JP7270416B2

JP7270416B2 - スラスト軸受

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Publication number: JP7270416B2
Application number: JP2019039529A
Authority: JP
Inventors: 浩樹谷村
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2019-03-05
Filing date: 2019-03-05
Publication date: 2023-05-10
Anticipated expiration: 2039-03-05
Also published as: JP2020143708A; WO2020179598A1

Description

本発明は、自動車、フォークリフト等のサスペンション、ステアリング等に用いられるキングピン用のスラスト軸受に関する。

従来、自動車、フォークリフト等のサスペンション、ステアリング等に用いられるキングピン部には、キングピンから負荷されるスラスト荷重を受け、このキングピンをキングピン軸に対して回転可能に支持するスラスト軸受が適用されている（例えば、特許文献１の図４参照）。

このスラスト軸受は、図７に示すように、軸軌道盤２１の軌道溝２３とハウジング軌道盤２２の軌道溝２４との間に玉２５を介在し、軸軌道盤２１に端面２７と周壁２８からなるケース２６を嵌め合わせたものである。

ケース２６は、端面２７により軸軌道盤２１の背面をカバーし、周壁２８により軸軌道盤２１およびハウジング軌道盤２２の外周面をカバーする。ハウジング軌道盤２２は、周壁２８との間で相対回転が可能となるわずかなすき間が形成される。ハウジング軌道盤２２の外径面とケース２６の周壁２８との間にシール部材３０が介在する。

シール部材３０は、環状の芯金３１の外径面にシール用弾性体３２をモールドしたものである。芯金３１は、両端部にＬ形屈曲部３１ａと逆Ｌ形屈曲部３１ｂを有するものである。シール用弾性体３２は、ラジアル方向に突き出たリップ３２ａと、アキシアル方向に突き出た凸部３２ｂを有する。芯金３１のＬ形屈曲部３１ａがハウジング軌道盤２２の外径面に形成された段部２２ａに係合される。

ケース２６の周壁２８にリップ３２ａが摺接しており、その周壁２８の周縁部に設けたカシメ部２９が、シール用弾性体３２と非接触状態に加締められている。ケース２６のカシメ部２９により、軸軌道盤２１とハウジング軌道盤２２とが相対回転可能に、軸軌道盤２１、ハウジング軌道盤２２および玉２５が一体化される。

また、上記スラスト軸受は、軸軌道盤２１の内径面の背面側コーナー部とケース２６の端面２７との間にＯリング３３が介在している。

上記のスラスト軸受は、ケース２６の周壁２８とリップ３２ａとの間、凸部３２ｂとハウジング軌道盤２２の背面側に取り付けられる相手部材（図示省略）との間、およびケース２６とＯリング３３との間に接触シールが形成されている。これらの接触シールにより、上記スラスト軸受のシール性の向上が図られている。

また、図８に示すように、上記スラスト軸受として、ハウジング軌道盤２２とケース２６のカシメ部２９との間、およびハウジング軌道盤２２の背面と上述の相手部材との間にＯリング３４、３５を設けたものも従来から知られている（特許文献１の図１参照）。

特開２００７－３０９３５２号公報

図７に示すスラスト軸受では、その組み立てに手間が掛かるものである。すなわち、まず、ケース２６にＯリング３３および軸軌道盤２１を圧入し、複数の玉２５を軌道溝２３内に配置する。その後、シール部材３０を装着したハウジング軌道盤２２をケース２６内に嵌め合わせ、ケース２６の周壁２８の周縁部を加締めてカシメ部２９を形成する必要があった。

また、図８に示すスラスト軸受でも、ハウジング軌道盤２２にシール部材３０を装着する必要はないが、その代わりにＯリング３４、３５をハウジング軌道盤２２に装着する必要があり、その組み立てに手間が掛かるものである。

そこで、この発明の課題は、シール性を確保しつつ、容易に組み立てることができるスラスト軸受を提供することである。

上記の課題を解決するために、この発明に係るスラスト軸受は、軌道溝を有する軸軌道盤と、軌道溝を有するハウジング軌道盤と、前記軸軌道盤の軌道溝と前記ハウジング軌道盤の軌道溝との間に介在する転動体と、前記軸軌道盤に嵌り合う筒状のケースとを備え、前記ケースが前記軸軌道盤の背面を覆う環状の端面部と、前記端面部の外周部に設けられ、前記軸軌道盤に嵌り合う筒状の周壁部と、前記周壁部の周縁部に形成されるカシメ部とを有し、前記周壁部と前記ハウジング軌道盤との間に、その周壁部とハウジング軌道盤とが相互回転可能となるすき間が形成され、前記ハウジング軌道盤の外周面の背面側に面取り部が形成され、前記面取り部と前記ケースのカシメ部が対向するスラスト軸受において、前記端面部が前記軸軌道盤の背面に接触する第一シール部を有し、前記カシメ部が前記ハウジング軌道盤の面取り部に摺接する第二シール部を有する構成を採用することができる。

