(57)【要約】【課題】例えばパワーステアリング装置などに組み込まれる玉軸受において、玉軸受のハウジングなどへの固定を軸方向で隙間が生じないようにする。【解決手段】回転輪４１ａと、該回転輪４１ａに対して径方向で対向される固定輪４１ｂと、回転輪４１ａおよび固定輪４１ｂの間に転動自在に径方向で挟持される複数個の玉４１ｃとを含む玉軸受４１であって、固定輪４１ｂは、前記各玉４１ｃに対して軸方向で離れた２点で接触する転動溝６１が凹み形成されているとともに、固定輪４１ｂは、その軸方向での幅が該固定輪４１ｂの弾性的な圧縮変形により変更自在に構成されている。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転輪と、該回転輪に対して径方向で対向される固定輪と、前記回転輪および固定輪の間に転動自在に径方向で介装される複数個の玉とを含む玉軸受であって、
前記固定輪は、前記玉に対して軸方向で離れた２点で接触する転動溝が凹み形成されているとともに、前記固定輪は、その軸方向幅が該固定輪の弾性圧縮により変更自在に構成されている、ことを特徴とする玉軸受。
【請求項２】
請求項１に記載の玉軸受において、
前記固定輪は、前記転動溝の軸方向両端部のそれぞれに径方向に沿った環状部を連設することで片半断面形状がＭ字状に構成されている、ことを特徴とする玉軸受。
【請求項３】
回転輪と、該回転輪に対して径方向で対向される固定輪と、前記回転輪および固定輪の間に転動自在に径方向で介装される複数個の玉とを含む玉軸受が備えられた玉軸受装置であって、
前記固定輪は、前記玉に対して軸方向で離れた２点で接触する転動溝が凹み形成されているとともに、前記固定輪は、その軸方向幅が該固定輪の弾性圧縮により変更自在に構成され、
前記固定輪に対し軸方向両側で位置規制する固定輪受け部を備える、ことを特徴とする玉軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばパワーステアリング装置の操作軸の支持などに用いられる玉軸受および玉軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
玉軸受としては、例えば図９に示すように、パワーステアリング装置７０におけるステアリング操作軸７３のハウジング７２への支持に用いられるものが知られている。この場合、ステアリング操作軸７３の軸方向において玉軸受７１とハウジング７２の端面７２ａとの間に隙間が生じていた。
【０００３】
すなわち、玉軸受７１の内輪７１ａについてはステアリング操作軸７３に圧入されて確実な固定が行われているのに対して、外輪７１ｂについてはハウジングに対して比較的ルーズに嵌められていたので、外輪７１ｂについてハウジング７２の端面７２ａとの間に隙間が生じていた。
【０００４】
これは、パワーステアリング装置の場合、操作軸の支持精度が高いものとしなくても実用に十分耐えることから比較的ルーズな組み付けを行っているからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように軸方向で玉軸受とハウジングとの間に隙間が生じている状態となっていることで、ステアリング操作軸７３が軸方向に移動したりするような安定性の低い支持となっていることから、ハンドル操作時において幾分がたついたりするような操作感覚を運転者が受けるおそれがある。
【０００６】
そのようながたつきを抑制するため、例えば、ハウジングと軸受装置の固定輪との間の隙間部分にシム７８などを介装することで極力隙間が生じないようにすることも考えられるが、それだけではがたつきが生じないように隙間をなくすことは不十分であった。
【０００７】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであって、例えばパワーステアリング装置などに組み込まれる玉軸受において、玉軸受のハウジングなどへの固定を軸方向で隙間が生じないようにすることを解決しようとする課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係る玉軸受は、回転輪と、該回転輪に対して径方向で対向される固定輪と、前記回転輪および固定輪の間に転動自在に径方向で介装される複数個の玉とを含む玉軸受であって、前記固定輪は、前記玉に対して軸方向で離れた２点で接触する転動溝が凹み形成されているとともに、前記固定輪は、その軸方向幅が該固定輪の弾性圧縮により変更自在に構成されている、ことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る玉軸受によれば、固定輪には、転動体としての各玉を転動できるようにするための転動溝が凹み形成されているとともに、この固定輪は、その軸方向での幅がこの固定輪の弾性的な変形により変形自在となっているから、玉軸受を装着するケーシングなどにおいて、固定輪を装着する箇所の軸方向での幅が比較的広くなっている場合でも、その装着箇所の軸方向幅よりも固定輪を予め比較的幅広のものとして構成しておけば、その固定輪を軸方向で圧縮変形することで、その装着箇所への装着は可能となる。
