JP5326290B2 - Radial roller bearing device - Google Patents
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Description
本発明は例えば自動車等のステアリング装置に用いるステアリングコラム用軸受装置等におけるラジアルころ軸受及びラジアルころ軸受装置に関するものである。 The present invention relates to a radial roller bearing and a radial roller bearing device in a bearing device for a steering column used in a steering device of an automobile, for example.
一般に、ステアリングホイールとユニバーサルジョイントとの間にステアリングシャフトが連結された自動車のステアリング装置においては、運転者が操作するステアリングホイールの動きをステアリング機構に伝達させるため、車体側に支持されるステアリングコラムと、このステアリングコラムの内側に挿通されたステアリングシャフトと、ステアリングシャフトをステアリングコラムに支持するステアリングコラム用軸受装置とを備える。 In general, in an automobile steering apparatus in which a steering shaft is connected between a steering wheel and a universal joint, a steering column supported on the vehicle body side is used to transmit the movement of the steering wheel operated by the driver to the steering mechanism. And a steering shaft inserted inside the steering column, and a steering column bearing device for supporting the steering shaft on the steering column.
このステアリングコラム用軸受装置は、ステアリングコラムの内周面に嵌合される環状ケースと、この環状ケースに収納されてステアリングコラムにステアリングシャフトを支持するころ軸受とを備える。
このころ軸受は、外輪と、複数のころと、これらのころを保持する保持器とを備えている。
環状ケースはゴム等の弾性材からなり、外輪の周囲に設けられる円筒状本体部と、この円筒状本体部の両端から径内方に形成された円筒状フランジ部とからなり、内周面に開口する環状の軸受用の環状凹部が形成されている。
そして、環状ケースは、環状凹部内にころ軸受を収納した状態で、ステラリングコラムの内周面に圧入されている。
ゴム等の弾性材から構成された環状ケースの圧縮弾性予圧作用で、外輪を介して針状ころがステアリングシャフトに対して常に押し付けられ、ステアリングシャフトのステアリングコラム内での径方向のがたつきを防止して、ステアリングホイールの操作性を向上させている。(特許文献1参照)。
This roller bearing includes an outer ring, a plurality of rollers, and a cage that holds these rollers.
The annular case is made of an elastic material such as rubber, and is composed of a cylindrical main body provided around the outer ring and cylindrical flanges formed radially inward from both ends of the cylindrical main body. An annular recess for the annular bearing that opens is formed.
The annular case is press-fitted into the inner peripheral surface of the stirling column in a state where the roller bearing is housed in the annular recess.
The needle-shaped rollers are always pressed against the steering shaft through the outer ring by the compression elastic preloading action of an annular case made of elastic material such as rubber, and the radial shading in the steering column of the steering shaft is prevented. This improves the operability of the steering wheel. (See Patent Document 1).
上記従来のステアリングコラム用軸受装置の場合、ゴム等の弾性材から構成された環状ケースの圧縮弾性予圧作用で、針状ころはステアリングシャフトと外輪に対して常に押し付けられているので、外輪の軌道形状が悪いと針状ころの回転調子が悪くなり、それがステアリングホイールの操舵感としてダイレクトに伝わり操舵フィーリングを悪化させるという問題が生じていた。
そこで、本発明はかかる点に着目して、外輪の軌道形状を良好にして針状ころの回転むらをなくし、異音が発生しないラジアルころ軸受を提供することを目的とする。
In the case of the conventional steering column bearing device described above, the needle roller is always pressed against the steering shaft and the outer ring by the compression elastic preload action of the annular case made of an elastic material such as rubber. If the shape is bad, the rotational tone of the needle rollers is deteriorated, which is directly transmitted as a steering feeling of the steering wheel, and the steering feeling is deteriorated.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a radial roller bearing in which the outer ring raceway shape is improved to eliminate the uneven rotation of the needle rollers and no abnormal noise is generated.
