JPH0712120A - プレストレスト転がり軸受 - Google Patents

プレストレスト転がり軸受

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JPH0712120A
JPH0712120A JP6044052A JP4405294A JPH0712120A JP H0712120 A JPH0712120 A JP H0712120A JP 6044052 A JP6044052 A JP 6044052A JP 4405294 A JP4405294 A JP 4405294A JP H0712120 A JPH0712120 A JP H0712120A
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JP
Japan
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rolling bearing
bearing according
shaft
rolling
cage
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JP6044052A
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Inventor
Jean-Denis Labedan
ジャン−デニス・ラベダン
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ROULEMENTS NADELLA SA
Timken France SAS
Original Assignee
ROULEMENTS NADELLA SA
Nadella SA
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Publication date
Application filed by ROULEMENTS NADELLA SA, Nadella SA filed Critical ROULEMENTS NADELLA SA
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    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/46—Cages for rollers or needles
    • F16C33/4617—Massive or moulded cages having cage pockets surrounding the rollers, e.g. machined window cages
    • F16C33/4623—Massive or moulded cages having cage pockets surrounding the rollers, e.g. machined window cages formed as one-piece cages, i.e. monoblock cages
    • F16C33/4635—Massive or moulded cages having cage pockets surrounding the rollers, e.g. machined window cages formed as one-piece cages, i.e. monoblock cages made from plastic, e.g. injection moulded window cages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 支持体とシャフトとの間に設けられ、通常相
対回転のみを許容するが、強い衝撃時には軸方向相対摺
動をも許容する転がり軸受を提供する。 【構成】 ２つの端部（Ｅ）間にネック部（Ｒ）を備え
たシャフト（Ａ）と支持体との間に配置される転がり軸
受は、内軌道レース（１０）と、外軌道レース（２０）
と、保持リング（３０）と、転がり部材（４０）と、保
持器（５０）とを有し、保持器の少なくとも一方の縁部
（５２）が支持素子（５２２０、５２２１、５２２３）
を備え、ネック部が傾斜部（１２１）の如き当接素子を
備え、保持器を軸方向の固定位置に通常保持するが、シ
ャフトの上記端部の一方に取り付けられたスリーブ
