JP2009068625A - 軸受固定構造およびステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 カシメによっても軸受フリクションの増大を抑制した軸受固定構造を提供する。
【解決手段】 軸部材と、軸部材の軸方向中間位置に形成された軸受保持部と、軸受保持部の軸方向一方側に形成され、この軸受保持部よりも外径の大きい大径部と、軸受保持部の軸方向他方側に形成され、この軸受保持部よりも外径の小さい小径部と、軸受保持部の外周側に設けられ、インナレース、アウタレースおよびこれらインナレースおよびアウタレースの間に設けられるボールによって構成されるボールベアリングと、小径部に設けられ、円環形状または円弧形状を有し、金属材料で形成され、塑性変形により縮径し、小径部に入り込むことにより、インナレースを大径部との間で固定する軸受固定部材とを備え、軸受固定部材は、周方向所定箇所に形成され、他の部分よりも断面積の小さい切欠部を有することとした。
【選択図】 図１３

Description

本発明は、車両のパワーステアリング装置における軸受固定構造に関する。

従来、特許文献１に開示されるパワーステアリング装置においては、電動モータによってピニオン軸を駆動し、ラックを軸方向に移動させることで操舵アシスト力を得ている。この技術にあっては、カシメリング等を使用して軸受（ボールベアリング）内径をピニオン軸に固定している。
特開２００７−９９４０号公報

しかしながら上記従来技術にあっては、カシメ加工を行った際にカシメリングの肉が軸方向に押し出され、軸受内径が軸方向の力を受けて変形してしまう。そのため、軸受内部のボールと内径とのフリクションが増大する、という問題があった。

本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、カシメによっても軸受フリクションの増大を抑制した軸受固定構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、軸部材と、前記軸部材の軸方向中間位置に形成された軸受保持部と、前記軸受保持部の軸方向一方側に形成され、この軸受保持部よりも外径の大きい大径部と、前記軸受保持部の軸方向他方側に形成され、この軸受保持部よりも外径の小さい小径部と、前記軸受保持部の外周側に設けられ、インナレース、アウタレースおよびこれらインナレースおよびアウタレースの間に設けられるボールによって構成されるボールベアリングと、前記小径部に設けられ、円環形状または円弧形状を有し、金属材料で形成され、塑性変形により縮径し、前記小径部に入り込むことにより、前記インナレースを前記大径部との間で固定する軸受固定部材とを備え、前記軸受固定部材は、周方向所定箇所に形成され、他の部分よりも断面積の小さい切欠部を有することとした。

よって、カシメによっても軸受フリクションの増大を抑制した軸受固定構造を提供できる。

以下、本発明の軸受けの固定構造を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。

［パワーステアリング装置のシステム構成］
実施例１につき説明する。図１は、本願軸受固定構造を適用した電動パワーステアリング装置のシステム構成図である。

電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールＳＷ、トルクセンサＴＳ、ラックバー１、パワーアシストユニット３、転舵輪７、及びコントロールユニット１０を有する。パワーアシストユニット３は車両上方からラックバー１の軸方向に離間して設けられており、モータ駆動によりピニオン軸４を介してラックバー１にアシストトルクを付与する。

パワーアシストユニット３は、コントロールユニット１０によりモータを駆動してラックバー１にアシストトルクを付与するパワーアシスト装置である。パワーアシストユニット３にはステアリングホイールＳＷと接続したトルクセンサＴＳが設けられている。

コントロールユニット１０は、トルクセンサＴＳにより検出された操舵トルクに基づき、パワーアシストユニット３のモータを駆動して転舵輪７と接続したラックバー１にアシストトルクを付与する。

ラックバー１はラックチューブ２に収容され、両端は図外の転舵輪に接続される。また、ラックチューブ２の背面にはハウジング３０が設けられ、ハウジング３０内にはステアリングホイールＳＷと接続するピニオン軸４が設けられている。ラックバー１はこのピニオン軸４と噛合って運転者の操舵力が伝達され、転舵が行われる。

