特開 2022-149621 スラスト軸受

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022149621

(43)【公開日】2022-10-07

(54)【発明の名称】スラスト軸受

(51)【国際特許分類】

   F16C 19/10 20060101AFI20220929BHJP

   F16C 33/58 20060101ALI20220929BHJP

【ＦＩ】

F16C19/10

F16C33/58

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021051856

(22)【出願日】2021-03-25

(71)【出願人】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100174090

【弁理士】

【氏名又は名称】和気 光

(74)【代理人】

【識別番号】100100251

【弁理士】

【氏名又は名称】和気 操

(74)【代理人】

【識別番号】100205383

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 諭史

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 拓史

【テーマコード（参考）】

3J701

【Ｆターム（参考）】

3J701AA02

3J701AA32

3J701AA42

3J701AA53

3J701AA62

3J701BA51

3J701BA56

3J701BA69

3J701BA77

3J701DA14

3J701DA20

3J701EA31

3J701EA36

3J701FA46

3J701FA51

3J701GA01

3J701XB03

3J701XB11

3J701XB12

(57)【要約】

【課題】軽量で、かつ、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。
【解決手段】スラスト軸受１は、軌道溝２ａを有する軸軌道盤２と、軌道溝３ａを有するハウジング軌道盤３と、軌道盤２の軌道溝２ａとハウジング軌道盤３の軌道溝３ａとの間に介在する玉４とを備え、両軌道盤２、３が合成樹脂の成形体であるカバー６によって、分離不能にかつ相対回転可能にされており、カバー６は、軸方向一方の開口部６ａから両軌道盤２、３が挿入される筒状のカバーであり、スラスト軸受１において、ハウジング軌道盤３は、カバー６の軸方向他方に位置する円環状の保持部７によって軸軌道盤２に対して相対回転可能に保持され、軸軌道盤２は、カバー６の周壁部８に嵌合され、かつ、周壁部８よりも小径の絞り部９によって抜け止めされている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

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を備えるスラスト軸受であって、
両軌道盤が、合成樹脂の成形体であるカバーによって、分離不能にかつ相対回転可能にされていることを特徴とするスラスト軸受。

【請求項2】

前記カバーは、軸方向一方の開口部から前記両軌道盤が挿入される筒状のカバーであり、
前記スラスト軸受において、前記ハウジング軌道盤は、前記カバーの軸方向他方に位置する円環状の保持部によって前記軸軌道盤に対して相対回転可能に保持され、前記軸軌道盤は、前記カバーの周壁部に嵌合され、かつ、前記周壁部よりも小径の絞り部によって抜け止めされていることを特徴とする請求項１記載のスラスト軸受。

【請求項3】

前記軸軌道盤の外径をＤ、前記開口部の内径をφ_ａ、前記絞り部の内径をφ_ｂとした場合、下記の式（１）および式（２）の関係式を満たすことを特徴とする請求項２記載のスラスト軸受。
φ_ａ≧Ｄ・・・（１）
０．９５×φ_ｂ≦Ｄ・・・（２）

【請求項4】

前記絞り部は、周方向に離間して設けられ、径方向内側に向かって突出した複数の突起で構成されることを特徴とする請求項２または請求項３記載のスラスト軸受。

【請求項5】

前記合成樹脂が、ポリアミド４６またはポリアミド６６であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項記載のスラスト軸受。

【請求項6】

前記軸軌道盤の背面側のスラスト受け面および前記ハウジング軌道盤の背面側のスラスト受け面が前記カバーに覆われていないことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項記載のスラスト軸受。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スラスト軸受に関し、特に、自動車、フォークリフトなどのサスペンション、ステアリングなどに用いられるスラスト軸受に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自動車、フォークリフトなどのサスペンションなど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、このキングピンを回転可能に支持するスラスト軸受が適用されている。

