JP2009270620A - クラッチレリーズ軸受およびこれを備えるクラッチレリーズ軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受運転中における密封性のばらつきが少なく、高い密封性を安定して維持し得るクラッチレリーズ軸受を提供する。
【解決手段】クラッチレリーズ軸受１０は、ボール１３を介して相対回転可能に設けられた内輪１１および外輪１２と、両輪１１，１２間に形成される環状空間のエンジン側開口部およびトランスミッション側開口部をそれぞれ密封する第１および第２シール部材１５，１６とを主要な構成部材として備える。両シール部材１５，１６は、何れも、芯金１７と、弾性材料で形成された弾性部１８とからなり、弾性部１８を内輪１１の外径面１１ａ１に接触させることで開口部をそれぞれ密封している。
【選択図】図２

Description

本発明は自動車をはじめとする車両のクラッチ装置に組み込まれるクラッチレリーズ軸受、およびこれを備えるクラッチレリーズ軸受装置に関する。

クラッチレリーズ軸受装置は、マニュアルトランスミッション車のエンジンとトランスミッションとの間に配設され、クラッチペダルの操作に伴って軸方向移動し、クラッチのＯＮ／ＯＦＦを切り替えるものである。この種のクラッチレリーズ軸受装置に組み込まれるクラッチレリーズ軸受は、エンジン側一端にクラッチ装置の回転部材との摺接部を有するものであり、転動体（例えばボール）を介して相対回転可能に設けられた内輪および外輪と、両輪間に形成される環状空間のエンジン側開口部およびトランスミッション側開口部をそれぞれ密封する第１および第２シール部材とを主に備える。第１および第２シール部材は、双方共に非接触型とされる場合や、一方が非接触型で他方が接触型とされる場合が多かったが、密封性の更なる向上を目的として、双方共に接触型とされる場合もある。

両シール部材共に接触型としたクラッチレリーズ軸受としては、例えば、第１シール部材のシールリップを内輪の外径面に接触させると共に、第２シール部材のシールリップを内輪の端面に接触させたもの（例えば、特許文献１）や、第１シール部材のシールリップを内輪の端面に接触させると共に、第２シール部材のシールリップを内輪の外径面に接触させたもの（例えば、特許文献２）などがある。
特開２００６−９９３１号公報 特開２００６−２６６２９３号公報

しかしながら、シールリップを内輪の端面に接触させる、いわゆるアキシャル接触タイプのシール構造では、密封性に依然として難がある。すなわち、内輪および外輪は両者間に介在させた転動体を介して相対回転可能に設けられている構成上、軸受運転中において両者は軸方向に相対スライド可能とされる。そのため、内輪の端面にシールリップを接触させる上記構成では、軸受運転中における密封性にばらつきが生じ易く、従って所望の軸受性能を安定して維持できないおそれがある。

以上の実情に鑑み、本発明は、軸受運転中における密封性のばらつきが少なく、高い密封性を安定して維持し得るクラッチレリーズ軸受を提供することを技術的課題とする。

上記課題を解決するため、本発明では、エンジンとトランスミッションとの間に配設され、エンジン側一端にクラッチ装置の回転部材との摺接部を有するクラッチレリーズ軸受であって、転動体を介して相対回転可能に設けられた内輪および外輪と、両輪間に形成される環状空間のエンジン側開口部およびトランスミッション側開口部をそれぞれ密封する第１および第２シール部材とを備えるものにおいて、両シール部材は、何れも、芯金と、弾性材料で形成された弾性部とからなり、かつ、弾性部を内輪の外径面に対して接触させることで開口部をそれぞれ密封することを特徴とするクラッチレリーズ軸受を提供する。

上記のように、本発明では、両シール部材を構成する弾性部を内輪の外径面に接触させることにより、換言すると、両シール部材を内輪に対してラジアル接触させることにより、両輪間に形成される環状空間の開口部が密封される。そのため、軸受運転中に内輪と外輪とが軸方向に相対スライドしたとしても、両シール部材の接触代がばらつくのを可及的に防止することができる。従って、常時安定した密封性を確保することができ、所望の軸受性能を安定的に維持することができる。

上記構成において、両シール部材のうち、少なくとも第２シール部材の弾性部に複数のリップを設け、該リップのうち、少なくとも一つのリップを内輪の外径面に接触させるのが望ましい。このとき、他のリップは、内輪に対して接触させても良いし非接触としても良いが、軸受運転時のトルク上昇を極力抑制する観点から非接触とするのが望ましい。非接触とする場合には、このリップと内輪との間でラビリンスシールを形成するようにリップを形成（配置）するのが望ましい。