［ハウジング内部の詳細］
図２は、ハウジング３０におけるパワーアシストユニット３付近のピニオン軸方向断面図である。なお、ラックバー１に対しピニオン軸４の反対方向をｙ軸正方向、ピニオン軸４の軸方向であってステアリングホイールＳＷ方向（鉛直上向き方向）をｚ軸とする。

ハウジング３０はピニオン軸収容部３１、ラックバー収容部３２を有し、それぞれにおいてピニオン軸４、ラックバー１が互いに噛合った状態で収容される。ハウジング３０内部にはピニオン軸４、ラックリテーナ４０、リテーナ支持部５０が設けられている。ラックリテーナ４０とピニオン軸４との間にはラックバー１が設けられてピニオン軸４と噛合う。

ピニオン軸４はピニオン軸収容部３１において一対のボールベアリング１００、ニードルベアリング２００に支持され、このボールベアリング１００、ニードルベアリング２００は、ｙ軸方向から見てｚ軸方向の位置がピニオン軸４のピニオン歯４１と重ならないようピニオン歯４１のｚ軸双方向側に設けられている。ボールベアリング１００はカシメリング３００によりピニオン軸４にカシメ固定される。

ラックリテーナ４０は円柱の一端部を円筒状にくり貫いた形状であり、円筒側から見てコの字形に形成されている。このラックリテーナ４０はバネ６０を介してリテーナ支持部５０に支持され、円弧状の摺接面においてラックバー１に当接してラックバー１をｙ軸負方向に付勢する。

［ピニオン軸およびカシメリング］
図３はピニオン軸４の径方向正面図、図４〜図６はカシメリング３００の斜視図、ｘ軸正方向正面図、ｚ軸負方向正面図である。図６は図４を下から見た図である。カシメリング３００はｚ軸負方向側に台形状の切欠部３１０が複数設けられた円環状部材である。なお、切欠部３１０の周方向幅をａとする。

ボールベアリング１００はインナレース１１０、アウタレース１２０、ボール１３０から形成される４点スラストベアリングである。ピニオン軸４はボールベアリング１００のｚ軸正方向側に隣接してカシメ溝４２（小径部）を有し、このカシメ溝４２にカシメリング３００をカシメることで、ボールベアリング１００のインナレース１１０をピニオン軸４に固定する。

これにより、ボールベアリング１００のｚ軸負方向側を軸受保持部４３によって係止され、ｚ軸正方向側をカシメリング３００によって係止されることでｚ軸方向移動を規制される。また、軸受保持部４３のｚ軸負方向側には、この軸受保持部４３よりも大径の大径部４４が設けられ、カシメ溝４２は軸受保持部４３よりも小径に設けられる。

［カシメ加工］
図７〜図１２はカシメ加工の工程を示す図である。
（ｚ軸正方向断面図）
図７、図８はピニオン軸４の径方向ｚ軸正方向側断面図である。図７はカシメ前、図８はカシメ後を示す。
（軸方向断面図）
図９、図１０はピニオン軸４の軸方向断面図であり、図９はカシメ前、図１０はカシメ後である。
（軸方向拡大断面図）
図１１、図１２はカシメリング３００付近の軸方向拡大断面図であり、図１１はカシメ前、図１２はカシメ後である。

カシメ加工は外径側から工具４００を用いてカシメリング３００を押圧することで行う。工具４００はカシメリング３００のｚ軸正方向側を押圧し、これによりカシメリング３００のｚ軸正方向側の肉は内径側に移動し、ピニオン軸４の溝４２に移動する。また、ｚ軸正方向側の肉であって内径側に移動しきれない余剰分の肉は、ｚ軸負方向側に移動してボールベアリング１００のインナレース１１０をｚ軸負方向側に押圧する。

［切欠による肉逃げ領域の確保］
図１３はカシメ時における本願カシメリング３００の径方向部分正面図である。また、図１４は切欠部３１０を設けない場合（比較例）のカシメリング３００'を示す図（斜視図、ｘ軸正方向正面図、ｚ軸負方向正面図）である。

カシメ時にｚ軸負方向側に移動する肉が過大となった場合、インナレース１１０に作用する力が過大となってインナレース１１０が変形し、ボールベアリング１００の回転時にフリクションが大きくなるおそれがある。とりわけ、ボールベアリング１００を４点スラストベアリングとした場合、２点支持ベアリングに比べてボールベアリング１００内部の精度が高いため、インナレース１１０のわずかな変形によってもフリクションが増大してしまう。

