JP2024053432A - ストラットベアリング装置、及び車両のストラット式サスペンション - Google Patents

Abstract

【課題】ストラットベアリング装置が径方向（ラジアル方向）の荷重を受けた場合の上側ケースと下側ケースの芯ずれや、上側ケース又は下側ケースの真円度の影響によってシール性が低下することを抑制し、変動する偏荷重（ラジアル方向、アキシャル方向）を受けても摩擦トルクが増大しないストラットベアリング装置を提供する。【解決手段】外径側シール９は、下側ケース３に固定される基部９Ａと、基部９Ａから張り出し、上側ケース２の摺動面Ｂを摺動する二股状のシールリップＡからなる。摺動面Ｂは径方向Ｒへ延びる。二股状のシールリップＡは、基部９Ａの径方向内方ＲＩの部分から軸方向Ｊ及び径方向内方ＲＩへ張り出す内径側シールリップ９Ｂと、基部９Ａの径方向外方ＲＯの部分から軸方向Ｊ及び径方向外方ＲＯへ張り出す外径側シールリップ９Ｃとからなるアキシャルリップである。【選択図】図２

Description

本発明は、車両のストラット式サスペンションに用いるストラットベアリング装置に関する。

車体に対する車輪の支持をコイルスプリングにより行うとともに、上下振動を吸収するためにショックアブソーバを備えたサスペンションとして、ショックアブソーバを内蔵した伸縮する柱（ストラット）を車軸に固定してなるストラット式サスペンションがある。前記ストラット式サスペンションは、主に乗用車の前輪用として広く使用されている。

前記ストラット式サスペンションの上部に用いるストラットベアリング装置として、上側ケース、下側ケース、上側軌道輪、下側軌道輪、転動体、及び、二股状の外径側シール（例えば、特許文献１の外側シール６０、特許文献２のシール３２）等を有するものがある（例えば、特許文献１及び２参照）。

前記ストラットベアリング装置の二股状の外径側シールは、下側ケースにオーバーモールドされており、基部から延びて上側ケースに接触する、ラジアルリップ（例えば、特許文献１のラジアル方向リップ７０、及び特許文献２の第１のシールリップ３４）、及びアキシャルリップ（例えば、特許文献１のアキシャル方向リップ８０、及び特許文献２の第２のシールリップ３６）からなる。

特許文献１及び２の前記二股状の外径側シールにおけるラジアルリップ及びアキシャルリップは、両方とも径方向外方へ張り出している。

特許第６１９８４４１号公報 独国実用新案第２０２０１０００８７６９号明細書

前記ストラットベアリング装置は、前記ストラット式サスペンションの構造上、コイルスプリングの仕様や車両の走行状態により、下方に位置するコイルスプリングから、変動する偏荷重を受ける。すなわち、前記ストラットベアリング装置は、アキシャル方向の荷重だけでなく、ラジアル方向の荷重も受ける。

前記ストラットベアリング装置において、アキシャル方向の荷重が大きい場合は、ラジアル方向の荷重を受けても、転動体が転動する上側軌道輪及び下側軌道輪は芯ずれしにくい。それに対してアキシャル方向の荷重が小さい場合は、上側軌道輪及び下側軌道輪で転動体を挟み込む力が弱いため、ラジアル方向の荷重を受けると、上側軌道輪を支持する上側ケースと下側軌道輪を支持する下側ケースとが簡単に芯ずれする可能性がある。

上側ケースに対して下側ケースが芯ずれすると、二股状の外径側シールのラジアルリップの締め代が周方向で大きく変動する。それにより、前記締め代が減少してシール性に影響するおそれや、前記締め代が増加して摩擦トルクが増大するおそれがある。

また、上側ケース及び下側ケースが合成樹脂からなる射出成形品である場合、それらの
真円度の精度が出にくいため、前記真円度を考慮してラジアルリップの締め代を設定する必要があるので設計の自由度が低下する。

以上のような二股状の外径側シールにおけるラジアルリップに内在する課題を解決するために、例えば特許文献１のような二股状のリップの両方を径方向外方へ張り出すアキシャルリップとし、上側ケースのラジアル方向の単一面に対してアキシャル方向に接触させた場合について検討する。その場合、前記コイルスプリングから入力されるアキシャル方向の偏荷重に起因する上側ケース及び／又は下側ケースの部分的な変形により、上側ケースと下側ケースとのアキシャル方向の隙間が変動する。前期隙間が小さくなった際には締め代が増加し、前記二股状のリップの変形が過大になってリップ同士が接触して摩擦トルクが増大するおそれがある。