【００１０】
また、その装着された状態では、固定輪の幅広側への弾性付勢力によって、固定輪装着箇所での軸方向での固定輪受け部に固定輪の軸方向両端部がそれぞれ圧接するので、がたつきなく固定される。
【００１１】
本発明に係る玉軸受は、好ましくは、前記固定輪は、前記転動溝の軸方向両端部のそれぞれに径方向に沿った環状部を連設することで片半断面形状がＭ字状に構成されている。
【００１２】
この場合、固定輪をその軸方向両端の環状部が固定輪受け部に対して当接して、その固定輪の固定輪受け部への固定保持がなされる。
【００１３】
本発明に係る玉軸受は、好ましくは、前記固定輪は環状板をプレス成形することにより構成される。
【００１４】
この場合、簡易な製造法であるプレス成形により固定輪を製作するものであるから、安価にできる。
【００１５】
（２）本発明に係る玉軸受装置は、回転輪と、該回転輪に対して径方向で対向される固定輪と、前記回転輪および固定輪の間に転動自在に径方向で介装される複数個の玉とを含む玉軸受が備えられた玉軸受装置であって、前記固定輪は、前記玉に対して軸方向で離れた２点で接触する転動溝が凹み形成されているとともに、前記固定輪は、その軸方向幅が該固定輪の弾性圧縮により変更自在に構成され、前記固定輪に対し軸方向両側で位置規制する固定輪受け部を備えることを特徴とする。
【００１６】
ここで、玉軸受装置とは、玉軸受が軸受として使用された装置をいう。
【００１７】
本発明に係る玉軸受装置によれば、固定輪受け部によって位置規制された状態で固定輪が装着保持されるとともに、その固定輪は軸方向で圧縮変形した状態でその装着箇所に保持されるから、軸方向で固定輪と固定輪受け部とは隙間なく密接されるものとなっている。
【００１８】
これによって、その固定輪が軸方向でがたついたりしないものとなっており、例えば、玉軸受装置としてパワーステアリング装置のステアリング操作軸を支持するものの場合、不当ながたつきを感じることなく良好な操作感覚でステアリング操作を行うことができる。
【００１９】
【発明の実施形態】
本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。図１ないし図４は、本発明の実施形態に係る玉軸受装置等を示し、図１は、玉軸受装置を有するパワーステアリング装置を示す断面図、図２は、図１における要部の拡大図、図３は、図２のさらなる拡大図、図４は、図３の玉軸受装置の外輪の一部破断斜視図である。
【００２０】
図１に示す油圧式パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール（図示省略）に連結される入力シャフト２と、入力シャフト２にトーションバー３を介して連結される出力シャフト４とを備えている。
【００２１】
トーションバー３は、ピン５を介して入力シャフト２に連結され、またセレーション６を介して出力シャフト４に連結されている。
【００２２】
これにより、入力シャフト２と出力シャフト４とは、操舵トルクに応じて弾性的に相対回転する。出力シャフト４の外周にピニオン７が同行回転するように一体的に形成され、ピニオン７に噛み合うラック８が車輪（図示省略）に連結されている。
【００２３】
操舵による入力シャフト２の回転がトーションバー３を介して伝達されることで、出力シャフト４はピニオン７と共に回転し、ラック８は車両幅方向に移動する。ラック８の移動により車輪の操舵角が変化する。
【００２４】
なお、ラック８を支持するサポートヨーク１６がバネ１７の弾力によりラック８に押し付けられている。
【００２５】
操舵補助力発生用油圧アクチュエータとして油圧シリンダ１２が設けられている。油圧シリンダ１２は、ピニオン７とラック８とを覆うピニオンハウジング２１により構成されるシリンダチューブと、ラック８に一体に形成されたピストン１３と、ピストン１３により仕切られる一対の油室１４，１５とを備える。
