JP5317352B2 - スリーブ軸受アセンブリおよび製造方法 - Google Patents

Description

関連出願への相互参照
この出願は、２００６年７月７日に提出された米国暫定出願連続番号第６０／８１９，３２０号および２００６年１２月２２日に提出された米国暫定出願連続番号第６０／８７１，６６９号に対して優先権を主張するものであり、それらの全体をここに引用により援用するものである。

発明の背景
１．技術分野
この発明は一般にスリーブ軸受に関し、より特定的には、自己潤滑内側ジャーナル軸受部、および衝撃負荷を緩衝するための外側エラストマー部を有し、たとえば乗物の懸下装置における使用のための、スリーブ軸受アセンブリに関する。

２．関連技術
乗物の懸下構成要素は協働してさまざまな機能を果たし、たとえば、適切な乗車高さを維持し、車輪整列を維持し、乗物の重量を支持し、タイヤを接地面と接するように維持し、乗物の進行方向を制御し、滑らかな乗車を衝撃負荷を緩衝することにより与える。構成要素のいくつかはスリーブ軸受を介して結合されることによりそれらの間の相対的な動きを可能にする。通常、スリーブ軸受は、ゴムまたはウレタンから構成される外側部分と、滑らかなジャーナル軸受材料から構成される内側部分とを有して製造される。外側部分は所望される緩衝特性を与え、一方、内側部分は、結合された構成要素の間における摩擦を低減することにより、使用中におけるそれらの間の相対的な動きを可能にする。

上記のようなスリーブ軸受アセンブリの構築を、内側部分をまず編み、外側部分を内側部分の周りに注入成形することによって行なうことが公知である。内側部分は、滑らかなヤーン材料、たとえばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）繊維など、および構造的ヤーン材料、たとえばポリエステル繊維など、を含むヤーン組成物から編まれることが公知である。これら２種類のヤーンは、ＰＴＦＥがポリエステルのパターンに従うように、編み合わされる。内側部分を編むと、それは特大のマンドレルの上に伸張されて周方向の弛みを織物から取除き、次いで、モールドのキャビティ内に位置され、そこで、外側部分が内側部分の周りに注入成形される。

上記のプロセスに従って構築されるスリーブ軸受アセンブリは使用において一般的に効果的であり得るが、いくつかの改良がなされ得る。たとえば、編まれたスリーブ軸受アセンブリは、ＰＴＦＥがポリエステルの編まれたパターンに従うとして、製造の際に非効率的な量のＰＴＦＥを利用する。その結果、約３巻きのＰＴＦＥがすべての回転において用いられることが判断され、したがって、わずかに約３０％のＰＴＦＥが実際には軸受表面を与えるのに必要とされ、一方、残りの７０％のＰＴＦＥヤーンは軸受表面としての使用に対して必要ではない。これは、ＰＴＦＥがスリーブにおいて一般的に最も費用のかかる繊維であるとして、究極的には費用の非効率性をもたらす結果となる。さらに、結果としてもたらされた編まれた内側部分は、典型的には、注入された溶融されたゴムがその編まれたヤーンを貫通してスリーブの軸受表面領域内に入ることを可能にする。これが生ずるのは、一部には、織物をマンドレル上を伸張させて弛みを織物から取除く必要性のためであり、および、編まれたヤーンは構造を十分に緊密に与えてゴムがそこを貫通するのを防
ぐようにはしないからである。したがって、スリーブの、全体の摩擦低減効果は減じられる。加えて、公知の編まれたスリーブにおいてゴムを注入成形する間、編まれた部分の外側表面に接着するゴムは編まれた部分をさらに周方向に伸張させ、したがって、皺がその編まれた部分に形成される。これが生ずると、製品はスクラップである。最後に、注入成形プロセスの間、マンドレルは溶融したゴムからの熱に晒されることによってますます熱くなり、内側部分をマンドレル上に伸張させる作業者に対してアセンブリの課題を付きつける。したがって、作業者は、通常、熱抵抗グローブを着用し、したがって、その作業を複雑なものにする。

