JP4120977B2 - ステアリングコラム用軸受装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングコラムの軸挿入孔の軸方向中間における内周面とこの軸挿入孔に挿入されたステアリング軸の外周面との間に圧入されて当該軸を支持するステアリングコラム用軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハンドルとユニバーサルジョイントとの間にステアリング軸が連結された構造の自動車用ステアリング機構において、軸受業者としてはステアリングコラムの軸挿入孔内でステアリング軸をころ軸受けで支持する場合、どのステアリング機構でもステアリング軸を支持するのに同じ仕様のころ軸受を使用したいという要望がある。
【０００３】
しかしながら、ステアリング軸は、自動車製造メーカにおいてほぼその外径は統一化されているのに対し、ステアリングコラムの内径は製造メーカ毎に異なっている。そのために、ステアリングコラムの軸挿入孔内周面とステアリング軸の外周面との間の径方向隙間は一定しない。したがって、このようなステアリング軸をステアリングコラムの軸挿入孔内でころ軸受けで支持するには、その径方向隙間を調整するためのスペーサリングが必要とされる。
【０００４】
図１３は、ハンドルとユニバーサルジョイントとの間にステアリング軸が連結された構造の自動車用ステアリング機構の要部のみの構成を示す図であり、ステアリング軸５０は、ステアリングコラム５１の軸挿入孔に挿入されている。ステアリング軸５０は、ステアリングコラム５１の軸挿入孔内で軸受装置５２で回転自在に支持されている。軸受装置５２は、ころ軸受け５３と、径方向隙間の調整のためのスペーサリング５４とで構成されている。このスペーサリング５４は、操舵感覚向上のために、ゴムなどの弾性材料で作られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記軸受装置の場合、ステアリングコラムとステアリング軸との間の径方向隙間内にスペーサリングの弾性を利用して圧入されるが、ステアリングコラムの軸挿入孔内径が大きく、したがって、前記径方向隙間が大きい場合はそのスペーサリングの肉厚は大きくなってゴムなどの弾性体であっても比較的一種の剛体化したものとなっている。ところが、ステアリングコラム５１の軸挿入孔内径には製作上のばらつきがあり、例えばその内径が小さすぎる場合では、スペーサリングの弾性変形を利用してその内周にころ軸受を組み込もうとしてもスペーサリングはその肉厚が厚くて剛体化しているために困難となる。その結果、組み立て作業の効率に悪影響を及ぼし、量産コストを高くつかせる要因ともなっている。
【０００６】
このような課題は、ステアリングコラムに関連した自動車に限定されるものではなく、ハウジングなどの軸挿入孔の内周面とこの軸挿入孔に挿入された軸の外周面との間に圧入されて当該軸を支持する軸受装置において、軸挿入孔の内径に製作上のばらつきがあるような場合に、その軸を支持するのに弾性材製スペーサリングを用いた軸受装置においても同様の課題ともなっている。
【０００７】
【課題を解決する手段】
本発明においては、ステアリングコラムの軸挿入孔の軸方向中間における内周面とこの軸挿入孔に挿入された軸の外周面との間に圧入されて当該軸を支持するステアリングコラム用軸受装置において、前記軸の外周に装着されるころ軸受と、当該ころ軸受の外周面と軸挿入孔内周面との間に介装される弾性体からなるスペーサリングとから少なくとも構成され、前記ころ軸受は、前記スペーサリングが外装される外輪と、該外輪と前記軸との間に介装される転がり支持用の複数のころと、各ころを保持する保持器とで構成され、前記スペーサリングは、前記ステアリングコラムの軸挿入孔の内周面と前記ころ軸受の外周面とにわたって径方向の肉厚を保持する肉厚保持部を有し、該肉厚保持部の内外周面および軸方向で一方側の端面に肉厚を減じスペーサリングの変形を容易とする肉ぬすみ部を形成しており、前記ステアリングコラムには、軸挿入孔内に突出する保持爪を設け、前記スペーサリングの両端内周壁に環状シールが形成され、該環状シールに挟まれた前記スペーサリングの中央部には軸受収納部が形成され、該軸受収納部における前記ころ軸受の外輪に対する内周面には前記肉ぬすみ部として軸方向の凹凸部が形成され、前記スペーサリングの外周面には前記肉ぬすみ部として周方向凹溝が形成され、該周方向凹溝における前記スペーサリングを前記ステアリングコラムへ挿入する側とは反対側となる軸方向一方側側面がテーパ面で構成され、この周方向凹溝に前記保持爪が前記テーパ面に沿って係合されるとともに、前記周方向凹溝の軸方向他方側側面は、前記周方向凹溝に係合された前記保持爪の先端で軸方向位置が規制され、前記スペーサリングの軸挿入孔に軸を挿入する方向の端面には前記肉ぬすみ部として軸方向に凹む周溝が形成され、前記スペーサリングにおける該周溝より径方向外側の端面は径方向内側の端面よりも軸方向で突出しているとともに、前記スペーサリングは、Ｈｓ７０〜９０の範囲のスプリング硬さを有しており、前記スペーサリングは、予め前記保持爪を内径側に曲げ形成した前記ステアリングコラムの軸挿入孔に挿入して組み込まれることを特徴としている。
【００１０】
