JP6823902B2

JP6823902B2 - 滑り軸受

Info

Publication number: JP6823902B2
Application number: JP2017074068A
Authority: JP
Inventors: 昇中川; 宏之菊池
Original assignee: Oiles Corp
Current assignee: Oiles Corp
Priority date: 2017-04-03
Filing date: 2017-04-03
Publication date: 2021-02-03
Anticipated expiration: 2037-04-03
Also published as: JP2018179024A

Description

本発明は、軸部材の軸方向の移動を許容しつつ、軸部材に加わる荷重を支持する滑り軸受に関し、特に、車両のステアリング機構に用いられるラックブッシュに好適な滑り軸受に関する。

特許文献１には、車両のステアリング機構に用いられるラックブッシュに好適な滑り軸受として、円筒状のハウジング内に軸方向の移動が規制された状態で収容され、ラック軸の軸方向の移動を許容しつつ、ラック軸に加わる荷重を支持する滑り軸受が記載されている。

この滑り軸受は、ラック軸が挿入される円筒状の軸受本体と、軸受本体に装着され、ゴム、エラストマー等の弾性体からなり、軸受本体を径方向内方に付勢する弾性リングと、を備えている。軸受本体は、合成樹脂製であり、一方の端面から他方の端面に向けて軸方向に沿って形成された第一のスリットと、他方の端面から一方の端面に向けて軸方向に沿って形成された第二のスリットと、軸受本体の外周面に形成され、弾性リングが装着される装着溝と、を有している。

この滑り軸受によれば、弾性リングによって軸受本体が縮径し、軸受本体に挿入されたラック軸を締め付けるので、軸受本体の内周面とラック軸の外周面との間のクリアランスをゼロにして、軸受本体の内周面とラック軸の外周面との衝突による不快音の発生を防止することができるとともに、ラック軸の外径寸法誤差による摩擦トルクの変動を防止することができる。

特開２００８−１５１２８９号公報

ところで、特許文献１に記載の滑り軸受は、軸受本体に挿入されたラック軸と滑り軸受が収容されたハウジングとの間に挟まれて、軸受本体に装着された弾性リングが圧縮変形した状態で使用される。このため、弾性リングに用いられるゴム、エラストマー等の弾性体の劣化が進行して、滑り軸受の寿命が短くなるという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、弾性体の耐久性を向上させて長寿命化を図ることができる滑り軸受を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の滑り軸受では、軸部材が挿入される、径方向に伸縮可能な筒状の軸受本体に、軸受本体の外周面から外方に突出する弾性部材を装着している。そして、弾性部材に、軸受本体の径方向に対して傾斜しながら外方に突出して、例えば筒状のハウジング内に収容した場合に、このハウジングの内周面と当接する突出部を設けている。

例えば、本発明の滑り軸受の第一の態様は、
筒状のハウジング内に収容され、軸部材の軸方向の移動および回転の少なくとも一方を許容しつつ、前記軸部材に加わる荷重を支持する滑り軸受であって、
径方向に伸縮可能な筒状の軸受本体と、
前記軸受本体に装着され、前記軸受本体の径方向に対して傾斜しながら前記軸受本体の外周面から外方に突出する突出部を有する弾性部材と、を備え、
前記軸受本体は、
一方の端部において外周面から外方に突出して、前記ハウジングの内周面に周方向に形成された環状溝に挿入される係合部を有し、
前記弾性部材は、
前記軸受本体の前記係合部とともに前記ハウジングの前記環状溝に挿入され、当該環状溝の側面と当接する係合用弾性部をさらに有し、
前記滑り軸受を前記ハウジング内に収容した場合に、前記突出部が前記ハウジングの内周面と当接して、前記軸受本体を径方向内方に付勢する。

また、本発明の滑り軸受の第二の態様は、
径方向に伸縮可能な筒状の軸受本体と、
前記軸受本体に装着され、前記軸受本体の径方向に対して傾斜しながら前記軸受本体の外周面から外方に突出する突出部を有する弾性部材と、を備え、
前記軸受本体は、
外周面に形成され、底部の溝幅が開口部の溝幅より広い保持溝を有し、
前記弾性部材は、
前記軸受本体の前記保持溝に収容され、当該保持溝と同形状の被保持部をさらに有する。