本発明に係るラジアルころ軸受装置は、鋼板を曲げて円筒状に形成された1つ割りの外輪と、外輪の内側に転動可能に配置され、周方向に所定間隔で並ぶ複数のころと、これらころを保持する保持器と、を有し、軸が挿通されるラジアルころ軸受と、前記外輪の外周に外嵌され、弾性材で構成された環状の軸受収納ケースと、を備えたラジアルころ軸受装置であって、前記外輪の加工時に発生する内側に突出する凸部の外輪周方向の巾は、隣り合う少なくとも2つの前記ころが載るような大きさであり、前記軸受収納ケースの圧縮弾性予圧によって前記保持器の外径面に貼り付く方向に加圧される前記外輪の内径面は、前記保持器の外径面との間に、以下の隙間を有する、
(隙間)=
{(前記軸の径)+(前記ころの径)×2−(前記保持器の外径寸法)}/2>0
ものであり、前記記載のラジアルころ軸受の前記鋼板は、複数の帯状鋼板が、連結部によって連結されたものであり、前記記載のラジアルころ軸受の前記外輪は、前記鋼板が曲げられた後に前記連結部が切除されることで形成され、前記記載のラジアルころ軸受の前記凸部は、前記連結部によって連結された領域に発生する凸部である。
A radial roller bearing device according to the present invention includes a split outer ring formed into a cylindrical shape by bending a steel plate, a plurality of rollers arranged to roll inside the outer ring and arranged at predetermined intervals in the circumferential direction, A radial roller bearing having a retainer for holding the rollers, and a radial roller bearing through which a shaft is inserted, and an annular bearing housing case that is externally fitted to the outer periphery of the outer ring and is made of an elastic material. In the bearing device, the width of the projecting portion protruding inward generated during the processing of the outer ring in a circumferential direction of the outer ring is such that at least two adjacent rollers are mounted, and the compression elasticity of the bearing storage case The inner ring surface of the outer ring that is pressurized in a direction to stick to the outer diameter surface of the cage by preload has the following gap between the outer diameter surface of the cage,
(Gap) =
{(Diameter of the shaft) + (diameter of the roller) × 2- (outer diameter of the cage)} / 2> 0
Monodea is, the steel plate of the radial roller bearing of the description, a plurality of the steel strip is, has been connected by the connecting portion, the outer ring of the radial roller bearing of the description, after the steel sheet is bent The said convex part of the radial roller bearing of the said description is a convex part generate | occur | produced in the area | region connected by the said connection part.
本発明に係るラジアルころ軸受においては、円筒状に形成された1つ割りの外輪の加工時に発生する内側に突出する凸部の外輪周方向の巾を、隣り合う少なくとも2つの前記ころが載るような大きさにしたので、一つのころが凸部を乗り越え終わる前に隣り合う次のころが当該凸部を上り始める場合には、ころが凸部を乗り上げる高さが実質的に減り、ころの凸部に対する乗り越え感が減少し、ころの回転むらが少なくなり、異音の発生も減るという効果がある。
また、本発明に係るラジアルころ軸受装置においては、前記記載のラジアル軸受の外輪の外周に、弾性材で構成された環状の軸受収納ケースを外嵌して構成したので、ラジアルころ軸受を収納した状態で軸受収納ケースをステアリングコラムの内周面に圧入し、ラジアルころ軸受装置を例えばステアリングコラム用軸受装置として使用した場合に、弾性材で構成された軸受収納ケースの圧縮弾性予圧作用で、外輪を介してころが軸であるステアリングシャフトに対して常に押し付けられ、ころの回転むらも少ないため、良好な操舵フィーリングが得られる。
さらに、ラジアルころ軸受装置は、前記記載のラジアル軸受の前記保持器の外径寸法を外輪と保持器の外径面との間に隙間が形成されるように設定したので、外輪の内周面に対する保持器の外径面の摺動抵抗がなく、ころのころ公転と共に保持器がスムーズに回転し、円周方向のがた感の発生を抑制する。
In the radial roller bearing according to the present invention, at least two of the rollers adjacent to each other have a width in the outer ring circumferential direction of the projecting portion protruding inward that is generated during processing of the one-piece outer ring formed in a cylindrical shape. Therefore, if one of the adjacent rollers starts to climb up the convex part before one roller finishes over the convex part, the height at which the roller rides on the convex part is substantially reduced. There is an effect that the feeling of overcoming the convex portion is reduced, the rotation unevenness of the roller is reduced, and the occurrence of abnormal noise is also reduced.
