JP2008051272A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受の剛性を低下させることなく低トルクを実現する。
【解決手段】保持器５のポケット９の狭幅側の柱部８に切欠き１０ａ，１０ｂ，１０ｃを設ける。保持器５の外径面に、外方部材３の内径面に向かって凸状をなし外方部材３の内径面との間に微小隙間を形成する突起部５ａを円周所定間隔で複数形成する。前記台形ポケットの狭幅側の小環状部にも切欠きを設けた。前記台形ポケットの広幅側の少なくても柱部に切欠きを設けた。台形ポケットの狭幅側切欠きの合計面積を、台形ポケットの広幅側の切欠きの合計面積より広くした。
【選択図】 図２

Description

本発明は円錐ころ軸受を有する車輪用軸受装置に関する。

円錐ころ軸受は、外径面の軌道面の両側に小鍔と大鍔が設けられた内輪と、内径面に軌道面が設けられた外輪と、内輪と外輪の軌道面間に配列された複数の円錐ころと、これらの円錐ころをポケットに収納して保持する保持器とからなり、保持器には、円錐ころの小径端面側で連なる小環状部と、円錐ころの大径端面側で連なる大環状部と、これらの環状部を連結する複数の柱部とからなり、ポケットが、円錐ころの小径側を収納する部分が狭幅側、大径側を収納する部分が広幅側となる台形状に形成されたものが用いられている。

円錐ころ軸受を有する車輪用軸受装置では、円錐ころの小径側からグリースが軸受内部に流入する一方、保持器外径側と内径側からもグリースが軸受内部に流入する。保持器外径側から流入するグリースは外輪となる外方部材の軌道面（アウタレース）に沿って円錐ころの大径側へ通過する。保持器内径側から流入するグリースは内輪の軌道面（インナレース）に沿って円錐ころの大径側へ通過する。

このようにグリースなどの潤滑剤が外部から流入する部位に使用される円錐ころ軸受には、保持器のポケットに切欠きを設けて、保持器の外径側と内径側とに分かれて流入する潤滑剤がこの切欠きを通過するようにし、軸受内部での潤滑剤の流通を向上させるようにしたものがある（特許文献１，２参照）。特許文献１に記載されたものでは、図１０（Ａ）に示すように、保持器５のポケット９間の柱部８の中央部に切欠き１０ｄを設け、潤滑剤に混入する異物が軸受内部に滞留しないようにしている。また、特許文献２に記載されたものでは、図１０（Ｂ）に示すように、保持器５のポケット９の軸方向両端の小環状部６と大環状部７に切欠き１０ｅを設け、保持器の外径側から流入する潤滑剤が内輪側へ流れやすくなるようにしている。なお、各図中に記入したポケット９の各寸法は、後述するトルク測定試験における比較例に用いたものの値である。
特開平０９−３２８５８号公報（第３図） 特開平１１−２０１１４９号公報（第２図） 特開平０９−０９６３５２号公報 特開平１１−０２１０７６５公報 特開２００３−３４３５５２号公報 特開２００３−２８１６５号公報

上述したように潤滑剤が保持器の外径側と内径側とに分かれて軸受内部へ流入する円錐ころ軸受では、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑剤の割合が多くなると、トルク損失が大きくなることが分かった。この理由は、以下のように考えられる。

すなわち、保持器の外径側から外方部材側へ流入する潤滑剤は、外方部材の内径面には障害物がないので、その軌道面に沿って円錐ころの大径側へスムーズに通過して軸受内部から流出するが、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑剤は、内輪の外径面には大鍔があるので、その軌道面に沿って円錐ころの大径側へ通過したときに大鍔で堰き止められ、軸受内部に滞留しやすくなる。このため、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑剤の割合が多くなると、軸受内部に滞留する潤滑剤の量が多くなり、この滞留する潤滑剤が軸受回転に対する流動抵抗となってトルク損失が増大するものと考えられる。

したがって、軸受内部に潤滑剤が流入する円錐ころ軸受における潤滑剤の流動抵抗によるトルク損失を低減させる必要がある。大幅な低トルク化を行うためには、ころがり粘性抵抗が低下するように軸受諸元を変更することが必要である。しかしながら、従来の低トルク化手法（特許文献３〜５参照）では、定格荷重を低下させない低トルク化は可能であるが、軸受剛性はいくらか低下してしまう。

一方、ころ直径を減少させないでころ本数を増やすために、保持器を外輪内径面に接するまで寄せた円錐ころ軸受がある（特許文献６参照）。この円錐ころ軸受では、保持器の柱部の外径面に引きずりトルクを抑制するため凹所を形成する。しかし、柱部に凹所があると板厚が必然的に薄くなって保持器の剛性が低下する。

