JP2015169281A - サポートベアリングの取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップを回避しつつ、サポートベアリングの異音や振動を防止ないし抑制する。
【解決手段】サポートベアリング50の内輪52を外側継手部材20に取り付け、外輪54をブラケット70のハウジング穴74に取り付けて止め輪48で抜け止めをしたサポートベアリングの取付構造において、外輪54と止め輪48との間に弾性体80bを介在させた。
【選択図】図3

Description

この発明は、サポートベアリングの取付構造に関する。

等速自在継手は、自動車や各種産業機械の動力伝達系に用いられるが、自動車用としてはドライブシャフトやプロペラシャフトに用いられている。自動車のエンジンの動力を駆動輪へ伝達するための駆動軸は、その伝達部位によってプロペラシャフトとドライブシャフトに大別される。自動車は、その駆動方式によって、フロントエンジン・フロント駆動車（ＦＦ車）、フロントエンジン・リア駆動車（ＦＲ車）、四輪駆動車（４ＷＤ車）、リアエンジン・リア駆動車（ＲＲ車）などに分類される。プロペラシャフトは、主にＦＲ車、４ＷＤ車において使用される。

ＦＦ車等の横置きエンジンの場合、車両幅方向の片側に変速機及び差動装置が連結されるので、差動装置と車輪の間の距離が左右で異なる（不等長）。このため、左右のキングピン軸まわりに生じる不均衡モーメントによりステアリングがとられる現象すなわちトルクステアが発生する原因となる。このトルクステア対策として、中間シャフトを使用して左右のシャフトを等長とすることが知られている。すなわち、差動装置と車輪の間の距離が長い側で、差動装置とドライブシャフトの間に中間シャフトを介在させる。これにより、左右のシャフトの長さが等しくなり、左右のドライブシャフトの折れ角すなわち等速自在継手の作動角も等しくすることができる。

シャフトは、変速装置から車輪へ駆動力を伝達する回転軸であり、両端に取り付けた等速自在継手とでドライブシャフトアセンブリを構成する。前輪側のフロントドライブシャフトは、前輪の転舵に見合う大きな作動角が必要であるため、車輪側に許容作動角が４０°程度以上とれる固定式等速自在継手を用いる。変速機側は、サスペンションの動きを吸収する必要があることから、許容作動角は大きくないが軸方向に伸縮可能なしゅう動式等速自在継手を用いる。

中間シャフトは、変速機側の等速自在継手を介して差動装置の出力軸と連結する。中間シャフトを支持するため、転がり軸受を収容したブラケットを車体に固定し、その転がり軸受を介して中間シャフトを回転自在に支持するようにしている（特許文献１の図１２参照）。以下ではこの転がり軸受をサポートベアリングと呼ぶこととする。なお、等速自在継手の外側継手部材のステム部を延長して中間シャフトとして利用する場合もある（特許文献１の図１３参照）。その場合、外側継手部材のステム部が中間シャフトを兼ねるため、サポートベアリングは外側継手部材のステム部を支持することになる。

特開２０１２−０３６９７３号公報

上述のように外側継手部材のステム部を延長して中間シャフトとして利用する場合、サポートベアリングは、外輪をブラケット側に取り付けて止め輪で抜け止めし、内輪を外側継手部材のステム部に取り付けて止め輪で抜け止めする。そして、サポートベアリングの組み付けを可能とするために、（ベアリング幅寸法Ｌ１）≦（ハウジング穴の幅寸法Ｌ２）、かつ、（ベアリング幅寸法Ｌ１）≦（ステム部の幅寸法Ｌ３）の関係になっている。

なお、各部寸法は寸法公差をもっているため、通常、ベアリングとブラケットとの間、ベアリングとステム部との間は、軸方向に隙間をもった状態になっている。

また、径方向の寸法関係すなわち、はめあいに関しては、ベアリングとステム部とは「しまりばめ」とし、ベアリングとブラケットとは「すきまばめ」とする。前者の、ベアリングとステム部とを「しまりばめ」とするのは、一般的に回転荷重が作用する軌道輪側を「しまりばめ」にする必要があるためである。後者の、ベアリングとブラケットとを「すきまばめ」とするのは組み付けを容易にするためである。

ディーゼルエンジンや、バランスシャフトが無いエンジンの場合、エンジンの運転時に発生する振動は比較的大きなものになる。その振動は、エンジンからドライブシャフトに伝わったり、車体を伝わったりして、車体に取り付けてあるサポートベアリング用のブラケットにも伝わる。ドライブシャフトやブラケットへの振動の伝わり具合は、エンジン形式や車両の構造、ブラケット取付構造などによっても左右される。