Further, in the radial roller bearing device according to the present invention, since the annular bearing storage case made of an elastic material is fitted on the outer periphery of the outer ring of the radial bearing described above, the radial roller bearing is stored. When the bearing storage case is press-fitted into the inner peripheral surface of the steering column in the state and the radial roller bearing device is used as a bearing device for a steering column, for example, the outer ring is caused by the compression elastic preload action of the bearing storage case made of an elastic material. Since the roller is always pressed against the steering shaft as a shaft through the roller and there is little uneven rotation of the roller, a good steering feeling can be obtained.
Further, in the radial roller bearing device, since the outer diameter dimension of the cage of the radial bearing described above is set so that a gap is formed between the outer ring and the outer diameter surface of the cage, the inner peripheral surface of the outer ring There is no sliding resistance of the outer diameter surface of the cage with respect to the roller, and the cage rotates smoothly along with the roller revolution of the roller, thereby suppressing the occurrence of a feeling of backlash in the circumferential direction.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1のステアリングコラム用軸受装置を示す断面図、図2は同ステアリングコラム用軸受装置の外輪の正面図、図3は同ステアリングコラム用軸受装置の外輪の製作過程を示す説明図、図4は同ステアリングコラム用軸受装置の外輪ところとの関係を示す断面図である。
図において、ステアリング装置は円筒状のステアリングコラムである軸箱1と、この軸箱1の内側に挿通されたステアリングシャフトである軸2と、軸2を軸箱1に支持するステアリングコラム用軸受装置3とを備える。
1 is a cross-sectional view showing a steering column bearing device according to
In the figure, the steering device is a
このステアリングコラム用軸受装置3は、軸箱1の内周面に嵌合された環状の軸受収納ケース4と、この軸受収納ケース4に収納されて軸2を支持するラジアル軸受としてのラジアル針状ころ軸受5とを備える。
環状の軸受収納ケース4は、圧肉円筒状の例えばゴムや樹脂等の弾性材で構成され、外輪6の周囲に設けられる軸方向に円筒状で且つ半径方向の肉厚が軸方向に沿って均等に形成された円筒状本体部4aと、この円筒状本体部4aの軸方向両端から径内方に延出する円環状フランジ部4bとからなり、内周面に開口する環状の軸受収納用の環状凹部4cが形成されている。
ラジアル針状ころ軸受5は、鋼板から薄肉円筒状に形成された1つ割りの外輪6と、外輪6の内周面側に組み込まれ、軸受鋼からなる複数のころとしての針状ころ7を保持する鋼板や樹脂等からなる保持器8とを備えて構成されている。6aは外輪6の割り部のスリットである。このスリット6aは図2に示す如く、割部に段差が生じたときに径方向のがたを針状ころ7に与えるという悪影響を少なくするために、外輪6の幅方向に対して斜行して形成されている。
なお、ステアリングコラム用軸受では通常ころ直径は1.8〜3.5mm程度、ころ本数は10〜40本程度である。
そして、軸箱1にラジアル針状ころ軸受5を収納した弾性材で構成された軸受収納ケース4を圧入した後は、軸受収納ケース4のゴムの圧縮弾性予圧作用により、外輪6を介して針状ころ7は常に軸1に押し付けられ、針状ころ7と軸1との隙間が0(以下、「ラジアル隙間が0」という)となることによって、針状ころ7の径方向のがたが抑えられる。
The steering column bearing device 3 includes an annular bearing storage case 4 fitted to the inner peripheral surface of the
The annular bearing storage case 4 is formed of a resilient cylindrical cylindrical material such as rubber or resin, is cylindrical in the axial direction provided around the
A radial needle roller bearing 5 includes a single
In the steering column bearing, the roller diameter is usually about 1.8 to 3.5 mm, and the number of rollers is about 10 to 40.
