JP2010538231A - フランジ付きブシュ - Google Patents

Abstract

フランジ付きブシュは、滑り軸受（１）を有しており、この滑り軸受（１）は、該軸受の側部（６）に固定された少なくとも１つの半環状又は環状の軸方向軸受（２）を有しており、この側部が滑り軸受の厚さによって形成されており、凹所に、軸方向軸受（２）の内径の半径方向である、突起（３）等の、周縁に沿って角度方向に分配された、軸方向軸受（２）に配置された、ロッキングエレメント、すなわち弾性固定突起（３）の形状と協働する形状が設けられている。

Description

本発明は、弾性の固定突出部を介して軸方向軸受に連結された滑り軸受を有するフランジ付きブシュに関する。

従来技術
ディーゼルエンジン及びオットーエンジンの将来世代は、より高い燃焼圧力の必要性によりクランクシャフトディスクの表面に対する軸方向荷重を増大し、ギヤを交換しながらより大きなクラッチ圧力の採用、及び内部軸方向軸受に対するより大きな反応につながる。その結果、フランジを使用する滑り軸受に対する軸方向反応は、荷重の増大をも受け、ひいては、製品が適切に開発されない場合、製品の寿命を損なう。

滑り軸受及び軸方向軸受に種々異なる材料を取り付けることができることにより、その適用が容易になり、アセンブリの寿命が増大する。このタイプの製品の使用は、滑り軸受から完全に分離されたバッキングワッシャ、純粋な軸方向軸受を選択することができる、エンジンを製造する企業の信念によって、又は、変形、ハウジング及び取付け、及び内燃機関の典型的な振動に対する適応の利点を得る、硬いフランジを備えたシェル、単一片、及び取り付けられたフランジを備えるシェル、フレキシブルにシェルに固定されたフランジによって、影響される。

さらに、シェルへのバッキングワッシャの固定を保証するために、３つの方向で制限し、フレキシブルに保ち、剛性のリンクを備えず、エンジンのゆがみ及び振動特性に適応させることが必要である。第１の制限、つまり回転の制限は、クランクシャフトのバッキングディスクと軸方向軸受の滑り面との間の摩擦、すなわち摩擦トルクによって生ぜしめられるひずみを支持する。第２の制限、つまり半径方向の制限は、フランジが完全に緩み駆動軸に落下するのを防止する。第３の制限は、軸方向であり、駆動軸の振動ひずみを支持する。これらの全ての制限は、機械が組み立てられるまで搬送されながら、又は機械の寿命の間、フランジが緩まないことを保証すべきである。

様々なタイプの固定が、例えば、ろう接、糊付け、圧潰、又は弾性固定として提案されている。僅かな形状及び不十分なプロセスによって生ぜしめられる高い製造コストにより、これらのタイプの固定は法外に高くなる。弾性接合によるプロセスは、疲労による故障に繋がる恐れがある残留ひずみを生ぜしめず、軸方向取付けは製造フローを容易にし、製造コストを減じる。

引用されることができる従来技術の幾つかの例は、以下で引用する特許文献に記載されているものである。

米国特許第４０７６３４２号明細書は、軸方向での保持を保証する、鋼側におけるシェルの後側におけるチャネルに収容されたより薄い断面を内径において有するフランジに関する。固定は、フランジ端部に配置された２つの突起と、同様にシェルに終える２つの凹所とに依存する。半径方向取付けにより、シェルは変形し、端部の凹所はフランジ突起を受容することができ、これにより、フランジの薄い区分はチャネルに嵌合させられる。

米国特許第４５３３２６１号明細書は、シェルの半径方向でのフランジの取付けに関し、取付けのプロセスは、フランジの頑丈さとのブシュの頑丈さの相互作用である。フランジは、シェルのフック状の凹所を介して、部材の固定のために働く、凸状のプリズムが設けられた、端部の近くにおける２つの間隔を置いて突起を有する。取付けは"クリック"形式であり、フランジ突起を正確にブシュ凹所に押し付けるとフランジ及びブシュが移動して突起が凹所に嵌合することができるので、弾性相における２つのエレメント、すなわちシェル及びフランジと共に働く。

