JP2004218790A

JP2004218790A - ステアリングコラム用軸受装置

Info

Publication number: JP2004218790A
Application number: JP2003009024A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kusano; 裕次草野
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】簡易な構造で低コストでありながら、ステアリングシャフトのガタつき等の防止と、車両衝突時に加わる軸方向の大荷重に対する耐性とを両立することができるステアリングコラム用軸受装置を提供する。
【解決手段】深溝玉軸受の軌道上に、樹脂製ボール１３と、この樹脂製ボール１３より小径の鋼製ボール１４とを、周方向にそれぞれ３個以上配置する。以上の構成により、この軸受がステアリングコラムの内周に圧入された場合、樹脂製ボール１３の微小変形によって、軸受のラジアルすき間を実質的に０とすることが可能になる。また、ステアリングコラムの内径にばらつきがあった場合でも、この樹脂製ボール１３がそのばらつきを吸収する。従って、本発明のステアリングコラム用軸受装置は、ステアリングシャフトのガタつきやゴリ等を防止することができる。一方、この軸受に対して大荷重が加わった場合は、鋼製ボール１４がこの大荷重を負荷する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等のステアリングコラムに装着されるステアリングコラム用軸受装置に関し、更に詳しくは、ステアリングシャフトの「ガタつき」あるいは「ゴリ」等を抑え、良好な操作感を維持することのできる軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等においては、運転者が操作するステアリングホイールの動き（回転）をステアリングギアに伝達するために、これらホイールとギアの間に、ステアリングシャフトとユニバーサルジョイントからなるステアリング機構が形成されている。このステアリングシャフトは、その周囲に配置されたステアリングコラムとの間に配置された複数の軸受によって回転自在に支持されている。
【０００３】
図２は、自動車用ステアリング装置におけるステアリングコラム部位の構成の一例を示す説明図であり、図３は、このステアリングコラムに使用されている軸受周辺の拡大断面図である。なお、ステアリングホイールが接続される車両後部側（図示右方）をステアリングコラムにおける後端部、車両前部側（図示左方）をステアリングコラムにおける前端部として説明する。
【０００４】
このステアリング装置は、円筒状のステアリングコラム（ハウジング）１と、このステアリングコラム１の内側に挿通されるステアリングシャフト２と、これらステアリングコラム１とステアリングシャフト２との間に介在配置され、ステアリングシャフト２を回転自在に支持する２つの軸受（後端部の第一の軸受３および前端部の第二の軸受４）とを備える。
【０００５】
ステアリングシャフト２を支持するこれらの軸受３，４のうち、特に軸受４は、図３に示すように、ステアリングシャフト２の外周面２ｘと、金属製で円筒状の外輪（シェル）２２の内周面２２ｙとの間に、複数のニードルころ２１，２１，・・・を配置したものであり、この外輪２２の外周面２２ｘと、ステアリングコラム１の内周面１ｙとの間には、スペーサリング２３が配置されている。このスペーサリング２３は、ステアリングコラム１の内径寸法のばらつきを吸収するために設けられているもので、硬質ゴム、合成樹脂等の弾性材により形成され、ステアリングコラム１の内周に圧入され固定されている。
【０００６】
以上のような構成のステアリングコラム用軸受装置に関し、本発明者らは、このスペーサリングの一部に、径方向の肉厚を保持する肉厚保持部と、肉厚を減じて変形を容易とする肉ぬすみ部とを有するスペーサリングを用いることにより、製造メーカー毎に内径の異なる種々のステアリングコラムに対しても、容易に組み込むことのできる軸受装置について提案を行なっている（特許文献１参照）。
【０００７】
また、このようなステアリングコラム用の軸受装置として、弾性体のブッシュを用いたすべり軸受（特許文献２参照）、あるいは単列のアンギュラ玉軸受を用いる方法（特許文献３参照）等も提案されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−５０２６８号公報
【特許文献２】実開平６−５７７６８号公報
【特許文献３】特開平１１−８２５００号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のようなステアリングコラム用軸受装置においては、車両走行時にステアリングシャフトから発生する異音・振動（ガタつき）、あるいはゴリと呼ばれるステアリングホイール操作感の悪化等の問題が以前より指摘されている。
【００１０】
このステアリングシャフトのガタつきあるいはゴリ等は、転がり軸受内のラジアル方向のすき間（ラジアルすき間）に起因して発生していると考えられている。特に、ステアリングコラム用軸受の場合は、この軸受がハウジング（ステアリングコラム）の内周に圧入固定されることから、ラジアルすき間の管理が困難な上、通常鋼管からなるステアリングコラムには内径精度が低いものもあり、このステアリングコラムの内径寸法のばらつきの影響で、軸受のラジアルすき間が周方向にばらついてしまうこともある。
