JP2006189099A

JP2006189099A - ステアリングコラム用転がり軸受

Info

Publication number: JP2006189099A
Application number: JP2005001654A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Yano; 修一矢野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-01-06
Filing date: 2005-01-06
Publication date: 2006-07-20

Abstract

【課題】軸受ガタを小さくしつつ、軸受トルクが増大するのを防止し、許容アキシャル荷重の低下も抑えること。
【解決手段】内輪２１と、外輪２２との間に、多数の転動体２３（玉）が転動自在に介装してあり、その内輪２１の軌道面が非真円形状に形成してあり、３角形状の等径歪円としてあることから、ステアリングコラムとステアリングシャフトとの間に、当該転がり軸受を組み込んだ際には、予圧がかかっている。すなわち、軌道面が非真円の場合、円周上負荷される転動体（玉）と負荷されない転動体（王）とが混在することになる。従って、円周上部分的に予圧がかかった状態になり、その結果、軸受のガタを抑えることができ、同時に、軸受トルクが増大するのを防止し、許容アキシャル荷重の低下も抑えることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステアリングコラム内に、ステアリングシャフトを回転自在に支持するためのステアリングコラム用転がり軸受に関する。

自動車の前輪を操舵する為のステアリング装置として、従来から、上端部にステアリングホイールを固定したステアリングシャフトは、円管状のステアリングコラムの内側に、上下一対の軸受により、回転自在に支持されている。

上下一対の軸受は、それぞれの外輪を前記ステアリングコラムの上下両端部に内嵌固定すると共に、それぞれの内輪を前記ステアリングシャフトの中間部に外嵌固定している。このように、上下一対の軸受を、ステアリングコラムの両端部内周面とステアリングシャフトの中間部外周面との間に掛け渡す様に装着する事で、前記ステアリングシャフトが前記ステアリングコラムの内側に、回転のみ自在に支持される。
特開平８−１７８０２３号公報特開２００４−２１８７９０号公報

上記従来技術のステアリング装置においては、車両の走行時にステアリングシャフトから発生する振動や騒音などが発生することがある。

これは、軸受のガタに起因しており、転がり軸受内のラジアル隙間を無くせば、ガタの発生を抑えるごとができる。

しかしながら、軸受隙間の無い、負の隙間状態で軸受を使うと、トルクの増大や潤滑状態の劣化を招く場合がある。

特に、ステアリングコラム用軸受は、通常鋼管製のハウジング（ステアリングゴラム）が使用され、その内径精度が低いものがあり、軸受圧入後の軸受残留隙間のバラツギが大きくなるため、軸受隙間のない負の隙間状態で軸受を使用しようとすると、相当量の負隙間設定が必要になってしまう。

他に軸受ガタを制御する方法としては、例えば、特許文献１で、アイドラプーリー用軸受用途向けに紹介されているように、軸受中心からオフセットさせた位置に荷重を作用させ、軸受の内輪と外輪を相対的に傾けて使用する方法が提案されている。

しかしながら、内輪と外輪が相対的に傾いた状態で使用されると、内輪と外輪の間に配置される転動体が円周上で異なった接触角を持って駆動され、玉の公転速度が玉の位置によって異なることとなる。その結果、玉からの大きな荷重が保持器に加わり、保持器の摩耗や破損に至ることがある。

また、このガタ防止対策として、深溝玉軸受側の軌道上に径の大きな樹脂製ボールを鋼製ボールの中に混在させる方法が提案されている（特許文献２）。

しかしながら、樹脂材と鋼材の線膨張係数の違いから、温度条件により玉径相互差が変化するため、隙間の設定が難しく、使用条件は限定されてしまう。また、樹脂製ボールは、鋼製ボールに対し弾性変形しやすいため、衝突時等に発生する過大荷重は、主として鋼製ボールが担うことになるため、許容アキシャル荷重は低下してしまう。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、軸受ガタを小さくしつつ、軸受トルクが増大するのを防止し、許容アキシャル荷重の低下も抑えた汎用性のある、ステアリングコラム用転がり軸受を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係るステアリングコラム用転がり軸受は、ステアリングコラム内に、ステアリングシャフトを回転自在に支持するためのステアリングコラム用転がり軸受に於いて、
少なくとも外輪又は内輪のいずれか一方の軌道輪の軌道面は、非真円であり、且つ、
ステアリングコラムとステアリングシャフトとの間に、当該転がり軸受を組み込んだ際には、予圧がかかっている事を特徴とする。