この構成のケースを軸軌道盤に嵌め合わせ、転動体およびハウジング軌道盤を嵌め合わせて、ケースのカシメ部を加締めると、ケースの端面部と軸軌道盤の背面との間に第一シール部による接触シールが形成され、カシメ部とハウジング軌道盤の面取り部との間に第二シール部による接触シールが形成される。

シール性を効果的に向上させるために、前記第二シール部が弾性体から形成される内リップを有する構成を採用すると、ハウジング軌道盤の回転に伴う、ハウジング軌道盤の面取り部の微小な変位に追従して複数の内リップがそれぞれ摺接する。さらに、シール性の向上を図るために、前記内リップが径方向に並んで複数形成されている構成を採用することができる。

上記構成において、前記第二シール部が前記弾性体から形成される外リップを有し、前記外リップが径方向外向きにかつ軸方向外向きに延び出しており、前記外リップの周縁部が前記ハウジング軌道盤の背面よりも軸方向外側に位置している構成を採用することができる。この構成の外リップと、ハウジング軌道盤の背面側に取り付けられる相手部材との間に接触シールが形成される。

前記第二シール部の内リップが周方向一部に形成される切り欠き部を有する構成を採用することができる。ここで、ケースのカシメ部を加締める際に、縮径する第二シールの内リップが撓んで波打つことがある。この構成では、内リップの波打ちを防止し、シール性を維持することができる。

前記カシメ部が前記ハウジング軌道盤の面取り部に摺接する第三シール部を有し、前記第三シール部が前記弾性体から形成されるリップを有し、そのリップが周方向の一部に形成される切り欠き部を有し、前記第二シール部の内リップの切り欠き部と、前記第三シール部のリップの切り欠き部は、それぞれ異なる周方向位置に配置されている構成を採用することができる。

この構成では、カシメ部には、少なくとも第二シール部の内リップおよび第三シール部のリップのいずれか一方が周方向に沿って存在している。このため、カシメ部とハウジング軌道盤との間のシール性を確保することができる。

また、前記第一シール部が弾性体から形成されるリップを有し、そのリップが前記軸軌道盤の内周部よりも径方向内側に延び出している構成を採用することができる。この第一シール部のリップがスラスト軸受に挿通する軸体に接触し、その軸体とケースの端面部との間に接触シールが形成される。

また、前記第一シール部のリップが軸方向に並んで複数形成されている構成を採用すると、スラスト軸受に挿通する軸体とケースの端面部との間に形成される接触シールのシール性を向上させることができる。

この発明は、ケースの端面部に第一シール部が設けられ、周壁部に第二シール部が設けられているので、ケースの周壁部を軸軌道盤に嵌め合わせて、カシメ部を加締めることにより、シール性を確保しつつ、容易に軸受を組み立てることができる。

この発明の第一実施形態に係るスラスト軸受を示す断面図（ａ）同上の第一シール部を示す拡大断面図、（ｂ）同上の第二シール部を示す拡大断面図（ａ）同上のケースの加工前状態を示す断面図、（ｂ）同上のケースの加工前状態を示す平面図、（ｃ）同上のケースを示す断面図（ａ）同上の第一シール部の他の形態を示す拡大断面図、（ｂ）同上の第二シール部の他の形態を示す拡大断面図、（ｃ）同上の第二シール部のさらに他の形態を示す拡大断面図（ａ）この発明の第二実施形態に係るスラスト軸受の第二シール部を示す拡大断面図、（ｂ）同上のケースの加工前状態を示す断面図、（ｂ）同上のケースの加工前状態を示す平面図（ａ）この発明の第三実施形態に係るスラスト軸受の第二シール部を示す拡大断面図、（ｂ）同上のケースの加工前状態を示す断面図、（ｂ）同上のケースの加工前状態を示す平面図従来のスラスト軸受を示す断面図従来のスラスト軸受の他の形態を示す断面図

以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明の実施形態のスラスト軸受を示す。このスラスト軸受は、軌道溝３を有する軸軌道盤１と、軌道溝４を有するハウジング軌道盤２と、軸軌道盤１の軌道溝３とハウジング軌道盤２の軌道溝４との間に介在する転動体である玉５と、軸軌道盤１に嵌り合うケース６とを備えている。