本発明では、滑り軸受を例えば筒状のハウジング内に収容した場合に、弾性部材の径方向外方の端部がハウジングの内周面と当接して、軸受本体を径方向内方に付勢する。これにより、軸受本体が縮径して、軸受本体に挿入された軸部材を締め付ける。この際、弾性部材の突出部がハウジングの内周面と当接して曲げ変形する。弾性部材に用いられるゴム、エラストマー等の弾性体の劣化は、一般に、曲げ変形よりも圧縮変形の影響の方が大きい。本発明によれば、弾性部材に加わる圧縮応力の一部を曲げ変形により逃がすことができるので、その分だけ圧縮変形量を小さくでき、これにより弾性部材の耐久性を向上させて、滑り軸受の長寿命化を図ることができる。

図１は、本発明の第一実施の形態に係るラックブッシュ１が用いられた車両のステアリング機構の一部の部分断面図である。図２（Ａ）、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）は、ラックブッシュ１の正面図、側面図および背面図である。図３（Ａ）、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）は、ブッシュ本体２の正面図、側面図および背面図であり、図３（Ｄ）および図３（Ｅ）は、図３（Ａ）に示すブッシュ本体２のＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図であり、図３（Ｆ）は、図３（Ａ）に示すブッシュ本体２のＣ部拡大図である。図４（Ａ）、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）は、弾性部材３の正面図、上面図および側面図であり、図４（Ｄ）は、図２（Ａ）のＤ部拡大図である。図５（Ａ）、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）は、本発明の第二実施の形態に係るラックブッシュ１’の正面図、側面図および背面図である。図６（Ａ）、図６（Ｂ）および図６（Ｃ）は、弾性部材３ａの正面図、上面図および側面図であり、図６（Ｄ）は、図５（Ｂ）に示すＥ部の図５（Ｃ）に示すＦ方向矢視拡大図である。図７（Ａ）、図７（Ｂ）および図７（Ｃ）は、弾性部材３ｂの正面図、上面図および側面図であり、図７（Ｄ）は、図７（Ｃ）のＧ部拡大図である。図８は、弾性部材３ｃの上面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

［第一実施の形態］
図１は、本実施の形態に係るラックブッシュ１が用いられた車両のステアリング機構の一部の部分断面図である。

図示するように、本実施の形態に係るラックブッシュ１は、円筒状のハウジング４内に軸Ｏ方向の移動が規制された状態で収容され、ラック軸５の軸Ｏ方向の移動を許容しつつ、ラック軸５に加わる荷重を支持する。

図２（Ａ）、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）は、ラックブッシュ１の正面図、側面図および背面図である。

図示するように、ラックブッシュ１は、ラック軸５が挿入される円筒状のブッシュ本体２と、ブッシュ本体２に装着された複数の弾性部材３と、を備えている。

図３（Ａ）、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）は、ブッシュ本体２の正面図、側面図および背面図であり、図３（Ｄ）および図３（Ｅ）は、図３（Ａ）に示すブッシュ本体２のＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図であり、図３（Ｆ）は、図３（Ａ）に示すブッシュ本体２のＣ部拡大図である。

ブッシュ本体２は、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂等の摺動特性のよい合成樹脂で形成され、図示するように、内周面２０に形成され、挿入されたラック軸５の外周面５０と摺接する摺動面２１と、周方向に等間隔で交互に配置された複数の第一スリット２５および第二スリット２６と、外周面２２に形成された係合部２７と、弾性部材３を保持する複数の保持溝２８と、を備えている。

第一スリット２５は、一方の端面２３から他方の端面２４に向けて軸Ｏ方向に沿って形成され、第二スリット２６は、他方の端面２４から一方の端面２３に向けて軸Ｏ方向に沿って形成されている。ブッシュ本体２は、周方向に等間隔で交互に配置された複数の第一スリット２５および第二スリット２６により、縮径方向に変形しやすくなっている。

係合部２７は、一方の端面２３側において外周面２２から外方に突出し、ハウジング４の内周面４０に周方向に形成された環状溝４１に挿入される。これにより、ハウジング４内に収容されたラックブッシュ１の軸Ｏ方向の移動が規制される。

