JP2014043159A - 軸受構造体及び動力伝達軸 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、軸受がこれを外嵌する環状部材から抜け出し難い軸受構造体及び動力伝達軸を提供する。
【解決手段】外周面に係止溝１２ａが形成された外輪１２を有する軸受１０と、外輪１２に外嵌する環状の内環３０と、を備え、内環３０の一部は切り欠かれると共に径方向内向きに折り曲げられた係止片３３を構成し、係止片３３は係止溝１２ａに係止している中間軸受ユニット１である。内環３０の内周面３１ａに弾性変形可能な内側層５１ａを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、軸受構造体及び動力伝達軸に関する。

推進軸（プロペラシャフト、動力伝達軸）は、動力を伝達する装置である。推進軸は、例えば、後輪駆動車又は四輪駆動車（車両）の車体の中央下部に搭載され、前後方向に延びるように配置される。そして、推進軸は、車体の前側に搭載された内燃機関（原動機）で発生した動力を、車体の後側中央に搭載された終減速装置に伝達する。なお、動力は終減速装置で減速された後、デフ装置に入力され、デフ装置から左右の後輪に分配される。

また、このような推進軸は、その共振点を実用回転数域よりも高くするために、前後（長手）方向において、例えば、２分割構成、３分割構成とされる。例えば２分割構成では、前側の第１軸と後側の第２軸とはダブルオフセット型、トリポート型等の等速ジョイントや、十字軸ジョイント（自在継手）等で連結される。そして、等速ジョイントや十字軸ジョイントの近傍に、つまり、推進軸の中間である分割位置の近傍に、推進軸を回転自在で支持する中間軸受ユニット（軸受構造体、センターベアリング）を設けると共に、中間軸受ユニットを構成するブラケットを車体に取り付けている。

中間軸受ユニット１は、図７〜図８に示すように、軸部材１３０に外嵌する軸受１０と、軸受１０に外嵌する環状のマウント２０と、マウント２０に外嵌し軸方向視で略Ｃ字形を呈するブラケット６２と、を備えている。マウント２０は、円筒状の内環３０（環状部材）と、内環３０よりも大径の外環４０と、内環３０及び外環４０を連結するように形成され環状を呈するゴム製のマウント本体５０と、を備えている。そして、内環３０は、軸受１０の外輪１２に外嵌している。つまり、軸受１０の外輪１２は、内環３０に内嵌している。

ゴム製のマウント本体５０は、内環３０と外環４０との間における振動の伝達を低減させ、推進軸から車体へ振動を伝達し難くする防振用のものである。このようなマウント本体５０は、内環３０及び外環４０にゴムを加硫接着することで形成される。

なお、推進軸はそれ自体における回転不釣合が小さくなるように修正（調整）されるが、小さな回転不釣合いは残留してしまい、推進軸が振動する虞がある。その他、推進軸が十字軸ジョイント（自在継手）を備える構成である場合、十字軸ジョイントにおける二次偶力によって推進軸が振動する虞がある。

また、中間軸受ユニット１内の隙間（内部隙間）が大きくなると、中間軸受ユニット１自体が振動し易くなるので、前記内部隙間を小さくし、中間軸受ユニット自体が振動し難くすることが好ましい。内部隙間とは、例えば、軸受１０（ボールベアリング等）において、ボール１３と外輪１２との隙間や、ボール１３と内輪１１との隙間である。

ところが、前記隙間を小さくし過ぎると、ボール１３が円滑に転動し難くなり、軸受１０の耐久性が低下する虞がある。よって、ボール１３と内輪１１／外輪１２との間の隙間は適度な大きさとされる。

また、軸受１０は内環３０の径方向内側に圧入されるため、軸受１０の圧入に伴って、外輪１２が径方向内側に弾性変形して若干縮径し、外輪１２とボール１３との隙間が小さくなる。よって、外輪１２の径方向内側への変形の程度、外輪１２とボール１３との隙間が小さくなる程度を一定とするため、軸受１０が圧入される内環３０の内径は高精度とすることが好ましい。

