(57)【要約】【課題】  所定のトルクレスポンスを有する自動車のサスペンションシステム用の高度制御アームブッシングを提供する。【解決手段】  スチール製の内側管と熱可塑性プラスチック製の外側管を射出成形装置内に配置し、内側管と外側管の間に熱可塑性プラスチックからなる中間管をモールド成形する。中間管は内側管に収縮接合されて固定され、外側管に対して収縮し、その間に選択されたジャーナル・ベアリング・トルクの関係を提供する。内側管と中間管の突起と嵌め合せ凹部は、接着剤や他の接着媒体を用いることなく中間管を内側管に固定することを可能にしている。１個またはそれ以上のスラストリング及び凹部が外側管と中間管の合せ面に形成され、軸線方向のスラスト負荷に応じて生じるその間の相対的位置変動を排除している。【選択図】  図２
2006064181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の直径を有するボアからなる筒状の内面を有する外側管状部材を形成し、
前記第１の直径より小さい外径を持つ筒状の外面を有する内側管状部材を形成し、
前記内側管状部材を前記外側管状部材のボア内に位置決めし、及び
中間管状部材を前記内側管状部材に収縮密着固定させ、前記内側管状部材及び前記外側管状部材の間にトルクが加えられたときに、前記内側管状部材と前記中間管状部材が一体となって回転し、前記トルクが加えられたときに前記中間管状部材と前記外側管状部材がそれぞれベアリング及びジャーナルとなるように、前記内側管状部材及び前記外側管状部材の間にその場で熱可塑性プラスチックをモールドすることにより、熱可塑性プラスチックでモールド成形された前記中間管状部材を形成することを特徴とするベアリング構造の製造方法。
【請求項２】
前記内側管状部材及び前記中間管状部材の一方の上に、少なくとも１個の突起をそれらの間のインターフェイスに形成し、前記内側管状部材及び前記中間管状部材の他方に、前記突起と係合する少なくとも１個の嵌め合せ凹部を前記インターフェイスに形成することを含む第１項に記載のベアリング構造の製造方法。
【請求項３】
前記少なくとも１個の突起を形成することは、少なくとも１個の環状リブを形成することを含む第２項に記載のベアリング構造の製造方法。
【請求項４】
前記外側管状部材及び前記中間管状部材の一方に、少なくとも１個の突起をそれらの間のインターフェイスに形成し、前記外側管状部材及び前記中間管状部材の他方に、前記突起と係合する少なくとも１個の嵌め合せ凹部を前記インターフェイスに形成することを含む第１項に記載のベアリング構造の製造方法。
【請求項５】
前記外側管状部材及び前記中間管状部材の形成は、前記外側管状部材に対する前記中間管状部材の所定のトルク回転レスポンスを提供するように、前記第１の外径とは異なる第２の外径を有する前記中間管状部材を形成することを含む第１項に記載のベアリング構造の製造方法。
【請求項６】
前記外側管状部材の形成は、熱可塑性プラスチック材料で前記外側管状部材を形成することを含む第１項に記載のベアリング構造の製造方法。
【請求項７】
前記内側管状部材及び前記外側管状部材の形成は、金属製の前記内側管状部材及び前記外側管状部材を形成することを含む第１項に記載のベアリング構造の製造方法。
【請求項８】
ボアを有するエラストマー部材を形成し、前記エラストマー部材の前記ボア内に前記外側管状部材を位置決めし、前記エラストマー部材を外側金属管のボア内に位置決めすることをさらに含む第１項に記載のベアリング構造の製造方法。
【請求項９】
第１の溶解温度を有する第１の熱可塑性プラスチックからなる前記外側管状部材を形成し、前記中間管状部材のモールドが前記外側管状部材を溶かしたり軟化させたりすることのない前記第１の溶解温度より低い第２の溶解温度を有する前記第１の熱可塑性プラスチックとは異なる第２の熱可塑性プラスチックからなる前記中間管状部材を形成することを含む第６項に記載のベアリング構造の製造方法。
【請求項１０】
第１の軸に対して第１の半径を有する第１の表面を有する第１の部材を形成し、
第２の軸に対して前記第１の半径より小さい第２の半径を有する第２の表面を有する第２の部材を形成し、
前記第１の表面と前記第２の表面が間隔をあけて向き合う関係で境界領域を形成し、軸を同軸とするように、前記第１の部材を前記第２の部材に対して位置決めし、
中間熱可塑性プラスチック・ジャーナル部材を前記第１の表面と前記第２の表面の間にその場でモールド成形し、前記中間熱可塑性プラスチック・ジャーナル部材は前記第１の部材と前記第２の部材の少なくとも一方に対して摺動することを特徴とするベアリング構造の製造方法。
【請求項１１】
前記中間部材の形成は、前記第１の部材と前記第２の部材の間に加わるトルクに対応して、相互間の相対的回転を阻止するように前記中間部材が前記第２の部材に収縮接合し、前記中間部材と前記第１の部材がそれぞれジャーナル及びベアリングを形成するように前記第１の部材の前記第１の半径に対して前記中間部材が収縮することを含む第１０項に記載のベアリング構造の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の部材及び前記第２の部材の一方に、少なくとも１個の突起をそれらのインターフェイスに形成し、前記中間部材に前記突起と係合する少なくとも１個の嵌め合せ凹部を形成することを含む第１０項に記載のベアリング構造の製造方法。
【請求項１３】
前記第２の部材及び前記中間部材の一方に、少なくとも１個の突起をそれらのインターフェイスに形成し、前記第２の部材及び前記中間部材の他方に、前記突起と係合する少なくとも１個の嵌め合せ凹部を前記インターフェイスに形成することを含む第１０項に記載のベアリング構造の製造方法。
【請求項１４】
前記第１の部材、前記第２の部材及び前記中間部材はそれぞれ湾曲した合わせ面を有する第１０項に記載のベアリング構造の製造方法。
【請求項１５】
前記第２の部材が前記第１の部材の中にあり、前記中間部材が前記第１の部材と前記第２の部材の間にあるように複数の管の中に前記複数の部材を形成することを含む第１０項に記載のベアリング構造の製造方法。
【請求項１６】
前記第１の部材は、前記中間部材の融解温度とは異なる融解温度を有する熱可塑性プラスチックからなる第１０項に記載のベアリング構造の製造方法。
【請求項１７】
嵌め合せ突起及び嵌め合せ凹部を前記中間部材、前記第１の部材及び前記第２の部材に形成することを含む第１０項に記載のベアリング構造の製造方法。
【請求項１８】
前記中間部材と前記第１の部材と前記第２の部材の間に環状のリブ及び嵌め合せ凹部を形成することを含む第１５項に記載のベアリング構造の製造方法。
【請求項１９】
第１の直径を有すボアからなる筒状の内面を有し、第１の融解温度を有する外側熱可塑性プラスチック管状部材と、
前記第１の直径より小さい外径の筒状の外面を有し、前記外側部材のボア内に配置された内側管状部材と、
中間部材とを有し、前記中間部材は前記第１の温度より低い第２の融解温度を有し、前記中間管状部材を前記内側部材に固定するために前記内側部材に収縮接合し、それにより前記内側部材及び前記外側部材の間にトルクが加えられたときに前記内側部材及び前記中間部材が一体となって回転し、前記中間部材と前記外側部材が前記トルクに応じそれぞれジャーナル及びベアリングを形成する前記内側管状部材と前記外側管状部材の間にその場でモールド成形された熱可塑性プラスチックからなる中間管状部材であるベアリング構造。
【請求項２０】