本発明の目的は、保持器剛性を低下させることなくころ収容本数を増大可能であって、しかも低トルク化が可能な車輪用軸受装置を提供することにある。

本発明は、ころ本数を減らさず、あるいは増加させつつ、ＰＣＤを小さくすることによって、課題を解決したものである。図１１は円錐ころ軸受においてころピッチ径（ＰＣＤ）を変化させた時の剛性比（−●−）およびトルク比（−○−）を表したものである。図１１に示すように、ＰＣＤを小さくすると軸受のトルクは大幅に低下するが、軸受剛性はあまり低下しないことが、ころの弾性変形量を計算確認した結果として得られた。しかし、ＰＣＤを小さくし、しかもその結果としてころ本数も少なくすると、軸受剛性は大きく低下してしまう。そこで本発明は、ころ本数を減らさないか増加させつつ、ＰＣＤを小さくすることによって、剛性を低下させずにトルクを低減させることとした。また本発明は、複列円錐ころやボールと円錐ころの複列構成において、左右列のＰＣＤ、ころとボールのサイズ、ころないしボールの数を異なるものとすることにより、最適な軸受諸元にするものである。

請求項１の発明の車輪用軸受装置は、車輪が取り付けられるハブ輪と車体との間に配設される車輪用軸受装置において、該車輪用軸受装置は、内周に複列の転走面を有する外方部材と、前記各転走面に対向する転走面を外周に有する内方部材と、少なくともいずれか一方の転走面の間に転動自在に配された複数の円錐ころと、円錐ころを円周所定間隔にポケット内で保持する保持器とを備えた円錐ころ軸受を有し、前記保持器は、円錐ころの小端面側で連なる小環状部と、円錐ころの大端面側で連なる大環状部と、これら大小環状部を連結する複数の柱部とからなり、前記隣接する柱部間で、前記ポケットが、円錐ころの小径側を収納する部分が狭幅側、大径側を収納する部分が広幅側となる台形状に形成され、前記ポケットの狭幅側の柱部に切欠きが形成されると共に、前記保持器の外径面に、前記外方部材の内径面に向かって凸状をなし外方部材の内径面との間に微小隙間を形成する突起部を円周所定間隔で複数形成したことを特徴とするものである。

ころ係数γ（ころの充填率）は、次式で定義される。
ころ係数γ＝（Ｚ・ＤＡ）／（π・ＰＣＤ）
ここで、Ｚ：ころ本数、ＤＡ：ころ平均径、ＰＣＤ：ころピッチ円径。

本発明の円錐ころ軸受は、保持器の台形状ポケットの狭幅側の柱部に切欠きを設けている。この切欠きによって次のような作用が得られる。すなわち、保持器の内径側から内輪側へ流入したグリースを、この切欠きを通して外方部材側へ速やかに逃がすことができる。その結果、内輪の軌道面に沿って大鍔に至るグリースの量が少なくなり、軸受内部に滞留するグリースの量が減少する。したがって、グリースの流動抵抗によるトルク損失が低減する。

また、保持器の外径面に突起部を形成することにより、円錐ころ軸受の回転時に突起部と外方部材内径面との間に形成される楔状油膜の動圧により保持器と外方部材との間の微小隙間が維持され、両者の接触に伴うトルク損失や保持器ないし外方部材の軌道面の損傷が防止される。従って保持器外径面を可及的に外方部材の内径面に接することなく近接させることが可能となり、軸受トルクを増大させることなく、かつ、軸受剛性を低下させずに、保持器のころ収容本数を増大させて内輪軌道面に生じる最大面圧を抑制することができる。

保持器は鉄板製の他、樹脂製すなわちエンジニアリング・プラスチック製としてもよい。樹脂製保持器は鉄板製に比べ保持器重量が軽く、自己潤滑性があり、摩擦係数が小さいという特徴があるため、軸受内に介在するグリースの効果と相俟って、外方部材との接触による摩耗の発生を抑えることが可能になる。また、樹脂製保持器は重量が軽く摩擦係数が小さいため、軸受起動時のトルク損失や保持器摩耗の低減に好適である。

請求項２の発明は、請求項１の車輪用軸受装置において、ポケットの狭幅側の小環状部にも切欠きを設けたことを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、保持器の内径側から内輪側へ流入するグリースをこの切欠きからも外方部材側へ逃がしてやることができる。したがって、内輪の軌道面に沿って大鍔に至るグリースの量がより少なくなり、グリースの流動抵抗によるトルク損失がさらに低減する。

請求項３の発明は、請求項１または２の車輪用軸受装置において、ポケットの広幅側の少なくとも柱部に切欠きを設けたことを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、円錐ころをバランスよく柱部に接触させることができる。

請求項４の発明は、請求項３の車輪用軸受装置において、ポケットの狭幅側に設けた切欠きの合計面積を、ポケットの広幅側に設けた切欠きの合計面積よりも広くしたことを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、内輪の軌道面に沿って大鍔に至るグリースの量をより少なくして、グリースの流動抵抗によるトルク損失をさらに低減させることができる。

