JPH11287255A

JPH11287255A - 自動調心型クラッチレリーズ軸受装置

Info

Publication number: JPH11287255A
Application number: JP9020098A
Authority: JP
Inventors: Motoharu Niki; 基晴仁木
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1998-04-02
Filing date: 1998-04-02
Publication date: 1999-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】耐久性向上等【解決手段】玉軸受３は、クラッチ装置のダイヤフラ
ムスプリング（３５）に接触する外向きの鍔部３ａ１を
一端に一体に有する鋼板プレス製の内輪３ａ、及び、内
向きのフランジ部３ｂ１を他端に一体に有する鋼板プレ
ス製の外輪３ｂを備えている。内輪３ａは、酸素含有量
２０ｐｐｍ以下の特殊みがき帯鋼板素材からプレス加工
→熱処理→軌道面３ａ２等の研削加工という工程を経て
製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動調心型クラッ
チレリーズ軸受装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に概念的に示すように、自動車のク
ラッチ解放機構において、クラッチレリーズ軸受装置Ａ
は、マニアルミッション自動車のエンジン（出力軸３
９）とトランスミッション３２との間に配置され、クラ
ッチペダル（図示省略）の操作と連動して作動するレリ
ーズフォーク３４に押圧されて、フロントカバー３３上
をエンジン側に軸方向摺動し、エンジンの回転力がトラ
ンスミッション３２に伝達されるのを一時遮断する機能
を有する。

【０００３】上記のようなクラッチレリーズ軸受装置Ａ
は、例えば、フロントカバー３３上を摺動するスリーブ
と、スリーブに外挿された玉軸受と、スリーブの外周か
ら外径方向に延び、その一面に玉軸受の外輪が半径方向
摺動自在に当接し、その他面にレリーズフォークが当接
する側板と、玉軸受の外輪を側板の一面に弾性的に押圧
して保持する弾性手段とを主体として構成される。

【０００４】クラッチペダルを踏み込むと、レリーズフ
ォーク３４が同図で反時計方向に揺動し、側板の他面に
当接してクラッチレリーズ軸受Ａをエンジン側に軸方向
に押圧摺動させる。それによって、玉軸受の内輪がクラ
ッチ装置のダイヤフラムスプリング３５に当接し、さら
に、ダイヤフラムスプリング３５の撓みによって、クラ
ッチディスク３６をフライホイール３７に押圧している
プレシャープレート３８がクラッチディスク３６から離
れて、エンジンの出力軸３９の回転力がトランスミッシ
ョン３２から一時的に切り離される。

【０００５】また、エンジン側の軸心とトランスミッシ
ョン側の軸心との間にずれがあった場合、クラッチレリ
ーズ軸受装置Ａの玉軸受がそのずれ量に応じて半径方向
に摺動移動することにより、その心ずれが自動的に調心
される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
なクラッチレリーズ軸受装置のより一層の軽量・コンパ
クト化、低コスト化、耐久性向上を図ることを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、クラッチ装置の回転部材に接触する外向
きの鍔部が一端に設けられた鋼板プレス製の内輪、及
び、内向きのフランジ部が他端に設けられた鋼板プレス
製の外輪を有する玉軸受と、玉軸受の内方に挿入される
樹脂製のスリーブと、スリーブの外周から外径方向に延
び、その一面に玉軸受の外輪が半径方向摺動自在に当接
し、その他面にレリーズフォークが当接する鋼板プレス
製の側板と、玉軸受の外輪を側板の一面に弾性的に押圧
して保持する弾性手段とを備え、玉軸受の内輪及び外輪
のうち少なくとも内輪の素材が酸素含有量２０ｐｐｍ以
下の特殊みがき帯鋼板である構成を提供する。

