JP3903516B2 - Current-carrying ball bearing - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明に係る通電式玉軸受は、例えば自動車用操舵装置に組み込んで、金属製のステアリングシャフトを、金属製のステアリングコラムの内側に回転自在に支持する為に利用する。
【0002】
【従来の技術】
自動車用操舵装置を構成するステアリングホイール部分には、警音器(ホーン)のスイッチを設ける必要上、電気配線を行なうが、この電気配線は、車体とは絶縁されたコード等を流れる回路と、車体を通じて流れるアース回路とから構成する。一方、上記ステアリングホイールを上端部に支持したステアリングシャフトは、車体に支持されたステアリングコラムの内側に、上下1対の玉軸受を介して、回転自在に支持している。ステアリングシャフトとステアリングコラムとが金属製である場合、上記玉軸受が上記アース回路の一部を構成するが、玉軸受を構成する玉に電流を流すと、この玉の転動面、並びに内外輪の軌道面が電気的に腐食する為、玉軸受の耐久性が損なわれてしまう。
【0003】
この為従来から、実開昭63−28921号公報、実開平1−139123号公報、同4−88525号公報、同6−14547号公報、同6−14548号公報等に記載された様な通電式玉軸受が、自動車用操舵装置等、電気が流れる部分に使用されていた。これら従来から知られている通電式玉軸受は、弾性を有する金属製の線材を、内輪の端部外周面並びに外輪の端部内周面に形成した凹溝に係止したり、或は合成樹脂製の保持器の一部に金属板を、この保持器を射出成形する際にインサートしている。これら従来構造の場合には、上記線材又は金属板が内輪と外輪とを電気的に導通させて、玉に電流が流れる事を防止し、この玉の転動面、並びに内外輪の軌道面が電気的に腐食する事を防止する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様な構造を有する従来の通電式玉軸受の場合、次の様な点を改良する事が望まれている。先ず、金属製の線材を内輪の端部外周面並びに外輪の端部内周面に形成した凹溝に係止する構造の場合、例えば軸受メーカーから自動車用操舵装置を組み立てる自動車メーカーに玉軸受を搬送する際に、この線材が外れる可能性があった。線材が外れた玉軸受を、気付かずにそのまま自動車用操舵装置に組み付けた場合、玉軸受の耐久性が損なわれる。又、線材が内輪と外輪との一方と共に回転し、他方に対して摺動する為、摺動部の滑り速度が速く(摺動部の単位時間当りの滑り量が多く)なり、摺動部の摩耗が進み易い。
【0005】
これに対して、合成樹脂製の保持器の一部に金属板をインサートする構造の場合には、金属板付の合成樹脂製保持器の製造作業が面倒で、コストが嵩むだけでなく、通電式でない一般の玉軸受との間で保持器を共用できない。この為、通電式玉軸受専用の保持器が必要になり、部品の種類増加により、やはりコストが嵩む原因となる。
本発明の通電式玉軸受は、上述の様な不都合を何れも解消すべく、考えたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の通電式玉軸受は、従来から知られている通電式玉軸受と同様に、外周面に深溝型の内輪軌道を有する内輪と、内周面に深溝型の外輪軌道を有する外輪と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の玉と、これら複数の玉を転動自在に保持する、合成樹脂製の保持器と、上記内輪と外輪とを電気的に導通させる通電部材とを備える。
【0007】
特に、本発明の通電式玉軸受に於いては、上記通電部材は弾性を有する金属製の線材を曲げ形成する事により、中間部を略コ字形に形成すると共に、両端部に、上記内輪及び外輪の軸方向に関して同じ方向に折れ曲がって、更にそれぞれの先端部がこれら内輪及び外輪の円周方向に向けて折れ曲がった、1対の係止部を設けたものであり、上記保持器の一部で円周方向に離れた2個所位置に、この保持器の軸方向端面側に通じる入口部と、この入口部の奥端からこの保持器の円周方向に向け折れ曲がった折れ曲がり部とを備えた断面L字形で、この保持器の軸方向端面及びこの保持器の内外両周面に開口して、上記通電部材の一部を係脱自在な係止切り欠きを、この保持器の直径方向に亙り形成している。そして、これら両係止切り欠きに上記両係止部を係合した状態で上記通電部材の中間部は、上記内輪の外周面の一部で上記内輪軌道から外れた部分と上記外輪の内周面の一部で上記外輪軌道から外れた部分とに弾性的に当接している。