本発明の請求項２に係るステアリングコラム用転がり軸受は、ステアリングコラム内に、ステアリングシャフトを回転自在に支持するためのステアリングコラム用転がり軸受に於いて、
ステアリングコラムとステアリングシャフトとの間に、当該転がり軸受を組み込んだ際には、外輪又は内輪のいずれか、あるいは両方の軌道輪の軌道面は、非真円であり、且つ、予圧がかかっている事を特徴とする。

本発明によれば、少なくとも外輪又は内輪のいずれか一方の軌道輪の軌道面は、非真円であり、且つ、ステアリングコラムとステアリングシャフトとの間に、当該転がり軸受を組み込んだ際には、予圧がかかっている。

すなわち、軌道面が非真円の場合、円周上負荷される転動体（玉）と負荷されない転動体（王）とが混在することになる。

従って、円周上部分的に予圧がかかった状態になり、その結果、軸受のガタを抑えることができ、同時に、軸受トルクが増大するのを防止し、許容アキシャル荷重の低下も抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態に係るステアリングコラム用転がり軸受を図面を参照しつつ説明する。

（実施の形態）
図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係るステアリングコラム用転がり軸受の模式図であり、（ｂ）は、非真円軸受の負荷分布の一例を示す。

図１（ａ）に示すように、本実施の形態では、ステアリングコラム用転がり軸受では、内輪２１と、外輪２２との間に、多数の転動体２３（玉）が転動自在に介装してある。

その内輪２１の軌道面が非真円形状に形成してあり、３角形状の等径歪円としてある。なお、非真円量とは、図１（ａ）における［外接円径−内接円径］の値である。図１（ｂ）は、非真円軸受の負荷分布の一例を示している。

但し、外輪２２の軌道面、又は、内・外輪２１，２２の双方の軌道面が非真円形状に形成してあってもよいことは、勿論である。

以上から、本実施の形態では、軌道面が非真円形状に形成してあり、３角形状の等径歪円としてあることから、ステアリングコラムとステアリングシャフトとの間に、当該転がり軸受を組み込んだ際には、予圧がかかっている。

すなわち、軌道面が非真円の場合、円周上負荷される転動体２３（玉）と負荷されない転動体２３（王）とが混在することになる。

なお、非真円軸受そのものは、主としてジェットエンジン主軸受のスキッデイング防止用として、円筒ころ軸受に一部採用されている。

（本発明の適用対象例１）
図２は、本発明の適用対象例１となるステアリング装置の構造図である。

自動車の前輪を操舵する為のステアリング装置として、上端部にステアリングホイール１を固定したステアリングシャフト２は、円管状のステアリングコラム３の内側に、深溝玉軸受４ａとニードル軸受４ｂにより、回転自在に支持されている。

深溝玉軸受４ａとニードル軸受４ｂは、それぞれの外輪を前記ステアリングコラム３の上下両端部に内嵌固定すると共に、それぞれの内輪を前記ステアリングシャフト２の中間部に外嵌固定している。このように、深溝玉軸受４ａとニードル軸受４ｂを、ステアリングコラム３の両端部内周面とステアリングシャフト２の中間部外周面との間に掛け渡す様に装着する事で、前記ステアリングシャフト２が前記ステアリングコラム３の内側に、回転のみ自在に支持される。

前輪に舵角を付与すべく、前記ステアリングホイール１を回転させると、この回転力は前記ステアリングシャフト２から、自在継手１３を介して、伸縮自在な伝達軸１４に伝わる。そして、この伝達軸１４の回転が、別の自在継手１５を介して、ステアリングギヤ（図示せず）の入力軸１６に伝達される。この結果、ステアリングギヤが前輪に、前記ステアリングホイール１の操舵量に応じた舵角を付与する。

