JP2010164078A - スラストころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】適切な回転トルクを得られるステアリングホイールの位置調整装置の締付装置に組み込み可能なスラストころ軸受を提供する。
【解決手段】軸方向に互いに対向する一対の軌道輪２、３の軌道面２ａ、３ａ間に複数の円筒ころ６が周方向に転動可能に配設されたスラストころ軸受１であって、一対の軌道輪２、３の少なくとも一方の軌道面２ａ、３ａには、円筒ころ６のＰＣＤに対応する位置に凹溝２ｂ、３ｂが設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、スラストころ軸受、例えば、ステアリングホイールの位置調整装置の締付装置の構成部品の如く、大きなスラスト荷重を受けつつ相対回転する部材間に組み込むスラストころ軸受に関する。

操舵輪に舵角を付与する為の操舵装置として特許文献１に記載の操舵装置は、図８に示すように、ステアリングホイール１２０の動きをステアリングシャフト１２１を介してステアリングギヤに伝達し、左右の操舵輪１２２に舵角を付与するようにしている。上記ステアリングホイール１２０と運転席との位置関係は、運転者の体格や運転姿勢により変化する為、良好な運転姿勢を実現する為には、運転席の前後位置調節装置に加えて、ステアリングホイール１２０の位置を調節する為の装置が必要になる。このような調節装置として、チルト式ステアリング装置、テレスコピックステアリング装置、チルト・テレスコピックステアリング装置等の上下位置調節装置が広く使用されている。

位置調整装置としては、図９に部分的に示すように、車体に固定された固定ブラケット１３１と、内側に不図示のステアリングシャフトが回転自在に挿通するステアリングコラム１３２と、ステアリングコラム１３２に取り付けられて固定ブラケット１３１に摺動可能に保持されるディスタンスブラケット１３３と、固定ブラケット１３１とディスタンスブラケット１３３との摺動をロック及びアンロックする締付装置１３４とを備える位置調整装置１３５が知られている。この締付装置１３４は、回転体を備えたベースユニット１４１と、ベースユニット１４１に連結されたレバー１４２と、軸方向の締付力が作用するスラストころ軸受１４３とを備え、レバー１４２の回動によりベースユニット１４１が部分的に軸方向に変位することにより、軸方向の締付力が開放され固定ブラケット１３１に対しディスタンスブラケット１３３が摺動可能に構成されている。

一般的にスラストころ軸受は、図１０に示すスラストころ軸受１５０のように、軸方向に互いに対向する一対の軌道輪１５２、１５３の軌道面１５２ａ、１５３ａ間に複数のころ１５６が周方向に転動可能に配設され、軌道輪１５２、１５３に設けられた軌道面１５２ａ、１５３ａが平坦面で構成されている。この構成により、ころ１５６と一方の軌道輪１５３を示す図１１のように、アキシャル荷重をころ１５６全体で均一に受けることができ、回転トルクを低減することができる。

特開２００８−１３２８３９号公報

ここで、通常の機械装置等で使用されるスラストころ軸受は抵抗となる回転トルクを低減させることが望ましいが、ステアリングホイールの位置調整装置の締付装置に組み込まれるスラストころ軸受においては、ある程度の回転トルクが要求される。すなわち、レバーの解除トルクが小さすぎては、ステアリングホイールの位置調整装置の締付装置に使用することができないという問題があった。

本発明は、このような不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、適切な回転トルクを得られるステアリングホイールの位置調整装置の締付装置に組み込み可能なスラストころ軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 軸方向に互いに対向する一対の軌道輪の軌道面間に複数のころが周方向に転動可能に配設されたスラストころ軸受であって、
前記一対の軌道輪の少なくとも一方の前記軌道面には、前記ころのＰＣＤに対応する位置に凹溝が設けられる、
ことを特徴とするスラストころ軸受。
（２） 前記凹溝が設けられた前記軌道輪は一様厚さを有する、
ことを特徴とする（１）に記載のスラストころ軸受。
（３） 前記一対の軌道輪の前記軌道面間には径方向に複列に前記ころが配設され、
前記一対の軌道輪の少なくとも一方の前記軌道面には、前記ころのＰＣＤに対応する位置に複列に凹溝が設けられる、
ことを特徴とする（１）又は（２）に記載のスラストころ軸受。