好ましくは、前記スペーサリングのころ軸受の収容部内周面には前記肉ぬすみ部として周方向溝が形成されている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の軸受装置が適用される自動車の操舵機構の概略構成を示しており、図２は、図１の要部の拡大側面図であり、図３は図１の軸受装置を構成するスペーサリングところ軸受との部分破断斜視図、図４はスペーサリングのころ軸受収納部内周面の凹凸部の作用の説明に供する部分断面図である。
【００１３】
これらの図を参照して、１はハンドル、２は自動車の車体に固定されたステアリングコラム、３はステアリングコラムの軸挿入孔内に挿入されてハンドルの操舵を車輪に伝達するステアリング軸、４はステアリングコラム２の軸挿入孔内周面とステアリング軸３の外周面との間の隙間において少なくとも軸方向２箇所に圧入された軸受装置である。
【００１４】
軸受装置４は、ステアリングコラム２の軸挿入孔内の保持爪５で保持されている。軸受装置４は、環状のスペーサリング６と、針状のころ軸受７とを備える。なお、ころ軸受７は、外輪８と、複数の針状のころ９と、これの保持器１０とを備える。なお、ころ軸受７は、図３以外は略記号で示されている。
【００１５】
スペーサリング６は、ゴムまたは弾性を有する樹脂で作られている。スペーサリング６は、全肉厚の径方向のほぼ中央部に本体部を有し、さらにその外周面には周方向の凹部１１を有し、この凹部１１によってステアリングコラム２の保持爪５に係合可能とされている。この場合、凹部１１は周方向に連続する凹部であると、軸受装置４の外周面を構成するスペーサリング６の凹部１１による保持爪５との係合に方向性は無いが、その凹部１１が周方向に不連続な場合は、保持爪５との係合に方向性が要求される。そのため、スペーサリング６の端面に凹部１１と保持爪５との係合位置を示す位置合わせマークを適宜に形成していても構わない。
【００１６】
スペーサリング６は、軸方向の凹部１１を有することによって、外周面全体が軸方向の凹凸部１２を有した構造となっている。この凹凸部１２は、軸挿入孔の内径に応じてその内周面から径方向に加わる作用力に応じて変形する弾性変形部となる。この凹凸部１２は軸方向の単一の凹部１１を有する結果の凹凸部であるが、複数の凹部を有する結果の軸方向の凹凸部であっても構わない。
【００１７】
スペーサリング６は、軸方向の貫通孔１３を有し、この貫通孔１３の両端内周壁に非接触タイプの環状シール１４，１５が形成されている。そして、貫通孔１３の軸方向中央側はころ軸受収納部１６が形成されている。
【００１８】
スペーサリング６は、ステアリング軸３のステアリングコラム２への挿入側端面に環状の周溝１７が形成され、この周溝１７によって径方向に容易に変形可能とされている。この溝１７は周方向に連続するものではなく、不連続に周方向に形成されたものでも構わない。この周溝１７の軸方向深さおよび溝幅等の溝形状は任意で構わないが、具体的な変形例のいくつかについては後述する。この周溝１７によってスペーサリング６は、保持爪５から受ける径方向にかかる力で容易に変形するから、スペーサリング６の径方向の肉厚が厚くても、軸受装置４のステアリングコラム２の軸挿入孔への容易な挿入が可能となる。
【００１９】
スペーサリング６のころ軸受収納部１６の内周面には、軸方向の凹凸部１８が形成されている。この凹凸部１８は、軸挿入孔の内径に応じてその内周面から径方向に加わる作用力に応じて変形する弾性変形部となる。この凹凸部１８の凹凸高さ、凹凸の間隔、凹凸の数、凹凸の形状、等は、設計に応じて適宜に設定するとよい。また、スペーサリング６は、この凹凸部１８が一体に形成されるが、スペーサリング６をこの凹凸部無しの本体部のみとし、この本体部とは別体に凹凸部付きの弾性変形部とし、この本体部と弾性変形部との両者を貼着等で接続するような構成としても構わない。この弾性変形部が別体構成の場合は、弾性変形部の弾性度を本体のそれとは別に調整できるからより適正な変形量にすることができる。
【００２０】
なお、スペーサリング６は、径方向の肉厚を保持する肉厚保持部６Ａを有し、前記凹凸部１２、周溝１７、凹凸部１８は、その肉厚保持部６Ａ近傍の内外周面および端面にそれぞれ形成され、その肉厚を減じスペーサリング６の変形を容易とする肉ぬすみ部を構成している。つまり、凹凸部１２は、肉ぬすみ部として、スペーサリング６の外周面に形成された軸方向の凹凸部を、周溝１７は、肉ぬすみ部として、スペーサリング６の軸挿入孔にステアリング軸３を挿入する方向の端面に形成された軸方向の溝を、凹凸部１８は、肉ぬすみ部として、スペーサリング６のころ軸受７の収容部１６内周面に形成された周方向の溝を、それぞれ、構成している。これら肉ぬすみ部は、肉厚保持部６Ａの少なくとも一箇所に形成されていればよい。
【００２１】
この凹凸部１８の作用について図４を参照して説明する。
【００２２】
図４（ａ）は、ステアリングコラム２の軸挿入孔内径Ｒ２が中の場合、図４（ｂ）はステアリングコラム２の軸挿入孔内径Ｒ２が小の場合、図４（ｃ）はステアリングコラム２の軸挿入孔内径Ｒ２が大の場合であり、それぞれの凹凸部１８の変形状態を示している。ただし、ステアリングコラム２の軸挿入孔内の保持爪５の図示は省略されている。
【００２３】
