JP7160631B2 - ボールベアリング、当該ベアリングを含んだクラッチスラストベアリングデバイス、および当該デバイスを含んだ駆動ラインシステム - Google Patents

Description

本発明はボールベアリング、および当該ベアリングを含んだクラッチスラストベアリングデバイスに関する。本発明は、当該デバイスを含んだ駆動ラインシステムにも関し、このシステムは、自動車の全輪駆動の駆動ラインシステムに設けられている。

自動車のための全輪駆動の駆動ラインシステムは、一般的に二次または後側駆動軸に連結された一次前側駆動軸を備えている。

四輪自動車の二輪のみが駆動輪として動作している場合、後側駆動軸および後輪を含んだ後部駆動システムは、前側駆動軸および前輪を含んだ前部駆動システムから接続解除され得る。さらに、自動車の運転モードに依存して、後輪の１つのみまたは両方を接続解除することが望まれ得る。

この目的のために、後部駆動システムに後部駆動モジュールを設けることが知られており、この後部駆動モジュールはクラッチスラストデバイスを含み、前側軸と後側軸との間に、および２つの車輪の間にトルクを分配している。クラッチスラストデバイスは、後部駆動システムを接続解除して、車輪を駆動ラインに非連結とすることも可能である。２つのクラッチを含み、各クラッチが駆動ラインから１つの後輪を接続解除することが可能な後部駆動モジュールも知られている。

そのような後部駆動モジュールは、オフロード能力および高いオンロード性能を備えた、特に効果的な安定性、効果的な動的運転性、および低い燃料消費も備えた自動車を可能にしている。

有利には、クラッチスラストデバイスは、周知の多板タイプのものであり、クラッチベアリングとハウジングとの間のキャビティ内に配置された軸方向可動ピストンを含み、ピストンキャビティは油圧流体源に接続され、油圧流体源は、キャビティ内に可変に加圧流体を提供して、このピストンを軸方向に移動させ得る。クラッチスラストデバイスは、クラッチベアリングに軸方向の予備荷重を与える弾性付勢部材をさらに含んでいる。このクラッチベアリングは、ピストンの動作によって軸方向に移動可能であり、そのとき連結部材を作動させて、プレートに係合させる。複数のニードルを備えたクラッチベアリングを使用することが知られている。

そのような後部駆動モジュールの性能のさらなる改善、特にモジュール内、特にクラッチベアリング内の摩擦トルクの制限によって、自動車の燃料消費をさらに低減させることが望まれている。

本発明の目的は、特に自動車の駆動ラインシステムの後部駆動モジュール内に使用するためのボールベアリングを提案することによって、これらの欠点を克服することであり、軸方向可動ピストンから弾性付勢部材への軸方向力の伝達を可能にして、摩擦トルクを減少させ、製造工程を容易に且つ低コストにすることである。

この目的のために、本発明は、固定内側リング、回転可能な外側リング、およびこれらのリングの間に形成された軌道チャンバ内に配置された一連のボールを備えたボールベアリングに関する。固定内側リングは、ボールのための内側軌道を形成した外側トロイド面のトロイド部と、このトロイド部から径方向外向きに延びた径方向部であって、この径方向部は、軸方向可動ピストンに対して接触することが可能な軸接触面を備えた、径方向部と、を備えている。回転可能な外側リングは、ボールのための外側軌道を形成した内側とロイド面のトロイド部を備えている。

本発明によれば、回転可能な外側リングは、折畳部をさらに備えている。折畳部は、トロイド部の外側から軸方向に延び、且つ外側軌道に対して軸方向に反対向きに、このトロイド部の外側面に向かって折り畳まれている。折畳部には、弾性付勢部材に対して接触することが可能な軸接触面を備えた自由端が設けられている。

有利であるが強制的ではない、本発明のさらなる態様によれば、そのようなボールベアリングは、以下の特徴の１つまたはいくつかを統合し得る。
・ ボールベアリングは、各ボールを受容した複数のポケットを備えた環状ケージをさらに備えている。
・ 回転可能な外側リングは、トロイド部の内側から径方向内向きに延びた径方向部をさらに備えている。
・ 折畳部は環状である。
・ 折畳部は不連続であり、且つ複数の折り畳まれた舌片を備え、これらの各々の舌片の自由端は、弾性付勢部材に対して接触することが可能な軸接触面を備えている。
・ 折畳部は、外側軌道に対して軸方向に反対向きに、トロイド部の外側面上に直接接触している。
・ 内側リングおよび外側リングは、鍛鋼から形成されている。

