JP2017155849A - 軸受構造体およびその組み立て方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】軽量であり、安価で生産性が高い軸受構造体を提供する。
【解決手段】推進軸を支持する軸受２と、軸受２に外嵌される環状の防振部材４と、防振部材４に取り付けられ、外周嵌合面５３を有する外環５と、車体に取り付けられ、外周嵌合面５３と嵌合する内周嵌合面１１を有するブラケット６と、を備え、ブラケット６および外環５は共にアルミニウム材で形成され、内周嵌合面１１および外周嵌合面５３の少なくとも一方にアルマイト層１７を形成する。
【選択図】図２
【解決手段】推進軸を支持する軸受２と、軸受２に外嵌される環状の防振部材４と、防振部材４に取り付けられ、外周嵌合面５３を有する外環５と、車体に取り付けられ、外周嵌合面５３と嵌合する内周嵌合面１１を有するブラケット６と、を備え、ブラケット６および外環５は共にアルミニウム材で形成され、内周嵌合面１１および外周嵌合面５３の少なくとも一方にアルマイト層１７を形成する。
【選択図】図２
Description
本発明は、軸受構造体およびその組み立て方法に関する。
推進軸は、車両前方に搭載された変速機と車両後方に搭載された終減速装置との間で動力を伝達する軸であり、少なくとも二つ以上の自在継ぎ手と鋼管から構成されている。自在継ぎ手の間の軸の長さが一定の長さを超えると、中間にも自在継ぎ手を配置してその近傍に軸受構造体を配置する場合がある。
軸受構造体は、推進軸の軸部材に外嵌される玉軸受と、玉軸受に外嵌される防振ゴムと、防振ゴムを保持するとともに車体フロアに取り付けるためのブラケットとを備えて構成されている。防振ゴムには、内径側と外径側に金属環が加硫接着されている。内径側の金属環である内環は前記玉軸受を内嵌し、外径側の金属環である外環はブラケットに保持されている。
ブラケットは、円筒状のリング部と、リング部の概ね下半分に溶接で接合され、車体下面に取り付けられる平面部が左右に延在した脚部と、から構成されている。リング部には外環が内嵌される。使用過程における外環の抜け防止や防振ゴムの回転防止(防振ゴムに上下の方向性があるものがある)のために、リング部と外環との嵌合方法は締め代を持たせた所謂『圧入』となっていて、リング部の内径部と外環の外径部は高精度で成形されている。
ブラケットは鋼板から形成されるのが一般的であるが、軽量化等を目的としてブラケットをアルミニウム材から構成することが例えば特許文献１に開示されている。また、外環の抜け止めを行う技術として特許文献２および特許文献３に記載のものが挙げられる。特許文献２には、リング部に外環を加締める技術が記載されている。特許文献３には、リング部に外環をスナップ係合させる技術が記載されている。
ここで例えばブラケットがアルミニウム材で、外環が鋼板の場合には、両者の線膨張係数の違いから高温や低温の環境下において圧入嵌合代(締め代)が変化し、保持力が低下するおそれがある。また、電蝕により腐食が発生して同様に保持力が低下するおそれがある。外環についてもアルミニウム材とすることでこの問題は解決するが、保持力を確保するための締め代を大きく持たせると、リング部に外環を圧入する際にカジリ（嵌合面の表層を削り取る現象）が発生し易くなる。この場合、締め代を確保することができずに必要な保持力が得られないという問題がある。
特許文献２、３の技術は締め代が小さくて済むが、特許文献２の技術では加締めを行なうため生産性が低下するおそれがあり、特許文献３の技術は外環がスナップ係合可能なポリマーかプラスチック材に限定されるため、高温、油脂類の付着、オゾン等の影響を受けて材料強度が低下するおそれがある。
本発明はこのような課題を解決するために創作されたものであり、その目的は軽量であり、安価で生産性が高い軸受構造体およびその組み立て方法を提供することにある。