尚、前記ステアリングホイール１の前後位置並びに上下位置の調節を自在としている。位置調節を行なう際には、レバー１０を操作する事により、車体側に支持固定した固定ブラケット１１に対して、前記ステアリングコラム３の外周面に固定した変位ブラケット１２の変位を自在とする。そして、この状態で前記ステアリングホイール１を所望位置迄移動させた後、前記レバー１０を逆方向に移動させ、前記変位ブラケット１２を固定ブラケット１１に対し固定する。この結果、前記ステアリングホイール１の位置が、移動調節後の位置に固定される。

さて、本発明の適用対象として、深溝玉軸受４ａとニードル軸受４ｂの内輪又は外輪は、その軌道面が非真円形状に形成してあることから、ステアリングコラム３とステアリングシャフト２との間に、深溝玉軸受４ａとニードル軸受４ｂを組み込んだ際には、予圧がかかっている。すなわち、軌道面が非真円の場合、円周上負荷される転動体（玉）と負荷されない転動体（王）とが混在することになる。従って、円周上部分的に予圧がかかった状態になり、その結果、軸受のガタを抑えることができ、同時に、軸受トルクが増大するのを防止し、許容アキシャル荷重の低下も抑えることができる。

（本発明の適用対象例２）
図３は、本発明の適用対象例２となるステアリング装置の構造図である。

自動車のステアリング装置として、ステアリングシャフトは、中実のアッパーシャフト２ａと、中空のミドルシャフト２ｂと、中実のロアーシャフト２ｃと、からなり、円管状のステアリングコラムは、アッパーコラム３ａと、ロアーコラム３ｂと、からなっている。アッパーシャフト２ａとミドルシャフト２ｂは、アッパーコラム３ａの内側に、深溝玉軸受４ａとニードル軸受４ｂにより、回転自在に支持されている。

さて、本発明の適用対象として、深溝玉軸受４ａとニードル軸受４ｂの内輪又は外輪は、その軌道面が非真円形状に形成してあることから、ステアリングコラム（３ａ，３ｂ）とステアリングシャフト（２ａ，２ｂ，２ｃ）との間に、深溝玉軸受４ａとニードル軸受４ｂを組み込んだ際には、予圧がかかっている。すなわち、軌道面が非真円の場合、円周上負荷される転動体（玉）と負荷されない転動体（王）とが混在することになる。従って、円周上部分的に予圧がかかった状態になり、その結果、軸受のガタを抑えることができ、同時に、軸受トルクが増大するのを防止し、許容アキシャル荷重の低下も抑えることができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。

（ａ）は、本発明の実施の形態に係るステアリングコラム用転がり軸受の模式図であり、（ｂ）は、非真円軸受の負荷分布の一例を示す。本発明の適用対象例１となるステアリング装置の構造図である。本発明の適用対象例２となるステアリング装置の構造図である。

符号の説明

１ステアリングホイール
２ステアリングシャフト
２ａアッパーシャフト
２ｂミドルシャフト
２ｃロアーシャフト
３ステアリングコラム３
３ａアッパーコラム
３ｂロアーコラム
４ａ深溝玉軸受
４ｂニードル軸受
１０レバー
１１固定ブラケット
１２変位ブラケット
１３自在継手
１４伝達軸
１５別の自在継手
１６入力軸
２１内輪
２２外輪
２３転動体（玉）

Claims

ステアリングコラム内に、ステアリングシャフトを回転自在に支持するためのステアリングコラム用転がり軸受に於いて、
少なくとも外輪又は内輪のいずれか一方の軌道輪の軌道面は、非真円であり、且つ、
ステアリングコラムとステアリングシャフトとの間に、当該転がり軸受を組み込んだ際には、予圧がかかっている事を特徴とするステアリングコラム用転がり軸受。
ステアリングコラム内に、ステアリングシャフトを回転自在に支持するためのステアリングコラム用転がり軸受に於いて、
ステアリングコラムとステアリングシャフトとの間に、当該転がり軸受を組み込んだ際には、外輪又は内輪のいずれか、あるいは両方の軌道輪の軌道面は、非真円であり、且つ、予圧がかかっている事を特徴とするステアリングコラム用転がり軸受。