上述のとおり、ベアリングとブラケットのハウジング穴との軸方向の寸法関係は、（ベアリングの幅寸法Ｌ１）＜（ハウジング穴の幅寸法Ｌ２）となっており、ベアリングとブラケットの間には軸方向の隙間がある。そのため、ドライブシャフトやブラケットに伝わった振動によってベアリングがアキシアル方向に揺さぶられ、ブラケットとベアリングとの間のがた打ちによって異音（がた打ち音）や振動などが発生する場合がある。

このような異音や振動は、ドライブシャフトやブラケットに伝わる振動が大きい場合や、ベアリングの幅寸法とハウジング穴の幅寸法の差（Ｌ２−Ｌ１）すなわち隙間が大きい場合に発生しやすくなるため、当該隙間はできるだけ小さく抑える必要がある。ステム部の幅寸法Ｌ３とベアリングの幅寸法Ｌ１との差（Ｌ３−Ｌ１）すなわち隙間も同様に抑える。したがって、隙間に影響を与える、ハウジング穴の幅寸法Ｌ２やステム部の幅寸法Ｌ３の寸法公差を抑えておく必要がある。

しかしながら、狭い寸法公差におさめるためには、加工時間が長くなったり、加工段取りが煩雑になったり、厳格な検査が必要になったりして、コストアップにつながる。あるいは、寸法公差を満たさないものは排除しなければならないため歩留まりが悪くなる。このように、寸法公差を抑えるとコストアップの要因となる。

とはいえ、加工を容易にするため、ハウジング穴の幅寸法Ｌ２およびステム部の幅寸法Ｌ３の寸法公差を緩和（拡大）しようとすると、ベアリングとブラケットとの間、ベアリングとステム部との間の軸方向の遊び（がたつき）が大きくなってしまう。特に、ベアリングとハウジング穴との間を「すきまばめ」にした場合、軸方向の遊び（がたつき）が大きくなると、使用状況によっては異音や振動が発生するという問題がある。

本発明は、コストアップを回避しつつ、サポートベアリングの異音や振動を防止ないし抑制することを目的とする。

かかる目的は、本発明によれば、サポートベアリングの端面に弾性体を介在させることによって達成することができる。すなわち、本発明は、サポートベアリングの内輪を中間シャフト又は外側継手部材に取り付け、外輪をブラケットのハウジング穴に取り付けて止め輪で抜け止めをした等速自在継手のサポートベアリングにおいて、前記外輪と前記止め輪との間、又は、前記外輪と前記ハウジング穴の端部壁面との間に、弾性体を介在させたことを特徴とする。

サポートベアリングの端面に弾性体を介在させることにより、軸方向の遊び（がたつき）があっても弾性体が吸収するため、ハウジング穴の幅寸法Ｌ２やステム部の幅寸法Ｌ３の寸法公差を緩和することができる。

本発明によれば、軸方向の遊び（がたつき）に起因する異音や振動などを抑制しつつ、ハウジング穴の幅寸法Ｌ２若しくはステム部の幅寸法Ｌ３又は両方の寸法公差を緩和することができる。したがって、加工時間の短縮、加工段取りの容易化、検査の簡素化が可能となり、これによってコストダウンを図ることができる。

実施の形態を説明するためのサポートベアリング付き等速自在継手の縦断面図である。 図１の部分拡大図であって、止め輪と外輪との間に別体の弾性体を介在させた例を示す。 図１の部分拡大図であって、止め輪と弾性体を一体構造にした例を示す。 図１の部分拡大図であって、外輪とハウジング穴の端部壁面との間に弾性体を介在させた例を示す。 （Ａ）は丸形断面の弾性体の断面図、（Ｂ）は角形断面の弾性体の断面図である。 （Ａ）は弾性体の正面図、（Ｂ）はＢ‐Ｂ断面図、（Ｃ）はＣ‐Ｃ断面図である。 （Ａ）は弾性体の正面図、（Ｂ）はＢ‐Ｂ断面図、（Ｃ）はＣ‐Ｃ断面図である。 図３のサポートベアリングまわりの分解図である。 別の実施の形態を示す図１と類似の縦断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。

図１に、等速自在継手Ｊとサポートベアリング５０まわりの断面を示す。まず、等速自在継手Ｊはトリポード型等速自在継手であって、内側継手部材１０と、外側継手部材２０と、トルク伝達部材３０を有し、ブーツ４４を装着した状態で使用するようになっている。