（Ｍ）が軸方向で摺動して保持器に衝突したときは支持
素子の変形後に保持器の軸方向摺動を許容する。転がり
軸受は陸上走行自動車に適用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は位置ずれ可能なプレスト
レスト(prestressed) 転がり軸受に関し、特に、自動車
のステアリングコラムを装着する際に使用するに適した
プレストレスト転がり軸受に関する。
【０００２】本発明は、シャフトと支持体との間の相対
回転における自由度が得られるばかりか、ある完全に例
外的な情況下でシャフトと支持体との間の相対軸方向並
進運動におけるある程度の自由度をも得られるように、
シャフトと支持体とを接続するに適した転がり軸受に関
する。本発明はまた、自動車の特にステアリングコラム
への転がり軸受の応用に関する。
【０００３】
【従来の技術】種々の産業分野においては、シャフトを
少なくとも１つの支持体に装着して、これらシャフト及
び支持体が、極限的例外状況を除いて、その共通軸線に
沿っての並進運動を伴わずにその共通軸線のまわりで相
対回転できるようにする必要がある。
【０００４】極限的例外状況を生じさせるのは、例えば
自動車産業において、例えば圧縮や引き戻しにより「連
結解除」又は変形できるようにステアリングコラムを装
着し、車両に関して大きな軸方向長手方向の成分を有す
る強烈な衝撃を受けた場合にステアリングコラムが乗員
コンパートメント内へ突出して運転手の寿命を奪うよう
な危険性が無いようにするためである。
【０００５】既知のように、従来、ステアリングコラム
は支持コラムシース即ちチューブを有する。このような
ステアリングコラムはまた、数個の区分からできてい
て、ステアリングハンドルによりステアリングボックス
及びステアリングギヤを介して車輪を操縦するシャフト
を有する。このシャフトは転がり軸受（最も一般的に
は、ころ軸受又はニードル軸受）を介して少なくとも部
分的に支持シース即ちチューブに装着されて、通常は、
シャフト及び支持シース即ちチューブの共通軸線のまわ
りで回転するが、車両の普通の長手方向軸線に関して大
きな長手方向の成分を有する前方からの衝撃（２５０ｄ
ａＮ程度の所定のしきい値を越えるもの）が加わった場
合は、軸方向の並進運動をするようになされている。
【０００６】このような組立体は、適度なコストを維持
したまま、信頼性がありしかも完全に安全でなければな
らないが、それらの要件は時には両立しない。
【０００７】このようなステアリングコラムは、例え
ば、遊びを無くし、例えば０．０６Ｎｍを越えないトル
クで回転させることができ、車両の平均予測寿命に少な
くとも相当する摩耗寿命を有し、ステアリングロックが
係合したときに２５０Ｎｍのトルクの作用の下に生じる
ような半径方向の圧縮応力に抵抗でき、ステアリングハ
ンドルにより伝達される２．５ｄａＮの負荷の下での
０．２ｍｍを越える変位を生じさせないような強力剛性
を有し、正常作動下では摺動によるシャフトに関する長
手方向並進運動に抵抗でき、所定の限界値を越える軸方
向の負荷に対しては長手方向に「位置ずれ」可能となっ
ていて、激しい衝撃や衝突が生じた場合に運転手がステ
アリングハンドルに強くぶつかって負傷や打撲を起こす
ことがないように運転手の安全性を確保するものでなけ
ればならない。
【０００８】直面する経済的な条件を考慮すると、これ
らすべての条件を満足させることは極めて困難である。
【０００９】このような困難を解決するために普通に利
用される解決策は、円形、円錐又は球形の軌道レースを
有する転がり軸受とは全く異なる極めて特殊な玉軸受、
ころ軸受又はニードル軸受を用いることである。実際、
この種の応用に供する転がり軸受は、例えば多角形形状
（時には、三角形形状）の軌道レースを有する。これら
の軸受は、上述の遊びを与えずに、支持シース即ちチュ
ーブとシャフトとの間の製造誤差に起因する寸法上の変
化を補償することができる。
【００１０】このような解決策は、例えば、フランス国
特許第２，１９３，４４３号及び同第２，５８６，０６
９号各明細書に記載されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの解決
策は全体として満足できるものではない。すなわち、比
較的多数の構成部品を必要とし、比較的複雑で多数回の
装着操作を必要とし、これらすべてがコスト高を招くか
らである。
【００１２】本発明の目的は、支持体（特に、自動車の