【0008】
【作用】
上述の様に構成される本発明の通電式玉軸受の場合、内輪と外輪とは通電部材により電気的に導通されており、外輪と内輪との間で流れる電流の大部分は、電気抵抗の小さな上記通電部材を通る。この為、玉を流れる電流は僅少となり、玉の転動面や内外輪の軌道面に電気的な腐食が生じる事がなくなる。又、上記通電部材は保持器と共に回転するので、この通電部材と内輪及び外輪との摺動部の滑り速度は、これら内輪と外輪との相対速度の半分程度になる。従って、上記摺動部の摩耗を少なく抑えて、通電式玉軸受の性能を安定させると共に耐久性向上を図れる。
【0009】
又、上記通電部材は、その両端部に形成した1対の係止部を、合成樹脂製の保持器に形成した1対の係止切り欠きに係合させる事により保持器に装着するので、この保持器の製作が面倒になる事がない。又、この保持器は、上記両係止切り欠きに上記通電部材の両端部に設けた1対の係止部を係合させなければ、通電式でない一般の玉軸受用の保持器として利用できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1〜2は、本発明に関する参考例の1例を示している。外周面に深溝型の内輪軌道1を有する内輪2と、内周面に深溝型の外輪軌道3を有する外輪4とを同心に配置している。そして、上記内輪軌道1と外輪軌道3との間に複数の玉5、5を、転動自在に設けている。これら複数の玉5、5は、合成樹脂を射出成形する事により一体成形した保持器6により、転動自在に保持している。図示の例では、この保持器6として、冠型の保持器6を使用している。この冠型の保持器6は、円環状の基部7の軸方向片面(図1の裏面、図2の上面)に、部分円筒面状若しくは部分球面状の凹部8、8を形成すると共に、これら各凹部8、8の開口縁部にそれぞれ弾性爪片9、9を設け、これら凹部8、8及び弾性爪片9、9により囲まれる部分をポケット10、10としている。上記各玉5、5は、上記各弾性爪片9、9の先端同士の間隔を弾性的に広げた状態で、上記各ポケット10、10内に押し込む。そして、押し込んだ状態で上記各玉5、5は上記各ポケット10、10内に、転動自在に保持される。
【0011】
本参考例の通電式玉軸受の場合には、上記保持器6を構成する基部7の軸方向他面(図1の表面、図2の下面)の一部に係止切り欠き11を形成し、この係止切り欠き11に、通電部材12の中間部に形成した係止部13を係合させている。上記係止切り欠き11は、上記基部7の直径方向に亙り形成し、上記軸方向他端面の他、上記基部7の内外両周面に開口している。この様な係止切り欠き11は、円筒面状の奥部14と、この奥部14から連続し、上記基部7の軸方向他端面側の開口部分に形成した開口部15とから成る。この開口部15は、上記奥部14の内径R14よりも小さな幅寸法W15を有する。
【0012】
一方、上記通電部材12は、ステンレスのばね鋼等、弾性を有する金属製の線材を曲げ形成する事により形成したもので、中間部に上記係止部13を有する。この係止部13は、上記線材を円形に湾曲させて成る先端部16と、この先端部から連続する基部17とを備える。このうちの先端部16の外径D16は、上記係止切り欠き11を構成する開口部15の幅寸法W15よりも大きく、奥部14の内径R14とほぼ同じ(W15<D16≒R14)としている。又、上記通電部材12の両側部分は大きく湾曲させて、導通部18、18としている。
【0013】
上述の様な通電部材12は、上記各導通部18、18を、曲率半径を大きくする方向に弾性変形させつつ、前記内輪2の端部外周面と外輪4の端部内周面との間の環状空間19内に挿入する。挿入後、上記各導通部18、18に付与していた力を解除すれば、これら各導通部18、18が、曲率半径を小さくする方向に弾性的に復元する。この結果、これら各導通部18、18が、図1に示す様に、上記内輪2の端部外周面で前記内輪軌道1から外れた部分と、上記外輪4の端部内周面で前記外輪軌道3から外れた部分とに弾性的に当接する。
