。 図１のＡ−Ａ断面図。 本発明の実施例２を示す半部断面図。 同じく実施例３を示す半部断面図。 アウターリングのみを取り出して示す半部斜視図。 本発明の構造を組み込む対象となる、自動車用操舵装置の伝達機構の従来構造の１例を示す側面図。 ステアリングシャフトを揺動自在に支持する部分の従来構造の１例を示す断面図。

符号の説明

１ 第一のステアリングシャフト
２ ステアリングホイール
３ ステアリングコラム
４ 後部ブラケット
５ 前部ブラケット
６ インスツルメントパネル
７ 第一の自在継手
８ 第二のステアリングシャフト
９ 第二の自在継手
１０ ステアリングギヤ
１１ トーボード
１２ 軸受ユニット
１３、１３ａ、１３ｂ アウターリング
１４、１４ａ、１４ｂ インナーリング
１５ 凹球面部
１６ 凸球面部
１７ ハウジング
１８、１８ａ 球面滑り軸受
１９ 転がり軸受
２０、２０ａ スリーブ
２１、２１ａ 外側円筒部
２２ 複合面部
２３ 内側円筒部
２４ 連結部
２５ 鍔部
２６ 係止溝
２７ 係止部材
２８ 凹球面部
２９ 円筒面部
３０ 凸球面部
３１ 外輪
３２ 内向鍔部
３３ 外輪軌道
３４ 内輪軌道
３５ 内輪
３６ 転動体
３７ 外向鍔部
３８ 係合孔
３９ 軸受ユニット
４０ 湾曲部
４１ 環状空間
４２ 外向鍔部
４３ 凹部
４４ 段部
４５ 歯

Claims (6)

1. 内周面に単一の曲率中心を有する凹球面部が存在するアウターリングと、外周面に単一の曲率中心を有する凸球面部が存在するインナーリングとを備え、これら凹球面部と凸球面部とを摺動させる事により、このインナーリングを上記アウターリングに対して揺動可能とした球面滑り軸受に於いて、上記アウターリングの内周面と上記インナーリングの外周面とのうちの少なくとも一方の周面を、それぞれの軸方向片半部が凹球面部或は凸球面部であり、軸方向他半部が、この凹球面部或は凸球面部よりも径方向に凹んで他方の周面に当接しない非当接面部である、複数の複合面部を、円周方向に隣り合う複合面部同士で上記凹球面部或は上記凸球面部と上記非当接面部との軸方向に関する配置を逆とした状態で、円周方向に交互に配置する事により構成した事を特徴とする球面滑り軸受。
2. 少なくとも一方の周面を構成する各複合面部の凹球面部或は凸球面部の一部に凹部を形成している、請求項１に記載した球面滑り軸受。
3. 少なくともアウターリングの内周面を複数の複合面部で構成し、これら各複合面部の軸方向他半部を構成する非当接面部を、軸方向と平行な面若しくは軸方向端部側に向かう程径方向外方に向かう方向に傾斜した面とした、請求項１又は請求項２に記載した球面滑り軸受。
4. アウターリングの内周面を構成する各複合面部のうち、非当接面部が軸方向に関して同じ側に存在し、且つ、径方向反対側に位置する複合面部が、少なくとも１組存在する、請求項３に記載した球面滑り軸受。
5. 球面滑り軸受の内径側又は外径側に転がり軸受を保持して成る軸受ユニットに於いて、このうちの球面滑り軸受が、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した球面滑り軸受である事を特徴とする軸受ユニット。
6. 固定の部分の内周面とステアリングシャフトの一部外周面との間に設けられて、このステアリングシャフトを上記固定の部分に対し、回転自在に、且つ、揺動可能に支持する、請求項５に記載した軸受ユニット。

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