軸受構造
【課題】ステアリング装置の操舵軸についての内輪レス軸受構造であって、がたつきを抑制できる軸受構造を提供すること。
【解決手段】軸受構造５は、ピニオン軸４と、外輪２５と、複数の転動体２６と、スリーブ１４と、スリーブ１４を保持するハウジング１２とを含む。ピニオン軸４は、周方向に延びた環状の第１軌道溝１１が外周面に形成されていて、操舵に応じて回転する。外輪２５は、ピニオン軸４に外嵌される環状であり、第１軌道溝１１に対して径方向外側から対向する環状の第２軌道溝２８が内周面に形成されている。転動体２６は、ピニオン軸４と外輪２５との間に配置されて第１軌道溝１１および第２軌道溝２８の両方に嵌め込まれた状態で周方向に転動自在である。スリーブ１４は、外輪２５に対して径方向外側から圧入されることで外輪２５を縮径させる。
【解決手段】軸受構造５は、ピニオン軸４と、外輪２５と、複数の転動体２６と、スリーブ１４と、スリーブ１４を保持するハウジング１２とを含む。ピニオン軸４は、周方向に延びた環状の第１軌道溝１１が外周面に形成されていて、操舵に応じて回転する。外輪２５は、ピニオン軸４に外嵌される環状であり、第１軌道溝１１に対して径方向外側から対向する環状の第２軌道溝２８が内周面に形成されている。転動体２６は、ピニオン軸４と外輪２５との間に配置されて第１軌道溝１１および第２軌道溝２８の両方に嵌め込まれた状態で周方向に転動自在である。スリーブ１４は、外輪２５に対して径方向外側から圧入されることで外輪２５を縮径させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ステアリング装置に用いられる軸受構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のステアリング装置には、ステアリングホイールの操舵に伴って回転するピニオン軸と、ピニオン軸のピニオンに噛合しており、ピニオン軸の回転に伴って車幅方向にスライドしながら車輪を転舵させるラックと、ピニオン軸およびラックを保持するハウジングとを備えるものがある（特許文献１および２参照）。
ピニオン軸は、軸受を介してハウジングに支持されるのだが、特許文献１および２では、ピニオン軸の軸受構造として、内輪が省かれた内輪レス軸受構造が提案されている。
【０００３】
内輪レス軸受構造では、内輪の代わりに、ピニオン軸の外周面において、周方向に延びる環状の内輪軌道が形成されている。この内輪軌道に玉等の転動体を嵌め込んでから、ピニオン軸に外輪を外嵌し、外輪の内周面の外輪軌道にも転動体を嵌め込むことで軸受構造が構成される。内輪レス軸受構造の場合、内輪が不要となるので、部品点数低減によるステアリング装置の軽量化や低コスト化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平３−１２３１４２号公報
【特許文献２】実開昭６２−６１７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内輪レス軸受構造を組み立てる際、ピニオン軸の内輪軌道に転動体を嵌め込んでからピニオン軸に外輪を外嵌しなければならない構造上、内輪軌道と外輪軌道との径方向における間隔と、転動体とに正隙間が生じ易い。「当該間隔と転動体とに正隙間が生じている」とは、当該間隔の方が転動体の直径よりも大きくなっていることを指す。逆に、転動体の直径よりも当該間隔が小さくなっていることを、「当該間隔と転動体とに負隙間が生じている」という。
【０００６】
このように正隙間が生じると、外輪が軸方向にがたつき易くなることで軸受構造全体の軸方向剛性が低下する。これにより、ピニオン軸もがたつき易くなるので、がたつくピニオン軸のピニオンがラックに接触することで異音（ピニオンとラックとの歯打ち音）が発生する虞がある。
この発明は、かかる背景のもとでなされたもので、ステアリング装置の操舵軸についての内輪レス軸受構造であって、がたつきを抑制できる軸受構造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】
【０００７】
請求項１記載の発明は、ステアリング装置（１）に用いられる軸受構造（５）において、周方向に延びた環状の第１軌道溝（１１）が外周面に形成されて操舵に応じて回転する操舵軸（４）と、前記操舵軸に外嵌されて前記第１軌道溝に対して径方向外側から対向する環状の第２軌道溝（２８）が内周面に形成された環状の外輪（２５）と、前記操舵軸と前記外輪との間に配置されて前記第１軌道溝および第２軌道溝の両方に嵌め込まれた状態で周方向に転動自在な複数の転動体（２６）と、前記外輪に対して径方向外側から圧入される環状のスリーブ（１４）と、前記スリーブを保持する保持部（１２）と、を含むことを特徴とする、軸受構造である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、径方向において、前記第１軌道溝および第２軌道溝の間隔（Ａ）と、前記転動体とに、負隙間が形成されていることを特徴とする、請求項１記載の軸受構造である。
請求項３記載の発明は、前記外輪およびスリーブが鋼材で形成されていることを特徴とする、請求項１または２記載の軸受構造である。
【０００９】
請求項４記載の発明は、前記外輪が軸受鋼で形成されていて、前記スリーブが炭素鋼で形成されていることを特徴とする、請求項３記載の軸受構造である。
請求項５記載の発明は、４点接触玉軸受構造であって、前記操舵軸と前記外輪との間に配置され、複数の前記転動体を周方向において等間隔で並ぶように保持しつつ、周方向に移動自在な保持器（２７）と、前記スリーブに設けられ、前記保持器が前記操舵軸と前記外輪との間から抜けるのを防止するための抜止部（３１）と、を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の軸受構造である。
【００１０】
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、この軸受構造は、内輪レス軸受構造となる。そして、この軸受構造では、外輪が、径方向外側から圧入されたスリーブによって縮径されるので、請求項２記載の発明のように、操舵軸の第１軌道溝および外輪の第２軌道溝の間隔と、転動体とに、負隙間が形成され、外輪が径方向および軸方向において位置決めされる。その結果、内輪レス軸受構造において、軸方向剛性を高めて外輪のがたつきを抑制できる。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、外輪およびスリーブは、いずれも鋼材で形成されていることから、ほぼ同じ割合で熱膨張したり熱収縮したりするので、いかなる温度条件においても、スリーブが外輪に対して圧入されて負隙間が発生した状態を維持して、外輪のがたつきを抑制できる。
請求項４記載の発明によれば、スリーブには、軸受鋼よりも安価な炭素鋼を用いることで、軸受構造全体の低コスト化を図ることができる。
【００１３】
請求項５記載の発明によれば、４点接触玉軸受構造は、軸方向の剛性が高いため、外輪のがたつきを一層抑制できる。ただし、４点接触玉軸受構造で負隙間が生じていると、転動体が転動せずに滑ってしまい、各転動体の周方向移動に進みや遅れが生じることで、保持器が操舵軸と外輪との間から軸方向に抜けてしまう虞がある。そこで、スリーブに設けられた抜止部によって保持器を位置決めすることで、保持器が操舵軸と外輪との間から抜けるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、この発明の一実施形態に係るステアリング装置１の断面図である。