ステアリングコラム２の軸挿入孔内径Ｒ２が中の場合、図４（ａ）で示すように、軸挿入孔内周面からかかる軸方向作用力は中程度であるので凹凸部１８の変形は中程度である。ステアリングコラム２の軸挿入孔内径Ｒ２が小の場合では、図４（ｂ）で示すように、軸挿入孔内周面からかかる軸方向作用力は大きいので凹凸部１８の変形は大きく、ステアリングコラム２の軸挿入孔内径Ｒ２が大きい場合では、図４（ｃ）で示すように、軸挿入孔内周面からかかる軸方向作用力は小さいので凹凸部１８の変形は小さい。図４で示されるように、軸挿入孔内径がいずれにしても、スペーサリング６のころ軸受収納部１６内周面の凹凸部１８が、その作用力に応じて径方向に伸縮するので、ステアリングコラム２の軸挿入孔内周面ところ軸受７の外周面との径方向隙間が大きいためにスペーサリング６がその肉厚が厚く剛体化していても、ころ軸受７の収納部１６への挿入が容易になるとともに、軸受装置４をステアリングコラム２の軸挿入孔内に容易に組み込むことができる。
【００２４】
図１３で示されるスペーサリングを備えた従来品の軸受装置と、スペーサリング６を備えた実施の形態品の軸受装置４それぞれのころ軸受７の収納部１６への組み込み圧入力を本発明者らが実験で比較（ただし、両者の細かいサイズまでは説明の簡略化のため具体的には示さないが、両者サイズを合わせている。）したところ、第１の従来品では４２ｋｇｆであるのが、これと対応する実施の形態品では２８ｋｇｆ、また、第２の従来品では４０ｋｇｆであるのが、これと対応する実施の形態品では２０ｋｇｆ、つまり、ころ軸受７の収納部１６への圧入力は、第１の従来品に対応する実施の形態品ではそれの０．６７倍、第２の従来品に対応する実施の形態品では０．５倍でそれぞれ済み、ころ軸受７の収納部１６への組み込み性が格段に向上した結果となった。
【００２５】
なお、スペーサリング６には、図５ないし図１０を参照して説明するような種々の参考例が考えられる。
【００２６】
・図５で示されるスペーサリング６は、外周面に、軸方向の突条２０を複数、この例では４つ有している。突条２０それぞれどうしは、周方向等間隔に対向している。ただし、図５（ａ）はスペーサリング６の側面断面図、図５（ｂ）（ｃ）それぞれは図５（ａ）のＡーＡ線に沿う断面図である。そして、図５（ｂ）は、突条２０の周方向長さが短い場合、図５（ｃ）は突条２０の周方向長さが長い場合を示している。
【００２７】
図５（ｂ）および（ｃ）いずれの場合もそのスペーサリング６の外周面形状としては、次式▲１▼および▲２▼が成立するのが好ましい。ただし、Ｒはスペーサリング６の中心から突条２０の外周までの半径、Ｎは突条２０の数、Ｔは突条２０の周方向長さである。
【００２８】
０＜Ｔ＜（２πＲ／Ｎ） … ▲１▼
０＜Ｎ＜２０ … ▲２▼
ただし、図５（ｃ）の場合は、突条２０の隣り合う周方向端部間の角度の半分をθとすると、次式▲３▼が成立するのを前提とする。
【００２９】
０＜θ＜（３６０／Ｎ） … ▲３▼
・図６で示されるスペーサリング６は、外周面に、周方向に複数この例では４つの凹部２１が形成されている結果、その凹部２１どうしの周方向間に複数、この例では４つの突条２２が形成された構成となっている。ただし、図６（ａ）はスペーサリング６の側面断面図、図６（ｂ）（ｃ）それぞれは図６（ａ）のＢーＢ線に沿う断面図である。そして、図６（ｂ）は、突条２２の周方向長さが短い場合、図６（ｃ）は突条２２の周方向長さが長い場合を示している。
【００３０】
図６（ｂ）および（ｃ）いずれの場合もそのスペーサリングの外周面形状は、図５と同様に上記式▲１▼および▲２▼が成立するのが好ましい。ただし、図６（ｃ）の場合は、上記式▲３▼が成立するのを前提とする。
【００３１】
・図７で示されるスペーサリング６は、ころ軸受収納部１６内周面に凹凸部１８が無いものである。このスペーサリング６では、ステアリングコラム２の軸挿入孔内周面と、ころ軸受７の外周面との間の径方向隙間が大きいためにスペーサリング６の肉厚が厚くなってスペーサリング６が剛体化していても、外周面の凹凸部１２によって、軸受装置４をステアリングコラム２の軸挿入孔内に容易に組み込むことができる。
【００３２】
・図８で示されるスペーサリング６は、ころ軸受収納部１６内周面に凹凸部１８が無いものである。このスペーサリング６では、ステアリングコラム２の軸挿入孔内周面ところ軸受７の外周面との間の径方向隙間が大きいためにスペーサリング６の肉厚が厚くなってスペーサリング６が剛体化していても、外周面の凹凸部１２によって、ころ軸受７の収納部１６への挿入が容易になると共に軸受装置４をステアリングコラム２の軸挿入孔内に容易に組み込むことができる。
【００３３】
・図９で示されるスペーサリング６は、軸方向右側にやや突出されていて、ころ軸受７の収納部１６への挿入が容易になると共にステアリングコラム２の軸挿入孔に圧入するに際して周溝１７による径方向への伸縮性がより向上したものとなっている。
【００３４】
・図１０で示されるスペーサリング６は、周溝１７がころ軸受収納部１６に対向する周壁内まで形成されていることで周溝１７の開口径が径方向に大きくされている結果、ころ軸受７の収納部１６への挿入が容易になると共にステアリングコラム２の軸挿入孔に圧入するに際して周溝１７による径方向への伸縮性がより向上したものとなっている。
【００３５】
なお、ステアリングコラム２の軸挿入孔へ軸受装置４を組み込む前の状態は図１１に示されている。図１１の状態から図２で示すように軸受装置４が組み込まれる。