Then, after the bearing housing case 4 made of an elastic material in which the radial needle roller bearing 5 is housed in the
次に、本実施の形態1に使用されるラジアル針状ころ軸受5の外輪6の製作方法について説明する。
先ず、1枚の鋼板10を例えば4つの外輪6が得られるように、図3に示す如く、帯状鋼板11を間隔を置いて並べ、中央部に連結部12を残存させた形状にプレス機により打ち抜く。ステアリングコラム用軸受では、通常板厚は0.4〜1.0mm程度である。
次に、成形機で各帯状鋼板11を割り部の合わせ面が互いに合わさるように円筒形に曲げ加工する。
最後に、前記連結部12を切除して、円筒形に曲げ加工された各帯状鋼板11を相互に切り離して外輪6を形成し、その外輪6に硬化熱処理を加えて製作が完了する。
Next, a method for manufacturing the
First, as shown in FIG. 3, the
Next, each strip-
Finally, the connecting
上記のように、外輪6を製作する場合、各帯状鋼板11を割り部の合わせ面が互いに合わさるように円筒形に曲げ加工する際に、各帯状鋼板11の中央部分は連結部12で連結されているため、各帯状鋼板11の連結部12の両側近傍が拘束されて変形するから、図3に示すように、各帯状鋼板11の中央部分で連結部12の両側に位置する箇所13にそれぞれ内側に向けて突出する凸部が形成され、即ち図4に示すように、外輪6の内径面に中心に向けて突出する凸部14が形成されることとなる。その外輪6の内径面に形成される凸部14の高さは、外輪内径が20〜60mm程度のステアリングコラム用軸受では、通常数十μmである。なお、前記凸部14は連結部12の両側近傍に2つ形成され易いが、板厚や板材質、外輪径、連結部形状などの条件により、個数や大きさが異なる場合がある。
従って、ラジアル針状ころ軸受5に内径面に凸部14を有する外輪6を使用した場合、このうちの一つの凸部14に注目すると、針状ころ7が外輪6の凸部14に乗り上げるため、針状ころ7の回転調子が悪くなる。
なお、凸部14の外輪周方向巾とは、外輪6の内径が真円とした場合の仮想円より内径側に突出する凸部14の周方向一端から他端までを意味する。
As described above, when the
Therefore, when the
In addition, the outer ring circumferential width of the
このように外輪6の内径面に形成される凸部14に1つの針状ころ7が凸部14の一側から他側へと乗り上げると、針状ころ7の凸部14に対する乗り越え感が発生する。
しかし、針状ころ7が凸部14を乗り越え終わる前に隣り合う次の針状ころ7が凸部14を上り始める場合には2つの針状ころ7が凸部14を乗り上げる高さが実質的に減り、ころ乗り上げ時の抵抗が減少するから、針状ころ7の凸部14に対する乗り越え感が減少することになる。
この場合、凸部14の高さを一定とし、凸部14の外輪周方向の巾を一定とすれば、2つの針状ころ7のころピッチ(ころ中心間の距離)を変えることにより、針状ころ7が凸部14を乗り越え終わる前に隣り合う次の針状ころ7が凸部14を上り始めるように設定することができる。
このような軸受は外輪6の連結部12の形状や、切断方法、外輪6の板厚や材料により凸部14の形状を調整、或いはころピッチを変更すれば実現できる。
しかし、外輪6の所定の大きさに対して適用できるころ本数が限られるため、ころピッチを任意に変えることはできない場合は、凸部14の巾を変えることにより対処することになる。
In this way, when one
However, when the next
In this case, if the height of the
Such a bearing can be realized by adjusting the shape of the
However, since the number of rollers that can be applied to a predetermined size of the