ステアリングコラム）にシャフトを装着するための転が
り軸受であって、シャフトと支持体との間の相対回転に
おける１つのみの自由度を通常可能にするが、１５０Ｎ
程度の所定の限界値を越えない軸方向の負荷が加わった
ときには約１０ｍｍ程度の軸方向の変位を許容して転が
り軸受の「収縮」即ち軸方向の「位置ずれ」を生じさ
せ、安全に関する所定のしきい値を越える負荷に対して
はステアリングコラムの移動を妨げないようにして応用
上の安全を確保し、適度なコストで装着及び製造できる
転がり軸受を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段並びに作用効果】本発明に
係る改善した保持器を備えたプレストレスト転がり軸受
は、２つの端部（一方の端部は、所定のしきい値を越え
る負荷が作用したときには軸方向に摺動できるスリーブ
が取り付けられている）間にネック部を有するシャフト
と、このシャフトに対して同軸の支持体との間に配置さ
れるもので、シャフトに関連する内軌道レースと、支持
体に関連する外軌道レースと、外軌道レースに求心半径
方向の応力を加える保持リングと、これら２つの軌道レ
ース間に介挿されてこれら軌道レース上を転がる転がり
部材と、これら転がり部材を保持するためのセルを形成
するように穿孔され２つの縁部を備えた本体を有する保
持器とを具備する。この転がり軸受の注目すべき点は次
の通りである。すなわち、保持器の本体の少なくとも一
方の縁部が支持素子を備え、ネック部が当接素子を備
え、これらの素子が相互作用して、シャフトに関して軸
方向の固定位置に保持器を通常保持するが、所定のしき
い値以下の所定限界値に少なくとも等しい軸方向の負荷
がスリーブを介して保持器に作用したときは、支持素子
の変形後に保持器の軸方向摺動を許容する。
【００１４】上述の型式の本発明の転がり軸受は、特に
自動車のステアリングコラムに適用するとよい。
【００１５】
【実施例】一般に、転がり軸受及び自動車のステアリン
グコラムは周知なので、本発明に直接又は間接に関連す
る事項のみを説明する。
【００１６】以下に説明する実施例及びその変形例にお
いて、同様の素子には同じ参照番号を付す。
【００１７】説明を簡便にするため、本発明に係る転が
り軸受の各構成部品を最初に順次説明し、次いで必要に
応じその製造法を説明し、次いでその装着方法及び作動
を説明する。
【００１８】本発明に係る改善した保持器を備えたプレ
ストレスト転がり軸受を自動車のステアリングコラムに
適用した特定の応用例を説明するが、本発明に係る軸受
はこの応用例のみに限定されないことは言うまでもな
い。
【００１９】特に図３に示すように、自動車のステアリ
ングコラムＤは支持体ＳとシャフトＡとを有し、これら
は同軸的に位置する。シース即ちチューブ等の形をした
支持体Ｓは取り付け具、ひかえ板等を介して駆動部分の
構造体即ちシェル（図示せず）に固定してある。シャフ
トＡの一端に固定したステアリングハンドルは共通軸線
Ｘ−Ｘの回りで回転するようになっており、このシャフ
トは、後に説明する例外的な状況が発生した場合以外
は、通常この共通軸線に沿って並進運動（摺動）できな
い。
【００２０】この構成を達成するため、本発明に係る少
なくとも１つの転がり軸受をシャフトと支持体との間に
配置する。
【００２１】図示のように、本発明に係るプレストレス
ト転がり軸受は内軌道レース１０と、外軌道レース２０
と、保持リング３０と、転がり部材４０と、保持器（ケ
ージ）５０とを有する。
【００２２】図示のように、このような転がり軸受は特
にシャフト（好ましくは、数個の区分を有する）に関連
して使用するためのものであり、特に、例えば滑り、位
置ずれ、座屈、又はせん断や捩れによる破断により変形
したり破断したりする傾向を有するために安全機能が必
要なシャフト区分の１つに関連して使用するためのもの
である。既知の型式のこのシャフト区分は、例えば、２
つの端部Ｅの間に位置した中間のネック部Ｒを有し、好
ましくは、これらの端部は非円形の横断面（例えば、２
つの向き合う平行な平坦部を有する断面）を呈する。２
つの端部Ｅの少なくとも一方はスリーブＭにより一体的
にキャップされ、これらは通常相対的に回転できないし
軸方向にも相対摺動できないが、後述する安全理由のた
めに通常選択した２５０ｄａＮ程度の所定のしきい値を
越える負荷を受けたときには、軸方向に相対摺動でき
る。端部とスリーブとの間のこの解除可能なリンクは、