ところが、内環３０の内径を高精度とすることは困難であるため、内環３０の内側に弾性変形可能なゴム製の内側層５１ａを形成し、軸受１０の圧入に伴って内側層５１ａを弾性変形させることで、外輪１２の変形と、外輪１２及びボール１３の隙間の縮小とを抑える技術が提案されている（特許文献１〜２参照）。なお、圧入後、軸受１０と内環３０との間には径方向において圧縮した内側層５１ａが介在することになる。そして、内環３０は圧縮した内側層５１ａを介して軸受１０に外嵌した状態、つまり、軸受１０は内側層５１ａを介して内環３０に内嵌した状態となり、軸受１０は内環３０に保持される。

そして、特許文献１〜２では、圧入後において、軸受１０が内環３０から抜け出さないように、内側層５１ａと一体で径方向内側に突出するゴム製の突起５１ｃを形成し、この突起５１ｃで圧入後の軸受１０の後端を係止している。

実開平６−０８０９１９号公報 実公平７−０００３３６号公報

しかしながら、内環３０に軸受１０を圧入する際、軸方向において、軸受１０が突起５１ｃを乗り越える構成、つまり、軸受１０が肉厚の突起５１ｃを径方向において圧縮する構成であるため、ゴム製の突起５１ｃの反力により軸受１０を圧入し難くなる。

そこで、突起５１ｃの突出量を小さくし、軸受１０を圧入するために必用な突起５１ｃの締め代（圧縮量）を小さくして、圧入作業性を向上させる方法が考えられる。
ところが、中間軸受ユニット１は高温の排気ガスが通流する排気管の近傍に配置されるため、ゴム製の突起５１ｃは排気ガスの熱により熱劣化し易く、このように突起５１ｃが熱劣化すると軸受１０を係止する機能が低下してしまうので、圧入作業性を向上させるのみで突起５１ｃの突出量を小さくすることはできない。

そこで、本発明は、簡易な構成で、軸受がこれを外嵌する環状部材から抜け出し難い軸受構造体及び動力伝達軸を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明は、外周面に凹部が形成された外輪を有する軸受と、前記外輪に外嵌する環状の環状部材と、を備え、前記環状部材は、径方向内向きに突出する突起を備え、前記突起は前記凹部に係止していることを特徴とする軸受構造体である。

このような構成によれば、環状部材の簡易な構成である突起が外輪の凹部に係止しているので、軸受が環状部材から抜け出し難くなる。

また、軸受構造体において、前記突起は、前記環状部材の一部が切り欠かれると共に径方向内向きに折り曲げられることで構成されていることが好ましい。

このような構成によれば、環状部材の突起は、環状部材の一部が切り欠かれると共に径方向内向きに折り曲げることで、環状部材の突起を容易に構成できる。

また、軸受構造体において、前記環状部材の内周面に弾性変形可能な弾性層を備えることが好ましい。

このような構成によれば、環状部材と軸受との間に弾性変形可能な弾性層が介在することになる。これにより、軸受構造体を組み立てる際、軸受を環状部材に圧入する場合、弾性層が適度に弾性変形（圧縮変形）し、外輪が縮径変形し難くなる。したがって、軸受において、外輪と転動子（ボール等）との隙間が小さくなり難くなる。

また、前記課題を解決するための手段として、本発明は、動力伝達部材の軸受として、前記軸受構造体を備えることを特徴とする動力伝達軸である。

本発明によれば、軸受がこれを外嵌する環状部材から抜け出し難い軸受構造体及び動力伝達軸を提供することができる。

本実施形態に係る推進軸の平面図である。 本実施形態に係る推進軸の平面図の拡大図である。 本実施形態に係る推進軸の平面図の要部拡大図である。 本実施形態に係る内環の斜視図である。 本実施形態に係る中間軸受ユニットの組み立て方法を説明する図であり、軸受の内環への圧入前を示している。 本実施形態に係る中間軸受ユニットの組み立て方法を説明する図であり、軸受の内環への圧入後を示している。 従来に係る推進軸の平面図の拡大図ある。 従来に係る推進軸の平面図の要部拡大図である。