前記課題を解決するため、本発明は、回転軸を支持する軸受と、前記軸受に外嵌される環状の防振部材と、前記防振部材に取り付けられ、外周嵌合面を有する外環と、車体に取り付けられ、前記外周嵌合面と嵌合する内周嵌合面を有するブラケットと、を備え、前記ブラケットおよび前記外環はアルミニウム材で形成され、前記内周嵌合面および前記外周嵌合面の少なくとも一方にアルマイト層が形成されていることを特徴とする。
ブラケットおよび外環を共にアルミニウム材で形成することにより、軸受構造体の軽量化を図れる。アルマイト層は耐摩耗性に優れていることから、内周嵌合面および外周嵌合面の少なくとも一方にアルマイト層を形成することで、内周嵌合面や外周嵌合面のカジリの発生を抑制でき、所定の圧入の保持力を維持できる。加締め作業やスナップ係合構造を要することなく、簡単な圧入作業でブラケットと外環とを一体化できるので、安価で生産性の高い軸受構造体となる。
また、本発明は、前記アルマイト層は、前記ブラケットのみに形成されていることを特徴とする。
外環の圧入時に、カジリは主にブラケットの内周嵌合面に生じやすい。したがって、アルマイト層をブラケットのみに形成することで、カジリの発生を抑制できるとともに、外環にアルマイト処理を施す必要がないので、その分、製造工程が簡略化され、防振部材に外環を加硫溶着するにあたりアルマイト層の劣化を考慮する必要もない。
また、本発明は、前記ブラケットは、前記内周嵌合面が形成された外環嵌合部と、車体に取り付けられる車体取付部とを備え、前記アルマイト層は、前記外環嵌合部のみに形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、アルマイト層を外環嵌合部のみに形成することで、不要なアルマイト層の形成を抑制できる。
また、本発明は、前記アルマイト層は、ビッカース硬度が１５０Ｈｖ以上であることを特徴とする。
本発明によれば、嵌合面のカジリの発生を一層抑制できる。
また、本発明は、回転軸を支持する軸受と、前記軸受に外嵌される環状の防振部材と、前記防振部材に接着され、外周嵌合面を有する外環と、車体に取り付けられ、前記外周嵌合面と嵌合する内周嵌合面を有するブラケットと、を備えた軸受構造体の組み立て方法であって、前記ブラケットおよび前記外環をアルミニウム材で形成し、前記内周嵌合面および前記外周嵌合面の少なくとも一方にアルマイト層を形成し、圧入嵌合代を０．１〜０．４ｍｍの間として、前記内周嵌合面と前記外周嵌合面とを圧入嵌合することを特徴とする。
ブラケットおよび外環を共にアルミニウム材で形成することにより、軸受構造体の軽量化を図れる。アルマイト層は耐摩耗性に優れていることから、内周嵌合面および外周嵌合面の少なくとも一方にアルマイト層を形成することで、内周嵌合面や外周嵌合面のカジリの発生を抑制でき、所定の圧入の保持力を維持できる。加締め作業やスナップ係合構造を要することなく、簡単な圧入作業でブラケットと外環とを一体化できるので、安価で生産性の高い軸受構造体となる。
そして、圧入嵌合代を０．１〜０．４ｍｍの間とすることにより、圧入していく際の圧入荷重の安定化と圧入後の保持力の維持との両立をバランスよく図れる。
そして、圧入嵌合代を０．１〜０．４ｍｍの間とすることにより、圧入していく際の圧入荷重の安定化と圧入後の保持力の維持との両立をバランスよく図れる。
本発明によれば、軽量であり、安価で生産性が高い軸受構造体およびその組み立て方法を提供できる。
≪推進軸の構成≫
図１に示す本実施形態に係る推進軸１００（プロペラシャフト）は、ＦＦベースの四輪駆動車（車両）に搭載されており、車両の前側に配置された変速装置（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る。推進軸１００は、車体のフロアパネル２００（図３）が上方に凹むことで形成されたフロアトンネル２０１（図３）内で前後方向かつ水平方向で延び、軸線Ｏ１を中心として回転する。変速装置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）が出力する動力を変速するものである。
