JP6490888B2 - ケージ、転がり軸受及び自動車用電気式パワーステアリング - Google Patents

Description

本発明は、転がり軸受、特に、自動車の電気式パワーステアリングで使用される転がり軸受の分野に関する。

より具体的に、本発明は、転がり軸受の転がり部材間の周方向間隔を保証する保持ケージに関する。

自動車の電気式パワーステアリングは、通常、ステアリングコラムまたは車輌の操舵輪の角度位置決めを保証するための機械的構成要素を備えた下部組立体上に位置する電気機械アクチュエータを備えている。電気機械アクチュエータは、回転式電気モータを備え、この回転式電気モータのシャフトは、直接またはボールネジシステムを介して少なくとも１つの転がり軸受によって支持されている。

転がり軸受は、通常、内側リングと、外側リングと、内側リング及び外側リング間に配置された一列の転がり部材、一般的に玉と、を備えている。

玉を収容するための複数のポケットを含んだ転がり軸受用の保持ケージであって、各ポケットが、前記ケージにおけるヒールの反対側に配置された２つの爪によって部分的に規定された、ケージは、特許文献１から公知である。上記ケージは、多くの利用において完全に条件を満たしている。しかしながら、遅い回転速度を伴う利用または回転方向が急に逆になる利用では、この型のケージは、さまざまな問題に直面する。特に、玉の影響を受けて、ケージが大きな変形を経験して内側リングと接触し、ケージを損傷させるか、さらに破損させる可能性がある。

さらに、転がり軸受に加わる荷重の方向が変わる場合、例として上述した電気式パワーステアリングを備えた車輌の車輪が、運転者が車輌を駐車するときに左右へ操作することで向きを変える場合、ケージは、同様に大きく変形されるか、さらに破損される。さらに、上記ケージを玉にわたって取り付けることが難しいことが分かる。

ケージを玉上に保持するために軸方向保持爪が設けられた玉のための第１ポケットと、軸方向保持爪が設けられていない第２ポケットと、を備えた転がり軸受用のケージが同様に公知である。第１ポケット及び第２ポケットは、玉上にケージを軸方向において均一に保持するために周方向において交互に分配されている。

しかしながら、直角回転利用(quarter-turn applications)と呼ばれるある利用において、この利用では転がり軸受は、回転せずに振動し、上記ケージは、荷重区域と呼ばれる角度区域において大きな軸方向及び径方向荷重を経験する。この範囲において、ケージは、転がり部材に、動くのに十分な自由を与えず、このことは、重大であり局所的なケージの変形を引き起こす。

仏国特許出願公開第２９１１９３４号明細書

本発明の１つの目的は、この欠点を克服することである。

より具体的に、本発明は、直角利用に適し且つ良好な信頼性を与える転がり軸受用のケージを提供することを目的とする。

一実施形態では、転がり軸受用のケージは、一列の転がり部材の周方向間隔を保証するためのものであり、一列の第１転がり部材のための第１ポケット及び一列の第２転がり部材のための第２ポケットを含み、第１ポケットには、前記転がり部材上へのケージの軸方向の保持のための軸方向保持手段が設けられ、第２ポケットは、前記転がり部材上にケージを保持するための軸方向保持手段を有していない。ケージの周囲に関する第１ポケットの分配は、不均一である。

一実施形態では、ケージは、各組のポケットが隣り合う少なくとも二組の第１ポケットと、少なくとも１つの前記第２ポケットの組から周方向において離れて間隔をあけられた少なくとも１つの付加的第１ポケットと、を含んでいる。第１ポケットの組間の周方向間隔は、前記組の１つと付加的ポケットとの間の周方向間隔よりも大きくてもよい。好ましくは、第１ポケットの組の１つと付加的第１ポケットとの間の周方向間隔は、第１ポケットの他の組と前記付加的ポケットとの間の周方向間隔に等しい。

