JP6529114B2 - 軸受および軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は軸受および軸受装置に関する。

車両のステアリング装置において、ステアリングシャフトの可動コラム部材を支持する軸受として、円筒ではなく円弧形状の軸受を用いる技術が知られている（例えば特許文献１および２）。一般に円弧形状の軸受を用いた場合、軸の円周方向の力が加わると、軸受が容易に回転すなわち位置ずれしてしまうという問題がある。これに対し特許文献１および２では、樹脂製の軸受の外周面に大きな凸部を、ハウジングにこれと噛み合う凹部を、それぞれ設け、この凸部および凹部の噛み合わせにより軸受の回転を防止している。

特開２０１３−６７３１０号公報 特開２０１３−６７３１３号公報

特許文献１および２の技術においては、軸受を回転させようとする力は凸部にかかり、ここが破損しやすいという問題があった。

これに対し本発明は、軸受の円弧部外周面の凸部によらずに、軸受の回転を抑制する技術を提供する。

本発明は、軸方向に垂直な断面が円弧形状を有する円弧部と、前記円弧部の円弧の一端から延び、前記軸方向に垂直な断面において前記円弧部の外接円の外側に出た部分を有する第１回転抑制部とを有する軸受を提供する。

この軸受は、前記円弧部の円弧の他端から延び、前記軸方向に垂直な断面において前記円弧部の外接円の外側に出た部分を有する第２回転抑制部を有してもよい。

前記第１回転抑制部の長さが、前記円弧部の半径の５％以上であってもよい。

前記円弧部の外周表面には凸部が形成されていなくてもよい。

前記円弧部および前記第１回転抑制部が金属で一体形成されていてもよい。

また、本発明は、軸と、前記軸を収容し、前記軸の延びる方向に垂直な断面の内周面が円弧形状を有するハウジングと、前記軸の延びる方向に垂直な断面が円弧形状を有する円弧部、および当該円弧部の円弧の一端から延び、当該方向に垂直な断面が直線形状を有する回転抑制部を有する軸受とを有する軸受装置を提供する。

前記軸が、ステアリングホイールに接続されてもよい。

本発明によれば、軸受の円弧部外周面の凸部によらずに、軸受の回転を抑制することができる。

一実施形態に係るステアリング装置１の外観を示す図。 ステアリング装置１の断面図。 ブシュ１０の外観を示す図。 ブシュ１０のＶ−Ｖ断面図。 変形例に係るブシュ１０の構造を示す図。

図１は、一実施形態に係るステアリング装置１の外観を示す図である。ステアリング装置１は、一実施形態に係るブシュ１０（軸受の一例）を用いた軸受装置の一例であり、自動車に用いられる。ステアリング装置１は、ステアリングシャフト２０、ハウジング３０、テレスコピック機構４０、およびチルト機構５０を有する。

ステアリングシャフト２０は、ステアリングホイール（図示略）の回転をステアリングギヤボックス（図示略）に伝達する。ハウジング３０は、ステアリングシャフト２０を収容する。テレスコピック機構４０は、ステアリングホイールの、前後方向（ステアリングシャフト２０の軸方向。図の左右方向）の位置を調整する機構である。チルト機構５０は、ステアリングホイールの、上下方向（ステアリングシャフト２０の軸方向と直交する方向。図の上下方向）の位置を調整する機構である。テレスコピック機構およびチルト機構は、例えば、モータ（図示略）により駆動される。

テレスコピック機構４０は、可動コラム４１を有する。可動コラム４１は、インナーチューブ４１１（図１では不図示）、アウターチューブ４１２、およびテレスコピックチューブ（図示略）を有する。インナーチューブ４１１は、内部にステアリングシャフト２０を収容する。インナーチューブ４１１は軸受（図示略）を介してステアリングシャフト２０を支持する。ステアリングシャフト２０は、インナーチューブ４１１に対して相対的に回転可能である。しかし、ステアリングシャフト２０とインナーチューブ４１１とは相対的に前後方向には移動（スライド）しない。アウターチューブ４１２は、内部にインナーチューブ４１１を収容する。テレスコピックチューブは、内部にアウターチューブを収容する。インナーチューブ４１１とアウターチューブ４１２とは相対的に回転せず、両者およびテレスコピックチューブは一体となってハウジング３０に対して軸方向に移動すなわちスライドする。さらに、ステアリングシャフト２０に対して強い荷重が加えられたときには、インナーチューブ４１１がアウターチューブ４１２に対しスライドし、エネルギーを吸収する。すなわち、ステアリングホイールの操作によるステアリングシャフト２０の回転に対し、インナーチューブ４１１およびアウターチューブ４１２は回転しない。インナーチューブ４１１、アウターチューブ４１２、およびステアリングシャフト２０がハウジング３０に対して前後方向に移動（スライド）することによって、ステアリングホイールの前後方向の位置が調整される。