本発明は、ストラットベアリング装置が径方向（ラジアル方向）の荷重を受けた場合の上側ケースと下側ケースの芯ずれや、上側ケース又は下側ケースの真円度の影響によってシール性が低下することを抑制し、変動する偏荷重（ラジアル方向、アキシャル方向）を受けても摩擦トルクが増大しないストラットベアリング装置を提供することを目的とする。

本発明に係るストラットベアリング装置は、上側ケース及び下側ケースと、前記上側ケースに保持される上側軌道輪と、前記下側ケースに保持される下側軌道輪と、前記上側軌道輪及び前記下側軌道輪間を転動する転動体と、前記転動体の径方向外方に位置する外径側シールとを備えたストラットベアリング装置である。前記外径側シールは、前記上側ケース及び前記下側ケースの一方に固定される基部と、前記基部から張り出し、前記上側ケース及び前記下側ケースの他方の摺動面を摺動する二股状のシールリップとからなる。前記摺動面は径方向へ延びる。前記二股状のシールリップは、前記基部の径方向内方の部分から軸方向及び径方向内方へ張り出す内径側シールリップと、前記基部の径方向外方の部分から軸方向及び径方向外方へ張り出す外径側シールリップとからなるアキシャルリップである。

このような構成によれば、上側ケース又は下側ケースに取り付けられた外径側シールの二股状のシールリップがアキシャルリップであるので、ストラットベアリング装置が径方向（ラジアル方向）の荷重を受けて上側ケースに対して下側ケースが芯ずれしても、二股状のシールリップの締め代が周方向で大きく変動することがない。したがって、前記締め代が減少してシール性に影響するおそれや、前記締め代が増加して摩擦トルクが増大するおそれがない。

また、二股状のシールリップの内径側シールリップは基部の径方向内方の部分から軸方向及び径方向内方へ張り出し、二股状のシールリップの外径側シールリップは基部の径方向外方の部分から軸方向及び径方向外方へ張り出す。すなわち、内径側シールリップと外径側シールリップとは、基部から軸方向へ離間する方向へ行くにしたがって間隔が広がる断面形状を成す。したがって、軸方向（アキシャル方向）の荷重が増大しても二股状のシールリップ同士が接触することがない。二股状のシールリップの間にグリースを溜めることができる閉じた空間が形成されるので、摺動面に対する二股状のシールリップの摺動性を長期間にわたって維持できる。

また、外径側シールは転動体の径方向外方に位置し、外径側シールの内径側シールリップは、その先端が転動体に近づくように径方向内方へ張り出した形態で摺動面を摺動する。転動体から径方向外方へ押し出されたグリースは、径方向内方へ張り出した内径側シールリップの先端部に当て止めされる。したがって、内径側シールリップにより、前記グリ
ースがストラットベアリング装置の外部へ漏れ出すことを防止できる。

ここで、前記上側ケース及び前記下側ケースは合成樹脂からなる射出成形品であるのが好ましい実施態様である。

このような構成によれば、二股状のシールリップがアキシャルリップであり、ラジアルリップが無いので、上側ケース及び下側ケースが合成樹脂からなる射出成形品である場合に、上側ケース及び下側ケースの真円度を考慮してラジアルリップの締め代を設定する必要がない。したがって、設計の自由度が低下しない。

また、前記摺動面は、径方向の単一面であるのが好ましい実施態様である。

外径側シールを配置するスペースが小さい等の制約がある場合に、アキシャルリップである二股状のシールリップが摺動する摺動面を、径方向の単一面にすることが考えられる。二股状のシールリップを上側ケース又は下側ケースの単一の摺動面に接触させた場合において、コイルスプリングから入力される軸方向（アキシャル方向）の偏荷重に起因する上側ケース及び／又は下側ケースの部分的な変形により、上側ケースと下側ケースとの軸方向の隙間が変動し、前期隙間が小さくなることで締め代が増加し、二股状のシールリップの変形が過大になっても、リップ同士が接触して摩擦トルクが増大するおそれがない。

