(57)【要約】【課題】温度変化があった場合でも軸受の内部すきまが過大及び過小になることを抑制し、操舵性能の安定を図ることができる操舵軸を支持する軸受構造を提供する。【解決手段】操舵に応じて回転するステアリングシャフト３をハウジングに対して回転自在に支持する玉軸受６を備え、ハウジング５４及び玉軸受６のそれぞれの線膨張係数が異なる構成のステアリングシャフト３を支持する軸受構造において、ハウジング５４と玉軸受６との間に介装され、玉軸受６の線膨張係数と同等の線膨張係数を有する環状のスリーブ７をさらに備え、スリーブ７の外周に形成された雄ねじ７１と、ハウジング５４の内周に形成された雌ねじ５４ａと、が弾性変形して螺合している。【選択図】図２
2016017565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵に応じて回転する操舵軸をハウジングに対して回転自在に支持する軸受を備え、前記ハウジング及び前記軸受のそれぞれの線膨張係数が異なる構成からなる前記操舵軸を支持する軸受構造において、
前記ハウジングと前記軸受との間に介装され、前記軸受の線膨張係数と同等の線膨張係数を有する環状のスリーブをさらに備え、
前記スリーブの外周に形成された第１ねじ部と、前記ハウジングの内周に形成された第２ねじ部と、が弾性変形して螺合していることを特徴とする操舵軸を支持する軸受構造。
【請求項２】
前記軸受及び前記スリーブが鋼材で形成され、前記ハウジングがアルミニウム合金で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の操舵軸を支持する軸受構造。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の操舵軸を支持する軸受構造において、前記スリーブには、軸方向の一方の端部から径方向の外方へ延びる環状の鍔が形成され、前記鍔の一方の側面が前記ハウジングに軸方向で当接し、
回転軸を有する電動モータに連結されたウォームに噛合し、且つ内径側を前記操舵軸に固定したウォームホイールをさらに備え、
前記スリーブと前記ウォームホイールとは、前記鍔の他方の側面と前記ウォームホイールの側面とが軸方向で近接した状態で配置され、前記鍔の他方の側面が低摩擦化処理されていることを特徴とする操舵軸を支持する軸受構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵軸を支持する軸受構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両の操舵軸の径方向外方に配置され、且つハウジングとの間に介装された軸受が、操舵軸を回転自在に支持している、操舵軸を支持する軸受構造がある。このハウジングは、軽量化のため材料としてアルミニウム合金を使用している。アルミニウム合金製のハウジングと、鋼材からなる軸受とでは、線膨張係数の違いから温度変化によって軸受の径方向の内部すきまが変化する。高温時は、内部すきまが過大となり、操舵によって軸受の転動体が転動する際に異音が発生する場合があり、操舵性能を悪化させる。一方、低温時は、内部すきまが過小となり、軸受の軌道面が剥離し易くなり、操舵性能を悪化させる。
【０００３】
そこで、これらの問題点を改善するものとして、円筒状で鋼材からなるスリーブを軸受に外嵌し、ハウジングとスリーブとの間のすきまをより正確に管理することによって、温度変化があった場合でも軸受の内部すきまが過大及び過小になりにくくした、操舵軸を支持する軸受構造がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２５５５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された操舵軸を支持する軸受構造では、温度変化があった場合に軸受の内部すきまが過大及び過小になりにくくしているものの、その効果は小さく依然として過大及び過小になる場合があった。そして、高級車やハイブリッド車などでは静粛性が求められており、温度変化があった場合でも異音の発生を防止し、操舵性能の悪化を抑制する必要がある。そこで、操舵軸を支持する軸受構造は、温度変化があった場合でも軸受の内部すきまが過大及び過小になることを抑制し、操舵性能の安定を図ることが課題となっていた。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、温度変化があった場合でも軸受の内部すきまが過大及び過小になることを抑制し、操舵性能の安定を図ることができる操舵軸を支持す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】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る操舵軸を支持する軸受構造の構成上の特徴は、操舵に応じて回転する操舵軸をハウジングに対して回転自在に支持する軸受を備え、前記ハウジング及び前記軸受のそれぞれの線膨張係数が異なる構成からなる前記操舵軸を支持する軸受構造において、前記ハウジングと前記軸受との間に介装され、前記軸受の線膨張係数と同等の線膨張係数を有する環状のスリーブをさらに備え、前記スリーブの外周に形成された第１ねじ部と、前記ハウジングの内周に形成された第２ねじ部と、が弾性変形して螺合していることである。