図２（Ａ）は、ステアリング装置１のＡ−Ａ断面図であり、図２（Ｂ）は、ステアリング装置１のＢ−Ｂ断面図である。なおこの図では、図面を簡単にするため、インナーチューブ４１１およびアウターチューブ４１２を単に可動コラム４１として記載している。ハウジング３０は、ハウジング本体３１および蓋３２を有する。ハウジング本体３１は、ブシュ１０を介してインナーチューブ４１１およびステアリングシャフト２０を支持している。ハウジング本体３１の上部（ステアリングシャフト２０から見てブシュ１０と反対側）は開口している。蓋３２は、この開口を覆っている。

蓋３２は、複数箇所（この例では２箇所）の孔を有する。孔にはピン３３が挿入されている。ピン３３とインナーチューブ４１１との間には、ワッシャ３５が設けられている。ワッシャ３５には、バネ３４により荷重が与えられている。すなわち、インナーチューブ４１１およびステアリングシャフト２０は、バネ３４により上から押さえつけられている。バネ３４は、例えば皿バネである。

この例で、バネ３４とブシュ１０とは、軸方向（前後方向）において同じ位置に設けられている。このようにバネ３４と軸方向において同じ位置に設置するためには、円筒形状のブシュを用いることはできない。ブシュ１０をＵ字形状とすることにより、バネ３４とブシュ１０とを同位相とすることが可能となる。そのため、可動コラム４１の全長を短くすることができ、ひいてはテレスコピック機構４０を小さく構成することが可能となる。また、インナーチューブ４１１およびステアリングシャフト２０をしっかりと支持するため、ブシュの摺動範囲は１８０°程度確保することが求められる。しかし、外周が円弧形状のブシュを用いたのでは、ハウジング本体３１に対してブシュが回転してしまい、ブシュの位置ずれが起こる可能性がある。そこで本実施形態のブシュ１０は、Ｕ字形状を採用している。

図３は、ブシュ１０の外観を示す図であり、図４は、ブシュ１０のＶ−Ｖ断面図である。ブシュ１０は、円弧部１１、回転抑制部１２、および回転抑制部１３を有する。円弧部１１、回転抑制部１２、および回転抑制部１３は、金属で一体形成されている。金属は、単体金属でも合金でもよく、さらに、全体が単一の層で形成されていても、多層構造（例えばバイメタル）を有していてもよい。

さらに、ブシュ１０の摺動面には、バインダー樹脂および添加物を含むコーティング層が形成されてもよい。バインダー樹脂としては、熱硬化性樹脂、例えば、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、およびフェノール樹脂の少なくとも１種を用いることができる。添加物は、例えば、固体潤滑剤を含む。固体潤滑剤は、摩擦特性を改善するために添加される。固体潤滑剤は、例えば、グラファイト、ＭｏＳ₂、ＷＳ₂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ｈ−ＢＮ、ＣＦ、およびＳＢ₂Ｏ₃のうち少なくとも１種を含む。

円弧部１１は、軸方向に垂直な断面における外周面が円弧を描く部分である。なおここでいう「円弧」は必ずしも数学的に厳密な円弧でなくてもよい。ブシュ１０においては、取り付け時にハウジング３０に対して張力を与えて回転を防止するため、両端部は理想的な円弧よりも広がっている。すなわち、円弧部１１は、中心部近傍よりも端部（回転抑制部１２および回転抑制部１３に近い部分）の方が、円弧径Ｒが大きくなっている。回転抑制部１２および回転抑制部１３は、この断面における外周面が、円弧部１１の外接円の外側に出る部分を有する形状を有する。この例で、回転抑制部１２および回転抑制部１３は直線形状を有する直線部である。ブシュ１０のサイズはステアリングシャフト２０等のサイズに応じて設計されるが、一例として、円弧部１１の内周の半径ｄは２０〜３０ｍｍ、回転抑制部１２および回転抑制部１３の長さＬは１ｍｍ〜１０ｍｍである。

回転抑制部１２および回転抑制部１３の長さは、半径ｄの５％以上であることが好ましい。ステアリングシャフト２０に振動が入力された場合、摩擦によりブシュ１０に微小な回転荷重が入力される。入力された回転荷重よりもブシュ１０の降伏点が大きい場合、ブシュ１０の回転抑制効果が得られる。回転抑制効果を得るための回転抑制部１２および回転抑制部１３の長さは使用条件等により異なるが、本願発明者らのコンピュータシミュレーションの一つの結果によれば、回転抑制部１２および回転抑制部１３の長さが半径ｄの５％以上であれば一定の回転抑制効果が得られることがわかった。

