JP3902864B2 - 自動調心型クラッチレリーズ軸受装置 - Google Patents

Description

【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４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３９）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）の操作に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】
フロントカバーの摩耗軽減、クラッチフィーリングの向上、クラッチ解放機構の軽量化を図るため、クラッチレリーズ軸受装置のスリーブを樹脂材料で形成する場合が多くなってきている。スリーブを樹脂材料で形成した従来技術として、例えば特開昭６１−６４３３号がある。そこでは、スリーブの材質として、６−６ナイロン（ポリアミド６−６）にガラス繊維を２０〜５０重量％の割合で配合した樹脂材料が示されている。
【０００７】
しかしながら、近時、クラッチ解放機構のより一層の軽量化を図るため、フロントカバーをアルミ材で形成する場合があり、その場合、上記のような従来の樹脂スリーブではアルミ材に対する攻撃性が強すぎ、フロントカバーの外周面に偏摩耗を生じさせる可能性が有る。フロントカバーの外周面に偏摩耗が生じると、クラッチレリーズ軸受装置の軸方向摺動時にスティックスリップが発生し、クラッチフィーリングを悪化させると同時に、摺動部分で振動や騒音が発生し、これが車体に伝わって乗員に不快感を与える。また、スリーブの内周面とフロントカバーの外周面との間の摺動隙間が拡大し、クラッチレリーズ軸受装置にガタツキやふらつきが発生し、上記と同様の問題が生じる。一方、樹脂スリーブのアルミ材に対する攻撃性を弱めるため、樹脂材の柔軟性を高めることも考えられるが、耐荷重変形性や摺動面の耐摩耗性の低下につながり、必要な特性が得られない。
【０００８】
本発明は、樹脂スリーブの強度等の機械的特性や摺動特性、耐摩耗性等をさらに良好にすると同時に、相手材特にアルミ製フロントカバーに対する攻撃性を弱め、摩耗を抑制することにより、クラッチフィーリングの向上、振動・騒音の低減、耐久寿命の向上を図ることを目的とする。
【０００９】
【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スリーブと、樹脂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のフランジ部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、樹脂スリーブは炭素繊維を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で形成されていると共に、樹脂スリーブの外周には外径側に突出したストッパ部が一体形成され、ストッパ部の他端側の壁面の最内径部は、該樹脂スリーブの一端側の外周よりも深くなっており、弾性手段は小径端部と大径端部とを有する皿バネで構成され、皿バネの小径端部はストッパ部の他端側の壁面と係合し、皿バネの大径端部は外輪のフランジ部の内側面に接触してフランジ部を側板に弾性的に押圧する自動調心型クラッチレリーズ軸受装置を提供する。
【００１０】
本発明の自動調心型クラッチレリーズ軸受装置は、アルミ製フロントカバーとの組み合わせにおいて、特に好ましい結果を生じさせる。
【００１１】
鋼板プレス製の側板は、樹脂スリーブの外周に接着、嵌合、係合、一体成形（インサート成形）等によって一体結合されが、量産性、構造の簡略化、組立作業の簡略化を図るため、一体成形（インサート成形）を採用するのが好ましい。
【００１２】
また、ストッパ部の一端側の壁面を傾斜状にしても良い。
【００１３】
クラッチレリーズ軸受装置の樹脂スリーブには、▲１▼円滑なクラッチ操作を可能にするため良好な摺動特性が要求され、▲２▼フロントカバーの偏摩耗を抑制するため相手材、特にアルミ材に対する攻撃性が少ないことが要求され、▲３▼自身の摺動面（内周面）の摩耗を抑制するため耐摩耗性が要求され、▲４▼レリーズフォークの押圧・引張り荷重を側板を介して受けるので耐荷重変形性および強度が要求され、▲５▼玉軸受がダイヤフラムスプリングに当接して急激に回転する際の衝撃荷重を側板を介して受けるので耐衝撃性が要求され、▲６▼フロントカバーとの摺動隙間を一定に維持するため寸法安定性が要求され、▲７▼量産を可能にするため易成形性が要求される。
【００１４】
樹脂スリーブの材質として、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採用することにより、樹脂スリーブに要求される上記諸特性を得ることができる。
【００１５】
ベース樹脂としてポリアミド（ＰＡ：ナイロン）を採用したのは、高温下での強度等の機械的特性に優れ、特に耐衝撃性が良好であること、表面硬度が大きく耐摩耗性に優れていること、自己潤滑性があること、易成形性に優れていること等のポリアミドの特性を考慮したためである。ポリアミド樹脂として、例えばポリアミド６、ポリアミド６−６、ポリアミド４−６、ポリアミド６−１０、ポリアミド６−１２、ポリアミド１１、ポリアミド１２、芳香族系ポリアミド（パラ系芳香族ポリアミド、メタ系芳香族ポリアミド）等を用いることができる。
【００１６】
強化材として炭素繊維を採用したのは、ガラス繊維強化品より更に機械的特性を向上させ、摺動特性（摩擦特性）を未強化品と同等ないしはそれ以上に向上させ、かつ、相手材特にアルミ材に対する攻撃性を少なくすることができるためである。炭素繊維は、現在汎用されている１０００°Ｃ以上、好ましくは１２００〜１５００°Ｃの高温に耐えうるものであれば、レーヨン系、ポリアクリロニトル系、リグニン−ポバール系混合物、特殊ピッチ系など原料の種類の如何にかかわらず使用できる。そして、その形状は長短いずれの単繊維であっても良く、クロス、フェルト、ペーパ、ヤーン等のように一次加工を経た編織布、不織布、糸、紐等の製品形状のものでも良い。
