調芯機能付軸受ユニット及びステアリングコラム用軸受装置

【課題】滑らかなステアリング操作を実現できるとともに、ステアリングシャフトに発生するラジアル荷重を十分に支持できる調芯機能付軸受ユニットを提供する。
【解決手段】アウタスリーブ３２とインナスリーブ３３との間に転がり軸受が介装されるとともに、調芯機能を備えた調芯機能付軸受ユニット３０であって、前記転がり軸受として、内輪３６が２列の軌道面３５ａ，３５ｂを有し、外輪３８が凹球面状の軌道面３７を有する自動調芯玉軸受３４を用いる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車のステアリング等の回転支持部に用いられる調芯機能付軸受ユニット及びステアリングコラム用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、自動車のステアリングコラム用軸受装置の一例を示したものである。
このステアリングコラム用軸受装置は、車両のレイアウトの関係から、ステアリングシャフト１が、上端にステアリングホイール２を装着したアッパーステアリングシャフト１ａと、該アッパーステアリングシャフト１ａの下端に自在継手３を介して連結された中間ステアリングシャフト１ｂとに分割されている。
【０００３】
中間ステアリングシャフト１ｂは車室４とエンジンルーム５を区画するトーボード（又はダッシュパネル）６を貫通してエンジンルーム５内に延在しており、その下端がエンジンルーム５内に配設されたステアリングギヤボックス７の入力部に自在継手８を介して連結されている。
ところで、中間ステアリングシャフト１ｂがトーボード６を貫通する部分（以下、回転支持部という）Ａには、ステアリングシャフト１の操舵機能上、自己の軸線周りの円滑な回転変位が確保されること、及び軸振れ（揺動）を吸収して快適な操舵を実現することができる軸受ユニットを用いることが必要である。
【０００４】
従来のこの種の軸受ユニットとしては、例えば、図７に示すように、前記回転支持部Ａに転がり軸受９を配置し、該転がり軸受９の外輪１０に外嵌されたゴム等の可撓性材料からなる防塵ブーツ１１をトーボード６に固定した例（例えば特許文献１参照）や、図８に示すように、転がり軸受９の外輪１０の外周部に調芯機能を有する凸状の球面部１２を一体に設け、ケーシング１３に凸球面部１２に対応する凹球面部１４を一体に設けた自動調芯機能付軸受ユニットを前記回転支持部Ａに配置した例（例えば特許文献２参照）が開示されている。
【特許文献１】特開平８−１９８１２２号公報
【特許文献２】特開昭６２−５６６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１においては、転がり軸受９をゴム等の可撓性材料からなる防塵ブーツ１１を介してトーボード６に固定する構造であるため、ステアリングシャフト１の回転トルク及び揺動トルクは低く抑えることができるものの、ステアリングシャフト１に作用するラジアル荷重に対する剛性が低く、該ラジアル荷重を十分に支持することができないという問題がある。
【０００６】
一方、上記特許文献２では、転がり軸受と球面すべり軸受とを用いているため、ステアリングシャフト１の回転トルクは低く抑えることができるものの、転がり軸受の他に球面すべり軸受の凸球面部１２の分だけ部品点数が増え、組立に時間を要してしまう。
また、凸球面部１２がケーシング１３側の凹球面部１４を摺動する際の摩擦抵抗が大きいため、ステアリングシャフト１の揺動トルクが大きくなり、滑らかなステアリング操作を実現することが難しいという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、ステアリングシャフトの揺動トルクを小さくして、滑らかなステアリング操作を実現することができるとともに、部品点数を削減して組立の容易化を図ることができ、更に、ステアリングシャフトに発生するラジアル荷重を十分に支持することができる調芯機能付軸受ユニット及びステアリングコラム用軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、少なくとも転がり軸受を備えた調芯機能付軸受ユニットであって、
前記転がり軸受として、外輪及び内輪のうちのいずれか一方が２列の軌道面を有し、他方が球面の軌道面を有する自動調芯玉軸受を用いることを特徴とする。
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記内輪が２列の軌道面を有するとともに、前記外輪が凹球面状の軌道面を有することを特徴とする。
請求項３に係る発明は、調芯機能付軸受ユニットを備えたステアリングコラム用軸受装置であって、
