JP6378861B2 - 転がり軸受組立装置及びステアリングコラム - Google Patents

Description

本発明は、転がり軸受組立装置、特に自動車のステアリングコラムに用いられる転がり軸受組立体の分野に関する。

通常、ステアリングコラムは、シャフトを備えている。シャフトの一端は、シャフトを駆動し且つ車輌の運転手によって回転されるハンドルに固定され、シャフトの他端は、機械的部品に固定されている。該機械的部品の役割は、車輌のホイールの角度位置決めを実行することである。ステアリングコラムのシャフトは、２つの転がり軸受組立装置を介して管状ハウジング内で回転できるように取り付けられている。２つの転がり軸受組立装置はそれぞれ、互いに反対側に取り付けられた転がり軸受、通常アンギュラ玉軸受を備えている。

前記転がり軸受組立体は、通常、それぞれレースウェイが設けられた内側レース及び外側レースと、２つのレースのレースウェイ間に配置された一列の転がり部材と、を備えている。転がり軸受組立体は、外側レースを介してハウジング内に、またスリーブまたはトレランスリングとして公知のリングを介してシャフトに取り付けられている。トレランスリングは、これら２つの部品間に存在し得る幾何学的欠陥を補うことを可能にする。トレランスリングは、転がり軸受組立体を、初期の締付け効果の影響を受けずにシャフトに容易に取り付けることを可能にする。

好ましくは、前記組立体は、軸方向弾性部材によってトレランスリングに付与される軸方向の予荷重によって、クリアランスなしで動作する。

そうして、転がり軸受内の内部クリアランスは消滅し、内側レース及び外側レースと転がり軸受組立体の転がり部材との間の不変的な接触が保証される。

この主題に関しては〔特許文献１〕を参照する。この〔特許文献１〕は、内側レースと、外側レースと、内側レース及び外側レース間に配置された一列の転がり部材と、シャフトと内側レースとの間を接続させたトレランスリングと、軸方向に予荷重を加える弾性部材と、を備えた転がり軸受組立装置を開示する。弾性部材は、３つのしわを備えたワッシャであり、且つ内側レースへ付着するための固定タブを備えている。各しわがトレランスリングに対して軸方向に支持している。

しかしながら、このような転がり軸受組立装置は、使用するのが難しく、内側レースにわたって軸方向の予荷重を十分に分配することができない。

また、〔特許文献２〕を参照する。〔特許文献２〕は、その第１実施形態において、内側レースと、外側レースと、内側レース及び外側レース間に配置された一列の転がり部材と、シャフトと内側レースとを接続させるトレランスリングと、減衰部材と、軸方向においてトレランスリングの一方の径方向面と減衰部材との間に配置されたしわ付きワッシャと、を備えた転がり軸受組立体を開示している。しわ付きワッシャは、軸方向の予荷重を付与することを可能にする。この〔特許文献２〕は、しわ付きワッシャを省略できるように、減衰部材が金属製挿入部と、トレランスリングの径方向面に向かって向けられた複数のスタッドと、を備える別の実施形態を開示する。

しかしながら、このような転がり軸受組立装置は、複数の構成部材、そして製造が困難な減衰部材を備えている。さらに、減衰部材の軸方向寸法がトレランスリングの軸方向寸法を超えるので、このような転がり軸受組立装置は、軸方向において望まれるコンパクトさが得られない。最後に、内側レースにわたる軸方向の予荷重は、内側レースの全周にわたって分配されない。

欧州特許第１１８４５８３号明細書 国際公開第０１／６９０９８号パンフレット

従って、本発明の目的は、これら欠点を改善することである。

さらに具体的に、本発明は、製造及び組立が容易であり、小型であり、経済的であり且つ内側レースにわたって軸方向の予荷重を十分に分配することができる転がり軸受組立装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの主題は、外側レースと、内側レースと、外側レース及び内側レース間に配置された一列の転がり部材と、内側レースの内孔内に取り付けられたスリーブであって、環状の軸方向心出し部分と、軸方向心出し部分から装置の外側に向かって径方向に延在する環状の径方向支持フランジと、を備える、スリーブと、軸方向の予荷重を内側レースへ伝達することができる予荷重用弾性部材と、を備える転がり軸受組立装置である。

