JP2007182915A - ラック・ピニオン機構用ころ軸受およびその組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】組み込まれるころ本数を非脱落形式で多くできて、負荷容量の増大、耐久性の向上、および組立性の向上が可能で、かつゴリ感やガタツキを解消できるラック・ピニオン機構用ころ軸受、およびその組立方法を提供する。
【解決手段】ピニオンギアを支持するころ軸受は外輪１と、この外輪１の転走面１ａに接する複数のころ２と、リング状の保持器３とを有する。外輪１は、ハウジングの軸受取付孔の内周面に嵌合する。複数のころ２は、ピニオンギアのピニオン軸の外周に転接する。保持器３は、円周方向に並ぶ複数のポケット４を円周方向に複数並べた梯子状のものである。保持器３の各ポケット４間の柱部５が、各ころ２の間でころ２を内径側から保持し、保持器３の柱部５の外径ｄ３ｏは、ころ配列のピッチ円直径ＰＣＤよりも小径である。保持器３の円周方向の複数箇所には、この保持器３の一側縁から他側縁の近傍まで切り欠かれた形状のスリットを設ける。
【選択図】図３

Description

この発明は、回転運動を直線運動に変換するラック・ピニオン機構のピニオンギア支持部に使用されるころ軸受およびその組立方法に関する。

ラック・ピニオン機構は、旋盤等の工作機械の送り機構や、塗装機、洗浄機などの生産設備、あるいは自動車のステアリング装置等の様々な分野で広く使用されている。ピニオンギアの支持には各種軸受が使用されている。

ところで、転がり軸受は、深溝玉軸受やアンギュラ玉軸受のような玉軸受と、針状ころ軸受のようなころ軸受とに大別されるが、両者には次のような一般的な特徴がある。すなわち、玉軸受は、ラジアル荷重およびアキシアル荷重の両方を受けることができるが、ころ軸受（ラジアルタイプ）は、ラジアル荷重しか受けることができない。しかし、ころ軸受は、同じ定格荷重なら玉軸受に比べコンパクトな設計が可能である。

ラック・ピニオン機構を各種機器に組み込む場合、上記両軸受の特徴を活かして、玉軸受ところ軸受とを組み合わせて使用することが多い。例えば、特許文献１、２では、ラック・ピニオン機構を収容するハウジングにおける中央部および端部でピニオン軸を支持する場合において、設置スペースの制約が比較的少ないハウジングの中央部では玉軸受でピニオン軸を支持し、かつ設置スペースの余裕がないハウジングの端部ではころ軸受で支持するようにして、ラジアル荷重を受けつつ、ハウジングのコンパクト化を図っている。なお、両文献は共に、自動車のステアリング装置にラック・ピニオン機構を使用した例である。

従来、ラック・ピニオン機構のピニオンギアをサイズの小さい軸受で支持しようとする場合、一般的には図１０に示すような保持器つき針状ころ軸受３０が用いられていた。また、図１１に示すような滑り軸受３１を用いる場合もある。

特開２００１−７１９１８号公報 特開２００１−２１３３３４号公報

ラック・ピニオン機構のピニオンギアは、滑らかに回転する必要があり、ピニオンギア自体またはピニオンギアを取付けた軸が軸受によって回転自在に支持される。このピニオンギア支持部の軸受には、ラック・ピニオン機構が組み込まれる機器の用途やラック・ピニオン機構の組付け位置に応じた耐荷重性能、コンパクト性および組立性が求められる。

従来の図１０に示すような保持器つき針状ころ軸受３０は、同じサイズの総ころ軸受と比べて定格容量が小さいため、耐荷重性能が不足することがある。耐荷重性能が不足すると、転走面や転動面に圧痕が生じ、作動時に大きな振動音やゴリ感が発生する。

保持器を有しない総ころ軸受は、一般的には、機器への組付け前の取扱時にころが脱落する状態となっている。このため、組立性が悪く、ハウジングの奥まった位置に軸受を組付けることはほとんど不可能である。