図１に示す本実施形態に係る推進軸１００（プロペラシャフト）は、ＦＦベースの四輪駆動車（車両）に搭載されており、車両の前側に配置された変速装置（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る。推進軸１００は、車体のフロアパネル２００（図３）が上方に凹むことで形成されたフロアトンネル２０１（図３）内で前後方向かつ水平方向で延び、軸線Ｏ１を中心として回転する。変速装置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）が出力する動力を変速するものである。
推進軸１００は、２ピース構造（２分割構造）であり、前側の第１軸１０１と、後側の第２軸１０２と、第２軸１０２の前端に接合されたスタブシャフト１０３と、第１軸１０１とスタブシャフト１０３とを連結する等速ジョイント１０４と、スタブシャフト１０３を回転自在で支持する軸受構造体１とを備えている。
＜第１軸＞
第１軸１０１の前端は、第１継手１０５（十字軸ジョイント）を介して、変速装置の出力軸に連結されている。
第１軸１０１の前端は、第１継手１０５（十字軸ジョイント）を介して、変速装置の出力軸に連結されている。
＜第２軸＞
第２軸１０２の後端は、第２継手１０６（十字軸ジョイント）を介して、終減速装置の入力軸に連結されている。第２軸１０２の前端には、棒状のスタブシャフト１０３が接合されており、第２軸１０２とスタブシャフト１０３とは一体で回転する。
第２軸１０２の後端は、第２継手１０６（十字軸ジョイント）を介して、終減速装置の入力軸に連結されている。第２軸１０２の前端には、棒状のスタブシャフト１０３が接合されており、第２軸１０２とスタブシャフト１０３とは一体で回転する。
＜等速ジョイント＞
等速ジョイント１０４は、本実施形態では、トリポート型で構成されている。等速ジョイント１０４は、第１軸１０１の後端に固定され、その内周面に複数本の溝が形成された外輪部材１０７と、スタブシャフト１０３の前端に固定されると共に外輪部材１０７内を軸方向に移動する内輪部材１０８と、を備えている。なお、等速ジョイント１０４は、トリポート型に限定されず、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。その他、推進軸１００が等速ジョイント１０４を備えず、第１軸１０１と第２軸１０２が十字軸ジョイントで連結された構成でもよい。
等速ジョイント１０４は、本実施形態では、トリポート型で構成されている。等速ジョイント１０４は、第１軸１０１の後端に固定され、その内周面に複数本の溝が形成された外輪部材１０７と、スタブシャフト１０３の前端に固定されると共に外輪部材１０７内を軸方向に移動する内輪部材１０８と、を備えている。なお、等速ジョイント１０４は、トリポート型に限定されず、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。その他、推進軸１００が等速ジョイント１０４を備えず、第１軸１０１と第２軸１０２が十字軸ジョイントで連結された構成でもよい。
＜軸受構造体１＞
以下、図１ないし図３を参照して軸受構造体１を説明する。軸受構造体１は、スタブシャフト１０３に外嵌してスタブシャフト１０３（推進軸１００）を支持する軸受２（玉軸受）と、軸受２に外嵌する円筒状の内環３と、内環３の径方向外側に同軸で配置された環状の防振部材４と、防振部材４の径方向外側に配置された外環５と、外環５が圧入嵌合するブラケット６とを備えている。
