(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インボード側の等速ジョイントの外輪の軸部の外径面に、サポート軸受の転走面が形成され、この転走面の溝底の径がインボード側の等速ジョイントの外輪の軸部の最大径より小さく、この転走面と対向するように、サポート軸受用外輪が配置され、前記転走面とサポート軸受用外輪の転走面との間に、保持器で保持された複数の転動体が配置されていることを特徴とする等速ジョイントのサポート軸受。
【請求項２】
前記転走面を挟むようにシール接触面が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の等速ジョイントのサポート軸受。
【請求項３】
前記転走面とシール接触面が高周波焼き入れにより硬化させたことを特徴とする請求項２に記載の等速ジョイントのサポート軸受。
【請求項４】
前記保持器が樹脂製保持器であることを特徴とする請求項１に記載の等速ジョイントのサポート軸受。
【請求項５】
インボード側の等速ジョイントの外輪であって、外輪はカップと軸部が一体構造になっており、前記カップの内面にはトルク伝達部材が転動する複数の直線状のトラック溝が形成され、軸部の外径面にサポート軸受の転走面が形成され、この転走面の溝底の径がインボード側の等速ジョイントの外輪の軸部の最大径より小さいことを特徴とする等速ジョイントの外輪。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、等速ジョイントのサポート軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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駆動軸は、その伝達部位により、プロペラシャフトとドライブシャフトに大別される。自動車は、その駆動方式により、フロントエンジン・前輪駆動車（ＦＦ車）、フロントエンジン・後輪駆動車（ＦＲ車）、四輪駆動車（４ＷＤ車）、リアエンジン・後輪駆動車（ＲＲ車）などに分別されている。
【０００３】
車の高性能化と乗り心地向上の流れにより、多くのＦＦ車は、直進時の左右のドライブシャフトの角度がほぼ等しくなるシャフト等長設計が採用されている。
【０００４】
図７はＦＦ車の前輪のトルク伝達部分の概略図を示している。図７のように、図示しない原動機からの動力は、デファレンシャル装置１０１で左右に分配される。分配後の一方の動力は等速ジョイント１１０、シャフト１２１、等速ジョイント１２２を主な構成部品とするドライブシャフト１を介してホイール軸受１２３および車輪に伝達され、他方の動力は、等速ジョイント１１０ａ、シャフト１２１ａ、等速ジョイント１２２ａを主な構成部品とするドライブシャフト１aを介してホイール軸受１２３ａおよび車輪に伝達される。等速ジョイント１１０、１１０ａは、軸方向変位および角度変位を許容する摺動式等速ジョイントであり、等速ジョイント１２２、１２２ａは、軸方向変位は許容しないが大きな角度変位（作動角４７度程度）を許容する固定式等速ジョイントである。
【０００５】
エンジンが横置きタイプの場合、デファレンシャル装置１０１は車両の中央より片寄った位置になる。シャフト等長設計の場合、片寄った位置に設置されたデファレンシャル装置１０１に結合するドライブシャフト１、（１ａ）のインボード側の等速ジョイント１１０（１１０ａ）の外輪の軸部は、一方が短軸、もう一方が長軸の組合せを使用する設計が多い。
【０００６】
図８はインボード側の等速ジョイントを示す説明図、図９はサポート軸受部を示す拡大図である。図７〜図９に示すように、インボード側の等速ジョイント１１０は、カップ１１１と軸部１１２が一体構造となっている。そして、インボード側の等速ジョイント１１０における長軸側の軸部１１２は、デファレンシャル装置１０１との嵌合部だけでは支持が不安定になるので、軸部１１２に軸受１３０を取り付け、その軸受１３０がブラケット１４０を介してエンジン又はトランスミッションケースに固定されている。この軸受１３０は、サポート軸受と呼ばれている。
【０００７】
軸部１１２の材質は、例えば、Ｓ４５Ｃ〜Ｓ５５Ｃの中炭素鋼で、強度を確保するために、軸部１１２の表面に高周波熱処理を施して硬化している。この軸部１１２にサポート軸受１３０が取り付けられている。サポート軸受１３０は、内輪１３１、外輪１３２、転動体としてのボール１３３、保持器１３４、シール１３５で構成されている。サポート軸受１３０はインボード側の等速ジョイントの外輪のカップ１１１に近い軸部１１２に嵌合し、止め輪１３６で軸方向に固定されている。
