JP2009008261A - キングピンその他のシャフト組立部品のためのベアリング - Google Patents

Abstract

【課題】ベアリングに注入される潤滑油の効果を高める。
【解決手段】球面滑りベアリングは、凹軸受け面を持つ外側リングと、凸軸受け面およびシャフト係合面を持つ内側リングとを備える。内側リングはその凸面が外側リングの凹面とかみ合うように外側リングの内側に配置される。内側リングは凸面上の注油溝と、その注油溝からシャフト係合面に伸びる注油開口部を有する。シャフトは内側リングに取り付けられる。シャフトは内側リングの注油開口部と通じる注油開口部を有する。潤滑油はシャフトの注油開口部に注入され、内側リングの注油開口部を介してベアリングの負荷ゾーンに流れる。他の実施例として、車軸連結部と、ステアリング・ナックルと、車軸連結部とステアリング・ナックルを軸まわりに回転可能に連結する２本のキングピンと、それらのキングピンの各々に係合された上記ベアリングとを有するキングピン連結組立部品が提供される。
【選択図】図３

Description

本発明は、ベアリングおよびベアリングに注油を行う方法に関する。

単一の方向／角度に可動する接触型の球面滑りベアリングは、強い一方向の推力や放射方向の推力が組み合わさったものを支持可能なように設計される。通常、そのようなベアリングは内側リングと外側リングを備え、外側リングは大開口孔と小開口孔を有する凹球面形状の軸受け面を有している。内側リングは外側リングの軸受け面とかみ合うように調整されたサイズおよび形状の凸球面形状の軸受け面を有している。内側リングは、その内側にはめ込まれ回転もしくは旋回するシャフトとかみ合うように設けられた内側シャフト係合面を有する場合もある。

外側リングの軸受け面は中心軸に対し対称的な形状であり、小開口孔から大開口孔に向けてその直径が増加する。そのため、内側リングは、付随する機構により外側リングに固定されていない限り、通常、大開口孔を通って外側リングから取り外し可能である。

外側リングは通常、凹形状の内側の軸受け面に設けられた注油溝と、外側リングの外側面から注油溝へと外側リングを貫くように設けられた注油開口部とを有している。外側リングは通常、筐体内に固定されており、外側リングの注油開口部に通じる筐体の注油開口部が設けられている。潤滑油は筐体の注油開口部および外側リングの注油開口部を通ってベアリングの負荷ゾーン（内部リングと外部リングの軸受け面が相接する部分）に注入される。さらに、外側リングの凹形状の軸受け面には軸方向に伸びる注油溝（「油抜き用」溝）が設けられている場合がある。油抜き用溝は外側リングの小開口孔に通じている。従って、外側リングの小開口孔へ潤滑油を注入することにより、負荷ゾーンに潤滑油が供給される。ベアリングは、小開口孔をふさぎ、外部リングの注油開口部もしくはシャフトを通って供給された潤滑油をそこに蓄える板を備える場合がある。ベアリングにはめ込まれるシャフトには、潤滑油を小開口孔へ供給するための注油開口部が設けられている場合がある。この構成が採用される場合、潤滑油はシャフトを通って流れた後に方向を変え、油抜き用溝を通ってベアリングに戻る。

上述した潤滑油の供給の方法は、潤滑油が注油溝に到達するまでに行き来しなければならない経路が長く入り込んでいるため、しばしば効果をあげられない。

本発明の目的は、上記の事情に照らし、先行技術にかかるベアリングが有する問題点および欠点を改善もしくは解消するベアリングおよび注油の方法を提供することである。

本発明の一態様は、球面滑りベアリングにはめ込まれたシャフトを備えた、シャフトとベアリングの組立部品に関する。当該球面滑りベアリングは、外側リングと、当該外側リングの内側に配置された内側リングを備える。内側リングは第１の軸受け面と内側シャフト係合面とを有し、第１の軸受け面は凸形球面構造を有している。内側リングはシャフトの外側に取り付けられている。外側リングは、第１の軸受け面とかみ合う第２の軸受け面を有している。内側リングの第１の軸受け面上には第１の内側リング注油溝が設けられ、第１の内側リング注油溝からシャフト係合面へ内側リング注油開口部が通じている。シャフトは、内側リング注油開口部と通じているシャフト注油開口部を有している。

