JP6875345B2 - センターベアリング - Google Patents

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    • F16C33/78Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members

Description

本開示は回転駆動シャフトを車体等の固定系に支持させるためのセンターベアリングに関する。
センターベアリングとしては特許文献1及び2に記載のものが知られている。
特許文献1に記載のセンターベアリングは、筒状のブラケットと、ブラケットの内周側に配置されるラジアルベアリングと、ブラケット及びラジアルベアリングにこれらの軸方向に離間して設けられる一対のベローと、これらベロー間に配設されるブロック状のストッパとを備える。
特許文献2に記載のセンターベアリングは、ブラケットと、ラジアルベアリングと、一対のベローと、これらベローの内面から内側に延びる膜状のストッパとを備える。
特開平5−155262号公報 再公表特許WO01/070535
特許文献1記載のセンターベアリングのストッパは、ブロック状に形成されるため比較的硬い。このため、ストッパがブラケットに衝突した場合、ラジアルベアリングの挙動を規制できるが、衝撃を吸収できない。またさらに、ストッパがベローに衝突した場合、ベローを傷めやすいという課題がある。特にブラケットに対してラジアルベアリングが軸方向に移動した場合や、傾斜された場合、ストッパはベローを局所的に押し伸ばすことからベローを傷めやすい。
また、特許文献2記載のセンターベアリングのストッパは、ベローの内面から延びる膜状に形成されるため、比較的柔らかい。このため、ストッパがブラケットに衝突した場合、ストッパでは衝撃を吸収しきれず、振動が発生しやすいという課題がある。またさらに、ブラケットに対してラジアルベアリングが傾斜された場合、膜状のストッパではラジアルベアリングの傾動を規制することはできず、ベローの外周面が回転駆動シャフトのヨーク等に擦れ、ベローを傷めやすいという課題がある。
そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、振動の低減と耐久性の向上とを両立させることができるセンターベアリングを提供することにある。
本開示の一の態様によれば、
固定系に取り付けられる筒状のブラケットと、
前記ブラケット内に配置され動力伝達シャフトに同軸に設けられるラジアルベアリングと、
前記ブラケット及び前記ラジアルベアリング間に前記ラジアルベアリングの軸方向に離間して設けられる一対のベローと、
前記ベロー間に配設され前記ブラケットに対する前記ラジアルベアリングの移動を規制するストッパとを備え、
前記ベローは、前記ラジアルベアリングの径方向における中間部が軸方向外方に膨らむ膜部を備え、
前記ストッパは、前記ラジアルベアリング又は前記ブラケットに対して直接的又は間接的に固定されると共に径方向に突起して形成され
前記ストッパには、前記ラジアルベアリングの軸方向の一方又は両方に延出する鍔部が形成された
ことを特徴とするセンターベアリングが提供される。
好ましくは、前記ストッパには、径方向の衝撃を吸収する緩衝用空隙が形成される。
好ましくは、前記鍔部よりも先端側のストッパに前記緩衝用空隙が形成される。
好ましくは、前記緩衝用空隙は、前記ストッパに前記ラジアルベアリングの軸方向に貫通して形成される。
好ましくは、前記緩衝用空隙は、周方向に複数形成され、周方向に隣り合う前記緩衝用空隙間には、リブが形成される。
好ましくは、前記鍔部は、断面半楕円状又はV字状に形成される。
好ましくは、前記鍔部は、前記ベローの内面に近接して配置される。
好ましくは、前記ストッパは、前記ラジアルベアリングの周方向に延びて形成される。
好ましくは、前記ストッパの先端部は曲面状に形成される。
好ましくは、前記ストッパは、前記ブラケット及び前記ベローとは別体に形成される。
上記の態様によれば、振動の低減と耐久性の向上とを両立させることができる。