前記中間部材と前記外側部材の一方に固定されたスラストリングと、前記中間部材と前記外側部材の他方に、前記中間部材と前記外側部材の間の軸線方向のスラストを吸収するために前記リングと係合する嵌め合せ凹部をさらに含む第１９項に記載のベアリング構造。
【請求項２１】
前記中間部材と前記内側部材をさらに共に固定するために、前記中間部材と前記内側部材の一方に突起手段と、前記中間部材と前記内側部材の他方に前記突起手段と嵌合して係合する凹部手段を含む第１９項に記載のベアリング構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はジャーナル(journal)及びジャーナルの軸受けに関するものである。
【０００２】
特に本発明は自動車のサスペンション・システムに使用される組み立て品に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
自動車のフロント・サスペンション・システムでは、前輪はそれぞれスピンドルに取り付けられた対応するフロント車軸に取り付けられている。スピンドルはそれぞれのボールジョイントによってアッパーアーム(upper arm)及びロワーアーム(lower arm)に接続されている。アッパーアーム及びロワーアームは次にアッパー及びロワー・コントロール・アーム・ブッシング(upper and lower control arm bushings)によって自動車のシャーシに接続されている。これらのブッシングは弾性のあるエラストマー材料(elastomeric material)を使用しており、運転性，快適性，操作特性，道路騒音及び振動絶縁に非常に効果がある。これらのブッシングは、限られた振動能力と寄生ねじれバネ率(parastic torsional spring rate)を有するトーションバネ(torsion spring)型の装置である。これらのブッシングは三つの部分から構成されている、即ち、二つのメタル・スリーブとその間に圧縮されたゴムの構成部材である。ゴムの構成部材は、スチール製の管からなるスリーブの片方または両方に高圧縮で、または化学的接着によって固定されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そのゴムの構成部材は同時にいくつかの機能を発揮するように用いられており、即ち、振動の減衰または絶縁と、内側及び外側スリーブ間における回転運動であり、よって、相反する物質の開発と設計の問題が生じてきた。その結果、現在使用されているトーションバネ型のゴムブッシングに代わる、価格効果のある低ねじれ率の調整可能な絶縁ピボット型ジョイント(low torsional ratetunable isolation pivot joints）の必要性が存在する。
【０００５】
この必要性を満たすために、新しい原理を応用した多くの装置が商業的に現れたが、いずれも上記のコントロール・アーム・ブッシングのようなピボット型ジョイントにおいて、性能，経済性及び低ねじれ率の調整可能な絶縁サスペンションの要求を満たすものはなかった。低いねじれ率は、サスペンション装置において起きる一方の部分が他方の部分に対して回転させられる場合に、ソリッドなエラストマー部材によって誘起される寄生負荷(Parasitic loads)を減少させるために、内側スリーブ及び外側スリーブ間に必要とされるものである。
【０００６】
いくつかの従来技術の設計ではテフロン（登録商標）(Teflon)布で裏打ちしたゴムブッシングや、シリコングリースを潤滑油とするゴムブッシングもある。両装置ともすベり軸受け(sliding bearing)の原理を基にしているが、いずれも比較的低いトルク摩擦や必要とされる負荷荷重容量(load carrying capacily)を提供していない。例えば、図５は静的な負荷のない状態の様々なブッシングを示している。曲線ａは、本発明の譲受人によって製造された、高圧縮によって一緒に組み合わせた内側管及び外側管の間のゴム製ブロックからなるトーションバネ振動ブッシング(torsional spring oscillatory bushing)を示している。このブッシングは０．１４９７ｍ・kg／度(13 in.-lb./degree)の寄生トルクレスポンスを示している。
【０００７】
曲線ｂは、数個のソリッドラバー部材とスチール製の管を用い、寄生トルクレスポンスが０．０９２ｍ・kg／度(8 in.-lb./degree)を示す多重ブッシング(duplex bushing)と呼ばれる二重トーションバネ振動ブッシング(dual torsional spring osciilatory bushing）特性を示している。曲線ｃはすべり軸受けを構成するテフロン（登録商標）(Teflon)布で裏打ちしたゴムブッシングを示している。このブッシングは１．３８２５ｍ・kg(120 in,-lb.)のランニングトルクを示している。曲線ｄは、スチール製またはプラスチック製ジャーナル上をすべるシリコン潤滑ゴムから構成された本発明の譲受人による他の製品の特性を示している。このブッシングは０．８０６４ｍ・kg(70 in.-lb.)のランニングトルクを示している。前述のコントロール・アーム・ブッシング等、特定の自動車サスペンションシステム装置にとっては、上記の全ては高すぎるランニング・トルク・レスポンスと、好ましくない剥離トルクを示している。
【０００８】
概して、現在入手できるブッシングは、ゴム埋め込み，グリース潤滑または金属上プラスチックであり、プラスチックは予め所望の寸法に成形しておき、あるボールジョイントで用いられるような金属の部品の中にはめ合わせて組み立てるものか、またはさらに他の構成のものがある。全ては、高度な表面処理が要求され、綿密な許容腐食防御(close torelance corrosion protection)が必要で、比較的高価である。本発明者は、低価格で、低ねじれ率の調整可能なブッシング、即ち、０．２８８ｍ・kg(25 in.-lb.)より下のトルクにレスポンスし、比較的高い負荷を担うことができ、耐久性があるものが必要であることを認識している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のベアリング構造を製造する方法では、第１の軸に対する第１の径方向の寸法を有する第１の面を持つ第１の部材を形成し、第２の軸に対する第１の径方向の寸法より小さい第２の径方向の寸法を有する第２の面を持つ第２の部材を形成し、第１の面と第２の面とが間隔をあけて向き合ってその間にインターフェース領域を形成し、且つ両軸線が同軸となるように第１の部材を第２の部材に対して位置決めし、第１の面と第２の面の間に中間の熱可塑性プラスチック・ジャーナル部材をモールド成形し、その中間ジャーナル部材は第１の部材または第２の部材の少なくとも一方に対して回転する。
【００１０】
一実施例による製造方法では、中間部材を第２の部材に収縮嵌め(shrink fit)させることにより、第１の部材と第２の部材の間に加えられるトルクに応じて、中間部材と第２の部材との間での相対的な回転を排除し、中間部材及び第１の部材に互いのジャーナル及びベアリングを形成するように、中間部材を第１の部材の第１の寸法に対して収縮させる。
【００１１】
他の実施例では、それらの部材は管状である。
【００１２】