【図２】図２は、図１の要部拡大図である。
【図３】図３は、ステアリング装置１に設けられた軸受構造５の分解斜視図である。
【図４】図４は、図３の状態における組み立て前の軸受構造５の側面図である。
【図５】図５は、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係るステアリング装置１の断面図である。図２は、図１の要部拡大図である。図３は、ステアリング装置１に設けられた軸受構造５の分解斜視図である。図４は、図３の状態における組み立て前の軸受構造５の側面図である。図５は、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【００１６】
図１を参照して、このステアリング装置１は、主に自動車に用いられるものであり、ステアリングホイール２の操舵を車輪（図示）に伝えて車輪を転舵させる装置である。
ステアリング装置１は、ステアリングホイール２と、ステアリングホイール２から延びるステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に対して直接的または間接的に連結されるピニオン軸４（操舵軸）と、ピニオン軸４の軸受構造５と、ラック軸６とを主に含んでいる。
【００１７】
ピニオン軸４は、軸方向に所定の長さを有している。ピニオン軸４においてステアリングシャフト３に連結される側とは反対側の端部には、ピニオン７が形成されている。また、ピニオン軸４には、段付き８や縮径部分９等が適宜形成されているが、前述したピニオン７と、第１軌道溝１１とが、少なくとも形成されている。第１軌道溝１１は、ピニオン軸４の外周面において、ピニオン７よりもステアリングシャフト３側の位置に形成されていて、ピニオン軸４の軸中心側へ円弧状に窪みつつ周方向に延びる環状をなしている。
【００１８】
軸受構造５は、前述したピニオン軸４と、ハウジング１２（保持部）と、軸受ユニット１３と、スリーブ１４とを少なくとも含んでいる。軸受構造５は、さらに、ピニオンプラグ１５と、ラックプラグ１６と、ヨーク１７とを含んでいてもよい。
ハウジング１２は、中空体であり、図１では、左側面に、ピニオン軸４を左側から挿通するための丸い挿通穴２０が形成されているとともに、上側面に、ラックプラグ１６をねじ込むための丸いねじ込み穴２１が形成されている。
【００１９】
軸受ユニット１３は、前述した第１軌道溝１１と、外輪２５と、転動体２６と、保持器２７とを含んでいる。ここで、軸受ユニット１３を構成する部材は、鋼材で形成されており、特に、外輪２５や転動体２６は、軸受鋼（ＳＵＪ２やＳＵＪ３やＳＵＪ５等）で形成されている。
図３および図４を参照して、外輪２５は、第１軌道溝１１が形成された部分におけるピニオン軸４よりもやや大径の環状体である。外輪２５の外周面のほぼ全域は、軸方向に沿って平坦である。ここでは、外輪２５の外径を４２ｍｍとしている。外輪２５の内周面の軸方向略中央には、径方向外側へ円弧状に窪みつつ周方向に延びる環状の第２軌道溝２８が形成されている。外輪２５の内周面において第２軌道溝２８が形成されていない部分のほぼ全域は、軸方向に沿って平坦である。
【００２０】
転動体２６は、球体であり、１つの軸受構造５において、複数（ここでは、８個）設けられている。転動体２６の半径と、前述した第１軌道溝１１および第２軌道溝２８のそれぞれの曲率半径とは大体同じである（図２参照）。
保持器２７は、冠形状をなしている。詳しくは、保持器２７は、第１軌道溝１１が形成された部分におけるピニオン軸４よりもやや大径かつ、外輪２５よりも小径の環状体である。保持器２７の軸方向寸法は、外輪２５の軸方向寸法よりも小さい。保持器２７において軸方向における一端（図３における左端）には、保持器２７の内周面の全周に亘って径方向内側へ延びる環状の鍔部２９が一体的に設けられている。なお、鍔部２９は、周方向において途切れていても構わない。保持器２７には、軸方向における他端側（図３における右端側）から保持器２７を径方向に切欠く略Ｕ字状の切欠き３０が、周方向において等間隔を隔てて複数形成されている。切欠き３０の数は、転動体２６の数と同じである。なお、図５では、保持器２７の図示が省略されている。
【００２１】
次に、軸受ユニット１３の組み立ての手順を説明する。
まず、ピニオン軸４の第１軌道溝１１に、全ての転動体２６を径方向外側から嵌め込む。第１軌道溝１１に嵌め込まれた各転動体２６では、ピニオン軸４の軸中心側の端部のみが第１軌道溝１１に嵌まり込んでいるものの、それ以外の部分は、第１軌道溝１１から径方向外側へはみ出ている（図４参照）。
【００２２】
次いで、保持器２７をピニオン軸４に対して軸方向外側（図３および図４における左側）から外嵌する。このとき、保持器２７は、切欠き３０側から順にピニオン軸４に対して外嵌される。そして、この状態の保持器２７を軸方向に沿って第１軌道溝１１側へスライドさせていく。保持器２７が第１軌道溝１１まで到達すると、第１軌道溝１１に嵌っている各転動体２６が、保持器２７におけるいずれかの切欠き３０に対して、ある程度の遊びを持って嵌まり込む（図２参照）。これにより、保持器２７は、複数の転動体２６を周方向において等間隔で並ぶように保持した状態になる。また、保持器２７は、この状態では、ピニオン軸４に対して若干の遊びを持って外嵌されているので、転動体２６を保持した状態でピニオン軸４の周りを周方向に移動できる。
【００２３】
次いで、外輪２５をピニオン軸４に対して軸方向外側（図３および図４における左側）から外嵌し、この状態の外輪２５を軸方向に沿って第１軌道溝１１側へスライドさせていく。外輪２５が第１軌道溝１１の直前まで到達すると、第１軌道溝１１の各転動体２６において第１軌道溝１１からはみ出た部分が、外輪２５の軸方向一端面（図３および図４における右端面）の内周部分にぶつかる。
【００２４】
そこで、外輪２５に対して軸方向へある程度力を加えることによって、外輪２５の内周面が各転動体２６を乗り上げるようにすると、図２に示すように、外輪２５の第２軌道溝２８が、第１軌道溝１１と軸方向において同じ位置に配置されるとともに、第１軌道溝１１に対して全周に亘って径方向外側から対向する。このとき、第１軌道溝１１に嵌っている各転動体２６において第１軌道溝１１からはみ出ている部分が、外輪２５の内側に配置され、外輪２５の第２軌道溝２８に対して径方向内側から嵌まり込む。これにより、外輪２５は、第１軌道溝１１に対して径方向外側から対向するようにピニオン軸４に対して外嵌される。
【００２５】
このとき、各転動体２６は、保持器２７とともに、ピニオン軸４と外輪２５との間に配置されつつ、第１軌道溝１１および第２軌道溝２８の両方に嵌め込まれた状態になっている。そして、各転動体２６は、周方向に隣り合う転動体２６との間隔が保持器２７によって一定に保たれた状態で、周方向に転動自在になっている。保持器２７は、各転動体２６を保持した状態で、ピニオン軸４と外輪２５との間で周方向に移動自在である。
【００２６】
以上により、軸受ユニット１３が完成すると同時に、軸受ユニット１３がピニオン軸４と一体化され、ピニオン軸４を回転自在に支持している。完成した軸受ユニット１３にスリーブ１４を取り付けたものをハウジング１２に組み込むと、軸受構造５が完成する。軸受構造５は、内輪が存在しない内輪レス軸受構造になっている。また、軸受構造５は、４点接触玉軸受構造になっている。そのため、各転動体２６は、第１軌道溝１１および第２軌道溝２８のそれぞれの壁面に対して、軸方向に隔てた２箇所（第１軌道溝１１および第２軌道溝２８の両方で４箇所）の点Ｐ（図２における下側の転動体２６を参照）で接触している。