非脱落タイプの総ころ軸受もあるが、キーストンタイプの場合、ころ本数が２０本以上となると設計が困難である。
また、非脱落タイプの総ころ軸受でＣ端面のころタイプのものは、幅寸法が大きくなり、さらに有効接触長さも短く、かつころ端面およびころ端面との接触部が摩耗する問題がある。詳しくは、Ｃ端面ころタイプとは、ころ端面に尖り部を設けるタイプであり、その尖り部をプレス製の外輪に設けられた鍔で抱え込むことで脱落防止される。このように、ころ端面を尖り形状とするため、平面、丸面（Ｆ、Ａ面）の端面ころと比べて高価となる。しかも、ころ端面が尖り形状であるため、誘起スラストが大きい使用形態ではころ端面の摩耗が顕著となる。また、ころ端面の尖り形状の寸法分だけ、ころの有効長さが短くなる。
なお、上記文中に記載したころの端面形状はJIS B 1506に示されたものであって、Ｃ端面はとがり形、Ｆ端面は平面形、Ａ端面は丸面形のことをいう。
これらの他に、熱固化性グリースを充填して非脱落タイプとする総ころ軸受があるが、このタイプは回転トルクが大きくなる。さらに、熱固化性グリースの使用温度範囲内に軸受の使用温度が限られる。そして、軸受潤滑の手段であるグリースの種類、油の種類等が限られる。

図１１に示すように滑り軸受３１を用いた場合、耐荷重性能および組立性に優れるが、滑り軸受３１は、ギア支持部の摩擦抵抗が大きいため、モータや油圧装置等の動力源の必要容量が大きく、また樹脂コーティングの被膜が剥がれたり摩耗したりして、ガタツキが発生しやすいという問題がある。

具体的な適用例として、工作機械や生産設備では以下の課題がある。
（１）例えば、旋盤等の送り装置に使用される場合、ツールの破損時にラック・ピニオン機構のピニオンギア支持部に大きな衝撃荷重が作用するため、軸受には大きな定格荷重が必要とされる。保持器つき針状ころ軸受は同じサイズの総ころ軸受に比べて定格容量が小さい。
（２）コンパクト化、軽量化のために、軸受サイズを小さくする必要がある。保持器つき針状ころ軸受は同じサイズの総ころ軸受に比べて定格容量が小さい。
（３）軸受の組付け位置が、例えばハウジングの奥となる場合、軸受のハウジングへの組立性も考慮しなければならない。脱落タイプ総ころ軸受は、同じサイズなら保持器つき針状ころ軸受より定格荷重が大きく取れるが、ころが脱落するため、組み付ける事がほとんど不可能であり、組立性が保持器つき針状ころ軸受より著しく劣る。
（４）滑り軸受は転がり軸受と比べ、フリクションが大きく、大きな動力が必要となる。

また、ステアリング装置では以下の課題がある。
（１）すえぎりやコーナーリング中にタイヤが乗り上げると、ラック・ピニオン機構のピニオンギア支持部に大きな荷重が作用する。耐荷重性能を向上するために、軸受には大きな定格荷重が必要とされる。
（２）コンパクト化、軽量化のために、軸受サイズを小さくする必要がある。保持器つき針状ころ軸受は同じサイズの総ころ軸受に比べて定格容量が小さい。
（３）軸受の組付け位置が、例えばハウジングの奥となる場合、軸受のハウジングへの組立性も考慮しなければならない。脱落タイプ総ころ軸受は、同じサイズなら保持器つき針状ころ軸受より定格荷重が大きく取れるが、ころが脱落するため、組み付ける事はほとんど不可能であり、組立性が保持器つき針状ころ軸受より著しく劣る。
（４）滑り軸受は転がり軸受と比べ、フリクションが大きく、大きな動力が必要となる。

この発明の目的は、総ころ軸受並みのころ本数を非脱落形式で保持できて、小さな軸受サイズでありながら十分な定格荷重が得られ、耐久性の向上が可能で、さらに組立性が良好なラック・ピニオン機構用ころ軸受およびその組立方法を提供することである。

この発明における第１の発明にかかるラック・ピニオン機構用ころ軸受は、回転運動を直線運動に変換するラック・ピニオン機構におけるピニオンギアを支持するころ軸受において、外輪と、この外輪の転走面に接する複数のころと、リング状の保持器とを有し、前記外輪がハウジングの軸受取付孔の内周面に嵌合し、前記複数のころが前記ピニオンギアのピニオン軸の外周に転接するものであり、前記保持器が、前記ころを保持するポケットを円周方向に複数並べて設けた梯子状のものであって、各ポケット間の柱部が各ころ間で前記ころを内径側から保持し、前記保持器の前記柱部の外径が、ころ配列のピッチ円直径よりも小径であり、前記保持器の円周方向の複数箇所に、この保持器の一側縁から他側縁の近傍まで切り欠かれた形状のスリットが設けられたことを特徴とする。

