JP6328388B2

JP6328388B2 - クラッチレリーズ軸受装置

Info

Publication number: JP6328388B2
Application number: JP2013156711A
Authority: JP
Inventors: 充浩中山
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2018-05-23
Anticipated expiration: 2033-07-29
Also published as: US10107339B2; EP3029348A1; WO2015015976A1; CN105378319B; CN105378319A; JP2015025534A; US20160153505A1; EP3029348A4

Description

この発明は自動車のクラッチ機構におけるクラッチレリーズ軸受装置に関する。

自動車のクラッチ機構は、エンジンとトランスミッションとの間にあって、エンジンの出力をトランスミッション以降の駆動系に伝えたり切り離したりする働きをする。マニュアルトランスミッション（ＭＴ）の場合、エンジン側にフライホイール、トランスミッション側にプレッシャプレートがあり、両者の間に摩擦材を貼り付けたクラッチディスクがある。ダイヤフラムスプリングのばね力でプレッシャプレートがクラッチディスクをフライホイールに押し付け、摩擦力が発生し、エンジンの動力が伝えられる。ダイヤフラムスプリングを押すと、クラッチディスクがフライホイールから離れてクラッチが切れる。この、クラッチを切るときにダイヤフラムスプリングを押す働きをするのがクラッチレリーズ軸受装置である。

図７を参照すると、符号Ａで概括的に指してあるクラッチレリーズ軸受装置は、クラッチペダル（図示省略）と連動するレリーズフォーク３２によって、フロントカバー３４上をスライドさせられる。フロントカバー３４はトランスミッションのクラッチケース３６に取り付けてあり、内部をトランスミッションのインプットシャフト３８が貫通している。常時は、クラッチレリーズ軸受装置Ａがダイヤフラムスプリング４０から離れており、ダイヤフラムスプリング４０の作用でプレッシャプレート４２がクラッチディスク４４をフライホイール４６に押し付けてクラッチが入った状態にある。そして、クラッチペダルを踏み込むと、レリーズフォーク３２が図７の反時計方向に揺動し、クラッチレリーズ軸受装置Ａをダイヤフラムスプリング４０に押し付ける。これにより、ダイヤフラムスプリング４０が撓み、プレッシャプレート４２がクラッチディスク４４から離れて、クラッチが切れる。

クラッチレリーズ軸受装置Ａは、主として、フロントカバー３４上を軸方向にスライドするスリーブと、スリーブの外周に取り付けた玉軸受と、玉軸受の外輪とスリーブを一体的に保持するカバーと、外輪とカバーとの間に介在させた弾性部材とで構成される。カバーにはレリーズフォーク３２を引っ掛けるための部分が設けてある。そして、レリーズフォーク３２でクラッチレリーズ玉軸受装置Ａをダイヤフラムスプリング４０側へ移動させると、玉軸受の内輪がダイヤフラムスプリング４０に押し付けられてダイヤフラムスプリング４０とともに回転する（内輪回転式）。

特許文献１には、玉軸受の内輪に別体の接触部材を圧入し、この接触部材をダイヤフラムスプリングと接触させるようにしたクラッチレリーズ軸受装置が記載されている。特許文献２には、玉軸受の内輪と接触部材を鋼板で一体的に形成したクラッチレリーズ軸受装置が記載されている。そして、いずれも、接触部材とダイヤフラムスプリングとの接触位置は、内輪外径よりもさらに外径側にある。

特開平０２−１４６３１７号公報特開２０１０−１５６４４６号公報

鋼板製の接触部材の場合、鋼板は剛性が低いため、接触部材の破損が問題となる。また、ダイヤフラムスプリングとの接触位置が内輪外径よりも外径側であると、ダイヤフラムスプリングから内輪に加わる荷重によって内輪を傾かせる向きの力が発生し、接触状態が不安定となる。接触状態が不安定になると、異音発生の原因となりやすく、しかも、接触面積が増えると異音の発生を助長することとなる。さらに、特許文献２のように、プレス成形した鋼板のみの内輪では、接触部分の倒れなどにより、軸受のシール性の低下を招くおそれがある。

この発明の主要な目的は上記問題点を除去することにあり、具体的には、接触部材の破損防止、異音の防止、シール性の維持を図ったクラッチレリーズ玉軸受を提供することにある。