上記構成において、内輪の外径面に接触するリップを内輪の外径面に押圧する押圧手段をリップに付設することもできる。このようにすれば、一層高くかつ安定した密封性を確保することができる。なお、このような機能を具備する押圧手段として、例えばガータースプリングを挙げることができる。

第２シール部材は、これを構成する芯金、あるいは弾性部を外輪の内径面に圧接することで外輪に対して固定することができる。前者の構成は、後者の構成に比べて高い締結強度を得ることができ、後者の構成は、前者の構成に比べて高い密着性を得ることができる。

ところで、前述したように、芯金を外輪の内径面に圧接、すなわち金属同士を圧接した場合、両者間に高い締結強度を得ることができる反面、両者を隙間無く密着させるのが難しくなる可能性がある。そのため、両者間に形成される隙間からグリース漏れ等の不具合が生じる可能性がある。一方、弾性部を外輪の内径面に圧接した場合、両者の密着態様を良好なものとすることができる反面、両者間の締結強度が不十分となり、内圧上昇等に伴い第２シール部材が抜脱等する可能性がある。

上記の懸念事項を解消するには、軸方向位置を異ならせて設けた芯金および弾性部を外輪の内径面に圧接すれば良い。このようにすれば、上記利点のみを有効に享受することができる。このとき、環状空間の軸方向外側で弾性部を外輪の内径面に圧接し、環状空間の軸方向内側（相対的に転動体に接近した側）で芯金を外輪の内径面に圧接するのが望ましい。近年、クラッチレリーズ軸受装置が泥水に浸るような過酷な環境下においても、軸受内部への異物侵入を防止し得る高い密封性能を求められるためである。すなわち、外輪の内径面に対する密着性は、芯金よりも弾性部の方が良好なため、外部からの異物侵入に対する密封性は上記態様とした方が良好なためである。

以上に示す本発明に係るクラッチレリーズ軸受は、例えば、固定体と、固定体との間に形成される容積可変チャンバの容積変動により固定体に沿って軸方向移動可能に設けられた可動体とを備え、該可動体にクラッチレリーズ軸受が設けられるタイプ、簡単に述べると油圧駆動式のクラッチレリーズ軸受装置に組み込んで好適に使用可能である。もちろん、本発明に係るクラッチレリーズ軸受は油圧駆動式のクラッチレリーズ軸受装置のみならず、いわゆるフォーク式のクラッチレリーズ軸受装置にも好適に使用可能である。

以上のように、本発明によれば、軸受運転中における密封性のばらつきが少なく、従って高い密封性を安定して維持し得るクラッチレリーズ軸受を提供することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係るクラッチレリーズ軸受を組み込んだクラッチレリーズ軸受装置、詳細には、プッシュタイプの油圧駆動式クラッチレリーズ軸受装置の一例を示す断面図であり、クラッチが係合している状態を示すものである。同図に示すクラッチレリーズ軸受装置１は、ギアボックスのケーシング５０に取り付けられた固定体３０と、固定体３０に対して軸方向移動可能に設けられ、固定体３０と協働して容積可変チャンバ４０を形成する可動体２０とで主要部が構成される。容積可変チャンバ４０には図示しない制御用油圧発生器が接続され、チャンバ４０内には制御流体としてのオイルが充満されている。なお、図中左側がエンジン側、図中右側がトランスミッション側である。

固定体３０は、トランスミッション側一端に容積可変チャンバ４０の底部を構成するラジアルエッジ３４が設けられたガイドチューブ３３と、内径面に設けた溝部３２にラジアルエッジ３４の外径側一端を嵌合した略円筒状の外側本体３１とで主要部が構成される。

可動体２０は、ピストン支持チューブ２１を介してガイドチューブ３３に外嵌されたピストン２２と、ピストン２２のエンジン側一端に配設され、図示しないクラッチ装置の回転部材（ダイヤフラムスプリング）との摺接部を有するクラッチレリーズ軸受１０とを主要な構成部材として備える。ピストン２２は、軸方向に延在する外側円筒部２２ａおよび内側円筒部２２ｂと、両円筒部をエンジン側一端で接続する環状部２２ｃと、外側円筒部２２ａの基端から外径側に延びる突起部２２ｄとを有する。ピストン２２のうち、内側円筒部２２ｂは外側本体３１の内周に挿入され、固定体３０との間に容積可変チャンバ４０を形成し、突起部２２ｄは、外側円筒部２２ａの外周に配設された予圧スプリング２４のエンジン側一端を係止する役割を担う。ピストン支持チューブ２１のエンジン側一端はピストン２２の環状部２２ｃを若干越えて延設され、この延設部分の外径面に形成された環状溝２１ａに皿ばね２３が嵌合される。皿ばね２３は、ピストン２２の環状部２２ｃと協働してクラッチレリーズ軸受１０（の内輪１１）を弾性的に支持するためのばね力を有するものであり、クラッチレリーズ軸受１０は、皿ばね２３のばね力でピストン２２側に押圧されることによって調心が許容されるようになっている。