この構成によると、保持器の柱部が、ころを内径側から保持するものであり、その柱部の並びの外径寸法を、ころ配列のピッチ円直径よりも小径としたため、保持器柱部がころ配列のピッチ円上に存在しないものとできる。そのため、柱部によってころの配列間隔が広がらず、保持器を用いてころ非脱落形式としながら、総ころ形式と同程度のころ本数を有するものとできる。このため、例えば次の各利点が得られる。
・ 本発明の保持器を採用することにより、総ころ軸受並みのころ本数を保持することができる。
・ 総ころ軸受並みのころ本数を非脱落にて保持できるため、同じサイズの深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受および保持器つき針状ころ軸受に対して、定格荷重が大きく、耐荷重性能向上、コンパクト化、長寿命化が可能となる。
・組込みころを非脱落にて保持できるため、脱落タイプ総ころ軸受に対して、組立性が向上する。
・ 滑り軸受（樹脂コーティング品）のようにコーティング膜剥がれや摩耗することがなく、摩耗等によるガタツキが発生することがない。
・ 滑り軸受（コーティングの有無関係なし）と比べ、低トルクである。
・ 本発明の保持器により、ころを非脱落にできることから、Ｃ端面ころを使用する必要がなく、有効接触長さの長いＦ端面ころ、Ａ端面ころを使用することができるため、幅寸法を小さくできる。かつ、低コストである。
・ 本発明の保持器により、ころを非脱落にできることから、熱固化性グリースにより、ころを非脱落にする必要がなく、低トルク化、低コスト化を実現できる。
・ 従来の保持器つきシェル型針状ころ軸受の場合、外輪の熱処理後にころと保持器を組込み、縁曲げを行うため、後曲げ側の鍔を焼き鈍す工程、あるいは防浸炭処理およびそれを除去する工程が必要となる。本発明の保持器（スリットを設けている）を採用することにより、後曲げ側の鍔を縁曲げした後に熱処理を行っても、後から保持器ところを組込むことが可能となるので、工程数が減少し低コストとなる。また、後曲げ側の外輪硬度の確保が可能となるので長寿命となる。

また、軸受の組立に際しては、外輪の内周にころを配置した後に、保持器をそのスリットの開口端側からころ配列の内側へ、保持器の挿入側を縮径させながら挿入することができる。その後、保持器をその材質の弾性域内で変形させることができ、そのため、保持器の撓み変形が少なく、変形に伴う精度低下を防止できる。これにより、組立性の向上および精度向上を図ることができ、また組立の自動化も可能となる。

この発明において、前記スリットは、ころを保持するポケットを兼ねるものであっても良い。換言すれば、保持器の側縁のリング状部に、ポケットの箇所で除去部分を設け、その除去部分とポケットとで上記スリットが構成されたものであっても良い。
スリット内にころを配置することで、スリットを設けながら、ころ本数を増やすことができて、ころ軸受の負荷容量を増大させることができる。

この発明において、前記保持器の前記スリットを除く円弧状の周方向部分を繋ぎ合わせたと仮定したリング状体の外径寸法が、ころ配列の内接円径よりも小さくなるように、保持器のスリットの円周方向幅およびスリット個数を設定しても良い。
このように設定することにより、外輪の内周にころを配置した後に、保持器をそのスリットの開口端側からころ配列の内側へ、保持器の挿入側部分を縮径させながら挿入する作業を容易に行うことができ、組立性がさらに向上する。

この発明において、保持器の外径面の縁部を、テーパ状または断面円弧状の先狭まり形状としても良い。先狭まり形状に構成することにより、組立時のころ配列の内側への保持器の挿入をより円滑に行うことができ、組立性がさらに向上する。

この発明における第２の発明にかかるラック・ピニオン機構用ころ軸受は、回転運動を直線運動に変換するラック・ピニオン機構におけるピニオンギアを支持するころ軸受において、外輪と、この外輪の転走面に接する複数のころと、リング状の保持器とを有し、前記外輪がハウジングの軸受取付孔の内周面に嵌合し、前記複数のころが前記ピニオンギアのピニオン軸の外周に転接するものであり、前記保持器が、前記ころを保持するポケットを円周方向に複数並べて設けた梯子状のものであって、前記保持器の円周方向の複数箇所に、この保持器の一側縁から他側縁の近傍まで切り欠かれた形状のスリットが設けられたことを特徴とする。
この構成の場合、総ころ形式と同程度のころ本数を有するという効果は必ずしも得られないが、保持器の挿入により軸受の組立性については、第１の発明と同様に良好に得られる。すなわち、外輪の内周にころを配置した後に、保持器をそのスリットの開口側端からころ配列の内側へ、保持器の挿入側部分を縮径させながら挿入してから、保持器を材質の持つ弾性で元の径に戻すことで、ころ軸受を組み立てることができる。このとき、保持器の挿入においては、上記スリットが設けられているため、保持器をその材質の弾性域内で変形させることができて、保持器の撓み変形が少なく、変形に伴う精度低下を防止でき、組立性の向上および精度向上を図ることができる。