一実施形態では、ケージは、環状ヒール及び該ヒールから延在した分離部を備え、分離部間に、第１ポケット及び第２ポケットを画定している。

ケージは、周方向に延在し且つ軸方向保持手段を形成する少なくとも１つの爪をそれぞれ備えた分離部の第１グループと、爪を有していない分離部の第２グループと、を備えてもよい。有利には、前記第１グループは、互いに向けて周方向に延在した２つの爪をそれぞれ備えた分離部と、単一の爪及び円筒状突起をそれぞれ備えたハイブリッド分離部と、を備えている。前記第１グループの各分離部が、前記分離部の厚さに形成され且つポケットの反対側で軸方向に開いた凹部を含んでもよい。一実施形態では、各分離部の凹部は、隣り合う分離部の凹部に開いている。ケージは、例えば、合成材料、好ましくはポリマーから一体ものとして製造されてもよい。

第２の側面によれば、本発明は、内側リング、外側リング、内側リング及び外側リング間に配置された少なくとも一列の転がり部材及び上記で規定されたケージを備えた転がり軸受に関する。

第３の側面によれば、本発明は、上記で規定した少なくとも１つの転がり軸受を備えた自動車用電気式パワーステアリングに関する。

本発明は、全体として非限定的な例のために与えられ且つ添付の図面に示されたいくつかの実施形態の詳細な説明を読むことによってよりよく理解されるであろう。

本発明の第１実施形態による転がり軸受の斜視図である。 図１の軸受のケージの斜視図である。 図１の軸受のケージの斜視図である。

図１から分かるように、転がり軸受１０は、外側リング１２と、内側リング１４と、本実施形態において玉の形態に製造された複数の転がり部材１６と、転がり部材の均一な周方向間隔を維持するケージ１８と、を備えている。外側リング１２及び内側リング１４は、ソリッドである。“ソリッドリング”が意味するものは、それ自体の形状が、管、棒状材料、鋳造されたブランク及び／または巻かれたブランクから（旋削、研削して）チップを除去する機械加工によって得られるリングである。

外側リング１２は、その内孔領域において、断面が転がり部材１６に合わせられた窪んだ内部輪郭である深溝レースウェイを含み、前記レースウェイは、径方向において内側を向いている。また、内側リング１４は、その円筒状外面において、断面が転がり部材１６に合わせられた窪んだ内部輪郭である深溝レースウェイを含み、前記レースウェイは、径方向において外側を向いている。ケージ１８は、径方向において、内側リング１４の外面と外側リング１２の内孔との間に配置されている。

図２及び図３においてより明白に示すように、ケージ１８は、軸方向において転がり部材の一側に配置されるように構成され且つヒールを形成する軸方向環状部分２０と、該軸方向環状部分の径方向端面２０ａの反対側で軸方向部分２０から軸方向に延在した第１分離部２２及び第２分離部２４または分離指並びにハイブリッド分離部２６と、を備えている。分離部２２から２６は、軸方向部分２０とともに一体ものからなり、分離部間には、転がり部材が以下でより詳細に説明するように配置される第１ポケット２８及び第２ポケット３０を画定している。

第１分離部２２は、軸方向部分２０から軸方向に突出するペグの形態を得ており、前記分離部は、軸方向部分２０の内孔と整列された内面及び前記軸方向部分の外面と整列された外面によって径方向に画定されている。分離部２２は、ポケット３０を少なくとも部分的に規定する略円筒状側壁によって周方向に画定されている。各ポケット３０の壁を規定する円筒の直径は、転がり部材の直径よりも大きく、これにより、前記転がり部材に、ポケット３０に対して径方向及び周方向に動くいくらかのクリアランスが与えられる。各ポケット３０は、径方向内側及び径方向外側に向かって開いており、且つ軸方向部分２０の反対側で軸方向に開いており、ケージ１８を取り付けることを可能にする。ポケット３０は、円筒状の壁または縁部が設けられた軸方向開口部を有しており、ケージに対して擦れる転がり部材の摩擦を低減させる。