【００３６】
なお、図１２は、スペーサリング６が異なるのみで図１１と対応してステアリングコラム２の軸挿入孔へ軸受装置４を組み込む前の状態が示されている。
【００３７】
なお、スペーサリング６の素材は、ゴム材料例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）が挙げられる。この場合、そのスプリング硬さは、例えばＨｓ７０〜９０の範囲にできる。
【００３８】
Ｈｓ７０未満のゴム材料の場合、柔らかくなりすぎて剛性に劣る一方、Ｈｓ９０を越えるゴム材料の場合、剛性が高くなりすぎて軸受装置４への組み込みが困難となることが懸念される。
【００３９】
なお、上記範囲中、好ましくは、Ｈｓ７０〜８０、より好ましくはＨｓ７０〜７５の範囲である。
【００４０】
また、本発明は、ステアリングコラムに関連した自動車に限定されるものではなく、軸挿入孔を有するハウジングと、このハウジングの軸挿入孔に挿入される軸とを含むハウジング機構に対し、そのハウジングの軸挿入孔の内周面と前記軸挿入孔に挿入された軸の外周面との間に圧入されて当該軸を支持する軸受装置において、軸挿入孔の内径に製作上のばらつきがあるような場合に、その軸を支持するのに弾性材製スペーサリングを用いた軸受装置に適用される。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ハウジングの軸挿入孔の内周面とこの軸挿入孔に挿入された軸の外周面との間に圧入されて当該軸を支持する軸受装置において、前記軸回りに装着されるころ軸受と、当該ころ軸受の外周面と軸挿入孔内周面との間の隙間を調整するもので弾性を有するスペーサリングとから少なくとも構成され、前記スペーサリングは、弾性変形部を、その外周面および内周面の少なくとも一方に有しているので、ころ軸受の収納部への挿入が容易に行われ、組み立て作業の効率を図ることができる。また、軸挿入孔内径にばらつきがある場合、例えばその内径が小さすぎても、スペーサリングはその外周面または内周面の弾性変形部の変形により、径方向隙間内に軸受装置を容易に組み込むことができる。その結果、例えばステアリングコラムのような軸挿入孔内で軸受装置でステアリング軸を支持する場合、スペーサリングの肉厚が厚くてそれが剛体化していても、軸受装置の組み込みが容易となる結果、自動車のステアリング機構部分での組み立て作業の効率を向上させられ自動車全体における量産コストの低減化に寄与できること大となる。
【００４２】
なお、スペーサリングが軸挿入孔に軸を挿入する方向の端面に軸方向の溝を有していると、ころ軸受の収納部への挿入および軸挿入孔への圧入に際しスペーサリングの端部が容易に径方向に変形するので、上記組み立てがより容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の軸受装置が適用される自動車の操舵機構の概略構成を示す図
【図２】 図１の要部の拡大側面図
【図３】 図１の軸受装置を構成するスペーサリングところ軸受との部分破断斜視図
【図４】 スペーサリングのころ軸受収納部内周面の凹凸部の作用の説明に供する部分断面図
【図５】 スペーサリングの参考例を示す図
【図６】 スペーサリングの他の参考例を示す図
【図７】 スペーサリングのさらに他の参考例を示す図
【図８】 スペーサリングのさらに他の参考例を示す図
【図９】 スペーサリングのさらに他の参考例を示す図
【図１０】 スペーサリングのさらに他の参考例を示す図
【図１１】 ステアリングコラムの軸挿入孔へ軸受装置を組み込む前の状態を示す図
【図１２】 ステアリングコラムの軸挿入孔へ参考例の軸受装置を組み込む前の状態を示す図
【図１３】 ハンドルとユニバーサルジョイントとの間にステアリング軸が連結された構造の自動車用ステアリング機構の要部のみの構成を示す図
【符号の説明】
１ ハンドル
２ ステアリングコラム
３ ステアリング軸
４ 軸受装置
５ 保持爪
６ スペーサリング
７ ころ軸受
１２ スペーサリングの外周面の凹凸部
１３ スペーサリングの軸方向の貫通孔
１６ ころ軸受収納部
１７ スペーサリングの端面の周溝
１８ スペーサリングの内周面の凹凸部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングコラムの軸挿入孔の軸方向中間における内周面とこの軸挿入孔に挿入されたステアリング軸の外周面との間に圧入されて当該軸を支持するステアリングコラム用軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハンドルとユニバーサルジョイントとの間にステアリング軸が連結された構造の自動車用ステアリング機構において、軸受業者としてはステアリングコラムの軸挿入孔内でステアリング軸をころ軸受けで支持する場合、どのステアリング機構でもステアリング軸を支持するのに同じ仕様のころ軸受を使用したいという要望がある。
【０００３】
しかしながら、ステアリング軸は、自動車製造メーカにおいてほぼその外径は統一化されているのに対し、ステアリングコラムの内径は製造メーカ毎に異なっている。そのために、ステアリングコラムの軸挿入孔内周面とステアリング軸の外周面との間の径方向隙間は一定しない。したがって、このようなステアリング軸をステアリングコラムの軸挿入孔内でころ軸受けで支持するには、その径方向隙間を調整するためのスペーサリングが必要とされる。