この発明のラック・ピニオン用ころ軸受の第１の組立方法は、この発明の前記いずれかの構成のラック・ピニオン用ころ軸受において、前記保持器が片側のみに前記スリットを有するころ軸受を組み立てる方法である。この組立方法は、外輪の内周にころを配置した後、前記保持器をころ配列の内側へ軸方向に挿入する。この挿入作業は、内径面が円すい状面となった拡縮可能なチャックにより保持器の挿入側部分を縮径させながら、押し込み治具で押し込むことにより行う。この挿入の後、保持器を材質の持つ弾性で元の径に復元させる。
この方法によると、内径面が円すい状面となった拡縮可能なチャックにより保持器の挿入側部分を縮径させながら、押し込み治具で押し込むため、保持器が片方のみにスリットを有するものであっても、保持器をころ配列の内側へ軸方向に挿入することが容易に行える。また、この挿入時に保持器に無理な荷重が作用せず、挿入時の変形に伴う精度の低下が防止でき、組立性の向上および精度向上が得られる。また、組立の自動化も可能となる。

この発明のラック・ピニオン用ころ軸受の第２の組立方法は、この発明の前記いずれかの構成のラック・ピニオン用ころ軸受において、前記保持器が両側に前記スリットを有するころ軸受を組み立てる方法である。この組立方法は、外輪の内周にころを配置した後、前記保持器をころ配列の内側へ軸方向に挿入し、この挿入は、内径が円すい状となった案内治具内に押し込むことにより保持器を縮径させながら行い、この挿入の後、保持器を材質の持つ弾性で元の径に復元させる。
この方法の場合、拡縮可能なチャックのような治具を用いることなく、保持器を上記した案内治具内に押し込むだけでころ軸受を組み立てることができる。この場合、保持器の撓み変形が少なく、挿入時の変形に伴う精度低下を防止でき、組立性の向上および精度向上が得られる。また、保持器は両側にスリットを有することから、保持器の組み込みの方向性を無くすことができ、より一層組立性が向上する。さらに、組立の自動化を簡単な装置で行うことができる。

この発明のラック・ピニオン機構用ころ軸受は、回転運動を直線運動に変換するラック・ピニオン機構におけるピニオンギアを支持するころ軸受において、外輪と、この外輪の転走面に接する複数のころと、リング状の保持器とを有し、前記外輪がハウジングの軸受取付孔の内周面に嵌合し、前記複数のころが前記ピニオンギアのピニオン軸の外周に転接するものであり、前記保持器が、前記ころを保持するポケットを円周方向に複数並べて設けた梯子状のものであって、各ポケット間の柱部が各ころ間で前記ころを内径側から保持し、前記保持器の前記柱部の外径が、ころ配列のピッチ円直径よりも小径であり、前記保持器の円周方向の複数箇所に、この保持器の一側縁から他側縁の近傍まで切り欠かれた形状のスリットが設けられたものとしたため、総ころ軸受並みのころ本数を非脱落にて保持することができ、小さな軸受サイズでありながら十分な定格荷重が得られることから、耐久性の向上が可能で、さらに組立性が良好となった。

この発明のラック・ピニオン機構用ころ軸受の第１の組立方法は、上記発明のラック・ピニオン用ころ軸受のうち保持器が片側のみにスリットを有するものに適用することにより、保持器をころ配列の内側へ軸方向に挿入することが容易に行え、組立性の向上および精度向上が得られるとともに、組立の自動化も可能となる。