本発明に係る車両のストラット式サスペンションは、前記ストラットベアリング装置を備える。

以上のとおり、本発明に係るストラットベアリング装置によれば、ストラットベアリング装置が径方向（ラジアル方向）の荷重を受けて上側ケースに対して下側ケースが芯ずれしても、シール性が悪化することなく、摩擦トルクが増大しない。また、軸方向（アキシャル方向）の偏荷重を受けてもリップ同士が接触しないので、リップ同士の接触による摩擦トルクの増大は発生しない。

本発明の実施の形態に係るストラットベアリング装置を備えた車両のストラット式サスペンションの部分断面概略図である。 前記ストラットベアリング装置、及び、ばね支持部品を示す要部拡大縦断面図である。 外径側シール単体の要部拡大断面図である。 外径側シールの二股状のシールリップが摺動する摺動面が径方向の単一面である例を示す要部拡大断面図である。 シールを上側ケースに取り付けた例を示す要部拡大縦断面図である。

次に本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明する。

本明細書において、ストラットベアリング装置１の回転軸Ｏ（図１参照）に平行な方向を「軸方向」（例えば、図１の矢印Ｊ参照）、回転軸Ｏに直交する方向を「径方向」（例えば、図１の矢印Ｒ参照）という。また、本明細書において、回転軸Ｏに近づく径方向を「径方向内方」（例えば、図１の矢印ＲＩ参照）、回転軸Ｏから遠ざかる径方向を「径方向外方」（例えば、図１の矢印ＲＯ参照）という。回転軸Ｏの方向に対して「周方向」を定義する。

＜ストラット式サスペンション＞
図１に示す車両のストラット式サスペンションＳは、ショックアブソーバを内蔵した伸縮するストラット１０を、図示しない車軸に固定し、アッパーマウント１６を車体に固定した状態で使用される。

ストラット式サスペンションＳの上部には、車体を支えながらステアリング操作により操舵輪の方向が変化する分だけ揺動回転するストラットベアリング装置１を備える。ストラットベアリング装置１の揺動角度は、車輪の許容操舵角度に対応して定まるものであり、例えば４０°以上５０°以下の範囲に設定される。

ストラット１０の径方向外方ＲＯには、サスペンションスプリングであるコイルスプリング１１、及び砂等の異物からショックアブソーバのオイルシールを保護するためのダストブーツ１２が設けられる。ストラット式サスペンションＳは、コイルスプリング１１の上端を支持するばね支持部品１３を備える。ばね支持部品１３は、図２に示すように、アッパースプリングシート１４及びアッパーインシュレータ１５からなる。

＜ストラットベアリング装置＞
図１及び図２に示すように、ストラットベアリング装置１は、上側ケース２及び下側ケース３、上側軌道輪４及び上側軌道輪５、転動体６、保持器７、並びに、下側ケース３に取り付けた内径側シール８及び外径側シール９等を備える。内径側シール８は転動体６の径方向内方ＲＩに位置し、外径側シール９は転動体６の径方向外方ＲＯに位置する。

上側ケース２はストラット１０の上端部に固定され、下側ケース３はアッパースプリングシート１４を上方から受ける。上側軌道輪４は上側ケース２に保持され、下側軌道輪５は下側ケース３に保持される。転動体６は上側軌道輪４及び下側軌道輪５間を転動し、保持器７は隣り合う転動体６同士が接触しないように保持する。

上側軌道輪４及び下側軌道輪５、並びにアッパースプリングシート１４は鋼からなり、鋼板からプレス加工で成形され、加工後に焼き入れ硬化させる。上側ケース２及び下側ケース３は合成樹脂からなり、内径側シール８及び外径側シール９はエラストマーからなる。

上側ケース２及び下側ケース３に用いる合成樹脂は、例えばポリアミド系（PA66,PA46,PA612,PA6,PA9T,PA10T等）であり、強化繊維として例えばガラス繊維（GF）を２０～６０重量％含有する。上側ケース２及び下側ケース３は射出成形により製造される。

内径側シール８及び外径側シール９に用いるエラストマーは、熱可塑製エラストマー（TPE）として、TPS（スチレン系）、TPO（オレフィン系）、TPU（ウレタン系）、TPA（アミド系）、TPEE（エステル系）等であり、ゴム材料として、ニトリルゴム（NBR）、水素化ニトリルゴム（HNBR）、アクリルゴム（ACM）、エチレン・アクリルゴム（AEM）、フッ素ゴム（FKM,FPM）、シリコーンゴム（VQM）等である。ゴム材料は、１種、あるいは２種以上のゴムを適当にブレンドして使用することができる。