【００２６】
ピニオン７から軸方向に離れた位置において、出力シャフト４の周囲にロータリー式油圧制御弁１１が設けられている。
【００２７】
油圧制御弁１１は、ピニオンハウジング２１に連結されるバルブハウジング２２により覆われ、出力シャフト４に同行回転、すなわち出力シャフト４に連動して回転するように連結される筒状の第１バルブ部材２４と、第１バルブ部材２４により覆われる入力シャフト２の外周に一体的に設けられる第２バルブ部材２５とを有する。
【００２８】
第１バルブ部材２４は出力シャフト４の回転によりバルブハウジング２２に対して出力シャフト４の軸中心に相対回転する。
【００２９】
操舵トルクに応じた入出力シャフト２，４の弾性的な相対回転により両バルブ部材２４，２５は相対回転する。
【００３０】
両バルブ部材２４，２５の間は弁間油路２７とされ、弁間油路２７にポンプＰと油圧シリンダ１２の各油室１４，１５が、バルブハウジング２２に設けられたポート２２ａ，２２ｂ，２２ｃと第１バルブ部材２４に形成された油路２４ａ，２４ｂ，２４ｃとを介して個別に接続される。
【００３１】
また、弁間油路２７にタンクＴがバルブハウジング２２に設けられたポート２２ｄ、入力シャフト２に形成された油路２ａ，２ｂ、および入力シャフト２とトーションバー３との間を介して接続される。
【００３２】
第１バルブ部材２４の外周面と同心の円筒面に沿うと共に微小隙間を介して対向するものとされ、その微小隙間は各ポート２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの間においてシールリング２６によりシールされている。
【００３３】
弁間油路２７に、両バルブ部材２４，２５の相対回転量に応じて開度が変化する絞りが、その相対回転量に応じてポンプＰから吐出される圧油の油圧を制御できるように設けられている。
【００３４】
その圧油は、操舵方向に応じて油圧シリンダ１２の両油室１４，１５のうちの一方に供給され、他方から油圧制御弁１１を介してタンクＴへ還流する。
【００３５】
これにより、油圧制御弁１１で制御される油圧に応じて油圧シリンダ１２が作動することによって、ラック８に作用する操舵補助力が発生する。油圧制御弁１１としては公知のものを用いることができる。
【００３６】
入力シャフト２は、バルブハウジング２２内に設けられたボールベアリング３１と、出力シャフト４の端部に形成された凹部に嵌め合わされたブッシュ３２とにより支持されている。
【００３７】
ベアリング３１とブッシュ３２との間に油圧制御弁１１が配置されている。入力シャフト２の外周とバルブハウジング２２の内周との間をシールするオイルシール３３が、ボールベアリング３１とバルブハウジング２２の他端との間に設けられている。
【００３８】
出力シャフト４は、ピニオン７と油圧制御弁１１との間において、バルブハウジング２２およびピニオンハウジング２１内に設けられたボールベアリング（玉軸受）４１により支持され、ピニオン７よりも油圧制御弁１１から離れた側においてニードルベアリング４９により支持されている。なお、ボールベアリング４１は、内輪４１ａが出力シャフト４に圧入された状態で外嵌されているのに対して、外輪４１ｂは両ハウジング２１，２２に対してルーズに嵌められている。
【００３９】
図１および２に示すように、そのボールベアリング４１の回転輪としての深溝型の内輪４１ａは、出力シャフト４の外周に形成される段差により構成される内輪受け部４２と、出力シャフト４の外周に嵌め合わされた止め輪４３とにより挟まれることにより出力シャフト４に固定されている。なお、内輪４１ａは、玉４１ｃが１点接触する深溝型でもよいし、玉４１ｃが軸方向で離れた２点接触するものでもよい。
【００４０】
バルブハウジング２２の端面は、固定輪としての外輪４１ｂのバルブ側端面をシム２８を介して受けるバルブ側受け部４５を有する。バルブ側受け部４５は、出力シャフト４の回転軸心に対してほぼ直交する面をなしている。なお、シム２８は無くてもよい。バルブ側受け部４５やシム２８は、固定輪受け部としての外輪受け部を構成している。ここで、シム２８は金属製の環状板である。
【００４１】
外輪４１ｂのピニオン側端面は、ピニオンハウジング２１におけるピニオン側受け部４４によって位置規制される。ピニオン側受け部４４は、出力シャフト４の回転軸心に対してほぼ直交する面をなしている。
【００４２】