本発明は、クラッチスラストベアリングデバイスにも関し、このデバイスは、ハウジングと、前述の実施形態のいずれかによるボールベアリングと、に間のキャビティ内に配置された軸方向可動ピストンであって、ピストンキャビティは油圧流体源に接続されており、この油圧流体源は、加圧流体を可変にキャビティ内へと供給して、ピストンを軸方向に移動させる、軸方向可動ピストン、およびボールベアリングに軸方向の予備荷重を与えた弾性付勢部材であって、ボールベアリングは、ピストンの移動によって軸方向に移動することが可能であり、そのとき弾性付勢部材を圧縮して、連結部材を作動させて、プレートに係合させる、弾性付勢部材、を備えている。

有利には、弾性付勢部材は波形バネである。

本発明は、選択的に、少なくとも１つの車輪を駆動ラインシステムに接続または駆動ラインシステムから接続解除するための、本発明によるそのようなクラッチスラストベアリングデバイスを備えた、自動車の駆動ラインシステムにも関する。

有利には、駆動ラインシステムは、前側駆動軸および前輪を含んだ前部駆動システム、ならびに後側駆動軸、後部駆動モジュール、および後輪を含んだ後部駆動システムを備え、後部駆動モジュールには、本発明による、複数のクラッチスラストベアリングデバイスが直列に設けられ、各クラッチスラストベアリングデバイスは、後輪の１つを選択的に接続または接続解除することが可能である。

本発明は、本発明の目的を拘束することの無い、例示として添付された独特の図に応じて、ここに説明されている。

本発明によるボールベアリングを備えたクラッチスラストベアリングの軸方向断面を示した図である。

クラッチスラストベアリングデバイス１は、図示されていない自動車の駆動ラインシステム内に、有利に統合されている。クラッチスラストベアリングデバイス１は基本的に環状であり、中心軸と中心合わせされている。

クラッチスラストベアリングデバイス１は、固定ハウジング３、ボールベアリング４、および例えば波形バネのような、破線によって示された弾性付勢部材７を備え、これらの固定ハウジング３およびボールベアリング４は、キャビティ５を形成し、このキャビティ内に、軸方向可動ピストン６が配置されている。

ハウジング３は固定され、有利には駆動ラインシステムに設けられた後部駆動モジュールの一部である。ハウジングは、中心軸に中心合わせされた環状キャビティ５を備えている。キャビティ５は、２つの側壁８、９、および底面１０の間に形成され、このキャビティ５は、ボールベアリング４に対して軸方向に開放されている。

ピストン６は環状であり、中心軸に中心合わせされており、ハウジング３のキャビティ５内に配置されている。ピストン６は、キャビティ５の２つの側壁８、９の間に径方向に延びた略径方向の部分１１を備えている。有利には、ピストン６は、径方向の部分１１の内側ボアに設けられた内部シール手段１２をさらに備え、このシール手段には、キャビティ５の側壁８とスライドするように接触したシールリップが設けられている。ピストンは、径方向の部分１１の外側に設けられた外部シール手段１３も備え、このシール手段には、キャビティ５の側壁９とスライドするように接触したシールリップが設けられている。

ピストン６、側壁８および９、ならびに底面１０は、シールされたキャビティ１４を形成している。少なくとも１つのチャネル１５が、ハウジング３を通じて設けられ、これによりシールされたキャビティ１４を油圧流体源（図示略）と接続しており、流体源はシールされたキャビティ１４内に加圧流体を可変的に供給して、ピストン６を軸方向に移動させ得る。

本実施形態においては、ピストン６の略径方向の部分１１は、ボールベアリング４に適合された形状を備えている。それとは異なり、略径方向の部分１１は、他の任意の適切な形状を備え得る。

ボールベアリング４は環状であり、中心軸に中心合わせされている。ボールベアリング４は、ハウジング３のキャビティ５内に少なくとも部分的に配置され、ピストン６は、キャビティ５の底面１０とボールベアリング４との間に軸方向に挿入されている。キャビティ５の側壁８、９は、ボールベアリング４の側方誘導を可能にしている。

ボールベアリング４は、固定内側リング１６、回転可能な外側リング１７、およびリング１６と１７との間に形成された軌道チャンバ１９内に配置された、一連のボール１８を備えている。リング１６、１７の間に回転要素としてのボール１８が設けられたボールベアリング４は、ローラまたはニードルが設けられた他のタイプの回転ベアリングと比較して、摩擦トルクが減少されている。