請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの車輪用軸受装置において、保持器の小環状部の軸方向外側に、内輪の小鍔の外径面に対向させた径方向内向きのつばを設け、前記つばの内径面と内輪の小鍔の外径面との間のすきまの上限を小鍔の外径寸法の２．０％としたことを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、保持器の内径側から内輪側へ流入するグリースの量を少なくし、グリースの流動抵抗によるトルク損失をより低減させることができる。

請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかの車輪用軸受装置において、少なくとも円錐ころの表面に、微小凹形形状のくぼみをランダムに無数に設け、このくぼみを設けた表面の面粗さパラメータＲｙｎｉを０．４μｍ≦Ｒｙｎｉ≦１．０μｍとし、かつ、Ｓｋ値を−１．６以下としたことを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、円錐ころの表面に満遍なくグリースを保持させて、軸受内部に滞留するグリースの量を減らしても、円錐ころと内輪および外方部材との接触部を十分に潤滑することができる。

パラメータＲｙｎｉは、基準長毎最大高さの平均値、すなわち、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の山頂線と谷底線との間隔を粗さ曲線の縦倍率の方向に測定した値である（ＩＳＯ ４２８７：１９９７）。また、Ｓｋ値は粗さ曲線のひずみ度、すなわち、粗さの凹凸分布の非対称性を表す値であり（ＩＳＯ ４２８７：１９９７）、ガウス分布のように対称な分布ではＳｋ値は０に近くなり、凹凸の凸部を削除した場合は負の値、逆に凹部を削除した場合は正の値となる。Ｓｋ値のコントロールは、バレル研磨機の回転速度、加工時間、ワーク投入量、研磨チップの種類と大きさ等を選ぶことにより行うことができ、Ｓｋ値を−１．６以下とすることにより、無数の微小凹形形状のくぼみに満遍なくグリースを保持することができる。

請求項７の発明は、請求項１から６の発明において、前記複列の転走面のいずれか一方の転走面の間に複数のボールを転動自在に配したことを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１から７の発明において、前記複列の転走面の転動体ＰＣＤがインボード側とアウトボード側で異なることを特徴とする。
これにより、車輪用軸受装置の諸元を最適なものにする。

請求項９の発明は、請求項１から８の発明において、前記複列の転走面の転動体個数がインボード側とアウトボード側で異なることを特徴とする。
これにより、車輪用軸受装置の諸元を最適なものにする。

請求項１０の発明は、請求項１から６、８から９の発明において、前記複列の転走面のインボード側とアウトボード側で異なるサイズの円錐ころ配したことを特徴とする。
これにより、車輪用軸受装置の諸元を最適なものにする。

本発明によれば、軸受剛性を低下させることなく、低トルク化を実現することができる。すなわち、保持器の台形状ポケットの狭幅側の柱部に外径側から内径側まで切り通した切欠きを設けることにより、保持器の内径側から内輪側へ流入したグリースを、この切欠きを通して外方部材側へ速やかに逃がすことができるため、内輪の軌道面に沿って大鍔に至るグリースの量が少なくなり、軸受内部に滞留するグリースの量が減少して、グリースの流動抵抗によるトルク損失が低減する。

また、円錐ころ軸受の保持器の外周面に外方部材の内周面に向かって凸状をなす突起部を円周所定間隔で複数形成したので、保持器外径面を外方部材内径面に近接させてころ収容本数を増大させても、突起部と外方部材内周面との間で楔状油膜による良好な潤滑作用が得られる。従って、軸受のトルク特性を損なうことなく、かつ、軸受剛性を低下させることなく、ころ本数増大によって内輪と外方部材の各軌道面の最大面圧を低減させることができ、高油温、少油量、および予圧抜け発生など悪条件が重なって過酷潤滑条件となった場合でも、極短寿命の表面起点剥離がとりわけ内輪軌道面に発生するのを防止することができる。

以下、図面に従って本発明の実施の形態を説明する。図１（Ａ）（Ｂ）に示す実施の形態の円錐ころ軸受１は、自動車の車輪用軸受装置に使用されるものを軸受単体として取り出して図示する。便宜上、外方部材３は外輪の形態で示す。円錐ころ軸受１は、内輪２と、外方部材３と、円錐ころ４と、保持器５とで構成される。内輪２は外周に円錐状の軌道面２ａを有し、外方部材３は内周に円錐状の軌道面３ａを有する。複数の円錐ころ４が、内輪２の軌道面２ａと外方部材３の軌道面３ａとの間に転動自在に介在させてある。円錐ころ４は保持器５に形成されたポケット内に収容される。各円錐ころ４は、内輪２の軌道面２ａの両側に設けた小鍔２ｂと大鍔２ｃとで軸方向への移動を規制される。