この発明は、接触部材を鋼材製とし、かつ、ダイヤフラムスプリングとの接触位置の半径方向位置を内輪の内径の延長線と外径の延長線との間とすることによって課題を解決した。
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、玉軸受と、ダイヤフラムスプリングと接触するための接触部材と、前記玉軸受の外輪を保持するカバーと、前記カバーの折り曲げ部と前記外輪の端面との間に介在させた弾性部材を有し、前記玉軸受は、外周に軌道を有する内輪と、内周に軌道を有する前記外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介在させた玉と、前記玉を円周方向で所定間隔に保持する保持器と、前記内輪と前記外輪との間の空間を密封するための密封装置を有し、前記接触部材は、前記内輪とは別体で形成された鋼材製で、前記鋼材から加工された肉厚を有する全体外観がほぼ円筒形状をなし、円筒部と、前記円筒部の一方の端部に形成した突出部を有し、前記円筒部を前記内輪の内周に圧入し、前記突出部を前記内輪の端面に当てて軸方向に位置決めし、前記突出部は、前記内輪の端面より外側に突出し前記ダイヤフラムと接触する端部を有し、この端部の縦断面が凸円弧状に形成され、前記肉厚を有する前記突出部の外径を前記円筒部の外径よりも大きく、かつ、前記内輪の外径よりも小さく形成することにより、前記突出部の軸方向の一方の前記端部と前記内輪の端面に当てて軸方向の位置決めをする他方の面とを前記肉厚の範囲内に配置し、前記突出部と前記ダイヤフラムスプリングとの接触位置を前記内輪の内径および外径の延長線間に配置した内輪回転式のクラッチレリーズ軸受装置である。

接触部材２０とダイヤフラムスプリング４０との接触位置Ｃを内輪１２の内径Ｄ₁の延長線と外径Ｄ₂の延長線との間に配置したことにより、内輪１２を傾かせる力が働かなくなるため、ダイヤフラムスプリング４０との接触状態が安定する。その結果、密封装置に無理な力が加わらなくなり、安定したシール性が維持される。また、接触部材２０の、断面が凸円弧状の突出部２０ｂでダイヤフラムスプリング４０と接触させるようにしたことにより、縦断面で見て直線と凸円弧との接触となることから、接触面積が小さくなり、異音の発生を抑制ないし防止することができる。

上述のとおり、この発明によれば、接触部材の破損防止、異音の防止、シール性の維持を図ったクラッチレリーズ玉軸受を提供することができる。とくに、接触部材２０とダイヤフラムスプリング４０との接触位置Ｃが、内輪１２の肉厚を軸方向に延長した幅内にあり、かつ、玉１６の中心Ｏ_Bよりも玉軸受１０の内径側に位置するため、ダイヤフラムスプリング４０から受ける荷重に起因する内輪の動きが安定したものとなり、したがって、シール性を維持しながら接触状態を安定させることが可能になる。

実施例を示すクラッチレリーズ軸受装置の断面図である。図１における玉軸受の部分拡大図である。保持器の部分拡大断面図であって、（Ａ）は実施例、（Ｂ）は従来例を示し、（Ｃ）（Ｄ）はボール非接触部を設けた実施例を示す。冠形保持器の実施例であって、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は部分断面図、（Ｃ）は部分平面図、（Ｄ）は部分側面図である。変形例を示すクラッチレリーズ軸受装置の側面図である。変形例を示すクラッチレリーズ軸受装置の断面図である。クラッチレリーズ装置の断面図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。

図１に示すクラッチレリーズ軸受装置は、玉軸受１０と、接触部材２０と、カバー２８と、弾性部材３０で構成されている。
玉軸受１０は、内輪１２と、外輪１４と、玉１６と、保持器１８と、密封装置２２を主要な構成要素とし、内輪回転で使用するようになっている。すなわち、常時は、接触部材２０はダイヤフラムスプリング４０から離れており（クラッチがつながった状態）、クラッチを切るときは、エンジンのフライホイールとともに回転しているダイヤフラムスプリング４０に接触部材２０を押し付ける。すると、接触部材２０と内輪１２はダイヤフラムスプリング４０とともに回転する。