ピニオンハウジング２１とバルブハウジング２２は外方に突出するフランジ２１ｂ，２２ｅを有し、一方のフランジ部２２ｅに挿通されるボルト５５が他方のフランジ部２１ｂに形成される雌ねじに螺合されることで両ハウジング２１，２２は連結される。ピニオンハウジング２１とバルブハウジング２２との連結により、外輪４１ｂとシム２８は固定輪受け部としての両受け部４４，４５により挟み込まれる。なお、バルブハウジング２２のインロー部２２ｆがピニオンハウジング２１に内嵌されており、径方向でのハウジング同士の位置ずれしないようになっている。また、このインロー部２２ｆの外周にはＯリング装着用の溝が形成され、その溝にＯリングが装着されており、ピニオンハウジング２１とバルブハウジング２２とが嵌合されたインロー部２２ｆにおいて、Ｏリングでその嵌合部でのシールが行われている。
【００４３】
出力シャフト４の外周とバルブハウジング２２の内周との間をシールするオイルシール５１が、油圧制御弁１１とボールベアリング４１との間に配置されている。オイルシール５１は、バルブハウジング２２の内周に形成された段差とボールベアリング４１との間に配置されることで位置決めされている。
【００４４】
次に、本発明の特徴構成について説明する。前記外輪４１ｂは、図４に示すように、帯板状の板金をプレス加工することにより、断面形状Ｍ字状に塑性変形し、その変形した帯板状部材をリング状に曲げ形成した上でその両端を溶接により接合することによって製作される。外輪４１ｂとしては、例えばＪＩＳ規格ＳＰＣＣ、ＪＩＳ規格ＳＰＣＤ、ＪＩＳ規格ＳＰＣＥ、ＪＩＳ規格ＳＰＢ、ＪＩＳ規格ＳＰＢ２などの鋼板材が用いられる。
【００４５】
外輪４１ｂには、内輪４１ｂとの間に挟持される状態で周方向に複数個配置される転動体としての玉４１ｃが摺接される環状の転動溝６１が玉４１ｃ側に開口するように形成、すなわち玉４１ｃ側から見て径方向外側に凹み形成されている。転動溝６１の軸方向両側面は、径方向内側ほど互いの間隔が軸方向に広がる傾斜した面となっている。
【００４６】
各玉４１ｃは、転動溝６１の軸方向両側面にそれぞれに１点接触している。すなわち、各玉４１ｃは、転動溝６１に対して軸方向２点（２箇所）で転動可能に接触している。
【００４７】
外輪４１ｂの転動溝６１の軸方向両端部のそれぞれに径方向に沿った環状部６２，６２を連設している。外輪４１ｂは、軸方向で受ける圧縮力により軸方向幅寸法が変更可能に弾性変形自在となっている。すなわち、軸方向両側の環状部６２，６２と転動溝６１の軸方向両側面部分との間の軸方向での相対間隔（互いの面の相対角度とみてもよい）、および転動溝６１の底部分と転動溝６１の軸方向両側面部分との間の相対角度が弾性変形により変更自在となっている。
【００４８】
そして、この外輪４１ｂは、バルブハウジング２２の端面であるバルブ側受け部４５と、ピニオンハウジング２１の外輪４１ｂに臨む端面であるピニオン側受け部４４とに軸方向位置規制された状態で設けられる。詳述すると、この外輪４１ｂのピニオンハウジング２１側の環状部６２は、ピニオン側受け部４４に当接し、外輪４１ｂのバルブハウジング２２側の環状部６２は、バルブハウジング２２にシム２８に当接している。なお、シム２８を設けない場合は、環状部６２は、バルブ側受け部４５に直接当接している。また、外輪４１ｂは、そのように装着されていない状態では、その軸方向幅が環状弾性部材４６と、バルブハウジング２２との対向する間隔よりも大となるように設定されている。したがって、バルブハウジング２２をピニオンハウジング２１に連結した状態では、ピニオンハウジング２１とバルブハウジング２２とにより押圧される状態で外輪４１ｂが挟持されることになり、外輪４１ｂとピニオンハウジング２１およびバルブハウジング２２との間に隙間がない状態で、外輪４１ｂが装着されることになる。また、図３に示すように、このように装着された状態では、外輪４１ｂの各環状部６２，６２の外周端縁がピニオンハウジング２１の内周面に当接する状態となっており、その当接位置が外輪４１ｂの外径位置に相当する。なお、転動溝６１の底部６３は、外輪４１ｂの軸方向での伸縮に応じてその径方向位置が変更するものであって、各環状部６２，６２の外周端縁がピニオンハウジング２１の内周面に当接する状態であっても、その底部６３がピニオンハウジング２１の内周面に当接するとは限らない。また、ここでは、転動溝６１の底部６３を軸方向である程度幅を有するものを示したが、底部６３としてほとんど軸方向で幅のないものでもよい。
【００４９】