【0003】

このようなスラスト軸受として、例えば特許文献１に記載のスラスト軸受が知られている。図４には、このスラスト軸受の軸方向断面図を示す。図４に示すように、スラスト軸受２１は、軌道溝２２ａを有する軸軌道盤２２と、軌道溝２３ａを有するハウジング軌道盤２３と、両軌道溝２２ａ、２３ａの間に介在する玉２４とを備える。このスラスト軸受２１は、軸軌道盤２２に金属製のカバー２５が嵌合されている。カバー２５は、端面部２６と周壁部２７を有しており、端面部２６によって軸軌道盤２２のスラスト受け面が覆われ、周壁部２７によって両軌道盤２２、２３の外周面がカバーされている。周壁部２７の周縁部には加締め部２７ａが設けられており、この加締め部２７ａによってハウジング軌道盤２３の抜けが防止されている。また、カバー２５とハウジング軌道盤２３との間には隙間が形成されており、カバー２５（および軸軌道盤２２）とハウジング軌道盤２３とが相対回転可能になっている。

【0004】

上記特許文献１のスラスト軸受２１では、ハウジング軌道盤２３の外周面の背面側に面取り部２３ｂが設けられており、その面取り部２３ｂとカバー２５の加締め部２７ａとの間にＯリング２８が配置されている。また、ハウジング軌道盤２３のスラスト受け面と、その面側に取り付けられる相手部材（図示省略）との間にＯリング２９が配置されている。このように、シール部材として個別のＯリングを用いることで、スラスト軸受２１を簡易な構造としつつ、シール性の向上を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７－３０９３５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記特許文献１では、カバーとして金属製のカバーを用いており、スラスト軸受は、Ｏリングによって締結されている。そのため、両軌道盤および転動体の一体化に際して、カバー以外の構成部品が必要になる。また、両軌道盤および転動体をカバーに圧入した後、カバーの周壁部の一部を加締める作業も必要になり、組み立てに手間が掛かる。また、カバーが金属製であることから、重量増加に繋がるおそれがある。

【0007】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、軽量で、かつ、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を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のスラスト軸受は、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、上記軸軌道盤の軌道溝と上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を備えるスラスト軸受であって、両軌道盤が、合成樹脂の成形体であるカバーによって、分離不能にかつ相対回転可能にされていることを特徴とする。

【0009】

上記カバーは、軸方向一方の開口部から上記両軌道盤が挿入される筒状のカバーであり、上記スラスト軸受において、上記ハウジング軌道盤は、上記カバーの軸方向他方に位置する円環状の保持部によって上記軸軌道盤に対して相対回転可能に保持され、上記軸軌道盤は、上記カバーの周壁部に嵌合され、かつ、上記周壁部よりも小径の絞り部によって抜け止めされていることを特徴とする。

【0010】

上記軸軌道盤の外径をＤ、上記開口部の内径をφ_ａ、上記絞り部の内径をφ_ｂとした場合、下記の式（１）および式（２）の関係式を満たすことを特徴とする。
φ_ａ≧Ｄ・・・（１）
０．９５×φ_ｂ≦Ｄ・・・（２）

【0011】

上記絞り部は、周方向に離間して設けられ、径方向内側に向かって突出した複数の突起で構成されることを特徴とする。

【0012】

上記合成樹脂が、ポリアミド４６またはポリアミド６６であることを特徴とする。

【0013】

上記軸軌道盤の背面側のスラスト受け面および上記ハウジング軌道盤の背面側のスラスト受け面が上記カバーに覆われていないことを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明のスラスト軸受は、軸軌道盤と、ハウジング軌道盤と、軸軌道盤の軌道溝とハウジング軌道盤の軌道溝との間に介在する転動体とを備え、両軌道盤が、合成樹脂の成形体であるカバーによって、分離不能にかつ相対回転可能にされているので、従来の金属製のカバーを使用したカバー付きスラスト軸受に比べて、加締め工程を削減できる。これにより軽量で、かつ、容易に組み立てることができるスラスト軸受になる。

