JP2013507594A

JP2013507594A - ボールベアリングおよび対応する緩衝部品

Info

Publication number: JP2013507594A
Application number: JP2012533667A
Authority: JP
Inventors: ブリソン，セバスチャン; シャムセ，アントニー
Original assignee: エヌテエヌ−エスエヌエールルルモン
Priority date: 2009-10-16
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2013-03-04
Also published as: FR2951512A1; CN102648356A; BR112012008769A2; WO2011045488A1; CN102648356B; BR112012008769A8; EP2488768B1; KR20120112390A; US20120251024A1; RU2012119243A; EP2488768A1; RU2555372C2

Abstract

本発明は、そのワッシャがプレス加工されたシートメタルから作られており、取り囲む構成を有する、アンギュラ接触緩衝部品のためのベアリングに関する。当該ベアリングの幾何学的回転軸(XX)を含んでいる各切断面において、下側軌道は、下側軸性湾曲中心(O_Inf)を規定する下側円弧(C_Inf)を形成し、上側軌道は、上側軸性湾曲中心(O_sup)を規定する上側円弧(C_Sup)を形成し、上記上側および下側湾曲中心は、幾何学的回転軸(XX)に対する5°から65°までの間の傾斜角(Φ)を形成するアンギュラ幾何学的軸(ZZ)に位置されている。特に、上記下側円弧(C_Inf)は、80°以上の開角(φ_Inf)を規定する２つの終端部、及び、最近傍の下側円弧の終端部(U_inf)と共に、10°以上の開角(θ_{Inf_I})を有する下側円弧(C_Inf)の一部を規定する下側接点(I_Inf)において、上記回転軸に垂直な下側平面(P_Inf)に位置する接線を有している。

Description

本発明は、ボールベアリングが設けられた車両用緩衝部品に関する。

プレス加工されたシートメタルからなるワッシャが用いられたベアリングの、緩衝部品における使用が、例えば文献FR2918138に開示されている。そのような緩衝部品において、軌道を構成するワッシャのうちの下側ワッシャとされている一のワッシャは、ホイールの螺旋サスペンションスプリングとの接合部分を構成する、プラスチック製の支持部品を押し付けており、上側ワッシャとされている他のワッシャは、車両のボディに固定されているカバーの下側を押している。上記軌道は、断面として、60°の開角を有する円弧形状を有している。下側ワッシャの軌道は、内側に向かって径方向に開いており、いずれの縁部も、ボール群の内側に向かう径方向への移動を制限できる構成とはなっていない。これは、下側ワッシャの軌道の円弧は、軌道の回転対称軸と垂直な平面への接線のいずれの点にもないためである。同様に、上側ワッシャの軌道は、外側に向かって径方向に開いており、いずれの縁部も、ボール群の外側に向かう径方向への移動を制限できる構成とはなっていない。これは、上側ワッシャの軌道の円弧は、上側軌道の回転対称軸と垂直な平面への接線のいずれの点にもないためである。このような緩衝部品に関する提案は、多方向的および非対称的であり、ボール群が極めて不均等に間に配置される結果となる。緩衝部品がこれらの提案の元に小型化された場合、ベアリングの開きおよびボール群の径方向への移動は、ボールの放出という厳しい結果を招き得る。潜在的なベアリングの不具合は、軌道におけるボール群の転がりを阻害すると共に急速な磨耗を招来するすべりを生じさせる突然の密着性喪失を伴うボール群のスティックスリップ動作によって起こり得る。さらに、もし、スプリング支持部品およびカバーを構成するプラスチック部品が小型の場合、緩衝部品の不具合を増大する、変形および互いに接触した状態が起こり得る。

本発明は、従来技術の問題点を解消し、強化された剛性および半径方向力に対する良好な耐性を有するベアリングを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、上記後者は、一般型の本発明によるベアリングに関連しており、下側軌道が形成されている下側ワッシャ、上側軌道を有する上側ワッシャ、および、上記上側および下側ワッシャの相対的な回転運動を、当該ベアリングの幾何学的回転軸の周囲で行わせるための、下側および上側軌道上を回転するボール群を備えている。