内輪１２は外周に軌道を有し、外輪１４は内周に軌道を有し、内輪１２の軌道と外輪１４の軌道との間に複数の玉１６が介在させてある。保持器１８は玉１６を円周方向で所定間隔に保持する役割を果たす。このような玉軸受１０の基本的構成に関する限り、標準の玉軸受と変わるところはなく、したがって、玉軸受１０として標準の玉軸受を使用することができる。たとえば、深溝玉軸受やアンギュラ玉軸受を採用することができる。

接触部材２０は全体外観がほぼ円筒形状で、円筒部２０ａと突出部２０ｂとからなる。円筒部２０ａは内輪１２の内周に圧入する。円筒部２０ａの軸方向の一方の端部に突出部２０ｂが形成してあり、突出部２０ｂは内輪１２の端面よりも外側に位置し、外径が内輪１２の内径よりも大きい。突出部２０ｂは内輪１２の端面に当てて軸方向の位置決めをする役割を果たす。接触部材２０の突出部２０ｂは、二点鎖線で示すダイヤフラムスプリング４０と接触させるためのものである。したがって、突出部２０ｂの位置について「軸方向の一方の端部」と言うときはダイヤフラムスプリング４０側（フロント側とも言う）の端部を意味する。

図示するように、接触部材２０の突出部２０ｂは端部の断面が凸円弧状である。符号Ｏ_Cは当該円弧の曲率中心を表し、符号Ｒは当該円弧の曲率半径を表している。ダイヤフラムスプリング４０との接触面積を減らし、接触位置を安定させ、異音の発生を抑制することに寄与する。曲率半径Ｒの具体例を挙げるならば、加工上の観点から、下限は１ｍｍ、好ましくは１．５ｍｍ、上限は３ｍｍとするのが好ましい。

図１では、接触部材２０とダイヤフラムスプリング４０との接触位置を符号Ｃで示してある。そして、その接触位置Ｃの軸受半径方向の位置は、内輪１２の内径Ｄ₁の延長線および外径Ｄ₂の延長線の間にある。これにより、ダイヤフラムスプリング４０から接触部材２０が受ける荷重を内輪１２の端面を介して受けることができる。

また、突出部２０ｂの円弧の曲率中心Ｏ_Cは、内輪１２の肉厚の範囲内すなわち内輪内径Ｄ₁と内輪外径Ｄ₂の間にある。これにより、接触部材２０がダイヤフラムスプリング４０から受ける荷重を玉１６の中心Ｏ_Bよりも内輪１２側すなわち軸受内径側で受けることになる。しかも、接触部材２０がダイヤフラムスプリング４０から受ける荷重を、内輪１２の肉厚の範囲内すなわち剛性の高い内輪端面で支持することになるため、強度上、好ましい。

接触部材２０は鋼材製で、旋削、研削の後、熱処理を施し、少なくとも突出部２０ｂの表面に硬化層を設けるのが好ましい。硬化層の硬さを例示するならば、ＨＲＣ５８〜ＨＲＣ６４が好ましい。また、少なくとも突出部２０ｂの表面に、硬化層に代えて、あるいは硬化層に加えて、固体潤滑被膜を設けてもよい。

すでに述べたように、接触部材２０とダイヤフラムスプリング４０の接触位置Ｃが安定し、シール性も向上するが、一層確実なシール性の維持のために、玉軸受１０の両側に密封装置２２を装着してもよい。密封装置２２は非接触式でも接触式でもよい。図１は非接触式の例である。すなわち、非接触シール２４の外周縁を外輪１４の内周面に形成した環状溝にはめ込み、非接触シール２４の内周縁と内輪１２に形成した環状溝の側壁との間でラビリンスを形成する。図２は接触式の例を示し、芯金２６ａと高摩耗ゴム２６ｂとからなる接触シール２６を用い、外周縁を外輪１４の環状溝にはめ込み、高摩耗ゴム２６ｂの内周縁を内輪１２の肩面に弾性的に接触させる。なお、図２は高摩耗ゴム２６ｂが弾性変形する前の初期状態を示している。高摩耗ゴムとは、摩耗を生じやすくしたゴム材であるが、ゴムに限らず、合成樹脂や固体潤滑剤、不織布、軟鋼等を採用することもできる（特開２０１０−１９２９６号公報参照）。