本発明の他の一態様は、車軸連結部と、２つのキングピン・ベアリング組立部品により軸まわりに回転可能なように当該車軸連結部に連結されたステアリング・ナックルとを備えるキングピン連結組立部品に関する。当該キングピン・ベアリング組立部品はキングピンとそれに連結された球面滑りベアリングとを備える。球面滑りベアリングの各々は、外側リングと、当該外側リングの内側に配置された内側リングとを備え、当該内側リングにはキングピンが取り付けられている。内側リングは第１の軸受け面と内側シャフト係合面とを有し、外側リングは第２の軸受け面を有している。第１の軸受け面は凸形球面構造を有し、第２の軸受け面は凹形球面構造を有している。第２の軸受け面は第１の軸受け面とスライド可能な状態でかみ合う。第１の軸受け面には第１の内側リング注油溝があり、内側リング注油開口部が第１の内側リング注油溝からシャフト係合面へと伸びている。キングピンは第１の内側リング注油開口部と通じるキングピン注油開口部を備えている。

本発明のさらに他の一態様は、上述したベアリングとシャフトの組立部品への注油の方法に関する。当該方法は、シャフト注油開口部を通り、内側リング注油開口部を通り、第１の注油溝へと潤滑油を流すステップを備える。

本発明にかかる単方向可動の球面滑りベアリングに用いられる内側リングの説明のための一実施形態を図１に示す。内側リング１０は、凸形球面構造を有した第１の軸受け面１２を備えている。内側リング１０はまた、内側リングの内径１４ａを規定する内側を向いた円筒形のシャフト係合面１４を備えている。内側リング１０はまた、第１の軸受け面１２上に内側リング注油溝１６を備え、さらにオプションとして、シャフト係合面１４上に内側注油溝１８を備えていてもよい。

内側リング１０は内側リング注油溝１６を１つ、内側注油溝１８を１つ、そして内側リング注油開口部２０を２つ備える状態が図示されているが、本発明はこの点に関し限定されず、他の実施形態において、内側リング注油開口部を１つのみ備えたり、そのような開口部を２つより多く備えたりしてもよい。また、内側リング注油溝１６を１つより多く備えたり、内側注油溝を１つより多く備えたりしてもよい。

図１に示した内側リング１０を備える球面滑りベアリングを図２に示す。ベアリング２２は内側リング１０と外側リング２４とを備えている。外側リング２４は第２の軸受け面２６を備え、第２の軸受け面２６は凹形球面構造を有するとともに、一方の側面に大開口孔２８を、また他方の側面に小開口孔３０を有する構造をしている。第２の軸受け面２６は外側リング２４の内側に位置し、その内部に配置される内側リング１０の第１の軸受け面１２とかみ合うように寸法の調整された球面構造を有している。第２の軸受け面２６と第１の軸受け面１２の接合部分はベアリング２２の負荷ゾーンである。内側リング１０と外側リング２４はともに各々の中心軸に対し対称の形状をしている。内側リング１０と外側リング２４が図２に示されるように組み合わされると、それらの各々の中心軸はＡで一致する。外側リング２４は第２の軸受け面２６上に外側リング注油溝３２を備え、さらに外側リング２４を貫いて伸び外側リング注油溝に通じる（すなわち、開口している）外側リング注油開口部３４を備えている。第２の軸受け面２６に設けられた軸方向に伸びる油抜き用潤滑油溝３６は潤滑油が注油溝３２から小開口孔３０に流れるための経路を提供し、その結果、注油溝３２と小開口孔３０との間に潤滑油が行き渡る。外側リング２４の小開口孔３０の部分には環状溝付き座部３８が設けられており、そこには小開口孔３０を通って潤滑油が負荷ゾーンから流れ出すことを防止し、また小開口孔３０を通って汚染物質がベアリング内に混入することを防止するためのシーリング板を取り付け可能である。