内側継手部材１０はボス１２と脚軸１６とからなり、ボス１２の軸心部に形成したスプライン（又はセレーション。以下同じ）孔１４で、シャフト１５のスプライン軸とトルク伝達可能に接続するようになっている。シャフト１５の端部に形成した止め輪溝に抜け止め用の止め輪１９を装着する。３本の脚軸１６がボス１２の円周方向に等間隔に配置してあり、各脚軸１６はボス１２の半径方向に突出している。

外側継手部材２０はマウス部２２とステム部２６とからなり、ステム部２６は中間シャフトを兼ね、したがって、図示は省略するが、差動装置の出力軸とトルク伝達可能に接続するようになっている。外側継手部材２０のマウス部２２には、内周面の円周方向三等分位置に、軸方向に延びるトラック溝２４が形成してある。

トルク伝達部材３０は内側継手部材１０の脚軸１６に担持され、各トルク伝達部材３０は、ローラ３２と、複数の針状ころ３４と、インナワッシャ３６と、アウタワッシャ３８から成り立っている。ローラ３２と脚軸１６は、針状ころ３４を介して相対回転自在の関係にある。脚軸１６の先端側に形成した環状溝１８にサークリップ４０を装着して、トルク伝達部材３０が脚軸１６から抜け出すのを防いでいる。

内側継手部材１０とトルク伝達部材３０とからなるインナ・サブ・アセンブリを、外側継手部材２０のマウス部２２に挿入して、ローラ３２をトラック溝２４にはまり合わせる。その後、外側継手部材２０の開口端部にクリップ４２を装着することにより、インナ・サブ・アセンブリ（１０、３０）が外側継手部材２０から抜け出すのを防いでいる。

次に、サポートベアリング５０について述べると、ここでは、軸受形式として深溝玉軸受を採用した場合が例示してある。サポートベアリング５０は、内輪５２と、外輪５４と、転動体５６と、保持器５８を有し、内輪５２を外側継手部材２０のステム部２６に取り付け、外輪５４をブラケット７０のハウジング穴７４に取り付けてある。

サポートベアリング５０には、内部に充填した潤滑剤のもれを防止し、かつ、泥水や塵埃から保護することを主要な目的として、密封装置を設ける。図１に示すサポートベアリング５０では、両側に装着したシール６０とスリンガ６２が密封装置を構成している。また、それらの外側にダストカバー６４が配置してある。サポートベアリング５０は車両の底部に露出しているため、車両の走行中に路面から跳ね上げられた小石その他の異物の直撃を受けやすい環境にある。ダストカバー６４は、そのような異物の直撃からサポートベアリング５０を保護し、また、ブラケット７０との間の隙間でラビリンスシールを形成する。

サポートベアリング５０はブラケット７０を介して車両の車体（図示省略）に固定される。ブラケット７０は、車体に締結するためのフランジ７２を有し、フランジ７２の外周に、締め付け用のボルト（図示省略）を通すための複数の貫通穴が形成してある。また、サポートベアリング５０を収容するための上述のハウジング穴７４を有する。ブラケット７０のハウジング穴７４には止め輪４８を装着するための環状溝７８が形成してある。

サポートベアリング５０は、外側継手部材２０のステム部２６に形成した環状溝２８に装着した止め輪４６とハウジング穴７４の環状溝７８に装着した止め輪４８で軸方向の両側から挟み付け、これにより、位置決めと抜け止めをする。

サポートベアリング５０と止め輪４８との間に弾性体を介在させる。図１では煩雑化を避けるため弾性体の図示を省略し、代わりに図１の拡大図である図２〜４に示してある。すなわち、図２は、止め輪と弾性体を別体とした例で、弾性体８０ａは、サポートベアリング５０の外輪５４と止め輪４８との間に介在させてある。

図３は、止め輪と弾性体を一体とした例で、ここでも弾性体８０ｂはサポートベアリング５０の外輪５４と止め輪４８との間に介在させてある。止め輪４８と弾性体８０ｂを一体構造にする方法としては、一体成型や接着などが挙げられる。止め輪と弾性体が一体構造となっていると、組立作業が容易であるという利点もある。また、弾性体はサポートベアリング５０とは別体とするのが好ましく、サポートベアリング５０の外輪５４はハウジング穴７４と直接接触するのが好ましい。

図４に示すように、サポートベアリング５０の外輪５４とブラケット７０のハウジング穴７４の端部壁面７６との間に弾性体８０ｃを介在させてもよい。

弾性体８０ａ、８０ｂ、８０ｃはいずれも、内径が止め輪４８と同径かそれよりも大径のリング状であるが、断面形状に関しては任意の形状を選択することができる。図５（Ａ）は丸形断面の例、図５（Ｂ）は角形断面の例である。