例えば、上記しきい値を越える負荷が作用したときにせ
ん断により破断できるようなリンクを提供するような射
出成形合成樹脂を用いて形成する。これは普通の技術で
ある。
【００２３】好ましくは、ネック部Ｒは、適当に機械加
工され内軌道レース１０として使用できるように少なく
とも局部的に処理された外表面１１０を有する。ネック
部Ｒは当接素子１２０を具備し、この当接素子の役割に
ついては後述する。この当接素子は、例えば、ネック部
Ｒと端部Ｅとの間の接続部の少なくとも一方に位置した
傾斜部１２１の形をしていてもよいし、又は突出リブ１
２２（１４）や円周溝１２３（１５）の形をしていても
よい。
【００２４】外軌道レース２０は、例えば、普通にスタ
ンピング加工され処理された金属薄板で作ったブッシュ
２１の内表面２１０上に形成される。好ましくは、この
ブッシュの横断面は多角形形状（例えば、頂点が丸くな
った正三角形）を呈する。ブッシュにスリットを設けて
もよい。
【００２５】図示のように、好ましくは、ブッシュ２１
の少なくとも一方の端部は連続的又は不連続的な遠心半
径方向のリップ部２１１を有する。
【００２６】保持リング３０は外軌道レース２０に求心
半径方向の応力又は予応力（プレストレス）を加えるた
めのものである。図示のように、この保持リング３０は
外軌道レース２０とシャフトＡの支持体Ｓとの間に位置
する。好ましくは、この保持リングは適当なショア硬さ
を有するエラストマー合成材料で作る。これは当業界で
既知である。必要なら、保持リング３０は内表面２１０
に外軌道レース２０を担持したブッシュ２１のリップ部
２１１を収納するための１以上のカット部３１を有す
る。２つのリップ部２１１を使用した場合、保持リング
の端部側面を挟んで把持することが可能となる。
【００２７】転がり部材４０は２つの軌道レース１０、
２０間に位置していて回転する。転がり部材４０は好ま
しくはローラ又はニードルで構成する。
【００２８】保持器５０は転がり部材４０を保持するた
めのセル５１１を形成するように穿孔された本体５１を
有し、この本体はまた、装着を容易にするために本体を
切削して形成した長手方向の周辺スリット５１２と、好
ましくはシャフトの方に尖った面取り部５１３（１３）
とを有する。保持器５０は２つの反対側の縁部５２で終
端している。少なくとも一方の縁部５２はネック部の当
接素子１２０と相互作用を行うようになった支持素子５
２０を具備する。
【００２９】ネック部の当接素子１２０と保持器の支持
素子５２０との相互作用は、特にシャフトに関して保持
器を軸方向で通常固定保持するようなものであるが、所
定のしきい値に相当するかこれを越える負荷がスリーブ
を介して特に保持器やブッシュに作用したときに、支持
素子の変形後の例外的に極限的な状況の下で特にシャフ
トに関する保持器の軸方向摺動を許容するようなもので
ある。
【００３０】図面に明示するように、保持器５０の支持
素子５２０は、例えば、円周方向に連続的又は不連続的
な求心半径方向のフランジ５２１の形をしている。この
フランジ５２１は通常リブ１２１（１４）に近接又は接
触して位置するか、溝１２２（１５）に接触して位置す
る。後に明らかとなるが、このフランジ５２１は破断及
び（又は）変形できる。支持素子５２０はまた、少なく
とも１つの長手方向突起（タブ）５２２のようにするこ
とができる。これら各突起は保持器５０の縁部５２に連
結したベース５２２０と、ベース５２２０から延びる比
較的薄いストリップ５２２１と、このストリップ５２２
１の端部における終端バルジ５２２３とを有する。好ま
しくは、各バルジ５２２３は通常傾斜部１２１に対面す
るベベル（傾斜面）５２２４を具備する。必要なら、バ
ルジ５２２３は、例えば開いていて破断可能及び（又
は）伸長可能で変形可能なフープ（リング）５２２５に
連結してもよい。後に明らかとなるが、ストリップ５２
２１は例えば曲げ又は「捩れ」により変形できる。
【００３１】好ましくは、保持器は、従来から周知のよ
うに、モールド成形（例えば、射出成形）により合成材
料から作る。
【００３２】本発明に係る転がり軸受のすべての構成部
品を一緒に結合し、組立て、図示のように装着する。
【００３３】次に、本発明に係る転がり軸受の作動を説
明する。
【００３４】初期状態においては、通常の作動位置で、
本発明に係る転がり軸受は図３Ａ、４Ａ、５に示すよう
な状態にある。このような状態において、ネック部の当
接素子及び保持器の支持素子は相互に接触し、転がり部