【０００８】ここで、「特殊みがき帯鋼」はＪＩＳ規格
に規定されたもので、例えば、ニッケルクロム鋼（ＳＮ
Ｃ）、ニッケルクロムモリブデン鋼（ＳＮＣＭ）、クロ
ム鋼（ＳＣｒ）、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ）等が含
まれる。これらの中で、ニッケルクロム鋼（ＳＮＣ）、
ニッケルクロムモリブデン鋼（ＳＮＣＭ）は、過剰浸炭
を起こしにくく、機械的性質にも優れた材料であるが、
合金元素として高価なニッケルＮｉを含んでいるため、
コスト的な面で難がある。クラッチレリーズ軸受装置の
玉軸受の内輪や外輪に必要とされる機械的特性を考慮す
ると、ＳＮＣ鋼、ＳＮＣＭ鋼では過剰品質の感があり、
コスト面での釣り合いがとれない。これに対して、クロ
ムモリブデン鋼（ＳＣＭ）は、過剰浸炭を起こしにく
く、焼入れ性が良く、しかも、ＳＮＣ鋼、ＳＮＣＭ鋼に
比べると比較的安価である。また、クラッチレリーズ軸
受装置の玉軸受の内輪や外輪として要求される機械的特
性も十分満足できる。このような理由から、内輪や外輪
の材質としてクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ）を用いるの
が好ましい。クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ）は、含有炭
素量によってＳＣＭ４１５、ＳＣＭ４１８、ＳＣＭ４２
０、ＳＣＭ４２１、ＳＣＭ８２２がある。また、クロム
モリブデン鋼（ＳＣＭ）に比べて多少焼入れ作業が難し
くなるが、クロム鋼（ＳＣｒ）も機械的特性に優れ、比
較的安価な材料であるので好ましい。クロム鋼（ＳＣ
ｒ）は炭素含有量によってＳＣｒ４１５、ＳＣｒ４２
０、ＳＣｒ４３０、ＳＣｒ４３５、ＳＣｒ４４０、ＳＣ
ｒ４４５がある。

【０００９】上記のような特殊みがき帯鋼板素材の酸素
含有量を２０ｐｐｍ以下としたのは次の理由による。玉
軸受の各部品に作用する応力は、軸受に外部荷重が加わ
ったときに生じるヘルツ接触応力の他、高速回転時の遠
心力のような機械的応力や熱応力等によってもたらされ
る。軌道輪にヘルツ応力が加わったときの材料内部に生
じる応力に対して、軌道輪材料は静的・動的な強度と最
大限のじん性が要求され、これらに対する最適化は上記
のような材料の選択、さらには熱処理によって達成する
ことができる。しかしながら、軌道輪、特に軌道面の疲
れ特性に対しては、材料の選択、熱処理による対応だけ
では不充分で、材料の清浄度が重要な要素をもってい
る。材料の清浄度を低下させる不純物元素のうち、Ｐ、
Ｓｉ、Ｓなど、含有量がＪＩＳ規格で定められているも
のはそれに従うが、そうでないものについては個別的な
対策が必要である。特に、酸素（Ｏ₂）は鋼中において
Ｆｅとほとんど固溶せず、ＳｉＯ₂やＡｌ₂Ｏ₃などの
非金属介在物の形で存在する。そして、この非金属介在
物から疲れ現象が始まって亀裂が進行し、最終的には大
きな表面剥離（フレーキング）となって転がり疲労寿命
に至る。したがって、軌道輪の転がり疲労寿命を向上さ
せる上で、酸素含有量は可及的に小さいほうが好まし
い。その一方で、酸素含有量を小さくすることは素材の
コスト面に影響するので、素材コストとの兼ね合いを勘
案して酸素含有量を決定することが重要である。

【００１０】図４は、特殊みがき帯鋼としてのＳＣＭ４
２０材を用いて、酸素含有量（ｐｐｍ）と転がり疲労寿
命（ｈｏｕｒ）との関係を求めたものである。試験は、
種々の酸素含有量をもつＳＣＭ４２０鋼板からプレス加
工によって玉軸受の内・外輪を製作し、表面硬化処理
（浸炭）を施し、軸受鋼（ＳＵＪ２）製のボールを組み
込んで、所定のスラスト荷重、回転数で回転させ、軌道
面にフレーキングが生じるまでの時間を測定したもので
ある。同図に示すように、転がり疲労寿命に至る時間は
酸素含有量（ｐｐｍ）が少ないほど長くなる傾向が見ら
れ、酸素含有量が２０ｐｐｍ、特に１５ｐｐｍの場合に
好ましい結果が得られた。したがって、内輪（及び外
輪）の素材として、酸素含有量２０ｐｐｍ以下、特に１
５ｐｐｍ以下の特殊みがき帯鋼板を使用するのが、軌道
輪の転がり疲労寿命を高める上で好ましい。また、軌道
輪の素材コストを抑制する上でも好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１２】図１は、図５に示す自動車のクラッチ解放
機構に組み込まれる自動調心型クラッチレリーズ軸受装
置Ａを示している。クラッチレリーズ軸受装置Ａは、マ
ニアルミッション自動車のエンジン（出力軸３９）とト
ランスミッション（３２）との間に配置され、レリーズ
フォーク（３４）の作動によってフロントカバー（３
３）上をエンジン側に軸方向摺動し、クラッチ装置のダ
イヤフラムスプリング（３５）に接触して、エンジンの
回転力がトランスミッション（３２）に伝達されるのを
一時遮断するものである。