外側リング２４は外側リング注油溝３２を１つ、外側リング注油開口部を１つ、そしてオプションとしての油抜き用注油溝を１つ備える状態が図示されているが、本発明はこの点に関し限定されず、他の実施形態において、外側リング注油溝を１つより多く備えたり、外側リング注油開口部を１つより多く備えたり、オプションとしての油抜き用注油溝を１つより多く備えたりしてもよい。

さらに他の実施形態において、内側リングの凸形軸受け面上に油抜き用注油溝が設けられてもよい。

ベアリング２２は潤滑油をベアリングの負荷ゾーンに供給するための直接経路を備える。その直接経路は、内側リング１０に設けられた開口部２０を利用することにより実現される。潤滑油は、本明細書にて後述するように、内側リング１０に取り付けられたシャフトを通ってベアリングの球形の軌道もしくは負荷ゾーンに供給される。

図３は、シャフト４０の取り付けられたベアリング２２の一実施形態をシャフト・ベアリング組立部品３９として示している。シャフト４０は内側リング１０のシャフト係合面１４（図１）とかみ合う外側係合面４２を有している。ベアリングに潤滑油を供給するために、シャフト４０はシャフト４０を貫いて伸びるシャフト注油開口部４６を有し、シャフト注油開口部４６は放射方向の放油路４６ａを有している。オプションとして、シャフト４０はその係合面４２上に、円周方向の注油溝４４を備え、またオプションとして、放射方向の放油路４６ａはその円周方向の注油溝に対し開口している。放射方向の放油路４６ａと注油溝４４の一方もしくは両方は、内側リングの注油機構、すなわち開口部２０と、内側リングが注油溝を有する場合には内側リング注油溝１６との少なくとも一方と、一列に並ぶように配置されている。このように一列に並ぶため、潤滑油はシャフトを通り、内側リング注油開口部２０を通り、１以上の注油溝、すなわち円周方向の注油溝４４、内側リング注油溝１６、そして注油溝３２の少なくとも１つを通り、負荷ゾーンに流れ込むことが可能となる。さらに、軸方向の放油路４６ｂを通じて、第２の注油経路が準備されている。オプションとして、シーリング板４８が座部３８（図２）に配置され小開口孔３０を塞いてもよく、その場合、潤滑油は注油開口部４６および軸方向の放油路４６ｂを通じて小開口孔３０（図２）に流れ、そこから油抜き用潤滑油溝３６を通って負荷ゾーンに供給される。図にはシャフト４０が放射方向の放油路４６ａと軸方向の放油路４６ｂとの両方を備える場合が示されているが、本発明はその点に関し限定されず、他の実施形態において、シャフトは放射方向の放油路のみ、もしくは軸方向の放油路のみを有してもよいし、また２つより多くの放油路を有してもよい。

ベアリング２２の負荷ゾーンは、潤滑油をシャフト注油開口部４６および内側リング注油開口部２０を通じて注入することにより注油される。潤滑油はシャフト４０を通って流れ、放射方向の放油路４６ａおよび軸方向の放油路４６ｂの少なくとも一方を通じてベアリングに入り込む。潤滑油は内側リング注油開口部２０を通って（オプションとして、内側リングの内側注油溝１８を経由して）負荷ゾーンに流れ込み、内側リング注油溝１６および外側リング注油溝３２の少なくとも一方を経由して負荷ゾーンの全体に広がる。上述のものは、ベアリングの注油手段として効果的かつ効率的であり、また、油抜き用注油溝を経由して潤滑油を外側リングの小開口孔に供給する従来の注油方法と組み合わせて用いられる場合には、第２の注油経路を提供する手段となる。