英国特許第２２１０１１３号明細書は、フランジが半径方向でシェルに取り付けられており、嵌合する第１の突起が中央のものであり、シェルの弾性変形により、フランジに配置されたその他が、フランジの端部における協働する凹所に嵌合し、凹所は燕尾状、すなわち、ブシュのスタンピングの時の面取り又は切欠であってよい。

英国特許第２２２５３９２号明細書は、中央に配置され且つ軸方向に取り付けられる且つパンクショニングによって塑性的にロックされた、フランジにおける固定のための少なくとも１つの突起を有するソリューションに関する。突起は、ホルダが軸受の塑性的に変形した材料を受容する時に働くスタンピングプロセス中に形成された側部凹所を有する。

英国特許第２２２５３９３号明細書は、英国特許第２２２５３９２号明細書に開示されたものと同様のソリューションに関するが、クランクシャフトリリーフスポークを形成するときに使用される材料を最小限にするために平面から突出した２つ以上の突起を備える。

英国特許第２２４１７５２号明細書は、フランジが、ブシュ凹所に形成された突起を有するソリューションに関し、ブシュ凹所は外部作用を受け、ブシュ領域におけるフランジ突起の側方の材料を開放し、これによりこれらを固定する。

特許文献５１１４２４６は、フランジがブシュに軸方向に取り付けられているソリューションに関する。バッキングワッシャは、突起とブシュにおける凹所との間の協働によってブシュに取り付けられる。ブシュの凹所への突起の挿入後に打ち砕かれ、これにより、フランジが固定される。

欧州特許第０５１５６５７号明細書は、フランジが、固定突起のうちの１つの塑性変形によってシェルに固定され、固定突起が、楔によって打ち砕かれた凹所において露出したままである、突起から離れた、クランクシャフトスポークのトレーリング凹所の領域の中央におけるブシュ側に配置されたスロットを通過し、Ｖ字形の凹所を変形させ、これによりフランジが半径方向から緩むのを防止する。この設計はクランクシャフトスポークに大きなリスクを提供し、クランクシャフトスポークを引っ掻く場合があり、これによりアセンブリを損なう。フランジの回転動作の回避は、開放しているか又はスロット形状であってよいブシュ凹所に固定された剛性の変形不可能な突起を用いて達成される。

独国特許第４０４１５５７号明細書は、ブシュ凹所と係合するフック状の凹所の導入を可能にする、シェルの弾性変形による半径方向取付けのソリューションに関する。

よりよい理解のために取付け特性又は固定形式に従って、引用された特許文献を集めた表が以下に示される。

表１ フランジを取り付けるための技術的ソリューション

上に示したように、フランジを取り付けるソリューションのための様々なアイデアが提案されており、そのうちの多くは、固定を保証するための角度の分数又は同じ機能のための数十分の一ミリメートルに依存する微妙さを備える。

しばしばロッキングエレメントは塑性変形させられ、アセンブリの寿命を損なう。なぜならば、ロッキングエレメントは薄いので割れることがあるからである。また、ロッキングエレメントは、極めて複雑であるので製造されることすらない。ろう接及び糊付けは固定手段として使用され、これは、システムを極めて剛性にし、ブシュ又はシェルに関するフランジの柔軟性の利点を損失する。

しかしながら、上記ソリューションは、固定エレメントの一体性を損なわないフレキシブルな係合による軸方向取付けを提供しない。なぜならば、これは固定エレメントを変形させないからである。これは現在の製造プロセスにおいて実現可能な形状及び寸法内で行われており、本発明において提案されるものである。

発明の目的
本発明の目的は、滑り軸受における協働する形状の対応する凹所を有する、内径の延長である、ここでは弾性固定突起と呼ばれる、弾性固定爪によって、シェル又はブシュの側部に固定、嵌合又は取り付けられることができる、相対移動を許容する、バッキングワッシャ又はフランジとも呼ばれる、半環状又は環状の少なくとも１つの軸方向軸受を取り付けることを可能にする、ブシュであってよい、滑り軸受を含む、フランジ付きブシュを提供することである。