本発明の一実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。なお、図２において、内環３０は、図４のＸ１−Ｘ１線断面を記載している。

≪推進軸の構成≫
推進軸２００（プロペラシャフト、動力伝達軸）は、後輪駆動の四輪車（車両）に搭載されており、車両の前側に配置された変速機（図示しない）の出力する動力を、車両の後側に配置された終減速装置（図示しない）に伝達させる動力伝達軸であり、前後方向かつ水平方向で延び回転軸線Ｏを中心として回転する。変速機は車両の前側のボンネット下に配置された内燃機関（原動機）で発生した動力を変速する装置である。

推進軸２００は、２ピース構造（２分割構造）を有しており、前側（一方側）の第１軸２１１と、後側（他方側）の第２軸２１２と、第１軸２１１の後端部及び第２軸２１２の前端部を連結する等速ジョイント１００と、推進軸２００の前後方向中間で推進軸２００を車体に対して回転自在で支持する中間軸受ユニット１（軸受構造体）と、を備えている。このような推進軸２００は、車体への取り付け前、バランスマシンを使用し、その回転中に偏心しないように不釣合いが修正されている。

ただし、推進軸２００が等速ジョイント１００を備えず、第１軸２１１と第２１２とが十字軸ジョイントで連結された構成でもよい。この場合、例えば、中間軸受ユニット１が、第２軸２１２の前記十字軸ジョイント側を回転自在に支持する構成となる。また、推進軸２００は、２ピース構造（２分割構造）に限定されず、３ピース構造（３分割構造）でもよい。

＜第１軸、第２軸＞
第１軸２１１、第２軸２１２は、円筒状を呈する鋼製の部品である。第１軸２１１の前端は、第１十字軸ジョイント２２１を介して、変速機の出力軸に連結されており、第１軸２１１の後端は、後記する外輪部材１１０に連結されている。第２軸２１２の前端は、後記する軸部材１３０に連結されており、第２軸２１２の後端は、第２十字軸ジョイント２２２を介して、終減速装置のドライブピニオン（入力軸）に連結されている。

＜等速ジョイント＞
等速ジョイント１００は、第１軸２１１と第２軸２１２とを連結するジョイントであって、本実施形態では、トリポート型で構成されている。ただし、ダブルオフセット型、レブロ型、バーフィールド型で構成されてもよい。

等速ジョイント１００は、外輪部材１１０（アウターレース）と、外輪部材１１０内を軸方向に摺動する内輪ユニット１２０と、軸部材１３０（動力伝達部材）と、を備えている。

外輪部材１１０は、後側が開口した有底円筒状の部品である。外輪部材１１０の内周面には、軸方向に延びると共に後側が開口した３本の摺動溝１１１が形成されている。３本の摺動溝１１１は、周方向において等間隔で配置されている。そして、各摺動溝１１１を、後記するローラ１２２が摺動又は転動するようになっている。なお、各摺動溝１１１には、ローラ１２２の焼き付き等を防止するためにグリースが封入されている。

内輪ユニット１２０は、軸部材１３０の前端部にスプライン結合した動力伝達部材１２１（トラニオン）と、３つのローラ１２２と、を備えている。動力伝達部材１２１は、環状の部品であって、その外側に径方向に延びると共に周方向に等間隔で配置された３本の軸部１２１ａを備えている。そして、各軸部１２１ａにローラ１２２が軸受１２３（ニードルローラベアリング等）を介して装着されており、各ローラ１２２が軸部１２１ａを回転中心として回転自在となっている。

軸部材１３０は、中実又は中空で一体形成された棒状の部品であり、軸方向において大部分を占め略同一の外径で形成された軸部材本体１３１と、軸部材本体１３１の後側において大径で形成された大径部１３２と、を備えている。

軸部材本体１３１の前側約１／３は、外輪部材１１０内に挿入されており、その前端部に動力伝達部材１２１がスプライン結合されている。
大径部１３２の後端部は、第２軸２１２の前端部と接合されている。