【０００８】
燃費向上のためには、軸受部材にも軽量化が望まれており、サポート軸受１３０を小型化することが考えられる。
【０００９】
ところで、従来のサポート軸受１３０は、インボード側の等速ジョイントの外輪のカップ１１１に近い軸部１１２に嵌合し、止め輪１３６で軸方向に固定されている。
【００１０】
サポート軸受１３０は、インボード側の等速ジョイントの外輪の軸部１１２の小端面側から組付けるため、サポート軸受１３０の内径は、軸部１１２の最大径部、すなわち、図８のＡの径より大きくなければならない。軸部１１２の最大径は、車両のデファレンシャル装置１０１への取り付け部形状で決まる寸法で、ドライブシャフト側の都合で小さくすることは困難である。
【００１１】
すなわち、図８に示すように、デファレンシャル装置１０１の構造で、軸部１１２の先端は、サイドギア嵌合部１１３、デフリングギアとの滑り軸受部１１４、デフオイルシール接触部１１５、オイルシール保護のためのダストカバー装着部１１５ａからサポート軸受１３０と嵌合する軸になる。これらの軸では、サイドギア嵌合部１１３、デフリングギアとの滑り軸受部１１４、デフオイルシール接触部１１５、ダストカバー装着部１１５ａの順で径が大きくなる。
【００１２】
言い換えれば、軸部１１２の最大径部は、デファレンシャル装置１０１のシール径により決まり、ドライブシャフト側の都合で小さくすることができない。サポート軸受１３０は、等速ジョイントを支えてスムーズに回転させることが機能であり、この軸受１３０に負荷される荷重は小さい。よって、小型の軸受が設計可能であるが、軸への組付の関係で軸受の内径を軸部最大径より小さくすることができない。
【００１３】
また、車両の床下部位でドライブシャフトを支持するサポート軸受は、水や泥水が飛散する環境で使用されるため、これらの水や泥水が内輪と外輪との間の軸受空間への浸入を防止するシール装置が用いられている。シール装置を用いたサポート軸受が種々提案されている。例えば、特許文献１に記載のものは、高いシール性能と低トルクロスを実現したサポート軸受が提案されている。この特許文献１は、デファレンシャル装置と等速ジョイントとの間でトルクを伝達する中間シャフトに固定される内輪、ブラケットを介して自動車の車体に固定される外輪、および内・外輪の軌道面間に介在させた転動体を有するサポート軸受をシールする装置であって、前記中間シャフトにブラケットの近傍まで延びるカバー部材を固定し、ブラケットとカバー部材の何れか一方に、他方に対して摺動可能なブラシを設けている。
【００１４】
また、特許文献２には、水や泥水による外輪の外径面での錆の発生を長期間に亘って防止するサポート軸受が提案されている。この特許文献２は、内輪と外輪の間の軸受空間を接触シールで密封し、内輪回転で使用される密封型転がり軸受において、前記外輪の外径面をゴムまたは樹脂の皮膜で覆っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１２−３６９７３号公報
【特許文献２】特開２００７−１２７１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記した特許文献１、２に示すように、従来は、軸受の寿命や、シール性や錆の発生などの対策については種々提案されている。しかしながら、燃費向上のためには、軸受部材にも軽量化が望まれているが、上記した特許文献１、２には、軸受部材の軽量化については考慮されていない。
【００１７】
上述したように、サポート軸受は、軸部への組付の関係で軸受の内径を軸部の最大径より小さくすることができない。このため、サポート軸受の小型化にも限界があった。
【００１８】
そこで、この発明は、等速ジョイントのサポート軸受において、小型化を図り、軽量化を図ることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記の課題を解決するために、この発明は、インボード側の等速ジョイントの外輪の軸部に、軸受の転走面が形成され、この転走面の溝底の径がインボード側の等速ジョイントの外輪の軸部の最大径より小さく、この転走面と対向するように、サポート軸受用外輪が配置され、前記転走面とサポート軸受用外輪の転走面との間に、保持器で保持された複数の転動体が配置されていることを特徴とする。
【００２０】
また、前記転走面を挟むようにシール接触面を設け、前記転走面とシール接触面を高周波焼き入れにより硬化させることが好ましい。