本書の全ての記載において、表現“下側ワッシャ”および“上側ワッシャ”は、本発明によるベアリングの好ましい使用（すなわち、車両用緩衝部品）を参照して使用されたものであり、ベアリングの回転軸は、ほとんど垂直であり、上側ワッシャは、軸方向において下側ワッシャの上方に配置されている。しかしながら、この文脈の範囲外において、表現“上側”および“下側”を複数のワッシャの何れに割り当てるかは、任意であることが理解されるものとする。

本発明によるベアリングは、より具体的にはアンギュラ接触型であり、この出願の枠組みにおいて、ベアリングの構成手段は、当該ベアリングの上記幾何学的回転軸を含んでいる各切断面において、上記下側軌道は、下側軸性湾曲中心を規定する下側円弧を形成し、上記上側軌道は、上側軸性湾曲中心を規定する上側円弧を形成し、上記下側および上側湾曲中心は、幾何学的回転軸に対する5°から65°までの間（より好ましくは20°から50°までの間）の傾斜角(Φ)を形成するアンギュラ幾何学的軸に位置されている。特定の緩衝部品のサイズに対応する特定の実施形態によれば、上記傾斜角の大きさは35°である。

本発明によれば、下側軌道の構成は、当該ベアリングの上記幾何学的回転軸を含んでいる各切断面において、上記下側円弧は、80°以上の開角を規定する２つの終端部、及び、最近傍の下側円弧の終端部と共に、10°以上の開角を有する下側円弧の一部を規定する下側接点において、上記回転軸に垂直な下側平面に位置する接線を有している。

下側軌道は、径方向に対して制限することを実現可能とする、十分な取り囲みとなっている。下側円弧は、下側接点の一方の側において延長されており、上記軌道には、半径方向の遠心力及び向心力が加わる。

上記において、ベアリングの回転軸が、下側軌道の回転対称軸およびと上側軌道の回転対称軸と互いに重なり合っているので、ベアリングには負荷がかかっていないと考えられる。

上記両軌道は、ボール群が接触することが意図された、上記上側および下側ワッシャの表面であり、例えば熱処理のようなこれらの強度を増加することを意図した処理が施され得る。

更に好ましくは、上記両軌道に対して、既知の方法により、粗さを低減するための腐食防止や精留などの表面加工、または超仕上げが施される。

また、好ましくは、上側軌道の構成は、当該ベアリングの上記幾何学的回転軸を含んでいる各切断面において、上記上側円弧は、80°以上の開角を規定する２つの終端部、及び、最近傍の上側円弧の終端部と共に、10°以上の開角を有する上側円弧の一部を規定する上側接点において、上記回転軸に垂直な上側平面に位置する接線を有している。

そのように、上側軌道も、２つのワッシャの間のボール群の径方向の制限を可能とする、十分な取り囲みとなっている。

好ましい実施形態によれば、下側ワッシャは、プレス加工されたシートメタルのようなシートメタルを含み得る。上記下側軌道は、深溝玉軸受を構成するが、上記プレス加工に適合している。

シートメタルでできたこの実施形態において、下側ワッシャは、補強用且つ円筒状の下側スカートが設けられ得る。

同様に、上側ワッシャも、例えばプレス加工されたシートメタルのようなシートメタルを含み、補強用且つ円筒状の上側スカートが設けられ得る。

本発明はさらに、前述したようなスラストベアリング、サスペンションスプリングによって与えられた力を上記ベアリングの下側ワッシャへ伝達するための下側支持手段、および、上記スプリングによって与えられた上記力であって上記スラストベアリングによって伝達された上記力を、車両のボディへ伝達するためのカバーを備えた緩衝部品に関する。

そのような組み立て品は、ベアリングの回転の問題および上側および下側支持手段の変形を回避することができる。上記緩衝部品は、削減された半径方向の隙間を有する。全体として特筆すべき軸的なコンパクトさを有している。

そのようなこの発明によれば、ベアリング及び上記後者と上記支持手段とのインターフェイスの強化によって、後者が相互の移動および／または変形することを防止する。支持手段間の間隔はそのように調整され、特に、上側および下側支持手段の間のバッフルにより、シール性が向上している。

特に、緩衝部品の構造は、金属が混入されていない適切なプラスチック材料からなる下側および／または上側支持手段と互換性がある。

特定の実施形態によれば、上記傾斜角は、下側支持手段の方へ開いている。この配置は、ほとんどの車両に対応し、上記カバーの内側の緩衝部品の心だしを可能とする。

特定の有利な実施形態によれば、上記下側ワッシャは、上記下側支持手段を径方向に押し付ける下側円筒状ベアリングを形成する、補強用且つ円筒状の下側スカートを備えている。下側スカートは、ワッシャ自身、および、下側支持手段とともに構成されたサブユニットの補強に貢献する。