この実施形態は、自動車、フォークリフト等のサスペンション、ステアリング等に用いられるキングピンに適用される。この実施形態は、転動体が玉５であるスラスト軸受であるが、例えば、転動体が円筒ころや円すいころであるスラストころ軸受に適用することができる。

ここで、「周方向」とは、特に言及しない限り、軸受中心軸周りの円周方向のことをいう。また、特に言及しない限り、軸受中心軸に沿った方向のことを単に「軸方向」といい、軸受中心軸に対し直角な方向のことを単に「径方向」という。

軸軌道盤１は円環状部材からなり、軸方向一方の側面がアキシアル荷重を支持する背面とされ、軸方向他方の側面に軌道溝３が形成されるものである。軌道溝３のアキシアル平面での断面形状は円弧をなしている。

ハウジング軌道盤２は円環状部材からなり、軸方向他方の側面がアキシアル荷重を支持する背面とされ、軸方向一方の側面に軌道溝４が形成されるものである。軌道溝４は、軌道溝３に軸方向に対向し、アキシアル平面での断面形状は円弧をなしている。ハウジング軌道盤２の外周部の背面側に面取り部２ａが形成されている。面取り部２ａは、軸方向他方に向かうに従い径方向内向きに傾斜している。

ハウジング軌道盤２の内径寸法は軸軌道盤１の内径寸法よりもわずかに大きい。ハウジング軌道盤２の外径寸法は軸軌道盤１の外径寸法よりもわずかに小さい。

軌道溝３および軌道溝４のアキシアル平面での断面形状の円弧は同じ半径であり、転動体である玉５の半径よりもわずかに大きい。

ケース６は、円環状の金属板を折り曲げ加工した筒状部材である。ケース６は、軸軌道盤１の背面を覆う円環状の端面部７と、軸軌道盤１の外周部に圧入により嵌め合わされる円筒状の周壁部８と、周壁部８の軸方向他方の周縁部に形成されるカシメ部９とを有している。

端面部７はその内周部に第一シール部１０を有する。端面部７の内周部は軸軌道盤１の内周部よりも径方向外側に位置している。図２（ａ）に示すように、第一シール部１０は、端面部７の内周部の全周にモールドした弾性体１１と、その弾性体１１で形成されるリップ１１ａとを有する。第一シール部１０の弾性体１１が軸軌道盤１の背面に接触する状態となっている。

リップ１１ａは弾性体１１から径方向内向きに全周にわたり突出している。リップ１１ａの内縁部が、軸軌道盤１の内周部よりも径方向内側に位置している。弾性体１１は、例えば、ニトリルゴム、耐熱ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム等の耐油性又は耐熱性に優れたゴムを素材としている。

周壁部８は、軸軌道盤１に圧入により嵌め合わされ、軸軌道盤１と一体化している。周壁部８とハウジング軌道盤２との間に、周壁部８とハウジング軌道盤２とが相対回転可能となる径方向のすき間が形成されている。

カシメ部９は、軸方向他方に向かうに従い径方向内向きに傾斜する状態に形成されている。カシメ部９がハウジング軌道盤２の面取り部２ａとすき間をもって対向している。カシメ部９の径方向内面に第二シール部１２が形成されている。

図２（ｂ）に示すように、第二シール部１２は、カシメ部９の径方向内面の全周にモールドした弾性体１３と、その弾性体１３から形成される複数の内リップ１３ａとを有する。それぞれの内リップ１３ａは、カシメ部９に沿って全周に径方向に並んで配置され、面取り部２ａに向かって延び出している。

それぞれの内リップ１３ａの内縁部が全周にわたってハウジング軌道盤２の面取り部２ａに摺接している。第二シール部１２の弾性体１３は、第一シール部１０の弾性体１１と同じ素材が使用可能である。なお、第二シール部１２は、弾性体１３から単一の内リップ１３ａを形成してもよい。

この実施形態のスラスト軸受は、以上のように構成される。以下に、このスラスト軸受の組み立て方法を説明する。
スラスト軸受の組み立て前に、予めケース６を製作する。ケース６は、図３（ａ）、（ｂ）に示す円環状の金属板部材Ｗを素材としており、その円環状の金属板部材Ｗの内周部に上述の第一シール部１０を設け、外周部の軸方向他方側の表面に上述の第二シール部１２を設ける。

次に、図３（ｃ）に示すように、金属板部材Ｗの径方向途中位置の全周において、外周部を軸方向他方へ折り曲げ加工を行い、端面部７、周壁部８およびカシメ部９を有するケース６を製作する。