保持器５は、図１（Ｂ）に示すように、円錐ころ４の小端面側で連なる小環状部６と、円錐ころ４の大端面側で連なる大環状部７と、これらの小環状部６と大環状部７を連結する複数の柱部８とを含む。図２に示すように、隣り合った柱部８間にポケット９が形成される。保持器５のポケット９は台形状で、円錐ころ４の小径側を収納する部分が狭幅側、大径側を収納する部分が広幅側となる。ポケット９の狭幅側と広幅側には、それぞれ両側の柱部８に２つずつ、外径側から内径側まで切り通した切欠き１０ａ，１０ｂが設けてある。各切欠き１０ａ，１０ｂの寸法は、いずれも深さ１．０ｍｍ、幅４．６ｍｍとされる。図面に例示した切欠き１０ａ，１０ｂは、保持器５の半径方向に切り通した溝の形態であるが、保持器５の内径側と外径側を連絡してグリースの円滑な通過を許容することができる限り、形状や寸法は任意である。

保持器５は、例えばＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＰＡ、ＰＰＡ、ＰＡＩ等のスーパーエンプラで一体成形される。保持器に、機械的強度、耐油性および耐熱性に優れたエンジニアリング・プラスチックを使用することにより、鉄板製保持器に比べ、保持器重量が軽く、自己潤滑性があり、摩擦係数が小さいという特徴があるため、軸受内に介在するグリースの効果と相俟って、外方部材との接触による摩耗の発生を抑えることが可能になる。また、これらの樹脂は鋼板と比べると重量が軽く摩擦係数が小さいため、軸受起動時のトルク損失や保持器摩耗の低減に好適である。エンジニアリング・プラスチックは、汎用エンジニアリング・プラスチックとスーパー・エンジニアリング・プラスチックを含む。なお、保持器材料の例としてＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＰＡ、ＰＰＡ、ＰＡＩ等のスーパーエンプラを挙げたが、必要に応じて、強度増強のため、これら樹脂材料またはその他のエンジニアリング・プラスチックに、ガラス繊維または炭素繊維などを配合したものを使用してもよい。

保持器５の外径面には、図３に示すように突起部５ａが形成してある。このような突起部５ａは、保持器５をエンジニアリング・プラスチックで一体成形することにより容易に形成できる。突起部５ａは、図４Ａ、図４Ｂに示すように、保持器５の柱部８の外径面に、外方部材３の軌道面３ａ側に向けて凸状を成す。詳しくは、突起部５ａは図４Ｂに示すように、柱部８の横断方向の断面輪郭形状が円弧状を成す。この円弧状の曲率半径Ｒ２は外方部材３の軌道面３ａの半径Ｒ１より小さく形成されている。これは突起部５ａと外方部材３の軌道面３ａとの間に良好な楔状油膜が形成されるようにするためであり、望ましくは突起部５ａの曲率半径Ｒ２は外方部材３の軌道面３ａの半径Ｒ１の７０〜９０％程度に形成するとよい。７０％未満であると楔状油膜の入口開き角度が大きくなりすぎて却って動圧が低下する。９０％を超えると楔状油膜の入口角度が小さくなりすぎて同様に動圧が低下する。また、突起部５ａの横幅Ｗ２は望ましくは柱部８の横幅Ｗ１の５０％以上となるように形成する（Ｗ２≧０．５×Ｗ１）。５０％未満では良好な楔状油膜を形成するための充分な突起部５ａの高さが確保できなくなるためである。なお、外方部材３の軌道面３ａの半径Ｒ１は大径側から小径側へと連続的に変化しているので、突起部５ａの曲率半径Ｒ２もそれに合わせて大環状部７の大きな曲率半径Ｒ２から小環状部６の小さな曲率半径Ｒ２へと連続的に変化するようにする。

図５および図６に保持器５の切欠きの変形例を示す。図５に示す変形例は、ポケット９の狭幅側の小環状部６にも切欠き１０ｃを設けたものである。そして、狭幅側の３つの切欠き１０ａ，１０ｃの合計面積が、広幅側の２つの切欠き１０ｂの合計面積よりも広くなっている。なお、切欠き１０ｃは深さ１．０ｍｍ、幅５．７ｍｍとしてある。

図６に示す切欠きの変形例は、狭幅側の柱部８の各切欠き１０ａの深さが１．５ｍｍと広幅側の柱部８の各切欠き１０ｂよりも深く、狭幅側の各切欠き１０ａの合計面積が、広幅側の各切欠き１０ｂの合計面積よりも広くなっている。

図７に示すように、保持器５の小環状部６の軸方向外側には、内輪２の小鍔２ｂの外径面に対向させた径方向内向きのつば１１が設けてあり、このつば１１の内径面と内輪２の小鍔２ｂの外径面との間のすきまδは、小鍔２ｂの外径寸法の２．０％以下に狭く設定してある。