シャフト・ベアリング組立部品３９の一実施形態において、シャフトはキングピン５６または５８（図４）であり、キングピン・ベアリング組立部品（符号は付していない）を構成し、車両用のキングピン連結組立部品５０にはキングピン・ベアリング組立部品が２個用いられる。キングピン連結組立部品５０は、２つのキングピン・ベアリング・組立部品３９ａおよび３９ｂにより車軸連結部５４に軸周りに回転可能なように取り付けられたステアリング・ナックル５２を備えている。ステアリング・ナックル５２はホイール・ハブ（図示略）に連結されており、車軸連結部５４は車軸５５に連結されている。

各々のベアリング２２は、車軸連結部５４の取付部５４ａおよび５４ｂに取り付けられ、外側リング２４は車軸連結部に固定されていてもよい。キングピン５６および５８は各々、ジャーナル部５６ａおよび５８ａを備え、ジャーナル部５６ａおよび５８ａはステアリング・ナックル５２に設けられたキングピン開口部５２ａを貫いて、対応するベアリング２２の内側リング１０のボア１４ａに取り付けられている。図示されている実施形態において、ジャーナル部５６ａおよび５８ａは、各々のベアリング２２の内側リング１０とかみ合うように直径が周りと比べ小さい端部を有している。しかしながら、本発明はこの点につき限定されず、キングピン上に設けられた本技術分野における通常の技能により実施可能な様々なサイズおよび構造のジャーナル部がベアリングと組み合わせ可能である。キングピン５６および５８は、キングピンをステアリング・ナックル５２に固定するために用いられる取付部５６ｂおよび５８ｂをそれぞれ有している。例えば、キングピン５６および５８は、ヘッド部５６ｂおよび５８ｂをそれぞれ有し、ヘッド部５６ｂおよび５８ｂは、それらのヘッド部を貫いてステアリング・ナックルに伸びる１以上のボルト６０ａおよび６０ｂにより、ステアリング・ナックル５２に取り付けられている。しかしながら、本発明はこの点に関し限定されず、例示したもの以外に本技術分野における通常の技能を有する者が思いつく様々な取付構造が採用でき、例えばキングピン５６および５８が、ステアリング・ナックル５２に設けられた各々の開口部に差し込まれると鍵をかける構造の装着部５６ｃおよび５８ｃを有するようにしてもよい。キングピン５６および５８は、図３に関し述べたように各々のベアリングに注油を行うための注油開口部６２および６６と注油金具６４ａおよび６４ｂを備えていてもよい。キングピン５６は放射方向の放油路６２ａと軸方向の放油路６２ｂとを有している。オプションとして、キングピン５６および５８の一方もしくは両方が、放射方向の放油路６２ａに通じる円周方向の注油溝を有していてもよい。図示されている実施形態においては、キングピン５６および５８の両方が、放射方向の放油路６２ａもしくは６６ａと軸方向の放油路６２ｂもしくは６６ｂを有しているが、本発明はこの点に関し限定されず、キングピン５６および５８は同じ放油路の構造を有する必要はなく、キングピン５６および５８の一方もしくは両方が放射方向の放油路５６ａもしくは６６ａと軸方向の放油路５６ｂもしくは６６ｂのいずれか一方を有してもよい。

キングピン連結組立部品５０の組み立ての際に、外側リング２４は車軸連結部５４に取り付けられ、内側リング１０はキングピン５６もしくは５８に圧着固定されている。ステアリング・ナックル５２が車軸連結部５４に位置合わせされた後、キングピン（内側リング１０が取り付けられたもの）がステアリング・ナックルに設けられた開口部５２ａを通って車軸連結部に差し込まれ、そこで内側リングが外側リング２４と結合する。ボルト６０ａおよび６０ｂによりキングピン５６および５８をステアリング・ナックル５２に締め付けると、組み立て作業が完了する。

使用の際、運転者はタイ・ロッド（図示略）によりステアリング・ナックル５２に連結されているハンドル（図示略）を回す。キングピン連結組立部品はステアリング・ナックル５２とそれに連結されたホイール・ハブを車軸連結部５４および車軸５５に対し軸周りに回転させる。その結果、運転者は車輪の向きを変えることができる。