本開示の一実施の形態に係るセンターベアリングの使用状態を示す概略側面図である。 回転駆動シャフトに取り付けられたセンターベアリングの側面断面図である。 センターベアリングの側面断面図である。 図3のA−A線断面図である。 ブラケットに対してラジアルベアリングが軸方向に移動されたセンターベアリングの断面図である。 ブラケットに対してラジアルベアリングが径方向に移動されたセンターベアリングの断面図である。 ブラケットに対してラジアルベアリングが傾斜されたセンターベアリングの断面図である。 ブラケットに対してラジアルベアリングが径方向に移動された比較例の断面図である。 ブラケットに対してラジアルベアリングが傾斜された比較例の断面図である。 他の実施の形態を示すセンターベアリングの要部断面図である。 他の実施の形態を示すセンターベアリングの要部断面図である。 他の実施の形態を示すセンターベアリングの要部断面図である。
以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお、後述する実施の形態における前後左右上下の各方向は、車両の各方向をいうものとする。具体的には、図1に示す動力伝達系は、車両前方に配設されるトランスミッションT/Mからの動力を車両後方に配設されるディファレンシャルギアDIFFに伝達するプロペラシャフト1を含む。図中の左方は車両における前方であり、図中の上方は車両における上方である。
まず、センターベアリング2が支持する回転駆動シャフトたるプロペラシャフト1について説明する。なお、回転駆動シャフトは、プロペラシャフト1に限るものではない。回転駆動シャフトは、その出力側から径方向の力を受ける他のシャフトであってもよい。この場合、回転駆動シャフトは、車両以外のものであってもよい。
図1及び図2に示すように、センターベアリング2は、回転駆動シャフトたるプロペラシャフト1に取り付けられる。
プロペラシャフト1は、トランスミッションT/Mの出力軸(図示せず)に接続される第1ユニバーサルジョイント3と、第1ユニバーサルジョイント3の出力側に接続される主シャフト部4と、主シャフト部4の出力軸5に接続される第2ユニバーサルジョイント6と、第2ユニバーサルジョイント6の出力側に接続される主シャフト部7と、主シャフト部7及びディファレンシャルギアDIFFを接続する第3ユニバーサルジョイント8とを備える。
主シャフト部4の出力軸5は、後述するラジアルベアリング9のインナーレース10に嵌入される小径部5aと、小径部5aより前方に形成される大径部5bとを備える。大径部5b及び小径部5a間に形成される段部5cは、インナーレース10の前端面10aに当接する。これにより、ラジアルベアリング9はプロペラシャフト1に対する前方への移動を規制される。また、小径部5aの後端には、雄ネジ部5dが形成される。
第2ユニバーサルジョイント6は、小径部5aに締結される入力軸6aと、入力軸6aに設けられ二股に分かれて後方に延びる第1ヨーク6bと、第1ヨーク6bに十字状の連結軸(スパイダー)6cを介して屈曲可能に連結される第2ヨーク6dと、第2ヨーク6dに設けられる出力軸6eとを備える。入力軸6aは、小径部5aを挿入させる筒状に形成される。小径部5aは、入力軸6aに挿入され、かつ、雄ネジ部5dにナット11が螺合されることでインナーレース10の後端面10bに圧着される。これにより、ラジアルベアリング9はプロペラシャフト1に対する後方への移動を規制される。
なお、プロペラシャフト1はこれに限るものではない。例えば、プロペラシャフト1は、第2ユニバーサルジョイント6を備えないものであってもよい。
図2、図3及び図4に示すように、センターベアリング2は、車体等の固定系(図示せず)に取り付けられる筒状のブラケット12と、ブラケット12内に配置されプロペラシャフト1に同軸に設けられるラジアルベアリング9と、ブラケット12及びラジアルベアリング9間に前後方向に離間して設けられる一対のベロー13と、一対のベロー13間に配設されるストッパ14とを備える。