【００１３】この実施形態のクラッチレリーズ軸受装置
Ａは、樹脂製のスリーブ１、スリーブ１と一体成形（イ
ンサート成形）された鋼板プレス製の側板２、スリーブ
１の外周１ａと側板２の一方の端面２ａとの間に配さ
れ、弾性手段例えば皿バネ４によって弾性保持された玉
軸受３を備えている。

【００１４】スリーブ１は、例えば炭素繊維を１０重量
％以上２５重量％以下の割合で配合したポリアミド樹脂
を射出成形して、同図に示すような略円筒形部材に成形
したものである。スリーブ１の内周１ｂは、フロントカ
バー（３３）に摺動自在に外挿される。スリーブ１の外
周１ａの一端側角部にはテーパ状の案内面１ａ１が形成
され、略中央部（他端側寄り）には外径側に突出したス
トッパ部１ａ２が形成され、他端部には側板２が一体に
突設される。案内面１ａ１は、後述する玉軸受３と皿バ
ネ４とのアッセンブリをスリーブ１の外周１ａに外挿す
る際に、皿バネ４の小径端を案内する機能をもつ。ま
た、ストッパ部１ａ２は、組立完了後の状態において、
皿バネ４の小径端と係合して、その位置ずれを防止する
機能をもつ。ストッパ部１ａ２は幅狭で、その一端側は
鈍角な傾斜壁、皿バネ４の小径端が係合する他端側は垂
直壁又はやや鋭角な傾斜壁である。一端側の傾斜壁は、
組み込みの際、皿バネ４の小径端を案内する機能をも
つ。また、他端側の壁面の最内径部と連続して、円周溝
があり、この円周溝の径は一端側の外周１ａよりもやや
小さい。

【００１５】側板２は鋼板プレス製の環体で、スリーブ
１の他端部外周に一体にインサート成形される。側板２
の一方の端面２ａには後述する玉軸受３の外輪３ｂのフ
ランジ部３ｂ１が半径方向摺動自在に当接し、他方の端
面側にはレリーズフォーク（３４）が当接する当接部２
ｂが例えば１８０度対向位置にそれぞれ配設される。こ
の実施形態の側板２は、冷間圧延鋼板例えばＳＰＣＣ鋼
板をプレス加工によって所定形状に成形した後、表面硬
化処理として浸炭窒化処理を施している。

【００１６】玉軸受３は、クラッチ装置のダイヤフラム
スプリング（３５）に接触する外向きの鍔部３ａ１を一
端に一体に有する鋼板プレス製の内輪３ａと、内向きの
フランジ部３ｂ１を他端に一体に有する鋼板プレス製の
外輪３ｂと、内輪３ａと外輪３ｂとの間に介在し、それ
ぞれの軌道面３ａ２、３ｂ２とアンギュラコンタクトす
る複数のボール３ｃと、ボール３ｃを円周所定間隔に保
持する保持器３ｄと、内輪３ａの外径面と外輪３ｂの内
径面との間を一端側において密封する第１シール部材３
ｅおよび他端側において密封する第２シール部材３ｆと
を備えている。第１シール部材３ｅは非接触形の弾性体
シールで、その外径側部分が外輪３ｂの一端側内径面に
圧入固定され、その内径側のリップ部が内輪３ａの一端
側外径面にラビリンス隙間を介して近接する。また、第
２シール部材３ｆは略コ字形断面を有する鋼板プレス製
のシールド板で、その外径側部分が外輪３ｂの他端側内
径面に圧入固定され、その内径側端部が内輪５ａの他端
側外径面にラビリンス隙間を介して近接する。尚、第１
シール部材、第２シール部材として、接触形シールを用
いてもよい。

【００１７】図３に示すように、内輪３ａの外径面に
は、軌道面３ａ２を挟んで一端側に第１シール部材３ｅ
のリップ部が近接するシール面３ａ３、他端側にカウン
タボア３ａ５、第２シール部材３ｆの内径側端部が近接
するシール面３ａ４がそれぞれ設けられる。シール面３
ａ３は軌道面３ａ２の一端側の肩部と連続し、シール面
３ａ４は軌道面３ａ２の他端側のカウンタボア３ａ５と
連続している。カウンタボア３ａ５の段差δ１（軌道面
３ａ２の溝底半径とカウンタボア３ａ５の半径との寸法
差）は、例えば軸受ラジアルすきま程度の値に設定され
る。

