JP2012036973A - サポートベアリングのシール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストでありながら高いシール性能と低トルクロスとを両立したサポートベアリングのシール装置を提供すること。
【解決手段】シール装置Ｓは、外輪１ａ、内輪１ｂ、および外・内輪１ａ，１ｂの軌道面間に介在させた玉１ｃを有するサポートベアリング１をシールする。外輪１ａはブラケット４を介して自動車の車体に固定される。内輪１ｂは、差動歯車装置と等速自在継手との間でトルクを伝達する中間シャフト２に固定される。中間シャフト２に、ブラケット４の近傍まで延びるダストカバー５が固定される。ブラケット４とダストカバー５の何れか一方に、他方に対して摺動可能なブラシ７を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、サポートベアリングのシール装置に関する。

図１１に、ＦＦ自動車の前輪のトルク伝達系を概略図示する。図示のように、原動機からの動力は差動歯車装置Ｇで左右に分配される。分配後の一方（図面左側）の動力は、摺動型の等速自在継手Ｊ１→ドライブシャフトＤ１→固定型の等速自在継手Ｊ２を介してホイールＷ１に伝達され、他方（図面右側）の動力は、中間シャフト５２→摺動型の等速自在継手Ｊ３→ドライブシャフトＤ２→固定型の等速自在継手Ｊ４を介してホイールＷ２に伝達される。

この前輪のトルク伝達系においては、中間シャフト５２を車体に対して回転自在に支持するため、通常、サポートベアリング５０が使用される。

図１２、図１３に示すように、このサポートベアリング５０は、ブラケット５１に嵌合固定された外輪と、中間シャフト５２に嵌合固定された内輪と、内輪と外輪の軌道面間に介在させた複数の転動体とを具備する軸受、例えば深溝玉軸受で構成される。ブラケット５１は、フランジ５１ａを介して車体に固定される。

通常、このサポートベアリング５０を泥水や塵埃から保護することを主要な目的としてその軸方向両側にシール装置が設けられている。

例えば、図１２のシール装置では、サポートベアリング５０の両側のそれぞれに、接触型のシール部材５３とダストカバー５４とが配置されている。シール部材５３は、中間シャフト５２およびダストカバー５４に対して摺動可能なリップを有し、ブラケット５１に固定されている。ダストカバー５４は、中間シャフト５２に固定されている。必要に応じて、シール部材５３とサポートベアリング５０の間には、グリースが封入される。

一方、図１３のシール装置では、サポートベアリング５０自体に、シール５５とスリンガ５６を設け、シール性を付与している。サポートベアリングの５０両側には、これらのサポートベアリング５０のシール部への異物の直撃を回避することを目的として、また、ブラケット５１との間の隙間によるラビリンス効果を目的として、ダストカバー５４が取付けられている。

また、特許文献１に開示された発明では、軸受の両側でブラケットとダストカバーとの間の隙間を屈曲させることにより、この隙間のラビリンス効果を向上させている。

特開２００４−３２２９９９号公報

しかしながら、図１２の例のシール装置では、高いシール性能が期待される一方、摺動抵抗がやや大きく、これが中間シャフト５２の動力伝達効率の向上を抑制する可能性がある。これに対し、図１３の例のシール装置では、摺動抵抗は低いが、シール性能は劣る。

一方、特許文献１のシール装置でも、摺動抵抗は低いが、シール性能は十分に高いとはいえない。また、このシール装置で、シール性能を向上するには、ブラケットとダストカバーの間のラビリンス隙間を縮小することが望ましい。しかし、そのためには、各組付け部品の寸法公差やダストカバーの組付け位置公差、軸受のアキシアル隙間、ブラケット内径のベアリングハウジングの寸法公差の関係を考慮しなければならない。すなわち、これらの関係を考慮して、ブラケットとダストカバーが接触しないように設計しなければならないので、ラビリンス隙間を縮小することは困難である。また、単列の玉軸受を使用した場合には、軸受が有するミスアライメント量も考慮しなければならないため、ラビリンス隙間を縮小する設計は、さらに困難となる。

本発明は、上記事情に鑑み、低コストでありながら高いシール性能と低トルクロスとを両立したサポートベアリングのシール装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、差動歯車装置と等速自在継手との間でトルクを伝達する中間シャフトに固定される内輪、ブラケットを介して自動車の車体に固定される外輪、および内・外輪の軌道面間に介在させた転動体を有するサポートベアリングをシールする装置であって、前記中間シャフトにブラケットの近傍まで延びるカバー部材を固定し、ブラケットとカバー部材の何れか一方に、他方に対して摺動可能なブラシを設けたことを特徴とする。