【００２７】
ただし、この時点の軸受ユニット１３（軸受構造５）では、図５を参照して、径方向において、第１軌道溝１１と第２軌道溝２８との間隔Ａが、転動体２６の直径Ｂよりも、若干（＋２μｍ程度）大きくなっていて、間隔Ａと転動体２６とに正隙間が生じている。なお、間隔Ａは、第１軌道溝１１の壁面で転動体２６に接触している部分において最も径方向内側にある箇所と、第２軌道溝２８の壁面で転動体２６に接触している部分において最も径方向外側にある箇所との径方向における間隔である。
【００２８】
そこで、この正隙間を負隙間にするために、スリーブ１４が用いられる。
図３を参照して、スリーブ１４は、環状体である。スリーブ１４は、軸受鋼よりも安価な鋼材（たとえば、Ｓ１０Ｃ〜Ｓ５０Ｃ相当の炭素鋼）で形成されている。これにより、スリーブ１４を含む軸受ユニット１３（軸受構造５）全体の低コスト化を図ることができる。
【００２９】
スリーブ１４の外周面および内周面のそれぞれのほぼ全域は、軸方向に沿って平坦である。スリーブ１４の軸方向における両端面は、径方向に沿って平坦である。スリーブ１４の内径は、組み付け前の外輪２５の外径（ここでは、４２ｍｍ）よりも小さい。スリーブ１４において軸方向における一端（図３における左端）には、スリーブ１４の内周面の全周に亘って径方向内側へ延びる環状の抜止部３１が一体的に設けられている。なお、抜止部３１は、周方向において途切れていても構わない。
【００３０】
このスリーブ１４をピニオン軸４に対して軸方向外側（図３および図４における左側）から外嵌し、この状態のスリーブ１４を軸方向に沿って第１軌道溝１１側へスライドさせていく。図２を参照して、スリーブ１４が第１軌道溝１１の直前まで到達すると、スリーブ１４の軸方向一端面（図２における右端面）の内周側が、軸受ユニット１３の外輪２５の軸方向一端面（図２における左端面）にぶつかる。そこで、スリーブ１４に対して、軸方向における外輪２５側（図２における右側）へある程度力を加えることによって、スリーブ１４を、図２における左側かつ径方向外側から外輪２５に対して圧入する。圧入は、スリーブ１４の抜止部３１が外輪２５の軸方向一端面（図２における左端面）にぶつかるまで行われる。圧入の結果、外輪２５が縮径されるとともに、スリーブ１４の径方向内側に配置される。これにより、スリーブ１４と外輪２５とは一体化される。
【００３１】
このように外輪２５が縮径されると、図５を参照して、第１軌道溝１１と第２軌道溝２８との間隔Ａが、転動体２６の直径Ｂよりも、若干（−１０μｍ程度）小さくなり、径方向において間隔Ａと転動体２６とに負隙間が形成されている。これにより、外輪２５が径方向および軸方向において位置決めされる。その結果、内輪レス軸受構造５において、軸方向剛性を高めて外輪２５のがたつきを抑制できる。
【００３２】
さらに、図２を参照して、外輪２５およびスリーブ１４は、いずれも、鋼材で形成されていることから、近似した線膨張係数に基づいて、ほぼ同じ割合で熱膨張したり熱収縮したりする。そのため、いかなる温度条件においても、スリーブ１４が外輪２５に圧入されて負隙間が発生した状態を維持して、外輪２５のがたつきを抑制できる。
そして、軸受構造５は、４点接触玉軸受構造であることから、軸方向の剛性が高いため、外輪２５のがたつきを一層抑制できる。
【００３３】
内輪レスの軸受構造５は、部品点数削減による低コスト化を図れるので、本発明によれば、外輪２５のがたつきの抑制による軸受構造５（換言すれば、軸受構造５で支持されたピニオン軸４全体）の軸方向における高剛性化と、低コスト化との両立を図ることができる。また、ピニオン軸４の軸方向における高剛性化により、ステアリングホイール２（図１参照）の操舵フィールの改善を図ることができる。
【００３４】
ここで、４点接触玉軸受構造５で負隙間が生じていると、転動体２６が転動せずに滑ってしまい、各転動体２６の周方向移動に進みや遅れが生じることで、保持器２７がピニオン軸４と外輪２５との間から軸方向に抜けてしまう虞がある。
そこで、スリーブ１４がピニオン軸４に対して外嵌された状態では、スリーブ１４の抜止部３１が、ピニオン軸４の外周面に対して径方向外側から非接触で対向しつつ、保持器２７に対して、軸方向において、保持器２７がピニオン軸４に対して外嵌された側（図２における左側）から対向している。このとき、抜止部３１は、保持器２７に接触してもよいし、抜止部３１と保持器２７との間に軸方向における所定の隙間が確保されていてもよい。いずれにせよ、保持器２７がピニオン軸４と外輪２５との間から軸方向へ抜けようとする先に抜止部３１が位置して保持器２７を位置決めしているので、保持器２７がピニオン軸４と外輪２５との間から抜けるのを防止できる。
【００３５】
そして、図１を参照して、このように軸受ユニット１３およびスリーブ１４が一体化されたピニオン軸４（完成前の軸受構造５）が、ハウジング１２の挿通穴２０に対して、図１における左側から挿通されている。このとき、ピニオン軸４では、ピニオン７が、ハウジング１２のねじ込み穴２１の近傍に位置していて、ピニオン軸４においてピニオン７とは反対側（図１における左側）の端部が挿通穴２０から左側へはみ出ている。
【００３６】
このとき、軸受ユニット１３およびスリーブ１４は、挿通穴２０よりも少しハウジング１２の内側（図１における右側）に位置している。
ここで、ハウジング１２において中空部分を区画する内周面は、挿通穴２０を縁取りつつ軸方向に沿って挿通穴２０から離れる方向（図１における右側）へ延びる円周面１２Ａと、円周面１２Ａにおいて挿通穴２０から最も離れた端（図１における右端）から径方向側へ直交して延びる環状の平坦面１２Ｂとを含んでいる。円周面１２Ａは、スリーブ１４の外径よりも大径であり、平坦面１２Ｂの内径は、スリーブ１４の外径より小さく、スリーブ１４の内径よりも大きい。円周面１２Ａにおいて、少なくとも挿通穴２０側には、螺旋状のねじ部（図示せず）が形成されている。ハウジング１２の内周面において、円周面１２Ａと平坦面１２Ｂとが接続される部分には、段付き１２Ｃが形成されている。
【００３７】
軸受ユニット１３およびスリーブ１４は、ハウジング１２内において、円周面１２Ａの内側に配置されている。このとき、軸受ユニット１３およびスリーブ１４の中で最も径方向外側に位置するスリーブ１４の外周面と円周面１２Ａとの間には、径方向においてある程度の隙間Ｑが確保されており、スリーブ１４は、円周面１２Ａに対してルーズフィットした状態にある。
【００３８】
ちなみに、円周面１２Ａを有するハウジング１２は、一般的に、前述した鋼材とは線膨張係数が大きく異なるアルミニウム等で形成されている。そのため、この隙間Ｑが確保されていないと、温度変化に応じて、ハウジング１２とスリーブ１４とにおける膨張の度合いに差が生じることで、スリーブ１４が円周面１２Ａに対して圧入された状態になったり、遊嵌された状態になったりしてスリーブ１４の状態が安定しなくなってしまう。この隙間Ｑによって、ハウジング１２とスリーブ１４とで生じる膨張の度合いの差を許容して、スリーブ１４の状態を安定させることができる。
【００３９】
なお、スリーブ１４の代わりに円周面１２Ａを外輪２５に対して圧入して（厳密には、外輪２５を円周面１２Ａに対して圧入する）、外輪２５を縮径する構成も考えられる。しかし、温度変化に応じて、アルミニウムのハウジング１２と鋼材の外輪２５との膨張の度合いに差が生じることから、間隔Ａと転動体２６との径方向隙間（図５参照）をコントロールして負隙間を維持するのは困難である。