【００１８】上記のような内輪３ａは、例えば、酸素含
有量２０ｐｐｍ以下の特殊みがき帯鋼板素材からプレス
加工→熱処理→軌道面３ａ２、カウンタボア３ａ５、シ
ール面３ａ４の研削加工という工程を経て製造される。
この実施形態では、内輪３ａの素材として、酸素含有量
１５ｐｐｍ以下のＳＣＭ４１５Ｍ鋼板を用いている。

【００１９】内輪３ａの軌道面３ａ２、カウンタボア３
ａ５、シール面３ａ４の研削加工はそれぞれ別個に行な
っても良いが、所定形状の研削砥石を用いて、軌道面３
ａ２とカウンタボア３ａ５、さらにはシール面３ａ４を
同時研削すると、工程の簡略化につながり、また、同軸
度および段差δ１の寸法精度を確保する上で有利であ
る。尚、シール面３ａ３を軌道面３ａ２等と同時研削す
ることも可能である。

【００２０】図２に示すように、外輪３ｂの内径面に
は、軌道面３ｂ２を挟んで一端側にカウンタボア３ｂ
５、第１シール部材３ｅの外径側部分が圧入されるシー
ル圧入部３ｂ３、他端側に第２シール部材３ｆの外径側
部分が圧入されるシール圧入部３ｂ４がそれぞれ設けら
れる。外輪３ｂの幅寸法はＢである。シール圧入部３ｂ
３は軌道面３ｂ２の一端側のカウンタボア３ｂ５と連続
し、シール圧入部３ｂ４は軌道面３ｂ２の他端側の肩部
と連続している。カウンタボア３ｂ５の段差（軌道面３
ｂ２の溝底半径とカウンタボア３ｂ５の半径との寸法
差）δ２も、段差δ１と同様に、例えば軸受ラジアルす
きま程度の値に設定される。外輪３ｂの材質、製造方法
については、上述した内輪３ａに準ずる。例えば、外輪
３ｂの素材として、酸素含有量１５ｐｐｍ以下のＳＣＭ
４１５Ｍ鋼板を用いることができる。

【００２１】弾性手段としての皿バネ４は略円錐筒状の
プレス成形品で、小径端から切欠き形成された複数の切
欠き部と、隣り合った切欠き部間に形成された複数の舌
片とを円周等配位置に備えている。各舌片の弾性変形に
応じて、皿バネ４の小径端部が縮拡径する。この実施形
態において、皿ばね４の外径側部分は外輪３ｂのフラン
ジ部３ｂ１の内面と第２シール部材３ｆとの間の空間部
に挿入されている。

【００２２】玉軸受３の組立に際しては、先ず、外輪３
ｂに、皿ばね４、第２シール部材３ｆ、ボール３および
保持器３ｄ、第１シール部材３ｅの順で組付け、次に、
その組付体を鍔部３ａ１とは反対の端面側から内輪３ａ
に外挿する。

【００２３】軸受装置Ａの組立に際しては、玉軸受３の
組立品と皿バネ４とのアッセンブリを、一端側からスリ
ーブ１の外周１ａに外挿し、玉軸受３の外輪３ｂのフラ
ンジ部３ｂ１が側板２の端面２ａに当接し、かつ、皿バ
ネ４の小径端部（舌片）がストッパ部１ａ２の他端側の
壁面に当接するまで推し進める。上記アッセンブリを推
し進めてゆく過程において、皿バネ４の小径端部（舌
片）は、先ずスリーブ１の一端側の案内面１ａ１に案内
されて外周１ａ上に乗り、次に外周１ａ上を滑りながら
ストッパ部１ａ２の一端側の傾斜壁に当接し、さらに、
その傾斜壁に案内されてストッパ部１ａ２の他端側に嵌
まり込む。

【００２４】上記のようにして、玉軸受３と皿バネ４と
のアッセンブリをスリーブ１の外周１ａに外挿すると、
図１に示すこの実施形態のクラッチレリーズ軸受装置が
完成する。スリーブ１の外周１ａと玉軸受３の内輪３ａ
の内径面との間には半径方向すきまＳ１があり、外輪３
ｂのフランジ部３ｂ１の内径とスリーブ１の外周１ａと
の間には半径方向すきまＳ２がある。半径方向すきまＳ
２は、半径方向すきまＳ１よりも小さい（Ｓ１〉Ｓ
２）。そして、スリーブ１のストッパ部１ａ２と外輪３
ｂのフランジ部３ｂ１の内側面との間に圧縮介在する皿
バネ４の付勢力によって、外輪３ｂのフランジ部３ｂ１
が側板２の端面２ａに弾性的に押圧され、これにより、
玉軸受３がスリーブ１の外周１ａと側板２の端面２ａと
の間に半径方向摺動自在に弾性保持される。玉軸受３
は、半径方向すきまＳ１およびＳ２の存在によって、ス
リーブ１および側板２に対して半径方向に調心移動が可
能であり、その調心移動量は小さい方の半径方向すきま
Ｓ２によって規制される。フロントカバー（３３）の軸
心と出力軸（３９）の軸心との間に組み込み上の誤差等
があり、ダイヤフラムスプリング（３５）の回転中心と
クラッチレリーズ軸受装置の回転中心とで心ずれが生じ
ても、玉軸受３がそのずれ量に応じて調心移動すること
によって、心ずれが自動的に調心される。また、玉軸受
３は所要量調心移動した後、皿バネ４の付勢力によっ
て、その位置に弾性保持され、エンジンの振動、衝撃等
を受けても位置ずれしない（いわゆる調心抗力を有す
る）。