以下、図１ないし図３を参照して軸受構造体１を説明する。軸受構造体１は、スタブシャフト１０３に外嵌してスタブシャフト１０３（推進軸１００）を支持する軸受２（玉軸受）と、軸受２に外嵌する円筒状の内環３と、内環３の径方向外側に同軸で配置された環状の防振部材４と、防振部材４の径方向外側に配置された外環５と、外環５が圧入嵌合するブラケット６とを備えている。
＜防振部材＞
防振部材４は、環状を呈するゴム製の部材であり、弾性変形することでスタブシャフト１０３からの振動を減衰し、車体への振動の伝達を低減させている。
防振部材４は、環状を呈するゴム製の部材であり、弾性変形することでスタブシャフト１０３からの振動を減衰し、車体への振動の伝達を低減させている。
＜内環＞
内環３は防振部材４の内周面に加硫溶着されている。内環３の内周側において、軸受２の前寄り、後寄りには、軸受２への泥水や塵等の浸入を防止するシール部材７、８が設けられている。
内環３は防振部材４の内周面に加硫溶着されている。内環３の内周側において、軸受２の前寄り、後寄りには、軸受２への泥水や塵等の浸入を防止するシール部材７、８が設けられている。
＜外環＞
外環５は、図２に示すように、軸線Ｏ１方向に沿う胴部５１と、胴部５１の前端から径外方向に延びる鍔部５２とを備えた断面形状を呈している。外環５の内周面および鍔部５２の前面は防振部材４の外周面に加硫溶着されている。胴部５１の外周面は、ブラケット６の内周嵌合面１１と圧入嵌合する外周嵌合面５３として構成されている。内周嵌合面１１および外周嵌合面５３は、鍔部５２の後面がブラケット６の外環嵌合部９の前端に当接する位置まで嵌合している。外環５は、アルミニウム材で形成されている。
外環５は、図２に示すように、軸線Ｏ１方向に沿う胴部５１と、胴部５１の前端から径外方向に延びる鍔部５２とを備えた断面形状を呈している。外環５の内周面および鍔部５２の前面は防振部材４の外周面に加硫溶着されている。胴部５１の外周面は、ブラケット６の内周嵌合面１１と圧入嵌合する外周嵌合面５３として構成されている。内周嵌合面１１および外周嵌合面５３は、鍔部５２の後面がブラケット６の外環嵌合部９の前端に当接する位置まで嵌合している。外環５は、アルミニウム材で形成されている。
＜ブラケット＞
ブラケット６は、外環嵌合部９と車体取付部１０とを備えている。外環嵌合部９は、軸線Ｏ１方向に貫通する短筒形状を呈しており、その内周面は、外環５の外周嵌合面５３と圧入嵌合する内周嵌合面１１として構成されている。外環嵌合部９の外周には、車体取付部１０として、それぞれ斜め右下方、斜め左下方に延びる脚部１２、１３が形成されている。脚部１２、１３は、下端にそれぞれ右方、左方に延びる水平板状の取付座部１４，１５を備えている。取付座部１４、１５には上下方向に貫通するボルト通し孔１６が形成されている。ブラケット６は、外環嵌合部９がフロアトンネル２０１内に配置された状態で、取付材部１４、１５の上面がフロアパネル２００にあてがわれ、下方からボルト通し孔１６に通したボルト２０２で車体に固定される。
ブラケット６は、外環嵌合部９と車体取付部１０とを備えている。外環嵌合部９は、軸線Ｏ１方向に貫通する短筒形状を呈しており、その内周面は、外環５の外周嵌合面５３と圧入嵌合する内周嵌合面１１として構成されている。外環嵌合部９の外周には、車体取付部１０として、それぞれ斜め右下方、斜め左下方に延びる脚部１２、１３が形成されている。脚部１２、１３は、下端にそれぞれ右方、左方に延びる水平板状の取付座部１４，１５を備えている。取付座部１４、１５には上下方向に貫通するボルト通し孔１６が形成されている。ブラケット６は、外環嵌合部９がフロアトンネル２０１内に配置された状態で、取付材部１４、１５の上面がフロアパネル２００にあてがわれ、下方からボルト通し孔１６に通したボルト２０２で車体に固定される。
