JP2007040429A - 軸受装置及びこれに用いられる滑り軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 ラック軸との衝突音をなくし得る上に、摺動摩擦抵抗を減少でき、しかも直動開始時と直動中での摺動摩擦抵抗の差を小さくできて安定した摺動摩擦抵抗を得ることができ、とくに、ラック軸の外周面とハウジングの内周面との間の隙間が小さい油圧式又はラック同軸式パワーステアリング装置におけるラック軸を摺動自在に支持する軸受装置及びこれに用いられる滑り軸受を提供すること。
【解決手段】 軸受装置１は、貫通孔１２を有すると共に円筒状の内周面２を有したハウジング３と、ハウジング３の貫通孔１２に挿入されていると共に円筒状の外周面４を有したラック軸５と、ハウジング３の内周面２とラック軸５の外周面４との間に介在された合成樹脂製の滑り軸受６とを具備している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば自動車の油圧式又はラック同軸式パワーステアリング装置におけるラック軸（ラックバー）を摺動支持する軸受装置及びこれに用いられる滑り軸受に関する。

実公平１−１８８９０号公報 実開平４−１３５８７５号公報

自動車のパワーステアリング装置におけるラックバーを支持する軸受としては、合成樹脂からなる滑り軸受が使用されている。

滑り軸受は、転がり軸受に比べ、価格が安く、振動吸収性に優れるという利点を有するものの、滑り軸受の内面とラック軸の外面との間に適度なクリアランス（軸受隙間）を必要とするため、ラック軸に生じる振動によりラック軸と滑り軸受との間に衝突音を発生し、自動車を運転する者に不快感として伝達されるという問題がある。この衝突音の発生を抑制すべく滑り軸受とラック軸との間のクリアランスを小さくすると、摩擦抵抗が増大する上に、ラック軸の直動開始時と直動中との摩擦抵抗の差が大きくなると共にラック軸の外径寸法誤差によるスティックスリップ現象等に起因して直動中において摩擦抵抗の変動が生じる等の摩擦抵抗の安定性を阻害する要因となる。

また、ラック軸は、滑り軸受を介してハウジングに摺動自在に支持されるが、ハウジングの内径面の真円度は通常それ程高くなく、斯かるハウジング内に合成樹脂からなる滑り軸受を圧入、固定すると、ハウジングの内径面の真円度に影響されて滑り軸受が歪んでラック軸との間のクリアランスに差異が生じ、これによっても摩擦抵抗の安定性を阻害することにもなる。

特許文献１には、ブッシュの摺動体（軸）に対する摺動抵抗を最小限に抑えつつ、摺動体のブッシュへの衝突による打音の発生を防止し得るラック・ピニオンステアリングにおけるラック軸の支持に好適なブッシュが提案されている。

このラックブッシュにおいては、円筒体に軸方向の複数のスリットを一端から切込み、これらのスリットを周方向に等間隔に配置し、外周が拘束されない状態での円筒体の径方向の可撓性を確保し、円筒体の外周面におけるスリット間の中央部を他の部分より小径とし、この小径の部分の周方向両端位置で円筒体の肉厚を小とすることにより上記の効果を得るようにしたものであるが、小径の部分（摺動面）とラック軸との間にクリアランスを必要とすることから、上記問題点は依然として解決されていない。

特許文献２には、ブッシュ本体の剛性を高め得て振動を防止でき、摩耗した際の打音も防止し得るブッシュが提案されている。このブッシュにおいては、ブッシュとラック軸との間のクリアランスを小さくする必要があり、摩擦抵抗が増大して円滑に摺動支持し難いという問題がある。

本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ラック軸との衝突音をなくし得る上に、摺動摩擦抵抗を減少でき、しかも直動開始時と直動中での摺動摩擦抵抗の差を小さくできて安定した摺動摩擦抵抗を得ることができ、とくに、ラック軸の外周面とハウジングの内周面との間の隙間が小さい油圧式又はラック同軸式パワーステアリング装置におけるラック軸を摺動自在に支持する軸受装置及びこれに用いられる滑り軸受を提供することにある。