以上の構成からなるクラッチレリーズ軸受装置１において、クラッチを解除状態にする際の各部材の挙動を簡単に説明する。まず、図示しない油圧発生器によって容積可変チャンバ４０内のオイルが加圧されると、容積可変チャンバ４０の容積が増大するよう、ピストン２２がエンジン側に移動する。ピストン２２は移動中にクラッチレリーズ軸受１０を作動させる。クラッチレリーズ軸受１０が作動すると、図示しないダイヤフラムスプリングにはスラスト力が付加され、これによりクラッチが解除される。

以下、本発明の要旨であるクラッチレリーズ軸受１０について詳述する。図示例のクラッチレリーズ軸受１０はいわゆるアンギュラ玉軸受からなり、図２にも拡大して示すように、複数の転動体（ボール）１３を介して相対回転可能に設けられた内輪１１および外輪１２と、両輪間に組み込まれ、ボール１３を円周方向等間隔で保持する保持器１４と、両輪間に形成される環状空間のエンジン側開口部およびトランスミッション側開口部をそれぞれ密封する第１および第２シール部材１５，１６とを備える。両輪１１，１２間に形成される環状空間には潤滑材としてのグリースが充満される。なお、図示例のクラッチレリーズ軸受１０は、内輪１１が静止側、外輪１２が回転側を構成する外輪回転タイプの軸受である。

内輪１１は、鋼板のプレス成形品とされ、軸方向に延びる略円筒状をなし、外径面１１ａ１にボール１３の転動面１１ａ１１が形成された筒状部１１ａと、筒状部１１ａの一端（エンジン側一端）から径方向内側に延び、先端部がピストン２２の環状部２２ｃと皿ばね２３との間に介在する鍔部１１ｂとを一体に有する。鍔部１１ｂのトランスミッション側端面は、これが当接するピストン２２の環状部２２ｃの端面形状に対応する形で、軸線と直交する方向の平坦面に形成される。

外輪１２は、内輪１１同様に鋼板のプレス成形品とされ、軸方向に延びる略円筒状をなし、内径面１２ａ１にボール１３の転動面１２ａ１１が形成された筒状部１２ａと、筒状部１２ａのエンジン側一端から径方向内側に延び、図示しないダイヤフラムスプリングと摺接する鍔部１２ｂとを一体に有する。すなわち、この外輪１２の鍔部１２ｂがクラッチ装置との摺接部を構成する。鍔部１２ｂは、外側本体３１とピストン２２のフランジ部２２ｄとの間で作用する予圧スプリング２４によってダイヤフラムスプリングに常時当接しており、その断面形状は、ダイヤフラムスプリングと線接触（断面図では点接触）するように、エンジン側に突出した凸円弧状とされる。

内輪１１および外輪１２形成用の鋼板としては、例えば浸炭鋼板を使用することができる。使用可能な浸炭鋼として、ニッケルクロム鋼（ＳＮＣ）、ニッケルクロムモリブデン鋼（ＳＮＣＭ）、クロム鋼（ＳＣｒ）、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ）などが挙げられる。なお、内輪１１および外輪１２の何れか一方又は双方は、上記のような鋼板のプレス成形品とする他、鍛造成形品、あるいは切削等の機械加工品とすることも可能である。

第１シール部材１５は、芯金１７と、弾性材料で形成された弾性部１８とで構成される。この第１シール部材１５は、弾性部１８で形成された外周面を外輪筒状部１２ａの内径面１２ａ１に圧接させることにより、外輪１２に対して固定される。弾性部１８の内径側一端にはリップ１８ａが設けられ、このリップ１８ａは、第１シール部材１５が外輪１２に固定された状態で、内輪１１の筒状部１１ａの外径面１１ａ１に接触する（ラジアル接触）。これにより、両輪１１，１２間に形成される環状空間のエンジン側開口部を密封するシール部Ｓ１が形成される。

第２シール部材１６は、第１シール部材１５と同様に、芯金１７と、弾性材料で形成された弾性部１８とで構成される。この第２シール部材１６は、弾性部１８で形成された外周面を、外輪筒状部１２ａの内径面１２ａ１に圧接させることにより、外輪１２に対して固定される。弾性部１８の内径側一端にはリップ１８ａが設けられ、このリップ１８ａは、第２シール部材１６が外輪１２に固定された状態で内輪１１の筒状部１１ａの外径面１１ａ１に接触する（ラジアル接触）。これにより、両輪１１，１２間に形成される環状空間のトランスミッション側開口部を密封するシール部Ｓ１が形成される。