この状態のケース６は、カシメ部９が周壁部８に沿う円筒状をなしている。このケース６に対して、端面部７側に軸軌道盤１の背面が位置する状態で、軸軌道盤１を周壁部８に圧入により嵌め合わせる。この嵌め合わせにより、ケース６の第一シール部１０の弾性体１１がケース６の端面部７と軸軌道盤１の背面に接触する。

続いて、軸軌道盤１の軌道溝３内に複数の玉５を入れ、軸方向一方側に軌道溝４が位置する状態でハウジング軌道盤２を周壁部８内に入れる。このとき、ケース６の周壁部８により、軸軌道盤１およびハウジング軌道盤２の外周部が覆われる状態となる。その後、カシメ部９を径方向内向きに加締め、カシメ部９をケース６からのハウジング軌道盤２の抜け止めとする。

また、カシメ部９を加締める際、第二シール部１２のそれぞれの内リップ１３ａをハウジング軌道盤２の面取り部２ａに接触する状態とする。この状態では、ケース６の周壁部８とハウジング軌道盤２とが相対回転可能となっている。

以上のようにこの実施形態のスラスト軸受は組み立てられる。このスラスト軸受は上述のように組み立てることで、端面部７と軸軌道盤１の背面との間に第一シール部１０の弾性体１１が設けられ、カシメ部９の第二シール部１２の内リップ１３ａがハウジング軌道盤２の面取り部２ａに摺接する状態となる。

すなわち、この実施形態のスラスト軸受は、従来のように、別途、Ｏリングやシール部材の取り付け作業が不要であり、シール性を確保しつつ、容易に組み立てることができる。

なお、第一シール部１０としては、図４（ａ）に示すように、弾性体１１から軸方向に並ぶ二列のリップ１１ａを形成することができる。この場合、それぞれのリップ１１ａは、この実施形態のスラスト軸受を取り付ける軸体Ｓに摺接する。

また、第二シール部１２としては、図４（ｂ）に示すように、弾性体１３から内リップ１３ａを径方向に並んで３箇所に形成してもよい。カシメ部９とハウジング軌道盤２の面取り部２ａとの間のシール性を維持することができれば、例えば、内リップ１３ａを径方向に並んで４箇所以上の複数形成することができる。

さらに、図４（ｃ）に示すように、第二シール部１２としては、カシメ部９の先端縁部を覆う状態に弾性体１３をモールドし、カシメ部９の径方向内面の弾性体１３から内リップ１３ａを三箇所に形成し、カシメ部９の径方向外面の弾性体１３から外リップ１３ｂを形成してもよい。

外リップ１３ｂは、カシメ部９から径方向外向きにかつ軸方向外向きに延び出している。外リップ１３ｂの周縁部はハウジング軌道盤２の背面よりも軸方向外側に位置している。このため、外リップ１３ｂがハウジング軌道盤２の背面側に取り付けられる相手部材Ｘに接触する。これにより、カシメ部９と相手部材Ｘとの間に接触シールが形成される。

この発明の第二実施形態に係るスラスト軸受を図５（ａ）に示す。第二実施形態のスラスト軸受は、第二シール部１２の内リップ１３ａが切り欠き部１４を有している点で、第一実施形態の構成と相違している。その他の構成において、第一実施形態と同一の構成は同一の符号を付してその説明を省略する。

この実施形態のスラスト軸受では、第二シール部１２の径方向に並んで二箇所に内リップ１３ａが形成され、それぞれの内リップ１３ａが周方向の複数箇所で切り欠き部１４を有するものである。それぞれの内リップ１３ａの切り欠き部１４は、同じ周方向の位置に形成されている。なお、内リップ１３ａの切り欠き部１４は、周方向の１箇所のみに形成してもよい。

この実施形態の第二シール部１２は、上述の第一実施形態のスラスト軸受と同様に、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、ケース６として製作される金属板部材Ｗの外周部の軸方向他方側の表面に設けられる。

ここで、金属板部材Ｗからケース６を製作し、カシメ部９を加締める際に、縮径する内リップ１３ａが撓んで波打つことがある。この実施形態では、図５（ｃ）に示すように、第二シール部１２の内リップ１３ａの切り欠き部１４が周方向に等間隔に形成されている。このため、内リップ１３ａの撓みを切り欠き部１４へ逃がすことができ、内リップ１３ａの波打ちを防止することができる。その結果、第二シール部１２でのシール性を確保することができる。