本発明の軸受装置は、貫通孔を有したハウジングと、このハウジングの貫通孔に挿入されているラック軸と、ハウジングの内周面とラック軸の外周面との間に介在された合成樹脂製の滑り軸受とを具備しており、ハウジングはその内周面に設けられた環状の係止溝を有しており、滑り軸受は、円筒状の軸受本体と、軸受本体の一方の端面側の外周面に一体的に形成されている環状鍔部と、環状鍔部の外周面に形成された装着溝と、軸受本体及び環状鍔部の一方の端面から軸受本体の他方の端面に向かって軸方向に伸びて軸受本体及び環状鍔部に形成された一方の切割り溝と、軸受本体の他方の端面から軸受本体の一方の端面に向かって軸方向に伸びて軸受本体に形成された他方の切割り溝と、軸受本体の内周面に設けられていると共に円周方向において互いに離間した複数の摺動面と、環状鍔部の外周面から径方向に突出すると共に環状鍔部を縮径させるように装着溝に装着された弾性リングとを具備しており、滑り軸受は、環状鍔部を係止溝に弾性的な締め代をもって係合させてハウジング内に配されていると共に摺動面において弾性リングの弾性力によりラック軸の外周面を締め付けて当該ラック軸を支承している。

本発明の軸受装置によれば、軸受本体及び環状鍔部がその一方の端面において開口端を有した切割り溝により径方向の可撓性を付与されて縮径自在となっている上に、軸受本体が環状鍔部に装着された弾性リングの弾性力をもって局部的に縮径されるようになっており、しかも、複数の摺動面において弾性リングの弾性力によりラック軸の外周面を局部的に締め付けるようになっているために、ラック軸と滑り軸受との間のクリアランスを零にできて、ラック軸との間の衝突をなくし得、結果として不快音として伝達される衝突音の発生をなくし得る上に、ラック軸を局部的に締め代をもって摺動支持することにより摺動摩擦抵抗を低減することができ、直動開始時と直動中での摺動摩擦抵抗の差を小さくできて安定した摺動摩擦抵抗を得ることができる。

好ましい例では、軸受本体の外周面は、ハウジングの内周面に対して隙間をもって配されている。本例によれば、ラック軸にその軸方向に直交する方向の負荷が生じた場合でも、合成樹脂製の滑り軸受の軸受本体の可撓性により当該負荷を吸収するので、ラック軸との間の衝突をなくし得る。

他方の切割り溝は、環状鍔部の他方の端面まで軸方向に伸びているとよい。

滑り軸受は、好ましくは、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂又はポリエチレン樹脂などの熱可塑性合成樹脂から形成されている。

環状鍔部の装着溝に装着された弾性リングは、弾性リングの弾性係数にもよるが、その外径がハウジングの係止溝の底面の径よりも０．３ｍｍから１．０ｍｍ程度大きいものを、その内径が装着溝の底面の径よりも０．３ｍｍから１．０ｍｍ程度小さいものを例として提示し得るが、要は、ハウジングの係止溝に対して締め代をもち、かつ複数の摺動面を介してラック軸を適度な弾性力で締め付けて局部的に摺動面とラック軸との間のクリアランスを零とする程度に、環状鍔部の外周面から突出すると共に環状鍔部を縮径させるようになっていればよく、具体的には、少なくとも、外径が環状鍔部の外径よりも大きく、内径が環状鍔部に形成された装着溝の底部の径よりも小さければよい。

弾性リングは、断面円形状の所謂Ｏリングであってもよいが、例えば断面Ｘ字形状、断面Ｕ字形状、断面台形状等のリングであってもよい。弾性リングを形成する弾性材料としては、天然ゴム、合成ゴム、弾性を有する熱可塑性合成樹脂、例えばポリエステルエラストマーのいずれであってもよい。

本発明によれば、ラック軸との衝突音をなくし得る上に、摺動摩擦抵抗を減少でき、しかも直動開始時と直動中での摺動摩擦抵抗の差を小さくできて安定した摺動摩擦抵抗を得ることができ、とくに、ラック軸の外周面とハウジングの内周面との間の隙間が小さい油圧式あるいはラック同軸式パワーステアリング装置におけるラック軸を摺動自在に支持する軸受装置及びこれに用いられる滑り軸受を提供し得る。

次に、本発明の実施の形態の例を、図に示す例に基づいて更に詳細に説明する。尚、本発明はこれらの例に何等限定されないのである。

図１から図５において、本例の軸受装置１は、貫通孔１２を有すると共に円筒状の内周面２を有したハウジング３と、ハウジング３の貫通孔１２に挿入されていると共に円筒状の外周面４を有したラック軸５と、ハウジング３の内周面２とラック軸５の外周面４との間に介在された合成樹脂製の滑り軸受６とを具備している。

ハウジング３は、その内周面２に円環状の係止溝７を有しており、係止溝７は、ハウジング３及びラック軸５の軸方向Ａに対して直交する円環状の一対の壁面８及び９と、ハウジング３の円周方向に伸びる円環状の底面１０とで規定されている。