【００４０】
また、スリーブ１４において、抜止部３１とは軸方向で反対側の端面（図１における右端面）は、平坦面１２Ｂに対して左側から面接触している。換言すれば、スリーブ１４は、平坦面１２Ｂに面接触することで、ハウジング１２に保持されている。これにより、スリーブ１４、および、スリーブ１４と一体化された軸受ユニット１３、ならびに、スリーブ１４および軸受ユニット１３と一体化されたピニオン軸４が、図１における右側へずれないように、軸方向において位置決めされている。なお、これから述べるピニオンプラグ１５が、ピニオン軸４を、図１における左側へずれないように軸方向において位置決めする。ピニオン軸４が軸方向において完全に位置決めされると、軸受構造５が完成する。
【００４１】
ピニオンプラグ１５は、筒状のキャップ形状である。ピニオンプラグ１５の内径は、ピニオン軸４の外径よりも大きい。ピニオンプラグ１５の外周面には、螺旋状のねじ部１５Ａが形成されている。スリーブ１４が平坦面１２Ｂに面接触している状態で、ピニオンプラグ１５がピニオン軸４に対して、図１における左側から外嵌されている。そして、ねじ部１５Ａが円周面１２Ａのねじ部（図示せず）に螺合することで、ピニオンプラグ１５が挿通穴２０を塞ぎつつ、ハウジング１２に組み付けられている。なお、ピニオンプラグ１５とピニオン軸４との径方向における環状の隙間は、環状のシール３８で塞がれている。よって、挿通穴２０からハウジング１２内に異物が侵入することが防止されている。
【００４２】
また、図１において、ハウジング１２に取り付けられた状態にあるピニオンプラグ１５の右端面は、スリーブ１４の抜止部３１に対して全周に亘って左側（平坦面１２Ｂとは反対側）から面接触している。これによって、スリーブ１４、換言すれば、スリーブ１４および軸受ユニット１３と一体化されたピニオン軸４が、図１における左側へずれないように、軸方向において位置決めされている。詳しくは、スリーブ１４は、ピニオンプラグ１５および平坦面１２Ｂによって軸方向両側から挟持された状態にあるので、ピニオン軸４全体が軸方向におけるいずれにもずれることはない。
【００４３】
そして、このように軸受構造５が完成した状態で、ピニオン軸４は、ハウジング１２によって軸受ユニット１３を介して回転自在に支持されている。なお、ピニオン軸４においてピニオン７より先端側（図１における右端側）の部分には、円筒状のブッシュ３９が外嵌されており、ピニオン軸４は、当該部分では、ブッシュ３９を介して、ハウジング１２によって回転自在に支持されている。このようにハウジング１２によって回転自在に支持されたピニオン軸４は、ステアリングホイール２の操舵に応じて回転する。
【００４４】
ラックプラグ１６は、円形の蓋である。ラックプラグ１６に関連して、ハウジング１２の内周面には、ねじ込み穴２１を縁取りつつねじ込み穴２１から離れる方向（図１における下側）へ延びる円周面１２Ｄが形成されている。円周面１２Ｄにおいてねじ込み穴２１側の端部には、螺旋状のねじ部１２Ｅが形成されている。ラックプラグ１６は、ねじ込み穴２１や円周面１２Ｄの内径とほぼ同じ大きさの外径を有する円筒状の本体４１と、本体４１の軸方向における一端（図１における上端）に外嵌される環状のロックナット４２とを含んでいる。本体４１の外周面には、螺旋状のねじ部４１Ａが形成されている。
【００４５】
ラックプラグ１６は、本体４１がねじ込み穴２１に嵌まり込むように、ハウジング１２に取り付けられる。ラックプラグ１６をねじ込んでいくと、本体４１のねじ部４１Ａと円周面１２Ｄのねじ部１２Ｅとの螺合部分が増加し、本体４１が円周面１２Ｄ内に進出していく。ロックナット４２を締めることで、本体４１のねじ部４１Ａと円周面１２Ｄのねじ部１２Ｅとの螺合状態が維持される。
【００４６】
ヨーク１７は、円周面１２Ｄの内径よりやや小さい外径を有する円柱状である。ヨーク１７は、円周面１２Ｄの内側に挿通されており、円周面１２Ｄの軸方向に沿ってスライドできる。ハウジング１２に取り付けられたラックプラグ１６とヨーク１７との間には、ばね４３が圧縮状態で介在されており、ばね４３によって、ヨーク１７が、ラックプラグ１６から離れてハウジング１２内に向かう方向へ付勢されている。ヨーク１７が付勢される先には、ピニオン軸４のピニオン７が位置している。
【００４７】
ラック軸６は、ピニオン７の軸線方向と交差（図１では直交）する方向（図１において紙面に垂直な方向）に長手である。ラック軸６は、その長手方向に沿ってスライド自在となるように、ハウジング１２によって支持されている。この状態のラック軸６は、長さ方向から見て、ヨーク１７とピニオン７との間に配置されている。ラック軸６においてピニオン７に対向する側面には、前記長さ方向に沿ってラック４４が形成されており、ラック軸６のラック４４とピニオン軸４のピニオン７とが噛合している。前述したようにピニオン７側へ付勢されているヨーク１７は、ラック軸６をピニオン７側へ付勢しており、これによって、ラック４４とピニオン７との適切な噛合状態が維持されている。
【００４８】
そして、ラック軸６の長さ方向両端部は、ハウジング１２からはみ出ており、当該両端部には、車輪（図示せず）が、ナックルアーム（図示せず）等を介して連結されている。そのため、前述したようにステアリングホイール２を操舵させてピニオン軸４を回転させると、ピニオン軸４のピニオン７と噛合しているラック軸６が、その長さ方向に沿って直線移動し、その際、ラック軸６の両側の車輪を転舵させる。
【００４９】
この発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
たとえば、軸受構造５は、この実施形態ではピニオン軸４を支持しているが、ステアリング装置１には、ピニオン軸４以外にも、ステアリングホイール２の転舵に応じて回転する操舵軸（前述したステアリングシャフト３等）が存在し、軸受構造５は、このような操舵軸全般を支持するために適用できる。
【００５０】
また、外輪２５にスリーブ１４を圧入するときに外輪２５が良好に縮径できるように、外輪２５をスリーブ１４よりも剛性の低い材料で形成したり、外輪２５の肉厚（径方向寸法）をスリーブ１４よりも薄くしたりすることで、外輪２５の剛性をスリーブ１４よりも低下させておくとよい。
【符号の説明】
【００５１】
１…ステアリング装置、４…ピニオン軸、５…軸受構造、１１…第１軌道溝、１２…ハウジング、１４…スリーブ、２５…外輪、２６…転動体、２７…保持器、２８…第２軌道溝、３１…抜止部、Ａ…間隔
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ステアリング装置に用いられる軸受構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のステアリング装置には、ステアリングホイールの操舵に伴って回転するピニオン軸と、ピニオン軸のピニオンに噛合しており、ピニオン軸の回転に伴って車幅方向にスライドしながら車輪を転舵させるラックと、ピニオン軸およびラックを保持するハウジングとを備えるものがある（特許文献１および２参照）。
ピニオン軸は、軸受を介してハウジングに支持されるのだが、特許文献１および２では、ピニオン軸の軸受構造として、内輪が省かれた内輪レス軸受構造が提案されている。
【０００３】