本発明の目的は、軸方向軸受を備えた滑り軸受と、弾性固定突起との凹所の組立てにおける固有の隙間の作用による、機械及び機械の駆動軸に取り付けられたアセンブリに関するより良い配置のためのフランジとを提供することでもある。

本発明の別の目的は、軸方向軸受と滑り軸受との間の異なる材料の取付けを可能にすることである。すなわち、金属複合物から成る滑り軸受にポリマフランジを、又はその逆に取り付けることができ、両者は、適用のために適した摩擦学的特性を有しており、機械の技術的発展に寄与する。

発明の利点
本発明の幾つかの利点は以下に説明され、それらだけが本発明の利点というわけではないことが指摘されるべきである。その他の利点及び特徴は本発明の実施形態の説明に沿って示されるであろう。

本発明によれば、滑り軸受の製造プロセスは容易にされる。本発明は、別個に伴われ且つ第３の可能な場所において２つのプロセスの最後に組み合わされる部材の個別の製造を提供し、これにより、プロセス、材料及び製造場所を選択することを可能にし、これは、より良いコスト／利点及び社会的獲得を生じる。

シェルフランジの取外し／取付けはいかなる部材にも損傷を生ぜしめず、製品を最終顧客、つまり機械のユーザのためのより有利にするので、このソリューションは軸方向軸受のメンテナンスを可能にする。

発明の簡単な説明
本発明の目的は、フランジが取り付けられた滑り軸受を有するフランジ付きブシュによって達成され、本発明の目的、それは少なくとも１つの弾性固定突起及び別の剛性突起を有し、両者は、角度αによって角度方向に間隔を置かれた協働する凹所に嵌合している。

外部補強によって、突起は変形させられ及び次いで協働する形状の凹所内に配置される。この後、突起は開放され、元の位置が回復され、これらの突起は凹所に収容され、これはストッパによって突起が緩むことを阻止する。

凹所に収容され突起は、３つの主な方向でのシェル／フランジアセンブリの分離を阻止する３つの特性を有する。すなわち、
（ｉ）軸方向において、突起を凹所内の協働する形状すなわちストッパに包囲することによって回避される。
（ｉｉ）半径方向において、突起の角度方向分配によって及び内部ストッパによって回避される。
（ｉｉｉ）フランジの滑り材料におけるクランクシャフトミラーの作業によって課せられる摩擦トルクと呼ばれる周方向において、凹所における突起の存在及び剛性の突起によって回避され、これはせん断及び圧潰に対する機械的抵抗を課し、及び疲労、フランジの機能を維持する。

本発明によれば、平面シェルの１８０゜ごとに１〜６個の凹所と、個々の弾性固定突起が設けられていてよい。

この弾性変形は、変形された条件における突起を受容する予約された空間によって可能にされる。凹所自体は、滑り軸受の側部に配置されており、凹所の内面と３０゜〜６０゜、好適には４５゜の角度ｙを形成しており、これはバンプを生じる。

面の形式における、この同じ協働する形状は、突起に設けられている。軸方向軸受を固定するための突起の基部に、フランジを取り付ける／取り外す時に変形の弾性を保証するためのひずみ緩和手段が設けられている。

本発明のシェル及びフランジを形成するときに使用される材料は、接着剤及び滑り材料を備えた炭素鋼であり、摩擦学的特性は駆動軸に適している。ポリマ材料、すなわちプラスチック樹脂、エポキシ樹脂、フルオレン又はフルオロポリマを含む材料がこの溶暗軸受において使用されてもよい。

内燃機関における半径方向軸受及び軸方向軸受の適用の可能性のうちの１つである。 同じ原材料、滑り材料と構造材料との複合体であるので、それ自体が軸方向軸受に拡張された半径方向軸受の構成である。 軸方向軸受及び滑り軸受、並びに弾性固定突起及び協働するジオメトリを備える凹所の詳細の図である。 凹所の詳細及び個々の位置決めを備える滑り軸受の発展である。 滑り軸受に取り付けられたフランジ及び凹所に完全に嵌合した弾性固定突起、並びに取り付けられたフランジの固定の主方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の図である。 フランジに沿って周方向に配置された、弾性固定突起の３つのセットを用いて取り付けられたフランジ付きブシュであり、シェルにおけるフランジの主ロッキング方向、軸方向、半径方向及び周方向と、２つの詳細とである。 アセンブリ、特に、弾性固定突起の弾性変形の分解図である。