さらに、図６に示すように、カバー２８のフロント側の折り返し部２８ｂを内径側に延長して、その延長部２８ｃの内周縁と接触部材２０の突出部２０ｂの外周面との間でラビリンスを形成させるようにしてもよい。これにより、内側の密封装置２２（接触シール２６または非接触シール２４）と合わせて内外二重のシール構造が得られる。クラッチレリーズ軸受装置Ａの雰囲気は、接触部材２０がダイヤフラムスプリング４０と接触することから、また、接触部材２０がフロントカバー（図７参照）上をしゅう動することから、摩耗粉が発生しやすい。さらに、自動車の走行時や洗浄時に、路面や車体下方から水の飛散を受けることがある。このため、上述のように二重シール構造にすれば耐塵性、耐水性の向上が図れるため有利である。

図面に例示した実施例を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、特許請求の範囲に悖ることなく種々の改変を加えて実施をすることができる。たとえば、保持器１８は鋼製の保持器のほか樹脂製の冠形保持器を使用してもよい。

図３は低トルクタイプの樹脂製冠形保持器の例で、従来の技術と実施例を対比して示す。
従来、玉１６のＰＣＤと保持器１８のポケット１８ｂのＰＣＤは図３（Ｂ）に示すように同心状とするのが一般的である。この場合、内径側、外径側ともに、ポケット１８ｂの端部と玉１６との間にすきまが形成されるため、玉１６に付着したグリースが保持器によって掻き取られる量は少なく、そのため玉１６のグリース付着量が多い。

これに対して、図３（Ａ）に示すように、玉１６のＰＣＤに対して保持器１８のポケット１８ｂのＰＣＤを小さくすることにより、玉１６をポケット１８ｂの外径側の端部で抱え込むようにすると、玉１６に付着したグリースを掻き取りやすくなり、玉１６へのグリースの付着量が少なくなる。逆に、外径側に対して内径側では玉１６との間のすきまが大きくなるため、グリースを掻き取りにくくなる。軸受の回転に伴う遠心力の作用で、グリースも内径側から外径側に移動する傾向にある。したがって、玉へのグリースの付着量を少なくするためには、玉１６に付着したグリースを外径側で掻き取ることが有効である。

また、低トルクタイプでは、図３（Ｃ）（Ｄ）に示すように、玉１６を収容するポケットの内壁面に玉非接触部を設けることもある。玉非接触部としては、ポケットの内壁面に形成した凹部（図３（Ｃ））や、ポケットの側壁を貫通するスリット（図３（Ｄ））の形態などがある。いずれの形態でも、ポケットの内壁面のうち玉と接触する領域の面積が減少するため、トルクが低下する。一つにはポケット内部を潤滑剤が通過する際の抵抗が減少するためであり、もう一つは玉とポケット内壁面との間に形成される油膜量が減少するためである。特開２００９−２９９８１３号公報に低トルクタイプの一例が記載されている。

図４は高速タイプの樹脂製冠形保持器の例である。採用できる樹脂の具体例としては、ＰＡ６６、ＰＡ４６、ＰＡ９Ｔ等のポリアミドを挙げることができる。樹脂製保持器は軽量であるという点で高速回転向きと言えるが、その反面、高速回転に伴う遠心力の作用で変形が生じるという問題がある。その対策を講じたのがこの高速タイプである。なお、その一例が特開２０１２−１６３１７２号公報に記載してある。

保持器１８は、環状の基部１８ａに、円周方向に等間隔にポケット１８ｂを形成したものである。各ポケット１８ｂは軸方向の一方に開口を有し、その開口の円周方向両側につの１８ｃが配置してある。図４（Ａ）および図４（Ｃ）から分かるように、一対のつの１８ｃの離間距離が開口の幅Ｗに相当する。図４（Ｂ）からよく分かるように、つの１８ｃの内周面は、つの１８ｃの先端にいくほど薄くなるように、斜めにカットした形状である。つまり、保持器１８の内周面は部分円すい面状である。符号Ｔ（図４（Ｄ））は保持器１８の半径方向の肉厚を表す。カットした部分に相当する分だけ保持器１８の質量が減少するため、高速回転に伴う遠心力に起因する保持器１８の変形が抑制される。