この発明のラック・ピニオン機構用ころ軸受の第２の組立方法は、上記発明のラック・ピニオン用ころ軸受のうち保持器が両側にスリットを有するものに適用することにより、保持器をころ配列の内側へ軸方向に挿入する作業を、保持器の組み立て方向性無く行え、組立性のさらなる向上および精度向上が得られるとともに、組立の自動化をより簡単な装置で行うことができる。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図８と共に説明する。このラック・ピニオン機構用ころ軸受は、図１に示すラック・ピニオン機構２０のピニオンギア支持部２１に使用される。このラック・ピニオン機構２０は、例えば旋盤等の工作機械の送り機構や、塗装機、洗浄機などの生産設備、あるいは自動車のステアリング装置等に使用されるものである。

図１のラック・ピニオン機構２０は、モータ２２の回転力を減速部２３で増幅（減速）し、その増幅された回転力をピニオンギア２４およびラック２５により直線動作に変換する。ピニオンギア２４の軸心方向両端にピニオン軸２４ａが一体に形成されており、そのピニオン軸２４ａが、本発明のころ軸受２６と図示しない別の軸受とにより回転自在に支持されている。ころ軸受２６は、ラック・ピニオン機構２０を収容するハウジング２７の端部に設けられたものである。また、ラック２５は、図示しないラックブッシュにより、軸方向に摺動自在に支持されている。

図２および図３に示すように、上記ころ軸受２６は、外輪１と、この外輪１の内径面からなる転走面１ａに接する複数のころ２と、リング状の保持器３とを有する。外輪１はハウジング２７の軸受取付孔２８の内周面に嵌合し、複数のころ２はピニオン軸２４ａの外周に転接している。また、保持器３は円周方向に並ぶ複数のポケット４を有し、各ポケット４間の柱部５が、各ころ２の間にあって上記ころ２の内径側から保持するものとする。

外輪１は、両側に鍔部１ｂを有している。外輪１は、シェル型のもの、つまり鋼板のプレス成形品とされている。ころ２は軸受鋼等の鋼製とされている。
保持器３は、ポリアミド（例えばＰＡ６６，ＰＡ４６）、またはポリアセタール等の弾性変形可能な合成樹脂製とされている。保持器３は、これらの合成樹脂を、非強化の状態、あるいはカーボンファイバやグラスファイバ等の強化繊維を３０％以下添加した状態のものとして使用することにより、軸受寸法や軸受用途等に応じた適度の強度と柔軟性を持たせたものとしてある。

保持器３は、図４（Ａ）〜（Ｃ）の各種の例をそれぞれ示すように、幅方向の両端はリング状部６とされ、両側のリング状部６の間に柱部５を円周方向に複数設けたものである。各柱部５の間の空間が、ころ２の入るポケット４となる。

図３（Ｂ）に示すように、保持器３の柱部断面形状は略三角形状とする。保持器３の内径寸法ｄ３ｉは、ころ配列の内接円径の最大径ｄ２ｉよりも０．１mm以上大きくする。この０．１mmの寸法は、軸受サイズにかかわらず、この値以上であることが好ましい。保持器３の柱部５の並びの外径寸法ｄ３ｏは、ころ配列のピッチ円直径ＰＣＤよりも小さくする。例えば、ピッチ円直径ＰＣＤよりも０．１mm以上小さくする。このピッチ円直径ＰＣＤよりも小さくする寸法は、軸受寸法等に応じて設計される所定割合以上としても良い。保持器３の柱部５の太さＢは、ころ径Ｄｗの１５〜３０％とすることが好ましい。

図４（Ａ）〜（Ｃ）の各例に示すように、保持器３は、その円周方向の複数個所に、この保持器３の一側縁から他側縁の近傍まで切り欠かれた形状のスリット７，７Ａを設けたものとしてある。
図４（Ａ）は、スリット７が、一側縁（図中の左側）から切り欠かれたもののみである保持器３の例を示す。
図４（Ｂ）は、スリット７に、一側縁から切り欠かれたものと、他側縁から切り欠かれたものとがあって、両側のスリット７が円周方向に千鳥状に並ぶように設けられた保持器３の例を示す。
これら図４（Ａ），（Ｂ）の例の保持器３は、いずれもリング状部６における隣合う柱部５間の部分の略全体を除去した部分と、隣合う柱部５間のポケットを兼用する部分とでスリット７が構成される。

図４（Ｃ）は、スリットの切り欠き形状の例である。切り欠き形状はスリット７Ａのようにリング状部６の一部を残しても良い。リング状部を残さないスリット７の場合、角部をＲ又はテーパにしても良い。これにより、保持器３の幅面が側板等の他の部材に当たっても引っかかり難くできる。