この構成であれば、ブラシと相手部材との摺動により、シール効果を得ることができる。従って、本発明のシール装置は、特許文献１や図１３に示す非接触のシール装置より高いシール性能を得ることが可能である。その一方で、ブラシが設けられた面と摺動する面との隙間（ラビリンス隙間）を縮小する必要性は少ないので、特許文献１のシール装置より容易に設計可能である。また、本発明のシール装置は、ゴム等からなるシールリップを摺動させないので、図１２に示すシール装置と比較して、摺動抵抗を低減してトルクロスを減じることができる。

上記構成において、ブラシが設けられた面とブラシが摺動する面とを径方向で対向させることができる。この場合、ブラシをカバー部材に設ければ、中間シャフトの回転と共に、カバー部材とブラシが回転する。従って、ブラシ近傍もしくはブラシに付着した泥水や塵埃が遠心力により径方向外方に移動するので、シール装置のシール性能の向上が期待され得る。その一方、ブラシをブラケットに設ければ、ブラシが摺動する部位の径が、ブラシをカバー部材に設けた場合より縮小する。従って、シール装置の摺動抵抗を低減することができる。

上記構成において、ブラシが設けられた面とブラシが摺動する面とを軸方向で対向させてもよい。この構成で、ブラシをカバー部材に設ければ、中間シャフトの回転と共に、カバー部材とブラシが回転する。従って、ブラシ近傍もしくはブラシに付着した泥水や塵埃が遠心力により径方向外方に移動するので、シール装置のシール性能を向上することができる。

カバー部材とブラケットとの間にラビリンスシールを設け、ラビリンスシールよりもサポートベアリング側にブラシを配置すれば、ラビリンスシールとしての機能も得られるため、シール効果が増す。

サポートベアリングの軸方向両側に以上に述べたシール装置を配置することで、サポートベアリングの軸方向両側で高いシール効果が得られる。この場合、軸方向一方側のシール装置と他方側のシール装置とでブラシ素材を異ならせることができ、これにより両側のシール装置で異なる機能が要求される場合にも対応可能となる。例えば、両側のシール装置の摺動径が異なる場合、より高速摺動する大径側のシール装置で耐久性の高いブラシ素材を選択することにより、シール装置全体の耐久寿命を向上させることができる。

ブラシの先端を、他方の部材の、面取りも含む摺動面の形状に倣って形成すれば、ブラシによるシール効果が高まり、シール装置のシール性能を向上することができる。

以上に述べたシール装置と、サポートベアリングと、ブラケットと、中間シャフトとをアセンブリにすることでサポートベアリングユニットが得られる。この場合、中間シャフトは、等速自在継手を構成する外側継手部材のステム部で構成することができる。

本発明によれば、トルクロスが少なく、高いシール性能を有するサポートベアリングのシール装置が低コストに得られる。

本発明の実施形態に係るサポートベアリングのシール装置の軸方向断面図である。 ブラシの毛が密集した領域の配置を示す展開図である。 密集領域におけるブラシの毛の配置を示す拡大展開図である。 ブラシの固定状態を示す拡大軸方向断面図である。 サポートベアリングのシール装置の変形例における軸方向断面図である。 サポートベアリングのシール装置の変形例における軸方向断面図である。 サポートベアリングのシール装置の変形例における軸方向断面図である。 サポートベアリングのシール装置の変形例における軸方向断面図である。 サポートベアリングのシール装置の変形例における軸方向断面図である。 サポートベアリングのシール装置の変形例における軸方向断面図である。 ＦＦ自動車の前輪についてのトルク伝達系の概略図である。 従来のサポートベアリングのシール装置における軸方向断面図である。 従来のサポートベアリングのシール装置における軸方向断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。

図１に、本発明の実施形態に係るサポートベアリングユニットを示す。このサポートベアリングユニットは、サポートベアリング１と、中間シャフト２（ハーフシャフトとも呼ばれる）と、車体側に固定されたブラケット４と、シール装置Ｓとで構成される。図示例では、摺動側等速自在継手２０の外側継手部材２０ａに一体形成されたステム部２０ｂを中間シャフト２として使用する場合を例示しているが、外側継手部材２０ａと別体に形成され、かつ外側継手部材２０ａの内周に嵌合固定されたシャフト（図１２参照）を中間シャフト２として使用する場合もある。

サポートベアリング１は、転がり軸受の１種である単列の深溝玉軸受であり、外輪１ａと、内輪１ｂと、外輪１ａと内輪１ｂとの間に介在する転動体としての複数の玉１ｃとを主要な構成要素として備える。外輪１ａはブラケット４を介して自動車の車体に固定される。内輪１ｂは中間シャフト２の外周に嵌合固定され、さらに止め輪３により抜け止めされる。外輪１ａと内輪１ｂの間に形成された軸受内部空間の軸方向両側は、外輪１ａの内周面もしくは内輪１ｂの外周面の何れか一方に固定され、先端を他方に摺接させたシール部材１ｄで密封されている。なお、サポートベアリング１は単列の他、複列で使用する場合もある。