クラッチレリーズ軸受装置では、図１に示すように、外輪１４の外側にカバー２８が設けてある。カバー２８は円筒状部分２８ａと、円筒状部分２８ａの軸方向両端から半径方向内側に折り曲げた平板部分２８ｂとからなる。そして、フロント側すなわちダイヤフラムスプリング４０側の平板部分２８ｂと外輪１４の端面との間に波座金その他の弾性部材３０が介在させてある。この弾性部材３０の作用で、外輪１４は軸方向に保持され、かつ、半径方向には移動可能で、いわゆるフローティング状態である。その結果、自動調心作用が得られる。すなわち、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、そのずれ量に応じて玉軸受１０が半径方向に移動することにより、心ずれが自動的に調心される。

図５は、カバー２８を鋼板製とし、弾性部材３０を配置する側とは反対側の平板部分２８ｂに代えて、円周方向に等配した３以上の爪２８ｄを設け、爪２８ｄをかしめて固定するようにした例である。なお、弾性部材３０を配置する側では、カバー２８の平板部分２８ｂは全周にわたって半径方向内側に折り曲げてある。したがって、弾性部材３０を配置する側とは反対側について、全周にわたる平板部分２８ｂに代えて、軸方向に延びる複数の爪２８ｄを設けておき、内部に弾性部材３０と外輪１４を挿入した状態で、爪２８ｄをかしめて外輪１４の端面に当てることにより、三者の組み付け作業を容易に行なうことができる。

弾性部材３０として鋼板製の波座金を採用する場合、摩耗防止のため、カバー２８の弾性部材３０と接触する表面に固体潤滑被膜処理を施すのが好ましい。弾性部材３０としては、皿ばねや合成樹脂を採用することも可能である。この場合の合成樹脂はスラストを受ける一種のすべり軸受であって、一例としてＮＴＮ株式会社のベアリーＥＲ３２０１を挙げることができる。ベアリーＥＲ３２０１は、エラストマーをベースとし、弾性をもったふっ素樹脂系摺動材であって、その特性から「すべるゴム」と呼ばれることもある。

Ａクラッチレリーズ軸受装置
１０玉軸受
１２内輪
１４外輪
１６玉
１８保持器
２０接触部材
２０ａ円筒部
２０ｂ突出部
２２密封装置
２４非接触シール
２６接触シール
２６ａ芯金
２６ｂ
２８カバー
２８ａ円板部
２８ｂ折り曲げ部
２８ｃ延長部
２８ｄ爪
３０弾性部材
３２レリーズフォーク
３４フロントカバー
３６クラッチケース
３８インプットシャフト
４０ダイヤフラムスプリング
４２プレッシャプレート
４４クラッチディスク
４６フライホイール

Claims

玉軸受と、ダイヤフラムスプリングと接触するための接触部材と、前記玉軸受の外輪を保持するカバーと、前記カバーの折り曲げ部と前記外輪の端面との間に介在させた弾性部材を有し、
前記玉軸受は、外周に軌道を有する内輪と、内周に軌道を有する前記外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介在させた玉と、前記玉を円周方向で所定間隔に保持する保持器と、前記内輪と前記外輪との間の空間を密封するための密封装置を有し、
前記接触部材は、前記内輪とは別体で形成された鋼材製で、前記鋼材から加工された肉厚を有する全体外観がほぼ円筒形状をなし、円筒部と、前記円筒部の一方の端部に形成した突出部を有し、前記円筒部を前記内輪の内周に圧入し、前記突出部を前記内輪の端面に当てて軸方向に位置決めし、
前記突出部は、前記内輪の端面より外側に突出し前記ダイヤフラムと接触する端部を有し、この端部の縦断面が凸円弧状に形成され、
前記肉厚を有する前記突出部の外径を前記円筒部の外径よりも大きく、かつ、前記内輪の外径よりも小さく形成することにより、前記突出部の軸方向の一方の前記端部と前記内輪の端面に当てて軸方向の位置決めをする他方の面とを前記肉厚の範囲内に配置し、
前記突出部と前記ダイヤフラムスプリングとの接触位置を前記内輪の内径および外径の延長線間に配置した、内輪回転式のクラッチレリーズ軸受装置。
前記突出部の表面にＨＲＣ５８〜ＨＲＣ６４の硬化層を設けた請求項１のクラッチレリーズ軸受装置。
前記突出部の表面に固体潤滑被膜を設けた請求項１または２のクラッチレリーズ軸受装置。
前記密封装置は、前記カバーの折り曲げ部の延長部と前記接触部材の外周面との間に形成したラビリンスシールを含む、請求項１、２または３のクラッチレリーズ軸受装置。