なお、図４（Ａ），（Ｂ）の各例は、いずれもポケット４とスリット７とが交互に形成されていて、柱部５は、ポケット４とポケットを兼用するスリット７との間に設けられたものとされている。
ポケット４とスリット７は交互ではなく、スリット７は複数個のポケット４の並びを開けて設けられたものとしても良い。
柱部５の断面形状は、ポケット４とスリット７の間のものと、隣合う専用のポケット４間にものとのいずれも、図３（Ｂ）と共に前述した形状とされる。

図５は、保持器３のスリット７（７Ａ）が切り欠かれた一側縁側を、縮径変形させる前と縮径変形させた後とで比較して示す説明図である。同図に示すように、保持器３は、スリット７（７Ａ）を除く円弧状の周方向部分（リング状部６）を繋ぎ合わせたと仮定したリング状体１６の外径寸法ｄ１６ｏが、ころ配列の内接円径ｄ２ｉより小さくなるように、保持器３のスリット７（７Ａ）の円周方向幅Ｗおよびスリット個数が設定されている。図４（Ａ），（Ｂ）の例のようにポケット４とスリット７とを交互に設ける場合は、この外径寸法ｄ１６ｏと内接円径ｄ２ｉとの寸法関係は自然に充足されるが、図４（Ｃ）の例や、その他のスリット７の形成個数が少ない場合や開口幅が小さい場合でも、上記外径寸法ｄ１６ｏと内接円径ｄ２ｉとの寸法関係を充足させることが好ましい。

保持器３を上記のようにスリット７（７Ａ）付きとした場合、例えば図６または図７にそれぞれ示すような組立方法を採用できる。
図６に示す組立方法は、保持器３が片側のみにスリット７（７Ａ）を有するころ軸受、例えば図４（Ａ）に示す保持器３を有するころ軸受２６を組み立てる方法である。この方法では、外輪１の内周にころ２を配置した後に、保持器３をそのスリット７（７Ａ）の開口端側からころ配列の内側へ軸方向に挿入する。外輪１の内周へのころ２の配置は、例えば、ころ２にグリースを塗布し、グリースの粘着性でころ２を外輪１に付着させることで行う。この場合の保持器挿入作業は、内径面が円すい状面となった拡縮可能なチャック１１により保持器３の挿入側部分を縮径させながら、押し込み治具１２で押し込むことにより行う。上記チャック１には、円周方向に並ぶ複数個に分割されたチャック分割体からなるもの等を使用できる。この種のチャックとしてコレットチャック等がある。この保持器３の挿入の後、保持器３を材質の持つ弾性で元の径に自然に復元させる。これにより、保持器３のポケット４に各ころ２が挿入される。

このようにして、ころ軸受２６を組み立てることにより。保持器３をその材質の弾性域内で変形させることができることから、保持器３の撓み変形が少なく、変形に伴う精度低下を防止でき、組立性の向上および精度向上を図ることができる。また、組立の自動化も可能となる。

図７に示す組立方法は、保持器３の両側にスリット７を有する軸受、例えば図４（Ｂ）に示す保持器３を有するころ軸受を組み立てる方法である。この方法も、外輪１の内周にころ２を配置した後に、保持器３をころ配列の内側へ軸方向に挿入するが、この場合の挿入作業は、内径面が円すい状面となった案内治具１３内に押し込むことにより、保持器３の挿入側部分を縮径させながら行う。この挿入の後、保持器３を材質の持つ弾性で元の径に自然に復元させる。これにより、保持器３のポケット４に各ころ２が挿入される。

このように、両側に千鳥状にスリット７を有する保持器３を用いた場合には、チャック類を用いることなく、保持器３を上記した案内治具１３内に押し込むだけでころ軸受を組み立てることができる。その場合も、保持器３の撓み変形が少なく、変形に伴う精度低下を防止でき、組立性の向上および精度向上を図ることができる。また、保持器３の両側にスリット７を有することから、保持器３の組み込み方向性を無くすことができ、より一層組立性が向上する。また、組立の自動化を簡単な構成で行うことができる。

図８は、上記組立状態において、保持器３のポケット４にころ２が挿入された状態を示す。図８（Ａ）は片側のみにスリット７を有する保持器３（図４（Ａ）の例）を用いた場合を示し、ここではポケット４だけでなく、スリット７内にもころ２が配置されている。これにより、ころ軸受の負荷容量を増大させることができる。図８（Ｂ）は両側にスリット７を有する保持器３（図４（Ｂ）の例）を用いた場合を示し、この場合もポケット４だけでなく、スリット７内にもころ２が配置される。