また、図示は省略するが、円錐ころ４の全表面には微小凹形形状のくぼみがランダムに無数に設けてある。このくぼみを設けた表面は、面粗さパラメータＲｙｎｉが０．４μｍ≦Ｒｙｎｉ≦１．０μｍ、かつ、Ｓｋ値が−１．６以下としてある。

円錐ころ軸受１は以上のように構成されているため、各円錐ころ軸受１ａ，１ｂが高速で回転すると、図７に矢印で示すように、グリースが円錐ころ４の小径側から保持器５の外径側と内径側とに分かれて軸受内部へ流入し、保持器５の外径側から外方部材３へ流入したグリースは、外方部材３の軌道面３ａに沿って円錐ころ４の大径側へ通過して軸受内部から流出する。一方、保持器５の内径側から内輪２側へ流入するグリースは、保持器５の外径側から流入するグリースよりも遥かに少なく、かつ、このすきまδから流入するグリースの大半は、ポケット９の狭幅側の柱部８に設けた切欠き１０ａを通過して、保持器５の外径側へ移動する。したがって、そのまま内輪２の軌道面２ａに沿って大鍔２ｃに至るグリースの量は非常に少なくなり、軸受内部に滞留するグリースの量を減らすことができる。

また、軸受１が回転して保持器５が回転し始めると、外方部材軌道面と保持器５の突起部５ａとの間に楔状油膜が形成される。この楔状油膜は軸受１の回転速度にほぼ比例した動圧を発生するので、保持器５のピッチ径（ＰＣＤ）を従来よりも大きくして外方部材３の軌道面３ａに近接させても、軸受１を大きな摩耗ないしトルク損失を生じることなく回転させることが可能となり、無理なくころ本数を増加させることが可能となる。なお、突起部５ａは柱部８の外径面に形成する他、保持器５の小環状部６や大環状部７の外径面にも形成することができる。また前述したように、図７のすきまδから流入したグリースの大半は、ポケット９の狭幅側の柱部８に設けた切欠き１０ａを通過して保持器５の外径側へ移動するから、軸受内部に滞留するグリースの量が大幅に低下する。この結果、軸受剛性を低下させることなく低トルク化を図ることができる。

図８Ａ〜図８Ｈは、前述の円錐ころ軸受を使用した自動車の車輪用軸受装置を例示したものである。以下、これら車輪用軸受装置について説明する。

図８Ａは内輪回転の２．５世代型と称される駆動車輪用軸受装置であって、外方部材２１にアウタレース２１ａ、２１ｂを形成し、ハブ輪２２に嵌合させた軸受内輪２３、２４にインナレース２３ａ、２４ａを形成したものである。この駆動車輪用軸受装置では同一ＰＣＤの円錐ころ２５を複列で使用する。

外方部材２１はボルト２６によりナックル２７に連結される。外方部材２１のアウタレース２１ａ、２１ｂは、外方部材２１の内周面に複列すなわち左右一対で形成される。

ハブ輪２２はフランジ２２ａを有し、このフランジ２２ａに複数のボルト２８によって車輪が連結される。ハブ輪２２の本体は筒状をなし、その内部にドライブシャフト２９がスプライン嵌合する。ドライブシャフト２９の先端にナット３０が螺合されてハブ輪２２とドライブシャフト２９とを締結する。

ハブ輪２２の外周面には左右一対の内輪２３、２４が嵌合される。内輪２３、２４同士の対向する端面は突き当て当接する。アウトボード側の内輪２３の端面はハブ輪２２のフランジ２２ａの付け根の段部２２ｂに当接する。インボード側の内輪２４の端面はドライブシャフト２９の段部２９ａに当接する。各内輪２３、２４の外周面にはインナレース２３ａ、２４ａが形成される。アウタレース２１ａ、２１ｂとインナレース２３ａ、２４ａとの間に、複数の円錐ころ２５が配設される。円錐ころ２５は保持器３４により保持される。円錐ころ２５の本数は、アウトボード側とインボード側で同数としてもよいし、異なる本数としてもよい。例えば、インボード側の円錐ころ２５の本数よりも、アウトボード側の円錐ころ２５の本数を多くしてもよいし、その反対にしてもよい。外方部材２１の両端部内周面にシール３５、３６が嵌合され、内輪２３、２４外周面との間の隙間を閉塞する。シール３５、３６は軸受内部に充填されるグリースの漏出と異物の混入を防止する。

図８Ｂは内輪回転の３世代型と称される駆動車輪用軸受装置であって、外方部材２１にアウタレース２１ａ、２１ｂを形成し、ハブ輪２２自体とハブ輪２２に嵌合させた軸受内輪２４にそれぞれインナレース２２ｃ、２４ａを形成したものである。この駆動車輪用軸受装置では同一ＰＣＤの円錐ころ２５を複列で使用する。