ブラケット12は、金属にて形成されセンターベアリング2の外殻を構成する。また、ブラケット12の外周には、センターベアリングを固定系に固定するための取付具12bが設けられる。
ベロー13は、概ね前後対称に形成される。ベロー13は、ブラケット12の内周に嵌合される第1嵌合材17と、ラジアルベアリング9のアウターレース15の外周に嵌合される第2嵌合材18と、第1嵌合材17及び第2嵌合材18間に設けられる膜部19とを備える。
第1嵌合材17は、金属にて形成される。第1嵌合材17は、筒状に形成されブラケット12の内周に圧入嵌合される第1嵌合筒部17aと、第1嵌合筒部17aの一端から径方向外方に屈曲されブラケット12の端面に当接される第1フランジ部17bとを備える。第1嵌合筒部17aの軸方向の長さは、ブラケット12の軸方向の長さの半分より短く設定される。すなわち、ブラケット12の前後に圧入嵌合される第1嵌合筒部17a間には隙間が形成される。第1嵌合材17は、第1フランジ部17bがブラケット12の端面に当接されることで軸方向に位置決めされる。
第2嵌合材18は、金属にて形成される。第1嵌合材17は、筒状に形成されアウターレース15の外周に圧入嵌合される第2嵌合筒部18aと、第2嵌合筒部18aの一端から径方向内方に屈曲されアウターレース15の端面に当接される第2フランジ部18bと、第2フランジ部18bの内周端からアウターレース15の軸方向外方に延びる外筒部18cと、外筒部18cの先端から径方向内方に屈曲される爪部18dとを備える。
第2嵌合筒部18aの軸方向の長さは、アウターレース15の軸方向の長さの半分より若干短く設定される。すなわち、アウターレース15の前後に圧入嵌合される第2嵌合筒部18a間には、微小な隙間が形成される。第2嵌合材18は、第2フランジ部18bがアウターレース15の端面に当接されることで軸方向に位置決めされる。
膜部19は、径方向の中間部がラジアルベアリング9から遠ざかる方向(軸方向外方)に膨らむ蛇腹状に形成される。また、膜部19は、伸縮性を有するゴム等のエストラマ材料にて構成される。膜部19は、第1嵌合材17及び第2嵌合材18に加硫接着される。
ストッパ14は、ブラケット12及びベロー13とは別体に形成される。これにより、特性の異なる複数種類のセンターベアリング2を製造したい場合、予め特性の異なる複数種類のストッパ14を形成しておき、ストッパ14を異なる特性のものに変更するだけで容易に複数種類のセンターベアリングを製造できる。また、ストッパ14は、全体としてリング状に形成される。ストッパ14は、第2嵌合筒部18aを介して間接的にラジアルベアリングに固定される。また、ストッパ14は、ラジアルベアリング9の周方向に延びて形成される。
ストッパ14は、第2嵌合筒部18aの外周面に圧入嵌合される第3嵌合筒部22と、第3嵌合筒部22に一体に設けられ径方向外方に突起されるストッパ本体部23と、ストッパ本体部23から前方及び後方に延出して形成される一対の鍔部24と、ストッパ本体部23に形成され径方向の衝撃を吸収する緩衝用空隙25とを備える。
ストッパ本体部23及び鍔部24は、エストラマ材料にて一体に構成される。また、ストッパ本体部23及び鍔部24には、周方向に3箇所の切欠26が形成される。切欠26は、チャッキングのための工具(図示せず)を第3嵌合筒部22に係合させるべく形成される。例えば、チャッキングは、プロペラシャフト1にセンターベアリング2を取り付けた後でプロペラシャフトの回転バランスを調整する時に必要となる。
また、鍔部24は、図2及び図3に示すように、概ね断面半楕円状もしくは断面V字状に形成され、ストッパ14の径方向における中間位置に形成される。これにより、ストッパ本体部23の先端部23aは、鍔部24よりも径方向外方に突出される。ストッパ本体部23の先端部23aは、円弧状に形成される。これにより、ストッパ本体部23の先端部23aが膜部19に当たったとき、膜部19が傷むことを抑制する。
