JP2016160993A

JP2016160993A - 軸受装置

Info

Publication number: JP2016160993A
Application number: JP2015038562A
Authority: JP
Inventors: 晋也新崎; Shinya Nizaki
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2016-09-05

Abstract

【課題】軸受の回転を抑制しつつ、軸受円弧部の一部への荷重の集中を抑制する。【解決手段】ブシュ１０（軸受）は、軸方向に垂直な断面が円弧形状を有する円弧部１１と、円弧部１１の円弧の一端から延び、軸方向に垂直な断面において円弧部１１の外接円の外側に出た部分を有する回転抑制部１２および回転抑制部１３を有する。蓋３２は基材部３２１および脚部３２２を有する。脚部３２２は、ブシュ１０と接している。【選択図】図４

Description

本発明は軸受装置に関する。

車両のステアリング装置において、ステアリングシャフトの可動コラム部材を支持する軸受として、円筒ではなく円弧形状の軸受を用いる技術が知られている（例えば特許文献１および２）。一般に円弧形状の軸受を用いた場合、軸の円周方向の力が加わると、軸受が容易に回転すなわち位置ずれしてしまうという問題がある。これに対し特許文献１および２では、樹脂製の軸受の外周面に大きな凸部を、ハウジングにこれと噛み合う凹部を、それぞれ設け、この凸部および凹部の噛み合わせにより軸受の回転を防止している。

特開２０１３−６７３１０号公報特開２０１３−６７３１３号公報

特許文献１および２の技術においては、凸部の先端がハウジングと接している場合には軸受に対する荷重が凸部近傍に集中し、凸部の先端がハウジングと接していない場合には荷重が凸部以外の部分に集中するという問題があった。

これに対し本発明は、軸受の回転を抑制しつつ、軸受円弧部の一部への荷重の集中を抑制する技術を提供する。

本発明は、開口を有し、軸を収容するハウジングと、前記ハウジングに固定され、前記軸を支持し、非円筒形状を有する軸受と、前記開口を覆った状態で前記軸受と接する蓋とを有する軸受装置を提供する。

前記ハウジングは、前記軸受を固定する位置における前記軸に垂直な断面において、内周面が円弧面および当該円弧面の端部から当該円弧面の外接円の外側に延びる非円弧面を有し、前記蓋は、前記開口を覆う基材部と、前記基材部から前記非円弧面に沿って延び、前記軸受と接する脚部とを有してもよい。

前記軸受は、前記円弧面に沿った形状の円弧部を有し、前記脚部は、前記円弧面と前記非円弧面との境界において前記軸受と接してもよい。

前記軸受は、前記円弧面に沿った形状の円弧部と、前記非円弧面に沿った形状の非円弧部とを有し、前記脚部は、前記非円弧面において前記軸受と接してもよい。

前記ハウジングは、前記軸受を固定する位置における前記軸に垂直な断面において、内周面が円弧面および当該円弧面の端部から当該円弧面の外接円の外側に延びる非円弧面を有し、前記軸受は、前記円弧面に沿った形状の円弧部と、前記非円弧面に沿った形状の非円弧部とを有し、前記蓋は、前記非円弧部の前記開口側の端部において前記軸受と接してもよい。

前記蓋は、平板形状を有してもよい。

前記蓋は、前記ハウジング側の面に凹部を有し、前記非円弧部の端部は、前記凹部に嵌め合わされてもよい。

本発明によれば、軸受の回転を抑制しつつ、軸受円弧部の一部への荷重の集中を抑制することができる。

一実施形態に係るステアリング装置１の外観を示す図ステアリング装置１の断面図ブシュ１０の外観を示す図ブシュ１０のＩＶ−ＩＶ断面図蓋３２の実施例１を示す図蓋３２の実施例２を示す図蓋３２の実施例３を示す図蓋３２の実施例４を示す図

図１は、一実施形態に係るステアリング装置１の外観を示す図である。ステアリング装置１は、一実施形態に係るブシュ１０（軸受の一例）を用いた軸受装置の一例であり、例えば自動車に用いられる。なお、軸受装置とは、軸受を用いた装置をいう。ステアリング装置１は、ステアリングシャフト２０、ハウジング３０、テレスコピック機構４０、およびチルト機構５０を有する。