さらに他の実施例での方法は、第１及び第２の部材の一方に少なくとも一個の突起を形成し、それらの間のインターフェースにある中間部材上にその突起と係合する嵌め合せ凹部を形成して軸線方向スラスト吸収構造を形成することを含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、低価格で、低ねじれ率の調整可能なブッシング、即ち、０．２８８ｍ・kg(25 in.-lb.)より下のトルクにレスポンスし、比較的高い負荷を担うことができ、耐久性があるブッシングを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１には、車輪１２をシャーシ１４に取り付ける代表的な自動車のフロント・サスペンション・システム１０が描かれている。システム１０はスピンドル１６を有し、車輪１２を支持するために軸１８はスピンドル１６に取り付けられている。スピンドル１６は、アッパーボールジョイント２２を介してアッパーアーム２０に、またロワーボールジョイント２６を介してロワーアーム２４に取り付けられている。ロワー・コントロール・アーム・ブッシング(Iower control arm bushing）２８はロワーアーム２４をシャーシ１４に回動自在に取り付けている。アッパーアームはアッパー・コントロール・アーム・ブッシング(upper control arm bushing)３２及び３４によってシャーシ１４に取り付けられている。
【００１５】
これらのブッシング２８，３２及び３４は、アーム２０及び２４を横軸(horizontal arm)を中心に回動させて、車輪１２を３６の方向に縦に変位させる。従来のブッシング２８，３２及び３４は、典型的に内側及び外側の金属スリーブと組み合わされて使用される中実のゴム物質で構成されており、外側スリーブは内側スリーブに対して回転可能であり、このことは導入部分でより詳しく記載した通りである。これらのブッシングはまた、径方向発生負荷(radial induced load)を吸収し、スピンドル１６とシャーシ１４との間の騒音及び振動の減衰をもたらす。
【００１６】
図２では本発明の一実施例のベアリング構造３８がコントロール・アーム・ブッシングとして使用されている。ベアリング構造３８は、好ましくはスチール製の内側管状部材４０と、本実施例では熱可塑性プラスチックであるが、熱可塑性プラスチックまたはスチール製からなる外側管状部材４２と、熱可塑性物質プラスチックからなる中間管状部材４４及び外側筒状エラストマー管状部材４６とを含んでいる。さらにスチール製の管４８が部材４６の外側にある。最も外側の管４８はアーム２０及び２４のような各アッパーアームまたはロワーアームに、図１に示すように、対応するアーム内の穴を通して圧入(press fit)接続されている。内側管状部材４０は、図１のリンク５０やボルト５２のようにそこを貫通するシャフトに接続され、そのリンク及びボルトはシャーシ１４に取り付けられている。
【００１７】
車輪１２が３６の方向に動くと、アーム２０及び２４は、リンクまたはボルトに固定された内側部材４０の軸を中心に回転し、そのとき外側部材４２をその軸を中心に回転させる。
【００１８】
図２では外側管状部材４２は凹面形の外側の面５４を有する円筒状のスリーブである。面５４は、部材４２の対向する両端部において、凸面形を形成する環状のリブ５６を除いては概ね円筒形である。エラストマー部材(elastomeric member)４６は円筒形で、リブ５６，５６の間の面５４上に位置する。円形のリング状のリブ５８が部材４２と一体にモールド成形され、部材４２のボア６０内へ延びている。それ以外ではボア６０は円筒状の面によって形成されている。
【００１９】
部材４２は好ましくは熱可塑性プラスチック製であるが、他の実施例では代わりにスチール製でもよい。エラストマー部材４６は好ましくは、他の商業的に入手可能なブッシングで採用する製造工程における漏斗装置(funnel device)を用いて、鋼製の管４８のボア内に、部材４２上に軸線に沿うように部材４６を押しつけて、高圧縮により部材４２に固着させる。部材４６を管４８のボア内で部材４２に固着させるために、他の実施例では接着剤または他の接合方法が用いられることがある。
【００２０】
本実施例ではエラストマー部材４６は、中実のエラストマー構造として示されている。他の実施例ではエラストマー部材４６は、公知の方法で流体制動(fluid damping)を行うための流体キャビティを有するタイプのものであってもよい。
【００２１】
これらのシステムでは、更なる絶縁性を得るためにエラストマー部材のキャビティの中に作動液が用いられる。
【００２２】
部材４２が熱可塑性プラスチックでできている場合、この部材は比較的高強度で溶融温度の高い材料、いわゆるエンジニアリング・プラスチックで形成される。例えば、部材４２は、ジェネラル・エレクトリック・カンパニー(General electric Company)により製造されている商品名ＵＬＴＥＭ２，３００または４，０００シリーズベアリング級材料等のガラス強化ポリエーテルイミド樹脂(polyetherimide resin)でよい。この樹脂は比較的高い圧縮強さ(compression strength)、即ち、５５０，００ＰＳＩと、ＴＧ摂氏２１５度（４１９°Ｆ）の高いガラス転移温度と、２６４ＰＳＩで摂氏２００度（３９２°Ｆ）の高い熱たわみ温度と、低い摩擦係数（対スチール０．２５）(0.25 on steel)とを有し、溶解温度は約摂氏３７１度−４２６度（７００°Ｆ−８００°Ｆ）である。これらの特性は後述する理由により重要である。
【００２３】
高い圧力−速度（ＰＶ）の用途のためには、部材４２は、代わりに熱伝導のより高い物質、つまりステンレススチールで構成することができる。金属部材は温度及び湿度が引き起こす壁厚変化を最少にし、現場取付用の部品の嵌め合せにおいて、より改善された圧入状態を可能にする。内側ボア６０は、所定の実施例によると特有の形状が形成される。例えば、リブ５８は中間部材４４に軸線方向スラスト結合を付与している。軸線方向にスラストが存在しない他の実施例では、リブ５８は取り除いてもよいし、図４の具体例についてこれから説明するようにさらにいくつかのリブを設けてもよい。スプラインやその他の複数の突起のような他の相互接続面形状を、異なる実施例に応じて用いることができる。
【００２４】
中間部材４４は、ベアリングブッシング３８構造に所望の特性を付与するために、特有の方法によって形成される。部材４４は好ましくは円筒状の管で、外側部材４２と内側部材４０の間でその場所でモールド成形される。このモールド成形によって、構造３８の機能特質及び特性にとって必要な、部材４０と部材４２に対する正確な嵌め合せ寸法を部材４４に付与する。
【００２５】
部材４４は好ましくは溶解温度摂氏２０４度（４００°Ｆ）のアセタール樹脂(acetal resin)で形成され、この温度はポリエーテルイミドの溶解温度である摂氏４２６度（８００°Ｆ）より大幅に低いものである。この温度差はかなり重要である、それは、低い方の温度がかなり低いので、熱可塑性プラスチックであり溶解したアセタール樹脂が部材４０と４２の間の領域に射出(inject)されても、二つのプラスチックの間に溶融が起こらないからである。アセタール樹脂は、ポリエーテルイミドと一致する摩擦特性，低湿度吸収性，比較的高い圧縮強さ等、他の好ましい特性を有している。動的摩擦係数及び静的摩擦係数は同じで、例えば材料にシリコン(Silicon)やテフロン（登録商標）(Teflon)のような潤滑剤をブレンドすることにより減少できる。他の熱可塑性オプラスチックは、重荷重での低速振動用とに用いられるポリカーボネート(policarbonates)及びポリエステル(polyesters)を含んでいてもよい。