この発明に従って製造されるスリーブ軸受アセンブリはたとえば上記のような先行技術のどのような制限も克服するかまたは大いに最小限にする。

発明の概要
スリーブ軸受アセンブリは、複数の別個のヤーンから構成され、おおむね円筒形の内側ジャーナル軸受表面を、ジャーナルがその中において相対的に動くように受けるよう、およびそれと係合するように与えるよう構成される内側部分を有する。ヤーンは、滑らかなヤーン材料からなる第１のヤーンと、第１のヤーンとは異なる材料からなる第２のヤーンとを含む。第１のヤーンは内側軸受表面を実質的に与え、第２のヤーンは内側部分の外側表面を実質的に与える。軸受アセンブリはさらに、内側部分の周りにおいて少なくとも部分的に注入成形され、外側表面と接合される弾性外側部分を有する。第１および第２のヤーンは織り合わされる。第１のヤーンはジャーナル軸受表面の周方向に対応する横糸方向またはジャーナル軸受表面の軸方向に対応する縦糸方向の１つにおいて織られて軸受表面を実質的に与える。第２のヤーンは第１のヤーンとは異なる方向において織られて外側表面を実質的に与える。

この発明の他の局面に従うと、ジャーナル軸受表面を伴うおおむね円筒形の内側部分と、内側部分の周りにおいて少なくとも部分的に延在するエラストマーの外側部分とを有するスリーブ軸受アセンブリを製造する方法が提供される。この方法は、織機の上において、複数の第１および第２のヤーンを織り合わせてジャーナル軸受表面を形成することにより、内側部分を構築するステップを含み、第１のヤーンは、滑らかなヤーンとして与えられ、ジャーナル軸受表面の周方向に対応する横糸方向またはジャーナル軸受表面の軸方向に対応する縦糸方向の１つにおいて織られる。この方法はさらに、第２のヤーンを第１のヤーンとは異なる方向において織るステップと、次いで、織られた内側部分をモールドキャビティ内に配置するステップと含む。さらにこの方法は、外側部分を内側部分に接合させるよう、外側部分を、エラストマー材料で、内側部分の周りにおいて少なくとも部分的に成形するステップを含む。

この発明に従って製造されたスリーブ軸受アセンブリは、一様な自己潤滑軸受表面を与え、その中に受けられるジャーナルに対して摩擦を低減し、実質的に連続的な自己潤滑軸受表面を与え、製造においてのスクラップに対する可能性を低減し、製造効率を増大させ、アセンブリを製造することに関連する全体のコストを低減し、高価な軸受表面材料の使用を最小限にし、ジャーナルと接触する全軸受表面材料のパーセンテージを最大限にし、内側部分の形成においてヤーンの使用を最小限にし、製造効率を上げ労働の複雑さを低減し、スリーブ軸受アセンブリの有用な寿命を延ばす。

これらおよびその他の目的、特徴および利点は、当業者にとっては、現在の好ましい実施例およびベストモードについての以下の詳細な説明、特許請求の範囲、ならびに添付の図面を参照して、容易に明らかとなる。

この発明の１つの現在好ましい実施例に従って構築されたスリーブ軸受アセンブリの概略的な斜視図である。 １つの現在好ましい実施例に従ったスリーブ軸受アセンブリの織られた内側部分の概略的な断面図である。 内側部分の織パターンを示すチャートである。 スリーブ軸受アセンブリを製造する方法を示す図式チャートである。 被覆が上に適用された、別の現在好ましい実施例に従って構築される織られた内側部分の概略的断面図である。 さらに別の現在好ましい実施例に従って構築される織られた内側部分の概略的断面図である。 図６の織られた内側部分の織パターンを示すチャートである。

好ましい実施例の詳細な説明
より詳細に図面を参照して、図１はこの発明の１つの現在の好ましい実施例に従って構築されるスリーブ軸受アセンブリ１０を示す。このスリーブ軸受アセンブリ１０は、互いに結合される部材（図示せず）、たとえば、乗物の懸下装置内におけるアンチロールバー、制御アーム、または他の懸下位置などの間において緩衝および低減摩擦支持を必要とする適用例に対して特に有用である。スリーブ軸受１０は、緊密に織られたヤーンから構成される内側部分１２（図２）と、内側部分１２の周りにおいて少なくとも部分的に注入成形される外側部分１４とを有する。外側部分１４は、内側部分１２に接着または接合する任意の好適な注入成形可能な緩衝材料、たとえばゴムまたはウレタン化合物などから形成される。内側部分１２は、第１のマルチフィラメントヤーン１６、たとえばポリエステルまたはＰＥＴフィラメントであって、好ましくは織生地化されたもの、または外側部分１４を形成するエラストマーの材料に接着または接合するために或る親和力を伴って高いバルキー性を呈する何らかの他の繊維と、第２のマルチフィラメントヤーン１８、たとえばＰＴＦＥフィラメント（テフロン（登録商標））、ポリオキシメタリン（polyoxymethalyne）、または低い摩擦係数を呈する他の材料などとから織られる。ＰＥＴヤーン１６は構造上の機能を果たし、それは、たとえば、内側部分１２を外側部分１４に接合することを容易にすること、および外側部分１４の溶融したエラストマー材料が貫通してＰＴＦＥヤーン１８に入ることを防止するように作用することによって果たされる。ＰＴＦＥヤーン１８は、自己潤滑内側軸受表面２０（図１および図２）を与えることにより、ジャーナル表面（図示せず）に対する摩擦を最小限にする。したがって、スリーブ軸受アセンブリ１０は振動および力を外側部分１４を介して信頼性を持って緩衝するとともに、ジャーナル表面と軸受表面２０との間において内側部分１２を介して摩擦を最小限にすることができる。