材を２つの軌道レースに関して（特に、シャフトに関連
する内軌道レースに関して）所定の長手方向位置に保持
する。この明細書において、軸方向に相対的に固定され
るということは、１ミリメートルの十数分の１の（好ま
しくは、１ミリメートルを越えない）クリアランス（許
容誤差）までは許すということを意味する。
【００３５】例えば２５０ｄａＮ程度の所定のしきい値
を越える軸方向長手方向の成分を有する激しい衝撃が生
じた場合は、上述のように、シャフトＡの区分の端部Ｅ
に連結したスリーブＭはシャフトから分離し、このスリ
ーブは摺動して図示のような転がり軸受の保持器又はブ
ッシュに衝突する。移動中のスリーブは例えば保持リン
グを押圧し、次いで転がり部材及び（又は）保持器を押
圧する。
【００３６】図３Ｂ、３Ｃに明示するように、次いで、
支持素子が当接素子に関して摺動し、当接素子上を通過
するか、当接素子に直接ぶつかって破断するか、当接素
子に連結した素子にぶつかって破断する。実際、この実
施例においては、ストリップは独立の変形可能な梁のよ
うな振る舞いを行う。
【００３７】別の実施例としては、スリーブのスラスト
の効果の下に、フランジ状の支持素子は図４Ｂに示すよ
うに破断するか、弾性変形又は非弾性変形によりリブ又
は溝から逃れる。
【００３８】本発明に係る転がり軸受の「位置ずれ」は
上記所定のしきい値以下の所定の限界値を越えない軸方
向の負荷により生じる。
【００３９】好ましくは、転がり軸受の「位置ずれ」即
ち「収縮」は、所謂安全ステアリングコラムの連結を解
除するような２５０ｄａＮ以下の１５０Ｎ程度の軸方向
負荷により生じる。
【００４０】明らかなように、シャフトの少なくとも一
方の端部に関して半径方向にへこんだ溝又はリブを設け
ることにより、スリーブの摺動を妨げることはない。こ
れらのリブ又は溝は、例えばシャフトの区分のまわりに
容易に形成できるが、シャフトの長さが作動上の安全性
に寄与できるようなものである場合は溝を設けるのは好
ましくない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る転がり軸受の一部の部
分斜視図である。
【図２】本発明の別の実施例に係る転がり軸受の一部の
図１と同様の斜視図である。
【図３】図１に示す構成部品を用いて既知の型式の自動
車のステアリングコラムに適用した本発明に係る転がり
軸受の上半分の部分縦断面図で、図３Ａは正常状態を示
し、図３Ｂ及び図３Ｃは例外的な位置ずれ状態を示す図
である。
【図４】図３と同様の図であるが、本発明に係る転がり
軸受が図２の構成部品を備えたもので、図４Ａは正常状
態を示し、図４Ｂは例外的な位置ずれ状態を示す図であ
る。
【図５】図２、４の実施例の変形例を示す部分拡大断面
図である。
【符号の説明】
Ａ シャフト Ｒ ネック部 Ｅ 端部 Ｍ スリーブ １０ 内軌道レース ２０ 外軌道レース ２１ ブッシュ ３０ 保持リング ４０ 転がり部材 ５０ 保持器 ５１ 本体 ５２ 縁部 １１０ 外表面 １２０ 当接素子 １２１ 傾斜部 １２２ リブ １２３ 溝 ２１０ 内表面 ２１１ リップ部 ５１１ セル ５１２ スリット ５１３ 面取り部 ５２０ 支持素子 ５２１ フランジ ５２２ 突起 ５２２０ ベース ５２２１ ストリップ ５２２３ バルジ ５２２４ ベベル ５２２５ リング

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 改善した保持器を備え、所定のしきい値
    を越える負荷を受けたときに軸方向に摺動できるスリー
    ブが取り付けられた一端部、及び他端部により境界を定
    められたネック部を有するシャフトと、支持体との間に
    介挿されるようになったプレストレスト転がり軸受であ
    って、前記シャフトに関連する内軌道レース（１０）
    と、前記支持体に関連する外軌道レース（２０）と、こ
    の外軌道レース（２０）に半径方向の求心応力を加える
    保持リング（３０）と、前記２つの軌道レース（１０、
    ２０）間に介挿されてこれら軌道レース上を転がる転が
    り部材（４０）と、これら転がり部材（４０）を保持す
    るためのセル（５１１）を形成するように穿孔され２つ
    の縁部（５２）を備えた本体（５１）を有する保持器
    （５０）とを具備したプレストレスト転がり軸受におい
    て、 少なくとも一方の前記縁部（５２）が支持素子（５２