上記のように外輪４１ｂが装着されることによって、玉軸受４１が軸方向でがたつきなくバルブハウジング２２およびピニオンハウジング２１に設けられるから、入力シャフト１の操作において、玉軸受４１でのがたつきが無い状態でステアリング操作できる。
【００５０】
本発明は、内輪を固定輪として、その内輪をプレス加工した弾性部材で構成したものでもよい。この場合、外輪は回転輪となる。
【００５１】
本発明は、固定輪の装着箇所において、その軸方向で固定輪を規制する部材として環状弾性部材などの介在物が無い構成でもよい。すなわち、ハウジングなどの固定輪受け部に固定輪が軸方向で直接当接する構成でもよい。
【００５２】
本発明は、図５に示すように、外輪を固定輪としたものにおいて、断面形状Ｍ字状で、その転動溝６１の軸方向両端に連設される環状部６２，６２を折り返して２枚重ね状態にプレス加工されたものでもよい。
【００５３】
本発明は、図６に示すように、外輪を固定輪としたものにおいて、断面形状Ｍ字状で、その転動溝６１の軸方向両端に連設される環状部６２，６２の外周端縁に軸方向に沿って延出される筒部６４，６４を設け、さらに各筒部６４，６４の端部に径方向内側に延出されるフランジ６５，６５を設けたものでもよい。
【００５４】
本発明は、図７に示すように、外輪４１ｂを固定輪としたものにおいて、その外輪４１ｂは、板金材で構成された環状板材の軸方向両端部における環状部６４，６４を径方向内側で軸方向内方に巻くように屈曲曲げ形成した玉当接部６５，６５を備えている。この場合も、その軸方向２箇所の玉当接部６５，６５により玉４１ｃが軸方向２点で当接するものとなっている。また、環状部６４，６４を軸方向でつなぐ筒部６６に対して環状部６４，６４は装着されていない状態では軸方向外側に幾分幅広く開くようになっているのであって、装着状態では、ピニオンハウジング２１のピニオン側受け部４４と、バルブハウジング２２のバルブ側受け部４５とにシム２８を介して軸方向で位置規制されるのであり、その際の軸方向での位置規制により両環状部６４，６４は互いの間隔が幅狭くなるよう幅方向で弾性圧縮される。すなわち、この場合両環状部６４，６４の筒部６６に対する相対角度が９０度近くとなる。
【００５５】
本発明は、図８に示すように、外輪４１ｂを固定輪としたものにおいて、その外輪４１ｂの軸方向でのピニオン側の端面と、ピニオンハウジング２１の外輪４１ｂを軸方向で位置規制する固定輪受け部としてのピニオン側受け部４４との間にシム４６を介装した構成となっていてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
本発明では、軸の回転支持のためケーシング等に玉軸受が装着された状態では、固定輪の幅広側への弾性付勢力によって、固定輪装着箇所での軸方向での固定輪受け部に固定輪の軸方向両端部がそれぞれ圧接するので、玉軸受の固定輪ががたつきなく固定され、よってその玉軸受で支持される軸などが軸方向に不当にがたついたりするなどの不安定な支持を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る玉軸受を備える玉軸受装置としてのパワーステアリング装置を示す断面図
【図２】図１における玉軸受近傍を示す拡大断面図
【図３】図２における玉軸受の片半分近傍を示す拡大断面図
【図４】図１における玉軸受の固定輪としての外輪を示す一部破断斜視図
【図５】本発明に係る玉軸受の実施形態の変形例の片半分近傍を示す拡大断面図
【図６】本発明に係る玉軸受の実施形態の変形例の片半分近傍を示す拡大断面図
【図７】本発明に係る玉軸受の実施形態の変形例の片半分近傍を示す拡大断面図
【図８】本発明に係る玉軸受の実施形態の変形例の片半分近傍を示す拡大断面図
【図９】従来の玉軸受を備える玉軸受装置としてのパワーステアリング装置の玉軸受近傍を示す拡大断面図
【符号の説明】
４１　　　　玉軸受
４１ａ　　　回転輪
４１ｂ　　　固定輪
４１ｃ　　　玉
４４，４５　固定輪受け部
６１　　　　転動溝
【図１】
2004076757.tif 000003
【図２】
2004076757.tif 000004
【図３】
2004076757.tif 000005
【図４】
2004076757.tif 000006
【図５】
2004076757.tif 000007
【図６】
2004076757.tif 000008
【図７】
2004076757.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004076757.tif 000011