外輪部材１１０の後側には円筒状のブーツアダプタ１４１が取り付けられている。ブーツアダプタ１４１の後端部と軸部材１３０の軸部材本体１３１との間の隙間を塞ぐように、環状を呈するゴム製のブーツ１４２が取り付けられている。すなわち、ブーツ１４２の径方向外側端は、ブーツアダプタ１４１の後側に形成された折り返し部１４１ａに挟持されており、ブーツ１４２の径方向内側端はバンド１４３によって軸部材１３０に密着している。

＜中間軸受ユニットの構成＞
中間軸受ユニット１は、軸部材１３０の軸部材本体１３１を車体（外部）に対して回転自在に支持するユニットである。中間軸受ユニット１は、軸部材本体１３１に外嵌した軸受１０と、軸受１０に外嵌した環状のマウント２０と、リング６１と、ブラケット６２と、を備えている。

＜軸受＞
軸受１０は、シールド付きのボールベアリングで構成されている。ただし、ローラベアリング等で構成されてもよい。また、軸受１０をシールド付きで構成せず、軸受１０の前後にダストシールをそれぞれ備える構成としてもよい。

軸受１０は、軸部材本体１３１に外嵌した内輪１１と、内輪１１よりも大径でマウント２０に内嵌した外輪１２と、内輪１１と外輪１２とで挟まれたボール１３（転動子）と、軸方向においてボール１３の前側及び後側にそれぞれ位置されると共に径方向において内輪１１及び外輪１２で挟まれたリング板状のシールド１４と、を備えている。

＜軸受−内輪＞
内輪１１は、軸部材本体１３１に圧入され、軸部材本体１３１に圧接している。内輪１１の前方には、軸部材本体１３１に圧入固定されたストッパリング７１が配置されている。そして、内輪１１は、軸方向において、ストッパリング７１と軸部材１３０の大径部１３２とで挟まれており、これにより、軸受１０が軸部材１３０から抜け出さないようになっている。

＜軸受−外輪＞
外輪１２の外周面の前側には、全周方向に延びる環状の係止溝１２ａ（凹部）が形成されている。係止溝１２ａには後記する内環３０の係止片３３が差し込まれて係止している。これにより、軸方向において外輪１２（軸受１０）と内環３０（マウント２０）とが位置決めされ、軸受１０が内環３０から抜け出さないようになっている。

＜マウント＞
マウント２０は、円筒状を呈する内環３０と、内環３０よりも大径であると共に内環３０の径方向外側に同中心で配置された外環４０と、内環３０と外環４０とを連結し環状を呈するゴム製のマウント本体５０と、を備えている。

このようなマウント２０は、内環３０、外環４０及びマウント本体５０が一体で構成された部品である。すなわち、マウント２０は、その外形に対応したキャビティに、内環３０及び外環４０を配置し、加硫したゴムを前記キャビティに注入し、前記ゴムと内環３０及び外環４０とを加硫接着することで形成される。

＜マウント−内環＞
内環３０は、略円筒状を呈する金属製の部品であり、その大部分がマウント本体５０に埋設している。内環３０は、円筒状を呈する内環本体３１と、３つの円弧状部３２と、３つの係止片３３と、を備えている。ただし、円弧状部３２及び／又は係止片３３は、３つに限定されず、１つでもよいし、４つ以上でもよい。

内環本体３１は、その中心軸線が回転軸線Ｏと一致しており、前後方向に延びている。そして、内環本体３１は、後記するゴム製の内側層５１ａを介して、外輪１２（軸受１０）に外嵌している。

各円弧状部３２は、内環本体３１の前端から径方向内側に延出した部分であり、軸方向視において約１／３円弧状を呈している。そして、３つの円弧状部３２は、周方向において等間隔（１２０°間隔）で配置されている。

