(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道溝およびこれに連なる肩部を有する内輪と、軌道溝およびこれに連なる肩部を有する外輪と、両輪間に配置された玉と、玉の周りの内外輪間の間隙に封入された固形潤滑材とを備えている斜接玉軸受であって、
内輪の反肩部側の端面は、外輪の肩部側端面よりも軸方向内方に位置させられ、外輪の反肩部側の端面は、内輪の肩部側端面よりも軸方向内方に位置させられており、
固形潤滑材は、外輪の反肩部側に配置されて玉の外側部分を覆う外側部と、内輪の反肩部側に配置されて玉の内側部分を覆う内側部とを有し、外側部に、内輪の肩部の外周に対向する内輪肩ガイド部が設けられ、内側部に、外輪の肩部の内周に対向する外輪肩ガイド部が設けられ、外側部および内側部の少なくとも一方に、内外輪の反肩部側の端面に対向する端ガイド部が設けられていることを特徴とする斜接玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、二輪自動車のステアリングステムとヘッドパイプとの間に介在されるステアリング用転がり軸受等に好適な斜接玉軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大型の二輪自動車で使用されるステアリング用転がり軸受として、ステアリングステムに固定される内輪と、ヘッドパイプに固定される外輪と、両輪間に配置された円錐ころと、円錐ころを保持する保持器とを備えているものが知られている。
【０００３】
この円錐ころ軸受では、操舵フィーリングの向上や寿命の延長などの観点から、トルク低減の要望があり、玉軸受への変更が課題となっている。二輪自動車のステアリング用転がり軸受として玉軸受を使用する場合、大きな予圧を与えたときに疑似圧痕または圧痕が発生するという問題があることから、保持器をなくして転動体の数を増やすことにより、作用面圧を減少することが提案されている（特許文献１）。保持器を省略した転がり軸受は、特許文献２にも記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−７４８６１号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平１１−６２９９５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
保持器を省略したステアリング用転がり軸受の場合には、ステアリングの組立時に転動体がばらけるという問題を解消する必要があるほか、強度や振動吸収性を確保することなどが新たな課題として挙げられる。
【０００７】
この発明の目的は、転動体がばらけることを防止して保持器を省略し、これにより、転動体の数を増加して、軸受を大きくすることなく容量を上げることを可能とするとともに、強度や振動吸収性も向上させた斜接玉軸受を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明による斜接玉軸受は、軌道溝およびこれに連なる肩部を有する内輪と、軌道溝およびこれに連なる肩部を有する外輪と、両輪間に配置された玉と、玉の周りの内外輪間の間隙に封入された固形潤滑材とを備えている斜接玉軸受であって、内輪の反肩部側の端面は、外輪の肩部側端面よりも軸方向内方に位置させられ、外輪の反肩部側の端面は、内輪の肩部側端面よりも軸方向内方に位置させられており、固形潤滑材は、外輪の反肩部側に配置されて玉の外側部分を覆う外側部と、内輪の反肩部側に配置されて玉の内側部分を覆う内側部とを有し、外側部に、内輪の肩部の外周に対向する内輪肩ガイド部が設けられ、内側部に、外輪の肩部の内周に対向する外輪肩ガイド部が設けられ、外側部および内側部の少なくとも一方に、内外輪の反肩部側の端面に対向する端ガイド部が設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
固形潤滑材は、樹脂と潤滑成分との混合物が固形化されたもので、樹脂成分は、例えば、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリウレタン等の熱硬化性樹脂とされ、潤滑成分は、潤滑油（ポリαオレフィン、ジエステル、パーフロロポリエーテル等の合成油または鉱物油等）、グリースなどとされる。
【００１０】
固形潤滑材は、内輪の肩部の外周面および外輪の反肩部側（カウンタボア側）の端面によって区画された円筒状領域に配置されて玉の外側部分を覆う外側部と、外輪の肩部の内周面および内輪の反肩部側（カウンタボア側）の端面によって区画された円筒状領域に配置されて玉の内側部分を覆う内側部からなるものとされ、外側部に、内輪の肩部の外周にわずかの間隙をおいて対向する内輪肩ガイド部が設けられ、内側部に、外輪の肩部の内周にわずかの間隙をおいて対向する外輪肩ガイド部が設けられる。さらに、外側部には、外輪の反肩部側の端面にわずかの間隙をおいて対向する外輪端ガイド部が設けられ、内側部には、内輪の反肩部側の端面にわずかの間隙をおいて対向する内輪端ガイド部が設けられる。外輪端ガイド部および内輪端ガイド部については、内輪の反肩部側の端面が玉の中心よりも軸方向の外方に位置させられている場合には、内輪端ガイド部を省略することができ、外輪の反肩部側の端面が玉の中心よりも軸方向の外方に位置させられている場合には、外輪端ガイド部を省略することができる。
