JP7079677B2

JP7079677B2 - 中間軸受装置

Info

Publication number: JP7079677B2
Application number: JP2018127600A
Authority: JP
Inventors: 大地近藤; 智善井筒
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2018-07-04
Filing date: 2018-07-04
Publication date: 2022-06-02
Anticipated expiration: 2038-07-04
Also published as: WO2020009160A1; JP2020008042A

Description

この発明は、車両の回転する車軸を車体に支持するための中間軸受装置に関するものである。

エンジンを搭載する自動車において、エンジンの駆動力を各車輪へと伝達するために、各種の駆動軸が配置される。これらの駆動軸は、その設置部位により、例えば、プロペラシャフト又はドライブシャフト等の種別に大別される。このうち、特に、プロペラシャフトは、フロントエンジン・リア駆動車（ＦＲ車）又は、四輪駆動車（４ＷＤ車）において使用される。

プロペラシャフトは、エンジンに接続された変速機から、左右の車輪間に配置されたデファレンシャル等の終減速機へとエンジンの駆動力を伝達する回転軸である。また、ドライブシャフトは、変速機又は終減速機から車輪へと駆動力を伝達する回転軸である。ここで、自動車の走行に伴って、変速機と終減速機との相対位置や、変速機又は終減速機と車輪との相対位置が変化する。この相対位置の変化により、変速機の出力軸とプロペラシャフトとの接続部や、プロペラシャフトと終減速機の入力軸との接続部、あるいは、変速機又は終減速機の出力軸とドライブシャフトとの接続部、ドライブシャフトと車輪との接続部等における軸交差角が変化する。このため、これらの接続部に、接続される部材同士の軸交差角が変化しても常に回転を伝達することができる等速ジョイントと、接続される部材同士の軸方向への伸縮を許容するスプライン結合部等を配置している。

一般に、プロペラシャフト又はドライブシャフト等の車軸は、中間軸受装置によって車体に対して回転自在に支持されている。例えば、図５に示すように、中間軸受装置１０は、車体側に固定されるハウジング２０と、ハウジング２０と車軸Ｓとの間に配置される玉軸受１とを備えている。

ここで、玉軸受１として、軸受の内部へ通じる軸方向端部の開口部に二重のシール構造を設けることにより、周辺に泥水が飛散するような過酷な環境下でも、玉軸受１のシール性を十分に確保できるようにしたものがある（特許文献１参照）。また、さらなる泥水の浸入防止対策として、例えば、図５に示すように、玉軸受１の軸方向端部に、シール９とスリンガ（じゃま板）６を設置した中間軸受装置１０もある。

実開平２－９３５７１号公報

図５の中間軸受装置１０では、スリンガ６は車軸Ｓに固定され、スリンガ６の外径側端部とハウジング２０との間に、ラビリンスシール構造を構成するラビリンス隙間２５が設定されている。このラビリンスシール構造によって、軸受の内部への泥水の浸入が防止されている。

しかし、ラビリンス隙間２５が小さいと、泥水がラビリンス隙間２５周辺に保持されることにより、玉軸受１の内部への泥水の浸入を助長させる場合がある。また、逆に、ラビリンス隙間２５が大きいと、シール効果が減少するという問題があるので、隙間を拡大するには限界がある。このため、ラビリンス隙間２５周辺には、泥水が保持されないようにすることが望ましい。

そこで、この発明は、車軸を車体に支持するための中間軸受装置において、周辺に異物が保持されるのを防止し、軸受の内部への泥水等の異物の侵入を更に防止することを課題とする。

上記の課題を解決するため、この発明は、車軸に装着される内輪と、ハウジングに固定される外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配置されるボールとを有する玉軸受と、前記車軸に取り付けられ前記ハウジングとの間にラビリンス隙間を形成して前記玉軸受の内部への異物の侵入を防止するスリンガと、を備え、前記ハウジングは、前記ラビリンス隙間の外径側縁よりも径方向外側に位置する異物滞留スペースを備える中間軸受装置を採用した。

ここで、前記ラビリンス隙間の外径側縁は、前記ハウジングの内周に設けた突条の内面である構成を採用することができる。

これらの各態様において、前記異物滞留スペースは、前記ハウジングに設けられ、前記ラビリンス隙間の外径側縁から径方向外側へ向かうにつれて軸方向外側へ傾斜するテーパ部によって形成されている構成を採用することができる。