【0014】
尚、上記保持器6側の係止切り欠き11と通電部材12側の係止部13とを係合させる作業は、上記保持器6を玉軸受に組み込む以前に行なっても、或はこの保持器6を玉軸受に組み込んだ後に行なっても良い。組み込む以前に行なう際には、上記係止部13を上記係止切り欠き11に、上記保持器6の外径側開口又は内径側開口から挿入する。そして、通電部材12を結合した保持器6を、上記環状空間19内に押し込む。この際、前記各弾性爪片9、9は、弾性変形しつつ、前記各玉5、5が前記各ポケット10、10内に進入する事を許容する。又、組み付け後に行なう場合には、上記係止部13の先端部16と上記係止切り欠き11の開口部15との一方又は双方が弾性変形しつつ、上記先端部16が開口部15を通過する事を許容する。そして、通過後は弾性的に復元して、上記係止部13が上記係止切り欠き11から抜け出る事を阻止する。尚、保持器6の基部7の内周面と内輪2の端部外周面との間、又はこの基部7の外周面と外輪4の端部内周面との間に、上記係止部13を挿入できるだけの隙間が存在すれば、上記保持器6を玉軸受に組み込んだ後、上記係止部13を上記係止切り欠き11に、上記基部7の内周面側の開口又は外周面側の開口から係合させる事もできる。
【0015】
上述の様に構成される本参考例の通電式玉軸受の場合、上記内輪2と外輪4とは、通電部材12を構成する1対の導通部18、18により電気的に導通されている。これら各導通部18、18と内輪2の端部外周面及び外輪4の端部内周面との間には、グリース等の潤滑剤が存在しないか、仮に存在しても極く僅かである。従って、これら各導通部18、18と内輪2の外周面及び外輪4の内周面との当接部の電気抵抗は小さい。これに対して、前記各玉5、5の転動面と前記内輪軌道1及び外輪軌道3との間には、グリース等の潤滑剤の膜が存在する。従って、これら各玉5、5の転動面と前記内輪軌道1及び外輪軌道3との当接部の電気抵抗は比較的大きい。従って、上記外輪4と内輪2との間で流れる電流の大部分は、上記通電部材12を構成する1対の導通部18、18を通る。この為、上記各玉5、5を流れる電流は僅少となり、これら各玉5、5の転動面や、上記内輪軌道1及び外輪軌道3に電気的な腐食が生じる事がなくなる。
【0016】
又、上記通電部材12は保持器6と共に回転するので、この通電部材12を構成する1対の導通部18、18と上記内輪2の端部外周面及び外輪4の端部内周面との摺動部の滑り速度(各当接部の単位時間当りの滑り量)は、これら内輪2と外輪4との相対速度の半分程度になる。従って、上記各摺動部の摩耗を少なく抑えて、通電式玉軸受の性能を安定させると共に耐久性向上を図れる。
【0017】
又、上記通電部材12は、その中央部に形成した係止部13を、合成樹脂製の保持器6に形成した係止切り欠き11に係合させる事により、この保持器6に装着するので、この保持器6の製作が面倒になる事がない。即ち、本参考例の通電式玉軸受を構成する保持器6は、上記係止切り欠き11を設けた以外、一般的な冠型保持器と同様である。又、この係止切り欠き11は、合成樹脂を射出成形する事により、前記各ポケット10、10を形成するのと同時に形成する事ができる。従って、上記保持器6のコストが嵩む事はない。
【0018】
更に、この保持器6に設けた上記係止切り欠き11と、上記通電部材12に設けた上記係止部13とを係合させた後は、これら係止切り欠き11と係止部13とが不用意に外れる事はない。従って、搬送中に上記通電部材12が外れる事がなく、通電部材12が外れた玉軸受を組み込む事でこの玉軸受の耐久性を損なう事がない。更に、上記保持器6は、上記係止切り欠き11に上記通電部材12の係止部13を係合させなければ、通電式でない一般の玉軸受用の保持器として利用できる。従って、通電式でない一般の玉軸受との間で保持器を共用できる。この為、通電式玉軸受専用の保持器が不要になり、部品の種類増加を抑えて、やはり通電式玉軸受のコストが嵩む事を防止できる。
【0019】