固定内側リング１６は、ボール１８のための内側軌道を形成した外側トロイド面２１のトロイド部２０、およびこのトロイド部２０から径方向外向きに延びた径方向部２２を備えている。この径方向部２２は、軸方向可動ピストン６に対して接触した軸接触面２３を備えている。ボールベアリング４は、ピストン６の動作を、固定内側リング１６の軸接触面２３へと伝達することにより、軸方向に移動するように設定されている。

回転可能な外側リング１７は、ボール１８のための外側軌道を形成した内側トロイド面２５のトロイド部２４を備えている。

有利には、回転可能な外側リング１７は、トロイド部２４の内側から径方向外向きに延びた径方向部２６をさらに備えている。この径方向部２６は、軸接触面２７を備えている。

さらに、この接触面２７は突当面を形成し、ボールベアリング４の最大軸方向変位を限定している。回転可能な外側リング１７のそのような 径方向部２６は、ボールベアリング４のキャビティ５からの脱落の防止を可能にしており、そのときシールされたキャビティ１４の開口部には、加圧流体が提供されている。

本発明によれば、回転可能な外側リング１７は、折畳み部２８をさらに備えている。折畳部２８は、トロイド部２４の外側から軸方向に延びている。本実施形態においては、この部分２８は折り畳まれて、前述のトロイド部２４の外側面２９上に直接接触しており、外側軌道２５に対して軸方向に反対向きである。代替的に、その部分２８は外側面２９に向かって折り畳まれて、それらの間にクリアランスを残している。

折畳部２８には、弾性付勢部材７に対して接触する軸接触面３１を備えた自由端３０が設けられている。ピストン６の軸方向移動は、固定内側リング１６の軸接触面２３、ボール１８、および外側リング１７の折畳部２８の軸接触面３１の仲介により、弾性付勢部材７の圧縮へと引き続いて伝達されることが可能である。

本発明の一実施形態によれば、折畳部２８は環状である。代替的な実施形態によれば、折畳部は不連続であり、そこには複数の折り畳まれた舌片が設けられ、各舌片は、弾性付勢部材に対して接触する軸接触面を備えた端部を提供している。

有利には、内側リング１６および外側リング１７は、鍛鋼から形成されている。リング１６、１７は、有利に金属ブランクシートから打ち抜かれ、単純且つコスト効果の高い構成である。クラッチスラストベアリングデバイスは、接続および接続解除機能を確実にするための追加の要素または複雑な形状の要素を必要としていない。クラッチスラストベアリングデバイス１は、以下のように作動する。

ピストン６の軸方向移動はボールベアリング４に伝達され、後部駆動モジュールの駆動ラインシステムへの接続／接続解除は、シールされたチャンバ１４内への加圧流体の供給によって作動される。

加圧流体が、ハウジング３のチャネル１５を通じてシールされたチャンバ１４内に供給された場合、ピストン６はこの流体によって押される。ピストン６は、内側リング１６の接触面２３の仲介により、軸方向の前進をボールベアリング４に伝達する。外側リング１７の接触面２７は、プレート（図示略）に係合する連結部材（図示略）に作用して、一輪を自動車の駆動ラインシステムに接続する。弾性付勢部材７は、ボールベアリング４の軸方向の前進によって、すなわち外側リング１７の折畳部２８の接触面３１の仲介によって、軸方向に圧縮される。

加圧流体が、前述のシールされたチャンバ１４にもはや供給されなくなった場合、弾性付勢部材７は、折畳部２８の面３１を仲介することにより、ボールベアリング４を押して軸方向に後退させる。外側リング１７の接触面２７は、もはや連結部材に作用しなくなり、一輪を前述の駆動ラインシステムから接続解除する。ピストン６は、内側リング１６の接触面２３の仲介によって初期位置に押し戻され、シールされたチャンバ１４内の流体はチャネル１５を通じて除去される。

有利には、ボールベアリング４は、各ボール１８を受容した複数のポケットを備えた環状ケージ３２をさらに備えている。そのときボール１８は、周方向に均等に離間されて保持されている。

本発明の代表的且つ非限定的な例は、添付図を参照して、これまでに詳細に記述された。この詳細な記載は、単に本教示の好適な態様を実施するために、当業者にさらに詳細に教えることを目的としており、本発明の範囲を限定することを目的としていない。さらに、追加の特徴およびこれまでに開示された教示の各々は、他の特徴および教示とは別個に、または組み合わせて使用されて、改良されたボールベアリングを提供し得る。

さらに、前述した代替的な例の多様な特徴、ならびに以下の多様な独立および従属請求項は、本教示の有用な追加の実施形態を提供するために、特別に且つ明確に列挙されていない方法において組み合わせられ得る。

