JP4096393B2 - Steering column bearing and bearing device using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のステアリングコラムシャフトを支承するステアリングコラム用軸受及びこれを用いた軸受装置に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
自動車のステアリングコラムシャフトを支承するステアリングコラム用軸受としては、鋼製ボールからなる転がり軸受又は合成樹脂からなるすべり軸受が使用されている。一般に、自動車のステアリングコラムシャフトを支承する軸受に対しては、荷重や速度などの回転条件は差ほど厳しくないが、アイドリング時等にステアリングコラムシャフトに作用する振動を吸収する振動吸収性や摩擦トルクの安定性が要求される。
【0003】
転がり軸受は、その摩擦トルクは安定しているものの振動吸収性に劣り、また転がり軸受が固定されるハウジング及び転がり軸受に支承されるステアリングコラムシャフトの寸法精度を高精度に仕上げる必要があるため、軸受自体の高価な点に加えて加工コストも高くなるという問題がある。
【0004】
合成樹脂からなるすべり軸受は、上記転がり軸受に比べ、価格が安く、振動吸収性に優れるという利点を有するものの、すべり軸受とステアリングコラムシャフトとの間に適度のクリアランス(軸受隙間)を必要とするため、ステアリングコラムシャフトに生じる振動によりステアリングコラムシャフトと軸受との間に衝突音を発生し、自動車を運転する者に不快音として伝達されるという問題がある。この衝突音の発生を抑制するべく、クリアランスを小さくするとステックスリップ現象を生じ、摩擦トルクの安定性を阻害するという問題が生じる。
【0005】
上記に鑑み本出願人は、先に、ステアリング操作時(ハンドル回転時)には、ステアリングコラムシャフトに作用する負荷をより円滑に支承し、アイドリング時等のステアリングコラムシャフトに負荷が加わらない状態においては、ステアリングコラムシャフトに作用する振動を吸収することができるステアリングコラム用軸受を提案した。
【0006】
提案に係るステアリングコラム用軸受は、外輪とこの外輪に一体的に形成された内輪とを有した合成樹脂製のアウターブッシュと、このアウターブッシュの内輪に嵌入されたインナーブッシュとを具備してなるものであって、この軸受では、インナーブッシュの真円度を保持して、ステアリング操作時(ハンドル回転時)には、ステアリングコラムシャフトに作用する負荷を円滑に支承し、アイドリング時等のステアリングコラムシャフトに負荷が加わらない状態においては、ステアリングコラムシャフトに作用する振動を吸収するようにしている。
【0007】
しかしながら、この軸受をハウジングに対し軸方向の抜け止め及び円周方向の回り止めを目的として、軸受をハウジング内に強固に圧入する場合、当該軸受は、その外輪の外周面において圧入されることになるが、外輪と内輪とは、その軸方向に延接された複数個の支持脚によって連結されているので、圧入力が支持脚部分の外周面と支持脚間の外周面とでは異なり、内輪の内周面に保持されて、ステアリングコラムシャフトを支持するインナーブッシュに当該圧入力が均等に作用しなくなり、インナーブッシュの内径寸法精度(真円度)に悪影響を及ぼすという問題がある。
【0008】
また、ハウジングを車体側に固定するための部材(ブラケット)を溶接加工によりハウジング外周面に取付ける場合、溶接加工による溶接ひずみの影響がハウジングの内径寸法精度(真円度)に悪影響をもたらし、ハウジングに固定される軸受のインナーブッシュの内径寸法精度(真円度)を一層悪化させるという問題もある。これらの問題点が複合された場合には、軸受のインナーブッシュの内径寸法精度(真円度)はさらに悪化することになる。軸受のインナーブッシュの内径寸法精度(真円度)の良否は、インナーブッシュとインナーブッシュに支承されるステアリングコラムシャフトとの間の円滑な摺動に影響を与え、これの悪化は、当該円滑な摺動を妨げる結果となり、極力避けなければならない問題である。
【0009】
本発明は、上記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ステアリング操作時(ハンドル回転時)にはステアリングコラムシャフトに作用する負荷をより円滑に支承し、アイドリング時等のステアリングコラムシャフトに負荷が加わらない状態においては、ステアリングコラムシャフトに作用する振動を吸収することができ、しかも、支持脚及び熱による内径寸法精度(真円度)への悪影響がないステアリングコラム用軸受及びこの軸受を用いた軸受装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明のステアリングコラム用軸受は、内面に少なくとも三個の締め代部が形成されて、外面に締め代部に対応して溝が形成された内側円筒部と、この内側円筒部と同心であって、内側円筒部との間で円環状凹所を形成するように内側円筒部の外側に配された外側円筒部とを夫々一体的に有した弾性円筒体を具備している。
【0011】
本発明のステアリングコラム用軸受は、更に、内面が内側円筒部の外面に、外面が外側円筒部の内面に夫々当接し且つ溝を覆うようにして円環状凹所に配された剛性の円環状体を具備している。
【0012】
また本発明のステアリングコラム用軸受においては、内側円筒部の内面は、一対の大径内面と、この一対の大径内面の間に位置した小径内面とを具備しており、小径内面に締め代部が形成されている。
【0013】
上記のステアリングコラム用軸受を用いた本発明の軸受装置においては、当該ステアリングコラム用軸受は、その外側円筒部の外面に形成された軸方向に伸びる複数の凸条部の弾性撓みによってハウジング内に圧入されて、ステアリングコラムシャフトを少なくとも締め代部において内側円筒部の内面に摺接させて支承している。
【0014】
本発明の軸受装置において、ハウジングは、少なくとも一つの舌片部を具備しており、この舌片部は、外側円筒部の外面の凸条部に少なくとも部分的に食い込んで、ハウジングからのステアリングコラム用軸受の抜け出しを防止している。
