JP6217264B2 - 軸受の固定構造、及び、軸受の固定方法 - Google Patents

Description

本発明は、軸受の固定技術に関し、特に、電動式パワーステアリング装置のピニオン軸を軸支する軸受をピニオン軸に固定するための軸受の固定構造に関する。

燃費向上を目的として、自動車用のステアリング装置に電動パワーステアリング装置を採用するケースが増えてきており、より大型の自動車へ搭載したいという要求がある。このため、電動パワーステアリングを構成する各部品には、従来よりも高い強度が必要とされるようになってきている。

一般的によく用いられているラック・ピニオン式ステアリング装置において、ピニオン軸を支持する軸受のうち、ステアリングホイール側の軸受の固定方法には、ピニオン軸に形成された円環状の溝に円筒状の加締リングを加締める方法が採用されている。

先行技術の軸受の固定構造としては、例えば特許文献１および特許文献２に示されているものがある。

特開２００７−９９４０号公報 特開２００９−６８６２５号公報

特許文献１には、加締リングにより玉軸受の内輪をピニオン軸に固定する場合に生じやすい、加締リングとピニオン軸との間の隙間が発生しないようにした軸受の固定構造が開示されている。
特許文献１の軸受の固定構造は、円環状の溝に円筒状の加締リングを加締めたものであり、軸受、軸、加締リングの形状を工夫することにより、軸と加締リングの間に隙間が生じることを防ぎ、軸受を確実に固定するものである。

しかし特許文献１に示された構造では、軸受の内輪に横断面形状が切り欠き状の溝を設けて加締リングを嵌め込むように構成しているために、軸受が専用設計となり汎用性がなく生産コストを高める大きな要因となっている。
また、加締リングを軸の溝と軸受との間に隙間無く確実に加締めるためには、加締治具による荷重は大きい必要があり、この結果、加締設備が大型化するため製造コストを高くする大きな要因となっていた。
また軸受の軸方向に大きな荷重が作用することにより、軸受の作動にも影響を与えかねない。

上述した問題を解決する為に、特許文献２には、カシメ加工を行った際にカシメリングの肉が軸方向に押し出され、軸受内径が軸方向の力を受けて変形してしまい、軸受内部のボールと内径とのフリクションが増大するのを抑制した軸受固定構造が開示されている。
特許文献２の軸受の固定構造は、加締リングが、周方向所定箇所に形成された、他の部分よりも断面積の小さい切欠部を有することにより、軸受内部のボールと内径とのフリクションが増大するのを抑制するものである。

しかし、特許文献２に示された構造は、軸受の軸方向に作用する力に対しては効果があるとしても、軸受内輪を拡径しようとする方向の力が作用した場合については、何ら言及されておらず、かかる構造によって軸受内輪に発生するフープ応力の増大を抑制できるかは疑問である。
上記特許文献１に関して説明したように、加締リングを軸の溝と軸受との間に隙間無く確実に加締めるためには、加締治具による荷重を大きくし、軸の溝と軸受間に確実に押し込む必要がある。このとき、押し込まれた加締リングから、軸受内輪を拡径しようとする方向の力が作用する場合には、軸受内輪に発生するフープ応力を許容値以下に収めるための対策が必要となってくる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、加締時に軸受内輪を拡径しようとする方向の力が発生するのを抑制することで、軸受内輪に発生するフープ応力の増大を低減できる軸受の固定構造を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）軸に形成された円環状の溝に円筒状の加締リングを加締めて軸受を固定する軸受の固定構造において、
前記加締リングは前記軸受の内輪端面と対向する一端側端面を備え、
前記溝には当該一端側端面と対向する係合面が形成されており、
前記加締リングの一端側端面は、前記軸受の内輪端面および前記溝の係合面の双方と当接していることを特徴とする軸受の固定構造。
（２）前記溝の係合面は、前記軸受の内輪端面と軸方向において略同一位置となるように設けられている（１）記載の軸受の固定構造。

本発明の軸受の固定構造によれば、加締リングの一端側端面は、軸受の内輪端面および溝の係合面の双方と当接しているので、加締リングが加締装着されたときに、加締リングが軸受の内輪端面の内径側に食い込むことを抑制できる。このため、軸受内輪を拡径しようとする力の発生を抑えることが出来、軸受内輪に発生するフープ応力の増大を低減することができる。

本発明の実施形態において加締リングが軸に加締められた状態を要部断面にて示す説明図である。 加締リングが軸に加締められる前の状態を拡大した拡大断面図である。 加締リングが軸に加締められた後の状態を拡大した拡大断面図である。

以下、図面に基づいて本発明にかかる軸受の固定構造の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態の軸受の固定構造をピニオン軸組立体１０に適用した場合の構成を説明する断面図である。ピニオン軸１にはピニオン１２が一体に構成され、ピニオン歯１２ａの端部には段部１４が形成されている。さらに、加締め加工により変形した加締リング３の他端側の端面３ｂが嵌入する環状溝４が形成されている。環状溝４には、加締リング３の一端側の端面３ａと係合する係合面４ａが形成されている。

ピニオン軸１には、玉軸受２が装着されている。玉軸受２は、内輪が軸方向に２分割されている４点接触玉軸受である。一方の内輪２ａの端面６には加締リング３の一端側の端面３ａが係合しており、他方の内輪２ｂの端面８はピニオン軸１の段部１４に当接している。加締リング３の一端側の端面３ａは、内輪端面６及び環状溝４の係合面４ａの双方と当接している。