【００１１】
この問題を解決すべく、従来のステアリングコラム用軸受装置には、弾性体のブッシュからなるすべり軸受や単列のアンギュラ玉軸受、あるいはニードルころ軸受の周囲に弾性体からなるスペーサリングを配置した特殊な軸受等が採用されている。しかしながら、すべり軸受を用いる方法には、回転トルクが大きくなってしまうという不利な点があり、アンギュラ玉軸受や特殊なニードルころ軸受を用いる方法も、構造が複雑でコスト高となってしまうという欠点があった。
【００１２】
本発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、簡易な構造で低コストでありながら、ステアリングシャフトのガタつき等の防止と、車両衝突時に加わる軸方向の大荷重に対する耐性とを両立することができる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している。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ステアリングコラムとステアリングシャフトの間に介在配置され、このステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラム用軸受装置であって、前記ステアリングコラムの内周に嵌合固定された外輪と、前記ステアリングシャフトの外周に嵌め入れられた内輪と、樹脂製ボールと、この樹脂製ボールより小径の鋼製ボールとを備え、これら樹脂製ボールと鋼製ボールとが、前記外輪と前記内輪との間に、周方向にそれぞれ３個以上配置されていることを特徴とする。
【００１４】
ここで、前記樹脂製ボールと前記鋼製ボールとは、周方向に交互に配置されている構成が好ましい。（請求項２）
【００１５】
通常、ステアリングコラム用軸受は、支持するステアリングシャフトが低回転であり、その伝達トルクも低いことから、軸受の回転条件に関する要求はそれほど高くない。しかしながら、衝撃吸収式のステアリング装置等においては、この軸受が衝撃を受け止めることによって、ステアリングシャフトの全長の収縮を実現させている。そのため、このステアリングコラム用軸受には、衝突時の軸方向の大荷重を受け止める性能も求められている。そこで、本発明は、ステアリングシャフトを支持するステアリングコラム用軸受に、通常のラジアル荷重を負荷する樹脂製ボールと、過大荷重を負荷する鋼製ボールとを備えた玉軸受を採用することによって、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１６】
すなわち、玉軸受の軌道上に、鋼製ボールより大径の樹脂製ボールを周方向に３個以上配置することにより、この樹脂製ボールの微小変形によって、軸受のラジアルすき間を実質的に０とすることが可能になる。また、この軸受が圧入されるステアリングコラムの内径にばらつきがあった場合でも、この樹脂製ボールがそのばらつきを吸収する。従って、本発明のステアリングコラム用軸受装置は、ステアリングシャフトのガタつきやゴリ等を防止することができる。
【００１７】
一方、車両の衝突時等、この軸受に対して軸方向からの大荷重が加わった場合は、この玉軸受の軌道上に周方向に３個以上配置している小径の鋼製ボールが、この大荷重を負荷して衝撃吸収ステアリング装置等のステアリングシャフトの全長を収縮させる。
【００１８】
なお、樹脂製ボールおよび鋼製ボールの周方向配置は特に限定されるものではないが、深溝玉軸受におけるラジアル荷重の負荷圏と非負荷圏の位置を考慮した場合、これらの樹脂製ボールと鋼製ボールは、周方向にそれぞれ等間隔で配置されることが望ましい。そのため、このステアリングコラム用軸受装置においては、これら樹脂製ボールと鋼製ボールとを周方向に交互に配置する構成が合理的である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつこの発明の好適な実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態におけるステアリングコラム用軸受装置の構成を示す断面図である。なお、このステアリングコラム用軸受が配置されるステアリング装置全体の構成は、図２に示した従来例と同様であり、これらの軸受は、円筒状のステアリングコラム（ハウジング）１と、このステアリングコラム１の内側に挿通されるステアリングシャフト２との間に介在配置される。また、本実施の形態における２つの軸受（後端部の第一の軸受３および前端部の第二の軸受４）には、同様の構成の軸受が使用されている。
【００２０】
本実施の形態におけるステアリングコラム用軸受（３，４）の基本構成は、通常の単列深溝玉軸受と同様であり、軸受鋼製の内輪１２と外輪１１との間に形成される単列ボール軌道に、それぞれ複数のボール１３およびボール１４を配置したものである。内輪１２の外周面１２ｘには、深溝型の内輪軌道溝が形成されており、この内輪軌道溝に対向する外輪１１の内周面１１ｙには、同じく深溝型の外輪軌道溝が形成されている。これら内輪軌道溝と外輪軌道溝との間に形成されるボール軌道には、周方向に所定の間隔で、樹脂製ボール１３と鋼製（軸受鋼製）のボール１４とが交互に配置されている。この樹脂製ボール１３は、例えば繊維強化ポリアミド樹脂等の硬質な樹脂材料を用いて形成されているとともに、その直径Ｄが、周方向に隣り合って配置されている鋼製ボール１４の直径ｄより若干大きくなるように形成されている。従って、図１のように、同一軌道上にこれら２種のボールが配置された場合、主として大径の樹脂製ボール１３が玉軸受のラジアル方向の荷重を負荷することとなる。