保持溝２８は、両端面２３、２４を貫くように軸Ｏ方向に沿って外周面２２に形成されている。また、保持溝２８は、底部２８０の溝幅Ｗ１が開口部２８１の溝幅Ｗ２より広くなるように形成されている。

図４（Ａ）、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）は、弾性部材３の正面図、上面図および側面図であり、図４（Ｄ）は、図２（Ａ）のＤ部拡大図である。

弾性部材３は、ゴム、エラストマー等の弾性体で形成され、図示するように、被保持部３１と、被保持部３１の上面３１０に形成された一対の突出部３０ａ、３０ｂと、を備えている。

突出部３０ａ、３０ｂは、ラックブッシュ１において、ブッシュ本体２の外周面２２から外方に突出し、突出部３０ａ、３０ｂの頂点を結ぶ円Ｃの直径Ｄ１（図２（Ａ）参照）が、ハウジング４の内径Ｄ２（図１参照）に対してシメシロとなるように、被保持部３１の上面３１０からの突出量が設定されている。これにより、弾性部材３は、ラックブッシュ１をハウジング４内に収容した場合に、突出部３０ａ、３０ｂがハウジング４の内周面４０と当接して、ブッシュ本体２を径方向内方に付勢する。

また、図４（Ｄ）に示すように、弾性部材３の突出部３０ａ、３０ｂは、軸Ｏ方向に垂直な断面において、ブッシュ本体２の中心を通って径方向Ｒに延びる直線に対して周方向Ｓに傾斜している。このため、突出部３０ａ、３０ｂは、ラックブッシュ１をハウジング４内に収容した場合に、ハウジング４の内周面４０と当接して周方向Ｓに曲げ変形する。また、ブッシュ本体２の保持溝２８の開口部２８１は、弾性部材３の突出部３０ａ、３０ｂの周方向Ｓの両側に収容領域２８２ａ、２８２ｂを形成することのできる溝幅Ｗ２を有するように形成されている。ハウジング４の内周面４０と当接して曲げ変形した突出部３０ａ、３０ｂは、収容領域２８２ａ、２８２ｂに収容される。

被保持部３１は、ブッシュ本体２の保持溝２８の底部２８０と同形状であり、弾性部材３を軸Ｏ方向にスライドさせて、被保持部３１をブッシュ本体２の保持溝２８の底部２８０に挿入することにより、弾性部材３がブッシュ本体２の保持溝２８に保持される。ブッシュ本体２の保持溝２８は、底部２８０の溝幅Ｗ１が開口部２８１の溝幅Ｗ２より広くなるように形成されているため、この保持溝２８に保持された弾性部材３が径方向に抜け落ちるのを防止することができる。

以上、本発明の第一実施の形態について説明した。

本実施の形態では、ラックブッシュ１を円筒状のハウジング４内に収容した場合に、弾性部材３の突出部３０ａ、３０ｂがハウジング４の内周面４０と当接して、ブッシュ本体２を径方向内方に付勢する。これにより、ブッシュ本体２が縮径して、ブッシュ本体２に挿入されたラック軸５を締め付ける。ここで、弾性部材３の突出部３０ａ、３０ｂは、軸Ｏ方向に垂直な断面において、径方向Ｒに対して周方向Ｓに傾斜しているので、この際、ハウジング４の内周面４０と当接して周方向Ｓに曲げ変形し、突出部３０ａ、３０ｂの周方向Ｓの両側に形成されたブッシュ本体２の保持溝２８の収容領域２８２ａ、２８２ｂに収容される。弾性部材３に用いられるゴム、エラストマー等の弾性体の劣化は、一般に、曲げ変形よりも圧縮変形の影響の方が大きい。本実施の形態によれば、ラックブッシュ１をハウジング４内に収容したときに弾性部材３に加わる圧縮応力の一部を突出部３０ａ、３０ｂの曲げ変形により逃がすことができるので、その分だけ圧縮変形量を小さくでき、これにより弾性部材３の耐久性を向上させて、ラックブッシュ１の長寿命化を図ることができる。