【００２１】
また、前記シール接触面の外径がインボード側の等速ジョイントの外輪の軸部の最大径より大きいことが望ましい。
【００２２】
なお、ここではドライブシャフトを車両に装着した状態で車両の中央よりをインボード側といい、車両の外側よりをアウトボード側という。
【００２３】
また、前記保持器としては、樹脂製保持器を用いることができる。
【００２４】
また、この発明では、インボード側の等速ジョイントの外輪であって、外輪はカップと軸部が一体構造になっており、前記カップの内面にはトルク伝達部材が転動する複数の直線状のトラック溝が形成され、軸部の外径面にサポート軸受の転走面が形成され、この転走面の溝底の径がインボード側の等速ジョイントの外輪の軸部の最大径より小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、この発明によれば、インボード側の等速ジョイントの外輪の軸部の最大径をサポート軸受の内輪外径寸法にすることができ、従来の別体のサポート軸受より、小型設計が可能となる。さらに、軸受の内輪を省略することができ、部品点数が少なくなり、更に軽量化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施形態にかかるインボード側の等速ジョイントを示す説明図である。
【図２】この発明の実施形態にかかるサポート軸受部を示す拡大図である。
【図３】この発明の実施形態にかかるサポート軸受部の等速ジョイントの軸部を示す拡大図である。
【図４】この発明の実施形態にかかるインボード側の等速ジョイントにサポート軸受を組み付ける状態を示す斜視図である。
【図５】この発明の実施形態にかかるインボード側の等速ジョイントにサポート軸受を組み付ける状態を示す斜視図である。
【図６】この発明をドライブシャフトに用いた実施形態を示す説明図である。
【図７】ＦＦ車の前輪のトルク伝達部分の概略図を示している。
【図８】従来のインボード側の等速ジョイントを示す説明図である。
【図９】図８に示す等速ジョイントのサポート軸受部を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。この発明は、自動車に使用するドライブシャフトのインボード側の等速ジョイントをエンジンまたはトランスミッションケースに固定し、且つ、ドライブシャフトの回転をスムーズに行うサポート軸受に関するものである。
【００２８】
従来より、図１および図２に示すように、インボード側の等速ジョイント３の外輪の軸部３２は強度を確保するために、Ｓ４５Ｃ〜Ｓ５５Ｃ程度の中炭素鋼に高周波焼入れを行っている。表面はＨＲＣ（ロックウエル硬度のＣスケール）で５８〜６４程度の硬度を得ることができる。この硬度であれば、軽負荷荷重の軸受の転動面して利用することは可能である。そこで、この発明は、サポート軸受４は従来の別体の内輪の代わりに、インボード側の等速ジョイント３の外輪の軸部３２に、ボール転走面３３を成形してサポート軸受４の内輪をインボード側の等速ジョイント３の外輪の軸部３２と一体化したものである。
【００２９】
この構造を取ることにより、軸部３２の外径面に形成された転走面３３の溝底の径がインボード側の等速ジョイント３の外輪の軸部３２の最大径Ａ（ダストカバー装着部３２５ａ）より小さくすることができ、従来の別体のサポート軸受より、小型設計が可能である。さらに、軸受の内輪を省略することができ、部品点数が少なくなり、更に軽量化が図れる。
【００３０】
この場合、サポート軸受４のボールピッチ径が小さくなるので、別体軸受と等価の負荷容量にはできないが、サポート軸受４はインボード側の等速ジョイント３を支えることが目的であり、必要負荷容量は小さく、負荷容量が低下しても使用可能である。
【００３１】
図１〜図３に従いこの発明の実施形態を詳述する。この実施形態のサポート軸受４は、インボード側の等速ジョイント３の外輪のカップ３１に近い軸部に設けられている。インボード側の等速ジョイント３は、カップ３１と軸部３２が一体構造となっている。そして、インボード側の等速ジョイント３の軸部３２の先端部は、デファレンシャル装置１０１と嵌合する。
【００３２】
軸部３２の先端は、先端部からサイドギア嵌合部３２３、デフリングギアとの滑り軸受部３２４、デフオイルシール接触部３２５、オイルシール保護のためのダストカバー装着部３２５ａで構成されている。デファレンシャル装置１０１の内の軸では、前述したように、サイドギア嵌合部３２３、デフリングギアとの滑り軸受部３２４、デフオイルシール接触部３２５、ダストカバー装着部３２５ａの順で径が大きくなる。ダストカバー装着部３２５ａの径が最大径Ａとなる。