この構成のころ軸受２６によると、保持器３の円周方向の複数個所に、保持器３の一側縁から他側縁の近傍まで切り欠かれた形状のスリット７，７Ａを設けたので、保持器３の挿入側部分を縮径させながら挿入することができる。そのため、保持器３をその材質の弾性域内で変形させることができて、保持器３の撓み変形が少なく、変形に伴う精度低下を防止でき、組立性の向上および精度向上を図ることができる。また、保持器３におけるポケット４間やポケット４とスリット７，７Ａ間の柱部５が各ころ２の間でころ２を内径側から保持し、保持器３の柱部５における外径ｄ３ｏを、ころ配列のピッチ円直径ＰＣＤよりも小径としているので、保持器３によりころ２の脱落が防止できる。

なお、この実施形態において、外輪１をＳＣＭ材浸炭焼入やＳＰＣ材浸炭焼入、あるいはこれと同等の他の材料および熱処理としても良い。この場合には、外輪１の両側を縁曲げして鍔部１ｂを形成した後でも、保持器３を組み込むことができ、外輪鍔部１ｂの強度を低下させる必要がなくなる。すなわち、外輪１を上記処理材としない場合には、外輪１の片側を縁曲げした後でころ２と保持器３を組み込み、外輪１のもう片側を縁曲げすることで両鍔部１ｂ，１ｂを形成することになる。この場合、外輪１の最後の縁曲げは、外輪１を熱処理した後で行うから、縁曲げ予定部を焼き戻してから縁曲げを行うことになり、外輪鍔部１ｂの強度低下が生じる。このような強度低下が、縁曲げ後に保持器３を組み込み可能な構成とすることで、回避される。

また、前記実施形態では、外輪１がプレス成形品である場合を例示して説明したが、これに限らず、外輪１が削り加工品からなるものであっても上記構成の保持器３を組み込むことにより、その組立性を向上させ精度向上を図ることができる。

また、図９に示すように、保持器３の外径面３の縁部３ａは、テーパ状または断面円弧状の先狭まり形状とするのが好ましい。
図９（Ａ）は、保持器３の外径面の左右両縁部３ａをテーパ状の先狭まり形状とした例を示し、保持器３は両側にスリット７を有する形式（図４（Ｂ）の例）のものを用いている。このように、保持器３の外径面の縁部３ａをテーパ状の先狭まり形状とすることにより、上記した組立時のころ配列の内側への保持器３の挿入を円滑に行うことができ、組立性がさらに向上する。ここでは組み込み方向性を問わない両側にスリット７を有する保持器３において、その外径面の両縁部３ａともテーパ状の先狭まり形状としているので、保持器３をいずれの側縁からころ配列の内側へ挿入しても、その挿入を円滑に行うことができる。なお、図９（Ａ）の例では、外輪１が削り加工品の場合を示している。

図９（Ｂ）は、保持器３の外径面の一方の縁部３ａを断面円弧状の先狭まり形状とした例を示す。保持器３は、片側にスリット７（７Ａ）を有する形式、例えば図４（Ａ）の例のものを用いている。この場合、先狭まり形状とされる縁部３ａは、スリット７（７Ａ）が切り欠かれる側の縁部３ａであり、上記した組立時に保持器３はスリット７（７Ａ）の開口端側からころ配列の内側へ挿入される。これにより、保持器３の挿入を円滑に行うことができ、組立性がさらに向上する。なお、図９（Ｂ）の例では、外輪１がプレス成形品の場合を示している。

また、上記各実施形態では、保持器３は、各ポケット４間の柱部５が各ころ２の間でころ２を内径側から保持し、保持器３の柱部５における外径ｄ３ｏが、ころ配列のピッチ円直径ＰＣＤよりも小径であるものとしたが、このような条件を持たない保持器３に上記したスリット７，７Ａを設けても、軸受の組立性について、上記の各例と同様の効果を得ることができる。