【００２６】
材料の選択の際の他の重要な要素は、熱収縮係数(termal shrink coellicient)及び抗張力比率(tensile strength ratio)である。熱収縮係数は、部材４４が十分に収縮し、部材４０にしっかりと固着するために部材４０上に十分な収縮力を発生させる程の値でなければならない。しかしながら、この収縮は、部材４４に対して、その材料の抗張力を超えるような大きい負荷を生じさせることになってはならない。過度の収縮と低い抗張力は亀裂を発生させ、この構造の目的達成を妨げることになる。
【００２７】
部材４４の内側部材４０に対するこの固着作用を高めるために、部材４０に、この実施例では三角形であるが、一対の環状の溝が形成されているのが望ましい。プラスチックの中間部材４４は、部材４０に対してモールド成形されるときに、自動的に嵌め合せリブ６４，６４が形成される。また部材４４には、その場でモールド成形されるときに、部材４２の内側ボア６０内の環状リブ５８と同一の鏡像となる環状凹部６６が自動的に形成されている。中間部材４４を内側管状部材４０に固着させるのに、接着剤やその他の接合媒体は使用されていない。
【００２８】
この固着作用は十分であるので、外側部材４２と内側部材４０との間のいかなる相対トルクも、中間部材４４を内側部材４０と共に一体構造として回転させることになる。対照的に、同じ相対トルクを受けたときに、二者の間で回転する滑り嵌め(slip fit)をさせるように、中間部材は、外側部材４２の内側ボア６０の直径に対比して収縮する。このことは、部材４２と４４との間に望ましい寸法及び応力関係をもたらすように、部材４４の収縮特性とモールド成形過程の圧力とを選択することによって、相対トルクを所望の値に設定することができるので重要である。
【００２９】
外側エラストマー部材４６が部材４２に圧縮されて取付られている場合、部材４４と部材４２との間の望ましいベアリング機能を保証するために、外側部材４２のたが状の力(hoop strength)は圧縮されたエラストマー部材４６によって及ぼされる圧縮圧力に耐えなければならない。ポリエステルイミド樹脂はこのような能力を有している。その樹脂が耐え得る以上の高い圧力が用いられる場合は、部材４２としてステンレス・スチールの管が用いられる。
【００３０】
構造３８は一対の端部シール６８，６８を含んでいる。図３において、シール６８は、円形のリング部７０と、熱可塑性プラスチックで一体の部材として形成された外側フラップ部７２とから構成されている。このシール６８は図２に示す部材４２と部材４０との間の部材４４と同一領域にある各構造端部内に圧入されている。
【００３１】
実際には、外側部材４２と内側部材４０はそれぞれ別個に形成される。これらの部材は、熱可塑性プラスチックの型の中に所望の形状に入れ子の状態にして組立られる。スリーブ（図示しない）が、中間部材４４の長さを画定するために端部のシール６８，６８の一方の代わりに、ここに述べたアセンブリに組み込まれる。そして、従来のモールド成形技術を用いて、外側部材４２と内側部材４４の間の空間に熱可塑性プラスチックを射出成型(injection molding)することにより中間部材が形成される。このように形成される部材４４は、合わせ面(mating surfaces)の形状及び表面特性と同じである。部材４４を形成する溶解プラスチックの比較的低い温度は、外側部材４２を軟化させたり溶かしたりせず、部材４２は固体のままである。
【００３２】
モールド成形されるリブ５８及び６４は、対応する凹部と同時に且つ係合した状態で形成される。部材４４の収縮は、部材４４を内側部材４０に圧縮荷重の下で固定するものである。この収縮は中間部材４４の外径を僅かに減少させ、これらの合わせ面間にすべり軸受の関係をもたらす。選択された材料が公知の方法で収縮量を決定しており、部材４４に用いられる材料に応じて、この収縮の量を制御することにより、中間部材に対して外側部材４２を摺動させるのに必要な相対トルクが設定可能である。
【００３３】
図５に従来のブッシングと比較した構造３８の相対トルクが示されている。曲線ｅは構造３８のランニングトルクを示し、導入部分で述べた従来のブッシングの曲線ａからｄで表されているランニングトルクよりかなり低い。曲線ｅは約０．１７２８ｍ・kg(15 in.-lb.)のランニングトルクを示しており、これは曲線ａからｄに示す他の記載した装置よりかなり低い。結果として、部材４０が部材４２に対して回転させられたとき、そこでの望ましくない寄生トルク(parasitic torque)を最少にし、相対的にごく僅かのトルクがエラストマー部材４６に加わる。部材４４をモールド成形する際に、部材４２の径方向のたが状の弾力(diametral hoop elasticity)、つまり収縮力や張力を利用することにより、かなり様々なトルクの大きさを、部材４０と部材４２の間に生じさせることができる。即ち、隣接する部材間に相対トルクの大きさを確保するために、異なるモールド圧力を用いることにより、部材４２の収縮力または張力を所望の値に予め設定することができる。このトルクの選択は、また、所望の特性を提供する異なる材料の選択によっても決定される。
【００３４】
ここで述べるベアリング構造は自動車のサスペンション・システムに望ましいものであるが、部材４０，４２及び４４からなるカートリッジは、他の振動または中間負荷回転ベアリング装置(oscillatory or intermldiate duty rotary bearing imPlementations)に適応できる。リブ５８及び凹部６６は、軸線方向のスラストが存在する場合に、軸線方向のスラスト抵抗を生じさせる。軸線方向のスラストが問題にならない場合は突起５８及びリブ６６を設ける必要はない。リブ６２及びみぞ６４は、内側部材４０とプラスチック・モールド部材４４の間の固着状態を強化するように作用する。
【００３５】
図４は、ベアリング構造７０を構成する他の実施例を示している。構造７０は円筒形のメタル・スリーブ７２，エラストマー管状部材７４，外側管状メタル部材７６，内側管状メタル部材７８及び中間熱可塑性プラスチック管状部材８０を含んでいる。部材８０は、図２の部材４４と同様に形成される。違いは二個の間隔をもって平行に位置する環状凹部８２，８２が部材８０に、二個の環状の係合リブ８４，８４が外側管状部材７６の表面に形成されていることである。配置されたリブ８４及び凹部８２は、部材７６と部材７８の間の軸方向のスラスト荷重に対する抵抗を増大させる。更に異なる点は、図２の外側部材４２のプラスチック材料に比べて、外側部材７６はスチール製であるという点である。
【００３６】
熱可塑性プラスチック部材８０は、先に図２の実施例について述べたように、外側部材７６と内側部材７８との間にプラスチックを射出成型することにより形成されている。
【００３７】
更に別の実施例では、複数の部材が、管状の筒型の表面ではなく体面する球面をもっていてもよい。また、その面は必ずしも環状でなくてもよく、筒状または球状の一部であってもよい。重要なことは、中間のジャーナル部材は、構造に所望の特性を与えるために外側と内側の部材の間でその場で形成されることである。ある装置では、エラストマー部材は使用されず、嵌め合せ支持構造(mating support structures)は直接図２の内側管状部材４０に、また外側部材４２に固定されている。
