JP6346754B2 - 軸受の支持構造、及びそれを備えるフライホイールハウジング組立体 - Google Patents

Description

本発明は、内輪と、外輪と、内輪および外輪の間に配置される複数の転動部材と、を有する軸受部材を支持部材に支持する軸受部材の支持構造に関する。

従来、この種の軸受部材の支持構造としては、軸受部材と同じ鉄系の金属材料から構成されるスリーブを軸受部材の外輪に嵌合し、当該スリーブを変速機ケースにボルトにより固定することにより、スリーブを介して軸受部材を変速機ケースに支持する構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この構造では、鉄系の金属材料からなるスリーブを用いる構成であるため、高い耐摩耗性をもって軸受部材を半径方向および軸線方向に位置決めでき、高い位置決め性を維持できる。

特開２０１１−１７４６１８号公報

ところで、軸受部材を支持する変速機ケースは、軽量化の観点からアルミニウム合金系の金属材料によって構成されることが多い。上述した軸受部材の支持構造では、変速機ケースがアルミニウム合金系の金属材料によって構成されると、スリーブと変速機ケースとの熱膨張率の違いから不都合が生じてしまう。即ち、使用環境温度が低い場合には、変速機ケースがスリーブを介して軸受部材の外輪を圧縮することによって、軸受部材の回転フリクションが増大してしまう。低温時の変速機ケースの収縮を考慮して、外輪と内輪の間の隙間を大きく設定することも考えられるが、低温時以外では当該隙間が必要以上に大きい構成となるため、軸受部材の耐久性が低下してしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、使用環境温度に依らずに適切な状態で軸受部材を支持可能な軸受部材の支持構造を提供することを目的とする。

本発明の位置決め構造および位置決め方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る軸受部材の支持構造の好ましい形態によれば、外輪と、軸部材に嵌合される内輪と、当該外輪および当該内輪の間に配置される複数の転動部材と、を有する軸受部材を、スリーブ部材を介して支持部材に支持する軸受部材の支持構造が構成される。支持部材は、外輪およびスリーブ部材よりも熱膨張率の大きい材料により構成されていると共に、軸部材が挿通される挿通孔を有している。また、挿通孔は、スリーブ部材を介して軸受部材を支持するための支持部を有している。スリーブ部材は、外輪と同じ熱膨張率を有すると共に外輪の外周面に嵌合されるよう構成されており、、スリーブ部材の外周面と支持部の内周面との間に所定の隙間を有した状態で、支持部に取り付け固定される。そして、所定の隙間は、低温時におけるスリーブ部材に対する支持部材の相対熱収縮変形を許容する大きさに設定されている。なお、本発明における「軸受部材」とは、典型的にはボールベアリングがこれに該当するが、ローラベアリングを好適に包含する。また、本発明における「軸受部材と同じ熱膨張率を有する材料」とは、軸受部材を構成する材料と同じ熱膨張率を有する材料、例えば、高炭素クロム軸受鋼の他、軸受部材を構成する材料の熱膨張率に近い熱膨張率を有する材料、例えば、炭素鋼やクロム鋼，鋳鉄，純鉄を含む概念である。さらに、本発明における「相対熱収縮変形」とは、典型的には、スリーブ部材を基準とした支持部材の熱収縮変形として規定される。

本発明によれば、外輪と同じ熱膨張率を有する材料により構成されたスリーブ部材を外輪に嵌合し、当該スリーブ部材の外周面と取付孔の内周面との間に所定の隙間を有した状態で、当該スリーブ部材を支持部材に取り付け固定することによって、軸受部材を支持部材に支持する構成である。したがって、使用環境温度に応じて、支持部材がスリーブ部材に対して相対熱収縮変形を生じたとしても、当該支持部材の相対熱収縮変形量を所定の隙間によって吸収することができる。これにより、支持部材がスリーブ部材を介して外輪を圧縮することを抑制できる。また、内輪と外輪との間の隙間の変化も生じないため、軸受部材の耐久性が低下することもない。この結果、使用環境温度に依らずに適切な状態で軸受部材を支持することができる。

本発明に係る軸受部材の支持構造の更なる形態によれば、支持部は、挿通孔に段付き状に設けられた凹部として構成されている。

本形態によれば、軸受部材を凹部の底面に突き当てることによって軸部材の軸方向の位置決めを行うことができる。

本発明に係るフライホイールハウジング組立体の好ましい形態によれば、エンジンのクランクシャフトにフライホイールを介して接続される回転軸と、軸受部材を介して当該回転軸を回転可能に支持するフライホイールハウジングと、を備えるフライホイールハウジング組立体が構成される。そして、上述したいずれかの態様の本発明に係る軸受部材の支持構造によって、軸受部材をフライホイールハウジングに支持するよう構成されている。