また、本実施の形態では、ブッシュ本体２の保持溝２８の底部２８０の溝幅Ｗ１を開口部２８１の溝幅Ｗ２より広くするとともに、弾性部材３の被保持部３１を、ブッシュ本体２の保持溝２８の底部２８０と同形状にして、この保持溝２８の底部２８０に挿入することにより、弾性部材３をブッシュ本体２の保持溝２８に保持させている。このため、ブッシュ本体２の保持溝２８に保持された弾性部材３が径方向に抜け落ちるのを防止することができる。

また、上記特許文献１に記載の滑り軸受は、ハウジング４に挿入された場合、軸Ｏ方向において点でハウジング４に支持されることとなり（弾性リングが１本なら１点支持、２本なら２点支持）、このため、軸受本体の外周面がハウジング４内で軸Ｏ方向に傾く可能性がある。この点、本実施の形態では、弾性部材３が軸Ｏ方向に延びているので、ハウジング４に挿入された場合に、軸Ｏ方向において線でハウジング４に支持されることとなり、したがって、ブッシュ本体２の外周面２２がハウジング４内で軸Ｏ方向に傾く可能性を低くすることができる。

さらに、本実施の形態では、弾性部材３が曲げ変形を利用した形状であるため、形状の自由度が高く、剛性のコントロールがしやすいという利点がある。

［第二実施の形態］
本実施の形態に係るラックブッシュ１’も、図１に示す第一実施の形態に係るラックブッシュ１と同様、円筒状のハウジング４内に軸Ｏ方向の移動が規制された状態で収容され、ラック軸５の軸Ｏ方向の移動を許容しつつ、ラック軸５に加わる荷重を支持する。

図５（Ａ）、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）は、本発明の第二実施の形態に係るラックブッシュ１’の正面図、側面図および背面図である。

本実施の形態に係るラックブッシュ１’が第一実施の形態に係るラックブッシュ１と異なる点は、弾性部材３に代えて弾性部材３ａを用いたことである。その他の構成は、第一実施の形態に係るラックブッシュ１と同様である。

図６（Ａ）、図６（Ｂ）および図６（Ｃ）は、弾性部材３ａの正面図、上面図および側面図であり、図６（Ｄ）は、図５（Ｂ）に示すＥ部の図５（Ｃ）に示すＦ方向矢視拡大図である。

弾性部材３ａが第一実施の形態に係るラックブッシュ１の弾性部材３と異なる点は、一対の係合用弾性部３２ａ、３２ｂを有することである。その他の構成は、第一実施の形態に係るラックブッシュ１の弾性部材３と同様である。

係合用弾性部３２ａ、３２ｂは、ブッシュ本体２の係合部２７側において、被保持部３１の上面３１０に突出部３０ａ、３０ｂを挟んで形成され、ブッシュ本体２の外周面２２から外方に突出する。そして、ブッシュ本体２の係合部２７とともに、ハウジング４の環状溝４１に挿入される。

係合用弾性部３２ａ、３２ｂの軸Ｏ方向の長さＬ１は、ブッシュ本体２の係合部２７の軸Ｏ方向の長さＬ２より長く、かつ、ハウジング４の環状溝４１の軸Ｏ方向の長さＬ３（図１参照）に対してシメシロとなるように設定されている。ただし、係合用弾性部３２ａ、３２ｂは、軸Ｏ方向において、少なくとも一方の端面がブッシュ本体２の係合部２７の端面から環状溝４１とシメシロとなるように突出する形状であれば、係合用弾性部３２ａ、３２ｂの軸Ｏ方向の長さＬ１が、ブッシュ本体２の係合部２７の軸Ｏ方向の長さＬ２より短くてもかまわない。

以上、本発明の第二実施の形態について説明した。

本実施の形態では、係合用弾性部３２ａ、３２ｂを、軸Ｏ方向において、少なくとも一方の端面がブッシュ本体２の係合部２７の端面から突出する形状とし、かつ係合用弾性部３２ａ、３２ｂの軸Ｏ方向の長さＬ１を、ハウジング４の環状溝４１の軸Ｏ方向の長さＬ３に対してシメシロとなるように設定している。このため、ラックブッシュ１をハウジング４内に収容した場合に、ブッシュ本体２の係合部２７がハウジング４の環状溝４１の側面と接触・非接触を繰り返して異音を発生させるのを防止できる。その他の効果は、ハウジング４に挿入されたラックブッシュ１’のブッシュ本体２の外周面がハウジング４内で軸Ｏ方向に傾く可能性を低くできる効果を除き、本発明の第一実施の形態と同様である。