図２にもっともよく示されるように、内側部分１２の１つの現在の好ましい実施例はそれぞれＰＥＴおよびＰＴＦＥの第１および第２のヤーン１６、１８から織られる。織パターンを図３に図で示す。ヤーン１６、１８は、さまざまな織機、たとえばジェイコブ・ミュエラー（Jacob Mueeller）細巾ニードル織機などにおいて織られ得る。ＰＥＴヤーン１６は、アセンブリ１０の軸方向２１（図１）に対応する（図２で見て、紙面内において、および紙面から出て）縦糸方向において織られ、一方、ＰＴＦＥヤーン１８は軸２１の周りの周方向に対応する横糸方向において織られる。ヤーン１６、１８の対は、ＰＥＴヤーン１６が内側部分１２の外側表面２３を形成しＰＴＦＥヤーン１８が軸受表面２０を形成するように織られる。言及したように、ＰＥＴヤーン１６は主にＰＴＦＥヤーン１８に対して構造上の支持または担体として働き、かつ注入成形プロセス中に軸受表面領域内に入る溶融したエラストマー材料に対するバリアを提供するよう働く（図４）。ＰＴＦＥヤーン１８は、ＰＥＴヤーン１６とともに、サテンの横糸表出織で織られる。したがって、Ｐ
ＥＴヤーン１６およびＰＴＦＥヤーン１８の両方がサテン織仕上げで呈される。ここに示される例では、ＰＴＦＥヤーン１８は図２に示されるように７：１のサテン織パターンで織られるが、所望される場合には異なってもよい。したがって、軸受表面２０は、全体的に、滑らかなＰＴＦＥヤーン１８からなるが、ただし、例外として、時折ＰＥＴヤーン１６からなる単一のオーバーレイを伴う。したがって、軸受表面は約８０〜８５％のＰＴＦＥヤーン１８からなると推定され、したがって、ジャーナルに対する静的および動的摩擦係数を最小限にする。細巾ニードル織機における管状織プロセスは内側部分１２の長さに沿って延在する縫われたシーム２５を与える。

ＰＥＴ縦糸ヤーン１６は、概して、約２００〜１０００の間のデニールを有する状態で与えられ、ここにおいては約６００デニールであるとして示される。したがって、ＰＥＴヤーン１６は、ヤーン１６が望ましくは外側表面２３に向かって維持されしたがって軸受表面２０からは離れるように維持されるように、コンパクトな、緊密な織（個々のヤーンは、明瞭性のため、概略的に、互いに対して拡張された関係において略図で示される）を形成する。加えて、相対的に小さいデニールは、緊密な織パターンに貢献し、外側部分１４の溶融したエラストマー材料が注入成形プロセス中に外側表面２３を貫通することを防ぐことに貢献する。

図４に示されるように、内側部分１２を織ると、残りの作業を実行してスリーブ軸受アセンブリ１０を構築する。結果としてもたらされる内側部分１２は、好ましくは、好ましくは内側部分１２の内径に近似する外径を有する好適なサイズのマンドレル上に配置され、次いで、注入成形機械のモールドキャビティ内に位置される。したがって、内側部分が周方向において大きく伸張されないとして、内側部分１２をマンドレル上に配置する手間が最小限にされる。次いで、外側部分１４が、所望の弾性材料、たとえばゴムなどを、圧力をかけて、モールドキャビティ内に、および内側部分１２の外側表面２３の周りに少なくとも部分的に注入することにより、形成される。外側部分１４は予め定められた温度に、および／または予め定められた時間量の間冷却され、次いで、その結果得られたスリーブ軸受アセンブリ１０はモールドキャビティから除去される。