図４は、車軸連結部とステアリング・ナックルとを軸周りに回転可能なように連結したキングピン・ベアリング組立部品を示しており、キングピンはステアリング・ナックルに動かないように取り付けられ、ベアリングは車両連結部に取り付けられているが、この点は本発明を限定するものではなく、本発明が属する技術分野の通常の技能を有する者が他の実施形態として思いつくように、キングピンが車軸連結部に取り付けられ、ベアリングがステアリング・ナックルに取り付けられていてもよい。

本明細書における「第１」、「第２」およびそれらに類似する表現は順序、数量、重要性のいずれも意味せず、単にある構成要素を他の構成要素から区別するために用いられている。さらに、本明細書における不定冠詞は数量の限定を意味せず、単に少なくとも対象の構成要素が１つ存在することを意味する。

本発明はその具体的な実施形態を用いて説明されているが、本技術分野における通常の技能を有する者が上述の開示内容を読み理解する際、開示されている実施形態の様々な変形例もしくは代替例もまた、本発明および別途添付の請求項の範囲内に入るものと理解されるべきである。

図１は、本明細書に記載の単方向可動の球面滑りベアリングに用いられる内側リングの斜視図である。 図２は、本発明にかかる球面滑りベアリングの一実施形態の概略断面図である。 図３は、シャフトを取り付けた状態の図２のベアリングの概略断面図である。 図４は、図２のベアリングを備えるキングピン連結組立部品の概略断面図である。

符号の説明

１０ 内側リング
１２ 第１の軸受け面
１４ シャフト係合面
１６ 内側リング注油溝
１８ 内側注油溝
２０ 内側リング注油開口部
２２ ベアリング
２４ 外側リング
２６ 第２の軸受け面
２８ 大開口孔
３０ 小開口孔
３２ 外側リング注油溝
３４ 外側リング注油開口部
３６ 油抜き用潤滑油溝
３８ 環状溝付き座部
３９ ベアリング組立部品
４０ シャフト
４２ 外側係合面
４４ 円周方向の注油溝
４６ シャフト注油開口部
４８ シーリング板
５０ キングピン連結組立部品
５２ ステアリング・ナックル
５４ 車軸連結部
５５ 車軸
５６ キングピン
５８ キングピン
６０ ボルト
６２ 注油開口部
６４ 注油金具
６６ 注油開口部

Claims (18)