シール装置Ｓは、サポートベアリング１の軸方向両側に配置され、それぞれブラケット４と、カバー部材としてのダストカバー５とを備える。ブラケット４とダストカバー５の一方には、他方に対して摺動可能なブラシ７が設けられている。ブラシ７は、ダストカバー５とブラケット４のどちらに設けられてもよい。本実施形態では、継手側（図で右側）のシール装置Ｓで、ブラシ７が設けられた面（以下、「ブラシ取付け面」と称する）と、ブラシ７先端が摺動する面（以下、「ブラシ摺動面」と称する）とを軸方向で対向させ、反継手側（図で左側）のシール装置Ｓで、ブラシ取付け面と、ブラシ摺動面とを径方向で対向させている。ブラシ７の毛は、ブラシ取付け面から起立する形で植設されている。

ブラケット４は、円筒部４ａとその軸方向一端側に設けられたフランジ部４ｂとを有する。円筒部４ａの内周に外輪１ａが嵌合固定され、止め輪８により抜け止めされる。フランジ部４ｂが、ボルト孔４ｃに挿通したボルトにより、自動車の車体に固定される。

ダストカバー５は、中間シャフト２に嵌合固定される円筒状の取付け部５ａと、取付け部５ａの軸方向の一端から径方向外方に突出し、ブラケット４の端面近傍に延在し（図面右側）、あるいはブラケット４の内周面近傍に延在する（図面左側）カバー部５ｂとから成る。

図２に示すように、ブラシ７の配設領域Ａには、ブラシ７の毛が密集した密集領域Ｂが相互に所定の距離で離隔するように配設されている。なお、ブラシ取付け面と、ブラシ摺動面とが径方向で対向する場合、配設領域Ａの長手方向（図の左右方向）が周方向で、幅方向（図の上下方向）が軸方向である。

密集領域Ｂの配設パターンは、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、長手方向に列を成すようにしてもよいが、これに限定されるものではない。例えば、図２（Ｃ），（Ｄ）に示すように、複数の密集領域Ｂを所定の配置にしたものを単位として、それを長手方向に配設してもよい。また、図２（Ｅ）に示すように、領域Ａの幅方向両端側に、長手方向の密集領域Ｂの列を偏在させてもよい。また、長手方向の密集領域Ｂの列は単列でもよい。

密集領域Ｂは略円形で、その領域内で、図３（Ａ）に示すように、ブラシ７の毛７ａは均等な太さであってもよいし、図３（Ｂ）に示すように、例えば２種類の太さの毛７ａが混在してもよい。

ブラシ７の毛７ａの材料としては、例えば獣毛、植物繊維、合成樹脂等が挙げられる。１つの密集領域Ｂ内で、毛７ａは同一種類でもよいし、２種類以上の毛７ａが混在してよい。また、継手側のブラシ７と反継手側のブラシ７とで、毛７ａの種類を異ならせてもよい。

図４にブラシ７の毛７ａのブラシ取付け面に対する植設構造を例示する。ブラシ７の毛７ａはゴム等の柔軟性材料からなるブラシ固定用基板９に適宜の方法で固定されている。このブラシ固定用基板を、接着剤層１０を介してブラシ取付け面１１に固定することにより、ブラシ７が構成される。ブラシ固定用基板９の裏面には、複数の凸部９ａが設けられており、この凸部９ａをブラシ取付け面１１に予め設けた凹部９ｂに嵌合することにより、接着前に、ブラシ取付け面１１に対するブラシ固定用基板９の位置決めを行なうことができる。

以上に説明したシール装置Ｓでは、ブラシ７とブラシ摺動面とが摺動するので、サポートベアリング１の軸方向両側をシールすることができる。従って、本実施形態のシール装置は、特許文献１のシール装置や図１３のシール装置より高いシール性能を有することが可能である。その一方で、ブラシ取付け面とブラシ摺動面との隙間を縮小する必要性がないので、特許文献１のシール装置より容易に設計可能である。また、本実施形態のシール装置は、図１２に示すシール装置と比較して、摺動抵抗を低減することができ、トルクロスを減じることができる。

本実施形態では、反継手側（図で左側）のシール装置Ｓで、ブラシ取付け面と、ブラシ摺動面とが径方向で対向する。このシール装置Ｓでは、ブラシ７をダストカバー５に設ければ、中間シャフト２の回転と共に、ダストカバー５とブラシ７が回転する。従って、ブラシ７近傍もしくはブラシ７に付着した泥水や塵埃が遠心力により径方向外方に移動するので、シール装置Ｓのシール性能の向上が期待され得る。その一方、ブラシ７をブラケット４に設ければ、ブラシ摺動面の径が、ブラシ７をダストカバー５に設けた場合より縮小する。従って、シール装置Ｓの摺動抵抗を低減することができる。