本発明のスラストころ軸受によれば、一対の軌道輪の少なくとも一方の軌道面には、ころのＰＣＤに対応する位置に凹溝が設けられるため、ころのＰＣＤから離れたころの両端でアキシャル荷重を受けることになり、スラストころ軸受の回転に伴う回転トルクを増加させることができる。これにより、レバーの解除にある程度の回転トルクが作用し、ステアリングホイールの位置調整装置の締付装置に組み込むことができ、運転者は運転席の前後位置調節に加えてステアリングホイールの位置を調節し快適な運転姿勢で運転することができる。

（ａ）は本発明の第１実施形態に係るスラストころ軸受の断面図であり、（ｂ）は（ａ）の軌道輪の部分斜視図である。 図１のスラストころ軸受にアキシャル荷重が作用した状態を簡略的に示した模式図である。 （ａ）は本発明の第１実施形態の第１変形例に係るスラストころ軸受の断面図であり、（ｂ）は（ａ）の軌道輪の部分斜視図である。 （ａ）は本発明の第１実施形態の第２変形例に係るスラストころ軸受の断面図であり、（ｂ）は（ａ）の軌道輪の部分斜視図である。 （ａ）は本発明の第１実施形態の第３変形例に係るスラストころ軸受の断面図であり、（ｂ）は（ａ）の軌道輪の部分斜視図である。 （ａ）は本発明の第２実施形態に係るスラストころ軸受の断面図であり、（ｂ）は（ａ）の軌道輪の部分斜視図である。 （ａ）は本発明の第２実施形態の変形例に係るスラストころ軸受の断面図であり、（ｂ）は（ａ）の軌道輪の部分斜視図である。 車両に搭載した操舵装置の一例を示す図である。 操舵装置の締付装置を示す図である。 （ａ）は従来のスラストころ軸受の断面図であり、（ｂ）は（ａ）の軌道輪の部分斜視図である。 図１０のスラストころ軸受にアキシャル荷重が作用した状態を簡略的に示した模式図である。

以下、本発明に係るスラストころ軸受の各実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
本実施形態に係るスラストころ軸受は、ステアリングホイールの位置調整装置の締付装置の構成部品の如く、大きなスラスト荷重を受けつつ相対回転する部材間に組み込まれるスラストころ軸受であり、スラストころ軸受１は、図１に示すように、軸方向に互いに対向する一対の軌道輪２、３と、周方向に所定の間隔で形成された複数のポケット４を備える保持器５と、保持器５のポケット４にそれぞれ配設された単列の円筒ころ６（ころ）と、を備える。一対の軌道輪２、３のうち一方の軌道輪が固定輪となり、他方の軌道輪が回転輪となっており、それぞれ軸方向に対向する側に軌道面２ａ、３ａが設けられている。そして、一対の軌道輪２、３の軌道面２ａ、３ａ間に複数の円筒ころ６が保持器５のポケット４に保持された状態で周方向に転動可能に配設されている。

軌道輪２、３には、円筒ころ６のＰＣＤに対応する位置に凹溝２ｂ、３ｂが設けられている。ここで、凹溝２ｂ、３ｂの深さをｄ、径方向長さをｈとすると、図１に記載の軌道輪２、３においては、ｄ＝ｈの半円形断面を有する凹溝２ｂ、３ｂが構成されている。なお、凹溝２ｂ、３ｂの深さｄと径方向長さｈの関係はこれに限定されず、少なくともアキシャル荷重に耐えうる深さに設定されるとともに、円筒ころ６の径方向長さよりも短い溝幅を有し、凹溝２ｂ、３ｂと軌道面２ａ、３ａとのエッジが円筒ころ６と接するように設定されていればよい。例えば、ｄ＝０．０１５〜０．５ｍｍ、ｈ＝０．５〜１５ｍｍに設定する。