予荷重用弾性部材は、環状の軸方向心出し部分及び内側レースに直接接触して取り付けられ、これにより、予荷重用弾性部材は、軸方向においてその全周にわたって径方向支持フランジに支持される。

径方向支持フランジの環形状は、スリーブと予荷重用部材との間で周方向において連続的な押圧を得ることを可能にし、すなわち、径方向支持フランジの全周が予荷重用部材を連続的に支持し、予荷重の十分な分配を促進する。さらに、心出し部分の環形状は、予荷重用部材における均一な径方向のクリープを達成し、同様に、予荷重の十分な分配を促進することを可能にする。

転がり軸受組立装置は、軸方向保持手段を備えており、軸方向保持手段は、その全周にわたってスリーブの径方向支持フランジに対して軸方向に支持する。従って、軸方向保持手段は、周方向において連続的に軸方向に支持する。従って、スリーブ、よって予荷重用弾性部材を介して内側レースに付与される軸方向の荷重は、一定である。

転がり軸受組立装置の構造により、内側レースは、スリーブによって軸方向に保持されず、このことは、初期段階において予荷重用弾性部材が内側レースとスリーブの径方向フランジとの間で圧縮されないことを意味する。従って、転がり軸受組立体が組み立てられたときに、初期段階では、内側レースは、いかなる内部予荷重も受けない。

軸方向保持手段を介してスリーブの径方向フランジへ軸方向の外部荷重を付与し、径方向フランジと内側レースとの間で予荷重用弾性部材を圧縮し、従って転がり軸受組立体に軸方向に予荷重を加える必要がある。軸方向保持手段の目的は、第１に、軸方向においてシャフト上に転がり軸受組立体を留めることであり、第２に、径方向フランジ及び予荷重用弾性部材を介して転がり軸受組立体に軸方向の予荷重を付与して維持することである。

スリーブは、一体ものとして製造されてもよい。

有利には、内側レース及び外側レースそれぞれが一体ものとして製造される。

一実施形態では、予荷重用弾性部材は、スリーブにおける心出し部分の円筒状外面に直接接触する内側内孔を備えた環形状を有している。

一実施形態では、予荷重用弾性部材の切り口断面は、円形または平行六面体形状、例えば正方形または矩形である。

予荷重用弾性部材は、合成材料、例えばエラストマー材料から製造されてもよい。

有利には、溝が、心出し部分の円筒状外面に形成され、この溝の形状は、予荷重用弾性部材の形状と一致する。

転がり軸受組立装置は、転がり部材の周方向の間隔を維持するためのケージを備えており、ケージは、内側レースの軸方向端部を越えて延在し且つスリーブに向かって延在してスリーブと協働する径方向突出部が設けられた小径の環状の軸方向部分を備えている。

本発明の第２側面は、管状ハウジングと、ハウジングと同軸のシャフトと、ハウジングとシャフトとの間に取り付けられた少なくとも１つの従属項のいずれか一項に記載の転がり軸受組立装置と、を備えるステアリングコラムに関する。

有利には、軸方向保持手段は、シャフトに向かってほぼ傾斜して向けられ且つシャフトと協働する複数のタブを備えており、これにより、シャフトに対して突っ張ることによって、軸方向保持手段の、シャフトに沿った、軸方向保持手段が固定される方向と反対方向の如何なる軸方向移動も防止される。

有利には、外側レースは、外側レースの径方向リムまたはハウジングの肩部どちらかによってハウジングに軸方向に保持される。

本発明は、全く限定されることのない例として記載され且つ添付の図面に示されたいくつかの実施形態の説明を読むことでよりよく理解される。

本発明の第１実施形態による転がり軸受組立装置の軸方向の断面図である。 図１の装置の断面的な斜視図である。 本発明の第２実施形態による転がり軸受組立装置の軸方向の断面図である。 第１実施形態による軸方向保持手段により軸方向の予荷重を受けて設置された図１による転がり軸受組立装置である。 第２実施形態による軸方向保持手段により軸方向の予荷重を受けて設置された図１による転がり軸受組立装置である。 第１実施形態による軸方向保持手段による軸方向の予荷重を受けて設置された図３による転がり軸受組立装置である。