内輪レス軸受構造では、内輪の代わりに、ピニオン軸の外周面において、周方向に延びる環状の内輪軌道が形成されている。この内輪軌道に玉等の転動体を嵌め込んでから、ピニオン軸に外輪を外嵌し、外輪の内周面の外輪軌道にも転動体を嵌め込むことで軸受構造が構成される。内輪レス軸受構造の場合、内輪が不要となるので、部品点数低減によるステアリング装置の軽量化や低コスト化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平３−１２３１４２号公報
【特許文献２】実開昭６２−６１７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内輪レス軸受構造を組み立てる際、ピニオン軸の内輪軌道に転動体を嵌め込んでからピニオン軸に外輪を外嵌しなければならない構造上、内輪軌道と外輪軌道との径方向における間隔と、転動体とに正隙間が生じ易い。「当該間隔と転動体とに正隙間が生じている」とは、当該間隔の方が転動体の直径よりも大きくなっていることを指す。逆に、転動体の直径よりも当該間隔が小さくなっていることを、「当該間隔と転動体とに負隙間が生じている」という。
【０００６】
このように正隙間が生じると、外輪が軸方向にがたつき易くなることで軸受構造全体の軸方向剛性が低下する。これにより、ピニオン軸もがたつき易くなるので、がたつくピニオン軸のピニオンがラックに接触することで異音（ピニオンとラックとの歯打ち音）が発生する虞がある。
この発明は、かかる背景のもとでなされたもので、ステアリング装置の操舵軸についての内輪レス軸受構造であって、がたつきを抑制できる軸受構造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】
【０００７】
請求項１記載の発明は、ステアリング装置（１）に用いられる軸受構造（５）において、周方向に延びた環状の第１軌道溝（１１）が外周面に形成されて操舵に応じて回転する操舵軸（４）と、前記操舵軸に外嵌されて前記第１軌道溝に対して径方向外側から対向する環状の第２軌道溝（２８）が内周面に形成された環状の外輪（２５）と、前記操舵軸と前記外輪との間に配置されて前記第１軌道溝および第２軌道溝の両方に嵌め込まれた状態で周方向に転動自在な複数の転動体（２６）と、前記外輪に対して径方向外側から圧入される環状のスリーブ（１４）と、前記スリーブを保持する保持部（１２）と、を含むことを特徴とする、軸受構造である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、径方向において、前記第１軌道溝および第２軌道溝の間隔（Ａ）と、前記転動体とに、負隙間が形成されていることを特徴とする、請求項１記載の軸受構造である。
請求項３記載の発明は、前記外輪およびスリーブが鋼材で形成されていることを特徴とする、請求項１または２記載の軸受構造である。
【０００９】
請求項４記載の発明は、前記外輪が軸受鋼で形成されていて、前記スリーブが炭素鋼で形成されていることを特徴とする、請求項３記載の軸受構造である。
請求項５記載の発明は、４点接触玉軸受構造であって、前記操舵軸と前記外輪との間に配置され、複数の前記転動体を周方向において等間隔で並ぶように保持しつつ、周方向に移動自在な保持器（２７）と、前記スリーブに設けられ、前記保持器が前記操舵軸と前記外輪との間から抜けるのを防止するための抜止部（３１）と、を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の軸受構造である。
【００１０】
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、この軸受構造は、内輪レス軸受構造となる。そして、この軸受構造では、外輪が、径方向外側から圧入されたスリーブによって縮径されるので、請求項２記載の発明のように、操舵軸の第１軌道溝および外輪の第２軌道溝の間隔と、転動体とに、負隙間が形成され、外輪が径方向および軸方向において位置決めされる。その結果、内輪レス軸受構造において、軸方向剛性を高めて外輪のがたつきを抑制できる。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、外輪およびスリーブは、いずれも鋼材で形成されていることから、ほぼ同じ割合で熱膨張したり熱収縮したりするので、いかなる温度条件においても、スリーブが外輪に対して圧入されて負隙間が発生した状態を維持して、外輪のがたつきを抑制できる。
請求項４記載の発明によれば、スリーブには、軸受鋼よりも安価な炭素鋼を用いることで、軸受構造全体の低コスト化を図ることができる。
【００１３】
請求項５記載の発明によれば、４点接触玉軸受構造は、軸方向の剛性が高いため、外輪のがたつきを一層抑制できる。ただし、４点接触玉軸受構造で負隙間が生じていると、転動体が転動せずに滑ってしまい、各転動体の周方向移動に進みや遅れが生じることで、保持器が操舵軸と外輪との間から軸方向に抜けてしまう虞がある。そこで、スリーブに設けられた抜止部によって保持器を位置決めすることで、保持器が操舵軸と外輪との間から抜けるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、この発明の一実施形態に係るステアリング装置１の断面図である。
【図２】図２は、図１の要部拡大図である。
【図３】図３は、ステアリング装置１に設けられた軸受構造５の分解斜視図である。
【図４】図４は、図３の状態における組み立て前の軸受構造５の側面図である。
【図５】図５は、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係るステアリング装置１の断面図である。図２は、図１の要部拡大図である。図３は、ステアリング装置１に設けられた軸受構造５の分解斜視図である。図４は、図３の状態における組み立て前の軸受構造５の側面図である。図５は、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【００１６】
図１を参照して、このステアリング装置１は、主に自動車に用いられるものであり、ステアリングホイール２の操舵を車輪（図示）に伝えて車輪を転舵させる装置である。
ステアリング装置１は、ステアリングホイール２と、ステアリングホイール２から延びるステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に対して直接的または間接的に連結されるピニオン軸４（操舵軸）と、ピニオン軸４の軸受構造５と、ラック軸６とを主に含んでいる。
【００１７】
ピニオン軸４は、軸方向に所定の長さを有している。ピニオン軸４においてステアリングシャフト３に連結される側とは反対側の端部には、ピニオン７が形成されている。また、ピニオン軸４には、段付き８や縮径部分９等が適宜形成されているが、前述したピニオン７と、第１軌道溝１１とが、少なくとも形成されている。第１軌道溝１１は、ピニオン軸４の外周面において、ピニオン７よりもステアリングシャフト３側の位置に形成されていて、ピニオン軸４の軸中心側へ円弧状に窪みつつ周方向に延びる環状をなしている。
【００１８】
軸受構造５は、前述したピニオン軸４と、ハウジング１２（保持部）と、軸受ユニット１３と、スリーブ１４とを少なくとも含んでいる。軸受構造５は、さらに、ピニオンプラグ１５と、ラックプラグ１６と、ヨーク１７とを含んでいてもよい。
ハウジング１２は、中空体であり、図１では、左側面に、ピニオン軸４を左側から挿通するための丸い挿通穴２０が形成されているとともに、上側面に、ラックプラグ１６をねじ込むための丸いねじ込み穴２１が形成されている。
【００１９】