同様に、上記上側ワッシャは、上記カバーを径方向に押し付ける上部円筒状ベアリングを形成する、補強用且つ円筒状の上側スカートを備え得る。好ましい実施形態によれば、上記円筒状上側スカートは、上記下側支持手段の方へ軸方向に突出しており、好ましくは、少なくとも部分的に向かい合うように、上記下側円筒状スカートから離間されている。ここでの目的は、ベアリングにおける汚染物の侵入を防止するための負荷の低減や迷路を生成するように、上側スカートおよび下側ワッシャのワッシャ間の隙間を削減することにある。

本発明の他の特徴、詳細、および有利な効果は、以下添付図面を参照しつつ、以降の記載を読むことによって明らかになる。なお、明確性を向上のため、同一または類似する部材においては、全ての図面において同一の参照番号を付与する。

図１は、本発明の実施形態による緩衝部品である。図２は、図１の緩衝部品が備えるベアリングの断面図である。

図１は、車両のボディに通じる構成のカバー14と、静止目的の下側支持部16との間に収容されているボールベアリング12を備えた、緩衝部品10を示す。緩衝部品10は、ヘリカルサスペンションスプリング18の上側において、直接的に、または、ゴム製の緩衝リングが介在して、設けられている。カバー14および下側支持部16は、プラスチック材料が用いられている。これらは、ベアリング12のための環状被覆20の構成を形成する。環状被覆20は、バッフル22を介して外部に通じている。

ベアリング12は、カバー14に固定された上側ワッシャ24、および、下側支持部16を押し付ける下側ワッシャ26から構成されており、これら両ワッシャは、ケージ30によって適切に保持されたボール群28が収容される環状の容積を、これらの間に規定する。

ワッシャ24,26の各々は、シートメタルを含んでおり、より好ましくは、プレス加工によって形成されていることである。

下側軌道は、下側ワッシャ26において規定され、通常の方法において、生成線が円弧C_Infとなるような回転面である。ここで、図１および２の切断面において、円弧C_Infの半径は、ボール群の半径よりも大きくなっている。同様に、上側軌道は、上側ワッシャ24において規定され、生成線が円弧C_Supとなるような回転面であり、円弧C_Supの半径は、ボール群の半径よりも大きくなっている。組み立て後且つベアリングが静止状態にあるとき、下側ワッシャの回転対称軸、上側ワッシャの回転対称軸、およびベアリングの回転軸(XX)は、互いに重なり合うことを意図している。以下の幾何学的考察において、この条件が満たされていると仮定する。

ベアリング12は、アンギュラ接触型であり、軸断面において、ベアリングの回転軸に対するアンギュラ軸(ZZ)上に、上側軌道および下側軌道の２つの円弧の上記湾曲中心O_SupおよびO_Infが位置されている。回転対称性を通じて、上記湾曲中心O_SupおよびO_Infもまた、円錐上に位置されており、円錐距離が先のアンギュラ軸である。この円錐もまた、ボール群の中心およびボール群の中心によって規定されたピッチ円を含んでいる。例示的な実施形態において、アンギュラ軸は、当該ベアリングの回転軸に対して、下側に開いた、上述の円錐の開きの半分の角度である、35°の角度Φを形成する。

注目すべきは、下側軌道の円弧C_Infは、少なくとも80°の実質的な開角φ_Infを有する。これは、ボール群を実質的に取り囲むことを可能にする。円弧C_Infの径方向の内側の終端部は、下側ワッシャ26の内側表面の変曲点I_Infを構成する。

さらに注目すべきは、ワッシャの回転対称軸に垂直な、円弧C_Infへの接線を描くことを可能とする。ワッシャの回転対称軸に垂直な平面は、P_Infと示されたこの接線を含んでいる。平面P_Infと円弧C_Infとの交点は、U_Infと示されている。