本実施形態において、両シール部材１５，１６を構成する弾性部１８はゴム材料で形成される。使用可能なゴム材料に特段の限定はないが、耐摩耗性や耐水性（耐候性）に優れる、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、耐熱ニトリルゴム、ポリアクリルゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等が好適である。弾性部１８はゴム材料以外にも、例えば熱可塑性エラストマーを用いて形成することも可能である。

以上に示すように、本発明にかかるクラッチレリーズ軸受１０では、両シール部材１５，１６を各々構成する弾性部１８のリップ１８ａを内輪１１の外径面１１ａ１に接触させることにより、換言すると、内輪１１に対してラジアル接触させることにより、両輪１１，１２間に形成される環状空間の開口部が密封される。そのため、軸受運転中に内輪１１と外輪１２とが軸方向に相対スライドしたとしても、両シール部材１５，１６のリップ１８ａの接触代にばらつきが生じるのを可及的に防止することができる。従って、常時安定した密封性を確保することができ、所望の軸受性能を安定的に維持することができる。

なお、第１および第２シール部材１５，１６の形態は、上記のものに限定されない。

具体的に述べると、まず第２シール部材１６は、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、これを構成する弾性部１８が複数のリップ（１８ａ，１８ｂ）を有するものとすることもできる。各図示例では、リップ１８ａを内輪１１の外径面１１ａ１に接触させることによりシール部Ｓ１を形成すると共に、副リップ１８ｂと内輪１１の外径面１１ａ１との間にラビリンスシール（非接触シール）からなるシール部Ｓ２を形成している。このようにすれば、両輪１１，１２間に形成される環状空間のリア側開口部の密封性を一層高めることができる。

図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第２シール部材１６を構成する弾性部１８に複数のリップを設け、各リップと内輪１１の外径面１１ａ１との間にシール部を形成した点で共通した構成であるが、外輪１２に対する固定態様をそれぞれ異ならせている。具体的に述べると、図３（ａ）は、図２に示す形態と同様に、弾性部１８で形成した外周面を外輪筒状部１２ａの内径面１２ａ１に圧接したものであり、図３（ｂ）は、芯金１７で形成した外周面を外輪筒状部１２ａの内径面１２ａ１に圧接したものである。なお、図３（ａ）の構成は、図３（ｂ）の構成に比べて高い密着性を得ることができるという利点があり、図３（ｂ）の構成は、図３（ａ）の構成に比べて高い締結強度を得ることができるという利点がある。しかしながら、図３（ａ）の構成では、外輪内径面１２ａ１に対する第２シール部材１６の密着態様は良好になる反面、締結強度が不十分となる可能性があり、従って軸受運転時における内圧上昇等に伴い第２シール部材１６が環状空間の開口部から抜脱等する可能性がある。一方、図３（ｂ）の構成では、高い締結強度を得ることができる反面、金属同士を隙間無く密着させることが難しくなる可能性があり、従って両者間に形成される隙間からグリースが漏れ出す可能性がある。

上記事態が懸念される場合には、図３（ｃ）に示すように、軸方向位置を異ならせて設けた芯金１７および弾性部１８で構成した外周面を、外輪筒状部１２ａの内径面１２ａ１に圧接すれば良い。このとき、同図にも示すように、フロント側で芯金１７を、またリア側で弾性部１８を外輪１２の内径面１２ａ１に圧接するのが望ましい。近年、クラッチレリーズ軸受装置が泥水に浸るような過酷な環境下においても、軸受内部に異物が侵入しないような高い密封性を求められるためである。すなわち、外輪１２の内径面１２ａ１に対する密着性は、芯金１７よりも弾性部１８の方が良好であり、従って外部からの異物侵入に対する密封性は上記態様とした方が良好なためである。

また、第２シール部材１６を構成する弾性部１８に設けたリップのうち、内輪筒状部１１ａの外径面１１ａ１に接触するリップ（外径面１１ａ１との間にシール部Ｓ１を形成するリップ）１８ａには、図４（ａ）（ｂ）に示すように、当該リップ１８ａを内輪１１の外径面１１ａ１に押圧するためのガータースプリング１９（押圧手段）を設けることもできる。かかる構成とすれば、一層高くかつ安定した密封性を確保することができる。なお、かかる構成は、同図にも示すように、リップ１８ａの先端を外径側に屈曲させ、屈曲部分にガータースプリング１９を嵌合することで得られる。