また、鍔部24の内周面24aは、膜部19の内面19aから僅かに離間されると共に、膜部19の内面19aに概ね沿って形成される。これにより、ラジアルベアリング9がブラケット12と同軸に、かつ、軸方向に同位置に配置されるとき、鍔部24は膜部19の伸縮に干渉せず、膜部19を自由に伸縮させる。
なお、鍔部24は、前後方向に延びていればよく、例えば図10に示すように、先端がより鋭利な断面V字状に形成されてもよい。また、上記では一対の鍔部24が、ストッパ本体部23から前方及び後方に延出されるものとしたが、必要に応じて前方及び後方のいずれか一方にのみ鍔部24を設けてもよい。
緩衝用空隙25は、鍔部24よりも先端側のストッパ14、すなわちストッパ本体部23の先端部23aに前後方向に貫通して形成される。緩衝用空隙25は、ストッパ本体部23の先端部23aに周方向に延びるスリット状に形成される。また、緩衝用空隙25は、ストッパ本体部23に周方向に複数形成される。周方向に隣り合う緩衝用空隙25間には、リブ27が形成される。これにより、ストッパ14の径方向の硬さが調整される。具体的には、ストッパ14の径方向の硬さは、ストッパ本体部23の先端部23aがブラケット12等に当たったとき、その衝撃を吸収して振動を最小化するように設定される。ストッパ14の径方向の硬さは、実験又はシミュレーション等により予め設定される。
なお、図中の28は防塵用のブーツである。
次に本実施の形態の作用について説明する。
図5は、本実施の形態に係るプロペラシャフト1が図2で示した基準位置から前方に移動した場合を示す。この場合、プロペラシャフト1は、ラジアルベアリング9を前方に押し、ベロー13の第2嵌合材18及びストッパ14を前方に移動させる。これにより、前後の膜部19の内周側が前方に移動されて膜部19が変形する。前側の膜部19は、変形する際に前側の鍔部24の内周面24aに全周に亘って当接する。これにより、膜部19の変形は規制される。またこのとき、鍔部24は広い面積で膜部19に当接し、かつ、膜部19から受ける力に応じて弾性的に、かつ、全周に亘って変形する。このため、膜部19が傷むことを防止又は抑制しつつ、膜部19の変形量が増すにつれて膜部19に作用させる力を強めることができる。
図6は、本実施の形態に係るプロペラシャフト1が図2で示した基準位置から上方(径方向)に移動した場合を示す。この場合、プロペラシャフト1は、ラジアルベアリング9を上方に押し上げ、ベロー13の第2嵌合材18及びストッパ14を上方に移動させる。これにより、プロペラシャフト1の鉛直下方の位置においては、膜部19は上方に引っ張られて伸び、ストッパ14の鍔部24の内周面24aは膜部19が伸び始めた頃から膜部19の内面19aに当接して膜部19の変形を抑制する。このため、鍔部24は、ストッパ本体部23の先端部23aがブラケット12の上端部に当たる前からストッパ14の移動方向とは反対方向の力をベロー13に作用させることとなり、ストッパ14がブラケット12の上端部に当たるときの衝撃を予め小さくすることができる。
また、プロペラシャフト1の鉛直上方の位置においては、膜部19は上方に潰れ、ストッパ14はブラケット12の上端部に当たって上下方向に潰れる。このとき、緩衝用空隙25は上下方向に潰れることで衝撃を吸収する。すなわち、ストッパ14は、緩衝用空隙25があることで上下方向により柔軟となり、緩衝用空隙25がない場合よりも衝撃をより効果的に吸収する。
図8は、ストッパ40が膜状であり、プロペラシャフト1が上方に移動した場合の比較例を示す。この場合、プロペラシャフト1の鉛直下方の位置において、ベロー41は上下方向に引っ張られて伸びるものの、ストッパ40はほとんど変形しない。このため、ストッパ40はプロペラシャフト1の鉛直下方の位置におけるベロー41の変形や、プロペラシャフト1の移動にほとんど影響を及ぼすことはない。また、プロペラシャフト1の鉛直上方の位置において、ストッパ40は基端から座屈して潰れる。このため、ストッパ40の衝撃吸収効果はストッパ40の膜厚相当しかなく、本実施の形態のようにストッパ40が潰れるときの衝撃を効果的に吸収することはできない。