各分離部２２は、その自由端に形成され且つ軸方向部分２０の反対側で軸方向に開いているノッチ３２を含んでいる。ノッチ３２は、ケージの径方向内側及び径方向外側に向かって開いている。各ノッチ３２は、関連する分離部２２上に、略円筒形状の２つの軸方向突起３４を画定しており、軸方向突起３４は、軸方向において軸方向部分２０から反対側に位置し、且つ前記分離部の側壁を軸方向に延在させる。突起３４は、ケージにおける転がり部材上への軸方向の保持を提供することに適していない。ポケット３０には、上記軸方向保持手段が設けられていない。

各分離部２２は、前記分離部の厚さに形成され且つヒールの端面２０ａからノッチ３２に近接するまで延在した凹部３６を含んでいる。各凹部３６は、端面２０ａに向かってポケット２６，２８の反対側で軸方向に開いており、且つ関連する分離部の内面及び外面によって径方向に画定されている。

第２分離部２４及びハイブリッド分離部２６は、前記ケージを転がり部材上に保持するための軸方向保持手段が設けられたポケット２８を規定している。ポケット２８は、関連する転がり部材を包むのに役立つ全体として球形状を有している。各ハイブリッド分離部２６は、隣り合う第１分離部２２とともにポケット３０を規定している。図示した実施形態では、ケージ１８は、６つのハイブリッド分離部２６を備え、６つのハイブリッド分離部のうち２つがポケット２８の１つを規定し、６つのハイブリッド分離部のうち４つが分離部２４と組み合わせられて４つの他のポケット２８を規定している。第１分離部２２及び第２分離部２４は、合計でそれぞれ４つ及び２つであり、また、７つのポケット３０がある。

ポケット２８は、周方向において不均一に離間している。２つの連続的なポケット２８の間の周方向間隔は、ケージの周囲にわたって一定ではない。図示した実施形態では、ケージ１８は、２つ一組で配置された４つのポケット２８を含み、各組のポケットは、直接隣り合っており、５つ目のポケット２８は、２つの連続的なポケット３０によって各組から間隔をあけられている。３つのポケット３０は、二組のポケット２８の間に設けられている。５つ目のポケット２８は、２つの隣り合うハイブリッド分離部２６によって形成され、他の４つのポケット２８は、隣り合うハイブリッド分離部２６及び第２分離部２４によってそれぞれ形成されている。７つのポケット３０のうちの６つは、ハイブリッド分離部２６及び隣り合う第１分離部２２によってそれぞれ規定され、７つ目のポケット３０は、２つの隣り合う分離部２２によって規定されている。

ハイブリッド分離部２６は、軸方向部分２０から軸方向に突出する指またはペグの形態を得ており、且つ前記軸方向部分２０の内孔及び外面とそれぞれ整列された内面及び外面によって径方向に画定されている。各ハイブリッド分離部２６は、周方向において一側に、隣り合う分離部２２とともにポケット３０の１つを形成するように略円筒状である側壁を有し、他側に、隣り合うハイブリッド分離部２６の球状壁に接続する球状である壁を有しており、前記ポケット３０と隣り合うポケット２８を形成する。

各ハイブリッド分離部２６は、軸方向部分２０の反対側で軸方向に延在した爪３８を備え、爪３８の自由端は、関連するポケット２８を画定するために周方向に延在している。ポケット２８が２つの隣り合うハイブリッド分離部２６によって形成される場合、分離部の一方の爪３８は、前記ポケット２８を画定するために他方の分離部の一部である対向する爪に向かって延在する。各爪３８の窪んだ内面は、ポケット２８の球状壁の一部を形成する。２つの爪３８の自由端は、関連する転がり部材の直径よりも小さい距離だけ離間されている。前記ポケット２８の爪３８は、前記ポケット内に配置された転がり部材をクリップすることによってケージ１８を軸方向に保持することができる。ケージ１８は、軸方向において、爪３８によって部分的に１列の転がり部材上に保持される。