【０００８】
請求項１の操舵軸を支持する軸受構造によれば、線膨張係数が異なるハウジング及びスリーブは、ハウジングの第２ねじ部とスリーブの第１ねじ部とが螺合することによって固定されている。そして、第２ねじ部と第１ねじ部とが弾性変形して螺合する弾性域においては、ハウジングとスリーブとの線膨張係数の違いから、温度変化によって生じるハウジングとスリーブとの間におけるすきまの変化を吸収することができる。これにより、この操舵軸を支持する軸受構造によれば、温度変化があった場合でも軸受の内部すきまが過大及び過小になることを抑制し、操舵性能の安定を図ることができる。
【０００９】
請求項２に係る操舵軸を支持する軸受構造の構成上の特徴は、前記軸受及び前記スリーブが鋼材で形成され、前記ハウジングがアルミニウム合金で形成されていることである。
【００１０】
請求項２の操舵軸を支持する軸受構造によれば、ハウジングが鋼材で形成されるスリーブより線膨張係数が大きいアルミニウム合金によって形成されている。そして、第２ねじ部と第１ねじ部とが弾性変形して螺合する弾性域においては、ハウジングとスリーブとの線膨張係数の違いから、温度変化によって生じるハウジングとスリーブとの間におけるすきまの変化を吸収することができる。これにより、この操舵軸を支持する軸受構造によれば、温度変化があった場合でも軸受の内部すきまが過大及び過小になることを抑制し、操舵性能の安定を図ることができる。
【００１１】
請求項３に係る操舵軸を支持する軸受構造の構成上の特徴は、請求項１又は請求項２に記載の操舵軸を支持する軸受構造において、前記スリーブには、軸方向の一方の端部から径方向の外方へ延びる環状の鍔が形成され、前記鍔の一方の側面が前記ハウジングに軸方向で当接し、回転軸を有する電動モータに連結されたウォームに噛合し、且つ内径側を前記操舵軸に固定したウォームホイールをさらに備え、前記スリーブと前記ウォームホイールとは、前記鍔の他方の側面と前記ウォームホイールの側面とが軸方向で近接した状態で配置され、前記鍔の他方の側面が低摩擦化処理されていることである。
【００１２】
請求項３の操舵軸を支持する軸受構造によれば、例えば車両の車輪が縁石衝突時、車輪からの反力により操舵軸及びウォームホイールが回転する。ウォームホイールが回転しても、ウォームホイールに噛合するウォームに連結した電動モータの慣性が大きいので、ウォームは回転しない。ウォームホイールの歯は、ウォームホイールの軸に対して直交するウォームの軸方向に傾斜しているので、ウォームが回転しない状態でウォームホイールが回転すると、ウォームホイールが軸方向に動くこととなる。そして、ウォームホイールの側面が近接した鍔の他方の側面に接触する。このとき、鍔の一方の側面がハウジングに当接しているので、ウォームホイールの軸方向の動きを規制し、また、鍔の他方の側面が低摩擦化処理されているので、ウォームホイールの回転に大きな影響を与えない。その結果、操舵に大きな影響を与えることなく、操舵を継続することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、温度変化があった場合でも軸受の内部すきまが過大及び過小になることを抑制し、操舵性能の安定を図ることができる操舵軸を支持する軸受構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態であるステアリングコラム装置の断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の操舵軸を支持する軸受構造をステアリングコラム装置１に具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、車両後方側とは各図面における右側を示し、車両前方側とは各図面における左側を示すものとする。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態であるステアリングコラム装置１の断面図である。図１に示すように、例えば自動車等の車両に搭載されるステアリングコラム装置１は、一端にステアリングホイール２が接続されるステアリングシャフト３（操舵軸）と、ステアリングシャフト３を回転自在に支持するジャケット４と、ステアリングシャフト３の他端側に配置され、ステアリングシャフト３にステアリング操作の操作補助力を付与するアシスト機構５とを主に備える。