ステアリングシャフト２０は、ステアリングホイール（図示略）の回転をステアリングギヤボックス（図示略）に伝達する。ハウジング３０は、ステアリングシャフト２０を収容する。テレスコピック機構４０は、ステアリングホイールの、前後方向（ステアリングシャフト２０の軸方向。図の左右方向）の位置を調整する機構である。チルト機構５０は、ステアリングホイールの、上下方向（ステアリングシャフト２０の軸方向と直交する方向。図の上下方向）の位置を調整する機構である。テレスコピック機構およびチルト機構は、例えば、モータ（図示略）により駆動される。

テレスコピック機構４０は、可動コラム４１を有する。可動コラム４１は、インナーチューブ４１１（図１では不図示）およびアウターチューブ４１２を有する。インナーチューブ４１１は、内部にステアリングシャフト２０を収容する。インナーチューブ４１１は軸受（図示略）を介してステアリングシャフト２０を支持する。ステアリングシャフト２０は、インナーチューブ４１１に対して相対的に回転可能である。しかし、ステアリングシャフト２０とインナーチューブ４１１とは相対的に前後方向には移動（スライド）しない。アウターチューブ４１２は、内部にインナーチューブ４１１を収容する。インナーチューブ４１１とアウターチューブ４１２とは相対的に回転しないが、相対的に前後方向には移動（スライド）する。すなわち、ステアリングホイールの操作によるステアリングシャフト２０の回転に対し、インナーチューブ４１１およびアウターチューブ４１２は回転しない。インナーチューブ４１１およびステアリングシャフト２０がアウターチューブ４１２に対して前後方向に移動（スライド）することによって、ステアリングホイールの前後方向の位置が調整される。

図２（Ａ）は、ステアリング装置１のＡ−Ａ断面図であり、図２（Ｂ）は、ステアリング装置１のＢ−Ｂ断面図である。ハウジング３０は、ハウジング本体３１および蓋３２を有する。ハウジング本体３１は、ブシュ１０を介してインナーチューブ４１１およびステアリングシャフト２０を支持している。インナーチューブ４１１はブシュ１０すなわちハウジング３０に対し回転しないので、ブシュ１０は回転しない軸を支持しているといえる。ハウジング本体３１の上部（ステアリングシャフト２０から見てブシュ１０と反対側）は開口している。蓋３２は、この開口を覆っている。

蓋３２は、複数箇所（この例では２箇所）の孔を有する。孔にはピン３３が挿入されている。ピン３３とインナーチューブ４１１との間には、ワッシャ３５が設けられている。ワッシャ３５には、バネ３４により荷重が与えられている。すなわち、インナーチューブ４１１およびステアリングシャフト２０は、バネ３４により上から押さえつけられている。バネ３４は、例えば皿バネである。ワッシャ３５は、例えば金属または樹脂で形成される。蓋３２の詳細については後述する。

この例で、バネ３４とブシュ１０とは、軸方向（前後方向）において同じ位置に設けられている。このようにバネ３４と軸方向において同じ位置に設置するためには、円筒形状のブシュを用いることはできない。ブシュ１０をＵ字形状とすることにより、バネ３４とブシュ１０とを同位相とすることが可能となる。そのため、可動コラム４１の全長を短くすることができ、ひいてはテレスコピック機構４０を小さく構成することが可能となる。また、インナーチューブ４１１およびステアリングシャフト２０をしっかりと支持するため、ブシュの摺動範囲は１８０°程度確保することが求められる。しかし、外周が円弧形状のブシュを用いたのでは、ハウジング本体３１に対してブシュが回転してしまい、ブシュの位置ずれが起こる可能性がある。そこで本実施形態のブシュ１０は、Ｕ字形状を採用している。

図３は、ブシュ１０の外観を示す図であり、図４は、ブシュ１０のＩＶ−ＩＶ断面図である。ブシュ１０は、円弧部１１、回転抑制部１２、および回転抑制部１３を有する。円弧部１１、回転抑制部１２、および回転抑制部１３は、金属で一体形成されている。金属は、単体金属でも合金でもよく、さらに、全体が単一の層で形成されていても、多層構造（例えばバイメタル）を有していてもよい。