【００３８】
当業者にとって、前述した構造に様々な修正を加えることが可能であることは明かである。ここに記載のものは説明を目的としたものであり、それに限定するものではない。また発明の範囲は添付の請求の範囲に定める通りである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】車両のフロント・サスペンション・システムの一部のアイソメトリック図である。
【図２】本発明の一実施例のベアリング構造の拡大断面図である。
【図３】図２の実施例で用いられるエンドシールの拡大断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例のベアリング構造の拡大断面図である。
【図５】本発明の原理のいくつかを説明するのに用いるチャート図である。
【符号の説明】
【００４０】
３８  ベアリング構造
４０  内側環状部材
４２  外側部材
４４  中間部材
４６  エストラマー部材
４８  スチール製の管
５４  外側の面
５６，５８，６２  リブ
６０  ボア
６４  嵌め合せリブ
６６  環状凹部
６８  端部シール
【図１】
2006064181.tif 000003
【図２】
2006064181.tif 000004
【図３】
2006064181.tif 000005
【図４】
2006064181.tif 000006
【図５】
2006064181.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成17年10月20日(2005.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の直径を有するボアからなる筒状の内面を有する外側管状部材を形成し、
前記第１の直径より小さい外径を持つ筒状の外面を有する内側管状部材を形成し、
前記内側管状部材を前記外側管状部材のボア内に位置決めし、及び
中間管状部材を前記内側管状部材に収縮密着固定させ、前記内側管状部材及び前記外側管状部材の間にトルクが加えられたときに、前記内側管状部材と前記中間管状部材が一体となって回転し、前記トルクが加えられたときに前記中間管状部材と前記外側管状部材がそれぞれベアリング及びジャーナルとなるように、前記内側管状部材及び前記外側管状部材の間にその場で熱可塑性プラスチックをモールドすることにより、熱可塑性プラスチックでモールド成形された前記中間管状部材を形成し、
前記内側管状部材及び前記中間管状部材の一方の上に、それらの間のインターフェイスに少なくとも１個の突起を形成し、前記内側管状部材及び前記中間管状部材の他方に、前記インターフェイスに前記突起と係合する少なくとも１個の嵌め合せ凹部を形成し、
前記外側管状部材及び前記中間管状部材の一方に、それらの間のインターフェイスに少なくとも１個の突起を形成し、前記外側管状部材及び前記中間管状部材の他方に、前記インターフェイスに前記突起と係合する少なくとも１個の嵌め合せ凹部を形成することを特徴とするベアリング構造の製造方法。
【請求項２】
前記少なくとも１個の突起を形成することは、少なくとも１個の環状リブを形成することを含む第１項に記載のベアリング構造の製造方法。
【請求項３】
前記外側管状部材及び前記中間管状部材の形成は、前記第１の外径とは異なる第２の外径を有する前記中間管状部材を形成することを含む第１項に記載のベアリング構造の製造方法。
【請求項４】
前記内側管状部材及び前記外側管状部材の形成は、金属製の前記内側管状部材及び前記外側管状部材を形成することを含む第１項に記載のベアリング構造の製造方法。
【請求項５】
ボアを有するエラストマー部材を形成し、前記エラストマー部材の前記ボア内に前記外側管状部材を位置決めし、前記エラストマー部材を外側金属管のボア内に位置決めすることをさらに含む第１項に記載のベアリング構造の製造方法。
【請求項６】
第１の軸に対して第１の半径を有する第１の表面を有する第１の部材を形成し、
第２の軸に対して前記第１の半径より小さい第２の半径を有する第２の表面を有する第２の部材を形成し、
前記第１の表面と前記第２の表面が間隔をあけて向き合う関係で境界領域を形成し、軸を同軸とするように、前記第１の部材を前記第２の部材に対して位置決めし、
中間熱可塑性プラスチック・ジャーナル部材を前記第１の表面と前記第２の表面の間にその場でモールド成形し、前記中間熱可塑性プラスチック・ジャーナル部材は前記第１の部材と前記第２の部材の少なくとも一方に対して摺動し、
前記中間部材の形成は、前記第１の部材と前記第２の部材の間に加わるトルクに対応して、相互間の相対的回転を阻止するように前記中間部材が前記第２の部材に収縮接合し、前記中間部材と前記第１の部材がそれぞれジャーナル及びベアリングを形成するように前記第１の部材の前記第１の半径に対して前記中間部材が収縮することを含み、
前記第１の部材及び前記第２の部材の一方に、それらの間のインターフェイスに少なくとも１個の突起を形成し、前記中間部材に前記突起と係合する少なくとも１個の嵌め合せ凹部を形成し、
前記第１の部材に、前記インターフェイスに少なくとも１個の突起を形成し、前記中間部材に前記突起と係合する少なくとも１個の嵌め合せ凹部を形成し、
前記第２の部材及び前記中間部材の一方に、前記インターフェイスに少なくとも１個の突起を形成し、前記第２の部材及び前記中間部材の他方に、前記インターフェイスに前記突起と係合する少なくとも１個の嵌め合せ凹部を形成することを特徴とするベアリング構造の製造方法。
【請求項７】
前記第１の部材、前記第２の部材及び前記中間部材はそれぞれ湾曲した合わせ面を有する第６項に記載のベアリング構造の製造方法。
【請求項８】
前記第２の部材が前記第１の部材の中にあり、前記中間部材が前記第１の部材と前記第２の部材の間にあるように複数の管の中に前記複数の部材を形成することを含む第６項に記載のベアリング構造の製造方法。
【請求項９】
第１の軸に対して第１の半径を有する第１の表面を有する第１の部材を形成し、
第２の軸に対して前記第１の半径より小さい第２の半径を有する第２の表面を有する第２の部材を形成し、
前記第１の表面と前記第２の表面が間隔をあけて向き合う関係で境界領域を形成し、軸を同軸とするように、前記第１の部材を前記第２の部材に対して位置決めし、
中間熱可塑性プラスチック・ジャーナル部材を前記第１の表面と前記第２の表面の間にその場でモールド成形し、前記中間熱可塑性プラスチック・ジャーナル部材は前記第１の部材と前記第２の部材の少なくとも一方に対して摺動し、
嵌め合せ突起及び嵌め合せ凹部を前記中間部材、前記第１の部材及び前記第２の部材に形成することを特徴とするベアリング構造の製造方法。
【請求項１０】
前記中間部材と前記第１の部材と前記第２の部材の間に環状のリブ及び嵌め合せ凹部を形成することを含む第８項に記載のベアリング構造の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はジャーナル(journal)及びジャーナルの軸受けに関するものである。
【０００２】
特に本発明は自動車のサスペンション・システムに使用される組み立て品に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