外方部材２１はボルト２６によりナックル２７に連結される。外方部材２１のアウタレース２１ａ、２１ｂは、外方部材２１の内周面に複列すなわち左右一対で形成される。

ハブ輪２２はフランジ２２ａを有し、このフランジ２２ａに複数のボルト２８によって車輪が連結される。ハブ輪２２の本体は筒状をなし、その内部にドライブシャフト２９がスプライン嵌合する。ドライブシャフト２９の先端にナット３０が螺合されてハブ輪２２とドライブシャフト２９とを締結する。

ハブ輪２２の外周面にはアウトボード側のインナレース２２ｃが形成される。このインナレース２２ｃのインボード側のハブ輪２２の外周面に内輪２４が嵌合される。内輪２４のアウトボード側の端面はハブ輪２２の段部２２ｄに当接する。内輪２４のインボード側の端面はドライブシャフト２９の段部２９ａに当接する。内輪２４の外周面にはインボード側のインナレース２４ａが形成される。アウタレース２１ａ、２１ｂとインナレース２２ｃ、２４ａとの間に、複数の円錐ころ２５が配設される。円錐ころ２５は保持器３４により保持される。円錐ころ２５の本数は、アウトボード側とインボード側で同数としてもよいし、異なる本数としてもよい。例えば、インボード側の円錐ころ２５の本数よりも、アウトボード側の円錐ころ２５の本数を多くしてもよいし、その反対にしてもよい。外方部材２１の両端部内周面にシール３５、３６が嵌合され、ハブ輪２２および内輪２４外周面との間の隙間を閉塞する。シール３５、３６は軸受内部に充填されるグリースの漏出と異物の混入を防止する。

図８Ｃは内輪回転の２．５世代型と称される従動車輪用軸受装置であって、外方部材４１にボール用ところ用のアウタレース４１ａ、４１ｂを形成し、ハブ輪４２に嵌合させた軸受内輪４３、４４にインナレース４３ａ、４４ａを形成したものである。この駆動車輪用軸受装置では同一ＰＣＤのボール４５と円錐ころ４６を使用する。

外方部材４１の外周面にはフランジ４１ｃが一体形成され、このフランジ４１ｃがボルトにより車体側に連結される。外方部材４１のアウタレース４１ａ、４１ｂは、外方部材４１の内周面に複列すなわち左右一対で形成される。

ハブ輪４２はフランジ４２ａを有し、このフランジ４２ａに複数のボルト４７によって車輪が連結される。ハブ輪４２の本体は中実軸部４２ｂをなす。

ハブ輪４２の外周面には左右一対の内輪４３、４４が嵌合される。内輪４３、４４同士の対向する端面は突き当て当接する。アウトボード側の内輪４３の端面はハブ輪４２のフランジ４２ａの付け根の段部４２ｃに当接する。インボード側の内輪４４の端面は、ハブ輪本体の中実軸部４２ｂの端部に形成された拡径加締め部４２ｄに当接する。

各内輪４３、４４の外周面にはインナレース４３ａ、４４ａが形成される。アウタレース４１ａ、４１ｂとインナレース４３ａ、４４ａとの間に、複数のボール４５および円錐ころ４６が配設される。ボール４５および円錐ころ４６は保持器３７、３８により保持される。ボール４５および円錐ころ４６の個数は、アウトボード側とインボード側で同数としてもよいし、異なる個数としてもよい。例えば、インボード側の円錐ころ４６の本数よりも、アウトボード側のボール４５の個数を多くしてもよいし、その反対にしてもよい。外方部材４１の両端部内周面にシール４８、４９が嵌合され、内輪４３、４４外周面との間の隙間を閉塞する。シール４８、４９は軸受内部に充填されるグリースの漏出と異物の混入を防止する。

図８Ｄは内輪回転の３世代型と称される従動車輪用軸受装置であって、外方部材４１にアウタレース４１ａ、４１ｂを形成し、ハブ輪４２自体とハブ輪４２に嵌合させた軸受内輪４４にそれぞれインナレース４２ｅ、４４ａを形成したものである。この駆動車輪用軸受装置では同一ＰＣＤのボール４５と円錐ころ４６を使用する。

外方部材４１の外周面にはフランジ４１ｃが一体形成され、このフランジ４１ｃがボルトにより車体側に連結される。外方部材４１のアウタレース４１ａ、４１ｂは、外方部材４１の内周面に複列すなわち左右一対で形成される。