次に、図3〜4は、本発明の実施の形態の1例を示している。本例の場合には、保持器6の軸方向端面である、この保持器6を構成する基部7の軸方向他面(図3の表面、図4の下面)の一部で円周方向に離れた2個所位置に、それぞれ係止切り欠き11a、11aを形成している。そして、これら両係止切り欠き11a、11aに、通電部材12aの両端部に形成した係止部13a、13aを係合させている。上記両係止切り欠き11a、11aは、上記基部7の直径方向に亙り形成し、上記軸方向他端面の他、上記基部7の内外両周面に開口している。これら各係止切り欠き11a、11aは、それぞれ断面L字形に形成したもので、上記基部7の軸方向他端面側に通じる入口部20と、この入口部20の奥端から円周方向に向け直角に折れ曲がった折れ曲がり部21とから成る。
【0020】
一方、上記通電部材12aは、ステンレスのばね鋼等、弾性を有する金属製の線材を曲げ形成する事により形成したもので、両端部に上記係止部13a、13aを形成している。これら両係止部13a、13aは、上記線材の両端部を、内輪2及び外輪4の軸方向(図3の表裏方向、図4の上下方向)に関して同じ方向に折り曲げて成る。更に、上記両係止部13a、13aの先端部は、それぞれ上記各係止切り欠き11a、11aの折れ曲がり部21と同じ方向に直角に折り曲げて、上記両係止部13a、13aをL字形に形成している。又、上記通電部材12aの中間部は、略コ字形に曲げ形成して成り、両端部に形成した上記両係止部13a、13a同士の距離を近づけ合う方向の弾力を付与している。
【0021】
上述の様な通電部材12aは、上記両係止部13a、13aを上記両係止切り欠き11a、11aに係止した状態で、上記保持器6と共に、内輪2の端部外周面と外輪4の端部内周面との間の環状空間19内に挿入する。この挿入作業の間、上記通電部材12aに、この通電部材12aの中間部2個所位置に設けた湾曲部22、22の曲率半径を大きくする方向の力を付与しておく。そして、挿入後にこの力を解除すれば、上記各湾曲部22、22が、曲率半径を小さくする方向に弾性的に復元する。この結果、図3に示す様に、これら各湾曲部22、22の外周縁が上記外輪の端部内周面で外輪軌道3から外れた部分に、これら各湾曲部22、22と上記各係止部13a、13aとの間部分の内周縁が上記内輪2の端部外周面に、それぞれ弾性的に当接する。上記係止切り欠き11a、11a及び係止部13a、13aの形状が第1例の場合とは異なった事に伴い、これら係止切り欠き11a、11aと係止部13a、13aとの係合を、保持器6の基部7の外周面側開口又は内周面側開口からしか行なえない以外の構成及び作用は、前述した参考例の場合とほぼ同様である。
【0022】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成され作用する為、安価でしかも優れた耐久性及び信頼性を備え、しかも低トルクの通電式玉軸受を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に関する参考例の1例を示す正面図。
【図2】 この参考例に組み込む保持器及び通電部材のみを取り出して分解し、その一部を図1の上方から見た図。
【図3】 本発明の実施の形態の1例を示す正面図。
【図4】 この実施の形態の1例に組み込む保持器及び通電部材のみを取り出して分解し、その一部を図3のA矢視方向から見た図。
【符号の説明】
1 内輪軌道
2 内輪
3 外輪軌道
4 外輪
5 玉
6 保持器
7 基部
8 凹部
9 弾性爪片
10 ポケット
11、11a 係止切り欠き
12、12a 通電部材
13、13a 係止部
14 奥部
15 開口部
16 先端部
17 基部
18 導通部
19 環状空間
20 入口部
21 折れ曲がり部
22 湾曲部 [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The energizing ball bearing according to the present invention is incorporated in, for example, an automobile steering device, and is used to rotatably support a metal steering shaft inside a metal steering column.