さらに、ブシュ１０の摺動面には、バインダー樹脂および添加物を含むコーティング層が形成されてもよい。バインダー樹脂としては、熱硬化性樹脂、例えば、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、およびフェノール樹脂の少なくとも１種を用いることができる。添加物は、例えば、固体潤滑剤を含む。固体潤滑剤は、摩擦特性を改善するために添加される。固体潤滑剤は、例えば、グラファイト、ＭｏＳ₂、ＷＳ₂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ｈ−ＢＮ、ＣＦ、およびＳＢ₂Ｏ₃のうち少なくとも１種を含む。

円弧部１１は、軸方向に垂直な断面における外周面が円弧を描く部分である。回転抑制部１２および回転抑制部１３は、この断面における外周面が、円弧部１１の外接円の外側に出る部分を有する形状を有する。この例で、回転抑制部１２および回転抑制部１３は直線形状を有する直線部である。ブシュ１０のサイズはステアリングシャフト２０等のサイズに応じて設計されるが、一例として、円弧部１１の内周の半径ｄは２０〜３０ｍｍ、回転抑制部１２および回転抑制部１３の長さＬは１ｍｍ〜１０ｍｍである。

回転抑制部１２および回転抑制部１３の長さは、半径ｄの５％を超えることが好ましい。ステアリングシャフト２０に振動が入力された場合、摩擦によりブシュ１０に微小な回転荷重が入力される。入力された回転荷重よりもブシュ１０の降伏点が大きい場合、ブシュ１０の回転抑制効果が得られる。回転抑制効果を得るための回転抑制部１２および回転抑制部１３の長さは使用条件等により異なるが、本願発明者らのコンピュータシミュレーションの一つの結果によれば、回転抑制部１２および回転抑制部１３の長さが半径ｄの５％以上であれば一定の回転抑制効果が得られることがわかった。

回転抑制部１２および回転抑制部１３は、ハウジング本体３１に張力を与え、ハウジング本体３１に固定されやすくするため、外側に向かって開いている。すなわち、円弧部１１の端部間の距離よりも、回転抑制部１２と回転抑制部１３との間の距離の方が広い。

図５は、蓋３２の実施例１を示す図である。図５は、軸方向に垂直な断面を示している。以下の図も同様である。この例で、蓋３２は、平板形状を有している。ブシュ１０の回転抑制部１２および回転抑制部１３は、ハウジング３０の内周面のうち、軸方向に垂直な断面が円弧形状を有さない面（非円弧面）に沿って開口まで延びている。ブシュ１０は、ハウジング３０の開口部において蓋３２と接している。この例によれば、蓋３２の形状を平板形状とすることができ、後述するように脚部を設けると比較して蓋の製造コストを低減することができる。

図６は、蓋３２の実施例２を示す図である。この例で、蓋３２は、基材部３２１および脚部３２２を有する。基材部３２１は、この断面においてハウジング３０の開口を覆う形状を有している。脚部３２２は、基材部３２１から、ハウジング３０の内周面に沿って底面に向かって（すなわちブシュ１０に向かって）延びている。脚部３２２は、ハウジング３０の内周面の途中でブシュ１０と接している。この例によれば、脚部３２２の長さを適切に設計することにより、図５の例よりも強い力でブシュ１０を抑えることができる。

図７は、蓋３２の実施例３を示す図である。実施例３は、実施例２の変形である。この例で、ブシュ１０は回転抑制部１２および回転抑制部１３を有しておらず、円弧部１１のみを有している。蓋３２の脚部３２２は、円弧部１１の端部まで延びており、円弧部１１の端部においてブシュ１０と接している。この例によれば、図６の例と比較してブシュ１０の製造コストを低減することができる。

図８は、蓋３２の実施例４を示す図である。この例で、蓋３２は脚部３２２を有しておらず、代わりに凹部（穴）３２３を有している。ブシュ１０の回転抑制部１２および回転抑制部１３は、ハウジング３０からはみ出す長さを有している。凹部３２３は、回転抑制部１２および回転抑制部１３に相当する位置に設けられている。回転抑制部１２および回転抑制部１３は、凹部３２３にはめ込まれる。この例によれば、凹部３２３の位置により、ハウジング３０に対するブシュ１０の位置を決めることができる。図５〜７の例では、ハウジング３０に対するブシュ１０の位置を決めるため、ハウジング３０の内周面に凸部（図示略）を設け、この凸部に合わせてブシュ１０を嵌め合わせることが好ましい。これに対し図８の例によれば、ハウジング３０の内周面に位置決めのための凸部を設ける必要がなく、ハウジング３０の加工を省略することができる。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下の変形例のうち２つ以上のものが組み合わせて用いられてもよい。