本発明によれば、上述したいずれかの態様の本発明に係る軸受部材の支持構造によって、軸受部材をフライホイールハウジングに支持する構成であるため、本発明に係る軸受部材の支持構造が奏する効果と同様の効果、例えば、使用環境温度に依らずに適切な状態で軸受部材を支持することができる効果などを奏することができる。また、軸受部材が支持する回転軸等が脱落して車両が走行不能な故障となってしまうことがなく、軸受部材の異音による故障検知も容易となる。

本発明によれば、使用環境温度に依らずに適切な状態で軸受部材を支持することができる。

本発明の実施の形態に係る玉軸受け６の支持構造を適用したフライホイールハウジング組立体１の構成の概略を示す構成図である。 本発明の実施の形態に係る玉軸受け６の支持構造の要部を示す拡大図である。 低温時における、スリーブ部材３０における円筒部３２の外周面と、支持部２４における円筒凹部２４ａの内周面との間の隙間の状態を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

フライホイールハウジング組立体１は、図１に示すように、フライホイールＦＬに接続されるフライホイールダンパー２と、フライホイールダンパー２を軸支する回転軸４と、回転軸４を２つの玉軸受け６，６を介して回転可能に支持するフライホイールハウジング８と、を備える。フライホイールＦＬは、エンジン（図示せず）のクランクシャフトＣＳの軸端面に取り付け固定されている。

フライホイールダンパー２は、フライホイールＦＬ側に固定される部材２ａと、回転軸４側に固定される部材２ｂと、当該部材を相対回転可能に連結するスプリングＳＰＲと、から構成されており、エンジン（図示せず）の急激なトルク変動を吸収する。

回転軸４は、フライホイールダンパー２によってトルク変動が吸収されたエンジンの動力を図示しないプロペラシャフトに伝達する伝達軸として構成されている。

フライホイールハウジング８は、フライホイールダンパー２を収容する収容部２２と、回転軸４を支持する支持部２４と、から構成されており、例えば、アルミニウム合金（ＡＣ２Ａ、熱膨張率：２１．５×１０^−６／℃）により形成されている。支持部２４には、図１および図２に示すように、回転軸４の軸線ＣＬと同心状に円筒凹部２４ａが形成されている。また、支持部２４における円筒凹部２４ａの径方向外方部には、ボルト孔２４ｂが形成されている。支持部２４は、本発明における「支持部材」に対応し、円筒凹部２４ａは、本発明における「支持部」および「凹部」に対応する実施構成の一例である。

玉軸受け６は、単列アンギュラ玉軸受けを背面組み合わせとし、内輪６２および外輪６４をそれぞれ一体形成した複列アンギュラ玉軸受けとして構成されており、ラジアル荷重と両方向（図１および図２における左右方向）のアキシアル荷重を負荷することができる。内輪６２と外輪６４との間には複数の玉６６が配置されている。玉軸受け６の内輪６２および外輪６４は、例えば、クロム鋼（ＳＣｒ４２０Ｈ、熱膨張率：１２．６×１０^−６／℃）により形成されている。

また、玉軸受け６は、スリーブ部材３０を介して、フライホイールハウジング８の支持部２４に支持されている。玉軸受け６は、本発明における「軸受部材」に対応し、玉６６は、本発明における「転動部材」に対応する実施構成の一例である。以下、玉軸受け６をフライホイールハウジング８の支持部２４に支持する支持構造について詳細に説明する。

スリーブ部材３０は、玉軸受け６の熱膨張率とほぼ同じ熱膨張率を有する材質、例えば、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２、熱膨張率：１２．８×１０^−６／℃）により形成されている。即ち、スリーブ部材３０の熱膨張率は、フライホイールハウジング８の熱膨張率よりも小さい。スリーブ部材３０は、図２に示すように、円筒状に形成された円筒部３２と、円筒部３２の軸方向一端部において、当該円筒部３２から径方向外方に張り出すように円筒部３２に一体形成されたフランジ部３４と、を有する。

円筒部３２の内周面は、玉軸受け６の外輪６４の外周面に対して、所定の締り嵌めで嵌合するように形成されている。円筒部３２の外周面は、フライホイールハウジング８の支持部２４の円筒凹部２４ａの内周面に対して、所定の隙間を有する大きさに形成されている。また、フランジ部３４には、ボルトＢＬＴを挿通可能なボルト挿通孔３４ａが形成されている。