もし、ワッシャの半径方向の外側の終端部に位置する、下側軌道の円弧への接線T_{Inf_E}が描かれた場合、この接線による平面P_Infに対する開角θ_{Inf_E}の形成が観測される。下側軌道の円弧の他の終端部においては、回転軸に対する径方向の内側において、円弧への接線T_{Inf_I}が、平面P_Infに対する開角θ_{Inf_I}によって方向付けられる。開角θ_{Inf_I}もまた、点I_InfとU_Infとの間の円弧C_Infの一部の測定である。製造者により、上記開角はこのように設定される:
φ_Inf= θ_{Inf_E}- θ_{Inf_I}
さらに注目すべきは、２つの接線T_{Inf_E}およびT_{Inf_I}は、下側軌道の円弧C_Infと向かい合う平面P_Infの側方に位置する点A_Infで交差する。

ボール群の最適な取り囲みを得るため、開角θ_{Inf_I}およびθ_{Inf_E}は、絶対値において、できるだけ大きくなければならず、以下の不等式が確立する:
θ_{Inf_I}< -10°
θ_{Inf_E}> +60°
φ_Inf= θ_{Inf_E}- θ_{Inf_I}≧ 80°
ワッシャ26は、円筒状スカート32によって半径方向かつ下方へ延長されている。図１において見て取れるように、この円筒状スカート32は、下側支持部16の円筒状台座34を下方へ押し付ける。円筒状スカート32は、下側ワッシャ26の慣性モーメントを増加させ、特にねじりおよび曲げのような変形状態において、その強化に貢献する。さらに、円筒状スカート32は、下側ワッシャ26および下側支持部16によって構成されたサブユニットの補強に貢献する。

上側軌道の具体的なプロファイルは、同様の幾何学的考察によって記述される。

下側ワッシャについては、上側ワッシャ24の軌道の円弧は、少なくとも80°の実質的な開角φ_Supを有する。これは、ボール群28を実質的に取り囲むことを可能にする。円弧C_Supの径方向の外側の終端部は、上側ワッシャ24の内側表面の変曲点I_Supを構成する。

さらに注目すべきは、上側ワッシャ24の回転対称軸に垂直な、円弧C_Supの接線を描くことを可能とする。上側ワッシャ24の回転対称軸に垂直な平面は、この接線を含んでおり、P_Supのように示される。平面P_Supと円弧C_Supとの交点は、U_Supのように示される。

もし、ワッシャの半径方向の外側の終端部に位置する、上側軌道の円弧C_Supへの接線T_{Sup_E}が描かれた場合、この接線による平面P_Supに対する開角θ_{Sup_E}の形成が観測される。上側軌道の円弧の他の終端部においては、回転軸に対する径方向の内側において、円弧への接線T_{Sup_I}が、平面P_Supに対する開角θ_{Sup_I}によって方向付けられる。開角θ_{Sup_I}もまた、点I_SupとU_Supとの間の円弧C_Supの一部の測定である。製造者により、上記開角はこのように設定される:
φ_Sup= θ_{Sup_I}- θ_{Sup_E}
さらに注目すべきは、２つの接線T_{Sup_E}およびT_{Sup_I}は、上側軌道の円弧C_Supと向かい合う平面P_Supの側方に位置する点A_Supで交差する。

ボール群の最適な取り囲みを得るため、開角θ_{Sup_I}およびθ_{Sup_E}は、絶対値においてできるだけ大きくなければならない。実際には、両開角は、プレス加工による製造の際に得られ得る。
θ_{Sup_E}< -10°
θ_{Sup_I}> +60°
φ_Sup= θ_{Sup_I}- θ_{Sup_E}≧ 80°
円弧C_Supの径方向の内側の終端部は、下側ワッシャの内側表面の変曲点を構成する。上側ワッシャ24は、円筒状スカート36によって、径方向に下方へ延長されている。図１から見て取れるように、この円筒状スカート36は、カバー12の円筒状台座38を径方向に押し付けている。円筒状スカート36は、上側ワッシャ24の慣性モーメントを増加させ、特にねじりおよび曲げのように変形状態において、その補強に貢献する。さらに、円筒状スカート36は、上側ワッシャ26およびカバー14によって構成されたサブユニットの補強に貢献する。さらに、２つの円筒状スカート32,36は、負荷を減少させる狭い環状通路を定める。

取り囲む軌道が最適な方法によってガイドの機能を提供するために、興味深いことに、下側円弧C_Infの各点は上側円弧上に像を有している。すなわち、対称点は、ボールの中心を含んだ対称中心を通る。実際、直線T_{Sup_E}およびT_{Inf_I}が平行または10°未満の開角をなす場合、および、直線T_{Sup_I}およびT_{Inf_E}が平行または10°未満の開角をなす場合、この条件が満たされている。