自動車のフロント・サスペンション・システムでは、前輪はそれぞれスピンドルに取り付けられた対応するフロント車軸に取り付けられている。スピンドルはそれぞれのボールジョイントによってアッパーアーム(upper arm)及びロワーアーム(lower arm)に接続されている。アッパーアーム及びロワーアームは次にアッパー及びロワー・コントロール・アーム・ブッシング(upper and lower control arm bushings)によって自動車のシャーシに接続されている。これらのブッシングは弾性のあるエラストマー材料(elastomeric material)を使用しており、運転性，快適性，操作特性，道路騒音及び振動絶縁に非常に効果がある。これらのブッシングは、限られた振動能力と寄生ねじれバネ率(parastic torsional spring rate)を有するトーションバネ(torsion spring)型の装置である。これらのブッシングは三つの部分から構成されている、即ち、二つのメタル・スリーブとその間に圧縮されたゴムの構成部材である。ゴムの構成部材は、スチール製の管からなるスリーブの片方または両方に高圧縮で、または化学的接着によって固定されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そのゴムの構成部材は同時にいくつかの機能を発揮するように用いられており、即ち、振動の減衰または絶縁と、内側及び外側スリーブ間における回転運動であり、よって、相反する物質の開発と設計の問題が生じてきた。その結果、現在使用されているトーションバネ型のゴムブッシングに代わる、価格効果のある低ねじれ率の調整可能な絶縁ピボット型ジョイント(low torsional ratetunable isolation pivot joints）の必要性が存在する。
【０００５】
この必要性を満たすために、新しい原理を応用した多くの装置が商業的に現れたが、いずれも上記のコントロール・アーム・ブッシングのようなピボット型ジョイントにおいて、性能，経済性及び低ねじれ率の調整可能な絶縁サスペンションの要求を満たすものはなかった。低いねじれ率は、サスペンション装置において起きる一方の部分が他方の部分に対して回転させられる場合に、ソリッドなエラストマー部材によって誘起される寄生負荷(Parasitic loads)を減少させるために、内側スリーブ及び外側スリーブ間に必要とされるものである。
【０００６】
いくつかの従来技術の設計ではテフロン（登録商標）(Teflon)布で裏打ちしたゴムブッシングや、シリコングリースを潤滑油とするゴムブッシングもある。両装置ともすベり軸受け(sliding bearing)の原理を基にしているが、いずれも比較的低いトルク摩擦や必要とされる負荷荷重容量(load carrying capacily)を提供していない。例えば、図５は静的な負荷のない状態の様々なブッシングを示している。曲線ａは、本発明の譲受人によって製造された、高圧縮によって一緒に組み合わせた内側管及び外側管の間のゴム製ブロックからなるトーションバネ振動ブッシング(torsional spring oscillatory bushing)を示している。このブッシングは０．１４９７ｍ・kg／度(13 in.-lb./degree)の寄生トルクレスポンスを示している。
【０００７】
曲線ｂは、数個のソリッドラバー部材とスチール製の管を用い、寄生トルクレスポンスが０．０９２ｍ・kg／度(8 in.-lb./degree)を示す多重ブッシング(duplex bushing)と呼ばれる二重トーションバネ振動ブッシング(dual torsional spring osciilatory bushing）特性を示している。曲線ｃはすべり軸受けを構成するテフロン（登録商標）(Teflon)布で裏打ちしたゴムブッシングを示している。このブッシングは１．３８２５ｍ・kg(120 in,-lb.)のランニングトルクを示している。曲線ｄは、スチール製またはプラスチック製ジャーナル上をすべるシリコン潤滑ゴムから構成された本発明の譲受人による他の製品の特性を示している。このブッシングは０．８０６４ｍ・kg(70 in.-lb.)のランニングトルクを示している。前述のコントロール・アーム・ブッシング等、特定の自動車サスペンションシステム装置にとっては、上記の全ては高すぎるランニング・トルク・レスポンスと、好ましくない剥離トルクを示している。
【０００８】
概して、現在入手できるブッシングは、ゴム埋め込み，グリース潤滑または金属上プラスチックであり、プラスチックは予め所望の寸法に成形しておき、あるボールジョイントで用いられるような金属の部品の中にはめ合わせて組み立てるものか、またはさらに他の構成のものがある。全ては、高度な表面処理が要求され、綿密な許容腐食防御(close torelance corrosion protection)が必要で、比較的高価である。本発明者は、低価格で、低ねじれ率の調整可能なブッシング、即ち、０．２８８ｍ・kg(25 in.-lb.)より下のトルクにレスポンスし、比較的高い負荷を担うことができ、耐久性があるものが必要であることを認識している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のベアリング構造を製造する方法では、第１の軸に対する第１の径方向の寸法を有する第１の面を持つ第１の部材を形成し、第２の軸に対する第１の径方向の寸法より小さい第２の径方向の寸法を有する第２の面を持つ第２の部材を形成し、第１の面と第２の面とが間隔をあけて向き合ってその間にインターフェース領域を形成し、且つ両軸線が同軸となるように第１の部材を第２の部材に対して位置決めし、第１の面と第２の面の間に中間の熱可塑性プラスチック・ジャーナル部材をモールド成形し、その中間ジャーナル部材は第１の部材または第２の部材の少なくとも一方に対して回転する。
【００１０】
一実施例による製造方法では、中間部材を第２の部材に収縮嵌め(shrink fit)させることにより、第１の部材と第２の部材の間に加えられるトルクに応じて、中間部材と第２の部材との間での相対的な回転を排除し、中間部材及び第１の部材に互いのジャーナル及びベアリングを形成するように、中間部材を第１の部材の第１の寸法に対して収縮させる。
【００１１】
他の実施例では、それらの部材は管状である。
【００１２】
さらに他の実施例での方法は、第１及び第２の部材の一方に少なくとも一個の突起を形成し、それらの間のインターフェースにある中間部材上にその突起と係合する嵌め合せ凹部を形成して軸線方向スラスト吸収構造を形成することを含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、低価格で、低ねじれ率の調整可能なブッシング、即ち、０．２８８ｍ・kg(25 in.-lb.)より下のトルクにレスポンスし、比較的高い負荷を担うことができ、耐久性があるブッシングを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１には、車輪１２をシャーシ１４に取り付ける代表的な自動車のフロント・サスペンション・システム１０が描かれている。システム１０はスピンドル１６を有し、車輪１２を支持するために軸１８はスピンドル１６に取り付けられている。スピンドル１６は、アッパーボールジョイント２２を介してアッパーアーム２０に、またロワーボールジョイント２６を介してロワーアーム２４に取り付けられている。ロワー・コントロール・アーム・ブッシング(Iower control arm bushing）２８はロワーアーム２４をシャーシ１４に回動自在に取り付けている。アッパーアームはアッパー・コントロール・アーム・ブッシング(upper control arm bushing)３２及び３４によってシャーシ１４に取り付けられている。