以上説明したように、本実施形態のスラストころ軸受１によれば、軌道輪２、３の軌道面２ａ、３ａに円筒ころ６のＰＣＤに対応する位置に凹溝２ｂ、３ｂが設けられるため、アキシャル荷重は、図２に示すように、円筒ころ６のＰＣＤから離れた円筒ころ６の両端に作用し、円筒ころ６の両端でアキシャル荷重を受けることになる。これにより、凹溝２ｂ、３ｂと軌道面２ａ、３ａとのエッジが円筒ころ６と接するため、円筒ころ６にはエッジロードが作用し、結果として回転トルクが増加する。従って、ステアリングホイールの位置調整装置の締付装置に使用した場合、レバーの解除にある程度の回転トルクを作用させることができる。なお、図２は一方の軌道輪３と円筒ころ６のみを示し、保持器５と他方の軌道輪２については簡略化のため省略して示している。
また、軌道輪２、３の凹溝２ｂ、３ｂが形成された面と反対側の面は平坦面で構成されているので、締付装置への組み付け性に優れている。

次に第１実施形態のスラストころ軸受１の変形例について説明する。
第１実施形態のスラストころ軸受１は凹溝２ｂ、３ｂをｄ＝ｈの半円形断面としたが、図３（ａ）及び（ｂ）に示す第１変形例のスラストころ軸受１Ａは、凹溝２ｂ、３ｂがｄ＜ｈの横長の半円形断面となっている。これにより、軌道面２ａ、３ａと円筒ころ６との接触面積が小さくなり第１実施形態のスラストころ軸受１と比べると回転トルクを大きくすることができる。

また、図４（ａ）及び（ｂ）に示す第２変形例のスラストころ軸受１Ｂは、軌道輪２、３が一様厚さを有し、軌道輪２、３には凹溝２ｂ、３ｂに沿う凸部２ｃ、３ｃが、凹溝２ｂ、３ｂが形成された面と反対側の面に形成される。このスラストころ軸受１Ｂは、アキシャル荷重を受けた場合、凸部２ｃ、３ｃが軸方向に撓みアキシャル荷重に応じて円筒ころ６との接触面積が変化する。つまり、大きなアキシャル荷重を受けている状態においては凸部２ｃ、３ｃが軸方向に撓み接触面積が大きくなるため回転トルクは小さくなる。従って、凹溝２ｂ、３ｂの深さを調整することで、アキシャル荷重と回転トルクの関係を調整することができる。なお、第１変形例のスラストころ軸受１Ａと同じ寸法の第２変形例のスラストころ軸受１Ｂを比較すると、凸部２ｃ、３ｃの撓みの分だけ第２変形例のスラストころ軸受１Ｂの回転トルクが小さくなる。

また、図５（ａ）及び（ｂ）に示す第３変形例のスラストころ軸受１Ｃは、第２変形例のスラストころ軸受１Ｂにおける凹溝２ｂ、３ｂよりも凹溝２ｂ、３ｂの深さＤを大きくしたものである。これにより、より凸部２ｃ、３ｃの撓みが大きくなり、より大きなアキシャル荷重に対してもアキシャル荷重と回転トルクの関係の調整を行うことができる。

＜第２実施形態＞
次に図６(ａ)及び（ｂ）を参照して第２実施形態のスラストころ軸受について説明する。
第２実施形態のスラストころ軸受１０は、軸方向に互いに対向する一対の軌道輪１２、１３と、周方向に所定の間隔で形成された複数のポケット１４を備える保持器１５と、保持器１５のポケット１４に配設された複列の円筒ころ１６、１６（ころ）と、を備える。一対の軌道輪１２、１３のうち一方の軌道輪が固定輪となり、他方の軌道輪が回転輪となっており、それぞれ軸方向に対向する側に軌道面１２ａ、１３ａが設けられている。そして、一対の軌道輪１２、１３の軌道面１２ａ、１３ａ間に複数の円筒ころ１６が保持器１５のポケット１４に保持された状態で周方向に転動可能に配設されている。

軌道輪１２、１３には、円筒ころ１６、１６のＰＣＤに対応する位置に複列の凹溝１２ｂ,１２ｂ、１３ｂ,１３ｂが設けられている。ここで、凹溝１２ｂ、１３ｂの深さをｄ、径方向長さをｈとすると、図１に記載の軌道輪１２、１３においては、ｄ＝ｈの半円形断面を有する凹溝１２ｂ,１２ｂ、１３ｂ,１３ｂが設けられている。なお、凹溝１２ｂ、１３ｂの深さや厚さは第１実施形態と同様に適宜変更することができる。