【００１７】
ステアリングシャフト３は、ジャケット４内にその軸線周りに回転自在、且つ軸線方向に収縮可能に支持される。ステアリングシャフト３における車両後方側の一端には、ステアリングホイール２が固定されている。一方、ステアリングシャフト３における車両前方側の他端には、自在継手（図示せず）を介してインターミディエイトシャフト（図示せず）が連結されており、ステアリング操作に伴う回転（操舵トルク）がラック＆ピニオン機構等の転舵機構（図示せず）に伝達されることにより転舵輪（図示せず）の舵角が変更されるようになっている。
【００１８】
ジャケット４は、ステアリングシャフト３の収縮に伴い収縮する２重管構造からなる。ジャケット４は、外側の管に固定されるアッパーブラケット１１を車体（図示せず）にボルト（図示せず）で締結固定することによって車体に固定される。
【００１９】
アシスト機構５は、電動モータ５１と、電動モータ５１の回転軸に連結したウォーム５２と、ウォーム５２に噛合し、ステアリングシャフト３に外嵌したウォームホイール５３とを備え、電動モータ５１の動力を減速してステアリングシャフト３に伝達する。アシスト機構５は、アルミニウム合金によって塑性加工されたハウジング５４に収容され、ハウジング５４に固定されるロアーブラケット１２を車体にボルト（図示せず）で締結固定することによって車体に固定される。
【００２０】
ステアリングシャフト３は、ウォームホイール５３の車両後方側に玉軸受１３、車両前方側に玉軸受６（軸受）を配置することにより、ハウジング５４に対して回転自在に支持されている。玉軸受６の外径側には、ハウジング５４との間に環状のスリーブ７が介装されている。
【００２１】
図２は、図１の要部拡大図である。図２に示すように玉軸受６は、ステアリングシャフト３にしまり嵌めにより外嵌される内輪６１と、内輪６１の径方向外方に配置される外輪６２と、内外輪間を転動する複数の玉６３と、玉６３を転動自在に保持する保持器６５と、内外輪間の環状空間を軸方向の両端で密封する一対のシール６４，６４とを備える。内輪６１及び外輪６２の材料としては、例えば、高炭素クロム軸受鋼材「ＳＵＪ２」が用いられ、ハウジング５４より線膨張係数が小さい部材からなる。ステアリングシャフト３の材料としては、例えば、鋼材が用いられ、玉軸受６と線膨張係数をほぼ同じとしている。
【００２２】
ステアリングシャフト３は、内輪６１が嵌合する部位から車両後方側が段部３１を介して拡径して形成されている。内輪６１の車両後方側側面には、段部３１が軸方向に当接している。また、内輪６１の車両前方側側面には、ステアリングシャフト３に形成される環状溝３２に装着した止め輪１５が軸方向に当接している。これらによって、内輪６１が軸方向に位置決めされている。
【００２３】
外輪６２の外周には、円筒状のスリーブ７がしまり嵌めにより嵌合される。スリーブ７の外周に形成された雄ねじ７１（第１ねじ部）が、ハウジング５４の内周に形成された雌ねじ５４ａ（第２ねじ部）に螺合している。雄ねじ７１と雌ねじ５４ａとは、これらのねじが弾性変形する弾性域において螺合している。これにより、外輪６２がハウジング５４に対して、径方向に固定される。
【００２４】
スリーブ７には、車両後方側である軸方向の一方の端部から径方向外方へ延びる環状の鍔７２が形成されている。鍔７２の車両前方側である一方の側面７３がハウジング５４に軸方向で当接している。
【００２５】
スリーブ７とウォームホイール５３とは、鍔７２の車両後方側である他方の側面７４とウォームホイール５３の側面５３ａとが軸方向で近接した状態で配置されている。スリーブ７の材料としては、例えば、熱間圧延軟鋼板「ＳＰＨＣ」などの鋼材が用いられ、玉軸受６と線膨張係数をほぼ同じとしている。鍔７２の他方の側面７４は、例えばフッ素コーティングなどによる低摩擦化処理されている。
【００２６】
次に、玉軸受６及びスリーブ７のステアリングコラム装置１への組み立て手順について説明する。
まず、図２に示す玉軸受６の外周に、軸方向の所定位置までスリーブ７を圧入して嵌合し、第１組立品とする。次に、第１組立品の雄ねじ７１をハウジング５４の雌ねじ５４ａに螺合させ、鍔７２の一方の側面７３がハウジング５４に軸方向で当接するまでねじ込み、第１組立品をハウジング５４に固定する。次に、ハウジング５４に固定された玉軸受６にステアリングシャフト３を嵌入する。
【００２７】
次に、前述のように構成されたステアリングコラム装置１において、温度変化による玉軸受６の径方向の内部すきまについて説明する。