図１から図６において、全体として符号１で示され、軸線Ｘからなる転がり軸受組立装置は、自動車のステアリングコラムに、特には内孔を有する管状ハウジング１４と、該管状ハウジング１４と同軸となる回転シャフト１５と、の間に取り付けられるものである。

図１及び図２に示すように、転がり軸受組立装置１は、外側レース２と、内側レース３と、一列の転がり部材４、例えば玉と、転がり部材４における均一な周方向間隔を維持するためのケージ５と、内側レース３に取り付けられたスリーブ６またはトレランスリングと、を備えている。

一体部分として製造された外側レースは、トロイダル部分２ａ、軸方向部分２ｂ及び係方向リム２ｃを備えている。円筒状の軸方向部分２ｂは、トロイダル部分２ａと係方向リム２ｃとの間に配置されている。トロイダル部分２ａは、転がり部材４のためのレースウェイ２ｄを形成するために軸方向の断面において凹形である内面を有している。係方向リム２ｃは、軸方向部分２ｂから径方向外側に、特に管状ハウジング１４の方に向けられている。従って、径方向リム２ｃは、管状ハウジング１４上に外側レース２を保持するための軸方向保持手段を形成する。トロイダル部分２ａは、軸方向部分２ｂから径方向内側に向けられている。

一体部分として製造された内側レース３は、トロイダル部分３ａ及び円筒状の軸方向部分３ｂを備えている。トロイダル部分３ａは、その外面に転がり部材４のためのレースウェイ３ｃを形成する。トロイダル部分３ａは、軸方向の断面において凹形である。レースウェイ２ｄは、転がり部材４の中心を通る径方向面の一側に配置され、レースウェイ３ｃは、転がり部材４の中心を通る径方向面の他側に配置されている。

転がり軸受組立装置１は、転がり部材４に対してアンギュラコンタクトを提供し、従って、転がり部材４に、一方向の軸方向荷重と径方向荷重とに反応する能力を与えている。外側レース２及び内側レース３は、例えば切断及びプレスすることによって管状部分または一枚の金属シートから製造されている。外側レース２及び内側レース３の厚さは、ほぼ一定である。内側レース３は、すべり接触してスリーブ６に取り付けられ、スリーブ６によって軸方向に保持されない。ケージ５は合成材料、例えばポリアミド、できれば無機充填剤で強化された合成材料から製造されている。ケージ５は、外側レース２におけるトロイダル部分２ａの自由端と内側レース３における軸方向部分３ｂの外面との間を貫通する小径の環状の軸方向部分５ａと、反対側に配置され、言い換えると、内側レース３におけるトロイダル部分３ａの自由端と外側レース２における軸方向部分２ｂの内孔との間を貫通する大径の環状の軸方向部分５ｂと、を備えている。図示するように、小径の環状の軸方向部分５ａは、内側レース３の軸方向端部を越えて延在している。

また、ケージ５は、一端が環状の軸方向部分５ａ且つ他端が部分５ｂに接続された傾斜型中央部分（図示せず）を備えており、この傾斜型中央部分内に転がり部材４のための窪み５ｃが形成されている。

小径の環状の軸方向部分５ａには、スリーブ６に向かって延在し且つスリーブ６上に転がり軸受を軸方向に保持するためにスリーブ６と協働するものである径方向突出部５ｄが設けられている。

スリーブ６は、内側レース３の内孔内に配置された環状の軸方向心出し部分６ａと、ケージ５における大径の環状の軸方向部分５ｂと同じ側に軸方向心出し部分６ａの一端から延在した径方向支持フランジ６ｂと、径方向支持フランジ６ｂと反対端である軸方向心出し部分６ａの一端から径方向外側に延在した複数のフック６ｃと、を備えている。スリーブ６の円周周りで周方向において非連続的に均等に分配されたフック６ｃは、ケージ５の径方向突出部５ｄと協働するように構成されている。スリーブ６は、一体ものとして製造されている。