＜外径側シール＞
図２のストラットベアリング装置１に組み込まれた外径側シール９、及び図３の外径側シール９単体に示すように、外径側シール９は、下側ケース３に固定される基部９Ａと、基部９Ａから張り出す二股状のシールリップＡとからなる。二股状のシールリップＡは、上側ケース２の、径方向Ｒへ延びる摺動面Ｂを摺動するアキシャルリップである。

二股状のシールリップＡは、基部９Ａの径方向内方ＲＩの部分から軸方向Ｊ及び径方向
内方ＲＩへ張り出す内径側シールリップ９Ｂと、基部９Ａの径方向外方ＲＯの部分から軸方向Ｊ及び径方向外方ＲＯへ張り出す外径側シールリップ９Ｃとからなる。

内径側シールリップ９Ｂと外径側シールリップ９Ｃとは、基部９Ａから軸方向Ｊへ離間する方向へ行くにしたがって間隔が広がる略Ｖ字状の断面形状を成す。それにより、内径側シールリップ９Ｂと外径側シールリップ９Ｃとの間にグリースを溜めることができる閉じた空間Ｄ（図２）が形成される。

外径側シール９は転動体６の径方向外方ＲＯに位置し、外径側シール９の内径側シールリップ９Ｂは、その先端が転動体６に近づくように径方向内方ＲＩへ張り出した形態で摺動面Ｂを摺動する。転動体６から径方向外方ＲＯへ押し出されたグリースは、径方向内方ＲＩへ張り出した内径側シールリップ９Ｂの先端部に当て止めされる。

＜変形例＞
以上の説明におけるストラットベアリング装置１おいて、図４に示すように、径方向Ｒへ延びる摺動面Ｂのうち、二股状のシールリップＡが摺動する摺動面Ｂを単一の面にしてもよい。それにより、外径側シール９を配置するスペースが小さい等の制約がある場合に好適になる。

以上の説明におけるストラットベアリング装置１おいては、内径側シール８及び外径側シール９を下側ケース３に取り付けているが、本発明はこのような構成に限定されない。内径側シール８及び外径側シール９を上側ケース２に取り付けてもよい。

図５は、内径側シール８及び外径側シール９を上側ケース２に取り付けた例を示している。図５の外径側シール９は、上側ケース２に固定される基部９Ａと、基部９Ａから張り出す二股状のシールリップＡとからなる。二股状のシールリップＡは、下側ケース３の、径方向Ｒへ延びる摺動面Ｃを摺動するアキシャルリップである。図５において、図２及び図４と同一符号の部品又は部分は、図２及び図４と同一又は相当する部品又は部分を示している。

以上の説明においては、上側ケース２及び下側ケース３が合成樹脂製である場合、すなわち、摺動面Ｂ，Ｃが合成樹脂の表面である場合を示したが、本発明はこのような構成に限定されない。上側ケース２及び下側ケース３は金属製であってもよい。その場合、シールリップ９Ｂ，９Ｃが摺動する摺動面Ｂ，Ｃは金属の表面になる。

＜作用効果＞
本発明の実施の形態に係るストラットベアリング装置１によれば、上側ケース２又は下側ケース３に取り付けられた外径側シール９の二股状のシールリップＡがアキシャルリップであるので、ストラットベアリング装置1が径方向（ラジアル方向）Ｒの荷重を受けて上側ケース２に対して下側ケース３が芯ずれしても、二股状のシールリップＡの締め代が周方向で大きく変動することがない。したがって、前記締め代が減少してシール性に影響するおそれや、前記締め代が増加して摩擦トルクが増大するおそれがない。

また、二股状のシールリップＡの内径側シールリップ９Ｂは基部９Ａの径方向内方ＲＩの部分から軸方向Ｊ及び径方向内方ＲＩへ張り出し、二股状のシールリップＡの外径側シールリップ９Ｃは基部９Ａの径方向外方ＲＯの部分から軸方向Ｊ及び径方向外方ＲＯへ張り出す。すなわち、内径側シールリップ９Ｂと外径側シールリップ９Ｃとは、基部９Ａから軸方向Ｊへ離間する方向へ行くにしたがって間隔が広がる断面形状を成す。

