JP6008090B2 - センターベアリングサポート - Google Patents

Description

本発明は、自動車のプロペラシャフトを、センターベアリングを介して車体側に回転自在かつ弾性的に支持すると共に振動吸収及び緩衝を行うセンターベアリングサポートに関する。

センターベアリングサポートは、自動車のプロペラシャフトの外周に装着されるセンターベアリングを車体側に弾性的に支持し、走行中におけるプロペラシャフト側と車体側との間での振動伝達を低減するものである。

図３に示すように、この種のセンターベアリングサポート１００は、従来から、外環１０１と、その内周に配置されると共に互いに嵌合された内環１０２と、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなり前記外環１０１と内環１０２を弾性的に連結するベローズ状屈曲形状の弾性体１０３とを備え、外環１０１が、車体側に取り付けられる不図示のブラケットに嵌着されると共に、内環１０２が、不図示のプロペラシャフトにおける軸方向中間部の外周面に装着されるセンターベアリング２００のアウターレース２０１に嵌着される。

弾性体１０３は、軸心を通る平面で切断した断面形状が、軸方向一方へ凸となるように屈曲した形状をなしており、これによって、変形の自由度が大きく設定されている。

すなわちこのセンターベアリングサポート１００は、センターベアリング２００を介して、プロペラシャフトを車体側に弾性的にかつ回転自在に支持するものであって、プロペラシャフトに振動を発生した場合、このプロペラシャフト側の内環１０２と車体側の外環１０１との相対偏心運動に伴って、弾性体１０３が反復的に屈伸し、前記車体側への振動伝達を有効に絶縁することができる（例えば特許文献１参照）。

特開２００１−２８０３４２号公報

しかしながら、上記従来のセンターベアリングサポート１００によれば、弾性体１０３が径方向中間の屈曲部１０３ａが、それより内径側の可撓部１０３ｂ及び外径側の可撓部１０３ｃとほぼ同じ肉厚であるために、屈曲部１０３ａの質量がある程度大きなものとなっており、しかも上述のように、屈曲形状であることによって変形の自由度が大きくなっているために、入力振動が常用周波数帯域（１５００Ｈｚ未満、とくに６００〜１１００Ｈｚ）になると、弾性体１０３は屈曲部１０３ａをマスとし、内径側の可撓部１０３ｂ及び外径側の可撓部１０３ｃをばねとする共振系を構成して、共振（サージング）を起こし、このため上記周波数帯域では弾性体１０３の動ばね定数が高くなって振動吸収機能が損なわれてしまう問題がある。

そして一般的に、上述の常用周波数帯域では各構成部品の共振周波数が重なりやすいため、従来形状の弾性体１０３によれば、常用周波数帯域での共振による動ばね定数の上昇を防止することは困難であった。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、プロペラシャフトの振動や、機関振動などによる振動が入力されたときに、弾性体の共振によってその動ばね定数が高くなって振動吸収機能が低下することのないセンターベアリングサポートを提供することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係るセンターベアリングサポートは、車体側に固定される外環の内周に、センターベアリングを保持する内環が軸方向一側へ凸の屈曲形状をなすゴム状弾性材料からなる弾性体を介して設けられ、前記弾性体は、その径方向中間の屈曲部と、この屈曲部から内径側へ向けて肉厚が漸次厚くなるように形成された内径側の可撓部及び前記屈曲部から外径側へ向けて肉厚が漸次厚くなるように形成された外径側の可撓部を有し、前記内径側の可撓部及び外径側の可撓部の双方から前記屈曲部へ向かって軸方向へ傾斜しており、前記屈曲部の肉厚をｔ_１、前記内径側の可撓部及び外径側の可撓部の最大肉厚をｔ_２とすると、
ｔ_１＜ｔ_２／２
であり、前記屈曲部をはさんで前記内径側の可撓部と外径側の可撓部のなす内角が５０°より大きく、前記屈曲部をマスとし、前記内径側及び外径側の可撓部をばねとする共振周波数が１５００Ｈｚ以上であることを特徴とするものである。