回転抑制部１２および回転抑制部１３は、ハウジング本体３１に張力を与え、ハウジング本体３１に固定されやすくするため、外側に向かって開いている。すなわち、円弧部１１の端部間の距離よりも、回転抑制部１２と回転抑制部１３との間の距離の方が広い。

この例で、円弧部１１の外周には凸部が形成されていない。しかし、回転抑制部１２および回転抑制部１３により、ブシュ１０の回転は抑制される。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下の変形例のうち２つ以上のものが組み合わせて用いられてもよい。

回転抑制部１２および回転抑制部１３の長さ（軸方向に垂直な断面における、円弧部１１の端部からの長さ）は、異なっていてもよい。

図５は、変形例に係るブシュ１０の構造を示す図である。この図は、図４と同じ断面を示している。この例で、ブシュ１０は、回転抑制部１２を有するが回転抑制部１３を有さない。すなわち、ブシュ１０は、円弧部１１の円弧の２つの端部のうち、一方のみに回転抑制部を有していてもよい。

回転抑制部１２および回転抑制部１３の形状は実施形態で説明した直線形状に限定されない。ブシュ１０の回転を抑制できる形状であれば、軸方向に垂直な断面における外周面の形状は直線でなく、円弧形状、または凹凸を有する形状（波形、ノコギリ型等）であってもよい。

円弧部１１の形状は実施形態で例示したものに限定されない。実施形態では、円弧の中心角が１８０°である例を示した。しかし、円弧部１１の円弧の中心角は、１８０°より小さくてもよいし、大きくてもよい。

ステアリング装置１の具体的構造は、実施形態で説明したものに限定されない。さらに、ブシュ１０の用途はステアリング装置に限定されず、どのような装置に利用されてもよい。ブシュ１０は上部が開放されているので、特に、図２で例示したように、軸に荷重をかける位置（バネ３３が設けられている位置）と軸を支持する位置（ブシュ１０が設けられている位置）が重なる構造を採用することができるので、このような構造の装置に好適である。

１…ステアリング装置
１０…ブシュ
１１…円弧部
１２…回転抑制部
１３…回転抑制部
２０…ステアリングシャフト
３０…ハウジング
３１…ハウジング本体
３２…蓋
３３…ピン
３４…バネ
３５…ワッシャ
４０…テレスコピック機構
４１…可動コラム
４１１…インナーチューブ
４１２…アウターチューブ
５０…チルト機構

Claims (7)

1. 相手軸と摺動する摺動面を有し、当該相手軸の軸方向に垂直な断面が円弧形状を有する円弧部と、
   前記円弧部の円弧の一端から延び、前記軸方向に垂直な断面において前記円弧部の外接円の外側に出た部分を有し、前記軸方向において前記円弧部と同じ幅を有する第１回転抑制部と
   を有し、
   前記円弧部及び前記第１回転抑制部の境界において、当該円弧部の外周面と当該第１回転抑制部の外周面とが鈍角をなす
   軸受。
2. 前記円弧部の円弧の他端から延び、前記軸方向に垂直な断面において前記円弧部の外接円の外側に出た部分を有する第２回転抑制部
   を有する請求項１に記載の軸受。
3. 前記第１回転抑制部の長さが、前記円弧部の半径の５％以上である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の軸受。
4. 前記円弧部の外周表面には凸部が形成されていない
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の軸受。
5. 前記円弧部および前記第１回転抑制部が金属で一体形成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の軸受。
6. 相手軸と、
   前記相手軸を収容し、前記相手軸の軸方向に垂直な断面の内周面がＵ字形状を有するハウジングと、
   前記相手軸と摺動する摺動面を有し、当該相手軸の軸方向に垂直な断面が円弧形状を有する円弧部、および前記円弧部の円弧の一端から延び、前記軸方向に垂直な断面において前記円弧部の外接円の外側に出た部分を有し、当該軸方向において前記円弧部と同じ幅を有する第１回転抑制部とを有する軸受と
   を有し、
   前記軸受を前記ハウジングから取り外した状態で、前記円弧部及び前記第１回転抑制部の境界において、当該円弧部の外周面と当該第１回転抑制部の外周面とが鈍角をなす
   軸受装置。
7. 前記相手軸が、ステアリングホイールに接続される
   ことを特徴とする請求項６に記載の軸受装置。

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