１ ・・・クラッチスラストベアリングデバイス
３ ・・・固定ハウジング
４ ・・・ボールベアリング
５ ・・・キャビティ
６ ・・・軸方向可動ピストン
７ ・・・弾性付勢部材
８、９ ・・・側壁
１０ ・・・底面
１１ ・・・径方向の部分
１２ ・・・内部シール手段
１３ ・・・外部シール手段
１４ ・・・シールされたキャビティ
１５ ・・・チャネル
１６ ・・・固定内側リング
１７ ・・・回転可能な外側リング
１８ ・・・ボール
１９ ・・・軌道チャンバ
２０、２４ ・・・トロイド部
２１ ・・・外側トロイド面
２２、２６ ・・・径方向部
２３、２７ ・・・軸接触面
２５ ・・・内側トロイド面
２８ ・・・折畳部
２９ ・・・外側面
３０ ・・・自由端
３１ ・・・軸接触面
３２ ・・・環状ケージ

Claims (9)

1. ボール（１８）の内側軌道を形成した外側トロイド面（２１）のトロイド部（２０）、および該トロイド部（２０）から径方向外向きに延びた径方向部（２２）であって、軸接触面（２３）を備えた前記径方向部（２２）が、軸方向可動ピストン（６）に対して接触することが可能である径方向部（２２）、を備えた固定内側リング（１６）と、
   ボール（１８）のための外側軌道を形成したトロイド面（２５）のトロイド部（２４）を備えた、回転可能な外側リング（１７）と、
   前記リング（１６、１７）間に形成された軌道チャンバ（１９）内に配置された一連のボール（１８）と、
   を備えたボールベアリング（４）であって、
   前記回転可能な外側リング（１７）は、前記トロイド部（２４）の外側から軸方向に延び、且つ前記外側軌道（２５）に対して軸方向に反対向きに、前記トロイド部（２４）の外側面（２９）に向かって折り畳まれた折畳部（２８）をさらに備え、該折畳部（２８）には、弾性付勢部材（７）に対して接触することが可能な軸接触面（３１）を備えた自由端（３０）が設けられている、ボールベアリング（４）。
2. 前記回転可能な外側リング（１７）は、前記トロイド部（２４）の内側から径方向内向きに延びた径方向部（２６）をさらに備えている、請求項１に記載のボールベアリング。
3. 前記折畳部（２８）は環状である、請求項１または請求項２に記載のボールベアリング。
4. 前記折畳部（２８）は不連続であり、且つ複数の折り畳まれた舌片を備え、各々の前記舌片の自由端（３０）は、前記弾性付勢部材（７）に対して接触することが可能な軸接触面（３１）を備えている、請求項１または請求項２に記載のボールベアリング。
5. 前記内側リング（１６）および前記外側リング（１７）は、鍛鋼から形成されている、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のボールベアリング。
6. ハウジング（３）と、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のボールベアリング（４）と、
   前記ハウジング（３）と前記ボールベアリング（４）との間のキャビティ（５）内に配置された軸方向可動ピストン（６）であって、前記ピストンキャビティ（５）は油圧流体源に接続されており、該油圧流体源は、加圧流体を可変に前記キャビティ（５）内へと供給して、前記ピストン（６）を軸方向に移動させ得る、軸方向可動ピストン（６）と、
   前記ボールベアリング（４）に軸方向の予備荷重を与えた弾性付勢部材（７）であって、前記ボールベアリング（４）は、前記ピストンの移動によって軸方向に移動することが可能であり、そのとき前記弾性付勢部材（７）を圧縮して、連結部材を作動させて、プレートに係合させる、弾性付勢部材（７）と、
   を備えている、クラッチスラストベアリングデバイス（１）。
7. 前記弾性付勢部材（７）は波形バネである、請求項６に記載のクラッチスラストベアリングデバイス。
8. 請求項６または請求項７に記載のクラッチスラストベアリングデバイス（１）を備えた、自動車の駆動ラインシステムであって、選択的に、少なくとも１つの車輪を前記駆動ラインシステムに接続または前記駆動ラインシステムから接続解除する、自動車の駆動ラインシステム。
9. 前側駆動軸および前輪を含んだ前部駆動システム、ならびに後側駆動軸、後部駆動モジュール、および後輪を含んだ後部駆動システムを備え、前記後部駆動モジュールには、請求項６または請求項７に記載の、複数のクラッチスラストベアリングデバイス（１）が直列に設けられ、各クラッチスラストベアリングデバイスは、前記後輪の１つを選択的に接続または接続解除することが可能である、請求項８に記載の駆動ラインシステム。

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