また、各ハイブリッド分離部２６は、軸方向において軸方向部分２０に対して反対方向に延在した円筒形状からなる軸方向突起４０を備えている。各ハイブリッド分離部２６の突起４０は、隣り合う分離部２２の突起３４とともに、軸方向保持手段が設けられていないポケット３０の１つを部分的に画定している。各突起４０は、ポケット２８と隣り合うポケット３０内に配置された転がり部材に対するケージの軸方向の保持を提供することができない。

各ハイブリッド分離部２６における爪３８及び突起４０は、キャビティ４２によって周方向に分けられており、これにより、爪３８は、比較的小さい周方向の厚さ及びある程度の可撓性を有し、これは、軸方向の推進力が前記転がり部材に向かってケージの軸方向部分２０に付与されると、ケージ１８が爪３８の周方向部分によって転がり部材上にクリップされることを可能にする。各ポケット２８は、径方向内側及び径方向外側に向かって開いており、且つ軸方向部分２０の反対側で軸方向にも開き、ケージ１８が設置されることを可能にする。

各ハイブリッド分離部２６は、前記分離部の厚さに形成され且つヒールの端面２０ａからノッチ４２に近接するまで延在した凹部４４をさらに含んでいる。各凹部４４は、端面２０ａに向かってポケット２６，２８の反対側で軸方向に開いており、且つ関連する分離部の内面及び外面によって径方向に画定されている。ポケット２８が２つの隣り合うハイブリッド分離部２６によって形成される場合、凹部４４は、周方向において互いに開いている。

２つの分離部２４は、軸方向部分２０に対して軸方向に突出する指またはペグの形態であり、且つ前記軸方向部分２０の内孔及び外面とそれぞれ整列された内面及び外面によって径方向に画定されている。各分離部２４は、周方向において各側に、関連するポケット２８を形成するために隣り合うハイブリッド分離部２６の球状壁に接続する球状壁を有している。

各分離部２４は、軸方向部分２０の反対側で軸方向に延在し且つハイブリッド分離部２６の爪３８と同一であり且つ周方向において両方向に延在した２つの爪４６を備えている。各爪４６は、関連するポケット２８を画定するために隣り合うハイブリッド分離部２６の爪３８に向かって延在している。隣り合う２つの爪３８，４６の自由端は、関連する転がり部材の直径よりも小さい距離だけ離間している。前記ポケット２８の爪３８，４６は、前記ポケット内に配置された転がり部材をクリップすることによってケージ１８の軸方向の保持を提供することができる。ケージ１８は、軸方向において、爪３８，４６によって１列の転がり部材上に保持される。各分離部２４の爪４６は、凹部４８によって周方向に分けられ、これにより、爪が、比較的小さい周方向の厚さ、及びケージ１８が転がり部材上にクリップされることを可能にするある程度の可撓性をそれぞれ有する。

また、各分離部２４は、前記分離部の厚さに形成され且つヒールの端面２０ａからノッチ４８に近接するまで延在した凹部５０をさらに含んでいる。各凹部５０は、端面２０ａに向かってポケット２６，２８の反対側で軸方向に開いており、且つ関連する分離部の内面及び外面によって径方向に画定されている。各凹部５０の周方向の各端部は、隣り合うハイブリッド分離部２６の凹部４４に開いている。

分離部の凹部３６，４４，５０は、ケージ１８に、前記ケージの機械的強度が局所的に弱い領域を形成し、ケージを曲げることを支援する。さらに、凹部は、使用される材料の量を減少させることによってケージ１８を軽量化する。有利には、ケージ１８は、ポリマー材料、例えばポリアミド、特に、ＰＡ ６６またはＰＡ ４６あるいはポリエーテルエーテルケトン(PEEK)を成形することによって一体ものとして製造されている。