上記構成によれば、当該センターベアリングサポートの支持対象であるプロペラシャフトの回転や、機関振動などによる常用周波数帯域（１５００Ｈｚ未満、特に６００〜１１００Ｈｚ付近）の振動が入力されても、弾性体に、屈曲部をマスとし、この屈曲部よりも外径部及び内径部をばねとする共振が発生しない。

すなわち、弾性体を上述のように構成することによって、弾性体の共振周波数を１５００Ｈｚ以上とすることができるので、当該センターベアリングサポートの支持対象であるプロペラシャフトの回転や、機関振動などによる常用周波数帯域（１５００Ｈｚ未満）の振動が入力されても、弾性体に、屈曲部をマスとし、この屈曲部よりも内径側及び外径側の可撓部をばねとする共振が発生しない。

本発明に係るセンターベアリングサポートによれば、弾性体が常用周波数帯域の振動入力によって共振することがないので、常用周波数帯域の振動入力時に弾性体の動ばね定数が高くなって振動吸収機能が低下するのを有効に防止することができる。

本発明に係るセンターベアリングサポートの好ましい実施の形態を、センターベアリングの軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図である。 本発明に係るセンターベアリングサポートの動ばね定数と周波数の関係を、従来のセンターベアリングサポートと比較して示す特性線図である。 従来の技術に係るセンターベアリングサポートの一例を、センターベアリングの軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。

以下、本発明に係るセンターベアリングサポートを、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係るセンターベアリングサポートの好ましい実施の形態を、センターベアリングの軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

図１に示すセンターベアリングサポート１は、マウント等を介して車体側に固定される不図示の環状のブラケットの内周面に圧入嵌着される外環１１と、この外環１１の内周に配置され、支持対象の不図示のプロペラシャフトを回転自在に支持するセンターベアリング２に嵌合された内環１２と、前記外環１１と内環１２の間を弾性的に連結する弾性体１３とからなる。

詳しくは、外環１１及び内環１２は、鋼材等の金属からなるものであって、このうち内環１２は、外径部同士が互いに嵌着によって一体化された第一の金属環１２１と第二の金属環１２２からなり、両金属環１２１，１２２間に、プロペラシャフトの外周面に装着されるセンターベアリング２のアウターレース３１を嵌合保持するようになっている。

弾性体１３は、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）で成形されたものであって、その外周端部１３ａが外環１１に一体的に加硫接着され、内周端部１３ｂが、内環１２における第一の金属環１２１の外周面に一体的に加硫接着され、軸方向一方へ凸となるように屈曲した断面形状を呈する。

そしてこの弾性体１３は、径方向中間の屈曲部１３１から径方向両側へ向けて肉厚が漸次厚くなるように形成され、前記屈曲部１３１の肉厚をｔ_１とし、この屈曲部１３１よりも内径側の可撓部（以下、内径可撓部という）１３２及び外径側の可撓部（以下、外径可撓部という）１３３の最大肉厚をｔ_２とすると、
ｔ_１＜ｔ_２／２ ・・・（１）
となっている。

また、弾性体１３の内径可撓部１３２が軸心Ｏを中心とする仮想円筒面に対してなす角度をα、外径可撓部１３３が前記仮想円筒面に対してなす角度をβとすると、
α＋β＞５０ｄｅｇ ・・・（２）
となっている。すなわち言い換えれば、屈曲部１３１をはさんで内径可撓部１３２と外径可撓部１３３のなす内角が、５０°より大きいものとなっている。