内側部分１２が上記のように織られた状態で、織パターンは、ＰＴＦＥ横糸ヤーン１８を、内側部分１２の周りにおいて周方向に呈する。したがって、横糸ヤーン１８は内側部分１２に相対的に高いフープ力を与え、それによって、注入成形プロセス中に内側部分１２において皺を形成するという前述の問題を取除く。したがって、製造されるスクラップが最小限となる。加えて、内側部分１２の、増大されたフープ力は、軸受表面２０の剛性および一体性を増大させ、それによって、負荷下におけるそれの有用寿命を最大にする。

図５に示されるように、内側部分１１２の別の現在の好ましい構成が示され、そこにおいては、内側部分１１２は、少なくとも一部分が、たとえばＰＥＴ横糸ヤーン１１８などのように、横糸方向に向けられた、上記のような、ゴムの外側層１０と十分に接合する材料から構築される。この実施例では、縦糸ヤーンはたとえばＰＴＦＥヤーンなどのような滑らかな縦糸ヤーン１１６で織られる。横糸ヤーン１１８は、ここにおいては、例示的に、かつ限定を伴わずに、それらが３つの縦糸ヤーン１１６の上を延在して内側部分１１２の外側表面１２３を与えるように織られるが、ただし、それらは、意図される適用例に対して好ましい場合には、より多くの縦糸ヤーンの上を延在してもよい。たとえば、図６および図７に示されるように、内側部分２１２のさらに別の現在の好ましい構成は、周方向に方向付けられた横糸ヤーン２１８が、７つの滑らかな軸方向に延在する縦糸ヤーン２１６上を浮くように示される。

滑らかな縦糸ヤーン１１６、２１６は、綾織またはサテンの縦糸表出パターンで織られ得、浮き糸は内側部分１１２、２１２の内側軸受表面１２０、２２０を与えるように形成
される。滑らかな内側表面１２０、２２０は、シャフトまたはジャーナル（図示せず）との接触を、ヤーン１１６、２１６の縦糸表出サテン織がより高い潤滑性を内側軸受表面１２０、２２０に対して与えると考えられる状態で、与える。滑らかな縦糸ヤーン１１６、２１６が内側部分１１２、２１２の長さに沿って延びることにより、織られた織物が、端部において縦糸ヤーンから落ちる横糸ヤーンまたはフィリングヤーンによって一般には引起こされる何らかの端部のほつれを有することになる場合は、滑らかな縦糸ヤーン１１６ではなく、ＰＥＴ横糸ヤーン１１８、２１８が取除かれるであろうことを保証する。加えて、横糸ヤーン１１８、２１８が上記のように外側部分１４に成形され接合される状態においては、横糸ヤーン１１８、２１８が適所にロックまたは固定されることが保証され、したがって、端部のほつれ状態が生ずるのを防ぐ。横糸ヤーン１１８、２１８が適所にロックされる状態においては、滑らかな縦糸ヤーン１１６、２１６も、横糸ヤーン１１８、２１８と内側部分１１２、２１２を通って延在するシャフトとの間において適所にロックされる。

端部のほつれの状態が生じないようにさらに保証するため、接合剤または接着層５０（図５）を、内側部分１２、１１２、２１２の織られた織物、特に、内側部分１２、１１２、２１２の軸方向に対向する端部５３（図１）において適用し得る。接着層５０はさまざまな態様で、たとえば噴霧または被覆プロセスなどにおいて適用され得る。接着層５０は単一または複数被覆の、ゴムに基づく水溶性接着剤、たとえば、かつ限定を伴うことなく、ニトリルゴムまたはシリコーンゴムなどとして与えられ得る。他の接合剤もここにおいては企図され、前述の接合剤は単にいくつかの考えられ得る選択肢を表わすことが認識されるべきである。接着層５０は、織られた織物基板と天然ゴムまたはスチレンブタジエンゴムの外側層１４との間における接合を容易にしもする。接着層５０は、好ましくは、たとえば、ディップ／飽和プロセスを介して織られた後、外側表面２３、１２３、２２３の所望の部分に貼付けられるか、または噴霧被覆塗布される。接着層５０はたとえば熱い空気によって硬化されることによって硬化プロセスを容易にし得る。言及したように、接着層５０の被覆は、端部のほつれに対するさらなる可能性を最小限にするのみならず、成形中における内側部分１２、１１２、２１２と外側部分１４との間における強力かつ信頼性の高い接着を促進しもする。