【００１５】
これらのブッシング２８，３２及び３４は、アーム２０及び２４を横軸(horizontal arm)を中心に回動させて、車輪１２を３６の方向に縦に変位させる。従来のブッシング２８，３２及び３４は、典型的に内側及び外側の金属スリーブと組み合わされて使用される中実のゴム物質で構成されており、外側スリーブは内側スリーブに対して回転可能であり、このことは導入部分でより詳しく記載した通りである。これらのブッシングはまた、径方向発生負荷(radial induced load)を吸収し、スピンドル１６とシャーシ１４との間の騒音及び振動の減衰をもたらす。
【００１６】
図２では本発明の一実施例のベアリング構造３８がコントロール・アーム・ブッシングとして使用されている。ベアリング構造３８は、好ましくはスチール製の内側管状部材４０と、本実施例では熱可塑性プラスチックであるが、熱可塑性プラスチックまたはスチール製からなる外側管状部材４２と、熱可塑性物質プラスチックからなる中間管状部材４４及び外側筒状エラストマー管状部材４６とを含んでいる。さらにスチール製の管４８が部材４６の外側にある。最も外側の管４８はアーム２０及び２４のような各アッパーアームまたはロワーアームに、図１に示すように、対応するアーム内の穴を通して圧入(press fit)接続されている。内側管状部材４０は、図１のリンク５０やボルト５２のようにそこを貫通するシャフトに接続され、そのリンク及びボルトはシャーシ１４に取り付けられている。
【００１７】
車輪１２が３６の方向に動くと、アーム２０及び２４は、リンクまたはボルトに固定された内側部材４０の軸を中心に回転し、そのとき外側部材４２をその軸を中心に回転させる。
【００１８】
図２では外側管状部材４２は凹面形の外側の面５４を有する円筒状のスリーブである。面５４は、部材４２の対向する両端部において、凸面形を形成する環状のリブ５６を除いては概ね円筒形である。エラストマー部材(elastomeric member)４６は円筒形で、リブ５６，５６の間の面５４上に位置する。円形のリング状のリブ５８が部材４２と一体にモールド成形され、部材４２のボア６０内へ延びている。それ以外ではボア６０は円筒状の面によって形成されている。
【００１９】
部材４２は好ましくは熱可塑性プラスチック製であるが、他の実施例では代わりにスチール製でもよい。エラストマー部材４６は好ましくは、他の商業的に入手可能なブッシングで採用する製造工程における漏斗装置(funnel device)を用いて、鋼製の管４８のボア内に、部材４２上に軸線に沿うように部材４６を押しつけて、高圧縮により部材４２に固着させる。部材４６を管４８のボア内で部材４２に固着させるために、他の実施例では接着剤または他の接合方法が用いられることがある。
【００２０】
本実施例ではエラストマー部材４６は、中実のエラストマー構造として示されている。他の実施例ではエラストマー部材４６は、公知の方法で流体制動(fluid damping)を行うための流体キャビティを有するタイプのものであってもよい。
【００２１】
これらのシステムでは、更なる絶縁性を得るためにエラストマー部材のキャビティの中に作動液が用いられる。
【００２２】
部材４２が熱可塑性プラスチックでできている場合、この部材は比較的高強度で溶融温度の高い材料、いわゆるエンジニアリング・プラスチックで形成される。例えば、部材４２は、ジェネラル・エレクトリック・カンパニー(General electric Company)により製造されている商品名ＵＬＴＥＭ２，３００または４，０００シリーズベアリング級材料等のガラス強化ポリエーテルイミド樹脂(polyetherimide resin)でよい。この樹脂は比較的高い圧縮強さ(compression strength)、即ち、５５０，００ＰＳＩと、ＴＧ摂氏２１５度（４１９°Ｆ）の高いガラス転移温度と、２６４ＰＳＩで摂氏２００度（３９２°Ｆ）の高い熱たわみ温度と、低い摩擦係数（対スチール０．２５）(0.25 on steel)とを有し、溶解温度は約摂氏３７１度−４２６度（７００°Ｆ−８００°Ｆ）である。これらの特性は後述する理由により重要である。
【００２３】
高い圧力−速度（ＰＶ）の用途のためには、部材４２は、代わりに熱伝導のより高い物質、つまりステンレススチールで構成することができる。金属部材は温度及び湿度が引き起こす壁厚変化を最少にし、現場取付用の部品の嵌め合せにおいて、より改善された圧入状態を可能にする。内側ボア６０は、所定の実施例によると特有の形状が形成される。例えば、リブ５８は中間部材４４に軸線方向スラスト結合を付与している。軸線方向にスラストが存在しない他の実施例では、リブ５８は取り除いてもよいし、図４の具体例についてこれから説明するようにさらにいくつかのリブを設けてもよい。スプラインやその他の複数の突起のような他の相互接続面形状を、異なる実施例に応じて用いることができる。
【００２４】
中間部材４４は、ベアリングブッシング３８構造に所望の特性を付与するために、特有の方法によって形成される。部材４４は好ましくは円筒状の管で、外側部材４２と内側部材４０の間でその場所でモールド成形される。このモールド成形によって、構造３８の機能特質及び特性にとって必要な、部材４０と部材４２に対する正確な嵌め合せ寸法を部材４４に付与する。
【００２５】
部材４４は好ましくは溶解温度摂氏２０４度（４００°Ｆ）のアセタール樹脂(acetal resin)で形成され、この温度はポリエーテルイミドの溶解温度である摂氏４２６度（８００°Ｆ）より大幅に低いものである。この温度差はかなり重要である、それは、低い方の温度がかなり低いので、熱可塑性プラスチックであり溶解したアセタール樹脂が部材４０と４２の間の領域に射出(inject)されても、二つのプラスチックの間に溶融が起こらないからである。アセタール樹脂は、ポリエーテルイミドと一致する摩擦特性，低湿度吸収性，比較的高い圧縮強さ等、他の好ましい特性を有している。動的摩擦係数及び静的摩擦係数は同じで、例えば材料にシリコン(Silicon)やテフロン（登録商標）(Teflon)のような潤滑剤をブレンドすることにより減少できる。他の熱可塑性オプラスチックは、重荷重での低速振動用とに用いられるポリカーボネート(policarbonates)及びポリエステル(polyesters)を含んでいてもよい。
【００２６】
材料の選択の際の他の重要な要素は、熱収縮係数(termal shrink coellicient)及び抗張力比率(tensile strength ratio)である。熱収縮係数は、部材４４が十分に収縮し、部材４０にしっかりと固着するために部材４０上に十分な収縮力を発生させる程の値でなければならない。しかしながら、この収縮は、部材４４に対して、その材料の抗張力を超えるような大きい負荷を生じさせることになってはならない。過度の収縮と低い抗張力は亀裂を発生させ、この構造の目的達成を妨げることになる。
【００２７】
部材４４の内側部材４０に対するこの固着作用を高めるために、部材４０に、この実施例では三角形であるが、一対の環状の溝が形成されているのが望ましい。プラスチックの中間部材４４は、部材４０に対してモールド成形されるときに、自動的に嵌め合せリブ６４，６４が形成される。また部材４４には、その場でモールド成形されるときに、部材４２の内側ボア６０内の環状リブ５８と同一の鏡像となる環状凹部６６が自動的に形成されている。中間部材４４を内側管状部材４０に固着させるのに、接着剤やその他の接合媒体は使用されていない。