この発明の第１の実施形態にかかるラック・ピニオン機構用ころ軸受を備えたラック・ピニオン機構の一部断面斜視図であり、主要部を拡大して表示してある。 （Ａ）は同ラック・ピニオン機構の一部の断面図、（Ｂ）はIIｂ−IIｂ断面図である。 （Ａ）はラック・ピニオン機構用ころ軸受の部分縦断面図、（Ｂ）はその部分横断面図である。 （Ａ）は同ころ軸受の保持器の一例を示す部分正面図、（Ｂ）は保持器の他の例を示す部分正面図、（Ｃ）はスリット形状のさらに他の例を示す部分正面図である。 同保持器の縮径変化前と縮径変化後とを比較して示す説明図である。 同ころ軸受の組立方法の一例の説明図である。 同ころ軸受の組立方法の他の例の説明図である。 （Ａ）は保持器へのころの配置状態の一例を示す部分正面図、（Ｂ）はころ配置状態の他の例を示す部分正面図である。 （Ａ）はこの発明におけるさら他の実施形態の部分断面図、（Ｂ）はさらに他の実施形態の部分断面図である。 （Ａ）は保持器つきころ軸受を用いた従来のラック・ピニオン機構の一部の断面図、（Ｂ）はＸｂ−Ｘｂ断面図である。 （Ａ）は滑り軸受を用いた従来のラック・ピニオン機構の一部の断面図、（Ｂ）はXIｂ−XIｂ断面図である。

符号の説明

１…外輪
１ａ…転走面
２…ころ
３…保持器
４…ポケット
５…柱部
２０…ラック・ピニオン機構
２１…ピニオンギア支持部
２２…モータ
２３…減速部
２４…ピニオン
２４ａ…ピニオン軸
２５…ラック
２６…ころ軸受
２７…ハウジング
２８…軸受取付孔

Claims (7)

1. 回転運動を直線運動に変換するラック・ピニオン機構におけるピニオンギアを支持するころ軸受において、
   外輪と、この外輪の転走面に接する複数のころと、リング状の保持器とを有し、前記外輪がハウジングの軸受取付孔の内周面に嵌合し、前記複数のころが前記ピニオンギアのピニオン軸の外周に転接するものであり、前記保持器が、前記ころを保持するポケットを円周方向に複数並べて設けた梯子状のものであって、
   各ポケット間の柱部が各ころ間で前記ころを内径側から保持し、前記保持器の前記柱部の外径が、ころ配列のピッチ円直径よりも小径であり、前記保持器の円周方向の複数箇所に、この保持器の一側縁から他側縁の近傍まで切り欠かれた形状のスリットが設けられたことを特徴とするラック・ピニオン機構用ころ軸受。
2. 請求項１において、前記スリットが、ころを保持するポケットを兼ねるものであるラック・ピニオン機構用ころ軸受。
3. 請求項１または請求項２において、前記保持器の前記スリットを除く円弧状の周方向部分を繋ぎ合わせたと仮定したリング状体の外径寸法が、ころ配列の内接円径よりも小さくなるように、保持器のスリットの円周方向幅およびスリット個数を設定したラック・ピニオン機構用ころ軸受。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記保持器の外径面の縁部を、テーパ状または断面円弧状の先狭まり形状としたラック・ピニオン機構用ころ軸受。
5. 回転運動を直線運動に変換するラック・ピニオン機構におけるピニオンギアを支持するころ軸受において、
   外輪と、この外輪の転走面に接する複数のころと、リング状の保持器とを有し、前記外輪がハウジングの軸受取付孔の内周面に嵌合し、前記複数のころが前記ピニオンギアのピニオン軸の外周に転接するものであり、前記保持器が、前記ころを保持するポケットを円周方向に複数並べて設けた梯子状のものであって、
   前記保持器の円周方向の複数箇所に、この保持器の一側縁から他側縁の近傍まで切り欠かれた形状のスリットが設けられたことを特徴とするラック・ピニオン機構用ころ軸受。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のころ軸受のうち、前記保持器が片側のみに前記スリットを有するものであるころ軸受を組み立てる方法であって、
   外輪の内周にころを配した後、前記保持器をころ配列の内側へ軸方向に挿入し、この挿入作業は、内径面が円すい状面となった拡縮可能なチャックにより保持器の挿入側部分を縮径させながら、押し込み治具で押し込むことにより行い、この挿入の後、保持器を材質の持つ弾性で元の径に復元させることを特徴とするころ軸受の組立方法。
7. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のころ軸受のうち、前記保持器が両側に前記スリットを有するものであるころ軸受を組み立てる方法であって、
   外輪の内周にころを配した後、前記保持器をころ配列の内側へ軸方向に挿入し、この挿入作業は、内径面が円すい状面となった案内治具に押し込むことにより保持器を縮径させながら行い、この挿入の後、保持器を材質の持つ弾性で元の径に復元させることを特徴とするころ軸受の組立方法。

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