転がり軸受組立装置１は、スリーブ６から独立し且つ内側レース３に伝達される軸方向の予荷重を付与することができる予荷重用弾性部材１０をさらに備えている。図１及び図２に示す実施例では、弾性部材１０は環形状のもので、その切り口断面はほぼ円形である。弾性部材１０は、スリーブ６における環状の軸方向心出し部分６ａの円筒状外面（参照符号なし）と直接接触すると共に、軸方向においては径方向支持フランジ６ｂに支持されて取り付けられている。弾性円環体１０の外径は、スリーブ６における径方向フランジ６ｂの円筒状外面６ｄの直径とほぼ等しい。弾性円環体１０の内径は、スリーブ６における軸方向心出し部分６ａの円筒状の軸方向外面の直径とほぼ等しい。弾性部材１０は、径方向支持フランジ６ｂの径方向面に、周方向に連続的に、すなわち径方向支持フランジ６ｂの全周にわたって支持されている。

軸方向のクリアランス（参照符号なし）が、円筒状の軸方向部分３ｂの端部３ｄとスリーブ６のフック６ｃとの間に残っており、このため、内側レース３はスリーブ６によって軸方向に保持されない。予荷重用弾性部材１０は、内側レース３とスリーブ６の径方向フランジ６ｂとの間で圧縮されず、このことは、図１及び図２に示すように、シャフト上に転がり軸受組立体を組み立てる初期の工程中に内側レース３が内部予荷重を受けないことを意味する。

弾性部材１０は、合成材料またはエラストマー材料、例えばゴムから製造される。

転がり軸受組立体１は、ケージ５の径方向突出部５ｄによってスリーブ６に且つ外側レース２の径方向リム２ｃによって管状ハウジング１４に軸方向に保持されている。選択的な変形例として、径方向リムがなくトロイダル部分２ａ及び軸方向部分２ｂを備えた外側レース２を設けてもよい。このために、管状ハウジング１４は、外側レース２における軸方向部分２ｂの端部を軸方向に保持する手段を形成する肩部（図示せず）を備えている。変形例として、外側レース２の軸方向部分２ｂは、管状ハウジング１４内での締り嵌め部として取り付けられてもよい。

変形例として、軸方向心出し部分６ａの円筒状外面に溝が設けられてもよく、溝の形状は、トロイダル弾性部材１０の形状と一致する。

図３に示す実施形態は、予荷重用弾性部材の形状に関してのみ図１及び図２の実施形態と異なっており、図３に示す実施形態では、同一の部材には、同一の参照符号を付してある。

図３に示すように、転がり軸受組立装置１は、切り口断面が平行六面体(parallelepipedal)形状である環形状の予荷重用弾性部材１１を備えている。スリーブ６から独立した予荷重用部材１１は、スリーブ６における環状の軸方向心出し部分６ａの円筒状の軸方向外面（参照符号なし）と接触する円筒状の軸方向内面１１ａと、軸方向内面６ａとほぼ垂直であり、径方向支持フランジ６ｂに対して軸方向に直接支持される第１径方向面１１ｂと、内側レース３のトロイダル部分３ａの外面（参照符号なし）と直接接触する傾斜面１１ｃと、を備えている。図示するように、弾性部材１１は、第１径方向面１１ｂの一端を傾斜部分１１ｃの一端に接続させた円筒状の軸方向外面１１ｄと、円筒状内面１１ａの一端を傾斜部分１１ｃの一端に接続させた第２径方向面１１ｅと、を備えている。別の変形例では、弾性部材１１は三角形状としてもよく、この三角形状の傾斜部分１１ｃは、第１径方向面１１ｂの一端と、円筒状の軸方向内面１１ａの一端と、に直接接続される。

弾性部材１１の外径は、スリーブ６における径方向フランジ６ｂの円筒状外面６ｄの直径とほぼ等しい。弾性部材１１の円筒状内面１１ａの内径は、スリーブ６における軸方向心出し部分６ａの円筒状外面の直径とほぼ等しい。図３に示す弾性部材１１は、周方向において径方向支持フランジ６ｂの径方向面に、すなわち、径方向支持フランジ６ｂの全周の周囲で軸方向に連続的に支持されている。

図４から図６に示す実施形態は、装置１がロックワッシャとどのように相互作用するかを示している。図４から図６に示す実施形態では、同一の部材には、同一の参照符号を付した。