なお、本発明は、上記の各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形は可能である。

例えば、上記の各実施の形態では、弾性部材３、３ａの突出部３０ａ、３０ｂを、軸Ｏ方向に垂直な断面において、径方向Ｒに対して周方向Ｓに傾斜させている（図４（Ｄ）参照）。しかし、本発明はこれに限定されない。弾性部材３、３ａの突出部３０ａ、３０ｂは、径方向Ｒに対して傾斜しながらブッシュ本体２の外周面２２から外方に突出したものであればよい。例えば、図７に示す弾性部材３ｂのように、軸Ｏ方向の断面において、径方向Ｒに対して軸Ｏ方向に傾斜した突出部３０ｃを、軸Ｏ方向に沿って被保持部３１の上面３１０に複数設けてもよい。この場合、ハウジング４の内周面４０と当接して曲げ変形した突出部３０ｃが収容される収容領域２８２ｃを有するように、所定の間隔を空けて突出部３０ｃを設けることが好ましい。

また、上記の各実施の形態において、ブッシュ本体２の保持溝２８の底部２８０の両端部における溝幅を、その両端部に挟まれた中央部の溝幅よりも広く、かつ、いずれか一方の端面２３、２４側の端部の溝幅をその端面２３、２４に近づくにつれて狭くなるように傾斜させ、これに併せて、図８に示す弾性部材３ｃのように、被保持部３１の両端部３１１ａ、３１１ｂにおける幅を両端部３１１ａ、３１１ｂに挟まれた中央部３１２の幅より広く、かつ一方の端部３１１ａの幅を端面３１３に近づくにつれて狭くなうように傾斜させてもよい。そして、端部３１１ａを先頭にして、被保持部３１をブッシュ本体２の保持溝２８の底部２８０に挿入することにより、弾性部材３をブッシュ本体２の保持溝２８に保持させてもよい。このようにすることで、弾性部材３ｃが軸Ｏ方向にスライドしてブッシュ本体２の保持溝２８から軸Ｏ方向に抜け落ちるのを防止することができる。

また、上記の各実施の形態では、ブッシュ本体２の保持溝２８をブッシュ本体２の外周面２２に軸Ｏ方向に沿って形成し、弾性部材３、３ａ〜３ｃを、直線状に形成して、この保持溝２８に保持させている。しかし、本発明はこれに限定されない。例えば、保持溝をブッシュ本体２の外周面２２に周方向に沿って環状に形成し、この保持溝に、軸Ｏ方向の断面あるいは軸Ｏ方向に垂直な断面において、ブッシュ本体２の径方向に対して傾斜しながら外周面２２から外方に突出して、ハウジング４の内周面４０と当接する突出部を有する環状の弾性部材を装着してもよい。

また、上記の各実施の形態では、ブッシュ本体２に、一方の端面２３から他方の端面２４に向けて複数の第一スリット２５を軸Ｏ方向に沿って形成するとともに、他方の端面２４から一方の端面２３に向けて複数の第二スリット２６を軸Ｏ方向に沿って形成している。しかし、本発明はこれに限定されない。ブッシュ本体２は、径方向に伸縮可能な筒形状を有するものであればよい。例えば、いずれか一方の端面から他方の端面に向けて軸Ｏ方向に沿って形成されたスリットを備えることにより、径方向に伸縮可能としたものでもよし、あるいは、スリットの代わりに肉薄部を設けることにより、径方向に伸縮可能としたものでもよい。

また、上記の各実施の形態では、ブッシュ本体２の形状を円筒状としているが、挿入されるラック軸５の形状に適合する筒形状であればよい。また、本実施の形態では、ブッシュ本体２と弾性部材３、３ａ〜３ｃとを別材質で形成しているが、両者を同じ材質で形成してもよい。