また、前記異物滞留スペースは、前記ハウジングに設けられ、前記ラビリンス隙間の外径側縁から径方向外側へ伸びる側壁部と、前記側壁部の外径側端部から径方向外側へ向かうにつれて軸方向外側へ傾斜するテーパ部によって形成されている構成を採用することができる。

このとき、前記側壁部は、前記スリンガの軸方向外側の側面と面一である構成を採用することができる。

この発明は、車軸を車体に支持するための中間軸受装置において、周辺に泥水等の異物が保持されるのを防止し、軸受の内部への泥水等の異物の侵入を更に防止することができる。

この発明に係る中間軸受装置の使用例を示す縦断面図図１の側面図図１の要部拡大図中間軸受装置によって車軸を支持した車両の全体斜視図従来の中間軸受装置の使用例を示す縦断面図

この発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。この実施形態は、車軸Ｓを回転自在に支持する玉軸受１を備えた中間軸受装置１０である。この実施形態では、中間軸受装置１０が支持する車軸Ｓを、自動車のプロペラシャフト３３及びドライブシャフトとしている。

プロペラシャフト３３は、図４に示すように、自動車のエンジン３０に接続された変速機３１から、左右の後輪３７間に配置されたデファレンシャル３２へと、エンジン３０の駆動力を伝達する等速ジョイント軸である。このプロペラシャフト３３を、振動等を許容しつつ、自動車の車体３５側に回転自在に支持する手段として中間軸受装置１０が用いられている。中間軸受装置１０は、プロペラシャフト３３の軸方向中央に設けられる場合もあるし、プロペラシャフト３３の軸方向端部に近い部分に設けられる場合もある。

ドライブシャフトには、リアドライブシャフト３４ａとフロントドライブシャフト３４ｂ、及び、フロントドライブシャフト３４ｂに接続して用いられる中間ドライブシャフト３４ｃ等がある。ドライブシャフトは、変速機３１又はデファレンシャル３２から車輪３７、３９へ駆動力を伝達する等速ジョイント軸である。中間軸受装置１０は、フロントドライブシャフト３４ｂに連結される中間ドライブシャフト３４ｃを車体３５に回転自在に支持している。

この実施形態では、中間軸受装置１０によって支持する車軸Ｓをプロペラシャフト３３、及び、フロントドライブシャフト３４ｂに接続される中間ドライブシャフト３４ｃとしているが、中間軸受装置１０が支持する車軸Ｓは、例えば、フロントドライブシャフト３４ｂやリアドライブシャフト３４ａ、あるいは、それ以外の回転軸であってもよい。

上記のように、変速機３１又はデファレンシャル３２の出力軸と車軸Ｓとの接続部や、車軸Ｓとデファレンシャル３２の入力軸との接続部、あるいは、車軸Ｓと車輪３７、３９との接続部には、その接続部で接続される部材同士の軸交差角が変化しても常に回転を伝達することができる固定型等速ジョイント、摺動型等速ジョイント等の各種の等速ジョイントや、接続される部材同士の軸方向への伸縮を許容するスプライン結合部等が配置されている。このため、車軸Ｓは、中間軸受装置１０によって車体３５に対して回転自在に支持されつつ、自動車の走行等に伴って、車軸Ｓと車体３５とは随時相対移動を繰り返している状態である。

中間軸受装置１０が備える玉軸受１は、図１及び図２に示すように、車軸Ｓに装着される内輪２と、車体３５側に設けられるハウジング２０に固定される外輪３と、内輪２と外輪３との間に配置される複数のボール４と、そのボール４を保持する保持器５を備えたものである。また、玉軸受１は、内輪２と外輪３との間の開口部を閉じるシール９を、軸方向両端にそれぞれ備えている。この実施形態の玉軸受１は深溝玉軸受であり、等速ジョイント軸の車体３５への支持部に用いられるＣＶＪ（Constant Velocity Universal Joints）サポート軸受である。

玉軸受１の内輪２は、その外周面に内輪軌道面２ａを有し、外輪３はその内周面に内輪軌道面２ａに対向する外輪軌道面３ａを有している。また、内輪軌道面２ａと外輪軌道面３ａとの間にボール４が配置される。