図7は、本実施の形態に係るプロペラシャフト1が図6のように上方に移動された状態からセンターベアリング2より後方部分を跳ね上げるように回動された場合を示す。この場合、図6においてブラケット12の上端部に当接されていたストッパ本体部23の先端部23aは、前方に移動されて膜部19に当接される。このとき、ストッパ本体部23の先端部23aは円弧状に形成されるため、膜部19の内面19aに擦れても膜部19が傷むことを防止又は抑制することができる。
また、プロペラシャフト1の鉛直下方の位置において、後側の鍔部24の内周面24aは後側の膜部19の内面19aにより強く押し付けられてプロペラシャフト1の回動を規制すると共に、後側の膜部19の変形(上方に向かう伸長)を抑制する。このとき、鍔部24の内周面24aは広い面積で後側の膜部19の内面19aに当接するため、後側の膜部19が傷むことは防止又は抑制される。
また、このように後側の鍔部24の内周面24aが後側の膜部19の内面19aに強く押し付けられることにより、その膜部19は引っ張られて硬くなる。このため、後側かつ上方の膜部19も引っ張られて硬くなり、その膜部19が潰れて下方に倒れ込むことが抑制される。これにより、後側かつ上方の膜部19がプロペラシャフト1等に当接して傷むことが防止又は抑制される。
また、プロペラシャフト1の鉛直上方の位置において、前側の鍔部24の内周面24aは、前側の膜部19の内面19aに当接される。これにより、前側の鍔部24は弾性的に変形し、プロペラシャフト1の回動を規制すると共に、前側の膜部19の変形を抑制する。
図9は、図8のようにプロペラシャフト1が上方に移動された状態からセンターベアリング42より後方部分を跳ね上げるように回動された場合を示す。この場合、プロペラシャフト1の鉛直下方の位置においてストッパ40はほとんど変形せず、ベロー41の変形に影響しない。
また、プロペラシャフト1の鉛直上方の位置において前側のストッパ40は、ベロー41の変形に応じて概ね元の形状に戻る。すなわち、前側のストッパ40は、プロペラシャフト1の回動にほとんど干渉しない。
また、プロペラシャフト1の鉛直上方の位置において後側のストッパ40は、ベロー41の変形に応じて概ね元の形状に戻る。すなわち、後側のストッパ40は、プロペラシャフト1の回動にほとんど干渉しない。このため、比較例に係るストッパ40は、プロペラシャフト1が所定角度を超えて回動したとき、本実施の形態のようにプロペラシャフト1の回動を規制することはできない。
そして、比較例に係るストッパ40は、いずれの位置においてもベロー41の変形に追従して変形する程度であるため、ベロー41の変形をほとんど抑制しない。このため、プロペラシャフト1が所定角度を超えて回動したとき、比較例に係るストッパ40は、本実施の形態に係るストッパ14のようにベロー13がプロペラシャフト1に当接することを防止又は抑制することはできない。
以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示は以下のような他の実施形態も可能である。
(1)ストッパ14は、第2嵌合筒部18aを介して間接的にラジアルベアリングに固定されるものとしたが、これに限るものではない。例えば、ストッパ14は、ラジアルベアリング9とストッパ14との間に更に他の部材が介在された状態でラジアルベアリング9に固定されてもよい。また、ストッパ14は、ラジアルベアリング9との間に第2嵌合筒部18aを介在させることなくラジアルベアリング9に直接的に固定されてもよい。すなわち、ストッパ14は、ラジアルベアリング9に対して直接的又は間接的に固定されればよい。
(2)ストッパ14は、ブラケット12に対して直接的又は間接的に固定されるものであってもよい。この場合、図11に示すように、ストッパ14は、ブラケット12の内周面12aに直接的に嵌合固定されるとよい。
また、第1嵌合材17の内周面17cがベロー13間の空間S内で露出される場合、ストッパ14は第1嵌合材17の内周面17cに固定されてもよい。すなわち、ストッパ14は、第1嵌合材17を介してブラケット12に間接的に固定されてもよい。