センターベアリング２は、互いに同心に配置されたアウターレース２１及びインナーレース２２と、その間に円周方向等間隔で回転自在に保持された多数の鋼球２３とからなる既知のボールベアリングであり、鋼球２３とアウターレース２１及びインナーレース２２との間は、不図示のグリースによって潤滑されている。このセンターベアリング２は、アウターレース２１が、内環１２における第一の金属環１２１の軸方向中間部の内周面に圧入されると共に、第一の金属環１２１と第二の金属環１２２で軸方向両側から挟み込まれ、インナーレース２２が、プロペラシャフトの外周面に嵌合・固定される。

以上の構成を備えるセンターベアリングサポート１は、センターベアリング２を介して、プロペラシャフトを車体側に弾性的にかつ回転自在に支持するものであって、回転するプロペラシャフトに振動が発生した場合、このプロペラシャフト側の内環１２と車体側の外環１１との相対偏心運動に伴って、弾性体１３が反復的に屈伸するので、前記車体側への振動伝達を有効に絶縁することができる。

ここで、屈曲部１３１をマスとし、内径側可撓部１３２及び外径側可撓部１３３をばねとする弾性体１３の径方向共振周波数ｆは、屈曲部１３１の質量をｍ、内径側可撓部１３２のばね定数をｋ_１、外径側可撓部１３３のばね定数をｋ_２とすると、次式（３）で表わされる。

図示の実施の形態によれば、弾性体１３は、上記式（１）及び式（２）を満足する形状に成形されていることによって、屈曲部１３１の質量が小さく抑えられると共に、内径側可撓部１３２のばね定数ｋ_１及び外径側可撓部１３３の所要のばね定数ｋ_２が確保されるために、共振周波数（一次固有振動数モード）を１５００Ｈｚ以上の帯域に設定することができる。

そして、弾性体１３に共振が発生している場合は、この弾性体１３の動ばね定数が高くなることが知られており、従来は共振周波数が常用周波数帯域（１５００Ｈｚ未満、特に６００〜１１００Ｈｚ付近）に存在していたため、図２に実線で示す特性線図のように、この周波数帯域で弾性体１３の動ばね定数が高くなって、当該センターベアリングサポート１の支持対象であるプロペラシャフトの振動や機関振動などに対する振動吸収機能が低下する問題があったが、上述の構成によれば、弾性体１３が式（１）及び式（２）を満足する形状に成形されているため、図２に破線で示す特性線図のように、弾性体１３の共振周波数が１５００Ｈｚ以上の周波数帯域にあり、したがってプロペラシャフトの振動や機関振動などに対する良好な振動吸収機能が確保される。

また、弾性体１３は屈曲部１３１の肉厚ｔ_１が薄く（具体例としては２．５ｍｍ）、そこから径方向両側へ向けて肉厚が漸次厚くなるように形成されているので、径方向及び軸方向への変形の自由度も十分に確保する事ができる。

１ センターベアリングサポート
１１ 外環
１２ 内環
１３ 弾性体
１３１ 屈曲部
１３２ 内径可撓部
１３３ 外径可撓部
２ センターベアリング

Claims (1)

1. 車体側に固定される外環の内周に、センターベアリングを保持する内環が軸方向一側へ凸の屈曲形状をなすゴム状弾性材料からなる弾性体を介して設けられ、前記弾性体は、その径方向中間の屈曲部と、この屈曲部から内径側へ向けて肉厚が漸次厚くなるように形成された内径側の可撓部及び前記屈曲部から外径側へ向けて肉厚が漸次厚くなるように形成された外径側の可撓部を有し、前記内径側の可撓部及び外径側の可撓部の双方から前記屈曲部へ向かって軸方向へ傾斜しており、前記屈曲部の肉厚をｔ_１、前記内径側の可撓部及び外径側の可撓部の最大肉厚をｔ_２とすると、
   ｔ_１＜ｔ_２／２
   であり、前記屈曲部をはさんで前記内径側の可撓部と外径側の可撓部のなす内角が５０°より大きく、前記屈曲部をマスとし、前記内径側及び外径側の可撓部をばねとする共振周波数が１５００Ｈｚ以上であることを特徴とするセンターベアリングサポート。

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