図面の詳細な説明
本発明は、エレメントとして、平面ブシュ、滑り軸受、フランジ、軸方向軸受を有するフランジ付きブシュに関する。

シェルは、厚さによって形成された、側部に配置された凹所を有する。凹所は、開放したより小さな基部を備えた燕尾状すなわち台形の形状を有しており、この台形は側壁を有しており、これらの側壁は、１５゜〜６０゜、好適には４５゜の、側部と、より大きな基部との間に形成された角度で傾斜している。側壁は、フランジに設けられた固定エレメントを捕捉するためのストッパとして働く。

固定エレメントは、フランジの一体部分である、フランジの内径から延びた突起と、シェルに設けられた個々の凹所とを有している。突起は、細いフィンガ状若しくは指状である。突起は、基部において突起の周囲の材料を除去することによって形成され、突起をフランジの一部として維持しており、突起は、突起に弾性エレメントである特性を付与するひずみ緩和形状を有している。突起の側部空白空間の１つは、シェルを取り付けるための弾性変形を一時的に提供するためのものである。別の空白空間は、メンテナンスのモーメントにおいて、フランジを除去するために働く。これらの突起は、フランジの内径から離れる方に面した端部において、凹所の側壁の角度と等しい角度を成す面取り部を有する。凹所に収容された時には、フランジと凹所の壁部との形状は互いに協働し、フランジをシェルに固定させる。

シェルへのフランジの固定は必然的に３つの主方向、すなわち軸方向、半径方向、回転方向で行われる。軸方向の固定は、ストッパと、チャンバの協働するジオメトリとによって提供される。

半径方向の固定は、凹所及び突起をシェル及びフランジの１８０゜に沿って分配することによって行われ、これにより、ストッパは、緩み移動と共に拡開する。

回転方向の固定により、移動は、協働する突起のせん断と、面取り部及びストッパの潰れとに抵抗する区分によって阻止される。

シェルへのフランジの取付けは、凹所の台形の小さい方の底を通過することができる程度にまで突起が弾性変形することにより生じる。取付けが完了すると、突起は、元の変形していない状態に戻るように解放され、ストッパと係合し、取外しを不可能にする。

この概念の大きな利点は、ろう接又はスタンピング材料のプロセスに関連して生じる、残留ひずみ及び疲労なしに軸方向取付けを提供することであり、これにより、製造プロセスを容易にし、取付けコストを減じることができる。

図１を参照すると、エンジンと、様々な半径方向及び軸方向の滑り軸受の適用が示されている。部材１は駆動軸ブシュ、半径方向軸受である。部材２は、バッキングワッシャ、軸方向軸受である。部材３はフランジ付きブシュ、半径方向軸受及び軸方向軸受である。部材４はロッドシェル、半径方向軸受である。部材５は、中央軸受シェル、半径方向軸受である。部材６はロッドブシュ、半径方向軸受である。半径方向又は軸方向軸受は、可動部品の完全な機能を可能にするために働き、摩擦を最小限にし、力の個々の伝達と共に移動を保証する。これらの軸受は、力及び動作伝達の維持の保証の中で異なる機能のための様々な材料の複合であるという特徴を有する。

図２を参照すると、滑り軸受と、その特定の材料の様々な層とが示されている。層１は、鋼から形成された部材の構造であり、ハウジングにおける保持を保証する。層２は、潤滑油の欠乏時のための緊急滑り材料である。層３は、層の間の材料の広がりを阻止するための広がり防止バリヤである。層４は、軸の接触を受ける転がり層であり、それ自体を調節し、エンジン潤滑油からの不純物を受け取る。この実例は軸方向軸受にも拡張する。なぜならば、原材料、鋼板及び特定の材料の層は、軸方向軸受及び半径方向軸受の両方を生ずるために適応されるからである。

図３には、本発明の軸受が層１及び軸受２の詳細な分解図で示されている。位置は、凹所４への弾性固定突起３の挿入前である。弾性固定突起３は細いエレメントであり、その形状は設計から生じ、その前提は、使用される材料、すなわち複合体に依存する弾性を保証することである。