【０００４】
図１３は、ハンドルとユニバーサルジョイントとの間にステアリング軸が連結された構造の自動車用ステアリング機構の要部のみの構成を示す図であり、ステアリング軸５０は、ステアリングコラム５１の軸挿入孔に挿入されている。ステアリング軸５０は、ステアリングコラム５１の軸挿入孔内で軸受装置５２で回転自在に支持されている。軸受装置５２は、ころ軸受け５３と、径方向隙間の調整のためのスペーサリング５４とで構成されている。このスペーサリング５４は、操舵感覚向上のために、ゴムなどの弾性材料で作られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記軸受装置の場合、ステアリングコラムとステアリング軸との間の径方向隙間内にスペーサリングの弾性を利用して圧入されるが、ステアリングコラムの軸挿入孔内径が大きく、したがって、前記径方向隙間が大きい場合はそのスペーサリングの肉厚は大きくなってゴムなどの弾性体であっても比較的一種の剛体化したものとなっている。ところが、ステアリングコラム５１の軸挿入孔内径には製作上のばらつきがあり、例えばその内径が小さすぎる場合では、スペーサリングの弾性変形を利用してその内周にころ軸受を組み込もうとしてもスペーサリングはその肉厚が厚くて剛体化しているために困難となる。その結果、組み立て作業の効率に悪影響を及ぼし、量産コストを高くつかせる要因ともなっている。
【０００６】
このような課題は、ステアリングコラムに関連した自動車に限定されるものではなく、ハウジングなどの軸挿入孔の内周面とこの軸挿入孔に挿入された軸の外周面との間に圧入されて当該軸を支持する軸受装置において、軸挿入孔の内径に製作上のばらつきがあるような場合に、その軸を支持するのに弾性材製スペーサリングを用いた軸受装置においても同様の課題ともなっている。
【０００７】
【課題を解決する手段】
本発明においては、ステアリングコラムの軸挿入孔の軸方向中間における内周面とこの軸挿入孔に挿入された軸の外周面との間に圧入されて当該軸を支持するステアリングコラム用軸受装置において、前記軸の外周に装着されるころ軸受と、当該ころ軸受の外周面と軸挿入孔内周面との間に介装される弾性体からなるスペーサリングとから少なくとも構成され、前記ころ軸受は、前記スペーサリングが外装される外輪と、該外輪と前記軸との間に介装される転がり支持用の複数のころと、各ころを保持する保持器とで構成され、前記スペーサリングは、前記ステアリングコラムの軸挿入孔の内周面と前記ころ軸受の外周面とにわたって径方向の肉厚を保持する肉厚保持部を有し、該肉厚保持部の内外周面および軸方向で一方側の端面に肉厚を減じスペーサリングの変形を容易とする肉ぬすみ部を形成しており、前記ステアリングコラムには、軸挿入孔内に突出する保持爪を設け、前記スペーサリングの両端内周壁に環状シールが形成され、該環状シールに挟まれた前記スペーサリングの中央部には軸受収納部が形成され、該軸受収納部における前記ころ軸受の外輪に対する内周面には前記肉ぬすみ部として軸方向の凹凸部が形成され、前記スペーサリングの外周面には前記肉ぬすみ部として周方向凹溝が形成され、該周方向凹溝における前記スペーサリングを前記ステアリングコラムへ挿入する側とは反対側となる軸方向一方側側面がテーパ面で構成され、この周方向凹溝に前記保持爪が前記テーパ面に沿って係合されるとともに、前記周方向凹溝の軸方向他方側側面は、前記周方向凹溝に係合された前記保持爪の先端で軸方向位置が規制され、前記スペーサリングの軸挿入孔に軸を挿入する方向の端面には前記肉ぬすみ部として軸方向に凹む周溝が形成され、前記スペーサリングにおける該周溝より径方向外側の端面は径方向内側の端面よりも軸方向で突出しているとともに、前記スペーサリングは、Ｈｓ７０〜９０の範囲のスプリング硬さを有しており、前記スペーサリングは、予め前記保持爪を内径側に曲げ形成した前記ステアリングコラムの軸挿入孔に挿入して組み込まれることを特徴としている。
【００１０】
好ましくは、前記スペーサリングのころ軸受の収容部内周面には前記肉ぬすみ部として周方向溝が形成されている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の軸受装置が適用される自動車の操舵機構の概略構成を示しており、図２は、図１の要部の拡大側面図であり、図３は図１の軸受装置を構成するスペーサリングところ軸受との部分破断斜視図、図４はスペーサリングのころ軸受収納部内周面の凹凸部の作用の説明に供する部分断面図である。
【００１３】
これらの図を参照して、１はハンドル、２は自動車の車体に固定されたステアリングコラム、３はステアリングコラムの軸挿入孔内に挿入されてハンドルの操舵を車輪に伝達するステアリング軸、４はステアリングコラム２の軸挿入孔内周面とステアリング軸３の外周面との間の隙間において少なくとも軸方向２箇所に圧入された軸受装置である。
【００１４】
軸受装置４は、ステアリングコラム２の軸挿入孔内の保持爪５で保持されている。軸受装置４は、環状のスペーサリング６と、針状のころ軸受７とを備える。なお、ころ軸受７は、外輪８と、複数の針状のころ９と、これの保持器１０とを備える。なお、ころ軸受７は、図３以外は略記号で示されている。