スリーブ部材３０は、図２に示すように、ボルトＢＬＴによってフランジ部３４がフライホイールハウジング８の支持部２４に締め付けられることによって、支持部２４に取り付け固定される。このとき、スリーブ部材３０の円筒部３２は、円筒部３２の外周面と支持部２４の円筒凹部２４ａの内周面との間に所定の隙間をもって、円筒凹部２４ａ内に挿通された状態となる。

このとき、玉軸受け６の内輪６２の内周面には、回転軸４が圧入嵌合されている。スリーブ部材３０が支持部２４に取り付け固定されることによって、円筒部３２の外周面と円筒凹部２４ａの内周面との間に所定の隙間を有した状態で、スリーブ部材３０が玉軸受け６を支持部２４に支持する構成は、本発明における「スリーブ部材の外周面と支持部の内周面との間に所定の隙間を有した状態で、スリーブ部材を支持部材に取り付け固定することによって、軸受部材を前記支持部材に支持する」に対応する実施構成の一例である。

なお、スリーブ部材３０の円筒部３２の外周面と、フライホイールハウジング８の支持部２４の円筒凹部２４ａの内周面との間に設定される所定の隙間は、本実施の形態では、支持部２４におけるスリーブ部材３０に対する支持部２４の相対熱収縮変形が大きい場合でも、支持部２４が、スリーブ部材３０を介して外輪６４を圧縮することがない大きさに設定されている。

具体的には、当該所定の隙間は、組付け時温度（常温）に対し、フライホイールハウジング組立体１の使用環境温度のうち最も低温（極低温）となったときの、スリーブ部材３０に対する支持部２４の相対熱収縮変形量以上の大きさに設定されている。

次に、本発明の実施の形態に係る玉軸受け６の支持構造の作用について説明する。図３は、低温時における、スリーブ部材３０の円筒部３２の外周面と、支持部２４の円筒凹部２４ａの内周面との間の隙間の状態を示す説明図である。フライホイール組立体１の使用環境温度が常温、例えば、２０℃の場合には、図２に示すように、スリーブ部材３０の円筒部３２の外周面と、支持部２４の円筒凹部２４ａの内周面との間には、フライホイールハウジング組立体１を組み立てた際に設定された所定の隙間が形成されている。しかしながら、玉軸受け６は、スリーブ部材３０を介して支持部２４に支持される構成であるため、内輪６２および外輪６４と玉６６との間の隙間、即ち、ラジアル隙間は適正に維持されている。これにより、良好な作動性が確保される。

一方、フライホイール組立体１の使用環境温度が極低温、例えば、―４０℃になると、支持部２４やスリーブ部材３０，玉軸受け６などに熱収縮変形が生じる。本実施の形態では、支持部２４が、スリーブ部材３０および玉軸受け６の外輪６４よりも熱膨張率が大きなアルミニウム合金製であるため、支持部２４はスリーブ部材３０および外輪６４よりも大きな熱収縮変形を生ずる。

しかしながら、フライホイールハウジング組立体１を組み立てた際に設定した所定の隙間が、スリーブ部材３０に対する支持部２４の相対熱収縮変形量以上の大きさに設定されているため、図３に示すように、所定の隙間が当該熱収縮変形を吸収する。これにより、支持部２４が、スリーブ部材３０を介して外輪６４を圧縮することがなく、内輪６２、外輪６４およびスリーブ部材３０は熱膨張率がほぼ同じであるため、ラジアル隙間は適正に維持されるため、玉軸受け６の転がり抵抗が増加することがない。この結果、低温時においても良好な作動性が確保される。

なお、フライホイール組立体１の使用環境温度が高温、例えば、１４０℃になると、支持部２４が、スリーブ部材３０および玉軸受け６よりも大きな膨張変形を生じ、所定の隙間がフライホイールハウジング組立体１を組み立てた際に設定したときよりも大きくなる。しかしながら、玉軸受け６は、スリーブ部材３０を介して支持部２４に支持される構成であり、内輪６２、外輪６４およびスリーブ部材３０は熱膨張率がほぼ同じであるため、ラジアル隙間は適正に維持される。これにより、スリーブ部材３０と外輪６４との間のガタに基づく騒音の発生を防止できる。また、内輪６２と外輪６４との間の隙間の変化が生じないため、玉軸受け６の耐久性が低下することもない。この結果、高温時においても良好な作動性が確保される。