また、図５（ａ）に示すように、第１シール部材１５は、これを構成する弾性部１８が複数（ここでは２つ）のリップ１８ａ，１８ｂを有するものとすることもできる。またこのとき、図５（ｂ）にも示すように、第１シール部材１５を構成する弾性部１８に設けたリップのうち、内輪１１の外径面１１ａ１に接触するリップ１８ａにガータースプリング１９を設けるようにしても良い。

以上では、ダイヤフラムスプリングとの摺接部（鍔部）が外輪１２に設けられたクラッチレリーズ軸受１０に本発明の構成を適用した場合について説明を行ったが、ダイヤフラムスプリングとの摺接部（鍔部）が内輪１１に設けられたクラッチレリーズ軸受１０、換言すると、内輪回転タイプのクラッチレリーズ軸受１０に本発明の構成を適用することも可能である。

また、以上では、本発明に係るクラッチレリーズ軸受１０を油圧駆動式のクラッチレリーズ軸受装置１に組み込んだ場合について説明を行ったが、本発明に係るクラッチレリーズ軸受１０は、他の駆動形式（例えば、フォーク式）のクラッチレリーズ軸受装置１に組み込んで使用することももちろん可能である。

以上、本発明について説明を行ったが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことである。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内の全ての変更を含む。

クラッチレリーズ軸受を組み込んだクラッチレリーズ軸受装置の全体構成を示す断面図である。 本発明に係るクラッチレリーズ軸受の断面図である。 （ａ）〜（ｃ）図は、図２に示す第２シール部材の変形例である。 （ａ）図は図２に示す第２シール部材の変形例、（ｂ）図は図３（ｃ）に示す第２シール部材の変形例である。 （ａ）（ｂ）図は、図２に示す第１シール部材の変形例である。

符号の説明

１ クラッチレリーズ軸受装置
１０ クラッチレリーズ軸受
１１ 内輪
１２ 外輪
１２ｂ 鍔部（摺接部）
１３ ボール（転動体）
１５ 第１シール部材
１６ 第２シール部材
１７ 芯金
１８ 弾性部
１８ａ、１８ｂ リップ
１９ ガータースプリング（押圧手段）
２０ 可動体
３０ 固定体
４０ 容積可変チャンバ
Ｓ１，Ｓ２ シール部

Claims (8)

1. エンジンとトランスミッションとの間に配設され、エンジン側一端にクラッチ装置の回転部材との摺接部を有するクラッチレリーズ軸受であって、転動体を介して相対回転可能に設けられた内輪および外輪と、両輪間に形成される環状空間のエンジン側開口部およびトランスミッション側開口部をそれぞれ密封する第１および第２シール部材とを備えるものにおいて、
   前記第１および第２シール部材は、何れも、芯金と、弾性材料で形成された弾性部とからなり、かつ、前記弾性部を前記内輪の外径面に接触させることで前記開口部をそれぞれ密封することを特徴とするクラッチレリーズ軸受。
2. 両シール部材のうち、少なくとも前記第２シール部材の弾性部に複数のリップを設け、該リップのうち、少なくとも一つのリップを前記内輪の外径面に接触させた請求項１に記載のクラッチレリーズ軸受。
3. 前記内輪の外径面に接触するリップを前記内輪の外径面に押圧する押圧手段を前記リップに付設した請求項２に記載のクラッチレリーズ軸受。
4. 前記第２シール部材は、前記芯金を前記外輪の内径面に圧接することで前記外輪に対して固定された請求項１〜３の何れかに記載のクラッチレリーズ軸受。
5. 前記第２シール部材は、前記弾性部を前記外輪の内径面に圧接することで前記外輪に対して固定された請求項１〜３の何れかに記載のクラッチレリーズ軸受。
6. 前記第２シール部材は、軸方向位置を異ならせて設けた前記芯金および前記弾性部を前記外輪の内径面に圧接することで前記外輪に対して固定された請求項１〜３の何れかに記載のクラッチレリーズ軸受。
7. 前記環状空間の軸方向外側で前記弾性部を前記外輪の内径面に圧接し、前記環状空間の軸方向内側で前記芯金を前記外輪の内径面に圧接した請求項６に記載のクラッチレリーズ軸受。
8. 固定体と、固定体との間に形成される容積可変チャンバの容積変動により前記固定体に沿って軸方向移動可能に設けられた可動体とを備え、該可動体に、請求項１〜７の何れかに記載のクラッチレリーズ軸受が設けられたクラッチレリーズ軸受装置。

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