【００１５】
スペーサリング６は、ゴムまたは弾性を有する樹脂で作られている。スペーサリング６は、全肉厚の径方向のほぼ中央部に本体部を有し、さらにその外周面には周方向の凹部１１を有し、この凹部１１によってステアリングコラム２の保持爪５に係合可能とされている。この場合、凹部１１は周方向に連続する凹部であると、軸受装置４の外周面を構成するスペーサリング６の凹部１１による保持爪５との係合に方向性は無いが、その凹部１１が周方向に不連続な場合は、保持爪５との係合に方向性が要求される。そのため、スペーサリング６の端面に凹部１１と保持爪５との係合位置を示す位置合わせマークを適宜に形成していても構わない。
【００１６】
スペーサリング６は、軸方向の凹部１１を有することによって、外周面全体が軸方向の凹凸部１２を有した構造となっている。この凹凸部１２は、軸挿入孔の内径に応じてその内周面から径方向に加わる作用力に応じて変形する弾性変形部となる。この凹凸部１２は軸方向の単一の凹部１１を有する結果の凹凸部であるが、複数の凹部を有する結果の軸方向の凹凸部であっても構わない。
【００１７】
スペーサリング６は、軸方向の貫通孔１３を有し、この貫通孔１３の両端内周壁に非接触タイプの環状シール１４，１５が形成されている。そして、貫通孔１３の軸方向中央側はころ軸受収納部１６が形成されている。
【００１８】
スペーサリング６は、ステアリング軸３のステアリングコラム２への挿入側端面に環状の周溝１７が形成され、この周溝１７によって径方向に容易に変形可能とされている。この溝１７は周方向に連続するものではなく、不連続に周方向に形成されたものでも構わない。この周溝１７の軸方向深さおよび溝幅等の溝形状は任意で構わないが、具体的な変形例のいくつかについては後述する。この周溝１７によってスペーサリング６は、保持爪５から受ける径方向にかかる力で容易に変形するから、スペーサリング６の径方向の肉厚が厚くても、軸受装置４のステアリングコラム２の軸挿入孔への容易な挿入が可能となる。
【００１９】
スペーサリング６のころ軸受収納部１６の内周面には、軸方向の凹凸部１８が形成されている。この凹凸部１８は、軸挿入孔の内径に応じてその内周面から径方向に加わる作用力に応じて変形する弾性変形部となる。この凹凸部１８の凹凸高さ、凹凸の間隔、凹凸の数、凹凸の形状、等は、設計に応じて適宜に設定するとよい。また、スペーサリング６は、この凹凸部１８が一体に形成されるが、スペーサリング６をこの凹凸部無しの本体部のみとし、この本体部とは別体に凹凸部付きの弾性変形部とし、この本体部と弾性変形部との両者を貼着等で接続するような構成としても構わない。この弾性変形部が別体構成の場合は、弾性変形部の弾性度を本体のそれとは別に調整できるからより適正な変形量にすることができる。
【００２０】
なお、スペーサリング６は、径方向の肉厚を保持する肉厚保持部６Ａを有し、前記凹凸部１２、周溝１７、凹凸部１８は、その肉厚保持部６Ａ近傍の内外周面および端面にそれぞれ形成され、その肉厚を減じスペーサリング６の変形を容易とする肉ぬすみ部を構成している。つまり、凹凸部１２は、肉ぬすみ部として、スペーサリング６の外周面に形成された軸方向の凹凸部を、周溝１７は、肉ぬすみ部として、スペーサリング６の軸挿入孔にステアリング軸３を挿入する方向の端面に形成された軸方向の溝を、凹凸部１８は、肉ぬすみ部として、スペーサリング６のころ軸受７の収容部１６内周面に形成された周方向の溝を、それぞれ、構成している。これら肉ぬすみ部は、肉厚保持部６Ａの少なくとも一箇所に形成されていればよい。
【００２１】
この凹凸部１８の作用について図４を参照して説明する。
【００２２】
図４（ａ）は、ステアリングコラム２の軸挿入孔内径Ｒ２が中の場合、図４（ｂ）はステアリングコラム２の軸挿入孔内径Ｒ２が小の場合、図４（ｃ）はステアリングコラム２の軸挿入孔内径Ｒ２が大の場合であり、それぞれの凹凸部１８の変形状態を示している。ただし、ステアリングコラム２の軸挿入孔内の保持爪５の図示は省略されている。
【００２３】
ステアリングコラム２の軸挿入孔内径Ｒ２が中の場合、図４（ａ）で示すように、軸挿入孔内周面からかかる軸方向作用力は中程度であるので凹凸部１８の変形は中程度である。ステアリングコラム２の軸挿入孔内径Ｒ２が小の場合では、図４（ｂ）で示すように、軸挿入孔内周面からかかる軸方向作用力は大きいので凹凸部１８の変形は大きく、ステアリングコラム２の軸挿入孔内径Ｒ２が大きい場合では、図４（ｃ）で示すように、軸挿入孔内周面からかかる軸方向作用力は小さいので凹凸部１８の変形は小さい。図４で示されるように、軸挿入孔内径がいずれにしても、スペーサリング６のころ軸受収納部１６内周面の凹凸部１８が、その作用力に応じて径方向に伸縮するので、ステアリングコラム２の軸挿入孔内周面ところ軸受７の外周面との径方向隙間が大きいためにスペーサリング６がその肉厚が厚く剛体化していても、ころ軸受７の収納部１６への挿入が容易になるとともに、軸受装置４をステアリングコラム２の軸挿入孔内に容易に組み込むことができる。
【００２４】