本実施の形態1では、ころピッチと凸部14の外輪周方向の巾の大小を比べるために、ころピッチをころピッチ角α(外輪6の中心に対して2つの針状ころ7の中心を結んだ線分がなす角度をいう)とし、凸部14の外輪周方向の巾を凸部許容角度β(外輪6の中心に対して凸部14の両側を結んだ線分がなす角度をいう)とすると、例えばころ本数が図4に示すように8本とすると、ころピッチ角αは360°/8で45°であり、凸部14の凸部許容角度β1を45°以上の50°とすることにより、針状ころ7が凸部14を乗り越え終わる前に隣り合う次の針状ころ7が凸部14を上り始める場合には2つの針状ころ7が凸部14を乗り上げる高さが実質的に減り、針状ころ7の凸部14に対する乗り越え感が減少し、針状ころ7の回転むら少なくなり、異音の発生も減ることとなる。
なお、凸部14の凸部許容角度β2を30°とすれば、1つの針状ころ7が凸部14の一側から他側への乗り上げが終了するまで、隣り合う次の針状ころ7が乗り上げないため、針状ころ7の凸部14に対する乗り越え感が発生する。
さらに、ころピッチ角αを45°とすると、凸部許容角度βを90°に設定すれば、2つの針状ころ7が凸部14を乗り上げる高さが実質的に半分となり、針状ころ7の凸部14に対する乗り越え感が半減し、針状ころ7の回転むら少なくなり、異音の発生も減り、ラジアル針状ころ軸受5をステアリングコラム用軸受装置として使用した場合には、良好な操舵フィーリングが得られる。
In the first embodiment, in order to compare the roller pitch with the width of the
If the convex portion allowable angle β2 of the
Furthermore, when the roller pitch angle α is 45 °, the height at which the two
上記の説明は図4に示すように、ころ本数が図4に示すように8本の場合であるが、実際の量産型ころ本数は13本、23本、21本等他種類であり、この場合、各ころピッチ角αがそれぞれ27.7°、15°、17°であり、いずれも外輪6の凸部許容角度βを30°に設定することにより、針状ころ7が凸部14を乗り越え終わる前に隣り合う次の針状ころ7が凸部14を上り始め、この場合には2つの針状ころ7が凸部14を乗り上げる高さが実質的に大きく減り、針状ころ7の凸部14に対する乗り越え感が大幅に減少し、針状ころ7の回転むら少なくなり、異音の発生も減る。
すなわち、外輪6に形成される複数の凸部14の全てについて、1つの針状ころ7が一側から他側へ乗り上げが終了する前に隣り合う次の針状ころ7が乗り上げるようにすればよい。
The above explanation is for the case where the number of rollers is 8 as shown in FIG. 4 as shown in FIG. 4, but the actual number of mass production type rollers is 13, 23, 21 and other types. In this case, the roller pitch angle α is 27.7 °, 15 °, and 17 °, respectively, and by setting the allowable convex portion angle β of the
That is, with respect to all of the plurality of
実施の形態2.
図5は本発明の実施の形態2のステアリングコラム用軸受装置を示す横断面図である。
上記実施の形態1では 軸箱1にラジアル針状ころ軸受5を収納した弾性材で構成された軸受収納ケース4を圧入した後は、軸受収納ケース4の弾性材の圧縮弾性予圧作用により、外輪6を介して針状ころ7は常に軸1に押し付けられ、ラジアル隙間が0となることによって、針状ころ7の径方向のがたが抑えられる。
そして、外輪6は弾性材である鋼板を曲げ加工した一つ割り形状をしており、軸受収納ケース4のゴムの圧縮弾性予圧作用によって常に保持器8の外径面に貼り付こうとするので、保持器8の外径寸法を適切に設定しないと、外輪6の内径面との案内隙間がなくなり、摺動抵抗が発生し、回転調子への影響がでる。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a steering column bearing device according to Embodiment 2 of the present invention.