突起に隣接する空間５は、これらの突起が、部材設計において規定されているように、そこで用いられている材料の潰れ限界を超えないが、突起が凹所４に進入することができるような程度まで変形させられる領域である。空間５に弾性突起３を取り付けるための変形は、図７に示されているように外力Ｆによって生ぜしめられる。弾性突起３の基部における、取付けのための変形によるひずみは、弾性固定突起３に隣接した丸み付けられた面７を設けることによって最小限にされ、従来技術文献においてこの目的のために有効であると認識されている。弾性固定突起は、フランジ２がシェル１に取り付けられる時に、ストッパ９によって形成された面と協働する面１０を端部に有している。ストッパ９を有する凹所４は、燕尾状を形成しており、２つの弾性固定突起３の端部における面１０は、同様の形状によって固定するために協働する。軸方向でのフランジの固定は、ストッパ９によって面１０に対して生ぜしめられる妨害によって保証される。

図４は、シェル１に沿って適切に分配された個々の凹所位置を部分α及びβによって示している。この位置において、参照符号９及び４によって示された燕尾状の台形になっていることが分かる。凹所４は、Ｘ方向（周方向）、Ｙ方向（軸方向）、Ｚ方向（半径方向）においてシェル１からフランジ２が外れるのを防ぐという機能を有している。取外しの防止は、この機能に適した角度ｙを有するストッパ９の形状によって提供される。角度ｙは、弾性固定突起３の端部に設けられた面１０の形状と協働する形状を形成している。

図５には、凹所４に既に挿入されている弾性突起３を備えた軸受が示されており、矢印によって示されているように、Ｘ方向（回転方向）、Ｙ方向（軸方向）、及びＺ方向（半径方向において滑り軸受１への軸方向軸受２の固定を確実にしている。Ｚ方向における固定は、図４に示されているように、角度方向で互いに間隔を置いて配置された、弾性固定突起の第２、第３又はそれ以上のグループを提供することによって生じる。ストッパ９と面１０との完全な噛合いは、Ｘ方向と、Ｙ方向と、Ｚ方向とにおいてシェル１からフランジ２が解放されるのを妨げるように協働する同様の形状によって生じる。

図６は、フランジに沿って周方向に配置された弾性固定突起の３つのセットが取り付けられたフランジ付きブシュを示しており、主要なロック方向、つまりシェル１におけるフランジ２の軸方向、半径方向及び周方向と、２つの詳細Ｂ及び詳細Ｃが示されている。この図にはさらに、矢印Ｚ１が示されており、この矢印Ｚ１は半径方向の仮想取外し努力を示しており、シェルからフランジを分離させようとする意図として示されている。詳細Ｂには、シェル１からフランジ２を取り外すための仮想力Ｚ１を加えることにより、シェル１のストッパ９の領域と、突起３の端部に配置された面１０とにおいて同じ強さの反作用力Ｒが生じることが示されている。このようにして、どこでこのような半径方向の力Ｚ１が加えられても、フランジとシェルとは、弾性固定突起３の１つ又は２つ以上のグループと、弾性固定突起に関連したストッパ９とを介して、角度ｙと面１０との適切な協働によって、作用する。詳細Ｃは、主な方向、すなわちＸ方向（周方向）と、Ｙ方向（軸方向）とにおいてシェル１からフランジ２を解放する時の弾性を示している。凹所４の開放部を通過する軸方向すなわちＹ方向での開放は、弾性固定突起３の面１０の移動に対するストッパ９の抵抗によって妨げられる。凹所４の開放部は、互いに離れて配置された弾性固定突起３のセットの面１０の移動によって形成されるフランジ全体の開放部よりも小さいので、シェル１からのフランジ２の取外しが妨げられる。周方向すなわちＸ方向でのシェル１からのフランジ２の取外しは、フランジの滑り材料と接触したクランクシャフトミラーの摩擦トルクに関係しており、シェル２と、弾性固定突起３の端部とに設けられた個々の協働する形状９及び１０が噛み合うことによって妨げられる。