【0015】
弾性円筒体の材料としては、ゴム弾性体、弾性を有する合成樹脂を例示することができるが、弾性を有する合成樹脂としては、柔軟であってかつ強靱であり、概ねショア硬さ(D型)40〜60、反発弾性値(JIS−K6301)が50〜80を有していてゴム状の弾性挙動を残存しているもので、例えばポリエステル・エーテル共重合体あるいはポリウレタン等を好ましい例として挙げることができる。
【0016】
剛性の円環状体としては、金属、特に鋼、銅合金、アルミニウム合金、繊維強化樹脂、焼結金属等を好ましい例として挙げることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下本発明を、図に示す好ましい実施例に基づいてさらに詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に何等限定されないのである。
【0018】
【実施例】
図1乃至図3において、本例のステアリングコラム用軸受装置1は、ステアリングコラムシャフト2を支承したステアリングコラム用軸受3と、ステアリングコラム用軸受3が圧入固定されるパイプ状のハウジング4とを具備している。
【0019】
ステアリングコラム用軸受3は、ゴム弾性体あるいは弾性を有する合成樹脂で形成された弾性円筒体11を具備している。
【0020】
弾性円筒体11は、内面15に少なくと三個、本例では四個の締め代部16、17、18及び19が形成されて、外面20に締め代部16、17、18及び19の夫々に対応して軸方向に伸びた溝21、22、23及び24が形成された内側円筒部25と、内側円筒部25と同心であって、内側円筒部25との間で円環状凹所26を形成するように内側円筒部25の外側に配された外側円筒部27と、内側円筒部25及び外側円筒部27の夫々の一端面に一体的に形成されて、外側円筒部27よりも大径の外径を有した環状連結部28とを一体的に具備している。
【0021】
四個の締め代部16〜19の夫々は、軸対称に配されて平坦に形成されており、例えばステアリングコラムシャフト2の径rが25.00mmであると、締め代部16と18との間隔及び締め代部17と19との間隔Lが夫々、径rよりも0.01mm〜0.10mm程度短くなるように、すなわちL=24.99mm〜24.90mm程度になるように、好ましくは、L=24.95mm程度になるように形成されている。
【0022】
溝21〜24の夫々は、軸方向において、その一端側では、環状連結部28により閉塞されており、その他端側では、外部に開放されている。
【0023】
内側円筒部25は、その内面15に、一対の大径内面31及び32と、軸方向において一対の大径内面31及び32の間に位置した小径内面33とを具備しており、小径内面33に締め代部16〜19が形成されている。小径内面33は、例えばステアリングコラムシャフト2の径rが25.00mmであると、締め代部16〜19を除くその径Rが径rよりも0.10mm〜0.30mm程度大きくなるように、すなわちR=25.10mm〜25.30mm程度になるように、好ましくはR=25.25mm程度になるように、形成されている。
【0024】
外側円筒部27は、その外面41に軸方向に伸びる複数の鋸歯状の凸条部42が形成されており、凸条部42の弾性撓みによってステアリングコラム用軸受3がハウジング4内に圧入されている。なお、ハウジング4からのステアリングコラム用軸受3の抜け出しを防止するためには、凸条部42を十分撓ませてハウジング4内に圧入されるのがよいが、凸条部42を過度に撓ませると、内側円筒部25の内面15の真円度に影響を与える虞がある。このため、凸条部42の撓みが十分でなくても、ハウジング4からのステアリングコラム用軸受3の抜け出しを防止するために、ハウジング4に切り込み等により舌片部45を予め形成し、ステアリングコラム用軸受3のハウジング4内への圧入後、舌片部45を凸条部42に部分的に食い込ませるようにしてもよい。舌片部45は、ステアリングコラム用軸受3のハウジング4内への圧入前に、予め中心方向に曲げておいて、圧入と共に凸条部42に部分的に食い込ませるようにしてよいが、圧入後に、凸条部42に部分的に食い込ませるように中心方向に曲げてもよい。また、舌片部45は、ハウジング4に一個だけ設けてもよいが、周方向に複数個設けてもよい。
【0025】
以上のステアリングコラム用軸受装置1では、ステアリングコラム用軸受3のハウジング4への圧入の際に、外側円筒部27の縮径が円環状凹所26により内側円筒部25へ伝達されないようになり、内側円筒部25の内面15の内径寸法精度(真円度)が確実に保持される結果、内側円筒部25の内面15とステアリングコラムシャフト2との間には適切なクリアランス(摺動隙間)が維持され、片当たり等の不具合を生じることなくステアリングコラムシャフト2の円滑な摺動を得ることができる。
【0026】
また、ステアリングコラム用軸受装置1では、締め代部16〜19に対応して溝21〜24が設けられているため、弾性円筒体11の内面15に挿入されたステアリングコラムシャフト2が締め代部16〜19における内側円筒部25の適度な弾性的な締め付けにより回転自在に支承される。したがって、アイドリング時等のステアリングコラムシャフト2に負荷が作用しない状態では、ステアリングコラムシャフト2は締め代部16〜19における内側円筒部25に弾性支持されるので、ステアリングコラムシャフト2に作用する振動は吸収され、ステアリングコラムシャフト2と内側円筒部25との間の衝突音の発生は防止され、また、ステアリング操作時にステアリングコラムシャフト2に作用する負荷は内側円筒部25に上述した適切なクリアランス(摺動隙間)をもって円滑に支承されることになる。
【0027】
なお、ステアリングコラム用軸受3は、図4及び図5に示すように、鋼等の剛性材から形成された円環状体12を更に具備していてもよい。
【0028】
鋼製の円環状体12は、内面51が内側円筒部25の外面20に、外面52が外側円筒部27の内面53に夫々当接し且つ溝21〜24の上面を覆うようにして円環状凹所26に配されている。円環状体12は、弾性円筒体11の一体成形と共に円環状凹所26に配されていてもよいが、弾性円筒体11の一体成形後に、円環状凹所26に圧入されて配されてもよい。