このように構成された本実施形態のスラストころ軸受１０によれば、軌道輪１２、１３の軌道面１２ａ、１３ａに円筒ころ１６、１６のＰＣＤに対応する位置に凹溝１２ｂ,１２ｂ、１３ｂ,１３ｂが設けられるため、アキシャル荷重は、円筒ころ１６、１６のＰＣＤから離れた円筒ころ１６、１６の両端に作用し、円筒ころ１６、１６の両端でアキシャル荷重を受けることになる。凹溝１２ｂ、１３ｂと軌道面１２ａ、１３ａとのエッジが円筒ころ１６と接するため、円筒ころ１６、１６にはエッジロードが作用し、結果として回転トルクが増加する。従って、ステアリングホイールの位置調整装置の締付装置に使用した場合、レバーの解除にある程度の回転トルクを作用させることができる。

次に第２実施形態のスラストころ軸受１０の変形例について説明する。
図７（ａ）及び（ｂ）に示す第２変形例のスラストころ軸受１０Ａは、軌道輪１２、１３が一様厚さを有し、軌道輪１２、１３には凹溝１２ｂ,１２ｂ、１３ｂ,１３ｂに沿う凸部１２ｃ,１２ｃ、１３ｃ,１３ｃが、軌道面１２ａ、１３ａが形成された面と反対側の面に形成される。このスラストころ軸受１０Ａは、アキシャル荷重を受けた場合、凸部１２ｃ,１２ｃ、１３ｃ,１３ｃが軸方向に撓みアキシャル荷重に応じて円筒ころ１６との接触面積が変化する。つまり、大きなアキシャル荷重を受けている状態においては接触面積が大きいため回転トルクは小さくなり、一方、小さなアキシャル荷重を受けている状態においては接触面積が大きくなり回転トルクは大きくなる。従って、凹溝１２ｂ,１２ｂ、１３ｂ,１３ｂの深さを調整することで、アキシャル荷重と回転トルクの関係を調整することができる。

次に、本発明に係るスラストころ軸受の実施例について説明する。
本発明に係るスラストころ軸受として、外径：１９ｍｍ、内径：８ｍｍ、幅：４ｍｍ、 ころ長：３．５ｍｍの図３に示すスラストころ軸受１Ａを用いてレバー解除に伴う回転トルクを測定し、結果を表１にまとめた。このスラストころ軸受１Ａには、一対の軌道輪の軌道面にそれぞれｄ＝約０．０２０ｍｍ、ｈ＝約３ｍｍの凹溝を設けた。そして、比較例としては、同一形状で凹溝が設けられていない図１０に示す従来のスラストころ軸受を用いた。

以上の結果より、凹溝を設けた本発明のスラストころ軸受は、凹溝を設けていない従来のスラストころ軸受に比べて、回転トルクが約１．５倍となり、凹溝を設けることにより回転トルクが増大することがわかった。

なお、本発明は、上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、本実施形態においては一対の軌道輪の両方に凹溝を設けたがこれに限定されず少なくとも一方の軌道輪に凹溝を設けることで、回転トルクを増加させることができ、ステアリングホイールの位置調整装置の締付装置に使用することができる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１０、１０Ａ スラストころ軸受
２、３、１２、１３ 軌道輪
２ａ、３ａ、１２ａ、１３ａ 軌道面
２ｂ、３ｂ、１２ｂ、１３ｂ 凹溝
６、１６ 円筒ころ（ころ）

Claims (3)

1. 軸方向に互いに対向する一対の軌道輪の軌道面間に複数のころが周方向に転動可能に配設されたスラストころ軸受であって、
   前記一対の軌道輪の少なくとも一方の前記軌道面には、前記ころのＰＣＤに対応する位置に凹溝が設けられる、
   ことを特徴とするスラストころ軸受。
2. 前記凹溝が設けられた前記軌道輪は一様厚さを有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のスラストころ軸受。
3. 前記一対の軌道輪の前記軌道面間には径方向に複列に前記ころが配設され、
   前記一対の軌道輪の少なくとも一方の前記軌道面には、前記ころのＰＣＤに対応する位置に複列に凹溝が設けられる、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスラストころ軸受。

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