軸受ユニット１３は、前述した第１軌道溝１１と、外輪２５と、転動体２６と、保持器２７とを含んでいる。ここで、軸受ユニット１３を構成する部材は、鋼材で形成されており、特に、外輪２５や転動体２６は、軸受鋼（ＳＵＪ２やＳＵＪ３やＳＵＪ５等）で形成されている。
図３および図４を参照して、外輪２５は、第１軌道溝１１が形成された部分におけるピニオン軸４よりもやや大径の環状体である。外輪２５の外周面のほぼ全域は、軸方向に沿って平坦である。ここでは、外輪２５の外径を４２ｍｍとしている。外輪２５の内周面の軸方向略中央には、径方向外側へ円弧状に窪みつつ周方向に延びる環状の第２軌道溝２８が形成されている。外輪２５の内周面において第２軌道溝２８が形成されていない部分のほぼ全域は、軸方向に沿って平坦である。
【００２０】
転動体２６は、球体であり、１つの軸受構造５において、複数（ここでは、８個）設けられている。転動体２６の半径と、前述した第１軌道溝１１および第２軌道溝２８のそれぞれの曲率半径とは大体同じである（図２参照）。
保持器２７は、冠形状をなしている。詳しくは、保持器２７は、第１軌道溝１１が形成された部分におけるピニオン軸４よりもやや大径かつ、外輪２５よりも小径の環状体である。保持器２７の軸方向寸法は、外輪２５の軸方向寸法よりも小さい。保持器２７において軸方向における一端（図３における左端）には、保持器２７の内周面の全周に亘って径方向内側へ延びる環状の鍔部２９が一体的に設けられている。なお、鍔部２９は、周方向において途切れていても構わない。保持器２７には、軸方向における他端側（図３における右端側）から保持器２７を径方向に切欠く略Ｕ字状の切欠き３０が、周方向において等間隔を隔てて複数形成されている。切欠き３０の数は、転動体２６の数と同じである。なお、図５では、保持器２７の図示が省略されている。
【００２１】
次に、軸受ユニット１３の組み立ての手順を説明する。
まず、ピニオン軸４の第１軌道溝１１に、全ての転動体２６を径方向外側から嵌め込む。第１軌道溝１１に嵌め込まれた各転動体２６では、ピニオン軸４の軸中心側の端部のみが第１軌道溝１１に嵌まり込んでいるものの、それ以外の部分は、第１軌道溝１１から径方向外側へはみ出ている（図４参照）。
【００２２】
次いで、保持器２７をピニオン軸４に対して軸方向外側（図３および図４における左側）から外嵌する。このとき、保持器２７は、切欠き３０側から順にピニオン軸４に対して外嵌される。そして、この状態の保持器２７を軸方向に沿って第１軌道溝１１側へスライドさせていく。保持器２７が第１軌道溝１１まで到達すると、第１軌道溝１１に嵌っている各転動体２６が、保持器２７におけるいずれかの切欠き３０に対して、ある程度の遊びを持って嵌まり込む（図２参照）。これにより、保持器２７は、複数の転動体２６を周方向において等間隔で並ぶように保持した状態になる。また、保持器２７は、この状態では、ピニオン軸４に対して若干の遊びを持って外嵌されているので、転動体２６を保持した状態でピニオン軸４の周りを周方向に移動できる。
【００２３】
次いで、外輪２５をピニオン軸４に対して軸方向外側（図３および図４における左側）から外嵌し、この状態の外輪２５を軸方向に沿って第１軌道溝１１側へスライドさせていく。外輪２５が第１軌道溝１１の直前まで到達すると、第１軌道溝１１の各転動体２６において第１軌道溝１１からはみ出た部分が、外輪２５の軸方向一端面（図３および図４における右端面）の内周部分にぶつかる。
【００２４】
そこで、外輪２５に対して軸方向へある程度力を加えることによって、外輪２５の内周面が各転動体２６を乗り上げるようにすると、図２に示すように、外輪２５の第２軌道溝２８が、第１軌道溝１１と軸方向において同じ位置に配置されるとともに、第１軌道溝１１に対して全周に亘って径方向外側から対向する。このとき、第１軌道溝１１に嵌っている各転動体２６において第１軌道溝１１からはみ出ている部分が、外輪２５の内側に配置され、外輪２５の第２軌道溝２８に対して径方向内側から嵌まり込む。これにより、外輪２５は、第１軌道溝１１に対して径方向外側から対向するようにピニオン軸４に対して外嵌される。
【００２５】
このとき、各転動体２６は、保持器２７とともに、ピニオン軸４と外輪２５との間に配置されつつ、第１軌道溝１１および第２軌道溝２８の両方に嵌め込まれた状態になっている。そして、各転動体２６は、周方向に隣り合う転動体２６との間隔が保持器２７によって一定に保たれた状態で、周方向に転動自在になっている。保持器２７は、各転動体２６を保持した状態で、ピニオン軸４と外輪２５との間で周方向に移動自在である。
【００２６】
以上により、軸受ユニット１３が完成すると同時に、軸受ユニット１３がピニオン軸４と一体化され、ピニオン軸４を回転自在に支持している。完成した軸受ユニット１３にスリーブ１４を取り付けたものをハウジング１２に組み込むと、軸受構造５が完成する。軸受構造５は、内輪が存在しない内輪レス軸受構造になっている。また、軸受構造５は、４点接触玉軸受構造になっている。そのため、各転動体２６は、第１軌道溝１１および第２軌道溝２８のそれぞれの壁面に対して、軸方向に隔てた２箇所（第１軌道溝１１および第２軌道溝２８の両方で４箇所）の点Ｐ（図２における下側の転動体２６を参照）で接触している。
【００２７】
ただし、この時点の軸受ユニット１３（軸受構造５）では、図５を参照して、径方向において、第１軌道溝１１と第２軌道溝２８との間隔Ａが、転動体２６の直径Ｂよりも、若干（＋２μｍ程度）大きくなっていて、間隔Ａと転動体２６とに正隙間が生じている。なお、間隔Ａは、第１軌道溝１１の壁面で転動体２６に接触している部分において最も径方向内側にある箇所と、第２軌道溝２８の壁面で転動体２６に接触している部分において最も径方向外側にある箇所との径方向における間隔である。
【００２８】
そこで、この正隙間を負隙間にするために、スリーブ１４が用いられる。
図３を参照して、スリーブ１４は、環状体である。スリーブ１４は、軸受鋼よりも安価な鋼材（たとえば、Ｓ１０Ｃ〜Ｓ５０Ｃ相当の炭素鋼）で形成されている。これにより、スリーブ１４を含む軸受ユニット１３（軸受構造５）全体の低コスト化を図ることができる。
【００２９】
スリーブ１４の外周面および内周面のそれぞれのほぼ全域は、軸方向に沿って平坦である。スリーブ１４の軸方向における両端面は、径方向に沿って平坦である。スリーブ１４の内径は、組み付け前の外輪２５の外径（ここでは、４２ｍｍ）よりも小さい。スリーブ１４において軸方向における一端（図３における左端）には、スリーブ１４の内周面の全周に亘って径方向内側へ延びる環状の抜止部３１が一体的に設けられている。なお、抜止部３１は、周方向において途切れていても構わない。
【００３０】
このスリーブ１４をピニオン軸４に対して軸方向外側（図３および図４における左側）から外嵌し、この状態のスリーブ１４を軸方向に沿って第１軌道溝１１側へスライドさせていく。図２を参照して、スリーブ１４が第１軌道溝１１の直前まで到達すると、スリーブ１４の軸方向一端面（図２における右端面）の内周側が、軸受ユニット１３の外輪２５の軸方向一端面（図２における左端面）にぶつかる。そこで、スリーブ１４に対して、軸方向における外輪２５側（図２における右側）へある程度力を加えることによって、スリーブ１４を、図２における左側かつ径方向外側から外輪２５に対して圧入する。圧入は、スリーブ１４の抜止部３１が外輪２５の軸方向一端面（図２における左端面）にぶつかるまで行われる。圧入の結果、外輪２５が縮径されるとともに、スリーブ１４の径方向内側に配置される。これにより、スリーブ１４と外輪２５とは一体化される。
【００３１】