【0029】
図4及び図5に示すステアリングコラム用軸受3によれば、当該ステアリングコラム用軸受3のハウジング4への圧入の際に、外側円筒部27の縮径の内側円筒部25への伝達が剛性の円環状体12により更に確実に阻止されるために、内側円筒部25の内面15の内径寸法精度(真円度)がより確実に保持される結果、内側円筒部25の内面15とステアリングコラムシャフト2との間には適切なクリアランス(摺動隙間)がより安定的に確実に維持され、片当たり等の不具合を生じることなくステアリングコラムシャフト2の円滑な摺動を得ることができ、好ましい。
【0030】
【発明の効果】
本発明によれば、ステアリング操作時(ハンドル回転時)にはステアリングコラムシャフトに作用する負荷をより円滑に支承し、アイドリング時等のステアリングコラムシャフトに負荷が加わらない状態においては、当該ステアリングコラムシャフトに作用する振動を吸収することができ、しかも、支持脚及び熱による内径寸法精度(真円度)への悪影響をなくし得るステアリングコラム用軸受及びこの軸受を用いた軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好ましい一実施例の図2に示すI−I線断面図である。
【図2】図1に示す実施例のII−II線断面図である。
【図3】図1に示す実施例の平面図である。
【図4】本発明の好ましい他の実施例の図5に示すIV−IV線断面図である。
【図5】図4に示す実施例のV−V線断面図である。
【符号の説明】
1 ステアリングコラム用軸受装置
2 ステアリングコラムシャフト
3 ステアリングコラム用軸受
4 ハウジング
11 弾性円筒体
15 内面
16、17、18、19 締め代部
20 外面
21、22、23、24 溝
25 内側円筒部
26 円環状凹所
27 外側円筒部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a steering column bearing for supporting a steering column shaft of an automobile and a bearing device using the same.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
As a steering column bearing for supporting a steering column shaft of an automobile, a rolling bearing made of steel balls or a sliding bearing made of synthetic resin is used. Generally, for bearings that support the steering column shaft of an automobile, the rotational conditions such as load and speed are not so severe, but vibration absorption and friction torque that absorbs the vibration acting on the steering column shaft during idling etc. Stability is required.
[0003]
Although the rolling bearing has a stable friction torque, it is inferior in vibration absorption, and it is necessary to finish the dimensional accuracy of the housing to which the rolling bearing is fixed and the steering column shaft supported by the rolling bearing with high accuracy. In addition to the expensive point of the bearing itself, there is a problem that the processing cost is increased.
[0004]
A plain bearing made of synthetic resin has the advantages of low cost and excellent vibration absorption compared to the above rolling bearing, but requires an appropriate clearance (bearing gap) between the slide bearing and the steering column shaft. Therefore, there is a problem that a collision sound is generated between the steering column shaft and the bearing due to vibration generated in the steering column shaft, and is transmitted as an unpleasant sound to the driver of the automobile. If the clearance is reduced in order to suppress the occurrence of the collision noise, a stick slip phenomenon occurs, which causes a problem that the stability of the friction torque is hindered.
[0005]