【0015】

上記カバーは、軸方向一方の開口部から両軌道盤が挿入される筒状のカバーであり、スラスト軸受において、ハウジング軌道盤は、カバーの軸方向他方の円環状の保持部によって軸軌道盤に対して相対回転可能に保持され、軸軌道盤は、カバーの周壁部に嵌合され、かつ、周壁部よりも小径の絞り部によって抜け止めされているので、両軌道盤をカバーの開口部から挿入するだけで、転動体を介在した状態で両軌道盤を分離不能にかつ相対回転可能にすることができ、組み立て性を容易にできる。

【0016】

軸軌道盤の外径をＤ、開口部の内径をφ_ａ、絞り部の内径をφ_ｂとした場合、上記の式（１）の関係式などを満たすので、軸軌道盤をカバーに挿入しやすくなる。

【0017】

上記絞り部は、周方向に離間して設けられ、径方向内側に向かって突出した複数の突起で構成されるので、絞り部が全周にわたり形成される場合に比べて、軌道盤の挿入時の荷重を小さくできる。

【0018】

合成樹脂が、ポリアミド４６またはポリアミド６６であるので、強度、耐熱性、耐摩耗性、成形性などに優れ、かつ、低コスト化を図ることができる。

【0019】

軸軌道盤の背面側のスラスト受け面およびハウジング軌道盤の背面側のスラスト受け面がカバーに覆われておらず、スラスト荷重に対して両軌道盤が直接支持するので、樹脂製カバーによって一体化を可能としつつ、スラスト荷重を安定して支持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明のスラスト軸受の一例の軸方向断面図である。

【図2】図１のカバーの軸方向断面図である。

【図3】カバーの他の例を示す平面図である。

【図4】従来のスラスト軸受の軸方向断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明のスラスト軸受について図１に基づいて説明する。図１は、本発明のスラスト軸受の一例の軸方向断面図である。図１に示すように、スラスト軸受１は、軸受部材として、軌道溝２ａを有する軸軌道盤２と、軌道溝３ａを有するハウジング軌道盤３と、軸軌道盤２の軌道溝２ａとハウジング軌道盤３の軌道溝３ａとの間に介在する玉（転動体）４と、この玉４を周方向に一定間隔で保持する保持器５とを備える。また、軸受内部にはグリースが供給などされて、グリースが玉４と両軌道溝２ａ、３ａに介在して潤滑される。

【0022】

スラスト軸受１は、両軌道盤２、３が、筒状のカバー６によって分離不能にかつ相対回転可能にされている。つまり、図１では、両軌道盤２、３の間に玉４および保持器５が介在した状態で保持されており、両軌道盤２、３が軸方向に抜けないようになっている。このようにカバーを設けることで、グリースの保持が可能となり、加えて両軌道盤と保持器および玉のアッシィとがばらけないようになるため、スラスト軸受を装置に組み込む際の組み立て性を向上できる。

【0023】

スラスト軸受１において、軸軌道盤２およびハウジング軌道盤３はいずれも鋼材からなっている。上記鋼材には、軸受材料として一般的に用いられる任意の材料を用いることができる。例えば、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ１、ＳＵＪ２、ＳＵＪ３、ＳＵＪ４、ＳＵＪ５など；ＪＩＳ Ｇ ４８０５）、浸炭鋼（ＳＣｒ４２０、ＳＣＭ４２０など；ＪＩＳ Ｇ ４０５３）、ステンレス鋼（ＳＵＳ４４０Ｃなど；ＪＩＳ Ｇ ４３０３）、冷間圧延鋼などを用いることができる。また、玉４には、上記の鋼材やセラミックス材料を用いることができる。一方、カバー６は、後述するように合成樹脂の成形体からなっている。