【００１１】
この発明の斜接玉軸受によると、玉の周りの内外輪間の間隙に固形潤滑材が封入されているので、保持器を使用しなくても、玉がばらけることはなく、保持器を使用しない分だけ、玉の数を例えば２個程度増やすことができ、この結果、軸受を大きくすることなく容量を上げることができる。また、固形潤滑材が、内外輪の肩部に対向する肩ガイド部と、少なくとも一方の軌道輪の端部に対向する端ガイド部とを有しているので、斜接玉軸受の強度が固形潤滑材によって増強され、タイヤから伝わってくる振動を軌道輪と固形潤滑材とによって吸収することができ、しかも、水の侵入を防止するラビリンスとしての機能が付与される。また、固形潤滑材が自己潤滑性を有していることから、疑似圧痕が防止されるとともに、グリスの封入作業を不要とすることができるので、この斜接玉軸受が使用されるステアリング部等の組立作業を手を汚さずにしかも簡単にかつ早く行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、上下および左右は、図の上下および左右をいうものとする。
【００１３】
図１は、この発明による斜接玉軸受が使用される一例である二輪自動車のステアリング部を示し、図２および図３は、この発明による斜接玉軸受の実施形態を示している。
【００１４】
二輪自動車のステアリング部は、フロントフォーク(1)が上端部に取り付けられているステアリングステム(2)と、ステアリングステム(2)に外挿されたヘッドパイプ(3)と、ステアリングステム(2)とヘッドパイプ(3)の下端部間に設けられた下側の斜接玉軸受(4)と、同上端部間に設けられた上側の斜接玉軸受(5)と、ステアリングステム(2)の上端部に設けられたおねじ部にねじ合わされてヘッドパイプ(3)を上側の斜接玉軸受(5)を介してステアリングステム(2)に固定する二重ナット(6)(7)と、フロントフォーク(1)をステアリングステム(2)に固定しているナット(8)とを備えている。
【００１５】
下側の斜接玉軸受(4)および上側の斜接玉軸受(5)は、同じ形状の斜接玉軸受で、上下を逆にして使用されており、それぞれ、内輪(11)、外輪(12)、両輪(11)(12)間に配置された玉(13)、および玉(13)の周りの内外輪(11)(12)間の間隙に封入された固形潤滑材(14)を備えている。
【００１６】
図２は、この発明による斜接玉軸受の第１実施形態である上側の斜接玉軸受(5)の左半部を拡大して示している。同図に示すように、内輪(11)は、軌道溝(15)およびこれの上方に連なる肩部(16)を有し、外輪(12)は、軌道溝(17)およびこれの下方に連なる肩部(18)を有している。内輪(11)の下端面（反肩部側端面すなわちカウンタボア側端面）(11a)と外輪(12)の上端面（反肩部側端面すなわちカウンタボア側端面）(12a)とは、いずれも軸方向ほぼ玉中心位置に位置させられている。
【００１７】
固形潤滑材(14)は、高密度ポリエチレンとオイルとの混合物が加熱されて固形化したもので、玉(13)の上半部の外側部分を覆う外側部(19)と、玉(13)の下半部の内側部分を覆う内側部(20)とを有している。
【００１８】
固形潤滑材(14)の外側部(19)は、玉(13)に接触する断面円弧状の環状接触面(19a)と、接触面(19a)の下端から径方向外向きにのびる環状下面(19b)と、接触面(19a)の上端から上方にのびる円筒状内面(19c)と、下面(19b)の外端から上方にのびる円筒状外面(19d)と、内面(19c)上端から径方向外向きにのびる環状上面(19e)と、外面(19d)および上面(19e)にわたって形成された環状凹所(19f)を有している。外側部(19)の下面(19b)は、外輪(12)の上端面(12a)にわずかの間隙をおいて対向する外輪端ガイド部とされており、外側部(19)の内面(19c)は、内輪(11)の肩部(16)の外周面にわずかの間隙をおいて対向する内輪肩ガイド部とされている。また、外側部(19)の外面(19d)は、ヘッドパイプ(3)の内周面に接触するパイプ側シール部とされている。外側部(19)の上面(19e)は、内輪(11)の上端面から所定間隙をおいて下方に位置させられている。
【００１９】
固形潤滑材(14)の内側部(20)は、玉(13)に接触する断面円弧状の環状接触面(20a)と、接触面(20a)の下端から下向きにのびる円筒状外面(20b)と、接触面(20a)の上端から径方向内向きにのびる上面(20c)と、上面(20c)の外端から下方にのびる円筒状内面(20d)と、外面(20b)および内面(20d)の下端同士をつなぐ環状下面(20e)とを有している。内側部(20)の上面(20c)は、内輪(11)の下端面(11a)にわずかの間隙をおいて対向する内輪端ガイド部とされており、内側部(20)の外面(20b)は、外輪(12)の肩部(18)内周面にわずかの間隙をおいて対向する外輪肩ガイド部とされている。また、内側部(20)の内面(20d)は、ステアリングステム(2)の外周に接触するステム側シール部とされている。内側部(20)の下面(20e)は、外輪(12)の下端面よりわずかに上方に位置させられている。
【００２０】