また、各円弧状部３２は、マウント本体５０の後記する小径部５１に埋設しているものの、外輪１２の前方に配置され、芯材として機能している。すなわち、軸受１０がそのままの位置で、円弧状部３２（内環３０）が後方に移動しようとしても、円弧状部３２がマウント本体５０の一部を介して外輪１２に当接し、軸方向において位置決めされるようになっている。

各係止片３３は、四角板状を呈し、周方向において隣り合う円弧状部３２、３２の間における内環本体３１の前側一部が、径方向内側に鈍角θで折り曲げられることで構成され、軸線に対して斜めに延びる部分である。すなわち、係止片３３は、内環本体３１から径方向内側に突出する突出片（突起）である。

係止片３３の先端３３ａは、軸受１０の圧入前後においてマウント本体５０の後記する小径部５１の内周面５１ｂから径方向内側に突出している（図５、図６参照）。そして、先端３３ａが、外輪１２の係止溝１２ａに差し込まれ係止している。

係止片３３は、前記したように折り曲げて構成された部分であるので、ばね力を有しており、径方向外側に向かって拡径可能である。これにより、マウント２０に軸受１０を押し込んで装着する際、係止片３３が径方向外側に向かって開くようになっている。

＜マウント−外環＞
外環４０は、円筒状を呈する部品である。外環４０の内周面には、マウント本体５０の後記する大径部５２が加硫接着している。

＜マウント−マウント本体＞
マウント本体５０は、ゴム製の部品であって、円筒状の小径部５１と、小径部５１よりも大径の円筒状を呈する大径部５２と、小径部５１及び大径部５２の間に形成された屈曲部５３と、を備えている。

小径部５１は内環３０の略全体（内環３０の内周面３１ａ及び外周面）を被覆している、つまり、内環３０の略全体は小径部５１に埋設されている。すなわち、小径部５１は、内環３０を構成する内環本体３１の内周面３１ａに加硫溶着した内側層５１ａ（弾性層）を備えている。そして、小径部５１を構成する内側層５１ａは、ゴム製であって、内環本体３１の内周面３１ａを被覆すると共に、径方向において、外輪１２（軸受１０）と内環３０とで挟まれ、若干圧縮変形している。ただし、ゴム製の内側層５１ａを備えず、内環３０が外輪１２（軸受１０）に直接に外嵌する構成でもよい。

これにより、マウント２０に軸受１０を軸方向において圧入する場合、内側層５１ａが径方向において弾性変形し、圧入に伴って外輪１２が径方向内側に移動することはなく、外輪１２とボール１３との隙間が小さくならない。すなわち、内環本体３１の内径にバラつきがあったとしても、このバラつきに対応して内側層５１ａが圧縮するので、圧入に伴って外輪１２が縮径することはない。

外輪１２の後端側における内側層５１ａは径方向内側に部分的に突出し、軸方向視においてリング状を呈する突起５１ｃを構成している。突起５１ｃは、外輪１２の後面に係止しており、軸受１０がそのままの位置とした場合、マウント２０が軸受１０に対して前方に移動せず、ずれないようになっている。
なお、突起５１ｃはゴム製であり、マウント２０に軸受１０を軸方向において圧入する場合に突起５１ｃが径方向において圧縮する。つまり、突起５１ｃに邪魔されずに軸受１０を圧入可能となっている。

大径部５２は、外環４０の内周面に加硫接着すると共に、外環４０の内周面を被覆している。すなわち、外環４０の外周面にゴム層は形成されていない。

屈曲部５３は、小径部５１の前端と大径部５２の前端とを連結し、断面視において、その中間部が前方に突出した略Ｖ字形を呈している。そして、車両の走行等に伴って、軸部材１３０、軸受１０等が振動した場合、この振動に追従して屈曲部５３が変形し、前記振動が車体や車体に伝達しないようになっている。

＜リング＞
リング６１は、環状を呈する金属製の部品であり、外環４０に外嵌すると共に、径方向において外環４０に圧接している。すなわち、外環４０は、リング６１に圧入されている。