このように外輪２５が縮径されると、図５を参照して、第１軌道溝１１と第２軌道溝２８との間隔Ａが、転動体２６の直径Ｂよりも、若干（−１０μｍ程度）小さくなり、径方向において間隔Ａと転動体２６とに負隙間が形成されている。これにより、外輪２５が径方向および軸方向において位置決めされる。その結果、内輪レス軸受構造５において、軸方向剛性を高めて外輪２５のがたつきを抑制できる。
【００３２】
さらに、図２を参照して、外輪２５およびスリーブ１４は、いずれも、鋼材で形成されていることから、近似した線膨張係数に基づいて、ほぼ同じ割合で熱膨張したり熱収縮したりする。そのため、いかなる温度条件においても、スリーブ１４が外輪２５に圧入されて負隙間が発生した状態を維持して、外輪２５のがたつきを抑制できる。
そして、軸受構造５は、４点接触玉軸受構造であることから、軸方向の剛性が高いため、外輪２５のがたつきを一層抑制できる。
【００３３】
内輪レスの軸受構造５は、部品点数削減による低コスト化を図れるので、本発明によれば、外輪２５のがたつきの抑制による軸受構造５（換言すれば、軸受構造５で支持されたピニオン軸４全体）の軸方向における高剛性化と、低コスト化との両立を図ることができる。また、ピニオン軸４の軸方向における高剛性化により、ステアリングホイール２（図１参照）の操舵フィールの改善を図ることができる。
【００３４】
ここで、４点接触玉軸受構造５で負隙間が生じていると、転動体２６が転動せずに滑ってしまい、各転動体２６の周方向移動に進みや遅れが生じることで、保持器２７がピニオン軸４と外輪２５との間から軸方向に抜けてしまう虞がある。
そこで、スリーブ１４がピニオン軸４に対して外嵌された状態では、スリーブ１４の抜止部３１が、ピニオン軸４の外周面に対して径方向外側から非接触で対向しつつ、保持器２７に対して、軸方向において、保持器２７がピニオン軸４に対して外嵌された側（図２における左側）から対向している。このとき、抜止部３１は、保持器２７に接触してもよいし、抜止部３１と保持器２７との間に軸方向における所定の隙間が確保されていてもよい。いずれにせよ、保持器２７がピニオン軸４と外輪２５との間から軸方向へ抜けようとする先に抜止部３１が位置して保持器２７を位置決めしているので、保持器２７がピニオン軸４と外輪２５との間から抜けるのを防止できる。
【００３５】
そして、図１を参照して、このように軸受ユニット１３およびスリーブ１４が一体化されたピニオン軸４（完成前の軸受構造５）が、ハウジング１２の挿通穴２０に対して、図１における左側から挿通されている。このとき、ピニオン軸４では、ピニオン７が、ハウジング１２のねじ込み穴２１の近傍に位置していて、ピニオン軸４においてピニオン７とは反対側（図１における左側）の端部が挿通穴２０から左側へはみ出ている。
【００３６】
このとき、軸受ユニット１３およびスリーブ１４は、挿通穴２０よりも少しハウジング１２の内側（図１における右側）に位置している。
ここで、ハウジング１２において中空部分を区画する内周面は、挿通穴２０を縁取りつつ軸方向に沿って挿通穴２０から離れる方向（図１における右側）へ延びる円周面１２Ａと、円周面１２Ａにおいて挿通穴２０から最も離れた端（図１における右端）から径方向側へ直交して延びる環状の平坦面１２Ｂとを含んでいる。円周面１２Ａは、スリーブ１４の外径よりも大径であり、平坦面１２Ｂの内径は、スリーブ１４の外径より小さく、スリーブ１４の内径よりも大きい。円周面１２Ａにおいて、少なくとも挿通穴２０側には、螺旋状のねじ部（図示せず）が形成されている。ハウジング１２の内周面において、円周面１２Ａと平坦面１２Ｂとが接続される部分には、段付き１２Ｃが形成されている。
【００３７】
軸受ユニット１３およびスリーブ１４は、ハウジング１２内において、円周面１２Ａの内側に配置されている。このとき、軸受ユニット１３およびスリーブ１４の中で最も径方向外側に位置するスリーブ１４の外周面と円周面１２Ａとの間には、径方向においてある程度の隙間Ｑが確保されており、スリーブ１４は、円周面１２Ａに対してルーズフィットした状態にある。
【００３８】
ちなみに、円周面１２Ａを有するハウジング１２は、一般的に、前述した鋼材とは線膨張係数が大きく異なるアルミニウム等で形成されている。そのため、この隙間Ｑが確保されていないと、温度変化に応じて、ハウジング１２とスリーブ１４とにおける膨張の度合いに差が生じることで、スリーブ１４が円周面１２Ａに対して圧入された状態になったり、遊嵌された状態になったりしてスリーブ１４の状態が安定しなくなってしまう。この隙間Ｑによって、ハウジング１２とスリーブ１４とで生じる膨張の度合いの差を許容して、スリーブ１４の状態を安定させることができる。
【００３９】
なお、スリーブ１４の代わりに円周面１２Ａを外輪２５に対して圧入して（厳密には、外輪２５を円周面１２Ａに対して圧入する）、外輪２５を縮径する構成も考えられる。しかし、温度変化に応じて、アルミニウムのハウジング１２と鋼材の外輪２５との膨張の度合いに差が生じることから、間隔Ａと転動体２６との径方向隙間（図５参照）をコントロールして負隙間を維持するのは困難である。
【００４０】
また、スリーブ１４において、抜止部３１とは軸方向で反対側の端面（図１における右端面）は、平坦面１２Ｂに対して左側から面接触している。換言すれば、スリーブ１４は、平坦面１２Ｂに面接触することで、ハウジング１２に保持されている。これにより、スリーブ１４、および、スリーブ１４と一体化された軸受ユニット１３、ならびに、スリーブ１４および軸受ユニット１３と一体化されたピニオン軸４が、図１における右側へずれないように、軸方向において位置決めされている。なお、これから述べるピニオンプラグ１５が、ピニオン軸４を、図１における左側へずれないように軸方向において位置決めする。ピニオン軸４が軸方向において完全に位置決めされると、軸受構造５が完成する。
【００４１】
ピニオンプラグ１５は、筒状のキャップ形状である。ピニオンプラグ１５の内径は、ピニオン軸４の外径よりも大きい。ピニオンプラグ１５の外周面には、螺旋状のねじ部１５Ａが形成されている。スリーブ１４が平坦面１２Ｂに面接触している状態で、ピニオンプラグ１５がピニオン軸４に対して、図１における左側から外嵌されている。そして、ねじ部１５Ａが円周面１２Ａのねじ部（図示せず）に螺合することで、ピニオンプラグ１５が挿通穴２０を塞ぎつつ、ハウジング１２に組み付けられている。なお、ピニオンプラグ１５とピニオン軸４との径方向における環状の隙間は、環状のシール３８で塞がれている。よって、挿通穴２０からハウジング１２内に異物が侵入することが防止されている。
【００４２】
また、図１において、ハウジング１２に取り付けられた状態にあるピニオンプラグ１５の右端面は、スリーブ１４の抜止部３１に対して全周に亘って左側（平坦面１２Ｂとは反対側）から面接触している。これによって、スリーブ１４、換言すれば、スリーブ１４および軸受ユニット１３と一体化されたピニオン軸４が、図１における左側へずれないように、軸方向において位置決めされている。詳しくは、スリーブ１４は、ピニオンプラグ１５および平坦面１２Ｂによって軸方向両側から挟持された状態にあるので、ピニオン軸４全体が軸方向におけるいずれにもずれることはない。
【００４３】
そして、このように軸受構造５が完成した状態で、ピニオン軸４は、ハウジング１２によって軸受ユニット１３を介して回転自在に支持されている。なお、ピニオン軸４においてピニオン７より先端側（図１における右端側）の部分には、円筒状のブッシュ３９が外嵌されており、ピニオン軸４は、当該部分では、ブッシュ３９を介して、ハウジング１２によって回転自在に支持されている。このようにハウジング１２によって回転自在に支持されたピニオン軸４は、ステアリングホイール２の操舵に応じて回転する。