図３は、この発明による斜接玉軸受の第２実施形態を示すもので、図２と同様に、二輪自動車のステアリング部で使用されている上側の斜接玉軸受(5)の左半部を拡大して示している。同図に示すように、斜接玉軸受(5)は、内輪(21)、外輪(22)、両輪(21)(22)間に配置された玉(23)、および玉(23)の周りの内外輪(21)(22)間の間隙に封入された固形潤滑材(24)を備えている。内輪(21)は、軌道溝(25)およびこれの上方に連なる肩部(26)を有し、外輪(22)は、軌道溝(27)およびこれの下方に連なる肩部(28)を有している。外輪(22)の上端面（反肩部側端面すなわちカウンタボア側端面）(22a)は、軸方向ほぼ玉中心位置に位置させられており、内輪(21)の下端面（反肩部側端面すなわちカウンタボア側端面）(21a)は、外輪(22)の上端面(22a)よりも軸方向下方に位置させられている。
【００２１】
固形潤滑材(24)は、高密度ポリエチレンとオイルとの混合物が加熱されて固形化したもので、玉(23)の上半部の外側部分を覆う外側部(29)と、玉(23)の下半部の内側部分を覆う内側部(30)とを有している。
【００２２】
固形潤滑材(24)の外側部(29)は、玉(23)に接触する断面円弧状の環状接触面(29a)と、接触面(29a)の下端から径方向外向きにのびる環状下面(29b)と、接触面(29a)の上端から上方にのびる円筒状内面(29c)と、下面(29b)の外端から上方にのびる円筒状外面(29d)と、内面(29c)上端から径方向外向きにのびる環状上面(29e)と、外面(29d)および上面(29e)にわたって形成された環状凹所(29f)を有している。外側部(29)の下面(29b)は、外輪(22)の上端面(22a)にわずかの間隙をおいて対向する外輪端ガイド部とされており、外側部(29)の内面(29c)は、内輪(21)の肩部(26)の外周面にわずかの間隙をおいて対向する内輪肩ガイド部とされている。また、外側部(29)の外面(29d)は、ヘッドパイプ(3)の内周面にわずかな間隙をおいて対向するパイプ側シール部とされている。外側部(29)の上面(29e)は、内輪(21)の上端面から所定間隙をおいて下方に位置させられている。
【００２３】
固形潤滑材(24)の内側部(30)は、玉(23)に接触する断面円弧状の環状接触面(30a)と、接触面(30a)の下端から下向きにのびる円筒状外面(30b)と、接触面(30a)の上端から下方にのびる円筒状内面(30c)と、外面(30b)および内面(30c)の下端同士をつなぐ環状下面(30d)とを有している。内側部(30)の外面(30b)は、外輪(22)の肩部(28)内周面にわずかの間隙をおいて対向する外輪肩ガイド部とされている。また、内側部(30)の内面(30c)の径は、内輪(21)のカウンタボアの外径より大きくなされ、内側部(30)の下面(30d)は、外輪(22)の下端面より下方に位置させられている。
【００２４】
この斜接玉軸受を製造するには、図４に示す型が使用される。図４は、図２に示した斜接玉軸受(5)の固形潤滑材(14)を得るためのもので、その上下については、便宜的に図２の上下に対応させて描いている。この型は、固形潤滑材注入用孔(32)を有する上型(31)と、３分割された下型(33)(34)(35)とからなり、上型(31)に固形潤滑材(14)の外側部(19)となる凹所(36)が形成され、固形潤滑材(14)の内側部(20)となる凹所(37)は、その外面(37a)を規定する下型の外側部分(33)と、その下面(37b)を規定する下型の中間部分(34)と、その内面(37c)を規定する下型の内側部分(35)とによって形成されている。上型(31)および下型(33)(34)(35)とによって玉(13)を保持した状態で、固形潤滑材注入用孔(32)から高密度ポリエチレンとオイルとの混合物を注入した後、加熱しさらに冷却することにより、この混合物は、固形化して潤滑材となる。こうして得られた玉(13)と固形潤滑材(14)との一体物を内外輪(11)(12)間に組み込むことにより、上記斜接玉軸受(5)を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明による斜接玉軸受が使用される一例である二輪自動車のステアリング部を示す縦断面図である。
【図２】  この発明による斜接玉軸受の第１実施形態を示す縦断面図である。
【図３】  この発明による斜接玉軸受の第２実施形態を示す縦断面図である。
【図４】  この発明による斜接玉軸受の製造過程の一部を示す縦断面図である。
【符号の説明】
(4)(5)        斜接玉軸受
(11)(21)      内輪
(12)(22)      外輪
(13)(23)      玉
(14)(24)      固形潤滑材
(15)(25)      軌道溝
(16)(26)      肩部
(17)(27)      軌道溝
(18)(28)      肩部
(19)(29)      外側部
(19b)(29b)    下面（端ガイド部）
(19c)(29c)    内面（肩ガイド部）
(20)(30)      内側部
(20b)(30b)    外面（肩ガイド部）
(20c)         下面（端ガイド部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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