＜ブラケット＞
ブラケット６２は、軸方向視において上方が開口した略Ｃ字形を呈する金属製の部品であり、リング６１に外嵌している。そして、ブラケット６２は、左右方向に延びる一対のフランジ部６２ａ、６２ａを備えており、この一対のフランジ部６２ａ、６２ａがボルトを介して車体に固定されている。

≪中間軸受ユニットの作用効果≫
中間軸受ユニット１の作用効果を説明する。
内環３０の一部である係止片３３が、外輪１２の係止溝１２ａに差し込まれ係止しているので、軸方向において、軸受１０が内環３０（マウント２０）から脱落しない。
係止片３３は、内環３０の一部を切り欠いて径方向内側に鈍角θで折り曲げることで構成されたものであるから、簡易に構成可能であると共に、部品点数が増加することもない。
係止片３３によって軸受１０の抜け出しを防止できるので、突起５１ｃ（マウント本体５０）の材質を軟化させることも可能となる。すなわち、マウント本体５０を形成するゴム材料の選択に際して、選択幅が広がり自由度が高くなる。

≪中間軸受ユニットの組み立て方法≫
中間軸受ユニット１の組み立て方法を説明する。
図５に示すように、軸受１０の圧入前のマウント２０において、係止片３３の先端３３ａは、小径部５１を構成する内側層５１ａの内周面５１ｂから径方向内側に突出している。

マウント２０の後方から軸受１０を押し込んでいくと、軸受１０がゴム製の内側層５１ａ及び突起５１ｃを圧縮しながら、軸受１０がマウント２０内を前方に向かって進む。この場合において、内側層５１ａ及び突起５１ｃはゴム製であり良好に弾性変形するので、外輪１２が縮径せず変形することはない。

外輪１２の前端部が係止片３３に差し掛かると、外輪１２は係止片３３のばね力に抗して係止片３３を径方向外側に押し開く。ここで、係止片３３のばね力とは、係止片３３が初期位置（折り曲げ位置）に留まろうとする力である。なお、係止片３３は周方向において短く、そのばね力は適度に小さいので、軸受１０の圧入に要する荷重が極端に大きくなることはない。

軸受１０の押し込みが進み、係止片３３の先端３３ａが係止溝１２ａに差し掛かると、係止片３３が縮径し、係止片３３が係止溝１２ａに差し込まれ係止される（図６参照）。これにより、マウント２０に軸受１０が組み付けられる。

そして、外環４０の外側にリング６１を外嵌し、リング６１の外側にブラケット６２を取り付ける。これにより、中間軸受ユニット１の組み立てが完了する。

≪変形例≫
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、次のように変更してもよい。

前記した実施形態では、外輪１２の係止溝１２ａが全周方向に延びる構成を例示したが、その他に例えば、周方向において間隔をあけて形成された円弧状の溝でもよい。

前記した実施形態では、突起が、内環本体３１の一部が径方向内側に折り曲げられてなる係止片３３である構成を例示したが、その他に例えば、プレス成型等によって形成され、内環本体３１に径方向内向きに突出する半球殻状の突起である構成でもよい。

１ 中間軸受ユニット（軸受構造体）
１０ 軸受
１１ 内輪
１２ 外輪
１２ａ 係止溝（凹部）
２０ マウント
３０ 内環（環状部材）
３１ａ 内周面
３３ 係止片（突起）
５１ａ 内側層（弾性層）
１３０ 軸部材（動力伝達部材）
２００ 推進軸（動力伝達軸）

Claims (4)

1. 外周面に凹部が形成された外輪を有する軸受と、
   前記外輪に外嵌する環状の環状部材と、
   を備え、
   前記環状部材は、径方向内向きに突出する突起を備え、
   前記突起は前記凹部に係止している
   ことを特徴とする軸受構造体。
2. 前記突起は、前記環状部材の一部が切り欠かれると共に径方向内向きに折り曲げられることで構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の軸受構造体。
3. 前記環状部材の内周面に弾性変形可能な弾性層を備える
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の軸受構造体。
4. 動力伝達部材の軸受として、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の軸受構造体を備える
   ことを特徴とする動力伝達軸。

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