また、弾性体８０ａ、８０ｂ、８０ｃの断面形状は、図６に示すように円周方向のあらゆる位相において同一であっても、あるいは、同一でなくてもよい。図７は、基本断面形状が丸形の弾性体において１２０度間隔で矩形断面の部分を設けた例である。

弾性体８０ａ、８０ｂ、８０ｃは、ゴムをはじめとするエラストマーのほか、変形量にほぼ比例して力を発生するエネルギー弾性体でもよい。エネルギー弾性体の形態は例えばコイルばねや板ばねの形態とすることができ、材料は金属でもプラスチックでもよい。

止め輪と別体の弾性体の例としては、ゴムやＯリングのほか、板ばねを挙げることができる。金属製の止め輪と弾性材料製の弾性体を使用する場合、別体であれ一体であれ、抜け止め機能（止め輪）とがた詰め機能（ゴム等）を、それぞれ別の構成要素で受け持つようにしたものと言える。

止め輪と弾性体が一体構造の場合、一体成型（加硫一体成型）や、接着を利用することができる。また、止め輪と一体構造の弾性体として、例えば皿ばねを挙げることができる。あるいは、止め輪に相当するリングに複数の切り起こし片を設けて板ばね状の弾性体としたものでもよい。いずれにしても、単一の構成要素で抜け止め機能とがた詰め機能を兼ね備えるようにしたものと言える。単一の構成要素で成り立っていることから、シンプルな構造である反面、抜け止め機能とがた詰め機能を両立させるという制約があるため設計の自由度は制限される。

なお、弾性体８０ａ、８０ｂ、８０ｃを介在させることによってサポートベアリング５０に予圧を付与した状態になる。しかしながら、サポートベアリング５０は主にラジアル荷重を受け持つものであって、基本的にアキシアル荷重はほとんどかからないため、軸受寿命に影響を与えない程度の軽予圧で遊び（がたつき）を抑えることができる。

上述のとおり弾性体８０ａ〜８０ｃは内径が止め輪４８と同径かそれよりも大径のリング状で、止め輪４８と一体であれ別体であれ、サポートベアリング５０とは別体である。したがって、サポートベアリング５０の組み付け作業を複雑にすることがない。
図８を参照してサポートベアリング５０の組み付け方法を説明すると次のとおりである。ここでは便宜上ブラケット側の止め輪４８と弾性体８０ｂが一体構造となった場合（図３）を例にとる。

サポートベアリング５０として標準品の深溝玉軸受を準備する。
サポートベアリング５０（の外輪５４）をブラケット７０のハウジング穴７４に挿入し、環状溝７８に止め輪４８を装着する。このとき、止め輪４８と弾性体８０ｂが一体構造になっているため、弾性体８０ｂ側を外輪５４の端面に当てる。次に、ステム部２６をサポートベアリング５０の内輪５２に圧入し、環状溝２８に止め輪４６を装着する。

なお、上述の手順を逆にすることも可能である。すなわち、まず、外側継手部材２０のステム部２６をサポートベアリング５０の内輪５２に圧入し、環状溝２８に止め輪４６を装着した後、サポートベアリング５０（の外輪５４）をブラケット７０のハウジング穴７４に挿入し、最後に弾性体８０ｂ付き止め輪４８を環状溝７８に装着する。

いずれにしても、このような組み付けを可能にするため、ベアリング幅寸法をＬ１、ハウジング穴の幅寸法をＬ２、ステム部の幅寸法をＬ３としたとき、次のような寸法関係に設定する。
（ベアリング幅寸法Ｌ１）≦（ハウジング穴の幅寸法Ｌ２）、
かつ、
（ベアリング幅寸法Ｌ１）≦（ステム部の幅寸法Ｌ３）。

寸法公差があるため、通常、ベアリング幅寸法Ｌ１がハウジング穴の幅寸法Ｌ２やステム部の幅寸法Ｌ３よりも短くなる、言い換えれば軸方向の隙間がある。この隙間が存在することで、上記組み付け作業が容易となる。しかも、組み付け後は弾性体８０ａ〜８０ｃによって吸収されるため、遊び（がたつき）はなくなる。

以上、添付図面に従って本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、ここに述べ、かつ、図示した実施の形態に限らず、特許請求の範囲を逸脱することなく種々の改変を加えて実施をすることができることは言うまでもない。

例えば、上述の実施の形態では、等速自在継手の外側継手部材のステム部が中間シャフトと一体となった例である。しかしながら、本発明は、次に述べるように、外側継手部材と中間シャフトが別体で、かつ、トルク伝達可能に接続するようにした場合にも適用することができる。