【００３３】
この発明では、従来のサポート軸受１３０の内輪１３１の代わりに、インボード側の等速ジョイント３の外輪の軸部３２の外径面に、ボール転走面３３を直接形成し、サポート軸受４の内輪をインボード側の等速ジョイントの外輪の軸部３２と一体化したものである。すなわち、この実施形態では、従来、サポート軸受４を装着する部分に、サポート軸受４のボール転走面３３とその両側にシール接触面３４が形成されている。軸部３２の外径面に形成された転走面３３の溝底の径はインボード側の等速ジョイント３の外輪の軸部３２の最大径Ａ（ダストカバー装着部３２５ａ）より小さくすることができる。この結果、従来よりも小径のサポート軸受４を達成することができ、車両への軽量化が可能となる。
【００３４】
軸部３２の材質は、上述したように、強度を確保するために、Ｓ４５Ｃ〜Ｓ５５Ｃの中炭素鋼が好ましく、軸部３２の表面は、ボール転走面３３とシール接触面３４も含め高周波熱処理を施して硬化している。
【００３５】
この軸部３２のボール転走面３３が設けられた箇所が、サポート軸受４の内輪の機能を果たし、このボール転走面３３を用いてサポート軸受４を構成する。このボール転走面３３と対向するように、サポート軸受用外輪４２が配置され、ボール転走面３３とサポート軸受用外輪４２の転走面４２ａとの間に、転動体としての複数のボール４３が配置される。さらに、この複数個のボール４３を円周方向等間隔に保持する保持器４４を設けるとともに、シール接触面３４とサポート軸受用外輪４２の軸方向両端開口部に軸受内部を密封する軸受シール４５がそれぞれ設けられる。密封された軸受内部の少なくともボール４３の周囲にグリースが封入されている。軸受シール４５は一端がサポート軸受用外輪４２に固定され、他端が軸部３２のシール接触面３４と接触する。
【００３６】
軸受シール４５は、ゴム成形体単独でもよく、或いはゴム成形体と金属板、プラスチック板、セラミック板との複合体であってもよい。
【００３７】
サポート軸受４のボール転走面３３をインボード側の等速ジョイントの外輪の軸部３２に設けることで、従来の軸受構造の内輪を省いた構造となる。サポート軸受用外輪４２、ボール４３、保持器４４、軸受シール４５の材料、加工方法などは、従来のものと同じでよい。
【００３８】
次に、この実施形態の外輪の軸部３２と一体に構成したサポート軸受４の組立手順を図４及び図５を参照して説明する。まず、図４（ａ）に示すように、サポート軸受４を装着する部分に、軸受のボール転走面３３とシール接触面３４を形成した軸部３２を有する等速ジョイントの外輪を用意する。図４（ｂ）に示すように、この軸部３２のサイドギア嵌合部３２３より、一方の軸受シール４５を奥まで挿入する。
【００３９】
続いて、図４（ｃ）に示すように、サポート軸受用外輪４２を挿入し、図５（ａ）に示すように、サポート軸受用外輪４２を偏芯させ、軸部３２のボール転走面３３とサポート軸受用外輪４２の転走面４２ａとの間に複数個のボール４３を挿入する。図５（ａ）は複数個のボール４３が挿入完了した後を示している。その後、図５（ｂ）に示すように、ボール４３を等配後、サイドギア嵌合部３２３より、保持器４４を組み込み、グリースを封入し、更に、他方の軸受シール４５を組み込んで、シール接触面３４とサポート軸受用外輪４２の軸方向両端開口部に軸受シール４５を装着して軸受内部を密封する。そして、図５（ｃ）に示すような、軸部３２に一体に形成されたサポート軸受４が得られる。
【００４０】
サポート軸受４は設計上、シール接触面３４の外径が軸部３２の最大径Ａ（図１参照）より大きいことが好ましいが、シールが問題なく、シール装着位置まで組み込めれば小さくてもよい。
【００４１】
軸受４の内側となるボール転走面３３は、軸受寿命の観点より表面硬度はＨＲＣ５８以上が望ましい。ボール転走面３３は、一般的に、研削加工後、仕上げ加工（スーパーフィニッシュ）を施すが、サポート軸受４は負荷が軽く、最高回転数も低いため、仕上げ加工（スーパーフィニッシュ）を省略してもよい。なお、この実施形態では、保持器４４は、冠型の樹脂製保持器を用いることてドライブシャフトに組み立てが可能となっている。
【００４２】
図６は、この発明のサポート軸受をドライブシャフトに用いた実施形態を示す説明図である。ドライブシャフト１のデファレンシャル装置側に、この発明の実施形態の摺動式等速ジョイントである等速ジョイント３が設けられ、他方に固定式等速ジョイントである等速ジョイント５が設けられている。