保持手段または転がり部材上に留めるクリップ手段を備えたポケットの周方向における不均一な分配に起因して、特に直角利用におけるケージの適応を提供することを可能にし、すなわち、軸受の最も大きい荷重領域において、保持手段を備えたポケットの数が制限され、この領域にある転がり部材の径方向及び周方向の動きをより容易にし、且つケージの変形を回避する。

２０ ヒール、２２ 分離部、２４ 分離部、２６ ハイブリッド分離部、２８ 第１ポケット、３０ 第２ポケット、３８ 軸方向保持手段、４６ 軸方向保持手段

Claims (8)

1. 一列の転がり部材の周方向間隔を保証するものであり、前記一列の第１転がり部材のための第１ポケット（２８）及び前記一列の第２転がり部材のための第２ポケット（３０）を含み、前記第１ポケットには、前記転がり部材上へのケージの軸方向の保持のための軸方向保持手段（３８，４６）が設けられ、前記第２ポケットは、前記転がり部材上に前記ケージを保持するための軸方向保持手段を有していない、転がり軸受用のケージにおいて、
   前記ケージの周囲に関する前記第１ポケット（２８）の分配は、不均一であり、
   前記ケージが、周方向に延在し且つ前記軸方向保持手段を形成する少なくとも１つの爪（３８，４６）をそれぞれ備えた分離部（２４，２６）の第１グループと、爪を有していない分離部（２２）の第２グループと、をさらに備え、
   前記第１グループの各分離部（２４，２６）が、前記第１グループの分離部の軸方向厚さに形成され且つ前記第１ポケット及び前記第２ポケット（２８，３０）の反対側で軸方向に開いた第１凹部（４４，５０）を含んでおり、
   前記第２グループの各分離部（２２）が、前記第２グループの分離部の軸方向厚さに形成され且つ前記第１ポケット及び前記第２ポケット（２８，３０）の反対側で軸方向に開いた第２凹部（３６）を含んでおり、
   前記第１グループの分離部（２４，２６）が隣接する場合、隣接する前記第１グループの分離部（２４，２６）に形成された前記第１凹部（４４，５０）は、隣接する前記第１グループにわたって周方向において連続しており、
   前記第２グループの分離部（２２）が隣接する場合、隣接する前記第２グループの分離部（２２）に形成された前記第２凹部（３６）は、周方向において連続しておらず、
   前記第１凹部及び前記第２凹部が、前記ケージの機械的強度が局所的に弱化している領域を形成することを特徴とするケージ。
2. 各組のポケットが隣り合う少なくとも二組の第１ポケット（２８）と、少なくとも１つの前記第２ポケット（３０）の組から周方向において離れて間隔をあけられた少なくとも１つの付加的第１ポケット（２８）と、を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のケージ。
3. 前記第１ポケット（２８）の組間の周方向間隔は、前記組の１つと前記付加的第１ポケット（２８）との間の周方向間隔よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載のケージ。
4. 前記第１ポケット（２８）の組の１つと前記付加的第１ポケット（２８）との間の周方向間隔は、前記第１ポケットの他の組と前記付加的第１ポケットとの間の周方向間隔に等しいことを特徴とする請求項２または３に記載のケージ。
5. 環状ヒール（２０）及び該環状ヒールから延在した分離部（２２，２４，２６）を備え、該分離部間に、前記第１ポケット及び第２ポケット（２８，３０）を画定していることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のケージ。
6. 前記第１グループは、互いに向けて周方向に延在した２つの爪（４６）をそれぞれ備えた分離部（２４）と、単一の爪（３８）及び円筒状突起（４０）をそれぞれ備えたハイブリッド分離部（２６）と、を備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のケージ。
7. 内側リング、外側リング、前記内側リング及び前記外側リング間に配置された少なくとも一列の転がり部材及び請求項１から６のいずれか一項に記載のケージを備えていることを特徴とする転がり軸受。
8. 請求項７に記載の転がり軸受を少なくとも１つ備えていることを特徴とする自動車用電気式パワーステアリング。

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