【００４４】
ラックプラグ１６は、円形の蓋である。ラックプラグ１６に関連して、ハウジング１２の内周面には、ねじ込み穴２１を縁取りつつねじ込み穴２１から離れる方向（図１における下側）へ延びる円周面１２Ｄが形成されている。円周面１２Ｄにおいてねじ込み穴２１側の端部には、螺旋状のねじ部１２Ｅが形成されている。ラックプラグ１６は、ねじ込み穴２１や円周面１２Ｄの内径とほぼ同じ大きさの外径を有する円筒状の本体４１と、本体４１の軸方向における一端（図１における上端）に外嵌される環状のロックナット４２とを含んでいる。本体４１の外周面には、螺旋状のねじ部４１Ａが形成されている。
【００４５】
ラックプラグ１６は、本体４１がねじ込み穴２１に嵌まり込むように、ハウジング１２に取り付けられる。ラックプラグ１６をねじ込んでいくと、本体４１のねじ部４１Ａと円周面１２Ｄのねじ部１２Ｅとの螺合部分が増加し、本体４１が円周面１２Ｄ内に進出していく。ロックナット４２を締めることで、本体４１のねじ部４１Ａと円周面１２Ｄのねじ部１２Ｅとの螺合状態が維持される。
【００４６】
ヨーク１７は、円周面１２Ｄの内径よりやや小さい外径を有する円柱状である。ヨーク１７は、円周面１２Ｄの内側に挿通されており、円周面１２Ｄの軸方向に沿ってスライドできる。ハウジング１２に取り付けられたラックプラグ１６とヨーク１７との間には、ばね４３が圧縮状態で介在されており、ばね４３によって、ヨーク１７が、ラックプラグ１６から離れてハウジング１２内に向かう方向へ付勢されている。ヨーク１７が付勢される先には、ピニオン軸４のピニオン７が位置している。
【００４７】
ラック軸６は、ピニオン７の軸線方向と交差（図１では直交）する方向（図１において紙面に垂直な方向）に長手である。ラック軸６は、その長手方向に沿ってスライド自在となるように、ハウジング１２によって支持されている。この状態のラック軸６は、長さ方向から見て、ヨーク１７とピニオン７との間に配置されている。ラック軸６においてピニオン７に対向する側面には、前記長さ方向に沿ってラック４４が形成されており、ラック軸６のラック４４とピニオン軸４のピニオン７とが噛合している。前述したようにピニオン７側へ付勢されているヨーク１７は、ラック軸６をピニオン７側へ付勢しており、これによって、ラック４４とピニオン７との適切な噛合状態が維持されている。
【００４８】
そして、ラック軸６の長さ方向両端部は、ハウジング１２からはみ出ており、当該両端部には、車輪（図示せず）が、ナックルアーム（図示せず）等を介して連結されている。そのため、前述したようにステアリングホイール２を操舵させてピニオン軸４を回転させると、ピニオン軸４のピニオン７と噛合しているラック軸６が、その長さ方向に沿って直線移動し、その際、ラック軸６の両側の車輪を転舵させる。
【００４９】
この発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
たとえば、軸受構造５は、この実施形態ではピニオン軸４を支持しているが、ステアリング装置１には、ピニオン軸４以外にも、ステアリングホイール２の転舵に応じて回転する操舵軸（前述したステアリングシャフト３等）が存在し、軸受構造５は、このような操舵軸全般を支持するために適用できる。
【００５０】
また、外輪２５にスリーブ１４を圧入するときに外輪２５が良好に縮径できるように、外輪２５をスリーブ１４よりも剛性の低い材料で形成したり、外輪２５の肉厚（径方向寸法）をスリーブ１４よりも薄くしたりすることで、外輪２５の剛性をスリーブ１４よりも低下させておくとよい。
【符号の説明】
【００５１】
１…ステアリング装置、４…ピニオン軸、５…軸受構造、１１…第１軌道溝、１２…ハウジング、１４…スリーブ、２５…外輪、２６…転動体、２７…保持器、２８…第２軌道溝、３１…抜止部、Ａ…間隔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング装置に用いられる軸受構造において、
周方向に延びた環状の第１軌道溝が外周面に形成されて操舵に応じて回転する操舵軸と、
前記操舵軸に外嵌されて前記第１軌道溝に対して径方向外側から対向する環状の第２軌道溝が内周面に形成された環状の外輪と、
前記操舵軸と前記外輪との間に配置されて前記第１軌道溝および第２軌道溝の両方に嵌め込まれた状態で周方向に転動自在な複数の転動体と、
前記外輪に対して径方向外側から圧入される環状のスリーブと、
前記スリーブを保持する保持部と、
を含むことを特徴とする、軸受構造。
【請求項２】
径方向において、前記第１軌道溝および第２軌道溝の間隔と、前記転動体とに、負隙間が形成されていることを特徴とする、請求項１記載の軸受構造。
【請求項３】
前記外輪およびスリーブが鋼材で形成されていることを特徴とする、請求項１または２記載の軸受構造。
【請求項４】
前記外輪が軸受鋼で形成されていて、前記スリーブが炭素鋼で形成されていることを特徴とする、請求項３記載の軸受構造。
【請求項５】
４点接触玉軸受構造であって、
前記操舵軸と前記外輪との間に配置され、複数の前記転動体を周方向において等間隔で並ぶように保持しつつ、周方向に移動自在な保持器と、
前記スリーブに設けられ、前記保持器が前記操舵軸と前記外輪との間から抜けるのを防止するための抜止部と、
を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の軸受構造。
【請求項１】
ステアリング装置に用いられる軸受構造において、
周方向に延びた環状の第１軌道溝が外周面に形成されて操舵に応じて回転する操舵軸と、
前記操舵軸に外嵌されて前記第１軌道溝に対して径方向外側から対向する環状の第２軌道溝が内周面に形成された環状の外輪と、
前記操舵軸と前記外輪との間に配置されて前記第１軌道溝および第２軌道溝の両方に嵌め込まれた状態で周方向に転動自在な複数の転動体と、
前記外輪に対して径方向外側から圧入される環状のスリーブと、
前記スリーブを保持する保持部と、
を含むことを特徴とする、軸受構造。
【請求項２】
径方向において、前記第１軌道溝および第２軌道溝の間隔と、前記転動体とに、負隙間が形成されていることを特徴とする、請求項１記載の軸受構造。
【請求項３】
前記外輪およびスリーブが鋼材で形成されていることを特徴とする、請求項１または２記載の軸受構造。
【請求項４】
前記外輪が軸受鋼で形成されていて、前記スリーブが炭素鋼で形成されていることを特徴とする、請求項３記載の軸受構造。
【請求項５】
４点接触玉軸受構造であって、
前記操舵軸と前記外輪との間に配置され、複数の前記転動体を周方向において等間隔で並ぶように保持しつつ、周方向に移動自在な保持器と、
前記スリーブに設けられ、前記保持器が前記操舵軸と前記外輪との間から抜けるのを防止するための抜止部と、
を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の軸受構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２５５５１２（Ｐ２０１２−２５５５１２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２９８５１（Ｐ２０１１−１２９８５１）
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]