【００２１】
なお、この玉軸受にも、通常の深溝玉軸受と同様、内輪１２と外輪１１とから形成される環状空間内に図示しない保持器が配置されており、樹脂製ボール１３と鋼製ボール１４とは、この保持器により周方向に所定の間隔で保持されている。また、この環状空間内には潤滑剤（図示省略）が充填されているとともに、環状空間の軸方向両端側の開口部は、それぞれの開口部に配設されたシール部材（図示省略）により密閉されている。
【００２２】
以上の構成のステアリングコラム用軸受は、ステアリングコラム１とステアリングシャフト２の間に配置された場合、外輪１１の外周面１１ｘがステアリングコラム１の内周に圧入固定され、内輪１２の内周面１２ｙに嵌め入れられたステアリングシャフト２を回転自在に支持する。同時に、このステアリングコラム用軸受には、外輪１１に径方向内向きの力が加わり、外輪１１の直径が僅かに縮小することとなる。
【００２３】
しかしながら、このステアリングコラム用軸受は、この外輪１１に加わる径方向の力によって樹脂製ボール１３が微小変形を起こし、この作用によって、軸受のラジアルすき間を０とした状態でスムーズに回転することが可能となる。すなわち、本実施の形態におけるステアリングコラム用軸受装置は、軸受自身がラジアルすき間を吸収する機能を合わせ持つことで、このラジアルすき間に起因するステアリングシャフトのガタつきやゴリ等を防止することができる。
【００２４】
また、この軸受が圧入されるステアリングコラム１の内径にばらつきがあった場合でも、この樹脂製ボール１３の微小変形が、そのばらつきを吸収する効果を奏することで、同様にステアリングシャフトのガタつきやゴリ等を防止することができる。
【００２５】
一方、衝撃吸収式のステアリング装置のように、車両の衝突時等にこの軸受に対して加わる軸方向からの大荷重を負荷する必要がある場合は、通常のラジアル負荷に関与していない小径の鋼製ボール１４が、この大荷重を負荷してステアリングシャフトの全長を収縮させ、乗員の安全を確保することができる。
【００２６】
なお、以上の実施の形態においては、ボール軌道上にそれぞれ４個づつの樹脂製ボールと鋼製ボールとを、周方向に交互に配置した例を示したが、本発明におけるこれらのボール数や配置は、この例に限定されるものではなく、総ボール数を奇数個としたり、同じ種類のボールを周方向に連続して配置しても良い。しかしながら、通常回転時におけるラジアル荷重および車両衝突時等の大荷重は、周方向に均等に分散させて負荷した方が有利であることを考慮すると、同じ種類のボールの周方向への連続は２個までに抑えるべきであり、同種のボールどうしは、周方向に等間隔に配置する方が有利である。
【００２７】
また、本実施の形態においては、ステアリングシャフト２を支持する２つの軸受（後端部の軸受３および前端部の軸受４）の両者に、本発明のステアリングコラム用軸受を採用する例を示したが、この樹脂製ボールを用いたステアリングコラム用軸受は、ステアリングシャフト２の後端側あるいは前端側のどちらか一方の軸受に採用すれば良く、後端側の軸受３を本発明の軸受とし、前端側の軸受４を従来のニードル軸受とする構成でも良い。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のステアリングコラム用軸受装置によれば、軸受自身にラジアルすき間を吸収する機能を合わせ持たせることによって、このラジアルすき間に起因するステアリングシャフトのガタつきやゴリ等を防止することができる。一方、この軸受に対して軸方向からの大荷重が加わった場合は、この玉軸受の軌道上に配置されている小径の鋼製ボールがこの大荷重を負荷する。また、この軸受は、通常の深溝玉軸受と同様の構成であり、樹脂製ボール以外の各部材に従来の製品のものを流用することにより、低コストで製作することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるステアリングコラム用軸受の構成を示す断面図である。
【図２】自動車用ステアリング装置におけるステアリングコラム部位の構成を示す説明図である。
【図３】図２におけるステアリングコラム用軸受（３，４）の構造を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１ステアリングコラム
２ステアリングシャフト
３，４軸受
５ステアリングホイール
６ユニバーサルジョイント
１１外輪
１１ｘ外周面
１１ｙ内周面
１２内輪
１２ｘ外周面
１２ｙ内周面
１３樹脂製ボール
１４鋼製ボール
２１ニードルころ
２２外輪（シェル）
２３スペーサリング

Claims

ステアリングコラムとステアリングシャフトの間に介在配置され、このステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラム用軸受装置であって、
前記ステアリングコラムの内周に嵌合固定された外輪と、前記ステアリングシャフトの外周に嵌め入れられた内輪と、樹脂製ボールと、この樹脂製ボールより小径の鋼製ボールとを備え、これら樹脂製ボールと鋼製ボールとが、前記外輪と前記内輪との間に、周方向にそれぞれ３個以上配置されていることを特徴とするステアリングコラム用軸受装置。
前記樹脂製ボールと前記鋼製ボールとが、周方向に交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のステアリングコラム用軸受装置。