【００１７】
また、炭素繊維は、その材質を特に制限することなく、ピッチ系、ＰＡＮ系、カーボン質のいずれであっても良い。また、炭素繊維の形態は、繊維径１〜２０μｍ程度、繊維長１０〜１０００μｍ程度好ましくは１０〜５００μｍのものであれば、樹脂成形物中に均一に分散し、これを充分に補強するので好ましいものといえる。尚、より好ましい炭素繊維径は、平均５〜１４μｍ、また繊維長は１０〜５００μｍである。適度な弾性率があり、強度等の機械的特性を高め、相手材への攻撃性を少なくし、成形時の樹脂材料の流動性も良い。
【００１８】
炭素繊維の配合割合は、１０重量％以上、２５重量％以下とする。１０重量％未満の少量では、機械的特性等の改善効果が期待できず、２５重量％を超える多量では、溶融流動性等の成形性が低下して良好な成形品が得られないからである。１０〜２５重量％であれば、溶融流動性等の成形性を阻害することなく、樹脂スリーブの強度等の機械的特性や摺動特性、耐摩耗等を良好なものとし、かつ、相手材特にアルミ材に対する攻撃性を少なくすることができる。
【００１９】
樹脂スリーブの成形方法としては、射出成形、押出成形、加熱加圧圧縮成形等の溶融成形や、モノマー注型成形、圧縮成形、粉末成形などの種々の公知の成形方法を採用することができる。射出成形は、効率よく大量生産できるので生産性に優れ、圧縮成形は、強度特性等の物性面で優れている。また、成形後に、熱処理、調質処理を行なっても良い。熱処理は成形品の残留応力を緩和し、寸法安定性を高めると共に、結晶化度を高め、機械特性等を高めるために行なう。熱処理剤としては、水、流動パラフィン、焼入れ油等を用いることができる。調質処理は、特に寸法安定性を高めるため、強制的に短時間で平衡水分量まで吸水させる処理である。沸騰水か酢酸カリウム水溶液などを用いて調質すると良い。また、成形後、摺動面に研削加工等を施しても良い。
【００２０】
【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。
【００２１】
図１は、図４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（３３）上をエンジン側に軸方向摺動して、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。この実施形態では、フロントカバー（３３）はアルミ材で形成されている。
【００２２】
この実施形態のクラッチレリーズ軸受装置Ａは、樹脂スリーブ１、樹脂スリーブ１と一体成形（インサート成形）された側板２、樹脂スリーブ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。
【００２３】
樹脂スリーブ１は、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。この実施形態では、ポリアミド樹脂としてポリアミド６−６を用い、炭素繊維の配合量を１５重量％にしている。樹脂スリーブ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。樹脂スリーブ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樹脂スリーブ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よりもやや深い。
【００２４】
側板２は鋼板プレス製の環体で、樹脂スリーブ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２ｂ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。
【００２５】
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３ｅ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。この実施形態において、ダイヤフラムスプリング（３５）に接触する内輪３ａの鍔部３ａ１の接触部の直径φＴとボール３ｃのピッチ円直径ＰＣＤ（ボール３ｃの中心を通る円の直径）とは、φＴ〉ＰＣＤ｛ｒ＝（φＴ／ＰＣＤ）〉１｝の関係を有する。また、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。
【００２６】
図２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３ｂ５、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３ａ３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は、軸受ラジアルすきま程度の値に設定される（図面では誇張して示している。）。
【００２７】
上記のような内輪３ａは、例えば、鋼板素材からプレス加工→熱処理→軌道面３ａ２、シール面３ａ４の研削加工という工程を経て製造される。鋼板素材としては浸炭鋼板、熱処理としては浸炭焼入れを採用することができる。浸炭鋼には、ニッケルクロム鋼（ＳＮＣ）、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）がある。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。内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内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３ａ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、ＳＣＭ４２０、ＳＣＭ４２１、ＳＣＭ８２２があり、その中でも、ＳＣＭ４１５Ｍが最も好ましい。
【００２８】