また、本発明はラックブッシュに限定されない。本発明は軸部材の軸方向の移動および回転の少なくとも一方を許容しつつ、この軸部材に加わる荷重を支持する滑り軸受に広く適用可能である。例えば、本発明は、ステアリングコラムの回転を許容しつつ、ステアリングコラムに加わる荷重を支持するステアリングコラムブッシュに適用することができる。

１、１’：ラックブッシュ、２：ブッシュ本体、３、３ａ〜３ｃ：弾性部材、４：ハウジング、５：ラック軸、２０：ブッシュ本体２の内周面、２１：ブッシュ本体２の摺動面、２２：ブッシュ本体２の外周面、２３、２４：ブッシュ本体２の端面、２５：第一スリット、２６：第二スリット、２７：係合部、２８：保持溝、３０ａ〜３０ｃ：突出部、３１：被保持部、３２ａ、３２ｂ：係合用弾性部、４０：ハウジング４の内周面、４１：環状溝、５０：ラック軸５の外周面、２８０：保持溝２８の底部、２８１：保持溝２８の開口部、２８２ａ〜２８２ｃ：収容領域、３１０：被保持部３１の上面、３１３：弾性部材３ｃの端面

Claims

筒状のハウジング内に収容され、軸部材の軸方向の移動および回転の少なくとも一方を許容しつつ、前記軸部材に加わる荷重を支持する滑り軸受であって、
径方向に伸縮可能な筒状の軸受本体と、
前記軸受本体に装着され、前記軸受本体の径方向に対して傾斜しながら前記軸受本体の外周面から外方に突出する突出部を有する弾性部材と、を備え、
前記軸受本体は、
一方の端部において外周面から外方に突出して、前記ハウジングの内周面に周方向に形成された環状溝に挿入される係合部を有し、
前記弾性部材は、
前記軸受本体の前記係合部とともに前記ハウジングの前記環状溝に挿入され、当該環状溝の側面と当接する係合用弾性部をさらに有し、
前記滑り軸受を前記ハウジング内に収容した場合に、前記突出部が前記ハウジングの内周面と当接して、前記軸受本体を径方向内方に付勢する
ことを特徴とする滑り軸受。
請求項１に記載の滑り軸受であって
前記軸受本体は、
一方の端面から他方の端面に向けて軸方向に沿って形成されたスリットをさらに有する
ことを特徴とする滑り軸受。
請求項１または２に記載の滑り軸受であって、
前記軸受本体は、
外周面に形成され、底部の溝幅が開口部の溝幅より広い保持溝をさらに有し、
前記弾性部材は、
前記軸受本体の前記保持溝に収容され、当該保持溝と同形状の被保持部をさらに有する
ことを特徴とする滑り軸受。
径方向に伸縮可能な筒状の軸受本体と、
前記軸受本体に装着され、前記軸受本体の径方向に対して傾斜しながら前記軸受本体の外周面から外方に突出する突出部を有する弾性部材と、を備え、
前記軸受本体は、
外周面に形成され、底部の溝幅が開口部の溝幅より広い保持溝を有し、
前記弾性部材は、
前記軸受本体の前記保持溝に収容され、当該保持溝と同形状の被保持部をさらに有する
ことを特徴とする滑り軸受。
請求項４に記載の滑り軸受であって
前記軸受本体は、
一方の端面から他方の端面に向けて軸方向に沿って形成されたスリットをさらに有する
ことを特徴とする滑り軸受。
請求項３ないし５のいずれか一項に記載の滑り軸受であって、
前記軸受本体の前記保持溝および前記弾性部材の前記被保持部は、
前記軸受本体の一方の端面から他方の端面に向けて軸方向に沿って形成され、両端部の溝幅が当該両端部に挟まれた中間部の溝幅より広く、かつ一方の端面側の溝幅が当該一方の端面に近づくにつれて狭くなる
ことを特徴とする滑り軸受。
請求項３ないし６のいずれか一項に記載の滑り軸受であって、
前記軸受本体の前記保持溝は、
前記弾性部材の曲げ変形した前記突出部を収容する収容領域を有する
ことを特徴とする滑り軸受。