軸方向Ａに直動自在なラック軸５は、一方ではステアリングホイールに、他方では車輪に夫々連結機構を介して連結されている。斯かる連結機構は知られているのでその説明を省略する。

滑り軸受６は、円筒状の軸受本体２１と、軸受本体２１の一方の端面２２側の外周面１３に一体的に形成されている環状鍔部２３と、環状鍔部２３の外周面２４に形成された円弧状の装着溝２５と、軸受本体２１の端面２２及び環状鍔部２３の一方の端面１９から軸受本体２１の他方の端面２６に向かって軸方向Ａに伸びて軸受本体２１及び環状鍔部２３に形成された六個の切割り溝（スリット）２８と、軸受本体２１の端面２６から軸受本体２１の端面２２に向かって軸方向Ａに伸びて軸受本体２１に形成された六個の切割り溝（スリット）３０と、軸受本体２１の内周面１４に設けられていると共に円周方向において互いに離間した複数、本例では十二個の摺動面としての円弧状の凹面３１と、環状鍔部２３の外周面２４から径方向に突出すると共に環状鍔部２３を縮径させるように装着溝２５に装着された弾性リング３２とを具備している。

滑り軸受６は、弾性リング３２が嵌装された環状鍔部２３をハウジング３の係止溝７に弾性的な締め代をもって係合させてハウジング３内に配されていると共に、凹面３１において弾性リング３２の弾性力によりラック軸５の外周面４を局部的に締め付けてラック軸５の外周面４に摺動自在に接触してラック軸５を支承している。

滑り軸受６を形成する軸受本体２１及び環状鍔部２３は、合成樹脂、例えばポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂などの熱可塑性合成樹脂から一体成形されたものである。

十二個の凹面３１は、ラック軸５の外周面４の曲率と同一の曲率を夫々有しており、円周方向において夫々互いに等間隔、本例では３０°の角度間隔をもって配されている。

軸受本体２１の端面２２及び環状鍔部２３の端面１９において開口する六個の切割り溝２８の夫々は、円周方向において夫々互いに等間隔、本例では６０°の角度間隔をもって配されており、軸受本体２１の端面２６において開口すると共に環状鍔部２３の他方の端面２７まで軸方向Ａに伸びている六個の切割り溝３０の夫々は、円周方向において夫々互いに等間隔、本例では６０°の角度間隔をもって配されていると共に、円周方向において切割り溝２８間に夫々配されている。切割り溝２８及び３０は、円周方向において互いに等間隔、本例では３０°の角度間隔であって円周方向において互いに交互に配されている。斯かる切割り溝２８及び３０により軸受本体２１及び環状鍔部２３は、径方向において可撓性を有することになる。

環状鍔部２３の装着溝２５に嵌装されたＯリング等からなる弾性リング３２は、ハウジング３の内周面２に形成された環状の係止溝７に嵌装されていない一方、環状鍔部２３の装着溝２５に嵌装されている状態においては係止溝７の底面１０の径よりも大きい外径を有し、係止溝７及び装着溝２５の双方に嵌装されていない状態においては装着溝２５の底面３３の径よりも小さい内径を有している。

軸受本体２１の外周面１３がハウジング３の内周面２に対して隙間Ｓをもって配されている滑り軸受６は、弾性リング３２が嵌装された環状鍔部２３においてハウジング３の係止溝７に当該弾性リング３２による弾性的な締め代をもって配されていると共に、弾性リング３２の弾性力により凹面３１を介してラック軸５を局部的に締め付けて当該ラック軸５の外周面４に摺動自在に装着されている。