したがって、軸方向（アキシャル方向）Ｊの荷重が増大しても二股状のシールリップＡ
の内径側シールリップ９Ｂと外径側シールリップ９Ｃとが接触することがない。内径側シールリップ９Ｂと外径側シールリップ９Ｃとの間にグリースを溜めることができる閉じた空間Ｄが形成されるので、摺動面Ｂ，Ｃに対する二股状のシールリップＡの摺動性を長期間にわたって維持できる。

また、外径側シール９は転動体６の径方向外方ＲＯに位置し、外径側シール９の内径側シールリップ９Ｂは、その先端が転動体６に近づくように径方向内方ＲＩへ張り出した形態で摺動面Ｂ，Ｃを摺動する。転動体６から径方向外方ＲＯへ押し出されたグリースは、径方向内方ＲＩへ張り出した内径側シールリップ９Ｂの先端部に当て止めされる。したがって、内径側シールリップ９Ｂにより、前記グリースがストラットベアリング装置１の外部へ漏れ出すことを防止できる。

また、二股状のシールリップＡがアキシャルリップであり、ラジアルリップが無いので、上側ケース２及び下側ケース３が合成樹脂からなる射出成形品である場合に、上側ケース２及び下側ケース３の真円度を考慮してラジアルリップの締め代を設定する必要がない。したがって、設計の自由度が低下しない。

また、図４に示すように二股状のシールリップＡを上側ケース２の単一の摺動面Ｂに接触させた場合、及び、図５に示すように二股状のシールリップＡを下側ケース３の単一の摺動面Ｃに接触させた場合において、コイルスプリング１１から入力される軸方向（アキシャル方向）Ｊの偏荷重に起因する上側ケース２及び／又は下側ケース３の部分的な変形により、上側ケース２と下側ケース３との軸方向Ｊの隙間が変動し、前期隙間が小さくなることで締め代が増加し、二股状のシールリップＡの変形が過大になっても、リップ同士が接触して摩擦トルクが増大するおそれがない。

以上の実施の形態の記載はすべて例示であり、これに制限されるものではない。本発明の範囲から逸脱することなく種々の改良及び変更を施すことができる。

１ ストラットベアリング装置
２ 上側ケース
３ 下側ケース
４ 上側軌道輪
５ 下側軌道輪
６ 転動体
７ 保持器
８ 内径側シール
９ 外径側シール
９Ａ 基部
９Ｂ 内径側シールリップ
９Ｃ 外径側シールリップ
１０ ストラット
１１ コイルスプリング
１２ ダストブーツ
１３ ばね支持部品
１４ アッパースプリングシート
１５ アッパーインシュレータ
１６ アッパーマウント
Ａ 二股状のシールリップ
Ｂ，Ｃ 摺動面
Ｄ 閉じた空間
Ｊ 軸方向
Ｏ 回転軸
Ｒ 径方向
ＲＩ 径方向内方
ＲＯ 径方向外方
Ｓ ストラット式サスペンション

Claims (4)

1. 上側ケース及び下側ケースと、前記上側ケースに保持される上側軌道輪と、前記下側ケースに保持される下側軌道輪と、前記上側軌道輪及び前記下側軌道輪間を転動する転動体と、前記転動体の径方向外方に位置する外径側シールと、
   を備えたストラットベアリング装置であって、
   前記外径側シールは、
   前記上側ケース及び前記下側ケースの一方に固定される基部と、
   前記基部から張り出し、前記上側ケース及び前記下側ケースの他方の摺動面を摺動する二股状のシールリップとからなり、
   前記摺動面は径方向へ延び、
   前記二股状のシールリップは、
   前記基部の径方向内方の部分から軸方向及び径方向内方へ張り出す内径側シールリップと、
   前記基部の径方向外方の部分から軸方向及び径方向外方へ張り出す外径側シールリップとからなる、
   アキシャルリップである、
   ストラットベアリング装置。
2. 前記上側ケース及び前記下側ケースは合成樹脂からなる射出成形品である、
   請求項１に記載のストラットベアリング装置。
3. 前記摺動面は、径方向の単一面である、
   請求項１に記載のストラットベアリング装置。
4. 請求項１～３の何れか１項に記載のストラットベアリング装置を備えた車両のストラット式サスペンション。
   

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