【００２８】
この固着作用は十分であるので、外側部材４２と内側部材４０との間のいかなる相対トルクも、中間部材４４を内側部材４０と共に一体構造として回転させることになる。対照的に、同じ相対トルクを受けたときに、二者の間で回転する滑り嵌め(slip fit)をさせるように、中間部材は、外側部材４２の内側ボア６０の直径に対比して収縮する。このことは、部材４２と４４との間に望ましい寸法及び応力関係をもたらすように、部材４４の収縮特性とモールド成形過程の圧力とを選択することによって、相対トルクを所望の値に設定することができるので重要である。
【００２９】
外側エラストマー部材４６が部材４２に圧縮されて取付られている場合、部材４４と部材４２との間の望ましいベアリング機能を保証するために、外側部材４２のたが状の力(hoop strength)は圧縮されたエラストマー部材４６によって及ぼされる圧縮圧力に耐えなければならない。ポリエステルイミド樹脂はこのような能力を有している。その樹脂が耐え得る以上の高い圧力が用いられる場合は、部材４２としてステンレス・スチールの管が用いられる。
【００３０】
構造３８は一対の端部シール６８，６８を含んでいる。図３において、シール６８は、円形のリング部７０と、熱可塑性プラスチックで一体の部材として形成された外側フラップ部７２とから構成されている。このシール６８は図２に示す部材４２と部材４０との間の部材４４と同一領域にある各構造端部内に圧入されている。
【００３１】
実際には、外側部材４２と内側部材４０はそれぞれ別個に形成される。これらの部材は、熱可塑性プラスチックの型の中に所望の形状に入れ子の状態にして組立られる。スリーブ（図示しない）が、中間部材４４の長さを画定するために端部のシール６８，６８の一方の代わりに、ここに述べたアセンブリに組み込まれる。そして、従来のモールド成形技術を用いて、外側部材４２と内側部材４４の間の空間に熱可塑性プラスチックを射出成型(injection molding)することにより中間部材が形成される。このように形成される部材４４は、合わせ面(mating surfaces)の形状及び表面特性と同じである。部材４４を形成する溶解プラスチックの比較的低い温度は、外側部材４２を軟化させたり溶かしたりせず、部材４２は固体のままである。
【００３２】
モールド成形されるリブ５８及び６４は、対応する凹部と同時に且つ係合した状態で形成される。部材４４の収縮は、部材４４を内側部材４０に圧縮荷重の下で固定するものである。この収縮は中間部材４４の外径を僅かに減少させ、これらの合わせ面間にすべり軸受の関係をもたらす。選択された材料が公知の方法で収縮量を決定しており、部材４４に用いられる材料に応じて、この収縮の量を制御することにより、中間部材に対して外側部材４２を摺動させるのに必要な相対トルクが設定可能である。
【００３３】
図５に従来のブッシングと比較した構造３８の相対トルクが示されている。曲線ｅは構造３８のランニングトルクを示し、導入部分で述べた従来のブッシングの曲線ａからｄで表されているランニングトルクよりかなり低い。曲線ｅは約０．１７２８ｍ・kg(15 in.-lb.)のランニングトルクを示しており、これは曲線ａからｄに示す他の記載した装置よりかなり低い。結果として、部材４０が部材４２に対して回転させられたとき、そこでの望ましくない寄生トルク(parasitic torque)を最少にし、相対的にごく僅かのトルクがエラストマー部材４６に加わる。部材４４をモールド成形する際に、部材４２の径方向のたが状の弾力(diametral hoop elasticity)、つまり収縮力や張力を利用することにより、かなり様々なトルクの大きさを、部材４０と部材４２の間に生じさせることができる。即ち、隣接する部材間に相対トルクの大きさを確保するために、異なるモールド圧力を用いることにより、部材４２の収縮力または張力を所望の値に予め設定することができる。このトルクの選択は、また、所望の特性を提供する異なる材料の選択によっても決定される。
【００３４】
ここで述べるベアリング構造は自動車のサスペンション・システムに望ましいものであるが、部材４０，４２及び４４からなるカートリッジは、他の振動または中間負荷回転ベアリング装置(oscillatory or intermldiate duty rotary bearing imPlementations)に適応できる。リブ５８及び凹部６６は、軸線方向のスラストが存在する場合に、軸線方向のスラスト抵抗を生じさせる。軸線方向のスラストが問題にならない場合は突起５８及びリブ６６を設ける必要はない。リブ６２及びみぞ６４は、内側部材４０とプラスチック・モールド部材４４の間の固着状態を強化するように作用する。
【００３５】
図４は、ベアリング構造７０を構成する他の実施例を示している。構造７０は円筒形のメタル・スリーブ７２，エラストマー管状部材７４，外側管状メタル部材７６，内側管状メタル部材７８及び中間熱可塑性プラスチック管状部材８０を含んでいる。部材８０は、図２の部材４４と同様に形成される。違いは二個の間隔をもって平行に位置する環状凹部８２，８２が部材８０に、二個の環状の係合リブ８４，８４が外側管状部材７６の表面に形成されていることである。配置されたリブ８４及び凹部８２は、部材７６と部材７８の間の軸方向のスラスト荷重に対する抵抗を増大させる。更に異なる点は、図２の外側部材４２のプラスチック材料に比べて、外側部材７６はスチール製であるという点である。
【００３６】
熱可塑性プラスチック部材８０は、先に図２の実施例について述べたように、外側部材７６と内側部材７８との間にプラスチックを射出成型することにより形成されている。
【００３７】
更に別の実施例では、複数の部材が、管状の筒型の表面ではなく体面する球面をもっていてもよい。また、その面は必ずしも環状でなくてもよく、筒状または球状の一部であってもよい。重要なことは、中間のジャーナル部材は、構造に所望の特性を与えるために外側と内側の部材の間でその場で形成されることである。ある装置では、エラストマー部材は使用されず、嵌め合せ支持構造(mating support structures)は直接図２の内側管状部材４０に、また外側部材４２に固定されている。
【００３８】
当業者にとって、前述した構造に様々な修正を加えることが可能であることは明かである。ここに記載のものは説明を目的としたものであり、それに限定するものではない。また発明の範囲は添付の請求の範囲に定める通りである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】車両のフロント・サスペンション・システムの一部のアイソメトリック図である。
【図２】本発明の一実施例のベアリング構造の拡大断面図である。
【図３】図２の実施例で用いられるエンドシールの拡大断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例のベアリング構造の拡大断面図である。
【図５】本発明の原理のいくつかを説明するのに用いるチャート図である。
【符号の説明】
【００４０】
３８  ベアリング構造
４０  内側環状部材
４２  外側部材
４４  中間部材
４６  エストラマー部材
４８  スチール製の管
５４  外側の面
５６，５８，６２  リブ
６０  ボア
６４  嵌め合せリブ
６６  環状凹部
６８  端部シール