【００２５】この実施形態において、玉軸受３の外輪３
ｂの幅寸法をＢ、クラッチ装置のダイヤフラムスプリン
グ（３５）と接触する内輪３ａの鍔部３ａ１の接触位置
の直径をφＴ、ボール３ｃのピッチ円直径をＰＣＤ、ボ
ール径（直径）をｄｗとして、Ｂ／ｄｗ≧２．７、か
つ、ＰＣＤ＜φＴに設定されている。ＰＣＤ＜φＴに設
定することにより、周速（ｄ_mｎ値＝ＰＣＤ×ｎ（ｍｍ
・ｒｐｍ）：ｎは軸受回転数｝を小さくし、軸受内部発
熱を低減して耐久性向上を図ると同時に、外径寸法のコ
ンパクト化を図ることができる。また、Ｂ／ｄｗ≧２．
７に設定することにより次のような効果を得ることがで
きる。まず、外輪３ｂのシール圧入部３ｂ３、シール圧
入部３ｂ４の幅寸法を確保することができるので、第１
シール部材３ｅ、第２シール部材３ｆの固定状態を安定
させ、良好なシール性を長期にわたって得ることができ
る。つぎに、軸受内部空間容積を確保することができる
ので、適切量のグリースを封入し、軸受内部発熱、グリ
ース寿命の低下を抑制して、良好な耐久性を確保するこ
とができる。同時に、内部部品の干渉を防止し、適正な
軸受機能を確保することができる。さらに、所要の特性
（弾性力、荷重−撓み特性等）をもった皿ばね４の配置
スペースを確保することができるので、良好な調心機
能、調心抗力を得ることができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、以下の効果を有する。

【００２７】（１）玉軸受の軌道輪を酸素含有量２０ｐ
ｐｍ以下の特殊みがき帯鋼板のプレス成形品としたの
で、軌道面の転がり疲労寿命が向上し、高い耐久性を有
する。

【００２８】（２）本発明の自動調心型クラッチレリー
ズ軸受装置は、部品点数が少なく、軽量・コンパクト、
低コストで、かつ、耐久性に優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係わるクラッチレリーズ軸受装置を
示す断面図である。

【図２】外輪の断面図である。

【図３】内輪の断面図である。

【図４】酸素含有量と転がり疲労寿命との関係を示す図
である。

【図５】自動車のクラッチ装置の周辺部を示す図であ
る。

【符号の説明】

１スリーブ２側板３玉軸受３ａ内輪３ａ１鍔部３ｂ外輪３ｂ１フランジ部３ｃボール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クラッチ装置の回転部材に接触する外向
きの鍔部が一端に設けられた鋼板プレス製の内輪、及
び、内向きのフランジ部が他端に設けられた鋼板プレス
製の外輪を有する玉軸受と、玉軸受の内方に挿入される樹脂製のスリーブと、スリーブの外周から外径方向に延び、その一面に玉軸受
の外輪が半径方向摺動自在に当接し、その他面にレリー
ズフォークが当接する鋼板プレス製の側板と、玉軸受の外輪を側板の一面に弾性的に押圧して保持する
弾性手段とを備え、上記玉軸受の内輪及び外輪のうち少なくとも内輪の素材
が酸素含有量２０ｐｐｍ以下の特殊みがき帯鋼板である
自動調心型クラッチレリーズ軸受装置。
【請求項２】クラッチ装置の回転部材に接触する外向
きの鍔部が一端に設けられた鋼板プレス製の内輪、及
び、側板の一面に半径方向摺動自在に当接する内向きの
フランジ部が他端に設けられた鋼板プレス製の外輪を備
え、上記内輪及び外輪のうち少なくとも内輪の素材が酸素含
有量２０ｐｐｍ以下の特殊みがき帯鋼板である自動調心
型クラッチレリーズ軸受装置用玉軸受。