【0024】

軸軌道盤２は円環状部材からなり、軸方向一方の側面がスラスト荷重を支持するスラスト受け面２ｂである。このスラスト受け面２ｂと外周面の角部には面取り部２ｃが形成されている。図１において、面取り部２ｃは、外周面に接続され、背面側に向かうにしたがって縮径する傾斜面を有する。この傾斜面は、カバー６の絞り部９の傾斜面と対向している。また、軸軌道盤２の軸方向他方の側面には、断面円弧状の軌道溝２ａが形成されている。

【0025】

ハウジング軌道盤３は円環状部材からなり、軸方向一方の側面がスラスト荷重を支持するスラスト受け面３ｂである。スラスト受け面３ｂと外周面の角部には面取り部３ｃが形成されている。図１において、面取り部３ｃは、外周面に接続され、背面側に向かうにしたがい縮径する傾斜面を有する。この傾斜面は、カバー６の保持部７の根元の湾曲部と対向している。また、ハウジング軌道盤３の軸方向他方の側面には、断面円弧状の軌道溝３ａが形成されている。

【0026】

軌道溝２ａおよび軌道溝３ａは、玉４の球形に沿って形成されており、厳密には玉の直径よりも僅かに大きい曲率にて形成されている。

【0027】

保持器５は円環状部材からなり、複数のポケットが周方向に沿って形成されている。保持器５としては、金属製の打抜き保持器や、金属製のもみ抜き保持器、樹脂製保持器などを用いることができる。

【0028】

スラスト軸受１は、カバー６の軸方向一方の開口部６ａから、ハウジング軌道盤３、保持器５および玉４のアッシィ、軸軌道盤２を順次挿入することなどで得られる。

【0029】

図１では、軸軌道盤２のスラスト受け面２ｂおよびハウジング軌道盤３のスラスト受け面３ｂはカバー６によって覆われておらず、露出した構成になっている。本発明ではカバー６が樹脂製であるため、カバー６がスラスト受け面２ｂ、３ｂを覆う構成の場合、スラスト荷重によりクリープ変形が生じ、その結果、ガタツキなどが生じるおそれがある。そのため、図１に示すように、両軌道盤２、３がスラスト荷重を直接支持する構成にすることで、樹脂製カバーの使用を可能としつつ、スラスト荷重を安定して支持することができる。

【0030】

スラスト軸受１において、カバー６は周壁部８の一部で軸軌道盤２に嵌合一体化されている。一方、カバー６は、ハウジング軌道盤３に対しては相対回転可能になっている。このカバー６について、図２を用いて説明する。

【0031】

図２は、カバー６の軸方向断面図である。図２に示すように、カバー６は、軸方向一方に挿入口としての開口部６ａを有する筒状部材であり、軸方向他方に位置する保持部７と、軸軌道盤が嵌め合わされる周壁部８と、周壁部８よりも小径の絞り部９とを有する。カバー６は合成樹脂の成形体であり、射出成形などによって各部が一体に成形される。

【0032】

保持部７は、周壁部８の軸方向端部が径方向内側に湾曲した形状を有している。湾曲形状にすることで、ハウジング軌道盤に対してカバー６が相対回転しやすくなる。また、保持部７は、平面視で円環状に形成されている（図３参照）。これにより、図１に示すように、保持部７がハウジング軌道盤３の面取り部３ｃを背面側から覆い、ハウジング軌道盤３を安定して保持できる。

【0033】

周壁部８は、円筒状に形成され、その一部に軸軌道盤が嵌め合わされる。また、周壁部８とハウジング軌道盤との間には径方向隙間が形成され、カバー６がハウジング軌道盤に対して相対回転可能になっている。なお、ハウジング軌道盤との径方向隙間の距離を調整するため、周壁部８の内周面を段付き形状にしてもよい。例えば、図２に示すように、ハウジング軌道盤との対向面の内径寸法を、軸軌道盤との対向面の内径寸法よりも小径にした段付き形状にすることができる。径方向隙間の距離を調整することで、Ｏリングなどのシール部材を別途用いなくても、シール性を確保することができる。