ブラケット６はアルミニウム材（アルミニウム合金）で形成されている。本実施形態では、外環嵌合部９と車体取付部１０とがアルミダイキャストで一体に形成されている。アルミダイキャストに限らず、押出し成形等であってもよい。また、外環嵌合部９と車体取付部１０とは、互いに別部材のものを一体に連結した構造であってもよい。
以上の軸受構造体１において、本実施形態では、ブラケット６の内周嵌合面１１において、陽極酸化処理であるアルマイト処理が施されることにより、耐摩耗性に優れたアルマイト層（酸化被膜層）１７が形成されている。アルマイト層１７は、ブラケット６の内周嵌合面１１および外環５の外周嵌合面５３の少なくとも一方に形成されていればよく、場合により、外環５の外周嵌合面５３側のみに形成してもよいし、内周嵌合面１１および外周嵌合面５３の両方に形成してもよい。
アルマイト処理は、処理液（電解液）を貯留した処理槽にワークを浸漬してアルマイト層を形成する方法が一般的である。したがって、内周嵌合面１１または外周嵌合面５３にアルマイト層１７を形成するにあたっては、ブラケット６の全体または外環５の全体を処理槽に浸漬し、ブラケット６の全体または外環５の全体にアルマイト層１７を形成することが処理コストの点から最も好ましい。ブラケット６については、車体取付部１０を浸漬せず、外環嵌合部９のみ浸漬して外環嵌合部９全体にアルマイト層１７を形成することもできる。もし、内周嵌合面１１のみ或いは外周嵌合面５３のみにアルマイト層１７を形成する場合には、他の部位をマスキング処理してからアルマイト処理をすればよい。
アルマイト層１７のビッカース硬度は１５０Ｈｖ以上が好ましく、より好ましくは１５０〜４５０Ｈｖである。
アルマイト層１７の厚みは、１０〜４０μｍであることが好ましい。
アルマイト層１７の表面粗さは、２５〜１２．５μｍＲｚであることが好ましい。
アルマイト層１７の厚みは、１０〜４０μｍであることが好ましい。
アルマイト層１７の表面粗さは、２５〜１２．５μｍＲｚであることが好ましい。
内周嵌合面１１および外周嵌合面５３の少なくとも一方にアルマイト層１７を形成した場合の、内周嵌合面１１と外周嵌合面５３の圧入嵌合代（外周嵌合面５３の外径寸法Ｄ１から内周嵌合面１１の内径寸法Ｄ２を引いた値）は、０．１〜０．４ｍｍの値とすることが好ましい。この値に設定することにより、圧入していく際の圧入荷重の安定化と圧入後の保持力の維持との両立をバランスよく図れる。
「作用・効果」
ブラケット６および外環５を共にアルミニウム材で形成し、アルマイト層１７が形成されたブラケット６の内周嵌合面１１に外環５の外周嵌合面５３を圧入させる構成の軸受構造体１によれば、次のような効果が奏される。
ブラケット６および外環５を共にアルミニウム材で形成し、アルマイト層１７が形成されたブラケット６の内周嵌合面１１に外環５の外周嵌合面５３を圧入させる構成の軸受構造体１によれば、次のような効果が奏される。
（１）ブラケット６および外環５が共にアルミニウム材で形成されているので、軸受構造体１の軽量化を図れる。
（２）ブラケット６および外環５が共にアルミニウム材で形成されているので、両者の線膨張係数は同じとなり、温度変化により嵌合隙間(締め代)が変化して圧入の保持力が低下する問題が解消される。
（３）外環５をブラケット６に圧入するとき、ブラケット６の内周嵌合面１１には耐摩耗性に優れたアルマイト層１７が形成されているので、主に外環５の後端の外周縁が内周嵌合面１１の表層を削り取る現象、いわゆるカジリの発生が抑制される。したがって、所定の圧入の保持力が維持される。
（４）加締め作業やスナップ係合構造を要することがなく、簡単な構造でブラケット６と外環５とを一体化できるので、安価で生産性の高い軸受構造体１となる。
（５）外環５を圧入する工程で圧入荷重をモニターしながら圧入する場合、圧入荷重が安定するので、自動組み立ての圧入位置精度が向上する。
（６）アルマイト層１７により耐電蝕に優れた軸受構造体１となる。