本例の軸受装置１によれば、貫通孔１２を有したハウジング３と、ハウジング３の貫通孔１２に挿入されているラック軸５と、ハウジング３の内周面２とラック軸５の外周面４との間に介在された合成樹脂製の滑り軸受６とを具備しており、ハウジング３はその内周面２に設けられた環状の係止溝７を有しており、滑り軸受６は、円筒状の軸受本体２１と、軸受本体２１の一方の端面２２側の外周面１３に一体的に形成されている環状鍔部２３と、環状鍔部２３の外周面２４に形成された装着溝２５と、軸受本体２１及び環状鍔部２３の端面２２及び１９から軸受本体２１の他方の端面２６に向かって軸方向Ａに伸びて軸受本体２１及び環状鍔部２３に形成された切割り溝２８と、軸受本体２１の端面２６から軸受本体２１の端面２２に向かって軸方向Ａに伸びて軸受本体２１に形成された切割り溝３０と、軸受本体２１の内周面１４に設けられていると共に円周方向において互いに離間した複数の摺動面としての円弧状の凹面３１と、環状鍔部２３の外周面２４から径方向に突出すると共に環状鍔部２３を縮径させるように装着溝２５に装着された弾性リング３２とを具備しており、滑り軸受６は、環状鍔部２３を係止溝７に弾性的な締め代をもって係合させてハウジング３内に配されていると共に凹面３１において弾性リング３２の弾性力によりラック軸５の外周面４を局部的に締め付けて当該ラック軸５を支承しているために、切割り溝２８及び３０により縮径自在となっている滑り軸受６の環状鍔部２３に装着された弾性リング３２の弾性力をもって環状鍔部２３を介して軸受本体２１を局部的に縮径させて、複数の凹面３１を介してラック軸５を局部的に締め付ける結果、ラック軸５と滑り軸受６との間のクリアランスを等価的に零にできて、ラック軸５との間の衝突をなくし得、結果として不快音として伝達される衝突音の発生をなくし得る上に、ラック軸５を局部的に締め代をもって摺動自在に支持することにより摺動摩擦抵抗を低減することができ、直動開始時と直動中での摺動摩擦抵抗の差を小さくできて安定した摺動摩擦抵抗を得ることができる。

また、軸受装置１によれば、軸受本体２１の外周面１３は、ハウジング３の内周面２に対して隙間Ｓをもって配されているために、ラック軸５にその軸方向Ａに直交する方向の負荷が生じた場合でも、合成樹脂製の滑り軸受６の軸受本体２１の可撓性により当該負荷を吸収するので、ラック軸５との間の衝突をなくし得る。

本発明の実施の形態の例の軸受装置の説明図である。 図１に示す例の説明図である。 図１に示す例の滑り軸受の右側面図である。 図１に示す例の滑り軸受の左側面図である。 図１に示す例の一部拡大説明図である。

符号の説明

１ 軸受装置
３ ハウジング
５ ラック軸
６ 滑り軸受
７ 係止溝
１２ 貫通孔
２１ 軸受本体
２３ 環状鍔部
２５ 装着溝
２８、３０ 切割り溝
３１ 凹面
３２ 弾性リング

Claims (4)

1. 貫通孔を有したハウジングと、このハウジングの貫通孔に挿入されているラック軸と、ハウジングの内周面とラック軸の外周面との間に介在された合成樹脂製の滑り軸受とを具備しており、ハウジングはその内周面に設けられた環状の係止溝を有しており、滑り軸受は、円筒状の軸受本体と、軸受本体の一方の端面側の外周面に一体的に形成されている環状鍔部と、環状鍔部の外周面に形成された装着溝と、軸受本体及び環状鍔部の一方の端面から軸受本体の他方の端面に向かって軸方向に伸びて軸受本体及び環状鍔部に形成された一方の切割り溝と、軸受本体の他方の端面から軸受本体の一方の端面に向かって軸方向に伸びて軸受本体に形成された他方の切割り溝と、軸受本体の内周面に設けられていると共に円周方向において互いに離間した複数の摺動面と、環状鍔部の外周面から径方向に突出すると共に環状鍔部を縮径させるように装着溝に装着された弾性リングとを具備しており、滑り軸受は、環状鍔部を係止溝に弾性的な締め代をもって係合させてハウジング内に配されていると共に摺動面において弾性リングの弾性力によりラック軸の外周面を締め付けて当該ラック軸を支承している軸受装置。
2. 軸受本体の外周面は、ハウジングの内周面に対して隙間をもって配されている請求項１に記載の軸受装置。
3. 他方の切割り溝は、環状鍔部の他方の端面まで伸びている請求項１又は２に記載の軸受装置。
4. 円筒状の軸受本体と、軸受本体の一方の端面側の外周面に一体的に形成されている環状鍔部と、環状鍔部の外周面に形成された装着溝と、軸受本体及び環状鍔部の一方の端面から軸受本体の他方の端面に向かって軸方向に伸びて軸受本体及び環状鍔部に形成された一方の切割り溝と、軸受本体の他方の端面から軸受本体の一方の端面に向かって軸方向に伸びて軸受本体に形成された他方の切割り溝と、軸受本体の内周面に設けられていると共に円周方向において互いに離間した複数の摺動面と、環状鍔部の外周面から径方向に突出すると共に環状鍔部を縮径させるように装着溝に装着された弾性リングとを具備している合成樹脂製の滑り軸受。

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