以上説明した本発明の実施の形態に係る玉軸受け６の支持構造によれば、スリーブ部材３０を玉軸受け６の内輪６２および外輪６４とほぼ同じ熱膨張率を有する材質により構成し、スリーブ部材３０の円筒部３２の外周面と、支持部２４の円筒凹部２４ａの内周面との間に所定の隙間を有した状態で、当該スリーブ部材３０が玉軸受け６を支持部２４に支持する構成であるため、フライホイールハウジング組立体１の使用環境温度に依らずに、玉軸受け６のラジアル隙間を適正に維持することができる。これにより、フライホイールハウジング組立体１の使用環境温度に依らずに、玉軸受け６の良好な作動性を確保することができる。

本実施形態では、所定の隙間は、フライホイールハウジング組立体１の使用環境温度のうち最も低温（極低温）となったときの、スリーブ部材３０に対する支持部２４の相対熱収縮変形量以上の大きさに設定する構成としたが、当該極低温時における相対熱収縮変形量とほぼ等しい設定としたり、小さい設定としても構わない。なお、所定の隙間を常温時に対する極低温時における相対熱収縮変形量よりも小さい設定とした場合でも、所定の隙間によって当該相対熱収縮変形量の一部を吸収することができるため、支持部材２４がスリーブ部材３０を介して外輪６４を圧縮することを抑制できる。

本実施形態では、フライホイールハウジング８は、スリーブ部材３０よりも熱膨張率が大きいアルミニウム合金製としたが、フライホイールハウジング８は、スリーブ部材３０と同じ熱膨張率を有する材質で構成するものとしても構わない。フライホイールハウジング８の支持部２４およびスリーブ部材３０の形状によっては、フライホイールハウジング８とスリーブ部材３０とが同じ熱膨張率であっても熱変形量に違いが生じる場合があるため、当該場合に有効なものとなる。

また、フライホイールハウジング８は、スリーブ部材３０よりも熱膨張率が小さい材質で構成するものとしても構わない。この場合、所定の隙間は、フライホイールハウジング組立体１の使用環境温度のうち最も高温（例えば、１４０℃）となったときのスリーブ部材３０に対する支持部２４の相対熱膨張変形量以上の大きさに設定することが望ましい。

本実施形態では、フライホイールハウジング組立体１における回転軸４を回転可能に支持する玉軸受け６の支持に適用する構成としたが、これに限らず、軸受部材を支持する必要がある装置や機構に適用可能である。

本実施形態は、本発明を実施するための形態の一例を示すものである。したがって、本発明は、本実施形態の構成に限定されるものではない。

１ フライホイールハウジング組立体
２ フライホイールダンパー
２ａ フライホイールＦＬ側に固定される部材
２ｂ 回転軸４側に固定される部材
４ 回転軸
６ 玉軸受け
８ フライホイールハウジング
２２ 収容部
２４ 支持部
２４ａ 円筒凹部
２４ｂ ボルト孔
３０ スリーブ部材
３２ 円筒部
３４ フランジ部
３４ａ ボルト挿通孔
６２ 内輪
６４ 外輪
６６ 玉
ＦＬ フライホイール
ＳＰＲ スプリング
ＣＳ クランクシャフト
ＢＬＴ ボルト

Claims (3)

1. 外輪と、軸部材に嵌合される内輪と、前記外輪および前記内輪の間に配置される複数の転動部材と、を有する軸受部材を、スリーブ部材を介して支持部材に支持する軸受部材の支持構造であって、
   前記支持部材は、前記外輪および前記スリーブ部材よりも熱膨張率の大きい材料により構成されていると共に、前記軸部材が挿通される挿通孔を有しており、
   前記挿通孔は、前記スリーブ部材を介して前記軸受部材を支持するための支持部を有しており、
   前記スリーブ部材は、前記外輪と同じ熱膨張率を有すると共に前記外輪の外周面に嵌合されるよう構成されており、前記スリーブ部材の外周面と前記支持部の内周面との間に所定の隙間を有した状態で前記支持部に取り付け固定され、
   前記所定の隙間は、低温時における前記スリーブ部材に対する前記支持部材の相対熱収縮変形を許容する大きさに設定されている
   軸受部材の支持構造。
2. 前記支持部は、前記挿通孔に段付き状に設けられた凹部として構成されている請求項１に記載の軸受部材の支持構造。
3. エンジンのクランクシャフトにフライホイールを介して接続される回転軸と、軸受部材を介して前記回転軸を回転可能に支持するフライホイールハウジングと、を備えるフライホイールハウジング組立体であって、
   前記請求項１または２に記載の軸受部材の支持構造によって、前記軸受部材を前記フライホイールハウジングに支持するよう構成されているフライホイールハウジング組立体。

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