図４から図６に示すように、転がり軸受組立装置１は、ハウジング１４の内孔内且つハウジング１４と同軸のシャフト１５に取り付けられている。転がり軸受組立装置１は、スリーブ６の径方向フランジ６ｂに対して軸方向に支持するために取り付けられたものである軸方向保持手段１６またはロックワッシャを備えており、これにより、第１に、軸方向において転がり軸受組立体をシャフト１５に留め、第２に、径方向フランジ６ｂ及び予荷重用弾性部材を介して転がり軸受組立体に軸方向の予荷重を付与し且つ維持する。

図４及び図５は、軸方向保持手段の２つの実施形態を示している。しかしながら、スリーブ６の径方向フランジ６ｂへ軸方向の荷重を付与することができる任意の軸方向保持手段、すなわち、スリーブ６の径方向フランジ６ｂと接触する部分及びシャフト１５に保持する手段を備えた手段を用いることができることが分かる。

図４に示す軸方向保持手段１６またはロックワッシャは、シャフト１５上にスリーブ６を径方向に保持させるための手段を形成する環状の軸方向部分１６ａと、軸方向部分１６ａから内側に、特にシャフト１５に向かって延在した径方向部分１６ｂと、を備えている。径方向部分１６ｂは、その全周にわたってスリーブ６の第１側面６ｅに対して軸方向に支持する。第１側面６ｅは、径方向フランジ６ｂの第２側面６ｆと反対側の径方向フランジ６ｂの表面であり、第２側面６ｆは、予荷重用弾性部材１０と軸方向において直接接触する。径方向部分１６ｂは、その端部に複数の傾斜タブ１６ｃを有している。傾斜タブ１６ｃは、シャフト１５の方に向けられ、且つロックワッシャ１６がシャフト１５に嵌合されたときに弾性的に曲がって、シャフトに対して突っ張る。これにより、該ロックワッシャの、シャフト１５に沿った、該ロックワッシャが固定される方向と反対方向の如何なる軸方向移動も防止される。

軸方向保持手段１６を介してスリーブ６の径方向フランジ６ｂへ軸方向の外力を付与し、これにより、径方向フランジ６ｂと内側レース３との間にある予荷重用弾性部材１０を圧縮し、従って転がり軸受組立体に軸方向に予荷重を加える必要がある。

スリーブ６における径方向フランジ６ｂの全周にわたって軸方向において接触する弾性保持手段１６の径方向部分１６ｂのために、スリーブ６に付与される軸方向の荷重は、一定となる。また、このような軸方向保持手段１６は、製造するのに安価であり、且つ嵌合させるのが容易である。また、付着手段が、軸方向保持手段１６とスリーブ６との間に設けられ、これにより、装置１のシャフトへの軸方向の保持を強化してもよい。

図５に示す軸方向保持手段１８またはロックワッシャは、その全周にわたってスリーブにおける径方向フランジ６ｂの第１側面６ｅに対して軸方向に支持する部分（参照符号なし）を有する環状の凹形部分１８ａを備えており、第１側面６ｅは、予荷重用弾性部材１０に軸方向において直接接触する第２側面６ｆの反対側の面である。凹形部分１８ａは、その端部に複数の傾斜タブ１８ｂを有している。傾斜タブ１８ｂは、シャフト１５の方に向けられ、且つロックワッシャ１８がシャフト１５に嵌合されたときに弾性的に曲がって、シャフトに対して突っ張る。これにより、該ロックワッシャの、シャフト１５に沿った、該ロックワッシャが固定される方向と反対方向の如何なる軸方向移動も防止される。

図６に示す転がり軸受組立体は、図５に示す軸方向保持手段１８と同一である軸方向保持手段１８を備えている。

変形例として、図４に示すロックワッシャ１６が図３の実施形態に用いられてもよいことに留意する。

本発明により、軸方向の予荷重は、内側レースにわたって均一に分配される。

さらに、上記予荷重用弾性部材は、製造すること及びスリーブに嵌合させることが容易である。

２ 外側レース、３ 内側レース、４ 転がり部材、５ ケージ、５ａ 軸方向部分、５ｄ 径方向突出部、６ スリーブ、６ａ 軸方向心出し部分、６ｂ 径方向支持フランジ、１０ 予荷重用弾性部材、１１ 予荷重用弾性部材、１４ ハウジング、１５ シャフト、１６ 軸方向保持手段、１６ａ 軸方向部分、１６ｂ 径方向部分、１８ 軸方向保持手段、１８ａ 凹形部分