この発明の第三実施形態に係るスラスト軸受を図６（ａ）に示す。第三実施形態のスラスト軸受は、第二シール部１２の内リップ１３ａが切り欠き部１４を有している点、ケース６のカシメ部９がさらに第三シール部１５を有する点、第三シール部１５の弾性体１６から形成されるリップ１６ａが周方向一部に切り欠き部１７を有する点で第一実施形態の構成と相違している。その他の構成において、第一実施形態と同一の構成は同一の符号を付してその説明を省略する。

この実施形態のスラスト軸受の第二シール部１２は、弾性体１３から形成される単一の内リップ１３ａを有している。第二シール部１２の内リップ１３ａは、周方向の複数箇所に切り欠き部１４を有している。

ケース６のカシメ部９の径方向内面に第三シール部１５が形成されている。図６（ａ）に示すように、第三シール部１５は、カシメ部９の径方向内面および先端面の全周にモールドした弾性体１６と、弾性体１６から形成されるリップ１６ａとを有している。第三シール部１５のリップ１６ａは、周方向複数箇所に形成される切り欠き部１７を有する。

この実施形態の第二シール部１２および第三シール部１５は、上述の第一実施形態のスラスト軸受と同様に、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、ケース６として製作される金属板部材Ｗの外周部の軸方向他方側の表面に設けられる。

第二シール部１２の内リップ１３ａと第三シール部１５のリップ１６ａは、それぞれの切り欠き部１４と切り欠き部１７とが周方向に異なる位置となるように配置されたものである。

これにより、ケース６のカシメ部９には、第二シール部１２の内リップ１３ａおよび第三シール部１５のリップ１６ａの少なくとも一方が周方向に沿って存在している。このため、ケース６のカシメ部９とハウジング軌道盤２の面取り部２ａとの間に、シール性を確保することができる。

１軸軌道盤
２ハウジング軌道盤
２ａ面取り部
３、４軌道溝
５玉
６ケース
７端面部
８周壁部
９カシメ部
１０第一シール部
１１、１３、１６弾性体
１１ａ、１６ａリップ
１３ａ内リップ
１３ｂ外リップ
１２第二シール部
１４、１７切り欠き部
１５第三シール部
Ｓ軸体
Ｗ金属板部材
Ｘ相手部材

Claims

軌道溝を有する軸軌道盤と、軌道溝を有するハウジング軌道盤と、前記軸軌道盤の軌道溝と前記ハウジング軌道盤の軌道溝との間に介在する転動体と、前記軸軌道盤に嵌り合う筒状のケースとを備え、
前記ケースが前記軸軌道盤の背面を覆う環状の端面部と、前記軸軌道盤に嵌り合う筒状の周壁部と、前記周壁部の周縁部に形成されるカシメ部とを有し、
前記周壁部と前記ハウジング軌道盤との間に、その周壁部とハウジング軌道盤とが相互回転可能となるすき間が形成され、前記ハウジング軌道盤の外周面の背面側に面取り部が形成され、前記面取り部と前記ケースのカシメ部が対向するスラスト軸受において、
前記端面部が前記軸軌道盤の背面に接触する第一シール部を有し、前記カシメ部が前記ハウジング軌道盤の面取り部に摺接する第二シール部を有し、
前記第一シール部が前記端面部の内周部にモールドされた弾性体と、その弾性体から形成されるリップを有し、そのリップが前記軸軌道盤の内周部よりも径方向内側に延び出しており、そのリップが前記弾性体から径方向内向きに突出していることを特徴とするスラスト軸受。
前記第二シール部が弾性体から形成される内リップを有することを特徴とする請求項１に記載されたスラスト軸受。
前記内リップが周方向一部に形成される切り欠き部を有することを特徴とする請求項２に記載されたスラスト軸受。
前記カシメ部が前記ハウジング軌道盤の面取り部に摺接する第三シール部を有し、前記第三シール部が前記弾性体から形成されるリップを有し、そのリップが周方向の一部に形成される切り欠き部を有し、前記第二シール部の内リップの切り欠き部と、前記第三シール部のリップの切り欠き部は、それぞれ異なる周方向位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載されたスラスト軸受。
前記内リップが径方向に並んで複数形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載されたスラスト軸受。
前記第二シール部が前記弾性体から形成される外リップを有し、前記外リップが径方向外向きにかつ軸方向外向きに延び出しており、前記外リップの周縁部が前記ハウジング軌道盤の背面よりも軸方向外側に位置していることを特徴とする請求項２または３に記載されたスラスト軸受。
前記第一シール部のリップが軸方向に並んで複数形成されていることを特徴とする請求項１に記載されたスラスト軸受。