したがって本願ではカシメリング３００に台形状の切欠部３１０を設け、余剰な肉３２０を切欠部３１０に逃がす。これにより、カシメ時にインナレース１１０に過大な力が作用することを回避し、ボールベアリング１００のフリクション増大を抑制する。

また、切欠部３１０を余剰肉３２０の逃げ部として確保することで、カシメ時の荷重管理をシビアに設定することなく、かつ小さいカシメ荷重によってインナレース１１０を適切な力でｚ軸負方向に押圧することが可能となる。カシメ方法についても特に変更する必要はない。さらに、切欠部３１０の周方向幅ａを変更するとこで肉の逃げ量を変更し、インナレース１１０にかかる荷重を調整可能となっている。

［実施例１の効果］
（１）（５）ピニオン軸４と、ピニオン軸４の軸方向中間位置に形成された軸受保持部４３と、軸受保持部４３の軸方向一方側に形成され、この軸受保持部４３よりも外径の大きい大径部４４と、軸受保持部４３の軸方向他方側に形成され、この軸受保持部４３よりも外径の小さいカシメ溝４２と、軸受保持部４３の外周側に設けられ、インナレース１１０、アウタレース１２０およびこれらインナレース１１０およびアウタレース１２０の間に設けられるボール１３０によって構成されるボールベアリング１００と、カシメ溝４２に設けられ、円環形状または円弧形状を有し、金属材料で形成され、塑性変形により縮径し、カシメ溝４２に入り込むことにより、インナレース１１０を大径部４４との間で固定するカシメリング３００（軸受固定部材）とを備えることとした。

これにより、カシメ時にインナレース１１０に過大な力が作用することを回避し、ボールベアリング１００のフリクション増大を抑制することができる。また、カシメ荷重を低減できるとともに、ボールベアリング１００に特別な加工を施す必要なく、フリクションを低減することができる。

（２）切欠部３１０は、カシメリング３００の周方向複数箇所に設けられることとした。カシメ時の塑性変形によって余剰肉３２０が切欠部３１０に逃げることで、余剰肉３２０がインナレース１２０側（ｙ軸負方向側）に移動することを抑制し、インナレース１２０にかかる応力を低減してフリクションを低減させることができる。

（３）カシメリング３００は、周方向複数箇所に剛性の低い低剛性箇所を有することとした。切欠部３１０を、他の部分と比べて低剛性箇所とみなすことにより、上記（３）と同様の作用効果を得ることができる。

（４）（３）の低剛性箇所は切欠部３１０であることとした。これにより上記（２）、（３）の作用効果を得ることができる。また、プレス等によりカシメリング３００を容易に形成することができる。

（６）車両のパワーステアリング装置におけるピニオン軸４の軸受固定構造であることとした。これにより、大きな負荷がかかるパワーステアリング装置のピニオン軸４であっても、円滑に支持することができる。

実施例２につき説明する。図１５は実施例２におけるカシメリング３００の斜視図、ｘ軸正方向正面図、ｚ軸負方向正面図であり、基本構成は実施例１と同様である。実施例２では、切欠部３１０を台形ではなく三角形状とした点で異なる。この場合も、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

実施例３につき説明する。実施例１，２のカシメリング３００は円環状であったが、実施例３では円環における円周の一部を切り欠いた円弧状とする点で異なる。

図１６は実施例３におけるカシメリング３００の斜視図、ｘ軸正方向正面図、ｚ軸負方向正面図である。円環の一部を切り欠いて切欠部３１０とし、これにより円弧状のカシメリング３００を形成する。カシメ時には実施例１と同様に余剰肉が切欠部３１０に逃げることで、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。なお、図１７（ａ）に示すように、切欠部３１０は円環をｚ軸に対し傾けて形成してもよいし、図１７（ｂ）に示すように印籠型の切欠部３１０としてもよい。

［他の実施例］
以上、本発明を実施するための最良の形態を説明してきたが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。