Claims (13)

1. 外側レース（２）と；
   内側レース（３）と；
   前記外側レース及び前記内側レース（２，３）間に配置された一列の転がり部材（４）と；
   前記内側レース（３）の内孔内に取り付けられたスリーブ（６）と；
   前記内側レース（３）へ軸方向の予荷重を伝達することができる予荷重用弾性部材（１０，１１）であって、前記内側レース（３）に直接接触して取り付けられ、前記スリーブ（６）の環状の軸方向心出し部分（６ａ）と、前記軸方向心出し部分（６ａ）から装置（１）の外側に向かって径方向に延在し且つ全周にわたって予荷重用弾性部材（１０，１１）を軸方向に支持する前記スリーブ（６）の径方向支持フランジ（６ｂ）と、に接触することができる、予荷重用弾性部材（１０，１１）と；を備える転がり軸受組立装置において、
   全周にわたって前記スリーブ（６）の前記径方向支持フランジ（６ｂ）を軸方向に当接支持する軸方向保持手段（１６，１８）を備えており、
   前記予荷重用弾性部材（１０、１１）が、前記内側レース（３）と前記径方向支持フランジ（６ｂ）との間に軸方向で位置していることを特徴とする転がり軸受組立装置。
2. 前記軸方向保持手段（１６）は、前記スリーブ（６）に対する径方向保持手段を形成する軸方向部分（１６ａ）と、前記軸方向部分（１６ａ）から径方向内側に向かって延在し且つ前記径方向支持フランジ（６ｂ）を軸方向に支持する径方向部分（１６ｂ）と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受組立装置。
3. 前記軸方向保持手段（１８）は、前記径方向支持フランジ（６ｂ）を軸方向に支持する凹形部分（１８ａ）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受組立装置。
4. 前記スリーブ（６）は、一体ものとして製造されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の転がり軸受組立装置。
5. 前記内側レース及び前記外側レース（２，３）それぞれは、一体ものとして製造されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の転がり軸受組立装置。
6. 前記予荷重用弾性部材（１０，１１）は、前記スリーブ（６）における前記心出し部分（６ａ）の円筒状外面と直接接触する内側内孔を備えた環形状を有していることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の転がり軸受組立装置。
7. 前記予荷重用弾性部材（１０，１１）の切り口断面は、円形または平行六面体形状であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の転がり軸受組立装置。
8. 前記予荷重用弾性部材（１０，１１）は、合成材料、好ましくはエラストマー材料から製造されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の転がり軸受組立装置。
9. 溝が、前記心出し部分の円筒状外面に形成され、該溝の形状は、前記予荷重用弾性部材（１０）の形状と一致していることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の転がり軸受組立装置。
10. 前記転がり部材（４）における周方向の間隔を維持するためのケージ（５）を備え、該ケージ（５）は、前記内側レース（３）の軸方向端部を越えて延在し且つ前記スリーブ（６）に向かって延在して前記スリーブ（６）と協働する径方向突出部（５ｄ）が設けられた小径の環状の軸方向部分（５ａ）を備えていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の転がり軸受組立装置。
11. 管状ハウジング（１４）と、前記ハウジング（１４）と同軸のシャフト（１５）と、前記ハウジング（１４）と前記シャフト（１５）との間に取り付けられた少なくとも１つの請求項１から１０のいずれか一項に記載の転がり軸受組立装置（１）と、を備えることを特徴とするステアリングコラム。
12. 前記軸方向保持手段（１６，１８）は、前記シャフト（１５）に向かってほぼ傾斜して向けられ且つ前記シャフト（１５）と協働する複数のタブ（１６ｃ，１８ｂ）を備えていることを特徴とする請求項１１に記載のステアリングコラム。
13. 前記外側レース（２）は、前記ハウジング（１４）に軸方向に保持されていることを特徴とする請求項１１または１２に記載のステアリングコラム。

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