1. 外側リングを備える球面滑りベアリングと、
   前記外側リングの内側に配置される内側リングであって、凸球面形状を有する第１の軸受け面を有するとともに、シャフトとかみ合う面を内側に有する内側リングと、
   前記内側リングに取り付けられたシャフトと
   を備えるシャフトとベアリングの組立部品であって、
   前記外側リングは、凹球面形状を有し前記第１の軸受け面とかみ合うことが可能な第２の軸受け面を備え、
   前記内側リングは、前記第１の軸受け面上に設けられた第１の内側リング注油溝と、前記第１の内側リング注油溝から前記シャフトとかみ合う面へと通じる内側リング注油開口部とを備え、
   前記シャフトは、前記内側リング注油開口部に通じるシャフト注油開口部を備える
   組立部品。
2. 前記シャフト注油開口部は放射方向に伸びる放油路を備える
   請求項１に記載の組立部品。
3. 前記シャフト注油開口部は軸方向に伸びる放油路を備え、前記ベアリングは負荷のかかる部分に油抜き用の溝を備える
   請求項１に記載の組立部品。
4. 前記外側リングは、開口孔と前記開口孔を塞ぐシーリング板とを有し、
   前記外側リングは、前記第２の軸受け面上に設けられた外側リング注油溝と、前記第２の軸受け面に設けられ前記外側リング注油溝と前記小開口孔との間に潤滑油の流路を形成する軸方向に伸びる油抜き用の潤滑油溝とを備える
   請求項１に記載の組立部品。
5. 前記シャフト注油開口部は、前記小開口孔に通じる軸方向に伸びる放油路を備える
   請求項４に記載の組立部品。
6. 前記シャフトは、前記シャフト軸受け面上に円周方向に伸びる注油溝を備え、
   前記内側リング注油開口部は前記円周方向に伸びる注油溝に通じている
   請求項１に記載の組立部品。
7. 前記ベアリングは、単方向に可動のベアリングである
   請求項１に記載の組立部品。
8. ステアリング・ナックルと、
   キングピンとベアリングとの組立部品により、前記ステアリング・ナックルに軸周りに回転可能に連結された車軸連結部と、
   キングピンと球面滑りベアリングとを備え、前記球面滑りベアリングは外側リングと前記外側リングの内側に配置された内側リングとを備え、前記キングピンは前記内側リングに取り付けられている、前記キングピンとベアリングとの組立部品と
   を備えるキングピンと連結部との組立部品であって、
   前記内側リングは、凸球面形状を有する第１の軸受け面を備えるとともに、シャフトとかみ合う面を内側に備え、
   前記外側リングは、前記第１の軸受け面とかみ合う形状の第２の軸受け面を備え、
   前記内側リングは、前記第１の軸受け面上に設けられた第１の内側リング注油溝と、前記第１の内側リング注油溝から前記シャフトとかみ合う面へと通じる内側リング注油開口部とを備え、
   前記キングピンは、前記内側リング注油開口部に通じるキングピン注油開口部を備える
   組立部品。
9. 前記キングピンは、円周方向に伸びる注油溝を備え、前記内側リング注油開口部は前記円周方向に伸びる注油溝に通じている
   請求項８に記載の組立部品。
10. 前記ベアリングは、単方向に可動のベアリングである
    請求項８に記載の組立部品。
11. 前記球面滑りベアリングは、単方向に可動のベアリングであり、
    前記キングピンは、前記ベアリングの前記内側リングに取り付けられたジャーナル部を有する
    請求項８に記載の組立部品。
12. 前記ベアリングの前記外側リングは、前記車軸連結部に取り付けられている
    請求項１１に記載のキングピンと連結部との組立部品。
13. 前記ベアリングの前記外側リングは、前記ステアリング・ナックルに取り付けられている
    請求項１１に記載のキングピンと連結部との組立部品。
14. 前記キングピンは、前記内側リング注油開口部に通じるキングピン注油開口部を備える
    請求項１１に記載のキングピンと連結部との組立部品。
15. 前記シャフト注油開口部および前記内側リング注油開口部を経由して前記第１の注油溝へと潤滑油を流すステップを備える
    請求項１に記載のベアリングとシャフトとの組立部品への注油の方法。
16. 前記ベアリングは、前記第１の軸受け面が前記第２の軸受け面とかみ合う部分であるベアリング負荷ゾーンを備え、
    前記外側リングは、小開口孔を有し、
    前記ベアリング負荷ゾーンには、前記第１の注油溝と前記小開口孔との間を潤滑油が流れることを可能とする油抜き用の溝が設けられており、
    前記シャフトは、前記小開口孔に通じるシャフト注油開口部を備え、
    前記シャフト注油開口部および前記小開口孔を経由して前記負荷ゾーンへと潤滑油を流すステップを備える
    請求項１５に記載の方法。
17. 前記キングピン注油開口部および前記内側リング注油開口部を経由して前記第１の注油溝へと潤滑油を流すステップを備える
    請求項８に記載のキングピンと連結部との組立部品への注油の方法。
18. 前記ベアリングは、前記第１の軸受け面が前記第２の軸受け面とかみ合う部分であるベアリング負荷ゾーンを備え、
    前記外側リングは、小開口孔を有し、
    前記ベアリング負荷ゾーンには、前記第１の注油溝と前記小開口孔との間を潤滑油が流れることを可能とする油抜き用の溝が設けられており、
    前記シャフトは、前記小開口孔に通じるシャフト注油開口部を備え、
    前記シャフト注油開口部および前記小開口孔を経由して前記負荷ゾーンへと潤滑油を流すステップを備える
    請求項１７に記載の方法。

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