外輪３は、車体３５のフレームに支持されるハウジング２０の内径面に圧入されて、そのハウジング２０に対して相対回転不能に固定されている。内輪２は、車軸Ｓの外周に圧入されて、その車軸Ｓに対して相対回転不能に固定されている。

内輪２と外輪３との間には潤滑剤としてグリースが封入され、そのグリースは、軸方向両側のシール９によって玉軸受１の内部に封止されている。また、玉軸受１の軸方向両側（シール９の軸方向外側）には、一対のスリンガ６が設けられている。

スリンガ６は略Ｌ字状の部材であり、車軸Ｓの外周に取り付けられる円筒状の基部６ａと、その基部６ａのうち玉軸受１側の端部から径方向外側へ伸びる立上り部６ｂとを備える。この実施形態では、基部６ａは車軸Ｓの外周に圧入されているが、スリンガ６と車軸Ｓとが周方向及び軸方向へ相対移動不能とするものであれば、他の固定構造を採用してもよい。

立上り部６ｂの外径端部６ｃは、図３に示すように、ハウジング２０の内面との間に、微小な隙間ｗ１であるラビリンス隙間２５を形成して、玉軸受１の内部への異物の侵入を防止するラビリンスシール構造を構成している。

また、スリンガ６の立上り部６ｂの軸方向内側の側面６ｅと、内輪２又は外輪３の端面との間には隙間が存在する。この実施形態でのラビリンスシール構造は、玉軸受１の外部から内部へと通じる空間の形態として、玉軸受１の外部からスリンガ６の外径端部６ｃ付近のラビリンス隙間２５を通って玉軸受１の内部側へ直進した後、外輪３の端面に突き当たって径方向内側へ屈曲する空間の形態となっている。

この実施形態では、スリンガ６は、金属製である。なお、スリンガ６の材質はこれに限らず、ゴム成形体、あるいは、ゴム成形体と金属板、プラスチック板、セラミック板等との複合体等であってもよい。

ハウジング２０は、スリンガ６よりも軸方向外側（玉軸受１の外部へ向く側）、すなわち、立上り部６ｂの軸方向外側の側面６ｄよりも軸方向外側の領域において、ラビリンス隙間２５の外径側縁２６よりも径方向外側に位置する異物滞留スペース２１を備えている。

異物滞留スペース２１は、図３に示すように、ラビリンス隙間２５の外径側縁２６よりも径方向外側の領域において、高さｗ２の範囲に亘る空間で構成されている。

異物滞留スペース２１を構成する空間は、ハウジング２０に設けられ、ラビリンス隙間２５の外径側縁２６から径方向外側へ伸びる側壁部２２と、側壁部２２の外径側端部から径方向外側へ向かうにつれて軸方向外側へ傾斜するテーパ部２３によって、その領域が形成されている。また、異物滞留スペース２１を構成する空間は、ハウジング２０の軸方向端面側において外部に開放されている。

このため、車軸Ｓ又は中間軸受装置１０付近に付着した泥水等は、スリンガ６の回転に伴う遠心力や重力によってラビリンス隙間２５の方へ移動するが、そのラビリンス隙間２５の外径側縁２６よりも径方向外側に、異物滞留スペース２１が存在することによって、ラビリンス隙間２５周辺への泥水等の滞留を防ぎ、泥水等はラビリンス隙間２５付近を通過してそのまま異物滞留スペース２１に至ることができる。これにより、ラビリンス隙間２５から玉軸受１の内部への泥水等の異物の侵入を防止できる。

異物滞留スペース２１の外径寄りの部分がテーパ部２３によって仕切られているので、泥水等は、特に、中間軸受装置１０の下部領域、すなわち、車軸Ｓよりも下方に位置する領域において、テーパ部２３の下り勾配に沿って速やかに異物滞留スペース２１外に案内される。

また、ラビリンス隙間２５の外径側縁２６とテーパ部２３との間に側壁部２２を介在させているので、車軸Ｓからスリンガ６に伝い流れた泥水を、その側壁部２２に沿って速やかに径方向外側へ移動させ、早期にラビリンス隙間２５から遠ざけることができる。