蓋３２は、必ずしもハウジング３０の全長に渡って開口を覆っている必要はなく、ハウジング３０の上部の開口の少なくとも一部を覆っていればよい。

回転抑制部１２および回転抑制部１３の長さ（軸方向に垂直な断面における、円弧部１１の端部からの長さ）は、異なっていてもよい。この場合において、回転抑制部１２および回転抑制部１３の少なくとも一方の長さがゼロであってもよい。すなわち、回転抑制部１２および回転抑制部１３の少なくとも一方が省略されてもよい。この場合、脚部３２２の長さは、回転抑制部１２および回転抑制部１３の長さに合わせて設計される。

回転抑制部１２および回転抑制部１３の形状は実施形態で説明した直線形状に限定されない。ブシュ１０の回転を抑制できる形状であれば、軸方向に垂直な断面における外周面の形状は直線でなく、円弧形状、または凹凸を有する形状（波形、ノコギリ型等）であってもよい。

円弧部１１の形状は実施形態で例示したものに限定されない。実施形態では、円弧の中心角が１８０°である例を示した。しかし、円弧部１１の円弧の中心角は、１８０°より小さくてもよいし、大きくてもよい。

ステアリング装置１の具体的構造は、実施形態で説明したものに限定されない。さらに、ブシュ１０の用途はステアリング装置に限定されず、どのような装置に利用されてもよい。ブシュ１０は上部が開放されているので、特に、図２で例示したように、軸に荷重をかける位置（バネ３３が設けられている位置）と軸を支持する位置（ブシュ１０が設けられている位置）が重なる構造を採用することができるので、このような構造の装置に好適である。

１…ステアリング装置
１０…ブシュ
１１…円弧部
１２…回転抑制部
１３…回転抑制部
２０…ステアリングシャフト
３０…ハウジング
３１…ハウジング本体
３２…蓋
３２１…基材部
３２２…脚部
３２３…凹部
３３…ピン
３４…バネ
３５…ワッシャ
４０…テレスコピック機構
４１…可動コラム
４１１…インナーチューブ
４１２…アウターチューブ
５０…チルト機構

Claims

開口を有し、軸を収容するハウジングと、
前記ハウジングに固定され、前記軸を支持し、非円筒形状を有する軸受と、
前記開口を覆った状態で前記軸受と接する蓋と
を有する軸受装置。
前記ハウジングは、前記軸受を固定する位置における前記軸に垂直な断面において、内周面が円弧面および当該円弧面の端部から当該円弧面の外接円の外側に延びる非円弧面を有し、
前記蓋は、
前記開口を覆う基材部と、
前記基材部から前記非円弧面に沿って延び、前記軸受と接する脚部と
を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
前記軸受は、前記円弧面に沿った形状の円弧部を有し、
前記脚部は、前記円弧面と前記非円弧面との境界において前記軸受と接する
ことを特徴とする請求項２に記載の軸受装置。
前記軸受は、
前記円弧面に沿った形状の円弧部と、
前記非円弧面に沿った形状の非円弧部と
を有し、
前記脚部は、前記非円弧面において前記軸受と接する
ことを特徴とする請求項２に記載の軸受装置。
前記ハウジングは、前記軸受を固定する位置における前記軸に垂直な断面において、内周面が円弧面および当該円弧面の端部から当該円弧面の外接円の外側に延びる非円弧面を有し、
前記軸受は、
前記円弧面に沿った形状の円弧部と、
前記非円弧面に沿った形状の非円弧部と
を有し、
前記蓋は、前記非円弧部の前記開口側の端部において前記軸受と接する
ことを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
前記蓋は、平板形状を有する
ことを特徴とする請求項５に記載の軸受装置。
前記蓋は、前記ハウジング側の面に凹部を有し、
前記非円弧部の端部は、前記凹部に嵌め合わされる
ことを特徴とする請求項５に記載の軸受装置。