In view of the above, the present applicant firstly supports the load acting on the steering column shaft more smoothly during steering operation (when the steering wheel rotates), and in a state where no load is applied to the steering column shaft during idling or the like. Has proposed a steering column bearing that can absorb vibrations acting on the steering column shaft.
[0006]
A steering column bearing according to the proposal includes an outer bush made of synthetic resin having an outer ring and an inner ring integrally formed with the outer ring, and an inner bush fitted into the inner ring of the outer bush. With this bearing, the roundness of the inner bushing is maintained, and during steering operation (when the steering wheel is rotated), the load acting on the steering column shaft is smoothly supported, and the steering column during idling, etc. In a state where no load is applied to the shaft, vibrations acting on the steering column shaft are absorbed.
[0007]
However, when the bearing is firmly press-fitted into the housing for the purpose of preventing the bearing from being axially disengaged and prevented from rotating in the circumferential direction, the bearing is press-fitted on the outer peripheral surface of the outer ring. However, since the outer ring and the inner ring are connected by a plurality of supporting legs extending in the axial direction, the pressure input is different between the outer peripheral surface of the supporting leg part and the outer peripheral surface between the supporting legs. The pressure input is not evenly applied to the inner bush that is held by the inner peripheral surface and supports the steering column shaft, and there is a problem that the inner dimensional accuracy (roundness) of the inner bush is adversely affected.
[0008]
In addition, when a member (bracket) for fixing the housing to the vehicle body is attached to the outer peripheral surface of the housing by welding, the influence of welding distortion due to welding has an adverse effect on the inner diameter dimensional accuracy (roundness) of the housing. There is also a problem that the inner diameter dimensional accuracy (roundness) of the inner bush of the bearing fixed to the shaft is further deteriorated. When these problems are combined, the inner diameter dimensional accuracy (roundness) of the inner bush of the bearing is further deteriorated. The quality of the inner diameter dimension (roundness) of the inner bush of the bearing affects smooth sliding between the inner bush and the steering column shaft supported by the inner bush. This is a problem that must be avoided as much as possible because it prevents sliding.