(3)リブ27は、周方向に隣接する緩衝用空隙25間に形成されるものとしたが、図12に示すように、緩衝用空隙46を前後に仕切るリブ45を形成してもよい。
(4)緩衝用空隙25は、スリット状に形成されるものとしたが、他の形状に形成されてもよい。緩衝用空隙25は、例えば球形であってもよく、スポンジの如く多孔状に形成されてもよい。
前述の各実施形態の構成は、特に矛盾が無い限り、部分的にまたは全体的に組み合わせることが可能である。本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
1 プロペラシャフト
2 センターベアリング
3 第1ユニバーサルジョイント
4 主シャフト部
5 出力軸
5a 小径部
5b 大径部
5c 段部
5d 雄ネジ部
6 第2ユニバーサルジョイント
6a 入力軸
6b 第1ヨーク
6c スパイダ
6d 第2ヨーク
6e 出力軸
7 主シャフト部
8 第3ユニバーサルジョイント
9 ラジアルベアリング
10 インナーレース
10a 前端面
10b 後端面
11 ナット
12 ブラケット
12a 内周面
13 ベロー
14 ストッパ
15 アウターレース
17 第1嵌合材
17a 第1嵌合筒部
17b 第1フランジ部
17c 内周面
18 第2嵌合材
18a 第2嵌合筒部
18b 第2フランジ部
18c 外筒部
18d 爪部
19 膜部
19a 内面
22 第3嵌合筒部
23 ストッパ本体部
23a 先端部
24 鍔部
24a 内周面
25 緩衝用空隙
26 切欠
27 リブ
40 ストッパ
41 ベロー
42 センターベアリング
45 リブ
46 緩衝用空隙
DIFF ディファレンシャルギア
S 空間
T/M トランスミッション

Claims (9)

  1. 固定系に取り付けられる筒状のブラケットと、
    前記ブラケット内に配置され動力伝達シャフトに同軸に設けられるラジアルベアリングと、
    前記ブラケット及び前記ラジアルベアリング間に前記ラジアルベアリングの軸方向に離間して設けられる一対のベローと、
    前記ベロー間に配設され前記ブラケットに対する前記ラジアルベアリングの移動を規制するストッパとを備え、
    前記ベローは、前記ラジアルベアリングの径方向における中間部が軸方向外方に膨らむ膜部を備え、
    前記ストッパは、前記ラジアルベアリング又は前記ブラケットに対して直接的又は間接的に固定されると共に径方向に突起して形成され、
    前記ストッパには、前記ラジアルベアリングの軸方向の一方又は両方に延出する鍔部が形成され、
    前記ストッパには、径方向の衝撃を吸収する緩衝用空隙が形成された
    ことを特徴とするセンターベアリング。
  2. 前記鍔部よりも先端側のストッパに前記緩衝用空隙が形成された
    請求項1に記載のセンターベアリング。
  3. 前記緩衝用空隙は、前記ストッパに前記ラジアルベアリングの軸方向に貫通して形成された
    請求項1又は2に記載のセンターベアリング。
  4. 前記緩衝用空隙は、周方向に複数形成され、周方向に隣り合う前記緩衝用空隙間には、リブが形成された
    請求項1から3のいずれか一項に記載のセンターベアリング。
  5. 前記鍔部は、断面半楕円状又はV字状に形成された
    請求項1から4のいずれか一項に記載のセンターベアリング。
  6. 前記鍔部は、前記ベローの内面に近接して配置された
    請求項1から5のいずれか一項に記載のセンターベアリング。
  7. 前記ストッパは、前記ラジアルベアリングの周方向に延びて形成された
    請求項1から6のいずれか一項に記載のセンターベアリング。
  8. 前記ストッパの先端部は曲面状に形成された
    請求項1から7のいずれか一項に記載のセンターベアリング。
  9. 前記ストッパは、前記ブラケット及び前記ベローとは別体に形成された
    請求項1から8のいずれか一項に記載のセンターベアリング。
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