図９に示す実施の形態では、等速自在継手Ｊ_ａの外側継手部材２０ａにスプライン孔２７を設け、中間シャフト２５のスプライン軸２５ａとトルク伝達可能に接続するようになっている。つまり、図１の実施の形態では外側継手部材２０のステム部２６が中間シャフトを兼ねているのに対して、図９の実施の形態では外側継手部材２０ａと中間シャフト２５は別体である。

サポートベアリング５０ａは、内輪５２を中間シャフト２５とはめ合わせ、中間シャフト２５の肩面２３と、外側継手部材２０ａの中空ステム部２６ａの端面とで軸方向両側から挟み付けて位置決めする。したがって、図１に符号４６で示したステム部側の止め輪は省略できる。代わりに、止め輪２９によって中間シャフト２５と外側継手部材２０ａの抜け止めをする。スプライン孔２７の開口端部にはキャップ２１を装着して、等速自在継手Ｊａの内部に充填した潤滑グリースのもれを防止する。

シール付きのサポートベアリング５０ａの両側に、それぞれ、接触型のシール装置６６と、ダストカバー６８とが配置してある。シール装置６６はブラケット７０に取り付けてあり、中間シャフト２５の外周面に弾性的に接触するリップと、ダストカバー６８の半径方向平面に弾性的に接触するリップを有する。二つのダストカバー６８のうちの一方は外側継手部材２０ａの中空ステム部２６ａに、もう一方は中間シャフト２５に取り付けてある。また、シール装置６６とダストカバー６８は、相対回転する同心円状の面間のすきまを利用してラビリンスシールを形成する。さらに、ここでも、必要に応じて、サポートベアリング５０ａとシール装置６６との間の空間にグリースを封入する。

止め輪と弾性体の配置に関しては図２に示したものと類似している。すなわち、止め輪４８ａはブラケット７０のハウジング穴７４の入り口側に取り付けてあり、弾性体８０ｄはその止め輪４８ａと外輪５４の端面との間に介在させてある。図示例は止め輪４８ａと弾性体８０ｄが別体の場合であるが、一体構造（図３参照）とすることも可能である。

上述の実施の形態は、サポートベアリング５０として深溝玉軸受を使用した例であるが、本発明は、他の形式の軸受を使用した場合でも適用可能であり、実施の形態に関して述べたのと同様の作用効果が期待できる。

等速自在継手に関しては、トリポード型等速自在継手を例にとって説明したが、本発明は、ダブルオフセット型等速自在継手やクロスグルーブ型等速自在継手のようなしゅう動式のほか、ツェッパ型等速自在継手を代表例とする固定式等速自在継手を使用する場合でも適用することができ、実施の形態に関して述べたのと同様の作用効果が期待できる。

さらに、自動車のドライブシャフトにおける等速自在継手又は中間シャフトのサポートベアリングに適用した実施の形態を例にとって説明したが、本発明は、プロペラシャフトのサポートベアリングにも、また、自動車用途以外の各種産業機械用の等速自在継手のサポートベアリングに適用することもできる。

Ｊ、Ｊａ 等速自在継手
１０ 内側継手部材
１２ ボス
１４ スプライン孔
１５ シャフト
１６ 脚軸
１８ 環状溝
２０、２０ａ 外側継手部材
２２、２２ａ マウス部
２４ トラック溝
２５ 中間シャフト
２６ ステム部
２８ 環状溝
３０ トルク伝達部材
３２ ローラ
３４ 針状ころ
３６ インナワッシャ
３８ アウタワッシャ
４０ サークリップ
４２ クリップ
４４ ブーツ
４６ 止め輪（ステム部側）
４８、４８ａ 止め輪（ブラケット側）
５０、５０ａ サポートベアリング
５２ 内輪
５４ 外輪
５６ 転動体
５８ 保持器
６０ シール
６２ スリンガ
６４ ダストカバー
６６ シール装置
６８ ダストカバー
７０ ブラケット
７２ フランジ
７４ ハウジング穴
７６ 端部壁面
７８ 環状溝
８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ 弾性体

Claims (3)

1. サポートベアリングの内輪を中間シャフト又は外側継手部材に取り付け、外輪をブラケットのハウジング穴に取り付けて止め輪で抜け止めをしたものにおいて、
   前記外輪と前記止め輪との間、又は、前記外輪と前記ハウジング穴の端部壁面との間に、弾性体を介在させたことを特徴とするサポートベアリングの取付構造。
2. 前記弾性体は前記止め輪と一体構造になっている請求項１のサポートベアリングの取付構造。
3. 前記弾性体は前記止め輪と別体構造になっている請求項１のサポートベアリングの取付構造。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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