図１３で示されるスペーサリングを備えた従来品の軸受装置と、スペーサリング６を備えた実施の形態品の軸受装置４それぞれのころ軸受７の収納部１６への組み込み圧入力を本発明者らが実験で比較（ただし、両者の細かいサイズまでは説明の簡略化のため具体的には示さないが、両者サイズを合わせている。）したところ、第１の従来品では４２ｋｇｆであるのが、これと対応する実施の形態品では２８ｋｇｆ、また、第２の従来品では４０ｋｇｆであるのが、これと対応する実施の形態品では２０ｋｇｆ、つまり、ころ軸受７の収納部１６への圧入力は、第１の従来品に対応する実施の形態品ではそれの０．６７倍、第２の従来品に対応する実施の形態品では０．５倍でそれぞれ済み、ころ軸受７の収納部１６への組み込み性が格段に向上した結果となった。
【００２５】
なお、スペーサリング６には、図５ないし図１０を参照して説明するような種々の参考例が考えられる。
【００２６】
・図５で示されるスペーサリング６は、外周面に、軸方向の突条２０を複数、この例では４つ有している。突条２０それぞれどうしは、周方向等間隔に対向している。ただし、図５（ａ）はスペーサリング６の側面断面図、図５（ｂ）（ｃ）それぞれは図５（ａ）のＡーＡ線に沿う断面図である。そして、図５（ｂ）は、突条２０の周方向長さが短い場合、図５（ｃ）は突条２０の周方向長さが長い場合を示している。
【００２７】
図５（ｂ）および（ｃ）いずれの場合もそのスペーサリング６の外周面形状としては、次式▲１▼および▲２▼が成立するのが好ましい。ただし、Ｒはスペーサリング６の中心から突条２０の外周までの半径、Ｎは突条２０の数、Ｔは突条２０の周方向長さである。
【００２８】
０＜Ｔ＜（２πＲ／Ｎ） … ▲１▼
０＜Ｎ＜２０ … ▲２▼
ただし、図５（ｃ）の場合は、突条２０の隣り合う周方向端部間の角度の半分をθとすると、次式▲３▼が成立するのを前提とする。
【００２９】
０＜θ＜（３６０／Ｎ） … ▲３▼
・図６で示されるスペーサリング６は、外周面に、周方向に複数この例では４つの凹部２１が形成されている結果、その凹部２１どうしの周方向間に複数、この例では４つの突条２２が形成された構成となっている。ただし、図６（ａ）はスペーサリング６の側面断面図、図６（ｂ）（ｃ）それぞれは図６（ａ）のＢーＢ線に沿う断面図である。そして、図６（ｂ）は、突条２２の周方向長さが短い場合、図６（ｃ）は突条２２の周方向長さが長い場合を示している。
【００３０】
図６（ｂ）および（ｃ）いずれの場合もそのスペーサリングの外周面形状は、図５と同様に上記式▲１▼および▲２▼が成立するのが好ましい。ただし、図６（ｃ）の場合は、上記式▲３▼が成立するのを前提とする。
【００３１】
・図７で示されるスペーサリング６は、ころ軸受収納部１６内周面に凹凸部１８が無いものである。このスペーサリング６では、ステアリングコラム２の軸挿入孔内周面と、ころ軸受７の外周面との間の径方向隙間が大きいためにスペーサリング６の肉厚が厚くなってスペーサリング６が剛体化していても、外周面の凹凸部１２によって、軸受装置４をステアリングコラム２の軸挿入孔内に容易に組み込むことができる。
【００３２】
・図８で示されるスペーサリング６は、ころ軸受収納部１６内周面に凹凸部１８が無いものである。このスペーサリング６では、ステアリングコラム２の軸挿入孔内周面ところ軸受７の外周面との間の径方向隙間が大きいためにスペーサリング６の肉厚が厚くなってスペーサリング６が剛体化していても、外周面の凹凸部１２によって、ころ軸受７の収納部１６への挿入が容易になると共に軸受装置４をステアリングコラム２の軸挿入孔内に容易に組み込むことができる。
【００３３】
・図９で示されるスペーサリング６は、軸方向右側にやや突出されていて、ころ軸受７の収納部１６への挿入が容易になると共にステアリングコラム２の軸挿入孔に圧入するに際して周溝１７による径方向への伸縮性がより向上したものとなっている。
【００３４】
・図１０で示されるスペーサリング６は、周溝１７がころ軸受収納部１６に対向する周壁内まで形成されていることで周溝１７の開口径が径方向に大きくされている結果、ころ軸受７の収納部１６への挿入が容易になると共にステアリングコラム２の軸挿入孔に圧入するに際して周溝１７による径方向への伸縮性がより向上したものとなっている。
【００３５】
なお、ステアリングコラム２の軸挿入孔へ軸受装置４を組み込む前の状態は図１１に示されている。図１１の状態から図２で示すように軸受装置４が組み込まれる。
【００３６】
なお、図１２は、スペーサリング６が異なるのみで図１１と対応してステアリングコラム２の軸挿入孔へ軸受装置４を組み込む前の状態が示されている。
【００３７】
なお、スペーサリング６の素材は、ゴム材料例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）が挙げられる。この場合、そのスプリング硬さは、例えばＨｓ７０〜９０の範囲にできる。
【００３８】
Ｈｓ７０未満のゴム材料の場合、柔らかくなりすぎて剛性に劣る一方、Ｈｓ９０を越えるゴム材料の場合、剛性が高くなりすぎて軸受装置４への組み込みが困難となることが懸念される。
【００３９】
なお、上記範囲中、好ましくは、Ｈｓ７０〜８０、より好ましくはＨｓ７０〜７５の範囲である。
【００４０】