[0002]
[Prior art]
On the steering wheel portion constituting the automobile steering device, an electrical wiring is performed because it is necessary to provide a switch of a horn, and this electrical wiring is a circuit that flows through a cord or the like that is insulated from the vehicle body, It consists of an earth circuit that flows through the car body. On the other hand, a steering shaft that supports the steering wheel at its upper end is rotatably supported via a pair of upper and lower ball bearings inside a steering column supported by the vehicle body. When the steering shaft and the steering column are made of metal, the ball bearing constitutes a part of the earth circuit. When a current is passed through the ball constituting the ball bearing, the rolling surface of the ball and the inner and outer rings As a result, the durability of the ball bearing is impaired.
[0003]
For this reason, the current supply as described in Japanese Utility Model Laid-Open Nos. 63-28921, 1-139123, 4-88525, 6-14547, 6-14548, etc. Type ball bearings have been used in parts where electricity flows, such as automobile steering systems. These conventionally known energized ball bearings are made by locking an elastic metal wire rod into the outer circumferential surface of the inner ring end and the inner circumferential surface of the outer ring end, or synthetic resin. A metal plate is inserted into a part of the cage made of metal and is inserted when the cage is injection molded. In the case of these conventional structures, the wire or metal plate electrically connects the inner ring and the outer ring to prevent a current from flowing through the ball, and the rolling surface of the ball and the raceway surface of the inner and outer rings Prevents electrical corrosion.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of a conventional energized ball bearing having the above-described structure, it is desired to improve the following points. First, in the case of a structure in which a metal wire is locked in a groove formed in the outer peripheral surface of the end of the inner ring and the inner peripheral surface of the end of the outer ring, for example, a ball bearing is transported from a bearing manufacturer to an automobile manufacturer that assembles an automobile steering device. When doing this, there was a possibility that this wire would come off. When the ball bearing from which the wire has been detached is assembled in an automobile steering device without being noticed, the durability of the ball bearing is impaired. In addition, since the wire rotates together with one of the inner ring and the outer ring and slides with respect to the other, the sliding speed of the sliding part is high (the sliding part has a large sliding amount per unit time), and the sliding part Easier to wear.
[0005]
On the other hand, in the case of a structure in which a metal plate is inserted into a part of a synthetic resin cage, the manufacturing work of the synthetic resin cage with the metal plate is troublesome and not only increases the cost, but also energized. The cage cannot be shared with general ball bearings that are not. For this reason, a dedicated cage for the current-carrying ball bearing is required, and the increase in the types of parts also causes an increase in cost.