ステアリングコラム装置１が車両走行時の熱による高温状態において使用されるときは、ステアリングシャフト３、玉軸受６及びスリーブ７は、材料として鋼材を使用し、且つ線膨張係数をほぼ同じとしているので、これらにおいては径方向のすきまが変化しない。スリーブ７及びハウジング５４では、スリーブ７よりハウジング５４の線膨張係数が大きいので、常温に対してハウジング５４がより大きく膨張する。しかし、スリーブ７及びハウジング５４では、雄ねじ７１と雌ねじ５４ａとが弾性変形して螺合する弾性域において、膨張の違いから生じる変化を吸収することができる。これにより、玉軸受６の径方向の内部すきまの変化を吸収することができ、高温状態においても玉軸受６の内部すきまが過大になることを抑制し、操舵性能の安定を図ることができる。
【００２８】
一方、ステアリングコラム装置１が寒冷地での車両走行開始時のように低温状態において使用されるときは、ステアリングシャフト３、玉軸受６及びスリーブ７は、高温状態に同じく、材料として鋼材を使用し、且つ線膨張係数をほぼ同じとしているので、これらにおいては径方向のすきまが変化しない。スリーブ７及びハウジング５４では、スリーブ７よりハウジング５４の線膨張係数が大きいので、常温に対してハウジング５４がより大きく収縮する。しかし、スリーブ７及びハウジング５４では、雄ねじ７１と雌ねじ５４ａとが弾性変形して螺合する弾性域において、収縮の違いから生じる変化を吸収することができる。これにより、玉軸受６の径方向の内部すきまの変化を吸収することができ、低温状態においても玉軸受６の内部すきまが過小になることを抑制し、操舵性能の安定を図ることができる。
【００２９】
以上のように、本発明の操舵軸を支持する軸受構造を具体化した本実施の形態に係るステアリングコラム装置１によれば、温度変化があった場合でも玉軸受６の内部すきまが過大及び過小になることを抑制し、操舵性能の安定を図ることができる
【００３０】
また、本実施の形態に係るステアリングコラム装置１によれば、例えば車両の車輪が縁石衝突時、車輪からの反力によりステアリングホイール２及びウォームホイール５３が回転する。ウォームホイール５３が回転しても、ウォームホイール５３に噛合するウォーム５２に連結した電動モータ５１の慣性が大きいので、ウォーム５２は回転しない。ウォームホイール５３の歯は、ウォームホイール５３の軸に対して直交するウォーム５２の軸方向に傾斜しているので、ウォーム５２が回転しない状態でウォームホイール５３が回転しようとすると、ウォームホイール５３が軸方向に動くこととなる。そして、ウォームホイール５３の側面５３ａが近接した鍔７２の他方の側面７４に接触する。このとき、鍔７２の一方の側面７３がハウジング５４に当接しているので、ウォームホイール５３の軸方向の動きを規制し、また、鍔７２の他方の側面７４が低摩擦化処理されているので、ウォームホイール５３の回転に大きな影響を与えない。その結果、操舵に大きな影響を与えることなく、操舵を継続することができる。
【００３１】
また、本実施の形態に係るステアリングコラム装置１によれば、スリーブ７と玉軸受６とが同等の線膨張係数を有するので、玉軸受６とその外周に固定されるスリーブ７とは、温度変化があった場合でも固定状態が変化しない。そして、スリーブ７とハウジング５４とは、雄ねじ７１と雌ねじ５４ａとが弾性変形して螺合する弾性域において、温度変化によって生じる変化を吸収しているので、スリーブ７とハウジング５４とは固定されている。これにより、玉軸受６がスリーブ７を介してハウジング５４に固定されているので、玉軸受６が軸方向に移動することを規制している、即ち玉軸受６を抜け止めできる。
【００３２】
なお、本発明は本実施形態に限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１：ステアリングコラム装置、  ２：ステアリングホイール、  ３:ステアリングシャフト（操舵軸）、  ４：ジャケット、  ５：アシスト機構、  ６：玉軸受（軸受）、  ７：スリーブ、  １１：アッパーブラケット、  １２：ロアーブラケット、  １３：玉軸受、  １５：止め輪、  ３１：段部、  ３２：環状溝、  ５１：電動モータ、  ５２：ウォーム、  ５３：ウォームホイール、  ５３a:側面、  ５４：ハウジング、  ５４a:雌ねじ（第２ねじ部）、  ５４b:側面、  ６１：内輪、  ６２：外輪、  ６３：玉、  ６４：シール、  ６５：保持器、  ７１：雄ねじ（第１ねじ部）、  ７２：鍔、  ７３：一方の側面、  ７４：他方の側面
【図１】
2016017565.tif 000003
【図２】
2016017565.tif 000004