（２）ブラケット６および外環５が共にアルミニウム材で形成されているので、両者の線膨張係数は同じとなり、温度変化により嵌合隙間(締め代)が変化して圧入の保持力が低下する問題が解消される。
（３）外環５をブラケット６に圧入するとき、ブラケット６の内周嵌合面１１には耐摩耗性に優れたアルマイト層１７が形成されているので、主に外環５の後端の外周縁が内周嵌合面１１の表層を削り取る現象、いわゆるカジリの発生が抑制される。したがって、所定の圧入の保持力が維持される。
（４）加締め作業やスナップ係合構造を要することがなく、簡単な構造でブラケット６と外環５とを一体化できるので、安価で生産性の高い軸受構造体１となる。
（５）外環５を圧入する工程で圧入荷重をモニターしながら圧入する場合、圧入荷重が安定するので、自動組み立ての圧入位置精度が向上する。
（６）アルマイト層１７により耐電蝕に優れた軸受構造体１となる。
以上、本発明の好適な実施形態を説明した。外環５をブラケット６に圧入する際、前記したように、主に外環５の後端の外周縁がブラケット６の内周嵌合面１１の表層を削り取ることが多い。したがって、内周嵌合面１１および外周嵌合面５３の一方のみにアルマイト層１７を形成する場合には、内周嵌合面１１に形成した方がカジリの発生をより効果的に低減できる。この場合、外環５にはアルマイト処理を施す必要がないので、防振部材４に外環５を加硫溶着するにあたりアルマイト層の劣化を考慮する必要もない。
また、本発明は説明した実施形態に限定されず、たとえば外環５の外周部に別途のリング部材を取りつけて、このリング部材をブラケット６に圧入嵌合する場合には、当該リング部材が本発明の「外環」に相当するものである。
１ 軸受構造体
２ 軸受
３ 内環
４ 防振部材
５ 外環
６ ブラケット
９ 外環嵌合部
１０ 車体取付部
１１ 内周嵌合面
５３ 外周嵌合面
１００ 推進軸（回転軸）
２ 軸受
３ 内環
４ 防振部材
５ 外環
６ ブラケット
９ 外環嵌合部
１０ 車体取付部
１１ 内周嵌合面
５３ 外周嵌合面
１００ 推進軸（回転軸）
Claims (5)
- 回転軸を支持する軸受と、
前記軸受に外嵌される環状の防振部材と、
前記防振部材に取り付けられ、外周嵌合面を有する外環と、
車体に取り付けられ、前記外周嵌合面と嵌合する内周嵌合面を有するブラケットと、
を備え、
前記ブラケットおよび前記外環はアルミニウム材で形成され、前記内周嵌合面および前記外周嵌合面の少なくとも一方にアルマイト層が形成されていることを特徴とする軸受構造体。 - 前記アルマイト層は、前記ブラケットのみに形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。
- 前記ブラケットは、前記内周嵌合面が形成された外環嵌合部と、車体に取り付けられる車体取付部とを備え、
前記アルマイト層は、前記外環嵌合部のみに形成されていることを特徴とする請求項２に記載の軸受構造体。 - 前記アルマイト層は、ビッカース硬度が１５０Ｈｖ以上であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の軸受構造体。
- 回転軸を支持する軸受と、
前記軸受に外嵌される環状の防振部材と、
前記防振部材に接着され、外周嵌合面を有する外環と、
車体に取り付けられ、前記外周嵌合面と嵌合する内周嵌合面を有するブラケットと、
を備えた軸受構造体の組み立て方法であって、
前記ブラケットおよび前記外環をアルミニウム材で形成し、前記内周嵌合面および前記外周嵌合面の少なくとも一方にアルマイト層を形成し、
圧入嵌合代を０．１〜０．４ｍｍの間として、前記内周嵌合面と前記外周嵌合面とを圧入嵌合することを特徴とする軸受構造体の組み立て方法。
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