    ０）を具備し、前記ネック部が、この支持素子（５２
    ０）と共働して、特に前記シャフトに関して軸方向で固
    定された状態で前記保持器（５０）を適所に保持するよ
    うになっており、しかも、前記スリーブが同保持器（５
    ０）に遭遇して前記所定のしきい値より小さな一定の限
    界値に少なくとも等しい軸方向の負荷を生じさせたとき
    に、当該支持素子（５２０）の変形後に同保持器（５
    ０）の軸方向摺動を許容するようになった当接素子（１
    ２０）を具備することを特徴とするプレストレスト転が
    り軸受。
  2. 【請求項２】 前記支持素子（５２０）が求心半径方向
    のフランジ（５２１）を有し、前記当接素子（１２０）
    が、前記フランジ（５２１）に通常接触するリブ（１２
    ２）又は溝（１２３）を有することを特徴とする請求項
    １の転がり軸受。
  3. 【請求項３】 前記支持素子（５２０）が、前記縁部
    （５２）に接続したベース（５２２０）と、このベース
    （５２２０）から延びるストリップ（５２２１）と、こ
    のストリップ（５２２１）の他端に設けた終端バルジ
    （５２２３）とで構成した少なくとも１つの長手方向の
    突起（５２２）を有し、前記当接素子（１２０）が、前
    記ネック部と一方の端部との接続部において、傾斜部
    （１２１）を有することを特徴とする請求項１又は２の
    転がり軸受。
  4. 【請求項４】 前記バルジ（５２２３）が前記傾斜部
    （１２１）に通常対面したベベル（５２２４）を具備す
    ることを特徴とする請求項３の転がり軸受。
  5. 【請求項５】 前記バルジ（５２２３）がリング（５２
    ２５）に接続されていることを特徴とする請求項３又は
    ４の転がり軸受。
  6. 【請求項６】 前記本体（５１）の外縁部（５２）が前
    記シャフトに向かって先細りとなった面取り部（５１
    ３）を具備することを特徴とする請求項３ないし５のい
    ずれかに記載の転がり軸受。
  7. 【請求項７】 前記保持器（５０）が長手方向の周辺ス
    リット（５１２）を具備することを特徴とする請求項１
    ないし６のいずれかに記載の転がり軸受。
  8. 【請求項８】 前記保持器（５０）がモールド合成材料
    で形成されていることを特徴とする請求項１ないし７の
    いずれかに記載の転がり軸受。
  9. 【請求項９】 前記外軌道レース（２０）が薄いブッシ
    ュ（２１）の内表面により構成されていることを特徴と
    する請求項１ないし８のいずれかに記載の転がり軸受。
  10. 【請求項１０】 前記ブッシュ（２１）の横断面が多角
    形形状を呈することを特徴とする請求項１ないし９のい
    ずれかに記載の転がり軸受。
  11. 【請求項１１】 前記保持リング（３０）をエラストマ
    ー材料で形成したことを特徴とする請求項１ないし１０
    のいずれかに記載の転がり軸受。
  12. 【請求項１２】 前記ブッシュ（２１）がその終端部の
    少なくとも一方に遠心半径方向のリップ部（２１１）を
    備え、前記保持リング（３０）が必要ならこのリップ部
    （２１１）を受け入れるカット部（３１）を有すること
    を特徴とする請求項９ないし１１のいずれかに記載の転
    がり軸受。
  13. 【請求項１３】 前記転がり部材（４０）を針状ころと
    したことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに
    記載の転がり軸受。
  14. 【請求項１４】 前記内軌道レース（１０）が前記ネッ
    ク部の円筒状外表面（１１０）により構成されているこ
    とを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の
    転がり軸受。
  15. 【請求項１５】 請求項１ないし１４のいずれかに記載
    の転がり軸受を適用した陸上走行自動車のステアリング
    コラム。
JP6044052A 1993-04-14 1994-03-15 プレストレスト転がり軸受 Withdrawn JPH0712120A (ja)

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