【0034】

図２において、絞り部９は、周壁部８の内径寸法を狭めるように径方向内側に突出した突起で構成されている。この突起は断面略三角形に形成され、全周にわたり形成されている。絞り部９は、カバー６の内部に挿入される軸軌道盤の抜け止め部として機能する。一方、両軌道盤の外径寸法は、絞り部９の内径寸法φ_ｂよりも大きいため、両軌道盤を挿入する際に絞り部９は変形する。そのため、絞り部９を変形させやすくするため、例えば図２に示すように、絞り部９の厚みが略均一になるよう、絞り部９の外周面に径方向内側に窪んだ凹溝９ａを設けることが好ましい。

【0035】

続いて、カバー６の各部の内径寸法について説明する。図２では、開口部６ａの内径寸法をφ_ａ、絞り部９の内径寸法をφ_ｂ、保持部７の内径寸法をφ_ｃと示す。図２に示すように、開口部６ａの内径寸法φ_ａは、絞り部９の内径寸法φ_ｂよりも大きくなっている。また、開口部６ａの内径寸法φ_ａは、保持部７の内径寸法φ_ｃよりも大きくなっている。絞り部９の内径寸法φ_ｂと保持部７の内径寸法φ_ｃの大小は特に限定されないが、図２に示すように、絞り部９の内径寸法φ_ｂが保持部７の内径寸法φ_ｃよりも大きいことが好ましい。つまり、図２では、φ_ｃ＜φ_ｂ＜φ_ａの関係になっている。

【0036】

カバー６は、下記の式（１）および式（２）の関係式を満たすことが好ましい。なお、式中のＤは軸軌道盤の外径寸法を示す（図１参照）。
φ_ａ≧Ｄ・・・（１）
０．９５×φ_ｂ≦Ｄ・・・（２）
上記式（１）などを満たすことで、軸軌道盤をカバーに挿入しやすくなる。
また、軸軌道盤をカバーに挿入する際の絞り部の変形をできるだけ抑えるために、軸軌道盤の外径寸法Ｄをφ_ｂ×１．０５の値よりも小さくしてもよい。

【0037】

また、保持部７の内径寸法φ_ｃは、軸軌道盤の外径寸法Ｄよりも小さくなっており、好ましくは、外径寸法Ｄ×０．９５の値よりも小さくなっている。一方、保持部７の内径寸法φ_ｃは、外径寸法Ｄ×０．８の値よりも大きいことが好ましく、外径寸法Ｄ×０．９の値よりも大きいことがより好ましい。保持部７の内径寸法φ_ｃを、外径寸法Ｄ×０．８よりも大きく、かつ、外径寸法Ｄ×０．９５よりも小さくすることで、ハウジング軌道盤の保持性を良好に維持しつつ、ハウジング軌道盤のスラスト受け面の面積を確保することでスラスト荷重を安定して支持できる。

【0038】

上記カバーを形成する合成樹脂は、特に限定されないが、射出成形可能な合成樹脂を用いることが好ましい。例えば、ポリアミド４６、ポリアミド６６などのポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ホリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂などが挙げられる。なお、これらの樹脂は単独で使用しても、２種類以上混合したポリマーアロイとしてもよい。特に、強度、耐熱性、耐摩耗性、成形性などに優れ、かつ、廉価であることから、ポリアミド４６、ポリアミド６６を用いることが好ましい。

【0039】

上記合成樹脂にはエラストマーを配合してもよい。エラストマーを配合することで靱性が向上し、軌道盤挿入時の絞り部の塑性変形などを防止しやすくなる。また、エラストマーを配合することでカバーの柔軟性が向上し、軌道盤をカバーに挿入しやすくなる。エラストマーとしては、熱硬化性エラストマー、熱可塑性エラストマーのいずれでもよいが、熱可塑性エラストマーが好ましい。熱可塑性エラストマーとしては、例えば、ポリアミド系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリスチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマーなどが挙げられる。