図７は、以下のステップを有する取付け手順を概略的に示している。

ステップ（Ｉ）：自由位置におけるフランジ２と、初期の自由分離間隔Ａ１を備えた固定突起３のグループとの詳細が示されている。

ステップ（ＩＩ）：弾性突起３は、分離間隔Ａ２を形成するように、外力Ｆによってスペース５に向かって既に弾性変形させられており、側部６からシェルハウジング４に入り込むことができる。

ステップ（ＩＩＩ）：凹所４は、協働する形状のストッパ９を備えており、シェル６の厚さは、既に変形させられた弾性突起３の挿入を待っている。

ステップ（ＩＶ）：フランジ２がシェルの凹所４に取り付けられており、弾性突起３は、外部からの助け無しに固有の弾性によって初期位置、つまり分離間隔Ａ１へ戻っており、ストッパ９と協働する形状１０によって互いに完全に噛み合っており、軸方向Ｙでの固定を保証している。

好適な実施形態が説明されたが、本発明の範囲は、その他の可能な変化態様を含んでおり、可能な均等物を含む添付の請求項の内容のみによって限定される。

１ シェル、 ２ フランジ、 ３ 固定突起、 ４ 凹所、 ５ 空間、 ６ 側部、 ７ 丸み付けられた面、 １０ 面

Claims (12)

1. フランジ付きブシュにおいて、
   シェル又はブシュであってよい滑り軸受（１）と、滑り材料から成る、該滑り軸受（１）に取り付けられた少なくとも１つの軸方向軸受（２）とが設けられており、該軸方向軸受（２）は、半環状である、すなわち側部（６）におけるフランジであり、凹所（４）に、協働する形状が設けられており、凹所が、該凹所に形成されたストッパ（９）を有しており且つ開放部を通って、面（１０）によって形成された協働する形状を等しく備えた弾性固定突起（３）を受容するようになっており、このような突起が、基部においてひずみ緩和形状（７）を有しており、このような突起は、取付け変形を提供するための隣接する空間（５）を有しており、このような突起が、凹所（４）の数及び位置と等しい数及び位置で分配されており、フランジを、共存する協働する形状によって固定し、さらに少なくとも１つの剛性の突起（８）を有することを特徴とする、フランジ付きブシュ。
2. 弾性固定突起（３）が、フランジ（２）の内径の延長であることを特徴とする、請求項１記載のフランジ付きブシュ。
3. 弾性固定突起が、弾性のエレメントであることを特徴とする、請求項１記載のフランジ付きブシュ。
4. 回転努力の周方向においてフランジ（２）を支持する１つ又は２つ以上の剛性の突起（８）が設けられていることを特徴とする、請求項１記載のフランジ付きブシュ。
5. 弾性の固定突起（３）及び剛性の突起（８）が、個々の凹所（４）と同様に、角度方向（α，β）で配置されていることを特徴とする、請求項１記載のフランジ付きブシュ。
6. １５度と６０度との間の領域における端部から離れた少なくとも２つの弾性固定突起（３）が設けられていることを特徴とする、請求項１記載のフランジ付きブシュ。
7. 取付けのモーメントにおいて弾性固定突起（３）の変形を提供する空間（５）が設けられていることを特徴とする、請求項１記載のフランジ付きブシュ。
8. ストッパ（９）が凹所底部（４）に対して角度を成しており、この角度（ｙ）が３０度と６０度との間であることを特徴とする、請求項１記載のフランジ付きブシュ。
9. シェル側部（６）において、弾性固定突起（３）の形状と協働する形状を備えた凹所（４）が設けられていることを特徴とする、請求項１記載のフランジ付きブシュ。
10. 弾性固定突起（３）が、端部において、協働する形状（１０）を有することを特徴とする、請求項１記載のフランジ付きブシュ。
11. 平坦なシェル（１）の１８０度ごとに１〜６個の凹所（４）が設けられており、フランジ９２）における個々の弾性固定突起（３）が設けられていることを特徴とする、請求項１記載のフランジ付きブシュ。
12. フランジ９２）が、ポリマ材料、すなわち、プラスチック樹脂、エポキシ樹脂、フルオレン又はフルオロポリマを含む材料から形成されていることを特徴とする、請求項１記載のフランジ付きブシュ。

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