また、本実施形態では、継手側（図で右側）のシール装置Ｓで、ブラシ取付け面と、ブラシ摺動面とが軸方向で対向する。このシール装置Ｓで、ブラシ７をダストカバー５に設ければ、中間シャフト２の回転と共に、ダストカバー５とブラシが回転する。従って、ブラシ７近傍もしくはブラシ７に付着した泥水や塵埃が遠心力により径方向外方に移動するので、シール装置Ｓのシール性能を向上することができる。

以下、図５〜図１０に基づいて、本発明の他の実施形態を説明する。

図５は、軸方向両側のシール装置Ｓの双方において、ブラシ取付け面とブラシ摺動面を軸方向で対向させた例であり、図６は、双方において、ブラシ取付け面とブラシ摺動面を径方向で対向させた例である。このようにブラシ取付け面とブラシ摺動面の対向方向は、設計条件等に応じて軸方向両側のシール装置Ｓで任意に選択することができる。

図７は、ダストカバー５のカバー部５ｂの先端を、ブラシ７を越えて延在させることで、ダストカバー５とブラケット４との間でラビリンスシールを構成した例である。ラビリンスシールよりもサポートベアリング１側にブラシ７が配置されている。このようにブラシ７とラビリンスシールとを併設することで、シール効果をさらに高めることができる。

図８は、軸方向両側のシール装置Ｓにそれぞれブラシ７を複数（図示例は２つ）設けた例である。このようにシール装置Ｓに複数のブラシを設けることで、各シール装置Ｓでさらに高いシール効果を得ることができる。各シール装置Ｓにおけるブラシ取付け面とブラシ摺動面の対向方向は、図示のように軸方向と半径方向を混在させた形にする他、共通の方向で対向させた形にしてもよい（図示省略）。

また、図９，１０に示すように、ブラシ７の長さを不等長にしてもよい。例えば面取りも含めてブラシ摺動面とし（図示例はブラケット４にブラシ摺動面を設け、ダストカバー５にブラシ取付け面を設けた場合を例示している）、ブラシ７の先端を、面取り部も含むブラシ摺動面の形状に倣った形態にすることもできる。勿論、図示例とは逆に、ブラケット４にブラシ取付け面を設け、ダストカバー５にブラシ摺動面を設けた場合は、ブラシ摺動面にダストカバーの面取りを含め、このブラシ摺動面の形状に倣った形態にブラシ７の先端を配置することもできる。

本発明は上記実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内であれば、様々な変形が可能である。

１ サポートベアリング
１ａ 外輪
１ｂ 内輪
１ｃ 転動体
１ｄ シール部材
２ 中間シャフト
４ ブラケット
５ ダストカバー（カバー部材）
７ ブラシ
Ｓ シール装置

Claims (12)

1. 差動歯車装置と等速自在継手との間でトルクを伝達する中間シャフトに固定される内輪、ブラケットを介して自動車の車体に固定される外輪、および内・外輪の軌道面間に介在させた転動体を有するサポートベアリングをシールする装置であって、
   前記中間シャフトにブラケットの近傍まで延びるカバー部材を固定し、ブラケットとカバー部材の何れか一方に、他方に対して摺動可能なブラシを設けたことを特徴とするサポートベアリングのシール装置。
2. 前記ブラシが設けられた面とブラシが摺動する面とを径方向で対向させた請求項１に記載のサポートベアリングのシール装置。
3. 前記ブラシをカバー部材に設けた請求項２に記載のサポートベアリングのシール装置。
4. 前記ブラシをブラケットに設けた請求項２に記載のサポートベアリングのシール装置。
5. 前記ブラシが設けられた面とブラシが摺動する面とを軸方向で対向させた請求項１に記載のサポートベアリングのシール装置。
6. 前記ブラシをカバー部材に設けた請求項５に記載のサポートベアリングのシール装置。
7. カバー部材とブラケットとの間にラビリンスシールを設け、ラビリンスシールよりもサポートベアリング側に前記ブラシを配置した請求項１〜６の何れか１項に記載のサポートベアリングのシール装置。
8. サポートベアリングの軸方向両側に配置された請求項１〜７の何れか１項に記載のサポートベアリングのシール装置。
9. 軸方向一方側と他方側とでブラシ素材を異ならせた請求項８記載のサポートベアリングのシール装置。
10. 前記ブラシの先端を、他方の部材の、面取りも含む摺動面の形状に倣って形成した請求項１〜９の何れか１項に記載のサポートベアリングのシール装置。
11. 請求項１〜１０の何れか１項に記載したシール装置と、前記サポートベアリングと、前記ブラケットと、前記中間シャフトとを有するサポートベアリングユニット。
12. 中間シャフトを、等速自在継手を構成する外側継手部材のステム部で構成した請求項１１記載のサポートベアリングユニット。

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