【0040】

エラストマーを配合する場合、その配合量は樹脂組成物全体に対して１～３０体積％であることが好ましい。より好ましくは、１～２０体積％である。エラストマーの配合割合が３０体積％をこえると、成形収縮率が大きくなり十分な寸法精度が得られないおそれがある。

【0041】

必要に応じて、上記合成樹脂に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、グラファイト、二硫化タングステン、二硫化モリブデン、窒化ホウ素などの固体潤滑剤、リン酸カルシウム、硫酸カルシウムなどの摺動補強材、炭素粉末、酸化鉄、酸化チタンなどの着色剤などを配合してもよい。これらは単独で配合することも、組み合わせて配合することもできる。

【0042】

本発明に用いるカバーは、射出成形などによって成形される。樹脂組成物を構成する各材料を、必要に応じて、ヘンシェルミキサー、ボールミキサー、リボンブレンダーなどにて混合した後、二軸混練押出し機などの溶融押出し機にて溶融混練し、成形用ペレットを得ることができる。なお、充填材の投入は、二軸押出し機などで溶融混練する際にサイドフィードを採用してもよい。

【0043】

本発明のスラスト軸受は、図１の構成に限られない。例えば、図１のカバー６では、絞り部９を全周にわたり形成された突起で構成したが、図３に示すように、絞り部を周方向に離間した複数の突起で構成してもよい。図３は、該カバーの平面図を示す。カバー６’において、絞り部１０は、周方向に離間して設けられ、径方向内側に向かって突出した３つの突起１０ａで構成されている。各突起１０ａはそれぞれ独立して周壁部から突出している。なお、絞り部として突起を複数設ける構成では、各突起が周方向に等間隔に配置されるように形成することが好ましい。図３の構成では、カバー６’の円中心に対して１２０°の角度間隔で、突起１０ａが形成されている。

【0044】

また、図３の構成では、複数の突起１０ａの先端を通る仮想円Ｃの直径が、絞り部１０の内径寸法φ_ｂに相当する。この内径寸法φ_ｂについても、上記の式（１）および式（２）などを満たすことが好ましい。

【0045】

図１ではスラスト軸受としてスラスト玉軸受について例示したが、本発明のスラスト軸受は、スラスト円筒ころ軸受、スラスト円すいころ軸受、スラスト針状ころ軸受などとしても使用できる。

【0046】

本発明のスラスト軸受は、自動車、フォークリフトなどのサスペンション、ステアリングなどに用いられるキングピンなどに適用される。また、本発明では、樹脂製のカバーを用いているため、該カバーと、スラスト軸受が組み込まれるハウジングとが嵌め合い関係でない部位に組み込まれることが好ましい。このような部位として、例えばボールスクリュー機構などに用いられる。

【0047】

ボールスクリュー機構は、例えば、電動モータが出力する回転方向の駆動力を直線方向の駆動力に変換して出力する機構であり、第１スクリューのネジ溝と第２スクリューのネジ溝との間に複数のボールが循環するように構成される。本発明のスラスト軸受は、例えば、ボールスクリュー機構において第１スクリューに設けられたフランジ部を支持するスラスト軸受などとして使用される。

【産業上の利用可能性】

【0048】

本発明のスラスト軸受は、合成樹脂製のカバーを用いて軸受部材を一体化させており、軽量で、かつ、容易に組み立てることができるので、カバー付きスラスト軸受として広く利用できる。

【符号の説明】

【0049】

１ スラスト軸受
２ 軸軌道盤
３ ハウジング軌道盤
４ 玉（転動体）
５ 保持器
６、６’ カバー
６ａ 開口部
７ 保持部
８ 周壁部
９ 絞り部
１０ 絞り部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】