もちろん、クレームで規定された範囲に制限されることなく、形状または材質を様々に変化させることが可能である。

Claims

下側軌道を形成する下側ワッシャ(26)と、
上側軌道を形成する上側ワッシャ(24)と、
当該ベアリングの幾何学的回転軸(XX)の周りに、前記上側ワッシャ(24)と前記下側ワッシャ(26)との相対的な回転運動を行わせるための、前記下側軌道および前記上側軌道上を回転するボール群(28)と
を備えたベアリングであって、
当該ベアリングの前記幾何学的回転軸(XX)を含んでいる各切断面において、
前記下側軌道は、下側軸性湾曲中心(O_Inf)を規定する下側円弧(C_Inf)を形成し、
前記上側軌道は、上側軸性湾曲中心(O_sup)を規定する上側円弧(C_Sup)を形成し、
前記上側および下側湾曲中心は、幾何学的回転軸(XX)に対する5°から65°までの間の傾斜角(Φ)を形成する幾何学的軸(ZZ)に位置されており、
当該ベアリングの前記幾何学的回転軸(XX)を含んでいる各切断面において、
前記下側円弧(C_Inf)は、
80°以上の開角(φ_Inf)を規定する２つの終端部、及び、
最近傍の下側円弧の終端部(I_inf)と共に、10°以上の開角(θ_{Inf_I})を有する下側円弧(C_Inf)の一部を規定する下側接点(U_Inf)において、前記回転軸に垂直な下側平面(P_Inf)に位置する接線を有している
ことを特徴とするベアリング。
当該ベアリングの前記幾何学的回転軸(XX)を含んでいる各切断面において、
前記上側円弧(C_Sup)は、
80°以上の開角(φ_sup)を規定する２つの終端部、及び、
最近傍の上側円弧の終端部(I_Sup)と共に、10°以上の開角(θ_{Sup_E})を有する上側円弧(C_Sup)の一部を規定する上側接点(U_Sup)において、前記回転軸に垂直な上側平面(P_Sup)に位置する接線を有している
ことを特徴とする請求項１に記載のベアリング。
前記下側ワッシャ(26)は、例えばプレス加工されたシートメタルのような、シートメタルを含む
ことを特徴とする請求項１または２に記載のベアリング。
前記下側ワッシャ(26)は、補強用の円筒状下側スカート(32)が設けられている
ことを特徴とする請求項３に記載のベアリング。
前記上側ワッシャ(24)は、例えばプレス加工されたシートメタルのような、シートメタルを含む
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のベアリング。
前記上側ワッシャは、補強用の円筒状上側スカート(36)が設けられている
ことを特徴とする請求項５に記載のベアリング。
サスペンションスプリング(18)と車両のボディとの間に挿入されるための緩衝部品(10)であって、
請求項１から６のいずれかに記載のベアリング(12)と、
サスペンションスプリングによって与えられた力を、前記ベアリングの前記下側ワッシャへ伝えるための、下側支持手段(16)と、
前記スプリングによって与えられた前記力であって前記ベアリングによって伝達された前記力を、前記車両のボディへ伝達するためのカバー(14)と
を備えることを特徴とする緩衝部品。
前記カバー(14)および前記下側支持手段(16)は、プラスチック材料が用いられている
ことを特徴とする請求項７に記載の緩衝部品。
前記傾斜角は、前記下側支持手段の方へ開いた
ことを特徴とする請求項７または８に記載の緩衝部品。
前記下側ワッシャ(26)は、前記下側支持手段(16)を径方向に押し付ける補強用の円筒状下側スカート(32)を備える
ことを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の緩衝部品。
前記上側ワッシャ(24)は、前記カバー(14)を径方向に押し付ける補強用の円筒状上側スカート(36)を備える
ことを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の緩衝部品。
前記円筒状上側スカート(36)は、前記下側支持手段(16)の方へ軸方向に突出している.
ことを特徴とする請求項１１に記載の緩衝部品。
前記円筒状上側スカート(36)は、少なくとも部分的に向かい合うように、下側円筒状スカート(32)から離間されている
ことを特徴とする請求項１０または１２に記載の緩衝部品。