The energizing ball bearing of the present invention has been conceived to eliminate any of the above-mentioned disadvantages.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The current-carrying ball bearing of the present invention is an inner ring having a deep groove type inner ring raceway on the outer peripheral surface, and an outer ring having a deep groove type outer ring raceway on the inner peripheral surface, as in the case of conventionally known current-carrying ball bearings, a plurality of balls disposed rollably between these inner raceway and the outer ring raceway, to hold a plurality of balls rollably, electrical and steel cage synthetic resin, and the inner ring and the outer ring And a current-carrying member that conducts to.
[0007]
In particular, in the current-carrying ball bearing of the present invention, the current-carrying member is formed by bending a metal wire having elasticity to form an intermediate portion in a substantially U-shape, and at both ends, the inner ring and A part of the above cage is provided with a pair of locking parts bent in the same direction with respect to the axial direction of the outer ring, and further, each tip part being bent toward the circumferential direction of the inner ring and the outer ring. And provided at two positions separated in the circumferential direction by an inlet portion that leads to the axial end face side of the cage, and a bent portion that is bent from the back end of the inlet portion toward the circumferential direction of the cage. An L-shaped cross-section that opens in the axial end face of the cage and both the inner and outer peripheral surfaces of the cage, and has a locking notch that allows a part of the energizing member to be engaged and disengaged in the diameter direction of the cage. It is forming a resentment . The intermediate portion of the current-carrying member in a state where the both locking portions are engaged with the both locking notches is a part of the outer peripheral surface of the inner ring that is out of the inner ring raceway and the inner periphery of the outer ring. Part of the surface is elastically in contact with a portion deviated from the outer ring raceway.
[0008]
[Action]
In the case of the current-carrying ball bearing of the present invention configured as described above, the inner ring and the outer ring are electrically connected by the current-carrying member, and most of the current flowing between the outer ring and the inner ring is the electric resistance. It passes through the small current-carrying member. For this reason, the current flowing through the ball becomes very small, and electrical corrosion does not occur on the rolling surface of the ball and the raceway surface of the inner and outer rings. Further, since the energizing member rotates together with the cage, the sliding speed of the sliding portion between the energizing member and the inner ring and the outer ring is about half of the relative speed between the inner ring and the outer ring. Therefore, the wear of the sliding portion can be suppressed to a low level, the performance of the energizing ball bearing can be stabilized and the durability can be improved.
[0009]
In addition, the current-carrying member is attached to the cage by engaging a pair of locking portions formed on both ends thereof with a pair of locking notches formed on the synthetic resin cage. The production of this cage is not troublesome. Further, this cage can be used as a cage for general ball bearings that are not energized unless a pair of locking portions provided at both ends of the current-carrying member are engaged with the both locking notches. .
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 and 2 show an example of a reference example related to the present invention . An
[0011]
In the case of the current-carrying ball bearing of this reference example , a locking notch 11 is formed on a part of the other axial surface (the front surface in FIG. 1 and the lower surface in FIG. 2) of the
[0012]
On the other hand, the energizing
[0013]
The energizing
[0014]
Note that the operation of engaging the locking notch 11 on the
[0015]
In the case of the energizing ball bearing of this reference example configured as described above, the
[0016]
Further, since the energizing
[0017]
The energizing
[0018]
Further, after engaging the locking notch 11 provided on the
[0019]
Next, FIGS. 3 to 4 show an example of an embodiment of the present invention. In the case of this example, a part of the other axial surface of the
[0020]
On the other hand, the energizing member 12a is formed by bending a metal wire having elasticity, such as stainless spring steel, and the
[0021]
The current-carrying member 12a as described above, together with the
[0022]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured and operates as described above, it is possible to realize a low-torque energized ball bearing that is inexpensive and has excellent durability and reliability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an example of a reference example related to the present invention .
FIG. 2 is a view of only a cage and a current-carrying member incorporated in this reference example , taken out and disassembled, and a part thereof as seen from above in FIG.
FIG. 3 is a front view showing an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view in which only a cage and an energizing member incorporated in an example of this embodiment are taken out and disassembled, and a part thereof is viewed from the direction of arrow A in FIG. 3;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
18
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