内輪３ａの軌道面３ａ２、カウンタボア３ａ５、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、同図に示すような研削砥石２０を用いて、軌道面３ａ２とカウンタボア３ａ５、さらにはシール面３ａ４とを同時研削すると、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、軌道面３ａ２とシール面３ａ３および３ａ４の同時研削を行なうことも可能である。
【００２９】
図３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３ｂ５、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。シール圧入部３ｂ３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δ２も、軸受ラジアルすきま程度の値に設定される（図面では誇張して示している。）。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、軌道面３ｂ２とシール圧入部３ｂ３を同時研削で仕上げることができる。
【００３０】
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。
【００３１】
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、一端側から樹脂スリーブ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、先ず樹脂スリーブ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。
【００３２】
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樹脂スリーブ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Ａが完成する。樹脂スリーブ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３ｂのフランジ部３ｂ１の内径と樹脂スリーブ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Ｓ２は、半径方向すきまＳ１よりも小さい（Ｓ１〉Ｓ２）。そして、樹脂スリーブ１のストッパ部１ａ２と外輪３ｂ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が樹脂スリーブ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、樹脂スリーブ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）。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は以下に示す効果を有する。
【００３４】
（１）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からなる樹脂スリーブは、強度等の機械的特性、摺動特性、耐摩耗性、寸法安定性、成形性に優れ、かつ、相手材特にアルミ材に対する攻撃性が少ない。そのため、本発明の自動調心型クラッチレリーズ軸受装置は、樹脂スリーブの内周面に摩耗が生じにくく、また、摺動案内面となるフロントカバーの外周面に摩耗を生じさせにくく、安定したクラッチ操作を可能にすると同時に、良好な耐久性を有する。
【００３５】
（２）本発明の自動調心型クラッチレリーズ軸受装置は、アルミ製フロントカバーと組合わせて使用した場合、アルミ製フロントカバーに偏摩耗が発生しにくく、特に好ましい結果を生じさせる。
【００３６】
（３）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、低コスト、軽量、コンパクトで、かつ耐久性に優れている。
【００３７】
（４）上記のような自動調心型クラッチレリーズ軸受装置を備えた自動車のクラッチ解放機構は、クラッチフィーリングが良く、低振動・低騒音で、軽量・コンパクトで、かつ、良好な耐久寿命を有する。
【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】内輪の断面図である。
【図３】外輪の断面図である。
【図４】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 樹脂スリーブ
２ 側板
３ 玉軸受
３ａ 内輪
３ａ１ 鍔部
３ｂ 外輪
３ｂ１ フランジ部

Claims (4)

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スリーブと、
   樹脂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のフランジ部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、
   上記樹脂スリーブは炭素繊維を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で形成されていると共に、上記樹脂スリーブの外周には外径側に突出したストッパ部が一体形成され、該ストッパ部の他端側の壁面の最内径部は、該樹脂スリーブの一端側の外周よりも深くなっており、
   上記弾性手段は小径端部と大径端部とを有する皿バネで構成され、該皿バネの小径端部は上記ストッパ部の他端側の壁面と係合し、該皿バネの大径端部は上記外輪のフランジ部の内側面に接触して該フランジ部を上記側板に弾性的に押圧することを特徴とする自動調心型クラッチレリーズ軸受装置。
2. 上記樹脂スリーブが、トランスミッションに突設されたアルミ製フロントカバーの外周に軸方向摺動自在に外挿される請求項１記載の自動調心型クラッチレリーズ軸受装置。
3. 上記側板が樹脂スリーブと一体成形されている請求項１又は２記載の自動調心型クラッチレリーズ軸受装置。
4. 上記ストッパ部の一端側の壁面は傾斜状になっている請求項１記載の自動調心型クラッチレリーズ軸受装置。

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