ハブ輪４２はフランジ４２ａを有し、このフランジ４２ａに複数のボルト４７によって車輪が連結される。ハブ輪４２の本体は中実軸部４２ｂをなす。

ハブ輪４２の外周面にはアウトボード側のインナレース４２ｅが形成される。このインナレース４２ｅのインボード側のハブ輪４２の外周面に内輪４４が嵌合される。内輪４４のアウトボード側の端面はハブ輪４２の段部４２ｆに当接する。内輪４４のインボード側の端面はハブ輪本体の中実軸部４２ｂの端部に形成された拡径加締め部４２ｄに当接する。

ハブ輪４２の外周面と内輪４４の外周面にはインナレース４２ｅ、４４ａが形成される。アウタレース４１ａ、４１ｂとインナレース４２ｅ、４４ａとの間に、複数のボール４５および円錐ころ４６が配設される。ボール４５および円錐ころ４６の個数は、アウトボード側とインボード側で同数としてもよいし、異なる個数としてもよい。例えば、インボード側の円錐ころ４６の本数よりも、アウトボード側のボール４５の個数を多くしてもよいし、その反対にしてもよい。外方部材４１の両端部内周面にシール４８、４９が嵌合され、ハブ輪４２、内輪４４外周面との間の隙間を閉塞する。シール４８、４９は軸受内部に充填されるグリースの漏出と異物の混入を防止する。

次に、図８Ｅ〜図８Ｈの車輪用軸受装置について説明する。

図８Ｅは図８Ａの駆動車輪用軸受装置の複列円錐ころ２５のＰＣＤをアウトボード側で大きくインボード側で小さくしたものである。その他は図８Ａと同じである。

図８Ｆは図８Ｂの駆動車輪用軸受装置の複列円錐ころのＰＣＤをアウトボード側で大きくインボード側で小さくしたものである。その他は図８Ｂと同じである。

図８Ｇは図８Ｃの従動車輪用軸受装置のボールと円錐ころのＰＣＤをアウトボード側すなわちボール側で大きくインボード側すなわち円錐ころ側で小さくしたものである。その他は図８Ｃと同じである。

図８Ｈは図８Ｄの従動車輪用軸受装置のボールと円錐ころのＰＣＤをアウトボード側すなわちボール側で大きくインボード側すなわち円錐ころ側で小さくしたものである。その他は図８Ｄと同じである。

実施例として、図２に示した保持器を用いた円錐ころ軸受（実施例１）と、図５に示した保持器を用いた円錐ころ軸受（実施例２）を用意した。また、比較例として、ポケットに切欠きのない保持器を用いた円錐ころ軸受（比較例１）と、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示した保持器を用いた円錐ころ軸受（比較例２，３）を用意した。なお、各円錐ころ軸受は、寸法が外径１００ｍｍ、内径４５ｍｍ、幅２７．２５ｍｍであり、ポケットの切欠き以外の部分は同じである。

実施例と比較例の円錐ころ軸受について、縦型トルク試験機を用いたトルク測定試験を行った。試験条件は以下のとおりである。
アキシアル荷重：３００ｋｇｆ
回転速度：３００〜２０００ｒｐｍ（１００ｒｐｍピッチ）
潤滑条件：グリース潤滑

図９に試験結果を示す。同図のグラフの縦軸は、ポケットに切欠きのない保持器を用いた比較例１のトルクに対するトルク低減率を表す。ポケットの柱部中央部に切欠きを設けた比較例２や、ポケットの小環状部と大環状部に切欠きを設けた比較例３も、トルク低減効果が認められるが、ポケットの狭幅部側の柱部に切欠きを設けた実施例１は、これらの比較例よりも優れたトルク低減効果が認められ、狭幅側の小環状部にも切欠きを設け、狭幅側の切欠きの合計面積を広幅側のそれよりも広くした実施例２は、さらに優れたトルク低減効果が認められる。

また、試験の最高回転速度である２０００ｒｐｍにおけるトルク低減率は、実施例１が９．５％、実施例２が１１．５％であり、高速回転での使用条件でも優れたトルク低減効果を得ることができる。なお、比較例２と比較例３の回転速度２０００ｒｐｍにおけるトルク低減率は、それぞれ８．０％と６．５％である。

（Ａ）は本発明の車輪用軸受装置に使用する円錐ころ軸受の横断面図、（Ｂ）は同軸受の縦断面図。 図１の円錐ころ軸受における保持器の展開平面図。 保持器の部分斜視図。 円錐ころ軸受の部分横断面図。 図４Ａの軸受における保持器の柱部の拡大断面図。 保持器の変形例を示す図２と類似の展開平面図。 保持器の別の変形例を示す図２と類似の展開平面図。 図１（Ｂ）の部分拡大図。 円錐ころを複列で使用した駆動車輪用軸受装置の断面図。 円錐ころを複列で使用した駆動車輪用軸受装置の断面図。 ボールと円錐ころを使用した従動車輪用軸受装置の断面図。 ボールと円錐ころを使用した従動車輪用軸受装置の断面図。 ボールと円錐ころを使用した駆動車輪用軸受装置の断面図。 ボールと円錐ころを使用した駆動車輪用軸受装置の断面図。 ボールと円錐ころを使用した駆動車輪用軸受装置の断面図。 ボールと円錐ころを使用した駆動車輪用軸受装置の断面図。 トルク測定試験の結果を示すグラフ。 （Ａ），（Ｂ）は、それぞれ従来の技術を示す保持器の展開平面図。 ピッチ径比に対する、トルク比と剛性比の相関グラフ図。