【００４３】
この等速ジョイント３は、外輪のカップ３１と軸部３２が一体構造となっている。この軸部３２の先端は、先端部からサイドギア嵌合部３２３、デフリングギアとの滑り軸受部３２４、デフオイルシール接触部３２５、オイルシール保護のためのダストカバー装着部３２５ａが設けられている。
【００４４】
この軸部３２の外径面に、軸受４のボール転走面３３とその両側にシール接触面３４が形成されている。このボール転走面３３と対向するように、サポート軸受用外輪４２が配置され、ボール転走面３３とサポート軸受用外輪４２の転走面４２ａとの間に、保持器に保持された複数のボール４３が配置される（図２参照）。サポート軸受４の内輪をインボード側の等速ジョイントの外輪の軸部３２と一体化して設けている。このサポート軸受４がブラケットを介してエンジン又はトランスミッションケースに固定される。
【００４５】
等速ジョイント３の内輪側にシャフト１２１が連結されている。外輪のカップ３１の内面および内輪３１３の外面に軸方向の複数の直線状トラック溝３１４、３１５を形成している。トラック溝３１４、３１５間に組み込んだボール３１６をケージ３１７で支持し、このケージ３１７の外周を球面とし、かつ内周を内輪３１３の外周に適合する球面としている。
【００４６】
外輪のカップ３１から、内輪３１３に連結されたシャフト１２１にかけて、ゴム組成物や樹脂の成形体であるブーツ３１９が装着されている。
【００４７】
ブーツ３１９は、外輪のカップ３１に嵌合されて固定される外筒端部（大径取付部）３１９ａと、内輪に連結されたシャフト１２１に嵌合されて固定される内筒端部（小径取付部）３１９ｂと、これら外筒端部３１９ａと内筒端部３１９ｂとの間を繋ぐ複数の山谷を有する蛇腹状の屈曲部３１９ｃとを備え、等速ジョイントを密封するように覆うものである。
【００４８】
この密封空間に、グリースなどの潤滑剤（図示省略）が封入されている。ブーツ３１９は、外筒端部３１９ａをカップ３１に嵌合して締結バンド等で固定する。一方、内筒端部３１９ｂをシャフト１２１に締結バンド等で固定する。
【００４９】
また、シャフト１２１は、等速ジョイント５の内輪側に連結されている。等速ジョイント５は、外輪のカップ５１と軸部５２が一体構造となっている。
【００５０】
外輪のカップ５１の内面および内輪５１３の外面に軸方向の複数のトラック溝５１４、５１５を形成している。トラック溝５１４、５１５間に組み込んだボール５１６をケージ５１７で支持し、このケージ５１７の外周を外輪のカップ５１の内周に適合する球面とし、かつ内周を内輪５１３の外周に適合する球面としている。
【００５１】
外輪のカップ５１から、内輪５１３に連結されたシャフト１２１にかけて、ゴム組成物や樹脂の成形体であるブーツ５１９が装着されている。
【００５２】
ブーツ５１９は、外輪のカップ５１に嵌合されて固定される外筒端部（大径取付部）５１９ａと、内輪に連結されたシャフト１２１に嵌合されて固定される内筒端部（小径取付部）５１９ｂと、これら外筒端部５１９ａと内筒端部５１９ｂとの間を繋ぐ複数の山谷を有する蛇腹状の屈曲部５１９ｃとを備え、等速ジョイント５を密封するように覆うものである。
【００５３】
この密封空間に、グリースなどの潤滑剤（図示省略）が封入されている。ブーツ５１９は、外筒端部５１９ａをカップ５１に嵌合して締結バンド等で固定する。一方、内筒端部５１９ｂをシャフト１２１に締結バンド等で固定する。
【００５４】
このように、ドライブシャフトにもこの発明は適用することができ、ドライブシャフトの重量を軽減することが可能となる。また、上記した実施形態では摺動式等速ジョイントとして、トルク伝達部材がボールを用いたボールタイプのダブルオフセット型等速ジョイント（ＤＯＪ）を例示したが、トルク伝達部材としてローラを用いたローラタイプのトリポード型等速ジョイント（ＴＪ）であってもよい。また、サポート軸受４として転動体にボール４３を使った例を示したが、これに限らずローラであってもよく、転がり軸受であればよい。
【符号の説明】
【００５５】
３    等速ジョイント
４    サポート軸受
３１  カップ
３２  軸部
３３  ボール転走面
３４  シール接触面
４２  外輪
４３  ボール
４４  保持器
４５  軸受シール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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