本願パワーステアリング装置を適用した電動パワーステアリング装置のシステム構成図である。 ハウジング３０におけるパワーアシストユニット３付近のピニオン軸方向断面図である。 ピニオン軸４の径方向正面図である。 カシメリング３００の斜視図である。 カシメリング３００のｘ軸正方向正面図である。 カシメリング３００のｚ軸負方向正面図である ピニオン軸４の径方向ｚ軸正方向側断面図である（カシメ前）。 ピニオン軸４の径方向ｚ軸正方向側断面図である（カシメ後）。 ピニオン軸４の軸方向断面図である（カシメ前）。 ピニオン軸４の軸方向断面図である（カシメ後）。 カシメリング３００付近の軸方向拡大断面図である（カシメ前）。 カシメリング３００付近の軸方向拡大断面図である（カシメ後）。 カシメ時における本願カシメリング３００の径方向部分正面図である。 切欠部３１０を設けない場合（比較例）のカシメリング３００'を示す図である。 実施例２におけるカシメリング３００を示す図である。 実施例３におけるカシメリング３００を示す図である。 実施例３の変形例である。

符号の説明

１ ラックバー
２ ラックチューブ
３ パワーアシストユニット
４ ピニオン軸
７ 転舵輪
１０ コントロールユニット
３０ ハウジング
３１ ピニオン軸収容部
３２ ラックバー収容部
４０ ラックリテーナ
４１ ピニオン歯
４２ カシメ溝
４３ 軸受保持部
４４ 大径部
５０ リテーナ支持部
６０ バネ
１００ ボールベアリング
１１０ インナレース
１２０ アウタレース
１２０ インナレース
１３０ ボール
２００ ニードルベアリング
３００ カシメリング
３１０ 切欠部
３２０ 余剰肉
４００ 工具
ＳＷ ステアリングホイール
ＴＳ トルクセンサ

Claims (6)

1. 軸部材と、
   前記軸部材の軸方向中間位置に形成された軸受保持部と、
   前記軸受保持部の軸方向一方側に形成され、この軸受保持部よりも外径の大きい大径部と、
   前記軸受保持部の軸方向他方側に形成され、この軸受保持部よりも外径の小さい小径部と、
   前記軸受保持部の外周側に設けられ、インナレース、アウタレースおよびこれらインナレースおよびアウタレースの間に設けられるボールによって構成されるボールベアリングと、
   前記小径部に設けられ、円環形状または円弧形状を有し、金属材料で形成され、塑性変形により縮径し、前記小径部に入り込むことにより、前記インナレースを前記大径部との間で固定する軸受固定部材と
   を備え、
   前記軸受固定部材は、周方向所定箇所に形成され、他の部分よりも断面積の小さい切欠部を有すること
   を特徴とする軸受固定構造。
2. 請求項２に記載の軸受固定構造において、
   前記切欠部は、前記軸受固定部材の周方向複数箇所に設けられること
   を特徴とする軸受固定構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の軸受固定構造において、
   前記固定部材は、周方向複数箇所に剛性の低い低剛性箇所を有すること
   を特徴とする軸受固定構造。
4. 請求項３に記載の軸受固定構造において、
   前記低剛性箇所は切欠であること
   を特徴とする軸受固定構造。
5. 軸部材と、
   前記軸部材の軸方向中間位置に形成された軸受保持部と、
   前記軸受保持部の軸方向一方側に形成され、この軸受保持部よりも外径の大きい大径部と、
   前記軸受保持部の軸方向他方側に形成され、この軸受保持部よりも外径の小さい小径部と、
   前記軸受保持部の外周側に設けられ、インナレース、アウタレースおよびこれらインナレースおよびアウタレースの間に設けられるボールによって構成されるボールベアリングと、
   前記小径部に設けられ、円弧形状を有し、金属材料で形成され、塑性変形により縮径し、前記小径部に入り込むことにより、前記インナレースを前記大径部との間で固定する軸受固定部材と
   を備えることを特徴とする軸受固定構造。
6. 請求項１ないし請求項５に記載の軸受固定構造は、
   車両のステアリング装置における回転軸の軸受固定構造であること
   を特徴とするステアリング装置。

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