符号の説明

１ 円錐ころ軸受
２ａ 軌道面
２ｂ 小鍔
２ｃ 大鍔
３ 外方部材
３ａ 軌道面
５ 保持器
５ａ 突起部
５ｂ 柱面
６ 小環状部
７ 大環状部
８ 柱部
９ ポケット
１０ａ〜１０ｄ 切欠き
２１ 外方部材
２１ａ、２１ｂ アウタレース
２２ ハブ輪
２２ａ フランジ
２２ｂ 段部
２２ｃ インナレース
２２ｄ 段部
２３、２４ 内輪
２３ａ、２４ａ インナレース
２５ 円錐ころ
２６ ボルト
２７ ナックル
２８ ボルト
２９ ドライブシャフト
２９ａ 段部
３０ ナット
３４ 保持器
３５、３６ シール
３７、３８ 保持器
４１ 外方部材
４１ａ、４１ｂ アウタレース
４１ｃ フランジ
４２ ハブ輪
４２ａ フランジ
４２ｂ 中実軸部
４２ｃ 段部
４２ｄ 拡径加締め部
４２ｅ インナレース
４２ｆ 段部
４３、４４ 内輪
４３ａ、４４ａ インナレース
４５ ボール
４６ 円錐ころ
４７ ボルト
４８、４９ シール

Claims (10)

1. 車輪が取り付けられるハブ輪と車体との間に配設される車輪用軸受装置において、該車輪用軸受装置は、内周に複列の転走面を有する外方部材と、前記各転走面に対向する転走面を外周に有する内方部材と、少なくともいずれか一方の転走面の間に転動自在に配された複数の円錐ころと、円錐ころを円周所定間隔にポケット内で保持する保持器とを備えた円錐ころ軸受を有し、
   前記保持器は、円錐ころの小端面側で連なる小環状部と、円錐ころの大端面側で連なる大環状部と、これら大小環状部を連結する複数の柱部とからなり、前記隣接する柱部間で、前記ポケットが、円錐ころの小径側を収納する部分が狭幅側、大径側を収納する部分が広幅側となる台形状に形成され、前記ポケットの狭幅側の柱部に切欠きが形成されると共に、
   前記保持器の外径面に、前記外方部材の内径面に向かって凸状をなし外方部材の内径面との間に微小隙間を形成する突起部を円周所定間隔で複数形成したことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記台形状ポケットの狭幅側の小環状部にも切欠きを設けたことを特徴とする請求項１の車輪用軸受装置。
3. 前記台形状ポケットの広幅側の少なくとも柱部に切欠きを設けたことを特徴とする請求項１または２の車輪用軸受装置。
4. 前記台形状ポケットの狭幅側に設けた切欠きの合計面積を、前記台形状ポケットの広幅側に設けた切欠きの合計面積よりも広くしたことを特徴とする請求項３の車輪用軸受装置。
5. 前記保持器の小環状部の軸方向外側に、前記内輪の小鍔の外径面に対向させた径方向内向きの鍔を設け、この対向させた小環状部の鍔の内径面と前記内輪の小鍔の外径面との隙間を、前記内輪の小鍔の外径寸法の２．０％以下としたことを特徴とする請求項１から４のいずれかの車輪用軸受装置。
6. 少なくとも前記円錐ころの表面に、微小凹形形状のくぼみをランダムに無数に設け、このくぼみを設けた表面の面粗さパラメータＲｙｎｉを０．４μｍ≦Ｒｙｎｉ≦１．０μｍとし、かつ、Ｓｋ値を−１．６以下としたことを特徴とする請求項１から５のいずれかの車輪用軸受装置。
7. 前記複列の転走面のいずれか一方の転走面の間に複数のボールを転動自在に配したことを特徴とする請求項１から６のいずれかの車輪用軸受装置。
8. 前記複列の転走面の転動体ＰＣＤがインボード側とアウトボード側で異なることを特徴とする請求項１から７のいずれかの車輪用軸受装置。
9. 前記複列の転走面の転動体個数がインボード側とアウトボード側で異なることを特徴とする請求項１から８のいずれかの車輪用軸受装置。
10. 前記複列の転走面のインボード側とアウトボード側で異なるサイズの円錐ころ配したことを特徴とする請求項１から６、８から９のいずれかの車輪用軸受装置。

Images