同じ機能を果たすこの発明の他の実施例はここにこの発明の範囲内に組込まれることが理解されるべきである。さらに、スリーブ軸受アセンブリは、さまざまな形状、サイズおよび径にて、たとえば、織りに組み込まれる縦糸ヤーン１６の数を変更することなどにより、製造され得る。加えて、スリーブ軸受アセンブリは、上記以外のさまざまな適用例および産業において利用され得る。この発明はこの出願および任意の関連する出願から発行する請求項によって規定される。

Claims (23)

1. 複数の別個のヤーンから構成され、おおむね円筒形のジャーナル軸受表面を、ジャーナルがその中において相対的に動くように受けるよう、およびそれと係合するように与えるよう構成される内側部分を含み、前記ヤーンは、滑らかなヤーン材料からなる第１のヤーンと、前記第１のヤーンとは異なる材料からなる第２のヤーンとを含み、前記第２のヤーンは前記内側部分の外側表面を実質的に与え；さらに、
   前記内側部分の周りにおいて少なくとも部分的に注入成形され、前記外側表面と直接に接合される弾性外側部分を含み；
   前記第１および第２のヤーンの織り合わせは、前記第１のヤーンが前記ジャーナル軸受表面の周方向に対応する横糸方向または前記ジャーナル軸受表面の軸方向に対応する縦糸方向の１つにおいて織られて前記軸受表面を実質的に与え、前記第２のヤーンは前記第１のヤーンとは異なる方向において織られる状態で、行われる、スリーブ軸受アセンブリ。
2. 前記第１のヤーンは前記横糸方向に織られて前記軸受表面を形成する、請求項１に記載のスリーブアセンブリ。
3. 前記第１のヤーンは横糸表出サテン織で織られる、請求項２に記載のスリーブアセンブリ。
4. 前記第２のヤーンは前記縦糸方向に織られるポリエステル材料である、請求項２に記載のスリーブアセンブリ。
5. 前記第２のヤーンは２００デニールと１０００デニールとの間である、請求項４に記載のスリーブアセンブリ。
6. 前記第１のヤーンはＰＴＦＥである、請求項１に記載のスリーブアセンブリ。
7. 前記第１のヤーンは前記縦糸方向に織られる、請求項１に記載のスリーブアセンブリ。
8. 前記第１のヤーンはサテン縦糸表出織で織られる、請求項７に記載のスリーブアセンブリ。
9. 前記第１のヤーンは綾織で織られる、請求項７に記載のスリーブアセンブリ。
10. 前記第２のヤーンは前記横糸方向に織られる、請求項７に記載のスリーブアセンブリ。
11. 前記第２のヤーンはポリエステルである、請求項１０に記載のスリーブアセンブリ。
12. 前記内側部分の前記外側表面に接合される接着層をさらに含む、請求項１に記載のスリーブアセンブリ。
13. 前記接着層はゴムに基づく材料である、請求項１２に記載のスリーブアセンブリ。
14. ジャーナル軸受表面を伴うおおむね円筒形の内側部分と、前記内側部分の周りにおいて少なくとも部分的に延在する外側部分とを有するスリーブ軸受アセンブリを製造する方法であって、
    織機の上において、複数のヤーンを織り合わせてジャーナル軸受表面を形成することにより、内側部分を構築するステップを含み、前記ヤーンの少なくとも１つは、滑らかなヤーンとして与えられ、ジャーナル軸受表面の周方向に対応する横糸方向またはジャーナル軸受表面の軸方向に対応する縦糸方向の１つにおいて織られ、前記ヤーンの他方は前記ヤーンの前記少なくとも１つとは異なる方向において織られ；前記方法はさらに、
    前記内側部分をモールドキャビティ内に配置するステップと；
    外側部分を前記内側部分に直接に接合させるよう、前記外側部分を、エラストマー材料で、前記内側部分の周りにおいて少なくとも部分的に成形するステップとを含む、方法。
15. 前記滑らかなヤーンを横糸方向に織るステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記滑らかなヤーンを横糸表出サテン織で織るステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
17. ポリエステルマルチフィラメントとして縦糸方向に延在するヤーンを与えるステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
18. 前記内側部分を細巾ニードル織機において織るステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
19. 前記成形ステップの前に前記内側部分の外側表面上を被覆する接着剤を適用するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
20. 前記滑らかなヤーンを縦糸方向に織るステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
21. 前記滑らかなヤーンをサテン織を用いて織るステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
22. 前記滑らかなヤーンを綾織を用いて織るステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
23. 横糸方向に延在するヤーンに対してポリエステルマルチフィラメントを用いるステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。

Images