次に、図２および図３をも参照して、ピニオン軸１に玉軸受２を固定する作業を説明する。
まず、図１に示したピニオン軸１を玉軸受２の内輪２ａ、２ｂに軽く圧入しておき、図示しない適宜の手段によりピニオン軸１を作業台に固定する。そして、ピニオン軸１の段部１４に玉軸受２の内輪２ｂの端面８を当接させ、また、図２に示すように加締リング３の一端側の端面３ａを玉軸受２の内輪２ａの端面６に当接させる。

このとき、加締リング３の一端側の、前記軸受の内輪端面６と対向する端面３ａは、当該内輪端面６およびピニオン軸１の環状溝４に形成された係合面４ａの双方と当接している。図から明らかな通り、加締リング３の内径寸法をＸ、内輪２ａ圧入部のピニオン軸１の外径寸法をＹとした場合に、Ｘ＜Ｙの関係となっている。かかる寸法関係とすることで、加締リング３とピニオン軸１の環状溝４に形成された係合面４ａとの係合を確実に行えるようになっている。
また、係合面４ａの位置は、軸方向において、内輪端面６と略同一位置とされている。

次に、図示した加締治具５を図中矢印方向に移動させ、押圧部５ａを加締リング３に強く押し当てて加締リング３を塑性変形させ、図３に示す状態となる。加締リング３の他端側（端面３ｂ側）が軸中心方向に押し込まれて縮小変形して、加締リング３の他端側の端面３ｂが環状溝４と係合し、一端側の端面３ａは内輪端面６およびピニオン軸１の環状溝４に形成された係合面４ａに強く押し付けられる。このため、玉軸受２の内輪２ａはピニオン軸１の段部１４（図１参照）に向けて押圧された状態で固定される。

このとき、加締リング３の玉軸受側の端面３ａは、内輪端面６およびピニオン軸１の環状溝４に形成された係合面４ａの双方と当接しているので、加締リング３が塑性変形しても、内輪端面の内端６ｉよりも内径側に押し出されるのが防止されるか、もし押し出されても図示されたようにごく僅かに抑えられる。
従って、軸受内輪２ａを拡径しようとする力の発生を抑えることが出来る。又は、図示したようなわずかな変形の場合は、この変形部が荷重伝達の際に変形してしまうことにより、内輪２ａを拡径しようとする大きな力を伝達することが出来ない。このため、軸受内輪２ａに発生するフープ応力の増大を抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものでなく、適宜、変形、改良等が可能である。例えば、加締リングの加締め方法としては、加締治具の軸方向移動による加締めに限定されるものではなく、径方向の加締めやローリングによる加締め等種々の加締め方法が可能である。
また、軸の環状溝に形成された係合面の位置は、軸方向において内輪端面と略同一位置であるのが好ましいが、軸方向において、係合面の方が内輪端面よりも加締リング側に若干突出していてもよい。
また軸受は、４点接触玉軸受に限定されるものではなく、複列アンギュラ玉軸受や、組合せアンギュラ玉軸受であっても差し支えない。

１ ピニオン軸
２ 軸受
３ 加締リング
３ａ 加締リング一端側端面
３ｂ 加締リング他端側端面
４ 環状溝
４ａ 係合面
５ 加締治具
６ 内輪端面

Claims (2)

1. 軸に形成された円環状の溝に円筒状の加締リングを加締めて、前記軸の内輪圧入部に装着された軸受を固定する軸受の固定構造において、
   前記加締リングは、前記軸受の内輪端面と対向する一端側端面と、前記一端側端面と反対側の端面である他端側端面と、を備え、
   前記溝には前記一端側端面と対向する第１係合面と、前記他端側端面と対向する第２係合面と、が形成されており、
   前記加締リングの前記一端側端面は、前記軸受の前記内輪端面および前記溝の前記第１係合面の双方と当接し、
   前記溝の前記第１係合面は、前記軸受の前記内輪端面と軸方向において略同一位置となるように設けられ、
   前記軸方向において前記第１係合面と前記第２係合面との間に位置する前記溝の溝底は、外径が前記軸受に近づくにしたがって大きくなる傾斜面であり、
   前記軸方向において前記溝の一方に隣接する前記内輪圧入部の外径は、前記軸方向において前記溝の他方に隣接する前記軸の外径よりも大きく、
   前記他端側端面は、前記第２係合面と当接し、且つ、前記一端側端面よりも前記軸の回転軸側に向き、
   前記加締リングの径方向外側表面は、前記回転軸の径方向外側に凸となるように湾曲していることを特徴とする軸受の固定構造。
2. 軸に形成された円環状の溝に円筒状の加締リングを加締めて、前記軸の内輪圧入部に装着された軸受を固定する軸受の固定方法において、
   前記加締リングの一端側端面を前記軸受の内輪端面、及び前記内輪端面と軸方向において略同一位置となるように設けられた前記溝の第１係合面の双方と当接させる一端側端面当接ステップと、
   前記一端側端面当接ステップの後に、前記内輪圧入部よりも外径が小さく、且つ、前記軸方向において前記内輪圧入部と反対側で前記溝と隣接する位置の前記軸の径方向外側に加締治具を配置する加締治具配置ステップと、
   前記加締治具配置ステップの後に、前記加締治具を前記一端側端面と反対側の端面である他端側端面に前記軸方向から押し当てて、前記他端側端面が前記溝の第２係合面と当接し、且つ、前記他端側端面が前記一端側端面よりも前記軸の回転軸側を向き、且つ、前記加締リングの内径側表面が前記軸受に近づくにしたがって外径が大きくなる傾斜面である前記溝の溝底に沿うように、前記加締リングを前記溝に係合させる加締めステップと、を含むことを特徴とする軸受の固定方法。

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