[0009]
The present invention has been made in view of the above-described points, and an object of the present invention is to more smoothly support a load acting on the steering column shaft during steering operation (when the steering wheel is rotated), when idling, and the like. For a steering column that can absorb vibrations acting on the steering column shaft without load on the steering column shaft, and that does not adversely affect the dimensional accuracy (roundness) due to the support legs and heat. A bearing and a bearing device using the bearing are provided.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The steering column bearing of the present invention has an inner cylindrical portion in which at least three fastening margins are formed on the inner surface and grooves are formed on the outer surface corresponding to the fastening margin portions, and is concentric with the inner cylindrical portion. And an elastic cylindrical body integrally having an outer cylindrical portion arranged outside the inner cylindrical portion so as to form an annular recess with the inner cylindrical portion.
[0011]
The steering column bearing of the present invention is further provided with a rigid annular shape in which the inner surface is disposed on the outer surface of the inner cylindrical portion, the outer surface is in contact with the inner surface of the outer cylindrical portion, and is disposed in the annular recess so as to cover the groove. Has a body.
[0012]
In the steering column bearing according to the present invention, the inner surface of the inner cylindrical portion includes a pair of large-diameter inner surfaces and a small-diameter inner surface positioned between the pair of large-diameter inner surfaces. The part is formed.
[0013]
In the bearing device of the present invention using the above-described steering column bearing, the steering column bearing is formed in the housing by elastic deformation of a plurality of protruding ridges extending in the axial direction formed on the outer surface of the outer cylindrical portion. The steering column shaft is supported by being slidably brought into sliding contact with the inner surface of the inner cylindrical portion at least at the tightening margin.
[0014]
In the bearing device according to the present invention, the housing includes at least one tongue piece, and the tongue piece at least partially bites into the convex portion on the outer surface of the outer cylindrical portion, and the steering column from the housing. Prevents the bearings from coming out.
[0015]
Examples of the material of the elastic cylindrical body include a rubber elastic body and a synthetic resin having elasticity, but the synthetic resin having elasticity is flexible and tough, and generally has a Shore hardness (D type). 40 to 60, rebound resilience value (JIS-K6301) having 50 to 80, and rubber-like elastic behavior remains, for example, a polyester-ether copolymer or polyurethane is cited as a preferred example. Can do.
[0016]
As a rigid toric body, a metal, especially steel, a copper alloy, an aluminum alloy, a fiber reinforced resin, a sintered metal, etc. can be mentioned as a preferable example.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on preferred embodiments shown in the drawings. The present invention is not limited to the following examples.
[0018]
【Example】
1 to 3, a steering column bearing device 1 of this example includes a steering column bearing 3 that supports a
[0019]
The steering column bearing 3 includes an elastic
[0020]
The elastic
[0021]
Each of the four tightening
[0022]
Each of the
[0023]
The inner
[0024]
The outer
[0025]
In the steering column bearing device 1 described above, when the steering column bearing 3 is press-fitted into the housing 4, the reduced diameter of the outer
[0026]
Further, in the steering column bearing device 1, since the
[0027]
As shown in FIGS. 4 and 5, the steering column bearing 3 may further include an
[0028]
The steel
[0029]
According to the steering column bearing 3 shown in FIGS. 4 and 5, when the steering column bearing 3 is press-fitted into the housing 4, the transmission of the outer
[0030]
【The invention's effect】
According to the present invention, a load acting on the steering column shaft is more smoothly supported during steering operation (when the steering wheel is rotated), and the steering column shaft is in a state where no load is applied to the steering column shaft during idling or the like. Further, it is possible to provide a steering column bearing capable of absorbing the vibration acting on the bearing and eliminating the adverse effect on the accuracy of the inner diameter dimension (roundness) due to the support legs and heat, and a bearing device using this bearing. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line I-I shown in FIG. 2 of a preferred embodiment of the present invention.
2 is a sectional view taken along line II-II of the embodiment shown in FIG.
FIG. 3 is a plan view of the embodiment shown in FIG. 1;
4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV shown in FIG. 5 of another preferred embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view taken along line VV of the embodiment shown in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering
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