前記調芯機能付軸受ユニットとして、請求項１又は２に記載の調芯機能付軸受ユニットを用い、該調芯機能付軸受ユニットの外周側にハウジングを配置するとともに、内周側にステアリングシャフトを配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、調芯機能付軸受ユニットの転がり軸受として、外輪及び内輪のうちのいずれか一方が２列の軌道面を有し、他方が球面の軌道面を有する自動調芯玉軸受を用いているので、ステアリングシャフトの揺動時には、転動体としての玉が球面軌道面を転動し、その際の抵抗が大幅に減少する。これにより、ステアリングシャフトの揺動トルクを小さくすることができ、滑らかなステアリング操作を実現することができる。
また、転がり軸受の他に球面すべり軸受を必要としないため、部品点数が削減されて、組立の容易化を図ることができる。
更に、ラジアル荷重が負荷された際には、自動調芯玉軸受が有する許容定格荷重により、ラジアル荷重を十分に支持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態であるステアリングコラム用軸受装置を説明するための要部断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３〜図５は本発明の他の実施の形態であるステアリングコラム用軸受装置を説明するための要部断面図である。なお、この実施の形態では、既に図６で説明した自動車のステアリングコラム用軸受装置に対して、ステアリングシャフトの回転支持部に用いられる調芯機能付軸受ユニットが相違するだけであるため、相違点についてのみ説明し、重複又は相当する部分については各図に同一符号を付して、その説明を省略する。
【００１１】
本発明の第１の実施の形態であるステアリングコラム用軸受装置２０は、図１に示すように、調芯機能付軸受ユニット３０の外周側にハウジング３１が配置され、該ハウジング３１がトーボード６に固定されている。
調芯機能付軸受ユニット３０は、アウタスリーブ３２とインナスリーブ３３との間に自動調芯玉軸受３４が介装されており、アウタスリーブ３２は、軸方向の一端がハウジング３１の内周部に設けられた突起３１ａに当接した状態で、軸方向の他端がＣ型止め輪３５等によって固定されている。
【００１２】
インナスリーブ３３の内周部は、図２に示すように、径方向に互いに対向する２つの平面部３３ａを有する略小判形状をしている。そして、中間ステアリングシャフト１ｂの外周部に設けられた２つの平面部（図示せず）がインナスリーブ３３の内周部に嵌合されて、該インナスリーブ３３がステアリングシャフト１と一体に回転するようになっている。なお、インナスリーブ３３及びアウタスリーブ３２に使用される樹脂材料は、例えば６ナイロン、６６ナイロン、４６ナイロン、芳香族ナイロン等のナイロン樹脂や、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂等が耐熱性、耐グリース性の点から好ましい。また、負荷される荷重により、ガラス繊維、カーボン繊維、ウィスカーなどの強化繊維を充填した材料を使用することが好ましい。
【００１３】
自動調芯玉軸受３４は、この実施の形態では、外径面に２列の内輪軌道面３５ａ，３５ｂを有する内輪３６と、内径面に凹球面状の外輪軌道面３７を有する外輪３８と、２列の内輪軌道面３５ａ，３５ｂと凹球面状の外輪軌道面３７との間に円周方向に転動可能に配設された２列の玉３９とを備えている。
外輪軌道面３７の凹球面の曲率半径Ｒの曲率中心Ｏは、自動調芯玉軸受３４の幅方向の中心線とステアリングシャフト１の中心軸線とが交わる点とされている。なお、自動調芯玉軸受３４の軸方向の少なくとも一端側に密封装置を設けるようにしてもよい。
【００１４】
そして、自動調芯玉軸受３４の外輪３８は、軸方向の一端がアウタスリーブ３２の内周部に設けられた突起４０に当接した状態で、軸方向の他端がＣ型止め輪４１等によって固定され、内輪３６については、軸方向の一端がインナスリーブ３３の外周部に設けられた突起４２に当接した状態で、軸方向の他端がＣ型止め輪４３等によって固定されている。かかる固定状態においては、自動調芯玉軸受３４の外輪３８はアウタスリーブ３２の内周部に適度な締め代をもってタイトに係合している。
【００１５】
このように、この実施の形態では、アウタスリーブ３２とインナスリーブ３３との間に介装される転がり軸受として、内輪３６が２列の内輪軌道面３５ａ，３５ｂを有し、外輪３８が凹球面状の外輪軌道面３７を有する自動調芯玉軸受３４を用いているので、ステアリングシャフト１の揺動時に、転動体としての玉３９が外輪３８の凹球面状の軌道面３７を転動し、その際の抵抗が大幅に減少する。
【００１６】
これにより、ステアリングシャフト１の揺動トルクを小さくすることができ、滑らかなステアリング操作を実現することができる。
また、転がり軸受の他に球面すべり軸受を必要としないため、部品点数を削減することができ、しかも、自動調芯玉軸受３４の外輪３８及び内輪３６をそれぞれ単体でアウタスリーブ３２及びインナスリーブ３３に組み込むことができるので、組立の容易化を図ることができる。
【００１７】
更に、ラジアル荷重が負荷された際には、自動調芯玉軸受３４が有する許容定格荷重により、ラジアル荷重を十分に支持することができる。