In the first embodiment, after the bearing storage case 4 made of an elastic material in which the radial
The
また、摺動抵抗が発生した場合、軸回転時に針状ころ7は保持器8の窓の範囲内はスムーズに公転するが、保持器8の窓に衝突した瞬間トルクが上がるため、この感覚が円周方向がたとなって現れ、この点でも回転調子に影響がを与える。
そこで、この実施の形態2では、軸受収納ケース4の弾性体の圧縮弾性予圧作用によってラジアル隙間は常に0に保たれるので、外輪6の内径A=(軸径B+ころ径×2)となり、外輪6の内径Aと保持器8の外径Cの案内隙間=(軸径B+ころ径×2)−保持器8の外径Cと考えることができ、この値の適正化によって回転調子が損なわれなくなる。
即ち、保持器8の外径案内隙間=(軸径B+ころ径×2)−保持器8の外径寸法A>0と設定することにより、外輪6の内径面に対する保持器8の外径面の摺動抵抗がなく、針状ころ7のころ公転と共に保持器8がスムーズに回転し、円周方向のがた感の発生を抑制する。
In addition, when sliding resistance occurs, the
Therefore, in the second embodiment, the radial clearance is always kept at 0 by the compression elastic preloading action of the elastic body of the bearing housing case 4, so that the inner diameter A of the
That is, the outer diameter guide clearance of the
上記実施の形態1、2においては、ラジアル針状ころ軸受を例示したが、通常のラジアルころ軸受についても適用可能である。 In the first and second embodiments, the radial needle roller bearing is exemplified, but the present invention can also be applied to a normal radial roller bearing.
1 軸箱、2 軸、3 ステアリングコラム用軸受装置、4 軸受収納ケース、5 ラジアル針状ころ軸受、6 外輪、7 ラジアル針状ころ、8 保持器、14 凸部。 1 shaft box, 2 shafts, 3 steering column bearing device, 4 bearing housing case, 5 radial needle roller bearing, 6 outer ring, 7 radial needle roller, 8 cage, 14 convex part.
Claims (1)
前記外輪の外周に外嵌され、弾性材で構成された環状の軸受収納ケースと、
を備えたラジアルころ軸受装置であって、
前記外輪の加工時に発生する内側に突出する凸部の外輪周方向の巾は、隣り合う少なくとも2つの前記ころが載るような大きさであり、
前記軸受収納ケースの圧縮弾性予圧によって前記保持器の外径面に貼り付く方向に加圧される前記外輪の内径面は、前記保持器の外径面との間に、以下の隙間を有し、
(隙間)=
{(前記軸の径)+(前記ころの径)×2−(前記保持器の外径寸法)}/2>0
前記鋼板は、複数の帯状鋼板が、連結部によって連結されたものであり、
前記外輪は、前記鋼板が曲げられた後に前記連結部が切除されて形成され、
前記凸部は、前記連結部によって連結された領域に発生する凸部である、
ことを特徴とするラジアルころ軸受装置。 A split outer ring formed into a cylindrical shape by bending a steel plate, a plurality of rollers arranged inside the outer ring so as to be able to roll and arranged at predetermined intervals in the circumferential direction, and a cage for holding these rollers. A radial roller bearing having a shaft inserted therethrough;
An annular bearing housing case that is fitted on the outer periphery of the outer ring and made of an elastic material;
A radial roller bearing device comprising:
The width in the outer ring circumferential direction of the convex portion protruding inward that occurs during processing of the outer ring is such a size that at least two adjacent rollers are mounted,
An inner diameter surface of the outer ring is pressurized Paste direction radially outer surface of said retainer by a compression elastic preload of the bearing housing case is provided between the outer diameter surface of the cage, have a following gap ,
(Gap) =
{(Diameter of the shaft) + (diameter of the roller) × 2- (outer diameter of the cage)} / 2> 0
The steel plate is a plurality of strip steel plates connected by a connecting portion,
The outer ring is formed by cutting the connecting portion after the steel plate is bent,
The convex portion is a convex portion generated in a region connected by the connecting portion.
A radial roller bearing device characterized by that.
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