また、本発明は、ステアリングコラムに関連した自動車に限定されるものではなく、軸挿入孔を有するハウジングと、このハウジングの軸挿入孔に挿入される軸とを含むハウジング機構に対し、そのハウジングの軸挿入孔の内周面と前記軸挿入孔に挿入された軸の外周面との間に圧入されて当該軸を支持する軸受装置において、軸挿入孔の内径に製作上のばらつきがあるような場合に、その軸を支持するのに弾性材製スペーサリングを用いた軸受装置に適用される。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ハウジングの軸挿入孔の内周面とこの軸挿入孔に挿入された軸の外周面との間に圧入されて当該軸を支持する軸受装置において、前記軸回りに装着されるころ軸受と、当該ころ軸受の外周面と軸挿入孔内周面との間の隙間を調整するもので弾性を有するスペーサリングとから少なくとも構成され、前記スペーサリングは、弾性変形部を、その外周面および内周面の少なくとも一方に有しているので、ころ軸受の収納部への挿入が容易に行われ、組み立て作業の効率を図ることができる。また、軸挿入孔内径にばらつきがある場合、例えばその内径が小さすぎても、スペーサリングはその外周面または内周面の弾性変形部の変形により、径方向隙間内に軸受装置を容易に組み込むことができる。その結果、例えばステアリングコラムのような軸挿入孔内で軸受装置でステアリング軸を支持する場合、スペーサリングの肉厚が厚くてそれが剛体化していても、軸受装置の組み込みが容易となる結果、自動車のステアリング機構部分での組み立て作業の効率を向上させられ自動車全体における量産コストの低減化に寄与できること大となる。
【００４２】
なお、スペーサリングが軸挿入孔に軸を挿入する方向の端面に軸方向の溝を有していると、ころ軸受の収納部への挿入および軸挿入孔への圧入に際しスペーサリングの端部が容易に径方向に変形するので、上記組み立てがより容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の軸受装置が適用される自動車の操舵機構の概略構成を示す図
【図２】 図１の要部の拡大側面図
【図３】 図１の軸受装置を構成するスペーサリングところ軸受との部分破断斜視図
【図４】 スペーサリングのころ軸受収納部内周面の凹凸部の作用の説明に供する部分断面図
【図５】 スペーサリングの参考例を示す図
【図６】 スペーサリングの他の参考例を示す図
【図７】 スペーサリングのさらに他の参考例を示す図
【図８】 スペーサリングのさらに他の参考例を示す図
【図９】 スペーサリングのさらに他の参考例を示す図
【図１０】 スペーサリングのさらに他の参考例を示す図
【図１１】 ステアリングコラムの軸挿入孔へ軸受装置を組み込む前の状態を示す図
【図１２】 ステアリングコラムの軸挿入孔へ参考例の軸受装置を組み込む前の状態を示す図
【図１３】 ハンドルとユニバーサルジョイントとの間にステアリング軸が連結された構造の自動車用ステアリング機構の要部のみの構成を示す図
【符号の説明】
１ ハンドル
２ ステアリングコラム
３ ステアリング軸
４ 軸受装置
５ 保持爪
６ スペーサリング
７ ころ軸受
１２ スペーサリングの外周面の凹凸部
１３ スペーサリングの軸方向の貫通孔
１６ ころ軸受収納部
１７ スペーサリングの端面の周溝
１８ スペーサリングの内周面の凹凸部
Claims (1)
- ステアリングコラムの軸挿入孔の軸方向中間における内周面とこの軸挿入孔に挿入された軸の外周面との間に圧入されて当該軸を支持するステアリングコラム用軸受装置において、
前記軸の外周に装着されるころ軸受と、当該ころ軸受の外周面と軸挿入孔内周面との間に介装される弾性体からなるスペーサリングとから少なくとも構成され、
前記ころ軸受は、前記スペーサリングが外装される外輪と、該外輪と前記軸との間に介装される転がり支持用の複数のころと、各ころを保持する保持器とで構成され、
前記スペーサリングは、前記ステアリングコラムの軸挿入孔の内周面と前記ころ軸受の外周面とにわたって径方向の肉厚を保持する肉厚保持部を有し、該肉厚保持部の内外周面および軸方向で一方側の端面に肉厚を減じスペーサリングの変形を容易とする肉ぬすみ部を形成しており、
前記ステアリングコラムには、軸挿入孔内に突出する保持爪を設け、
前記スペーサリングの両端内周壁に環状シールが形成され、該環状シールに挟まれた前記スペーサリングの中央部には軸受収納部が形成され、
該軸受収納部における前記ころ軸受の外輪に対する内周面には前記肉ぬすみ部として軸方向の凹凸部が形成され、
前記スペーサリングの外周面には前記肉ぬすみ部として周方向凹溝が形成され、
該周方向凹溝における前記スペーサリングを前記ステアリングコラムへ挿入する側とは反対側となる軸方向一方側側面がテーパ面で構成され、この周方向凹溝に前記保持爪が前記テーパ面に沿って係合されるとともに、前記周方向凹溝の軸方向他方側側面は、前記周方向凹溝に係合された前記保持爪の先端で軸方向位置が規制され、
前記スペーサリングの軸挿入孔に軸を挿入する方向の端面には前記肉ぬすみ部として軸方向に凹む周溝が形成され、
前記スペーサリングにおける該周溝より径方向外側の端面は径方向内側の端面よりも軸方向で突出しているとともに、
前記スペーサリングは、Ｈｓ７０〜９０の範囲のスプリング硬さを有しており、
前記スペーサリングは、予め前記保持爪を内径側に曲げ形成した前記ステアリングコラムの軸挿入孔に挿入して組み込まれる、ことを特徴とするステアリングコラム用軸受装置。
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