更に、自動調芯玉軸受３４の外輪３８はアウタスリーブ３２の内周部に適度な締め代をもってタイトに係合しているため、アウタスリーブ３２がステアリング操作時のステアリングシャフト１の振動に合わせて弾性変形して、その振動を吸収し、これにより、がたつきや打音の発生を防止することができる。
【００１８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態では、中間ステアリングシャフト１ｂの回転支持部に本発明を適用した場合を例示したが、これに代えて、アッパーステアリングシャフト１ａの回転支持部に本発明を適用してもよい。
【００１９】
また、図３に示すように、アウタスリーブ３２の軸方向の少なくとも一方の端部（図３では、両端部）に、シール部材５０を装着してもよい（第２の実施の形態）。
シール部材５０は、断面略Ｌ字形状の芯金５１と、該芯金５１に一体に設けられたゴム等の弾性部５２とを備えており、芯金５１の外周側の弾性部５２がアウタスリーブ３２の内周部に圧入等により嵌合されている。また、シール部材５０は、ステアリングシャフト１が揺動して軸受ユニット３０が傾いても干渉しないことと、シール面の浮き上がりを防止するため、軸方向の外方に膨らむ形状とされ、内径側のシールリップ部５３がインナスリーブ３３の外周面に摺接している。この場合、シールリップ部５３とインナスリーブ３３との摺接部にはグリース等の潤滑剤を塗布することが好ましい。
【００２０】
更に、上記実施の形態では、転がり軸受として、内輪３６が２列の内輪軌道面３５ａ，３５ｂを有し、外輪３８が凹球面状の外輪軌道面３７を有する自動調芯玉軸受３４を例示したが、これに代えて、図４に示すように、転がり軸受として、外輪３８が２列の外輪軌道面３７ａ，３７ｂを有し、内輪３６が凸球面状の内輪軌道面３５を有する自動調芯玉軸受６０を用いてもよい（第３の実施の形態）。
【００２１】
また、図５に示すように、２列の外輪軌道面３７ａ，３７ｂを有する外輪３８を軸方向の中央部で分割して、２つの分割外輪３８ａ，３８ｂとしてもよい（第４の実施の形態）。外輪３８は、軸方向の一端がアウタスリーブ３２の内周部に設けられた突起４０に当接した状態で、軸方向の他端がＣ型止め輪４１等によって固定されている。なお、図４及び図５のいずれの場合も、内輪軌道面３５の凸球面の曲率半径Ｒの曲率中心Ｏは、自動調芯玉軸受の幅方向の中心線とステアリングシャフト１の中心軸線とが交わる点とされている。
【００２２】
更に、上記各実施の形態において、内輪３６の内周部にインナスリーブ３３を射出形成等により一体に形成してもよく、また、アウタスリーブ３２を省略して、外輪３８をハウジング３１の内周面に直接嵌め込むようにしてもよい。
更に、上記各実施の形態では、玉３９を転動可能に保持する保持器を省略しているが、保持器はあってもなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるステアリングコラム用軸受装置を説明するための要部断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態であるステアリングコラム用軸受装置を説明するための要部断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態であるステアリングコラム用軸受装置を説明するための要部断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態であるステアリングコラム用軸受装置を説明するための要部断面図である。
【図６】自動車のステアリングコラム用軸受装置の一例を説明するための斜視図である。
【図７】従来の軸受ユニットを説明するための要部断面図である。
【図８】従来の軸受ユニットを説明するための要部断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
２０ステアリングコラム用軸受装置
３０調芯機能付軸受ユニット
３１ハウジング
３２アウタスリーブ
３３インナスリーブ
３４自動調芯玉軸受
３５ａ，３５ｂ内輪軌道面（２列の軌道面）
３６内輪
３７外輪軌道面（球面軌道面）
３８外輪
３９玉

【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも転がり軸受を備えた調芯機能付軸受ユニットであって、
前記転がり軸受として、外輪及び内輪のうちのいずれか一方が２列の軌道面を有し、他方が球面の軌道面を有する自動調芯玉軸受を用いることを特徴とする調芯機能付軸受ユニット。
【請求項２】
前記内輪が２列の軌道面を有するとともに、前記外輪が凹球面状の軌道面を有することを特徴とする請求項１に記載の調芯機能付軸受ユニット。
【請求項３】
調芯機能付軸受ユニットを備えたステアリングコラム用軸受装置であって、
前記調芯機能付軸受ユニットとして、請求項１又は２に記載の調芯機能付軸受ユニットを用い、該調芯機能付軸受ユニットの外周側にハウジングを配置するとともに、内周側にステアリングシャフトを配置したことを特徴とするステアリングコラム用軸受装置。

【図１】