さらに、この実施形態では、側壁部２２の面方向は、スリンガ６の立上り部６ｂの軸方向外側の側面６ｄの面方向と一致しており、両者が面一であるので、泥水の径方向外側への移動がよりスムーズである。

ここで、図３に示すように、軸方向両側に位置するラビリンス隙間２５のうち、図中左側のラビリンス隙間２５の外径側縁２６は、ハウジング２０の内周に設けた突条７の円筒面状の内面となっている。また、図中右側のラビリンス隙間２５の外径側縁２６は、ハウジング２０の内径端部８の内面となっている。

ラビリンス隙間２５の外径側縁２６を、ハウジング２０の内周に設けた突条７の内面とすることにより、その突条７の軸方向外側の端面を、異物滞留スペース２１の側壁部２２として利用できる。このため、側壁部２２をより高く設定しやすく、異物滞留スペース２１を構成する空間の容積を大きく確保しやすい。

なお、この実施形態では、軸受の内部へと通じる軸方向両側の開口部のうち、一方の開口部では、ラビリンス隙間２５に臨む突条７を設け、他方の開口部では、ラビリンス隙間２５に臨む突条７を設けていないが、この態様以外にも、例えば、両方の開口部において、ラビリンス隙間２５に臨む突条７を設けたり、あるいは、逆に、いずれの側の開口部にも突条７を設けない態様も採用可能である。

また、泥水等の円滑な移動が確保できる場合は、異物滞留スペース２１の側壁部２２を省略してもよい。すなわち、異物滞留スペース２１を構成する空間が、ラビリンス隙間２５の外径側縁２６から径方向外側へ向かうにつれて軸方向外側へ傾斜するテーパ部２３によって、その領域が形成されている態様を採用することもできる。

上記の実施形態では、スリンガ６を、玉軸受１の軸方向両側に配置しているが、スリンガ６を玉軸受１の軸方向一方にのみ備えた態様においても、そのスリンガ６を設けた側のラビリンス隙間２５に対応して、この発明の異物滞留スペース２１の構成を適用できる。

１玉軸受
２内輪
３外輪
４ボール
６スリンガ
６ｄ側面
７突条
１０中間軸受装置
２０ハウジング
２１異物滞留スペース
２２側壁部
２３テーパ部
２５ラビリンス隙間
２６外径側縁
Ｓ車軸

Claims

車軸（Ｓ）に装着される内輪（２）と、ハウジング（２０）に固定される外輪（３）と、前記内輪（２）と前記外輪（３）との間に配置されるボール（４）とを有する玉軸受（１）と、
前記車軸（Ｓ）に取り付けられ前記ハウジング（２０）との間にラビリンス隙間（２５）を形成して前記玉軸受（１）の内部への異物の侵入を防止するスリンガ（６）と、
を備え、
前記ハウジング（２０）は、前記ラビリンス隙間（２５）の外径側縁（２６）よりも径方向外側に位置する異物滞留スペース（２１）を備え、
前記異物滞留スペース（２１）は、前記ハウジング（２０）に設けられ、前記ラビリンス隙間（２５）の外径側縁（２６）から径方向外側へ伸びる側壁部（２２）と、前記側壁部（２２）の外径側端部から径方向外側へ向かうにつれて軸方向外側へ傾斜するテーパ部（２３）によって形成されており、
前記スリンガ（６）は、前記車軸（Ｓ）の外周に取り付けられる円筒状の基部（６ａ）と、前記基部（６ａ）の前記玉軸受（１）側の端部から径方向外側へ伸びる立上り部（６ｂ）を備え、前記側壁部（２２）は、前記立上り部（６ｂ）の軸方向外側の側面（６ｄ）と面一である中間軸受装置。
前記ラビリンス隙間（２５）の外径側縁（２６）は、前記ハウジング（２０）の内周に設けた突条（７）の内面である請求項１に記載の中間軸受装置。
前記異物滞留スペース（２１）は、前記ハウジング（２０）に設けられ、前記ラビリンス隙間（２５）の外径側縁（２６）から径方向外側へ向かうにつれて軸方向外側へ傾斜するテーパ部（２３）によって形成されている請求項１又は２に記載の中間軸受装置。